(57)【要約】【課題】高温において電気二重層キャパシタの性能を向上させる方法および装置を提供する。【解決手段】電解質に浸漬され且つ密封されたハウジング内に配置されたエネルギー貯蔵セルを含むウルトラキャパシタであって、セルは正接触子および負接触子と電気的に連結され、ウルトラキャパシタは、約８０℃〜約２１０℃の温度範囲において電気エネルギーを出力するように構成される。製造方法および使用方法が提供される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
密封されたハウジング内のエネルギー貯蔵セルおよび電解質を含むウルトラキャパシタであって、セルは正接触子および負接触子と電気的に連結され、ウルトラキャパシタは、約８０℃〜２１０℃の温度範囲内の温度で作動するように構成される、ウルトラキャパシタ。
【請求項２】
温度範囲が約９０℃〜約２１０℃である、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項３】
温度範囲が約８０℃〜約１５０℃である、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項４】
ウルトラキャパシタが前記温度範囲内の部分範囲において作動可能であり、部分範囲が約１０℃である、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項５】
エネルギー貯蔵セルが正極および負極を含む、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項６】
電極の少なくとも一方が炭素質エネルギー貯蔵媒体を含む、請求項５に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項７】
炭素質エネルギー貯蔵媒体がカーボンナノチューブを含む、請求項６に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項８】
炭素質エネルギー貯蔵媒体が、活性炭、炭素繊維、レーヨン、グラフェン、エアロゲル、炭素布およびカーボンナノチューブの複数の形態の少なくとも１つを含む、請求項６に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項９】
各々の電極が集電体を含む、請求項５に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１０】
電解質が精製されて不純物の含有量が低減された、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１１】
電解質中のハロゲン化物イオンの含有量が約１０００ｐｐｍ未満である、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１２】
電解質中のハロゲン化物イオンの含有量が約５００ｐｐｍ未満である、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１３】
電解質中のハロゲン化物イオンの含有量が約１００ｐｐｍ未満である、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１４】
電解質中のハロゲン化物イオンの含有量が約５０ｐｐｍ未満である、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１５】
ハロゲン化物イオンが塩化物、臭化物、フッ化物およびヨウ化物の少なくとも１つを含む、請求項１１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１６】
電解質中の金属種の総濃度が約１０００ｐｐｍ未満である、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１７】
金属種が、Ｂｒ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｋ、Ｌｉ、Ｍｏ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｚｎ、前記のいずれかの合金ならびに前記のいずれかの酸化物の少なくとも１つを含む、請求項１６に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１８】
電解質中の不純物の総能が約１０００ｐｐｍ未満である、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１９】
不純物が、ブロモエタン、クロロエタン、１−ブロモブタン、１−クロロブタン、１−メチルイミダゾール、酢酸エチルおよび塩化メチレンの少なくとも１つを含む、請求項１８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２０】
電解質中の総含水量が約５００ｐｐｍ未満である、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２１】
電解質中の総含水量が約１００ｐｐｍ未満である、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２２】
電解質中の総含水量が約５０ｐｐｍ未満である、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２３】
電解質中の総含水量が約２０ｐｐｍである、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２４】
電解質のカチオンが、１−（３−シアノプロピル）−３−メチルイミダゾリウム、１，２−ジメチル−３−プロピルイミダゾリウム、１，３−ビス（３−シアノプロピル）イミダゾリウム、１，３−ジエトキシイミダゾリウム、１−ブチル−１−メチルピペリジニウム、１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム、１−ブチル−４−メチルピリジニウム、１−ブチルピリジニウム、１−デシル−３−メチルイミダゾリウム、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムおよび３−メチル−１−プロピルピリジニウムを含む群から選択される、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２５】
電解質のカチオンが、アンモニウム、イミダゾリウム、オキサゾリウム、ホスホニウム、ピペリジニウム、ピラジニウム、ピラジニウム、ピリダジニウム、ピリジニウム、ピリミジニウム、ピロリジニウム、スルホニウム、チアゾリウム、トリアゾリウム、グアニジウム、イソキノリニウム、ベンゾトリアゾリウム、ビオロゲン型および官能性イミダゾリウムカチオンを含む群から選択される、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２６】
カチオンの少なくとも１つの分岐基（Ｒｘ）が、アルキル、ヘテロアルキル、アルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、ヘテロアルキニル、ハロ、アミノ、ニトロ、シアノ、ヒドロキシル、サルフェート、スルホナートおよびカルボニル基を含む群から選択される、請求項２５に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２７】
アルキルが、飽和脂肪族基、直鎖アルキル基、分枝鎖アルキル基、シクロアルキル（脂環式）基、アルキル置換シクロアルキル基およびシクロアルキル置換アルキル基を含む群から選択される、請求項２６に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２８】
アルキルが、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、エチルヘキシル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチルおよびシクロヘキシルを含む群から選択される、請求項２６に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２９】
ヘテロアルキルが、少なくとも１つのヘテロ原子を含むアルキル基を含む、請求項２６に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項３０】
ヘテロ原子が、酸素、窒素および硫黄を含む群から選択される、請求項２９に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項３１】
アルキル基およびアルキニル基が脂肪族基を含む、請求項２６に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項３２】
脂肪族基が、２重結合および３重結合の少なくとも一方を含む、請求項２６に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項３３】
電解質のアニオンが、−Ｆ−、−Ｃｌ−、−Ｂｒ−、−Ｉ−、−ＯＣＨ３−、−ＣＮ−、−ＳＣＮ−、−Ｃ２Ｈ３Ｏ２−、−ＣｌＯ−、−ＣｌＯ２−、−ＣｌＯ３−、−ＣｌＯ４−、−ＮＣＯ−、−ＮＣＳ−、−ＮＣＳｅ−、−ＮＣＮ−、−ＯＣＨ（ＣＨ３）２−、−ＣＨ２ＯＣＨ３−、−ＣＯＯＨ−、−ＯＨ−、−ＳＯＣＨ３−、−ＳＯ２ＣＨ３−、−ＳＯＣＨ３−、−ＳＯ２ＣＦ３−、−ＳＯ３Ｈ−、−ＳＯ３ＣＦ３−、−Ｏ（ＣＦ３）２Ｃ２（ＣＦ３）２Ｏ−、−ＣＦ３−、−ＣＨＦ２−、−ＣＨ２Ｆ−、−ＣＨ３−、−ＮＯ３−、−ＮＯ２−、−ＳＯ３−、−ＳＯ４２−、−ＳＦ５−、−ＣＢ１１Ｈ１２−、−ＣＢ１１Ｈ６Ｃｌ６−、−ＣＨ３ＣＢ１１Ｈ１１−および−Ｃ２Ｈ５ＣＢ１１Ｈ１１−を含む群から選択される、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項３４】
電解質のアニオンが、Ａ−ＰＯ４−、−Ａ−ＳＯ２−、Ａ−ＳＯ３−、−Ａ−ＳＯ３Ｈ−、−Ａ−ＣＯＯ−、−Ａ−ＣＯ−を含む群から選択され、Ａは、フェニル基、置換フェニル、アルキル基、置換アルキル基、負に帯電したラジカルアルカン、ハロゲン化アルカンおよびエーテルの１つである、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項３５】
電解質のアニオンが、各々の数の置換基と結合した基礎構造を含む、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項３６】
基礎構造が、Ｎ、Ｏ、ＣＯ、ＳＯ、Ｂｅ、Ｃ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｒａ、Ａｕ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｈ、Ｉｎ、Ｐ、Ｓ、Ｓｂ、Ａｓ、Ｎ、Ｂｉ、ＮｂおよびＳｂの１つを含む、請求項３５に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項３７】
各々の数の置換基が少なくとも２つである、請求項３５に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項３８】
置換基が多種多様および反復性の一方である、請求項３７に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項３９】
電解質のアニオンが、基礎構造（Ｙ２）と、それに結合された２つの置換基（α２）とを含む、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項４０】
電解質のアニオンが基礎構造（Ｙ２）および２つの置換基（α２）を含み、基礎構造（Ｙ２）は、Ｎ、Ｏ、ＣＯおよびＳＯからなる群から選択され、２つの置換基（α２）の各々は、−Ｆ−、−Ｃｌ−、−Ｂｒ−、−Ｉ−、−ＯＣＨ３−、−ＣＮ−、−ＳＣＮ−、−Ｃ２Ｈ３Ｏ２−、−ＣｌＯ−、−ＣｌＯ２−、−ＣｌＯ３−、−ＣｌＯ４−、−ＮＣＯ−、−ＮＣＳ−、−ＮＣＳｅ−、−ＮＣＮ−、−ＯＣＨ（ＣＨ３）２−、−ＣＨ２ＯＣＨ３−、−ＣＯＯＨ−、−ＯＨ−、−ＳＯＣＨ３−、−ＳＯ２ＣＨ３−、−ＳＯＣＨ３−、−ＳＯ２ＣＦ３−、−ＳＯ３Ｈ−、−ＳＯ３ＣＦ３−、−Ｏ（ＣＦ３）２Ｃ２（ＣＦ３）２Ｏ−、−ＣＦ３−、−ＣＨＦ２−、−ＣＨ２Ｆ−、−ＣＨ３−、−ＮＯ３−、−ＮＯ２−、−ＳＯ３−、−ＳＯ４２−、−ＳＦ５−、−ＣＢ１１Ｈ１２−、−ＣＢ１１Ｈ６Ｃｌ６−、−ＣＨ３ＣＢ１１Ｈ１１−および−Ｃ２Ｈ５ＣＢ１１Ｈ１１−およびＡ−ＰＯ４−、−Ａ−ＳＯ２−、Ａ−ＳＯ３−、−Ａ−ＳＯ３Ｈ−、−Ａ−ＣＯＯ−、−Ａ−ＣＯ−からなる群から選択され、Ａは、フェニル基、置換フェニル、アルキル基、置換アルキル基、負に帯電したラジカルアルカン、ハロゲン化アルカンおよびエーテルの１つである、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項４１】
電解質のアニオンが、基礎構造（Ｙ３）と、それに結合された３つの置換基（α３）とを含む、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項４２】
電解質のアニオンが基礎構造（Ｙ３）および３つの置換基（α３）を含み、基礎構造（Ｙ３）は、Ｂｅ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｒａ、Ａｕからなる群から選択され、３つの置換基（α３）の各々は、−Ｆ−、−Ｃｌ−、−Ｂｒ−、−Ｉ−、−ＯＣＨ３−、−ＣＮ−、−ＳＣＮ−、−Ｃ２Ｈ３Ｏ２−、−ＣｌＯ−、−ＣｌＯ２−、−ＣｌＯ３−、−ＣｌＯ４−、−ＮＣＯ−、−ＮＣＳ−、−ＮＣＳｅ−、−ＮＣＮ−、−ＯＣＨ（ＣＨ３）２−、−ＣＨ２ＯＣＨ３−、−ＣＯＯＨ−、−ＯＨ−、−ＳＯＣＨ３−、−ＳＯ２ＣＨ３−、−ＳＯＣＨ３−、−ＳＯ２ＣＦ３−、−ＳＯ３Ｈ−、−ＳＯ３ＣＦ３−、−Ｏ（ＣＦ３）２Ｃ２（ＣＦ３）２Ｏ−、−ＣＦ３−、−ＣＨＦ２−、−ＣＨ２Ｆ−、−ＣＨ３−、−ＮＯ３−、−ＮＯ２−、−ＳＯ３−、−ＳＯ４２−、−ＳＦ５−、−ＣＢ１１Ｈ１２−、−ＣＢ１１Ｈ６Ｃｌ６−、−ＣＨ３ＣＢ１１Ｈ１１−および−Ｃ２Ｈ５ＣＢ１１Ｈ１１−およびＡ−ＰＯ４−、−Ａ−ＳＯ２−、Ａ−ＳＯ３−、−Ａ−ＳＯ３Ｈ−、−Ａ−ＣＯＯ−、−Ａ−ＣＯ−からなる群から選択され、Ａは、フェニル基、置換フェニル、アルキル基、置換アルキル基、負に帯電したラジカルアルカン、ハロゲン化アルカンおよびエーテルの１つである、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項４３】
電解質のアニオンが、基礎構造（Ｙ４）と、それに結合された４つの置換基（α４）とを含む、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項４４】
電解質のアニオンが基礎構造（Ｙ４）および４つの置換基（α４）を含み、基礎構造（Ｙ４）は、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｔｈ、Ｉｎ、Ｐからなる群から選択され、４つの置換基（α４）の各々は、−Ｆ−、−Ｃｌ−、−Ｂｒ−、−Ｉ−、−ＯＣＨ３−、−ＣＮ−、−ＳＣＮ−、−Ｃ２Ｈ３Ｏ２−、−ＣｌＯ−、−ＣｌＯ２−、−ＣｌＯ３−、−ＣｌＯ４−、−ＮＣＯ−、−ＮＣＳ−、−ＮＣＳｅ−、−ＮＣＮ−、−ＯＣＨ（ＣＨ３）２−、−ＣＨ２ＯＣＨ３−、−ＣＯＯＨ−、−ＯＨ−、−ＳＯＣＨ３−、−ＳＯ２ＣＨ３−、−ＳＯＣＨ３−、−ＳＯ２ＣＦ３−、−ＳＯ３Ｈ−、−ＳＯ３ＣＦ３−、−Ｏ（ＣＦ３）２Ｃ２（ＣＦ３）２Ｏ−、−ＣＦ３−、−ＣＨＦ２−、−ＣＨ２Ｆ−、−ＣＨ３−、−ＮＯ３−、−ＮＯ２−、−ＳＯ３−、−ＳＯ４２−、−ＳＦ５−、−ＣＢ１１Ｈ１２−、−ＣＢ１１Ｈ６Ｃｌ６−、−ＣＨ３ＣＢ１１Ｈ１１−および−Ｃ２Ｈ５ＣＢ１１Ｈ１１−およびＡ−ＰＯ４−、−Ａ−ＳＯ２−、Ａ−ＳＯ３−、−Ａ−ＳＯ３Ｈ−、−Ａ−ＣＯＯ−、−Ａ−ＣＯ−からなる群から選択され、Ａは、フェニル基、置換フェニル、アルキル基、置換アルキル基、負に帯電したラジカルアルカン、ハロゲン化アルカンおよびエーテルの１つである、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項４５】
電解質のアニオンが、基礎構造（Ｙ６）と、それに結合された６つの置換基（α６）とを含む、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項４６】
電解質のアニオンが基礎構造（Ｙ６）および６つの置換基（α６）を含み、基礎構造（Ｙ６）は、Ｐ、Ｓ、Ｓｂ、Ａｓ、Ｎ、Ｂｉ、Ｎｂ、Ｓｂからなる群から選択され、６つの置換基（α６）の各々は、−Ｆ−、−Ｃｌ−、−Ｂｒ−、−Ｉ−、−ＯＣＨ３−、−ＣＮ−、−ＳＣＮ−、−Ｃ２Ｈ３Ｏ２−、−ＣｌＯ−、−ＣｌＯ２−、−ＣｌＯ３−、−ＣｌＯ４−、−ＮＣＯ−、−ＮＣＳ−、−ＮＣＳｅ−、−ＮＣＮ−、−ＯＣＨ（ＣＨ３）２−、−ＣＨ２ＯＣＨ３−、−ＣＯＯＨ−、−ＯＨ−、−ＳＯＣＨ３−、−ＳＯ２ＣＨ３−、−ＳＯＣＨ３−、−ＳＯ２ＣＦ３−、−ＳＯ３Ｈ−、−ＳＯ３ＣＦ３−、−Ｏ（ＣＦ３）２Ｃ２（ＣＦ３）２Ｏ−、−ＣＦ３−、−ＣＨＦ２−、−ＣＨ２Ｆ−、−ＣＨ３−、−ＮＯ３−、−ＮＯ２−、−ＳＯ３−、−ＳＯ４２−、−ＳＦ５−、−ＣＢ１１Ｈ１２−、−ＣＢ１１Ｈ６Ｃｌ６−、−ＣＨ３ＣＢ１１Ｈ１１−および−Ｃ２Ｈ５ＣＢ１１Ｈ１１−およびＡ−ＰＯ４−、−Ａ−ＳＯ２−、Ａ−ＳＯ３−、−Ａ−ＳＯ３Ｈ−、−Ａ−ＣＯＯ−、−Ａ−ＣＯ−からなる群から選択され、Ａは、フェニル基、置換フェニル、アルキル基、置換アルキル基、負に帯電したラジカルアルカン、ハロゲン化アルカンおよびエーテルの１つである、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項４７】
電解質が溶媒を含む、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項４８】
溶媒が、アセトニトリル、アミド、ベンゾニトリル、ブチロラクトン、環状エーテル、ジブチルカーボナート、ジエチルカーボナート、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、ジメチルカーボナート、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホン、ジオキサン、ジオキソラン、ギ酸エチル、エチレンカーボナート、エチルメチルカーボナート、ラクトン、直鎖状（ｌｉｎｅａｒ）エーテル、ギ酸メチル、メチルプロピオナート、メチルテトラヒドロフラン、ニトリル、ニトロベンゼン、ニトロメタン、ｎ−メチルピロリドン、プロピレンカーボナート、スルホラン、スルホン、テトラヒドロフラン、テトラメチレンスルホン、チオフェン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、炭酸エステル、γ−ブチロラクトン、ニトリルおよびトリシアノヘキサンの少なくとも１つを含む、請求項４７に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項４９】
ハウジングが、その内面のかなりの部分の上に配置される障壁を含む、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項５０】
障壁が、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）の少なくとも１つを含む、請求項４９に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項５１】
障壁がセラミック材料を含む、請求項４９に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項５２】
障壁が、耐食性、所望の誘電特性および低い電気化学的反応性を示す材料を含む、請求項４９に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項５３】
障壁が、材料の多層を含む、請求項４９に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項５４】
ハウジングが多層材料を含む、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項５５】
多層材料が、第２の材料の上に被膜された第１の材料を含む、請求項５４に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項５６】
多層材料が、スチール、タンタルおよびアルミニウムの少なくとも１つを含む、請求項５４に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項５７】
ハウジングが少なくとも１つの半球状のシールを含む、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項５８】
ハウジングが少なくとも１つのガラス−金属シールを含む、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項５９】
ガラス−金属シールのピンが接触子の１つを提供する、請求項５８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項６０】
ガラス−金属シールが、鉄−ニッケル−コバルト合金、ニッケル鉄合金、タンタル、モリブデン、ニオブ、タングステン、ステンレスの形態およびチタンの１つを含むフィードスルーを含む、請求項５８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項６１】
ガラス−金属シールが、ニッケル、モリブデン、クロム、コバルト、鉄、銅、マンガン、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、炭素、およびタングステンならびにそれらの合金の少なくとも１つを含むボディ（または本体）を含む、請求項５８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項６２】
エネルギー貯蔵セルが、正極と負極との間の電気的離隔を与えるセパレータを含む、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項６３】
セパレータが、ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、ガラス繊維およびガラス繊維強化プラスチックの１つを含む、請求項６２に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項６４】
セパレータが実質的に水分を含まない、請求項６３に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項６５】
セパレータが実質的に疎水性である、請求項６３に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項６６】
気密シールが、約５．０×１０−６ａｔｍ−ｃｃ／秒以下の漏れ速度を示す、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項６７】
気密シールが、約５．０×１０−７ａｔｍ−ｃｃ／秒以下の漏れ速度を示す、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項６８】
気密シールが、約５．０×１０−８ａｔｍ−ｃｃ／秒以下の漏れ速度を示す、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項６９】
気密シールが、約５．０×１０−９ａｔｍ−ｃｃ／秒以下の漏れ速度を示す、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項７０】
気密シールが、約５．０×１０−１０ａｔｍ−ｃｃ／秒以下の漏れ速度を示す、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項７１】
少なくとも１つの接触子が、もう１つのウルトラキャパシタのもう１つの接触子と結合されるように構成される、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項７２】
貯蔵セルが、その外側を覆って配置される包装部材を含む、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項７３】
包装部材がＰＴＦＥおよびポリイミドの一方を含む、請求項７２に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項７４】
体積漏れ電流が、前記温度範囲内で約１０００ｍＡ／Ｌ未満である、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項７５】
体積漏れ電流が、特定の電圧範囲にわたって約１０００ｍＡ／Ｌ未満である、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項７６】
ウルトラキャパシタの製造方法であって、
エネルギー貯蔵媒体を含むエネルギー貯蔵セルをハウジング内に配置すること；および
ウルトラキャパシタを、約８０℃〜約２１０℃の温度範囲内で作動するように構成すること
を含む、方法。
【請求項７７】
構成することが、電解質との低い化学反応性を示す、ハウジングのための内側向きの材料を選択することを含む、請求項７６に記載の方法。
【請求項７８】
ハウジングの内側のかなりの部分において内側向きの材料を含むことを更に含む、請求項７７に記載の方法。
【請求項７９】
構成することが、内側向きの材料として、アルミニウム、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）およびセラミック材料の少なくとも１つを選択することを含む、請求項７７に記載の方法。
【請求項８０】
構成することが、多層材料からハウジングを形成することを含む、請求項７６に記載の方法。
【請求項８１】
多層材料からハウジングを形成することが、ハウジングの外側に溶接可能な材料を配置することを含む、請求項８０に記載の方法。
【請求項８２】
構成することが、ハウジングのキャップおよびボディの少なくとも一方を作製することを含む、請求項７６に記載の方法。
【請求項８３】
構成することが、ハウジング内に注入口を配置することを含む、請求項７６に記載の方法。
【請求項８４】
作製することが、絶縁体を含むシールと、ハウジングから絶縁された電極とをハウジング内に配置することを含む、請求項８２に記載の方法。
【請求項８５】
シールを配置することが、ガラス−金属シールを配置することを含む、請求項８４に記載の方法。
【請求項８６】
シールを配置することが、半球状のシールを配置することを含む、請求項８４に記載の方法。
【請求項８７】
ガラス−金属シールを配置することが、ガラス−金属シールをハウジングの外面に溶接することを含む、請求項８５に記載の方法。
【請求項８８】
エネルギー貯蔵セルを作製することを更に含む、請求項７６に記載の方法。
【請求項８９】
エネルギー貯蔵セルを作製することが、エネルギー貯蔵媒体を集電体に接合することにより電極を得ることを含む、請求項８８に記載の方法。
【請求項９０】
電極を得ることが、エネルギー貯蔵媒体を集電体に接合することにより作製される複数の電極構成要素を接合することを含む、請求項８９に記載の方法。
【請求項９１】
複数の電極構成要素を接合することが、接合要素を、一の電極構成要素の集電体と、もう１つの電極構成要素の集電体とに超音波接合することを含む、請求項９０に記載の方法。
【請求項９２】
エネルギー貯蔵セルを作製することが、少なくとも１つのリード線を電極に接合することを含む、請求項８８に記載の方法。
【請求項９３】
少なくとも１つのリード線を電極に接合することが、少なくとも１つの基準マークを電極の上に設けることを含む、請求項９２に記載の方法。
【請求項９４】
少なくとも１つのリード線を電極に接合することが、各リード線を各々の基準マークに配置することを含む、請求項９２に記載の方法。
【請求項９５】
少なくとも１つのリード線を接合することが、集電体からエネルギー貯蔵媒体を取り除くことを含む、請求項９２に記載の方法。
【請求項９６】
少なくとも１つのリード線を接合することが、リード線を集電体に超音波溶接することを含む、請求項９２に記載の方法。
【請求項９７】
エネルギー貯蔵セルを作製することが、少なくとも２つの電極の間にセパレータを配置することを含む、請求項８８に記載の方法。
【請求項９８】
各々の電極をセパレータと共に配列することを更に含む、請求項９７に記載の方法。
【請求項９９】
エネルギー貯蔵セルを作製することが、少なくとも２つの電極を、その間に配置されるセパレータと共に詰めることを含む、請求項８８に記載の方法。
【請求項１００】
詰めることが、貯蔵セルを巻いて、巻かれた貯蔵セルとすることを含む、請求項９９に記載の方法。
【請求項１０１】
エネルギー貯蔵セルを作製することが、貯蔵セルの上に包装部材を配置することを含む、請求項８８に記載の方法。
【請求項１０２】
エネルギー貯蔵セルを配置することが、複数のリード線を一緒にして端子を提供することを含む、請求項７６に記載の方法。
【請求項１０３】
複数のリード線を一緒にすることが、リード線を一緒に配列して一連の配列されたリード線にし、それにより端子を形成することを含む、請求項１０２に記載の方法。
【請求項１０４】
一連の配列されたリード線の周りに包装部材を設けることを更に含む、請求項１０３に記載の方法。
【請求項１０５】
一連の配列されたリード線に折り目を設けることを更に含む、請求項１０３に記載の方法。
【請求項１０６】
一連の配列されたリード線を、ハウジングの接触子を連結することを更に含む、請求項１０３に記載の方法。
【請求項１０７】
連結することが、一連の配列されたリード線を接触子に溶接することを含む、請求項１０３に記載の方法。
【請求項１０８】
連結することが、一連の配列されたリード線を、ハウジングの接触子と連結するためのジャンパーおよびブリッジの一方に溶接することを含む、請求項１０３に記載の方法。
【請求項１０９】
ジャンパーおよびブリッジの少なくとも一方をハウジングの接触子に電気的に連結することを更に含む、請求項７６に記載の方法。
【請求項１１０】
ハウジングの内側における接触子の上に絶縁性材料を実質的に配置することを更に含む、請求項１０９に記載の方法。
【請求項１１１】
エネルギー貯蔵セルをハウジング内に密封することを更に含む、請求項７６に記載の方法。
【請求項１１２】
少なくとも１つのキャップをボディに結合してハウジングを提供することを更に含む、請求項７６に記載の方法。
【請求項１１３】
キャップが、凹形キャップ、凸形キャップおよび平面形キャップの１つを含む、請求項１１２に記載の方法。
【請求項１１４】
結合を提供するために、ハウジングにおける多層材料の少なくとも一部を除去することを更に含む、請求項１１２に記載の方法。
【請求項１１５】
密封することが、ハウジングの構成要素を一緒にパルス溶接すること、レーザー溶接すること、抵抗溶接することおよびＴＩＧ溶接することの少なくとも１つを含む、請求項１１２に記載の方法。
【請求項１１６】
ウルトラキャパシタの製造方法であって、
エネルギー貯蔵媒体を含むエネルギー貯蔵セルをハウジング内に配置すること；および
約８０℃〜約２１０℃の温度範囲内で作動するようになっている電解質でハウジングを満たすこと
を含む、方法。
【請求項１１７】
配置することが、電極、セパレータ、リード線、組み立てられたエネルギー貯蔵セルおよび内部の水分を低減するためのハウジングの少なくとも１つを含むウルトラキャパシタの構成要素を前処理することを更に含む、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１１８】
前処理が、選択された構成要素を実質的に真空の下で約１００℃〜約１５０℃の温度範囲にわたって加熱することを含む、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１１９】
前処理が、選択された構成要素を実質的に真空の下で約１５０℃〜約３００℃の温度範囲にわたって加熱することを含む、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１２０】
配置することが、実質的に不活性の環境において行われる、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１２１】
実質的に精製された電解質を選択することを更に含む、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１２２】
実質的に精製された電解質が、ハロゲン化物イオン含有量が約１０００ｐｐｍ未満の電解質を含む、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１２３】
実質的に精製された電解質が、ハロゲン化物イオン含有量が約５００ｐｐｍ未満の電解質を含む、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１２４】
実質的に精製された電解質が、ハロゲン化物イオン含有量が約１００ｐｐｍ未満の電解質を含む、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１２５】
実質的に精製された電解質が、ハロゲン化物イオン含有量が約２０ｐｐｍ以下の電解質を含む、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１２６】
ハロゲン化物イオンが塩化物、臭化物、フッ化物およびヨウ化物の少なくとも１つを含む、請求項１２２に記載の方法。
【請求項１２７】
電解質中の金属種の総濃度が約１０００ｐｐｍ未満である、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１２８】
金属種が、Ｂｒ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｋ、Ｌｉ、Ｍｏ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｚｎ、前記のいずれかの合金および前記のいずれかの酸化物の少なくとも１つを含む、請求項１２７に記載の方法。
【請求項１２９】
電解質中の溶媒の少なくとも１つからの不純物の総濃度が、約１０００ｐｐｍ未満である、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１３０】
不純物が、ブロモエタン、クロロエタン、１−ブロモブタン、１−クロロブタン、１−メチルイミダゾール、酢酸エチルおよび塩化メチレンの少なくとも１つを含む、請求項１２９に記載の方法。
【請求項１３１】
電解質中の全含水量が、約５００ｐｐｍ未満である、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１３２】
電解質中の全含水量が、約１００ｐｐｍ未満である、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１３３】
電解質中の全含水量が、約５０ｐｐｍ未満である、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１３４】
電解質中の全含水量が、約２０ｐｐｍ未満である、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１３５】
電解質のカチオンが、１−（３−シアノプロピル）−３−メチルイミダゾリウム、１，２−ジメチル−３−プロピルイミダゾリウム、１，３−ビス（３−シアノプロピル）イミダゾリウム、１，３−ジエトキシイミダゾリウム、１−ブチル−１−メチルピペリジニウム、１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム、１−ブチル−４−メチルピリジニウム、１−ブチルピリジニウム、１−デシル−３−メチルイミダゾリウム、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムおよび３−メチル−１−プロピルピリジニウムを含む群から選択される、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１３６】
電解質のカチオンが、アンモニウム、イミダゾリウム、オキサゾリウム、ホスホニウム、ピペリジニウム、ピラジニウム、ピラジニウム、ピリダジニウム、ピリジニウム、ピリミジニウム、ピロリジニウム、スルホニウム、チアゾリウム、トリアゾリウム、グアニジウム、イソキノリニウム、ベンゾトリアゾリウム、ビオロゲン型および官能性イミダゾリウムカチオンを含む群から選択される、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１３７】
カチオンの少なくとも１つの分岐基（Ｒｘ）が、アルキル、ヘテロアルキル、アルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、ヘテロアルキニル、ハロ、アミノ、ニトロ、シアノ、ヒドロキシル、サルフェート、スルホナートおよびカルボニル基を含む群から選択される、請求項１３６に記載の方法。
【請求項１３８】
アルキルが、飽和脂肪族基、直鎖アルキル基、分枝鎖アルキル基、シクロアルキル（脂環式）基、アルキル置換シクロアルキル基およびシクロアルキル置換アルキル基を含む群から選択される、請求項１３７に記載の方法。
【請求項１３９】
アルキルが、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、エチルヘキシル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチルおよびシクロヘキシルを含む群から選択される、請求項１３７に記載の方法。
【請求項１４０】
ヘテロアルキルが、少なくとも１つのヘテロ原子を含むアルキル基を含む、請求項１３７に記載の方法。
【請求項１４１】
ヘテロ原子が、酸素、窒素および硫黄を含む群から選択される、請求項１４０に記載の方法。
【請求項１４２】
アルキル基およびアルキニル基が脂肪族基を含む、請求項１３７に記載の方法。
【請求項１４３】
脂肪族基が、２重結合および３重結合の少なくとも一方を含む、請求項１３７に記載の方法。
【請求項１４４】
電解質のアニオンが、−Ｆ−、−Ｃｌ−、−Ｂｒ−、−Ｉ−、−ＯＣＨ３−、−ＣＮ−、−ＳＣＮ−、−Ｃ２Ｈ３Ｏ２−、−ＣｌＯ−、−ＣｌＯ２−、−ＣｌＯ３−、−ＣｌＯ４−、−ＮＣＯ−、−ＮＣＳ−、−ＮＣＳｅ−、−ＮＣＮ−、−ＯＣＨ（ＣＨ３）２−、−ＣＨ２ＯＣＨ３−、−ＣＯＯＨ−、−ＯＨ−、−ＳＯＣＨ３−、−ＳＯ２ＣＨ３−、−ＳＯＣＨ３−、−ＳＯ２ＣＦ３−、−ＳＯ３Ｈ−、−ＳＯ３ＣＦ３−、−Ｏ（ＣＦ３）２Ｃ２（ＣＦ３）２Ｏ−、−ＣＦ３−、−ＣＨＦ２−、−ＣＨ２Ｆ−、−ＣＨ３−、−ＮＯ３−、−ＮＯ２−、−ＳＯ３−、−ＳＯ４２−、−ＳＦ５−、−ＣＢ１１Ｈ１２−、−ＣＢ１１Ｈ６Ｃｌ６−、−ＣＨ３ＣＢ１１Ｈ１１−および−Ｃ２Ｈ５ＣＢ１１Ｈ１１−を含む群から選択される、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１４５】
電解質のアニオンが、Ａ−ＰＯ４−、−Ａ−ＳＯ２−、Ａ−ＳＯ３−、−Ａ−ＳＯ３Ｈ−、−Ａ−ＣＯＯ−、−Ａ−ＣＯ−を含む群から選択され、Ａは、フェニル基、置換フェニル、アルキル基、置換アルキル基、負に帯電したラジカルアルカン、ハロゲン化アルカンおよびエーテルの１つである、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１４６】
電解質のアニオンが、複数の基礎構造と、各々の数の置換基とを含む、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１４７】
電解質が溶媒を含む、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１４８】
溶媒が、アセトニトリル、アミド、ベンゾニトリル、ブチロラクトン、環状エーテル、ジブチルカーボナート、ジエチルカーボナート、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、ジメチルカーボナート、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホン、ジオキサン、ジオキソラン、ギ酸エチル、エチレンカーボナート、エチルメチルカーボナート、ラクトン、直鎖状（ｌｉｎｅａｒ）エーテル、ギ酸メチル、メチルプロピオナート、メチルテトラヒドロフラン、ニトリル、ニトロベンゼン、ニトロメタン、ｎ−メチルピロリドン、プロピレンカーボナート、スルホラン、スルホン、テトラヒドロフラン、テトラメチレンスルホン、チオフェン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、炭酸エステル、γ−ブチロラクトン、ニトリルおよびトリシアノヘキサンの少なくとも１つを含む、請求項１４７に記載の方法。
【請求項１４９】
満たすことを提供するために、注入口をハウジング内に配置することを更に含む、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１５０】
満たすことが完了したら、注入口を密封することを更に含む、請求項１４９に記載の方法。
【請求項１５１】
密封することが、適合する材料を注入口に嵌めることを含む、請求項１５０に記載の方法。
【請求項１５２】
注入口に嵌められた前記材料をハウジングに溶接することを更に含む、請求項１５１に記載の方法。
【請求項１５３】
満たすことが、ハウジングにおける注入口の上に電解質を配置することを含む、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１５４】
満たすことが、ハウジングにおける注入口において真空引きすることを含む、請求項１５３に記載の方法。
【請求項１５５】
真空が、約１５０ミリトル以下である、請求項１５４に記載の方法。
【請求項１５６】
真空が、約４０ミリトル以下である、請求項１５４に記載の方法。
【請求項１５７】
満たすことが、実質的に不活性な環境において行われる、請求項１１６に記載の方法。
【請求項１５８】
ハウジング内のエネルギー貯蔵セルおよび電解質を含むウルトラキャパシタであって、ハウジング内の水分のレベルが約１０００ｐｐｍ未満である、ウルトラキャパシタ。
【請求項１５９】
ハウジング内の水分のレベルが約５００ｐｐｍ未満である、請求項１５８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１６０】
ハウジング内の水分のレベルが約３５０ｐｐｍ未満である、請求項１５８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１６１】
ウルトラキャパシタの電極における水分のレベルが約３５０ｐｐｍ未満である、請求項１５８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１６２】
ウルトラキャパシタのセパレータにおける水分のレベルが約１６０ｐｐｍ未満である、請求項１５８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１６３】
ウルトラキャパシタの電解質における水分のレベルが約２０ｐｐｍ未満である、請求項１５８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１６４】
ウルトラキャパシタが、約１０００ｐｐｍ未満のハロゲン化物含有量を有する、請求項１５８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１６５】
ウルトラキャパシタが、約５００ｐｐｍ未満のハロゲン化物含有量を有する、請求項１５８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１６６】
ウルトラキャパシタが、約１００ｐｐｍ未満のハロゲン化物含有量を有する、請求項１５８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１６７】
ハウジング内のエネルギー貯蔵セルおよび電解質を含むウルトラキャパシタであって、ハウジング内のハロゲン化物不純物のレベルが約１０００ｐｐｍ未満である、ウルトラキャパシタ。
【請求項１６８】
ハウジング内の水分のレベルが約１０００ｐｐｍ未満である、請求項１６７に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１６９】
ハウジング内の水分のレベルが約５００ｐｐｍ未満である、請求項１６７に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１７０】
ハウジング内の水分のレベルが約３５０ｐｐｍ未満である、請求項１６７に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１７１】
ウルトラキャパシタの電極における水分のレベルが約３５０ｐｐｍ未満である、請求項１６７に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１７２】
ウルトラキャパシタのセパレータにおける水分のレベルが約１６０ｐｐｍ未満である、請求項１６７に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１７３】
ウルトラキャパシタの電解質における水分のレベルが約２０ｐｐｍ未満である、請求項１６７に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１７４】
平均塩化物（Ｃｌ−）含有量が約５００ｐｐｍ未満である、請求項１６７に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１７５】
平均フッ化物（Ｆ−）含有量が約５００ｐｐｍ未満である、請求項１６７に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１７６】
ウルトラキャパシタ内の汚染物質のキャラクタリゼーション方法であって、
ウルトラキャパシタのハウジングを破壊してハウジングの内容物にアクセスすること；
内容物をサンプリングすること；および
サンプルを分析すること
を含む、方法。
【請求項１７７】
破壊することが、ドリルでハウジングに穴をあけること及びハウジングを切断することの少なくとも一方を含む、請求項１７６に記載の方法。
【請求項１７８】
破壊することが、実質的に汚染物質のない実質的に不活性な環境において行われる、請求項１７６に記載の方法。
【請求項１７９】
内容物が、電解質、電極、セパレータおよびハウジングの内面の少なくとも１つを含む、請求項１７６に記載の方法。
【請求項１８０】
サンプリングが、ウルトラキャパシタ内から電解質を吸い出すことを含む、請求項１７６に記載の方法。
【請求項１８１】
サンプリングが、既知の濃度の不純物を含む電解質をウルトラキャパシタに加えることを含む、請求項１７６に記載の方法。
【請求項１８２】
サンプリングが、分析のために過剰な電解質を取り出すことを更に含む、請求項１９０に記載の方法。
【請求項１８３】
サンプリングが、電極、セパレータおよびハウジングの内面の少なくとも１つのアリコートを取得することを含む、請求項１７６に記載の方法。
【請求項１８４】
分析することが、原子吸光分析法（ＡＡＳ）、誘導結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰＭＳ）、イオンクロマトグラフィ（ＩＣ）、蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）、熱分解、ラマン分光法およびイオン選択電極（ＩＳＥ）の使用による方法の少なくとも１つを行うことを含む、請求項１７６に記載の方法。
【請求項１８５】
内容物を分析することが、内容物を秤量すること、および総重量の百分率を確認することを更に含む、請求項１７６に記載の方法。
【請求項１８６】
約１００℃〜約１５０℃の範囲で実質的に一定の温度で保持される間、約１０ｍＡ／ｃｃ未満の体積漏れ電流を示す、ウルトラキャパシタ。
【請求項１８７】
体積漏れ電流が約１ｍＡ／ｃｃ未満である、請求項１８６に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１８８】
約０．０００１ｍＡ／ｃｃより大きい体積漏れ電流を更に示す、請求項１８６に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１８９】
約６Ｆ／ｃｃ〜約１ｍＦ／ｃｃの体積キャパシタンスを更に示す、請求項１８６に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１９０】
約１０Ｆ／ｃｃ〜約５Ｆ／ｃｃの体積キャパシタンスを更に示す、請求項１８６に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１９１】
約５０Ｆ／ｃｃ〜約８Ｆ／ｃｃの体積キャパシタンスを更に示す、請求項１８６に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１９２】
約２０ｍΩ・ｃｃ〜２００ｍΩ・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項１８６に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１９３】
約１５０ｍΩ・ｃｃ〜２Ω・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項１８６に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１９４】
約１．５Ω・ｃｃ〜２００Ω・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項１８６に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１９５】
約１５０Ω・ｃｃ〜２０００Ω・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項１８６に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１９６】
少なくとも２０時間一定電圧に保持される間、約６０％未満のキャパシタンスの低下を更に示す、請求項１８６に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１９７】
少なくとも２０時間一定電圧に保持される間、約３００％未満のＥＳＲの増加を更に示す、請求項１８６に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１９８】
ウルトラキャパシタの電極において約１０００ｐｐｍ未満の含水量を有する、請求項１８６に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１９９】
ウルトラキャパシタの電極において約５００ｐｐｍ未満の含水量を有する、請求項１８６に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２００】
ウルトラキャパシタのセパレータにおいて約１０００ｐｐｍ未満の含水量を有する、請求項１８６に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２０１】
ウルトラキャパシタのセパレータにおいて約５００ｐｐｍ未満の含水量を有する、請求項１８６に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２０２】
ウルトラキャパシタの電解質において約５００ｐｐｍ未満の含水量を有する、請求項１８６に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２０３】
密封されたハウジングを含む、請求項１８６に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２０４】
密封が、約１０−５（標準Ｈｅ  ｃｃ／ｓ）〜約１０−９（標準Ｈｅ  ｃｃ／ｓ）のＨｅの漏れ速度（標準Ｈｅ  ｃｃ／ｓ）を示す、請求項２０３に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２０５】
密封が、約１０−７（標準Ｈｅ  ｃｃ／ｓ）〜約１０−１０（標準Ｈｅ  ｃｃ／ｓ）のＨｅの漏れ速度（標準Ｈｅ  ｃｃ／ｓ）を示す、請求項２０３に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２０６】
ウルトラキャパシタの電極、電解質およびセパレータの１つにおける塩化物含有量が、約３００ｐｐｍ未満である、請求項１８６に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２０７】
ウルトラキャパシタのハウジングに配置されるガラス−金属シールを含む、請求項１８６に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２０８】
約１４０℃〜１８０℃の温度範囲内で実質的に一定の温度に保持される間、約１０ｍＡ／ｃｃ未満の体積漏れ電流を示す、ウルトラキャパシタ。
【請求項２０９】
体積漏れ電流が約１ｍＡ／ｃｃ未満である、請求項２０８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２１０】
約０．００１ｍＡ／ｃｃより大きい体積漏れ電流を更に示す、請求項２０８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２１１】
約６Ｆ／ｃｃ〜約１ｍＦ／ｃｃの体積キャパシタンスを更に示す、請求項２０８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２１２】
約１０Ｆ／ｃｃ〜約５Ｆ／ｃｃの体積キャパシタンスを更に示す、請求項２０８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２１３】
約５０Ｆ／ｃｃ〜約８Ｆ／ｃｃの体積キャパシタンスを更に示す、請求項２０８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２１４】
約２０ｍΩ・ｃｃ〜約２００ｍΩ・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項２０８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２１５】
約１５０ｍΩ・ｃｃ〜約２Ω・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項２０８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２１６】
約１．５０Ω・ｃｃ〜約２００Ω・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項２０８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２１７】
約１５０Ω・ｃｃ〜約２０００Ω・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項２０８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２１８】
少なくとも２０時間一定電圧に保持される間、約６０％未満のキャパシタンスの低下を更に示す、請求項２０８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２１９】
少なくとも２０時間一定電圧に保持される間、約３００％未満のＥＳＲの増加を更に示す、請求項２０８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２２０】
ウルトラキャパシタの電極において約１０００ｐｐｍ未満の含水量を有する、請求項２０８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２２１】
ウルトラキャパシタの電極において約５００ｐｐｍ未満の含水量を有する、請求項２０８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２２２】
ウルトラキャパシタのセパレータにおいて約１０００ｐｐｍ未満の含水量を有する、請求項２０８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２２３】
ウルトラキャパシタのセパレータにおいて約５００ｐｐｍ未満の含水量を有する、請求項２０８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２２４】
ウルトラキャパシタの電解質において約５００ｐｐｍ未満の含水量を有する、請求項２０８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２２５】
密封されたハウジングを含む、請求項２０８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２２６】
密封が、約１０−５（標準Ｈｅ  ｃｃ／ｓ）〜約１０−９（標準Ｈｅ  ｃｃ／ｓ）のＨｅの漏れ速度（標準Ｈｅ  ｃｃ／ｓ）を示す、請求項２２５に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２２７】
密封が、約１０−７（標準Ｈｅ  ｃｃ／ｓ）〜約１０−１０（標準Ｈｅ  ｃｃ／ｓ）のＨｅの漏れ速度（標準Ｈｅ  ｃｃ／ｓ）を示す、請求項２２５に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２２８】
ウルトラキャパシタの電極、電解質およびセパレータの１つにおける塩化物含有量が、約３００ｐｐｍ未満である、請求項２０８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２２９】
ウルトラキャパシタのハウジングに配置されるガラス−金属シールを含む、請求項２０８に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２３０】
約１７０℃〜２１０℃の温度範囲内で実質的に一定の温度に保持される間、約１０ｍＡ／ｃｃ未満の体積漏れ電流を示す、ウルトラキャパシタ。
【請求項２３１】
体積漏れ電流が約１ｍＡ／ｃｃ未満である、請求項２３０に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２３２】
約０．００１ｍＡ／ｃｃより大きい体積漏れ電流を更に示す、請求項２３０に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２３３】
約６Ｆ／ｃｃ〜約１ｍＦ／ｃｃの体積キャパシタンスを更に示す、請求項２３０に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２３４】
約１０Ｆ／ｃｃ〜約５Ｆ／ｃｃの体積キャパシタンスを更に示す、請求項２３０に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２３５】
約５０Ｆ／ｃｃ〜約８Ｆ／ｃｃの体積キャパシタンスを更に示す、請求項２３０に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２３６】
約２０ｍΩ・ｃｃ〜約２００ｍΩ・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項２３０に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２３７】
約１５０ｍΩ・ｃｃ〜約２Ω・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項２３０に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２３８】
約１．５０Ω・ｃｃ〜約２００Ω・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項２３０に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２３９】
約１５０Ω・ｃｃ〜約２０００Ω・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項２３０に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２４０】
少なくとも２０時間一定電圧に保持される間、約６０％未満のキャパシタンスの低下を更に示す、請求項２３０に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２４１】
少なくとも２０時間一定電圧に保持される間、約３００％未満のＥＳＲの増加を更に示す、請求項２３０に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２４２】
ウルトラキャパシタの電極において約１０００ｐｐｍ未満の含水量を有する、請求項２３０に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２４３】
ウルトラキャパシタの電極において約５００ｐｐｍ未満の含水量を有する、請求項２３０に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２４４】
ウルトラキャパシタのセパレータにおいて約１０００ｐｐｍ未満の含水量を有する、請求項２３０に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２４５】
ウルトラキャパシタのセパレータにおいて約５００ｐｐｍ未満の含水量を有する、請求項２３０に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２４６】
ウルトラキャパシタの電解質において約５００ｐｐｍ未満の含水量を有する、請求項２３０に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２４７】
密封されたハウジングを含む、請求項２３０に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２４８】
密封が、約１０−５（標準Ｈｅ  ｃｃ／ｓ）〜約１０−９（標準Ｈｅ  ｃｃ／ｓ）のＨｅの漏れ速度（標準Ｈｅ  ｃｃ／ｓ）を示す、請求項２４７に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２４９】
密封が、約１０−７（標準Ｈｅ  ｃｃ／ｓ）〜約１０−１０（標準Ｈｅ  ｃｃ／ｓ）のＨｅの漏れ速度（標準Ｈｅ  ｃｃ／ｓ）を示す、請求項２４７に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２５０】
ウルトラキャパシタの電極、電解質およびセパレータの１つにおける塩化物含有量が、約３００ｐｐｍ未満である、請求項２３０に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２５１】
ウルトラキャパシタのハウジングに配置されるガラス−金属シールを含む、請求項２３０に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項２５２】
高温で再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスを提供する方法であって、
約８０℃〜約２１０℃の温度範囲における周囲温度にさらされるときに０．０１Ｗ／Ｌ〜１００ｋＷ／Ｌの初期ピーク電力密度および少なくとも２０時間の耐久時間を示す、高温で再充電可能なエネルギー貯蔵デバイス（ＨＴＲＥＳＤ）を選択すること；および
貯蔵デバイスを提供すること
を含む、方法。
【請求項２５３】
耐久時間が、その時間にわたるピーク電力密度の約５０％以下の低下によって評価され、ＨＴＲＥＳＤは、少なくとも２回充電および放電されるように構成される、請求項２５２に記載の方法。
【請求項２５４】
ＨＴＲＥＳＤがウルトラキャパシタである、請求項２５２に記載の方法。
【請求項２５５】
温度範囲が約１００℃〜約２１０℃である、請求項２５２に記載の方法。
【請求項２５６】
温度範囲が約１２５℃〜約２１０℃である、請求項２５２に記載の方法。
【請求項２５７】
温度範囲が約８０℃〜約１７５℃である、請求項２５２に記載の方法。
【請求項２５８】
温度範囲が約１００℃〜約１７５℃である、請求項２５２に記載の方法。
【請求項２５９】
温度範囲が約１２５℃〜約１７５℃である、請求項２５２に記載の方法。
【請求項２６０】
ＨＴＲＥＳＤが、約０．０１Ｗ／Ｌ〜約５０ｋＷ／Ｌの初期ピーク電力密度を示す、請求項２５２に記載の方法。
【請求項２６１】
ＨＴＲＥＳＤが、約０．０１Ｗ／Ｌ〜約１０ｋＷ／Ｌの初期ピーク電力密度を示す、請求項２５２に記載の方法。
【請求項２６２】
ＨＴＲＥＳＤが、約０．０１Ｗ／Ｌ〜約５ｋＷ／Ｌの初期ピーク電力密度を示す、請求項２５２に記載の方法。
【請求項２６３】
ＨＴＲＥＳＤが、約０．０１Ｗ／Ｌ〜約２ｋＷ／Ｌの初期ピーク電力密度を示す、請求項２５２に記載の方法。
【請求項２６４】
高温で再充電可能なエネルギー貯蔵デバイス（ＨＴＲＥＳＤ）の使用方法であって、
ＨＴＲＥＳＤを得ること；ならびに
ＨＴＲＥＳＤが約８０℃〜約２１０℃の温度範囲内の周囲温度において作動するときに０．０１Ｗ／Ｌ〜１５０ｋＷ／Ｌの初期ピーク電力密度および少なくとも２０時間の寿命を示すように、２０時間の継続時間にわたって少なくとも２回ＨＴＲＥＳＤを二者択一的に充電および放電することによりＨＴＲＥＳＤをサイクルさせること、およびＨＴＲＥＳＤを横切る電圧を２０時間保持することの少なくとも一方を行うこと
を含む、方法。
【請求項２６５】
耐久性が、その時間にわたるピーク電力密度の約５０％以下の低下によって評価され、ＨＴＲＥＳＤは、少なくとも２回充電および放電されるように構成される、請求項２６４に記載の方法。
【請求項２６６】
ＨＴＲＥＳＤがウルトラキャパシタである、請求項２６４に記載の方法。
【請求項２６７】
温度範囲が約１００℃〜約２１０℃である、請求項２６４に記載の方法。
【請求項２６８】
温度範囲が約１２５℃〜約２１０℃である、請求項２６４に記載の方法。
【請求項２６９】
温度範囲が約８０℃〜約１７５℃である、請求項２６４に記載の方法。
【請求項２７０】
温度範囲が約１００℃〜約１７５℃である、請求項２６４に記載の方法。
【請求項２７１】
温度範囲が約１２５℃〜約１７５℃である、請求項２６４に記載の方法。
【請求項２７２】
ＨＴＲＥＳＤが、約０．０１Ｗ／Ｌ〜約５０ｋＷ／Ｌの初期ピーク電力密度を示す、請求項２６４に記載の方法。
【請求項２７３】
ＨＴＲＥＳＤが、約０．０１Ｗ／Ｌ〜約１０ｋＷ／Ｌの初期ピーク電力密度を示す、請求項２６４に記載の方法。
【請求項２７４】
ＨＴＲＥＳＤが、約０．０１Ｗ／Ｌ〜約５ｋＷ／Ｌの初期ピーク電力密度を示す、請求項２６４に記載の方法。
【請求項２７５】
ＨＴＲＥＳＤが、約０．０１Ｗ／Ｌ〜約２ｋＷ／Ｌの初期ピーク電力密度を示す、請求項２６４に記載の方法。
【請求項２７６】
ウルトラキャパシタの使用方法であって、方法は、
電解質および２つの電極を含むウルトラキャパシタを得ることを含み、電極の各々は集電体と電気的に連通し且つセパレータによって他方の電極と離隔されており、
ウルトラキャパシタの充電および放電の一方が、約０．１Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２〜約１００Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２の範囲のピーク電力密度およびエネルギー密度の初期の組み合わせをもたらし、前記組み合わせは、数学的にはウルトラキャパシタのピーク電力密度とエネルギー密度との積であり、
ウルトラキャパシタは、約８０℃〜約２１０℃の温度範囲における周囲温度にさらされるときに少なくとも２０時間の耐久時間を示し、耐久性は、その時間にわたるピーク電力密度の約５０％以下の低下によって示され、ウルトラキャパシタは、少なくとも２回充電および放電されるように構成される、方法。
【請求項２７７】
温度範囲が約８０℃〜約１７５℃である、請求項２７６に記載の方法。
【請求項２７８】
温度範囲が約８０℃〜約１５０℃である、請求項２７６に記載の方法。
【請求項２７９】
温度範囲が約８０℃〜約１２５℃である、請求項２７６に記載の方法。
【請求項２８０】
組み合わされた範囲が、約０．１Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２〜約１００Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２である、請求項２７６に記載の方法。
【請求項２８１】
組み合わされた範囲が、約１Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２〜約１００Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２である、請求項２７６に記載の方法。
【請求項２８２】
組み合わされた範囲が、約５Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２〜約１００Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２である、請求項２７６に記載の方法。
【請求項２８３】
組み合わされた範囲が、約１０Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２〜約１００Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２である、請求項２７６に記載の方法。
【請求項２８４】
組み合わされた範囲が、約２５Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２〜約１００Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２である、請求項２７６に記載の方法。
【請求項２８５】
組み合わされた範囲が、約５０Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２〜約１００Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２である、請求項２７６に記載の方法。
【請求項２８６】
組み合わされた範囲が、約０．１Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２〜約５０Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２である、請求項２７６に記載の方法。
【請求項２８７】
組み合わされた範囲が、約１Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２〜約５０Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２である、請求項２７６に記載の方法。
【請求項２８８】
組み合わされた範囲が、約５Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２〜約５０Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２である、請求項２７６に記載の方法。
【請求項２８９】
組み合わされた範囲が、約１０Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２〜約５０Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２である、請求項２７６に記載の方法。
【請求項２９０】
組み合わされた範囲が、約２５Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２〜約５０Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２である、請求項２７６に記載の方法。
【請求項２９１】
組み合わされた範囲が、約０．１Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２〜約２５Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２である、請求項２７６に記載の方法。
【請求項２９２】
組み合わされた範囲が、約１Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２〜約２５Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２である、請求項２７６に記載の方法。
【請求項２９３】
組み合わされた範囲が、約５Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２〜約２５Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２である、請求項２７６に記載の方法。
【請求項２９４】
組み合わされた範囲が、約１０Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２〜約２５Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２である、請求項２７６に記載の方法。
【請求項２９５】
組み合わされた範囲が、約０．１Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２〜約１０Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２である、請求項２７６に記載の方法。
【請求項２９６】
組み合わされた範囲が、約１Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２〜約１０Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２である、請求項２７６に記載の方法。
【請求項２９７】
組み合わされた範囲が、約５Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２〜約１０Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２である、請求項２７６に記載の方法。
【請求項２９８】
組み合わされた範囲が、約０．１Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２〜約５Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２である、請求項２７６に記載の方法。
【請求項２９９】
組み合わされた範囲が、約１Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２〜約５Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２である、請求項２７６に記載の方法。
【請求項３００】
組み合わされた範囲が、約０．１Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２〜約１Ｗｈ・ｋＷ／Ｌ２である、請求項２７６に記載の方法。
【請求項３０１】
ウルトラキャパシタの使用方法であって、
約１００℃〜約１５０℃の範囲で実質的に一定の温度で保持される間、約１０ｍＡ／ｃｃ未満の体積漏れ電流（ｍＡ／ｃｃ）を示すウルトラキャパシタを得ること；ならびに
ウルトラキャパシタが約１００℃〜約１５０℃の範囲で実質的に一定の温度で保持される間、２０時間後に約３００％未満のＥＳＲの増加を示すように、２０時間の継続時間にわたって少なくとも２回ウルトラキャパシタを二者択一的に充電および放電することによりウルトラキャパシタをサイクルさせること、およびウルトラキャパシタを横切る電圧を２０時間保持することの少なくとも一方を行うこと
を含む、方法。
【請求項３０２】
体積漏れ電流が約１ｍＡ／ｃｃ未満である、請求項３０１に記載の方法。
【請求項３０３】
約０．０００１ｍＡ／ｃｃより大きい体積漏れ電流を更に示す、請求項３０１に記載の方法。
【請求項３０４】
約６Ｆ／ｃｃ〜約１ｍＦ／ｃｃの体積キャパシタンスを更に示す、請求項３０１に記載の方法。
【請求項３０５】
約１０Ｆ／ｃｃ〜約５Ｆ／ｃｃの体積キャパシタンスを更に示す、請求項３０１に記載の方法。
【請求項３０６】
約５０Ｆ／ｃｃ〜約８ｍＦ／ｃｃの体積キャパシタンスを更に示す、請求項３０１に記載の方法。
【請求項３０７】
約２０ｍΩ・ｃｃ〜２００ｍΩ・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項３０１に記載の方法。
【請求項３０８】
約１５０ｍΩ・ｃｃ〜２Ω・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項３０１に記載の方法。
【請求項３０９】
約１．５Ω・ｃｃ〜２００Ω・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項３０１に記載の方法。
【請求項３１０】
約１５０Ω・ｃｃ〜２０００Ω・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項３０１に記載の方法。
【請求項３１１】
一定電圧に保持している間、約６０％未満のキャパシタンスの低下を更に示す、請求項３０１に記載の方法。
【請求項３１２】
ウルトラキャパシタの使用方法であって、
約１４０℃〜約１８０℃の範囲の実質的に一定の温度で保持している間、約１０ｍＡ／ｃｃ未満の体積漏れ電流（ｍＡ／ｃｃ）を示すウルトラキャパシタを得ること；ならびに
ウルトラキャパシタが約１４０℃〜約１８０℃の範囲の実質的に一定の温度で保持している間、２０時間後に約３００％未満のＥＳＲの増加を示すように、２０時間の継続時間にわたって少なくとも２回ウルトラキャパシタを二者択一的に充電および放電することによりウルトラキャパシタをサイクルさせること、およびウルトラキャパシタを横切る電圧を２０時間保持することの少なくとも一方を行うこと
を含む、方法。
【請求項３１３】
体積漏れ電流が約１ｍＡ／ｃｃ未満である、請求項３１２に記載の方法。
【請求項３１４】
約０．０００１ｍＡ／ｃｃより大きい体積漏れ電流を更に示す、請求項３１２に記載の方法。
【請求項３１５】
約６Ｆ／ｃｃ〜約１ｍＦ／ｃｃの体積キャパシタンスを更に示す、請求項３１２に記載の方法。
【請求項３１６】
約１０Ｆ／ｃｃ〜約５Ｆ／ｃｃの体積キャパシタンスを更に示す、請求項３１２に記載の方法。
【請求項３１７】
約５０Ｆ／ｃｃ〜約８ｍＦ／ｃｃの体積キャパシタンスを更に示す、請求項３１２に記載の方法。
【請求項３１８】
約２０ｍΩ・ｃｃ〜２００ｍΩ・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項３１２に記載の方法。
【請求項３１９】
約１５０ｍΩ・ｃｃ〜２Ω・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項３１２に記載の方法。
【請求項３２０】
約１．５Ω・ｃｃ〜２００Ω・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項３１２に記載の方法。
【請求項３２１】
約１５０Ω・ｃｃ〜２０００Ω・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項３１２に記載の方法。
【請求項３２２】
一定電圧に保持している間、約６０％未満のキャパシタンスの低下を更に示す、請求項３１２に記載の方法。
【請求項３２３】
ウルトラキャパシタの使用方法であって、
約１７０℃〜約２１０℃の範囲で実質的に一定の温度で保持している間、約１０ｍＡ／ｃｃ未満の体積漏れ電流（ｍＡ／ｃｃ）を示すウルトラキャパシタを得ること；ならびに
ウルトラキャパシタが約１７０℃〜約２１０℃の範囲で実質的に一定の温度で保持している間、２０時間後に約３００％未満のＥＳＲの増加を示すように、２０時間の継続時間にわたって少なくとも２回ＨＴＲＥＳＤを二者択一的に充電および放電することによりウルトラキャパシタをサイクルさせること、およびＨＴＲＥＳＤを横切る電圧を２０時間保持することの少なくとも一方を行うこと
を含む、方法。
【請求項３２４】
体積漏れ電流が約１ｍＡ／ｃｃ未満である、請求項３２３に記載の方法。
【請求項３２５】
約０．０００１ｍＡ／ｃｃより大きい体積漏れ電流を更に示す、請求項３２３に記載の方法。
【請求項３２６】
約６Ｆ／ｃｃ〜約１ｍＦ／ｃｃの体積キャパシタンスを更に示す、請求項３２３に記載の方法。
【請求項３２７】
約１０Ｆ／ｃｃ〜約５Ｆ／ｃｃの体積キャパシタンスを更に示す、請求項３２３に記載の方法。
【請求項３２８】
約５０Ｆ／ｃｃ〜約８ｍＦ／ｃｃの体積キャパシタンスを更に示す、請求項３２３に記載の方法。
【請求項３２９】
約２０ｍΩ・ｃｃ〜２００ｍΩ・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項３２３に記載の方法。
【請求項３３０】
約１５０ｍΩ・ｃｃ〜２Ω・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項３２３に記載の方法。
【請求項３３１】
約１．５Ω・ｃｃ〜２００Ω・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項３２３に記載の方法。
【請求項３３２】
約１５０Ω・ｃｃ〜２０００Ω・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項３２３に記載の方法。
【請求項３３３】
一定電圧に保持している間、約６０％未満のキャパシタンスの低下を更に示す、請求項３２３に記載の方法。
【請求項３３４】
高温で再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスを提供する方法であって、
約１００℃〜約１５０℃の範囲で実質的に一定の温度で保持している間、約１０ｍＡ／ｃｃ未満の体積漏れ電流（ｍＡ／ｃｃ）を示すウルトラキャパシタを得ること；ならびに
ウルトラキャパシタが約１００℃〜約１５０℃の範囲の実質的に一定の温度で保持している間、２０時間後に約３００％未満のＥＳＲの増加を示すように、２０時間の継続時間にわたって少なくとも２回ＨＴＲＥＳＤを二者択一的に充電および放電することによりウルトラキャパシタをサイクルさせること、およびＨＴＲＥＳＤを横切る電圧を２０時間保持することの少なくとも一方を行うこと；ならびに
貯蔵デバイスを提供すること
を含む、方法。
【請求項３３５】
体積漏れ電流が約１ｍＡ／ｃｃ未満である、請求項３３４に記載の方法。
【請求項３３６】
約０．０００１ｍＡ／ｃｃより大きい体積漏れ電流を更に示す、請求項３３４に記載の方法。
【請求項３３７】
約６Ｆ／ｃｃ〜約１ｍＦ／ｃｃの体積キャパシタンスを更に示す、請求項３３４に記載の方法。
【請求項３３８】
約１０Ｆ／ｃｃ〜約５Ｆ／ｃｃの体積キャパシタンスを更に示す、請求項３３４に記載の方法。
【請求項３３９】
約５０Ｆ／ｃｃ〜約８ｍＦ／ｃｃの体積キャパシタンスを更に示す、請求項３３４に記載の方法。
【請求項３４０】
約２０ｍΩ・ｃｃ〜２００ｍΩ・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項３３４に記載の方法。
【請求項３４１】
約１５０ｍΩ・ｃｃ〜２Ω・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項３３４に記載の方法。
【請求項３４２】
約１．５Ω・ｃｃ〜２００Ω・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項３３４に記載の方法。
【請求項３４３】
約１５０Ω・ｃｃ〜２０００Ω・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項３３４に記載の方法。
【請求項３４４】
一定電圧に保持している間、約６０％未満のキャパシタンスの低下を更に示す、請求項３３４に記載の方法。
【請求項３４５】
高温で再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスを提供する方法であって、
約１４０℃〜約１８０℃の範囲の実質的に一定の温度で保持している間、約１０ｍＡ／ｃｃ未満の体積漏れ電流（ｍＡ／ｃｃ）を示すウルトラキャパシタを得ること；ならびに
ウルトラキャパシタが約１４０℃〜約１８０℃の範囲の実質的に一定の温度で保持している間、２０時間後に約３００％未満のＥＳＲの増加を示すように、２０時間の継続時間にわたって少なくとも２回ＨＴＲＥＳＤを二者択一的に充電および放電することによりウルトラキャパシタをサイクルさせること、およびＨＴＲＥＳＤを横切る電圧を２０時間保持することの少なくとも一方を行うこと；ならびに
貯蔵デバイスを提供すること
を含む、方法。
【請求項３４６】
体積漏れ電流が約１ｍＡ／ｃｃ未満である、請求項３４５に記載の方法。
【請求項３４７】
約０．０００１ｍＡ／ｃｃより大きい体積漏れ電流を更に示す、請求項３４５に記載の方法。
【請求項３４８】
約６Ｆ／ｃｃ〜約１ｍＦ／ｃｃの体積キャパシタンスを更に示す、請求項３４５に記載の方法。
【請求項３４９】
約１０Ｆ／ｃｃ〜約５Ｆ／ｃｃの体積キャパシタンスを更に示す、請求項３４５に記載の方法。
【請求項３５０】
約５０Ｆ／ｃｃ〜約８ｍＦ／ｃｃの体積キャパシタンスを更に示す、請求項３４５に記載の方法。
【請求項３５１】
約２０ｍΩ・ｃｃ〜２００ｍΩ・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項３４５に記載の方法。
【請求項３５２】
約１５０ｍΩ・ｃｃ〜２Ω・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項３４５に記載の方法。
【請求項３５３】
約１．５Ω・ｃｃ〜２００Ω・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項３４５に記載の方法。
【請求項３５４】
約１５０Ω・ｃｃ〜２０００Ω・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項３４５に記載の方法。
【請求項３５５】
一定電圧に保持している間、約６０％未満のキャパシタンスの低下を更に示す、請求項３４５に記載の方法。
【請求項３５６】
高温で再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスを提供する方法であって、
約１７０℃〜約２１０℃の範囲の実質的に一定の温度で保持している間、約１０ｍＡ／ｃｃ未満の体積漏れ電流（ｍＡ／ｃｃ）を示すウルトラキャパシタを得ること；ならびに
ウルトラキャパシタが約１７０℃〜約２１０℃の範囲の実質的に一定の温度で保持している間、２０時間後に約３００％未満のＥＳＲの増加を示すように、２０時間の継続時間にわたって少なくとも２回ＨＴＲＥＳＤを二者択一的に充電および放電することによりウルトラキャパシタをサイクルさせること、およびＨＴＲＥＳＤを横切る電圧を２０時間保持することの少なくとも一方を行うこと；ならびに
貯蔵デバイスを提供すること
を含む、方法。
【請求項３５７】
体積漏れ電流が約１ｍＡ／ｃｃ未満である、請求項３５６に記載の方法。
【請求項３５８】
約０．０００１ｍＡ／ｃｃより大きい体積漏れ電流を更に示す、請求項３５６に記載の方法。
【請求項３５９】
約６Ｆ／ｃｃ〜約１ｍＦ／ｃｃの体積キャパシタンスを更に示す、請求項３５６に記載の方法。
【請求項３６０】
約１０Ｆ／ｃｃ〜約５Ｆ／ｃｃの体積キャパシタンスを更に示す、請求項３５６に記載の方法。
【請求項３６１】
約５０Ｆ／ｃｃ〜約８ｍＦ／ｃｃの体積キャパシタンスを更に示す、請求項３５６に記載の方法。
【請求項３６２】
約２０ｍΩ・ｃｃ〜２００ｍΩ・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項３５６に記載の方法。
【請求項３６３】
約１５０ｍΩ・ｃｃ〜２Ω・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項３５６に記載の方法。
【請求項３６４】
約１．５Ω・ｃｃ〜２００Ω・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項３５６に記載の方法。
【請求項３６５】
約１５０Ω・ｃｃ〜２０００Ω・ｃｃの体積ＥＳＲを更に示す、請求項３５６に記載の方法。
【請求項３６６】
一定電圧に保持している間、約６０％未満のキャパシタンスの低下を更に示す、請求項３５６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される発明は、エネルギー貯蔵セル、特に高温で作動可能な電気二重層キャパシタを提供する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギー貯蔵セルは我々の社会において至る所に存在している。多くの人は、エネルギー貯蔵セルを単に「電池」として認識しているが、他の種類のセルが含まれてよい。例えば、近年、ウルトラキャパシタが、その長所を理由として多くの関心を集めている。手短に言えば、多くの種類のエネルギー貯蔵セルが今日知られており、かつ用いられている。
【０００３】
一般に、エネルギー貯蔵セルはハウジング（缶等）内に配置されたエネルギー貯蔵媒体を含む。金属缶はセルに対して堅固な物理的保護をもたらし得るが、そのような缶は通常、導電性および熱伝導性の両方であり、エネルギー貯蔵セルと反応し得る。通常、そのような反応は、周囲温度が上昇するにつれて速度が増大する。多くの缶の電気化学的特性または他の特性は、初期性能の低下を引き起こし得、特に高温（または昇温）においてエネルギー貯蔵セルの早すぎる劣化をもたらし得る。
【０００４】
実際には、高温（または昇温）におけるエネルギー貯蔵システムの性能が劣化するのに種々の要因がはたらく。従って、高温において電気二重層キャパシタの性能を向上させる方法および装置が必要とされる。好ましくは、方法および装置は最小限のコストで性能の向上をもたらす。
【発明の概要】
【０００５】
一の実施形態において、ウルトラキャパシタが開示される。ウルトラキャパシタは、電解質に浸漬され且つ密封されたハウジング内に配置されたエネルギー貯蔵セルを含み、セルは、正接触子および負接触子と電気的に連結され、ウルトラキャパシタは、約８０℃〜２１０℃の温度範囲内の温度で電気エネルギーを出力するように構成される。
【０００６】
もう１つの実施形態において、ウルトラキャパシタの製造方法が提示される。方法は、  エネルギー貯蔵媒体を含むエネルギー貯蔵セルをハウジング内に配置すること；およびウルトラキャパシタを、約８０℃〜約２１０℃の温度範囲内で作動するように構成することを含む。
【０００７】
更にもう１つの実施形態において、ウルトラキャパシタの製造方法が提示される。方法は、エネルギー貯蔵媒体を含むエネルギー貯蔵セルをハウジング内に配置すること；および約８０℃〜約２１０℃の温度範囲内で作動するようになっている電解質でハウジングを満たすことを含む。
【０００８】
別の実施形態において、ウルトラキャパシタが開示される。ウルトラキャパシタは、電解質で濡らされ且つハウジング内に配置されたエネルギー貯蔵セルを含み、ハウジング内の水分のレベルは、貯蔵セルおよび電解質を合わせた重量を基準として約１０００ｐｐｍ以下である。
【０００９】
更に別の実施形態において、ウルトラキャパシタが開示される。ウルトラキャパシタは、電解質で濡らされ且つハウジング内に配置されたエネルギー貯蔵セルを含み、ハウジング内のハロゲン化物不純物のレベルは、貯蔵セルおよび電解質を合わせた重量を基準として１０００ｐｐｍ以下である。
【００１０】
もう１つの実施形態において、ウルトラキャパシタ内の汚染物質のキャラクタリゼーション方法が提示される。方法は、ウルトラキャパシタのハウジングを破壊してハウジングの内容物にアクセスすること；内容物をサンプリングすること；およびサンプルを分析することを含む。
【００１１】
一の実施形態において、ウルトラキャパシタが開示される。ウルトラキャパシタは、約１００℃〜約１５０℃の範囲で実質的に一定の温度で保持される間、約１０ｍＡ／ｃｃ未満の体積漏れ電流（ｍＡ／ｃｃ）を示す。
【００１２】
一の実施形態において、ウルトラキャパシタが開示される。ウルトラキャパシタは、約１４０℃〜１８０℃の範囲で実質的に一定の温度で保持される間、約１０ｍＡ／ｃｃ未満の体積漏れ電流を示す。
【００１３】
一の実施形態において、ウルトラキャパシタが開示される。ウルトラキャパシタは、約１７０℃〜２１０℃の範囲で実質的に一定の温度で保持される間、約１０ｍＡ／ｃｃ未満の体積漏れ電流を示す。
【００１４】
もう１つの実施形態において、高温で再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスを提供する方法が開示される。方法は、約８０℃〜約２１０℃の温度範囲における周囲温度にさらされるときに０．０１Ｗ／Ｌ〜１００ｋＷ／Ｌの初期ピーク電力密度および少なくとも２０時間の寿命を示す、高温で再充電可能なエネルギー貯蔵デバイス（ＨＴＲＥＳＤ）を選択すること；および貯蔵デバイスを提供することを含む。
【００１５】
もう１つの実施形態において、高温で再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスの使用方法が開示される。方法は、ＨＴＲＥＳＤを得ること；ならびにＨＴＲＥＳＤが約８０℃〜約２１０℃の温度範囲内の周囲温度において作動するときに２０時間後に０．００５Ｗ／Ｌ〜７５ｋＷ／Ｌのピーク電力密度示すように、２０時間の継続時間にわたって少なくとも２回ＨＴＲＥＳＤを二者択一的に充電および放電することによりＨＴＲＥＳＤをサイクルさせること、およびＨＴＲＥＳＤを横切る電圧を２０時間保持することの少なくとも一方を行うことを含む。
【００１６】
もう１つの実施形態において、高温で再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスの使用方法が開示される。方法は、ウルトラキャパシタを得ること；およびウルトラキャパシタが２０時間後に約０．００５Ｗ／Ｌ〜約７５ｋＷ／Ｌのピーク電力密度示すように、ウルトラキャパシタを横切る電圧を保持することを含み、ウルトラキャパシタは、電圧保持の間、約８０℃〜約２１０℃の温度範囲内の周囲温度にさらされる。
【００１７】
もう１つの実施形態において、ウルトラキャパシタの使用方法が開示される。方法は、電解質および２つの電極を含むウルトラキャパシタを得ることを含み、電極の各々は集電体と電気的に連通し且つセパレータによって他方の電極と離隔されており、ウルトラキャパシタの充電および放電の一方が、約０．１Ｗｈ−ｋＷ／Ｌ２〜約１００Ｗｈ−ｋＷ／Ｌ２の範囲のピーク電力密度およびエネルギー密度の初期の組み合わせをもたらし、その組み合わせは、数学的にはウルトラキャパシタのピーク電力密度とエネルギー密度との積であり、ウルトラキャパシタは、約８０℃〜約２１０℃の温度範囲における周囲温度にさらされるときに少なくとも２０時間の耐久時間を示し、耐久性は、その時間にわたるピーク電力密度の約５０％以下の低下によって示され、ウルトラキャパシタは、少なくとも２回充電および放電されるように構成される。
【００１８】
本発明の上述の及び他の特徴および利点は、添付の図面と一緒に理解される下記の詳細な説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、一の例示的ウルトラキャパシタの態様を図示している。
【図２】図２は、基体の上に成長した複数のカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を表すブロック図である。
【図３】図３は、図３のＣＮＴの上に集電体を沈積させて電極構成要素を提供することを表すブロック図である。
【図４】図４は、図３の電極構成要素に移動テープを加えることを表すブロック図である。
【図５】図５は、移動プロセスの間の電極構成要素を表すブロック図である。
【図６】図６は、移動後の電極構成要素を表すブロック図である。
【図７】図７は、複数の電極構成要素から作製される一の例示的電極を表すブロック図である。
【図８】図８は、例示的ウルトラキャパシタに含まれてよいカチオンの一次構造の実施形態を表す。
【図９】図９および１０は、粗電解質および精製電解質をそれぞれ用いた例示的ウルトラキャパシタの比較データを表す。
【図１０】図９および１０は、粗電解質および精製電解質をそれぞれ用いた例示的ウルトラキャパシタの比較データを表す。
【図１１】図１１は、例示的ウルトラキャパシタのハウジングの一の実施形態を表す。
【図１２】図１２は、例示的キャパシタの貯蔵セルの一の実施形態を図示している。
【図１３】図１３は、ハウジングのボディ（または本体）の内部に配置された障壁を表す。
【図１４】図１４Ａおよび１４Ｂ（本明細書においてまとめて図１４とよぶ）は、ハウジングのキャップの態様を表す。
【図１５】図１５は、本明細書における教示事項によるウルトラキャパシタの組み立てを表す。
【図１６】図１６Ａおよび１６Ｂ（本明細書においてまとめて図１６とよぶ）は、障壁のない実施形態および障壁を含む同様の実施形態のそれぞれのウルトラキャパシタの性能を表すグラフである。
【図１７】図１７は、包装部材（ｗｒａｐｐｅｒ）として貯蔵セルの周りに配置される障壁を表す。
【図１８】図１８Ａ、１８Ｂおよび１８Ｃ（本明細書においてまとめて図１８とよぶ）は、多層材料を含むキャップの実施形態を表す。
【図１９】図１９は、ガラス−金属シールを含む電極部品（ａｓｓｅｍｂｌｙ）の断面図である。
【図２０】図２０は、図１８Ｂのキャップに取り付けられた図１９の電極部品の断面図である。
【図２１】図２１は、組み立てにおけるエネルギー貯蔵セルの配置を表す。
【図２２】図２２Ａ、２２Ｂおよび２２Ｃ（本明細書においてまとめて図２２とよぶ）は、組み立てられたエネルギー貯蔵セルの実施形態を表す。
【図２３】図２３は、ウルトラキャパシタにポリマー絶縁を組み込むことを表す。
【図２４】図２４Ａ、２４Ｂおよび２４Ｃ（本明細書においてまとめて図２４とよぶ）は、エネルギー貯蔵体のキャップのもう１つの実施形態の型板（または鋳型もしくはテンプレート）の態様を表す。
【図２５】図２５は、半球形の材料を含む電極部品の斜視図である。
【図２６】図２６は、図２４の型板に取り付けられた図２５の電極部品を含むキャップの斜視図である。
【図２７】図２７は、図２６のキャップの断面図である。
【図２８】図２８は、電極部品と貯蔵セルの端子との連結を表す。
【図２９】図２９は、円筒形ハウジングに配置されるエネルギー貯蔵セルの透明等角図である。
【図３０】図３０は、一の実施形態の種々の層を示す、貯蔵セルの側面図である、
【図３１】図３１は、複数のリード線を配置するための基準マークを含む巻かれた貯蔵セルの等角図である。
【図３２】図３２は、巻かれていない時点における、図３１の貯蔵セルの等角図である。
【図３３】図３３は、複数のリード線を含む巻かれた貯蔵セルを表す。
【図３４】図３４は、貯蔵セルに連結された配列されたリード線（即ち端子）に与えられたＺ折り（Ｚ−ｆｏｌｄ）を表す。
【図３５】図３５は、例示的ウルトラキャパシタの性能を表すグラフである。
【図３６】図３６は、例示的ウルトラキャパシタの性能を表すグラフである。
【図３７】図３７は、例示的ウルトラキャパシタの性能を表すグラフである。
【図３８】図３８は、例示的ウルトラキャパシタの性能を表すグラフである。
【図３９】図３９は、２１０℃における例示的ウルトラキャパシタの性能を表すグラフである。
【図４０】図４０は、２１０℃における例示的ウルトラキャパシタの性能を表すグラフである。
【図４１】図４１は、２１０℃における例示的ウルトラキャパシタの性能を表すグラフである。
【図４２】図４２は、２１０℃における例示的ウルトラキャパシタの性能を表すグラフである。
【図４３】図４３は、２１０℃における例示的ウルトラキャパシタの性能を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
広範囲の温度における向上した性能を使用者に提供するキャパシタが本明細書において開示される。例えば、キャパシタは、約−４０℃の低温から約２１０℃の高温に及ぶ温度において操作可能であってよい。いくつかの実施形態において、キャパシタは約８０℃から約２１０℃の高温に及ぶ温度で操作可能である。
【００２１】
一般に、キャパシタは、従来技術のデバイスと比較した際に高電力密度および高エネルギー密度を提供するようになっているエネルギー貯蔵媒体を含む。キャパシタは、温度範囲にわたる操作を確保するように構成される構成要素を含み、温度範囲に関して同様に評価される電解質の種々の形態のいずれか１つ以上を含む。構造、エネルギー貯蔵媒体および電解質の組み合わせは、極限的な条件下でのロバスト性の操作を提供する機能をもたらす。いくつかの全体像を提示するために、一の例示的実施形態の態様をここで導入する。
【００２２】
図１に示すように、キャパシタの一の例示的実施形態が示される。この場合において、キャパシタは「ウルトラキャパシタ１０」である。例示的ウルトラキャパシタ１０は、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）である。ＥＤＬＣは、少なくとも１対の電極３を含む（電極３は、単に本明細書において言及する目的のために、負極３および正極３とよんでよい）。ウルトラキャパシタ１０へと組み立てられたとき、電極３の各々は電解質界面における電荷の二重層を示す。いくつかの実施形態において、複数の電極３が含まれる（例えば、いくつかの実施形態において、少なくとも２対の電極３が含まれる）。但し、議論のために、１対の電極３のみが示される。本明細書において、常套的には、電極３の少なくとも１つは、エネルギー貯蔵をもたらすために炭素ベースのエネルギー貯蔵媒体１（本明細書において更に論じられる）を用いる。但し、議論のために、電極の各々は炭素ベースのエネルギー貯蔵媒体１を含むことが一般に想定される。電解コンデンサは、金属電極の面積が非常に（少なくとも１桁）異なるので、ウルトラキャパシタとは異なることに留意するべきである。
【００２３】
電極３の各々は、集電体２（「電荷収集体（ｃｈａｒｇｅ  ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）」ともよぶ）をそれぞれ含む。いくつかの実施形態において、電極３はセパレータ５によって離隔される。一般に、セパレータ５は、負極３を正極３から離隔するのに用いられる薄型構造材料（通常はシート）である。セパレータ５は、電極３の対を離隔する働きをしてもよい。組み立てられると、電極３およびセパレータ５は貯蔵セル１２を提供する。いくつかの実施形態において、炭素ベースのエネルギー貯蔵媒体１が電極３の一方または両方に含まれなくてよいことに留意されたい。即ち、いくつかの実施形態において、各々の電極３は、集電体２のみから構成されてよい。集電体２を提供するのに用いられる材料は、その表面積を増大させるために、粗面化、陽極酸化等がされ得る。これらの実施形態において、集電体２は単独で電極３として機能してよい。但し、この点を考慮した上で、本明細書において用いられる場合、用語「電極３」は一般に、エネルギー貯蔵媒体１および集電体２の組み合わせを指す（但し、上述の理由によりこれに限定されない）。
【００２４】
少なくとも１つの形態の電解質６が、ウルトラキャパシタ１０に含まれる。電解質６は、電極３およびセパレータ５における空所（ｖｏｉｄ  ｓｐａｃｅ）ならびに電極３とセパレータ５との間の空所を満たす。一般に、電解質６は帯電したイオンへと分離する物質である。物質を溶解する溶媒が、電解質６のいくつかの形態において必要に応じて含まれてよい。電解質６は、イオン輸送により電気を伝導する。
【００２５】
一般に、貯蔵セル１１２は、巻かれた形または角柱形の一方に成形され、次いで、円筒形または角柱形のハウジング７の中に詰められる。電解質６が含まれると、ハウジング７は密封（または気密シール）されてよい。種々の例において、パッケージはレーザー、超音波および／または溶接技術を用いた技術によって密封される。貯蔵セル１２の堅固な物理的保護の提供に加えて、ハウジング７は、ハウジング７内の各々の端子８との電気的連通をもたらすための外部接触子と共に構成される。各々の端子８は、今度は、一般にエネルギー貯蔵媒体１に連結された導線を通じて、エネルギー貯蔵媒体１において貯蔵されるエネルギーに対する電気的アクセスをもたらす。
【００２６】
本明細書において論じられる場合、「密封（または気密シール）」は、その質（即ち漏れ速度）が単位「ａｔｍ−ｃｃ／秒」で定義されるシール（または封止）を指し、その単位は周囲雰囲気の圧力および温度における１秒当たり１立方センチメートルのガス（例えばＨｅ）を意味する。これは、単位「標準Ｈｅ−ｃｃ／秒」による表現に対応する。更に、１ａｔｍ−ｃｃ／秒が１．０１３２５ｍｂａｒ−Ｌ／秒に等しいことが認識される。一般に、本明細書に開示されるウルトラキャパシタ１０は、約５．０×１０−６ａｔｍ−ｃｃ／秒以下の漏れ速度を有する密封を提供することができ、約５．０×１０−１０ａｔｍ−ｃｃ／秒以下の漏れ速度を示してよい。成功した密封の性能は必要に応じて使用者、設計者または製造者によって評価されるべきであること、および「密封」は最終的には、使用者、設計者、製造者または他の当事者（または関係者）によって定義されるべき基準を意味することも考慮される。
【００２７】
漏れ（またはリーク）の検出は、例えばトレーサーガスの使用により達成されてよい。漏れ検査のためのヘリウム等のトレーサーガスの使用は、乾式、高速、正確かつ非破壊の方法であるので好都合である。この技術の一の例において、ウルトラキャパシタ１０はヘリウムの環境中に置かれる。ウルトラキャパシタ１０は、加圧ヘリウムに付される。次いで、ウルトラキャパシタ１０は、ヘリウムの存在を検出可能な検出器（原子吸光ユニット等）に接続された真空チャンバーの中に置かれる。加圧時間、圧力および内部体積を知ることにより、ウルトラキャパシタ１０の漏れ速度を決定してよい。
【００２８】
いくつかの実施形態において、少なくとも１つのリード線（本明細書において「タブ」とよんでもよい）は、集電体２のそれぞれ１つと電気的に連結される。（ウルトラキャパシタ１０の極性に従う）複数のリード線を一緒に集めてよく、連結してそれぞれの端子８としてよい。次に、端子８は、「接触子」（例えばハウジング７および外部電極（本明細書において常套的に「フィードスルー」または「ピン」ともよばれる）の一方）とよばれる電気的アクセスに連結されてよい。図２８および３２〜３４を参照してよい。ここで、エネルギー貯蔵媒体１をより一層詳細に考慮されたい。
【００２９】
例示的ウルトラキャパシタ１０において、エネルギー貯蔵媒体１はカーボンナノチューブから形成される。エネルギー貯蔵媒体１は、例えば、活性炭、炭素繊維、レーヨン、グラフェン、エアロゲル、炭素布およびカーボンナノチューブの複数の形態を含む他の炭素質材料を含んでよい。活性炭電極は、例えば、炭素化合物の炭化により得られる炭素材料に対して第１の活性化処理を行うことによって炭素系材料を製造すること、炭素消系材料にバインダーを加えることにより成形体（ｆｏｒｍｅｄ  ｂｏｄｙ）を製造すること、成形体を炭化すること、および最後に炭化された成形体に第２の活性化処理を行うことにより活性炭電極を製造することによって製造され得る。炭素繊維電極は、例えば、表面積の大きい炭素繊維で予備成形された紙（またはペーパー）または布を用いることにより製造され得る。
【００３０】
カーボンナノチューブを製造する一の例示的方法において、配列されたカーボンナノチューブの集合体を製造するための装置は、触媒を表面に有する基材上に配列されたカーボンナノチューブを合成するための装置を含む。装置は、触媒の周りの環境を還元ガスの環境にし、触媒または還元ガスの少なくともいずれかを加熱する生成工程を処理する生成ユニット；触媒の周りの環境を原材料ガスの環境にすること及び触媒または原材料ガスのいずれかを加熱することにより、配列されたカーボンナノチューブの集合体を合成する成長工程を処理する成長ユニット；ならびに基材を少なくとも生成ユニットから成長ユニットに移動させる移動ユニットを含む。種々の他の方法および装置が、配列されたカーボンナノチューブの集合体をもたらすのに利用されてよい。
【００３１】
いくつかの実施形態において、エネルギー貯蔵媒体１を形成するのに用いられる材料は、純炭素（および現在存在する又は後に考案される種々の形態の炭素）以外の材料を含んでよい。即ち、他の材料の種々の配合物がエネルギー貯蔵媒体１に含まれてよい。より具体的には、かつ限定的でない例において、少なくとも１つのバインダー材料がエネルギー貯蔵媒体１において用いられてよいが、このことは、他の材料（バインダー材料等）の添加を示唆する又は必要とするものではない。但し、一般に、エネルギー貯蔵媒体１は実質的に炭素から形成され、従って、本明細書において「炭素質材料」、「炭素質層」または他の同様の用語でよんでよい。手短に言えば、エネルギー貯蔵媒体１は、主に炭素から形成されるが、エネルギー貯蔵媒体１として所望の機能性をもたらす任意の形態の炭素（適切である又は許容可能であると考えられる任意の添加剤または不純物）を含んでよい。
【００３２】
一組の実施形態において、炭素質材料は少なくとも約６０質量％の炭素元素を含み、他の実施形態において少なくとも約７５質量％、８５質量％、９０質量％、９５質量％または９８質量％の炭素元素を含む。
【００３３】
炭素質材料は、カーボンブラック、黒鉛等を含む種々の形態の炭素を含み得る。炭素質材料は、ナノチューブ、ナノロッド、シート形状のグラフェンシート、および／または錐体、ロッド、球（バッキーボール（ｂｕｃｋｙｂａｌｌ））等へと成形されたグラフェンシート等のナノ粒子を含む炭素粒子を含み得る。
【００３４】
エネルギー貯蔵媒体１において用いるのに適した種々の形態の炭素質材料のいくつかの実施形態が、本明細書において例として提示される。これらの実施形態は、ロバスト性のエネルギー貯蔵体を提供し、電極３において用いるのによく適している。これらの例は例示を目的としている、エネルギー貯蔵媒体１において用いるのに適した炭素質材料の実施形態を限定するものではないことに留意するべきである。
【００３５】
一般に、用語「電極」は、電気回路に組み込まれてよいデバイスにおける導体であって、非金属であることが多い別の材料に接触するのに用いられる導体を指す。一般に、用語「電極」は、本明細書において用いられる場合、所望の機能性を提供するために集電体２（エネルギー貯蔵媒体１等）を伴ってよい（例えば、エネルギー貯蔵およびエネルギー伝達を提供するために集電体２と組み合わされたエネルギー貯蔵媒体１）ので、集電体２および追加の構成要素に関連する。エネルギー貯蔵媒体１を集電体２で補って電極３をもたらす一の例示的方法をここで提示する。
【００３６】
ここで図２を参照して、カーボンナノチューブの集合体（ＣＮＴ）の形態の炭素質材料に対するホストである基体１４を示す。示される実施形態において、基体１４は、触媒１８の薄層が上に配置された基材１７を含む。
【００３７】
一般に、基体１４は少なくとも幾分か可とう性であり（即ち、基体１４は脆性でない）、エネルギー貯蔵媒体１（例えばＣＮＴ）を沈積するための環境に耐え得る構成要素から作製される。例えば、基体１４は、約４００℃〜約１，１００℃の高温環境に耐え得る。種々の材料を適切に決定して基体１４に用いてよい。
【００３８】
ここで図３を参照する。エネルギー貯蔵媒体１（例えばＣＮＴ）が基体１４の上に作製された時点で、集電体２をその上に配置してよい。いくつかの実施形態において、集電体２は約０．５マイクロメートル（μｍ）〜約２５マイクロメートル（μｍ）の厚さである。いくつかの実施形態において、集電体２は約２０マイクロメートル（μｍ）〜約４０マイクロメートル（μｍ）の厚さである。集電体２は、化学蒸着（ＣＶＤ）、スパッタリング、ｅ−ビーム、熱蒸発または別の適切な技術によって適用される層等の薄層に見えてよい。一般に、集電体２は、その特性（導電率、電気化学的に不活性であること及びエネルギー貯蔵媒体１（例えばＣＮＴ）に適合すること等）で選択される。いくつかの例示的材料として、アルミニウム、白金、金、タンタル、チタンが挙げられ、他の材料および種々の合金が含まれ得る。
【００３９】
集電体２がエネルギー貯蔵媒体１（例えばＣＮＴ）の上に配置されると、電極構成要素１５が実現される。各電極構成要素１５は、電極３として個別に用いられてよく、または少なくとももう１つの電極構成要素１５と連結されて電極３がもたらされてよい。
【００４０】
所望の基準に従って集電体２が作製された時点で、作製後処理を行ってよい。例示的後処理として、わずかに酸化性の環境においてエネルギー貯蔵媒体１（例えばＣＮＴ）の加熱および冷却が挙げられる。作製（およびオプションの後処理）の後、移動器具を集電体２に適用してよい。図４を参照してよい。
【００４１】
図４は、集電体２への移動器具１３の適用を図示している。この例において、移動器具１３は、「乾式」移動法において用いられる熱剥離テープ（ｔｈｅｒｍａｌ  ｒｅｌｅａｓｅ  ｔａｐｅ）である。例示的熱剥離テープは、ＮＩＴＴＯ  ＤＥＮＫＯ  ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ（カリフォルニア州フリーモントおよび日本国大阪）により製造される。一の適切な剥離テープはＲＥＶＡＬＰＨＡとして市販されている。この剥離テープは、室温においてしっかりと接着し且つ加熱により剥がれ得る接着テープとして特徴付けられてよい。このテープ、および熱剥離テープの他の適切な実施形態は、所定の温度で剥離するだろう。好都合なことに、剥離テープは化学的に活性な残余を電極構成要素１５に残さない。
【００４２】
「湿式」移動法とよばれるもう１つの方法において、化学的剥離のために設計されたテープが用いられてよい。一旦適用されると、テープは、溶媒に浸漬されることにより除去される。溶媒は、接着剤を溶解するように設計される。
【００４３】
他の実施形態において、移動器具１３は、集電体２に吸引を適用する等による、「空気力学的」方法を用いる。吸引は、例えば、吸引を分配するための複数の穿孔を有するわずかにオーバーサイズのパドル（ｐａｄｄｌｅ）によって適用されてよい。もう１つの例において、吸引は、吸引を分配するための複数の穿孔を有するローラーによって適用される。吸引で駆動される実施形態は、電気的に制御され、かつ消耗材料が移動プロセスの一部として用いられていないので経済的であるという利点を提示する。移動器具１３の他の実施形態を用いてよい。
【００４４】
移動器具１３が集電体２に一時的に連結された時点で、電極構成要素１５は、徐々に基体１４から取り外される（図４および５を参照のこと）。取り外しは通常、基体１４からエネルギー貯蔵媒体１（例えばＣＮＴ）を剥がすことを伴い、これは基体１４およびエネルギー貯蔵媒体１（例えばＣＮＴ）の一端において開始される。
【００４５】
その後、移動器具１３は、電極構成要素１５から分離してよい（図６を参照のこと）。いくつかの実施形態において、移動器具１３は電極構成要素１５を取り付けるに用いられる。例えば、移動器具１３は、電極構成要素１５をセパレータ５の上に置くのに用いてよい。一般に、一旦基体１４から取り外されると、電極構成要素１５は利用可能である。
【００４６】
大型の電極３が望ましい場合、複数の電極構成要素１５を組み合わせてよい。図７を参照してよい。図７に示すように、複数の電極構成要素１５は、例えば、複数の電極構成要素１５の各電極構成要素１５に連結部５２を連結することによって組み合わされてよい。組み合わされた電極構成要素１５は、電極３の一の実施形態を提供する。
【００４７】
いくつかの実施形態において、連結部２２は、接合部（または溶接部）２１において各々の電極構成要素１５に連結される。各々の溶接部２１は、超音波接合部２１として設けられてよい。超音波溶接技術は各接合部２１をもたらすのに特によく適していることがわかった。即ち、一般に、エネルギー貯蔵媒体１（例えばＣＮＴ）の集合体は溶接に適合せず、本明細書に開示される集電体等のわずかな（ｎｏｍｉｎａｌ）集電体のみが採用される。結果として、電極構成要素１５を接続する多数の技術は破壊的であり、構成要素１５を損傷する。但し、他の実施形態において、他の形態の連結が用いられ、連結部２２は接合部２１ではない。
【００４８】
連結部２２は、ホイル（または箔）、メッシュ、複数のワイヤまたは他の形態であってよい。一般に、連結部２２は、導電率および電気化学的に不活性であること等の特性で選択される。いくつかの実施形態において、連結部２２は、集電体２において存在する材料と同じ（１または複数の）材料から作製される。
【００４９】
いくつかの実施形態において、連結部２２は、酸化物層を上から除去することにより作製される。酸化物層は、例えば、接合部２１を設ける前に連結部２２をエッチングすることにより除去されてよい。エッチングは、例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）を用いて達成されてよい。電極３は、ウルトラキャパシタ１０の種々の実施形態において用いられてよい。例えば、電極３を巻き取って「ゼリーロール」型のエネルギー貯蔵体としてよい。
【００５０】
セパレータ５は、種々の材料から作製されてよい。いくつかの実施形態において、セパレータ５は不織ガラスである。セパレータ５は、ガラス繊維、セラミック、ＤｕＰｏｎｔ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（デラウェア州ウィルミントン）によってＴＥＦＬＯＮ（登録商標）として一般に市販されているポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素ポリマーから作製してもよい。例えば、不織ガラスを用いることにより、セパレータ５は、主繊維およびバインダー繊維を含み得、各々のバインダー繊維は各々の主繊維の径より小さい径を有し、主繊維が一緒に結合されるのを可能にする。
【００５１】
ウルトラキャパシタ１０の寿命のため、および高温における性能を保証するために、セパレータ５は、不純物の量が低減されるべきであり、特に、セパレータ５に含まれる水分量が非常に低減されるべきである。特に、水分が約２００ｐｐｍに制限されることが、化学反応を低減するため及びウルトラキャパシタ１０の寿命を向上させるため、ならびに高温用途において優れた性能をもたらすために望ましいことがわかった。セパレータ５において用いられる材料のいくつかの実施形態としてポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、ガラス繊維、およびガラス強化プラスチック（ＧＲＰ）が挙げられる。
【００５２】
一般に、セパレータ５に用いられる材料は、含水量、多孔性（または空隙率）、融点、不純物含有量、結果として生じる電気的性能、厚さ、コスト、利用可能性等に従って選択される。いくつかの実施形態において、セパレータ５は、疎水性材料から形成される。
【００５３】
従って、過剰の水分が各セパレータ５から排除されることを確保するための手順を採用してよい。他の技術の中でも、真空乾燥法を用いてよい。セパレータ５において用いられる材料の選択を表１に提示する。いくつかの関連する性能データを表２に提示する。
【００５４】
【表１】
2020115581.tif 000002
【００５５】
【表２】
2020115581.tif 000003
【００５６】
表２のデータを集めるために、炭素質材料に基づく２つの電極３が提供された。電極３は互いに対して反対側に且つ互いに向かい合うように配置された。各々のセパレータ５が短絡を防止するために電極３の間に配置された。次いで、この３つの構成要素は、電解質６で濡らされ、一緒に圧縮された。２つのアルミニウム棒（またはバー）およびＰＴＦＥ材料を、結果として得られるウルトラキャパシタ１０を包む外部構造として用いた。
【００５７】
ＥＳＲの第１の試験およびＥＳＲの第２の試験を同じ構成で順々に行った。第２の試験は第１の試験の五分後に行い、電解質６が構成要素の中に更に染み込むための時間を残した。
【００５８】
いくつかの実施形態において、ウルトラキャパシタ１０はセパレータ５を必要とせず、あるいはセパレータ５を含まないことに留意されたい。例えば、電極３が構造の幾何学的形状による物理的離隔を保証されている実施形態等のいくつかの実施形態において、電極３の間に電解質６のみを有していれば十分である。より具体的には、かつ物理的離隔の一例としては、一のそのようなウルトラキャパシタ１０は、離隔が常に保証されるようにハウジング内に配置された電極３を含んでよい。一のベンチトップ（または卓上）の例としては、ビーカーに備え付けられたウルトラキャパシタ１０が挙げられるだろう。
【００５９】
ウルトラキャパシタ１０は、いくつかの異なる形状因子（ｆｏｒｍ  ｆａｃｔｏｒ）において具体化されてよい（即ち、特定の外観を示してよい）。潜在的に有用な形状因子の例としては、円筒形のセル、輪状または環状のセル、扁平な（ｆｌａｔ）角柱形のセルまたは箱形のセルを含む扁平な角柱形のセルの積層体、および湾曲した空間等の特定の幾何学的形状に適合する形状である扁平な角柱形のセルが挙げられる。円筒形の形状因子は、円筒形の器具または円筒形の形状因子に取り付けられる器具に関連して最も有用であり得る。輪状または環状の形状因子は、環状の器具または環状の形状因子に取り付けられる器具に関連して最も有用であり得る。特定の幾何学的形状に適合するように成形された扁平な角柱形のセルは、「デッドスペース」（即ち、器具または設備における空間であって、さもなければ占有されず（または空いており）且つ一般にアクセス可能でない場合がある空間）を有効に利用するのに有用であり得る。
【００６０】
本明細書においては概括的に「ゼリーロール」用途（即ち、円筒形のハウジング７のために構成された貯蔵セル１２）に関して開示されているが、巻かれた貯蔵セル２３は、任意の所望の形状を取り得る。例えば、貯蔵セル１２を巻くこととは対照的に、貯蔵セル１２の折り畳み（ｆｏｌｄｉｎｇ）が、巻かれた貯蔵セル２３を提供するのに行われてよい。他の種類の組み立てを用いてよい。一例として、貯蔵セル１２は扁平なセルであってよく、「コイン型」セルとよぶ。従って、巻くことは、巻かれた貯蔵セル２３の組み立てに関するオプションの１つに過ぎない。従って、本明細書においては「巻かれた貯蔵セル２３」であることに関して論じられているが、これに限定されない。用語「巻かれた貯蔵セル２３」は一般に、ハウジング７の所定の設計内にうまく適合するための貯蔵セル１２のパッケージングまたはパッキングの任意の適切な形状を含むことが考慮されてよい。
【００６１】
種々の形態のウルトラキャパシタ１０を一緒に接続してよい。種々の形態は、接触子を一緒に溶接すること、少なくとも１つの機械的コネクタを用いること、互いに電気的に接触する接触子を設けること等の公知の技術を用いて接続されてよい。複数のウルトラキャパシタ１０が、並列および直列形式の少なくとも一方で電気的に接続されてよい。
【００６２】
電解質６は、カチオン９とアニオン１１とのペアを含み、溶媒を含んでよい。電解質６は、必要に応じて「イオン液体」とよんでよい。カチオン９、アニオン１１および溶媒の種々の組み合わせを用いてよい。例示的ウルトラキャパシタ１０において、カチオン９は、１−（３−シアノプロピル）−３−メチルイミダゾリウム、１，２−ジメチル−３−プロピルイミダゾリウム、１，３−ビス（３−シアノプロピル）イミダゾリウム、１，３−ジエトキシイミダゾリウム、１−ブチル−１−メチルピペリジニウム、１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム、１−ブチル−４−メチルピリジニウム、１−ブチルピリジニウム、１−デシル−３−メチルイミダゾリウム、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、３−メチル−１−プロピルピリジニウムおよびこれらの組み合わせならびに適切であると考えられる他の同等物の少なくとも１つを含んでよい。追加の例示的カチオン９は、イミダゾリウム、ピラジニウム、ピペリジニウム、ピリジニウム、ピリミジニウムおよびピロリジニウム（これらの構造は図８に表される）を含む。例示的ウルトラキャパシタ１０において、アニオン１１は、ビス（トリフルオロメタンスルホナート）イミド、トリス（トリフルオロメタンスルホナート）メチド、ジシアナミド、テトラフルオロボラート、ヘキサフルオロホスファート、トリフルオロメタンスルホナート、ビス（ペンタフルオロエタンスルホナート）イミド、チオシアナート、トリフルオロ（トリフルオロメチル）ボラートおよびこれらの組み合わせならびに適切であると考えられる他の同等物の少なくとも１つを含んでよい。
【００６３】
溶媒は、アセトニトリル、アミド、ベンゾニトリル、ブチロラクトン、環状エーテル、ジブチルカーボナート、ジエチルカーボナート、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、ジメチルカーボナート、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホン、ジオキサン、ジオキソラン、ギ酸エチル、エチレンカーボナート、エチルメチルカーボナート、ラクトン、直鎖状（ｌｉｎｅａｒ）エーテル、ギ酸メチル、メチルプロピオナート、メチルテトラヒドロフラン、ニトリル、ニトロベンゼン、ニトロメタン、ｎ−メチルピロリドン、プロピレンカーボナート、スルホラン、スルホン、テトラヒドロフラン、テトラメチレンスルホン、チオフェン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、炭酸エステル、γ−ブチロラクトン、ニトリルおよびトリシアノヘキサン、これらのいずれかの組み合わせ又は適切な性能特性を示す他の（１または複数の）材料を含んでよい。
【００６４】
ここで図８を参照すると、イオン液体において用いられて電解質６をもたらすのに適したカチオン９の種々の追加の実施形態が示される。これらのカチオン９は、単独で用いてよく、または互いに組み合わせて用いてよく、カチオン９の上述の実施形態の少なくともいくつかと組み合わせて用いてよく、使用者、設計者、製造者または他の同様の当事者が適合する又は適切であると判断する他のカチオン９と組み合わせて用いてもよい。図８に表されるカチオン９は、アンモニウム、イミダゾリウム、オキサゾリウム、ホスホニウム、ピペリジニウム、ピラジニウム、ピラジニウム、ピリダジニウム、ピリジニウム、ピリミジニウム、ピロリジニウム、スルホニウム、チアゾリウム、トリアゾリウム、グアニジウム、イソキノリニウム、ベンゾトリアゾリウム、ビオロゲン型および官能性イミダゾリウムカチオンを含むが、これらに限定されない。
【００６５】
図８に示すカチオン９に関して、種々の分岐基（ｂｒａｎｃｈ  ｇｒｏｕｐ）（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、…Ｒｘ）が含まれる。カチオン９の場合において、各分岐基（Ｒｘ）は、アルキル、ヘテロアルキル、アルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、ヘテロアルキニル、ハロ、アミノ、ニトロ、シアノ、ヒドロキシル、サルフェート、スルホナートまたはカルボニル基（これらはいずれも場合により置換される）の１つであってよい。
【００６６】
用語「アルキル」は当該技術分野において理解され、直鎖アルキル基、分枝鎖アルキル基、シクロアルキル（脂環式）基、アルキル置換シクロアルキル基およびシクロアルキル置換アルキル基を含む飽和脂肪族基を含んでよい。特定の実施形態において、直鎖または分枝鎖アルキルは、その主鎖において約２０以下の炭素原子を有する（例えば、直鎖に関してＣ１−Ｃ２０、分枝鎖に関してＣ１−Ｃ２０）。同様に、シクロアルキルは、その環状構造において約３〜約１０の炭素原子、別法として環状構造において約５、６または７の炭素を有する。アルキル基の例として、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、エチルヘキシル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル等が挙げられるがこれらに限定されない。
【００６７】
用語「ヘテロアルキル」は当該技術分野において理解され、１以上の原子がヘテロ原子（例えば酸素、窒素、硫黄等）である本明細書に記載のアルキル基を指す。例えば、アルコキシ基（例えば−ＯＲ）はヘテロアルキル基である。
【００６８】
用語「アルケニル」および「アルキニル」は当該技術分野において理解され、上述のアルキルと長さ及び可能な置換が類似する不飽和脂肪族基であるが、少なくとも１つの二重結合または三重結合をそれぞれ含む不飽和脂肪族基を指す。
【００６９】
「ヘテロアルケニル」および「ヘテロアルキニル」は当該技術分野において理解され、１以上の原子がヘテロ原子（例えば酸素、窒素、硫黄等）である本明細書に記載のアルケニルおよびアルキニルアルキル基を指す。
【００７０】
一般に、負の電荷を有する任意のイオンをアニオン１１として用いてよい。選択されるアニオン１１は一般に、大きな有機カチオン９と組み合わされて低温溶融イオン塩を形成する。常温（およびそれより低い温度）溶融塩は主に、−１の電荷を有する大きいアニオン９によってもたらされる。より一層低温で溶融する塩は一般に、容易に非局在化する電子を有するアニオン１１と共に実現される。イオン間の親和力を低下させるであろうもの（電荷の非局在化、距離）はいずれも、その後、融点を低下させる。可能なアニオンの構成は実質的に無限であるが、これらの部分集合のみが低温イオン液体の用途において機能するだろう。これは、イオン液体に対して可能なアニオンの構成の限定的でない概説である。
【００７１】
表３に提示されるアニオン１１の使用に適した共通の置換基（α）として以下のものが挙げられる：−Ｆ−、−Ｃｌ−、−Ｂｒ−、−Ｉ−、−ＯＣＨ３−、−ＣＮ−、−ＳＣＮ−、−Ｃ２Ｈ３Ｏ２−、−ＣｌＯ−、−ＣｌＯ２−、−ＣｌＯ３−、−ＣｌＯ４−、−ＮＣＯ−、−ＮＣＳ−、−ＮＣＳｅ−、−ＮＣＮ−、−ＯＣＨ（ＣＨ３）２−、−ＣＨ２ＯＣＨ３−、−ＣＯＯＨ−、−ＯＨ−、−ＳＯＣＨ３−、−ＳＯ２ＣＨ３−、−ＳＯＣＨ３−、−ＳＯ２ＣＦ３−、−ＳＯ３Ｈ−、−ＳＯ３ＣＦ３−、−Ｏ（ＣＦ３）２Ｃ２（ＣＦ３）２Ｏ−、−ＣＦ３−、−ＣＨＦ２−、−ＣＨ２Ｆ−、−ＣＨ３−、−ＮＯ３−、−ＮＯ２−、−ＳＯ３−、−ＳＯ４２−、−ＳＦ５−、−ＣＢ１１Ｈ１２−、−ＣＢ１１Ｈ６Ｃｌ６−、−ＣＨ３ＣＢ１１Ｈ１１−、−Ｃ２Ｈ５ＣＢ１１Ｈ１１−、−Ａ−ＰＯ４−、−Ａ−ＳＯ２−、Ａ−ＳＯ３−、−Ａ−ＳＯ３Ｈ−、−Ａ−ＣＯＯ−、−Ａ−ＣＯ−（式中、Ａはフェニル（フェニル基またはフェニル環は、式Ｃ６Ｈ５を有する原子の環状基）または置換フェニル、アルキル（アルカンから水素原子を除去することにより形成される一般式ＣｎＨ２ｎ＋１を有するラジカル）または置換アルキル基、負に帯電したラジカルアルカン（アルカンは、水素および炭素原子のみからなり且つ専ら一重結合により結合される化合物である）、ハロゲン化アルカンおよびエーテル（２つのアルキルまたはアリール基に接続された酸素原子を含む有機化合物の種類である）。
【００７２】
電解質６をもたらすイオン液体において用いるのに適したアニオン１１に関して、種々の有機アニオン１１を用いてよい。例示的アニオン１１およびその構造は表３に提示される。第１の実施形態（Ｎｏ．１）において、例示的アニオン１１は、上で提示した置換基（α）またはこれらの同等物のリストから定式化される。追加の実施形態（Ｎｏ．２〜５）において、例示的アニオン１１は、各々の塩基構造（Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、…Ｙｎ）および各々の数のアニオン置換基（α１、α２、α３、…αｎ）から定式化され、各々の数のアニオン置換基（α）は、上で提示した置換（α）基またはこれらの同等物のリストから選択されてよい。いくつかの実施形態において、複数のアニオン置換基（α）（即ち少なくとも１つの異なるアニオン置換基（α））を、アニオン１１の任意の一の実施形態において用いてよいことに留意されたい。また、いくつかの実施形態において、塩基構造（Ｙ）は単一の原子または（表３に記載の）指定された分子であり、またはその同等物であってよいことに留意されたい。
【００７３】
より具体的には、および例として、表３に提示される例示的アニオンに関して、特定の組み合わせが実現されてよい。一例として、Ｎｏ．２の場合、塩基構造（Ｙ２）は、２つのアニオン置換基（α２）に結合された単一の構造（例えば原子または分子）を含む。２つの同一のアニオン置換基（α２）を有する物として示されるが、このことが事実である必要はない。即ち、塩基構造（Ｙ２）は、上で列挙したアニオン置換基（α）のいずれか等の様々なアニオン置換基（α２）に結合されてよい。同様に、塩基構造（Ｙ３）は、Ｎｏ．３の場合において示されるように、３つのアニオン置換基（α３）に結合される単一構造（例えば原子）を含む。重ねて、アニオンに含まれるアニオン置換基（α）の各々は、様々であってよく又は多様であってよく、表３に示すように繰り返す（反復的または対称的である）必要はない。一般に、表３における表記に関連して、一の塩基構造における下付文字は、各々の塩基構造がアニオン置換基（α）と共に有してよい結合の数を意味する。即ち、各々の塩基構造（Ｙｎ）における下付文字は、各々のアニオンに付随するアニオン置換基（αｎ）の数を意味する。
【００７４】
【表３】
2020115581.tif 000004
【００７５】
用語「シアノ」は、当該技術分野におけるその通常の意味が与えられ、ＣＮ基を指す。用語「サルフェート」は、当該技術分野におけるその通常の意味が与えられ、ＳＯ２基を指す。用語「スルホナート」は、当該技術分野におけるその通常の意味が与えられ、ＳＯ３Ｘ基を指し、式中Ｘは電子対、水素、アルキルまたはシクロアルキルであってよい。用語「カルボニル」は、当該技術分野において理解され、Ｃ＝Ｏ基を指す。
【００７６】
ウルトラキャパシタ１０の構成を考えるのに重要な態様は、良好な化学的衛生を維持することである。種々の実施形態において、構成要素の純度を確保するために、２つの電極３のためのエネルギー貯蔵媒体１を構成する活性炭、炭素繊維、レーヨン、炭素布および／またはナノチューブは、真空環境において昇温（または高温）にて乾燥させられる。セパレータ５もまた、真空環境において昇温（または高温）にて乾燥させられる。電極３およびセパレータ５が真空下で乾燥させられると、これらは、５０ｐｐｍ未満の水を含む雰囲気において、最終的な封止またはキャップをせずにハウジング７内にパッケージングされる。キャップがされていないウルトラキャパシタ１０は、例えば、真空下で約１００℃〜約３００℃の温度範囲にわたって乾燥させてよい。この最終的な乾燥が完了したら、比較的乾燥した雰囲気（水分が約５０ｐｐｍ未満である雰囲気等）において電解質６を加えてよく、ハウジング７を密封する。当然ながら、他の組み立て方法を用いてよく、上述の事項は、ウルトラキャパシタ１０の組み立ての少数の例示的態様を提供するに過ぎない。
【００７７】
一般に、電解質６における不純物は最小限に保たれる。例えば、いくつかの実施形態において、ハロゲン化物イオン（塩化物、臭化物、フッ化物、ヨウ化物）の総濃度は約１，０００ｐｐｍより下に保たれる。金属種（例えばＢｒ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｋ、Ｌｉ、Ｍｏ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｚｎ、これらの合金および酸化物の少なくとも１つを含む）の総濃度は約１，０００ｐｐｍより下に保たれる。更に、合成プロセスにおいて用いられる溶媒および前駆体からの不純物は、約１，０００ｐｐｍより下に保たれ、例えば、ブロモエタン、クロロエタン、１−ブロモブタン、１−クロロブタン、１−メチルイミダゾール、酢酸エチル、塩化メチレン等を含み得る。
【００７８】
いくつかの実施形態において、ウルトラキャパシタ１０の不純物含有量は、イオン選択電極およびカール・フィッシャー滴定法（ウルトラキャパシタ１０の電解質６に適用された）を用いて測定されてきた。本明細書における教示事項によるウルトラキャパシタ１０におけるハロゲン化物の総含有量が、約２００ｐｐｍ未満のハロゲン化物（Ｃｌ−およびＦ−）であったことがわかり、含水量が約１００ｐｐｍ未満であったことがわかった。
【００７９】
電解質を精製する技術の一例は、題名が「Ｔｈｅ  ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｌｃｏｈｏｌｓ  ｉｎ  ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ  ｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ  ｉｏｎｉｃ  ｌｉｑｕｉｄｓ  ｕｓｉｎｇ  ｒｕｔｈｅｎｉｕｍ  ｃａｔａｌｙｓｔｓ（ルテニウム触媒を用いた置換イミダゾリウムイオン液体におけるアルコールの酸化）」（ＦａｒｍｅｒおよびＷｅｌｔｏｎ、Ｔｈｅ  Ｒｏｙａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、２００２年、第４号、ｐ．９７−１０２）である参考文献において提示される。例示的プロセスも本明細書において提示される。
【００８０】
不純物は、種々の技術、例えば原子吸光分析法（ＡＡＳ）、誘導結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰＭＳ）、または重金属酸化物粒子の痕跡の簡略化された可溶化および電気化学的検知等を用いて測定可能である。ＡＡＳは、気体状態の自由原子による光学的放射（光）の吸収を用いて化学元素を定性的および定量的に測定するための分光分析法である。この技術は、分析すべき試料における特定の元素（被検体）の濃度を決定するのに用いられる。ＡＡＳは、溶液において又は固体試料において直接的に、７０を超える異なる元素を決定するのに使用可能である。ＩＣＰＭＳは、高感度であり且つ１０１２における１部（ｐｐｔ）より低い濃度における範囲の金属およびいくつかの非金属を決定可能である質量分析の一種である。この技術は、イオンを分離および検出する方法として質量分析計を用いてイオンを生成する（イオン化）方法として誘導結合プラズマを一緒にカップリングすることに基づく。ＩＣＰＭＳは、好適なイオンの同位体分離をモニタリングすることも可能である。
【００８１】
不純物を分析するのに追加の技術を用いてよい。これらの技術のいくつかは、固体試料中の不純物を分析するのに特に好都合である。イオンクロマトグラフィ（ＩＣ）は、電解質６（例えばイオン液体）における痕跡レベルのハロゲン化物不純物を測定するのに用いられてよい。イオンクロマトグラフィの利点の１つは、関連するハロゲン化物種を１回のクロマトグラフィ分析において測定可能であることである。２０ｍＭのＮａＯＨおよび１０％（ｖ／ｖ）のアセトニトリルで構成される溶離剤を用いたＤｉｏｎｅｘ  ＡＳ９−ＨＣカラムは、イオン液体からのハロゲン化物の定量に用いてよい装置の一例である。更なる技術は、蛍光Ｘ線技術である。
【００８２】
蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）機器は、固体試料中のハロゲン含有量を測定するのに用いてよい。この技術において、分析すべき試料は、試料カップに配置され、試料カップはその後、分析装置に配置され、そこで特定の波長のＸ線が照射される。試料中のハロゲン原子はＸ線の一部を吸収し、特定のハロゲンに特有の波長の放射を反射する。次いで、機器内の検出器がハロゲン原子から戻ってくる放射の量を定量し、放射の強度を測定する。曝される表面積を知ることにより、試料中のハロゲン濃度が決定可能である。固体試料中の不純物を評価するための更なる技術は熱分解技術である。
【００８３】
不純物の吸着は、熱分解およびマイクロクーロメーターを用いることにより効果的に測定され得る。マイクロクーロメーターは、塩素の総含有量に関してほとんど全ての種類の材料を試験可能である。一例として、少量（１０ミリグラム未満）の試料が、温度が約６００℃〜約１，０００℃の範囲である石英の燃焼管の中に注入または配置される。石英管に純酸素を通して塩素含有成分を完全に燃焼させる。結果として生じる燃焼生成物を滴定セルの中へと押し流して、そこで塩化物イオンが電解質溶液中に捕捉される。電解質溶液は、塩化物イオンと直ちに結合して不溶性の塩化銀として溶液から脱落する銀イオンを含有する。滴定セル中の銀電極は、銀イオン濃度が滴定開始前の濃度に戻るまで、消費された銀イオンを電気的に置換する。必要とされる量の銀を発生させるのに必要な電流量を記録することにより、機器は、原試料中に存在した塩素の量を決定することができる。存在する塩素の総量を試料の重量で除すことにより、試料中に実際に存在する塩素の濃度が得られる。不純物を評価するための他の技術を用いてよい。
【００８４】
電極３における表面キャラクタリゼーションおよび含水量は、例えば赤外線分光技術により分析してよい。１１３０、１５６０、３２５０および２３００ｃｍ−１付近における４つの主要な吸収バンドはそれぞれ、νＣ＝Ｏ、アリールにおけるνＣ＝Ｃ、νＯ−ＨおよびνＣ−Ｎに対応する。強度およびピーク位置を測定することにより、電極３内の表面不純物を定量的に同定することが可能である。
【００８５】
電解質６およびウルトラキャパシタ１０における不純物を同定するためのもう１つの技術はラマン分光法である。この分光技術は、通常は可視、近赤外または近紫外範囲におけるレーザーからの、単色光の非弾性散乱またはラマン散乱に依るものである。レーザー光は分子の振動、フォノンまたは系における他の励起と相互作用し、上側または下側にシフトしたレーザー光子のエネルギーをもたらす。従って、この技術は、ウルトラキャパシタ１０内の原子および分子をキャラクタリゼーションするのに用いてよい。ラマン分光法の多数の変形が用いられ、ウルトラキャパシタ１０の内容物のキャラクタリゼーションに有用であることが判明し得る。
【００８６】
ウルトラキャパシタ１０が作製されると、漏れ電流が僅か又は無く、抵抗がほとんど増加しない高温用途に用いてよい。本明細書に記載のウルトラキャパシタ１０は、約−４０℃〜約２１０℃の温度で効果的に動作可能であり、動作電圧および温度範囲の全体において、デバイスの体積に対して規格化した漏れ電流はデバイスの体積１リットル当たり１アンペア（１Ａ／Ｌ）未満である。
【００８７】
ウルトラキャパシタ１０における含水量を（例えば、電解質の重量および体積に対して５００ｐｐｍ未満に、かつ不純物を１，０００ｐｐｍ未満に）低減することにより、ウルトラキャパシタ１０は温度範囲にわたって効果的に動作可能であり、漏れ電流（Ｉ／Ｌ）はその温度範囲および電圧範囲内において１，０００ミリアンペア毎リットルである。
【００８８】
一の実施形態において、特定の温度における漏れ電流（Ｉ／Ｌ）は、ウルトラキャパシタ１０の電圧を定格電圧（即ち最大定格動作電圧）で一定に７２時間保持することにより測定される。この時間のあいだ、温度は特定の温度において比較的一定のままである。測定間隔の終了時において、ウルトラキャパシタ１０の漏れ電流を測定する。
【００８９】
いくつかの実施形態において、ウルトラキャパシタ１０の最大定格電圧は、室温において約４Ｖである。高温（例えば２１０℃より高温）におけるウルトラキャパシタ１０の性能を確保する手段は、ウルトラキャパシタ１０の定格電圧の出力レベルを下げる（即ち、定格電圧を低下させる）ことである。例えば、定格電圧は、高温における動作の継続時間の延長が達成されるように、約０．５Ｖに低下させて調節してよい。
【００９０】
高度な純度を確保するためのもう１つの実施形態は、電解質６を精製するための例示的方法を含む。この方法は特定のパラメータ（例えば量、配合、時間等）に関して提示されるが、提示は単に電解質を精製する方法を例示し且つその実例となるものであり、方法を限定するものでないことに留意するべきである。
【００９１】
電解質の精製方法の第１の工程において、電解質６（いくつかの実施形態においてイオン液体）を脱イオン水と混合し、次いで、いくらかの時間、適温（または中温、ｍｏｄｅｒａｔｅ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）に昇温させる。概念の実証において、５０ミリリットル（ｍｌ）のイオン液体を８５０ミリリットル（ｍｌ）の脱イオン水と混合した。混合物は約１２時間、６０℃の一定温度に昇温され、（約１２０回転毎分（ｒｐｍ）の）一定の撹拌に付された。
【００９２】
第２の工程において、イオン液体および脱イオン水の混合物を分離させる。この例において、混合物は漏斗を介して移され、約４時間置かれた。
【００９３】
第３の工程において、イオン液体を収集する。この例において、混合物の水相は底部に存在し、イオン液体相は上部に存在した。イオン液体相を別のビーカーに移した。
【００９４】
第４の工程において、溶媒をイオン液体と混合した。この例において、体積が約２５ミリリットル（ｍｌ）の酢酸エチルをイオン液体と混合した。この混合物を再び適温（または中温）に昇温し、しばらくの時間撹拌した。
【００９５】
酢酸エチルが溶媒として用いられたが、溶媒は、ジエチルエーテル、ペンタン、シクロペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、１−４ジオキサン、クロロホルムまたはこれらのいずれかの組み合わせ及び適切な性能特性を示す他の（１または複数の）材料の少なくとも１つであり得る。所望の性能特性のいくつかは、非極性溶媒の性能特性および高度な揮発性を含む。
【００９６】
第５の工程において、炭素粉末をイオン液体および溶媒の混合物に加える。この例において、約２０重量パーセント（ｗｔ％）の炭素（直径約０．４５マイクロメートル）を混合物に加えた。
【００９７】
第６の工程において、イオン液体を再び混合する。この例において、炭素粉体を含む混合物を約７０℃において一晩、一定の撹拌（１２０ｒｐｍ）に付した。
【００９８】
第７の工程において、炭素および酢酸エチルをイオン液体から分離する。この例において、炭素は、ガラスマイクロファイバーフィルターを用いたブフナー濾過を用いて分離された。複数回（３回）の濾過が行われた。収集されたイオン液体は、その後、実質的に全ての炭素粒子を除去するために、０．２マイクロメートルのシリンジフィルターに通された。この例において、溶媒は、その後、ロータリーエバポレーション（または回転蒸発）を用いることによりイオン液体から実質的に分離された。具体的には、イオン液体の試料を、温度を７０℃から８０℃に上昇させながら撹拌し、１００℃において終了した。蒸発は、各温度においてそれぞれ約１５分間行った。
【００９９】
電解質の精製方法は非常に効果的であることがわかった。イオン液体試料に関して、含水量は、Ｍｅｔｔｌｅｒ−Ｔｏｌｅｄｏ  Ｉｎｃ．（オハイオ州コロンバス、型式番号：ＡＱＣ２２）により提供された滴定装置を用いて滴定により測定した。ハロゲン化物含有量は、Ｈａｎｎａ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（ロードアイランド州ウーンソケット、型式番号：ＡＱＣ２２）により提供されたＩＳＥ（イオン選択電極）機器を用いて測定した。ＩＳＥ機器の標準溶液は、Ｈａｎｎａから得られ、ＨＩ  ４００７−０３（１，０００ｐｐｍ塩化物標準物質）、ＨＩ  ４０１０−０３（１，０００ｐｐｍフッ化物標準物質）、ＨＩ  ４０００−００（ハロゲン化物電極のためのＩＳＡ）およびＨＩ  ４０１０−００（フッ化物電極のみのためのＴＩＳＡＢ溶液）が含まれた。測定を行うに先立って、ＩＳＥ機器は、脱イオン水と混合した０．１、１０、１００および１，０００ｐｐｍの標準物質を用いた標準溶液を用いて校正された。Ｃｌ−イオン測定のために、ＩＳＡ緩衝剤を標準物質に１：５０の割合で加えた。結果を表４に示す。
【０１００】
【表４】
2020115581.tif 000005
【０１０１】
ハロゲン化物イオンを測定するために４段階の方法を用いた。第１に、Ｃｌ−およびＦ−イオンを脱イオン水中で測定した。次に、脱イオン水を用いてイオン液体の０．０１Ｍ溶液を調製した。次いで、Ｃｌ−およびＦ−イオンをその溶液中で測定した。その後、ハロゲン化物含有量の概算量を、溶液中のイオン量から水中のイオン量を減算することにより決定した。
【０１０２】
概説として、円筒形のウルトラキャパシタ１０の組み立て方法が提示される。電極３から開始して、各電極３は、エネルギー貯蔵媒体１が集電体２と関連付けられた後に作製される。次いで、複数のリード線を各電極３の適切な位置に連結する。次いで、複数の電極３を位置合わせし、間に配置された適切な数のセパレータと共に組み立てて貯蔵セル１２を形成する。その後、貯蔵セル１２を円筒形に巻いてよく、包装部材（ｗｒａｐｐｅｒ）で固定してよい。一般に、それぞれのリード線はその後束ねられて各端子８を形成する。
【０１０３】
ウルトラキャパシタ１０に電解質６を組み込むに先立って（例えば貯蔵セルの組み立て前または後に）、ウルトラキャパシタ１０の各構成要素を乾燥させて水分を除去してよい。これは、組み立てられていない構成要素（即ち、空のハウジング７ならびに各電極３および各セパレータ５）を用いて行ってよく、その後、組み立てられた構成要素（貯蔵セル１２等）を用いて行ってよい。
【０１０４】
乾燥は、例えば真空環境において高温にて行ってよい。乾燥を行ったら、貯蔵セル１２はその後、最終的な封止またはキャップをすることなくハウジング７にパッケージングしてよい。いくつかの実施形態において、パッケージングは、５０ｐｐｍ未満の水を含む雰囲気において行われる。キャップされていないウルトラキャパシタ１０をその後再び乾燥させてよい。例えば、ウルトラキャパシタ１０は、真空下において約１００℃〜約３００℃の温度範囲にわたって乾燥させてよい。この最終の乾燥が完了したら、その後、ハウジング７を、例えば水分が５０ｐｐｍ未満の雰囲気において密封してよい。
【０１０５】
いくつかの実施形態において、乾燥プロセス（「ベーキング（ｂａｋｉｎｇ）」プロセスとよんでもよい）が完了したら、構成要素の周りの環境を不活性ガスで満たしてよい。例示的ガスとして、アルゴン、窒素、ヘリウムおよび同様の特性を示す他のガス（ならびにそれらの組み合わせ）が挙げられる。
【０１０６】
一般に、注入口（ハウジング７の表面における穿孔）がハウジング７に含まれ、または後で加えられてよい。ウルトラキャパシタ１０が電解質６で満たされたら、注入口を閉じてよい。注入口の閉止は、例えば、材料（例えばハウジング７に適合する金属）を注入口の中または上に溶接することにより達成してよい。いくつかの実施形態において、注入口は、ウルトラキャパシタ１０が後続の再開口、充填および閉止のための別の環境に移動してよいように、充填の前に一時的に閉じてよい。尤も、本明細書において論じられるように、ウルトラキャパシタ１０は同じ環境において乾燥させられ且つ満たされる（または充填される）と考えられる。
【０１０７】
所望の量の電解質６でハウジング７を満たすのに多数の方法を用いてよい。一般に、満たす方法（または充填方法）の制御は、とりわけ、キャパシタンス（または静電容量）の増加、等価直列抵抗（ＥＳＲ）の低下および電解質６の消耗の制限をもたらしてよい。真空充填法が、ハウジング７を電解質６で満たして貯蔵セル１２を電解質６で濡らす技術の限定的でない例として提示される。
【０１０８】
但し、第１に、ウルトラキャパシタ１０の構成要素を汚染する可能性がある材料が清潔であり、適合性を有し且つ乾燥していることを確保するために、測定を行ってよいことに留意されたい。常套的には、「良好な衛生状態」は組み立てプロセスを確保するために実行され、構成要素はウルトラキャパシタ１０に汚染物質を導入しないと考えてよい。また、常套的には、「汚染物質」は、導入された場合にウルトラキャパシタ１０の性能に悪影響を及ぼすだろう任意の望まれない材料として定義されてよいと考えてよい。また、本明細書において一般に、汚染物質はｐｐｍ等の濃度として評価されてよいことに留意されたい。濃度は、重量基準、体積基準、試料重量基準として考えてよく、または適切であると決定される他の任意の方法で考えてよい。
【０１０９】
「真空法」において、ハウジング７の上の注入口の周りに容器を置く。その後、酸素および水（即ち水分）が実質的にない環境において、一の量の電解質６を容器に入れる。次いで、環境を真空引きし、それによりハウジングから空気を引き出し、それと同時に電解質６をハウジング７の中に引き入れる。その後、必要に応じて周囲の環境に不活性ガス（アルゴン、窒素等または不活性ガスのいくつかの組み合わせ）が補充されてよい。ウルトラキャパシタ１０は、所望の量の電解質６が引き入れられたか否かが確認されてよい。方法は、所望の量の電解質６がウルトラキャパシタ１０内に存在するまで、必要に応じて繰り返してよい。
【０１１０】
電解質６で満たした後、いくつかの実施形態において、材料を注入口に適合させてウルトラキャパシタ１０を密封してよい。材料は、例えば、ハウジング７および電解質６に適合する金属であってよい。一の例において、材料は、注入口に圧力嵌め（ｆｏｒｃｅ  ｆｉｔ）され、注入口における栓の「冷間溶接（またはコールドウェルド）」を本質的に実施する。当然ながら、圧力嵌めは、本明細書において更に論じられる他の溶接技術で補ってよい。
【０１１１】
充填方法がウルトラキャパシタ１０をもたらす方法を示すために、ウルトラキャパシタ１０の２つの類似の実施形態を構築した。一方は、真空を用いずに充填され、他方は真空下で充填された。２つの実施形態の電気的性能を表５に提示する。そのような測定の繰り返された性能により、性能の向上は、真空を適用することによるウルトラキャパシタ１０の充填により実現されることが注目された。一般に、ハウジング７内の圧力が約１５０ミリトル（ｍＴｏｒｒ）未満、特に約４０ｍＴｏｒｒ未満に低下することが望ましいことが決定された。
【０１１２】
【表５】
2020115581.tif 000006
【０１１３】
真空充填技術の有効性を評価するために、２つの異なるパウチ型セルを試験した。パウチ型セルは２つの電極３を含み、各電極３は炭素質材料をベースとした。電極３の各々は、互いに対して反対側に且つ互いに向かい合うように配置された。セパレータ５は、短絡を防止するためにそれらの間に配置され、全ては電解質６に浸漬された。４つの測定点を備えるために２つの外部タブを用いた。使用したセパレータ５はポリエチレンセパレータ５であり、セルは約０．４６８ｍｌの総体積を有した。
【０１１４】
図９は、ウルトラキャパシタ１０中の未精製の電解質に関する漏れ電流を表す。図１０は、同様に校正されたウルトラキャパシタ１０中の精製電解質に関する漏れ電流を表す。初期の漏れ電流の有意な低下および測定間隔の後の部分にわたる漏れ電流の低下が存在することが理解可能である。更なる情報は、表６における各実施形態の構成において提示される。
【０１１５】
【表６】
2020115581.tif 000007
【０１１６】
漏れ電流は、多数の方法で決定されてよい。定量的には、漏れ電流は、デバイスが平衡状態に達した時点でデバイスに引き込まれる電流であると考えてよい。実際には、一般に漸近的にのみ達し得る平衡状態として実際の漏れ電流を見積もることが常に又はほとんど常に必要である。従って、所定の測定における漏れ電流は、ウルトラキャパシタ１０を実質的に固定された電圧に保持し、比較的長時間にわたって実質的に固定された周囲温度に曝しながら、ウルトラキャパシタ１０に引き込まれる電流を測定することにより見積もってよい。いくつかの例において、「比較的長時間」は、電流−時間関数を指数関数として見積もることにより決定してよく、いくらかの（例えば約３〜５）特性時間定数が経過し得る。多くの場合、そのような継続時間は、多数のウルトラキャパシタ技術に対して約５０時間〜約１００時間の範囲である。別法として、何らかの理由によりそのような長時間が実施困難である場合、漏れ電流は、再び、おそらく、指数関数または適切であると考えられる任意の近似関数として電流−時間関数を見積もることにより、簡単に外挿してよい。特に、漏れ電流は一般に周囲温度に依存するだろう。従って、一の温度または一の温度範囲におけるデバイスの性能のキャラクタリゼーションを行うために、漏れ電流を測定するときに、対象とする周囲温度にデバイスを曝すことが一般に重要である。
【０１１７】
ここで、一の例示的ハウジング７の態様を示す図１１を参照する。とりわけ、ハウジング７は、ウルトラキャパシタ１０の構造および物理的保護を与える。この例において、ハウジング７は、環状の円筒形のボディ（または本体）２０および相補的なキャップ２４を含む。この実施形態において、キャップ２４は、取り外されて電気絶縁体２６で満たされる中心部を含む。キャップのフィードスルー（ｆｅｅｄ−ｔｈｒｏｕｇｈ）１９は、電気絶縁体２６を貫通して、貯蔵されたエネルギーに対するアクセスを使用者に提供する。
【０１１８】
ハウジング７のための共通の材料としては、ステンレススチール、アルミニウム、タンタル、チタン、ニッケル、銅、スズ、種々の合金、積層体等が挙げられる。いくつかのポリマー系材料等の構造材料を（一般に少なくともいくつかの金属成分と組み合わせて）ハウジング７に用いてよい。
【０１１９】
この例はキャップ２４における唯１つのフィードスルー１９を表しているが、ハウジング７の構造は本明細書において論じられる実施形態に限定されないことを理解するべきである。例えば、キャップ２４は、複数のフィードスルー１９を含んでよい。いくつかの実施形態において、ボディ２０は、環状の円筒の反対側の端部において第２の同様のキャップ２４を含む。更に、ハウジング７は環状の円筒形のボディ２０を有する実施形態に限定されないことを理解するべきである。例えば、ハウジング７は、シェル（またはクラムシェル）型、角柱型、パウチ型、または設計者、製造者もしくは使用者のニーズに適した他の任意の型式であってよい。
【０１２０】
この例において、キャップ２４は、ボディ２０の内径にぴったりと適合するように設計された外径を有するように作製される。組み立て時に、キャップ２４は、ボディ２０内に溶接されてよく、それにより使用者に密封を提供してよい。
【０１２１】
ここで図１２を参照して、例示的エネルギー貯蔵セル１２を示す。この例において、エネルギー貯蔵セル１２は「ゼリーロール」型のエネルギー貯蔵体？である。これらの実施形態において、エネルギー貯蔵材料を巻き取って詰まったパッケージにする。複数のリード線は一般に、各端子８を形成し、エネルギー貯蔵セル１２の適切な層への電気的アクセスを提供する。一般に、組み立てるとき、各端子８は、ハウジング７に（例えばそれぞれのフィードスルー１９に及び／又はハウジング７に直接）電気的に連結される。エネルギー貯蔵セル１２は種々の形態を仮定してよい。一般に、少なくとも２つの複数のリード線（例えば端子８）が存在し、それぞれは各集電体２に対するものである。簡単にするために、端子８の１つのみを図１２、１５および１７に示す。
【０１２２】
ハウジング７の高性能の密封が望ましい。即ち、外部環境（空気、湿気等）の侵入を防ぐことは、エネルギー貯蔵セル１２の構成要素の純度を維持するのに役立つ。更に、これにより、エネルギー貯蔵セル１２からの電解質６の漏れが防止される。
【０１２３】
ここで図１３を参照すると、ハウジング７は内側の障壁（ｂａｒｒｉｅｒ）３０を含んでよい。いくつかの実施形態において、障壁３０はコーティングである。この例において、障壁３０はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から形成される。ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）は、この組成物を障壁３０によく適したものにする種々の特性を示す。ＰＴＦＥは約３２７℃の融点を有し、優れた誘電特性を有し、約０．０５〜０．１０の摩擦係数（これは公知の固体材料のうち３番目に低い）を有し、高耐食性および他の有益な特性を有する。一般に、キャップ２４の内部は、そこに配置された障壁３０を含んでよい。
【０１２４】
他の材料を障壁３０に用いてよい。これらの他の材料は、とりわけ、セラミック（適切に適用し得、かつ性能基準を満たし得る任意の種類のセラミック）、他のポリマー（好ましくは高温ポリマー）等の形態である。例示的な他のポリマーとして、パーフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）およびフッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）ならびにエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）が挙げられる。
【０１２５】
障壁３０は、エネルギー貯蔵セル１２とハウジング７またはハウジング７の構成要素との電気化学的反応または他の種類の反応の低減をもたらす任意の材料または材料の組み合わせを含んでよい。いくつかの実施形態において、組み合わせは、単一層内の異なる材料の均一な分散物として示される。他の実施形態において、組み合わせは、複数の層内の異なる材料として示される。他の組み合わせを用いてよい。手短にいえば、障壁３０は、電気絶縁体または化学的に不活性である（即ち低反応性を示す）ことの少なくとも一方であると考えてよく、従って、貯蔵セル１２とハウジング７との間の電気的相互作用および化学的相互作用の少なくとも一方に実質的に耐える又はそれを妨げる。いくつかの実施形態において、用語「低反応性」および「低化学反応性」は一般に、当事者にとって関心のあるレベルより低い化学的相互作用の速度を指す。
【０１２６】
一般に、ハウジング７の内部は、内部に曝されるハウジング７の全ての表面が被覆されるように、障壁３０に対するホストであってよい。少なくとも１つの処理されていない領域３１が、ボディ２０内およびキャップ２４の外面３６に含まれてよい（図１４Ａを参照のこと）。いくつかの実施形態において、処理されていない領域３１（図１４Ｂを参照のこと）が、（溶接等により）密封または接続されるだろう領域等の組み立ての要件を構成するために含まれてよい。
【０１２７】
障壁３０は、常套的な技術を用いて内部に適用してよい。例えば、ＰＴＦＥの場合、障壁３０は、障壁３０をコーティングとして内面に塗布または噴霧することにより適用してよい。プロセスの一部としてマスクを用いて、処理されていない領域３１が所望の保全された状態を保つのを確保してよい。手短にいえば、障壁３０をもたらすのに種々の技術を用いてよい。
【０１２８】
一の例示的実施形態において、障壁３０は約３ミル（ｍｉｌ）〜約５ミルの厚さであり、一方、障壁３０に用いられる材料はＰＦＡ系材料である。この例において、障壁３０を構成する材料を受ける表面は、酸化アルミニウム等のグリットブラスティングにより整えられる。表面が洗浄されたら、材料が、まずは液体として、次いで粉末として適用される。材料は、熱処理プロセスにより硬化される。いくつかの実施形態において、加熱サイクルは、約３７０℃の温度において、継続時間が約１０分〜約１５分である。これにより、ピンホールサイズまたはより小さい欠陥が実質的にない障壁３０の連続的仕上げがもたらされる。図１５は、本明細書における教示に従うウルトラキャパシタ１０の一の実施形態の組み立てを表す。この実施形態において、ウルトラキャパシタ１０は、中に配置された障壁３０を含むボディ２０と、中に配置された障壁３０を備えるキャップ２４と、エネルギー貯蔵セル１２とを含む。組み立ての間、キャップ２４はボディ２０の上に設置される。１つ目の端子８は、キャップのフィードスルー１９に電気的に連結され、一方、２つ目の端子８は、ハウジング７に、通常は底部において、キャップ２４の側面または上に電気的に連結される。いくつかの実施形態において、２つ目の端子８は、（反対側のキャップ２４等の）もう１つのフィードスルー１９に連結される。
【０１２９】
障壁３０がハウジング７の（１または複数の）内面に配置されていると、ハウジング７と電解質との電気化学反応および他の反応が大いに低減され、または実質的に排除される。これは化学反応および他の反応の速度が一般に増大する高温において特に顕著である。
【０１３０】
ここで図１６を参照すると、他の同等のウルトラキャパシタと比較したウルトラキャパシタ１０の相対的性能が示されている。図１６Ａにおいて、ウルトラキャパシタ１０の従来技術の実施形態に関して漏れ電流が示されている。図１６Ｂにおいて、障壁３０を含む同等のウルトラキャパシタ１０に関して漏れ電流が示されている。図１６Ｂにおいて、ウルトラキャパシタ１０は、漏れ電流が図１６Ａに示されるウルトラキャパシタと電気的に同等である。両方の場合において、ハウジング７はステンレススチールであり、セルに供給される電圧は１．７５ボルトであり、電解質は精製されなかった。温度を１５０℃で一定に保持した。特に、図１６Ａにおける漏れ電流が比較的高い初期値および時間にわたる実質的増加を示すのに対し、図１６Ｂにおける漏れ電流は、比較的低い初期値を示し、時間にわたって実質的な増加を示さない。
【０１３１】
一般に、障壁３０は、エネルギー貯蔵セル１２とハウジング７との間において適切な材料の適切な厚さを備える。障壁３０は、均一な混合物、不均一な混合物および／または材料の少なくとも１つの層を含んでよい。障壁３０は、完全な被覆を提供してよく（即ち電極接触子を除くハウジングの内部表面領域にわたる被覆を提供してよく）、または部分的な被覆を提供してよい。いくつかの実施形態において、障壁３０は、複数の構成要素から形成される。例えば、以下に提示し且つ図８において図示される実施例を検討されたい。
【０１３２】
図１７を参照して、追加の実施形態の態様を示す。いくつかの実施形態において、エネルギー貯蔵セル１２はエンベロープ（または包装体）３３内に置かれる。即ち、エネルギー貯蔵セル１２は、上に配置された、上を覆った、または組み立てた時点でハウジング７からエネルギー貯蔵セル１２を離隔するために他の方法で適用された障壁３０を有する。エンベロープ３３は、エネルギー貯蔵セル１２をハウジング７の中にパッケージングするよりもかなり前に適用してよい。従って、エンベロープ３３の使用は、製造者等に対して一定の利点を提示し得る。（説明のために、エンベロープ３３はエネルギー貯蔵セル１２の上にゆとりを持たせて（またはゆったりと）配置されるものとして示されていることに留意されたい。）
【０１３３】
いくつかの実施形態において、エンベロープ３３はコーティングと併せて用いられ、コーティングは内面の少なくとも一部の上に配置される。例えば、一の実施形態において、コーティングは、ハウジング７の内部において、エンベロープ３３が少なくとも部分的に危険（突出した端子８等）にさらされ得る領域のみに配置される。エンベロープ３３およびコーティングは一緒に効果的な障壁３０を形成する。
【０１３４】
従って、障壁３０を組み込むことにより、従来技術を考慮して比較的低い初期値および実質的に低速である漏れ電流の経時的増加を有する漏れ電流を示すウルトラキャパシタを提供し得る。意義深いことに、従来技術のキャパシタが漏れ電流の極めて高い初期値および／または極めて高速である漏れ電流の経時的増加を示すだろう周囲温度にウルトラキャパシタが曝されるとき、ウルトラキャパシタの漏れ電流は、実用的な（即ち望ましく低い）レベルのままである。
【０１３５】
常套的には、用語「漏れ電流」は一般に、所定の時間の後に測定される、キャパシタによって引かれる電流を指す。この測定は、キャパシタの端子が実質的に固定された電位差（端子電圧）で保持されるときに行われる。漏れ電流を評価するとき、通常の時間は７２時間であるが、異なる時間を用いてよい。従来技術のキャパシタに関する漏れ電流は一般に、エネルギー貯蔵媒体の体積および表面積の増加ならびに付随するハウジング内部の表面積の増加に従って増加することが注目される。一般に、漏れ電流の増大は、ウルトラキャパシタ１０内の反応速度が徐々に増大することを示していると考えられる。漏れ電流の性能要件は一般に、特定の用途において普及している環境条件によって定義される。例えば、体積が２０ｍＬのウルトラキャパシタ１０に関して、漏れ電流の実用限界は、１００ｍＡを下回ってよい。
【０１３６】
障壁３０の実施形態およびその種々の態様をこのように説明してきたが、ウルトラキャパシタ１０が、ハウジング７とエネルギー貯蔵媒体１との反応を低減させた結果として他の利益を示してよいことを理解するべきである。例えば、ウルトラキャパシタ１０の等価直列回路（ＥＳＲ）は、比較的低い値を時間にわたって示してよい。更に、従来技術のキャパシタにおいて起こる望まない化学反応はしばしば、アウトガス（またはガス放出、ｏｕｔ−ｇａｓｓｉｎｇ）、または密封されたハウジングの場合におけるハウジングの膨張（または膨れ）等の望まない影響を生む。両方の場合において、このことにより、ハウジングの構造的一体性（または完全性）および／またはキャパシタの密封が危険にさらされる。最終的に、このことにより、従来技術のキャパシタのリークまたは壊滅的な故障がもたらされ得る。いくつかの実施形態において、これらの影響は、開示された障壁３０の適用により実質的に低減または排除し得る。
【０１３７】
用語「障壁」および「コーティング」は本明細書の教示事項に限定されないことを理解するべきである。即ち、適切な材料をハウジング７、ボディ２０および／またはキャップの内部に適用する任意の技術を用いてよい。例えば、他の実施形態において、障壁３０は、実際にはハウジングボディ２０を構成する材料の中または上に作製され、次いで、その材料は、必要に応じて加工または成形されて、ハウジング７の種々の構成要素を形成する。障壁３０を適用するための多数の可能な技術のいくつかを考えるとき、（１または複数の）材料をローラー塗布、スパッタリング、焼結、積層、印刷または他の方法で適用することが同様に適切であってよい。手短にいえば、障壁３０は、製造者、設計者および／または使用者によって適切であると考えられる任意の技術を用いて適用してよい。
【０１３８】
障壁３０において用いられる材料は、反応性、誘電性の値（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｖａｌｕｅ）、融点、ハウジング７の材料に対する接着性、摩擦係数、コストおよび他のそのような因子等の特性に従って選択してよい。（例えば積層された、混合された、または他の方法で組み合わされた）材料の組み合わせを用いて所望の特性を提供してよい。
【０１３９】
障壁３０を備えるハウジング７等の改良されたハウジング７を用いることにより、いくつかの実施形態において、電解質６の劣化が制限され得る。壁３０は、改良されたハウジング７を提供するための一の技術を提示するが、他の技術を用いてよい。例えば、アルミニウムから作製されるハウジング７の使用は、電解質６の存在下でのアルミニウムの電気化学的特性を理由として、好都合だろう。尤も、アルミニウムの製造の困難さを考えると、アルミニウムを利用したハウジング７の実施形態を構築することは（現在に至るまで）不可能であった。
【０１４０】
ハウジング７の追加の実施形態は、全ての内面にアルミニウムを与える実施形態を含み、その内面は電解質に曝されてよく、一方で、使用者にハウジングの溶接および密封可能性を提供する。ウルトラキャパシタ１０の改良された性能は、内部腐食の低減、導電性媒体における異種金属の使用に付随する問題の排除および他の理由により実現され得る。好都合なことに、ハウジング７は既存技術、ガラス−金属（ｇｌａｓｓ−ｔｏ−ｍｅｔａｌ）シール（または封止もしくは密封）を含む（かつステンレススチール、タンタルまたは他の好都合な材料および構成要素から作製されるものを含んでよい）利用可能な電極挿入物等を利用し、従って、製造が経済的である。
【０１４１】
ウルトラキャパシタ１０に適したハウジング７の実施形態として本明細書に開示されているが、これらの実施形態は（障壁３０と同様に）、適切であると考えられる任意の種類のエネルギー貯蔵体と共に用いられてよく、実施可能な任意の種類の技術を含んでよい。例えば、電気化学電池、特にリチウム系電池を含む他の形態のエネルギー貯蔵体を用いてよい。
【０１４２】
いくつかの実施形態において、ボディ２０の構造に用いられる材料はアルミニウムを含み、アルミニウムは、設計者または製造者が適切であると考える任意の種類のアルミニウムまたはアルミニウム合金（これらの全ては、大別して本明細書において単に「アルミニウム」とよばれる）を含んでよい。種々の合金、積層体等を、アルミニウム（ボディ２０の内部に曝されるアルミニウム）の上に配置（例えば被覆）してよい。追加の材料（構造材料またはいくつかのポリマー系材料等の電気的に絶縁性の材料等）を、ボディおよび／またはハウジング７を補うのに用いてよい。アルミニウムの上に配置される材料は、設計者または製造者が適切であると考えることにより同様に選択されてよい。
【０１４３】
一般に、ハウジング７の内部に曝される（１または複数の）材料は、電解質６に曝されるとき、十分に低い反応性を示し、従って、実施形態のいくつかの例示に過ぎず、本明細書における教示事項に限定されない。
【０１４４】
この例は、キャップ２４における唯１つのフィードスルー１９を表しているが、ハウジング７の構造は本明細書において論じられる実施形態に限定されないことを理解するべきである。例えば、キャップ２４は複数のフィードスルー１９を含んでよい。いくつかの実施形態において、ボディ２０は、環状の円筒の反対側の端部において第２の同様のキャップ２４を含む。更に、ハウジング７が環状の円筒形ボディ２０を有する実施形態に限定されないことを理解するべきである。例えば、ハウジング７は、シェル型、角柱型、パウチ型、または設計者、製造者または使用者のニーズに適した任意の他のデザインであってよい。
【０１４５】
ハウジング７の高性能の密封が望ましい。即ち、外部環境（例えば空気、湿気等）の侵入の防止は、エネルギー貯蔵セル１２の構成要素の純度を維持するのに役立つ。更に、これにより、エネルギー貯蔵セル１２からの電解質６のリーク（または漏れ）が防止される。
【０１４６】
ここで図１８を参照して、キャップ２４のブランク３４の実施形態の態様を示す。図１８Ａにおいて、ブランク３４は多層材料を含む。第１の材料の層４１はアルミニウムである。第２の材料の層４２はステンレススチールである。図１８の実施形態において、ステンレススチールはアルミニウムの上に被覆され、それにより冶金的特性の所望の組み合わせを示す材料がもたらされる。即ち、本明細書に提示される実施形態において、アルミニウムはエネルギー貯蔵セル（即ちハウジング）の内部に曝され、一方、ステンレススチールは外部に曝される。このようにして、アルミニウムの好都合な電気的特性が教授され、一方、ステンレススチールの構造的特性（および冶金的特性、即ち溶接性）が構造に信頼性を持たせる。多層材料は適切であると考えられる追加の層を含んでよい。
【０１４７】
上述のように、第１の材料の層４１は、第２の材料の層４２の上に（または第２の材料の層４２と共に）被覆される。本明細書において用いられる場合、用語「被覆する」、「被覆」等は、異種金属を一緒に結合することを指す。被覆はしばしば、ダイ（または金型）を通して２つの金属を押し出すこと、および高圧下でシートを一緒にプレスまたは圧延することにより達成される。レーザークラッディング等の他のプロセスを用いてよい。結果は、複数の層からなる材料のシートであり、材料の複数の層は、材料が単一のシートとしてはたらき得るように一緒に結合されている（例えば、均一な材料の単一の層が形成されているように形成される）。
【０１４８】
更に図１８Ａを参照すると、一の実施形態において、（図示されるように）平坦な金属材料（ｓｔｏｃｋ）のシートが、平坦なキャップ２４を作製するためのブランク３４を提供するのに用いられる。第２の材料の層４２の一部は、キャップ２４のボディ２０への取り付けを容易にするために（キャップ２４の外周の周り等が）除去されてよい。図１８Ｂにおいて、ブランク３４のもう１つの実施形態を示す。この例において、ブランク３４は、凹形構造に形成される被覆材料のシートとして提供される。図１８Ｃにおいて、ブランク３４は、凸形構造に形成される被覆材料のシートとして提供される。ブランク３４の種々の実施形態（図１８に示される実施形態等）から作製されるキャップ２４は、ハウジング７のボディ２０に対する溶接を支持するように構成される。より具体的には、図１８Ｂの実施形態は、ボディ２０の内径内に適合するようになっており、一方、図１８Ｃの実施形態は、ボディ２０の外径の表面に適合するようになっている。種々の代わりの実施形態において、シート内の被覆材料の層を逆転させてよい。
【０１４９】
組み立てる時に、キャップ２４はボディ２０に接合されてよく、それにより使用者に密封が提供される。例示的溶接技術は、レーザー溶接およびＴＩＧ（またはティグ）溶接を含み、適切であると考えられる他の形態の溶接を含んでよい。
【０１５０】
ここで図１９を参照して、電極アセンブリ（または電極組立体）５０の一の実施形態を示す。電極アセンブリ５０は、ブランク３４の中に取り付けられるように、且つエネルギー貯蔵媒体から使用者への電気的連通を提供するように設計される。一般に、電極アセンブリ５０はスリーブ（ｓｌｅｅｖｅ）５１を含む。スリーブ５１は絶縁体２６を囲み、絶縁体２６はフィードスルー１９を囲む。この例において、スリーブ５１は、フランジ（またはつば）付きの上部を備える環状の円筒である。
【０１５１】
キャップ２４を組み立てるために、穿孔（図示せず）をブランク３４に形成する。穿孔は、電極アセンブリ５０に一致するサイズの幾何学的形状を有する。従って、電極アセンブリ５０はブランク３４の穿孔に挿入される。電極アセンブリ５０が挿入された時点で、電極アセンブリ５０は、溶接等の技術によってブランク３４に取り付けてよい。溶接は、スリーブ５１のフランジの外周の周りを溶接するレーザー溶接であってよい。図２０を参照して、溶接を実施する位置（またはポイント）６１が示される。この実施形態において、位置６１は、ステンレススチールをステンレススチールに溶接するのに適した位置を提供し、比較的簡単な溶接手順を提供する。従って、本明細書の教示事項は、ブランク３４の所定の位置への電極アセンブリ５０のしっかりした溶接を提示する。
【０１５２】
スリーブ５１を構成する材料は、種々の種類の金属または金属合金を含んでよい。一般に、スリーブ５１の材料は、例えば、構造的完全性（または整合性）および（ブランク３４に対する）接合性に従って選択される。スリーブ５１の例示的材料として、３０４ステンレススチールまたは３１６ステンレススチールが挙げられる。フィードスルー１９を構成する材料は、種々の種類の金属または金属合金を含んでよい。一般に、フィードスルー１９の材料は、例えば、構造的完全性および電気コンダクタンスに従って選択される。電極のための例示的材料は、４４６ステンレススチールまたは５２合金を含む。
【０１５３】
一般に、絶縁体２６が、公知の技術（即ちガラス−金属接合）によりスリーブ５１およびフィードスルー１９に接合される。絶縁体２６を構成する材料は、高温ガラス、セラミックガラスまたはセラミック材料を含む種々の種類のガラスを含んでよいが、これに限定されない。一般に、絶縁体の材料は、例えば、構造的完全性および電気抵抗（即ち電気絶縁性）に従って選択される。
【０１５４】
ガラス−金属接合に依存する構成要素（電極アセンブリ５０の上述の実施形態等）の使用および種々の溶接技術の使用は、エネルギー貯蔵体の密封を提供する。密封をもたらすために他の構成要素を同様に用いてよい。本明細書において用いられる場合、用語「密封」は通常、本明細書において定義される漏れ速度以下の漏れ速度を示す封止を指す。尤も、実際の密封の有効性は、この基準より良好に機能してよいと考えられる。
【０１５５】
電極アセンブリ５０をブランク３４に連結するための追加の又は他の技術は、そのような技術が適切であると考えられる場合に、スリーブ５１のフランジの下（フランジと第２の材料の層４２との間）に結合剤（ｂｏｎｄｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）を用いることを含む。
【０１５６】
ここで図２１を参照すると、エネルギー貯蔵セル１２はボディ２０内に配置される。少なくとも１つの端子８は（フィードスルー１９等に）適切に連結され、キャップ２４がボディ２０に結合されて、ウルトラキャパシタ１０がもたらされる。
【０１５７】
組み立てられた時点で、キャップ２４およびボディ２０を密封してよい。図２２は、組み立てられたエネルギー貯蔵体（この場合、ウルトラキャパシタ１０）の種々の実施形態を表す。図２２Ａにおいて、平坦なブランク３４（図１８Ａを参照のこと）が、平坦なキャップ２４を作製するのに用いられる。キャップ２４がボディ２０に設置された時点で、キャップ２４およびボディ２０を溶接してシール６２を形成する。この場合、ボディ２０が環状の円筒であるので、溶接は、ボディ２０およびキャップ２４の外周の周りにおいて進められる。図２２Ｂに示す第２の実施形態において、凹形のブランク３４（図１８Ｂを参照のこと）は、凹形のキャップ２４を作製するのに用いられる。キャップ２４がボディ２０に設置された時点で、キャップ２４およびボディ２０を溶接してシール６２を形成する。図２２Ｃに示す第３の実施形態において、凸形のブランク３４（図１８Ｃを参照のこと）は、凸形のキャップ２４を形成するのに用いられる。キャップ２４がボディ２０に設置された時点で、キャップ２４およびボディ２０を溶接してシール６２を形成してよい。
【０１５８】
必要に応じて、クラッド材（または被覆材）を（例えば機械加工またはエッチング等の技術により）除去して、多層材料中の他の金属を露出させてよい。従って、いくつかの実施形態において、シール６２は、アルミニウム−アルミニウム溶接を含んでよい。アルミニウム−アルミニウム溶接は、必要に応じて他の留め具で補われてよい。
【０１５９】
ハウジング７を密封するのに他の技術を用いてよい。例えば、レーザー溶接、ＴＩＧ溶接、抵抗溶接、超音波溶接および他の形態の機械的密封を用いてよい。尤も、一般に、機械的密封の常套的形態は単独では、ウルトラキャパシタ１０において示される強固な密封をもたらすのに十分ではないことに留意するべきである。
【０１６０】
いくつかの実施形態において、多層材料が内部の構成要素に用いられる。例えば、アルミニウムをステンレススチールで被覆して、端子８の少なくとも１つにおいて多層材料をもたらしてよい。これらの実施形態のいくつかにおいて、アルミニウムの一部を除去してステンレススチールを露出させてよい。次いで、露出したステンレススチールを用いて、簡単な溶接手順の使用により端子８をフィードスルー１９に取り付けてよい。
【０１６１】
内部構成要素にクラッド材を用いることは、クラッド材の特定の実施形態を必要とすることがある。例えば、アルミニウム（底部層）、ステンレススチールおよび／またはタンタル（中間層）ならびにアルミニウム（上部層）を含むクラッド材を用いることが好都合であってよく、それにより、ステンレススチールがウルトラキャパシタ１０の内部環境に曝されることが制限される。これらの実施形態は、例えば、ＰＴＦＥ等のポリマー材料を用いた追加のコーティングにより増強されてよい。
【０１６２】
一般に、ハウジングの組立はしばしば、貯蔵セル１２をボディ２０内に設置すること、およびボディ２０を電解質６で満たす（または充填する）ことを伴う。乾燥工程を行ってよい。例示的乾燥として、しばしば減圧（例えば真空）下で貯蔵セル１２および電解質６を中に備えるボディ２０を加熱することが挙げられる。十分な（オプションの）乾燥を行った時点で、組立の最終工程を行ってよい。最終工程において、内部の電気的接続を形成し、キャップ２４を取り付け、例えばキャップ２４をボディ２０に溶接することにより、キャップ２４をボディ２０に対して密封する。
【０１６３】
従って、多層材料を活用するハウジング７を提供することにより、従来技術を考えると初期値が比較的低い漏れ電流および漏れ電流の実質的により低速の経時的な増加を示すエネルギー貯蔵体がもたらされる。意義深いことに、エネルギー貯蔵体の漏れ電流は、ウルトラキャパシタ１０が、従来技術のキャパシタが漏れ電流の極めて高い初期値および／または漏れ電流の極めて高速の経時的な増加示す周囲範囲に曝されるときに、実用的な（即ち望ましく低い）レベルのままである。
【０１６４】
加えて、ウルトラキャパシタ１０は、ハウジング７とエネルギー貯蔵セル１２との反応が低減される結果として、他の利益を提示してよい。例えば、エネルギー貯蔵媒体の等価直列抵抗（ＥＳＲ）は時間にわたって比較的低い値を示してよい。更に、従来技術のキャパシタにおいて行われる不要な化学反応はしばしば、アウトガス、または密封されたハウジングの場合、ハウジング７の膨れ等の不要な影響を及ぼす。両方の場合において、このことは、ハウジング７の構造的完全性および／またはエネルギー貯蔵体の密封の妥協をもたらす。最終的に、このことにより、従来技術のキャパシタのリークまたは壊滅的な故障がもたらされ得る。これらの影響は、開示される障壁の適用によって実質的に低減されてよく又は排除されてよい。
【０１６５】
従って、使用者は、エネルギー貯蔵体のハウジング７が与えられており、ハウジング７において、最大でハウジング７の内面の全てである実質的部分がアルミニウムである（また、後述のように非干渉の材料を含んでよい）。従って、内部腐食の問題が回避され、設計者は、電解質６として適切な材料の選択におけるより高い適応性が提供される。
【０１６６】
多層材料（例えばクラッド材）を用いることにより、ステンレススチールはハウジング７に組み込まれてよく、従って、ガラス−金属シールを備える構成要素を用いてよい。構成要素は、レーザーまたは抵抗溶接等の技術を用いてクラッド材のステンレススチール側に溶接してよく、一方、クラッド材のアルミニウム側は他のアルミニウム部品（例えばボディ２０）に溶接されてよい。
【０１６７】
いくつかの実施形態において、絶縁性ポリマーを、ハウジング７の部品を被覆するのに用いてよい。このようにして、エネルギー貯蔵体の構成要素が許容可能な種類の金属（アルミニウム等）にのみ曝されることを保証することが可能である。例示的絶縁性ポリマーとして、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＴＦＥおよびＰＴＦＥが挙げられる。適切なポリマー（または他の材料）は、システム設計者または製造者のニーズおよびそれぞれの材料の特性のみによって制限される。図２３を参照してよく、図２３において、少量の絶縁性材料３９が、スリーブ５１およびフィードスルー１９のステンレススチールに電解質６が曝されることを制限するために含まれる。この例において、端子８は、溶接等によりフィードスルー１９に連結され、次いで、絶縁性材料９で被覆される。
【０１６８】
ここで、キャップ２４の組み立てのもう１つの実施形態の態様が表される図２４を参照されたい。図４Ａは、キャップ２４のボディ（または本体）を提供するのに用いられる型板（またはテンプレート）（即ちブランク３４）を表している。型板は一般に、適切な種類のエネルギー貯蔵セル（ウルトラキャパシタ１０等）のハウジング７に嵌まるようなサイズである。キャップ２４は、まず、型板内にドーム３７を含む、型板を形成する型板を提供し（図２４Ｂに示す）、次いで、ドーム３７に穴を開けて貫通路（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｗａｙ）３２を設ける（図２４Ｃに示す）ことにより形成されてよい。もちろん、ブランク３４（例えば円形の金属材料（ｓｔｏｃｋ））は、上述の特徴が同時にもたらされるようにプレスしてよく、または他の方法で作製してよい。
【０１６９】
一般に、またこれらの実施形態に関して、キャップはアルミニウムまたはその合金から形成されてよい。尤も、キャップは、製造者、使用者、設計者等が適切であると考える任意の材料から形成されてよい。例えば、キャップ２４は、スチールから作製されてよく、不動態化されてよく（即ち、不活性コーティングで被覆されてよく）、またはハウジング７において用いるために他の方法で作製されてよい。
【０１７０】
ここでまた図２５を参照すると、電極アセンブリ５０のもう１つの実施形態が示される。これらの実施形態において、電極アセンブリ５０は、フィードスルー１９およびフィードスルー１９の周りに配置された半球形状の材料を含む。半球形状の材料は絶縁体２６として機能し、一般に、ドーム３７に適合するように成形される。半球状の絶縁体２６は、電解質６の化学的影響に耐えながら密封を提供するのに適した任意の材料から作製してよい。例示的材料として、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシポリマー）、ＦＥＰ（フッ素化エチレンプロピレン）、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、ＴＦＥ（テトラフルオロエチレン）、ＣＴＦＥ（クロロトリフルオロエチレン）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＥＴＦＥ（ポリエチレンテトラフルオロエチレン）、ＥＣＴＦＥ（ポリエチレンクロロトリフルオロエチレン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、別のフッ素ポリマー系材料、および（様々な程度における）同様の特性を示し得かつ（例えば、とりわけ高温における溶媒、酸および塩基に対する高耐性、低コスト等を示すことによる）十分な性能をもたらし得る他の任意の材料が挙げられる。
【０１７１】
フィードスルー１９は、アルミニウムまたはその合金から形成されてよい。尤も、フィードスルー１９は、製造者、使用者、設計者等が適切であると考える任意の材料から形成されてよい。例えば、フィードスルー１９は、スチールから作製されてよく、不動態化（即ち、シリコン等の不活性コーティングで被覆）されてよく、または電極アセンブリ５０において使用するために他の方法で作製されてよい。不動態化のための例示的技術として、水素化非晶質シリコンのコーティングを基体の表面に沈着させること、および圧力および昇温（または高温）の下で有効な長さの時間、基体を少なくとも１つの不飽和炭化水素基を有する結着剤（ｂｉｎｄｉｎｇ  ｒｅａｇｅｎｔ）に曝すことにより被覆された基体を官能化することが挙げられる。水素化非晶質シリコンコーティングは、圧力および昇温（または高温）の下で有効な長さの時間、基体を水素化ケイ素ガスに曝すことにより沈着する。
【０１７２】
半球状の絶縁体２６は、キャップ２４の中に取り付けたときに滑り嵌め（ｓｎｕｇ  ｆｉｔ）（即ち、密封）が達成されるように、ドーム３７に対して寸法決めしてよい。半球状の絶縁体２６は、完全に対称または典型的な半球状の比率である必要はない。即ち、半球状の絶縁体２６は実質的に半球状であり、例えば、比率のわずかな調節、（基部（ｂａｓｅ）等における）適度なフランジおよび適切であると考えられる他の特徴を含んでよい。半球状の絶縁体２６は一般に均一な材料から形成されるが、このことは要件ではない。例えば、半球状の絶縁体２６は、所望の膨張または圧縮性を提供するために、空気またはガスで満たされたトーラス（ｔｏｒｕｓ）（図示せず）を中に含んでよい。
【０１７３】
図２６に示すように、電極アセンブリ５０は、型板（即ち、成形されたブランク３４）に挿入されて、半球状の密封を含むキャップ２４の一の実施形態をもたらしてよい。
【０１７４】
図２７に示すように、種々の実施形態において、固定器具（または保持器具）４３がキャップ２４の底部（即ち、ハウジング７の内部に対面し且つエネルギー貯蔵セル１２に対面するキャップ２４の一部分）に結合されてよく、または他の方法で嵌合されてよい。固定器具４３は、アルミニウム溶接（例えばレーザー、超音波等）等の種々の技術によってキャップ２４に結合されてよい。例えばスタンピング（即ち機械的結合）およびろう付けを含む他の技術を結合に用いてよい。結合は、例えば、固定器具４３の外周に沿って存在してよい。一般に、結合は、少なくとも１つの結合点において設けられて所望のシール７１を形成する。複数のリベット等の少なくとも１つの締め具が、固定器具４３内に絶縁体２６を密封するのに用いられてよい。
【０１７５】
図２７の例において、キャップ２４は凹型である（図１８Ｂを参照のこと）。尤も、他の型を用いてよい。例えば、凸形のキャップ２４が提供されてよく（図１８Ｃ）、オーバーキャップ（ｏｖｅｒ−ｃａｐ）２４を用いてもよい（図１８Ｃの実施形態の変形、図２２Ｃで表されるように取り付けられるように構成される）。
【０１７６】
いくつかの実施形態において、ハウジング７およびキャップ２４の少なくとも一方は、複数の層を含む材料を含む。例えば、材料の第１の層は、アルミニウムを含んでよく、材料の第２の層はステンレススチールであってよい。この例において、ステンレススチールがアルミニウムの上を被覆し、それにより、冶金的特性の所望の組み合わせを示す材料がもたらされる。即ち、本明細書において提示される実施形態において、アルミニウムは、エネルギー貯蔵セル（即ちハウジング）の内部に曝され、一方、ステンレススチールは外部に曝される。このようにして、アルミニウムの好都合な電気的特性が得られ、一方、ステンレススチールの構造的特性（および冶金的特性、即ち溶接性）が、構造に信頼性を持たせる。多層材料は適切であると考えられる追加の層を含んでよい。好都合なことに、これにより、ステンレススチールに対するステンレススチールの溶接、比較的簡単な溶接手順が提供される。
【０１７７】
キャップおよびフィードスルー１９に用いられる材料は、半球状の絶縁体２６の熱膨張に関連して選択されてよい。更に、製造技術は、熱膨張を考慮して考案されてよい。例えば、キャップ２４を組み立てるとき、製造者は、半球状の絶縁体２６に圧力をかけてよく、それにより、半球状の絶縁体２６を少なくともいくらか圧縮してよい。このようにして、キャップ２４の少なくともいくらかの熱膨張が、密封の有効性を危険にさらすことなくそこでもたらされる。
【０１７８】
ボディ２０の構造に用いられる材料はアルミニウムを含むが、設計者または製造者は、任意の種類のアルミニウムまたはアルミニウム合金（これらの全ては概括的に、本明細書において単に「アルミニウム」とよぶ）が適切であると考える。種々の合金、積層体等がアルミニウムの上に配置されてよい（例えば、アルミニウムを被覆してよい）（アルミニウムはボディ２０の内部に曝される）。追加の材料（構造材料または電気的に絶縁性の材料等、いくつかのポリマー系材料等）が、ボディおよび／またはハウジング７を補完（または補強）するのに用いられてよい。アルミニウムの上に配置される材料は、設計者または製造者が適切であると考えるものによって同様に選択されてよい。
【０１７９】
アルミニウムの使用は必要でなく、または要求されない。手短にいえば、材料の選択は、設計者、製造者または使用者等が適切であると考える任意の材料の使用をもたらしてよい。例えば電解質６との電気化学的相互作用の低減、構造的特性、コスト等の種々の要因を考慮してよい。
【０１８０】
ここで、貯蔵セル１２をより一層詳細に論じる。ウルトラキャパシタ１０の破断図が提示される図２８を参照されたい。この例において、貯蔵セル１２はボディ２０の中に挿入され、ボディ２０内に収容される。複数のリード線の各々は、一緒に束ねられ、端子８の１つとしてハウジング７に連結される。いくつかの実施形態において、複数のリード線はボディ２０の底部に（その内部において）連結され、それにより、ボディ２０を負接触子５５にする。同様に、別の複数のリード線が束ねられてフィードスルー１９に連結され、それにより正接触子５６がもたらされる。負接触子５５および正接触子５６の電気的遮断は、電気絶縁体２６によって維持される。一般に、リード線の連結は、レーザーおよび超音波溶接の少なくとも一方等の溶接によって達成される。言うまでもなく、必要であると考えられる他の技術を用いてよい。
【０１８１】
高性能のエネルギー貯蔵体を提供するために、強固な組み立て技術が必要とされることが理解されるべきである。従って、組み立て技術のいくつかをここで論じる。
【０１８２】
ここで図２９を参照して、一の例示的電極３の構成要素を示す。この例において、電極３は負極３として用いられるだろう（尤も、この記号表示は任意のものであり、単に参照するためのものである）。
【０１８３】
図から気付き得るように、少なくともこの実施形態において、セパレータ５は一般に、エネルギー貯蔵媒体１（および集電体２）よりも長さが長く、かつ幅が広い。より大きいセパレータ５を用いることにより、負極３と正極３との短絡に対する保護が提供される。セパレータ５における追加の材料の使用により、リード線および端子８のより良好な電気的保護ももたらされる。
【０１８４】
ここで、貯蔵セル１２の一の実施形態の側面図を提供する図３０を参照されたい。この例において、エネルギー貯蔵媒体１の積層体は、貯蔵セル１２が巻かれた貯蔵セル２３へと組み立てられるときに電極３が電気的に離隔されるように、第１のセパレータ５および第２のセパレータ５を含む。電極３およびウルトラキャパシタ１０の組み立てに関する用語「正（または正極）」および「負（または負極）」は単に任意のものであり、ウルトラキャパシタ１０において構成されるときの機能性に言及するものであり、電荷がその中に貯蔵されることに留意されたい。当該技術分野において一般に採用されたこの慣例は、組み立て前に電荷が貯蔵されることを適用することを意味せず、または異なる電極の物理的同定を提供する以外の他の任意の態様を含意することを意味しない。
【０１８５】
貯蔵セル１２を巻く前に、負極３および正極３は互いに対して位置調節される。最も高度な位置調節が存在する場合、イオン輸送の経路長は一般に最小であるので、電極３の位置調節は、ウルトラキャパシタ１０のより良好な性能をもたらす。更に、高度な位置調節を提供することにより、過剰なセパレータ５が含まれず、その結果、ウルトラキャパシタ１０の効率が低下しない。
【０１８６】
ここで図３１も参照すると、電極３が巻かれて、巻かれた貯蔵セル２３となった貯蔵セル１２の一の実施形態が示されている。セパレータ５の１つは貯蔵セル１２の最も外側の層として存在し、ハウジング７の内側からエネルギー貯蔵媒体１を離隔する。
【０１８７】
「極性のマッチング」が、巻かれた貯蔵セル２３における最も外側の電極の極性をボディ２０の極性と一致させるのに利用されてよい。例えば、いくつかの実施形態において、負極３は、巻かれた貯蔵セル２３を提供するきっちりと詰められたパッケージの最も外側に存在する。これらの実施形態において、短絡に対する別の程度の確実さが提供される。即ち、負極３がボディ２０に連結される場所において、負極３は、巻かれた貯蔵セル２３における最も外側の電極として配置される。従って、セパレータ５は、使用中のウルトラキャパシタ１０の振動により誘発される機械的摩耗等によって失敗するはずであり、ウルトラキャパシタ１０は、巻かれた貯蔵セル２３における最も外側の電極とボディ２０との間の短絡の結果として、失敗しないだろう。
【０１８８】
巻かれた貯蔵セル２３の各実施形態について、基準マーク７２は、少なくともセパレータ５に存在してよい。基準マーク７２は、電極３の各々におけるリード線の配置をもたららすために用いられるだろう。いくつかの実施形態において、リード線の位置決めは、計算によりもたらされる。例えば、ゼリーロールの内径ならびに組み合わされたセパレータ５および電極３の全体の厚さを考慮に入れることにより、各々のリード線の配置のための位置が見積もられてよい。尤も、実行により、基準マーク７２を用いることがより効率的かつ効果的であることが示される。基準マーク７２は、例えば、（１または複数の）セパレータ５の終端におけるスリットを含んでよい。
【０１８９】
一般に、基準マーク７２は、貯蔵セル１２の各々の新しい仕様に対して採用される。即ち、貯蔵セル１２の新しい仕様が、セル内の少なくとも１層の厚さを（上述の実施形態から）変化させることを必要とすることがあるので、上述の基準マークの仕様は少なくともいくらか不正確であり得る。
【０１９０】
一般に、基準マーク７２は、ロールを、その中心からその周辺（または周縁）に横断する１つの放射線として明示される。従って、リード線が基準マーク７２に沿って取り付けられる場合、各リード線は、（図１０に示すように）残りのリード線と配列されるだろう。但し、貯蔵セル１２が（貯蔵セル１２がロールである又はロールであるだろう実施形態に対して）巻かれていない場合、基準マーク７２は、（図３２に示すように）複数のマーキングであると考えられてよい。常套的には、貯蔵セル１２のマーキングの実施形態または外観に関わらず、リード線を組み込む位置の同定（または識別）は、「基準マーク７２」または「基準マーク７２の組（またはセット）」の決定を伴うと考えられる。
【０１９１】
ここで図３２を参照すると、（巻き上げられた貯蔵セル１２に印を付ける等により）基準マーク７２が設置された時点で、各々のリード線を取り付けるための取り付け場所（即ち、基準マーク７２により表される）が設けられる。各取り付け場所が特定された時点で、貯蔵セル１２の任意の所定の組み立て仕様に対して、各取り付け場所の相対的位置は、貯蔵セル１２の特定の組み立ての追加例のために繰り返されてよい。
【０１９２】
一般に、各リード線は、貯蔵セル１２におけるそれぞれの集電体２に連結される。いくつかの実施形態において、集電体２およびリード線の両方はアルミニウムから作製される。一般に、リード線は、幅Ｗにわたって集電体２に連結されるが、リード線は、幅Ｗの一部のみに連結されてよい。連結は、例えば、リード線の集電体２に対する超音波溶接によって達成されてよい。連結を達成するために、エネルギー貯蔵媒体１の少なくともいくらかが、各リード線が適切に集電体２に接合され得るように（必要に応じて）除去されてよい。連結をもたらすために、他の作製および調節を必要に応じて行ってよい。
【０１９３】
言うまでもなく、対向する基準マーク７３が含まれてよい。即ち、基準マーク７２が設けられる方法と同じ方法で、対向する基準マーク７３の組は、対向する極性に対するリード線の取り付けを構成するために作製されてよい。即ち、基準マーク７２は、負極３等の第１の電極３にリード線を取り付けるのに用いられてよく、一方、対向する基準マーク７３は、正極３にリード線を取り付けるのに用いられてよい。巻かれた貯蔵セル２３が円筒形である実施形態に置いて、対向する基準マーク７３は、エネルギー貯蔵媒体１の反対側に配置され、（示されるように）基準マーク７２から縦（または長さ）方向に相殺される。
【０１９４】
図３２において、基準マーク７２および対向する基準マーク７３は、両方とも１つの電極３に配置されるように示されることに留意されたい。即ち、図２９は、単に基準マーク７２および対向する基準マーク７３の空間的（即ち、直線状）関係を説明するためのものである実施形態を表している。このことは、正極３および負極３がエネルギー貯蔵媒体１を共有することを暗示することを意味しない。尤も、基準マーク７２および対向する基準マーク７３が貯蔵セル１２を巻き上げ、次いでセパレータ５に印を付けることにより設けられる例において、基準マーク７２および対向する基準マーク７３は、１つのセパレータ５に設けられることにより実際に存在してよいことに留意すべきである。尤も、実際には、基準マーク７２および対向する基準マーク７３の１組のみが、任意の所定の電極３にリード線を取り付けるのに用いられるだろう。即ち、図３２に表される実施形態は、反対の極性を有するであろうもう１つの電極３に対するエネルギー貯蔵媒体１のもう１つの層で補完されるべきであることを理解するべきである。
【０１９５】
図３３に示すように、上述の組み立て技術により、少なくとも１組の配列されたリード線を含む貯蔵セル１２がもたらされる。配列されたリード線９１の第１の組は、巻かれた貯蔵セル２３を負接触子５５および正接触子５６の一方と連結させるときに特に有用であり、一方、対向する配列されたリード線９２の組は、エネルギー貯蔵媒体１と、対向する接触子（５５、５６）との連結をもたらす。
【０１９６】
巻かれた貯蔵セル２３は、包装部材９３に囲まれてよい。包装部材９３は種々の実施形態において実現されてよい。例えば、包装部材９３は、ＫＡＰＴＯＮ（商標）テープ（ＤｕＰｏｎｔ（デラウェア州ウィルミントン）により開発されたポリイミドフィルム）またはＰＴＦＥテープとして提供されてよい。この例において、ＫＡＰＴＯＮ（商標）テープは、巻かれた貯蔵セル２３を囲み且つ巻かれた貯蔵セル２３に接着される。包装部材９３は、巻かれた貯蔵セル２３の上に滑り込む、ぴったりと嵌まった包装部材９３等、接着することなくもたらされてよい。包装部材９３は、巻かれた貯蔵セル２３を大部分において巻き込むバッグ（例えば、上で論じたエンベロープ７３等）等のバッグとして、更に明示されてよい。これらの実施形態のいくつかにおいて、包装部材９３は、収縮包装として機能する材料であって、それにより巻かれた貯蔵セル２３の効率的な物理的（およびいくつかの実施形態において化学的）格納を提供する材料を含んでよい。一般に、包装部材９３は、ウルトラキャパシタ１０の電気化学的機能を妨げない材料から形成される。包装部材９３は、例えば巻かれた貯蔵セル２３の挿入を助けるために、必要に応じて一部の被覆をもたらしてもよい。
【０１９７】
いくつかの実施形態において、負のリード線および正のリード線は、巻かれた貯蔵セル２３の対向する側に配置される（ゼリーロール型の巻かれた貯蔵セル２３の場合、負極性のためのリード線および正極性のためのリード線は直径方向に対向してよい）。一般に、負極性のためのリード線および正極性のためのリード線を巻かれた貯蔵セル２３の対向する側に配置することは、巻かれた貯蔵セル２３の製造を促進するため、および改良された電気的離隔をもたらすために行われた。
【０１９８】
いくつかの実施形態において、配列されたリード線９１、９２が組み立てられると、複数の配列されたリード線９１、９２の各々は、収縮包装（またはシュリンクラップ）（図示せず）が複数の配列されたリード線９１、９２の周りに配置され得るように、（適切な位置において）一緒に束ねられる。一般に、収縮包装はＰＴＦＥから形成されるが、適合する任意の材料を用いてよい。
【０１９９】
いくつかの実施形態において、収縮包装材料が配列されたリード線９１の周りに配置された時点で、配列されたリード線９１は、ウルトラキャパシタ１０が組み立てられたときにとるべき形状に折り曲げられる（または折りたたまれる）。即ち、図３４に関連して、配列されたリード線が「Ｚ］形状をとることが理解されてよい。配列されたリード線９１、９２に「Ｚ折り」を与えて、収縮包装を適用した後、収縮包装は、配列されたリード線９１、９２の周りの位置へと収縮包装が収縮するように加熱されてよく、または他の方法で活性化されてよい。従って、いくつかの実施形態において、配列されたリード線９１、９２は、包装部材によって強化され且つ保護されてよい。Ｚ折りの使用は、エネルギー貯蔵媒体１をキャップ２４内に配置されるフィードスルー１９に連結するときに特に有用である。
【０２００】
言うまでもなく、配列されたリード線９１、９２（即ち各端子８）の各セットをそれぞれの接触子５５、５６に連結するための他の実施形態を実施してよい。例えば、一の実施形態において、中間リード線が、配列されたリード線９１、９２のそれぞれのセットとの連結が容易になるように、フィードスルー１９およびハウジング７の一方に連結される。
【０２０１】
使用される材料は、反応性、誘電性の値、融点、他の材料との接着性、溶接性、摩擦係数、コストおよび他のそのような因子等の特性に従って選択されてよい。（積層された、混合された、または他の方法で組み合わされた等の）材料の組み合わせを用いて所望の特性を提供してよい。
【０２０２】
種々の実施形態において、複数のウルトラキャパシタ１０を一緒に用いて電力供給をもたらすのに有用である。信頼性のある動作を提供するために、個々のウルトラキャパシタ１０を使用前に検査してよい。種々の種類の試験を実施するために、各々のウルトラキャパシタ１０は、取り付けられた複数のウルトラキャパシタ１０と直列または並列に接続される１つのセルとして検査されてよい。種々の技術（溶接等）により接合される異なる金属を用いることにより、接続のＥＳＲを低減することができ、かつ接続の強度を増大させることができる。ウルトラキャパシタ１０間の接続のいくつかの態様をここで導入する。
【０２０３】
いくつかの実施形態において、ウルトラキャパシタ１０は２つの接触子を含む。この２つの接触子は、ガラス−金属シールピン（即ちフィードスルー１９）およびハウジング７の全体の休止（ｅｎｔｉｒｅ  ｒｅｓｔ）である。複数のウルトラキャパシタ１０を直列接続する場合、内部リード線までの距離が最小であり、従って最小の抵抗であるように、ハウジング７の底部（円筒形のハウジング７の場合）の間の相互接続を連結することが望ましいことが頻繁にある。これらの実施形態において、相互接続の対向する端部は通常、ガラス−金属シールピンに連結される。
【０２０４】
相互接続に関して、一般的な種類の溶接は、チップ電気抵抗溶接機を並行して用いることを伴う。溶接は、ピンの上に相互接続の端部を位置調節すること、および相互接続をピンに直接溶接することにより行ってよい。多数の溶接を用いることにより、強度、および相互接続とピンとの接続が増大されるだろう。一般に、ピンに溶接する場合、相互接続の端部の形状を、ピンとよく嵌まり合うように構成することは、短絡を引き起こすであろうピンと重なりあう過剰な材料が実質的に存在しないことを確保するはたらきをする。
【０２０５】
対向するチップ電気抵抗溶接機が、相互接続をピンに溶接するのに用いられてよく、一方、超音波溶接機が、ハウジング７の底部に対する相互接続を溶接するのに用いられてよい。はんだ付け技術は、関連する金属が適合する場合に用いられてよい。
【０２０６】
相互接続に用いられる材料に関して、相互接続に用いられる一般的な種類の材料はニッケルである。ニッケルは、ステンレススチールと良好に溶接され、かつ強い界面を有するので、用いられてよい。例えば相互接続における抵抗を低減するために、他の金属および合金をニッケルの代わりに用いてよい。
【０２０７】
一般に、相互接続のために選択される材料は、ピンにおける材料およびハウジング７における材料との適合性で選択される。例示的材料として、銅、ニッケル、タンタル、アルミニウムおよびニッケル−銅被覆が挙げられる。使用してよい更なる金属として、銀、金、黄銅、白金およびスズが挙げられる。
【０２０８】
ピン（即ちフィードスルー１９）がタンタルから作製される実施形態等のいくつかの実施形態において、相互接続は、短いブリッジ接続を採用する等による、中間の金属を利用してよい。例示的ブリッジ接続としてタンタルの細片（またはストリップ）が挙げられ、それは、アルミニウム／銅／ニッケルの細片をブリッジに溶接するための対向するチップ抵抗溶接機の使用により変更された。次いで、並列する抵抗溶接機が、タンタルの細片をタンタルのピンに溶接するのに用いられる。
【０２０９】
ブリッジは、ハウジング７である接触子において用いられてもよい。例えば、ニッケル片が、ハウジング７の底部に抵抗溶接されてよい。次いで、銅の細片（またはストリップ）がニッケルブリッジに超音波溶接されてよい。この技術は、セルの相互接続の抵抗を低下させるに役立つ。各接続に対して異なる金属を用いることにより、直接接続されたセル間の相互接続のＥＳＲを低減することができる。
【０２１０】
高温環境（即ち、最高で約２１０℃）に対して有用である堅固なウルトラキャパシタ１０の態様をこのように説明してきたが、いくつかの追加の態様をここで提示および／または規定する。
【０２１１】
種々の材料をウルトラキャパシタ１０の構成に用いてよい。ウルトラキャパシタ１０の完全性は、酸素および水分が排除されるべきであり且つ電解質６が漏れるのを防止すべきである場合に不可欠である。このことを達成するために、シーム溶接および任意の他の封止点は、動作に関して意図される温度範囲にわたる気密性に関する基準を満たすべきである。また、選択された材料は、イオン液体および電解質６の配合において用いられてよい溶媒等の他の材料に適合するべきである。
【０２１２】
いくつかの実施形態において、フィードスルー１９は、ＫＯＶＡＲ（商標）（Ｃａｒｐｅｎｔｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ペンシルバニア州レディング）の商標。ＫＯＶＡＲは、真空溶解された鉄−ニッケル−コバルト低膨張合金であって、その化学組成が正確で均一な熱膨張特性を確保する狭い範囲内に制御される合金である）、合金５２（金属に対するガラスおよびセラミック封止に適したニッケル鉄合金）、タンタル、モリブデン、ニオブ、タングステン、ステンレススチール４４６（高温の腐食および酸化に対する良好な耐性を示す、フェライト系の熱処理不可能な（？？）ステンレススチール）およびチタンの少なくとも１つ等の金属から形成される。
【０２１３】
上述の事項を利用するガラス−金属シールのボディ（または本体）は、３０４、３０４Ｌ、３１６および３１６Ｌ合金等の３００シリーズのステンレススチールから製造されてよい。ボディは、Ｉｎｃｏｎｅｌ（圧力および熱に付される極限的環境における設備によく適している耐酸化性および耐食性材料であるオーステナイト系ニッケル−クロム系超合金の仲間）およびＨａｓｔｅｌｌｏｙ（ニッケルおよび様々なパーセンテージ（または割合）のモリブデン、クロム、コバルト、鉄、銅、マンガン、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、炭素およびタングステンを含む高耐食性金属合金）等の種々のニッケル合金の少なくとも１つ等の金属から作製されてもよい。
【０２１４】
ガラス−金属シールにおけるフィードスルー１９と周囲のボディとの間の絶縁材は通常ガラスであり、その組成は、シールの各製造者が所有するものであり、シールが圧縮下にあるか又は適合されるかに依る。他の絶縁性材料をガラス−金属シールにおいて用いてよい。例えば、種々のポリマーをシールにおいて用いてよい。用語「ガラス−金属」シールそれ自体は、単にシールの種類を説明するものであり、シールがガラスを含まなければならないことを暗示することを意味しない。
【０２１５】
ウルトラキャパシタ１０のハウジング７は、例えば型式３０４、３０４Ｌ、３１６および３１６Ｌのステンレススチールから作製されてよい。それらは、１１００、３００３、５０５２、４０４３および６０６１等のいくつかのアルミニウム合金で構成されてもよいが、これに限定されない。種々の多層材料を用いてよく、例えば、ステンレススチール被覆アルミニウムを含んでよい。使用してよい他の限定的でない適合する金属として、白金、金、ロジウム、ルテニウムおよび銀が挙げられる。
【０２１６】
ウルトラキャパシタ１０において用いられてきたガラス−金属シールの特定の例として、２つの異なる種類のガラス−金属シールが挙げられる。第１のガラス−金属シールは、米国における所在地がニューヨーク州エルムズフォードであるＳＣＨＯＴＴにより提供される。この実施形態は、ステンレススチールピン、ガラス絶縁体およびステンレススチールボディを用いる。第２のガラス−金属シールは、オハイオ州シンシナティのＨＥＲＭＥＴＩＣ  ＳＥＡＬ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹにより提供される。この第２の実施形態は、タンタルピン、ガラス絶縁体、およびステンレススチールボディを使用する。種々の実施形態の様々な寸法が提示されてよい。種々の実施形態の様々な寸法が提示されてよい。
【０２１７】
ガラス−金属シールの追加の実施形態として、アルミニウムシールおよびアルミニウムボディを使用する実施形態が挙げられる。ガラス−金属シールの更にもう１つの実施形態は、エポキシまたは他の絶縁材（セラミックまたはシリコン等）を用いたアルミニウムシールを含む。
【０２１８】
ガラス−金属シールの多数の態様を要求通りに構成してよい。例えば、ハウジングおよびピンの寸法ならびにピンおよびハウジングの材料を必要に応じて変更してよい。ピンは管状または固体のピンであることも可能であり、一のカバーにおいて複数のピンを有することが可能である。ピンに用いられる最も一般的な種類の材料はステンレススチール合金、銅をコアとする（ｃｏｐｐｅｒ  ｃｏｒｅｄ）ステンレススチール、モリブデン、白金−イリジウム、種々のニッケル−鉄合金、タンタルおよび他の金属であるが、いくつかの非遷移材料（アルミニウム等）を用いてよい。ハウジングは通常、ステンレススチール、チタンおよび／または種々の他の材料から形成される。
【０２１９】
ウルトラキャパシタ１０の組み立てにおいて、種々の固定技術を用いてよい。例えば、かつ溶接に関して、種々の溶接技術を用いてよい。下記のものは、溶接の種類および種々の目的の実例となる列挙であり、その目的のために、各種類の溶接を用いてよい。
【０２２０】
超音波溶接は、とりわけ、アルミニウムのタブを集電体に溶接すること；タブを底部の被覆カバーに溶接すること；ジャンパー（または跳び越し導通線）タブを、ガラス−金属シールピンに接続される被覆ブリッジに溶接すること；およびゼリーロールのタブを一緒に溶接することに用いられてよい。パルス溶接または抵抗溶接は、とりわけ、リード線を缶の底部またはピンに溶接すること；リード線を集電体に溶接すること；ジャンパーを被覆ブリッジに溶接すること；被覆ブリッジを端子８に溶接すること；リード線を底部のカバーに溶接することに用いられてよい。レーザー溶接は、とりわけ、ステンレススチールのカバーをステンレススチールの缶に溶接すること；ステンレススチールのブリッジをステンレススチールのガラス−金属シールピンに溶接すること；および栓を注入口の中へと溶接することに用いられてよい。ＴＩＧ溶接は、とりわけ、アルミニウムのカバーをアルミニウムの缶に封止すること；およびアルミニウムシールを所定の位置に溶接することに用いられてよい。冷間溶接（または冷間圧接）（強い力により金属を一緒に圧縮すること）は、とりわけ、アルミニウムのボール／留め具を注入口に圧力嵌めされることにより注入口を封止するのに用いられてよい。
【０２２１】
例示的ウルトラキャパシタ１０の物理的態様をここで提示する。下記の表において、用語「タブ」は一般に上述の「リード線」を指すこと；用語「ブリッジ」および「ジャンパー」もまた、リード線の態様について言及していること（例えば、ブリッジはフィードスルーまたは「ピン」に連結されてよく、一方、ジャンパーはブリッジをタブまたはリード線に接続するのに有用である）に留意されたい。様々な接続を用いることにより、組み立てプロセスが容易になってよく、特定の組み立て技術が利用されてよい。例えば、ブリッジは、ピンにレーザー溶接または抵抗溶接されてよく、超音波溶接によりジャンパーに溶接されてよい。
【０２２２】
【表７】
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【０２２３】
【表８】
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【０２２４】
【表９】
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【０２２５】
【表１０】
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【０２２６】
ウルトラキャパシタ１０における純度の実証として、封止されたウルトラキャパシタ１０のハウジング７を開き、不純物に関して貯蔵セル１２をサンプリングした。セル１２からの電極、セパレータおよび電解質に関して、カール・フィッシャー法を用いて含水量を測定した。測定は３回行って平均値を求めた。
【０２２７】
電極およびセパレータの含水量（即ち水分のレベル）はそれぞれ、３４３．３ｐｐｍ（重量パーセント当たり）および１５２．６ｐｐｍ（重量パーセント当たり）であることがわかった。電解質６中の含水量を測定するために、閉じたセルから得られた１．１ｍｌの電解質を４ｍｌの精製電解質と混合した。次いで、混合物の含水量を測定した。加えられた電解質中の含水量（６０．３ｐｐｍ）を知ることにより、セルから取り出された電解質の含水量を決定した。従って、密封されたウルトラキャパシタ１０内の電解質６の含水量は１５．５ｐｐｍであった。ウルトラキャパシタ１０におけるハロゲン化物含有量はイオン選択性電極（ＩＳＥ）を用いて測定した。平均塩化物（Ｃｌ−）イオン含有量は、電解質６において９０．９ｐｐｍであることがわかり、一方、平均フッ化物（Ｆ−）含有量は０．２５ｐｐｍであることがわかった．
【０２２８】
一般に、ウルトラキャパシタ内の汚染物質のキャラクタリゼーション方法は、ハウジング７を破壊してその内容物にアクセスすること、内容物をサンプリングすること及び試料を分析することを含む。本明細書の他の場所に開示される技術を、キャラクタリゼーションを支援するのに用いてよい。
【０２２９】
ウルトラキャパシタおよびその構成要素（電極、電解質およびセパレータを含む）における不純物の正確な測定を確保するために、グローブボックス内の不活性環境等の適切な環境において組み立ておよび分解を行ってよい。
【０２３０】
図３５〜３８は例示的ウルトラキャパシタ１０の性能を表すグラフである。図３５および３６は、１．７５ボルトおよび１２５℃におけるウルトラキャパシタ１０の性能を表す。図３７および３８は、１．５ボルトおよび１５０℃におけるウルトラキャパシタ１０の性能を表す。
【０２３１】
一般に、ウルトラキャパシタ１０は、種々の環境条件および要求事項の下で用いられてよい。例えば、端子電圧は約１００ｍＶ〜１０Ｖの範囲であってよい。周囲温度は約−４０℃〜＋２１０℃の範囲であってよい。通常の高温周囲温度は＋６０℃〜＋２１０℃の範囲である。
【０２３２】
図３９〜４３は、例示的ウルトラキャパシタ１０の性能を表す追加のグラフである。これらの例において、ウルトラキャパシタ１０は閉じたセル（即ちハウジング）であった。ウルトラキャパシタを、１００ｍＡの充放電で、０．５ボルトに充電し、抵抗測定し、１０ｍＶに放電に放電し、１０秒間休止し、その後再びサイクルさせて、１０回サイクルさせた。
【０２３３】
表１１および１２はウルトラキャパシタ１０の実施形態に関する比較性能データを提示する。性能データは、示されるように種々の作動条件に関して収集された。
【０２３４】
【表１１】
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【０２３５】
【表１２】
2020115581.tif 000013
【０２３６】
このように、表１１および１２において提示されるデータは、本明細書における教示事項が極限条件におけるウルトラキャパシタの動作を可能にすることを実証している。このように製造されるウルトラキャパシタは、例えば、（約２Ｖ未満の電圧および約１５０℃未満の温度に保持される間、）セル体積１ミリリットル当たり約１ｍＡ未満の漏れ電流および５００時間において約１００パーセント未満のＥＳＲ増加を示してよい。ウルトラキャパシタの種々の要求（例えば電圧および温度）の間でトレードオフがなされるので、ウルトラキャパシタの性能評価が管理されてよく（例えば、キャパシタンス、ＥＳＲの増加率）、特定のニーズに適応するように調節されてよい。上述の事項に関連して、「性能評価」は、動作の状態を記述するパラメータに関する値に関連する一般に常套的な定義によって与えられることに留意されたい。
【０２３７】
表１１および本明細書の他の箇所において提示されるキャパシタンスおよびＥＳＲの測定は、一般に公知の方法に従うことに留意されたい。まず第１に、キャパシタンスを測定するための技術を考慮されたい。
【０２３８】
キャパシタンスは多数の方法で測定してよい。一の方法は、公知の電流が（「放電」の間に）ウルトラキャパシタから取り出され且つ（「充電」の間に）ウルトラキャパシタに供給される間に、キャパシタ端子において示される電圧のモニタリングを含む。より具体的には、理想的なキャパシタが下記方程式に支配されるという事実を用いてよい。
Ｉ＝Ｃ＊ｄＶ／ｄｔ
式中、Ｉは充電電流を表し、Ｃはキャパシタンスを表し、ｄＶ／ｄｔは、理想的なキャパシタ電圧Ｖの時間導関数を表す。理想的なキャパシタは、とりわけ、内部抵抗がゼロであり且つキャパシタンスが電圧に依存しないものである。充電電流Ｉが一定である場合、電圧Ｖは時間に対して線形（または直線的）であり、従って、ｄＶ／ｄｔは、その直線の傾きとして又はΔＶ／ΔＴとして計算されてよい。尤も、この方法は一般に概算であり、キャパシタの等価直列抵抗（ＥＳＲ降下）によってもたらされる電圧差は、キャパシタンスの計算または測定において考慮されるべきである。等価直列抵抗（ＥＳＲ）は一般に、キャパシタ内の散逸的な影響または他の影響の集中素子近似値であってよい。キャパシタの挙動はしばしば、ＥＳＲと等しい抵抗値を有する抵抗器と直列に配置される理想的キャパシタを含む回路モデルから導かれる。一般に、これにより、実際のキャパシタの挙動の良好な概算が得られる。
【０２３９】
キャパシタンスを測定する一の方法において、内部抵抗が実質的に電圧に依存せず且つ充電電流または放電電流が実質的に固定される場合、ＥＳＲ降下の影響は大部分において無視してよい。その場合、ＥＳＲ降下は、一定であると近似してよく、上述の定電流充電または放電の間における電圧変化の計算結果から必然的に差し引かれる。その結果、電圧における変化は実質的に、キャパシタにおいて貯蔵される電荷における変化の反映である。従って、電圧におけるその変化は、計算により、キャパシタンスの指標と見なしてよい。
【０２４０】
例えば、定電流放電の間、一定電流Ｉが知られている。測定時間間隔ΔＴの間、放電の間の電圧の変化ΔＶを測定し、電流値Ｉを比率ΔＶ／ΔＴで除することにより、キャパシタンスの近似値（または概算値）が得られる。Ｉがアンペア、ΔＶがボルト、かつΔＴが秒で測定される場合、得られるキャパシタンスはファラッド単位のものだろう。
【０２４１】
ＥＳＲの概算について考える場合、ウルトラキャパシタの等価直列抵抗（ＥＳＲ）は多数の方法で測定してもよい。一の方法は、公知の電流が（「放電」の間に）ウルトラキャパシタから取り出され又は（「充電」の間に）ウルトラキャパシタに供給される間に、キャパシタ端子において示される電圧のモニタリングを含む。より具体的には、ＥＳＲが下記方程式に支配されるという事実を用いてよい。
Ｖ＝Ｉ＊Ｒ
式中、Ｉは効果的にＥＳＲを通過する電流を表し、ＲはＥＳＲの抵抗値を表し、ＶはＥＳＲ（ＥＳＲ降下）によりもたらされる電圧差を表す。ＥＳＲは一般に、ウルトラキャパシタ内の散逸的な影響または他の影響の集中素子近似値であってよい。ウルトラキャパシタの挙動はしばしば、ＥＳＲと等しい抵抗値を有する抵抗器と直列に配置される理想的なキャパシタを含む回路モデルから算出される。一般に、これにより、実際のキャパシタの挙動の良好な概算が得られる。
【０２４２】
ＥＳＲを測定する一の方法において、休止中であったキャパシタ（実質的な電流で充電または放電されなかったキャパシタ）からの放電電流を引き出し始めてよい。キャパシタにおいて貯蔵される電荷の変化に起因する、キャパシタによって示される電圧の変化が、測定される電圧変化と比較して小さい時間間隔の間、その測定される電圧変化は実質的に、キャパシタのＥＳＲの反映である。これらの条件の下で、キャパシタによって示される即時の電圧変化は、計算により、ＥＳＲの指標と見なしてよい。
【０２４３】
例えば、キャパシタからの放電電流の流れを開始させるとき、測定間隔ΔＴにわたって即時の電圧変化ΔＶが示されてよい。測定間隔ΔＴの間に公知の電流Ｉにより放電されるキャパシタのキャパシタンスＣが、測定される電圧変化ΔＶと比較して小さい限りにおいて、その時間間隔ΔＴの間のΔＶを放電電流Ｉで除して、ＥＳＲの近似値を得てよい。Ｉがアンペアで測定され、ΔＶがボルトで測定される場合、ＥＳＲの結果はΩｓの単位を有するだろう。
【０２４４】
ＥＳＲおよびキャパシタンスの両方が周囲温度に依存し得る。従って、関連する測定は、測定の間、使用者が対象とする特定の周囲温度にウルトラキャパシタ１０を付すことを必要とし得る。
【０２４５】
漏れ電流の性能要件は一般に、特定の用途において普及している環境条件によって規定される。例えば、体積が２０ｍＬのキャパシタに関して、漏れ電流の実用限界は１００ｍＡを下回ってよい。本明細書において言及する場合、ウルトラキャパシタ１０の「体積漏れ電流」は一般に、漏れ電流をウルトラキャパシタ１０の体積で除したものを指し、例えばｍＡ／ｃｃの単位で表されてよい。同様に、ウルトラキャパシタ１０の「体積キャパシタンス」は一般に、ウルトラキャパシタ１０のキャパシタンスをウルトラキャパシタ１０の体積で除したものを指し、例えばＦ／ｃｃの単位で表されてよい。加えて、ウルトラキャパシタ１０の「体積ＥＳＲ」は一般に、ウルトラキャパシタ１０のＥＳＲにウルトラキャパシタ１０の体積を乗じたものを指し、例えばΩｓ・ｃｃの単位で表されてよい。
【０２４６】
特定の温度における体積漏れ電流を低減するための一の手段は、その温度における作動電圧を低減することであることに留意されたい。特定の温度における体積漏れ電流を低減するためのもう１つの手段は、ウルトラキャパシタの空隙の体積を増大させることである。漏れ電流を低減するための更にもう１つの手段は、電極３におけるエネルギー貯蔵媒体１の充填量を低減することである。
【０２４７】
ウルトラキャパシタ１０が特に有用である種々の環境が存在し得る。例えば、自動車用途において、１０５℃の周囲温度が実現されてよい（この場合、キャパシタの実用上の寿命は約１年〜２０年に及ぶだろう）。地熱井戸の掘削等のためのいくつかのダウンホール（ｄｏｗｎｈｏｌｅ）用途において、３００℃以上の周囲温度が達成されてよい（この場合、キャパシタの実用上の寿命は約１００時間〜１０，０００時間の範囲だろう）。
【０２４８】
キャパシタの「寿命」もまた一般に、特定の用途によって規定され、通常は、漏れ電流における特定の割合（またはパーセンテージ）の増加または（所定の用途に対して適切である又は決定力がある）別のパラメータの低下によって示される。例えば、一の実施形態において、自動車用途におけるキャパシタの寿命は、漏れ電流がその初期（寿命の初期または「ＢＯＬ」）値の２００％に増加した時間として定義されてよい。
【０２４９】
電解質６は、高い熱安定性、低いガラス転移温度（Ｔｇ）、粘度、特定のレオペクチック（ｒｈｏｅｐｅｃｔｉｃ）またはチキソトロピー特性（例えば、温度に依存するもの）ならびに高い伝導度および広範囲の温度にわたって良好な電気性能を示すこと等の所望の特性を示すように選択してよい。例として、電解質６は、電極３の離隔が確保されるように、高度な流動性（ｆｌｕｉｄｉｃｉｔｙ）を有してよく、または、対照的に、実質的に固体であってよい。従って、所望の特性を示す電解質６の他の実施形態が同様に用いられてよく、または上述のいずれかのものと共に用いられてよい。
【０２５０】
「ピーク電力密度」は、ピークデバイス電圧の２乗の１／４倍をデバイスの等価直列抵抗で除したものである。「エネルギー密度」は、ピークデバイス電圧の２乗の１／２倍にデバイスのキャパシタンスを乗じたものである。
【０２５１】
本発明の目的のために、ウルトラキャパシタ１０は約０．０５ｃｃ〜約７．５リットルの範囲の体積を有してよい。
【０２５２】
規格化されたパラメータの公称値は、規格化されたパラメータ（例えば体積漏れ電流）に規格化指数（例えば体積）を乗じる又は規格化されたパラメータ（例えば体積漏れ電流）を規格化指数（例えば体積）で除することにより得られ得る。例えば、１０ｍＡ／ｃｃの体積漏れ電流および５０ｃｃの体積を有するウルトラキャパシタの公称漏れ電流は、体積漏れ電流と体積の積、５００ｍＡである。一方、２０ｍΩ・ｃｃの体積ＥＳＲおよび５０ｃｃの体積を有するウルトラキャパシタの公称ＥＳＲは、体積ＥＳＲおよび体積の商（ｑｕｏｔｉｅｎｔ）、０．４ｍΩである。
【０２５３】
特定のウルトラキャパシタ１０の体積は、１つのハウジング内のいくつかの貯蔵セルを、それらが電気的に並列または直列であるように結合することにより拡大してよい（例えばいくつかのゼリーロールを一緒に溶接する）。
【０２５４】
比較的小さい体積を示すウルトラキャパシタ１０の実施形態は、ウルトラキャパシタ１０の電極３が互いに対向し、少なくとも１つの電極３がガラス−金属シールに対する内部接触を有し、他の電極３がハウジングまたはガラス−金属シールに対する内部接触を有するように、角柱状の形状因子で作製されてよい。
【０２５５】
本明細書の教示事項は単に例示を目的とするものであり、本発明を限定するものでないことが理解されるべきである。更に、当業者は、追加の構成要素、構成、配置等が実現されてよいが、本発明の範囲内のままであることを理解するだろう。例えば、層、電極、リード線、端子、接触子、フィードスルー、キャップ等の構成は、本明細書に開示される実施形態から様々であってよい。一般に、電極を使用する（１または複数の）ウルトラキャパシタの構成要素の設計および／または用途は、システム設計者、製造者、オペレータおよび／または使用者のニーズおよび任意の特定の状況において提示される要求のみによって限定される。
【０２５６】
更に、種々の他の構成要素が含まれてよく、本明細書における教示事項の態様を提供するために所望され得る。例えば、追加の材料、材料の組み合わせ及び／又は材料の省略が、本明細書の教示事項の範囲内である加えられた実施形態を提供するのに用いられてよく、「適合する」、「構成する」、「構築する」等の用語は、本明細書において開示される技術および意図される結果をもたらすための他の類似の技術（現在公知であってよく、または後で考案されてよい）のいずれかの適用を含むと考えられ得る。
【０２５７】
本発明または本発明の（１または複数の）実施形態の要素（または成分）を導入する場合、冠詞「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、１以上の要素（または成分）が存在することを意味することが意図される。同様に、形容詞「もう１つの（または別の）」は、要素（または成分）を導入するのに用いられる場合、１以上の要素（または成分）を意味することが意図される。用語「含む」、「有する」および「含有する」は、列挙された要素以外の追加の要素が存在し得るように包含的であることが意図される。
【０２５８】
本願において、構成要素（例えば電極材料、電解質等）、条件（例えば、温度、種々のレベルにおける種々の不純物がないこと）および性能特性（例えば、初期容量と比較したサイクル後の容量、低い漏れ電流等）を含む種々の変数が記載されているが、これらに限定されない。これらのいずれかの変数の任意の組み合わせが本発明の実施形態を規定可能であることが理解されるべきである。例えば、特定の温度の下で、特定の量より少ない不純物と共に、特定の値のサイクル後容量および漏れ電流で操作される特定の電極材料と特定の電解質との組み合わせ（これらの変数は可能性として含まれるが特定の組み合わせは明示的に提示されない）は、本発明の一の実施形態である。当業者に明らかであるように、物品、構成要素、条件および／または方法もまた、他の実施形態を規定するために、本明細書において列挙される変数から具体的に選択可能である。
【０２５９】
種々の構成要素または技術が、特定の必要または有用な機能性または特徴をもたらしてよいことが理解されるだろう。従って、これらの機能および特徴は、添付の特許請求の範囲およびその変形の裏付けとして必要とされ得るので、本明細書の教示事項の一部および開示される発明の一部として本質的に含まれると理解される。
【０２６０】
例示的実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更を行ってよく、本発明の要素を均等物で置き換えてよいことが理解されるだろう。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく特定の機器、状況または材料を本発明の教示事項に適合させるために多数の変形が理解されるだろう。従って、本発明は、本発明を実施するために検討される最良の形態として開示される特定の実施形態に限定されず、本明細書に添付される特許請求の範囲によって解釈されるべきであることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年4月22日(2020.4.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極、負極、セパレータ、および電解質を含み、密封されたハウジング内に収容されたエネルギー貯蔵セル
を含むウルトラキャパシタであって、
７２時間までの時間間隔の終了時において測定したとき、４Ｖの動作電圧において約８０℃〜２１０℃の温度範囲内で実質的に一定の温度に保持される間、ウルトラキャパシタの体積漏れ電流が約１０ｍＡ／ｃｃ未満であり；
エネルギー貯蔵セルは、電解質で濡らされた正極および負極を含み、各々の電極は、集電体に取り付けられ、または接触し、または集電体を被覆するとともに、電解質に対して多孔性のセパレータによって互いに離隔されており、
密封されたハウジングおよびエネルギー貯蔵セルの全体にわたって、水分の総濃度が１０００ｐｐｍ未満に保持され、電解質中のハロゲン化物イオンの総濃度が１０００ｐｐｍ未満に保持され、電解質中の金属種の総濃度が１０００ｐｐｍ未満に保持され、溶媒および電解質前駆体からの不純物の総濃度が１０００ｐｐｍ未満に保持される、ウルトラキャパシタ。
【請求項２】
正極および負極の少なくとも一方が炭素質エネルギー貯蔵媒体を含む、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項３】
炭素質エネルギー貯蔵媒体が、活性炭、炭素繊維、レーヨン、グラフェン、エアロゲル、炭素布およびカーボンナノチューブの少なくとも１つを含む、請求項２に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項４】
炭素質エネルギー貯蔵媒体の含水量が約５００ｐｐｍ未満である、請求項２に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項５】
電解質が、カチオンおよびアニオンを含有するイオン液体を含む、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項６】
カチオンが、アンモニウムカチオン、イミダゾリウムカチオン、官能性イミダゾリウムカチオン、オキサゾリウムカチオン、ホスホニウムカチオン、ピペリジニウムカチオン、ピラジニウムカチオン、ピラゾリウムカチオン、ピリダジニウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピリミジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、スルホニウムカチオン、チアゾリウムカチオン、トリアゾリウムカチオン、グアニジウムカチオン、イソキノリニウムカチオン、ベンゾトリアゾリウムカチオン、およびビオロゲン型カチオンからなる群から選択される、請求項５に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項７】
カチオンが、１−（３−シアノプロピル）−３−メチルイミダゾリウム、１，２−ジメチル−３−プロピルイミダゾリウム、１，３−ビス（３−シアノプロピル）イミダゾリウム、１，３−ジエトキシイミダゾリウム、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム、１−デシル−３−メチルイミダゾリウム、１−ブチル−１−メチルピペリジニウム、１−ブチルピリジニウム、１−ブチル−４−メチルピリジニウム、および１−プロピル−３−メチルピリジニウムからなる群から選択される、請求項６に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項８】
アニオンが、ビス（トリフルオロメタンスルホナート）イミド、トリス（トリフルオロメタンスルホナート）メチド、ジシアナミド、テトラフルオロボラート、ヘキサフルオロホスファート、トリフルオロメタンスルホナート、ビス（ペンタフルオロエタンスルホナート）イミド、チオシアナート、およびトリフルオロ（トリフルオロメチル）ボラートからなる群から選択される、請求項５に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項９】
電解質が、アセトニトリル、アミド、ベンゾニトリル、ブチロラクトン、環状エーテル、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホン、ジオキサン、ジオキソラン、ギ酸エチル、エチレンカーボナート、エチルメチルカーボナート、ジメチルカーボナート、ジエチルカーボナート、プロピレンカーボナート、ジブチルカーボナート、ラクトン、ギ酸メチル、メチルプロピオナート、メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフラン、ニトロベンゼン、ニトロメタン、ｎ−メチルピロリドン、スルホラン、テトラメチレンスルホン、チオフェン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、炭酸エステル、γ−ブチロラクトン、およびトリシアノヘキサンからなる群から選択される溶媒を更に含む、請求項５に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１０】
電解質の含水量が約５００ｐｐｍ未満である、請求項５に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１１】
セパレータが、ガラス繊維、セラミック、酸化アルミニウム、およびポリマーからなる材料の群から選択される、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１２】
セパレータが、ガラス強化プラスチック、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド、およびポリエーテルエーテルケトンの少なくとも１つを含むポリマーである、請求項１１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１３】
セパレータの含水量が約５００ｐｐｍ未満である、請求項１２に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１４】
体積漏れ電流が約１ｍＡ／ｃｃ未満である、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１５】
体積漏れ電流が約０．１ｍＡ／ｃｃ未満である、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１６】
体積漏れ電流が約０．０１ｍＡ／ｃｃ未満である、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１７】
体積漏れ電流が約０．０００１ｍＡ／ｃｃ未満である、請求項１に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１８】
温度範囲が約１００℃〜約２１０℃である、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のウルトラキャパシタ。
【請求項１９】
温度範囲が約１５０℃〜約２１０℃である、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のウルトラキャパシタ。
【外国語明細書】
2020115581000001.pdf