Οι νανοσωλήνες άνθρακα με ένα τοίχωμα (SWCNTs)χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορους τύπους μπαταριών. Εδώ είναι οι τύποι μπαταριών στους οποίους βρίσκουν εφαρμογή SWCNTs:

1) SuperCapacitors:
Τα SWCNTs χρησιμεύουν ως ιδανικά υλικά ηλεκτροδίων για υπερκατασκευαστές λόγω της υψηλής ειδικής επιφάνειας τους και της εξαιρετικής αγωγιμότητας. Ενεργοποιούν ταχέως ποσοστά εκφόρτωσης φόρτισης και παρουσιάζουν σταθερότητα εκκρεμών κύκλου. Με την ενσωμάτωση των SWCNTs σε αγώγιμα πολυμερή ή οξείδια μετάλλων, η ενεργειακή πυκνότητα και η πυκνότητα ισχύος των υπερκαταπατητών μπορούν να βελτιωθούν περαιτέρω.

2) μπαταρίες ιόντων λιθίου:
Στον τομέα των μπαταριών ιόντων λιθίου, τα SWCNTs μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως αγώγιμα πρόσθετα ή υλικά ηλεκτροδίων. Όταν χρησιμοποιούνται ως αγώγιμα πρόσθετα, τα SWCNTs ενισχύουν την αγωγιμότητα των υλικών των ηλεκτροδίων, βελτιώνοντας έτσι την απόδοση φορτίου της μπαταρίας. Ως τα ίδια τα υλικά ηλεκτροδίων, τα SWCNT παρέχουν πρόσθετες θέσεις εισαγωγής ιόντων λιθίου, οδηγώντας σε αυξημένη χωρητικότητα και αυξημένη σταθερότητα κύκλου της μπαταρίας.

3) μπαταρίες ιόντων νατρίου:
Οι μπαταρίες ιόντων νατρίου έχουν αποκτήσει σημαντική προσοχή ως εναλλακτικές λύσεις για τις μπαταρίες ιόντων λιθίου και τα SWCNT προσφέρουν υποσχόμενες προοπτικές σε αυτόν τον τομέα. Με την υψηλή αγωγιμότητα και τη δομική σταθερότητα τους, τα SWCNT είναι μια ιδανική επιλογή για υλικά ηλεκτροδίων μπαταρίας ιόντων νατρίου.

4) Άλλοι τύποι μπαταριών:
Εκτός από τις προαναφερθείσες εφαρμογές, τα SWCNT παρουσιάζουν δυνατότητες σε άλλους τύπους μπαταριών, όπως κύτταρα καυσίμου και μπαταρίες ψευδαργύρου. Για παράδειγμα, στα κύτταρα καυσίμου, τα SWCNTs μπορούν να χρησιμεύσουν ως υποστηρικτικά καταλύτη, ενισχύοντας τη δραστηριότητα και τη σταθερότητα του καταλύτη.

Ο ρόλος των SWCNTs στις μπαταρίες:

1) Ποδηλατικά πρόσθετα: Τα SWCNTs, με την υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητά τους, μπορούν να προστεθούν ως αγώγιμα πρόσθετα σε ηλεκτρολύτες στερεάς κατάστασης, βελτιώνοντας την αγωγιμότητά τους και έτσι ενισχύοντας την απόδοση φορτίου της μπαταρίας.

2) Υλικά ηλεκτροδίων: Τα SWCNTs μπορούν να χρησιμεύσουν ως υποστρώματα για υλικά ηλεκτροδίων, επιτρέποντας τη φόρτωση ενεργών ουσιών (όπως μέταλλο λιθίου, θείο, πυρίτιο κλπ.) Για να βελτιωθεί η αγωγιμότητα και η δομική σταθερότητα του ηλεκτροδίου. Επιπλέον, η υψηλή ειδική επιφάνεια των SWCNTs παρέχει πιο ενεργές θέσεις, με αποτέλεσμα υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα της μπαταρίας.

3) Υλικά διαχωριστή: Σε μπαταρίες στερεάς κατάστασης, τα SWCNT μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως διαχωριστικά υλικά, προσφέροντας κανάλια μεταφοράς ιόντων διατηρώντας παράλληλα καλή μηχανική αντοχή και χημική σταθερότητα. Η πορώδης δομή των SWCNTs συμβάλλει στη βελτιωμένη αγωγιμότητα ιόντων στην μπαταρία.

4) Σύνθετα υλικά: Τα SWCNTs μπορούν να συνθέτονται με υλικά ηλεκτρολυτών στερεάς κατάστασης για να σχηματίσουν σύνθετα ηλεκτρολύτες, συνδυάζοντας την υψηλή αγωγιμότητα των SWCNT με την ασφάλεια των ηλεκτρολυτών στερεάς κατάστασης. Τέτοια σύνθετα υλικά χρησιμεύουν ως ιδανικά υλικά ηλεκτρολυτών για μπαταρίες στερεάς κατάστασης.

5) Ενισχυτικά υλικά: Τα SWCNTs μπορούν να ενισχύσουν τις μηχανικές ιδιότητες των ηλεκτρολυτών στερεάς κατάστασης, βελτιώνοντας τη δομική σταθερότητα της μπαταρίας κατά τη διάρκεια των διεργασιών εκφόρτισης φορτίου και τη μείωση της αποικοδόμησης της απόδοσης που προκαλείται από τις μεταβολές του όγκου.

6) Θερμική διαχείριση: Με την εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα τους, τα SWCNTs μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως υλικά διαχείρισης θερμικής διαχείρισης, διευκολύνοντας την αποτελεσματική διάχυση της θερμότητας κατά τη λειτουργία της μπαταρίας, την πρόληψη της υπερθέρμανσης και τη βελτίωση της ασφάλειας των μπαταριών και της διάρκειας ζωής.

Συμπερασματικά, τα SWCNT διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο σε διάφορους τύπους μπαταριών. Οι μοναδικές τους ιδιότητες επιτρέπουν την ενισχυμένη αγωγιμότητα, τη βελτιωμένη ενεργειακή πυκνότητα, την ενισχυμένη δομική σταθερότητα και την αποτελεσματική θερμική διαχείριση. Με περαιτέρω εξελίξεις και έρευνα στη νανοτεχνολογία, η εφαρμογή των SWCNTs στις μπαταρίες αναμένεται να συνεχίσει να αυξάνεται, οδηγώντας σε βελτιωμένες δυνατότητες αποθήκευσης μπαταρίας και αποθήκευσης ενέργειας.