(57)【要約】      （修正有）【課題】サイクル特性が良好な蓄電装置を提供する。【解決手段】正極５０３、負極５０６、及び電解液を有し、電解液は、カチオン及びアニオンを有し、カチオンは、構造式（１００）に示す１−エチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムカチオンを含む、蓄電装置５００を提供する。2020009773.tif 000013【選択図】図１
2020009773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極、負極、及び電解液を有し、
前記電解液は、第１のカチオン及びアニオンを有し、
前記負極は、カルボキシメチルセルロース及びスチレン−ブタジエンゴムを含み、
前記第１のカチオンは、構造式（１００）で表される、蓄電装置。
【化１】
2020009773.tif 000012
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、蓄電装置及び電子機器に関する。
【０００２】
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
一態様は、物、方法、又は製造方法に関する。本発明の一態様は、プロセス、マシン、マ
ニュファクチャ、又は組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。そのため、よ
り具体的に本明細書で開示する発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置
、発光装置、蓄電装置、記憶装置、撮像装置、それらの駆動方法、又は、それらの製造方
法を一例として挙げることができる。
【０００３】
なお、本明細書中において、蓄電装置とは、蓄電機能を有する素子及び装置全般を指すも
のである。例えば、リチウムイオン二次電池などの蓄電池（二次電池ともいう）、リチウ
ムイオンキャパシタ、及び電気二重層キャパシタなどを含む。
【背景技術】
【０００４】
近年、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンキャパシタ、空気電池等、種々の蓄電装
置の開発が盛んに行われている。特に高出力、高エネルギー密度であるリチウムイオン二
次電池は、携帯電話、スマートフォン、もしくはノート型コンピュータ等の携帯情報端末
、携帯音楽プレーヤ、デジタルカメラ、医療機器、又は、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、電
気自動車（ＥＶ）、もしくはプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）等の次世代クリーン
エネルギー自動車など、半導体産業の発展と併せて急速にその需要が拡大し、充電可能な
エネルギーの供給源として現代の情報化社会に不可欠なものとなっている。
【０００５】
このように、様々な分野又は用途でリチウムイオン二次電池は用いられている。そのなか
で、リチウムイオン二次電池に求められる特性として、高エネルギー密度、優れたサイク
ル特性、及び様々な動作環境での安全性などがある。
【０００６】
汎用されているリチウムイオン二次電池の多くは、非水溶媒と、リチウムイオンを有する
リチウム塩と、を含む非水電解質（電解液ともいう）を有している。そして、当該非水電
解質によく用いられている有機溶媒としては、誘電率が高くイオン導電性に優れたエチレ
ンカーボネートなどの有機溶媒などがある。
【０００７】
しかし、上記有機溶媒は揮発性及び低引火点を有しており、この有機溶媒をリチウムイオ
ン二次電池に用いた場合、内部短絡や過充電などに起因したリチウムイオン二次電池の内
部温度の上昇によるリチウムイオン二次電池の破裂や発火などが生じる可能性がある。
【０００８】
上記を考慮し、難燃性及び難揮発性であるイオン液体（常温溶融塩ともいう）をリチウム
イオン二次電池の非水電解質の溶媒として用いることが検討されている。例えば、エチル
メチルイミダゾリウム（ＥＭＩ）カチオンを含むイオン液体、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピル
ピロリジニウム（Ｐ１３）カチオンを含むイオン液体、又はＮ−メチル−Ｎ−プロピルピ
ペリジニウム（ＰＰ１３）カチオンを含むイオン液体などがある（特許文献１参照）。
【０００９】
また、イオン液体のアニオン成分及びカチオン成分を改良することで、低粘度及び低融点
かつ高い導電性を有するイオン液体を用いるリチウムイオン二次電池が開示されている（
特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−３３１９１８号公報
【特許文献２】国際公開第２００５／６３７７３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
リチウムイオン二次電池の開発は、充放電特性、サイクル特性、信頼性、安全性、又はコ
ストといった様々な面で改善の余地が残されている。
【００１２】
本発明の一態様は、サイクル特性が良好な蓄電装置を提供することを目的の一とする。ま
たは、本発明の一態様は、安全性の高い蓄電装置を提供することを目的の一とする。また
は、本発明の一態様は、不可逆容量が低減された蓄電装置を提供することを目的の一とす
る。または、本発明の一態様は、信頼性の高い蓄電装置を提供することを目的の一とする
。または、本発明の一態様は、寿命の長い蓄電装置を提供することを目的の一とする。
【００１３】
または、本発明の一態様は、容量の大きい蓄電装置を提供することを目的の一とする。ま
たは、本発明の一態様は、使用できる温度範囲が広い蓄電装置を提供することを目的の一
とする。または、本発明の一態様は、高性能な蓄電装置を提供することを目的の一とする
。または、本発明の一態様は、新規な蓄電装置を提供することを目的の一とする。
【００１４】
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、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。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】
【００１５】
本発明の一態様は、正極、負極、及び電解液を有し、電解液は、第１のカチオン及びアニ
オンを有し、第１のカチオンは、構造式（１００）で表される、蓄電装置である。
【００１６】
【化１】
2020009773.tif 000003
【００１７】
上記構成において、電解液は、アルカリ金属塩を有することが好ましい。特に、アルカリ
金属塩としては、リチウム塩が好適である。
【００１８】
上記各構成において、アニオンは、１価のアミドアニオン、１価のメチドアニオン、フル
オロスルホン酸アニオン、フルオロアルキルスルホン酸アニオン、テトラフルオロホウ酸
アニオン、パーフルオロアルキルホウ酸アニオン、ヘキサフルオロリン酸アニオン、又は
パーフルオロアルキルリン酸アニオンのいずれか一を含むことが好ましい。特に、アニオ
ンは、ビス（フルオロスルホニル）アミドアニオン、又は、ビス（トリフルオロメタンス
ルホニル）アミドアニオンを含むことが好ましい。
【００１９】
上記各構成において、負極は、炭素を含むことが好ましい。
【００２０】
なお、蓄電装置の充電又は放電により、電解液が分解され、その分解物が負極表面に被膜
を形成する場合がある。被膜は、電解液の分解を抑制することができるが、被膜の形成の
ために、不可逆容量が生じ、放電容量の一部が損失される。そこで、本発明の一態様にお
いて、負極には、蓄電装置の充電又は放電を行う前に、予め人工的に膜を形成することが
好ましい。予め負極の表面に人工的な膜を有することで、電解液の分解等を抑制し、蓄電
装置の容量の低下を抑制することができる。
【００２１】
上記各構成において、例えば、負極は、カルボキシメチルセルロース及びスチレン−ブタ
ジエンゴムを含むことが好ましい。カルボキシメチルセルロース及びスチレン−ブタジエ
ンゴムは、結着剤として機能することができる。負極にカルボキシメチルセルロース及び
スチレン−ブタジエンゴムを用いることで、負極の表面に人工的な膜を形成することがで
きる。
【００２２】
上記各構成において、正極は、グラフェンを含むことが好ましい。グラフェンは、導電助
剤として機能することができる。電極にグラフェンを用いることで、電極の密度を向上さ
せることや、電極の導電率を向上させることが可能である。
【００２３】
上記各構成において、電解液は、第２のカチオンを有することが好ましい。第２のカチオ
ンとしては、四級アンモニウムカチオン、三級スルホニウムカチオン、又は四級ホスホニ
ウムカチオン等の脂肪族オニウムカチオンや、イミダゾリウムカチオン又はピリジニウム
カチオン等の芳香族カチオンを用いることができる。特に、第２のカチオンは、イミダゾ
リウムカチオンであることが好ましい。
【００２４】
本発明の一態様は、上記各構成の蓄電装置と、表示装置、操作ボタン、外部接続ポート、
スピーカ、又はマイクと、を有する、電子機器である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の一態様により、サイクル特性が良好な蓄電装置を提供することができる。または
、本発明の一態様により、安全性の高い蓄電装置を提供することができる。または、本発
明の一態様により、蓄電装置の不可逆容量を低減することができる。または、本発明の一
態様により、信頼性の高い蓄電装置を提供することができる。または、本発明の一態様に
より、寿命の長い蓄電装置を提供することができる。
【００２６】
または、本発明の一態様により、容量の大きい蓄電装置を提供することができる。または
、本発明の一態様により、使用できる温度範囲が広い蓄電装置を提供することができる。
または、本発明の一態様により、高性能な蓄電装置を提供することができる。または、本
発明の一態様により、新規な蓄電装置を提供することができる。
【００２７】
なお、これらの効果の記載は、他の効果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、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は
、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、これら以外の効果を抽出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】蓄電装置の一例及び電極の一例を示す図。
【図２】蓄電装置の一例を示す図。
【図３】蓄電装置の一例を示す図。
【図４】蓄電装置の動作の一例を示す図。
【図５】蓄電装置の一例を示す図。
【図６】蓄電装置の作製方法の一例を示す図。
【図７】蓄電装置の作製方法の一例を示す図。
【図８】蓄電装置の作製方法の一例を示す図。
【図９】活物質層の一例を示す図。
【図１０】蓄電装置の一例を示す図。
【図１１】蓄電装置の一例を示す図。
【図１２】蓄電装置の一例を示す図。
【図１３】円筒型蓄電池の一例を示す図。
【図１４】コイン型蓄電池の一例を示す図。
【図１５】蓄電システムの一例を示す図。
【図１６】蓄電システムの一例を示す図。
【図１７】蓄電システムの一例を示す図。
【図１８】蓄電装置の一例を示すブロック図。
【図１９】本発明の一態様を説明する概念図。
【図２０】本発明の一態様を説明する回路図。
【図２１】本発明の一態様を説明する回路図。
【図２２】本発明の一態様を説明する概念図。
【図２３】本発明の一態様を説明するブロック図。
【図２４】本発明の一態様を説明するフローチャート。
【図２５】電子機器の一例を示す図。
【図２６】電子機器の一例を示す図。
【図２７】電子機器の一例を示す図。
【図２８】電子機器の一例を示す図。
【図２９】実施例の蓄電装置のサイクル特性を示す図。
【図３０】実施例の蓄電装置のレート特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定さ
れず、本発明の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、本発明は以下に示す実施の形態の
記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００３０】
なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同
一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の
機能を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
【００３１】
また、図面等において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実
際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必
ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
【００３２】
なお、本明細書等において、第１、第２などとして付される序数詞は、便宜上用いるもの
であって工程の順番や積層の順番などを示すものではない。そのため、例えば、「第１の
」を「第２の」又は「第３の」などと適宜置き換えて説明することができる。また、本明
細書等に記載されている序数詞と、本発明の一態様を特定するために用いられる序数詞は
一致しない場合がある。
【００３３】
なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、又は、状況に応じ
て、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」
という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用語
を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。
【００３４】
なお、本明細書等において、蓄電装置用の正極及び負極の双方を併せて電極とよぶことが
あるが、この場合、電極は正極及び負極のうち少なくともいずれか一方を示すものとする
。
【００３５】
ここで、充電レート及び放電レートについて説明する。例えば、容量Ｘ［Ａｈ］の蓄電池
を定電流充電する際に、充電レート１Ｃとは、ちょうど１時間で充電終了となる電流値Ｉ
［Ａ］のことであり、例えば、充電レート０．２Ｃとは、Ｉ／５［Ａ］（すなわち、ちょ
うど５時間で充電終了となる電流値）のことである。同様に、放電レート１Ｃとは、ちょ
うど１時間で放電終了となる電流値Ｉ［Ａ］のことであり、例えば、放電レート０．２Ｃ
とは、Ｉ／５［Ａ］（すなわち、ちょうど５時間で放電終了となる電流値）のことである
。
【００３６】
ここで、活物質とは、キャリアであるイオンの挿入・脱離に関わる物質のみを指すが、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。
【００３７】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の蓄電装置について図１〜図９を用いて説明する。
【００３８】
本実施の形態では、リチウムイオン二次電池を例に説明するが、本発明の一態様の蓄電装
置はこれに限られない。本発明の一態様は、電池、一次電池、二次電池、リチウム空気電
池、鉛蓄電池、リチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カ
ドミウム蓄電池、ニッケル・鉄蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電池、固
体電池、空気電池、コンデンサ、リチウムイオンキャパシタなどに適用してもよい。
【００３９】
図１（Ａ）に、本発明の一態様の蓄電装置である、電池セル５００を示す。図１（Ａ）で
は、電池セル５００の一例として、薄型の蓄電池の形態を示すが、本発明の一態様の蓄電
装置はこれに限られない。本発明の一態様の蓄電装置は、様々な形状、形態を適用するこ
とができ、その一例は実施の形態２で詳述する。
【００４０】
図１（Ａ）に示すように、電池セル５００は、正極５０３、負極５０６、セパレータ５０
７、及び外装体５０９を有する。電池セル５００は、正極リード電極５１０及び負極リー
ド電極５１１を有してもよい。
【００４１】
図２（Ａ）、（Ｂ）に、図１（Ａ）における一点鎖線Ａ１−Ａ２間の断面図の一例をそれ
ぞれ示す。図２（Ａ）、（Ｂ）には、正極５０３と負極５０６を１組用いて作製した電池
セル５００の断面構造をそれぞれ示す。
【００４２】
図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、電池セル５００は、正極５０３、負極５０６、セパレ
ータ５０７、電解液５０８、及び外装体５０９を有する。セパレータ５０７は、正極５０
３と負極５０６の間に挟まれている。外装体５０９内は、電解液５０８で満たされている
。
【００４３】
正極５０３は、正極活物質層５０２と、正極集電体５０１とを含む。負極５０６は、負極
活物質層５０５と、負極集電体５０４とを含む。活物質層は、集電体の片面又は両面に形
成すればよい。セパレータ５０７は、正極集電体５０１と負極集電体５０４の間に位置す
る。
【００４４】
電池セルは、正極及び負極をそれぞれ１つ以上有していればよい。例えば、電池セルは、
複数の正極及び複数の負極からなる積層構造とすることもできる。
【００４５】
図３（Ａ）に、図１（Ａ）における一点鎖線Ａ１−Ａ２間の断面図の別の例を示す。また
、図３（Ｂ）に図１（Ａ）における一点鎖線Ｂ１−Ｂ２間の断面図を示す。
【００４６】
図３（Ａ）、（Ｂ）には、正極５０３と負極５０６を複数組用いて作製した電池セル５０
０の断面構造を示す。電池セル５００が有する電極層数に限定はない。電極層数が多い場
合には、より多くの容量を有する蓄電装置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、可撓性に優れた蓄電装置とすることができる。
【００４７】
図３（Ａ）、（Ｂ）では、正極集電体５０１の片面に正極活物質層５０２を有する正極５
０３を２つと、正極集電体５０１の両面に正極活物質層５０２を有する正極５０３を２つ
と、負極集電体５０４の両面に負極活物質層５０５を有する負極５０６を３つ用いる例を
示す。つまり、電池セル５００は、６層の正極活物質層５０２と、６層の負極活物質層５
０５を有する。
【００４８】
ここで、図４（Ａ）、（Ｂ）を用いて、電池セル５００の動作について説明する。ここで
は、一例として、電池セル５００がリチウムイオン二次電池である場合について述べる。
具体的には、正極活物質にＬｉＦｅＰＯ４を用い、負極活物質に黒鉛を用いたリチウムイ
オン二次電池を例に挙げて説明する。
【００４９】
図４（Ａ）に、充電する場合における、電池セル５００と、充電器１１２２との接続構成
を示す。充電時に正極で起こる反応を反応式（１）に示す。
【００５０】
【化２】
2020009773.tif 000004
【００５１】
また、充電時に負極で起こる反応を反応式（２）に示す（図４（Ａ）中のＬｉ＋参照）。
【００５２】
【化３】
2020009773.tif 000005
【００５３】
次に、放電について説明する。図４（Ｂ）に、放電する場合における、電池セル５００と
、充電器１１２３との接続構成を示す。放電時に、正極で起こる反応を反応式（３）に示
す。
【００５４】
【化４】
2020009773.tif 000006
【００５５】
また、放電時に、負極で起こる反応を反応式（４）に示す。
【００５６】
【化５】
2020009773.tif 000007
【００５７】
負極において、充電時には、数式（２）で表される反応以外の反応が生じる場合がある。
同様に、負極において、放電時には、数式（４）で表される反応以外の反応が生じる場合
がある。
【００５８】
例えば、電解液が電極の表面で分解する可能性がある。電解液は、電池反応の電位におい
て、電極表面で分解することがある。特に負極においては電池反応の電位が低く、電解液
の還元分解が生じやすい。このような分解反応は不可逆な反応であることが多い。そのた
め、電池セルの容量の損失に繋がる場合がある。
【００５９】
また、例えば電解液の溶媒としてイオン液体を用いた場合、該イオン液体のカチオン等が
活物質の層間に挿入する場合もある。この反応も、不可逆な反応である場合が多い。
【００６０】
また、負極集電体と、電解液又は電解液の分解物と、の不可逆な反応により、負極集電体
が溶出し、負極活物質層の表面に負極集電体の成分が析出することがある。よって、電池
セルの容量を低下する要因となる。
【００６１】
例えば、充電時に、上述のような不可逆な反応が起こると、充電時の容量と比較して放電
時の容量が小さくなってしまう。
【００６２】
また、放電時に、上述のような不可逆な反応が起こると、放電時の容量と比較して、次の
充放電サイクルにおける充電時の容量が低下する場合がある。つまり不可逆な反応が生じ
続けると、充放電サイクルに伴い、徐々に容量が低下する場合がある。
【００６３】
ここで、電解液は、電解質及び溶媒を有する。本発明の一態様の蓄電装置では、電解液の
溶媒に、１種類以上のイオン液体を用いる。イオン液体は、１種類以上のカチオンと、１
種類以上のアニオンと、を有する。イオン液体は、難燃性を示すため、蓄電装置の安全性
を高めることができる。
【００６４】
以下では、電解液の溶媒としてイオン液体を用いた場合に生じる不可逆な反応について、
詳しく説明する。
【００６５】
イオン液体が有するカチオンやアニオンは電荷をもつため、例えば電極表面などで電気二
重層を形成することができ、電気二重層キャパシタなどの蓄電装置に用いることができる
。
【００６６】
一方、イオン液体が有するカチオンやアニオンは、電極表面で分解する場合がある。カチ
オン及びアニオンは、それぞれ電荷をもつため、有機溶媒等の分子と比較して、電極表面
（例えば、活物質層や集電体の表面）近傍に存在しやすいと考えられる。そのため、電極
表面では、カチオンやアニオンの分解反応が起こりやすい場合がある。カチオンやアニオ
ンの分解反応により電荷が消費されると、キャリアイオン（例えば、リチウムイオン）の
電池反応を阻害し、充放電容量を低下させてしまう可能性がある。また、活物質層や集電
体の表面で電解液が分解した結果、不可逆容量が増大し、充放電サイクルに伴う容量の低
下を招く場合がある。
【００６７】
また、例えば黒鉛などに代表される層間化合物の層間に、イオン液体が有するカチオンや
アニオンが挿入される場合がある。また、層間に挿入されたカチオンやアニオンは、その
後、分解する場合や、脱離する場合がある。
【００６８】
これらの不可逆な反応は、数式（１）乃至数式（４）の反応と並行して生じると考えられ
る。これらの不可逆な反応と比較して、電池動作の正常な反応、すなわち数式（１）乃至
数式（４）の反応の方が起こりやすい環境をつくることは、電池セルの容量を高めるため
に好ましい。
【００６９】
そこで、本発明の一態様では、イミダゾリウムカチオンの一種である、１−エチル−２，
３−ジメチルイミダゾリウムカチオン（略称：２ＭｅＥＭＩ）を用いる。以下に、２Ｍｅ
ＥＭＩの構造式（１００）を示す。
【００７０】
【化６】
2020009773.tif 000008
【００７１】
１−エチル−３−メチルイミダゾリウムカチオン等のイミダゾリウムカチオンは、粘度が
比較的低く、イオン（例えば、リチウムイオン）の伝導性が高い。したがって、充放電速
度の高い蓄電装置を実現することができる。
【００７２】
イミダゾリウムカチオンを用いたイオン液体を蓄電装置に用いた場合、低温環境下（とく
に０℃以下）においても、該イオン液体（より具体的には該イオン液体を有する電解液）
の抵抗が高くなりにくく、充放電速度の低下を抑制できる。したがって、低温環境下で動
作可能な蓄電装置を実現することができる。また、使用できる温度範囲が広い蓄電装置を
実現することができる。
【００７３】
一方、イミダゾリウムカチオンは、還元電位の高さから、蓄電装置の構成材料である活物
質や集電体などの表面で還元分解しやすい場合がある。その結果、不可逆容量が増大して
しまうことがある。また、充放電サイクルに伴う容量の低下を招く場合がある。
【００７４】
本発明の一態様で用いる２ＭｅＥＭＩは、イミダゾリウムカチオンの一種であるにも関わ
らず、充放電サイクルに伴い容量が低下しにくい。
【００７５】
実施例１で後述するように、２ＭｅＥＭＩは、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムカ
チオンに比べて、充放電サイクルに伴う容量の低下を大幅に抑制することができる。
【００７６】
２ＭｅＥＭＩでは、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムカチオンにおけるイミダゾリ
ウム環の２位のプロトンを、反応性の低いメチル基で置換することで、電解液の分解反応
や集電体（例えば銅など）の溶出を抑制し、不可逆な反応を抑制していると考えられる。
【００７７】
このように、本発明の一態様では、イミダゾリウム環の１位及び３位だけでなく、２位に
も置換基を有する２ＭｅＥＭＩを用いる。これにより、活物質層や集電体などの表面で生
じる電解液の分解反応を抑制し、不可逆な反応を生じにくくすることができる。したがっ
て、蓄電装置の充放電サイクルに伴う容量の低下を抑制することができる。また、蓄電装
置の不可逆容量を低減することができ、充放電容量を大きくすることができる。
【００７８】
本発明の一態様で用いるカチオンは２ＭｅＥＭＩのみに限られない。例えば、２ＭｅＥＭ
Ｉと、他のカチオンを組み合わせて用いてもよい。このとき、イオン液体に含まれるカチ
オンのうち、２ＭｅＥＭＩと、他のカチオンとで、どちらの割合が多くてもよい。
【００７９】
カチオンとして、四級アンモニウムカチオン、三級スルホニウムカチオン、又は四級ホス
ホニウムカチオン等の脂肪族オニウムカチオンや、イミダゾリウムカチオン又はピリジニ
ウムカチオン等の芳香族カチオンを用いてもよい。
【００８０】
例えば、四級アンモニウムカチオン、三級スルホニウムカチオン、又は四級ホスホニウム
カチオン等の脂肪族オニウムカチオンを用いることで、還元電位が低くなり、蓄電装置の
不可逆容量を小さくすることができる場合がある。
【００８１】
また、例えば、イミダゾリウムカチオン等の芳香族カチオンを含むイオン液体を用いるこ
とで、粘度が低く、蓄電装置の充放電速度を高めることができる場合がある。または、使
用できる温度範囲が広い蓄電装置を実現できる場合がある。
【００８２】
例えば、本発明の一態様では、２ＭｅＥＭＩと１−エチル−３−メチルイミダゾリウムカ
チオンとの双方を用いてもよい。
【００８３】
芳香族カチオンとしては、例えば５員環のヘテロ芳香環を含むカチオンであることが好ま
しい。５員環のヘテロ芳香環を含むカチオンとしてはベンゾイミダゾリウムカチオン、ベ
ンゾオキサゾリウムカチオン、ベンゾチアゾリウムカチオン等がある。単環式化合物であ
る５員環のヘテロ芳香環を含むカチオンとしてはオキサゾリウムカチオン、チアゾリウム
カチオン、イソオキサゾリウムカチオン、イソチアゾリウムカチオン、イミダゾリウムカ
チオン、ピラゾリウムカチオン等がある。化合物の安定性、粘度及びイオン伝導度、並び
に合成の簡易さから、単環式化合物である５員環のヘテロ芳香環を含むカチオンであるこ
とが好ましく、特にイミダゾリウムカチオンは粘度の低下が期待できるため、より好まし
い。
【００８４】
アニオンとしては、例えば、１価のアミドアニオン、１価のメチドアニオン、フルオロス
ルホン酸アニオン（ＳＯ３Ｆ−）、フルオロアルキルスルホン酸アニオン、テトラフルオ
ロホウ酸アニオン（ＢＦ４−）、パーフルオロアルキルホウ酸アニオン、ヘキサフルオロ
リン酸アニオン（ＰＦ６−）、又はパーフルオロアルキルリン酸アニオン等が挙げられる
。
【００８５】
１価のアミドアニオンとしては、（ＣｎＦ２ｎ＋１ＳＯ２）２Ｎ−（ｎ＝０以上３以下）
、１価の環状のアミドアニオンとしては、（ＣＦ２ＳＯ２）２Ｎ−などがある。
【００８６】
１価のメチドアニオンとしては、（ＣｎＦ２ｎ＋１ＳＯ２）３Ｃ−（ｎ＝０以上３以下）
、１価の環状のメチドアニオンとしては、（ＣＦ２ＳＯ２）２Ｃ−（ＣＦ３ＳＯ２）など
がある。
【００８７】
フルオロアルキルスルホン酸アニオンとしては、（ＣｍＦ２ｍ＋１ＳＯ３）−（ｍ＝０以
上４以下）などがある。パーフルオロアルキルホウ酸アニオンとしては、｛ＢＦｎ（Ｃｍ
ＨｋＦ２ｍ＋１−ｋ）４−ｎ｝−（ｎ＝０以上３以下、ｍ＝１以上４以下、ｋ＝０以上２
ｍ以下）などがある。パーフルオロアルキルリン酸アニオンとしては、｛ＰＦｎ（ＣｍＨ
ｋＦ２ｍ＋１−ｋ）６−ｎ｝−（ｎ＝０以上５以下、ｍ＝１以上４以下、ｋ＝０以上２ｍ
以下）などがある。なお、当該アニオンはこれらに限るものではない。
【００８８】
アニオンとして、ビス（フルオロスルホニル）アミド（略称：ＦＳＡ）アニオン、又は、
ビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミド（略称：ＴＦＳＡ）アニオンを用いること
が好ましい。特に、黒鉛を電極に用いる場合に、良好な充放電特性を得ることができる。
【００８９】
また、電解液の溶媒として、上述のイオン液体に非プロトン性有機溶媒を混合して用いて
もよい。非プロトン性有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロ
ピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネート、ビ
ニレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、ジメチルカーボネート
（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、
ギ酸メチル、酢酸メチル、酪酸メチル、１，３−ジオキサン、１，４−ジオキサン、ジメ
トキシエタン（ＤＭＥ）、ジメチルスルホキシド、ジエチルエーテル、メチルジグライム
、アセトニトリル、ベンゾニトリル、テトラヒドロフラン、スルホラン、スルトン等の１
種、又はこれらのうちの２種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いることができる。
【００９０】
また、電解液にビニレンカーボネート（ＶＣ）、プロパンスルトン（ＰＳ）、ｔｅｒｔ−
ブチルベンゼン（ＴＢＢ）、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、リチウムビスオ
キサレートボレート（ＬｉＢＯＢ）などの添加剤を添加してもよい。添加剤の濃度は、０
．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下とすればよい。
【００９１】
また、上記の溶媒に溶解させる電解質としては、キャリアにリチウムイオンを用いる場合
、例えばＬｉＰＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＡｌＣｌ４、Ｌｉ
ＳＣＮ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、Ｌｉ２ＳＯ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０、Ｌｉ２Ｂ１２Ｃｌ１
２、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＣ（Ｃ２
Ｆ５ＳＯ２）３、ＬｉＮ（ＦＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ４Ｆ９
ＳＯ２）（ＣＦ３ＳＯ２）、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２等のリチウム塩を一種、又はこ
れらのうちの二種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いることができる。また、電解質
の濃度は、高い方が好ましく、例えば０．８ｍｏｌ／ｋｇ以上が好ましく、１．５ｍｏｌ
／ｋｇ以上がさらに好ましい。
【００９２】
また、電解質としては、リチウムビス（フルオロスルホニル）アミド（略称：ＬｉＦＳＡ
）、又は、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミド（略称：ＬｉＴＦＳＡ
）を用いてもよい。電解質にＬｉＦＳＡ又はＬｉＴＦＳＡを用いた電界液は、蓄電装置の
電池反応において正極活物質材料中の金属の溶出を抑制することができる。したがって、
正極活物質の劣化が抑制され、また、負極表面での金属の析出も抑制されるため、容量の
劣化が小さくサイクル特性の良好な蓄電装置とすることができる。
【００９３】
なお、ＬｉＦＳＡ又はＬｉＴＦＳＡを電解質に用いた電解液は、正極の集電体と反応し、
正極集電体を腐食する場合がある。そのような腐食を防止するため、電解液に数ｗｔ％の
ＬｉＰＦ６を添加することが好ましい。正極集電体表面に不導体膜を生じ、該不導体膜が
電解液と正極集電体との反応を抑制するためである。ただし、正極活物質層を溶解させな
いために、ＬｉＰＦ６の濃度は１０ｗｔ％以下、好ましくは５ｗｔ％以下、より好ましく
は３ｗｔ％以下とするとよい。
【００９４】
なお、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、ベリリウム、マグネシウム等）を用いてもよい。
【００９５】
また、電解液は、粒状のごみや電解液の構成元素以外の元素（以下、単に「不純物」とも
いう。）の含有量が少ない高純度化された電解液を用いることが好ましい。具体的には、
電解液に対する不純物の重量比を１％以下、好ましくは０．１％以下、より好ましくは０
．０１％以下とすることが好ましい。
【００９６】
また、ポリマーを電解液で膨潤させたゲル電解質を用いてもよい。ゲル電解質（ポリマー
ゲル電解質）の例としては、担体としてホストポリマーを用い、上述の電解液を含有させ
たものが挙げられる。
【００９７】
ホストポリマーの例を以下に説明する。ホストポリマーとしては、例えばポリエチレンオ
キシド（ＰＥＯ）などのポリアルキレンオキシド構造を有するポリマーや、ポリフッ化ビ
ニリデン（ＰＶｄＦ）、及びポリアクリロニトリル等、及びそれらを含む共重合体等を用
いることができる。例えばＰＶｄＦとヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）の共重合体で
あるＰＶｄＦ−ＨＦＰを用いることができる。また、形成されるポリマーは、多孔質形状
を有してもよい。
【００９８】
また、電解液に重合剤や架橋剤を添加し、電解液をゲル化してもよい。例えば、イオン液
体を構成するカチオン又はアニオンに重合性の官能基を導入し、重合開始剤を用いてそれ
らを重合することで、イオン液体自体を重合してもよい。このように、高分子化したイオ
ン液体を架橋剤によりゲル化してもよい。
【００９９】
また、電解液と組み合わせて、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
、ＰＥＯ（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てもよい
。例えば、固体電解質を活物質層の表面に形成してもよい。また、固体電解質と電解液を
組み合わせて用いる場合には、セパレータやスペーサの設置が不要となる場合がある。
【０１００】
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、蓄電装置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。
【０１０１】
例えば、本発明の一態様は、正極、負極、及び電解質を有し、該電解質は、上述の構造式
（１００）で表される化合物（カチオン）、を有し、該電解質は、ゲル状又は固体状であ
ってもよい。
【０１０２】
次に、図１（Ｂ）に、正極５０３の外観図を示す。正極５０３は、正極集電体５０１及び
正極活物質層５０２を有する。
【０１０３】
また、図１（Ｃ）に、負極５０６の外観図を示す。負極５０６は、負極集電体５０４及び
負極活物質層５０５を有する。
【０１０４】
ここで、正極５０３及び負極５０６は、積層される複数の正極同士又は複数の負極同士を
電気的に接続するために、タブ領域を有することが好ましい。また、タブ領域にはリード
電極を電気的に接続することが好ましい。
【０１０５】
図１（Ｂ）に示すように、正極５０３は、タブ領域２８１を有することが好ましい。タブ
領域２８１の一部は、正極リード電極５１０と溶接されることが好ましい。タブ領域２８
１は正極集電体５０１が露出する領域を有することが好ましく、正極集電体５０１が露出
する領域に正極リード電極５１０を溶接することにより、接触抵抗をより低くすることが
できる。また、図１（Ｂ）ではタブ領域２８１の全域において正極集電体５０１が露出し
ている例を示すが、タブ領域２８１は、その一部に正極活物質層５０２を有してもよい。
【０１０６】
図１（Ｃ）に示すように、負極５０６は、タブ領域２８２を有することが好ましい。タブ
領域２８２の一部は、負極リード電極５１１と溶接されることが好ましい。タブ領域２８
２は負極集電体５０４が露出する領域を有することが好ましく、負極集電体５０４が露出
する領域に負極リード電極５１１を溶接することにより、接触抵抗をより低くすることが
できる。また、図１（Ｃ）ではタブ領域２８２の全域において負極集電体５０４が露出し
ている例を示すが、タブ領域２８２は、その一部に負極活物質層５０５を有してもよい。
【０１０７】
なお、図１（Ａ）では、正極５０３と負極５０６の端部が概略揃っている例を示すが、正
極５０３は、負極５０６の端部よりも外側に位置する部分を有していてもよい。
【０１０８】
電池セル５００において、負極５０６の正極５０３と重ならない領域の面積は小さいほど
好ましい。
【０１０９】
図２（Ａ）では、負極５０６の端部が、正極５０３の内側に位置する例を示す。このよう
な構成とすることにより、負極５０６を全て正極５０３と重ねる、又は負極５０６の正極
５０３と重ならない領域の面積を小さくすることができる。
【０１１０】
または、電池セル５００において、正極５０３と負極５０６の面積は概略同じであること
が好ましい。例えば、セパレータ５０７を挟んで向かい合う正極５０３と負極５０６の面
積は、概略同じであることが好ましい。例えば、セパレータ５０７を挟んで向かい合う正
極活物質層５０２の面積と負極活物質層５０５の面積は概略同じであることが好ましい。
【０１１１】
例えば、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、正極５０３のセパレータ５０７側の面の面積
と負極５０６のセパレータ５０７側の面の面積は概略同じであることが好ましい。正極５
０３の負極５０６側の面の面積と負極５０６の正極５０３側の面の面積を概略同じとする
ことにより、負極５０６の正極５０３と重ならない領域を小さくする（あるいは理想的に
はなくす）ことができ、電池セル５００の不可逆容量を減少させることができるため好ま
しい。または、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、正極活物質層５０２のセパレータ５０
７側の面の面積と負極活物質層５０５のセパレータ５０７側の面の面積は概略同じである
ことが好ましい。
【０１１２】
また、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、正極５０３の端部と負極５０６の端部は概略揃
うことが好ましい。また、正極活物質層５０２と負極活物質層５０５の端部は概略揃うこ
とが好ましい。
【０１１３】
また、図２（Ｂ）では、正極５０３の端部が、負極５０６の内側に位置する例を示す。こ
のような構成とすることにより、正極５０３を全て負極５０６と重ねる、又は正極５０３
の負極５０６と重ならない領域の面積を小さくすることができる。負極５０６の端部が正
極５０３の端部よりも内側に位置すると、負極５０６の端部に電流が集中してしまう場合
がある。例えば、負極５０６の一部に電流が集中することで、負極５０６上にリチウムが
析出してしまうことがある。正極５０３の負極５０６と重ならない領域の面積を小さくす
ることで、負極５０６の一部に電流が集中することを抑制できる。これにより、例えば、
負極５０６上へのリチウムの析出が抑制でき、好ましい。
【０１１４】
図１（Ａ）に示すように、正極リード電極５１０は、正極５０３に電気的に接続すること
が好ましい。同様に、負極リード電極５１１は、負極５０６に電気的に接続することが好
ましい。正極リード電極５１０及び負極リード電極５１１は外装体５０９の外側に露出し
、外部との電気的接触を得る端子として機能する。
【０１１５】
または、正極集電体５０１及び負極集電体５０４は、外部との電気的接触を得る端子の役
割を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及び負
極集電体５０４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。
【０１１６】
また、図１（Ａ）では、正極リード電極５１０と負極リード電極５１１は、電池セル５０
０の同じ辺に配置されているが、図５に示すように、正極リード電極５１０と負極リード
電極５１１を電池セル５００の異なる辺に配置してもよい。このように、本発明の一態様
の蓄電装置は、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、本発明の一態様の蓄電装置を用いた製品の設計自由度を高めることができる。また、
本発明の一態様の蓄電装置を用いた製品の生産性を高めることができる。
【０１１７】
次に、電池セル５００の作製方法の一例を、図６〜図８を用いて説明する。
【０１１８】
まず、正極５０３、負極５０６、及びセパレータ５０７を積層する。具体的には、正極５
０３の上にセパレータ５０７を配置する。その後、セパレータ５０７の上に負極５０６を
配置する。正極と負極を２組以上用いる場合は、さらに負極５０６の上にセパレータ５０
７を配置した後、正極５０３を配置する。このようにセパレータ５０７を正極５０３と負
極５０６の間に挟みながら正極５０３と負極５０６を交互に積層する。
【０１１９】
あるいは、セパレータ５０７を袋状にしてもよい。セパレータ５０７で電極を包むことで
、該電極が製造工程中に損傷しにくくなり、好ましい。
【０１２０】
まず、セパレータ５０７上に正極５０３を配置する。次いで、セパレータ５０７を図６（
Ａ）の破線で示した部分で折り、セパレータ５０７で正極５０３を挟む。なお、ここでは
正極５０３をセパレータ５０７で挟む例について説明したが、負極５０６をセパレータ５
０７で挟んでもよい。
【０１２１】
ここで、正極５０３の外側のセパレータ５０７の外周部分を接合して、セパレータ５０７
を袋状（又はエンベロープ状）とすることが好ましい。セパレータ５０７の外周部分の接
合は、接着剤などを用いて行ってもよいし、超音波溶接や、加熱による融着により行って
もよい。
【０１２２】
本実施の形態では、セパレータ５０７としてポリプロピレンを用いて、セパレータ５０７
の外周部分を加熱により接合する。図６（Ａ）に接合部５１４を示す。このようにして、
正極５０３をセパレータ５０７で覆うことができる。
【０１２３】
次に、図６（Ｂ）に示すように、負極５０６と、セパレータに覆われた正極５０３と、を
交互に重ねる。また、封止層１１５を有する正極リード電極５１０及び負極リード電極５
１１を準備する。
【０１２４】
次に、図７（Ａ）に示すように、正極５０３のタブ領域２８１に、封止層１１５を有する
正極リード電極５１０を接続する。図７（Ｂ）に接続部の拡大図を示す。接合部５１２に
圧力を加えながら超音波を照射して、正極５０３のタブ領域２８１及び正極リード電極５
１０を電気的に接続する（超音波溶接）。このとき、タブ領域２８１に湾曲部５１３を設
けるとよい。
【０１２５】
湾曲部５１３を設けることによって、電池セル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る。よって、電池セル５００の信頼性を高めることができ
る。
【０１２６】
同様の方法を用いて、負極５０６のタブ領域２８２と、負極リード電極５１１と、を電気
的に接続することができる。
【０１２７】
次に、外装体５０９上に、正極５０３、負極５０６、及びセパレータ５０７を配置する。
【０１２８】
次に、外装体５０９を、図７（Ｃ）の外装体５０９の中央付近に破線で示した部分で折り
曲げる。
【０１２９】
図８に、外装体５０９の外周を熱圧着により接合した部位を、接合部１１８として示す。
電解液５０８を入れるための導入口１１９以外の外装体５０９の外周部を、熱圧着により
接合する。熱圧着の際、リード電極に設けられた封止層も溶けてリード電極と外装体５０
９との間を固定することができる。また、外装体５０９とリード電極との間の密着性を向
上することができる。
【０１３０】
そして、減圧雰囲気下、或いは不活性ガス雰囲気下で所望の量の電解液５０８を導入口１
１９から外装体５０９の内側に入れる。そして、最後に、導入口１１９を熱圧着により接
合する。このようにして、薄型の蓄電池である電池セル５００を作製することができる。
【０１３１】
電池セル５００を作製した後には、エージングを行うことが好ましい。エージング条件の
一例について以下に説明する。まず初めに０．００１Ｃ以上０．２Ｃ以下のレートで充電
を行う。温度は例えば室温以上５０℃以下とすればよい。このときに、電解液の分解が生
じ、ガスが発生した場合には、そのガスがセル内にたまると、電解液が電極表面と接する
ことができない領域が発生してしまう。つまり、電極の実効的な反応面積が減少し、実効
的な電流密度が高くなることに相当する。
【０１３２】
過度に電流密度が高くなると、電極の抵抗に応じて電圧降下が生じ、黒鉛へのリチウムの
挿入が起こると同時に、黒鉛表面にリチウムが析出してしまう。このリチウムの析出は容
量の低下を招く場合がある。例えば、リチウムが析出した後、表面に被膜等が成長してし
まうと、表面に析出したリチウムが再溶出できなくなり、容量に寄与しないリチウムが生
じてしまう。また、析出したリチウムが物理的に崩落し、電極との導通を失った場合にも
、やはり容量に寄与しないリチウムが生じてしまう。よって、電極の電位が電圧降下によ
りリチウム電位まで到達する前に、ガスを抜くことが好ましい。
【０１３３】
ガス抜きを行う場合には、例えば薄型の蓄電池の外装体の一部を切断し、開封すればよい
。ガスにより外装体が膨張している場合には、再度、外装体の形を整えることが好ましい
。また、再封止の前に必要に応じて電解液を足してもよい。
【０１３４】
また、ガス抜きを行った後に、室温よりも高い温度、好ましくは３０℃以上６０℃以下、
より好ましくは３５℃以上５０℃以下において、例えば１時間以上１００時間以下の間、
充電状態で保持してもよい。初めに行う充電の際に、表面で分解した電解液は被膜を形成
する。よって、例えばガス抜き後に室温よりも高い温度で保持することにより、形成され
た被膜が緻密化する場合も考えられる。
【０１３５】
また、例えば、繰り返し折り曲げを行う電子機器に搭載する蓄電装置では、折り曲げに伴
い外装体において徐々に劣化が生じる、又は場合によっては亀裂が生じやすくなることも
ある。また、充放電に伴い活物質等の表面と電解液が接することにより電解液の分解反応
が生じ、ガスなどが発生することがある。ガス発生により外装体が膨張すると、折り曲げ
に伴い、外装体が破壊しやすくなることがある。本発明の一態様を用いることにより、電
解液の分解を抑制することができるため、例えば充放電に伴うガス発生などを抑えること
ができる場合がある。その結果、外装体の膨張や変形、及び外装体の破損などを抑えるこ
とができるため、外装体への負荷が小さくなり、好ましい。
【０１３６】
以下では、本発明の一態様の蓄電装置の他の構成要素について、詳述する。なお、本実施
の形態にて示す各部材の材料から、可撓性を有する材料を選択して用いると、可撓性を有
する蓄電装置を作製することができる。
【０１３７】
≪集電体≫
正極集電体５０１及び負極集電体５０４には、例えば、ステンレス、金、白金、亜鉛、鉄
、ニッケル、銅、アルミニウム、チタン、タンタル、マンガン等の金属、これらの合金、
又は焼結した炭素などをそれぞれ用いることができる。または、銅もしくはステンレス鋼
を炭素、ニッケルもしくはチタン等で被覆して用いてもよい。または、シリコン、チタン
、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。または、シリコンと反応してシリサイドを形成する
金属元素で集電体を形成してもよい。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。
【０１３８】
正極集電体５０１の表面や、負極集電体５０４の表面では、電解液５０８との不可逆な反
応が生じる場合がある。よって、正極集電体５０１や負極集電体５０４は、電解液５０８
との反応性が低いことが好ましい。例えば、正極集電体５０１や負極集電体５０４にステ
ンレス等を用いることにより、電解液５０８との反応性をより低くすることができる場合
があり、好ましい。
【０１３９】
また、正極集電体５０１及び負極集電体５０４には、それぞれ、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、及
び不織布を包括する様々な形態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５０１及び負極集電体５０４は、それぞれ、表面に細
かい凹凸を有していてもよい。また、正極集電体５０１及び負極集電体５０４は、それぞ
れ、厚みが５μｍ以上３０μｍ以下のものを用いるとよい。
【０１４０】
また、集電体の表面の一部にアンダーコート層を設けてもよい。ここでアンダーコート層
とは、集電体上にペーストを塗布する前に、活物質層と集電体との界面抵抗を低減する目
的や、活物質層と集電体との密着性を高める目的で集電体上に形成する膜を指す。なお、
アンダーコート層は、集電体の一面全体に形成されていなくてもよく、島状に（部分的に
）形成されていてもよい。また、アンダーコート層が活物質として容量を発現しても構わ
ない。アンダーコート層としては、例えば炭素材料を用いることができる。炭素材料とし
ては、例えば、黒鉛や、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック
、カーボンナノチューブなどを用いることができる。
【０１４１】
≪活物質層≫
正極活物質層５０２は、１種類以上の正極活物質を有する。負極活物質層５０５は、１種
類以上の負極活物質を有する。
【０１４２】
正極活物質及び負極活物質は、蓄電装置の電池反応の中心的役割を担いキャリアイオンの
放出及び吸収を行う物質である。蓄電装置の寿命を高めるためには、活物質が、電池反応
の不可逆反応に係る容量が小さい材料であることが好ましく、充放電効率の高い材料であ
ることが好ましい。
【０１４３】
正極活物質には、リチウムイオン等のキャリアイオンの挿入及び脱離が可能な材料を用い
ることができる。正極活物質としては、例えば、オリビン型の結晶構造、層状岩塩型の結
晶構造、スピネル型の結晶構造、ＮＡＳＩＣＯＮ型の結晶構造を有する材料等が挙げられ
る。
【０１４４】
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。
【０１４５】
オリビン型の結晶構造を有する材料としては、リチウム含有複合リン酸塩（一般式ＬｉＭ
ＰＯ４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上））
が挙げられる。一般式ＬｉＭＰＯ４の代表例としては、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＮｉＰＯ４
、ＬｉＣｏＰＯ４、ＬｉＭｎＰＯ４、ＬｉＦｅａＮｉｂＰＯ４、ＬｉＦｅａＣｏｂＰＯ４
、ＬｉＦｅａＭｎｂＰＯ４、ＬｉＮｉａＣｏｂＰＯ４、ＬｉＮｉａＭｎｂＰＯ４（ａ＋ｂ
は１以下、０＜ａ＜１、０＜ｂ＜１）、ＬｉＦｅｃＮｉｄＣｏｅＰＯ４、ＬｉＦｅｃＮｉ
ｄＭｎｅＰＯ４、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）等の化合物が挙げられる。
【０１４６】
例えば、リン酸鉄リチウム（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。
【０１４７】
正極活物質としてＬｉＦｅＰＯ４を用いることにより、過充電などの外部負荷に対しても
安定で、安全性の高い蓄電装置を実現することができる。よって、例えば、持ち運びを行
うモバイル機器や、身体に身に着けるウェアラブル機器等に用いる蓄電装置として、特に
優れている。
【０１４８】
層状岩塩型の結晶構造を有する材料としては、例えば、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ
２）、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎＯ２、Ｌｉ２ＭｎＯ３、ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２等
のＮｉＣｏ系（一般式は、ＬｉＮｉｘＣｏ１−ｘＯ２（０＜ｘ＜１））、ＬｉＮｉ０．５
Ｍｎ０．５Ｏ２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、Ｌｉ２ＭｎＯ３−Ｌ
ｉＭＯ２（ＭはＣｏ、Ｎｉ又はＭｎ）等も挙げられる。
【０１４９】
特に、ＬｉＣｏＯ２は、容量が大きいこと、ＬｉＮｉＯ２に比べて大気中で安定であるこ
と、ＬｉＮｉＯ２に比べて熱的に安定であること等の利点があるため、好ましい。
【０１５０】
スピネル型の結晶構造を有する材料としては、例えば、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｌｉ１＋ｘＭｎ
２−ｘＯ４、Ｌｉ（ＭｎＡｌ）２Ｏ４、ＬｉＭｎ１．５Ｎｉ０．５Ｏ４等が挙げられる。
【０１５１】
ＬｉＭｎ２Ｏ４等のマンガンを含むスピネル型の結晶構造を有する材料に、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。
【０１５２】
または、正極活物質として、一般式Ｌｉ（２−ｊ）ＭＳｉＯ４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍ
ｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上、０≦ｊ≦２）等のリチウム含有複合
ケイ酸塩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、Ｌ
ｉ（２−ｊ）ＦｅＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＣｏＳｉＯ４
、Ｌｉ（２−ｊ）ＭｎＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｋＮｉｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）
ＦｅｋＣｏｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｋＭｎｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉｋＣ
ｏｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉｋＭｎｌＳｉＯ４（ｋ＋ｌは１以下、０＜ｋ＜１、０
＜ｌ＜１）、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｍＮｉｎＣｏｑＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｍＮｉｎ
ＭｎｑＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉｍＣｏｎＭｎｑＳｉＯ４（ｍ＋ｎ＋ｑは１以下、０
＜ｍ＜１、０＜ｎ＜１、０＜ｑ＜１）、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｒＮｉｓＣｏｔＭｎｕＳｉＯ
４（ｒ＋ｓ＋ｔ＋ｕは１以下、０＜ｒ＜１、０＜ｓ＜１、０＜ｔ＜１、０＜ｕ＜１）等の
化合物が挙げられる。
【０１５３】
または、正極活物質として、ＡｘＭ２（ＸＯ４）３（Ａ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｍ＝Ｆｅ、
Ｍｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｘ＝Ｓ、Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｓ、Ｓｉ）の一般式で表される
ＮＡＳＩＣＯＮ型化合物を用いることができる。ＮＡＳＩＣＯＮ型化合物としては、Ｆｅ
２（ＭｎＯ４）３、Ｆｅ２（ＳＯ４）３、Ｌｉ３Ｆｅ２（ＰＯ４）３等が挙げられる。
【０１５４】
または、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、ＭｏＳ２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材料、バナジウム酸化物系（Ｖ２Ｏ
５、Ｖ６Ｏ１３、ＬｉＶ３Ｏ８等）、マンガン酸化物、有機硫黄化合物等の材料を用いる
ことができる。
【０１５５】
また、正極活物質として、上記材料を複数組み合わせた材料を用いてもよい。例えば、上
記材料を複数組み合わせた固溶体を正極活物質として用いることができる。例えば、Ｌｉ
Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｎｉ１／３Ｏ２とＬｉ２ＭｎＯ３の固溶体を正極活物質として用い
ることができる。
【０１５６】
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
イオンの場合、正極活物質として、上記リチウム化合物、リチウム含有複合リン酸塩、及
びリチウム含有複合ケイ酸塩において、リチウムを、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、
ベリリウム、マグネシウム等）などのキャリアで置換した化合物を用いてもよい。
【０１５７】
正極活物質の一次粒子の平均粒径は、例えば５ｎｍ以上１００μｍ以下が好ましい。
【０１５８】
また、例えば正極活物質としてオリビン型構造のリチウム含有複合リン酸塩を用いた場合
には、リチウムの拡散経路が一次元であるため、リチウム拡散が遅い。よって、オリビン
型構造のリチウム含有複合リン酸塩を用いた場合、充放電の速度を高めるためには正極活
物質の平均粒径は、例えば好ましくは５ｎｍ以上１μｍ以下とするとよい。または、正極
活物質の比表面積は、例えば好ましくは１０ｍ２／ｇ以上５０ｍ２／ｇ以下とするとよい
。
【０１５９】
オリビン構造を有する活物質では、例えば層状岩塩型の結晶構造を有する活物質などと比
較して充放電に伴う構造変化がきわめて少なく、結晶構造が安定であるため、過充電など
の動作に対しても安定であり、正極活物質として用いた場合に安全性の高い蓄電装置を実
現することができる。
【０１６０】
負極活物質としては、例えば炭素系材料、合金系材料等を用いることができる。
【０１６１】
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ある。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ある。また、黒鉛の形状としては鱗
片状のものや球状のものなどがある。
【０１６２】
黒鉛はリチウムイオンが黒鉛に挿入されたとき（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以上０．３Ｖ以下  ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋
）。これにより、リチウムイオン二次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。
【０１６３】
キャリアイオンがリチウムイオンである場合、合金系材料としては、例えば、Ｍｇ、Ｃａ
、Ｇａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、
Ｈｇ、Ｉｎ等のうち少なくとも一つを含む材料を用いることができる。このような元素は
炭素と比べて容量が大きく、特にシリコンは理論容量が４２００ｍＡｈ／ｇと大きく好ま
しい。このような元素を用いた合金系材料（化合物系材料）としては、例えば、Ｍｇ２Ｓ
ｉ、Ｍｇ２Ｇｅ、Ｍｇ２Ｓｎ、ＳｎＳ２、Ｖ２Ｓｎ３、ＦｅＳｎ２、ＣｏＳｎ２、Ｎｉ３
Ｓｎ２、Ｃｕ６Ｓｎ５、Ａｇ３Ｓｎ、Ａｇ３Ｓｂ、Ｎｉ２ＭｎＳｂ、ＣｅＳｂ３、ＬａＳ
ｎ３、Ｌａ３Ｃｏ２Ｓｎ７、ＣｏＳｂ３、ＩｎＳｂ、ＳｂＳｎ等がある。
【０１６４】
また、負極活物質として、ＳｉＯ、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、リチ
ウムチタン酸化物（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）、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（ＭｏＯ
２）等の酸化物を用いることができる。
【０１６５】
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はＣｏ、Ｎｉ又はＣｕ）を用いることができる。例えば、Ｌｉ２．
６Ｃｏ０．４Ｎ３は大きな充放電容量（９００ｍＡｈ／ｇ、１８９０ｍＡｈ／ｃｍ３）を
示し好ましい。
【０１６６】
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
ることができる。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
かじめ正極活物質に含まれるリチウムイオンを脱離させることで、負極活物質としてリチ
ウムと遷移金属の複窒化物を用いることができる。
【０１６７】
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
等のフッ化物が挙げられる。
【０１６８】
負極活物質の一次粒子の平均粒径は、例えば５ｎｍ以上１００μｍ以下が好ましい。
【０１６９】
正極活物質層５０２及び負極活物質層５０５は、それぞれ、バインダーを有することが好
ましい。
【０１７０】
バインダーとしては、例えば水溶性の高分子を含むことが好ましい。水溶性の高分子とし
ては、例えば多糖類などを用いることができる。多糖類としては、カルボキシメチルセル
ロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロー
ス、ジアセチルセルロース、再生セルロースなどのセルロース誘導体や、澱粉などを用い
ることができる。
【０１７１】
また、バインダーとしては、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレン・イソプレ
ン・スチレンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、
エチレン・プロピレン・ジエン共重合体などのゴム材料を用いることが好ましい。これら
のゴム材料は、前述の水溶性の高分子と併用して用いると、さらに好ましい。
【０１７２】
または、バインダーとしては、ポリスチレン、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸
メチル（ＰＭＭＡ）、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポ
リエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド、ポリイミド、ポリ塩化ビニル
、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、イソブチレン、ポリエ
チレンテレフタレート、ナイロン、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリアクリロニ
トリル（ＰＡＮ）、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、ポリ酢
酸ビニル、ポリメチルメタクリレート、ニトロセルロース等の材料を用いることが好まし
い。
【０１７３】
バインダーは上記のうち二種類以上を組み合わせて使用してもよい。
【０１７４】
活物質層の総量に対するバインダーの含有量は、１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下が好ましく
、２ｗｔ％以上８ｗｔ％以下がより好ましく、３ｗｔ％以上５ｗｔ％以下がさらに好まし
い。
【０１７５】
正極活物質層５０２及び負極活物質層５０５は、それぞれ、導電助剤を有してもよい。
【０１７６】
導電助剤としては、例えば炭素材料、金属材料、又は導電性セラミックス材料等を用いる
ことができる。また、導電助剤として繊維状の材料を用いてもよい。活物質層の総量に対
する導電助剤の含有量は、１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下が好ましく、１ｗｔ％以上５ｗｔ
％以下がより好ましい。
【０１７７】
導電助剤により、電極中に電気伝導のネットワークを形成することができる。導電助剤に
より、負極活物質どうしの電気伝導の経路を維持することができる。活物質層中に導電助
剤を添加することにより、高い電気伝導性を有する活物質層を実現することができる。
【０１７８】
導電助剤としては、例えば天然黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ等の人造黒鉛、炭素繊
維などを用いることができる。炭素繊維としては、例えばメソフェーズピッチ系炭素繊維
、等方性ピッチ系炭素繊維等の炭素繊維を用いることができる。また炭素繊維として、カ
ーボンナノファイバーやカーボンナノチューブなどを用いることができる。カーボンナノ
チューブは、例えば気相成長法などで作製することができる。また、導電助剤として、例
えばカーボンブラック（アセチレンブラック（ＡＢ）など）、グラファイト（黒鉛）粒子
、グラフェン、フラーレンなどの炭素材料を用いることができる。また、例えば、銅、ニ
ッケル、アルミニウム、銀、金などの金属粉末や金属繊維、導電性セラミックス材料等を
用いることができる。
【０１７９】
薄片状のグラフェンは、高い導電性を有するという優れた電気特性、及び柔軟性並びに機
械的強度という優れた物理特性を有する。そのため、グラフェンを、導電助剤として用い
ることにより、活物質同士の接触点や、接触面積を増大させることができる。
【０１８０】
なお、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。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。グラフェンに
酸素が含まれる場合、酸素の割合は、ＸＰＳで測定した場合にグラフェン全体の２ａｔｏ
ｍｉｃ％以上１１ａｔｏｍｉｃ％以下、好ましくは３ａｔｏｍｉｃ％以上１０ａｔｏｍｉ
ｃ％以下である。
【０１８１】
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り、また、薄くても導電性が
非常に高く、少ない量でも効率よく活物質層内で導電パスを形成することができる。
【０１８２】
平均粒径の小さい活物質、例えば１μｍ以下の活物質を用いる場合には、活物質の比表面
積が大きく、活物質同士を繋ぐ導電パスがより多く必要となる。このような場合には、導
電性が非常に高く少ない量でも効率よく導電パスを形成することができるグラフェンを用
いることが、特に好ましい。
【０１８３】
以下では、正極活物質層に、導電助剤としてグラフェンを用いる場合の断面構成例を説明
する。なお、負極活物質層に導電助剤としてグラフェンを用いてもよい。
【０１８４】
図９に、正極活物質層５０２の縦断面図を示す。正極活物質層５０２は、粒状の正極活物
質５２２と、導電助剤としてのグラフェン５２１と、結着剤（バインダーともいう。図示
せず）と、を含む。
【０１８５】
正極活物質層５０２の縦断面においては、図９に示すように、正極活物質層５０２の内部
において概略均一にシート状のグラフェン５２１が分散する。図９においてはグラフェン
５２１を模式的に太線で表しているが、実際には炭素分子の単層又は多層の厚みを有する
薄膜である。複数のグラフェン５２１は、複数の粒状の正極活物質５２２を包むように、
覆うように、あるいは複数の粒状の正極活物質５２２の表面上に張り付くように形成され
ているため、互いに面接触している。また、グラフェン５２１どうしも互いに面接触する
ことで、複数のグラフェン５２１により三次元的な電気伝導のネットワークを形成してい
る。
【０１８６】
これはグラフェン５２１の形成に、極性溶媒中での分散性が極めて高い酸化グラフェンを
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５０２に残留するグ
ラフェン５２１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。なお、酸化グラフェンの還元は、例えば熱処理により行って
もよいし、還元剤を用いて行ってもよい。
【０１８７】
従って、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５２１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５２２とグラフェン５２１との電気伝導性を向上させるが
できる。よって、正極活物質５２２の正極活物質層５０２における比率を増加させること
ができる。これにより、蓄電装置の放電容量を増加させることができる。
【０１８８】
また、グラフェン同士が結合することにより、網目状のグラフェン（以下グラフェンネッ
トと呼ぶ）を形成することができる。活物質をグラフェンネットが被覆する場合に、グラ
フェンネットは粒子間を結合するバインダーとしても機能することができる。よって、バ
インダーの量を少なくすることができる、又は使用しないことができるため、電極体積や
電極重量に占める活物質の比率を向上させることができる。すなわち、蓄電装置の容量を
増加させることができる。
【０１８９】
本発明の一態様の蓄電装置に用いる電極は様々な方法で作製することができる。例えば、
塗布法を用いて集電体上に活物質層を形成する場合は、活物質とバインダーと導電助剤と
分散媒（溶媒ともいう）を混合してペーストを作製し、集電体上にペーストを塗布して、
分散媒を気化させればよい。その後、必要があれば、ロールプレス法や平板プレス法等の
圧縮方法によりプレスして圧密化してもよい。
【０１９０】
分散媒としては、例えば、水や、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）やジメチルホルムアミ
ド等の極性を有する有機溶媒等を用いることができる。安全性とコストの観点から、水を
用いることが好ましい。
【０１９１】
≪セパレータ≫
セパレータ５０７には、紙、不織布、ガラス繊維、セラミックス、あるいは、ナイロン（
ポリアミド）、ビニロン（ポリビニルアルコール系繊維）、ポリエステル、アクリル、ポ
リオレフィン、ポリウレタンといった合成繊維等を用いることができる。セパレータ５０
７は、単層構造であっても積層構造であってもよい。
【０１９２】
より具体的には、セパレータ５０７には、例えば、フッ素系ポリマー、ポリエチレンオキ
シド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポ
リオレフィン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリメチルメタクリレート
、ポリメチルアクリレート、ポリビニルアルコール、ポリメタクリロニトリル、ポリビニ
ルアセテート、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリブタジエン、ポリスチ
レン、ポリイソプレン、ポリウレタン系高分子及びこれらの誘導体、セルロース、紙、不
織布、ガラス繊維から選ばれる一種を単独で、又は二種以上を組み合せて用いることがで
きる。
【０１９３】
≪外装体≫
外装体５０９は、電解液５０８と接する面、すなわち内側の面が電解液５０８と顕著な反
応を生じないことが好ましい。また、電池セル５００の外部から電池セル５００内に水分
が混入すると、電解液５０８の成分等と水との反応が生じる場合がある。よって外装体５
０９は、水分の透過性が低いことが好ましい。
【０１９４】
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、ポリアミド等を用いた膜上に、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。外装体を内側に折り曲げて重ねて、又は、２
つの外装体それぞれの内面を向かい合わせて重ねて熱を加えることにより、内面の材料が
融け２つの外装体を融着することができ、封止構造を作製することができる。
【０１９５】
外装体が融着等され封止構造が形成されている箇所を封止部とすると、外装体を内側に折
り曲げて重ねた場合は、折り目以外の個所に封止部が形成され、外装体の第１の領域と、
該第１の領域と重なる第２の領域とが融着等された構造となる。また、２枚の外装体を重
ねた場合は熱融着等の方法で外周全てに封止部が形成される。
【０１９６】
電池セル５００は、可撓性を有する外装体５０９を用いることで、可撓性を有する構成と
することができる。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ることができ、電子機器の変形に合わせて電池セル５００も曲げ
ることもできる。
【０１９７】
以上のように、本実施の形態の蓄電装置は、難燃性を示す非水溶媒を電解液に用いるため
、安全性が高い。また、本実施の形態の蓄電装置は、分解されにくい非水溶媒を電解液に
用いるため、サイクル特性が良好であり、信頼性が高い。
【０１９８】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０１９９】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様の蓄電装置の様々な形態について、図１０〜図１７を
用いて説明する。なお、本発明の一態様の蓄電装置は、本実施の形態で例示する構成に限
られず、様々な形状、形態を適用することができる。
【０２００】
なお、本実施の形態で例示する各蓄電装置を構成する、正極、負極、セパレータ、及び電
解液等に用いることができる材料については、実施の形態１を参照することができる。
【０２０１】
［捲回体を用いた蓄電池］
図１０及び図１１に、本発明の一態様の蓄電装置である、捲回体を用いた蓄電池の構成例
を示す。
【０２０２】
図１０（Ａ）、（Ｂ）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。
【０２０３】
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蓄電池が作製される。
【０２０４】
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。端子９９７又は端子９９８の一方を介して
、負極９９４が負極集電体（図示せず）に接続され、他方を介して正極９９５が正極集電
体（図示せず）に接続される。
【０２０５】
ここで、負極９９４の正極９９５と重ならない領域の面積は、小さいほど好ましい。図１
０（Ｂ）は、負極９９４の幅１０９１が、正極９９５の幅１０９２よりも小さい例を示す
。また、負極９９４の端部は、正極９９５の内側に位置する。このような構成とすること
により、負極９９４を全て正極９９５と重ねる、又は負極９９４の正極９９５と重ならな
い領域の面積を小さくすることができる。
【０２０６】
また、負極９９４の面積に対して、正極９９５の面積が大きすぎると、正極９９５の余剰
部分が多くなり、例えば体積あたりの蓄電池の容量が小さくなってしまう。よって、例え
ば、負極９９４の端部が正極９９５の端部よりも内側に位置することが好ましい。また、
正極９９５の端部と負極９９４の端部の距離は３ｍｍ以下が好ましく、０．５ｍｍ以下が
より好ましく、０．１ｍｍ以下がさらに好ましい。あるいは、正極９９５と負極９９４の
幅の差は、６ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下がより好ましく、０．２ｍｍ以下がさらに
好ましい。または、幅１０９１と幅１０９２を概略同じ値とし、負極９９４の端部を正極
９９５の端部と概略揃えることが好ましい。
【０２０７】
図１１（Ｂ）に示す蓄電池９８０は、図１１（Ａ）に示すように、フィルム９８１と、凹
部を有するフィルム９８２と、捲回体９９３と、を有する。蓄電池９９０は、外装体とな
るフィルム９８１及びフィルム９８２を、熱圧着などにより貼り合わせて形成される空間
に捲回体９９３を収納したものである。捲回体９９３は、端子９９７及び端子９９８を有
し、フィルム９８１とフィルム９８２との内部で電解液に含浸される。
【０２０８】
フィルム９８１とフィルム９８２には、それぞれ、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及びフィルム９８２の材料として樹脂
材料を用いると、外部から力が加わったときにフィルム９８１とフィルム９８２を変形さ
せることができ、可撓性を有する蓄電池を作製することができる。
【０２０９】
図１１（Ａ）、（Ｂ）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。
【０２１０】
外装体や封止容器に樹脂材料などを用いることで、蓄電装置全体に可撓性をもたせること
ができる。ただし、外装体や封止容器に樹脂材料を用いる場合、外部に接続を行う部分は
導電材料とする。
【０２１１】
図１２（Ｂ）に示す蓄電池９９０は、図１２（Ａ）に示すように、外装体９９１と、外装
体９９２と、捲回体９９３と、を有する。
【０２１２】
図１２（Ｂ）に示す蓄電池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、端子９９７及び端子９９８を有し、外装体９９１及び
外装体９９２の内部で電解液に含浸される。外装体９９１及び外装体９９２には、それぞ
れ、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
及び外装体９９２の材料として樹脂材料を用いると、外部から力が加わったときに外装体
９９１及び外装体９９２を変形させることができ、可撓性を有する蓄電池を作製すること
ができる。
【０２１３】
［円筒型蓄電池］
次に、捲回体を用いた蓄電池の一例として、円筒型の蓄電池を示す。
【０２１４】
図１３（Ａ）に示す円筒型の蓄電池６００は、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）６０２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。
【０２１５】
図１３（Ｂ）は、円筒型の蓄電池の断面模式図である。中空円柱状の電池缶６０２の内側
には、帯状の正極６０４と帯状の負極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、電解
液に対して耐腐食性のあるアルミニウム、チタン等の金属、又はこれらの合金やこれらと
他の金属との合金（例えば、ステンレス鋼等）を用いることができる。また、電解液によ
る腐食を防ぐため、アルミニウム等を被覆することが好ましい。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
、絶縁板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。
【０２１６】
円筒型の蓄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
ことが好ましい。正極６０４には正極端子（正極集電リード）６０３が接続され、負極６
０６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、共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（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉ
ｃｉｅｎｔ）素子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６１１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（ＢａＴｉＯ３）系半導体
セラミックス等を用いることができる。
【０２１７】
ここで、負極６０６の正極６０４と重ならない領域の面積は、小さいほど好ましい。例え
ば、負極９９４の端部が正極９９５の端部よりも内側に位置することが好ましい。また、
正極６０４の端部と負極６０６の端部の距離は３ｍｍ以下が好ましく、０．５ｍｍ以下が
より好ましく、０．１ｍｍ以下がさらに好ましい。あるいは、正極６０４の幅１０９３と
、負極６０６の幅１０９４の差は、６ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下がより好ましく、
０．２ｍｍ以下がさらに好ましい。または、幅１０９３と幅１０９４を概略同じ値とし、
負極６０６の端部を正極６０４の端部と概略揃えることが好ましい。
【０２１８】
［コイン型蓄電池］
図１４に、本発明の一態様の蓄電装置である、コイン型の蓄電池の一例を示す。図１４（
Ａ）はコイン型（単層偏平型）の蓄電池の外観図であり、図１４（Ｂ）、（Ｃ）は、その
断面図の一例である。
【０２１９】
コイン型の蓄電池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３
０２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。
【０２２０】
正極３０４は、正極集電体３０５と正極活物質層３０６とを接して有する。負極３０７は
、負極集電体３０８と負極活物質層３０９とを接して有する。なお、コイン型の蓄電池に
用いる正極及び負極は、それぞれ片面のみに活物質層を有していればよい。
【０２２１】
正極活物質層３０６は、正極活物質の他、正極活物質の密着性を高めるためのバインダー
、正極活物質層の導電性を高めるための導電助剤等を有してもよい。負極活物質層３０９
は、負極活物質の他、負極活物質の密着性を高めるためのバインダー、負極活物質層の導
電性を高めるための導電助剤等を有してもよい。
【０２２２】
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。
【０２２３】
ここで、正極３０４と負極３０７の形状及び面積は概略同じであることが好ましく、かつ
、正極３０４の端部と負極３０７の端部が概略揃うことが好ましい。図１４（Ｂ）は、正
極３０４の端部と負極３０７の端部が揃う例を示す。
【０２２４】
または、負極３０７の面積は、正極３０４の面積よりも大きく、かつ、正極３０４の端部
は負極３０７の端部よりも内側に位置することが好ましい。図１４（Ｃ）は、正極３０４
の端部が負極の３０７の端部よりも内側に位置する例を示す。
【０２２５】
正極缶３０１及び負極缶３０２には、それぞれ、電解液に対して耐腐食性のあるアルミニ
ウム、チタン等の金属、又はこれらの合金やこれらと他の金属との合金（例えば、ステン
レス鋼等）を用いることができる。また、電解液による腐食を防ぐため、アルミニウム等
を被覆することが好ましい。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。
【０２２６】
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１４（Ｂ）
、（Ｃ）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３
０７、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３０
３を介して圧着してコイン形の蓄電池３００を製造する。
【０２２７】
［蓄電システム］
次に、蓄電システムの構造例について、図１５〜図１７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。本実施の形態で説明する蓄電シス
テムは、本発明の一態様の蓄電装置を有する。
【０２２８】
図１５（Ａ）、（Ｂ）は、蓄電システムの外観図である。蓄電システムは、回路基板９０
０と、蓄電池９１３と、を有する。蓄電池９１３には、ラベル９１０が貼られている。さ
らに、図１５（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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
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。または、アンテナ９１４もしくはアンテナ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もしくはアンテナ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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
蓄電システムは、アンテナ９１４及びアンテナ９１５と、蓄電池９１３との間に層９１６
を有する。層９１６は、例えば蓄電池９１３による電磁界を遮蔽する機能を有する。層９
１６としては、例えば磁性体を用いることができる。
【０２３３】
なお、蓄電システムの構造は、図１５に限定されない。以下に変形例を示す。なお、図１
５（Ａ）、（Ｂ）に示す蓄電システムと同じ部分については、上記の説明を適宜援用でき
る。
【０２３４】
例えば、図１６（Ａ−１）、（Ａ−２）に示すように、図１５（Ａ）、（Ｂ）に示す蓄電
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１６（Ａ−
１）は、上記一対の面の一方の面側から見た外観図であり、図１６（Ａ−２）は、上記一
対の面の他方の面側から見た外観図である。
【０２３５】
図１６（Ａ−１）に示すように、蓄電池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１６（Ａ−２）に示すように、蓄電池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、例えば蓄電池９１３によ
る電磁界を遮蔽する機能を有する。層９１７としては、例えば磁性体を用いることができ
る。
【０２３６】
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。
【０２３７】
または、図１６（Ｂ−１）、（Ｂ−２）に示すように、図１５（Ａ）、（Ｂ）に示す蓄電
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１６（
Ｂ−１）は、上記一対の面の一方の面側から見た外観図であり、図１６（Ｂ−２）は、上
記一対の面の他方の面側から見た外観図である。
【０２３８】
図１６（Ｂ−１）に示すように、蓄電池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１６（Ａ−２）に示すように、蓄電池９１
３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９１８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９１８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、Ｎ
ＦＣ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。
【０２３９】
または、図１７（Ａ）に示すように、図１５（Ａ）、（Ｂ）に示す蓄電池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
。
【０２４０】
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。
【０２４１】
または、図１７（Ｂ）に示すように、図１５（Ａ）、（Ｂ）に示す蓄電池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。
【０２４２】
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、時刻、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。
【０２４３】
本実施の形態で示す蓄電池や蓄電システムには、本発明の一態様の蓄電装置が用いられて
いる。本発明の一態様の蓄電装置は、電解液の分解が生じにくいため、蓄電池や蓄電シス
テムの充放電サイクルに伴う容量の減少を抑制することができる。また、蓄電池や蓄電シ
ステムの安全性や信頼性を高めることができる。
【０２４４】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０２４５】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様の蓄電装置と組み合わせて用いることができる電池制
御ユニット（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｕｎｉｔ：ＢＭＵ）、及び該電池
制御ユニットを構成する回路に適したトランジスタについて、図１８〜図２４を用いて説
明する。本実施の形態では、特に直列に接続された電池セルと組み合わせて用いることが
好適な電池制御ユニットについて説明する。
【０２４６】
直列に接続された複数の電池セルに対して充放電を繰り返していくと、電池セル間の特性
のばらつきに応じて、容量（出力電圧）が異なってくる。直列に接続された電池セルでは
、全体の放電時の容量が、容量の小さい電池セルに依存する。容量にばらつきがあると放
電時の容量が小さくなる。また、容量が小さい電池セルを基準にして充電を行うと、充電
不足となる恐れがある。また、容量の大きい電池セルを基準にして充電を行うと、過充電
となる恐れがある。
【０２４７】
そのため、直列に接続された電池セルを有する蓄電装置の電池制御ユニットは、充電不足
や、過充電の原因となる、電池セル間の容量のばらつきを揃える機能を有する。電池セル
間の容量のばらつきを揃える回路構成には、抵抗方式、キャパシタ方式、あるいはインダ
クタ方式等あるが、ここではオフ電流の小さいトランジスタを利用して容量のばらつきを
揃えることのできる回路構成を一例として挙げて説明する。
【０２４８】
オフ電流の小さいトランジスタとしては、チャネル形成領域に酸化物半導体を有するトラ
ンジスタ（ＯＳトランジスタ）が好ましい。オフ電流の小さいＯＳトランジスタを蓄電装
置の電池制御ユニットの回路構成に用いることで、電池から漏洩する電荷量を減らし、時
間の経過による容量の低下を抑制することができる。
【０２４９】
チャネル形成領域に用いる酸化物半導体は、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（Ｍは、Ｇａ、Ｓｎ、
Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、又はＮｄ）を用いる。酸化物半導体膜を成膜するために用いるタ
ーゲットにおいて、金属元素の原子数比をＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝ｘ１：ｙ１：ｚ１とすると、
ｘ１／ｙ１は、１／３以上６以下、さらには１以上６以下であって、ｚ１／ｙ１は、１／
３以上６以下、さらには１以上６以下であることが好ましい。なお、ｚ１／ｙ１を１以上
６以下とすることで、酸化物半導体膜としてＣＡＡＣ−ＯＳ膜が形成されやすくなる。
【０２５０】
ここで、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜について説明する。
【０２５１】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、ｃ軸配向した複数の結晶部を有する酸化物半導体膜の一つである。
【０２５２】
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏ
ｓｃｏｐｅ）によって、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の明視野像及び回折パターンの複合解析像（高
分解能ＴＥＭ像ともいう。）を観察することで複数の結晶部を確認することができる。一
方、高分解能ＴＥＭ像によっても明確な結晶部同士の境界、即ち結晶粒界（グレインバウ
ンダリーともいう。）を確認することができない。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、結晶
粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。
【０２５３】
試料面と略平行な方向から、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の断面の高分解能ＴＥＭ像を観察すると、
結晶部において、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原子の各層は、
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の膜を形成する面（被形成面ともいう。）又は上面の凹凸を反映した形
状であり、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面又は上面と平行に配列する。
【０２５４】
一方、試料面と略垂直な方向から、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の平面の高分解能ＴＥＭ像を観察す
ると、結晶部において、金属原子が三角形状又は六角形状に配列していることを確認でき
る。しかしながら、異なる結晶部間で、金属原子の配列に規則性は見られない。
【０２５５】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に対し、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−Ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）装
置を用いて構造解析を行うと、例えばＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ膜
のｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、回折角（２θ）が３１°近傍にピークが
現れる場合がある。このピークは、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（００９）面に帰属される
ことから、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の結晶がｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面又は上面に略垂
直な方向を向いていることが確認できる。
【０２５６】
なお、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ膜のｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法
による解析では、２θが３１°近傍のピークの他に、２θが３６°近傍にもピークが現れ
る場合がある。２θが３６°近傍のピークは、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜中の一部に、ｃ軸配向性
を有さない結晶が含まれることを示している。ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、２θが３１°近傍に
ピークを示し、２θが３６°近傍にピークを示さないことが好ましい。
【０２５７】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、不純物濃度の低い酸化物半導体膜である。不純物は、水素、炭素、
シリコン、遷移金属元素などの酸化物半導体膜の主成分以外の元素である。特に、シリコ
ンなどの、酸化物半導体膜を構成する金属元素よりも酸素との結合力の強い元素は、酸化
物半導体膜から酸素を奪うことで酸化物半導体膜の原子配列を乱し、結晶性を低下させる
要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、二酸化炭素などは、原子半径
（又は分子半径）が大きいため、酸化物半導体膜内部に含まれると、酸化物半導体膜の原
子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。なお、酸化物半導体膜に含まれる不純物
は、キャリアトラップやキャリア発生源となる場合がある。
【０２５８】
また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、欠陥準位密度の低い酸化物半導体膜である。例えば、酸化物
半導体膜中の酸素欠損は、キャリアトラップとなることや、水素を捕獲することによって
キャリア発生源となることがある。
【０２５９】
不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低い（酸素欠損の少ない）ことを、高純度真性又は実
質的に高純度真性と呼ぶ。高純度真性又は実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、
キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。したがって、当該
酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、閾値電圧がマイナスとなる電気特性（ノーマリ
ーオンともいう。）になることが少ない。また、高純度真性又は実質的に高純度真性であ
る酸化物半導体膜は、キャリアトラップが少ない。そのため、当該酸化物半導体膜を用い
たトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとなる。なお、
酸化物半導体膜のキャリアトラップに捕獲された電荷は、放出するまでに要する時間が長
く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、不純物濃度が高く、欠陥
準位密度が高い酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、電気特性が不安定となる場合が
ある。
【０２６０】
また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特性
の変動が小さい。
【０２６１】
なお、ＯＳトランジスタは、チャネル形成領域にシリコンを有するトランジスタ（Ｓｉト
ランジスタ）に比べてバンドギャップが大きいため、高電圧を印加した際の絶縁破壊が生
じにくい。直列に電池セルを接続する場合、数１００Ｖの電圧が生じることになるが、こ
のような電池セルに適用される蓄電装置の電池制御ユニットの回路構成には、前述のＯＳ
トランジスタで構成することが適している。
【０２６２】
図１８には、蓄電装置のブロック図の一例を示す。図１８に示す蓄電装置ＢＴ００は、端
子対ＢＴ０１と、端子対ＢＴ０２と、切り替え制御回路ＢＴ０３と、切り替え回路ＢＴ０
４と、切り替え回路ＢＴ０５と、変圧制御回路ＢＴ０６と、変圧回路ＢＴ０７と、直列に
接続された複数の電池セルＢＴ０９を含む電池部ＢＴ０８と、を有する。
【０２６３】
また、図１８の蓄電装置ＢＴ００において、端子対ＢＴ０１と、端子対ＢＴ０２と、切り
替え制御回路ＢＴ０３と、切り替え回路ＢＴ０４と、切り替え回路ＢＴ０５と、変圧制御
回路ＢＴ０６と、変圧回路ＢＴ０７とにより構成される部分を、電池制御ユニットと呼ぶ
ことができる。
【０２６４】
切り替え制御回路ＢＴ０３は、切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５の動作を
制御する。具体的には、切り替え制御回路ＢＴ０３は、電池セルＢＴ０９毎に測定された
電圧に基づいて、放電する電池セル（放電電池セル群）、及び充電する電池セル（充電電
池セル群）を決定する。
【０２６５】
さらに、切り替え制御回路ＢＴ０３は、当該決定された放電電池セル群及び充電電池セル
群に基づいて、制御信号Ｓ１及び制御信号Ｓ２を出力する。制御信号Ｓ１は、切り替え回
路ＢＴ０４へ出力される。この制御信号Ｓ１は、端子対ＢＴ０１と放電電池セル群とを接
続させるように切り替え回路ＢＴ０４を制御する信号である。また、制御信号Ｓ２は、切
り替え回路ＢＴ０５へ出力される。この制御信号Ｓ２は、端子対ＢＴ０２と充電電池セル
群とを接続させるように切り替え回路ＢＴ０５を制御する信号である。
【０２６６】
また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、切り替え回路ＢＴ０４、切り替え回路ＢＴ０５、及
び変圧回路ＢＴ０７の構成を踏まえ、端子対ＢＴ０２と充電電池セル群との間で、同じ極
性の端子同士が接続されるように、制御信号Ｓ１及び制御信号Ｓ２を生成する。
【０２６７】
切り替え制御回路ＢＴ０３の動作の詳細について述べる。
【０２６８】
まず、切り替え制御回路ＢＴ０３は、複数の電池セルＢＴ０９毎の電圧を測定する。そし
て、切り替え制御回路ＢＴ０３は、例えば、所定の閾値以上の電圧の電池セルＢＴ０９を
高電圧の電池セル（高電圧セル）、所定の閾値未満の電圧の電池セルＢＴ０９を低電圧の
電池セル（低電圧セル）と判断する。
【０２６９】
なお、高電圧セル及び低電圧セルを判断する方法については、様々な方法を用いることが
できる。例えば、切り替え制御回路ＢＴ０３は、複数の電池セルＢＴ０９の中で、最も電
圧の高い、又は最も電圧の低い電池セルＢＴ０９の電圧を基準として、各電池セルＢＴ０
９が高電圧セルか低電圧セルかを判断してもよい。この場合、切り替え制御回路ＢＴ０３
は、各電池セルＢＴ０９の電圧が基準となる電圧に対して所定の割合以上か否かを判定す
る等して、各電池セルＢＴ０９が高電圧セルか低電圧セルかを判断することができる。そ
して、切り替え制御回路ＢＴ０３は、この判断結果に基づいて、放電電池セル群と充電電
池セル群とを決定する。
【０２７０】
なお、複数の電池セルＢＴ０９の中には、高電圧セルと低電圧セルが様々な状態で混在し
得る。例えば、切り替え制御回路ＢＴ０３は、高電圧セルと低電圧セルが混在する中で、
高電圧セルが最も多く連続して直列に接続された部分を放電電池セル群とする。また、切
り替え制御回路ＢＴ０３は、低電圧セルが最も多く連続して直列に接続された部分を充電
電池セル群とする。また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、過充電又は過放電に近い電池セ
ルＢＴ０９を、放電電池セル群又は充電電池セル群として優先的に選択するようにしても
よい。
【０２７１】
ここで、本実施形態における切り替え制御回路ＢＴ０３の動作例を、図１９を用いて説明
する。図１９は、切り替え制御回路ＢＴ０３の動作例を説明するための図である。なお、
説明の便宜上、図１９では４個の電池セルＢＴ０９が直列に接続されている場合を例に説
明する。
【０２７２】
まず、図１９（Ａ）の例では、電池セルａ乃至ｄの電圧を電圧Ｖａ乃至電圧Ｖｄとすると
、Ｖａ＝Ｖｂ＝Ｖｃ＞Ｖｄの関係にある場合を示している。つまり、連続する３つの高電
圧セルａ乃至ｃと、１つの低電圧セルｄとが直列に接続されている。この場合、切り替え
制御回路ＢＴ０３は、連続する３つの高電圧セルａ乃至ｃを放電電池セル群として決定す
る。また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、低電圧セルｄを充電電池セル群として決定する
。
【０２７３】
次に、図１９（Ｂ）の例では、Ｖｃ＞Ｖａ＝Ｖｂ＞＞Ｖｄの関係にある場合を示している
。つまり、連続する２つの低電圧セルａ、ｂと、１つの高電圧セルｃと、１つの過放電間
近の低電圧セルｄとが直列に接続されている。この場合、切り替え制御回路ＢＴ０３は、
高電圧セルｃを放電電池セル群として決定する。また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、低
電圧セルｄが過放電間近であるため、連続する２つの低電圧セルａ及びｂではなく、低電
圧セルｄを充電電池セル群として優先的に決定する。
【０２７４】
最後に、図１９（Ｃ）の例では、Ｖａ＞Ｖｂ＝Ｖｃ＝Ｖｄの関係にある場合を示している
。つまり、１つの高電圧セルａと、連続する３つの低電圧セルｂ乃至ｄとが直列に接続さ
れている。この場合、切り替え制御回路ＢＴ０３は、高電圧セルａを放電電池セル群と決
定する。また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、連続する３つの低電圧セルｂ乃至ｄを充電
電池セル群として決定する。
【０２７５】
切り替え制御回路ＢＴ０３は、上記図１９（Ａ）乃至（Ｃ）の例のように決定された結果
に基づいて、切り替え回路ＢＴ０４の接続先である放電電池セル群を示す情報が設定され
た制御信号Ｓ１と、切り替え回路ＢＴ０５の接続先である充電電池セル群を示す情報が設
定された制御信号Ｓ２を、切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５に対してそれ
ぞれ出力する。
【０２７６】
切り替え回路ＢＴ０４は、切り替え制御回路ＢＴ０３から出力される制御信号Ｓ１に応じ
て、端子対ＢＴ０１の接続先を、切り替え制御回路ＢＴ０３により決定された放電電池セ
ル群に設定する。
【０２７７】
端子対ＢＴ０１は、対を成す端子Ａ１及びＡ２により構成される。切り替え回路ＢＴ０４
は、この端子Ａ１及びＡ２のうち、いずれか一方を放電電池セル群の中で最も上流（高電
位側）に位置する電池セルＢＴ０９の正極端子と接続し、他方を放電電池セル群の中で最
も下流（低電位側）に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子と接続することにより、端子
対ＢＴ０１の接続先を設定する。なお、切り替え回路ＢＴ０４は、制御信号Ｓ１に設定さ
れた情報を用いて放電電池セル群の位置を認識することができる。
【０２７８】
切り替え回路ＢＴ０５は、切り替え制御回路ＢＴ０３から出力される制御信号Ｓ２に応じ
て、端子対ＢＴ０２の接続先を、切り替え制御回路ＢＴ０３により決定された充電電池セ
ル群に設定する。
【０２７９】
端子対ＢＴ０２は、対を成す端子Ｂ１及びＢ２により構成される。切り替え回路ＢＴ０５
は、この端子Ｂ１及びＢ２のうち、いずれか一方を充電電池セル群の中で最も上流（高電
位側）に位置する電池セルＢＴ０９の正極端子と接続し、他方を充電電池セル群の中で最
も下流（低電位側）に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子と接続することにより、端子
対ＢＴ０２の接続先を設定する。なお、切り替え回路ＢＴ０５は、制御信号Ｓ２に設定さ
れた情報を用いて充電電池セル群の位置を認識することができる。
【０２８０】
切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５の構成例を示す回路図を図２０及び図２
１に示す。
【０２８１】
図２０では、切り替え回路ＢＴ０４は、複数のトランジスタＢＴ１０と、バスＢＴ１１及
びＢＴ１２とを有する。バスＢＴ１１は、端子Ａ１と接続されている。また、バスＢＴ１
２は、端子Ａ２と接続されている。複数のトランジスタＢＴ１０のソース又はドレインの
一方は、それぞれ１つおきに交互に、バスＢＴ１１及びＢＴ１２と接続されている。また
、複数のトランジスタＢＴ１０のソース又はドレインの他方は、それぞれ隣接する２つの
電池セルＢＴ０９の間に接続されている。
【０２８２】
なお、複数のトランジスタＢＴ１０のうち、最上流に位置するトランジスタＢＴ１０のソ
ース又はドレインの他方は、電池部ＢＴ０８の最上流に位置する電池セルＢＴ０９の正極
端子と接続されている。また、複数のトランジスタＢＴ１０のうち、最下流に位置するト
ランジスタＢＴ１０のソース又はドレインの他方は、電池部ＢＴ０８の最下流に位置する
電池セルＢＴ０９の負極端子と接続されている。
【０２８３】
切り替え回路ＢＴ０４は、複数のトランジスタＢＴ１０のゲートに与える制御信号Ｓ１に
応じて、バスＢＴ１１に接続される複数のトランジスタＢＴ１０のうちの１つと、バスＢ
Ｔ１２に接続される複数のトランジスタＢＴ１０のうちの１つとをそれぞれ導通状態にす
ることにより、放電電池セル群と端子対ＢＴ０１とを接続する。これにより、放電電池セ
ル群の中で最も上流に位置する電池セルＢＴ０９の正極端子は、端子対の端子Ａ１又はＡ
２のいずれか一方と接続される。また、放電電池セル群の中で最も下流に位置する電池セ
ルＢＴ０９の負極端子は、端子対の端子Ａ１又はＡ２のいずれか他方、すなわち正極端子
と接続されていない方の端子に接続される。
【０２８４】
トランジスタＢＴ１０には、ＯＳトランジスタを用いることが好ましい。ＯＳトランジス
タはオフ電流が小さいため、放電電池セル群に属しない電池セルから漏洩する電荷量を減
らし、時間の経過による容量の低下を抑制することができる。またＯＳトランジスタは高
電圧を印加した際の絶縁破壊が生じにくい。そのため、放電電池セル群の出力電圧が大き
くても、非導通状態とするトランジスタＢＴ１０が接続された電池セルＢＴ０９と端子対
ＢＴ０１とを絶縁状態とすることができる。
【０２８５】
また、図２０では、切り替え回路ＢＴ０５は、複数のトランジスタＢＴ１３と、電流制御
スイッチＢＴ１４と、バスＢＴ１５と、バスＢＴ１６とを有する。バスＢＴ１５及びＢＴ
１６は、複数のトランジスタＢＴ１３と、電流制御スイッチＢＴ１４との間に配置される
。複数のトランジスタＢＴ１３のソース又はドレインの一方は、それぞれ１つおきに交互
に、バスＢＴ１５及びＢＴ１６と接続されている。また、複数のトランジスタＢＴ１３の
ソース又はドレインの他方は、それぞれ隣接する２つの電池セルＢＴ０９の間に接続され
ている。
【０２８６】
なお、複数のトランジスタＢＴ１３のうち、最上流に位置するトランジスタＢＴ１３のソ
ース又はドレインの他方は、電池部ＢＴ０８の最上流に位置する電池セルＢＴ０９の正極
端子と接続されている。また、複数のトランジスタＢＴ１３のうち、最下流に位置するト
ランジスタＢＴ１３のソース又はドレインの他方は、電池部ＢＴ０８の最下流に位置する
電池セルＢＴ０９の負極端子と接続されている。
【０２８７】
トランジスタＢＴ１３には、トランジスタＢＴ１０と同様に、ＯＳトランジスタを用いる
ことが好ましい。ＯＳトランジスタはオフ電流が小さいため、充電電池セル群に属しない
電池セルから漏洩する電荷量を減らし、時間の経過による容量の低下を抑制することがで
きる。またＯＳトランジスタは高電圧を印加した際の絶縁破壊が生じにくい。そのため、
充電電池セル群を充電するための電圧が大きくても、非導通状態とするトランジスタＢＴ
１３が接続された電池セルＢＴ０９と端子対ＢＴ０２とを絶縁状態とすることができる。
【０２８８】
電流制御スイッチＢＴ１４は、スイッチ対ＢＴ１７とスイッチ対ＢＴ１８とを有する。ス
イッチ対ＢＴ１７の一端は、端子Ｂ１に接続されている。また、スイッチ対ＢＴ１７の他
端は２つのスイッチで分岐しており、一方のスイッチはバスＢＴ１５に接続され、他方の
スイッチはバスＢＴ１６に接続されている。スイッチ対ＢＴ１８の一端は、端子Ｂ２に接
続されている。また、スイッチ対ＢＴ１８の他端は２つのスイッチで分岐しており、一方
のスイッチはバスＢＴ１５に接続され、他方のスイッチはバスＢＴ１６に接続されている
。
【０２８９】
スイッチ対ＢＴ１７及びスイッチ対ＢＴ１８が有するスイッチは、トランジスタＢＴ１０
及びトランジスタＢＴ１３と同様に、ＯＳトランジスタを用いることが好ましい。
【０２９０】
切り替え回路ＢＴ０５は、制御信号Ｓ２に応じて、トランジスタＢＴ１３、及び電流制御
スイッチＢＴ１４のオン／オフ状態の組み合わせを制御することにより、充電電池セル群
と端子対ＢＴ０２とを接続する。
【０２９１】
切り替え回路ＢＴ０５は、一例として、以下のようにして充電電池セル群と端子対ＢＴ０
２とを接続する。
【０２９２】
切り替え回路ＢＴ０５は、複数のトランジスタＢＴ１０のゲートに与える制御信号Ｓ２に
応じて、充電電池セル群の中で最も上流に位置する電池セルＢＴ０９の正極端子と接続さ
れているトランジスタＢＴ１３を導通状態にする。また、切り替え回路ＢＴ０５は、複数
のトランジスタＢＴ１０のゲートに与える制御信号Ｓ２に応じて、充電電池セル群の中で
最も下流に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子に接続されているトランジスタＢＴ１３
を導通状態にする。
【０２９３】
端子対ＢＴ０２に印加される電圧の極性は、端子対ＢＴ０１と接続される放電電池セル群
、及び変圧回路ＢＴ０７の構成によって変わり得る。また、充電電池セル郡を充電する方
向に電流を流すためには、端子対ＢＴ０２と充電電池セル群との間で、同じ極性の端子同
士を接続する必要がある。そこで、電流制御スイッチＢＴ１４は、制御信号Ｓ２により、
端子対ＢＴ０２に印加される電圧の極性に応じてスイッチ対ＢＴ１７及びスイッチ対ＢＴ
１８の接続先をそれぞれ切り替えるように制御される。
【０２９４】
一例として、端子Ｂ１が正極、端子Ｂ２が負極となるような電圧が端子対ＢＴ０２に印加
されている状態を挙げて説明する。この時、電池部ＢＴ０８の最下流の電池セルＢＴ０９
が充電電池セル群である場合、スイッチ対ＢＴ１７は、制御信号Ｓ２により、当該電池セ
ルＢＴ０９の正極端子と接続されるように制御される。すなわち、スイッチ対ＢＴ１７の
バスＢＴ１６に接続されるスイッチがオン状態となり、スイッチ対ＢＴ１７のバスＢＴ１
５に接続されるスイッチがオフ状態となる。一方、スイッチ対ＢＴ１８は、制御信号Ｓ２
により、当該電池セルＢＴ０９の負極端子と接続されるように制御される。すなわち、ス
イッチ対ＢＴ１８のバスＢＴ１５に接続されるスイッチがオン状態となり、スイッチ対Ｂ
Ｔ１８のバスＢＴ１６に接続されるスイッチがオフ状態となる。このようにして、端子対
ＢＴ０２と充電電池セル群との間で、同じ極性をもつ端子同士が接続される。そして、端
子対ＢＴ０２から流れる電流の方向が、充電電池セル群を充電する方向となるように制御
される。
【０２９５】
また、電流制御スイッチＢＴ１４は、切り替え回路ＢＴ０５ではなく、切り替え回路ＢＴ
０４に含まれていてもよい。この場合、電流制御スイッチＢＴ１４、制御信号Ｓ１に応じ
て、端子対ＢＴ０１に印加される電圧の極性を制御することにより、端子対ＢＴ０２に印
加される電圧の極性を制御する。そして、電流制御スイッチＢＴ１４は、端子対ＢＴ０２
から充電電池セル群に流れる電流の向きを制御する。
【０２９６】
図２１は、図２０とは異なる、切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５の構成例
を示す回路図である。
【０２９７】
図２１では、切り替え回路ＢＴ０４は、複数のトランジスタ対ＢＴ２１と、バスＢＴ２４
及びバスＢＴ２５とを有する。バスＢＴ２４は、端子Ａ１と接続されている。また、バス
ＢＴ２５は、端子Ａ２と接続されている。複数のトランジスタ対ＢＴ２１の一端は、それ
ぞれトランジスタＢＴ２２とトランジスタＢＴ２３とにより分岐している。トランジスタ
ＢＴ２２のソース又はドレインの一方は、バスＢＴ２４と接続されている。また、トラン
ジスタＢＴ２３のソース又はドレインの一方は、バスＢＴ２５と接続されている。また、
複数のトランジスタ対の他端は、それぞれ隣接する２つの電池セルＢＴ０９の間に接続さ
れている。なお、複数のトランジスタ対ＢＴ２１のうち、最上流に位置するトランジスタ
対ＢＴ２１の他端は、電池部ＢＴ０８の最上流に位置する電池セルＢＴ０９の正極端子と
接続されている。また、複数のトランジスタ対ＢＴ２１のうち、最下流に位置するトラン
ジスタ対ＢＴ２１の他端は、電池部ＢＴ０８の最下流に位置する電池セルＢＴ０９の負極
端子と接続されている。
【０２９８】
切り替え回路ＢＴ０４は、制御信号Ｓ１に応じてトランジスタＢＴ２２及びトランジスタ
ＢＴ２３の導通／非導通状態を切り換えることにより、当該トランジスタ対ＢＴ２１の接
続先を、端子Ａ１又は端子Ａ２のいずれか一方に切り替える。詳細には、トランジスタＢ
Ｔ２２が導通状態であれば、トランジスタＢＴ２３は非導通状態となり、その接続先は端
子Ａ１になる。一方、トランジスタＢＴ２３が導通状態であれば、トランジスタＢＴ２２
は非導通状態となり、その接続先は端子Ａ２になる。トランジスタＢＴ２２及びトランジ
スタＢＴ２３のどちらが導通状態になるかは、制御信号Ｓ１によって決定される。
【０２９９】
端子対ＢＴ０１と放電電池セル群とを接続するには、２つのトランジスタ対ＢＴ２１が用
いられる。詳細には、制御信号Ｓ１に基づいて、２つのトランジスタ対ＢＴ２１の接続先
がそれぞれ決定されることにより、放電電池セル群と端子対ＢＴ０１とが接続される。２
つのトランジスタ対ＢＴ２１のそれぞれの接続先は、一方が端子Ａ１となり、他方が端子
Ａ２となるように、制御信号Ｓ１によって制御される。
【０３００】
切り替え回路ＢＴ０５は、複数のトランジスタ対ＢＴ３１と、バスＢＴ３４及びバスＢＴ
３５とを有する。バスＢＴ３４は、端子Ｂ１と接続されている。また、バスＢＴ３５は、
端子Ｂ２と接続されている。複数のトランジスタ対ＢＴ３１の一端は、それぞれトランジ
スタＢＴ３２とトランジスタＢＴ３３とにより分岐している。トランジスタＢＴ３２によ
り分岐する一端は、バスＢＴ３４と接続されている。また、トランジスタＢＴ３３により
分岐する一端は、バスＢＴ３５と接続されている。また、複数のトランジスタ対ＢＴ３１
の他端は、それぞれ隣接する２つの電池セルＢＴ０９の間に接続されている。なお、複数
のトランジスタ対ＢＴ３１のうち、最上流に位置するトランジスタ対ＢＴ３１の他端は、
電池部ＢＴ０８の最上流に位置する電池セルＢＴ０９の正極端子と接続されている。また
、複数のトランジスタ対ＢＴ３１のうち、最下流に位置するトランジスタ対ＢＴ３１の他
端は、電池部ＢＴ０８の最下流に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子と接続されている
。
【０３０１】
切り替え回路ＢＴ０５は、制御信号Ｓ２に応じてトランジスタＢＴ３２及びトランジスタ
ＢＴ３３の導通／非導通状態を切り換えることにより、当該トランジスタ対ＢＴ３１の接
続先を、端子Ｂ１又は端子Ｂ２のいずれか一方に切り替える。詳細には、トランジスタＢ
Ｔ３２が導通状態であれば、トランジスタＢＴ３３は非導通状態となり、その接続先は端
子Ｂ１になる。逆に、トランジスタＢＴ３３が導通状態であれば、トランジスタＢＴ３２
は非導通状態となり、その接続先は端子Ｂ２になる。トランジスタＢＴ３２及びトランジ
スタＢＴ３３のどちらが導通状態となるかは、制御信号Ｓ２によって決定される。
【０３０２】
端子対ＢＴ０２と充電電池セル群とを接続するには、２つのトランジスタ対ＢＴ３１が用
いられる。詳細には、制御信号Ｓ２に基づいて、２つのトランジスタ対ＢＴ３１の接続先
がそれぞれ決定されることにより、充電電池セル群と端子対ＢＴ０２とが接続される。２
つのトランジスタ対ＢＴ３１のそれぞれの接続先は、一方が端子Ｂ１となり、他方が端子
Ｂ２となるように、制御信号Ｓ２によって制御される。
【０３０３】
また、２つのトランジスタ対ＢＴ３１のそれぞれの接続先は、端子対ＢＴ０２に印加され
る電圧の極性によって決定される。具体的には、端子Ｂ１が正極、端子Ｂ２が負極となる
ような電圧が端子対ＢＴ０２に印加されている場合、上流側のトランジスタ対ＢＴ３１は
、トランジスタＢＴ３２が導通状態となり、トランジスタＢＴ３３が非導通状態となるよ
うに、制御信号Ｓ２によって制御される。一方、下流側のトランジスタ対ＢＴ３１は、ト
ランジスタＢＴ３３が導通状態、トランジスタＢＴ３２が非導通状態となるように、制御
信号Ｓ２によって制御される。また、端子Ｂ１が負極、端子Ｂ２が正極となるような電圧
が端子対ＢＴ０２に印加されている場合は、上流側のトランジスタ対ＢＴ３１は、トラン
ジスタＢＴ３３が導通状態となり、トランジスタＢＴ３２が非導通状態となるように、制
御信号Ｓ２によって制御される。一方、下流側のトランジスタ対ＢＴ３１は、トランジス
タＢＴ３２が導通状態、トランジスタＢＴ３３が非導通状態となるように、制御信号Ｓ２
によって制御される。このようにして、端子対ＢＴ０２と充電電池セル群との間で、同じ
極性をもつ端子同士が接続される。そして、端子対ＢＴ０２から流れる電流の方向が、充
電電池セル群を充電する方向となるように制御される。
【０３０４】
変圧制御回路ＢＴ０６は、変圧回路ＢＴ０７の動作を制御する。変圧制御回路ＢＴ０６は
、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数と、充電電池セル群に含まれる電池
セルＢＴ０９の個数とに基づいて、変圧回路ＢＴ０７の動作を制御する変圧信号Ｓ３を生
成し、変圧回路ＢＴ０７へ出力する。
【０３０５】
なお、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数が充電電池セル群に含まれる電
池セルＢＴ０９の個数よりも多い場合は、充電電池セル群に対して過剰に大きな充電電圧
が印加されることを防止する必要がある。そのため、変圧制御回路ＢＴ０６は、充電電池
セル群を充電できる範囲で放電電圧（Ｖｄｉｓ）を降圧させるように変圧回路ＢＴ０７を
制御する変圧信号Ｓ３を出力する。
【０３０６】
また、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数が、充電電池セル群に含まれる
電池セルＢＴ０９の個数以下である場合は、充電電池セル群を充電するために必要な充電
電圧を確保する必要がある。そのため、変圧制御回路ＢＴ０６は、充電電池セル群に過剰
な充電電圧が印加されない範囲で放電電圧（Ｖｄｉｓ）を昇圧させるように変圧回路ＢＴ
０７を制御する変圧信号Ｓ３を出力する。
【０３０７】
なお、過剰な充電電圧とする電圧値は、電池部ＢＴ０８で使用される電池セルＢＴ０９の
製品仕様等に鑑みて決定することができる。また、変圧回路ＢＴ０７により昇圧及び降圧
された電圧は、充電電圧（Ｖｃｈａ）として端子対ＢＴ０２に印加される。
【０３０８】
ここで、本実施形態における変圧制御回路ＢＴ０６の動作例を、図２２（Ａ）乃至（Ｃ）
を用いて説明する。図２２（Ａ）乃至（Ｃ）は、図１９（Ａ）乃至（Ｃ）で説明した放電
電池セル群及び充電電池セル群に対応させた、変圧制御回路ＢＴ０６の動作例を説明する
ための概念図である。なお図２２（Ａ）乃至（Ｃ）は、電池制御ユニットＢＴ４１を図示
している。電池制御ユニットＢＴ４１は、上述したように、端子対ＢＴ０１と、端子対Ｂ
Ｔ０２と、切り替え制御回路ＢＴ０３と、切り替え回路ＢＴ０４と、切り替え回路ＢＴ０
５と、変圧制御回路ＢＴ０６と、変圧回路ＢＴ０７とにより構成される。
【０３０９】
図２２（Ａ）に示される例では、図１９（Ａ）で説明したように、連続する３つの高電圧
セルａ乃至ｃと、１つの低電圧セルｄとが直列に接続されている。この場合、図１９（Ａ
）を用いて説明したように、切り替え制御回路ＢＴ０３は、高電圧セルａ乃至ｃを放電電
池セル群として決定し、低電圧セルｄを充電電池セル群として決定する。そして、変圧制
御回路ＢＴ０６は、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数を基準とした時の
、充電電地セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数の比に基づいて、放電電圧（Ｖｄｉ
ｓの昇降圧比Ｎを算出する。
【０３１０】
なお放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数が、充電電池セル群に含まれる電
池セルＢＴ０９の個数よりも多い場合に、放電電圧を変圧せずに端子対ＢＴ０２にそのま
ま印加すると、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９に、端子対ＢＴ０２を介して
過剰な電圧が印加される可能性がある。そのため、図２２（Ａ）に示されるような場合で
は、端子対ＢＴ０２に印加される充電電圧（Ｖｃｈａ）を、放電電圧よりも降圧させる必
要がある。さらに、充電電池セル群を充電するためには、充電電圧は、充電電池セル群に
含まれる電池セルＢＴ０９の合計電圧より大きい必要がある。そのため、変圧制御回路Ｂ
Ｔ０６は、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数を基準とした時の、充電電
地セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数の比よりも、昇降圧比Ｎを大きく設定する。
【０３１１】
変圧制御回路ＢＴ０６は、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数を基準とし
た時の、充電電地セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数の比に対して、昇降圧比Ｎを
１乃至１０％程度大きくするのが好ましい。この時、充電電圧は充電電池セル群の電圧よ
りも大きくなるが、実際には充電電圧は充電電池セル群の電圧と等しくなる。ただし、変
圧制御回路ＢＴ０６は昇降圧比Ｎに従い充電電池セル群の電圧を充電電圧と等しくするた
めに、充電電池セル群を充電する電流を流すこととなる。この電流は変圧制御回路ＢＴ０
６に設定された値となる。
【０３１２】
図２２（Ａ）に示される例では、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数が３
個で、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の数が１個であるため、変圧制御回路
ＢＴ０６は、１／３より少し大きい値を昇降圧比Ｎとして算出する。そして、変圧制御回
路ＢＴ０６は、放電電圧を当該昇降圧比Ｎに応じて降圧し、充電電圧に変換する変圧信号
Ｓ３を変圧回路ＢＴ０７に出力する。そして、変圧回路ＢＴ０７は、変圧信号Ｓ３に応じ
て変圧された充電電圧を、端子対ＢＴ０２に印加する。そして、端子対ＢＴ０２に印加さ
れる充電電圧によって、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９が充電される。
【０３１３】
また、図２２（Ｂ）や図２２（Ｃ）に示される例でも、図２２（Ａ）と同様に、昇降圧比
Ｎが算出される。図２２（Ｂ）や図２２（Ｃ）に示される例では、放電電池セル群に含ま
れる電池セルＢＴ０９の個数が、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数以下
であるため、昇降圧比Ｎは１以上となる。よって、この場合は、変圧制御回路ＢＴ０６は
、放電電圧を昇圧して受電電圧に変換する変圧信号Ｓ３を出力する。
【０３１４】
変圧回路ＢＴ０７は、変圧信号Ｓ３に基づいて、端子対ＢＴ０１に印加される放電電圧を
充電電圧に変換する。そして、変圧回路ＢＴ０７は、変換された充電電圧を端子対ＢＴ０
２に印加する。ここで、変圧回路ＢＴ０７は、端子対ＢＴ０１と端子対ＢＴ０２との間を
電気的に絶縁している。これにより、変圧回路ＢＴ０７は、放電電池セル群の中で最も下
流に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子の絶対電圧と、充電電池セル群の中で最も下流
に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子の絶対電圧との差異による短絡を防止する。さら
に、変圧回路ＢＴ０７は、上述したように、変圧信号Ｓ３に基づいて放電電池セル群の合
計電圧である放電電圧を充電電圧に変換する。
【０３１５】
また、変圧回路ＢＴ０７は、例えば絶縁型ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）−ＤＣ
コンバータ等を用いることができる。この場合、変圧制御回路ＢＴ０６は、絶縁型ＤＣ−
ＤＣコンバータのオン／オフ比（デューティー比）を制御する信号を変圧信号Ｓ３として
出力することにより、変圧回路ＢＴ０７で変換される充電電圧を制御する。
【０３１６】
なお、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータには、フライバック方式、フォワード方式、ＲＣＣ（
Ｒｉｎｇｉｎｇ  Ｃｈｏｋｅ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）方式、プッシュプル方式、ハーフブ
リッジ方式、及びフルブリッジ方式等が存在するが、目的とする出力電圧の大きさに応じ
て適切な方式が選択される。
【０３１７】
絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを用いた変圧回路ＢＴ０７の構成を図２３に示す。絶縁型Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータＢＴ５１は、スイッチ部ＢＴ５２とトランス部ＢＴ５３とを有する。
スイッチ部ＢＴ５２は、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの動作のオン／オフを切り替えるス
イッチであり、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃ
ｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やバイポーラ型トランジス
タ等を用いて実現される。また、スイッチ部ＢＴ５２は、変圧制御回路ＢＴ０６から出力
される、オン／オフ比を制御する変圧信号Ｓ３に基づいて、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ
ＢＴ５１のオン状態とオフ状態を周期的に切り替える。なお、スイッチ部ＢＴ５２は、使
用される絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの方式によって様々な構成を取り得る。トランス部
ＢＴ５３は、端子対ＢＴ０１から印加される放電電圧を充電電圧に変換する。詳細には、
トランス部ＢＴ５３は、スイッチ部ＢＴ５２のオン／オフ状態と連動して動作し、そのオ
ン／オフ比に応じて放電電圧を充電電圧に変換する。この充電電圧は、スイッチ部ＢＴ５
２のスイッチング周期において、オン状態となる時間が長いほど大きくなる。一方、充電
電圧は、スイッチ部ＢＴ５２のスイッチング周期において、オン状態となる時間が短いほ
ど小さくなる。なお、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを用いる場合、トランス部ＢＴ５３の
内部で、端子対ＢＴ０１と端子対ＢＴ０２は互いに絶縁することができる。
【０３１８】
本実施形態における蓄電装置ＢＴ００の処理の流れを、図２４を用いて説明する。図２４
は、蓄電装置ＢＴ００の処理の流れを示すフローチャートである。
【０３１９】
まず、蓄電装置ＢＴ００は、複数の電池セルＢＴ０９毎に測定された電圧を取得する（ス
テップＳ００１）。そして、蓄電装置ＢＴ００は、複数の電池セルＢＴ０９の電圧を揃え
る動作の開始条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ００２）。この開始条件は、例
えば、複数の電池セルＢＴ０９毎に測定された電圧の最大値と最小値との差分が、所定の
閾値以上か否か等とすることができる。この開始条件を満たさない場合は（ステップＳ０
０２：ＮＯ）、各電池セルＢＴ０９の電圧のバランスが取れている状態であるため、蓄電
装置ＢＴ００は、以降の処理を実行しない。一方、開始条件を満たす場合は（ステップＳ
００２：ＹＥＳ）、蓄電装置ＢＴ００は、各電池セルＢＴ０９の電圧を揃える処理を実行
する。この処理において、蓄電装置ＢＴ００は、測定されたセル毎の電圧に基づいて、各
電池セルＢＴ０９が高電圧セルか低電圧セルかを判定する（ステップＳ００３）。そして
、蓄電装置ＢＴ００は、判定結果に基づいて、放電電池セル群及び充電電池セル群を決定
する（ステップＳ００４）。さらに、蓄電装置ＢＴ００は、決定された放電電池セル群を
端子対ＢＴ０１の接続先に設定する制御信号Ｓ１、及び決定された充電電池セル群を端子
対ＢＴ０２の接続先に設定する制御信号Ｓ２を生成する（ステップＳ００５）。蓄電装置
ＢＴ００は、生成された制御信号Ｓ１及び制御信号Ｓ２を、切り替え回路ＢＴ０４及び切
り替え回路ＢＴ０５へそれぞれ出力する。そして、切り替え回路ＢＴ０４により、端子対
ＢＴ０１と放電電池セル群とが接続され、切り替え回路ＢＴ０５により、端子対ＢＴ０２
と放電電池セル群とが接続される（ステップＳ００６）。また、蓄電装置ＢＴ００は、放
電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数と、充電電池セル群に含まれる電池セル
ＢＴ０９の個数とに基づいて、変圧信号Ｓ３を生成する（ステップＳ００７）。そして、
蓄電装置ＢＴ００は、変圧信号Ｓ３に基づいて、端子対ＢＴ０１に印加される放電電圧を
充電電圧に変換し、端子対ＢＴ０２に印加する（ステップＳ００８）。これにより、放電
電池セル群の電荷が充電電池セル群へ移動される。
【０３２０】
また、図２４のフローチャートでは、複数のステップが順番に記載されているが、各ステ
ップの実行順序は、その記載の順番に制限されない。
【０３２１】
以上、本実施形態によれば、放電電池セル群から充電電池セル群へ電荷を移動させる際、
キャパシタ方式のように、放電電池セル群からの電荷を一旦蓄積し、その後充電電池セル
群へ放出させるような構成を必要としない。これにより、単位時間あたりの電荷移動効率
を向上させることができる。また、切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５によ
り、放電電池セル群及び充電電池セル群が各々個別に切り替えられる。
【０３２２】
さらに、変圧回路ＢＴ０７により、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数と
充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９群の個数とに基づいて、端子対ＢＴ０１に印
加される放電電圧が充電電圧に変換され、端子対ＢＴ０２に印加される。これにより、放
電側及び充電側の電池セルＢＴ０９がどのように選択されても、問題なく電荷の移動を実
現できる。
【０３２３】
さらに、トランジスタＢＴ１０及びトランジスタＢＴ１３にＯＳトランジスタを用いるこ
とにより、充電電池セル群及び放電電池セル群に属しない電池セルＢＴ０９から漏洩する
電荷量を減らすことができる。これにより、充電及び放電に寄与しない電池セルＢＴ０９
の容量の低下を抑制することができる。また、ＯＳトランジスタは、Ｓｉトランジスタに
比べて熱に対する特性の変動が小さい。これにより、電池セルＢＴ０９の温度が上昇して
も、制御信号Ｓ１、Ｓ２に応じた導通状態と非導通状態の切り替えといった、正常な動作
をさせることができる。
【０３２４】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０３２５】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様の蓄電装置の使用例について図２５〜図２８を用いて
説明する。
【０３２６】
本発明の一態様の蓄電装置は、例えば、電子機器や照明装置に用いることができる。本発
明の一態様の蓄電装置は、電解液の分解が生じにくく、不可逆容量が低減されている。し
たがって、電子機器や照明装置を、一度の充電で長時間使用することができる。また、充
放電サイクルに伴う容量の減少が抑制されているため、充電を繰り返しても、使用可能な
時間が短くなりにくい。また、電子機器や照明装置の安全性や信頼性を高めることができ
る。
【０３２７】
電子機器としては、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。
【０３２８】
本発明の一態様の蓄電装置は可撓性を有するため、当該蓄電装置自体、又は、当該蓄電装
置を用いた電子機器もしくは照明装置を、家屋やビルの内壁もしくは外壁、又は、自動車
の内装もしくは外装の曲面に沿って組み込むことも可能である。
【０３２９】
図２５（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。
【０３３０】
図２５（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も湾曲する。蓄電装置７４０７は薄型の蓄電池である。蓄電装置７４０７は曲げ
られた状態で固定されている。湾曲した状態の蓄電装置７４０７を図２５（Ｃ）に示す。
【０３３１】
図２５（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。
図２５（Ｅ）に曲げられた蓄電装置７１０４の状態を示す。
【０３３２】
図２５（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。
【０３３３】
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。
【０３３４】
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。
【０３３５】
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。
【０３３６】
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。
【０３３７】
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。
【０３３８】
携帯情報端末７２００の表示部７２０２には、本発明の一態様の蓄電装置を有している。
例えば、図２５（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、又はバンド７２０３の内部に湾曲可能な状態で組み込むことができる。
【０３３９】
図２５（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。
【０３４０】
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。
【０３４１】
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。
【０３４２】
図２６（Ａ）、（Ｂ）に、２つ折り可能なタブレット型端末の一例を示す。図２６（Ａ、
（Ｂ）に示すタブレット型端末９６００は、一対の筐体９６３０、一対の筐体９６３０を
接続する可動部９６４０、表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂ、表示モード切り替えス
イッチ９６２６、電源スイッチ９６２７、省電力モード切り替えスイッチ９６２５、留め
具９６２９、操作スイッチ９６２８を有する。図２６（Ａ）は、タブレット型端末９６０
０を開いた状態を示し、図２６（Ｂ）は、タブレット型端末９６００を閉じた状態を示し
ている。
【０３４３】
また、タブレット型端末９６００は、筐体９６３０の内部に蓄電体９６３５を有する。蓄
電体９６３５は、可動部９６４０を通り、一方の筐体９６３０から他方の筐体９６３０に
渡って設けられている。
【０３４４】
表示部９６３１ａは、一部をタッチパネルの領域９６３２ａとすることができ、表示され
た操作キー９６３８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９６３
１ａ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、残りの半分の領
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９６
３１ａ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９
６３１ａの全面にキーボードボタンを表示させてタッチパネルとし、表示部９６３１ｂを
表示画面として用いることができる。
【０３４５】
また、表示部９６３１ｂにおいても表示部９６３１ａと同様に、表示部９６３１ｂの一部
をタッチパネルの領域９６３２ｂ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９６３９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９６３１ｂにキーボードボタン表示することができる。
【０３４６】
また、タッチパネルの領域９６３２ａとタッチパネルの領域９６３２ｂに対して同時にタ
ッチ入力することもできる。
【０３４７】
また、表示モード切り替えスイッチ９６２６は、縦表示又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９６２５は、タブレット型端末９６００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。
【０３４８】
また、図２６（Ａ）では表示部９６３１ａと表示部９６３１ｂの表示面積が同じ例を示し
ているが特に限定されず、一方の表示部のサイズと他方の表示部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。
【０３４９】
図２６（Ｂ）は、閉じた状態であり、タブレット型端末は、筐体９６３０、太陽電池９６
３３、ＤＣＤＣコンバータ９６３６を含む充放電制御回路９６３４を有する。また、蓄電
体９６３５として、本発明の一態様の蓄電装置を用いる。
【０３５０】
なお、タブレット型端末９６００は２つ折り可能なため、未使用時に一対の筐体９６３０
を重ね合せるように折りたたむことができる。折りたたむことにより、表示部９６３１ａ
、表示部９６３１ｂを保護できるため、タブレット型端末９６００の耐久性を高めること
ができる。また、本発明の一態様の蓄電体を用いた蓄電体９６３５は可撓性を有し、曲げ
伸ばしを繰り返しても充放電容量が低下しにくい。よって、信頼性の優れたタブレット型
端末を提供できる。
【０３５１】
また、この他にも図２６（Ａ）、（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）を表示部に表示する機能、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。
【０３５２】
タブレット型端末の表面に装着された太陽電池９６３３によって、電力をタッチパネル、
表示部、又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９６３３は、筐
体９６３０の片面又は両面に設けることができ、蓄電体９６３５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、蓄電体９６３５としては、リチウムイオン
電池を用いると、小型化を図れる等の利点がある。
【０３５３】
また、図２６（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４の構成及び動作について、図２６（Ｃ
）にブロック図を示し説明する。図２６（Ｃ）には、太陽電池９６３３、蓄電体９６３５
、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３、表示
部９６３１について示しており、蓄電体９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバ
ータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が、図２６（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３
４に対応する箇所となる。
【０３５４】
まず、外光により太陽電池９６３３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、蓄電体９６３５を充電するための電圧となるようＤＣＤＣ
コンバータ９６３６で昇圧又は降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作に太陽電
池９６３３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９６３
７で表示部９６３１に必要な電圧に昇圧又は降圧をすることとなる。また、表示部９６３
１での表示を行わない際には、スイッチＳＷ１をオフにし、スイッチＳＷ２をオンにして
蓄電体９６３５の充電を行う構成とすればよい。
【０３５５】
なお、太陽電池９６３３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蓄
電体９６３５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。
【０３５６】
図２７に、他の電子機器の例を示す。図２７において、表示装置８０００は、本発明の一
態様に係る蓄電装置８００４を用いた電子機器の一例である。具体的に、表示装置８００
０は、ＴＶ放送受信用の表示装置に相当し、筐体８００１、表示部８００２、スピーカ部
８００３、蓄電装置８００４等を有する。本発明の一態様に係る蓄電装置８００４は、筐
体８００１の内部に設けられている。表示装置８０００は、商用電源から電力の供給を受
けることもできるし、蓄電装置８００４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
蓄電装置８００４を無停電電源として用いることで、表示装置８０００の利用が可能とな
る。
【０３５７】
表示部８００２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  Ｄｅｖｉ
ｃｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ  
Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）などの、半導体表示装置を用いることができる。
【０３５８】
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。
【０３５９】
図２７において、据え付け型の照明装置８１００は、本発明の一態様に係る蓄電装置８１
０３を用いた電子機器の一例である。具体的に、照明装置８１００は、筐体８１０１、光
源８１０２、蓄電装置８１０３等を有する。図２７では、蓄電装置８１０３が、筐体８１
０１及び光源８１０２が据え付けられた天井８１０４の内部に設けられている場合を例示
しているが、蓄電装置８１０３は、筐体８１０１の内部に設けられていても良い。照明装
置８１００は、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、蓄電装置８１０３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蓄電装置８１０３を無停電電源として用いる
ことで、照明装置８１００の利用が可能となる。
【０３６０】
なお、図２７では天井８１０４に設けられた据え付け型の照明装置８１００を例示してい
るが、本発明の一態様に係る蓄電装置は、天井８１０４以外、例えば側壁８１０５、床８
１０６、窓８１０７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。
【０３６１】
また、光源８１０２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。
【０３６２】
図２７において、室内機８２００及び室外機８２０４を有するエアコンディショナーは、
本発明の一態様に係る蓄電装置８２０３を用いた電子機器の一例である。具体的に、室内
機８２００は、筐体８２０１、送風口８２０２、蓄電装置８２０３等を有する。図２７で
は、蓄電装置８２０３が、室内機８２００に設けられている場合を例示しているが、蓄電
装置８２０３は室外機８２０４に設けられていても良い。或いは、室内機８２００と室外
機８２０４の両方に、蓄電装置８２０３が設けられていても良い。エアコンディショナー
は、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、蓄電装置８２０３に蓄積された電
力を用いることもできる。特に、室内機８２００と室外機８２０４の両方に蓄電装置８２
０３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蓄電装置８２０３を無停電電源として用いることで、エアコン
ディショナーの利用が可能となる。
【０３６３】
なお、図２７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ーを
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
ディショナーに、本発明の一態様に係る蓄電装置を用いることもできる。
【０３６４】
図２７において、電気冷凍冷蔵庫８３００は、本発明の一態様に係る蓄電装置８３０４を
用いた電子機器の一例である。具体的に、電気冷凍冷蔵庫８３００は、筐体８３０１、冷
蔵室用扉８３０２、冷凍室用扉８３０３、蓄電装置８３０４等を有する。図２７では、蓄
電装置８３０４が、筐体８３０１の内部に設けられている。電気冷凍冷蔵庫８３００は、
商用電源から電力の供給を受けることもできるし、蓄電装置８３０４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蓄電装置８３０４を無停電電源として用いることで、電気冷
凍冷蔵庫８３００の利用が可能となる。
【０３６５】
なお、電子レンジ等の高周波加熱装置、電気炊飯器などの電子機器は、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蓄電装置を用いることで、電子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。
【０３６６】
また、電子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、蓄電
装置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８３００の場合、気温が低く、冷蔵室用扉８３０
２、冷凍室用扉８３０３の開閉が行われない夜間において、蓄電装置８３０４に電力を蓄
える。そして、気温が高くなり、冷蔵室用扉８３０２、冷凍室用扉８３０３の開閉が行わ
れる昼間において、蓄電装置８３０４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。
【０３６７】
また、本発明の一態様の蓄電装置は、車両に搭載することもできる。
【０３６８】
蓄電装置を車両に搭載すると、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＥＶ）、又はプ
ラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）等の次世代クリーンエネルギー自動車を実現できる
。
【０３６９】
図２８（Ａ）、（Ｂ）に、本発明の一態様の蓄電装置を用いた車両を例示する。図２８（
Ａ）に示す自動車８４００は、走行のための動力源として電気モーターを用いる電気自動
車である。または、走行のための動力源として電気モーターとエンジンを適宜選択して用
いることが可能なハイブリッド自動車である。本発明の一態様を用いることで、航続距離
の長い車両を実現することができる。また、自動車８４００は蓄電装置を有する。蓄電装
置は電気モーターを駆動するだけでなく、ヘッドライト８４０１やルームライト（図示せ
ず）などの発光装置に電力を供給することができる。
【０３７０】
また、蓄電装置は、自動車８４００が有するスピードメーター、タコメーターなどの表示
装置に電力を供給することができる。また、蓄電装置は、自動車８４００が有するナビゲ
ーションシステムなどの半導体装置に電力を供給することができる。
【０３７１】
図２８（Ｂ）に示す自動車８５００は、自動車８５００が有する蓄電装置にプラグイン方
式や非接触給電方式等により外部の充電設備から電力供給を受けて、充電することができ
る。図２８（Ｂ）に、地上設置型の充電装置８０２１から自動車８５００に搭載された蓄
電装置に、ケーブル８０２２を介して充電を行っている状態を示す。充電に際しては、充
電方法やコネクターの規格等はＣＨＡｄｅＭＯ（登録商標）やコンボ等の所定の方式で適
宜行えばよい。充電装置８０２１は、商用施設に設けられた充電ステーションでもよく、
また家庭の電源であってもよい。例えば、プラグイン技術によって、外部からの電力供給
により自動車８５００に搭載された蓄電装置８０２４を充電することができる。充電は、
ＡＣＤＣコンバータ等の変換装置を介して、交流電力を直流電力に変換して行うことがで
きる。
【０３７２】
また、図示しないが、受電装置を車両に搭載し、地上の送電装置から電力を非接触で供給
して充電することもできる。この非接触給電方式の場合には、道路や外壁に送電装置を組
み込むことで、停車中に限らず走行中に充電を行うこともできる。また、この非接触給電
の方式を利用して、車両同士で電力の送受信を行ってもよい。さらに、車両の外装部に太
陽電池を設け、停車時や走行時に蓄電装置の充電を行ってもよい。このような非接触での
電力の供給には、電磁誘導方式や磁界共鳴方式を用いることができる。
【０３７３】
本発明の一態様によれば、蓄電装置のサイクル特性が良好となり、信頼性を向上させるこ
とができる。また、本発明の一態様によれば、蓄電装置の特性を向上することができ、よ
って、蓄電装置自体を小型軽量化することができる。蓄電装置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、航続距離を向上させることができる。また、車両に搭載
した蓄電装置を車両以外の電力供給源として用いることもできる。この場合、電力需要の
ピーク時に商用電源を用いることを回避することができる。
【０３７４】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【実施例１】
【０３７５】
本実施例では、本発明の一態様の蓄電装置を作製し、その特性について評価した。本実施
例で作製した蓄電装置は、薄型の蓄電池である。
【０３７６】
本実施例の蓄電装置には、１組の正極と負極を用いた。なお、正極の負極側の面の大きさ
よりも、負極の正極側の面の大きさを大きくした。
【０３７７】
本実施例では、本発明の一態様が適用された試料（試料Ａ〜試料Ｃ）と、比較例である比
較試料（比較試料Ｄ及び比較試料Ｅ）の２つの蓄電装置を作製した。試料と比較試料では
、電解液に用いたカチオンが異なる。
【０３７８】
まず、正極の作製方法を説明し、次に、負極の作製方法を説明する。
【０３７９】
正極活物質には、比表面積９．２ｍ２／ｇのＬｉＦｅＰＯ４を用い、結着剤としてＰＶｄ
Ｆを用い、導電助剤としてグラフェンを用いた。なお、グラフェンは、ペーストを作製す
る際には酸化グラフェンであり、正極集電体にペーストを塗布した後、還元処理を施すこ
とでグラフェンとした。電極を作製するためのペーストの配合は、ＬｉＦｅＰＯ４：酸化
グラフェン：ＰＶｄＦ＝９４．４：０．６：５．０（重量％）とした。
【０３８０】
初めに、酸化グラフェンの粉末と溶媒であるＮＭＰを、混練機を用いて混練し、第１の混
合物を得た。
【０３８１】
次に、第１の混合物に活物質を添加し、混練機を用いて固練りを行い、第２の混合物を得
た。
【０３８２】
次に、第２の混合物にＰＶｄＦを添加し、混練機を用いて混練して第３の混合物を得た。
【０３８３】
次に、第３の混合物に溶媒であるＮＭＰを添加し、混練機を用いて混練し、ペーストを得
た。
【０３８４】
次に、連続塗工機を用いて、正極集電体にペーストの塗布を行った。正極集電体には膜厚
１８μｍのアルミ集電体を用いた。正極集電体には、あらかじめアンダーコートを施した
。塗工速度は、１ｍ／ｍｉｎとした。
【０３８５】
その後、乾燥炉を用いて溶媒を気化させた（溶媒を除去した）。その際の条件は、８０℃
、４分間とした。その後、電極の還元を行った。
【０３８６】
還元条件としては、まず化学還元を行い、その後熱還元を行った。化学還元に用いた溶液
は、溶媒としてＮＭＰ：水を９：１で混合した溶媒を用い、アスコルビン酸とＬｉＯＨを
それぞれ７７ｍｍｏｌ／Ｌと７３ｍｍｏｌ／Ｌの濃度になるように加えた。化学還元処理
は、６０℃で１時間行った。その後、エタノールで洗浄し、減圧雰囲気下、室温で溶媒を
気化させた。熱還元は減圧雰囲気下で１７０℃１０時間の処理を行った。
【０３８７】
次に、正極活物質層を、ロールプレス法によりプレスして圧密化した。以上の工程により
、正極を作製した。
【０３８８】
負極活物質には、比表面積６．３ｍ２／ｇ、平均粒径１５μｍの球状化天然黒鉛を用いた
。また、結着剤としてカルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣ−Ｎａ）及びＳＢ
Ｒを用いた。用いたＣＭＣ−Ｎａの重合度は６００〜８００、１ｗｔ％水溶液として用い
た場合の水溶液粘度は３００ｍＰａ・ｓ〜５００ｍＰａ・ｓの範囲の値であった。電極を
作製するためのペーストの配合は、黒鉛：ＣＭＣ−Ｎａ：ＳＢＲ＝９７：１．５：１．５
（重量％）とした。
【０３８９】
まず、ＣＭＣ−Ｎａの粉末と活物質とを混合し、混練機で混練し、第１の混合物を得た。
【０３９０】
次に、第１の混合物に少量の水を添加し、固練りを行い、第２の混合物を得た。ここで、
固練りとは、高粘度による混練のことである。
【０３９１】
次に、水をさらに添加し、混練機を用いて混練し、第３の混合物を得た。
【０３９２】
次に、ＳＢＲの５０ｗｔ％水分散液を添加し、混練機を用いて混練した。その後、減圧下
での脱泡を行い、ペーストを得た。
【０３９３】
次に、連続塗工機を用いて、負極集電体にペーストの塗布を行った。負極集電体には膜厚
１８μｍの圧延銅箔を用いた。塗工速度は、０．７５ｍ／ｍｉｎとした。
【０３９４】
次に、負極集電体上に塗布したペーストの溶媒を、乾燥炉を用いて気化した。溶媒の気化
は、大気雰囲気下で行い、その際の温度及び時間は、５０℃で１２０秒間の処理を行った
後に８０℃で１２０秒間の処理を行った。
【０３９５】
さらに、減圧雰囲気下で、１００℃、１０時間の条件で、溶媒の気化を行った。
【０３９６】
以上の工程により、負極集電体の片面に負極活物質層を作製し、負極を作製した。
【０３９７】
本実施例の試料に用いた正極活物質層の活物質担持量は９．７ｍｇ／ｃｍ２、厚さは５７
μｍ、密度は１．８ｇ／ｃｍ３であった。また、負極活物質層の活物質担持量は４．７ｍ
ｇ／ｃｍ２、厚さは５４μｍ、密度は０．９ｇ／ｃｍ３であった。なお、これらは試料Ａ
、試料Ｂ、及び試料Ｃの平均値である。
【０３９８】
本実施例の比較試料に用いた正極活物質層の活物質担持量は９．２ｍｇ／ｃｍ２、厚さは
５６μｍ、密度は１．８ｇ／ｃｍ３であった。また、負極活物質層の活物質担持量は４．
６ｍｇ／ｃｍ２、厚さは５２μｍ、密度は０．９ｇ／ｃｍ３であった。なお、これらは比
較試料Ｄ及び比較試料Ｅの平均値である。
【０３９９】
次に、本実施例で用いた電解液について説明する。
【０４００】
本発明の一態様を適用した試料の電解液には、溶媒として下記の構造式に示す１−エチル
−２，３−ジメチルイミダゾリウムビス（フルオロスルホニル）アミド（略称：２ＭｅＥ
ＭＩ−ＦＳＡ）を用い、電解質としてリチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）ア
ミド（ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２，略称：ＬｉＴＦＳＡ）を用いた。ＬｉＴＦＳＡを２Ｍ
ｅＥＭＩ−ＦＳＡに溶解させ、ＬｉＴＦＳＡの濃度が１ｍｏｌ／ｋｇの電解液を準備した
。
【０４０１】
【化７】
2020009773.tif 000009
【０４０２】
比較試料の電解液には、溶媒として下記の構造式に示す１−エチル−３−メチルイミダゾ
リウムビス（フルオロスルホニル）アミド（略称：ＥＭＩ−ＦＳＡ）を用い、電解質とし
てＬｉＴＦＳＡを用いた。ＬｉＴＦＳＡをＥＭＩ−ＦＳＡに溶解させ、ＬｉＴＦＳＡの濃
度が１ｍｏｌ／ｋｇの電解液を準備した。
【０４０３】
【化８】
2020009773.tif 000010
【０４０４】
また、セパレータは、厚さ５０μｍの溶剤紡糸再生セルロース繊維（ＴＦ４０、日本高度
紙工業株式会社製）を用いた。セパレータは、縦２４ｍｍ、横４５ｍｍの矩形状に切断し
た。また、外装体には、アルミの両面に、樹脂層を被覆したフィルムを用いた。
【０４０５】
次に、薄型の蓄電池を作製した。正極、負極、セパレータを切断した。なお、正極の大き
さは４１ｍｍ×２０ｍｍとし、負極の大きさは、４５ｍｍ×２２ｍｍとした。
【０４０６】
次に、タブ領域上の正極活物質及び負極活物質を剥がして、集電体を露出させた。
【０４０７】
次に、外装体を半分に折り、積層した正極、セパレータ、及び負極を挟んだ。このとき、
正極及び負極は、正極活物質層と、負極活物質層と、が向かい合うように積層した。
【０４０８】
次に、加熱により外装体の３辺のうち、電解液を注入する辺以外を接合した。このとき、
リード電極に設けられた封止層が外装体の封止部に重なるように配置した。
【０４０９】
その後、外装体と、外装体で包まれた正極、セパレータ、及び負極を乾燥した。乾燥条件
は、減圧下で８０℃、１０時間とした。
【０４１０】
次に、アルゴンガス雰囲気下で、封止されていない１辺から電解液を注入した。その後、
減圧雰囲気下で、加熱により外装体の１辺を封止した。
【０４１１】
以上の工程により、本実施例の蓄電装置を作製した。
【０４１２】
次に、本実施例の蓄電装置のエージング処理を行った。なお、レートの算出は正極活物質
重量あたり１７０ｍＡ／ｇの電流値を１Ｃとした。
【０４１３】
初めに、２５℃で０．０１Ｃのレートで定電流充電を行った。充電条件は３．２Ｖを上限
とした。
【０４１４】
そして、アルゴン雰囲気下で、外装体の１辺を切断し、開封することで、ガス抜きを行っ
た後、開封した外装体の１辺を、再度、減圧雰囲気下で封止した。
【０４１５】
次に、２５℃で０．０５Ｃのレートで定電流充電を行った。充電条件は、４．０Ｖを上限
とした。そして、２５℃で０．２Ｃのレートで定電流放電を行った。放電条件は、２．０
Ｖを下限とした。さらに、２５℃で０．２Ｃのレートで充放電を２回行った。充電条件は
４．０Ｖを上限とし、放電条件は、２．０Ｖを下限とした。
【０４１６】
以上のエージング処理を行った後の、試料Ａ、試料Ｂ、比較試料Ｄ、比較試料Ｅの充放電
サイクル特性を測定した結果について説明する。
【０４１７】
該測定は、充放電測定機（東洋システム社製）を用いて、評価温度は２５℃で行った。充
電条件４Ｖを上限として定電流充電を行った。また、放電条件は、２Ｖを下限として定電
流放電を行った。初回の充放電は、０．１Ｃのレートで行い、その後の充放電は、０．３
Ｃのレートで行った。なお、レートの算出は正極活物質重量あたり１７０ｍＡ／ｇの電流
値を１Ｃとした。
【０４１８】
図２９に充放電サイクル特性を示す。なお、図２９は、横軸がサイクル数（回）、縦軸が
放電容量（ｍＡｈ／ｇ）を示す。
【０４１９】
図２９に示すように、電解液のカチオンに２ＭｅＥＭＩを用いた試料Ａ及び試料Ｂは、電
解液のカチオンに１−エチル−３−メチルイミダゾリウムカチオンを用いた比較試料Ｄ及
び比較試料Ｅに比べてサイクル特性が良好であった。
【０４２０】
また、充放電サイクル特性を測定した後の、試料Ｂ及び比較試料Ｅの電解液中に含まれる
元素を分析した。測定には、誘導結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰ−ＭＳ：Ｉｎｄｕｃｔ
ｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ−Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を
用いた。
【０４２１】
本実施例では、電解液中の、リチウム、ニッケル、及び銅について、着目した。ここで、
ニッケルは、各試料のリード電極に含まれている元素であり、銅は、各試料の集電体及び
リード電極に含まれている元素である。
【０４２２】
試料Ｂに用いた電解液において、ニッケルと銅の検出量は、測定下限未満であった。
【０４２３】
一方、比較試料Ｅに用いた電解液において、ニッケルの検出量は、測定下限未満であった
が、銅の検出量は、リチウムの検出量を１００（ｍｏｌ）としたとき、２．４８（ｍｏｌ
）であった。
【０４２４】
つまり、試料Ｂでは、集電体等に用いられている銅の溶出が、比較試料Ｅに比べて抑制さ
れていることがわかった。
【０４２５】
試料Ｂでは、２ＭｅＥＭＩを用い、比較試料Ｅでは、１−エチル−３−メチルイミダゾリ
ウムカチオンを用いた点で、試料Ｂと比較試料Ｅの電解液は異なる。
【０４２６】
２ＭｅＥＭＩでは、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムカチオンにおけるイミダゾリ
ウム環の２位のプロトンを、反応性の低いメチル基で置換することで、電解液の分解反応
及び集電体の銅の溶出を抑制できたと考えられる。これにより、試料Ｂでは、比較試料Ｅ
に比べて、良好なサイクル特性が得ることができたと示唆される。
【０４２７】
本実施例の結果から、本発明の一態様を適用することで、電解液の分解反応や集電体の銅
の溶出を抑制し、蓄電装置の充放電サイクルに伴う容量の低下を抑制できることがわかっ
た。本実施例より、本発明の一態様を適用することで、寿命の長い蓄電装置を作製できる
ことがわかった。
【０４２８】
また、試料Ｃのレート特性を測定した結果について説明する。
【０４２９】
該測定は、充放電測定機（東洋システム社製）を用いて、評価温度は２５℃で行った。充
電条件は、４．０Ｖを上限として定電流充電を行った。充電は、０．１Ｃのレートで行っ
た。放電条件は、２．０Ｖを下限として定電流放電を行った。放電は、０．１Ｃ、０．２
Ｃ、０．３Ｃ、０．４Ｃ、０．５Ｃ、及び１Ｃのそれぞれで行った。なお、レートの算出
は正極活物質重量あたり１７０ｍＡ／ｇの電流値を１Ｃとした。図３０に各レートに対す
る放電容量を示す。図３０は、横軸が放電レート（Ｃ）であり、縦軸が放電容量（ｍＡｈ
／ｇ）を示す。
【０４３０】
表１に、各レートにおける放電容量の値を示す。
【０４３１】
【表１】
2020009773.tif 000011
【０４３２】
レート特性の結果から、０．４Ｃにおける放電容量は、０．１Ｃにおける放電容量に対し
て、約９５％であった。また、０．５Ｃにおける放電容量は、０．１Ｃにおける放電容量
に対して、約７６％であった。以上のように、本発明の一態様を適用した蓄電装置では、
良好なレート特性を得ることができた。
【符号の説明】
【０４３３】
Ｓ１    制御信号
Ｓ２    制御信号
Ｓ３    変圧信号
ＢＴ００    蓄電装置
ＢＴ０１    端子対
ＢＴ０２    端子対
ＢＴ０３    切り替え制御回路
ＢＴ０４    切り替え回路
ＢＴ０５    切り替え回路
ＢＴ０６    変圧制御回路
ＢＴ０７    変圧回路
ＢＴ０８    電池部
ＢＴ０９    電池セル
ＢＴ１０    トランジスタ
ＢＴ１１    バス
ＢＴ１２    バス
ＢＴ１３    トランジスタ
ＢＴ１４    電流制御スイッチ
ＢＴ１５    バス
ＢＴ１６    バス
ＢＴ１７    スイッチ対
ＢＴ１８    スイッチ対
ＢＴ２１    トランジスタ対
ＢＴ２２    トランジスタ
ＢＴ２３    トランジスタ
ＢＴ２４    バス
ＢＴ２５    バス
ＢＴ３１    トランジスタ対
ＢＴ３２    トランジスタ
ＢＴ３３    トランジスタ
ＢＴ３４    バス
ＢＴ３５    バス
ＢＴ４１    電池制御ユニット
ＢＴ５１    絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ
ＢＴ５２    スイッチ部
ＢＴ５３    トランス部
１１５    封止層
１１８    接合部
１１９    導入口
２８１    タブ領域
２８２    タブ領域
３００    蓄電池
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
５００    電池セル
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    接合部
５１３    湾曲部
５１４    接合部
５２１    グラフェン
５２２    正極活物質
６００    蓄電池
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
６１１    ＰＴＣ素子
６１２    安全弁機構
９００    回路基板
９１０    ラベル
９１１    端子
９１２    回路
９１３    蓄電池
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
９８０    蓄電池
９８１    フィルム
９８２    フィルム
９９０    蓄電池
９９１    外装体
９９２    外装体
９９３    捲回体
９９４    負極
９９５    正極
９９６    セパレータ
９９７    端子
９９８    端子
１１２２    充電器
１１２３    充電器
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
８０００    表示装置
８００１    筐体
８００２    表示部
８００３    スピーカ部
８００４    蓄電装置
８０２１    充電装置
８０２２    ケーブル
８０２４    蓄電装置
８１００    照明装置
８１０１    筐体
８１０２    光源
８１０３    蓄電装置
８１０４    天井
８１０５    側壁
８１０６    床
８１０７    窓
８２００    室内機
８２０１    筐体
８２０２    送風口
８２０３    蓄電装置
８２０４    室外機
８３００    電気冷凍冷蔵庫
８３０１    筐体
８３０２    冷蔵室用扉
８３０３    冷凍室用扉
８３０４    蓄電装置
８４００    自動車
８４０１    ヘッドライト
８５００    自動車
９６００    タブレット型端末
９６２５    スイッチ
９６２６    スイッチ
９６２７    電源スイッチ
９６２８    操作スイッチ
９６２９    具
９６３０    筐体
９６３１    表示部
９６３１ａ    表示部
９６３１ｂ    表示部
９６３２ａ    領域
９６３２ｂ    領域
９６３３    太陽電池
９６３４    充放電制御回路
９６３５    蓄電体
９６３６    ＤＣＤＣコンバータ
９６３７    コンバータ
９６３８    操作キー
９６３９    ボタン
９６４０    可動部
【図１】
2020009773.tif 000014
【図２】
2020009773.tif 000015
【図３】
2020009773.tif 000016
【図４】
2020009773.tif 000017
【図５】
2020009773.tif 000018
【図６】
2020009773.tif 000019
【図７】
2020009773.tif 000020
【図８】
2020009773.tif 000021
【図９】
2020009773.tif 000022
【図１０】
2020009773.tif 000023
【図１１】
2020009773.tif 000024
【図１２】
2020009773.tif 000025
【図１３】
2020009773.tif 000026
【図１４】
2020009773.tif 000027
【図１５】
2020009773.tif 000028
【図１６】
2020009773.tif 000029
【図１７】
2020009773.tif 000030
【図１８】
2020009773.tif 000031
【図１９】
2020009773.tif 000032
【図２０】
2020009773.tif 000033
【図２１】
2020009773.tif 000034
【図２２】
2020009773.tif 000035
【図２３】
2020009773.tif 000036
【図２４】
2020009773.tif 000037
【図２５】
2020009773.tif 000038
【図２６】
2020009773.tif 000039
【図２７】
2020009773.tif 000040
【図２８】
2020009773.tif 000041
【図２９】
2020009773.tif 000042
【図３０】
2020009773.tif 000043