隨著新能源汽車和電子器件的發展，對高容量高性能鋰離子電池的需求也不斷地增加。傳統鋰離子電池石墨負極的理論容量僅為370 mAh?g-1，已經無法滿足現有需要。各路大神都在想著開發新的負極材料，比如金屬鋰，再比如崔屹教授團隊新發現的一種比金屬鋰更好的鋰合金/石墨烯納米結構材料（點擊閱讀相關）。除此之外，硅作為一種高容量的負極材料一直是研究的熱點。不過，硅有個致命弱點——在反復充放電的過程中體積膨脹變化太大（最高可至300%左右），易導致材料微結構受損，電極電解質界面不穩定，電池循環壽命因而大大縮短。最近，科學家們已經認識到添加粘合劑可以極大地改善其循環壽命。[1] 不過這種改善還不足以將硅負極推向大規模商業化應用。
近日，韓國科學技術院（KAIST）的Ali Coskun教授和Jang Wook Choi教授等研究人員在Science 上發表文章，巧妙地利用滑輪原理，通過在常規的聚丙烯酸粘合劑中加入少量的聚輪烷（polyrotaxane，PR）作為“分子滑輪組”，就能極大提高粘合劑的彈性，從而極大提高硅微粒負極在充放電過程中的穩定性。
覺得有點懵？“滑輪”不是公元前就被發明的工具么，和硅負極粘合劑又有什么關系？
其實，將宏觀機器縮小到納米尺度并發揮功能早已是科學家的研究方向，也是這些年納米研究的熱點，2016年諾貝爾化學獎更是頒給了在“分子機器”領域做出開拓性研究的三位科學家。
Ali Coskun教授和Jang Wook Choi教授一直都希望改善硅負極的性能。2015年，他們的研究團隊在ACS Nano雜志上發表文章，試圖通過β-環糊精和樹枝狀6AD分子的相互作用，來解決硅負極嵌鋰脫鋰過程中體積膨脹收縮的問題。[2]
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