O mecanismo de impacto de baixa temperatura nas baterias alcalinas

Em baixas temperaturas, a taxa de reação eletroquímica diminui significativamente, resultando em uma redução na corrente de saída da bateria. De acordo com a equação de Arrhenius, a taxa de reação química tem uma relação exponencial com a temperatura, e uma diminuição da temperatura diminuirá significativamente a eficiência de troca de elétrons e íons entre as substâncias reagentes. Para baterias alcalinas , Cinética de reação específica é necessária para a oxidação do ânodo de zinco e a redução do cátodo de dióxido de manganês. As baixas temperaturas resultam em energia insuficiente para partículas em materiais e eletrólitos do eletrodo, dificultando reações eletroquímicas eficientes. Isso impede que o zinco seja oxidado rapidamente, e a reação de redução do dióxido de manganês também é inibida, resultando na incapaz de fornecer corrente estável.
A viscosidade do eletrólito aumenta
O eletrólito nas baterias alcalinas geralmente é a solução de hidróxido de potássio, responsável por fornecer íons OH⁻ para participar da reação eletroquímica. Em baixas temperaturas, a viscosidade do eletrólito aumenta significativamente, fazendo com que os íons migrem mais lentamente. A migração de íons é uma parte importante da troca de elétrons dentro da bateria. Quando o movimento dos íons hidróxido no eletrólito se torna lento, a condutividade da bateria será significativamente reduzida.
Em baixas temperaturas, o aumento da viscosidade do eletrólito aumentará a resistência interna da bateria, impedindo que a corrente flua suavemente, fazendo com que a tensão de saída da bateria caia. A maior resistência não afeta apenas a capacidade de descarga instantânea da bateria, mas também faz com que a bateria aqueça, reduzindo ainda mais a eficiência energética da bateria.
A resistência à bateria interna aumenta
Além de um aumento na viscosidade do eletrólito, as baixas temperaturas também podem causar um aumento na resistência de outros componentes de uma bateria alcalina. Normalmente, a resistência interna de uma bateria aumenta à medida que a temperatura diminui, principalmente devido a uma diminuição na condutividade do material. Sob condições de baixa temperatura, as propriedades condutivas de materiais de eletrodo, como zinco e dióxido de manganês, enfraquecerão, afetando a eficiência da condução dos elétrons.