(57)【要約】【課題】電気二重層コンデンサの電気特性であるＥＳＲと静電容量について、特に高温環境下における品質向上を達成する。【解決手段】少なくとも１つの電気化学セルを含む電気二重層コンデンサが提供される。電気化学セルは、各々が電気化学的に活性な粒子(例えば炭素)の多孔質マトリックスを含有する電極(例えば２つの電極)を含む。水ベースの電解質が、多孔質マトリックスに接触するように配置される。本発明によれば、電解質は、特に高温で電気化学的に活性な粒子のためのバインダーとして作用し、これによって電解質損失を減少させる陰イオンポリマーを含む。ポリマーの陰イオンの性質は、腐食性の多価の酸が存在する状況でも安定のままであることを可能にし、電荷密度を増加させるために電解質中で使用される。【選択図】図１
2010226111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学セルを含む電気二重層コンデンサであって、前記セルは、
各々が、電気化学的に活性な粒子の多孔質マトリックスを含む第１電極及び第２電極と、
前記電気化学的に活性な粒子に接触するように配置された水ベースの電解質と、
を備え、前記電解質が、陰イオンポリマー及び多価の酸を含む
ことを特徴とする電気二重層コンデンサ。 
【請求項２】
前記陰イオンポリマーが、スルホン酸塩官能基を含むことを特徴とする請求項１に記載の電気二重層コンデンサ。
【請求項３】
前記陰イオンポリマーがビニル芳香族モノマーから形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気二重層コンデンサ。
【請求項４】
前記ビニル芳香族モノマーがスチレンであることを特徴とする請求項３に記載の電気二重層コンデンサ。
【請求項５】
前記陰イオンポリマーが、ポリ（スチレンスルホン酸）、ポリ（スチレンスルホン酸）の塩、又はその混合物を含むことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の電気二重層コンデンサ。
【請求項６】
前記多価の酸が硫酸を含むことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の電気二重層コンデンサ。
【請求項７】
前記電解質中の前記陰イオンポリマーに対する前記多価の酸の重量比が、約２：１から約４０：１まで、好ましくは、約１０：１から 約２０：１までの範囲であることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の電気二重層コンデンサ。
【請求項８】
前記陰イオンポリマーが、前記水ベースの電解質の約０．０５重量％から約１５重量％までを構成し、前記多価の酸が前記水性電解質の約１０重量％から約７０重量％までを構成することを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の電気二重層コンデンサ。
【請求項９】
前記陰イオンポリマーが、前記水ベースの電解質の約０．５重量％から約５重量％までを構成し、前記多価の酸が、前記水性電解質の約２５重量％から約５０重量％までを構成することを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の電気二重層コンデンサ。
【請求項１０】
水が、前記電解質の約３０重量％から約９０重量％、好ましくは約５０重量％から約７０重量％を構成することを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の電気二重層コンデンサ。
【請求項１１】
前記電気化学的に活性な粒子が炭素に富む粒子を含むことを特徴とする請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の電気二重層コンデンサ。
【請求項１２】
前記電極がチタンを含むことを特徴とする請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の電気二重層コンデンサ。
【請求項１３】
前記セルが、前記２つの電極間に配置された浸透性のセパレータをさらに含むことを特徴とする請求項１から請求項１２までのいずれか１項記載の電気二重層コンデンサ。
【請求項１４】
多数の前記電気化学セルを含むことを特徴とする請求項１から請求項１３までのいずれか１項に記載の電気二重層コンデンサ。
【請求項１５】
温度７０℃、動作周波数１２０Hzで測定した等価直列抵抗が、約１００オーム以下、好ましくは約０．１から約５０ミリオームの範囲であることを特徴とする請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載の電気二重層コンデンサ。
【請求項１６】
温度７０℃における静電容量が、１平方センチメ−トル当り約１ミリファラッド以上、好ましくは約５から約５０ミリファラッドの範囲であることを特徴とする請求項１から請求項１５までのいずれか１項に記載の電気二重層コンデンサ。
【請求項１７】
電極に接触するようにペーストを配置することを含む、電気二重層コンデンサの電気化学セルを形成する方法であって、
前記ペーストが電気化学的に活性な粒子と水ベースの電解質を含み、
前記電解質が多価の酸と陰イオンポリマーを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記陰イオンポリマーが、スルホン酸塩官能基を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記陰イオンポリマーが、スチレンモノマーから形成されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記陰イオンポリマーが、ポリ（スチレンスルホン酸）、ポリ（スチレンスルホン酸）の塩、若しくはその混合物であることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記多価の酸が硫酸を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記ペースト中の前記多価の酸と前記陰イオンポリマーの重量比が、約２：１から約４０：１までであることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
前記ペースト中の前記多価の酸と前記陰イオンポリマーの重量比が、約１０：１から約２０：１までであることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
前記電気化学的に活性な粒子が炭素に富む粒子を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２５】
前記電極がチタンを含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
電気二重層コンデンサは、一般に導電性の粒子(例えば活性炭)から形成された多孔質マトリックスを含む１対の分極性電極を使用している。この多孔質マトリックスには、液体電解質が含浸されており、この電解質として、現実には水性物質が用いられている。多孔質材料の有効表面積、及び電極間の小さい間隔によって、得られるコンデンサは、大きな静電容量値を達成できる。それにも拘わらず、そのようなコンデンサにしばしば付随する１つの問題として、高温環境にさらされた時に水性の電解質が熱膨張を起こす傾向を示すことが挙げられる。これは、コンデンサから電解質が漏洩することの原因となり、その結果、静電容量の減少及び等価直列抵抗(ＥＳＲ)の増加を招くことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】米国特許第５，７２６，１１８号公報
【特許文献２】米国特許第５，８５８，９１１号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２００３／０１５８３４２号
【特許文献４】米国特許第６，７９０，５５６号公報
【特許文献５】米国特許第６、５７６，３６５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そのような事情から、コンデンサが高温環境にさらされた場合であっても、良好な電気的性能を示すことができる改善された電気二重層コンデンサに対する必要性が現実に存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一実施形態によれば、電気化学セルからなる電気二重層コンデンサが開示される。この電気化学セルは、電気化学的に活性な粒子の多孔質マトリックスを含む第１及び第２電極を備える。このセルは又、上記電気化学的に活性な粒子に接触するように配置された、水ベースの電解質を含む。 この電解質は、陰イオンポリマー及び多価の酸を含んでいる。本発明の別の実施形態によれば、電気二重層コンデンサの電気化学セルを形成する方法が開示される。この方法は、電気化学的に活性な粒子と多価の酸及び陰イオンポリマーを含む水ベースの電解質とを含有するペーストを、電極に接触するように配置することからなる。
本発明の他の特徴および態様は、後でより詳しく述べる。
当業者に向けられた、最良の実施形態を含む、本発明の完全で、実施可能とするための開示は、特に本明細書の以下の部分において、添付の図面を参照して示される。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】本発明によって形成されたコンデンサの一実施形態の断面図である。
【図２】本発明のコンデンサに使用することができる電気化学セルの一実施形態の分解図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
ここでの記載は、例示的な実施形態についての説明に過ぎず、本発明の広い概念を限定するように意図されたものではなく、本発明の広い概念が、この例示的な実施形態において具体化されていることを、当業者は理解すべきである。
【０００７】
概して言えば、本発明は、少なくとも一つの電気化学セルを含む電気二重層コンデンサに関するものである。電気化学セルは電極(例えば２つの電極)を含み、その電極の各々が電気化学的に活性な粒子(例えば炭素)の多孔質マトリックスを含む。水ベースの電解質が、多孔質マトリックスに接触するように配置されている。本発明によれば、電解質には、電気化学的に活性な粒子のためのバインダとして作用し、それによって電解質の損失、特に高温での損失を減少させる陰イオン ポリマーが含まれる。ポリマーは性質が陰イオンであるため、一般に親水性であり、そのために、水の存在下でバインダ特性を保持することができる。このポリマーの陰イオンとしての性質は、腐食性である多価の酸の存在下でも該ポリマーが安定であり続けることを可能とするもので、それは電荷密度を増強するために電解質に使用される。こうして、本発明の効果として、高温環境(例えば、７０℃及びそれ以上)でさえも良好な電気的性能（例えば高い静電容量及び低いＥＳＲ)を示すコンデンサを形成することが可能になる。
【０００８】
水ベースの電解質に使用される陰イオンポリマーは、典型的には、１又はそれ以上の陰イオン官能基を含むものであり、この官能基は、ポリマー骨格にペンダント結合されたもの、及び／又はポリマー骨格内に含まれるものとすることができる。
適切な陰イオン基は、例えば、カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸塩及び／又は他の負電荷をもったイオン化可能な基を含む。ポリマー骨格は、芳香族モノマー、脂肪族モノマー及びこれらの組み合わせといった、種々異なるモノマーから形成することができる。陰イオンポリマーの形成に特に適したモノマーは、スチレン、２−ビニルナフタリン、アルファメチルスチレン、３−メチルスチレン、４−メチルスチレン、２，４−ジメチルスチレン、２、５−ジメチルスチレン、３、５−ジメチルスチレン、２，４，６−トリメチルスチレン、４級ブチルスチレン、４−メトキシスチレン, ４−エトキシスチレン, ２−クロロスチレン, ３−クロロスチレン, ４−クロロスチレン, ２，６−ジクロロスチレン, ４−ブロモスチレン,４−アセトキシスチレン、４−ハイドロキシスチレン、４−アミノスチレン、パラ−ジメチルエトキシシロキシスチレン、２−ビニルピリジン、４−ビニルピリジン、ビニル安息香酸、ビニル４級ブチル安息香酸、ビニルカルバゾ−ル、ビニルフェロセンといった、ビニル芳香族のモノマーである。  そのような陰イオンポリマーの具体例には、ポリ(スチレンスルホン酸)、ポリ(2−アクリルアミド−2−メチル−1−プロパン・スルホン酸)、ポリ(エーテルエーテルケトン)、スルホン化されたリグニン、ポリ(エチレンスルホン酸)、ポリ(メタクリルオキシエチルスルホン酸)等のようなスルホン化されたポリマー、ポリ(アクリル酸)、ポリ(メタクリル酸)のようなカルボキシル基含有ポリマー、カラギナン等のようなスルホン化されたポリマー、上述のポリマーのいずれかの塩類、及びそれらの組合せが含まれる。このようなポリマーの塩類には、ナトリウム、カリウム、カルシウム、リチウム、セシウム、亜鉛、銅、鉄、アルミニウム、ジルコニウム、ランタン、イットリウム、マグネシウム、ストロンチウム、セリウム等のような金属陽イオンが含まれる。これら塩類の例は、例えば、ポリ（スチレンスルホン酸）のナトリウム塩もしくはリチウム塩を含むことができる。
【０００９】
上に示したように、水ベースの電解質は又、２又はそれ以上(例えば、２、３など)の陽子の解離を行うことができる多価の酸を含む。
使用することができる好適な多価の酸の幾つかの例には、例えば、硫化水素（２価）、硫酸（２価）、亜硫酸（２価）、リン酸（３価）、シュウ酸（２価）、炭酸（２価）、マロン酸（２価）等が含まれる。硫酸（Ｈ2ＳＯ4）は、例えば、一つの陽子によって重硫酸陰イオン（ＨＳＯ4-）を形成し、二つ目の陽子によって硫酸陰イオン（ＳＯ42-）を形成することができる。勿論、電解質は又、硝酸、亜硝酸、塩酸、過塩素酸、よう化水素酸、沸化水素酸等のような一価の酸化合物を含むことができる。
【００１０】
電解質成分の相対的濃度は、一般的に、コンデンサとしての電気的性能のバランスを達成するために選定される。例えば、陰イオンポリマーが高濃度であるほど、電解質が高温にさらされた時の安定性を高めることになるが、濃度が高過ぎると、電解質の導電率や最終的なコンデンサの静電容量値に悪影響を及ぼすことになる。この点に関し、陰イオンポリマーと多価の酸との重量比として、約２：１〜約４０：１、ある実施形態では約５：１〜約３０：１、ある実施形態では約１０：１〜約２０：１を採用すると、所望の電気的な性能が達成されることを、本発明者は発見した。例えば、電解質の重量に対し、陰イオンポリマーを、約０．１重量％〜約１０重量％、ある実施形態では、約０．０５重量％〜約１５重量％、ある実施形態では約０．５重量％〜 約５重量％となるようにすることができる。同様に、電解質の重量に対し、多価の酸を、約１０重量％〜約７０重量％、ある実施形態では約２０重量％〜約６０重量％、ある実施形態では約２５重量％〜約５０重量％となるようにすることができる。
【００１１】
水ベースの電解質は、一般に、溶液、分散液、ゲルなど、様々な形態のいずれかとすることができる。しかしながら、その形態がどうであっても、水ベースの電解質は、典型的には、電解質の成分(例えば、陰イオンポリマー、多価の酸、及び水）の重量に基づき、約３０重量％〜約９０重量％、ある実施形態では、約４０重量％〜約８０重量％、ある実施形態では約５０重量％〜 約７０重量％の水（例えば脱イオン水）を含む。
結果として得られる水ベースの電解質は、２５℃の温度において、約１０ミリジ−メンス/cm（「mS/cm」）又はそれ以上、ある実施形態では約３０ mS/cm又はそれ以上、またある実施形態では約４０mS/cm〜約１００mS/cmの導電率をもつことができる。この導電率の値は、２５℃において、既知の導電率計(例えばオ−クトン・コン シリ−ズ１１)を使用することにより得られる。
【００１２】
このコンデンサの電極に使用される電気化学的に活性な粒子は、電極の有効表面積を増加させるように形成される。そのような増加した有効表面積は、コンデンサ寸法が一定の場合には、増加したセル容量をもつコンデンサの形成を可能にし、及び／又は、コンデンサ静電容量が一定の場合には、寸法が減少されたコンデンサの形成を可能にする。典型的には、電気化学的に活性な粒子は、比表面積が少なくとも約２００ ｍ2/gであり、ある実施形態では、少なくとも５００ｍ2/g、またある実施形態では少なくとも約１５００ｍ2/gである。この所望の表面積を達成するために、電気化学的に活性な粒子は、一般的に寸法が小さい。例えば、電気化学的に活性な粒子径の中央値は、約１００μmより小さく、ある実施形態では、約０．０１〜約５０μm、またある実施形態では、約０．１〜２０μmとすることができる。同様に、電気化学的に活性な粒子は多孔質とすることができる。例えば、電気化学的に活性な粒子は、約５オングストロ−ムより大きな平均内径の細孔やチャンネルを備えるものとすることができ、ある実施形態では、約２０オングストロ−ムより大きく、またある実施形態では、約５０オングストロ−ムより大きい平均内径の細孔やチャンネルを備えるものとすることができる。
様々な電気化学的に活性な粒子のいずれも、本発明において採用することができる。例えば、活性炭素、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチュ−ブ等のような所望のレベルの導電率を有する炭素系の粒子、並びにそれらの混合物を使用することができる。活性炭素の幾つかの適切な形態及びそれを形成する技術は、Ｉｖｅｙらに付与された米国特許第５，７２６，１１８号、Ｗｅｌｌｅｎらに付与された同第５，８５８，９１１号、並びにＳｈｉｎｏｚａｋｉらによる米国特許出願公開第２００３／０１５８３４２号に記載されており、それらの全ては、その全体を、すべての目的について、引用によりここに組み込む。例えば、ルテニウム、イリジウム、ニッケル、ロジウム、レニウム、コバルト、タングステン、マンガン、タンタル、ニオブ、モリブデン、鉛、チタン、プラチナ、パラジウム、オスミウム、及びこれら金属の組合せといった種々の金属も又、電気化学的に活性な粒子として採用することができる。可逆的な誘導電流の反応シ−ケンスによって電流を生成する非絶縁の酸化物粒子を採用することもできる。適切な酸化物には、ルテニウム、イリジウム、ニッケル、ロジウム、レニウム、コバルト、タングステン、マンガン、タンタル、ニオブ、モリブデン、アルミニウム、鉛、チタン、プラチナ、パラジウム、オスミウム、並びにこれら金属の組合せから成るグル−プから選ばれた金属を含むことができる。本発明で使用のに特に適切な金属酸化膜には、二酸化ルテニウム(ＲｕＯ2)が含まれる。
【００１３】
電気化学的に活性な粒子は、一般的に、電極に接触するように配置され、この電極は、様々な異なる導電材料、例えば、タンタル、ニオブ、アルミニウム、ニッケル、ハフニウム、チタン、銅、銀、アルミニウム、鋼(例えば、ステンレス)、それらの合金(例えば導電性の酸化物)等から形成することができる。チタン金属並びにその合金も、本発明で使用するのに特に適している。電極の幾何学な形状は、一般的に、当業者に周知のとおり、例えば、コンテナ、缶、箔、シ−ト、スクリ−ン、フレ−ム等、種々変えることができる。
結果として得られるコンデンサは、この技術分野おいて周知のあらゆる所望形状とすることができる。例えば、図１を参照すると、水ベースの電解質２０が第１電極３２と第２電極４２に接触するように配置された電気二重層コンデンサ１０の一実施形態が概略的に示されている。第１電極３２は、電気化学的に活性な粒子３４からなる多孔質マトリックスにより被覆されている。同様に、第２電極４２も、電気化学的に活性な粒子４４からなる多孔質マトリックスにより被覆されている。典型的には、電極３２及び４２は、約１０μｍから約１０００μｍの距離だけ離して配置される。この特定の実施形態では、いずれかの電極に集められた電荷が電極間でショートすることを阻止するために、セパレータ５０が両電極間に配置されている。セパレータ５０は、電解質２０のイオン電流を通過させるために浸透性を有する。この目的に適した材料の例には、例えば、多孔質の高分子材料(例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン等)、多孔質の無機材料(例えば、ガラス繊維マット、多孔質ガラス紙等)、イオン交換樹脂材料等が含まれる。特定的な例には、イオン性の過フッ素化スルホン酸高分子膜(例えば、デュポン社製のナフィオン（登録商標）)、スルホン化フルオロカーボン高分子膜、ポリベンズイミダゾ−ル（ＰＢＩ）薄膜及びポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）薄膜が含まれる。
【００１４】
この電気二重層コンデンサが形成される特定の方法は、当技術分野で周知のように種々異なるものとすることができる。例えば、１つの実施形態では、水ベースの電解質は、電気化学的に活性な粒子と最初に混合されてペーストを形成する。このペーストの固形分比率は、典型的には約５重量％〜約５５重量％、ある実施形態では約１０重量％〜約５０重量％、またある実施形態では約１５重量％〜約４０重量％である。例えば、電気化学的に活性な粒子(例えばカーボンブラック、黒鉛など)は、典型的には、ペーストの約５重量％〜約５０重量％、ある実施形態では約１０重量％〜約４０重量％、またある実施形態では約１５重量％〜約３０重量％である。水ベースの電解質は、ペーストの約５０重量％〜約９５重量％、ある実施形態では約６０重量％〜約９０重量％、またある実施形態では約７０重量％〜約８５重量％を構成するものとすることができる。例えば、陰イオンポリマーは、ペーストの約０．０１重量％〜約１０重量％、ある実施形態では約０．０５重量％〜約４重量％、またある実施形態では約０．２重量％〜約２重量％を構成するものとすることができ、多価の酸は、ペーストの約１０重量％〜約４０重量％、ある実施形態では約１５重量％〜約３５重量％、またある実施形態では約２０重量％〜約３０重量％を構成するものとすることができ、また、水は、ペーストの約３０重量％〜約７０重量％、ある実施形態では約３５重量％〜約６５重量％、またある実施形態では約４０重量％〜約６０重量％を構成するものとすることができる。
【００１５】
ペーストが形成されると、そのペーストは、例えば、印刷 (例えば輪転グラビア印刷) 技術、スプレー、スロットダイ塗工、落下式塗工、ディップ塗工等、既知の技術のいずれかを使用して電極に塗布することができる。例えば、図２を参照すると、電気化学セル１００の組立方法の一実施形態が示されている。この実施形態では、水ベースの電解質と電気化学的に活性な粒子の混合物から、ペースト１２６が最初に形成される。次いで、ペースト１２６及び電極１２８は、別の電極１２４に接続されている絶縁枠１２０の（方向指示の矢印によって示された）開口部１２２内に配置される。絶縁枠１２０は非導電性で、本来は、例えば、Ｍｅｉｔａｖらに付与された米国特許番号第６，７９０，５５６号及び同第６，５７６，３６５号に記載されているように、穿孔されており、これら米国特許は、その全体を、すべての目的のついて、引用によりここに組み込まれる。
上述した実施形態は、一般的に、コンデンサに一個の電気化学セルを使用する場合のものである。しかしながら、本発明のコンデンサは又、２個又はそれ以上の電気化学セルを含みうることを勿論理解すべきである。そのような実施形態では、例えば、コンデンサは、２つ以上の電気化学セルのスタックを含むことができ、この場合の各セルは同一であってもよいし、異なるものであっていても良い。
本発明の電気二重層コンデンサは、その特定の形態とは無関係に、高温環境にさらされた時でさえ、優れた電気的な性能を示すことができる。 例えば、このコンデンサは、１２０Ｈｚの動作周波数で測定して、約１００オーム又はそれより低い値、ある実施形態では約５０オーム又はそれより低い値、ある実施形態では約 ０．０１から約 ５００ ミリオームまで、ある実施形態では約０．１から約１００ミリオームまで、ある実施形態では約０．１から約５０ミリオームまでの等価直列抵抗“ＥＳＲ”を示すことができる。同様に、静電容量は、1ｃｍ2当たり約１ミリファラッド(「ｍＦ／ｃｍ2」)或いはそれより大きい値、ある実施形態では２ｍＦ／ｃｍ2或いはそれより大きい値、ある実施形態では約５ないし約５０ｍＦ／ｃｍ2、ある実施形態では約８ないし約２０ｍＦ／ｃｍ2とすることができる。そのようなＥＳＲと静電容量の値は、高温下でも、維持することができる。例えば、その値は６０℃から８０℃までの温度範囲(例えば、７０℃)でも維持することができる。
【００１６】
このようなコンデンサは、医療機器(例えば、埋め込み式除細動器、ペースメーカー、電気除細動機、神経刺激装置、薬品投与管理装置など)、自動車用途、軍事用途(例えば、Ｓレ−ダーシステム)、家電製品(例えば、ラジオ、ＴＶなど) などのような広い範囲の用途に好適である。例えば、一実施形態では、このコンデンサは、患者に治療用高電圧 (例えば、およそ５００ボルト〜およそ８５０ボルト、あるいは好ましくはおよそ６００ボルト〜およそ８００ボルト)処置を提供するように構成された埋め込み式医療機器に使用することができる。これらの機器は、容器又は密閉シ−ルされ、生物学的に不活性な容器又はハウジングを含むものである。１又はそれ以上のリードが、血管を通して装置と患者の心臓の間で電気的に連結される。心臓電極が設けられて、心臓の活動を感じ、及び／又は心臓に電圧を供給する。少なくともリードの一部(例えばリードの端部)が、心臓の心室及び心房の１つ又はそれ以上に隣接し又は接触するように設けられる。これらの機器は又、コンデンサバンクを含んでおり、このコンデンサバンクは、典型的には、直列接続された複数のコンデンサを含んでおり、これらコンデンサは、機器の内部又は外部にあってコンデンサバンクにエネルギ−を供給する電池に連結されている。
本発明は、以下に続く実施例を参照することによって、一層よく理解される。
【００１７】
試験手順；等価直列抵抗(ＥＳＲ)及び静電容量 
等価直列抵抗は、ケルヴィン又は等価４ポイント(ソース＆センス)のプローブ配置を備えるアギレントＬＣＲメーター(モデル４２６３Ｂ)を使用して測定した。測定用の設定は次のとおりであった。
モ−ド: Ｒｓ、時間:長、ＤＣバイアス:０Ｖ、周波数: １０００ヘルツ、ＬＶＬ: １０００ｍＶ。測定に先立って、アギレントＬＣＲメーター モデル４２６３Ｂの内部アルゴリズムを使用して、リード長及びプローブ接触抵抗を考慮して回路の開放及びショートによる補償を行った。 抵抗測定は、そのコンデンサについて定格ＥＳＲと同等の値の抵抗器を使用し、１％の公差で行なった。４ポイントのプローブをコンデンサに接続し、ＬＣＲメーターをトリガしてＥＳＲを測定した。
静電容量は、カイスリー・ソース・メーター(モデル：２４００、２６０１、又は２６０２)を使用して測定した。測定は、コンデンサをその定格電圧でフル充電し、充電電流が１ｍＡ以下になるまで行なった。部品は、５分間回路を開いた状態で放置し安定させた。放電は４ｍＡで始まり、４ｍＡの定電流で継続した。少なくとも１秒の間隔で２つの電圧(Ｖ１及びＶ２)を読み取った。静電容量を求める計算には次の式を使用した。
静電容量＝｜Δｔ｜*/／｜ΔＶ｜
【実施例１】
【００１８】
本発明のコンデンサに使用される導電性ペーストを形成することの可能性が実証された。最初に、大きな表面積を持つカーボンブラック粉末１８グラムを、黒鉛粉末（シグマ・オルドリッチ）６グラムと混合した。別に、濃度４Ｍの硫酸６４．８グラムに、ポリ(スチレンスルホン酸)(１８重量％）の水溶液７．２グラムをゆっくりと加えた。その後、酸の混合物を炭素の混合物に加え、３０ｒｐｍで回転するローラーへこの製剤をセットし十分に混合した。最終的に生成されたペーストを使い、Ｍｅｉｔａｖらに付与された米国特許第６，７９０，５５６号及び同第６，５７６，３６５号に実質的に記載されているような方法で、６つの単一セルのスタックが形成された。その後、セルのスタック１０個について、８５℃の温度、４．５Ｖの定格電圧でＥＳＲ及び静電容量に関して試験した。結果を、表１と表２に示す。 
【００１９】
表１
2010226111.tif 000003
【００２０】
表２
2010226111.tif 000004
【実施例２】
【００２１】
本発明のコンデンサに使用される導電性ペーストを形成することの可能性が実証された。最初に、大きな表面積を持つカーボンブラック粉末９．７グラムを、黒鉛粉末（シグマ・オルドリッチ）３．３グラムと混合した。別に、濃度４Ｍの硫酸８２グラムに、ポリ(スチレンスルホン酸)(１８重量％)の水溶液９．１グラムをゆっくりと加えた。その後、酸の混合物を炭素の混合物に加え、３０ｒｐｍで回転するローラーへこの製剤をセットし２４時間十分に混合した。形成された後、１６個の単一セルが、４０．５ｍｍｘ２２．５ｍｍサイズの導電性ペーストから形成された。１グル−プのセルは、およそ１３４０時間（８週）７０℃で格納された。また、別のグル−プは、およそ１３４０時間（８週）２５℃で格納された。そのセルを、毎週、ＥＳＲ及び静電容量に関して試験した。８週の各々における結果を、表３及び表４に示す。
【００２２】
表３：７０℃で格納された単一セル （ESR；等価直列抵抗、Cap；静電容量）
2010226111.tif 000005
【００２３】
表４：２５℃で格納された単一セル（ESR；等価直列抵抗、Cap；静電容量）
2010226111.tif 000006
【実施例３】
【００２４】
本発明のコンデンサに使用される導電性ペーストを形成することの可能性が実証された。最初に、大きな表面積を持つカーボンブラック粉末３０．１グラムを、黒鉛粉末（シグマ・オルドリッチ）１０グラムと混合し、１０秒間攪拌した。別に、濃度５Ｍの硫酸１６９．９グラムに、ポリ(スチレンスルホン酸)(１８重量％）の水溶液１９．１グラムをゆっくりと加えた。その後、酸の混合物を炭素の混合物に加え、炭素混合物のよい濡れを保証するためにガラス・ロッドでかき混ぜた。
【実施例４】
【００２５】
本発明のコンデンサに使用される導電性ペーストを形成することの可能性が実証された。最初に、大きな表面積を持つカーボンブラック粉末１７グラムを、黒鉛粉末(シグマ・オルドリッチ) ３グラムと混合し、１０秒間攪拌した。別に、２グラムのポリ(スチレンスルホン酸)ナトリウム塩(〜分子量（Mw）７００００)(シグマ・オルドリッチ)を、ポリ(スチレンスルホン酸)(18重量％)７グラムの水溶液と混合した。その後、濃度５Ｍの硫酸８０グラムが、この混合物に加えられた。次いで、酸の混合物を炭素の混合物に加え、炭素混合物のよい濡れを保証するためにガラス・ロッドでかき混ぜた。最終的な混合物は、その後３０ｒｐｍで回転するローラーへ２４時間セットされた。形成されたとき、１６個の単一セルが、４０．５ｍｍｘ２２．５ｍｍサイズの導電性ペーストから形成された。１グル−プのセルは、およそ１３４０時間（８週）７０℃で格納した。また、別のグル−プは、およそ１３４０時間（８週）２５℃で格納した。
そのセルを、毎週、ＥＳＲ及び静電容量に関して試験した。
８週の各々における結果を、表５及び表６に示す。
【００２６】
表５：７０℃で格納された単一セル （ESR；等価直列抵抗、Cap；静電容量）
2010226111.tif 000007
【００２７】
表６：２５℃で格納された単一セル （ESR；等価直列抵抗、Cap；静電容量）
2010226111.tif 000008
【００２８】
本発明のこれら及び他の修正及び変更は、本発明の精神及び範囲から外れることなく、当業者によって実行できる。加えて、ここに示した様々な実施形態の各態様は、その全体若しくは一部分が相互に置換可能であると理解すべきである。更に、当業者は、以上の説明が例示のためのものに過ぎず、添付の特許請求の範囲に規定される発明を限定するように意図されるものではないと理解するであろう。
【符号の説明】
【００２９】
１０  電気二重層コンデンサ
２０  水ベースの電解質
３２  第１電極
４２  第２電極
３４、４４  電気化学的に活性な粒子
５０  セパレータ
１００  電気化学セル
１２０  絶縁枠
１２２  開口部
１２６  ペースト
１２４  別の電極
１２８  電極
【図１】
2010226111.tif 000009
【図２】
2010226111.tif 000010