Kísilanóður hafa vakið mikla athygli í rafhlöðuiðnaðinum. Í samanburði viðlitíum-jón rafhlöðurMeð því að nota grafítanóður geta þær veitt 3-5 sinnum meiri afkastagetu. Meiri afkastageta þýðir að rafhlaðan endist lengur eftir hverja hleðslu, sem getur lengt akstursfjarlægð rafknúinna ökutækja verulega. Þótt kísill sé algengt og ódýrt eru hleðslu- og afhleðsluferlar Si-anóða takmarkaðir. Á hverjum hleðslu- og afhleðsluferli eykst rúmmál þeirra til muna og jafnvel afkastageta þeirra minnkar, sem leiðir til þess að rafskautsagnirnar brotna eða rafskautsfilman eyðist.
KAIST-teymið, undir forystu prófessora Jang Wook Choi og prófessora Ali Coskun, kynnti þann 20. júlí þróun sameindalíms fyrir stórar litíum-jón rafhlöður með kísilanóðum.
KAIST-teymið sameindaþræðir (kallaðir pólýrótaxanar) inn í bindiefni rafhlöðurafskauta, þar á meðal með því að bæta fjölliðum við rafhlöðurafskautin til að festa þau við málmundirlag. Hringirnir í pólýrótani eru skrúfaðir inn í fjölliðugrindina og geta hreyfst frjálslega eftir grindinni.
Hringirnir í pólýrótani geta hreyfst frjálslega með rúmmálsbreytingum kísilagna. Rennsli hringanna getur á áhrifaríkan hátt haldið lögun kísilagnanna, þannig að þær sundrast ekki í stöðugum rúmmálsbreytingum. Það er athyglisvert að jafnvel muldar kísilagnir geta haldist samloðandi vegna mikillar teygjanleika pólýrótanlímanna. Virkni nýju límanna er í mikilli andstöðu við virkni núverandi líma (venjulega einföld línuleg fjölliða). Núverandi lím hafa takmarkaða teygjanleika og geta því ekki viðhaldið lögun agnanna stöðugt. Fyrri lím geta dreift muldum ögnum og minnkað eða jafnvel misst afkastagetu kísilrafskautanna.
Höfundurinn telur þetta vera frábæra sýningu á mikilvægi grunnrannsókna. Polyrotaxane hlaut Nóbelsverðlaunin í fyrra fyrir hugtakið „vélræn tengi“. „Vélræn tengi“ er nýskilgreint hugtak sem hægt er að bæta við klassísk efnatengi, svo sem samgild tengi, jónatengi, samhæfingartengi og málmtengi. Langtíma grunnrannsóknir eru smám saman að takast á við langvarandi áskoranir rafhlöðutækni á óvæntum hraða. Höfundarnir nefndu einnig að þeir væru nú að vinna með stórum rafhlöðuframleiðanda að því að samþætta sameindahjól sín í raunverulegar rafhlöðuvörur.
Sir Fraser Stoddart, handhafi Nóbelsverðlauna í efnafræði við Northwestern-háskóla árið 2006, bætti við: „Vélræn tengsl hafa náð sér í fyrsta skipti í orkugeymsluumhverfi. KAIST-teymið notaði af mikilli snilld vélræn bindiefni í rennihringlaga pólýrótaxönum og virkjað alfa-sýklódextrín spíralpólýetýlen glýkól, sem markaði byltingarkennda frammistöðu litíumjónarafhlöður á markaðnum, þegar reimlaga efnasambönd mynda vélræn bindiefni. Efnasamböndin koma í stað hefðbundinna efna með aðeins einu efnatengi, sem mun hafa veruleg áhrif á eiginleika efna og búnaðar.“
Birtingartími: 10. mars 2023