JP2011199231A - Capacitor or storage battery of activated carbon - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a capacitor or a storage battery which is suitable for many large-capacity uses for a vehicle such as an environment-friendly car, a solar cell, wind power generation, etc.SOLUTION: There are provided (1) a capacitor of an electric double layer capacitor provided with a porous insulating separator 3 of alumina-based ceramic between a positive electrode 1 and a negative electrode 2 comprising electrodes made of porous-made carbon; (2) a capacitor unit of an asymmetrical capacitor constituted by providing a metal element with large ionization etc., to cylindrically provided porous-made carbon for electrodes and providing a porous insulating separator of alumina-based ceramic between a positive electrode and a negative electrode; (3) a capacitor unit of a capacitor constituted by providing a dielectric of an amorphous silicon film for porous-made carbon and porous carbon provided to electrodes or porous-made carbon and porous carbon provided with a radial insulating film; and (4) a storage battery constituted by providing a cover of porous-made carbon to an electrode plate of lead and lead dioxide such that a core is provided with carbon fiber provided in a meshed state and providing a porous insulating separator of alumina-based ceramic.

Description

発明の詳細な説明Detailed Description of the Invention

産業上の利用分野Industrial application fields

エコカーなどの車両または太陽電池や風力発電等の多くの用途に設ける、蓄電器または蓄電池に関するものである。  The present invention relates to a storage battery or a storage battery provided in many uses such as a vehicle such as an eco car or a solar battery or wind power generation.

電気エネルギーを貯蔵するデバイスとして、充放電を急速に行うことができ、小さな電流での長時間放電が可能である電気二重層キャパシタがある。電気二重層キャパシタは、パーソナルコンピュータやメモリーバックアップなどに用いられ、二次電池の長寿命化のための電源として広く使われている。キャパシタを電気エネルギー貯蔵として用いるときの大きな特徴は、充電を急速に行えることであり、繰り返えしの充放電の使用に適しているのである。
エネルギー密度をより二次電池に近づけるために、電気二重層キャパシタに電気化学反応を、正負電極のそれぞれで生じさせる非対称キャパシタである。
セラミック・コンデンサーには単板型、高い誘電率のセラミックスを積み重ねた積層型、セラミックスの結晶体そのものの構造を利用したＢＬ型の半導体コンデンサーなどがある。
化学反応による電気発生方法はイオン化を利用した二次電池（蓄電池）がある。この電池には鉛蓄電池、アルカリ蓄電池、ニカド二次電池、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池などがあり、現在ではリチウムイオン系の二次電池が主流であり、エネルギー密度が高く、大きい電流密度が可能である。As a device for storing electric energy, there is an electric double layer capacitor that can be charged and discharged rapidly and can be discharged for a long time with a small current. Electric double layer capacitors are used for personal computers, memory backup, and the like, and are widely used as a power source for extending the life of secondary batteries. A major feature of using a capacitor for electrical energy storage is that it can be charged quickly and is suitable for repeated charging and discharging.
In order to make the energy density closer to that of the secondary battery, the electric double layer capacitor is an asymmetric capacitor that causes an electrochemical reaction at each of the positive and negative electrodes.
Ceramic capacitors include a single plate type, a laminated type in which ceramics having a high dielectric constant are stacked, and a BL type semiconductor capacitor using the structure of a ceramic crystal itself.
As a method for generating electricity by chemical reaction, there is a secondary battery (storage battery) using ionization. These batteries include lead storage batteries, alkaline storage batteries, nickel-cadmium secondary batteries, nickel metal hydride secondary batteries, lithium ion secondary batteries, and lithium ion polymer secondary batteries. Currently, lithium ion secondary batteries are the mainstream. High energy density and high current density are possible.

発明が解決しようとする課題点Problems to be solved by the invention

現在、主流であるリチウムイオン系の二次電池は高価であり、数時間の充電が必要である。したがって価格を抑え、短時間充電の蓄電池（二次電池）やエネルギー貯蔵および密度の効率向上のキャパシタ、または静電容量の大きいコンデンサーの開発である。
電気二重層キャパシタの特徴である高い出力密度および急速充電の特性を生かした、電気エネルギー貯蔵の向上の電気二重層キャパシタと、キャパシタのエネルギー密度をより二次電池に近づけるために、電気化学反応を正負の電極に生じさせる非対称キャパシタであり、誘電体にアモルファスシリコンなどの絶縁膜を設けたコンデンサーの蓄電器である。鉛蓄電池とキャパシタを併用した蓄電池を開発するものである。Currently, the mainstream lithium ion secondary batteries are expensive and need to be charged for several hours. Therefore, it is the development of a storage battery (secondary battery) that can be charged for a short time, a capacitor that improves the efficiency of energy storage and density, or a capacitor that has a large capacitance.
Electric double layer capacitors with improved electrical energy storage that take advantage of the high power density and quick charge characteristics that are characteristic of electric double layer capacitors, and electrochemical reactions to bring the energy density of the capacitors closer to secondary batteries It is an asymmetric capacitor generated on the positive and negative electrodes, and is a capacitor capacitor in which an insulating film such as amorphous silicon is provided on the dielectric. We are developing a storage battery that uses both a lead storage battery and a capacitor.

課題を解決するための手段Means for solving the problem

電気二重層および非対称キャパシタとコンデンサーの蓄電器、または鉛蓄電池の電極に設ける多孔質併せカーボンには、表面に２ｎｍ以下のミクロ孔が露出している１０μｍ程度の径を持った活性カーボンファイバー（ＡＣＦ）の繊維状活性炭および２ｎｍ以下のミクロ孔や２〜５０ｎｍのメソ孔を持った鋳型炭素化法の活性炭を併せて設けるのである。また、繊維状活性炭（ＡＣＦ）をクロス（織布）、ミルド（チョップド）、フエルト（マット）、などの形態に設けた繊維状活性炭と鋳型炭素化法の活性炭と併せ、電極に設けるのである。
コンデンサーの電極に設ける多孔質カーボンは、繊維状活性炭（活性カーボンファイバー：ＡＣＦ）または鋳型炭素化法の活性炭である。Active carbon fiber (ACF) having a diameter of about 10 μm with a micropore of 2 nm or less exposed on the surface of the porous double carbon provided in the electric double layer and the capacitor capacitor or capacitor electrode or lead storage battery electrode The activated carbon of the template carbonization method having a fibrous activated carbon and a micropore of 2 nm or less and a mesopore of 2 to 50 nm is also provided. Further, fibrous activated carbon (ACF) is provided on the electrode together with fibrous activated carbon provided in the form of cloth (woven fabric), milled (chopped), felt (mat), etc. and activated carbon of template carbonization method.
The porous carbon provided on the electrode of the capacitor is fibrous activated carbon (activated carbon fiber: ACF) or activated carbon of a template carbonization method.

非対称キャパシタにはイオン化利用の金属元素などを用いるのであり、多孔質併せカーボンを円筒状に設け、この円筒状に化学反応による電気発生の金属元素などを設けるのである。
電気二重層または非対称キャパシタの正極および負極の間には、細孔を持つアルミナ系セラミックスなどの多孔質の絶縁セパレータを設けるのである。多孔質の絶縁セパレータには平行流または直交流の溝を設けるのである。溝は電解液等の通路となるのであり、電解液には希硫酸を用い、減極剤には過酸化水素水を用いるのである。An asymmetric capacitor uses a metal element for ionization and the like, and porous carbon is provided in a cylindrical shape, and a metal element for generating electricity by chemical reaction is provided in the cylindrical shape.
Between the positive electrode and the negative electrode of the electric double layer or the asymmetric capacitor, a porous insulating separator such as alumina ceramic having pores is provided. The porous insulating separator is provided with a parallel flow or cross flow groove. The groove serves as a passage for the electrolyte solution, etc., dilute sulfuric acid is used as the electrolyte solution, and hydrogen peroxide solution is used as the depolarizer.

コンデンサーの誘電体にはアモルファスシリコン膜を設けるのである。また、電極に設ける多孔質併せカーボンまたは多孔質カーボンにはラジカル酸化膜またはラジカル窒化膜の絶縁膜を要する場合と不要の場合がある。
受けるのである。An amorphous silicon film is provided on the capacitor dielectric. The porous combined carbon or porous carbon provided on the electrode may or may not require a radical oxide film or a radical nitride insulating film.
To receive.

鉛蓄電池の電極板の芯には網状に設けた炭素繊維を設けるのであり、負極の鉛電極板および正極の二酸化鉛の電極板には多孔質併せカーボンの被いを設けるのである。電解質には細孔を持つアルミナ系セラミックスなどの多孔質の絶縁セパレータを設けるのである。この多孔質の絶縁セパレータには平行流または直交流の溝を設けるのである。溝は電解液等の通路となるのであり、電解液には希硫酸を用い、減極剤には過酸化水素水を用いるのである。  The core of the electrode plate of the lead storage battery is provided with a carbon fiber provided in a net shape, and the lead electrode plate of the negative electrode and the electrode plate of lead dioxide of the positive electrode are provided with a porous and carbon covering. The electrolyte is provided with a porous insulating separator such as alumina ceramic having pores. This porous insulating separator is provided with a parallel flow or cross flow groove. The groove serves as a passage for the electrolyte solution, etc., dilute sulfuric acid is used as the electrolyte solution, and hydrogen peroxide solution is used as the depolarizer.

作用Action

電気二重層キャパシタの電極に設けた多孔質併せカーボンは充電により大量のイオンが吸着され、電気を貯蔵するのであり、消滅することにより放電となる。多孔質の絶縁セパレータ３の溝４は、電解液の通路となり、多孔質併せカーボンに容易に電解液が充満して電解質イオンが電極表面に物理的に効率よく吸着および脱着するのであり、大量の電気エネルギー貯蔵である。  The porous combined carbon provided on the electrode of the electric double layer capacitor adsorbs a large amount of ions by charging, stores electricity, and discharges when it disappears. The groove 4 of the porous insulating separator 3 serves as a passage for the electrolytic solution, and the porous and carbon is easily filled with the electrolytic solution, and the electrolytic ions are physically and efficiently adsorbed and desorbed on the electrode surface. Electric energy storage.

非対称キャパシタの多孔質併せカーボンおよび多孔質の絶縁セパレータの溝の作用は（０００８）の記述と同じであり省略する。
円筒状の多孔質併せカーボンにはイオン化利用の金属元素などを設け、キャパシタのエネルギー密度をより二次電池に近づけるために、電気化学反応を電極で生じさせるのである。電解質イオンが電極表面に物理的に吸着および脱着と、電気化学反応の併用であり、円筒状の多孔質併せカーボンおよび金属元素などに添加の気相成長系炭素繊維（ＶＧＣＦ）により電気抵抗を下げ、充放電サイクルの向上である。The action of the groove of the porous carbon of the asymmetric capacitor and the groove of the porous insulating separator is the same as the description in (0008), and will be omitted.
The cylindrical porous combined carbon is provided with a metal element for ionization and the like, and an electrochemical reaction is generated at the electrode in order to make the energy density of the capacitor closer to that of the secondary battery. Electrolyte ions are used in combination with physical adsorption and desorption on the electrode surface and electrochemical reaction, and the electrical resistance is lowered by vapor growth carbon fiber (VGCF) added to the cylindrical porous carbon and metal elements. This is an improvement of the charge / discharge cycle.

コンデンサーの電極に設ける多孔質併せカーボンまたは多孔質カーボンに、誘電体のアモルファスシリコン膜を設けて静電容量を得るのであり、電極の多孔質併せカーボンまたは多孔質カーボンでも物理的にイオンの吸着により電気エネルギーの貯蔵をするのである。
また、多孔質併せカーボンまたは多孔質カーボンに、ラジカル酸化膜やラジカル窒化膜の絶縁膜を設けた絶縁耐力の強化であり、多孔質のカーボンによる電気エネルギーの貯蔵である。Capacitance is obtained by providing a dielectric amorphous silicon film on the porous combined carbon or porous carbon provided on the electrode of the capacitor, and the porous combined carbon or porous carbon of the electrode is also physically adsorbed by ions. It stores electrical energy.
Further, the dielectric strength is enhanced by providing an insulating film such as a radical oxide film or a radical nitride film on porous combined carbon or porous carbon, and storage of electric energy by the porous carbon.

鉛蓄電池の電極板の芯に網状に設けた炭素繊維を設け、鉛および二酸化鉛を設けるのである。網状に設けたＰＡＮ系炭素繊維は単層および多層またはブレードの形態に設けて用いるのである。ＰＡＮ系炭素繊維を設けることにより電気抵抗を下げるとともに、電極の強度を上げ、充放電サイクルの向上である。なお、電極板に設けた多孔質併せカーボンの被い、および溝を設けた多孔質の絶縁セパレータの作用は（０００８）の記述と同じであり省略する。  A carbon fiber provided in a net shape is provided on the core of the electrode plate of the lead storage battery, and lead and lead dioxide are provided. The PAN-based carbon fibers provided in a net form are used by being provided in the form of a single layer, a multilayer, or a blade. By providing the PAN-based carbon fiber, the electrical resistance is lowered, the strength of the electrode is increased, and the charge / discharge cycle is improved. The action of the porous carbon cover provided on the electrode plate and the porous insulating separator provided with the grooves are the same as those described in (0008), and will be omitted.

請求項１についての説明。
多孔質併せカーボンの電極からなる正極１および負極２の間には、電解液の通路の溝４を設けた多孔質の絶縁セパレータ３を設けた構成の、電気二重層キャパシタの蓄電器。
多孔質併せカーボンには、繊維状活性炭（活性カーボンファイバー：ＡＣＦ）および鋳型炭素化法の活性炭を併せたカーボンを電極に設けるのである。正極１および負極２の間には、細孔を持つアルミナ系セラミックスなどの多孔質の絶縁セパレータ３を設けるのである。多孔質の絶縁セパレータ３には電解液の通路となる溝４を設けるのであり、溝４には平行流（並流または向流）または直交流などの溝４形がある。Explanation about claim 1.
An electric double layer capacitor capacitor having a structure in which a porous insulating separator 3 having a groove 4 for an electrolyte passage is provided between a positive electrode 1 and a negative electrode 2 made of porous and carbon electrodes.
In the porous combined carbon, carbon combined with fibrous activated carbon (active carbon fiber: ACF) and activated carbon of the template carbonization method is provided on the electrode. Between the positive electrode 1 and the negative electrode 2, a porous insulating separator 3 having pores such as alumina ceramics is provided. The porous insulating separator 3 is provided with a groove 4 serving as an electrolyte passage, and the groove 4 has a groove 4 shape such as a parallel flow (cocurrent flow or counterflow) or a cross flow.

多孔質カーボンの細孔の分類には、マクロ孔（５０ｎｍ以上）・メソ孔（２〜５０ｎｍ）・ミクロ孔（２ｎｍ以下）・スーパーミクロ孔（０．７〜２ｎｍ）・ウルトラミクロ孔（０．７ｎｍ以下）に分けられている。電気二重層キャパシタの電極に設ける多孔質カーボンには、２ｎｍ以下のミクロ孔が表面に露出している繊維状活性炭（活性カーボンファイバー：ＡＣＦ）および鋳型炭素化法の活性炭を設けるのである。この鋳型炭素化法による活性炭は、ゼオライトを鋳型として細孔をカーボンに写し取ることによって同じ大きさの細孔を大量に持つ多孔質カーボンを作る方法である。２ｎｍ以下のミクロ孔を大量に持つ、３６００ｍ２／ｇにも達する表面積を持つ多孔質カーボンや２〜５０ｎｍのメソ孔に富んだ多孔質カーボンである。
正極１と負極２にはミクロ孔が表面に露出している繊維状活性炭（活性カーボンファイバー：ＡＣＦ）および鋳型炭素化法の活性炭を併せて設けるのである。表面に正負両イオンの吸着率が大きい併せ活性炭を、正極１および負極２の電極に設けるのである。The pores of the porous carbon are classified into macropores (50 nm or more), mesopores (2 to 50 nm), micropores (2 nm or less), supermicropores (0.7 to 2 nm), ultramicropores (0. 7 nm or less). The porous carbon provided on the electrode of the electric double layer capacitor is provided with fibrous activated carbon (active carbon fiber: ACF) having a micropore of 2 nm or less exposed on the surface and activated carbon of the template carbonization method. Activated carbon by this template carbonization method is a method of making porous carbon having a large number of pores of the same size by copying pores into carbon using zeolite as a template. A porous carbon having a large amount of micropores of 2 nm or less and a surface area reaching 3600 m 2 / g and a porous carbon rich in 2 to 50 nm mesopores.
The positive electrode 1 and the negative electrode 2 are provided with fibrous activated carbon (active carbon fiber: ACF) with micropores exposed on the surface and activated carbon of the template carbonization method. The combined activated carbon having a large adsorption rate of both positive and negative ions on the surface is provided on the electrodes of the positive electrode 1 and the negative electrode 2.

多孔質の絶縁セパレータ３には、細孔を持つアルミナ系セラミックスを用いるのである。細孔を持つアルミナ系セラミックスの絶縁セパレータ３には、平行流（並流または向流）または直交流などの溝４形を設けるのである。この溝４形は電解液である希硫酸の通路となり、正極と負極の多孔質併せカーボンに容易に電解液が充満する溝４である。したがって、多孔質併せカーボンに電解液が充満し、正負両イオンが効率よく吸着するのである。よって大量の電気エネルギーを貯蔵する電気二重層キャパシタの蓄電器である。  The porous insulating separator 3 is made of alumina ceramic having pores. The insulating separator 3 made of alumina ceramic having pores is provided with a groove 4 shape such as a parallel flow (cocurrent or countercurrent) or a cross flow. This groove 4 shape becomes a passage for dilute sulfuric acid, which is an electrolytic solution, and is a groove 4 in which the positive electrode and the negative electrode are porous and carbon is easily filled with the electrolytic solution. Therefore, the porous combined carbon is filled with the electrolytic solution, and both positive and negative ions are efficiently adsorbed. Therefore, the electric double layer capacitor capacitor stores a large amount of electric energy.

多孔質併せカーボンは、繊維状活性炭（活性カーボンファイバー：ＡＣＦ）および鋳型炭素化法の活性炭を併せたカーボンである。繊維状活性炭（ＡＣＦ）をクロス（織布）、ミルド（チョップド）、フエルト（マット）などの形態に設けて用いるのであり、鋳型炭素化法の活性炭と併せた構成の多孔質の併せカーボンである。  The porous combined carbon is carbon obtained by combining fibrous activated carbon (activated carbon fiber: ACF) and activated carbon of the template carbonization method. Fibrous activated carbon (ACF) is used in the form of cloth (woven fabric), milled (chopped), felt (mat), etc., and is a porous combined carbon having a structure combined with activated carbon of the template carbonization method. .

請求項２についての説明。
電極には円筒状に設けた多孔質併せカーボンに金属元素などを設け、正極および負極の間には電解液の通路の溝を設けた多孔質の絶縁セパレータを設けた構成の非対称キャパシタの蓄電器。
多孔質併せカーボンには、繊維状活性炭（活性カーボンファイバー：ＡＣＦ）および鋳型炭素化法の活性炭を併せ、円筒状に設けるのである。この円筒状の併せカーボンに金属元素などを設けて電極に設けるのである。正極および負極の間には、細孔を持つアルミナ系セラミックスなどの多孔質の絶縁セパレータを設けるのであり、絶縁セパレータには平行流または直交流などの溝形が設けてあり、電解液などの通路となるのである。Explanation about claim 2.
A capacitor for an asymmetric capacitor having a configuration in which a metal element or the like is provided in a porous carbon provided in a cylindrical shape on an electrode, and a porous insulating separator is provided between a positive electrode and a negative electrode.
In the porous combined carbon, fibrous activated carbon (active carbon fiber: ACF) and activated carbon of the template carbonization method are combined and provided in a cylindrical shape. This cylindrical combined carbon is provided with an electrode by providing a metal element or the like. Between the positive electrode and the negative electrode, a porous insulating separator such as alumina ceramic having pores is provided, and the insulating separator is provided with a groove shape such as a parallel flow or a cross flow, and a passage for an electrolytic solution or the like. It becomes.

円筒状の多孔質併せカーボンは、繊維状活性炭をクロス（織布）、ミルド（チョップド）、フエルト（マット）などの形態に設けた活性カーボンファイバー（ＡＣＦ）および鋳型炭素化法の活性炭を併せ、円筒状に設けるのである。この円筒状に設けた多孔質併せカーボンに、金属元素などを設けるのである。設ける金属には鉛蓄電池の鉛と二酸化鉛またはボルタの電池の銅と亜鉛である。正極に設ける円筒状の多孔質併せカーボンには二酸化鉛または銅を設け、負極の円筒状の多孔質併せカーボンには鉛または亜鉛を設けるのである。  Cylindrical porous combined carbon is a combination of activated carbon fiber (ACF) provided with fibrous activated carbon in the form of cloth (woven fabric), milled (chopped), felt (mat) and activated carbon of template carbonization method, It is provided in a cylindrical shape. A metal element or the like is provided on the porous carbon provided in the cylindrical shape. The metals to be provided are lead and lead dioxide of lead acid batteries or copper and zinc of voltaic batteries. The cylindrical porous combined carbon provided on the positive electrode is provided with lead dioxide or copper, and the cylindrical porous combined carbon of the negative electrode is provided with lead or zinc.

多孔質の絶縁セパレータには、細孔を持つアルミナ系セラミックスなどの絶縁セパレータを設けるのである。絶縁セパレータには平行流または直交流などの溝形が設けてあり、電解液などの通路となるのである。正極および負極の間には溝を設けた多孔質の絶縁セパレータを設けるのであり、電解液には希硫酸を用い、減極剤には過酸化水素水を用いるのである。  The porous insulating separator is provided with an insulating separator such as alumina ceramic having pores. The insulating separator is provided with a groove shape such as a parallel flow or a cross flow, and serves as a passage for an electrolyte or the like. A porous insulating separator having a groove is provided between the positive electrode and the negative electrode, dilute sulfuric acid is used as the electrolytic solution, and hydrogen peroxide water is used as the depolarizer.

円筒状の多孔質併せカーボンの繊維状活性炭は、表面に２ｎｍ以下のミクロ孔が直接ファイバー表面に露出している。１０μｍ程度の径を持った活性カーボンファイバー（ＡＣＦ）および２ｎｍ以下のミクロ孔や２〜５０ｎｍのメソ孔に富んだ鋳型炭素化法の活性炭を併せ、円筒状に設けて金属元素などを設けた構成である。また、円筒状の径が大きくなると円筒状に設ける金属などに気相成長系炭素繊維（ＶＧＣＦ）を添加するのである。多孔質併せカーボンは、物理的にイオンの吸着および放出による電気エネルギーの貯蔵であり、円筒状に設けた金属は、イオン化利用の電気発生方法である。この電気エネルギーの貯蔵と化学反応による電気発生方法の併用である。  Cylindrical porous combined carbon fibrous activated carbon has micropores of 2 nm or less exposed directly on the fiber surface. A combination of activated carbon fiber (ACF) with a diameter of about 10 μm and activated carbon of the template carbonization method rich in micropores of 2 nm or less and mesopores of 2 to 50 nm, provided in a cylindrical shape with metal elements, etc. It is. Further, when the cylindrical diameter is increased, the vapor growth carbon fiber (VGCF) is added to the metal provided in the cylindrical shape. Porous combined carbon is physically storing electrical energy by adsorption and release of ions, and a metal provided in a cylindrical shape is an electricity generation method utilizing ionization. This is a combination of electrical energy storage and a method of generating electricity by chemical reaction.

請求項３についての説明。
電極に設ける多孔質併せカーボンおよび多孔質カーボンに、アモルファスシリコン膜の誘電体を設けたコンデンサーの蓄電器。
多孔質併せカーボンには、繊維状活性炭（ＡＣＦ）をクロス（織布）、フエルト（マット）などの形態の繊維状活性炭および鋳型炭素化法の活性炭を併せ、電極に設けるのである。
多孔質カーボンは、繊維状活性炭（活性カーボンファイバー：ＡＣＦ）のクロス（織布）などの形態に設けて用いるのである。また、ゼオライトを鋳型として細孔をカーボンに写し取る鋳型炭素化法の活性炭である。この多孔質併せカーボンおよび鋳型炭素化法の活性炭に、アモルファスシリコン膜の誘電体を設けるのであり、高純度のアモルファスシリコン膜の厚さは１μｍ程度である。Explanation about claim 3.
Capacitor capacitor in which an amorphous silicon film dielectric is provided on porous carbon and porous carbon provided on an electrode.
For the porous combined carbon, fibrous activated carbon (ACF) in the form of cloth (woven fabric), felt (mat), etc. and activated carbon of the template carbonization method are provided on the electrode.
The porous carbon is used by being provided in the form of a fibrous activated carbon (active carbon fiber: ACF) cloth (woven fabric). Moreover, it is activated carbon of a template carbonization method in which pores are copied onto carbon using zeolite as a template. The porous combined carbon and the activated carbon of the template carbonization method are provided with a dielectric of an amorphous silicon film, and the thickness of the high purity amorphous silicon film is about 1 μm.

厚さ１μｍ程度の高純度のアモルファスシリコン膜の誘電体による静電容量であり、電極の多孔質併せカーボンおよび多孔質カーボンのミクロ孔による電気イオンの吸着とにより大きな電気エネルギーを貯蔵するのである。
高純度のシリコンを含んだガスの製造は、アモルファスシリコン太陽電池の製造方法である。一般的な特徴としては、▲１▼製造に必要な温度が３００℃でよい。▲２▼アモルファスシリコン膜の厚さが１μｍ以下でよい。▲３▼ガス反応であるために大面積化が容易などである。It is a capacitance due to a dielectric of a high-purity amorphous silicon film having a thickness of about 1 μm, and stores a large amount of electric energy due to adsorption of electric ions through the porous electrode and carbon and micropores of the porous carbon.
Production of gas containing high-purity silicon is a method for producing amorphous silicon solar cells. As a general feature, (1) the temperature required for production may be 300 ° C. (2) The thickness of the amorphous silicon film may be 1 μm or less. (3) Because of the gas reaction, it is easy to increase the area.

請求項４についての説明。
ラジカル酸化膜またはラジカル窒化膜の絶縁膜を設けた多孔質併せカーボンおよび多孔質カーボンに、アモルファスシリコン膜の誘電体を設けたコンデンサーの蓄電器。
電極に設ける多孔質併せカーボンおよび多孔質カーボンにラジカル酸化膜またはラジカル窒化膜の絶縁膜を設け、誘電体となるアモルファスシリコン膜の絶縁耐力を強化した構成である。ラジカル酸化膜またはラジカル窒化膜の厚さは７ｎｍ程度であり、高純度のアモルファスシリコンの厚さは１μｍ程度である。Explanation about claim 4.
Capacitor capacitor in which an insulating film of a radical oxide film or a radical nitride film is provided with a porous carbon and a porous carbon provided with a dielectric of an amorphous silicon film.
This is a structure in which an insulating film of a radical oxide film or a radical nitride film is provided on the porous combined carbon and porous carbon provided on the electrode to enhance the dielectric strength of the amorphous silicon film serving as a dielectric. The thickness of the radical oxide film or radical nitride film is about 7 nm, and the thickness of the high purity amorphous silicon is about 1 μm.

厚さ７ｎｍ程度のラジカル酸化膜またはラジカル窒化膜の絶縁膜を設けた多孔質併せカーボンおよび多孔質カーボンに、厚さ１μｍ程度の高純度のアモルファスシリコン膜を設けた誘電体の絶縁耐力強化であり、チタン酸バリウムなどの添加物を設けても耐えうる、比誘電率の高い高純度のアモルファスシリコン膜である。誘電体の静電容量およびカーボンの電気イオンの吸着などにより大きな電気エネルギーを貯蔵するのである。
なお、ラジカル酸化絶縁膜またはラジカル窒化絶縁膜は、４００〜６００℃程度の温度で行われる絶縁膜であり、絶縁膜の厚さは７ｎｍ以下の薄膜化の可能性が確認されたマイクロ波励起高密度プラズマ装置による。This is an enhancement of dielectric strength of a dielectric material in which a high-purity amorphous silicon film having a thickness of about 1 μm is provided on porous carbon and porous carbon provided with an insulating film of a radical oxide film or radical nitride film having a thickness of about 7 nm. It is a high-purity amorphous silicon film with a high relative dielectric constant that can withstand addition of additives such as barium titanate. Large electric energy is stored by the electrostatic capacity of the dielectric and the adsorption of electric ions of carbon.
Note that the radical oxide insulating film or the radical nitride insulating film is an insulating film formed at a temperature of about 400 to 600 ° C., and the thickness of the insulating film has been confirmed to be possible to reduce the thickness to 7 nm or less. It depends on the density plasma device.

請求項５についての説明。
電極板の芯に網状に設けた炭素繊維および多孔質併せカーボンを用いた被いを設け、電解質には電解液の通路の溝を設けた多孔質の絶縁セパレータを設けた構成の鉛蓄電池。
鉛蓄電池の電極板の芯には、網状に設けた炭素繊維を設けるのであり、網状に設けた炭素繊維に鉛および二酸化鉛を設けるのである。炭素繊維を芯に設けた鉛板は負極に設け、二酸化鉛板は正極に設けるのである。この負極の鉛板および正極の二酸化鉛板に多孔質併せカーボンの被いを設けるのである。Explanation about claim 5.
A lead storage battery having a structure in which a carbon fiber provided in a net shape and a cover using porous carbon are provided at the core of an electrode plate, and a porous insulating separator provided with a groove for an electrolyte passage is provided in the electrolyte.
The core of the electrode plate of the lead storage battery is provided with a carbon fiber provided in a mesh shape, and lead and lead dioxide are provided on the carbon fiber provided in a mesh shape. A lead plate provided with carbon fiber in the core is provided on the negative electrode, and a lead dioxide plate is provided on the positive electrode. The negative lead plate and the positive lead dioxide plate are provided with a porous cover of carbon.

電極板の芯に用いる炭素繊維は、ＰＡＮ系炭素繊維（カーボンファイバー）を網状に設けるのである。ＰＡＮ系炭素繊維の径は７μｍ程度であり、単層および多層またはブレード（編み紐）の形態を網状に設けて芯に用いるのである。  The carbon fiber used for the core of the electrode plate is a PAN-based carbon fiber (carbon fiber) provided in a net shape. The diameter of the PAN-based carbon fiber is about 7 μm, and single-layer and multi-layer or blade (knitted string) forms are provided in a net shape and used for the core.

本出願に関係する特許出願。
１・特許出願（申請）番号 ２００９−２８３４０８号 多用途利用の蓄電器。Patent applications related to this application.
1. Patent application (application) No. 2009-283408 Multipurpose battery.

本出願の参考文献。
１・カーボン 古くて新しい材料
著 者 稲垣道夫 発行所 株式会社工業調査会。
２・（日本発）ナノカーボン革命 技術立国ニッポンの逆襲がナノチューブで始まる
著 者 武末高裕 発行所 株式会社日本実業出版社。
３・世界をリードする半導体共同研究プロジェクト −日本半導体産業復活のために−
編 者 垂井康夫 発行所 株式会社工業調査会。
４・（重点解説）最先端化学技術のエッセンス
編著者 先端化学技術研究会 発行所 株式会社工業調査会。
５・電気のことがわかる事典
編 者 ＨＯＭＥ ＥＬＥＣＡ 発行所 株式会社西東社。
６・サイエンスシリーズ 太陽電池博士による 太陽電池もの知り博士になる本
著 者 桑野幸徳 発行所 株式会社パワー社。
７・世界大百科事典 鉛・二酸化鉛・銅・亜鉛・鉛蓄電池・コンデンサー・チタン酸バリウムなど 発行所 平凡社。References for this application.
1 ・ Carbon Old and new materials Author Michio Inagaki Publication place Industrial Research Committee.
2. (From Japan) Nano-Carbon Revolution Technology Japan's counterattack begins with nanotubes Author Takahiro Takesue Publisher Nihon Jitsugyo Publishing Co., Ltd.
3. World's Leading Semiconductor Joint Research Project -Reviving the Japanese Semiconductor Industry-
Editor Yasuo Tarui Issuer Industrial Research Committee
4. (Important explanation) Essence of cutting-edge chemical technology Authors Advanced Chemical Technology Research Association
5 ・ Encyclopedia that understands electricity HOME ELECA Publishing Office
6. Science Series Book written by Dr. Solar Cell to become a Dr. Solar Cell Author.
7. World Encyclopedia Lead, Lead Dioxide, Copper, Zinc, Lead Acid Battery, Capacitor, Barium Titanate, etc.

発明の効果The invention's effect

電気二重層キャパシタの電極に設けた多孔質併せカーボンは、充電により大量のイオンが吸着されるのであり、多孔質の絶縁セパレータ３に設けた溝４は、電解液等の通路となり、電極の多孔質併せカーボンに電解液が容易に充満するので多層や積層に設け、大量の電気エネルギーを貯蔵するのである。  The porous combined carbon provided on the electrode of the electric double layer capacitor adsorbs a large amount of ions by charging, and the groove 4 provided on the porous insulating separator 3 serves as a passage for an electrolytic solution, etc. Since the carbon is easily filled with electrolyte solution, it is provided in multiple layers and laminates to store a large amount of electrical energy.

非対称キャパシタの電極には、円筒状の多孔質併せカーボンを設け、イオン化の大きい金属元素などを設けるのである。また、円筒状の多孔質併せカーボンの径が大きくなると円筒状に設ける金属に気相成長系の炭素繊維を添加するのである。キャパシタをより二次電池に近づけ、電気化学反応の併用であり、多孔質併せカーボンおよび気相成長系炭素繊維による電気抵抗を下げ、充放電サイクルの向上である。  The electrode of the asymmetric capacitor is provided with a cylindrical porous combined carbon, and a metal element having high ionization is provided. Further, when the diameter of the cylindrical porous carbon is increased, the vapor-grown carbon fiber is added to the metal provided in the cylindrical shape. The capacitor is brought closer to the secondary battery and is used in combination with an electrochemical reaction, and the electrical resistance due to the porous combined carbon and vapor grown carbon fiber is lowered, and the charge / discharge cycle is improved.

コンデンサーの電極に設ける多孔質併せカーボンおよび多孔質カーボンにアモルファスシリコンの誘電体を設け、誘電体の静電容量およびカーボンのイオン吸着による併用の電気エネルギー貯蔵である。また、カーボンにラジカル絶縁膜を設けた絶縁耐力強化の比誘電率の高い静電容量およびカーボンのイオン吸着による大量の電気エネルギーの貯蔵である。  The porous combined carbon provided on the capacitor electrode and the dielectric of amorphous silicon are provided on the porous carbon, and the electric energy is stored together by electrostatic capacity of the dielectric and carbon ion adsorption. In addition, it has a high dielectric strength with a dielectric strength enhancement in which a radical insulating film is provided on carbon, and a large amount of electrical energy stored by carbon ion adsorption.

鉛蓄電池の電極板の芯に網状に設けたＰＡＮ系炭素繊維に鉛および二酸化鉛を設けるのであり、ＰＡＮ系炭素繊維を単層および多層またはブレードに設けて用いるのである。ＰＡＮ系炭素繊維を用いることにより電気抵抗を下げ、電極の強度を上げ、充放電サイクルの向上であり、短時間充電が可能になるのである。また、多孔質併せカーボンを被いに設けてキャパシタの電気エネルギー貯蔵の併用である。  Lead and lead dioxide are provided on a PAN-based carbon fiber provided in a net shape on the core of an electrode plate of a lead-acid battery, and the PAN-based carbon fiber is used in a single layer and a multilayer or blade. By using PAN-based carbon fiber, the electrical resistance is lowered, the strength of the electrode is increased, the charge / discharge cycle is improved, and charging can be performed for a short time. Moreover, it is the combined use of the electrical energy storage of a capacitor by providing a porous combined carbon.

電気二重層キャパシタの参考斜視図。  The reference perspective view of an electric double layer capacitor. 電気二重層キャパシタの参考断面図。  Reference sectional view of the electric double layer capacitor.

１ 正極（多孔質併せカーボン）
２ 負極（多孔質併せカーボン）
３ 絶縁セパレータ
４ 溝1 Positive electrode (porous and carbon)
2 Negative electrode (porous and carbon)
3 Insulating separator 4 Groove

Claims (5)

電気二重層キャパシタにおいて、多孔質併せカーボンの電極からなる正極１および負極２の間には、電解液の通路の溝４を設けた多孔質の絶縁セパレータ３を設けた活性炭素の蓄電器または蓄電池。  In an electric double layer capacitor, an activated carbon battery or storage battery in which a porous insulating separator 3 provided with a groove 4 for an electrolyte passage is provided between a positive electrode 1 and a negative electrode 2 made of porous and carbon electrodes. 非対称キャパシタにおいて、電極には円筒状に設けた多孔質併せカーボンに金属元素などを設け、正極および負極の間には電解液等の通路の溝を設けた多孔質の絶縁セパレータを設けた活性炭素の蓄電器または蓄電池。  In an asymmetric capacitor, activated carbon with a porous insulating separator provided with a porous porous carbon provided on the electrode and a metal element etc. between the positive electrode and the negative electrode and provided with a groove for a passage for electrolyte etc. Battery or storage battery. コンデンサーの電極に設ける多孔質併せカーボンおよび多孔質カーボンに、アモルファスシリコン膜の誘電体を設けた活性炭素の蓄電器または蓄電池。  An activated carbon battery or storage battery in which a porous combined carbon provided on an electrode of a capacitor and a porous carbon provided with a dielectric of an amorphous silicon film are provided. ラジカル酸化膜またはラジカル窒化膜の絶縁膜を設けた多孔質併せカーボンおよび多孔質カーボンに、アモルファスシリコン膜の誘電体を設けた活性炭素の蓄電器または蓄電池。  A porous combined carbon provided with an insulating film of a radical oxide film or a radical nitride film, and an activated carbon battery or storage battery provided with a dielectric of an amorphous silicon film on porous carbon. 鉛蓄電池において、網状に設けた炭素繊維を芯に設けた電極板に多孔質併せカーボンで被いを設け、電解質には電解液等の通路の溝を設けた多孔質の絶縁セパレータを設けた活性炭素の蓄電器または蓄電池。  In lead-acid batteries, an electrode plate provided with a net-like carbon fiber core is covered with a porous carbon cover, and the electrolyte is provided with a porous insulating separator provided with a groove for a passage of an electrolyte or the like Carbon battery or storage battery.
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