સિંગલ-વોલ્ડ કાર્બન નેનોટ્યુબ્સ (SWCNTs)વિવિધ પ્રકારની બેટરીઓમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. અહીં બેટરીના પ્રકારો છે જેમાં SWCNT એપ્લિકેશન શોધે છે:

1) સુપરકેપેસિટર્સ:
SWCNTs તેમના ઉચ્ચ વિશિષ્ટ સપાટી વિસ્તાર અને ઉત્તમ વાહકતાને કારણે સુપરકેપેસિટર માટે આદર્શ ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી તરીકે સેવા આપે છે. તેઓ ઝડપી ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ દરને સક્ષમ કરે છે અને બાકી ચક્ર સ્થિરતા દર્શાવે છે. SWCNT ને વાહક પોલિમર અથવા મેટલ ઓક્સાઇડમાં સમાવિષ્ટ કરીને, સુપરકેપેસિટર્સની ઊર્જા ઘનતા અને શક્તિ ઘનતાને વધુ સુધારી શકાય છે.

2) લિથિયમ-આયન બેટરી:
લિથિયમ-આયન બેટરીના ક્ષેત્રમાં, SWCNT નો ઉપયોગ વાહક ઉમેરણો અથવા ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી તરીકે થઈ શકે છે. જ્યારે વાહક ઉમેરણો તરીકે ઉપયોગ થાય છે, ત્યારે SWCNT ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રીની વાહકતા વધારે છે, જેનાથી બેટરીના ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ પ્રદર્શનમાં સુધારો થાય છે. ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી તરીકે, SWCNTs વધારાની લિથિયમ-આયન નિવેશ સાઇટ્સ પ્રદાન કરે છે, જે બેટરીની ક્ષમતામાં વધારો અને ઉન્નત ચક્ર સ્થિરતા તરફ દોરી જાય છે.

3) સોડિયમ-આયન બેટરી:
સોડિયમ-આયન બેટરીઓએ લિથિયમ-આયન બેટરીના વિકલ્પો તરીકે નોંધપાત્ર ધ્યાન મેળવ્યું છે, અને SWCNTs આ ડોમેનમાં પણ આશાસ્પદ સંભાવનાઓ પ્રદાન કરે છે. તેમની ઉચ્ચ વાહકતા અને માળખાકીય સ્થિરતા સાથે, SWCNT એ સોડિયમ-આયન બેટરી ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી માટે એક આદર્શ વિકલ્પ છે.

4) અન્ય બેટરી પ્રકારો:
ઉપરોક્ત એપ્લિકેશનો ઉપરાંત, SWCNTs અન્ય બેટરી પ્રકારો જેમ કે ફ્યુઅલ સેલ અને ઝીંક-એર બેટરીમાં સંભવિતતા દર્શાવે છે. દાખલા તરીકે, બળતણ કોષોમાં, SWCNTs ઉત્પ્રેરકના આધાર તરીકે સેવા આપી શકે છે, જે ઉત્પ્રેરકની પ્રવૃત્તિ અને સ્થિરતામાં વધારો કરે છે.

બેટરીમાં SWCNT ની ભૂમિકા:

1) વાહક ઉમેરણો: SWCNTs, તેમની ઉચ્ચ વિદ્યુત વાહકતા સાથે, સોલિડ-સ્ટેટ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સમાં વાહક ઉમેરણો તરીકે ઉમેરી શકાય છે, તેમની વાહકતા સુધારે છે અને તે રીતે બેટરીના ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ પ્રદર્શનમાં વધારો કરે છે.

2) ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી: SWCNTs ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી માટે સબસ્ટ્રેટ તરીકે સેવા આપી શકે છે, જે ઇલેક્ટ્રોડની વાહકતા અને માળખાકીય સ્થિરતાને સુધારવા માટે સક્રિય પદાર્થો (જેમ કે લિથિયમ મેટલ, સલ્ફર, સિલિકોન, વગેરે) ના લોડિંગને સક્ષમ કરે છે. વધુમાં, SWCNTs નો ઉચ્ચ ચોક્કસ સપાટી વિસ્તાર વધુ સક્રિય સાઇટ્સ પ્રદાન કરે છે, જેના પરિણામે બેટરીની ઉર્જા ઘનતા વધારે છે.

3) વિભાજક સામગ્રી: સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીમાં, SWCNT ને વિભાજક સામગ્રી તરીકે કાર્યરત કરી શકાય છે, સારી યાંત્રિક શક્તિ અને રાસાયણિક સ્થિરતા જાળવી રાખીને આયન પરિવહન ચેનલો ઓફર કરે છે. SWCNTs નું છિદ્રાળુ માળખું બેટરીમાં આયન વાહકતા સુધારવામાં ફાળો આપે છે.

4) સંયુક્ત સામગ્રી: SWCNTs ને ઘન-સ્થિતિ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સામગ્રીઓ સાથે સંયુક્ત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ બનાવવા માટે સંયોજિત કરી શકાય છે, SWCNTs ની ઉચ્ચ વાહકતાને સોલિડ-સ્ટેટ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સની સલામતી સાથે જોડીને. આવી સંયુક્ત સામગ્રી સોલિડ-સ્ટેટ બેટરીઓ માટે આદર્શ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સામગ્રી તરીકે સેવા આપે છે.

5) મજબૂતીકરણ સામગ્રી: SWCNTs સોલિડ-સ્ટેટ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સના યાંત્રિક ગુણધર્મોને વધારી શકે છે, ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ પ્રક્રિયાઓ દરમિયાન બેટરીની માળખાકીય સ્થિરતામાં સુધારો કરી શકે છે અને વોલ્યુમ ફેરફારોને કારણે કાર્યક્ષમતાના અધોગતિને ઘટાડી શકે છે.

6) થર્મલ મેનેજમેન્ટ: તેમની ઉત્કૃષ્ટ થર્મલ વાહકતા સાથે, SWCNTs ને થર્મલ મેનેજમેન્ટ સામગ્રી તરીકે કાર્યરત કરી શકાય છે, જે બેટરીના સંચાલન દરમિયાન અસરકારક ગરમીના વિસર્જનને સરળ બનાવે છે, ઓવરહિટીંગ અટકાવે છે અને બેટરીની સલામતી અને જીવનકાળમાં સુધારો કરે છે.

નિષ્કર્ષમાં, SWCNTs વિવિધ પ્રકારની બેટરીમાં નિર્ણાયક ભૂમિકા ભજવે છે. તેમના અનન્ય ગુણધર્મો ઉન્નત વાહકતા, સુધારેલ ઊર્જા ઘનતા, ઉન્નત માળખાકીય સ્થિરતા અને અસરકારક થર્મલ મેનેજમેન્ટને સક્ષમ કરે છે. નેનો ટેક્નોલોજીમાં વધુ પ્રગતિ અને સંશોધન સાથે, બેટરીમાં SWCNT નો ઉપયોગ વધતો રહેવાની અપેક્ષા છે, જે બૅટરીની કામગીરી અને ઊર્જા સંગ્રહ ક્ષમતામાં સુધારો તરફ દોરી જાય છે.