Крэмніевыя аноды прыцягнулі вялікую ўвагу ў акумулятарнай прамысловасці. У параўнанні злітый-іённыя акумулятарыВыкарыстоўваючы графітавыя аноды, яны могуць забяспечыць у 3-5 разоў большую ёмістасць. Большая ёмістасць азначае, што акумулятар будзе працаваць даўжэй пасля кожнай зарадкі, што можа значна павялічыць прабег электрамабіляў. Нягледзячы на тое, што крэмній распаўсюджаны і танны, цыклы зарадкі-разрадкі крэмніевых анодаў абмежаваныя. Падчас кожнага цыклу зарадкі-разрадкі іх аб'ём значна павялічваецца, і нават іх ёмістасць змяншаецца, што прыводзіць да разбурэння часціц электрода або адслаення плёнкі электрода.
Каманда KAIST пад кіраўніцтвам прафесара Чан Ук Чоя і прафесара Алі Коскуна 20 ліпеня паведаміла пра малекулярны клей для шківаў вялікай ёмістасці літый-іённых акумулятараў з крэмніевымі анодамі.
Каманда KAIST інтэгравала малекулярныя шківы (якія называюцца поліратаксанамі) у злучальныя матэрыялы для электродаў акумулятараў, у тым ліку дадаўшы палімеры да электродаў акумулятара для мацавання электродаў да металічных падкладак. Кольцы з поліратана ўкручваюцца ў палімерны каркас і могуць свабодна рухацца ўздоўж каркаса.
Кольцавыя элементы ў поліратане могуць свабодна рухацца разам са змяненнем аб'ёму часціц крэмнію. Слізгальныя кольцы могуць эфектыўна падтрымліваць форму часціц крэмнію, каб яны не распадаліся ў працэсе бесперапыннага змянення аб'ёму. Варта адзначыць, што нават здробненыя часціцы крэмнію могуць заставацца каалесцэнтнымі дзякуючы высокай эластычнасці поліратанавых клеяў. Функцыя новых клеяў рэзка кантрастуе з функцыяй існуючых клеяў (звычайна простых лінейных палімераў). Існуючыя клеі маюць абмежаваную эластычнасць і таму не могуць трывала падтрымліваць форму часціц. Папярэднія клеі могуць рассейваць здробненыя часціцы і зніжаць або нават губляць ёмістасць крэмніевых электродаў.
Аўтар лічыць, што гэта выдатная дэманстрацыя важнасці фундаментальных даследаванняў. Паліратаксан атрымаў Нобелеўскую прэмію ў мінулым годзе за канцэпцыю «механічных сувязей». «Механічная сувязь» — гэта новае вызначанае паняцце, якое можна дадаць да класічных хімічных сувязей, такіх як кавалентныя сувязі, іонныя сувязі, каардынацыйныя сувязі і металічныя сувязі. Доўгатэрміновыя фундаментальныя даследаванні паступова і з нечаканай хуткасцю вырашаюць даўнія праблемы тэхналогіі акумулятараў. Аўтары таксама адзначылі, што ў цяперашні час яны супрацоўнічаюць з буйным вытворцам акумулятараў, каб інтэграваць іх малекулярныя шківы ў рэальныя акумулятарныя прадукты.
Сэр Фрэйзер Стодарт, лаўрэат прэміі «Нобл Лаўрэат» па хіміі 2006 года ў Паўночна-Заходнім універсітэце, дадаў: «Механічныя сувязі ўпершыню аднавіліся ў асяроддзі захоўвання энергіі. Каманда KAIST умела выкарыстала механічныя звязальныя рэчывы ў поліратаксанах з кантактнымі кольцамі і функцыяналізаваны спіральны поліэтыленгліколь альфа-цыкладэкстрыну, што стала прарывам у прадукцыйнасці літый-іённых акумулятараў на рынку, калі агрэгаты ў форме шківа з механічнымі звязальнымі рэчывамі. Злучэнні замяняюць традыцыйныя матэрыялы толькі з адной хімічнай сувяззю, што будзе мець значны ўплыў на ўласцівасці матэрыялаў і абсталявання».
Час публікацыі: 10 сакавіка 2023 г.