Jednostenné uhlíkové nanorúrky (SWCNT)sú široko používané v rôznych typoch batérií. Tu sú typy batérií, v ktorých SWCNT nachádzajú uplatnenie:

1) Superkondenzátory:
SWCNT slúžia ako ideálne elektródové materiály pre superkondenzátory vďaka ich vysokej špecifickej ploche povrchu a vynikajúcej vodivosti. Umožňujú rýchle nabíjanie a vybíjanie a vykazujú vynikajúcu stabilitu cyklu. Začlenením SWCNT do vodivých polymérov alebo oxidov kovov možno ďalej zlepšiť hustotu energie a hustotu výkonu superkondenzátorov.

2) Lítium-iónové batérie:
V oblasti lítium-iónových batérií možno SWCNT použiť ako vodivé prísady alebo elektródové materiály. Pri použití ako vodivé prísady zvyšujú SWCNT vodivosť materiálov elektród, čím zlepšujú výkon batérie pri nabíjaní a vybíjaní. Ako samotné elektródové materiály poskytujú SWCNT ďalšie miesta vloženia lítium-iónových batérií, čo vedie k zvýšeniu kapacity a zvýšenej stabilite cyklu batérie.

3) Sodno-iónové batérie:
Sodíkovo-iónové batérie získali značnú pozornosť ako alternatívy k lítium-iónovým batériám a SWCNT ponúkajú sľubné vyhliadky aj v tejto oblasti. Vďaka svojej vysokej vodivosti a štruktúrnej stabilite sú SWCNT ideálnou voľbou pre materiály elektród sodíkových iónov.

4) Iné typy batérií:
Okrem vyššie uvedených aplikácií vykazujú SWCNT potenciál v iných typoch batérií, ako sú palivové články a zinkovo-vzduchové batérie. Napríklad v palivových článkoch môžu SWCNT slúžiť ako nosiče katalyzátora, čím sa zvyšuje aktivita a stabilita katalyzátora.

Úloha SWCNT v batériách:

1) Vodivé prísady: SWCNT s ich vysokou elektrickou vodivosťou sa môžu pridávať ako vodivé prísady do elektrolytov v tuhom skupenstve, čím sa zlepšuje ich vodivosť, a tým sa zvyšuje výkon batérie pri nabíjaní a vybíjaní.

2) Materiály elektród: SWCNT môžu slúžiť ako substráty pre elektródové materiály, umožňujúce vkladanie aktívnych látok (ako je lítium, síra, kremík atď.) na zlepšenie vodivosti a štrukturálnej stability elektródy. Okrem toho vysoká špecifická plocha povrchu SWCNT poskytuje aktívnejšie miesta, čo vedie k vyššej hustote energie batérie.

3) Materiály separátora: V polovodičových batériách môžu byť SWCNT použité ako separačné materiály, ktoré ponúkajú kanály na transport iónov pri zachovaní dobrej mechanickej pevnosti a chemickej stability. Pórovitá štruktúra SWCNT prispieva k zlepšeniu iónovej vodivosti v batérii.

4) Kompozitné materiály: SWCNT môžu byť zložené s elektrolytickými materiálmi v tuhom stave, aby sa vytvorili kompozitné elektrolyty, pričom sa kombinuje vysoká vodivosť SWCNT s bezpečnosťou elektrolytov v tuhom stave. Takéto kompozitné materiály slúžia ako ideálne elektrolytické materiály pre polovodičové batérie.

5) Vystužovacie materiály: SWCNT môžu zlepšiť mechanické vlastnosti elektrolytov v tuhom stave, zlepšiť štrukturálnu stabilitu batérie počas procesov nabíjania a vybíjania a znížiť degradáciu výkonu spôsobenú zmenami objemu.

6) Tepelný manažment: Vďaka svojej vynikajúcej tepelnej vodivosti môžu byť SWCNT použité ako materiály tepelného manažmentu, ktoré uľahčujú efektívne odvádzanie tepla počas prevádzky batérie, zabraňujú prehriatiu a zlepšujú bezpečnosť a životnosť batérie.

Záverom možno povedať, že SWCNT hrajú kľúčovú úlohu v rôznych typoch batérií. Ich jedinečné vlastnosti umožňujú zvýšenú vodivosť, zlepšenú hustotu energie, zvýšenú štrukturálnu stabilitu a efektívny tepelný manažment. S ďalším pokrokom a výskumom v nanotechnológii sa očakáva, že aplikácia SWCNT v batériách bude naďalej rásť, čo povedie k zlepšeniu výkonu batérií a schopnostiam skladovania energie.