(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のバイポーラ集電体を介して電気的に接続された直列の複数のセルからなり、前記複数のバイポーラ集電体とともに電極板を有するアセンブリとバイポーラアセンブリとを積層されてアセンブリを構成するバイポーラスタックと、
該バイポーラスタックの端部を被覆する非導電性材料と、
前記バイポーラスタックの両端に設けられ、前記非導電性材料で被覆されていない側面と電気的に接続され、外部電気接点として機能する予成形金属シート製の外側ケーシングと、
該外側ケーシングが２つのシェルを含み、各シェルが、互いに対向して前記アセンブリのための開放型外側カバーを形成する側面部分を含み、該側面部分が互いに重なり接合され、
前記シェルがＵ字型で、箱形の外側ケーシングを形成する
ことを特徴とする電気化学エネルギー蓄積装置。
【請求項２】
前記複数のセルが、二重層キャパシタ、擬似キャパシタ、バッテリ、またはそれらの組合せのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の電気化学エネルギー蓄積装置。
【請求項３】
前記外側ケーシングが、前記重複した側面部分のそれぞれにおいて溶接によって接合されることを特徴とする請求項１に記載の電気化学エネルギー蓄積装置。
【請求項４】
前記予成形金属シートがステンレス鋼であることを特徴とする請求項１に記載の電気化学エネルギー蓄積装置。
【請求項５】
前記外側ケーシングが、任意の酸化生成物を洗浄され、導電性の高い金属で被覆されることを特徴とする請求項４に記載の電気化学エネルギー蓄積装置。
【請求項６】
前記導電性の高い金属が金であることを特徴とする請求項５に記載の電気化学エネルギー蓄積装置。
【請求項７】
前記外側ケーシングを部分的に反らせてばね様の荷重を与えてあることを特徴とする請求項１に記載の電気化学エネルギー蓄積装置。
【請求項８】
複数のバイポーラ集電体を介して電気的に接続された直列の複数のセルを提供するステップと、
前記複数のバイポーラ集電体が接続されたセルからなり、電極板を有するアセンブリとバイポーラアセンブリとを積層してアセンブリを構成するためのバイポーラスタックを形成するステップと、
該バイポーラスタックの端部を非導電性材料で被覆するステップと、
前記バイポーラスタックの両端に設けられ、前記非導電性材料で被覆されていない側面と電気的に接続され、前記アセンブリのための予成形金属シート製の外側ケーシングを提供するステップとを含み、
前記外側ケーシングが外部電気接点として機能し、
前記外側ケーシングが２つのシェルを含み、各シェルが、互いに対向して前記アセンブリのための開放型外側カバーを形成する側面部分を含み、前記側面部分が互いに重なり接合され、
前記シェルがＵ字型で、箱形の外側ケーシングを形成する
ことを特徴とする電気化学エネルギー蓄積装置の形成方法。
【請求項９】
前記複数のセルが、二重層キャパシタ、擬似キャパシタ、バッテリ、またはそれらの組合せのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項８に記載の電気化学エネルギー蓄積装置の形成方法。
【請求項１０】
前記外側ケーシングが、前記重複した側面部分のそれぞれにおいて溶接によって接合されることを特徴とする請求項８に記載の電気化学エネルギー蓄積装置の形成方法。
【請求項１１】
前記予成形金属シートがステンレス鋼であることを特徴とする請求項８に記載の電気化学エネルギー蓄積装置の形成方法。
【請求項１２】
前記外側ケーシングが、任意の酸化生成物を洗浄され、導電性の高い金属で被覆されることを特徴とする請求項１１に記載の電気化学エネルギー蓄積装置の形成方法。
【請求項１３】
前記導電性の高い金属が金であることを特徴とする請求項１２に記載の電気化学エネルギー蓄積装置の形成方法。
【請求項１４】
前記外側ケーシングを部分的に反らせてばね様の荷重を与えてあることを特徴とする請求項８に記載の電気化学エネルギー蓄積装置の形成方法。
【請求項１５】
バイポーラ集電体に電気的に接続された直列の複数のセルからなり、前記バイポーラ集電体とともに電極板を有するアセンブリとバイポーラアセンブリとを積層されてアセンブリを構成されるバイポーラスタックを有する並列のキャパシタおよびバッテリと、
前記キャパシタおよびバッテリに電気的に接続され、外部接点として機能する予成形金属シート製の外側ケーシングとを備え、
前記外側ケーシングが２つのシェルを含み、各シェルが、互いに対向して前記アセンブリのための開放型外側カバーを形成する側面部分を含み、該側面部分が互いに重なり接合され、
前記シェルがＵ字型で、箱形の外側ケーシングを形成する
ことを特徴とする電気化学エネルギー蓄積装置。
【請求項１６】
前記外側ケーシングが、前記重複した側面部分のそれぞれにおいて溶接によって接合されることを特徴とする請求項１５に記載の電気化学エネルギー蓄積装置。
【請求項１７】
前記予成形金属シートがステンレス鋼であることを特徴とする請求項１５に記載の電気化学エネルギー蓄積装置。
【請求項１８】
前記外側ケーシングが、任意の酸化生成物を洗浄され、導電性の高い金属で被覆されることを特徴とする請求項１７に記載の電気化学エネルギー蓄積装置。
【請求項１９】
前記導電性の高い金属が金であることを特徴とする請求項１８に記載の電気化学エネルギー蓄積装置。
【請求項２０】
前記外側ケーシングを部分的に反らせてばね様の荷重を与えてあることを特徴とする請求項１５に記載の電気化学エネルギー蓄積装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、１９９９年１２月６日に出願された「Ｎｏｖｅｌ  Ｅｎｃｌｏｓｕｒｅｓ  ｆｏｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒｓ  ａｎｄ  Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ」と題する仮特許出願ＵＳＳＮ６０／１６８７６１号の優先権を主張するものであり、参照によってこれを完全に本明細書に組み込むものとする。
【０００２】
（発明の背景）
本発明は、一般には、電気エネルギーを蓄積および放出するための電気化学システムに関し、より詳細には、例えば、キャパシタ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）やバッテリとして電子回路で使用される電気化学システムに関する。さらに詳細には、非液体、有機溶液、水溶液、またはプロトン性媒質の電解質材料を電極間に含む、例えば、キャパシタやバッテリとして電子回路で動作する電気化学システムに関する。
【０００３】
さらに、本発明は、既存のバイポーラ設計の欠点に対処する、バイポーラアセンブリの設計の改善に関する。特に、本発明は、電気化学システムの単セル（ｓｉｎｇｌｅ  ｃｅｌｌ）を組み立てたアセンブリに関する。
【０００４】
電子デバイスその他の電気機器の可搬性が高まり、より多くの機能を提供するようになると、それらのデバイスにおいてそのような持ち運びを可能にする装置を進歩させなければならない。現在のエレクトロニクス技術では多くの場合、電子機器のサイズおよび機能の制約要因は、その構成部品のサイズおよび重量、特に、そのエネルギー蓄積部品のサイズおよび重量である。さらに、電子機器の小型化は、様々な構成部品を単一の装置に一体化して、携帯型装置および据置き型装置の両方において省スペースおよび省重量をもたらす方向に向かっている。
【０００５】
携帯型電子機器で現在使用されている主なエネルギー源は、電気化学バッテリおよび／または電気化学キャパシタである。これらの現在のエネルギー蓄積装置の制約となる特徴の１つは、電気化学システムのパッケージングである。平型で高さの低い設計に対応した従来技術のエンクロージャには、いくつかの欠点がある。円形アセンブリ用のコイン形電池は、クリンピングまたはスエージングによって閉止しておく必要があり、これには高価な高精度ツールが必要であった。さらに、このような封止方法では、正確な配置および／または閉止圧の制御が必要であり、それには非常に時間がかかることがある。長方形または正方形のアセンブリ用の角形電池の設計では、ケーシングと内部電池の良好な接触を確保するために、精密なコーナー半径、および設計の全領域にわたって等しい閉止力が必要である。こうした従来技術の設計はそれぞれの用途においては有用であるが、組立て方法が高精度で技術的に複雑であるために、製造コストが高くなり、製造時間も長くならざるを得なかった。
【０００６】
さらに、コイン形および角形の両設計では、電気化学システムの２つの極の間の短絡を防止するためにグロメット（ｇｒｏｍｍｅｔ）が必要である。この電気化学装置が複数の電池を積層したものからなるものとすると、グロメットは、そのパックの縁部をエンクロージャから絶縁し、かつ装置の２つの極と接触するエンクロージャの２つの部分を絶縁する働きをしなければならない。したがって、グロメットは、複数の電池への接続のいくつかの望ましい形態の製造を妨げる作用をする。
【０００７】
したがって、電気化学キャパシタ、二重層キャパシタ、またはバッテリのいずれかを含むことができるマルチセルエネルギー蓄積装置を提供することが望ましい。擬似キャパシタまたはバットキャップ（ｂａｔｃａｐ）とも呼ばれる本発明の電気化学キャパシタの態様では、電極は可逆電荷移動反応に関わることができる材料を含む。したがって、エネルギーの一部は、電極表面の二重層に蓄積されており、別の部分は電荷移動反応によって与えられる。本発明の二重層キャパシタの態様では、基本的に全てのエネルギーが電極表面の二重層に蓄積されている。本発明のバッテリの態様では、特に、電池の動作中にそれぞれ反応するようにアノードおよびカソードの材料が選択される。電極に蓄積された化学エネルギーは、活物質の電荷移動反応を通じて電気エネルギーに変換される。また、装置の構造を一体構造にすることにより、マルチセル設計の電池を直列、並列、またはそれらの組合せにすることができる単セルまたはマルチセル電気化学エネルギー蓄積装置の新しいパッケージングを提供することが望ましい。
【０００８】
（発明の概要）
本発明は、単セルまたはマルチセル電気化学エネルギー蓄積装置の設計およびそのパッケージング方法に関する様々な前述その他の制限および欠点を認識し、これに対処するものである。したがって、本発明は、単セルまたはマルチセルエネルギー蓄積装置およびその外装方法の改善を提供するものである。
【０００９】
したがって、本発明の主な目的は、改良した単セルまたはマルチセル電気化学エネルギー蓄積装置を提供することである。さらに詳細には、本発明の目的は、改良したケーシングに入れた単セルまたはマルチセル電気化学エネルギー蓄積装置を提供することである。これに関連して、本発明は特に、改良したケーシングが予成形金属シートを含む、単セルまたはマルチセル電気化学エネルギー蓄積装置を提供することを目的とする。
【００１０】
さらに、本発明の主な目的は、単セルまたはマルチセル電気化学エネルギー蓄積装置のための改良した単一層導電性ケーシングを提供することである。本発明のさらに別の目的は、製造が簡単かつ費用対効果の高い、このような改良した単セルまたはマルチセル電気化学エネルギー蓄積装置およびケーシングを提供することである。これに関連して、本発明の目的は、装置の内部スタック内の等価直列抵抗（以下、ＥＳＲという）が低く、内部スタックとケーシングの間の内部接触抵抗が低い、単セルまたはマルチセル電気化学エネルギー蓄積装置および改良したケーシングを提供することである。
【００１１】
本発明のさらなる目的および利点は、以下の詳細な説明に記載してあるか、またはその詳細な説明から当業者には明らかになるであろう。また、参照により、本発明の様々な実施形態および使用法において、本発明の主旨および範囲を逸脱することなく本明細書で詳細に図示および記述した特徴および材料に変更および改変を加えることができることを理解されたい。このような改変には、図示または記述した手段、特徴、および材料をそれらと等価なもので置き換えること、ならびに様々な部分や特徴などの機能または位置を逆にすることが含まれるが、これらに限定されない。
【００１２】
さらに、本発明の様々な実施形態ならびに現在好ましい様々な実施形態は、本明細書に開示する特徴、要素、またはそれらの均等物の組合せまたは構成物（図面または詳細な説明に明示されない特徴の組合せまたはそれらの構成物を含む）を含むことができることを理解されたい。
【００１３】
本発明の以上その他の特徴、態様、および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照すればよりよく理解できるであろう。本明細書に組み込まれてその一部となる添付の図面は本発明の実施形態を図示するものであり、説明と合わせて、本発明の原理を説明するのに役立つ。
【００１４】
例示的な一実施形態では、外側の側面を金属フィルムで被覆された炭素／プラスチック複合材料フィルムを端子集電体として含み、また複数の非導電性予成形独立フレームも含み、これらの予成形独立フレームのそれぞれに形成された開口内に、面積の大きな炭素系電極があって容量電極板を形成している、マルチセルキャパシタを提供することができる。
【００１５】
直列接続されたバイポーラセルのスタック内で使用されるバイポーラ集電体は、単一の導電性ポリマー集電体を含むことができる。バイポーラアセンブリ内のポリマー集電体は、金属フィルム被覆を有する必要がない。予成形独立フレームに形成された凹部内のバイポーラ集電体の両側に、面積の大きな炭素系電極ペーストを配置し、電極板を形成することができる。
【００１６】
キャパシタ装置は、バイポーラ集電体と電極の連続層を積層することによって形成することができ、これらの電極はプロトン伝導性ポリマー膜で隔てられている。スタックの両端は、端子集電体で終端させる。上述した膜は、各キャパシタセル内のプロトン伝導層として機能する。スタックの周縁部をエポキシなどの（ただしこれに限定されない）絶縁材料でポッティングして、良好な密封状態を維持し、周囲の環境から湿気が進入するのを防ぐことができる。予成形金属シートなどの外側導電性ケーシングは、周縁部ポッティング材料の周りのシェルとして機能し、端子集電体と物理的に接触している。
【００１７】
このようなマルチセル電気化学エネルギー蓄積装置では、グロメットを使用せずに閉止を行うことができ、クリンピングまたはスエージングを行う必要もない。内部セルをバイポーラ設計で直列に接続し、そのパックの電圧を増大させることができる。あるいは、トング設計を使用して単一のケーシング内で２つ以上のバイポーラスタックを並列に組み合わせ、容量を増大させ、内部抵抗を低下させることもできる。外側ケーシングが各スタックの共通電極として機能し、トングが異極性の共通電極として機能する。
【００１８】
ケーシングは、エポキシで保持した１つまたは複数の内部スタックを覆うように取り付けられ、その隣接した側面に沿って接着された、一対のＵ字型シェルにすることもできる。代替の例示的な実施形態では、ケーシングは、エポキシで保持した内部スタックを封入するようにその中央付近で折り曲げられ、その隣接する端部に沿って接着された予成形金属シートの単一シートにすることもできる。さらに別の例示的な実施形態では、ケーシングは、管状にすることもできる。いずれの例示的な実施形態でも、外側ケーシングは、折り曲げて、予め荷重を与えられた構造にしておくことができ、この構造は、ばね様の荷重をシェルに与え、シェルとスタックの間の接触を改善し、熱膨張サイクルを相殺する。
【００１９】
当業者に向けた、その最良の形態を含む本発明の完全かつ実施可能な開示について、添付の図面を参照して本明細書で述べる。
【００２０】
本明細書および添付の図面を通じて各参照符を繰り返し使用しているが、これらは本発明の同じまたは類似の特徴または要素を表しているものとする。
【００２１】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
次に、本発明の現在好ましい実施形態について詳細に述べる。添付の図面に、その例を完全に示す。これらの例は、本発明の説明のために与えたものであり、本発明を制限するものではない。実際に、本発明の主旨および範囲を逸脱することなく、本発明に様々な修正および変更を加えることができることは当業者には明らかであろう。例えば、１つの実施形態の一部として図示または記述した特徴を他の実施形態で使用して、さらに他の実施形態を生み出すこともできる。さらに、材料および／または特性の選択は、ユーザの所望の特定の基準に合うように変更することもできる。したがって、本発明は、これらの修正および変更をその特徴および均等物の範囲内としてカバーするものとする。
【００２２】
上述のように、本発明は特に、装置の構造およびそのパッケージングの改善によってセルが直列または並列に接続された、単セルまたはマルチセル電気化学エネルギー蓄積装置の改善に関する。本発明は、二重層キャパシタ、擬似キャパシタおよび／またはバッテリ、ならびに所与のアセンブリで一括してまたは個別に作製したそれらを組み合わせたものの作製にも適用可能である。簡潔にするために、２０００年１１月２２日に出願され、共通の仮出願に対する優先権を主張する、所有者および譲受人が共通の「Ｕｌｔｒａ−Ｔｈｉｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」と題する出願は、全ての目的のために参照により本明細書に完全に組み込む。
【００２３】
本発明によれば、個々のセルまたはバイポーラスタックを共通の独立穴あきフレーム中に配置し、これらをバイポーラではない直列接続集電体に接続することにより、内部抵抗の低い電気化学システムを作製することができる。本発明は、このシステム内で、各セル間または各サブアセンブリ間の接続を、直列または並列で、あるいはそれらを組み合わせて行う自由度を高める。さらに、このシステムは、高い電圧／静電容量値を示しながら、それに対応して低いＥＳＲおよび内部抵抗を維持することができるので有利である。
【００２４】
図１は、非導電性独立穴あきフレーム２０を示す図である。このフレーム２０は、電極のための孔を形成している。フレーム２０により、バイポーラスタックまたは単セルサブアセンブリを生成することができる。フレーム２０は、一般に長方形その他の形状を有することができる。
【００２５】
さらに、図１には集電体２４も示してある。本発明の外側ケーシングは、装置の集電体／外部端子として働く。本発明では平面的な幾何形状をしているので、セル間およびサブアセンブリ間のバイポーラ電気接続は極めて良好なトランスバース（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ）導電性を必要とする。さらに、これらの電気接続は、圧力の影響を受けにくいものである必要がある。導電性ポリマーおよびポリマー複合体は良好なトランスバース導電性を有するが、ラテラル（ｌａｔｅｒａｌ）導電性は低い。
【００２６】
したがって、好ましい一実施形態では、集電体は２層からなる。第１の層はセル電極と接触した導電性炭素層である。第２の層は、第１の層とケーシングの間に位置する金属である。集電体２４のラテラル導電性を高めるためには、高い導電性と低い不変抵抗を示す金属、合金、または金属フィルムが好ましい。残念ながら、高いラテラル導電性を呈する安価な金属の多くは、二重層キャパシタ、擬似キャパシタ、およびバッテリで共通して使用される電解質の存在下で安定ではない。その結果、好ましい実施形態の集電体２４は、電解質の近くでも安定している導電性材料と金属または金属フィルムとを含む複合材料の第２の層を有する。
【００２７】
導電性材料の一例としては、ポリマーフィルムまたは炭素／プラスチック複合材料フィルムがある。金属または合金としては、ニッケル、クロム、鉛、スズ、銀、チタン、黄銅、金、および／または銅が挙げられるが、これらに限定されない。好ましい複合材料の第２の層の２つの材料のいずれかが、この複合材料層の基材として機能することができる。スクリーン印刷、ブラシペインティング、圧縮ガス噴霧／エアブラッシング、およびキャスティングのいずれかの方法を使用して（これらに限定されない）、高分子材料を金属基材層に付着させることができる。あるいは、真空蒸着、フレーム溶射コーティング、モルテンバス（ｍｏｌｔｅｎ  ｂａｔｈ）浸漬、ヒートラミネーション、無電解めっき、電気めっき、プラズマ蒸着、スパッタリング、および圧縮ガス噴霧／エアブラッシングのいずれかの方法をキャリア内で使用して（これらに限定されない）、金属を高分子基板層に付着させることもできる。
【００２８】
あるいは、集電体２４は任意数の層を含むこともできる。これらの層と材料の組合せは、安定性、ラテラル導電性、電極との界面接触抵抗、圧力鈍感性、はんだ付け性、クリープ、パッシベーション、接触抵抗、および電解質の透過率を含む所望の特徴の組合せを達成し、かつエネルギー蓄積装置全体で所望の性能特性を達成するように調整することができる。
【００２９】
共通の独立穴あきフレーム２０の開口２２内に、表面積の大きな炭素系ペースト２６を配置する。このペースト２６は、電極板２８を形成するように機能する。１つのこのようなアセンブリ１００を示す図１に示すように、独立穴あきフレーム２０の開口２２内にペースト２６を配置すると、電極板２８が形成されることになる。このペーストは、炭素材料と硫酸水溶液とを混合したものであることが好ましい。硫酸の濃度は１〜８モルの範囲、電極の炭素含有量は８から３６重量パーセントの範囲にすることができる。電極の厚さは、３０から３００ミクロンの範囲であることが好ましい。
【００３０】
電気化学エネルギー蓄積装置の例示的な一実施形態では、電極は、表面積の大きな炭素、およびプロトン性媒質を含む。プロトン性媒質は、水、酸水溶液、スルホン酸、ポリビニルスルホン酸などのポリスルホン酸、プロトニック酸、１つまたは複数のアルコール水酸基を有する化合物、１つまたは複数のカルボン酸基を有する化合物や、スルホンイミド、−ＰＯ2Ｈ2、−ＣＨ2ＰＯ3Ｈ2、−ＯＳＯ3Ｈ、−ＯＰＯ2Ｈ2、−ＯＰＯ3Ｈ2、−ＯＡｒＳＯ3Ｈのうち１つまたは複数の官能基を有する化合物、ならびにそれらの組合せなどの材料にすることができるが、これらに限定されない。
【００３１】
例示的な好ましい一実施形態では、図２に示すように、それぞれ電極板２８を有する２つのアセンブリ（図１に示す）およびバイポーラアセンブリ２００を用いて、アセンブリ１００、２００、および１００を積層し、プロトン伝導性ポリマー膜３０でこれらを分離することによって、マルチセル電気化学キャパシタを形成することができる。膜３０は、各電極板２８の間のプロトン伝導層として機能する。その後、上述のようにマルチセルキャパシタを集電体２４に接続することができる。
【００３２】
次いで、図３Ａおよび３Ｂに示すように、内部スタック３２の集電体２４に対向する側面を除く全体を、エポキシ材料を含む（ただしこれに限定されない）非導電性材料３４でポッティングまたは被覆することができる。次いで、外側ケーシング３６を、このスタック３２の両側に形成し、スタック３２のエポキシで被覆していない側面と電気的に接続して配置することができる。（外側ケーシングを準備および形成する方法については、以下で詳細に述べる。）この装置を図３Ａに示す。
【００３３】
図３Ｂも同様の電気化学装置を示す。この代替の例示的な実施形態では、ともに集電体（トング（ｔｏｎｇｕｅ）とも呼ぶ）２４に並列に接続された２つの内部スタック３２がある。この好ましい実施形態では、内部スタック３２（集電体２４によってのみ隔てられる）は、それらの端部のみを非導電性エポキシ３４で被覆することができる。これにより、各スタック３２の外側ケーシング３６との接続点が残る。このような装置では、容量が増大し、ＥＳＲが低下する。
【００３４】
本発明は、複数のセルからなるバイポーラスタックを特徴とする。このスタックは、その４つの周縁部を、エポキシなどの（ただしこれに限定されない）密閉材料でポッティングされる。端子集電体との良好な電気的接触を維持しながら、ポッティングしたスタックの２つの対向する周縁部を予成形金属ケーシングで覆う。端子集電体は、このスタックのポッティングされていない対向する面上に位置する。これにより、体積が小さくなり、電気接続の自由度が高くなり、費用のかかる再編成を行わずにアセンブリ内のセルのサイズおよび数の変更することが容易になり、１つまたは複数のバッテリと１つまたは複数のキャパシタからなるハイブリッドシステムを１つのパッケージで作製することができるという利点がもたらされる。
【００３５】
本発明の外側ケーシング３６は、形状または型に関わらず、押圧して内部スタック３２と継続的に接触させる。同様に、外側ケーシング３６の好ましい材料は、ステンレス鋼を含む（ただしこれに限定されない）予成形金属シートである。予成形金属シートは、外側ケーシング３６の導電性を高めることが望ましい。ステンレス鋼が好ましい材料であるのは、特性が安定しているからである。残念ながら、ステンレス鋼は一般に酸化層を有し、これを除去する必要がある。このようなステンレス鋼製外側ケーシングの抵抗を低下させる助けとなるように、ケーシング３６の表面から酸化層を除去した後で、金、ニッケル、白金、銀、鉛、スズ、黄銅などの（ただしこれらに限定されない）導電性の高い材料でこれを被覆する。この材料は、スパッタリングや電気めっき、無電解めっきを含む（ただしこれらに限定されない）基板を金属で被覆する任意の既知の方法で付着させることができる。
【００３６】
内部スタック３２を外側ケーシング３６内に収容し、外側ケーシングを十分な力で押圧して内部スタック３２と接触させると、サイズが小さく、内部スタック３２の厚さに合わせて容易に調節でき、低いＥＳＲおよび大きな容量／電圧を呈し、かつ製造の費用対効果が極めて高い、順応性に富んだエネルギー蓄積装置が得られる。さらに、この順応性に富んだ設計では、同レベルの圧力を用いて、全く同じ性能特性を有するサイズの異なる装置を作製することができる。
【００３７】
図４Ａおよび図４Ｂは、２つのＵ字型シェル３８および４０を含む外側ケーシング３６の一例を、装置の製造が完了する前後で示している。各シェルは、内部スタック３２の周りに延びる側面部分４２および４４を含む。側面部分４２および４４を内部スタック３２の側部に沿って重ね合わせて、内部スタックを封入することができる。次いで、重複部分に沿って側面部分４２および４４を接合し、外側ケーシング３６を完成させる。
【００３８】
図４Ａに示すように、Ｕ字型シェル３８および４０をわずかに反らせ（反り４６）、ばね様の荷重をシェルに持たせることができる。内部スタック３２の周りに固定された後、このばね様の荷重により、外側ケーシング３６は動作中の装置の熱膨張サイクルに対処することができる。
【００３９】
同様に、図５Ａおよび図５Ｂは、代替の例示的な外側ケーシング３６を示している。この例示的な実施形態では、外側ケーシング３６は、端部５０および５２を有する予成形金属シートである単一のシート４８を含む。上述した実施形態と同様に、内部スタック３２の周りに固定するときに、端部５０および５２を互いに重ねることができる。次いで端部５０と５２を重複部分の長さに沿って接合し、装置の構築を完了する。また、上述した例と同様に、外側ケーシング３６を反らせて（反り４６）、熱膨張サイクルに対処するばね様の荷重を持たせることができる。
【００４０】
図６に示すように、外側ケーシング３６の第３の例示的な実施形態は、継目なし予成形金属管構造４５で構成することができる。上述した２つの例示的な実施形態の複数シェルケーシングおよび単一シートケーシングと同様に、継目なし予成形金属管構造４５は、内部スタック３２を封入し、また熱膨張の硬化を相殺するばね様の荷重を有することができる。
【００４１】
図７は、様々なキャパシタ技術と本発明に従って作製したキャパシタとを比較した表を示す図で、本発明の物理特性および性能レベルの変動を示している。同様に、図８は、本発明に従って作製した様々な電気化学装置の物理特性および性能特性を比較した表を示す図である。
【００４２】
特定の用語および装置を用いて本発明の好ましい実施形態について述べてきたが、この記述は単なる例示を目的としたものである。使用した語句は説明のためのものであり、限定的なものではない。当業者なら、頭記の特許請求の範囲に記載の本発明の主旨または範囲を逸脱することなく変更および改変を加えることができることを理解されたい。さらに、その他の様々な実施形態の態様を完全にまたは部分的に置き換えることができることを理解されたい。したがって、添付の特許請求の範囲の主旨および範囲は、本明細書に含まれる好ましい態様の記述に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  端子集電体が固定された独立穴あきフレーム内の電極板の形成を示す展開等角図である。
【図２】  本発明によって作製したスタックの例示的な一実施形態を示す展開等角図である。
【図３Ａ】  本発明による内部スタックのセルの直列接続の例示的な実施形態を示す断面図である。
【図３Ｂ】  本発明によるトングを備えた２つのバイポーラ内部スタックの並列接続を示す、図２に示す例示的な実施形態の断面図である。
【図４Ａ】  本発明による予め荷重を持たせたＵ字型シェルを２つ含む外側ケーシングの例示的な一実施形態を示す等角図である。
【図４Ｂ】  最終的に装置を組み立てた後の、図４Ａに示す例示的な実施形態の外側ケーシングを示す等角図である。
【図５Ａ】  本発明による単一のシートを含む外側ケーシングの代替の例示的な実施形態を示す等角図である。
【図５Ｂ】  最終的に装置を組み立てた後の、図５Ａに示す例示的な実施形態の外側ケーシングを示す等角図である。
【図６】  最終的に装置を組み立てた後の、本発明による管を含む外側ケーシングの代替の例示的な実施形態を示す等角図である。
【図７】  従来のキャパシタ技術の性能特性と本発明に従って作製した装置の性能特性とを比較した表を示す図である。
【図８】  本発明に従って作製した様々な電気化学装置の性能特性を比較した表を示す図である。
【図１】
0005069834.tif 000002
【図２】
0005069834.tif 000003
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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