寒い環境での電池のふるまい

質問

比較的寒い環境における電池のふるまいについて興味が
あります.

想定している環境は温度が-20度程度で,
連続使用時間が年単位です.

電池の種類は
・マンガン乾電池
・アルカリ乾電池
・鉛蓄電池
などについて調べたいと思っています.

こういった環境下が電池寿命や電圧, 内部抵抗などに
ついて及ぼす影響はどんなものがありますでしょうか.

あるいは, こういった分野についてある程度専門的に
詳しく纏められている書籍などご存じでしたらご紹介
下さい.

よろしくお願いします.

回答No.1

c80s3xxx · ベストアンサー

電池は結局化学反応ですから，温度が下がると反応速度が落ちるということになります．
その結果，まず電流を取れなくなります．つまり内部抵抗が大きくなります．
電解質内の電導度も落ちますから，これも内部抵抗に効きます．
これらは絶対温度に対して指数関数的に変化する項ですから，温度変化に対して敏感です．
一方，開放起電力はあまり大きくは変わらないと思います．これは非常におおざっぱには絶対温度に対して1次関数的に変化するからです．
しかし，負荷がかかっているときは内部抵抗の増大により急激に電圧低下をおこすことにより，みかけ上すぐにへたってしまうことになると思います．
電池は使わないときでも自己放電をおこしますが，これも化学反応によるものなので使わない場合の保存寿命は長くなるでしょうね．
これらは電池の形式によらず，程度の差はあるでしょうが共通すると思います．

回答No.2

Tacosan

実は「低温になったときに起電力はどうなるんだろう」と思って調べたことがあります. 見付けたのは参考 URL に挙げたものだけでしたが, 結論としては
・起電力は変化しない. ただし, 電池での反応が小さくなるため取り出せる電流は小さくなります. 従って, 負荷抵抗が小さいと負荷にかかる電圧も小さくなってしまいます.
・寿命は短かくなる.
というものでした. あ, 内部抵抗は調べきれていません.

参考URL：

http://www.madlabo.com/mad/book/20020824yazawa1.pdf

お礼

お返事が遅れまして申し訳ありません.
低温時の事について定量的に示してある資料はなかなか
ありませんね.
自分で調べてみないといけない場合もあるかもしれません.

ご回答ありがとうございました.