(57)【要約】【目的】  キャパシタのエネルギー密度をより二次電池に近づけた非対称キャパシタに設ける膨張黒鉛、メタンガス等の吸着および貯蔵に設ける膨張黒鉛に関するものである。【構成】  膨張黒鉛中に微粉末の活物質および電解液の混合吸着を設けた膨張黒鉛、および膨張黒鉛に圧縮制御を設けた膨張黒鉛シート（グラファイトシート）を、セパレータを介した正極および負極に設けた非対称キャパシタであり、膨張黒鉛の細孔構造制御に圧縮を設けたスリット状の細孔膨張黒鉛シート（グラファイトシート）をメタンガスや天然ガスの吸着および貯蔵に設けた構成である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
膨張黒鉛中に微粉末の活物質および電解液の混合吸着を設けた膨張黒鉛を、セパレータを介した正極および負極に設けた非対称キャパシタの吸着および貯蔵の膨張黒鉛。
【請求項２】
膨張黒鉛中に微粉末の活物質および電解液の混合吸着を設けた膨張黒鉛に、圧縮制御を設けた膨張黒鉛シート（グラファイトシート）を、セパレータを介した正極および負極に設けた非対称キャパシタの吸着および貯蔵の膨張黒鉛。
【請求項３】
メタンガスなどの吸着および貯蔵に、膨張黒鉛の細孔構造制御に圧縮を設けたスリット状の細孔膨張黒鉛シート（グラファイトシート）を設けた吸着および貯蔵の膨張黒鉛。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
【０００１】  本発明は、エネルギー密度を高めるために吸着を設けた膨張黒鉛および圧縮制御を設けた膨張黒鉛シート（グラファイトシート）を電極に設けた非対称キャパシタであり、細孔構造制御の膨張黒鉛シート（グラファイトシート）を設けたメタンガス等の吸着および貯蔵に用いる膨張黒鉛に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  電気エネルギーを貯蔵するためのデバイスには電気二重層キャパシタがあり、電極材としては活性炭が多く使われ、電解質イオンが電極材表面に物理的に吸着および脱着によって充電および放電が生じ、エネルギー密度、充放電速度、使い得る電流密度の大きさ、寿命を決めている。電気二重層キャパシタのエネルギー密度をより二次電池に近づけるため電気化学反応を、電極に生じさせる非対称キャパシタの研究開発がされている。【０００３】  天然ガスおよびメタンは、液化または圧縮によって貯蔵や輸送されている。吸着を利用した貯蔵の要望は高く、カーボンを含めた多くの多孔質材料が検討されている。アメリカＤＯＥは、メタンガスを自動車に使う場合の目標値を、室温で圧力が３．５ＭＰａの条件下で、吸着剤１ｍＬ当りメタンガス１５０ｍＬの貯蔵が必要であるとした。カーボンナノホーン中の細孔を開孔としたメタンの吸着および貯蔵量は、３．５ＭＰａの条件下３０℃におけるメタン貯蔵量は１６０ｍＬ／ｍＬに達し、アメリカＤＯＥの目標値に達した。
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  電気二重層キャパシタのエネルギー密度を高めることが必要であり、電極に設けるカーボン材料の選定および二次電池に近づけた非対称キャパシタの開発である。また、メタンガスなどの吸着および貯蔵に設けるカーボン材料の選定および構成である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  膨張黒鉛中に微粉末の活物質および電解液の混合吸着を設けるものである。膨張黒鉛粒子の細孔および粒子間の空間が大量の微粉末および電解液を吸い上げての膨張黒鉛中の混合吸着であり、混合吸着を設けた膨張黒鉛を、セパレータを介した正極および負極に設けるのである。
【０００６】  微粉末の活物質および電解液の混合吸着を設けた膨張黒鉛に圧縮制御を設けた膨張黒鉛シート（グラファイトシート）を任意の厚さに設け、セパレータを介した正極および負極に設けるのである。
【０００７】  膨張黒鉛の細孔構造制御に圧縮を設けた膨張黒鉛シート（グラファイトシート）を、メタンガス等の吸着および貯蔵に設けるのである。
【作用】
【０００８】  膨張黒鉛中の微粉末に設けた活物質は正負極において電池反応を行う材料であり電解液との混合吸着は、イオンが電極材料と化学的な反応である。また、膨張黒鉛と電解液によるイオンが電極表面に物理的に吸脱着の現象である。この化学的な反応および物理的な現象を設けた膨張黒鉛を、セパレータを介した正極および負極の電極に設けたエネルギー密度をより二次電池に近づけた非対称キャパシタである。
【０００９】  この膨張黒鉛中に微粉末の活物質および電解液の混合吸着を設けた膨張黒鉛に圧縮制御を設けた任意の厚さの膨張黒鉛シート（グラファイトシート）を、セパレータを介した正極および負極に設けた非対称キャパシタである。
【００１０】  膨張黒鉛粒子内の楕円形に近い細孔および空間に圧縮を設けて幅を１ｎｍ（ナノメートル）程度のスリット状に設けるのである。この１ｎｍ程度のスリット状に設けた細孔構造制御の膨張黒鉛シート（グラファイトシート）を、任意の厚さに設けたメタンガス等の吸着および貯蔵である。
【実施例１】
【００１１】  請求項１の説明。
膨張黒鉛中に微粉末の活物質および電解液の混合吸着を設けた膨張黒鉛を、セパレータを介した正極および負極に設けた非対称キャパシタ。
微粉末の活物質および電解液の混合吸着を設けた膨張黒鉛を、非対称キャパシタのセパレータを介した正極および負極に設けるのである。膨張黒鉛粒子はその形態から芋虫状粒子とも呼ばれ、粒子内には楕円形に近い細孔および粒子間には複雑な形状の空間が生じている。この細孔および空間が大量の電解液および微粉末の活物質の混合を吸い上げての膨張黒鉛中の吸着である。【００１２】  膨張黒鉛中の楕円形に近い細孔および複雑な形状の空間への吸着は、微粉末の活物質および電解液の混合による吸着であり、微粉末の活物質は電池反応を行う材料である。微粉末の活物質および電解液の混合吸着はイオンが電極材料と化学的な反応であり、膨張黒鉛の細孔および複雑な形状の空間と電解液によるイオンが電極表面に物理的に吸着および脱着の現象である。電気二重層キャパシタの充電および放電は、正負両イオンが負極と正極に物理的に吸着および脱着によって生じて急速に起こる現象であり、イオンが電極材料と化学的な反応により電気エネルギーを放電し、逆反応により充電する二次電池作用を設けた非対称キャパシタである。なお、セパレータを介した正極および負極には電解液または電解質を設けるのである。【００１３】  本出願の微粉末の活物質および電解液と電解質の用語は、電池応用ハンドブックに記載の電池用語集による記述である。用語集での活物質と電解液の記載。
活物質−正負極において電池反応を行う材料・一般に微粉末であることが多い・電極には、活物質のほかに反応に伴う電子の伝達を円滑にするためにアセチレン・ブラックなどの導電助材や、粉末どうしの十分な接触と形状保持のために、フッ化ビニリデン・ポリマ（ＰＶＤＦ）などの結着剤（バインダ）を加えて成形している。
電解液−電池の反応に必要なイオンを移動させる媒体であり、通常は電子導電性がない・俗に液体のものを電解液、固体状のものを電解質と呼ぶ。
既存の電池には水溶液と有機電解液系が、開発中のものには固体電解質がある。
有機電解液系にはリチウム・イオン蓄電池に使われている有機電解液と、ポリマ電池に使われているゲル電解質がある・ゲル電解質は、ポリマ（高分子）に電解液を保持・固定させてゲル状にしたもので、フリー（遊離）の電解液をなくしている・電池はとくに保存性と安全性に優れる。
【実施例２】
【００１４】  請求項２の説明。
膨張黒鉛中に微粉末の活物質および電解液の混合吸着を設けた膨張黒鉛に、圧縮制御を設けた膨張黒鉛シート（グラファイトシート）を、セパレータを介した正極および負極に設けた非対称キャパシタ。
扁平なグラファイト粒子を圧縮してもフィルム状にすることはできない。グラファイト粒子を膨張黒鉛に変えた後、圧縮することによってシートにすることができる。したがって、吸着を設けた膨張黒鉛または吸着を設けようとする膨張黒鉛を圧縮制御することによってシートにするのであり、任意の厚さに設けたシート（グラファイトシート）を、セパレータを介した正極および負極に設けるのである。吸着を設けた膨張黒鉛の圧縮制御シート（グラファイトシート）には、微粉末の活物質および電解液の混合吸着を設けた膨張黒鉛であり、吸着を設けようとする膨張黒鉛の圧縮制御シート（グラファイトシート）は、単体の膨張黒鉛である。これらの膨張黒鉛を任意の厚さに設けた圧縮制御シートである。膨張黒鉛の吸着量は嵩密度の増加により急激に減少するので、嵩密度２０ｋｇ／ｍ３以下での圧縮制御を設けた任意の厚さのシート（グラファイトシート）を、セパレータを介した正極および負極に設けた非対称キャパシタである。【００１５】  吸着を設けようとする膨張黒鉛の圧縮制御シート（グラファイトシート）は、シートに設けてからの微粉末の活物質および電解液の混合吸着である。したがって、膨張黒鉛の嵩密度２０ｋｇ／ｍ３以下での圧縮制御を設けた任意の厚さのシート（グラファイトシート）に設けるのであり、膨張黒鉛の混合吸着量を保持するものである。【００１６】  活物質の微粉末および電解液との混合吸着の圧縮膨張黒鉛シート（グラファイトシート）は、ロールの間を通して圧延によって任意の厚さのシートをさらにロール間を圧延することにより、嵩密度のシートが得られるのである。膨張黒鉛粒子の細孔および複雑な空間に残った微粉末の活物質が残留活物質となり、シート内に含まれるグラファイトシートとなるのである。【００１７】  膨張黒鉛粒子内に吸着の微粉末の活物質はｎｍ（ナノメートル）単位の微粉末であり、電解液との混合吸着である。セパレータを介した正極および負極には電解液または電解質を設けるのである。また、電極表面のイオン吸着率の向上には活性カーボンファイバー（ＡＣＦ）などを併せに設けるのである。
【実施例３】
【００１８】  請求項３の説明。
メタンガスなどの吸着および貯蔵に、膨張黒鉛の細孔構造制御に圧縮を設けたスリット状の細孔膨張黒鉛シート（グラファイトシート）を設ける。
カーボン材料へのメタンなどの吸着および貯蔵には、細孔構造制御が必要であり、理論的に幅が１ｎｍのスリット型の細孔が望ましいと考えられている。カーボン材料へのメタンガス等の吸着に膨張黒鉛を用いるのである。膨張黒鉛粒子の楕円形に近い細孔および粒子間の複雑な形状や空間の膨張黒鉛に、圧縮を設けた楕円形に近い細孔などを１ｎｍ程度のスリット状の細孔構造制御を設けた膨張黒鉛シート（グラファイトシート）に設けるのである。圧縮を設けた細孔構造制御の膨張黒鉛シート（グラファイトシート）を用いたメタンガスなどの吸着および貯蔵であり、任意の厚さに設けたスリット状の細孔膨張黒鉛シート（グラファイトシート）を設けたメタンガスや天然ガスの吸着および貯蔵である。【００１９】  本出願に関係する蓄電等の出願済み（申請）特許。
１・出願（申請）番号  特願２００９−２８３４０８号。
２・出願（申請）番号  特願２０１０−８７３１１号。
３・出願（申請）番号  特願２０１０−２３７９７６号。【００２０】  本出願の参考文献。
１・カーボン  古くて新しい材料
著者  稲垣道夫                発行所  株式会社  工業調査会。
２・電池応用ハンドブック
編集  トランジスタ技術編集部      発行所  ＣＱ出版株式会社。
【発明の効果】
【００２１】  微粉末の活物質および電解液の混合吸着を膨張黒鉛中に設けることにより、二次電池の化学的な反応と電気二重層キャパシタの物理的な現象を設けた非対称キャパシタであり、微粉末の活物質および電解液の混合吸着の膨張黒鉛を圧縮制御により設けた膨張黒鉛シート（グラファイトシート）を任意の厚さに設け、セパレータを介した正極および負極に設けたエネルギー密度をより二次電池に近づけた非対称キャパシタである。
【００２２】  カーボン材料へのメタンガスなどの吸着には、理論的に細孔幅が１ｎｍのスリット型が望ましいとされるのであり、膨張黒鉛に圧縮を設けた細孔構造制御により細孔幅が１ｎｍ程度のスリット状の膨張黒鉛シート（グラファイトシート）を任意の厚さに設けるのである。この細孔構造制御を設けたスリット状の細孔膨張黒鉛シート（グラファイトシート）を用いた大量のメタンガスや天然ガスの吸着および貯蔵である。