Piianodit ovat herättäneet suurta huomiota akkuteollisuudessa.Verrattunalitiumioniakutgrafiittianodeja käyttämällä ne voivat tarjota 3-5 kertaa suuremman kapasiteetin.Suurempi kapasiteetti tarkoittaa, että akku kestää pidempään jokaisen latauksen jälkeen, mikä voi merkittävästi pidentää sähköajoneuvojen ajomatkaa.Vaikka piitä on runsaasti ja se on halpaa, Si-anodien lataus-purkaussyklit ovat rajalliset.Jokaisen lataus-purkausjakson aikana niiden tilavuus kasvaa huomattavasti ja jopa niiden kapasitanssi pienenee, mikä johtaa elektrodihiukkasten murtumiseen tai elektrodikalvon irtoamiseen.

Professori Jang Wook Choin ja professori Ali Coskunin johtama KAIST-tiimi raportoi 20. heinäkuuta molekyylipyörän liimasta suurikapasiteettisiin litiumioniakkuihin, joissa on silikonianodeja.

KAIST-tiimi integroi molekyylipyöriä (kutsutaan polyrotaksaaneiksi) akkuelektrodien sideaineisiin, mukaan lukien polymeerien lisääminen akkuelektrodeihin elektrodien kiinnittämiseksi metallisubstraatteihin.Polyrotaanista valmistetut renkaat ruuvataan polymeerirunkoon ja voivat liikkua vapaasti runkoa pitkin.

Polyrotaanissa olevat renkaat voivat liikkua vapaasti piihiukkasten tilavuuden muutoksen myötä.Renkaiden liukuminen voi tehokkaasti pitää piihiukkasten muodon, jotta ne eivät hajoa jatkuvassa tilavuuden muutosprosessissa.On huomionarvoista, että jopa murskatut piihiukkaset voivat pysyä sulautuvina polyrotaaniliimojen suuren elastisuuden vuoksi.Uusien liimojen toiminta on jyrkässä ristiriidassa olemassa olevien liimojen (yleensä yksinkertaisten lineaaristen polymeerien) kanssa.Olemassa olevilla liimoilla on rajoitettu joustavuus, eivätkä ne siksi pysty pitämään tiukasti hiukkasmuotoa.Aiemmat liimat voivat hajottaa murskattuja hiukkasia ja heikentää tai jopa menettää piielektrodien kapasiteettia.

Kirjoittaja uskoo, että tämä on erinomainen osoitus perustutkimuksen tärkeydestä.Polyrotaksaani voitti viime vuonna Nobel-palkinnon "mekaanisten sidosten" käsitteestä."Mekaaninen sidos" on äskettäin määritelty käsite, joka voidaan lisätä klassisiin kemiallisiin sidoksiin, kuten kovalenttisiin sidoksiin, ionisidoksiin, koordinaatiosidoksiin ja metallisidoksiin.Pitkäjänteisellä perustutkimuksella puututaan vähitellen akkuteknologian pitkäaikaisiin haasteisiin odottamattomalla vauhdilla.Kirjoittajat mainitsivat myös, että he työskentelevät parhaillaan suuren akkuvalmistajan kanssa integroidakseen molekyylipyöränsä todellisiin akkutuotteisiin.

Sir Fraser Stoddart, vuoden 2006 Noble Laureate Chemistry Award -palkinnon voittaja Northwestern Universitystä, lisäsi: "Mekaaniset sidokset ovat palautuneet ensimmäistä kertaa energian varastointiympäristössä.KAIST-tiimi käytti taitavasti mekaanisia sideaineita liukurengaspolyrotaksaaneissa ja funktionalisoitua alfa-syklodekstriinispiraalipolyetyleeniglykolia, mikä merkitsee läpimurtoa markkinoilla olevien litiumioniakkujen suorituskyvyssä, kun hihnapyörän muotoiset aggregaatit yhdistetään mekaanisilla sideaineilla.Yhdisteet korvaavat perinteiset materiaalit vain yhdellä kemiallisella sidoksella, millä on merkittävä vaikutus materiaalien ja laitteiden ominaisuuksiin.