マグネシウムキャパシタ蓄電素子及びその製造方法
【課題】本発明は、リチウムイオンを取り替えて高容量、高エネルギ密度のエネルギ貯藏装置を提供することができる、マグネシウムキャパシタ蓄電素子を提供する。
【解決手段】本発明のマグネシウムキャパシタ蓄電素子は、炭素系材料を活物質として含む正極と、マグネシウム及びその合金を活物質として含む負極と、固体電解質とを含む。
【解決手段】本発明のマグネシウムキャパシタ蓄電素子は、炭素系材料を活物質として含む正極と、マグネシウム及びその合金を活物質として含む負極と、固体電解質とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネシウムキャパシタ蓄電素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁電機器用、電力貯蔵用、移動体用の電源などを主な用途にして開発・実用化されているリチウム二次電池は、高エネルギ密度の特徴を有する主要製品である。
【０００３】
また、電気化学キャパシタは、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、燃料電池自動車、重装備及びポータブル電子デバイスなどに適用可能な新再生エネルギ分野の高品質エネルギ源として脚光を浴びている。
【０００４】
小型化／高容量化のトレンドを満足できるスーパーキャパシタ（Ｓｕｐｅｒ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）の開発のために、最近リチウムイオンキャパシタ(Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｉｏｎ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ：ＬＩＣ)が提案されている。しかし、リチウム二次電池に比べて非常に低い容量水準で、これを克服できる材料の開発が依然として求められている。
【０００５】
リチウムイオンキャパシタは、一般に、負極にはリチウムイオンをイントカルレイトできる炭素材料が使われているが、元々リチウム金属またはその合金を用いる方がエネルギ密度上有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２６５６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、リチウム及びリチウム金属を負極として採用する場合、充放電の繰返しとともに電解液の発火問題がある。すなわち、リチウムは、水分との反応性などによって使用上限界がある。リチウム合金などを負極として採用する場合にも、充放電の繰返しによって一般的な液相電解液のリチウムイオンが負極上にスタイラス模様のリチウム金属デンドライト化になりやすく、これがセパレータにダメージを与えて電池の短絡を引き起こすという問題がある。
【０００８】
また、リチウムイオンキャパシタの場合、キャパシタ蓄電素子としてのエネルギ密度の向上を目的に、リチウムイオンのプレドーピング工程が求められる。しかし、このようなプレドーピング工程を経っても、高容量のリチウムイオンキャパシタを提供するためには、より一層高いレベルのリチウムイオンキャパシタが求められる。
【０００９】
本発明は、従来リチウムイオンを活物質として含む二次電池及びキャパシタのような多様なエネルギ貯藏装置で発生されるさまざまな問題点に鑑みて成されたものであって、その目的は、リチウムイオンを取り替えて高容量、高エネルギ密度のエネルギ貯藏装置を提供することができる、マグネシウムキャパシタ蓄電素子を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、高容量、高エネルギ密度のマグネシウムキャパシタ蓄電素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を解決するために、本発明の好適な実施形態によるマグネシウムキャパシタ蓄電素子は、炭素系材料を活物質として含む正極と、マグネシウム及びその合金を活物質として含む負極と、固体電解質とを含む。
【００１２】
前記炭素系材料は、比表面積が８００〜３０００ｍ２／ｇの活性炭が望ましく、活性炭の製造方法は、特別に限定されない。
【００１３】
前記固体電解質は、固体分離膜としても作用する。
【００１４】
前記固体電解質は、マグネシウム塩化物を電解質塩として含む。
【００１５】
前記マグネシウム塩化物は、Ｍｇ(ＣｌＯ４)２及びＭｇＢｒ２から成る群より選択される少なくとも一つである。
【００１６】
前記固体分離膜は、有機高分子分離膜、無機高分子分離膜及び有機高分子／無機物複合分離膜から成る群より選択される少なくとも一つである。
【００１７】
前記有機高分子分離膜は、ポリプロピレン系高分子、ポリスルホン系(Ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ)高分子、ポリイミド系高分子、ポリアミド系高分子、ポリアクリロニトリル系高分子及びセルロース系高分子から成る群より選択される少なくとも一つである。
【００１８】
前記無機高分子分離膜は、シリコン(Ｓｉ)、チタン(Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）及びマグネシウム（Ｍｇ）から成る群より選択される少なくとも一つ以上の金属酸化物であることが望ましい。
【００１９】
前記有機高分子／無機物複合分離膜の有機高分子は、重量平均分子量１００，０００〜５，０００，０００の酸素（−Ｏ−）原子入り有機高分子化合物である。前記有機高分子／無機物複合分離膜の無機物は、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）及びマグネシウム（Ｍｇ）から成る群より選択される少なくとも一つである。
【００２０】
また、上記目的を解決するために、本発明の他の好適な実施形態によるマグネシウムキャパシタ蓄電素子は、炭素系材料を活物質として含む正極と、マグネシウム及びその合金を活物質として含む負極と、液体電解質と、分離膜とを含む。
【００２１】
前記液体電解質は、マグネシウム塩化物を電解質塩として含む。
【００２２】
前記マグネシウム塩化物は、Ｍｇ（ＣｌＯ４）２及びＭｇＢｒ２から成る群より選択される少なくとも一つである。
【００２３】
前記液体電解質の溶媒は、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、スルホラン、アセトンニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン及びエチルメチルカーボネートから成る群より選択される少なくとも一つである。
【００２４】
前記分離膜は、有機高分子分離膜、無機高分子分離膜、及び有機高分子／無機物複合分離膜から成る群より選択される少なくとも一つである。
【００２５】
また、上記目的を解決するために、本発明のさらに他の好適な実施形態によるマグネシウムキャパシタ蓄電素子の製造方法は、炭素系材料を活物質として含む正極を製造するステップと、マグネシウム及びその合金を活物質として含む負極を製造するステップと、前記正極及び前記負極を電解質で処理するステップとを含む。
【００２６】
前記正極は、前記活物質をバインダーに分散させた分散液を正極集電体に塗布及び乾燥させて製造される。
【００２７】
また、前記正極は、前記活物質をバインダーに分散させてシート形態で製造するステップと、前記シートと前記正極集電体とを接合するステップとによって製造される。
【００２８】
ここで、前記バインダーは、フッ素系樹脂、熱可塑性樹脂、セルロース系樹脂、ゴム系樹脂及びシロキサン系樹脂からなる群より選択される少なくとも一つである。
【００２９】
前記負極の製造時、別途のマグネシウムプレドーピング工程は含まない。
【００３０】
前記電解質は、固体電解質及び液体電解質を含む。
【発明の効果】
【００３１】
従って、本発明によれば、マグネシウム金属及びその合金を負極材料として利用できて、別途のマグネシウム金属のプレドーピング工程は必要でないことになる。
【００３２】
また、従来リチウムイオンを負極材料として用いる時、電解液の洩れによる安定性の低下の問題を解決すると共に、所定の範囲で充放電可能なキャパシタ蓄電素子を提供することができる。
【００３３】
また、取り扱いが容易く、リチウムに対比して価格の競争力が優秀で、エネルギ貯藏装置の分野において今後にリチウム金属を取り替えることができるという効果が奏する。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００３５】
本発明は、マグネシウムキャパシタ蓄電素子及びその製造方法に関する。
【００３６】
本発明の一実施形態によるマグネシウムキャパシタ蓄電素子は、炭素系材料を活物質として含む正極と、マグネシウム及びその合金を活物質として含む負極と、マグネシウム塩化物を電解質塩として含む固体電解質とを含む。
【００３７】
本発明において、負極活物質として含むマグネシウム金属イオンは、標準電極電位が水素電位に対比して−２．３Ｖであって、比較的低い＋２価の金属である。そのため、マグネシウムを負極材料として用いると、相対的に高い体積理論容量（３８３９ｍＡｈ／ｍＬ）を示すエネルギ貯藏装置の具現が可能である。
【００３８】
また、マグネシウムは、資源的に豊かで、リチウムに比べて扱いやすい金属であるため、リチウム金属を取り替えることができる優秀な材料になることができる。
【００３９】
本発明による負極は、マグネシウム及びその合金を活物質として用い、マグネシウム及びその合金を金属粉末の形態で用いてもよく、該マグネシウム及びその合金を板状に製造して用いてもよい。
【００４０】
また、必要に応じて、負極活物質であるマグネシウム及びその合金にバインダー、導電剤、溶媒などを混合してスラリ状態で作って塗布してもよい。この時用いられるバインダー、導電剤及び溶媒はこれに限定されるのではない。例えば、通常の二次電池及びキャパシタに用いられることなら全て可能である。
【００４１】
本発明による負極用集電体には、ステンレス、銅、ニッケル及びこれらの合金などを用いてもよく、特に、銅が望ましい。また、その厚さは、１０〜３００μｍ位が望ましい。前記集電体としては、前述のような金属の金属箔だけでなく、エッチングされた金属箔、あるいは、エクスパンドメタル、パンチメタル、網、発泡体などのように裏表面を貫く開口を有するものでもよい。
【００４２】
本発明のマグネシウムキャパシタ蓄電素子の正極は、炭素系材料を活物質として用いることができる。
【００４３】
前記炭素系材料は、活性炭が最も望ましく、該活性炭は、比表面積が８００〜３０００ｍ２／ｇであるのが望ましい。前記活性炭の原料には、椰子残渣、フェノール樹脂、鉱油コークスなどが挙げられる。水蒸気復活法（ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ）、熔融ＫＯＨ復活法などによって復活されることが望ましいが、これに限定されるのではない。
【００４４】
また、本発明による正極には、抵抗を低めるために電気伝導性のカーボンブラックまたはグラファイトのような導電性材料と、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及びポリエチレンフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）などのフッ素系樹脂と、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエチレン（ＰＥ）及びポリプロピレン（ＰＰ）などの熱可塑性樹脂と、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などのセルロース系樹脂と、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）などのゴム系樹脂と、エチレンプロピレンジエン共重合体（ＥＰＤＭ）と、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）と、ポリビニールピロリドン（ＰＶＰ）からなる群より選択される少なくとも一つのバインダーと、溶媒とを含むことができる。
【００４５】
正極集電体としては、従来の電気二重層キャパシタやリチウムイオン電池として使われている材料のものを用いてもよい。例えば、アルミニウム、ステンレス、チタン、タンタル及びニオブから成る群より選択される少なくとも一つが挙げられ、アルミニウムが特に望ましい。
【００４６】
集電体の厚さは、１０〜３００μｍが望ましい。該集電体としては、前述のような金属箔だけでなく、エッチングされた金属箔、あるいは、エクスパンドメタル、パンチメタル、網、発泡体などのように裏表面を貫く開口を有するものであってもよい。
【００４７】
本発明による固体電解質は、マグネシウム塩化物を電解質塩として含む。該マグネシウムを含む塩化物は、Ｍｇ（ＣｌＯ４）２及びＭｇＢｒ２から成る群より選択される少なくとも一つである。該マグネシウム塩化物を電解質塩として用いる場合、固体電解質が有機高分子／無機物複合電解質の場合に、該有機高分子に対する分散性を考慮して最も優秀な電解質塩である。
【００４８】
本発明の一実施形態において、電解質が固体電解質の場合、該固体電解質が固体分離膜の役割も併せて行うことができる。よって、別途の分離膜は不要である。
【００４９】
固体電解質及び固体分離膜の役割を共に行う固体分離膜としては、有機高分子分離膜、無機高分子分離膜及び有機高分子／無機物複合分離膜から成る群より選択される少なくとも一つが挙げられる。
【００５０】
有機高分子分離膜は、ポリプロピレン系高分子、ポリスルホン系高分子、ポリイミド系高分子、ポリアミド系高分子、ポリアクリロニトリル系高分子及びセルロース系高分子から成る群より選択される少なくとも一つである。
【００５１】
無機高分子分離膜は、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）及びマグネシウム（Ｍｇ）から成る群より選択される少なくとも一つ以上の金属酸化物であることが望ましい。
【００５２】
また、有機高分子／無機物複合分離膜に用いられる有機高分子は、重量平均分子量１００，０００〜５，０００，０００の酸素（−Ｏ−）原子入り有機高分子化合物であってもよい。例えば、ポリエチレンエーテル系化合物として、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリオキシメチレン及びこれらの誘導体の中より選択される少なくとも一つであることが望ましい。
【００５３】
有機高分子は、固体電解質膜として用いることができれば特に制限されないが、重量平均分子量は１００，０００〜５，０００，０００、望ましくは、５００，０００〜５，０００，０００、より望ましくは、１，０００，０００〜４，０００，０００である。
【００５４】
また、有機ポリマー／無機物複合分離膜の無機物は、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）及びマグネシウム（Ｍｇ）から成る群より選択される少なくとも一つであってもよい。この中で、シリコン、チタン及びジルコニウムの金属酸化物がより望ましく、費用が低く且つ製造しやすいという点で、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）がより望ましい。
【００５５】
また、本発明の一実施形態によるマグネシウムキャパシタ蓄電素子は、炭素系材料を活物質として含む正極と、マグネシウム及びその合金を活物質として含む負極と、マグネシウム塩化物を電解質塩として含む液体電解液と、分離膜とを含む。
【００５６】
すなわち、本発明によるマグネシウムキャパシタ蓄電素子の電解質が液体電解質の場合、別途の分離膜を含むのが望ましい。また、この時用いられる分離膜は、前述のように、有機高分子分離膜、無機高分子分離膜及び有機高分子／無機物複合分離膜から成る群より選択される少なくとも一つ以上を全て用いてもよい。
【００５７】
前記マグネシウム塩化物は、Ｍｇ（ＣｌＯ４）２及びＭｇＢｒ２から成る群より選択される少なくとも一つであってもよい。
【００５８】
液体電解質で用いられる溶媒は、前記マグネシウム電解質塩の溶解性、電極との反応性、粘性及び使用温度範囲を考慮して選択してもよい。具体的には、例えば、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、スルホラン、アセトンニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン及びエチルメチルカーボネートから成る群より選択される少なくとも一つで、これに限定されるのではない。
【００５９】
本発明によるマグネシウムキャパシタ蓄電素子の製造方法は、炭素系材料を活物質として含む正極を製造するステップと、マグネシウム及びその合金を活物質として含む負極を製造するステップと、前記正極及び前記負極を電解質で処理するステップとを含む。
【００６０】
前記正極の製造方法は、前記活性炭をポリエチレンテトラフルオロエチレンのようなバインダーに分散させてシート形態で形成した後、正極集電体に接合する。該接合方法では、電気伝導性接着剤を用いてもよく、これに限定されるのではない。
【００６１】
また、正極を製造する他の方法は、バインダーに活性炭を分散させた後、該分散液をドクターブレード法などによって集電体に塗布乾燥して得る方法が挙げられる。本発明では、これらの両方法が適用可能である。
【００６２】
ここで、該バインダーは、フッ素系樹脂、熱可塑性樹脂、セルロース系樹脂、ゴム系樹脂及びシロキサン系樹脂からなる群より選択される少なくとも一つであってもよい。詳しくは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレンフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレンプロピレンジエン共重合体（ＥＰＤＭ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリビニールピロリドン（ＰＶＰ）などが挙げられ、これに限定されるのではない。
【００６３】
本発明では、マグネシウム及びその合金を活物質として用いて、負極の製造際に、別途のマグネシウムプレドーピング工程を含まない。よって、工程を単純化することができるという効果が奏する。また、マグネシウムのプレドーピング工程を経らないとしても、高容量のマグネシウムキャパシタを得ることができる。
【００６４】
本発明によるマグネシウムキャパシタ蓄電素子は、固体電解質を用いてもよく、液体電解質を用いてもよい。本発明による電解質は、固体や液体の場合に全てマグネシウム電解質塩を含む。該マグネシウム電解質塩としては、マグネシウムを含む塩化物が望ましい。該マグネシウムを含む塩化物は、液体電解質では溶解度が優秀で、また固体電解質では有機高分子に対する分散性を考慮して最も望ましい。
【００６５】
以下、本発明によるマグネシウムキャパシタ蓄電素子を後述の実施形態に基づいて詳記する。
[実施形態１]
【００６６】
以下の実施形態で、セルの製作は、全て露点が−６０℃以下のアルゴングローブボックス内で行われた。
（１）正極の製造
【００６７】
正極活物質として水蒸気復活法によって得た比表面積が約２２００ｍ２／ｇの活性炭を用いた。活性炭粉末、アセチレンブラック及びポリエチレンフッ化ビニリデンをそれぞれ重量比８０：１０：１０の比率になるように混合し、該混合物を溶媒であるN−メチルピロリドンの中に添加し、攪拌混合して、スラリを得た。
【００６８】
このスラリを厚さ２０μｍのアルミニウム箔上にドクターブレード法で塗布し、臨時乾燥した後、電極サイズが１０ｃｍ×１０ｃｍになるように切り出した。セル組立の前に真空で１２０℃で１０時間の間乾燥させた。
（２）負極の製造
【００６９】
別途のマグネシウムプレドーピング工程なしに、マグネシウム金属板及び銅箔の集電体を圧延して負極シートを得た。
（３）電解質／分離膜の製造
【００７０】
マグネシウム電解質塩（Ｍｇ（ＣｌＯ４）２）２２０ｇ、無機酸化物としてシリコン酸化物（ＳｉＯ２）６０ｇを重量平均分子量１，０００，０００のポリエチレンオキサイドに分散させて、有機高分子／無機物複合固体電解質膜を得た。
（４）マグネシウムキャパシタ蓄電素子の組立
【００７１】
上記（１）及び（２）で製造された正極とマグネシウム金属の負極との２枚を上記（３）で製造された有機高分子／無機物複合固体電解質膜を挟んで対向する一対の電極を製作した。ここで、該固体電解質膜が分離膜の役割も行うため、別途の分離膜は採用しなかった。
[実験例１：マグネシウムキャパシタ蓄電素子のサイクル試験]
【００７２】
定電流−定電圧で、９００秒３．４Ｖまで充電し、続いて、定電流で２．０Ｖまで放電し、１０秒経過後、再び同じ条件で充放電を１０回繰り返した。この電圧区間で充放電ができたことが認められた。
【００７３】
前述のように、負極活物質として用いたマグネシウム金属のプレドーピング工程なしも、３．４Ｖから２．０Ｖまで充放電可能なマグネシウムキャパシタ蓄電素子を製造することができたことが認められた。よって、従来、リチウム金属を負極活物質として用いるリチウムキャパシタ蓄電素子をマグネシウム金属で代替可能で、価格競争力があると共に優秀なマグネシウムキャパシタ蓄電素子の製造が可能である。
【００７４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネシウムキャパシタ蓄電素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁電機器用、電力貯蔵用、移動体用の電源などを主な用途にして開発・実用化されているリチウム二次電池は、高エネルギ密度の特徴を有する主要製品である。
【０００３】
また、電気化学キャパシタは、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、燃料電池自動車、重装備及びポータブル電子デバイスなどに適用可能な新再生エネルギ分野の高品質エネルギ源として脚光を浴びている。
【０００４】
小型化／高容量化のトレンドを満足できるスーパーキャパシタ（Ｓｕｐｅｒ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）の開発のために、最近リチウムイオンキャパシタ(Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｉｏｎ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ：ＬＩＣ)が提案されている。しかし、リチウム二次電池に比べて非常に低い容量水準で、これを克服できる材料の開発が依然として求められている。
【０００５】
リチウムイオンキャパシタは、一般に、負極にはリチウムイオンをイントカルレイトできる炭素材料が使われているが、元々リチウム金属またはその合金を用いる方がエネルギ密度上有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２６５６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、リチウム及びリチウム金属を負極として採用する場合、充放電の繰返しとともに電解液の発火問題がある。すなわち、リチウムは、水分との反応性などによって使用上限界がある。リチウム合金などを負極として採用する場合にも、充放電の繰返しによって一般的な液相電解液のリチウムイオンが負極上にスタイラス模様のリチウム金属デンドライト化になりやすく、これがセパレータにダメージを与えて電池の短絡を引き起こすという問題がある。
【０００８】
また、リチウムイオンキャパシタの場合、キャパシタ蓄電素子としてのエネルギ密度の向上を目的に、リチウムイオンのプレドーピング工程が求められる。しかし、このようなプレドーピング工程を経っても、高容量のリチウムイオンキャパシタを提供するためには、より一層高いレベルのリチウムイオンキャパシタが求められる。
【０００９】
本発明は、従来リチウムイオンを活物質として含む二次電池及びキャパシタのような多様なエネルギ貯藏装置で発生されるさまざまな問題点に鑑みて成されたものであって、その目的は、リチウムイオンを取り替えて高容量、高エネルギ密度のエネルギ貯藏装置を提供することができる、マグネシウムキャパシタ蓄電素子を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、高容量、高エネルギ密度のマグネシウムキャパシタ蓄電素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を解決するために、本発明の好適な実施形態によるマグネシウムキャパシタ蓄電素子は、炭素系材料を活物質として含む正極と、マグネシウム及びその合金を活物質として含む負極と、固体電解質とを含む。
【００１２】
前記炭素系材料は、比表面積が８００〜３０００ｍ２／ｇの活性炭が望ましく、活性炭の製造方法は、特別に限定されない。
【００１３】
前記固体電解質は、固体分離膜としても作用する。
【００１４】
前記固体電解質は、マグネシウム塩化物を電解質塩として含む。
【００１５】
前記マグネシウム塩化物は、Ｍｇ(ＣｌＯ４)２及びＭｇＢｒ２から成る群より選択される少なくとも一つである。
【００１６】
前記固体分離膜は、有機高分子分離膜、無機高分子分離膜及び有機高分子／無機物複合分離膜から成る群より選択される少なくとも一つである。
【００１７】
前記有機高分子分離膜は、ポリプロピレン系高分子、ポリスルホン系(Ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ)高分子、ポリイミド系高分子、ポリアミド系高分子、ポリアクリロニトリル系高分子及びセルロース系高分子から成る群より選択される少なくとも一つである。
【００１８】
前記無機高分子分離膜は、シリコン(Ｓｉ)、チタン(Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）及びマグネシウム（Ｍｇ）から成る群より選択される少なくとも一つ以上の金属酸化物であることが望ましい。
【００１９】
前記有機高分子／無機物複合分離膜の有機高分子は、重量平均分子量１００，０００〜５，０００，０００の酸素（−Ｏ−）原子入り有機高分子化合物である。前記有機高分子／無機物複合分離膜の無機物は、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）及びマグネシウム（Ｍｇ）から成る群より選択される少なくとも一つである。
【００２０】
また、上記目的を解決するために、本発明の他の好適な実施形態によるマグネシウムキャパシタ蓄電素子は、炭素系材料を活物質として含む正極と、マグネシウム及びその合金を活物質として含む負極と、液体電解質と、分離膜とを含む。
【００２１】
前記液体電解質は、マグネシウム塩化物を電解質塩として含む。
【００２２】
前記マグネシウム塩化物は、Ｍｇ（ＣｌＯ４）２及びＭｇＢｒ２から成る群より選択される少なくとも一つである。
【００２３】
前記液体電解質の溶媒は、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、スルホラン、アセトンニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン及びエチルメチルカーボネートから成る群より選択される少なくとも一つである。
【００２４】
前記分離膜は、有機高分子分離膜、無機高分子分離膜、及び有機高分子／無機物複合分離膜から成る群より選択される少なくとも一つである。
【００２５】
また、上記目的を解決するために、本発明のさらに他の好適な実施形態によるマグネシウムキャパシタ蓄電素子の製造方法は、炭素系材料を活物質として含む正極を製造するステップと、マグネシウム及びその合金を活物質として含む負極を製造するステップと、前記正極及び前記負極を電解質で処理するステップとを含む。
【００２６】
前記正極は、前記活物質をバインダーに分散させた分散液を正極集電体に塗布及び乾燥させて製造される。
【００２７】
また、前記正極は、前記活物質をバインダーに分散させてシート形態で製造するステップと、前記シートと前記正極集電体とを接合するステップとによって製造される。
【００２８】
ここで、前記バインダーは、フッ素系樹脂、熱可塑性樹脂、セルロース系樹脂、ゴム系樹脂及びシロキサン系樹脂からなる群より選択される少なくとも一つである。
【００２９】
前記負極の製造時、別途のマグネシウムプレドーピング工程は含まない。
【００３０】
前記電解質は、固体電解質及び液体電解質を含む。
【発明の効果】
【００３１】
従って、本発明によれば、マグネシウム金属及びその合金を負極材料として利用できて、別途のマグネシウム金属のプレドーピング工程は必要でないことになる。
【００３２】
また、従来リチウムイオンを負極材料として用いる時、電解液の洩れによる安定性の低下の問題を解決すると共に、所定の範囲で充放電可能なキャパシタ蓄電素子を提供することができる。
【００３３】
また、取り扱いが容易く、リチウムに対比して価格の競争力が優秀で、エネルギ貯藏装置の分野において今後にリチウム金属を取り替えることができるという効果が奏する。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００３５】
本発明は、マグネシウムキャパシタ蓄電素子及びその製造方法に関する。
【００３６】
本発明の一実施形態によるマグネシウムキャパシタ蓄電素子は、炭素系材料を活物質として含む正極と、マグネシウム及びその合金を活物質として含む負極と、マグネシウム塩化物を電解質塩として含む固体電解質とを含む。
【００３７】
本発明において、負極活物質として含むマグネシウム金属イオンは、標準電極電位が水素電位に対比して−２．３Ｖであって、比較的低い＋２価の金属である。そのため、マグネシウムを負極材料として用いると、相対的に高い体積理論容量（３８３９ｍＡｈ／ｍＬ）を示すエネルギ貯藏装置の具現が可能である。
【００３８】
また、マグネシウムは、資源的に豊かで、リチウムに比べて扱いやすい金属であるため、リチウム金属を取り替えることができる優秀な材料になることができる。
【００３９】
本発明による負極は、マグネシウム及びその合金を活物質として用い、マグネシウム及びその合金を金属粉末の形態で用いてもよく、該マグネシウム及びその合金を板状に製造して用いてもよい。
【００４０】
また、必要に応じて、負極活物質であるマグネシウム及びその合金にバインダー、導電剤、溶媒などを混合してスラリ状態で作って塗布してもよい。この時用いられるバインダー、導電剤及び溶媒はこれに限定されるのではない。例えば、通常の二次電池及びキャパシタに用いられることなら全て可能である。
【００４１】
本発明による負極用集電体には、ステンレス、銅、ニッケル及びこれらの合金などを用いてもよく、特に、銅が望ましい。また、その厚さは、１０〜３００μｍ位が望ましい。前記集電体としては、前述のような金属の金属箔だけでなく、エッチングされた金属箔、あるいは、エクスパンドメタル、パンチメタル、網、発泡体などのように裏表面を貫く開口を有するものでもよい。
【００４２】
本発明のマグネシウムキャパシタ蓄電素子の正極は、炭素系材料を活物質として用いることができる。
【００４３】
前記炭素系材料は、活性炭が最も望ましく、該活性炭は、比表面積が８００〜３０００ｍ２／ｇであるのが望ましい。前記活性炭の原料には、椰子残渣、フェノール樹脂、鉱油コークスなどが挙げられる。水蒸気復活法（ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ）、熔融ＫＯＨ復活法などによって復活されることが望ましいが、これに限定されるのではない。
【００４４】
また、本発明による正極には、抵抗を低めるために電気伝導性のカーボンブラックまたはグラファイトのような導電性材料と、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及びポリエチレンフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）などのフッ素系樹脂と、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエチレン（ＰＥ）及びポリプロピレン（ＰＰ）などの熱可塑性樹脂と、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などのセルロース系樹脂と、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）などのゴム系樹脂と、エチレンプロピレンジエン共重合体（ＥＰＤＭ）と、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）と、ポリビニールピロリドン（ＰＶＰ）からなる群より選択される少なくとも一つのバインダーと、溶媒とを含むことができる。
【００４５】
正極集電体としては、従来の電気二重層キャパシタやリチウムイオン電池として使われている材料のものを用いてもよい。例えば、アルミニウム、ステンレス、チタン、タンタル及びニオブから成る群より選択される少なくとも一つが挙げられ、アルミニウムが特に望ましい。
【００４６】
集電体の厚さは、１０〜３００μｍが望ましい。該集電体としては、前述のような金属箔だけでなく、エッチングされた金属箔、あるいは、エクスパンドメタル、パンチメタル、網、発泡体などのように裏表面を貫く開口を有するものであってもよい。
【００４７】
本発明による固体電解質は、マグネシウム塩化物を電解質塩として含む。該マグネシウムを含む塩化物は、Ｍｇ（ＣｌＯ４）２及びＭｇＢｒ２から成る群より選択される少なくとも一つである。該マグネシウム塩化物を電解質塩として用いる場合、固体電解質が有機高分子／無機物複合電解質の場合に、該有機高分子に対する分散性を考慮して最も優秀な電解質塩である。
【００４８】
本発明の一実施形態において、電解質が固体電解質の場合、該固体電解質が固体分離膜の役割も併せて行うことができる。よって、別途の分離膜は不要である。
【００４９】
固体電解質及び固体分離膜の役割を共に行う固体分離膜としては、有機高分子分離膜、無機高分子分離膜及び有機高分子／無機物複合分離膜から成る群より選択される少なくとも一つが挙げられる。
【００５０】
有機高分子分離膜は、ポリプロピレン系高分子、ポリスルホン系高分子、ポリイミド系高分子、ポリアミド系高分子、ポリアクリロニトリル系高分子及びセルロース系高分子から成る群より選択される少なくとも一つである。
【００５１】
無機高分子分離膜は、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）及びマグネシウム（Ｍｇ）から成る群より選択される少なくとも一つ以上の金属酸化物であることが望ましい。
【００５２】
また、有機高分子／無機物複合分離膜に用いられる有機高分子は、重量平均分子量１００，０００〜５，０００，０００の酸素（−Ｏ−）原子入り有機高分子化合物であってもよい。例えば、ポリエチレンエーテル系化合物として、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリオキシメチレン及びこれらの誘導体の中より選択される少なくとも一つであることが望ましい。
【００５３】
有機高分子は、固体電解質膜として用いることができれば特に制限されないが、重量平均分子量は１００，０００〜５，０００，０００、望ましくは、５００，０００〜５，０００，０００、より望ましくは、１，０００，０００〜４，０００，０００である。
【００５４】
また、有機ポリマー／無機物複合分離膜の無機物は、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）及びマグネシウム（Ｍｇ）から成る群より選択される少なくとも一つであってもよい。この中で、シリコン、チタン及びジルコニウムの金属酸化物がより望ましく、費用が低く且つ製造しやすいという点で、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）がより望ましい。
【００５５】
また、本発明の一実施形態によるマグネシウムキャパシタ蓄電素子は、炭素系材料を活物質として含む正極と、マグネシウム及びその合金を活物質として含む負極と、マグネシウム塩化物を電解質塩として含む液体電解液と、分離膜とを含む。
【００５６】
すなわち、本発明によるマグネシウムキャパシタ蓄電素子の電解質が液体電解質の場合、別途の分離膜を含むのが望ましい。また、この時用いられる分離膜は、前述のように、有機高分子分離膜、無機高分子分離膜及び有機高分子／無機物複合分離膜から成る群より選択される少なくとも一つ以上を全て用いてもよい。
【００５７】
前記マグネシウム塩化物は、Ｍｇ（ＣｌＯ４）２及びＭｇＢｒ２から成る群より選択される少なくとも一つであってもよい。
【００５８】
液体電解質で用いられる溶媒は、前記マグネシウム電解質塩の溶解性、電極との反応性、粘性及び使用温度範囲を考慮して選択してもよい。具体的には、例えば、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、スルホラン、アセトンニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン及びエチルメチルカーボネートから成る群より選択される少なくとも一つで、これに限定されるのではない。
【００５９】
本発明によるマグネシウムキャパシタ蓄電素子の製造方法は、炭素系材料を活物質として含む正極を製造するステップと、マグネシウム及びその合金を活物質として含む負極を製造するステップと、前記正極及び前記負極を電解質で処理するステップとを含む。
【００６０】
前記正極の製造方法は、前記活性炭をポリエチレンテトラフルオロエチレンのようなバインダーに分散させてシート形態で形成した後、正極集電体に接合する。該接合方法では、電気伝導性接着剤を用いてもよく、これに限定されるのではない。
【００６１】
また、正極を製造する他の方法は、バインダーに活性炭を分散させた後、該分散液をドクターブレード法などによって集電体に塗布乾燥して得る方法が挙げられる。本発明では、これらの両方法が適用可能である。
【００６２】
ここで、該バインダーは、フッ素系樹脂、熱可塑性樹脂、セルロース系樹脂、ゴム系樹脂及びシロキサン系樹脂からなる群より選択される少なくとも一つであってもよい。詳しくは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレンフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレンプロピレンジエン共重合体（ＥＰＤＭ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリビニールピロリドン（ＰＶＰ）などが挙げられ、これに限定されるのではない。
【００６３】
本発明では、マグネシウム及びその合金を活物質として用いて、負極の製造際に、別途のマグネシウムプレドーピング工程を含まない。よって、工程を単純化することができるという効果が奏する。また、マグネシウムのプレドーピング工程を経らないとしても、高容量のマグネシウムキャパシタを得ることができる。
【００６４】
本発明によるマグネシウムキャパシタ蓄電素子は、固体電解質を用いてもよく、液体電解質を用いてもよい。本発明による電解質は、固体や液体の場合に全てマグネシウム電解質塩を含む。該マグネシウム電解質塩としては、マグネシウムを含む塩化物が望ましい。該マグネシウムを含む塩化物は、液体電解質では溶解度が優秀で、また固体電解質では有機高分子に対する分散性を考慮して最も望ましい。
【００６５】
以下、本発明によるマグネシウムキャパシタ蓄電素子を後述の実施形態に基づいて詳記する。
[実施形態１]
【００６６】
以下の実施形態で、セルの製作は、全て露点が−６０℃以下のアルゴングローブボックス内で行われた。
（１）正極の製造
【００６７】
正極活物質として水蒸気復活法によって得た比表面積が約２２００ｍ２／ｇの活性炭を用いた。活性炭粉末、アセチレンブラック及びポリエチレンフッ化ビニリデンをそれぞれ重量比８０：１０：１０の比率になるように混合し、該混合物を溶媒であるN−メチルピロリドンの中に添加し、攪拌混合して、スラリを得た。
【００６８】
このスラリを厚さ２０μｍのアルミニウム箔上にドクターブレード法で塗布し、臨時乾燥した後、電極サイズが１０ｃｍ×１０ｃｍになるように切り出した。セル組立の前に真空で１２０℃で１０時間の間乾燥させた。
（２）負極の製造
【００６９】
別途のマグネシウムプレドーピング工程なしに、マグネシウム金属板及び銅箔の集電体を圧延して負極シートを得た。
（３）電解質／分離膜の製造
【００７０】
マグネシウム電解質塩（Ｍｇ（ＣｌＯ４）２）２２０ｇ、無機酸化物としてシリコン酸化物（ＳｉＯ２）６０ｇを重量平均分子量１，０００，０００のポリエチレンオキサイドに分散させて、有機高分子／無機物複合固体電解質膜を得た。
（４）マグネシウムキャパシタ蓄電素子の組立
【００７１】
上記（１）及び（２）で製造された正極とマグネシウム金属の負極との２枚を上記（３）で製造された有機高分子／無機物複合固体電解質膜を挟んで対向する一対の電極を製作した。ここで、該固体電解質膜が分離膜の役割も行うため、別途の分離膜は採用しなかった。
[実験例１：マグネシウムキャパシタ蓄電素子のサイクル試験]
【００７２】
定電流−定電圧で、９００秒３．４Ｖまで充電し、続いて、定電流で２．０Ｖまで放電し、１０秒経過後、再び同じ条件で充放電を１０回繰り返した。この電圧区間で充放電ができたことが認められた。
【００７３】
前述のように、負極活物質として用いたマグネシウム金属のプレドーピング工程なしも、３．４Ｖから２．０Ｖまで充放電可能なマグネシウムキャパシタ蓄電素子を製造することができたことが認められた。よって、従来、リチウム金属を負極活物質として用いるリチウムキャパシタ蓄電素子をマグネシウム金属で代替可能で、価格競争力があると共に優秀なマグネシウムキャパシタ蓄電素子の製造が可能である。
【００７４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、前記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素系材料を活物質として含む正極と、
マグネシウム及びその合金を活物質として含む負極と、
固体電解質と
を含むマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項２】
前記炭素系材料は、比表面積８００〜３０００ｍ２／ｇの活性炭である請求項１に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項３】
固体電解質は、マグネシウム塩化物を電解質塩として含む請求項１に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項４】
前記マグネシウム塩化物が、Ｍｇ（ＣｌＯ４）２及びＭｇＢｒ２から成る群より選択される少なくとも一つである請求項３に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項５】
前記固体電解質は、固体分離膜としても作用する請求項１に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項６】
前記固体分離膜は、有機高分子分離膜、無機高分子分離膜及び有機高分子／無機物複合分離膜から成る群より選択される少なくとも一つである請求項５に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項７】
前記有機高分子分離膜は、ポリプロピレン系高分子、ポリスルホン系高分子、ポリイミド系高分子、ポリアミド系高分子、ポリアクリロニトリル系高分子及びセルロース系高分子から成る群より選択される少なくとも一つである請求項６に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項８】
前記無機高分子分離膜は、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）及びマグネシウム（Ｍｇ）から成る群より選択される少なくとも一つの金属酸化物である請求項６に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項９】
前記有機高分子／無機物複合分離膜の有機高分子は、重量平均分子量１００，０００〜５，０００，０００の酸素（−Ｏ−）原子入り有機高分子化合物である請求項６に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項１０】
前記有機高分子／無機物複合分離膜の無機物は、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）及びマグネシウム（Ｍｇ）から成る群より選択される少なくとも一つの金属である請求項６に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項１１】
炭素系材料を活物質として含む正極と、
マグネシウム及びその合金を活物質として含む負極と、
液体電解質と、
分離膜と
を含むマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項１２】
前記液体電解質が、マグネシウム塩化物を電解質塩として含む請求項１１に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項１３】
前記マグネシウム塩化物が、Ｍｇ（ＣｌＯ４）２及びＭｇＢｒ２から成る群より選択される少なくとも一つである請求項１２に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項１４】
前記液体電解液の溶媒は、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、スルホラン、アセトンニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン及びエチルメチルカーボネートから成る群より選択される少なくとも一つである請求項１１に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項１５】
前記分離膜は、有機高分子分離膜、無機高分子分離膜及び有機高分子／無機物複合分離膜から成る群より選択される少なくとも一つである請求項１１に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項１６】
炭素系材料を活物質として含む正極を製造するステップと、
マグネシウム及びその合金を活物質として含む負極を製造するステップと、
前記正極及び前記負極を電解質で処理するステップと
を含むマグネシウムキャパシタ蓄電素子の製造方法。
【請求項１７】
前記正極は、前記活物質をバインダーに分散させた分散液を正極集電体に塗布し乾燥して製造される請求項１６に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子の製造方法。
【請求項１８】
前記正極は、前記活物質をバインダーに分散させてシート形態で製造するステップと、前記シートと正極集電体とを接合するステップとによって製造される請求項１６に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子の製造方法。
【請求項１９】
前記バインダーは、フッ素系樹脂、熱可塑性樹脂、セルロース系樹脂、ゴム系樹脂及びシロキサン系樹脂の群より選択される少なくとも一つである請求項１７または１８に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子の製造方法。
【請求項２０】
前記負極の製造際に、別途のマグネシウムプレドーピング工程を含まない請求項１６に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子の製造方法。
【請求項２１】
前記電解質は、固体電解質及び液体電解質を含む請求項１６に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子の製造方法。
【請求項１】
炭素系材料を活物質として含む正極と、
マグネシウム及びその合金を活物質として含む負極と、
固体電解質と
を含むマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項２】
前記炭素系材料は、比表面積８００〜３０００ｍ２／ｇの活性炭である請求項１に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項３】
固体電解質は、マグネシウム塩化物を電解質塩として含む請求項１に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項４】
前記マグネシウム塩化物が、Ｍｇ（ＣｌＯ４）２及びＭｇＢｒ２から成る群より選択される少なくとも一つである請求項３に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項５】
前記固体電解質は、固体分離膜としても作用する請求項１に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項６】
前記固体分離膜は、有機高分子分離膜、無機高分子分離膜及び有機高分子／無機物複合分離膜から成る群より選択される少なくとも一つである請求項５に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項７】
前記有機高分子分離膜は、ポリプロピレン系高分子、ポリスルホン系高分子、ポリイミド系高分子、ポリアミド系高分子、ポリアクリロニトリル系高分子及びセルロース系高分子から成る群より選択される少なくとも一つである請求項６に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項８】
前記無機高分子分離膜は、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）及びマグネシウム（Ｍｇ）から成る群より選択される少なくとも一つの金属酸化物である請求項６に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項９】
前記有機高分子／無機物複合分離膜の有機高分子は、重量平均分子量１００，０００〜５，０００，０００の酸素（−Ｏ−）原子入り有機高分子化合物である請求項６に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項１０】
前記有機高分子／無機物複合分離膜の無機物は、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）及びマグネシウム（Ｍｇ）から成る群より選択される少なくとも一つの金属である請求項６に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項１１】
炭素系材料を活物質として含む正極と、
マグネシウム及びその合金を活物質として含む負極と、
液体電解質と、
分離膜と
を含むマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項１２】
前記液体電解質が、マグネシウム塩化物を電解質塩として含む請求項１１に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項１３】
前記マグネシウム塩化物が、Ｍｇ（ＣｌＯ４）２及びＭｇＢｒ２から成る群より選択される少なくとも一つである請求項１２に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項１４】
前記液体電解液の溶媒は、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、スルホラン、アセトンニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン及びエチルメチルカーボネートから成る群より選択される少なくとも一つである請求項１１に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項１５】
前記分離膜は、有機高分子分離膜、無機高分子分離膜及び有機高分子／無機物複合分離膜から成る群より選択される少なくとも一つである請求項１１に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子。
【請求項１６】
炭素系材料を活物質として含む正極を製造するステップと、
マグネシウム及びその合金を活物質として含む負極を製造するステップと、
前記正極及び前記負極を電解質で処理するステップと
を含むマグネシウムキャパシタ蓄電素子の製造方法。
【請求項１７】
前記正極は、前記活物質をバインダーに分散させた分散液を正極集電体に塗布し乾燥して製造される請求項１６に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子の製造方法。
【請求項１８】
前記正極は、前記活物質をバインダーに分散させてシート形態で製造するステップと、前記シートと正極集電体とを接合するステップとによって製造される請求項１６に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子の製造方法。
【請求項１９】
前記バインダーは、フッ素系樹脂、熱可塑性樹脂、セルロース系樹脂、ゴム系樹脂及びシロキサン系樹脂の群より選択される少なくとも一つである請求項１７または１８に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子の製造方法。
【請求項２０】
前記負極の製造際に、別途のマグネシウムプレドーピング工程を含まない請求項１６に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子の製造方法。
【請求項２１】
前記電解質は、固体電解質及び液体電解質を含む請求項１６に記載のマグネシウムキャパシタ蓄電素子の製造方法。
【公開番号】特開２０１２−２２７５１３（Ｐ２０１２−２２７５１３Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２５８２３（Ｐ２０１２−２５８２３）
【出願日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
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