硅负极在电池行业备受关注。与……相比锂离子电池使用石墨负极，电池容量可提升3-5倍。更大的容量意味着每次充电后电池续航时间更长，从而显著延长电动汽车的行驶里程。虽然硅储量丰富且价格低廉，但硅负极的充放电循环次数有限。每次充放电循环中，硅负极的体积都会大幅膨胀，甚至电容也会下降，这会导致电极颗粒断裂或电极膜剥离。

由崔章旭教授和阿里·科斯昆教授领导的韩国科学技术院（KAIST）团队于7月20日报告了一种用于大容量硅负极锂离子电池的分子滑轮粘合剂。

韩国科学技术院（KAIST）的研究团队将分子滑轮（称为聚轮烷）集成到电池电极粘合剂中，包括将聚合物添加到电池电极上，以将电极连接到金属基底上。聚轮烷中的环状结构旋入聚合物骨架，并可沿骨架自由移动。

聚罗丹中的环状结构能够随着硅颗粒的体积变化自由移动。环状结构的滑动能够有效地保持硅颗粒的形状，使其在持续的体积变化过程中不会发生崩解。值得注意的是，即使是破碎的硅颗粒，由于聚罗丹粘合剂的高弹性，也能保持聚结状态。这种新型粘合剂的功能与现有粘合剂（通常是简单的线性聚合物）截然不同。现有粘合剂的弹性有限，因此无法牢固地保持颗粒的形状。以往的粘合剂会导致破碎的颗粒散开，从而降低甚至丧失硅电极的容量。

作者认为，这充分展现了基础研究的重要性。聚轮烷因其提出的“机械键”概念而荣获去年的诺贝尔奖。“机械键”是一个新近定义的概念，可以添加到经典的化学键中，例如共价键、离子键、配位键和金属键。长期基础研究正以惊人的速度逐步解决电池技术长期存在的难题。作者还提到，他们目前正与一家大型电池制造商合作，将他们的分子滑轮集成到实际的电池产品中。

2006年诺贝尔化学奖得主、西北大学弗雷泽·斯托达特爵士补充道：“机械键首次在储能领域得到应用。韩国科学技术院（KAIST）团队巧妙地将机械粘合剂应用于滑环聚轮烷和功能化α-环糊精螺旋聚乙二醇中，这标志着锂离子电池性能的突破性进展。当带有机械粘合剂的滑轮状聚集体取代仅含一个化学键的传统材料时，这将对材料和设备的性能产生重大影响。”