(57)【要約】      （修正有）【課題】バッテリ特性とコンデンサ特性とが統合された簡素な蓄電構造の提供。【解決手段】活性構造１２を備える、スーパーキャパシタとバッテリとが一体化された電極１０であって、活性構造は活物質層１８を含み、活物質層１８は平面上で帯状に区切られ、平面上にはコンデンサ帯１６とバッテリ帯１４とが交互に配置され、さらに、このような電極の製造方法、及び、少なくとも１つのこのような電極を備える、一体化されたスーパーキャパシタセル及びバッテリセル。前記活性構造１２は３つの層を含み、第１の黒鉛層２４前記活性層１８、第２の黒鉛層２６が配置されている電極１０。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性構造（１２）を備える、スーパーキャパシタとバッテリとが一体化された電極（１０）において、
前記活性構造（１２）は活物質層（１８）を含み、前記活物質層（１８）は、平面上で帯状に区切られ、平面上には、コンデンサ帯（１６）とバッテリ帯（１４）とが交互に配置されることを特徴とする、電極（１０）。
【請求項２】
前記活性構造（１２）は３つの層を含み、順に、第１の黒鉛層（２４）、前記活物質層（１８）、第２の黒鉛層（２６）が配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の電極（１０）。
【請求項３】
前記活物質層（１８）には結着剤が使われないことを特徴とする、請求項２に記載の電極（１０）。
【請求項４】
前記第１の黒鉛層（２４）及び／又は前記第２の黒鉛層（２６）は、添加剤として導電材料を含むことを特徴とする、請求項２又は３に記載の電極（１０）。
【請求項５】
黒鉛及び／又は結着剤の割合は、前記活物質層（１８）の中央で最も低く、２つの表面（３０、３２）に向かって高くなることを特徴とする、請求項１に記載の電極（１０）。
【請求項６】
黒鉛の割合は、前記活物質層（１８）の中央で最も高く、２つの表面（３０、３２）に向かって低くなることを特徴とする、請求項１に記載の電極（１０）。
【請求項７】
前記電極（１０）は、前記活性構造（１２）がその上に配置された導体箔（２２）を更に含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電極（１０）。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のスーパーキャパシタとバッテリとが一体化された電極（１０）の製造方法において、
活性構造（１２）の出発原料は、一緒にプレス装置に入れられて、溶媒を加えずにプレス加工を施されて箔となり、前記出発原料は、複数の塗布システムを介して、空間的に分散された状態で前記プレス装置に入れられることを特徴とする、製造方法。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のスーパーキャパシタとバッテリとが一体化された電極（１０）の製造方法において、
活性構造（１２）の前記出発原料は、最初に、溶媒を加えずに、複数の塗布システムを介して１つ以上の工程を経て支持体又は導体箔に塗布され、続いて、プレス装置内でプレス加工が施されて箔となることを特徴とする、製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の少なくとも１つの電極（１０）を備える、一体化されたスーパーキャパシタセル及びバッテリセル（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性構造を備える、スーパーキャパシタとバッテリとが一体化された電極に関する。本発明の更なる別の観点は、このような電極の製造方法、及び、少なくとも１つのこのような電極を備える、一体化されたスーパーキャパシタセル及びバッテリセルに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気エネルギーは、例えばバッテリ又はコンデンサを介して貯蔵されうる。バッテリは、化学的な反応エネルギーの形態により電気エネルギーを蓄え、コンデンサは、コンデンサ電極で電荷の形態により電気エネルギーを蓄える。その際に、バッテリは、セパレータにより分離された少なくとも１つの正電極及び少なくとも１つの負電極を備える。エネルギー密度が高いためにリチウムイオンバッテリが使用されることが多いが、このリチウムイオンバッテリは、さらに自己放電が小さいことで優れている。リチウムイオンバッテリで使用されるリチウムイオンバッテリセルでは、バッテリの充電及び放電の間に、リチウムイオンが１の電極から他の電極へと移動する。電極の活物質としては、リチウムイオンを可逆的に出し入れ出来る挿入（インタカレーション）物質（Ｉｎｔｅｒｋａｌａｔｉｏｎｓｍａｔｅｒｉａｌ）が使用されることが多い。リチウムイオンの移動のためには、所謂リチウムイオン電導体が利用される。例えば、コンシューマ機器（Ｃｏｎｓｕｍｅｒ）分野（携帯電話、ＭＰ３プレーヤ等）において、又はエネルギー貯蔵器として電気自動車内若しくはハイブリッド自動車内で使用されるような、現在利用されているリチウムイオンバッテリセルの場合、リチウムイオン導電体は液体電解質であることが多く、この液体電解質は、例えば、有機溶媒に溶解したヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を含んでいる。
【０００３】
バッテリでは、固有の電気放出が制限されており、即ち放電レート（Ｃレート）が制限されている。さらに、Ｃレートが高いバッテリが放電する際には、内部電流が大きくなり過ぎるため、バッテリが損傷を被る可能性がある。同じ問題がバッテリの充電時に発生し、バッテリに損傷を与えないためには、バッテリの充電も特定のＣレートでしか行うことが出来ない。Ｃレートは、バッテリ容量で除算した最大許容充電電流又は放電電流として定義される。
【０００４】
バッテリ又はバッテリセルという概念は、本願のスコープにおいては、日常語で通常使用されているように利用される。即ち、バッテリ又はバッテリセルという概念は、一次バッテリ又は一次バッテリセル、及び、二次バッテリ又は二次バッテリセルを含む。後者は、蓄電池又は蓄電セルとも呼ばれる。
【０００５】
コンデンサは、損傷を被ることなく、バッテリに比べて非常に大きな充電電流及び放電電流を供給することが可能である。従って、高い信頼性と、大きな充電電流及び放電電流と、が要求される場合に、コンデンサは、バッテリの代替として適しており、又は、バッテリ及びコンデンサから成る並列回路で、バッテリを補完することに適している。
【０００６】
コンデンサは、狭い間隔で互いに平行に配置された２つの電極を含んでいる。この２つの電極の間には通常、誘電体が存在する。従来技術では、様々な構造形態のコンデンサが公知であるが、所謂スーパーキャパシタ（Ｓｕｐｅｒｋｏｎｄｅｎｓａｔｏｒ）は、固有容量が、通常の電解コンデンサのよりも１０００倍大きい。但し、スーパーキャパシタの容量は、同じ重量のバッテリの容量の約１０％にしか満たない。スーパーキャパシタの場合、２つの電極の間の誘電体は使用されない。スーパーキャパシタの構造は、バッテリの構造に類似しており、２つの電極が含まれている。この２つの電極は、セパレータにより機械的に互いに分離され、電解質により電気的に互いに接続される。コンデンサへの電圧の印加によって電極には二重層が形成され、この二重層では、層ごとに、正の電荷と負の電荷とが左右対称の配置で形成される。さらに、イオンが電極の表面に直接接触し、その際に電子を電極へと放出した場合に、疑似容量が形成されうる。その場合、スーパーキャパシタの総容量は、二重層容量と疑似容量とで構成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来技術の欠点は、バッテリ特性とコンデンサ特性とが統合された簡素な構成要素が存在しないことである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
スーパーキャパシタとバッテリとが一体化された電極が提案される。電極は活性構造を備え、その際に、活性構造は活物質層を含み、活物質層は平面上で帯状に区切られ、平面上には、コンデンサ帯とバッテリ帯とが交互に配置される。
【０００９】
活物質層のコンデンサ帯、バッテリ帯には、それぞれ、コンデンサ電極の活物質、バッテリ電極の活物質が存在する。電極の製造時には、各活物質は、交互に存在する帯状体（Ｓｔｒｅｉｆｅｎ）の形態により、空間的に互いに離れて活性構造の活物質層上に配置される。
【００１０】
コンデンサ帯（Ｋｏｎｄｅｎｓａｔｏｒｓｔｒｅｉｆｅｎ）の場合、黒鉛と、他の添加剤（例えば導電材料及び／又は電解質）と、の混合物を通常含むコンデンサ活物質が利用される。
【００１１】
バッテリ帯（Ｂａｔｔｅｒｉｅｓｔｒｅｉｆｅｎ）には、黒鉛と、バッテリのカソード又はアノードとしてのバッテリ帯の実現に従ってカソード材料又はアノード材料と、の混合物を通常含むバッテリ活物質が含まれる。さらに、バッテリ活物質には、例えば導電材料又は電解質のような更なる別の添加剤が加えられてもよい。
【００１２】
カソードの場合、カソード活物質は、リチウム遷移金属酸化物から選択され、例えば、Ｌｉ（ＮｉＣｏＭｎ）Ｏ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｌｉ２ＭＯ３−ＬｉＭＯ２（Ｍは、例えば、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｒｕ又はＶ）、ＬｉＭＰＯ４（Ｍは、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、又はＭｎ）、Ｌｉ（Ｎｉ０．５Ｍｎ１．５）Ｏ４、ＬｉｘＶ２Ｏ５、ＬｉｘＶ３Ｏ８（０≦ｘ≦２）、又は、当業者には公知の更なる別のカソード材料、例えば、ホウ酸塩、リン酸塩、フロオロリン酸塩、ケイ酸塩から選択されうる。活物質の更なる選択肢は、例えば、リチウム硫黄である。
【００１３】
アノードの場合には、アノード活物質は、例えば、黒鉛、ケイ素、又は、金属リチウム若しくはリチウムが塗布された箔から選択されうる。
【００１４】
場合によっては、コンデンサ活物質又はバッテリ活物質には、安定性を高めるために結着剤が加えられてもよい。結着剤は、合成樹脂又は重合体であることが多い。結着剤として、例えば、ＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）が適している。
【００１５】
コンデンサ帯及び／又はバッテリ帯で使用される導電材料は、例えば、カーボンナノチューブ、導電性カーボンブラック、グラフェン、黒鉛、金属粒子、処理された炭素粒子、カーボンナノチューブ、炭素糸、金属ナノチューブ、金属糸、又は、これら材料のうちの少なくとも２つの組み合わせから選択されうる。
【００１６】
コンデンサ内の液体電解質のために、セル電圧が約２．３Ｖまでは水性電解質、又は、有機溶媒が使用され、その際に、電導性を高めるために追加的に、酸、塩基、又は塩が溶かされる。セル電圧がより高く、従って高い絶縁耐力が要されるためバッテリのために典型的に使用される有機電解質は、コンデンサのためにも使用することが可能である。バッテリの電解質は、例えば、ポリエチレン・オキシド（ＰＥＯ）をベースとする固体電解質、又は大豆をベースとする固体電解質であってもよい。液体電解質の場合には、例えば、有機溶媒に溶解したヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）が使用される。さらに、コンデンサ機能のためのリチウム塩の他に、電導性を高めるために酸、塩基、又は塩を追加的に溶かすことが可能である。例えば、テトラフルオロほう酸テトラエチルアンモニウム（Ｎ（Ｅｔ）４ＢＦ４）又はテトラフルオロほう酸トリエチル（メチル）アンモニウム（ＮＭｅ（Ｅｔ）３ＢＦ４）のような、第４アンモニウム塩又はアルキルアンモニウム塩の溶液は、例えば、有機電解質のためのコンデンサ技術においては一般的である。
【００１７】
コンデンサ活物質又はバッテリ活物質に含まれる黒鉛は、特に、プレス加工が施された膨張黒鉛である。黒鉛は、例えばクロム酸又硫酸を用いた酸処理によって膨張性黒鉛に変換される。この膨張性黒鉛は、コンデンサ帯又はバッテリ帯にさらに含まれる物質と混合され、続いて約８５０〜９００℃の温度の温度処理を介して処理され、その際に、膨張黒鉛が生成する。膨張黒鉛がプレス装置内でプレス加工を施される場合には、安定して自立した（ｆｒｅｉｔｒａｇｅｎｄ）箔が製造される。
【００１８】
本発明の有利な発展形態において、バッテリ帯とコンデンサ帯との間の活物質層に、更なる別の機能を備えた更なる別の帯状体も挿入されてもよい。このような更なる別の帯状体の例には、黒鉛の割合が高く、場合によっては追加的な導電材料を有する導電性帯が含まれる。更なる別の実施形態は、例えば高分子材料を含み、境界又は拡散隔壁として機能する障壁帯である。活物質層の成分間での望まぬ副反応を抑制しうる添加剤を、障壁帯内に配置することも同様に構想されうる。拡散隔壁は、特に、バッテリ帯の成分とコンデンサ帯の成分とが混ざることを防ぐために使用することが可能である。更なる別の実施形態は絶縁帯であり、この絶縁帯は、電導性を全く帯びず又は電導性が低く、従って、２つの帯状体の間、特にバッテリ帯とコンデンサ帯との間の絶縁帯を形成する。
【００１９】
本発明の一実施形態において、活性構造は３つの層を含み、順に、第１の黒鉛層、活物質層、第２の黒鉛層が配置されている。
【００２０】
本変形例では、活物質層は黒鉛によって包囲される。その際に、黒鉛層は好適に膨張性黒鉛を含み、この膨張性黒鉛は、膨張し、プレス加工が施されて安定した層となっている。場合によっては、安定性と弾性を高めるために黒鉛に結着剤が加えられる。高い弾性は特に、充電時又は放電時に容積の変化が起きるバッテリ帯との関連において有利である。高い弾性が必要とされる場合には、結着剤として、例えばケイ素が利用されうる。
【００２１】
好適に、本実施形態において、活物質層では、即ちコンデンサ活物質及びバッテリ活物質では結着剤の割合が下げられ、又は、活物質層は、例えばＰＶｄＦのような結着剤を全く使用せずに実現されうる。
【００２２】
好適に、第１の黒鉛層及び／又は第２の黒鉛層は、導電材料の形態による添加剤を含む。このことによって、第１の黒鉛層及び／又は第２の黒鉛層に良好な導電性がもたらされ、従って、第１の黒鉛層及び／又は第２の黒鉛層は、活物質層に電気導体のように接触する。
【００２３】
本発明の更なる別の実施形態において、活物質層は、当該活物質層が帯状構造を有する平面に対して直交して勾配（Ｇｒａｄｉｅｎｔ）を有し、その際に、黒鉛及び／又は結着剤の割合は、活物質層の中央で最も低く、２つの表面に向かって高くなる。
【００２４】
本変形例では、第１の黒鉛層と活物質層と第２の黒鉛層とを含む三層システムに類似した構造が形成されるが、層の間の移行は滑らかである。活物質層が帯状に区切られた平面に対して直交する方向の勾配によって、黒鉛及び／又は結着剤の濃度は、活物質層の表面で最も高くなる。これによって有利に、黒鉛層と活物質層との間に厳密な境界が生じないにも関わらず、先に挙げた実施形態のように、コンデンサ活物質が基本的に黒鉛によって包囲されることが実現される。本変形例の発展形態において、導電性を改善するために導電材料を加えることも同様に可能であり、その際に、この導電材料のためにも黒鉛を採用することが可能であり、従って、導電材料の割合は、活物質層の中央で最も低く、２つの表面に向かって高くなる。
【００２５】
本発明の更なる別の実施形態において、活物質層は、当該活物質層の平面に直交して勾配を有し、黒鉛の割合は、活物質層の中央で最も高く、２つの表面に向かって低くなる。本変形例において、電極の活物質層は内部に、基本的に黒鉛で構成される層を有する。黒鉛は比較的良好な導体であり、このようにして活物質層の内部では、横断面に渡って電気導体が提供されうる。場合によっては、導電性を高めるために、導電材料が添加剤として黒鉛に加えられてもよい。本実施形態では有利に、電気の伝導が、活物質の表面で可能であるばかりか内部の黒鉛層によっても支えられるため、活物質層が非常に厚く実現されうる。
【００２６】
さらに、提案された電極が、活性構造がその上に配置された導体箔を含むということも更に可能である。
【００２７】
このような導体箔は、通常では薄い金属箔であり、又は、金属が塗布されたプラスチックフィルムである。電極のバッテリ帯が、リチウムイオンバッテリセルのカソードとして実現される場合には、例えば、厚さが１３μｍ〜１５μｍのアルミニウム箔が使用される。アノードとして実現されたバッテリ帯を備えた電極を製造する場合には、例えば、厚さが６μｍ〜１２μｍの銅箔が利用される。更なる別の実施形態において、導体箔として、黒鉛シートを利用することも構想されうる。
【００２８】
本発明の更なる別の観点は、上記の電極のうちの１つの製造方法を提供することである。その際に、電極のスコープにおいて記載される特徴は、対応して本製造方法にも当てはまり、反対に、本製造方法のスコープにおいて記載される特徴は、対応して電極にも当てはまる。
【００２９】
スーパーキャパシタとバッテリとが一体化された電極を製造するために提案される方法では、活性構造の出発原料は、一緒にプレス装置に入れられて、溶媒を加えずにプレス加工を施されて箔となり、その際に、出発原料は、複数の塗布システムを介して、空間的に分散された状態でプレス装置に入れられる。
【００３０】
プレス装置とは、例えばカレンダ機であってもよい。コンデンサ帯の出発原料、バッテリ帯の出発原料、及び、場合によっては、黒鉛帯の出発原料は、塗布システムに別々に供給される。塗布システムは例えば、コンデンサ帯の出発原料とバッテリ帯の出発原料とを交互に放出する相並んで配置された複数のノズルを活物質層の製造のために有するように、実現される。出発原料は、乾燥した状態で供給され、溶媒を含まない。これにより、活物質層の個々の帯状体間で、コンデンサ帯の出発原料とバッテリ帯の出発原料とが混ざることがほとんどなく、従って、出発原料の空間的な分散が、プレス装置を通過する際に基本的に保持される。
【００３１】
出発原料は、好適に膨張黒鉛を含み、その際に、膨張黒鉛は、プレス装置を通過する際に、出発原料に含まれる他の成分と共に、安定した箔を形成する。
【００３２】
スーパーキャパシタとバッテリとが一体化された電極を製造するための更なる別の方法では、出発原料は最初に、溶媒を加えずに、複数の塗布システムを介して１つ以上の工程を経て支持体又は導体箔に塗布され、続いてプレス装置内でプレス加工が施されて箔となる。
【００３３】
支持体又は導体箔は、本実施形態では、活性構造の個々の層がその上に順々に塗布される支持層（Ｓｕｂｓｔｒａｔ）として機能する。その際に、層が塗布される度にその後で、最初に、ローラ又はドクターブレードを用いて行うことが可能な予備圧縮成形（Ｖｏｒｋｏｍｐａｋｔｉｅｒｕｎｇ）が行われてもよい。支持体が利用される変形例において、支持体は、プレス装置を通過する前又はプレス装置を通過した後に活性構造から外される。この場合には、活性構造のみが電極を形成する。導体箔が利用される場合には、導体箔は、プレス装置を通過した後も活性構造と結合されたままであり、従って、活性構造は導体箔と共に電極を形成する。
【００３４】
プレス装置として、例えば、カレンダ機又は静的なプレス機（ｓｔａｔａｉｓｃｈｅ  Ｐｒｅｓｓｅ）が適切である。
【００３５】
本発明の更なる別の観点は、上記の電極のうちの１つを備える、一体化されたスーパーキャパシタセル及びバッテリセルを提供することである。その際に、アノードとして実現されたバッテリ帯を備えた電極、セパレータ、及び、カソードとして実現されたバッテリ帯を備えた電極が、ハウジングと共に、一体化されたスーパーキャパシタセル及びバッテリセルを実現する。ハウジングは、外部からそれを介して２つの電極に電気的に接触可能な端子をさらに備える。
【発明の効果】
【００３６】
提案された電極によって、簡単なやり方で、バッテリとスーパーキャパシタとを１つの構成要素内で直接互いに組み合わせることが可能となり、その際、バッテリとスーパーキャパシタとは電気的に並列に接続される。コンデンサ帯とバッテリ帯とが活物質層の平面上で交互に配置されるという提案する電極の帯状の区分けによって、同一構成要素内で２つの機能が統合されるにも関わらず、局所的な機能の分離と、バッテリ機能とコンデンサ機能との別々の最適化と、が可能となる。
【００３７】
同様に提案する一体化されたスーパーキャパシタセル及びバッテリセルは、短期間に、大きな電流で負荷を掛けることが可能であり、これにより、より迅速な充電過程及び放電過程が可能となる。その際に、コンデンサ部は、バッテリの安全緩衝帯としても理解される。バッテリ部分は、大きな充電電流及び放電電流から守られ、従って、大きな負荷が掛かってもこのバッテリ部には損傷が与えられない。
【００３８】
好適な変形例において提案された活物質層の内部への黒鉛層の組み込みによって、有利に、活性構造の電導性が改善され、従って、コンデンサ帯とバッテリ帯とを厚く実現することが可能であり、その際に、電導性に問題が生じることはない。
【００３９】
活性構造が３つの層を備え、活物質層が２つの黒鉛層の間に配置される変形例において、活性構造は、機械的に特に安定している。このことによって、活物質層での結着剤の割合を下げることが可能であり、これにより活物質層の電導性が改善される。
【００４０】
さらに、プレス加工後に安定した箔が生成されるように活性構造を実現することが可能であり、その際に、追加的な導体箔、例えば金属箔を必要となることはない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】活物質層を備える自立的な活性構造を示す。
【図２】２つの黒鉛層の間に収容された活物質層を含む自立的な活性構造を示す。
【図３】中央で黒鉛の割合が上がる自立的な活性構造を示す。
【図４】電気導体を備えた活性構造を示す。
【図５】電気導体を備えた三層型の活性構造を示す。
【図６】活性構造の中央に導体層が配置された、電気導体上の活性構造を示す。
【図７】一体化されたスーパーキャパシタセル及びバッテリセルの断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本発明の実施例についての以下の記載では、同一又は類似したコンポーネント又は構成要素は、同一の符号で示され、同一又は類似したコンポーネント又は構成要素について繰り返し説明は行われない。図面は、本発明の主題を概略的に提示しているにすぎない。
【００４３】
図１は、第１の実施形態に係るスーパーキャパシタとバッテリとが一体化された電極１０を示している。電極１０は、図１の実施形態では１つの層のみ、即ち活物質層１８のみ含む活性構造１２を備える。図１は、電極１０を側方から見た断面図により提示している。バッテリ帯１４とコンデンサ帯１６とが活性構造１２の活物質層１８上で交互に配置されていることが分かる。
【００４４】
図２では、第２の実施形態に係る電極１０が、同様に側方から見た断面図で提示されている。電極１０はこの場合もやはり、図２の実施形態では３つの層を含む活性構造１２を備える。その際に、活性構造１２は、順に、第１の黒鉛層２４、活物質層１８、第２の黒鉛層２６を備える。従って、活物質層１８は、その上側及び下側が、それぞれ黒鉛層２４、黒鉛層２６で覆われている。図１に関して既に記載したように、活物質層１８は、帯状構造（Ｓｔｒｅｉｆｅｎｓｔｒｕｋｔｕｒ）をなしており、図２の側面図では、バッテリ帯１４とコンデンサ帯１６とが交互に配置されている。
【００４５】
図示されない更なる別の変形例において、活物質層１８と第１の黒鉛層２４又は第２の黒鉛層２６との間の移行箇所には明確な移行部が存在せず、活物質層１８と第１の黒鉛層２４又は第２の黒鉛層２６との間で連続的に移行していくということも構想可能である。このようにして、活性構造１２は、活物質層１８の平面に対して直交して勾配が形成されるように構成されうる。その際に、黒鉛の割合は、活性構造１２の表面で最も高く、活性構造１２の中央で最も低い。
【００４６】
図３では、第３の実施形態に係る電極１０が提示されている。図３は、電極１０を再び側方から見た断面図で示している。活性構造１２は、ここでもバッテリ帯１４とコンデンサ帯１６とが交互に配置された活物質層１８を含む。活物質層１８は、黒鉛の割合に関して、当該活物質層１８の平面に対して直交する方向に勾配を有する。図３では、平面に直交する方向が、符号２８が付いた矢印で示されている。
【００４７】
勾配に基づいて、それぞれバッテリ帯１４及びコンデンサ帯１６では、バッテリ活物質又はコンデンサ活物質での黒鉛の割り当てが、２８の方向に見て活物質層１８の中央で最も大きく上側３０及び下側３２の方向に小さくなるように、選択される。上側３０と下側３２とは、電極１０の表面を形成する。活物質層１８の中央で黒鉛の濃度が上がることによって、活性構造１２のプレス加工後に、当該活性構造１２の内部に配置された導体層２０が形成される。この導体層２０では、典型的に電導性が高められている。
【００４８】
図２及び図３で提示された実施形態では、第１の黒鉛層２４、第２の黒鉛層２６、及び導体層２０の電導性は、黒鉛に添加剤として追加的な導電材料が加えられることで、改善されうる。
【００４９】
図４、図５、及び図６では、電極１０の更なる別の実施形態が提示されている。その際に、図４の実施形態は基本的に、図１について既に述べた電極１０に対応しており、その際に、図４の電極１０は、活性構造１２に加えて導体箔２２を備える。導体箔２２は、活性構造１２の１の側面と結合されている。導体箔２２は、一方では、活性構造１２の電気的接触のために利用され、他方では、導体箔２２は、活性構造１２を機械的に支持することが可能である。このことは特に、活性構造１２での結着剤及び／又は黒鉛の割合が低い場合にのみ有効である。
【００５０】
図５で提示される電極１０は、追加的な導体箔２２を除いて、図２について既に述べた電極１０に対応している。導体箔２２は、ここでも活性構造１２の表面と結合されている。
【００５１】
図６で提示される電極１０は、図３について既に述べた電極１０に対応しており、その際に、ここでも活性構造１２に加えて、当該活性構造１２と共に電極１０を形成する導体箔２２が備えられる。
【００５２】
図７は、一体化されたスーパーキャパシタセル及びバッテリセルの断面図を示している。
【００５３】
図７では、一体化されたスーパーキャパシタセル及びバッテリセル１００が、断面図で概略的に提示されており、ここでは、簡略化するためにセルハウジングは示されていない。一体化されたスーパーキャパシタセル及びバッテリセル１００は、順にアノード１０１、セパレータ１０４、カソード１０２が積み重なった積層体を成している。
【００５４】
アノード１０１及びカソード１０２の構造は基本的に、図４について既に述べた電極の構造に対応している。その際に、アノード１０１は、第１の導体箔２２１の他に、アノードバッテリ帯１４１とアノードコンデンサ帯１６１とを含むアノード活性構造１２１を含む。対応して、カソード１０２は、第２の導体箔２２２の他に、カソードバッテリ帯１４２とカソードコンデンサ帯１６２とを含むカソード活性構造１２２を含む。
【００５５】
アノード１０１とカソード１０２との間にはセパレータ１０４が配置され、このセパレータ１０４は、アノード１０１をカソード１０２から電気的及び機械的に分離するが、アノード１０１とカソード１０２との間のイオンの流れを可能にする。一体化されたスーパーキャパシタセル及びバッテリセル１００の電気的接触のために、セルハウジングに割り当てられた端子が、それぞれ、第１の導体箔２２１及び第２の導体箔２２２と電導的に接続される。
【００５６】
本発明は、本明細書で記載された実施例、及び、実施例において指摘された観点には限定されない。むしろ、特許請求の範囲によって示される範囲において、当業者の行為の範囲に収まる複数の変形が可能である。
【図１】
2016081931.tif 000003
【図２】
2016081931.tif 000004
【図３】
2016081931.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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