Silikon anodlari batareya sanoatida katta e'tiborni tortdi. Taqqoslash uchunlityum-ion batareyalarGrafit anodlaridan foydalangan holda, ular 3-5 baravar katta sig'imga ega bo'lishlari mumkin. Kattaroq sig'im batareyaning har bir zaryaddan keyin uzoqroq ishlashini anglatadi, bu esa elektr transport vositalarining haydash masofasini sezilarli darajada uzaytirishi mumkin. Kremniy ko'p va arzon bo'lsa-da, Si anodlarining zaryadlash-razryadlash sikllari cheklangan. Har bir zaryadlash-razryadlash sikli davomida ularning hajmi sezilarli darajada kengayadi va hatto sig'imi ham pasayadi, bu esa elektrod zarrachalarining sinishiga yoki elektrod plyonkasining delaminatsiyasiga olib keladi.

Professor Jang Vuk Choy va professor Ali Coskun boshchiligidagi KAIST jamoasi 20-iyul kuni kremniy anodli katta sig'imli lityum-ion batareyalar uchun molekulyar kasnaqli yopishtiruvchi haqida xabar berishdi.

KAIST jamoasi molekulyar kasnaklarni (polirotaksanlar deb ataladi) batareya elektrodlarini bog'lovchi moddalarga birlashtirdi, jumladan, elektrodlarni metall substratlarga biriktirish uchun batareya elektrodlariga polimerlar qo'shdi. Polirotandagi halqalar polimer skeletiga vidalanadi va skelet bo'ylab erkin harakatlana oladi.

Polirotandagi halqalar kremniy zarrachalarining hajmi o'zgarishi bilan erkin harakatlanishi mumkin. Halqalarning sirpanishi kremniy zarrachalarining shaklini samarali ravishda saqlab turishi mumkin, shuning uchun ular uzluksiz hajm o'zgarishi jarayonida parchalanmaydi. Shunisi e'tiborga loyiqki, hatto maydalangan kremniy zarralari ham polirotan yopishtiruvchilarining yuqori elastikligi tufayli birlashgan holda qolishi mumkin. Yangi yopishtiruvchi moddalarning vazifasi mavjud yopishtiruvchi moddalarniki (odatda oddiy chiziqli polimerlar) dan keskin farq qiladi. Mavjud yopishtiruvchi moddalar cheklangan elastiklikka ega va shuning uchun zarracha shaklini mustahkam saqlay olmaydi. Avvalgi yopishtiruvchi moddalar maydalangan zarrachalarni sochishi va kremniy elektrodlarining sig'imini kamaytirishi yoki hatto yo'qotishi mumkin.

Muallifning fikricha, bu fundamental tadqiqotlarning ahamiyatini ajoyib tarzda namoyish etadi. Polirotaksan o'tgan yili "mexanik bog'lanishlar" konsepsiyasi uchun Nobel mukofotiga sazovor bo'lgan. "Mexanik bog'lanish" - bu kovalent bog'lanishlar, ion bog'lanishlar, koordinatsion bog'lanishlar va metall bog'lanishlar kabi klassik kimyoviy bog'lanishlarga qo'shilishi mumkin bo'lgan yangi aniqlangan tushuncha. Uzoq muddatli fundamental tadqiqotlar batareya texnologiyasining uzoq vaqtdan beri mavjud bo'lgan muammolarini kutilmagan sur'atda asta-sekin hal qilmoqda. Mualliflar, shuningdek, hozirda ular yirik batareya ishlab chiqaruvchisi bilan molekulyar kasnaklarini haqiqiy batareya mahsulotlariga integratsiya qilish ustida ishlayotganliklarini ta'kidladilar.

Shimoli-g'arbiy universitetining 2006-yilgi Nobel laureati kimyo mukofoti sovrindori ser Freyzer Stoddart qo'shimcha qildi: “Mexanik bog'lanishlar energiya saqlash muhitida birinchi marta tiklandi. KAIST jamoasi sirpanchiq halqali polirotaksanlardagi mexanik bog'lovchilardan mohirona foydalandi va alfa-siklodekstrin spiral polietilen glikolni funksionalizatsiya qildi, bu esa lityum-ion batareyalarning bozordagi ishlashida katta yutuq bo'ldi, chunki kasnak shaklidagi agregatlar mexanik bog'lovchilar bilan birlashtirilgan. Birikmalar an'anaviy materiallarni faqat bitta kimyoviy bog'lanish bilan almashtiradi, bu esa materiallar va uskunalarning xususiyatlariga sezilarli ta'sir ko'rsatadi.