JP7049066B2 - 高温エネルギー貯蔵デバイス - Google Patents
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Description
I=C*dV/dt
式中、Iは充電電流を表し、Cはキャパシタンスを表し、dV/dtは、理想的なキャパシタ電圧Vの時間導関数を表す。理想的なキャパシタは、とりわけ、内部抵抗がゼロであり且つキャパシタンスが電圧に依存しないものである。充電電流Iが一定である場合、電圧Vは時間に対して線形(または直線的)であり、従って、dV/dtは、その直線の傾きとして又はΔV/ΔTとして計算されてよい。尤も、この方法は一般に概算であり、キャパシタの等価直列抵抗(ESR降下)によってもたらされる電圧差は、キャパシタンスの計算または測定において考慮されるべきである。等価直列抵抗(ESR)は一般に、キャパシタ内の散逸的な影響または他の影響の集中素子近似値であってよい。キャパシタの挙動はしばしば、ESRと等しい抵抗値を有する抵抗器と直列に配置される理想的キャパシタを含む回路モデルから導かれる。一般に、これにより、実際のキャパシタの挙動の良好な概算が得られる。
V=I*R
式中、Iは効果的にESRを通過する電流を表し、RはESRの抵抗値を表し、VはESR(ESR降下)によりもたらされる電圧差を表す。ESRは一般に、ウルトラキャパシタ内の散逸的な影響または他の影響の集中素子近似値であってよい。ウルトラキャパシタの挙動はしばしば、ESRと等しい抵抗値を有する抵抗器と直列に配置される理想的なキャパシタを含む回路モデルから算出される。一般に、これにより、実際のキャパシタの挙動の良好な概算が得られる。
本願発明は以下の態様を含む。
(態様1)
密封されたハウジング内のエネルギー貯蔵セルおよび電解質を含むウルトラキャパシタであって、セルは正接触子および負接触子と電気的に連結され、ウルトラキャパシタは、約80℃~210℃の温度範囲内の温度で作動するように構成される、ウルトラキャパシタ。
(態様2)
温度範囲が約90℃~約210℃である、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様3)
温度範囲が約80℃~約150℃である、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様4)
ウルトラキャパシタが前記温度範囲内の部分範囲において作動可能であり、部分範囲が約10℃である、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様5)
エネルギー貯蔵セルが正極および負極を含む、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様6)
電極の少なくとも一方が炭素質エネルギー貯蔵媒体を含む、態様5に記載のウルトラキャパシタ。
(態様7)
炭素質エネルギー貯蔵媒体がカーボンナノチューブを含む、態様6に記載のウルトラキャパシタ。
(態様8)
炭素質エネルギー貯蔵媒体が、活性炭、炭素繊維、レーヨン、グラフェン、エアロゲル、炭素布およびカーボンナノチューブの複数の形態の少なくとも1つを含む、態様6に記載のウルトラキャパシタ。
(態様9)
各々の電極が集電体を含む、態様5に記載のウルトラキャパシタ。
(態様10)
電解質が精製されて不純物の含有量が低減された、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様11)
電解質中のハロゲン化物イオンの含有量が約1000ppm未満である、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様12)
電解質中のハロゲン化物イオンの含有量が約500ppm未満である、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様13)
電解質中のハロゲン化物イオンの含有量が約100ppm未満である、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様14)
電解質中のハロゲン化物イオンの含有量が約50ppm未満である、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様15)
ハロゲン化物イオンが塩化物、臭化物、フッ化物およびヨウ化物の少なくとも1つを含む、態様11に記載のウルトラキャパシタ。
(態様16)
電解質中の金属種の総濃度が約1000ppm未満である、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様17)
金属種が、Br、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mo、Na、Ni、Pb、Zn、前記のいずれかの合金ならびに前記のいずれかの酸化物の少なくとも1つを含む、態様16に記載のウルトラキャパシタ。
(態様18)
電解質中の不純物の総濃度が約1000ppm未満である、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様19)
不純物が、ブロモエタン、クロロエタン、1-ブロモブタン、1-クロロブタン、1-メチルイミダゾール、酢酸エチルおよび塩化メチレンの少なくとも1つを含む、態様18に記載のウルトラキャパシタ。
(態様20)
電解質中の総含水量が約500ppm未満である、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様21)
電解質中の総含水量が約100ppm未満である、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様22)
電解質中の総含水量が約50ppm未満である、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様23)
電解質中の総含水量が約20ppmである、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様24)
電解質のカチオンが、1-(3-シアノプロピル)-3-メチルイミダゾリウム、1,2-ジメチル-3-プロピルイミダゾリウム、1,3-ビス(3-シアノプロピル)イミダゾリウム、1,3-ジエトキシイミダゾリウム、1-ブチル-1-メチルピペリジニウム、1-ブチル-2,3-ジメチルイミダゾリウム、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウム、1-ブチル-4-メチルピリジニウム、1-ブチルピリジニウム、1-デシル-3-メチルイミダゾリウム、1-エチル-3-メチルイミダゾリウムおよび3-メチル-1-プロピルピリジニウムを含む群から選択される、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様25)
電解質のカチオンが、アンモニウム、イミダゾリウム、オキサゾリウム、ホスホニウム、ピペリジニウム、ピラジニウム、ピラジニウム、ピリダジニウム、ピリジニウム、ピリミジニウム、ピロリジニウム、スルホニウム、チアゾリウム、トリアゾリウム、グアニジウム、イソキノリニウム、ベンゾトリアゾリウム、ビオロゲン型および官能性イミダゾリウムカチオンを含む群から選択される、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様26)
カチオンの少なくとも1つの分岐基(Rx)が、アルキル、ヘテロアルキル、アルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、ヘテロアルキニル、ハロ、アミノ、ニトロ、シアノ、ヒドロキシル、サルフェート、スルホナートおよびカルボニル基を含む群から選択される、態様25に記載のウルトラキャパシタ。
(態様27)
アルキルが、飽和脂肪族基、直鎖アルキル基、分枝鎖アルキル基、シクロアルキル(脂環式)基、アルキル置換シクロアルキル基およびシクロアルキル置換アルキル基を含む群から選択される、態様26に記載のウルトラキャパシタ。
(態様28)
アルキルが、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、エチルヘキシル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチルおよびシクロヘキシルを含む群から選択される、態様26に記載のウルトラキャパシタ。
(態様29)
ヘテロアルキルが、少なくとも1つのヘテロ原子を含むアルキル基を含む、態様26に記載のウルトラキャパシタ。
(態様30)
ヘテロ原子が、酸素、窒素および硫黄を含む群から選択される、態様29に記載のウルトラキャパシタ。
(態様31)
アルキル基およびアルキニル基が脂肪族基を含む、態様26に記載のウルトラキャパシタ。
(態様32)
脂肪族基が、2重結合および3重結合の少なくとも一方を含む、態様26に記載のウルトラキャパシタ。
(態様33)
電解質のアニオンが、-F-、-Cl-、-Br-、-I-、-OCH3 -、-CN-、-SCN-、-C2H3O2 -、-ClO-、-ClO2 -、-ClO3 -、-ClO4 -、-NCO-、-NCS-、-NCSe-、-NCN-、-OCH(CH3)2 -、-CH2OCH3 -、-COOH-、-OH-、-SOCH3 -、-SO2CH3 -、-SOCH3 -、-SO2CF3 -、-SO3H-、-SO3CF3 -、-O(CF3)2C2(CF3)2O-、-CF3 -、-CHF2 -、-CH2F-、-CH3 -、-NO3 -、-NO2 -、-SO3 -、-SO4 2-、-SF5 -、-CB11H12 -、-CB11H6Cl6 -、-CH3CB11H11 -および-C2H5CB11H11 -を含む群から選択される、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様34)
電解質のアニオンが、A-PO4 -、-A-SO2 -、A-SO3 -、-A-SO3H-、-A-COO-、-A-CO-を含む群から選択され、Aは、フェニル基、置換フェニル、アルキル基、置換アルキル基、負に帯電したラジカルアルカン、ハロゲン化アルカンおよびエーテルの1つである、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様35)
電解質のアニオンが、各々の数の置換基と結合した基礎構造を含む、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様36)
基礎構造が、N、O、CO、SO、Be、C、Mg、Ca、Ba、Ra、Au、B、Al、Ga、Th、In、P、S、Sb、As、N、Bi、NbおよびSbの1つを含む、態様35に記載のウルトラキャパシタ。
(態様37)
各々の数の置換基が少なくとも2つである、態様35に記載のウルトラキャパシタ。
(態様38)
置換基が多種多様および反復性の一方である、態様37に記載のウルトラキャパシタ。
(態様39)
電解質のアニオンが、基礎構造(Y2)と、それに結合された2つの置換基(α2)とを含む、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様40)
電解質のアニオンが基礎構造(Y2)および2つの置換基(α2)を含み、基礎構造(Y2)は、N、O、COおよびSOからなる群から選択され、2つの置換基(α2)の各々は、-F-、-Cl-、-Br-、-I-、-OCH3 -、-CN-、-SCN-、-C2H3O2 -、-ClO-、-ClO2 -、-ClO3 -、-ClO4 -、-NCO-、-NCS-、-NCSe-、-NCN-、-OCH(CH3)2 -、-CH2OCH3 -、-COOH-、-OH-、-SOCH3 -、-SO2CH3 -、-SOCH3 -、-SO2CF3 -、-SO3H-、-SO3CF3 -、-O(CF3)2C2(CF3)2O-、-CF3 -、-CHF2 -、-CH2F-、-CH3 -、-NO3 -、-NO2 -、-SO3 -、-SO4 2-、-SF5 -、-CB11H12 -、-CB11H6Cl6 -、-CH3CB11H11 -および-C2H5CB11H11 -およびA-PO4 -、-A-SO2 -、A-SO3 -、-A-SO3H-、-A-COO-、-A-CO-からなる群から選択され、Aは、フェニル基、置換フェニル、アルキル基、置換アルキル基、負に帯電したラジカルアルカン、ハロゲン化アルカンおよびエーテルの1つである、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様41)
電解質のアニオンが、基礎構造(Y3)と、それに結合された3つの置換基(α3)とを含む、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様42)
電解質のアニオンが基礎構造(Y3)および3つの置換基(α3)を含み、基礎構造(Y3)は、Be、C、N、O、Mg、Ca、Ba、Ra、Auからなる群から選択され、3つの置換基(α3)の各々は、-F-、-Cl-、-Br-、-I-、-OCH3 -、-CN-、-SCN-、-C2H3O2 -、-ClO-、-ClO2 -、-ClO3 -、-ClO4 -、-NCO-、-NCS-、-NCSe-、-NCN-、-OCH(CH3)2 -、-CH2OCH3 -、-COOH-、-OH-、-SOCH3 -、-SO2CH3 -、-SOCH3 -、-SO2CF3 -、-SO3H-、-SO3CF3 -、-O(CF3)2C2(CF3)2O-、-CF3 -、-CHF2 -、-CH2F-、-CH3 -、-NO3 -、-NO2 -、-SO3 -、-SO4 2-、-SF5 -、-CB11H12 -、-CB11H6Cl6 -、-CH3CB11H11 -および-C2H5CB11H11 -およびA-PO4 -、-A-SO2 -、A-SO3 -、-A-SO3H-、-A-COO-、-A-CO-からなる群から選択され、Aは、フェニル基、置換フェニル、アルキル基、置換アルキル基、負に帯電したラジカルアルカン、ハロゲン化アルカンおよびエーテルの1つである、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様43)
電解質のアニオンが、基礎構造(Y4)と、それに結合された4つの置換基(α4)とを含む、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様44)
電解質のアニオンが基礎構造(Y4)および4つの置換基(α4)を含み、基礎構造(Y4)は、B、Al、Ga、Th、In、Pからなる群から選択され、4つの置換基(α4)の各々は、-F-、-Cl-、-Br-、-I-、-OCH3 -、-CN-、-SCN-、-C2H3O2 -、-ClO-、-ClO2 -、-ClO3 -、-ClO4 -、-NCO-、-NCS-、-NCSe-、-NCN-、-OCH(CH3)2 -、-CH2OCH3 -、-COOH-、-OH-、-SOCH3 -、-SO2CH3 -、-SOCH3 -、-SO2CF3 -、-SO3H-、-SO3CF3 -、-O(CF3)2C2(CF3)2O-、-CF3 -、-CHF2 -、-CH2F-、-CH3 -、-NO3 -、-NO2 -、-SO3 -、-SO4 2-、-SF5 -、-CB11H12 -、-CB11H6Cl6 -、-CH3CB11H11 -および-C2H5CB11H11 -およびA-PO4 -、-A-SO2 -、A-SO3 -、-A-SO3H-、-A-COO-、-A-CO-からなる群から選択され、Aは、フェニル基、置換フェニル、アルキル基、置換アルキル基、負に帯電したラジカルアルカン、ハロゲン化アルカンおよびエーテルの1つである、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様45)
電解質のアニオンが、基礎構造(Y6)と、それに結合された6つの置換基(α6)とを含む、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様46)
電解質のアニオンが基礎構造(Y6)および6つの置換基(α6)を含み、基礎構造(Y6)は、P、S、Sb、As、N、Bi、Nb、Sbからなる群から選択され、6つの置換基(α6)の各々は、-F-、-Cl-、-Br-、-I-、-OCH3 -、-CN-、-SCN-、-C2H3O2 -、-ClO-、-ClO2 -、-ClO3 -、-ClO4 -、-NCO-、-NCS-、-NCSe-、-NCN-、-OCH(CH3)2 -、-CH2OCH3 -、-COOH-、-OH-、-SOCH3 -、-SO2CH3 -、-SOCH3 -、-SO2CF3 -、-SO3H-、-SO3CF3 -、-O(CF3)2C2(CF3)2O-、-CF3 -、-CHF2 -、-CH2F-、-CH3 -、-NO3 -、-NO2 -、-SO3 -、-SO4 2-、-SF5 -、-CB11H12 -、-CB11H6Cl6 -、-CH3CB11H11 -および-C2H5CB11H11 -およびA-PO4 -、-A-SO2 -、A-SO3 -、-A-SO3H-、-A-COO-、-A-CO-からなる群から選択され、Aは、フェニル基、置換フェニル、アルキル基、置換アルキル基、負に帯電したラジカルアルカン、ハロゲン化アルカンおよびエーテルの1つである、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様47)
電解質が溶媒を含む、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様48)
溶媒が、アセトニトリル、アミド、ベンゾニトリル、ブチロラクトン、環状エーテル、ジブチルカーボナート、ジエチルカーボナート、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、ジメチルカーボナート、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホン、ジオキサン、ジオキソラン、ギ酸エチル、エチレンカーボナート、エチルメチルカーボナート、ラクトン、直鎖状(linear)エーテル、ギ酸メチル、メチルプロピオナート、メチルテトラヒドロフラン、ニトリル、ニトロベンゼン、ニトロメタン、n-メチルピロリドン、プロピレンカーボナート、スルホラン、スルホン、テトラヒドロフラン、テトラメチレンスルホン、チオフェン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、炭酸エステル、γ-ブチロラクトン、ニトリルおよびトリシアノヘキサンの少なくとも1つを含む、態様47に記載のウルトラキャパシタ。
(態様49)
ハウジングが、その内面のかなりの部分の上に配置される障壁を含む、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様50)
障壁が、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、パーフルオロアルコキシ(PFA)、フッ素化エチレンプロピレン(FEP)、エチレンテトラフルオロエチレン(ETFE)の少なくとも1つを含む、態様49に記載のウルトラキャパシタ。
(態様51)
障壁がセラミック材料を含む、態様49に記載のウルトラキャパシタ。
(態様52)
障壁が、耐食性、所望の誘電特性および低い電気化学的反応性を示す材料を含む、態様49に記載のウルトラキャパシタ。
(態様53)
障壁が、材料の多層を含む、態様49に記載のウルトラキャパシタ。
(態様54)
ハウジングが多層材料を含む、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様55)
多層材料が、第2の材料の上に被膜された第1の材料を含む、態様54に記載のウルトラキャパシタ。
(態様56)
多層材料が、スチール、タンタルおよびアルミニウムの少なくとも1つを含む、態様54に記載のウルトラキャパシタ。
(態様57)
ハウジングが少なくとも1つの半球状のシールを含む、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様58)
ハウジングが少なくとも1つのガラス-金属シールを含む、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様59)
ガラス-金属シールのピンが接触子の1つを提供する、態様58に記載のウルトラキャパシタ。
(態様60)
ガラス-金属シールが、鉄-ニッケル-コバルト合金、ニッケル鉄合金、タンタル、モリブデン、ニオブ、タングステン、ステンレスの形態およびチタンの1つを含むフィードスルーを含む、態様58に記載のウルトラキャパシタ。
(態様61)
ガラス-金属シールが、ニッケル、モリブデン、クロム、コバルト、鉄、銅、マンガン、チタン、ジルコニウム、アルミニウム、炭素、およびタングステンならびにそれらの合金の少なくとも1つを含むボディ(または本体)を含む、態様58に記載のウルトラキャパシタ。
(態様62)
エネルギー貯蔵セルが、正極と負極との間の電気的離隔を与えるセパレータを含む、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様63)
セパレータが、ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、酸化アルミニウム(Al2O3)、ガラス繊維およびガラス繊維強化プラスチックの1つを含む、態様62に記載のウルトラキャパシタ。
(態様64)
セパレータが実質的に水分を含まない、態様63に記載のウルトラキャパシタ。
(態様65)
セパレータが実質的に疎水性である、態様63に記載のウルトラキャパシタ。
(態様66)
気密シールが、約5.0×10-6atm-cc/秒以下の漏れ速度を示す、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様67)
気密シールが、約5.0×10-7atm-cc/秒以下の漏れ速度を示す、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様68)
気密シールが、約5.0×10-8atm-cc/秒以下の漏れ速度を示す、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様69)
気密シールが、約5.0×10-9atm-cc/秒以下の漏れ速度を示す、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様70)
気密シールが、約5.0×10-10atm-cc/秒以下の漏れ速度を示す、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様71)
少なくとも1つの接触子が、もう1つのウルトラキャパシタのもう1つの接触子と結合されるように構成される、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様72)
貯蔵セルが、その外側を覆って配置される包装部材を含む、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様73)
包装部材がPTFEおよびポリイミドの一方を含む、態様72に記載のウルトラキャパシタ。
(態様74)
体積漏れ電流が、前記温度範囲内で約1000mA/L未満である、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様75)
体積漏れ電流が、特定の電圧範囲にわたって約1000mA/L未満である、態様1に記載のウルトラキャパシタ。
(態様76)
ウルトラキャパシタの製造方法であって、
エネルギー貯蔵媒体を含むエネルギー貯蔵セルをハウジング内に配置すること;および
ウルトラキャパシタを、約80℃~約210℃の温度範囲内で作動するように構成すること
を含む、方法。
(態様77)
構成することが、電解質との低い化学反応性を示す、ハウジングのための内側向きの材料を選択することを含む、態様76に記載の方法。
(態様78)
ハウジングの内側のかなりの部分において内側向きの材料を含むことを更に含む、態様77に記載の方法。
(態様79)
構成することが、内側向きの材料として、アルミニウム、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、パーフルオロアルコキシ(PFA)、フッ素化エチレンプロピレン(FEP)、エチレンテトラフルオロエチレン(ETFE)およびセラミック材料の少なくとも1つを選択することを含む、態様77に記載の方法。
(態様80)
構成することが、多層材料からハウジングを形成することを含む、態様76に記載の方法。
(態様81)
多層材料からハウジングを形成することが、ハウジングの外側に溶接可能な材料を配置することを含む、態様80に記載の方法。
(態様82)
構成することが、ハウジングのキャップおよびボディの少なくとも一方を作製することを含む、態様76に記載の方法。
(態様83)
構成することが、ハウジング内に注入口を配置することを含む、態様76に記載の方法。
(態様84)
作製することが、絶縁体を含むシールと、ハウジングから絶縁された電極とをハウジング内に配置することを含む、態様82に記載の方法。
(態様85)
シールを配置することが、ガラス-金属シールを配置することを含む、態様84に記載の方法。
(態様86)
シールを配置することが、半球状のシールを配置することを含む、態様84に記載の方法。
(態様87)
ガラス-金属シールを配置することが、ガラス-金属シールをハウジングの外面に溶接することを含む、態様85に記載の方法。
(態様88)
エネルギー貯蔵セルを作製することを更に含む、態様76に記載の方法。
(態様89)
エネルギー貯蔵セルを作製することが、エネルギー貯蔵媒体を集電体に接合することにより電極を得ることを含む、態様88に記載の方法。
(態様90)
電極を得ることが、エネルギー貯蔵媒体を集電体に接合することにより作製される複数の電極構成要素を接合することを含む、態様89に記載の方法。
(態様91)
複数の電極構成要素を接合することが、接合要素を、一の電極構成要素の集電体と、もう1つの電極構成要素の集電体とに超音波接合することを含む、態様90に記載の方法。
(態様92)
エネルギー貯蔵セルを作製することが、少なくとも1つのリード線を電極に接合することを含む、態様88に記載の方法。
(態様93)
少なくとも1つのリード線を電極に接合することが、少なくとも1つの基準マークを電極の上に設けることを含む、態様92に記載の方法。
(態様94)
少なくとも1つのリード線を電極に接合することが、各リード線を各々の基準マークに配置することを含む、態様92に記載の方法。
(態様95)
少なくとも1つのリード線を接合することが、集電体からエネルギー貯蔵媒体を取り除くことを含む、態様92に記載の方法。
(態様96)
少なくとも1つのリード線を接合することが、リード線を集電体に超音波溶接することを含む、態様92に記載の方法。
(態様97)
エネルギー貯蔵セルを作製することが、少なくとも2つの電極の間にセパレータを配置することを含む、態様88に記載の方法。
(態様98)
各々の電極をセパレータと共に配列することを更に含む、態様97に記載の方法。
(態様99)
エネルギー貯蔵セルを作製することが、少なくとも2つの電極を、その間に配置されるセパレータと共に詰めることを含む、態様88に記載の方法。
(態様100)
詰めることが、貯蔵セルを巻いて、巻かれた貯蔵セルとすることを含む、態様99に記載の方法。
(態様101)
エネルギー貯蔵セルを作製することが、貯蔵セルの上に包装部材を配置することを含む、態様88に記載の方法。
(態様102)
エネルギー貯蔵セルを配置することが、複数のリード線を一緒にして端子を提供することを含む、態様76に記載の方法。
(態様103)
複数のリード線を一緒にすることが、リード線を一緒に配列して一連の配列されたリード線にし、それにより端子を形成することを含む、態様102に記載の方法。
(態様104)
一連の配列されたリード線の周りに包装部材を設けることを更に含む、態様103に記載の方法。
(態様105)
一連の配列されたリード線に折り目を設けることを更に含む、態様103に記載の方法。
(態様106)
一連の配列されたリード線を、ハウジングの接触子を連結することを更に含む、態様103に記載の方法。
(態様107)
連結することが、一連の配列されたリード線を接触子に溶接することを含む、態様103に記載の方法。
(態様108)
連結することが、一連の配列されたリード線を、ハウジングの接触子と連結するためのジャンパーおよびブリッジの一方に溶接することを含む、態様103に記載の方法。
(態様109)
ジャンパーおよびブリッジの少なくとも一方をハウジングの接触子に電気的に連結することを更に含む、態様76に記載の方法。
(態様110)
ハウジングの内側における接触子の上に絶縁性材料を実質的に配置することを更に含む、態様109に記載の方法。
(態様111)
エネルギー貯蔵セルをハウジング内に密封することを更に含む、態様76に記載の方法。
(態様112)
少なくとも1つのキャップをボディに結合してハウジングを提供することを更に含む、態様76に記載の方法。
(態様113)
キャップが、凹形キャップ、凸形キャップおよび平面形キャップの1つを含む、態様112に記載の方法。
(態様114)
結合を提供するために、ハウジングにおける多層材料の少なくとも一部を除去することを更に含む、態様112に記載の方法。
(態様115)
密封することが、ハウジングの構成要素を一緒にパルス溶接すること、レーザー溶接すること、抵抗溶接することおよびTIG溶接することの少なくとも1つを含む、態様112に記載の方法。
(態様116)
ウルトラキャパシタの製造方法であって、
エネルギー貯蔵媒体を含むエネルギー貯蔵セルをハウジング内に配置すること;および
約80℃~約210℃の温度範囲内で作動するようになっている電解質でハウジングを満たすこと
を含む、方法。
(態様117)
配置することが、電極、セパレータ、リード線、組み立てられたエネルギー貯蔵セルおよび内部の水分を低減するためのハウジングの少なくとも1つを含むウルトラキャパシタの構成要素を前処理することを更に含む、態様116に記載の方法。
(態様118)
前処理が、選択された構成要素を実質的に真空の下で約100℃~約150℃の温度範囲にわたって加熱することを含む、態様116に記載の方法。
(態様119)
前処理が、選択された構成要素を実質的に真空の下で約150℃~約300℃の温度範囲にわたって加熱することを含む、態様116に記載の方法。
(態様120)
配置することが、実質的に不活性の環境において行われる、態様116に記載の方法。
(態様121)
実質的に精製された電解質を選択することを更に含む、態様116に記載の方法。
(態様122)
実質的に精製された電解質が、ハロゲン化物イオン含有量が約1000ppm未満の電解質を含む、態様116に記載の方法。
(態様123)
実質的に精製された電解質が、ハロゲン化物イオン含有量が約500ppm未満の電解質を含む、態様116に記載の方法。
(態様124)
実質的に精製された電解質が、ハロゲン化物イオン含有量が約100ppm未満の電解質を含む、態様116に記載の方法。
(態様125)
実質的に精製された電解質が、ハロゲン化物イオン含有量が約20ppm以下の電解質を含む、態様116に記載の方法。
(態様126)
ハロゲン化物イオンが塩化物、臭化物、フッ化物およびヨウ化物の少なくとも1つを含む、態様122に記載の方法。
(態様127)
電解質中の金属種の総濃度が約1000ppm未満である、態様116に記載の方法。
(態様128)
金属種が、Br、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、K、Li、Mo、Na、Ni、Pb、Zn、前記のいずれかの合金および前記のいずれかの酸化物の少なくとも1つを含む、態様127に記載の方法。
(態様129)
電解質中の溶媒の少なくとも1つからの不純物の総濃度が、約1000ppm未満である、態様116に記載の方法。
(態様130)
不純物が、ブロモエタン、クロロエタン、1-ブロモブタン、1-クロロブタン、1-メチルイミダゾール、酢酸エチルおよび塩化メチレンの少なくとも1つを含む、態様129に記載の方法。
(態様131)
電解質中の全含水量が、約500ppm未満である、態様116に記載の方法。
(態様132)
電解質中の全含水量が、約100ppm未満である、態様116に記載の方法。
(態様133)
電解質中の全含水量が、約50ppm未満である、態様116に記載の方法。
(態様134)
電解質中の全含水量が、約20ppm未満である、態様116に記載の方法。
(態様135)
電解質のカチオンが、1-(3-シアノプロピル)-3-メチルイミダゾリウム、1,2-ジメチル-3-プロピルイミダゾリウム、1,3-ビス(3-シアノプロピル)イミダゾリウム、1,3-ジエトキシイミダゾリウム、1-ブチル-1-メチルピペリジニウム、1-ブチル-2,3-ジメチルイミダゾリウム、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウム、1-ブチル-4-メチルピリジニウム、1-ブチルピリジニウム、1-デシル-3-メチルイミダゾリウム、1-エチル-3-メチルイミダゾリウムおよび3-メチル-1-プロピルピリジニウムを含む群から選択される、態様116に記載の方法。
(態様136)
電解質のカチオンが、アンモニウム、イミダゾリウム、オキサゾリウム、ホスホニウム、ピペリジニウム、ピラジニウム、ピラジニウム、ピリダジニウム、ピリジニウム、ピリミジニウム、ピロリジニウム、スルホニウム、チアゾリウム、トリアゾリウム、グアニジウム、イソキノリニウム、ベンゾトリアゾリウム、ビオロゲン型および官能性イミダゾリウムカチオンを含む群から選択される、態様116に記載の方法。
(態様137)
カチオンの少なくとも1つの分岐基(Rx)が、アルキル、ヘテロアルキル、アルケニル、ヘテロアルケニル、アルキニル、ヘテロアルキニル、ハロ、アミノ、ニトロ、シアノ、ヒドロキシル、サルフェート、スルホナートおよびカルボニル基を含む群から選択される、態様136に記載の方法。
(態様138)
アルキルが、飽和脂肪族基、直鎖アルキル基、分枝鎖アルキル基、シクロアルキル(脂環式)基、アルキル置換シクロアルキル基およびシクロアルキル置換アルキル基を含む群から選択される、態様137に記載の方法。
(態様139)
アルキルが、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、エチルヘキシル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチルおよびシクロヘキシルを含む群から選択される、態様137に記載の方法。
(態様140)
ヘテロアルキルが、少なくとも1つのヘテロ原子を含むアルキル基を含む、態様137に記載の方法。
(態様141)
ヘテロ原子が、酸素、窒素および硫黄を含む群から選択される、態様140に記載の方法。
(態様142)
アルキル基およびアルキニル基が脂肪族基を含む、態様137に記載の方法。
(態様143)
脂肪族基が、2重結合および3重結合の少なくとも一方を含む、態様137に記載の方法。
(態様144)
電解質のアニオンが、-F-、-Cl-、-Br-、-I-、-OCH3 -、-CN-、-SCN-、-C2H3O2 -、-ClO-、-ClO2 -、-ClO3 -、-ClO4 -、-NCO-、-NCS-、-NCSe-、-NCN-、-OCH(CH3)2 -、-CH2OCH3 -、-COOH-、-OH-、-SOCH3 -、-SO2CH3 -、-SOCH3 -、-SO2CF3 -、-SO3H-、-SO3CF3 -、-O(CF3)2C2(CF3)2O-、-CF3 -、-CHF2 -、-CH2F-、-CH3 -、-NO3 -、-NO2 -、-SO3 -、-SO4 2-、-SF5 -、-CB11H12 -、-CB11H6Cl6 -、-CH3CB11H11 -および-C2H5CB11H11 -を含む群から選択される、態様116に記載の方法。
(態様145)
電解質のアニオンが、A-PO4 -、-A-SO2 -、A-SO3 -、-A-SO3H-、-A-COO-、-A-CO-を含む群から選択され、Aは、フェニル基、置換フェニル、アルキル基、置換アルキル基、負に帯電したラジカルアルカン、ハロゲン化アルカンおよびエーテルの1つである、態様116に記載の方法。
(態様146)
電解質のアニオンが、複数の基礎構造と、各々の数の置換基とを含む、態様116に記載の方法。
(態様147)
電解質が溶媒を含む、態様116に記載の方法。
(態様148)
溶媒が、アセトニトリル、アミド、ベンゾニトリル、ブチロラクトン、環状エーテル、ジブチルカーボナート、ジエチルカーボナート、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、ジメチルカーボナート、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホン、ジオキサン、ジオキソラン、ギ酸エチル、エチレンカーボナート、エチルメチルカーボナート、ラクトン、直鎖状(linear)エーテル、ギ酸メチル、メチルプロピオナート、メチルテトラヒドロフラン、ニトリル、ニトロベンゼン、ニトロメタン、n-メチルピロリドン、プロピレンカーボナート、スルホラン、スルホン、テトラヒドロフラン、テトラメチレンスルホン、チオフェン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、炭酸エステル、γ-ブチロラクトン、ニトリルおよびトリシアノヘキサンの少なくとも1つを含む、態様147に記載の方法。
(態様149)
満たすことを提供するために、注入口をハウジング内に配置することを更に含む、態様116に記載の方法。
(態様150)
満たすことが完了したら、注入口を密封することを更に含む、態様149に記載の方法。
(態様151)
密封することが、適合する材料を注入口に嵌めることを含む、態様150に記載の方法。
(態様152)
注入口に嵌められた前記材料をハウジングに溶接することを更に含む、態様151に記載の方法。
(態様153)
満たすことが、ハウジングにおける注入口の上に電解質を配置することを含む、態様116に記載の方法。
(態様154)
満たすことが、ハウジングにおける注入口において真空引きすることを含む、態様153に記載の方法。
(態様155)
真空が、約150ミリトル以下である、態様154に記載の方法。
(態様156)
真空が、約40ミリトル以下である、態様154に記載の方法。
(態様157)
満たすことが、実質的に不活性な環境において行われる、態様116に記載の方法。
(態様158)
ハウジング内のエネルギー貯蔵セルおよび電解質を含むウルトラキャパシタであって、ハウジング内の水分のレベルが約1000ppm未満である、ウルトラキャパシタ。
(態様159)
ハウジング内の水分のレベルが約500ppm未満である、態様158に記載のウルトラキャパシタ。
(態様160)
ハウジング内の水分のレベルが約350ppm未満である、態様158に記載のウルトラキャパシタ。
(態様161)
ウルトラキャパシタの電極における水分のレベルが約350ppm未満である、態様158に記載のウルトラキャパシタ。
(態様162)
ウルトラキャパシタのセパレータにおける水分のレベルが約160ppm未満である、態様158に記載のウルトラキャパシタ。
(態様163)
ウルトラキャパシタの電解質における水分のレベルが約20ppm未満である、態様158に記載のウルトラキャパシタ。
(態様164)
ウルトラキャパシタが、約1000ppm未満のハロゲン化物含有量を有する、態様158に記載のウルトラキャパシタ。
(態様165)
ウルトラキャパシタが、約500ppm未満のハロゲン化物含有量を有する、態様158に記載のウルトラキャパシタ。
(態様166)
ウルトラキャパシタが、約100ppm未満のハロゲン化物含有量を有する、態様158に記載のウルトラキャパシタ。
(態様167)
ハウジング内のエネルギー貯蔵セルおよび電解質を含むウルトラキャパシタであって、ハウジング内のハロゲン化物不純物のレベルが約1000ppm未満である、ウルトラキャパシタ。
(態様168)
ハウジング内の水分のレベルが約1000ppm未満である、態様167に記載のウルトラキャパシタ。
(態様169)
ハウジング内の水分のレベルが約500ppm未満である、態様167に記載のウルトラキャパシタ。
(態様170)
ハウジング内の水分のレベルが約350ppm未満である、態様167に記載のウルトラキャパシタ。
(態様171)
ウルトラキャパシタの電極における水分のレベルが約350ppm未満である、態様167に記載のウルトラキャパシタ。
(態様172)
ウルトラキャパシタのセパレータにおける水分のレベルが約160ppm未満である、態様167に記載のウルトラキャパシタ。
(態様173)
ウルトラキャパシタの電解質における水分のレベルが約20ppm未満である、態様167に記載のウルトラキャパシタ。
(態様174)
平均塩化物(Cl-)含有量が約500ppm未満である、態様167に記載のウルトラキャパシタ。
(態様175)
平均フッ化物(F-)含有量が約500ppm未満である、態様167に記載のウルトラキャパシタ。
(態様176)
ウルトラキャパシタ内の汚染物質のキャラクタリゼーション方法であって、
ウルトラキャパシタのハウジングを破壊してハウジングの内容物にアクセスすること;
内容物をサンプリングすること;および
サンプルを分析すること
を含む、方法。
(態様177)
破壊することが、ドリルでハウジングに穴をあけること及びハウジングを切断することの少なくとも一方を含む、態様176に記載の方法。
(態様178)
破壊することが、実質的に汚染物質のない実質的に不活性な環境において行われる、態様176に記載の方法。
(態様179)
内容物が、電解質、電極、セパレータおよびハウジングの内面の少なくとも1つを含む、態様176に記載の方法。
(態様180)
サンプリングが、ウルトラキャパシタ内から電解質を吸い出すことを含む、態様176に記載の方法。
(態様181)
サンプリングが、既知の濃度の不純物を含む電解質をウルトラキャパシタに加えることを含む、態様176に記載の方法。
(態様182)
サンプリングが、分析のために過剰な電解質を取り出すことを更に含む、態様190に記載の方法。
(態様183)
サンプリングが、電極、セパレータおよびハウジングの内面の少なくとも1つのアリコートを取得することを含む、態様176に記載の方法。
(態様184)
分析することが、原子吸光分析法(AAS)、誘導結合プラズマ質量分析法(ICPMS)、イオンクロマトグラフィ(IC)、蛍光X線(XRF)、熱分解、ラマン分光法およびイオン選択電極(ISE)の使用による方法の少なくとも1つを行うことを含む、態様176に記載の方法。
(態様185)
内容物を分析することが、内容物を秤量すること、および総重量の百分率を確認することを更に含む、態様176に記載の方法。
(態様186)
約100℃~約150℃の範囲で実質的に一定の温度で保持される間、約10mA/cc未満の体積漏れ電流を示す、ウルトラキャパシタ。
(態様187)
体積漏れ電流が約1mA/cc未満である、態様186に記載のウルトラキャパシタ。
(態様188)
約0.0001mA/ccより大きい体積漏れ電流を更に示す、態様186に記載のウルトラキャパシタ。
(態様189)
約6F/cc~約1mF/ccの体積キャパシタンスを更に示す、態様186に記載のウルトラキャパシタ。
(態様190)
約10F/cc~約5F/ccの体積キャパシタンスを更に示す、態様186に記載のウルトラキャパシタ。
(態様191)
約50F/cc~約8F/ccの体積キャパシタンスを更に示す、態様186に記載のウルトラキャパシタ。
(態様192)
約20mΩ・cc~200mΩ・ccの体積ESRを更に示す、態様186に記載のウルトラキャパシタ。
(態様193)
約150mΩ・cc~2Ω・ccの体積ESRを更に示す、態様186に記載のウルトラキャパシタ。
(態様194)
約1.5Ω・cc~200Ω・ccの体積ESRを更に示す、態様186に記載のウルトラキャパシタ。
(態様195)
約150Ω・cc~2000Ω・ccの体積ESRを更に示す、態様186に記載のウルトラキャパシタ。
(態様196)
少なくとも20時間一定電圧に保持される間、約60%未満のキャパシタンスの低下を更に示す、態様186に記載のウルトラキャパシタ。
(態様197)
少なくとも20時間一定電圧に保持される間、約300%未満のESRの増加を更に示す、態様186に記載のウルトラキャパシタ。
(態様198)
ウルトラキャパシタの電極において約1000ppm未満の含水量を有する、態様186に記載のウルトラキャパシタ。
(態様199)
ウルトラキャパシタの電極において約500ppm未満の含水量を有する、態様186に記載のウルトラキャパシタ。
(態様200)
ウルトラキャパシタのセパレータにおいて約1000ppm未満の含水量を有する、態様186に記載のウルトラキャパシタ。
(態様201)
ウルトラキャパシタのセパレータにおいて約500ppm未満の含水量を有する、態様186に記載のウルトラキャパシタ。
(態様202)
ウルトラキャパシタの電解質において約500ppm未満の含水量を有する、態様186に記載のウルトラキャパシタ。
(態様203)
密封されたハウジングを含む、態様186に記載のウルトラキャパシタ。
(態様204)
密封が、約10-5(標準He cc/s)~約10-9(標準He cc/s)のHeの漏れ速度(標準He cc/s)を示す、態様203に記載のウルトラキャパシタ。
(態様205)
密封が、約10-7(標準He cc/s)~約10-10(標準He cc/s)のHeの漏れ速度(標準He cc/s)を示す、態様203に記載のウルトラキャパシタ。
(態様206)
ウルトラキャパシタの電極、電解質およびセパレータの1つにおける塩化物含有量が、約300ppm未満である、態様186に記載のウルトラキャパシタ。
(態様207)
ウルトラキャパシタのハウジングに配置されるガラス-金属シールを含む、態様186に記載のウルトラキャパシタ。
(態様208)
約140℃~180℃の温度範囲内で実質的に一定の温度に保持される間、約10mA/cc未満の体積漏れ電流を示す、ウルトラキャパシタ。
(態様209)
体積漏れ電流が約1mA/cc未満である、態様208に記載のウルトラキャパシタ。
(態様210)
約0.001mA/ccより大きい体積漏れ電流を更に示す、態様208に記載のウルトラキャパシタ。
(態様211)
約6F/cc~約1mF/ccの体積キャパシタンスを更に示す、態様208に記載のウルトラキャパシタ。
(態様212)
約10F/cc~約5F/ccの体積キャパシタンスを更に示す、態様208に記載のウルトラキャパシタ。
(態様213)
約50F/cc~約8F/ccの体積キャパシタンスを更に示す、態様208に記載のウルトラキャパシタ。
(態様214)
約20mΩ・cc~約200mΩ・ccの体積ESRを更に示す、態様208に記載のウルトラキャパシタ。
(態様215)
約150mΩ・cc~約2Ω・ccの体積ESRを更に示す、態様208に記載のウルトラキャパシタ。
(態様216)
約1.50Ω・cc~約200Ω・ccの体積ESRを更に示す、態様208に記載のウルトラキャパシタ。
(態様217)
約150Ω・cc~約2000Ω・ccの体積ESRを更に示す、態様208に記載のウルトラキャパシタ。
(態様218)
少なくとも20時間一定電圧に保持される間、約60%未満のキャパシタンスの低下を更に示す、態様208に記載のウルトラキャパシタ。
(態様219)
少なくとも20時間一定電圧に保持される間、約300%未満のESRの増加を更に示す、態様208に記載のウルトラキャパシタ。
(態様220)
ウルトラキャパシタの電極において約1000ppm未満の含水量を有する、態様208に記載のウルトラキャパシタ。
(態様221)
ウルトラキャパシタの電極において約500ppm未満の含水量を有する、態様208に記載のウルトラキャパシタ。
(態様222)
ウルトラキャパシタのセパレータにおいて約1000ppm未満の含水量を有する、態様208に記載のウルトラキャパシタ。
(態様223)
ウルトラキャパシタのセパレータにおいて約500ppm未満の含水量を有する、態様208に記載のウルトラキャパシタ。
(態様224)
ウルトラキャパシタの電解質において約500ppm未満の含水量を有する、態様208に記載のウルトラキャパシタ。
(態様225)
密封されたハウジングを含む、態様208に記載のウルトラキャパシタ。
(態様226)
密封が、約10-5(標準He cc/s)~約10-9(標準He cc/s)のHeの漏れ速度(標準He cc/s)を示す、態様225に記載のウルトラキャパシタ。
(態様227)
密封が、約10-7(標準He cc/s)~約10-10(標準He cc/s)のHeの漏れ速度(標準He cc/s)を示す、態様225に記載のウルトラキャパシタ。
(態様228)
ウルトラキャパシタの電極、電解質およびセパレータの1つにおける塩化物含有量が、約300ppm未満である、態様208に記載のウルトラキャパシタ。
(態様229)
ウルトラキャパシタのハウジングに配置されるガラス-金属シールを含む、態様208に記載のウルトラキャパシタ。
(態様230)
約170℃~210℃の温度範囲内で実質的に一定の温度に保持される間、約10mA/cc未満の体積漏れ電流を示す、ウルトラキャパシタ。
(態様231)
体積漏れ電流が約1mA/cc未満である、態様230に記載のウルトラキャパシタ。
(態様232)
約0.001mA/ccより大きい体積漏れ電流を更に示す、態様230に記載のウルトラキャパシタ。
(態様233)
約6F/cc~約1mF/ccの体積キャパシタンスを更に示す、態様230に記載のウルトラキャパシタ。
(態様234)
約10F/cc~約5F/ccの体積キャパシタンスを更に示す、態様230に記載のウルトラキャパシタ。
(態様235)
約50F/cc~約8F/ccの体積キャパシタンスを更に示す、態様230に記載のウルトラキャパシタ。
(態様236)
約20mΩ・cc~約200mΩ・ccの体積ESRを更に示す、態様230に記載のウルトラキャパシタ。
(態様237)
約150mΩ・cc~約2Ω・ccの体積ESRを更に示す、態様230に記載のウルトラキャパシタ。
(態様238)
約1.50Ω・cc~約200Ω・ccの体積ESRを更に示す、態様230に記載のウルトラキャパシタ。
(態様239)
約150Ω・cc~約2000Ω・ccの体積ESRを更に示す、態様230に記載のウルトラキャパシタ。
(態様240)
少なくとも20時間一定電圧に保持される間、約60%未満のキャパシタンスの低下を更に示す、態様230に記載のウルトラキャパシタ。
(態様241)
少なくとも20時間一定電圧に保持される間、約300%未満のESRの増加を更に示す、態様230に記載のウルトラキャパシタ。
(態様242)
ウルトラキャパシタの電極において約1000ppm未満の含水量を有する、態様230に記載のウルトラキャパシタ。
(態様243)
ウルトラキャパシタの電極において約500ppm未満の含水量を有する、態様230に記載のウルトラキャパシタ。
(態様244)
ウルトラキャパシタのセパレータにおいて約1000ppm未満の含水量を有する、態様230に記載のウルトラキャパシタ。
(態様245)
ウルトラキャパシタのセパレータにおいて約500ppm未満の含水量を有する、態様230に記載のウルトラキャパシタ。
(態様246)
ウルトラキャパシタの電解質において約500ppm未満の含水量を有する、態様230に記載のウルトラキャパシタ。
(態様247)
密封されたハウジングを含む、態様230に記載のウルトラキャパシタ。
(態様248)
密封が、約10-5(標準He cc/s)~約10-9(標準He cc/s)のHeの漏れ速度(標準He cc/s)を示す、態様247に記載のウルトラキャパシタ。
(態様249)
密封が、約10-7(標準He cc/s)~約10-10(標準He cc/s)のHeの漏れ速度(標準He cc/s)を示す、態様247に記載のウルトラキャパシタ。
(態様250)
ウルトラキャパシタの電極、電解質およびセパレータの1つにおける塩化物含有量が、約300ppm未満である、態様230に記載のウルトラキャパシタ。
(態様251)
ウルトラキャパシタのハウジングに配置されるガラス-金属シールを含む、態様230に記載のウルトラキャパシタ。
(態様252)
高温で再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスを提供する方法であって、
約80℃~約210℃の温度範囲における周囲温度にさらされるときに0.01W/L~100kW/Lの初期ピーク電力密度および少なくとも20時間の耐久時間を示す、高温で再充電可能なエネルギー貯蔵デバイス(HTRESD)を選択すること;および
貯蔵デバイスを提供すること
を含む、方法。
(態様253)
耐久時間が、その時間にわたるピーク電力密度の約50%以下の低下によって評価され、HTRESDは、少なくとも2回充電および放電されるように構成される、態様252に記載の方法。
(態様254)
HTRESDがウルトラキャパシタである、態様252に記載の方法。
(態様255)
温度範囲が約100℃~約210℃である、態様252に記載の方法。
(態様256)
温度範囲が約125℃~約210℃である、態様252に記載の方法。
(態様257)
温度範囲が約80℃~約175℃である、態様252に記載の方法。
(態様258)
温度範囲が約100℃~約175℃である、態様252に記載の方法。
(態様259)
温度範囲が約125℃~約175℃である、態様252に記載の方法。
(態様260)
HTRESDが、約0.01W/L~約50kW/Lの初期ピーク電力密度を示す、態様252に記載の方法。
(態様261)
HTRESDが、約0.01W/L~約10kW/Lの初期ピーク電力密度を示す、態様252に記載の方法。
(態様262)
HTRESDが、約0.01W/L~約5kW/Lの初期ピーク電力密度を示す、態様252に記載の方法。
(態様263)
HTRESDが、約0.01W/L~約2kW/Lの初期ピーク電力密度を示す、態様252に記載の方法。
(態様264)
高温で再充電可能なエネルギー貯蔵デバイス(HTRESD)の使用方法であって、
HTRESDを得ること;ならびに
HTRESDが約80℃~約210℃の温度範囲内の周囲温度において作動するときに0.01W/L~150kW/Lの初期ピーク電力密度および少なくとも20時間の寿命を示すように、20時間の継続時間にわたって少なくとも2回HTRESDを二者択一的に充電および放電することによりHTRESDをサイクルさせること、およびHTRESDを横切る電圧を20時間保持することの少なくとも一方を行うこと
を含む、方法。
(態様265)
耐久性が、その時間にわたるピーク電力密度の約50%以下の低下によって評価され、HTRESDは、少なくとも2回充電および放電されるように構成される、態様264に記載の方法。
(態様266)
HTRESDがウルトラキャパシタである、態様264に記載の方法。
(態様267)
温度範囲が約100℃~約210℃である、態様264に記載の方法。
(態様268)
温度範囲が約125℃~約210℃である、態様264に記載の方法。
(態様269)
温度範囲が約80℃~約175℃である、態様264に記載の方法。
(態様270)
温度範囲が約100℃~約175℃である、態様264に記載の方法。
(態様271)
温度範囲が約125℃~約175℃である、態様264に記載の方法。
(態様272)
HTRESDが、約0.01W/L~約50kW/Lの初期ピーク電力密度を示す、態様264に記載の方法。
(態様273)
HTRESDが、約0.01W/L~約10kW/Lの初期ピーク電力密度を示す、態様264に記載の方法。
(態様274)
HTRESDが、約0.01W/L~約5kW/Lの初期ピーク電力密度を示す、態様264に記載の方法。
(態様275)
HTRESDが、約0.01W/L~約2kW/Lの初期ピーク電力密度を示す、態様264に記載の方法。
(態様276)
ウルトラキャパシタの使用方法であって、方法は、
電解質および2つの電極を含むウルトラキャパシタを得ることを含み、電極の各々は集電体と電気的に連通し且つセパレータによって他方の電極と離隔されており、
ウルトラキャパシタの充電および放電の一方が、約0.1Wh・kW/L2~約100Wh・kW/L2の範囲のピーク電力密度およびエネルギー密度の初期の組み合わせをもたらし、前記組み合わせは、数学的にはウルトラキャパシタのピーク電力密度とエネルギー密度との積であり、
ウルトラキャパシタは、約80℃~約210℃の温度範囲における周囲温度にさらされるときに少なくとも20時間の耐久時間を示し、耐久性は、その時間にわたるピーク電力密度の約50%以下の低下によって示され、ウルトラキャパシタは、少なくとも2回充電および放電されるように構成される、方法。
(態様277)
温度範囲が約80℃~約175℃である、態様276に記載の方法。
(態様278)
温度範囲が約80℃~約150℃である、態様276に記載の方法。
(態様279)
温度範囲が約80℃~約125℃である、態様276に記載の方法。
(態様280)
組み合わされた範囲が、約0.1Wh・kW/L2~約100Wh・kW/L2である、態様276に記載の方法。
(態様281)
組み合わされた範囲が、約1Wh・kW/L2~約100Wh・kW/L2である、態様276に記載の方法。
(態様282)
組み合わされた範囲が、約5Wh・kW/L2~約100Wh・kW/L2である、態様276に記載の方法。
(態様283)
組み合わされた範囲が、約10Wh・kW/L2~約100Wh・kW/L2である、態様276に記載の方法。
(態様284)
組み合わされた範囲が、約25Wh・kW/L2~約100Wh・kW/L2である、態様276に記載の方法。
(態様285)
組み合わされた範囲が、約50Wh・kW/L2~約100Wh・kW/L2である、態様276に記載の方法。
(態様286)
組み合わされた範囲が、約0.1Wh・kW/L2~約50Wh・kW/L2である、態様276に記載の方法。
(態様287)
組み合わされた範囲が、約1Wh・kW/L2~約50Wh・kW/L2である、態様276に記載の方法。
(態様288)
組み合わされた範囲が、約5Wh・kW/L2~約50Wh・kW/L2である、態様276に記載の方法。
(態様289)
組み合わされた範囲が、約10Wh・kW/L2~約50Wh・kW/L2である、態様276に記載の方法。
(態様290)
組み合わされた範囲が、約25Wh・kW/L2~約50Wh・kW/L2である、態様276に記載の方法。
(態様291)
組み合わされた範囲が、約0.1Wh・kW/L2~約25Wh・kW/L2である、態様276に記載の方法。
(態様292)
組み合わされた範囲が、約1Wh・kW/L2~約25Wh・kW/L2である、態様276に記載の方法。
(態様293)
組み合わされた範囲が、約5Wh・kW/L2~約25Wh・kW/L2である、態様276に記載の方法。
(態様294)
組み合わされた範囲が、約10Wh・kW/L2~約25Wh・kW/L2である、態様276に記載の方法。
(態様295)
組み合わされた範囲が、約0.1Wh・kW/L2~約10Wh・kW/L2である、態様276に記載の方法。
(態様296)
組み合わされた範囲が、約1Wh・kW/L2~約10Wh・kW/L2である、態様276に記載の方法。
(態様297)
組み合わされた範囲が、約5Wh・kW/L2~約10Wh・kW/L2である、態様276に記載の方法。
(態様298)
組み合わされた範囲が、約0.1Wh・kW/L2~約5Wh・kW/L2である、態様276に記載の方法。
(態様299)
組み合わされた範囲が、約1Wh・kW/L2~約5Wh・kW/L2である、態様276に記載の方法。
(態様300)
組み合わされた範囲が、約0.1Wh・kW/L2~約1Wh・kW/L2である、態様276に記載の方法。
(態様301)
ウルトラキャパシタの使用方法であって、
約100℃~約150℃の範囲で実質的に一定の温度で保持される間、約10mA/cc未満の体積漏れ電流(mA/cc)を示すウルトラキャパシタを得ること;ならびに
ウルトラキャパシタが約100℃~約150℃の範囲で実質的に一定の温度で保持される間、20時間後に約300%未満のESRの増加を示すように、20時間の継続時間にわたって少なくとも2回ウルトラキャパシタを二者択一的に充電および放電することによりウルトラキャパシタをサイクルさせること、およびウルトラキャパシタを横切る電圧を20時間保持することの少なくとも一方を行うこと
を含む、方法。
(態様302)
体積漏れ電流が約1mA/cc未満である、態様301に記載の方法。
(態様303)
約0.0001mA/ccより大きい体積漏れ電流を更に示す、態様301に記載の方法。
(態様304)
約6F/cc~約1mF/ccの体積キャパシタンスを更に示す、態様301に記載の方法。
(態様305)
約10F/cc~約5F/ccの体積キャパシタンスを更に示す、態様301に記載の方法。
(態様306)
約50F/cc~約8mF/ccの体積キャパシタンスを更に示す、態様301に記載の方法。
(態様307)
約20mΩ・cc~200mΩ・ccの体積ESRを更に示す、態様301に記載の方法。
(態様308)
約150mΩ・cc~2Ω・ccの体積ESRを更に示す、態様301に記載の方法。
(態様309)
約1.5Ω・cc~200Ω・ccの体積ESRを更に示す、態様301に記載の方法。
(態様310)
約150Ω・cc~2000Ω・ccの体積ESRを更に示す、態様301に記載の方法。
(態様311)
一定電圧に保持している間、約60%未満のキャパシタンスの低下を更に示す、態様301に記載の方法。
(態様312)
ウルトラキャパシタの使用方法であって、
約140℃~約180℃の範囲の実質的に一定の温度で保持している間、約10mA/cc未満の体積漏れ電流(mA/cc)を示すウルトラキャパシタを得ること;ならびに
ウルトラキャパシタが約140℃~約180℃の範囲の実質的に一定の温度で保持している間、20時間後に約300%未満のESRの増加を示すように、20時間の継続時間にわたって少なくとも2回ウルトラキャパシタを二者択一的に充電および放電することによりウルトラキャパシタをサイクルさせること、およびウルトラキャパシタを横切る電圧を20時間保持することの少なくとも一方を行うこと
を含む、方法。
(態様313)
体積漏れ電流が約1mA/cc未満である、態様312に記載の方法。
(態様314)
約0.0001mA/ccより大きい体積漏れ電流を更に示す、態様312に記載の方法。
(態様315)
約6F/cc~約1mF/ccの体積キャパシタンスを更に示す、態様312に記載の方法。
(態様316)
約10F/cc~約5F/ccの体積キャパシタンスを更に示す、態様312に記載の方法。
(態様317)
約50F/cc~約8mF/ccの体積キャパシタンスを更に示す、態様312に記載の方法。
(態様318)
約20mΩ・cc~200mΩ・ccの体積ESRを更に示す、態様312に記載の方法。
(態様319)
約150mΩ・cc~2Ω・ccの体積ESRを更に示す、態様312に記載の方法。
(態様320)
約1.5Ω・cc~200Ω・ccの体積ESRを更に示す、態様312に記載の方法。
(態様321)
約150Ω・cc~2000Ω・ccの体積ESRを更に示す、態様312に記載の方法。
(態様322)
一定電圧に保持している間、約60%未満のキャパシタンスの低下を更に示す、態様312に記載の方法。
(態様323)
ウルトラキャパシタの使用方法であって、
約170℃~約210℃の範囲で実質的に一定の温度で保持している間、約10mA/cc未満の体積漏れ電流(mA/cc)を示すウルトラキャパシタを得ること;ならびに
ウルトラキャパシタが約170℃~約210℃の範囲で実質的に一定の温度で保持している間、20時間後に約300%未満のESRの増加を示すように、20時間の継続時間にわたって少なくとも2回HTRESDを二者択一的に充電および放電することによりウルトラキャパシタをサイクルさせること、およびHTRESDを横切る電圧を20時間保持することの少なくとも一方を行うこと
を含む、方法。
(態様324)
体積漏れ電流が約1mA/cc未満である、態様323に記載の方法。
(態様325)
約0.0001mA/ccより大きい体積漏れ電流を更に示す、態様323に記載の方法。
(態様326)
約6F/cc~約1mF/ccの体積キャパシタンスを更に示す、態様323に記載の方法。
(態様327)
約10F/cc~約5F/ccの体積キャパシタンスを更に示す、態様323に記載の方法。
(態様328)
約50F/cc~約8mF/ccの体積キャパシタンスを更に示す、態様323に記載の方法。
(態様329)
約20mΩ・cc~200mΩ・ccの体積ESRを更に示す、態様323に記載の方法。
(態様330)
約150mΩ・cc~2Ω・ccの体積ESRを更に示す、態様323に記載の方法。
(態様331)
約1.5Ω・cc~200Ω・ccの体積ESRを更に示す、態様323に記載の方法。
(態様332)
約150Ω・cc~2000Ω・ccの体積ESRを更に示す、態様323に記載の方法。
(態様333)
一定電圧に保持している間、約60%未満のキャパシタンスの低下を更に示す、態様323に記載の方法。
(態様334)
高温で再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスを提供する方法であって、
約100℃~約150℃の範囲で実質的に一定の温度で保持している間、約10mA/cc未満の体積漏れ電流(mA/cc)を示すウルトラキャパシタを得ること;ならびに
ウルトラキャパシタが約100℃~約150℃の範囲の実質的に一定の温度で保持している間、20時間後に約300%未満のESRの増加を示すように、20時間の継続時間にわたって少なくとも2回HTRESDを二者択一的に充電および放電することによりウルトラキャパシタをサイクルさせること、およびHTRESDを横切る電圧を20時間保持することの少なくとも一方を行うこと;ならびに
貯蔵デバイスを提供すること
を含む、方法。
(態様335)
体積漏れ電流が約1mA/cc未満である、態様334に記載の方法。
(態様336)
約0.0001mA/ccより大きい体積漏れ電流を更に示す、態様334に記載の方法。
(態様337)
約6F/cc~約1mF/ccの体積キャパシタンスを更に示す、態様334に記載の方法。
(態様338)
約10F/cc~約5F/ccの体積キャパシタンスを更に示す、態様334に記載の方法。
(態様339)
約50F/cc~約8mF/ccの体積キャパシタンスを更に示す、態様334に記載の方法。
(態様340)
約20mΩ・cc~200mΩ・ccの体積ESRを更に示す、態様334に記載の方法。
(態様341)
約150mΩ・cc~2Ω・ccの体積ESRを更に示す、態様334に記載の方法。
(態様342)
約1.5Ω・cc~200Ω・ccの体積ESRを更に示す、態様334に記載の方法。
(態様343)
約150Ω・cc~2000Ω・ccの体積ESRを更に示す、態様334に記載の方法。
(態様344)
一定電圧に保持している間、約60%未満のキャパシタンスの低下を更に示す、態様334に記載の方法。
(態様345)
高温で再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスを提供する方法であって、
約140℃~約180℃の範囲の実質的に一定の温度で保持している間、約10mA/cc未満の体積漏れ電流(mA/cc)を示すウルトラキャパシタを得ること;ならびに
ウルトラキャパシタが約140℃~約180℃の範囲の実質的に一定の温度で保持している間、20時間後に約300%未満のESRの増加を示すように、20時間の継続時間にわたって少なくとも2回HTRESDを二者択一的に充電および放電することによりウルトラキャパシタをサイクルさせること、およびHTRESDを横切る電圧を20時間保持することの少なくとも一方を行うこと;ならびに
貯蔵デバイスを提供すること
を含む、方法。
(態様346)
体積漏れ電流が約1mA/cc未満である、態様345に記載の方法。
(態様347)
約0.0001mA/ccより大きい体積漏れ電流を更に示す、態様345に記載の方法。
(態様348)
約6F/cc~約1mF/ccの体積キャパシタンスを更に示す、態様345に記載の方法。
(態様349)
約10F/cc~約5F/ccの体積キャパシタンスを更に示す、態様345に記載の方法。
(態様350)
約50F/cc~約8mF/ccの体積キャパシタンスを更に示す、態様345に記載の方法。
(態様351)
約20mΩ・cc~200mΩ・ccの体積ESRを更に示す、態様345に記載の方法。
(態様352)
約150mΩ・cc~2Ω・ccの体積ESRを更に示す、態様345に記載の方法。
(態様353)
約1.5Ω・cc~200Ω・ccの体積ESRを更に示す、態様345に記載の方法。
(態様354)
約150Ω・cc~2000Ω・ccの体積ESRを更に示す、態様345に記載の方法。
(態様355)
一定電圧に保持している間、約60%未満のキャパシタンスの低下を更に示す、態様345に記載の方法。
(態様356)
高温で再充電可能なエネルギー貯蔵デバイスを提供する方法であって、
約170℃~約210℃の範囲の実質的に一定の温度で保持している間、約10mA/cc未満の体積漏れ電流(mA/cc)を示すウルトラキャパシタを得ること;ならびに
ウルトラキャパシタが約170℃~約210℃の範囲の実質的に一定の温度で保持している間、20時間後に約300%未満のESRの増加を示すように、20時間の継続時間にわたって少なくとも2回HTRESDを二者択一的に充電および放電することによりウルトラキャパシタをサイクルさせること、およびHTRESDを横切る電圧を20時間保持することの少なくとも一方を行うこと;ならびに
貯蔵デバイスを提供すること
を含む、方法。
(態様357)
体積漏れ電流が約1mA/cc未満である、態様356に記載の方法。
(態様358)
約0.0001mA/ccより大きい体積漏れ電流を更に示す、態様356に記載の方法。
(態様359)
約6F/cc~約1mF/ccの体積キャパシタンスを更に示す、態様356に記載の方法。
(態様360)
約10F/cc~約5F/ccの体積キャパシタンスを更に示す、態様356に記載の方法。
(態様361)
約50F/cc~約8mF/ccの体積キャパシタンスを更に示す、態様356に記載の方法。
(態様362)
約20mΩ・cc~200mΩ・ccの体積ESRを更に示す、態様356に記載の方法。
(態様363)
約150mΩ・cc~2Ω・ccの体積ESRを更に示す、態様356に記載の方法。
(態様364)
約1.5Ω・cc~200Ω・ccの体積ESRを更に示す、態様356に記載の方法。
(態様365)
約150Ω・cc~2000Ω・ccの体積ESRを更に示す、態様356に記載の方法。
(態様366)
一定電圧に保持している間、約60%未満のキャパシタンスの低下を更に示す、態様356に記載の方法。
Claims (16)
- 正極、負極、セパレータ、および電解質を含み、密封されたハウジング内に収容されたエネルギー貯蔵セル
を含むウルトラキャパシタであって、
約100℃~150℃の温度範囲内で実質的に一定の温度に保持される間、ウルトラキャパシタの体積漏れ電流が約10mA/cc未満であり;
エネルギー貯蔵セルは、電解質で濡らされた正極および負極を含み、各々の電極は、集電体に取り付けられ、または接触し、または集電体を被覆するとともに、電解質に対して多孔性のセパレータによって互いに離隔されており、
正極および負極の少なくとも一方が炭素質エネルギー貯蔵媒体を含み;炭素質エネルギー貯蔵媒体が、配列されたカーボンナノチューブの集合体を含み;
密封されたハウジングおよびエネルギー貯蔵セルの全体にわたって、水分の総濃度が1000ppm未満に保持され、電解質中のハロゲン化物イオンの総濃度が1000ppm未満に保持され、電解質中の金属種の総濃度が1000ppm未満に保持され、溶媒および電解質前駆体からの不純物の総濃度が1000ppm未満に保持される、ウルトラキャパシタ。 - 炭素質エネルギー貯蔵媒体の含水量が約500ppm未満である、請求項1に記載のウルトラキャパシタ。
- 電解質が、カチオンおよびアニオンを含有するイオン液体を含む、請求項1に記載のウルトラキャパシタ。
- カチオンが、アンモニウムカチオン、イミダゾリウムカチオン、官能性イミダゾリウムカチオン、オキサゾリウムカチオン、ホスホニウムカチオン、ピペリジニウムカチオン、ピラジニウムカチオン、ピラゾリウムカチオン、ピリダジニウムカチオン、ピリジニウムカチオン、ピリミジニウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、スルホニウムカチオン、チアゾリウムカチオン、トリアゾリウムカチオン、グアニジウムカチオン、イソキノリニウムカチオン、ベンゾトリアゾリウムカチオン、およびビオロゲン型カチオンからなる群から選択される、請求項3に記載のウルトラキャパシタ。
- カチオンが、1-(3-シアノプロピル)-3-メチルイミダゾリウム、1,2-ジメチル-3-プロピルイミダゾリウム、1,3-ビス(3-シアノプロピル)イミダゾリウム、1,3-ジエトキシイミダゾリウム、1-エチル-3-メチルイミダゾリウム、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウム、1-デシル-3-メチルイミダゾリウム、1-ブチル-1-メチルピペリジニウム、1-ブチルピリジニウム、1-ブチル-4-メチルピリジニウム、および1-プロピル-3-メチルピリジニウムからなる群から選択される、請求項4に記載のウルトラキャパシタ。
- アニオンが、ビス(トリフルオロメタンスルホナート)イミド、トリス(トリフルオロメタンスルホナート)メチド、ジシアナミド、テトラフルオロボラート、ヘキサフルオロホスファート、トリフルオロメタンスルホナート、ビス(ペンタフルオロエタンスルホナート)イミド、チオシアナート、およびトリフルオロ(トリフルオロメチル)ボラートからなる群から選択される、請求項3に記載のウルトラキャパシタ。
- 電解質が、アセトニトリル、アミド、ベンゾニトリル、ブチロラクトン、環状エーテル、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホン、ジオキサン、ジオキソラン、ギ酸エチル、エチレンカーボナート、エチルメチルカーボナート、ジメチルカーボナート、ジエチルカーボナート、プロピレンカーボナート、ジブチルカーボナート、ラクトン、ギ酸メチル、メチルプロピオナート、メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロフラン、ニトロベンゼン、ニトロメタン、n-メチルピロリドン、スルホラン、テトラメチレンスルホン、チオフェン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、炭酸エステル、γ-ブチロラクトン、およびトリシアノヘキサンからなる群から選択される溶媒を更に含む、請求項3に記載のウルトラキャパシタ。
- 電解質の含水量が約500ppm未満である、請求項3に記載のウルトラキャパシタ。
- セパレータが、ガラス繊維、セラミック、酸化アルミニウム、およびポリマーからなる材料の群から選択される、請求項1に記載のウルトラキャパシタ。
- セパレータが、ガラス強化プラスチック、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド、およびポリエーテルエーテルケトンの少なくとも1つを含むポリマーである、請求項9に記載のウルトラキャパシタ。
- セパレータの含水量が約500ppm未満である、請求項10に記載のウルトラキャパシタ。
- 体積漏れ電流が約1mA/cc未満である、請求項1に記載のウルトラキャパシタ。
- 体積漏れ電流が約0.1mA/cc未満である、請求項1に記載のウルトラキャパシタ。
- 体積漏れ電流が約0.01mA/cc未満である、請求項1に記載のウルトラキャパシタ。
- 温度範囲が約100℃~約210℃である、請求項1~14のいずれか1項に記載のウルトラキャパシタ。
- 温度範囲が約150℃~約210℃である、請求項1~14のいずれか1項に記載のウルトラキャパシタ。
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