Οι άνοδοι πυριτίου έχουν προσελκύσει μεγάλη προσοχή στη βιομηχανία μπαταριών.Σε σύγκριση με τομπαταρίες ιόντων λιθίουχρησιμοποιώντας ανόδους γραφίτη, μπορούν να παρέχουν 3-5 φορές μεγαλύτερη χωρητικότητα.Η μεγαλύτερη χωρητικότητα σημαίνει ότι η μπαταρία θα διαρκεί περισσότερο μετά από κάθε φόρτιση, γεγονός που μπορεί να επεκτείνει σημαντικά την απόσταση οδήγησης των ηλεκτρικών οχημάτων.Αν και το πυρίτιο είναι άφθονο και φθηνό, οι κύκλοι φόρτισης-εκφόρτισης των ανοδίων Si είναι περιορισμένοι.Κατά τη διάρκεια κάθε κύκλου φόρτισης-εκφόρτισης, ο όγκος τους θα επεκτείνεται πολύ και ακόμη και η χωρητικότητά τους θα μειωθεί, γεγονός που θα οδηγήσει σε θραύση των σωματιδίων του ηλεκτροδίου ή στην αποκόλληση της μεμβράνης του ηλεκτροδίου.

Η ομάδα KAIST, με επικεφαλής τον καθηγητή Jang Wook Choi και τον καθηγητή Ali Coskun, ανέφερε στις 20 Ιουλίου μια μοριακή κόλλα τροχαλίας για μπαταρίες ιόντων λιθίου μεγάλης χωρητικότητας με ανόδους πυριτίου.

Η ομάδα KAIST ενσωμάτωσε μοριακές τροχαλίες (που ονομάζονται πολυροταξάνες) σε συνδετικά ηλεκτροδίων μπαταρίας, συμπεριλαμβανομένης της προσθήκης πολυμερών στα ηλεκτρόδια της μπαταρίας για τη σύνδεση των ηλεκτροδίων σε μεταλλικά υποστρώματα.Οι δακτύλιοι σε πολυροτάν βιδώνονται στον πολυμερή σκελετό και μπορούν να κινούνται ελεύθερα κατά μήκος του σκελετού.

Οι δακτύλιοι του πολυροτανίου μπορούν να κινούνται ελεύθερα με την αλλαγή όγκου των σωματιδίων του πυριτίου.Η ολίσθηση των δακτυλίων μπορεί να διατηρήσει αποτελεσματικά το σχήμα των σωματιδίων πυριτίου, έτσι ώστε να μην αποσυντίθενται στη διαδικασία συνεχούς αλλαγής όγκου.Είναι αξιοσημείωτο ότι ακόμη και τα θρυμματισμένα σωματίδια πυριτίου μπορούν να παραμείνουν συσσωματωμένα λόγω της υψηλής ελαστικότητας των συγκολλητικών πολυροτανίου.Η λειτουργία των νέων κόλλων έρχεται σε έντονη αντίθεση με αυτή των υπαρχόντων συγκολλητικών (συνήθως απλών γραμμικών πολυμερών).Οι υπάρχουσες κόλλες έχουν περιορισμένη ελαστικότητα και επομένως δεν μπορούν να διατηρήσουν σταθερά το σχήμα των σωματιδίων.Οι προηγούμενες κόλλες μπορούν να διασκορπίσουν θρυμματισμένα σωματίδια και να μειώσουν ή ακόμα και να χάσουν την χωρητικότητα των ηλεκτροδίων πυριτίου.

Ο συγγραφέας πιστεύει ότι αυτό είναι μια εξαιρετική απόδειξη της σημασίας της βασικής έρευνας.Η Πολυροταξάνη κέρδισε το βραβείο Νόμπελ πέρυσι για την έννοια των «μηχανικών δεσμών».Ο "μηχανικός δεσμός" είναι μια πρόσφατα καθορισμένη έννοια που μπορεί να προστεθεί στους κλασικούς χημικούς δεσμούς, όπως ομοιοπολικούς δεσμούς, ιοντικούς δεσμούς, δεσμούς συντονισμού και μεταλλικούς δεσμούς.Η μακροπρόθεσμη βασική έρευνα αντιμετωπίζει σταδιακά τις μακροχρόνιες προκλήσεις της τεχνολογίας των μπαταριών με απροσδόκητο ρυθμό.Οι συγγραφείς ανέφεραν επίσης ότι επί του παρόντος συνεργάζονται με έναν μεγάλο κατασκευαστή μπαταριών για να ενσωματώσουν τις μοριακές τους τροχαλίες σε πραγματικά προϊόντα μπαταριών.

Ο Sir Fraser Stoddart, νικητής του βραβείου Noble Chemistry 2006 στο Northwestern University, πρόσθεσε: «Οι μηχανικοί δεσμοί έχουν ανακτηθεί για πρώτη φορά σε ένα περιβάλλον αποθήκευσης ενέργειας.Η ομάδα KAIST χρησιμοποίησε επιδέξια μηχανικά συνδετικά σε πολυροταξάνες με ολισθηρούς δακτυλίους και λειτουργικοποιημένη σπειροειδή πολυαιθυλενογλυκόλη άλφα-κυκλοδεξτρίνης, σημειώνοντας μια σημαντική ανακάλυψη στην απόδοση των μπαταριών ιόντων λιθίου στην αγορά, όταν αδρανή τροχαλίας με μηχανικά συνδετικά.Οι ενώσεις αντικαθιστούν τα συμβατικά υλικά με έναν μόνο χημικό δεσμό, ο οποίος θα έχει σημαντικό αντίκτυπο στις ιδιότητες των υλικών και του εξοπλισμού.