Siliziozko anodoek arreta handia erakarri dute baterien industrian. Alderatutalitio-ioizko bateriakGrafitozko anodoak erabiliz, 3-5 aldiz handiagoa den edukiera eman dezakete. Edukiera handiagoak esan nahi du bateriak gehiago iraungo duela karga bakoitzaren ondoren, eta horrek ibilgailu elektrikoen gidatzeko distantzia nabarmen luzatu dezake. Silizioa ugaria eta merkea den arren, Si anodoen karga-deskarga zikloak mugatuak dira. Karga-deskarga ziklo bakoitzean, haien bolumena asko zabalduko da, eta baita haien kapazitantzia ere jaitsiko da, eta horrek elektrodo partikulen haustura edo elektrodo filmaren delaminazioa eragingo du.

Jang Wook Choi irakasleak eta Ali Coskun irakasleak zuzendutako KAIST taldeak uztailaren 20an jakinarazi zuen siliziozko anodoak dituzten litio ioizko baterientzako polea molekular itsasgarri baten berri.

KAIST taldeak polea molekularrak (polirotaxano izenekoak) integratu zituen bateria-elektrodoen lotzaileetan, polimeroak gehituz bateria-elektrodoei elektrodoak metalezko substratuei lotzeko. Polirotanozko eraztunak polimero-eskeletoan torlojututa daude eta libreki mugi daitezke eskeletoan zehar.

Polirrotanozko eraztunak libreki mugi daitezke silizio partikulen bolumen-aldaketarekin batera. Eraztunen irristatzeak silizio partikulen forma eraginkortasunez mantentzen du, eta horrela ez dira desintegratuko bolumen-aldaketa prozesuan. Azpimarratzekoa da silizio partikula xehatuak ere koaleszente izaten jarrai daitezkeela polirrotanozko itsasgarrien elastikotasun handiari esker. Itsasgarri berrien funtzioa guztiz kontrajarria da dauden itsasgarriekin (normalean polimero lineal sinpleak). Dauden itsasgarriek elastikotasun mugatua dute eta, beraz, ezin dute partikulen forma ondo mantendu. Aurreko itsasgarriek partikula xehatuak sakabanatu eta siliziozko elektrodoen gaitasuna murriztu edo are galdu dezakete.

Egileak uste du oinarrizko ikerketaren garrantziaren erakusgarri bikaina dela hau. Polirotaxanoak Nobel saria irabazi zuen iaz “lotura mekanikoen” kontzeptuagatik. “Lotura mekanikoa” kontzeptu berria da, lotura kimiko klasikoei gehi dakiekeena, hala nola lotura kobalenteei, lotura ionikoei, koordinazio loturei eta lotura metalikoei. Epe luzeko oinarrizko ikerketak pixkanaka-pixkanaka jorratzen ari da bateria-teknologiaren erronka luzeei, ustekabeko abiaduran. Egileek aipatu dute, halaber, gaur egun bateria-fabrikatzaile handi batekin lanean ari direla beren polea molekularrak benetako bateria-produktuetan integratzeko.

Sir Fraser Stoddart-ek, Northwestern Unibertsitateko 2006ko Noble Laureate Kimika Sariaren irabazleak, honakoa gaineratu zuen: “Lotura mekanikoak lehen aldiz berreskuratu dira energia biltegiratzeko ingurune batean. KAIST taldeak trebetasunez erabili zituen aglutinatzaile mekanikoak eraztun irristagarriko polirotaxanoetan eta funtzionalizatutako alfa-ziklodextrina espiral polietilen glikola, eta horrek aurrerapen handia markatu zuen merkatuan litio-ioizko baterien errendimenduan, polea formako agregakin mekanikoekin bat egiten dutenean. Konposatuek ohiko materialak ordezkatzen dituzte lotura kimiko bakarrarekin, eta horrek eragin handia izango du materialen eta ekipamenduen propietateetan.”