(57)【要約】本発明は、金属箔（３）上に載置された層（２、１４）を有する、電気化学的構成素子のための複合電極製造方法並びに複合電極に関している。本発明によれば、金属箔（３）と層（２、１４）との間の結合を形成するために、層（２）の面区分（１）が、当該層（２）の厚さ（Ｄ）部分に亘って、軟化された金属箔（３）にプレス処理される。その際金属箔はプレス処理の期間中に軟化される。本発明によれば、金属箔（３）への層（２、１４）の面区分（１）のプレス処理によって、複合電極のオーム抵抗が有利に低減できる。
2004527119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔（３）上に載置された層（２、１４）を有する、電気化学的構成素子のための複合電極製造方法において、
金属箔（３）と層（２、１４）との間の結合を形成するために、層（２、１４）の面区分（１）を、当該層（２、１４）の厚さ（Ｄ）部分に亘って金属箔（３）にプレス処理し、この場合前記金属箔（３）は、当該プレス処理期間中に軟化され、
前記層（２、１４）並びに金属箔（３）は、それぞれバンド状に構成されており、それぞれがロール（１５）からプレスツールに供給されていることを特徴とする方法。
【請求項２】
基本的に炭素を含有している層（２、１４）が用いられている、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記金属箔（３）として、アルミニウム箔が用いられている、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
金属箔（３）上に存在する層（２、１４）を有する積層部（４）が、プレスツール（５）と対向ストッパ（６）の間におかれ、プレスツール（５）は対向ストッパ（６）にプレスされている、請求項１から３いずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記プレスツール（５）の平らな表面（７）が、対向ストッパ（６）の平らな表面（８）にプレスされる、請求項４記載の方法。
【請求項６】
凹部（１８）を有するプレスツール（５）の表面（７）は、対向ストッパ（６）に対してプレスされ、前記対向ストッパ（６）の表面（８）は、前記凹部（１８）の箇所で層（２、１４）が金属箔（３）にプレスされないように構成されている、請求項４記載の方法。
【請求項７】
前記金属箔（３）は、プレスツール（５）の近傍で軟化される、請求項１から６いずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記金属箔（３）は、加熱可能なプレスツール（５）または加熱可能な対向ストッパ（６）を用いた加熱によって軟化される、請求項１から７いずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記金属箔（３）は、当該金属箔（３）を通って流れる電流によって軟化される、請求項１から７いずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記金属箔（３）は、超音波の照射によって軟化される、請求項１から７いずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
層（２）と金属箔（３）との間の接合を形成するために、金属粉（１１）がプレスすべき面区分（１）上に塗布される、請求項１から１０いずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記金属箔（３）の上側と下側でそれぞれ１つの層（２、１４）が当該金属箔（３）と接合され、前記層（２、１４）は相互に同じ被覆度である、請求項１から１１いずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記プレスツール（５）としてそのシリンダ軸線を中心に回転する円筒状のロールが適用され、該ロールは積層部（４）上でほどかれる、請求項４から１２いずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記積層部（４）は、バンドの形態を有しており、この場合プレスツール（５）として層に対して横方向に延在可能なスタンプが用いられ、
ａ）前記スタンプと介在的に存在するバンドの長手区分（１３）が対向ストッパ（６）に対してプレスされるステップと、
ｂ）バンドのトリガのためにバンドに対して横方向にスタンプを移動させるステップと、
ｃ）バンドを長手方向にバンド搬送装置（１７）を用いて移動させるステップを有している、請求項１から１２いずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
前記層（２、１４）と金属箔（３）との間の接合の形成を、雰囲気よりも低減されている酸素分圧のもとで実施する、請求項１から１４いずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
前記層（２、１４）と金属箔（３）との間の接合の形成を、不活性ガスの雰囲気の中で実施する、請求項１から１４いずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
３０〜１５０μｍの厚さを有する金属箔（３）が用いられる、請求項１から１６いずれか１項記載の方法。
【請求項１８】
１００〜５００μｍの厚さを有する層（２、１４）が用いられる、請求項１から１６いずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
前記層（２、１４）として、炭素繊維紙、炭素繊維フリースまたは炭素繊維フェルトが用いられる、請求項１から１８いずれか１項記載の方法。
【請求項２０】
少なくとも区分毎に引出し方向で並列して延在する多数の繊維（１６）で構成されている層（２、１４）が用いられ、前記繊維（１６）は、吸着によって相互に接合されている、請求項１から１８いずれか１項記載の方法。
【請求項２１】
電気化学的構成素子のための複合電極において、
金属箔（３）上に載置される層（２、１４）の面区分（１）が金属箔（３）にプレス処理されることを特徴とする複合電極。
【請求項２２】
前記層（２、１４）は、その面全体に亘って金属箔（３）にプレス処理されている、請求項２１記載の複合電極。
【請求項２３】
金属箔（３）にプレス処理されている、層（２、１４）の面区分（１）は、金属箔（３）上に任意載置されている面区分（１０）によって相互に分離されている、請求項２１記載の複合電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学的な構成素子のための複合電極ないし層電極（Schichtelektrode）の製造方法に関しており、この場合は層が金属と接合されている。さらに本発明は、電気化学的な構成素子のための複合電極に関している。
【０００２】
欧州特許出願 DE 0 786 142 B1 明細書からは、電気化学的な二重層キャパシタの形態の電気化学的構成素子が公知である。ここでは複合電極として炭素繊維層が用いられている。炭素繊維布の炭素をアルミニウム電極とコンタクト可能にさせるために、まずアーク手法を用いて炭素繊維布が液状のアルミニウムで被覆加工（コーティング）される。これによりアルミニウムが炭素繊維布の炭素内にできるだけ深く浸透し、それによって良好な電気的コンタクトが形成される。
【０００３】
しかしながらこの手法はいずれにしても、高温のアルミニウムが空気によって容易に酸化されやすく、またそれによって生じた酸化アルミニウム膜がアルミニウム金属との間の電気的な接触抵抗を高めてしまうという欠点を伴う。
【０００４】
さらに公知の複合電極の製造方法が有している欠点としては、アーク方式が層の機械的な高い安定性を必要とすることがあげられる。これは層の耐裂性を高めるためである。電気化学的な二重層キャパシタのもとでは、電流を導出ないし導入する金属と、炭素材料との間でできるだけ低いオーム抵抗を達成するためには、炭素材料と金属との間で広範囲に亘って直接的なコンタクトを形成する必要がある。
【０００５】
層の機械的な安定性の高さとは、この層がより大きな厚みを有する層として実施されるべきものであることを意味している。これによって金属電極とのコンタクトに対して可用となる面積が低減する。このことはキャパシタのオーム抵抗の高まりを抑制する。また安定した炭素繊維層は、高価で安定性の高い繊維材料の使用を必要とする。このことも純粋な素材コストの増加を意味する。
【０００６】
さらなる製造行程においては、コーティング層がアルミニウム箔の上側ないし下側に配置される。このアルミニウム箔は、キャパシタの誘導電極として用いられる。複数の部分（箔と層）からなる配列構成は、箔の縁部における短絡や炭素層の損傷を避けるためにも、キャパシタコイルの組立ての際に食違いやずれのないように処理しなければならない。
【０００７】
さらに公知の手法では、数多くの個別作業ステップが必要となる欠点も有している。アーク放電方式によって層内にもたらされるアルミニウムが層の厚さを増大させ、これによってキャパシタの体積容量もかさみ結果的にスペース効率の悪化となる。
【０００８】
それ故に本発明の課題は、層において機械的な安定性がそれほどなくても処理ができ、かつ製造の容易な、複合電極の製造方法を提供することである。
【０００９】
前記課題は請求項１に記載の本発明の方法によって解決される。本発明による方法を用いて製造される複合電極は、さらなる請求項に記載されている。
【００１０】
本発明は、金属箔上に載置された層を備えた電気化学的構成素子のための複合電極の製造方法を表すものである。この場合金属箔と層との間の接合を形成するために、層の面区分が層の厚さ部分に亘って金属箔にプレス処理され、その際この金属箔はプレス処理の間軟化される。
【００１１】
本発明の方法によれば、アーク放電手法においての層への液状アルミニウムの塗布が省かれる。それにより層に対する機械的な負荷が低減される。それによって、機械的な安定性が僅かな層を使用することもでき、さらに層厚さが薄い層や原材料の安い層をしようすることもできる。
【００１２】
薄い層を用いることによって、構成素子内にもたらされる層材料、例えば炭素の全量は、複数の電極層に分割される。これにより層と電極とのコンタクトに可用となる面積が増大する。それにより、実現すべき構成素子のオーム抵抗とその損失が有利に低減される。
【００１３】
アーク放電手法を省くことによって、金属の酸化の危険性も低減される。それにより複合電極のオーム抵抗も低減される。
【００１４】
アルミニウムの塗布が省略されるので、複合電極の層厚さが低減する。これにより実現される構成素子の体積効率がアップする。
【００１５】
アルミニウム塗布の省略若しくは薄い層の利用によって節約される層厚さは、厚いアルミニウム箔によっても補償できる。この場合の最終効果においては複合電極の層厚さはそのまま維持される。しかしながら複合電極もしくは実現される構成素子のオーム抵抗値は低減する。なぜなら分厚いアルミニウム箔は構成素子の外部端子に対して低いオーム抵抗値しか許容しないからである。
【００１６】
さらに本発明による方法は、次のような利点を有している。すなわち非常に少ないプロセスステップしか有さないので、低コストで容易に実現できる。
【００１７】
軟化された金属箔への層のプレス処理は、さらに層と金属箔との間の最適な電気的コンタクトを可能にする。
【００１８】
本発明の有利な実施形態においては、層として基本的に炭素を含んだ層が用いられる。これは例えば電気化学的な二重層キャパシタの実現に重要である。
【００１９】
さらに金属箔としてアルミニウム箔が用いられる。これは電気化学的二重層キャパシタの製造に通常使われている。
【００２０】
本発明は、金属箔上に載置される層による積層部が、プレスツールと対向ストッパの間に存在し、これがプレスツールによって対向ストッパまでプレスされる。
【００２１】
さらに有利な方法によれば、金属箔上に載置される層による積層部が、プレスツールと対向ストッパの間に存在し、プレスツールが当該積層部を対向ストッパに押当てるようにプレスする。
【００２２】
本発明の有利な実施形態においては、プレスツールがフラットな表面を備えており、このフラットな表面が同様にフラットな対向ストッパ表面に対して押圧される。それにより層のプレス処理される面区分が関連的に形成される。これにより当該層は、その全面に亘って金属箔へプレスされる。これにより、特に金属箔と層との内的結合が図られ、複合電極の低いオーム抵抗も実現される。この場合フラットな表面は、平らにされてもよいし、曲げられてもよい。
【００２３】
電気化学的二重層キャパシタの実現の際には、金属によって取囲まれていない、炭素繊維層の部分のみがキャパシタンスに寄与する。それに応じて有利には、層を間欠的に金属箔にプレスさせることも可能である。それにより金属箔上に任意に載置される層区分は、構成素子のキャパシタンスに完全に寄与し得る。また窪みを有するプレスツール表面が、窪みの箇所においては層が金属箔にプレスされないように形成されている対向ストッパに押圧されることによって製造される、複合電極も製造可能である。
【００２４】
さらに有利には、金属箔がプレスツール近傍ないしはプレス処理すべき面区分近傍において軟化される。それによって、アルミニウム箔の熱的負荷と機械的な負荷ができるだけ僅かに維持される。このことはより薄いアルミニウム箔の適用を可能にする。これによってキャパシタの体積効率がさらに向上する。
【００２５】
金属箔の軟化は、例えば熱せられたプレスツールおよび/または対向ストッパによって達成可能である。
【００２６】
金属箔を軟化させるさらなる手段は、電流を箔ないしフィルムに対して垂直に通流させることからなる。そのような流れ方向の電流は、例えばプレスツールおよび対向ストッパへの相応の電位の印加によって引き起こされる。このようなケースにおいてはプレスツールおよび対向ストッパは導電性のものでなければならない。
【００２７】
さらに箔の軟化を超音波の照射によって実現することも可能である。この目的に対して有利には、超音波の送信が可能なプレスツールないし対向ストッパが利用される。
【００２８】
層と金属とのさらなる内的結合を達成するために、金属箔への層のプレス処理前に金属粉を、プレス処理すべき面区分上に塗布することも可能である。その小さな構造サイズに基づいて金属粉は、特に容易に層内へ浸透し、それによって金属箔と層との間で良好な電気的コンタクトの形成がなされる。
【００２９】
さらに有利には、金属箔が両側において、被覆度の同じ２つの層によって覆われ、それらの層が本発明による方法によって金属箔と接合される。
【００３０】
それにより、金属箔は２つの層のための導出電極として効果を発揮する。それにより複合電極の層厚さは最適に有効利用される。
【００３１】
さらに本発明の別の有利な実施形態によれば、プレスツールとしてそのシリンダ軸線を中心に回転する円筒状のロールが適用される。このロールは積層部をローリングする。これにより連続的に層の面区分が金属箔へプレスされる。
【００３２】
本発明のさらなる実施形態によれば、積層部がバンドの形態を有し、プレスツールとして層に対して横方向に可動なスタンプ（Stempel）が用いられる。これは以下のステップ、
ａ）スタンプ並びに介在するバンドの長手方向区分の、対向ストッパに対する押付け、
ｂ）バンドのトリガのためのスタンプの移動
ｃ）バンド搬送装置を用いた長手方向でのバンドの移動
で実施される。
【００３３】
それにより、特に区分毎の複合電極の製造に適した不連続な手法が得られる。
【００３４】
金属箔の酸化を十分に回避するために、本発明の有利な実施形態によれば、層と金属箔の間の接合が、雰囲気よりも低減された酸素分圧のもとで行われる。さらなる酸化の低減は、本発明による方法を不活性ガス雰囲気中でもしくは真空中で行うことによって達成される。
【００３５】
この複合電極の製造方法は、特に厚さが３０〜１５０μｍの金属箔を用いて実施できる。そのような金属箔は、高い電流負荷能力を有する端子バンドの製造を可能にする。
【００３６】
本発明による方法のもとではさらに有利には、厚さが１００〜５００μｍの層が利用される。そのような層は比較的薄く、そのため体積毎の層電極の数（例えばキャパシタにおける）が増加できる。これにより、層のコンタクトに使用できる面積も増加する。それにより、製造される構成素子のオーム抵抗も同時に有利な形で低減する。
【００３７】
通常は電気化学的構成素子に適した層は炭素を含有し得る。例えばそれらは炭素繊維紙、炭素繊維フリース、炭素繊維布または炭素繊維フェルトであってもよい。
【００３８】
さらに層に対しては多くの繊維も適している。それらは全て少なくとも区分毎に引出し方向で相互に並行して移動し、吸着によって相互に結合される。
【００３９】
そのような層は、個々の引出し方向に並列的に延在する繊維によって、例えばそれが布であるケースにおいて繊維ないし糸の織り込みが省かれる。これによってこの層は低コストで製造できる。さらに繊維は吸着によって相互に結合するので、層の素子の一体製造の際の繊維の上下配置と相互織り込みがもはや不要となる。これによって著しく薄い層厚さ、詳細には１０〜５００μｍの厚さが実現できるようになる。
【００４０】
特に前記繊維は活性炭素繊維であってもよい。これはいわゆる“トウ（tow）”とも称されるストランドとして存在する。
【００４１】
繊維の相互間の吸着は、例えば繊維ストランドを逆さ鈎状の戻り部分を備えた針によって繊維方向に対して横方向に突き刺すことで実施してもよい。この種の針が再び引出された後ではいくつかの繊維区分が引出し方向からずらされて移動し、相互に留められる。これにより、層内で機械的な結合が形成される。引出し方向からずれた繊維区分を有している繊維部分はいずれにせよ最大でも２０％であり、そのため繊維束は、個々の繊維が何らかの引出し方向を有していないフリースとは明らかに区別される。
【００４２】
層のさらなる別の実施形態によれば、多数の繊維が相互に束ねられ、糸が形成される。層のこのような実施形態は、引出し方向に対して横方向での機械的な結合が、束ねられない繊維のものに比べて向上する利点を有する。
【００４３】
前述したような層の実施形態はさらに次のような利点も有する。すなわち、相互に織り込まれた繊維に対して材料密度を高めることができ、このような層を用いて形成された電気化学式二重層キャパシタが高いキャパシタンスを有するようになる。
【００４４】
相互に束ねられた糸状繊維のもとでは、糸の粘着と共に糸を形成する繊維の粘着が相互に留められている繊維区分の引出し方向とはずれた延在方向で実現される。
【００４５】
繊維の機械的な結合を形成するさらなる手段は、繊維方向に対して横方向で繊維が縫い糸を用いて相互に縫われる。糸として有利にはプラスチックが用いられる。これは熱分解と（炭化とも称される）と引き続き炭素繊維に対する表面の活性化によって変換される。縫合糸との繊維の縫合は、プラスチック素材の熱分解または活性化の前に行われるか、活性化が終わった後で初めて行われる。縫い糸の材料としては、電気化学的構成素子の電気的特性を悪化させない材料全てが適している。電気化学的構成素子が電気化学的二重層キャパシタであるケースにおいては、例えば縫い糸としてポリプロピレン、ポリエチレン、テフロンが考慮される。
【００４６】
層の厚さを不要に高くしないようにするために、有利には１０〜５０μｍの厚さの縫い糸が使用される。この縫い糸は個々の繊維ないしは糸から形成される。
【００４７】
層のさらなる実施形態によれば、層内部の繊維の結合が次のことによって支援される。すなわち層表面の所々に繊維間の吸着を成立させる材料を被着させることによって支援される。同じ様に繊維間の吸着を成立させる材料を所々で層内へ浸透させてもよい。
【００４８】
それに対しては、電気化学的構成素子の電気的特性を悪化させることのない全ての材料が適している。電気化学的二重層キャパシタのケースでは、特に電気化学的二重層キャパシタに適用される電解質に対して不活性である材料が適している。それ故に層の安定化に対しては例えば材料として炭素を層内に、若しくはその表面上に気相成長を用いて浸透ないし塗布させることが考慮される。この気相成長を用いればさらなる材料、例えばアルミニウム、銅などの金属を層に被着させることも可能である。
【００４９】
さらに層内での繊維の結合をポリマー添加剤によって形成してもよい。可能なポリマー添加剤は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ二弗化ビニルおよびテトラフルオロポリエチレンなどである。これらのポリマー添加剤は、有利には炭素含有量に関する重量成分が２〜２０％の間で添加される。
【００５０】
繊維に対する原材料として特に有利には、Ｃ６−環を含むプラスチックが利用される。このプラスチックは、空気を排除したもとで若しくは酸素含有量が僅かな雰囲気中において加熱することによって熱分解を起こす。そのためほぼ完全に炭素に変化する。この過程は炭化とも称される。繊維の炭化に続いて繊維表面はエッチングプロセスによって活性化される。このエッチングは、例えばＣＯ２やＨ２Ｏを用いた気体処理並びに化学処理、電気化学処理などによって行われる。繊維の活性化によって繊維表面は大幅に拡大される。それにより例えば１００ｍ２/ｇの特定表面から３０００ｍ２/ｇの特定表面が生成される。
【００５１】
例えば繊維に対する原材料としてフェノールアルデヒド繊維、パルプ繊維、ピッチ、ポリビニルアルコールおよびその誘導体、ポリアクリロニトリル等が利用され得る。
【００５２】
さらに有利には、５〜５０μｍの厚さを有する繊維が利用される。なぜならそのような繊維を用いることによって５〜５００μｍの間の厚さを有する薄い薄膜が容易に製造できるからである。非常に薄い繊維を適用する場合には、膜を形成するのに場合によっては複数の繊維を上下に用いることも可能である。この複数の繊維を上下に用いる場合には、その結果として層は、機械的な安定性が高められる利点を伴う。しかしながらそれとは異なって唯一の繊維状態からなる層を形成してもよい。それによれば、所定の繊維強度のもとでできるだけ薄い層が形成できる。
【００５３】
さらに本発明によれば、金属箔上に載置される１つの層の面区分が金属箔にプレス処理されるような電気化学的構成素子のための複合電極が得られる。そのような複合電極は、既に本発明による方法の説明で前述した利点を有する。特に有利には、従来の複合電極よりも薄い電極が得られ、アーク手法を用いたアルミニウムの析出が省かれることによってアルミニウムの酸化が低減され、それに伴って複合電極のオーム抵抗も有利に低減できる。
【００５４】
その際金属箔上に載置される層は完全に平らに金属箔にプレスされ得る。しかしながら金属箔上に任意に載置される面区分によって相互に分離された層の面区分のみを金属箔内にプレス処理することも可能である。
【００５５】
以下の明細書では本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。この場合
図１は、本発明による方法の実施のための装置を例示的に示した断面図であり、
図２は、本発明による複合電極の例示的断面図であり、
図３は、本発明による複合電極の別の例示的断面図であり、
図４は、対向ストッパとその上に存在するプレスツールの概略的な断面図であり、
図５は、図４によるプレスツールを用いて製造された複合電極の概略図であり、
図６は、さらなるプレスツールと所属の対向ストッパを例示的に示した図であり、
図７は、図６によるプレスツールを用いて製造された複合電極の概略図であり、
図８は、本発明による方法を実施するためのさらなる装置を例示的に示した断面図である。
【００５６】
実施例
図１には、本発明による方法の実施のための装置が示されている。この装置は、プレスツール５を有しており、このプレスツール５は円筒状のローラの形状で構成されている。このプレスツール５に対向するように対向ストッパ６が配設されており、この対向ストッパ６も円筒状のローラの形状で構成されている。プレスツール５と対向ストッパ６は、それぞれのシリンダ軸線を中心に互いに逆方向に回転している。
【００５７】
プレスツール５と対向ストッパ６の間には、積層部４を形成すべく上下に積み重ねられた３つのバンド部分からなるバンドが延在している。この場合金属箔３（これは図１に示されている実施例では厚さ１００μｍのアルミニウム箔である）の両側に層２ないしさらなる層１４が配置されている。これらの層２ないし１４並びに金属箔３は、バンドの形態を有し、それらはロール１５に巻き付けられている。
【００５８】
積層部４の形態で存在するバンドは、相互間で圧力下のもとで同期的に回転している複数の円筒状ローラによって長手方向に搬送されている（矢印参照）。これらのローラの間の最も狭幅な箇所においては層２、１４に対し次のような高圧がかけられている。すなわちこれらの層２、１４が金属箔３にプレス処理されるように高圧がかけられている。
【００５９】
しかしながらそれに対しては、金属箔３を軟化させることが必要である。このことは、図１に示されている装置では次のようにして行われる。すなわち、プレスツール５とストッパ６を６６０℃〜７５０℃の間の温度に加熱することによって行われる。プレスツール５ないしストッパ６に含まれる熱は、プレスツール５とストッパ６の間の狭幅箇所において大きなロスなしで金属箔３に伝導される。この金属箔３はここではアルミニウム箔であり、その融点は約６６０℃である。この場合アルミニウム箔に押付けられる２つのローラによってもたらされる温度が溶融温度をわずかに超過しても、それは臨界的なものではない。なぜならアルミニウム箔上にいずれにせよ存在するアルミニウム酸化物が実質的に膜状に結合するからである。このアルミニウム箔は、場合によってはロール１５に巻回される時点で既に約６００℃の温度に予熱されていてもよい。それにより当該箔をプレスゾーンにおいて非常に迅速にその融点まで加熱することが可能となる。２つのローラは、相互に機械的な圧力でもって押圧され、この圧力は層２、１４がその厚さＤの部分に亘って軟化したアルミニウム箔にプレスされるのに十分となる位の圧力である。その際金属箔３は、ところどころ液状化するくらいに強く加熱され得る。
【００６０】
積層部４のさらなる経過において、互いに対向的に押圧される２つのローラを通過した後では１つの複合電極（層電極）ができあがる。これはその両側に層２と１４が積層された金属箔３として現れる（図２参照）。
【００６１】
層２、１４は、炭素材料ａ１からなっており、これは繊維１６が相互に織り込まれた１つの布の形態で存在している。炭素材料のその他の実施形態は、炭素紙や炭素フリースである。この場合の繊維方向は、ミリメートル単位で材料平面に垂直に実質的に相互に並列的に配向されている。ただし材料平面内での引出し方向は持たない。しかしながら層２、１４は、引出し方向に延在する相互に隣接した繊維からなるストランドであってもよい。その場合の引出し方向はバンドの長手方向に一致する。
【００６２】
図１に示されている層２ないし１４は、炭素布であり、これは多数の繊維１６が相互に織り込まれたものからなっている。
【００６３】
層２、１４と金属との結合を強化するために、例えば上側の層２の表面にアルミニウムパウダーが層２、１４のプレス前に金属箔３に塗布される。この金属粉１１は、制御装置１２を用いて塗布可能である。制御装置１２は、例えば散布器のような形態で実施されてもよい。
【００６４】
しかしながら金属粉１１は、金属箔３上にまたはプレスツール５上にふりかけられてプレスゾーンに搬送されてもよい。この金属粉は、平均して５μｍ〜２ｍｍのサイズの粒子を有している。
【００６５】
プレスツール５ないし対向ストッパ６として用いられる２つのロールは、それぞれ１つの曲げられた平坦な表面７、８を有する。それにより、ローラの相応する幅のもとで、層２ないし１４がそれぞれの総面積に亘って金属箔３にプレス処理される。それにより、金属箔３と層２ないし１４との間の最適な電気的コンタクトが得られる。
【００６６】
層２，１４の積層される金属箔３は、バンドの長手方向に対して横方向で個々のバンド部分に細分化されている。それらは上下に積層されてキャパシタの巻線を形成する。層２、１４は、例えば約１５ｃｍの幅を有し得る。それに対して金属箔３は例えば約２２ｃｍの幅を有し得る。それにより、金属箔３に対して、キャパシタの外部端子への接続帯の形態で案内する突起部が生じる。
【００６７】
プレスツール５ないし対向ストッパ６の加熱の他に、金属箔３の軟化ないし溶融を電流の通流によって引き起こしてもよい。この電流は、プレスツール５と対向ストッパ６との間かまたは金属箔３とプレスツール５の間、若しくは金属箔３と対向ストッパ６の間に流される。その際には、未コーティングの金属箔３と２つのローラの左方との間で電流を通すか、あるいはコーティングされた金属箔３と２つのローラの右方との間に電流を通すかは重要ではない。全てのケースにおいて最大の電気抵抗は、プレスツール５と対向ストッパ６との間のコンタクト箇所における電流経路、またはアルミニウム箔３とプレスツール５ないし対向ストッパ６との間のコンタクト箇所における電流経路に存在する。それにより、そこでは実質的に電流によって引き起こされた熱が発生する。この電流か印加された電圧の制御によって、プレスツール５と対向ストッパ６の間の加熱ゾーンにおいて発生した熱が正確にコントロールされる。
【００６８】
金属箔３を軟化ないし溶融させるためのさらなる手段は、プレスツール５ないし対向ストッパ６を超音波圧延手法で用いることである。全く一般的にはそのほかのやり方で超音波出力をプレスツール５と対向ストッパ６の間のプレスゾーンに照射することも可能である。これにより金属箔３は軟化ないし溶融される。
【００６９】
前述したような金属箔３の軟化のための方法は、プレスツール５と対向ストッパ６の全ての可能な実施形態において利用できる。
【００７０】
図２には、層２ないし１４のコーティングされた金属箔３が示されている。これは図１に従って実施された方法の結果から生じたものである。ここでは層２、１４の繊維１６がその厚さｄ全体に亘って金属箔３にプレスされていないことがわかる。これらの層はそれらの厚さｄの一部に亘ってしか金属箔３内へ埋め込まれていない。それによって、層２、１４の十分な面積の表面がそのまま残ることが保証される。これは例えば電気化学的二重層キャパシタにおいて電解質とのキャパシタンスを表すために相互作用させなければならないものである。そのような相互作用は、層２、１４ないしそれらの繊維１６が厚さ全体に亘って金属箔３にプレスされている場合には不可能となる。
【００７１】
そのほかに金属箔３内部で層２ないし１４の材料（例えば繊維１６）との大面積での直接的なコンタクトが形成されることが認められる。
【００７２】
図３には、層２がコーティングされた金属箔３（これは図１に示した方法から結果的に得られたものである）の平面図が示されている。この金属箔３は、層２よりもやや大きめの幅を有している。それにより、金属箔３と電気的構成素子の外部端子とのコンタクトのための接続帯部分として用いられる突出部が実現される。この図３からは、さらに層２がその全面に亘って金属箔３へプレスされており、その限りでこれは面区分１が層２の全面積に相応していることを意味している。
【００７３】
図４は、図１による装置において利用可能なプレスツール５と対向ストッパ６の断面図である。この場合図１で示されているものとの違いは、プレスツール５の表面７と対向ストッパ６の表面８が平らではなくて凹凸部分１８ないし９を備えていることである。ここでの凸部９は、円筒状ロールの周りを周面方向で回転する環状の突起を有している。この場合これらの凸部９とプレスツール５と対向ストッパ６の配列構成は次のように選択されている。すなわちプレスツール５の凸部９が対向ストッパ６の凸部９が当接するように選択されている。プレスツール５の凸部９は対向ストッパ６の凸部９上を同じように覆うように存在している。
【００７４】
同じことは凹部１８にも当てはまる。図４によるプレスツール５ないし対向ストッパ６の利用によって、金属箔３にプレス処理される層２、１４の面区分１が、金属箔３上に載置される層２、１４の面区分１０によって相互に分離される。
【００７５】
これらのことは図５に示されている。図５には、図４に示されているプレスツール５と対向ストッパ６の適用下で図１による装置を用いて被覆加工されて製造された金属箔３の概略図が示されている。この図５による概略図は、図３の図面の寸法に相応するものである。図３との違いは、ここでは金属箔３にプレスされている層２における面区分１が、複数の長手方向ラインに沿って延在し、かつそれぞれが複数のさらに別の長手方向ライン（これらのラインは金属箔３上に任意に載置されている層２の面区分１０を表している）によって相互に分離されている。そのような配列構成により、次のことが達成されている。すなわち電気化学的な構成素子内で作用する層２の表面の機能がさらに拡大することである。なぜなら層２の一部は金属箔３内に埋め込まれていないからである。
【００７６】
図６には、プレスツール５ないし対向ストッパ６のさらに別の実施形態が示されており、これは図８による本発明による方法の実施のための装置で利用され得るものである。ここではそれぞれ、層２ないし１４に向いた、プレスツール５ないし対向ストッパ６の表面７、８が示されている。プレスツール５は、全体的に平らな表面７で表されており、この表面は、小さなサイコロ状の隆起部９を有している。それに対してこのプレスツール５に対応するツールである、対向ストッパ６は、平らで平面状の表面８を有している。図８によれば、プレスツール５と対応ストッパ６の間に存在している積層部のもとで、当該プレスツール５と対応ストッパ６のプレス処理によって、図７のように被覆加工（コーティング）された金属箔３が得られる。ここでは被覆加工された金属箔３が概略的に示されている。
【００７７】
プレスツール５の隆起部９の配置構成は、全ての繊維１６が金属箔３とコンタクトされるようにレイアウトされる。特に一次元的に構造化されるファイバストランドに対しては、コンタクトされていないファイバ１６が電極長手方向に沿って存在しないようにすることが重要である。
【００７８】
図７は、被覆加工された金属箔３が示されており、この図の寸法も図５ないし図３に示されているものに相応している。図８による方法の実施の際には、層２が長手区分１３において金属箔３に接合される。但しこの金属箔３への層２のプレス処理は、プレスツール５の隆起部９が存在しているところでのみ行われる。それらの箇所では、層２が金属箔３にプレスされる。残りの全ての面においては、層２の区分１０が生じ、これは金属箔３上で任意におかれている。図７中に示されている金属箔３は、図５に示してきた金属箔３と同じ利点を有するが、層２のプレス処理されている面区分はここではさらに低減している。それにより、当該の構成素子の機能、例えばキャパシタに対して得られる層２の活性材料成分がさらに高められる。例えば図７による被覆加工された金属箔３によって、図５による被覆加工の金属箔３を有するコンデンサよりもさらにキャパシタンスの高められた電気化学的二重層キャパシタが実現できる。
【００７９】
図８には、図１に類似した、本発明による方法の実施のためのさらなる装置が示されている。ここでの図１による装置との違いは、プレスツール５として、バンド方向に対して横方向には可動的であるがその他では固定的であるスタンプが用いられ、さらに対向ストッパ６として固定的なブロックが用いられていることである。このようなプレスツール５と対向ストッパ６の配置構成においては、複数のバンドからなる積層部４をもはや長手方向に搬送できないので、付加的なバンド搬送装置１７が設けられている。
【００８０】
図８による複合電極の製造方法によればまず、バンド搬送装置１７が、層２、金属箔３および層１４からなる重なり合ったバンドを長手区分１３だけ搬送するように実施される。それに続いてプレスツール５が対向ストッパ６に対してプレスされ、それによってプレスツール５の表面の実施形態に応じて、多かれ少なかれ層２、１４の広めの面区分１が金属箔３にプレスされる。続いてプレスツール５は、上方に移動され、それによって積層部４はさらなる搬送ステップで長手区分１３だけバンド搬送装置１７により搬送される。これによって、層２、１４の長手区分１３が相前後して金属箔３にプレスされる、断続的な手法が得られる。バンド搬送装置１７は、例えば図１で示されているように積層部４を押圧するローラを用いて実現されてもよい。但しこの場合は図１とは異なって、これらのローラに、電流を用いた金属箔３の加熱に必要となる電導性を持たせる必要はない。
【００８１】
図３、図５、図７による被覆加工された金属箔３の場合では、金属箔３の被覆加工されない縁部が、そのまま残されており、これは被覆加工されないでさらなる後続経過の中で、キャパシタの外部端子と当該金属箔３とのコンタクトを完成するために用いられる。
【００８２】
図１で用いたアルミニウム箔の他に、そのほかの金属箔、例えば銅箔を用いることももちろん可能である。
【００８３】
また炭素繊維布として、図１中で説明した相互に隣接する多数の繊維からなる層の他にも、炭素繊維紙、炭素繊維フリース、あるいは炭素繊維フェルトなどが考慮の対象となり得る。
【００８４】
ストランド内で相互に隣接して存在し引出し方向に搬送される多数の繊維とは異なって、炭素繊維紙、炭素繊維フリースの場合では、二次元的な配列構成となり、それに対してフェルトの場合では、炭素繊維が三次元的に、つまり３つの空間方向の全てに延在し得る。
【００８５】
本発明は、前述の説明において電気化学的な二重層キャパシタを例にしてきたがこのことは本発明がこれに限定されることを意味するものではない。それどころか本発明はその他の電気化学的な構成素子、例えばバッテリ、非対称型のキャパシタなどにも適用可能なものである。それらのもとでは一方または両方の電極層の疑似容量による電荷蓄積が実現される。従って、使用される層２ないし１４が活性の炭素材料を含んでいる必要はない。炭素材料の活性化は、電気化学的二重層キャパシタにおける複合電極の利用の際に有利となるだけである。
【００８６】
最後に本発明は図示の実施例にのみ限定されるのではなく、独立請求項による最も一般的な形態で定義されたものであることを述べておく。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明による方法の実施のための装置を例示的に示した断面図である
【図２】本発明による複合電極の例示的断面図である
【図３】本発明による複合電極の別の例示的断面図である
【図４】対向ストッパとその上に存在するプレスツールの概略的な断面図である
【図５】図４によるプレスツールを用いて製造された複合電極を示した図である
【図６】さらなるプレスツールと所属の対向ストッパを例示的に示した図である
【図７】図６によるプレスツールを用いて製造された複合電極を示した図である
【図８】本発明による方法を実施するためのさらなる装置を例示的に示した断面図である
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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