Силиконските аноди привлекоа големо внимание во индустријата за батерии. Во споредба солитиум-јонски батерииКористејќи графитни аноди, тие можат да обезбедат 3-5 пати поголем капацитет. Поголемиот капацитет значи дека батеријата ќе трае подолго по секое полнење, што може значително да го продолжи растојанието на возење на електричните возила. Иако силициумот е изобилен и евтин, циклусите на полнење-празнење на Si анодите се ограничени. За време на секој циклус на полнење-празнење, нивниот волумен ќе биде значително проширен, па дури и нивниот капацитет ќе се намали, што ќе доведе до кршење на честичките на електродата или до раслојување на електродната фолија.
Тимот на KAIST, предводен од професорот Џанг Вук Чои и професорот Али Чошкун, на 20 јули објави молекуларно лепило со макара за литиум-јонски батерии со голем капацитет со силиконски аноди.
Тимот на KAIST интегрираше молекуларни макари (наречени полиротаксани) во врзива на електроди на батерии, вклучително и додавање полимери на електродите на батериите за да ги прикачат електродите на метални подлоги. Прстените во полиротан се навртуваат во полимерниот скелет и можат слободно да се движат по скелетот.
Прстените во полиротан можат слободно да се движат со промената на волуменот на силициумските честички. Лизгањето на прстените може ефикасно да ја задржи формата на силициумските честички, така што тие нема да се распаднат во процесот на континуирана промена на волуменот. Вреди да се напомене дека дури и здробените силициумски честички можат да останат коалесцентни поради високата еластичност на полиротанските лепила. Функцијата на новите лепила е во остра спротивност со онаа на постојните лепила (обично едноставни линеарни полимери). Постојните лепила имаат ограничена еластичност и затоа не можат цврсто да ја одржат формата на честичките. Претходните лепила можат да ги расфрлаат здробените честички и да го намалат или дури и да го изгубат капацитетот на силициумските електроди.
Авторот верува дека ова е одлична демонстрација на важноста на основните истражувања. Полиротаксанот ја освои Нобеловата награда минатата година за концептот на „механички врски“. „Механичкото поврзување“ е новодефиниран концепт што може да се додаде на класичните хемиски врски, како што се ковалентните врски, јонските врски, координативните врски и металните врски. Долгорочните основни истражувања постепено се справуваат со долгогодишните предизвици на технологијата на батерии со неочекувана брзина. Авторите исто така споменаа дека во моментов работат со голем производител на батерии за да ги интегрираат своите молекуларни макари во вистински производи за батерии.
Сер Фрејзер Стодарт, добитник на Нобелова награда за хемија во 2006 година на Универзитетот Нортвестерн, додаде: „Механичките врски се обновија за прв пат во средина за складирање на енергија. Тимот на KAIST вешто користеше механички врзива во полиротаксани со лизгачки прстени и функционализиран алфа-циклодекстрин спирален полиетилен гликол, што претставува пробив во перформансите на литиум-јонските батерии на пазарот, кога агрегатите во облик на макара со механички врзива. Соединенијата ги заменуваат конвенционалните материјали со само една хемиска врска, што ќе има значително влијание врз својствата на материјалите и опремата.“
Време на објавување: 10 март 2023 година