研究人员发现石墨烯层之间双层碱金属排列最紧密

AIST的研究人员与大阪大学、东京工业大学、九州大学和国立清华大学合作，开发了一种将碱金属插入石墨烯夹层的技术，石墨烯是一层排列在六边形晶格中的碳原子。他们已经成功地直接观察到插入的碱金属原子的原子排列，该碱金属原子是六方紧密堆积的双层结构

可充电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的关键因素。如果可充电电池能够积累更大的电容量，那么改善这些电子设备的性能是可能的

石墨是电池中使用的电极材料，由多层石墨烯组成，层与层之间放置碱金属，以促进充电和放电过程中的电子流动。在石墨烯层之间实现高密度的碱金属存储可以增加电容量

在过去的一百年里，通过X射线和电子衍射测量，人们已经广泛认识到石墨烯夹层只能容纳单层碱金属。每一层被单层碱金属原子完全填充被认为是理论充电极限

然而，还没有研究直接观察层间碱金属的原子排列，并验证石墨烯层是否只能容纳单层碱金属原子，或者其他技术是否可以实现更高密度或多层碱金属的报道

研究团队开发了一种在石墨烯层之间插入致密碱金属的技术。利用高性能低压（60 kV）电子显微镜，他们成功地观察到了石墨烯层之间碱金属原子的排列结构。由于其层间间距的柔性延伸能力，在双层石墨烯和表层石墨中发现碱金属密集地堆积在两层结构中

这允许插入大约两倍数量的碱金属。如果可以堆叠具有两层碱金属插入物的石墨烯，则有望作为增强碱离子二次电池容量的电极材料