ท่อนาโนคาร์บอนผนังเดี่ยว (SWCNT)มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในแบตเตอรี่ประเภทต่างๆ ต่อไปนี้เป็นประเภทแบตเตอรี่ที่ SWCNT ค้นหาแอปพลิเคชัน:

1) ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์:
SWCNT ทำหน้าที่เป็นวัสดุอิเล็กโทรดในอุดมคติสำหรับซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ เนื่องจากมีพื้นที่ผิวจำเพาะสูงและมีค่าการนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม ช่วยให้มีอัตราการคายประจุที่รวดเร็วและแสดงความเสถียรของวงจรที่โดดเด่น ด้วยการรวม SWCNT เข้ากับโพลีเมอร์นำไฟฟ้าหรือออกไซด์ของโลหะ ความหนาแน่นของพลังงานและความหนาแน่นของพลังงานของซุปเปอร์คาปาซิเตอร์สามารถปรับปรุงเพิ่มเติมได้

2) แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน:
ในด้านแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน SWCNT สามารถใช้เป็นสารเติมแต่งที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าหรือวัสดุอิเล็กโทรดได้ เมื่อใช้เป็นสารเติมแต่งที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า SWCNT จะเพิ่มค่าการนำไฟฟ้าของวัสดุอิเล็กโทรด ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการปล่อยประจุของแบตเตอรี่ เนื่องจากตัววัสดุอิเล็กโทรด SWCNT จึงมีจุดแทรกลิเธียมไอออนเพิ่มเติม ซึ่งนำไปสู่ความจุที่เพิ่มขึ้นและความเสถียรของวงจรที่เพิ่มขึ้นของแบตเตอรี่

3) แบตเตอรี่โซเดียมไอออน:
แบตเตอรี่โซเดียมไอออนได้รับความสนใจอย่างมากในฐานะทางเลือกแทนแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน และ SWCNT ก็เสนอโอกาสที่มีแนวโน้มในโดเมนนี้เช่นกัน ด้วยความนำไฟฟ้าสูงและความเสถียรทางโครงสร้าง SWCNT จึงเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับวัสดุอิเล็กโทรดแบตเตอรี่โซเดียมไอออน

4) ประเภทแบตเตอรี่อื่นๆ:
นอกเหนือจากการใช้งานที่กล่าวมาข้างต้นแล้ว SWCNT ยังแสดงศักยภาพในแบตเตอรี่ประเภทอื่นๆ เช่น เซลล์เชื้อเพลิง และแบตเตอรี่สังกะสี-อากาศ ตัวอย่างเช่น ในเซลล์เชื้อเพลิง SWCNT สามารถทำหน้าที่เป็นตัวรองรับตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งช่วยเพิ่มกิจกรรมและความเสถียรของตัวเร่งปฏิกิริยา

บทบาทของ SWCNT ในแบตเตอรี่:

1) สารเติมแต่งที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า: สามารถเติม SWCNT ที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงเป็นสารเติมแต่งที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าให้กับอิเล็กโทรไลต์โซลิดสเตต ได้ ปรับปรุงสภาพการนำไฟฟ้า และด้วยเหตุนี้จึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการคายประจุของแบตเตอรี่

2) วัสดุอิเล็กโทรด: SWCNT สามารถทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นสำหรับวัสดุอิเล็กโทรด ช่วยให้การโหลดสารออกฤทธิ์ (เช่น โลหะลิเธียม ซัลเฟอร์ ซิลิคอน ฯลฯ) เพื่อปรับปรุงการนำไฟฟ้าและความเสถียรทางโครงสร้างของอิเล็กโทรด นอกจากนี้ พื้นที่ผิวจำเพาะสูงของ SWCNT ยังให้พื้นที่ที่มีการเคลื่อนไหวมากขึ้น ส่งผลให้ความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่สูงขึ้น

3) วัสดุตัวแยก: ในแบตเตอรี่โซลิดสเตต สามารถใช้ SWCNT เป็นวัสดุตัวแยกได้ โดยให้ช่องทางการขนส่งไอออน ในขณะที่ยังคงรักษาความแข็งแรงเชิงกลที่ดีและความเสถียรทางเคมี โครงสร้างที่มีรูพรุนของ SWCNT ช่วยให้การนำไอออนในแบตเตอรี่ดีขึ้น

4) วัสดุคอมโพสิต: SWCNT สามารถนำมาประกอบกับวัสดุอิเล็กโทรไลต์โซลิดสเตตเพื่อสร้างอิเล็กโทรไลต์คอมโพสิต ผสมผสานการนำไฟฟ้าสูงของ SWCNT เข้ากับความปลอดภัยของอิเล็กโทรไลต์โซลิดสเตต วัสดุคอมโพสิตดังกล่าวทำหน้าที่เป็นวัสดุอิเล็กโทรไลต์ในอุดมคติสำหรับแบตเตอรี่โซลิดสเตต

5) วัสดุเสริมแรง: SWCNT สามารถเพิ่มคุณสมบัติเชิงกลของอิเล็กโทรไลต์โซลิดสเตต ปรับปรุงความเสถียรทางโครงสร้างของแบตเตอรี่ในระหว่างกระบวนการคายประจุและลดการเสื่อมประสิทธิภาพที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงปริมาตร

6) การจัดการความร้อน: ด้วยค่าการนำความร้อนที่ดีเยี่ยม SWCNT สามารถใช้เป็นวัสดุการจัดการความร้อน ช่วยกระจายความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพระหว่างการทำงานของแบตเตอรี่ ป้องกันความร้อนสูงเกินไป และปรับปรุงความปลอดภัยและอายุการใช้งานของแบตเตอรี่

โดยสรุป SWCNT มีบทบาทสำคัญในแบตเตอรี่ประเภทต่างๆ คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ช่วยให้การนำไฟฟ้าดีขึ้น ความหนาแน่นของพลังงานดีขึ้น เสถียรภาพของโครงสร้างเพิ่มขึ้น และการจัดการความร้อนที่มีประสิทธิภาพ ด้วยความก้าวหน้าและการวิจัยเพิ่มเติมในนาโนเทคโนโลยี คาดว่าการประยุกต์ใช้ SWCNT ในแบตเตอรี่จะเติบโตอย่างต่อเนื่อง ซึ่งนำไปสู่การปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่และความสามารถในการกักเก็บพลังงาน