एकल-दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब (एसडब्ल्यूसीएनटी)विभिन्न प्रकार की बैटरियों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यहां बैटरी के प्रकार दिए गए हैं जिनमें SWCNTs का उपयोग होता है:

1) सुपरकैपेसिटर:
SWCNTs अपने उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र और उत्कृष्ट चालकता के कारण सुपरकैपेसिटर के लिए आदर्श इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में काम करते हैं। वे तेज़ चार्ज-डिस्चार्ज दर सक्षम करते हैं और उत्कृष्ट चक्र स्थिरता प्रदर्शित करते हैं। SWCNTs को प्रवाहकीय पॉलिमर या धातु ऑक्साइड में शामिल करके, सुपरकैपेसिटर की ऊर्जा घनत्व और शक्ति घनत्व में और सुधार किया जा सकता है।

2) लिथियम-आयन बैटरियां:
लिथियम-आयन बैटरियों के क्षेत्र में, SWCNTs का उपयोग प्रवाहकीय योजक या इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में किया जा सकता है। जब प्रवाहकीय योजक के रूप में उपयोग किया जाता है, तो SWCNTs इलेक्ट्रोड सामग्री की चालकता को बढ़ाते हैं, जिससे बैटरी के चार्ज-डिस्चार्ज प्रदर्शन में सुधार होता है। स्वयं इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में, SWCNTs अतिरिक्त लिथियम-आयन सम्मिलन साइट प्रदान करते हैं, जिससे बैटरी की क्षमता में वृद्धि होती है और चक्र स्थिरता में वृद्धि होती है।

3) सोडियम-आयन बैटरियां:
लिथियम-आयन बैटरियों के विकल्प के रूप में सोडियम-आयन बैटरियों ने काफी ध्यान आकर्षित किया है, और SWCNTs इस क्षेत्र में भी आशाजनक संभावनाएं प्रदान करते हैं। अपनी उच्च चालकता और संरचनात्मक स्थिरता के साथ, SWCNTs सोडियम-आयन बैटरी इलेक्ट्रोड सामग्री के लिए एक आदर्श विकल्प हैं।

4) अन्य बैटरी प्रकार:
उपरोक्त अनुप्रयोगों के अलावा, SWCNTs अन्य बैटरी प्रकारों जैसे ईंधन सेल और जिंक-एयर बैटरी में क्षमता दिखाते हैं। उदाहरण के लिए, ईंधन कोशिकाओं में, SWCNTs उत्प्रेरक समर्थन के रूप में काम कर सकते हैं, उत्प्रेरक की गतिविधि और स्थिरता को बढ़ा सकते हैं।

बैटरियों में SWCNTs की भूमिका:

1) प्रवाहकीय योजक: SWCNTs, उनकी उच्च विद्युत चालकता के साथ, ठोस-अवस्था इलेक्ट्रोलाइट्स में प्रवाहकीय योजक के रूप में जोड़ा जा सकता है, जिससे उनकी चालकता में सुधार होता है और जिससे बैटरी के चार्ज-डिस्चार्ज प्रदर्शन में वृद्धि होती है।

2) इलेक्ट्रोड सामग्री: एसडब्ल्यूसीएनटी इलेक्ट्रोड सामग्री के लिए सब्सट्रेट के रूप में काम कर सकते हैं, जिससे इलेक्ट्रोड की चालकता और संरचनात्मक स्थिरता में सुधार करने के लिए सक्रिय पदार्थों (जैसे लिथियम धातु, सल्फर, सिलिकॉन इत्यादि) को लोड करने में सक्षम बनाया जा सकता है। इसके अलावा, SWCNTs का उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र अधिक सक्रिय साइटें प्रदान करता है, जिसके परिणामस्वरूप बैटरी का ऊर्जा घनत्व अधिक होता है।

3) विभाजक सामग्री: ठोस-अवस्था बैटरियों में, SWCNTs को विभाजक सामग्री के रूप में नियोजित किया जा सकता है, जो अच्छी यांत्रिक शक्ति और रासायनिक स्थिरता बनाए रखते हुए आयन परिवहन चैनल प्रदान करता है। SWCNTs की छिद्रपूर्ण संरचना बैटरी में बेहतर आयन चालकता में योगदान करती है।

4) समग्र सामग्री: एसडब्ल्यूसीएनटी को ठोस-अवस्था इलेक्ट्रोलाइट सामग्री के साथ मिश्रित करके समग्र इलेक्ट्रोलाइट्स बनाया जा सकता है, जो ठोस-अवस्था इलेक्ट्रोलाइट्स की सुरक्षा के साथ एसडब्ल्यूसीएनटी की उच्च चालकता का संयोजन करता है। ऐसी मिश्रित सामग्रियां सॉलिड-स्टेट बैटरियों के लिए आदर्श इलेक्ट्रोलाइट सामग्री के रूप में काम करती हैं।

5) सुदृढीकरण सामग्री: एसडब्ल्यूसीएनटी ठोस-अवस्था इलेक्ट्रोलाइट्स के यांत्रिक गुणों को बढ़ा सकते हैं, चार्ज-डिस्चार्ज प्रक्रियाओं के दौरान बैटरी की संरचनात्मक स्थिरता में सुधार कर सकते हैं और वॉल्यूम परिवर्तनों के कारण प्रदर्शन में गिरावट को कम कर सकते हैं।

6) थर्मल प्रबंधन: उनकी उत्कृष्ट थर्मल चालकता के साथ, एसडब्ल्यूसीएनटी को थर्मल प्रबंधन सामग्री के रूप में नियोजित किया जा सकता है, जो बैटरी संचालन के दौरान प्रभावी गर्मी अपव्यय की सुविधा प्रदान करता है, ओवरहीटिंग को रोकता है, और बैटरी सुरक्षा और जीवनकाल में सुधार करता है।

निष्कर्षतः, SWCNTs विभिन्न प्रकार की बैटरी में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। उनके अद्वितीय गुण बढ़ी हुई चालकता, बेहतर ऊर्जा घनत्व, बढ़ी हुई संरचनात्मक स्थिरता और प्रभावी थर्मल प्रबंधन को सक्षम करते हैं। नैनोटेक्नोलॉजी में आगे की प्रगति और अनुसंधान के साथ, बैटरी में एसडब्ल्यूसीएनटी का अनुप्रयोग बढ़ने की उम्मीद है, जिससे बैटरी प्रदर्शन और ऊर्जा भंडारण क्षमताओं में सुधार होगा।