Anozii de siliciu au atras o mare atenție în industria bateriilor.Comparat cubaterii litiu-ionfolosind anozi de grafit, pot oferi o capacitate de 3-5 ori mai mare.Capacitatea mai mare înseamnă că bateria va dura mai mult după fiecare încărcare, ceea ce poate extinde semnificativ distanța de parcurs a vehiculelor electrice.Deși siliciul este abundent și ieftin, ciclurile de încărcare-descărcare ale anozilor din Si sunt limitate.În timpul fiecărui ciclu de încărcare-descărcare, volumul lor va fi mult extins și chiar și capacitatea lor va scădea, ceea ce va duce la ruperea particulelor electrodului sau la delaminarea filmului electrodului.

Echipa KAIST, condusă de profesorul Jang Wook Choi și profesorul Ali Coskun, a raportat pe 20 iulie un adeziv molecular pentru scripete pentru baterii litiu-ion de mare capacitate cu anozi de siliciu.

Echipa KAIST a integrat scripeti moleculari (numiți polirotaxani) în lianții de electrozi a bateriei, inclusiv adăugarea de polimeri la electrozii bateriei pentru a atașa electrozii de substraturi metalice.Inelele din polirotan sunt înșurubate în scheletul polimeric și se pot mișca liber de-a lungul scheletului.

Inelele din polirotan se pot mișca liber odată cu schimbarea volumului particulelor de siliciu.Alunecarea inelelor poate menține în mod eficient forma particulelor de siliciu, astfel încât acestea să nu se dezintegreze în procesul continuu de schimbare a volumului.Este de remarcat faptul că chiar și particulele de siliciu zdrobite pot rămâne coalescente datorită elasticității ridicate a adezivilor polirotan.Funcția noilor adezivi este în contrast puternic cu cea a adezivilor existenți (de obicei polimeri liniari simpli).Adezivii existenți au o elasticitate limitată și, prin urmare, nu pot menține ferm forma particulelor.Adezivii anteriori pot împrăștia particulele zdrobite și pot reduce sau chiar pierde capacitatea electrozilor de siliciu.

Autorul consideră că aceasta este o demonstrație excelentă a importanței cercetării de bază.Polirotaxanul a câștigat anul trecut Premiul Nobel pentru conceptul de „legături mecanice”.„Legătura mecanică” este un concept nou definit care poate fi adăugat la legăturile chimice clasice, cum ar fi legăturile covalente, legăturile ionice, legăturile de coordonare și legăturile metalice.Cercetarea de bază pe termen lung abordează treptat provocările de lungă durată ale tehnologiei bateriilor într-un ritm neașteptat.Autorii au menționat, de asemenea, că lucrează în prezent cu un mare producător de baterii pentru a-și integra scripetele moleculare în produsele reale de baterii.

Sir Fraser Stoddart, câștigător al premiului Noble Laureate Chemistry 2006 la Universitatea Northwestern, a adăugat: „Legăturile mecanice s-au recuperat pentru prima dată într-un mediu de stocare a energiei.Echipa KAIST a folosit cu pricepere lianți mecanici în polirotaxani cu inele glisante și polietilenglicol spiralat alfa-ciclodextrin funcționalizat, marcând un progres în performanța bateriilor litiu-ion de pe piață, atunci când agregatele în formă de scripete cu lianți mecanici.Compușii înlocuiesc materialele convenționale cu o singură legătură chimică, ceea ce va avea un impact semnificativ asupra proprietăților materialelor și echipamentelor.