(57)【要約】本明細書に記載した態様は、ポリアセチレン含有ポリマーを含む、エネルギー（例えば、電気エネルギー）の保存のための組成物、デバイス及び方法に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含む第１電極；
第１電極と電気化学的に連絡する第２電極；
第１電極と第２電極の間に配置される多孔質セパレータ材料；及び
第１電極及び第２電極と電気化学的に連絡する電解質
を含む、電気エネルギー保存デバイス。
【請求項２】
電解質は、実質的に金属含有種を有さない、請求項１に記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項３】
置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーは、流体キャリアの存在下、合成される、請求項１又は２に記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項４】
置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーは、フィルムに成形される、請求項３に記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項５】
第１電極は、約０．０１ｍｍ〜約１ｍｍの範囲の厚さを有する活性層を含む、請求項２に記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項６】
電解質は、実質的に、リチウム含有種又はリチウムイオン含有種を有さない、請求項１〜５のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項７】
電解質は、液体の形態である、請求項１〜６のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項８】
電解質は、イオン液体である、請求項１〜７のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項９】
電解質は、エチレンカーボネート溶液又はプロピレンカーボネート溶液であり、溶液は、式［（Ｒ）４Ｎ＋］［Ｘ−］有する塩を含み、Ｘは、（ＰＦ６）−、（ＢＦ４）−、（ＳＯ３Ｒａ）−、（ＲａＳＯ２−Ｎ−ＳＯ２Ｒａ）、ＣＦ３ＣＯ２−、（ＣＦ３）３ＣＯ−、又は（ＣＦ３）２ＣＨＯ）−であり、Ｒは、アルキルであり、Ｒａは、アルキル、アリール、フッ素化アルキル、又はフッ素化アリールである、請求項１〜８のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項１０】
置換又は非置換ポリアセチレンポリマーは、ｎ−型材料として配置される、請求項１〜９のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項１１】
置換又は非置換ポリアセチレンポリマーは、ｐ−型材料として配置される、請求項１〜９のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項１２】
第１電極は、カソードであり、第２電極は、アノードである、請求項１〜１１のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項１３】
第２電極は、置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含むポリマーを含む、請求項１〜１２のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項１４】
第２電極材料は、導電性材料と置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含む、請求項１〜１３のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項１５】
第２電極材料は、導電性材料と置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含む複合材料を含む、請求項１〜１４のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項１６】
導電性材料は、炭素系材料を含む、請求項１〜１５のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項１７】
炭素系材料は、カーボン、活性炭、グラファイト、グラフェン、又はカーボンナノチューブを含む、請求項１６に記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項１８】
導電性材料は、導電性ポリマーを含む、請求項１〜１７のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項１９】
ポリマーは、置換又は非置換ポリアセチレンである、請求項１〜１８のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項２０】
ポリマーは、ポリアセチレンを含むコポリマーである、請求項１〜１９のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項２１】
ポリマーは、下記構造：
【化１】
2015518278.tif 000008
［ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、同じでも異なっていてもよく、各々は、Ｈ、アルキル、ヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロサイクリル、ハロ、シアノ、スルホニル、サルフェート、ホスホニル、ホスフェート、又はカルボニル基であり、そのいずれかは場合により置換されていてよく；及びｍとｎは、各々１より大きい］
を含む、請求項１〜２０のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項２２】
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、各々Ｈである、請求項１９に記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項２３】
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４の少なくとも１は、フッ素である、請求項１９に記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項２４】
ポリマーは、下記構造：
【化２】
2015518278.tif 000009
［ここで、ｍとｎは、１より大きい］
を含む、請求項１〜２３のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項２５】
ポリマーは、下記構造：
【化３】
2015518278.tif 000010
［ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、同じでも異なっていてもよく、各々は、Ｈ、アルキル、アリール、ハロ、シアノ、スルホニル、サルフェート、ホスホニル、ホスフェート、又はカルボニル基であり、そのいずれかは場合により置換されていてよく；及びｍ、ｍ’、ｎ及びｎ’は、各々１より大きい］
を含む、請求項１〜２４のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項２６】
ポリマーは、下記構造：
【化４】
2015518278.tif 000011
［ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、同じでも異なっていてもよく、各々は、Ｈ、アルキル、アリール、ハロ、シアノ、スルホニル、サルフェート、ホスホニル、ホスフェート、又はカルボニル基であり、そのいずれかは場合により置換されていてよく；及びｍ、ｍ’、ｎ、ｎ’及びｏは、各々１より大きい］
を含む、請求項１〜２５のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項２７】
ｍ、ｍ’、ｎ、ｎ’及びｏは、同じでも異なっていてもよく、約２と約１０，０００の間の、又は約１０と約１０，０００の間の、又は約１００と約１０，０００の間の、又は約１００と約１，０００の間の、整数である、請求項１〜２６のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項２８】
ポリマーは、約５００と約１，０００，０００の間の、又は約５００と約１００，０００の間の、又は約１０，０００と約１００，０００の間の分子量を有する、請求項１〜２７のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項２９】
ポリマーは、複合材料の成分として配置される、請求項１〜２８のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項３０】
複合材料は、カーボンナノチューブ、活性炭又は金属酸化物を更に含む、請求項２９に記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項３１】
第１電極は、ポリマーと物理的に接触する電荷収集材料を更に含む、請求項１〜３０のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項３２】
第２電極は、導電性材料と物理的に接触する電荷収集材料と導電性材料を含む、請求項１〜３１のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項３３】
導電性材料は、導電性ポリマー及び／又は炭素系材料を含む、請求項１〜３２のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項３４】
炭素系材料は、カーボン、活性炭、グラファイト、グラフェン、又はカーボンナノチューブを含む、請求項３３に記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項３５】
電荷収集材料は、金属又は炭素系材料を含む、請求項１〜３４のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項３６】
電荷収集材料は、アルミニウムを含む、請求項１〜３５のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項３７】
電荷収集材料は、ガラス状炭素を含む、請求項１〜３６のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項３８】
電荷収集材料は、ポリアセチレンを含む、請求項１〜３７のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項３９】
多孔質セパレータ材料は、紙である、請求項１〜３８のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項４０】
多孔質セパレータ材料は、ポリマーを含む、請求項１〜３９のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項４１】
多孔質セパレータ材料は、ポリプロピレン、ポリエチレン、セルロース、ポリアリールエーテル又はフルオロポリマーを含む、請求項１〜４０のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項４２】
デバイスは、約５０Ｆａｒａｄ／ｇの電荷容量を有する、請求項１〜４１のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項４３】
デバイスは、約１００Ｆａｒａｄ／ｇの電荷容量を有する、請求項１〜４２のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項４４】
デバイスは、約１５０Ｆａｒａｄ／ｇの電荷容量を有する、請求項１〜４３のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項４５】
デバイスは、約２００Ｆａｒａｄ／ｇの電荷容量を有する、請求項１〜４４のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項４６】
デバイスは、約２２０Ｆａｒａｄ／ｇの電荷容量を有する、請求項１〜４５のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項４７】
デバイスは、約３００Ｆａｒａｄ／ｇの電荷容量を有する、請求項１〜４６のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項４８】
デバイスは、約４００Ｆａｒａｄ／ｇの電荷容量を有する、請求項１〜４７のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項４９】
デバイスは、約５００Ｆａｒａｄ／ｇの電荷容量を有する、請求項１〜４８のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項５０】
デバイスは、約５０ｋＪ／ｋｇの電気エネルギーを保存する、請求項１〜４９のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項５１】
デバイスは、約１００ｋＪ／ｋｇの電気エネルギーを保存する、請求項１〜５０のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項５２】
デバイスは、約２００ｋＪ／ｋｇの電気エネルギーを保存する、請求項１〜５１のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項５３】
デバイスは、約３００ｋＪ／ｋｇの電気エネルギーを保存する、請求項１〜５２のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項５４】
デバイスは、約４００ｋＪ／ｋｇの電気エネルギーを保存する、請求項１〜５３のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項５５】
デバイスは、約５００ｋＪ／ｋｇの電気エネルギーを保存する、請求項１〜５４のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項５６】
デバイスは、約６００ｋＪ／ｋｇの電気エネルギーを保存する、請求項１〜５５のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項５７】
デバイスは、約１．５Ｖに充電される、請求項１〜５６のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項５８】
デバイスは、約２．０Ｖに充電される、請求項１〜５７のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項５９】
デバイスは、約２．５Ｖに充電される、請求項１〜５８のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項６０】
デバイスは、約２．７Ｖに充電される、請求項１〜５９のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項６１】
デバイスは、約３．０Ｖに充電される、請求項１〜６０のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項６２】
デバイスは、約３．５Ｖに充電される、請求項１〜６１のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項６３】
デバイスは、約１００ｋＪ／ｋｇの比エネルギー密度を有する、請求項１〜６２のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項６４】
デバイスは、約２００ｋＪ／ｋｇの比エネルギー密度を有する、請求項１〜６３のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項６５】
デバイスは、約３００ｋＪ／ｋｇの比エネルギー密度を有する、請求項１〜６４のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項６６】
デバイスは、約４００ｋＪ／ｋｇの比エネルギー密度を有する、請求項１〜６５のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項６７】
デバイスは、約５００ｋＪ／ｋｇの比エネルギー密度を有する、請求項１〜６６のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項６８】
デバイスは、約６００ｋＪ／ｋｇの比エネルギー密度を有する、請求項１〜６７のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項６９】
置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーは、置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーと相違する少なくとも一種のポリマーとのブレンドで供給される、請求項１〜６８のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項７０】
置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーは、少なくとも一種の導電性ポリマーとのブレンドで供給される、請求項１〜６９のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項７１】
少なくとも一種の導電性ポリマーは、ポリアニリン、ポリフェニレン、ポリアリーレン、ポリ（ビスチオフェンフェニレン）、ラダーポリマー、ポリ（アリーレンビニレン）、又はポリ（アリーレンエチニレン）、場合により置換されたそれらのいずれかである、請求項１〜７０のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項７２】
導電性ポリマーは、場合により置換されたポリチオフェン又はポリマーであり、ポリマーはアルケン又は芳香族基によって結合されたチオフェン単位を含む、請求項１〜７１のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項７３】
導電性ポリマーは、場合により置換されたポリピロール又はポリマーであり、ポリマーはアルケン又は芳香族基によって結合されたピロール単位を含む、請求項１〜７２のいずれかに記載の電気エネルギー保存デバイス。
【請求項７４】
基材の表面に置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含む導電性材料を形成することを含む、電気エネルギー保存デバイスの製造方法。
【請求項７５】
形成ステップは、流体キャリアと置換又は非置換ポリアセチレンを含む混合物から、置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含むフィルムを形成することを含む、請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】
導電性材料は、置換又は非置換ポリアセチレンを含む粉である、請求項７４又は７５に記載の方法。
【請求項７７】
粉は、バインディングポリマー、金属塩、金属酸化物、又はそれらの組み合わせを更に含む、請求項７４〜７６のいずれかに記載の方法。
【請求項７８】
粉は、置換又は非置換ポリアセチレンを含む架橋ポリマー粒子を含む、請求項７４〜７７のいずれかに記載の方法。
【請求項７９】
形成ステップの前に、パウダーを、高圧又は溶媒を用いる処理に曝される、請求項７４〜７８のいずれかに記載の方法。
【請求項８０】
基材は、ポリマー材料、炭素系材料又は無機材料を含む、請求項７４〜７９のいずれかに記載の方法。
【請求項８１】
炭素系材料は、グラフェン、グラファイト、炭素又は活性炭又はナノチューブである、請求項７４〜８０のいずれかに記載の方法。
【請求項８２】
導電性材料と接触するセパレータ材料を配置することを更に含む、請求項７４〜８１のいずれかに記載の方法。
【請求項８３】
基材の表面に置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含む第１導電性材料を形成すること；
第１導電性材料と接触するセパレータ材料の第１表面を配置すること；及び
セパレータ材料の第２の反対の側と接触する第２導電性材料を配置して、第１導電性材料は、第２導電性材料と電気化学的に連絡するようにすること
を更に含む、請求項７４〜８２のいずれかに記載の方法。
【請求項８４】
形成ステップは、流体キャリアと置換又は非置換ポリアセチレンを含む混合物から置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含むフィルムを形成することを含む、請求項８３に記載の方法。
【請求項８５】
セパレータ材料は、ポリプロピレン、ポリエチレン、セルロース、ポリアリールエーテル又はフルオロポリマーを含む、請求項７４〜８４のいずれかに記載の方法。
【請求項８６】
第１及び第２導電性材料と接触する電解質を配置することを更に含む、請求項７４〜８５のいずれかに記載の方法。
【請求項８７】
電解質は、液体の形態である、請求項７４〜８６のいずれかに記載の方法。
【請求項８８】
電解質は、イオン液体である、請求項７４〜８７のいずれかに記載の方法。
【請求項８９】
電解質は、エチレンカーボネート溶液又はプロピレンカーボネート溶液であり、溶液は、式［（Ｒ）４Ｎ＋］［Ｘ−］有する塩を含み、Ｘは、（ＰＦ６）−、（ＢＦ４）−、（ＳＯ３Ｒａ）−、（ＲａＳＯ２−Ｎ−ＳＯ２Ｒａ）、ＣＦ３ＣＯ２−、（ＣＦ３）３ＣＯ−、又は（ＣＦ３）２ＣＨＯ）−であり、Ｒは、アルキルであり、Ｒａは、アルキル、アリール、フッ素化アルキル、又はフッ素化アリールである、請求項７４〜８８のいずれかに記載の方法。
【請求項９０】
重合ステップの前、間又は後で、置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを安定化剤で処理することを更に含む、請求項７４〜８９のいずれかに記載の方法。
【請求項９１】
安定化剤は、ラジカルスカベンジャーである、請求項７４〜９０のいずれかに記載の方法。
【請求項９２】
安定化剤は、ジクロロケテン、芳香族ジアゾニウム塩、ジスルフィド、塩化硫黄、有機塩化硫黄、金属塩、金属酸化物、水素化ケイ素、一又はそれ以上の水素化ケイ素基を含む種、又はフェノールを含む、請求項７４〜９１のいずれかに記載の方法。
【請求項９３】
一又はそれ以上のモノマー種を重合して、置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを製造することを更に含む、請求項７４〜９２のいずれかに記載の方法。
【請求項９４】
流体キャリアの存在下、モノマー種を重合する、請求項９３に記載の方法。
【請求項９５】
添加剤の存在下、モノマー種を重合する、請求項７４〜９４のいずれかに記載の方法。
【請求項９６】
得られるポリマー材料にわたって添加剤を分散させる、請求項７４〜９５のいずれかに記載の方法。
【請求項９７】
重合後に少なくともいくらかの添加剤を除去して、多孔質ポリマー材料を製造する、請求項７４〜９６のいずれかに記載の方法。
【請求項９８】
添加剤を、熱を用いる処理又は溶剤を用いる処理によって除去する、請求項７４〜９７のいずれかに記載の方法。
【請求項９９】
相分離ポリマーの存在下、モノマー種を重合する、請求項７４〜９８のいずれかに記載の方法。
【請求項１００】
重合後、相分離ポリマーを除去して、多孔質ポリマーを提供する、請求項７４〜９９のいずれかに記載の方法。
【請求項１０１】
触媒粒子の存在下、モノマー種を重合する、請求項７４〜１００のいずれかに記載の方法。
【請求項１０２】
触媒粒子は、アエロゾル発生触媒粒子である、請求項７４〜１０１のいずれかに記載の方法。
【請求項１０３】
重合ステップは、凝集相内に溶けたモノマー又は気相モノマーの直接反応を伴う連続法である、請求項７４〜１０２のいずれかに記載の方法。
【請求項１０４】
置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含むデバイスに電界を印加することを含む、電気エネルギーの保存方法。
【請求項１０５】
デバイスは、請求項１〜７３のいずれかに記載のエネルギー保存デバイスである、請求項１０４に記載の方法。
【請求項１０６】
ポリマーは、請求項１〜１０５のいずれかに記載の構造を有する、請求項１０４に記載の方法。
【請求項１０７】
デバイスは、少なくとも５０Ｆａｒａｄ／ｇの電荷容量を有する、請求項１０４〜１０６のいずれかに記載の方法。
【請求項１０８】
デバイスは、少なくとも１００Ｆａｒａｄ／ｇの電荷容量を有する、請求項１０４〜１０７のいずれかに記載の方法。
【請求項１０９】
デバイスは、少なくとも１５０Ｆａｒａｄ／ｇの電荷容量を有する、請求項１０４〜１０８のいずれかに記載の方法。
【請求項１１０】
デバイスは、少なくとも２００Ｆａｒａｄ／ｇの電荷容量を有する、請求項１０４〜１０９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１１】
デバイスは、少なくとも２２０Ｆａｒａｄ／ｇの電荷容量を有する、請求項１０４〜１１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１１２】
デバイスは、少なくとも３００Ｆａｒａｄ／ｇの電荷容量を有する、請求項１０４〜１１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１１３】
デバイスは、少なくとも４００Ｆａｒａｄ／ｇの電荷容量を有する、請求項１０４〜１１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１１４】
デバイスは、少なくとも５００Ｆａｒａｄ／ｇの電荷容量を有する、請求項１０４〜１１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１１５】
デバイスは、少なくとも５０ｋＪ／ｋｇの電気エネルギーを保存する、請求項１０４〜１１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１１６】
デバイスは、少なくとも１００ｋＪ／ｋｇの電気エネルギーを保存する、請求項１０４〜１１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１１７】
デバイスは、少なくとも２００ｋＪ／ｋｇの電気エネルギーを保存する、請求項１０４〜１１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１１８】
デバイスは、少なくとも３００ｋＪ／ｋｇの電気エネルギーを保存する、請求項１０４〜１１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１１９】
デバイスは、少なくとも４００ｋＪ／ｋｇの電気エネルギーを保存する、請求項１０４〜１１８のいずれかに記載の方法。
【請求項１２０】
デバイスは、少なくとも５００ｋＪ／ｋｇの電気エネルギーを保存する、請求項１０４〜１１９のいずれかに記載の方法。
【請求項１２１】
デバイスは、少なくとも６００ｋＪ／ｋｇの電気エネルギーを保存する、請求項１０４〜１２０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２２】
デバイスは、少なくとも１．５Ｖに充電される、請求項１０４〜１２１のいずれかに記載の方法。
【請求項１２３】
デバイスは、少なくとも２．０Ｖに充電される、請求項１０４〜１２２のいずれかに記載の方法。
【請求項１２４】
デバイスは、少なくとも２．５Ｖに充電される、請求項１０４〜１２３のいずれかに記載の方法。
【請求項１２５】
デバイスは、少なくとも２．７Ｖに充電される、請求項１０４〜１２４のいずれかに記載の方法。
【請求項１２６】
デバイスは、少なくとも３．０Ｖに充電される、請求項１０４〜１２５のいずれかに記載の方法。
【請求項１２７】
デバイスは、少なくとも３．５Ｖに充電される、請求項１０４〜１２６のいずれかに記載の方法。
【請求項１２８】
セパレータ材料は、多孔質セパレータ材料である、請求項１０４〜１２７のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願］
本願は、２０１２年４月１３日に出願された米国仮出願第６１／６２３，８８７に関する優先権を主張し、その内容は、参照することで本明細書に全ての目的のために組み込まれる。
【０００２】
本願は、電気エネルギーを保存するためのデバイス（又は装置）、及び関連する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
スーパーキャパシタ（supercapacitor）、又は電気化学二重層キャパシタ（capacitor：蓄電池又はコンデンサ）は、バッテリーを含む他のエネルギー保存デバイスより、高いパワー（又は電力）及び長いサイクルを達成することが示された。スーパーキャパシタは、自動車（例えば、ハイブリッド車）、エレクトロニクス、及び電源を要する他の用途を含む幅広い用途で有用なポテンシャル（又は将来性）を有する。しかし、それらの広範な使用は、製造の際に複雑な取り扱い手順と高価な材料の使用のために制限される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
発明の要約
電気エネルギー保存デバイス及び関連する方法を提供する。いくつかの態様において、電気エネルギー保存デバイスは、置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含む第１電極；第１電極と電気化学的に連絡（又は連通）する第２電極；第１及び第２電極の間に配置される多孔質セパレータ；及び第１及び第２電極と電気化学的に連絡する電解質（又は電解液）を含む。
【０００５】
電気エネルギー保存デバイスの製造方法も提供する。その方法は、基材の表面に置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含む導電性材料を形成することを含み得る。
【０００６】
電気エネルギーの保存方法も提供される。その方法は、置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含むデバイスに電界を印加することを含み得る。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】図１Ａは、エネルギー保存デバイスの模式図を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、エネルギー保存デバイスの他の模式図を示す。
【図２】図２は、一例の非置換ポリアセチレンの化学構造を示す。
【図３】図３は、種々の充電状態での、ポリアセチレンを含むデバイスの電圧のグラフを示す。
【図４】図４は、最初の放電曲線のポリアセチレンを含むデバイスの推定キャパシタンス（電気容量又は静電容量）のグラフを示す。
【図５】図５は、ポリアセチレンを含むデバイスの充電／放電の間のまとめたエネルギー入力及び出力のグラフを示す。
【図６】図６は、正極としてポリアセチレンを有するシングルセルスーパーキャパシタの模式図を示す。
【図７】図７は、正極としてポリアセチレンを有する、並列に接続された三つのセルを有する（例えば、三重に重なった）マルチセルスーパーキャパシタの模式図を示す。
【０００８】
本発明の他の要旨、態様及び特徴は、添付した図面を考慮して、下記の詳細な説明から、明らかになるであろう。添付の図面は模式的であり、基準にすることを意図するものではない。明確性のために、必ずしも必要でない場合、各々の要素（部品又は成分）に各々の図面で符号をつけていないし、本発明の各々の態様の各要素を示していないが、当業者であれば、本発明を理解することができるであろう。参照することによって本明細書に組み込まれる全ての特許出願と特許は、参照することによってそのまま組み込まれる。矛盾する場合、定義を含み、本願明細書が制御する。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
詳細な説明
本明細書で記載された態様は、組み立て、組成、デバイス及びエネルギー（例えば、電気エネルギー）を保存する方法に関する。いくつかの場合、相対的に高価でない、容易に利用できる導電性材料、例えば、ポリアセチレン含有ポリマーを含むデバイスを記載する。
【００１０】
いくつかの態様において、エネルギー保存用デバイスを提供する。例えば、デバイスは、電気化学二重層キャパシタであり得、スーパーキャパシタ（supercapacitor）、スーパーコンデンサ（supercondenser）、電気化学二重層キャパシタ、又はウルトラキャパシタ（ultracapacitor）としても知られている。典型的には、デバイスは、二つの電気活性な材料（例えば、電極及び電解質）の間の界面で電荷分離によって作られる電界に、エネルギー（例えば、電気エネルギー）を保存することができる。エネルギー保存デバイスの一般的な態様は、第１電極、第１電極と電気化学的に連絡（又は連通）する第２電極、及び第１及び第２電極の間に配置されたセパレータ材料（separator material：隔離材）（例えば、多孔質セパレータ材料）を含むことができる。いくつかの態様において、第１電極は、カソード（cathode）であり、第２電極は、アノード（anode）である。いくつかの態様において、第１電極は、アノードであり、第２電極は、カソードである。デバイスは、両方の電極と接触するカチオンとアニオンに解離（又は分離）しえる電解質又は他の移動層を含む。デバイスの要素（成分又は部品）は、電解質が第１及び第２電極の間に配置されるように組み立てることができる。
【００１１】
図１Ａは、本明細書で記載するデバイスの模式的態様を示す。示した態様において、シングルセルデバイス１０は、第１電極２０を含み、それは、基材２４と接触する導電性材料２２を含む。セパレータ材料４０は、電極２０に隣接して形成され得る。第２電極３０は、第１電極と電気化学的に連絡するように配置され得る。例えば、図１に示すように、電極３０は、基材３４と接触する導電性材料３２を含み、導電性材料３２は、導電性材料２２と接触するセパレータ材料４０の表面と反対のセパレータ材料の表面と接触する。電解質は、両方の電極２０及び電極３０と接触して配置され得る。
【００１２】
いくつかの場合において、デバイスは、シングルセル（single-cell）デバイスでありえる。図１Ａ〜Ｂに示すように、即ち、デバイスは、二つの導電性材料を含み得、各々は、異なる基材に形成され、各々の導電性材料は、セパレータ材料の反対側に配置される。いくつかの場合において、例えば、図７に示すように、デバイスは、マルチセル（multi-cell）デバイスでありえる。要素の数と配置はさまざまである他の態様があることが理解されるべきである。いくつかの態様において、一又はそれ以上のデバイスの要素を、薄いフィルムとして、形成することができる。
【００１３】
一の態様において、実質的に平面状のセパレータの反対の表面に、第１及び第２電極が配置され得、セパレータ材料の厚さが電極間の距離を決める。
【００１４】
本明細書に記載したいくつかの態様は、より十分に以下で記載するように、置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーの使用を含む。いくつかの場合、ポリマーは、置換又は非置換ポリアセチレン骨格を有しえる。いくつかの場合、ポリマーは、コポリマー（例えば、ランダムコポリマー、ブロックコポリマーなど）でありえ、その一部が、置換又は非置換ポリアセチレン骨格を有しえる。いくつかの場合、置換又は非置換ポリアセチレンポリマーは、デバイス内部にｎ−型（又はタイプ）材料として、デバイスに配置され得る。用語「ｎ−型材料（n-type material）」は、当業者にとって通常の意味が与えられ、正のキャリア（positive carrier）（ホール）より多くの負のキャリア（negative carrier）（電子）を有する材料をいう。いくつかの場合、置換又は非置換ポリアセチレンポリマーは、ｐ−型材料としてデバイスに配置され得る。用語「ｐ−型材料（p-type material）」は、当業者にとって通常の意味が与えられ、負のキャリア（電子）より多くの正のキャリア（ホール）を有する材料をいう。当業者であれば、具体的な用途に使用するために適する具体的なポリアセチレンポリマーを選択することができるであろう。いくつかの態様において、ポリアセチレンポリマーは、種々の電子吸引基を含むように選択され得る。電子吸引基の例には、フルオロ、ニトロ、シアノ、カルボニル基、スルホニル、ハロアリール（例えば、フッ素化アリール）、及びハロアルキル（例えば、フッ素化アルキル）を含むが、これらに限定されるものではない。いくつかの態様において、ポリアセチレンポリマーは、種々の電子供与基を含むように選択され得る。電子供与基の例は、アルキル、アミノ、メトキシなどを含むが、これらに限定されるものではない。
【００１５】
いくつかの場合、第１電極は、置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含む。いくつかの場合、第２電極は、置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含む。いくつかの場合、第１及び第２電極の両方は、置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含む。いくつかの場合、ポリマーは、一酸化炭素基によって置換されたポリアセチレンポリマーでありえる。いくつかの場合、ポリマーは、複合材料の要素（部品又は成分）として配置され得る。例えば、複合材料は、他の要素、例えば、カーボンナノチューブ、活性炭、又は金属酸化物等と組み合わせて置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含むことができる。
【００１６】
いくつかの態様では、第１電極は、置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含む。いくつかの場合、第１電極は、ポリアセチレン含有ポリマーを含む複合材料を含むことができる。第１電極は、追加の要素、例えば、ポリマーと物理的に接触する電荷収集材料（charge collector material）を含むことができる。例えば、ポリマーは、電荷収集材料を含む基材の表面に形成され得る。即ち、ポリマーは、導電性平面状基材に形成され得る。電荷収集材料は、二重層キャパシタ内の電荷の分離を促進することができるいずれの材料であってよい。いくつかの場合、電荷収集材料は、金属及び／又は炭素系材料を含む。電荷収集材料の例は、アルミニウム、ポリアセチレン、及びガラス状炭素を含む。
【００１７】
いくつかの態様において、第２電極は、炭素系材料又は導電性ポリマーを含む導電性材料を含むことができる。例えば、第２電極は、カーボン（炭素）、活性炭、グラファイト（黒鉛）、グラフェン（graphene）、カーボンナノチューブ、及び／又は導電性ポリマー（例えば、ポリチオフェン、ポリピロールなど）を含み得る。いくつかの場合、第２電極は、導電性材料として置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含む、又は導電性材料に加えて、置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含む。いくつかの場合、第２電極は、ポリアセチレン含有ポリマーを含む複合材料を含むことができる。第２電極は、追加の要素、例えば、導電性材料と物理的に接触する電荷収集材料を含むことができる。例えば、導電性材料は、電荷収集材料を含む基材の表面に形成され得る。いくつかの場合、電荷収集材料は、金属及び／又は炭素系材料を含む。電荷収集材料の例は、アルミニウム、ポリアセチレン、及びガラス状炭素を含む。
【００１８】
本明細書で記載する電極は、ポリアセチレン含有ポリマーを含む電極を含むが、ポリアセチレン含有ポリマー又は電極の性能、安定性及び／又は他の性質を向上し得る追加の要素（成分又は部品）を含むことができる。例えば、電極は、パウダー状（又は粉状）の導電性材料を含むことができ、パウダー粒子を一緒に結びつける材料を更に含むことができる。他の添加剤又は修飾剤（変性剤）の例は、金属塩、金属酸化物、ポリジメチルシロキサン、ポリスチレン、ポリプロピレン、シリコーンオイル、鉱油、パラフィン、セルロースのポリマー（cellulosic polymer）、ポリブタジエン、ポリネオプロペン、天然ゴム、ポリイミド、又は他のポリマーを含む。
【００１９】
いくつかの場合、電極の少なくとも一部は、流体キャリア（fluid carrier）と置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含有する混合物から製造することができる。例えば、混合物は、キャスティング法又は他の方法を用いて、置換又は非置換ポリアセチレンを含有する層又はフィルムを形成するために使用することができる。フィルム又は層は、電極内部の活性層の部分として使用しえる。いくつかの場合、フィルム又は層は、第１電極の活性層として使用しえる。いくつかの場合、フィルム又は層は、第２電極の活性層として使用しえる。いくつかの場合、フィルム又は層は、約０．００１ｍｍから約１００ｍｍ、０．０１ｍｍから約１００ｍｍ、０．０１ｍｍから約１０ｍｍ、又はいくつかの場合、約０．０１ｍｍから約１ｍｍの範囲の厚さを有しえる。
【００２０】
いくつかの場合、ポリアセチレン含有ポリマーは、ポリアセチレン含有ポリマーに対して異なる化学構造、分子量、ポリマー長、ポリマー形態及び／又は他のポリマー性能を有する一又はそれ以上のポリマーと組み合わせることができる。例えば、ポリアセチレン含有ポリマーを含むポリマーブレンドは、本明細書に記載のデバイスに使用しえる。いくつかの場合、ポリアセチレン含有ポリマーは、導電性ポリマーと組み合わせることができる。例えば、導電性ポリマーは、ポリ（アリーレンエチニレン）、ポリ（アリーレンビニレン）、ラダーポリマー、ポリ（ビスチオフェンフェニレン）、ポリアリーレン、ポリフェニレン、又はポリアニリンの誘導体を含むことができ、それらのいずれかは場合により置換されていてよい。いくつかの態様において、導電性ポリマーは、場合により置換ポリチオフェン又はそれと他の共役芳香族又はアルケン単位とのコポリマーである。いくつかの態様において、導電性ポリマーは、場合により、置換ポリピロール又はそれと他の共役芳香族又はアルケン単位とのコポリマーである。
【００２１】
セパレータ材料（例えば、多孔質セパレータ材料）は、第１電極と第２電極を物理的に分離することを可能にしながら、流体及び／又は帯電種（例えば、電解質）が一の電極から他の電極に動くことも可能にするいずれの材料でもよい。セパレータ材料は、デバイスの性能（例えば、デバイスの充電／放電）と干渉しないように、デバイスの他の要素に化学的に不活性であるように選択され得る。いくつかの場合、セパレータ材料は、紙である。いくつかの場合、セパレータ材料は、ポリマーを含む。例えば、ポリマーは、ポリプロピレン、ポリエチレン、セルロース、ポリアリールエーテル、又はフルオロポリマーを含み得る。いくつかの場合、セパレータ材料は、多孔質セパレータ材料である。
【００２２】
デバイスのいずれかの要素又はその一部は、その要素又はその一部が、例えば、流体によって、容易に横切られる又は浸透されるように、十分に多くの数のポア（孔）又は隙間（割れ目）を有しえる又は多孔質（ポーラス）でありえる。いくつかの場合、多孔質材料は、デバイスの電気活性（電気的に活性）な部分に帯電種の拡散を有利に促進することによってデバイスの性能を向上し得る。いくつかの場合、多孔質材料は、デバイスの電気活性な部分の表面積を増加することによってデバイスの性能を向上し得る。いくつかの態様において、電極の一部は、多孔質に変性することができる。いくつかの態様では、セパレータ材料の少なくとも一部は、多孔質であるように選択され得る。
【００２３】
デバイスは、第１及び第２電極と電気化学的に連絡するように配置された電解質（又は電解液）を更に含むことができる。電解質は、二つの電極間で正に又は負に帯電したイオン又は両方を運ぶことができるいずれの材料であってよく、電極と化学的に相溶すべきである。いくつかの場合、電解質は、高い電荷安定化（安定性）を支持可能なように選択される。いくつかの態様において、電解質は、液体を含む。１の態様において、電解質はイオン液体である。電解質の他の例は、エチレンカーボネート溶液又はプロピレンカーボネート溶液であり、そのいずれかは、式［（Ｒ）４Ｎ＋］［Ｘ−］を有する少なくとも１種の塩を含み、Ｘは、（ＰＦ６）−、（ＢＦ４）−、（ＳＯ３Ｒａ）−、（ＲａＳＯ２−Ｎ−ＳＯ２Ｒａ）、ＣＦ３ＣＯ２−、（ＣＦ３）３ＣＯ−、又は（ＣＦ３）２ＣＨＯ）−であり、Ｒは、アルキルであり、Ｒａは、アルキル、アリール、フッ素化アルキル、又はフッ素化アリールである。いくつかの態様において、アンモニウムイオンの窒素は、環系の一部であり得る。他の態様において、電解質は、例えば、イミダゾリウムカチオン等の窒素がｓｐ２電子配置を有する四級窒素種を含み得る。
【００２４】
いくつかの態様において、電解質は、金属含有種（例えば、金属又は金属イオン）を実質的に有さないように選択することができ、又は電解質の合計の量を基準として、約１％未満、約０．１％未満、約０．０１％未満、約０．００１％未満、又は約０．０００１％未満の金属及び／又は金属イオンを含み得る。いくつかの態様において、電解質は、リチウム含有種又はリチウムイオン含有種を実質的に有さないように選択され得る。いくつかの態様において、電解質は、金属含有種を含まない。
【００２５】
本明細書に記載したいずれかのデバイスを用いる電気エネルギーの保存方法も提供する。例えば、方法は、本明細書に記載したようにデバイスに電界を印加することを含むことができる。いくつかの態様において、デバイスは、約５０ Farad／g、約１００ Farad／g、約１５０ Farad／g、約２００ Farad／g（例えば、約２２０ Farad／g）、約３００ Farad／g、約４００ Farad／g、又はいくつかの場合、約５００ Farad／gの比容量（specific capacitance）（又は特定のキャパシタンス）を示し得る。例えば、デバイスは、約５０Farad／g から約５００Farad／g、約１００ Farad／g から約５００Farad／g、約２００Farad／g から約５００Farad／g、約３００Farad／g から約５００ Farad／g、又は約４００ Farad／g から約５００ Farad／gの範囲の比容量を示し得る。
【００２６】
いくつかの態様において、デバイスは、約５０ kJ／kg、約１００ kJ／kg、約２００ kJ／kg、約３００ kJ／kg、約４００ kJ／kg、約５００ kJ／kg、約６００ kJ／kg、の電気エネルギーを保存することができる。いくつかの態様において、デバイスは、約５０ kJ／kgと約６００kJ／kgの間の電気エネルギーを保存することができる。
【００２７】
いくつかの態様において、デバイスは、約１．５Ｖ、約２．０Ｖ、約２．５Ｖ（例えば、約２．７Ｖ）、約３．０Ｖ、又は約３．５Ｖに充電（又は帯電）される。
【００２８】
本明細書に記載されたデバイス及び方法は、相対的に高い比エネルギー密度（又は特定のエネルギー密度）（specific energy density）を達成することができる。いくつかの態様において、例えば、バッテリー（例えば、リチウム含有又はリチウムイオン含有バッテリー）などの熱力学的還元／酸化ポテンシャルによって制限されるデバイスにより生ずるものを超える比エネルギー密度を、デバイスは達成することができる。本明細書に記載されるデバイスと方法は、類似する材料から製造されるバッテリーに生ずるであろう熱力学的制限を越える個々のセル電圧を供給することができる。いくつかの態様において、デバイスは、電極内のもし存在すればポリアセチレン含有材料及び導電性材料の合計の重量を基準として、約１００ kJ／kg、約２００ kJ／kg、約３００ kJ／kg、約 ４００ kJ／kg、約 500 kJ／kg、又は約６００ kJ／kgの比エネルギー密度を有する。例えば、電極が、導電性材料と置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含む複合材料を含む態様において、比エネルギー密度は、置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーと導電性材料の合計の重量に基づく。
【００２９】
本明細書に記載された少なくともいくつかのデバイスは、電解液電解質と導体の表面のヘルムホルツ二重層で電荷の分離によって達成される電気エネルギーの静電気的保存（１）；及び少なくとも一つの表面でのレドックス反応によって又は電極で可逆的なファラデー電荷移動を生ずる特に吸着されるイオンによって達成される電気エネルギーの電気化学的保存（２）の両方を含むエネルギー保存メカニズムを提供する。
【００３０】
本明細書に記載のデバイスの製造方法も提供する。方法は、例えば、電荷収集基材（charge collector substrate）（例えば、導電性プレート（conducting plate））等の基材の表面に置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含む導電性材料を形成することを含む。方法は、導電性材料と接触するセパレータ材料を配置することを更に含むことができる。例えば、第１基材の表面にポリアセチレン含有ポリマーを含む第１導電性材料を形成すること、及び第１導電性材料と接触するセパレータ材料の第１表面を配置することによって、デバイスを製造することができる。その後、第１導電性材料が第２導電性材料と電気化学的に連絡するように、セパレータ材料の第２の反対の側と接触させて、第２導電性材料を配置することができる。セパレータ材料は、第１及び第２導電性材料を物理的に分離するために配置することもできる。方法は、第１及び第２電極と接触する電解質を配置することを更に含むこともできる。図１Ａ〜Ｂは、本明細書に記載したようなデバイスの模式的態様を示す。
【００３１】
本明細書に記載した導電性材料は、蒸発、直接重合、インクジェット印刷、ドロップキャスティング及びスピンキャスティングを含むキャスティング法などを含む、種々の方法を用いて基材上に形成することができる。いくつかの場合、導電性材料は、固体の形態であり、その後それは、基材上に配置され／組み立てられる。例えば、導電性材料（例えば、ポリアセチレン含有ポリマー）は、粉（パウダー）の形態であり得、基材と他のデバイス要素（例えば、多孔質セパレータ材料）の間に配置される。他の場合、導電性材料は、溶液、分散物（dispersion）又は懸濁物（suspension）を形成するために、流体キャリア又は溶媒と組み合わされ、導電性材料は、キャスティング法（例えば、スピンキャスティング、ドロップキャスティングなど）又は印刷（例えば、インクジェット印刷など）などによって基材上に形成される。例えば、流体キャリアと置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーを含む混合物を供給し、その後フィルム状に形成することができる。いくつかの場合、約０．０１ｍｍから約１ｍｍの範囲の厚さを有するフィルムを、そのような方法を用いて形成することができる。他の場合、ポリアセチレン含有ポリマーを、直接基材上に合成する。
【００３２】
導電性材料を種々の方法で処理して、加工性、物理的及び／又は機械的安定性、及び／又はデバイス性能を向上させることができる。いくつかの場合、導電性材料を、基材上に形成する前に、高圧の印加にさらす。例えば、導電性材料（例えば、ポリアセチレン含有ポリマー）は、粉の形態であってよく、その後、それを水圧機（油圧機）に配置して、ペレット、フィルム、又は他の形状を形成することができる。いくつかの場合、導電性材料を、架橋条件及び／又は溶媒処理にさらすことができる。
【００３３】
本明細書に記載するように、デバイスは、ポリアセチレン含有ポリマーを含むことができる。いくつかの場合、デバイスは、置換又は非置換ポリアセチレンを含む。いくつかの場合、デバイスは、ポリアセチレンを含むコポリマーを含む。ポリマー骨格は、シス二重結合、トランス二重結合、又はそれらの組み合わせを含み得る。いくつかの態様において、ポリマーは、下記構造を含み得る：
【化１】
2015518278.tif 000003
［ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、同じでも異なっていてもよく、各々は、Ｈ、アルキル、ヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロサイクリル、ハロ、シアノ、スルホニル、サルフェート、ホスホニル、ホスフェート、又はカルボニル基（例えば、カルボキシレート、ケトン、例えば、アルキルカルボニル又はアリールカルボニルなど）であり、そのいずれかは場合により置換されていてよく；及びｍとｎは、各々１より大きい］。
【００３４】
いくつかの態様において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、各々Ｈである。いくつかの態様において、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４の少なくとも１は、ハロ（例えば、フッ素）である。
【００３５】
いくつかの態様において、ポリマーは、下記構造を有する：
【化２】
2015518278.tif 000004
［ここで、ｍとｎは、１より大きい］。
【００３６】
いくつかの態様において、ポリマーは、下記構造を有する：
【化３】
2015518278.tif 000005
［ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、同じでも異なっていてもよく、各々は、Ｈ、アルキル、アリール、ハロ、シアノ、スルホニル、サルフェート、ホスホニル、ホスフェート、又はカルボニル基（例えば、カルボキシレート、ケトン、例えば、アルキルカルボニル又はアリールカルボニルなど）であり、そのいずれかは場合により置換されていてよく；及びｍ、ｍ’、ｎ及びｎ’は、各々１より大きい］。
【００３７】
いくつかの態様において、ポリマーは下記構造を有する：
【化４】
2015518278.tif 000006
［ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４は、同じでも異なっていてもよく、各々は、Ｈ、アルキル、アリール、ハロ、シアノ、スルホニル、サルフェート、ホスホニル、ホスフェート、又はカルボニル基（例えば、カルボキシレート、ケトン、例えば、アルキルカルボニル又はアリールカルボニルなど）であり、そのいずれかは場合により置換されていてよく；及びｍ、ｍ’、ｎ、ｎ’及びｏは、各々１より大きい］。
【００３８】
本明細書に記載のいずれかの態様において、ｍ、ｍ’、ｎ、ｎ’及びｏは、同じでも異なっていてもよく、２と１０，０００の間の、又は１０と１０，０００の間、又は１００と１０，０００の間、又は１００と１，０００の間の整数である。ポリアセチレン含有ポリマーの分子量は、約５００と約１，０００，０００の間、又は約５００と約１００，０００の間、又は約１０，０００と約１００，０００の間などでありえる。
【００３９】
本明細書に記載の方法は、置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーの合成を含み得る。いくつかの場合、流体キャリア、例えば、トルエンの存在下合成され得る。例えば、ポリマーをカチオン法（cationic methods）、金属触媒挿入反応（metal catalyzed insertion reaction）、又はメタロシクロブテン中間体（metallocyclobutene intermediates）を介して進む金属アルキリデン反応（metal alkylidene  reaction）（もしアセチレンを二員環アルケンであると考えると開環メタセシス重合（ring opening metathesis polymerization）としても知られている）などを用いて製造することができる。典型的に、モノマー種、又はモノマー種の組み合わせは、ポリマーを製造する反応器内で適切な条件下触媒又は触媒混合物に暴露される。いくつかの場合、モノマー種は、炭素−炭素三重結合を含む。いくつかの場合、モノマー種は、炭素−炭素二重結合を含む。いくつかの場合、モノマー種は、カルボニル又はＣ＝Ｏ基を含む。モノマー種は、気相又は液相でありえ、反応器内で流体キャリア又は溶媒（例えば、有機溶媒）と場合により組み合わされ得る。模式的な態様において、アセチレンガスを、触媒又は触媒混合物を含有する反応器に入れることができる。いくつかの場合、ポリマーを、ゲル状の形態、即ち、溶媒及び／又は他の添加剤で膨張した形態で合成できる。いくつかの場合、ポリマー（例えば、ポリアセチレン）を、基材上に、例えばフィルムとして、直接合成することができる。
【００４０】
いくつかの場合、方法は、炭素−炭素三重結合を含む少なくとも一種のモノマー種を重合して、ポリアセチレン含有ポリマーを形成することを含む。炭素−炭素三重結合は、非置換（例えば、アセチレン）であっても、一又はそれ以上の置換基で置換してもよい。いくつかの場合、モノマー種を追加のモノマーの存在下（例えば、コポリマーを製造するために）重合することができる。追加のモノマー種の例は、一酸化炭素、二硫化炭素などを含む。一組の態様において、一酸化炭素と炭素−炭素三重結合を含むモノマー種を共重合して、アルファ、ベータ−不飽和カルボニル部分を含むポリマーを形成する。
【００４１】
当業者であれば、本明細書に記載したポリマーの合成に使用するために適する触媒又は触媒混合物を選択することができるであろう。触媒は、固体の形態（例えば、粒子）であってよく、又は溶媒と組み合わせて溶液、懸濁物又は分散物を形成してもよい。いくつかの場合、触媒は、金属含有触媒又は触媒混合物である。例えば、触媒又は触媒混合物は、アルミニウム、チタン、タングステン、ルテニウム、ロジウム、モリブデン又はそれらの組み合わせを含むことができる。いくつかの場合、触媒は、チタンとアルミニウムを含む混合物（例えば、チーグラ−ナッタ触媒）であってよい。いくつかの態様において、触媒又は触媒混合物は、ルテニウム、ロジウム、タングステン、又はモリブデンを含むことができる。触媒又は触媒混合物の例は、チーグラ−ナッタ触媒（例えば、ベンジリデン−ビス（トリシクロヘキシルホスフィン）ジクロロ−ルテニウム（グラブス（Grubbs）の第一世代触媒）、ベンジリデン［１，３−ビス（２，４，６−トリメチルフェニル）−２−イミダゾリジニリデン］ジクロロ−（トリシクロヘキシルホスフィン）ルテニウム（グラブスの第二世代触媒）、及びシュロック（Schrock）触媒（例えば、トリス（ｔ−ブトキシ）（２，２−ジメチルプロピリジン）（ＶＩ）タングステン）、から製造される）を含むが、これらに制限されるものではない。
【００４２】
いくつかの場合、触媒又は触媒混合物は、粒子の形態にある。例えば、粒子は、エアロゾル発生（aerosol-generated）触媒粒子でありえる。
【００４３】
いくつかの場合、本明細書に記載したポリマーは、高度に結晶性ポリマーとして製造されえる。いくつかの場合、ポリマーは、実質的に固定された固体状態構造を形成することができる。
【００４４】
追加の成分の存在下、重合ステップを行うことができる。例えば、得られるポリマー材料にわたって、添加剤を分散し又は封入するように、添加剤の存在下、モノマー種を重合することができる。そのような添加剤は、デバイスの性能を向上する、例えば、充電、放電及び／又は充電状態の安定化を向上することができる電気活性材料（例えば、ポリマー）であるように選択することができる。
【００４５】
いくつかの場合、添加剤は、重合後に除去できる不活性の材料であってよい。例えば、添加剤の存在下、モノマー種を重合することができ、添加剤の少なくともいくつかは、重合後に除去されて、多孔質ポリマー材料を製造することができる。いくつかの場合、熱で処理することによって添加剤を除去できる。いくつかの場合、溶媒で処理することによって添加剤を除去できる。
【００４６】
例えば、重合後に除去して多孔質材料を得ることができる相分離ポリマーの存在下、重合を行うことができる。いずれの理論にも拘束されることを意図することなく、デバイスのキャパシタンスは、電極と電解質との間の界面（接触面又はインターフェイス）の表面積に比例し得るので、界面の表面積の増加は、デバイスに保存されるエネルギーの量を増加させることができる。
【００４７】
重合の間に使用しえる添加剤の他の例は、他のポリマー及び／又は修飾材（変性材）（modifier）、例えば、ポリジメチルシロキサン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、シリコーンオイル、鉱油、パラフィン、セルロースのポリマー、ポリブタジエン、ポリネオプロペン、天然ゴム又はポリイミドを含む。
【００４８】
当業者であれば、特定の重合反応に適切な一組の条件を選択することができるであろう。例えば、条件は、種々の反応成分の相互の相溶性（例えば、溶解性）、空気及び／又は水の存在下触媒の安定性、及び／又はモノマー種の化学構造（例えば、触媒、溶媒等の選択）に基づいて選択することができる。置換又は非置換ポリアセチレンを含むポリマーの例示的な合成方法は、例えば、Ｌｉｕ  ｅｔ  ａｌ．，  “Ａｃｅｔｙｌｅｎｉｃ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ：  Ｓｙｎｔｈｅｓｅｓ，  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，  ａｎｄ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，”  Ｃｈｅｍ．  Ｒｅｖ．  ２００９，  １０９，  ５７９９；  ＭａｃＩｎｎｅｓ  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ：  Ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ  ｎ−  ａｎｄ  ｐ−  Ｔｙｐｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｄｏｐｉｎｇ  ｏｆ  Ｐｏｌｙａｃｅｔｙｌｅｎｅ，  （ＣＨ）ｘ，”  Ｊ．Ｃ．Ｓ．  Ｃｈｅｍ．  Ｃｏｍｍ．  １９８１，  ３７１；  ａｎｄ  Ｉｔｏ  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｏｌｙａｃｅｔｙｌｅｎｅ  Ｆｉｌｍ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｓｕｒｆａｃｅ  ｏｆ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ  Ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｚｉｅｇｌｅｒ−Ｔｙｐｅ  Ｃａｔａｌｙｓｔ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ，”  Ｊ．  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  １９７４，  １２，  １１、に記載されており、その文献の内容は、参照することによって、全ての目的のために、全体として、本明細書に組み込まれる。
【００４９】
電極の製造の前及び／又は後で、又は重合ステップの前、間又は後で、ポリアセチレン含有ポリマーを処理して、デバイスの性能、安定性及び／又は他の性質を向上することができる。いくつかの場合、デバイスの電荷保存能力を増進するために、ポリマーを処理することができる。いくつかの場合、ポリマーを処理してポリマー材料を安定化することができる。そのような処理は、ジクロロケテン(Cl2C=C=O)、芳香族ジアゾニウム塩(Ar-N2+)、ジスルフィド(R-S-S-R)、有機塩化硫黄(RS-Cl)、塩化硫黄(SCl2 and S2Cl2)、ＭｎＯ２又はＭｎ（ＯＡｃ）２を含む金属塩及び酸化物、水素化ケイ素（例えば、RnSH4ここで、Ｒは、アルキル、アリール、ビニル、アルコキシ、フェノキシ、カルボキシレート、ｎ＝０〜４）及びジシラン、一又はそれ以上の水素化ケイ素基（例えば、SiH）を有する化合物でオリゴマー及び環状化合物を含み、例えば、ポリジメチルシロキサンとのコポリマーなどの水素化ケイ素を含むポリマー、立体障害のあるフェノールを含むフェノール（例えば、ブチル化水酸化トルエン（ＢＨＴ）及びその誘導体）、及び他のラジカルスカベンジャー（遊離基捕捉剤）を用いる処理を含み得る。例えば、得られるポリマー材料にわたって安定剤が分散するように、安定剤の存在下で、重合ステップを行うことができる。
【００５０】
本明細書に記載される方法は、ポリアセチレン含有ポリマーを含むデバイスと材料の簡単にした製造方法を可能にし得る。いくつかの態様において、ポリアセチレン含有粒子、フィルム又は他の材料の連続形成方法を提供することができる。連続プロセスは、凝縮相（例えば、溶液相）に溶けたモノマーの重合又は気相モノマーの直接重合を含むことができる。
【００５１】
例えば、方法は、種々の反応ゾーンを通って複数の基材を連続的に動かして、ポリアセチレン含有材料を形成することを含みえる。いくつかの場合、基材を第１反応ゾーンに通すことができ、触媒材料（例えば、触媒粒子）を、基材上に形成することができる。その後、触媒材料を含む基材は、モノマー種（例えば、アセチレンガス）を含む第２反応ゾーンを通り得、触媒材料の基材の表面で重合が行われる。そのような方法は、ポリアセチレン含有材料の大量の製造及び／又は相対的に大きな表面積でのポリアセチレン含有材料の形成を可能にしえる。
【００５２】
本明細書では、基材は、電解質と電極を支持することができるいずれの材料であり得る。種々の温度で、要素の分離を防止し、接着を促進するために、デバイスの他の要素の熱膨張係数と同様の熱膨張係数を有するように、基材を選択することができる。いくつかの場合、基材は、例えば、二重層キャパシタ内で電荷の分離を促進することができる材料を含むことができる、即ち、基材は、電荷収集材（charge collector：チャージコレクタ）として機能し得る。基材の例は、金属（例えば、アルミニウム）又は金属含有基材、ポリマー基材、及び炭素系（例えば、炭素、ガラス状炭素、活性炭、グラフェン、グラファイト、カーボンナノチューブなど）基材を含む。基材の寸法は、特定の末端用途（エンドユース）のために望まれるいずれの長さ、幅及び厚さであってよく、四角形（正方形）状の、長方形状の円形状の又は他の形状に成形され得る。 
【００５３】
種々の流体キャリア又は溶媒は、本明細書で記載した態様で使用するために適し得る。いくつかの場合、流体キャリアは、有機溶媒でありえる。いくつかの場合、流体キャリアは、水性溶媒（又は媒体）であり得る。流体キャリア及び溶媒の例は、水、クロロホルム、二酸化炭素、トルエン、ベンゼン、ヘキサン、ジクロロメタン、テトラヒドフラン、エタノール、アセトン又はアセトニトリルを含むが、これらに制限されるものではない。
【００５４】
用語「ポリマー」は、本明細書では、当業界で通常の意味が与えられ、場合によりペンダントの側鎖基を含む骨格（例えば、非共役骨格、共役骨格）を含む伸ばされた（延長された、広げられた又は拡張された）分子構造を意味し、「骨格」とは、ポリマーの最も長い連続する結合経路（bond pathway）をいう。ポリマーは、オリゴマーも含み得る。いくつかの態様において、ポリマーは、非共役ポリマー骨格を含む。いくつかの態様において、ポリマーの少なくとも一部は、共役している。即ち、ポリマーは、電子密度又は電子電荷を伝導することができる少なくとも一部を有し、そこで電子電荷は「非局在化」しているという。いくつかの場合、ポリマーは、π−共役ポリマーであり、共役に参加するｐ−軌道は、隣接する共役ｐ−軌道と十分な重なり（重複）を有することができる。いくつかの場合、ポリマーは、シグマ−共役ポリマーである。一の態様において、骨格の少なくとも一部は、共役している。一の態様において、すべての骨格が共役しており、そのポリマーは「共役ポリマー」という。電子電荷を伝導することができる共役π−骨格を有するポリマーも、「導電性ポリマー」という。いくつかの場合、共役π−骨格は、共役に直接参加する原子の平面によって規定することができ、平面はｐ−軌道の重なりを最大にするｐ−軌道の好ましい配置から生じ、従って、共役と電子伝導（又は導電性）を最大にする。
【００５５】
本明細書では、用語「アルキル」は、飽和脂肪族基の残基をいい、直鎖状アルキル基、枝分かれ状アルキル基、シクロアルキル（アリサイクリック）（環状アルキル又は脂環式アルキル）基、アルキル置換シクロアルキル基及びシクロアルキル置換アルキル基を含む。いくつかの態様において、直鎖状又は枝分かれ状（分枝鎖状）アルキルは、その骨格に３０又はそれより少ない炭素原子を有し得、いくつかの場合、２０又はそれより少ない炭素原子を有しえる。いくつかの態様において、直鎖状又は分枝鎖状アルキルは、１２又はそれより少ない炭素原子をその骨格（例えば、直鎖ではＣ１〜Ｃ１２、分枝鎖ではＣ３〜Ｃ１２）に有し、又はいくつかの場合、６又はそれより少ない、又は４又はそれより少ない炭素原子を有しえる。同様に、いくつかのシクロアルキルは、その環状構造に３〜１０の炭素原子を有し、又はその環状構造に５、６又は７の炭素原子を有する。アルキル基の例は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、シクロプロピル、ブチル、イソブチル、tert-ブチル、シクロブチル、ヘキシル、シクロヘキシルなどを含むが、これらに限定されるものではない。
【００５６】
用語「ヘテロアルキル」は、一又はそれ以上の炭素原子がヘテロ原子で置換された本明細書で記載するようなアルキル基をいう。適するヘテロ原子は、酸素、硫黄、窒素、リンなどを含む。ヘテロアルキル基の例は、アルコキシ、アミノ、チオエステルなどを含むが、これらに限定されるものではない。
【００５７】
用語「アリール」は、芳香族炭素環式基、場合により、置換されており、単環（例えば、フェニル）、複数の環（例えば、ビフェニル）、又は少なくとも１つが芳香族である複数の環の縮環（縮合）（例えば、１，２，３，４−テトラヒドロナフチル、ナフチル、アントリル又はフェナントリル）を有する。即ち、少なくとも１の環は、共役π電子系を有し、他の縮合する（又は隣接する）環は、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アリール及び／又はヘテロサイクリル（又はヘテロ環）であり得る。アリール基は、本明細書では、場合により、置換されて良い。「炭素環式アリール基」は、芳香環上の環の原子が炭素原子であるアリール基をいう。炭素環式アリール基は、単環炭素環式アリール基及び多環式又は縮環化合物（例えば、２又はそれ以上の隣接する環上の原子が、二つの隣接する環と共通する）、例えば、ナフチル基などを含む。
【００５８】
用語「ヘテロアリール」は、環の原子として、少なくとも１のヘテロ原子を含むアリール基をいう。
【００５９】
用語「ヘテロサイクリル（heterocyclyl）」は、環の原子として少なくとも１つのヘテロ原子を含む環式（又は環状）基をいい、いくつかの場合、環の原子として１〜３のヘテロ原子を含み、環の原子の残りは炭素原子である。適するヘテロ原子は、酸素、硫黄、窒素、リンなどを含む。いくつかの場合、ヘテロサイクル（又はヘテロ環）は、３〜１０員環構造でありえ、又はいくつかの場合、３〜７員環構造でありえ、その環状構造は、１〜４のヘテロ原子を含む。用語「ヘテロサイクル（heterocycle）」は、ヘテロアリール基（例えば、芳香族ヘテロサイクル）、飽和ヘテロサイクル（例えば、シクロヘテロアルキル）基、又はそれらの組み合わせを含みえる。ヘテロサイクルは、飽和分子であり得、又は一又はそれ以上の二重結合を含むことができる。いくつかの場合、ヘテロサイクルは、芳香族ヘテロサイクル、例えば、ピロール、ピリジンなどである。いくつかの場合、ヘテロサイクルは、追加の環に取り付けられて、又は縮環して、多環式基を形成することができる。いくつかの場合、ヘテロサイクルは、マクロサイクル（macrocycle）（又は大きな環）の一部であり得る。ヘテロサイクルは、スピロ環基に縮環してもよい。いくつかの場合、ヘテロサイクルは、環の窒素又は炭素を介して化合物に取り付けられてよい。
【００６０】
ヘテロサイクルは、例えば、チオフェン、ベンゾチオフェン、チアントレン（thianthrene）、フラン、テトラヒドロフラン、ピラン、イソベンゾフラン、クロメン（chromene）、キサンテン、フェノキサチイン（phenoxathiin）、ピロール、ジヒドロピロール、ピロリジン、イミダゾール、ピラゾール、ピラジン、イソチアゾール、イソオキサゾール、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、インドリジン、イソインドール、インドール、インダゾール、プリン、キノリジン、イソキノリン、キノリン、フタラジン、ナフチリジン、キノキサリン、キナゾリン、シンノリン、プテリジン、カルバゾール、カルボリン、トリアゾール、テトラゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、イソチアゾール、フェナントリジン、アクリジン、ピリミジン、フェナントロリン、フェナジン、フェナルサジン、フェノチアジン、フラザン、フェノキサジン、ピロリジン、オキソラン、チオラン、オキサゾール、オキサジン、ピペリジン、ホモピペリジン（ヘキサメチレンイミン）、ピペラジン（例えば、Ｎ−メチルピペラジン）、モルホリン、ラクトン、ラクタム、例えば、アゼチジノン及びピロリジノン、スルタム、スルトン、それらの他の飽和及び／又は不飽和誘導体などを含む。ヘテロサイクル環は、本明細書は置換基で一又はそれ以上の位置で場合により置換され得る。いくつかの場合、ヘテロサイクルは、ヘテロ原子の環原子（例えば、窒素）を介して、化合物と結合し得る。いくつかの場合、ヘテロサイクルは、炭素の環原子を介して、化合物と結合し得る。いくつかの場合、ヘテロサイクルは、ピリジン、イミダゾール、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、アクリジン、アクリジン−９−アミン、ビピリジン、ナフチリジン、キノリン、ベンゾキノリン、ベンゾイソキノリン、又はフェナントリジン−１，９−ジアミンなどである。
【００６１】
本明細書では、用語「ハロ」は、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ又は−Ｉをいう。
【００６２】
用語「カルボキシル基」、「カルボニル基」及び「アシル基」は、当業界では認識されており、下記一般式によって示されるような部分を含むことができる：
【化５】
2015518278.tif 000007
［ここで、Ｗは、Ｈ、ＯＨ、Ｏ−アルキル、Ｏ−アルケニル、又はその塩である］。Ｗが、Ｏ−アルキルである場合、式は「エステル」を示す。Ｗが、ＯＨである場合、式は「カルボン酸」を示す。用語「カルボキシレート」は、アニオン性カルボキシル基をいう。一般に、上述の式の酸素原子が硫黄によって置き換えられると、式は、「チオカルボニル」基を示す。Ｗが、Ｓ−アルキルである場合、式は、「チオールエステル」を示す。ＷがＳＨである場合、式は、「チオカルボン酸」を示す。これに対し、Ｗが、アルキル又はアリールである場合、上述の式は、「ケトン」基（例えば、アルキルカルボニル、アリールカルボニルなど）を示す。Ｗが、水素である場合、上述の式は、「アルデヒド」基を示す。
【００６３】
上述の基のいずれかは、場合により置換されていてよい。本明細書では、用語「置換された（又は置換）（substituted）」は、有機化合物の全ての許容される置換基を含むことが考慮されており、「許容される（permissible）」は、当業者に既知の価数の化学の規則に照らしてであることをいう。「置換された」は、置換は安定な化合物を生じ、例えば、それは転位、環化、脱離等による変化を自発的に生じないことを意味するであろう。いくつかの場合、「置換された」は、一般的に本明細書では置換基で水素を置き換えることをいってよい。しかし、本明細書では、「置換された」は、例えば、「置換された」官能基が、置換によって、異なる官能基になるような、分子が同定されるキーとなる極めて重要な官能基の置き換え及び／又は変更を含まない。例えば、「置換されたフェニル基」は、いまだフェニル部分を含まなければならず、この定義により、置換によって変更されて、例えば、ピリジン環になりえない。広範な要旨において、許容される置換基は、有機化合物の非環式及び環式、分枝状及び非分枝状の、炭素環式及びヘテロ環式、芳香族及び非芳香族置換基を含む。説明に役立つ（又は実例となる）置換基は、例えば、本明細書に記載したものを含む。許容可能な置換基は、適する有機化合物のために、一又はそれ以上及び同じ又は異なりえる。本発明の目的のために、窒素等のヘテロ原子は、ヘテロ原子の価数を満足する本明細書に記載の有機化合物の水素置換基及び／又はいずれかの許容可能な置換基を有しえる。
【００６４】
置換基の例は、ハロゲン、アジド、アルキル、アラルキル（芳香アルキル：aralkyl）
、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、ヒドロキシ、アルコキシ、アミノ、ニトロ、スルフヒドリル、イミノ、アミド、ホスホネート、ホスフィネート（ホスフィン酸塩）（phosphinate）、カルボニル、カルボキシル、シリル、エーテル、アルキルチオ、スルホニル、スルホンアミド、ケトン、アルデヒド、エステル、ヘテロサイクリル、芳香族又はヘテロ芳香族部分、−ＣＦ３、−ＣＮ、アリール、アリールオキシ、パーハロアルコキシ、アラルコキシ（芳香アルコキシ：aralkoxy）、ヘテロアリール、ヘテロアリールオキシ、ヘテロアリールアルキル、ヘテロアラルコキシ（ヘテロ芳香アルコキシ）、アジド、アミノ、ハロゲン化物、アルキルチオ、オキソ、アシルアルキル、カルボキシエステル、−カルボキサミド、アシルオキシ、アミノアルキル、アルキルアミノアリール、アルキルアリール、アルキルアミノアルキル、アルコキシアリール、アリールアミノ、アラルキルアミノ、アルキルスルホニル、−カルボキサミドアルキルアリール、−カルボキサミドアリール、ヒドロキシアルキル、ハロアルキル、アルキルアミノアルキルカルボキシ−、アミノカルボキサミドアルキル−、シアノ、アルコキシアルキル、パーハロアルキル、アリールアルコキシアルキルなどを含むが、それらに限定されるものではない。
【実施例】
【００６５】
例及び態様
例 1
下記例は、ポリアセチレンポリマーの製造を述べる。乾燥窒素でパージされた１００ｍＬのシュレンクフラスコに、乾燥トルエン（３０ｍＬ）を加え、その後テトラブトキシチタン（５．２ｇ、１５ｍｍｏｌ）を加えた。トルエン中のトリエチルアルミニウム溶液（３１ｍＬ、１．９Ｍ、６０ｍｍｏＬ）をゆっくり加え、得られた混合物を室温で４時間攪拌して、触媒溶液を形成し、それを窒素下保存した。
【００６６】
別のフラスコに乾燥トルエン（４０ｍＬ）と少量の触媒溶液（０．６ｍＬ）を加えた。ドライアイストラップを通すことで精製したアセチレンガスを、注射針を介して入れた。重合を１６時間継続させ続けた。ポリマーをイソプロパノール中に懸濁させ、沈殿をろ過して収集し、イソプロパノールを用いて洗浄し、減圧して乾燥して、ポリアセチレン（３．４ｇ）を得た。
【００６７】
例 2
下記例では、スーパーキャパシタデバイス（supercapacitor device）を図１Ｂに基づいて組み立てた。負極は、エンジニアード・ファイバーズ・テクノロジー、エルエルシー（Engineered Fibers Technology, LLC）からのスペクトラカーブ活性炭ファブリックタイプ２２２５（Spectracarb Activated Carbon Fabric Type 2225）であった。代表的な実験では、ポリアセチレン（５．９ｍｇ）を細かい粒子に砕き、２．５×２．５ｃｍ２のガラス状炭素の表面の半分に均一に広げ、その後、ポリアセチレンを、一片のろ紙（ワットマン（Whatman）＃６）で完全に覆った。ろ紙の上部に、長方形の形状に切られた炭素布を配置して、ちょうど十分にポリアセチレンの領域を覆った（炭素布の重さは５０ｍｇであった）。炭素布の上部に他の２．５×２．５ｃｍ２の正方形のガラス状炭素を配置した。その後、完成したアセンブリをバインドクリップ（bind clip）を用いて一緒に固定して、その後デバイスの縁を通して電解質（又は電解液）（テトラエチルアンモニウムヘキサフルオロホスフェート、プロピレンカーボネート、及びエチレンカーボネートを、２：１：１の重量比で混合して得られた）を加えた。
【００６８】
例 3
下記の例は、例２で記載したスーパーキャパシタデバイスの性能を説明する。電圧が２．７Ｖに達するまで、一定の電流（０．００２Ａ）で充電し、その後電圧が０に達するまで、一定の電流（０．００２Ａ）で放電することで、デバイスを分析した。デバイスの電圧を充電と放電の過程の間、マイクロ秒間隔で連続的にモニターした。充電／放電過程を３回繰り返した。図３は、最初の３サイクルの間の、電圧と充電状態との関係を示す。デバイスのキャパシタンスは、曲線の両端を通る線の逆数を計算することによって、１．５３として推定された。（図４）  ポリアセチレンに基づく比容量（specific capacitance）は、２５９ｋＦ／ｋｇであると計算された。ポリアセチレンに基づく比エネルギー（specific energy）は、第１放電の間に放出されたエネルギーを統合し（図５、第１放電の間に放出された合計のエネルギーは５．２Ｊ）、ポリアセチレンの質量によってその合計を割ることで計算された。計算された比エネルギー密度は、８８２ｋＪ／ｋｇであった。
【００６９】
例 4
下記の例では、種々の電極材料を製造する。
一の例示的手順では、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のバインダーを用いて、ポリアセチレンフィルムを製造した。代表的手順では、ポリアセチレン（１ｇ）を細かい粉（パウダー）に粉砕し、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ、水中６０％懸濁物、０．１６７ｇ）と混合し、更に水（２ｇ）で希釈した。得られた生地のような材料を圧延装置（rolling mill）で、２００μｍのフィルムに圧延した。その後、得られたフィルムを減圧して乾燥し、スーパーキャパシタデバイスの正極として使用されるべき所望のサイズに切断した。
【００７０】
他の例示の手順では、バインダーを追加することなく、油圧（水圧）プレス（hydraulic press）を用いて、ポリアセチレンフィルムを製造した。代表的な手順では、ポリアセチレン（４ｇ）を細かい粉に粉砕し、５×５ｃｍ２正方形の形状のプレスダイ（プレス型）上に均一に乗せた。１２トンの力を加えて、５×５ｃｍ２ポリアセチレンフィルムを得た。その後、それを、スーパーキャパシタデバイスの電極として使用されるべき所望のサイズに切断した。
【００７１】
他の例示的手順では、バインダーとしてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いて、活性炭フィルムを製造した。代表的手順では、活性炭（２．０ｇ）をポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ、水中６０％懸濁物、０．５ｇ）及び水（４．５ｍＬ）と混合した。得られた混合物を混練して生地のような材料にして、圧延装置で２００μｍのフィルムに圧延した。その後、フィルムをスーパーキャパシタデバイスの電極として使用されるべき所望のサイズに切断した。
【００７２】
例 5
下記の例において、正極としてポリアセチレンフィルムを用いて、シングルセルキャパシタ（single-cell capacitor）を製造した。例４に記載した手順に従って、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）バインダーを用いて、フィルムを製造した。
【００７３】
ポリアセチレンフィルム（１６８．２ｍｇ）、活性炭フィルム（２１３．４ｍｇ）、及びセルロースセパレータを、電解質（１−エチル−３−メチルイミダゾリウム  テトラフルオロボレート）で全て浸して、図６に示すようにアルミニウムホイルを用いて組み立てた。アルミニウムホイル／ポリアセチレンフィルム及びアルミニウムホイル／活性炭フィルムの間の界面は、活性炭粉（パウダー）（各々６．９ｍｇ及び５．１ｍｇ）をまぶして、導電性を高めた。その後、完成したアッセンブリをバインダークリップで一緒に保持される二つのスライドガラスの間でプレスした。
【００７４】
このデバイスの性能を、二つの電極間の電位差が３．５Ｖに達するまで、その後、電流の向きを逆にして、活性炭フィルムからポリアセチレンフィルムに一定の電球を流すことでテストした。最初のサイクルの間に放出されたエネルギーに基づいて、完成したデバイスのエネルギー密度は、６５ｋＪ／ｋｇ（電極上のポリアセチレン材料と炭素の合計の重量に基づいて２４５ｋＪ／ｋｇ）であった。
【００７５】
例 6
下記の例において、正極としてプレスしたポリアセチレンフィルムを用いて、シングルセルキャパシタを製造した。例４に記載した手順に従って、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）バインダーを用いて、フィルムを製造した。ポリテトラフルオロエチレンフィルム、バインダー（１９８．０ｍｇ）、活性炭フィルム（２１７．５ｍｇ）、及びセルロースセパレータ、全てを電解質（１−エチル−３−メチルイミダゾリウム  テトラフルオロボレート）で浸して、図６に基づいて、アルミニウムホイルを用いて組み立てた。アルミニウムホイル／ポリアセチレンフィルム及びアルミニウムホイル／活性炭フィルムの間の界面は、活性炭粉（パウダー）（各々１０．３ｍｇ及び１０．２ｍｇ）をまぶして、導電性を高めた。その後、完成したアッセンブリをバインダークリップで一緒に保持される二つのスライドガラスの間でプレスした。
【００７６】
このデバイスの性能を、二つの電極間の電位差が３．５Ｖに達するまで、その後、電流の向きを逆にして、活性炭フィルムからポリアセチレンフィルムに一定の電球を流すことでテストした。最初のサイクルの間に放出されたエネルギーに基づく完成したデバイスのエネルギー密度は、８１ｋＪ／ｋｇ（電極上のポリアセチレン材料と炭素の合計の重量に基づいて２５６ｋＪ／ｋｇ）であった。
【００７７】
例 7
下記の例において、正極としてポリアセチレンフィルムを用いてマルチセルキャパシタ（multi-cell capacitor）を製造した。三枚のポリアセチレンフィルム（２２０．２ｍｇ、２２７．３ｍｇ及び２１６．８ｍｇ）、三枚の活性炭素フィルム（２１９．９ｍｇ、２４９．５ｍｇ及び２９７．４ｍｇ）及びセルロースセパレータを、全て電解質（１−エチル−３−メチルイミダゾリウム  テトラフルオロボレート）で浸し、それを、図７に従ってアルミニウムホイルを用いて組み立てた。アルミニウムホイル／ポリアセチレンフィルム及びアルミニウムホイル／活性炭フィルムの間の界面は、活性炭粉（パウダー）（９．９〜１１．２ｍｇ）をまぶして、導電性を高めた。その後、完成したアッセンブリをバインダークリップで一緒に保持される二つのスライドガラスの間でプレスした。
【００７８】
このデバイスの性能を、二つの電極間の電位差が３．５Ｖに達するまで、その後、電流の向きを逆にして、活性炭フィルムからポリアセチレンフィルムに一定の電球を流すことでテストした。最初のサイクルの間に放出されたエネルギーに基づく完成したデバイスのエネルギー密度は、６０ｋＪ／ｋｇ（電極上のポリアセチレン材料と炭素の合計の重量に基づいて２４２ｋＪ／ｋｇ）であった。
【００７９】
いくつかの態様、いくつかの要旨を説明したが、当業者であれば、種々の変更、修正、改良が容易に生じることが、理解できるであろう。そのような変更、修正及び改良は、本開示の一部であることが意図されており、本発明の精神及び範囲内にあることが意図される。従って、上述の説明及び図面は例示のみを目的とするものである。
【図１Ａ】
2015518278.tif 000012
【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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