Ugljikove nanocijevi s jednom stijenkom (SWCNT)naširoko se koriste u raznim vrstama baterija. Evo tipova baterija u kojima SWCNT nalaze primjenu:

1) Superkondenzatori:
SWCNTs služe kao idealni materijali za elektrode za superkondenzatore zbog svoje visoke specifične površine i izvrsne vodljivosti. Omogućuju brze brzine punjenja i pražnjenja i pokazuju izvanrednu stabilnost ciklusa. Ugradnjom SWCNT-a u vodljive polimere ili metalne okside, gustoća energije i gustoća snage superkondenzatora mogu se dodatno poboljšati.

2) Litij-ionske baterije:
U području litij-ionskih baterija, SWCNT se mogu koristiti kao vodljivi aditivi ili materijali za elektrode. Kada se koriste kao vodljivi aditivi, SWCNT povećavaju vodljivost materijala elektrode, poboljšavajući time performanse punjenja i pražnjenja baterije. Kao sami materijali za elektrode, SWCNTs osiguravaju dodatna mjesta za umetanje litij-iona, što dovodi do povećanog kapaciteta i poboljšane stabilnosti ciklusa baterije.

3) Natrij-ionske baterije:
Natrij-ionske baterije su dobile znatnu pozornost kao alternative litij-ionskim baterijama, a SWCNT također nude obećavajuće izglede u ovoj domeni. Sa svojom visokom vodljivošću i strukturnom stabilnošću, SWCNT su idealan izbor za materijale elektroda natrijevih ionskih baterija.

4) Ostale vrste baterija:
Uz gore navedene primjene, SWCNT pokazuju potencijal u drugim vrstama baterija kao što su gorivne ćelije i cink-zrak baterije. Na primjer, u gorivim ćelijama, SWCNT mogu poslužiti kao nosači katalizatora, povećavajući aktivnost i stabilnost katalizatora.

Uloga SWCNT-a u baterijama:

1) Vodljivi dodaci: SWCNT, sa svojom visokom električnom vodljivošću, mogu se dodati kao vodljivi dodaci elektrolitima u čvrstom stanju, poboljšavajući njihovu vodljivost i time poboljšavajući performanse punjenja i pražnjenja baterije.

2) Materijali elektroda: SWCNT mogu poslužiti kao supstrati za materijale elektroda, omogućujući unošenje aktivnih tvari (kao što su metalni litij, sumpor, silicij, itd.) za poboljšanje vodljivosti i strukturne stabilnosti elektrode. Štoviše, visoka specifična površina SWCNT-a osigurava više aktivnih mjesta, što rezultira većom gustoćom energije baterije.

3) Materijali za odvajanje: U baterijama čvrstog stanja, SWCNT se mogu koristiti kao materijali za odvajanje, nudeći kanale za prijenos iona uz zadržavanje dobre mehaničke čvrstoće i kemijske stabilnosti. Porozna struktura SWCNT-a doprinosi poboljšanoj vodljivosti iona u bateriji.

4) Kompozitni materijali: SWCNT se mogu kombinirati s čvrstim elektrolitnim materijalima kako bi se formirali kompozitni elektroliti, kombinirajući visoku vodljivost SWCNT sa sigurnošću elektrolita u čvrstom stanju. Takvi kompozitni materijali služe kao idealni elektrolitski materijali za čvrste baterije.

5) Materijali za pojačanje: SWCNT mogu poboljšati mehanička svojstva elektrolita u čvrstom stanju, poboljšavajući strukturnu stabilnost baterije tijekom procesa punjenja i pražnjenja i smanjujući degradaciju performansi uzrokovanu promjenama volumena.

6) Upravljanje toplinom: Sa svojom izvrsnom toplinskom vodljivošću, SWCNT se mogu koristiti kao materijali za upravljanje toplinom, olakšavajući učinkovito rasipanje topline tijekom rada baterije, sprječavajući pregrijavanje i poboljšavajući sigurnost i životni vijek baterije.

Zaključno, SWCNT igraju ključnu ulogu u različitim vrstama baterija. Njihova jedinstvena svojstva omogućuju poboljšanu vodljivost, poboljšanu gustoću energije, poboljšanu strukturnu stabilnost i učinkovito upravljanje toplinom. S daljnjim napretkom i istraživanjem u nanotehnologiji, očekuje se da će primjena SWCNT-a u baterijama nastaviti rasti, što će dovesti do poboljšanih performansi baterije i mogućnosti skladištenja energije.