Viensieniai anglies nanovamzdeliai (SWCNT)yra plačiai naudojami įvairių tipų baterijose. Štai akumuliatorių tipai, kuriuose SWCNT randa pritaikymą:
1) Superkondensatoriai:
SWCNT yra ideali elektrodų medžiaga superkondensatoriams dėl didelio specifinio paviršiaus ploto ir puikaus laidumo. Jie užtikrina greitą įkrovimo ir iškrovimo greitį ir pasižymi išskirtiniu ciklo stabilumu. Įjungus SWCNT į laidžius polimerus ar metalų oksidus, superkondensatorių energijos tankis ir galios tankis gali būti dar labiau pagerintas.
2) Ličio jonų baterijos:
Ličio jonų baterijų srityje SWCNT gali būti naudojami kaip laidūs priedai arba elektrodų medžiagos. Naudojami kaip laidūs priedai, SWCNT padidina elektrodų medžiagų laidumą ir taip pagerina akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo charakteristikas. Kaip pačios elektrodų medžiagos, SWCNT suteikia papildomų ličio jonų įterpimo vietų, todėl padidėja akumuliatoriaus talpa ir padidėja ciklo stabilumas.
3) Natrio jonų baterijos:
Natrio jonų baterijos sulaukė didelio dėmesio kaip alternatyvos ličio jonų baterijoms, o SWCNT siūlo daug žadančių perspektyvų ir šioje srityje. Dėl didelio laidumo ir struktūrinio stabilumo SWCNT yra idealus pasirinkimas natrio jonų akumuliatoriaus elektrodų medžiagoms.
4) Kiti baterijų tipai:
Be pirmiau minėtų programų, SWCNT rodo potencialą kitų tipų baterijose, pvz., kuro elementuose ir cinko-oro baterijose. Pavyzdžiui, kuro elementuose SWCNT gali būti katalizatoriaus atramos, padidinančios katalizatoriaus aktyvumą ir stabilumą.
SWCNT vaidmuo baterijose:
1) Laidieji priedai: didelio elektros laidumo SWCNT gali būti pridedami kaip laidus priedai prie kietojo kūno elektrolitų, pagerinant jų laidumą ir taip pagerinant akumuliatoriaus įkrovimo-iškrovimo efektyvumą.
2) Elektrodų medžiagos: SWCNT gali būti elektrodų medžiagų substratas, leidžiantis įkrauti aktyvias medžiagas (pvz., ličio metalą, sierą, silicį ir kt.), kad būtų pagerintas elektrodo laidumas ir struktūrinis stabilumas. Be to, didelis specifinis SWCNT paviršiaus plotas suteikia daugiau aktyvių vietų, todėl akumuliatoriaus energijos tankis yra didesnis.
3) Separatoriaus medžiagos: kietojo kūno baterijose SWCNT gali būti naudojamos kaip separatoriaus medžiagos, siūlančios jonų perdavimo kanalus, išlaikant gerą mechaninį stiprumą ir cheminį stabilumą. Porėta SWCNT struktūra pagerina akumuliatoriaus jonų laidumą.
4) Kompozitinės medžiagos: SWCNT gali būti sujungtos su kietojo kūno elektrolitų medžiagomis, kad susidarytų kompozitiniai elektrolitai, derinant didelį SWCNT laidumą su kietojo kūno elektrolitų saugumu. Tokios kompozicinės medžiagos yra idealios kietojo kūno akumuliatorių elektrolitų medžiagos.
5) Sutvirtinančios medžiagos: SWCNT gali pagerinti kietojo kūno elektrolitų mechanines savybes, pagerinti akumuliatoriaus struktūrinį stabilumą įkrovimo-iškrovimo procesų metu ir sumažinti veikimo pablogėjimą dėl tūrio pokyčių.
6) Šilumos valdymas: Dėl puikaus šilumos laidumo SWCNT gali būti naudojami kaip šilumos valdymo medžiagos, palengvinančios efektyvų šilumos išsklaijimą akumuliatoriaus veikimo metu, užkertančios kelią perkaitimui ir pagerinančios akumuliatoriaus saugą bei tarnavimo laiką.
Apibendrinant galima pasakyti, kad SWCNT vaidina lemiamą vaidmenį įvairių tipų baterijose. Dėl unikalių jų savybių padidėja laidumas, energijos tankis, struktūrinis stabilumas ir efektyvus šilumos valdymas. Tikimasi, kad toliau tobulėjant ir tyrinėjant nanotechnologijas, SWCNT taikymas akumuliatoriuose ir toliau augs, todėl pagerės baterijų veikimas ir energijos kaupimo galimybės.
Paskelbimo laikas: 2024-09-20