Mekanisme dampak suhu rendah pada baterai alkaline

Pada suhu rendah, laju reaksi elektrokimia menurun secara signifikan, menghasilkan pengurangan arus output baterai. Menurut persamaan Arrhenius, laju reaksi kimia memiliki hubungan eksponensial dengan suhu, dan penurunan suhu akan secara signifikan memperlambat efisiensi pertukaran elektron dan ion antara zat yang bereaksi. Untuk Baterai alkaline , kinetika reaksi spesifik diperlukan untuk oksidasi anoda seng dan pengurangan katoda dioksida mangan. Suhu rendah menghasilkan energi yang tidak mencukupi untuk partikel dalam bahan elektroda dan elektrolit, menghambat reaksi elektrokimia yang efisien. Ini mencegah seng teroksidasi dengan cepat, dan reaksi reduksi mangan dioksida juga dihambat, sehingga baterai tidak dapat memberikan arus yang stabil.
Viskositas elektrolit meningkat
Elektrolit dalam baterai alkaline biasanya merupakan larutan kalium hidroksida, yang bertanggung jawab untuk menyediakan ion OH⁻ untuk berpartisipasi dalam reaksi elektrokimia. Pada suhu rendah, viskositas elektrolit meningkat secara signifikan, menyebabkan ion bermigrasi lebih lambat. Migrasi ion adalah bagian penting dari pertukaran elektron dalam baterai. Ketika pergerakan ion hidroksida dalam elektrolit menjadi lamban, konduktivitas baterai akan berkurang secara signifikan.
Pada suhu rendah, peningkatan viskositas elektrolit akan meningkatkan resistansi internal baterai, mencegah arus mengalir dengan lancar, menyebabkan tegangan output baterai turun. Resistansi yang lebih tinggi tidak hanya mempengaruhi kemampuan pelepasan instan baterai, tetapi juga menyebabkan baterai memanas, lebih lanjut mengurangi efisiensi energi baterai.
Resistensi baterai internal meningkat
Selain peningkatan viskositas elektrolit, suhu rendah juga dapat menyebabkan peningkatan resistensi komponen lain dari baterai alkali. Biasanya, resistensi internal baterai meningkat seiring dengan meningkatnya suhu, terutama karena penurunan konduktivitas material. Dalam kondisi suhu rendah, sifat konduktif bahan elektroda seperti seng dan mangan dioksida akan melemah, mempengaruhi efisiensi konduksi elektron.