(57)【要約】【課題】集電極の形状、幾何学的配置、大きさ、吸着用被膜などの電気二重層キャパシタ固有の選択の自由度を高くし大電力用キャパシタを設計する。【解決手段】好ましい形態では、電解液を収容した電解液槽と、電解液に浸漬された平板状金網基体を実効大表面積を有する被膜で覆った複数個の平面状メッシュ電極を平行に配置しそれらを電気的に連結した正極用電極と、同様な同数個の平面状メッシュ電極を平行に配置しそれらを電気的に連結した負極用電極と、を備えた大容量電気二重層キャパシタである。【選択図】図２
2015216333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液を収容した電解液槽と、
前記電解液に浸漬され複数個のメッシュ状電極が互いに電気的に接続された正極用電極と、
前記電解液に浸漬され複数個のメッシュ状電極が互いに電気的に接続された負極用電極と、
を備えた電気二重層キャパシタ。
【請求項２】
前記メッシュ状電極は、金網を平板状にした基体を備えたものである請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項３】
前記基体は、その表面に、その表面積よりも大きい実効吸着表面積をもつカーボン系のイオン吸着層が形成されたものである請求項２に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項４】
前記メッシュ状電極はカーボン繊維を編んでメッシュ状にしたものである請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項５】
前記正極用電極と負極用電極はそれぞれ複数個の電極が集合した電極ユニットとして構成されており、電極は各電極ユニット内で互いに電気的に接続されており、
正極用電極ユニットと負極用電極ユニットは互いに電気的に接触する可能性がない程度の近距離に離れた位置に接置されている請求項１から４のいずれか一項に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項６】
前記正極用電極ユニットと負極用電極ユニットは、前記電解液槽内にそれぞれが複数ユニットずつ配置され、正極用電極ユニットどうしが電気的に接続され、負極用電極ユニットどうしも電気的に接続されている請求項５に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項７】
前記正極用電極と負極用電極は、個々の正極用電極と負極用電極が隣接するように正極用電極と負極用電極が交互に配置されている請求項１から４のいずれか一項に記載の電気二重層キャパシタ。
【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し、特に大電力用電気二重層キャパシタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層キャパシタは従来小電力用の電子機器に使われているにすぎなかったが、最近はハイブリッド型自動車のスタート電源に使われるなど大電力方面にも広がってきた。
【０００３】
しかし、短時間に大電流を流せる長所がある反面、エネルギー密度が低いことが欠点になって、さらなる大電力への利用の展望は広がっていない。また、従来電気二重層キャパシタに補助的な役割しか与えられなかったもう１つの理由は、負荷をつないだ際、出力電圧電流が時間とともに直線的に低下することであった。もし、電気二重層キャパシタが本発明のように大容量になれば、出力をＡＣに変換後、電圧調整を外部回路で行うことで、化学電池のように負荷をつないでも電圧をある時間まで一定にすることが可能であり、独立した電池的機能値を有することになる。そうすれば、短時間に大電流の供給が可能であるという電気二重層キャパシタの本来の性質から化学電池に対して優位に立つこともできる。
【０００４】
電気二重層キャパシタはパーソナルコンピュータや自動車向けのように積載重量や体積の制限がある用途よりも、後述（段落［０００８］）するように、むしろ据置き型の大電力用に向いている。最近自然エネルギーの利用が叫ばれ大型の太陽光、風力利用も企画されているが、これらの出力は天気まかせであるから従来の電力網に組み入れるためには、据置き型の大電力用電池を使用して出力の平準化を行うことが絶対に必要である。
【０００５】
通常、電気二重層キャパシタは正負の電極板の間にセパレータを入れ電解液に浸している。現在市販されている１００ファラドぐらいのキャパシタでも極間距離は小さく、１ｍｍ以下である。通常、電気化学電池では集電極の間にかかる電界は液中のイオンを輸送する手段ともなっているが、同時に電界は電極板から電解液中へ電荷移動を起こさせる役割も兼ねているので極性の異なる電極板を対向させて配置した正負交互配置の並行電極板の形式は絶対に必要である。従来の電気二重層キャパシタでもこの発想の範囲内にあり正負交互配置の並行電極板の形式を採用している（特許文献１、２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１２１３０５号公報
【特許文献２】特開２００９−８１４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電気二重層電池でもリチウムイオン電池でも効率のよい充放電作用をさせるためには電解液中のイオン移動抵抗が小さくなくてはならない。この抵抗は電極間距離に比例し電極面積に反比例する。このため，従来は電極間距離がせいぜいセパレータ膜の厚さぐらいにしたので正負電極がショートして電解液が発火するという問題がしばしば起こった。
【０００８】
本来、電池の動作原理が同様に物理的であるリチウムイオン電池と比べると電気二重層電池は、（１）構造の単純さ、したがってコスト安にできる可能性、（２）サイクル寿命、（３）安全性、（４）充放電時間で勝るが、従来のように小型で且つ運搬可能というような要請があるところでは貯蔵可能エネルギー密度で劣っており、従来では尖頭電流を分担するぐらいの用途しかなかった。しかし、近年据え置き型大容量電池の要請が出てきて上述（段落０００７）したイオンの移動抵抗の条件は電極面積が大きくなるためやや緩和されるので、貯蔵エネルギーを上げる可能性が出てきた。電気二重層電池でエネルギー密度を上げるためには並行電極板を増設して電極方向と直角方向にエネルギーを蓄える領域を増すようにすればよい。
【０００９】
本発明は、電極配置として正負交互配置の並行集電極だけでなく、他の配置形式も採用することができて電極配置に関して自由度が高く、大電力用にするのも容易な電気二重層キャパシタを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明ではメッシュ状電極を使用する。すなわち、本発明の電気二重層キャパシタは、電解液を収容した電解液槽と、電解液に浸漬され複数個の並列メッシュ状電極が互いに電気的に接続された正極用電極と、電解液に浸漬され複数個のメッシュ状電極が互いに電気的に接続された負極用電極と、を備えている。
【００１１】
メッシュ状電極の一形態は、集電極として金網を平板状にした基体を備えたものである。メッシュ状集電極の利点の一つは基板集電極の表面積が大きいことである。例えは、半径１００μｍの線で１インチに４０本の縦横のアルミニウムのメッシュ基板の表面積は同じサイズのアルミニウム板の表裏の表面積の和に等しい。また、電極はイオン吸着表面積が大きいほど好ましいことは当然である。そのためには、集電極である基体の表面に、その表面積よりも大きい実効吸着表面積をもつカーボン系のイオン吸着層が形成されたものが好ましい。例えば、活性化カーボンで通常信じられている実効表面積は２０００ｍ2／ｇであり、市販の５０ｆ電気二重層キャパシタでは０．０２ｇ／ｃｍ2の被膜重量があった。適当な重さのこのような被膜は充電量を激増せしめながら充放電に要する時間を短くすることができる。また、小径の線状電極の周囲の電界は電極からの距離に反比例して増大するので電極直近のイオンを引き付ける速度を大きくするのに有効である。
【００１２】
メッシュ状電極の基体として金網を使用する場合は、金網の材質、線径、ネット面間隔、カーボン被膜層の厚さ、電解液の種類と濃度を入出力性能が最高になるように選べる大きな自由度がある。
【００１３】
メッシュ状電極の他の形態は、カーボンファイバやカーボンナノチューブなどのカーボン繊維を編んでメッシュ状にしたものである。
【００１４】
メッシュ状電極のもう１つの利点はネット状であるから板状の電極板に無数の開口部があり、どのネットからでも対向の異符号ネット間のイオン移動抵抗は充分低くなる。これにより貯蔵電気密度が大きく、かつイオン移動抵抗が低いという条件が同時に満足される。
【００１５】
電解液としては水系電解液と非水系電解液のいずれも使用することができる。水系電解液としては、例えばＫＦなどの１価イオン又は多価イオンの水溶液を使用することができる。非水系電解液としては、例えば有機電解液を使用することができる。有機電解液は、使用可能電圧、したがって貯蔵エネルギーを上昇させることができる利点がある。しかし、電解液の種類はこれらに限定されるものではない。例えば、陰イオンと陽イオンがイオン結合状態で存在する液体であるイオン性液体など、従来の電気二重層キャパシタに使用されている電解液であればいずれも使用することができる。
【００１６】
電気二重層キャパシタでは電極と電解液との間で電荷移動をしないで、界面で正負の電荷がクーロン力により向きあうだけであるから、単に電解液中のイオンを電極の近くにもってくる機構があればよく、本発明ではその機構は単純な電界駆動であるが、メッシュ状電極は、段落［００１４］に述べたように、異符号ネット間のイオン移動抵抗を小さくすることに有効である。
【００１７】
電解液中に正負の電極があるので、電解液中のある場所ではある定まった電位を示す筈で、その場所での電位Ｖａと電極の電位Ｖ０との差でイオンは電極に泳動してくるが、電極のすぐ近傍のイオンには電極の余剰電子との間のクーロンカが働き、電気二重層ができる。一般の電気二重層キャパシタはモデル的には正負の電極の向かい合った界面のそれぞれがキャパシタとなっていると考えられ、その間を電解液がつないでいる。もっとも単純な２枚の正負電極をもつ電気二重層キャパシタでは、外部回路を流れる電子電流、電解液中を流れるイオン電流、界面を流れる変位電流はみな等しく一つの閉回路を作る。数枚の平行電極があるときは、定性的にいえば、もっとも内側のペア電極界面への充電がもっとも速い。ここでチャージアップが完了すると電界液中ではこの内側電極が作る電界はゼロになる。界面での電子とイオンの電荷ダイポールが作る電界はあるが、短距離で減衰する。すると、その隣接した外側の電極からの電気力線は支障なくメッシュの開口部を通って隣接したペア電極の表面にあるキャパシタを充電する。このため、どうしても全体の充電時間は最内側のペアの場合より長くなるが、貯蔵能力は電極と直角方向に増大する。
【００１８】
好ましい形態では、例えば後で説明する図２の実施例に示されるように、正極用電極と負極用電極はそれぞれ複数個の電極が集合した電極ユニットとして構成されており、電極は各電極ユニット内で互いに電気的に接続されている。そして、正極用電極ユニットと負極用電極ユニットは接触する可能性がない程度で、しかもなるべく近い位置に設置されている。電極が電極ユニットとして構成されている場合は、同符号の電極ユニット内では隣接するメッシュ平面とは接触してもかまわないので、電極間の間隔は非常に小さく選べるので全体サイズを小さくすることができる。
【００１９】
この形態では、例えば後で説明する図３の実施例に示されるように、正極用電極ユニットと負極用電極ユニットは、電解液槽内にそれぞれが複数ユニットずつ配置されていてもよい。この場合は、正極用電極ユニットどうしが電気的に接続され、負極用電極ユニットどうしも電気的に接続されており、しかも必ずひとつのユニットに隣接して異符号のユニットがくるようになっている。この場合、ある一対のユニットの最外側の電極は隣接した異符号のユニットに対しては最内側になるので、全体としては、見掛けよりも正負電極間のイオン移動が速い。このように、電極ユニットを連結することによりいくらでも大容量にできる。
【００２０】
他の形態では、例えば後で説明する図４の実施例に示されるように、正極用電極と負極用電極は、個々の正極用電極と負極用電極が隣接するように正極用電極と負極用電極が交互に配置されている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の電気二重層キャパシタでは、（１）メッシュ状電極を使用したので、吸着の実効表面積が大きく貯蔵電気密度が大きく、かつ全体の貯蔵量も大きくなる。また、イオン移動抵抗が低くなるので大電力用に適したものとなる。（２）正負極間は接触する可能性を排除した距離が取れるので安全性が向上する。（３）本来、電気二重層キャパシタはイオンの表面着脱のみに関係するのでサイクル寿命が長い。（４）構造が単純で、低コストの制作、運転費が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】一実施例における電極を示す概念図であり、（Ａ）は正極用と負極用の電極ユニットを示す概略斜視図、（Ｂ）はメッシュ電極の一部を示す概略平面図、（Ｃ）はメッシュ電極の一部を拡大して示す概略断面図であり、図１（Ｂ）のＸ−Ｘ線位置での断面図を表している。
【図２】一実施例を示す図であり、（Ａ）は概略断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線位置での断面図である。
【図３】正極用と負極用にそれぞれ複数の電極ユニットを備えた実施例の電気接続の例を示す結線図である。
【図４】さらに他の実施例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
一実施例における電極の概略を図１に示す。図１（Ａ）に示されるように、電極は正極用電極ユニット２ａと負極用電極ユニット２ｂを備えている。各電極ユニット２ａ、２ｂはそれぞれ複数枚、例えば４−６枚程度、のメッシュ電極４を備えている。メッシュ電極４は各電極ユニット２ａ、２ｂ内で互いに平行に配置されている。各電極ユニット２ａ、２ｂ内ではメッシュ電極４間は接触してもよいので、隣接するメッシュ電極４、４間の距離ｂは例えば１ｍｍ程度にすることができる。一方、正極用電極ユニット２ａと負極用電極ユニット２ｂは接触してはならないので、その間の距離ａは例えば２−３ｍｍ程度とする。
【００２４】
メッシュ電極４は、集電用金属線６の表面に多孔質で実効表面積の大きいカーボン層８が形成されたものである。カーボン層８は例えば活性化炭素やハードカーボンなどである。多孔質のカーボン層８は多数の細孔をもつ。カーボン層８の外表面だけでなく、それらの細孔の内部の表面も吸着に寄与するので、カーボン層８を形成することによりメッシュ電極４の表面積が非常に大きなものとなる。
【００２５】
一実施例を図２により説明する。絶縁性材質からなり、上部が開口した箱型の電解液槽１２内に電解液１４が収容されている。電解液槽１２の開口は絶縁性材質からなる蓋１３により閉じられている。電解液１４は上部にいくらかの空間が残るような液面１５の高さになるように、電解液１４の量が設定されている。
【００２６】
電解液１４は、例えば高濃度のイオンを含むＫＦ水溶液である。その濃度は特に限定されるものではないが、高濃度の方がイオン濃度が高くなり、好都合である。他の溶質水溶液を使用することもでき、また、有機電解液やイオン性液体を使用することもできる。
【００２７】
電解液１４に正極用電極ユニット１６と負極用電極ユニット１８が浸漬されている。電極ユニット１６、１８は、それぞれの上部の一部が電解液１４から露出する状態に浸漬されている。正極用電極ユニット１６と負極用電極ユニット１８は、この実施例ではそれぞれ１ユニットずつ設けられている。
【００２８】
電極ユニット１６、１８はそれぞれ複数のメッシュ状電極２０が集合して構成されたものであり、各電極ユニット１６、１８内ではそれぞれの電極２０が互いに電気的にも機械的にも接続されるように一体化されている。電極２０はその平面図が（Ｂ）に示されるように矩形であり、例えば１辺が例えば１ｍの正方形をなしている。
【００２９】
電極２０は、集電極として金網を平板状にした基体を備えたものである。基体としては、例えば、１インチで６０本の線で縦横に編まれている市販の６０メッシュステンレス金網を使用することができる。この６０メッシュの金網は同じサイズの板の表裏の表面積の和にほぼ等しい。アルミニウムの場合は段落［００１１］に記載されている。
【００３０】
基体の表面には、その表面よりも大きい実効表面積をもつカーボン系のイオン吸着層として、ハードカーボン、活性炭粒子や活性炭繊維などの活性炭材料が塗布又は被覆されている。それらのカーボン系のイオン吸着層は、カーボン材料をバインダとともに基体に塗布したものである。
【００３１】
電極２０は、カーボンファイバやカーボンナノチューブなどのカーボン繊維を編んでメッシュ状にしたものであってもよい。
【００３２】
カーボンファイバやカーボンナノチューブは、基体を被覆しても、繊維にしてメッシュ状に編んだものであっても、イオン吸着層の表面積をより大きくすることができるので、電極体積を小さくして小型で大電力用の電気二重層キャパシタの実現のためにより好都合である。
【００３３】
各電極ユニット１６、１８はそのような電極２０を一定間隔、例えば１−２ｍｍ間隔で互いに平行に複数の電極２０を垂直方向に配置して固定したものである。各電極ユニット１６、１８に含まれる電極２０の数が例えば５枚の場合、各電極ユニット１６、１８の厚みは約１ｃｍ以下である。各電極ユニット１６、１８はそれぞれのユニットに含まれる電極２０の少なくとも上端部を金属板、例えばアルミニウム板に溶接により固着したものである。図２の実施例では電極２０の下端側も連結用金属板、例えばアルミニウム板に溶接により固着されている。電極２０の両側方も金属の枠で保持しておくのが好ましい。各電極ユニット１６、１８の上端側を固定する金属板は表面を絶縁処理してもよいが、電解液１４と接触しないので絶縁処理をしなくてもよい。各電極ユニット１６、１８の下端側も連結用金属板で固定する場合、及び電極２０の両側方を金属の枠で保持する場合は、それらの連結用金属板と保持枠は電解液１４と接触しているのでそれらの表面を絶縁被膜で被覆しておくのが好ましい。
【００３４】
このようにユニットに含まれる電極２０の上端側と下端側を固定することによりユニットに含まれる電極２０の配置が安定する。さらに側方も枠で保持されている場合は電極２０の配置がさらに安定する。各電極ユニット１６、１８はそれぞれの少なくとも上端側が金属板で固定されていることにより電気的にも接続され、各電極ユニット１６、１８に含まれるそれぞれの電極２０は同電位となる。
【００３５】
この実施例では各電極ユニット１６、１８内の電極２０は同電位であるので、各電極ユニット１６、１８内の電極２０間の距離は十分に短くすることができ、たとえ接触しても差し支えない。そのため、電極ユニット１６、１８内には絶縁のためのセパレータは設ける必要がない。電極ユニット１６と１８の間は接触がないような距離にしなければならない。電極ユニット１６と１８の間には絶縁のためのセパレータを設けてもよい。
【００３６】
各電極ユニット１６、１８は電極２０を固着している端部が上端と下端になるように配置されて、それぞれの上端部が電解液槽１２の蓋１３の内側に当接して固定されている。電解液槽１２の内側の幅、すなわち図２（Ａ）では紙面垂直方向の寸法、図２（Ｂ）では横方向の寸法、は電極２０の横方向の寸法より大きく、電解液槽１２に電極ユニット１６、１８を収納した状態で、図２（Ｂ）に示されるように、電解液槽１２の内側の側面に隙間がある。
【００３７】
各電極ユニット１６、１８の上面には電極端子２８、３０が設けられており、それらの電極端子２８、３０が電解液槽１２の蓋１３の上面を貫通して外部に延在している。蓋１３から突出した電極端子２８、３０は充電時と放電時に外部回路に接続される外部接続端子となる。
【００３８】
電極端子２８、３０の外面にはネジが形成されており、電解液槽１２から突出した電極端子２８、３０のネジをナットで固定することにより、電極ユニット１６、１８の上端部が電解液槽１２の蓋１３の内側に当接した状態で、電極ユニット１６、１８が電解液槽１２内に固定されている。
【００３９】
この実施例において、充電時は外部接続端子２８、３０を太陽光発電装置や他の発電装置の給電線に接続して電流を供給する。外部から供給された電流が電極２０の表面界面に速やかに電気二重層を形成して充電がなされていく。
【００４０】
放電時は外部接続端子２８、３０を家庭や施設の負荷に接続する。放電時の動作は従来の電気二重層キャパシタと同様である。ＡＣ変換の後、必要とあれば出力電圧を一定にする回路を加えることができる。
【００４１】
図２の実施例は電解液槽１２内に正極用電極ユニット１６と負極用電極ユニット１８がそれぞれ１ユニットずつ配置されたものであるが、電解液槽１２内に配置される電極ユニットの数はそれに限ったものではなく、正極用電極ユニット１６と負極用電極ユニット１８を複数ユニットずつ配置してもよい。
【００４２】
図３は電解液槽１２内に正極用電極ユニット１６と負極用電極ユニット１８を２ユニットずつ配置した実施例を表わしたものである。
【００４３】
図３の実施例では正極用電極ユニット１６ａ、負極用電極ユニット１８ａ、正極用電極ユニット１６ｂ、負極用電極ユニット１８ｂの順になるように、正極用電極ユニットと負極用電極ユニットが交互に配置されている。正極用電極ユニット１６ａと１６ｂが相互に接続されて外部接続端子２８に接続され、負極用電極ユニット１８ａと１８ｂが相互に接続されて外部接続端子３０に接続されている。
【００４４】
正極用電極ユニット１６と負極用電極ユニット１８を３ユニット以上ずつ配置する場合も図３と同様に配置して外部接続端子２８、３０に接続すればよい。このように、電極ユニットはいくらでも同じものを連結してキャパシタの容量を増やすことができる。
【００４５】
図４は電極配置として正負交互配置の並行電極構造とした実施例を表わしたものである。
【００４６】
電極ユニット４６、４８を構成する電極２０は図２に実施例に示されたものである。各電極ユニット４６、４８はそのような電極２０を一定間隔、例えば２−３ｍｍ間隔で互いに平行に配置して固定したものである。
【００４７】
電極ユニット４６、４８はそれぞれのユニットに含まれる電極２０の一端部が連結用金属板、例えばアルミニウム板に溶接により固着されている。電極２０の間隔を一定に保つために各電極ユニット４６、４８の側面側においても電極２０が連結用金属板、例えばアルミニウム板に溶接により固着されていることが好ましい。その場合、例えば電極ユニット４６は紙面の手前側の側面を固着すると、電極ユニット４８は紙面の奥側の側面を固着する。各電極ユニット４６、４８はそれぞれの少なくとも一端側が連結用金属板で固定されていることにより電気的にも連結され、各電極ユニット４６、４８に含まれるそれぞれの電極２０は同電位となる。連結用金属板で電解液と接触するものはその表面を絶縁被膜で被覆しておくのが好ましい。
【００４８】
各電極ユニット４６、４８は電極２０が垂直方向を向き、電極ユニット４６では上端面が電解液槽１２の内側上面に当接して固定されている。電極ユニット４６を電解液槽１２に固定するために、図２の実施例と同様に電極ユニット４６の上端面に電極端子２８が設けられ、その電極端子２８が電解液槽１２の蓋１３の上面から突出している。電極端子２８にはネジが形成され、蓋１３の外部で電極端子２８のネジがナットで固定されていることにより、電極ユニット４６が蓋１３に固定されている。電極ユニット４８は下端に電極２０を固着している端部が位置するように配置され、電極ユニット４８は支持部材２６によって電解液槽１２の内側底面から離れた位置に固定されている。
【００４９】
電極ユニット４８の電極端子３０も電解液槽１２の蓋１３上に配置されている。蓋１３上の電極端子２８、３０が充電時と放電時に外部回路に接続される外部接続端子となっている。
【符号の説明】
【００５０】
２ａ、１６、１６ａ、１６ｂ      正極用電極ユニット
２ｂ、１８、１８ａ、１８ｂ      負極用電極ユニット
４、２０      メッシュ状電極
６      集電用金属線
８      カーボン層
１２      電解液槽
１４      電解液
２８、３０      電極端子
【図１】
2015216333.tif 000003
【図２】
2015216333.tif 000004
【図３】
2015216333.tif 000005
【図４】
2015216333.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成26年6月9日(2014.6.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】手続補正書
【補正対象項目名】発送番号
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月8日(2014.12.8)
【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】
電解液を収容した電解液槽と、前記電解液に浸漬され複数個のメッシュ状電極が互いに電気的に接続された正極用電極と、前記電解液に浸漬され複数個のメッシュ状電極が互いに電気的に接続された負極用電極と、を備え、
前記両メッシュ状電極は、集電用金属線からなる金網を平板状にし、同サイズの平面電極の表裏の表面積の合計とほぼ同じ大きさの表面積をもつ基体を備え、前記基体の前記集電用金属線の表面に更にその表面積よりも大きい実効吸着表面積をもつカーボン系のイオン吸着層が形成されたものであり、かつ、隣接する前記集電用金属線間には前記イオン吸着層により覆われていない開口部が存在するものであることを特徴とする電気二重層キャパシタ。
【請求項２】
前記正極用電極と負極用電極はそれぞれ複数個の電極が集合した電極ユニットとして構成されており、電極は各電極ユニット内で互いに電気的に接続されており、
正極用電極ユニットと負極用電極ユニットは互いに電気的に接触する可能性がない程度の近距離に離れた位置に接置されている請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。
【請求項３】
前記正極用電極ユニットと負極用電極ユニットは、前記電解液槽内にそれぞれが複数ユニットずつ配置され、正極用電極ユニットどうしが電気的に接続され、負極用電極ユニットどうしも電気的に接続されている請求項２に記載の電気二重層キャパシタ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
電解液中に正負の電極があるので、電解液中のある場所ではある定まった電位を示す筈で、その場所での電位Ｖａと電極の電位Ｖ０との差でイオンは電極に泳動してくるが、電極のすぐ近傍のイオンには電極の余剰電子との間のクーロンカが働き、電気二重層ができる。一般の電気二重層キャパシタはモデル的には正負の電極の向かい合った界面のそれぞれがキャパシタとなっていると考えられ、その間を電解液がつないでいる。もっとも単純な２枚の正負電極をもつ電気二重層キャパシタでは、外部回路を流れる電子電流、電解液中を流れるイオン電流、界面を流れる変位電流はみな等しく一つの閉回路を作る。数枚の平行電極があるときは、定性的にいえば、もっとも内側のペア電極界面への充電がもっとも速い。ここでチャージアップが完了すると電解液中ではこの内側電極が作る電界はゼロになる。界面での電子とイオンの電荷ダイポールが作る電界はあるが、短距離で減衰する。すると、その隣接した外側の電極からの電気力線は支障なくメッシュの開口部を通って隣接したペア電極の表面にあるキャパシタを充電する。このため、どうしても全体の充電時間は最内側のペアの場合より長くなるが、貯蔵能力は電極と直角方向に増大する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
【図１】一実施例における電極を示す概念図であり、（Ａ）は正極用と負極用の電極ユニットを示す概略斜視図、（Ｂ）はメッシュ電極の一部を示す概略平面図、（Ｃ）はメッシュ電極の一部を拡大して示す概略断面図であり、図１（Ｂ）のＸ−Ｘ線位置での断面図を表している。
【図２】一実施例を示す図であり、（Ａ）は概略断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線位置での断面図である。
【図３】正極用と負極用にそれぞれ複数の電極ユニットを備えた実施例の電気接続の例を示す結線図である。
【図４】参考例を示す概略断面図である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
カーボンファイバやカーボンナノチューブは、基体を被覆しても、イオン吸着層の表面積をより大きくすることができるので、電極体積を小さくして小型で大電力用の電気二重層キャパシタの実現のためにより好都合である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
図４は電極配置として正負交互配置の並行電極構造とした参考例を表わしたものである。
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月24日(2015.4.24)
【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】
電解液を収容した電解液槽と、前記電解液に浸漬され複数個のメッシュ状電極が互いに電気的に接続された正極用電極と、前記電解液に浸漬され複数個のメッシュ状電極が互いに電気的に接続された負極用電極と、を備え、
前記両メッシュ状電極は、集電用金属線からなる金網を平板状にし、同サイズの平面電極の表裏の表面積の合計とほぼ同じ大きさの表面積をもつ基体を備え、前記基体の前記集電用金属線の表面に更にその表面積よりも大きい実効吸着表面積をもつカーボン系のイオン吸着層が形成されたものであり、かつ、隣接する前記集電用金属線間にはイオンが移動するように前記イオン吸着層により覆われていない開口部が存在するものであり、
前記正極用電極と負極用電極はそれぞれ複数個の電極が集合した電極ユニットとして構成されており、電極は各電極ユニット内で互いに電気的に接続されており、
正極用電極ユニットと負極用電極ユニットは互いに電気的に接触する可能性がない程度の近距離に離れた位置に接置されていることを特徴とする電気二重層キャパシタ。
【請求項２】
前記正極用電極ユニットと負極用電極ユニットは、前記電解液槽内にそれぞれが複数ユニットずつ配置され、正極用電極ユニットどうしが電気的に接続され、負極用電極ユニットどうしも電気的に接続されている請求項１に記載の電気二重層キャパシタ。