אנודות סיליקון משכו תשומת לב רבה בתעשיית הסוללות. בהשוואה לסוללות ליתיום-יוןבאמצעות אנודות גרפיט, הן יכולות לספק קיבולת גדולה פי 3-5. הקיבולת הגדולה יותר משמעותה שהסוללה תחזיק מעמד זמן רב יותר לאחר כל טעינה, מה שיכול להאריך משמעותית את מרחק הנסיעה של כלי רכב חשמליים. למרות שסיליקון נמצא בשפע וזול, מחזורי הטעינה-פריקה של אנודות סיליקון מוגבלים. במהלך כל מחזור טעינה-פריקה, נפחן יתרחב מאוד, ואפילו הקיבול שלהן יירד, מה שיוביל לשבר חלקיקי האלקטרודה או להתפרקות שכבת האלקטרודה.
צוות KAIST, בראשות פרופסור ג'אנג ווק צ'וי ופרופסור עלי קוסקון, דיווח ב-20 ביולי על דבק גלגלת מולקולרי עבור סוללות ליתיום-יון בעלות קיבולת גדולה עם אנודות סיליקון.
צוות KAIST שילב גלגלות מולקולריות (הנקראות פולירוטקסנים) בחומרי קליעה לאלקטרודות של סוללות, כולל הוספת פולימרים לאלקטרודות הסוללה כדי לחבר את האלקטרודות למצעי מתכת. הטבעות בפולירוטאן מוברגות לשלד הפולימר ויכולות לנוע בחופשיות לאורך השלד.
הטבעות בפולירוטאן יכולות לנוע בחופשיות עם שינוי הנפח של חלקיקי הסיליקון. החלקת הטבעות יכולה לשמור ביעילות על צורת חלקיקי הסיליקון, כך שהם לא יתפרקו בתהליך שינוי הנפח המתמשך. ראוי לציין שאפילו חלקיקי סיליקון מרוסקים יכולים להישאר מתלכדים עקב האלסטיות הגבוהה של דבקי פולירוטאן. תפקידם של הדבקים החדשים עומד בניגוד חריף לזה של הדבקים הקיימים (בדרך כלל פולימרים ליניאריים פשוטים). לדבקים הקיימים יש אלסטיות מוגבלת ולכן אינם יכולים לשמור בחוזקה על צורת החלקיקים. דבקים קודמים יכולים לפזר חלקיקים מרוסקים ולהפחית או אפילו לאבד את הקיבולת של אלקטרודות הסיליקון.
המחבר מאמין שזו הדגמה מצוינת לחשיבותו של מחקר בסיסי. פולירוטקסאן זכה בפרס נובל בשנה שעברה על מושג "קשרים מכניים". "קשר מכני" הוא מושג שהוגדר לאחרונה שניתן להוסיף אותו לקשרים כימיים קלאסיים, כגון קשרים קוולנטיים, קשרים יוניים, קשרי קואורדינציה וקשרים מתכתיים. מחקר בסיסי ארוך טווח מתמודד בהדרגה עם האתגרים ארוכי הטווח של טכנולוגיית הסוללות בקצב בלתי צפוי. המחברים הזכירו גם שהם עובדים כעת עם יצרן סוללות גדול כדי לשלב את הגלגלות המולקולריות שלהם במוצרי סוללות בפועל.
סר פרייזר סטודארט, חתן פרס נובל לכימיה לשנת 2006 באוניברסיטת נורת'ווסטרן, הוסיף: "קשרים מכניים התאוששו לראשונה בסביבת אחסון אנרגיה. צוות KAIST השתמש במיומנות בחומרי קשירה מכניים בפולירוטקסנים בעלי טבעת החלקה ובפוליאתילן גליקול ספירלי מסוג אלפא-ציקלודקסטרין פונקציונלי, מה שסימן פריצת דרך בביצועי סוללות ליתיום-יון בשוק, כאשר אגרגטים בצורת גלגלת מתאחדים עם תרכובות קשירה מכניות. תרכובות מחליפות חומרים קונבנציונליים עם קשר כימי אחד בלבד, אשר ישפיע באופן משמעותי על תכונות החומרים והציוד."
זמן פרסום: 10 במרץ 2023