Enkelwandige koolstofnanobuisjes (SWCNT's)worden veel gebruikt in verschillende soorten batterijen. Dit zijn de batterijtypen waarin SWCNT's toepassing vinden:

1) Supercondensatoren:
SWCNT's dienen als ideale elektrodematerialen voor supercondensatoren vanwege hun hoge specifieke oppervlak en uitstekende geleidbaarheid. Ze maken snelle laad-ontlaadsnelheden mogelijk en vertonen een uitstekende cyclusstabiliteit. Door SWCNT's in geleidende polymeren of metaaloxiden op te nemen, kunnen de energiedichtheid en vermogensdichtheid van supercondensatoren verder worden verbeterd.

2) Lithium-ionbatterijen:
Op het gebied van lithium-ionbatterijen kunnen SWCNT's worden gebruikt als geleidende additieven of elektrodematerialen. Bij gebruik als geleidende additieven verbeteren SWCNT's de geleidbaarheid van elektrodematerialen, waardoor de laad-ontlaadprestaties van de batterij worden verbeterd. Als elektrodematerialen zelf bieden SWCNT's extra inbrengplaatsen voor lithium-ionen, wat leidt tot een grotere capaciteit en verbeterde cyclusstabiliteit van de batterij.

3) Natrium-ionbatterijen:
Natriumionbatterijen hebben aanzienlijke aandacht gekregen als alternatief voor lithiumionbatterijen, en SWCNT's bieden ook op dit gebied veelbelovende perspectieven. Met hun hoge geleidbaarheid en structurele stabiliteit zijn SWCNT's een ideale keuze voor elektrodematerialen voor natriumionbatterijen.

4) Andere batterijtypen:
Naast de bovengenoemde toepassingen laten SWCNT's potentieel zien in andere batterijtypen, zoals brandstofcellen en zink-luchtbatterijen. In brandstofcellen kunnen SWCNT's bijvoorbeeld dienen als katalysatordragers, waardoor de activiteit en stabiliteit van de katalysator wordt verbeterd.

Rol van SWCNT's in batterijen:

1) Geleidende additieven: SWCNT's, met hun hoge elektrische geleidbaarheid, kunnen als geleidende additieven worden toegevoegd aan elektrolyten in vaste toestand, waardoor hun geleidbaarheid wordt verbeterd en daardoor de laad-ontlaadprestaties van de batterij worden verbeterd.

2) Elektrodematerialen: SWCNT's kunnen dienen als substraten voor elektrodematerialen, waardoor het laden van actieve stoffen (zoals lithiummetaal, zwavel, silicium, enz.) mogelijk wordt gemaakt om de geleidbaarheid en structurele stabiliteit van de elektrode te verbeteren. Bovendien zorgt het hoge specifieke oppervlak van SWCNT's voor meer actieve locaties, wat resulteert in een hogere energiedichtheid van de batterij.

3) Scheidingsmaterialen: In vastestofbatterijen kunnen SWCNT's worden gebruikt als scheidingsmaterialen, waardoor ze ionentransportkanalen bieden terwijl ze een goede mechanische sterkte en chemische stabiliteit behouden. De poreuze structuur van SWCNT's draagt ​​bij aan een verbeterde ionengeleiding in de batterij.

4) Composietmaterialen: SWCNT's kunnen worden samengesteld met elektrolytmaterialen in vaste toestand om samengestelde elektrolyten te vormen, waarbij de hoge geleidbaarheid van SWCNT's wordt gecombineerd met de veiligheid van elektrolyten in vaste toestand. Dergelijke composietmaterialen dienen als ideale elektrolytmaterialen voor vastestofbatterijen.

5) Versterkingsmaterialen: SWCNT's kunnen de mechanische eigenschappen van elektrolyten in vaste toestand verbeteren, waardoor de structurele stabiliteit van de batterij tijdens laad-ontlaadprocessen wordt verbeterd en de prestatieverslechtering als gevolg van volumeveranderingen wordt verminderd.

6) Thermisch beheer: Dankzij hun uitstekende thermische geleidbaarheid kunnen SWCNT's worden gebruikt als materialen voor thermisch beheer, waardoor een effectieve warmteafvoer tijdens de werking van de batterij wordt vergemakkelijkt, oververhitting wordt voorkomen en de veiligheid en levensduur van de batterij wordt verbeterd.

Concluderend spelen SWCNT's een cruciale rol in verschillende batterijtypen. Hun unieke eigenschappen maken verbeterde geleidbaarheid, verbeterde energiedichtheid, verbeterde structurele stabiliteit en effectief thermisch beheer mogelijk. Met verdere vooruitgang en onderzoek op het gebied van nanotechnologie wordt verwacht dat de toepassing van SWCNT's in batterijen zal blijven groeien, wat zal leiden tot verbeterde batterijprestaties en energieopslagmogelijkheden.