(57)【要約】  約２００〜２９０Ｆ／ｃｍ３の細孔容積利用効率（ＰＶＵＥ）、ここで、ＰＶＵＥは活性炭の細孔容積（ｃｍ３／ｇ）に対する活性炭重量比容量（Ｆ／ｇ）の比である；０．１〜５％の低い非直線性の値；及び０．３２〜０．５６ｃｍ３／ｇの全細孔容積、を有する活性炭を含む、電気二重層コンデンサ電極。ここに定められる、電気二重層コンデンサ電極の作製方法、及び、電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）装置における、活性炭の性能を特徴付けする方法及び電極も開示される。
2017527112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２００〜２９０Ｆ／ｃｍ３の細孔容積利用効率（ＰＶＵＥ）、ここで、ＰＶＵＥは活性炭重量比容量（Ｆ／ｇ）を活性炭の細孔容積（ｃｍ３／ｇ）で除算した商である；
０．１〜５％の低い非直線性の値；及び
０．３２〜０．５６ｃｍ３／ｇの全細孔容積
を有する活性炭
を含む、電気二重層コンデンサ電極。
【請求項２】
前記活性炭が、二酸化炭素活性炭であることを特徴とする、請求項１に記載の電極。
【請求項３】
前記電極が、９０〜１３０Ｆ／ｇの重量比容量を有する少なくとも１つの高容量セルを有し、前記セルは、カチオンを捕捉しない、イオン抵抗を増加させない、又はその両方であることを特徴とする、請求項１に記載の電極。
【請求項４】
前記活性炭が、５０〜１３０Ｆ／ｇの重量比容量を有することを特徴とする、請求項１に記載の電極。
【請求項５】
前記活性炭が、９０〜１３０Ｆ／ｇの重量比容量、０．３５〜０．４５ｃｍ３／ｇの細孔容積、及び２３０〜２７０Ｆ／ｃｍ３の細孔容積利用効率を有することを特徴とする、請求項１に記載の電極。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、その内容が依拠され、その全体がここに参照することによって本願に援用される、２０１４年８月８日出願の米国仮特許出願第６２／０３５，０４５号の米国法典第３５編第特許法１１９条に基づく優先権の利益を主張する。
【０００２】
本明細書に記載される各公報又は特許文献の開示全体が、参照することによって援用される。
【技術分野】
【０００３】
本開示は、概して、エネルギー貯蔵装置の分野に関する。
【発明の概要】
【０００４】
実施形態において、本開示は、２００〜２９０Ｆ／ｃｍ３の優れた細孔容積利用効率（ＰＶＵＥ）、５％未満の非直線性、及び、例えば、より高い寿命初期（ＢＯＬ）容量及びより良好な経年変化特性などの優れた性能特性を有する活性炭を含む、電気二重層コンデンサ電極を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】電気化学二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）等級の活性炭についての細孔容積利用効率（ＰＶＵＥ）及び細孔容積の好ましい範囲を特定するグラフ
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本開示のさまざまな実施形態が、存在する場合には図面を参照して、詳細に説明される。さまざまな実施形態についての言及は本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の範囲は、本明細書に添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。また、本明細書に記載される実施例はいずれも制限的ではなく、単に特許請求の範囲の多くの可能な実施形態の一部を記載するものである。
【０００７】
実施形態において、開示される組成物、構成要素、及び装置、並びに開示される作製及び使用方法は、例えば以下に論じられるものを含む１つ以上の有利な特徴又は態様を提供する。請求項のいずれかに記載される特徴又は態様は、概して、本発明のすべての様相に適用することができる。ある１つの請求項に記載される単一又は複数の特徴又は態様は、任意の他の請求項に記載される任意の他の特徴又は態様と組み合わせるか又はこれらと順序を変えることができる。
【０００８】
定義
「細孔容積利用効率」、「ＰＶＵＥ」、「λ」などの表現又は記号は、（Ｆ／ｃｃ又はＦ／ｃｍ３）単位での活性炭細孔容積（ｃｍ３／ｇ）に対する活性炭重量比容量（Ｆ／ｇ）の比（又は商）のことを指す。
【０００９】
「ＥＤＬＣ」などの表現は、本明細書に定義されるような、電気化学又は電気二重層コンデンサのことを指す。
【００１０】
「寿命初期」、「ＢＯＬ」などの表現は、耐久寿命の開始時（ｔ＝０）における、構成要素又は装置の容量又は等価直列抵抗（ＥＳＲ）などの特定及び測定された測定基準のことを指す。
【００１１】
「非直線性」、「ＮＬ％」などの表現は、定電流放電試験の際のエネルギー法計算とスロープ法計算との間のパーセントにおけるセル容量の差異のことを指す。理論に束縛されるものではないが、非直線性は、電解質イオンに対する細孔のアクセシビリティの定性的又は半定量的な指標である。例えば５〜２０％の高い非直線性は、不十分に活性化された炭素を示し、例えば０〜０．１％の低い非直線性は、過度に活性化された炭素を示し、例えば０．１〜５％の中程度の非直線性は、適切に活性化された炭素を示す。不十分な活性化及び過度な活性化はいずれも、ＥＤＬＣ装置における炭素性能を低下させる。
【００１２】
「含む（include、includes）」などの用語は、包含する、すなわち包括的であって排他的ではないことを意味するが、これに限定されない。
【００１３】
例えば、本開示の実施形態の記載に用いられる、組成物中の成分の量、濃度、容積、処理温度、処理時間、収率、流量、圧力、粘度などの値、及びそれらの範囲、又は構成要素のサイズなどの値、及びそれらの範囲を修飾する「約」とは、例えば、以下のことを通じて生じうる、数量における変動のことを指す：材料、組成物、複合材料、濃縮物、構成要素の部品、製品、又は使用配合物を調製するために使用される典型的な測定及び取扱手順；これらの手順における不注意による誤り；上記方法を行うために使用される出発材料又は成分の製造、供給源、又は純度における差異；などの事項。「約」なる用語はまた、特定の初期濃度又は混合物を有する組成物又は配合物の経年劣化に起因して異なる量、及び特定の初期濃度又は混合物を有する組成物又は配合物の混合又は処理に起因して異なる量も包含する。
【００１４】
「随意的な」又は「随意的に」とは、その後に記載される事象又は環境が生じても生じなくてもよいこと、及び、その記載に事象又は環境が生じる場合及び生じない場合が含まれることを意味する。
【００１５】
本明細書で用いられる不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」及びその対応する定冠詞「ｔｈｅ」は、他に明記されない限り、少なくとも１つ、又は１つ以上を意味する。
【００１６】
当業者に周知の略語が使用される場合がある（例えば、時間についての「ｈ」又は「ｈｒｓ」、グラムについての「ｇ」又は「ｇｍ」、ミリメートルについての「ｍＬ」、室温についての「ｒｔ」、及びナノメートルについての「ｎｍ」などの略語）。
【００１７】
構成要素、成分、添加剤、サイズ、条件、時間などの態様、及びそれらの範囲について開示される特定の及び好ましい値は単に例証のためであり、他の定められた値又は定められた範囲内の他の値を除外しない。本開示の組成物及び方法は、明示的な又は暗示された中間の値及び範囲を含めた、本明細書に記載の値、特定の値、さらに具体的な値、及び好ましい値のいずれかの値又はいずれかの組合せを含みうる。
【００１８】
炭素及びスーパーキャパシタにおけるそれらの使用が検討されている（A.G. Pandolfo, et al., Carbon properties and their role in supercapacitors, J. Power Sources, 157 (2006) 11-27を参照）。
【００１９】
ウルトラキャパシタとしても知られる電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）は、従来の電解コンデンサと比較して高い出力密度及び比較的高いエネルギー密度を有する装置である。ＥＤＬＣは、従来のコンデンサに比べて桁違いに大きい容量を達成するために、高表面積の電極材料及び薄い電解絶縁体を利用する。これにより、汎用回路構成要素というよりはエネルギー貯蔵のための使用が可能になる。典型的な用途としては、マイクロハイブリッド、マイルドハイブリッド、フルハイブリッドなどの自動車エネルギー貯蔵システムが挙げられる。
【００２０】
典型的なＥＤＬＣ装置は、アルミニウム集電体箔上に積層された陽極及び陰極を含む。２つの電極は、電極間に設置された多孔質のセパレータ紙によって分離され、巻かれてジェリーロール構造を形成し、このロールは有機電解質を含む筐体内にパッケージされる。理論によって限定されるものではないが、陽極と陰極との間の多孔質のセパレータ紙は、イオン電荷の流れを可能にすると同時に、電極−電極間の接触を防ぐ。自動車部門における潜在的な用途では、より高いエネルギー密度、より高い出力密度、及びより低いコストへの志向が存在する。これらの要求は、容量の増大、電解質操作窓の拡張、及び等価直列抵抗（ＥＳＲ）の低下を推進する。
【００２１】
ＥＤＬＣのエネルギー密度（Ｅ）は次式：
【００２２】
【数１】
2017527112.tif 000003
【００２３】
によって与えられ、ここで、Ｃは容量であり、Ｖは装置の電圧である。より高い容量を達成するためには、高表面（例えば、５００〜２５００ｍ２／ｇ）を有する活性炭が使用されている。最近になって、より高い比容量を達成するために改変された炭素が開発されているが、これらの材料コストは市販の製品に使用するには依然として高すぎる。
【００２４】
炭素の活性化は、通常、例えば、蒸気又はアルカリを用いて達成することができる。蒸気活性炭は、炭化された炭素前駆体（例えば、ココナツの殻、小麦粉、コークス等）に水蒸気賦活法を使用して生成されるが、このプロセスは深刻な制御及び品質の問題を有する。実施形態において、本開示は、優れた二酸化炭素（ＣＯ２）活性炭及び優れた性能特性を有する、電極などのＥＤＬＣ構成要素及び電極を備えた装置を提供する。本開示の選択されたＣＯ２活性炭は、他の活性炭と比較して優れたコンデンサ特性を有することが分かった。
【００２５】
エネルギー密度を増大させるための別のアプローチは、コンデンサ動作電圧を改善することである。典型的には、水性電解質はより低い電圧（例えば１Ｖ未満）に用いられており、有機電解質は、その幅広い動作電圧により、高電圧の装置（例えば、２．３〜２．７Ｖ）における利用が見出されている。しかしながら、より高いエネルギー密度を達成するためには、動作範囲を現在の２．７Ｖから３．０Ｖ以上へと押し上げる必要がある。２．７Ｖから３．０Ｖへ移動させることにより、エネルギー密度が約２３％増加しうる。より高い電圧での動作は、ＥＤＬＣ構成要素を幾つかの異なる種類の応力に供することとなり、ひいては、より早い劣化につながる。例えば：活性炭ナノ細孔内への荷電イオンの前後の移動に起因する電極への機械的応力、ガスの生成に起因する化学的応力、及びより高い電圧での化学的劣化。化学的応力は、主に、セルにおけるファラデー的電荷移動プロセスに起因する。これらのファラデー的電荷移動プロセスは、それぞれ、ＥＤＬＣの陽極及び陰極における酸化反応及び還元反応として示される。さらには、これらの反応は、セル内における、炭素ナノ細孔、電解質、又はセパレータ材料に関連しうる水の存在によって促進されうる。典型的には炭素において、水は炭素ナノ細孔に吸着されうるが、この水は、製造に用いられる通常の乾燥によっては取り除くことが困難である。したがって、より高いエネルギー密度を達成するためには、まず、セルにおける炭素性能を増強することが重要であり、これは、材料及び装置にストレスを与えないアプローチである。
【００２６】
本開示は、優れた細孔容積利用効率（ＰＶＵＥ）特性を有する高容量の炭素を提供する。細孔容積利用効率は、電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）装置における活性炭の性能を特定するのに有用である。開示される活性炭細孔容積利用効率（ＰＶＵＥ）は、活性炭細孔容積（ｃｍ３／ｇ）に対する活性炭重量比容量（Ｆ／ｇ）の比である。当技術分野で知られた、評価かつ比較された活性炭については、より低いＰＶＵＥは、装置におけるより低い容量をもたらす。より高いＰＶＵＥ値は、カチオンの捕捉、イオン抵抗の増加、又はその両方をもたらす。本開示の活性炭は、より高い装置容量を有し、かつ、カチオンの捕捉又はイオン抵抗の増加がほとんど又は全くない、中間のＰＶＵＥ値を有した。
【００２７】
カチオンの捕捉は、測定表面積に寄与する活性炭中の開放細孔によって生じるが、これらの細孔のすべてが電気化学的にアクセス可能なわけではない。最終的には、細孔サイズは二重層のサイズに近づき、その結果、電解質の移動が制限される。加えて、電解質に由来する分解生成物の劣化に関連する堆積は、イオンの移動を抑制するか、又はイオンの捕捉を生じるかもしれず、この抑制は、経時によるウルトラキャパシタの容量の望ましくない減衰、循環、又はその両方を生じかねない。イオン抵抗の増加は、炭素細孔におけるイオンの流れによって生じ、これは、最終的にはセルにおける熱応力を引き起こし、早期劣化につながる。カチオンの捕捉又はイオン抵抗の増加のいずれかは、例えば６５℃及び３Ｖにおける、装置の寿命性能に悪影響を与えかねない。
【００２８】
実施形態において、本開示は、優れた細孔容積利用効率（ＰＶＵＥ）を有する活性炭を含む電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）電極を提供する。
【００２９】
実施形態において、本開示は、約２００〜２９０Ｆ／ｃｍ３のＰＶＵＥを有する活性炭を有する電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）装置を提供する。このような炭素は、カチオンを捕捉しない、イオン抵抗を増大させない、又はその両方である、高容量のセルをもたらす。これらの活性炭は、例えば０．５５ｃｍ３／ｇ未満のより小さい細孔容積とともに、例えば１３０Ｆ／ｇ未満の比較的小さい重量比容量を有する。活性炭は、約１ｎｍ未満のサイズを有する細孔において０．２０ｃｍ３／ｇを超える細孔容積を有する。これらの活性炭の特質の組合せにより、ＥＤＬＣ装置の高い容量及び高い寿命性能特性がもたらされる。
【００３０】
実施形態において、本開示は、例えば、以下をもたらすことによって幾つかの態様において有利となる：
２００〜２９０Ｆ／ｃｍ３の細孔容積利用効率を有する活性炭を含むＥＤＬＣは、高い容量、及び高い寿命性能（すなわち、カチオンの捕捉、イオン抵抗の増加、又はその両方がほとんど又は全くない）を有する；
例えば０．５ｃｍ３／ｇ未満の比較的小さい細孔容積を有する活性化されていない炭素；
比較的小さい細孔容積を有する活性炭は、電解質−炭素表面の界面をより良好に利用することにより、必要とする電解質がより少ない；
比較的小さい細孔容積を有する活性炭は、より小さい表面積を有し、その結果として、ファラデー的反応を低減する可能性を有する；及び
比較的小さい細孔容積を有する活性炭は、より小さい表面積を有し、その結果として、より小さい水分吸収を有する。
【００３１】
実施形態において、本開示は、以下を含む電気二重層コンデンサ電極を提供する：
約２００〜２９０Ｆ／ｃｍ３の細孔容積利用効率（ＰＶＵＥ）（炭素の「固有の体積比容量」としても知られ、電極の通常の「体積比容量」とは区別される）、ここで、ＰＶＵＥは、活性炭重量比容量（Ｆ／ｇ）を活性炭の細孔容積（ｃｍ３／ｇ）で割った比率又は商である；
０．１〜５％の低い非直線性の値；及び
０．３２〜０．５６ｃｍ３／ｇの全細孔容積、
を有する活性炭。
【００３２】
実施形態において、電極は、９０〜１３０Ｆ／ｇの重量比容量を有する、少なくとも１つの高容量のセルを有してもよく、該セルはカチオンを捕捉しない、イオン抵抗を増加させない、又はその両方である。
【００３３】
実施形態において、活性炭は、１０５Ｆ／ｇ又は１１０Ｆ／ｇなどの中間の値及び範囲を含む、例えば、５０〜１３０Ｆ／ｇ、９０〜１３０Ｆ／ｇの重量比容量；０．４ｃｍ３／ｇなどの中間の値及び範囲を含む、０．３２〜０．５６ｃｍ３／ｇ、０．３５〜０．４５ｃｍ３／ｇの細孔容積；及び、２６２Ｆ／ｃｍ３などの中間の値及び範囲を含む、例えば、２００〜２９０Ｆ／ｃｍ３、２３０〜２７０Ｆ／ｃｍ３の細孔容積利用効率を有しうる。
【００３４】
実施形態において、活性炭は、０．０１〜１ｎｍなど、１ｎｍ以下の直径を有する細孔において、０．２５ｃｍ３／ｇなどの中間の値及び範囲を含む、例えば、０．２５〜０．４ｃｍ３／ｇの細孔容積を有しうる。
【００３５】
実施形態において、ＴＥＭＡ−ＴＦＢ電解質を有する大きいセルフォーマットにおける電極では、セルは、０．５６ミリオーム（ｍΩ）など、０．３５〜７ミリオーム（ｍΩ）のＥＳＲを有しうる。実施形態において、ＴＥＭＡ−ＴＦＢ電解質を有する大きいセルフォーマットにおける二酸化炭素活性炭電極は、３．０Ｖのストレス試験において、５０時間の時点で、約６〜７％、例えば６．４％の容量劣化を有する。
【００３６】
実施形態において、本開示は、以下を含む電気二重層コンデンサ電極の作製方法を提供する：
例えば、１．５ｒｐｍにおいて８５０℃で４．２５時間など、０．５〜５ｒｐｍにおいて７００〜１０００℃で２〜６時間、加熱炉内でチャーを加熱することによって炭素を活性化して二酸化炭素活性炭を形成する工程であって、該加熱炉が、加熱炉負荷のｋｇあたり約１０〜２０リットル／分、例えば０．１ｋｇの炭素負荷量に対して１リットル／分のＣＯ２体積流量を有する工程；及び
二酸化炭素活性炭で電極を形成する工程。
【００３７】
実施形態において、活性炭は、例えば、１０５Ｆ／ｇなど、９０〜１３０Ｆ／ｇの重量比容量を有し、細孔容積は、０．４ｃｍ３／ｇなど、０．３２〜０．５６ｃｍ３／ｇであり、炭素の細孔容積利用効率（ＰＶＵＥ）は、２６２Ｆ／ｃｍ３など、２００〜２９０Ｆ／ｃｍ３である。
【００３８】
実施形態において、活性炭は、１ｎｍ以下、例えば０．０１〜１ｎｍの直径を有する細孔において、０．２〜０．４ｃｍ３／ｇ、例えば０．２５ｃｍ３／ｇの細孔容積を有する。
【００３９】
実施形態において、本開示は、以下を含む、電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）装置における活性炭の性能レベルを特徴付けする方法を提供する：
活性炭の重量比容量（Ｆ／ｇ）を測定し；
活性炭の細孔容積（ｃｍ３／ｇ）を測定し；
測定された重量比容量を測定された細孔容積で除算することにより活性炭のＰＶＵＥを算出する、
ことによって、ＥＤＬＣ装置における活性炭の細孔容積利用効率（ＰＶＵＥ）を特定する工程。
【００４０】
実施形態において、ＥＤＬＣ装置の性能レベルは：
活性炭が、
約２００〜２９０Ｆ／ｃｍ３のＰＶＵＥ；
０．１〜５％の対称なセルにおける低い非直線性の値；及び
０．３２〜０．５６ｃｍ３／ｇの全細孔容積、
のうち少なくとも１つ又はそれらの組合せを有する場合に優れており、
活性炭が、
約２９０〜４００Ｆ／ｃｍ３のＰＶＵＥ；
５〜８％の対称なセルにおける非直線性の値；及び
０．２〜０．３２ｃｍ３／ｇの全細孔容積；
を有する場合に中程度であり、又は
活性炭が、
約１００〜２００Ｆ／ｃｍ３のＰＶＵＥ；
８％を超える非直線性の値；及び
０．２ｃｍ３／ｇ未満の全細孔容積
を有する場合に、劣っており、
ここで、ＰＶＵＥは活性炭の重量比容量（Ｆ／ｇ）を活性炭の細孔容積（ｃｍ３／ｇ）で除算した商である。
【００４１】
実施形態において、本開示は、電気二重層コンデンサ電極、及び該電極を組み込んだ、顕著な劣化なしに、より高い電圧（例えば、２．７〜３．３Ｖ）で動作することができる、高容量の電気二重層コンデンサ装置を提供する。
【００４２】
ＥＤＬＣ装置は、例えば２００〜２９０Ｆ／ｃｍ３の優れた細孔容積利用効率を有する炭素の使用によって特徴付けることができる。
【００４３】
これらの炭素の特質の組合せにより、ＥＤＬＣ装置の高容量及び高い寿命性能特性が可能になる。
【００４４】
先行技術では、細孔容積及び細孔容積分布は、炭素細孔における窒素吸着測定によって特定される。窒素分子は、一般に、ＥＤＬＣ装置に使用される電解質イオンと比較してより小さいサイズを有し、かつ電荷を持たない。よって、装置の充電の間に、すべての細孔容積、特に微細孔は、電解質イオンに対してアクセス可能ではない場合がある。したがって、窒素吸着測定は、細孔容積の特定に使用するには、かつ、炭素性能の指標としては、十分に正確ではないかもしれない。本開示のＰＶＵＥは、細孔容積の特定を電解質イオンについての細孔構造のアクセス可能部分と関連付け、これは、２つの基本的な測定に基づいた、より基本的かつ正確な測定である。
【００４５】
実施形態において、本開示は、炭素の細孔容積が比較的小さくても、高い容量性能を有する炭素を生じるという予期しない結果の実証をもたらす。本開示はまた、細孔容積測定方法の不備の実証ももたらす。本開示のＰＶＵＥのパラメータ及びその適用可能範囲の例は、高容量を有するＥＤＬＣ装置、及び、カチオンを捕捉しない、イオン抵抗を増加させない、又はその両方であるＥＤＬＣ装置を作製するための設計指針を提供する。
【００４６】
最先端のＥＤＬＣは、１２０Ｆ／ｇの重量比容量及び約０．５９ｃｍ３／ｇの細孔容積を有する炭素を使用する。炭素重量比容量は、１ＭのＴＥＡ−ＴＦＢ電解質を有するボタン電池及びＧａｍｒｙ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社のポテンショスタット（電位制御）／ガルバノスタット（電流制御）機器を使用して測定される。細孔容積は、Ｍｉｃｒｏｍｅｔｒｉｃｓ  ＡＳＡＰ  ２４２０上のＮ２吸着を利用して決定され、スリット状細孔と仮定して密度汎関数理論（ＤＦＴ）を使用して算出される。細孔容積利用効率は、細孔容積に対する重量比容量の比であり、２０３Ｆ／ｃｍ３であると算出された。
【００４７】
細孔容積利用効率（ＰＶＵＥ又はλ）は次式：
λ＝ＧＣ／ＰＶ
によって算出することができ、ここで、ＧＣは重量比容量（Ｆ／ｇ）であり、ＰＶは細孔容積（ｃｍ３／ｇ）である。
【００４８】
処理上、ＰＶＵＥは以下によって求めることができる：
活性炭の重量比容量（Ｆ／ｇ）を測定し；
活性炭の細孔容積（ｃｍ３／ｇ）を測定し；
活性炭の測定重量比容量（Ｆ／ｇ）を活性炭の測定細孔容積（ｃｍ３／ｇ）で除算する。
【００４９】
最先端のＥＤＬＣ装置は、例えば、Ｍａｘｗｅｌｌ社、Ｉｏｘｕｓ社、及びＮｅｓｓｃａｐ社から、幾つかの設計及びサイズ構成で市販されている。特に、Ｍａｘｗｅｌｌ社のＥＤＬＣ（ＢＣＡＰ２０００  Ｐ２７０  Ｋ０４）は、ＴＥＡ−ＴＦＢ電解質を含む、２０００Ｆ定格２．７Ｖの装置であり、最高６５℃で動作可能である。
【００５０】
実施形態において、本開示は、ＥＤＬＣ装置のエネルギー密度を向上させる高容量の炭素を提供する。通常、このアプローチは高い表面積の炭素の生成につながり、よって高い重量比容量を生じることとなる。しかしながら、大抵の場合、炭素細孔容積は著しく高くなり、より低い細孔容積利用効率を生じることとなる。
【００５１】
実施形態において、本開示は、例えば１６０Ｆ／ｇの高い重量比容量、及び例えば０．７ｃｍ３／ｇの高い細孔容積を有するＫＯＨアルカリ活性炭を使用する比較例７を提供する。細孔容積利用効率は２２９Ｆ／ｃｍ３と算出された。細孔の大部分は、電気化学的にアクセス可能ではない。最終的には、細孔サイズは二重層のサイズに近づき、結果的に電解質の移動が制限される。加えて、電解質に由来する分解生成物の劣化に関連する堆積により、イオン移動が抑制されるか、又はイオンの捕捉が生じる場合があり、経時による容量の望ましくない減衰、ＥＤＬＣ装置の循環、又はその両方を生じかねない。
【００５２】
実施形態において、電解質は、典型的には、溶媒に溶解したイオン性塩を含んでおり、電解質は、多孔質の電極及び多孔質のセパレータに浸透するように適合されうる。このようなイオン性塩（例えば、ＴＥＡ−ＴＦＢ、テトラフルオロホウ酸テトラエチルアンモニウム）では、テトラエチルアンモニウム（（Ｅｔ）４Ｎ＋）カチオンはテトラフルオロホウ酸（ＢＦ４−）アニオンより大きい。（Ｅｔ）４Ｎ＋カチオンのサイズは約０．６８ｎｍであり、ＢＦ４−アニオンのサイズは約０．４８ｎｍである。
【００５３】
共有され、かつ譲渡された米国特許第８，５６４，９３４号明細書には、炭素ベース電極における細孔サイズ及び細孔サイズ分布は、典型的には塩ベースの電解質に起きる異なるイオンサイズを構成するよう最適化できることが記載されている。特に、容量の損失（例えば、イオンの捕捉による）は、例えば、活性炭の細孔サイズ及び細孔サイズ分布を、選択又は化学的修飾などにより、特定の炭素ベース電極と相互作用するイオンサイズへと調整することによって最小化することができる。
【００５４】
上記米国特許第８，５６４，９３４号明細書にはまた、ＴＥＭＡ−ＴＦＢを有する調整されたセル構成が記載されている。調整されたセル構成は、特異的な細孔サイズ分布を有する第１及び第２の炭素材料を必要とし、ここで、第１の炭素材料の細孔容積比は第２の炭素材料の細孔容積比より大きく、細孔容積比ＲはＲ＝Ｖ１／Ｖで定義され、式中、Ｖ１は１ｎｍ未満の細孔サイズを有する細孔の全容積であり、Ｖは１ｎｍを超える細孔サイズを有する細孔の全容積である。この構成を有するＥＤＬＣは、対称なＹＰ５０Ｆ  ＥＤＬＣと比較してより高い寿命初期容量を有し、対称なアルカリ活性化微細孔性炭素ＥＤＬＣと比較してより良好な初期劣化性能を有する。しかしながら、このような調整されたセル構成は、例えば、陽極及び陰極のための別々の電極プロセスを含む、複雑な製造方法を必要とし、装置への不必要なコストを計上しかねない。
【００５５】
したがって、本開示は、対称なＥＤＬＣ構成及び２００〜２９０Ｆ／ｃｍ３の細孔容積利用効率を有する炭素を提供する。この基準を満たす活性炭は、装置において高い容量及び寿命性能を提供する。例えば、０．３２〜０．５６ｃｍ３／ｇなど、０．６ｃｍ３／ｇ未満の比較的小さい細孔容積を有する、これらの炭素は、さらなる装置コストの削減をもたらすためにＥＤＬＣ装置においてより低レベルの電解質を要求する。また、より小さい細孔容積によって炭素中の水分がより低くなり、活性炭電極の作製のためのより単純かつより容易な乾燥プロセスが可能となる。
【００５６】
図を参照すると、図１は、電気化学二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）等級の活性炭の細孔容積利用効率（ＰＶＵＥ）及び細孔容積の好ましい領域（１１０）を特定するグラフである。好ましい領域（１１０）内にあり、かつ高い直線性を有しないデータ点が好ましい。データ点は、表１に記載の本発明及び比較例の炭素について、以下のように記号によって特徴付けられる：二酸化炭素活性炭試料は白抜きの四角又はダイヤモンド（「◇」）で指定される；蒸気活性炭試料はクロス（「Ｘ」）で指定される；ＫＯＨ活性炭試料は白抜きの丸（「○」）で指定される；５％を超える高い非直線性を有する任意の活性炭試料は白抜きの破線の丸又はハロ（ｈａｌｏ）（「
2017527112.tif 000004
【００５７】
」）で指定される。５％を超える高い非直線性は、対称なセルにおいて高いＥＳＲを生じる。
【実施例】
【００５８】
以下の実施例は、開示される高容量の電気二重層コンデンサの製造、使用、及び特徴付け、並びに、本開示及び上記教示に従った作製及び使用の方法を実証する。以下の実施例はまた、一般的な手順、調製方法、及び特徴付けについても実証する。
【００５９】
調製例−二酸化炭素活性炭
例となる二酸化炭素活性化調製例では、粉砕したココナツチャーを、回転加熱炉内で、８５０℃で４．２５時間、１．５ｒｐｍ、かつ１リットル／分（ｌｐｍ）のＣＯ２体積流量で活性化した。炭素負荷量は２０グラムであった。二酸化炭素活性炭は、ボタン電池試験において８０．２Ｆ／ｇの容量性能を有していた。理論によって限定されるものではないが、高い容量は、高い細孔容積利用効率の結果であると考えられる。炭素の重量比容量は１０５Ｆ／ｇであり、細孔容積は０．４ｃｍ３／ｇであった。炭素は、１ｎｍ未満の細孔において０．２５ｃｍ３／ｇの細孔容積を有していた。炭素の細孔容積利用効率は２６２Ｆ／ｃｍ３であった。炭素を、ＴＥＭＡ−ＴＦＢ電解質を有する大きいセルフォーマットにおいて試験した。電池のＥＳＲは０．５６ミリオーム（ｍΩ）であった。電池を３．０Ｖのストレス試験に供し、５０時間での容量劣化は約６．４％であった。
【００６０】
比較例１
ＹＰ５０炭素（ＴＥＭＡ）−より低い細孔容積利用（λ＝２００Ｆ／ｃｍ３）、低い容量、及び低いＥＳＲ。この実施例は、Ｍａｘｗｅｌｌ社のＢＣＡＰ  Ｐ２７０  Ｋ０４などの市販の装置に用いられるものと同様のココナツチャーに由来する蒸気活性炭を使用した。炭素（ＹＰ５０Ｆ）はクラレケミカル株式会社から市販されており、ボタン電池の測定（１．５ＭのＴＥＡ−ＴＦＢを使用）において、それぞれ、１２０Ｆ／ｇ及び６９Ｆ／ｃｍ３の重量比容量及び体積比容量を有する。炭素の細孔容積は０．６０ｃｍ３／ｇと測定された。細孔容積利用効率は２００Ｆ／ｃｍ３と算出された。
【００６１】
対称な設計、すなわち、陽極及び陰極上にＹＰ５０炭素を有するＥＤＬＣを作製した。高強度のＨｅｎｓｃｈｅｌ剪断ミキサー（二重螺旋状の鈍刃を装着したＦＭＬ１０）において、５℃で、活性炭を、ＰＴＦＥ（ＤｕＰｏｎｔ  ６０１Ａ）及びカーボンブラック（Ｃａｂｏｔ  ＢＰ２０００）と８５：１０：５の比で混合した。混合速度を２０００ｒｐｍに設定し、混合時間は４０分間であった。およそ５質量％のイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を混合物に導入し、３５分間の乾式混合の後、さらに５分間、湿式混合した。混合ステップの間に、フィブリル化を補助するためにＩＰＡを加えた。電極構成物質が均一に分散及び分布した後にフィブリル化を行った。炭化タングステンでライニングされた約１０ｃｍ（４インチ）マイクロナイザー・ジェット・ミルをフィブリル化に使用した。ジェット・ミル内に供給する前に、材料を１０メッシュスクリーンに通して篩にかけて塊を砕いた。供給圧力を約４８３ｋＰａ（７０ｐｓｉ）、粉砕圧力を約５８６ｋＰａ（８５ｐｓｉ）、供給速度を１０２０ｇ／時間に設定した。マイクロナイザーから得られた粉末を、ハンマーミル（Ｆｉｔｚ  Ｍｉｌｌ）を使用して解砕した（de-agglomerated）。次に、粉末混合物を、１００℃で一連の加圧ローラに通すことによってカレンダ処理し、１００マイクロメートル（μｍ）厚さの自由独立型のシートを形成した。これら２つの自立型の炭素ウェブを、導電性の炭素インクでコーティングした集電体の両側に積層して、電極を得た。集電体は、導電性の炭素インクの約５マイクロメートルの厚さのコーティングを有する２５マイクロメートルの厚さのアルミニウム箔であった（以前はＡｃｈｅｓｏｎ社であったＨｅｎｋｅｌ社から市販されるＤＡＧ  ＥＢ０１２）。このような２つの電極（ＹＰ５０炭素を用いた陽極及び陰極）を、多孔質のセパレータ紙ＴＦ４０３０（ニッポン高度紙工業株式会社から入手）によって分離し、「ジェリーロール」状に巻き取り、アルミニウム缶内にパッケージ／封止して、ＥＤＬＣ装置を形成した。１．２ＭのＴＥＭＡ−ＴＦＢ電解質を充填する前に、装置を１３０℃で４８時間、真空乾燥させた。電池を調整し、次いで、３．０Ｖの定電圧ストレス試験に供した。寿命初期（ＢＯＬ）の等価直列抵抗（ＥＳＲ）は０．４１ｍΩであり、５０時間での容量劣化はおおよそ６．０％であった。
【００６２】
比較例２
Ｈａｙｃａｒｂ  ＨＤＬＣ  ２０Ｂ−より低い細孔容積利用（λ＝２０３Ｆ／ｃｍ３）及び低い容量。この例は、Ｍａｘｗｅｌｌ社のＢＣＡＰ  Ｐ２７０  Ｋ０４などの市販の装置で用いられるものと同様のココナツチャーに由来する蒸気活性炭を使用した。炭素は、Ｈａｙｃａｒｂ社から市販されており、ボタン電池の測定（１．５ＭのＴＥＡ−ＴＦＢを使用）において、それぞれ、１２４Ｆ／ｇ及び７０Ｆ／ｃｍ３の重量比容量及び体積比容量を有する。炭素の細孔容積は０．６１ｃｍ３／ｇと測定された。細孔容積利用効率は２０３Ｆ／ｃｍ３と算出された。
【００６３】
比較例３
Ｃａｌｇｏｎ  ＥＬＩＴＥＣ−高い細孔容積及び低い容量。この例は、Ｍａｘｗｅｌｌ社のＢＣＡＰ  Ｐ２７０  Ｋ０４などの市販の装置で用いられるものと同様のココナツチャーに由来する蒸気活性炭を使用した。炭素はＣａｌｇｏｎ社から市販されており、ボタン電池の測定（１．５ＭのＴＥＡ−ＴＦＢを使用）において、それぞれ、１４０Ｆ／ｇ及び７９Ｆ／ｃｍ３の重量比容量及び体積比容量を有する。炭素の細孔容積は０．６６ｃｍ３／ｇと測定された。細孔容積利用効率は２１２Ｆ／ｃｍ３と算出された。
【００６４】
比較例４
Ｂｏｙｃｅ−低い容量及び高い非直線性。この例は、Ｍａｘｗｅｌｌ社のＢＣＡＰ  Ｐ２７０  Ｋ０４などの市販の装置で用いられるものと同様のココナツチャーに由来する蒸気活性炭を使用した。炭素はＢｏｙｃｅ社から市販されており、ボタン電池の測定（１．５ＭのＴＥＡ−ＴＦＢを使用）において、それぞれ、９３Ｆ／ｇ及び６１Ｆ／ｃｍ３の重量比容量及び体積比容量を有する。炭素は、ボタン電池試験により測定して、９．３％の高い非直線性の値を有し、セルにおいて高いＥＳＲを生じる。６〜１５などの高い非直線性の値は、炭素が部分的にしか活性化していないことを示しており、これは、０．３８ｃｍ３／ｇの低い細孔容積値によって実証又は確認される。細孔容積利用効率は２４５Ｆ／ｃｍ３と算出された。
【００６５】
比較例５
Ｉｎｄｏ  Ｇｅｒｍａｎ−低い容量及び高い非直線性。この例は、Ｍａｘｗｅｌｌ社のＢＣＡＰ  Ｐ２７０  Ｋ０４などの市販の装置で用いられるものと同様のココナツチャーに由来する蒸気活性炭を使用した。炭素は、Ｉｎｄｏ  Ｇｅｒｍａｎ社から市販されており、ボタン電池の測定（１．５ＭのＴＥＡ−ＴＦＢを使用）において、それぞれ、９６Ｆ／ｇ及び６５Ｆ／ｃｍ３の重量比容量及び体積比容量を有する。炭素は、ボタン電池試験により測定して、７．３％の高い非直線性の値を有し、セルにおいて高いＥＳＲを生じる。高い非直線性は炭素が部分的にしか活性化していないことを示しており、これは、０．４２ｃｍ３／ｇの細孔容積値によって実証又は確認される。細孔容積利用効率は２２９Ｆ／ｃｍ３と算出された。
【００６６】
比較例６
小麦粉由来のＫＯＨ炭素−より低い細孔容積利用（λ＝２２９Ｆ／ｃｍ３）及びより高い容量、カチオンの捕捉。より高い容量を達成するため、アルカリ活性化微細孔性炭素を使用した。炭素は、１ｎｍ以下の範囲の細孔において０．４５ｃｍ３／ｇの細孔容積、１ｎｍより大きく２ｎｍ以下の細孔において０．２１ｃｍ３／ｇの細孔容積、及び２ｎｍを超える細孔において０．０２ｃｍ３／ｇの細孔容積を有する。この炭素は小麦粉などの非リグノセルロース系の炭素前駆体のＫＯＨアルカリ活性化によって作製された。ボタン電池の測定により測定した炭素の重量比容量及び体積比容量は、それぞれ、１６０Ｆ／ｇ及び９０Ｆ／ｃｍ３であった。炭素の細孔容積は０．７ｃｍ３／ｇと測定された。細孔容積利用効率は２２９Ｆ／ｃｍ３と算出された。
【００６７】
例１と同様のプロセスを使用して、両方の電極にこの炭素を用いて、ＥＤＬＣを作製した。寿命初期（ＢＯＬ）のＥＳＲは０．５１ｍΩであった。５０時間での容量劣化はおおよそ９．２％であった。上述した通り、電解質に由来する分解生成物の劣化に関連する堆積は、イオン移動を阻害するかもしれず、又はイオンの捕捉を生じるかもしれず、これは、経時による容量の望ましくない減衰、ウルトラキャパシタの循環、又はその両方を生じかねない。
【００６８】
比較例７
生コークス由来のＫＯＨ炭素−より低い細孔容積利用（λ＝１７８Ｆ／ｃｍ３）。この例は、活性炭を製造するために生コークス炭素前駆体及びＫＯＨ活性化処理を使用した。活性炭は、ボタン電池の測定（１．５ＭのＴＥＡ−ＴＦＢ電解質を使用）において、それぞれ、１１５Ｆ／ｇ及び８０Ｆ／ｃｍ３の重量比容量及び体積比容量を有する。細孔容積利用効率は１７８Ｆ／ｃｍ３と算出された。
【００６９】
比較例８
カンサイ・コークス−より低い細孔容積利用（λ＝１９８Ｆ／ｃｍ３）。この例は市販のＫａｎｓａｉコークス活性炭を使用した。ＫＯＨアルカリ処理を使用して、炭素を活性化処理した。活性炭は、ボタン電池の測定（１．５ＭのＴＥＡ−ＴＦＢを使用）において、それぞれ、１６２Ｆ／ｇ及び８３Ｆ／ｃｍ３の重量比容量及び体積比容量を有する。細孔容積利用効率は１９８Ｆ／ｃｍ３と算出された。
【００７０】
比較例９
クラレ・メソカーボンピッチ由来のＫＯＨ炭素−高い細孔容積（λ＝１７８Ｆ／ｃｍ３）。この例は市販のクラレ・メソカーボンピッチを使用した。ＫＯＨアルカリ処理を使用して、炭素を活性化処理した。活性炭は、ボタン電池の測定（１．５ＭのＴＥＡ−ＴＦＢを使用）において、それぞれ、１３８Ｆ／ｇ及び７９Ｆ／ｃｍ３の重量比容量及び体積比容量を有する。細孔容積利用効率は２４２Ｆ／ｃｍ３と算出された。
【００７１】
実施例１０
ＣＯ２活性化ココナツ炭素−より高い容量、より低い劣化、及び高い細孔容積利用（λ＝２５０Ｆ／ｃｍ３）。この実施例では、粉砕したココナツチャーを、８５０℃で４．５時間、１．５ｒｐｍ、かつ１８ｌｐｍのＣＯ２流量で、回転加熱炉内で活性化することによって、炭素を製造した。炭素負荷量は１，０００ｇであった。ボタン電池の測定により測定したこの炭素の重量比容量及び体積比容量は、それぞれ、１０５Ｆ／ｇ及び７２Ｆ／ｃｍ３であった。炭素の細孔容積は０．４２ｃｍ３／ｇと測定された。細孔容積利用効率は２５０Ｆ／ｃｍ３と算出された。例１と同様のプロセスを使用して、両方の電極にこの炭素を用いて、ＥＤＬＣを作製した。寿命初期（ＢＯＬ）のＥＳＲは０．４６ｍΩであり、５０時間での容量劣化はおおよそ６．３％であった。炭素は高い容量及び低い初期容量劣化を示す。
【００７２】
実施例１１
ＣＯ２活性化ココナツ炭素−より高い容量、より低い劣化、及び高い細孔容積利用（λ＝  ２２０Ｆ／ｃｍ３）。この実施例では、粉砕したココナツチャーを、８５０℃で５時間、１．５ｒｐｍ、かつ１８ｌｐｍのＣＯ２流量で、回転加熱炉内で活性化することによって、炭素を製造した。炭素負荷量は１，０００ｇであった。ボタン電池の測定により測定した炭素の重量比容量及び体積比容量は、それぞれ、１１２Ｆ／ｇ及び８４Ｆ／ｃｍ３であった。炭素の細孔容積は０．５１ｃｍ３／ｇと測定された。細孔容積利用効率は２２０Ｆ／ｃｍ３と算出された。例１と同様のプロセスを使用して、両方の電極にこの炭素を用いて、ＥＤＬＣを作製した。寿命初期（ＢＯＬ）のＥＳＲは０．４３ｍΩであり、５０時間での容量劣化はおおよそ５．５％であった。炭素は高い容量及び低い初期容量劣化を示す。
【００７３】
実施例１２
ＣＯ２活性化ココナツ炭素−より高い容量、及び高い細孔容積利用（λ＝２６０Ｆ／ｃｍ３）。この実施例では、粉砕したココナツチャーを、８５０℃で４．２５時間、１．５ｒｐｍ、かつ１ｌｐｍのＣＯ２流量で、回転加熱炉内で活性化することによって、炭素を製造した。炭素負荷量は２０ｇであった。ボタン電池の測定により測定した炭素の重量比容量及び体積比容量は、それぞれ、１０４Ｆ／ｇ及び７８Ｆ／ｃｍ３であった。炭素の細孔容積は０．４ｃｍ３／ｇと測定された。細孔容積利用効率は２６０Ｆ／ｃｍ３と算出された。
【００７４】
実施例１３
ＣＯ２活性化ココナツ炭素−高い細孔容積利用（λ＝３３２Ｆ／ｃｍ３）及び高い非直線性。この実施例では、粉砕したココナツチャーを、８５０℃で３．７５時間、１．５ｒｐｍで、かつ１８ｌｐｍのＣＯ２流量で、回転加熱炉内で活性化することによって、炭素を製造した。炭素負荷量は２０ｇであった。ボタン電池の測定により測定した炭素の重量比容量及び体積比容量は、それぞれ、１０３Ｆ／ｇ及び７０Ｆ／ｃｍ３であった。炭素の細孔容積は０．３１ｃｍ３／ｇと測定された。細孔容積利用効率は３３２Ｆ／ｃｍ３と算出された。ボタン電池の測定から測定される非直線性の値は７％であったことから、結果としてこの炭素を有する電池はより高いＥＳＲを生じるであろう（対称な構成において）。
【００７５】
表１には、０．３２〜０．５６ｃｍ３／ｇの範囲の細孔容積及び２００〜２９０Ｆ／ｃｍ３の範囲のＰＶＵＥを有する、より良好な性能（すなわち、より高いＢＯＬ容量及びより良好な劣化特性）を有する、実験及び発明に係る二酸化炭素活性炭試料が記載されている。活性炭は一般に、５％未満の非直線性を生じるはずであり、そうでないとしても、より高いＥＳＲカチオンの捕捉、又はその両方が、対称なセルに使用する場合に生じるであろう。
【００７６】
本開示は、さまざまな特定の実施形態及び技法に関して説明してきた。しかしながら、本開示の範囲内にとどまりつつ、多くの変更及び改変が可能であることが理解されるべきである。
【００７７】
【表１】
2017527112.tif 000005
【００７８】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００７９】
実施形態１
２００〜２９０Ｆ／ｃｍ３の細孔容積利用効率（ＰＶＵＥ）、ここで、ＰＶＵＥは活性炭重量比容量（Ｆ／ｇ）を活性炭の細孔容積（ｃｍ３／ｇ）で除算した商である；
０．１〜５％の低い非直線性の値；及び
０．３２〜０．５６ｃｍ３／ｇの全細孔容積
を有する活性炭
を含む電気二重層コンデンサ電極。
【００８０】
実施形態２
前記活性炭が二酸化炭素活性炭である、実施形態１に記載の電極。
【００８１】
実施形態３
前記電極が、９０〜１３０Ｆ／ｇの重量比容量を有する少なくとも１つの高容量セルを有し、前記セルは、カチオンを捕捉しない、イオン抵抗を増加させない、又はその両方である、実施形態１又は２に記載の電極。
【００８２】
実施形態４
前記活性炭が５０〜１３０Ｆ／ｇの重量比容量を有する、実施形態１〜３のいずれかに記載の電極。
【００８３】
実施形態５
前記活性炭が、９０〜１３０Ｆ／ｇの重量比容量、０．３５〜０．４５ｃｍ３／ｇの細孔容積、及び２３０〜２７０Ｆ／ｃｍ３の細孔容積利用効率を有する、実施形態１〜４のいずれかに記載の電極。
【００８４】
実施形態６
前記活性炭が、０．０１〜１ｎｍの直径を有する細孔において、０．２５〜０．４ｃｍ３／ｇの細孔容積を有する、実施形態１〜５のいずれかに記載の電極。
【００８５】
実施形態７
前記電極が、ＴＥＭＡ−ＴＦＢ電解質を有する大きいセルフォーマットにあり、前記セルが、０．３５〜７ミリオームのＥＳＲを有する、実施形態１〜６のいずれかに記載の電極。
【００８６】
実施形態８
前記電極が、ＴＥＭＡ−ＴＦＢ電解質を有する大きいセルフォーマットにあり、３．０Ｖのストレス試験において、５０時間での６〜７％の容量劣化を有する、実施形態１〜７のいずれかに記載の電極。
【００８７】
実施形態９
加熱炉負荷のｋｇあたり約１０〜２０リットル／分のＣＯ２体積流量を有する加熱炉内で、７００〜１，０００℃で２〜６時間、０．５〜５ｒｐｍでチャーを加熱することによって炭素を活性化して、二酸化炭素活性炭を形成する工程；及び
前記二酸化炭素活性炭を使用して電極を形成する工程
を含む、実施形態１に記載の電気二重層コンデンサ電極の作製方法。
【００８８】
実施形態１０
前記活性炭が、５０〜１３０Ｆ／ｇの重量比容量、０．３２〜０．５６ｃｍ３／ｇの細孔容積、及び２００〜２９０Ｆ／ｃｍ３の細孔容積利用効率を有する、実施形態９に記載の方法。
【００８９】
実施形態１１
前記活性炭が、０．０１〜１ｎｍの直径を有する細孔において、０．２５〜０．４ｃｍ３／ｇの細孔容積を有する、実施形態９に記載の方法。
【００９０】
実施形態１２
電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）装置における活性炭の性能レベルを特徴付けする方法であって、
前記活性炭の重量比容量（Ｆ／ｇ）を測定し；
前記活性炭の細孔容積（ｃｍ３／ｇ）を測定し；次いで
前記測定された重量比容量を前記測定された細孔容積で除算する
ことによって、電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）装置における前記活性炭の細孔容積利用効率（ＰＶＵＥ）を決定する工程
を含む、方法。
【００９１】
実施形態１３
前記電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）装置の性能レベルは、
前記活性炭が、
約２００〜２９０Ｆ／ｃｍ３の細孔容積利用効率（ＰＶＵＥ）；
対称なセルにおける０．１〜５％の低い非直線性の値；及び
０．３２〜０．５６ｃｍ３／ｇの全細孔容積、
のうち少なくとも１つ又はそれらの組合せを有する場合に、優れており、
前記活性炭が、
約２９０〜４００Ｆ／ｃｍ３の細孔容積利用効率（ＰＶＵＥ）；
５〜８％の非直線性の値；及び
０．２〜０．３２ｃｍ３／ｇの全細孔容積；
を有する場合に、中程度であり、又は
前記活性炭が、
約１００〜２００Ｆ／ｃｍ３の細孔容積利用効率（ＰＶＵＥ）；
８％を超える非直線性の値；及び
０．２ｃｍ３／ｇ未満の全細孔容積
を有する場合に、劣っており、
ここで、ＰＶＵＥは活性炭重量比容量（Ｆ／ｇ）を活性炭の細孔容積（ｃｍ３／ｇ）で除算した商である、
実施形態１２に記載の方法。
【図１】
2017527112.tif 000006
【国際調査報告】
2017527112.tif 000007
2017527112.tif 000008
2017527112.tif 000009