Nanotubes de carbone à simple paroi (SWCNT)sont largement utilisés dans divers types de batteries. Voici les types de batteries dans lesquels les SWCNT trouvent une application :

1) Supercondensateurs :
Les SWCNT constituent des matériaux d'électrode idéaux pour les supercondensateurs en raison de leur surface spécifique élevée et de leur excellente conductivité. Ils permettent des taux de charge-décharge rapides et présentent une stabilité de cycle exceptionnelle. En incorporant des SWCNT dans des polymères conducteurs ou des oxydes métalliques, la densité énergétique et la densité de puissance des supercondensateurs peuvent être encore améliorées.

2) Batteries lithium-ion :
Dans le domaine des batteries lithium-ion, les SWCNT peuvent être utilisés comme additifs conducteurs ou matériaux d'électrode. Lorsqu'ils sont utilisés comme additifs conducteurs, les SWCNT améliorent la conductivité des matériaux d'électrode, améliorant ainsi les performances de charge-décharge de la batterie. En tant que matériaux d'électrode eux-mêmes, les SWCNT fournissent des sites d'insertion lithium-ion supplémentaires, conduisant à une capacité accrue et à une meilleure stabilité du cycle de la batterie.

3) Piles sodium-ion :
Les batteries sodium-ion ont suscité une attention considérable en tant qu'alternatives aux batteries lithium-ion, et les SWCNT offrent également des perspectives prometteuses dans ce domaine. Grâce à leur conductivité élevée et leur stabilité structurelle, les SWCNT constituent un choix idéal pour les matériaux d'électrodes de batteries sodium-ion.

4) Autres types de batteries :
En plus des applications mentionnées ci-dessus, les SWCNT présentent un potentiel dans d'autres types de batteries telles que les piles à combustible et les batteries zinc-air. Par exemple, dans les piles à combustible, les SWCNT peuvent servir de supports de catalyseur, améliorant ainsi l’activité et la stabilité du catalyseur.

Rôle des SWCNT dans les batteries :

1) Additifs conducteurs : les SWCNT, avec leur conductivité électrique élevée, peuvent être ajoutés comme additifs conducteurs aux électrolytes à l'état solide, améliorant ainsi leur conductivité et améliorant ainsi les performances de charge-décharge de la batterie.

2) Matériaux d'électrode : les SWCNT peuvent servir de substrats pour les matériaux d'électrode, permettant le chargement de substances actives (telles que le lithium métallique, le soufre, le silicium, etc.) pour améliorer la conductivité et la stabilité structurelle de l'électrode. De plus, la surface spécifique élevée des SWCNT fournit davantage de sites actifs, ce qui entraîne une densité énergétique plus élevée de la batterie.

3) Matériaux séparateurs : dans les batteries à semi-conducteurs, les SWCNT peuvent être utilisés comme matériaux séparateurs, offrant des canaux de transport d'ions tout en conservant une bonne résistance mécanique et une bonne stabilité chimique. La structure poreuse des SWCNT contribue à améliorer la conductivité ionique dans la batterie.

4) Matériaux composites : les SWCNT peuvent être composés avec des matériaux électrolytiques à l'état solide pour former des électrolytes composites, combinant la conductivité élevée des SWCNT avec la sécurité des électrolytes à l'état solide. De tels matériaux composites constituent des matériaux électrolytiques idéaux pour les batteries à semi-conducteurs.

5) Matériaux de renforcement : les SWCNT peuvent améliorer les propriétés mécaniques des électrolytes à l'état solide, améliorant ainsi la stabilité structurelle de la batterie pendant les processus de charge-décharge et réduisant la dégradation des performances causée par les changements de volume.

6) Gestion thermique : Grâce à leur excellente conductivité thermique, les SWCNT peuvent être utilisés comme matériaux de gestion thermique, facilitant une dissipation efficace de la chaleur pendant le fonctionnement de la batterie, empêchant la surchauffe et améliorant la sécurité et la durée de vie de la batterie.

En conclusion, les SWCNT jouent un rôle crucial dans différents types de batteries. Leurs propriétés uniques permettent une conductivité améliorée, une densité énergétique améliorée, une stabilité structurelle améliorée et une gestion thermique efficace. Avec de nouveaux progrès et recherches en nanotechnologie, l'application des SWCNT dans les batteries devrait continuer à croître, conduisant à une amélioration des performances des batteries et des capacités de stockage d'énergie.