Les anodes en silicium reçoivent beaucoup d'attention de la part de la communauté des batteries. Ils peuvent fournir une capacité environ trois à cinq fois supérieure à celle de ceux utilisant des anodes en graphite actuelles dans les batteries lithium-ion. Une capacité plus élevée signifie une utilisation plus longue de la batterie par charge, ce qui est particulièrement critique pour prolonger le kilométrage des véhicules tout électriques. Bien que le silicium soit abondant et bon marché, Les anodes en Si ont un nombre de cycles de charge-décharge limité, qui est typiquement moins de 100 fois avec des tailles de microparticules. Leur volume augmente énormément au cours de chaque cycle de charge-décharge, conduisant à des fractures des particules d'électrode ou à un délaminage du film d'électrode également, même en diminuant sa capacité.

Une équipe de recherche KAIST dirigée par les professeurs Jang Wook Choi et Ali Coskun a signalé un liant de poulie moléculaire pour les anodes en silicium haute capacité des batteries lithium-ion dans Science le 20 juillet.

L'équipe KAIST a intégré des poulies moléculaires, appelés polyrotaxanes, dans un liant d'électrode de batterie, un polymère inclus dans les électrodes de batterie pour fixer les électrodes sur des substrats métalliques. Dans un polyrotaxane, les anneaux sont enfilés dans une épine dorsale en polymère et peuvent se déplacer librement le long de l'épine dorsale.

Le libre mouvement des anneaux dans les polyrotaxanes peut suivre les changements de volume des particules de silicium. Le mouvement de glissement des anneaux peut contenir efficacement les particules de Si sans désintégration pendant leur changement de volume continu. Il est remarquable que même les particules de silicium pulvérisées puissent rester coalescentes en raison de la grande élasticité du liant polyrotaxane. La fonctionnalité des nouveaux liants contraste fortement avec les liants existants (généralement de simples polymères linéaires) à élasticité limitée, puisque les liants existants ne sont pas capables de retenir fermement les particules pulvérisées. Les liants précédents permettaient aux particules pulvérisées de se disperser, et l'électrode de silicium se dégrade et perd ainsi sa capacité.