特表 2023-528086 キャパシタ及びその製造方法及び使用

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-07-03

(54)【発明の名称】キャパシタ及びその製造方法及び使用

(51)【国際特許分類】

   H01G 11/80 20130101AFI20230626BHJP

   H01G 11/36 20130101ALI20230626BHJP

   H01G 11/86 20130101ALI20230626BHJP

   H01G 11/28 20130101ALI20230626BHJP

【ＦＩ】

H01G11/80

H01G11/36

H01G11/86

H01G11/28

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022575398

(86)(22)【出願日】2020-11-16

(85)【翻訳文提出日】2022-12-06

(86)【国際出願番号】 CN2020128953

(87)【国際公開番号】W WO2022077686

(87)【国際公開日】2022-04-21

(31)【優先権主張番号】202011110770.3

(32)【優先日】2020-10-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(31)【優先権主張番号】202022310215.7

(32)【優先日】2020-10-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】518405050

【氏名又は名称】恵州億緯▲リ▼能股▲フン▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＥＶＥ ＥＮＥＲＧＹ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ． ３８， Ｈｕｉｆｅｎｇ ７ｔｈ Ｒｏａｄ， Ｚｈｏｎｇｋａｉ Ｈｉ－Ｔｅｃｈ Ｚｏｎｅ Ｈｕｉｚｈｏｕ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１６００６， Ｃｈｉｎａ

(71)【出願人】

【識別番号】522475122

【氏名又は名称】恵州億緯創能電池有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＥＶＥ ＨＹＰＥＲＰＯＷＥＲ ＢＡＴＴＥＲＩＥＳ ＩＮＣ．

【住所又は居所原語表記】ＮＯ． ６３， Ｈｕｉｔａｉ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｐａｒｋ， Ｚｈｏｎｇｋａｉ Ｈｉｇｈ－Ｔｅｃｈ Ｚｏｎｅ Ｈｕｉｚｈｏｕ， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５１６００６， Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】100176072

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 功

(72)【発明者】

【氏名】卜芳

(72)【発明者】

【氏名】羅垂意

(72)【発明者】

【氏名】祝媛

(72)【発明者】

【氏名】袁中▲直▼

(72)【発明者】

【氏名】劉建華

(72)【発明者】

【氏名】劉金成

【テーマコード（参考）】

5E078

【Ｆターム（参考）】

5E078AA12

5E078AB01

5E078AB13

5E078BB30

5E078EA03

5E078EA06

5E078EA14

(57)【要約】

本開示は、キャパシタ及びその製造方法及び使用に関する。ケーシング（１０）と、ケーシング（１０）内に位置するセルと、ケーシング（１０）の開口に位置するシールデバイスとを含むキャパシタにおいて、シールデバイスは、セルに接続され、前記シールデバイスは極柱（３）を含み、極柱（３）の外周には、上から下へ順に金属円環（４）と絶縁部材（５）が嵌設され、極柱（３）の外周面に、頂部から下向きに第１の環状噛み合い面が設けられ、金属円環（４）の内周面に、頂部から下向きに第２の環状噛み合い面が設けられ、第１の環状噛み合い面は第２の環状噛み合い面と合致して噛み合い、絶縁部材（５）には、径方向に沿って開口外向きの凹溝が設けられ、凹溝内にカバープレート（１）が設けられている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケーシングと、前記ケーシング内に位置するセルと、前記ケーシングの開口に位置するシールデバイスと、を含むキャパシタであって、
前記シールデバイスは、セルに接続され、
前記シールデバイスは極柱を含み、前記極柱の外周には、上から下へ順に金属円環と絶縁部材が嵌設され、
前記極柱の外周面に、頂部から下向きに第１の環状噛み合い面が設けられ、前記金属円環の内周面に、頂部から下向きに第２の環状噛み合い面が設けられ、前記第１の環状噛み合い面は第２の環状噛み合い面と合致して噛み合い、
前記絶縁部材には、径方向に沿って開口外向きの凹溝が設けられ、前記凹溝内にカバープレートが設けられている、キャパシタ。

【請求項2】

前記極柱は、柱体及び前記柱体の底部に固定する台座を含む、請求項１に記載のキャパシタ。

【請求項3】

前記台座の上端面に、環状突起が設けられ、前記絶縁部材の下端面に、前記環状突起の位置に合致する環状凹溝が設けられている、請求項２に記載のキャパシタ。

【請求項4】

前記柱体は、台座と一体成形され、
好ましくは、前記台座の外周面の絶縁部材に近い側に、第１の環状突起が設けられ、第１の環状突起の外周に沿って第１の接続材が設けられ、前記台座は、前記第１の接続材を介して絶縁部材と固定され、
好ましくは、前記台座と絶縁部材との固定方法は、溶接及び／又は接着を含み、
好ましくは、前記台座の下端面は、セルに接続され、前記接続方法は、レーザ溶接、超音波溶接、ツイスト溶接のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含むことが好ましい、請求項２又は３に記載のキャパシタ。

【請求項5】

前記極柱の材質は、酸化還元電位が鉄より高い金属及び／又は合金を含み、アルミニウム、モリブデン、アルミニウム合金又はモリブデン合金のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せであることが好ましく、アルミニウム合金及び／又はモリブデン合金であることがさらに好ましく、
好ましくは、前記絶縁部材の材質は、絶縁セラミック、絶縁塗料又はマイカのいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含み、絶縁セラミックであることが好ましく、
好ましくは、前記金属円環の材質は、アルミニウム合金、ステンレス鋼合金又はモリブデン合金のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含み、３０４ステンレス鋼合金、３１６ステンレス鋼合金又は３１６Ｌステンレス鋼合金のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せであることが好ましい、請求項１～４の何れか一項に記載のキャパシタ。

【請求項6】

前記第１の環状噛み合い面及び第２の環状噛み合い面は、いずれも階段状構造であり、
好ましくは、前記第１の環状噛み合い面の階段の数≧１であり、１～１０であることが好ましく、
好ましくは、前記第２の環状噛み合い面の階段の数≧１であり、１～１０であることが好ましく、
好ましくは、前記第２の環状噛み合い面の階段の数は、前記第１の環状噛み合い面の階段の数と同じであり、
好ましくは、前記第１の環状噛み合い面は、第２の環状噛み合い面と合致して噛み合い、その後、溶融溶接により固定接続され、
好ましくは、前記金属円環の外周面の絶縁部材に近い側に第２の環状突起が設けられ、第２の環状突起の外周に沿って第２の接続材が設けられ、前記金属円環は第２の接続材を介して絶縁部材と固定接続され、
好ましくは、前記金属円環と絶縁部材との固定接続方法は溶接を含み、
好ましくは、前記絶縁部材と極柱との固定接続方法は溶接を含み、
好ましくは、前記絶縁部材の外周面のカバープレートに近い側に第３の環状突起が設けられ、第３の環状突起の外周に沿って第３の接続材が設けられ、前記絶縁部材は、第３の接続材を介してカバープレートに固定され、
好ましくは、前記絶縁部材の凹溝に入り込んだ一部のカバープレートの厚さは、残りのカバープレートの厚さよりも大きく、
好ましくは、前記カバープレートと絶縁部材との固定方法は溶接を含み、
好ましくは、前記カバープレートの上端面は、ケーシングの上端面と面一となり、
好ましくは、前記カバープレートの周方向外縁に、ケーシングの開口方向に折り返した外縁が設けられ、前記外縁はケーシングの開口に貼り付けられ、
好ましくは、前記外縁の高さは０．０２～０．０８ｍｍであり、
好ましくは、前記シールデバイスは、ダミーカバーをさらに含み、前記ダミーカバーは、極柱の上端面に設けられ、極柱と金属円環にそれぞれ接続されている、請求項１～５の何れか一項に記載のキャパシタ。

【請求項7】

前記セルは、正極シートと負極シートとを含み、
好ましくは、前記正極は、正極集電体と、正極集電体の表面に順に配置された接着層と正極材料層とを含み、
好ましくは、前記接着層は、第１の接着剤を含み、前記正極材料層は、第２の接着剤、導電剤、正極活物質、及びリチウムリッチ化合物を含む、請求項１～６の何れか一項に記載のキャパシタ。

【請求項8】

前記接着層の厚さは、０．５～１０μｍであり、好ましくは１～５μｍであり、
好ましくは、前記導電剤は、第１の導電剤及び第２の導電剤を含み、前記第１の導電剤は、黒鉛粉末、導電性カーボンブラック又はアセチレンブラックのうちの少なくとも１つを含み、前記第２の導電剤は、グラフェン系材料及び１次元炭素材料のうちの少なくとも１つを含み、
好ましくは、前記正極活物質は、リチウム含有正極活物質及び炭素系正極活物質を含み、
好ましくは、前記リチウム含有正極活物質は、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、リン酸第一鉄リチウム、ニッケル・コバルト・マンガン三元系材料、ニッケル・コバルト・アルミニウム三元系材料又はニッケル・コバルト・マンガン・アルミニウム四元系材料のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含み、ニッケル酸リチウム、ニッケル・コバルト・マンガン三元系材料、ニッケル・コバルト・アルミニウム三元系材料又はニッケル・コバルト・マンガン・アルミニウム四元系材料のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せであることが好ましく、
好ましくは、前記炭素系正極活物質は、活性炭、グラフェン、ドープグラフェン又は多孔質バイオマス炭素のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含み、
好ましくは、前記導電性カーボンブラックは、粒子径が１０～２００ｎｍである小粒子の導電性カーボンブラック及び／又は粒子径が１～３０μｍである大粒子の導電性カーボンブラックを含み、
好ましくは、前記グラフェン系材料は、グラフェン、酸化グラフェン又はドープグラフェンのいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含み、
好ましくは、前記１次元炭素材料は、カーボンナノチューブ及び／又は炭素繊維を含み、
好ましくは、前記正極材料層において、グラフェン系材料と１次元炭素材料の質量比は（１－２）：（３－６）であり、
好ましくは、前記第１の接着剤及び第２の接着剤は可溶性フッ素樹脂であり、
好ましくは、前記第１の接着剤及び第２の接着剤は、独立してＰＶＤＦ、ＰＴＦＥ又はＰＦＡから選ばれるいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せであり、
好ましくは、前記リチウムリッチ化合物は、Ｌｉ_２ＮｉＯ_２、Ｌｉ_５ＦｅＯ_４、Ｌｉ_３Ｎ、Ｌｉ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏ_２又はＭ／フッ化リチウム複合体のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含み、
その中、Ｍは、Ｃｏ、Ｎｉ又はＦｅのいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含み、Ｌｉ_２ＮｉＯ_２、Ｌｉ_３Ｎ又はＭ／フッ化リチウム複合体のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せであることが好ましい、請求項１～７の何れか一項に記載のキャパシタ。

【請求項9】

前記接着層は、さらに、第３の導電剤を含み、前記第３の導電剤は、導電性カーボンブラックであることが好ましく、
好ましくは、接着層と正極材料層の全質量を１００％として、前記第１の接着剤と第２の接着剤の全質量分率は、２％～１０％であり、
好ましくは、接着層と正極材料層の全質量を１００％として、前記第１の導電剤の質量分率は、１％～６％であり、
好ましくは、接着層と正極材料層の全質量を１００％として、前記グラフェン系材料と１次元炭素材料の全質量分率は、０．５％～３％であり、
好ましくは、前記第３の導電剤と第１の接着剤の質量比は（１－５）：１であり、好ましくは（２－４）：１であり、
好ましくは、接着層と正極材料層の全質量を１００％として、前記リチウム含有正極活物質の質量分率は５％～８０％であり、
好ましくは、接着層と正極材料層の全質量を１００％として、前記炭素系正極活物質の質量分率は１０％～９０％であり、
好ましくは、接着層と正極材料層の全質量を１００％として、前記正極活物質の質量分率は、８５％～９５％であり、
好ましくは、前記リチウム含有正極活物質と炭素系正極活物質の質量比は１：０．５～１．５であり、好ましくは１：１～１：１．２であり、
好ましくは、接着層と正極材料層の全質量を１００％として、前記リチウムリッチ化合物の質量分率は２％～３０％である、請求項１～８の何れか一項に記載のキャパシタ。

【請求項10】

前記負極シートは、負極集電体と、負極集電体の表面に位置する負極材料層とを含み、
好ましくは、前記負極材料層は、接着剤、導電剤、及び負極活物質を含み、
好ましくは、前記負極材料層における負極活物質は、黒鉛、非晶質炭素、ケイ素炭素、ケイ素酸素、チタン酸リチウム、グラフェン、酸化スズ又はスズ合金のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含み、
好ましくは、前記負極材料層における接着剤は、ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥ又はアクリロニトリル多価共重合体のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含む、請求項１～９の何れか一項に記載のキャパシタ。

【請求項11】

請求項１～１０の何れか一項に記載のキャパシタの製造方法であって、以下のステップを含み、
ステップ（１）：第２の接着剤、導電剤、正極活物質、及びリチウムリッチ化合物を混合し、正極スラリーを得て、前記導電剤は、第１の導電剤及び第２の導電剤を含み、前記第１の導電剤は、黒鉛粉末、導電性カーボンブラック又はアセチレンブラックのうちの少なくとも１つを含み、前記第２の導電剤は、グラフェン系材料及び１次元炭素材料のうちの少なくとも１つを含み、
ステップ（２）：正極集電体の表面に第１の接着剤を含む分散液を塗布し、１回目のベーキングを行い、接着層を調製し、そしてステップ（１）で得られた正極スラリーを前記接着層の表面に塗布し、２回目のベーキングを行い、中間製品を得て、中間製品をプレスし、３回目のベーキングを行い、正極シートを得て、
ステップ（３）：負極活物質、溶媒、接着剤、導電剤、弱酸及びアルコールを混合し、負極スラリーを得て、負極集電体の表面に負極スラリーを塗布し、ベーキングして、負極シートを得て、
前記弱酸は、シュウ酸、酢酸又はクエン酸のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含み、
前記アルコールは、イソプロパノール、イソブタノール又はエチレングリコールのいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含み、
ステップ（４）：前記正極シートと負極シートをセルとし、ケーシングに入れ、電解液を注入し、シールデバイスを用いてシールし、前記キャパシタを得る、キャパシタの製造方法。

【請求項12】

ステップ（２）に記載の正極集電体は、腐食集電体、塗布集電体、純粋な集電体、又は貫通穴集電体のいずれか１つを含み、
好ましくは、ステップ（２）に記載の分散液において、接着剤の質量分率は１％～１０％であり、好ましくは２％～８％であり、
好ましくは、ステップ（２）に記載の分散液は、第３の導電剤を含み、
好ましくは、ステップ（２）に記載の１回目のベーキングする温度は６０～１８０℃であり、好ましくは８０～１５０℃であり、
好ましくは、ステップ（２）に記載の接着層の厚さは０．５～１０μｍであり、好ましくは１～５μｍであり、
好ましくは、ステップ（２）に記載の２回目のベーキングする温度は８０～１５０℃であり、好ましくは１００～１３０℃であり、
好ましくは、ステップ（２）に記載のプレスの速度は２～５０ｍ／ｍｉｎであり、
好ましくは、ステップ（２）に記載のプレスの方法は冷間プレス及び／又は熱間プレスであり、
好ましくは、前記冷間プレスの温度は０～４５℃であり、
好ましくは、前記熱間プレスの温度は６０～２７０℃であり、好ましくは８０～２５０℃であり、
好ましくは、ステップ（２）に記載の３回目のベーキングする方法は、真空ベーキングを含み、
好ましくは、前記真空ベーキングの真空度は５～２００Ｐａであり、
好ましくは、ステップ（２）に記載の３回目のベーキングする温度は、８０～１５０℃であり、
好ましくは、ステップ（２）に記載の３回目のベーキングする時間は、１０～６０ｍｉｎであり、
好ましくは、ステップ（１）及び（２）において、環境の温度２０～３０℃、湿度３％～４０％に制御して、
好ましくは、ステップ（３）において、負極スラリーの全質量を１００％として、負極活物質の質量分率は４０％～４５％であり、接着剤の質量分率は１．２％～３％であり、導電剤の質量分率は１．５％～３％であり、弱酸の質量分率は０．１％～０．２％であり、アルコールの質量分率は０．２％～０．３％であり、及び溶媒の質量分率は、４５％～６０％である、請求項１１に記載のキャパシタの製造方法。

【請求項13】

請求項１～１０の何れか一項に記載のキャパシタのインダストリアルＩｏＴ分野での使用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、キャパシタの技術分野に属し、キャパシタ及びその製造方法及び使用に関する。

【背景技術】

【0002】

化学電源技術の発展に伴い、キャパシタ技術は、二次電池及びスーパーキャパシタを「内部交差」させ、パワー密度とエネルギー密度が高く、サイクル寿命が長く、充放電効率が高く、及び安全性が高い等の特性を兼ね備えている。しかし、社会の発展に伴い、キャパシタのエネルギー密度、動作温度範囲、信頼性、及び安全性に対してより高い要求が出されている。

【0003】

現在、リチウムイオンキャパシタは商業化されているが、エネルギー密度は制限され、８～１０Ｗｈ／ｋｇしかなく、市場では、ほとんどのリチウムイオンキャパシタは、－３０℃～６０℃での放電しか実現できない。また、ほとんどのリチウムイオンキャパシタに採用されているガードル構造は、８５℃＆８５％ＲＨの条件で貯蔵されると、リークが発生しやすく、インダストリアルＩｏＴ電源のニーズを満たすことができない。電極配合とシール性は、デバイスの性能に影響を与える重要な一環として、現在の研究重点となっている。

【0004】

ＣＮ１０７６３９５７Ａは、リチウムイオンキャパシタの製造方法及びリチウムイオンキャパシタを開示している。製造方法は、正極活物質、導電剤、接着剤を混合して正極電極フィルムに圧延し、さらに正極電極フィルムを第１の集電体と複合して乾燥し、正極シートを形成する正極シート作製ステップと、負極活物質、導電剤、接着剤を混合して負極電極フィルムに圧延し、さらに負極電極フィルムと第２の集電体を複合して乾燥し、負極シートを形成する負極シート作製ステップと、リチウム源スラリーを正極シートの表面に塗布し、順に乾燥、プレス、裁断、真空乾燥を経て、リチウム源予め設置複合正極シートを作製するリチウム源予め設置ステップと、リチウム源予め設置複合正極シート、セパレータ、負極シートをセルとし、セルをケースに入れ、電解液を注入し、リチウムイオンキャパシタとするリチウムイオンキャパシタ作製ステップと、リチウムイオンキャパシタを活性化し、放置してエージングし、リチウムイオンキャパシタを得るリチウムイオンキャパシタ活性化ステップと、を含む。当該発明は、リチウムイオンキャパシタのエネルギー密度を高めるが、プロセスが複雑で、製造コストが高い。

【0005】

ＣＮ２０７６３９４５Ｕは、スーパーキャパシタ本体を含むハイシール型スーパーキャパシタを開示している。前記スーパーキャパシタ本体の上に２つの外部端子が固定接続され、前記スーパーキャパシタ本体の外部に、スーパーキャパシタ本体の４つの面を囲む保護ケースが固定的に取り付けられ、前記保護ケースは、保護ケースの中心線に対して対称な２つの第１の緩衝板及び２つの第２の緩衝板が嵌合して接着され、前記第１の緩衝板は、中空板、弾性ブロック、ゴム板、折り畳みベルト、及び第１のアルミニウム板を含み、前記中空板の上端に弾性ブロックが可動的に取り付けられ、２つの弾性ブロックの間はゴム板を介して一体に固定接続され、前記第２の緩衝板は、発泡ブロック、プラスチック板、弾性板、及び第２のアルミニウム板を含む。当該ハイシール型スーパーキャパシタは、第１の緩衝板及び第２の緩衝板が、キャパシタの使用時にキャパシタの保護ケースへのダメージを低減することができるので、シール性を向上させ、キャパシタが故障して爆発した場合にも緩衝作用を果たすことができるが、８５℃＆８５％ＲＨ １９２ｈ保存試験に合格することはできない。

【0006】

ＣＮ１０３０７８０６９Ａは、リチウムイオン電池キャパシタ用シール材を開示している。それは、上押さえ環、カバープレート、絶縁ガスケット及びタブ押さえ環を含み、さらに、シール剤及び十字形の極柱を含み、上押さえ環、カバープレート及びタブ押さえ環には、それぞれ１つの貫通穴が設けられ、３つの貫通穴の中心軸は同じである。シール剤は、カバープレートの貫通穴及びカバープレートの上下面と射出成形により一体構造であり、シール剤にカバープレートの貫通穴の中心軸と同じ貫通穴が設けられる。極柱は、極柱大頭と、極柱小頭と、極柱大頭及び極柱小頭と一体構造である極柱横板とを含み、極柱大頭は、シール剤の貫通穴及び上押さえ環の貫通穴を貫通し、上押さえ環にリベット締結され、極柱小頭は、タブ押さえ環の貫通穴を貫通して、タブ押さえ環にリベット締結され、極柱横板は、シール剤の底面に貼り付けられて接続されている。本発明は、シール剤を用いてカバープレートと極柱をシールし、リベット締結により極柱と上押さえ環及びカバープレートをシールし、それによって完全密封を実現し、シール性を向上させる。しかしながら、実際の使用過程では、そのシール効果を強化する必要がある。

【0007】

上記文献の研究に基づいて、インダストリアルＩｏＴ電源の応用を満たし、シール性能が良く、エネルギー密度が高く、レート性能が良く、動作温度範囲が広いキャパシタをどのように開発するかは、早急に解決すべき問題となっている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本出願の目的は、キャパシタ及びその製造方法及び使用を提供することを含む。前記キャパシタは、密封性能が良く、エネルギー密度が高く、－５０～１２５℃でのハイレート放電が可能であるとともに、８５℃＆８５％ＲＨの条件での貯蔵が可能であり、インダストリアルＩｏＴ電源のニーズを満たす。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この目的を達成するために、本出願は、以下の技術方案を採用する。

【0010】

第１の態様では、本出願はキャパシタ、特にハイブリットキャパシタを提供し、前記キャパシタは、ケーシングと、前記ケーシング内に位置するセルと、前記ケーシングの開口に位置するシールデバイスと、を含み、前記シールデバイスが、セルに接続されている。

【0011】

前記シールデバイスは極柱を含み、前記極柱の外周には、上から下へ順に金属円環と絶縁部材が嵌設されている。

【0012】

前記極柱の外周面に、頂部から下向きに第１の環状噛み合い面が設けられ、前記金属円環の内周面に、頂部から下向きに第２の環状噛み合い面が設けられ、前記第１の環状噛み合い面は第２の環状噛み合い面と合致して噛み合う。

【0013】

前記絶縁部材には、径方向に沿って開口外向きの凹溝が設けられ、前記凹溝内にカバープレートが設けられている。

【0014】

本出願では、前記シールデバイスは、極柱の外周に第１の環状噛み合い面が設けられ、金属円環の内周に第２の環状噛み合い面が設けられ、第１の環状噛み合い面と第２の環状噛み合い面とが協働して噛み合い構造を形成することにより、シール効果を強化させ、前記シールデバイスのシール性を向上させる。前記金属円環、極柱、絶縁部材及びカバープレートが協働して、シールデバイスのシール性能を向上させるとともに、前記キャパシタの完全密封を実現し、前記キャパシタの完全密封シール性＜１．０×１０^－６Ｐａ・ｍ^２／ｓ（ヘリウム質量分析）であり、８５℃＆８５％ＲＨの条件での貯蔵が可能であり、インダストリアルＩｏＴ電源のニーズを満たす。

【0015】

なお、本出願は、第１の環状噛み合い面及び第２の環状噛み合い面の具体的な形状構造が限定されず、好ましくは階段状の噛み合い構造であるが、これに限定されるものではない。もちろん、他の形態の噛み合い構造、例えば、相互に協働する曲面状（波形）、鋸歯状等の噛み合い構造も、本出願に同様に適用されることは理解すべきである。

【0016】

本出願では、前記キャパシタの種類について、具体的に限定されず、電気二重層キャパシタであってもよく、ハイブリットキャパシタであってもよく、当業者に知られている種類であれば、いずれも本出願に適用される。

【0017】

本出願では、凹溝の配置方法について、特に限定されず、レーザー構造であってもよく、射出成形であってもよく、当業者が常用する方法であれば、いずれも本出願に適用される。

【0018】

本出願の好ましい技術方案として、前記極柱の材質は、酸化還元電位が鉄より高い金属及び／又は合金を含み、アルミニウム、モリブデン、アルミニウム合金又はモリブデン合金のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せであることが好ましく、アルミニウム合金及び／又はモリブデン合金であることがさらに好ましい。

【0019】

本出願では、前記極柱は、電解腐食に耐える金属及び／又は合金の材質を採用し、電気伝導率を高め、アルミニウム合金及び／又はモリブデン合金であることがさらに好ましく、前記アルミニウム合金及び／又はモリブデン合金は、複合極柱に属し、酸化に耐え、電位が高い。

【0020】

好ましくは、前記絶縁部材の材質は、絶縁セラミック、絶縁塗料又はマイカのいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含み、絶縁セラミックであることが好ましい。

【0021】

好ましくは、前記金属円環の材質は、アルミニウム合金、ステンレス鋼合金又はモリブデン合金のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含み、３０４ステンレス鋼合金、３１６ステンレス鋼合金又は３１６Ｌステンレス鋼合金のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せであることが好ましい。

【0022】

本出願の好ましい技術方案として、前記極柱は、柱体及び前記柱体の底部に固定する台座を含む。

【0023】

好ましくは、前記柱体は、台座と一体成形される。

【0024】

本出願では、柱体と台座が固定された後、逆Ｔ字形となるように一体成形され、極柱と金属円環、絶縁部材との噛み合いを向上させ、シール性能をさらに向上させることができる。

【0025】

好ましくは、前記台座の上端面に、環状突起が設けられ、前記絶縁部材の下端面に、前記環状突起の位置に合致する環状凹溝が設けられている。

【0026】

本出願では、環状突起と環状凹溝が協働して、密接に結合された噛み合い構造を形成することにより、シール効果を強化し、極柱と絶縁部材との間のシール性能をさらに向上させることができる。なお、本出願では、上記環状突起の個数は特に限定されず、また当該環状突起は、連続していてもよいし間隔をあけて設けてもよい。

【0027】

好ましくは、前記台座の外周面の絶縁部材に近い側に、第１の環状突起が設けられ、第１の環状突起の外周に沿って第１の接続材が設けられ、前記台座は、前記第１の接続材を介して絶縁部材と固定されている。

【0028】

本出願では、台座と絶縁部材の外縁との接続箇所に第１の接続材を設けることにより、台座と絶縁部材との間のシール効果をさらに向上させることができる。なお、本出願では、好ましくは、第１の接続材を採用して溶接固定し、もちろん、第１の接続材を使用せずに、直接に台座と絶縁部材との溶接固定をしてもよい。第１の接続材による固定方法を採用する場合、台座と絶縁部材との接触位置に第１の環状突起の構造が設けられ、第１の接続材は第１の環状突起を囲むように配置されるべきである。

【0029】

好ましくは、前記台座と絶縁部材との固定方法は、溶接及び／又は接着を含む。

【0030】

本出願では、台座と絶縁部材は、多重接続によりシールを実現し、キャパシタのシール性能をさらに向上させる。

【0031】

好ましくは、前記台座の下端面は、セルに接続され、前記接続方法は、レーザ溶接、超音波溶接、ツイスト溶接のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含むことが好ましい。

【0032】

本出願の好ましい技術方案として、前記第１の環状噛み合い面及び第２の環状噛み合い面は、いずれも階段状構造である。

【0033】

本出願では、第１の環状噛み合い面と第２の環状噛み合い面が協働して、階段状噛み合い構造を形成し、階段式の多重溶接は、シール効果を強化させることができる。

【0034】

好ましくは、前記第１の環状噛み合い面の階段の数は≧１であり、例えば、２、３、４、６、８又は１０等であってもよく、１～１０であることが好ましい。

【0035】

好ましくは、前記第２の環状噛み合い面の階段の数は≧１であり、例えば、２、３、４、６、８又は１０等であってもよく、１～１０であることが好ましい。

【0036】

好ましくは、前記第２の環状噛み合い面の階段の数は、前記第１の環状噛み合い面の階段の数と同じである。

【0037】

好ましくは、前記第１の環状噛み合い面は、第２の環状噛み合い面と合致して噛み合い、その後、溶融溶接により固定接続されている。

【0038】

好ましくは、前記金属円環の外周面の絶縁部材に近い側に第２の環状突起が設けられ、第２の環状突起の外周に沿って第２の接続材が設けられ、前記金属円環は第２の接続材を介して絶縁部材と固定接続されている。

【0039】

本出願では、金属円環と絶縁部材の外縁との接続箇所に第２の接続材を設けることにより、金属円環と絶縁部材との間のシール効果をさらに向上させることができる。なお、本出願では、好ましくは、第２の接続材を採用して溶接固定し、もちろん、第２の接続材を使用せずに、直接に金属円環と絶縁部材との溶接固定をしてもよい。第２の接続材による固定方法を採用する場合、金属円環と絶縁部材との接触位置に第２の環状突起が設けられ、第２の接続材は第２の環状突起を囲むように配置されるべきである。

【0040】

好ましくは、前記金属円環と絶縁部材との固定接続方法は、溶接を含む。

【0041】

好ましくは、前記絶縁部材と極柱との固定接続方法は、溶接を含む。

【0042】

好ましくは、前記絶縁部材の外周面のカバープレートに近い側に第３の環状突起が設けられ、第３の環状突起の外周に沿って第３の接続材が設けられ、前記絶縁部材は、第３の接続材を介してカバープレートに固定されている。

【0043】

なお、絶縁部材とカバープレートとの接続は、絶縁部材の両側面がカバープレートの上端面とカバープレートの下端面にそれぞれ接触することを含む。

【0044】

好ましくは、前記絶縁部材の凹溝に入り込んだ一部のカバープレートの厚さは、残りのカバープレートの厚さよりも大きい。

【0045】

本出願では、カバープレートと絶縁部材の外縁との接続箇所に第３の接続材を設けることにより、カバープレートと絶縁部材との間のシール効果をさらに向上させることができる。なお、本出願では、好ましくは、第３の接続材を採用して溶接固定し、もちろん、第３の接続材を使用せずに、直接に絶縁部材とカバープレートとの溶接固定をしてもよい。第３の接続材による固定方法を採用する場合、絶縁部材とカバープレートとの接触位置に第３の環状突起が設けられ、第３の接続材は第３の環状突起を囲むように配置されるべきである。

【0046】

なお、本出願では、第１の接続材、第２の接続材及び第３の接続材の材質について、具体的に限定されず、金属材質であってもよく、シール効果を発揮できる接続材であり、当業者が常用する接続材であれば、いずれも本出願に適用される。

【0047】

好ましくは、前記カバープレートと絶縁部材との固定方法は、溶接を含む。

【0048】

好ましくは、前記カバープレートの上端面は、ケーシングの上端面と面一となる。

【0049】

好ましくは、前記カバープレートの周方向外縁に、ケーシングの開口方向に折り返した外縁が設けられ、前記外縁はケーシングの開口に貼り付けられる。

【0050】

本出願では、外縁を設けることにより、カバープレートの外縁をケーシングの開口により良く貼り付けることができ、シール性能の向上に有利であり、特に、溶接による接続を採用することを容易にする。

【0051】

好ましくは、前記外縁の高さは０．０２～０．０８ｍｍであり、例えば、０．０２ｍｍ、０．０４ｍｍ、０．０６ｍｍ又は０．０８ｍｍ等であってもよい。

【0052】

好ましくは、前記シールデバイスは、ダミーカバーをさらに含み、前記ダミーカバーは、極柱の上端面に設けられ、極柱と金属円環にそれぞれ接続されている。

【0053】

本出願の好ましい技術方案として、前記セルは、正極シート及び負極シートを含む。

【0054】

好ましくは、前記正極は、正極集電体と、正極集電体の表面に順に配置された接着層と正極材料層とを含む。

【0055】

好ましくは、前記接着層は、第１の接着剤を含み、前記正極材料層は、第２の接着剤、導電剤、正極活物質、及びリチウムリッチ化合物を含む。

【0056】

本出願の好ましい技術方案として、前記接着層の厚さは、０．５～１０μｍであり、例えば０．５μｍ、１μｍ、２μｍ、４μｍ、６μｍ、８μｍ、９μｍ又は１０μｍ等であってもよく、１～５μｍであることが好ましい。前記厚さが０．５μｍ未満であると、導電性接着層の粉材に対する接着力が小さく、タブの抵抗を効果的に減少させ粉材の欠落を防止することができず、厚さが１０μｍを超えると、タブの厚さが大きくなり、デバイスのエネルギー密度を高めるのに不利である。

【0057】

好ましくは、前記導電剤は、第１の導電剤及び第２の導電剤を含み、前記第１の導電剤は、黒鉛粉末、導電性カーボンブラック又はアセチレンブラックのうちの少なくとも１つを含み、前記第２の導電剤は、グラフェン系材料及び１次元炭素材料のうちの少なくとも１つを含む。

【0058】

本出願に係る正極材料層において、グラフェン系材料及び／又は１次元炭素材料は、３次元立体導電性ネットワークを構築し、黒鉛粉末、導電性カーボンブラック又はアセチレンブラックのうちの少なくとも１つの粒子は、導電性ネットワークの内部及び／又は表面に分散し、完全な導電性システムを形成し、材料の電気伝導率を向上させる。

【0059】

好ましくは、前記正極活物質は、リチウム含有正極活物質及び炭素系正極活物質を含む。

【0060】

好ましくは、前記リチウム含有正極活物質は、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、リン酸第一鉄リチウム、ニッケル・コバルト・マンガン三元系材料、ニッケル・コバルト・アルミニウム三元系材料又はニッケル・コバルト・マンガン・アルミニウム四元系材料のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含み、ニッケル酸リチウム、ニッケル・コバルト・マンガン三元系材料、ニッケル・コバルト・アルミニウム三元系材料又はニッケル・コバルト・マンガン・アルミニウム四元系材料のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せであることが好ましい。

【0061】

好ましくは、前記炭素系正極活物質は、活性炭、グラフェン、ドープグラフェン又は多孔質バイオマス炭素のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含む。

【0062】

本出願では、前記炭素系正極活物質は比較的に大きな比表面積を有し、一般的に、比表面積は１５００ｍ^２／ｇ以上であり、例えば、１５００ｍ^２／ｇ、１６００ｍ^２／ｇ、１７００ｍ^２／ｇ、１８００ｍ^２／ｇ、２０００ｍ^２／ｇ又は２１００ｍ^２／ｇ等であり、リチウム含有正極活物質と混合することでキャパシタのエネルギー密度の向上を実現することができる。

【0063】

好ましくは、前記導電性カーボンブラックは、粒子径が１０～２００ｎｍである小粒子の導電性カーボンブラック及び／又は粒子径が１～３０μｍである大粒子の導電性カーボンブラックを含み、例えば、小粒子の導電性カーボンブラックの粒子径は、１０ｎｍ、１５ｎｍ、２０ｎｍ、５０ｎｍ、８０ｎｍ、１００ｎｍ、１２０ｎｍ、１５０ｎｍ、１８０ｎｍ、１９０ｎｍ又は２００ｎｍ等であってもよく、大粒子の導電性カーボンブラックの粒子径は、１μｍ、３μｍ、５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍ、２８μｍ又は３０μｍ等であってもよい。

【0064】

本出願では、小粒子の導電性カーボンブラック又は大粒子の導電性カーボンブラックの種類は、具体的に限定されず、ＳＰであってもよく、当業者が常用する物質であれば、いずれも本出願に適用される。

【0065】

好ましくは、前記グラフェン系材料は、グラフェン、酸化グラフェン又はドープグラフェンのいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含む。

【0066】

好ましくは、前記１次元炭素材料は、カーボンナノチューブ及び／又は炭素繊維を含む。

【0067】

好ましくは、前記正極材料層におけるグラフェン系材料と１次元炭素材料の質量比は（１－２）：（３－６）であり、この好ましい比率で、正極材料層において超導電性ネットワークが形成され、優れた電気伝導率が得られる。前記質量比は、例えば、１：３、１：４、１：５、１：６、２：３、２：５又は２：６等であってもよく、前記質量分率が１：６未満であると、正極で三次元導電性ネットワークを構築するのが困難であり、質量分率が２：３を超えると、グラフェン系材料の分散が困難であり、デバイスの内部抵抗が増大する。グラフェン系材料は、第２の導電剤の構成部分であってもよいし、炭素系正極活物質の構成部分であってもよく、正極材料層にある限り、上記含有量の範囲内に含まれることが理解しやすい。

【0068】

好ましくは、前記第１の接着剤及び第２の接着剤は可溶性フッ素樹脂である。

【0069】

好ましくは、前記第１の接着剤及び第２の接着剤は、独立してＰＶＤＦ、ＰＴＦＥ又はＰＦＡから選ばれるいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せであり、その中、ＰＶＤＦとＰＦＡ、ＰＦＡとＰＴＦＥの組み合わせが典型的であるが、これらに限定されない。

【0070】

好ましくは、前記リチウムリッチ化合物は、Ｌｉ_２ＮｉＯ_２、Ｌｉ_５ＦｅＯ_４、Ｌｉ_３Ｎ、Ｌｉ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏ_２又はＭ／フッ化リチウム複合体のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含み、その中、Ｍは、Ｃｏ、Ｎｉ又はＦｅのいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含み、Ｌｉ_２ＮｉＯ_２、Ｌｉ_３Ｎ又はＭ／フッ化リチウム複合体のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せであることが好ましい。その中、Ｌｉ_２ＮｉＯ_２とＬｉ_５ＦｅＯ_４、Ｌｉ_３ＮとＬｉ_２Ｏ、Ｌｉ_２ＯとＬｉ_２Ｏ_２、Ｌｉ_３ＮとＬｉ_２ＯとＬｉ_２Ｏ_２、Ｌｉ_２ＮｉＯ_２とＮｉ／フッ化リチウム複合体、Ｌｉ_２ＮｉＯ_２、Ｌｉ_３Ｎ又はＭ／フッ化リチウム複合体のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せが典型的であるが、これらに限定されない。

【0071】

前記「Ｍ／フッ化リチウム複合体」は、金属Ｍとフッ化リチウムとの複合体である。

【0072】

本出願の好ましい技術方案として、前記接着剤は、第３の導電剤をさらに含み、前記第３の導電剤は、導電性カーボンブラックであることが好ましい。

【0073】

好ましくは、接着層と正極材料層の全質量を１００％として、前記第１の接着剤と第２の接着剤の全質量分率は、２％～１０％であり、例えば、２％、３％、５％、６％、８％又は１０％等であってもよい。

【0074】

第１の接着剤と第２の接着剤の配合比は特に限定されず、当業者は必要に応じて選択することができる。

【0075】

好ましくは、接着層と正極材料層の全質量を１００％として、前記第１の導電剤の質量分率は、１％～６％であり、例えば、１％、２％、３％、４％、５％又は６％等であってもよい。

【0076】

好ましくは、接着層と正極材料層の全質量を１００％として、前記グラフェン系材料と１次元炭素材料の全質量分率は、０．５％～３％であり、例えば、０．５％、１％、２％、２．５％又は３％等であってもよい。前記質量が０．５％未満であると、デバイスの低温レート性能に影響を与え、質量が３％を超えると、デバイスの内部抵抗が増大し、電気的性能に影響を与える。グラフェン系材料は、第２の導電剤の構成部分であってもよいし、炭素系正極活物質の構成部分であってもよく、正極材料層にある限り、上記含有量の範囲内に含まれることが理解しやすい。

【0077】

好ましくは、前記第３の導電剤と第１の接着剤の質量比は、（１－５）：１であり、例えば、１：１、２：１、３：１、４：１又は５：１等であってもよく、（２－４）：１であることが好ましい。

【0078】

好ましくは、接着層と正極材料層の全質量を１００％として、前記リチウム含有正極活物質の質量分率は、５％～８０％であり、例えば、５％、１０％、１５％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％又は８０％等であってもよい。

【0079】

好ましくは、接着層と正極材料層の全質量を１００％として、前記炭素系正極活物質の質量分率は、１０％～９０％であり、例えば、１０％、２０％、２５％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％又は９０％等であってもよい。

【0080】

好ましくは、接着層と正極材料層の全質量を１００％として、前記正極活物質の質量分率は、８５％～９５％であり、例えば、８５％、８８％、９０％、９２％、９３％又は９５％等であってもよい。

【0081】

好ましくは、前記リチウム含有正極活物質と炭素系正極活物質の質量比は、１：０．５～１．５であり、例えば、１：０．５、１：０．８、１：０．９、１：１、１：１．２、１：１．３又は１：１．５等であり、１：１～１：１．２であることが好ましい。

【0082】

好ましくは、接着層と正極材料層の全質量を１００％として、前記リチウムリッチ化合物の質量分率２％～３０％であり、例えば、２％、３％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％又は３０％等であってもよい。前記質量が２％未満であると、デバイスの容量及び放電中央値電圧が低く、質量が３０％を超えると、デバイスの原材料コストが増大する。

【0083】

本出願の好ましい技術方案として、前記負極シートは、負極集電体と、負極集電体の表面に位置する負極材料層とを含む。

【0084】

好ましくは、前記負極材料層は、接着剤、導電剤、及び負極活物質を含む。

【0085】

好ましくは、前記負極材料層における負極活物質は、黒鉛、非晶質炭素、ケイ素炭素、ケイ素酸素、チタン酸リチウム、グラフェン、酸化スズ又はスズ合金のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含む。

【0086】

好ましくは、前記負極材料層における接着剤は、ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥ又はアクリロニトリル多価共重合体のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含む。

【0087】

第２の態様では、本出願は、以下のステップを含む第１の態様に記載されたキャパシタの製造方法を提供する。

【0088】

ステップ（１）：第２の接着剤、導電剤、正極活物質、及びリチウムリッチ化合物を混合し、正極スラリーを得て、前記導電剤は、第１の導電剤及び第２の導電剤を含み、前記第１の導電剤は、黒鉛粉末、導電性カーボンブラック又はアセチレンブラックのうちの少なくとも１つを含み、前記第２の導電剤は、グラフェン系材料及び１次元炭素材料のうちの少なくとも１つを含む。

【0089】

ステップ（２）：正極集電体の表面に第１の接着剤を含む分散液を塗布し、１回目のベーキングを行い、接着層を調製し、そしてステップ（１）で得られた正極スラリーを前記接着層の表面に塗布し、２回目のベーキングを行い、中間製品を得て、中間製品をプレスし、３回目のベーキングを行い、正極シートを得る。

【0090】

ステップ（３）：負極活物質、溶媒、接着剤、導電剤、弱酸及びアルコールを混合し、負極スラリーを得て、負極集電体の表面に負極スラリーを塗布し、ベーキングして、負極シートを得る。

【0091】

前記弱酸は、シュウ酸、酢酸又はクエン酸のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含む。

【0092】

前記アルコールは、イソプロパノール、イソブタノール又はエチレングリコールのいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含む。

【0093】

ステップ（４）：前記正極シートと負極シートをセルとし、ケーシングに入れ、電解液を注入し、シールデバイスを用いてシールし、前記キャパシタを得る。

【0094】

本出願に係る製造方法は、正極集電体の表面に第１の接着剤を含む分散液を塗布し、その後、プレスしてベーキングすることによって、正極各物質と集電体の結合をより緊密にし、タブの内部抵抗を低下させ、ハイパワー充放電性能を向上させる。第１の導電剤及び第２の導電剤で、３次元立体導電性ネットワークを構築することができる。リチウムリッチ酸化物と正極活物質は、充電中に供給するリチウムイオンが負極に入り、リチウム吸蔵挙動を行うので、負極は、リチウム予備吸蔵のステップを行う必要がなく、プロセスが簡略化され、生産コストを低減し、高い応用価値を有する。正極材料層におけるリチウムリッチ化合物と正極活物質は、充電中にリチウムイオンが脱離して負極に入り、負極がリチウム予備吸蔵を行う必要がなく、前記ハイブリットキャパシタの作製プロセスが簡単となり、コストが低いとともにエネルギー密度及びレート性能を向上させ、前記レート性能は、室温レート性能と低温レート性能を含み、前記レート性能は、室温レート性能、高温レート性能及び低温レート性能を含み、ＩｏＴ電源のニーズを満たすことができる。

【0095】

本出願では、ステップ（１）に記載の正極スラリーの混合方法は具体的に限定されず、１つのステップで混合してもよいし、複数のステップに分けて混合してもよく、例えば、２つのステップ、３つのステップ、４つのステップなどに分けてもよく、当業者は必要に応じて調製することができる。好ましくは、グラフェン系材料以外のガス物質をドライブレンドして混合粉末を得て、その後、グラフェン系材料を前記混合粉末と混合し、最後に有機溶媒を加えて均一に混合し、正極スラリーを得た。本出願では、有機溶媒の種類は具体的に限定されず、当業者が常用する有機溶媒であれば、いずれも本出願に適用される。

【0096】

好ましくは、ステップ（２）に記載の正極集電体は、腐食集電体、塗布集電体、純粋な集電体、又は貫通穴集電体のいずれか１つを含む。

【0097】

好ましくは、ステップ（２）に記載の分散液において、接着剤の質量分率は１％～１０％であり、例えば、１％、３％、５％、８％、９％又は１０％等であり、好ましくは２％～８％である。

【0098】

好ましくは、ステップ（２）に記載の分散液において、さらに、第３の導電剤を含む。

【0099】

好ましくは、ステップ（２）に記載の１回目のベーキングする温度は、６０～１８０℃であり、例えば、６０℃、７０℃、７５℃、８０℃、８５℃、９０℃、１００℃、１２０℃、１４０℃、１６０℃、１７０℃又は１８０℃等であってもよく、好ましくは８０～１５０℃である。前記温度が６０℃未満であると、有机溶媒を乾燥することができず、温度が１８０℃を超えると、タブは割れる可能性がある。

【0100】

好ましくは、ステップ（２）に記載の接着層の厚さは、０．５～１０μｍであり、例えば０．５μｍ、１μｍ、２μｍ、４μｍ、６μｍ、８μｍ、９μｍ又は１０μｍ等であってもよく、好ましくは１～５μｍである。前記厚さが０．５μｍ未満であると、導電性接着層の粉材に対する接着力が小さく、タブの抵抗を効果的に減少させ、粉材の欠落を防止することができず、厚さが１０μｍを超えると、タブの厚さが大きくなり、デバイスのエネルギー密度を高めるのに不利である。

【0101】

好ましくは、ステップ（２）に記載の２回目のベーキングする温度は、８０～１５０℃であり、例えば、８０℃、８５℃、９０℃、１００℃、１１０℃、１２０℃、１３０℃、１４０℃又は１５０℃等であってもよく、好ましくは１００～１３０℃である。前記温度が８０℃未満であると、タブに残留された溶媒と水分を除去することができず、温度が１５０℃を超えると、タブはベーキングされすぎて、粉末が落ちる可能性がある。

【0102】

好ましくは、ステップ（２）に記載のプレスの速度は、２～５０ｍ／ｍｉｎであり、例えば、２ｍ／ｍｉｎ、５ｍ／ｍｉｎ、１０ｍ／ｍｉｎ、２０ｍ／ｍｉｎ、２５ｍ／ｍｉｎ、３０ｍ／ｍｉｎ、３５ｍ／ｍｉｎ、４０ｍ／ｍｉｎ、４５ｍ／ｍｉｎ、４８ｍ／ｍｉｎ又は５０ｍ／ｍｉｎ等であってもよい。前記速度が２ｍ／ｍｉｎ未満であると、タブの生産効率が低く、速度が５０ｍ／ｍｉｎを超えると、接着層とスラリーを良好に接着することができない。

【0103】

好ましくは、ステップ（２）に記載のプレスの方法は、冷間プレス及び／又は熱間プレスである。

【0104】

好ましくは、前記冷間プレスの温度は、０～４５℃であり、例えば、０℃、５℃、１０℃、１５℃、２０℃、３０℃、４０℃又は４５℃等であってもよい。

【0105】

好ましくは、前記熱間プレスの温度は、６０～２７０℃であり、例えば、６０℃、７０℃、８０℃、９０℃、１００℃、１１０℃、１２０℃、１３０℃、１４０℃、１６０℃、１８０℃、１９０℃、２００℃、２３０℃、２５０℃又は２７０℃等であってもよく、好ましくは８０～２５０℃である。前記温度が６０℃未満であると、接着層内の接着剤を熱溶融することができず、接着力の発生に不利であり、温度が２７０℃を超えると、接着剤の構造は破壊される可能性がある。

【0106】

好ましくは、ステップ（２）に記載の３回目のベーキングする方法は、真空ベーキングを含む。

【0107】

好ましくは、前記真空ベーキングの真空度は、５～２００Ｐａであり、例えば、５Ｐａ、１０Ｐａ、１５Ｐａ、２０Ｐａ、５０Ｐａ、８０Ｐａ、１００Ｐａ、１５０Ｐａ、１８０Ｐａ又は２００Ｐａ等であってもよい。

【0108】

好ましくは、ステップ（２）に記載の３回目のベーキングする温度は、８０～１５０℃であり、例えば、８０℃、９０℃、１００℃、１１０℃、１２０℃、１３０℃、１３５℃、１４０℃、１４５℃又は１５０℃等であってもよい。

【0109】

好ましくは、ステップ（２）に記載の３回目のベーキングする時間は、１０～６０ｍｉｎであり、例えば、１０ｍｉｎ、１０ｍｉｎ、２０ｍｉｎ、３０ｍｉｎ、４０ｍｉｎ、５０ｍｉｎ又は６０ｍｉｎ等であってもよい。

【0110】

好ましくは、ステップ（１）及び（２）において、環境温度２０～３０℃、湿度３％～４０％に制御し、例えば、温度が２０℃、２２℃、２５℃、２６℃、２８℃又は３０℃等であってもよく、湿度が３％、５％、８％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％又は４０％等であってもよい。

【0111】

好ましくは、ステップ（３）において、負極スラリーの全質量を１００％として、負極活物質の質量分率は４０％～４５％であり、例えば、４０％、４１％、４２％又は４５％等であり、接着剤の質量分率は１．２％～３％であり、例えば、１．２％、１．５％、１．８％、２％、２．５％又は３％等であり、導電剤の質量分率は１．５％～３％であり、例えば、１．５％、１．８％、２．１％、２．４％、２．７％又は３％等であり、弱酸の質量分率は０．１％～０．２％であり、例えば、０．１％、０．１２％、０．１４％又は０．２％等であり、アルコールの質量分率は０．２％～０．３％であり、例えば、０．２％、０．２％、０．２４％又は０．３％等であり、溶媒の質量分率は４５％～６０％であり、例えば、４５％、５０％、５％又は６０％等である。

【0112】

第３の態様では、本出願は、第１の態様に記載のキャパシタのインダストリアルＩｏＴ分野での使用を提供する。

【0113】

本出願は、先行技術と比較して、少なくとも以下の有益な効果を有する。

【0114】

（１）本出願に係るキャパシタは、前記シールデバイスの使用により、完全密封シール性＜１．０×１０^－６Ｐａ・ｍ^２／ｓ（ヘリウム質量分析）を実現し、良好なシール性能を有し、８５℃＆８５％ＲＨの条件での貯蔵が可能である。

【0115】

（２）本出願に係るキャパシタの製造方法は、正極シートに接着層を設けることにより、正極の各物質と正極集電体との結合を向上させ、導電剤で、３次元立体導電性ネットワークを構築することができ、導電性を向上させ、リチウムイオンの輸送に有利である。リチウムリッチ酸化物及び正極活物質は、充電中に供給するリチウムイオンが負極に入り、リチウム吸蔵挙動を行うので、負極は、リチウム予備吸蔵を行う必要がなく、エネルギー密度が高く、動作温度範囲が広く、ハイレート充放電性能を実現する。

【0116】

（３）本出願に係るキャパシタの製造方法は、負極にアルコールを使用して接着剤の極性を減少し、負極活物質と接着剤との相溶性を向上させるとともに、接着剤の網状架橋を促進し、接着強度を高めることにより、調製されたキャパシタの負極シートの表面に均一に分散させ、剥離力が高い（≧０．０９Ｎ）。正極シート及び／又は負極シートの使用により、キャパシタの限界動作温度性能を改善し、－５０～１２５℃でのハイレート放電が可能であり、ここで、－５０℃で１５０Ｃレートで０．１ｓパルス放電し、最低電圧は１．９Ｖ以上であり、長寿命や動作温度範囲が広い特性を有し、インダストリアルＩｏＴの電源に対するニーズを満たすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0117】

図１は、本出願に係るキャパシタの構造断面図である。
図２は、本出願に係るキャパシタのシールデバイスの断面図である。
図３は、本出願に係るキャパシタのシールデバイスの断面部分拡大図である。
ここで、１－カバープレート、２－ダミーカバー、３－極柱、４－金属円環、５－絶縁部材、６－正極タブ、７－負極タブ、８－セパレータ、９－負極シート、１０－ケーシング、１１－正極シート。

【発明を実施するための形態】

【0118】

理解すべきのは、本出願に記載された説明において、用語の「中心」、「縦方向」、「横方向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」等が示す方位又は位置関係は、図面に示す方位又は位置関係に基づくものであり、単に本出願の説明を容易にし、説明を簡略化するためのものであり、指定されたデバイス又は素子が特定の方位を持って、特定の方位で構成されて操作される必要があることを示したり暗示したりするものではないので、本出願に対する制限とは理解できない。また、用語の「第１」、「第２」等は、説明の目的でのみ使用され、相対的な重要性を示したり暗示したり、あるいは指示された技術的特徴の数を暗黙的に示しているとは理解できない。それによって、「第１」、「第２」等で限定される特徴は、１つ又は複数の特徴を明示的又は暗黙的に含むことができる。本出願に記載された説明において、「複数」は、特に記載がない限り、２つ以上を意味する。

【0119】

なお、本出願に記載された説明において、用語の「設置」、「連結」、「接続」は、特に明確な規定及び限定がない限り、広義に理解されるべきである。例えば、固定接続であってもよいし、取り外し可能な接続であってもよいし、一体接続であってもよい。機械的接続であってもよいし、電気的接続であってもよい。直接接続してもよいし、中間媒体を介して間接的に接続してもよいし、２つの要素の内部連通であってもよい。本出願における上記用語の具体的な意味は、当業者にとって具体的な状況によって理解することができる。

【0120】

以下、図面を参照しながら、具体的な実施形態により本出願の技術方案をさらに説明する。

【0121】

具体的な実施形態では、本出願は、図１に示すキャパシタを提供し、前記キャパシタは、ケーシング１０と、前記ケーシング１０内に位置するセルと、前記ケーシング１０の開口に位置するシールデバイスと、を含み、前記シールデバイスは、セルに接続されている。シールデバイスは、極柱３を含み、極柱３の外周には、上から下へ順に金属円環４と絶縁部材５が嵌設されている。絶縁部材５は、径方向に沿って開口外向きの凹溝が設けられ、凹溝内にカバープレート１が設けられている。

【0122】

極柱３の外周面に、頂部から下向きに第１の環状噛み合い面が設けられ、金属円環４の内周面に、頂部から下向きに第２の環状噛み合い面が設けられ、第１の環状噛み合い面は第２の環状噛み合い面と合致して噛み合う。第１の環状噛み合い面は、第２の環状噛み合い面と合致して噛み合い、その後、溶融溶接により固定接続されている。

【0123】

第１の環状噛み合い面と第２の環状噛み合い面が協働して噛み合い構造を形成するとともに、金属円環４、極柱３、絶縁部材５及びカバープレート１が協働して、シールデバイスのシール性能を向上させるとともに、前記キャパシタの完全密封を実現し、前記キャパシタの完全密封性＜１．０×１０^－６Ｐａ・ｍ^２／ｓ（ヘリウム質量分析）であり、８５℃＆８５％ＲＨの条件での貯蔵が可能であり、インダストリアルＩｏＴ電源のニーズを満たすことができる。

【0124】

具体的には、第１の環状噛み合い面及び第２の環状噛み合い面は、いずれも階段状構造である。さらに、第１の環状噛み合い面の階段の数≧１であり、第２の環状噛み合い面の階段の数は、前記第１の環状噛み合い面の階段の数と同じである。

【0125】

階段式の多重溶接は、さらに、シール効果を強化させ、前記シールデバイスのシール性を向上させることができる。

【0126】

なお、本具体的な実施形態は、第１の環状噛み合い面及び第２の環状噛み合い面の具体的な形状構造を限定するものではなく、好ましくは階段状の噛み合い構造であるが、これに限定されるものではない。もちろん、他の形態の噛み合い構造、例えば、相互に協働する曲面状（波形）、鋸歯状等の噛み合い構造も、本出願に同様に適用されることは理解すべきである。

【0127】

極柱３は、柱体及び柱体の底部に固定する台座を含み、極柱３と台座は、逆Ｔ字形となるように一体成形される。台座の上端面に環状突起が設けられ、絶縁部材５の下端面に環状突起の位置に合致する環状凹溝が設けられている。環状突起と環状凹溝が協働して、密接に結合された噛み合い構造を形成することにより、シール効果を強化し、極柱３と絶縁部材５との間のシール性能をさらに向上させることができる。なお、本出願で限定される環状突起は、完全な一回りの環状突起であってもよいし、間隔をあけて分布されたいくつかの突起で囲まれた環状であってもよい。もちろん、上記環状突起の個数は特に限定されず、また当該環状突起は、連続していてもよいし間隔をあけて設けてもよい。

【0128】

前記台座の外周面の絶縁部材５に近い側に、第１の環状突起が設けられ、第１の環状突起の外周に沿って第１の接続材が設けられ、前記台座は、前記第１の接続材を介して絶縁部材５と固定されている。本具体的な実施形態において、好ましくは、第１の接続材を採用して溶接固定し、もちろん、第１の接続材を使用せずに、直接に台座を絶縁部材５と溶接してもよい。第１の接続材による固定方法を採用する場合、接触位置に第１の環状突起が設けられ、第１の接続材は第１の環状突起を囲むように配置されるべきである。

【0129】

台座の下端面は、セルに接続され、好ましくは、接続方法は、レーザ溶接、超音波溶接、ツイスト溶接を含む。

【0130】

金属円環４の外周面の絶縁部材５に近い側に第２の環状突起が設けられ、第２の環状突起の外周に沿って第２の接続材が設けられ、金属円環４は第２の接続材を介して絶縁部材５と固定接続されている。金属円環４と絶縁部材５の外縁との接続箇所に第２の接続材を設けることにより、金属円環４と絶縁部材５との間のシール効果をさらに向上させることができる。さらに、金属円環４と絶縁部材５との固定接続方法は、溶接を含む。本具体的な実施形態において、好ましくは、第２の接続材を採用して金属円環４と絶縁部材５を溶接固定し、もちろん、第２の接続材を使用せずに、直接に金属円環４を絶縁部材５と溶接してもよい。第２の接続材による固定方法を採用する場合、接触位置に第２の環状突起が設けられ、第２の接続材は第２の環状突起を囲むように配置されるべきである。

【0131】

絶縁部材５の外周面のカバープレート１に近い側に第３の環状突起が設けられ、第３の環状突起の外周に沿って第３の接続材が設けられ、絶縁部材５は第３の接続材を介してカバープレート１と固定されている。カバープレート１と絶縁部材５の外縁との接続箇所に第３の接続材を設けることにより、カバープレート１と絶縁部材５との間のシール効果をさらに向上させることができる。さらに、カバープレート１と絶縁部材５との固定方法は、溶接を含む。本具体的な実施形態において、好ましくは、第３の接続材を採用してカバープレート１と絶縁部材５を溶接固定し、もちろん、第３の接続材を使用せずに、直接にカバープレート１を絶縁部材５と溶接してもよい。第３の接続材による固定方法を採用する場合、接触位置に第３の環状突起が設けられ、第３の接続材は第３の環状突起を囲むように配置されるべきである。

【0132】

なお、第１の接続材、第２の接続材及び第３の接続材の材質について、いずれも具体的な要求や特別な限定はなく、金属材質であってもよく、シール効果を発揮できる接続材であり、当業者が常用する接続材であれば、いずれも本出願に適用される。

【0133】

絶縁部材の凹溝に入り込んだ一部のカバープレート１の厚さは、残りのカバープレート１の厚さよりも大きく、カバープレート１の上端面は、ケーシング１０の上端面と面一となる。

【0134】

好ましくは、カバープレート１の周方向外縁に、ケーシング１０の開口方向に折り返した外縁が設けられ、前記外縁は、ケーシング１０の開口に貼り付けられ、外縁の高さは０．０２～０．０８ｍｍである。外縁を設けることにより、カバープレート１の外縁をケーシング１０の開口により良く貼り付けることができ、シール性能の向上に有利であり、特に、溶接による接続を採用することを容易にする。

【0135】

シールデバイスは、さらに、ダミーカバー２を含み、ダミーカバー２が、極柱３の上端面に設けられ、極柱３と金属円環４にそれぞれ接続されている。

【0136】

セルは正極シート１１、セパレータ８、及び負極シート９を含み、前記セパレータ８は前記正極シート１１と負極シート９との間に位置し、正極シート１１は正極集電体と、正極集電体の表面に順に配置された接着層と正極材料層とを含み、正極集電体は空箔領域を含み、空箔領域に正極タブ６が溶接されている。負極シート９は、負極集電体と、負極集電体の表面に位置する負極材料層とを含み、負極集電体は空箔領域を含み、空箔領域に負極タブ７が溶接されている。もちろん、上述した正、負集電体の空箔領域は、タブとして導体を追加溶接することなく、そのままタブとして使用してもよい。

【0137】

接着層は、第１の接着剤を含み、正極材料層は、第２の接着剤、導電剤、正極活物質、及びリチウムリッチ化合物を含む。接着層の厚さは、０．５～１０μｍであることが好ましい。

【0138】

導電剤は、第１の導電剤及び第２の導電剤を含み、第１の導電剤は、黒鉛粉末、導電性カーボンブラック又はアセチレンブラックのうちの少なくとも１つを含み、導電性カーボンブラックは、粒子径が１０～２００ｎｍである小粒子の導電性カーボンブラック及び／又は粒子径が１～３０μｍである大粒子の導電性カーボンブラックを含む。第２の導電剤は、グラフェン系材料及び１次元炭素材料のうちの少なくとも１つを含む。ここで、グラフェン系材料は、グラフェン、酸化グラフェン又はドープグラフェンのいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含み、１次元炭素材料は、カーボンナノチューブ及び／又は炭素繊維を含む。

【0139】

正極活物質は、リチウム含有正極活物質及び炭素系正極活物質を含み、ここで、リチウム含有正極活物質は、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、リン酸第一鉄リチウム、ニッケル・コバルト・マンガン三元系材料、ニッケル・コバルト・アルミニウム三元系材料又はニッケル・コバルト・マンガン・アルミニウム四元系材料のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含む。炭素系正極活物質は、活性炭、グラフェン、ドープグラフェン又は多孔質バイオマス炭素のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含む。

【0140】

正極材料層におけるグラフェン系材料と１次元炭素材料の質量比は（１－２）：（３－６）であり、第１の接着剤及び第２の接着剤は可溶性フッ素樹脂である。第１の接着剤及び第２の接着剤は、独立してＰＶＤＦ、ＰＴＦＥ又はＰＦＡから選ばれるいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せであり、リチウムリッチ化合物は、Ｌｉ_２ＮｉＯ_２、Ｌｉ_５ＦｅＯ_４、Ｌｉ_３Ｎ、Ｌｉ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏ_２又はＭ／フッ化リチウム複合体のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含み、その中、Ｍは、Ｃｏ、Ｎｉ又はＦｅのいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含み、Ｌｉ_２ＮｉＯ_２、Ｌｉ_３Ｎ又はＭ／フッ化リチウム複合体のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せであることが好ましい。

【0141】

接着層は、さらに、第３の導電剤を含み、第３の導電剤は導電性カーボンブラックであることが好ましい。接着層と正極材料層の全質量を１００％として、第１の接着剤及び第２の接着剤の全質量分率は、２％～１０％である。接着層と正極材料層の全質量を１００％として、第１の導電剤の質量分率は、１％～６％である。接着層と正極材料層の全質量を１００％として、グラフェン系材料及び１次元炭素材料の全質量分率は、０．５％～３％である。第３の導電剤と第１の接着剤の質量比は、（１－５）：１であることが好ましい。接着層と正極材料層の全質量を１００％として、リチウム含有正極活物質の質量分率は、５％～８０％である。接着層と正極材料層の全質量を１００％として、炭素系正極活物質の質量分率は、１０％～９０％である。接着層と正極材料層の全質量を１００％として、正極活物質の質量分率は、８５％～９５％である。リチウム含有正極活物質と炭素系正極活物質の質量比は、１：０．５～１．５である。接着層と正極材料層の全質量を１００％として、前記リチウムリッチ化合物の質量分率は、２％～３０％である。

【0142】

負極シート９は、負極集電体と、負極集電体の表面に位置する負極材料層とを含む。負極材料層は、接着剤、導電剤、及び負極活物質を含む。負極材料層における負極活物質は、黒鉛、非晶質炭素、ケイ素炭素、ケイ素酸素、チタン酸リチウム、グラフェン、酸化スズ又はスズ合金のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含む。負極材料層における接着剤は、ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥ又はアクリロニトリル多価共重合体のいずれか１つ又は少なくとも２つの組合せを含む。

【0143】

実施例１
本実施例は、具体的な実施形態に記載のキャパシタの製造方法を提供し、前記キャパシタはハイブリットキャパシタであり、前記方法は、以下のステップを含む。

【0144】

ステップ（１）：黒鉛粉末、ＰＶＤＦ、活性炭、コバルト酸リチウム、及びＬｉ_２ＮｉＯ_２を３ｈドライブレンドした後、グラフェンとカーボンナノチューブの混合物を加え、２ｈ攪拌混合し、そしてＮＭＰを加えて、４ｈ攪拌し、正極スラリーを得る。

【0145】

ここで、黒鉛粉末の質量分率は４％であり、活性炭の質量分率は４０ｗｔ％であり、コバルト酸リチウムの質量分率は４５ｗｔ％であり、リチウムリッチ化合物であるＬｉ_２ＮｉＯ_２の質量分率は５％であり、グラフェン及びカーボンナノチューブの全質量分率は１％であり、グラフェンとカーボンナノチューブの質量比は１：４である。

【0146】

ステップ（２）：集電体の表面に質量分率３％のＰＴＦＥ分散液を塗布し、ＰＶＤＦとＰＴＦＥの総質量分率を５ｗｔ％とし、９０℃でベーキングし、導電性接着層を調製し、接着層の厚さを１μｍに制御してから、ステップ（１）で得られた正極スラリーを前記接着層の表面に塗布し、８５℃でベーキングし、中間製品を得る。

【0147】

ここで、ステップ（１）及びステップ（２）は、いずれも環境の温度２５℃、湿度５％で行われた。

【0148】

ステップ（３）：ステップ（２）で得られた中間製品を、ロールプレス速度２ｍ／ｍｉｎ、温度１４０℃に制御して熱間プレスし、１４０℃、真空度５Ｐａの条件下で、３０ｍｉｎベーキングし、正極シートを得る。

【0149】

ステップ（４）：前記負極スラリーの全質量を１００％として、質量分率４２％の非晶質炭素、質量分率１．４％のＰＴＦＥ、質量分率２．３％の導電性カーボンブラック、質量分率０．１８％のクエン酸、質量分率０．２％のイソブタノール、及び超純水を攪拌し、固形分含有量が４５．７％、粘度が４５００ｃｐである負極スラリーを得て、負極スラリーを銅箔の表面に塗布し、１１０℃にて０．５ｈベーキングし、前記負極シート９を得る。

【0150】

ステップ（５）：正極シート１１と負極シート９をセパレータ８で仕切り、巻き取ってセルを得て、そしてケーシング１０に入れ、リチウムイオン電解液を注入し、実施例１におけるシールデバイスを用いてシールし、前記キャパシタを得る。

【0151】

実施例２
本実施例は、具体的な実施形態に記載のキャパシタの製造方法を提供し、前記キャパシタはハイブリットキャパシタであり、前記方法は、以下のステップを含む。

【0152】

ステップ（１）：アセチレンブラック、ＰＴＦＥ、酸化グラフェン、マンガン酸リチウム及びＬｉ_３Ｎを１ｈドライブレンドした後、グラフェンとカーボンナノチューブの混合物を加え、２ｈ攪拌混合し、そしてＮＭＰを加えて、５ｈ攪拌し、正極スラリーを得る。

【0153】

アセチレンブラックの質量分率は１％であり、マンガン酸リチウムの質量分率は８４．５ｗｔ％であり、グラフェンの質量分率は１０ｗｔ％であり、リチウムリッチ化合物であるＬｉ_３Ｎの質量分率は２％である。酸化グラフェンとカーボンナノチューブの質量分率は０．５％であり、酸化グラフェンとカーボンナノチューブの質量比は２：３である。

【0154】

ステップ（２）：集電体の表面に質量分率８％のＰＶＤＦ分散液を塗布し、ＰＴＦＥ及びＰＶＤＦの全質量分率は２ｗｔ％であり、６０℃でベーキングし、接着層を調製し、接着層の厚さを０．５μｍに制御してから、ステップ（１）で得られた正極スラリーを前記接着層の表面に塗布し、８０℃でベーキングし、中間製品を得る。

【0155】

ここで、ステップ（１）及びステップ（２）は、いずれも環境の温度２０℃、湿度３％で行われた。

【0156】

ステップ（３）：ステップ（２）で得られた正極シートを、ロールプレス速度２ｍ／ｍｉｎ、温度９０℃に制御して熱間プレスし、８０℃、真空度２００Ｐａの条件下で、３０ｍｉｎベーキングし、正極シートを得る。

【0157】

ステップ（４）：前記負極スラリーの全質量を１００％として、質量分率４２％の人造黒鉛、質量分率１．４％のＰＶＤＦ、質量分率２．３％の炭素繊維、質量分率０．１８％のシュウ酸、質量分率０．２％のイソプロパノール、及びＮＭＰを攪拌し、固形分含有量が４５．７％、粘度が４５００ｃｐである負極スラリーを得て、負極スラリーを銅箔の表面に塗布し、１１０℃にて０．５ｈベーキングし、前記負極シート９を得る。

【0158】

ステップ（５）：正極シート１１と負極シート９をセパレータ８で仕切り、巻き取ってセルを得て、そしてケーシング１０に入れ、リチウムイオン電解液を注入し、実施例２におけるシールデバイスを用いてシールし、前記キャパシタを得る。

【0159】

実施例３
本実施例は、具体的な実施形態に記載のキャパシタの製造方法を提供し、前記キャパシタはハイブリットキャパシタであり、前記方法は、以下のステップを含む。

【0160】

ステップ（１）：ＳＰ、ＰＦＡ、炭素繊維、ＮＣＭ８１１及びＬｉ_２Ｏを２ｈドライブレンドした後、グラフェンとカーボンナノチューブの混合物を加え、３ｈ攪拌混合し、そしてＮＭＰを加えて、５ｈ攪拌し、正極スラリーを得る。

【0161】

ここで、ＳＰの質量分率は３ｗｔ％であり、グラフェン及びカーボンナノチューブの質量分率は１．５ｗｔ％であり、グラフェンとカーボンナノチューブの質量比は２：４であり、ＮＣＭ８１１の質量分率は３５ｗｔ％であり、炭素繊維の質量分率は４５ｗｔ％であり、Ｌｉ２Ｏの質量分率は１０．５％である。

【0162】

ステップ（２）：集電体の表面に質量分率４％のＰＦＡ分散液を塗布し、１２０℃でベーキングし、接着層を調製し、接着層の厚さを５μｍに制御してから、ステップ（１）で得られた正極スラリーを前記接着層の表面に塗布し、１２０℃でベーキングし、中間製品を得る。

【0163】

ここで、ステップ（１）及びステップ（２）は、いずれも環境の温度２５℃、湿度５％で行われた。

【0164】

ステップ（３）：ステップ（２）で得られた正極シートを、ロールプレス速度２５ｍ／ｍｉｎ、温度１５０℃に制御して熱間プレスし、１２０℃、真空度１００Ｐａの条件で、２０ｍｉｎベーキングし、正極シート１１を得る。

【0165】

ステップ（４）：負極スラリーの全質量を１００％として、質量分率４２％の天然黒鉛、質量分率１．４％のＬＡ１３２、質量分率２．３％のカーボンナノチューブ、質量分率０．１％の酢酸、質量分率０．２％のエチレングリコール、及びＮＭＰを攪拌し、固形分含有量が４５．７％、粘度が６０００ｃｐである負極スラリーを得て、負極スラリーを銅箔の表面に塗布し、１１０℃にて０．５ｈベーキングし、負極シート９を得る。

【0166】

ステップ（５）：正極シート１１と負極シート９をセパレータ８で仕切り、巻き取ってセルを得て、そしてケーシング１０に入れ、リチウムイオン電解液を注入し、シールデバイスを用いてシールし、前記キャパシタを得る。

【0167】

実施例４
本実施例は、具体的な実施形態に記載のキャパシタの製造方法を提供し、前記キャパシタはハイブリットキャパシタであり、前記方法は、以下のステップを含む。

【0168】

ステップ（１）：アセチレンブラック、ＰＶＤＦ、多孔質バイオマス炭素、ＬｉＮｉ_０．８５Ａｌ_{０．０７５}Ｍｎ_{０．０７５}Ｏ_２及びＣｏ／フッ化リチウム複合体を２ｈドライブレンドした後、グラフェンとカーボンナノチューブの混合物を加え、３ｈ攪拌混合し、そしてＮＭＰを加えて、６ｈ攪拌し、正極スラリーを得る。

【0169】

ここで、アセチレンブラックの質量分率は２％であり、多孔質バイオマス炭素の質量分率は１０ｗｔ％であり、ＬｉＮｉ_０．８５Ａｌ_{０．０７５}Ｍｎ_{０．０７５}Ｏ_２の質量分率は５０ｗｔ％であり、リチウムリッチ化合物であるＣｏ／フッ化リチウム複合体の質量分率は２５％であり、グラフェン及びカーボンナノチューブの質量分率は２％であり、グラフェンとカーボンナノチューブの質量比は１：６である。

【0170】

ステップ（２）：集電体の表面に質量分率３％のＰＴＦＥ及びアセチレンブラックの分散液を塗布し、１８０℃でベーキングし、接着層を調製し、接着層の厚さを３μｍに制御してから、ステップ（１）で得られた正極スラリーを前記接着層の表面に塗布し、１５０℃でベーキングし、中間製品を得る。

【0171】

ここで、ステップ（１）及びステップ（２）は、いずれも環境の温度３０℃、湿度４０％で行われた。

【0172】

ステップ（３）：ステップ（２）で得られた正極シートを、ロールプレス速度５０ｍ／ｍｉｎ、温度２００℃に制御して熱間プレスし、１５０℃、真空度６０Ｐａの条件で、１０ｍｉｎベーキングし、正極シートを得る。

【0173】

ステップ（４）：前記負極スラリーの全質量を１００％として、質量分率４２ｗｔ％の人造黒鉛、質量分率１．４２ｗｔ％のＰＶＤＦ、質量分率２．３ｗｔ％の炭素繊維、質量分率０．１８ｗｔ％のシュウ酸、質量分率０．２ｗｔ％のイソプロパノール及びＮＭＰを攪拌し、固形分含有量が４５．７２％、粘度が４５００ｃｐである負極スラリーを得て、負極スラリーを銅箔の表面に塗布し、１１０℃にて０．５ｈベーキングし、負極シート９を得る。

【0174】

ステップ（５）：正極シート１１と負極シート９をセパレータ８で仕切り、巻き取ってセルを得て、そしてケーシング１０に入れ、リチウムイオン電解液を注入し、シールデバイスを用いてシールし、前記キャパシタを得る。

【0175】

実施例５
本実施例は、具体的な実施形態に記載のキャパシタの製造方法を提供し、前記キャパシタはハイブリットキャパシタであり、前記方法は、以下のステップを含む。

【0176】

ステップ（１）：ＳＰ、ＰＶＤＦ、多孔質バイオマス炭素、ＬｉＮｉ_０．８５Ａｌ_{０．０７５}Ｍｎ_{０．０７５}Ｏ_２及びＮｉ／フッ化リチウム複合体を２ｈドライブレンドした後、グラフェンとカーボンナノチューブの混合物を加え、３ｈ攪拌混合し、そしてＮＭＰを加えて、６ｈ攪拌し、正極スラリーを得る。

【0177】

ここで、ＳＰの質量分率は１％であり、ＬｉＮｉ_０．８５Ａｌ_{０．０７５}Ｍｎ_{０．０７５}Ｏ_２の質量分率は５ｗｔ％であり、多孔質バイオマス炭素の質量分率は８７ｗｔ％であり、リチウムリッチ化合物の質量分率は３ｗｔ％であり、グラフェン及びカーボンナノチューブの質量分率は１ｗｔ％であり、グラフェンとカーボンナノチューブの質量比は２：５である。

【0178】

ステップ（２）：集電体の表面に質量分率１％のＰＴＦＥとＳＰの分散液を塗布し、１８０℃でベーキングし、接着層を調製し、接着層の厚さは１０μｍに制御してから、ステップ（１）で得られた正極スラリーを前記接着層の表面に塗布し、１５０℃でベーキングし、中間製品を得る。

【0179】

ここで、ステップ（１）及びステップ（２）は、いずれも環境の温度３０℃、湿度４０％で行われた。

【0180】

ステップ（３）：ステップ（２）で得られた正極シートを、ロールプレス速度５０ｍ／ｍｉｎ、温度２７０℃に制御して熱間プレスし、１５０℃、真空度１８０Ｐａの条件で、１０ｍｉｎベーキングし、正極シートを得る。

【0181】

ステップ（４）：前記負極スラリーの全質量を１００％として、質量分率４５％の天然黒鉛、質量分率３％のＬＡ１３２、質量分率３％のカーボンナノチューブ、質量分率０．２％の酢酸、質量分率０．３％のエチレングリコール及び脱イオン水を攪拌して、固形分含有量が５１％、粘度が６０００ｃｐである負極スラリーを得て、負極スラリーを銅箔の表面に塗布し、１１０℃にて０．５ｈベーキングし、負極シート９を得る。

【0182】

実施例６
実施例１と比べた際の区別は、ステップ（３）における熱間プレスを、５℃の冷間プレスに置き換えたことだけである。

【0183】

実施例７
実施例１と比べた際の区別は、ステップ（３）における熱間プレスを、４０℃の冷間プレスに置き換えたことだけである。

【0184】

実施例８
実施例１と比べた際の区別は、コバルト酸リチウム及び活性炭の全質量分率が実施例１と同じで、いずれも８５％であり、かつコバルト酸リチウムと活性炭の質量比が２．５：１であったことだけである。

【0185】

実施例９
実施例１と比べた際の区別は、コバルト酸リチウム及び活性炭の全質量分率が実施例１と同じで、いずれも８５％であり、かつコバルト酸リチウムと活性炭の質量比が２：８であったことだけである。

【0186】

実施例１０
実施例１と比べた際の区別は、本実施例に係る製造方法において、リチウムリッチ化合物Ｌｉ_２ＮｉＯ_２を添加せず、正極材料層内の残りの物質間の質量比を維持したことだけである。

【0187】

実施例１１
実施例１と比べた際の区別は、本実施例に係る製造方法において、活性炭を添加せず、等量のコバルト酸リチウムに置き換えたことだけである。

【0188】

実施例１２
実施例１と比べた際の区別は、本実施例に係る製造方法に、グラフェンとカーボンナノチューブの混合物を添加せず、等量の黒鉛粉末に置き換えたことだけである。

【0189】

実施例１３
実施例１と比べた際の区別は、接着層が設けられず、正極材料層における接着剤の含有量を、実施例１における第１の接着剤と第２の接着剤の総量と同じであるように維持したことだけである。

【0190】

実施例１４
実施例１と比べた際の区別は、ステップ（４）において、シュウ酸を使用しなかったことだけである。

【0191】

実施例１５
実施例１と比べた際の区別は、ステップ（４）において、イソプロパノールを使用しなかったことだけである。

【0192】

実施例１６
実施例１と比べた際の区別は、ステップ（４）において、シュウ酸及びイソプロパノールを使用しなかったことだけである。

【0193】

比較例１
実施例１と比べた際の区別は、キャパシタのシールデバイスは、ＣＮ１０３０７８０６９Ａにおけるシールデバイス３を使用したことだけである。

【0194】

比較例２
実施例１と比べた際の区別は、キャパシタのシールデバイスは、従来のシール設計によるシールデバイスを用いたことだけである。

【0195】

キャパシタ性能の評価：
上記各実施例及び比較例のキャパシタについて、シール性、エネルギー密度、－５０℃低温試験を行い、試験方法は以下の通りである。

【0196】

シール性能試験：ハイブリットキャパシタをヘリウム質量分析リーク検知器に入れて試験を行う。

【0197】

エネルギー密度試験：ハイブリットキャパシタを２５℃の環境に置き、５ｍｉｎで放置し、５ｍＡ定電流定電圧で３．９Ｖまで充電し、カットオフ電流を０．５ｍＡとし、５ｍｉｎで放置し、５ｍＡ定電流で２．２Ｖに放電し、終了する。

【0198】

レート試験：ハイブリットキャパシタを２５℃の環境に置き、ＮＥＷＡＲＥの５Ｖ・５Ａ精密放電キャビネットにて５ｍＡの定電流定電圧で３．６８Ｖまで充電し、カットオフ電流を０．５ｍＡとし、５ｍｉｎで放置し、５００Ｃレートで、１ｓパルス放電し、最低電圧を記録し、終了する。

【0199】

－５０℃低温試験：ハイブリットキャパシタを－５０℃の環境に置き、５Ｖ・５Ａ精密放電キャビネットにて５ｍＡの定電流定電圧で３．６８Ｖまで充電し、カットオフ電流を０．５ｍＡとし、ハイブリットキャパシタを高低温キャビネットに移して、－５０℃の環境で６ｈ静置し、１５０Ｃレートで０．１ｓパルス放電し、最低電圧を記録し、終了する。

【0200】

各実施例及び比較例における負極シート９について、剥離力及びダイアフラム抵抗率の試験を行い、試験方法は以下の通りである。

【0201】

負極シート剥離力試験：ステンレス鋼板に、一定サイズの負極シートを３Ｍ両面テープで固定し、ここで、感圧性３Ｍ－ＶＨＢ両面テープを電極の表面に貼り、もう一つの面をステンレス鋼板に貼り、ステンレス鋼板と集電体を引張力試験装置の２つの治具に固定し、そして１０ｍｍ／ｍｉｎの速度、１０Ｎの荷重で１８０°剥離試験を行い、集電体が完全に剥離された際に試験を終了する。

【0202】

負極シートダイアフラム抵抗率試験：上記各実施例及び比較例のダイアフラム抵抗率について、四プローブ法を採用して試験を行い、ここで、コーティング層の厚さは統一的に４０μｍに制御される。

【0203】

試験結果を表１に示す。

【0204】

表１

注：表において、２５℃＆５００Ｃ電圧は、２５℃、電流５００Ｃの条件で試験した最低電圧を示し、－５０℃＆１５０Ｃ電圧は、－５０℃、電流１５０Ｃの条件で試験した最低電圧を示す。

【0205】

２５℃＆５００Ｃ電圧が高いほど、材料の室温レート性能が良く、－５０℃＆１５０Ｃ電圧が高いほど、材料の低温レート性能が良いことを示す。

【0206】

本出願において各実施例と比較例で調製された電池は、同じ型番（１５５００）であり、容量が高いほど、エネルギー密度が高いことを示す。

【0207】

表１から、以下のことがわかる。

【0208】

（１）実施例１－１６から分かるように、実施例１－１６で調製されたキャパシタは、良好なシール性能を有する。

【0209】

（２）実施例１、実施例８及び実施例９から分かるように、リチウム含有正極活物質及び炭素系活物質の添加量は、材料の容量、室温レート性能及び低温レート性能に重要な影響を与え、リチウム含有正極活物質及び炭素系正極活物質の質量比が１：０．５～１．５の好ましい範囲内にあることで、上記両方の効果をよりよく両立できる。

【0210】

（３）実施例１及び実施例１０から分かるように、実施例１０では正極は、Ｌｉ_２ＮｉＯ_２を含まず、容量、室温レート性能及び低温レート性能は、いずれも低下する。これから分かるように、正極はＬｉ_２ＮｉＯ_２を含むことは、ハイブリットキャパシタのエネルギー密度、室温レート性能（２５℃＆５００Ｃ電圧（Ｖ））及び低温レート性能（－５０℃＆１５０Ｃ電圧）の向上に寄与している。

【0211】

（４）実施例１及び実施例１１から分かるように、実施例１１では正極活物質は、すべてコバルト酸リチウムであり、容量は高いがレート性能が悪い。これから分かるように、正極は活性炭及びコバルト酸リチウムを含むことは、ハイブリットキャパシタが良好なエネルギー密度、室温レート性能及び低温レート性能を有することに寄与している。

【0212】

（５）実施例１及び実施例１２から分かるように、実施例１２では正極はグラフェン及びカーボンナノチューブの混合物を含まず、黒鉛粉末に置き換えられ、容量、室温レート性能及び低温レート性能が低下する。これから分かるように、正極はグラフェンとカーボンナノチューブとの混合物を含むことは、ハイブリットキャパシタのエネルギー密度、室温レート性能及び低温レート性能の向上に寄与している。

【0213】

（６）実施例１及び実施例１３から分かるように、実施例１３では接着層を設けず、室温レート性能及び低温レート性能が低下する。これから分かるように、正極材料層と集電体との間に設けられた接着層がハイブリットキャパシタの室温レート性能及び低温レート性能の向上に寄与している。

【0214】

（７）実施例１及び実施例１４－１６から分かるように、実施例１では負極に適量の弱酸とアルコールを添加し、負極剥離力を向上させ、負極シートの抵抗率を減少し、これは、弱酸が電極材料と集電体との接着作用を強化させ、タブの内部抵抗を低下させ、アルコールが負極活物質と接着剤との相溶性を向上させるとともに、接着剤の網状架橋を促進し、結着強度を高めることにより、得られた負極シートの表面に均一に分散させるからである。

【0215】

（８）実施例１及び比較例１－２から分かるように、実施例１のシール性能は、比較例１－２よりも優れている。これは、本出願で設計されたシールカバーの組合せを採用し、階段式多重溶接によりシール性能を向上させるからである。

【0216】

以上より、本出願に係るキャパシタは、前記シールデバイスの使用により、完全密封を実現し、シール性＜１．０×１０^－６Ｐａ・ｍ^２／ｓ（ヘリウム質量分析）であり、良好なシール性能を有し、８５℃＆８５％ＲＨの条件での貯蔵が可能である。本出願に係るキャパシタの製造方法は、正極及び／又は負極の改良により、キャパシタの限界動作温度性能を改善し、－５０～１２５℃でのハイレート放電が可能であり、調製されたキャパシタは、高いエネルギー密度と広い動作温度範囲を有し、インダストリアルＩｏＴのニーズを満たす。

【0217】

本出願は、上記実施例によって本出願の詳細な構造的特徴を説明するが、本出願は上記詳細な構造的特徴に限定されるものではなく、即ち、本出願は上記詳細な構造的特徴に依存しなければ実施できないことを意味しないことを、出願人より声明する。

【図1】

【図2】

【図3】

【国際調査報告】