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公開番号2025072200
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-09
出願番号2023182798
出願日2023-10-24
発明の名称蓄電デバイス
出願人クニミネ工業株式会社
代理人弁理士法人クオリオ,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01G 11/64 20130101AFI20250430BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】電解液(液状電解質)として、より安全かつ安価な水系電解液を用いつつ、氷点下の寒冷環境下において電解液が凍結しても充放電が可能な蓄電デバイスを提供する。
【解決手段】蓄電デバイス1は、スメクタイトを5質量%以上の濃度で含有する粘土鉱物の水分散液を電解液2として、分極性電極3間に有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
スメクタイトを５質量％以上の濃度で含有する水分散液を、分極性電極間に有する、蓄電デバイス。
続きを表示（約 340 文字）【請求項２】
前記蓄電デバイスがキャパシタである、請求項１に記載の蓄電デバイス。
【請求項３】
前記分極性電極が炭素材料を含む、請求項２に記載の蓄電デバイス。
【請求項４】
前記スメクタイトが、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、及びスチブンサイトから選ばれる１種又は２種以上である、請求項３に記載の蓄電デバイス。
【請求項５】
氷点下で用いるための、請求項１～４のいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
【請求項６】
前記水分散液の凍結状態において、静電容量が１μＦ／ｃｍ
２
以上である、請求項１～４のいずれか１項に記載の蓄電デバイス。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電デバイスに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
蓄電デバイスの一種である電気化学キャパシタとして、例えば、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）、ハイブリットキャパシタ、レドックスキャパシタなどが挙げられる。これらのキャパシタのうち、電気二重層キャパシタが最も広く普及しており、電極には分極性電極として多孔質体が汎用されている。
電気化学キャパシタ等に用いられる電解液（電解質）として、水ないし水溶液を用いた水系電解液や、有機溶媒を用いた有機系電解液が知られている。有機系電解液は一般的に内部抵抗が高く急速な充放電ができず、また毒性が高く環境負荷が大きい等のデメリットがある一方で、氷点下でも凍結せずに使用できるメリットがある。これに対し水系電解液は、内部抵抗が低く、また製造が簡便で製造コストを抑えることができ、毒性が少なく環境にやさしい等のメリットがある一方で、その使用温度範囲は水の凝固点と沸点に依存するため、例えば氷点下の寒冷環境では電解液が凍結してキャパシタとして機能できない。そのため、有機系電解液と水系電解液の各メリットを併せ持つ電解液の開発が進められている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、電気二重層キャパシタ用の水系電解質であって、溶液を含み、前記溶液は、Ｌｉ
＋
、Ｎａ
＋
またはＫ
＋
である陽イオンと、Ｃｌ
－
、ＳＯ
４
２－
、ＰＯ
４
３－
またはＮＯ
３－
である陰イオンとを有する第１の塩類と、Ｌｉ
＋
、Ｎａ
＋
またはＫ
＋
である陽イオンと、ＯＨ
－
である陰イオンとを有する第２の塩類と、を含む水系電解質が開示されている。特許文献１には、当該水系電解質を用いて得られた電気二重層キャパシタが、－２０℃以下の環境下においても充電可能であることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１１－１０３４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、電解液（液状電解質）として、より安全かつ安価な水系電解液を用いつつ、氷点下の寒冷環境下において電解液が凍結しても充放電が可能な蓄電デバイスを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは上記課題に鑑み鋭意検討を重ねた結果、粘土鉱物の水分散液を電解液として用いることにより、当該電解液が凍結状態にあっても、電極との界面で電気エネルギーを蓄えるキャパシタとしての機能を十分に発揮できることを見出した。本発明はこれらの知見に基づき完成されるに至ったものである。
【０００７】
すなわち、本発明の上記課題は、下記の手段により解決された。
〔１〕
スメクタイトを５質量％以上の濃度で含有する水分散液を、分極性電極間に有する、蓄電デバイス。
〔２〕
前記蓄電デバイスがキャパシタである、前記〔１〕に記載の蓄電デバイス。
〔３〕
前記分極性電極が炭素材料を含む、前記〔１〕又は〔２〕に記載の蓄電デバイス。
〔４〕
前記スメクタイトが、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、及びスチブンサイトから選ばれる１種又は２種以上である、前記〔１〕～〔３〕のいずれかに記載の蓄電デバイス。
〔５〕
氷点下で用いるための、前記〔１〕～〔４〕のいずれかに記載の蓄電デバイス。
〔６〕
前記水分散液の凍結状態において、静電容量が１μＦ／ｃｍ
２
以上である、前記〔１〕～〔５〕のいずれかに記載の蓄電デバイス。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の蓄電デバイスは、電解質を安全性が高く安価な水系電解液としながら、凍結状態にあっても充放電が可能であり、十分に高い静電容量を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、本発明の蓄電デバイスの一実施形態の縦断面図を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の好ましい実施形態について説明するが、本発明は、本発明が規定すること以外は、下記の実施形態に限定されるものではない。
（【００１１】以降は省略されています）

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