Anodat e silikonit kanë tërhequr vëmendje të madhe në industrinë e baterive. Krahasuar mebateri litium-jonDuke përdorur anoda grafiti, ato mund të ofrojnë kapacitet 3-5 herë më të madh. Kapaciteti më i madh do të thotë që bateria do të zgjasë më shumë pas çdo karikimi, gjë që mund të zgjasë ndjeshëm distancën e drejtimit të automjeteve elektrike. Edhe pse silici është i bollshëm dhe i lirë, ciklet e karikimit-shkarkimit të anodave të Si janë të kufizuara. Gjatë çdo cikli karikimi-shkarkimi, vëllimi i tyre do të zgjerohet shumë, dhe madje edhe kapaciteti i tyre do të bjerë, gjë që do të çojë në thyerjen e grimcave të elektrodës ose në shkëputjen e filmit të elektrodës.
Ekipi i KAIST, i udhëhequr nga Profesor Jang Wook Choi dhe Profesor Ali Coskun, raportoi më 20 korrik një ngjitës molekular me rrotulla për bateri litium-jon me kapacitet të madh me anoda silikoni.
Ekipi i KAIST integroi rrotulla molekulare (të quajtura polirotaksan) në lidhësit e elektrodave të baterisë, duke përfshirë shtimin e polimereve në elektrodat e baterisë për t'i bashkangjitur elektrodat në substratet metalike. Unazat në polirotan janë të vidosura në skeletin e polimerit dhe mund të lëvizin lirisht përgjatë skeletit.
Unazat në polirotan mund të lëvizin lirisht me ndryshimin e vëllimit të grimcave të silikonit. Rrëshqitja e unazave mund ta mbajë në mënyrë efektive formën e grimcave të silikonit, në mënyrë që ato të mos shpërbëhen në procesin e ndryshimit të vazhdueshëm të vëllimit. Vlen të përmendet se edhe grimcat e grimcuara të silikonit mund të mbeten të bashkuara për shkak të elasticitetit të lartë të ngjitësve të polirotanit. Funksioni i ngjitësve të rinj është në kontrast të thellë me atë të ngjitësve ekzistues (zakonisht polimere lineare të thjeshta). Ngjitësit ekzistues kanë elasticitet të kufizuar dhe për këtë arsye nuk mund ta ruajnë fort formën e grimcave. Ngjitësit e mëparshëm mund të shpërndajnë grimcat e grimcuara dhe të zvogëlojnë ose edhe të humbasin kapacitetin e elektrodave të silikonit.
Autori beson se ky është një demonstrim i shkëlqyer i rëndësisë së kërkimit bazë. Polirotaksani fitoi Çmimin Nobel vitin e kaluar për konceptin e "lidhjeve mekanike". "Lidhja mekanike" është një koncept i sapopërcaktuar që mund t'i shtohet lidhjeve klasike kimike, siç janë lidhjet kovalente, lidhjet jonike, lidhjet koordinuese dhe lidhjet metalike. Kërkimi bazë afatgjatë po adreson gradualisht sfidat e vjetra të teknologjisë së baterive me një shpejtësi të papritur. Autorët përmendën gjithashtu se aktualisht po punojnë me një prodhues të madh baterish për të integruar rrotullat e tyre molekulare në produktet aktuale të baterive.
Sir Fraser Stoddart, fitues i Çmimit Nobel të Kimisë në vitin 2006 në Universitetin Northwestern, shtoi: “Lidhjet mekanike janë rikuperuar për herë të parë në një mjedis ruajtjeje energjie. Ekipi i KAIST përdori me mjeshtëri lidhës mekanikë në polirotaksanet me unaza rrëshqitëse dhe polietilen glikol spiral alfa-ciklodekstrinë të funksionalizuar, duke shënuar një përparim në performancën e baterive litium-jon në treg, kur agregatet në formë rrotulle me lidhës mekanikë zëvendësojnë materialet konvencionale me vetëm një lidhje kimike, e cila do të ketë një ndikim të rëndësishëm në vetitë e materialeve dhe pajisjeve.”
Koha e postimit: 10 Mars 2023