Silicio anodai sulaukė didelio dėmesio akumuliatorių pramonėje. Palyginti suličio jonų baterijosNaudojant grafito anodus, jie gali užtikrinti 3–5 kartus didesnę talpą. Didesnė talpa reiškia, kad akumuliatorius tarnaus ilgiau po kiekvieno įkrovimo, o tai gali žymiai pailginti elektromobilių nuvažiuojamą atstumą. Nors silicio yra daug ir jis pigus, Si anodų įkrovimo ir iškrovimo ciklai yra riboti. Kiekvieno įkrovimo ir iškrovimo ciklo metu jų tūris labai padidėja, o netgi sumažėja jų talpa, dėl ko elektrodų dalelės gali sutrūkinėti arba elektrodo plėvelė gali atsisluoksniuoti.
Liepos 20 d. KAIST komanda, vadovaujama profesoriaus Jang Wook Choi ir profesoriaus Ali Coskun, pranešė apie molekulinius skriemulių klijus, skirtus didelės talpos ličio jonų akumuliatoriams su silicio anodais.
KAIST komanda integravo molekulinius skriemulius (vadinamus polirotaksanais) į akumuliatorių elektrodų rišiklius, įskaitant polimerų pridėjimą prie akumuliatorių elektrodų, kad elektrodai būtų pritvirtinti prie metalinių pagrindų. Polirotano žiedai yra įsukami į polimero karkasą ir gali laisvai judėti išilgai karkaso.
Polirotano žiedai gali laisvai judėti keičiantis silicio dalelių tūriui. Žiedų slydimas gali efektyviai išlaikyti silicio dalelių formą, kad jos nesuirtų nuolat keičiantis tūriui. Pažymėtina, kad net susmulkintos silicio dalelės gali išlikti koalescencinės dėl didelio polirotano klijų elastingumo. Naujųjų klijų funkcija smarkiai skiriasi nuo esamų klijų (dažniausiai paprastų linijinių polimerų). Esami klijai turi ribotą elastingumą, todėl negali tvirtai išlaikyti dalelių formos. Ankstesni klijai gali išsklaidyti susmulkintas daleles ir sumažinti ar net prarasti silicio elektrodų talpą.
Autorius mano, kad tai puikiai parodo fundamentaliųjų tyrimų svarbą. Polirotaksanas praėjusiais metais laimėjo Nobelio premiją už „mechaninių jungčių“ koncepciją. „Mechaninis ryšys“ yra naujai apibrėžta sąvoka, kurią galima pridėti prie klasikinių cheminių jungčių, tokių kaip kovalentiniai ryšiai, joniniai ryšiai, koordinaciniai ryšiai ir metaliniai ryšiai. Ilgalaikiai fundamentiniai tyrimai netikėtu tempu palaipsniui sprendžia ilgalaikius akumuliatorių technologijų iššūkius. Autoriai taip pat paminėjo, kad šiuo metu jie bendradarbiauja su dideliu akumuliatorių gamintoju, siekdami integruoti jų molekulinius skriemulius į tikrus akumuliatorių gaminius.
2006 m. Nobelio laureato chemijos premijos laureatas Šiaurės vakarų universitete seras Fraseris Stoddartas pridūrė: „Mechaniniai ryšiai pirmą kartą atkurti energijos kaupimo aplinkoje. KAIST komanda sumaniai panaudojo mechaninius rišiklius slydimo žiedų polirotaksanuose ir funkcionalizuotame alfa-ciklodekstrino spiraliniame polietilenglikolyje, žymėdama proveržį ličio jonų akumuliatorių našumo srityje rinkoje, kai skriemulio formos agregatai sujungiami mechaniniais rišikliais. Junginiai pakeičia įprastas medžiagas tik viena chemine jungtimi, o tai turės didelės įtakos medžiagų ir įrangos savybėms.“
Įrašo laikas: 2023 m. kovo 10 d.