Ich weiß, dass Batterien nicht so lange lasen, wenn sie in einer kalten Umgebung verwendet werden, aber warum ist das so?
Bei normalen Leitern nimmt der Widerstand mit sinkender Temperatur ab. Sollte also nicht auch der Innenwiderstand einer Batterie sinken, um sie effizienter zu machen?
Ich weiß, dass der Widerstand von Halbleitern mit sinkender Temperatur zunimmt, aber die meisten einfachen Batterien (wie Pb-Säure, NiHm und Li) enthalten keine Halbleiter, oder?
Antworten:
Batterien sind nicht auf Semikondutoren angewiesen, richtig. Sie speichern jedoch Energie chemisch und stützen sich auf chemische Reaktionen, um einen Elektronenfluss zu erzeugen.
Beachten Sie, dass "so lange dauern ... in einer kalten Umgebung" auf zwei Arten erfolgen kann: Entladedauer unter Last oder Gesamtnutzungsdauer. Ich gehe davon aus, dass Sie Zeit unter Last gemeint haben, da fast alle Batterien eine längere Lebensdauer haben, wenn sie bei niedrigen Temperaturen gelagert werden.
Die meisten Batterien (ohne ein paar weitere exotische Aromen) verwenden zwei Metall- oder Kohlenstoffelektroden, die durch einen Elektrolyten getrennt sind. Strom wird durch Ionenaustausch (Oxidations- / Reduktionsreaktion) zwischen dem Elektrolyten und der Anode sowie zwischen dem Elektrolyten und der Kathode erzeugt.
Bei reduzierter Temperatur steigt die innere Impedanz der Zelle an und die Ionenaustauschrate wird reduziert, da die notwendigen chemischen Reaktionen langsamer ablaufen. Dies führt dazu, dass mehr Leistung in der Zelle als in der Last abgeführt wird, und verringert auch den Spitzenstrom, der bei niedriger Temperatur von der Zelle verfügbar ist. Die Zelle hält unter Last nicht so lange, da weniger chemisch gespeicherte Energie in nützliche elektrische Energie umgewandelt werden kann.
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