(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】2023-07-04
(54)【発明の名称】ウルトラキャパシタアセンブリ
(51)【国際特許分類】
H01G 11/08 20130101AFI20230627BHJP
H01G 4/38 20060101ALI20230627BHJP
【ＦＩ】
H01G11/08
H01G4/38 A
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022574360
(86)(22)【出願日】2021-05-26
(85)【翻訳文提出日】2023-01-18
(86)【国際出願番号】 US2021034193
(87)【国際公開番号】W WO2021247315
(87)【国際公開日】2021-12-09
(31)【優先権主張番号】63/033,400
(32)【優先日】2020-06-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】500047848
【氏名又は名称】キョーセラ・エイブイエックス・コンポーネンツ・コーポレーション
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100106208
【弁理士】
【氏名又は名称】宮前 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100196508
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100162846
【弁理士】
【氏名又は名称】大牧 綾子
(72)【発明者】
【氏名】ホック，ジョセフ・エム
【テーマコード（参考）】
5E078
5E082
【Ｆターム（参考）】
5E078AB02
5E078JA04
5E078JA11
5E082CC01
5E082DD01
5E082DD13
(57)【要約】
ウルトラキャパシタアセンブリが提供される。ウルトラキャパシタアセンブリは、複数のウルトラキャパシタを含む。ウルトラキャパシタアセンブリは、第１のバスバーおよび第２のバスバーをさらに含む。第２のバスバーは、第１のバスバーから離隔して配置される。ウルトラキャパシタアセンブリは、第１のバスバーと第２のバスバーとの間に結合された放電抵抗器を含む。ウルトラキャパシタアセンブリは、第１の複数のスイッチングデバイスおよび第２の複数のスイッチングデバイスをさらに含む。第１の複数のスイッチングデバイスにおける各スイッチングデバイスは、第１のバスバーを介して、対応するウルトラキャパシタを放電抵抗器に選択的に結合させるために、第１のバスバーと、複数のウルトラキャパシタのうちの対応するウルトラキャパシタとの間に結合される。第２の複数のスイッチングデバイスにおける各スイッチングデバイスは、第２のバスバーを介して、対応するウルトラキャパシタを放電抵抗器に選択的に結合させるために、第２のバスバーと、対応するウルトラキャパシタとの間に結合される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のウルトラキャパシタと、第１のバスバーと、
前記第１のバスバーから離隔して配置された第２のバスバーと、
前記第１のバスバーと前記第２のバスバーとの間に結合された放電抵抗器と、
第１の複数のスイッチングデバイスであり、前記第１の複数のスイッチングデバイスにおける各スイッチングデバイスが、前記第１のバスバーを介して対応するウルトラキャパシタを前記放電抵抗器に選択的に結合させるために、前記第１のバスバーと、前記複数のウルトラキャパシタのうちの前記対応するウルトラキャパシタとの間に結合される、第１の複数のスイッチングデバイスと、
第２の複数のスイッチングデバイスであり、前記第２の複数のスイッチングデバイスにおける各スイッチングデバイスが、前記第２のバスバーを介して前記対応するウルトラキャパシタを前記放電抵抗器に選択的に結合させるために、前記第２のバスバーと、前記対応するウルトラキャパシタとの間に結合される、第２の複数のスイッチングデバイスと
を含むウルトラキャパシタアセンブリ。
【請求項2】
前記複数のウルトラキャパシタのうちのウルトラキャパシタが、前記第１の複数のスイッチングデバイスにおけるスイッチングデバイスを介して前記第１のバスバーに結合されるとき、および前記ウルトラキャパシタが、前記第２の複数のスイッチングデバイスにおけるスイッチングデバイスを介して前記第２のバスバーにさらに結合されるとき、前記ウルトラキャパシタが、電流を前記放電抵抗器に供給する、請求項１に記載のウルトラキャパシタアセンブリ。
【請求項3】
前記複数のウルトラキャパシタのうちの第１のウルトラキャパシタが、前記第１の複数のスイッチングデバイスにおけるスイッチングデバイスを介して前記第１のバスバーに結合され、前記複数のウルトラキャパシタのうちの第２のウルトラキャパシタが、前記第２の複数のスイッチングデバイスにおけるスイッチングデバイスを介して前記第２のバスバーに結合されるとき、少なくとも前記第１のウルトラキャパシタおよび前記第２のウルトラキャパシタが、前記放電抵抗器に結合される、請求項１に記載のウルトラキャパシタアセンブリ。
【請求項4】
前記複数のウルトラキャパシタの各々が、前記第１のバスバーおよび前記第２のバスバーを介して前記放電抵抗器に結合される、請求項３に記載のウルトラキャパシタアセンブリ。
【請求項5】
前記第１の複数のスイッチングデバイスおよび前記第２の複数のスイッチングデバイスにおけるスイッチングデバイスの全部合わせた総数が、ウルトラキャパシタの総数よりも多い、請求項１に記載のウルトラキャパシタアセンブリ。
【請求項6】
前記第１の複数のスイッチングデバイスにおけるスイッチングデバイスの総数が、前記第２の複数のスイッチングデバイスにおけるスイッチングデバイスの総数と同じである、請求項１に記載のウルトラキャパシタアセンブリ。
【請求項7】
前記第１の複数のスイッチングデバイスにおける各スイッチングデバイスおよび前記第２の複数のスイッチングデバイスにおける各スイッチングデバイスが、電界効果トランジスタを含む、請求項１に記載のウルトラキャパシタアセンブリ。
【請求項8】
前記放電抵抗器が、１つまたは複数の導体を介して前記第１のバスバーと前記第２のバスバーとの間に結合される、請求項１に記載のウルトラキャパシタアセンブリ。
【請求項9】
前記第２のバスバーが、軸方向に沿って前記第１のバスバーから離隔して配置される、請求項１に記載のウルトラキャパシタアセンブリ。
【請求項10】
前記複数のウルトラキャパシタが、前記軸方向に沿って前記第１のバスバーと前記第２のバスバーとの間に位置づけられる、請求項９に記載のウルトラキャパシタアセンブリ。
【請求項11】
前記複数のウルトラキャパシタが、ラジアル方向に沿って互いに離隔して配置される、請求項１０に記載のウルトラキャパシタアセンブリ。
【請求項12】
前記第１の複数のスイッチングデバイスにおける各スイッチングデバイスが、前記軸方向に沿って前記第１のバスバーと前記複数のウルトラキャパシタとの間に位置づけられ、前記第２の複数のスイッチングデバイスにおける各スイッチングデバイスが、前記軸方向に沿って前記第２のバスバーと前記複数のウルトラキャパシタとの間に位置づけられる、請求項１０に記載のウルトラキャパシタアセンブリ。
【請求項13】
１つまたは複数のウルトラキャパシタを放電させる方法であって、前記方法が、第１のバスバーを介して１つまたは複数のウルトラキャパシタを放電抵抗器に結合させるために第１のスイッチングデバイスの動作を制御するステップと、
前記第１のバスバーから離隔して配置された第２のバスバーを介して前記１つまたは複数のウルトラキャパシタを前記放電抵抗器に結合させるために第２のスイッチングデバイスの動作を制御するステップと、
前記１つまたは複数のウルトラキャパシタが前記第１のバスバーおよび前記第２のバスバーを介して前記放電抵抗器に結合されるとき、前記１つまたは複数のウルトラキャパシタから前記放電抵抗器に電流を供給するステップと
を含む、方法。
【請求項14】
前記第１のスイッチングデバイスの動作を制御するステップが、前記第１のバスバーを介してウルトラキャパシタを前記放電抵抗器に結合させることに関連する１つまたは複数の制御信号を提供するステップを含み、前記第２のスイッチングデバイスの動作を制御するステップが、前記第２のバスバーを介して前記ウルトラキャパシタを前記放電抵抗器に結合させることに関連する１つまたは複数の制御信号を提供するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記第１のスイッチングデバイスの動作を制御するステップが、前記第１のバスバーを介して第１のウルトラキャパシタを前記放電抵抗器に結合させるための１つまたは複数の制御信号を提供するステップを含み、前記第２のスイッチングデバイスの動作を制御するステップが、前記第２のバスバーを介して第２のウルトラキャパシタを前記放電抵抗器に結合させるための１つまたは複数の制御信号を提供するステップであり、前記第２のウルトラキャパシタが、前記第１のウルトラキャパシタに直列構成で結合される、提供するステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項16】
前記１つまたは複数のウルトラキャパシタから前記放電抵抗器に電流を供給するステップが、前記第１のウルトラキャパシタから前記放電抵抗器に第１の電流を供給するステップと、
前記第２のウルトラキャパシタから前記放電抵抗器に第２の電流を供給するステップと
を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
前記第１のスイッチングデバイスおよび前記第２のスイッチングデバイスが、各々、電界効果トランジスタを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項18】
前記第１のバスバーおよび前記第２のバスバーが、軸方向に沿って離隔して配置される、請求項１３に記載の方法。
【請求項19】
前記１つまたは複数のウルトラキャパシタが、軸方向に沿って前記第１のバスバーと前記第２のバスバーとの間に位置づけられる、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
優先権主張
本出願は、参照により本明細書に組み込まれる、２０２０年６月２日に出願された「Ｕｌｔｒａｃａｐａｃｉｔｏｒ Ａｓｓｅｍｂｌｙ（ウルトラキャパシタアセンブリ）」と題する米国仮特許出願第６３／０３３，４００号の優先権の利益を主張する。
本出願は、参照により本明細書に組み込まれる、２０２０年６月２日に出願された「Ｕｌｔｒａｃａｐａｃｉｔｏｒ Ａｓｓｅｍｂｌｙ（ウルトラキャパシタアセンブリ）」と題する米国仮特許出願第６３／０３３，４００号の優先権の利益を主張する。
【背景技術】
【0002】
電気エネルギー貯蔵セルは、電子、電気機械、電気化学、および他の有用なデバイスに電力を供給するために広く使用される。例えば、二重層ウルトラキャパシタは、液体電解質を含浸させた炭素粒子（例えば、活性炭）を含む１対の分極性電極を用いることができる。粒子の有効表面積と、電極間の小さい間隔とに起因して、大きいキャパシタンス値が達成され得る。個々の二重層コンデンサを一緒に組み合わせて、出力電圧を高めたまたはエネルギー容量を増加させたモジュールを形成することができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0003】
本開示の１つの態様は、ウルトラキャパシタに関する。ウルトラキャパシタアセンブリは、複数のウルトラキャパシタを含む。ウルトラキャパシタアセンブリは、第１のバスバーおよび第２のバスバーをさらに含む。第２のバスバーは、第１のバスバーから離隔して配置される。ウルトラキャパシタアセンブリは、第１のバスバーと第２のバスバーとの間に結合された放電抵抗器を含む。ウルトラキャパシタアセンブリは、第１の複数のスイッチングデバイスおよび第２の複数のスイッチングデバイスをさらに含む。第１の複数のスイッチングデバイスにおける各スイッチングデバイスは、第１のバスバーを介して、対応するウルトラキャパシタを放電抵抗器に選択的に結合させるために、第１のバスバーと、複数のウルトラキャパシタのうちの対応するウルトラキャパシタとの間に結合される。第２の複数のスイッチングデバイスにおける各スイッチングデバイスは、第２のバスバーを介して、対応するウルトラキャパシタを放電抵抗器に選択的に結合させるために、第２のバスバーと、対応するウルトラキャパシタとの間に結合される。
【0004】
本開示の別の態様は、１つまたは複数のウルトラキャパシタを放電させる方法に関する。この方法は、第１のバスバーを介して１つまたは複数のウルトラキャパシタを放電抵抗器に結合させるために第１のスイッチングデバイスの動作を制御するステップを含む。この方法は、第１のバスバーから離隔して配置された第２のバスバーを介して１つまたは複数のウルトラキャパシタを放電抵抗器に結合させるために、第２のスイッチングデバイスの動作を制御するステップをさらに含む。この方法は、１つまたは複数のウルトラキャパシタが第１のバスバーおよび第２のバスバーを介して放電抵抗器に結合されるとき、１つまたは複数のウルトラキャパシタから放電抵抗器に電流を供給するステップをその上さらに含む。
【0005】
本開示の他の特徴および態様が、以下でさらに詳細に説明される。
【0006】
当業者を対象にした本開示の完全かつ可能な開示が、その最良の態様を含めて、添付の図を参照して本明細書の残りの部分でより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本開示の例示の実施形態によるウルトラキャパシタアセンブリを示す図である。
【図2】本開示の例示の実施形態によるウルトラキャパシタアセンブリの放電抵抗器に結合された単一のウルトラキャパシタを示す図である。
【図3】本開示の例示の実施形態によるウルトラキャパシタアセンブリの放電抵抗器に結合された複数のウルトラキャパシタを示す図である。
【図4】本開示の例示の実施形態によるウルトラキャパシタアセンブリの１つまたは複数のウルトラキャパシタを平衡化させるための例示の方法の流れ図である。
【図5】本開示の例示の実施形態によるウルトラキャパシタアセンブリの構成要素の空間的配置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本明細書および図面における参照符号の反復使用は、本開示の同じまたは類似の形体または要素を表すように意図される。
【0009】
当業者なら、本考察が単に例示的な実施形態の説明であり、本開示のより広い態様を限定するように意図されておらず、より広い態様が例示的な構成で具現されることを理解されたい。
【0010】
本開示の例示の態様は、ウルトラキャパシタアセンブリに関する。ウルトラキャパシタアセンブリは、複数のウルトラキャパシタを含むことができる。ウルトラキャパシタアセンブリは、第１のバスバーおよび第２のバスバーをさらに含むことができる。第２のバスバーは、第１のバスバーから離隔して配置することができる。より具体的には、第２のバスバーは、複数のウルトラキャパシタが第１のバスバーと第２のバスバーとの間に位置づけられるように、第１のバスバーから離隔して配置することができる。ウルトラキャパシタアセンブリは、第１のバスバーと第２のバスバーとの間に結合された放電抵抗器を含むことができる。例えば、いくつかの実施態様では、放電抵抗器は、１つまたは複数の導体（例えば、ワイヤ）を介して第１のバスバーおよび第２のバスバーに結合することができる。
【0011】
ウルトラキャパシタアセンブリは、第１の複数のスイッチングデバイスおよび第２の複数のスイッチングデバイスを含むことができる。第１の複数のスイッチングデバイスにおける各スイッチングデバイスは、対応するウルトラキャパシタを放電抵抗器に選択的に結合させるために、第１のバスバーと、複数のウルトラキャパシタのうちの対応するウルトラキャパシタとの間に結合することができる。さらに、第２の複数のスイッチングデバイスにおける各スイッチングデバイスは、対応するウルトラキャパシタを放電抵抗器に選択的に結合させるために、第２のバスバーと、複数のウルトラキャパシタのうちの対応するウルトラキャパシタとの間に結合することができる。複数のウルトラキャパシタのうちの１つまたは複数が、第１のバスバーおよび第２のバスバーに結合されると、１つまたは複数のウルトラキャパシタは、放電抵抗器に結合することができる。このようにして、１つまたは複数のウルトラキャパシタが、それぞれ、第１の複数のスイッチングデバイスにおけるスイッチングデバイスおよび第２の複数のスイッチングデバイスにおけるスイッチングデバイスを介して第１のバスバーおよび第２のバスバーに結合されると、１つまたは複数のウルトラキャパシタは、放電電流を放電抵抗器に供給することができる。
【0012】
第１の複数のスイッチングデバイスおよび第２の複数のスイッチングデバイスにおけるスイッチングデバイスの全部合わせた総数は、ウルトラキャパシタの総数よりも多くすることができる。さらに、第１の複数のスイッチングデバイスにおけるスイッチングデバイスの総数は、第２の複数のスイッチングデバイスにおけるスイッチングデバイスの総数と同じにすることができる。いくつかの実施態様では、第１の複数のスイッチングデバイスにおける各スイッチングデバイスおよび第２の複数のスイッチングデバイスにおける各スイッチングデバイスは、電界効果トランジスタまたは他の好適なスイッチングデバイス（例えば、半導体スイッチングデバイス）を含むことができる。しかしながら、任意の好適なタイプのスイッチングデバイスが、ウルトラキャパシタを第１のバスバーおよび第２のバスバーに選択的に結合させるために使用されてもよいことを認識されたい。
【0013】
本開示によるウルトラキャパシタアセンブリは、非常に多くの技術的効果および利益を提供する。例えば、第１の複数のスイッチングデバイスおよび第２の複数のスイッチングデバイスは、ウルトラキャパシタのうちの１つまたは複数を共通の放電抵抗器に結合させることを可能にすることができる。このようにして、ウルトラキャパシタアセンブリの２つ以上のウルトラキャパシタは、多数の放電抵抗器を必要とすることなしに、一度に平衡化および／または選択的に放電することができる。さらに、複数のウルトラキャパシタのうちの２つ以上が、共通の放電抵抗器を使用して平衡化および／または放電することができるので、ウルトラキャパシタアセンブリに関連する配線を減少させることができる。
【0014】
次に、図を参照すると、図１～図３は、本開示の例示の実施形態によるウルトラキャパシタアセンブリ１００を示す。図示のように、ウルトラキャパシタアセンブリ１００は、複数のウルトラキャパシタ１１０を含むことができる。加えて、ウルトラキャパシタアセンブリ１００は、第１のバスバー１２０および第２のバスバー１３０を含むことができる。第２のバスバー１３０は、第１のバスバー１２０から離隔して配置することができる。より具体的には、第２のバスバー１３０は、複数のウルトラキャパシタ１１０が第１のバスバー１２０と第２のバスバー１３０との間に位置づけられるように、第１のバスバー１２０から離隔して配置することができる。ウルトラキャパシタアセンブリ１００は、第１のバスバー１２０と第２のバスバー１３０との間に結合された放電抵抗器１４０をさらに含むことができる。例えば、いくつかの実施態様では、放電抵抗器１４０は、１つまたは複数の導体１４２（例えば、ワイヤ）を介して第１のバスバー１２０および第２のバスバー１３０に結合することができる。
【0015】
ウルトラキャパシタアセンブリ１００は、第１の複数１５０のスイッチングデバイス１５２および第２の複数１６０のスイッチングデバイス１６２を含むことができる。第１の複数１５０のスイッチングデバイス１５２における各スイッチングデバイスは、第１のバスバー１２０を介して、対応するウルトラキャパシタを放電抵抗器１４０に選択的に結合させるために、第１のバスバー１２０と、複数のウルトラキャパシタ１１２のうちの対応するウルトラキャパシタとの間に結合することができる。さらに、第２の複数１６０のスイッチングデバイス１６２における各スイッチングデバイスは、第２のバスバー１３０を介して、対応するウルトラキャパシタを放電抵抗器１４０に選択的に結合させるために、第２のバスバー１３０と、複数のウルトラキャパシタ１１２のうちの対応するウルトラキャパシタとの間に結合することができる。複数のウルトラキャパシタ１１２のうちの１つまたは複数が、第１の複数１５０のスイッチングデバイス１５２におけるスイッチングデバイス１５２および第２の複数１６０のスイッチングデバイス１６２におけるスイッチングデバイス１６２を介して放電抵抗器１４０に結合されると、１つまたは複数のウルトラキャパシタは放電電流を放電抵抗器１４０に供給することができる。
【0016】
図示のように、第１の複数１５０のスイッチングデバイス１５２および第２の複数１６０のスイッチングデバイス１６２におけるスイッチングデバイス１５２、１６２の全部合わせた総数は、ウルトラキャパシタ１１２の総数よりも多くすることができる。例えば、図１で分かるように、ウルトラキャパシタアセンブリ１００におけるスイッチングデバイス１５２、１６２の全部合わせた総数は６であるが、ウルトラキャパシタ１１２の総数は５である。さらに、第１の複数１５０のスイッチングデバイス１５２におけるスイッチングデバイス１５２の総数は、第２の複数１６０のスイッチングデバイス１６２におけるスイッチングデバイス１６２の総数と同じにすることができる。いくつかの実施態様では、第１の複数１５０のスイッチングデバイス１５２および第２の複数１６０のスイッチングデバイス１６２における各スイッチングデバイスは、電界効果トランジスタを含むことができる。しかしながら、スイッチングデバイス１５２、１６２は、それぞれ、第１のバスバー１２０および第２のバスバー１３０を介して複数のウルトラキャパシタ１１２のうちの１つまたは複数を放電抵抗器１４０に選択的に結合させるように構成された任意の好適なタイプのスイッチングデバイスを含むことができることを認識されたい。
【0017】
図示のように、第１の複数１５０のスイッチングデバイス１５２および第２の複数１６０のスイッチングデバイス１６２は、第１の状態または構成（図１）、および第１の構成と異なる第２の状態または構成（図２および図３）に設定変更可能とすることができる。第１の複数１５０のスイッチングデバイス１５２が第１の構成にあるとき、複数のウルトラキャパシタ１１２は第１のバスバー１２０から切り離される。同様に、第２の複数１６０のスイッチングデバイス１６２が第１の構成にあるとき、複数のウルトラキャパシタ１１２は第２のバスバー１３０から切り離される。このようにして、第１の複数１５０のスイッチングデバイス１５２と第２の複数１６０のスイッチングデバイス１６２の両方が第１の構成にあるとき、複数のウルトラキャパシタ１１２を放電抵抗器１４０から切り離すことができる。
【0018】
逆に、第１の複数１５０のスイッチングデバイス１５２におけるスイッチングデバイス１５２が第２の構成にあり（図２および図３）、第２の複数１６０のスイッチングデバイス１６２におけるスイッチングデバイス１６２が第２の構成にあるとき、複数のウルトラキャパシタ１１２のうちの１つまたは複数は放電抵抗器１４０に結合することができる。より具体的には、第１の複数１５０のスイッチングデバイス１５２におけるスイッチングデバイス１５２および第２の複数１６０のスイッチングデバイス１６２におけるスイッチングデバイス１６２が、両方とも、第２の構成（図２および図３）にあるとき、１つまたは複数のウルトラキャパシタは、放電抵抗器１４０に直列構成で結合することができる。このようにして、１つまたは複数のウルトラキャパシタは、放電抵抗器１４０を介して平衡化する（例えば、選択的に放電する）ことができる。より具体的には、１つまたは複数のウルトラキャパシタは、電流を放電抵抗器１４０に供給することができる。
【0019】
図２および図３に示されるように、任意の適切な数のウルトラキャパシタが、第１の複数１５０のスイッチングデバイス１５２および第２の複数１６０のスイッチングデバイス１６２を介して放電抵抗器１４０に結合することができる。例えば、第１の複数１５０のスイッチングデバイス１５２および第２の複数１６０のスイッチングデバイス１６２は、複数のウルトラキャパシタ１１２のうちの１つのみが図２に示されるように放電抵抗器１４０に一度に結合されるように制御することができる。あるいは、図３に示すように、第１の複数１５０のスイッチングデバイス１５２および第２の複数１６０のスイッチングデバイス１６２は、多数のウルトラキャパシタが放電抵抗器１４０に同時に結合することができるように制御することができる。例えば、いくつかの実施態様では、第１の複数１５０のスイッチングデバイス１５２および第２の複数１６０のスイッチングデバイス１６２は、複数のウルトラキャパシタ１１２の各々が、放電抵抗器１４０に同時に結合することができるように制御することができる。そのような実施態様では、複数のウルトラキャパシタ１１２の各々は、複数のウルトラキャパシタ１１２の各々に対して別個の放電抵抗器を必要とすることなしに、同時に平衡化する（例えば、放電する）ことができる。
【0020】
図４は、本開示の例示の実施形態による方法３００の流れ図を示す。方法３００は、例えば、図に示されたウルトラキャパシタアセンブリを使用して実施することができる。図４は、例証および議論のために特定の順序で実行されるステップを示している。当業者は、本明細書で提供される開示を使用して、本明細書で開示される方法のうちのいずれかの様々なステップが、本開示の範囲から逸脱することなく様々な方法で省略され、再配置され、同時に実行され、拡張され、修正され、および／または適応され得ることを理解されよう。
【0021】
（３０２）において、方法３００は、第１のバスバーを介して１つまたは複数のウルトラキャパシタを放電抵抗器に結合させるために第１のスイッチングデバイスの動作を制御するステップを含むことができる。例えば、第１のスイッチングデバイスの動作を制御するステップは、第１のバスバーを介してウルトラキャパシタを放電抵抗器に結合させることに関連する１つまたは複数の制御信号を提供するステップを含むことができる。
【0022】
（３０４）において、方法３００は、第１のバスバーから離隔して配置された第２のバスバーを介して１つまたは複数のウルトラキャパシタを放電抵抗器に結合させるために第２のスイッチングデバイスの動作を制御するステップを含むことができる。例えば、第２のスイッチングデバイスの動作を制御するステップは、第２のバスバーを介してウルトラキャパシタを放電抵抗器に結合させることに関連する１つまたは複数の制御信号を提供するステップを含むことができる。いくつかの実施態様では、第２のバスバーを介して放電抵抗器に結合されるウルトラキャパシタは、（３０２）において第１のバスバーを介して放電抵抗器に結合されるウルトラキャパシタと同じにすることができる。代替の実施態様では、第２のバスバーを介して放電抵抗器に結合されるウルトラキャパシタは、第１のバスバーを介して放電抵抗器に結合されるウルトラキャパシタと異なっていてもよい。そのような実施態様では、２つの異なるウルトラキャパシタ（例えば、第１のウルトラキャパシタ、第２のウルトラキャパシタ）は、互いに直列構成で結合することができる。このようにして、両方のウルトラキャパシタは、放電抵抗器に結合することができる。
【0023】
（３０６）において、方法３００は、１つまたは複数のウルトラキャパシタが第１のバスバーおよび第２のバスバーを介して放電抵抗器に結合されるとき、１つまたは複数のウルトラキャパシタから放電抵抗器に電流を供給するステップを含むことができる。いくつかの実施態様では、ウルトラキャパシタは、互いに直列構成で結合することができる。そのような実施態様では、多数のウルトラキャパシタが、放電抵抗器に一度に結合することができる。このようにして、第１のバスバーおよび第２のバスバーを介して放電抵抗器に結合される各ウルトラキャパシタは、電流を放電抵抗器に供給することができる。そのため、多数のウルトラキャパシタは、ウルトラキャパシタの各々に対して別個の放電抵抗器を必要とすることなしに、一度に平衡化する（例えば、放電する）ことができる。
【0024】
次に、図５を参照すると、本開示の例示の実施形態によるウルトラキャパシタアセンブリ４００の構成要素の空間的配置が提供される。図示のように、ウルトラキャパシタアセンブリ４００は、図１を参照して上述で論じられた複数のウルトラキャパシタ１１０を含むことができる。加えて、ウルトラキャパシタアセンブリ４００は、第１のバスバー１２０および第２のバスバー１３０を含むことができる。図示のように、第２のバスバー１３０は、ウルトラキャパシタアセンブリ４００の軸方向Ａに沿って第１のバスバー１２０から離隔して配置することができる。より具体的には、第２のバスバー１３０は、複数のウルトラキャパシタ１１０が、軸方向Ａに沿って第１のバスバー１２０と第２のバスバー１３０との間に位置づけられるように、軸方向Ａに沿って第１のバスバー１２０から離隔して配置することができる。いくつかの実施態様では、複数のウルトラキャパシタ１１０は、ウルトラキャパシタアセンブリ４００のラジアル方向Ｒに沿って互いに離隔して配置することができる。
【0025】
ウルトラキャパシタアセンブリ４００は、図１を参照して上述で論じられた放電抵抗器１４０を含むことができる。図示のように、放電抵抗器１４０は、第１のバスバー１２０と第２のバスバー１３０との間に結合することができる。このように、放電抵抗器１４０は、複数のウルトラキャパシタ１１０のように、軸方向Ａに沿って第１のバスバー１２０と第２のバスバー１３０との間に位置づけることができる。
【0026】
ウルトラキャパシタアセンブリ４００は、図１～図３を参照して上述で論じられた第１の複数１５０のスイッチングデバイス１５２および第２の複数１６０のスイッチングデバイス１６２を含むことができる。図示のように、第１の複数１５０における各スイッチングデバイス１５２は、第１のバスバー１２０と、複数のウルトラキャパシタ１１０のうちの対応するウルトラキャパシタとの間に結合することができる。このようにして、第１の複数１５０における各スイッチングデバイス１５２は、軸方向Ａに沿って第１のバスバー１２０と複数のウルトラキャパシタ１１０との間に位置づけることができる。さらに、第２の複数１６０における各スイッチングデバイス１６２は、第２のバスバー１３０と、複数のウルトラキャパシタ１１０のうちの対応するウルトラキャパシタとの間に結合することができる。このようにして、第２の複数１６０における各スイッチングデバイス１６２は、軸方向Ａに沿って第２のバスバー１３０と複数のウルトラキャパシタ１１０との間に位置づけることができる。
【0027】
様々な異なる個々のウルトラキャパシタのいずれも、通常、本開示の例示の態様によるモジュールで用いられ得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、ウルトラキャパシタは、電極アセンブリと、ハウジング内に含まれ任意選択で気密封止された電解質とを含む。電極アセンブリは、例えば、第１の集電子（current collector）に電気的に結合された第１の炭素質コーティング（例えば、活性炭粒子）を含む第１の電極と、第２の集電子に電気的に結合された第２の炭素質コーティング（例えば、活性炭粒子）を含む第２の電極とを含むことができる。所望の場合には、特にウルトラキャパシタが多数のエネルギー貯蔵セルを含む場合には、追加の集電子がさらに用いられてもよいことが理解されるべきである。集電子は、同じまたは異なる材料から形成されてもよい。それにも関わらず、各集電子は、典型的には、導電性金属、例えばアルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、銀、パラジウムなど、ならびにこれらの合金などを含む基材から形成される。アルミニウムおよびアルミニウム合金は、本開示で使用するのに特に好適である。基材は、箔、シート、プレート、メッシュなどの形態であってもよい。基材は、さらに、比較的小さい厚さ、例えば約２００マイクロメートル以下、いくつかの実施形態では約１から約１００マイクロメートル、いくつかの実施形態では約５から約８０マイクロメートル、いくつかの実施形態では約１０から約５０マイクロメートルを有することができる。決して必要というわけではないが、基材の表面は、洗浄、エッチング、ブラスト処理などによって任意選択で粗化されてもよい。
【0028】
いくつかの実施形態では、第１の集電子および第２の集電子のうちの少なくとも１つ、好ましくは両方は、基材から外向きに突き出る複数のファイバ様ウィスカ（fiber-like whisker）をさらに含むことができる。理論によって限定されるものではないが、これらのウィスカは、集電子の表面積を効果的に増加させ、さらに、対応する電極への集電子の接着を改善することができると考えられる。これは、第１の電極および／または第２の電極において比較的少ない結合剤含有量の使用を可能にすることができ、それは、電荷移動を改善し、界面抵抗を低減し、その結果として、非常に低いＥＳＲ値をもたらすことができる。ウィスカは、典型的には、炭素、および／または炭素と導電性金属の反応生成物を含む材料から形成される。１つの実施形態では、例えば、材料は、アルミニウムカーバイド（Ａｌ４Ｃ３）などの導電性金属の炭化物を含むことができる。一般に、複数のウィスカが、基材から外向きに突き出る。所望の場合には、ウィスカは、任意選択で、基材内に埋め込まれているシード部分から突き出ることができる。ウィスカと同様に、シード部分は、炭素、および／または炭素と導電性金属の反応生成物、例えば、導電性金属の炭化物（例えば、アルミニウムカーバイド）などを含む材料から形成することもできる。
【0029】
そのようなウィスカが基材に形成される方法は、所望に応じて変わってもよい。１つの実施形態では、例えば、基材の導電性金属を炭化水素化合物と反応させる。そのような炭化水素化合物の例は、例えば、メタン、エタン、プロパン、ｎ－ブタン、イソブタン、ペンタンなどのようなパラフィン系炭化水素化合物；エチレン、プロピレン、ブテン、ブタジエンなどのようなオレフィン系炭化水素化合物；アセチレンなどのアセチレン系炭化水素化合物；ならびに前述のいずれかの誘導体または組合せを含むことができる。一般に、炭化水素化合物は、反応の間ガス形態であることが望ましい。したがって、加熱されたときにガス形態であるメタン、エタン、およびプロパンなどの炭化水素化合物を使用することが望ましいことがある。必ずしも必要ではないが、炭化水素化合物は、典型的には、１００重量部の基材を基準にして、約０．１重量部から約５０重量部、いくつかの実施形態では、約０．５の重量部から約３０重量部の範囲で使用される。炭化水素および導電性金属による反応を開始するために、基材は、一般に、約３００℃以上、いくつかの実施形態では、４００℃以上、いくつかの実施形態では、約５００℃から約６５０℃の温度の雰囲気中で加熱される。加熱時間は、選択された正確な温度に依存するが、典型的には、約１時間から約１００時間の範囲である。雰囲気は、典型的には、基材の表面への誘電体膜の形成を最小限にするために、比較的少量の酸素を含む。例えば、雰囲気の酸素含有量は、約１体積％以下とすることができる。
【0030】
第１および第２の炭素質コーティングは、さらに、第１および第２の集電子にそれぞれ電気的に結合される。それらは同じまたは異なるタイプの材料から形成されてもよく、そして１つまたは多数の層を含んでもよいが、炭素質コーティングの各々は、通常、活性化粒子を含む少なくとも１つの層を含む。ある実施形態では、例えば、活性炭層は、集電子上に直接位置決めされてもよく、任意選択で、炭素質コーティングのただ１つの層であってもよい。好適な活性炭粒子の例は、例えば、ヤシ殻ベースの活性炭、石油コークスベースの活性炭、ピッチベースの活性炭、ポリ塩化ビニリデンベースの活性炭、フェノール樹脂ベースの活性炭、ポリアクリロニトリルベースの活性炭、および石炭、木炭、または他の天然有機源などの天然源からの活性炭を含むことができる。
【0031】
ある実施形態では、活性炭粒子のある態様、例えば、粒度分布、表面積、および細孔（pore）サイズ分布を選択的に制御して、１回または複数回の充放電サイクルに供された後、あるタイプの電解質のイオン移動度を改善するのを助けることが望ましいことがある。例えば、粒子の少なくとも５０体積％（Ｄ５０サイズ）は、約０．０１から約３０マイクロメートル、いくつかの実施形態では約０．１から約２０マイクロメートル、いくつかの実施形態では約０．５から約１０マイクロメートルの範囲のサイズを有することができる。粒子の少なくとも９０体積％（Ｄ９０サイズ）は同様に、約２から約４０マイクロメートル、いくつかの実施形態では約５から約３０マイクロメートル、いくつかの実施形態では約６から約１５マイクロメートルの範囲のサイズを有することができる。ＢＥＴ表面は、約９００ｍ２／ｇから約３０００ｍ２／ｇ、いくつかの実施形態では約１０００ｍ２／ｇから約２５００ｍ２／ｇ、いくつかの実施形態では約１１００ｍ２／ｇから約１８００ｍ２／ｇにわたることもできる。
【0032】
特定のサイズおよび表面積を有することに加え、活性炭粒子は、特定のサイズ分布を有する細孔をさらに含むことができる。例えば、サイズが約２ナノメートル未満の細孔（すなわち、「ミクロ細孔（micropore）」）の量は、全細孔体積の約５０体積％以下、いくつかの実施形態では約３０体積％以下、いくつかの実施形態では０．１体積％から１５体積％の細孔体積と規定することができる。サイズが約２ナノメートルと約５０ナノメートルとの間の細孔（すなわち、「メソ細孔（mesopore）」）の量は同様に、約２０体積％から約８０体積％、いくつかの実施形態では約２５体積％から約７５体積％、いくつかの実施形態では、約３５体積％から約６５体積％とすることができる。最後に、サイズが約５０ナノメートルよりも大きい細孔（すなわち、「マクロ細孔（macropore）」）の量は、約１体積％から約５０体積％、いくつかの実施形態では約５体積％から約４０体積％、いくつかの実施形態では約１０体積％から約３５体積％とすることができる。炭素粒子の全細孔体積は、約０．２ｃｍ３／ｇから約１．５ｃｍ３／ｇ、いくつかの実施形態では約０．４ｃｍ３／ｇから約１．０ｃｍ３／ｇの範囲とすることができ、メジアン細孔幅は、約８ナノメートル以下、いくつかの実施形態では約１から約５ナノメートル、いくつかの実施形態では約２から約４ナノメートルとすることができる。細孔サイズおよび全細孔体積は、窒素吸着を使用して測定され、Ｂａｒｒｅｔｔ－Ｊｏｙｎｅｒ－Ｈａｌｅｎｄａ（「ＢＪＨ」）技法によって分析されてもよい。
【0033】
所望の場合には、結合剤（binder）は、第１および／または第２の炭素質コーティング中に、炭素１００部当たり約６０部以下、いくつかの実施形態では４０部以下、いくつかの実施形態では約１から約２５部の量で存在することができる。結合剤は、例えば、炭素質コーティングの全重量の約１５重量％以下、いくつかの実施形態では約１０重量％以下、いくつかの実施形態では約０．５重量％から約５重量％を構成することができる。様々な好適な結合剤のいずれかが、電極に使用され得る。例えば、水不溶性有機結合剤、例えば、スチレン－ブタジエンコポリマー、ポリ酢酸ビニルホモポリマー、酢酸ビニル－エチレンコポリマー、酢酸ビニル－アクリルコポリマー、エチレン－塩化ビニルコポリマー、エチレン－塩化ビニル－酢酸ビニルターポリマー、アクリルポリ塩化ビニルポリマー、アクリルポリマー、ニトリルポリマー、ポリテトラフルオロエチレンまたはポリフッ化ビニリデンなどのフルオロポリマー、ポリオレフィンなど、ならびにこれらの混合物などが、ある実施形態で用いられ得る。水溶性有機結合剤、例えば多糖およびその誘導体なども用いられ得る。１つの特定の実施形態では、多糖は、非イオン性セルロースエーテル、例えば、アルキルセルロースエーテル（例えば、メチルセルロースおよびエチルセルロース）；ヒドロキシアルキルセルロースエーテル（例えば、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルヒドロキシブチルセルロース、ヒドロキシエチルヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルヒドロキシブチルセルロース、ヒドロキシエチルヒドロキシプロピルヒドロキシブチルセルロースなど）；アルキルヒドロキシアルキルセルロースエーテル（例えば、メチルヒドロキシエチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、エチルヒドロキシプロピルセルロース、メチルエチルヒドロキシエチルセルロース、およびメチルエチルヒドロキシプロピルセルロース）；カルボキシアルキルセルロースエーテル（例えば、カルボキシメチルセルロース）；および同様のもの、ならびにナトリウムカルボキシメチルセルロースなどの前述のいずれかのプロトン化塩などとすることができる。
【0034】
他の材料が、さらに、第１および／または第２の炭素質コーティングの活性炭層内で、および／または第１および／または第２の炭素質コーティングの他の層内で用いられ得る。例えば、ある実施形態では、導電性促進剤を用いて、導電率をさらに増加させることができる。例示的な導電性促進剤は、例えば、カーボンブラック、黒鉛（天然または人工）、黒鉛、カーボンナノチューブ、ナノワイヤまたはナノチューブ、金属ファイバ、グラフェンなど、ならびにこれらの混合物を含むことができる。カーボンブラックが特に好適である。導電性促進剤は、用いられる場合、典型的には、炭素質コーティング中の活性炭粒子１００部当たり約６０部以下、いくつかの実施形態では４０部以下、いくつかの実施形態では約１から約２５部を構成する。導電性促進剤は、例えば、炭素質コーティングの全重量の約１５重量％以下、いくつかの実施形態では約１０重量％以下、いくつかの実施形態では約０．５重量％から約５重量％を構成することができる。活性炭粒子は同様に、典型的には、炭素質コーティングの８５重量％以上、いくつかの実施形態では約９０重量％以上、いくつかの実施形態では約９５重量％から約９９．５重量％を構成する。
【0035】
炭素質コーティングを集電子に塗布する特定の手法は、印刷（例えば、輪転グラビア（rotogravure））、噴霧、スロット－ダイコーティング、ドロップコーティング、浸漬コーティングなど、様々であってもよい。塗布する手法とは無関係に、得られる電極は、典型的には、コーティングから水分を除去するために、約１００℃以上、いくつかの実施形態では約２００℃以上、いくつかの実施形態では約３００℃から約５００℃の温度などで乾燥される。電極はまた、ウルトラキャパシタの体積効率を最適化するために、圧縮（例えば、カレンダ仕上げ）されてもよい。いずれかの任意選択の圧縮の後、各炭素質コーティングの厚さは、通常、ウルトラキャパシタの所望の電気性能および動作範囲に基づいて変化してもよい。しかしながら、典型的には、コーティングの厚さは、約２０から約２００マイクロメートル、３０から約１５０マイクロメートル、いくつかの実施形態では約４０から約１００マイクロメートルである。コーティングは、集電子の片面または両面に存在してもよい。それにも関わらず、電極全体（任意選択の圧縮の後の集電子および炭素質コーティングを含む）の厚さは、典型的には、約２０から約３５０マイクロメートル、いくつかの実施形態では約３０から約３００マイクロメートル、いくつかの実施形態では約５０から約２５０マイクロメートルの範囲内にある。
【0036】
電極アセンブリは、さらに、典型的には、第１の電極と第２の電極との間に位置決めされたセパレータを含む。所望の場合には、他のセパレータが、さらに、電極アセンブリで用いられてもよい。例えば、１つまたは複数のセパレータが、第１の電極、第２の電極、または両方の上に位置決めされてもよい。セパレータは、１つの電極を別の電極から電気的に絶縁して、電気的短絡を防止するのを助けることが可能であるが、依然として２つの電極間のイオン輸送がなされる。ある実施形態では、例えば、セパレータは、セルロース繊維材料（例えば、エアレイドペーパーウェブ、湿式ペーパーウェブなど）、不織繊維材料（例えば、ポリオレフィン不織ウェブ）、織布、フィルム（例えば、ポリオレフィンフィルム）などを含むものが用いられてもよい。セルロース繊維材料は、天然繊維、合成繊維などを含むものなどが、ウルトラキャパシタで使用するのに特に好適である。セパレータで使用するのに好適なセルロース繊維の特定の例は、例えば、広葉樹パルプ繊維、針葉樹パルプ繊維、レーヨン繊維、再生セルロース繊維などを含むことができる。用いられる特定の材料とは無関係に、セパレータは、典型的には、約５から約１５０マイクロメートル、いくつかの実施形態では約１０から約１００マイクロメートル、いくつかの実施形態では約２０から約８０マイクロメートルの厚さを有する。
【0037】
電極アセンブリの構成要素が一緒に組み合わされる方法は、様々であってもよい。例えば、電極およびセパレータを最初に折り畳み、巻き上げ、積み重ね、または他の手法で一緒に接触させて、電極アセンブリを形成してもよい。１つの特定の実施形態では、電極、セパレータ、および任意選択の電解質は、「ジェリーロール（jelly-roll）」構成を有する電極アセンブリに巻き上げられてもよい。
【0038】
ウルトラキャパシタを形成するために、電解質は、電極アセンブリを形成するのに電極およびセパレータが一緒に組み合わされる前に、組み合わされる間に、および／または組み合わされた後に、第１の電極および第２の電極にイオン接触して配置される。電解質は、通常、本質的に非水性であり、したがって少なくとも１つの非水溶媒を含む。ウルトラキャパシタの動作温度範囲を拡げるのを助けるために、典型的には、非水溶媒が比較的高い沸騰温度、例えば約１５０℃以上、いくつかの実施形態では約２００℃以上、いくつかの実施形態では約２２０℃から約３００℃などを有することが望ましい。特に好適な高沸点溶媒は、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネートなどのような環状カーボネート溶媒を含むことができる。当然、他の非水溶媒も、単独でまたは環状カーボネート溶媒と組み合わせて用いられてもよい。そのような溶媒の例は、例えば、開鎖カーボネート（例えば、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなど）、脂肪族モノカルボキシレート（例えば、酢酸メチル、プロピオン酸メチルなど）、ラクトン溶媒（例えば、ブチロラクトン バレロラクトンなど）、ニトリル（例えば、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、３－メトキシプロピオニトリルなど）、アミド（例えば、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ－ジエチルアセトアミド、Ｎ－メチルピロリジノン）、アルカン（例えば、ニトロメタン、ニトロエタンなど）、硫黄化合物（例えば、スルホラン、ジメチルスルホキシドなど）；および同様のものを含むことができる。
【0039】
電解質は、非水溶媒に溶解された少なくとも１つのイオン性液体をさらに含んでもよい。イオン性液体の濃度は変えることができるが、典型的には、イオン性液体は比較的高い濃度で存在することが望ましい。例えば、イオン性液体は、電解質リットル当たり約０．８モル（Ｍ）以上、いくつかの実施形態では約１．０Ｍ以上、いくつかの実施形態では約１．２Ｍ以上、いくつかの実施形態では約１．３から約１．８Ｍの量で存在してもよい。
【0040】
イオン性液体は、通常、比較的低い融解温度、例えば、約４００℃以下、いくつかの実施形態では約３５０℃以下、いくつかの実施形態では約１℃から約１００℃、いくつかの実施形態では約５℃から約５０℃などを有する塩である。塩は、カチオン種および対イオンを含む。カチオン種は、「カチオン中心」として少なくとも１つのヘテロ原子（例えば、窒素またはリン）を有する化合物を含む。そのようなヘテロ原子化合物の例は、例えば、非置換または置換有機第四級アンモニウム化合物、例えば、アンモニウム（例えば、トリメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウムなど）、ピリジニウム、ピリダジニウム、ピラミジニウム、ピラジニウム、イミダゾリウム、ピラゾリウム、オキサゾリウム、トリアゾリウム、チアゾリウム、キノリニウム、ピペリジニウム、ピロリジニウム、２つ以上の環がスピロ原子（例えば、炭素、ヘテロ原子など）によって一緒に接続されている第四級アンモニウムスピロ化合物、第四級アンモニウム縮合環構造（例えば、キノリニウム、イソキノリニウムなど）、および同様のものなどを含む。１つの特定の実施形態では、例えば、カチオン種はＮ－スピロ二環式化合物、例えば環式環を有する対称または非対称Ｎ－スピロ二環式化合物であってもよい。そのような化合物の一例は、以下の構造の
【0041】
【化1】
【0042】
同様に、カチオン種に好適な対イオンは、ハロゲン（例えば、塩化物、臭化物、ヨウ化物など）；スルフェートまたはスルホネート（例えば、硫酸メチル、硫酸エチル、硫酸ブチル、硫酸ヘキシル、硫酸オクチル、硫酸水素、スルホン酸メタン、スルホン酸ドデシルベンゼン、ドデシルスルフェート、スルホン酸トリフルオロメタン、ヘプタデカフルオロオクタンスルホネート、ドデシルエトキシ硫酸ナトリウムなど）；スルホスクシネート；アミド（例えば、ジシアナミド）；イミド（例えば、ビス（ペンタフルオロエチル－スルホニル）イミド、ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、ビス（トリフルオロメチル）イミドなど）；ボレート（例えば、テトラフルオロボレート、テトラシアノボレート、ビス［オキサラト］ボレート、ビス［サリチラト］ボレートなど）；ホスフェートまたはホスフィネート（例えば、ヘキサフルオロホスフェート、ジエチルホスフェート、ビス（ペンタフルオロエチル）ホスフィネート、トリス（ペンタフルオロエチル）－トリフルオロホスフェート、トリス（ノナフルオロブチル）トリフルオロホスフェートなど）；アンチモネート（例えば、ヘキサフルオロアンチモネート）；アルミネート（例えば、テトラクロロアルミネート）；脂肪酸カルボキシレート（例えば、オレエート、イソステアレート、ペンタデカフルオロオクタノエートなど）；シアネート；アセテート；および同様のもの、ならびに前述のいずれかの組合せを含むことができる。
【0043】
好適なイオン性液体のいくつかの例は、例えば、テトラフルオロホウ酸スピロ－（１，１’）－ビピロリジニウム、テトラフルオロホウ酸トリエチルメチルアンモニウム、テトラフルオロホウ酸テトラエチルアンモニウム、ヨウ化スピロ－（１，１’）－ビピロリジニウム、ヨウ化トリエチルメチルアンモニウム、ヨウ化テトラエチルアンモニウム、テトラフルオロホウ酸メチルトリエチルアンモニウム、テトラフルオロホウ酸テトラブチルアンモニウム、ヘキサフルオロリン酸テトラエチルアンモニウムなどを含むことができる。
【0044】
上記のように、ウルトラキャパシタは、電極アセンブリおよび電解質が保持され任意選択で気密封止されるハウジングをさらに含む。ハウジングの性質は、所望に応じて変化してもよい。１つの実施形態では、例えば、ハウジングは、タンタル、ニオブ、アルミニウム、ニッケル、ハフニウム、チタン、銅、銀、鋼（例えば、ステンレス）、それらの合金、それらの複合体（例えば、導電性酸化物でコーティングされた金属）、および同様のものから形成されたものなどの金属容器（「カン」）を含むことができる。アルミニウムは、本開示で使用するのに特に好適である。金属容器は、円筒状、Ｄ字形などの様々な異なる形状のいずれかを有してもよい。円筒形状の容器が特に好適である。
【0045】
別の実施形態では、例えば、ハウジングは、ウルトラキャパシタの構成要素を密閉する可撓性パッケージの形態とすることができる。パッケージは、一般に、２つの端部の間を延び、端部ならびに重なり合う両側部分が互いに固定的および密閉的に当接される（例えば、熱溶接によって）縁部を有する基材を含む。このようにして、電解質をパッケージ内に保持することができる。基材は、典型的には、約２０マイクロメートルから約１０００マイクロメートル、いくつかの実施形態では、約５０マイクロメートルから約８００マイクロメートル、いくつかの実施形態では、約１００マイクロメートルから約６００マイクロメートルの範囲内の厚さを有する。
【0046】
基材は、望ましいレベルのバリア特性を達成するために望まれる任意の数の層、例えば、１つ以上、いくつかの実施形態では２つ以上、いくつかの実施形態では、２つから４つの層を含むことができる。典型的には、基材は、アルミニウム、ニッケル、タンタル、チタン、ステンレス鋼などのような金属を含むことができるバリア層を含む。そのようなバリア層は、一般に、電解質の漏洩を阻止できるように電解質に対して不透過性であり、さらに、一般に、水および他の汚染物質に対して不透過性である。所望の場合には、基材は、パッケージの保護層として機能する外層をさらに含むことができる。このようにして、バリア層は、外層と電極アセンブリとの間に位置づけられる。外層は、例えば、ポリオレフィン（例えば、エチレンコポリマー、プロピレンコポリマー、プロピレンホモポリマーなど）、ポリエステルなどから形成されたものなどのポリマーフィルムから形成することができる。特に好適なポリエステルフィルムは、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどを含むことができる。
【0047】
所望の場合には、基材は、電極アセンブリとバリア層との間に位置づけられる内層をさらに含むことができる。ある実施形態では、内層は、ヒートシール可能なポリマーを含むことができる。好適なヒートシール可能なポリマーは、例えば、ビニルクロライドポリマー、ビニルクロリジンポリマー（ｖｉｎｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｉｎｅ ｐｏｌｙｍｅｒ）、アイオノマーなど、ならびにそれらの組合せを含むことができる。アイオノマーは、特に、好適である。１つの実施形態では、例えば、アイオノマーは、α－オレフィンおよび（メタ）アクリル酸反復単位を含むコポリマーとすることができる。具体的なα－オレフィンは、エチレン、プロピレン、１ーブテン；３－メチル－１－ブテン；３，３－ジメチル－１－ブテン；１－ペンテン；１つまたは複数のメチル、エチル、またはプロピル置換基をもつ１－ペンテン；１つまたは複数のメチル、エチル、またはプロピル置換基をもつ１－ヘキセン；１つまたは複数のメチル、エチル、またはプロピル置換基をもつ１－ヘプテン；１つまたは複数のメチル、エチル、またはプロピル置換基をもつ１－オクテン；１つまたは複数のメチル、エチル、またはプロピル置換基をもつ１－ノネン；エチル、メチル、またはジメチル置換１－デセン；１－ドデセン；およびスチレンを含むことができる。エチレンは、特に、好適である。上述のように、コポリマーは、（メタ）アクリル酸反復単位とすることもできる。本明細書で使用される「（メタ）アクリル」という用語は、アクリルモノマーおよびメタクリルモノマー、ならびにその塩またはエステル、例えば、アクリレートモノマーおよびメタクリレートモノマーなどを含む。そのような（メタ）アクリルモノマーの例はメチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ－プロピルアクリレート、ｉ－プロピルアクリレート、ｎ－ブチルアクリレート、ｓ－ブチルアクリレート、ｉーブチルアクリレート、ｔ－ブチルアクリレート、ｎ－アミルアクリレート、ｉ－アミルアクリレート、イソボルニルアクリレート、ｎ－ヘキシルアクリレート、２－エチルブチルアクリレート、２－エチルヘキシルアクリレート、ｎ－オクチルアクリレート、ｎ－デシルアクリレート、メチルシクロヘキシルアクリレート、シクロペンチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、２－ヒドロキシエチルメタクリレート、ｎ－プロピルメタクリレート、ｎ－ブチルメタクリレート、ｉ－プロピルメタクリレート、ｉ－ブチルメタクリレート、ｎ－アミルメタクリレート、ｎ－ヘキシルメタクリレート、アミルメタクリレート、ｓ－ブチルメタクリレート、ｔ－ブチルメタクリレート、２ーエチルブチルメタクリレート、メチルシクロヘキシルメタクリレート、シンナミルメタクリレート、クロチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、シクロペンチルメタクリレート、２ーエトキシエチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレートなど、ならびにそれらの組合せを含むことができる。典型的には、α－オレフィン／（メタ）アクリル酸コポリマーは、金属イオンで少なくとも部分的に中和されてアイオノマーを形成する。好適な金属イオンは、例えば、アルカリ金属（例えば、リチウム、ナトリウム、カリウムなど）、アルカリ土類金属（例えば、カルシウム、マグネシウムなど）、遷移金属（例えば、マンガン、亜鉛など）など、ならびにそれらの組合せを含むことができる。金属イオンは、金属蟻酸塩、酢酸塩、硝酸塩、炭酸塩、炭酸水素塩、酸化物、水酸化物、アルコキシドなどのようなイオン化合物によって提供することができる。
【0048】
モジュール内で、ウルトラキャパシタが接続される方法は様々であってもよい。例えば、ウルトラキャパシタは、ウルトラキャパシタのそれぞれの端子に取り付けるかまたは接続する相互接続を使用して接続されてもよい。相互接続は、導電性金属などの導電材料で製作されてもよい。１つの実施形態では、相互接続は、比較的平坦であってもよく、または表面積が増加するものであってもよい。後者に関して、相互接続は、突起／突出を有してもよく、または、さらに、ワイヤ、編組、コイルなどから形成されてもよい。これに関して、相互接続の特定の寸法および構成は必ずしも限定されない。その形態に関係なく、銅、スズ、ニッケル、アルミニウムなどならびに合金および／またはコーティングされた金属などの様々な異なる導電材料のいずれかが用いられてもよい。所望の場合には、導電材料は、任意選択で、シース材料を用いて絶縁されてもよい。
【0049】
ウルトラキャパシタは、所望の特定の性質に応じて、直列にまたは並列に一緒に電気的に接続され得る。例えば、１つの特定の実施形態では、ウルトラキャパシタは、あるウルトラキャパシタの特定の極性（例えば、正）の端子が別のウルトラキャパシタの反対の極性（例えば、負）の端子に接続されるように直列に電気的に接続され得る。例えば、正端子は第１のウルトラキャパシタの頂部から延びることができ、負端子は第２のウルトラキャパシタの底部から延びることができる。
【0050】
それらを含むウルトラキャパシタおよびモジュールは、大量の電荷を貯蔵するために用いられ得る。その結果、本開示のモジュールおよびウルトラキャパシタは、様々な用途において用いられ得る。例えば、それらは、限定はしないが、風力タービン、ソーラータービン、ソーラーパネル、および燃料電池を含む様々なエネルギー用途で使用され得る。加えて、それらは、限定はしないが、車両（例えば、バッテリ推進電気車両、バス、エンジン始動、パワーおよびブレーキ回復システムを含むハイブリッド電気車両など）、列車および電車（例えば、リニアモーターカー、線路切換、スタータシステムなど）、および航空宇宙（例えば、ドア用アクチュエータ、脱出用シュートなど）を含む様々な輸送用途でも使用され得る。それらは、オートメーション（例えば、ロボティクスなど）、車両（例えば、フォークリフト、クレーン、電気カートなど）を含む様々な産業用途も有する。それらは、家庭用電化製品（例えば、ポータブルメディアプレイヤ、ハンドヘルドデバイス、ＧＰＳ、デジタルカメラなど）、コンピュータ（例えば、ラップトップコンピュータ、ＰＤＡなど）、および通信システムにおける様々な用途も有する。モジュールおよびウルトラキャパシタは、様々な軍用用途（例えば、戦車および潜水艦のためのモータ始動、フェーズドアレイレーダアンテナ、レーザ電源、無線通信、アビオニクス表示および計装、ＧＰＳガイダンスなど）、および医療用途（例えば、除細動器など）を有することもできる。
【0051】
本発明のこれらおよび他の変更および変形が、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、当業者によって実践されてもよい。加えて、様々な実施形態の態様は、全体的または部分的の両方で交換されてもよいことが理解されるべきである。さらに、当業者は、前述の説明が、単なる例であり、当該の添付の特許請求の範囲にさらに記載されている本発明を限定するように意図されていないことを認識するであろう。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【国際調査報告】