Mehanizam udara niske temperature na alkalne baterije

Pri niskim temperaturama, brzina elektrokemijske reakcije značajno se smanjuje, što rezultira smanjenjem izlazne struje baterije. Prema Arrheniusovoj jednadžbi, stopa kemijske reakcije ima eksponencijalni odnos s temperaturom, a smanjenje temperature značajno će usporiti učinkovitost elektrona i ionske izmjene između reakcijskih tvari. Za alkalne baterije , za oksidaciju cinkove anode i smanjenje katode manganovog dioksida potrebne su specifične reakcijske kinetike. Niske temperature rezultiraju nedovoljnom energijom za čestice u materijalima elektroda i elektrolita, ometajući učinkovite elektrokemijske reakcije. To sprečava da se cink brzo oksidira, a reakcija smanjenja manganovog dioksida također je inhibirana, što rezultira time da baterija nije u stanju osigurati stabilnu struju.
Povećava se viskoznost elektrolita
Elektrolit u alkalnim baterijama obično je otopina kalijevog hidroksida, koja je odgovorna za pružanje OH⁻ iona za sudjelovanje u elektrokemijskoj reakciji. Pri niskim temperaturama, viskoznost elektrolita značajno se povećava, uzrokujući da ioni migriraju sporije. Ionska migracija važan je dio razmjene elektrona unutar baterije. Kad kretanje hidroksidnih iona u elektrolitu postane sporo, vodljivost baterije bit će značajno smanjena.
Na niskim temperaturama, povećana viskoznost elektrolita povećat će unutarnji otpor baterije, sprječavajući da struja nesmetano teče, uzrokujući pad izlaznog napona baterije. Veći otpor ne samo da utječe na trenutnu sposobnost pražnjenja baterije, već također uzrokuje zagrijavanje baterije, što dodatno smanjuje energetsku učinkovitost baterije.
Povećava se unutarnji otpor baterije
Pored povećanja viskoznosti elektrolita, niske temperature mogu uzrokovati i povećanje otpornosti drugih komponenti alkalne baterije. Obično se unutarnji otpor baterije povećava kako se temperatura smanjuje, prvenstveno zbog smanjenja vodljivosti materijala. U uvjetima niske temperature, provodljiva svojstva materijala za elektrode kao što su cink i mangan dioksid oslabit će, utječući na učinkovitost provodljivosti elektrona.