(57)【要約】【課題】溶媒への分散性が充分な酸化グラフェンであり、且つ当該酸化グラフェンを還元したグラフェンの電気伝導性が高い酸化グラフェンを提供する。【解決手段】Ｘ線光電子分校分析における炭素原子と酸素原子の比（Ｃ／Ｏ）が２．５以上４以下である酸化グラフェンを提供する。当該酸化グラフェンは、溶媒への適度な分散性を有し、且つ当該酸化グラフェンを還元することで得られるグラフェンは電気伝導度が高く、二次電池の活物質層に用いられる導電助剤として好適である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線吸収スペクトルは、３０００〜１３００ｃｍ−１の範囲において炭素原子間でｓｐ２結合を有することに基づくピークを有し、
Ｘ線光電子分光分析における炭素原子と酸素原子の比（Ｃ／Ｏ）が２．５以上４以下であることを特徴とする酸化グラフェン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化グラフェンに関する。なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定さ
れない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法
に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ
、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関するものである。そのため、よ
り具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装
置、液晶表示装置、発光装置、照明装置、蓄電装置、記憶装置、それらの駆動方法、また
は、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯電話、スマートフォン、電子書籍（電子ブック）、携帯型ゲーム機等の携帯型
電子機器の著しい普及に伴い、その駆動電源である二次電池の小型化・大容量化の要求が
高まっている。携帯型電子機器に用いられる二次電池として、高いエネルギー密度、大容
量といった利点を有するリチウム二次電池に代表される二次電池が広く利用されている。
【０００３】
二次電池の中でも高エネルギー密度を有することで広く普及しているリチウム二次電池は
、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）やリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）などの活
物質を含む正極と、リチウムイオンの吸蔵・放出が可能な黒鉛等の炭素材料からなる負極
と、エチレンカーボネートやジエチルカーボネートなどの有機溶媒に、ＬｉＢＦ４やＬｉ
ＰＦ６等のリチウム塩からなる電解質を溶解させた非水電解液などにより構成される。リ
チウム二次電池の充放電は、二次電池中のリチウムイオンが非水電解液を介して正極−負
極間を移動し、正極負極の活物質にリチウムイオンが挿入脱離することにより行われる。
【０００４】
正極又は負極には、活物質と活物質や活物質と集電体とを結着させるために、結着剤（バ
インダともいう。）を混入する。結着剤は、絶縁性のＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）
等の高分子有機化合物が一般的であるため電気伝導性が極めて低い。このため、活物質量
に対して結着剤の混入量の割合を増加させると、電極中の活物質量が相対的に低下するた
め、結果として二次電池の放電容量が低下してしまう。
【０００５】
そこで、アセチレンブラック（ＡＢ）やグラファイト（黒鉛）粒子などの導電助剤を混合
することで活物質間又は活物質−集電体間の電気伝導性を向上させている。これにより電
気伝導性の高い正極活物質の提供を可能としている（特許文献１参照）。また、グラフェ
ンを導電助剤として用いる報告もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１１０１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
溶媒への分散性が充分な酸化グラフェンであり、且つ当該酸化グラフェンを還元したグラ
フェンの電気伝導性が高い酸化グラフェンを提供することを目的の一とする。または、溶
媒への分散性が充分な酸化グラフェンを提供することを目的の一とする。または、酸化グ
ラフェンを還元したグラフェンの電子伝導性が高い酸化グラフェンを提供することを目的
の一とする。または、新規な酸化グラフェンを提供することを目的の一とする。または、
新規な材料を提供することを目的の一とする。または、新規な蓄電装置を提供することを
目的の一とする。なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。
なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。なお、
これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるもので
あり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能で
ある。  
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様はＸ線光電子分光分析における炭素原子と酸素原子の比（Ｃ／Ｏ）が２．
５以上４以下である酸化グラフェンである。
【０００９】
本発明の他の一態様は、上記構成において、炭素原子と酸素原子の比（Ｃ／Ｏ）が３以上
４以下である酸化グラフェンである。
【００１０】
本発明の他の一態様は、上記構成において、炭素原子と酸素原子の比（Ｃ／Ｏ）が３以上
３．７以下である酸化グラフェンである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】正極を説明する図。
【図２】コイン形の二次電池を説明する図。
【図３】電気泳動法及び電気化学還元法を説明する図。
【図４】ラミネート型の二次電池を説明する図。
【図５】円筒型の二次電池を説明する図。
【図６】薄型の二次電池を説明する図
【図７】薄型の二次電池を説明する図。
【図８】面の曲率半径を説明する図。
【図９】フィルムの曲率半径を説明する図。
【図１０】蓄電装置の例を説明するための図。
【図１１】蓄電装置の例を説明するための図。
【図１２】蓄電装置の例を説明するための図。
【図１３】蓄電装置の例を説明するための図。
【図１４】電装置の例を説明するための図。
【図１５】電子機器を説明する図。
【図１６】電子機器を説明する図。
【図１７】電子機器を説明する図。
【図１８】電子機器の一例を説明する図。
【図１９】基質グラファイト重量当たりに消費された酸化剤の量と反応時間の関係。
【図２０】ＦＴ−ＩＲ測定結果。
【図２１】実施例１で作製した二次電池の放電曲線。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。ただし、実施の形態は多くの異
なる態様で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態
及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は
、以下の実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００１３】
なお、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、膜の厚さ又は領域は、明瞭化
のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されるもので
はない。
【００１４】
（実施の形態１）
本実施の形態では本発明一態様の酸化グラフェンの概要について説明する。グラフェンは
、炭素が形成する六角形の骨格を平面状に延ばした結晶構造をもつ炭素材料である。グラ
フェンはグラファイト結晶の一原子面を取り出したものであり、電気的、機械的又は化学
的な性質に驚異的な特徴を有することから、グラフェンを利用した高移動度の電界効果ト
ランジスタや高感度のセンサ、高効率な太陽電池、次世代向けの透明導電膜など、様々な
分野での応用が期待され注目を浴びている。
【００１５】
本明細書において、グラフェンは単層のグラフェン、又は２層以上１００層以下の多層グ
ラフェンを含むものである。単層グラフェンとは、π結合を有する１原子層の炭素分子の
シートのことをいう。また、酸化グラフェンとは、上記グラフェンが酸化された状態の化
合物のことをいう。なお、酸化グラフェンを還元してグラフェンを形成する場合、酸化グ
ラフェンに含まれる酸素は全て脱離されずに、一部の酸素はグラフェンに残存する事があ
る。
【００１６】
ここで、グラフェンが多層グラフェンである場合、酸化グラフェンを還元したグラフェン
（以下、ＲＧＯ（Ｒｅｄｕｃｅｄ  Ｇｒａｐｈｅｎｅ  Ｏｘｉｄｅの略記としてＲＧＯと
呼ぶ）であることで、グラフェンの層間距離は０．３４ｎｍ以上０．５ｎｍ以下、好まし
くは０．３８ｎｍ以上０．４２ｎｍ以下、さらに好ましくは０．３９ｎｍ以上０．４１ｎ
ｍ以下である。通常のグラファイトは、単層グラフェンの層間距離が０．３４ｎｍであり
、本発明の一態様に係る二次電池に用いるグラフェンの方が、その層間距離が長いため、
多層グラフェンの層間におけるキャリアイオンの移動が容易となる。
【００１７】
グラフェンを導電助剤として用いる二次電池用正極は、グラフェンが正極活物質層中で重
なり合い、複数の正極活物質粒子と接するよう分散させる。別言すると、正極活物質層中
に、グラフェンによる電気伝導のためのネットワークを形成するともいえる。これにより
、複数の正極活物質粒子の結合が維持された状態となり、結果として電気伝導性の高い正
極活物質層を形成することができる。
【００１８】
グラフェンを導電助剤として加えた正極活物質層は、以下の方法で作製することができる
。まずにグラフェン及び正極活物質に分散媒（溶媒ともいう。）を添加し、混練すること
で混合物を作製する。この混合物に結着剤（バインダともいう。）を添加して混練するこ
とで正極スラリーを作製する。最後に正極スラリーを正極集電体に塗布した後分散媒を揮
発させ、グラフェンを導電助剤として加えた正極活物質層が作製される。
【００１９】
しかし、グラフェンを導電助剤に用いて正極活物質層中に電気伝導のネットワークを形成
するためには、まずグラフェンが分散媒に均一に分散されなければならない。分散媒への
分散性が直接正極活物質層へのグラフェンの分散性に依存するためであり、グラフェンの
分散性が低い場合には、グラフェンが正極活物質層内で凝集し、局在化することで該ネッ
トワークの形成に至らない。従って、導電助剤に用いるグラフェンの分散媒への分散性は
、正極活物質層の電気伝導性を高めるための極めて重要なファクタであるといえる。
【００２０】
しかし、導電助剤としてグラフェンを活物質及び結着剤とともに分散媒に入れて作製した
正極活物質層は、グラフェンの分散性が十分でなく、結果として正極活物質層内に電気伝
導のためのネットワークの形成が難しい。さらに導電助剤としてグラフェンに替えて、Ｒ
ＧＯを分散媒に入れて作製した正極活物質層においてもＲＧＯの分散性が充分でないため
同様である。
【００２１】
一方で、酸化グラフェン（ＧＯ（Ｇｒａｐｈｅｎｅ  Ｏｘｉｄｅの略記としてＧＯと呼ぶ
。）を活物質及び結着剤とともに分散媒に入れて正極ペーストを作製した後、分散された
酸化グラフェンを加熱処理により還元してＲＧＯとした正極活物質層においては、活物質
層内に電気伝導のネットワークが形成され、優れた電気伝導性を示す。
【００２２】
これらのことは、導電助剤の原料としてグラフェン又はＲＧＯを分散させた正極活物質層
では分散性が低いのに対し、酸化グラフェンを加えて正極ペースト化した後に還元したグ
ラフェンは分散性が高いことを示している。
【００２３】
以上のことから、グラフェンを導電助剤として用い、正極活物質層中に高い電気伝導性を
有するネットワークを構築するためには、正極ペーストの作製時において、分散媒に分散
性の高い酸化グラフェンを用いることが効果的である。分散媒内の酸化グラフェンの分散
性は、エポキシ基等の酸素を有する官能基の多寡（酸化度とと表現する。）に依存すると
考えられる。
【００２４】
ここで、酸化グラフェンは黒鉛を酸化させることによって合成されるが、その際に使用す
る酸化剤の量により酸化グラフェンの酸化度を調節することが可能である。酸化度の高い
酸化グラフェンは分散性に優れ、活物質の導電助剤として用いられるＲＧＯの原料として
好適である。しかし、本発明者らは、分散性が損なわれない程度に酸化度を落とした酸化
グラフェンを原料としたＲＧＯが良好な導電率を有し、有用な材料であることを見出した
。
【００２５】
このため、本発明の一態様は、炭素に対する酸素の重量比が２．５以上４以下の酸化グラ
フェンである。
【００２６】
ここで、炭素に対する酸素の重量比とは、酸化度を示す指標であり、酸化グラフェンの構
成元素のうち炭素と酸素の重量を、炭素を基準とした比率としてみたものである。なお、
酸化グラフェンを構成する元素の重量は、例えばＸ線光電子分光法（ＸＰＳ：Ｘ−ｒａｙ
Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）で測定することができる。
【００２７】
炭素に対する酸素の重量比が２．５以上４以下である酸化グラフェンは、エポキシ基、カ
ルボニル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基等の官能基が電極の作製に充分な分散性を
備える程度に結合した状態であることを意味する。なお、分散性という観点からは炭素に
対する酸素の重量比が３以上であることが好ましく、ＲＧＯの導電率の観点からは炭素に
対する酸素の重量比は３．７以下であることが好ましい。すなわち、分散性とＲＧＯにし
た際の導電率との両方を鑑みると炭素に対する酸素の重量比が３以上３．７以下である酸
化グラフェンがより好ましい。
【００２８】
よって、炭素に対する酸素の重量比が２．５以上４以下である酸化グラフェンを、正極活
物質及び結着剤とともに分散媒に分散させて混練し、正極集電体上に塗布して加熱するこ
とにより、分散性が高く電気伝導のネットワークを有するグラフェンを含んだ電極を形成
することができる。
【００２９】
酸化グラフェンは、一辺の長さが５０ｎｍ以上１００μｍ以下、好ましくは８００ｎｍ以
上２０μｍ以下であると好ましい。
【００３０】
既に述べたように、当該酸化グラフェンは、電極を作製するという観点において充分に酸
素を含む官能基を有するため、１−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の極性溶媒中に
おいて酸化グラフェン同士が凝集することなく、均一に分散する。分散した酸化グラフェ
ンは複数の粒状の正極活物質と均一に混ざり合う。このため分散媒の揮発と該酸化グラフ
ェンの還元処理とにより、酸化グラフェンから形成されたグラフェンは、他のグラフェン
と面接触する程度に正極活物質層中に分散される。グラフェンはシート状であり、互いに
部分的な面接触により電気的な接続を果たしているため、各グラフェンを一つの集合とし
て捉えると、電気伝導のネットワークが形成されていると考えられる。またグラフェンど
うしの接続が面接触であるため、接触抵抗を低く抑えることができ、電気伝導性の高いネ
ットワークを構築す事ができる。
【００３１】
一方、それぞれのグラフェンは一辺の長さが５０ｎｍ以上１００μｍ以下、好ましくは８
００ｎｍ以上２０μｍ以下のシートであり、粒状の正極活物質の平均粒径よりも大きいた
め、一枚のシート状のグラフェンが複数の粒状の正極活物質と接続することができる。特
にグラフェンがシート状であるため、粒状の正極活物質の表面を覆うように面接触するこ
とができる。このため、導電助剤の量を増加させることなく、粒状の正極活物質とグラフ
ェンとの接触抵抗を低減することができる。
【００３２】
なお、粒状の正極活物質としては、リン酸鉄リチウム等のキャリアイオンの挿入脱離が可
能な材料を用いることができる。
【００３３】
続いて、上記酸化グラフェンを用いた電極の製造方法を説明する。まず、炭素に対する酸
素の重量比が２．５以上４以下である酸化グラフェンと正極活物質を分散媒に分散させ、
混練する。この混合物に結着剤を添加して混練することで正極スラリーを作製し、正極ス
ラリーを正極集電体に塗布する。塗布した正極スラリーに含まれる分散媒を揮発させた後
又は揮発させると同時に、酸化グラフェンを還元して、グラフェン（ＲＧＯ）を含む正極
活物質層を前記正極集電体上に形成し、電極を製造することができる。
【００３４】
上記製造方法において、正極ペーストは還元雰囲気又は減圧下において乾燥させる。これ
により、正極ペーストに含まれる分散媒を揮発させ、正極ペーストに含まれる酸化グラフ
ェンを還元させることができる。
【００３５】
また、上記製造方法において、混合物に結着剤を添加して混練する際に、さらに分散媒を
添加することで、正極ペーストの粘度を調整することができる。
【００３６】
正極活物質は、炭素に対する酸素の重量比が２．５以上４以下である酸化グラフェンが分
散された分散媒中に添加する。これを混練することでグラフェンの分散性の高い正極活物
質層を形成する。酸化グラフェンは、正極活物質、導電助剤及び結着剤の混合物である正
極ペーストの総重量に対して、少なくとも２ｗｔ％（重量パーセント）の割合で含まれて
いればよい。一方、正極ペーストを集電体に塗布し、還元した後のグラフェンは、正極活
物質層の総重量に対して、少なくとも１ｗｔ％の割合で含まれていればよい。これは、酸
化グラフェンの還元により、グラフェンの重量がほぼ半減するためである。
【００３７】
具体的には、正極ペーストの段階で、正極ペーストの総量に対して、酸化グラフェンを２
ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下添加し、正極活物質を８５ｗｔ％以上９３ｗｔ％以下添加し、
結着剤を１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下添加することが好ましい。また、正極ペーストを集電
体に塗布して酸化グラフェンを還元した正極活物質層の段階では、正極活物質層の総量に
対して、グラフェンを１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下添加し、正極活物質を９０ｗｔ％以上９
４ｗｔ％以下添加し、結着剤を１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下添加することが好ましい。
【００３８】
正極ペーストを正極集電体に塗布した後、還元雰囲気又は減圧下で乾燥させることにより
、酸化グラフェンに含まれる酸素を脱離させることで、グラフェンを含む正極活物質層を
形成することができる。なお、酸化グラフェンに含まれる酸素は全て脱離されず、一部の
酸素はグラフェンに残存していてもよい。
【００３９】
以上のように製造された正極と、負極と、電解液と、セパレータとを用いることにより、
二次電池を製造することができる。なお、本発明の一態様は、様々な蓄電装置に対して適
用させることができる。例えば、蓄電装置の一例としては、電池、一次電池、二次電池、
リチウムイオン二次電池、リチウム空気電池、などがあげられる。さらに、蓄電装置の別
の例として、キャパシタに適用することもできる。また、酸化グラフェンは、容量が非常
に大きいキャパシタであるスーパーキャパシタのための電極として用いたり、酸素還元電
極触媒として用いたり、潤滑油より低摩擦な分散水の材料として用いたり、表示装置や太
陽電池などのための透明電極として用いたり、ガスバリア材として用いたり、機械的強度
が高くて軽量なポリマー材料として用いたり、放射能汚染水に含まれるウランやプルトニ
ウムを検出するための高感度ナノセンサの材料として用いたり、放射性物質を取りのぞく
ための材料として用いたり、することができる。
【００４０】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様に係る酸化グラフェンを用いて作製した二次電池用の
電極について、図１を参照して説明する。図１に電極の斜視図を示す。
【００４１】
図１は、正極２００の斜視図である。図１では正極２００を矩形のシート形状で示してい
るが、正極２００の形状はこれに限らず、任意の形状を適宜選択することができる。正極
２００は、正極ペーストを正極集電体２０１上に塗布した後、還元雰囲気又は減圧下で乾
燥させることで、正極活物質層２０２を形成することにより作製される。図１においては
、正極活物質層２０２は正極集電体２０１の一方の面にのみ形成しているが、正極活物質
層２０２は正極集電体２０１の両面に形成してもよい。また、正極活物質層２０２は正極
集電体２０１の全面に形成する必要はなく、正極タブと接続するための領域等、非塗布領
域を適宜設ける。
【００４２】
正極集電体２０１は、蓄電装置内で顕著な化学変化を引き起こさずに高い導電性を示す限
り、特別な制限はない。例えば、アルミニウム、ステンレス、金、白金、亜鉛、鉄、ニッ
ケル、銅、チタン、タンタル、マンガン等の金属、及びこれらの合金、焼結した炭素など
を用いることができる。また、銅またはステンレス鋼を炭素、ニッケル、チタン等で被覆
してもよい。また、シリコン、ネオジム、スカンジウム、モリブデンなどの耐熱性を向上
させる元素が添加されたアルミニウム合金を用いることができる。また、シリコンと反応
してシリサイドを形成する金属元素で形成してもよい。シリコンと反応してシリサイドを
形成する金属元素としては、ジルコニウム、チタン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、
タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、コバルト、ニッケル等がある。また、正
極集電体２０１は、箔状、板状（シート状）、網状、円柱状、コイル状、パンチングメタ
ル状、エキスパンドメタル状、多孔質状および不織布を包括する様々な形態等の形状を適
宜用いることができる。さらに、活物質層との密着性を上げるために正極集電体２０１は
表面に細かい凹凸を有していてもよい。接触抵抗の低減や密着性の向上のために被覆層（
アンダーコート）を設けてもよい。アンダーコートは炭素や金属、或いはそれらと高分子
との混合層で形成する事ができる。また、正極集電体２０１は、厚みが５μｍ以上３０μ
ｍ以下のものを用いるとよい。
【００４３】
活物質層２０２は、正極活物質を含む。活物質とは、キャリアであるイオンの挿入・脱離
に関わる物や粒子のみを指すが、本明細書等では、本来「活物質」である材料に加えて、
導電助剤やバインダーなどを含めたものも、活物質層と呼ぶ。
【００４４】
正極活物質としては、リチウムイオンの挿入及び脱離が可能な材料を用いることができ、
例えば、オリビン型の結晶構造、層状岩塩型の結晶構造、又はスピネル型の結晶構造、Ｎ
ＡＳＩＣＯＮ型結晶構造を有する材料が挙げられる。
【００４５】
例えば、正極活物質として、ＬｉＦｅＯ２、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ
４、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ５、ＭｎＯ２等の化合物を材料として用いることができる。
【００４６】
オリビン型構造のリチウム含有化合物としては遷移金属リン酸リチウム、例えば一般式Ｌ
ｉＭＰＯ４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上
）で表される複合酸化物が挙げられる。一般式ＬｉＭＰＯ４の代表例としては、ＬｉＦｅ
ＰＯ４、ＬｉＮｉＰＯ４、ＬｉＣｏＰＯ４、ＬｉＭｎＰＯ４、ＬｉＦｅａＮｉｂＰＯ４、
ＬｉＦｅａＣｏｂＰＯ４、ＬｉＦｅａＭｎｂＰＯ４、ＬｉＮｉａＣｏｂＰＯ４、ＬｉＮｉ
ａＭｎｂＰＯ４（ａ＋ｂは１以下、０＜ａ＜１、０＜ｂ＜１）、ＬｉＦｅｃＮｉｄＣｏｅ
ＰＯ４、ＬｉＦｅｃＮｉｄＭｎｅＰＯ４、ＬｉＮｉｃＣｏｄＭｎｅＰＯ４（ｃ＋ｄ＋ｅは
１以下、０＜ｃ＜１、０＜ｄ＜１、０＜ｅ＜１）、ＬｉＦｅｆＮｉｇＣｏｈＭｎｉＰＯ４
（ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉは１以下、０＜ｆ＜１、０＜ｇ＜１、０＜ｈ＜１、０＜ｉ＜１）等が挙
げられる。
【００４７】
特にＬｉＦｅＰＯ４は、安全性、安定性、高容量密度、高電位、初期酸化（充電）時に引
き抜けるリチウムイオンの存在等、正極活物質に求められる事項をバランスよく満たして
いるため、好ましい。
【００４８】
層状岩塩型の結晶構造を有するリチウム含有化合物としては、例えば、コバルト酸リチウ
ム（ＬｉＣｏＯ２）、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎＯ２、Ｌｉ２ＭｎＯ３、ＬｉＮｉ０．８Ｃ
ｏ０．２Ｏ２等のＮｉＣｏ系（一般式は、ＬｉＮｉｘＣｏ１−ｘＯ２（０＜ｘ＜１））、
ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ０．５Ｏ２等のＮｉＭｎ系（一般式は、ＬｉＮｉｘＭｎ１−ｘＯ２（
０＜ｘ＜１））、ＬｉＮｉ１／３Ｍｎ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２等のＮｉＭｎＣｏ系（ＮＭＣ
ともいう。一般式は、ＬｉＮｉｘＭｎｙＣｏ１−ｘ−ｙＯ２（ｘ＞０、ｙ＞０、ｘ＋ｙ＜
１））が挙げられる。さらに、Ｌｉ（Ｎｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５）Ｏ２、Ｌｉ
２ＭｎＯ３−ＬｉＭＯ２（Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ）等も挙げられる。
【００４９】
特に、ＬｉＣｏＯ２は、容量が大きい、ＬｉＮｉＯ２に比べて大気中で安定である、Ｌｉ
ＮｉＯ２に比べて熱的に安定である等の利点があるため、好ましい。
【００５０】
スピネル型の結晶構造を有するリチウム含有化合物としては、例えば、ＬｉＭｎ２Ｏ４、
Ｌｉ１＋ｘＭｎ２−ｘＯ４、Ｌｉ（ＭｎＡｌ）２Ｏ４、ＬｉＭｎ１．５Ｎｉ０．５Ｏ４等
が挙げられる。
【００５１】
ＬｉＭｎ２Ｏ４等のマンガンを含むスピネル型の結晶構造を有するリチウム含有化合物に
、少量のニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２やＬｉＮｉ１−ｘＭＯ２（Ｍ＝Ｃｏ、Ａｌ等
））を混合すると、マンガンの溶出を抑制する、電解液の分解を抑制する等の利点があり
好ましい。
【００５２】
また、正極活物質として、一般式Ｌｉ（２−ｊ）ＭＳｉＯ４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ
（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上、０≦ｊ≦２）で表される化合物を用い
ることができる。一般式Ｌｉ（２−ｊ）ＭＳｉＯ４の代表例としては、Ｌｉ（２−ｊ）Ｆ
ｅＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＣｏＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ
）ＭｎＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｋＮｉｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｋＣｏｌＳ
ｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｋＭｎｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉｋＣｏｌＳｉＯ４、
Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉｋＭｎｌＳｉＯ４（ｋ＋ｌは１以下、０＜ｋ＜１、０＜ｌ＜１）、Ｌ
ｉ（２−ｊ）ＦｅｍＮｉｎＣｏｑＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｍＮｉｎＭｎｑＳｉＯ４
、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉｍＣｏｎＭｎｑＳｉＯ４（ｍ＋ｎ＋ｑは１以下、０＜ｍ＜１、０＜
ｎ＜１、０＜ｑ＜１）、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｒＮｉｓＣｏｔＭｎｕＳｉＯ４（ｒ＋ｓ＋ｔ
＋ｕは１以下、０＜ｒ＜１、０＜ｓ＜１、０＜ｔ＜１、０＜ｕ＜１）等が挙げられる。
【００５３】
また、正極活物質として、ＡｘＭ２（ＸＯ４）３（Ａ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｍ＝Ｆｅ、Ｍ
ｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｘ＝Ｓ、Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｓ、Ｓｉ）の一般式で表されるナ
シコン型化合物を用いることができる。ナシコン型化合物としては、Ｆｅ２（ＭｎＯ４）
３、Ｆｅ２（ＳＯ４）３、Ｌｉ３Ｆｅ２（ＰＯ４）３等が挙げられる。また、正極活物質
として、Ｌｉ２ＭＰＯ４Ｆ、Ｌｉ２ＭＰ２Ｏ７、Ｌｉ５ＭＯ４（Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ）の一般
式で表される化合物、ＮａＦ３、ＦｅＦ３等のペロブスカイト型フッ化物、ＴｉＳ２、Ｍ
ｏＳ２等の金属カルコゲナイド（硫化物、セレン化物、テルル化物）、ＬｉＭＶＯ４等の
逆スピネル型の結晶構造を有するリチウム含有複合材料、バナジウム酸化物（Ｖ２Ｏ５、
Ｖ６Ｏ１３、ＬｉＶ３Ｏ８等）、マンガン酸化物、有機硫黄等の材料を用いることができ
る。
【００５４】
なお、キャリアイオンが、リチウムイオン以外のアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属
イオン、ベリリウムイオン、またはマグネシウムイオンの場合、正極活物質として、上記
リチウム化合物において、リチウムの代わりに、アルカリ金属（例えば、ナトリウムやカ
リウム等）、アルカリ土類金属（ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウ
ム、バリウム等）を用いてもよい。
【００５５】
また、導電助剤として正極活物質層２０２に添加するグラフェンは、炭素に対する酸素の
重量比が２．５以上４以下である酸化グラフェンに還元処理を行うことによって形成され
る。
【００５６】
炭素に対する酸素の重量比が２．５以上４以下である酸化グラフェンは、黒鉛を酸化する
ことにより作製することができる。
【００５７】
グラファイト粉末に、過マンガン酸カリウムの硫酸溶液、過酸化水素水等を加えて酸化反
応させて酸化グラファイトを含む分散液を作製する。酸化グラファイトは、グラファイト
の炭素の酸化により、エポキシ基、カルボニル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基等の
官能基が結合する。このため、複数のグラフェンの層間距離がグラファイトと比較して長
くなり、層間の分離による薄片化が容易となる。次に、酸化グラファイトを含む分散液に
、超音波振動を加えることで、層間距離が長い酸化グラファイトを劈開し、酸化グラフェ
ンを分離するとともに、酸化グラフェンを含む分散液を作製することができる。そして、
酸化グラフェンを含む分散液から溶媒を取り除くことで、粉末状の酸化グラフェンを得る
ことができる。
【００５８】
ここで、炭素に対する酸素の重量比が２．５以上４以下である酸化グラフェンは、過マン
ガン酸カリウム等の酸化剤の量を適宜調整することで形成することができる。すなわち、
グラファイト粉末に対して酸化剤の量を増加させることで、酸化グラフェンの酸化度（炭
素に対する酸素の重量比）を高めることができる。従って、製造する酸化グラフェンの量
に合わせて、原料となるグラファイト粉末に対する酸化剤の量を決定すればよい。
【００５９】
なお、酸化グラフェンの作製は過マンガン酸カリウムの硫酸溶液を用いる方法に限られず
、例えば硝酸、塩素酸カリウム、硝酸ナトリウム等を使用する方法、又はこれら以外の酸
化グラフェンの作製方法を適宜用いてもよい。
【００６０】
また、酸化グラファイトの薄片化は、超音波振動の付加の他、マイクロ波やラジオ波、又
は熱プラズマの照射や、物理的応力の付加により行ってもよい。
【００６１】
作製した酸化グラフェンは、エポキシ基、カルボニル基、カルボキシル基、ヒドロキシル
基等を有する。当該酸化グラフェンは適度にこれら置換基を有するためＮＭＰに代表され
る極性溶媒の中においては、官能基中の酸素がマイナスに帯電し、ＮＭＰと相互作用する
一方で異なる酸化グラフェンどうしとは反発し、凝集しにくい。このため、極性溶媒中に
おいては、酸化グラフェンが均一に分散しやすい。
【００６２】
また、酸化グラフェンの一辺の長さ（フレークサイズともいう。）は５０ｎｍ以上１００
μｍ以下、好ましくは８００ｎｍ以上２０μｍ以下である。特にフレークサイズが粒状の
正極活物質の平均粒径よりも小さい場合、複数の正極活物質との面接触がしにくくなると
ともに、グラフェン相互の接続が難しくなるため、正極活物質層２０２の電気伝導性を向
上させることが困難となる。
【００６３】
複数の粒状の正極活物質は、複数のグラフェンによって被覆される。一枚のシート状のグ
ラフェンは、複数の粒状の正極活物質と接続する。特に、グラフェンがシート状であるた
め、粒状の正極活物質の表面の一部を包むように面接触することができる。正極活物質と
点接触するアセチレンブラック等の粒状の導電助剤と異なり、グラフェンは接触抵抗の低
い面接触を可能とするものであるから、導電助剤の量を増加させることなく、粒状の正極
活物質とグラフェンとの電気伝導性を向上させるができる。
【００６４】
また、複数のグラフェンどうしも面接触する。これはグラフェンの形成に、極性溶媒中で
の分散性が充分な酸化グラフェンを用いるためである。均一に分散した酸化グラフェンを
含有する分散媒から溶媒を揮発除去し、酸化グラフェンを還元してグラフェンとするため
、正極活物質層２０２に残留するグラフェンは部分的に重なり合い、互いに面接触する程
度に分散していることで電気伝導の経路を形成している。
【００６５】
グラフェンは必ずしも正極活物質層２０２の表面でのみ他のグラフェンと重なり合うもの
ではなく、グラフェンの一部は正極活物質層２０２の内部へ潜りこむ等、三次元的に配置
されるように形成されている。また、グラフェンは炭素分子の単層又はこれらの積層で構
成される極めて薄い膜（シート）であるため、個々の粒状の正極活物質の表面をなぞるよ
うにその表面の一部を覆って接触しており、正極活物質と接していない部分は複数の粒状
の正極活物質の間で撓み、皺となり、あるいは引き延ばされて張った状態を呈する。
【００６６】
正極活物質層２０２の縦断面においては、正極活物質層２０２の内部において概略均一に
シート状のグラフェンが分散する。正極活物質層２０２の上面についての説明と同様に、
複数のグラフェンは、複数の粒状の正極活物質を包むように、あるいは覆うように形成さ
れているため、互いに面接触する。また、グラフェンどうしも互いに面接触することで複
数のグラフェンにより電気伝導のネットワークを形成する。
【００６７】
シート状の複数のグラフェンは正極活物質層２０２の内部において三次元的に分散し、こ
れらが互いに面接触することで、三次元の電気伝導性のネットワークを形成する。また、
それぞれのグラフェンは、複数の粒状の正極活物質を被覆し面接触する。このため正極活
物質どうしの結合が維持される。さらに炭素に対する酸素の重量比が２．５以上４以下で
ある酸化グラフェンを還元したグラフェンは高い導電率を有する。以上のことから、炭素
に対する酸素の重量比が２．５以上４以下である酸化グラフェンを原料とし、ペーストの
形成後に還元したグラフェンを導電助剤として用いることで、高い電気伝導性を有する正
極活物質層２０２を形成することができる。
【００６８】
また、正極活物質とグラフェンとの接触点を増やすために、導電助剤の添加量を増加させ
なくてもよいため、正極活物質の正極活物質層２０２における比率を増加させることがで
きる。これにより、二次電池の放電容量を増加させることができる。
【００６９】
粒状の正極活物質の一次粒子の平均粒径は、５００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上５
００ｎｍ以下のものを用いるとよい。この粒状の正極活物質の複数と面接触するために、
グラフェンは一辺の長さが５０ｎｍ以上１００μｍ以下、好ましくは８００ｎｍ以上２０
μｍ以下であると好ましい。
【００７０】
また、正極活物質層２０２に含まれる結着剤（バインダ）には、代表的なポリフッ化ビニ
リデン（ＰＶｄＦ）の他、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルクロラ
イド、エチレンプロピレンジエンポリマー、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリ
ル−ブタジエンゴム、フッ素ゴム、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリエ
チレン、ニトロセルロース等を用いることができる。
【００７１】
本実施の形態に示すように、粒状の正極活物質の平均粒径よりも大きいグラフェンが、正
極活物質層２０２中において、隣接する他のグラフェンの一以上と互いに面接触する程度
に分散し、粒状の正極活物質の表面の一部を包むように面接触していることで、少量の導
電助剤で、充填量が高く高密度化された正極活物質層を含む二次電池用正極を提供するこ
とができる。
【００７２】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【００７３】
（実施の形態３）
次に、上述した正極活物質、導電助剤、結着剤、分散媒を用いて、正極ペーストを作製し
、該正極ペーストを正極集電体２０１上に塗布して、還元雰囲気又は減圧下で乾燥させる
ことで、正極活物質層２０２を含む正極２００を製造する方法について説明する。
【００７４】
分散媒としてＮＭＰを用意し、ＮＭＰ中に実施の形態１及び実施の形態２で説明した炭素
に対する酸素の重量比が２．５以上４以下である酸化グラフェンと正極活物質としてリン
酸鉄リチウムとを分散させる。正極ペーストの総量に対して、酸化グラフェンの量が２ｗ
ｔ％未満であると、正極活物質層２０２が形成された際に導電性が低下する。また、酸化
グラフェンの量が１０ｗｔ％を超えると、正極活物質の粒径にもよるが、正極ペーストの
粘度が高くなる。また、正極ペーストを正極集電体２０１に塗布した後の乾燥工程の際に
、加熱により正極ペースト中で対流が生じ、軽くて薄い酸化グラフェンが移動・凝集する
ことで、正極活物質層２０２がひび割れたり、正極活物質層２０２が正極集電体２０１か
ら剥がれたりするおそれがある。したがって、酸化グラフェンの量は、正極ペースト（正
極活物質、導電助剤、及び結着剤の総重量）に対して２ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下とする
とよい。なお、酸化グラフェンは、後の熱処理工程によって還元されてグラフェンとなり
重量がほぼ半減するため、正極活物質層２０２中の重量比は１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下と
なる。
【００７５】
リン酸鉄リチウムの一次粒子の平均粒径は、２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下のものを用いる
とよい。添加するリン酸鉄リチウムの量は、正極ペーストの総量に対して、８５ｗｔ％以
上とすればよく、例えば、８５ｗｔ％以上９３ｗｔ％以下とすればよい。
【００７６】
なお、リン酸鉄リチウムの焼成時にグルコース等の炭水化物を混合して、リン酸鉄リチウ
ムの粒子にカーボンを被覆してもよい。この処理により導電性が高まる。
【００７７】
次に、これらの混合物ペーストに固練り（高粘度の状態での混練）を行うことで、酸化グ
ラフェン及びリン酸鉄リチウムの凝集をほどくことができる。また、酸化グラフェンは、
官能基を有するため、極性溶媒中においては、官能基中の酸素がマイナスに帯電するため
、異なる酸化グラフェンどうしで凝集しにくい。また、酸化グラフェンは、リン酸鉄リチ
ウムとの相互作用が強い。このため、リン酸鉄リチウム中に酸化グラフェンをより均一に
分散させることができる。
【００７８】
次に、これらの混合物に、結着剤としてＰＶｄＦを添加する。ＰＶｄＦの量は、酸化グラ
フェン及びリン酸鉄リチウムの量によって設定すればよく、正極ペーストに対して、１ｗ
ｔ％以上５ｗｔ％以下添加すればよい。酸化グラフェンが、複数の正極活物質粒子と面接
触するように均一に分散されている状態で、結着剤を添加することにより、分散状態を維
持したまま、正極活物質と酸化グラフェンとを結着することができる。また、リン酸鉄リ
チウムと酸化グラフェンの割合によっては、結着剤を添加しなくてもよいが、結着剤を添
加した場合には正極の強度を向上させることができる。
【００７９】
次に、これらの混合物に、所定の粘度になるまでＮＭＰを添加し、混練することで正極ス
ラリーを作製することができる。以上の工程で、正極スラリーを作製することによって、
酸化グラフェン、正極活物質、及び結着剤の混練状態が均一な正極スラリーを作製するこ
とができる。
【００８０】
次に、正極集電体２０１上に、正極ペーストを塗布する。
【００８１】
次に、正極集電体２０１上に塗布された正極ペーストを乾燥させる。乾燥工程は、６０℃
〜１７０℃、１分〜１０時間加熱することにより、ＮＭＰを蒸発させることによって行う
。なお、雰囲気は特に限定されない。
【００８２】
次に、正極ペーストに対して還元雰囲気または減圧下にて乾燥を行う。還元雰囲気又は減
圧下とし、温度を１３０℃〜２００℃、１０時間〜３０時間加熱することにより、正極ペ
ーストに残ったＮＭＰや水を蒸発させ、酸化グラフェンに含まれる酸素を脱離させる。こ
れにより、酸化グラフェンをグラフェンとすることができる。なお、酸化グラフェンに含
まれる酸素は全て脱離されず、一部の酸素は、グラフェンに残存してもよい。
【００８３】
以上の工程により、正極活物質にグラフェンが均一に分散された正極活物質層２０２を含
む正極２００を作製することができる。なお、乾燥工程の後、正極２００に対して、加圧
（プレス）工程を行っても良い。
【００８４】
本実施の形態で説明したように、炭素に対する酸素の重量比が２．５以上４以下である酸
化グラフェンが分散された分散媒に、正極活物質を添加し、混練することで、正極活物質
中に酸化グラフェンを均一に分散することができる。酸化グラフェンが、複数の正極活物
質粒子と接するように分散された状態で、結着剤を添加することで、酸化グラフェンと複
数の正極活物質粒子との接触を阻害することなく、結着剤を均一に分散させることができ
る。また、炭素に対する酸素の重量比が２．５以上４以下である酸化グラフェンを還元し
たグラフェンは導電率が高い。このようにして作製された正極ペーストを用いることで、
正極活物質の充填量が高く、高密度化された正極活物質層を含む正極を作製することがで
きる。また、該正極を用いて、電池を作製することで、高容量の二次電池を製造すること
ができる。さらに、結着剤によって、シート状のグラフェンが、複数の正極活物質と接し
た状態を維持させることができるため、正極活物質とグラフェンとの剥離を抑制すること
ができるため、サイクル特性の良好な二次電池を製造することができる。
【００８５】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【００８６】
（実施の形態４）
本実施の形態では、二次電池の構造及びその製造方法について、図２及び図３を参照して
説明する。
【００８７】
図２（Ａ）は、コイン型（単層偏平型）の二次電池の外観図であり、図２（Ｂ）は、その
断面図である。
【００８８】
コイン型の二次電池３００は、正極端子を兼ねた正極缶３０１と負極端子を兼ねた負極缶
３０２とが、ポリプロピレン等で形成されたガスケット３０３で絶縁シールされている。
正極３０４は、正極集電体３０５と、これと接するように設けられた正極活物質層３０６
により形成される。また、負極３０７は、負極集電体３０８と、これに接するように設け
られた負極活物質層３０９により形成される。正極活物質層３０６と負極活物質層３０９
との間には、セパレータ３１０と、電解質（図示せず）とを有する。
【００８９】
正極３０４は、実施の形態２及び実施の形態３に示す正極２００を用いることができる。
【００９０】
負極３０７は、負極集電体３０８上に、ＣＶＤ法、スパッタリング法、または塗布法によ
り、負極活物質層３０９を形成することで、形成される。
【００９１】
負極集電体３０８は、蓄電装置内で顕著な化学変化を引き起こさずに高い導電性を示す限
り、特別な制限はない。例えば、銅、アルミニウム、ステンレス、金、白金、亜鉛、鉄、
ニッケル、チタン、タンタル、マンガン等の金属、及びこれらの合金、焼結した炭素など
を用いることができる。また、銅またはステンレス鋼を炭素、ニッケル、チタン等で被覆
してもよい。また、シリコン、ネオジム、スカンジウム、モリブデンなどの耐熱性を向上
させる元素が添加されたアルミニウム合金を用いることができる。また、シリコンと反応
してシリサイドを形成する金属元素で形成してもよい。シリコンと反応してシリサイドを
形成する金属元素としては、ジルコニウム、チタン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、
タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、コバルト、ニッケル等がある。また、集
電体３０８は、箔状、板状（シート状）、網状、円柱状、コイル状、パンチングメタル状
、エキスパンドメタル状、多孔質状および不織布を包括する様々な形態等の形状を適宜用
いることができる。さらに、活物質層との密着性を上げるために負極集電体３０８は表面
に細かい凹凸を有していてもよい。接触抵抗の低減や密着性の向上のために被覆層（アン
ダーコート）を設けてもよい。アンダーコートは炭素や金属、或いはそれらと高分子との
混合層で形成する事ができる。また、負極集電体３０８は、厚みが５μｍ以上３０μｍ以
下のものを用いるとよい。
【００９２】
負極活物質としては、リチウムの溶解・析出、又はリチウムイオンの挿入・脱離が可能な
材料を用いることができ、例えば、リチウム金属、炭素系材料、合金系材料等が挙げられ
る。
【００９３】
リチウム金属は、酸化還元電位が低く（標準水素電極に対して−３．０４５Ｖ）、重量及
び体積当たりの比容量が大きい（それぞれ３８６０ｍＡｈ／ｇ、２０６２ｍＡｈ／ｃｍ３
）ため、好ましい。
【００９４】
炭素系材料としては、黒鉛、易黒鉛化性炭素（ソフトカーボン）、難黒鉛化性炭素（ハー
ドカーボン）、カーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンブラック等が挙げられる。
【００９５】
黒鉛としては、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、コークス系人造黒鉛、ピッチ
系人造黒鉛等の人造黒鉛や、球状化天然黒鉛等の天然黒鉛が挙げられる。
【００９６】
黒鉛はリチウムイオンが黒鉛に挿入したとき（リチウム−黒鉛層間化合物の生成時）にリ
チウム金属と同程度に卑な電位を示す（０．１〜０．３Ｖ  ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）。これ
により、リチウムイオン電池は高い作動電圧を示すことができる。さらに、黒鉛は、単位
体積当たりの容量が比較的高い、体積膨張が小さい、安価である、リチウム金属に比べて
安全性が高い等の利点を有するため、好ましい。
【００９７】
負極活物質として、リチウム金属との合金化・脱合金化反応により充放電反応を行うこと
が可能な合金系材料も用いることができる。例えば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓ
ｂ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｇａ等のうち少なくとも一つを含む材料が挙げられ
る。このような元素は炭素に対して容量が大きく、特にシリコンは理論容量が４２００ｍ
Ａｈ／ｇと飛躍的に高い。このため、負極活物質にシリコンを用いることが好ましい。こ
のような元素を用いた合金系材料としては、例えば、ＳｉＯ、Ｍｇ２Ｓｉ、Ｍｇ２Ｇｅ、
ＳｎＯ、ＳｎＯ２、Ｍｇ２Ｓｎ、ＳｎＳ２、Ｖ２Ｓｎ３、ＦｅＳｎ２、ＣｏＳｎ２、Ｎｉ
３Ｓｎ２、Ｃｕ６Ｓｎ５、Ａｇ３Ｓｎ、Ａｇ３Ｓｂ、Ｎｉ２ＭｎＳｂ、ＣｅＳｂ３、Ｌａ
Ｓｎ３、Ｌａ３Ｃｏ２Ｓｎ７、ＣｏＳｂ３、ＩｎＳｂ、ＳｂＳｎ等が挙げられる。
【００９８】
また、負極活物質として、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、リチウムチタン酸化物（Ｌｉ４Ｔ
ｉ５Ｏ１２）、リチウム−黒鉛層間化合物（ＬｉｘＣ６）、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）
、酸化タングステン（ＷＯ２）、酸化モリブデン（ＭｏＯ２）等の酸化物を用いることが
できる。
【００９９】
また、負極活物質として、リチウムと遷移金属の複窒化物である、Ｌｉ３Ｎ型構造をもつ
Ｌｉ３−ｘＭｘＮ（Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ）を用いることができる。例えば、Ｌｉ２．６
Ｃｏ０．４Ｎ３は大きな充放電容量（９００ｍＡｈ／ｇ）を示し好ましい。
【０１００】
リチウムと遷移金属の複窒化物を用いると、負極活物質中にリチウムイオンを含むため、
正極活物質としてリチウムイオンを含まないＶ２Ｏ５、Ｃｒ３Ｏ８等の材料と組み合わせ
ることができ好ましい。なお、正極活物質にリチウムイオンを含む材料を用いる場合でも
、あらかじめリチウムイオンを脱離させることでリチウムと遷移金属の複窒化物を用いる
ことができる。
【０１０１】
また、コンバージョン反応が生じる材料を負極活物質として用いることもできる。例えば
、酸化コバルト（ＣｏＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化鉄（ＦｅＯ）等の、リチウム
と合金化反応を行わない遷移金属酸化物を負極活物質に用いてもよい。コンバージョン反
応が生じる材料としては、さらに、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＲｕＯ２、Ｃｒ２Ｏ
３等の酸化物、ＣｏＳ０．８９、ＮｉＳ、ＣｕＳ等の硫化物、Ｚｎ３Ｎ２、Ｃｕ３Ｎ、Ｇ
ｅ３Ｎ４等の窒化物、ＮｉＰ２、ＦｅＰ２、ＣｏＰ３等のリン化物、ＦｅＦ３、ＢｉＦ３
等のフッ化物等がある。なお、上記フッ化物の電位は高いため、正極活物質として用いて
もよい。
【０１０２】
塗布法を用いて負極活物質層３０９を形成する場合は、負極活物質に、導電助剤や結着剤
を添加して、負極ペーストを作製し、負極集電体３０８上に塗布して乾燥させればよい。
【０１０３】
また、負極活物質として、シリコンを用いて負極活物質層３０９を形成する場合は、負極
活物質層３０９の表面に、グラフェンを形成することが好ましい。シリコンは、充放電サ
イクルにおけるキャリアイオンの吸蔵・放出に伴う体積の変化が大きいため、負極集電体
３０８と負極活物質層３０９との密着性が低下し、充放電により電池特性が劣化してしま
う。そこで、シリコンを含む負極活物質層３０９の表面にグラフェンを形成することによ
り、充放電サイクルにおいて、シリコンの体積が変化したとしても、負極集電体３０８と
負極活物質層３０９との密着性の低下を抑制することができ、電池特性の劣化が低減され
るため好ましい。
【０１０４】
負極活物質層３０９表面に形成するグラフェンは、正極の作製方法と同様に、酸化グラフ
ェンを還元することによって形成することができる。該酸化グラフェンは、実施の形態１
で説明した酸化グラフェンを用いることができる。
【０１０５】
負極活物質層３０９に、電気泳動法を用いて酸化グラフェンを形成する方法について、図
３（Ａ）を参照して説明する。
【０１０６】
図３（Ａ）は電気泳動法を説明するための断面図である。容器４０１には、実施の形態１
で説明した酸化グラフェンを分散媒に分散させた分散液（以下、酸化グラフェン分散液４
０２という。）が入っている。また、酸化グラフェン分散液４０２中に被形成物４０３を
設けて、これを陽極とする。また、酸化グラフェン分散液４０２中に陰極となる導電体４
０４を設ける。なお、被形成物４０３は、負極集電体３０８及びその上に形成された負極
活物質層３０９とする。また、導電体４０４は、導電性を有する材料、例えば、金属材料
又は合金材料とすればよい。
【０１０７】
陽極と陰極の間に適切な電圧を加えることで、被形成物４０３の表面、すなわち、負極活
物質層３０９の表面に酸化グラフェンの層が形成される。これは、酸化グラフェンは、上
記したように極性溶媒中において負に帯電するため、電圧を加えることで負に帯電した酸
化グラフェンは陽極に引き寄せられ、被形成物４０３に付着するからである。酸化グラフ
ェンの負の帯電は、酸化グラフェンが有するヒドロキシル基、カルボキシル基等の置換基
から水素イオンが離脱していることに由来し、物体と当該置換基とが結合することで中性
化する。なお、加える電圧は一定でなくてもよい。また、陽極と陰極の間を流れる電荷量
を測定することで、物体に付着した酸化グラフェンの層の厚さを見積もることができる。
【０１０８】
陽極と陰極の間に加える電圧は、０．５Ｖ乃至２．０Ｖの範囲とすると良い。より好まし
くは、０．８Ｖ乃至１．５Ｖである。例えば陽極と陰極の間に加える電圧を１Ｖとすると
、被形成物と酸化グラフェンの層との間に陽極酸化の原理により生じうる酸化膜が、形成
されにくい。
【０１０９】
必要な厚さの酸化グラフェンが得られたら、被形成物４０３を酸化グラフェン分散液４０
２から引き上げ、乾燥させる。
【０１１０】
電気泳動法による酸化グラフェンの電着において、酸化グラフェンで既に覆われている部
分にさらに酸化グラフェンが積層することは少ない。これは、酸化グラフェンの導電率が
十分に低いためである。一方、まだ酸化グラフェンに覆われていない部分には、酸化グラ
フェンが優先的に積層される。このため、被形成物４０３の表面に形成される酸化グラフ
ェンの厚さは実用的に均一な厚さになる。
【０１１１】
電気泳動を行う時間（電圧を加える時間）は、被形成物４０３の表面が酸化グラフェンに
覆われるのにかかる時間より長時間行えばよく、例えば、０．５分以上３０分以下、好ま
しくは５分以上２０分以下とすればよい。
【０１１２】
電気泳動法を用いると、イオン化した酸化グラフェンを電気的に活物質まで移動させるこ
とができるため、負極活物質層３０９の表面に凹凸を有していても、酸化グラフェンを均
一に設けることが可能である。
【０１１３】
次に、還元処理を行い、形成された酸化グラフェンから酸素の一部を脱離させる。還元処
理としてはグラフェンを用いた実施の形態２で説明した、加熱による還元処理等を行って
も良いが、ここでは電気化学的な還元処理（以下、電気化学還元という。）について説明
する。
【０１１４】
酸化グラフェンの電気化学還元は、加熱処理による還元とは異なり、電気エネルギーを用
いた還元である。図３（Ｂ）に示すように負極活物質層３０９上に設けた酸化グラフェン
を有する負極を導電体４０７として用いて閉回路を構成し、この導電体４０７に当該酸化
グラフェンの還元反応が生じる電位、又は当該酸化グラフェンが還元される電位を供給し
、当該酸化グラフェンをグラフェンに還元する。なお、本明細書では、酸化グラフェンの
還元反応が生じる電位、又は当該酸化グラフェンが還元される電位を還元電位という。
【０１１５】
図３（Ｂ）を用いて酸化グラフェンの還元方法を具体的に記述する。容器４０５に電解液
４０６を満たし、そこに酸化グラフェンを有する導電体４０７と、対極４０８とを挿入し
、浸漬させる。次に、酸化グラフェンを有する導電体４０７を作用極とし、他に少なくと
も対極４０８及び電解液４０６を用いて電気化学セル（開回路）を組み、当該導電体４０
７（作用極）の電位に酸化グラフェンの還元電位を供給し、当該酸化グラフェンをグラフ
ェンに還元する。なお、供給する還元電位は、対極４０８を基準にした場合の還元電位、
又は電気化学セルに参照極を設けて、当該参照極を基準にした場合の還元電位とする。例
えば、対極４０８及び参照極をリチウム金属とする場合、供給する還元電位はリチウム金
属の酸化還元電位を基準とした還元電位（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）となる。本工程によって
、電気化学セル（閉回路）には、酸化グラフェンが還元される際に還元電流が流れる。そ
のため、酸化グラフェンの還元を確認するには、当該還元電流を連続的に確認すればよく
、還元電流が一定値を下回った状態（還元電流に対応するピークが消失した状態）を、酸
化グラフェンが還元された状態（還元反応が終了した状態）とすればよい。
【０１１６】
また、当該導電体４０７の電位を制御する際は、酸化グラフェンの還元電位以下に固定す
るだけではなく、酸化グラフェンの還元電位を含んで掃引してもよく、さらに当該掃引は
、サイクリックボルタンメトリのように周期的に繰り返してもよい。また、当該導電体４
０７の電位の掃引速度に限定はない。なお、当該導電体４０７の電位の掃引を行う場合は
、高電位側から低電位側に掃引してもよいし、低電位側から高電位側に掃引してもよい。
【０１１７】
酸化グラフェンの還元電位は、その酸化グラフェンの構成（官能基の有無など）、及び電
位制御の仕方（掃引速度など）によって値が多少異なるが、約２．０Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌ
ｉ＋）程度である。具体的には、１．６Ｖ以上２．４Ｖ以下（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）の範
囲で上記導電体４０７の電位を制御すればよい。
【０１１８】
以上の工程により、導電体４０７上にグラフェンを形成することができる。電気化学的還
元処理を行った場合、加熱処理によって形成したグラフェンに比べてｓｐ２結合である二
重結合の炭素−炭素結合を有する割合が増大するため、導電性の高いグラフェンを負極活
物質層３０９上に形成することができる。
【０１１９】
なお、導電体４０７上にグラフェンを形成した後、負極活物質層３０９にグラフェンを介
してリチウムをプレドープしてもよい。リチウムのプレドープ方法としては、スパッタリ
ング法により負極活物質層３０９表面にリチウム層を形成してもよい。または、負極活物
質層３０９の表面にリチウム箔を設けることで、負極活物質層３０９にリチウムをプレド
ープすることができる。
【０１２０】
セパレータ３１０は、セルロース（紙）、または空孔が設けられたポリプロピレン、ポリ
エチレン等の絶縁体を用いることができる。
【０１２１】
電解液は、電解質として、キャリアイオンを有する材料を用いる。電解質の代表例として
は、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２
Ｎ等のリチウム塩がある。
【０１２２】
なお、キャリアイオンが、リチウムイオン以外のアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属
イオン、ベリリウムイオン、またはマグネシウムイオンの場合、電解質として、上記リチ
ウム塩において、リチウムの代わりに、アルカリ金属（例えば、ナトリウムやカリウム等
）、アルカリ土類金属（例えば、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等）、ベリリウ
ム、またはマグネシウムを用いてもよい。
【０１２３】
また、電解液の溶媒としては、キャリアイオンの移送が可能な材料を用いる。電解液の溶
媒としては、非プロトン性有機溶媒が好ましい。非プロトン性有機溶媒の代表例としては
、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジ
エチルカーボネート（ＤＥＣ）、γーブチロラクトン、アセトニトリル、ジメトキシエタ
ン、テトラヒドロフラン等があり、これらの一つまたは複数を用いることができる。また
、電解液の溶媒としてゲル化される高分子材料を用いることで、漏液性等に対する安全性
が高まる。また、二次電池の薄型化及び軽量化が可能である。ゲル化される高分子材料の
代表例としては、シリコーンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリルゲル、ポリエチレン
オキサイド、ポリプロピレンオキサイド、フッ素系ポリマー等がある。また、電解液の溶
媒として、難燃性及び難揮発性であるイオン液体（常温溶融塩）を一つまたは複数用いる
ことで、二次電池の内部短絡や、過充電等によって内部温度が上昇しても、二次電池の破
裂や発火などを防ぐことができる。
【０１２４】
また、電解液の代わりに、硫化物系や酸化物系等の無機物材料を有する固体電解質や、Ｐ
ＥＯ（ポリエチレンオキシド）系等の高分子材料を有する固体電解質を用いることができ
る。固体電解質を用いる場合には、セパレータやスペーサの設置が不要となる。また、電
池全体を固体化できるため、漏液のおそれがなくなり安全性が飛躍的に向上する。
【０１２５】
正極缶３０１、負極缶３０２には、二次電池の充放電時において電解液などの液体に対し
て耐腐食性を有するニッケル、アルミニウム、チタン等の金属、当該金属の合金、当該金
属と他の金属との合金（例えば、ステンレスなど）、当該金属の積層、当該金属と前掲し
た合金との積層（例えば、ステンレス＼アルミニウムなど）、当該金属と他の金属との積
層（例えば、ニッケル＼鉄＼ニッケルなど）を用いることができる。正極缶３０１は正極
３０４と、負極缶３０２は負極３０７とそれぞれ電気的に接続する。
【０１２６】
これら負極３０７、正極３０４及びセパレータ３１０を電解質に含浸させ、図２（Ｂ）に
示すように、正極缶３０１を下にして正極３０４、セパレータ３１０、負極３０７、負極
缶３０２をこの順で積層し、正極缶３０１と負極缶３０２とをガスケット３０３を介して
圧着してコイン形の二次電池３００を製造する。
【０１２７】
次に、ラミネート型の二次電池の一例について、図４を参照して説明する。
【０１２８】
図４に示すラミネート型の二次電池５００は、正極集電体５０１および正極活物質層５０
２を有する正極５０３と、負極集電体５０４および負極活物質層５０５を有する負極５０
６と、セパレータ５０７と、電解液５０８と、外装体５０９と、を有する。外装体５０９
内に設けられた正極５０３と負極５０６との間にセパレータ５０７が設置されている。ま
た、外装体５０９内は、電解液５０８で満たされている。
【０１２９】
図４に示すラミネート型の二次電池５００において、正極集電体５０１および負極集電体
５０４は、外部との電気的接触を得る端子の役割も兼ねている。そのため、正極集電体５
０１および負極集電体５０４の一部は、外装体５０９から外側に露出するように配置され
る。
【０１３０】
ラミネート型の二次電池５００において、外装体５０９には、例えばポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリカーボネート、アイオノマー、ポリアミド等の材料からなる膜上に、ア
ルミニウム、ステンレス、銅、ニッケル等の可撓性に優れた金属薄膜を設け、さらに該金
属薄膜上に外装体の外面としてポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等の絶縁性合成樹
脂膜を設けた三層構造のラミネートフィルムを用いることができる。このような三層構造
とすることで、電解液や気体の透過を遮断するとともに、絶縁性を確保し、併せて耐電解
液性を有する。
【０１３１】
次に、円筒型の二次電池の一例について、図５を参照して説明する。円筒型の二次電池６
００は図５（Ａ）に示すように、上面に正極キャップ（電池蓋）６０１を有し、側面及び
底面に電池缶（外装缶）６０２を有している。これら正極キャップと電池缶（外装缶）６
０２とは、ガスケット（絶縁パッキン）６１０によって絶縁されている。
【０１３２】
図５（Ｂ）は、円筒型の二次電池の断面を模式的に示した図である。中空円柱状の電池缶
６０２の内側には、帯状の正極６０４と負極６０６とがセパレータ６０５を間に挟んで捲
回された電池素子が設けられている。図示しないが、電池素子はセンターピンを中心に捲
回されている。電池缶６０２は、一端が閉じられ、他端が開いている。電池缶６０２には
、二次電池の充放電時において電解液などの液体に対して耐腐食性を有するニッケル、ア
ルミニウム、チタン等の金属、当該金属の合金、当該金属と他の金属との合金（例えば、
ステンレスなど）、当該金属の積層、当該金属と前掲した合金との積層（例えば、ステン
レス＼アルミニウムなど）、当該金属と他の金属との積層（例えば、ニッケル＼鉄＼ニッ
ケルなど）を用いることができる。電池缶６０２の内側において、正極、負極及びセパレ
ータが捲回された電池素子は、対向する一対の絶縁板６０８、６０９により挟まれている
。また、電池素子が設けられた電池缶６０２の内部は、非水電解液（図示せず）が注入さ
れている。非水電解液は、コイン形やラミネート型の二次電池と同様のものを用いること
ができる。
【０１３３】
正極６０４及び負極６０６は、上述したコイン形の二次電池の正極及び負極と同様に製造
すればよいが、円筒型の二次電池に用いる正極及び負極は捲回するため、集電体の両面に
活物質を形成する点において異なる。正極６０４には正極端子（正極集電リード）６０３
が接続され、負極６０６には負極端子（負極集電リード）６０７が接続される。正極端子
６０３及び負極端子６０７は、ともにアルミニウムなどの金属材料を用いることができる
。正極端子６０３は安全弁機構６１２に、負極端子６０７は電池缶６０２の底にそれぞれ
抵抗溶接される。安全弁機構６１２は、ＰＴＣ素子（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａ
ｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）６１１を介して正極キャップ６０１と電気的に接続
されている。安全弁機構６１２は電池の内圧の上昇が所定の閾値を超えた場合に、正極キ
ャップ６０１と正極６０４との電気的な接続を切断するものである。また、ＰＴＣ素子６
１１は温度が上昇した場合に抵抗が増大する熱感抵抗素子であり、抵抗の増大により電流
量を制限して異常発熱を防止するものである。ＰＴＣ素子には、チタン酸バリウム（Ｂａ
ＴｉＯ３）系半導体セラミックス等を用いることができる。
【０１３４】
なお、本実施の形態では、二次電池として、コイン形、ラミネート型及び円筒型の二次電
池を示したが、その他の封止型二次電池、角型二次電池等様々な形状の二次電池を用いる
ことができる。また、正極、負極、及びセパレータが複数積層された構造、正極、負極、
及びセパレータが捲回された構造であってもよい。
【０１３５】
本実施の形態で示す二次電池３００、二次電池５００、二次電池６００の正極には、本発
明の一態様に係る正極が用いられている。そのため、二次電池３００、二次電池５００、
二次電池６００の放電容量を高めることができる。
【０１３６】
［薄型二次電池］
図６（Ａ）に、蓄電装置の一例として、薄型の二次電池について示す。図６（Ａ）は、薄
型の二次電池の一例を示す。薄型の二次電池は、可撓性を有する構成とすれば、可撓性を
有する部位を少なくとも一部有する電子機器に実装すれば、電子機器の変形に合わせて二
次電池も曲げることもできる。
【０１３７】
図６は薄型の二次電池５００の外観図を示す。また、図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、図
６に一点鎖線で示すＡ１−Ａ２断面およびＢ１−Ｂ２断面を示す。薄型の二次電池５００
は、正極集電体５０１および正極活物質層５０２を有する正極５０３と、負極集電体５０
４および負極活物質層５０５を有する負極５０６と、セパレータ５０７と、電解液５０８
と、外装体５０９と、を有する。外装体５０９内に設けられた正極５０３と負極５０６と
の間にセパレータ５０７が設置されている。また、外装体５０９内は、電解液５０８で満
たされている。
【０１３８】
負極５０６または正極５０３の少なくとも一方には、本発明の一態様である酸化グラフェ
ンが含まれている。
【０１３９】
図６（Ｂ）は、リード電極に集電体を溶接する例を示す。例として、正極集電体５０１を
正極リード電極５１０に溶接する例を示す。正極集電体５０１は、超音波溶接などを用い
て溶接領域５１２で正極リード電極５１０に溶接される。また、正極集電体５０１は、図
６（Ｂ）に示す湾曲部５１３を有することにより、二次電池５００の作製後に外から力が
加えられて生じる応力を緩和することができ、二次電池５００の信頼性を高めることがで
きる。
【０１４０】
図６および図７に示す薄型の二次電池５００において、正極リード電極５１０および負極
リード電極５１１を用いて正極集電体５０１、或いは負極集電体５０４と超音波接合させ
て正極リード電極５１０および負極リード電極５１１を外側に露出している。また、外部
との電気的接触を得る端子の役割を正極集電体５０１および負極集電体５０４で兼ねるこ
ともできる。その場合は、リード電極を用いずに、正極集電体５０１および負極集電体５
０４の一部を外装体５０９から外側に露出するように配置してもよい。
【０１４１】
また、図６では正極リード電極５１０と負極リード電極５１１は同じ辺に配置されている
が、図７に示すように、正極リード電極５１０と負極リード電極５１１を異なる辺に配置
してもよい。このように、本発明の一態様の二次電池は、リード電極を自由に配置するこ
とができるため、設計自由度が高い。よって、本発明の一態様の二次電池を用いた製品の
設計自由度を高めることができる。また、本発明の一態様の二次電池を用いた製品の生産
性を高めることができる。
【０１４２】
薄型の二次電池５００において、外装体５０９には、例えばポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリカーボネート、アイオノマー、ポリアミド等の材料からなる内面の上に、アルミ
ニウム、ステンレス、銅、ニッケル等の可撓性に優れた金属薄膜を設け、さらに該金属薄
膜上に外装体の外面としてポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等の絶縁性合成樹脂膜
を設けた三層構造のフィルムを用いることができる。
【０１４３】
また図６では、一例として、向かい合う正極と負極の組の数を５組としているが、勿論、
電極の組は５組に限定されず、多くてもよいし、少なくてもよい。電極層数が多い場合に
は、より多くの容量を有する二次電池とすることができる。また、電極層数が少ない場合
には、薄型化でき、可撓性に優れた二次電池とすることができる。
【０１４４】
上記構成において、二次電池の外装体５０９は、曲率半径１０ｍｍ以上好ましくは曲率半
径３０ｍｍ以上の範囲で変形することができる。二次電池の外装体であるフィルムは、１
枚または２枚で構成されており、積層構造の二次電池である場合、湾曲させた電池の断面
構造は、外装体であるフィルムの２つの曲線で挟まれた構造となる。
【０１４５】
面の曲率半径について、図８を用いて説明する。図８（Ａ）において、曲面１７００を切
断した平面１７０１において、曲面の形状である曲線１７０２の一部を円の弧に近似して
、その円の半径を曲率半径１７０３とし、円の中心を曲率中心１７０４とする。図８（Ｂ
）に曲面１７００の上面図を示す。図８（Ｃ）に、平面１７０１で曲面１７００を切断し
た断面図を示す。曲面を平面で切断するとき、切断する平面により、曲面の形状である曲
線の曲率半径は異なるものとなるが、曲面を、最も曲率半径の小さい曲線を有する平面で
切断したときにおいて、曲面の断面形状である曲線の曲率半径を面の曲率半径とする。
【０１４６】
２枚のフィルムを外装体として電極・電解液など１８０５を挟む二次電池を湾曲させた場
合には、二次電池の曲率中心１８００に近い側のフィルム１８０１の曲率半径１８０２は
、曲率中心１８００から遠い側のフィルム１８０３の曲率半径１８０４よりも小さい（図
９（Ａ））。二次電池を湾曲させて断面を円弧状とすると曲率中心１８００に近いフィル
ムの表面には圧縮応力がかかり、曲率中心１８００から遠いフィルムの表面には引っ張り
応力がかかる（図９（Ｂ））。外装体の表面に凹部または凸部で形成される模様を形成す
ると、このように圧縮応力や引っ張り応力がかかったとしても、ひずみによる影響を許容
範囲内に抑えることができる。そのため、二次電池は、曲率中心に近い側の外装体の曲率
半径が１０ｍｍ以上好ましくは３０ｍｍ以上となる範囲で変形することができる。
【０１４７】
なお、二次電池の断面形状は、単純な円弧状に限定されず、一部が円弧を有する形状にす
ることができ、例えば図９（Ｃ）に示す形状や、波状（図９（Ｄ））、Ｓ字形状などとす
ることもできる。二次電池の曲面が複数の曲率中心を有する形状となる場合は、複数の曲
率中心それぞれにおける曲率半径の中で、最も曲率半径が小さい曲面において、２枚の外
装体の曲率中心に近い方の外装体の曲率半径が、１０ｍｍ以上好ましくは３０ｍｍ以上と
なる範囲で二次電池が変形することができる。
【０１４８】
なお、本実施の形態では、二次電池として、コイン型、円筒型および薄型の二次電池を示
したが、その他の封止型二次電池、角型二次電池等様々な形状の二次電池を用いることが
できる。
【０１４９】
（実施の形態５）
［二次電池の構成例］
図１０及び図１１に、薄型の二次電池の構成例を示す。図１０（Ａ）に示す捲回体９９３
は、負極９９４と、正極９９５と、セパレータ９９６と、を有する。
【０１５０】
捲回体９９３は、セパレータ９９６を挟んで負極９９４と、正極９９５とが重なり合って
積層され、該積層シートを捲回したものである。この捲回体９９３を角型の封止容器など
で覆うことにより角型の二次電池が作製される。
【０１５１】
なお、負極９９４、正極９９５及びセパレータ９９６からなる積層の積層数は、必要な容
量と素子体積に応じて適宜設計すればよい。負極９９４はリード電極９９７及びリード電
極９９８の一方を介して負極集電体（図示せず）に接続され、正極９９５はリード電極９
９７及びリード電極９９８の他方を介して正極集電体（図示せず）に接続される。
【０１５２】
図１０（Ｂ）及び（Ｃ）に示す二次電池９９０は、外装体となるフィルム９８１と、凹部
を有するフィルム９８２とを熱圧着などにより貼り合わせて形成される空間に上述した捲
回体９９３を収納したものである。捲回体９９３は、リード電極９９７及びリード電極９
９８を有し、フィルム９８１と、凹部を有するフィルム９８２との内部で電解液に含浸さ
れる。
【０１５３】
フィルム９８１と、凹部を有するフィルム９８２は、例えばアルミニウムなどの金属材料
や樹脂材料を用いることができる。フィルム９８１及び凹部を有するフィルム９８２の材
料として樹脂材料を用いれば、外部から力が加わったときにフィルム９８１と、凹部を有
するフィルム９８２を変形させることができ、可撓性を有する二次電池を作製することが
できる。
【０１５４】
また、図１０（Ｂ）及び（Ｃ）では２枚のフィルムを用いる例を示しているが、１枚のフ
ィルムを折り曲げることによって空間を形成し、その空間に上述した捲回体９９３を収納
してもよい。
【０１５５】
また、薄型の二次電池のみが可撓性を有する蓄電装置ではなく、外装体や、封止容器を樹
脂材料などにすることによって可撓性を有する蓄電装置を作製することができる。ただし
、外装体や、封止容器を樹脂材料にする場合、外部に接続を行う部分は導電材料とする。
【０１５６】
例えば、可撓性を有する別の薄型二次電池の例を図１１に示す。図１１（Ａ）の捲回体９
９３は、図１０（Ａ）に示したものと同一であるため、詳細な説明は省略することとする
。
【０１５７】
図１１（Ｂ）及び（Ｃ）に示す二次電池９９０は、外装体９９１の内部に上述した捲回体
９９３を収納したものである。捲回体９９３は、リード電極９９７及びリード電極９９８
を有し、外装体９９１、９９２の内部で電解液に含浸される。外装体９９１、９９２は、
例えばアルミニウムなどの金属材料や樹脂材料を用いることができる。外装体９９１、９
９２の材料として樹脂材料を用いれば、外部から力が加わったときに外装体９９１、９９
２を変形させることができ、可撓性を有する薄型二次電池を作製することができる。
［蓄電システムの構造例］
また、蓄電システムの構造例について、図１２、図１３、図１４を用いて説明する。ここ
で蓄電システムとは、例えば、蓄電装置を搭載した機器を指す。
【０１５８】
図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、蓄電システムの外観図を示す図である。蓄電システム
は、回路基板９００と、二次電池９１３と、を有する。二次電池９１３には、ラベル９１
０が貼られている。さらに、図１２（Ｂ）に示すように、蓄電システムは、端子９５１と
、端子９５２と、を有し、ラベル９１０の裏にアンテナ９１４と、アンテナ９１５と、を
有する。
【０１５９】
回路基板９００は、端子９１１と、回路９１２と、を有する。端子９１１は、端子９５１
、端子９５２、アンテナ９１４、アンテナ９１５、及び回路９１２に接続される。なお、
端子９１１を複数設けて、複数の端子９１１のそれぞれを、制御信号入力端子、電源端子
などとしてもよい。
【０１６０】
回路９１２は、回路基板９００の裏面に設けられていてもよい。なお、アンテナ９１４及
びアンテナ９１５は、コイル状に限定されず、例えば線状、板状であってもよい。また、
平面アンテナ、開口面アンテナ、進行波アンテナ、ＥＨアンテナ、磁界アンテナ、誘電体
アンテナ等のアンテナを用いてもよい。又は、アンテナ９１４若しくはアンテナ９１５は
、平板状の導体でもよい。この平板状の導体は、電界結合用の導体の一つとして機能する
ことができる。つまり、コンデンサの有する２つの導体のうちの一つの導体として、アン
テナ９１４若しくはアンテナ９１５を機能させてもよい。これにより、電磁界、磁界だけ
でなく、電界で電力のやり取りを行うこともできる。
【０１６１】
アンテナ９１４の線幅は、アンテナ９１５の線幅よりも大きいことが好ましい。これによ
り、アンテナ９１４により受電する電力量を大きくできる。
【０１６２】
蓄電システムは、アンテナ９１４及びアンテナ９１５と、二次電池９１３との間に層９１
６を有する。層９１６は、例えば二次電池９１３による電磁界の遮蔽を防止することがで
きる機能を有する。層９１６としては、例えば磁性体を用いることができる。層９１６を
遮蔽層としてもよい。
【０１６３】
なお、蓄電システムの構造は、図１２に限定されない。
【０１６４】
例えば、図１３（Ａ−１）及び図１３（Ａ−２）に示すように、図１２（Ａ）及び図１２
（Ｂ）に示す二次電池９１３のうち、対向する一対の面のそれぞれにアンテナを設けても
よい。図１３（Ａ−１）は、上記一対の面の一方側方向から見た外観図であり、図１３（
Ａ−２）は、上記一対の面の他方側方向から見た外観図である。なお、図１２（Ａ）及び
図１２（Ｂ）に示す蓄電システムと同じ部分については、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）
に示す蓄電システムの説明を適宜援用できる。
【０１６５】
図１３（Ａ−１）に示すように、二次電池９１３の一対の面の一方に層９１６を挟んでア
ンテナ９１４が設けられ、図１３（Ａ−２）に示すように、二次電池９１３の一対の面の
他方に層９１７を挟んでアンテナ９１５が設けられる。層９１７は、例えば二次電池９１
３による電磁界の遮蔽を防止することができる機能を有する。層９１７としては、例えば
磁性体を用いることができる。層９１７を遮蔽層としてもよい。
【０１６６】
上記構造にすることにより、アンテナ９１４及びアンテナ９１５の両方のサイズを大きく
することができる。
【０１６７】
又は、図１３（Ｂ−１）及び図１３（Ｂ−２）に示すように、図１２（Ａ）及び図１２（
Ｂ）に示す二次電池９１３のうち、対向する一対の面のそれぞれに別のアンテナを設けて
もよい。図１３（Ｂ−１）は、上記一対の面の一方側方向から見た外観図であり、図１３
（Ｂ−２）は、上記一対の面の他方側方向から見た外観図である。なお、図１２（Ａ）及
び図１２（Ｂ）に示す蓄電システムと同じ部分については、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ
）に示す蓄電システムの説明を適宜援用できる。
【０１６８】
図１３（Ｂ−１）に示すように、二次電池９１３の一対の面の一方に層９１６を挟んでア
ンテナ９１４及びアンテナ９１５が設けられ、図１３（Ａ−２）に示すように、二次電池
９１３の一対の面の他方に層９１７を挟んでアンテナ９１８が設けられる。アンテナ９１
８は、例えば、外部機器とのデータ通信を行うことができる機能を有する。アンテナ９１
８には、例えばアンテナ９１４及びアンテナ９１５に適用可能な形状のアンテナを適用す
ることができる。アンテナ９１８を介した蓄電システムと他の機器との通信方式としては
、ＮＦＣなど、蓄電システムと他の機器の間で用いることができる応答方式などを適用す
ることができる。
【０１６９】
又は、図１４（Ａ）に示すように、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示す二次電池９１３
に表示装置９２０を設けてもよい。表示装置９２０は、端子９１９を介して端子９１１に
電気的に接続される。なお、表示装置９２０が設けられる部分にラベル９１０を設けなく
てもよい。なお、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示す蓄電システムと同じ部分について
は、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示す蓄電システムの説明を適宜援用できる。
【０１７０】
表示装置９２０には、例えば充電中であるか否かを示す画像、蓄電量を示す画像などを表
示してもよい。表示装置９２０としては、例えば電子ペーパー、液晶表示装置、エレクト
ロルミネセンス（ＥＬともいう）表示装置などを用いることができる。例えば、電子ペー
パーを用いることにより表示装置９２０の消費電力を低減することができる。
【０１７１】
又は、図１４（Ｂ）に示すように、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示す二次電池９１３
にセンサ９２１を設けてもよい。センサ９２１は、端子９２２を介して端子９１１に電気
的に接続される。なお、センサ９２１は、ラベル９１０の裏側に設けられてもよい。なお
、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示す蓄電システムと同じ部分については、図１２（Ａ
）及び図１２（Ｂ）に示す蓄電システムの説明を適宜援用できる。
【０１７２】
センサ９２１としては、例えば、力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離
、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線
、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むものを用いることが
できる。センサ９２１を設けることにより、例えば、蓄電システムが置かれている環境を
示すデータ（温度など）を検出し、回路９１２内のメモリに記憶しておくこともできる。
【０１７３】
本実施の形態で示す二次電池や蓄電システムには、本発明の一態様に係る電極が用いられ
ている。そのため、二次電池や蓄電システムの容量の大きくすることができる。また、エ
ネルギー密度を高めることができる。また、信頼性を高めることができる。また、寿命を
長くすることができる。
【０１７４】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１７５】
（実施の形態６）
本発明の一態様に係る二次電池は、電力により駆動する様々な電気機器の電源として用い
ることができる。
【０１７６】
本発明の一態様に係る二次電池を用いた電気機器の具体例として、テレビ、モニタ等の表
示装置、照明装置、デスクトップ型あるいはノート型のパーソナルコンピュータ、ワード
プロセッサ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）などの記録媒体
に記憶された静止画又は動画を再生する画像再生装置、ポータブルＣＤプレーヤ、ラジオ
、テープレコーダ、ヘッドホンステレオ、ステレオ、置き時計、壁掛け時計、コードレス
電話子機、トランシーバ、携帯無線機、携帯電話、自動車電話、携帯型ゲーム機、電卓、
携帯情報端末、電子手帳、電子書籍、電子翻訳機、音声入力機器、ビデオカメラ、デジタ
ルスチルカメラ、玩具、電気シェーバ、電子レンジ等の高周波加熱装置、電気炊飯器、電
気洗濯機、電気掃除機、温水器、扇風機、毛髪乾燥機、エアコンディショナ、加湿器、除
湿器などの空調設備、食器洗い器、食器乾燥器、衣類乾燥器、布団乾燥器、電気冷蔵庫、
電気冷凍庫、電気冷凍冷蔵庫、ＤＮＡ保存用冷凍庫、懐中電灯、チェーンソー等の電動工
具、煙感知器、透析装置等の医療機器などが挙げられる。さらに、誘導灯、信号機、ベル
トコンベア、エレベータ、エスカレータ、産業用ロボット、電力貯蔵システム、電力の平
準化やスマートグリッドのための蓄電装置等の産業機器が挙げられる。また、二次電池か
らの電力を用いて電動機により推進する移動体なども、電気機器の範疇に含まれるものと
する。上記移動体として、例えば、電気自動車（ＥＶ）、内燃機関と電動機を併せ持った
ハイブリッド車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）、これらのタイヤ車
輪を無限軌道に変えた装軌車両、電動アシスト自転車を含む原動機付自転車、自動二輪車
、電動車椅子、ゴルフ用カート、小型又は大型船舶、潜水艦、ヘリコプター、航空機、ロ
ケット、人工衛星、宇宙探査機や惑星探査機、宇宙船などが挙げられる。
【０１７７】
なお、上記電気機器は、消費電力の殆ど全てを賄うための主電源として、本発明の一態様
に係る二次電池を用いることができる。あるいは、上記電気機器は、上記主電源や商用電
源からの電力の供給が停止した場合に、電気機器への電力の供給を行うことができる無停
電電源として、本発明の一態様に係る二次電池を用いることができる。あるいは、上記電
気機器は、上記主電源や商用電源からの電気機器への電力の供給と並行して、電気機器へ
の電力の供給を行うための補助電源として、本発明の一態様に係る二次電池を用いること
ができる。
【０１７８】
図１５に、上記電気機器の具体的な構成を示す。図１５において、表示装置７００は、本
発明の一態様に係る二次電池７０４を用いた電気機器の一例である。具体的に、表示装置
７００は、ＴＶ放送受信用の表示装置に相当し、筐体７０１、表示部７０２、スピーカ部
７０３、二次電池７０４等を有する。本発明の一態様に係る二次電池７０４は、筐体７０
１の内部に設けられている。表示装置７００は、商用電源から電力の供給を受けることも
できるし、二次電池７０４に蓄積された電力を用いることもできる。よって、停電などに
より商用電源から電力の供給が受けられない時でも、本発明の一態様に係る二次電池７０
４を無停電電源として用いることで、表示装置７００の利用が可能となる。
【０１７９】
表示部７０２には、液晶表示装置、有機ＥＬ素子などの発光素子を各画素に備えた発光装
置、電気泳動表示装置、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃ
ｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅ
ｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）などの、半導体表示装置を用いることができる。
【０１８０】
なお、表示装置には、ＴＶ放送受信用の他、パーソナルコンピュータ用、広告表示用など
、全ての情報表示用表示装置が含まれる。
【０１８１】
図１５において、据え付け型の照明装置７１０は、本発明の一態様に係る二次電池７１３
を用いた電気機器の一例である。具体的に、照明装置７１０は、筐体７１１、光源７１２
、二次電池７１３等を有する。図１５では、二次電池７１３が、筐体７１１及び光源７１
２が据え付けられた天井７１４の内部に設けられている場合を例示しているが、二次電池
７１３は、筐体７１１の内部に設けられていても良い。照明装置７１０は、商用電源から
電力の供給を受けることもできるし、二次電池７１３に蓄積された電力を用いることもで
きる。よって、停電などにより商用電源から電力の供給が受けられない時でも、本発明の
一態様に係る二次電池７１３を無停電電源として用いることで、照明装置７１０の利用が
可能となる。
【０１８２】
なお、図１５では天井７１４に設けられた据え付け型の照明装置７１０を例示しているが
、本発明の一態様に係る二次電池は、天井７１４以外、例えば側壁７１５、床７１６、窓
７１７等に設けられた据え付け型の照明装置に用いることもできるし、卓上型の照明装置
などに用いることもできる。
【０１８３】
また、光源７１２には、電力を利用して人工的に光を得る人工光源を用いることができる
。具体的には、白熱電球、蛍光灯などの放電ランプ、ＬＥＤや有機ＥＬ素子などの発光素
子が、上記人工光源の一例として挙げられる。
【０１８４】
図１５において、室内機７２０及び室外機７２４を有するエアコンディショナは、本発明
の一態様に係る二次電池７２３を用いた電気機器の一例である。具体的に、室内機７２０
は、筐体７２１、送風口７２２、二次電池７２３等を有する。図１５では、二次電池７２
３が、室内機７２０に設けられている場合を例示しているが、二次電池７２３は室外機７
２４に設けられていても良い。あるいは、室内機７２０と室外機７２４の両方に、二次電
池７２３が設けられていても良い。エアコンディショナは、商用電源から電力の供給を受
けることもできるし、二次電池７２３に蓄積された電力を用いることもできる。特に、室
内機７２０と室外機７２４の両方に二次電池７２３が設けられている場合、停電などによ
り商用電源から電力の供給が受けられない時でも、本発明の一態様に係る二次電池７２３
を無停電電源として用いることで、エアコンディショナの利用が可能となる。
【０１８５】
なお、図１５では、室内機と室外機で構成されるセパレート型のエアコンディショナを例
示しているが、室内機の機能と室外機の機能とを１つの筐体に有する一体型のエアコンデ
ィショナに、本発明の一態様に係る二次電池を用いることもできる。
【０１８６】
図１５において、電気冷凍冷蔵庫７３０は、本発明の一態様に係る二次電池７３４を用い
た電気機器の一例である。具体的に、電気冷凍冷蔵庫７３０は、筐体７３１、冷蔵室用扉
７３２、冷凍室用扉７３３、二次電池７３４等を有する。図１５では、二次電池７３４が
、筐体７３１の内部に設けられている。電気冷凍冷蔵庫７３０は、商用電源から電力の供
給を受けることもできるし、二次電池７３４に蓄積された電力を用いることもできる。よ
って、停電などにより商用電源から電力の供給が受けられない時でも、本発明の一態様に
係る二次電池７３４を無停電電源として用いることで、電気冷凍冷蔵庫７３０の利用が可
能となる。
【０１８７】
なお、上述した電気機器のうち、電子レンジ等の高周波加熱装置、電気炊飯器などの電気
機器は、短時間で高い電力を必要とする。よって、商用電源では賄いきれない電力を補助
するための補助電源として、本発明の一態様に係る二次電池を用いることで、電気機器の
使用時に商用電源のブレーカーが落ちるのを防ぐことができる。
【０１８８】
また、電気機器が使用されない時間帯、特に、商用電源の供給元が供給可能な総電力量の
うち、実際に使用される電力量の割合（電力使用率と呼ぶ）が低い時間帯において、二次
電池に電力を蓄えておくことで、上記時間帯以外において電力使用率が高まるのを抑える
ことができる。例えば、電気冷凍冷蔵庫７３０の場合、気温が低く、冷蔵室用扉７３２、
冷凍室用扉７３３の開閉が行われない夜間において、二次電池７３４に電力を蓄える。そ
して、気温が高くなり、冷蔵室用扉７３２、冷凍室用扉７３３の開閉が行われる昼間にお
いて、二次電池７３４を補助電源として用いることで、昼間の電力使用率を低く抑えるこ
とができる。
【０１８９】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１９０】
（実施の形態７）
次に、電気機器の一例である携帯情報端末について、図１６を用いて説明する。
【０１９１】
図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に２つ折り可能なタブレット型端末８００を示す。図１６
（Ａ）は、開いた状態であり、タブレット型端末８００は、筐体８０１、表示部８０２ａ
、表示部８０２ｂ、表示モード切り替えスイッチ８０３、電源スイッチ８０４、省電力モ
ード切り替えスイッチ８０５、操作スイッチ８０７、を有する。
【０１９２】
表示部８０２ａは、一部をタッチパネルの領域８０８ａとすることができ、表示された操
作キー８０９にふれることでデータ入力をすることができる。なお、表示部８０２ａにお
いては、一例として半分の領域が表示のみの機能を有する構成、もう半分の領域がタッチ
パネルの機能を有する構成を示しているが該構成に限定されない。表示部８０２ａの全て
の領域がタッチパネルの機能を有する構成としても良い。例えば、表示部８０２ａの全面
をキーボードボタン表示させてタッチパネルとし、表示部８０２ｂを表示画面として用い
ることができる。
【０１９３】
また、表示部８０２ｂにおいても表示部８０２ａと同様に、表示部８０２ｂの一部をタッ
チパネルの領域８０８ｂとすることができる。また、タッチパネルのキーボード表示切り
替えボタン８１０が表示されている位置に指やスタイラスなどでふれることで表示部８０
２ｂにキーボードボタン表示することができる。
【０１９４】
また、タッチパネルの領域８０８ａとタッチパネルの領域８０８ｂに対して同時にタッチ
入力することもできる。
【０１９５】
また、表示モード切り替えスイッチ８０３は、縦表示または横表示などの表示の向きを切
り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替えスイ
ッチ８０５は、タブレット型端末に内蔵している光センサで検出される使用時の外光の光
量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末は光センサだ
けでなく、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサなどの他の検出装置を内蔵
させてもよい。
【０１９６】
また、図１６（Ａ）では表示部８０２ｂと表示部８０２ａの表示面積が同じ例を示してい
るが特に限定されず、一方のサイズともう一方のサイズが異なっていてもよく、表示の品
質も異なっていてもよい。例えば一方が他方よりも高精細な表示を行える表示パネルとし
てもよい。
【０１９７】
図１６（Ｂ）は、閉じた状態であり、タブレット型端末８００は、筐体８０１、太陽電池
８１１、充放電制御回路８５０、バッテリー８５１、ＤＣＤＣコンバータ８５２を有する
。なお、図１６（Ｂ）では充放電制御回路８５０の一例としてバッテリー８５１、ＤＣＤ
Ｃコンバータ８５２を有する構成について示しており、バッテリー８５１は、上記実施の
形態で説明した二次電池を有している。
【０１９８】
なお、タブレット型端末８００は２つ折り可能なため、未使用時に筐体８０１を閉じた状
態にすることができる。従って、表示部８０２ａ、表示部８０２ｂを保護できるため、耐
久性に優れ、長期使用の観点からも信頼性の優れたタブレット型端末８００を提供するこ
とができる。
【０１９９】
また、この他にも図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示したタブレット型端末は、様々な情
報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻など
を表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ入
力機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を有するこ
とができる。
【０２００】
タブレット型端末の表面に装着された太陽電池８１１によって、電力をタッチパネル、表
示部、または映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池８１１は、筐体
８０１の片面又は両面に設けることができ、バッテリー８５１の充電を効率的に行う構成
とすることができるため好適である。なおバッテリー８５１としては、本発明の一態様に
係る二次電池を用いると、小型化を図れる等の利点がある。
【０２０１】
また、図１６（Ｂ）に示す充放電制御回路８５０の構成、及び動作について図１６（Ｃ）
にブロック図を示し説明する。図１６（Ｃ）には、太陽電池８１１、バッテリー８５１、
ＤＣＤＣコンバータ８５２、コンバータ８５３、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３、表示部８０
２について示しており、バッテリー８５１、ＤＣＤＣコンバータ８５２、コンバータ８５
３、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が、図１６（Ｂ）に示す充放電制御回路８５０に対応する
箇所となる。
【０２０２】
まず、外光により太陽電池８１１により発電がされる場合の動作の例について説明する。
太陽電池で発電した電力は、バッテリー８５１を充電するための電圧となるようＤＣＤＣ
コンバータ８５２で昇圧または降圧がなされる。そして、表示部８０２の動作に太陽電池
８１１からの電力が用いられる際にはスイッチＳＷ１をオンにし、コンバータ８５３で表
示部８０２に必要な電圧に昇圧または降圧をすることとなる。また、表示部８０２での表
示を行わない際には、ＳＷ１をオフにし、ＳＷ２をオンにしてバッテリー８５１の充電を
行う構成とすればよい。
【０２０３】
なお、太陽電池８１１については、発電手段の一例として示したが、特に限定されず、圧
電素子（ピエゾ素子）や熱電変換素子（ペルティエ素子）などの他の発電手段によるバッ
テリー８５１の充電を行う構成であってもよい。例えば、無線（非接触）で電力を送受信
して充電する無接点電力伝送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて行う構成と
してもよい。
【０２０４】
また、上記実施の形態で説明した二次電池を具備していれば、図１６に示した電気機器に
特に限定されないことは言うまでもない。
【０２０５】
（実施の形態８）
さらに、電気機器の一例である移動体の例について、図１７を用いて説明する。
【０２０６】
先の実施の形態で説明した二次電池を制御用のバッテリーに用いることができる。制御用
のバッテリーは、プラグイン技術や非接触給電による外部からの電力供給により充電をす
ることができる。なお、移動体が鉄道用電気車両の場合、架線や導電軌条からの電力供給
により充電をすることができる。
【０２０７】
図１７（Ａ）及び（Ｂ）は、電気自動車の一例を示している。電気自動車８６０には、バ
ッテリー８６１が搭載されている。バッテリー８６１の電力は、制御回路８６２により出
力が調整されて、駆動装置８６３に供給される。制御回路８６２は、図示しないＲＯＭ、
ＲＡＭ、ＣＰＵ等を有する処理装置８６４によって制御される。
【０２０８】
駆動装置８６３は、直流電動機若しくは交流電動機単体、又は電動機と内燃機関と、を組
み合わせて構成される。処理装置８６４は、電気自動車８６０の運転者の操作情報（加速
、減速、停止など）や走行時の情報（上り坂や下り坂等の情報、駆動輪にかかる負荷情報
など）の入力情報に基づき、制御回路８６２に制御信号を出力する。制御回路８６２は、
処理装置８６４の制御信号により、バッテリー８６１から供給される電気エネルギーを調
整して駆動装置８６３の出力を制御する。交流電動機を搭載している場合は、図示してい
ないが、直流を交流に変換するインバータも内蔵される。
【０２０９】
バッテリー８６１は、プラグイン技術による外部からの電力供給により充電することがで
きる。例えば、商用電源から電源プラグを通じてバッテリー８６１に充電する。充電は、
ＡＣ／ＤＣコンバータ等の変換装置を介して、一定の電圧値を有する直流定電圧に変換し
て行うことができる。バッテリー８６１として、本発明の一態様に係る二次電池を搭載す
ることで、電池の高容量化などに寄与することができ、利便性を向上させることができる
。また、バッテリー８６１の特性の向上により、バッテリー８６１自体を小型軽量化でき
れば、車両の軽量化に寄与するため、燃費を向上させることができる。
【０２１０】
なお、本発明の一態様の二次電池を具備していれば、上記で示した電子機器に特に限定さ
れないことは言うまでもない。
【０２１１】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０２１２】
（実施の形態９）
本実施の形態では、可撓性を有する二次電池を電子機器に実装する例について説明する。
【０２１３】
実施の形態３に示す可撓性を有する二次電池を電子機器に実装する例を図１８に示す。フ
レキシブルな形状を備える蓄電装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装
置（テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタ
ルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携
帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機など
の大型ゲーム機などが挙げられる。
【０２１４】
また、フレキシブルな形状を備える蓄電装置を、家屋やビルの内壁または外壁や、自動車
の内装または外装の曲面に沿って組み込むことも可能である。
【０２１５】
図１８（Ａ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機７４００は、筐体７４０１
に組み込まれた表示部７４０２の他、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、ス
ピーカ７４０５、マイク７４０６などを備えている。なお、携帯電話機７４００は、蓄電
装置７４０７を有している。
【０２１６】
図１８（Ｂ）は、携帯電話機７４００を湾曲させた状態を示している。携帯電話機７４０
０を外部の力により変形させて全体を湾曲させると、その内部に設けられている蓄電装置
７４０７も湾曲される。また、その時、曲げられた蓄電装置７４０７の状態を図１８（Ｃ
）に示す。蓄電装置７４０７は薄型の二次電池である。蓄電装置７４０７は曲げられた状
態で固定されている。なお、蓄電装置７４０７は集電体７４０９と電気的に接続されたリ
ード電極７４０８を有している。例えば、集電体７４０９は銅箔であり、一部ガリウムと
合金化させて、集電体７４０９と接する活物質層との密着性を向上し、蓄電装置７４０７
が曲げられた状態での信頼性が高い構成となっている。
【０２１７】
図１８（Ｄ）は、バングル型の表示装置の一例を示している。携帯表示装置７１００は、
筐体７１０１、表示部７１０２、操作ボタン７１０３、及び蓄電装置７１０４を備える。
また、図１８（Ｅ）に曲げられた蓄電装置７１０４の状態を示す。蓄電装置７１０４は曲
げられた状態で使用者の腕への装着時に、筐体が変形して蓄電装置７１０４の一部または
全部の曲率が変化する。なお、曲線の任意の点における曲がり具合を相当する円の半径の
値で表したものを曲率半径であり、曲率半径の逆数を曲率と呼ぶ。具体的には、曲率半径
が４０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲内で筐体または蓄電装置７１０４の主表面の一部ま
たは全部が変化する。蓄電装置７１０４の主表面における曲率半径が４０ｍｍ以上１５０
ｍｍ以下の範囲であれば、高い信頼性を維持できる。
【０２１８】
図１８（Ｆ）は、腕時計型の携帯情報端末の一例を示している。携帯情報端末７２００は
、筐体７２０１、表示部７２０２、バンド７２０３、バックル７２０４、操作ボタン７２
０５、入出力端子７２０６などを備える。
【０２１９】
携帯情報端末７２００は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インタ
ーネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができ
る。
【０２２０】
表示部７２０２はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うこ
とができる。また、表示部７２０２はタッチセンサを備え、指やスタイラスなどで画面に
触れることで操作することができる。例えば、表示部７２０２に表示されたアイコン７２
０７に触れることで、アプリケーションを起動することができる。
【０２２１】
操作ボタン７２０５は、時刻設定のほか、電源のオン、オフ動作、無線通信のオン、オフ
動作、マナーモードの実行及び解除、省電力モードの実行及び解除など、様々な機能を持
たせることができる。例えば、携帯情報端末７２００に組み込まれたオペレーションシス
テムにより、操作ボタン７２０５の機能を自由に設定することもできる。
【０２２２】
また、携帯情報端末７２００は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能で
ある。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで
通話することもできる。
【０２２３】
また、携帯情報端末７２００は入出力端子７２０６を備え、他の情報端末とコネクターを
介して直接データのやりとりを行うことができる。また入出力端子７２０６を介して充電
を行うこともできる。なお、充電動作は入出力端子７２０６を介さずに無線給電により行
ってもよい。
【０２２４】
携帯情報端末７２００の表示部７２０２には、本発明の一態様の電極部材を備える蓄電装
置を有している。例えば、図１８（Ｅ）に示した蓄電装置７１０４を、筐体７２０１の内
部に湾曲した状態で、またはバンド７２０３の内部に湾曲可能な状態で組み込むことがで
きる。
【０２２５】
図１８（Ｇ）は、腕章型の表示装置の一例を示している。表示装置７３００は、表示部７
３０４を有し、本発明の一態様の蓄電装置を有している。また、表示装置７３００は、表
示部７３０４にタッチセンサを備えることもでき、また、携帯情報端末として機能させる
こともできる。
【０２２６】
表示部７３０４はその表示面が湾曲しており、湾曲した表示面に沿って表示を行うことが
できる。また、表示装置７３００は、通信規格された近距離無線通信などにより、表示状
況を変更することができる。
【０２２７】
また、表示装置７３００は入出力端子を備え、他の情報端末とコネクターを介して直接デ
ータのやりとりを行うことができる。また入出力端子を介して充電を行うこともできる。
なお、充電動作は入出力端子を介さずに無線給電により行ってもよい。
【０２２８】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である
【実施例１】
【０２２９】
以下、本発明の一態様について実施例を用いて具体的に説明する。
＜酸化グラフェンの合成＞
まず、以下の方法により酸化グラフェンを合成した。はじめに、４ｇのグラファイト（株
式会社中越黒鉛工業所製、ＢＦ−４０ＡＫ）と１３８ｍＬの濃硫酸（関東化学株式会社製
、９６％）を混合した。次に、氷浴中で撹拌しながら１８ｇの過マンガン酸カリウム（キ
シダ化学株式会社製、９９％）を加えた。更に、氷浴を取り除き、２５℃で２．５時間撹
拌して、混合液を得た。
【０２３０】
次に、得られた混合液を氷浴中で撹拌しながら２７６ｍＬの純水をゆっくり加えて希釈し
た。次に、およそ９５℃のオイルバス中で１５分撹拌して反応させた後、４００ｍＬの純
水で希釈し、更に５４ｍＬの過酸化水素水（三菱ガス化学株式会社製、濃度３１ｗｔ％）
を加えて未反応の過マンガン酸カリウムを失活させ、混合液を得た。目の粗さが０．４５
μｍのメンブレンフィルターで得られた混合液を吸引濾過して沈殿物を回収した。
【０２３１】
得られた沈殿物を３．５％塩酸（和光純薬工業株式会社）で洗浄した後、沈殿物およそ５
ｇ当たり５００ｍＬの純水を加えた後に遠心分離し、沈殿物を回収するという操作を複数
回行ない、沈殿物である酸化グラフェンを洗浄した。その後、エバポレートし、乾燥させ
て酸化グラフェンを得た。これをＧＯ１−６とする。
【０２３２】
ＧＯ１−６と同様に、原料グラファイト４ｇに対して過マンガン酸カリウム１２ｇを濃硫
酸１３８ｍＬ中で２５℃４．５時間反応させ、希釈後に過酸化水素水３６ｍＬで失活して
得られた酸化グラフェンをＧＯ２−６とする。
【０２３３】
ＧＯ１−６と同様に、原料グラファイト４ｇに対して過マンガン酸カリウム８ｇを濃硫酸
１３８ｍＬ中で２５℃４．５時間反応させ、希釈後に過酸化水素水２４ｍＬで失活して得
られた酸化グラフェンをＧＯ３−６とする。
【０２３４】
ＧＯ１−６と同様に、原料グラファイト２ｇに対して過マンガン酸カリウム１２ｇを濃硫
酸９２ｍＬ中で２５℃２時間および３５℃０．５時間反応させ、希釈後に過酸化水素水３
６ｍＬで失活して得られた酸化グラフェンをＧＯ４−６とする。
【０２３５】
＜ＸＰＳ＞
上記の酸化グラフェンをＸ線光電子分光法（ＸＰＳ：Ｘ−ｒａｙ    Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ    Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により測定した。測定は、Ｘ線源として単色光
Ａｌ（１４８６．６ｅＶ）を用い、測定面積１００μｍ径、取り出し角４５°として行な
った。測定結果の元素比を表１に、結合状態の解析結果を表２に示す。なお、酸化グラフ
ェンにはＨが含まれるがＸＰＳでは検出されない事に留意されたい。また組成の誤差は±
１ａｔｍ％程度である。
【０２３６】
【表１】
2020111509.tif 000002
【０２３７】
【表２】
2020111509.tif 000003
【０２３８】
表１に於いて、Ｃ／Ｏは単にＣとＯの元素比を数値化したものになる。例えば、ＧＯ３−
６では誤差を含めて考えると、Ｃ／Ｏは３．４〜３．８となるが、考慮しない数値で記載
した。表２は波形分離解析結果によるものであり、通常誤差は±３％程度であるが、Ｃ＝
Ｃのピークのケミカルシフトは小さいので誤差は大きくなる。
【０２３９】
ＧＯ３−６では組成比Ｃ／Ｏは他条件とは明らかに異なる値となった。また結合状態から
ｓｐ２結合が１０％以上検出され、未反応部位が多く残されている事が分かる。
【０２４０】
＜滴定＞
上記反応における酸化剤のＫＭｎＯ４（濃硫酸下ではＭｎ２Ｏ７）の反応量について調べ
た結果について示す。即ち、反応中の溶液を多量の純水に滴下し、得られた上澄み液を過
酸化水素水を用いて比色滴定した。反応条件はグラファイト４ｇ、濃硫酸１３８ｍＬ、温
度２５℃に固定して、過マンガン酸カリウム量を８ｇ、１０ｇ、１２ｇ、１５ｇ、１８ｇ
と条件振りした。基質グラファイト重量当たりに消費された過マンガン酸カリウム量と反
応時間の関係を図１９に示す。なお、図中白抜きで表した測定点は、過マンガン酸カリウ
ムが検出できなかったことを表す。なお、酸化剤１８ｇの系においてはすべての測定点に
おいて過マンガン酸カリウムが検出されている。
【０２４１】
図１９で、酸化剤濃度は変化しているが、酸化剤消費速度には変化は見られず、反応速度
は黒鉛に依存すると考えられる。また黒鉛４ｇに対して過マンガン酸カリウム１５ｇ以下
の場合、反応時間４．５時間で溶液中には過マンガン酸カリウム（反応液中のＭｎ２Ｏ７
）は検出されなかった。なお、滴定時には沈殿物を除去しているため、グラファイト中、
或いはグラファイトに結合している酸化剤は検出されない事に留意されたい。
【０２４２】
＜ＦＴ−ＩＲ＞
次に、赤外線吸収スペクトル法（ＦＴ−ＩＲ）により分析した。即ちフーリエ変換赤外分
光器（Ｎｉｃｏｌｅｔ製    Ｎｅｘｕｓ６７０）を用い、一回反射ＡＴＲ法（プリズム：
Ｇｅ）にて酸化グラフェン膜を測定した。
【０２４３】
ＧＯ１−６と同様に、原料グラファイト４ｇに対して過マンガン酸カリウム１８ｇを濃硫
酸１３８ｍＬ中で２５℃４．５時間反応させ、希釈後に過酸化水素水５４ｍＬで失活して
得られた酸化グラフェンをＧＯ１−６ａとする。更にＧＯ１−６ａに１−メチル−２−ピ
ロリドン（ＮＭＰ）を加え、混練して分散させたスラリーをポリイミドフィルム（カプト
ン（登録商標）Ｈタイプ）にブレード法にて塗工、乾燥させた膜をＧＯ１−７とする。
【０２４４】
ＧＯ３−６にＮＭＰを加え、混練して分散させたスラリーをポリイミドフィルムにブレー
ド法にて塗工、乾燥させた膜をＧＯ３−７とする。
【０２４５】
原料グラファイト４ｇに対して過マンガン酸カリウム１８ｇを濃硫酸１３８ｍＬ中で２５
℃４．５時間反応させ、希釈後に過酸化水素水５４ｍＬで失活して得られた酸化グラフェ
ンをＧＯ５−６とする。更にＧＯ５−６にＮＭＰを加え、混練して分散させたスラリーを
ポリイミドフィルムにブレード法にて塗工、乾燥させた膜をＧＯ５−７とする。
【０２４６】
原料グラファイト４ｇに対して過マンガン酸カリウム２１ｇを濃硫酸１３８ｍＬ中で２５
℃２４時間反応させ、希釈後に過酸化水素水６３ｍＬで失活して得られた酸化グラフェン
をＧＯ６−６とする。更にＧＯ６−６にＮＭＰを加え、混練して分散させたスラリーをポ
リイミドフィルムにブレード法にて塗工、乾燥させた膜をＧＯ６−７とする。
【０２４７】
以上のＧＯ１−７、ＧＯ３−７、ＧＯ５−７、ＧＯ６−７のＦＴ−ＩＲ測定結果にベース
ライン補正で解析した結果を図２０に示す。ＸＰＳで明らかな未酸化部位の存在が示唆さ
れたＧＯ３−７は３０００〜１３００ｃｍ−１に幅広くなだらかなピークを持ち、散乱成
分が疑われるスペクトルとなった。希釈して９５℃１５分撹拌する際に溶液中の過マンガ
ン酸カリウムが全て消費されていた６−７は１５７０ｃｍ−１にピークを持たず、過マン
ガン酸カリウム存在下で９５℃１５分の撹拌を行なったＧＯ１−７、ＧＯ５−７は１５７
０ｃｍ−１にピークを持つ結果となった。
【０２４８】
＜比抵抗測定＞
上記のＧＯ１−６を真空下にて１７０℃１０時間加熱する事で酸化グラフェンの還元を行
なった。更に５ｍｍ径のペレットダイスに得られた試料を詰め、油圧式ポンプで１０分加
圧し、解放後、再度１０分加圧してＲＧＯペレット１−８を作製した。この時、粉体に加
わる単位面積当たりの圧力は約７．５Ｍｇｆ／ｃｍ２であった。同様にＧＯ２−６からＲ
ＧＯペレット２−８を、ＧＯ３−６からＲＧＯペレット３−８を、ＧＯ５−６からＲＧＯ
ペレット５−８を作製した。
【０２４９】
得られたＲＧＯペレット１−８、ＲＧＯペレット２−８、ＲＧＯペレット３−８、ＲＧＯ
ペレット５−９の比抵抗を、直流四端子ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｐａｕｗ  法により測定した。
比抵抗測定には、ＲｅｓｉＴｅｓｔ８３００（東陽テクニカ社製）を用いた。
【０２５０】
比抵抗の測定結果を表３に示す。
【０２５１】
【表３】
2020111509.tif 000004
【０２５２】
同じ還元条件であるが、得られたグラフェン（ＲＧＯ）の抵抗率には大きな差が見られた
。即ち、未酸化部位を残したＲＧＯペレット３−９では明らかに比抵抗が低くなった。グ
ラフェンの導電性は構成する炭素（Ｃ）のＣ＝Ｃによるｓｐ２結合の割合に強い相関があ
り、Ｃ＝Ｃによるｓｐ２結合の割合が多いほど導電性は高くなる傾向にあることが知られ
ている。ＸＰＳ分析結果やＦＴ−ＩＲ分析と相関のある結果となった。これらからＧＯ３
−６は電気伝導度の高いグラフェンを得られやすい酸化グラフェンであると言える。
【０２５３】
（分散性評価）
未酸化部位を多く残した場合、剥離や溶媒への分散が悪くなる事が懸念材料として挙げら
れる。これらについて評価するため、二次電池の導電助剤に用いて電池特性を評価した。
【０２５４】
電池特性評価のために新たに合成した酸化グラフェン試料の合成条件について記載する。
ＧＯ５−６同様に原料グラファイト４ｇに対して過マンガン酸カリウム１８ｇを濃硫酸１
３８ｍＬ中で２５℃４．５時間反応させ、希釈後に過酸化水素水５４ｍＬで失活して得ら
れた酸化グラフェンをＧＯ５−６ａとする。また、原料グラファイト４ｇに対して過マン
ガン酸カリウム１５ｇを濃硫酸１３８ｍＬ中で２５℃４．５時間反応させ、希釈後に過酸
化水素水４５ｍＬで失活して得られた酸化グラフェンをＧＯ６−６とする。原料グラファ
イト４ｇに対して過マンガン酸カリウム１０ｇを濃硫酸１３８ｍＬ中で２５℃４．５時間
反応させ、希釈後に過酸化水素水３０ｍＬで失活して得られた酸化グラフェンをＧＯ７−
６とする。即ち、ＧＯ５−６ａ、ＧＯ６−６、ＧＯ２−６、ＧＯ７−６、ＧＯ３−６は過
マンガン酸カリウム量とそれに比例した失活剤の過酸化水素水量のみを変えた合成条件と
なる。
【０２５５】
（二次電池の作製）
二次電池の作製方法について説明する。まず、固相法で作製された、炭素被覆されていな
いＬｉＦｅＰＯ４に酸化グラフェンを加えたものに、溶媒としてＮＭＰを添加して固練り
を行なった。固練りとは高粘度での混練を指し、酸化グラフェン及び活物質の凝集をほぐ
しやすい方法の一つである。次に、その酸化グラフェンとＬｉＦｅＰＯ４の混合物に、バ
インダとしてＰＶｄＦ（株式会社クレハ製＃７３００）のＮＭＰ溶液を添加した後、極性
溶媒としてＮＭＰをさらに添加して混練することでスラリーを作製した。上記の方法で作
製したスラリーを、集電体の上に塗布し、大気雰囲気下、８０℃、４０分乾燥させること
により、集電体上に活物質層が形成された電極を作製した。なお、集電体には膜厚２０μ
ｍのアルミニウムにカーボンブラックが約１μｍコートされたものを用いた。また、Ｌｉ
ＦｅＰＯ４は比表面積ｃａ．１１ｍ２／ｇ、結晶子サイズ１１０ｎｍであった。電極層の
割合は重量比でＬｉＦｅＰＯ４：ＧＯ：ＰＶｄＦ＝９３：２：５となるようにした。ここ
でＬｉＦｅＰＯ４は炭素被覆されていない場合、電気伝導性が悪く容量がかなり出にくい
が、分散被覆される酸化グラフェンを用いると少量の添加で容量が出る事が知られている
。言い換えれば余り剥離されていない酸化グラフェンや活物質に分散しにくい酸化グラフ
ェンでは容量は出にくいため、分散性を評価可能だと言える。
【０２５６】
更に真空雰囲気にて１７０℃１０時間加熱して電極内の酸化グラフェンの還元を行ない、
電極密度が約２．０ｇ／ｃｍ２となるようにプレスした。直径１２ｍｍに打ち抜いたもの
を正極として、対極にリチウム金属を、電解液にはエチレンカーボネート（ＥＣ）とジエ
チルカーボネート（ＤＥＣ）の混合液（体積比１：１）に六フッ化リン酸リチウム（Ｌｉ
ＰＦ６）を溶解させたもの（濃度１Ｍ）を、セパレータには多孔質ポリプロピレン（ＰＰ
）を用いて、２０３２型コイン電池を作製した。なお１ＭのＬｉＰＦ６を含むＥＣ／ＤＥ
Ｃ溶液としてキシダ化学株式会社製、コードＬＢＧ−９６５３３を用いた。
【０２５７】
以上の要領でＧＯ５−６ａから正極５−９及びそれを用いた電池５−ａを、ＧＯ６−６か
ら正極６−９及び電池６−ａを、ＧＯ２−６から正極２−９及び２−ａを、ＧＯ７−６か
ら正極７−９及び電池７−ａを、ＧＯ３−６から正極３−９及び電池３−ａを得た。正極
６−９、正極２−９、正極７−９、正極３−９の活物質担持量はいずれも６．５〜７．０
ｍｇ／ｃｍ２であった。
【０２５８】
さらに、同じ活物質を用いて、電導度は良いが活物質との相互作用が弱く、分散性の悪い
直接剥離法によるグラフェン（Ｃｈｅａｐ  Ｔｕｂｅｓ社製）でも同様に電極を作製した
。なお、配合比は重量比でＬｉＦｅＰＯ４：グラフェン：ＰＶｄＦ＝９０：５：５となる
ようにした。上記同様に正極および電池を作製した。得られた正極を正極Ｇ、電池を電池
Ｇとする。正極Ｇの活物質担持量は６．０ｍｇ／ｃｍ２であった。また、アセチレンブラ
ック（電気化学工業株式会社製、デンカブラック（登録商標）、ＡＢと略記する）を使用
して電極を作製した。なお、配合比は重量比でＬｉＦｅＰＯ４：ＡＢ：ＰＶｄＦ＝８０：
１５：５となるようにした。上記同様に正極および電池を作製した。得られた正極を正極
ＡＢ、電池を電池ＡＢとする。
【０２５９】
（電池の容量測定）
得られた電池の放電容量を測定した。充電はＣＣＣＶ、即ち定電流０．２Ｃで４．３Ｖと
なるまで印加した後、電流値が０．０５Ｃとなるまで定電圧４．３Ｖで保持する事で行な
った。放電はＣＣ、即ち定電流１Ｃで２．０Ｖとなるまで印加する事で行なった。１Ｃで
の放電曲線を図２１（Ａ）（Ｂ）に示す。図２１（Ｂ）は図２１（Ａ）における電池５−
ａ、電池６−ａ、電池２−ａ、電池７−ａ及び電池３−ａの測定値の縦軸及び横軸を拡大
して示した図である。
【０２６０】
図２１（Ｂ）で電池３−ａは他と同等の容量を示した。また、放電電位のＰｌａｔｅａｕ
（平坦部位）から外れ始める点に大きな差異は見られず、放電電位は他に比べてむしろ高
くなっている。ここで分散性はＰｌａｔｅａｕからの外れやすさ（分極の起こり易さ）に
関係し、放電電位は導電助剤の導電パスの抵抗（つながり具合と電気伝導率）に関係する
と考えられる。故に図２１（Ｂ）から未酸化部位を残すＧＯ３−９は特に問題ない分散性
を有すると示唆された。
【０２６１】
一方で図２１（Ａ）より、グラフェンを用いた電池Ｇは十分高い電気伝導性を持つものの
、初期からＰｌａｔｅａｕから外れやすいという結果となった。活物質への分散性が悪い
事が原因として挙げられる。
【０２６２】
以上のように十分な剥離、分散性と、高い電気伝導率を持つグラフェンを生成しやすいと
いう二つを兼ね備えた酸化グラフェンであると示された。
【符号の説明】
【０２６３】
２００    正極
２０１    正極集電体
２０２    正極活物質層
３００    二次電池
３０１    正極缶
３０２    負極缶
３０３    ガスケット
３０４    正極
３０５    正極集電体
３０６    正極活物質層
３０７    負極
３０８    負極集電体
３０９    負極活物質層
３１０    セパレータ
４０１    容器
４０２    酸化グラフェン分散液
４０３    被形成物
４０４    導電体
４０５    容器
４０６    電解液
４０７    導電体
４０８    対極
５００    二次電池
５０１    正極集電体
５０２    正極活物質層
５０３    正極
５０４    負極集電体
５０５    負極活物質層
５０６    負極
５０７    セパレータ
５０８    電解液
５０９    外装体
５１０    正極リード電極
５１１    負極リード電極
５１２    溶接領域
５１３    湾曲部
６００    二次電池
６０１    正極キャップ
６０２    電池缶
６０３    正極端子
６０４    正極
６０５    セパレータ
６０６    負極
６０７    負極端子
６０８    絶縁板
６０９    絶縁板
６１０    ガスケット（絶縁パッキン）
６１１    ＰＴＣ素子
６１２    安全弁機構
７００    表示装置
７０１    筐体
７０２    表示部
７０３    スピーカ部
７０４    二次電池
７１０    照明装置
７１１    筐体
７１２    光源
７１３    二次電池
７１４    天井
７１５    側壁
７１６    床
７１７    窓
７２０    室内機
７２１    筐体
７２２    送風口
７２３    二次電池
７２４    室外機
７３０    電気冷凍冷蔵庫
７３１    筐体
７３２    冷蔵室用扉
７３３    冷凍室用扉
７３４    二次電池
８００    タブレット型端末
８０１    筐体
８０２    表示部
８０２ａ    表示部
８０２ｂ    表示部
８０３    表示モード切り替えスイッチ
８０４    電源スイッチ
８０５    省電力モード切り替えスイッチ
８０７    操作スイッチ
８０８ａ    領域
８０８ｂ    領域
８０９    操作キー
８１０    キーボード表示切り替えボタン
８１１    太陽電池
８５０    充放電制御回路
８５１    バッテリー
８５２    ＤＣＤＣコンバータ
８５３    コンバータ
８６０    電気自動車
８６１    バッテリー
８６２    制御回路
８６３    駆動装置
８６４    処理装置
９００    回路基板
９１０    ラベル
９１１    端子
９１２    回路
９１３    二次電池
９１４    アンテナ
９１５    アンテナ
９１６    層
９１７    層
９１８    アンテナ
９１９    端子
９２０    表示装置
９２１    センサ
９２２    端子
９５１    端子
９５２    端子
９８１    フィルム
９８２    フィルム
９９０    二次電池
９９１    外装体
９９４    負極
９９５    正極
９９６    セパレータ
９９７    リード電極
９９８    リード電極
１７００    曲面
１７０１    平面
１７０２    曲線
１７０３    曲率半径
１７０４    曲率中心
１８００    曲率中心
１８０１    フィルム
１８０２    曲率半径
１８０３    フィルム
１８０４    曲率半径
７１００    携帯表示装置
７１０１    筐体
７１０２    表示部
７１０３    操作ボタン
７１０４    蓄電装置
７２００    携帯情報端末
７２０１    筐体
７２０２    表示部
７２０３    バンド
７２０４    バックル
７２０５    操作ボタン
７２０６    入出力端子
７２０７    アイコン
７３００    表示装置
７３０４    表示部
７４００    携帯電話機
７４０１    筐体
７４０２    表示部
７４０３    操作ボタン
７４０４    外部接続ポート
７４０５    スピーカ
７４０６    マイク
７４０７    蓄電装置
７４０８    リード電極
７４０９    集電体
【図１】
2020111509.tif 000005
【図２】
2020111509.tif 000006
【図３】
2020111509.tif 000007
【図４】
2020111509.tif 000008
【図５】
2020111509.tif 000009
【図６】
2020111509.tif 000010
【図７】
2020111509.tif 000011
【図８】
2020111509.tif 000012
【図９】
2020111509.tif 000013
【図１０】
2020111509.tif 000014
【図１１】
2020111509.tif 000015
【図１２】
2020111509.tif 000016
【図１３】
2020111509.tif 000017
【図１４】
2020111509.tif 000018
【図１５】
2020111509.tif 000019
【図１６】
2020111509.tif 000020
【図１７】
2020111509.tif 000021
【図１８】
2020111509.tif 000022
【図１９】
2020111509.tif 000023
【図２０】
2020111509.tif 000024
【図２１】
2020111509.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】令和2年4月28日(2020.4.28)
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化グラフェン、正極活物質、及び結着剤を含む混合物を正極集電体上に塗布する第１の工程と、
前記第１の工程の後、前記酸化グラフェンを還元させる第２の工程と、を有し、
前記第１の工程に用いる前記酸化グラフェンは、Ｘ線光電子分光分析における炭素原子と酸素原子の比（Ｃ／Ｏ）が２．５以上４以下である、正極の作製方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記第２の工程は還元雰囲気又は減圧下において行われる、正極の作製方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記第２の工程によって前記酸化グラフェンが還元されたグラフェンは、正極活物質層の総重量に対して１ｗｔ％以上の割合で含まれる、正極の作製方法。