JP2001502117A

JP2001502117A - 多電極二重層キャパシタ

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Publication number: JP2001502117A
Application number: JP10517498A
Authority: JP
Inventors: ファラマンディ，シー．，ジョーゼフ．; ディスペネット，ジョン，エム．; ブランク，エドワード．; コルブ，アラン，シー．
Original assignee: マックスウェルテクノロジーズインコーポレイテッド
Priority date: 1996-10-07
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 2001-02-13
Also published as: EP0946954B1; US5907472A; AU4241097A; CA2267422A1; US6451073B1; CN1306531C; WO1998015962A1; KR20000048961A; IL129284A0; US5862035A; US6094788A; BR9712213A; EP0946954A1; DE69731109D1; KR100485098B1; CN1238855A; HK1022987A1; ATE279014T1; RU2174263C2; AU732298B2

Abstract

(57)【要約】単一セル多電極高性能二重層キャパシタは、単一の電解質シール(154、156、158)を含む密閉可能な二部分のキャパシタケース（図１２）に収納されることに適合する、交互に配置された電極の第１（スタックＡ）および第２の平坦なスタック（スタックＢ）(141)を含む。各電極スタックは、並列接続された複数の電極を有し、一方のスタックの電極が他方のスタックの電極と交互に配置されて、交互に配置されたスタック(141)が形成され、各スタックの電極がそれぞれのキャパシタ端子に電気的に接続される。交互に配置される前に、一方のスタック（スタックＢ）の電極の上を覆って多孔性セパレータスリーブ(140)を挿入し、各電極の間の電気短絡を防止する。活性炭素繊維で作製された圧縮可能な低抵抗アルミニウム含浸炭素布(136)を集電体ホイル(132)の周りに折り畳み、各スタックの各電極のホイルのタブ(133)を並列接続することによって、その電極を作製する。次いで、並列接続されたタブ(135、142)をそれぞれのキャパシタ端子に接続する。交互に配置されたスタックの高さは、閉止されたキャパシタケースの内側高さよりもいくらか大きく、それにより、その交互に配置された電極スタックをそのケース内部に配置するときには圧縮する必要があり、およびそれによってその交互に配置された電極スタックは適度な一定の圧力に維持される。その閉止キャパシタケースを電解液で満たし、および密封する。好ましい電解液は、適切な塩をアセトニトリル（ＣＨ₃ＣＮ）に溶解させることによって調製される。１つの実施の形態では、そのキャパシタケース(150、152)の２つの部分は導電性であり、およびキャパシタ端子として機能する。

Description

【発明の詳細な説明】多電極二重層キャパシタ発明の背景本発明は、全般的には電気二重層キャパシタに関し、詳細には、低抵抗アルミニウム含浸炭素布電極と高性能電解液で構成された高性能二重層キャパシタに関する。二重層キャパシタは、電解キャパシタとも呼ばれ、エネルギー蓄積装置であり、慣用のキャパシタよりも多くの単位重量および単位体積当たりエネルギーを蓄積することができる。加えて、二重層キャパシタは通常、蓄積されたエネルギーを再充電可能バッテリよりも高い電力定格で供給することができる。二重層キャパシタは、多孔セパレータによって電気的接触から絶縁された２つの多孔電極からなる。セパレータと電極の両方に電解液が含浸される。これによって、セパレータを通して電極同士の間にイオン電流が流れ、それと同時にセパレータは、電気によるまたは（イオン電流ではなく）電子による電流がセルを短絡させるのを防止する。それぞれの活性電極の背部に集電板が結合される。集電板の１つの目的は二重層キャパシタの抵抗損を低減することである。このような集電板は、無孔性である場合、キャパシタシールの一部として使用することもできる。二重層キャパシタは、電解液に浸漬された２つの電極の間に電位が存在するときに形成される静電エネルギーを分極液体層に蓄積する。電極を横切る電位を印加すると、印加された電界の下での電荷分離による電解質イオンの分極と、電極の表面全体にわたる電解液分子のダイポールの配向および整列とによって、電極と電解液の界面に正電荷および負電荷の二重層が形成される（このことから、「二重層」キャパシタの名前が出ている）。炭素が低い密度を有し、表面積の非常に大きな炭素電極を製造することができるので、電力およびエネルギー密度の高い電解キャパシタで炭素電極を使用することは、この技術の顕著な利点を表わす。米国特許第２，８００，６１６号（Ｂｅｃｋｅｒ）および米国特許第３，６４８，１２６号（Ｂｏｏｓ等）でわかるように、炭素電極を有する二重層キャパシタの製造はかなり前から当該技術分野で知られている。二重層キャパシタを含め、多くの炭素電極キャパシタの主要な問題は、炭素電極の内部抵抗が高いためにしばしばキャパシタの性能が制限されることである。この高内部抵抗は、内部の炭素−炭素接触の高い接触抵抗と、電極と集電体の接触抵抗とを含むいくつかの要因によるものである。この高抵抗は、充電段階および放電段階中のキャパシタの大きな抵抗損に転換され、この損失はさらに、キャパシタの固有ＲＣ（抵抗×キャパシタンス）時定数に悪影響を与え、短時間で有効に充電され、かつ／あるいは放電する能力に干渉する。したがって、当技術分野では、二重層キャパシタの内部抵抗、したがって時定数を低減する必要がある。近年、様々な電極製造技法が開示されている。たとえば、ヨシダ等の特許（米国特許第５，１５０，２８３号）は、炭素粉末およびその他の導電率向上剤をアルミニウム基板上に堆積することによって炭素電極を集電体に接続する方法を開示している。炭素電極の内部抵抗を低減する他の関連手法は米国特許第４，５９７，０２８号（ヨシダ等）に開示されており、この特許は、金属繊維を炭素繊維予備成形品に織り込むことによって、アルミニウムなどの金属を炭素繊維電極に取り込めることを教示している。炭素電極の抵抗を低減する他の手法は米国特許第４，５６２，５１１号（ニシノ等）で教示されており、この場合、炭素繊維が水溶液に浸漬され、炭素繊維の細孔中に導電性金属酸化物、好ましくは遷移金属酸化物の層が形成される。ニシノ等は、真空蒸着による酸化スズや酸化インジウムなどの金属酸化物の形成も開示している。低抵抗を達成する他の関連手法は米国特許第５，１０２，７４５号、米国特許第５，３０４，３３０号、米国特許第５，０８０，９６３号（Tatarchuk等）に開示されている。Tatarchuk等の特許は、金属繊維を炭素予備成形品と混合して焼結し、構造的に安定の導電マトリックスを作製し、このマトリックスを電極として使用できることを示している。Tatarchuk等の特許は、電流が金属導体に達するために通過しなければならない炭素−炭素接触の数を削減することによって電極の電気抵抗を低減する方法をも教示している。この手法は、金属としてステンレススチールまたはニッケル繊維を使用する場合に適切に働く。しかし、本出願人は、アルミニウム繊維を使用すると、電極を焼結または加熱する際にアルミニウムカーバイドが形成されるため、この手法が成功しないことを知った。二重層キャパシタの製造の他の問題は、集電板を電極に接続する方法に関する。電極と集電板の間の界面が二重層キャパシタの他の内部抵抗源であるために、このことは重要であり、そのような内部抵抗をできるだけ低く維持しなければならない。米国特許第４，５６２，５１１号（ニシノ等）は、分極可能な電極の一面にアルミニウムなどの溶融金属をプラズマ溶射して電極の表面に集電層を形成することを提案している。ニシノ等の米国特許第４，５６２，５１１号では、アーク噴霧、真空蒸着、スパッタリング、非電解メッキ、導電塗料の使用を含めて、集電体を結合し、かつ／あるいは形成する他の技法も検討されている。上記で引用したTatarchuk等の特許（米国特許第５，１０２，７４５号、米国特許第５，３０４，３３０号、米国特許第５，０８０，９６３号）は、金属ホイルを電極要素に焼結結合することによって金属ホイル集電体を電極に結合することを示している。米国特許第５，１４２，４５１号（クラバヤシ等）は、集電体の材料を電極要素の細孔に進入させる熱硬化プロセスによって集電体を電極の表面に結合する方法を開示している。集電板を製造し接着する方法に関する他の関連技術は、米国特許第５，０６５，２８６号、米国特許第５，０７２，３３５号、米国特許第５，０７２，３３６号、米国特許第５，０７２，３３７号、米国特許第５，１２１，３０１号に記載されている。これらの特許はすべてクラバヤシ等に発行されている。したがって、改良された二重層キャパシタに関する継続する必要性があることは明らかである。このような改良された二重層キャパシタは、大量の有用なエネルギーを非常に高い出力定格およびエネルギー密度定格で比較的短い時間内に放出する必要がある。このような改良された二重層キャパシタはまた、比較的低い内部抵抗を有し、しかも比較的高い動作電圧を得ることができるべきである。さらに、二重層キャパシタの内部抵抗を低減し動作電圧を最大にするように二重層キャパシタ電極を製造する技術および方法を改良する必要があることも明らかである。キャパシタエネルギー密度は動作電圧の２乗と共に増加するので、より高い動作電圧は、著しく高いエネルギー密度、および結果として、より高い出力定格へと、直接的に転換される。したがって、二重層キャパシタ内で使用される電極の内部抵抗を低減し、動作電圧を増加させる改良された技法および方法が必要であることは明らかである。発明の概要本発明は、活性炭素要素同士の間の接触抵抗を低減することによって内部電極抵抗を著しく低減するためにアルミニウムが体積含浸された活性炭素で構成された複数の電極を有する高性能二重層キャパシタを提供することによって上記のおよびその他の要件に対処する。より詳細には、本発明の高性能二重層キャパシタは、少なくとも一対のアルミニウム含浸炭素電極を含み、各電極は、活性炭予備成形品（すなわち、炭素布）にアルミニウム、またはその他の適切な金属、たとえばチタンを体積含浸させることによって形成され、多孔セパレータによって他方の電極から分離され、および両方の電極が高性能電解液で飽和される。本発明の１つの実施形態によれば、単一セル多電極キャパシタとして構成された高性能二重層キャパシタが提供される。「単一セル」とは、並列接続された複数のアルミニウム含浸炭素電極を使用する場合でも１つの電解液シールしか必要とされないことを意味する。このような単一セル多電極二重層キャパシタは、１つの実施形態において、密閉可能な２部分のキャパシタケースに収納されるように適合された、第１および第２の複合電極の平坦なスタックを含む。有利なことには、電解液漏れを防止するために密閉しなければならないキャパシタの構成要素はこのケースだけである。各電極スタックは、並列接続された複数のアルミニウム含浸炭素電極を有し、一方のスタックの電極が他方のスタックの電極と交互に配置されて交互配置されたスタックを形成し、および各スタックの電極がそれぞれのキャパシタ端子に電気的に接続される。交互配置することの前に１つのスタックの電極の上を覆って多孔セパレータスリーブが挿入され、電極が交互配置されるときの各電極の間の電気的短絡が防止される。別の実施形態では、電極とセパレータを、平坦なスタックとして交互に配置するのではなくらせん状に巻いてもよい。電極は好ましくは、圧縮可能な非常に低抵抗の金属含浸された炭素布（活性炭素繊維でできている）を集電体ホイルの周りで折り畳むことによって作製される。平坦なスタックの実施形態では、それぞれのスタックの集電体ホイルは、互いに並列に接続され、およびそれぞれのキャパシタ端子に接続される。らせん状に巻かれる実施形態では、各電極の集電体ホイルがそれぞれのキャパシタ端子に接続される。炭素布に含浸される好ましい金属はアルミニウムを含むが、他の金属、たとえばチタンを使用することもできる。平坦なスタック実施形態では、閉じ込められていないスタックの高さは、設計上、閉止キャパシタケースの内側高さよりもいくらか大きく、それにより、交互配置された電極スタックをケース内部に入れるときにはスタックのわずかな圧縮を必要とする。このようにわずかに圧縮することによって、有利なことには、交互配置された電極スタックが、ケース内部に保持されている間、適度な一定の圧力（たとえば、１０ｐｓｉ）の下で維持される。らせんに巻かれる実施形態では、電極を巻く際に、閉止キャパシタケース内にはめ込むために、半径方向のわずかな圧縮を必要とする。どちらの実施形態でも、適度な圧力は、集電体ホイルとアルミニウム含浸炭素布電極との間の接触抵抗を低くするのを助ける。閉止キャパシタケースには適切な電解液が満たされ密封される。好ましい電解液は、選択された塩をアセトニトリル（ＣＨ₃ＣＮ）に溶解させることによって調製される。本発明の他の形態によれば、キャパシタケースの２つの部分は導電性であり、およびキャパシタケースを組み立てるときに互いに絶縁してもよく、それにより、ケースの各半分がキャパシタ端子として機能することができる。本明細書に記載したように構成された高性能二重層キャパシタの一実施形態は、キャパシタンスが約２４００ファラッドであり、エネルギー密度が動作電圧２．３Ｖで２．９Ｗ−ｈｒ／ｋｇ〜３．５Ｗ−ｈｒ／ｋｇの範囲であり、４００Ａ放電における電力定格が約１０００Ｗ／ｋｇであり、電極抵抗が約０．８ミリオーム（ｍΩ）であり、時定数が約２秒である。このような性能パラメータは、本出願人の知るかぎり、当該二重層キャパシタ分野でこれまで利用可能であったものに勝る、顕著な向上を表わす。本明細書の他の態様によれば、特定の二重層キャパシタ応用分野のニーズを満たすために、平坦なスタックのキャパシタの設計は、多電極のスケールアップまたはスケールダウンすることに向いている。したがって、交互に配置された電極スタック内で使用される複合電極のサイズおよび数を単に増減し、およびキャパシタの物理パラメータ（サイズ、重量、体積）の変更を適切にスケールすることによって、特定の応用分野に適合した高性能二重層キャパシタを提供することが可能である。このようなキャパシタを用いた場合、比較的短時間で、比較的大量のエネルギーを蓄積し、および小形蓄積装置から取り出さなければならない様々な応用分野に対する扉が開く。らせんに巻かれる実施形態を使用しても同様なスケーリングを容易に達成することができる。本発明はさらに、高性能二重層キャパシタを作製する改良された方法に関する。このような方法は、たとえば、活性炭素繊維束の織布を備える市販の炭素布に溶融アルミニウムを含浸させることを含む。炭素布の横抵抗は、その繊維束のトウに溶融アルミニウムを深く含浸させることによって大幅に、たとえば５０分の１に低減される。アルミニウム含浸炭素布は、二重層キャパシタ内の各電極の主要な構成要素として働く。含浸炭素布の電気接触は、ホイル集電体を経由して作成され、そのホイル集電体はその両側でその布の含浸側に接触する。すなわち、含浸布は、折り畳まれた布の含浸側にホイル集電体の両側が接触するように、ホイル集電体の周りで折り畳まれる。含浸布をキャパシタ内への組立の前に含浸布に圧力を加え、含浸表面の突起およびくぼみを平滑化し、それによってホイル集電体に接触する表面積を増加ざせることにより、ホイル集電体と炭素布の間の接触抵抗を低減させる。本発明と共に使用される各複合電極の炭素布によって提供される大きな表面積は、多数のこのような複合電極、たとえば５４個の電極を交互に配置することによって何倍にも増大することができる。電極同士を電気的に絶縁するが、電解液のイオンを容易にそれを通過させる適切な多孔セパレータによって、交互に配置されたアルミニウム含浸電極を分離する。１つおきの電極のホイル集電体、たとえば２７個の電極のホイル集電体を電気的に互いに並列に接続すると共に、適切なキャパシタ端子に電気的に接続する。同様に、残りの電極のホイル集電体も電気的に互いに並列に接続すると共に、他のキャパシタ端子に電気的に接続する。次いで、交互配置された電極スタックを適切なキャパシタケースに密閉し、そのケースは交互配置されたスタックを適度な圧力の下で維持し、接触抵抗を低減する。次いで、ケースの内部を真空排気し、および乾燥させ、指定された塩が混合された適切な溶媒で調製された高導電性の非水性電解液で満たす。したがって、本発明の特徴は、動作電圧２．３Ｖで約３．４Ｗ−ｈｒ／ｋｇを超える比較的高いエネルギー密度を有する、高性能二重層キャパシタと、このようなキャパシタを作製する方法とを提供することである。本発明の他の特徴は、約１０００Ｗ／ｋｇよりも大きな最大使用可能電力密度を有する改良された二重層キャパシタを提供することである。本発明の他の特徴は、キャパシタの固有ＲＣ時定数が比較的短い充電／放電時間を許容する値のままであるように、高いキャパシタンスとともに低い内部抵抗を有する改良された二重層キャパシタを提供することである。たとえば、１つの実施形態では、キャパシタの抵抗は約０．９ｍΩ未満であり、同時にキャパシタンスは少なくとも２３５０ファラッドであり、それによって、（ゼロインピーダンス負荷すなわち短絡への）キャパシタの充電および放電は時定数約２秒で行われる。本発明の他の重要な特徴は、キャパシタのより高い動作電圧を許容する高度な非水性電解液の関連する使用である。好ましい電解液はたとえば、アセトニトリル(ＣＨ₃ＣＮ)溶媒および適切な塩を使用して混合され、３．０Ｖ以上までのピーク電圧とともに、公称動作電圧２．３Ｖを可能にする。図面の簡単な説明本発明の上記およびその他の形態、特徴、利点は、以下の図面と共に提示される以下の本発明の詳細な説明から明らかになろう。図１は、本発明によって作製された単一セル高性能二重層キャパシタの断面図である。図２Ａは、本発明によって作製された双極アルミニウム／炭素複合電極の断面図である。図２Ｂは、双極スタックの上部を示す図である。図２Ｃは、双極スタックの下部を示す図である。図３は、図２Ａに示した種類の高性能双極型二重層キャパシタの直列双極スタックの断面図である。図４Ａは、本発明によって作製された基本的二重層キャパシタを概略的に示す図である。図４Ｂは、二重層キャパシタの電極で使用される炭素布の一部を形成する活性炭素繊維を概念的に示し、二重層キャパシタがこのような表面積、したがって高いキャパシタンスをどのように達成するかを示す助けともなる図である。図５は、図４Ａおよび図４Ｂの基本二重層キャパシタの等価回路図である。図６は、本発明の好ましい実施形態によって作製された多電極二重層キャパシタの等価回路図である。図７は、キャパシタの内部抵抗Ｒ_zがエネルギーを負荷に効率的に供給するうえで果たす役割を示す簡略化された電気等価回路を示す図である。図８Ａおよび図８Ｂは、活性炭素布にアルミニウムをプラズマ溶射し、それによって図９Ａおよび図９Ｂに示されるようにこの布の炭素繊維束のトウにアルミニウムを含浸させるために使用できる１つの技術を概略的に示す図である。図９Ａは、炭素布の概略側面断面図であり、複数の繊維束がどのように織り合わされて、炭素布が形成されるかを示す図である。図９Ｂは、炭素布の個々の繊維束の概念断面図であり、さらに繊維束のトウの深い位置までアルミニウムを貫通させる好ましい方法を概念的に示す図である。図１０Ａ〜図１０Ｆは、多電極二重層キャパシタで使用できる電極スタックを作製する好ましい方法を示す図である。図１１Ａは、図１０Ａ〜図１０Ｆに示したように作製され、一方のスタックが、図１０Ｆに示したように各電極の上方に配置される多孔セパレータを有する、２つの電極スタックの個々の電極が、どのように交互に配置され電極アセンブリが形成されるかを示す図である。図１１Ｂは、適切なセパレータ材料に包装されて電極パッケージが形成された後の図１１Ａの電極アセンブリを示す図である。図１１Ｃは、電極アセンブリの別のらせんに巻かれた構成を示す図である。図１２は、キャパシタアセンブリを完成するために互いに密閉された上部導電シェルと下部導電シェルの内部に、図１１Ｂの電極パッケージがどのように配置されるかを示す、好ましい「クラムシェル」二重層キャパシタの分解図である。図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃはそれぞれ、導電ケースまたはケースの各端部にキャパシタ端子を有する非導電ケースのいずれかを使用できる別のキャパシタケースの平面図、端面図、端面断面図である。図１４Ａおよび図１４Ｂは、図１０Ａから図１２までに示した好ましい「クラムシェル」二重層キャパシタを作製し組み立てる方法を示すフローチャートである。図１５は、図１４Ａおよび図１４Ｂによって作製された二重層キャパシタの試験に関連する電流波形および電圧波形を示す図である。図１６Ａおよび図１６Ｂは、本発明によって作製された二重層キャパシタの電流電圧グラフであり、および２つの異なる不純物（水）のレベルの電解液に関して、このような設計で得ることのできる使用電圧をさらに示す図である。いくつかの図面を通して、対応する参照文字は対応する構成要素を示す。発明の詳細な説明現在考えられる本発明の最良の実施形態について以下の説明は、制限的な意味で解釈すべきものではなく、単に本発明の一般的な原理を説明する目的のために作成される。本発明の範囲は、請求の範囲を参照して決定すべきである。図１を参照すると、セルホルダ１１と、一対のアルミニウム／炭素複合電極１２および１４と、電子セパレータ１８と、電解液２０と、一対の集電板２２および２４と、集電板２２および２４から延びる電気リード線２８および２９とを含む単一セル高性能二重層キャパシタ１０が示されている。一対のアルミニウム／炭素複合電極１２および１４は好ましくは、溶融アルミニウムが含浸された多孔炭素布予備成形品または炭素紙予備成形品で形成される。アルミニウム／炭素複合電極１２および１４の空隙率は、引き続いて二重層キャパシタ１０に十分な量の電解液２０を導入し、炭素繊維の孔に侵入させるように、含浸プロセス中に厳密に制御しなければならない。一対の集電板２２および２４は各アルミニウム／炭素複合電極１２および１４の背部に取り付けられる。好ましくは、集電板２２および２４はアルミニウムホイルの薄い層である。互いに対向するアルミニウム／炭素複合電極１２と１４の間に電子セパレータ１８が配置される。電子セパレータ１８は好ましくは、アルミニウム／炭素複合電極１２と１４の間の電子絶縁体として働く空隙率の高い材料で構成される。電子セパレータ１８の目的は、互いに対向する電極１２および１４が決して互いに接触しないようにすることである。電極同士が接触すると短絡が起こり、電極に蓄積された電荷が急速に失われる。電子セパレータ１８の多孔性によって電解液２０中のイオンが移動することができる。好ましい電子セパレータ１８は厚さ約１ミル（０．００１インチ）の多孔性のポリプロピレンシートまたはポリエチレンシートである。もし所望ならば、そのような予備浸漬は必要ではないが、ポリプロピレンセパレータまたはポリエチレンセパレータを最初に、アルミニウム／炭素複合電極１２と１４の間に挿入する前に、電解液２０に浸漬しておくことができる。セルホルダ１１は、二重層キャパシタと共に一般に使用されている既知の包装手段でよい。互いに固着される上部シェルおよび下部シェルを使用する好ましい種類の包装については以下で説明する。二重層キャパシタのエネルギー密度を最大にするには、包装手段の重量を最小限に抑えることが有利である。包装された二重層キャパシタは通常、非包装二重層キャパシタの２５％以下の重量を加えられると予想される。電気リード線２８および２９は、セルホルダ１１を通して集電板２２および２４からセルホルダ１１を貫通して延び、電気回路（非図示）に接続できるように構成される。図２Ａに示した双極アルミニウム／炭素複合電極３０を、このような電極の対応する直列スタックにおいて、図２Ｂおよび図２Ｃに示した端部と組み合わせて使用して、図３に示した高性能双極二重層キャパシタ４０を形成することができる。アルミニウム／炭素複合電極３０（図２Ａ）は、無孔性集電板３６を用いて分離された分極アルミニウム／炭素複合体を備える。集電板３６の一面３７に取付けられたものは、第１の電極用の荷電電極３２である。集電板３６の反対側の表面３８に取付けられたものは、反対の極性に荷電された電極３４である。次いで、図３に示したように、この場合、図２Ａに示した双極キャパシタを、図２Ｂおよび図２Ｃに示したスタックの２つの端部の間に積み重ねられる直列スタックの状態に、このような電極構造物を積み重ねることができ、それによって双極二重層キャパシタ４０を形成する。図３からわかるように、第１の電極３４が第１のキャパシタセル「Ａ」用の負電極である場合、セル「Ａ」の第２の（または底部）電極、すなわち電極４２は、反対に荷電され、すなわち正電極になる。電極４２の同じ電荷がセル「Ｂ」の第１の電極４４に伝導し、すなわちセル「Ｂ」の電極４４は、電極３４に対して正に荷電される。これによって、セル「Ｂ」の底部電極４２は、セル「Ｂ」の電極４４に対して反対に荷電され、すなわち負に荷電される。したがって、高性能双極二重層キャパシタ４０の直列スタックは、直列接続された複数のセル（Ａ，Ｂ、Ｃ、Ｄ）を含む。各セルは、一対のアルミニウム含浸炭素複合多孔性電極を含む。セル「Ａ」は、互いに対向する電極３４と４２を含み、これらの電極の間にイオン伝導セパレータ４６が配設される。セル「Ｂ」および「Ｃ」は、互いに対向する電極４４と４２を含み、これらの電極の間にイオン伝導セパレータ４６が配設される。セル「Ｄ」は、互いに対向する電極４４と３２を含み、これらの電極の間にイオン伝導セパレータ４６が配設される。各セルの間に複数の内部無孔性集電体４８が配置され、これらの集電体は、その側面に２つの隣接する分極電極４２および４４を有する。スタックの両端に外部集電板４９が配置される。各セル内の複合電極３２、３４、４２、または４４およびセパレータ４６に電解液５０が飽和するように各セル内に十分な量の電解液５０が導入される。個々の炭素電極構造３２、３４、４２および／または４４は好ましくは、本明細書の他の部分に記載したプロセスと同様の方法で形成される。各電極構造は、溶融アルミニウムが体積含浸された炭素布予備成形品または炭素紙予備成形品で製造される。以下で詳しく説明するように、このような含浸は電極の抵抗を十分に低減する働きをする。より詳細には、各電極構造３２、３４、４２および／または４４は、溶融アルミニウムが含浸された炭素布予備成形品または炭素紙予備成形品で製造される。電極構造３２、３４、４２および／または４４の空隙率は、後で十分な量の電解液５０がキャパシタセルに導入され炭素繊維の細孔に浸透するように含浸プロセス中に制御すべきである。アルミニウム含浸炭素複合電極３２、３４、４２および／または４４は充分に多孔性であり、好ましくは活性炭素繊維内に充分なアルミニウム含浸物を有して、２．３Ｖ〜３．０Ｖのセルで使用されるときに各電極の等価直列抵抗が約１．５Ωｃｍ²以下であり、各複合電極４２および４４のキャパシタンスが約３０Ｆ／ｇ以上になるようにする。このような高いキャパシタンスは、以下で詳しく説明するように、活性炭素繊維を使用することによって得られる大きな表面積と、各キャパシタ層の間の非常に小さな離隔距離のために達成することができる。各双極電極の内部集電板４８は好ましくは、互いに隣接するセルの間の電解液５０を分離するように設計されたアルミニウムホイルの無孔性層である。必要ならば、外部集電板４９も、外部キャパシタシールの一部として使用できるように無孔性性である。特定の内部キャパシタセル内の対向する電極構造４２と４４との間、あるいは端部キャパシタセルの互いに対向する電極構造３４と電極構造４２と、または電極構造４４と電極構造３２との間に電子セパレータ４６が配置される。電子セパレータ４６は好ましくは、多孔性のポリプロピレンシートまたはポリエチレンシートである。本発明の二重層キャパシタの付随する利点の多くは、炭素電極構造を製造する好ましい方法と、集電体を接続する好ましい方法と、高性能電解液の使用の結果として得られる。本発明のこれらの形態のそれぞれについて以下で詳しく論じる。上記で認識されるように、炭素電極構造は好ましくは、溶融アルミニウムが含浸された多孔性炭素繊維布予備成形品または炭素繊維紙予備成形品で製造される。この予備成形品は、含浸される溶融アルミニウムおよび電解液を受容するのに十分な空隙率を有する炭素繊維フェルトやその他の活性炭素繊維基板など適切な活性炭素繊維材料で製造することができる。アルミニウムは、以下で図９Ａおよび図９Ｂと関連して詳しく説明するように、炭素布内の炭素繊維束のトウに深く体積的に含浸される。アルミニウムを繊維状炭素束のトウに含浸させることの結果は、電極内の活性炭素要素の間の低抵抗電流路である。しかし、低抵抗電流路が生じても、電極構造は、電解液、好ましくは非水性電解液が活性炭素繊維の孔に浸透するほど高い空隙率を維持する。二重層キャパシタのアルミニウム／炭素複合電極の製造プロセスは、炭素繊維電極予備成形品を製造により開始される。炭素繊維電極予備成形品は通常、高表面積炭素繊維を使用して紙予備成形品または布予備成形品として製造される。好ましい炭素繊維予備成形品は炭素繊維布である。炭素繊維布予備成形品は好ましくは、同様に約５００ｍ²／ｇから３０００ｍ²／ｇの表面積、および約８μｍ〜１０μｍの直径を有する、織り合わされた炭素繊維を使用する市販の布である。炭素繊維布予備成形品は通常、炭素繊維紙予備成形品よりも高い構造安定性を有する。しかし、炭素繊維の表面積およびその他の寸法は、予備成形品が使用される用途の要件を満たすように適合することができる。炭素繊維布への溶融アルミニウムの含浸は、好ましくは、以下で図８Ａおよび図８Ｂに関して詳しく説明するように、プラズマ溶射技法を使用して行われる。炭素繊維予備成形品の表面への溶融金属のプラズマ溶射は、炭素繊維予備成形品の表面に集電体を形成する手段として二重層キャパシタ構成物において、以前から使用されている。しかし、本出願人の知るかぎり、各活性炭素要素の間の接触抵抗を低減し、それによって、活性炭素と含浸金属の両方で作成された非常に低抵抗の炭素／金属複合電極を形成するように、溶射された金属を炭素繊維予備成形品に体積含浸させるのに、プラズマ溶射が使用されたことはない。プラズマ溶射技法は、以下で図９Ａおよび図９Ｂと関連して詳しく説明するように、炭素繊維布予備成形品に浸透するように制御される。制御を行うには、溶射ユニットへの電流、溶融アルミニウムの温度および圧力、炭素繊維予備成形品からプラズマ溶射ユニットまでの距離、プラズマ溶射ユニットの掃引、溶射プロセス中の周囲の空気流を調整する。有利には、以下で詳しく説明するように、プラズマ溶射を使用して炭素布にアルミニウムを含浸させる時に、炭素布のバルク抵抗率が大幅に低減する。図３に示した双極二重層キャパシタスタックと、ここで使用される電極に関するさらなる詳細および情報は、１９９４年７月１０日に出願された本出願人の米国特許出願第０８／３１９，４９３号、現在の米国特許第５，６２１，６０７号に記載されている。その特許は参照によって本明細書の一部をなすものとする。単一セル多電極二重層キャパシタここで、図４Ａから図１６Ｂまでのより詳細な記載と組み合わせて、単一セル多電極二重層キャパシタについて詳しく説明する。このようなキャパシタの鍵となる特徴は、以下の説明からより明らかになるように、単一の電解質シールしか必要とせず、キャパシタパッケージ内に並列接続された多重電極（あるいは好ましい実施形態では、電極の「平坦なスタック」）を使用することである。１つの電解質シールしか必要とされないため、このようなキャパシタを「単一セル」キャパシタと呼ぶのが適切である。なぜなら、何がセルを構成するかを規定するのは、通常、電解質シールであるからである。単一セル多電極二重層キャパシタ構成は、現在本発明を実施する最良の形熊を表わす。しかし、本発明がそのような態様すなわち実施形態に限定することを意図するものではないことに留意されたい。むしろ、最終的にキャパシタを作製するために用いる特定の電極構成にかかわらず、かつ使用される具体的な高電導性電解液にかかわらず、本明細書に記載した種類のアルミニウムと組み合わせて、低抵抗炭素電極を使用するすべての二重層キャパシタに本発明を拡張することが意図される。このような電極構成には、たとえば、（本明細書でより詳しく説明するように）単一のセル内で並列接続された複数の電極、単一のセル内でらせんパターンに配列された一対の電極、スタックセル内で直列接続された電極、あるいはその他の電極構成が含まれる。図４Ａに戻ると、本発明によって作製された２電極単一セル二重層キャパシタ６０の概略図が示されている。このキャパシタは、多孔性セパレータ６６によって電気的に分離される、２つの離隔されたアルミニウム含浸炭素電極６２および６４を含む。電極６２および６４は、以下で詳しく説明するように、活性炭素繊維の比較的緻密な織布を備えて、炭素布を形成し、それには溶融アルミニウムが含浸されている。電極６２は集電板６８に接触し、その集電板６８は、次にキャパシタ６０の第１の電気端子７０に接続される。同様に、電極６４は集電板７２に接触し、集電板７２はキャパシタ６０の第２の電気端子７４に接続される。電極６２と電極６４の間の領域にも、電極６２および６４内のすべての利用可能な空間および空隙にも、高導電性の非水性電解液７６が満たされる。電解液７６のイオンは自由にセパレータ６６の細孔すなわち穴６５を通過するが、セパレータ６６は、電極６２が電極６４に物理的に接触し、したがって電気的に短絡するのを防止する。好ましいセパレータはたとえば、ポリプロピレンである。ポリプロピレンは、寸法が０．０４×０．１２μｍ程度の矩形の細孔の開口部を含む。この寸法の細孔は、直径が８μｍ〜１０μｍの炭素布の繊維がその細孔を突き通すのを防止する。別の適切なセパレータ材料はポリエチレンである。ポリエチレンは一般に、直径０．１μｍ以下の程度の細孔径を有し、それによって最小直径が８μｍの炭素繊維が細孔を突き通すのを防止する。動作時、端子７０および７４、したがって直列接続された電極６２および６４を横切る方向へ電位を印加する時に、電解液に浸漬された電極のそれぞれに、分極された液体層が形成される。これらの分極液体層は、静電エネルギーを蓄積し、二重層キャパシタとして機能し、すなわち、直列の２つのキャパシタとして機能する。より詳細には、図４Ａに「＋」記号および「−」記号（電解液に浸漬された各電極の電極電解液界面での電荷を表わす）で概念的に示したように、電極を横切る方向へ電圧を印加し、たとえば、電極６２を電極６４に対して正に荷電すると、加えられる電界の下での電荷分離と、電極の表面全体にわたる電解質分子のダイポールの配向および配列とに起因する電解液イオンの分極によって、二重層が形成される（記号的には、図４Ａに示した２つの「＋／−」層で示される）。この分極により、以下の関係によってキャパシタにエネルギーが蓄積される。Ｃ＝ｋ_eＡ／ｄ（１）およびＥ＝ＣＶ²／２（２）。上式で、Ｃはキャパシタンスであり、ｋ_eは二重層の有効誘電率であり、ｄは層の間の離隔距離であり、Ａは、電解液に浸漬された電極の表面積であり、Ｖは電極を横切る方向に印加される電圧であり、およびＥはキャパシタに蓄積されるエネルギーである。二重層キャパシタでは、測定される離隔距離ｄは非常に小さくて、オングストローム単位で測定され、一方、表面積Ａ、すなわち、電極材料１ｇ当たりの表面積「Ａ」は非常に大きくなることがある。したがって、式（１）からわかるように、ｄが非常に小さく、Ａが非常に大きいとき、キャパシタンスは非常に高くなる。表面積「Ａ」が大きいのは電極の構成のためであり、各電極が炭素布を形成する活性炭素繊維束の織布を備える。活性炭素繊維は平滑な表面を有さず、図４Ｂに示されるように、多数の穴および細孔８０を備える。すなわち、図４Ｂは、そこに多数のピットすなわち穴８０を有する活性炭素繊維７８の小部分を概念的に示す。繊維７８は、前記に示されるように、通常直径が８〜１０μｍ程度であり、活性炭素繊維のピットすなわち穴は、約４０オングストロームの典型的な大きさを有する。繊維７８は電解液７６に浸漬される。各ピットすなわち穴８０は、電解液７６にさらされる繊維の表面積を著しく増大させる。各束に多数の繊維８０があり、炭素布を形成するいくつかの束が組織内にあるので、得られるものは、電解液に繊維の織組織内に浸透し、全てまたはほぼ全ての繊維の表面積で接触する三次元電極構造であり、それにより、その上に荷電分子の二重層が形成される電極の表面積「Ａ」を大幅に増大させる。一例を挙げれば、本発明の電極を作製するために使用できる適切な炭素布は、 Spectracorp(Lawrence，Massachusetts)から部品番号「2225 Carbon Cloth」として商業的に入手可能である。図４Ｂに示した繊維７６および７８など、このような布の炭素繊維の直径は８ミクロン程度（８×１０^-6ｍ）であり、それに対して炭素布の全体的な厚さは約０．５３ミリメートル（ｍｍ）である。活性炭素繊維の細孔の平均直径は約４４オングストロームであり、細孔／空隙体積は約１．２ｍｌ／ｇである。上記の細孔／空隙体積が、以下の布の３つの異なる種類の空隙または細孔に起因することに留意されたい：（１）（活性炭素繊維の表面積の大部分を覆う図４Ｂに示した孔８０など）個々の活性炭素繊維の細孔すなわちピット；（２）炭素束を形成する各繊維の間の空間（本発明に関して、図９Ｂのように断面図で見たときのこの空間を繊維束の「トウ」と呼ぶ）；および（３）布を形成するように織り合わされた各繊維束の間の空隙。このような細孔体積は、約２５００ｍ²／ｇの炭素布の全表面積を与える。その布の細孔／空隙体積のために、布はある程度海綿状であり、したがって圧縮可能である。布の密度は通常、約０．３ｇ／ｃｍ³であり、約７５０ｍ²／ｃｍ³の理論上の有効面積／単位体積を与える。このような面積／単位体積を用いる場合、６Ｆ／ｃｍ³程度のキャパシタンスを達成することが可能である（数式（１）を参照されたい）。しかし、高キャパシタンスを達成することは本発明の一部に過ぎない。そのような高キャパシタンスを実際に使用する場合、エネルギーを比較的短時間で蓄積し放出することができなければならない。キャパシタの充電／放電時間は、以下で詳しく論じるように、キャパシタの内部抵抗によって支配される。内部抵抗が低くなるほど、充電／放電時間は短くなる。図４Ａに示した基本二重層キャパシタ６０の内部抵抗は、図５に示したキャパシタ６０の等価回路図に示したように、いくつかの成分で構成される。図５においてわかるように、二重層キャパシタ６０の内部抵抗は接触抵抗Ｒ_Cを含み、接触抵抗Ｒ_Cは、キャパシタ端子７０と電極６２（図５では、キャパシタＣ１の上部プレートとして表わされている）までの間の電流路内のすべての抵抗、またはキャパシタ端子７４と電極６４（図５では、キャパシタＣ２の下部プレートとして表わされている）の間の電流路内のすべての抵抗を表わす。さらに図５においてわかるように、キャパシタ６０の内部抵抗は電極抵抗Ｒ_EL も含み、電極抵抗Ｒ_ELは、電極を作製するために使用される炭素布の表面と炭素布内で使用されるすべての個々の活性炭素繊維との間の電極６２内（または電極６４内）の抵抗、すなわち、電極内の各炭素繊維の間の内部接触抵抗を表わす。さらに、電解液７６に対する電解液抵抗Ｒ_ESが存在し、多孔性セパレータ６６に対するセパレータ抵抗Ｒ_SEPが存在する。キャパシタ６０内に蓄積されるエネルギーは、Ｒ_C、Ｒ_EL、Ｒ_ES、Ｒ_SEPを通過する電流を介してキャパシタに入るか、あるいはキャパシタから出なければならない。したがって、実際的な充電／放電時間を達成するには、キャパシタンスＣと共にキャパシタの時定数τ_Cを定義するＲ_C、Ｒ_E、Ｒ_ES、Ｒ_SEPの値をできるだけ低い値に維持しなければならない。セパレータの抵抗Ｒ_SEPは、セパレータの空隙率および厚さの関数である。好ましいセパレータ材料は、厚さが約０．００１インチ（０．０２５ｍｍ）のポリプロピレンである。別のセパレータ材料は、やはり厚さが約０．００１インチ（０．０２５ｍｍ）のポリエチレンである。ポリプロピレンは、その構成方法に起因して、基本的にポリエチレンよりも高い空隙率を有する。ポリプロピレンは通常、２５％〜４０％の空隙率を示し、一方、ポリエチレンは４０％〜６０％の空隙率を示す。したがって、単にポリプロピレンよりも高い空隙率を有するために、すなわち、その穴が平均してポリプロピレンの穴よりも小さいとしても、電解液イオンが通過することができる多くの細孔すなわち開口部の数が存在するために、ポリエチレンは基本的にポリプロピレンよりも低いセパレータ抵抗を示す。電解液の抵抗は、使用される特定の電解液の導電率によって決定される。使用すべき電解液の種類を選択する際は、いくつかの相殺条件を検討しなければならない。水性電解液は一般に、非水性電解液よりも（たとえば、１０倍）高い導電率を有する。しかし、水性溶液はキャパシタセルの使用電圧を約０．５Ｖから１．０Ｖに制限する。セルに蓄積されているエネルギーは電圧の２乗の関数であるので（上記の数式（２）を参照されたい）、おそらく高エネルギー用途には、非水性電解液を使用した方がよく、２．０Ｖから３．０Ｖ程度のセル電圧を許容する。上記で示したように、本明細書に記載した二重層キャパシタと共に使用される好ましい電解液は、アセトニトリル（ＣＨ₃ＣＮ）と適切な塩の混合物で構成され、この混合物は５０オーム^-1／ｃｍ程度の導電率を示す。しかし、本明細書に記載した本発明が、別の電解液、特に、前述のアセトニトリルで構成された溶液以外の非水性（すなわち有機）電解液の使用を意図するものであることに留意されたい。たとえば、１９９４年７月１０日に出願された、上記で引用した米国特許出願第０８／３１９，４９３号にはいくつかの別の電解液が開示されている。電極抵抗Ｒ_ELと組み合わされる接触抵抗Ｒ_Cは、キャパシタ６０の重要な内部抵抗源を表わす。以前の、商業的に実施可能な高エネルギー密度の二重層キャパシタの開発において遭遇する主要な障害は、高い電極抵抗であった。本発明の鍵となる特徴は、高いエネルギー密度の組合された非常に低い電極抵抗を有する二重層キャパシタを提供することである。本発明の主要な目的は、Ｒ_C＋Ｒ_ELをＲ_S _EP と比べて小さな値に低減することである。この目的のために、以下の議論の大部分は、接触抵抗Ｒ_Cに加えて電極抵抗Ｒ_ELを低減する製造および組立て技術に焦点を当てる。電極抵抗Ｒ_ELが本発明の多電極二重層キャパシタの動作において果たす重要な役割をさらに示すために、次に図６を参照する。図６は、本発明の好ましい実施形態によって作製された単一セル並列接続多電極二重層キャパシタ９０の等価回路図である。図６と図５の差は、図５が２つの電極６２および６４のみを使用する（図４Ａに示したものに対応する）二重層キャパシタを示すことである。これに対して、本発明の好ましい二重層キャパシタは、単一のセル内に交互に配置された平坦なスタックとして配置された多数の電極、たとえば５４個の電極を使用する。したがって、図６に示したキャパシタ９０の等価回路図では、複数の電極が、ｎ個の電極からなる２つのスタックとして並列接続された電極として表わされている。第１のスタック、すなわちスタックＡはキャパシタンスＣ１_A、Ｃ２_A 、Ｃ３_A、．．．、Ｃｎ_Aで表わされる。第２のスタック、すなわちスタックＢはキャパシタンスＣ１_B、Ｃ２_B、Ｃ３_B、．．．、Ｃｎ_Bで表わされる。したがって、有効電極抵抗Ｒ_ELは、ｎ個のキャパシタンスの複数の電極に接触するすべての個々の抵抗の組合せである。同様に、電解液抵抗Ｒ_ESは、ｎ個のキャパシタのそれぞれに接触するすべての個々の抵抗の組合せである。スタックＡのキャパシタは、すべての電解液抵抗Ｒ_ESの並列組合せとセパレータ抵抗Ｒ_SEPとを通してスタックＢのキャパシタに接続される。図６に示したモデルに基づき、さらに以下で図１２に関して説明する「クラムシェル」キャパシタ設計に基づく、キャパシタの総抵抗Ｒ_Zは次式で表わすことができる。Ｒ_Z＝２Ｒ_C＋２Ｒ_EL＋２Ｒ_ES＋Ｒ_SEP≒８００μΩ キャパシタを電力源として使用してエネルギーを負荷Ｒ_Lに供給することを示す簡略化回路を図７に示す。図７で、両方の端子に関連する接触抵抗Ｒ_Cを含め、さらに電解液抵抗Ｒ_ESとセパレータ抵抗Ｒ_SEP(無視されるほど低くない場合）を含めて、スタックＡとスタックＢの両方に関連するすべてのキャパシタ抵抗がキャパシタンス抵抗Ｒ_Zに含まれる。図７の電力供給回路の総抵抗Ｒ_Tは次式で表わされる。Ｒ_T＝Ｒ_Z＋Ｒ_L （３）したがって、電力供給回路の総時定数τは次式で表わされる。 τ＝Ｒ_TＣ（４）それに対して、キャパシタのみの時定数τ_Cは次式で表わされる。 τ_C＝Ｒ_ZＣ（５）負荷Ｖ_Lを横切る方向に発生する電圧は次式で表わされる。Ｖ_L＝Ｖ_O（Ｒ_L／Ｒ_T）＝Ｖ_O（１−Ｒ_C／Ｒ_T）（６）負荷に供給される電力は次式で表わされる。Ｐ＝ＩＶ_L＝ＩＶ_O（１−Ｒ_C／Ｒ_T）＝ＩＶ_O（１−ＣＲ_C／ＣＲ_T) （７）すなわちＰ＝ＩＶ_O（１−τ_C／τ）（８）数式（１−τ_C／τ）は、電力供給回路の効率定格εを表わし、すなわち、次式が成立する。 ε＝（１−τ_C／τ）（９）電力源（この場合は、電圧Ｖ_Oに荷電されたキャパシタＣ）が電力を負荷Ｒ_Lに効率的に供給する程度は、キャパシタの固有ＲＣ時定数τ_Cに強く依存する。キャパシタの固有Ｒ_C時定数はキャパシタの抵抗Ｒ_Zに直接関係している。したがって、二重層キャパシタＣを使用して効率的な電力供給回路を得るには、キャパシタの抵抗Ｒ_Zを最小限に抑えて、キャパシタの小さな時定数τ_Cを実現しなければならないことは明らかである。有利には、実質的に、図９Ａ〜図１２に関連して以下に記載するように構成される時に、本発明は、表１に記載された性能使用を有する、図６の等価回路に表わされた種類の多電極二重層キャパシタを提供する。このような構成（すなわち、図１２に示した構成）を本明細書ではＵＣ３０００と呼ぶ。重要なこととして、表１に示した仕様に従って動作するキャパシタは約２秒の時定数τ_Cを有する。このような時定数は、出力電圧Ｖ_Oがたとえば２．３Ｖであり、出力電流が４００Ａであるときに（これは、Ｒ_Tの値が約５５〜６０ミリオーム（ｍΩ）になることを意味する）、キャパシタが、約０．８０より大きな効率定格εを有し、および出力電流が２００Ａのときに約０．９を超える効率的な電力蓄積装置として機能できることを意味する。さらに、達成されるエネルギー密度は２．９Ｗ− ｈｒ／ｋｇ〜３．５Ｗ−ｈｒ／ｋｇであり、電力定格は（４００Ａで）１０００Ｗ／ｋｇを越える。単一セル二重層キャパシタでのこのような性能は、本出願人の知るかぎりでは、これまでに達成されていない。表１ＵＣ３０００の性能仕様パラメータ値単位キャパシタンス２，３００ファラッド公差 ±１０％定格電圧２．３ボルト定格エネルギー６，０００ジュールＥＳＲ＊６５０ μΩ （＊ＥＳＲ＝電極直列抵抗）ケーススタイルツーピース機械加工アルミニウム電気的接続ケースの各半分は互いに逆の極性を有する。電気接続はケース表面接点を通して行われる。ケース寸法 2.28×2.62×5.80 インチ 57.9×66.5×147 ｍｍケース重量２００ｇ全重量６００ｇ内部体積３７５ｃｍ³ 電解液有機含浸剤（溶媒＋塩）溶媒：アセトニトリル（ＣＨ₃ＣＮ）塩：テトラエチルアンモニウムテトラフローラボレート（ＣＨ₃ＣＨ₂）₄Ｎ⁺ＢＦ₄ ^- 塩／溶剤比：３０３．８ｇ／リットル次に、図８Ａ〜図１４Ｂを参照して、本発明によって二重層キャパシタを作製する際に使用される基本技法について説明する。図１４Ａおよび図１４Ｂは、このようなプロセスの主要なステップを示すフローチャートであり、図８Ａ〜図１２はプロセスの個々のステップを示す。したがって、以下の組立て製造プロセスの説明では、図１４Ａおよび図１４Ｂのフローチャートの特定のブロックすなわちボックスを参照して特定のステップを識別し、同時に図８Ａ〜図１２のそれぞれのブロックまたはボックスを参照して実行中のステップを示す。まず、図１４Ａのブロック２００を参照し、および図８Ａおよび図８Ｂも参照して、本発明によってキャパシタ９０（図６）を作製する際に実行される最初の工程は、適切な炭素布９２（図８Ａ）にアルミニウムプラズマスプレー９４をプラズマ溶射し、それによって炭素布の繊維のトウにアルミニウムを深く含浸させることである。溶射を受ける炭素布９２は好ましくは、前述のSpectracorpから得られる部品番号「2225 Carbon Cloth」のような商業的に入手可能な布である。もちろん、他の適切な炭素布を使用することもできる。図８Ａおよび図８Ｂにおいてわかるように、炭素布９２は通常、ロール９６として得られる。ロールの幅は通常、約３６インチである。ある長さの炭素布９２をロール９６から引き出し、適切なフレーム９８に保持する。フレームは、バックアップメッシュ９３を含む。フレームは、プラズマ溶射ノズル１００の前方に配置される。フレーム９８は、概略寸法が２．３１インチ×３４．２５インチの布の「窓」をプラズマスプレー９４にさらす。プラズマ溶射ノズルは、Ｘ−Ｙ制御装置１０２によって制御されて、炭素布上の所望の溶射パターンを提供する。アルミニウムプラズマスプレー９４は、２本のアルミニウム線１０４および１０６を、制御された速度でそれぞれのアルミニウム線ロールからノズル１００へ送ることによって形成される。ワイヤの先端はノズル内に指定の距離だけ離れて保持される。電力源１０８によって、電流がワイヤ内を流れ、ワイヤの先端を横切るアークが生じる。電気アーキングは、アルミニウムが融解しおよび蒸発することをもたらす。アルミニウムが融解しおよび蒸発したときに、エアコンプレッサ１１０から与えられる圧縮空気により、プラズマ流として、ノズル１００の外へ運搬される。アルミニウムが消費され、およびプラズマ流９４中に移動される時に、追加のアルミニウム線１０４、１０６が、電気アークの所望のギャップを維持するようにノズル１００へ計量して供給される。このように、アルミニウム源が連続的にノズルへ計量して供給され、それによって、蒸発したアルミニウムの一定の流れを炭素布に導くことができる。図８Ｂに示した「コの字(over-up-and-back)」パターンに従って蒸発したアルミニウムストリームを炭素布９２に溶射する。バックアップメッシュ９３は、０．２５ｉｎ²程度のメッシュ開口部を有し、プラズマ流がその布を通して流れ続け、アルミニウムの体積含浸を最適化することを可能にする。フレーム１８の内側寸法は、高さが約２．３インチであり、幅が約３２インチである。アルミニウム線１０４、１０６は好ましくは、直径が約１／１６インチを有する純度９９．５％のアルミニウムである。動作時には、図８Ａに示したすべての動作可能な装置、たとえば、ノズル１００、Ｘ−Ｙ制御装置１０２、フレーム９８、ワイヤ１０４、１０６を（蒸発したアルミニウムを拘束するために）プラズマ溶射チャンバに配置する。チャンバ内の空気を乾燥させる。排気ファン１１２は、ノズル１００から離れる方向への一定のチャンバを通過する空気流を維持する。布９２を手動でフレーム９８にクランプ止めし、単一の溶射パターンを実行する。布の一方の側のみに溶射を行う。ひとたび溶射が終了したならば、フレームからその布を解放する。次いで、必要に応じて、この炭素布の次のストリップに吹付けを行うことができるように、新しいある長さの未溶射炭素布９２を、フレームに位置合わせする。プラズマ溶射プロセス中に使用される動作パラメータを以下に示す。アルミニウムを蒸発させるために使用される電流は、アーク電圧が約２６Ｖにおいて６０〜６５アンペアである。圧縮空気は約５０ｐｓｉの圧力に維持される。ノズル１００の先端と布との間の距離は２０インチである。完全な溶射パターンは約４５秒の時間で一定の速度で横断される。蒸発したアルミニウムの流れが、重なり合いを最小限に抑えられながらできるだけ一様に布を覆うように、ノズルが調整される。アルミニウム溶射プロセスが完了すると、布の前面にはアルミニウム層が存在し、布の裏面にはバックアップメッシュ９３のわずかな目に見えるパターンがあるべきである。このようなパターンによって、溶射プロセス中に少なくともいくらかのアルミニウムが布を貫通し体積含浸を最適化したことを視覚的に検証することができる。図８Ａで参照したすべての装置は慣用のものである。このような装置の詳細および操作方法は当業者に知られている。炭素布にアルミニウムを溶射目的は、布９２の横抵抗を低減することである。様々な量のアルミニウムを用いてプラズマ溶射の前後に得られた電極直列抵抗（ＥＳＲ）の測定データを表２に要約する。表２アルミニウム密度キャパシタンスキャパシタのＥＳＲ（mg/cm³）（F/g）（Ω-cm²）０（未吹付け） 115 52.0 157 >130 1.509 209 >140 1.299 250 147 1.26 410 144 1.08 509 >130 1.308 表２のデータは、２５００ｍ²／ｇであり、直径５．１ｃｍに切断され、約０．２ｇの炭素を含む電極を使用して得られたデータである。未溶射の布の炭素密度は、０．２６ｇ／ｃｍ³であった。表２のデータからわかるように、アルミニウムがプラズマ溶射された炭素布の抵抗は、最大で５０分の１に低減する。このような抵抗の大幅な低減は、電極構造物の体積抵抗率が低下するために起こり、電極抵抗Ｒ_ELに直接影響を及ぼし、したがって、キャパシタの能力を著しく向上させて、低い時定数を示す。さらに表２のデータからわかるように、所望の量のアルミニウムの最低抵抗を生じるために、アルミニウムを含浸させることによる電極の抵抗を低減する工程は、最適化しなければならないプロセスである。アルミニウムが少なすぎると、抵抗も高すぎるままになる。アルミニウムが多すぎると、電極の重量が著しく増加し、エネルギー密度が低下する。アルミニウムが多すぎると、繊維の表面積全体に接触するように電解液が炭素組織内に浸透することを妨げ、それによって、利用可能な表面積を効果的に減少させる。炭素布９２（図８Ａ）に導かれるアルミニウムスプレー９４が、炭素布の表面をアルミニウムで覆うだけではないことに留意されたい。アルミニウムは、表面を覆い、同時に布中に浸透し、したがって布にアルミニウムを含浸させる。布にアルミニウムを含浸させることの重要性は図９Ａおよび図９Ｂに最もよく示されている。図９Ａは、炭素布９２の側面断面の概略図である。図９Ａからわかるように、炭素布９２は、炭素布を形成するように織り合わされた複数の繊維束１２０で構成される。図を簡単にするために、図９Ａには４つの繊維束１２０しか示していない。図９Ｂから最もよくわかるように、各繊維束１２０は多数の炭素繊維１２２で構成される。図９Ｂは、個々の繊維束１２０の断面図を概念的に示す。個々の炭素繊維１２２の軸方向抵抗は非常に低いが、炭素束１２０内の横抵抗は比較的高い。電極抵抗Ｒ_ELを低減するには、この横抵抗、すなわち、布９２の一面上の点「Ａ」から布の他方の面上の点「Ｂ」への抵抗を低下させなければならない。炭素布９２にアルミニウムスプレー９４をプラズマ溶射すると、都合よく、図９Ｂに示したように、アルミニウムが束１２０のトウ１２６に流れ込む。繊維束１２０のトウへのこのような浸透すなわち含浸によって、個々の繊維１２２の間の接触抵抗が低減する。この結果得られる低い横接触抵抗と、繊維の低い固有軸方向抵抗とによって、布９２の幅を貫通する非常に低い抵抗の経路が形成され、すなわち、電極構造物内で非常に低い横抵抗が提供される。アルミニウムスプレー９４は布９２に当たるときには、前述のように、繊維束１２０のトウ１２２にアルミニウムを含浸させるだけでなく、溶射を受けた布の表面にアルミニウム層１２４を形成する。また、いくらかのアルミニウムは各繊維束の間の空隙１２８のいくらかをも充填する。アルミニウム層１２４は、ホイル集電体６８および７２（図４Ａ）との良好な電気接触（低抵抗）を作成するのを助ける。すなわち、アルミニウム層１２４は接触抵抗Ｒ_Cを低下させるのに役に立つ。各繊維束の間の空隙１２８にアルミニウムが存在すると、電極の重量が増加し、したがって、適切な体積抵抗率および低い固有ＲＣ時定数が達成された後にアルミニウムの量を最小限に抑えるべきである。炭素繊維束１２０のトウ１２６へのアルミニウムの理想的な含浸深さはまだ定量化されていない。しかし、含浸パターンは、断面図で見ると、図９Ｂに示したパターンと類似しており、束が布の表面で露出される点で利用可能なトウ体積の約３分の２から４分の３が満たされると考えられている。炭素布上または炭素布内に保持されるアルミニウムの量は、炭素布とアルミニウムの総重量の約４２％〜５３％、たとえば４８％、あるいは電解液を含む総重量の約１５％に維持される。図１４Ａに戻り、炭素布にアルミニウムを溶射含浸させ（ブロック２００）た後に、含浸させた炭素布を、寸法が２インチ×１０インチよりも大きなストリップに予備切断する（ブロック２０２）。次いで、予備切断した含浸炭素布ストリップを、２インチ×１０インチのより厳密な寸法に打ち抜き（ブロック２０４）、ストリップの隅部を半径が約０．０３インチ（約０．７３ｍｍ）になるように丸める。次いで、打ち抜いた含浸炭素布ストリップ同士を、機械プレスで、圧力約１６００ｐｓｉを受けるように圧縮する。炭素布９２はある程度海綿状であり、したがって、この圧力を加えることは、布を約１５％〜２０％だけ薄くするように繊維束１２０の織布をいくらか圧縮するのに役に立つ。このように布の厚さを減少させると、電極構造を組み立てたときにその厚さが小さくなり、かつ電極構造物の抵抗が低減する。さらに、より重要なこととして、含浸炭素布ストリップに圧力を加えると、布の溶射側が平滑化され（谷とピークが平滑化され）、したがって、以下で図１０Ａ〜図１０Ｄに関連して説明するように、溶射されたアルミニウム層１２４のより大きな表面積が集電体ホイル１３２に接触することができ、組立て後のキャパシタの接触抵抗Ｒ_Cが低減する。引き続き図１４Ａを参照しながら、含浸炭素布ストリップの作製に平行する経路において、ホイル集電体も作製される。ホイル集電体を作製する第１の工程においては、アルミニウムホイルをほぼ所望の寸法に予備切断し（ブロック２０８）、次いでアルミニウムホイルを厳密な寸法に打ち抜く（ブロック２１０）。集電体に使用される好ましいアルミニウムホイルの厚さは約０．００２インチである。ホイルを、ほぼ図１０Ａに示した形状に切断する。このような形状は、パドル端部１３２とタブ端部１３３を含む。したがって、タブ端部１３３とパドル端部１３２は集電体ホイル１３０（場合によっては集電板と呼ぶ）を備える。集電体ホイル１３０の長さは約１０インチである。パドル端部１３２の長さは約６インチであり、タブ幅部の長さは約４インチである。パドル端部１３２の幅は約２インチであり、タブ端部の幅は約１インチである。次に、２７個の集電体ホイルからなる２つのスタックを、図１０Ｂに示したように組み立てる（ブロック２１２、図１４Ａ）。各スタックにおいて、焼結や超音波溶接のような適切な結合技法を使用して、２７個の集電体ホイル１３０のタブ端部１３３を互いに結合し、それによって固体タブ端部１３５を形成する。ここで、各集電体ホイルは、スタック内の他の集電体ホイルに電気的かつ機械的にしっかりと接続される。これに対して、スタック内の集電体ホイル１３０のパドル端部１３２は、他のパドル端部から分離されたままにしておく。再び図１４Ａを参照すると、含浸炭素布を作製すること（ブロック２００〜ブロック２０６）、およびアルミニウム集電体ホイル１３０を作製する（ブロック２０８〜ブロック２１２）ことに加えて、絶縁体スリーブ１４０（図１０Ｆ）も作製しなければならないことがわかる。このような絶縁体スリーブ１４０は、二重層キャパシタ内のセパレータ６６（図４）として働く。ポリプロピレンやポリエチレンなど適切な絶縁体／セパレータ材料を、ストリップに予備切断する（ブロック２１４）ことによって、スリーブを作製する。セパレータとして使用するのに適した材料は、Hoechst Celanese(Charlotte，North Caroline)から市販されているCelguard2400である。Celguardは、厚さ約０．００１インチであるポリプロピレンベースの材料であり、約０．０４μｍ×０．１２μｍの平均細孔寸法を有する。Celguard（または他のセパレータ材料）により、図１０Ｆに示したように含浸炭素布ストリップ１３６が周りに巻かれた集電体ホイル１３０上をスリーブ自体が自由に摺動することを可能にする寸法を有するスリーブすなわちチューブを形成する（ブロック２１６、図１４Ａ）。当技術分野で知られているように、サーマルボンディングなど適切な密閉技法を使用することによってCelguard の縁部を互いにしっかりと結合してこのスリーブを形成してもよい。ひとたび集電体ホイル１３０、アルミニウム含浸炭素布ストリップ１３６、およびセパレータスリーブ１４０を形成したか、あるいはその他の方法で製造したならば、電極パッケージを組み立てることができる（ブロッグ２１８、図１４Ａ）。このような電極パッケージ組立は、図１０Ｃ、図１０Ｄ、および図１０Ｆに示したように、各電極スタックの各ホイルのパドル１３２を、含浸炭素布ストリップ１３６を用いて覆う、すなわち取り囲む。これらの図からわかるように、集電体ホイル１３０のパドル端部１３２の両側に対して布の溶射側を配置するようにして、布ストリップ１３６を中央折畳み線１３７で折り畳む。２つの集電体ホイルスタックのそれぞれの各集電体ホイルは、このようにその上を覆って配置された折畳み布ストリップ１３６を有する。ただし、一方のスタックの１番上の集電体ホイルと他方のスタックの１番下の集電体ホイルは、このような折畳み布ストリップ１３６を有さず、これらのホイルでは、そのスタック内の内側に面する集電体ホイルの面上に布ストリップ１３６の半分が配置される。次いで、２つの集電体ホイルスタックの一方、たとえば、スタック「Ｂ」の各集電体ホイル１３０の、炭素布ストリップ１３６とパドル端部１３２との組合せの上を覆って、セパレータスリーブ１４０を配置する。一方はそれぞれのリーフの上を覆ったセパレータ／絶縁体スリーブを有し、および他方はセパレータ／絶縁体スリーブを有さない、２つのホイルスタックの「リーフ」（この場合、「リーフ」は、集電体ホイルとそれに伴う炭素布ストリップとを備える）を、図１１Ａに示したように互いに交互に配置し、交互に配置された電極アセンブリ１４１を形成する。完成した電極アセンブリ１４１は、たとえば５４個の電極からなる第１の電極スタックを含む。各電極は、アルミニウム含浸炭素布ストリップ１３６に囲まれた集電体ホイル１３０で構成される。各炭素布ストリップは、セパレータ材料１４０によって隣接する炭素布ストリップから分離され電気的に絶縁される。それぞれの集電体ホイルの結合されたタブ１３５（スタックＡ）または１４２（スタックＢ）によって、１つおきの電極は、電気的に並列接続される。本発明のらせんに巻かれた実施形態で使用できる、別の交互電極アセンブリ１４１’を図１１Ｃに示す。図１１Ｃで、それぞれ、適切なキャパシタ端子７０および７４に接続されたタブ部１３３’を有し、かつ布の溶射側１３８’がホイル１３２’に面するようにタブ部１３３’の上を覆って折り畳まれた対応する縦長のアルミニウム含浸炭素布１３６’を有する、２つの縦長の集電体ホイル１３６ ’ をらせん状に巻く。巻かれたアセンブリの一方のホイル／布電極の上を覆って、絶縁体すなわちセパレータスリーブ１４０’を配置し、各電極が巻かれたときに互いに電気的に短絡するのを防止する。図１１Ｃに示したらせん状電極アセンブリ１４１’の実施の形態の、集電体ホイル１３２’および対応するアルミニウム含浸炭素布電極１３６’の長さおよび幅は、図１１Ａに示した交互に配置された平坦なスタックアセンブリ１４１を使用して得られるのとほぼ同じ電極面積が得られるように、あるいは所望の性能基準を満たすように選択することができる。らせん巻アセンブリ１４１’の利点は、交互に配置された平坦なスタックアセンブリ１４１よりも組立ておよび製造がいくらか容易であることである。しかし、交互に配置された平坦なスタックアセンブリ１４１の利点は、（このアセンブリが１つの長い集電体ではなく並列の短い集電体を使用するために）集電体ホイルの抵抗が低下することである。加えて、交互に配置された平坦なスタックアセンブリ１４１は矩形ケースでより効率的に使用することに適しており、それに対してらせん巻アセンブリ１４１’は円筒状ケースで使用するのに最も適している。キャパシタを使用する用途に依存するが、矩形ケースの方が円筒状ケースよりも有益であることがわかる。交互に配置された平坦なスタックアセンブリ１４１（図１１Ａ）の組立ての説明に戻ると、２つの電極スタックを交互に配置してアセンブリ１４１を形成した後、アセンブリ全体をCelguardなど適切な絶縁材料１４４を用いて包装する。アセンブリ１４１の周りを同様にしっかりと包む適切なテープ１４６を用いて、絶縁材料１４４を所定の位置に保持し、それによって包装された平坦なスタック電極パッケージ１４３を形成してもよい。集電タブ１３５および１４２はパッケージ１４３の各端部から延びている。ひとたび平坦なスタック電極パッケージ１４４を製造したならば、キャパシタの最終的な機械的組立てを完了することができる。このような機械的組立てを図１２に示す。図１２は、好ましい二重層キャパシタの物理的構成要素の分解図である。このような構成要素には、下部導電シェル１５０と上部導電シェル１５４が含まれる。電極パッケージ１４３の一方のタブ、たとえばタブ１３５を位置１６０で下部シェル１５０の内側に結合する。電極パッケージ１４３の他方のタブ、たとえばタブ１４２を対応する位置で上部シェル１５２の内側に結合する。このような結合（ブロック２２４、図１４Ａ）は、スポット溶接、超音波溶接など任意の適切な結合技法を使用して行うことができる。キャパシタの全体的な電極抵抗Ｒ_ELを低い値に維持する場合、その結合も、もちろん、約５μΩ以下の抵抗を有する低抵抗結合でなければならない。電極パッケージ１４３のタブをそれぞれの上部導電シェルおよび下部導電シェルに結合した後、任意の適切な取付け／密閉技法を使用して上部シェル１５２を下部シェル１５０に取り付けおよび密閉することによってキャパシタケースアセンブリを閉じる（ブロック２２６、図１４Ａ）。上部シェルと下部シェルの組合せがキャパシタアセンブリのケースを構成することに留意されたい。図１２に示したキャパシタのケースを閉じる好ましい技法では、ネジ１６４を絶縁ナイロンブッシング１６２と共に使用して上部シェル１５２のフランジ１５３を下部シェル１５０の対応するフランジ１５１に固定する。上部シェルのフランジと下部シェルのフランジを接合するときに良好なシールを確保するために、フランジ１５３の周縁の溝にＯリング１５４をはめ込み、フランジ１５１の周縁の同様な溝に別のＯリング１５６をはめ込む。さらに、ポリプロピレンガスケット１５８は２つのシェルを互いに電気的に絶縁する。クラムシェルと同様に、下部シェル１５０に上部シエル１５２を固定することによってキャパシタのケースを閉じるので、本出願人は、図１０Ａ〜図１２に示した包装構成を場合によっては「クラムシェル」アセンブリまたは「クラムシェル」設計と呼ぶ。図１２に示した「クラムシェル」アセンブリの重要な特徴は、電極パッケージ１４３は、包装されおよび交互に配置された形態では、上部シェルおよび下部シェルの内側寸法よりもいくらか大きな寸法を有することである。しかし、炭素布は、いくらか海綿状であるので、閉じられた上部シェルと下部シェルにはめ込むのに十分な程度に圧縮される。したがって、パッケージ１４３は、上部シェルと下部シェルの内部に配置され、およびその中に維持される間は、わずかに圧縮されたままになる。このため、電極パッケージ１４３は、上部シェル１５２と下部シェル１５０が機械的に接合されているときには約１０ｐｓｉの一定の適度な圧力に維持される。集電体ホイル１３０を、それぞれの含浸炭素布ストリップ１３６の溶射側にしっかりと機械的に接触させるので、この連続的な適度な圧力は、電極アセンブリの接触抵抗および電極抵抗を低下させるのにさらに役に立つ。このような一定の適度な圧力の存在は、図面では矢印１２１で表わされる。この矢印は、電極アセンブリ１４１が、電極を集電体ホイルに押し付け接触させる方向に加えられる一定の適度な圧力「Ｐ」に維持されることを表わす（図１１Ｂ参照）。図１１Ｃに示したらせん巻アセンブリ１４１’の場合、一定の適度な圧力「Ｐ」は、矢印１２１’で示したように半径方向に加えられる。この適度な圧力は約１０ｐｓｉであるが、実際にはこの圧力は約５ｐｓｉから１８ｐｓｉの範囲で変更することができる。上部シェルと下部シェルの構造設計は、基本的に圧力容器を備えていないが、最大約２０ｐｓｉの内圧に耐えるように構成される。キャパシタアセンブリを完成するのに必要な重要な構成要素は、閉鎖アセンブリに適切な電解液を満たし、次いでアセンブリを永久的に密封する手段である。この目的のために、図１２を示されるように、下部シェル１５０の一端に配置された注入口１６７にねじ込み可能に受容されるシールプラグ１６８が設けられる。この密閉を行うためにプラグ１６８と共にＯリングガスケット１６６を使用する。上部シェル１５２の他方の端部に同様な注入口（図示せず）が配置される。２つの注入口を使用すると、気体および流体を閉鎖アセンブリに注入および排出するのが容易になる。再び図１４Ａを参照して、ケースアセンブリを閉じた後（ブロック２２６）、ケースアセンブリを電気短絡に関して試験する。この試験を行うには、単に、それぞれ、導電性であり、キャパシタの電気端子として機能する、この２つのシェルの図１２の間の抵抗を測定する。理想的なキャパシタでは、（閉じられたケースに電解液がまだ導入されていない「ドライ」アセンブリの場合）この抵抗が無限大であるはずである。閉鎖ドライアセンブリの上部シェルと下部シェルの間の抵抗測定値が低く、たとえば数Ωに過ぎない場合は、アセンブリ内部で電気短絡が起こっていることを示す。実際には、乾燥抵抗が少なくとも２ＯＭΩである場合に許容され、この電気短絡試験に合格する。引き続き図１４Ａを参照し、ホイルタブをケースシェルに結合する（ブロック２２４）前に実行される工程が、下部シェル１５０および上部シェル１５２を形成し、あるいはその他の方法で製造することを含むことに留意されたい（ブロック２２０）。現在使用している実施形態では、シェルはそれぞれ、固体アルミニウムブロックを機械加工して得られる。フランジ１５１および１５３を含む閉鎖アセンブリの外形寸法は、高さ２．２５インチ、幅２．６２インチ、長さ５．６０インチである。（フランジを含まない）ケースの本体の幅は約２．１８インチであり、これは、フランジ１５１および１５３が、ケースの本体から約０．２２インチ外側へ延びることを意味する。上記の表１に示したように、キャパシタケースの内部体積は約３７５ｃｍ³であり、ケース重量は約２００ｇである。前述のように、図１２に示したクラムシェル構成の場合、上部シェルおよび下部シェルはキャパシタの２つの端子として機能する。将来、比較的廉価の打抜かれおよび／または圧縮成形された銅被覆アルミニウムを使用して作製されたシェルを、より高価な機械加工されたアルミニウムブロックの代わりに使用することができると考えられる。この場合、銅被覆アルミニウムは、いくつかのキャパシタを積み重ねたときに外部接触抵抗を低減するのでアルミニウムよりも好ましい。打抜かれおよび／または圧縮成形された材料を使用してキャパシタアセンブリのシェルを形成すると、都合よく、ケースの重量が約１００ｇに減少し、エネルギー密度が約２．９Ｗ−ｈｒ／ｋｇから約３．５Ｗ−ｈｒ／ｋｇに増大する。本発明に関して、別の包装方式を使用できることにも留意されたい。たとえば、図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃに示した両面キャパシタ設計を使用することができる。図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃに示した両面構成は、ほぼ正方形の断面を有する縦長のキャパシタケース１７０を含み、そのキャパシタケース１７０はパッケージの各端部に端子１７２を有する。端子１７２は好ましくは、ネジまたはボルトを取り付けることのできるネジ穴１７３を含む。ケース１７０の材料は導電性でも非導電性でもよい。導電性である場合は、１７６および１７８によって端子をケースから電気的に絶縁する。ナット１７４を使用して端子１７２を両面アセンブリの各端部に取り付ける。ナット１７４と共にワッシャおよび／またはガスケット１７６を使用して端子を所定の位置にしっかりと固定し、必要ならばケースから電気的に絶縁を提供することができる。ケースの内側に絶縁ガスケット１７８を使用して、端子１７２を密封して漏れを防止する。両面設計の組立て中に、平坦なスタック内部電極パッケージ１４３（図１１Ｂ）のタブ１３５および１４２を、ケース１７０の各端部で端子の内側に結合する。図１３Ｂに示したように、両面キャパシタの少なくとも１つの端部でシールプラグ１６６およびガスケット１６８を使用できることに留意されたい。好ましくは、キャパシタの両端でシールプラグを使用してアセンブリに電解液を満たすのを容易にすることができる。図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃに示した両面構成の主要な利点は、シェル材料が導体である必要がなく（導体であってもよい）、プラスチックなど適切な軽量非導電性材料が適当である。したがって、図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃに示した両面キャパシタのケースの全体的な重量は、図１２に示したキャパシタ構成のキャパシタケースの重量より、著しく小さくすることができる。ケースの重量は、キャパシタのエネルギー密度に直接寄与するので重要である。いくつかの別の包装方式は、上記で図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃに関連して示したように、端子を含んでもよいので、図１４Ａの流れ図は、そのような端子を使用する場合にケース上に端子を設置するステップ（ブロック２２２）を含む。次に、図１４Ｂを参照して、ひとたびキャパシタを図１２（または図１３Ａ、図１３Ｂ、または図１３Ｃ）に示したように組み立て、およびキャパシタが電気的に短絡していないかどうかを試験した（ブロック２２８、図１４Ａ）ならば、シールプラグ１６８およびガスケット１６６を使用して、ケースアセンブリを必要に応じて密封し（ブロック２３２）、あるいは密封可能にする。次いで、密封可能なケースを真空排気し、内部構成要素を完全に乾燥させる（ブロック２３４）。このような乾燥プロセスは通常２日または３日にわたって行われ、閉鎖アセンブリに注入口１６７（図１２）を介して真空ポンプを取り付ける工程と、指定された期間、たとえば４８時間から７２時間にわたって約１０^-6Ｔｏｒｒの一定の負圧を維持する工程とを具える。乾燥後、アセンブリに漏れがないかどうかを試験する（ブロック２３６）。当技術分野で知られている任意の適切な技法を使用してこのような漏れ試験を行うことができる。好ましい漏れ試験は、閉鎖ケースが真空ポンプに接続され、かつ内部に負圧が維持されている間、閉鎖ケースの上方とその周りに不活性ガス、たとえばヘリウムを吹き付けることを含む。漏れがある場合、ケース内部の負圧が漏れを介してＨｅガスを吸入し、真空ポンプの排気流(outstream flow)中にＨｅガスを検出することができる。漏れ試験に合格した場合、注入口を通して、指定された電解液の指定された量をケースに注入することができる（ブロック２４８）。選択された塩を指定された溶媒に溶解させることによって電解液を混合する。したがって、溶液を調製するには、溶媒を調製し（ブロック２３８）、指定された塩（ブロック２４０）を準備する。上記で指摘したように、好ましい溶媒は有機溶媒アセトニトリル（ＣＨ₃ＣＮ）である。好ましい塩はテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレートすなわち（ＣＨ₃ＣＨ₂）₄Ｎ⁺ＢＦ₄ ^-である。最初に少なくとも１２時間にわたってその塩を乾燥させ、次いで乾燥させた塩を溶媒に溶解させることによって電解液を混合する（ブロック２４２）。塩と溶媒の比は３０３．８ｇ／リットルであり、これによって１．４モル／リットルが達成される。混合後、電解液に不純物が含まれていないかどうかを試験する（ブロック２４４）。電解液中の水の量を２０ｐｐｍ未満、好ましくは約１５ｐｐｍ未満に減少させることが重要である。電解液中の不純物、たとえば水のレベルが２０ｐｐｍを超えた場合、キャパシタの動作電圧が悪影響を受ける恐れがある。たとえば、電解液中の水の量が４０ｐｐｍのレベルに達すると、図１６Ａおよび図１６Ｂに示したように、キャパシタの有効動作電圧は、電解液中の水が１４ｐｐｍに過ぎないときのキャパシタの有効動作電圧の約７０％に低下する。したがって、閉鎖ケースアセンブリに電解液を含浸させる前に電解液から不純物、特に水を除去しておくことが重要であることがわかる。（たとえば、電解液の性能を高めるか、あるいはキャパシタの動作寿命を向上させるために、電解液にある種の添加剤を添加することができるが、水は回避しなければならないことに留意されたい。）当技術分野で知られているように、電量滴定計を使用して溶液の水含有量を測定する。この場合に使用できる代表的な滴定計は、EM Science Aquastarから入手可能なLC3000 Titratorである。残念なことに、閉鎖ケースアセンブリ内部を完全に乾燥することを試みたにもかかわらず、アセンブリ内部にすでにいくらかの水が存在することがある。たとえば、炭素布の炭素繊維に水が捕捉されることがある。不純物を含まない電解液をケースアセンブリに含浸させた直後に、このような捕捉された水が電解液内に解放され、それによって電解液内の不純物になる恐れがある。このような水（または同様の不純物）を炭素から除去するには、アセンブリに電解液を満たす前に、適切な溶媒、たとえばアセトニトリル、電解液、その他の水捕集剤で閉鎖アセンブリをフラッシングすることが考えられる。閉鎖アセンブリの各端部に注入口を有すると、閉鎖アセンブリ内部のフラッシングが可能になる。また、炭素布にアルミニウムを含浸させる前、および／または炭素布にアルミニウムを含浸させた後、炭素布を電極スタックに組み付ける前に、不純物、特に水を除去する材料として選択された適切な材料（たとえば、水捕集剤または水を見つけだし除去する添加剤）で炭素布をフラッシングまたはクレンジングすることもできると考えられる。電解液が不純物試験に合格した（ブロック２４４）場合は、導電性についても試験する（ブロック２４６）。導電性試験は、交流信号を使用してコンダクタンスを測定する慣用のの電導度計を使用して行われる。溶液のコンダクタンスは２２℃で少なくとも５５〜５８ｍｍｈｏ／ｃｍであるべきである。ひとたび電解液を混合し、電解液の不純物と導電性を試験したならば、電解液を閉鎖ケースアセンブリに含浸させる（ブロック２４８、図１４Ｂ）。含浸を行うには好ましくは、一方の注入口が底部に来て他方の注入口が頂部に来るように電極ケースを配置し、次いで、ケース内の存在する気体がケースに捕捉されることがないように底部から頂部へ圧力を加えながらケースに電解液を満たす。閉鎖ケースに含浸させるべき電解液の量は、図１２に示したクラムシェルケース設計の場合、２００ｍｌ（または２０５ｇ）である。指定された量の電解液を閉鎖ケースに含浸させた後、注入口１６７にプラグ１６８を挿入してケースを最終的に密封する（ブロック２５０、図１４Ｂ）。次いで、キャパシタの最終的な電気試験を行い（ブロック２６２）、キャパシタが、指定された性能基準を満たしているかどうかを試験する。一般に、合格試験は、キャパシタを６時間にわたって、指定された使用電圧Ｖ_wに充電し、次いでキャパシタに１４時間にわたって自己放電させることを含む。この１４時間の自己放電期間中に起こる電圧降下は、キャパシタの等価並列抵抗の尺度を与え、少なくとも２００Ω、好ましくは３５０Ω〜４００Ωを超え、たとえば少なくとも３６０ Ωであるべきである（自己放電抵抗２００Ωは少なくとも５．８日の自己放電時定数に対応する）。実施できる追加の合格試験は、キャパシタの定電流サイクル試験を実施し、循環キャパシタンスおよび定常状態の直列抵抗を測定することを含む。この試験を実行するには、２相の１００Ａおよび／または２００Ａの電流を、図１５に示したようにキャパシタに印加する。この電流を印加することによって得られる電圧波形を測定する。時間測定値を含む電流波形および電圧波形から、キャパシタを特徴付ける多数のパラメータを求める。このようなパラメータには、充電キャパシタンスＣ_up、放電キャパシタンスＣ_down、半放電キャパシタンスＣ_1/2、定常状態抵抗Ｒ_SSが含まれる。現在課されている所望の性能基準を満たすには、これらの値を、Ｃ_down＞２２００ファラッド、Ｃ_1/2がＣ_downより約１５０ファラッド以上大きいこと、Ｒ_SS＜１ミリオーム、Ｃ_up／Ｃ_down＞０．９８、Ｃ_down／Ｃ_up ＜１．０５にすべきである。本発明により、すなわち、図１２に示したクラムシェル設計を使用して作製された単一セル多電極二重層キャパシタの第１の群に関する、合格試験データを表３に示す。最終的な合格試験はインピーダンス試験も含む。二重層キャパシタの極めて低いインピーダンスは、標準的な装置および技法を使用した交流インピーダンス測定を困難にする。測定すべき主要なパラメータは初期抵抗Ｒ_Oである。この抵抗は、キャパシタが供給できるピーク電力に影響を与える。この抵抗は、Solatron 1250 Frequency Response AnalyzerおよびPARC 273 Poteniostatを使用して１０００Ｈｚで測定される。Ｒ_OはＲ_SSの値の約２分の１、すなわち約０．４５ｍ Ωであるべきである。表３パラメータ値標準偏差Ｃ_down 2422ｆ 44.6ｆＲ_SS 0.908ｍΩ 0.058ｍΩ Ｃ_up／Ｃ_down 1.01 Ｒ_parallel 387Ω 53Ω 前述のように、本発明によって提供される単一セル多電極二重層キャパシタは二重層キャパシタ技術分野における著しい進歩を表す。集電体ホイル板の周囲に折り畳まれた、アルミニウムが含浸された炭素布の使用は、非常に低い電極抵抗を与える効率的な電極構造物を形成する。第１の電極スタックとして多数、たとえば２７個のそのような電極を並列に接続し、第１の電極スタックの電極と、各電極を適切なセパレータ／絶縁体電極スリーブでさらに囲まれた第２の電極スタックの電極とを交互に配置し、および次いで、このような交互に配置された電極パッケージを適切な圧力に維持する密閉ケース内に包装し、次いでさらに、指定された量の導電性の高い非水性電解液を密閉ケースに含浸させることによって、公称使用電圧約２．３Ｖにおいてキャパシタンス値が２２００ファラッドを超え、電極抵抗が約０．８ｍΩであり、時定数が約２秒であり、エネルギー密度が２．９Ｗ−ｈｒ／ｋｇ〜３．５１Ｗ−ｈｒ／ｋｇの範囲であり、４００Ａ放電における電力定格が１０００Ｗ／ｋｇを超える二重層キャパシタが実現される。有利なことには、キャパシタをより高い電圧、たとえば２．７Ｖ、あるいは場合によっては３．０Ｖでさえ動作させ（これは、電解液からすべての不純物を除去すれば容易に達成することができる）、およびケースの重量を減少させるときには、これらの動作パラメータをより一層向上させることができる。たとえば、動作電圧が３．０Ｖであるとき、エネルギー密度は５．９Ｗ−ｈｒ／ｋｇに上昇する。さらに、ポリプロピレンセパレータではなくポリエチレンセパレータ材料を使用することによって、有効電極抵抗がさらに低減し、それによってキャパシタの時定数を約１．５秒に低減することができる。前述の発明についてはその特定の実施形態および応用例によって説明したが、これらの実施形態および応用例には、当業者によって、請求の範囲に記載された発明の範囲から逸脱せずに多数の修正および変形を加えることができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】平成１０年８月３１日（１９９８．８．３１）【補正内容】集電板を製造し接着する方法に関する他の関連技術は、米国特許第５，０６５，２８６号、米国特許第５，０７２，３３５号、米国特許第５，０７２，３３６号、米国特許第５，０７２，３３７号、米国特許第５，１２１，３０１号に記載されている。これらの特許はすべてクラバヤシ等に発行されている。図１〜３に示される双極二重層キャパシタ、およびそこで用いられる電極は、ＷＯ９６／１１４８６号（米国特許第５，６２１，６０７号）に記載されている。図１を参照したとき、セルホルダ１１と、一対のアルミニウム／炭素複合電極１２および１４と、電子セパレータ１８と、電解液２０と、一対の集電板２２および２４と、集電板２２および２４から延びる電気リード線２８および２９とを含めて、単一セル高性能二重層キャパシタ１０が示されている。一対のアルミニウム／炭素複合電極１２および１４は好ましくは、溶融アルミニウムが含浸された多孔炭素布予備成形品または炭素紙予備成形品で形成される。アルミニウム／炭素複合電極１２および１４の空隙率は、引き続いて二重層キャパシタ１０に十分な量の電解液２０を導入し、炭素繊維の孔に侵入させるように、含浸プロセス中に厳密に制御しなければならない。一対の集電板２２および２４は各アルミニウム／炭素複合電極１２および１４の背部に取り付けられる。好ましくは、集電板２２および２４はアルミニウムホイルの薄い層である。互いに対向するアルミニウム／炭素複合電極１２と１４の間に電子セパレータ１８が配置される。電子セパレータ１８は好ましくは、アルミニウム／炭素複合電極１２と１４の間の電子絶縁体として働く空隙率の高い材料で構成される。電子セパレータ１８の目的は、互いに対向する電極１２および１４が決して互いに接触しないようにすることである。電極同士が接触すると短絡が起こり、電極に蓄積された電荷が急速に失われる。電子セパレータ１８の多孔性によって電解液２０中のイオンが移動することができる。好ましい電子セパレータ１８は厚さ約０．００２５ｍｍ（０．００１インチ）の多孔性のポリプロピレンシートまたはポリエチレンシートである。もし所望ならば、そのような予備浸漬は必要ではないが、ポリプロピレンセパレータまたはポリエチレンセパレータを最初に、アルミニウム／炭素複合電極１２と１４の間に挿入する前に、電解液２０に浸漬しておくことができる。セルホルダ１１は、二重層キャパシタと共に一般に使用されている既知の包装手段でよい。互いに固着される上部シェルおよび下部シェルを使用する好ましい種類の包装については以下で説明する。二重層キャパシタのエネルギー密度を最大にするには、包装手段の重量を最小限に抑えることが有利である。包装された二重層キャパシタは通常、非包装二重層キャパシタの２５％以下の重量を加えられると予想される。電気リード線２８および２９は、セルホルダ１１を通して集電板２２および２４からセルホルダ１１を貫通して延び、電気回路（非図示）に接続できるように構成される。図２Ａに示した双極アルミニウム／炭素複合電極３０を、このような電極の対応する直列スタックにおいで、図２Ｂおよび図２Ｃに示した端部と組み合わせて使用して、図３に示した高性能双極二重層キャパシタ４０を形成することができる。アルミニウム／炭素複合電極３０（図２Ａ）は、無孔性集電板３６を用いて分離された分極アルミニウム／炭素複合体を備える。集電板３６の一面３７に取付けられたものは、第１の電極用の荷電電極３２である。集電板３６の反対側の表面３８に取付けられたものは、反対の極性に荷電された電極３４である。次いで、図３に示したように、この場合、図２Ａに示した双極キャパシタを、図２Ｂおよび図２Ｃに示したスタックの２つの端部の間に積み重ねられる直列スタックの状態に、このような電極構造物を積み重ねることができ、それによって双極二重層キャパシタ４０を形成する。図３からわかるように、第１の電極３４が第１のキャパシタセル「Ａ」用の負電極である場合、セル「Ａ」の第２の（または底部）電極、すなわち電極４２は、反対に荷電され、すなわち正電極になる。電極４２の同じ電荷がセル「Ｂ」の第１の電極４４に伝導し、すなわちセル「Ｂ」の電極４４は、電極３４に対して正に荷電される。これによって、セル「Ｂ」の底部電極４２は、セル「Ｂ」の電極４４に対して反対に荷電され、すなわち負に荷電される。したがって、高性能双極二重層キャパシタ４０の直列スタックは、直列接続された複数のセル（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を含む。各セルは、一対のアルミニウム含浸炭素複合多孔性電極を含む。セル「Ａ」は、互いに対向する電極３４と４２を含み、これらの電極の間にイオン伝導セパレータ４６が配設される。セル「Ｂ」および「Ｃ」は、互いに対向する電極４４と４２を含み、これらの電極の間にイオン伝導セパレータ４６が配設される。セル「Ｄ」は、互いに対向する電極４４と３２を含み、これらの電極の間にイオン伝導セパレータ４６が配設される。各セルの間に複数の内部無孔性集電体４８が配置され、これらの集電体は、その側面に２つの隣接する分極電極４２および４４を有する。スタックの両端に外部集電板４９が配置される。各セル内の複合電極３２、３４、４２、または４４およびセパレータ４６に電解液５０が飽和するように各セル内に十分な量の電解液５０が導入される。個々の炭素電極構造３２、３４、４２および／または４４は、溶融アルミニウムが体積含浸された炭素布予備成形品または炭素紙予備成形品で製造される。電極構造３２、３４、４２および／または４４の空隙率は、後で十分な量の電解液５０がキャパシタセルに導入され炭素繊維の細孔に浸透するように含浸プロセス中に制御すべきである。アルミニウム含浸炭素複合電極３２、３４、４２および／または４４は充分に多孔性であり、好ましくは活性炭素繊維内に充分なアルミニウム含浸物を有して、２．３Ｖ〜３．０Ｖのセルで使用されるときに各電極の等価直列抵抗が約１．５Ωｃｍ²以下であり、各複合電極４２および４４のキャパシタンスが約３０Ｆ／ｇ以上になるようにする。このような高いキャパシタンスは、以下で詳しく説明するように、活性炭素繊維を使用することによって得られる大きな表面積と、各キャパシタ層の間の非常に小さな離隔距離のために達成することができる。各双極電極の内部集電板４８は好ましくは、互いに隣接するセルの間の電解液５０を分離するように設計されたアルミニウムホイルの無孔性層である。必要ならば、外部集電板４９も、外部キャパシタシールの一部として使用できるように無孔性性である。好ましくは多孔性ポリプロピレンまたはポリエチレンのシートである電子セパレータ４６は内部キャパシタセル内の対向する電極構造の間に配置される。炭素繊維フェルトまたは別の活性炭素繊維多孔性基板のように適当な活性炭素繊維材料である多孔性炭素繊維布予備成形品または炭素繊維紙予備成形品が、炭素電極構造物を作成するのに用いられる。アルミニウムは炭素布中の炭素繊維束の間隙に深く含浸し、およびそのような繊維状炭素束のアルミニウム含浸の結果は電極内の活性炭素エレメント間の低抵抗電流路である。この低抵抗電流路にもかかわらず、電極構造は多孔性のままであるので、非水性電解質が活性炭素繊維束の間隙および細孔に侵入する。開示される物は、製造方法であって、そこでは、炭素繊維電極予備成形品が、高表面積の炭素、すなわち約５００から３０００ｍ２／ｇの表面積および約８〜１０μｍの直径を有する炭素繊維を用いる炭素繊維布から作成される。溶融アルミニウムによる炭素繊維布の含浸は、プラズマ溶射技術を用いて実施される。溶射装置の電流、溶融アルミニウムの温度および圧力、炭素繊維予備成形品からのプラズマ溶射装置の距離、プラズマ溶射装置の掃引および溶射プロセス中の周囲の空気流を調整することにより、そのプラズマ溶射技術を制御して、アルミニウムを炭素繊維布予備成形品中に浸透させる。改良された二重層キャパシタに関する継続する要求が存在し；したがって、ＷＯ９６／１１，４８６号の内容に関する改良を追及した。そのような改良された二重層キャパシタは、比較的短時間以内に非常に高い電力出力およびエネルギー密度定格において、大量の有用エネルギーを放出するのに必要である。そのような改良された二重層キャパシタは、同様に、比較的低い内部抵抗を有し、およびさらに比較的高い動作電圧を得ることができなければならない。さらに、二重層キャパシタの内部抵抗を低減し動作電圧を最大にするように二重層キャパシタ電極を製造ずる技術および方法を改良する必要があることも明らかである。キャパシタエネルギー密度は動作電圧の２乗と共に増加するので、より高い動作電圧は、著しく高いエネルギー密度、および結果として、より高い出力定格へと、直接的に転換される。したがって、二重層キャパシタ内で使用される電極の内部抵抗を低減し、動作電圧を増加させる改良された技法および方法が必要であることは明らかである。発明の概要本発明は、活性炭素要素同士の間の接触抵抗を低減することによって内部電極抵抗を著しく低減するためにアルミニウムが体積含浸された活性炭素で構成された複数の電極を有する高性能二重層キャパシタを提供することによって上記のおよびその他の要件に対処する。より詳細には、本発明の高性能二重層キャパシタは、少なくとも一対のアルミニウム含浸炭素電極を含み、各電極は、活性炭予備成形品（すなわち、炭素布）にアルミニウム、またはその他の適切な金属、たとえばチタンを体積含浸させることによって形成され、多孔セパレータによって他方の電極から分離され、および両方の電極が高性能電解液で飽和される。本発明の１つの実施形態によれば、単一セル多電極キャパシタとして構成された高性能二重層キャパシタが提供される。「単一セル」とは、並列接続された複数のアルミニウム含浸炭素電極を使用する場合でも１つの電解液シールしか必要とされないことを意味する。このような単一セル多電極二重層キャパシタは、１つの実施形態において、密閉可能な２部分のキャパシタケースに収納されるように適合された、第１および第２の複合電極の平坦なスタックを含む。有利なことには、電解液漏れを防止するために密閉しなければならないキャパシタの構成要素はこのケースだけである。各電極スタックは、並列接続された複数のアルミニウム含浸炭素電極を有し、一方のスタックの電極が他方のスタックの電極と交互に配置されて交互配置されたスタックを形成し、および各スタックの電極がそれぞれのキャパシタ端子に電気的に接続される。交互配置することの前に１つのスタックの電極の上を覆って多孔セパレータスリーブが挿入され、電極が交互配置されるときの各電極の間の電気的短絡が防止される。別の実施形態では、電極とセパレータを、平坦なスタックとして交互に配置するのではなくらせん状に巻いてもよい。電極は好ましくは、圧縮可能な非常に低抵抗の金属含浸された炭素布（活性炭素繊維でできている）を集電体ホイルの周りで折り畳むことによって作製される。平坦なスタックの実施形態では、それぞれのスタックの集電体ホイルは、互いに並列に接続され、およびそれぞれのキャパシタ端子に接続される。らせん状に巻かれる実施形態では、各電極の集電体ホイルがそれぞれのキャパシタ端子に接続される。炭素布に含浸される好ましい金属はアルミニウムを含むが、他の金属、たとえばチタンを使用することもできる。平坦なスタック実施形態では、閉じ込められていないスタックの高さは、設計上、閉止キャパシタケースの内側高さよりもいくらか大きく、それにより、交互配置された電極スタックをケース内部に入れるときにはスタックのわずかな圧縮を必要とする。このようにわずかに圧縮することによって、有利なことには、交互配置された電極スタックが、ケース内部に保持されている間、適度な一定の圧力（たとえば、１０ｐｓｉ（０．７Ｋｇ／ｃｍ²））の下で維持される。らせんに巻かれる実施形態では、電極を巻く際に、閉止キャパシタケース内にはめ込むために、半径方向のわずかな圧縮を必要とする。どちらの実施形態でも、適度な圧力は、集電体ホイルとアルミニウム含浸炭素布電極との間の接触抵抗を低くするのを助ける。閉止キャパシタケースには適切な電解液が満たされ密封される。好ましい電解液は、選択された塩をアセトニトリル（ＣＨ₃ＣＮ）に溶解させることによって調製される。本発明の他の形態によれば、キャパシタケースの２つの部分は導電性であり、およびキャパシタケースを組み立てるときに互いに絶縁してもよく、それにより、ケースの各半分がキャパシタ端子として機能することができる。本明細書に記載したように構成された高性能二重層キャパシタの一実施形態は、キャパシタンスが約２４００ファラッドであり、エネルギー密度が動作電圧２．３Ｖで２．９Ｗ−ｈｒ／ｋｇ〜３．５Ｗ−ｈｒ／ｋｇの範囲であり、４００Ａ放電における電力定格が約１０００Ｗ／ｋｇであり、電極抵抗が約０．８ミリオーム（ｍΩ）であり、時定数が約２秒である。このような性能パラメータは、本出願人の知るかぎり、当該二重層キャパシタ分野でこれまで利用可能であったものに勝る、顕著な向上を表わす。本明細書の他の態様によれば、特定の二重層キャパシタ応用分野のニーズを満たすために、平坦なスタックのキャパシタの設計は、多電極のスケールアップまたはスケールダウンすることに向いている。したがって、交互に配置された電極スタック内で使用される複合電極のサイズおよび数を単に増減し、およびキャパシタの物理パラメータ（サイズ、重量、体積）の変更を適切にスケールすることによって、特定の応用分野に適合した高性能二重層キャパシタを提供することが可能である。このようなキャパシタを用いた場合、比較的短時間で、比較的大量のエネルギーを蓄積し、および小形蓄積装置から取り出さなければならない様々な応用分野に対する扉が開く。らせんに巻かれる実施形態を使用しても同様なスケーリングを容易に達成することができる。本発明はさらに、高性能二重層キャパシタを作製する改良された方法に関する。このような方法は、たとえば、活性炭素繊維束の織布を備える市販の炭素布に溶融アルミニウムを含浸させることを含む。炭素布の横抵抗は、その繊維束のトウに溶融アルミニウムを深く含浸させることによって大幅に、たとえば５０分の１に低減される。アルミニウム含浸炭素布は、二重層キャパシタ内の各電極の主要な構成要素として働く。含浸炭素布の電気接触は、ホイル集電体を経由して作成され、そのホイル集電体はその両側でその布の含浸側に接触する。すなわち、含浸布は、折り畳まれた布の含浸側にホイル集電体の両側が接触するように、ホイル集電体の周りで折り畳まれる。含浸布をキャパシタ内への組立の前に含浸布に圧力を加え、含浸表面の突起およびくぼみを平滑化し、それによってホイル集電体に接触する表面積を増加させることにより、ホイル集電体と炭素布の間の接触抵抗を低減させる。本発明と共に使用される各複合電極の炭素布によって提供される大きな表面積は、多数のこのような複合電極、たとえば５４個の電極を交互に配置することによって何倍にも増大することができる。電極同士を電気的に絶縁するが、電解液のイオンを容易にそれを通過させる適切な多孔セパレータによって、交互に配置されたアルミニウム含浸電極を分離する。１つおきの電極のホイル集電体、たとえば２７個の電極のホイル集電体を電気的に互いに並列に接続すると共に、適切なキャパシタ端子に電気的に接続する。同様に、残りの電極のホイル集電体も電気的に互いに並列に接続すると共に、他のキャパシタ端子に電気的に接続する。次いで、交互配置された電極スタックを適切なキャパシタケースに密閉し、そのケースは交互配置されたスタックを適度な圧力の下で維持し、接触抵抗を低減する。次いで、ケースの内部を真空排気し、および乾燥させ、指定された塩が混合された適切な溶媒で調製された高導電性の非水性電解液で満たす。したがって、本発明の特徴は、動作電圧２．３ボルトで約３．４Ｗ−ｈｒ／ｋｇを超える比較的高いエネルギー密度を有する、高性能二重層キャパシタと、このようなキャパシタを作製する方法とを提供することである。本発明の他の特徴は、約１０００Ｗ／ｋｇよりも大きな最大使用可能電力密度を有する改良された二重層キャパシタを提供することである。本発明の他の特徴は、キャパシタの固有ＲＣ時定数が比較的短い充電／放電時間を許容する値のままであるように、高いキャパシタンスとともに低い内部抵抗を有する改良された二重層キャパシタを提供することである。たとえば、１つの実施形態では、キャパシタの抵抗は約０．９ｍΩ未満であり、同時にキャパシタンスは少なくとも２３５０ファラッドであり、それによって、（ゼロインピーダンス負荷すなわち短絡への）キャパシタの充電および放電は時定数約２秒で行われる。本発明の他の重要な特徴は、キャパシタのより高い動作電圧を許容する高度な非水性電解液の関連する使用である。好ましい電解液はたとえば、アセトニトリル（ＣＨ₃ＣＮ）溶媒および適切な塩を使用して混合され、３．０Ｖ以上までのピーク電圧とともに、公称動作電圧２．３Ｖを可能にする。図面の簡単な説明本発明の上記およびその他の形態、特徴、利点は、以下の図面と共に提示される以下の本発明の詳細な説明から明らかになろう。図１は、ＷＯ９６／１１４６８号に示される、単一セル高性能二重層キャパシタの断面図である。図２Ａは、ＷＯ９６／１１４６８号に示される、双極アルミニウム／炭素複合電極の断面図である。図２Ｂは、図２Ａの複合電極を用いる双極スタックの上部を示す図である。図２Ｃは、図２Ａの複合電極を用いる双極スタックの下部を示す図である。図３は、図２Ａに示した種類の高性能双極型二重層キャパシタの直列双極スタックの断面図である。図４Ａは、本発明によって作製された基本的二重層キャパシタを概略的に示す図である。図４Ｂは、二重層キャパシタの電極で使用される炭素布の一部を形成する活性炭素繊維を概念的に示し、二重層キャパシタがこのような表面積、したがって高いキャパシタンスをどのように達成するかを示す助けともなる図である。図５は、図４Ａおよび図４Ｂの基本二重層キャパシタの等価回路図である。図６は、本発明の好ましい実施形態によって作製された多電極二重層キャパシタの等価回路図である。図７は、キャパシタの内部抵抗Ｒ_Zがエネルギーを負荷に効率的に供給するうえで果たす役割を示す簡略化された電気等価回路を示す図である。図８Ａおよび図８Ｂは、活性炭素布にアルミニウムをプラズマ溶射し、それによって図９Ａおよび図９Ｂに示されるようにこの布の炭素繊維束のトウにアルミニウムを含浸させるために使用できる１つの技術を概略的に示す図である。図９Ａは、炭素布の概略側面断面図であり、複数の繊維束がどのように織り合わされて、炭素布が形成されるかを示す図である。図９Ｂは、炭素布の個々の繊維束の概念断面図であり、さらに繊維束のトウの深い位置までアルミニウムを貫通させる好ましい方法を概念的に示す図である。図１０Ａ〜図１０Ｆは、多電極二重層キャパシタで使用できる電極スタックを作製する好ましい方法を示す図である。図１１Ａは、図１０Ａ〜図１０Ｆに示したように作製され、一方のスタックが、図１０Ｆに示したように各電極の上方に配置される多孔セパレータを有する、２つの電極スタックの個々の電極が、どのように交互に配置され電極アセンブリが形成されるかを示す図である。図１１Ｂは、適切なセパレータ材料に包装されて電極パッケージが形成された後の図１１Ａの電極アセンブリを示す図である。図１１Ｃは、電極アセンブリの別のらせんに巻かれた構成を示す図である。図１２は、キャパシタアセンブリを完成するために互いに密閉された上部導電シェルと下部導電シェルの内部に、図１１Ｂの電極パッケージがどのように配置されるかを示す、好ましい「クラムシェル」二重層キャパシタの分解図である。図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃはそれぞれ、導電ケースまたはケースの各端部にキャパシタ端子を有する非導電ケースのいずれかを使用できる別のキャパシタケースの平面図、端面図、端面断面図である。図１４Ａおよび図１４Ｂは、図１０Ａから図１２までに示した好ましい「クラムシェル」二重層キャパシタを作製し組み立てる方法を示すフローチャートである。図１５は、図１４Ａおよび図１４Ｂによって作製された二重層キャパシタの試験に関連する電流波形および電圧波形を示す図である。図１６Ａおよび図１６Ｂは、本発明によって作製された二重層キャパシタの電流電圧グラフであり、および２つの異なる不純物（水）のレベルの電解液に関して、このような設計で得ることのできる使用電圧をさらに示す図である。いくつかの図面を通して、対応する参照文字は対応する構成要素を示す。発明の詳細な説明現在考えられる本発明の最良の実施形態について以下の説明は、制限的な意味で解釈すべきものではなく、単に本発明の一般的な原理を説明する目的のために作成される。本発明の範囲は、請求の範囲を参照して決定すべきである。単一セル多電極二重層キャパシタここで、図４Ａから図１６Ｂまでのより詳細な記載と組み合わせて、単一セル多電極二重層キャパシタについて詳しく説明する。このようなキャパシタの鍵となる特徴は、以下の説明からより明らかになるように、単一の電解質シールしか必要とせず、キャパシタパッケージ内に並列接続された多重電極（あるいは好ましい実施形態では、電極の「平坦なスタック」）を使用することである。１つの電解質シールしか必要とされないため、このようなキャパシタを「単一セル」キャパシタと呼ぶのが適切である。なぜなら、何がセルを構成するかを規定するのは、通常、電解質シールであるからである。単一セル多電極二重層キャパシタ構成は、現在本発明を実施する最良の形態を表わす。しかし、本発明がそのような態様すなわち実施形態に限定することを意図するものではないことに留意されたい。むしろ、最終的にキャパシタを作製するために用いる特定の電極構成にかかわらず、かつ使用される具体的な高電導性電解液にかかわらず、本明細書に記載した種類のアルミニウムと組み合わせて、低抵抗炭素電極を使用するすべての二重層キャパシタに本発明を拡張することが意図される。このような電極構成には、たとえば、（本明細書でより詳しく説明するように）単一のセル内で並列接続された複数の電極、単一のセル内でらせんパターンに配列された一対の電極、スタックセル内で直列接続された電極、あるいはその他の電極構成が含まれる。図４Ａに戻ると、本発明によって作製された２電極単一セル二重層キャパシタ６０の概略図が示されている。このキャパシタは、多孔性セパレータ６６によって電気的に分離される、２つの離隔されたアルミニウム含浸炭素電極６２および６４を含む。電極６２および６４は、以下で詳しく説明するように、活性炭素繊維の比較的緻密な織布を備えて、炭素布を形成し、それには溶融アルミニウムが含浸されている。図８Ａおよび図８Ｂにおいでわかるように、炭素布９２は通常、ロール９６として得られる。ロールの幅は通常、約３６インチである。ある長さの炭素布９２をロール９６から引き出し、適切なフレーム９８に保持する。フレームは、バックアップメッシュ９３を含む。フレームは、プラズマ溶射ノズル１００の前方に配置される。フレーム９８は、概略寸法が２．３１インチ（０．９１ｃｍ）×３４．２５インチ（１３．４８ｃｍ）の布の「窓」をプラズマスプレー９４にさらす。プラズマ溶射ノズルは、Ｘ−Ｙ制御装置１０２によって制御されて、炭素布上の所望の溶射パターンを提供する。アルミニウムプラズマスプレー９４は、２本のアルミニウム線１０４および１０６を、制御された速度でそれぞれのアルミニウム線ロールからノズル１００へ送ることによって形成される。ワイヤの先端はノズル内に指定の距離だけ離れて保持される。電力源１０８によって、電流がワイヤ内を流れ、ワイヤの先端を横切るアークが生じる。電気アーキングは、アルミニウムが融解しおよび蒸発することをもたらす。アルミニウムが融解しおよび蒸発したときに、エアコンプレッサ１１０から与えられる圧縮空気により、プラズマ流として、ノズル１００の外へ運搬される。アルミニウムが消費され、およびプラズマ流９４中に移動される時に、追加のアルミニウム線１０４、１０６が、電気アークの所望のギャップを維持するようにノズル１００へ計量して供絵される。このように、アルミニウム源が連続的にノズルへ計量して供給され、それによって、蒸発したアルミニウムの一定の流れを炭素布に導くことができる。図８Ｂに示した「コの字(over-up-and-back)」パターンに従って蒸発したアルミニウムストリームを炭素布９２に溶射する。バックアップメッシュ９３は、０．２５ｉｎ²（１．６１平方ｃｍ）程度のメッシュ開口部を有し、プラズマ流がその布を通して流れ続け、アルミニウムの体積含浸を最適化することを可能にする。フレーム１８の内側寸法は、高さが約２．３インチ（０．９１ｃｍ）であり、幅が約３２インチ（１３．４８ｃｍ）である。アルミニウム線１０４、１０６は好ましくは、直径が約１／１６インチを有する純度９９．５％のアルミニウムである。動作時には、図８Ａに示したすべての動作可能な装置、たとえば、ノズル１００、Ｘ−Ｙ制御装置１０２、フレーム９８、ワイヤ１０４、１０６を（蒸発したアルミニウムを拘束するために）プラズマ溶射チャンバに配置する。チャンバ内の空気を乾燥させる。排気ファン１１２は、ノズル１００から離れる方向への一定のチャンバを通過する空気流を維持する。布９２を手動でフレーム９８にクランプ止めし、単一の溶射パターンを実行する。布の一方の側のみに溶射を行う。ひとたび溶射が終了したならば、フレームからその布を解放する。次いで、必要に応じて、この炭素布の次のストリップに吹付けを行うことができるように、新しいある長さの未溶射炭素布９２を、フレームに位置合わせする。プラズマ溶射プロセス中に使用される動作パラメータを以下に示す。アルミニウムを蒸発させるために使用される電流は、アーク電圧が約２６Ｖにおいて６０〜６５アンペアである。圧縮空気は約５０ｐｓｉ（３．５２Ｋｇ／ｃｍ²）の圧力に維持される。ノズル１００の先端と布との間の距離は２０インチ（７．８７ｃｍ）である。完全な溶射パターンは約４５秒の時間で一定の速度で横断される。蒸発したアルミニウムの流れが、重なり合いを最小限に抑えられながらできるだけ一様に布を覆うように、ノズルが調整される。図１４Ａに戻り、炭素布にアルミニウムを溶射含浸させた（ブロック２００）後に、含浸させた炭素布を、寸法が２インチ×１０インチ（０．８×３．９ｃｍ）よりも大きなストリップに予備切断する（ブロック２０２）。次いで、予備切断した含浸炭素布ストリップを、２インチ×１０インチ（０．８×３．９ｃｍ）のより厳密な寸法に打ち抜き（ブロック２０４）、ストリップの隅部を半径が約０．０３インチ（約０．７６ｍｍ）になるように丸める。次いで、打ち抜いた含浸炭素布ストリップ同士を、機械プレスで、少なくとも１５００ｐｓｉおよび好ましくは１６００ｐｓｉ（１１２．７Ｋｇ／ｃｍ²）の圧力を受けるように圧縮する。炭素布９２はある程度海綿状であり、したがって、この圧力を加えることは、布を約１５％〜２０％だけ薄くするように繊維束１２０の織布をいくらか圧縮するのに役に立つ。このように布の厚さを減少させると、電極構造を組み立てたときにその厚さが小さくなり、かつ電極構造物の抵抗が低減する。さらに、より重要なこととして、含浸炭素布ストリップに圧力を加えると、布の溶射側が平滑化され（谷とピークが平滑化され）、したがって、以下で図１０Ａ〜図１０Ｄに関連して説明するように、溶射されたアルミニウム層１２４のより大きな表面積が集電体ホイル１３２に接触することができ、組立て後のキャパシタの接触抵抗Ｒ_Cが低減する。引き続き図１４Ａを参照しながら、含浸炭素布ストリップの作製に平行する経路において、ホイル集電体も作製される。ホイル集電体を作製する第１の工程においては、アルミニウムホイルをほぼ所望の寸法に予備切断し（ブロック２０８）、次いでアルミニウムホイルを厳密な寸法に打ち抜く（ブロック２１０）。集電体に使用される好ましいアルミニウムホイルの厚さは約０．００２インチ（０．０５ｍｍ）である。ホイルを、ほぼ図１０Ａに示した形状に切断する。このような形状は、パドル端部１３２とタブ端部１３３を含む。したがって、タブ端部１３３とパドル端部１３２は集電体ホイル１３０（場合によっては集電板と呼ぶ）を備える。集電体ホイル１３０の長さは約１０インチ（２５．４ｃｍ）である。パドル端部１３２の長さは約６インチ（１５．２ｃｍ）であり、タブ幅部の長さは約４インチ（１０．２ｃｍ）である。パドル端部１３２の幅は約２インチ（５．０８ｃｍ）であり、タブ端部の幅は約１インチ（２．５４ｃｍ）である。次に、２７個の集電体ホイルからなる２つのスタックを、図１０Ｂに示したように組み立てる（ブロック２１２、図１４Ａ）。各スタックにおいて、焼結や超音波溶接のような適切な結合技法を使用して、２７個の集電体ホイル１３０のタブ端部１３３を互いに結合し、それによって固体タブ端部１３５を形成する。ここで、各集電体ホイルは、スタック内の他の集電体ホイルに電気的かつ機械的にしっかりと接続される。これに対して、スタック内の集電体ホイル１３０のパドル端部１３２は、他のパドル端部から分離されたままにしておく。再び図１４Ａを参照すると、含浸炭素布を作製すること（ブロック２００〜ブロック２０６）、およびアルミニウム集電体ホイル１３０を作製する（ブロック２０８〜ブロック２１２）ことに加えて、絶縁体スリーブ１４０（図１０Ｆ）も作製しなければならないことがわかる。このような絶縁体スリーブ１４０は、二重層キャパシタ内のセパレータ６６（図４）として働く。ポリプロピレンやポリエチレンなど適切な絶縁体／セパレータ材料を、ストリップに予備切断する（ブロック２１４）ことによって、スリーブを作製する。セパレータとして使用するのに適した材料は、Hoechst Celanese(Charlotte，North Caroline)から市販されているCelguard2400である。Celguardは、厚さ約０．００１インチ（０．０２５ｃｍ）であるポリプロピレンベースの材料であり、約０．０４μｍ×０．１２ μｍの平均細孔寸法を有する。クラムシェルと同様に、下部シェル１５０に上部シェル１５２を固定することによってキャパシタのケースを閉じるので、本出願人は、図１０Ａ〜図１２に示した包装構成を場合によっては「クラムシェル」アセンブリまたは「クラムシェル」設計と呼ぶ。図１２に示した「クラムシェル」アセンブリの重要な特徴は、電極パッケージ１４３は、包装されおよび交互に配置された形態では、上部シェルおよび下部シェルの内側寸法よりもいくらか大きな寸法を有することである。しかし、炭素布は、いくらか海綿状であるので、閉じられた上部シェルと下部シェルにはめ込むのに十分な程度に圧縮される。したがって、パッケージ１４３は、上部シェルと下部シェルの内部に配置され、およびその中に維持される間は、わずかに圧縮されたままになる。このため、電極パッケージ１４３は、上部シェル１５２と下部シェル１５０が機械的に接合されているときには約１０ｐｓｉ（０．７Ｋｇ／ｃｍ²）の一定の適度な圧力に維持される。集電体ホイル１３０を、それぞれの含浸炭素布ストリップ１３６の溶射側にしっかりと機械的に接触させるので、この連続的な適度な圧力は、電極アセンブリの接触抵抗および電極抵抗を低下させるのにさらに役に立つ。このような一定の適度な圧力の存在は、図面では矢印１２１で表わされる。この矢印は、電極アセンブリ１４１が、電極を集電体ホイルに押し付け接触させる方向に加えられる一定の適度な圧力「Ｐ」に維持されることを表わす（図１１Ｂ参照）。図１１Ｃに示したらせん巻アセンブリ１４１’の場合、一定の適度な圧力「Ｆ」は、矢印１２１’で示したように半径方向に加えられる。この適度な圧力は約１０ｐｓｉ（０．７Ｋｇ／ｃｍ²）であるが、実際にはこの圧力は約５ｐｓｉから１８ｐｓｉ（０．３５から１．２７Ｋｇ／ｃｍ²）の範囲で変更することができる。上部シェルと下部シェルの構造設計は、基本的に圧力容器を備えていないが、最大約２０ｐｓｉ（１．４Ｋｇ／ｃｍ²）の内圧に耐えるように構成される。キャパシタアセンブリを完成するのに必要な重要な構成要素は、閉鎖アセンブリに適切な電解液を満たし、次いでアセンブリを永久的に密封する手段である。この目的のために、図１２を示されるように、下部シェル１５０の一端に配置された注入口１６７にねじ込み可能に受容されるシールプラグ１６８が設けられる。この密閉を行うためにプラグ１６８と共にＯリングガスケット１６６を使用する。上部シェル１５２の他方の端部に同様な注入口（図示せず）が配置される。２つの注入口を使用すると、気体および流体を閉鎖アセンブリに注入および排出するのが容易になる。再び図１４Ａを参照して、ケースアセンブリを閉じた後（ブロック２２６）、ケースアセンブリを電気短絡に関して試験する。この試験を行うには、単に、それぞれ、導電性であり、キャパシタの電気端子として機能する、この２つのシェルの図１２の間の抵抗を測定する。理想的なキャパシタでは、（閉じられたケースに電解液がまだ導入されていない「ドライ」アセンブリの場合）この抵抗が無限大であるはずである。閉鎖ドライアセンブリの上部シェルと下部シェルの間の抵抗測定値が低く、たとえば数Ωに過ぎない場合は、アセンブリ内部で電気短絡が起こっていることを示す。実際には、乾燥抵抗が少なくとも２０ＭΩである場合に許容され、この電気短絡試験に合格する。引き続き図１４Ａを参照し、ホイルタブをケースシェルに結合する（ブロック２２４）前に実行される工程が、下部シェル１５０および上部シェル１５２を形成し、あるいはその他の方法で製造することを含むことに留意されたい（ブロック２２０）。現在使用している実施形態では、シェルはそれぞれ、固体アルミニウムブロックを機械加工しで得られる。フランジ１５１および１５３を含む閉鎖アセンブリの外形寸法は、高さ２．２５インチ（５．７２ｃｍ）、幅２．６２インチ（６．６５ｃｍ）、長ざ５．６インチ（１４．２ｃｍ）である。（フランジを含まない）ケースの本体の幅は約２．１８インチ（５．５４ｃｍ）であり、これは、フランジ１５１および１５３が、ケースの本体から約０．２２インチ（０．５６ｃｍ）外側へ延びることを意味する。上記の表１に示したように、キャパシタケースの内部体積は約３７５ｃｍ³であり、ケース重量は約２００ｇである。前述のように、図１２に示したクラムシェル構成の場合、上部シェルおよび下部シェルはキャパシタの２つの端子として機能する。将来、比較的廉価の打抜かれおよび／または圧縮成形された銅被覆アルミニウムを使用して作製されたシェルを、より高価な機械加工されたアルミニウムブロックの代わりに使用することができると考えられる。この場合、銅被覆アルミニウムは、いくつかのキャパシタを積み重ねたときに外部接触抵抗を低減するのでアルミニウムよりも好ましい。打抜かれおよび／または圧縮成形された材料を使用してキャパシタアセンブリのシェルを形成すると、都合よく、ケースの重量が約１００ｇに減少し、エネルギー密度が約２．９Ｗ−ｈｒ／ｋｇから約３．５Ｗ−ｈｒ／ｋｇに増大する。本発明に関して、別の包装方式を使用できることにも留意されたい。たとえば、図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃに示した両面キャパシタ設計を使用することができる。図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃに示した両面構成は、ほぼ正方形の断面を有する縦長のキャパシタケース１７０を含み、そのキャパシタケース１７０はパッケージの各端部に端子１７２を有する。端子１７２は好ましくは、ネジまたはボルトを取り付けることのできるネジ穴１７３を含む。ケース１７０の材料は導電性でも非導電性でもよい。導電性である場合は、１７６および１７８によって端子をケースから電気的に絶縁する。ナット１７４を使用して端子１７２を両面アセンブリの各端部に取り付ける。ナット１７４と共にワッシャおよび／またはガスケット１７６を使用して端子を所定の位置にしっかりと固定し、必要ならばケースから電気的に絶縁を提供することができる。ケースの内側に絶縁ガスケット１７８を使用して、端子１７２を密封して漏れを防止する。両面設計の組立て中に、平坦なスタック内部電極パッケージ１４３（図１１Ｂ）のタブ１３５および１４２を、ケース１７０の各端部で端子の内側に結合する。図１３Ｂに示したように、両面キャパシタの少なくとも１つの端部でシールプラグ１６６およびガスケット１６８を使用できることに留意されたい。好ましくは、キャパシタの両端でシールプラグを使用してアセンブリに電解液を満たすのを容易にすることができる。図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃに示した両面構成の主要な利点は、シェル材料が導体である必要がなく（導体であってもよい）、プラスチックなど適切な軽量非導電性材料が適当である。１．互いに固定可能な第１の部分(150)と第２の部分(152)とを有して密封されたキャパシタケースを形成し、前記第１の部分がそれに結合される第１のキャパシタ端子を有し、および前記第２の部分がそれに結合される第２のキャパシタ端子を有するキャパシタケースと；前記密封されたキャパシタケース内で多孔性セパレータにより分離される１組の電極であって、前記１組の電極のそれぞれの電極が、それぞれ前記第１または第２のキャパシタ端子に連結される１組の電極と；前記密封されたキャパシタケース内の非水性電解液であって、それによって、前記１組の電極が前記電解液中に飽和されおよび浸される電解液とを具えた二重層キャパシタであって：複数の電極を含む第１の電極スタック（スタックＡ）であって、前記第１の電極スタックの電極のそれぞれが、集電体ホイル(130)および前記集電体ホイルと直接物理的接触をしているアルミニウムを含浸させた圧縮可能な炭素布(136)を含み、および、それぞれの電極の集電体ホイルが前記第１のキャパシタ端子と電気的に接続され、それによって前記第１のスタックの電極が、それらの集電体ホイルのそれぞれを経由して前記第１のキャパシタ端子に全て並列に接続されることと；複数の電極を含む第２の電極スタック（スタックＢ）であって、前記第２の電極スタックの電極のそれぞれが、集電体ホイル(130)および前記集電体ホイルと直接物理的接触をしているアルミニウムを含浸させた圧縮可能な炭素布(136)を含み、およびここで、それぞれの電極の集電体ホイルが前記第２のキャパシタ端子と電気的に接続され、それによって前記第２のスタックの電極が、それらの集電体ホイルのそれぞれを経由して前記第２のキャパシタ端子に全て並列に接続されることと；前記第２のスタックの電極のそれぞれの周囲に配置された多孔性セパレータスリーブ(140)であって、前記セパレータスリーブがイオンが容易に通過することができる細孔を有することと；前記第１および第２のスタックの電極が互いに交互に配置されて、前記多孔性セパレータスリーブにより、隣接する電極が電気的接触を妨げられている交互配置された平坦な電極スタック(141)を形成することと；前記交互配置された平坦な電極スタックが前記密封されたキャパシタケース内で、約０．３５と１．２７Ｋｇ／ｃｍ²の間の一定圧力下に維持されていることを特徴とする二重層キャパシタ。２．前記キャパシタケースの前記第１および第２の部分は導電性材料で作成され、ここで前記キャパシタケースは、前記第１および第２の部分が互いに固定されて密封されたキャパシタケースを形成するときに前記第１および第２の部分が電気的に短絡することを防止する電気絶縁体を含み、およびさらに前記第１のキャパシタ端子が前記キャパシタケースの第１の部分を構成し、および前記第２のキャパシタ端子が前記キャパシタケースの第２の部分を構成することを特徴とする請求項１に記載の二重層キャパシタ。３．前記第１および第２の電極スタックのそれぞれの電極のそれぞれの集電体ホイル(130)は、タブ部(133)とパドル部(132)とを有し、および前記含浸された炭素布(136)は、それぞれの電極スタックのそれぞれの集電体ホイルのパドル部に接触して配置され、およびさらに前記第１の電極スタック（スタックＡ）内のそれぞれの電極の集電体ホイルのタブ部(133)は、前記第１の電極スタック内で用いられる集電体ホイルの別のタブ部に結合され、および前記第１のキャパシタ端子に連結される第１の結合されたタブ部(135)を形成し、および同様に前記第２の電極スタック（スタックＢ）のそれぞれの電極の集電体ホイルのタブ部(133 )は、前記第２の電極スタック内で用いられる集電体ホイルの別のタブ部に結合されて、前記第２のキャパシタ端子に連結される第２の結合されたタブ部(142) を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の二重層キャパシタ。４．前記キャパシタケースの第１および第２の部分がアルミニウムで作成され、および全体として２００ｇ以下の重さであることを特徴とする請求項３に記載の二重層キャパシタ。５．前記キャパシタケースの第１および第２の部分は銅被覆アルミニウムで作成され、および全体として１００ｇ以下の重さであることを特徴とする請求項３に記載の二重層キャパシタ。６．前記キャパシタケースの第１および第２の部分は非電導性材料で作成され、およびさらに前記第１のキャパシタ端子は、前記キャパシタケースの第１の部分に取り付けられた第１の貫流端子を含み、および前記第２のキャパシタ端子は、前記キャパシタケースの第２の部分に取り付けられた第２の貫流端子を含むことを特徴とする請求項１に記載の二重層キャパシタ。７．前記第１および第２の貫流端子は、前記キャパシタケースの反対側の端に位置することを特徴とする請求項６に記載の二重層キャパシタ。８．前記キャパシタケースは、前記キャパシタケースの反対側の端に位置する２つの密封可能な注入口をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の二重層キャパシタ。９．前記圧縮可能で含浸された炭素布(136)は、束中に配列され、織り合わされて炭素布を形成する活性炭素繊維から作成された炭素布を含み、およびさらにアルミニウムがそれぞれの炭素繊維束内の活性炭素繊維の間の空間に含浸されて前記炭素布の横方向の電気抵抗を減少させることを特徴とする請求項１に記載の二重層キャパシタ。１０．前記アルミニウムを含浸された炭素布(136)は、前記第１および第２の電極スタックの集電体ホイルと接触して配置される前に、圧縮されて前記アルミニウム含浸布の厚さを約１５％減少させることを特徴とする請求項９に記載の二重層キャパシタ。１１．交互配置された平坦な電極スタックの大部分の電極の前記圧縮されたアルミニウムを含浸された炭素布は、そのそれぞれの集電体ホイルの両面に接触するように折り畳まれることを特徴とする請求項１０に記載の二重層キャパシタ。１２．前記アルミニウムを含浸される炭素布は、含浸の前に、１３０〜１３５ｇ／ｍ²の面積重量を示し、０．５０〜０．５５ｍｍの厚さであり、および１．０〜１．５ｍｌ／ｇの細孔体積を有することを特徴とする請求項１１に記載の二重層キャパシタ。１３．前記炭素布中に含浸されるアルミニウムの重量は、前記アルミニウムを含浸された炭素布の総重量の約５３％以下を構成することを特徴とする請求項１２に記載の二重層キャパシタ。１４．前記アルミニウム含浸炭素布の横方向の抵抗は、含浸前の前記炭素布の横方向の抵抗に比較して、含浸後に少なくとも５０分の１に減少することを特徴とする請求項１３に記載の二重層キャパシタ。１５．前記キャパシタケースが３７５ｃｍ³以下の内部体積、６００ｇ以下の総重量を有し、および前記交互配置された平坦な電極スタックが少なくとも５０個の電極、すなわち前記第１および第２の電極スタックのそれぞれに少なくとも２５個の電極を有することを特徴とする請求項１４に記載の二重層キャパシタ。１６．前記キャパシタは、２．３ボルトの定格電圧において２３００ファラッド±１０％のキャパシタンスを示すことを特徴とする請求項１５に記載の二重層キャパシタ。１７．前記キャパシタは，約３．４から３．５Ｗ−ｈｒ／ｋｇの間のエネルギー密度、４００アンペア放電において約１０００Ｗ／ｋｇの電力定格、約０．８ミリオーム未満の全電極抵抗、および約２秒以下の時定数をさらに示すことを特徴とする請求項１６に記載の二重層キャパシタ。１８．前記電解液は、１リットルのアセトニトリル（ＣＨ₃ＣＮ）当り３００から３０５ｇのテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート（ＣＨ₃ＣＨ₂ ）₄Ｎ⁺ＢＦ₄ ^-の溶液を含有することを特徴とする請求項１に記載の二重層キャパシタ。１９．前記多孔性セパレータスリーブは、少なくとも０．０２５ｍｍの厚さおよび約０．０４×０．１２μｍの平均細孔の大きさを有する一般的に矩形の細孔を有するポリプロピレンのシートで作成されることを特徴とする請求項１８に記載の二重層キャパシタ。２０．その上に第１の端子および第２の端子手段およびそのケース内の第１および第２の電極を含む電極アセンブリが見いだされる密封可能なキャパシタケースと、前記ケース内に密封された非水性電解質とを有する二重層キャパシタであって：前記第１の電極は、第１の集電体ホイル(130)と、規定された金属を含浸され、前記第１の集電体ホイルと直接の物理的に接触している第１の圧縮可能な炭素布(136)とを有し、および前記第１の集電体ホイルは、前記第１の端子手段と電気的に連結され；前記第２の電極は、第２の集電体ホイル(130)と、規定された金属を含浸され、前記第１の集電体ホイルと直接の物理的に接触している第２の圧縮可能な炭素布(136)とを有し、および前記第２の集電体ホイルは、前記第２の端子手段と電気的に連結され；前記第２の電極の周囲に多孔性セパレータスリーブ(140)を配置され；および前記第１および第２の電極は、互いに接近して配置されるが、前記第１の電極は、前記多孔性セパレータスリーブにより前記第２の電極と電気的に接触することを防止されていることを特徴とする二重層キャパシタ。２１．前記多孔性セパレータスリーブは：（１）少なくとも０．０２５ｍｍの厚さ、約０．０４×０．１２μｍの平均細孔サイズを有する一般的に矩形の細孔、および２５〜４０％の空隙率を有するポリプロピレンのシート、あるいは（２）少なくとも０．０２５ｍｍの厚さ、０．５μｍ未満の細孔サイズ直径、および４０〜６０％の空隙率を有するポリエチレンのシートのいずれか一方から作成されることを特徴とする請求項２０に記載の二重層キャパシタ。２２．前記第１および第２の電極は、前記ケース内で、０．３５と１．２７Ｋｇ／ｃｍ²の間の圧力を用いて、互いに対して押し付けられていることを特徴とする請求項２０または２１に記載の二重層キャパシタ。２３．前記電解質は、１リットルのアセトニトリル（ＣＨ₃ＣＮ）当り３００から３０５ｇのテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート（ＣＨ₃ＣＨ₂ ）₄Ｎ⁺ＢＦ₄ ^-を含有する溶液を含むことを特徴とする請求項２０、２１または２２のいずれかに記載の二重層キャパシタ。２４．前記炭素繊維束の開放されている空間に含浸される前記金属は、アルミニウムまたはチタンを含むことを特徴とする請求項２３に記載の二重層キャパシタ。２５．アルミニウムまたはチタンを含浸される前記炭素布は、含浸前に、１３０〜１３５ｇ／ｍ²の面積重量を示し、０．５０〜０．５５ｍｍの厚さであり、および１．０〜１．５ｍｌ／ｇの細孔体積を有することを特徴とする請求項２４に記載の二重層キャパシタ。２６．前記圧縮可能な含浸された炭素布(136)は、束中に配列され、織り合わされて炭素布を形成する活性炭素繊維から作成され、およびさらにそれぞれの炭素繊維束内の前記活性炭素繊維の間の空間にアルミニウムが含浸されて前記炭素布の横方向の電気抵抗を減少させることを特徴とする請求項２３に記載の二重層キャパシタ。２７．（a）液体または気化した形態にある間に炭素布(95)の中へ、金属(94) を溶射することにより、前記炭素布に金属を含浸させ、前記炭素布は束内の個々の炭素繊維の間に空間すなわちボイドを有する炭素繊維束(120)状の活性炭素繊維(122)を織り合わされるので、含浸された炭素布(136)は前記空間中に金属を有して作成され；（b）それぞれのホイルがタブ部(133)とパドル部(132)とを有する、複数の集電体ホイル(130)を形成し；（c）前記複数の集電体ホイル(130)の半分のタブ部(133)を互いに結合して、電気的相互接続(135)を作成し、それによって第１のホイルスタック(134)を形成し；（d）前記複数の集電体ホイル(130)の別の半分のタブ部(133)を互いに結合して、電気的相互接続(142)を作成し、それによって第２のホイルスタック(134)を形成し；（e）前記第１および第２のホイルスタックの集電体ホイルのそれぞれのパドル部(133)に接近して、前記含浸された炭素布の溶射された側が前記集電体ホイルに接近して配置される状態で、含浸された炭素布(136)を配置することにより、第１および第２の電極スタックを形成し；（f）前記第２の電極スタックのそれぞれの電極の上を覆って多孔性セパレータスリーブ(140)を配置し、その電極は集電体ホイルとそれに結合された含浸された炭素布とをそれぞれ含み；（g）前記第１および第２の電極スタックの電極を交互に配置して、それぞれのセパレータスリーブが隣接する電極間の電気絶縁体として機能し、および隣接する電極が互いに対して電気的に短絡することを防止して、その交互配置された電極スタックの１つおきの電極の集電体ホイルが並列に接続されている、交互配置された電極スタック(141)を形成し；（h）前記交互配置された電極スタック(141)を圧縮して、それぞれのスタックの集電体ホイルに接近した前記含浸された炭素布(136)の溶射された側を圧縮して、それによって前記集電体ホイルとそれぞれに関連した含浸された炭素布との間の接触抵抗を減少させ；および（i）前記交互配置された電極スタック(141)を非水性電解質で飽和させて、前記交互に配置された電極スタックが前記電解質に浸漬されるようにすることを特徴とする二重層キャパシタの製造法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＺＷ (72)発明者ディスペネット，ジョン，エム. アメリカ合衆国 92057 カリフォルニア州オーシャンサイドビーナトマウェイ 1200 (72)発明者ブランク，エドワード. アメリカ合衆国 92120 カリフォルニア州サンディエゴレイマーアヴェニュ 5619 (72)発明者コルブ，アラン，シー. アメリカ合衆国 92067 カリフォルニア州サンタフェリニアデルシエロランチョ 5838 【要約の続き】くらか大きく、それにより、その交互に配置された電極スタックをそのケース内部に配置するときには圧縮する必要があり、およびそれによってその交互に配置された電極スタックは適度な一定の圧力に維持される。その閉止キャパシタケースを電解液で満たし、および密封する。好ましい電解液は、適切な塩をアセトニトリル（ＣＨ₃ＣＮ）に溶解させることによって調製される。１つの実施の形態では、そのキャパシタケース(150、152)の２つの部分は導電性であり、およびキャパシタ端子として機能する。

Claims

【特許請求の範囲】１．互いに固定可能な第１の部分(150)と第２の部分(152)とを有して密封されたキャパシタケースを形成し、前記第１の部分がそれに結合される第１のキャパシタ端子を有し、および前記第２の部分がそれに結合される第２のキャパシタ端子を有するキャパシタケースと；前記密封されたキャパシタケース内で多孔性セパレータにより分離される１組の電極であって、前記１組の電極のそれぞれの電極が、それぞれ前記第１または第２のキャパシタ端子に連結される１組の電極と；前記密封されたキャパシタケース内の規定された非水性電解液であって、それによって、前記１組の電極が前記電解液中に飽和され及び浸される電解液とを具えた二重層キャパシタであって：第１の電極スタック（スタックＡ）は複数の電極を具え、前記第１の電極スタックの電極のそれぞれが、集電体ホイル(132，133)およびアルミニウムが含浸され、前記集電体ホイルと直接物理的に接触している圧縮可能な炭素布(136)を含み、および、それぞれの電極の集電体ホイルが前記第１のキャパシタ端子と電気的に接続され、それによって前記第１のスタックの電極が、それらの集電体ホイルのそれぞれを経由して前記第１のキャパシタ端子に全て並列に接続されることと；第２の電極スタック（スタックＢ）は複数の電極を具え、前記第２の電極スタックの電極のそれぞれが、集電体ホイル(132，133)およびアルミニウムが含浸され、前記集電体ホイルと直接物理的に接触している圧縮可能な炭素布(136)を含み、および、それぞれの電極の集電体ホイルが前記第２のキャパシタ端子と電気的に接続され、それによって前記第２のスタックの電極が、それらの集電体ホイルのそれぞれを経由して前記第２のキャパシタ端子に全て並列に接続される第２の電極スタックと；前記第２のスタックの電極のそれぞれの周囲に配置された多孔性セパレータスリーブであって、前記セパレータスリーブがイオンが容易に通過することができる細孔を有することと；前記第１及び第２のスタックの電極が互いに交互に配置されて、前記多孔性セパレータスリーブにより、隣接する電極が電気的接触を妨げられている交互配置された平坦な電極スタック(141)を形成することと；前記交互配置された平坦な電極スタックが前記密封されたキャパシタケース内で、一定の適度の圧力下に維持されていることを特徴とする二重層キャパシタ。２．前記キャパシタケースの前記第１及び第２の部分は導電性材料で作成され、ここで前記キャパシタケースは、前記第１及び第２の部分が互いに固定されて密封されたキャパシタケースを形成するときに前記第１及び第２の部分が電気的に短絡することを防止する電気絶縁体を含み、およびさらに前記第１のキャパシタ端子が前記キャパシタケースの第１の部分を構成し、および前記第２のキャパシタ端子が前記キャパシタケースの第２の部分を構成することを特徴とする請求項１に記載の二重層キャパシタ。３．前記第１及び第２の電極スタックのそれぞれの電極のそれぞれの集電体ホイル(130)は、タブ部(133)とパドル部(132)とを有し、およびここで前記含浸された炭素布(136)がそれぞれの電極スタックのそれぞれの集電体ホイルのパドル部に接触して配置され、およびさらに前記第１の電極スタック（スタックＡ）内のそれぞれの電極の集電体ホイルのタブ部(133)は、前記第１の電極スタック内で用いられる集電体ホイルの別のタブ部に結合され、および前記第１のキャパシタ端子に連結される第１の結合されたタブ部(135)を形成し、および同様に前記第２の電極スタック（スタックＢ）のそれぞれの電極の集電体ホイルのタブ部(1 33)は、前記第２の電極スタック内で用いられる集電体ホイルの別のタブ部に結合され、および前記第２のキャパシタ端子に連結される第２の結合されたタブ部 (142)を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の二重層キャパシタ。４．前記キャパシタケースの第１及び第２の部分がアルミニウムから機械加工され、および全体として２００ｇ以下の重さであることを特徴とする請求項３に記載の二重層キャパシタ。５．前記キャパシタケースの第１及び第２の部分は銅被覆アルミニウムから打抜かれるかあるいは圧縮成形され、及び全体として１００ｇ以下の重さであることを特徴とする請求項３に記載の二重層キャパシタ。６．前記キャパシタケースの第１および第２の部分は非電導性材料で作成され、およびさらに前記第１のキャパシタ端子は、前記キャパシタケースの第１の部分に取り付けられた第１の貫流端子を含み、および前記第２のキャパシタ端子は、前記キャパシタケースの第２の部分に取り付けられた第２の貫流端子を含むことを特徴とする請求項１に記載の二重層キャパシタ。７．前記第１および第２の貫流端子は、前記キャパシタケースの反対側の端に位置することを特徴とする請求項６に記載の二重層キャパシタ。８．前記キャパシタケースは、前記キャパシタケースの反対側に位置する２つの密封可能な注入口をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の二重層キャパシタ。９．アルミニウムで含浸され、および前記第１および第２の電極スタック内の電極の一部として用いられる、前記圧縮可能で炭素布は、炭素繊維束中に配列された活性炭素繊維から作成された炭素布炭素繊維束内の活性炭素繊維の間の繊維束の「トウ」と呼ばれる空間とを含み、およびここで前記炭素繊維束が織り合わされて前記炭素布を形成し、および前記繊維束のトウ中にアルミニウムを含浸して、前記炭素布の横断方向の電気抵抗性を減少させることを特徴とする請求項１に記載の二重層キャパシタ。１０．前記アルミニウムを含浸された炭素布は、前記第１および第２の電極スタックの集電体ホイルと接触して配置される前に、少なくとも１５００ｐｓｉの圧力で圧縮されて前記アルミニウム含浸布の厚さを約１５％減少させることを特徴とする請求項９に記載の二重層キャパシタ。１１．交互配置された平坦な電極スタックの大部分の電極の前記圧縮されたアルミニウムを含浸された炭素布は、そのそれぞれの集電体ホイルの両面に接触するように折り畳まれることを特徴とする請求項１０に記載の二重層キャパシタ。１２．前記アルミニウムを含浸される炭素布は、含浸の前に、約１３０〜１３５ｇ／ｍ²の面積重量を示し、約０．５０〜０．５５ｍｍの厚さであり、および約１．０〜１．５ｍｌ／ｇの細孔体積を有することを特徴とする請求項１１に記載の二重層キャパシタ。１３．前記炭素布中に含浸されるアルミニウムの重量は、前記アルミニウムを含浸された炭素布の総重量の約５３％以下を構成することを特徴とする請求項１２に記載の二重層キャパシタ。１４．前記アルミニウム含浸炭素布の横方向抵抗は、含浸前の前記炭素布の横方向抵抗に比較して、含浸後に少なくとも５０分の１に減少することを特徴とする請求項１３に記載の二重層キャパシタ。１５．前記キャパシタケースが約３７５ｃｍ³以下の内部体積、６００ｇ以下の総重量を有し、およびここで前記交互配置された平坦な電極スタックが少なくとも５０個の電極、すなわち前記第１および第２の電極スタックのそれぞれに少なくとも２５個の電極を有することを特徴とする請求項１４に記載の二重層キャパシタ。１６．前記キャパシタは、２．３Ｖの定格電圧において２３００ファラッド± １０％のキャパシタンスを示すことを特徴とする請求項１５に記載の二重層キャパシタ。１７．前記キャパシタは、約３．４から３．５Ｗ−ｈｒ／ｋｇの間のエネルギー密度、４００アンペア放電において約１０００Ｗ／ｋｇの電力定格、約０．８ミリオーム未満の全電極抵抗、および約２秒以下の時定数をさらに示すことを特徴とする請求項１６に記載の二重層キャパシタ。１８．そこで用いられる前記規定された電解液は、規定された量の指定された塩を溶解した指定された有機溶媒であって、前記指定された有機溶媒がアセトニトリル（ＣＨ₃ＣＮ）を含み、および前記指定された塩がテトラエチルアンモニウムテトラフローラボレート（ＣＨ₃ＣＨ₂）₄Ｎ⁺ＢＦ₄ ^-を含み、および前記指定された溶媒に対する前記指定された塩の前記規定された比が約３００から３０５ｇ／リットルであることを特徴とする請求項１に記載の二重層キャパシタ。１９．電気多孔性セパレータスリーブは、少なくとも０．００１インチの厚さおよび約０．０４×０．１２μｍの平均細孔サイズを有する一般的に矩形の細孔を有するポリプロピレンのシートで作成されることを特徴とする請求項１８に記載の二重層キャパシタ。２０．その上に第１の端子および第２の端子が見いだされる密封可能なキャパシタケースと、前記ケース内に密封された規定された非水性電解液とを有する二重層キャパシタであって：前記第１の電極は、第１の集電体ホイル(132)と、規定された金属を含浸され、前記第１の集電体ホイルと直接物理的に接触している第１の圧縮可能な炭素布 (136)とを有し、および前記第１の集電体ホイルは、前記第１のキャパシタ端子と電気的に連結され；前記第２の電極は、第２の集電体ホイル(132)と、規定された金属を含浸され、前記第１の集電体ホイルと直接物理的に接触している第２の圧縮可能な炭素布 (136)とを有し、および前記第２の集電体ホイルは、前記第２のキャパシタ端子と電気的に連結され；前記第２の電極の周囲に多孔性セパレータスリーブ(140)を配置され；前記第１および第２の電極は、互いに接近して配置されるが、前記第１の電極は、前記多孔性セパレータスリーブにより前記第２の電極と電気的に接触することを防止され；前記第１および第２の電極は、前記閉止されたキャパシタケース内で、一定の圧力を用いて、互いに対して圧縮されており；および前記規定された電解液が、前記第１および第２の電極および前記多孔性セパレータースリーブを前記規定された電解液を用いて飽和し、および浸漬するように前記密封可能なキャパシタケース内に密封されていることを特徴とする二重層キャパシタ。２１．前記多孔性セパレータスリーブは：（１）少なくとも０．００１インチの厚さ、約０．０４×０．１２μｍの平均細孔サイズを有する一般的に矩形の細孔、および２５〜４０％の空隙率を有するポリプロピレンのシート、あるいは（２）少なくとも０．００１インチの厚さ、０．５μｍ未満の細孔サイズ直径、および４０〜６０％の空隙率を有するポリエチレンのシートのいずれか一方から作成されることを特徴とする請求項２０に記載の二重層キャパシタ。２２．前記第１および第２の電極は、前記ケース内で、５と１８ｐｓｉの間の圧力を用いて、互いに対して圧縮されることを特徴とする請求項２０または２１に記載の二重層キャパシタ。２３．前記第１および第２の電極を飽和し、および浸漬するために用いられる前記規定された電解液は、規定された量の指定された塩を溶解した指定された有機溶媒を含み、および、前記指定された有機溶媒がアセトニトリル（ＣＨ₃ＣＮ）を含み、および前記指定された塩がテトラエチルアンモニウムテトラフローラボレート（ＣＨ₃ＣＨ₂）₄Ｎ⁺ＢＦ₄ ^-を含み、および前記指定された溶媒に対する前記指定された塩の前記規定された比が約３００から３０５ｇ／リットルであることを特徴とする請求項２０、２１または２２に記載の二重層キャパシタ。２４．前記規定された金属で含浸され、および前記第１および第２の電極の一部として用いられる前記圧縮可能な炭素布は、炭素繊維束中に配列された活性炭素繊維から作成された炭素布炭素繊維束内の活性炭素繊維の間の繊維束の「トウ」と呼ばれる空間とを含み、およびここで前記炭素繊維束が織り合わされて前記炭素布を形成し、および前記繊維束のトウ中にアルミニウムを含浸して、前記炭素布の横方向の電気抵抗性を減少させることを特徴とする請求項２３に記載の二重層キャパシタ。２５．前記炭素繊維束のトウ中に含浸される前記規定された金属は、アルミニウムまたはチタンを含むことを特徴とする請求項２４に記載の二重層キャパシタ。２６．アルミニウムまたはチタンを含浸される前記炭素布は、含浸前に、約１３０〜１３５ｇ／ｍ²の面積重量を有し、約０．５０〜０．５５mmの厚さであり、および約１．０〜１．５ｍｌ／ｇの細孔体積を有することを特徴とする請求項２５に記載の二重層キャパシタ。２７．（a）炭素布は炭素繊維束を形成する活性炭素繊維から作成され、束の「トウ」と呼ばれる束内の個々の炭素繊維の間の空間すなわちボイド、および織り合わされて前記炭素布を形成する前記炭素繊維束を有し、指定した金属を、液体または気化した形態にある間に、前記炭素繊維束のトウ中に溶射することにより、前記炭素布に指定された金属を含浸し；（b）それぞれのホイルがタブ部とパドル部とを有する、複数の集電体ホイルを形成し；（c）前記複数の集電体ホイルの半分のタブ部を互いにおよび第１のキャパシタ端子に結合して、それによって１のホイルスタックを形成し；（d）前記複数の集電体ホイルの別の半分のタブ部を互いにおよび第２のキャパシタ端子に結合して、それによって第２のホイルスタックを形成し；（e）前記第１および第２のホイルスタックの集電体ホイルのそれぞれのパドル部に接近して、前記含浸された炭素布の溶射された側が前記集電体ホイルに接近して配置される状態で、前記工程（ａ）で作成された含浸された炭素布を配置することにより、第１および第２の電極スタックを形成し；（f）前記第２の電極スタックのそれぞれの電極の上を覆って多孔性セパレータスリーブを配置し、そこで電極は接近して配置された集電体ホイルとそれに関連した含浸された炭素布とを含み；（g）前記第１および第２の電極スタックの電極を交互に配置して、それぞれのセパレータスリーブが隣接する電極間の電気絶縁体として機能し、および隣接する電極が互いに対して電気的に短絡することを防止して、その交互に配置された電極スタック中の１つおきの電極の集電体ホイルが並列におよび前記第１または第２のキャパシタ端子のいずれかに接続されている交互に配置された電極スタックを形成し；（h）前記交互に配置された電極スタックを圧縮して、それぞれのスタックの集電体ホイルに接近した前記含浸された炭素布の溶射された側を押し付けて、それによって前記集電体ホイルとそれに接近して保持されるそれぞれの前記含浸された炭素布との間の接触抵抗を減少させ；および（i）前記相互に配置された電極スタックを非水性電解液で飽和させて、前記相互に配置された電極スタックが前記電解液に浸漬されるようにし、前記電解液が、指定された量の規定された塩が溶解されてイオンを形成した規定された溶媒を含み、前記イオンが前記多孔性セパレータスリーブの細孔を容易に通過することができることを特徴とする二重層キャパシタの製造法。