نانولوله های کربنی تک جداره (SWCNT)به طور گسترده در انواع باتری ها استفاده می شود. در اینجا انواع باتری هایی که SWCNT ها کاربرد پیدا می کنند آورده شده است:

1) ابرخازن ها:
SWCNT ها به دلیل سطح ویژه بالا و رسانایی عالی به عنوان مواد الکترود ایده آل برای ابرخازن ها عمل می کنند. آنها نرخ شارژ-دشارژ سریع را فعال می کنند و ثبات سیکل فوق العاده ای را نشان می دهند. با ترکیب SWCNT ها در پلیمرهای رسانا یا اکسیدهای فلزی، چگالی انرژی و چگالی توان ابرخازن ها را می توان بیشتر بهبود بخشید.

2) باتری های لیتیوم یون:
در زمینه باتری های لیتیوم یونی، SWCNT ها را می توان به عنوان افزودنی های رسانا یا مواد الکترود استفاده کرد. هنگامی که از SWCNT ها به عنوان افزودنی های رسانا استفاده می شود، رسانایی مواد الکترود را افزایش می دهد و در نتیجه عملکرد شارژ-دشارژ باتری را بهبود می بخشد. SWCNTها به عنوان خود مواد الکترود، محل‌های درج لیتیوم یون اضافی را فراهم می‌کنند که منجر به افزایش ظرفیت و افزایش ثبات چرخه باتری می‌شود.

3) باتری های سدیم یون:
باتری‌های یون سدیم به‌عنوان جایگزین باتری‌های لیتیوم یون توجه قابل‌توجهی را به خود جلب کرده‌اند و SWCNT‌ها نیز چشم‌انداز امیدوارکننده‌ای را در این حوزه ارائه می‌کنند. SWCNT ها با رسانایی بالا و پایداری ساختاری، انتخاب ایده آلی برای مواد الکترود باتری یون سدیم هستند.

4) سایر انواع باتری:
علاوه بر کاربردهای فوق الذکر، SWCNT ها پتانسیل را در انواع باتری های دیگر مانند سلول های سوختی و باتری های روی-هوا نشان می دهند. به عنوان مثال، در سلول های سوختی، SWCNT ها می توانند به عنوان تکیه گاه کاتالیزور عمل کنند و فعالیت و پایداری کاتالیزور را افزایش دهند.

نقش SWCNT ها در باتری ها:

1) افزودنی های رسانا: SWCNT ها با رسانایی الکتریکی بالایی که دارند، می توانند به عنوان افزودنی های رسانا به الکترولیت های حالت جامد اضافه شوند و رسانایی آنها را بهبود بخشیده و در نتیجه عملکرد شارژ-دشارژ باتری را افزایش دهند.

2) مواد الکترود: SWCNT ها می توانند به عنوان بستری برای مواد الکترود عمل کنند و بارگذاری مواد فعال (مانند فلز لیتیوم، گوگرد، سیلیکون و غیره) را برای بهبود رسانایی و پایداری ساختاری الکترود ممکن می سازند. علاوه بر این، سطح ویژه بالای SWCNT ها سایت های فعال تری را فراهم می کند و در نتیجه چگالی انرژی باتری بالاتری دارد.

3) مواد جداکننده: در باتری‌های حالت جامد، SWCNT‌ها می‌توانند به عنوان مواد جداکننده استفاده شوند و کانال‌های انتقال یون را در عین حفظ استحکام مکانیکی و پایداری شیمیایی خوب ارائه دهند. ساختار متخلخل SWCNT ها به بهبود هدایت یونی در باتری کمک می کند.

4) مواد کامپوزیتی: SWCNT ها را می توان با مواد الکترولیت حالت جامد برای تشکیل الکترولیت های کامپوزیت ترکیب کرد و رسانایی بالای SWCNT ها را با ایمنی الکترولیت های حالت جامد ترکیب کرد. چنین مواد کامپوزیتی به عنوان مواد الکترولیتی ایده آل برای باتری های حالت جامد عمل می کنند.

5) مواد تقویت‌کننده: SWCNT‌ها می‌توانند خواص مکانیکی الکترولیت‌های حالت جامد را بهبود بخشند، پایداری ساختاری باتری را در طول فرآیندهای شارژ-دشارژ بهبود بخشند و کاهش عملکرد ناشی از تغییرات حجم را کاهش دهند.

6) مدیریت حرارتی: SWCNT ها با رسانایی حرارتی عالی خود می توانند به عنوان مواد مدیریت حرارتی استفاده شوند که اتلاف موثر گرما را در حین کار باتری تسهیل می کند، از گرم شدن بیش از حد جلوگیری می کند و ایمنی و طول عمر باتری را بهبود می بخشد.

در نتیجه، SWCNT ها نقش مهمی در انواع مختلف باتری دارند. خواص منحصربه‌فرد آن‌ها باعث افزایش رسانایی، بهبود چگالی انرژی، افزایش پایداری ساختاری و مدیریت حرارتی مؤثر می‌شود. با پیشرفت‌ها و تحقیقات بیشتر در فناوری نانو، انتظار می‌رود کاربرد SWCNT در باتری‌ها به رشد خود ادامه دهد که منجر به بهبود عملکرد باتری و قابلیت‌های ذخیره انرژی می‌شود.