Einwandige Kohlenstoffnanoröhren (SWCNTs)werden in verschiedenen Arten von Batterien weit verbreitet. Hier sind die Batteriearten, bei denen SWCNTs Anwendung finden:

1) Superkondensatoren:
SWCNTs dienen aufgrund ihrer hohen spezifischen Oberfläche und einer hervorragenden Leitfähigkeit als ideale Elektrodenmaterialien für Superkondensatoren. Sie ermöglichen schnelle Ladungspflichten und zeigen eine ausstehende Zyklusstabilität. Durch die Einbeziehung von SWCNTs in leitfähige Polymere oder Metalloxide können die Energiedichte und die Leistungsdichte von Superkondensatoren weiter verbessert werden.

2) Lithium-Ionen-Batterien:
Im Bereich der Lithium-Ionen-Batterien können SWCNTs als leitende Additive oder Elektrodenmaterialien verwendet werden. Wenn SWCNTs als leitfähige Additive verwendet werden, verbessern sie die Leitfähigkeit von Elektrodenmaterialien und verbessert damit die Ladungspflicht der Batterie. Als Elektrodenmaterial selbst liefern SWCNTs zusätzliche Lithium-Ionen-Insertionsstellen, die zu einer erhöhten Kapazität und einer verbesserten Zyklusstabilität der Batterie führen.

3) Natrium-Ionen-Batterien:
Natrium-Ionen-Batterien haben als Alternativen zu Lithium-Ionen-Batterien beträchtliche Aufmerksamkeit auf sich gezogen, und SWCNTs bieten auch in dieser Domäne vielversprechende Aussichten. Mit ihrer hohen Leitfähigkeit und strukturellen Stabilität sind SWCNTs eine ideale Wahl für Natrium-Ionen-Batterie-Elektrodenmaterialien.

4) Andere Batterietypen:
Zusätzlich zu den oben genannten Anwendungen zeigen SWCNTs in anderen Batteriearten wie Brennstoffzellen und Zink-Luft-Batterien ein Potenzial. Zum Beispiel können SWCNTs in Brennstoffzellen als Katalysatorträger dienen, wodurch die Aktivität und Stabilität des Katalysators verbessert wird.

Rolle von SWCNTs in Batterien:

1) Leitfähige Additive: SWCNTs mit ihrer hohen elektrischen Leitfähigkeit können als leitfähige Additive zu Festkörperelektrolyten hinzugefügt werden, wodurch ihre Leitfähigkeit verbessert und damit die Ladungsentscheidung der Batterie verbessert wird.

2) Elektrodenmaterialien: SWCNTs können als Substrate für Elektrodenmaterialien dienen und die Belastung von aktiven Substanzen (wie Lithiummetall, Schwefel, Silizium usw.) ermöglichen, um die Leitfähigkeit und strukturelle Stabilität der Elektrode zu verbessern. Darüber hinaus bietet die hohe spezifische Oberfläche von SWCNTs aktivere Stellen, was zu einer höheren Energiedichte der Batterie führt.

3) Separatormaterialien: In Festkörperbatterien können SWCNTs als Trennmaterial verwendet werden, wobei Ionentransportkanäle angeboten werden und gleichzeitig eine gute mechanische Festigkeit und chemische Stabilität erhalten bleiben. Die poröse Struktur von SWCNTs trägt zu einer verbesserten Ionenleitfähigkeit in der Batterie bei.

4) Verbundwerkstoffe: SWCNTs können mit Festkörperelektrolytenmaterialien zusammengesetzt werden, um Verbundelektrolyte zu bilden, wodurch die hohe Leitfähigkeit von SWCNTs mit der Sicherheit von Festkörperelektrolyten kombiniert wird. Solche Verbundwerkstoffe dienen als ideale Elektrolytmaterialien für Festkörperbatterien.

5) Verstärkungsmaterial: SWCNTs können die mechanischen Eigenschaften von Festkörperelektrolyten verbessern, die strukturelle Stabilität der Batterie während der Ladungsentladungsprozesse verbessern und die durch Volumenänderungen verursachten Leistungsabbauungen verringern.

6) Wärmemanagement: Mit ihrer hervorragenden thermischen Leitfähigkeit können SWCNTs als thermische Managementmaterialien eingesetzt werden, wodurch eine effektive Wärmeableitung während des Batteriebetriebs erleichtert, eine Überhitzung und die Verbesserung der Sicherheit und der Lebensdauer der Batterie verbessert werden.

Zusammenfassend spielen SWCNTs eine entscheidende Rolle bei verschiedenen Batteriearten. Ihre einzigartigen Eigenschaften ermöglichen eine verstärkte Leitfähigkeit, eine verbesserte Energiedichte, eine verstärkte strukturelle Stabilität und ein effektives thermisches Management. Mit weiteren Fortschritten und Forschungen in der Nanotechnologie wird die Anwendung von SWCNTs in Batterien voraussichtlich weiter wachsen, was zu einer verbesserten Leistungsfähigkeit und Energiespeicherfunktionen der Batterie führt.