Alkalin piller üzerindeki düşük sıcaklığın etki mekanizması

Düşük sıcaklıklarda, elektrokimyasal reaksiyon hızı önemli ölçüde azalır, bu da pil çıkış akımında bir azalmaya neden olur. Arrhenius denklemine göre, kimyasal reaksiyon hızının sıcaklık ile üstel bir ilişkisi vardır ve sıcaklıktaki bir azalma, reaksiyona giren maddeler arasındaki elektron ve iyon değişim verimliliğini önemli ölçüde yavaşlatacaktır. İçin alkalin piller , çinko anodunun oksidasyonu ve manganez dioksit katodunun azaltılması için spesifik reaksiyon kinetiği gereklidir. Düşük sıcaklıklar, elektrot malzemeleri ve elektrolitlerdeki parçacıklar için yetersiz enerji ile sonuçlanır ve verimli elektrokimyasal reaksiyonları engeller. Bu, çinkonun hızlı bir şekilde oksitlenmesini önler ve manganez dioksitin azalma reaksiyonu da inhibe edilir, bu da pilin kararlı akım sağlayamamasına neden olur.
Elektrolit viskozitesi artar
Alkalin pillerdeki elektrolit genellikle elektrokimyasal reaksiyona katılmak için OH⁻ iyonlarının sağlamaktan sorumlu olan potasyum hidroksit çözeltisidir. Düşük sıcaklıklarda, elektrolitin viskozitesi önemli ölçüde artar ve iyonların daha yavaş göç etmesine neden olur. İyon göçü, pil içindeki elektron değişiminin önemli bir parçasıdır. Elektrolitteki hidroksit iyonlarının hareketi durgun hale geldiğinde, pilin iletkenliği önemli ölçüde azalacaktır.
Düşük sıcaklıklarda, elektrolitin artan viskozitesi pilin iç direncini artırarak akımın düzgün akmasını önleyerek pilin çıkış voltajının düşmesine neden olacaktır. Daha yüksek direnç sadece pilin anlık deşarj kapasitesini etkilemekle kalmaz, aynı zamanda pilin ısınmasına neden olur ve pilin enerji verimliliğini daha da azaltır.
Dahili pil direnci artar
Elektrolit viskozitesindeki bir artışa ek olarak, düşük sıcaklıklar, bir alkalin pilin diğer bileşenlerinin direncinde de bir artışa neden olabilir. Tipik olarak, esas olarak malzemenin iletkenliğindeki bir azalma nedeniyle sıcaklık azaldıkça bir pilin iç direnci artar. Düşük sıcaklık koşullarında, çinko ve manganez dioksit gibi elektrot malzemelerinin iletken özellikleri zayıflayacak ve elektronların iletim verimliliğini etkileyecektir.