产总研：石墨烯层间发现2层碱金属最密排列

日前日本国立研究开发法人产业技术综合研究所（产总研）称其纳米材料研究部门电子显微镜团队主任研究员林永昌、以及大阪大学末永和知教授、东京工艺大学松本里香教授、九州大学吾乡浩树教授、以及台湾国立清华大学邱博文特别教授等成功开发了碳原子以1个厚度排列成六角形格子状的石墨烯层间以高密度插入碱金属（グラフェン層間のアルカリ金属）的技术，这可以直接观察原子的排列结构。

众所周知，二次电池的性能是影响电动汽车行驶距离和智能手机使用时间等的主要指标之一。如果二次电池能够积累更大的电容量，则可以提高这些电子设备的性能。作为电池电极材料的石墨（graphite），是通过石墨烯层状叠加，并通过层间排列的碱金属进行电子传递来进行充放电。如果在石墨烯层间以高密度填充碱金属，电容量则会提高。

因此，该团队开发了在石墨烯之间高密度地插入碱金属的技术。通过高性能电子显微镜，还成功直接观察了层间碱金属原子的排列结构。石墨烯作为广泛使用的电极材料，通常只形成单层结构，但我们发现石墨烯层间的碱金属可以以双层结构最密填充，利用石墨烯层间特有的层间间隔柔软扩展性，可以插入大约两倍的碱金属。如果能够堆叠插入两层碱金属的石墨烯，那么它有望成为电极材料，实现碱离子二次电池的大容量化。

目前，该技术的详细内容已于2024年1月24日（英国时间）刊登在了"Nature Communications"上。

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