特許ウォッチ

公開番号2025092131
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-19
出願番号2023207811
出願日2023-12-08
発明の名称リチウムイオンキャパシタ
出願人富士通商株式会社
代理人個人
主分類H01G 11/36 20130101AFI20250612BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】活性炭に替えて正極、負極にカーボンナノウォール使用したリチウムイオンキャパシタの開発
【解決手段】導電性基板表面に垂直方向に配向するカーボンナノウォールに形成した負極と、導電性基板表面に垂直方向に配向するカーボンナノウォールに形成し、該カーボンナノウォールにリチウム微粒子をコーディングした正極からなり、両極間には電解液とそれらを仕切るセパレーターを設けたことを特徴とするリチウムイオンキャパシタ。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
導電性基板表面に垂直方向に配向するカーボンナノウォールに形成した負極と、導電性基板表面に垂直方向に配向するカーボンナノウォールに形成し、該カーボンナノウォールにリチウム微粒子をコーディングした正極からなり、両極間には電解液とそれらを仕切るセパレーターを設けたことを特徴とするリチウムイオンキャパシタ。
続きを表示（約 220 文字）【請求項２】
導電金属基板として、電解銅基板を使用する場合には、その表面の酸化銅を酸処理により予め取り除いて、その表面に垂直方向に配向するカーボンナノウォールに形成する請求項1記載のリチウムイオンキャパシタ。
【請求項３】
パルスレーザー堆積装置により、リチウムターゲットの表面に強力なパルスレーザーが照射され、これにより発生するリチウム微粒子をカーボンナノウォールにコーディングする請求項1記載のリチウムイオンキャパシタ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオンキャパシタに関するものである。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオンキャパシタ（LIC）は、急速な充放電が可能であり、劣化が少なく長寿命のデバイスとして注目されている。スーパーキャパシタ（超電池またはウルトラキャパシタとも呼ばれる）の特性を組み合わせたデバイスであり、高いエネルギー密度と高いパワーデンシティを提供する。
【０００３】
リチウムイオンキャパシタは非常に迅速な充電および放電が可能であり、高いパワー密度を提供する。電気自動車や昇降設備などの高パワーアプリケーションに適して、通常は数十万回以上の充放電サイクルを持ち、劣化が比較的少ないため、長寿命のデバイスとして利用され、大型のリチウムイオンキャパシタは、電気自動車や自動化工場などの高容量のアプリケーションに適して、エネルギー貯蔵や高パワーアプリケーションに使用される。小型のリチウイムイオンキャパシタも存在し、家電製品、携帯電話、移動通信などの小型デバイス用の用途に適している。将来的には、さらなる技術の進歩により、リチウムイオンキャパシタの性能が向上し、新たな用途が開発される可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１２-１３６３６２
特開２００５－２８６２４７
再表２００４／０８４２４４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来LICの電極材料として活性炭が使用されてきるが、その製造過程で導電性の接着剤を使用する必要があり、性能が低下する可能性がある問題が指摘されている。特に、接着剤や不純物、ごみなどが活性炭の表面に付着することで、LICの寿命が短くなることが懸念されている。従来のキャパシタの負極合成法において、接着剤や活性炭表面の不純物やごみなどの物質が存在し、それがリチウムイオンキャパシタの電極としての性能に悪影響を及ぼす問題があることを指摘されている。
【０００６】
この課題を解決するために、活性炭代替材料の開発として、グラフェン、二次元材料、ナノ構造材料などが電極材料の候補として研究されて、これらの材料は高い導電性、表面積、および化学的安定性を持つため、従来の活性炭に比べて優れた性能を提供する可能性があり、更に試行錯誤の結果、純粋な炭素からなるカーボンナノウォール(CNWs)の合成法を開発した。
【０００７】
本発明者の研究によれば、カーボンナノウォ－ル合成(CNWs)は、炭素によって作られる六員環のグラフェンシートがウォ－ル状になった物質であり、高密度、高耐熱性、導電性、高耐酸性と化学的安定性を備え、しかもウォ－ル状の構造を持つので、導電性があり、また接着剤を使わず、表面に不純物が少なく、更に非常に大きな比表面積を有し、ナノウォ－ルとナノウォ－ルの間に大量の“隙間”を存在して、そのため大量の電子と陽子はその中に蓄える可能とされ、リチウムイオンキャパシタとして理想的な特性を持っており、カーボンナノウォ－ル(CNWs)はリチウムイオンキャパシタなどへの応用が期待できる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本発明は導電性基板表面に垂直方向に配向するカーボンナノウォールに形成した負極と、導電性基板表面に垂直方向に配向するカーボンナノウォールに形成し、該カーボンナノウォールにリチウム微粒子をコーディングした正極からなり、両極間には電解液とそれらを仕切るセパレーターを設けたことを特徴とするリチウムイオンキャパシタを提案するものである。
【０００９】
導電性金属基板は、電子の伝導をサポートするために使用される基板で、Cu(銅)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)などさまざまな金属が使用される。これらの金属は、電気信号を伝えたり、熱を伝導したりするために広く用いられ、特定の応用や要件に応じて、適切な導電性金属基板を選択することが重要である。
【００１０】
なお、導電性金属基板として、電解銅基板を使用する場合には、その表面の酸化銅を酸処理等により予め取り除く必要がある。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許