(57)【要約】  電極板及び電極アセンブリ、蓄電池、並びに電極板を備えるキャパシタを提供する。電極板は、少なくとも２つの正極板又は少なくとも２つの負極板、及び上記少なくとも２つの正極板と上記少なくとも２つの負極板との間に挟まれた絶縁膜からなる。電極板は電界強度を向上させることができ、上記電極板を備える蓄電池は、既存の構造を有するバッテリに比べて、充電時間が大幅に削減される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの正極板又は少なくとも２つの負極板、及び前記少なくとも２つの正極板間、又は前記少なくとも２つの負極板間に挟まれた絶縁膜からなる、電極板。
【請求項２】
前記少なくとも２つの正極板のうちの１つ若しくは複数又は前記少なくとも２つの負極板のうちの１つ若しくは複数は、１つ又は複数の金属板と置き換えられ、前記金属板は好ましくは銅板、アルミニウム板又は亜鉛板である、請求項１に記載の電極板。
【請求項３】
前記正極板の厚さは１ｍｍ〜２ｍｍ、好ましくは２ｍｍである、請求項１又は２に記載の電極板。
【請求項４】
前記負極板の厚さは、０．６ｍｍ〜１ｍｍ、好ましくは１ｍｍである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電極板。
【請求項５】
少なくとも２つの正極板、及び前記少なくとも２つの正極板間に挟まれた絶縁膜からなる少なくとも１つの第１の電極板；
少なくとも２つの負極板、及び前記少なくとも２つの負極板間に挟まれた絶縁膜からなる少なくとも１つの第２の電極板；並びに
前記第１の電極板及び前記第２の電極板を隔てるための、前記第１の電極板と前記第２の電極板との間に構成された電極セパレータ
を備える、電極アセンブリ。
【請求項６】
前記少なくとも２つの正極板のうちの１つ若しくは複数又は前記少なくとも２つの負極板のうちの１つ若しくは複数は、１つ又は複数の金属板と置き換えられ、前記金属板は好ましくは銅板、アルミニウム板又は亜鉛板である、請求項５に記載の電極板。
【請求項７】
前記第１の電極板及び前記第２の電極板は交互に配設される、請求項５又は６に記載の電極アセンブリ。
【請求項８】
前記第１の電極板は、前記２つの正極板及び前記２つの正極板間に挟まれた絶縁膜からなる、請求項５〜７のいずれか１項に記載の電極アセンブリ。
【請求項９】
前記第２の電極板は、前記２つの負極板及び前記２つの負極板間に挟まれた絶縁膜からなる、請求項５〜８のいずれか１項に記載の電極アセンブリ。
【請求項１０】
前記第１の電極板の数はｎ個、前記第２の電極板の数はｎ個又はｎ＋１個であり、ここでｎはゼロ以外の整数である、請求項５〜９のいずれか１項に記載の電極アセンブリ。
【請求項１１】
前記第１の電極板の正極板の厚さは１ｍｍ〜２ｍｍ、好ましくは２ｍｍである、請求項５〜１０のいずれか１項に記載の電極アセンブリ。
【請求項１２】
前記第２の電極板の負極板の厚さは０．６ｍｍ〜１ｍｍ、好ましくは１ｍｍである、請求項５〜１１のいずれか１項に記載の電極アセンブリ。
【請求項１３】
前記電極セパレータの厚さは０．２５〜１ｍｍ、好ましくは０．７５ｍｍである、請求項５〜１２のいずれか１項に記載の電極アセンブリ。
【請求項１４】
前記第１の電極板と前記第２の電極板との間の距離は０．２５ｍｍ〜１ｍｍ、好ましくは０．７５ｍｍである、請求項５〜１３のいずれか１項に記載の電極アセンブリ。
【請求項１５】
請求項５〜１４のいずれか１項に記載の電極アセンブリ、電解質溶液、並びに前記電極アセンブリ及び前記電解質を貯蔵するための電池ケースを備える、蓄電池。
【請求項１６】
少なくとも２つの正極板、及び前記少なくとも２つの正極板間に挟まれた絶縁膜からなる少なくとも１つの第１の電極板；
少なくとも２つの負極板、及び前記少なくとも２つの負極板間に挟まれた絶縁膜からなる少なくとも１つの第２の電極板；並びに
前記第１の電極板及び前記第２の電極板を隔てるための、前記第１の電極板と前記第２の電極板との間に構成された誘電体
を備える、キャパシタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極板及び電極アセンブリ、蓄電池、並びに電極板を備えるキャパシタに関する。
【背景技術】
【０００２】
環境保全及び省エネルギに対する認識が深まるにつれて、非常に大きな市場可能性を有する新エネルギ電気車両が急速に開発されてきている。一方、太陽エネルギ産業の進展は蓄電池に対する膨大な需要を生み出している。また、従来のオートバイをバッテリ式オートバイに変更する顕著な傾向もある。以上は全てバッテリ産業全体を繁栄させるものである。
【０００３】
リチウムイオン蓄電池は、環境に優しく高効率であるため、蓄電池産業の今後の方向性を担うものであるが、高コストであることや原料の不足により、開発のスピード及び規模が制限されている。鉛酸蓄電池は、汚染力が強く低効率な蓄電池の代表であり、よって開発が制限されているが、鉛酸蓄電池はその使用コストが低いことから、依然として市場の大部分を占めている。従って、蓄電池に関するいずれの技術革新も実際に非常に重要である。
【０００４】
一般的なリチウムイオン蓄電池、鉛酸蓄電池、ニッケル金属水素化物蓄電池等は、様々な電気発生メカニズムに基づいて様々な材料から製造され、様々な貯蔵容量を有するが、これらは充電時間が長い（一般に８時間超）という共通の特徴を有している。この長い充電時間は、蓄電池産業全体の開発にとって技術的な障害となっている。従って高速充電は、蓄電池産業全体にとってかなり有意義である。
【０００５】
現在のところ、高速充電に関する研究は、電池充電器から解決方法を得ようとしている。Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ  Ｔｉａｎｈｏｎｇ  Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製のＴＨ０４−４８／２５Ａスマートハイフリクエンシーパルスチャージャ（ｓｍａｒｔ  ｈｉｇｈ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｐｕｌｓｅ  ｃｈａｒｇｅｒ）を代表とするいくつかの功績があるが、それらは全てエネルギ消費の高い充電であり、これはそれらが、充電に関する難点の原因となる根本的な問題を解決していないことを示している。例えば「スーパーキャパシタ」であるバッテリ構造の態様についていくつかの調査がなされている。この調査は静電容量の増大という側面から行われ、高速充電に要求される条件は高電流である。中国工程院の一員であるＧｕｏｔａｉ  Ｚｈｏｕが指揮した「高エネルギニッケル炭素スーパーキャパシタ」の研究が代表的である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、電極及び電極アセンブリ、蓄電池、並びに電極板を備えるキャパシタを提供するための電極配置の構造から派生する。本発明の電極板は電界強度を増大させることができる。上記電極板を備える蓄電池は、既存の構造を有するバッテリに比べて充電時間が大幅に短い。
【０００７】
本発明の技術的解決法は以下の通りである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ある態様では、本発明は、少なくとも２つの正極板又は少なくとも２つの負極板、及び上記少なくとも２つの正極板間又は上記少なくとも２つの負極板間に挟まれた絶縁膜からなる電極板を提供する。
【０００９】
好ましくは、少なくとも２つの正極板のうちの１つ若しくは複数又は少なくとも２つの負極板のうちの１つ若しくは複数は、１つ又は複数の金属板で構成され、金属板は好ましくは銅板、アルミニウム板又は亜鉛板である。
【００１０】
好ましくは、正極板の厚さは１ｍｍ〜２ｍｍ、好ましくは２ｍｍである。
【００１１】
好ましくは、負極板の厚さは、０．６ｍｍ〜１ｍｍ、好ましくは１ｍｍである。
【００１２】
別の態様では、本発明は：
少なくとも２つの正極板、及び上記少なくとも２つの正極板間に挟まれた絶縁膜からなる少なくとも１つの第１の電極板；
少なくとも２つの負極板、及び上記少なくとも２つの負極板間に挟まれた絶縁膜からなる少なくとも１つの第２の電極板；並びに
第１の電極板及び第２の電極板を隔てるための、第１の電極板と第２の電極板との間に構成された電極セパレータ
を備える電極アセンブリを提供する。一般的な電極セパレータは、酸吸収紙又はアルカリ吸収紙であり、これらは電解質溶液を吸収するために使用できる。
【００１３】
好ましくは、上述の電極アセンブリにおいて、少なくとも２つの正極板のうちの１つ若しくは複数又は少なくとも２つの負極板のうちの１つ若しくは複数は、１つ又は複数の金属板で構成され、金属板は好ましくは銅板、アルミニウム板又は亜鉛板である。好ましくは、第１の電極板及び第２の電極板は交互に配設される。
【００１４】
好ましくは、第１の電極板は、２つの正極板及び上記２つの正極板間に挟まれた絶縁膜からなる。この絶縁膜は可能な限り薄く、ナノスケールの膜、マイクロスケールの膜、ミリスケールの膜を使用でき、例えば通常のプラスチック・ラップフィルムを耐酸性絶縁膜として使用できる。
【００１５】
好ましくは、第２の電極板は、２つの負極板及び上記２つの負極板間に挟まれた絶縁膜からなる。２つの負極板間で使用する絶縁膜は、２つの正極板間で使用する絶縁膜と同じである。
【００１６】
好ましくは、第１の電極板の数はｎ個、第２の電極板の数はｎ個又はｎ＋１個であり、ここでｎはゼロ以外の正の整数である。第２の電極板は第１の電極板１セット多く、安全上の理由から、第１の電極板の両側、即ち第１の電極板の外側に設置される。
【００１７】
好ましくは、第１の電極板の正極板の厚さは１ｍｍ〜２ｍｍ、好ましくは２ｍｍである。
【００１８】
好ましくは、第２の電極板の負極板の厚さは０．６ｍｍ〜１ｍｍ、好ましくは１ｍｍである。
【００１９】
好ましくは、電極セパレータの厚さは０．２５〜１ｍｍ、好ましくは０．７５ｍｍである。
【００２０】
好ましくは、第１の電極板と第２の電極板との間の距離は０．２５ｍｍ〜１ｍｍ、好ましくは０．７５ｍｍである。この距離は板の厚さを除いた距離である。
【００２１】
上記の電極アセンブリを備える蓄電池を提供する。ここでこの蓄電池は、上記電極アセンブリ、電解質溶液並びに上記電極アセンブリ及び上記電解質溶液を貯蔵するための電池ケースを備える。
【００２２】
更に別の態様では、本発明は：
少なくとも２つの正極板、及び上記少なくとも２つの正極板間に挟まれた絶縁膜からなる少なくとも１つの第１の電極板；
少なくとも２つの負極板、及び上記少なくとも２つの負極板間に挟まれた絶縁膜からなる
少なくとも１つの第２の電極板；並びに
第１の電極板と第２の電極板との間に構成された誘電体
を備えるキャパシタを提供する。
【００２３】
実際、キャパシタの基本構造は２つの平行な金属板であり、ここで一方は正電極として機能し、他方は負電極として機能し、誘電体がこれらの間に挟まれる。本発明のキャパシタの基本構造は、２つの平行な金属板（間で絶縁されている）が電極を形成し、このような電極が２つ平行に配設され、一方は正電極として機能し、他方は負電極として機能し、誘電体がこれらの間に挟まれるというものである。
【００２４】
本発明を以下に詳細に説明する。
【００２５】
本発明の電極アセンブリは、「ＡＡＢＢ」という基本構造及び「ＡＡＢＢＡＡＢＢ」の反復配置という空間構造を有する、二重板同極電極アセンブリである。同じ電荷は反発し、反対の電荷は引き合うという原理に従って、電極アセンブリにおいて、一方の正極板及び他方の正極板又は一方の負極板及び他方の負極板は比較的近くに配設されるが、正極板と負極板との間の電界強度が同じ電圧及び電流条件下で二倍となるように、間で絶縁されている。
【００２６】
図１〜４に示すように、図１は単板電極の電界を示す概略図であり、ここで板の両側の電界強度は等しい。図２は二重板電極の電界を示す概略図であり、ここで板の一方の側の電界強度はゼロであるが、他方の側の電界強度は二倍となっている。図３は通常の正及び負の単板電極を組み合わせた場合の電界を示す概略図であり、ここで電界強度分布は変化しない。図４は正及び負の二重板を「ＡＡＢＢ」構造で組み合わせた場合の電界強度を示す概略図である。正電極と負電極との間の電界強度の増大により電荷の生成を促進でき、同時に電荷密度を増大させることもでき、これが「スーパーキャパシタ」が基礎とする基本原理である。「ＡＡＢＢ」構造は一対の正電極及び負電極を備える基本反応ユニット並びに基本反応ユニットの外側に設置される同極板からなる。
【００２７】
本発明の電極アセンブリは、電極板を並列、直列、又は並列接続と直列接続とを組み合わせた様式で接続することにより、様々な蓄電池又はキャパシタとすることができる。
【００２８】
一実施形態では、本発明は、上述の電極アセンブリを備える高効率高速充電蓄電池を提供する。蓄電池は以下の構成要素からなる：１．陽極板；２．負極板；３．セパレータ紙；４．電解質溶液（又は固体電解質）；５．絶縁膜；６．電池ケース：７．母線；８．端子；９．電池カバー；１０．密封剤。一方の正極板は他方の正極上に重なっており、その間に２つの正極板を完全に隔てる絶縁膜を有する。一方の負極板は他方の負極板上に重なっており、その間に２つの負極板を完全に隔てる絶縁膜を有する。電解質溶液又は固体電解質が正極板と負極板との間に追加され、正極板と負極板とはセパレータ紙で隔てられる。並列接続か直列接続かを問わず、正電極及び負電極は、正‐正負‐負正‐正負‐負の順序の反復配置で配設される。
【００２９】
本発明の蓄電池及び通常の蓄電池が有する共通の特徴として、以下が挙げられる：
通常の鉛酸蓄電池の正極板及び負極板と、本発明の鉛酸蓄電池に使用する正極板及び負極板とは完全に同一であり；通常のアルカリ蓄電池の正極板及び負極板と、本発明のアルカリ蓄電池に使用する正極板及び負極板とは完全に同一であり；通常のリチウムイオン蓄電池の正極板及び負極板と、本発明のリチウムイオン蓄電池に使用する正極板及び負極板とは完全に同一であり；通常の有機溶媒系蓄電池の正極板及び負極板と、本発明の有機溶媒系蓄電池に使用する正極板及び負極板とは完全に同一であり；通常の無機固体系蓄電池の正極板及び負極板と、本発明の無機固体系蓄電池に使用する正極板及び負極板とは完全に同一であり；通常のニッケル金属水素化物蓄電池の正極板及び負極板と、本発明のニッケル金属水素化物蓄電池に使用する正極板及び負極板とは完全に同一であり；通常の絶縁膜以外の全ての構成要素に使用する材料と、様々な特性を有する初期の蓄電池に使用する材料とは完全に同一である。
【００３０】
本発明の蓄電池の特徴と通常の蓄電池の特徴との違いとして、以下が挙げられる：
本発明の一方の正極板と他方の正極板との間、及び一方の負極板と他方の負極板との間には絶縁膜が使用され、鉛酸蓄電池に使用する絶縁膜は耐酸性絶縁膜であり；アルカリ蓄電池に使用する絶縁膜は耐アルカリ性絶縁膜であり；有機溶媒系蓄電池に使用する絶縁膜は耐有機溶媒性絶縁膜であり；無機固体系蓄電池に使用する絶縁膜は無機固体を封止するための絶縁膜である。
【００３１】
構造：正極板及び負極板の配設順序は、元の「正‐負  正‐負の反復配置」から「正‐正  負‐負  正‐正  負‐負の反復配置」へと変わり、ここで一方の正極板及び他方の正極板又は一方の負極板及び他方の負極板は、絶縁膜によって完全に隔てられる。正極板及び負極板が同じ反応ユニット内に同時に存在できる元の配置は、正極板の各対及び負極板の各対が個別の反応ユニットとして機能する配置へと変わり、これは母線によって並列又は直列に接続できる。
【００３２】
原理：同じ電荷は反発し、反対の電荷は引き合う。同極の電極が近ければ近いほど、斥力及び極性は強くなる。極性が強化された正電極と負電極との間の電界強度は最大であり、最大電界強度は最高のイオン化効果をもたらす。このような構造を様々な蓄電池に適用することで高効率な高速充電をもたらすことができ、このような構造をキャパシタに適用することで高周波回路における高速充電をもたらすことができる。
【００３３】
スーパーキャパシタとの類似点：これらは両方とも、高速充電を達成するために電極板構造を変えることにより、作用電界強度を増大させるものである。
【００３４】
スーパーキャパシタと構造的に異なる点：
スーパーキャパシタは、同じ反応ユニット内の同じ極性を有する２つの電極に挿入されるものであり、ここで２つの電極上の各電流強度は強さにおいて有意に異なる。つまり、強い電界強度が弱い電界強度を包含する二重層電極によって、電界強度の増大という目的が達成される。一方で本発明は、電界強度を反応ユニットが最大に達する範囲内の電界強度とするために、同じ電荷の斥力から生成される極めて大きなバイアス場を利用することにより、反応ユニットの外側の正電極と負電極との間に、電界重ね合わせ効果ユニットをもたらすものである。
【００３５】
スーパーキャパシタとの関係：スーパーキャパシタの構造及び原理と比較すると、本発明はより制御可能な電界強度を有し、またスーパーキャパシタに対応しており、これにより電界強度がより大きな値に達する。
【００３６】
中国工程院の一員であるＧｕｏｔａｉ  Ｚｈｏｕは、２０１１年６月にニッケル炭素スーパーキャパシタ蓄電池の開発に成功した。ニッケル炭素スーパーキャパシタ蓄電池は二倍の貯蔵容量を有し、７秒以内に完全に充電でき、世界的に首位を、国内では最高位を占めている。しかしながら、バッテリの動作条件は高い電流を必要とし、最大電流は最大２，０００Ａである。本発明は構造から電界強度の増大を達成し、従って２Ａの低い電流下で高速充電を完了させる。本発明は、その構造においてスーパーキャパシタの原理とは本質的に異なる点を有し、一方で、本発明の構造原理及びスーパーキャパシタの原理は相互に排他的なものではなく、互いに適合できる。即ち、２つの技術を同時に使用でき、理論的効果から推測して、これは既存のスーパーキャパシタの成果を新たな高みに押し上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、単板電極の電界を示す概略図である。
【図２】図２は、二重板電極（２つの板の間に絶縁膜が挿入されている）の電界を示す概略図である。
【図３】図３は、通常の正極単板と負極単板とを組み合わせた場合の電界を示す概略図である。
【図４】図４は、正極二重板と負極二重板とを「ＡＡＢＢ」構造で組み合わせた場合（２つの板の間に絶縁膜が挿入されている）の電界を示す概略図である。
【図５】図５は、単電極の対を「ＡＢ」構造で組み合わせたものを有する蓄電池である。
【図６】図６は、単電極の対を「ＡＡＢＢ」構造で組み合わせたものを有する蓄電池である。
【図７】図７は、二重電極の対を「ＡＢ」構造で直列に組み合わせたものを有する蓄電池である。
【図８】図８は、二重電極の対を「ＡＡＢＢ」構造で直列に組み合わせたものを有する蓄電池である。
【図９】図９は、二重電極の対を「ＡＢ」構造で並列に組み合わせたものを有する蓄電池である。
【図１０】図１０は、二重電極の対を「ＡＡＢＢ」構造で並列に組み合わせたものを有する蓄電池である。
【図１１】図１１は、六重電極の対を「ＡＢ」構造で並列に組み合わせたものを有する蓄電池である。
【図１２】図１２は、六重電極の対を「ＡＡＢＢ」構造で並列に組み合わせたものを有する蓄電池である。
【図１３】図１３は、六重電極の対を「ＡＢ」構造で直列に組み合わせたものを有する蓄電池である。
【図１４】図１４は、六重電極の対を「ＡＡＢＢ」構造で直列に組み合わせたものを有する蓄電池である。  ここで図中の矢印は、充電電極への接続を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
実施例１
１．実験室設備及び材料
正極板：厚さ２ｍｍ、Ｙｏｎｇｊｉ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ  Ｆｉｒｍ（宝山区、上海）から入手可能；
負極板：厚さ１ｍｍ、Ｙｏｎｇｊｉ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ  Ｆｉｒｍ（宝山区、上海）から入手可能；
電極セパレータ：酸吸収紙、厚さ０．７５ｍｍ、Ｙｏｎｇｊｉ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ  Ｆｉｒｍ（宝山区、上海）から入手可能；
蓄電池：“Ｇｏｌｄｅｎ  Ｐｏｗｅｒ”の商品名の電気モペット専用の電池、モデル：ＪＤＬ１２Ｖ１４Ａｈ  （５ＨＲ）、６−ＤＺＭＪ−１２、Ｙｏｎｇｊｉ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ  Ｆｉｒｍ（宝山区、上海）から入手可能；
電解質溶液：硫酸溶液、Ｙｏｎｇｊｉ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ  Ｆｉｒｍ（宝山区、上海）から入手可能；
マルチメータ：Ｕｎｉ−Ｔｒｅｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社（上海、中国）製ＵＴ３９シリーズ掌サイズデジタルマルチメータ（ＵＴ３０  Ｓｅｒｉｅｓ  Ｐａｌｍ−Ｓｉｚｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｕｌｔｉｍｅｔｅｒ）；
充電器：Ｓｈａｎｇｈａｉ  Ｊｉｎｑｉａｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製ＨＷ−１再生式電池用高速充電セット（ＨＷ−１  Ｓｍａｒｔ  Ｃｈａｒｇｉｎｇ  Ｓｅｔ  ｆｏｒ  Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅ  Ｂａｔｔｅｒｙ）；
放電器：Ｂｅｉｊｉｎｇ  Ａｏｄａｎ  Ｓｃｉ．  ＆  Ｔｅｃｈ．  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ社製ＤＳＣ１５０放電器（ＤＳＣ１５０  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅｒ）；
絶縁膜：通常の食品用プラスチック・ラップフィルムから実験室で加工した；
銅板及びアルミニウム板：外部から購入し、その後実験室で加工した；
数個のワニクリップ及び数本のワイヤ：外部から購入し、その後実験室で接続した；
異なるサイズの複数のバイス：外部から購入し、その後実験室で加工及び設置した。
【００３９】
２．実験の説明
正極板と負極板との間の距離は３．７５ｍｍ（板の厚さを含む）であった。一貫して同じ距離を保証するために、正極板及び負極板を、距離を調節するためのワニクリップでクランプ留めした。時間測定は、これが方向性実験であることを主に考慮して、最も近い分に丸めた。
【００４０】
３．実験の手順及び結果
鉛ペースト製の正極板及び負極板は、液体が存在しない場合に圧力がかかるとひび割れやすいため、実験の有効性を保証するために、実験では銅板又はアルミニウム板を外板として使用した。
【００４１】
（１）「ＪＤＬ１２Ｖ１４Ａｈ（５ＨＲ）、６−ＤＺＭＪ−１２」鉛酸蓄電池を充電器で完全に充電し、続いてマルチメータを用いて電流及び電圧を測定した。次に放電器を用いて、安全値を超えるレベルまで蓄電池を放電させ、その後１２Ｖ２Ａでの定電流充電に供した。蓄電池が完全に充電されたときに、電流、電圧、充電時間を記録した。その後蓄電池を、最初に記録された値まで再び放電させた。このアッセイは、上記の蓄電池が良好な条件で作動したことを証明した。
【００４２】
使用のために蓄電池を切断したが、板は無傷の状態に保った。
【００４３】
（２）単電極の対の比較
正電極板及び負電極板のセットを図５に従って組み立てた。これを２Ｖ０．３Ａでの定電流充電に供し；蓄電池が完全に充電されたときに、電流、電圧、充電時間を記録し；その後蓄電池を最初に記録された値まで再び放電させた。上記の手順を２０回繰り返した。
【００４４】
図５において、正極板と同じ面積を有する一片の銅板を正極板の外側に設置して正極板と位置合わせし、絶縁膜を正極板と銅板との間に挟んだ。同様に、一片のアルミニウム板を負極板の外側に同じ条件で設置した。正電極板及び負電極板のセットを図６に従って組み立てた。これを２Ｖ０．３Ａでの定電流充電に供し；蓄電池が完全に充電されたときに、電流及び電圧を記録し；その後蓄電池を再び放電させた。上記の手順を２０回繰り返した。
【００４５】
結果：図５に示す構造に関して、最大充電時間は８時間１７分までであり、最小８時間５分であった。従って平均充電時間は８時間１０分であった。図６に示す構造に関して、最大充電時間は３７分であり、最小充電時間は３１分であった。従って、平均充電時間は３５分であった。
【００４６】
結論：「ＡＡＢＢ」単電極対構造の充電時間は、「ＡＢ」単電極対構造の充電時間よりも平均して１４．０６倍早かった。
【００４７】
（３）直列における二重電極の対の比較
正電極板及び負電極板のセットを図７に従って組み立てた。これを４Ｖ０．３Ａでの定電流充電に供し；蓄電池が完全に充電されたときに、電流、電圧、充電時間を記録し；その後蓄電池を再び放電させた。上記の手順を２０回繰り返した。
【００４８】
図８に示す通り、正極板と同じ面積を有する一片の銅板を正極板の外側に設置して正極板と位置合わせし、絶縁膜を正極板と銅板との間に挟んだ。同様に、一片のアルミニウム板を負極板の外側に同じ条件で設置した。これを４Ｖ０．３Ａでの定電流充電に供し；蓄電池が完全に充電されたときに、電流及び電圧を記録し；その後蓄電池を再び放電させた。上記の手順を２０回繰り返した。
【００４９】
結果：図７に示す構造に関して、最大充電時間は８時間３８分であり、最小充電時間は８時間２５分であった。従って平均充電時間は８時間３０分であった。図８に示す構造に関して、最大充電時間は３７分であり、最小充電時間は３２分であった。従って平均充電時間は３５分であった。
【００５０】
結論：直列における「ＡＡＢＢ」二重電極対構造の充電時間は、直列における「ＡＢ」二重電極対構造の充電時間よりも平均して１４．６５倍早かった。
【００５１】
（４）並列における二重電極の対の比較
正極電板及び負電極板のセットを図９に従って組み立てた。これを２Ｖ０．６Ａでの定電流充電に供し；蓄電池が完全に充電されたときに、電流、電圧、充電時間を記録し；その後蓄電池を再び放電させた。上記の手順を２０回繰り返した。
【００５２】
図１０（正極板及び負極板をそれぞれ２つの反応タンクに配置した）に示す通り、正極板と同じ面積を有する一片の銅板を正極板の外側に設置して正極板と位置合わせし、絶縁膜を正極板と銅板との間に挟んだ。同様に、一片のアルミニウム板を負極板の外側に同じ条件で設置した。これを２Ｖ０．６Ａでの定電流充電に供し；蓄電池が完全に充電されたときに、電流及び電圧を記録し；その後蓄電池を再び放電させた。上記の手順を２０回繰り返した。
【００５３】
結果：図９に示す構造に関して、最大充電時間は８時間１７分であり、最小充電時間は８時間１１分であった。従って平均充電時間は８時間１３分であった。図１０に示す構造に関して、最大充電時間は３６分であり、最小充電時間は３４分であった。従って平均充電時間は３５分であった。
【００５４】
結論：並列における「ＡＡＢＢ」二重電極対構造の充電時間は、並列における「ＡＢ」二重電極対構造の充電時間よりも平均して１４．１５倍早かった。
【００５５】
（５）並列における六重電極の対の比較
正電極板及び負電極板のセットを図１１に従って組み立てた。これを２Ｖ１．８Ａでの定電流充電に供し；蓄電池が完全に充電されたときに、電流、電圧、充電時間を記録し；その後蓄電池を再び放電させた。上記の手順を２０回繰り返した。
【００５６】
図１２に示す通り、正極板と同じ面積を有する一片の銅板を各正極板の外側に設置して正極板と位置合わせし、絶縁膜を正極板と銅板との間に挟んだ。同様に、一片のアルミニウム板を負極板の外側に同じ条件で設置した。これを２Ｖ１．８Ａでの定電流充電に供し；蓄電池が完全に充電されたときに、電流及び電圧を記録し；その後蓄電池を再び放電させた。上記の手順を２０回繰り返した。
【００５７】
結果：図１１に示す構造に関して、最大充電時間は８時間４０分であり、最小充電時間は８時間３０分であった。従って平均充電時間は８時間３７分であった。図１２に示す構造に関して、最大充電時間は３７分であり、最小充電時間は３４分であった。従って平均充電時間は３５分であった。
【００５８】
結論：並列における「ＡＡＢＢ」六重電極対構造の充電時間は、並列における「ＡＢ」六重電極対構造の充電時間よりも平均して１４．８倍早かった。
【００５９】
（６）直列における六重電極の対の比較
正電極板及び負電極板のセットを図１３に従って組み立てた。これを１２Ｖ０．３Ａでの定電流充電に供し；蓄電池が完全に充電されたときに、電流、電圧、充電時間を記録し；その後蓄電池を再び放電させた。上記の手順を２０回繰り返した。
【００６０】
図１４に示す通り、正極板と同じ面積を有する一片の銅板を各正極板の外側に設置して正極板と位置合わせし、絶縁膜を正極板と銅板との間に挟んだ。同様に、一片のアルミニウム板を負極板の外側に同じ条件で設置した。これを１２Ｖ０．３Ａでの定電流充電に供し；蓄電池が完全に充電されたときに、電流及び電圧を記録し；その後蓄電池を再び放電させた。上記の手順を２０回繰り返した。
【００６１】
結果：図１３に示す構造に関して、最大充電時間は９時間０２分であり、最小充電時間は８時間４５分であった。従って平均充電時間は８時間５２分であった。図１４に示す構造に関して、最大充電時間は３６分であり、最小充電時間は３４分であった。従って平均充電時間は３５分であった。
【００６２】
結論：直列における「ＡＡＢＢ」六重電極対構造の充電時間は、直列における「ＡＢ」六重電極対構造の充電時間よりも平均して１５．２７倍早かった。
【００６３】
４．実験の概要
上記の実験から以下を学ぶことができる：「ＡＡＢＢＡＡＢＢ」反復電極対構造は、蓄電池の充電時間に関して、従来の「ＡＢＡＢ」反復電極対構造より、より大きな利点を有し；正電極及び負電極の２倍の電界強度は、蓄電池における電荷発生に有意な影響を与え；「ＡＡＢＢ」反復構造を利用することにより、高効率かつ迅速な充電を達成できた。
【００６４】
なお、「ＡＡＢＢ」反復構造は、実験の記録によると、高速充電中にわずかなコストしか要さず、一般的な構造を備える蓄電池よりはるかに高い短絡回路電流を有し、これは我々に、蓄電池容量を向上させるための新たなアプローチを提供する。
【００６５】
本発明による電極板及び電極アセンブリ、蓄電池、並びに電極板を備えるキャパシタを以上に詳細に説明した。本明細書では、特定の実施例を通して本発明の原理及び実施形態を説明しており、上記の実施例の記載は本発明の方法及びその中心概念の理解を助けることのみを意図したものである。当業者は、本発明の原理から逸脱することなく、多数の改良及び改変を行うことができ、またこのような改良及び改変は本発明の請求項の保護範囲に該当することに留意されたい。
【図１】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年11月27日(2014.11.27)
【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】
少なくとも２つの正極板、及び前記少なくとも２つの正極板間に挟まれた絶縁膜からなる少なくとも１つの第１の電極板；
少なくとも２つの負極板と、前記少なくとも２つの負極板間に挟まれた絶縁膜とからなる少なくとも１つの第２の電極板；並びに
前記第１の電極板及び前記第２の電極板を隔てるための、前記第１の電極板と前記第２の電極板との間に構成された電極セパレータ
を備え、
前記第１の電極板及び前記第２の電極板は交互に配設されている、電極アセンブリ。
【請求項２】
前記少なくとも２つの正極板のうちの１つ若しくは複数又は前記少なくとも２つの負極板のうちの１つ若しくは複数は、１つ又は複数の金属板とで構成され、前記金属板は好ましくは銅板、アルミニウム板又は亜鉛板である、請求項１に記載の電極アセンブリ。
【請求項３】
前記第１の電極板は、前記２つの正極板及び前記２つの正極板間に挟まれた絶縁膜からなる、請求項１又は２に記載の電極アセンブリ。
【請求項４】
前記第２の電極板は、前記２つの負極板及び前記２つの負極板間に挟まれた絶縁膜からなる、請求項１又は２に記載の電極アセンブリ。
【請求項５】
前記第１の電極板の数はｎ個、前記第２の電極板の数はｎ個又はｎ＋１個であり、ここでｎはゼロ以外の正の整数である、請求項１又は２に記載の電極アセンブリ。
【請求項６】
前記第１の電極板の正極板の厚さは１ｍｍ〜２ｍｍ、好ましくは２ｍｍである、請求項１又は２に記載の電極アセンブリ。
【請求項７】
前記第２の電極板の負極板の厚さは０．６ｍｍ〜１ｍｍ、好ましくは１ｍｍである、請求項１又は２に記載の電極アセンブリ。
【請求項８】
前記電極セパレータの厚さは０．２５〜１ｍｍ、好ましくは０．７５ｍｍである、請求項１又は２に記載の電極アセンブリ。
【請求項９】
前記第１の電極板と前記第２の電極板との間の距離は０．２５ｍｍ〜１ｍｍ、好ましくは０．７５ｍｍである、請求項１又は２に記載の電極アセンブリ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の電極アセンブリ、電解質溶液、並びに前記電極アセンブリ及び前記電解質溶液を貯蔵するための電池ケースを備える、蓄電池。
【請求項１１】
少なくとも２つの正極板、及び前記少なくとも２つの正極板間に挟まれた絶縁膜からなる少なくとも１つの第１の電極板；
少なくとも２つの負極板、及び前記少なくとも２つの負極板間に挟まれた絶縁膜からなる少なくとも１つの第２の電極板；並びに
前記第１の電極板及び前記第２の電極板を隔てるための、前記第１の電極板と前記第２の電極板との間に構成された誘電体
を備える、キャパシタ。
【国際調査報告】
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