Silisiumanodes hawwe in soad omtinken krigen yn 'e batterijsektor. Yn ferliking meilithium-ion batterijenMei help fan grafytanodes kinne se in 3-5 kear gruttere kapasiteit leverje. De gruttere kapasiteit betsjut dat de batterij langer meigiet nei elke lading, wat de rydôfstân fan elektryske auto's signifikant kin ferlingje. Hoewol silisium oerfloedich en goedkeap is, binne de laad- en ûntlaadsyklusen fan Si-anodes beheind. Tidens elke laad- en ûntlaadsyklus sil har folume sterk útwreide wurde, en sels har kapasitânsje sil ôfnimme, wat sil liede ta it brekken fan 'e elektrodepartikels of it delaminearjen fan 'e elektrodefilm.

It KAIST-team, ûnder lieding fan professor Jang Wook Choi en professor Ali Coskun, rapportearre op 20 july in molekulêre katrollijm foar lithium-ionbatterijen mei grutte kapasiteit mei silikonanodes.

It KAIST-team yntegrearre molekulêre katrollen (polyrotaxanen neamd) yn batterij-elektrodebinders, ynklusyf it tafoegjen fan polymearen oan 'e batterij-elektroden om de elektroden oan metalen substraten te befestigjen. De ringen yn polyrotaan binne yn it polymeerskelet skroefd en kinne frij lâns it skelet bewege.

De ringen yn polyrotaan kinne frij bewege mei de folumeferoaring fan silisiumdieltsjes. De slip fan ringen kin de foarm fan silisiumdieltsjes effektyf behâlde, sadat se net útinoar falle yn it trochgeande folumeferoaringsproses. It is opmerklik dat sels ferpletterde silisiumdieltsjes koaleszent bliuwe kinne fanwegen de hege elastisiteit fan polyrotaanlijmen. De funksje fan 'e nije lijmen stiet yn skerp kontrast mei dy fan 'e besteande lijmen (meastal ienfâldige lineêre polymearen). De besteande lijmen hawwe beheinde elastisiteit en kinne dêrom de dieltsjefoarm net stevich behâlde. Eardere lijmen kinne ferpletterde dieltsjes ferspriede en de kapasiteit fan silisiumelektroden ferminderje of sels ferlieze.

De auteur is fan betinken dat dit in poerbêste demonstraasje is fan it belang fan basisûndersyk. Polyrotaxane wûn ferline jier de Nobelpriis foar it konsept fan "meganyske bannen". "Meganyske binding" is in nij definiearre konsept dat tafoege wurde kin oan klassike gemyske bannen, lykas kovalente bannen, ionyske bannen, koördinaasjebannen en metaalbannen. Langduorjend basisûndersyk pakt stadichoan de langduorjende útdagings fan batterijtechnology oan yn in ûnferwachte tempo. De auteurs neamden ek dat se op it stuit gearwurkje mei in grutte batterijfabrikant om har molekulêre katrollen te yntegrearjen yn werklike batterijprodukten.

Sir Fraser Stoddart, winner fan 'e Nobel Laureate Chemistry Award yn 2006 oan 'e Northwestern University, foege ta: "Mechanyske ferbiningen binne foar it earst weromhelle yn in enerzjyopslachomjouwing. It KAIST-team brûkte mei feardigens meganyske binders yn slipring-polyrotaxanen en funksjonalisearre alfa-cyclodextrine-spiraalfoarmige polyethyleenglycol, wat in trochbraak markearre yn 'e prestaasjes fan lithium-ion-batterijen op 'e merk, as katrolfoarmige aggregaten mei meganyske binders. Ferbiningen ferfange konvinsjonele materialen mei mar ien gemyske ferbining, wat in wichtige ynfloed sil hawwe op 'e eigenskippen fan materialen en apparatuer."