産業技術総合研究所の林永昌主任研究員と大阪大学の末永和知教授らは２４日、グラフェンの間にはアルカリ金属が２層分入ることを発見したと発表した。従来は１層分しか入らないと考えられてきた。２層分入るとアルカリ金属イオン電池の炭素電極に２倍の原子を導入し、容量を倍増できる可能性がある。電池条件やリチウムなどで２層導入を再現する研究を進める。

２枚重ねのグラフェンを用意し、気相挿入でカリウムなどのアルカリ金属を導入した。低加速電圧走査透過型電子顕微鏡でアルカリ金属の並びを観察すると、ハニカム状のパターンが存在した。１層であれば三角格子状のパターンになる。ハニカム状は２層で最密充填した際のパターンになる。

グラフェンが多層に重なったグラファイトでもカリウムの２層化を確認した。セシウムはグラファイトの表層では２層になるが深い部分では１層だった。今後、リチウムやナトリウムなどの小さな元素の観察を試みる。今回は気相挿入で検証したが電池の充放電条件でも２層分を導入できれば容量が増えると期待される。