Ühe seinaga süsiniknanotorud (SWCNT)kasutatakse laialdaselt erinevat tüüpi akude puhul. Siin on akutüübid, milles SWCNT -d leiavad rakenduse:
1) Superkondensaatorid:
SWCNT -d on superkondensaatoritele ideaalsed elektroodimaterjalid tänu nende kõrgele spetsiifilisele pindalale ja suurepärasele juhtivusele. Need võimaldavad kiiret laadimismäära ja neil on silmapaistev tsükli stabiilsus. Kui lisada SWCNT -d juhtivatesse polümeeridesse või metalloksiididesse, saab superkondensaatorite energiatihedust ja võimsustihedust veelgi paremaks muuta.
2) Liitium-ioon akud:
Liitium-ioonakude väljal saab SWCNT-sid kasutada juhtivate lisandite või elektroodimaterjalidena. Juhtivate lisanditena kasutamisel suurendavad SWCNT-d elektroodimaterjalide juhtivust, parandades seeläbi aku laadimislaengu jõudlust. Elektroodimaterjalidena ise pakuvad SWCNT-sid täiendavaid liitium-ioon sisestamiskohti, mis põhjustab aku suurenenud mahutavust ja tsükli stabiilsust.
3) naatrium-ioon patareid:
Naatrium-ioonpatareisid on pälvinud märkimisväärset tähelepanu liitium-ioonpatareide alternatiividena ja SWCNT-d pakuvad ka selles valdkonnas paljutõotavaid väljavaateid. Kõrge juhtivuse ja struktuurilise stabiilsusega on SWCNT-d ideaalne valik naatrium-ioonaku elektroodimaterjalide jaoks.
4) Muud aku tüübid:
Lisaks eelnimetatud rakendustele näitavad SWCNT-d potentsiaali muudes aku tüüpides, näiteks kütuseelemendid ja tsingi-õhu akud. Näiteks võivad kütuseelementides SWCNT -d olla katalüsaatori toeks, suurendades katalüsaatori aktiivsust ja stabiilsust.
SWCNT -de roll akudes:
1) Juhtivad lisandid: SWCNT-sid, millel on kõrge elektrijuhtivusega, saab lisada tahkis-elektrolüütide juhtivate lisanditena, parandades nende juhtivust ja suurendades seeläbi aku laengulahenduse jõudlust.
2) Elektroodimaterjalid: SWCNT -d võivad olla elektroodimaterjalide substraatidena, võimaldades aktiivsete ainete (näiteks liitiummetalli, väävli, räni jne) laadimist, et parandada elektroodi juhtivust ja struktuurilist stabiilsust. Veelgi enam, SWCNT -de kõrge spetsiifiline pindala pakub aktiivsemaid saite, mille tulemuseks on aku suurem energiatihedus.
3) Eraldaja materjalid: tahkes olekus akudes saab SWCNT-sid kasutada eraldusmaterjalidena, pakkudes ioonide transpordikanaleid, säilitades samal ajal hea mehaanilise tugevuse ja keemilise stabiilsuse. SWCNT -de poorne struktuur aitab kaasa aku ioonide juhtivusele.
4) Komposiitmaterjalid: SWCNT-sid saab komposiitelektrolüütide moodustamiseks komposteerida tahkis-elektrolüütide materjalidega, ühendades SWCNT-de kõrge juhtivuse tahkis-elektrolüütide ohutusega. Sellised komposiitmaterjalid toimivad ideaalsete elektrolüütide materjalidena tahkispatareide jaoks.
5) Tugevdusmaterjalid: SWCNT-d võivad täiustada tahkis-elektrolüütide mehaanilisi omadusi, parandades aku struktuurilist stabiilsust laadimislaenguprotsesside ajal ja vähendades mahu muutustest põhjustatud jõudluse halvenemist.
6) Termiline juhtimine: suurepärase soojusjuhtivuse abil saab SWCNT -sid kasutada soojusjuhtimismaterjalidena, hõlbustades aku töö ajal efektiivset soojuse hajumist, vältides ülekuumenemist ning parandades aku ohutust ja eluiga.
Kokkuvõtteks võib öelda, et SWCNT -d mängivad eri tüüpi aku tüüpides üliolulist rolli. Nende ainulaadsed omadused võimaldavad suurenenud juhtivust, paremat energiatihedust, suurenenud struktuuri stabiilsust ja tõhusat termilist majandamist. Täiendavate edusammude ja teadusuuringutega nanotehnoloogias peaks SWCNT -de rakendamine akudena eeldatavasti jätkuvalt kasvama, mis põhjustab aku paremat jõudlust ja energiasalvestusvõimalusi.
Postiaeg: 20. september 20124