Anody krzemowe cieszą się dużym zainteresowaniem w branży akumulatorów.W porównaniu zbaterie litowo-jonowestosując anody grafitowe, mogą zapewnić 3-5 razy większą wydajność.Większa pojemność sprawia, że ​​akumulator wytrzyma dłużej po każdym ładowaniu, co może znacznie wydłużyć dystans przejazdu pojazdami elektrycznymi.Chociaż krzem jest dostępny w dużych ilościach i jest tani, cykle ładowania i rozładowania anod Si są ograniczone.Podczas każdego cyklu ładowania i rozładowania ich objętość znacznie się zwiększy, a nawet pojemność spadnie, co doprowadzi do pękania cząstek elektrody lub rozwarstwiania warstwy elektrody.

Zespół KAIST, kierowany przez profesora Janga Wooka Choi i profesora Ali Coskuna, zgłosił 20 lipca molekularny klej do kół pasowych do akumulatorów litowo-jonowych o dużej pojemności z anodami krzemowymi.

Zespół KAIST zintegrował molekularne koła pasowe (tzw. polirotaksany) ze spoiwami elektrod akumulatorowych, w tym dodał polimery do elektrod akumulatorowych w celu przymocowania elektrod do metalowych podłoży.Pierścienie z polirotanu są wkręcone w szkielet polimerowy i mogą swobodnie poruszać się wzdłuż szkieletu.

Pierścienie w polirotanie mogą poruszać się swobodnie wraz ze zmianą objętości cząstek krzemu.Poślizg pierścieni może skutecznie zachować kształt cząstek krzemu, dzięki czemu nie ulegną one rozpadowi w procesie ciągłej zmiany objętości.Warto zauważyć, że nawet rozdrobnione cząstki krzemu mogą pozostać koalescencyjne ze względu na wysoką elastyczność klejów polirotanowych.Funkcja nowych klejów wyraźnie kontrastuje z funkcją istniejących klejów (zwykle prostych polimerów liniowych).Istniejące kleje mają ograniczoną elastyczność i dlatego nie mogą trwale utrzymać kształtu cząstek.Poprzednie kleje mogą rozpraszać pokruszone cząstki i zmniejszać lub nawet tracić wydajność elektrod krzemowych.

Autor uważa, że ​​jest to doskonały dowód na wagę badań podstawowych.Polirotaksan zdobył w zeszłym roku Nagrodę Nobla za koncepcję „wiązania mechanicznego”.„Wiązanie mechaniczne” to nowo zdefiniowane pojęcie, które można dodać do klasycznych wiązań chemicznych, takich jak wiązania kowalencyjne, wiązania jonowe, wiązania koordynacyjne i wiązania metaliczne.Długoterminowe badania podstawowe stopniowo i w nieoczekiwanym tempie zajmują się długotrwałymi wyzwaniami związanymi z technologią akumulatorów.Autorzy wspomnieli również, że obecnie współpracują z dużym producentem akumulatorów w celu zintegrowania ich molekularnych kół pasowych z rzeczywistymi produktami akumulatorowymi.

Sir Fraser Stoddart, laureat Nagrody Nobla w dziedzinie chemii w 2006 r. na Northwestern University, dodał: „W środowisku magazynowania energii po raz pierwszy odbudowały się wiązania mechaniczne.Zespół KAIST umiejętnie zastosował spoiwa mechaniczne w polirotaksanach z pierścieniami ślizgowymi i funkcjonalizowanym spiralnym glikolu polietylenowym alfa-cyklodekstryny, wyznaczając przełom w wydajności akumulatorów litowo-jonowych dostępnych na rynku, gdy agregaty w kształcie koła pasowego ze spoiwami mechanicznymi.Związki zastępują konwencjonalne materiały tylko jednym wiązaniem chemicznym, co będzie miało istotny wpływ na właściwości materiałów i urządzeń.