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JP2014517507A - ポリイミド系キャパシタ電池及びその製造方法 - Google Patents

ポリイミド系キャパシタ電池及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、具体的には、ポリイミド系キャパシタ電池及びその製造方法に関する。本発明のポリイミド系キャパシタ電池は、正極と負極とを製造し、さらに正極と負極とを用いてキャパシタ電池を組み立てることにより製造される。ここで、正極材料は、リチウムイオン層間化合物と、多孔質炭素材料との混合物であり、負極材料は、変性グラファイトと多孔質活性炭素材料との混合物であり、前記ポリマーセパレータはポリイミド系セパレータであり、前記電解液は、リチウムイオン化合物と有機溶媒とを含有する電解液である。本発明のポリイミド系キャパシタ電池は、電気自動車、電動工具、太陽エネルギーの貯蔵、風力エネルギーの貯蔵、及び携帯型家電製品などの分野に幅広く応用可能である。
【選択図】なし

Description

本発明は、キャパシタ及び電池の技術分野に属しており、スーパーキャパシタに関し、具体的には、ポリイミド系キャパシタ電池及びその製造方法に関する。
スーパーキャパシタは、従来のキャパシタと電池との間に介在する新型の電気化学的エネルギー蓄積装置であり、従来のキャパシタと比べてより高いエネルギー密度を有し、その静電容量が数千ファラッドないし数万ファラドに達する。スーパーキャパシタは、電池と比較してより高い出力密度及び非常に長いサイクル寿命を有するため、従来のキャパシタと電池との両方のメリットを集約したものとして、応用の見込みが広い化学電源である。スーパーキャパシタは、比容量が高く、出力が大きく、寿命が長く、使用可能な温度範囲が広く、メンテナンスが不要といった特徴を有する。
スーパーキャパシタは、エネルギー蓄積原理の相違によって、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）、ファラデー擬似容量スーパーキャパシタ及び混合型スーパーキャパシタとの３種類に分類可能である。ここで、電気二重層キャパシタは、主として電極／電解質界面電荷の分離により形成された電気二重層を利用して、電荷及びエネルギーの蓄積を実現する。ファラデー擬似容量スーパーキャパシタは、主として電極表面における急速な酸化還元反応で生じたファラデー「擬似容量」の助けを借りて、電荷とエネルギーとの貯蔵を実現する。一方、混合型スーパーキャパシタは、電池の非分極性電極（例えば、水酸化ニッケル）を一方の電極とし、電気二重層キャパシタの分極性電極（例えば、活性炭）を他方の電極とするものであり、このような混合型の設計により、スーパーキャパシタのエネルギー密度を大幅に高めることができる。
スーパーキャパシタは、電解質によって、無機電解質と、有機電解質と、ポリマー電解質との３種類のスーパーキャパシタに分類可能である。ここで、無機電解質は、比較的多くの、高濃度の酸性（例えば、Ｈ２ＳＯ４）又は塩基性（例えば、ＫＯＨ）の水溶液を使用するが、中性の水溶液を電解質して使用する場合が少ない。有機電解質について、一般的に、第四級アンモニウム塩又はリチウム塩と、高導電率の有機溶媒（例えば、アセトニトリル）とを組み合わせることで混合電解液として使用される。ポリマー電解質は、現段階では実験室レベルにとどまっており、市販製品化に至ってはいない。
スーパーキャパシタは、有機電解質を用いることで、キャパシタの使用電圧を大幅に向上させることができる。Ｅ＝１／２ＣＶ２によると、キャパシタのエネルギー密度の向上に対して大きく寄与することがわかった。現在、技術の成熟した有機スーパーキャパシタは、一般的に、対称型の構造を有しており、すなわち、正極と負極とには同じ炭素材料を使用し、電解液は、アンモニウム塩と、高導電率の有機溶媒（例えば、アセトニトリル）とからなる。このようなキャパシタの出力密度は５０００Ｗ／Ｋｇ〜６０００Ｗ／Ｋｇと高いが、そのエネルギー密度は３Ｗｈ／Ｋｇ〜５Ｗｈ／Ｋｇと低い傾向にある。そのため、有機スーパーキャパシタのエネルギー密度をさらに向上させるためには、混合型の構造設計を採用し、すなわち、正極と負極とには異なる種類の活性材料を使用する。最近、有機混合型のスーパーキャパシタの研究は増えてきており、例えば、活性炭を正極とし、チタン酸リチウムを負極とするものや、ポリチオフェンを正極とし、チタン酸リチウムを負極とするものといった有機スーパーキャパシタが現れている。中国特許出願２００５１０１１０４６１．５において、正極はＬｉＭｎ２−ｘＭｘＯ４を使用し、負極は活性炭を使用した。該スーパーキャパシタの比エネルギーは最大５０Ｗｈ／Ｋｇ（正・負極活物質の全質量に基づいて算出）に達する。しかしながら、このような有機混合型スーパーキャパシタのエネルギー密度及び出力密度は理想的なものではなく、電気化学的な安定性、熱安定性が劣り、使用可能な温度範囲が狭く、キャパシタ電池のサイクル寿命が短いため、キャパシタ電池に対する現在の人々の需要が満たされていない。さらに、現在、このようなキャパシタの製造方法は煩雑で、作業効率が悪いため、キャパシタ製品の高性能化及び生産の大規模化に対するニーズが満たされていない。
従来技術における欠陥を克服するために、本発明の目的は、ポリイミド系キャパシタ電池を提供することにあり、これによって、キャパシタ電池のエネルギー密度及びサイクル寿命を向上させ、電池キャパシタの適用可能な分野をさらに展開する。
本発明の他の目的は、ポリイミド系キャパシタ電池の製造方法を提供することにあり、これによって、キャパシタ電池の更なる高性能化を実現する。
上述した目的を達成するために、本発明は、以下の技術的手段を使用する。
有機系のポリイミド系キャパシタ電池は、正極と、負極と、両者の間に位置するポリマーセパレータ及び電解液とから構成されており、ここで、正極材料は、リチウムイオン層間化合物と多孔質炭素材料との混合物であり、負極材料は、変性グラファイトと多孔質活性炭材料との混合物であり、前記ポリマーセパレータはポリイミド系セパレータであり、前記電解液はリチウムイオン含有の有機溶媒電解液を使用する。
ここで、前記正極材料の各成分及びその重量百分率は、
リチウムイオン層間化合物 ２０％〜８５％
多孔質炭素材料 ５％〜７０％
導電助剤 ５％
バインダー ５％
である。
前記負極材料の各成分及びその重量百分率は、
高密度変性グラファイト ４５％
多孔質活性炭 ４５％
バインダー ５％
である。
前記リチウムイオン層間化合物は、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＦｅＭｎＰＯ４、ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２のうちの１種又は２種以上の混合物である。これらのリチウムイオン層間化合物において、リチウムイオンの挿入−脱離の可逆性が良好であり、拡散速度が速く、反応に伴う体積の変化が小さく、電池には良好なサイクル特性及び大電流特性が付与される。
前記変性グラファイトは、高密度変性グラファイトで、密度が≧２．２ｇ／ｃｍ３であり、樹脂炭素、有機高分子熱分解炭素、及び軟質炭素固体炭化質材料のうちの少なくとも１種又は２種以上混合物を含む。このような高密度変性グラファイトの比容量が３００Ａｈ／ｇ〜７００Ａｈ／ｇと高く、リチウムイオン層間リチウムイオン化合物とこのような高密度変性グラファイト材料とを同時に使用すれば、構造上の著しい膨張を引き起こすことがなく、優れた充放電サイクル性能を有する。
前記多孔質炭素は、活性炭、炭素布、炭素繊維、炭素フェルト、カーボンエアロゲル及びカーボンナノチューブのうちの１種又は２種以上の混合物を含む。
前記ポリイミド系セパレータは、曲がりくねった細孔（ｔｏｒｔｕｏｕｓ ｐｏｒｅｓ）膜であり、その厚みが１０μｍ〜３０μｍ、孔径が０．０３μｍ〜０．０５μｍ、孔隙率が９０％〜９５％である。１０３ヘルツにおける誘電率が４．０、分解温度が４００℃以上、材料の絶縁係数が３．４である。このようなポリイミド系セパレータを使用すれば、リチウムキャパシタ電池製品におけるリチウムイオンの樹枝状晶により生じる安全性問題を有効に解決することができる。
前記電解液にはリチウムイオン化合物が含まれており、前記リチウム化合物は、ＬｉＣ１Ｏ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）、ＬｉＢＯＢ、ＬｉＡｓＦ６のうちの１種又は２種以上の混合物である。前記相間移動触媒は、Ｍｅ３ＥｔＮＢＦ４、Ｍｅ２Ｅｔ２ＮＢＦ４、ＭｅＥｔ３ＮＢＦ４、Ｅｔ４ＮＢＦ４、Ｐｒ４ＮＢＦ４、ＭｅＢｕ３ＮＢＦ４、Ｂｕ４ＮＢＦ４、Ｈｅｘ４ＮＢＦ４、Ｍｅ４ＰＢＦ４、Ｅｔ４ＰＢＦ４、Ｐｒ４ＰＢＦ４、及びＢｕ４ＰＢ４のうちの１種又は２種以上の混合物である。前記有機溶媒は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ブチレンカーボネート、メチルエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、亜硫酸エチレン、亜硫酸プロピレン、酢酸エチル、及びアセトニトリルのうちの１種又は２種以上の混合物である。ここで、前記電解液中におけるリチウムイオンのモル濃度は１ｍｏｌ／Ｌに保持され、電解質の総質量に対して相間移動触媒が１％〜５％である。これらのリチウム塩含有の有機電解液は、比較的高いイオン電導率を有し、充放電過程におけるリチウムイオンの移動のために素早く移動するルートを提供可能であり、反応の速度を向上させ、さらに、比較的広い範囲の電位（０Ｖ〜５Ｖ）において、優れた電気化学的安定性、及び良好な熱的安定性を有し、使用可能な温度範囲が広いといった特性を有するため、スーパーキャパシタ電池の充放電反応の安定性が大幅に向上し、キャパシタ電池のサイクル寿命の増長に有利である。
ポリイミド系キャパシタ電池の製造方法は、
まず、リチウムイオン層間化合物と、多孔質炭素材料と、導電助剤と、バインダーとを混合してペーストにした後、正極集電体に塗布し、乾燥、ローリング、裁断、真空乾燥により、正極板を製造する正極板の製造ステップ（１）、と
まず、高密度変性グラファイトと、多孔質炭素材料と、バインダーとを混合してペーストにした後、負極集電体に塗布し、乾燥、ローリング、裁断、真空乾燥により、負極板を製造する負極板の製造ステップ（２）と、
製造した正極板と負極板とを積層させ、又は巻き取ることでバッテリーセルを形成し、アルミラミネート箔、アルミニウムケース、プラスチックケース又はスチールケースに入れて、封口し、有機溶媒にリチウムイオンが含有された電解液を注入する組み立てステップ（３）とを含む。
前記正極の製造ステップにおいて、リチウムイオン層間化合物と、多孔質炭素材料と、導電助剤と、バインダーとを次の重量百分率で混合する。すなわち、
リチウムイオン層間化合物 ２０％〜８５％
多孔質炭素材料 ５％〜７０％
導電助剤 ５％
バインダー ５％
である。
前記負極の製造ステップにおいて、高密度変性グラファイトと、多孔質活性炭と、バインダーとを次の重量百分率で混合する。すなわち、
高密度変性グラファイト ４５％
多孔質活性炭 ４５％
バインダー ５％
である。
前記導電助剤は、天然グラファイト粉末、人造グラファイト、カーボンブラック、アセチレンブラック、メソカーボンマイクロビーズ、高密度変性グラファイト、石油コークス、カーボンナノチューブ、及びグラフェンのうちの１種または２種以上の混合物である。
前記バインダーは、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム及びスチレンブタジエンゴムのうちの１種又は２種以上の混合物である。
前記正極板の集電体はアルミニウム箔又はアルミニウムメッシュであり、前記負極板の集電体は銅箔又は銅メッシュである。
本発明は、従来技術と比較して、次のような有益な効果を有する。すなわち、本発明は、キャパシタ電池のセパレータ材料においてポリイミド材料を使用し、負極においては高密度、高出力の変性グラファイトと多孔質炭素材料との混合材料を使用すると共に、正極においてはサイクル寿命が無限である多孔質活性炭を混合正極材料の一部とし、キャパシタ電池の高効率、サイクル寿命が長く、非汚染性で、安全性が高く、メンテナンスが不要といった特性を有することを前提として、キャパシタ電池のエネルギー密度及びサイクル寿命を大幅に向上し、電池キャパシタの適用可能な分野をさらに展開させる。本発明に係るポリイミド系キャパシタ電池のキャパシタ電池の比エネルギーは９０Ｗｈ／Ｋｇ、比出力は６０００Ｗ／Ｋｇまでに達する。５０Ａで１５０００回の充放電サイクルをした後、容量保持率は９５％にも高く維持している。本発明に係るポリイミド系キャパシタ電池の製造方法は、工程が簡単で、比較的高い乾燥温度を使用することで、製造時間を大幅に短縮し、作業効率が向上する。本発明の製品は、電気自動車、電動工具、太陽エネルギー貯蔵、風力エネルギー貯蔵、及び携帯型家電製品といった幅広い分野に適用可能である。
以下、具体的な実施形態を用いて本発明についてより詳しく説明する。
ポリイミド系キャパシタ電池の製造方法であって、 まず、リチウムイオン層間化合物と、多孔質炭素材料と、導電性剤と、バインダーとを混合してペーストにした後、正極の集電体に塗布し、乾燥、ローリング、裁断、真空乾燥によって正極板を製造する正極板の製造ステップ（１）と、
まず、変性グラファイトと、多孔質炭素材料と、バインダーとを混合してペーストにした後、負極の集電体に塗布し、乾燥、ローリング、裁断、真空乾燥によって、負極板を製造する負極板の製造ステップ（２）と、
製造した正極板、負極板を積層し又は巻き取ることでバッテリーセルを形成し、アルミラミネート箔、アルミニウムケース、プラスチックケース又はスチールケースに入れ、さらに封口して、非水有機溶媒にリチウムイオンが含有された電解液を注入する組み立てステップとを含む。
前記正極板の集電体は、アルミニウム箔又はアルミニウムメッシュであり、その厚みが２０μｍである。前記負極板の集電体は、銅箔又は銅メッシュであり、その厚みが１６μｍである。
ここで、乾燥過程における乾燥機の温度が、１１０℃〜１２０℃であるように設定され、真空乾燥における真空乾燥機における温度が１２０℃〜１３０℃であるように設定される。
＜正極板の製造＞
総質量が５００ｇのＬｉＭｎ２Ｏ４と、活性炭、導電性カーボンブラックと、ＰＶＤＦとを、４５％：４５％：５％：５％の質量比で混合し、ＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）を用いてペーストにし、さらに、厚みが２０μｍのアルミニウム箔に塗布し（塗布による重量増加量が１４０ｇ／ｍ２）、１１０℃の温度で乾燥し、さらにローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．１３５ｍｍ）、１３０℃で２４時間真空乾燥し、正極板を製造した。
＜負極板の製造＞
総質量が５００ｇの高密度変性グラファイトと、多孔質活性炭と、ＰＶＤＦとを、４５：４５：１０の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにした。さらに、当該ペーストを、厚みが１６μｍの銅箔に塗布し（塗布による重量増加量が９０ｇ／ｍ２）、１１０℃で乾燥し、さらに、ローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．０９ｍｍ２に）、１３０℃で２４時間真空乾燥し、負極板を製造した。
セパレータはポリイミドを使用し、正極板（２２枚）と、セパレータと、負極板（２３枚）とを積層することでバッテリーセルを形成し、さらに、積層されたバッテリーセルの正極群をアルミニウム製タブに溶接し、負極群をニッケル製タブに溶接した。溶接されたバッテリーセルを成型されたアルミラミネート箔に入れて、ＬｉＰＦ６の濃度が１ｍｏｌ／Ｌ、ＥＣ（エチレンカーボネート）／ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）のモル濃度比が１：１である電解液８０ｇを注入し、箱型スーパーポリイミド系キャパシタ電池を組み立てた。
＜性能試験＞
キャパシタ電池の化成処理（すなわち、キャパシタ電池性能の活性化）を行った後、性能試験を実施した。試験条件は、３０Ａで４．２Ｖになるまで充電し、５分間静置した後、５０Ａで２．５Ｖになるまで放電した。キャパシタ電池の比エネルギーが５０Ｗｈ／Ｋｇ、比出力が５０００Ｗ／Ｋｇ、５０Ａで１５０００回の充放電サイクルをした後、容量保持率は９０％であった。
＜正極板の製造＞
総質量が５００ｇのＬｉＭｎ２Ｏ４と、活性炭と、導電性カーボンブラックと、ＰＶＤＦとを、２０：７０：５：５の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにし、さらに、厚みが２０μｍのアルミニウム箔に塗布し（塗布による重量増加量が１４０ｇ／ｍ２）、１２０℃の温度で乾燥、さらにローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．１３５ｍｍ）、１２０℃で２４時間真空乾燥し、正極板を製造した。
＜負極板の製造＞
総質量が５００ｇの高密度変性グラファイトと、多孔質活性炭と、ＰＶＤＦとを、４５：４５：１０の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにした。さらに、当該ペーストを、厚みが１６μｍの銅箔に塗布し（塗布による重量増加量が９０ｇ／ｍ２）、１２０℃で乾燥し、さらに、ローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．０９ｍｍ２に）、１２０℃で２４時間真空乾燥し、負極板を製造した。
セパレータはポリイミドを使用し、正極板（２２枚）と、セパレータと、負極板（２３枚）とを積層してバッテリーセルを形成した。積層されたバッテリーセルの正極群をアルミ製のタブに溶接し、負極群をニッケル製のタブに溶接した。溶接したバッテリーセルを成型されたアルミラミネート箔に入れ、ＬｉＰＦ６の濃度が１ｍｏｌ／Ｌ、ＥＣ（エチレンカーボネート）／ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）のモル濃度比が１：１である電解液８０ｇを注入し、箱型スーパーポリイミド系キャパシタ電池を組み立てた。
＜性能試験＞
キャパシタ電池の化成処理（すなわち、キャパシタ電池性能の活性化）を行った後、性能試験を実施した。試験条件は、３０Ａで４．２Ｖになるまで充電し、５分間静置した後、５０Ａで２．５Ｖになるまで放電した。キャパシタ電池の比エネルギーが２５Ｗｈ／Ｋｇ、比出力が５２００Ｗ／Ｋｇ、５０Ａで１５０００回の充放電サイクルをした後、容量保持率は９０％であった。
＜正極板の製造＞
総質量が５００ｇのＬｉＭｎ２Ｏ４と、活性炭と、導電性カーボンブラックと、ＰＶＤＦとを、８５：５：５：５の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにし、さらに、厚みが２０μｍのアルミニウム箔に塗布し（塗布による重量増加量が１４０ｇ／ｍ２）、１２０℃の温度で乾燥し、さらにローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．１３５ｍｍ）、１３０℃で２４時間真空乾燥し、正極板を製造した。
＜負極板の製造＞
総質量が５００ｇの高密度変性グラファイトと、多孔質活性炭と、ＰＶＤＦとを、４５：４５：１０の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにした。さらに、当該ペーストを、厚みが１６μｍの銅箔に塗布し（塗布による重量増加量が９０ｇ／ｍ２）、１２０℃で乾燥し、さらに、ローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．０９ｍｍ２に）、１３０℃で２４時間真空乾燥し、負極板を製造した。
セパレータはポリイミドを使用し、正極板（２２枚）と、セパレータと、負極板（２３枚）とを積層してバッテリーセルを形成した。積層されたバッテリーセルの正極群をアルミ製のタブに溶接し、負極群をニッケル製のタブに溶接した。溶接したバッテリーセルを成型されたアルミラミネート箔に入れ、ＬｉＰＦ６の濃度が１ｍｏｌ／Ｌ、ＥＣ（エチレンカーボネート）／ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）のモル濃度比が１：１である電解液８０ｇを注入し、箱型スーパーポリイミド系キャパシタ電池を組み立てた。
＜性能試験＞
キャパシタ電池の化成処理（すなわち、キャパシタ電池性能の活性化）を行った後、性能試験を実施した。試験条件は、３０Ａで４．２Ｖになるまでに充電し、５分間静置した後、５０Ａで２．５Ｖになるまでに放電した。キャパシタ電池の比エネルギーが５０Ｗｈ／Ｋｇ、比出力が４０００Ｗ／Ｋｇ、５０Ａで１５０００回の充放電サイクルをした後、容量保持率は９０％であった。
＜正極板の製造＞
総質量が５００ｇのＬｉＣｏＯ２と、多孔質炭素と、導電性カーボンブラックと、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）とを、４５：４５：５：５の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにし、さらに、厚みが２０μｍのアルミニウム箔に塗布し（塗布による重量増加量が１４０ｇ／ｍ２）、１２０℃の温度で乾燥し、さらにローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．１３５ｍｍ）、１２０℃で２４時間真空乾燥し、正極板を製造した。
＜負極板の製造＞
総質量が５００ｇの高密度変性グラファイトと、多孔質活性炭と、ＰＶＤＦとを、４５：４５：１０の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにした。さらに、当該ペーストを、厚みが１６μｍの銅箔に塗布し（塗布による重量増加量が９０ｇ／ｍ２）、１２０℃で乾燥し、さらに、ローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．０９ｍｍ２に）、１２０℃で２４時間真空乾燥し、負極板を製造した。
セパレータはポリイミドを使用し、正極板（２２枚）と、セパレータと、負極板（２３枚）とを積層してバッテリーセルを形成した。積層されたバッテリーセルの正極群をアルミ製のタブに溶接し、負極群をニッケル製のタブに溶接した。溶接したバッテリーセルを成型されたアルミラミネート箔に入れ、ＬｉＰＦ６の濃度が１ｍｏｌ／Ｌ、ＥＣ（エチレンカーボネート）／ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）のモル濃度比が１：１である電解液８０ｇを注入し、箱型スーパーポリイミド系キャパシタ電池を組み立てた。
＜性能試験＞
キャパシタ電池の化成処理（すなわち、キャパシタ電池性能の活性化）を行った後、性能試験を実施した。試験条件は、３０Ａで４．２Ｖになるまで充電し、５分間静置した後、５０Ａで２．５Ｖになるまで放電した。キャパシタ電池の比エネルギーが６０Ｗｈ／Ｋｇ、比出力が４０００Ｗ／Ｋｇ、５０Ａで１５０００回の充放電サイクルをした後、容量保持率は９５％であった。
＜正極板の製造＞
総質量が５００ｇのＬｉＣｏＯ２と、多孔質炭素と、導電性カーボンブラックと、ＰＶＤＦとを、２０：７０：５：５の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにし、さらに、厚みが２０μｍのアルミニウム箔に塗布し（塗布による重量増加量が１４０ｇ／ｍ２）、１２０℃の温度で乾燥、さらにローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．１３５ｍｍ）、１２０℃で２４時間真空乾燥し、正極板を製造した。
＜負極板の製造＞
総質量が５００ｇの高密度変性グラファイトと、多孔質活性炭と、ＰＶＤＦとを、４５：４５：１０の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにした。さらに、当該ペーストを、厚みが１６μｍの銅箔に塗布し（塗布による重量増加量が９０ｇ／ｍ２）、１２０℃で乾燥し、さらに、ローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．０９ｍｍ２）、１２０℃で２４時間真空乾燥し、負極板を製造した。
セパレータはポリイミドを使用し、正極板（２２枚）と、セパレータと、負極板（２３枚）とを積層してバッテリーセルを形成した。積層されたバッテリーセルの正極群をアルミ製のタブに溶接し、負極群をニッケル製のタブに溶接した。溶接したバッテリーセルを成型されたアルミラミネート箔に入れ、ＬｉＰＦ６の濃度が１ｍｏｌ／Ｌ、ＥＣ（エチレンカーボネート）／ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）のモル濃度比が１：１である電解液８０ｇを注入し、箱型スーパーポリイミド系キャパシタ電池を組み立てた。
＜性能試験＞
キャパシタ電池の化成処理（すなわち、キャパシタ電池性能の活性化）を行った後、性能試験を実施した。試験条件は、５０Ａで２．５Ｖになるまで充電した。５分間静置した後、５０Ａで２．５Ｖになるまで放電した。キャパシタ電池の比エネルギーが３１Ｗｈ／Ｋｇ、比出力が５２００Ｗ／Ｋｇ、５０Ａで１５０００回の充放電サイクルをした後、容量保持率は９５％であった。
＜正極板の製造＞
総質量が５００ｇのＬｉＣｏＯ２と、多孔質炭素と、導電性カーボンブラックと、ＰＶＤＦとを、８５：５：５：５の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにし、さらに、厚みが２０μｍのアルミニウム箔に塗布し（塗布による重量増加量が１４０ｇ／ｍ２）、１２０℃の温度で乾燥し、さらにローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．１３５ｍｍ）、１２０℃で２４時間真空乾燥し、正極板を製造した。
＜負極板の製造＞
総質量が５００ｇの高密度変性グラファイトと、多孔質活性炭と、ＰＶＤＦとを、４５：４５：１０の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにした。さらに、当該ペーストを、塗布厚みが１６μｍの銅箔（塗布による重量増加量が９０ｇ／ｍ２）、１２０℃で乾燥し、さらに、ローリング、裁断し（寸法が１００×１５４×０．０９ｍｍ２に）、１２０℃で２４時間真空乾燥し、負極板を製造した。
セパレータはポリイミドを使用し、正極板（２２枚）と、セパレータと、負極板（２３枚）とを積層してバッテリーセルを形成した。積層されたバッテリーセルの正極群をアルミ製のタブに溶接し、負極群をニッケル製のタブに溶接した。溶接したバッテリーセルを、成型されたアルミラミネート箔に入れると共に、ＬｉＰＦ６の濃度が１ｍｏｌ／Ｌ、ＥＣ（エチレンカーボネート）／ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）のモル濃度比が１：１である電解液８０ｇを注入し、箱型スーパーポリイミド系キャパシタ電池を組み立てた。
＜性能試験＞
キャパシタ電池の化成処理（すなわち、キャパシタ電池性能の活性化）を行った後、性能試験を実施した。試験条件は、３０Ａで４．２Ｖになるまで充電し、５分間静置した後、５０Ａで２．５Ｖになるまで放電した。キャパシタ電池の比エネルギーが７１Ｗｈ／Ｋｇ、比出力が５２００Ｗ／Ｋｇ、５０Ａで１５０００回の充放電サイクルをした後、容量保持率は９５％であった。
＜正極板の製造＞
総質量が５００ｇのＬｉＦｅＭｎＰ〇４と、多孔質炭素と、導電性カーボンブラックと、ＰＶＤＦとを、４５：４５：５：５の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにし、さらに、厚みが２０μｍのアルミニウム箔に塗布し（塗布による重量増加量が１４０ｇ／ｍ２）、１２０℃の温度で乾燥し、さらにローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．１３５ｍｍ）、１２０℃で２４時間真空乾燥し、正極板を製造した。
＜負極板の製造＞
総質量が５００ｇの高密度変性グラファイトと、多孔質活性炭と、ＰＶＤＦとを、４５：４５：１０の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにした。さらに、当該ペーストを、厚みが１６μｍの銅箔に塗布し（塗布による重量増加量が９０ｇ／ｍ２）、１２０℃で乾燥し、さらに、ローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．０９ｍｍ２に）、１２０℃で２４時間真空乾燥し、負極板を製造した。
セパレータはポリイミドを使用し、正極板（２２枚）と、セパレータと、負極板（２３枚）とを積層してバッテリーセルを形成した。積層されたバッテリーセルの正極群をアルミ製のタブに溶接し、負極群をニッケル製のタブに溶接した。溶接したバッテリーセルを成型されたアルミラミネート箔に入れ、ＬｉＰＦ６の濃度が１ｍｏｌ／Ｌ、ＥＣ（エチレンカーボネート）／ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）のモル濃度比が１：１である電解液８０ｇを注入し、箱型スーパーポリイミド系キャパシタ電池を組み立てた。
＜性能試験＞
キャパシタ電池の化成処理（すなわち、キャパシタ電池性能の活性化）を行った後、性能試験を実施した。試験条件は、３０Ａで４．２Ｖになるまで充電し、５分間静置した後、５０Ａで２．５Ｖになるまで放電した。キャパシタ電池の比エネルギーが７５Ｗｈ／Ｋｇ、比出力が５６００Ｗ／Ｋｇ、５０Ａで１５０００回の充放電サイクルをした後、容量保持率は９５％であった。
＜正極板の製造＞
総質量が５００ｇのＬｉＦｅＭｎＰＯ４と、多孔質炭素と、導電性カーボンブラックと、ＰＶＤＦとを、２０：７０：５：５の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにし、さらに、厚みが２０μｍのアルミニウム箔に塗布し（塗布による重量増加量が１４０ｇ／ｍ２）、１２０℃の温度で乾燥し、さらにローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．１３５ｍｍ）、１２０℃で２４時間真空乾燥し、正極板を製造した。
＜負極板の製造＞
総質量が５００ｇの高密度変性グラファイトと、多孔質活性炭と、ＰＶＤＦとを、４５：４５：１０の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにした。さらに、当該ペーストを、厚みが１６μｍの銅箔に塗布し（塗布による重量増加量が９０ｇ／ｍ２）、１２０℃で乾燥し、さらに、ローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．０９ｍｍ２に）、１２０℃で２４時間真空乾燥し、負極板を製造した。
セパレータはポリイミドを使用し、正極板（２２枚）と、セパレータと、負極板（２３枚）とを積層してバッテリーセルを形成した。積層されたバッテリーセルの正極群をアルミ製のタブに溶接し、負極群をニッケル製のタブに溶接した。溶接したバッテリーセルを成型されたアルミラミネート箔に入れ、ＬｉＰＦ６の濃度が１ｍｏｌ／Ｌ、ＥＣ（エチレンカーボネート）／ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）のモル濃度比が１：１である電解液８０ｇを注入し、箱型スーパーポリイミド系キャパシタ電池を組み立てた。
＜性能試験＞
キャパシタ電池の化成処理（すなわち、キャパシタ電池性能の活性化）を行った後、性能試験を実施した。試験条件は、３０Ａで４．２Ｖになるまで充電し、５分間静置した後、５０Ａで２．５Ｖになるまで放電した。キャパシタ電池の比エネルギーが４０Ｗｈ／Ｋｇ、比出力が６０００Ｗ／Ｋｇ、５０Ａで１５０００回の充放電サイクルをした後、容量保持率は９０％であった。
＜正極板の製造＞
総質量が５００ｇのＬｉＦｅＭｎＰＯ４と、多孔質炭素と、導電性カーボンブラックと、ＰＶＤＦとを、８５：５：５：５の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにし、さらに、厚みが２０μｍのアルミニウム箔に塗布し（塗布による重量増加量が１４０ｇ／ｍ２）、１２０℃の温度で乾燥、さらにローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．１３５ｍｍ）、１２０℃で２４時間真空乾燥し、正極板を製造した。
＜負極板の製造＞
総質量が５００ｇの高密度変性グラファイトと、多孔質活性炭と、ＰＶＤＦとを、４５：４５：１０の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにし、さらに、厚みが１６μｍの銅箔に塗布し（塗布による重量増加量が９０ｇ／ｍ２）、１２０℃で乾燥し、さらに、ローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．０９ｍｍ２に）、１２０℃で２４時間真空乾燥し、負極板を製造した。
セパレータはポリイミドを使用し、正極板（２２枚）と、セパレータと、負極板（２３枚）とを積層してバッテリーセルを形成した。積層されたバッテリーセルの正極群をアルミ製のタブに溶接し、負極群をニッケル製のタブに溶接した。溶接したバッテリーセルを成型されたアルミラミネート箔に入れ、ＬｉＰＦ６の濃度が１ｍｏｌ／Ｌ、ＥＣ（エチレンカーボネート）／ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）のモル濃度比が１：１である電解液８０ｇを注入し、箱型スーパーポリイミド系キャパシタ電池を組み立てた。
＜性能試験＞
キャパシタ電池の化成処理（すなわち、キャパシタ電池性能の活性化）を行った後、性能試験を実施した。試験条件は、３０Ａで４．２Ｖになるまで充電し、５分間静置した後、５０Ａで２．５Ｖになるまで放電した。キャパシタ電池の比エネルギーが９０Ｗｈ／Ｋｇ、比出力が４５００Ｗ／Ｋｇ、５０Ａで１５０００回の充放電サイクルをした後、容量保持率は８５％であった。
＜正極板の製造＞
総質量が５００ｇのＬｉＦｅＭｎＰＯ４と、多孔質炭素と、導電性カーボンブラックと、ＰＶＤＦとを、４５：４５：５：５の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにし、さらに、厚みが２０μｍのアルミニウム箔に塗布し（塗布による重量増加量が１４０ｇ／ｍ２）、１１０℃の温度で乾燥し、さらにローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．１３５ｍｍ）、１３０℃で２４時間真空乾燥し、正極板を製造した。
＜負極板の製造＞
総質量が５００ｇの高密度変性グラファイトと、多孔質活性炭と、ＰＶＤＦとを、４５：４５：１０の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにした。さらに、当該ペーストを、厚みが１６μｍの銅箔に塗布し（塗布による重量増加量が９０ｇ／ｍ２）、１１０℃で乾燥し、さらに、ローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．０９ｍｍ２に）、１３０℃で２４時間真空乾燥し、負極板を製造した。
セパレータはポリイミドを使用し、正極板（２２枚）と、セパレータと、負極板（２３枚）とを積層してバッテリーセルを形成した。積層されたバッテリーセルの正極群をアルミ製のタブに溶接し、負極群をニッケル製のタブに溶接した。溶接したバッテリーセルを成型されたアルミラミネート箔に入れ、ＬｉＰＦ６の濃度が１ｍｏｌ／Ｌ、ＥＣ（エチレンカーボネート）／ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）のモル濃度比が１：１である電解液８０ｇを注入し、箱型スーパーポリイミド系キャパシタ電池を組み立てた。
＜性能試験＞
キャパシタ電池の化成処理（すなわち、キャパシタ電池性能の活性化）を行った後、性能試験を実施した。試験条件は、３０Ａで４．２Ｖになるまで充電し、５分間静置した後、５０Ａで２．５Ｖになるまで放電した。キャパシタ電池の比エネルギーが５６Ｗｈ／Ｋｇ、比出力が４６００Ｗ／Ｋｇ、５０Ａで１５０００回の充放電サイクルをした後、容量保持率は８７％であった。
＜正極板の製造＞
総質量が５００ｇのＬｉＦｅＭｎＰＯ４と、多孔質炭素と、導電性カーボンブラックと、ＰＶＤＦとを、２０：７０：５：５の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにし、さらに、厚みが２０μｍのアルミニウム箔に塗布し（塗布による重量増加量が１４０ｇ／ｍ２）、１２０℃の温度で乾燥し、さらにローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．１３５ｍｍ）、１３０℃で２４時間真空乾燥し、正極板を製造した。
＜負極板の製造＞
総質量が５００ｇの高密度変性グラファイトと、多孔質活性炭と、ＰＶＤＦとを、４５：４５：１０の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにした。さらに、当該ペーストを、厚みが１６μｍの銅箔に塗布し（塗布による重量増加量が９０ｇ／ｍ２）、１２０℃で乾燥し、さらに、ローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．０９ｍｍ２に）、１３０℃で２４時間真空乾燥し、負極板を製造した。
セパレータはポリイミドを使用し、正極板（２２枚）と、セパレータと、負極板（２３枚）とを積層してバッテリーセルを形成した。積層されたバッテリーセルの正極群をアルミ製のタブに溶接し、負極群をニッケル製のタブに溶接した。溶接したバッテリーセルを成型されたアルミラミネート箔に入れ、ＬｉＰＦ６の濃度が１ｍｏｌ／Ｌ、ＥＣ（エチレンカーボネート）／ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）のモル濃度比が１：１である電解液８０ｇを注入し、箱型スーパーポリイミド系キャパシタ電池を組み立てた。
＜性能試験＞
キャパシタ電池の化成処理（すなわち、キャパシタ電池性能の活性化）を行った後、性能試験を実施した。試験条件は、３０Ａで４．２Ｖになるまで充電し、５分間静置した後、５０Ａで２．５Ｖになるまで放電した。キャパシタ電池の比エネルギーが２６Ｗｈ／Ｋｇ、比出力が５０００Ｗ／Ｋｇ、５０Ａで１５０００回の充放電サイクルをした後、容量保持率は９５％であった。
＜正極板の製造＞
総質量が５００ｇのＬｉＦｅＭｎＰＯ４と、多孔質炭素と、導電性カーボンブラックと、ＰＶＤＦとを、８５：５：５：５の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにし、さらに、厚みが２０μｍのアルミニウム箔に塗布し（塗布による重量増加量が１４０ｇ／ｍ２）、１１０℃の温度で乾燥、さらにローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．１３５ｍｍ）、１３０℃で２４時間真空乾燥し、正極板を製造した。
＜負極板の製造＞
総質量が５００ｇの高密度変性グラファイトと、多孔質活性炭と、ＰＶＤＦとを、４５：４５：１０の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにした。さらに、当該ペーストを、厚みが１６μｍの銅箔に塗布し（塗布による重量増加量が９０ｇ／ｍ２）、１１０℃で乾燥し、さらに、ローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．０９ｍｍ２に）、１３０℃で２４時間真空乾燥し、負極板を製造した。
セパレータはポリイミドを使用し、正極板（２２枚）と、セパレータと、負極板（２３枚）とを積層してバッテリーセルを形成した。積層されたバッテリーセルの正極群をアルミ製のタブに溶接し、負極群をニッケル製のタブに溶接した。溶接したバッテリーセルを成型されたアルミラミネート箔に入れ、ＬｉＰＦ６の濃度が１ｍｏｌ／Ｌ、ＥＣ（エチレンカーボネート）／ＤＥＣ（ジエチルカーボネート）のモル濃度比が１：１である電解液８０ｇを注入し、箱型スーパーポリイミド系キャパシタ電池を組み立てた。
＜性能試験＞
キャパシタ電池の化成処理（すなわち、キャパシタ電池性能の活性化を行った）後、性能試験を実施した。試験条件は、３０Ａで４．２Ｖになるまで充電し、５分間静置した後、５０Ａで２．５Ｖになるまで放電した。キャパシタ電池の比エネルギーが６５Ｗｈ／Ｋｇ、比出力が５０００Ｗ／Ｋｇ、５０Ａで１５０００回の充放電サイクルをした後、容量保持率は９１％であった。
＜正極板の製造＞
総質量が５００ｇのＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２と、炭素繊維と、導電性カーボンブラックと、ＰＶＤＦとを、４５：４５：５：５の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにし、さらに、厚みが２０μｍのアルミニウム箔に塗布し（塗布による重量増加量が１４０ｇ／ｍ２）、１１０℃の温度で乾燥し、さらにローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．１３５ｍｍ）、１３０℃で２４時間真空乾燥し、正極板を製造した。
＜負極板の製造＞
総質量が５００ｇの高密度変性グラファイトと、カーボンナノチューブと、ＰＶＤＦとを、４５：４５：１０の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにした。さらに、当該ペーストを、厚みが１６μｍの銅箔に塗布し（塗布による重量増加量が９０ｇ／ｍ２）、１１０℃で乾燥し、さらに、ローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．０９ｍｍ２に）、１３０℃で２４時間真空乾燥し、負極板を製造した。
セパレータはポリイミドを使用し、正極板（２２枚）と、セパレータと、負極板（２３枚）とを積層してバッテリーセルを形成した。積層されたバッテリーセルの正極群をアルミ製のタブに溶接し、負極群をニッケル製のタブに溶接した。溶接したバッテリーセルを成型されたアルミラミネート箔に入れ、ＬｉＣｌＯ４の濃度が１ｍｏｌ／Ｌ、プロピレンカーボネート／アセトニトリルのモル濃度比が１：１である電解液８０ｇを注入し、箱型スーパーポリイミド系キャパシタ電池を組み立てた。
＜性能試験＞
キャパシタ電池の化成処理（すなわち、キャパシタ電池性能の活性化）を行った後、性能試験を実施した。試験条件は、３０Ａで４．０Ｖになるまで充電し、５分間静置した後、５０Ａで２．３Ｖになるまで放電した。キャパシタ電池の比エネルギーが５０Ｗｈ／Ｋｇ、比出力が４２００Ｗ／Ｋｇ、５０Ａで１５０００回の充放電サイクルをした後、容量保持率は８２％であった。
＜正極板の製造＞
総質量が５００ｇのＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２と、炭素繊維と、導電性カーボンブラックと、ＰＶＤＦとを、２０：７０：５：５の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにし、さらに、厚みが２０μｍのアルミニウム箔に塗布し（塗布による重量増加量が１４０ｇ／ｍ２）、１２０℃の温度で乾燥、さらにローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．１３５ｍｍ）、１２０℃で２４時間真空乾燥し、正極板を製造した。
＜負極板の製造＞
総質量が５００ｇの高密度変性グラファイトと、カーボンナノチューブと、ＰＶＤＦとを、２０：７０：１０の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにした。さらに、当該ペーストを、厚みが１６μｍの銅箔に塗布し（塗布による重量増加量が９０ｇ／ｍ２）、１２０℃で乾燥し、さらに、ローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．０９ｍｍ２に）、１２０℃で２４時間真空乾燥し、負極板を製造した。
セパレータはポリイミドを使用し、正極板（２２枚）と、セパレータと、負極板（２３枚）とを積層してバッテリーセルを形成した。積層されたバッテリーセルの正極群をアルミ製のタブに溶接し、負極群をニッケル製のタブに溶接した。溶接したバッテリーセルを成型されたアルミラミネート箔に入れ、ＬｉＰＦ６の濃度が１ｍｏｌ／Ｌ、プロピレンカーボネート／アセトニトリルのモル濃度比が１：１である電解液８０ｇを注入し、箱型スーパーポリイミド系キャパシタ電池を組み立てた。
＜性能試験＞
キャパシタ電池の化成処理（すなわち、キャパシタ電池性能の活性化）を行った後、性能試験を実施した。試験条件は、３０Ａで４．０Ｖになるまで充電し、５分間静置した後、５０Ａで２．３Ｖになるまで放電した。キャパシタ電池の比エネルギーが３８Ｗｈ／Ｋｇ、比出力が５８００Ｗ／Ｋｇ、５０Ａで１５０００回の充放電サイクルをした後、容量保持率は８９％であった。
＜正極板の製造＞
総質量が５００ｇのＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２と、炭素繊維と、導電性カーボンブラックと、ＰＶＤＦとを、８５：５：５：５の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにし、さらに、厚みが２０μｍのアルミニウム箔に塗布し（塗布による重量増加量が１４０ｇ／ｍ２）、１２０℃の温度で乾燥、さらにローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．１３５ｍｍ）、１２０℃で２４時間真空乾燥し、正極板を製造した。
＜負極板の製造＞
総質量が５００ｇの高密度変性グラファイトと、カーボンナノチューブと、ＰＶＤＦとを、４５：４５：１０の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにした。さらに、当該ペーストを、厚みが１６μｍの銅箔に塗布し（塗布による重量増加量が９０ｇ／ｍ２）、１２０℃で乾燥し、さらに、ローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．０９ｍｍ２に）、１２０℃で２４時間真空乾燥し、負極板を製造した。
セパレータはポリイミドを使用し、正極板（２２枚）と、セパレータと、負極板（２３枚）とを積層してバッテリーセルを形成した。積層されたバッテリーセルの正極群をアルミ製のタブに溶接し、負極群をニッケル製のタブに溶接した。溶接したバッテリーセルを成型されたアルミラミネート箔に入れ、ＬｉＰＦ６の濃度が１ｍｏｌ／Ｌ、プロピレンカーボネート／アセトニトリルのモル濃度比が１：１である電解液８０ｇを注入し、箱型スーパーポリイミド系キャパシタ電池を組み立てた。
＜性能試験＞
キャパシタ電池の化成処理（すなわち、キャパシタ電池性能の活性化）を行った後、性能試験を実施した。試験条件は、３０Ａで４．０Ｖになるまで充電し、５分間静置した後、５０Ａで２．３Ｖになるまで放電した。キャパシタ電池の比エネルギーが６５Ｗｈ／Ｋｇ、比出力が４７００Ｗ／Ｋｇ、５０Ａで充放電サイクル２００００回した後、容量保持率は８９％であった。
＜正極板の製造＞
総質量が５００ｇのＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２と、カーボンナノチューブと、導電性カーボンブラックと、ＰＶＤＦとを、４５：４５：５：５の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにし、さらに、厚みが２０μｍのアルミニウム箔に塗布し（塗布による重量増加量が１４０ｇ／ｍ２）、１１０℃の温度で乾燥、さらにローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．１３５ｍｍ）、１３０℃で２４時間真空乾燥し、正極板を製造した。
＜負極板の製造＞
総質量が５００ｇの高密度変性グラファイトと、カーボンエアロゲルと、ＰＶＤＦとを、４５：４５：１０の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにした。さらに、当該ペーストを、厚みが１６μｍの銅箔に塗布し（塗布による重量増加量が９０ｇ／ｍ２）、１１０℃で乾燥し、さらに、ローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．０９ｍｍ２に）、１３０℃で２４時間真空乾燥し、負極板を製造した。
セパレータはポリイミドを使用し、正極板（２２枚）と、セパレータと、負極板（２３枚）とを積層してバッテリーセルを形成した。積層されたバッテリーセルの正極群をアルミ製のタブに溶接し、負極群をニッケル製のタブに溶接した。溶接したバッテリーセルを成型されたアルミラミネート箔に入れ、ＬｉＡｓＦ６／ＬｉＢＯＢが同量でリチウムイオンの総濃度が１ｍｏｌ／Ｌであり、γ−ブチロラクトン／メチルプロピルカーボネートのモル濃度比が１：１である電解液８０ｇを注入し、箱型スーパーポリイミド系キャパシタ電池を組み立てた。
＜性能試験＞
キャパシタ電池の化成処理（すなわち、キャパシタ電池性能の活性化）を行った後、性能試験を実施した。試験条件は、３０Ａで４．１Ｖになるまで充電し、５分間静置した後、５０Ａで２．２Ｖになるまで放電した。キャパシタ電池の比エネルギーが５０Ｗｈ／Ｋｇ、比出力が４２００Ｗ／Ｋｇ、５０Ａで１５０００回の充放電サイクルをした後、容量保持率は８２％であった。
＜正極板の製造＞
総質量が５００ｇのＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２と、カーボンナノチューブと、導電性カーボンブラックと、ＰＶＤＦとを、２０：７０：５：５の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにし、さらに、厚みが２０μｍのアルミニウム箔に塗布し（塗布による重量増加量が１４０ｇ／ｍ２）、１２０℃の温度で乾燥、さらにローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．１３５ｍｍ）、１２０℃で２４時間真空乾燥し、正極板を製造した。
＜負極板の製造＞
総質量が５００ｇの高密度変性グラファイトと、カーボンエアロゲルと、ＰＶＤＦとを、２０：７０：１０の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストした。さらに、当該ペーストを、厚みが１６μｍの銅箔に塗布し（塗布による重量増加量が９０ｇ／ｍ２）、１２０℃で乾燥し、さらに、ローリング、裁断し（寸法が１００×１５４×０．０９ｍｍ２に）、１２０℃で２４時間真空乾燥し、負極板を製造した。
セパレータはポリイミドを使用し、正極板（２２枚）と、セパレータと、負極板（２３枚）とを積層してバッテリーセルを形成した。積層されたバッテリーセルの正極群をアルミ製のタブに溶接し、負極群をニッケル製のタブに溶接した。溶接したバッテリーセルを成型されたアルミラミネート箔に入れに、ＬｉＡｓＦ６／ＬｉＢＯＢが同量でリチウムイオンの総濃度が１ｍｏｌ／Ｌであり、プロピレンカーボネート／アセトニトリルのモル濃度比が１：１である電解液８０ｇを注入し、箱型スーパーポリイミド系キャパシタ電池を組み立てた。
＜性能試験＞
キャパシタ電池の化成処理（すなわち、キャパシタ電池性能の活性化）を行った後、性能試験を実施した。試験条件は、３０Ａで４．１Ｖになるまで充電し、５分間静置した後、５０Ａで２．２Ｖになるまで放電した。キャパシタ電池の比エネルギーが３８Ｗｈ／Ｋｇ、比出力が５８００Ｗ／Ｋｇ、５０Ａで１５０００回の充放電サイクルをした後、容量保持率は８９％であった。
＜正極板の製造＞
総質量が５００ｇのＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２と、カーボンナノチューブと、導電性カーボンブラックと、ＰＶＤＦとを、８５：５：５：５の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにし、さらに、厚みが２０μｍのアルミニウム箔に塗布し（塗布による重量増加量が１４０ｇ／ｍ２）、１２０℃の温度で乾燥、さらにローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．１３５ｍｍ）、１２０℃で２４時間真空乾燥し、正極板を製造した。
＜負極板の製造＞
総質量が５００ｇの高密度変性グラファイトと、カーボンエアロゲルと、ＰＶＤＦとを、４５：４５：１０の質量比で混合し、ＮＭＰを用いてペーストにした。さらに、当該ペーストを、厚みが１６μｍの銅箔に塗布し（塗布による重量増加量が９０ｇ／ｍ２）、１２０℃で乾燥し、さらに、ローリングして裁断し（寸法が１００×１５４×０．０９ｍｍ２に）、１２０℃で２４時間真空乾燥し、負極板を製造した。
セパレータはポリイミドを使用し、正極板（２２枚）と、セパレータと、負極板（２３枚）とを積層してバッテリーセルを形成した。積層されたバッテリーセルの正極群をアルミ製のタブに溶接し、負極群をニッケル製のタブに溶接した。溶接されたバッテリーセルを成型されたアルミラミネート箔に入れ、ＬｉＡｓＦ６／ＬｉＢＯＢが同量でリチウムイオンの総濃度が１ｍｏｌ／Ｌであり、プロピレンカーボネート／アセトニトリルのモル濃度比が１：１である電解液８０ｇを注入し、箱型スーパーポリイミド系キャパシタ電池を組み立てた。
＜性能試験＞
キャパシタ電池の化成処理（すなわち、キャパシタ電池性能の活性化）を行った後、性能試験を実施した。試験条件は、３０Ａで４．１Ｖになるまで充電し、５分間静置した後、５０Ａで２．２Ｖになるまで放電した。キャパシタ電池の比エネルギーが６５Ｗｈ／Ｋｇ、比出力が４７００Ｗ／Ｋｇ、５０Ａで充放電サイクル２００００回した後、容量保持率は８９％であった。
本発明のポリイミド系キャパシタ電池は、１つの電解槽において、リチウムイオン電池とスーパーキャパシタの原理と技術との融合を実現し、ポリイミド系セパレータを絶縁体として使用し、電気化学的計算及び電気化学的設計により、リチウムイオンの挿入及び脱離反応と、急速で可逆的な二次元及び擬似二次元のファラデー反応とを有機的に融合させることで、高エネルギーキャパシタ電池は、スーパーキャパシタの高い比出力、長い寿命及び急速に充電可能である特性を維持すると共に、比エネルギーを大幅に向上させ、スーパーキャパシタとリチウムイオン電池との両方の特性を兼備することができる。
上述した実施例は、本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明の特許請求の範囲に対する制限ではなく、当業者が本発明に基づいて施す如何なる非実質的な代替及び変更はいずれも、本発明の保護しようとする範囲内に属すものである。

Claims (10)

  1. 正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に介在するポリマーセパレータ膜と、電解液とから構成されるポリイミド系キャパシタ電池であって、
    前記正極の材料は、リチウムイオン層間化合物と多孔質炭素材料との混合物であり、前記負極の材料は、変性グラファイトと多孔質活性炭材料との混合物であり、前記ポリマーセパレータは、ポリイミド系セパレータであり、前記電解液は、リチウムイオン化合物と有機溶媒とを含有する電解液であることを特徴とする、ポリイミド系キャパシタ電池。
  2. 前記リチウムイオン層間化合物は、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＦｅＭｎＰＯ４、ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２のうちの１種又は２種以上の混合物であることを特徴とする、請求項１に記載のポリイミド系キャパシタ電池。
  3. 前記変性グラファイトは、密度≧２．２ｇ／ｃｍ３であり、樹脂炭素、有機高分子熱分解炭素、及び軟質炭素固体炭化質材料のうち少なくとも１種、又は２種類以上の混合物であることを特徴とする、請求項１に記載のポリイミド系キャパシタ電池。
  4. 前記多孔質炭素材料は、活性炭、炭素布、炭素繊維、炭素フェルト、カーボンエアロゲル、及びカーボンナノチューブのうちの１種又は２種以上の混合物であることを特徴とする、請求項１に記載のポリイミド系キャパシタ電池。
  5. 前記ポリイミド系セパレータは、曲がりくねった細孔膜であり、その厚みが１０μｍ〜３０μｍ、孔径が０．０３μｍ〜０．０５μｍ、孔隙率が９０％〜９５％であることを特徴とする、請求項１に記載のポリイミド系キャパシタ電池。
  6. 前記電解液には、リチウムイオン化合物と、相間移動触媒と、有機溶媒とが含まれており、前記リチウムイオン化合物は、ＬｉＣ１Ｏ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）、ＬｉＢＯＢ、及びＬｉＡｓＦ６のうちの１種又は２種類以上の混合物であり、前記相間移動触媒は、Ｍｅ３ＥｔＮＢＦ４、Ｍｅ２Ｅｔ２ＮＢＦ４、ＭｅＥｔ３ＮＢＦ４、Ｅｔ４ＮＢＦ４、Ｐｒ４ＮＢＦ４、ＭｅＢｕ３ＮＢＦ４、Ｂｕ４ＮＢＦ４、Ｈｅｘ４ＮＢＦ４、Ｍｅ４ＰＢＦ４、Ｅｔ４ＰＢＦ４、Ｐｒ４ＰＢＦ４、及びＢｕ４ＰＢ４のうちの１種又は２種以上の混合物であり、前記有機溶媒は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ブチレンカーボネート、メチルエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、亜硫酸エチレン、亜硫酸プロピレン、酢酸エチル、及びアセトニトリルのうちの１種又は２種以上の混合物であることを特徴とする、請求項１に記載のポリイミド系キャパシタ電池。
  7. 請求項１に記載のポリイミド系キャパシタ電池の製造方法であって、
    リチウムイオン層間化合物と、多孔質炭素材料と、導電助剤と、バインダーとを混合してペーストにした後、正極の集電体に塗布し、乾燥、ローリング、裁断、真空乾燥により、正極板を製造する正極板の製造ステップ（１）と、
    変性グラファイトと、多孔質炭素材料と、バインダーとを混合してペーストにした後、負極の集電体に塗布し、乾燥、ローリング、裁断、真空乾燥により、負極板を製造する負極板の製造ステップ（２）と、
    製造した前記正極板と前記負極板とを積層させ、又は巻き取ることでバッテリーセルを形成し、アルミラミネート箔、アルミニウムケース、プラスチックケース又はスチールケースに入れ、封口して、非水有機溶媒中にリチウムイオンが含まれた電解液を注入する組み立てステップ（３）と、
    を含む、ポリイミド系キャパシタ電池の製造方法。
  8. 前記正極の製造ステップ（１）において、前記リチウムイオン層間化合物と、前記多孔質炭素材料と、前記導電助剤と、前記バインダーとを
    リチウムイオン層間化合物 ２０％〜８５％
    多孔質炭素材料 ５％〜７０％
    導電助剤 ５％
    バインダー ５％
    である重量百分率で混合し、
    前記負極の製造ステップ（２）において、前記高密度変性クラファイトと、前記多孔質活性炭と、前記バインダーとを
    高密度変性グラファイト ４５％
    多孔質活性炭 ４５％
    バインダー ５％
    である重量百分率で混合することを特徴とする、請求項７に記載のポリイミド系キャパシタ電池の製造方法。
  9. 前記導電助剤は、天然グラファイト粉末、人造グラファイト、カーボンブラック、アセチレンブラック、メソカーボンマイクロビーズ、高密度変性グラファイト、石油コークス、カーボンナノチューブ、及びグラフェンのうちの１種または２種以上の混合物であり、前記バインダーは、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム及びスチレンブタジエンゴムのうちの１種又は２種以上の混合物であることを特徴とする、請求項７に記載のポリイミド系キャパシタ電池の製造方法。
  10. 前記正極板の集電体はアルミニウム箔又はアルミニウムメッシュであり、前記負極板の集電体は銅箔又は銅メッシュであることを特徴とする、請求項７に記載のポリイミド系キャパシタ電池の製造方法。
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