Tha anodan silicon air aire mhòr a tharraing ann an gnìomhachas bataraidhean. An coimeas ribataraidhean lithium-ionLe bhith a’ cleachdadh anodan grafait, faodaidh iad comas 3-5 uiread nas motha a thoirt seachad. Tha an comas nas motha a’ ciallachadh gum mair am bataraidh nas fhaide an dèidh gach cosgais, agus faodaidh seo astar dràibhidh charbadan dealain a leudachadh gu mòr. Ged a tha silicon pailt agus saor, tha cearcallan cosgais-sgaoilidh anodan Si cuingealaichte. Rè gach cearcall cosgais-sgaoilidh, thèid an tomhas-lìonaidh aca a leudachadh gu mòr, agus eadhon crìonaidh an comas aca, agus mar thoradh air sin bidh mìrean an electrode a’ briseadh sìos no film an electrode a’ delaminachadh.

Dh’innis sgioba KAIST, air a stiùireadh leis an t-Ollamh Jang Wook Choi agus an t-Ollamh Ali Coskun, air 20 Iuchar mu ghreamaiche ulbhaidh moileciuil airson bataraidhean lithium-ion comas mòr le anòdan silicon.

Chuir sgioba KAIST ulagan moileciuil (ris an canar polyrotaxanes) a-steach do cheanglaichean electrode bataraidh, a’ gabhail a-steach poileamairean a chur ris na electrodan bataraidh gus na electrodan a cheangal ri fo-stratan meatailt. Tha na fàinneachan ann am polyrotane air an sgrìobadh a-steach do chnàimhneach a’ phoileamair agus faodaidh iad gluasad gu saor air feadh a’ chnàimhneach.

Faodaidh na fàinneachan ann am polyrotane gluasad gu saor le atharrachadh meud nam mìrean silicon. Faodaidh sleamhnachadh nam fàinneachan cumadh nam mìrean silicon a chumail gu h-èifeachdach, gus nach sguab iad às anns a’ phròiseas atharrachaidh meud leantainneach. Is fhiach a thoirt fa-near gum faod eadhon mìrean silicon brùite fuireach co-aonaichte air sgàth sùbailteachd àrd ghreamaichean polyrotane. Tha gnìomh nan greamaichean ùra gu math eadar-dhealaichte bho ghnìomh nan greamaichean a th’ ann mar-thà (mar as trice poileimeirean loidhneach sìmplidh). Tha sùbailteachd cuibhrichte aig na greamaichean a th’ ann mar-thà agus mar sin chan urrainn dhaibh cumadh a’ mhìrean a chumail gu daingeann. Faodaidh greamaichean roimhe mìrean brùite a sgapadh agus comas electrodan silicon a lughdachadh no eadhon a chall.

Tha an t-ùghdar den bheachd gur e taisbeanadh sàr-mhath a tha seo air cho cudromach sa tha rannsachadh bunaiteach. Bhuannaich Polyrotaxane Duais Nobel an-uiridh airson bun-bheachd “ceanglaichean meacanaigeach”. Tha “ceangal meacanaigeach” na bhun-bheachd ùr-mhìnichte a dh’ fhaodar a chur ri ceanglaichean ceimigeach clasaigeach, leithid ceanglaichean covalent, ceanglaichean ianach, ceanglaichean co-òrdanachaidh agus ceanglaichean meatailt. Tha rannsachadh bunaiteach fad-ùine mean air mhean a’ dèiligeadh ri dùbhlain fad-ùine teicneòlas bataraidh aig ìre ris nach robh dùil. Thuirt na h-ùghdaran cuideachd gu bheil iad an-dràsta ag obair le neach-dèanamh bataraidh mòr gus na ulagan moileciuil aca a thoirt a-steach do thoraidhean bataraidh fhèin.

Thuirt Sir Fraser Stoddart, buannaiche Duais Noble Laureate ann an Ceimigeachd ann an 2006 aig Oilthigh Northwestern: “Tha ceanglaichean meacanaigeach air faighinn seachad air a’ chiad uair ann an àrainneachd stòraidh lùtha. Chleachd sgioba KAIST gu sgileil luchd-ceangail meacanaigeach ann am polyrotaxanes fàinne-sleamhnachaidh agus polyethylene glycol snìomhach alpha-cyclodextrin gnìomhaichte, a’ comharrachadh adhartas mòr ann an coileanadh bataraidhean lithium-ion air a’ mhargaidh, nuair a bhios cruinneachaidhean cumadh ulbhaidh le luchd-ceangail meacanaigeach. Bidh todhar a’ cur stuthan àbhaisteach an àite le dìreach aon cheangal ceimigeach, a bhios a’ toirt buaidh mhòr air feartan stuthan agus uidheamachd.