Силициевите аноди са привлекли голямо внимание в производството на батерии. В сравнение слитиево-йонни батерииИзползвайки графитни аноди, те могат да осигурят 3-5 пъти по-голям капацитет. По-големият капацитет означава, че батерията ще издържи по-дълго след всяко зареждане, което може значително да удължи пробега на електрическите превозни средства. Въпреки че силицийът е в изобилие и е евтин, циклите на заряд-разряд на Si анодите са ограничени. По време на всеки цикъл на заряд-разряд обемът им ще се увеличи значително и дори капацитетът им ще намалее, което ще доведе до разрушаване на електродните частици или разслояване на електродния филм.

Екипът на KAIST, ръководен от професор Джанг Ук Чой и професор Али Коскун, съобщи на 20 юли за молекулярно лепило за ролкови батерии с голям капацитет и силициеви аноди.

Екипът на KAIST интегрира молекулярни макари (наречени полиротаксани) в свързващи вещества за електродите на батериите, включително добавяне на полимери към електродите на батериите, за да ги прикрепи към метални основи. Пръстените от полиротан се завинтват в полимерния скелет и могат да се движат свободно по него.

Пръстените в полиротана могат да се движат свободно с промяната на обема на силициевите частици. Плъзгащите се пръстени могат ефективно да поддържат формата на силициевите частици, така че те да не се разпадат в процеса на непрекъсната промяна на обема. Прави впечатление, че дори натрошените силициеви частици могат да останат коалесцентни поради високата еластичност на полиротановите лепила. Функцията на новите лепила е в рязък контраст с тази на съществуващите лепила (обикновено прости линейни полимери). Съществуващите лепила имат ограничена еластичност и следователно не могат здраво да поддържат формата на частиците. Предишните лепила могат да разпръснат натрошените частици и да намалят или дори да загубят капацитета на силициевите електроди.

Авторът смята, че това е отлична демонстрация на важността на фундаменталните изследвания. Полиротаксанът спечели Нобелова награда миналата година за концепцията за „механични връзки“. „Механично свързване“ е новодефинирано понятие, което може да се добави към класическите химични връзки, като ковалентни връзки, йонни връзки, координационни връзки и метални връзки. Дългосрочните фундаментални изследвания постепенно се справят с дългогодишните предизвикателства на технологията на батериите с неочаквана скорост. Авторите също така споменаха, че в момента работят с голям производител на батерии, за да интегрират техните молекулярни ролки в реални батерийни продукти.

Сър Фрейзър Стодарт, носител на наградата „Нобелов лауреат по химия“ за 2006 г. в Северозападния университет, добави: „Механичните връзки се възстановиха за първи път в среда за съхранение на енергия. Екипът на KAIST умело използва механични свързващи вещества в полиротаксани с плъзгащи пръстени и функционализиран алфа-циклодекстринов спирален полиетиленгликол, отбелязвайки пробив в производителността на литиево-йонните батерии на пазара, когато агрегатите с форма на макара с механични свързващи вещества заместват конвенционалните материали само с една химическа връзка, което ще окаже значително влияние върху свойствата на материалите и оборудването.“