حظيت مصاعد السيليكون باهتمام كبير في صناعة البطاريات. مقارنةً بـبطاريات الليثيوم أيونباستخدام مصاعد الجرافيت، يمكن توفير سعة أكبر بمقدار 3 إلى 5 أضعاف. تعني السعة الأكبر أن البطارية ستدوم لفترة أطول بعد كل شحنة، مما يُحسّن بشكل ملحوظ مدى قيادة المركبات الكهربائية. على الرغم من وفرة السيليكون وانخفاض تكلفته، إلا أن دورات الشحن والتفريغ لمصاعد السيليكون محدودة. خلال كل دورة شحن وتفريغ، يتمدد حجمها بشكل كبير، بل وتنخفض سعتها، مما قد يؤدي إلى تكسر جزيئات القطب أو انفصال طبقة القطب.

أعلن فريق KAIST، بقيادة البروفيسور جانغ ووك تشوي والبروفيسور علي كوسكون، في 20 يوليو عن مادة لاصقة للبكرة الجزيئية لبطاريات الليثيوم أيون ذات السعة الكبيرة مع أنودات السيليكون.

قام فريق جامعة KAIST بدمج بكرات جزيئية (تُسمى بوليروتاكسانات) في مواد ربط أقطاب البطاريات، بما في ذلك إضافة بوليمرات إلى أقطاب البطارية لربطها بركائز معدنية. تُثبّت الحلقات الموجودة في البوليروتاكسان في الهيكل البوليمري وتتحرك بحرية على طول هذا الهيكل.

تتحرك الحلقات في مادة البولي روتان بحرية مع تغير حجم جزيئات السيليكون. ويساهم انزلاق هذه الحلقات في الحفاظ على شكل جزيئات السيليكون، مما يمنعها من التفتت أثناء عملية تغير الحجم المستمرة. والجدير بالذكر أن جزيئات السيليكون، حتى بعد تفتتها، تظل متماسكة بفضل المرونة العالية لمواد البولي روتان اللاصقة. وتختلف وظيفة هذه المواد اللاصقة الجديدة اختلافًا جذريًا عن وظيفة المواد اللاصقة الموجودة (والتي عادةً ما تكون بوليمرات خطية بسيطة). فالمواد اللاصقة الموجودة تتميز بمرونة محدودة، وبالتالي لا تستطيع الحفاظ على شكل الجزيئات بإحكام. كما أن المواد اللاصقة السابقة قد تتسبب في تشتيت الجزيئات المتفتتة، مما يقلل من قدرة أقطاب السيليكون أو حتى يفقدها تمامًا.

يرى المؤلف أن هذا مثالٌ ممتازٌ على أهمية البحث الأساسي. وقد فاز البوليروتاكسان بجائزة نوبل العام الماضي لمفهوم "الروابط الميكانيكية". و"الروابط الميكانيكية" مفهومٌ حديثٌ يُضاف إلى الروابط الكيميائية التقليدية، مثل الروابط التساهمية والأيونية والتناسقية والفلزية. ويساهم البحث الأساسي طويل الأمد في معالجة التحديات المزمنة لتكنولوجيا البطاريات بوتيرةٍ غير مسبوقة. كما ذكر المؤلفون أنهم يعملون حاليًا مع شركةٍ كبرى لتصنيع البطاريات لدمج بكراتهم الجزيئية في منتجات البطاريات الفعلية.

أضاف السير فريزر ستودارت، الحائز على جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2006 من جامعة نورث وسترن: "لقد استعادت الروابط الميكانيكية قوتها لأول مرة في بيئة تخزين الطاقة. استخدم فريق معهد كوريا المتقدم للعلوم والتكنولوجيا (KAIST) ببراعة مواد رابطة ميكانيكية في بولي روتاكسانات ذات حلقات انزلاقية، وفي بولي إيثيلين جلايكول حلزوني من ألفا سيكلودكسترين مُعدَّل وظيفيًا، مما يُمثل طفرة نوعية في أداء بطاريات الليثيوم أيون المتوفرة في السوق، وذلك عند استخدام تجمعات على شكل بكرة مع مواد رابطة ميكانيكية. تحل هذه المركبات محل المواد التقليدية برابطة كيميائية واحدة فقط، وهو ما سيكون له تأثير كبير على خصائص المواد والمعدات."