الأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدران (SWCNTs)تستخدم على نطاق واسع في أنواع مختلفة من البطاريات. فيما يلي أنواع البطارية التي تجد فيها SWCNTs تطبيقًا:

1) المكثفات الفائقة:
تعمل SWCNTs كمواد كهربائية مثالية للمكثفات الفائقة بسبب مساحة سطحها العالية والتوصيل الممتاز. أنها تتيح أسعار تفريغ الرسوم السريعة ويظهرون استقرار الدورة المتميز. من خلال دمج SWCNTs في البوليمرات الموصلة أو أكاسيد المعادن ، يمكن تحسين كثافة الطاقة وكثافة الطاقة في المكثفات الفائقة.

2) بطاريات الليثيوم أيون:
في مجال بطاريات الليثيوم أيون ، يمكن استخدام SWCNTs كمضافات موصلة أو مواد كهربائية. عند استخدامها كمضافات موصلة ، تعزز SWCNTs توصيل مواد الإلكترود ، وبالتالي تحسين أداء تفريغ الشحن للبطارية. نظرًا لأن مواد الإلكترود نفسها ، توفر SWCNTs مواقع إدخال ليثيوم أيون إضافية ، مما يؤدي إلى زيادة السعة وتحسين استقرار البطارية.

3) بطاريات الصوديوم أيون:
اكتسبت بطاريات الصوديوم أيون اهتمامًا كبيرًا كبدائل لبطاريات الليثيوم أيون ، وتقدم SWCNTs آفاقًا واعدة في هذا المجال أيضًا. بفضل الموصلية العالية والاستقرار الهيكلي ، تعد SWCNTs خيارًا مثاليًا لمواد قطب بطارية الصوديوم أيون.

4) أنواع البطارية الأخرى:
بالإضافة إلى التطبيقات المذكورة أعلاه ، تُظهر SWCNTs إمكانات في أنواع البطاريات الأخرى مثل خلايا الوقود وبطاريات الزنك في الهواء. على سبيل المثال ، في خلايا الوقود ، يمكن أن تعمل SWCNTs كدعم محفز ، وتعزيز نشاط واستقرار المحفز.

دور SWCNTs في البطاريات:

1) إضافات موصلة: يمكن إضافة SWCNTs ، مع الموصلية الكهربائية العالية ، كضافات موصلة إلى شوارد الحالة الصلبة ، وتحسين الموصلية وبالتالي تعزيز أداء تفريغ الشحن للبطارية.

2) مواد الإلكترود: يمكن أن تعمل SWCNTs كركائز لمواد الإلكترود ، مما يتيح تحميل المواد النشطة (مثل المعدن الليثيوم والكبريت والسيليكون ، وما إلى ذلك) لتحسين الموصلية والاستقرار الهيكلي للقطب. علاوة على ذلك ، توفر مساحة السطح المرتفعة لـ SWCNTs مواقع أكثر نشاطًا ، مما يؤدي إلى ارتفاع كثافة الطاقة في البطارية.

3) مواد الفاصل: في بطاريات الحالة الصلبة ، يمكن استخدام SWCNTs كمواد فاصل ، مما يوفر قنوات نقل أيون مع الحفاظ على القوة الميكانيكية الجيدة والاستقرار الكيميائي. يساهم الهيكل المسامي لـ SWCNTs في تحسين الموصلية الأيونية في البطارية.

4) المواد المركبة: يمكن أن تكون SWCNTs مكونة بمواد كهربائية في الحالة الصلبة لتشكيل شوارد مركبة ، تجمع بين الموصلية العالية من SWCNTs مع سلامة الشوارد الصلبة. تعمل هذه المواد المركبة كمواد كهربائية مثالية لبطاريات الحالة الصلبة.

5) مواد التعزيز: يمكن أن تعزز SWCNTs الخواص الميكانيكية للحلول الكهربائية للدولة الصلبة ، مما يحسن الاستقرار الهيكلي للبطارية أثناء عمليات تفريغ الشحن وتقليل تدهور الأداء الناجم عن تغييرات الحجم.

6) الإدارة الحرارية: بفضل الموصلية الحرارية الممتازة ، يمكن استخدام SWCNTs كمواد للإدارة الحرارية ، مما يسهل تبديد الحرارة الفعال أثناء تشغيل البطارية ، ومنع ارتفاع درجة الحرارة ، وتحسين سلامة البطارية وعمرها.

في الختام ، تلعب SWCNTs دورًا مهمًا في أنواع البطاريات المختلفة. تتيح خصائصها الفريدة الموصلية المحسنة ، وتحسين كثافة الطاقة ، والاستقرار الهيكلي المحسن ، والإدارة الحرارية الفعالة. مع مزيد من التطورات والبحث في تكنولوجيا النانو ، من المتوقع أن يستمر تطبيق SWCNTs في البطاريات في النمو ، مما يؤدي إلى تحسين أداء البطارية وقدرات تخزين الطاقة.