(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基板と、該基板上に被覆されたエネルギー蓄積酸化還元ポリマーの層とを含む電極であって、該酸化還元ポリマーは、ポリ−［Ｍｅ（Ｒ，Ｒ’−Ｙ）］の群から選択される、置換四座配位のシッフ塩基を有するポリマー金属錯体を含み、
ここでＭｅは遷移金属であり、
Ｙは該シッフ塩基の窒素原子を結合する架橋基であり、
Ｒは官能基（Ｘ）Ｏ−、−ＣＯＯ（Ｘ）を含む電子供与置換基であり、
この式で（Ｘ）はアルカリ金属であり、Ｒ’は水素またはハロゲンであり、そしてここで
該ポリマー金属錯体は次の構造を有し、
【化１】
0004551897.tif 000009
この式でｎは、２〜５００００の範囲から選択される、電極。
【請求項２】
請求項１に記載の電極であって、ここで前記アルカリ金属はＬｉまたはＮａである、電極。
【請求項３】
請求項２に記載の電極であって、ここで前記シッフ塩基の窒素の原子と結合する前記架橋基Ｙは、サレンを含み、該サレンはビス（サリチルアルデヒド）−エチレンジアミンの残基である、電極。
【請求項４】
請求項２に記載の電極であって、ここでビス（サリチルアルデヒド）−テトラメチルエチレンジアミンの残基であるソールトメン（Ｓａｌｔｍｅｎ）は、架橋基Ｙとして使用され、該架橋基はシッフ塩基の窒素の原子を結合する、電極。
【請求項５】
請求項２に記載の電極であって、ここでビス（サリチルアルデヒド）−テトラメチルエチレンジアミンの残基であるソールトメン（Ｓａｌｔｍｅｎ）は、架橋基Ｙとして使用され、該架橋基はシッフ塩基の窒素の原子を結合する、電極。
【請求項６】
請求項２に記載の電極であって、ここで前記ポリマー金属錯体はＮｉ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｃｕ、およびＦｅからなる群より選択される遷移金属を含む、電極。
【請求項７】
請求項２に記載の電極であって、ここで前記導電性基板はカーボンファイバーから作られ、そして複雑な起伏の表面を有する、電極。
【請求項８】
請求項２に記載の電極であって、ここで前記導電性基板はカーボンから作られ、そして金属被覆を有する、電極。
【請求項９】
請求項２に記載の電極であって、ここで前記導電性基板は金属から作られ、そして複雑な起伏の表面を有する、電極。
【請求項１０】
請求項２に記載の電極であって、ここで前記導電性基板はフィルム、多孔性構造または発泡体（ｆｏａｍ）として作られる電子伝導を有するポリマーから作られる、電極。
【請求項１１】
ケースの内部に配置した陽極および陰極を収納する該ケースと、該電極間の空間を満たす電解液とを含む電気化学コンデンサーであって、ここで該陽極は請求項１〜１０のいずれかに従って作られる、電気化学コンデンサー。
【請求項１２】
請求項１１に記載のコンデンサーであって、ここで前記陰極は前記陽極の前記酸化還元ポリマーの電子供与置換基の組成物に含有されるアルカリ金属と同じアルカリ金属を含有する活性物質を含む、コンデンサー。
【請求項１３】
請求項１１に記載のコンデンサーであって、ここで前記陰極は導電性基板と、該基板上に被覆されたエネルギー蓄積酸化還元ポリマーの層とを含み、該酸化還元ポリマーは、ポリ−［Ｍｅ（Ｒ，Ｒ’−Ｙ）］の群から選択される、置換四座配位のシッフ塩基を有するポリマー金属錯体を含み、
ここでＭｅは遷移金属であり、
Ｙは該シッフ塩基の窒素原子を結合する架橋基であり、
Ｒは官能基（Ｘ）Ｏ−、−ＣＯＯ（Ｘ）を含む電子供与置換基であり、この式で（Ｘ）は前記陽極の該エネルギー蓄積酸化還元ポリマーの電子供与置換基の組成物に含有されるアルカリ金属であり、Ｒ’はＨまたはハロゲンであり、そしてここで
該ポリマー金属錯体は次の構造を有し、
【化２】
0004551897.tif 000010
この式でｎは、２〜５００００の範囲から選択される、コンデンサー。
【請求項１４】
請求項１１に記載のコンデンサーであって、ここで前記陰極は導電性基板と、該基板上に被覆されたエネルギー蓄積酸化還元ポリマーの層とを含み、該酸化還元ポリマーは、ポリ−［Ｍｅ（Ｒ，Ｒ’−Ｙ）］の群から選択される、置換四座配位のシッフ塩基を有するポリマー金属錯体であって、
ここでＭｅは遷移金属であり、
Ｙは前記シッフ塩基の窒素の原子を結合する架橋基であり、
Ｒは官能基（Ｘ）Ｏ−、−ＣＯＯ（Ｘ）の形態での電子供与置換基であり、この式で（Ｘ）は前記陽極の該エネルギー蓄積酸化還元ポリマーの電子供与置換基の組成物に含有されるアルカリ金属であり、
Ｒ’は水素またはハロゲンであり、
さらに該化合物は次の構造を有し：
【化３】
0004551897.tif 000011
この式でｎは２〜５００００の範囲の任意の値であり得る、コンデンサー。
【請求項１５】
請求項１１に記載のコンデンサーであって、ここで前記電解液は有機溶媒中の化合物の溶液であり、該化合物は０．０１ｍｏｌ／ｌ以上の濃度まで該溶液に溶解し、そして該化合物は−３．０〜＋１．５Ｖの電位の範囲内で電気化学的に不活性なイオンを含んでいる、コンデンサー。
【請求項１６】
請求項１５に記載のコンデンサーであって、ここで前記化合物は前記陽極の前記エネルギー蓄積酸化還元ポリマーの電子供与置換基に含有されるアルカリ金属の塩であり、該アルカリ金属の塩は過塩素酸塩、テトラフルオロホウ酸塩、およびヘキサフルオロリン酸塩からなる群より選択される、コンデンサー。
【請求項１７】
請求項１５に記載のコンデンサーであって、ここで前記有機溶媒はアセトニトリル、ジメチルケトン、および炭酸プロピレンからなる群より選択される、コンデンサー。
【請求項１８】
請求項１１に記載のコンデンサーであって、ここで前記電解液は安定剤を含む、コンデンサー。
【請求項１９】
請求項１１に記載のコンデンサーであって、ここで前記電解液は該電解液をゲル様状態に変化させるための増粘剤を含む、コンデンサー。
【請求項２０】
請求項１１に記載のコンデンサーであって、該コンデンサーはさらに前記電極間に配置されるセパレータを含み、該セパレータは該コンデンサーの内部空間を陰極と陽極に分割する、コンデンサー。
【請求項２１】
請求項１１に記載のコンデンサーであって、ここで前記ケースは前記電解液の作用に耐性のある物質から作られる、コンデンサー。
【請求項２２】
請求項１１に記載のコンデンサーであって、該コンデンサーはさらに電解液を注入するための装置、安全弁、および該コンデンサーの前記ケースに取り付けた留め部材を含む、コンデンサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で請求する本発明は、電気工学に、さらに具体的には、電極および電極に基づいたエネルギー貯蔵装置に関わる。本発明は、電気化学エネルギー貯蔵装置の作製のためまたはスーパーコンデンサーのような電流の二次ソース（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  ｓｏｕｒｃｅ）のために使用され得る。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
電流の二次ソースによって、電力を外部電気回路に蓄積、保存そして放出することが可能である。これらの二次ソースには、慣用電池、慣用コンデンサーおよび電気化学コンデンサー（スーパーコンデンサーまたはウルトラコンデンサーとも呼ばれる）がある。
【０００３】
電気化学スーパーコンデンサーは通常、電解液を満たした、密封シールしたハウジング、このハウジングの内部に設置した陽極（カソード）および陰極（アノード）、アノード空間をカソード空間から分離する膜のようなセパレータ、ならびにスーパーコンデンサーを外部電気回路に結合する特別なリード端子を有する。
【０００４】
電気化学スーパーコンデンサーは、電気出力を蓄える容量的（バッテリー型でない）方法または感応電流的（バッテリー型）方法に基礎を置いている。前者の場合、電解液／電極境界に形成された二重電気層の容量が、エネルギー貯蔵に使用される。大きな比表面積を有する典型的な炭素材料が、電極として容量的装置に使用されている。容量的装置における充電／放電過程の間、上記電極表面または電極の内部には化学変化も相変化も起こらない。
【０００５】
後者の装置の場合、充電／放電過程は上記電極の表面に酸化還元反応が伴う。バッテリーとは対照的に、これらの過程は上記電極の表面上の電気的に活性な化合物の薄層内で起こる。この型の最も周知なスーパーコンデンサーでは、その電極の表面は、金属酸化物で被覆されている。
【０００６】
典型的には、エネルギー蓄積の両方法は、実装置で実行されるが、どちらの方法がエネルギー蓄積過程に主に寄与するかを識別すること、そしてエネルギー保存方法によりコンデンサーを分類することは常に可能である。
【０００７】
電気化学スーパーコンデンサーは、１０ｋＷ／ｋｇの高さまでという、非常に高い比出力を示し、そして１００万回の充電／放電サイクルまでの長期運用寿命を示す。これらの特性によって、電気化学スーパーコンデンサーのようなものへの広範囲の潜在的用途が与えられる。
【０００８】
しかしながら、公知の電気化学スーパーコンデンサーは短所を有し、その中で最も重要なものは低い比エネルギー容量である。市販製品の比エネルギー容量値は、１〜１０Ｗ・ｈ／ｋｇの範囲内にある。
【０００９】
約３０Ｗ・ｈ／ｋｇという最大値の比エネルギー容量である、炭素電極を備え、この炭素電極の表面に酸化ルテニウムを有する感応電流型の電気化学スーパーコンデンサーが主張された。しかし、ルテニウムの高コストのため、そのような装置の広範囲の用途が妨げられている。
【００１０】
上述した短所は客観的要素に基づいている。公知のスーパーコンデンサーの比エネルギー容量の最大値は、電極の製造の際に使用される金属酸化物・材料の性質によって主に制限されており、これがまたこれらの装置の高コストに寄与している。
【００１１】
特許文献１「Ｐｏｌｙｍｅｒ−ｍｏｄｉｆｉｅｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｆｏｒ  ｅｎｅｒｇｙ  ｓｔｏｒａｇｅ  ｄｅｖｉｃｅｓ  ａｎｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｓａｉｄ  ｐｏｌｙｍｅｒ−ｍｏｄｉｆｉｅｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ」において、化学的に改質された電極は導電用基板および上記基板上に被覆されたエネルギー蓄積酸化還元ポリマーの層を有する。この酸化還元ポリマーは、少なくとも２つの異なった酸化度を有する遷移金属の積重ね型（ｓｔａｃｋ−ｔｙｐｅ）ポリマー錯体化合物である。上記酸化還元ポリマーはまた、平面構造のモノマーフラグメントを有し、この平面構造は共役π結合の分枝系および０．１ｎｍ以下の上記平面からのずれを有する。
【００１２】
置換四座配位のシッフ塩基を有するポリマー金属錯体は、遷移金属のポリマー錯体化合物、例えば、次の群からの化合物として使用され得る：ポリ［Ｍｅ（Ｒ，Ｒ’−サレン）］
（ここで、Ｍｅは遷移金属であり；
サレンはシッフ塩基のビス（サリチルアルデヒド）−エチレンジアミンの残基であり；ＲはＨまたは電子供与置換基、例えば、ＣＨ３Ｏ−、Ｃ２Ｈ５Ｏ−、ＨＯ−または−ＣＨ３であり；
Ｒ’はＨまたはハロゲンである）が、該ポリマー金属錯体として使用され得る。
【００１３】
酸化還元ポリマーを有する電極を備えたエネルギー蓄積装置は、スーパーコンデンサーおよび電気化学バッテリーの異なった型の性質、すなわち、それぞれ、高比出力および高比エネルギー容量、を所有し得る。上記公知の電気化学コンデンサーの主で顕著な特色は、その電極の設計である；少なくともそれらの一つは化学的に改質された電極として作られている。
【００１４】
特許文献１で与えられた例は、置換四座配位のシッフ塩基を有する上記ポリマー金属錯体を使用する、可能な方法を研究し尽くしているわけではないことに留意すべきである。
【特許文献１】国際公開第０３／０６５５３６号パンフレット
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
（発明の要旨）
本発明は、置換四座配位のシッフ塩基を有する新しいポリマー金属錯体を使用することによって、高比エネルギー容量を有する電極を提供し、またこの電極に基づいた電気化学コンデンサーを提供する。
【００１６】
エネルギー貯蔵装置のための上記電極は、ポリ−［Ｍｅ（Ｒ，Ｒ’−Ｙ）］という群からの置換四座配位のシッフ塩基を有するポリマー金属錯体であるエネルギー蓄積酸化還元ポリマーの被覆層を有する導電用基板を含み、
ここで、Ｍｅは遷移金属であり；
Ｙは上記シッフ塩基での窒素の原子を結合する架橋基であり；
Ｒは官能基（Ｘ）Ｏ−、−ＣＯＯ（Ｘ）である電子供与置換基であって；これらの基で（Ｘ）はアルカリ金属、例えば、ＬｉまたはＮａであり；
Ｒ’はＨまたはハロゲンである。
【００１７】
上記ポリマー金属錯体は次の構造を有する：
【００１８】
【化４】
0004551897.tif 000002
ここで、ｎは、２〜５００００の範囲内の任意の値を取り得る。
【００１９】
上記新規電極は、出願ＷＯ０３０６５５３６で記述されている電極とは異なる。というのは、アルカリ金属（Ｘ）、例えば、ＬｉまたはＮａが上記電子供与置換基Ｒの官能基（Ｘ）Ｏ−、−ＣＯＯ（Ｘ）に使用されているからである。アルカリ金属を使用すると、上記エネルギー貯蔵装置の比エネルギー容量が増加する。
【００２０】
ビス（サリチルアルデヒド）−エチレンジアミンの残基であるサレンは、シッフ塩基の窒素の原子と結合する架橋基−Ｙとして使用され得る。この場合、この化合物は次の構造を有する：
【００２１】
【化５】
0004551897.tif 000003
ビス（サリチルアルデヒド）−テトラメチルエチレンジアミンの残基であるソールトメン（Ｓａｌｔｍｅｎ）は、架橋基−Ｙとして使用され得、これがシッフ塩基の窒素の原子と結合する。この場合、この化合物は次の構造を有する：
【００２２】
【化６】
0004551897.tif 000004
ビス−（サリチルアルデヒド）−ｏ−フェニレンジアミンの残基であるソールフェン（Ｓａｌｐｈｅｎ）は、架橋基−Ｙとして使用され得、これがシッフ塩基の窒素の原子と結合する。
【００２３】
【化７】
0004551897.tif 000005
Ｎｉ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｃｕ、およびＦｅからなる群より選択される金属は、ポリマー錯体化合物の遷移金属として使用され得る。
【００２４】
−３．０Ｖ〜＋１．５Ｖの電位の範囲内で導電性であり電気化学的に不活性である材料から作られた大きい比表面積を有する構造は、導電用基板として使用され得る（以下、電位は塩素−銀参照電極を基準にして与えられる）。例えば、大きな比表面積を有する炭素繊維および他の炭素材料、金属被覆を有する炭素材料、複雑な起伏の（ｃｏｍｐｌｅｘ−ｒｅｌｉｅｆ）表面を有する金属電極が、使用され得る。そのうえ、フィルム、多孔性構造、発泡体、などの形態での電子伝導を有するポリマーは、導電基板材料として使用され得る。
【００２５】
上述した電極に使用されるポリマー金属錯体の型は、酸化還元ポリマーの類に属し、この酸化還元ポリマーは方向性のある電子酸化還元伝導を有する。上記フラグメント間の結合の形成は、１個の分子の配位子と別の分子の金属中心との供与体−受容体分子間相互作用の観点から検討され得る。その結果、いわゆる「モノマー」または「積重ね」高分子が形成される。注目することは、上記ポリマーの「積重ね」構造の形成はまた、本発明者らによって発見されたのだが、これは平面正方形空間構造を有するモノマーを使用することによってのみ可能であることである。図式的には、この形成過程は次の方法で記述され得る：
【００２６】
【化８】
0004551897.tif 000006
外側からは、これらの高分子の集合体は、上記電極の表面上の固体透明フィルムのように見え、このフィルムは上記金属の性質および上記配位子の構造における置換基の存在に依存して異なった色を呈する。
【００２７】
ポリマー金属錯体は、化学吸着の結果、この不活性電極の表面に結合する。
【００２８】
ポリマー金属錯体の電荷移動は、異なった電荷状態を有する金属中心間の「電子ホッピング」に起因して起こり、拡散モデルによって記述され得る。上記金属中心の電荷状態の変化およびポリマー鎖にわたる方向性のある電荷移動に関係するポリマー金属錯体の酸化または還元には、電荷埋め合せ（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ）対イオンのこのポリマー中への侵入またはこのポリマーからの電子の流出が伴われる。上記電荷埋め合せ対イオンは、上記ポリマーを囲む電解液に存在する。
【００２９】
上述した電極は、上記電気化学コンデンサーの陽極として使用され得る。
【００３０】
上記電気化学コンデンサーはケースを有し、このケースはその内部に配置される陽極と陰極を、そしてこれらの電極間の空間を満たす電解液を収容している。
【００３１】
上記陰極は、異なった方法で作られ得る。
【００３２】
本発明の実施形態の一つでは、上記陰極は、上記陽極のエネルギー蓄積酸化還元ポリマーの電子供与置換基の組成物中に含まれる同じアルカリ金属を含有する活性物質を含む。
【００３３】
上述したように、上記電極物質は，電極構造に活性金属を保持し、そして放出するために電解液から上記活性金属を吸収できる。この活性金属は上記陽極の官能基（ラジカル）Ｒの組成物に使われる。
【００３４】
従って、例えば、基ＬｉＯ−または−ＣＯＯＬｉが上記酸化還元ポリマーのＲとして使用される場合、市販のリチウムイオンバッテリーの陰極材料として使用されるグラファイトまたは任意の他の材料が上記陰極の材料として使用され得る。この場合、リチウムが活性物質として使われる。基ＮａＯ−または−ＣＯＯＮａが酸化還元ポリマーのＲとして使用される場合、ナトリウムをその構造内に保持し、そしてナトリウムを放出できる（すなわち、可逆インターカレーション（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）ができる）任意の物質が上記陰極の活性物質として使用され得る。
【００３５】
別の実施形態では、上記陰極は導電用基板として作られ、この基板の上にエネルギー蓄積酸化還元ポリマーの層が被覆され、該酸化還元ポリマーはポリ−［Ｍｅ（Ｒ，Ｒ’−Ｙ）］の群からの置換四座配位のシッフ塩基を有するポリマー金属錯体であり、
ここで、Ｍｅは遷移金属であり；
Ｙは上記シッフ塩基での窒素の原子を結合する架橋基であり；
Ｒは官能基（Ｘ）Ｏ−、−ＣＯＯ（Ｘ）の形態での電子供与置換基であって；これらの基で（Ｘ）は上記陽極のエネルギー蓄積酸化還元ポリマーの電子供与置換基の組成物に含有されるアルカリ金属であり；
Ｒ’はＨまたはハロゲンであり；
しかも、上記化合物は次の構造を有する：
【００３６】
【化９】
0004551897.tif 000007
ここで、ｎは、２〜５００００の範囲内の任意の値を取り得る。
【００３７】
ビス（サリチルアルデヒド）−エチレンジアミンというサレン残基、またはビス（サリチルアルデヒド）−テトラメチルエチレンジアミンというソールトメン残基またはビス（サリチルアルデヒド）−ｏ−フェニレンジアミンというサルフェン残基は、架橋基Ｙとして使用され得、この架橋基Ｙはシッフ塩基の窒素の原子と結合する。
【００３８】
上記陰極はまた、導電用基板としてポリ−［Ｍｅ（Ｒ，Ｒ’−Ｙ）］という群から作られ得、この基板上にエネルギー蓄積酸化還元ポリマーの層が被覆され、該酸化還元ポリマーは、置換四座配位のシッフ塩基を有するポリマー金属錯体であり、
ここで、Ｍｅは遷移金属であり；
Ｙはシッフ塩基の窒素の原子と結合する架橋基であり；
Ｒは官能基Ｈ、ＣＨ３Ｏ−、Ｃ２Ｈ５Ｏ−、ＨＯ−、−ＣＨ３
の形態の電子供与置換基であり；
Ｒ’はＨまたはハロゲンであり；
しかも、上記化合物は次の構造を有する：
【００３９】
【化１０】
0004551897.tif 000008
ここで、ｎは、２〜５００００の範囲内の任意の値を取り得る。
【００４０】
ビス（サリチルアルデヒド）−エチレンジアミンというサレン残基、またはビス（サリチルアルデヒド）−テトラメチルエチレンジアミンというソールトメン残基またはビス（サリチルアルデヒド）−ｏ−フェニレンジアミンというサルフェン残基は、架橋基Ｙとして使用され得、この架橋基Ｙはシッフ塩基の窒素の原子と結合する。
【００４１】
上記電解液は、化合物の溶液（有機溶媒中）であり、この化合物は該溶媒に０．０１ｍｏｌ／Ｉ以上の濃度まで可溶であり、そしてこの化合物は電気化学的に不活性な（−３．０〜＋１．５Ｖの電位の範囲内で）イオン、すなわち、その化合物中にアルカリ金属の陰イオンおよび陽イオンを含有する。上記アルカリ金属は、上記陽極のエネルギー蓄積酸化還元ポリマーの電子供与置換基の成分である。使用される金属の塩（例えば、上記要求を満たす、リチウム−過塩素酸塩、テトラフルオロホウ酸塩、ヘキサフルオロリン酸塩および他の化合物）は、そのような化合物の例である。
【００４２】
溶媒は、アセトニトリル、ジメチルケトン、からなる群より選択され、そして炭酸プロピレンは上記有機溶媒として使用され得る。
【００４３】
そのうえ、上記電解液組成物は、さらなる化合物、例えば安定剤を含有し得、これらの安定剤は運用寿命を伸ばし、そして性質の信頼性および安定性、ならびに他のパラメータを向上する。上記電解液をゲル様状態に変換する増粘剤は、使用上の性質を向上するのに使われ得る。ゲル電解液により、上記ケースの堅固要求を低くでき、従って種々の形のコンパクトなエネルギー貯蔵装置を作製できる。
【００４４】
上記コンデンサーの内部空間をカソード空間とアノード空間に分割するセパレータは、上記電極間の任意の短絡を防ぐために、これらの電極間に配置され得る。
【００４５】
上記コンデンサーのケースは、上記電解液の作用に耐性のある物質から作られる。補助成分（例えば、電解液を注入するための装置、安全弁および締め具）は、コンデンサーのケースに取り付けられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
（発明の詳細な説明）
上記コンデンサーは、図１に例示するように、ケース１、電極２および３、電解液４、リード端子５および６、セパレータ７からなる。
【００４７】
本明細書で主張された本発明の動作を、図２に示すような電気化学エネルギー貯蔵装置の例に基づいて考えてみよう。ここで、陽極の機能は電極１１によって実施される。Ｒとして基ＬｉＯ−または−ＣＯＯＬｉを有する該酸化還元ポリマー１３のいずれも導電用基板１２上に被覆され得るが、陰極の機能はリチウム電極１４によって実施される。ここで、金属リチウム１６は、炭素ベース１５に埋め込まれる。上記装置は、上記電解液のイオン導電性の作製のために使用される化合物として上述したリチウム塩の一つを含有する電解液で満たされる。上記電解液の塩は、リチウム陽イオン１７および陰イオン１８の形態で概略的に示される。
【００４８】
上記装置の充電（図２ａに示されるように）の間に、正と負の電位が、それぞれ、陽極１１および陰極１４に供給される。正電位の範囲は、０．８５Ｖ〜１．３Ｖであり得、負電位の範囲は−２．７Ｖ〜−３．５Ｖであり得る。そのような条件では、陽極１１上の酸化還元ポリマー１３は酸化状態に遷移し、リチウム１７のイオンは酸化されている酸化還元ポリマー１３から分離し、従ってその電荷の変化を補い、陰極１４に拡散し、そして陰極１４上のグラファイト１５の容量で上記電解液では減少する。
【００４９】
上記装置の放電過程（図２ｂ参照）の間、酸化還元ポリマー１３は陽極１１上で還元され、金属リチウム１６は陰極１４上で酸化され、リチウム１７のイオンは上記電解液に戻り、陽極１１に拡散し、酸化還元ポリマー１３の分子と統合し、従ってその電荷の変化を補う。
【００５０】
陽極の機能が電極１１によって実行されるときの別の例（図３に示される）を考えてみよう。電極１１は、上述の酸化還元ポリマーのいずれかによって化学的に改質されており、これらの酸化還元ポリマーは基ＬｉＯ−または−ＣＯＯＬｉをＲとして有する。一方、陰極の機能は電極２１によって実行され、電極２１は上記酸化還元ポリマーのいずれかによって化学的に改質され、そして陽極１１上の酸化還元ポリマーと同じ遷移金属を有する。充電の過程（図３ａ参照）における、および放電の過程（図３ｂ参照）におけるリチウム１７のイオンの移動は、上述したメカニズムに従って起こる。差異は、既に（図２ａ参照）充電の過程でリチウム１７のイオンがグラファイト１５の構造内で金属リチウム１６に還元された場合、上記酸化還元ポリマー２３は充電の過程で電極２１上で還元され、一方、リチウムイオン２４は積重ね間の空間で、静電気力（これらの力は陽極１１上とは異なり化学的に配位子分子と凝集しない）によりポリマー２３の分子の近くに保持され、上記酸化還元ポリマーの電荷の変動を補う、という点である。
【００５１】
グラファイト（リチウム）陰極での上記例で記述した電気化学エネルギー貯蔵装置の設計は、公知のリチウムイオンバッテリーと異なり有利である。その理由として、上記貯蔵装置はより高いエネルギー容量を有し、この容量は上記陽極のより高い電位（０．４Ｖ〜０．６Ｖに比べて１．１Ｖ〜１．３Ｖ）およびより高いパワーに起因して達成される。後者は、酸化還元ポリマーの還元がリチウムイオンバッテリーの陽極の還元率より多数倍高い比率での放電中の還元であり得るという事実に起因して達成される。この装置はまた、より低価格である。というのは、金属酸化物に基づいた高価な電極の代わりに、より低価格の酸化還元ポリマーに基づいた上記電極が使用されるからである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
本発明は、次の図面で例示される。
【図１】図１は、上記電気化学スーパーコンデンサーの概略図を示す。
【図２】図２は、上記電気化学スーパーコンデンサーの充電および放電の過程を示す。
【図３】図３は、上記電気化学スーパーコンデンサーの充電および放電の別の過程を示す。
【図１】
0004551897.tif 000012
【図２ａ】
0004551897.tif 000013
【図２ｂ】
0004551897.tif 000014
【図３ａ】
0004551897.tif 000015
【図３ｂ】
0004551897.tif 000016