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

O equipo do 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 ións de litio de gran capacidade con ánodos de silicio.

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

Os aneis de polirrotano poden moverse libremente co cambio de volume das partículas de silicio. O deslizamento dos aneis pode manter eficazmente a forma das partículas de silicio, de xeito que non se desintegren no proceso continuo de cambio de volume. É importante salientar que mesmo as partículas de silicio esmagadas poden permanecer coalescentes debido á alta elasticidade dos adhesivos de polirrotano. A función dos novos adhesivos contrasta fortemente coa dos adhesivos existentes (xeralmente 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 dispersar as partículas esmagadas e reducir ou incluso perder a capacidade dos eléctrodos de silicio.

O autor cre que esta é unha excelente demostración da importancia da investigación básica. O polirotaxano gañou o Premio Nobel o ano pasado polo concepto de "ligazóns mecánicas". A "ligazón mecánica" é un concepto recentemente definido que se pode engadir ás ligazóns químicas clásicas, como as ligazóns covalentes, as ligazóns iónicas, as ligazóns de coordinación e as ligazóns metálicas. A investigación básica a longo prazo está a abordar gradualmente os desafíos de longa data da tecnoloxía das baterías 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 baterías reais.

Sir Fraser Stoddart, gañador do Premio Noble Laureate de Química 2006 pola Universidade Northwestern, engadiu: «As ligazóns mecánicas recuperáronse por primeira vez nun ambiente de almacenamento de enerxía. O equipo do KAIST empregou habilmente aglutinantes mecánicos en polirotaxanos de aneis deslizantes e polietilenglicol en espiral de alfa-ciclodextrina funcionalizado, o que supón un gran avance no rendemento das baterías de ións de litio no mercado, cando se agregan 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 os equipos».