Silikónové anódy pritiahli veľkú pozornosť v priemysle batérií.V porovnaní slítium-iónové batériepomocou grafitových anód môžu poskytnúť 3-5 krát väčšiu kapacitu.Väčšia kapacita znamená, že batéria vydrží dlhšie po každom nabití, čo môže výrazne predĺžiť dojazd elektromobilov.Hoci je kremík bohatý a lacný, cykly nabíjania a vybíjania Si anód sú obmedzené.Počas každého cyklu nabíjania a vybíjania sa ich objem značne zväčší a dokonca sa zníži ich kapacita, čo povedie k prasknutiu častíc elektródy alebo k delaminácii elektródového filmu.

Tím KAIST pod vedením profesora Jang Wook Choi a profesora Aliho Coskuna informoval 20. júla o lepidle molekulárnej kladky pre veľkokapacitné lítium-iónové batérie so silikónovými anódami.

Tím KAIST integroval molekulárne kladky (nazývané polyrotaxány) do viazačov elektród batérie, vrátane pridania polymérov k elektródam batérie na pripevnenie elektród ku kovovým substrátom.Krúžky v polyrotane sú zaskrutkované do polymérového skeletu a môžu sa voľne pohybovať pozdĺž skeletu.

Krúžky v polyrotáne sa môžu voľne pohybovať so zmenou objemu častíc kremíka.Sklz krúžkov môže účinne udržiavať tvar kremíkových častíc, takže sa nerozpadnú v procese kontinuálnej zmeny objemu.Je pozoruhodné, že aj rozdrvené častice kremíka môžu zostať koalescentné kvôli vysokej elasticite polyrotánových lepidiel.Funkcia nových lepidiel je v ostrom kontraste s funkciou existujúcich lepidiel (zvyčajne jednoduchých lineárnych polymérov).Existujúce lepidlá majú obmedzenú elasticitu, a preto nedokážu pevne udržať tvar častíc.Predchádzajúce lepidlá môžu rozptýliť rozdrvené častice a znížiť alebo dokonca stratiť kapacitu kremíkových elektród.

Autor sa domnieva, že ide o výbornú demonštráciu významu základného výskumu.Polyrotaxán získal minulý rok Nobelovu cenu za koncept „mechanických väzieb“.„Mechanická väzba“ je novo definovaný koncept, ktorý možno pridať ku klasickým chemickým väzbám, ako sú kovalentné väzby, iónové väzby, koordinačné väzby a kovové väzby.Dlhodobý základný výskum postupne neočakávaným tempom rieši dlhotrvajúce výzvy technológie batérií.Autori tiež spomenuli, že v súčasnosti spolupracujú s veľkým výrobcom batérií na integrácii ich molekulárnych kladiek do skutočných batériových produktov.

Sir Fraser Stoddart, nositeľ Nobelovej ceny za chémiu za rok 2006 na Northwestern University, dodal: „Mechanické väzby sa po prvýkrát obnovili v prostredí skladovania energie.Tím KAIST šikovne použil mechanické spojivá v polyrotaxánoch s klznými krúžkami a funkcionalizovaný špirálový polyetylénglykol alfa-cyklodextrín, čo znamená prelom vo výkonnosti lítium-iónových batérií na trhu, keď agregáty v tvare kladky s mechanickými spojivami.Zlúčeniny nahrádzajú konvenčné materiály iba jednou chemickou väzbou, čo bude mať významný vplyv na vlastnosti materiálov a zariadení.