Кремнієві аноди привернули велику увагу в акумуляторній промисловості.В порівнянні злітій-іонні акумуляторивикористовуючи графітові аноди, вони можуть забезпечити в 3-5 разів більшу ємність.Більша ємність означає, що батарея працюватиме довше після кожного заряду, що може значно збільшити відстань їзди електромобілів.Незважаючи на те, що кремній поширений і дешевий, цикли заряду-розряду кремнієвих анодів обмежені.Під час кожного циклу заряд-розряд їх обсяг буде значно збільшуватися, і навіть ємність зменшуватиметься, що призведе до руйнування частинок електрода або розшарування плівки електрода.

20 липня команда KAIST під керівництвом професора Джанга Вука Чоя та професора Алі Коскуна представила молекулярний клей для літій-іонних батарей великої ємності з кремнієвими анодами.

Команда KAIST інтегрувала молекулярні шківи (так звані поліротаксани) у зв’язувальні елементи для електродів акумулятора, включаючи додавання полімерів до електродів акумулятора для прикріплення електродів до металевих підкладок.Кільця в поліротані вкручуються в полімерний каркас і можуть вільно переміщатися по каркасу.

Кільця в поліротані можуть вільно рухатися зі зміною об'єму частинок кремнію.Ковзання кілець може ефективно зберігати форму кремнієвих частинок, щоб вони не розпадалися в процесі безперервної зміни обсягу.Примітно, що навіть подрібнені частинки кремнію можуть залишатися коалесцентними завдяки високій еластичності поліротанових клеїв.Функції нових клеїв різко відрізняються від функцій існуючих клеїв (зазвичай це прості лінійні полімери).Існуючі клеї мають обмежену еластичність і тому не можуть міцно підтримувати форму частинок.Попередні клеї можуть розсіювати подрібнені частинки та зменшувати або навіть втрачати ємність кремнієвих електродів.

Автор вважає, що це чудова демонстрація важливості фундаментальних досліджень.Минулого року поліротаксан отримав Нобелівську премію за концепцію «механічних зв’язків».«Механічний зв’язок» — це нещодавно визначене поняття, яке можна додати до класичних хімічних зв’язків, таких як ковалентні зв’язки, іонні зв’язки, координаційні зв’язки та металеві зв’язки.Довгострокові фундаментальні дослідження поступово вирішують давні проблеми технології акумуляторів з неочікуваною швидкістю.Автори також зазначили, що вони зараз працюють з великим виробником акумуляторів, щоб інтегрувати їхні молекулярні шківи в справжні акумуляторні вироби.

Сер Фрейзер Стоддарт, лауреат Нобелівської премії з хімії 2006 року в Північно-Західному університеті, додав: «Механічні зв’язки відновилися вперше в середовищі зберігання енергії.Команда KAIST вміло використала механічні зв’язувальні речовини в поліротаксанах із контактними кільцями та функціональному альфа-циклодекстриновому спіральному поліетиленгліколі, відзначивши прорив у продуктивності літій-іонних акумуляторів на ринку, коли агрегати у формі шківа з механічними зв’язуючими речовинами.Сполуки замінюють звичайні матеріали лише одним хімічним зв’язком, що матиме значний вплив на властивості матеріалів та обладнання.