सिंगल-वॉल्ड कार्बन नॅनोट्यूब (SWCNTs)विविध प्रकारच्या बॅटरीमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात. येथे बॅटरीचे प्रकार आहेत ज्यात SWCNTs अनुप्रयोग शोधतात:

1) सुपरकॅपेसिटर:
SWCNTs त्यांच्या उच्च विशिष्ट पृष्ठभागाच्या क्षेत्रफळामुळे आणि उत्कृष्ट चालकतेमुळे सुपरकॅपॅसिटरसाठी आदर्श इलेक्ट्रोड सामग्री म्हणून काम करतात. ते जलद चार्ज-डिस्चार्ज दर सक्षम करतात आणि उत्कृष्ट सायकल स्थिरता प्रदर्शित करतात. प्रवाहकीय पॉलिमर किंवा मेटल ऑक्साईडमध्ये SWCNTs समाविष्ट करून, सुपरकॅपॅसिटरची ऊर्जा घनता आणि उर्जा घनता आणखी सुधारली जाऊ शकते.

२) लिथियम-आयन बॅटरी:
लिथियम-आयन बॅटरीच्या क्षेत्रात, एसडब्ल्यूसीएनटीचा वापर प्रवाहकीय ऍडिटीव्ह किंवा इलेक्ट्रोड सामग्री म्हणून केला जाऊ शकतो. कंडक्टिव्ह ॲडिटीव्ह म्हणून वापरल्यास, SWCNTs इलेक्ट्रोड सामग्रीची चालकता वाढवतात, ज्यामुळे बॅटरीचे चार्ज-डिस्चार्ज कार्यप्रदर्शन सुधारते. इलेक्ट्रोड मटेरियल म्हणून, SWCNTs अतिरिक्त लिथियम-आयन इन्सर्शन साइट्स प्रदान करतात, ज्यामुळे बॅटरीची क्षमता वाढते आणि सायकल स्थिरता वाढते.

3) सोडियम-आयन बॅटरी:
लिथियम-आयन बॅटऱ्यांचे पर्याय म्हणून सोडियम-आयन बॅटऱ्यांनी लक्ष वेधले आहे आणि SWCNTs या डोमेनमध्येही आशादायक संभावना देतात. त्यांच्या उच्च चालकता आणि संरचनात्मक स्थिरतेसह, SWCNTs सोडियम-आयन बॅटरी इलेक्ट्रोड सामग्रीसाठी एक आदर्श पर्याय आहे.

4) इतर बॅटरी प्रकार:
वर नमूद केलेल्या ऍप्लिकेशन्स व्यतिरिक्त, SWCNTs इतर बॅटरी प्रकार जसे की इंधन सेल आणि झिंक-एअर बॅटरीमध्ये क्षमता दर्शवतात. उदाहरणार्थ, इंधन पेशींमध्ये, SWCNTs उत्प्रेरक सपोर्ट म्हणून काम करू शकतात, उत्प्रेरकाची क्रियाशीलता आणि स्थिरता वाढवतात.

बॅटरीमध्ये SWCNT ची भूमिका:

1) प्रवाहकीय ऍडिटीव्ह: SWCNTs, त्यांच्या उच्च विद्युत चालकतेसह, घन-स्टेट इलेक्ट्रोलाइट्समध्ये प्रवाहकीय ऍडिटीव्ह म्हणून जोडले जाऊ शकतात, त्यांची चालकता सुधारतात आणि त्याद्वारे बॅटरीची चार्ज-डिस्चार्ज कार्यक्षमता वाढवते.

२) इलेक्ट्रोड मटेरिअल्स: इलेक्ट्रोडची चालकता आणि संरचनात्मक स्थिरता सुधारण्यासाठी सक्रिय पदार्थ (जसे की लिथियम मेटल, सल्फर, सिलिकॉन इ.) लोड करण्यास सक्षम करून, इलेक्ट्रोड सामग्रीसाठी SWCNTs सब्सट्रेट्स म्हणून काम करू शकतात. शिवाय, SWCNT चे उच्च विशिष्ट पृष्ठभाग क्षेत्र अधिक सक्रिय साइट प्रदान करते, परिणामी बॅटरीची उर्जा घनता जास्त असते.

3) सेपरेटर मटेरिअल्स: सॉलिड-स्टेट बॅटऱ्यांमध्ये, SWCNTs हे सेपरेटर मटेरियल म्हणून वापरले जाऊ शकतात, उत्तम यांत्रिक शक्ती आणि रासायनिक स्थिरता राखून आयन ट्रान्सपोर्ट चॅनेल देतात. SWCNTs ची सच्छिद्र रचना बॅटरीमधील आयन चालकता सुधारण्यात योगदान देते.

4) संमिश्र साहित्य: SWCNTs घन-स्थिती इलेक्ट्रोलाइट सामग्रीसह संमिश्र इलेक्ट्रोलाइट्स तयार करण्यासाठी, SWCNTs ची उच्च चालकता घन-स्टेट इलेक्ट्रोलाइट्सच्या सुरक्षिततेसह संयोजित केली जाऊ शकते. अशी संमिश्र सामग्री सॉलिड-स्टेट बॅटरीसाठी आदर्श इलेक्ट्रोलाइट सामग्री म्हणून काम करते.

5) मजबुतीकरण साहित्य: SWCNTs सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रोलाइट्सचे यांत्रिक गुणधर्म वाढवू शकतात, चार्ज-डिस्चार्ज प्रक्रियेदरम्यान बॅटरीची संरचनात्मक स्थिरता सुधारू शकतात आणि आवाजातील बदलांमुळे होणारे कार्यप्रदर्शन कमी करू शकतात.

6) थर्मल मॅनेजमेंट: त्यांच्या उत्कृष्ट थर्मल चालकतेसह, SWCNTs थर्मल मॅनेजमेंट मटेरियल म्हणून वापरले जाऊ शकतात, बॅटरी ऑपरेशन दरम्यान प्रभावी उष्णता नष्ट करणे, जास्त गरम होण्यापासून प्रतिबंधित करणे आणि बॅटरी सुरक्षितता आणि आयुर्मान सुधारणे.

शेवटी, विविध प्रकारच्या बॅटरीमध्ये SWCNTs महत्त्वाची भूमिका बजावतात. त्यांचे अद्वितीय गुणधर्म वर्धित चालकता, सुधारित ऊर्जा घनता, वर्धित संरचनात्मक स्थिरता आणि प्रभावी थर्मल व्यवस्थापन सक्षम करतात. नॅनोटेक्नॉलॉजीमधील पुढील प्रगती आणि संशोधनासह, बॅटरीमध्ये SWCNTs चा वापर वाढतच जाणे अपेक्षित आहे, ज्यामुळे बॅटरीची कार्यक्षमता आणि ऊर्जा साठवण क्षमता सुधारते.