Silikon anotlar, pil endüstrisinde büyük ilgi görmüştür.lityum iyon pillerGrafit anotlar kullanılarak 3-5 kat daha büyük kapasite sağlanabilir. Daha büyük kapasite, pilin her şarjdan sonra daha uzun süre dayanacağı anlamına gelir ve bu da elektrikli araçların sürüş mesafesini önemli ölçüde uzatabilir. Silikon bol ve ucuz olmasına rağmen, Si anotların şarj-deşarj döngüleri sınırlıdır. Her şarj-deşarj döngüsü sırasında hacimleri büyük ölçüde genişler ve hatta kapasiteleri azalır; bu da elektrot parçacıklarının kırılmasına veya elektrot filminin ayrılmasına yol açar.

KAIST ekibi, Profesör Jang Wook Choi ve Profesör Ali Coskun liderliğinde, 20 Temmuz'da silikon anotlu yüksek kapasiteli lityum iyon piller için moleküler kasnak yapıştırıcısı geliştirdiklerini bildirdi.

KAIST ekibi, pil elektrot bağlayıcılarına moleküler kasnaklar (polirotaksan adı verilen) entegre etti; bu entegrasyon, elektrotları metal alt tabakalara bağlamak için pil elektrotlarına polimerlerin eklenmesini de içeriyordu. Polirotandaki halkalar, polimer iskeletine vidalanır ve iskelet boyunca serbestçe hareket edebilir.

Polirotandaki halkalar, silikon parçacıklarının hacim değişimine bağlı olarak serbestçe hareket edebilir. Halkaların kayması, silikon parçacıklarının şeklini etkili bir şekilde koruyarak, sürekli hacim değişim sürecinde parçalanmalarını önler. Polirotan yapıştırıcıların yüksek elastikiyeti sayesinde, ezilmiş silikon parçacıklarının bile bir arada kalabilmesi dikkat çekicidir. Yeni yapıştırıcıların işlevi, mevcut yapıştırıcıların (genellikle basit doğrusal polimerler) işlevinden keskin bir şekilde farklıdır. Mevcut yapıştırıcılar sınırlı elastikiyete sahiptir ve bu nedenle parçacık şeklini sağlam bir şekilde koruyamazlar. Önceki yapıştırıcılar, ezilmiş parçacıkları dağıtabilir ve silikon elektrotların kapasitesini azaltabilir veya hatta tamamen kaybetmesine neden olabilir.

Yazar, bunun temel araştırmanın öneminin mükemmel bir göstergesi olduğuna inanıyor. Polirotaksan, geçen yıl "mekanik bağlar" kavramı nedeniyle Nobel Ödülü'nü kazandı. "Mekanik bağ", kovalent bağlar, iyonik bağlar, koordinasyon bağları ve metal bağları gibi klasik kimyasal bağlara eklenebilen yeni tanımlanmış bir kavramdır. Uzun vadeli temel araştırmalar, pil teknolojisinin uzun süredir devam eden zorluklarını beklenmedik bir hızla ele alıyor. Yazarlar ayrıca, moleküler kasnaklarını gerçek pil ürünlerine entegre etmek için büyük bir pil üreticisiyle çalıştıklarını da belirtti.

Northwestern Üniversitesi'nden 2006 Nobel Kimya Ödülü sahibi Sir Fraser Stoddart şunları ekledi: “Enerji depolama ortamında mekanik bağlar ilk kez yeniden ortaya çıktı. KAIST ekibi, kayar halkalı polirotaksanlarda ve fonksiyonelleştirilmiş alfa-siklodekstrin spiral polietilen glikolde mekanik bağlayıcıları ustaca kullanarak, mekanik bağlayıcılara sahip kasnak şeklindeki agregaların geleneksel malzemelerin yerini almasıyla piyasadaki lityum iyon pillerin performansında bir atılım gerçekleştirdi. Bu durum, malzemelerin ve ekipmanların özelliklerinde önemli bir etkiye sahip olacaktır.”