Nanotuburi de carbon cu un singur perete (SWCNT)sunt utilizate pe scară largă în diferite tipuri de baterii. Iată tipurile de baterii în care SWCNT-urile găsesc aplicație:

1) Supercondensatori:
SWCNT-urile servesc ca materiale ideale pentru electrozi pentru supercondensatori datorită suprafeței lor specifice ridicate și conductibilității excelente. Acestea permit rate rapide de încărcare-descărcare și prezintă o stabilitate remarcabilă a ciclului. Prin încorporarea SWCNT în polimeri conductivi sau oxizi metalici, densitatea de energie și densitatea de putere a supercondensatorilor pot fi îmbunătățite în continuare.

2) Baterii litiu-ion:
În domeniul bateriilor litiu-ion, SWCNT-urile pot fi folosite ca aditivi conductivi sau materiale pentru electrozi. Când sunt utilizate ca aditivi conductivi, SWCNT-urile îmbunătățesc conductivitatea materialelor electrozilor, îmbunătățind astfel performanța de încărcare-descărcare a bateriei. Ca materiale pentru electrozi în sine, SWCNT-urile oferă locuri suplimentare de inserare a ionilor de litiu, ceea ce duce la o capacitate crescută și o stabilitate îmbunătățită a ciclului bateriei.

3) Baterii cu ioni de sodiu:
Bateriile cu ioni de sodiu au câștigat o atenție considerabilă ca alternative la bateriile cu ioni de litiu, iar SWCNT-urile oferă perspective promițătoare și în acest domeniu. Cu o conductivitate ridicată și stabilitatea structurală, SWCNT-urile sunt o alegere ideală pentru materialele electrozilor bateriei cu ioni de sodiu.

4) Alte tipuri de baterii:
În plus față de aplicațiile menționate mai sus, SWCNT-urile prezintă potențial în alte tipuri de baterii, cum ar fi celulele de combustie și bateriile zinc-aer. De exemplu, în celulele de combustibil, SWCNT-urile pot servi ca suport pentru catalizator, îmbunătățind activitatea și stabilitatea catalizatorului.

Rolul SWCNT-urilor în baterii:

1) Aditivi conductivi: SWCNT, cu o conductivitate electrică ridicată, pot fi adăugați ca aditivi conductivi la electroliții în stare solidă, îmbunătățind conductivitatea acestora și îmbunătățind astfel performanța de încărcare-descărcare a bateriei.

2) Materiale pentru electrozi: SWCNT-urile pot servi ca substraturi pentru materialele electrozilor, permițând încărcarea de substanțe active (cum ar fi litiu metalic, sulf, siliciu etc.) pentru a îmbunătăți conductivitatea și stabilitatea structurală a electrodului. În plus, suprafața specifică mare a SWCNT-urilor oferă mai multe locuri active, rezultând o densitate de energie mai mare a bateriei.

3) Materiale separatoare: În bateriile cu stare solidă, SWCNT-urile pot fi utilizate ca materiale separatoare, oferind canale de transport ionic, menținând în același timp rezistența mecanică și stabilitatea chimică bune. Structura poroasă a SWCNT contribuie la îmbunătățirea conductibilității ionilor în baterie.

4) Materiale compozite: SWCNT-urile pot fi compozite cu materiale electrolitice în stare solidă pentru a forma electroliți compoziți, combinând conductivitatea ridicată a SWCNT-urilor cu siguranța electroliților în stare solidă. Astfel de materiale compozite servesc drept materiale electrolitice ideale pentru bateriile cu stare solidă.

5) Materiale de armare: SWCNT-urile pot îmbunătăți proprietățile mecanice ale electroliților în stare solidă, îmbunătățind stabilitatea structurală a bateriei în timpul proceselor de încărcare-descărcare și reducând degradarea performanței cauzată de modificările de volum.

6) Managementul termic: Cu conductivitatea lor termică excelentă, SWCNT-urile pot fi folosite ca materiale de management termic, facilitând disiparea eficientă a căldurii în timpul funcționării bateriei, prevenind supraîncălzirea și îmbunătățind siguranța și durata de viață a bateriei.

În concluzie, SWCNT joacă un rol crucial în diferite tipuri de baterii. Proprietățile lor unice permit o conductivitate îmbunătățită, o densitate energetică îmbunătățită, o stabilitate structurală îmbunătățită și un management termic eficient. Odată cu progresele și cercetările ulterioare în domeniul nanotehnologiei, se așteaptă ca aplicarea SWCNT-urilor în baterii să continue să crească, ceea ce duce la îmbunătățirea performanței bateriei și a capacităților de stocare a energiei.