(57)【要約】  正の分極性電極と負の分極性電極とを具備した電気二重層キャパシタであって、正および負の分極性電極はそれぞれ分極性電極層を備えており、正の分極性電極層には炭素繊維Ｐと活性炭Ｐが含まれており、負の分極性電極層には炭素繊維Ｎと活性炭Ｎが含まれており、炭素繊維Ｐおよび炭素繊維Ｎのうち、少なくとも一方は、窒素吸着法によるＢＪＨ法解析により求めた細孔分布において、１〜２ｎｍの範囲に少なくとも１つのピークを有し、活性炭Ｐおよび炭素繊維ＰのＢＥＴ比表面積の合計値が活性炭Ｎおよび炭素繊維ＮのＢＥＴ比表面積の合計値よりも大きい、電気二重層キャパシタ。
2009091002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正の分極性電極と負の分極性電極とを具備した電気二重層キャパシタであって、
正および負の分極性電極はそれぞれ分極性電極層を備えており、正の分極性電極層には炭素繊維Ｐと活性炭Ｐが含まれており、負の分極性電極層には炭素繊維Ｎと活性炭Ｎが含まれており、
炭素繊維Ｐおよび炭素繊維Ｎのうち、少なくとも一方は、窒素吸着法によるＢＪＨ法解析により求めた細孔分布において、１〜２ｎｍの範囲に少なくとも１つのピークを有し、且つ
活性炭Ｐおよび炭素繊維ＰのＢＥＴ比表面積の合計値が活性炭Ｎおよび炭素繊維ＮのＢＥＴ比表面積の合計値よりも大きい、電気二重層キャパシタ。
【請求項２】
活性炭ＰのＢＥＴ比表面積が活性炭ＮのＢＥＴ比表面積よりも大きく、且つ炭素繊維ＰのＢＥＴ比表面積が炭素繊維ＮのＢＥＴ比表面積よりも大きい請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項３】
炭素繊維Ｐが、窒素吸着法によるＢＪＨ法解析により求めた細孔分布において、１〜２ｎｍの範囲に少なくとも１つのピークを有する請求項１または２に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項４】
前記炭素繊維Ｐおよび／または炭素繊維Ｎは、その表面の少なくとも一部が互いに固着しているものを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項５】
前記炭素繊維Ｐおよび／または炭素繊維Ｎは、２つ以上の中空部を有しているものを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項６】
前記炭素繊維Ｐおよび／または炭素繊維Ｎは、繊維の長さ方向に沿って並列して２つ以上の中空部を有するものを含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項７】
前記炭素繊維Ｐおよび／または炭素繊維Ｎは、ラマンスペクトルにおけるＲ値が１〜２である請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項８】
前記炭素繊維Ｐおよび／または炭素繊維Ｎは、ＢＥＴ比表面積が３０〜１０００ｍ2／ｇで、平均繊維径が１〜５００ｎｍで、且つアスペクト比が１０〜１５０００である請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項９】
活性炭Ｐおよび炭素繊維ＰのＢＥＴ比表面積の合計値が１８００〜２６００ｍ2／ｇであり、且つ活性炭Ｎおよび炭素繊維ＮのＢＥＴ比表面積の合計値が１５００〜２１００ｍ2／ｇである請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項１０】
活性炭Ｐおよび／または活性炭Ｎは、Ａｒ吸着等温線からＨＫ法により求めた細孔容積分布において、細孔径０．６〜０．８ｎｍの範囲に細孔容積の最大値を示すピークａがあり、そのピークａの値が０．０８〜０．１１ｃｍ3／ｇの範囲にあり且つ全細孔容積値の８〜１１％の大きさであり、且つＢＥＴ比表面積が１７００〜２２００ｍ2／ｇである請求項１〜９のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項１１】
前記の正および負の分極性電極層は、さらに導電性カーボンと、結合剤とを含有する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項１２】
炭素繊維Ｐの量が活性炭Ｐに対して０．１〜２０質量％であり、且つ炭素繊維Ｎの量が活性炭Ｎに対して０．１〜２０質量％である請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項１３】
前記の正および負の分極性電極は、集電体、導電性接着層および前記分極性電極層が積層されてなるものであり、前記導電性接着層がイオン透過性を有する化合物と炭素微粒子を含有するものからなる請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項１４】
前記イオン透過性を有する化合物が多糖類を架橋した化合物である請求項１３に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項１５】
前記イオン透過性を有する化合物が、アクリルアミド、アクリロニトリル、キトサンピロリドンカルボン酸塩、およびヒドロキシプロピルキトサンからなる群から選ばれる１種以上の架橋剤で、多糖類を架橋した化合物である請求項１３に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項１６】
前記炭素微粒子が、針状あるいは棒状の炭素微粒子である請求項１３に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項１７】
前記電気二重層キャパシタは、前記分極性電極を浸す電解質液をさらに具備しており、該電解質液は、電解質のカチオンが第四級アンモニウムイオンおよび／または第四級イミダゾリウムイオンであり、カチオン半径が０．８ｎｍ以下であり、且つ粘度が２５℃±１℃において４０ｍＰａ・ｓ以下である、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項１８】
前記の正および負の分極性電極が、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、およびガラスからなる群から選ばれる少なくとも１種の材料からなる蓋シール材により封口されたステンレス鋼製又はアルミニウム製の容器に封入されてなるものである、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項１９】
正および負の分極性電極は、２対以上の正及び負の分極性電極層が並列接続されて構成されている請求項１〜１８のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項２０】
窒素吸着法によるＢＪＨ法解析により求めた細孔分布において、１〜２ｎｍの範囲に少なくとも１つのピークを有する炭素繊維。
【請求項２１】
表面の少なくとも一部が互いに固着しているものを含む、請求項２０に記載の炭素繊維。
【請求項２２】
２つ以上の中空部を有しているものを含む、請求項２０または２１に記載の炭素繊維。
【請求項２３】
繊維の長さ方向に沿って並列して２つ以上の中空部を有するものを含む、請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の炭素繊維。
【請求項２４】
ラマンスペクトルにおけるＲ値が１〜２である請求項２０〜２３のいずれか１項に記載の炭素繊維。
【請求項２５】
ＢＥＴ比表面積が３０〜１０００ｍ2／ｇで、平均繊維径が１〜５００ｎｍで、且つアスペクト比が１０〜１５０００である請求項２０〜２４のいずれか１項に記載の炭素繊維。
【請求項２６】
活性炭と、請求項２０〜２５のいずれか１項に記載の炭素繊維とを含む炭素複合材。
【請求項２７】
Ａｒ吸着等温線からＨＫ法により求めた細孔容積分布において、細孔径０．６〜０．８ｎｍの範囲に細孔容積の最大値を示すピークａがあり、そのピークａの値が０．０８〜０．１１ｃｍ3／ｇの範囲にあり且つ全細孔容積値の８〜１１％の大きさであり、且つＢＥＴ比表面積が１７００〜２２００ｍ2／ｇである活性炭と、請求項２０〜２５のいずれか１項に記載の炭素繊維とを含む炭素複合材。
【請求項２８】
活性炭と、請求項２０〜２５のいずれか１項に記載の炭素繊維とを含む分極性電極。
【請求項２９】
請求項２６または２７に記載の炭素複合材を含む分極性電極。
【請求項３０】
請求項１〜１９のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタを備える蓄電源装置。
【請求項３１】
二次電池をさらに備える、請求項３０に記載の蓄電源装置。
【請求項３２】
温度センサと、該温度センサの検出値に基づいて充電電流を制御する手段とをさらに備える、請求項３１に記載の蓄電源装置。
【請求項３３】
温度センサは、二次電池の内面若しくは外面に設置されている、請求項３２に記載の蓄電源装置。
【請求項３４】
非接触式受電手段をさらに備える請求項３０〜３３のいずれか１項に記載の蓄電源装置。
【請求項３５】
非接触式受電手段が、電磁誘導型電力供給方式、電波受信型電力供給方式、および共鳴型電力供給方式からなる群から選ばれる少なくとも１つの方式によってワイヤレス伝送された電力を受電するものである、請求項３４に記載の蓄電源装置。
【請求項３６】
請求項３０〜３５のいずれか１項に記載の蓄電源装置を備えた電気・電子機器。
【請求項３７】
請求項３０〜３５のいずれか１項に記載の蓄電源装置を備えた自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気二重層キャパシタに関する。さらに詳細には、本発明は、高温から低温までの広い温度環境にて大電流での急速な充電が可能で、低温での電流負荷の上昇に対応した安定した電力供給ができ、且つ発熱や発火などを生じない安全性の高い、非接触充電システム等に適用可能な電気二重層キャパシタに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層キャパシタは、化学反応を伴わないために長寿命で且つ二次電池に比べ大電流による急速充放電が可能で、過充放電に強いという特長を有している。
その特長を活かして、電気二重層キャパシタはメモリーバックアップ電源等に主に使用されてきた。また、電気二重層キャパシタは太陽電池や燃料電池と組み合わせた電力貯蔵システム、ハイブリッドカーのエンジンアシスト等への活用も検討されている。【０００３】
また、近年では、携帯電話機、コードレス電話機、電動シェーバー、電動歯ブラシ、ノート型パソコン、携帯型音楽プレーヤーなどの携帯可能な電気・電子機器に用いられている二次電池に並列接続する技術、または該二次電池を完全に置き換える技術の開発が進められている。さらに、電気・電子機器や、電気自動車（Electric Vehicle），ハイブリッド電気自動車（Hybrid Electric Vehicle）用の電気駆動システム等に充電器の端子を接触させないで充電可能な非接触充電式蓄電源としての開発が進められている。
ところが、従来の電気二重層キャパシタは、エネルギー密度が低く、高い出力容量にすることが困難であった。特に低温での容量が低かった。【０００４】
そこで、高容量化のために、例えば、特許文献１には、負極に用いる活性炭素繊維の比表面積が５００〜１５００ｍ2／ｇで、正極に用いる活性炭素繊維の比表面積が１０００〜２５００ｍ2／ｇで、負極に用いる活性炭素繊維の比表面積が正極に用いる活性炭素繊維の比表面積よりも小さいことを特徴とする電気二重層キャパシタが提案されている。
特許文献２には、一対の分極性電極のうちの一方の炭素材料に、マイクロ波賦活処理されたフラーレンまたはカーボンナノチューブが含まれている電気二重層キャパシタが提案されている。
特許文献３には、活性炭を主体とする分極性電極に、極細炭素繊維および／または極細活性炭素繊維を１〜２５質量％含有させてなる、電気二重層キャパシタが提案されている。該極細炭素繊維はフェノール樹脂から作られている。
特許文献４には、細孔分布において、細孔直径１．０〜１．５ｎｍの範囲に細孔容積の最大値を示すピークＡがあり、そのピークＡの値が０．０１２〜０．０５０ｃｍ3／ｇの範囲にあり、且つ全細孔容積値の２〜３２％の大きさである活性炭を電気二重層キャパシタの分極性電極に用いることが提案されている。
【先行技術文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１０７０４７号公報
【特許文献２】特開２００６−３１０７９５号公報
【特許文献３】特開２００６−２４５３８６号公報
【特許文献４】特開２００７−１８６４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２で提案された電気二重層キャパシタに用いられるマイクロ波賦活処理されたカーボンナノチューブやフラーレンはＢＥＴ比表面積が３５００ｍ2／ｇ程度と大きく嵩高いので、分極性電極を作製した時に電極密度を高くするのが難しかった。特許文献３で提案されている電気二重層キャパシタは、フェノール樹脂から作られた極細炭素繊維の電気伝導度が低いため、炭素繊維によるネットワークで内部抵抗（インピーダンス）を十分に下げることが難しかった。そのため、高速大電流での充放電特性が十分でない。また、特許文献１または特許文献４で提案されている電気二重層キャパシタは、高温において満足できる高い出力容量と低い内部抵抗になっても、低温においては出力容量が満足できる高さに達せず、内部抵抗も高くなることが判った。そのため、高温から低温までの広い温度環境にての使用となる、携帯型電気電子機器や電気自動車等への適用にはさらなる特性向上が必要であった。【０００７】
本発明の目的は、高温から低温までの広い温度環境にて、大電流での急速な充電が可能で、低温での電流負荷の上昇に対応した安定した電力供給ができ、且つ発熱や発火などを生じない安全性の高い、非接触充電システム等に適用可能な電気二重層キャパシタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、窒素吸着法によるＢＪＨ法解析により求めた細孔分布において１〜２ｎｍの範囲に少なくとも１つのピークを有する炭素繊維を用いることによって、高温から低温までの広い温度環境にて、大電流での急速な充電が可能で、低温での電流負荷の上昇に対応した安定した電力供給ができ、且つ発熱や発火などを生じない安全性の高い、電気二重層キャパシタが得られることを見出した。本発明はこの知見に基づきさらに検討し完成するに至ったものである【０００９】
すなわち、本発明は以下の態様を含むものである。
〔１〕  正の分極性電極と負の分極性電極とを具備した電気二重層キャパシタであって、
正および負の分極性電極はそれぞれ分極性電極層を備えており、正の分極性電極層には炭素繊維Ｐと活性炭Ｐが含まれており、負の分極性電極層には炭素繊維Ｎと活性炭Ｎが含まれており、
炭素繊維Ｐおよび炭素繊維Ｎのうち、少なくとも一方は、窒素吸着法によるＢＪＨ法解析により求めた細孔分布において、１〜２ｎｍの範囲に少なくとも１つのピークを有し、且つ
活性炭Ｐおよび炭素繊維ＰのＢＥＴ比表面積の合計値が活性炭Ｎおよび炭素繊維ＮのＢＥＴ比表面積の合計値よりも大きい、電気二重層キャパシタ。
〔２〕  活性炭ＰのＢＥＴ比表面積が活性炭ＮのＢＥＴ比表面積よりも大きく、且つ炭素繊維ＰのＢＥＴ比表面積が炭素繊維ＮのＢＥＴ比表面積よりも大きい〔１〕に記載の電気二重層キャパシタ。
〔３〕  炭素繊維Ｐが、窒素吸着法によるＢＪＨ法解析により求めた細孔分布において、１〜２ｎｍの範囲に少なくとも１つのピークを有する〔１〕または〔２〕に記載の電気二重層キャパシタ。
〔４〕  前記炭素繊維Ｐおよび／または炭素繊維Ｎは、その表面の少なくとも一部が互いに固着しているものを含む、〔１〕〜〔３〕のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
〔５〕  前記炭素繊維Ｐおよび／または炭素繊維Ｎは、２つ以上の中空部を有しているものを含む、〔１〕〜〔４〕のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
〔６〕  前記炭素繊維Ｐおよび／または炭素繊維Ｎは、繊維の長さ方向に沿って並列して２つ以上の中空部を有するものを含む、〔１〕〜〔５〕のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
〔７〕  前記炭素繊維Ｐおよび／または炭素繊維Ｎは、ラマンスペクトルにおけるＲ値が１〜２である、〔１〕〜〔６〕のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。【００１０】
〔８〕  前記炭素繊維Ｐおよび／または炭素繊維Ｎは、ＢＥＴ比表面積が３０〜１０００ｍ2／ｇで、平均繊維径が１〜５００ｎｍで、且つアスペクト比が１０〜１５０００である〔１〕〜〔７〕のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
〔９〕  活性炭Ｐおよび炭素繊維ＰのＢＥＴ比表面積の合計値が１８００〜２６００ｍ2／ｇであり、且つ活性炭Ｎおよび炭素繊維ＮのＢＥＴ比表面積の合計値が１５００〜２１００ｍ2／ｇである〔１〕〜〔８〕のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
〔１０〕  活性炭Ｐおよび／または活性炭Ｎは、Ａｒ吸着等温線からＨＫ法により求めた細孔容積分布において、細孔径０．６〜０．８ｎｍの範囲に細孔容積の最大値を示すピークａがあり、そのピークａの値が０．０８〜０．１１ｃｍ3／ｇの範囲にあり且つ全細孔容積値の８〜１１％の大きさであり、且つＢＥＴ比表面積が１７００〜２２００ｍ2／ｇである〔１〕〜〔９〕のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
〔１１〕  前記の正および負の分極性電極層は、さらに導電性カーボンと、結合剤とを含有する、〔１〕〜〔１０〕のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
〔１２〕  炭素繊維Ｐの量が活性炭Ｐに対して０．１〜２０質量％であり、且つ炭素繊維Ｎの量が活性炭Ｎに対して０．１〜２０質量％である〔１〕〜〔１１〕のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
〔１３〕  前記の正および負の分極性電極は、集電体、導電性接着層および前記分極性電極層が積層されてなるものであり、前記導電性接着層がイオン透過性を有する化合物と炭素微粒子を含有するものからなる〔１〕〜〔１２〕のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。【００１１】
〔１４〕  前記イオン透過性を有する化合物が多糖類を架橋した化合物である〔１３〕に記載の電気二重層キャパシタ。
〔１５〕  前記イオン透過性を有する化合物が、アクリルアミド、アクリロニトリル、キトサンピロリドンカルボン酸塩、およびヒドロキシプロピルキトサンからなる群から選ばれる１種以上の架橋剤で、多糖類を架橋した化合物である〔１３〕に記載の電気二重層キャパシタ。
〔１６〕  前記炭素微粒子が、針状あるいは棒状の炭素微粒子である〔１３〕に記載の電気二重層キャパシタ。
〔１７〕  前記電気二重層キャパシタは、前記分極性電極を浸す電解質液をさらに具備しており、該電解質液は、電解質のカチオンが第四級アンモニウムイオンおよび／または第四級イミダゾリウムイオンであり、カチオン半径が０．８ｎｍ以下であり、且つ粘度が２５℃±１℃において４０ｍＰａ・ｓ以下である〔１〕〜〔１６〕のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
〔１８〕  前記の正および負の分極性電極が、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、およびガラスからなる群から選ばれる少なくとも１種の材料からなる蓋シール材により封口されたステンレス鋼製又はアルミニウム製の容器に封入されてなるものである、〔１〕〜〔１７〕のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。
〔１９〕  正および負の分極性電極は、２対以上の正及び負の分極性電極層が並列接続されて構成されている〔１〕〜〔１８〕のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタ。【００１２】
〔２０〕  窒素吸着法によるＢＪＨ法解析により求めた細孔分布において、１〜２ｎｍの範囲に少なくとも１つのピークを有する炭素繊維。
〔２１〕  表面の少なくとも一部が互いに固着しているものを含む、〔２０〕に記載の炭素繊維。
〔２２〕  ２つ以上の中空部を有しているものを含む、〔２０〕または〔２１〕に記載の炭素繊維。
〔２３〕  繊維の長さ方向に沿って並列して２つ以上の中空部を有するものを含む、〔２０〕〜〔２２〕のいずれか１項に記載の炭素繊維。
〔２４〕  ラマンスペクトルにおけるＲ値が１〜２である〔２０〕〜〔２３〕のいずれか１項に記載の炭素繊維。
〔２５〕  ＢＥＴ比表面積が３０〜１０００ｍ2／ｇで、平均繊維径が１〜５００ｎｍで、且つアスペクト比が１０〜１５０００である〔２０〕〜〔２４〕のいずれか１項に記載の炭素繊維。【００１３】
〔２６〕  活性炭と、前記〔２０〕〜〔２５〕のいずれか１項に記載の炭素繊維とを含む炭素複合材。
〔２７〕  Ａｒ吸着等温線からＨＫ法により求めた細孔容積分布において、細孔径０．６〜０．８ｎｍの範囲に細孔容積の最大値を示すピークａがあり、そのピークａの値が０．０８〜０．１１ｃｍ3／ｇの範囲にあり且つ全細孔容積値の８〜１１％の大きさであり、且つＢＥＴ比表面積が１７００〜２２００ｍ2／ｇである活性炭と、前記〔２０〕〜〔２５〕のいずれか１項に記載の炭素繊維とを含む炭素複合材。
〔２８〕  活性炭と、前記〔２０〕〜〔２５〕のいずれか１項に記載の炭素繊維とを含む分極性電極。
〔２９〕  前記〔２６〕または〔２７〕に記載の炭素複合材を含む分極性電極。【００１４】
〔３０〕  前記〔１〕〜〔１９〕のいずれか１項に記載の電気二重層キャパシタを備える蓄電源装置。
〔３１〕  二次電池をさらに備える、〔３０〕に記載の蓄電源装置。
〔３２〕  温度センサと、該温度センサの検出値に基づいて充電電流を制御する手段とをさらに備える、〔３１〕に記載の蓄電源装置。
〔３３〕  温度センサは、二次電池の内面若しくは外面に設置されている、〔３２〕に記載の蓄電源装置。
〔３４〕  非接触式受電手段をさらに備える〔３０〕〜〔３３〕のいずれか１項に記載の蓄電源装置。
〔３５〕  非接触式受電手段が、電磁誘導型電力供給方式、電波受信型電力供給方式、および共鳴型電力供給方式からなる群から選ばれる少なくとも１つの方式によってワイヤレス伝送された電力を受電するものである、〔３４〕に記載の蓄電源装置。【００１５】
〔３６〕  前記の〔３０〕〜〔３５〕のいずれか１項に記載の蓄電源装置を備えた電気・電子機器。
〔３７〕  前記の〔３０〕〜〔３５〕のいずれか１項に記載の蓄電源装置を備えた自動車。
〔３８〕  前記の〔３０〕〜〔３５〕のいずれか１項に記載の蓄電源装置を備えたロボット。
〔３９〕  前記の〔３０〕〜〔３５〕のいずれか１項に記載の蓄電源装置を備えたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）。
〔４０〕  前記の〔３０〕〜〔３５〕のいずれか１項に記載の蓄電源装置を備えたおもちゃ。
〔４１〕  前記の〔３０〕〜〔３５〕のいずれか１項に記載の蓄電源装置を備えた医療機器。
〔４２〕  前記の〔３０〕〜〔３５〕のいずれか１項に記載の蓄電源装置を備えたセンサ。
〔４３〕  前記の〔３０〕〜〔３５〕のいずれか１項に記載の蓄電源装置を備えた暖房器具。
〔４４〕  前記〔３４〕または〔３５〕に記載の蓄電源装置、および非接触式送電手段を備える別体の非接触式電力伝送器からなる非接触充電システム。
〔４５〕  前記非接触式送電手段は、電磁誘導型電力供給方式、電波受信型電力供給方式、および共鳴型電力供給方式からなる群から選ばれる少なくとも１つの方式によって電力をワイヤレス伝送するものである、〔４４〕に記載の非接触充電システム。【００１６】
〔４６〕  前記〔４４〕または〔４５〕に記載の非接触充電システムを備えた電気・電子機器の充電システム。
〔４７〕  前記〔４４〕または〔４５〕に記載の非接触充電システムを備えた自動車の充電システム。
〔４８〕  前記〔４４〕または〔４５〕に記載の非接触充電システムを備えた電気・電子機器。
〔４９〕  前記〔４４〕または〔４５〕に記載の非接触充電システムを備えた自動車。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の電気二重層キャパシタは、高温から低温までの広い温度環境にて、大電流での急速な充電が可能で、低温での電流負荷の上昇に対応した安定した電力供給ができ、且つ発熱や発火などを生じない安全性の高いものである。
本発明の電気二重層キャパシタは、高温から低温までの広い温度環境にての使用となる、携帯型電気電子機器や電気自動車等への適用に好適である。また非接触充電システム等にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の電気二重層キャパシタに用いられる、縦列して中空部を有する炭素繊維を示す図である。
【図２】本発明の電気二重層キャパシタに用いられる、並列して中空部を有する炭素繊維を示す図である。
【図３】炭素繊維どうしの固着状態を示す図である。
【図４】実施例で用いた炭素繊維ＡおよびＣの、窒素吸着法によるＢＪＨ法解析により求めた細孔分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の電気二重層キャパシタは、正の分極性電極と負の分極性電極とを具備したものである。該分極性電極間には、セパレータが、通常、配置される。また、電気二重層キャパシタには、それらを浸す電解質液が含まれる。
【００２０】
分極性電極は、通常、集電体と、該集電体の表面に積層された分極性電極層とによって構成される。集電体と分極性電極層との間に導電性接着層が介在していてもよい。
【００２１】
正の分極性電極層には炭素繊維Ｐが含まれ、負の分極性電極層には炭素繊維Ｎが含まれている。
分極性電極層に用いられる炭素繊維Ｐおよび／または炭素繊維Ｎは、分極性電極層に分散させるのに適した、細い炭素繊維である。該炭素繊維は、平均繊維径が、好ましくは１〜５００ｎｍであり、アスペクト比が、好ましくは１０〜１５０００である。炭素繊維は、分岐したものであってもよいし、線状のものであってもよいし、またそれらの混合物であってもよい。
炭素繊維Ｐおよび／または炭素繊維Ｎは、繊維長さが後述の活性炭の平均粒子径の０．５〜１００倍のものが好ましく、１〜５０倍のものがより好ましく、１〜１０倍のものが特に好ましい。該炭素繊維の長さが短すぎると活性炭粒子間の橋渡しができず導電性が不十分となるおそれがあり、該炭素繊維の長さが長すぎると活性炭粒子の隙間に炭素繊維が入れず分極性電極の強度が低下するおそれがある。なお、活性炭の平均粒子径は、レーザー回折光散乱法によって計測した体積基準による平均値である。
【００２２】
本発明に用いられる炭素繊維Ｐおよび／または炭素繊維Ｎは、中空部を有するものが含まれていることが好ましい。該中空部は一つの炭素繊維中に２つ以上あることが好ましい。図１および図２は中空部を有する炭素繊維を示す図である。図１（ｂ）および図２（ｂ）は、電子顕微鏡観察像を示す図である。図１（ａ）および図２（ａ）は、電子顕微鏡観察像の輪郭のみを示す図である。
中空部には、繊維の中心軸付近に長さ方向に沿って連続で１つ存在している態様、繊維の長さ方向に沿って並列して２つ以上存在している態様、繊維の長さ方向に沿って直列して２つ以上存在している態様などがある。繊維の長さ方向に沿って直列する２つ以上の中空部は図１に示すような構造をしている。繊維の長さ方向に沿って並列する２つ以上の中空部は、図２に示すような構造をしている。本発明においては繊維の長さ方向に沿って並列して２つ以上の中空部を有する炭素繊維が含まれているものが好ましい。繊維の長さ方向に沿って並列して２つ以上の中空部を有する炭素繊維が含まれているものを用いると、電気二重層キャパシタの容量がさらに向上する。中空部の存在は電子顕微鏡によって確認することができる。
【００２３】
本発明に用いる炭素繊維のＢＥＴ比表面積は、好ましくは３０〜１０００ｍ2／ｇ、より好ましくは５０〜５００ｍ2／ｇである。炭素繊維ＰのＢＥＴ比表面積と炭素繊維ＮのＢＥＴ比表面積との大小関係は、特に制限されないが、本発明では、活性炭Ｐおよび炭素繊維ＰのＢＥＴ比表面積の合計値が、活性炭Ｎおよび炭素繊維ＮのＢＥＴ比表面積の合計値よりも大きいことが必要であるので、炭素繊維ＰのＢＥＴ比表面積が、炭素繊維ＮのＢＥＴ比表面積よりも大きいことが好ましく、炭素繊維ＮのＢＥＴ比表面積よりも１０ｍ2／ｇ以上大きいことがさらに好ましく、炭素繊維ＮのＢＥＴ比表面積よりも１００ｍ2／ｇ以上大きいことが特に好ましい。なお、ＢＥＴ比表面積は窒素吸着に基づくＢＥＴ法によって求められたものである。
【００２４】
前記炭素繊維Ｐおよび／または炭素繊維Ｎは、その表面の少なくとも一部が互いに固着しているものが含まれていることが好ましい。固着しているとは、１本の炭素繊維の表面が別の炭素繊維の表面と化学的に結合し合一化していることを意味する。このように固着部があることによって分極性電極層に導電パスがより多く構築され、電気二重層キャパシタの内部抵抗の低減および大電流高速充電特性の向上に寄与する。図３は、炭素繊維どうしの固着状態を示す図である。図３（ｂ）は、電子顕微鏡観察像を示す図である。図３（ａ）は、電子顕微鏡観察像の輪郭のみを示す図である。図３（ａ）に示された炭素繊維１と炭素繊維２とは固着部４で固着している。炭素繊維どうしが重なった部分は、重なっていない部分に比べ、電子顕微鏡観察像において濃く表われる（図３（ｂ）の左下や右下の繊維が重なった部を参照）。これに対して固着部では、電子顕微鏡観察像において濃淡に変化がほとんど無い。
【００２５】
前記炭素繊維Ｐおよび／または炭素繊維Ｎは、ラマンスペクトルにおけるＲ値が好ましくは１〜２であり、さらに好ましくは１．２〜１．８である。Ｒ値とは、ラマン分光スペクトルで測定される１３６０ｃｍ-1の付近にあるピーク強度（ＩD）と１５８０ｃｍ-1の付近にあるピーク強度（ＩG）との比（ＩD／ＩG）である。このＲ値は炭素繊維中の黒鉛層の成長度合いを示すものである。黒鉛層の成長度合いが大きいものほどＲ値が小さくなる。このＲ値が上記範囲を満たしていると、電気伝導性と電気容量を両立させることが可能である。
【００２６】
炭素繊維Ｐおよび炭素繊維Ｎのうち、少なくとも一方は、窒素吸着法によるＢＪＨ法解析により求めた細孔分布において、１〜２ｎｍの範囲に少なくとも１つのピークを有するものである。好ましくは、炭素繊維Ｐが、窒素吸着法によるＢＪＨ法解析により求めた細孔分布において、１〜２ｎｍの範囲に少なくとも１つのピークを有するものである。ＢＪＨ法自体は公知の方法であり、例えば、Ｊ．Ａｍｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．７３．３７３．（１９５１）に開示された方法に従って行うことができる。
【００２７】
炭素繊維Ｐおよび炭素繊維Ｎは、その製造方法によって特に限定されないが、気相法で製造された炭素繊維が導電性の観点から好ましい。
気相法は、炭素源を気相中で熱分解し、触媒粒子を核として炭素を繊維状に成長させていく方法である。
【００２８】
炭素繊維の製造に用いられる炭素源としては、メタン、エタン、プロパン、ブテン、イソブテン、ブタジエン、エチレン、プロピレン、アセチレン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メタノール、エタノール、プロパノール、ナフタレン、アントラセン、シクロペンタン、シクロヘキサン、クメン、エチルベンゼン、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アセトンなどの有機化合物や、一酸化炭素などが挙げられる。これらは１種単独で又は２種以上を混合して用いることができる。また、揮発油、灯油などを炭素源として用いることもできる。
【００２９】
触媒粒子と炭素源とを接触させる気相には、通常、水素ガスなどの還元性ガスが使用される。還元性ガスの量は反応形式によって適宜選択できるが、炭素源１モル部に対して通常１〜７０モル部である。炭素源と還元性ガスとの比率や、反応器内滞留時間を調整することによって炭素繊維の繊維径を任意に制御することができる。還元性ガス以外に、窒素ガスなどの不活性ガスを同時に使用してもよい。
【００３０】
触媒粒子には金属単体または金属化合物が用いられる。触媒に用いる金属元素は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、ランタノイド、Ｈｆ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｗ、Ｍｏなどから選ばれ、適宜組み合わせられる。また上記金属元素は担体に担持して用いてもよい。担体としては、シリカ、アルミナ、マグネシア、炭酸カルシウム、炭素粉、カーボンブラック、黒鉛化カーボンブラック、ホウ素含有量が０．１〜５質量％の黒鉛化カーボンブラックなどが挙げられる。担体は粉状のものが好ましい。なお、炭素の気相成長時の温度は特に制限されないが、通常５５０℃〜７５０℃である。
【００３１】
また、本発明に用いられる炭素繊維は、上記気相法によって製造した後、１０００〜１５００℃で焼成したものであってもよい。また、１０００〜１５００℃で焼成後に２５００℃以上の温度で黒鉛化処理したものを分極性電極層用炭素繊維として用いることができる。
【００３２】
本発明に用いられる炭素繊維は、賦活処理されたものであることが好ましい。上記気相法によって炭素繊維を製造した後に、アルカリ金属水酸化物の存在下で加熱することによって炭素繊維の賦活ができる。賦活処理を経ることによって、窒素吸着法によるＢＪＨ法解析により求めた細孔分布において、１〜２ｎｍの範囲に少なくとも１つのピークを有する炭素繊維が得られ易い。また、炭素繊維どうしが固着した炭素繊維（図３）や、繊維の長さ方向に沿って並列して２つ以上の中空部を有する炭素繊維（図２）が得られ易い。賦活された炭素繊維を用いると、導電性と電気容量の両立がはかれるので好ましい。なお、アルカリ金属水酸化物としては苛性ソーダー、苛性カリ、水酸化セシウムなどが挙げられる。賦活処理における温度は、通常６５０℃〜８５０℃、好ましくは７００℃〜７５０℃である。賦活処理は、不活性ガス雰囲気で通常行われる。不活性ガスとしては窒素ガス、アルゴンガスなどが挙げられる。また、必要に応じて水蒸気、炭酸ガス等を導入して賦活処理を行っても良い。賦活された炭素繊維は、必要に応じて、酸や水で洗浄することができる。洗浄方法は、後述の活性炭の製造法の説明で述べる洗浄方法と同様の方法である。
【００３３】
正の分極性電極層にはさらに活性炭Ｐが、負の分極性電極層にはさらに活性炭Ｎが含まれている。
活性炭Ｐおよび活性炭Ｎの量は、分極性電極層１００質量部に対して、通常６０〜９５質量部、好ましくは６５〜８５質量部である。正の分極性電極層に含まれる活性炭の量と負の分極性電極層に含まれる活性炭の量は同じであっても異なっていてもよい。
活性炭は、大部分の炭素と、酸素、水素、アルカリ土類金属、アルカリ金属などの他の微量成分とからなる多孔質物質である。本発明に用いられる活性炭は、通常、破砕状、粒状、および粉末状のものである。活性炭の平均粒子径は、通常２〜３０μｍ、好ましくは３〜１５μｍである。
【００３４】
本発明に好適な活性炭は、Ａｒ（アルゴン）吸着等温線からＨＫ法（Ｈｏｒｖａｔｈ−Ｋａｗａｚｏｅ法）により求めた細孔容積分布において、細孔径０．６〜０．８ｎｍの範囲に細孔容積の最大値を示すピークａがあり、そのピークａの値が好ましくは０．０８〜０．１１ｃｍ3／ｇの範囲に、より好ましくは０．０９〜０．１１ｃｍ3／ｇの範囲にある。
本発明に好適な活性炭は、前記ピークａの値が全細孔容積値の好ましくは８〜１１％、より好ましくは９〜１１％の大きさのものである。
【００３５】
また、本発明に好適な活性炭は、ＢＥＴ比表面積が好ましくは１７００〜２２００ｍ2／ｇ、より好ましくは１８００〜２１００ｍ2／ｇである。ＢＥＴ比表面積がこの範囲内にあると分極性電極層への充填密度を適度の高さにすることができ、また低温での充放電特性が良好となる。活性炭ＰのＢＥＴ比表面積と活性炭ＮのＢＥＴ比表面積との大小関係は、特に制限されないが、本発明では、活性炭Ｐおよび炭素繊維ＰのＢＥＴ比表面積の合計値が、活性炭Ｎおよび炭素繊維ＮのＢＥＴ比表面積の合計値よりも大きいことが必要であるので、活性炭ＰのＢＥＴ比表面積が活性炭ＮのＢＥＴ比表面積よりも大きいことが好ましく、活性炭ＮのＢＥＴ比表面積よりも１００ｍ2／ｇ以上大きいことがさらに好ましい。
【００３６】
活性炭は、その製造方法によって特に制限されず、公知の製法で得られた活性炭の中から上記特性を有するものを選択することができる。
活性炭の原料としては、ヤシガラ、ピッチ、石炭コークス、石油コークス、合成樹脂（例えば塩化ビニル、ポリエチレンなど）、天然樹脂（セルロースなど）が使用可能である。
【００３７】
本発明に用いられる好適な活性炭の製造方法として、
（Ａ）周期律表の第２族の元素（いわゆる、アルカリ土類金属元素：Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＲａ）、第４周期第３族〜第１１族の元素（Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＣｕ）又は第５周期第４族の元素（Ｚｒ）を含む化学物質の存在下に、ピッチを炭化処理して易黒鉛化性炭素化物を得、アルカリ金属化合物の存在下に、前記易黒鉛化性炭素化物を賦活処理し、次いで、この賦活された炭素化物を洗浄する工程を含む活性炭の製造方法と、
【００３８】
（Ｂ）ピッチを炭化処理して易黒鉛化性炭素化物を得、該炭素化物に周期律表の第２族の元素（いわゆる、アルカリ土類金属元素：Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ及びＲａ）、第４周期第３族〜第１１族の元素（Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＣｕ）又は第５周期第４族の元素（Ｚｒ）を含む化学物質を混合して混合物を得、アルカリ金属化合物の存在下に、前記混合物を賦活処理し、次いで、この賦活された混合物を洗浄することを含む活性炭の製造方法とを挙げることができる。
【００３９】
活性炭の製造方法に用いられるピッチは、軟化点の低いものが好ましく、１００℃以下のものがより好ましく、６０℃〜９０℃のものが特に好ましい。ピッチには、石油系ピッチ、石炭系ピッチ、及びそれらの有機溶剤可溶分などがある。
【００４０】
周期律表の第２族のいずれかの元素、第４周期第３族〜第１１族のいずれかの元素又は第５周期第４族の元素を含む化学物質は、単体、無機化合物及び有機化合物のいずれも使用することができる。無機化合物としては、酸化物、水酸化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物、フッ化物、リン酸塩、炭酸塩、硫化物、硫酸塩及び硝酸塩を例示することができる。有機化合物としては、アセチルアセトンやシクロペンタジエン等を配位子とする有機金属錯体が挙げられる。
【００４１】
炭化処理では、先ず４００〜７００℃、好ましくは４５０〜５５０℃の温度範囲で第一炭化処理を行い、次いで５００〜７００℃、好ましくは５４０〜６７０℃の温度範囲で第二炭化処理を行うことが好ましい。また第二炭化処理の温度は第一炭化処理の温度よりも通常高くする。この炭化処理によって、ピッチは熱分解反応を起こす。熱分解反応によって、ピッチから、ガス・軽質留分が脱離し、残渣は重縮合して最終的には固化する。
【００４２】
この第一炭化処理において、室温（例えば、冬季は０℃）から第一炭化処理温度までの昇温速度は好ましくは３〜１０℃／ｈｒであり、より好ましくは４〜６℃／ｈｒである。最高温度での保持時間は好ましくは５〜２０時間であり、より好ましくは８〜１２時間である。
第二炭化処理においては、第一炭化処理温度から第二炭化処理温度までの昇温速度は好ましくは３〜１００℃／ｈｒであり、より好ましくは４〜６０℃／ｈｒである。最高温度での保持時間は好ましくは０．１〜８時間であり、より好ましくは０．５〜５時間である。
第二炭化処理において、昇温を早くし、最高温度での保持時間を短くし、降温をゆっくりにすることによって本発明に用いられる好適な活性炭を容易に得ることができる。最高温度から室温まで下げるために、５時間〜１７０時間掛けることが好ましい。
【００４３】
上記炭化処理によって得られた易黒鉛化性炭素化物は、次のアルカリ金属化合物による賦活処理前に平均粒径１〜３０μｍに粉砕することが好ましい。粉砕方法は特に限定されず、例えば、ジェットミル、振動ミル、バルベライザなどの公知の粉砕方法が挙げられる。易黒鉛化性炭素化物を粉砕せずにそのままで賦活処理した場合、賦活処理後の洗浄において粒内部に含まれる金属不純物が十分に除去できないことがあり、その金属不純物が活性炭の耐久性を落とす傾向がある。
【００４４】
賦活処理に用いられるアルカリ金属化合物は、特に制限されないが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム、などのアルカリ金属の水酸化物が好ましい。アルカリ金属化合物は、炭素化物の重量に対して、好ましくは１．５〜５．０倍量、より好ましくは１．７〜３．０倍量使用する。賦活処理における温度は、通常６００℃〜８００℃、好ましくは７００℃〜７６０℃である。賦活処理は、不活性ガス雰囲気で通常行われる。不活性ガスとしては窒素ガス、アルゴンガスなどが挙げられる。また、必要に応じて水蒸気、炭酸ガス等を導入して賦活処理を行っても良い。
【００４５】
そして、最後に、賦活された炭素化物を水、酸などによって洗浄する。酸洗浄に用いられる酸としては、硫酸、燐酸、塩酸、硝酸などの鉱酸類；蟻酸、酢酸、クエン酸などの有機酸類などが挙げられる。洗浄効率と残存物の少なさの観点から、塩酸、クエン酸が好ましい。酸濃度は好ましくは０．０１〜２０規定、より好ましくは０．１〜１規定である。洗浄は、炭素化物に酸を添加し攪拌すれば良いが、洗浄効率を高めるために、煮沸または５０〜９０℃で加温することが好ましい。また、超音波洗浄機を使用するとより効果的である。洗浄時間は、０．５時間〜２４時間、好ましくは１〜５時間である。
【００４６】
分極性電極層には、前記炭素繊維と前記活性炭とを単に混合しただけの炭素複合材を用いてもよいが、ピッチの炭化処理で得られた易黒鉛化性炭素化物と前記炭素繊維とを混合し、該混合物を賦活処理することによって得られる炭素複合材を用いることが好ましい。
【００４７】
分極性電極層に用いられる、炭素繊維と活性炭との質量比は、活性炭に対する炭素繊維の質量として、好ましくは０．０２〜２０質量％、より好ましくは０．１〜２０質量％、特に好ましくは０．５〜１０質量％である。この範囲の量で炭素繊維を使用することによって、電気二重層キャパシタの体積あたり電気容量（Ｆ／ｃｍ3）が大きくなり、品質の安定性に優れる。正の分極性電極層および負の分極性電極層それぞれにおける、炭素繊維と活性炭との質量比は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００４８】
本発明の電気二重層キャパシタでは、活性炭Ｐおよび炭素繊維ＰのＢＥＴ比表面積の合計値が、活性炭Ｎおよび炭素繊維ＮのＢＥＴ比表面積の合計値よりも大きく、好ましくは活性炭Ｎおよび炭素繊維ＮのＢＥＴ比表面積の合計値よりも１００ｍ2／ｇ以上大きい。活性炭Ｐおよび炭素繊維ＰのＢＥＴ比表面積の合計値の範囲は特に制限されないが、好ましくは１８００〜２６００ｍ2／ｇである。活性炭Ｎおよび炭素繊維ＮのＢＥＴ比表面積の合計値の範囲は特に制限されないが、好ましくは１５００〜２１００ｍ2／ｇである。
【００４９】
活性炭Ｐおよび炭素繊維ＰのＢＥＴ比表面積の合計値を、活性炭Ｎおよび炭素繊維ＮのＢＥＴ比表面積の合計値よりも大きくすることによって、高温から低温までの広い温度環境にて、大電流での急速な充電が可能となる電気二重層キャパシタが得られる理由は定かでないが、電解質イオンがＢＥＴ比表面積の小さい負極に比べＢＥＴ比表面積の大きい正極に多く吸着して、正極の電圧が負極の電圧よりも高くなりやすくなり、大電流での急速充電においても容量の低下やインピーダンスの上昇を抑えるのではないかと推測される。
【００５０】
分極性電極層にはさらに導電性カーボンを含有させてもよい。導電性カーボンとしては、アセチレンブラック、チャネルブラック、ファーネスブラックなどが挙げられる。これらのうち、ファーネスブラックの一種であるケッチェンブラック（ケッチェン・ブラック・インターナショナル社製）が好ましく、特にケッチェンブラックＥＣ３００Ｊ、ケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ（いずれも、ケッチェン・ブラック・インターナショナル社製）が好ましい。導電性カーボンの量は、分極性電極層１００質量部に対して通常０．１〜２０質量部、好ましくは０．５〜１０質量部である。正の分極性電極層に含まれる導電性カーボンの量と負の分極性電極層に含まれる導電性カーボンの量は同じであってもよいし異なっていてもよい。
【００５１】
分極性電極層は、通常、活性炭および炭素繊維ならびに必要に応じて添加される導電性カーボンに結合剤を加えて混練圧延する方法；活性炭および炭素繊維ならびに必要に応じて添加される導電性カーボンに結合剤、必要に応じて溶剤を加えてスラリー状又はペースト状にして集電体に塗布する方法；活性炭および炭素繊維ならびに必要に応じて添加される導電性カーボンに未炭化樹脂類を混合して焼結する方法等によって製造することができる。
【００５２】
結合剤としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン、アクリレート系ゴム、ブタジエン系ゴムなどが挙げられる。また、溶剤としては、トルエン、キシレン、ベンゼンなどの炭化水素類、アセトン、メチルエチルケトン、ブチルメチルケトンなどのケトン類、メタノール、エタノール、ブタノールなどのアルコール類、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類など沸点２００℃以下の有機溶剤が挙げられる。これらのうちトルエン、アセトン、エタノールなどが好適である。
【００５３】
分極性電極層の厚さは、特に限定されないが、通常１０〜１５０μｍ、好ましくは１０〜５０μｍである。
【００５４】
分極性電極を構成する集電体は、少なくとも導電性シートを含むものである。導電性シートは孔の開いていない箔だけでなく、パンチングメタル箔や網のような孔の開いた箔などを含む。導電性シートは導電性材料で構成されるものであれば特に制限されず、導電性金属製のものや導電性樹脂製のものが挙げられる。特にアルミニウム製、アルミニウム合金製のものが好ましいものとして挙げられる。アルミニウム箔としてはＡ１０８５材、Ａ３００３材などの箔が通常用いられる。
【００５５】
導電性シートは、表面が平滑なものでもよいが、電気的又は化学的なエッチング処理などによって表面が粗面化されたもの（エッチング箔）が好適である。
導電性シートは、厚さによって特に制限されないが、通常、５μｍ〜１００μｍのものが好ましい。厚さが薄すぎると機械的強度が不足するようになり、導電性シートの破断などが生じやすくなる。逆に厚さが厚すぎると、電気二重層キャパシタの体積あたりの電気容量が低くなりやすい。
【００５６】
集電体と分極性電極層との間に導電性接着層を介在させることが好ましい。本発明に好適な導電性接着層は、イオン透過性を有する化合物と炭素微粒子とを含有してなるものである。
炭素微粒子は、炭素を主構成成分とする導電性の微粒子である。炭素微粒子としては、アセチレンブラック、チャネルブラック、ファーネスブラック、ファーネスブラックの一種であるケッチェンブラック（ケッチェン・ブラック・インターナショナル社製）などの導電性カーボン；カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、気相法炭素繊維；グラファイト（黒鉛）などが好適である。
炭素微粒子は、粉体での電気抵抗が１００％の圧粉体で１×１０-1Ω・ｃｍ以下のものが好ましい。これら炭素微粒子は１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００５７】
炭素微粒子は、その粒子サイズによって特に制限されないが、体積基準の平均粒径が１０ｎｍ〜５０μｍのものが好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍのものがより好ましい。
炭素微粒子は、その形が球状のものであってもよいが、針状若しくは棒状のもの（異方形状のもの）が好ましい。異方形状の炭素微粒子は重量あたりの表面積が大きく、導電性シートや分極性電極層等との接触面積が大きくなるので、少量の添加量でも集電体と分極性電極層との間の導電性を高くすることができる。異方形状の炭素微粒子としては、カーボンナノチューブやカーボンナノファイバーが挙げられる。カーボンナノチューブやカーボンナノファイバーは繊維径が通常０．００１〜０．５μｍ、好ましくは０．００３〜０．２μｍであり、繊維長が通常１〜１００μｍ、好ましくは１〜３０μｍであるものが電気伝導性や熱伝導性の向上において好適である。また、金属炭化物や金属窒化物などの導電性微粒子を炭素微粒子と併用することができる。炭素微粒子は、電子伝導性の観点から、Ｘ線回折によって求められる格子面間隔（ｄ002）が０．３３５〜０．３３８ｎｍ、結晶子の積み重なり厚さ（Ｌｃ002）が５０〜８０ｎｍであるものが好ましい。
【００５８】
本発明に用いられるイオン透過性化合物は、イオンが透過できる性能を有するものであれば特に制限されない。
イオン透過性化合物は、イオン伝導度の大きいものが好ましい。具体的にはフッ素イオンの伝導度が１×１０-2Ｓ／ｃｍ以上を有する化合物が好適である。また、イオン透過性化合物は数平均分子量が５万以下であるものが好ましい。
【００５９】
本発明に用いられるイオン透過性化合物は、有機溶剤に対して膨潤性の無い化合物であることが好ましい。また、本発明に用いられるイオン透過性化合物は、有機溶剤による摩擦剥離試験において剥がれの生じない化合物であることが好ましい。電気二重層キャパシタの電解質液に有機溶剤を用いることがあるので、電解質液によって被膜が膨潤又は溶解しないことが好ましいからである。
【００６０】
なお、有機溶剤に対する膨潤性は、イオン透過性化合物の膜を電解質液に用いる有機溶剤（３０℃）に６０分間浸漬し、膨潤したか否かで判断する。
有機溶剤による摩擦剥離試験は、イオン透過性化合物の膜表面を電解質液に用いる有機溶剤が浸み込んだ布で、１００ｇ重の力を加えて１０回擦り、膜が剥がれるか否かを観察した。
【００６１】
イオン透過性化合物の好適例としては、多糖類、又は多糖類を架橋させたものが挙げられる。
多糖類は、単糖類（単糖類の置換体及び誘導体を含む）が、グリコシド結合によって多数重合した高分子化合物のことである。多糖類は、加水分解によって多数の単糖類を生ずるものである。通常１０以上の単糖類が重合したものを多糖類という。多糖類は置換基を有していてもよく、例えばアルコール性水酸基がアミノ基で置換された多糖類（アミノ糖）、カルボキシル基やアルキル基で置換されたもの、多糖類を脱アセチル化したものなどが含まれる。多糖類はホモ多糖、ヘテロ多糖のいずれでもよい。
【００６２】
多糖類の具体例としては、アガロース、アミロース、アミロペクチン、アラバン、アラビナン、アラガビノガラクタン、アルギン酸、イヌリン、カラギーナン、ガラクタン、ガラクトサミン（コンドロサミン）、グルカン、キシラン、キシログルカン、カルボキシアルキルキチン、キチン、グリコーゲン、グルコマナン、ケラタン硫酸、コロミン酸、コンドロイチン硫酸Ａ、コンドロイチン硫酸Ｂ、コンドロイチン硫酸Ｃ、セルロース、デキストラン、デンプン、ヒアルロン酸、フルクタン、ペクチン酸、ペクチン質、ヘパラン酸、ヘパリン、ヘミセルロース、ペントザン、β−１，４’−マンナン、α−１，６’−マンナン、リケナン、レバン、レンチナン、キトサン等が挙げられる。これらのうち、キチン、キトサンが好ましい。
【００６３】
多糖類を架橋させるために用いる架橋剤としては、アクリルアミド、アクリロニトリル、キトサンピロリドンカルボン酸塩、ヒドロキシプロピルキトサン、無水フタル酸、無水マレイン酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、酸無水物などが挙げられる。これらのうちアクリルアミド、アクリロニトリル、キトサンピロリドンカルボン酸塩、およびヒドロキシプロピルキトサンからなる群から選ばれる１種以上の架橋剤が好適である。
【００６４】
イオン透過性化合物のより具体的な例としては、セルロースのアクリルアミドによる架橋重合体、セルロースのキトサンピロリドンカルボン酸塩による架橋重合体、キトサン、キチン等を架橋剤で架橋したもの、多糖類をアクリル系添加剤や酸無水物で架橋したもの、などが挙げられる。イオン透過性化合物は１種単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００６５】
導電性接着層中に含まれるイオン透過性化合物と炭素微粒子との質量比（＝イオン透過性化合物／炭素微粒子）は、好ましくは２０／８０〜９９／１、より好ましくは４０／６０〜９０／１０である。導電性接着層には、必要に応じて活性炭が含まれていてもよい。活性炭が含まれることによって、電気二重層キャパシタの電気容量が高くなる。なお、導電性接着層に使用する活性炭は特に制限されず、前記分極性電極層に使用されるものと同じ活性炭を用いることもできる。
【００６６】
導電性接着層は、その形成方法によって特に制限されない。例えば、イオン透過性化合物と炭素微粒子と、必要に応じて活性炭とを溶剤に分散又は溶解して塗布剤を調製し、この塗布剤を導電性シートに塗布し乾燥することによって形成できる。塗布方法としては、キャスト法、バーコーター法、ディップ法、印刷法などが挙げられる。これらの方法の内、被膜の厚さを制御しやすい点からバーコーター法、キャスト法が好適である。
【００６７】
塗布剤に用いる溶剤は、イオン透過性化合物と炭素微粒子とを分散又は溶解できるものであれば特に制限されない。塗布剤の粘度を調整するために塗布剤の固形分率を１０質量％〜１００質量％、好ましくは１０〜６０質量％になるように溶剤を添加することが好ましい。なお、溶剤は塗布後の乾燥によってほぼ１００％が除去される。乾燥後、塗膜を熱硬化させることが好ましい。多糖類又は多糖類を架橋させたものなどからなるイオン透過性化合物には加熱によって硬化するものが含まれている。導電性接着層を熱によってさらに硬化させるために、前述の架橋剤を塗布剤に添加することができる。
【００６８】
導電性接着層の厚さは、好ましくは０．０１μｍ以上５０μｍ以下、より好ましくは０．１μｍ以上１０μｍ以下である。厚さが薄すぎると内部インピーダンスの低下などの所望効果が得られない傾向になる。厚さが厚すぎると電気二重層キャパシタの体積あたりの電気容量が低くなりやすい。
導電性接着層は、導電性シートと分極性電極層とに密着し、剥がれないものが好ましく、具体的にはテープ剥離試験（ＪＩＳ  Ｄ０２０２−１９８８）において剥離しないことが好ましい。
【００６９】
電気二重層キャパシタの電解質液としては公知の非水系電解質液や水系電解質液が使用できる。非水系電解質としては高分子固体電解質、高分子ゲル電解質、イオン性液体が挙げられる。
電解質液の粘度は、２５℃±１℃において、好ましくは４０ｍＰａ・ｓ以下、より好ましくは３０ｍＰａ・ｓ以下、さらに好ましくは１０ｍＰａ・ｓ以下、特に好ましくは５ｍＰａ・ｓ以下である。２５℃±１℃における粘度が４０ｍＰａ・ｓを超えると低温から高温までの広い温度環境にての、特に低い温度域での大電流高速充電特性が低下傾向になる。
【００７０】
電解質液中のカチオンの半径は０．８ｎｍ以下であることが特に好ましい。電解質液中のカチオン半径が０．８ｎｍより大きいと活性炭の１．０〜１．３ｎｍの細孔径を有する細孔中で動きが鈍くなり、大電流での高速充電特性が低下傾向になる。
【００７１】
電気二重層キャパシタが発熱した時においても高い安全性を確保するために、燃え難い電解質液を用いることが好ましい。難燃性の電解質液として、イオン性液体がある。イオン性液体（ionic liquid）は、常温溶融塩（もしくは室温溶融塩、Ambient temperature molten salt, Room temperature molten salt）とも呼ばれている。
イオン性液体は、カチオンの種類で、イミダゾリウム塩類・ピリジニウム塩類などのアンモニウム系イオン性液体、ホスホニウム系イオン性液体などに分類される。これらカチオンに組み合わせるアニオンの種類を選択することで、多様な構造のイオン性液体を選択できる。
【００７２】
カチオンとしては、アンモニウムおよびその誘導体、イミダゾリウムおよびその誘導体、ピリジニウムおよびその誘導体、ピロリジニウムおよびその誘導体、ピロリニウムおよびその誘導体、ピラジニウムおよびその誘導体、ピリミジニウムおよびその誘導体、トリアゾニウムおよびその誘導体、トリアジニウムおよびその誘導体、トリアジンおよびその誘導体、キノリニウムおよびその誘導体、イソキノリニウムおよびその誘導体、インドリニウムおよびその誘導体、キノキサリニウムおよびその誘導体、ピペラジニウムおよびその誘導体、オキサゾリニウムおよびその誘導体、チアゾリニウムおよびその誘導体、モルフォリニウムおよびその誘導体、ピペラジンおよびその誘導体がある。これらの中でもイミダゾリウム誘導体、アンモニウム誘導体、ピリジニウム誘導体が好ましい。
【００７３】
ここで誘導体とは、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、カルボン酸およびエステル基、各種エーテル基、各種アシル基、各種アミノ基などの置換基（置換基中の水素原子はフッ素原子で置き換わっていてもよい。）を持つものを言う。これら置換基は上記カチオンの任意の位置に置換される。また、イオン性液体のカチオン成分は排除体積が比較的小さいものが有利であり、テトラメチルアンモニウムカチオン、テトラエチルアンモニウムカチオン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムカチオンは本発明に良好に使用できる。
【００７４】
カチオンの具体例としては、テトラエチルアンモニウム（ＴＥＡ：０．７ｎｍ）、テトラエチルメチルアンモニウム（ＴＥＭＡ：０．６ｎｍ）、ジエチルメチル（２−メトキエチル）アンモニウム（ＤＥＭＥ：０．８ｎｍ）などの第四級アンモニウムイオン（Ｒ1Ｒ2Ｒ3Ｒ4Ｎ+で表されるカチオン）；エチルメチルイミダゾリウム（ＥＭＩ：０．３ｎｍ）、スピロ−（１，１’）−ビピロリジニウム（ＳＢＰ：０．４ｎｍ）、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムなどの第四級イミダゾリウムイオン、４級ホスホニウム（Ｒ1Ｒ2Ｒ3Ｒ4Ｐ+で表されるカチオン）が挙げられる。なお、括弧内の記号はカチオンの略号であり、数字はイオン半径である。Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4はそれぞれ独立に炭素数１〜１０のアルキル基またはアリル基である。これらのうち、第四級アンモニウムイオンおよび／または第四級イミダゾリウムイオンが好ましい。
【００７５】
対アニオンとしては、ＢＦ4-、ＰＦ6-、ＣｌＯ4-、（ＣＦ3ＳＯ2）2Ｎ-（すなわちビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド）アニオン（ＴＦＳＩ））、ＲＳＯ3-、ＲＳＯ42-（ここでＲは脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、エーテル基、エステル基、アシル基などであり、水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。）を挙げることができる。ＲＳＯ3-、ＲＳＯ42-の好ましいものとしては、ＣＦ3ＳＯ3-、ＣＨＦ2ＣＦ2ＣＦ2ＣＦ2ＣＨ2ＯＳＯ3-、ＣＨＦ2ＣＦ2ＣＦ2ＣＦ2ＣＨ2ＳＯ3-、（（Ｃ2Ｈ5）4Ｎ）2・ＳＯ42-、（（ＣＨ3（Ｃ2Ｈ5）3Ｎ）2・ＳＯ42-を挙げることができる。またイオン性液体のアニオン成分は排除体積が比較的小さいものが有利であり、ＢＦ4-、ＣＦ3ＳＯ3-は本発明に良好に使用できる。
【００７６】
本発明に使用できるイオン性液体の具体例として、以下のものが挙げられる。
イミダゾリウム塩：１−エチル−３−メチルイミダゾリウム＝クロライド、３−ジエチルイミダゾリウム＝ブロマイド、１−エチルイミダゾリウム＝テトラフルオロボレート、１−ブチル−３−メチル−イミダゾリウム＝ヘキサフルオロホスフェート、１−ブチル−３−メチル−イミダゾリウム＝ヘキサフルオロホスフェート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム＝トリフルオロメタンスルホネート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム＝トシレート、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム＝ベンゼンスルホネート、１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウム＝トリフルオロメタンスルホネート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム＝ビス（（トリフルオロメチル）スルホニル）アミド、１−イソブチル−３−メチルイミダゾリウム＝ビス（（トリフルオロメチル）スルホニル）アミド、１−（２，２，２−トリフルオロエチル）−３−メチルイミダゾリウム＝ビス（（トリフルオロメチル）スルホニル）アミド、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム＝ヘプタフルオロブタノエート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム＝２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンタン硫酸、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム＝４，４，５，５，５−ペンタフルオロ−１−ペンタン硫酸、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム＝２，２，３，３，４，４，４−ヘプタフルオロ−１−ブチル硫酸、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム＝２，３，４，５，６−ペンタフルオロベンジル硫酸。
【００７７】
ピリジニウム塩：Ｎ−ブチルピリジニウム＝クロライド、Ｎ−ブチルピリジニウム＝ヘキサフルオロホスフェート、ピリジニウム＝テトラフルオロボレート、Ｎ−エチルピリジニウム＝トシレート、Ｎ−ブチルピリジニウム＝ベンゼンスルホネート、Ｎ−エチルピリジニウム＝トリフルオロメタンスルホネート、Ｎ−ブチルピリジニウム＝ビス（（トリフルオロメチル）スルホニル）アミド、Ｎ−ブチルピリジニウム＝２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンタン硫酸、Ｎ−ブチルピリジニウム＝２，３，４，５，６−ペンタフルオロベンジル硫酸。
【００７８】
ピロリジニウム塩：２−メチルピロリジニウム＝クロライド、３−エチルピロリジニウム＝ヘキサフルオロホスフェート、２−メチルピロリジニウム＝テトラフルオロボレート、３−エチルピロリジニウム＝トシレート、ピロリジニウム＝ベンゼンスルホネート、２−メチルピロリジニウム＝トリフルオロメタンスルホネート、３−ブチルピロリジニウム＝ビス（（トリフルオロメチル）スルホニル）アミド、２−ブチルピロリジニウム＝２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンタン硫酸、２−メチルピロリジニウム＝２，３，４，５，６−ペンタフルオロベンジル硫酸。
【００７９】
アンモニウム塩：トリメチルブチルアンモニウム＝クロライド、トリメチルブチルアンモニウム＝ヘキサフルオロホスフェート、トリメチルブチルアンモニウム＝テトラフルオロボレート、トリエチルブチルアンモニウム＝トシレート、テトラブチルアンモニウム＝ベンゼンスルホネート、トリメチルエチルアンモニウム＝トリフルオロメタンスルホネート、テトラメチルアンモニウム＝ビス（（トリフルオロメチル）スルホニル）アミド、トリメチルオクチルアンモニウム＝２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンタン硫酸、テトラエチルアンモニウム＝２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンタン硫酸、トリメチルブチルアンモニウム＝２，３，４，５，６−ペンタフルオロベンジル硫酸。
【００８０】
トリアジニウム塩：１，３−ジエチル−５−メチルトリアジニウム＝クロライド、１，３−ジエチル−５−ブチルトリアジニウム＝ヘキサフルオロホスフェート、１，３−ジメチル−５−エチルトリアジニウム＝テトラフルオロボレート、１，３−ジエチル−５−メチルトリアジニウム＝トシレート、１，３−ジエチル−５−ブチルトリアジニウム＝ベンゼンスルホネート、１，３−ジエチル−５−メチルトリアジニウム＝トリフルオロメタンスルホネート、１，３、５−トリブチルトリアジニウム＝ビス（（トリフルオロメチル）スルホニル）アミド、１，３−ジブチル−メチルトリアジニウム＝２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロペンタン硫酸、１，３−ジエチル−５−メチルトリアジニウム＝２，３，４，５，６−ペンタフルオロベンジル硫酸。
【００８１】
イオン性液体は一般に粘度が高いため、イオン性液体単独の電気伝導度は十分でないことがある。そこで、イオン性液体は、通常、非水系溶剤と混合させて用いられる。イオン性液体を非水系溶剤に混合させることによって、低温でも凝固しにくく、電気伝導度が高く、難燃性である電解質液が得られる。この電解質液を使用することにより、電気二重層キャパシタの電気容量、充放電速度を向上させることができ、且つ燃焼性を低下させ発火などの危険性を下げることができる。
【００８２】
本発明で使用する非水系溶剤は、イオン性液体と混合することができるものであれば特に制限されないが、イオン性液体の比率が比較的高く、低粘度の混合液を与えるものが望ましい。また、耐電圧性の観点から、十分な電位窓を持つ非水系溶剤を使用することが望ましい。例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のカーボネート系非水系溶剤、アセトニトリル、γ−ブチルラクトンなどが挙げられる。
本発明においては、イオン性液体または非水系溶剤をそれぞれ二種類以上組み合わせて用いることもできる。
【００８３】
本発明に好ましく用いられる電解質液は、非水系溶剤及びイオン性液体の合計質量に対するイオン性液体の量が、好ましくは０質量％超８０質量％未満、より好ましくは３０〜７０質量％である。
イオン性液体と非水系溶剤は、それらの混合によって得られる電解質液の電気伝導度が最大となる混合比を中心にしてイオン性液体の量が±５０％以内の範囲の比率（体積比）であれば、任意の比率で混合しても十分な電気伝導度を持つ電解質液を作製でき、本発明の目的に良好に使用可能である。電気容量および充放電速度を向上させるという観点から、より望ましい混合比は、電気伝導度が最大となる混合比からイオン性液体の量が±２０％以内の範囲の比率（体積比）、特に望ましい混合比率は、電気伝導度が最大となる混合比からイオン性液体の量が±１０％以内の範囲の比率（体積比）である。具体的な好ましい混合比率は、イオン性液体：非水系溶剤＝１：５〜５：１（体積比）の範囲にある。
【００８４】
分極性電極の間に介在させるセパレータは、イオンを透過する多孔質セパレータであれば良く、例えば、微孔性ポリエチレンフィルム、微孔性ポリプロピレンフィルム、エチレン不織布、ポリプロピレン不織布、ガラス繊維混抄不織布などが好ましく使用できる。
【００８５】
本発明の電気二重層キャパシタは、一対の分極性電極の間にセパレータを介して電解質液と共に金属ケースに収納したコイン型、一対の電極をセパレータを介して巻回してなる巻回型、セパレータと電極とを複数積み重ねた積層型などのいずれの構成のものであってもよい。該電気二重層キャパシタは、ステンレス鋼製又はアルミニウム製容器により封口されていることが好ましい。また、発熱時においても電解質液の揮発等を生じないようにするという観点から、また電気二重層キャパシタの高温安定性を確保する目的から耐熱性の高い絶縁材料を容器のシール部に用いるのが好ましく、特にポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、およびガラスからなる群から選ばれる少なくとも１種を用いることが好ましい。また、正および負の分極性電極は、２対以上の正及び負の分極性電極層が並列接続されて構成されているものであってもよい。
【００８６】
本発明の電気二重層キャパシタは除湿雰囲気または不活性ガス雰囲気で組み立てることが望ましい。また、組み立てる部品も事前に乾燥しておくことが好ましい。ペレットやシートおよびその他の部品の乾燥又は脱水方法としては、一般に採用されている方法を利用することができる。特に、熱風、真空、赤外線、遠赤外線、電子線及び低湿風を単独あるいは組み合わせて用いることが好ましい。温度は８０〜３５０℃の範囲が好ましく、特に１００〜２５０℃の範囲が好ましい。含水量は、セル全体で２０００ｐｐｍ以下が好ましく、分極性電極や電解質ではそれぞれ５０ｐｐｍ以下にすることが充放電サイクル性向上の点で好ましい。
【００８７】
本発明の電気二重層キャパシタは電源システムの蓄電源装置に適用することができる。そして、この電源システムは、自動車、鉄道などの車両用電源システム；船舶用電源システム；航空機用電源システム；携帯電話、携帯情報端末、携帯電子計算機などの携帯電子機器用電源システム；事務機器用電源システム；太陽電池発電システム、風力発電システム、燃料電池発電システムなどの発電システム用電源システム；などに適用することができる。また、本発明の電気二重層キャパシタは非接触充電式蓄電源装置に好適である。
【００８８】
本発明の蓄電源装置は前記の電気二重層キャパシタを備えたものである。また、本発明の非接触充電式蓄電源装置は、非接触式受電手段と前記の電気二重層キャパシタとを備えたものである。
前記非接触式受電手段は、ワイヤレス伝送された電力を受電するものであり、好ましくは電磁誘導型電力供給方式、電波受信型電力供給方式、および共鳴型電力供給方式からなる群から選ばれる少なくとも１つの方式によってワイヤレス伝送された電力を受電するものである。非接触式受電手段は、例えば、電磁誘導型電力供給方式においては受電用のコイルと、必要に応じ設けられる共振用のコンデンサおよび整流回路によって構成され；電波受信型電力供給方式においてはアンテナ、共振回路、および整流回路によって構成され；共鳴型電力供給方式においてはＬＣ共振器を備えたアンテナまたは高誘電率で且つ低誘電損失の誘電体からなるアンテナによって構成される。
【００８９】
本発明の蓄電源装置は、さらに二次電池を備えることが好ましい。該二次電池としては、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等が挙げられる。これらのうちリチウムイオン電池が好適である。
二次電池は、前記電気二重層キャパシタと並列に接続させることが好ましい。急速充電時に非接触式送電手段から非接触式受電手段等が受けた電力を、そのまま二次電池に供給して充電を行うと、二次電池に大きな負荷がかかり二次電池が発熱し発火するおそれがある。二次電池を電気二重層キャパシタに並列で接続すると、急速充電時の高い電流の一部を電気二重層キャパシタが受けとめ、二次電池に掛かる負荷を低減でき、発熱や発火などの不具合を防ぐことができる。
【００９０】
また、パルス発振時などの高電流の供給を要するときには、二次電池と電気二重層キャパシタとの両方で電力を供給でき、二次電池の大幅な電圧降下を防止できる。また二次電池の容量低下等によって電力供給率が低下した場合にも、本発明の電気二重層キャパシタは高容量であるので電力の供給を補い続けることができるので、携帯電子機器などの使用可能時間を大幅に延ばすことができる。
【００９１】
本発明の蓄電源装置は、温度センサと、該温度センサの検出値に基づいて充電電流を制御する手段とをさらに備えることが好ましい。温度センサとしては、サーミスタに限らず、熱電対や測温抵抗体等も採用できる。
温度センサは、二次電池の内面もしくは外面に設置することが好ましい。そして、この温度センサによって、蓄電源装置の温度、特に二次電池の温度を検出し、検出温度値を充電電流を制御する手段に送信し、充電電流制御手段が非接触式受電手段等から二次電池または電気二重層キャパシタに送る充電電流のレベルを調整する。例えば、二次電池または電気二重層キャパシタの温度が、急速充電時の高電流やＮｉなどの異物混入などの原因で閾値を超えるような高温になった場合には、充電電流制御手段によって、非接触式受電手段等から送る充電電流を低下または遮断させることができる。これによって、発火等を防ぎながら最適な充電電流で蓄電源装置に充電を行い、充電時間の短縮化をはかることができる。
【００９２】
本発明の非接触充電システムは、本発明の非接触充電式蓄電源装置と、非接触送電手段を備える別体の非接触式電力伝送器とからなるものである。非接触充電式蓄電源装置と非接触式電力伝送器とはそれぞれ別体のものであり、分離独立したものとして存在するものである。
本発明の非接触充電システムでは、非接触式電力伝送器から電力をワイヤレス伝送し、それを本発明の非接触充電式蓄電源装置が受けて電力を貯めこむことができる。例えば、非接触充電式蓄電源装置を内臓した機器と非接触式電力伝送器を内蔵した機器とがワイヤレス伝送できる距離内に入ったときに、非接触式電力伝送器を構成する非接触送電手段から非接触受電手段に電力がワイヤレス伝送され非接触充電式蓄電源装置に供給される。
【００９３】
非接触充電システムにおける非接触式電力伝送器は非接触式送電手段を備えるものである。非接触式送電手段は電力をワイヤレス伝送するものである。電力をワイヤレス伝送する方式としては、電磁誘導型電力供給方式、電波受信型電力供給方式、および共鳴型電力供給方式からなる群から選ばれる少なくとも１つの方式が好ましい。ワイヤレス伝送できる距離は電力供給方式によって異なり、例えば、電磁誘導型電力供給方式では数ｃｍ程度であり、電波受信型電力供給方式では数ｃｍ〜数十ｍであり、共鳴型電力供給方式では数ｍ〜数十ｍであると言われているが、それらに限定されない。ワイヤレス伝送できる出力は電力供給方式によって異なるが、これも特に限定されない。
【００９４】
本発明の蓄電源装置は、大電流での急速な充電や、低温下での電流負荷の上昇に対応した安定した電力供給ができ、発熱や発火などの問題を生じない安全性の高い非接触充電システムを構築できるので、各種用途に適用可能である。
本発明の蓄電源装置は、例えば、パーソナルコンピューター、キーボード、マウス、外付けハードディスクドライブ、携帯電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、電動シェーバー、電動歯ブラシ、電気自動車、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、ロボット、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、ゴーカート、携帯型電動機器、ビデオゲーム機、各種玩具、美容・化粧器具、照明器具、医療機器、センサ、暖房器具、携帯型音楽プレーヤー、ビデオプレーヤー（ＤＶＤプレーヤーなど）、デジタル録音機、ラジオ受信機、テレビ受像機、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置、デジタルカメラ、デジタルムービー、電気掃除機、補聴器、ペースメーカー、無線タグ、アクティブ型センサ、腕時計などの様々な機器の電源装置として用いられる。
【００９５】
そして本発明の非接触充電システムでは、１以上の非接触式電力伝送器を、屋内外の各所（例えば、鉄道の駅、バス停留所、空港の待合所、船舶の港の待合所、売店、喫茶店、レストラン、駐車場、ガレージ、化粧室、喫煙室、机、壁、床、天井、柱、道路など）に設置される。そして、本発明の非接触充電式蓄電源装置を内臓した機器等が、前記非接触式電力伝送器のうちの一つのワイヤレス伝送範囲内に入ったときに、非接触式電力伝送器から非接触充電式蓄電源装置に電力を供給できるようになっている。その結果、非接触充電式蓄電源装置にある電気二重層キャパシタおよび／または二次電池に、非接触充電式蓄電源装置が非接触式電力伝送器のワイヤレス伝送範囲内に入る度に充電でき、電力を貯えさせることができ、これにより電力切れによって電気・電子機器が使えなくなったり、電気自動車等が動かなくなったりということが少なくなる。また、プラグイン方式のように、端子を接触式充電器の接点に接続する手間がないので、充電し忘れなどが防止される。さらに剥き出しの金属接点を持たないので、漏電、短絡などのトラブルの発生頻度を低減できる。
【００９６】
さらに、非接触充電システムを備えた電気・電子機器や自動車、すなわち、非接触充電式蓄電源装置と非接触式電力電送器とを併せ持った電気・電子機器や自動車では、それら相互間において電力のワイヤレス伝送が可能である。例えば、非接触充電システムを備えた携帯電話機や電気自動車では、該携帯電話機や電気自動車の電力が少なくなってしまって動かなくなってしまったときに、電力が未だ残っている別の非接触充電システムを備えた携帯電話機や電気自動車から、電力を供給し、電力切れになった機器や自動車を救出することができる。
【実施例】
【００９７】
以下に実施例、比較例を挙げて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。【００９８】
活性炭Ａ：体積基準平均粒子径：４．８μｍ；  Ａｒ吸着等温線からＨＫ法により求めた細孔容積分布において、細孔径直径０．６〜０．８ｎｍの範囲に細孔容積の最大値を示すピークａがある；  ピークａの値：０．１１ｃｍ3／ｇ、全細孔容積値の８％；  ＢＥＴ比表面積：２００９ｍ2／ｇ  
活性炭Ｂ：体積基準平均粒子径：５．６μｍ；  Ａｒ吸着等温線からＨＫ法により求めた細孔容積分布において、細孔径直径０．６〜０．８ｎｍの範囲に細孔容積の最大値を示すピークａがある；  ピークａの値：０．０８ｃｍ3／ｇ、全細孔容積値の９％；  ＢＥＴ比表面積：１８４５ｍ2／ｇ  
活性炭Ｃ：体積基準平均粒子径：１５．７μｍ；  Ａｒ吸着等温線からＨＫ法により求めた細孔容積分布において、細孔径直径０．６〜０．８ｎｍの範囲に細孔容積の最大値を示すピークａが無い；  ＢＥＴ比表面積：２０６４ｍ2／ｇ  
活性炭Ｄ：体積基準平均粒子径：６．８μｍ；  Ａｒ吸着等温線からＨＫ法により求めた細孔容積分布において、細孔径直径０．６〜０．８ｎｍの範囲に細孔容積の最大値を示すピークａが無い；  ＢＥＴ比表面積：１７５５ｍ2／ｇ  
活性炭Ｅ：体積基準平均粒子径：８．５μｍ；  Ａｒ吸着等温線からＨＫ法により求めた細孔容積分布において、細孔径直径０．６〜０．８ｎｍの範囲に細孔容積の最大値を示すピークａが無い；  ＢＥＴ比表面積：２２０６ｍ2／ｇ【００９９】
なお、活性炭の細孔容積分布およびＢＥＴ比表面積は、ＮＯＶＡ１２００（イワサアイオニクス社製）を用いて測定した。
また、活性炭の平均粒子径は、ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ  ＨＲＡ  モデル９３２０−Ｘ１００型（ＨｏｎｅｙＷｅｌｌ社製）を用いて測定した。【０１００】
実施例１（炭素繊維Ａ）
常法で作られた気相法炭素繊維（平均繊維径約２０ｎｍ、長さ約１００００ｎｍ、昭和電工社製）に質量比で４．０倍量の水酸化カリウム（東亜合成株式会社製、純度９５．０％）、蒸留水およびエタノールを加えて混合し、ニッケル製の容器に充填した。該容器をバッチ型電気炉に入れて、Ｎ2雰囲気下、昇温速度５℃／分にて４００℃まで温度を上げ、その温度で３０分間保持し、次いで７５０℃に温度を上げ、その温度で１５分間保持し、最後に１００℃以下になるまでＮ2雰囲気の炉内に放置した。炉から該容器を空気中に取出した。反応生成物に１Ｎ−塩酸を添加して中和した。該中和された生成物を０．１Ｎ−塩酸で２回煮沸洗浄して金属不純物を除去した。次に蒸留水で２回煮沸洗浄し残留Ｃｌ及び金属不純物を除去した。最後に１１０℃で熱風乾燥して、炭素繊維Ａを得た。【０１０１】
実施例２（炭素繊維Ｃ）
常法で作られた気相法炭素繊維（平均繊維径約１５０ｎｍ、長さ約９０００ｎｍ、昭和電工社製）を、１０００℃で焼成した。焼成後の炭素繊維は、平均繊維径が約１５０ｎｍ、長さが約９０００ｎｍであった。この焼成処理された炭素繊維に質量比で４．０倍量の水酸化カリウム（東亜合成株式会社製、純度９５．０％）、蒸留水およびエタノールを加えて混合し、ニッケル製の容器に充填した。該容器をバッチ型電気炉に入れて、Ｎ2雰囲気下、昇温速度５℃／分にて４００℃まで温度を上げ、その温度で３０分間保持し、次いで、７５０℃に温度を上げ、その温度で１５分間保持し、最後に１００℃以下になるまでＮ2雰囲気の炉内に放置した。炉から該容器を空気中に取出した。反応生成物に１Ｎ−塩酸を添加して中和した。該中和された生成物を０．１Ｎ−塩酸で２回煮沸洗浄して金属不純物を除去した。次に蒸留水で２回煮沸洗浄し残留Ｃｌ及び金属不純物を除去した。最後に１１０℃で熱風乾燥して、炭素繊維Ｃを得た。【０１０２】
参考例（炭素繊維Ｂ）
常法で作られた気相法炭素繊維（昭和電工社製）を、黒鉛化処理して、炭素繊維Ｂを得た。【０１０３】
炭素繊維Ａ：窒素吸着法によるＢＪＨ法解析により求めた細孔分布において１〜２ｎｍの範囲にピークを有する（図４参照）；  ＢＥＴ比表面積：４７０ｍ2／ｇ；  繊維の長さ方向に沿って並列して２つ以上の中空部を有するものが含まれている；  表面の一部が固着しているものを含む；  Ｒ値：１．６３；  平均繊維径：２０ｎｍ；  アスペクト比：５００；  気相法、賦活処理品  
炭素繊維Ｂ：窒素吸着法によるＢＪＨ法解析により求めた細孔分布において１〜２ｎｍの範囲にピークが無い；  ＢＥＴ比表面積：１２ｍ2／ｇ；  繊維の長さ方向に沿って並列して２つ以上の中空部を有するものが含まれていない；  表面の固着無い；  Ｒ値：１．６０；  平均繊維径：１５０ｎｍ；  アスペクト比：６７；  気相法、黒鉛化品  
炭素繊維Ｃ：窒素吸着法によるＢＪＨ法解析により求めた細孔分布において１〜２ｎｍの範囲にピークを有する（図４参照）；  ＢＥＴ比表面積：１３８ｍ2／ｇ；  繊維の長さ方向に沿って並列して２つ以上の中空部を有するものが含まれていない；  表面の固着無い；  Ｒ値：１．３２；  平均繊維径：１５０ｎｍ；  アスペクト比：６０；  気相法、焼成・賦活処理品【０１０４】
なお、炭素繊維の細孔容積分布およびＢＥＴ比表面積は、ＮＯＶＡ１２００（イワサアイオニク社製）を用いて測定した。この細孔容積分布は、窒素吸着等温線に基づいて算出される。具体的には、７７．４Ｋ（窒素の沸点）に冷却された炭素繊維の入った容器に窒素ガスを導入し、導入された窒素ガスの圧力Ｐ［ｍｍＨｇ］のときに炭素繊維が吸着した窒素ガスの量Ｖ［ｃｃ／ｇ］を容量法によって測定する。該測定値に基づいて、相対圧力Ｐ／Ｐ0と吸着量Ｖとの関係をプロットすると窒素吸着等温線が得られる。なお、Ｐ0［ｍｍＨｇ］は窒素ガスの飽和蒸気圧である。この窒素ガス吸着等温線をＢＪＨ（Ｂａｒｒｅｔｔ−Ｊｏｙｎｅｒ−Ｈａｌｅｎｄａ）法によって解析する。なお、ＢＪＨ法は、文献（Ｊ．Ａｍｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．７３．３７３．（１９５１））に開示された方法に従って行うことができる。
また、炭素繊維の平均繊維径およびアスペクト比は、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）による観察写真から求めた。【０１０５】
（ラマンスペクトルの測定方法）
Ｄｉｌｏｒ社製Ｓｕｐｅｒ  Ｌａｂｒａｍを用いて、スリット幅１００μｍ、ＣＣＤマルチチャンネル検出器、Ａｒ+レーザー（波長５１４．５ｎｍ）光源、ビーム径約１μｍ、光学系は対物１００倍、光源出力０．１ｍＷの条件で、後方散乱ラマンスペクトルを室温、大気中で測定した。【０１０６】
実施例３（電気二重層キャパシタＡ）
厚さ３０μｍのＡ１０８５材からなるアルミニウム箔を用意した。セルロースのアクリルアミド架橋重合体（イオン透過性化合物；ＴＧ−ＤＴＡ熱分解開始温度２７５℃）４０質量部、アセチレンブラック（炭素微粒子；１次粒子径４０ｎｍ）４０質量部、および水２０質量部を混合し練り合わせてペーストを得た。
アプリケーター（隙間：１０μｍ）を用いて、キャスト法によりアルミニウム箔に前記ペーストを塗布し、次いで１８０℃の空気中で３分間乾燥させ、アルミニウム箔の上にイオン透過性化合物と炭素微粒子を含む被膜（導電性接着層）を形成した。【０１０７】
活性炭Ａ  ６５質量部に、炭素繊維Ａ  ５質量部を直径１０μｍ以上の凝集体がないように分散させた。これにバインダー及び溶剤を添加し練り合わせてペースト得た。
このペーストを乾燥後の厚さが１０μｍになるように前記導電性接着層の上に塗布して、分極性電極層を形成して、正の分極性電極を得た。活性炭Ａおよび炭素繊維ＡのＢＥＴ比表面積の合計値は、２４７９（＝２００９＋４７０）ｍ2／ｇである。【０１０８】
活性炭Ｂ  ６５質量部に、炭素繊維Ｂ  ５質量部を直径１０μｍ以上の凝集体がないように分散させた。これにバインダー及び溶剤を添加し練り合わせてペースト得た。
このペーストを乾燥後の厚さが１０μｍになるように前記導電性接着層の上に塗布して、分極性電極層を形成して、負の分極性電極を得た。活性炭Ｂおよび炭素繊維ＢのＢＥＴ比表面積の合計値は、１８５７（＝１８４５＋１２）ｍ2／ｇである。【０１０９】
正の分極性電極と負の分極性電極をそれぞれ３０ｍｍ×４０ｍｍの大きさに裁断した。正の分極性電極と負の分極性電極との間にセパレータ（ガラス繊維紙ＴＧＰ００８Ａ、膜厚８０μｍ、日本板硝子社製）を積層して二つの単セルを得、該２つの単セルを並列に接続しアルミニウム製容器（外形寸法：３５ｍｍ×４５ｍｍ×１．３ｍｍ）に入れ、プロピレンカーボネート（ＰＣ）に、テトラエチルメチルアンモニウム＝テトラフルオロボレート（ＴＥＭＡ／ＢＦ４）を１．４モル／リットル濃度で溶解させた電解質液を流し込んだ。蓋シール部をポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）でシールして、アルミニウム製容器を封口し、角型の電気二重層キャパシタを得た。【０１１０】
充放電試験装置ＨＪ−１０１ＳＭ６（北斗電工社製）を用いて、温度２５℃、充電速度０．５ｍＡ、５ｍＡ、５０ｍＡ、および５００ｍＡの条件で２．６Ｖにて充填し、それを放電したときの電気容量（ｍＦ／セル）、インピーダンス（ｍΩ［測定周波数１ｋＨｚ］）を測定した。
また、温度−４０℃、充電速度５０ｍＡの条件で２．６Ｖにて充填し、それを放電したときの電気容量（ｍＦ／セル）、インピーダンス（ｍΩ［測定周波数１ｋＨｚ］）を測定した。それらの結果を表１に示した。
なお、インピーダンスは、ＫＣＲハイテスター３５３２型（ＨＩＯＫ社製）を用いて測定した。【０１１１】
【表１】
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【０１１２】
実施例４〜５および比較例１〜５
活性炭および炭素繊維を表１に示すものに置き換えた以外は実施例３と同じ方法で電気二重層キャパシタを得た。それらの評価結果を表１に示した。【０１１３】
表１から分かるように、比較例１および比較例３〜５の電気二重層キャパシタは、電気容量が低く、インピーダンスが高い。比較例２の電気二重層キャパシタは大電流による高速充電におけるインピーダンスが高く、低温下では電気容量が低くなり、インピーダンスが高くなる。
これに対して、本発明の電気二重層キャパシタは、低温および高温下において、電気容量が高く、大電流による高速充電においてもインピーダンスが低く維持されている。
【符号の説明】
【０１１４】
１，２：炭素繊維
３：中空部
４：固着部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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