JP2000510999A - 電気化学キャパシターにおけるグラファイチックナノファイバー - Google Patents
電気化学キャパシターにおけるグラファイチックナノファイバーInfo
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Abstract
Description
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.約100m2/g以上の表面積をもつナノファイバーより成る電極を有す ることを特徴とするコンデンサー。 2.前記ナノファイバーが実質的にミクロ細孔をもたない、請求の範囲第1項 に記載するコンデンサー。 3.ミクロ孔が5%未満の表面積に寄与する、請求の範囲第1項に記載するコ ンデンサー。 4.前記ナノファイバーが機能化されている、請求の範囲第1項に記載するコ ンデンサー。 5.前記ナノファイバーが、キノン、ハイドロキノン、第四級芳香族アミン、 メルカプタン又はジサルファイドから選ばれた1種又はそれ以上の官能基で機能 化されている、請求の範囲第4項に記載するコンデンサー。 6.官能基が、式: 〔式中、Gは、CH又はNであるか、又は式: で表される1種又はそれ以上のグラフェニック類似化合物である〕 で表されるラダーポリマー中に含まれる、請求の範囲第5項に記載するコンデン サー。 7.前記ナノファイバーが、実質的に一定の直径をもつ実質的に円柱状であり 、ナノファイバー軸と同軸のグラファイト層を有し、且つ熱分解堆積炭素を実質 的に含まないカーボンナノファイバーである、請求の範囲第6項に記載するコン デンサー。 8.前記ナノファイバーが、熱分解炭素質ポリマーの薄い被覆層で被覆されて いる、請求の範囲第6項に記載するコンデンサー。 9.前記被覆層が、フェノール−フォルムアルデヒド樹脂、ポリアクリロニト リル、スチレンDVB、セルロース系ポリマー、とH−樹脂より成る群から選ば れる1種又はそれ以上のポリマーからなる、請求の範囲第8項に記載するコンデ ンサー。 10.前記ナノファイバーが、絡み合い及び相互に連結して、硬質多孔性炭素 構造を形成する、請求の範囲第2項に記載するコンデンサー。 11.約100m2/g以上の表面積をもつナノファイバーより成ることを特 徴とする電極。 12.前記ナノファイバーが実質的にミクロ孔をもたない、請求の範囲第11 項に記載する電極。 13.ミクロ孔が5%未満の表面積に寄与する、請求の範囲第11項に記載す る電極。 14.前記ナノファイバーが機能化されている、請求の範囲第11項に記載す る電極。 15.前記ナノファイバーが、キノン、ハイドロキノン、第四級芳香族アミン 、メルカプタン又はジサルファイドから選ばれた1種又はそれ以上の官能基で機 能化されている、請求の範囲第14項に記載する電極。 16.官能基が、式: 〔式中、Gは、CH又はNであるか、又は式: で表される1種又はそれ以上のグラフェニック類似化合物である〕 で表されるラダーポリマー中に含まれる、請求の範囲第15項に記載する電極。 17.前記ナノファイバーが、実質的に一定の直径をもつ実質的に円柱状であ り、ナノファイバー軸と同軸のグラファイト層を有し、且つ熱分解堆積炭素を実 質的に含まないカーボンナノファイバーである、請求の範囲第16項に記載する 電極。 18.前記ナノファイバーが、熱分解炭素質ポリマーの薄い被覆層で被覆され ている、請求の範囲第16項に記載する電極。 19.前記被覆層が、フェノール−フォルムアルデヒド樹脂、ポリアクリロニ トリル、スチレンDVB、セルロース系ポリマー、とH−樹脂より成る群から選 ばれる1種又はそれ以上のポリマーからなる、請求の範囲第18項に記載する電 極。 20.前記ナノファイバーが、絡み合い及び相互に連結して、硬質多孔性炭素 構造を形成する、請求の範囲第16項に記載する電極。 21.約100m2/g以上の表面積をもつナノファイバーより成る第1電極 ; 約100m2/g以上の表面積をもつナノファイバーより成る第2電極;と 電極間に配置され、電気的に非伝導性であるがイオン的に伝導性の材料より成 る電極隔離板; から成ることを特徴とするコンデンサー。 22.前記ナノファイバーが実質的にミクロ孔をもたない、請求の範囲第21 項に記載するコンデンサー。 23.ミクロ孔が5%未満の表面積に寄与する、請求の範囲第21項に記載す るコンデンサー。 24.前記電極のナノファイバーが機能化されている、請求の範囲第21項に 記載するコンデンサー。 25.前記電極のナノファイバーが、キノン、ハイドロキノン、第四級芳香族 アミン、メルカプタン又はジサルファイドから選ばれた1種又はそれ以上の官能 基で機能化されている、請求の範囲第24項に記載するコンデンサー。 26.官能基が、式:〔式中、Gは、CH又はNであるか、又は式: で表される1種又はそれ以上のグラフェニック類似化合物である〕 で表されるラダーポリマー中に含まれる、請求の範囲第25項に記載するコンデ ンサー。 27.前記第1電極の前記ナノファイバーが、前記第2電極の前記ナノファイ バーと同一の官能基で機能化されている、請求の範囲第26項に記載するコンデ ンサー。 28.前記第1電極と第2電極の前記ナノファイバーが、実質的に一定の直径 をもつ実質的に円柱状であり、ナノファイバー軸と同軸のグラファイト層を有し 、且つ熱分解堆積炭素を実質的に含まないカーボンナノファイバーである、請求 の範囲第27項に記載するコンデンサー。 29.前記第1電極と第2電極の前記ナノファイバーが、熱分解炭素質ポリマ ーの薄い被覆層で被覆されている、請求の範囲第27項に記載するコンデンサー 。 30.前記被覆層が、フェノール−フォルムアルデヒド樹脂、ポリアクリロニト リル、スチレンDVB、セルロース系ポリマー、とH−樹脂より成る群から選ば れる1種又はそれ以上のポリマーからなる、請求の範囲第29項に記載するコン デンサー。 31.前記第1電極と第2電極の前記ナノファイバーが、絡み合い及び相互に 連結して、硬質多孔性炭素構造を形成する、請求の範囲第27項に記載するコン デンサー。 32.前記第2電極の前記ナノファイバーが、実質的に一定の直径をもつ実質 的に円柱状であり、ナノファイバー軸と同軸のグラファイト層を有し、且つ熱分 解堆積炭素を実質的に含まないカーボンナノファイバーである、請求の範囲第2 7項に記載するコンデンサー。 33.前記第2電極の前記ナノファイバーが、熱分解炭素質ポリマーの薄い被 覆層で被覆されている、請求の範囲第27項に記載するコンデンサー。 34.前記被覆層が、フェノール−フォルムアルデヒド樹脂、ポリアクリロニ トリル、スチレンDVB、セルロース系ポリマー、とH−樹脂より成る群から選 ばれる1種又はそれ以上のポリマーからなる、請求の範囲第33項に記載するコ ンデンサー。 35.前記第2電極の前記ナノファイバーが、絡み合い及び相互に連結して、 硬質多孔性炭素構造を形成する、請求の範囲第27項に記載するコンデンサー。 36.前記第1電極の前記ナノファイバーが、前記第2電極の前記ナノファイ バーとは異なる官能基で機能化されている、請求の範囲第26項に記載するコン デンサー。 37.前記第2電極が前記第1電極とは異なる酸化還元電圧を有する、請求の 範囲第36項に記載するコンデンサー。 38.前記第2電極の酸化還元電圧がゼロに近い(NHE)、請求の範囲第3 7項に記載するコンデンサー。 39.前記第1電極と第2電極の前記ナノファイバーが、実質的に一定の直径 をもつ実質的に円柱状であり、ナノファイバー軸と同軸のグラファイト層を有し 、且つ熱分解堆積炭素を実質的に含まないカーボンナノファイバーである、請求 の範囲第37項に記載するコンデンサー。 40.前記第1電極と第2電極の前記ナノファイバーが、熱分解炭素質ポリマ ーの薄い被覆層で被覆されている、請求の範囲第37項に記載するコンデンサー 。 41.前記被覆層が、フェノール−フォルムアルデヒド樹脂、ポリアクリロニ トリル、スチレンDVB、セルロース系ポリマー、とH−樹脂より成る群から選 ばれる1種又はそれ以上のポリマーからなる、請求の範囲第39項に記載するコ ンデンサー。 42.前記第1電極と第2電極の前記ナノファイバーが、絡み合い及び相互に 連結して、硬質多孔性炭素構造を形成する、請求の範囲第37項に記載するコン デンサー。 43.前記第2電極の前記ナノファイバーが、実質的に一定の直径をもつ実質 的に円柱状であり、ナノファイバー軸と同軸のグラファイト層を有し、且つ熱分 解堆積炭素を実質的に含まないカーボンナノファイバーである、請求の範囲第3 7項に記載するコンデンサー。 44.前記第2電極の前記ナノファイバーが、熱分解炭素質ポリマーの薄い被 覆層で被覆されている、請求の範囲第37項に記載するコンデンサー。 45.前記被覆層が、フェノール−フォルムアルデヒド樹脂、ポリアクリロニ トリル、スチレンDVB、セルロース系ポリマー、とH−樹脂より成る群から選 ばれる1種又はそれ以上のポリマーからなる、請求の範囲第44項に記載するコ ンデンサー。 46.前記第2電極の前記ナノファイバーが、絡み合い及び相互に連結して、 硬質多孔性炭素構造を形成する、請求の範囲第37項に記載するコンデンサー。 47.複数のセルから成るコンデンサーであって、各セルが: 約100m2/g以上の表面積をもつナノファイバーより成る第1電極; 約100m2/g以上の表面積をもつナノファイバーより成る第2電極;と 電極間に配置され、電気的に非伝導性であるがイオン的に伝導性の材料より成 る電極隔離板 から成り、そしてセル間が電気的に接続されていることを特徴とする前記コンデ ンサー。 48.前記ナノファイバーが実質的にミクロ孔をもたない、請求の範囲第47 項に記載するコンデンサー。 49.ミクロ孔が5%未満の表面積に寄与する、請求の範囲第47項に記載す るコンデンサー。 50.前記ナノファイバーが機能化されている、請求の範囲第47項に記載す るコンデンサー。 51.前記ナノファイバーが、キノン、ハイドロキノン、第四級芳香族アミン 、メルカプタン又はジサルファイドから選ばれた1種又はそれ以上の官能基で機 能化されている、請求の範囲第50項に記載するコンデンサー。 52.官能基が、式: 〔式中、Gは、CH又はNであるか、又は式: で表される1種又はそれ以上のグラフェニック類似化合物である〕 で表されるラダーポリマー中に含まれる、請求の範囲第51項に記載するコンデ ンサー。 53.前記複数のセルの前記第1電極が、前記複数のセルの前記第2電極の前 記ナノファイバーと同一の官能基により機能化されている、請求の範囲第52項 に記載するコンデンサー。 54.前記複数のセルの前記第1電極と第2電極の前記ナノファイバーが、実 質的に一定の直径をもつ実質的に円柱状であり、ナノファイバー軸と同軸のグラ ファイト層を有し、且つ熱分解堆積炭素を実質的に含まないカーボンナノファイ バーである、請求の範囲第53項に記載するコンデンサー。 55.前記複数のセルの前記第1電極と第2電極の前記ナノファイバーが、熱 分解炭素質ポリマーの薄い被覆層で被覆されている、請求の範囲第53項に記載 するコンデンサー。 56.前記被覆層が、フェノール−フォルムアルデヒド樹脂、ポリアクリロニ トリル、スチレンDVB、セルロース系ポリマー、とH−樹脂より成る群から選 ばれる1種又はそれ以上のポリマーからなる、請求の範囲第55項に記載するコ ンデンサー。 57.前記複数のセルの前記第1電極と第2電極の前記ナノファイバーが、絡 み合い及び相互に連結して、硬質多孔性炭素構造を形成する、請求の範囲第53 項に記載するコンデンサー。 58.前記複数のセルの前記第2電極の前記ナノファイバーが、実質的に一定 の直径をもつ実質的に円柱状であり、ナノファイバー軸と同軸のグラファイト層 を有し、且つ熱分解堆積炭素を実質的に含まないカーボンナノファイバーである 、請求の範囲第53項に記載するコンデンサー。 59.前記複数のセルの前記第2電極の前記ナノファイバーが、熱分解炭素質 ポリマーの薄い被覆層で被覆されている、請求の範囲第53項に記載するコンデ ンサー。 60.前記被覆層が、フェノール−フォルムアルデヒド樹脂、ポリアクリロニ トリル、スチレンDVB、セルロース系ポリマー、とH−樹脂より成る群から選 ばれる1種又はそれ以上のポリマーからなる、請求の範囲第59項に記載するコ ンデンサー。 61.前記第2電極の前記ナノファイバーが、絡み合い及び相互に連結して、 硬質多孔性炭素構造を形成する、請求の範囲第53項に記載するコンデンサー。 62.前記複数のセルの前記第1電極の前記ナノファイバーが、前記複数のセ ルの前記第2電極の前記ナノファイバーとは異なる官能基で機能化されている、 請求の範囲第52項に記載するコンデンサー。 63.前記第2電極が前記第1電極とは異なる酸化還元電圧を有する、請求の 範囲第62項に記載するコンデンサー。 64.前記第2電極の酸化還元電圧がゼロに近い(NHE)、請求の範囲第6 3項に記載するコンデンサー。 65.前記複数のセルの前記第1電極と第2電極の前記ナノファイバーが、実 質的に一定の直径をもつ実質的に円柱状であり、ナノファイバー軸と同軸のグラ ファイト層を有し、且つ熱分解堆積炭素を実質的に含まないカーボンナノファイ バーである、請求の範囲第63項に記載するコンデンサー。 66.前記複数のセルの前記第1電極と第2電極の前記ナノファイバーが、熱 分解炭素質ポリマーの薄い被覆層で被覆されている、請求の範囲第63項に記載 するコンデンサー。 67.前記被覆層が、フェノール−フォルムアルデヒド樹脂、ポリアクリロニ トリル、スチレンDVB、セルロース系ポリマー、とH−樹脂より成る群から選 ばれる1種又はそれ以上のポリマーからなる、請求の範囲第66項に記載するコ ンデンサー。 68.前記複数のセルの前記第1電極と第2電極の前記ナノファイバーが、絡 み合い及び相互に連結して、硬質多孔性炭素構造を形成する、請求の範囲第63 項に記載するコンデンサー。 69.前記複数のセルの前記第2電極の前記ナノファイバーが、実質的に一定 の直径をもつ実質的に円柱状であり、ナノファイバー軸と同軸のグラファイト層 を有し、且つ熱分解堆積炭素を実質的に含まないカーボンナノファイバーである 、請求の範囲第63項に記載するコンデンサー。 70.前記複数のセルの前記第2電極の前記ナノファイバーが、熱分解炭素質 ポリマーの薄い被覆層で被覆されている、請求の範囲第63項に記載するコンデ ンサー。 71.前記被覆層が、フェノール−フォルムアルデヒド樹脂、ポリアクリロニ トリル、スチレンDVB、セルロース系ポリマー、とH−樹脂より成る群から選 ばれる1種又はそれ以上のポリマーからなる、請求の範囲第70項に記載するコ ンデンサー。 72.前記複数のセルの前記第2電極の前記ナノファイバーが、絡み合い及び 相互に連結して、硬質多孔性炭素構造を形成する、請求の範囲第63項に記載す るコンデンサー。 73.約100m2/g以上の表面積をもつ2層のナノファイバー電極、と電 気的に非伝導性であるがイオン的に伝導性の材料より成る少なくとも2層の電極 隔離板から成ることを特徴とする巻取りロールコンデンサー。 74.前記2層のナノファイバーが、実質的にミクロ孔をもたない、請求の範 囲第73項に記載するコンデンサー。 75.ミクロ孔が5%未満の表面積に寄与する、請求の範囲第73項に記載す るコンデンサー。 76.ナノファイバー電極が機能化されている、請求の範囲第73項に記載す るコンデンサー。 77.ナノファイバー電極が、キノン、ハイドロキノン、第四級芳香族アミン 、メルカプタン又はジサルファイドから選ばれた1種又はそれ以上の官能基で機 能化されている、請求の範囲第76項に記載するコンデンサー。 78.官能基が、式: 〔式中、Gは、CH又はNであるか、又は式: で表される1種又はそれ以上のグラフェニック類似化合物である〕 で表されるラダーポリマー中に含まれる、請求の範囲第77項に記載するコンデ ンサー。 79.ナノファイバー電極の第1層が、ナノファイバー電極の第2層と同一の 官能基により機能化されている、請求の範囲第78項に記載するコンデンサー。 。 80.前記ナノファイバー電極の第1層と第2層が、実質的に一定の直径をも つ実質的に円柱状であり、ナノファイバー軸と同軸のグラファイト層を有し、且 つ熱分解堆積炭素を実質的に含まないカーボンナノファイバーである、請求の範 囲第79項に記載するコンデンサー。 81.前記ナノファイバー電極の第1層と第2層が、熱分解炭素質ポリマーの 薄い被覆層で被覆されている、請求の範囲第79項に記載するコンデンサー。 82.前記被覆層が、フェノール−フォルムアルデヒド樹脂、ポリアクリロニ トリル、スチレンDVB、セルロース系ポリマー、とH−樹脂より成る群から選 ばれる1種又はそれ以上のポリマーからなる、請求の範囲第81項に記載するコ ンデンサー。 83.前記ナノファイバー電極の第1層と第2層が、絡み合い及び相互に連結 して、硬質多孔性炭素構造電極を形成する、請求の範囲第79項に記載するコン デンサー。 84.前記ナノファイバー電極の第2層が、実質的に一定の直径をもつ実質的 に円柱状であり、ナノファイバー軸と同軸のグラファイト層を有し、且つ熱分解 堆積炭素を実質的に含まないカーボンナノファイバーである、請求の範囲第79 項に記載するコンデンサー。 85.前記ナノファイバー電極の第2層が、熱分解炭素質ポリマーの薄い被覆 層で被覆されている、請求の範囲第79項に記載するコンデンサー。 86.前記被覆層が、フェノール−フォルムアルデヒド樹脂、ポリアクリロニ トリル、スチレンDVB、セルロース系ポリマー、とH−樹脂より成る群から選 ばれる1種又はそれ以上のポリマーからなる、請求の範囲第85項に記載するコ ンデンサー。 87.前記ナノファイバー電極の第2層が、絡み合い及び相互に連結して、硬 質多孔性炭素構造電極を形成する、請求の範囲第79項に記載するコンデンサー 。 88.前記ナノファイバー電極の第1層が、前記ナノファイバー電極の第2層 とは異なる官能基で機能化されている、請求の範囲第78項に記載するコンデン サー。 89.前記ナノファイバー電極の第2層が、前記ナノファイバー電極の第1層 とは異なる酸化還元電圧を有する、請求の範囲第88項に記載するコンデンサー 。 90.前記ナノファイバー電極の第2層の酸化還元電圧がゼロに近い(NHE )、請求の範囲第88項に記載するコンデンサー。 91.前記ナノファイバー電極の第1層と第2層が、実質的に一定の直径をも つ実質的に円柱状であり、ナノファイバー軸と同軸のグラファイト層を有し、且 つ熱分解堆積炭素を実質的に含まないカーボンナノファイバーである、請求の範 囲第89項に記載するコンデンサー。 92.前記ナノファイバー電極の第1層と第2層が、熱分解炭素質ポリマーの 薄い被覆層で被覆されている、請求の範囲第89項に記載するコンデンサー。 93.前記被覆層が、フェノール−フォルムアルデヒド樹脂、ポリアクリロニ トリル、スチレンDVB、セルロース系ポリマー、とH−樹脂より成る群から選 ばれる1種又はそれ以上のポリマーからなる、請求の範囲第92項に記載するコ ンデンサー。 94.前記ナノファイバー電極の第1層と第2層が、絡み合い及び相互に連結 して、硬質多孔性炭素構造電極を形成する、請求の範囲第89項に記載するコン デンサー。 95.前記ナノファイバー電極の前記第2層が、実質的に一定の直径をもつ実 質的に円柱状であり、ナノファイバー軸と同軸のグラファイト層を有し、且つ熱 分解堆積炭素を実質的に含まないカーボンナノファイバー電極である、請求の範 囲第89項に記載するコンデンサー。 96.前記ナノファイバー電極の前記第2層が、熱分解炭素質ポリマーの薄い 被覆層で被覆されている、請求の範囲第89項に記載するコンデンサー。 97.前記被覆層が、フェノール−フォルムアルデヒド樹脂、ポリアクリロニ トリル、スチレンDVB、セルロース系ポリマー、とH−樹脂より成る群から選 ばれる1種又はそれ以上のポリマーから成る、請求の範囲第96項に記載するコ ンデンサー。 98.前記ナノファイバー電極の前記第2層が、絡み合い及び相互に連結して 、硬質多孔性炭素構造電極を形成する、請求の範囲第89項に記載するコンデン サー。 99.約100m2/g以上の表面積をもつ第1電極; 約100m2/g以上の表面積をもち、前記第1電極とは異なる酸化還元電圧 を有する第2電極; 電極間に配置され、電気的に非伝導性であるがイオン的に伝導性の材料より成 る電極隔離板; から成り、そして酸化還元反応が前記第1電極と第2電極の表面だけで起きるこ とを特徴とするコンデンサー。
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