آلية تأثير درجة الحرارة المنخفضة على البطاريات القلوية

في درجات الحرارة المنخفضة ، ينخفض ​​معدل التفاعل الكهروكيميائي بشكل كبير ، مما يؤدي إلى انخفاض في تيار ناتج البطارية. وفقًا لمعادلة Arrhenius ، فإن معدل التفاعل الكيميائي له علاقة أسية مع درجة الحرارة ، وسوف يتباطأ انخفاض درجة الحرارة بشكل كبير كفاءة تبادل الإلكترون والمواد بين المواد المتفاعلة. ل البطاريات القلوية ، مطلوب حركيات التفاعل المحددة لأكسدة الأنود الزنك وتقليل كاثود ثاني أكسيد المنغنيز. تؤدي درجات الحرارة المنخفضة إلى عدم كفاية طاقة للجزيئات في مواد الإلكترود والكهارل ، مما يعيق التفاعلات الكهروكيميائية الفعالة. هذا يمنع من التأكسد بالزنك بسرعة ، ويتم تثبيط تفاعل ثاني أكسيد المنغنيز أيضًا ، مما يؤدي إلى عدم قدرة البطارية على توفير تيار مستقر.
تزيد اللزوجة بالكهرباء
عادةً ما يكون المنحل بالكهرباء في البطاريات القلوية هو محلول هيدروكسيد البوتاسيوم ، وهو مسؤول عن تزويد أيونات OH⁻ بالمشاركة في التفاعل الكهروكيميائي. في درجات حرارة منخفضة ، تزداد لزوجة المنحل بالكهرباء بشكل كبير ، مما تسبب في انتقال الأيونات أبطأ. تعتبر الترحيل الأيوني جزءًا مهمًا من تبادل الإلكترون داخل البطارية. عندما تصبح حركة أيونات الهيدروكسيد في المنحل بالكهرباء بطيئة ، سيتم تقليل الموصلية للبطارية بشكل كبير.
في درجات الحرارة المنخفضة ، ستزيد اللزوجة المتزايدة للكهارل من المقاومة الداخلية للبطارية ، مما يمنع التيار من التدفق بسلاسة ، مما يؤدي إلى انخفاض جهد ناتج البطارية. لا تؤثر المقاومة العالية على قدرة التفريغ الفورية للبطارية فحسب ، بل تؤدي أيضًا إلى تسخين البطارية ، مما يقلل من كفاءة الطاقة في البطارية.
تزداد مقاومة البطارية الداخلية
بالإضافة إلى زيادة لزوجة المنحل بالكهرباء ، يمكن أن تسبب درجات الحرارة المنخفضة أيضًا زيادة في مقاومة المكونات الأخرى للبطارية القلوية. عادةً ما تزداد المقاومة الداخلية للبطارية مع انخفاض درجة الحرارة ، ويرجع ذلك بشكل أساسي إلى انخفاض في توصيل المادة. في ظل ظروف درجة الحرارة المنخفضة ، ستضعف الخواص الموصلة للمواد الإلكترود مثل ثاني أكسيد الزنك والمنغنيز ، مما يؤثر على كفاءة التوصيل للإلكترونات .