(57)【要約】【課題】  ハイブリッドキャパシタにおいて、従来のハイブリッドキャパシタと比較して正極の重量を低減できることによって、エネルギ密度を高めることができる電気化学キャパシタを提供すること。【解決手段】  比表面積１００ｍ2／ｇ以上の正極２と、リチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出可能な材料からなる負極３と、リチウムイオンを含む有機溶媒からなる電解液５とを備えるハイブリッドキャパシタ１において、充放電サイクルの過程において、セル電圧が使用する電圧範囲の下限にあるときの正極２の電位が、正極２の化学反応が起こらない電位範囲の下限近傍の電位に、設定する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
比表面積１００ｍ2／ｇ以上の正極と、リチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出可能な材料からなる負極と、リチウムイオンを含む有機溶媒からなる電解液とを備える電気化学キャパシタにおいて、
充放電サイクルの過程において、セル電圧が使用する電圧範囲の下限にあるときの正極の電位が、前記正極の化学反応が起こらない電位範囲の下限近傍の電位に、設定されていることを特徴とする、電気化学キャパシタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学キャパシタ、詳しくは、電気二重層による蓄電と、酸化還元反応による蓄電とを併有するハイブリッドキャパシタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ハイブリッド車両や燃料電池車両に搭載される蓄電デバイスとして、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池が検討されている。しかし、これらは、低出力かつ短命であるため、近年では、高出力かつ長寿命である、電気二重層キャパシタの検討および開発が進められている。
電気二重層キャパシタは、充放電の過程において、静電的なイオンの吸着および脱着によって電気を出し入れするために、高出力および長寿命を確保することができる。
【０００３】
電気二重層キャパシタは、正極および負極へそれぞれアニオンおよびカチオンが吸着することによってエネルギを蓄える。蓄えられるエネルギはＣＶ2／２で表され、電圧を高めることによって、より大きなエネルギを蓄えることができるが、電圧を高くしすぎると正極および負極で化学反応（酸化還元反応）が起こり、劣化してしまうため、正極および負極での化学反応が起こらない範囲内で電圧を最大限に高める必要がある。しかし、実際のセルでは、正極もしくは負極のどちらか一方が、先に化学反応が起こる電位に到達してしまうため、理論最大電圧まで使用することが困難となる。
【０００４】
そのため、たとえば、製造工程中の電気二重層キャパシタセル内において、有機電解液中で正極と負極とリチウム金属とを短絡させることにより、正極および負極の作動電位を卑側にシフトさせることにより、耐電圧を理論的な耐電圧まで高めることで、耐電圧が高くエネルギ密度が高い電気二重層キャパシタが提案されている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、上記した電気二重層のみによる蓄電だけではなく、これに加えて、酸化還元反応による蓄電をも併有するハイブリッドキャパシタとして、セパレータを挟んで対向する電極と、電解液とを容器中に収容した電気二重層キャパシタであって、正側の電極が活性炭を主体とする分極性電極であり、負側の電極がリチウムをイオン化した状態で吸蔵・離脱しうる炭素材料に化学的方法または電気化学的方法で予めリチウムを吸蔵させた炭素質材料を主体とする電極であり、電解液が非水系電解液であるものが、提案されている（たとえば、特許文献２参照。）。このようなハイブリッドキャパシタは、従来の電気二重層キャパシタと比較して、約４倍のエネルギ密度を得ることができる。
【特許文献１】特開２０００−１５０３１９号公報
【特許文献２】特開平８−１０７０４８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、特許文献１に記載される電気二重層キャパシタのように、正極および負極の作動電位を卑側にシフトさせて耐電圧を高めても、電気二重層キャパシタでは、耐電圧を理論的な耐電圧まで高めるにとどまり、エネルギ密度を高めるには、限界がある。
一方、特許文献２に記載されるハイブリッドキャパシタでは、従来の電気二重層キャパシタと比較して、約４倍のエネルギ密度を得ることができるが、活性炭を主体とする正側の電極が、リチウムをイオン化した状態で吸蔵・離脱しうる炭素質材料を主体とする負側の電極に対して、電気容量（単位重量あたりの電気出力量）が小さいため、正側の電極において負側の電極と同様に十分な電気容量を得ようとすると、負極材に対して相対的に極めて多量の活性炭が必要となり、これがエネルギ密度の向上を図る上で、大きな障害となっている。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、ハイブリッドキャパシタにおいて、従来のハイブリッドキャパシタと比較して正極の重量を低減できることによって、エネルギ密度を高めることができる電気化学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】
上記目的を達成するため、本発明の電気化学キャパシタは、比表面積１００ｍ2／ｇ以上の正極と、リチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出可能な材料からなる負極と、リチウムイオンを含む有機溶媒からなる電解液とを備える電気化学キャパシタにおいて、充放電サイクルの過程において、セル電圧が使用する電圧範囲の下限にあるときの正極の電位が、前記正極の化学反応が起こらない電位範囲（以下、電位窓という。）の下限近傍の電位に、設定されていることを特徴としている。
【０００９】
従来のハイブリッドキャパシタ（正極：活性炭、負極：グラファイト）では、正極材（活性炭）は、電解液中において、少なくとも−１．５〜１．５ＶｖｓＡｇの電位範囲では前記の酸化還元反応がほとんど起こらず、静電的に充放電が可能であるにもかかわらず、セル電圧が、使用する電圧範囲の下限にあるときの正極の電位が、０〜０．５ＶｖｓＡｇ程度であり、これをセル電圧上限まで充電を行うと、正極の電位は、１．５ＶｖｓＡｇ程度に上昇する。ゆえに、正極の電位が、広く見積もっても０〜１．５ＶｖｓＡｇの範囲でしか利用されていない。
【００１０】
しかし、この電気化学キャパシタでは、セル電圧が使用する電圧範囲の下限にあるときの正極の電位が、正極材の電位窓の下限近傍の電位、つまり、少なくとも電解液中での電極材料を電解液に単に浸漬しただけの状態での電位（以下、自然電位という。）より低い電位に設定されている。そのため、充電を開始すると、正極の電位は、電解液中での自然電位よりも低い電位から、自然電位を通過した後、高い電位へと移行して、電位窓の上限近傍の電位まで上昇する。これによって、従来のハイブリットキャパシタの正極よりも印加できる電位範囲が大幅に拡大できるため、たとえ正極の重量が同じであっても、より多くの電流を流せるためより多く充電することができる。その結果、従来のハイブリッドキャパシタと比較して正極の重量を低減でき、エネルギ密度を高めることができる。
【００１１】
また、ハイブリットキャパシタでは、負極の劣化を防止すべく、放電電圧の下限設定をする必要があるが、この電気化学キャパシタでは、セル電圧が使用する電圧範囲の下限にあるときの正極の電位が負極の上限電位に極めて近くなるため、セルの下限電圧を極めて低くすることができる。そのため、セル電圧が、使用する電圧範囲の下限にあるときの下限設定すべき正極の電位が、負極の電位の上限よりも低い電位である場合には、放電時において、負極の電位が上限を超えることがないため、そのようなセル電圧の下限設定を不要とすることができる。また、放電時において、完全放電近傍の低い電圧まで、すなわち、広い電圧範囲を使用することができるので、最大出力を高めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
上記したように、本発明の電気化学キャパシタによれば、従来のハイブリッドキャパシタと比較して正極の重量を低減できることによってエネルギ密度を高めることができ、また、完全放電近傍の低い電圧まで使用することができるため、最大出力を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の電気化学キャパシタの一実施形態を模式的に示すハイブリッドキャパシタ１の概略構成図である。
図１において、このハイブリッドキャパシタ１は、正極２と、その正極２と間隔を隔てて対向配置される負極３と、それら正極２と負極３との間に介在されるセパレータ４と、それら正極２、負極３およびセパレータ４を収容し、それらを浸漬するように電解液５が満たされているセル槽６とを備えている。なお、このハイブリッドキャパシタ１は、ラボスケールで採用される電池セルであって、工業的には、このハイブリッドキャパシタ１を、公知の技術によって適宜スケールアップしたものが採用される。
【００１４】
正極２は、アニオンを可逆的に吸着・脱離するものであって、比表面積１００ｍ2／ｇ以上の電極材料から形成されている。このような電極材料は、特に制限されないが、たとえば、比表面積１００ｍ2／ｇ以上、好ましくは、１０００ｍ2／ｇ以上、さらに好ましくは、１５００〜３０００ｍ2／ｇの活性炭が用いられる。
正極２は、たとえば、活性炭、導電剤および結合剤を配合した混合物を、電極形状に成形した後、乾燥させることにより、形成する。
【００１５】
活性炭としては、たとえば、やしがら系活性炭、石油コークス系活性炭などが挙げられる。活性炭の配合割合は、混合物中、たとえば、３０〜９８．５重量％である。
導電剤としては、たとえば、カーボンブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラックなどが挙げられる。また、導電剤の配合割合は、混合物中、たとえば、１〜５０重量％である。
【００１６】
結合剤としては、たとえば、ポリフッ化ビニリデン、フルオロオレフィン共重合体架橋ポリマー、フルオロオレフィンビニルエーテル共重合体架橋ポリマー、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸などが挙げられる。また、結合剤の配合割合は、混合物中、たとえば、０．５〜２０重量％である。
電極形状に成形するには、たとえば、活性炭、導電剤および結合剤を配合した混合物を、溶媒中で攪拌混合し、それを金属箔上に塗布後、乾燥し、電極形状に打ち抜いた後、乾燥させる。なお、金属箔は、アルミニウム箔などからなり、集電体として用いられる。
【００１７】
なお、溶媒としては、たとえば、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、トルエン、キシレン、イソホロン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、フタル酸ジメチル、エタノール、メタノール、ブタノール、水などが挙げられる。
負極３は、リチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出するものであって、リチウムイオンを可逆的に吸蔵・放出可能な電極材料から形成されている。このような電極材料は、特に制限されないが、たとえば、グラファイトが用いられる。
【００１８】
負極３は、たとえば、グラファイトおよび結合剤を配合した混合物を、電極形状に成形した後、乾燥させることにより、形成する。
グラファイトとしては、たとえば、天然黒鉛、人造黒鉛、黒鉛化メソフェーズカーボン小球体、黒鉛化メソフェーズカーボン繊維、黒鉛ウィスカ、黒鉛化炭素繊維、ピッチ、コークスなどの縮合多環炭化水素化合物の熱分解物などのグラファイト系炭素材料が挙げられる。このようなグラファイト系炭素材料は、その平均粒径が、好ましくは、３０μｍ以下の粉末が用いられる。
【００１９】
結合剤は、上記と同様の結合剤が用いられる。また、結合剤の配合割合は、混合物中、たとえば、０．５〜２０重量％である。
電極形状に成形するには、たとえば、グラファイトおよび結合剤を配合した混合物を、溶媒中で攪拌混合し、それを金属箔上に塗布後、乾燥し、電極形状に打ち抜いた後、乾燥させる。なお、溶媒としては、上記と同様のものが挙げられる。また、金属箔は、銅箔などからなり、集電体として用いられる。
【００２０】
セパレータ４は、絶縁材料が用いられ、そのような絶縁材料として、たとえば、ガラス繊維、シリカやアルミナの繊維やウイスカなどの無機繊維、たとえば、セルロースなどの天然繊維、たとえば、ポリオレフィン、ポリエステルなどの有機繊維などが挙げられる。
また、セパレータ４は、たとえば、板状に成形されている。
電解液５は、リチウムイオンを含む有機溶媒からなり、リチウム塩を有機溶媒に溶解させることにより、調製されている。
【００２１】
リチウム塩としては、たとえば、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＣ（ＳＯ2ＣＦ3）3、ＬｉＢ（Ｃ6Ｈ5）4、ＬｉＣ4Ｆ9ＳＯ3、ＬｉＣ8Ｆ17ＳＯ3、ＬｉＢ［Ｃ6Ｈ3（ＣＦ3）2−３，５］4、ＬｉＢ（Ｃ6Ｆ5）4、ＬｉＢ［Ｃ6Ｈ4（ＣＦ3）−４］4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＣＦ3ＣＯ2、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2。なお、上式中［Ｃ6Ｈ3（ＣＦ3）2−３，５］は，フェニル基の３位と５位に、［Ｃ6Ｈ4（ＣＦ3）−４］はフェニル基の４位に、それぞれ−ＣＦ3が置換されているものを意味する。
【００２２】
有機溶媒としては、たとえば、プロピレンカーボネート、プロピレンカーボネート誘導体、エチレンカーボネート、エチレンカーボネート誘導体、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、１，３−ジオキソラン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジオキソラン、リン酸トリエステル、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸、１，３−プロパンスルトン、４，５−ジヒドロピラン誘導体、ニトロベンゼン、１，３−ジオキサン、１，４−ジオキサン、３−メチル−２−オキサゾリジノン、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフラン誘導体、シドノン化合物、アセトニトリル、ニトロメタン、アルコキシエタン、トルエンなどが挙げられる。これらは、単独または２種以上併用することができる。
【００２３】
電解液５は、リチウム塩の有機溶媒中の濃度が、たとえば、０．１〜２．５モル／リットル、好ましくは、０．２〜２．０モル／リットルとなるように調製する。また、高い耐電圧が得られるように、電解液５中の水分量が、たとえば、１５０ｐｐｍ以下、好ましくは、５０ｐｐｍ以下となるように調製する。
そして、このハイブリッドキャパシタ１では、充放電サイクルのプロファイルにおいて、セル電圧が使用する電圧範囲の下限にあるときの正極２の電位が、正極２の化学反応が起こらない電位範囲の下限近傍の電位に、設定されている。
【００２４】
正極２の使用可能な電位範囲の下限は、正極２において電解液５の分解などの化学反応が生じない電位であって、具体的には、適宜、正極２の材質と電解液５の種類によって決定される。たとえば、上記したように、正極２が活性炭からなり、負極３がグラファイトからなり、電解液５がＬｉＰＦ6のエチレンカーボネート／ジエチレンカーボネート溶媒の場合には、たとえば、正極２の使用可能な電位範囲の下限近傍の電位として、−２．０〜−０．５ＶｖｓＡｇ（銀参照極に対する電位）以内、好ましくは、−１．５〜−１．３ＶｖｓＡｇ（≒１．５〜１．７ＶｖｓＬｉ／Ｌｉ＋）以内に設定される。
【００２５】
正極２の使用可能な電位範囲の下限を、上記の電位に設定するには、特に制限されないが、たとえば、正極２の電位を、予め、好ましくは、−１．５〜−３ＶｖｓＡｇ、さらに好ましくは、−１．５ＶｖｓＡｇ（≒１．５ＶｖｓＬｉ／Ｌｉ＋）に設定する。そして、その正極２と同等の電気容量（正極２および負極３ともに印加する電位範囲で得られる電気容量）の負極３を組み合わせて使用する。
【００２６】
正極２の電位を予め上記の電位に設定するには、たとえば、Ｌｉを電位調整用の対極として用いて、予め正極２との間で放電させる。もしくは、予め負極３を電気容量の５０％程度まで充電する。そして、その負極３と同等の電気容量（正極２および負極３ともに印加する電位範囲で得られる電気容量）を有する電位調整していない正極２を組み合わせて使用する。
【００２７】
予め負極３を電気容量の５０％程度まで充電するには、たとえば、Ｌｉを対極として、予め負極３との間で放電させる。
このように設定すれば、正極２の重量を増加させずとも、エネルギ密度を高めることができ、また、放電電圧の下限設定を不要として、最大出力を高めることができる。
すなわち、従来のハイブリットキャパシタでは、図２に、その充電の一般的なプロファイルが示されるように、セル電圧使用する電圧範囲の下限にあるときの正極２の電位が、たとえば、０ＶｖｓＡｇに設定されており、充電を開始すると、正極２の電位は、０ＶｖｓＡｇから、正極２の重量に対応する所定電位まで上昇する一方、負極３の電位は、すぐに平衡に到達する。そのため、このようなハイブリッドキャパシタにおいては、正極２が負極３に対して、電気容量（単位重量あたりの電気出力量）が小さいため、正極２において負極３と同様に十分な電気容量を得ようとすると、極めて多量の正極２（活性炭）が必要となり、これがエネルギ密度の向上を図る上で、大きな障害となる。
【００２８】
しかし、本実施形態のハイブリッドキャパシタ１では、図３に、その充電のプロファイルが示されるように、セル電圧が使用する電圧範囲の下限にあるときの正極２の電位が、正極２の化学反応が起こらない電位範囲の下限近傍の電位、つまり、少なくとも０ＶｖｓＡｇより負極３側に設定されている。そのため、充電を開始すると、正極２の電位は、０ＶｖｓＡｇよりも負極３側の電位から、０ＶｖｓＡｇを通過した後、正極２側へと移行して、正極２の重量に対応する所定電位まで上昇する。これによって、従来のハイブリッドキャパシタと、たとえ正極２の重量が同じであっても、負極３側から０ＶｖｓＡｇまでの間、より多く充電することができる。その結果、正極２の重量を増加させずとも、エネルギ密度を高めることができる。
【００２９】
また、一般的に、ハイブリッドキャパシタでは、負極３の劣化を防止すべく、放電電圧の下限設定をする必要がある。すなわち、通常、負極３には、電解液５の分解を抑制する保護膜（ＳＥＩ）が形成されるが、この保護膜は、−１〜−２．０ＶｖｓＡｇ付近において、破壊・再生が繰り返され、これによって、負極３の劣化が進むので、そのような負極３の劣化を防止するために、放電電圧の下限設定がなされる。
【００３０】
しかし、本実施形態のハイブリッドキャパシタ１では、セル電圧が使用する電圧範囲の下限にあるときの正極２の電位が負極３の上限電位に極めて近くなるため、セルの下限電圧を極めて低くすることができる。そのため、セル電圧が、使用する電圧範囲の下限にあるときの下限設定すべき正極２の電位が、負極３の電位の上限よりも低い電位である場合には、放電時において、負極３の電位が上限を超えることがないため、そのようなセル電圧の下限設定を不要とすることができる。
【００３１】
さらに、本実施形態のハイブリッドキャパシタ１では、放電時において、完全放電近傍の低い電圧まで、すなわち、広い電圧範囲を使用することができるので、最大出力をさらに高めることができる。より具体的には、本実施形態のハイブリッドキャパシタ１では、セル電圧を０から負極側にシフトさせているので、たとえば、最大で０〜４．５Ｖの範囲で使用可能である。
【実施例】
【００３２】
実施例１
（正極）  活性炭：カーボンブラック：ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニルデン）を８：１：１の配合重量比で混合し、ＮＭＰ（１−メチル−２−ピロリドン）中で十分攪拌した後、アルミ箔に約５０μｍの厚さで塗工し、乾燥した後、φ５のサイズに打ち抜き、さらに１００℃で１２時間真空乾燥することにより、正極を作製した。
（負極）  グラファイト：ＰＶＤＦを９：１の配合重量比で混合し、ＮＭＰ（１−メチル−２−ピロリドン）中で十分攪拌した後、アルミ箔に約５０μｍの厚さに塗工し、乾燥した後、φ５のサイズに打ち抜き、さらに１００℃で１２時間真空乾燥することにより、負極を作製した。
（セパレータ）  厚さ５０μｍのセルロース系セパレータ（日本高度紙製）を、φ２４に打ち抜くことにより、セパレータを作製した。
（電解液）  ＬｉＰＦ6のエチレンカーボネート／ジエチレンカーボネート溶媒（１：１体積比）を調製することにより、電解液を作製した。
【００３３】
上記の正極１枚、負極１枚、セパレータ２枚、電解液１ｃｃを用いて、試験セルを組み立てた。この試験セルにおいて、Ｌｉ箔を圧着させたＮｉメッシュからなる第３電極を、セパレータ間に配置した。
その後、第３電極を用いて負極を充放電し、負極を半分まで充電した状態で、充放電を停止した。次いで、その半分まで充電した負極と、上記した正極を用いて、１．２〜４．７Ｖの電圧範囲で充放電試験を実施した。その充放電曲線を図４に示す。なお、単極の電位はＡｇ参照極を基準として測定した。
【００３４】
比較例１
（正極）  活性炭：カーボンブラック：ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニルデン）を８：１：１の配合重量比で混合し、ＮＭＰ（１−メチル−２−ピロリドン）中で十分攪拌した後、アルミ箔に約５０μｍの厚さで塗工し、乾燥した後、φ５のサイズに打ち抜き、さらに１００℃で１２時間真空乾燥することにより、正極を作製した。なお、この正極は、実施例１の正極の重量の２倍の重量が使用されている。
（負極）  グラファイト：ＰＶＤＦを９：１の配合重量比で混合し、ＮＭＰ（１−メチル−２−ピロリドン）中で十分攪拌した後、アルミ箔に約５０μｍの厚さに塗工し、乾燥した後、φ５のサイズに打ち抜き、さらに１００℃で１２時間真空乾燥することにより、負極を作製した。
（セパレータ）  厚さ５０μｍのセルロース系セパレータ（日本高度紙製）を、φ２４に打ち抜くことにより、セパレータを作製した。
（電解液）  ＬｉＰＦ6のエチレンカーボネート／ジエチレンカーボネート溶媒（１：１体積比）を調製することにより、電解液を作製した。
【００３５】
上記の正極２枚、負極１枚、セパレータ２枚、電解液１ｃｃを用いて、試験セルを組み立て、３〜４．７Ｖの電圧範囲で充放電試験を実施した。その充放電曲線を図５に示す。なお、単極の電位はＡｇ参照極を基準として測定した。
考察
比較例１の試験セルは、セル電圧が０であるときの電位が０Ｖに設定されている、従来のハイブリッドキャパシタである。この比較例１の試験セルでは、上記したように、負極が１〜１．５ＶｖｓＡｇ付近において劣化するので、そのような負極の劣化を防止すべく、負極の電位を−１．５ＶｖｓＡｇ以下に保持する必要がある。そのためには、図５に示すように、セル電圧を２〜２．５Ｖ以上に制限する必要がある。一方、セル電圧を２．５Ｖ以上に制限すると、正極は、電解液中において−１．５〜１．５ＶｖｓＡｇ程度の電位範囲で比較的安定に使用可能であるにも関わらず、０．５〜１．５ＶｖｓＡｇ程度の電位範囲しか利用されていない。
【００３６】
実施例１の試験セルは、セル電圧が使用する電圧範囲の下限にあるときの電位が−１．５Ｖに設定されている、本発明に属するハイブリッドキャパシタである。図４に示すように、正極の電位を負極側へシフトすることで、正極の電位窓のほぼ全域が利用されている。
これによって、実施例１のセル（図４）は、比較例１のセル（図５）と比較して、正極の活性炭重量を約１／２低減することができる。また、正極の電位が下がることで、０〜１．３Ｖ程度の低いセル電圧まで使用することができる。
【００３７】
その結果、以下の利点が生じる。
（１）エネルギ密度の向上
平均電圧が低下するため、充放電曲線から読み取れるエネルギ容量（電圧の積分値）は低下するが、正極の重量の低減（約１／２）と、定電圧域のエネルギ活用（従来のハイブリッドキャパシタでは活用できないセル電圧０〜３Ｖのエネルギを活用できる。）によって、エネルギ密度が最大で約７５％程度向上する。参考として、図６に、比較例１（図５）および実施例１（図６）のエネルギ密度を示す。
（２）出力特性の向上
電池やキャパシタでは、内部抵抗Ｒ（Ω）での電圧損失（Ｅ（Ｖ）＝Ｉ（Ａ）×Ｒ（Ω））によって、開回路電圧（電流を流していない時の電圧）よりも低い電圧しか出力できない。このＩ×Ｒが開回路電圧を上回るような大電流を流そうとすると、放電のエネルギが全く得られないことになる。比較例１では、３〜４．５Ｖ程度の電圧範囲でしか使用できないため、Ｉ×Ｒ＜１．５Ｖになる電流程度しか流すことができない。しかし、実施例１のセルでは、最大で０〜４．５Ｖ程度の広い電圧範囲で使用可能であることからＩ×Ｒ＜４．５Ｖになるまでの電流を流すことができる。
（３）セル電圧０Ｖにおける正極および負極の電位が−１．５Ｖ程度に正負極の電位のバランスを調整すれば、セル電圧が０Ｖまで放電が可能になる（完全放電が可能になる）。これによって負極の劣化防止を目的としたセル電圧の下限制限が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の電気化学キャパシタの一実施形態を模式的に示すハイブリッドキャパシタの概略構成図である。
【図２】従来のハイブリットキャパシタの充電の一般的なプロファイルである。
【図３】本実施形態のハイブリッドキャパシタの充電のプロファイルである。
【図４】実施例１の充放電曲線である。
【図５】比較例１の充放電曲線である。
【図６】比較例１および実施例１のエネルギ密度を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
１    ハイブリッドキャパシタ
２    正極
３    負極
５    電解液
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006303109.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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