JP2019179931A - 電気化学デバイスのための安定性強化添加剤 - Google Patents
電気化学デバイスのための安定性強化添加剤 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019179931A JP2019179931A JP2019120405A JP2019120405A JP2019179931A JP 2019179931 A JP2019179931 A JP 2019179931A JP 2019120405 A JP2019120405 A JP 2019120405A JP 2019120405 A JP2019120405 A JP 2019120405A JP 2019179931 A JP2019179931 A JP 2019179931A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- formulation
- edlc
- double layer
- electric double
- layer capacitor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000654 additive Substances 0.000 title abstract description 10
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 title abstract description 7
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 title description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 115
- 238000009472 formulation Methods 0.000 claims abstract description 102
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 102
- -1 nitrile compound Chemical class 0.000 claims abstract description 56
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 54
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims abstract description 50
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 44
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 28
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims abstract description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 125000002015 acyclic group Chemical group 0.000 claims abstract description 9
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 125000002950 monocyclic group Chemical group 0.000 claims abstract description 9
- 125000003367 polycyclic group Chemical group 0.000 claims abstract description 9
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 87
- JFDZBHWFFUWGJE-UHFFFAOYSA-N benzenecarbonitrile Natural products N#CC1=CC=CC=C1 JFDZBHWFFUWGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 65
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 25
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 9
- KVNRLNFWIYMESJ-UHFFFAOYSA-N butyronitrile Chemical compound CCCC#N KVNRLNFWIYMESJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- FVSKHRXBFJPNKK-UHFFFAOYSA-N propionitrile Chemical compound CCC#N FVSKHRXBFJPNKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 5
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- JFDZBHWFFUWGJE-KWCOIAHCSA-N benzonitrile Chemical group N#[11C]C1=CC=CC=C1 JFDZBHWFFUWGJE-KWCOIAHCSA-N 0.000 claims description 4
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 3
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 claims 3
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 claims 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 claims 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 33
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 9
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 8
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 8
- HHVIBTZHLRERCL-UHFFFAOYSA-N sulfonyldimethane Chemical compound CS(C)(=O)=O HHVIBTZHLRERCL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- 235000015110 jellies Nutrition 0.000 description 5
- 239000008274 jelly Substances 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004966 Carbon aerogel Substances 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 3
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 3
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003490 calendering Methods 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 2
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000788 chromium alloy Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 230000037427 ion transport Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000623 nickel–chromium alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002560 nitrile group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013146 percutaneous coronary intervention Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003495 polar organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229920003223 poly(pyromellitimide-1,4-diphenyl ether) Polymers 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/54—Electrolytes
- H01G11/58—Liquid electrolytes
- H01G11/60—Liquid electrolytes characterised by the solvent
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/54—Electrolytes
- H01G11/58—Liquid electrolytes
- H01G11/64—Liquid electrolytes characterised by additives
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
Abstract
【課題】 本明細書で説明する実施形態は、一般に、電気化学二重層コンデンサがセル・キャパシタンスをより長い期間保持し、動作中に発生させるガスが少なく、短い期間のESRを経験するように、大量の安定化添加剤を含む電解質調合物を有する電気二重層コンデンサに関する。【解決手段】 いくつかの実施形態において、電解質調合物は、イオン種、溶媒、及び安定剤を含む。いくつかの実施形態において、安定剤は、炭素表面などの表面への吸着を促進させる部分、及び、安定剤の極性を促進させる部分を含む。いくつかの実施形態において、溶媒はニトリル化合物とすることが可能であり、安定剤は以下の化学式Iの化合物とすることが可能であって、ここでRはH、飽和又は不飽和、線形又は分岐、非環式炭素基、OH、ハロゲン、NH2、NO2、(SO)2CF3、或いは、単環式又は多環式アリール基であり、nは0から5までの整数である。【選択図】 図1
Description
関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、「Stability Enhancing Additive for Electrochemical Devices」という名称の、2013年7月12日出願の米国仮特許出願第61/845404号の優先権及び利益を主張し、開示の全体は参照により本明細書に組み込まれる。
[0001] 本出願は、「Stability Enhancing Additive for Electrochemical Devices」という名称の、2013年7月12日出願の米国仮特許出願第61/845404号の優先権及び利益を主張し、開示の全体は参照により本明細書に組み込まれる。
[0002] 本明細書で説明する実施形態は、一般に、電気二重層コンデンサがそのセル・キャパシタンスをより長い期間保持し、セルの動作中のESRゲイン及びガス発生が削減されるような、安定化添加剤を含む電解質調合物を有する電気二重層コンデンサに関する。
[0003] 電気二重層コンデンサ(EDLC)はウルトラキャパシタ又はスーパーキャパシタとも呼ばれ、一般に、短期間での電気エネルギーの高速送達を可能にする。したがってEDLCは、例えばPCカード、CFカード、ミニPCI、エクスプレス・カード、USBモデム、トール・タグ、ポータブル又はエネルギー制約デバイスにおけるエネルギーバックアップ(例えばUPS)、CPU用電圧制御、ハイブリッド電気自動車における補助電源、サージ負荷の高いポータブル・オーディオ及び他のデバイス、ドア・ロック用アクチュエータ、LEDフラッシュ・カメラ、ソリッド・ステート・メモリ・デバイス、並びに、高電力及び高エネルギーを必要とする他のデバイスなどの、高出力適用例に適している。特に、EDLCは、ハイブリッド電気自動車のドライブ・トレインの一体型エネルギー蓄積構成要素としても使用可能である。既知のハイブリッド電気自動車は、加速中の主電源として、及び回生制動中のエネルギー蓄積用に、EDLCを使用する。
[0004] EDLCは、セパレータによって分けられたアノード及びカソード(例えば、炭素ベース・アノード及び炭素ベース・カソード)を含む。EDLCは、例えば水性電解質(例えば硫酸溶液、水酸化カリウム溶液など)又は非水性電解質などの、電解質で浸潤される。既知の電解質は、典型的には1つ又は複数の溶解イオン種を含む、水性又は非水性の溶媒を含む。例えば水性電解質などの既知の電解質は、EDLCの通常の動作条件では不安定な可能性がある。通常のEDLC作業条件での動作に対して電解質を安定させるために、こうした既知の不安定な電解質に添加剤、例えば安定剤を添加することができる。
[0005] 既知のEDLCは、EDLCの通常の動作条件で安定した電解質も使用する。例えばこうした安定電解質は、例えばアセトニトリル又はプロピレン・カーボネートなどの非水性溶媒、及び、例えば第4級アンモニウム・テトラフルオロホウ酸塩などの高度に安定したイオン種を含む、非水性電解質を含むことができる。しかしながら既知の安定電解質は、例えば高電圧又は高温条件などの不利な動作条件下で不安定になる可能性がある。EDLCに対する需要が高まるにつれ、より良好な安定性及び動作特徴を呈する新しい溶媒及び電解質系が引き続き必要である。
[0006] したがって、より高い安定性及びより長い寿命を有する新しい電解質調合物及びEDLCを開発することは、EDLC開発の永続的な目標である。
[0007] 本明細書で説明する実施形態は、一般に、EDLCがセル・キャパシタンスをより長い期間保持するような、安定化添加剤を含む電解質調合物を有する電気二重層コンデンサに関する。いくつかの実施形態において、EDLCなどのエネルギー蓄積デバイスでの使用に適した電解質調合物は、イオン種、溶媒、及び安定剤を含む。いくつかの実施形態において、溶媒はニトリル化合物とすることが可能であり、安定剤は以下の化学式Iの化合物とすることが可能である。
ここでRはH、飽和又は不飽和、線形又は分岐、非環式炭素基、OH、ハロゲン、NH2、NO2、(SO)2CF3、或いは、単環式又は多環式アリール基であり、nは0から5までの整数である。
[0008] 本開示は、電気二重層コンデンサの安定性を向上させる方法も対象としている。方法は、イオン種、溶媒、及び安定剤を含む電解質調合物を使用することを含む。いくつかの実施形態において、電解質調合物に含まれる安定剤はEDLCの安定性を向上させる。いくつかの実施形態において、電解質に含まれる安定剤は、キャパシタンス損失を低減し、ESRゲインを低減し、更に/又は、EDLCが動作する間にEDLCによって生成されるガスの量を低減する。
[0009] 本明細書で説明する実施形態は、電気二重層コンデンサを製造する方法にも関する。方法は、正電流コレクタ上にカソードを配設すること、及び負電流コレクタ上にアノードを配設することを含む。EDLCセルを形成するために、カソードとアノードの間にセパレータが更に配設される。EDLCセルは容器内に配設され、イオン種、溶媒、及び安定剤を含む電解質調合物で浸潤される。いくつかの実施形態において、容器は角柱容器、円筒容器、又は柔軟なパウチ容器の、いずれかとすることができる。
[0017] EDLCで使用される既知の電解質は、一般に、1つ又は複数の溶解イオン種、例えばイオン性塩を含む、水性又は非水性の溶媒を含む。いくつかの既知の水性電解質、例えば硫酸又は水酸化カリウム・ベースの水性電解質は、EDLCの通常の動作条件、例えば約2.5ボルト未満のEDLCの動作電圧で、不安定な可能性がある。こうした既知の水性電解質は、例えば安定剤の添加によって安定させることができる。高度に安定した溶媒(例えばアセトニトリル)をベースとしない、及び/又は、高度に安定したイオン種(例えば第4級アンモニウム・テトラフルオロホウ酸塩)をベースとしない、いくつかの非水性電解質は、EDLCの通常の動作条件、例えば約2.7ボルト未満の動作電圧で、不安定になる可能性がある。こうした既知の非水性電解質は、例えば安定剤の添加によって安定させることもできる。これに対して、いくつかの既知の非水性電解質は、通常の動作条件、例えば2.7ボルト未満のEDLCの動作電圧で高度に安定した、溶媒(例えばアセトニトリル)及びイオン種(例えば第4級アンモニウム・テトラフルオロホウ酸塩)を含むことができる。しかしながら、既知の非水性電解質溶媒は、例えば高動作電圧(例えば約2.7ボルトを超える)及び/又は高温(例えば約摂氏60度を超える)などの、不利な動作条件で、不安定になる可能性がある。これは、EDLCのキャパシタンスを低下させ、等価直列抵抗(ESR)を上昇させ、したがってEDLCのサイクル寿命を短くする可能性のある、EDLCに含まれる溶媒及び/又は電解質(即ちカソード及びアノード)の劣化につながる可能性がある。例えばアセトニトリルは、約2.7ボルトを超える動作電圧で安定性を失い、結果として容認できないほど高度なESRの上昇及びキャパシタンスの低下を生じさせる可能性があることが知られている。更に、不利な動作条件での溶媒の劣化は、EDLCの構成要素を機械的に変形させる可能性のある、より大量のガスの発生につながり、それによってEDLCの寿命を短くする可能性もある。高電圧(例えば約2.7ボルトを超える)で動作可能なEDLCに対する需要が高まるにつれて、高い動作電圧及び/又は温度でその安定性を保持することができる、新しい電解質が求められている。
[0018] 本明細書で説明する電解質調合物の実施形態は、安定剤が電解質の劣化速度を低下させることができるような、電解質調合物に含まれる溶媒(例えば非水性溶媒)に添加される大量の安定剤を含む。本明細書で説明する電解質調合物は、(1)高い動作電圧及び/又は温度での電解質の劣化速度を低下させ、電解質の分解を防止すること、(2)EDLCのESRの上昇を改善すること、(3)EDLCがそのキャパシタンスのかなりの部分を長期間の動作及び/又はサイクルにわたって保持できるようにすることによって、EDLCの寿命を延ばすこと、(4)電極を腐食させる、及び/又はEDLCに突発的故障を起こさせる可能性のある、水分を回収すること、(5)EDLCの劣化にもつながる可能性がある第3級アミンを回収すること、(6)より良い電子性能につながる可能性がある金属不純物を合成すること、(7)機械的変形及び物理的損傷を減少させ、それによってEDLCの寿命を延ばすことが可能な、EDLCにおけるガス発生を低減させること、及び、(8)非常に高いキャパシタンスのEDLC、例えば約3000F或いはそれ以上のキャパシタンスを有するEDLCを使用することを含む、いくつかの利点を提供する。したがって、本明細書で説明する電解質調合物を含むEDLCは、より高い電圧(例えば約2.7ボルトを超える)及び/又は温度(例えば約60度を超える)で動作可能であり、より長い寿命を有し得る。
[0019] いくつかの実施形態において、EDLCなどのエネルギー蓄積デバイス内での使用に適した電解質調合物は、イオン種、溶媒、及び安定剤を含む。いくつかの実施形態において、溶媒はニトリル化合物(例えばアセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、又はそれらの組み合わせ)とすることが可能であり、安定剤は以下の化学式Iの化合物とすることが可能であって、
ここでRはH、飽和又は不飽和、線形又は分岐、非環式炭素基、OH、ハロゲン、NH2、NO2、(SO)2CF3、或いは、単環式又は多環式アリール基であり、nは0から5までの整数である。
[0020] いくつかの実施形態において、EDLCはイオン種、溶媒、及び安定剤を含む、電解質調合物を含む。いくつかの実施形態において、溶媒はニトリル化合物(例えばアセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、又はそれらの組み合わせ)とすることが可能であり、安定剤は以下の化学式Iの化合物とすることが可能であって、
ここでRはH、飽和又は不飽和、線形又は分岐、非環式炭素基、OH、ハロゲン、NH2、NO2、(SO)2CF3、或いは、単環式又は多環式アリール基であり、nは0から5までの整数である。
[0021] いくつかの実施形態において、EDLCの安定性を向上させる方法は、イオン種、溶媒、及び安定剤を含む電解質調合物を使用することを含む。いくつかの実施形態において、電解質調合物はEDLCの安定性を向上させるか、或いはEDLCの安定性は、本明細書で説明する電解質調合物を含まないEDLCの安定性と少なくとも等価である。
[0022] いくつかの実施形態において、EDLCを製造する方法は、正電流コレクタ上にカソードを配設すること、及び負電流コレクタ上にアノードを配設することを含む。EDLCセルを形成するために、カソードとアノードの間にセパレータが更に配設される。EDLCセルは容器内に配設され、イオン種、溶媒、及び安定剤を含む電解質調合物で浸潤される。いくつかの実施形態において、容器は角柱容器、円筒容器、又は柔軟なパウチ容器の、いずれかとすることができる。
[0023] 本明細書で使用される場合、「約」及び「およそ」という用語は、一般に、示された値のプラスマイナス10%を意味し、例えば、約5は4.5から5.5までを含み、約1000は900から1100までを含むことになる。
[0024] 本明細書で使用される場合、「安定した」、「不安定な」、及び「安定性」という用語は、電解質及びそれらから形成されるEDLCの物理的、化学的、又は電子的な安定性を言い表す。
[0025] 図1は、EDLC100の概略図を示す。EDLC100は、正電流コレクタ110、負電流コレクタ120、カソード130、アノード140、及びカソード130とアノード140との間に配設されたセパレータ150を含む。EDLCには、本明細書で説明するように、イオン種、溶媒、及び安定剤を含む、電解質調合物が注入される。
[0026] 正電流コレクタ110及び負電流コレクタ120は、EDLC100のカソード130及びアノード140の動作電位で安定している任意の好適な材料から形成することができる。例えば正電流コレクタ110及び/又は負電流コレクタ120は、いくつかの例を挙げれば、アルミニウム、又は、例えばプラチナ、ニッケル、金などの導電材料でコーティングされたアルミニウム、導電性金属酸化物(例えば酸化バナジウム)、炭素、金属炭化物、ニッケル、及びニッケル・クロム合金から形成することが可能であり、シート、ホイル(例えばエッチングされたアルミホイル)、メッシュ、又はそれらの任意の組み合わせの形とすることが可能である。
[0027] カソード130及びアノード140は、例えば活性炭、グラファイト、統合された非晶質炭素、カーボン・エアロゲル、グラフェン、カーボン・ナノチューブ、任意の他の好適な材料、又はそれらの組み合わせなどの、任意の好適な材料から形成することができる。カソード130及びアノード140はそれぞれ、任意の他の好適な方法を使用してコーティング、鋳造、ドロップ・コーティング、プレス、ロール・プレス、又は堆積された、正電流コレクタ110及び負電流コレクタ120上に配設可能であり、更に、円筒EDLCを形成するために例えばジェリー・ロール内にカレンダリングするか、又は角柱EDLCを形成するために巻き付けることができる。
[0028] カソード130及びアノード140は、セパレータ150によって分けられる。セパレータ150は、イオン輸送が可能な任意の好適な材料から形成すること、及び、薄い多孔質膜又はマットの形とすることが可能である。好適なセパレータ材料は、例えば、セルロース、ポリプロピレン、ポリ(アクリロニトリル)、カプトン、織ガラス繊維、織セラミック繊維、ポリオレフィン、ポリ(テトラフルオロエチレン)、又は任意の他の好適なセパレータ材料、或いはそれらの組み合わせを含む。
[0029] 本明細書で説明するように、EDLCカソード130及びアノード140には、イオン種、溶媒、及び安定剤を含む電解質調合物が注入され、水性又は非水性の電解質調合物を含むことができる。電解質調合物は、例えば、約1ボルトから約2.5ボルト、約2.5ボルトから約2.75ボルト、及び/又は約2.75ボルトより上の、電圧範囲で動作するEDLCなどの、様々な動作パラメータにわたって安定するように構成される。例えば電解質調合物は、約3.0ボルトを超える、約3.2ボルトを超える、約3.4ボルトを超える、約3.6ボルトを超える、約3.8ボルトを超える、約4.0ボルトを超える、又は約5.0ボルトを超える、それらの間のすべての範囲及び値を含む電圧で動作するEDLCで、安定とすることができる。更に、いくつかの実施形態において、電解質は、例えば摂氏約50度を超える、摂氏約60度を超える、摂氏約70度を超える、摂氏約80度を超える、摂氏約90度を超える、又は摂氏約100度を超える、それらの間のすべての範囲及び値を含む、EDLCの高い動作温度で安定とすることができる。いくつかの実施形態において、電解質は、約2.5ボルトを超える動作電圧、及び摂氏約75度を超える動作温度で、安定とすることができる。
[0030] いくつかの実施形態において、電解質調合物は、非水性溶媒を含む非水性電解質調合物とすることができる。いくつかの実施形態において、非水性溶媒は、ニトリル化合物(例えばアセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、又はそれらの組み合わせ)、カーボネート化合物(例えばプロピレン・カーボネート、ジメチル・カーボネート、エチレン・カーボネート、エチル・メチル・カーボネート、ジエチル・カーボネート、又はそれらの組み合わせ)、スルホン化合物(例えばスルホラン、ジメチル・スルホン(DMSO)など)、それらの任意の組み合わせ、又は任意の他の好適な非水性溶媒とすることができる。溶媒、例えばアセトニトリルは、EDLCの通常の動作条件(例えば、約2.7ボルト未満の動作電位及び摂氏約60度未満の動作温度)で安定であるように動作可能であるが、より高い動作電位又は温度では不安定になる可能性がある。
[0031] いくつかの実施形態において、電解質調合物に含まれるイオン種は、例えば、スピロビピロリジニウム・テトラフルオロボラート(SBP BF4)、テトラエチルアンモニウム・テトラフルオロボラート(TEA TFB)、NエチルNメチルピロリジニウム・テトラフルオロボラート、トリエチル(メチル)アンモニウム・テトラフルオロボラート、任意の他の好適なイオン種、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。
[0032] いくつかの実施形態において、電解質調合物に含まれる安定剤は以下の化学式Iの化合物とすることが可能であり、
ここでRはH、飽和又は不飽和、線形又は分岐、非環式炭素基、OH、ハロゲン、NH2、NO2、(SO)2CF3、或いは、単環式又は多環式アリール基であり、nは0から5までの整数である。いくつかの実施形態において、安定剤はベンゾニトリルとすることができる。例えばベンゾニトリルなどの電解質調合物中の安定剤の量は、体積で、例えば電解質調合物に含まれるアセトニトリルなどの溶剤の約0.01%から約10%までの範囲内とすることができる。例えばいくつかの実施形態において、安定剤の量は溶剤の、体積で約0.01%から1%、体積で1%から約9%、体積で約2%から約8%、体積で約3%から約7%、体積で約4%から約6%、体積で約4.5%から約5.5%、体積で約0.5%から約1.5%、体積で約0.7%から約1.3%、体積で約0.9%から約1.1%、体積で約1.5%から約2.5%、体積で約1.7%から約2.3%、及び体積で約1.9%から約2.1%とすることができる。
[0033] いくつかの実施形態において、安定剤は、電極、例えばカソード130及び/又はアノード140の表面に吸着し、溶媒、例えば電解質調合物に含まれるアセトニトリルの安定性を強化するように動作可能である。理論に縛られることなく、安定剤に含まれる芳香族基(即ち芳香族基)は、カソード130(例えば活性炭カソード)及び/又はアノード140(例えば活性炭アノード)表面に対する親和性を有することが可能であり、これは電極が充電された場合に更に増加することが可能である。更に、安定剤に含まれるニトリル基は、安定剤を例えばアセトニトリルなどの極性有機溶媒と混和性にする極性を分子に与え、安定剤に高い誘電率を与える。安定剤は優先的に、カソード130(例えば活性炭カソード)及び/又はアノード140(例えば活性炭アノード)の表面に吸着し、カソード130及び/又はアノード140の表面と、例えばアセトニトリルなどの有機極性溶媒との間の接触を低減し、それによって例えばアセトニトリルなどの溶媒の分解速度を低下させることが可能である。加えて安定剤は、カソード130表面及び/又はアノード140表面で重合などの化学反応を受け、溶媒の分解を更に遅くすることが可能な薄膜保護層を形成することもできる。これは、電解質調合物の安定性を強化することにつながり、それによってEDLCは、より長い動作期間そのキャパシタンスのかなりの部分を保持可能にし、ESRの増加を少なくし、高い動作電位及び/又は温度での動作を可能にし、より長い寿命(即ちより長いサイクル寿命)を有することになる。いくつかの実施形態において、本明細書で説明する電解質調合物は、本明細書で説明する安定剤を含まない電解質調合物の導電率及び/又はキャパシタンスにほぼ等しい、導電率及び/又はキャパシタンスを有することができる。
[0034] いくつかの実施形態において、本明細書で説明する電解質調合物は、EDLC100で発生するガスの量を低減させることも可能である。これにより、発生したガスによって誘起される圧力によるEDLC100の構成要素(例えばカソード130及び/又はアノード140)の機械的変形を低減させ、それによって物理的損傷を低減させ、EDLC100の寿命を延ばすことができる。
[0035] いくつかの実施形態において、電解質調合物は、EDLC100が非常に高いキャパシタンスを有すること、及びEDLC内で発生するガスの量を低減させることを可能にする。例えば、本明細書で説明する電解質のうちのいずれかを含むEDLC100は、約100F、150F、200F、250F、300F、350F、400F、450F、500F、600F、700F、800F、900F、1000F、1200F、1400F、1600F、1800F、2000F、2500F、3000F、3500F、4000F、4500F、5000F、6000F、7000F、8000F、9000F、10000F、或いはそれ以上の、それらの間のすべての範囲を含むキャパシタンスを有することができる。
[0036] いくつかの実施形態において、電解質調合物は、EDLCが約2.5ボルトを超える高い動作電圧で動作できるようにする。例えば電解質調合物は、EDLC100が、約2.7ボルトを超える、約3.0ボルトを超える、約3.2ボルトを超える、約3.4ボルトを超える、約3.6ボルトを超える、約3.8ボルトを超える、約4.0ボルトを超える、又は約5.0ボルトを超える、それらの間のすべての範囲及び値を含む動作電圧で、動作できるようにする。
[0037] いくつかの実施形態において、電解質は、EDLC100が摂氏約50度を超える高い動作温度で動作できるように、高温で安定することが可能である。例えば電解質100は、EDLC100が、摂氏約60度を超える、摂氏約70度を超える、摂氏約80度を超える、摂氏約90度を超える、又は摂氏約100度を超える、それらの間のすべての範囲及び値を含む動作温度で、動作できるようにする。
[0038] いくつかの実施形態において、電解質は、例えばEDLC100が約2.5ボルトを超える動作電圧及び摂氏約75度を超える動作温度で動作できるように、高い動作電圧及び高い動作温度で安定とすることが可能である。
[0039] いくつかの実施形態において、EDLCの安定性を向上させるための方法は、イオン種、溶媒、及び安定剤を含む電解質調合物を使用することを含むことができる。イオン種は、例えばSBP BF4などの任意の好適なイオン種、又は本明細書で説明する任意の他のイオン種とすることができる。溶媒は、例えばアセトニトリルなどの任意の好適な有機極性溶媒、又は本明細書で説明するような任意の他の溶媒とすることができる。安定剤は、本明細書で説明するような化学式Iの化合物、例えばベンゾニトリルとすることができる。いくつかの実施形態において、本明細書で説明する方法を使用して形成されたEDLCは、少なくとも約100Fのキャパシタンスを有することができる。本明細書で説明する電解質調合物を含むEDLCは、本明細書で説明する電解質調合物を含まないEDLCの安定性と少なくとも等価の安定性を有することが可能であり、例えば約2.7ボルトを超える動作電位及び摂氏約60度未満の温度で安定している。いくつかの実施形態において、本明細書で説明する電解質調合物を含むEDLCは、約2.5ボルトを超える動作電圧及び摂氏約75度を超える動作温度で動作可能である。いくつかの実施形態において、本明細書で説明する電解質調合物を含むEDLCは、約3.0ボルトを超える動作電圧及び摂氏約50度を超える動作温度で動作可能である。
[0040] 図2は、EDLC、例えばEDLC100又は本明細書で説明する任意の他のEDLCを形成する例示の方法を示す、概略フロー図を示す。方法は、202で、正電流コレクタ上にカソードを配設することを含む。カソードは、活性炭、グラファイト、
統合された非晶質炭素、カーボン・エアロゲル、グラフェン、カーボン・ナノチューブ、任意の他の好適な材料、又はそれらの組み合わせから形成可能である。正電流コレクタは、エッチングされたアルミホイル又は任意の好適な材料から形成可能であり、正電流コレクタ110又は本明細書で説明する任意の他の正電流コレクタを含むことができる。204で、アノードが負電流コレクタ上に配設される。アノードは、活性炭、グラファイト、
統合された非晶質炭素、カーボン・エアロゲル、グラフェン、カーボン・ナノチューブ、任意の他の好適な材料、又はそれらの組み合わせから形成可能である。負電流コレクタは、負電流コレクタ120又は本明細書で説明する任意の他の負電流コレクタを含むことができる。206で、EDLCセルを形成するために、カソードとアノードの間にセパレータが配設される。セパレータは、セパレータ150又は本明細書で説明する任意の他のセパレータを含むことができる。EDLCセルは、円筒EDLCを形成するために例えばジェリー・ロール内にカレンダリングするか、又は角柱EDLCを形成するために巻き付けることができる。208で、EDLCセルは、容器内に配設される。容器は、円筒容器、角柱容器(例えばポーチ)、又は任意の他の好適な容器を含むことができる。最終的に、EDLCセルは、210で、化学式Iの化合物を含むイオン種、溶媒、及び安定剤を有する電解質調合物で浸潤され、容器は密閉される。いくつかの実施形態において、電解質調合物に含まれるイオン種は、例えばスピロビピロリジニウム・テトラフルオロボラート(SBP BF4)、テトラエチルアンモニウム・テトラフルオロボラート(TEA TFB)、NエチルNメチルピロリジニウム・テトラフルオロボラート、トリエチル(メチル)アンモニウム・テトラフルオロボラート、任意の他の好適なイオン種、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態において、溶媒は、例えばニトリル化合物(例えばアセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、又はそれらの組み合わせ)、カーボネート化合物(例えばプロピレン・カーボネート、ジエチル・カーボネート、エチレン・カーボネート、エチル・メチル・カーボネート、ジエチル・カーボネート)、スルホン化合物(例えばスルホラン、ジメチル・スルホン(DMSO)など)、それらの任意の組み合わせ、又は任意の他の好適な非水性溶媒などの、非水性溶媒を含むことができる。いくつかの実施形態において、安定剤はベンゾニトリルを含むことができる。いくつかの実施形態において、本明細書で説明する方法を使用して形成されるEDLCは、少なくとも約100Fのキャパシタンスを有することができる。いくつかの実施形態において、本明細書で説明する電解質調合物を含むEDLCは、約2.5ボルトを超える動作電圧及び摂氏約75度を超える動作温度で動作可能である。いくつかの実施形態において、本明細書で説明する電解質調合物を含むEDLCは、約3.0ボルトを超える動作電圧及び摂氏約50度を超える動作温度で動作可能である。
統合された非晶質炭素、カーボン・エアロゲル、グラフェン、カーボン・ナノチューブ、任意の他の好適な材料、又はそれらの組み合わせから形成可能である。正電流コレクタは、エッチングされたアルミホイル又は任意の好適な材料から形成可能であり、正電流コレクタ110又は本明細書で説明する任意の他の正電流コレクタを含むことができる。204で、アノードが負電流コレクタ上に配設される。アノードは、活性炭、グラファイト、
統合された非晶質炭素、カーボン・エアロゲル、グラフェン、カーボン・ナノチューブ、任意の他の好適な材料、又はそれらの組み合わせから形成可能である。負電流コレクタは、負電流コレクタ120又は本明細書で説明する任意の他の負電流コレクタを含むことができる。206で、EDLCセルを形成するために、カソードとアノードの間にセパレータが配設される。セパレータは、セパレータ150又は本明細書で説明する任意の他のセパレータを含むことができる。EDLCセルは、円筒EDLCを形成するために例えばジェリー・ロール内にカレンダリングするか、又は角柱EDLCを形成するために巻き付けることができる。208で、EDLCセルは、容器内に配設される。容器は、円筒容器、角柱容器(例えばポーチ)、又は任意の他の好適な容器を含むことができる。最終的に、EDLCセルは、210で、化学式Iの化合物を含むイオン種、溶媒、及び安定剤を有する電解質調合物で浸潤され、容器は密閉される。いくつかの実施形態において、電解質調合物に含まれるイオン種は、例えばスピロビピロリジニウム・テトラフルオロボラート(SBP BF4)、テトラエチルアンモニウム・テトラフルオロボラート(TEA TFB)、NエチルNメチルピロリジニウム・テトラフルオロボラート、トリエチル(メチル)アンモニウム・テトラフルオロボラート、任意の他の好適なイオン種、又はそれらの任意の組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態において、溶媒は、例えばニトリル化合物(例えばアセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、又はそれらの組み合わせ)、カーボネート化合物(例えばプロピレン・カーボネート、ジエチル・カーボネート、エチレン・カーボネート、エチル・メチル・カーボネート、ジエチル・カーボネート)、スルホン化合物(例えばスルホラン、ジメチル・スルホン(DMSO)など)、それらの任意の組み合わせ、又は任意の他の好適な非水性溶媒などの、非水性溶媒を含むことができる。いくつかの実施形態において、安定剤はベンゾニトリルを含むことができる。いくつかの実施形態において、本明細書で説明する方法を使用して形成されるEDLCは、少なくとも約100Fのキャパシタンスを有することができる。いくつかの実施形態において、本明細書で説明する電解質調合物を含むEDLCは、約2.5ボルトを超える動作電圧及び摂氏約75度を超える動作温度で動作可能である。いくつかの実施形態において、本明細書で説明する電解質調合物を含むEDLCは、約3.0ボルトを超える動作電圧及び摂氏約50度を超える動作温度で動作可能である。
[0041] 以下の例は、本明細書で説明する電解質調合物を含むEDLCの安定性性能を示す。EDLCは、「耐久試験」(「浮遊試験」又は「耐久性試験」とも呼ばれる)を受けた。耐久試験は、上昇した温度でEDLCを保持しながら、EDLCが定格化されることになる一定電圧をEDLCに印加することを含む。実験パラメータは、EDLCの電気化学劣化を加速させるように選択される。EDLCのキャパシタンス及びESRは、耐久試験が開始される前、並びに耐久試験全体を通じてある所定の間隔で、室温で測定される。試験時に測定を実行するために、EDLCのキャパシタンス及びESRが測定される前に、EDLCを放電し、室温まで冷却することができる。その後EDLCは、加速度的劣化条件に戻され、サイクルが反復される。業界標準は一般に、EDLCは1000時間動作後にその初期キャパシタンスの約20%以上は損失しないものと予想するが、ESRは1000時間マークまでに多くて2倍になるものと予想される。しかしながらこれらの基準は、より高い電圧、例えば約3ボルトで動作するEDLCに対して緩和される可能性がある。耐久試験全体を通じて相対的に高い電気化学的安定性を呈するシステムは、例えば室温動作などの試験で使用されるものと大きく異なることのない他の条件でも、相対的に高い電気化学的安定性を呈することになることは、広く受け入れられている。
[0042] EDLCは、耐久試験条件で、本明細書で説明する電解質調合物を含むEDLC内で発生するガスの量についても試験された。これらの例において、円筒EDLCセルが準備され、EDLC内で発生するガスの量に起因した円筒セルの高さの増加が測定された。
[0043] これらの例は単なる例示のためのものであり、本開示の範囲を限定することは意図されていない。
比較例1
[0044] 活性炭カソード及び活性炭アノードから、第1の比較EDLC(「Comp. EDLC1」とも呼ぶ)が準備された。アノード及びカソードの各々は、重量で約86%の活性炭装荷を含んだ。カソード及びアノードの各々の寸法は、約40mm掛ける40mmであった。正電流コレクタ及び負電流コレクタは、エッチングされたアルミホイルから形成された。セパレータがカソードとアノードの間に配設され、Comp. EDLC1がアルミニウム積層ポーチ・セルにパッケージングされた。Comp. EDLC1電極には、アセトニトリル溶媒及びイオン種として1リットル当たり1モルのSBP BF4を含んだ電解質調合物が注入された。電解質の総水分含有量は約50ppm未満であり、約1mlの電解質調合物が使用された。Comp. EDLC1セルは、摂氏約−50度未満の露点を有する乾燥室内で組み立てられた。電極は、セル組み立ての前に、真空下、摂氏約140度で一晩乾燥された。
[0044] 活性炭カソード及び活性炭アノードから、第1の比較EDLC(「Comp. EDLC1」とも呼ぶ)が準備された。アノード及びカソードの各々は、重量で約86%の活性炭装荷を含んだ。カソード及びアノードの各々の寸法は、約40mm掛ける40mmであった。正電流コレクタ及び負電流コレクタは、エッチングされたアルミホイルから形成された。セパレータがカソードとアノードの間に配設され、Comp. EDLC1がアルミニウム積層ポーチ・セルにパッケージングされた。Comp. EDLC1電極には、アセトニトリル溶媒及びイオン種として1リットル当たり1モルのSBP BF4を含んだ電解質調合物が注入された。電解質の総水分含有量は約50ppm未満であり、約1mlの電解質調合物が使用された。Comp. EDLC1セルは、摂氏約−50度未満の露点を有する乾燥室内で組み立てられた。電極は、セル組み立ての前に、真空下、摂氏約140度で一晩乾燥された。
[0045] Comp. EDLC1の2つの複製(「Comp. EDLC1−1」及び「Comp. EDLC1−2」と呼ぶ)が準備され、個々に耐久試験を受けた。
比較例2
[0046] 活性炭カソード及び活性炭アノードから、第2の比較EDLCセル(「Comp. EDLC2」とも呼ぶ)が準備された。アノード及びカソードの各々は、重量で約86%の活性炭装荷を含んだ。正電流コレクタ及び負電流コレクタは、エッチングされたアルミホイルから形成された。セパレータがカソードとアノードの間に配設された。Comp. EDLC2はジェリー・ロールに巻き付けられ、円筒缶にパッケージングされた。Comp. EDLC2電極には、アセトニトリル溶媒及びイオン種として1リットル当たり1モルのSBP BF4を含んだ電解質調合物が注入された。電解質の総水分含有量は約50ppm未満であり、約10mlの電解質調合物が使用された。Comp. EDLC2セルは、摂氏約−50度未満の露点を有する乾燥室内で組み立てられた。ジェリー・ロールは、セル組み立ての前に、窒素下、摂氏約140度で一晩乾燥された。
[0046] 活性炭カソード及び活性炭アノードから、第2の比較EDLCセル(「Comp. EDLC2」とも呼ぶ)が準備された。アノード及びカソードの各々は、重量で約86%の活性炭装荷を含んだ。正電流コレクタ及び負電流コレクタは、エッチングされたアルミホイルから形成された。セパレータがカソードとアノードの間に配設された。Comp. EDLC2はジェリー・ロールに巻き付けられ、円筒缶にパッケージングされた。Comp. EDLC2電極には、アセトニトリル溶媒及びイオン種として1リットル当たり1モルのSBP BF4を含んだ電解質調合物が注入された。電解質の総水分含有量は約50ppm未満であり、約10mlの電解質調合物が使用された。Comp. EDLC2セルは、摂氏約−50度未満の露点を有する乾燥室内で組み立てられた。ジェリー・ロールは、セル組み立ての前に、窒素下、摂氏約140度で一晩乾燥された。
[0047] Comp. EDLC2の4つの複製(「Comp. EDLC2−1」、「Comp. EDLC2−2」、「Comp. EDLC2−3」、及び「Comp. EDLC2−4」と呼ぶ)が準備され、個々に、耐久試験条件でガス発生によるEDLC2の円筒セルの各々の高さの増加について試験された。
比較例3
[0048] 活性炭カソード及び活性炭アノードから、第3の比較EDLCセル(「Comp. EDLC3」とも呼ぶ)が準備された。アノード及びカソードの各々は、重量で約86%の活性炭装荷を含んだ。正電流コレクタ及び負電流コレクタは、エッチングされたアルミホイルから形成された。セルロース・セパレータがカソードとアノードの間に配設された。Comp. EDLC3は、摂氏140度で真空下、12時間乾燥されたジェリー・ロールに巻き付けられた後、円筒缶にパッケージングされた。Comp. EDLC3セルは、摂氏約−50度未満の露点を有する乾燥室内で組み立てられた。円筒缶及びエンド・キャップはアルミニウム合金から形成された。Comp. EDLC3セルの寸法は、長さ約144mm及び直径約60mmの缶の寸法によって画定された。Comp. EDLC3電極には、アセトニトリル溶媒及びイオン種として1リットル当たり1モルのSBP BF4を含んだ電解質調合物が注入された。電解質の総水分含有量は約50ppm未満であり、約10mlの電解質調合物が使用された。
[0048] 活性炭カソード及び活性炭アノードから、第3の比較EDLCセル(「Comp. EDLC3」とも呼ぶ)が準備された。アノード及びカソードの各々は、重量で約86%の活性炭装荷を含んだ。正電流コレクタ及び負電流コレクタは、エッチングされたアルミホイルから形成された。セルロース・セパレータがカソードとアノードの間に配設された。Comp. EDLC3は、摂氏140度で真空下、12時間乾燥されたジェリー・ロールに巻き付けられた後、円筒缶にパッケージングされた。Comp. EDLC3セルは、摂氏約−50度未満の露点を有する乾燥室内で組み立てられた。円筒缶及びエンド・キャップはアルミニウム合金から形成された。Comp. EDLC3セルの寸法は、長さ約144mm及び直径約60mmの缶の寸法によって画定された。Comp. EDLC3電極には、アセトニトリル溶媒及びイオン種として1リットル当たり1モルのSBP BF4を含んだ電解質調合物が注入された。電解質の総水分含有量は約50ppm未満であり、約10mlの電解質調合物が使用された。
[0049] Comp. EDLC3の2つの複製(「Comp. EDLC3−1」及び「Comp. EDLC3−2」と呼ぶ)が準備され、個々に耐久試験を受けた。各Comp. EDLC3は約3000Fのキャパシタンスを有した。
実施例1
[0050] 第1のEDLC(「EDLC1」とも呼ぶ)がEDLC1と同様に準備されたが、ここではアセトニトリルの容積で約1%の量のベンゾニトリルが電解質調合物に含まれた。EDLC1の2つの複製(「EDLC1−1」及び「EDLC1−2」と呼ぶ)が準備され、個々に耐久試験を受けた。
[0050] 第1のEDLC(「EDLC1」とも呼ぶ)がEDLC1と同様に準備されたが、ここではアセトニトリルの容積で約1%の量のベンゾニトリルが電解質調合物に含まれた。EDLC1の2つの複製(「EDLC1−1」及び「EDLC1−2」と呼ぶ)が準備され、個々に耐久試験を受けた。
実施例2
[0051] 第2のEDLC(「EDLC2」とも呼ぶ)がComp. EDLC2と同様に準備されたが、ここではアセトニトリルの容積で約1%の量のベンゾニトリルが電解質調合物に含められた。EDLC2の4つの複製(「EDLC2−1」、「EDLC2−2」、「EDLC2−3」、及び「EDLC2−4」と呼ぶ)が準備され、個々に、耐久試験条件でガス発生によるEDLC2の円筒セルの各々の高さの増加について試験された。
[0051] 第2のEDLC(「EDLC2」とも呼ぶ)がComp. EDLC2と同様に準備されたが、ここではアセトニトリルの容積で約1%の量のベンゾニトリルが電解質調合物に含められた。EDLC2の4つの複製(「EDLC2−1」、「EDLC2−2」、「EDLC2−3」、及び「EDLC2−4」と呼ぶ)が準備され、個々に、耐久試験条件でガス発生によるEDLC2の円筒セルの各々の高さの増加について試験された。
実施例3
[0052] 第3のEDLC(「EDLC3」とも呼ぶ)がComp. EDLC2と同様に準備されたが、ここではアセトニトリルの容積で約2%の量のベンゾニトリルが電解質調合物に含められた。EDLC3の4つの複製(「EDLC3−1」、「EDLC3−2」、「EDLC3−3」、及び「EDLC3−4」と呼ぶ)が準備され、個々に、耐久試験条件でガス発生によるEDLC3の円筒セルの各々の高さの増加について試験された。
[0052] 第3のEDLC(「EDLC3」とも呼ぶ)がComp. EDLC2と同様に準備されたが、ここではアセトニトリルの容積で約2%の量のベンゾニトリルが電解質調合物に含められた。EDLC3の4つの複製(「EDLC3−1」、「EDLC3−2」、「EDLC3−3」、及び「EDLC3−4」と呼ぶ)が準備され、個々に、耐久試験条件でガス発生によるEDLC3の円筒セルの各々の高さの増加について試験された。
実施例4
[0053] 第4のEDLC(「EDLC4」とも呼ぶ)がComp. EDLC2と同様に準備されたが、ここではアセトニトリルの容積で約5%の量のベンゾニトリルが電解質調合物に含められた。EDLC4の3つの複製(「EDLC4−1」、「EDLC4−2」、及び「EDLC4−3」と呼ぶ)が準備され、個々に、耐久試験条件でガス発生によるEDLC4の円筒セルの各々の高さの増加について試験された。
[0053] 第4のEDLC(「EDLC4」とも呼ぶ)がComp. EDLC2と同様に準備されたが、ここではアセトニトリルの容積で約5%の量のベンゾニトリルが電解質調合物に含められた。EDLC4の3つの複製(「EDLC4−1」、「EDLC4−2」、及び「EDLC4−3」と呼ぶ)が準備され、個々に、耐久試験条件でガス発生によるEDLC4の円筒セルの各々の高さの増加について試験された。
実施例5
[0054] 第5のEDLC(「EDLC5」とも呼ぶ)がComp. EDLC3と同様に準備されたが、ここではアセトニトリルの容積で約5%の量のベンゾニトリルが電解質調合物に含められた。例えば、こうした電解質は、約0.2リットルのベンゾニトリルを約4.0リットルの1リットル当たり1モルのSBP BF4に追加することによって準備可能である。無水ベンゾニトリルが使用される場合、電解質の水分含有量はベンゾニトリルによってそれほど影響されない。ベンゾニトリルの追加は希釈効果を有し、結果としてSBP BF4の最終濃度は1リットル当たり1モルよりわずかに低くなる。EDLC5の2つの複製(「EDLC5−1」及び「EDLC5−2」と呼ぶ)が準備され、耐久試験を受けた。EDLC5セルの各々のキャパシタンスは約3000Fであった。
[0054] 第5のEDLC(「EDLC5」とも呼ぶ)がComp. EDLC3と同様に準備されたが、ここではアセトニトリルの容積で約5%の量のベンゾニトリルが電解質調合物に含められた。例えば、こうした電解質は、約0.2リットルのベンゾニトリルを約4.0リットルの1リットル当たり1モルのSBP BF4に追加することによって準備可能である。無水ベンゾニトリルが使用される場合、電解質の水分含有量はベンゾニトリルによってそれほど影響されない。ベンゾニトリルの追加は希釈効果を有し、結果としてSBP BF4の最終濃度は1リットル当たり1モルよりわずかに低くなる。EDLC5の2つの複製(「EDLC5−1」及び「EDLC5−2」と呼ぶ)が準備され、耐久試験を受けた。EDLC5セルの各々のキャパシタンスは約3000Fであった。
[0055] Comp. EDLC1セル及びEDLC1セルの各々の耐久試験は、約3.0ボルトの電圧及び摂氏約65度の温度で実行された。Comp. EDLC1セル及びEDLC1セルの各々は、耐久試験を開始する前に、実験条件(約3.0ボルト、摂氏約65度)で約18時間調整された。調整期間後のキャパシタンス及びESRが始点として採用され、キャパシタンス損失又はESRゲインのすべての計算はこの始点に対して実行され、図3及び図4のプロットのx軸上では0時間として示されている。
[0056] 図3は、耐久試験条件で約1000時間の動作後の、Comp. EDLC1セル及びEDLC1セルの各々によって保持されるキャパシティの割合のプロットを示す。図4は、約1000時間の動作後のESR増加の割合のプロットを示し、初期ESRは100%とされる。具体的に言えば、ESR測定は、0、100、250、500、750、及び1000時間の動作の近位時点で実行された。図3に示されるように、電解質調合物中にベンゾニトリル安定剤を含まないComp. EDLC1−1及びComp. EDLC1−2は、耐久試験の加速度的電気化学劣化条件で約1000時間の動作後に、その初期のキャパシタンスの約86%を保持している。これに対して、電解質調合物中にベンゾニトリル安定剤を含むEDLC1−1及びEDLC1−2は、それぞれ、その初期のキャパシタンスの約92%及び約90%を保持しており、EDLC1−1及びEDLC1−2がより長い寿命を有することを明確に実証している。典型的には、これらのセルと同様の電圧及び性能を備える現行の2.7Vセル又はコンデンサは、1000時間の動作後、そのキャパシタンスの20%より多くは失っていないことが予測される。図3及び図4の実験結果は、本明細書で説明する電解質調合物は、それらから形成されるEDLC(即ち、EDLC1−1及びEDLC1−2)がより高い動作電圧(例えば約3.0ボルトを超える)、より高い温度(例えば摂氏約50度を超える)で動作可能であり、より長い寿命を有し得るため、より安定していることを示している。更に、図4に示されるように、Comp. EDLC1−1、Comp. EDLC1−2、並びにEDLC1−1及びEDLC1−2の両方のESRにおけるゲインは、同じであるか又はわずかに向上している。
[0057] Comp. EDLC2セル、EDLC2、EDLC3、及びEDLC4セルの各々が、ガス発生による円筒セルの高さの増加について試験された。ガスの発生が多いほど、より高いガス圧によって円筒セルの高さはより増加するはずである。セルを摂氏約65度の温度(耐久試験条件)で約486時間保持しながら、EDLCセルの各々に約3.0ボルトの電位が印加された。その後、電位が除去され、EDLCセルは室温まで冷却され、EDLCセルの各々の高さの増加が決定された。図5は、EDLCセル内で発生したガスによる圧力によって誘起される、円筒EDLCセルの各々の高さの増加を示す棒グラフである。図5に示されるように、Comp. EDLC2セルの円筒セル高さの平均増加は約0.86mmであった。これに対して、EDLC2セルの円筒セル高さの平均増加は約0.58mm、EDLC3セルの円筒セル高さの平均増加は約0.45mm、及びEDLC4セルの円筒セル高さの平均増加は約0.26mmであった。
[0058] これは、本明細書で説明する電解質調合物(即ち、ベンゾニトリル又は本明細書で説明する安定剤のうちのいずれかを含む電解質調合物)を含むEDLCが、本明細書で説明する電解質調合物を含まないEDLCに比べて少ない量のガスを発生させることを、明確に示している。更に、ガス発生の減少は、電解質調合物内の安定剤の量に比例する。
[0059] 図6及び図7は、Comp. EDLC3セル及びEDLC5セル上で実行された耐久試験の結果を示す。セルの各々は、耐久試験の実行前に約92時間調整された。調整は、セルを3.0ボルト及び摂氏65度で約92時間保持することによって実行された。調整されると、各々のセルは耐久試験を受けた。摂氏約65度の温度(耐久試験条件)でセルを保持しながら、約3.0ボルトの電位がセルの各々に印加された。セルのESR及びキャパシタンスは、約0時間、100時間、200時間、500時間、750時間、1000時間、1250時間、1500時間、及び2100時間の試験で、定期的に測定された。ESR及びキャパシタンスが測定される前に約3時間セルを休ませられることによって、セルを放電させ、室温まで冷却することが可能であった。測定が実行された後、セルは耐久試験条件に戻された。
[0060] ESRは、50アンペア、3.0ボルトの電圧で10分間保持した後、3.0ボルトからセルを放電することによって測定された。放電電圧曲線(即ち電圧対時間曲線)において、時間=1秒、及び時間=3秒からのラインが、時間=0に戻って外挿される。時間=0でy切片は3.0ボルトの最大電圧から減じられ、この差が電圧降下とみなされる。この電圧を使用し、オームの法則によってESRが計算されるが、これはESRを決定するために業界で使用される標準手順である。図6に示されるように、約2100時間の耐久試験の後、EDLC5−1は、初期ESRの約1500%のESRゲインを実証し、EDLC5−2は、初期ESRの約1200%のESRゲインを実証した。これは、約1500時間のみの耐久試験の後、初期ESRの約4000%のESRゲインを実証したComp. EDLC3セル(EDLC3−1及びEDLC3−2セル)よりもはるかに少ないものであった。これは、ベンゾニトリル添加剤を含む電解質調合物を含むEDLCセルが、ベンゾニトリル添加剤を含まない電解質調合物を含む従来のEDLCに比べて、初期ESRに対して大幅に少ないESRの増加を有し得ることを示している。
[0061] 耐久試験の期間全体にわたってComp. EDLC3セル及びEDLC5セルの各々によって保持されるキャパシティが、図7に示される。セルによって保持されるキャパシタンスは、50アンペアの放電電流で、3.0ボルトから0.1ボルトまでセルを放電させることによって測定された。各放電に先立ち、約3.0ボルトの電圧で10分間保持した。図7に示されるキャパシタンスの測定値は、約3.0ボルトのセルの定格値の80%から40%の放電を表す、2.4ボルトから1.2ボルトまでの電圧範囲内のキャパシタンスを示しており、これはキャパシタンスを測定するために業界で一般的に使用される範囲である。図7に示されるように、EDLC5−1及びEDLC5−2のセルは、約2100時間の耐久試験後に、それらの初期キャパシタンスの約85%を保持している。これに比べて、Comp. EDLC3セルのキャパシタンスは、約2000時間の耐久試験後に、初期キャパシタンスの約50%まで降下している。これは、ベンゾニトリル添加剤を含む電解質を含むEDLCセルが、ベンゾニトリル添加剤を含まない電解質調合物を含む従来のEDLCに比べて、それらのキャパシタンスのかなり多くの部分を保持することを示す。
[0062] 以上、システム、方法、及びデバイスの様々な実施形態について説明してきたが、それらは単なる例として提示されたものであって、制限でないことを理解されたい。上記で説明した方法及びステップは、ある順序で発生するあるイベントを示しているが、本開示の利益を有する当業者であれば、あるステップの順序付けは修正可能であり、こうした修正は本発明の変形形態に従うものであることを理解されよう。例えば、本明細書で説明する電解質調合物はイオン種、溶媒、及び安定剤を含むものとして説明したが、いくつかの実施形態において、電解質調合物はポリマー種(例えばゲル・ポリマー)も含むことができる。加えてあるステップは、可能であれば、並列プロセスにおいて同時に実行すること、並びに前述のように順次実行することが可能である。実施形態を具体的に図示及び説明してきたが、形及び細部における様々な変更が可能であることを理解されよう。
Claims (45)
- エネルギー蓄積デバイスでの使用に適した電解質調合物であって、前記電解質調合物は、化学式Iの化合物を含む、イオン種、溶媒、及び安定剤を含み、
RはH、飽和又は不飽和、線形又は分岐、非環式炭素基、OH、ハロゲン、NH2、NO2、(SO)2CF3、或いは、単環式又は多環式アリール基であり、
nは0から5までの整数である、
電解質調合物。 - RはH、飽和、及び非環式炭素基のうちの少なくとも1つである、請求項1に記載の調合物。
- Rは飽和、線形又は分岐、OH、ハロゲン、NH2、NO2、(SO)2CF3、及び単環式又は多環式アリール基のうちの、少なくとも1つである、請求項1に記載の調合物。
- 前記安定剤はベンゾニトリルである、請求項1に記載の調合物。
- 前記溶媒はニトリル化合物を含む、請求項1に記載の調合物。
- 前記ニトリル化合物は、アセトニトリル、プロピオニトリル、及びブチロニトリルのうちの少なくとも1つを含む、請求項5に記載の調合物。
- 前記ニトリル化合物はアセトニトリルである、請求項6に記載の調合物。
- 前記溶媒はカーボネート化合物を含む、請求項1に記載の調合物。
- 前記カーボネート化合物は、プロピレン・カーボネート、エチレン・カーボネート、ジメチル・カーボネート、エチル・メチル・カーボネート、及びジエチル・カーボネートのうちの少なくとも1つを含む、請求項8に記載の調合物。
- 前記カーボネート化合物はプロピレン・カーボネートである、請求項9に記載の調合物。
- 前記溶媒はスルホン化合物を含む、請求項1に記載の調合物。
- 前記エネルギー蓄積デバイスは電気二重層コンデンサである、請求項1に記載の調合物。
- 前記エネルギー蓄積デバイスは約3ボルトを超える動作電圧を有する、請求項12に記載の調合物。
- 前記エネルギー蓄積デバイスは摂氏約50度を超える動作温度を有する、請求項12に記載の調合物。
- 前記エネルギー蓄積デバイスは約2.5ボルトを超える動作電圧、及び摂氏約75度を超える動作温度を有する、請求項11に記載の調合物。
- 前記電気二重層コンデンサは少なくとも約100Fのキャパシタンスを有する、請求項12に記載の調合物。
- 前記イオン種は第4級アンモニウム塩である、請求項1に記載の調合物。
- 前記第4級アンモニウム塩は、スピロビピロリジニウム・テトラフルオロボラート(SBP BF4)、テトラエチルアンモニウム・テトラフルオロボラート(TEA TFB)、NエチルNメチルピロリジニウム・テトラフルオロボラート、及びトリエチル(メチル)アンモニウム・テトラフルオロボラートのうちの、少なくとも1つを含む、請求項17に記載の調合物。
- 前記第4級アンモニウム塩はスピロビピロリジニウム・テトラフルオロボラート(SBP BF4)である、請求項18に記載の調合物。
- 電気二重層コンデンサであって、
化学式Iの化合物を含む、イオン種、溶媒、及び安定剤を含む電解質調合物を含み、
RはH、飽和又は不飽和、線形又は分岐、非環式炭素基、OH、ハロゲン、NH2、NO2、(SO)2CF3、或いは、単環式又は多環式アリール基であり、
nは0から5までの整数である、
電気二重層コンデンサ。 - 前記安定剤はベンゾニトリルである、請求項20に記載の電気二重層コンデンサ。
- 前記溶媒はニトリル化合物である、請求項21に記載の電気二重層コンデンサ。
- 前記ニトリル化合物は、アセトニトリル、プロピオニトリル、及びブチロニトリルのうちの少なくとも1つを含む、請求項22に記載の電気二重層コンデンサ。
- 前記ニトリル化合物はアセトニトリルである、請求項23に記載の電気二重層コンデンサ。
- 前記イオン種は、スピロビピロリジニウム・テトラフルオロボラート(SBP BF4)、テトラエチルアンモニウム・テトラフルオロボラート(TEA TFB)、NエチルNメチルピロリジニウム・テトラフルオロボラート、及びトリエチル(メチル)アンモニウム・テトラフルオロボラートのうちの、少なくとも1つを含む、請求項20に記載の電気二重層コンデンサ。
- 前記イオン種はスピロビピロリジニウム・テトラフルオロボラート(SBP BF4)である、請求項25に記載の電気二重層コンデンサ。
- 少なくとも約100Fのキャパシタンスを有する、請求項20に記載の電気二重層コンデンサ。
- 少なくとも約300Fのキャパシタンスを有する、請求項27に記載の電気二重層コンデンサ。
- 少なくとも約1200Fのキャパシタンスを有する、請求項28に記載の電気二重層コンデンサ。
- 少なくとも約2000Fのキャパシタンスを有する、請求項29に記載の電気二重層コンデンサ。
- 少なくとも約3000Fのキャパシタンスを有する、請求項30に記載の電気二重層コンデンサ。
- 約2.7ボルトを超える動作電圧を有する、請求項20に記載の電気二重層コンデンサ。
- 約3ボルトを超える動作電圧を有する、請求項32に記載の電気二重層コンデンサ。
- 摂氏約50度を超える動作温度を有する、請求項20に記載の電気二重層コンデンサ。
- 約2.5ボルトを超える動作電圧、及び摂氏約75度を超える動作温度を有する、請求項20に記載の電気二重層コンデンサ。
- EDLCセルを製造する方法であって、
正電流コレクタ上にカソードを配設すること、
負電流コレクタ上にアノードを配設すること、
前記EDLCセルを形成するために、前記正電流コレクタと前記負電流コレクタとの間にセパレータを配設すること、
前記EDLCセルを容器内に配設すること、及び、
前記EDLCセルを電解質調合物で浸潤することであって、前記電解質調合物は、化学式Iの化合物を含む、イオン種、溶媒、及び安定剤を含み、
RはH、飽和又は不飽和、線形又は分岐、非環式炭素基、OH、ハロゲン、NH2、NO2、(SO)2CF3、或いは、単環式又は多環式アリール基であり、
nは0から5までの整数である、
浸潤すること、
を含む、方法。 - 前記安定剤はベンゾニトリルである、請求項36に記載の方法。
- 前記溶媒は、アセトニトリル、プロピオニトリル、及びブチロニトリルのうちの少なくとも1つを含む、請求項36に記載の方法。
- 前記溶媒はアセトニトリルである、請求項38に記載の方法。
- 前記イオン種は、スピロビピロリジニウム・テトラフルオロボラート(SBP BF4)、テトラエチルアンモニウム・テトラフルオロボラート(TEA TFB)、NエチルNメチルピロリジニウム・テトラフルオロボラート、及びトリエチル(メチル)アンモニウム・テトラフルオロボラートのうちの、少なくとも1つである、請求項36に記載の方法。
- 前記イオン種はスピロビピロリジニウム・テトラフルオロボラート(SBP BF4)である、請求項40に記載の方法。
- 前記EDLCセルは少なくとも約100Fのキャパシタンスを有する、請求項36に記載の方法。
- 前記EDLCセルは約3ボルトを超える動作電圧を有する、請求項36に記載の方法。
- 前記EDLCセルは摂氏約50度を超える動作温度を有する、請求項36に記載の方法。
- 前記EDLCセルは約2.5ボルトを超える動作電圧、及び摂氏約75度を超える動作温度を有する、請求項36に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201361845404P | 2013-07-12 | 2013-07-12 | |
US61/845,404 | 2013-07-12 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016525369A Division JP6549569B2 (ja) | 2013-07-12 | 2014-06-27 | 電気化学デバイスのための安定性強化添加剤 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019179931A true JP2019179931A (ja) | 2019-10-17 |
Family
ID=52276905
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016525369A Active JP6549569B2 (ja) | 2013-07-12 | 2014-06-27 | 電気化学デバイスのための安定性強化添加剤 |
JP2019120405A Pending JP2019179931A (ja) | 2013-07-12 | 2019-06-27 | 電気化学デバイスのための安定性強化添加剤 |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016525369A Active JP6549569B2 (ja) | 2013-07-12 | 2014-06-27 | 電気化学デバイスのための安定性強化添加剤 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US9536678B2 (ja) |
EP (2) | EP3588523A1 (ja) |
JP (2) | JP6549569B2 (ja) |
KR (1) | KR20160030553A (ja) |
CN (2) | CN109755044A (ja) |
CA (1) | CA2916023A1 (ja) |
ES (1) | ES2736019T3 (ja) |
WO (1) | WO2015006072A1 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8411413B2 (en) | 2008-08-28 | 2013-04-02 | Ioxus, Inc. | High voltage EDLC cell and method for the manufacture thereof |
US8760850B2 (en) | 2010-09-09 | 2014-06-24 | Ioxus, Inc. | Methods and apparatus related to a purge valve for a capacitor |
WO2015006072A1 (en) | 2013-07-12 | 2015-01-15 | Ioxus, Inc. | Stability enhancing additive for electrochemical devices |
US9818552B2 (en) | 2015-01-26 | 2017-11-14 | Ioxus, Inc. | Additives for reducing ESR gain in electrochemical double layer capacitors |
USD768969S1 (en) | 2015-10-13 | 2016-10-18 | Cole Haan Llc | Shoe midsole |
KR20180138564A (ko) | 2016-05-20 | 2018-12-31 | 에이브이엑스 코포레이션 | 고온용 울트라커패시터 |
EP3459097A4 (en) | 2016-05-20 | 2020-05-06 | AVX Corporation | NON-AQUEOUS ELECTROLYTE FOR SUPERCAPACITOR |
US11387054B2 (en) * | 2018-02-22 | 2022-07-12 | KYOCERA AVX Components Corporation | Electrical circuit including a supercapacitor with reduced leakage |
CN111261426B (zh) * | 2018-12-03 | 2022-08-09 | 深圳新宙邦科技股份有限公司 | 一种超级电容器电解液及超级电容器 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1055818A (ja) * | 1996-08-08 | 1998-02-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解液二次電池 |
JP2006156728A (ja) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Sanyo Chem Ind Ltd | 電気化学キャパシタ用電解液及び電気化学キャパシタ |
JP2009512148A (ja) * | 2005-10-10 | 2009-03-19 | ゾルファイ フルーオル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | リチウムイオン電池用のフッ素化添加剤 |
JP2010147391A (ja) * | 2008-12-22 | 2010-07-01 | Sanyo Chem Ind Ltd | 第4級アンモニウム塩電解質を用いた電解液および電気化学素子 |
JP2012169253A (ja) * | 2011-02-16 | 2012-09-06 | Samsung Sdi Co Ltd | リチウム2次電池用電解液およびこれを含むリチウム2次電池 |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4528254A (en) * | 1983-11-30 | 1985-07-09 | Allied Corporation | Conjugated polymer battery containing organosulfur solvent |
DE69430855T2 (de) * | 1993-01-29 | 2002-12-19 | Canon Kk | Vorrichtung zum Speichern von elektrischer Energie und elektrisches Leistungssystem |
JP2004513529A (ja) * | 2000-11-09 | 2004-04-30 | エフオーシー フランケンブルク オイル カンパニー エスト. | スーパーキャパシタおよび当該スーパーキャパシタを製造する方法 |
KR101111365B1 (ko) * | 2002-07-15 | 2012-03-09 | 우베 고산 가부시키가이샤 | 비수성 전해액 및 리튬 전지 |
EP1508934B1 (en) * | 2003-08-20 | 2007-02-28 | Samsung SDI Co., Ltd. | Electrolyte for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery comprising the same |
WO2005022571A1 (ja) * | 2003-08-29 | 2005-03-10 | Japan Carlit Co., Ltd. | 電気二重層キャパシタ用電解液及び電気二重層キャパシタ |
KR100991317B1 (ko) * | 2005-10-19 | 2010-11-01 | 유켄가이샤 티에무 | 캐패시터를 이용한 축전장치와 그 제어방법 |
KR100810634B1 (ko) * | 2006-11-30 | 2008-03-06 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이차 전지용 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
EP2526107A1 (de) * | 2010-01-18 | 2012-11-28 | Merck Patent GmbH | Verfahren zur herstellung von perfluoralkylcyano- oder perfluoralkylcyanofluorboraten |
EP2535975B1 (en) * | 2010-02-10 | 2020-01-08 | Envision AESC Energy Devices Ltd. | Nonaqueous electrolyte solution, and lithium ion secondary battery using same |
WO2011129053A1 (ja) * | 2010-04-12 | 2011-10-20 | 三洋化成工業株式会社 | 電極保護膜形成剤及び電解液 |
EE05653B1 (et) * | 2010-04-29 | 2013-04-15 | O� Skeleton Technologies | Ssinikkomposiitelektrood elektrilise kaksikkihi kondensaatorile |
US8609287B2 (en) * | 2010-05-25 | 2013-12-17 | Uchicago Argonne, Llc | Polyether-functionalized redox shuttle additives for lithium ion batteries |
JP5861634B2 (ja) * | 2010-08-05 | 2016-02-16 | 和光純薬工業株式会社 | 非水系電解液、その製造法、及び該電解液を用いた非水系電解液電池 |
US8697291B2 (en) * | 2010-10-07 | 2014-04-15 | Uchicago Argonne, Llc | Non-aqueous electrolyte for lithium-ion battery |
US9214709B2 (en) * | 2010-12-21 | 2015-12-15 | CastCAP Systems Corporation | Battery-capacitor hybrid energy storage system for high temperature applications |
WO2012107998A1 (ja) * | 2011-02-08 | 2012-08-16 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置 |
JP5655653B2 (ja) * | 2011-03-17 | 2015-01-21 | 三菱化学株式会社 | 非水系電解液及びそれを用いたリチウム二次電池 |
WO2015006072A1 (en) | 2013-07-12 | 2015-01-15 | Ioxus, Inc. | Stability enhancing additive for electrochemical devices |
-
2014
- 2014-06-27 WO PCT/US2014/044585 patent/WO2015006072A1/en active Application Filing
- 2014-06-27 CN CN201910046486.5A patent/CN109755044A/zh active Pending
- 2014-06-27 JP JP2016525369A patent/JP6549569B2/ja active Active
- 2014-06-27 US US14/317,718 patent/US9536678B2/en active Active
- 2014-06-27 KR KR1020167003286A patent/KR20160030553A/ko not_active Application Discontinuation
- 2014-06-27 EP EP19177514.7A patent/EP3588523A1/en not_active Withdrawn
- 2014-06-27 ES ES14823818T patent/ES2736019T3/es active Active
- 2014-06-27 CA CA2916023A patent/CA2916023A1/en not_active Abandoned
- 2014-06-27 EP EP14823818.1A patent/EP3020056B1/en active Active
- 2014-06-27 CN CN201480039417.7A patent/CN105359238B/zh active Active
-
2016
- 2016-11-29 US US15/363,415 patent/US20170301486A1/en not_active Abandoned
-
2019
- 2019-06-27 JP JP2019120405A patent/JP2019179931A/ja active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1055818A (ja) * | 1996-08-08 | 1998-02-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解液二次電池 |
JP2006156728A (ja) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Sanyo Chem Ind Ltd | 電気化学キャパシタ用電解液及び電気化学キャパシタ |
JP2009512148A (ja) * | 2005-10-10 | 2009-03-19 | ゾルファイ フルーオル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | リチウムイオン電池用のフッ素化添加剤 |
JP2010147391A (ja) * | 2008-12-22 | 2010-07-01 | Sanyo Chem Ind Ltd | 第4級アンモニウム塩電解質を用いた電解液および電気化学素子 |
JP2012169253A (ja) * | 2011-02-16 | 2012-09-06 | Samsung Sdi Co Ltd | リチウム2次電池用電解液およびこれを含むリチウム2次電池 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ES2736019T3 (es) | 2019-12-23 |
WO2015006072A1 (en) | 2015-01-15 |
US20150016021A1 (en) | 2015-01-15 |
CA2916023A1 (en) | 2015-01-15 |
US20170301486A1 (en) | 2017-10-19 |
EP3588523A1 (en) | 2020-01-01 |
CN105359238A (zh) | 2016-02-24 |
US9536678B2 (en) | 2017-01-03 |
CN109755044A (zh) | 2019-05-14 |
EP3020056B1 (en) | 2019-06-19 |
JP6549569B2 (ja) | 2019-07-24 |
JP2016526803A (ja) | 2016-09-05 |
EP3020056A4 (en) | 2017-08-23 |
CN105359238B (zh) | 2019-02-22 |
KR20160030553A (ko) | 2016-03-18 |
EP3020056A1 (en) | 2016-05-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2019179931A (ja) | 電気化学デバイスのための安定性強化添加剤 | |
US8520365B2 (en) | Charge storage device architecture for increasing energy and power density | |
US20130283580A1 (en) | Electrical double layer capacitor with enhanced working voltage | |
JP6765857B2 (ja) | リチウムイオンキャパシタ | |
CN114450768B (zh) | 用于电化学电容器的电解质 | |
JP5041977B2 (ja) | 電気二重層キャパシタ用電極シートの製造方法及び電気二重層キャパシタ | |
RU2600566C2 (ru) | Токопроводящий электрод и соответствующий способ изготовления | |
US20110304950A1 (en) | Electric double layer capacitor | |
KR100733391B1 (ko) | 전기에너지 저장 장치 | |
US9001496B2 (en) | Electric double-layer capacitor and electrode therefor | |
JP6357639B2 (ja) | キャパシタ | |
JP6449732B2 (ja) | 電気二重層キャパシタ | |
JP6620331B2 (ja) | ハイブリッドキャパシタ | |
KR20080081994A (ko) | 비수계 캐패시터 및 그의 제조 방법 | |
JP2007281382A (ja) | 電気二重層キャパシタ用非水電解液 | |
KR20230101517A (ko) | 전기이중층 커패시터 전해액 및 그 제조방법 | |
WO2016141013A1 (en) | Electrolytes for supercapacitors | |
JP2003324039A (ja) | 電気二重層コンデンサ用電解液及びそれを用いた電気二重層コンデンサ | |
JP2004335875A (ja) | 電気二重層キャパシタ用非水電解液 | |
JP2017527112A (ja) | 高細孔容積利用炭素及び電気二重層コンデンサ | |
JP2012089704A (ja) | 電気二重層キャパシタ用電解液およびこれを用いた電気二重層キャパシタ | |
WO2014130491A1 (en) | Charge storage device architecture for increasing energy and power density | |
JP2012069931A (ja) | 電気二重層キャパシタ用電解液およびこれを用いた電気二重層キャパシタ | |
JP2010040844A (ja) | 固体電解コンデンサ | |
PL231260B1 (pl) | Kondensator elektrochemiczny operujący w roztworze zawierającym aniony octanowe |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190724 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190724 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200831 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20210409 |