勒克朗谢电池的低温性能下降速度快于氯化锌电池。 当温度降至 0°C 以下时，电解液电导率和反应动力学下降，导致内阻升高，可用放电容量减少。在环境测试中，勒克朗谢电池在 0°C 时仅能保持约 65% 的室温容量，且在 −20°C 以下基本无法工作；而氯化锌电池在 0°C 时可保持约 80% 的容量，因为其电解液在更宽的零下温度范围内仍能保持流动性。
关键区别在于电解液的表现： 两种系统在寒冷环境下都会出现电阻升高和容量下降的问题，但氯化锌电池通常能保持更久的放电性能，因为其浓缩电解液比传统勒克朗谢电池的电解液更能有效抵抗结浆和冻结。
为什么零度以下温度会增加内阻
离子电导率降低
低温会增加电解液粘度并降低离子迁移率。这使得离子在电极之间移动变得困难，从而增加了电池的内阻。
结果就是在负载下产生更大的电压降，即使电池内部仍含有化学上可用的活性物质。
电化学反应变慢
较低的温度还会减慢电极反应动力学。因此，电池在放电过程中更容易极化，从而降低了电压平台，并阻碍了活性物质的完全利用。
这就是为什么测得的容量取决于温度和放电速率。高电流负载比低电流负载更能显著暴露电阻增加的问题。
勒克朗谢电池的电阻增长
对于典型的 D 型勒克朗谢电池，内阻可能从 20°C 时的约 0.5 Ω 增加到 −20°C 时的约 2 Ω。
这种四倍的增长大大放大了负载引起的电压降。电池可能仍显示开路电压，但在实际放电条件下却无法提供有效的功率。
放电容量如何变化
勒克朗谢电池的性能
随着温度接近并低于冰点，勒克朗谢电池的容量通常会显著下降。
在 0°C 时，可用容量可能会降至其室温值的约 65%。在约 −20°C 以下，由于高电阻、反应迟缓和电解液凝固的共同作用，电池基本上会失效，无法进行有效放电。
氯化锌电池的性能
氯化锌电池通常提供更好的零下放电性能。在 0°C 时，根据指定的负载和测试方法，它们可以保持约 80% 的室温容量。
它们的优势并非对寒冷“免疫”。电阻依然会增加，容量依然会下降，但在零下温度的初始范围内，其退化程度较轻。
电解液浓度的作用
氯化锌配方通常使用约 25–30 wt% 的氯化锌。这种电解液通常在 −20°C 附近形成浆状，在 −25°C 附近冻结。
这些极限解释了性能模式：氯化锌电池在 0°C 和中度零下条件下可以优于勒克朗谢电池，但随着结浆和冻结的开始，其优势会急剧减弱。
环境测试揭示了什么
容量是一个测试条件下的测量值
“容量”不是一个独立于温度的固定值。它取决于截止电压、放电电流、占空比、电池尺寸和热历史。
内阻能更早地揭示实际失效
电阻测量通常在容量测试完成之前就能揭示低温退化。随着电阻升高，端电压在施加负载时会更快地崩溃。
因此，测试应跟踪总内阻和负载下的电压响应，而不是仅依赖于输出的安时数。
环境试验箱至关重要
受控试验箱允许电池在放电前和放电期间在定义的温度下达到平衡。这可以将真正的温度效应与暂时的热梯度或自加热区分开来。
合适的测试系统应记录整个测试过程中的温度、电流、端电压、截止事件以及电阻或脉冲电压行为。
两种系统的比较
勒克朗谢电池：更强的温度敏感性
勒克朗谢电池更容易受到冷诱导电阻增长和容量损失的影响。它们的性能在 0°C 时就会显著恶化，在 −20°C 以下可能几乎无法使用。
因此，当需要在持续的零下环境中可靠运行时，它们不太适用。
氯化锌电池：性能有所改善但有限度
氯化锌电池提供了更好的低温能力，因为其电解液在结浆或冻结前能在更低的温度下使用。
然而，“更好”并不意味着“防寒”。一旦电解液接近其结浆或冻结范围，内阻就会急剧上升，放电容量也会迅速下降。
理解权衡
低温能力与配方限制
提高电解液浓度可以降低冰点并改善低温性能，但每种配方都有其实际的热边界。
氯化锌系统的结浆和冻结极限应被视为操作约束，而不仅仅是实验室观察结果。
容量保持率与放电速率
报告的 65% 和 80% 容量值是典型的环境测试结果，而非通用规格。较高的放电速率通常会导致更大的表观容量损失，因为增加的电阻会导致更早达到截止电压。
电阻数据与容量数据
电阻测量并不直接等同于可用容量。它表明电池的端电压对负载的响应强度，而容量测试则测量电池维持特定放电条件的时间。
需要这两种测量方法来区分化学耗尽与冷诱导的功率限制。
避免误导性比较
勒克朗谢电池和氯化锌电池应使用相同的电池尺寸、温度稳定时间、放电曲线、截止电压和测量方法进行比较。
否则，表面上的化学优势可能实际上是由不同的测试条件造成的。
为您的目标做出正确的选择
合适的系统取决于应用是优先考虑标称成本和常温操作，还是优先考虑在寒冷环境中的持续输出。
- 如果您的主要重点是普通的室内操作： 勒克朗谢电池可能适用，但预计随着温度接近 0°C，会出现明显的容量损失。
- 如果您的主要重点是零下放电能力： 请优先选择氯化锌电池，它们通常在 0°C 附近保持更多的容量和更低的有效电阻。
- 如果您的主要重点是 −20°C 以下的操作： 将两种化学体系都视为受热限制，并进行实验验证性能，因为电解液结浆、冻结和电阻增长可能会阻止有效放电。
- 如果您的主要重点是环境鉴定： 请在受控的温度曲线下测量容量以及内阻和负载引起的电压降。
对于寒冷环境应用，氯化锌通常是更强的选择，但只有经过温度控制的测试才能确定电池的实际工作极限。
总结表：
| 参数 | 勒克朗谢电池 | 氯化锌电池 |
|---|---|---|
| 0°C 下的容量保持率 | ~室温容量的 65% | ~室温容量的 80% |
| 内阻增加 | 20°C 时 ~0.5 Ω 到 −20°C 时 ~2 Ω（增加 4 倍） | 在中度零下温度下电阻稳定性更好 |
| 可用的低温极限 | 在约 −20°C 以下无法工作 | 可工作至电解液结浆（~−20°C）和冻结（~−25°C） |
| 电解液行为 | 更容易出现粘度增加和冻结 | 浓缩电解液更能抵抗结浆和冻结 |
| 对零下使用的适用性 | 不太适合持续的寒冷操作 | 通常因更好的低温性能而更受青睐 |
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