【手続補正書】
【提出日】平成21年7月6日(2009.7.6)
【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】
正極、負極、及び、電解液としてリチウム塩の非プロトン性有機溶媒電解質溶液を備えるリチウムイオンキャパシタであって、正極活物質がリチウムイオン及び／又はアニオンをドープ・脱ドープ可能な物質であり、負極活物質がリチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な物質であり、正極と負極を短絡させた後の正極の電位が２Ｖ（対Ｌｉ／Ｌｉ＋）以下になるように負極及び／又は正極に対してリチウムイオンがドープされており、上記正極における正極層の厚みが、１８〜１０８μｍであり、かつ前記正極活物質の目付量が１．５〜４．０ｍｇ／ｃｍ２であることを特徴とするリチウムイオンキャパシタ。
【請求項２】
前記正極および／または負極が、それぞれ表裏面を貫通する孔を有する集電体を備えており、負極および／または正極とリチウムイオン供給源との電気化学的接触によってリチウムイオンが負極および／または正極に予めドープされる、請求項１に記載のリチウムイオンキャパシタ。
【請求項３】
負極活物質は、正極活物質に比べて、単位重量あたりの静電容量が３倍以上を有し、かつ正極活物質の重量が負極活物質の重量よりも大きい、請求項１又は２に記載のリチウムイオンキャパシタ。
【請求項４】
正極活物質が、活性炭、又は芳香族系縮合ポリマーの熱処理物であって水素原子／炭素原子の原子比が０．５０〜０．０５であるポリアセン系骨格構造を有するポリアセン系有機半導体である、請求項１〜３のいずれかに記載のリチウムイオンキャパシタ。 
【請求項５】
負極活物質が、黒鉛、難黒鉛化炭素、又は芳香族系縮合ポリマーの熱処理物であって水素原子／炭素原子の原子比が０．５０〜０．０５であるポリアセン系骨格構造を有するポリアセン系有機半導体である、請求項１〜４のいずれかに記載のリチウムイオンキャパシタ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明者らは鋭意研究を行った結果、正極と負極を短絡させた後の正極及び負極電位が２Ｖ（対Ｌｉ／Ｌｉ＋）以下となるように、負極及び／又は正極に対してリチウムイオンを予めドープさせたリチウムイオンキャパシタにおいては、正極及び負極において、負極層の厚みはほとんど関係しないが、正極層の厚みがキャパシタのエネルギー密度、出力密度、更には、高負荷での充電放電における容量保持率と密接に関係し、かかる正極層の厚みを１８〜１０８μｍの範囲に制御し、かつ前記正極活物質の目付量を１．５〜４．０ｍｇ／ｃｍ２にすることにより、上記の課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
かくして、本発明は、以下の要旨を有することを特徴とするものである。
（１）正極、負極、及び、電解液としてリチウム塩の非プロトン性有機溶媒電解質溶液を備えるリチウムイオンキャパシタであって、正極活物質がリチウムイオン及び／又はアニオンをドープ・脱ドープ可能な物質であり、負極活物質がリチウムイオンをドープ・脱ドープ可能な物質であり、正極と負極を短絡させた後の正極の電位が２Ｖ（対Ｌｉ／Ｌｉ＋）以下になるように負極及び／又は正極に対してリチウムイオンがドープされており、上記正極における正極層の厚みが、１８〜１０８μｍであり、かつ前記正極活物質の目付量が１．５〜４．０ｍｇ／ｃｍ２であることを特徴とするリチウムイオンキャパシタ。
（２）正極および／または負極が、それぞれ表裏面を貫通する孔を有する集電体を備えており、負極および／または正極とリチウムイオン供給源との電気化学的接触によってリチウムイオンが負極および／または正極に予めドープされる、上記（１）に記載のリチウムイオンキャパシタ。
（３）負極活物質は、正極活物質に比べて、単位重量あたりの静電容量が３倍以上を有し、かつ正極活物質の重量が負極活物質の重量よりも大きい、上記（１）又は（２）に記載のリチウムイオンキャパシタ。
（４）正極活物質が、活性炭、又は芳香族系縮合ポリマーの熱処理物であって水素原子／炭素原子の原子比が０．５０〜０．０５であるポリアセン系骨格構造を有するポリアセン系有機半導体である、上記（１）〜（３）のいずれかに記載のリチウムイオンキャパシタ。
（５）負極活物質が、黒鉛、難黒鉛化炭素、又は芳香族系縮合ポリマーの熱処理物であって水素原子／炭素原子の原子比が０．５０〜０．０５であるポリアセン系骨格構造を有するポリアセン系有機半導体である、上記（１）〜（４）のいずれかに記載のリチウムイオンキャパシタ。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明によれば、予め負極及び／又は正極にリチウムイオンをドープする、特に大容量のリチウムイオンキャパシタであって、高いエネルギー密度と高い出力密度ともに、高負荷における充放電における容量保持率が高い、耐久性の優れたキャパシタが提供される。本発明において、予め負極及び／又は正極にリチウムイオンをドープさせるリチウムイオンキャパシタにおける正極層の厚みを、１８〜１０８μｍの範囲に制御し、かつ前記正極活物質の目付量を１．５〜４．０ｍｇ／ｃｍ２にすることにより、何故に高いエネルギー密度と高い出力密度とともに、高負荷における容量保持率が向上し、耐久性が向上するメカニズムについては、必ずしも明らかではないが、次のように推定される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
高負荷において放電直後の電圧ドロップが小さく、また高負荷での静電容量が高いほど、容量保持率は高くなる。一般には高負荷になるほど、放電カーブの傾きは急になり、静電容量は小さくなる。つまり、出力特性を高めるには、直流抵抗を低減させ、電圧ドロップを小さくすることと、高負荷での静電容量を低下させないことが重要である。本発明のリチウムイオンキャパシタは、正極層の厚みが、１８〜１０８μｍの範囲に制御し、かつ前記正極活物質の目付量を１．５〜４．０ｍｇ／ｃｍ２にすることにより、拡散抵抗が小さくなるため、高負荷において静電容量保持率が高くなり、結果として容量保持率が高くなったと推測できる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
また、本発明では、正極における正極活物質の目付量を１．５〜４．０ｍｇ／ｃｍ２の範囲に制御することが必要である。目付量が１．５ｍｇ／ｃｍ２より小さい場合には、キャパシタのエネルギー密度が小さくなり、逆に目付量が４．０ｍｇ／ｃｍ２より大きい場合には、キャパシタのエネルギー密度は大きいものの、高負荷における容量保存率が低下してしまう。本発明において、該正極活物質の目付量は、好ましくは２．０〜３．５ｍｇ／ｃｍ２、特に、２．５〜３．２ｍｇ／ｃｍ２が好適である。本発明で目付量は、以下の式により算定されるものである。尚、本発明では、集電体の両面に正極層が形成された両面電極の場合は両面合せた目付量、集電体の片面に正極層が形成された片面電極の場合は片面の目付量を表す。
目付量＝（正極重量−集電体重量）×正極活物質比率÷正極面積
ここで、正極活物質比率とは、正極活物質やバインダー、導電材、分散剤など、正極層を構成する部材の総重量（集電体は除く）に対する正極活物質の重量比率をあらわす。