Single-Walled Carbon Nano tubes (SWCNTs)er mye brukt i ulike typer batterier. Her er batteritypene som SWCNT-er finner applikasjoner i:

1) Superkondensatorer:
SWCNT-er fungerer som ideelle elektrodematerialer for superkondensatorer på grunn av deres høye spesifikke overflateareal og utmerkede ledningsevne. De muliggjør raske lade-utladingshastigheter og viser enestående syklusstabilitet. Ved å inkorporere SWCNT-er i ledende polymerer eller metalloksider, kan energitettheten og effekttettheten til superkondensatorer forbedres ytterligere.

2) Litium-ion-batterier:
Innen litiumion-batterier kan SWCNT-er brukes som ledende tilsetningsstoffer eller elektrodematerialer. Når de brukes som ledende tilsetningsstoffer, forbedrer SWCNT-er ledningsevnen til elektrodematerialer, og forbedrer dermed batteriets lade-utladningsytelse. Som elektrodematerialer i seg selv gir SWCNT-er ytterligere litium-ion-innsettingssteder, noe som fører til økt kapasitet og forbedret syklusstabilitet for batteriet.

3) Natrium-ion-batterier:
Natrium-ion-batterier har fått betydelig oppmerksomhet som alternativer til litium-ion-batterier, og SWCNT-er tilbyr lovende prospekter også på dette domenet. Med sin høye ledningsevne og strukturelle stabilitet er SWCNT-er et ideelt valg for natriumion-batterielektrodematerialer.

4) Andre batterityper:
I tillegg til de nevnte applikasjonene, viser SWCNT-er potensial i andre batterityper som brenselceller og sink-luft-batterier. For eksempel, i brenselceller, kan SWCNT-er tjene som katalysatorstøtter, noe som øker aktiviteten og stabiliteten til katalysatoren.

Rollen til SWCNT-er i batterier:

1) Ledende tilsetningsstoffer: SWCNT-er, med sin høye elektriske ledningsevne, kan tilsettes som ledende tilsetningsstoffer til faststoffelektrolytter, og forbedrer deres ledningsevne og forbedrer dermed batteriets lade-utladningsytelse.

2) Elektrodematerialer: SWCNT-er kan tjene som substrater for elektrodematerialer, som muliggjør lasting av aktive stoffer (som litiummetall, svovel, silisium, etc.) for å forbedre ledningsevnen og strukturelle stabiliteten til elektroden. Dessuten gir det høye spesifikke overflatearealet til SWCNT-er mer aktive steder, noe som resulterer i høyere energitetthet til batteriet.

3) Separatormaterialer: I solid-state-batterier kan SWCNT-er brukes som separatormaterialer, og tilbyr ionetransportkanaler samtidig som god mekanisk styrke og kjemisk stabilitet opprettholdes. Den porøse strukturen til SWCNT-er bidrar til forbedret ioneledningsevne i batteriet.

4) Komposittmaterialer: SWCNT-er kan sammensettes med faststoffelektrolyttmaterialer for å danne komposittelektrolytter, og kombinerer den høye ledningsevnen til SWCNT-er med sikkerheten til faststoffelektrolytter. Slike komposittmaterialer tjener som ideelle elektrolyttmaterialer for solid-state batterier.

5) Forsterkningsmaterialer: SWCNT-er kan forbedre de mekaniske egenskapene til faststoffelektrolytter, forbedre den strukturelle stabiliteten til batteriet under lade-utladingsprosesser og redusere ytelsesdegradering forårsaket av volumendring.

6) Termisk styring: Med sin utmerkede termiske ledningsevne kan SWCNT-er brukes som termiske styringsmaterialer, som letter effektiv varmeavledning under batteridrift, forhindrer overoppheting og forbedrer batterisikkerhet og levetid.

Avslutningsvis spiller SWCNT-er en avgjørende rolle i ulike batterityper. Deres unike egenskaper muliggjør forbedret ledningsevne, forbedret energitetthet, forbedret strukturell stabilitet og effektiv termisk styring. Med ytterligere fremskritt og forskning innen nanoteknologi, forventes bruken av SWCNT-er i batterier å fortsette å vokse, noe som fører til forbedret batteriytelse og energilagringsevne.