電極を乾電池に繋いで1、2——たった2秒の充電で、40分以上もLED電球がつき続ける。そんな驚異の蓄電力を持つのがグラフェンスーパーキャパシタだ。

短時間で充電できる上に、溜めた電気をハイパワーかつ高速に取り出すことができる「キャパシタ」。長寿命で発火の危険がないなど、耐久性や安全性も併せ持つ蓄電デバイスだが、爆発的な普及を拒む要因にエネルギー密度の低さがあった。そこで、唐研究員は既存のキャパシタに使われている活性炭を、グラフェンに置き換えることを考案する。

2010年にノーベル物理学賞を受賞したことで知られるグラフェン。極薄で軽く、単位質量当たりの表面積が大きいため溜められる電荷量が多いなど、電極材料として優れた特徴を持つ。しかし、グラフェンは厚さが原子1個分というその薄さゆえに癒着しやすい。グラフェン同士がくっついてしまうと表面積の確保が難しく、エネルギー密度の向上は困難を極めた。

そんな中、唐は炭素同士が筒状に連なったカーボンナノチューブ（CNT）に目を付ける。グラフェン同様、電気伝導度が高いCNTをグラフェンとグラフェンの間に挟んだら——思惑通り、CNTはグラフェン同士を離す格好のスペーサーになるとともに、一定の距離でつなぎとめる役割も担ったのだ。

さらに、グラフェン表面にナノサイズの孔を配し、電解液の浸透を促進させることで、ついに既存のキャパシタの3倍ものエネルギー密度を達成するグラフェンスーパーキャパシタの開発に成功した。

本格的な実用化に向けて、唐は2017年、NIMS認定ベンチャー「株式会社マテリアルイノベーションつくば」を創設。「現在はヒトの心拍数や位置情報などを感知するセンサの電源として、さらなる開発を進めています」と唐。

私たちの安全や安心にこの技術が役立つ日も遠くはなさそうだ。そして、長期的な目標としてスマホや電気自動車への搭載も見据えている。今後もグラフェンスーパーキャパシタから目が離せない。