Принципиальную основу для супераккумулятора большой емкости «вычислили» ученые университета Райса (Хьюстон, штат Техас, США) и специалисты исследовательского центра компании Honda (Япония).
Научный сборник Journal of Physical Chemistry Letters опубликовал результаты их исследований. Такая батарея будущего при небольшой массе и габаритах сможет накапливать и отдавать в 3-4 раза больше энергии, чем лучшие из сегодняшних литиевых батарей аналогичного «формата». Языком цифр это значит, что супербатарея будет обладать емкостью до 2100 ватт-часов на килограмм массы – или свыше 7,6 мегаджоулей энергии на килограмм массы. В то время как обычный литиевый аккумулятор сегодняшнего дня имеет удельную емкость менее 2-х мегаджоулей на килограмм.
В основе супераккумулятора – электроды из графена. Это нановещество с множеством перспективных с точки зрения технологий характеристик, полученное из углерода. Для производства аккумуляторов важны большая площадь поверхности графеновых электродов и высокая подвижность его электронов – как носителей электрического заряда (максимальная подвижность электронов среди всех известных материалов).
Однако, стать идеальным материалом для электродов графену мешает низкая способность реагировать с литием. Авторы сенсационной разработки из группы Райса и Honda смогли обойти это препятствие, модифицировав графеновые электроды атомами бора. Благодаря этому ионы лития будут удерживаться на графеновой мембране, что и требуется для эффективной работы батареи.
Массовое производство модифицированного графена, (впрочем, как и обычного, без участия бора), пока не отработано, однако расчеты показывают, что ничего нереального в этом нет.
Отметим, что на сегодняшний день главнейшим препятствием на пути развития самого перспективного из «зеленых» видов транспорта – электромобилей – является отсутствие серийных аккумуляторов большой емкости и небольшой массы. Внедрение графенового супераккумулятора в массовое производство могло бы враз решить эту проблему и наконец пересадить человечество на экологически чистый и высокоэффективный транспорт.