Os ánodos de silicio atraeron gran atención na industria da batería.Comparado conbaterías de iones de litiousando ánodos de grafito, poden proporcionar unha capacidade 3-5 veces maior.A maior capacidade significa que a batería durará máis tempo despois de cada carga, o que pode ampliar significativamente a distancia de conducción dos vehículos eléctricos.Aínda que o silicio é abundante e barato, os ciclos de carga-descarga dos ánodos de Si son limitados.Durante cada ciclo de carga-descarga, o seu volume expandirase moito e mesmo a súa capacitancia diminuirá, o que provocará a fractura das partículas do eléctrodo ou a delaminación da película do eléctrodo.

O equipo KAIST, dirixido polo profesor Jang Wook Choi e o profesor Ali Coskun, informou o 20 de xullo dun adhesivo de polea molecular para baterías de ión-litio de gran capacidade con ánodos de silicio.

O equipo de KAIST integrou poleas moleculares (chamadas polirotaxanos) nos aglutinantes de electrodos da batería, incluíndo a adición de polímeros aos electrodos da batería para unir os electrodos a substratos metálicos.Os aneis de polirotano están parafusados ​​no esqueleto do polímero e poden moverse libremente ao longo do esqueleto.

Os aneis en polirotano poden moverse libremente co cambio de volume das partículas de silicio.O deslizamento dos aneis pode manter eficazmente a forma das partículas de silicio, para que non se desintegren no proceso continuo de cambio de volume.Cabe destacar que incluso as partículas de silicio trituradas poden permanecer coalescentes debido á alta elasticidade dos adhesivos de polirotano.A función dos novos adhesivos contrasta marcadamente coa dos adhesivos existentes (normalmente polímeros lineais simples).Os adhesivos existentes teñen unha elasticidade limitada e, polo tanto, non poden manter firmemente a forma das partículas.Os adhesivos anteriores poden espallar partículas trituradas e reducir ou incluso perder a capacidade dos electrodos de silicio.

O autor considera que esta é unha excelente demostración da importancia da investigación básica.O polirotaxano gañou o Premio Nobel o ano pasado polo concepto de "enlaces mecánicos"."Enlace mecánico" é un concepto recentemente definido que se pode engadir aos enlaces químicos clásicos, como enlaces covalentes, enlaces iónicos, enlaces de coordinación e enlaces metálicos.A investigación básica a longo prazo está abordando gradualmente os desafíos de longa data da tecnoloxía da batería a un ritmo inesperado.Os autores tamén mencionaron que actualmente están a traballar cun gran fabricante de baterías para integrar as súas poleas moleculares en produtos de batería reais.

Sir Fraser Stoddart, gañador do premio Noble Laureate Chemistry 2006 na Northwestern University, engadiu: "Os enlaces mecánicos recuperáronse por primeira vez nun ambiente de almacenamento de enerxía.O equipo de KAIST utilizou hábilmente aglutinantes mecánicos en polirotaxanos de anel deslizante e polietilenglicol en espiral de alfa-ciclodextrina funcionalizado, marcando un gran avance no mercado no rendemento das baterías de ión-litio, cando os agregados en forma de polea con aglutinantes mecánicos.Os compostos substitúen os materiais convencionais cun só enlace químico, o que terá un impacto significativo nas propiedades dos materiais e dos equipos.