Anoda silikon telah menarik perhatian besar dalam industri baterai. Dibandingkan denganbaterai lithium-ionDengan menggunakan anoda grafit, mereka dapat memberikan kapasitas 3-5 kali lebih besar. Kapasitas yang lebih besar berarti baterai akan bertahan lebih lama setelah setiap pengisian daya, yang dapat secara signifikan memperpanjang jarak tempuh kendaraan listrik. Meskipun silikon melimpah dan murah, siklus pengisian-pengosongan anoda Si terbatas. Selama setiap siklus pengisian-pengosongan, volumenya akan sangat membesar, dan bahkan kapasitasnya akan menurun, yang akan menyebabkan retaknya partikel elektroda atau terkelupasnya lapisan elektroda.

Tim KAIST, yang dipimpin oleh Profesor Jang Wook Choi dan Profesor Ali Coskun, melaporkan pada tanggal 20 Juli sebuah perekat puli molekuler untuk baterai ion litium berkapasitas besar dengan anoda silikon.

Tim KAIST mengintegrasikan katrol molekuler (disebut polirotaxana) ke dalam pengikat elektroda baterai, termasuk menambahkan polimer ke elektroda baterai untuk menempelkan elektroda ke substrat logam. Cincin dalam polirotaxana disekrupkan ke kerangka polimer dan dapat bergerak bebas di sepanjang kerangka tersebut.

Cincin-cincin dalam polirotana dapat bergerak bebas seiring dengan perubahan volume partikel silikon. Pergeseran cincin-cincin tersebut secara efektif dapat mempertahankan bentuk partikel silikon, sehingga partikel tersebut tidak akan hancur dalam proses perubahan volume yang berkelanjutan. Perlu dicatat bahwa bahkan partikel silikon yang hancur pun dapat tetap menyatu karena elastisitas perekat polirotana yang tinggi. Fungsi perekat baru ini sangat kontras dengan perekat yang ada (biasanya polimer linier sederhana). Perekat yang ada memiliki elastisitas terbatas dan oleh karena itu tidak dapat mempertahankan bentuk partikel dengan kuat. Perekat sebelumnya dapat menyebarkan partikel yang hancur dan mengurangi atau bahkan menghilangkan kapasitas elektroda silikon.

Penulis percaya bahwa ini adalah demonstrasi yang sangat baik tentang pentingnya penelitian dasar. Polirotaxana memenangkan Hadiah Nobel tahun lalu untuk konsep "ikatan mekanik". "Ikatan mekanik" adalah konsep yang baru didefinisikan yang dapat ditambahkan ke ikatan kimia klasik, seperti ikatan kovalen, ikatan ionik, ikatan koordinasi, dan ikatan logam. Penelitian dasar jangka panjang secara bertahap mengatasi tantangan lama teknologi baterai dengan kecepatan yang tidak terduga. Para penulis juga menyebutkan bahwa mereka saat ini bekerja sama dengan produsen baterai besar untuk mengintegrasikan katrol molekuler mereka ke dalam produk baterai yang sebenarnya.

Sir Fraser Stoddart, pemenang Penghargaan Nobel Kimia tahun 2006 dari Universitas Northwestern, menambahkan: “Ikatan mekanis telah pulih untuk pertama kalinya dalam lingkungan penyimpanan energi. Tim KAIST dengan terampil menggunakan pengikat mekanis dalam polirotaxana cincin geser dan polietilen glikol spiral alfa-siklodekstrin fungsional, menandai terobosan dalam kinerja baterai ion litium di pasaran, ketika agregat berbentuk katrol dengan pengikat mekanis. Senyawa tersebut menggantikan material konvensional dengan hanya satu ikatan kimia, yang akan berdampak signifikan pada sifat material dan peralatan.”