Anoda silikon telah menarik perhatian besar dalam industri baterai.Dibandingkan denganbaterai litium-ionmenggunakan anoda grafit, mereka dapat menyediakan kapasitas 3-5 kali lebih besar.Kapasitas yang lebih besar berarti baterai akan bertahan lebih lama setelah setiap kali diisi, sehingga dapat memperpanjang jarak berkendara kendaraan listrik secara signifikan.Meskipun silikon berlimpah dan murah, siklus pengisian-pengosongan anoda Si terbatas.Selama setiap siklus pengisian-pengosongan, volumenya akan sangat membesar, dan bahkan kapasitansinya akan menurun, yang akan menyebabkan pecahnya partikel elektroda atau delaminasi film elektroda.

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

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

Cincin dalam polirotan dapat bergerak bebas seiring perubahan volume partikel silikon.Slip cincin secara efektif dapat menjaga bentuk partikel silikon, sehingga tidak hancur dalam proses perubahan volume yang terus menerus.Patut dicatat bahwa partikel silikon yang dihancurkan pun dapat tetap menyatu karena elastisitas tinggi dari perekat polirotan.Fungsi perekat baru sangat berbeda dengan perekat yang sudah ada (biasanya polimer linier sederhana).Perekat yang ada memiliki elastisitas yang terbatas sehingga tidak dapat mempertahankan bentuk partikel dengan kuat.Perekat sebelumnya dapat menyebarkan partikel yang hancur dan mengurangi atau bahkan kehilangan kapasitas elektroda silikon.

Penulis percaya bahwa ini adalah demonstrasi yang sangat baik tentang pentingnya penelitian dasar.Polyrotaxane memenangkan Hadiah Nobel tahun lalu untuk konsep “ikatan mekanis”.“Ikatan mekanis” adalah konsep baru 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 teknologi baterai yang sudah berlangsung lama 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 sebenarnya.

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