JP5683688B2 - 相変化材料を使用するウルトラキャパシタ - Google Patents

Description

本明細書で別途指示しない限り、本節で述べる手法は、本出願における特許請求の範囲に対する従来技術ではなく、また、本節に含まれることによって従来技術であると認められない。

電気二重層キャパシタとしても知られているウルトラキャパシタは、電解キャパシタなどの他のキャパシタデバイスと比較されると高いエネルギー密度を有することができ、自動車、電気、および産業用途における重要なエネルギー貯蔵デバイスとして出現してきた。ウルトラキャパシタは、たとえば電気供給または需要における変動を平滑化除去するために、電力の短いバーストを提供するために使用されることが多い。こうしたバースト動作中に、ウルトラキャパシタは、熱エネルギーの実質的なパルスを生成する可能性があり、こうした熱エネルギーの管理が、ウルトラキャパシタデバイスおよび／またはシステムの設計および実装において重要な問題になる場合がある。

たとえば銅、アルミニウム、およびニッケルの一部の合金を含む相変化金属合金などの相変化材料は、熱インパルスに応答してマルテンサイトとオーステナイトの結晶構造の間で相転移を可逆的に受けうる。こうした相転移に伴う潜在エネルギーは、これらの材料の局所熱容量を実質的に増加させうる。これらの効果は、相変化材料が、熱インパルスに応答して熱をより効率的に消散することを可能にする場合がある。

それぞれのコアがセパレータおよび集電体を有する１つまたは複数のウルトラキャパシタコアを含むウルトラキャパシタシステムおよび／またはデバイスが述べられる。システムおよび／またはデバイスは、ウルトラキャパシタコアの少なくとも一部に接して配置された支持構造を含み、セパレータ、集電体、または支持構造の少なくとも１つは相変化材料を含む。

さらに、ウルトラキャパシタシステムおよび／またはデバイスを形成するプロセスが述べられ、プロセスは、相変化材料を受け取ること、ウルトラキャパシタコンポーネントを受け取ること、およびその後、１つまたは複数のウルトラキャパシタデバイスを形成するために、ウルトラキャパシタコンポーネントに接して相変化材料の少なくとも一部を配することを含む。

先の概要は、例証的であるに過ぎず、いずれの点においても制限的であることを意図されない。上述した例証的な態様、実施形態、および特徴に加えて、さらなる態様、実施形態、および特徴が、図面および以下の詳細な説明を参照することによって明らかになるであろう。

本開示の主題は、本明細書の結論付け部分において、特に指摘され、また、明確に特許請求される。本開示の先のまた他の特徴は、添付図面に関連して考えられる、以下の説明および添付特許請求の範囲からより完全に明らかになる。これらの図面が、開示によるいくつかの実施形態を示すだけであり、したがって、本発明の範囲を制限するものと考えられないことを理解して、本開示は、添付図面の使用を通してさらなる特異性および詳細と共に述べられる。

本開示の少なくともいくつかの実施形態に従って全てが配された、例示的なウルトラキャパシタデバイスの例証的な図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態に従って全てが配された、別の例示的なウルトラキャパシタデバイスの例証的な図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態に従って全てが配された、例示的なウルトラキャパシタバンクの例証的な図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態に従って全てが配された、別の例示的なウルトラキャパシタバンクの例証的な図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態に従って全てが配された、例示的なウルトラキャパシタセパレータの例証的な図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態に従って全てが配された、ウルトラキャパシタデバイスを製造するための例示的なプロセスの図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態に従って全てが配された、例示的なシステムの例証的な図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態に従って全てが配された、例示的なコンピュータプログラム製品の図である。 本開示の少なくともいくつかの実施形態に従って全てが配された、例示的なコンピューティングデバイスの図である。

以下の説明は、特許請求される主題の完全な理解を提供するために、特定の詳細と共に種々の例を述べる。しかし、特許請求される主題が、本明細書で開示されるいくつかまたはそれ以上の特定の詳細なしで実施されうることが当業者によって理解される。さらに、ある状況では、よく知られている方法、プロシージャ、システム、コンポーネント、および／または回路は、特許請求される主題を不必要に曖昧にすることを回避するために詳細に述べられていない。以下の詳細な説明では、詳細な説明の一部を形成する添付図面が参照される。図面で、同様なシンボルは、文脈が別途指示しない限り、通常、同様なコンポーネントを特定する。詳細な説明、図面、および特許請求の範囲で述べる例証的な実施形態は、制限的であることを意図されない。ここで提示される主題の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の実施形態が利用されることができ、また、他の変更が行われうる。本明細書で全体が述べられ、図で示される本開示の実施形態は、いろいろな異なる構成で配列され、置換され、組合され、設計されることができ、それらの構成は全て、明示的に想定され、また、本開示の一部を作ることが容易に理解される。

本開示は、とりわけ、相変化材料を使用するウルトラキャパシタに関連する方法、装置、およびシステムを対象とする。

ウルトラキャパシタにおいて、熱エネルギーパルスが、動作中に、特にバースト動作中に生成されうる。本開示によれば、種々のウルトラキャパシタコンポーネントおよび支持構造などの関連する構造は、相変化金属合金などの相変化材料を組込みうる。たとえば、種々の実装形態では、ウルトラキャパシタセルおよび／またはバンクコンポーネントは、相変化金属合金から少なくとも部分的に作製されうる。たとえば、ウルトラキャパシタセル間の内部フレームワーク、ケーシング、および／または、１つまたは複数のウルトラキャパシタセルを囲む外部フレームワーク、ならびに／または集電体および／またはセパレータなどの内部ウルトラキャパシタセルコンポーネントは、相変化金属合金を含みうる。

図１は、本開示の少なくともいくつかの実施形態に従って配された例示的なウルトラキャパシタデバイス１００を示す。図１に示すように、デバイス１００は、ウルトラキャパシタコア１０２および支持構造またはケーシング１０４を含みうる。本開示によれば、ケーシング１０４は、相変化金属合金などの相変化材料を含みうる。たとえば、特許請求される主題はこの点に限定されないが、ケーシング１０４などのウルトラキャパシタセルおよび／またはバンクコンポーネントで使用される相変化金属合金は、Ａｇ−Ｃｄ合金（４４／４９ａｔ％Ｃｄ）、Ａｕ−Ｃｄ合金（４６．５／５０ａｔ％Ｃｄ）、Ａｕ−Ｃｄ合金（４６．５／５０ａｔ％Ｃｄ）、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ合金（１４／１４．５ｗｔ％Ａｌおよび３／４．５ｗｔ％Ｎｉ）、Ｃｕ−Ｓｎ合金（約１５ａｔ％Ｓｎ）、Ｃｕ−Ｚｎ合金（３８．５／４１．５ｗｔ％Ｚｎ）、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｘ合金（Ｘ＝Ｓｉ、Ａｌ、Ｓｎ）、Ｆｅ−Ｐｔ合金（約２５ａｔ％Ｐｔ）、Ｍｎ−Ｃｕ合金（５／３５ａｔ％Ｃｕ）、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ合金、Ｐｔ合金、Ｃｏ−Ｎｉ−Ａｌ合金、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｇａ合金、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｇａ合金、Ｔｉ−Ｐｄ合金、および／またはＮｉ−Ｔｉ合金（約５５％Ｎｉ）の少なくとも１つを含みうるが、それに限定されない。いくつかの実装形態では、たとえばパラフィンなどの相変化金属合金以外の相変化材料が、ウルトラキャパシタセルおよび／またはバンクコンポーネントで使用されうる。

図２は、本開示の少なくともいくつかの実施形態に従って配された別の例示的なウルトラキャパシタデバイスまたはセル２００を示す。図２に示すように、セル２００は、支持構造２０２、集電体２０４、電極２０６、電解質２０８、および多孔質セパレータ２１０を含みうる。この点に限定されないが、電極２０６は、炭素および／またはシリコン担持材料から形成されうる。さらに、この点に限定されないが、集電体２０４は、アルミニウム、チタン、ニッケル、ステンレス鋼、またはタンタルなどの金属から少なくとも部分的に形成されうる。集電体２０４に結合された電気リード線などのセル２００の他のコンポーネントは、明確にするために図２に示されていない。

集電体２０４、電極２０６、電解質２０８、およびセパレータ２１０は、コア２１２に隣接した支持構造２０２を有するウルトラキャパシタコア２１２を形成するようにひとまとめに配される。さらに、デバイス２００は、支持構造２０２および／またはコア２１２に隣接して配置されたヒートシンク構造２１４を含みうる。

本開示によれば、支持構造２０２、集電体２０４、および／またはセパレータ２１０は、相変化金属合金などの相変化材料を少なくとも部分的に含みうる。たとえば、上述した相変化金属合金の１つまたは複数は、アルミニウム、チタン、ニッケル、ステンレス鋼、またはタンタルなどの金属の代わりにまたはそれに加えて、支持構造２０２、集電体２０４、および／またはセパレータ２１０に含まれうる。

図３は、本開示の少なくともいくつかの実施形態に従って構成された例示的なウルトラキャパシタバンク３００を示す。図３に示すように、バンク３００は、Ｎ個のウルトラキャパシタセル３０２−１、３０２−２、…、３０２−Ｎを含む。明確にするために図３に示さないが、各ウルトラキャパシタセル３０２は、セパレータ、集電体、電解質、および電極を含みうる。バンク３００はまた、Ｎ個のウルトラキャパシタセル３０２に隣接して配置された支持構造３０４を含む。

いくつかの実装形態では、支持構造３０４は、Ｎ個のウルトラキャパシタセル３０２を実質的に囲むように構成されうる。たとえば、構造３０４は、セル３０２のすぐ隣に配置されたケーシング材料、ならびに、バンク３００内に配置されたセル３０２を物理的に支持する、ブラケット、マウントなどのような他の構造を含みうる。さらにいくつかの実装形態では、ヒートシンク構造３０６が、支持構造３０４および／またはセル３０２に隣接して形成されうる。さらに種々の実装形態では、Ｎ個のウルトラキャパシタセル３０２は、直列方式または並列方式で共に電気結合されうる。本開示によれば、上述した相変化金属合金などの相変化材料は、支持構造３０４に含まれうる。

図３に示す例示的なバンク３００は、３つ以上のウルトラキャパシタセル３０２を含むが、バンク３００は、１つのセルを含む１つのウルトラキャパシタ、複数のセルを含む１つのウルトラキャパシタ、それぞれが１つのセルを含む複数のウルトラキャパシタ、それぞれが複数のセルを含む複数のウルトラキャパシタなどを含むことができ、特許請求される主題はその特定の構成に限定されないことが理解されるべきである。

図４は、本開示の少なくともいくつかの実施形態に従って配された例示的なウルトラキャパシタバンク４００を示す。図４に示すように、バンク４００は、４つのウルトラキャパシタセル４０２、４０４、４０６、および４０８ならびに支持構造４１０を含む。各ウルトラキャパシタセル４０２、４０４、４０６、および４０８は、セパレータ４１２およびセパレータ４１２の両側に配置された電極４１４を含む。各セル４０２、４０４、４０６、および４０８はまた、集電体４１６を含み、集電体４１６の一部は隣接するウルトラキャパシタセル４０４および４０６によって共有されることができ、一方、支持構造４１０の所定の部分はまた、セル４０２および４０８用の集電体として働きうる。各セル４０２、４０４、４０６、および４０８はまた、明確にするために図４に示されない、電気リード線、電解質、絶縁体などのようなさらなるコンポーネントを含みうる。

いくつかの実装形態では、支持構造４１０は、ウルトラキャパシタセル４０２、４０４、４０６、および４０８を実質的に囲みうる。さらにいくつかの実装形態では、ヒートシンク構造４１８が、支持構造４１０および／またはセル４０２、４０４、４０６、および４０８に隣接して形成されうる。さらに種々の実装形態では、ウルトラキャパシタセル４０２、４０４、４０６、および４０８は、直列方式または並列方式で共に電気結合されうる。図４に示す例示的なバンク４００は、４つのウルトラキャパシタセルを含むが、バンク４００は、１つのセルを含む１つのウルトラキャパシタ、複数のセルを含む１つのウルトラキャパシタ、それぞれが１つのセルを含む複数のウルトラキャパシタ、それぞれが複数のセルを含む複数のウルトラキャパシタなどを含むことができ、特許請求される主題はその特定の構成に限定されないことが理解されるべきである。

本開示によれば、支持構造４１０、集電体４１６、および／またはセパレータ４１２は、相変化金属合金などの相変化材料を少なくとも部分的に含みうる。たとえば、上述した相変化金属合金の１つまたは複数は、支持構造４１０、集電体４１６、および／またはセパレータ４１２に含まれうる。

図１〜４に示す例示的な実装形態を参照して、本明細書に示す支持構造は、ウルトラキャパシタデバイスおよび／またはシステムを構築および／またはパッキングするときに使用される種々のコンポーネントを含みうる。こうした構造は、コア１０２に隣接する、ケーシング１０４などの１つまたは複数のウルトラキャパシタコアを少なくとも部分的に囲むケーシング材料を含む、ウルトラキャパシタおよび／またはウルトラキャパシタバンクのセルまたはチャンバ間に配された内部フレームワークコンポーネントを含みうる。ウルトラキャパシタ構造的コンポーネントに関するさらなる詳細ならびにウルトラキャパシタ電極および電解質の構造および／または組成に関する詳細は、その全体の開示が参照により本明細書に組込まれる米国特許第６，１１０，３２１号および第６，５６５，７０１号に見出されうる。

図５は、本開示の少なくともいくつかの実装形態に従って配された例示的なウルトラキャパシタセパレータ５００を示す。セパレータ５００は、多孔質絶縁材料５０４を支持するかつ／または多孔質絶縁材料５０４によって囲まれる相変化金属合金などの相変化材料のメッシュまたはスクリーン５０２を含む。たとえば、スクリーン５０２は、上述した相変化金属合金の１つまたは複数から少なくとも部分的に構築されうる。絶縁材料５０４は、誘電体膜、多孔質絶縁ポリマー、または同様な材料を含みうる。

図６は、本開示の種々の実装形態による、相変化材料からウルトラキャパシタを製造するためのプロセス６００のフロー図を示す。プロセス６００は、ブロック６０２、６０４、６０６、６０６、６０８、および／または６１０の１つまたは複数によって示される、１つまたは複数のオペレーション、機能、またはアクションを含みうる。プロセス６００は、ブロック６０２で始まりうる。

ブロック６０２にて、相変化材料が受け取られうる。たとえば、上述した相変化金属合金の１つまたは複数は、ブロック６０２にて１つまたは複数の成形デバイスまたは工具において受け取られうる。たとえば、相変化材料は、ブロック６０２にて、その全体の開示が参照により本明細書に組込まれる米国特許第６，１１０，３２１号に記載されるような成形工具において受け取られうる。ブロック６０２には、ブロック６０４が続きうる。

ブロック６０４にて、ウルトラキャパシタコンポーネントが受け取られうる。たとえば、電極、集電体、および／またはセパレータなどのウルトラキャパシタコンポーネントは、ブロック６０４にて、ブロック６０２にて相変化材料を受け取った１つまたは複数の成形デバイスまたは工具において受け取られうる。ブロック６０４には、ブロック６０６が続きうる。

ブロック６０６にて、ブロック６０２にて受け取られた相変化材料は、ブロック６０４にて先に受け取られたウルトラキャパシタコンポーネントに対して配されうる。たとえば、ブロック６０２にて相変化材料を、また、ブロック６０４にてウルトラキャパシタコンポーネントを受け取った１つまたは複数の成形デバイスまたは工具は、ブロック６０６にて、ウルトラキャパシタコンポーネントに対して相変化材料を配するように使用されうる。

ブロック６０６のいくつかの実装形態では、相変化金属合金などの相変化材料は、ウルトラキャパシタコアコンポーネントを実質的に囲むように配されうる。たとえば、相変化金属合金は、ブロック６０６を引受けるプロセスにおいて、機械加工、圧着、冷間機械曲げ（cold mechanical bending）、研磨、切断などを受ける場合がある。さらに、たとえば、シート形態の相変化金属合金は、ブロック６０６が行われるときに、１つまたは複数のウルトラキャパシタコアの周りで曲げられる、溶接される、かつ／または圧縮されうる。さらに、ワイヤ形態の相変化金属合金は、ブロック６０６が行われるときに、１つまたは複数のウルトラキャパシタコアの周りにおよび／またはそれを通して巻かれうる。

ブロック６０２、６０４、および６０６のプロセス６００は、たとえばそれぞれ図１および図２のウルトラキャパシタデバイス１００および２００などのウルトラキャパシタデバイスを製造するために使用されうる。たとえば、相変化材料は、成形工具に提供されるまたは成形工具において受け取られることができ、成形工具は、ウルトラキャパシタコンポーネントに対して相変化材料を配するために使用されうる。たとえば、先に述べたように、成形工具は、上述した相変化金属合金の１つまたは複数などの、１つまたは複数の相変化金属合金内に、１つまたは複数のウルトラキャパシタコアを収容するために使用されうる。

さらに、プロセス６００の種々のブロックは、ウルトラキャパシタコンポーネントを製造するために使用されうる。たとえば、ブロック６０２で提供される相変化材料は、集電体および／またはセパレータなどのウルトラキャパシタコンポーネントを形成するときに使用されうる。たとえば、図５を参照して、上述した相変化金属合金の１つまたは複数などの相変化金属合金は、ブロック６０２にてメッシュ５０２の形態で提供され、その後、ブロック６０６にて、たとえば多孔質誘電体５０４内にメッシュ５０２を埋め込むことによってセパレータ５００を形成するために使用されうる。

ブロック６０６には、ブロック６０８が続きうる。ブロック６０８にて、ブロック６０６で形成された２つ以上のデバイスなどのウルトラキャパシタデバイスは、ウルトラキャパシタのバンクを形成するように配列されうる。ブロック６０８には、ブロック６１０が続きうる。

ブロック６１０にて、上述した相変化金属合金などの相変化材料は、ブロック６０８から得られるウルトラキャパシタバンクに隣接して形成されうる。たとえば、ブロック６０８および６１０は、それぞれ図３および図４のバンク３００および４００と同様のキャパシタバンクを形成するために行われうる。たとえば、図３の例示的な実装形態を参照して、相変化金属合金は、ウルトラキャパシタセル３０２からヒートシンク３０６まで延在する支持構造３０４の所定の部分を形成するために使用されうる。

図７は、本開示の少なくともいくつかの実装形態による、相変化材料を使用してウルトラキャパシタデバイスおよび／またはシステムを製造するための例示的なシステム７００を示す。システム７００は、製造ユニット制御ロジック７０４を含みうるプロセッサ７０６に動作可能に結合した製造ユニット７０２を含みうる。製造ユニット７０２は、たとえばプロセス６００を使用して図１〜５に示すような、デバイスおよび／またはシステムの製造を引受けるために利用されうる１つまたは複数の成形工具などの生産および組立て工具および／またはシステムの任意の配置構成を含みうる。

処理ユニット制御ロジック７０４は、１つまたは複数の成形工具などの生産および組立て工具および／またはシステムの任意の配置構成の機能的制御を提供するように構成されることができ、また、ハードウェア、ソフトウェア、またはファームウェアロジック、ならびに／またはその任意の組合せを含みうるが、特許請求される主題は、特定のタイプまたは表現の処理ユニット制御ロジックに限定されない。プロセッサ７０６は、マクロプロセッサまたは中央処理ユニット（ＣＰＵ）とすることができる。他の実装形態では、プロセッサ７０６は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、または他の集積フォーマットとすることができる。プロセッサ７０６および処理ユニット７０２は、たとえば有線接続または無線接続など、任意の適した手段によって通信するように構成されうる。

図８は、本開示の少なくともいくつかの例に従って配列された例示的なコンピュータプログラム製品８００を示す。プログラム製品８００は、信号担持媒体８０２を含みうる。信号担持媒体８０２は、たとえばプロセッサによって実行されると、図６に関して上述した機能を提供しうる１つまたは複数の命令８０４を含みうる。そのため、たとえば、図７を参照して、プロセッサ７０６および／または処理ユニット制御ロジック７０４は、媒体８０２によって保持される命令８０４に応答して図６に示すブロックの１つまたは複数を行いうる。

いくつかの実装形態では、信号担持媒体８０２は、限定はしないが、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、デジタルテープ、メモリなどのようなコンピュータ可読媒体８０６を包含しうる。いくつかの実装形態では、信号担持媒体８０２は、限定はしないが、メモリ、読出し／書込み（Ｒ／Ｗ）ＣＤ、Ｒ／Ｗ ＤＶＤなどのような記録可能媒体８０８を包含しうる。いくつかの実装形態では、信号担持媒体８０２は、限定はしないが、デジタルおよび／またはアナログ通信媒体（たとえば、光ファイバケーブル、導波管、有線通信リンク、無線通信リンクなど）などの通信媒体８１０を包含しうる。そのため、たとえば、図７のシステムを参照して、プログラム製品８００は、信号担持媒体８０２によってプロセッサ７０６に無線で伝えられることができ、信号担持媒体８０２は、無線通信媒体８１０（たとえば、８０２．１１規格に適合する無線通信媒体）によってシステム７００に伝えられる。

図９は、例示的なコンピューティングデバイス９００を示すブロック図である。いくつかの例では、相変化材料を使用してウルトラキャパシタデバイスおよび／またはシステムを製造することの制御は、コンピューティングデバイス９００によって提供されうる。非常に基本的な構成９０１では、コンピューティングデバイス９００は、通常、１つまたは複数のプロセッサ９１０およびシステムメモリ９２０を含む。メモリバス９３０は、プロセッサ９１０とシステムメモリ９２０との間の通信のために使用されうる。

所望の構成に応じて、システムメモリ９２０は、限定はしないが、揮発性メモリ（ＲＡＭなど）、不揮発性メモリ（たとえば、ＲＯＭ、フラッシュメモリなど）、またはその任意の組合せを含む任意のタイプでありうる。システムメモリ９２０は、通常、オペレーティングシステム９２１、１つまたは複数のアプリケーション９２２、およびプログラムデータ９２４を含む。アプリケーション９２２は、図６に示すフローチャートに関して述べたアクションを行いうる生産システムの制御を提供することに関して述べたアクションを含む、本明細書で述べる機能を実施するように配される命令９２３を含みうる。プログラムデータ９２４は、命令９２３を実施するのに有用であるとすることができるプロセスデータ９２５を含みうる。いくつかの例では、アプリケーション９２２は、本明細書で述べるように、相変化材料を使用してウルトラキャパシタデバイスおよび／またはシステムを生産するという実装形態が提供されるように、オペレーティングシステム９２１上でプログラムデータ９２４と共に働くように配されうる。述べられるこの基本構成は、破線９０１内のコンポーネントによって図９に示される。

コンピューティングデバイス９００は、さらなる特徴または機能ならびに基本構成９０１と任意の必要とされるデバイスおよびインタフェースとの間の通信を容易にするさらなるインタフェースを有しうる。たとえば、バス／インタフェースコントローラ９４０は、ストレージインタフェースバス９４１を介して基本構成９０１と１つまたは複数のデータストレージデバイス９５０との間の通信を容易にするために使用されうる。データストレージデバイス９５０は、取外し可能なストレージデバイス９５１、取外し不可能なストレージデバイス９５２、またはその組合せとすることができる。取外し可能なストレージデバイスおよび取外し不可能なストレージデバイスの例は、少数の名を挙げると、フレキシブルディスクドライブおよびハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの磁気ディスクデバイス、コンパクトディスク（ＣＤ）ドライブまたはデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）ドライブなどの光ディスクドライブ、固体ドライブ（ＳＳＤ）、およびテープドライブを含む。例示的なコンピュータストレージ媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータなどの情報を記憶するための任意の方法または技術において実装される、揮発性および不揮発性、取外し可能および取外し不可能な媒体を含みうる。

システムメモリ９２０、取外し可能なストレージ９５１、および取外し不可能なストレージ９５２は、全てコンピュータストレージ媒体の例である。コンピュータストレージ媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリまたは他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）または他の光ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージまたは他の磁気ストレージデバイス、あるいは、所望の情報を記憶するために使用され、また、コンピューティングデバイス９００によってアクセスされうる任意の他の媒体を含むが、それに限定されない。そのような任意のコンピュータストレージ媒体はデバイス９００の一部となりうる。

コンピューティングデバイス９００はまた、バス／インタフェースコントローラ９４０を介して種々のインタフェースデバイス（たとえば、出力インタフェース、周辺インタフェース、および通信インタフェース）と基本構成９０１との間の通信を容易にするためのインタフェースバス９４２を含みうる。例示的な出力インタフェース９６０は、１つまたは複数のＡ／Ｖポート９６３を介してディスプレイまたはスピーカなどの種々の外部デバイスと通信するように構成されうるグラフィック処理ユニット９６１およびオーディオ処理ユニット９６２を含む。例示的な周辺インタフェース９６０は、１つまたは複数のＩ／Ｏポート９７３を介して入力デバイス（たとえば、キーボード、マウス、ペン、音声入力デバイス、タッチ入力デバイスなど）または他の周辺デバイス（たとえば、プリンタ、スキャナなど）などの外部デバイスと通信するように構成されうるシリアルインタフェースコントローラ９７１およびパラレルインタフェースコントローラ９７２を含む。例示的な通信インタフェース９８０は、１つまたは複数の通信ポート９８２を介してネットワーク通信を通じて１つまたは複数の他のコンピューティングデバイス９９０との通信を容易にするために配列されうるネットワークコントローラ９８１を含む。ネットワーク通信接続は、通信媒体の一例である。通信媒体は、通常、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、あるいは、搬送波または他の伝達メカニズムなどの被変調データ信号の他のデータによって具現化されることができ、また、任意の情報送出媒体を含む。「被変調データ信号（ｍｏｄｕｌａｔｅｄ ｄａｔａ ｓｉｇｎａｌ）」は、信号であって、信号内の情報をエンコードするように設定または変更される信号の特徴の１つまたは複数を有する、信号でありうる。制限ではなく例として、通信媒体は、有線ネットワークまたは直接配線接続などの有線媒体、ならびに、音響、無線周波数（ＲＦ）、赤外線（ＩＲ）、および他の無線媒体などの無線媒体を含みうる。本明細書で使用される用語のコンピュータ可読媒体は、ストレージ媒体および通信媒体の両方を含みうる。

コンピューティングデバイス９００は、携帯電話、スマートフォン、携帯情報端末（ＰＤＡ）、パーソナルメディアプレーヤデバイス、無線ウェブウォッチ（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｗｅｂ−ｗａｔｃｈ）デバイス、パーソナルヘッドセットデバイス、特定用途向けデバイス、または上記機能の任意の機能を含むハイブリッドデバイスなどのスモールフォームファクタの可搬型（またはモバイル）電子デバイスの一部分として実装されうる。コンピューティングデバイス９００はまた、ラップトップコンピュータと非ラップトップコンピュータの両方の構成を含むパーソナルコンピュータとして実装されうる、または、ワークステーションまたはサーバ構成で実装されうる。

本開示において「に応答する（ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ ｔｏ）」または「に応答して（ｉｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ）」に対して行われる参照は、特定の特徴および／または構造だけに対する応答に限定されない。特徴はまた、別の特徴および／または構造に応答し、また同様に、その特徴および／または構造内に位置しうる。さらに、「に結合された（ｃｏｕｐｌｅｄ）」または「に応答する（ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ）」または「に応答して（ｉｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ）」または「と通信状態にある（ｉｎ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ）」などのような用語または句が、本明細書でまたは以下に続く特許請求の範囲内で使用されるとき、これらの用語は、広く解釈されるべきである。たとえば、句「に結合した（ｃｏｕｐｌｅｄ ｔｏ）」は、その句が使用される文脈について適宜、通信可能に、電気的に、および／または動作可能に結合されることを指しうる。

先の詳細な説明のいくつかの部分は、コンピュータメモリなどのコンピューティングシステムメモリ内に記憶されたデータビットまたはバイナリデジタル信号に対するオペレーションのアルゴリズムまたはシンボル表現によって提示される。これらのアルゴリズム的記述または表現は、データ処理技術分野の専門家によって使用される技法であって、専門家の作業の実体を他の専門家に伝えるための、技法の例である。アルゴリズムは、ここではまた一般に、所望の結果をもたらすオペレーションの自己矛盾のないシーケンスまたは同様の処理であると考えられる。この文脈では、オペレーションまたは処理は、物理的量の物理的操作を伴う。通常、必ずしもそうではないが、こうした量は、記憶される、転送される、組合される、比較される、またはその他の方法で操作されることが可能な電気的または磁気的信号の形態をとりうる。ビット、データ、値、要素、シンボル、文字、ターム（ｔｅｒｍｓ）、数、数字または同様なもののような信号に言及することは、主に一般的な使用のために、時には好都合であることが分かっている。しかし、これらのまた同様な用語は全て、適切な物理的量に関連し、好都合な標識に過ぎないことが理解されるべきである。別途明確に述べられない限り、以下の論議から明らかなように、本明細書全体を通して、「処理すること（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）」、「計算処理すること（ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）」、「計算すること（ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ）」、「決定すること（ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ）」または同様なものなどの、用語を利用する論議は、コンピューティングデバイスの、メモリ、レジスタ、または他の情報ストレージデバイス、伝送デバイス、またはディスプレイデバイス内で、物理的な電子的量または磁気的量として表されるデータを操作または変換するコンピューティングデバイスのアクションまたはプロセスを指すことが認識される。

前述の詳細な説明では、ブロック図、フローチャート、および／または例の使用によって、装置および／またはプロセスのさまざまな実施形態を説明してきた。そのようなブロック図、フローチャート、および／または例が１つまたは複数の機能および／または動作を含む限りにおいて、そのようなブロック図、フローチャート、または例の中のそれぞれの機能および／または動作は、広範囲のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、または実質上それらのすべての組合せにより、個別におよび／または集合的に実装可能であることが、当業者には理解されるであろう。ある実施形態では、本明細書に記載された主題のいくつかの部分は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、または他の集積化方式によって実装することができる。しかし、本明細書で開示された実施形態のいくつかの態様が、全体においてまたは一部において、１つまたは複数のコンピュータ上で動作する１つまたは複数のコンピュータプログラムとして（たとえば、１つまたは複数のコンピュータシステム上で動作する１つまたは複数のプログラムとして）、１つまたは複数のプロセッサ上で動作する１つまたは複数のプログラムとして（たとえば、１つまたは複数のマイクロプロセッサ上で動作する１つまたは複数のプログラムとして）、ファームウェアとして、あるいは実質上それらの任意の組合せとして、等価に集積回路に実装することができることを、当業者は認識するであろうし、電気回路の設計ならびに／またはソフトウェアおよび／もしくはファームウェアのコーディングが、本開示に照らして十分当業者の技能の範囲内であることを、当業者は認識するであろう。さらに、本明細書に記載された主題のメカニズムをさまざまな形式のプログラム製品として配布することができることを、当業者は理解するであろうし、本明細書に記載された主題の例示的な実施形態が、実際に配布を実行するために使用される信号伝達媒体の特定のタイプにかかわらず適用されることを、当業者は理解するであろう。信号伝達媒体の例には、フレキシブルディスク、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、デジタルテープ、コンピュータメモリ、などの記録可能なタイプの媒体、ならびに、デジタル通信媒体および／またはアナログ通信媒体（たとえば、光ファイバケーブル、導波管、有線通信リンク、無線通信リンクなど）の通信タイプの媒体が含まれるが、それらには限定されない。

本明細書で説明したやり方で装置および／またはプロセスを記載し、その後そのように記載された装置および／またはプロセスを、データ処理システムに統合するためにエンジニアリング方式を使用することは、当技術分野で一般的であることを当業者は認識するであろう。すなわち、本明細書に記載された装置および／またはプロセスの少なくとも一部を、妥当な数の実験によってデータ処理システムに統合することができる。通常のデータ処理システムは、一般に、システムユニットハウジング、ビデオディスプレイ装置、揮発性メモリおよび不揮発性メモリなどのメモリ、マイクロプロセッサおよびデジタル信号プロセッサなどのプロセッサ、オペレーティングシステムなどの計算実体、ドライバ、グラフィカルユーザインタフェース、およびアプリケーションプログラムのうちの１つもしくは複数、タッチパッドもしくはスクリーンなどの１つもしくは複数の相互作用装置、ならびに／またはフィードバックループおよびコントロールモータを含むコントロールシステム（たとえば、位置検知用および／もしくは速度検知用フィードバック、コンポーネントの移動用および／もしくは数量の調整用コントロールモータ）を含むことを、当業者は理解するであろう。通常のデータ処理システムは、データコンピューティング／通信システムおよび／またはネットワークコンピューティング／通信システムの中に通常見られるコンポーネントなどの、市販の適切なコンポーネントを利用して実装することができる。

本明細書に記載された主題は、さまざまなコンポーネントをしばしば例示しており、これらのコンポーネントは、他のさまざまなコンポーネントに包含されるか、または他のさまざまなコンポーネントに接続される。そのように図示されたアーキテクチャは、単に例示にすぎず、実際には、同じ機能を実現する多くの他のアーキテクチャが実装可能であることが理解されよう。概念的な意味で、同じ機能を実現するコンポーネントの任意の構成は、所望の機能が実現されるように効果的に「関連付け」される。したがって、特定の機能を実現するために組み合わされた、本明細書における任意の２つのコンポーネントは、アーキテクチャまたは中間のコンポーネントにかかわらず、所望の機能が実現されるように、お互いに「関連付け」されていると見ることができる。同様に、そのように関連付けされた任意の２つのコンポーネントは、所望の機能を実現するために、互いに「動作可能に接続」または「動作可能に結合」されていると見なすこともでき、そのように関連付け可能な任意の２つのコンポーネントは、所望の機能を実現するために、互いに「動作可能に結合できる」と見なすこともできる。動作可能に結合できる場合の具体例には、物理的にかみ合わせ可能な、および／もしくは物理的に相互作用するコンポーネント、ならびに／またはワイヤレスに相互作用可能な、および／もしくはワイヤレスに相互作用するコンポーネント、ならびに／または論理的に相互作用する、および／もしくは論理的に相互作用可能なコンポーネントが含まれるが、それらに限定されない。

本明細書における実質的にすべての複数形および／または単数形の用語の使用に対して、当業者は、状況および／または用途に適切なように、複数形から単数形に、および／または単数形から複数形に変換することができる。さまざまな単数形／複数形の置き換えは、理解しやすいように、本明細書で明確に説明することができる。

通常、本明細書において、特に添付の特許請求の範囲（たとえば、添付の特許請求の範囲の本体部）において使用される用語は、全体を通じて「オープンな（ｏｐｅｎ）」用語として意図されていることが、当業者には理解されよう（たとえば、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」と解釈されるべきであり、用語「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、「少なくとも有する（ｈａｖｉｎｇ ａｔ ｌｅａｓｔ）」と解釈されるべきであり、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｂｕｔ ｉｓ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」と解釈されるべきである、など）。導入される請求項で具体的な数の記載が意図される場合、そのような意図は、当該請求項において明示的に記載されることになり、そのような記載がない場合、そのような意図は存在しないことが、当業者にはさらに理解されよう。たとえば、理解の一助として、添付の特許請求の範囲は、導入句「少なくとも１つの（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」および「１つまたは複数の（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ）」を使用して請求項の記載を導くことを含む場合がある。しかし、そのような句の使用は、同一の請求項が、導入句「１つまたは複数の」または「少なくとも１つの」および「ａ」または「ａｎ」などの不定冠詞を含む場合であっても、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」による請求項の記載の導入が、そのように導入される請求項の記載を含む任意の特定の請求項を、単に１つのそのような記載を含む実装形態に限定する、ということを示唆していると解釈されるべきではない（たとえば、「ａ」および／または「ａｎ」は、通常、「少なくとも１つの」または「１つまたは複数の」を意味すると解釈されるべきである）。同じことが、請求項の記載を導入するのに使用される定冠詞の使用にも当てはまる。また、導入される請求項の記載で具体的な数が明示的に記載されている場合でも、そのような記載は、通常、少なくとも記載された数を意味すると解釈されるべきであることが、当業者には理解されよう（たとえば、他の修飾語なしでの「２つの記載（ｔｗｏ ｒｅｃｉｔａｔｉｏｎｓ）」の単なる記載は、通常、少なくとも２つの記載、または２つ以上の記載を意味する）。さらに、「Ａ、ＢおよびＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（たとえば、「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない）。「Ａ、Ｂ、またはＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（たとえば、「Ａ、Ｂ、またはＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない）。２つ以上の代替用語を提示する事実上いかなる離接する語および／または句も、明細書、特許請求の範囲、または図面のどこにあっても、当該用語の一方（ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｒｍｓ）、当該用語のいずれか（ｅｉｔｈｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｒｍｓ）、または両方の用語（ｂｏｔｈ ｔｅｒｍｓ）を含む可能性を企図すると理解されるべきであることが、当業者にはさらに理解されよう。たとえば、句「ＡまたはＢ」は、「Ａ」または「Ｂ」あるいは「ＡおよびＢ」の可能性を含むことが理解されよう。

用語「最適化する（ｏｐｔｉｍｉｚｅ）」は、最大化および／または最小化を含みうることも理解されるべきである。本明細書で使用される、用語「最小化（ｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎ）」および／または同様なものは、大域的最小、局所的最小、ほぼ大域的最小、および／またはほぼ局所的最小を含みうる。同様に、本明細書で使用される、用語「最大化（ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ）」および／または同様なものは、大域的最大、局所的最大、ほぼ大域的最大、および／またはほぼ局所的最大を含みうることも理解されるべきである。

「ある実装形態（ａｎ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ）」、「一実装形態（ｏｎｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ）」、「いくつかの実装形態（ｓｏｍｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｓ）」、または「他の実装形態（ｏｔｈｅｒ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｓ）」に対する参照は、１つまたは複数の実装形態に関連して述べる特定の特徴、構造、特性が、必ずしも全ての実装形態ではないが、少なくともいくつかの実装形態に含まれうることを意味しうる。先行する説明における「ある実装形態（ａｎ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ）」、「一実装形態（ｏｎｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ）」、または「いくつかの実装形態（ｓｏｍｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｓ）」の種々の出現は、必ずしも全てが同じ実装形態を指しているわけではない。

いくつかの例示的な技法が、種々の方法およびシステムを使用して本明細書で述べられ示されたが、特許請求される主題から逸脱することなく、種々の他の変更が行われ、また、等価物に置換されうることが当業者によって理解されるべきである。さらに、本明細書で述べる中心概念から逸脱することなく、特許請求される主題の教示に従って、多くの変更が、特定の状況に適合するように行われうる。したがって、特許請求される主題は、開示された特定の例に限定されるのではなく、こうした特許請求される主題はまた、添付特許請求の範囲および特許請求の範囲の均等物の範囲内に入る全ての実装形態を含みうることが意図される。

Claims (6)

1. 複数のウルトラキャパシタセルであって、それぞれのウルトラキャパシタセルが集電体を含む、複数のウルトラキャパシタセルを備え、
   前記集電体は、相変化材料を含むウルトラキャパシタバンクであって、
   それぞれのウルトラキャパシタセルは、セパレータを備え、
   前記ウルトラキャパシタバンクは、前記複数のウルトラキャパシタセルの少なくとも一部分に隣接する支持構造を更に備え、
   前記セパレータ、又は前記支持構造の少なくとも１つは、相変化材料を含み、
   前記セパレータは、誘電体膜に隣接する相変化金属合金メッシュを備える、ウルトラキャパシタバンク。
2. 相変化材料は、相変化金属合金を含む、請求項１に記載のウルトラキャパシタバンク。
3. 前記相変化金属合金は、Ａｇ−Ｃｄ合金（４４／４９ａｔ％Ｃｄ）、Ａｕ−Ｃｄ合金（４６．５／５０ａｔ％Ｃｄ）、Ａｕ−Ｃｄ合金（４６．５／５０ａｔ％Ｃｄ）、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ合金（１４／１４．５ｗｔ％Ａｌおよび３／４．５ｗｔ％Ｎｉ）、Ｃｕ−Ｓｎ合金（約１５ａｔ％Ｓｎ）、Ｃｕ−Ｚｎ合金（３８．５／４１．５ｗｔ％Ｚｎ）、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｘ合金（Ｘ＝Ｓｉ、Ａｌ、Ｓｎ）、Ｆｅ−Ｐｔ合金（約２５ａｔ％Ｐｔ）、Ｍｎ−Ｃｕ合金（５／３５ａｔ％Ｃｕ）、Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ合金、Ｐｔ合金、Ｃｏ−Ｎｉ−Ａｌ合金、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｇａ合金、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｇａ合金、Ｔｉ−Ｐｄ合金、または、Ｎｉ−Ｔｉ合金（約５５％Ｎｉ）の少なくとも１つを含む、請求項２に記載のウルトラキャパシタバンク。
4. 前記支持構造は、前記複数のウルトラキャパシタセルを実質的に囲む、請求項１に記載のウルトラキャパシタバンク。
5. 前記支持構造に隣接するヒートシンク構造を更に備える、請求項１に記載のウルトラキャパシタバンク。
6. 前記複数のウルトラキャパシタセルは、直列方式又は並列方式の一方で共に電気結合された複数のウルトラキャパシタセルを備える、請求項１に記載のウルトラキャパシタバンク。

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