Silīcija anodi ir piesaistījuši lielu uzmanību akumulatoru nozarē.Salīdzinot arlitija jonu akumulatoriizmantojot grafīta anodus, tie var nodrošināt 3-5 reizes lielāku jaudu.Lielāka ietilpība nozīmē, ka akumulators darbosies ilgāk pēc katras uzlādes, kas var ievērojami pagarināt elektrisko transportlīdzekļu braukšanas attālumu.Lai gan silīcijs ir bagātīgs un lēts, Si anodu uzlādes-izlādes cikli ir ierobežoti.Katra uzlādes-izlādes cikla laikā to tilpums ievērojami palielināsies un pat samazināsies kapacitāte, kas novedīs pie elektrodu daļiņu lūzuma vai elektrodu plēves atslāņošanās.
KAIST komanda, kuru vadīja profesors Jang Wook Choi un profesors Ali Coskun, 20. jūlijā ziņoja par molekulāro skriemeļa līmi lielas ietilpības litija jonu akumulatoriem ar silīcija anodiem.
KAIST komanda integrēja molekulāros skriemeļus (sauktus par polirotaksāniem) akumulatora elektrodu saistvielās, tostarp pievienojot polimērus akumulatora elektrodiem, lai elektrodus piestiprinātu pie metāla pamatnēm.Gredzeni polirotānā ir ieskrūvēti polimēra skeletā un var brīvi pārvietoties pa skeletu.
Gredzeni polirotānā var brīvi kustēties, mainoties silīcija daļiņu tilpumam.Gredzenu slīdēšana var efektīvi saglabāt silīcija daļiņu formu, lai tās nesadalītos nepārtrauktas tilpuma maiņas procesā.Jāatzīmē, ka polirotāna līmju augstās elastības dēļ pat sasmalcinātas silīcija daļiņas var palikt saplūstošas.Jauno adhezīvu funkcija krasi atšķiras no esošo līmju (parasti vienkāršu lineāro polimēru) funkcijām.Esošajām līmēm ir ierobežota elastība, un tāpēc tās nevar stingri saglabāt daļiņu formu.Iepriekšējās līmvielas var izkaisīt sasmalcinātas daļiņas un samazināt vai pat zaudēt silīcija elektrodu kapacitāti.
Autore uzskata, ka tas lieliski parāda fundamentālo pētījumu nozīmi.Polirotaksāns pagājušajā gadā saņēma Nobela prēmiju par "mehānisko saišu" jēdzienu.“Mehāniskā saite” ir no jauna definēts jēdziens, ko var pievienot klasiskajām ķīmiskajām saitēm, piemēram, kovalentajām saitēm, jonu saitēm, koordinācijas saitēm un metālu saitēm.Ilgtermiņa fundamentālie pētījumi negaidītā ātrumā pakāpeniski risina ilgstošās akumulatoru tehnoloģiju problēmas.Autori arī minēja, ka viņi pašlaik sadarbojas ar lielu akumulatoru ražotāju, lai integrētu savus molekulāros skriemeļus faktiskajos akumulatoru produktos.
Sers Freizers Stoddarts, 2006. gada Noble Laureate Chemistry Award laureāts Ziemeļrietumu universitātē, piebilda: “Mehāniskās saites ir atjaunojušās pirmo reizi enerģijas uzglabāšanas vidē.KAIST komanda prasmīgi izmantoja mehāniskās saistvielas slīdgredzenu polirotaksānos un funkcionalizētā alfa-ciklodekstrīna spirālveida polietilēnglikolā, iezīmējot izrāvienu litija jonu akumulatoru darbībā tirgū, kad skriemeļa formas pildvielas izmanto mehāniskās saistvielas.Savienojumi aizvieto parastos materiālus tikai ar vienu ķīmisko saiti, kas būtiski ietekmēs materiālu un iekārtu īpašības.
Izsūtīšanas laiks: 10.03.2023