JPH09511362A - 改善されたエネルギー貯蔵装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 乾式部品ユニット（１０）が、複数のセル（１１０，１１２，１１４）を真の双極構成において含み、これらのセルは互いに積み重ねられ結合されて、一体的な構造の装置を提供する。各々のセル（１１４）は、予め決めた距離によって分離された２つの導電性電極（１１１Ａ，１１１Ｂ）を含む。セル（１１４）は、２つの同様な絶縁性ガスケット（１２１，１２３）も含み、これらは、互いに整列して前記電極（１１１Ａ，１１１Ｂ）間に挿入され、これらの電極を分離し、電気的に絶縁する。前記電極（１１１Ａ，１１１Ｂ）およびガスケット（１２１，１２３）を互いに結合したとき、少なくとも一つの充填間隙（１３０）が各々のセルに形成される。各々のセルは、各々の電極の一方の面上に形成された多孔性且つ導電性のコーティング層（１１９，１２０）も含む。このコーティング層（１１９）は、密接して分離された周辺部の小突起のセット（１２５）と、距離をおいて分離された中央部の小突起のセット（１２７）とを含む。これらの小突起（１２５，１２７）は、前記セルに構造上の支持を与え、前記電極間の絶縁性を増す。キャパシタのようなエネルギー貯蔵装置（１０Ａ）を、電解質を前記乾式部品ユニット（１０）の前記間隙（１３０）に加え、その後充填口を密封することによって製造する。有機溶媒中の有機ポリマを使用し、多孔性酸化金属、窒化金属または炭化金属のエッジを密封し、漏れ電流を減少または除去する。窒化金属および炭化金属の準備を、電極用途に関して特許請求した。

Description

【発明の詳細な説明】 改善されたエネルギー貯蔵装置およびその製造方法 本発明の背景 関連する明細書への参照 この出願は、１９９４年３月３０日に出願された米国特許出願第０８／２１９ ，９６５号の継続出願、１９９２年９月１８日に出願された米国特許出願第０７ ／９４７，２９４号の継続出願、１９９３年９月１日に出願された特許出願公開 明細書ＰＣＴ／ＵＳ９３／０８８０３号、および１９９５年１月２３日に出願さ れた米国特許出願第０８／３７７，１２１号の継続出願であり、参照のためこれ らの出願のすべてを本明細書に記載する。 本発明の利用分野 本発明は一般に、エネルギー貯蔵装置および、さらに特に双極２重層キャパシ タ型エネルギー貯蔵装置と、同様のものを製造する改善された方法とに関するも のである。 関連する技術の説明 エネルギー貯蔵装置 − キャパシタまたは電池のような便利で信頼性のある エネルギー貯蔵装置に関して、長年に渡り重要な研究が成されてきた。大きなエ ネルギー貯蔵キャパシタは、電池に関して一般的である。しかしながら、電池は 低い出力密度も示す。対照的に、電解コンデンサは、極めて高い出力密度と僅か なエネルギー密度とを持つ。さらに、炭素ベース電極２重層キャパシタは、大き なエネルギー密度を持つが、高い等価直列抵抗（equivalent series resistance ：ＥＳＲ）のために、低い出力容量を有する。したがって、高エネルギー密度と 高出力密度との双方を有する蓄電装置を得ることが強く望まれていた。 「J．Electrochem．Soc.，vol．138(#6)」（１９９１年６月）の１５３９ペー ジにおけるB.E．Conway による最近の論文では、電気化学エネルギー貯蔵におけ る「スーパーキャパシタ」から「電池」への移行と、種々のキャパシタ装置の能 力特性の鑑定とが論じられている。 D．Craigによる１９８５年１１月のカナダ特許明細書第１１９６６８３号では 、酸化セラミックで覆った電極と疑似キャパシタンスとを基礎とする蓄電装置の 利点について論じられている。しかしながら、この明細書を利用する試みは、電 気的な特性が一貫せず、しばしば信頼できないキャパシタが得られる結果となっ た。これらの装置は、セル当たり１．０Ｖに充電することができず、大きく満足 できない漏れ電流を有する。さらに、これらの装置は、寿命が大変短い。それに 加えて、そこに記載されているパッケージは十分なものではない。 M．MatrokaおよびR．Hackbart は、米国特許明細書第５１２１２８８号におい て、本発明に寄与しない Craig特許を基礎とする容量性電源について論じている 。無線電話用電源としたキャパシタの形状が教えられている。しかしながら、こ のキャパシタを実現する明細書は、教えられていない。 J．Kalenowsky は、米国特許明細書第５０６３３４０号において、充電均一化 回路を有する容量性電源を論じている。この回路は、マルチセルキャパシタを個 々のセルを過充電させることなく充電させる。本発明は、マルチセル積層体形態 のものを中間セルを過充電させることなく完全に充電するのに充電均一化回路を 必要としない。 H．Lee、他による「IEEE Transactions on Magnetics，Vol．25(#1)」（１９ ８９年１月）の３２４ページと、G．Bullard、他による「IEEE Transactions on Magnetics，Vol．25(#1)」（１９８９年１月）の１０２ページとにおいて、高 エネルギー酸化セラミックベース２重層キャパシタのパルス出力特性が論じられ ている。この文献において、構造の方法論を与えることなしに、種々の能力特性 が論じられている。本発明は、より信頼性のある装置を、より能率的なパッケー ジによって提供する。 炭素電極ベース２重層キャパシタは、Rightmire による米国特許明細書第３２ ８８６４１号のもとの働きを基礎として広く発達してきた。A．Yoshida、他によ る「IEEE Transactions on Components，Hybrids and Manufacturing Technolog y，Vol．CHMT-10，#1」（１９８７年３月）の１００〜１０３ページに、活性化 炭素繊維電極と電解液とを組み込んだ電気２重層キャパシタが論じられている。 この装置は、約０．４〜１ｃｃの体積で、１〜１０Ｊ／ｃｃ程度のエネルギー貯 蔵容量である。 T．Suzuki、他は、「NEC Research and Development，No.82」（１９８６年７ 月）の１１８〜１２３ページにおいて、約０．００４インチ厚の多孔性隔離材料 を使用した炭素電気２重層キャパシタを論じている。炭素ベース電極の固有の問 題は、材料の導電率が低いため、これらの装置から得られる電流密度が低くなっ てしまうことである。第２の困難は、マルチセル積層体の構造が、真の双極電極 配置において行われないことである。これらの困難は、不十分なパッケージと、 低いエネルギーおよび出力密度値とをもたらす。 関連する追加の参考文献は、例えば以下のようなものを含む。 ソリッドステート・マイクロ電源の状態が、S．Sekido によって「Solid Stat e Ionics，vol．9，10」（１９８３年）の７７７〜７８２ページにおいて紹介さ れている。 M．Pham-Thi、他は、「Journal of Materials Science Letters，vol．5」（ １９８６年）の４１５ページにおいて、炭素ベース固体電解質２重層キャパシタ におけるパーコレーションしきい値とインタフェースの最適化について論じてい る。 種々の明細書において、酸化物をコーティングした電極の製造と、塩素を電気 化学的に発生させる塩素−アルカリ工業におけるこれらの電極の用途とが論じら れている。例えば、１９９１年８月８日に登録されたV．Hock、他による米国特 許明細書第５０５５１６９号と、１９７７年８月４日に登録されたH．Beer によ る米国特許明細書第４０５２２７１号と、１９７１年２月９日に登録されたA．M artinsons、他による米国特許明細書第３５６２００８号とを参照されたい。し かしながらこれらの電極は一般的に、能率的な２重層キャパシタ電極に必要な広 い表面積を持っていない。 長期に渡って信頼性のある蓄電装置と、同様のものを製造する改善された方法 を得ることは、有益であろう。少なくとも２０〜９０Ｊ／ｃｃのエネルギー密度 を持った改善されたエネルギー貯蔵装置を得ることも求められるであろう。 エネルギー貯蔵装置のパッケージ − 上述したように、高いエネルギーおよ び出力密度の蓄電装置に関しては、長年重要な研究が成されてきた。体積の消耗 を最少にした、活性化材料の能率的なパッケージは、これらの目的に到達するの に必要である。キャパシタまたは電池における２つの電極を隔てている空間は、 ２つの電極を電気的に絶縁するのに必要である。しかしながら、十分なパッケー ジのためには、この分離空間または間隙を最小にすべきである。したがって、ほ ぼ一定で小さい寸法（５ミル（０．０１２７ｃｍ）未満）の空間セパレータまた は間隙を形成する方法を得ることが、非常に望まれている。 （電池またはキャパシタのような）電解質を持つ蓄電装置における電極間の分 離を維持する一般的な方法は、イオン浸透性で電気的に絶縁性の膜を使用するこ とである。この膜は一般に、電極間に置かれ、２つの電極間に必要な分離空間を 維持する。紙またはガラスのような多孔性セパレータ材料が、この用途に対して 有効であり、アルミニウム電解および２重層キャパシタにおいて使用される。し かしながら、１または２ミル（０．００２５４〜０．００５０８ｃｍ）以下の分 離の寸法に関して、材料の処理が困難であり、キャパシタの材料の強度が一般に 大変低くなってしまう。さらに、代表的なこれらの多孔性膜セパレータの開口断 面積は、５０〜７０％程度である。 Sanada、他による「IEEE」（１９８２年）の２２４〜２３０ページと、Suzuki 、他による「NEC Research and Development，No.82」（１９８６年７月）の１ １８〜１２３ページとにおいて論じられているように、重合イオン多孔性セパレ ータが、炭素２重層キャパシタにおいて使用されている。これらの形式のセパレ ータは、開口面積が小さいという問題の影響を受け、電気的な抵抗が増加してし まう。 太陽電池としての使用に関して、２つの電極層間の電気的な接触を防ぐために 、フォトレジストを使用して電気絶縁層の空間を満たす方法が、１９８８年９月 ２７日に登録されたJ．Wilfried による米国特許明細書第４７７４１９３号にお いて開示されている。 感光性ポリマレジン溶液を使用した薄いスペーサを持った電解キャパシタの製 造方法が、１９８８年８月１６日に登録されたMaruyama、他による米国特許明細 書第４７６４１８１号において開示されている。多孔性２重層キャパシタ電極と ともに記述されている溶液塗布方法の使用は、多孔性電極の好ましくない充填を 招く恐れがある。 一般的に重要な追加の参考文献は、米国特許明細書第３７１８５５１号、４８ １６３５６号、４０５２２７１号、５０５５１６９号、５０６２０２５号、５０ ８５９５５号、５１４１８２８号および５２６８００６号を含む。本願で引用し た、出願明細書、特許明細書、文献、参考文献、規格等は、参考としてその全体 を本明細書中に記載する。 以上のことを考慮して、大きな開口断面積を有する蓄電装置の電極間に信頼性 がある小さい分離空間を製造する１つまたはそれ以上の方法を得ることは、大変 有用であろう。本発明は、これらの方法を提供する。 本発明の要約 本発明は、高エネルギー密度、高出力密度、および長い耐用寿命を有する画期 的な蓄電装置に関するものである。 本発明は、有機溶媒における有機ポリマによる前記多孔性電極のコーティング を含む、改善された蓄電装置およびその製造方法にも関係する。この方法は、漏 れ（分流）電流を減少または除去し、いかなる形式の構成方法、例えば、湿式、 乾式、充填孔、等と共に使用することができる。 本発明の目的は、このような蓄電装置の新たな製造方法を提供することである 。 本発明の他の目的は、長期に渡って信頼性がある蓄電装置と、その改善された 製造方法とを提供することである。 本発明のさらに他の目的は、陽極および陰極間の間隙を減少することによって 蓄電装置の十分なパッケージを提供し、イオン伝導電解質の電気抵抗を減少する ことである。 簡単に、前記および他の目的を、双極形状において複数のセルを含むキャパシ タのようなエネルギー貯蔵装置によって達成する。セルは互いに積層および結合 され、装置に一体的な構造を与える。 各セルは、予め決めた距離だけ分離された２つの導電性電極を含む。セルは、 互いに関して周辺において、電極間に置かれ、これらの電極を分離し電気的に絶 縁する、少なくとも１つの誘電体ガスケットも含む。 電極およびガスケットが互いに結合されている場合、各セルに関して少なくと も１つの充填間隙が形成される。各セルは、各電極の一つ（または複数）の面に 形成された広い表面積の（多孔性）導電コーティング層も含む。このコーティン グ層は好適には、周辺部に密接して配置された小突起と、中央部に間隔をおいて 配置された小突起とを含む。これらの小突起を、画期的なスクリーンプリントま たはフォトリソグラフィックプリント方法によって形成する。これらの小突起は 、セルに構造上の支持を与え、電極間の絶縁性を増加させる。 イオン伝導媒体は、セルの間隙と大表面積コーティングの細孔とを埋める。 本発明は、キャパシタのような高電気エネルギーおよび出力密度装置の製造に おいて使用される電極のエッジを密封する材料および工程も開示する。 図の簡単な説明 以下の記述と付随する図とを参照して、本発明の前記および他の特徴と、それ らを達成する方法とを明らかにし、本発明それ自身のより良い理解を与える。 図１は、本発明に従って構成した乾燥エネルギー貯蔵装置の部品ユニット（ｐ ｒｅｕｎｉｔ）１０の透視図である。 図１Ａは、本発明の電解質を充填されたエネルギー貯蔵装置１０Ａの透視図で ある。 図２は、図１の貯蔵装置のライン２−２に沿って切った断面図であり、貯蔵装 置内の可動コード１１７Ａを示す。 図２Ａは、図１の貯蔵装置のライン２Ａ−２Ａに沿って切った他の断面図であ る。 図３は、図１の部品ユニットの分解図の図式表示であり、３つのセルを示す。 図４は、貯蔵装置１０Ａの製造工程のブロック図である。 図５は、図１から４の貯蔵装置の一部を形成する、小突起を持った多孔性コー ティング層の上面図である。 図６は、装置１０Ａに相当するキャパシタの回路の回路図である。 図７は、本発明によるエネルギー貯蔵装置に使用される、小突起を製造するス クリーンプリント方法の図式表示である。 図８は、図７の製造方法において使用される電極ホルダの図式表示である。 図９は、本発明による小突起を製造するフォトリソグラフ方法の図式表示であ る。 図１０は、フォトリソグラフを行う前に電極にフォトレジストを被せるのに使 用する一対の高温ローラの等角図である。 図１１は、図１０のフォトレジストの上に置かれたマスクの等角図である。 図１２は、図１０および１１のフォトレジストの保護されていない部分の露光 を説明する等角図である。 図１３は、エネルギー貯蔵装置の一部を形成する電極の、図３のライン１３− １３に沿って切った断面図である。 図１４は、一つのセルを形成する導電基板上に大表面積多孔性コーティング層 を持った２つの双極電極の断面図である。 図１５は、浸漬コーティング工程の間、薄い支持材料を保持するのに使用され るフレームの模式図である。 図１５Ａは、図１５のフレームにおいて使用されるワイアの模式図である。 好適な実施例の詳細な説明 定義 以下の言葉の定義は、これに限定されない。 「コード」は、乾式部品ユニットの製造方法に含まれる材料の薄く細長い小片 のことを示す。初期加熱後、コードの除去により、開口した充填口が形成される 。このコードは、通常薄く、０．０５ないし１０ミル程度、好適には０．１ない し８ミル程度とし、１ないし５０ミル程度、好適には１０ないし２５ミル程度の 幅とする。 「導電支持材料」は、導電金属または合金か、導電ポリマか、導電セラミック か、導電ガラスか、それらの組合せのどれかを示す。金属および合金を、好適に は積層体ユニットとして構成する。好適な材料は、例えば、以下の第２導電材料 に関して記載した好適な酸化金属の材料を含む。支持材料は、１０^-4Ｓ／ｃｍ程 度以上の導電率を持つべきである。 （大表面積の）「第２導電材料」は、支持材料の各々の面上にコーティングさ れる同一のまたは異なった組成としてもよい多孔性電極のことを示す。本発明に 好適な酸化金属は、すず、鉛、バナジウム、チタン、ルテニウム、タンタル、ロ ジウム、オスミウム、イリジウム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、モリブデン、 ニオブ、クロム、マンガン、ランタンまたはランタン族金属または合金、または それらの組合せからどれか一つを選択したものを含み、あるいは導電性を増すカ ルシウムのような添加物を含む。 「電解質」は、イオン伝導性の水溶液または非水溶性溶液または材料のことを 示し、乾式部品ユニットを充電可能にする。 「Cab-O-Sil」は、イリノイ州Tuscola のCabot 社から入手できるシリカ注入 器のことを示す。多種の寸法のものを入手できる。 「エポキシ」は、通常ポリアミンまたはポリアミン硬化剤と混合したポリエポ キシである一定量の硬化剤と混合したエポキシレジンである生成物の慣習的な定 義を示す。 「MYLAR」は、デラウェア州ウィルミントンのDuPont社のポリエチレンテレフ タレートのポリエステルのことを示す。普通、様々な厚さのシート形状において 市場で入手できる。 「酸化金属」は、導電酸化金属のことを示す。 「混合酸化金属」は、２つまたはそれ以上の酸化金属の導電酸化化合物であっ て、非導通化合物を任意に混合したものを示す。 「フォトレジスト」は、光硬化性材料である。通常、エポキシまたはアクリレ ート、またはそれらの組合せである。 「ConforMASK」は、カリフォルニア州タスティンのDynachem社から市場で入手 できる反作用光ポリマのことを示す。このポリマは、５０％またはそれ以下の相 対湿度において使用されるべきである。 乾式部品ユニットエネルギー貯蔵装置 ここで特に図１、２および３を参照して、本発明に従って構成されるエネルギ ー貯蔵装置の乾式部品ユニット１０を説明する。エネルギー貯蔵装置は、まず乾 式部品ユニットが組み立てられる。このセルに水性または非水性電解質を充填し た後、外面を（例えば、加熱または紫外線で）密封（融合）し、その後に充電さ れる装置１０Ａを形成する。 装置部品ユニット１０は、一般に、本発明に従って形成され、調整され、積層 されたセル１１０、１１２および１１４のような複数のセルを含む。図１Ａは、 ２０個のセルを重ねて形成された蓄電装置部品ユニット１０Ａの組み立て図を示 す。しかしながら、本明細書を読んだ後には、どんな異なった数のセルでも使用 できることを当業者には理解されたい。 図３は、説明を簡単にするために、例として３つのセル１１０、１１２および １１４のみを示す、部品ユニット１０の分解図である。セルは一般に、同様の設 計および構造のものであり、したがって、図２、２Ａ、３および１３に関して、 セル１１４および１１２のみを詳述する。 セル１１４は、第１導電外部電極またはエンドプレート１１１Ａと、第２内部 導電双極電極１１１Ｂとを含む。電極１１１Ａおよび１１１Ｂの双方は、２つの 誘電体または絶縁ガスケット１２１および１２３によって、エッジにおいて分離 している。 第１および第２電極と、絶縁ガスケット１２１および１２３と、導電多孔性（ 酸化）材料層１１９および１２０を一つに結合してセル１１４を形成した場合、 中央空気充填間隙１３０（図２Ａ）が、これらの要素によって形成される。部品 ユニットを使用する準備ができた場合、間隙１３０を電解質（図示せず）で満た し、装置１０Ａを製造する。 この目的のために、図２Ａにおいて説明の目的のみのために示した好適な接近 手段または充填口１２２を、電解質を間隙１３０に充填するために、ガスケット １２１および１２３の間に形成する。充填口１２２を、ガスケット１２１および １２３を融合または結合する前にガスケット１２１および１２３の間に挿入した タブまたはコード１１７Ａによって形成する。ガスケット１２１および１２３を 加熱すると、コード１１７Ａは、リフローガスケット材料によって取り囲まれ、 形成すべき充填口の外形の原因となる。２つのガスケットは、導電コーティング 層１１９および１２０の最小領域を覆う融解したポリマの固まりになる。 窒化金属 − 当技術分野において既知の窒化金属または混合窒化金属も、こ こに記載した酸化金属または混合酸化金属の一部に置き換えることによって、本 発明においてエネルギーの貯蔵に使用する。窒化金属は、例えば、周期表におい て見られる材料のいずれをも含む。 Ｍｏ₂Ｎ − 窒化モリブデン（Ｍｏ₂Ｎ）および炭化モリブデン（Ｍｏ₂Ｃ） の双方は、大容量キャパシタの優れた実施例である。双方のセラミックスは、導 電性であり、例えば５０ないし２５０ｍ²／ｇの極めて大きい比表面積（例えば ＞１００ｍ²／ｇ）を有し、機械的安定性および化学的安定性に加え、水性およ び非水性電解質中での電気化学的安定性を有する。Ｍｏ₂Ｎ電極を、例えば、チ タン、タンタルまたはジルコニウムにおける金属箔またはシート上に（ＭｏＣｌ₅ ＋イソプロピルアルコール）前駆物質を最初にスプレー熱分解または浸漬コー ティング熱分解加水分解し、例えば、好適には２５０ないし５５０°Ｃ程度、好 適には３００°Ｃ程度の高温で、１ないし２０時間程度、好適には５時間程度加 熱し、酸化セラミック、すなわちＭｏＯ₃およびＭｏＯ₂を形成することによって 準備する。次にこの大表面積酸化セラミックを、例えば＞３００°Ｃ、好適には ３００ないし５００°Ｃ程度の高温で、１ないし２０時間程度、好適には５時間 程度、一定温度の炉において、アンモニア、ＮＨ₃と反応させることによってＭ ｏ₂Ｎに変換する。ＮＨ₃に加えて、Ｎ₂＋Ｈ₂ガスの混合物を、酸化物から窒化物 への変換の反応物として使用することもできる。 炭化金属 − 本技術分野において既知の炭化金属または混合炭化金属も、こ こに記載した酸化金属または混合酸化金属の一部に置き換えることによって、本 発明においてエネルギーの貯蔵に使用する。炭化金属は、例えば、周期表におい て見られる材料のいずれをも含む。 炭化金属を、窒化金属に関して上述した工程を応用することによって準備する 。例えば、Ｍｏ₂Ｃ − 一酸化炭素、ＣＯをＮＨ₃の代わりに使用する場合、炭 化モリブデンが生成される。 ここで電極１１１Ａおよび１１１Ｂの詳細について考察し、その製造方法を後 に記述する。電極１１１Ａと１１１Ｂとの違いは、電極１１１Ａが好適には電源 （図示せず）に接続するためのタブ１６０Ａを含むことである。 さらに、電極１１１Ａと１１１Ｂとの違いは、電極１１１Ａが、支持材料また は構造１１６上に堆積された１つの多孔性導電コーティング層１１９を含む一方 、双極電極１１１Ｂは、支持材料または構造１１８の両面上に堆積された２つの 多孔性コーティング層１２０および１３１を含むことである。このように、電極 １１１Ｂを、真の双極電極とする。好適には電極１１１Ａの両面に多孔性導電層 をコーティングすることに注意されたい。 さらに他の電極１１１Ａと１１１Ｂとの違いは、支持構造１１６および１１８ の剛性率にある。外側のエンドプレートとして働く電極１１１Ａは、好適にはエ ネルギー貯蔵装置１０Ａの全体の構造に十分な剛性を与えるように、より剛固な 構造を持つべきである。電極１１１Ｂおよび他の同様な内部電極は、外部電極１ １１Ａと同じ剛性を持つ必要はない。それでもなお、装置１０Ａが大きい場合、 追加の支持構造を必要とし、内部電極すなわち１１１Ｂが追加の支持構造として 使用される。このような場合、内部電極すなわち１１１Ｂをより剛固にすること が望ましい。 結果として、一般的に支持材料１１６は支持材料１１８より薄い。好適な実施 例において、支持材料１１６は１０ミル（０．０２５４ｃｍ）程度の厚さを持つ 一方、支持材料１１８は１ミル（０．００２５４ｃｍ）程度の厚さを持つ。代わ りに他の値を選択することができる。 電極１１１Ａ、１１１Ｂおよび貯蔵装置１０Ａの他の電極は、本発明の範囲か ら逸脱することなしに、必要な用途に応じた寸法に作られる。例えばある用途に おいて装置１０Ａは、例えば心臓細動除去器用に小型化される。一方他の実施例 において装置全体の体積は、例えば電気自動車用に１立方メートルまたはそれ以 上となる。電極の寸法は、貯蔵装置１０Ａ全体のキャパシタンスを決定する。 好適な実施例において電極すなわち１１１Ａおよび１１１Ｂは、矩形形状であ る。しかしながらこれらの電極と、したがって部品ユニット１０とを、円形や正 方形やその他のような種々の他の形状とすることができる。部品ユニットの重要 な特徴は、その設計が自在なことであり、それによって種々の用途に適合させる ことができる。 ここでコーティング層１１９および１２０の詳細について考察し、その製造方 法を後に記述する。好適な実施例においてコーティング層１１９が複数の小突起 を含む一方、コーティング層１２０はそのような小突起を含まない。しかしなが ら本発明の範囲から逸脱することなしに、代わりにコーティング層１２０を、コ ーティング層１１９と同様に設計することができることに注意されたい。 図５は、小突起のアレイを含み、支持材料１１６の内側の面または平坦な面上 に堆積されたコーティング層１１９の上面図である。コーティング層１１９は、 大表面積の多孔性で、導電性で、比較的薄い。アレイは、小突起の２つのセット を含む。第１のセットは、周辺部の複数の小突起１２５を含み、第２のセットは 、中央部の複数の小突起１２７を含む。 好適な実施例において、周辺部および中央部の小突起１２５および１２７は、 同様に設計され、一般に半球形状である。しかしながら本発明の範囲から逸脱す ることなしに、他の形状、例えば（小突起１２５に関して図５に図示したように ）矩形形状とすることも考えられる。突起１２５または１２７の各々の直径は、 ６ミル（０．０１５２４ｃｍ）程度である。装置１０の他の用途では、小突起１ ２５と１２７とを異なるように設計する必要があるかもしれない。周辺部の小突 起１２５の中心間の間隔は、２０ミル（０．０５０８ｃｍ）程度である一方、中 央部の小突起１２７の中心間の間隔は、４０ミル（０．１０１６ｃｍ）程度であ る。 周辺部の小突起１２５の密度を高くした理由の一つは、エッジのショートを防 止するためである。中央部の小突起１２７の密度を低くした理由の一つは、電極 １１１Ａと１１１Ｂとを分離させると共に、電極表面が覆われるのを最小限にす るためである。この目的のため、ガスケット１２１で小突起１２５の少なくとも 一部を、好適には小突起１２７以外を覆う。 周辺部の小突起１２５は、コーティング層１１９の外周に沿って、隣接して配 置される。当業者には、装置１０の寸法および用途に従って追加の行を追加して もよいことを理解されたい。中央部の小突起１２７は、コーティング層１１９の 中央部分１３２内に、整列した配置において、同様に隣接して配置される。図５ に示すように、中央部分の小突起１２７は、周辺部の小突起１２５によって囲ま れる。 電極の曲がりまたは撓みによる電気的な接触を防止するために、小突起１２５ および１２７をコーティング層１１９上に形成して、第１および第２電極１１１ Ａおよび１１１Ｂに追加の支持構造を与える。 図５はさらに、最後に充填口すなわち１２２を形成するために、コードすなわ ち１１７Ａが置かれた複数の空間、すなわち１３３Ａから１３３Ｇをさらに含む コーティング層１１９を示す。大きい寸法の電極として描かれているので、コー ドは中央部分１３２の途中までしか延びていない。小さい寸法の電極に関しては 、前記コードは、２つの端が反対側に突き出て、電極の表面を横切っており、し たがって充填口１１３Ｃおよび１３３Ｄが同時に形成される。このような場合コ ードの幅は、中央部の突起の中心間の間隔より狭い。しかしながら、前記コード は、周辺部の突起の中心間の間隔より大きい。したがって、コードが周辺部の小 突起で挟まれるのを防止するとともにコードが外れるのを防止するために、コー ドが位置すべき周辺部の突起の間隔を増加する。その代わりにコードを、周辺部 の突起の間隔と同様の幅としてもよく、小突起のパターンに適合させる必要はな い。 ここでコーティング層１２０を考えると、これは、コーティング層１１９と同 様の機能を提供し、電極１１１Ｂの第１電極１１１Ａの内側の面と向かい合った 方の面上に堆積される。好適な実施例においてコーティング層１２０は、小突起 を含まない。部品ユニット１０の他の実施例において、コーティング層１１９お よび１２０は同様に構成され、小突起層を含む。 ここでガスケット１２１および１２３について考察し、その製造方法を後に記 述する。ガスケット１２１および１２３は、一般に同一のものであり、互いに整 列して（接近して、重ねられて）配置される。ガスケット１２１は、剛固な周辺 部分と、中空の中心部分とを含む。 好適な実施例においてコード１１７Ａまたはその一部は、ガスケット１２１と １２３との間に置かれ、ガスケットの中空部分を横切って延在し、周辺部分の外 側に突き出る。他の実施例において、コードは、ガスケットの中央部分を横切っ ては延在せず、コードの一部のみがガスケット間に挟まれ、ガスケットの一方の 側の双方のエッジを越えて延在する。 ここで図１、２、２Ａ、および３に戻って、次の隣接するセル１１２について 簡単に記述する。セル１１２は一般に、設計および構造においてセル１１４と同 様である。セル１１２は、その第１電極である双極電極１１１Ｂと、第２双極電 極１１１Ｃとを含む。電極１１１Ｂおよび１１１Ｃは一般に同一のものであり、 分離して互いに重ね合わされている。 コーティング層１１９と同一のものである多孔性コーティング層１３１は、電 極１１１Ｃに面した側の支持材料１１８の表面上に堆積される。コーティング層 １２０と同様のものであるコーティング層１３３は、電極１１１Ｃの一部を形成 する支持材料または構造１４０上に堆積される。 セル１１２は、互いに同一のもので、セル１１４のガスケット１２１および１ ２３と同一のものである２つのガスケット１３５および１３７をさらに含む。コ ード１１７Ｂは、ガスケット１３５および１３７間の充填口１４２を形成する。 セル１１０は、セル１１４とほぼ同様であり、第１双極電極１１１Ｙと、第２ 電極１１１Ｚと、２つのガスケット１５７および１５９と、コード１１７Ｃと、 タブ１６０と、充填口１６２とを含む。３つのセルの装置を示す図３において、 内部電極１１１Ｙは、電極１１１Ｃに相当することに注意されたい。 ここで図６に戻ると、装置１０Ａを表し、一般に装置１０Ａと等価的な機能を 有する容量性回路２００の線図である。回路２００は、セル１１４を２つのキャ パシタＣ１およびＣ２として、セル１１２を２つのキャパシタＣ３およびＣ４と して、セル１１０を２つのキャパシタＣ５およびＣ６として示している。結果と して、装置１０は一般に、セル毎に２つのキャパシタに直列に接続された複数の キャパシタと同等である。 多孔性導電コーティング１１９は、セル１１４内のイオン伝導媒質（図示せず ）と結合してキャパシタＣ１を形成する。イオン伝導媒質およびコーティング層 １２０は、キャパシタＣ２を形成する。コーティング層１３１およびセル１１２ 内のイオン伝導媒質は、キャパシタＣ３を形成する。セル１１２内のイオン伝導 媒質およびコーティング層１３３は、キャパシタＣ４を形成する。同様に、セル １１０は、キャパシタＣ５およびＣ６を表す。 本発明の重要な特徴は、エネルギー貯蔵装置の双極形状である。電極１１１Ｂ のような単極を使用して、キャパシタＣ２およびＣ３のような２つの背中合わせ のキャパシタを形成すると、双極電極Ｂが得られる。このような設計は、装置１ ０Ａの全体の寸法を極めて減少させる。 理論的なものはないが、分子レベルにおける容量性エネルギー貯蔵装置の動作 の説明は、電気２重層の巨大な値を理解する助けになる。簡単にするために、図 １４を描くにあたっては図３を参照し、そこで使用されている符号と同じ符号を 用いた（そして多孔性材料は混合酸化金属である）。 図１４は、支持材料１１８および１４０と導電コーティング層（１２０，１３ １，１３３，１３３Ｂ）の拡大したエッジの断面図を示す。 中央支持材料１８８は、金属として描かれているが、導電性でコーティング層 を支持できるものならどのような材料でもよい。大きな表面積を持つ多孔性コー ティング層は、エネルギー貯蔵に対する構造と配置とを与える。図１４に見られ るように、層１２０、その他は、大表面積を形成する、多くの亀裂や微小孔や中 程度の孔を持った不連続な表面を有する。 したがって多孔性コーティング層１２０および１３１は、支持材料１１８上に コーティングされ、双極電極１１１Ｂを形成し、コーティング層１３３および１ ３３Ｂは、支持材料１４０上にコーティングされ、双極電極１１１Ｃを形成する 。部品ユニット１０を組み立てた後、プルタブを除去して充填口を形成し、部品 ユニット１０に電解質１９０を充填し、充填口すなわち１１７Ｄを密封して装置 １０Ａを形成する。 次に装置１０Ａを充電すると、同時に以下のような結果が導かれる。 コーティング層１２０は、負に帯電する。導電支持材料１１８は、電子を適宜 伝導する。したがって多孔性コーティング層１３１は、正に帯電する。イオン伝 導電解質イオンは、コーティング層の電荷のバランスにしたがって整列する。電 気２重層が、回路２００内の個々の静電容量が形成される電極−電解質界面にお いて形成される。したがってコーティング層１３３の表面は、負に帯電し、コー ティング層１３３Ｂの表面は、正に帯電する。多孔性酸化大表面積が、電極の有 効表面積を非常に大きくするので、対応する装置の蓄電容量は、劇的に増加する 。 本発明のキャパシタを、各々が一般に弱い導電性の酸化物コーティング層を薄 くコーティングされた薄い（金属）基板である多数の電極から組み立てる。前記 酸化物コーティング層は、大きい粒状亀裂を有する多孔性粒から成る。現在の熱 可塑性物と、これらをいくつかのユニットにおいて使用する方法とは、前記コー ティング層における亀裂を、前記電極エッジの周囲に沿って完全に密封すること はできない。結果として、各々熱可塑性物で密封された装置容器内の液体電解質 は、長い時間の後または試験状況において前記電極のエッジに漏れ、隣接するセ ル間の電気的なショートを生じる。この漏れは、蓄電装置（キャパシタ）の性能 、信頼性および寿命の各々に影響を及ぼす。 本発明の他の目的は、この化学的および電気的な漏れを取り除き、エネルギー 貯蔵装置の信頼性および寿命を改善することにある。 他の実施例は、電極エッジシーリングおよびガスケット材料としてＫＲＡＴＯ Ｎを使用することによる、セルの電気的な絶縁および密封における顕著な改善を 説明する。考慮した他の実施例は、以下のものを含むがこれらに限定されない。 １． 他の溶媒または重合体可溶性添加物によるＫＲＡＴＯＮの変形。 ２． 溶媒、拡散または懸濁液の形態の他のプラスチック材料。 ３． 例えば、エチレングリコール、酢酸ブチルまたは酢酸ブチルセロソブル 、またはこれらの混合物である溶媒に溶解する液体フォトレジスト材料。 ４． 溶解して所望の粘度の溶液を生成するエポキシまたはレジン。 ５． 例えば、電気泳動である電気分解手段によって堆積できる拡散形態にお いて利用できる重合体材料。 ６． 前記亀裂を充填し、前記エッジを絶縁する目的のための、追加のポリマ によるまたは追加のポリマ無しの電気的に絶縁する酸化物コーティング層。 ７． 追加の材料の使用と共に、またはこれら無しでの前記酸化物層のレーザ による加熱によって、コーティング層の亀裂および小孔を熱によって減少させる 。 ＫＲＡＴＯＮまたは材料溶液の他の用途は、以下のことである。 １． 前記電極上の酸化物コーティング層の保持および付着力の改善。この改 善は、電極の外側表面に、好適には希釈溶媒の有機溶媒中でＫＲＡＴＯＮの薄い 層をコーティングすることによって達成される。 ２． 電解質の充填後の、液体ＫＲＡＴＯＮ溶液による充填孔の密封。 ３． 溶媒を調合することによって適当な粘度を有するＫＲＡＴＯＮの溶液を 、電極間またはガスケット間の絶縁セパレータとして機能するパターンに用い、 もし必要なら空気部分を考慮できる。 湿式組み立て部品は、充填孔が必要ないことも期待される。弾性ポリマは、圧 力下で密封Ｏリングとして機能する。外表面の乾燥後、完成したユニットの周囲 に沿って密封する。すなわち、エポキシまたはＫＲＡＴＯＮ溶液を使用して射出 成形する。 エネルギー貯蔵装置の製造方法 図１から５を参照して、エネルギー貯蔵装置１０Ａの乾式部品ユニットを製造 する好適な方法に関する一般的な記述は、次のようなものである。 （Ａ） 支持材料の準備 支持材料を、種々の通常の酸洗いおよび洗浄手段によって、任意にエッチング または洗浄する。前記支持材料を、何らかの導電材料、例えば、０．０１ないし １００ミル程度の厚さを有する、炭素、セラミック、金属、合金とする。好適に は、０．１ないし５０ミル程度の厚さ、さらに好適には１ないし１０ミル程度の 厚さを有する金属または合金を使用する。 いくつかの実験において、金属表面はエッチングされないと、平坦過ぎてしま う。この平坦な表面は、時には多孔性コーティング層の不完全な付着を招く。エ ッチングによって、適切な粗い表面が形成される。 １． 湿式エッチング − 好適な手段は、金属支持材料を、無機強酸水、例 えば、硫酸、塩酸、フッ化水素酸、硝酸、過塩素酸、またはそれらの組合せに接 触させることである。エッチングは通常、５０から９０°Ｃ（好適には７５°Ｃ ）の高温において、０．１から５時間（好適には０．５時間）程度行われ、続い て水による洗浄を行う。室温酸エッチングが可能である。アルカリエッチングま たは有機（例えば、しゅう酸）エッチングを使用することもできる。 ２． 乾式エッチング − 支持材料表面を、スパッタリング、プラズマ処理 、および／またはイオン粉砕によって粗くすることができる。好適な手段は、０ ．００１から１ｔｏｒｒ程度における１３．５Ｍｈｚで１ｋｅＶ程度のエネルギ ーによるＡｒ ＲＦスパッタエッチングである。一般に、０．１〜１０ｗａｔｔ ｓ／ｃｍ²の出力密度を１〜６０秒間使用して、表面を洗浄し、表面を粗くする 。他の手段は、支持材料を、０．１〜３０ｔｏｒｒ程度において１〜６０秒間、 酸素、四フッ化炭素、および／または六フッ化硫黄のような反応性ガスによって プラズマエッチングを行うことである。 ３． 電気化学エッチング − 支持材料の表面を、塩化物またはフッ化物の 水溶液中での電気化学酸化処理によって粗くすることができる。 （Ｂ） 支持材料のコーティング （例えば酸化）コーティングは、多孔性で、主として微小孔（直径＜１７Å） が構成されている。０．１〜１μｍ幅の大きい亀裂が表面上に設けられ、コーテ ィングの厚さと同じ深さに突き出している。しかしながら表面積の９９％より多 くが、微小孔に起因する。これらの微小孔の直径の平均は、６〜１２Å程度であ る。 種々の後処理の後、孔構造を平均の孔の寸法が増加するように改造することが できる。例えば蒸気後処理は、２つの形態の孔の分布を形成する。微小孔に加え て、３５オングストローム程度の直径を持つ中孔（直径＜１７〜１０００オング ストローム）の狭い分布が形成される。これらの処理をした電極コーティング層 は、８５〜９５％が微小孔構造に起因する表面積を持つ。 他の電極構成方法により、この孔の寸法の分布を変化させることができる。コ ーティング層の有効表面積は、一枚の板としての電極の投影表面積より１０００ から１００００倍大きい。孔の寸法、分布および表面積は、熱分解の温度および ／または高温水処理によって制御される。コーティング溶液中のミセルを形成す る界面活性剤や他の有機構造の使用は、平均の孔の寸法を１００〜２００オング ストローム程度まで増加させ、表面積の５〜１０％のみが微小孔によるものとな る。 図１３に示すように、電極１１１Ａは多孔性で導電性のコーティング層１１９ を含み、これは支持材料１１６の少なくとも片側の表面上に形成される。支持材 料１１６は、導電性で十分に剛固で、コーティング層１１９を支持し、装置１０ に十分な構造上の剛性を与える。 本発明の特有の特徴は、第１に、ここに記載したような新規な構造によるもの である。形成される大容量キャパシタは、以下のように、すべての蓄電装置のな かで新規のものである。 この大容量キャパシタは、 いかなる既知のバッテリより１００倍高いエネルギー密度と、 慣例的なキャパシタより５０倍高いエネルギー密度と、 慣例的なバッテリに比べて２分の１の充電および放電レートと、 慣例的なバッテリの１０００サイクルに対して３０００００充電／放電サイク ル程度の極めて長い寿命と、 慣例的な２ボルトに対して、１．０ないし１００ボルトの所定の電圧、例えば 、鉛酸に関して１２ボルトを有し、この新規の装置を、実際的にいかなる形態、 寸法および形状において構成することもできる。 特定の組み合わせは、性能を特に改善し、構造方法論の要旨によって、この性 能を達成するのに必要な選択された特徴をここに記述した。 本発明の目的の一つは、装置１０のエネルギー密度および出力密度を最適化す ることである。この目的は、支持材料１１６の厚さを減少し、コーティング層１ １９の表面積を最大化することによって達成される。装置１０の出力密度は、低 い抵抗を維持することによって、さらに最適化される。 コーティング層１１９の表面積はＢＥＴ法によって決定され、これは技術的に 良く知られている。コーティング層１１９の表面積の最適化を表す表面の増加は 、次式に従って決定される。 表面の増加率 ＝ （ＢＥＴ表面積／投影表面積） 本発明において、表面の増加率を１００００から１０００００程度に大きくし、 通常、５０より大きくする。 コーティング層１１９は多孔性で、その多孔度を５％から９５％程度の範囲内 とすることができる。能率的なエネルギー貯蔵のための好適な多孔度の範囲は、 ２０％から２５％程度である。この多孔性コーティング層の厚さを、１ないし２ ００ミクロン程度、好適には、５ないし５０ミクロン程度とする。 従来の２重層キャパシタにおいて、装置の主な抵抗は、炭素コーティング層に よるものである。本発明において、装置抵抗の大部分は電解質によるものであり 、これは多孔性導電層の抵抗より高い抵抗値をもっている。 部品ユニット１０を電解質で満たすと、充電して装置１０Ａにする準備ができ る。電解質に関する主な条件は、イオン伝導性で双極特性を持つことである。電 極と電解質との間の境界または接触領域は、この分野では「２重層」と呼ばれて おり、この領域における電荷の配置を記述するのに使用される。２重層理論のよ り詳細な説明が、Bockris 他による「Modern Electrochemistry」第２巻、第６ 版、第７章（１９７７年）に見られる。 コーティング層の表面積は、装置１０Ａの静電容量に影響を及ぼす。例えば表 面増加係数が１０００から２００００の間であり、２重層の接触面表面積（すな わちＢＥＴ表面積）あたりの容量密度が１０から５００マイクロファラッド／ｃ ｍ²程度である場合、０．１から１０ファラッド／ｃｍ²程度の表面増加容量密度 の電極の投影表面積が得られる。所定の表面増加値を有するコーティング層を本 発明の範囲内に使用したとしても、より大きい表面積のコーティング層が、静電 容量密度が増加するため、好適である。１０ないし１０００ｍ²／ｃｃ程度の表 面積を有するコーティング層が好適であり、好適な値は、２０ないし２００ｍ² ／ｃｃ程度であり、より好適には、１００ｍ²／ｃｃ程度である。 ここでは２重層理論について記述したが、本発明の範囲から逸脱することなし に、陽子注入モデルのような他の理論またはモデルを代わりに使用することがで きることに注意されたい。さらに、正確な表面積有孔性およびコーティング層の 厚さを、本発明の目的を満たし、達成するこの用途を有する当業者によって調節 および変更することができる。 大表面積（多孔性）導電コーティング材料を、支持材料上に塗布する。 １．溶解方法 − 多孔性コーティング材料は、溶液またはゾル−ゲル組成物 における種々の反応性前駆物質から生成してもよい。これらの前駆物質組成物を 塗布するには多くの方法が実行可能であり、以下に示すことに限定されない。通 常、硬化、加水分解および／または熱分解の処理を行って、支持材料上のコーテ ィング層を形成する。金属塩の熱分解は、調整された雰囲気（窒素、酸素、水、 および／または他の不活性および酸化ガス）中で、炉および／または赤外線源に よって通常行われる。 （ａ）浸漬コーティング − 電極または支持材料を、溶液またはゾル−ゲル 中に浸して、支持材料に前駆物質コーティング層をコーティングし、その後、熱 分解または他の方法によって硬化させる。任意にこの処理を繰り返して層の厚さ を増加させてもよい。好適な方法は、支持材料を塩化金属アルコール溶液中に浸 し、続いて２５０から５００°Ｃ程度の温度において５〜２０分間５〜１００％ の酸素雰囲気中で熱分解を行う。 この処理を、必要な量のコーティングが得られるまで繰り返す。２５０〜４５ ０°Ｃにおける最後の熱分解処理を、１〜１０時間行う。一般的には、１平方セ ンチメートル当たり１〜１０Ｆ程度の電極の断面積当たりの容量密度を得るため に、支持材料上に１〜３０ｍｇ／ｃｍ²程度堆積する。他の手段は、ゾル−ゲル 溶液を、ルテニウム、シリコン、チタンおよび／または他の酸化金属によって形 成し、上述したように支持材料上にコーティングする。ｐＨ、濃度、溶媒、およ び／または、しゅう酸、ホルムアミド、および／または界面活性剤のような添加 剤の量を調節することによって、コーティング層の放電周波数特性を調節するこ とができる。 熱分解工程の間に高い相対湿度を使用して、低温において出発材料の酸化を完 了させることができる。この方法は３００°Ｃ程度において湿度の調節無しに熱 分解を行う。しかしながら追加の方法は、３５０°Ｃ程度またはそれ以下の温度 における熱分解の間、５０％程度以上の相対湿度を保つ。 薄い（例えば、１ミル）支持材料を浸漬コーティングする好適な方法は、ワイ アフレーム構造３００を使用し、支持材料１１８を張力によって保持することで ある（図１５および１５Ａ）。 ワイアフレーム構造３００は、支持材料１１８の幅より長い少なくとも２本の ワイア３０１および３０１Ａを含む。ワイア３０１および３０１Ａの各々は、各 々の端において３６０°程度しっかりと巻かれ、２つのコイル３０２および３０ ３を形成する一本のワイアからできている。このコイルは、コイルの両端がワイ アの表面に約１ｃｍ突出している。コイル３０２および３０３は、支持材料中の 孔３０４および３０５を各々通して置かれる。孔３０４および３０５は、支持材 料の隣接した２つのコーナに位置する。 ２本の追加のワイア３０１Ｂおよび３０１Ｃを、支持材料の残りの２つの側に 同様に使用して、追加の支持を与える。 （ｂ）スプレーコーティング − コーティング溶液をスプレー手段によって 支持材料に塗布し、硬化させ、任意に繰り返し、厚さを増加させる。好適な手段 は、コーティング溶液を支持材料に、０〜１５０°Ｃの温度において、超音波ま たは他のスプレーノズルによって、窒素、酸素および／または他の反応性および 不活性ガスで構成されるキャリアガス中で０．１〜５ｍｌ／秒程度の流量によっ て塗布することである。コーティング層の特性を、酸素および他の反応性ガスの 分圧によって調節する。 （ｃ）ロールコーティング − 前駆物質コーティング層は、ロールコーティ ング法によって塗布され、硬化され、任意に繰り返して厚さを増加する。浸漬コ ーティングに関して上述したコーティングが、ここでも有効である。 （ｄ）スピンコーティング − 従来技術におけるスピンコーティング法が前 駆物質を塗布するのに使用され、任意に繰り返され、所望の厚さが得られる。 （ｅ）ドクターブレーディング − ドクターブレーディング法は、前駆物質 を塗布するのに使用され、任意に繰り返され、所望の厚さが得られる。 ２．電気泳動堆積 − 多孔性コーティングまたは前駆物質コーティングを支 持材料に電気泳動技術を使用して塗布することができ、任意に繰り返され、所望 の厚さが得られる。 ３．化学蒸気堆積 − 多孔性コーティングまたは前駆物質コーティングを、 既知の化学蒸気堆積技術によって塗布することができる。 （Ｃ）電極前処理 多くの前処理（調節）またはその組合せが、コーティングの電気的特性（例え ば、電気化学不活性、導電性、性能、その他）を改善するのに有効であることが 分かっている。これらの処理は、例えば以下のようなものである。 １． 水蒸気 − 高温水または水蒸気処理を大気中で行って、漏れ電流を減 少させることができる。方法の手順は、コーティングされた電極を密閉容器中で １５０から３２５°Ｃの温度において１から６時間、自然発生圧力のもとで飽和 水蒸気に接触させる。 ２． 反応性ガス コーティングされた電極を、酸素、オゾン、水素、過酸化 水素、一酸化炭素、一酸化二窒素、二酸化窒素、または酸化窒素に、周囲温度な いし３００°Ｃ程度の温度において還元圧力またはそれ以下の圧力において一回 またはそれ以上接触させる。好適な方法は、コーティングされた電極を空気中の オゾンが５〜２０重量パーセント程度のオゾン流に周囲温度ないし１００°Ｃ程 度の温度において０．１〜２０００ｔｏｒｒの気圧において０．１〜３時間接触 させる。 ３．臨界超過流体 − コーティングされた電極を、二酸化炭素、有機溶媒、 および／または水のような臨界超過流体に接触させる。好適な方法は、始めに圧 力を上昇させて、次に温度を上昇させて臨界超過状態にすることによって、臨界 超過した水または二酸化炭素によって０．１〜５時間処理する。 ４． 電気化学 − コーティングされた電極を、硫酸電解質中に置き、酸素 ガスを発生するのに十分な陽極電流を作用させ、その後陰極電流を作用させる。 ある実施例において、電極を０．５モル硫酸水溶液中で５分程度１０ｍＡ／ｃｍ² に作用させ、酸素ガスを発生させる。次に電極を陰極電流に切り換え、開放回 路の電位を０．５Ｖから０．７５Ｖ程度、好適には０．５Ｖから０．６Ｖ程度、 より好適には０．５Ｖ（対ＮＨＥ）に駆動し、水素ガスを発生させない。 ５． 反応性液体 − コーティングされた電極を、過酸化水素、オゾン、酸 化硫黄、クロム（ＶＩ）族、および／またはそれらの組合せの水溶液のような酸 化した液体に、周囲温度ないし１００°Ｃ程度において０．１〜６時間接触させ る。好適な方法は、１０ないし１００ｍｇ／ｌのオゾン水溶液を２０ないし５０ °Ｃにおいて０．５ないし２時間使用する。追加の方法は、コーティングされた 電極をクロム酸塩または重クロム酸塩溶液中で処理する。 （Ｄ）電極間の間隔 多くの方法が、電極間の電気的絶縁と正しく決められた間隔とを得るのに利用 できる。電極の間隔を、通常０．１ないし１０ミル、好適には１ないし１０ミル とする。これらの間隔を使用すれば、任意のより薄い厚さの電気的絶縁セパレー タを電極間に配置することができる。これらのセパレータを、例えば、空気、多 数の突起、薄板、浸透性膜、等とする。これらの方法は、例えば次のようなもの を含む。 １． 小突起 − コーティング層１１９および１２０間のセパレータ１２５ および１２７は、電極の少なくとも一方の側の表面上の小さな（面積および高さ において）突起の配列、すなわち１２５および１２７を含む。これらの小突起は 、サーモセット、熱可塑性物、エラストマ、セラミック、または他の誘電体材料 で構成することができる。 これらの小突起を形成するいくつかの方法は、以下のようなものであるが、こ れに限定されない。 （ａ）スクリーンプリント − 小突起は、後に「スクリーンプリント」の表 題のもとに詳細を記述したような従来のスクリーンプリントによって、電極表面 上に配置される。種々のエラストマ、サーモセット、光硬化プラスチック、およ び熱可塑性物を、この方法に用いることができる。好適な方法は、耐酸性エポキ シまたはＶＩＴＯＮ溶液を使用する。 （ｂ）化学蒸気堆積 − 小突起は、電極表面上に、シリカ、チタニア、およ び／または他の絶縁酸化物、または材料を、マスクを通して堆積することによっ ても配置される。 （ｃ）フォトリソグラフィ − 小突起は、後に「小突起のフォトリソグラフ 製造」の見出しのもとに詳細を記述したようなフォトリソグラフ方法によっても 製造される。 ２． 物理的に薄いセパレータシート − 電極間のセパレータは薄くガラス のような十分に開口した構造の材料である。好適な材料は、ニュージャージーの クリフトンにあるWhatman Paper Ltd.から入手できる、厚さが０．００１〜０． ００５インチ（０．００２５４から０．０１２７０ｃｍ）の多孔性ガラスシート である。 ３． セパレータの鋳造 − 多孔性材料間のセパレータは、例えばＮＡＦＩ ＯＮ、ポリスルホン、または種々のエアロ−およびゾル−ゲルのような、薄く十 分に開口した構造のフィルムを鋳造することによっても得られる。 ４． 空気層 − 電極間のセパレータは、無水性または水性電解質によって 後に占められる空気層でもある。 （Ｅ） ガスケット ガスケット１２１、１２３、１３５、１３７、１５７および１５９のようなガ スケットに使用される材料は、活性電極表面のエッジにおいて、電気的／化学的 な環境および処理している状態に対して安定な有機ポリマを含む。好適なポリマ は、例えば、ポリイミド、ＴＥＦＺＥＬ、ポリエチレン（あらゆる比重の）、ポ リプロピレン、その他のポリオレフィン、ポリスルホン、ＫＲＡＴＯＮ、他のフ ッ化または一部フッ化されたポリマ、またはそれらの組合せを含む。ガスケット に、前もって形成した材料、スクリーンプリント、周辺エッジのポリマ溶液への 浸漬、または他の方法を用いることができる。 本発明のキャパシタを、各々が一般に弱い導電性の酸化物コーティング層を薄 くコーティングされた薄い（金属）基板である多数の電極から組み立てる。前記 酸化物コーティング層は、大きい粒状亀裂を有する多孔性粒から成る。現在の熱 可塑性物と、これらをいくつかのユニットにおいて使用する方法とは、前記コー ティング層における亀裂を、前記電極エッジの周囲に沿って完全に密封すること はできない。結果として、各々熱可塑性物で密封された装置容器内の液体電解質 は、長い時間の後または試験状況において前記電極のエッジに漏れ、隣接するセ ル間の電気的なショートを生じる。この漏れは、蓄電装置（キャパシタ）の性能 、信頼性および寿命の各々に影響を及ぼす。代表的なガスケットの厚さを０．１ ないし２０ミル程度とし、好適には１ないし１０ミル程度とする。ガスケットの 周辺エッジの幅を、最終的な電極の面積、寸法および形状に応じて、０．００１ ないし１インチ程度とし、好適には０．０１ないし０．５インチ程度とする。プ ルコード（タブ）を、（電極間の間隔に応じて）０．０５ないし１０ミル程度の 厚さ（または直径）を一般的に有し、円形でない場合１ないし５０ミル程度の幅 を有する電極分離箇所より薄くする。 （Ｆ） 充填口のコード 充填口１２２および１４２のような充填口を形成するためのコード（１１７Ａ 、１１７Ｂおよび１１７Ｃ）は、例えば、ガスケットの材料と異なっており、ガ スケット材料より高い、すなわち５ないし２００°Ｃ程度より高い、好適には１ ０ないし１００°Ｃ程度より高い融点（Ｔｍ）を持ち、ここで記述した加熱状態 のもとで溶けず、流れず、ガスケット材料に癒着しないといったいくつかの特別 な特性を持つ適切な材料によるものである。一般に、ガラス、金属、セラミック 、および有機ポリマ、またはそれらの組合せが使用される。 （Ｇ） 積層 積層作業は、エンドプレートから出発し、ガスケット材料、コード、電極、ガ スケット、コード電極を、形成されるセルの必要な数に達するまで繰り返して交 互に積み重ね、最後に第２エンドプレートを積み重ねる。あるいはまた積層体の 上面にガスケット材料を設けることもできる。 （Ｈ） 組み立て（加熱および冷却） 積層体を加圧して加熱し、ガスケット材料をリフローさせ、電極材料の周辺部 を積層体内の隣接した電極に付着させ、密封する。このようにして絶縁されたセ ルと組み立てられた積層体ユニットとを形成する。これを、不活性気体中で行う 。 （ａ）高周波誘導加熱（ＲＦＩＨ）が、積層体を加熱してガスケット材料のリ フローを引き起こさせるのに使用される。 （ｂ）輻射加熱（ＲＨ）が、積層体を均一に加熱し、ガスケット材料のリフロ ーを引き起こさせるのに使用される。好適な方法は、１〜１００μｍの輻射を０ ．５〜１０ワット／ｃｍ²において１〜２０分間使用する。 （ｃ）炉中での、好適には不活性気体中での導電および／または対流加熱が、 積層体を加熱してガスケット材料のリフローを引き起こさせるのに使用される。 （Ｉ） 充填口の形成 組み立てられたユニットからコードを引き抜いて機械的に取り除き、一つのセ ル当たり少なくとも一つの充填口を有する乾式部品ユニットを形成する。形成さ れる充填口は、通常、高さ（または直径）において０．０５ないし１０ミル程度 、幅において１ないし５０ミル程度のコードの寸法を有する。 （Ｊ） 後処理 １． 積層体または組み立てられた積層体またはそれらの組合せの多くの反応 性ガス後処理が、電極およびその結果装置の、全体および長期の電気的特性を改 善するのに有効である。これらは、工程（Ｈ）の前および／または工程（Ｉ）の 後に、水素、酸化窒素、一酸化炭素、アンモニア、および他の還元ガス、または それらの組合せによって、周囲温度とガスケット材料のＴｍの間の温度において 、減圧または加圧して処理する。 ２． 当技術分野において一般に行われる第２の後処理を行い、工程（Ｆ）後 の開放回路の電位を調節し、不活性気体中（例えば、Ａｒ、Ｎ₂）で電極を積み 重ねる。これを、陰極電流を使用して水素を発生させることなく行う。 （Ｋ）乾式部品ユニットの充填 乾式部品ユニットに、イオン伝導性の水性または無水性電解質を充填する。 好適な電解質は、高い導電性のために３０％程度の硫酸水溶液とする。炭化プ ロピレンおよび炭酸エチレンを基礎とする無水性電解質を使用して、セル当たり １．２Ｖより大きい電位を得ることもできる。 乾式部品ユニットに液体電解質を充填する好適な方法は、部品ユニットをチャ ンバ内に置き、チャンバを１ｔｏｒｒから１マイクロｔｏｒｒ程度、好適には２ ５０ｍｔｏｒｒにし、電解質を注入することによって、セルの間隙に電解質を充 填口を経て充填する。代わりに、部品ユニットを電解質中に置き、真空にするこ とによって、セルの間隙内のガスを除去し、電解質に置き換えてもよい。 加えて、非液体を基礎とする電解質（例えば、固体およびポリマ）を使用する ことができる。これらの場合において、電極はリフロー前に電解質でコーティン グされ、充填口を必要としない。 （Ｌ）充填口の密封 充填口を、孔を覆うガスケットと同一のまたは異なったポリマの追加のフィル ムをリフローして密封し、密封された装置を形成する。一般にこれは、誘導加熱 器によって行われ、充填口の孔を覆うフィルムを部分的に加熱する。 （Ｍ）バーンイン 装置は、装置を０．１Ｖ／セルずつ４ｍＡ／ｃｍ²程度の充電電流において充 電することによって完全に充電される。 （Ｎ）試験 端子引出し法 − いくつかの方法が、ウルトラキャパシタのエンドプレート に電気的な結合を形成するのに使用される。これらを以下に示す。 １． エンドプレートタブ（１６０および１６０Ａ） − エンドプレート（ １１１Ａおよび１１１Ｚ）自身が、通常のガスケットの周辺部を越えて延在する ように切断されている。これらの延長部分は、ワイアまたはリボンを取り付けら れる。代表的に、延長部分を凸部とし、そこから支持材料が剥き出しになるまで すべてのコーティング材料（例えば酸化物）を除去する。すなわち、５ミル（０ ．０１２７ｃｍ）厚のニッケル製リボンを凸部にスポット溶接する。 ２． 銀エポキシ − コーティング層をエンドプレートの露出された面から 除去するか、エンドプレートの一方の面のみをコーティングしてもよい。清浄な ニッケル箔導線または銅板は、この露出された面と導電性銀エポキシとに接触す ることによって、これらを導通させる。任意にコーティング層（例えば酸化物） を設ける。 ３． 突起 − ネジ穴を切った金属製ナットを薄い金属製エンドプレートに 、コーティングする前に溶接する。金属製ナットとの電気的接続は、ネジの取り 付けによって達成される。 ４． 圧着 − エンドプレートを装置積層体に組み込む前にエンドプレート の露出された側からコーティング層（例えば酸化物）を除去するか、エンドプレ ートの片側のみをコーティングしてもよい。剥き出しの支持材料、例えばチタン を、逆スパッタリングして表面を清浄にし、基板のオーバヒートの危険性をなく す。次にこの清浄な表面を、チタンによってスパッタリングし、清浄な接着層を 形成し、つづいて金を堆積する。金は、低接触抵抗表面として働き、電気的接触 を、圧着またはワイア結合によって形成することができる。 ５． ＣＶＤ法または他の方法による、例えばアルミニウム、金、銀等のよう なそれに匹敵しうる媒質の外面への堆積。 装置抵抗は、１ｋＨｚにおいて計測される。装置キャパシタンスは、４ｍＡ／ ｃｍ²程度の電極面積当たりの充電率において装置を完全に充電するのに必要な 電気量を計測することによって決定される。漏れ電流は、完全充電を３０分後に 維持するのに必要な電流として計測される。 これらの装置は、所望の用途に依存する種々の形態において形成することがで きる。装置電圧、セル電圧、電極面積、および／またはコーティング層の厚さを 適切に調節することによって、定義され、予め決められた仕様に適合させて形成 された装置が構成される。 電極キャパシタンス密度（Ｆ／ｃｍ²の単位におけるＣ′）は、すべての１０ μｍのコーティング層に関して、おおよそ１Ｆ／ｃｍ²である。装置キャパシタ ンス（Ｃ）は、電極キャパシタンス密度に電極面積（ｃｍ²の単位におけるＡ） を掛けたものを、セルの数（ｎ）の２倍で割ったものに等しい（式１）。 漏れ電流（ｉ″）が電極面積Ａ′に比例する一方、等価直列抵抗（ＥＳＲ）は 電極面積に反比例する（式２）。ｉ″の一般的な値は、２０μＡ／ｃｍ²より小 さい。 装置内のセルの合計の数（ｎ）は、全体の装置電圧（Ｖ）をセル電圧（Ｖ′） で割ったものに等しい（式３）。１．２Ｖ程度までのセル電圧が、水をベースと した電解質によって使用される。 セルの間隙（ｈ′）および支持材料の厚さ（ｈ″）に基づく装置の高さ（ｈ） は、セルの数および電極キャパシタンス密度から、式４によってｃｍの単位にお いて決定される。 装置のＥＳＲは、セルの数（ｎ）、掛けるセルの間隙（ｈ′）、掛ける電解質 の固有抵抗（ｒ）、掛ける２程度の定数、割る電極面積Ａ′の関数である（式５ ）。 式１ Ｃ＝Ｃ′Ａ′／２ｎ 式２ ｉ″∝Ａ′∝１／ＥＳＲ 式３ ｎ＝Ｖ／Ｖ′ 式４ ｈ／ｃｍ＝ｎ（０．００２Ｃ′＋ｈ′＋ｈ″） 式５ ＥＳＲ≒２ｎｈ′ｒ／Ａ′ 装置は、種々の用途の条件に適合させるように、電圧、エネルギー、および抵 抗の条件を考慮することによって構成される。以下の例は、どんな方法において も限定されることを意味しない。 電気自動車の用途用に、１００ＫＪから３ＭＪ程度の装置が使用される。高電 圧（１００から１０００Ｖ程度）大エネルギー（１〜５Ｆ／ｃｍ²）貯蔵装置は 、１００から１００００ｃｍ²程度の電極面積と共に使用される。 自動車の冷却時の始動における排気を減少させる電気的に加熱される触媒用に 、１０から８０ＫＪ程度の装置が使用される。この装置は、１００から１０００ ｃｍ²程度の面積の１〜５Ｆ／ｃｍ²の電極を用いて構成された、１２から５０Ｖ 程度のものである。好適には、並列のいくつかの装置から構成される装置を、電 気的な条件に適合させて構成することができる。 細動除去器の用途用に、０．５から１０ｃｍ²程度の面積の１〜３Ｆ／ｃｍ²の 電極を用いた、２００〜４００Ｖ程度の装置が使用される。 連続使用可能電源の用途用に、種々の直列／並列の装置の形態を使用すること ができる。 スクリーンプリント ここで図７および８に関連してスクリーンプリント方法２５０を考えると、こ の方法２５０の焦点は、コーティング層の表面上の小突起１２５および１２７の 組を生成し、これらの小突起は、一般にキャパシタまたはバッテリである蓄電装 置と、特にエネルギー貯蔵装置１０の乾式部品ユニットとにおける空間セパレー タとして働く。 基板を、好適には、片面または両面をコーティングしたチタン、ジルコニウム 、またはそれらの合金のような薄い金属とする。この基板を、通常、キャパシタ の技術分野において一般的な、薄い金属板の形状のものとする。この工程を、こ こに記述した方法または本技術分野において慣例的な方法によって実行する。 コーティング層は、装置の電荷蓄積領域として使用され、多孔性物としてもよ い。 ２層キャパシタ用電極に加えて、バッテリ電極（例えば鉛酸に対しては鉛）ま たは電気キャパシタ電極（例えばアルミナおよびタンタル）を使用してもよい。 コーティングされた基板または電極の平坦な表面が互いに接触せず、一定の距 離だけ分離していることが重要である。エポキシ製小突起が、この一定の距離の 分離を達成する。 標本保持 − コーティングされた薄い平坦な基板は、小突起が基板の平坦な 表面上に正確に、精密に形成されるように、しっかりと固定（保持）されること が必要である。薄い電極シート（０．１から５ミル（０．０００２５４から０． ０１２７ｃｍ）、特に１ミル（０．００２５４ｃｍ）程度のものに対して、電極 ホルダ２７５が特に重要である。薄いシートを高真空で引くと、しばしば裏に凹 みが形成され、これは、最終的な装置の物理的および電気的な特性において重大 な望ましくない変化を引き起こす。 電極ホルダは２７５は、多孔性セラミックホルダ２７６を含み、これは、低ま たは高真空に引いたときに凹みを生じさせないのに十分なほど孔の寸法が小さい ので有用である。セラミックホルダ２７６の平坦なセラミックの表面は、金属が 変形されない、またはコーティング層が粉砕されない状況の下で、電極１１１Ｂ の表面と密着していることが必要である。多孔性セラミックによって使用される 真空は、少なくとも２５水銀柱インチである。好適には、真空度は、２５から３ ０インチ程度であり、特に２６から２９インチ程度である。 さらに、セラミック基板は、金属ホルダの表面と同一平面にする必要があり、 これはエポキシがスクリーンの孔を通して均一に押し出されるのを確実にする。 ホルダの平坦な表面と蓄電用コーティング層の表面とは、互いに６インチの範囲 の中で±５ミル（０．０１２７ｃｍ）である。 電極ホルダ２７５は、金属フレーム２７７をさらに含み、これも、出来る限り 同一平面（平坦）にすべきであり、このようにすると電極の一方の端から他方の 端まで同一の寸法の突起が形成されるようになる。 電極ホルダ２７５を、多くの販売元から、例えばコロラド州GoldenにあるCera micon Designs から購入することができる。 通常、５インチ（１２．７ｃｍ）×７インチ（１７．７８ｃｍ）のコーティン グされたシート電極が形成される。 金属ホルダ２７７は、３つのピン２７８、２７９および２８０のような複数の 所望に位置するピンを有し、これらは、複数の対応する孔２８１、２８２および ２８３を各々使用して、電極１１１Ｂを整列させ、位置決めするのに使用される 。孔２８１、２８２および２８３を、通常、電極１１１Ｂの周辺のエッジにでき るだけ近づけて、有効な電極表面を維持するようにする。代わりに、整列孔を使 用せず、ピンを電極のエッジの整列に使用する。 予め決めた開口パターンを有するステンシル（図示せず）を、通常のスクリー ンプリントフレーム（図示せず）において広げて固定する。スクリーンメッシュ を除去する。 エポキシ化合物を混合し、液状エポキシをステンシルの表面上に置き、これを 広げて、均一な塗布膜を得る。これを、プレッシャーバー、ドクターバー、また はゴムローラを使用して行うことができる。 通常、一定の温度および湿度が、均一な膜を得るために必要である。 次にステンシルを注意深く取り除き、液状エポキシの突起を酸化物の表面上に 残す。次にエポキシ製突起を、雰囲気、１００から１５０°Ｃにおける加熱、ま たは光によって硬化させる。 次に小突起を有する電極を、他の電極と結合し、湿式処理または乾式処理にお いて組み立てる。乾式処理を使用した場合、乾式ユニット１０は、充電すべきと きに電解質によって充填される。 硬化したエポキシが、多層電極を有するキャパシタの製造において最終的に使 用される電解液と反応しないことが重要である。 硬化した小突起は、電極間を一定の距離に保つことにより、その機能を果たす 。 これらのことから、以下のようなことがあり得ることは明らかである。 基板電極厚を増加または減少すれば、支持剛性が変化するため、小突起の間隔 を増加または減少する必要があるであろう。 従来技術から得られる他の熱可塑性物質、熱可塑性エラストマ、または光硬化 性エポキシまたはエポキシを使用することができる。 正方形、ライン、十字型等の他の小突起のパターン要素を使用することができ る。 好適には、レジン流動性エポキシを、短時間でプリントするためにその粘度が 適切になる温度にするために必要なら、スクリーンを加熱してもよい。 流動性エポキシレジンのスクリーンプリントを行う前のこの加熱工程は、迅速 に行われることが必要であり、なぜならエポキシの加工時間がかなり短縮される からである。 小突起１２５および１２７を有して製造された蓄電装置は、バッテリ、キャパ シタ等として有用である。 小突起のフォトリソグラフによる製造 本方法の焦点は、図１０、１１および１２に関連して、電極基板の表面または 電極材料上の小突起の組をフォトリソグラフィを使用して製造することである。 基板は通常、キャパシタの技術分野において一般的であるような、薄い電極プレ ートの形状のものである。 フォトレジストフィルム３８１を電極１１１Ａの表面上に張り付ける。これを 、市販されているDynachem Confor MASKフィルムアプリケータおよびDynachem真 空アプリケータ７２４／７３０型を使用する真空張り合わせによるか、フォトレ ジストフィルム３８１および電極１１１Ａを一対の加熱ローラ３８４および３８ ５を通過させることによって行う。 水銀ランプ３８９のような標準的な１〜７ｋＷのＵＶ光源を使用して露光を行 う。 Confor MASK フィルムアプリケータは、現像タンクまたはコンベア状水溶液現 像器内で０．５〜１．０％の炭酸水素化ナトリウムまたはカリウムのような標準 状態で現像する。任意に、現像後、小突起を有する電極を１０％の希硫酸水溶液 中で中和してもよい。これは、全ての不必要な不反応フィルムを除去し、電極表 面に付着した反応した小突起を残す。 最適な物理的および電気的動作特性を得るために、このようにして得られた材 料に、通常のＵＶ硬化ユニットおよび通常のエアオーブンを使用する、ＵＶ照射 および熱処理の双方を含む最終的な硬化処理を行う。 上述したように、多数の電極を組み立て、例えばキャパシタを製造する。小突 起は、所望の一定の間隔の分離を実現する。 商業上の用途 エネルギー貯蔵装置１０Ａは、主電源またはバックアップ電源として、および ／またはキャパシタとしての多数の用途を有する。寸法は、０．１から１０００ ００ボルトまたは０．１から１０⁶ｃｍ³である。代表的な電圧範囲は、自動車お よび他の用途での使用の組合せを含むことができる。 これらの用途は、次のようなものである。 多数の装置を、特定の用途のために直列および／または並列に配置し、所望の 性能を達成させる。 乾式部品ユニットの製造 以下の実施例を説明するが、これらは単に例示的に示すものであり、本発明は これらの実施例に限定されるものではない。 例１ 乾式部品ユニットの製造方法 （Ａ）コーティング方法 支持構造を、１ミル（０．００２５４ｃｍ）のチタンシートを３５％のＨＮＯ³ および１．５パーセントのＨＦによって６０°Ｃにおいて５分間エッチングす ることによって準備する。エンドプレートは、５ミル（０．０１２７ｃｍ）のチ タンである。 酸化コーティング溶液は、０．２モルの三塩化三水素化ルテニウムおよび０． ２モルの五塩化ニオブのター−ブタノール溶液（試薬品質）である。 エッチングされたＴｉシートを、環境条件下において溶液中に浸すことによっ て浸漬コーティングする。コーティングされたシートを溶液中に浸し、一秒程度 保った後に取り除く。 各々のコーティング後、酸化物を７０°Ｃにおいて１０分間乾燥し、３５０° Ｃにおいて１０分間熱分解し、移動して周囲温度に冷却する。これらを全て大気 中で行う。 浸漬コーティング工程を、交互の面が漬けられるようにＴｉシートを回転して １０（または必要な数）層分繰り返す。１０μｍ程度の厚さが達成される。 完全にコーティングされたシートを、最終的に、３５０°Ｃにおいて３時間大 気中で焼きなます。 （Ｂ）電極の前処理 コーティングされた電極を、密閉容器中で２８０°Ｃにおいて３時間、自然発 生圧力下で飽和水蒸気に接触させる。 （Ｃ）間隔 前に「スクリーンプリント」の表題のもとに詳述したように、小突起を電極の 片面上にスクリーンプリントする。エポキシ化合物は、ニュージャージー州Hack ensackにあるMasterbond社のＥＰ２１ＡＲである。 エポキシ突起を、１５０°Ｃにおいて４時間、空気中で硬化させる。次にコー ティングされた電極を、所望の形状に浮き出し印刷する。 （Ｄ）ガスケット 電極と同じ周辺の長さを有し、１．５ミル（０．００３８１ｃｍ）厚、３０ミ ル（０．０７６２ｃｍ）幅に形成された高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ、耐パン ク性および付着性を改善した）を、電極の小突起と同じ面上に置き、衝撃加熱積 層する。ＨＤＰＥは、イリノイ州LaddにあるPhillips-JoannasのＰＪＸ２２４２ の品質のものである。 （Ｅ）コード ０．９ミル（０．００２２９ｃｍ）厚、１０ミル（０．０２５４ｃｍ）幅の一 本のコード（Dupont T² TEFZELフィルム９０ＺＭのマシン方向のスリット）を、 ガスケットおよび電極表面の幅の狭い方を横断して置き、小突起間に整列させる 。コードの位置は、中央、中央の左、または中央の右の３つの位置の内の一つで ある。 第２ＨＤＰＥガスケットを第１ガスケット上に置き、コードを２つのガスケッ ト間に挟む。 第２ガスケットを衝撃加熱し、第１ガスケットに付着させ、コードをその場所 に固定する。 （Ｆ）堆積 電極／小突起／ガスケット／コード／ガスケットユニットを、非金属（セラミ ック）位置決め取り付け具内で堆積する。これを、５ミル（０．０１２７ｃｍ） エンドプレートユニットから開始し、所望の数のセルを堆積し、平坦な５ミル（ ０．０１２７ｃｍ）エンドプレートで終了する。コードは、その位置が、３つの ユニットの繰り返しの周期において、（側面から見て）交互に左、中央、右とな るように配置する。軽い圧力を積層体の上面にセラミックピストンブロックによ って加え、均一な位置決めおよび接触を積層体全体に渡って維持する。 （Ｇ）リフロー 高周波誘導加熱器（２．５ｋＷ）を使用し、積層体を加熱する。積層体を、直 径３インチ（７．６２ｃｍ）の３巻回したコイル内の中央に置き、９０秒間３２ ％の出力設定において加熱する。融解されたユニットを、周囲温度に冷却する。 （Ｈ）コード除去 コードを、コードの露出した端を注意深く引っ張ることによって機械的に除去 し、開口充填孔を残す。 例２ 乾式部品ユニットの他の製造方法 （Ａ）コーティング方法 支持構造を、１ミル（０．００２５４ｃｍ）のチタンシートを５０％のＨＣｌ によって７５°Ｃにおいて３０分間エッチングすることによって準備する。エン ドプレートは、２ミル（０．００５０８ｃｍ）のチタンである。 酸化コーティング溶液は、０．３モルの三塩化三水素化ルテニウムおよび０． ２モルの五塩化タンタルのイソプロパノール溶液（試薬品質）である。 エッチングされたＴｉシートを、環境条件下において溶液中に浸すことによっ て浸漬コーティングする。コーティングされたシートを溶液中に浸し、一秒程度 保った後に取り除く。 各々のコーティング後、酸化物を７０°Ｃにおいて１０分間大気中で乾燥し、 ３３０°Ｃにおいて１５分間、１時間あたり３キュービックフィートの５０％の 酸素および５０％の窒素の気流中で熱分解し、移動して大気中で周囲温度に冷却 する。 浸漬コーティング工程を、交互の面が漬けられるようにＴｉシートを回転して ３０（または必要な数）層分繰り返す。 完全にコーティングされたシートを、最終的に、上述した状態において３時間 焼きなます。 （Ｃ）間隔 前に「ＶＩＩ．スクリーンプリント」の表題のもとに詳述したように、ＶＩＴ ＯＮ小突起を電極の一方の側面上にスクリーンプリントする。 ＶＩＴＯＮ突起を、１５０°Ｃにおいて３０分、空気中で硬化させる。次にコ ーティングされた電極を、所望の形状に浮き出し印刷する。 （Ｄ）ガスケット 電極と同じ周辺の長さを有し、１．０ミル（０．００２５４ｃｍ）厚、２０ミ ル（０．０５０８ｃｍ）幅に形成された高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ、耐パン ク性および付着性を改善した）を、電極の両側に衝撃加熱張り合わせする。ＨＤ ＰＥは、イリノイ州LaddにあるPhillips-JoannasのＰＪＸ２２４２の品質のもの である。 （Ｅ）コード 直径１ミル（０．００２５４ｃｍ）のＴＥＦＬＯＮをコーティングされたタン グステンワイアの一本のコードを、ガスケットおよび電極表面の幅の狭い方を横 断して置き、小突起間に整列させる。コードの位置は、中央、中央の左、または 中央の右の３つの位置の内の一つである。 （Ｆ）堆積 電極／小突起／ガスケット／コード／ガスケットユニットを、堆積する。これ を、２ミル（０．００５０８ｃｍ）エンドプレートユニットから開始し、所望の 数のセルを堆積し、平坦な２ミル（０．００５０８ｃｍ）エンドプレートで終了 する。コードを、その位置が３つのユニットの繰り返しの周期において（側面か ら見て）交互に左、中央、右となるように配置する。 （Ｇ）リフロー ＨＤＰＥガスケットを、窒素中で１２５°Ｃにおいて１２０分間リフローし、 熱可塑性物質をリフローさせる。ユニットを、窒素中で周囲温度に冷却する。 （Ｈ）コード除去 コードを、露出した端を引っ張ることによって除去し、開口充填孔を残す。 例３ 乾式部品ユニットの他の製造方法 （Ａ）コーティング方法 支持構造を、１ミル（０．００２５４ｃｍ）のチタンシートを５０％のＨＣｌ によって７５°Ｃにおいて３０分間エッチングすることによって準備する。エン ドプレートは、１０ミル（０．０２５４ｃｍ）のチタンである。 酸化コーティング溶液は、０．２モルの三塩化三水素化ルテニウムおよび０． ２モルの五塩化タンタルのイソプロパノール溶液（試薬品質）である。 エッチングされたＴｉシートを、環境条件下において溶液中に浸すことによっ て浸漬コーティングする。コーティングされたシートを溶液中に浸し、一秒程度 保った後に取り除く。 各々のコーティング後、酸化物を７０°Ｃにおいて１０分間乾かし、３００° Ｃにおいて５分間熱分解し、移動して周囲温度に冷却する。これらを全て大気中 で行う。 浸漬コーティング工程を、交互の面が漬けられるようにＴｉシートを回転して １０（または必要な数）層分繰り返す。 完全にコーティングされたシートを、最終的に、３００°Ｃにおいて３時間、 大気中で焼きなます。 （Ｂ）電極の前処理 コーティングされた電極を、密閉容器中で２６０°Ｃにおいて２時間、自然発 生圧力下で飽和水蒸気に接触させる。 （Ｃ）間隔 前に「スクリーンプリント」の表題のもとに詳述したように、小突起を電極の 一方の側面上にスクリーンプリントする。エポキシ化合物は、ニュージャージー 州HackensackにあるMasterbond社のＥＰ２１ＡＲである。 エポキシ突起を、１５０°Ｃにおいて４時間、空気中で硬化させる。次にコー ティングされた電極を、所望の形状に浮き出し印刷する。 （Ｄ）ガスケット 電極と同じ周辺の長さを有し、１．５ミル（０．００３８１ｃｍ）厚、３０ミ ル（０．０７６２ｃｍ）幅に形成された高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ、耐パン ク性および付着性を改善した）を、電極の小突起と同じ面上に置き、衝撃加熱積 層する。ＨＤＰＥは、イリノイ州LaddにあるPhillips-JoannasのＰＪＸ２２４２ の品質のものである。 （Ｅ）コード １ミル（０．００２５４ｃｍ）厚、１０ミル（０．０２５４ｃｍ）幅の一本の コード（TEFZEL）を、ガスケットおよび電極表面の幅の狭い方を横断して置き、 小突起間に整列させる。コードの位置は、中央、中央の左、または中央の右の３ つの位置の内の一つである。 第２ＨＤＰＥガスケットを第１ガスケット上に置き、コードを２つのガスケッ ト間に挟む。 第２ガスケットを衝撃加熱し、第１ガスケットに付着させ、コードをその場所 に固定する。 （Ｆ）堆積 電極／小突起／ガスケット／コード／ガスケットユニットを、堆積する。これ を、１０ミル（０．０２５４ｃｍ）エンドプレートユニットから開始し、所望の 数のセルを堆積し、平坦な１０ミル（０．０２５４ｃｍ）エンドプレートで終了 する。コードは、その位置が、３つのユニットの繰り返しの周期において、（側 面から見て）交互に左、中央、右となるように配置する。 （Ｇ）リフロー ガスケットを、窒素中で１６０°Ｃにおいて４５分間リフローし、熱可塑性物 質をリフローさせる。ユニットを、窒素中で周囲温度に冷却する。 （Ｈ）コード除去 コードを、露出した端を注意深く引っ張ることによって除去し、開口充填孔を 残す。 例４ 乾式部品ユニットの他の製造方法 （Ａ）コーティング方法 支持構造を、１ミル（０．００２５４ｃｍ）のチタンシートを５０％のＨＣｌ によって７５°Ｃにおいて３０分間エッチングすることによって準備する。エン ドプレートは、５ミル（０．０１２７ｃｍ）のチタンである。 酸化コーティング溶液は、０．２モルの三塩化三水素化ルテニウムおよび０． ２モルの（ジイソプロ酸化）ビス２，４−ペンタンジオンチタンのエタノール溶 液（試薬品質）である。 エッチングされたＴｉシートを、環境条件下において溶液中に浸すことによっ て浸漬コーティングする。コーティングされたシートを溶液中に浸し、一秒程度 保ち、次に取り除く。 各々のコーティング後、酸化物を７０°Ｃにおいて１０分間乾かし、３５０° Ｃにおいて５分間酸素中で熱分解し、それらを大気中に取り出して周囲温度に冷 却する。 浸漬コーティング工程を、交互の面が漬けられるようにＴｉシートを回転して ３０（または必要な数）層分繰り返す。 完全にコーティングされたシートを、最終的に、３５０°Ｃにおいて３時間、 酸素雰囲気中で焼きなます。 （Ｃ）間隔 小突起を、電極の片面上にデラウェア州WilmingtonにあるE.l．DuPont de Nem ours & Co.のＴＥＦＬＯＮのような熱硬化性有機ハロゲンポリマをマスクを通し て噴霧することによって生成する。 ＴＥＦＬＯＮ突起を、３００°Ｃにおいて０．５時間、空気中で硬化させる。 次にコーティングされた電極を、所望の形状に浮き出し印刷する。 （Ｄ）ガスケット 電極と同じ周辺の長さを有し、１．５ミル（０．００３８１ｃｍ）厚、３０ミ ル（０．０７６２ｃｍ）幅に形成された高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ、耐パン ク性および付着性を改善した）を、電極の小突起と同じ面上に置き、衝撃加熱積 層する。ＨＤＰＥは、イリノイ州LaddにあるPhillips-JoannasのＰＪＸ２２４２ の品質のものである。 （Ｅ）コード １ミル（０．００２５４ｃｍ）厚、１０ミル（０．０２５４ｃｍ）幅の一本の コード（TEFZEL）を、ガスケットおよび電極表面の狭い寸法を横断して置き、小 突起間に整列させる。コードの位置は、中央、中央の左、または中央の右の３つ の位置の内の一つである。 第２ＨＤＰＥガスケットを第１ガスケット上に置き、コードを２つのガスケッ ト間に挟む。 第２ガスケットを衝撃加熱し、第１ガスケットに付着させ、コードをその場所 に固定する。 （Ｆ）堆積 電極／小突起／ガスケット／コード／ガスケットユニットを、堆積する。これ を、５ミル（０．０１２７ｃｍ）エンドプレートユニットから始め、所望の数の セルを堆積し、平坦な５ミル（０．０１２７ｃｍ）エンドプレートで終了する。 コードは、その位置が、３つのユニットの繰り返しの周期において、（側面から 見て）交互に左、中央、右となるように配置する。 （Ｇ）リフロー ガスケットを、窒素中で１９０°Ｃにおいて３０分間リフローし、熱可塑性物 質をリフローさせる。ユニットを、窒素中で周囲温度に冷却する。 （Ｈ）コード除去 コードを、露出した端を注意深く引っ張ることによって除去し、開口充填孔を 残す。 例５ 乾式部品ユニットの他の製造方法 （Ａ）コーティング方法 支持構造を、０．８ミル（０．００２０３２ｃｍ）のジルコニウムシートを１ ％のＨＦおよび２０％のＨＮＯ₃によって２０°Ｃにおいて１分間エッチングす ることによって準備する。エンドプレートは、２ミル（０．００５０８ｃｍ）の ジルコニウムである。 酸化コーティング溶液は、０．２モルの三塩化三水素化ルテニウムおよび０． １モルの五塩化タンタルのイソプロパノール溶液（試薬品質）である。 エッチングされたＴｉシートを、雰囲気状態における溶液中に浸すことによっ て浸漬コーティングする。コーティングされたシートを溶液中に浸し、一秒程度 保ち、次に取り除く。 各々のコーティング後、酸化物を８５°Ｃにおいて１０分間乾かし、３１０° Ｃにおいて７分間熱分解し、取り除いて周囲温度に冷却する。これらを全て大気 中で行う。 浸漬コーティング工程を、交互の面が漬けられるようにＴｉシートを回転して １０（または必要な数）層分繰り返す。 完全にコーティングされたシートを、最終的に、３１０°Ｃにおいて２時間、 大気中で焼きなます。 （Ｃ）間隔 小突起を、デラウェア州WilmingtonにあるE.l．DuPont de Nemours & Co.のＴ ＥＦＬＯＮのような熱硬化性有機ハロゲンポリマを電極の一方の側面上にマスク を通して噴霧することによって生成する。 ＴＥＦＬＯＮ突起を、３１０°Ｃにおいて１．０時間、空気中で硬化させる。 次にコーティングされた電極を、所望の形状に浮き出し印刷する。 （Ｄ）ガスケット 電極と同じ周辺の長さを有し、１．５ミル（０．００３８１ｃｍ）厚、３０ミ ル（０．０７６２ｃｍ）幅のポリプロピレンガスケットを、電極の小突起と同じ 面上に置き、衝撃加熱積層する。 （Ｅ）コード 直径１ミル（０．００２５４ｃｍ）のＴＥＦＬＯＮをコーティングされたタ ングステンワイアの一本のコードを、ガスケットおよび電極表面の幅の狭い方を 横断して置き、小突起間に整列させる。コードの位置は、中央、中央の左、また は中央の右の３つの位置の内の一つである。 第２ポリプロピレンガスケットを第１ガスケット上に置き、コードを２つのガ スケット間に挟む。 第２ガスケットを衝撃加熱し、第１ガスケットに付着させ、コードをその場所 に固定する。 （Ｆ）堆積 電極／小突起／ガスケット／コード／ガスケットユニットを、堆積する。これ を、２ミル（０．００５０８ｃｍ）エンドプレートユニットから開始し、所望の 数のセルを堆積し、平坦な２ミル（０．００５０８ｃｍ）エンドプレートで終了 する。コードは、その位置が、３つのユニットの繰り返しの周期において、（側 面から見て）交互に左、中央、右となるように配置する。 （Ｇ）リフロー ガスケットを、窒素中で１９５°Ｃにおいて６０分間リフローし、熱可塑性物 質をリフローさせる。ユニットを、窒素中で周囲温度に冷却する。 （Ｈ）コード除去 コードを、露出した端を引っ張ることによって除去し、開口充填孔を残す。 例６ セル間隙の充填 以下の方法で、乾式部品ユニット１０に電解質を充填することができる。多く の可能な乾式部品ユニット形態のどれもを、使用することができる。 （Ｈ）充填 コードを手動で除去し、充填孔を開口させる。堆積したユニットを、真空容器 中に置き、＜３５ｍｔｏｒｒに、５から６０分間排気する。窒素によって脱気し た３．８モルのＨ₂ＳＯ₄電解液を、容器中に注入し、電極間の排気した空間に満 たす。 （Ｉ）充填口の開口の密封 電解質で満たされた部品ユニットを、容器から取り出す。これを、脱イオン化 した水によって洗浄し、余分な電解質を除去し、乾燥させる。ＨＤＰＥフィルム （１．５ミル（０．００３８１ｃｍ）厚）で充填口の開口部を覆い、充填口を衝 撃加熱密封する。 （Ｊ）条件付け 装置を、０．１Ｖ／セルから始めて１Ｖ／セルが得られるまで０．１Ｖ／セル ずつ増加して完全に充電する。 （Ｋ）試験 装置を一般的な方法において試験し、１Ｖ／セルで漏れ電流が２５μＡ／ｃｍ² より少なく、セル当たりの静電容量密度が０．１Ｆ／ｃｍ²程度以上にする。１ ０Ｖの装置は、０．０５″以下の高さを有し、４０Ｖの装置は、０．１３″以下 の高さを有し、１００Ｖの装置は、０．２７″以下の高さを有する。 硫酸電解質を基礎とする種々の装置の寸法および形態に対する性能特性を表１ に示す。 例７ 乾式部品ユニットの他の充填法 以下の方法で、乾式部品ユニット１０に電解質を充填することができる。多く の可能な乾式部品ユニット形態のどれもを、使用することができる。 （Ｈ）充填 コードを除去し、充填孔を開口させる。堆積したユニットを、真空容器中に置 き、＜３５ｍｔｏｒｒに、５から６０分間排気する。０．５モルのＫＰＦ₆の窒 素によって脱気した炭酸プロピレン溶液である液体無水性電解質を、容器中に注 入し、電極間の排気した空間に満たす。 （Ｉ）充填口の開口の密封 電解質で満たされた部品ユニットを、容器から取り出し、余分な電解質を除去 する。ＨＤＰＥフィルム（１．５ミル（０．００３８１ｃｍ）厚）で充填口の開 口部を覆い、充填口を衝撃加熱密封する。 （Ｊ）調整 装置を、０．１Ｖ／セルから始めて１．５Ｖ／セルが得られるまで０．１Ｖ／ セルずつ増加して完全に充電する。 （Ｋ）試験 装置を一般的な方法において試験し、１．５Ｖ／セルで漏れ電流が１００μＡ ／ｃｍ²程度で、１０セル装置に関する静電容量密度が４ｍＦ／ｃｍ²程度にする 。 例８ 装置の後処理条件 以下は、種々のガス後処理技術を使用した装置の電気特性の表（表３）であり 、これらの処理技術は、電極の静的性能を調節し、４．６モルの硫酸電解質を充 填した多セル装置を少なくとも１Ｖ／セルに充電することを可能にし、漏れ電流 を減少させる。この処理を、ガスケット材料のリフローの前、最中、および／ま たは後に行う。ガスケットのリフローに使用されるより低い温度におけるガス処 理に対して、リフローの間、雰囲気を、窒素またはアルゴンのような不活性ガス と交換する。ガスケット材料のリフロー後の処理に関して、タブを処理前に除去 する。処理中、雰囲気を排気し、反応性ガスを周期的に充填する。 スクリーンプリントによる小突起の形成 例９ スクリーンプリントによるエポキシ小突起の薄い基板上の多孔性コーティング層 上への塗布 （Ａ）スクリーン準備 − ３２５メッシュステンレススチールを、標準スク リーンプリントフレーム上に張る。このスクリーンに、所望のパターンに開けら れたまたはエッチングされた孔（直径６．３ミル（０．０１６ｃｍ））を有する 厚さの薄い１〜１．５ミル（０．００２５４から０．００３８１ｃｍ）厚の真鍮 シートをエッジで接着する（Dexter Epoxy 608 clear）。スクリーンメッシュを 、真鍮シートで覆われている領域から除去し、フレームに張り付けられたスクリ ーンメッシュにエッジで接着された真鍮シートを残す。 （Ｂ）標本固定 − プリント中に１ミル（０．００２５４ｃｍ）厚の多孔性 酸化コーティング材料を保持するのに使用される、平均の孔の直径が１０μｍの 多孔性アルミナ保持プレートを真空で引く。 （Ｃ）エポキシ − ２成分エポキシMaster Bond EP21ARを、シリカの混ぜ物 の添加によって、所望の粘度（３０００００から４０００００ｃｐｓの揺変性） に調整する。所望の粘度を有する充填されたエポキシは、ニュージャージー州の HackensackにあるMaster Bond，Inc．から購入することができる。エポキシを、 指示通りに準備する。流動性の液体としての有効な寿命は、３０分程度である。 （Ｄ） スクリーンプリンタパラメータ ゴムローラ速度： １〜２インチ／ｓ スナップオフ： ２０〜３０ミル（０．０５０８から０．０７６２ｃｍ） エポキシの一定の温度および湿度が、均一な塗布層を得るために重要である。 代表的な状態は、４０〜７０％程度の相対湿度と、２０〜２５°Ｃ程度の温度で ある。 （Ｅ）プリントされたエポキシパターン − 本質的に１ミル（０．００２５ ４ｃｍ）の高さで、直径７．５ミル（０．０１９ｃｍ）程度のエポキシ突起のア レイが形成される。電極上の代表的なパターンは、中心間に４０ミル（０．１０ １６ｃｍ）の間隔をおいて置かれた小突起のアレイから成る。さらに、電極の周 辺部における小突起の密度は、中心間の間隔を２０ミル（０．５０８ｃｍ）に減 少することによって増加する。スクリーンプリントされたエポキシ配置を、１５ ０°Ｃにおいて最低４時間硬化させる。 例１０ エポキシ小突起のスクリーンプリント製造法 （Ａ） スクリーン準備 − 標準プリントフレーム上に搭載され、表面上に エマルジョンがない２３０または３２５メッシュスクリーン（８×１０インチの ステンレススチール）を、基体として使用する。エッチング、穴開け、またはパ ンチされたステンシル（６．０×８．５のモリブデンを、Dexter社のDexter Epo xy 608 Clearを使用して、スクリーンの裏面にエッジで接着する。MYLAR をステ ンシル−スクリーンユニットの上に置き、圧力を加え、エポキシを均一な層にな らす。 次にスクリーンをはじき、エポキシをスクリーンの上面に塗布し、MYLAR をそ の領域上に置き、エポキシをならす。次にスクリーン−ステンシル部品を、１２ ０°Ｃのオーブン内に大気とともに５分間置き、エポキシを硬化させる。代わり に、エポキシを、３０〜６０分間、周囲温度に保持することによって硬化させる こともできる。 スクリーン−ステンシルをオーブンから取り出した後、裏側のMYLAR を、注意 深くただちに剥がす。次に上面上のメッシュスクリーンを、鋭利な刃によって、 ステンシルを切らないように慎重に切り離す。ステンシルパターン上のメッシュ を除去して、熱硬化性粘着物（例えば、エポキシレジン）を、MYLAR に覆われた カットしたメッシュステンシルの周囲に塗布し、このようにならされたエポキシ によってスクリーンのエッジをステンシルに確実に取り付けることができる。エ ポキシを、オーブン内で５分間硬化させる。このようにして、スクリーンによっ てぴんと張られたステンシルが得られ、プリントの準備ができる。 （Ｂ）標本保持 − 孔の直径が４．５〜６μｍで有孔性が３６．５％の多孔 性セラミック保持（例えば、図８）プレート（コロラド州GoldenのCeramicon De signs 社のP-6-C 材料）を使用し、１ミル（０．００２５４ｃｍ）厚の多孔性酸 化コーティング材料を、多孔性セラミックプレートを通して真空で引いてプリン トしている間保持する。セラミックプレートを、適切な寸法（プリントすべき基 板の大きさおよび形状）に切る。次にこのセラミックプレートを、スクリーンプ リンタに搭載することができるアルミニウム（鋼、その他）フレーム２７７およ びエポキシまたは他の粘着物に挿入する。次にセラミックプレートを、金属フレ ームと平らに、できるだけ水平に注意深く置く。次に位置決めピンを加え、基板 １１１Ａを適切な位置に穴２８１、２８２および２８３を使用して保持する。 （Ｃ）エポキシ − Master Bond EP 21 ART（１５００００から６００００ ０ｃｐｓ程度の粘度を持つ２成分エポキシ（ポリアミン硬化剤が３３重量パーセ ントで、液体エポキシレジンが６７重量パーセント））。エポキシを、指示通り に準備する。流動性の液体としての有効な寿命は、３０分程度である。 （Ｄ） スクリーンプリントパラメータ ゴムローラ速度： １〜２インチ／ｓ（エポキシの粘度に依存する） スナップオフ： ２０〜３０ミル（０．０５０から０．０７６ｃｍ）（スク リーン張力に関連し、適宜に調節される） （Ｅ）プリントされたエポキシパターン − 本質的に１から１．２５ミル（ ０．００２５４から０．００３１６ｃｍ）程度の高さで、直径７．５ミル（０． ０１９ｃｍ）程度のエポキシ突起のアレイが形成される。電極上の代表的なパタ ーンは、中心間に４０ミル（０．１ｃｍ）の間隔をおいて置かれた小突起のアレ イから成る。さらに、電極の周辺部における小突起の密度は、中心間の間隔を２ ０ミル（０．０５０８ｃｍ）に減少することによって増加する。スクリーンプリ ントされたエポキシ配置を、１５０°Ｃにおいて４から１２時間、大気中で硬化 させる。 例１１ 他のスクリーンプリントパラメータ （Ａ）セパレータ突起 − セパレータ突起は、高さが０．００１から０．０ ０４インチ（０．００２５４から０．０１０１６ｃｍ）の範囲で、幅が０．００ ６から０．０１２インチ（０．０１５２４から０．０３０３８ｃｍ）である。セ パレータ突起を、点、正方形、矩形、またはこれらを合成した形状とすることが できる。突起の幅は、突起の高さが増加するに従って増加する。 （Ｂ）セパレータパターン − ２つのパターンが電極基板上で利用可能であ り、これらは、活性領域（Active Field Area:ＡＦＡ）および境界領域（Boundi ng Border Area: ＢＢＡ）である。ＡＦＡは、中心から中心の間隔が０．０４０ ×０．０４０インチ（０．１０１６×０．１０１６ｃｍ）で位置し、通常の点で あるセパレータ突起を有する。ＢＢＡは、中心から中心の間隔が０．０２０×０ ．０２０インチ（０．０５０８×０．０５０８ｃｍ）の増加した突起密度を有す る。長方形の列が、ＢＢＡのみにおける順次の点のアレイの間に交互にある。 （Ｃ）スクリーン準備 − セパレータ配置の設計は、ＣＡＤ（Computer Aid ed Drafting）システム上で行う。ＣＡＤの電子的なデータを、Gerberプロット ファイルに変換する。このプロットデータは、スクリーンプリンタ用の所望の厚 さのステンシルを製造するアートワークを形成するスクリーン製造者によって使 用される。スクリーンを、ＳＭＴ（カリフォルニア州サンタクララのScreen Man ufacturing Technologies）によって使用される準備ができる。 （Ｄ）電極真空プレート（作業ホルダ） − 電極の周縁より内側に０．０５ ０インチだけ切り取られた多孔性セラミックプレート（コロラド州ゴールデンの Ceramicon Designs 社のＰ−６−Ｃ材料）を設置し、スクリーンプリンタに適合 するように設計されたアルミニウムプレートにエポキシで接着する。上面および 底面は、平らに置かれ、平行である。多数のピンを、中心の電極エッジの周囲に 挿入し、電極基板を配置するためのコーナストップを形成する。 （Ｅ）エポキシ − ２成分エポキシMaster Bond EP21ARを、シリカの混ぜ物 の添加によって、所望の粘度（揺変性が３０００００から４０００００ｃｐｓ） に調整する。所望の粘度を有する充填されたエポキシは、ニュージャージー州の HackensackにあるMaster Bond，Inc．から購入することができる。エポキシを、 指示通りに準備する。流動性の液体としての有効な寿命は、３０分程度である。 （Ｆ）スクリーンプリントパラメータ 厚膜スクリーンプリンタ ゴムローラ・デュロメータ ４５から１００タイプＡ ゴムローラ速度 １〜２インチ／ｓ ゴムローラ圧力 １０から１５１ｂｓ． ゴムローラダウンストップ ０．０１０から最大インチ スナップオフ ０．０１０から０．０３０インチ（０．０２５４から０．０７ ６２ｃｍ） フォトリソグラフによる小突起の形成 例１２ 小突起の高温ローラ・フォトリソグラフ製造法 （Ａ） 厚さ１．５ミル（０．００３８ｃｍ）のConforMASK2000高順応性ハン ダマスクを、電極と同じ寸法に切る。 （Ｂ） ConforMASKフィルムを電極材料表面１１１Ａ上に置き、解放シート３ ８２をフォトレジストフィルム３８１と電極１１１Ａとの間から除去した後、１ ５０°Ｃに加熱されたローラ（３８４および３８５）に通過させて、フォトレジ ストフィルム３８１を電極表面１１１Ａ上に付着させる。次にフォトレジストフ ィルム３８１の外側のポリエステルカバーシート３８２Ａを除去する。 （Ｃ） 貫通孔の行（開口３８８）を含む暗視野マスク３８７を、フォトレジ スト３８１上に置く。代表的なパターンは、電極の周辺の３行にわたる、６ミル （０．０２１２ｃｍ）の直径で、中心間の間隔が高い密度（中心間が２０ミル（ ０．０５０８ｃｍ））の孔のアレイから成る。 （Ｄ） フィルム３８１を、孔３８８およびマスク３８９を通して、２０秒間 程度、通常のＵＶ光源、例えば水銀蒸気ランプ３８９で露光する。次にマスクを 取り除く。 （Ｅ） フォトレジストの不露光領域を、フォトレジストを１％の炭酸カリウ ムのタンク中に１．５分間置くことによって、現像する、または取り除く。 （Ｆ） 次に小突起（凸部）を持つ電極表面を、脱イオン水によって洗浄し、 １０％硫酸のタンク中に１．５分間置き、最後に脱イオン水で洗浄する。 （Ｇ） 最初に、小突起１３をＵＶ光で露光する。小突起（離れている）の最 終的な硬化を、３００°Ｃの対流式オーブン中で１時間行う。 完成した電極１１１Ａは、直接使用されるか、または上述したように処理され る。 例１３ フォトレジストの真空張り合わせ （Ａ） 厚さ２．３ミル（０．００５８ｃｍ）のConforMASK2000高適合性ハン ダマスクを、電極より僅かに大きく切る。 （Ｂ） フォトレジストフィルム３８１を、電極１１１Ａと、 Dynachem vac uum applicator model 724または730 を使用して、標準的な動作状況（１６０° Ｃ、０．３ミリバール）に真空積層する。ポリエステルカバーシート３８２Ａを 、取り除く。 （Ｃ） 貫通孔３８８の行を含む暗視野マスク３８７を、フォトレジストフィ ルム３８１上に置く。代表的なパターンは、電極の周辺の３行にわたる、６ミル （０．０２１２ｃｍ）の直径で、中心間の間隔が高い密度（中心間が２０ミル（ ０．０５０８ｃｍ））の孔のアレイを含む。 （Ｄ） フィルムを、２０から４０秒間、３〜７ｋＷのコリメートされていな いＵＶ光源で露光する。 （Ｅ） フォトレジストフィルムの露光されていない領域を、コンベア状スプ レー現像ユニット内の０．５パーセント炭酸カリウムを使用することによって現 像または取り除き、続いて脱イオン水によって洗浄し、タービン乾燥する。 （Ｆ） 離散した小突起の最終的な硬化を、２段階の工程において行う。第１ に、小突起を、Dynachem UVCS 933 ユニットにおいてＵＶ光に露光し、次に３０ ０〜３１０°Ｆの強制空気オーブン内に７５分間置く。 完成した電極を、直接使用するか、または上述したようにさらに処理する。 例１４ 多孔度制御に関する界面活性 ３２ｇの臭化セチルトリメチルアンモニウムを、１１のイソプロパノールに加 え、かき混ぜ、僅かに加熱する。１時間程度後、７３ｇのＴａＣｌ₅および４７ ｇのＲｕＣｌ₃Ｈ₂Ｏを、透明な溶液に加える。標準的なコーティング方法を、３ ００°Ｃにおける５分間の仮の熱分解と、３００°Ｃにおける３時間の最終的な 熱分解とによって行う。コーティング層の孔の直径の平均は、４５Åに増加する 。２６０°Ｃ、６８０ｐｓｉの水蒸気中で２時間の後処理をした後、平均の孔の 直径は１２０Åに増加する。 塩化セチルトリメチルアンモニウムの２５重量％水溶液を使用し、得られるコ ーティング層の孔の直径を変更することもできる。 例１５ 熱弾性ガスケット 他の構成方法は、熱弾性ガスケット（例えば、ＫＲＡＴＯＮ）を、２つのＨＤ ＰＥガスケットで挟むことである。装置特性は、上述したものと同様である。 例１６ 電解質の量の増加を調節する第２の材料の含有 多孔性で疎水性の材料を、各々のセルに加え、温度の上昇による電解質のどの ような量の増加も調節する。 この材料を、セル内に、周辺のＨＤＰＥガスケットの内側のガスケット材料と してか、セパレータ材料の円盤に置き換えられる部分として置く。 使用される一般的な材料は、１〜３ミル厚のW.L.Gore & Associates，Inc．の ＰＴＦＥ材料である。好適には、ＰＴＦＥ材料は、２０から１００ｐｓｉ程度の 水侵入圧力を有する。 例１７ 他の電極前処理 電極に、小突起、ガスケット、およびプルコードまたはタブを設けた後（工程 Ｅの後）、電極を１モル硫酸中に置き、開放回路の電位を、陰極電流を使用して 、水素を発生させることなく、０．５Ｖ（対ＮＨＥ）程度に調節する。電極を、 浸されている脱イオン化された水中から不活性雰囲気（例えばＡｒ）に移動し、 そこで乾燥させて組み立てる。 例１８ 熱エラストマガスケット Ｉ ａ． 電極の準備 − １．３ミル基板に、本明細書に記載した浸漬コーティ ングおよび熱分解の″標準的な方法″によって、イソプロパノール中で三塩化ル テニウム水和物（．４Ｍ）および五塩化タンタル（０．４Ｍ）を１５層コーティ ングする。次にこれらの基板を、５．０インチ×３．２インチの大きさの電極に 切断する。これらの電極に、上述したような３００°Ｃにおいて３時間の水蒸気 後処理を行う。 ｂ． エッジ密封 − 電極のエッジを、９０重量パーセントのトルエンおよ び１０重量パーセントのイソプロパノールの混合物に対するＫＲＡＴＯＮ（テキ サス州ヒューストン、ＦＧ １９０１ Ｓｈｅｌｌ）の５重量パーセント溶液に よって、周囲に沿って５ｍｍの深さに浸漬コーティングする。周囲温度および気 圧において３時間位置させた後、電極を１００°Ｃにおいて２時間加熱し、溶媒 を除去する。 ｃ． 積層 − ３．０ｍｍ幅で電極の大きさに対応する外形寸法のウィンド ウフレーム状ガスケットを、６ミル厚の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）材料か ら切り出す。８セルユニットを、電極に１．０ミル厚のＴＥＦＺＥＬ製コードを 装着し、ＨＤＰＥガスケットを重ねて積層する。１．０ミルのガラスセパレータ を、ＨＤＰＥガスケットのフレームの内側に配置し、次の電極を続ける。この手 順を、９つの電極を必要とする８セル装置が積層されるまで繰り返す。この組み 立て部品を、２つの平坦な平行板固定物内に配置する。この装置を、１９０°Ｃ において３０分間熱リフローし、ＨＤＰＥを融解し、周囲状況に冷却したときエ ッジ密封部を形成する。周囲状態に冷却した後、充填口を形成するプルタブを引 き抜いて充填口を形成する。この装置に、上述したように電解質を充填する。 ｄ． 試験結果 − この装置を、セル当たり１ボルトを印加して慣例的な方 法において試験した。この装置は、１４．０ミリオームのＥＳＲ値と、４．９７ ５Ｆのキャパシタンス値とを有し、２．９ｍＡの漏れ電流が得られた。本装置に さらにサイクル試験を行い、１０００００サイクルを越える十分な性能が得られ た。 例１９ 熱エラストマガスケット ＩＩ 例１８の工程（ａ）および（ｂ）を行う。 ｃ． 積層 − 電極に１．０ミル厚のコードを装着し、電極のエッジから３ ．０ｍｍ程度の電極の平坦な表面の周囲に沿って注入器によってＫＲＡＴＯＮ溶 液の濃い線を塗布して、電極を積層することによって４セルユニットを製造する 。１．０ミルガラスセパレータを、このＫＲＡＴＯＮラインフレームの内側に配 置し、次の電極を続ける。この手順を、５つの電極を必要とする４セル装置が積 層されるまで繰り返す。この組み立て部品を、２つの平坦な平行板固定物内に配 置する。この装置を、周囲状態の下に１２時間置く。次にこの装置を、１００° Ｃにおいて２−３時間対流加熱し、溶媒を除去する。冷却し、プルタブを機械的 に除去し、充填口を形成する。この装置に上述した電解質を充填する。充填口を 周囲状況においてＫＲＡＴＯＮ溶液を使用して密封する。 ｄ． 試験結果 − この装置を、セル当たり１ボルトを印加して慣例的な方 法において試験した。このウルトラキャパシタ装置の試験結果は、例１８におい て得られた結果に匹敵するものであった。 例２０ 熱エラストマガスケット ＩＩＩ ａ． 電極の準備 − １．１ミルＴｉ基板に、上述した浸漬コーティングの ″標準的な方法″によって、例１８の０．８Ｍの混合酸化金属溶液を１５層コー ティングする。次にこれらの基板を、５．０インチ×３．２インチの大きさの電 極に切断する。これらの電極に、上述したような水蒸気後処理を行う。エポキシ の絶縁セパレータを、参考として本明細書中に記載する１９９２年９月１８日に 出願された同時継続出願の米国特許出願第０７／９４７，４１４号に記載されて いるスクリーンプリントの方法によって塗布する。 ｂ． エッジ密封 − 電極のエッジを、９０重量パーセントのトルエンおよ び１０重量パーセントのイソプロパノールの混合物において生成されたＫＲＡＴ ＯＮの５重量パーセント溶液によって、周囲に沿って５ｍｍの深さに３回浸漬コ ーティングする。より濃い２０％ＫＲＡＴＯＮ溶液の追加の層を多数回塗布し、 電極の周囲の各々の側において５．０ｍｍ程度の深さに５ミルのガスケットを発 達させる。周囲温度および気圧において１２時間置いた後、この電極を１００° Ｃにおいて３時間加熱し、溶媒を除去する。 ｃ． 積層およびリフロー − 電極に１．０ミル厚のコードを装着し、次の 電極を重ねて６セルユニットを積層する。この手順を、７つの電極を必要とする ６セル装置が積層されるまで繰り返す。この組み立て部品を、２つの平坦な平行 板固定物内に配置する。この装置を、１７０°Ｃおよび１０−５０ｐｓｉにおい て熱リフローし、ＫＲＡＴＯＮを融解し、エッジ密封部を形成する。冷却した後 、プルタブを引き抜き、この装置に上述したような電解質を充填する。電解質充 填口を、例１９において記述したＫＲＡＴＯＮ溶液を使用して密封する。 ｄ． 試験結果 − この装置を、セル当たり１ボルトを印加して慣例的な方 法において試験した。この装置は、１時間の試験の後、１０．０ミリオームのＥ ＳＲ値と、５．１３３Ｆのキャパシタンス値とを有し、２．４ｍＡの漏れ電流が 得られた。試験を続け、４８時間後に、漏れ電流は０．２４ｍＡになった。 例２１ 熱エラストマガスケット ＩＶ ａ． 電極の準備 − ２ミルＴｉ基板に、浸漬コーティングの″標準的な方 法″によって、例１８の０．８Ｍの混合酸化金属溶液を１０層コーティングする 。次にこれらの基板を、５．０インチ×７．０インチの大きさの電極に切断する 。本明細書および１９９２年１０月に出願された米国特許出願第０７／９５８， ５０６号に記載された光処理の方法によって、フォトレジストの絶縁突起（セパ レータ）を設ける。 ｂ． エッジ密封 − 電極のエッジを、９０重量パーセントのトルエンおよ び１０重量パーセントのイソプロパノールの混合物において生成されたＫＲＡＴ ＯＮの５重量パーセント溶液によって、周囲に沿って５ｍｍの深さに（３回）浸 漬コーティングする。周囲温度および気圧において３時間置いた後、この電極を １００°Ｃにおいて３時間加熱し、溶媒を除去する。これらの電極において、上 述したような電気化学的後処理を行う。 ｃ． 積層およびリフロー − ３．０ｍｍ幅で電極の大きさに対応する外形 寸法のウィンドウフレーム状ガスケットを、６ミル厚の高密度ポリエチレン（Ｈ ＤＰＥ）材料から切り出す。１５セルユニットを、電極に１．０ミル厚のＴＥＦ ＺＥＬ製コードを装着し、ＨＤＰＥガスケットを重ね、次の電極を重ねていって 積層する。この手順を、１６の電極を必要とする１５セル装置が積層されるまで 繰り返す。この組み立て部品を、２つの平坦な平行板固定物内に配置する。この 装置を、熱リフローし、ＨＤＰＥを融解し、制御された雰囲気中でエッジ密封部 を形成する。周囲状態に冷却した後、プルタブを除去し、充填口を形成し、この 装置に上述したような電解質を充填する。 ｄ． 試験結果 − この装置を、セル当たり１ボルトを印加して慣例的な方 法において試験した。この装置は、１３．０ミリオームのＥＳＲ値と、７．１Ｆ のキャパシタンス値と、２．４ｍＡの漏れ電流とを有し、これらの特性は、１時 間の試験の後に得られた。 例２２ エッジ塗布および密封 ａ． 電極の準備 例４の標準的なコーティング方法によって０．８Ｍの酸化ルテニウムおよび酸 化タンタルの混合溶液を１５層コーティングした２ミルのＴｉ基板を得る。これ らの基板を、５．０×３．２インチ程度の大きさの電極に切断する。これらの電 極において、例３において記載した水蒸気後処理を行う。米国特許明細書第５， ０５５，１６９号において記載されている方法によって、エポキシレジンの絶縁 セパレータを塗布する。 ｂ． エッジ密封 電極のエッジを、９０重量パーセントのトルエンおよび１０重量パーセントの イソプロパノールの混合物において生成されたＫＲＡＴＯＮの５重量パーセント 溶液によって、周囲に沿って５ｍｍ程度の深さに３回浸漬コーティングする。よ り濃い２０％ＫＲＡＴＯＮ溶液の追加の層を多数回塗布し、電極の周囲の各々の 側において５．０ｍｍ程度の深さに５ミルのガスケットを発達させる。周囲温度 および気圧において１２時間置いた後、この電極を１００°Ｃにおいて３時間加 熱し、溶媒を除去する。 ｃ． 積層 電極に１．０ミル厚のコードを装着し、次の電極を重ねて３２セルユニットを 積層する。この手順を、３３つの電極を必要とする３２セル装置が積層されるま で繰り返す。この組み立て部品を、２つの平坦な平行板固定物内に配置し、この 装置を、不活性雰囲気中で２０°Ｃないし２００°Ｃにおいて熱リフローし、Ｋ ＲＡＴＯＮを融解し、エッジ密封部を形成する。冷却した後、プルタブを引き抜 き、この装置に上述したような電解質を充填する。電解質充填口を、上述したＫ ＲＡＴＯＮ溶液を使用して密封する。 ｄ． 試験結果 この装置を、セル当たり１ボルトを印加して、例えば例６の慣例的な方法にお いて試験した。この装置は、１０．０ミリオームのＥＳＲ値と、５．１３３Ｆの キャパシタンス値と、２．４ｍＡの漏れ電流とを有し、これらの特性は、１時間 の試験の後に得られた。 例２３ 窒化金属 （ａ） イソプロパノールにおける１０重量パーセント程度のＭｏＣｌ₅溶液 （またはスラリー）を準備する。チタンの薄いシートを浸漬コーティングし、空 気中で７０°Ｃにおいて１０分間程度乾燥させる。次に、電極を空気または酸素 中で３００°Ｃ程度において５時間程度加熱し、ＭｏＯ₃およびＭｏＯ₂を形成す る。このシートを、数回、コーティング、乾燥および加熱し、所望の厚さのＭｏ Ｏ₃およびＭｏＯ₂を得る。任意に、次に電極を３００°Ｃにおいて３時間焼きな ます。熱分解された電極を、周囲温度に冷却し、次に、１気圧で３５０°Ｃのア ンモニア雰囲気の気流中で５時間加熱する。ＭｏＮ₂をコーティングされた電極 が得られる。キャパシタを、例えば例１−２２において記述したような湿式構造 、乾式構造または充填口構造によって形成し、適切な電解質を充填した場合、有 効な高エネルギー長寿命エネルギー貯蔵装置が得られる。 （ｂ） 例２３（ａ）を、アンモニアをＮ₂およびＨ₂の混合器に置き換えるこ とを除いて繰り返す場合、対応する有効なＭｏ₂Ｎ電極およびエネルギー貯蔵装 置が得られる。 例２４ 炭化金属 （ａ） イソプロパノールにおける１０重量パーセント程度のＭｏＣｌ₅溶液 （またはスラリー）を準備する。チタンの薄いシートを浸漬コーティングし、空 気中で７０°Ｃにおいて１０分間程度乾燥させる。次に、電極を空気または酸素 中で３００°Ｃ程度において５時間程度加熱し、ＭｏＯ₃およびＭｏＯ₂を形成す る。このシートを、数回、コーティング、乾燥および加熱し、所望の厚さのＭｏ Ｏ₃およびＭｏＯ₂を得る。任意に、次に電極を３００°Ｃにおいて３時間焼きな ます。熱分解された電極を、周囲温度に冷却し、次に、１気圧で３５０°Ｃの一 酸化炭素雰囲気の気流中で５時間加熱する。ＭｏＮ₂をコーティングされた電極 が得られる。キャパシタを、例えば例１−２２において記述したような湿式構造 、乾式構造または充填口構造によって形成し、適切な電解質を充填した場合 、有効な高エネルギー長寿命エネルギー貯蔵装置が得られる。 ＡＡ． ある実施例ＡＡにおいて、本発明は、 少なくともエネルギー貯蔵用の第１のセルを具えるエネルギー貯蔵装置の乾式 部品ユニットにおいて、前記第１のセルが、 ａ． 第１導電電極と、 ｂ． 前記第１電極と、第１の予め決めた間隔によって分離した第２導電電極 と、 ｃ． 前記第１および第２電極間に置かれ、前記第１および第２電極を分離し 、絶縁する第１絶縁性ガスケット手段とを組み合わせたものを具え、 前記第１電極と前記第２電極と中心に位置する開口を有する前記第１ガスケッ ト手段とを互いに結合して前記第１セルを形成した場合、空気が充填された充填 間隙がこれらの間に形成されるようにした乾式部品ユニットに関係する。 ＢＢ． ある実施例において、本発明は、ＡＡによる乾式部品ユニットにおい て、前記第１セルがさらに、 ａ． 前記第１電極および前記ガスケット手段の間に置かれるように前記第１ 電極の一方の表面上に形成された、第１大表面積導電コーティング層と、 ｂ． 前記第２電極および前記第１ガスケット手段の間に置かれるように前記 第２電極の一方の表面上に形成された、第２導電大表面積コーティング層と、 ｃ． 前記第１コーティング層、前記第２コーティング層、またはこれらの組 合せ上の複数の突起とを含み、 前記突起が前記第１セルに構造上の支持を与え、前記第１および第２電極間の 電気的絶縁性を増すように構成された乾式部品ユニットに関係する。 ＣＣ． ある実施例において、本発明は、ＢＢによる乾式部品ユニットにおい て、前記第１セルがさらに、電解質を前記充填間隙内に流し込むために、前記ガ スケット手段によって形成される第１充填口を含む乾式部品ユニットに関係する 。 ＤＤ． ある実施例において、本発明は、ＣＣによる乾式部品ユニットにおい て、前記第１セルがさらに、前記第１充填口に挿入される第１コードを含み、 前記第１コードを除去した場合、前記第１充填口が開口し、前記充填間隙が出 入り可能になるように構成された乾式部品ユニットに関係する。 ＥＥ． ある実施例において、本発明は、ＡＡによる乾式部品ユニットにおい て、少なくとも第２セルを含み、本乾式部品ユニットを集積単一構造とするため に、前記第１セルおよび前記第２セルを堆積し、接続した乾式部品ユニットに関 係する。 ＦＦ． ある実施例において、本発明は、ＥＥによる乾式部品ユニットにおい て、前記第２導電電極が双極電極で、前記第１および第２セルによって共有され ており、 前記第２セルがさらに、前記第２導電電極と向かい合って配置された第３導電 電極を含み、 前記第１および第２導電電極が、第２の予め決めた間隔だけ離れているように 構成された乾式部品ユニットに関係する。 ＧＧ． ある実施例において、本発明は、ＦＦによる乾式部品ユニットにおい て、第３コーティング層を前記第２電極の第２の平面上に形成し、前記第２コー ティング層が前記第２電極および前記第２ガスケット手段の間に置かれるように し、 前記第２セルが、双方の電極表面上に位置する複数の離散した突起を含むよう に構成された乾式部品ユニットに関係する。 ＨＨ． ある実施例において、本発明は、ＧＧによる乾式部品ユニットにおい て、前記第２セルがさらに、前記第３電極の一方の表面上に形成された大表面積 で導電性のコーティング層を含み、 この第４コーティング層が、前記第３電極および前記第２ガスケット手段間に 置かれるように構成された乾式部品ユニットに関係する。 ＩＩ． ある実施例において、本発明は、ＨＨによる乾式部品ユニットにおい て、前記第２セルがさらに、前記第２ガスケット手段内に形成された第２充填口 を含む乾式部品ユニットに関係する。 ＪＪ． ある実施例において、本発明は、ＩＩによる乾式部品ユニットにおい て、電源に接続するための外部タブ手段をさらに含む乾式部品ユニットに関係す る。 ＫＫ． ある実施例において、本発明は、ＨＨによる乾式部品ユニットにおい て、前記第１および第３コーティング層の各々が、周辺部の突起のセットと、中 心部のアレイに配置された離散した突起のセットとを有する追加の層を含む乾式 部品ユニットに関係する。 ＬＬ． ある実施例において、本発明は、ＫＫによる乾式部品ユニットにおい て、各突起の直径が６ミル（０．０１５ｃｍ）程度で、 前記周辺部の突起の中心間の間隔が２０ミル（０．０５０８ｃｍ）程度で、 前記中心部の突起の中心間の間隔が４０ミル（０．１０２ｃｍ）程度で、 前記周辺部および中心部の突起が絶縁性の性質を有する乾式部品ユニットに関 係する。 ＭＭ． ある実施例において、本発明は、ＦＦによる乾式部品ユニットにおい て、前記第１および第２の予め決めた間隔が等しい乾式部品ユニットに関係する 。 ＮＮ． ある実施例において、本発明は、ＡＡによる乾式部品ユニットにおい て、前記第１および第２ガスケット手段の各々が、互いに重ね合わされて配置さ れた２つの絶縁性ガスケットを含み、前記第１コードを前記ガスケット間に配置 し、前記第１充填口を形成するように構成された乾式部品ユニットに関係する。 ＯＯ． ある実施例において、本発明は、ＦＦによる乾式部品ユニットにおい て、前記第１、第２および第３電極が同様で、矩形形状である乾式部品ユニット に関係する。 ＰＰ． ある実施例において、本発明は、少なくとも第１のセルを含むキャパ シタ部品ユニットにおいて、キャパシタが、 ａ． 第１導電電極と、 ｂ． 前記第１電極と、第１の予め決めた間隔によって分離した第２導電電極 と、 ｃ． 前記第１および第２電極間に置かれ、前記第１および第２電極を分離し 、絶縁する第１絶縁性周辺ガスケット手段とを組み合わせたものを具えることに より、 前記第１電極と前記第２電極と前記第１ガスケット手段とを互いに結合して前 記第１セルを形成した場合、充填間隙がこれらの間に形成されるようにしたキャ パシタ部品ユニットに関係する。 ＱＱ． ある実施例において、本発明は、ＰＰによるキャパシタ部品ユニット において、前記第１セルがさらに、 ａ． 前記第１電極および前記ガスケット手段の間に置かれるように前記第１ 電極の一方の表面上に形成された、第１大表面積コーティング層と、 ｂ． 前記第２電極および前記第１ガスケット手段の間に置かれるように前記 第２電極の一方の表面上に形成された、第２大表面積コーティング層と、 ｃ． 複数の離散した突起を有する層とを含み、 前記突起が前記第１セルに構造上の支持を与え、前記第１および第２電極間 の絶縁性を増すように構成されたキャパシタ部品ユニットに関係する。 ＲＲ． ある実施例において、本発明は、ＱＱによるキャパシタ部品ユニット において、少なくとも第２のセルをさらに含み、 本キャパシタを集積単一構造とするために、前記第１および第２セルを堆積さ し、結合し、 前記第２導電電極が双極電極で、前記第１および第２セルによって共有されて おり、 前記第２セルがさらに、前記第２導電電極に向かい合って配置された第３導電 電極を含み、 前記第１および第２導電電極が、第２の予め決めた間隔だけ分離しているよう に構成されたキャパシタ部品ユニットに関係する。 ＳＳ． ある実施例において、本発明は、キャパシタまたは同様の装置のよう なエネルギー貯蔵装置用乾式部品ユニットにおいて使用される導電大表面積多孔 性コーティング層に関係する。 ＴＴ． ある実施例において、本発明は、ＳＳによるコーティング層において 、本多孔性層が、本質的に小および中突起から成る大有効表面積を有し、支持材 料上にコーティングされた酸化金属または混合酸化金属を具えるコーティング層 に関係する。 ＵＵ． ある実施例において、本発明は、ＡＡないしＴＴのいずれか１つよる 乾式部品ユニットを使用するエネルギーを貯蔵する手段において、前記部品ユニ ットを、密封され、電気的に充電されたイオン伝導性電解質によって充電する手 段に関係する。 ＶＶ． ある実施例において、本発明は、ＡＡによる装置を形成する工程を具 える乾式部品ユニットを作成する方法に関係する。 ＷＷ． ある実施例において、本発明は、少なくとも第１セルを、 ａ． 第１導電電極および第２導電電極の間隔を、第１の予め決めた距離だけ 開け、 ｂ． 前記第１および第２電極を分離し、電気的に絶縁するために、前記第１ および第２電極間に第１絶縁性ガスケット手段を置いて形成する工程を具え、 前記第１電極、前記第２電極および前記第１ガスケット手段を互いに結合して 前記第１セルを形成した場合、これらの間に充填間隙が形成されるようにした、 乾式部品ユニットの製造方法に関係する。 ＸＸ． ある実施例において、本発明は、少なくとも第１セルを、 ａ． 第１導電電極および第２導電電極の間隔を、第１の予め決めた距離だけ 開け、 ｂ． 前記第１および第２電極を分離し、電気的に絶縁するために、前記第１ および第２電極間に第１絶縁性ガスケット手段を置いて形成する工程を具え、 前記第１電極、前記第２電極および前記第１ガスケット手段を互いに結合して 前記第１セルを形成した場合、これらの間に充填間隙が形成されるようにした、 キャパシタ部品ユニットの製造方法に関係する。 ＹＹ． ある実施例において、本発明は、少なくとも第１セルを、 ａ． 第１導電層手段および第２導電層手段の間隔を、第１の予め決めた距離 だけ開け、 ｂ． 前記第１および第２導電層手段を分離し、電気的に絶縁するために、前 記第１および第２導電層手段間に第１絶縁性ガスケット手段を置いて形成する工 程を具え、 電荷を蓄積する前記第１導電層と、電荷を蓄積する前記第２導電層と、電極の 表面を分離する前記第１ガスケット手段とを互いに結合して前記第１セルを形成 した場合、これらの間に充填間隙が形成されるようにした、キャパシタ部品ユニ ットの製造方法に関係する。 ＺＺ． ある実施例において、本発明は、ＷＷによる乾式部品ユニットの製造 方法において、さらに、 ａ． 第１の多孔性で大表面積で導電性の層を、前記第１電極の一方の表面上 に、この第１コーティング層が前記第１電極および前記ガスケット手段間に置か れるように形成し、 ｂ． 第２の多孔性で大表面積で導電性の層を、前記第２電極の一方の表面上 に、この第２コーティング層が前記第２電極および前記第１ガスケット手段間に 置かれるように形成し、 ｃ． 前記第１セルに構造上の支持を与え、前記第１および第２電極間の絶縁 性を増す複数の離散した小突起を、前記第１コーティング層上に形成する工程を 含む、乾式部品ユニットの製造方法に関係する。 ＡＢ． ある実施例において、本発明は、単層または多層電荷蓄積装置の構造 においてセパレータとして使用できる、ほぼ同一の小突起のアレイを表面上に形 成する方法において、 （ａ） 電解質に対して本質的に不活性で、周囲温度と７５°Ｃ程度との間の 温度および周囲気圧において揺変性の性質を示す、電気的に絶縁性の材料を得る 工程と、 （ｂ） 導電性の炭素、多孔性酸化金属、多孔性混合酸化金属または他の多孔 性コーティング層を、片面または両面の中央部分にコーティングされ、平坦な電 極を適切なホルダ内に確保する薄く平坦で導電性の金属シートを具えた薄い電極 材料を得る工程と、 （ｃ） 小さな孔を有する薄く平坦なスクリーンまたはステンシルを、前記薄 い電極上に置く工程と、 （ｄ） 前記上部の薄いスクリーンの表面を工程（ａ）の流動性組成物と接触 して、ゴムローラがスクリーン表面と交差してスクリーンが電極表面に接触した とき、前記組成物の僅かな部分をパターンを経て押し出し薄い電極の外表面に接 触させ、所望に応じ多孔性電極コーティングの外表面に浸透させる工程と、 （ｅ） スクリーンプリンタから試料を除去する工程と、 （ｆ） 塗布した材料を硬化し、それによって前記分離した小突起がその形状 および寸法を保つようにする工程とを具える方法に関係する。 ＡＣ． ある実施例において、本発明は、ＡＢによる方法において、前記装置 が、キャパシタまたはバッテリから選択される方法に関係する。 ＡＤ． 電極表面を無水性または水性電解質に接触した状態において電荷を格 納する蓄電装置の乾式部品ユニットを製造する改善された方法であって、 （ａ） 各々の平坦な表面上に大表面積を有する第２導電材料の同一のまたは 異なった薄い層をコーティングされた厚さが薄くほぼ平坦な導電性支持材料のシ ートを準備し、平坦な両面が、 （ｉ） 第２導電材料の薄い層を有するか、 （ｉｉ） 第２導電材料が部分的に無いか、 （ｉｉｉ） 第２導電材料がまったく無い ような周辺部のエッジ表面を有するシートである導電支持材料を任意に準備する 工程と、 （ｂ） 水性または無水性電解質に対して安定なイオン透過性または半透過性 の空間セパレータを、 （ｉ） 前記第２導電材料の薄い層の少なくとも片側の表面上に導電性 小突起の組を、高さにおいてほぼ均一に堆積するか、 （ｉｉ） 薄い予め切っておいたイオン透過性または半透過性のセパレ ータを、前記第２導電材料の片面上に置くか、 （ｉｉｉ） イオン透過性または半透過性の薄い層を、前記導電材料の 少なくとも一方の側の面上に設けるか、 （ｉｖ） セパレータとして薄い空気層を形成するかによって、 得る工程と、 （ｃ） 工程（ｂ）による薄いシートの片側または両側の周辺部のエッジ表面 を、ガスケット材料として、熱可塑性プラスチック、熱可塑性エラストマ、およ び熱可塑性物ポリマから成るグループから選択された合成有機ポリマの一枚また はそれ以上の薄い層に接触させる工程と、 （ｄ） 前記ガスケットポリマ材料より高い融点（Ｔｍ）を有し、この工程の 状態のもとでは、溶けず、流れず、または前記ガスケットに恒久的に付着しない 、少なくとも一本の異なった材料の薄いコードを、ガスケット材料上または中に 、前記薄いシートと任意に交差して置く工程と、 （ｅ） 大表面積コーティング層をコーティングされたシートと、工程（ｄ） で製造されたセパレータとを重ねた薄く平坦な物を繰り返し重ねて、より薄い支 持材料から成るエンドシートを任意に有する積層体を製造する工程と、 （ｆ） 工程（ｅ）で製造された積層体を、加熱し、圧力を加えて、前記合成 ガスケット材料を流出させ、積層体のエッジに付着させて密封し、任意にガスケ ット材料が連続的一体的なポリマ製の収容体を形成するようにして、第２導電材 料にコーティングされた導電シートと、イオン透過性セパレータとを交互に積層 した密実な積層体を形成する工程と、 （ｇ） 工程（ｆ）の密実な積層体を、任意に不活性ガス中で僅かに圧力を加 えて冷却する工程と、 （ｈ） 各々の層の間から少なくとも１つの異なった材料の薄いコードを取り 除き、第２導電材料によってコーティングされた導電シートの間に少なくとも一 つの小さい孔を形成する工程とを具える方法。 ＡＥ． ある実施例において、本発明は、ＡＤによる方法において、前記小突 起を、セラミック、有機エラストマ、熱可塑性プラスチック、または熱可塑性物 、またはこれらの組合せから構成するようにした方法に関係する。 ＡＦ． ある実施例において、本発明は、ＡＥによる方法において、工程（ｅ ）の後で工程（ｆ）の前か、工程（ｈ）の後に、前記密実な積層体を、 （ｊ） 前記乾式部品ユニットから残留ガスを実質的に除去する工程と、 （ｋ） 前記乾式ユニットを、１種類またはそれ以上の還元ガスに周囲気圧に 近い気圧において接触させる工程と、 （ｌ） 前記ユニットおよび還元ガスを、２０から１５０°Ｃ程度に、０．１ から５時間程度の間加熱する工程と、 （ｍ） 乾式部品ユニットを空にする工程と、 （ｎ） 還元雰囲気を不活性ガスに交換する工程と、 （ｏ） 工程（ｊ）、（ｋ）、（ｌ）、（ｍ）、および（ｎ）を、少なくとも １回、任意に繰り返す工程とによって処理するようにした方法に関係する。 ＡＧ． ある実施例において、本発明は、ＡＤによる方法において、工程（ｅ ）の後で工程（ｆ）の前か、工程（ｈ）の後に、前記密実な積層体を、 （ｊ） 前記乾式部品ユニットを排気して残留ガスを実質的に除去する工程と 、 （ｋ） 前記乾式ユニットを、１種類またはそれ以上の還元ガスに周囲気圧と 近い気圧において接触させる工程と、 （ｌ） 前記ユニットおよび還元ガスを、２０から１５０°Ｃ程度に、０．１ から５時間程度の間加熱する工程と、 （ｍ） 乾式部品ユニットを空にする工程と、 （ｎ） 還元雰囲気を不活性ガスに交換する工程と、 （ｏ） 工程（ｊ）、（ｋ）、（ｌ）、（ｍ）、および（ｎ）を、少なくとも １回、任意に繰り返す工程とによって処理するようにした方法に関係する。 ＡＨ． ある実施例において、本発明は、ＡＦによる方法において、工程（ｊ ）、（ｍ）および（ｏ） の真空度が１ｔｏｒｒから１μｔｏｒｒ程度である方 法に関係する。 Ａ′Ａ′ ある実施例において、本発明は、ＡＦによる方法において、前記還 元ガスを、水素、一酸化炭素、酸化窒素、アンモニア、またはこれらの組合せか ら選択し、 前記不活性ガスを、ヘリウム、ネオン、アルゴン、またはこれらの組合せから 選択し、 １種類またはそれ以上の還元ガスと１種類またはそれ以上の不活性ガスとを、 前記ユニットに順次に接触させるようにした方法に関係する。 ＡＩ． ある実施例において、本発明は、ＡＤによる方法において、 工程（ｂ）において、ガスケット材料を前記装置の上面に置き、前記電極間の 前記ガスケット材料を体積において十分過剰にして、工程（ｆ）における加熱に よって余分のガスケット材料が支持材料の周辺部のエッジの周囲に押し出され、 継ぎ目のない密封された一体的な表面が積層体ユニットのエッジにおいて形成さ れるようにした方法に関係する。 ＡＪ． ある実施例において、本発明は、ＡＤによる方法において、 工程（ａ）において、前記支持材量が第２導電性材料を周辺のエッジ表面上に 有し、 工程（ｂ）において、前記小突起が前記第２導電性材料の表面上にあり、 工程（ｃ）において、前記ガスケット材料が熱可塑性プラスチックであり、 工程（ｅ）において、前記エンドシートがより薄い支持材料であり、 工程（ｆ）において、前記ガスケット材料を過剰にし、連続的一体的な収容体 を形成し、 工程（ｇ）において、前記積層体を周囲温度に冷却し、工程（ｈ）において前 記コードが、金属、セラミック、有機ポリマ、またはこれらの組合せを含むよう にした方法に関係する。 ＡＫ． ある実施例において、本発明は、電荷蓄積用蓄電装置を製造する改善 された方法であって、 ＡＤによる乾式部品ユニットを排気する工程と、 排気された乾式部品ユニットを、水性無機酸または無水性有機イオン伝導性媒 質のどちらかから選択された電解質に、充填口を使用して支持シート間の空間を 充填するのに十分な時間接触させる工程と、 電解質の外面をある程度除去する工程と、 前記充填口の孔を塞いで密封する工程とを具える方法に関係する。 ＡＬ． 電極表面が無水性または水性電解質に接触した状態のもとで電荷を格 納する蓄電装置の乾式部品ユニットを製造する改善された方法において、 （ａ） 厚さにおいて薄く平坦な金属シート支持物を得る工程であって、前記 金属が、チタニウム、ジルコニウム、鉄、銅、鉛、錫、ニッケル、亜鉛、または これらの組合せから選択され、０．１から１０ミル程度の厚さを有し、錫、鉛、 バナジウム、チタニウム、ルテニウム、タンタル、ロジウム、オスミウム、イリ ジウム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、モリブデン、ニオブ、クロム、マンガン 、ランタンまたはランタン族金属または合金、またはこれらの組合せから成るグ ループの酸化金属、窒化金属または炭化金属から独立に選択された大表面積を有 する少なくとも一つの酸化金属、窒化金属または炭化金属の薄い多孔性層を各々 の平坦な表面上にコーティングされ、好適には導電率を高める微量な添加物を含 み、 前記薄い酸化金属層が、０．１から２００ミクロン程度の厚さを持つようにし 、 前記導電シートの双方の平坦な表面が、酸化金属が全然ない周辺のエッジ面を 有するようにする準備を任意に行う工程と、 （ｂ） 水性または無水性電解質に対して安定したイオン透過性空間セパレー タを、 （ｉ） 水性または無水性電解質に対して安定していて０．１から１０ミ ル程度の高さを持つ電気絶縁性の離散した小突起を、前記多孔性酸化金属の薄い 層の片面または両面上に、高さにおいてほぼ均一に堆積するか、 （ｉｉ） ０．１から１０ミル程度の高さを持つイオン透過性で電気絶縁 性のセパレータを、前記酸化金属層の片面上に置くか、 （ｉｉｉ） ０．１から１０ミル程度の厚さを持つイオン透過性または半 透過性のセパレータを、前記第２導電材料の少なくとも片面上に形成するか、 （ｉｖ） セパレータとして薄い空気層を形成するかして形成する工程と 、 （ｃ） 工程（ｂ）の薄い導電シートの片面または両面の周辺エッジ面を、ガ スケット材料としての合成有機ポリマの薄い一枚またはそれ以上の層でコーティ ングする工程であって、前記ポリマを、ポリイミド、ＴＥＦＺＥＬ、ＫＲＡＴＯ Ｎ、ポリエチレン、ポリプロピレン、他のポリオレフィン、ポリスルホン、他の フッ化または部分的にフッ化されたポリマ、またはこれらの組合せから選択する ようにした工程と、 （ｄ） 前記ガスケットポリマ材料より高い融点（Ｔｍ）を有し、ここに記述 されている状態のもとでは、溶けず、流れず、または前記ガスケットに恒久的に 付着しない、少なくとも一本の異なった材料の薄いコードを、ガスケット材料上 または中に、前記薄い平坦なシートと任意に交差して置く工程と、 （ｅ） 酸化金属をコーティングされたシートと、工程（ｄ）で製造されたセ パレータとを重ねた薄く平坦な物を繰り返し重ねて、片面のみをコーティングさ れるか、より薄い支持材料で形成されるか、またはその両方を施されたエンドシ ートを任意に有する積層体を組み立てる工程と、 （ｆ） 工程（ｅ）の積層体を、前記ガスケット材料のＴｍより高い５から１ ００°Ｃ程度の温度に加熱し、前記合成ガスケット材料を流出させ、積層体のエ ッジに付着させて密封し、シートおよびセパレータの密実な積層体を形成し、前 記積層体を一体的なポリマ製収容体の中に任意に納め密封する工程と、 （ｇ） 工程（ｆ）の密実な積層体を、不活性な環境中で周囲温度に冷却する 工程と、 （ｈ） 少なくとも一本の前記薄いコードを各々の層の間から取り除き、少な くとも一つの小さい孔を前記多孔性電極層の間に位置する充填間隙中に形成する 工程とを具える方法。 ＡＭ． ある実施例において、本発明は、ＡＬによる方法において、 工程（ｂ）において、ガスケット材料を前記装置の上面に置き、前記電極間の 前記ガスケット材料を体積において十分過剰にして、工程（ｆ）における加熱に よって余分のガスケット材料が支持材料の周辺部のエッジの周囲に押し出され、 継ぎ目のない密封された一体的な表面が積層体ユニットのエッジにおいて形成さ れるようにした方法に関係する。 ＡＮ． ある実施例において、本発明は、ＡＬによる方法において、 工程（ａ）において、前記支持材量が第２導電性材料を周辺のエッジ表面上に 有し、 工程（ｂ）において、前記小突起が前記第２導電性材料の表面上にあり、 工程（ｃ）において、前記ガスケット材料が熱可塑性プラスチックであり、 工程（ｅ）において、前記エンドシートがより薄い支持材料であり、 工程（ｆ）において、前記ガスケット材料を過剰にし、連続的一体的に密封さ れた収容体を形成し、 工程（ｇ）において、前記積層体を周囲温度に冷却し、 工程（ｈ）において前記コードが、金属、セラミック、有機ポリマ、またはこ れらの組合せを含むようにした方法に関係する。 ＡＯ． ある実施例において、本発明は、ＡＤによる部品ユニット装置を用い るエネルギー貯蔵において、 電解質を加えて排気した充填間隙領域を充填し、 前記充填口を密封し、 蓄電装置を充電し、この蓄電装置を以下に述べる用途に対し、それぞれ独立し た電源として用いるもの。 電力需要が変化する用途においてピークパワーを与え、需要が低い間再充電を するもの（すなわち発電機と使用者の機器との間に設けられた電力調節器手段と して機能するもの）。 電圧低下時のコンピュータメモリのシャットダウンまたは軌道衛星の停電期間 の間の電力を含む、連続電源用途用のシャットダウンを与えるもの。 触媒を抵抗加熱したり、細動除去装置または他の心臓鼓動制御装置への電力を 供給するか、バッテリまたは内燃機関によって再充電可能な電気自動車における パルス状の電力を供給する手段を含み、大電流および／または高エネルギーを必 要とする用途においてパルス状の電力を与えるもの。 素早い再充電と長時間のエネルギーの放出を必要とする、電源コードの無い外 科用器具を含む用途における電力を与えるもの。 小型の機器および通信用途において携帯可能な電源を与えるものに関係する。 ＡＰ． ある実施例において、本発明は、蓄電装置において空間的な分離を得 るために、大表面積基板上に小突起を形成するフォトリソグラフ方法であって、 （ａ） その後の電解質の状態と本質的に不活性で硬化したときに電気絶縁性 の露光されていないフォトレジストフィルムを得る工程と、 （ｂ） 片面または両面の中心部を導電多孔性酸化金属、混合酸化金属または 炭素によってコーティングされた薄く平坦な導電金属シートを具える薄い電極材 料を得る工程と、 （ｃ） 前記フォトレジストフィルムを前記電極材料の片面または両面に張り つける工程と、 （ｄ） 複数の小さい孔を持つマスクを前記フォトレジスト上に置く工程と、 （ｅ） 前記フォトレジストを有効な強度の光源によって有効な時間露光し、 マスクの孔を通して露光されたフォトレジスト材料を十分に硬化させ、続いて前 記マスクを取り除いて硬化した小突起を形成する工程と、 （ｆ） 前記フォトレジストフィルムを現像して、硬化した多数の分離した小 突起を、前記電極材料の表面上に残し、反応していないフィルムを除去する工程 と、 （ｇ） 残っている露光された材料をさらに硬化して、前記小突起がその形状 と寸法を半質的に保たせる工程とを具える方法に関係する。 ＡＱ． ある実施例において、本発明は、ＡＰによる方法において、 工程（ｂ）において、酸化金属を前記電極の両面にコーティングし、 工程（ｃ）において、前記フィルムを一方の平坦な側に高温ローラ技術を使用 して張り付け、 工程（ｆ）において、希釈した水溶液をベースとして用いて現像し、 工程（ｇ）において、光、熱またはこれらの組合せを使用して小突起を硬化さ せるようにした方法に関係する。 ＡＲ． ある実施例において、本発明は、ＡＱによる方法において、工程（ｃ ）において、前記フォトレジストを真空張り合わせするようにした方法に関係す る。 ＡＳ． ある実施例において、本発明は、ＡＡによる乾式部品ユニットにおい て、前記第１電極が、その一方の表面上に形成された第１の導電性大表面積多孔 性コーティング層を具え、前記第１コーティング層が前記第１電極と前記ガスケ ット手段との間に挿入されるようにし、 前記第２電極を双極電極とした乾式部品ユニットに関係する。 ＡＴ． ある実施例において、本発明は、ＡＳによる乾式部品ユニットにおい て、前記第２電極が、その一方の表面上に形成された第１の導電性大表面積多孔 性コーティング層を具え、前記第２コーティング層が前記第２電極と前記第１ガ スケット手段との間に挿入されるようにした乾式部品ユニットに関係する。 ＡＵ． ある実施例において、本発明は、ＡＴによる乾式部品ユニットにおい て、前記第１電極が、前記第１コーティング層上に形成されたスペーサ手段をさ らに含み、前記第１および第２電極が密接して分離されるようにした乾式部品ユ ニットに関係する。 ＡＶ． ある実施例において、本発明は、ＡＵによる乾式部品ユニットにおい て、前記第２電極がさらに、他の表面上に形成された第２導電性大表面積多孔性 コーティング層を含むように構成した乾式部品ユニットに関係する。 ＡＷ． ある実施例において、本発明は、ＡＵによる乾式部品ユニットにおい て、前記第１電極の前記第１コーティング層と、前記第２電極の前記第１および 第２コーティング層とが、酸化金属、混合酸化金属、窒化金属およびポリマが含 まれるグループから選択されるように構成した乾式部品ユニットに関係する。 ＡＸ． ある実施例において、本発明は、ＡＵによる乾式部品ユニットにおい て、前記セパレータ手段が複数の突起を含み、 前記突起が前記第１セルに構造上の支持を与え、前記第１および第２電極間の 絶縁性が増すように構成された乾式部品ユニットに関係する。 ＡＹ． ある実施例において、本発明は、ＣＣによるエネルギー貯蔵装置にお いて、前記乾式部品ユニットのセル間隙中にイオン伝導媒質をさらに含み、前記 充填口を密封したエネルギー貯蔵装置に関係する。 ＡＺ． ある実施例において、本発明は、ＡＡによるセルを製造中に、温度の 上昇による水圧の上昇を軽減する、セルの充填口内の多孔性疎水性ポリマ材料の 更なる含有物に関係する。 ＡＡＡ． ある実施例において、本発明は、ＡＺによる多孔性疎水性ポリマ材 料において、ポリテトラフルオロエチレンを具え、７６０から７６００ｔｏｒｒ の水侵入圧力を有する多孔性疎水性ポリマ材料に関係する。 ＢＢＢ． ある実施例ＡＡにおいて、本発明は、前記スクリーンプリント可能 材料を、熱または光硬化性エポキシレジンとしたＡＢによる方法に関係する。 ＣＣＣ． ある実施例において、本発明は、ＡＬによる方法において、 工程（ａ）において、形成された前記多孔性電極を、 （ａ） 水蒸気に１５０から３００°Ｃ程度の温度において０．５から４時間 程度、 （ｂ） 反応性ガスまたは反応性液体に８０から１４０°Ｃ程度の温度におい て０．２から２時間程度、または （ｃ） 酸素を発生させるのに十分な陽極電流に１から６０分程度接触させる ことによって調整し、 次に陰極電流を水素ガスを発生させることなく開放回路の電位が０．５から０ ．７５Ｖ程度（通常の水素電極と対比して）に調整されるまで作用させるように した方法に関係する。 ＤＤＤ． ある実施例において、本発明は、ＡＢによる方法の工程２の後、ま たは請求の範囲３８に記載の方法の工程（ｄ）および（ｅ）の間に、前記多孔性 コーティング層を、 陰極電流を、開放回路の電位が０．５から０．７５Ｖ程度（通常の水素電極と 対比して）に調整されるまで作用させることによって調整する方法に関係する。 ＥＥＥ． ある実施例において、本発明は、ＣＣによる乾式部品ユニットにお いて、前記電極基板を１ないし１０ミル程度の厚さを有する金属または合金とし 、 前記多孔性大面積コーティング層を混合酸化金属とした乾式部品ユニットに関 係する。 ＦＦＦ． ある実施例において、本発明は、ＡＤによる方法において、 工程（ａ）において、チタンを前記支持材料とし、前記混合酸化金属を５ない し２５ミクロンの厚さを有するルテニウムおよびタンタルとし、前記多孔性電極 を非水性有機溶媒におけるＫＲＡＴＯＮの薄い溶液に接触させ、乾燥させ、前記 エッジを密封し、前記セルの電気的絶縁を確実なものとし、 工程（ｂ）において、前記セパレータを多数の小突起とし、 工程（ｃ）において、前記ガスケット材料をＫＲＡＴＯＮおよび高密度ポリエ チレンから選択し、 工程（ｄ）において、前記プルコードをＴＥＦＺＥＬとした方法に関係する。 ＧＧＧ． ある実施例において、本発明は、電荷を蓄積する蓄電装置を製造す るＤＤＤによる改善された方法において、 ＡＤによる乾式部品ユニットを排気する工程と、 排気された乾式部品ユニットを、水性無機酸または無水性有機イオン伝導性媒 質のどちらかから選択された電解質に、充填口を使用して支持シート間の空間を 充填するのに十分な時間接触させる工程と、 電解質の外表面をある程度除去する工程と、 前記充填口の孔を塞いで密封する工程とを具える方法に関係する。 本発明のいくつかの実施例のみを示し、記述してきたが、種々の変形および変 更を、改善された寿命および充電／放電特性を有するバッテリまたはキャパシタ のような蓄電装置を製造する改善された方法および装置において、本発明の精神 および範囲から逸脱することなしに行うことができることは当業者には明らかで あろう。全てのこのような変形および変更は添付した請求項の範囲の中にあるも のであり、本発明の範囲に含まれるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＧ，ＢＲ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＮ，ＭＸ， ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＥ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＶＮ (72)発明者 アーマド ナジル アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95120 サンノゼ シーウッド ウェイ 739 【要約の続き】 タのようなエネルギー貯蔵装置（１０Ａ）を、電解質を 前記乾式部品ユニット（１０）の前記間隙（１３０）に 加え、その後充填口を密封することによって製造する。 有機溶媒中の有機ポリマを使用し、多孔性酸化金属、窒 化金属または炭化金属のエッジを密封し、漏れ電流を減 少または除去する。窒化金属および炭化金属の準備を、 電極用途に関して特許請求した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．エネルギー貯蔵装置において使用する個々の電極の周辺エッジにおいて、有 機ポリマの密封可能で電気的に絶縁するバンドを生成する方法において、 Ａ．薄い電極基板にコーティングされた薄い多孔性の酸化金属、窒化金属ま たは炭化金属を具え、前記平坦な多孔性酸化金属、窒化金属または炭化金属表面 の片面または両面に設けられた絶縁セパレータを有する、または有しない薄い平 坦な電極を得る工程と、 Ｂ．少なくとも１つの有機溶媒に少なくとも１つの有機ポリマを融解し、前 記多孔性酸化金属、窒化金属または炭化金属に浸透するのに十分に低い粘度を有 する溶液を得る工程と、 Ｃ．前記平坦な電極の各々のエッジ周囲に工程Ｂの前記ポリマ溶液をコーテ ィングする工程であって、片側における有機ポリマの全体の表面積が、各々の周 辺エッジから前記電極の片側の平坦な表面の全体の面積の２ないし２５％程度を 覆うようにし、分路（漏れ）電流を遮断するのに有効な厚さを有する連続的でほ ぼ一様なエッジコーティング層を形成する工程と、 Ｄ．前記コーティングされた電極を、周囲温度および気圧において０．１な いし１０００分間程度保持した後、２０ないし１５０°Ｃ程度において０．１な いし１０時間程度加熱することによって、前記有機ポリマエッジコーティング層 から前記少なくとも１つの有機溶媒を除去し、任意に真空状態の下で、漏れ電流 の９９％程度を遮断または減少させるのに有効なエッジ密封部を形成する工程と を具えることを特徴とする方法。 ２．請求の範囲１に記載の方法において、工程（Ｂ）の有機ポリマおよび溶媒が 、溶媒と、熱可塑性プラスチックエラストマと、任意に１つまたはそれ以上の有 機ポリマ添加物とを具え、３００ないし３０００センチポアズ程度の粘度特性を 達成することを特徴とする方法。 ３．請求の範囲２に記載の方法において、前記熱可塑性プラスチックエラストマ が、ＫＲＡＴＯＮ、スチレン−ブチレン／エチレンポリマを具えることを特徴と する方法。 ４．請求の範囲２に記載の方法において、前記少なくとも１つの有機溶媒が、周 囲気圧において２００°Ｃまたはそれ以下程度の沸点を有することを特徴とする 方法。 ５．請求の範囲４に記載の方法において、前記少なくとも１つの有機溶媒を、脂 肪族炭化水素、アルコール、エステル、エーテル、ケトン、芳香族炭化水素また はこれらの混合物から選択したことを特徴とする方法。 ６．請求の範囲４に記載の方法において、前記少なくとも１つの有機溶媒を、ベ ンゼン、トルエン、キシレンまたはこれらの混合物から選択された芳香族炭化水 素と、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ブタノ ールまたはこれらの混合物から選択されたアルコールとの混合物としたことを特 徴とする方法。 ７．請求の範囲１に記載の方法において、前記各々の薄い電極の周辺エッジが、 少なくとも１つの有機ポリマコーティング層が前記電極基板に接触および付着す るように除去された前記多孔性酸化金属、窒化金属または炭化金属コーティング 層を有することを特徴とする方法。 ８．請求の範囲１に記載の方法において、工程Ｂにおいて、前記有機ポリマをス チレン−ブタジエンエラストマとし、前記有機溶媒を１／４ないし４／１の割合 におけるトルエンおよびイソプロパノールの混合物とし、 前記スチレン−ブタジエンエラストマが、前記エラストマおよび溶媒の５な いし２０重量％程度において存在することを特徴とする方法。 ９．請求の範囲１に記載の方法において、 工程Ｃにおいて、前記電極基板への前記少なくとも１つの有機溶媒中に融解 された少なくとも１つの有機ポリマのエッジコーティングを、 前記溶液中への前記電極の多数回の浸漬、 前記溶液のスクリーンプリントを使用した少なくとも１回のコーティング、 前記溶液のステンシルプリントを使用した少なくとも１回のコーティング、 前記基板上に溶液を注入器を使用して機械的に置くこと、または、 前記基板上に溶液を供給装置を使用して機械的に置くことによって行うこと を特徴とする方法。 10．請求の範囲８に記載の方法において、 工程Ｃにおいて、前記電極基板への前記少なくとも１つの有機溶媒中に融解 された少なくとも１つの有機ポリマのエッジコーティングを、 前記溶液中への前記電極の多数回の浸漬、 前記溶液のスクリーンプリントを使用した少なくとも１回のコーティング、 前記溶液のステンシルプリントを使用した少なくとも１回のコーティング、 前記基板上に溶液を注入器を使用して機械的に置くこと、または、 前記基板上に溶液を供給装置を使用して機械的に置くことによって行うこと を特徴とする方法。 11．改善された耐電気的短絡特性を有する有機ポリマ密封蓄電装置の製造方法に おいて、 Ａ．請求の範囲１の方法によって製造された前記有機ポリマでエッジをコー ティングされた電極を得る工程と、 Ｂ．少なくとも１つまたはそれ以上の有機溶媒に少なくとも１つの有機ポリ マを融解し、３０００ないし４００００センチポアズ程度の粘度を有する溶液を 生成する工程と、 Ｃ．工程Ｂの溶液を使用して１回またはそれ以上の回数各々の電極エッジを コーティングし、薄い予備ガスケットを形成する１ないし１０ミル程度の厚さの コーティング層を得る工程と、 Ｄ．工程Ｃにおいて形成された前記薄い予備ガスケットにほぼ適合する、エ ッジをコーティングされた多数の電極を、前記有機ポリマが依然として溶媒で濡 れていて触れるとくっつく間に積層し、多数の電気的セルを有する溶媒で濡れた ギャパシタ部品ユニットを形成する工程と、 Ｅ．工程Ｄにおいて形成された前記適合する予備ガスケットと、前記積層さ れた電極のキャパシタ部品ユニット装置とから、この装置を１ないし２０時間程 度周囲温度および気圧において保持し、次に８０ないし２５０°Ｃ程度において 少なくとも１つの有機溶媒が本質的に除去されるまで加熱することによって前記 有機溶媒を除去する工程と、 Ｆ．有機ポリマで密封されたエッジを有する蓄電装置の乾式部品ユニットを 形成する工程とを具えることを特徴とする方法。 12．請求の範囲１１に記載の方法において、前記有機ポリマが、熱可塑性プラス チックエラストマと、任意に１つまたはそれ以上の有機ポリマ添加物を具え、前 記粘度特性を達成することを特徴とする方法。 13．請求の範囲１２に記載の方法において、前記熱可塑性プラスチックエラスト マが、ＫＲＡＴＯＮ、スチレン−ブチレン／エチレンポリマを具えることを特徴 とする方法。 14．請求の範囲１２に記載の方法において、前記少なくとも１つの有機溶媒が、 周囲気圧において２００°Ｃまたはそれ以下程度の沸点を有することを特徴とす る方法。 15．請求の範囲１４に記載の方法において、前記少なくとも１つの有機溶媒を、 脂肪族炭化水素、アルコール、エステル、エーテル、ケトン、芳香族炭化水素ま たはこれらの混合物から選択したことを特徴とする方法。 16．請求の範囲１４に記載の方法において、前記少なくとも１つの有機溶媒を、 芳香族炭化水素およびアルコールの混合物としたことを特徴とする方法。 17．請求の範囲１１に記載の方法において、前記各々の薄い電極の周辺エッジが 、少なくとも１つの有機ポリマコーティング層が前記電極基板に接触および付着 するように除去された前記多孔性酸化物コーティング層を有することを特徴とす る方法。 18．請求の範囲１１に記載の方法において、工程Ｂにおいて、前記有機ポリマを スチレン−ブタジエンエラストマとし、前記有機溶媒を１／４ないし４／１の割 合におけるトルエンおよびイソプロパノールの混合物とし、 前記スチレン−ブタジエンエラストマが、前記エラストマおよび溶媒の５な いし４０重量％程度において存在することを特徴とする方法。 19．請求の範囲１１に記載の方法において、 工程Ｃにおいて、前記電極基板への前記少なくとも１つの有機溶媒中に融解 された少なくとも１つの有機ポリマのエッジコーティングを、 前記溶液中への前記電極の多数回の浸漬、 前記溶液のスクリーンプリントを使用した少なくとも１回のコーティング、 前記溶液のステンシルプリントを使用した少なくとも１回のコーティング、 前記基板上に溶液を注入器を使用して機械的に置くこと、または、 前記基板上に溶液を供給装置を使用して機械的に置くことによって行うこと を特徴とする方法。 20．請求の範囲１８に記載の方法において、 工程Ｃにおいて、前記電極基板への前記少なくとも１つの有機溶媒中に融解 された少なくとも１つの有機ポリマのエッジコーティングを、 前記溶液中への前記電極の多数回の浸漬、 前記溶液のスクリーンプリントを使用した少なくとも１回のコーティング、 前記溶液のステンシルプリントを使用した少なくとも１回のコーティング、 前記基板上に溶液を注入器を使用して機械的に置くこと、または、 前記基板上に溶液を供給装置を使用して機械的に置くことによって行うこと を特徴とする方法。 21．湿式セル構造、乾式セル構造、充填口構造、または圧縮密封構造、粘着性構 造から予定された電極構造において使用される請求の範囲１の方法。 22．請求の範囲１に記載の方法において、ステップ（Ｃ）において、前記有機ポ リマの均一なエッジコーティング層が０．０１ないし１ミル程度の厚さを有する ことを特徴とする方法。 23． 請求の範囲２２に記載の方法において、前記厚さを０．１ないし０．５ミ ル程度としたことを特徴とする方法。 24．エネルギー貯蔵装置用電極を製造する改善された方法において、薄い金属導 電基板を多孔性窒化金属または炭化金属でコーティングする工程を具えることを 特徴とする方法。 25．請求の範囲２４に記載の方法において、前記薄い金属基板を、すず、鉛、バ ナジウム、チタン、ルテニウム、タンタル、ロジウム、オスミウム、イリジウム 、鉄、コバルト、ニッケル、銅、モリブデン、ニオブ、インジウム、クロム、マ ンガン、ランタンまたはランタン族金属または合金、またはそれらの組合せから どれか一つを選択したものとし、 前記多孔性窒化金属または炭化金属を、すず、鉛、バナジウム、チタン、ル テニウム、タンタル、ロジウム、オスミウム、イリジウム、鉄、コバルト、ニッ ケル、銅、モリブデン、ニオブ、インジウム、クロム、マンガン、ランタンまた はランタン族金属、またはそれらの組合せからどれか一つを選択したものとした ことを特徴とする方法。