(57)【要約】【課題】体積または重量あたりの容量が高い蓄電装置を提供する。または、エネルギー密度の高い蓄電装置を提供する。または、信頼性の高い蓄電装置を提供する。または、寿命の長い蓄電装置を提供する。または、変形による劣化が抑制された蓄電装置用の電極を提供する。または、変形に対して強度の高い丈夫な蓄電装置用の電極を提供する。【解決手段】第１の絶縁体で覆われた電極であり、第１の絶縁体は袋状または筒状の形状を有し、電極は活物質および第１の膜を有し、活物質は第１の膜で少なくとも一部が覆われ、第１の膜は電解液中のキャリアイオンを通過させ、かつ電解液の溶媒を通過させない電極。【選択図】図１
2015118930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の絶縁体で覆われた電極であり、
前記第１の絶縁体は袋状または筒状の形状を有し、
前記電極は活物質および第１の膜を有し、
前記活物質は前記第１の膜で少なくとも一部が覆われ、
前記第１の膜は電解液中のキャリアイオンを通過させ、かつ電解液の溶媒を通過させないことを特徴とする電極。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の膜は、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリスルホン、酢酸セルロース、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリアミン、ポリエチレンイミン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリロニトリル、ポリエーテルのうちいずれか一以上を有することを特徴とする電極。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記第１の膜は０．１ｎｍ以上、５ｎｍ以下の孔を有することを特徴とする電極。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記第１の絶縁体は多孔性絶縁体を有し、
前記多孔性絶縁体は、セルロース、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン、ナイロン、ポリエステル、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレンのうち少なくとも一から選ばれることを特徴とする電極。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記第１の絶縁体は、ガラス繊維、またはガラス繊維と高分子繊維を複合した隔膜を有することを特徴とする電極。
【請求項６】
第１の絶縁体で覆われた電極であり、
前記第１の絶縁体は袋状または筒状の形状を有し、
前記電極は活物質および第２の絶縁体を有し、
前記第２の絶縁体は袋状または筒状の形状を有し、
前記活物質は前記第２の絶縁体で覆われ、
前記第２の絶縁体は電解液中のキャリアイオンを通過させ、かつ電解液の溶媒は通過させないことを特徴とする電極。
【請求項７】
請求項６において、
前記第２の絶縁体は、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリスルホン、酢酸セルロース、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリアミン、ポリエチレンイミン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリロニトリル、ポリエーテルのうちいずれか一以上を有することを特徴とする電極。
【請求項８】
請求項６または請求項７において、
前記第２の絶縁体は０．１ｎｍ以上、５ｎｍ以下の孔を有することを特徴とする電極。
【請求項９】
請求項６乃至請求項８のいずれか一項において、
前記第１の絶縁体は、多孔性絶縁体を有し、
前記多孔性絶縁体はセルロース、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン、ナイロン、ポリエステル、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレンのうち少なくとも一から選ばれることを特徴とする電極。
【請求項１０】
請求項６乃至請求項８のいずれか一項において、
前記第１の絶縁体は、ガラス繊維、またはガラス繊維と高分子繊維を複合した隔膜を有することを特徴とする電極。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の電極を有する蓄電装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の蓄電装置を搭載した電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明は、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。特に、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法に関する。特に、本発明の一態様は、電極、または、それらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、リチウムイオン二次電池等の二次電池、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、携帯電話やスマートフォン、ノート型パーソナルコンピュータ等の携帯情報端末、携帯音楽プレーヤ、デジタルカメラ等の電気機器、あるいは医療機器、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など、半導体産業の発展に伴い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。
【０００３】
またスマートフォンで代表される携帯情報端末が活発に開発されている。電子機器の一種である携帯情報端末は軽量、小型であることが使用者の要望が大きい。
【０００４】
場所を選ばず、なおかつ両手の自由が束縛されることなく、視覚を通して情報が得られるウェアラブルデバイスの一例として、特許文献１が開示されている。特許文献１には、通信が可能であり、ＣＰＵを含むゴーグル型表示装置が開示されている。特許文献１のデバイスも電子機器の一種に含む。
【０００５】
ウェアラブルデバイスや携帯情報端末は、繰り返し充電または放電が可能な蓄電装置を搭載することが多く、ウェアラブルデバイスや携帯情報端末は、その軽量、小型であるがゆえに、ウェアラブルデバイスや携帯情報端末の操作時間が限られてしまう問題がある。ウェアラブルデバイスや携帯情報端末に搭載する蓄電装置としては、軽量、且つ、小型であり、長時間の使用が可能であることが求められている。
【０００６】
蓄電装置としては、ニッケル水素電池や、リチウムイオン二次電池などが挙げられる。中でも、リチウムイオン二次電池は、高容量、且つ、小型化が図れるため、開発が盛んに行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１５７３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の一態様は、体積または重量あたりの容量が高い蓄電装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、エネルギー密度の高い蓄電装置を提供することを課題の一とする。
【０００９】
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課題の一とする。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課題の一とする。または、本発明の一態様は、高速の充放電が可能な蓄電装置を提供することを課題の一とする。
【００１０】
または、本発明の一態様は、変形による劣化が抑制された蓄電装置用の電極を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、蓄電装置の充放電の繰り返しによる劣化が抑制された蓄電装置用の電極を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、変形に対して強度の高い丈夫な蓄電装置用の電極を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、変形に対して電極の崩落が抑制された蓄電装置用の電極を提供することを課題の一とする。
【００１１】
または、本発明の一態様は、充放電容量の低下を引き起こす不可逆容量の発生を低減し、電極の表面における電解液などの電気化学的な分解を低減又は抑制することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、蓄電装置の充放電の繰り返しにおいて、充放電の副反応として生じる電解液等の分解反応を低減又は抑制することで、蓄電装置のサイクル特性を向上させることを課題の一とする。または、本発明の一態様は、高温下において早まる電解液の分解反応を低減又は抑制し、高温下での充放電における充放電容量の減少を防止することで、蓄電装置の使用温度範囲を拡大することを課題の一とする。
【００１２】
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課題の一とする。または、本発明の一態様は、新規な蓄電装置や新規な電極などを提供することを課題の一とする。
【００１３】
または、本発明の一態様は、上記課題の少なくとも一を解決する蓄電装置用電極の製造方法を提供するものである。または、本発明の一態様は、上記課題の少なくとも一を解決する蓄電装置用電極を提供するものである。さらに、本発明の一態様は、上記課題の少なくとも一を解決する蓄電装置を提供するものである。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】
【００１４】
本発明の一態様は、第１の絶縁体で覆われた電極であり、第１の絶縁体は袋状または筒状の形状を有し、電極は活物質および第１の膜を有し、活物質は第１の膜で少なくとも一部が覆われ、第１の膜は電解液中のキャリアイオンを通過させ、かつ電解液の溶媒を通過させない電極である。
【００１５】
また上記構成において、第１の膜は、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリスルホン、酢酸セルロース、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリアミン、ポリエチレンイミン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリロニトリル、ポリエーテルのうちいずれか一以上を有することが好ましい。また上記構成において、第１の膜は０．１ｎｍ以上、５ｎｍ以下の孔を有することが好ましい。また上記構成において、第１の絶縁体は、セルロース、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン、ナイロン、ポリエステル、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン等の多孔性絶縁体を有することが好ましい。また上記構成において、第１の絶縁体は、ガラス繊維、またはガラス繊維と高分子繊維を複合した隔膜を有することが好ましい。
【００１６】
または、本発明の一態様は、第１の絶縁体で覆われた電極であり、第１の絶縁体は袋状または筒状の形状を有し、電極は活物質および第２の絶縁体を有し、第２の絶縁体は袋状または筒状の形状を有し、活物質は第２の絶縁体で覆われ、第２の絶縁体は電解液中のキャリアイオンを通過させ、かつ電解液の溶媒を通過させない電極である。
【００１７】
上記構成において、第２の絶縁体は、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリスルホン、酢酸セルロース、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリアミン、ポリエチレンイミン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリロニトリル、ポリエーテルのうちいずれか一以上を有することが好ましい。また上記構成において、第２の絶縁体は０．１ｎｍ以上、５ｎｍ以下の孔を有することが好ましい。また上記構成において、第１の絶縁体は、セルロース、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン、ナイロン、ポリエステル、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン等の多孔性絶縁体を有することが好ましい。または上記構成において、第１の絶縁体は、ガラス繊維、またはガラス繊維と高分子繊維を複合した隔膜を有することが好ましい。
【００１８】
または、本発明の一態様は、上記に記載の電極を用いた蓄電装置である。
【００１９】
または、本発明の一態様は、上記に記載の蓄電装置を搭載した電子機器である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の一態様により、体積または重量あたりの容量が高い蓄電装置を提供することができる。また、本発明の一態様により、エネルギー密度の高い蓄電装置を提供することができる。
【００２１】
また、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、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。また、本発明の一態様により、高速の充放電が可能な蓄電装置を提供することができる。
【００２２】
また、本発明の一態様により、変形に対する劣化が抑制された蓄電装置用の電極を提供することができる。また、本発明の一態様により、蓄電装置の充放電の繰り返しに対する劣化が抑制された蓄電装置用の電極を提供することができる。また、本発明の一態様により、変形に対して強度の高い丈夫な蓄電装置用の電極を提供することができる。また、本発明の一態様により、変形に対して電極の崩落が抑制された蓄電装置用の電極を提供することができる。
【００２３】
また、本発明の一態様により、充放電容量の低下を引き起こす不可逆容量の発生を低減し、電極の表面における電解液などの電気化学的な分解を低減又は抑制することができる。また、本発明の一態様により、蓄電装置の充放電の繰り返しにおいて、充放電の副反応として生じる電解液等の分解反応を低減又は抑制することで、蓄電装置のサイクル特性を向上させることができる。また、本発明の一態様により、高温下において早まる電解液の分解反応を低減又は抑制し、高温下での充放電における充放電容量の減少を防止することで、蓄電装置の使用温度範囲を拡大することができる。
【００２４】
また、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、新規な蓄電装置や新規な電極などを提供することができる。
【００２５】
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】
【００２６】
【図１】電極体を説明する図。
【図２】電極および電極体の断面を説明する図。
【図３】電極の断面を説明する図。
【図４】電極体を説明する図。
【図５】電極および電極体の断面を説明する図。
【図６】電極および電極体の断面を説明する図。
【図７】薄型の蓄電池の断面および電池の動作を説明する図。
【図８】薄型の蓄電池を説明する図。
【図９】薄型の蓄電池を説明する図。
【図１０】電極体を説明する図。
【図１１】電極の断面を説明する図。
【図１２】薄型の蓄電池の外観を示す図。
【図１３】薄型の蓄電池の外観を示す図。
【図１４】電極体を説明する図。
【図１５】電極体を説明する図。
【図１６】電極体を説明する図。
【図１７】電極体を説明する図。
【図１８】薄型の蓄電池を説明する図。
【図１９】薄型の蓄電池を説明する図。
【図２０】薄型の蓄電池の作製方法を説明する図。
【図２１】面の曲率半径を説明する図。
【図２２】フィルムの曲率半径を説明する図。
【図２３】可撓性を有する薄型の蓄電池を説明する図。
【図２４】蓄電装置の例を説明するための図。
【図２５】蓄電装置の例を説明するための図。
【図２６】蓄電装置の例を説明するための図。
【図２７】蓄電装置の応用形態を示す図。
【図２８】蓄電装置の応用形態を示す図。
【図２９】蓄電装置の応用形態を示す図。
【図３０】本発明の一態様を説明するブロック図。
【図３１】本発明の一態様を説明する概念図。
【図３２】本発明の一態様を説明する回路図。
【図３３】本発明の一態様を説明する回路図。
【図３４】本発明の一態様を説明する概念図。
【図３５】本発明の一態様を説明するブロック図。
【図３６】本発明の一態様を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の実施の形態について、図面を用いて以下、詳細に説明する。ただし、本発明はこれらの説明に限定されず、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。
【００２８】
なお、本明細書で説明する各図において、膜や層、基板などの厚さや領域の大きさ等の各構成要素の大きさは、個々に説明の明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしも各構成要素はその大きさに限定されず、また各構成要素間での相対的な大きさに限定されない。
【００２９】
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。また、本明細書等において発明を特定するための事項として固有の名称を示すものではない。
【００３０】
なお、本明細書等で説明する本発明の構成において、同一部分又は同様の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、同様の機能を有する部分を指す場合には、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】
なお、本明細書等において、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。また、正極を有する電極体と、負極を有する電極体の双方を併せて電極体とよぶことがあるが、この場合、電極体は、正極を有する電極体および負極を有する電極体のうち、少なくともいずれか一方を示すものとする。
【００３２】
なお、本明細書等において充電レートＣとは、二次電池などの蓄電装置を充電する際の速さを表す。例えば、容量Ｘ［Ａｈ］の二次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、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、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。
【００３３】
（実施の形態１）
本実施の形態では、電極または活物質を袋状の絶縁材料（以下、エンベロープという）で覆う構造について述べる。本発明の一態様は、電極または活物質がエンベロープで覆われた電極体である。また、エンベロープは２層以上の構造を有してもよい。ここで、エンベロープは、袋状ではなく筒状の形状を有していてもよい。
【００３４】
［構成例１］
図１（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の一態様に係る電極体１００を示す図である。図１（Ａ）は図１（Ｂ）の破線部の断面を示す。また、図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）の破線部の断面を示す。電極体１００は、電極１０８および電極を覆うエンベロープ１０５を有する。電極は、集電体１０１、電極層１０２を有する。また図２は、電極１０８、および電極がエンベロープで覆われた電極体１００を示す拡大図である。電極層１０２は、活物質１０３と、活物質を覆う第１の膜１０４を有する。
【００３５】
集電体１０１には、ステンレス、金、白金、亜鉛、鉄、銅、アルミニウム、チタン、マンガン等の金属、及びこれらの合金など、導電性の高い材料を用いることができる。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。集電体１０１は、箔状、板状（シート状）、網状、パンチングメタル状、エキスパンドメタル状等の形状を適宜用いることができる。
【００３６】
電極層１０２は、集電体１０１の片面又は両面に設けられる。例えば、集電体１０１の片面に電極層１０２が設けられた場合の一例を、図１６、図１７に示す。ここで、図１６（Ａ）は、図１６（Ｂ）の破線部の断面を示す。図１７（Ｂ）は、図１７（Ａ）の破線部の断面を示す。電極層１０２は、活物質１０３および活物質表面の少なくとも一部を覆った第１の膜１０４を有する。
【００３７】
活物質１０３には、キャリアイオンが挿入及び脱離することにより充放電反応を行うことが可能な材料を用いる。
【００３８】
また、活物質１０３として粒状の形状をした材料を用いる場合には、電極層１０２は結着剤や、導電助剤を有してもよい。
【００３９】
ここで粒状とは、例えば球状（粉末状）、板状、角状、柱状、針状又は鱗片状等の形状を含む任意の表面積を有する活物質の外観形状を示す語句である。粒状の活物質は、必ずしも球状である必要はなく、また、それぞれの形状が互いに異なる任意の形状であってもよい。また、以上のような形状である限り、その製造方法は特に限定されない。
【００４０】
粒状の活物質の平均粒径は特に限定されず、通常の平均粒径や粒径分布を有する活物質を用いればよい。平均粒径は例えば１０ｎｍ以上５０μｍ以下が好ましい。また活物質が２次粒子である場合には、当該２次粒子を構成する１次粒子の平均粒径は、例えば１０ｎｍ以上１μｍ以下の範囲であることが好ましい。
【００４１】
電極層１０２が導電性粒子を有する場合は、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、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、カーボンナノチューブ、アセチレンブラック（ＡＢ）又はグラフェ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。
【００４２】
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、負極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。
【００４３】
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、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）で測定した場合に全体の２ａｔｏｍｉｃ％以上２０ａｔｏｍｉｃ％以下、好ましくは３ａｔｏｍｉｃ％以上１５ａｔｏｍｉｃ％以下である。
【００４４】
また、電極層１０２が結着剤を有する場合は、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリアリルアミン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド、ポリアクリル酸ナトリウム、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、イソブチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリアクリロニトリル等の樹脂材料を用いることができる。
【００４５】
活物質１０３が負極活物質の場合、材料としては、蓄電分野に一般的な炭素材である黒鉛を用いることができる。黒鉛は、低結晶性炭素として軟質炭素や硬質炭素等が挙げられ、高結晶性炭素として、天然黒鉛、キッシュ黒鉛、熱分解炭素、液晶ピッチ系炭素繊維、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、液晶ピッチ、石油又は石炭系コークス等が挙げられる。
【００４６】
また、負極活物質には上述の炭素材の他、キャリアイオンとの合金化、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を用いることができる。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、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ及びＩｎ等のうちの少なくとも一つを含む材料を用いることができる。このような元素は黒鉛に対して容量が大きく、特にシリコンは理論容量が４２００ｍＡｈ／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。
【００４７】
また、負極活物質にリチウム金属を用いてもよい。リチウム金属は、酸化還元電位が低く、容量が３８６０ｍＡｈ／ｇと大きいため好ましい。
【００４８】
活物質１０３が正極活物質の場合、材料はキャリアイオンの挿入及び脱離が可能なものであればよく、例えば、ＬｉＦｅＯ２、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ５、ＭｎＯ２等の化合物を用いることができる。
【００４９】
または、リチウム含有複合リン酸塩（一般式ＬｉＭＰＯ４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上））を用いることができる。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、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。
【００５０】
または、一般式Ｌｉ２ＭＳｉＯ４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ），Ｍｎ（ＩＩ），Ｃｏ（ＩＩ），Ｎｉ（ＩＩ）の一以上）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Ｌｉ２ＭＳｉＯ４の代表例としては、Ｌｉ２ＦｅＳｉＯ４、Ｌｉ２ＮｉＳｉＯ４、Ｌｉ２ＣｏＳｉＯ４、Ｌｉ２ＭｎＳｉＯ４、Ｌｉ２ＦｅｋＮｉｌＳｉＯ４、Ｌｉ２ＦｅｋＣｏｌＳｉＯ４、Ｌｉ２ＦｅｋＭｎｌＳｉＯ４、Ｌｉ２ＮｉｋＣｏｌＳｉＯ４、Ｌｉ２ＮｉｋＭｎｌＳｉＯ４（ｋ＋ｌは１以下、０＜ｋ＜１、０＜ｌ＜１）、Ｌｉ２ＦｅｍＮｉｎＣｏｑＳｉＯ４、Ｌｉ２ＦｅｍＮｉｎＭｎｑＳｉＯ４、Ｌｉ２ＮｉｍＣｏｎＭｎｑＳｉＯ４（ｍ＋ｎ＋ｑは１以下、０＜ｍ＜１、０＜ｎ＜１、０＜ｑ＜１）、Ｌｉ２ＦｅｒＮｉｓＣｏｔＭｎｕＳｉＯ４（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。
【００５１】
なお、キャリアイオンとして、リチウム以外のイオン、例えばナトリウム、カリウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ベリリウムおよびマグネシウム等のイオンを用いることができる。この場合、上記リチウム含有化合物において、リチウムの代わりに、ナトリウム、カリウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ベリリウムおよびマグネシウム等を用いてもよい。
【００５２】
図２では、活物質１０３として複数の粒状の活物質を示している。粒状の活物質１０３の平均粒径は特に限定されず、通常の平均粒径や粒径分布を有する活物質を用いればよい。活物質１０３が負極に用いる負極活物質である場合には、平均粒径が例えば１μｍ以上５０μｍ以下の範囲にある負極活物質を用いることができる。また、活物質１０３が正極に用いる正極活物質であって正極活物質が２次粒子である場合には、当該２次粒子を構成する１次粒子の平均粒径が１０ｎｍ以上１μｍ以下の範囲である正極活物質を用いることができる。
【００５３】
電解液が電気分解されない電位の範囲を電位窓（ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  ｗｉｎｄｏｗ）という。正極および負極の電極電位は電解液の電位窓内にあることが望ましい。しかしながら例えばシリコンや、黒鉛などの負極活物質の電極電位は多くの電解液の電位窓よりも電位が低く、このため、活物質表面で電解液の分解が生じてしまう。また、正極活物質においても、高温や、電位の高い高電圧条件において電解液との分解反応が生じてしまう。電解液の分解反応は、不可逆な反応であり、蓄電装置の容量損失を招いてしまう。
【００５４】
図２（Ａ）は、集電体１０１上に電極層１０２が形成される様子を示している。電極層１０２は、活物質１０３と第１の膜１０４を有する。粒状の活物質１０３の表面は第１の膜１０４で覆われている。また、図２（Ｂ）は、電極層１０２がエンベロープ１０５で覆われている様子を示す。図２（Ａ）に示すように粒子同士が接触している場合には、その間には第１の膜１０４はなくてもよく、直接接していればよい。粒子同士が直接接することにより、集電体から粒子間へと繋がる導電パスを形成することができる。なお、図２では電極層１０２は集電体１０１の両側に形成しているが、片面のみに形成してもよい。また、第１の膜１０４が電極層１０２と、集電体１０１の端面を連続して覆う場合には、第１の膜１０４は袋状の形状とみなすこともできる。つまり第１の膜１０４はエンベロープであってもよい。
【００５５】
第１の膜１０４は、キャリアイオンを通過させ、かつ電解液の溶媒は通過させない。また第１の膜の表面において、電解液の分解は充分に抑えられる程度に第１の膜１０４の電子導電性は低い。キャリアイオンが第１の膜１０４を通過することができるため、活物質１０３は電池反応を行うことができる。一方で、第１の１０４は電解液を通過させないようにするため、電解液と活物質１０３との反応を抑制することができる。第１の膜１０４の厚さは０．５ｎｍ以上５０ｎｍ以下が好ましく、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下がより好ましい。
【００５６】
また図３に示すように、第１の膜１０４として、電解質のキャリアイオンが通過できる程度の微小な孔１０６を有する膜を用いてもよい。孔１０６の大きさは活物質との界面近傍において、好ましくは０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下、より好ましくは０．１ｎｍ以上２ｎｍ以下、さらに好ましくは０．２ｎｍ以上１ｎｍ以下とすればよい。また、第１の膜１０４の表面側では孔１０６の大きさは広がっていてもよい。孔径が広がることにより、キャリアイオンを運搬する溶媒が、活物質１０３の表面近傍まで入り込むことができる。一方、溶媒が活物質１０３の表面に接すると、充放電に伴い電極電位が溶媒の電位窓を超えたときに溶媒の分解反応が生じ、蓄電装置の容量損失を招いてしまう。よって、溶媒はキャリアイオンの運搬能力を向上するためには活物質１０３の表面近傍まで入り込めることが好ましいが、一方、活物質表面には接しないことが好ましい。または、接する面積を最小限にすることが好ましい。図３（Ｂ）は図３（Ａ）に示す点線で囲まれた領域の拡大図である。
【００５７】
また、第１の膜１０４は、図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）に示すように、例えば活物質表面側には微小な孔１０６を有する緻密な膜１０４ａを有し、第１の膜の表面側では電解液が通過できる程度の孔を有する膜１０４ｂを有する、非対称な構造であってもよい。また、図１１においては第１の膜１０４は、２層を積層する例を示すが、３層以上の膜を積層してもよい。
【００５８】
第１の膜１０４としては、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリスルホン、酢酸セルロース、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリアミン、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、ポリエステル、ポリウレタン、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリロニトリル、ポリエーテルなどの材料を用いることができる。また、ポリアミドは、例えば芳香族ポリアミドを用いることが好ましい。また、ポリスルホンは、例えばスルホン化ポリスルホンを用いることが好ましい。
【００５９】
また、図２（Ｃ）に示すように、エンベロープ１０５に繊維状の膜を用いてもよい。
【００６０】
電解液はエンベロープ１０５を通過することができる。エンベロープ１０５は電解液を通過するための空隙（または空孔ともいう）を有する。エンベロープ１０５は、多孔質状であってもよい。また、エンベロープ１０５は、繊維状であってもよい。また、繊維を織った織布状であってもよい。エンベロープ１０５の厚さは１００ｎｍ以上５００μｍ以下が好ましく、５００ｎｍ以上３００μｍ以下がより好ましく、１μｍ以上５０μｍ以下がさらに好ましい。
【００６１】
エンベロープ１０５は、正極と負極のショートを防止する役割を有する。エンベロープ１０５としては、絶縁性の材料を用いる。エンベロープ１０５としては例えばポリマー材料を用いればよい。エンベロープ１０５を形成するための材料として、例えばセルロースや、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリブテン、ナイロン、ポリエステル、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン等の多孔性絶縁体を用いることができる。また、ガラス繊維等の不織布や、ガラス繊維と高分子繊維を複合した隔膜を用いてもよい。
【００６２】
蓄電装置の充放電に伴い活物質の膨張収縮が大きい材料では、充放電の繰り返しに伴い活物質の集電体からの崩落などが生じることがある。また、蓄電装置の変形の繰り返しに対しても同様に活物質の集電体からの崩落などが生じることがある。このような場合でも、電極がエンベロープ１０５で覆われていることにより、電極をエンベロープ１０５が抑える力が働くため、蓄電装置の変形に対して電極層の崩落などを抑えることができる。
【００６３】
なお、本発明の一態様における第１の膜１０４およびエンベロープ１０５は、電解液の分解反応により活物質表面に生じる表面皮膜とは明確に区別されるものであり、蓄電装置の充放電を行うよりも以前に、あらかじめ人工的に設けられる。
【００６４】
［構成例１の作製方法］
次に、電極体１００の作製方法を示す。まず、集電体１０１上に活物質層を設ける。ここでは例として、活物質層を塗布法により設ける。
【００６５】
まず、活物質１０３、結着剤および導電助剤と溶媒とを合わせ、撹拌して第１の混合物を作製する。なお、結着剤または導電助剤は、用いなくともよい。
【００６６】
次に、作製した第１の混合物を集電体上に設ける。次に、乾燥を行う。こうして、集電体上に活物質層を形成することができる。
【００６７】
次に、活物質層を第１の膜１０４で覆う。第１の膜１０４は塗布法、ディップコート、スピンコート、電気泳動法、蒸着法、キャスト法などを用いて形成することができる。なお、第１の膜１０４にポリマーを用いる場合には、ポリマーを溶媒に溶かしてディップコートする方法、ディップコートしたポリマーまたはポリマーの前駆体をさらに架橋する方法などを用いることができる。架橋方法として、例えば界面重縮合などを用いてもよい。
【００６８】
ここで、一例としてＰＥＯをディップコートで形成する方法を示す。ＰＥＯ、溶媒およびリチウム塩を混合し、溶液を調整する。溶媒としてはＰＥＯを溶解あるいは分散するものを用いればよく、例えばアセトニトリルなどを用いればよい。また、リチウム塩の例としてここではリチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミド（Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ，略称：ＬｉＴＦＳＡ）を用いる。次に調整した溶液に集電体および集電体上に形成した活物質層を一定時間浸漬した後に引き上げる。その後、乾燥を行い活物質表面に第１の膜１０４を形成する。この時、図２（Ａ）に示すように粒子同士が接触している場合には、その間には第１の膜１０４は形成せずともよい。また、形成する第１の膜１０４の厚さは、ディップコートに使用する溶液の濃度を変えることにより調整することができる。膜厚を薄くすることにより、電池反応における抵抗を減少することができ、高速の充放電が可能となる。また、ディップコートを用いることにより、電極の空隙内にも液が浸透することができるため、集電体近傍の粒子まで良好に被覆することができる。
【００６９】
第１の膜１０４は、微小な孔を有してもよい。第１の膜１０４に微小な孔を形成する一例を示す。ここでは例としてエポキシ樹脂を用いる場合を示す。エポキシ樹脂、硬化剤および第１の溶媒を混ぜた溶液を作製し、ディップコートする。第１の溶媒としては、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのグリコール類を用いればよい。その後、加熱等により樹脂を重合させ、第１の膜１０４となる膜１０７を形成する。その後、膜１０７を第２の溶媒に浸漬し、第１の溶媒を除去して孔を形成する。こうして微小な孔を有する第１の膜を形成する。ここで、第１の溶媒は、エポキシ樹脂および硬化剤を溶かすことができ、かつエポキシ樹脂と硬化剤が重合した後、除去することにより孔を形成できる溶剤が好ましい。また、第２の溶媒は、膜１０７を損傷せず、かつ第１の溶媒を溶出できるものが好ましい。第２の溶媒としては、例えば水、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）などを用いればよい。
【００７０】
また、第１の膜１０４に微小な孔を形成する場合に、界面重縮合反応を用いてもよい。例えば、第１の膜の前駆体であるモノマーを含む水溶液を塗布した後、架橋剤を含む有機溶媒溶液を塗布し、両者の界面で加熱などにより架橋反応を進めて第１の膜１０４を形成する。ここで、モノマーとしてはアミンモノマー等を用いるとよい。アミンモノマーとしては、例えばメタフェニレンジアミン、トリアミノベンゼン等、が挙げられる。また、架橋剤としてはカルボン酸ハロゲン化物等を用いるとよい。カルボン酸ハロゲン化物としては、例えばトリメシン酸クロライドなどが挙げられる。
【００７１】
次に、集電体１０１および電極層１０２をエンベロープ１０５で覆う。エンベロープ１０５は塗布法、ディップコート、スピンコート、電気泳動法、蒸着法、キャスト法などを用いて形成すればよい。なお、エンベロープ１０５にポリマーを用いる場合には、ポリマーを溶媒に溶かしてディップコートする方法、ディップコートしたポリマーまたはポリマーの前駆体をさらに架橋する方法などを用いることができる。特にディップコートを用いることが好ましい。ディップコートを用いることにより、端面まで膜を形成することができ、エンベロープ、つまり袋状の形状を形成することができる。また、エンベロープは筒状の形状を有してもよい。また、図１５に示すように、エンベロープ１０５は、電極の表面と少なくとも端面の一部を覆えばよい。端面の一部を覆うことにより、電極同士のショートを防ぐことができる。
【００７２】
ディップコートを用いてエンベロープ１０５を形成することにより、被覆性が高い膜を形成することができる。エンベロープ１０５は、正極と負極のショート防止の機能を有する。被覆性が高いために、ショートを防止できる必要最低限の薄さにすることができる。また、ディップコートは溶液の濃度を調整することにより容易に膜厚の調整を行うことができる。エンベロープ１０５を薄くすることにより、正極と負極の距離を縮めることができ、抵抗を減少させることができるために充放電速度を高めることができる。また、エンベロープ１０５を形成することにより、電極をエンベロープが抑える力が働くため、蓄電装置の変形に対して電極層の崩落などを抑えることができる。
【００７３】
［変形例１］
次に、複数のエンベロープを用いる例について説明する。図４（Ａ）は電極体１１０を説明する図である。また図５および図６は、電極および電極体の一例を示す。図４（Ａ）に示す通り、電極体１１０は第２のエンベロープ１１４および第１のエンベロープ１１５を有する。第２のエンベロープはキャリアイオンを通過させ、かつ電解液の溶媒は通過させない。
【００７４】
図４（Ａ）において電極体１１０は、電極１１８および電極１１８を覆う第１のエンベロープ１１５を有する。電極１１８は、集電体１１１および電極層１１２を有する。電極層１１２は活物質１１３および第２のエンベロープ１１４を有する。または、図４（Ａ）において、集電体１１１および活物質１１３は、第２のエンベロープ１１４と第１のエンベロープ１１５の２層の積層されたエンベロープに覆われている、と表現することもできる。集電体１１１については、集電体１０１の記載を参照する。また第１のエンベロープについては、エンベロープ１０５の記載を参照する。
【００７５】
キャリアイオンは、第２のエンベロープ１１４を通過することができる。第２のエンベロープ１１４については、第１の膜１０４に記載の材料および作製方法を用いることができる。
【００７６】
第２のエンベロープ１１４は、キャリアイオンを通過させ、かつ電解液の溶媒は通過させない。また第２のエンベロープ１１４の表面において、電解液の分解は充分に抑えられる程度に第２のエンベロープ１１４の電子導電性は低い。キャリアイオンが第２のエンベロープ１１４を通過することができるため、活物質１１３は電池反応を行うことができる。一方で、第２のエンベロープ１１４は電解液を通過させないため、電解液と活物質１０３との反応を抑制することができる。
【００７７】
または、第２のエンベロープ１１４として、電解質のキャリアイオンが通過できる程度の小さな孔を有する膜を用いてもよい。第２のエンベロープ１１４が有する孔については、第１の膜１０４が有する孔１０６の記載を参照する。
【００７８】
また、第２のエンベロープ１１４の強度が充分に高い場合には、第１のエンベロープ１１５を形成しなくてもよい場合もある。
【００７９】
活物質１１３には薄膜を用いることが好ましい。また、活物質１１３については、活物質１０３に記載の材料を用いることができる。
【００８０】
また、活物質１１３としてリチウム金属などの金属箔を用いてもよい。その場合は、集電体１１１を省いてもよい。リチウム金属は、酸化還元電位が低く、容量が３８６０ｍＡｈ／ｇと大きいため好ましい。一方、リチウム金属は反応性が高いことや、析出物（デンドライト等）の成長によりショートしやすいことから安全性の確保が難しく、実用化が難しい問題がある。ここでリチウム金属をエンベロープ状の膜で覆うことにより、表面反応を抑制することができ、また析出物の成長を抑制することができる。よって、リチウム金属の安全性を高めることができる。
【００８１】
図５（Ａ）は、集電体１１１上に薄膜状の活物質１１３および第２のエンベロープ１１４を形成する例を示す。図（Ｂ）は第２のエンベロープ１１４上に第１のエンベロープ１１５を形成する例を示す。
【００８２】
図６（Ａ）は、凸部を有する集電体１１１上に電極層１１２を設ける例を示す。電極層１１２は活物質１１３および第２のエンベロープ１１４を有する。集電体１１１が凸部を有することにより、活物質１１３の表面積を大きくすることができ、活物質１１３が充放電により膨張や収縮を繰り返しても応力を緩和することができるため、活物質の崩落などを抑制することができる。また、蓄電装置に曲げなどの変形が加わった場合においても、応力を緩和することができ、電極層に亀裂などが入りにくくなるため、蓄電装置の信頼性を向上し、寿命を長くすることができる。なお、図６においては集電体１１１の凸部の先端が角を有する場合を示すが、凸部の先端は丸みを有していてもよい。丸みを有することにより、応力集中をより緩和することができる。図６（Ｂ）は、第２のエンベロープ１１４の上に、さらに第１のエンベロープ１１５を形成する図を示す。ここでは第１のエンベロープ１１５として繊維状の膜を用いた例を示す。また、図６（Ｂ）においては電極層１１２は集電体の片面に設けられているが、第１のエンベロープ１１５は集電体の両面を覆う。また、図６（Ｃ）は電極層１１２を集電体の両面に設ける例を示す。
【００８３】
なお、本発明の一態様における第２のエンベロープ１１４および第１のエンベロープ１１５は、電解液の分解反応により活物質表面に生じる表面皮膜とは明確に区別されるものであり、蓄電装置の充放電を行うよりも以前に、あらかじめ人工的に設けられる。
【００８４】
［変形例１の作製方法］
次に、電極体１１０の作製方法を示す。まず集電体上に活物質層を形成する。
【００８５】
ここでは活物質１１３として薄膜を用いる。活物質に薄膜を用いる場合は、例えばスパッタリング法、ＣＶＤ法、パルスレーザー堆積法などで形成すればよい。ここでは例として、シリコンを用いる。また、図６に示す構造を形成する場合には、あらかじめマスク等を用いて集電体１１１をエッチングし、凸部を形成しておく。凸部を形成した後、活物質１１３を形成する。
【００８６】
次に、活物質１１３を覆う第２のエンベロープ１１４を形成する。第２のエンベロープ１１４は、塗布法、ディップコート、スピンコート、電気泳動法、蒸着法、キャスト法などを用いて形成すればよく、特にディップコートを用いることが好ましい。ディップコートの方法については第１の膜１０４の記載を参照する。ここで、第２のエンベロープ１１４の形成にディップコートを用いることにより、集電体１１１および活物質１１３の端面の被覆性を向上させることができ、良好なエンベロープ形状を形成することができる。第２のエンベロープ１１４の作製方法については、第１の膜１０４の作製方法を参照することができる。
【００８７】
また、第２のエンベロープ１１４は、微小な孔を有してもよい。孔を有する第２のエンベロープ１１４の作製方法については、孔を有する第１の膜１０４の作製方法を参照すればよい。
【００８８】
次に、第２のエンベロープ１１４を覆う第１のエンベロープ１１５を形成する。第１のエンベロープ１１５の形成方法は、エンベロープ１０５の形成方法を参照すればよい。
【００８９】
また、第２のエンベロープ１１４と第１のエンベロープ１１５は、連続工程で作製することもできる。例えば、第２のエンベロープを形成するためのディップコート溶液に集電体１１１および集電体１１１上に形成された活物質１１３を浸漬し、乾燥した後に続けて第１のエンベロープを形成するためのディップコート溶液に浸漬する。あるいは、第２のエンベロープ１１４が孔を有する場合には、第１のエンベロープ１１５を同一の溶液で作製し、図４（Ｂ）に示すように、一つのエンベロープ１１６で兼ねてもよい。その場合は、例えば乾燥工程により活物質近傍とエンベロープ１１６の表面に温度勾配などを設け、エンベロープ１１６に設ける孔として、活物質界面側の孔径は小さく、エンベロープ１１６の表面側の孔径は電解液が充分に通過できるように大きくすればよい。ここで、エンベロープ１１６は、活物質１１３の表面においては電解液の反応を抑えるエンベロープと、正極と負極のショートを防止するエンベロープが一体となったエンベロープとみなすこともできる。つまり活物質１１３の表面においては電解液の溶媒の通過を抑制し溶媒と活物質との反応を抑え、エンベロープ１１６の表面、つまり対極と接する面においては電解液は通過させ正極と負極のショートを防止する、複数の機能を有するエンベロープ１１６とみなすこともできる。つまりエンベロープ１１６の活物質１１３と接する面には緻密な膜を有し、エンベロープ１１６の表面では電解液の溶媒が充分に通過することのできる多孔質状や繊維状の膜を有する複合膜のような形態でもよい。なお、図４（Ｂ）に示す例では、集電体１１１、活物質１１３およびエンベロープ１１６を合わせて電極と呼ぶ場合もある。
【００９０】
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。
【００９１】
（実施の形態２）
［薄型蓄電池］
本実施の形態では、実施の形態１で示した製造方法により製造した電極体を用いた蓄電装置の構造について、図７乃至図１３、および図１８乃至２１を参照して説明する。
【００９２】
薄型蓄電池の一例について、図７を参照して説明する。図７（Ａ）は薄型の蓄電池５００の断面構造を示す。また、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）で一点鎖線で囲んだ領域５１６の拡大図である。薄型の蓄電池５００は、正極５０３を有する第１の電極体５５１と、負極５０６を有する第２の電極体５５４と、電解液５０８と、外装体５０９と、を有する。外装体５０９内に設けられた第１の電極体５５１と第２の電極体５５４は交互に積層されている。また、外装体５０９内は、電解液５０８で満たされている。第１の電極体５５１または第２の電極体５５４の少なくともいずれかには、本発明の一態様に係る電極体を用いる。第１の電極体５５１は正極リード電極５１０と接合している。また、第２の電極体５５４は、負極リード電極５１５と接合している。また、図１２に薄型の蓄電池５００の外観図を示す。
【００９３】
第１の電極体５５１および第２の電極体５５４について、図８を用いて説明する。第１の電極体５５１は、正極５０３および正極を覆う第１のエンベロープ５５２を有する。第１のエンベロープ５５２は、実施の形態１で示したエンベロープ１０５や、第１のエンベロープ１１５を参照する。正極５０３は、正極集電体５０１および正極電極層５０２を有する。正極電極層５０２は、活物質を覆う膜を有する。該活物質を覆う膜は、実施の形態１で示した第１の膜１０４を参照する。または正極電極層５０２は活物質を覆う第３のエンベロープを有してもよい。第３のエンベロープは、実施の形態１で示した第２のエンベロープ１１４を参照する。また、正極電極層５０２は、集電体の両面に形成してもよく、片面のみに形成してもよい。
【００９４】
第２の電極体５５４は、負極５０６および負極を覆う第２のエンベロープ５５５を有する。第２のエンベロープ５５５は、実施の形態１で示したエンベロープ１０５や、第１のエンベロープ１１５を参照する。負極５０６は、負極集電体５０４および負極電極層５０５を有する。負極電極層５０５は、活物質を覆う膜を有する。該活物質を覆う膜は、実施の形態１で示した第１の膜１０４を参照する。または負極電極層５０５は活物質を覆う第４のエンベロープを有してもよい。第４のエンベロープは、実施の形態１で示した第２のエンベロープ１１４を参照する。また、負極電極層５０５は、集電体の両面に形成してもよく、片面のみに形成してもよい。
【００９５】
また、正極５０３を有する第１の電極体５５１と負極５０６を有する第２の電極体５５４のうち、いずれか一方のみに本発明の一態様に係る電極体を用いてもよい。図９にその例を示す。図８においては正極５０３は第１のエンベロープ５５２で覆われ、負極５０６は第２のエンベロープ５５５で覆われているのに対し、図９においては、負極５０６のみが第２のエンベロープ５５５で覆われており、正極５０３はエンベロープで覆われていない。この場合も、第２のエンベロープ５５５は正極と負極のショートを防止することができる。
【００９６】
なお、図８および図９において、図１６や図１７で示した電極体１００を、少なくとも一部、または、全部に用いてもよい。その場合の例を、図１８および図１９に示す。負極電極層５０５と正極電極層５０２とを、互いに向き合った面にのみ配置することによって、薄くすることが出来る。
【００９７】
薄型の蓄電池５００において、外装体５０９を形成するためのフィルムは金属フィルム（アルミニウム、ステンレス、ニッケル鋼など）、有機材料からなるプラスチックフィルム、有機材料（有機樹脂や繊維など）と無機材料（セラミックなど）とを含むハイブリッド材料フィルム、炭素含有フィルム（カーボンフィルム、グラファイトフィルムなど）などから選ばれる単層フィルムまたはこれら複数からなる積層フィルムを用いる。また、金属フィルムを用いる場合には、表面を絶縁化するために、内面に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等を被覆し、外面に例えばポリアミド系樹脂、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とするとよい。外装体５０９は熱などを用いて封止すればよい。
【００９８】
また、外部から力を加えて蓄電池５００の形状を変化させた場合、蓄電池５００の外装体５０９に外部から曲げ応力が加わり、外装体５０９の一部が変形または一部破壊が生じる恐れがある。外装体５０９に凹部または凸部を形成することにより、外装体５０９に加えられた応力によって生じるひずみを緩和することができる。よって、蓄電池５００の信頼性を高めることができる。なお、ひずみとは物体の基準（初期状態）長さに対する物体内の物質点の変位を示す変形の尺度である。外装体５０９に凹部または凸部を形成することにより、蓄電体の外部から力を加えて生じるひずみによる影響を許容範囲内に抑えることができる。よって、信頼性の良い蓄電体を提供することができる。
【００９９】
外装体５０９の凹部または凸部は、プレス加工、例えばエンボス加工により形成される。金属フィルムは、エンボス加工を行いやすく、エンボス加工を行って凹部または凸部を形成すると外気に触れる外装体５０９の表面積が増大するため、放熱効果に優れている。エンボス加工によりフィルム表面（または裏面）に形成された凹部または凸部は、フィルムを封止構造の壁の一部とする空間の容積が可変な閉塞空間を形成する。この閉塞空間は、フィルムの凹部または凸部が蛇腹構造、ベローズ構造となって形成されるとも言える。また、プレス加工の一種であるエンボス加工に限らず、フィルムの一部に浮き彫り（レリーフ）が形成できる手法であればよい。
【０１００】
また、二次電池の封止構造は、１枚の長方形のフィルムを中央で折り曲げて２つの端部を重ね、３辺を接着層で固定して閉塞させる構造や、２枚のフィルムを重ね、フィルムの端面である４辺を接着層で固定して閉塞させる構造とする。
【０１０１】
接着層は、熱可塑性フィルム材料、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤、紫外線硬化型接着剤など光硬化型の接着剤、反応硬化型接着剤を用いることができる。これらの接着剤の材質としてはエポキシ樹脂やアクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂などを用いることができる。
【０１０２】
接着層とフィルムを接着し、固定して封止構造を形成する際に圧着を行い、圧着する部分であるフィルムの端部とフィルムの中央部で凹部または凸部の大きさを異ならせる。フィルムの中央部に比べてフィルムの端部の凹部または凸部の大きさを小さくすると、ひずみによる影響を許容範囲内に抑えることができる。
【０１０３】
中央部に凹部または凸部を設け、圧着する部分であるフィルムの端部に凹部または凸部を設けない場合には、中央部において二次電池内部の体積膨張があっても大きく膨らむことができる。従って、二次電池の破裂を防止する効果を有する。一方、端部において凹部または凸部がないため、中央部に比べて端部のフレキシブル性、応力の緩和効果が低下する。従って、フィルムの端部にも凹部または凸部を設けることは、ひずみによる影響を許容範囲内に抑えることを助長する。
【０１０４】
薄型の蓄電池５００は、可撓性を有する構成とし、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蓄電池も曲げることができる。また、図７では一例として、正極を有する第１の電極体５５１と、負極を有する第２の電極体５５４を、３組積層する構造を示している。勿論、積層する電極体の組は３組に限定されず、３組よりも多くてもよいし、少なくてもよい。積層する電極体の組は、例えば、２組から４０組が好ましい。積層する電極体の組数が多い場合には、より多くの容量を有する蓄電池とすることができる。また、積層する電極体の組数が少ない場合には、薄型化でき、可撓性に優れた蓄電池とすることができる。また、図８においては電極層を集電体の両面に形成する例を示したが、電極層は片面のみに形成してもよい。
【０１０５】
電解液は、電解質として、キャリアイオンを移送することが可能であり、且つキャリアイオンが安定に存在する材料を用いる。電解質の代表例としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ等のリチウム塩がある。これらの電解質は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いてもよい。
【０１０６】
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や、アルカリ土類金属イオンの場合、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、ベリリウム、マグネシウム等）を用いてもよい。
【０１０７】
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、蓄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。
【０１０８】
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、蓄電池の内部短絡や、過充電等によって内部温度が上昇しても、蓄電池の破裂や発火などを防ぐことができる。イオン液体は、カチオンとアニオンからなり、有機カチオンとアニオンとを含む。電解液に用いる有機カチオンとして、四級アンモニウムカチオン、三級スルホニウムカチオン、及び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及びピリジニウムカチオン等の芳香族カチオンが挙げられる。また、電解液に用いるアニオンとして、１価のアミド系アニオン、１価のメチド系アニオン、フルオロスルホン酸アニオン、パーフルオロアルキルスルホン酸アニオン、テトラフルオロボレート、パーフルオロアルキルボレート、ヘキサフルオロホスフェート、またはパーフルオロアルキルホスフェート等が挙げられる。
【０１０９】
なお、図７では、一例として積層型の構造を示したが、正極を有する第１の電極体と負極を有する第２の電極体が捲回された構造であってもよく、捲回された後に円筒型や角型の外装体に入れ、円筒型の蓄電池や、角型の蓄電池としてもよい。
【０１１０】
図７（Ａ）に示すように、正極リード電極５１０と正極集電体５０１、負極リード電極５１５と負極集電体５０４をそれぞれ超音波接合させてリード電極を外側に露出する。図７（Ｂ）に示すように、外装体５０９を封止する場合に接着性を高めるための樹脂５１１を外装体５０９と負極リード電極５１５の間に挟んでもよい。また、外装体５０９と正極リード電極５１０についても同様である。
【０１１１】
また、薄型の蓄電池５００において、正極集電体５０１および負極集電体５０４の一部を外装体５０９から外側に露出するように配置し、外部との電気的接触を得る端子の役割を兼ねてもよい。
【０１１２】
また、図１に示す電極体では集電体の端子部分は中央に位置していたが、図１０に示すように端部寄りに端子を配置してもよい。このような電極体を用いた場合の、薄型の蓄電池５００の外観図の例を図１３に示す。図１２では、正極リード電極５１０と負極リード電極５１５は、外装体５０９の向かい合う辺に位置するが、図１３では、正極リード電極５１０と負極リード電極５１５は同じ辺に位置し、蓄電池を電子機器等に設置した場合に、端子からの引き回し配線をまとめることができ配線の占有面積を減らせるため効率的に配置できる。
【０１１３】
図２０を用いてリード電極に集電体を溶接する方法を説明する。図２０は、図１０に示す電極体を用いて薄型の蓄電池５００を作製する例を示す。図２０（Ｂ）は、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接合領域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２０（Ｂ）に示す湾曲部５１３や、図７（Ａ）に示す湾曲部５１４などを有することにより、蓄電池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、蓄電池５００の信頼性を高めることができる。
【０１１４】
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。
【０１１５】
面の曲率半径について、図２１を用いて説明する。図２１（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２１（Ｂ）に曲面１７００の上面図を示す。図２１（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。
【０１１６】
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２２（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２２（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。
【０１１７】
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２２（Ｃ）に示す形状や、波状（図２２（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。
【０１１８】
なお、本実施の形態では、蓄電池の外装体としてフィルムを用いたが、外装体として円筒型や角型の缶などを用いてもよい。
【０１１９】
ここで図７（Ｃ）を用いて蓄電装置の充電時の電流の流れを説明する。リチウムイオンを用いた二次電池を一つの閉回路とみなした時、リチウムイオンの動きと電流の流れは同じ向きになる。なお、リチウムイオンを用いた二次電池では、充電と放電でアノード（陽極）とカソード（陰極）が入れ替わり、酸化反応と還元反応とが入れ替わることになるため、反応電位が高い電極を正極と呼び、反応電位が低い電極を負極と呼ぶ。したがって、本明細書においては、充電中であっても、放電中であっても、正極は「正極」または「＋極（プラス極）」と呼び、負極は「負極」または「−極（マイナス極）」と呼ぶこととする。酸化反応や還元反応に関連したアノード（陽極）やカソード（陰極）という用語を用いると、充電時と放電時とでは、逆になってしまい、混乱を招く可能性がある。したがって、アノード（陽極）やカソード（陰極）という用語は、本明細書においては用いないこととする。仮にアノード（陽極）やカソード（陰極）という用語を用いる場合には、充電時か放電時かを明記し、正極（プラス極）と負極（マイナス極）のどちらに対応するものかも併記することとする。
【０１２０】
図７（Ｃ）に示す蓄電装置は正極４０２、負極４０４および電解液４０６を有する。２つの端子には充電器が接続され、蓄電池４００が充電される。蓄電池４００の充電が進めば、電極間の電位差は大きくなる。図７（Ｃ）では、蓄電池４００の外部の端子から、正極４０２の方へ流れ、蓄電池４００の中において、正極４０２から負極４０４の方へ流れ、負極から蓄電池４００の外部の端子の方へ流れる電流の向きを正の向きとしている。つまり、充電電流の流れる向きを電流の向きとしている。
【０１２１】
なお、本発明の一態様は、蓄電池だけでなく、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、二次電池、リチウムイオン二次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。例えば、本発明の一態様の負極と、電気二重層の正極とを組み合わせて、リチウムイオンキャパシタなどのようなキャパシタを構成することも可能である。
【０１２２】
［可撓性を有する蓄電池を電子機器に実装する例］
次に、可撓性を有する薄型の蓄電池を電子機器に実装する例を図２３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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
図２３（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。
【０１２５】
図２３（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７４００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２３（Ｃ）に示す。蓄電装置７４０７は薄型の蓄電池である。蓄電装置７４０７は端子７４０８を有する。
【０１２６】
図２３（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２３（Ｅ）に曲げられた蓄電装置７１０４の状態を示す。蓄電装置７１０４は端子７１０５を有する。
【０１２７】
図２３（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７２０５、入出力端子７２０６などを備える。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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７２０７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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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２３（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。
【０１３４】
また、図２３（Ｇ）に示す腕章７５００は、図２３（Ｂ）、図２３（Ｄ）および図２３（Ｆ）等に示す電子機器と同じ機能を有する。腕章７５００は、衣服に縫い付けてもよい。腕章７５００は無線給電可能な形態とすれば、衣服に装着したままで腕章７５００へ給電することができる。
【０１３５】
［蓄電装置の構造例］
蓄電装置（蓄電池）の構造例について、図２４乃至図２６を用いて説明する。
【０１３６】
図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）は、蓄電装置の外観図を示す図である。蓄電装置は、回路基板９００と、蓄電体９１３と、を有する。蓄電体９１３には、ラベル９１０が貼られている。さらに、図２４（Ｂ）に示すように、蓄電装置は、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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
蓄電装置は、アンテナ９１４及びアンテナ９１５と、蓄電体９１３との間に層９１６を有する。層９１６は、例えば蓄電体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。
【０１４１】
なお、蓄電装置の構造は、図２４に限定されない。
【０１４２】
例えば、図２５（Ａ−１）及び図２５（Ａ−２）に示すように、図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）に示す蓄電体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２５（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２５（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２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）に示す蓄電装置と同じ部分については、図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）に示す蓄電装置の説明を適宜援用できる。
【０１４３】
図２５（Ａ−１）に示すように、蓄電体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２５（Ａ−２）に示すように、蓄電体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、例えば蓄電体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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
又は、図２５（Ｂ−１）及び図２５（Ｂ−２）に示すように、図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）に示す蓄電体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２５（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２５（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２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）に示す蓄電装置と同じ部分については、図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）に示す蓄電装置の説明を適宜援用できる。
【０１４６】
図２５（Ｂ−１）に示すように、蓄電体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２５（Ａ−２）に示すように、蓄電体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を介した蓄電装置と他の機器との通信方式としては、ＮＦＣなど、蓄電装置と装置２００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。
【０１４７】
又は、図２６（Ａ）に示すように、図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）に示す蓄電体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２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）に示す蓄電装置と同じ部分については、図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）に示す蓄電装置の説明を適宜援用できる。
【０１４８】
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。
【０１４９】
又は、図２６（Ｂ）に示すように、図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）に示す蓄電体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２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）に示す蓄電装置と同じ部分については、図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）に示す蓄電装置の説明を適宜援用できる。
【０１５０】
センサ９２１としては、例えば、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ことができる機能を有すればよい。センサ９２１を設けることにより、例えば、蓄電装置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。
【０１５１】
［電子機器の例］
図２７（Ａ）および図２７（Ｂ）に、２つ折り可能なタブレット型端末の一例を示す。図２７（Ａ）および図２７（Ｂ）に示すタブレット型端末９６００は、筐体９６３０ａ、筐体９６３０ｂ、筐体９６３０ａと筐体９６３０ｂを接続する可動部９６４０、表示部９６３１ａと表示部９６３１ｂを有する表示部９６３１、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２７（Ａ）は、タブレット型端末９６００を開いた状態を示し、図２７（Ｂ）は、タブレット型端末９６００を閉じた状態を示している。
【０１５２】
また、タブレット型端末９６００は、筐体９６３０ａおよび筐体９６３０ｂの内部に蓄電体９６３５を有する。蓄電体９６３５は、可動部９６４０を通り、筐体９６３０ａと筐体９６３０ｂに渡って設けられている。
【０１５３】
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９６３１ａ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９６３１ａ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９６３１ａ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９６３１ｂを表示画面として用いることができる。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
また、図２７（Ａ）では表示部９６３１ｂと表示部９６３１ａ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。
【０１５８】
図２７（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９６３３、ＤＣＤＣコンバータ９６３６を含む充放電制御回路９６３４有する。また、蓄電体９６３５として、本発明の一態様の蓄電体を用いる。
【０１５９】
なお、タブレット型端末９６００は２つ折り可能なため、未使用時に筐体９６３０ａおよび筐体９６３０ｂ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。
【０１６０】
また、この他にも図２７（Ａ）および図２７（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。
【０１６１】
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の一面又は二面に効率的な蓄電体９６３５の充電を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。
【０１６２】
また、図２７（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、および動作について図２７（Ｃ）にブロック図を示し説明する。図２７（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２７（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４に対応する箇所となる。
【０１６３】
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９６３７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９６３１での表示を行わない際には、ＳＷ１をオフにし、ＳＷ２をオンにして蓄電体９６３５の充電を行う構成とすればよい。
【０１６４】
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。
【０１６５】
図２８に、他の電子機器の例を示す。図２８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８０００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。
【０１６６】
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  Ｄｅｖｉｃｅ）、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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
図２８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８１０３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２８では、蓄電装置８１０３が、筐体８１０１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。
【０１６９】
なお、図２８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８１０６、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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
図２８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２８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８２０３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。
【０１７２】
なお、図２８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。
【０１７３】
図２８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２８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。
【０１７４】
なお、上述した電子機器のうち、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。
【０１７５】
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８３０２、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。
【０１７６】
また、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。
【０１７７】
図２９において、本発明の一態様を用いた車両を例示する。図２９（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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
図２９（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２９（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。
【０１８０】
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、車両どうし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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
本実施の形態は、他の実施の形態および実施例と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【０１８３】
（実施の形態３）
上記実施の形態で説明した材料を含む電池セル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３０乃至図３６を参照して説明する。本実施の形態では、特に直列に接続された電池セルを有する蓄電装置の電池制御ユニットについて説明する。
【０１８４】
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、充電不足となる虞がある。また、容量の大きい電池セルを基準にして充電を行うと、過充電となる虞がある。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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、または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。
【０１８８】
ここで、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜について説明する。
【０１８９】
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。
【０１９０】
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の明視野像およ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。
【０１９１】
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。）または上面の凹凸を反映した形状であり、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面または上面と平行に配列する。
【０１９２】
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また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。
【０１９３】
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軸が被形成面または上面に略垂直な方向を向いていることが確認できる。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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（または分子半径）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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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、高純度真性または実質的に高純度真性と呼ぶ。高純度真性また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、しきい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、高純度真性また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。
【０１９８】
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。
【０１９９】
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。
【０２００】
図３０には、蓄電装置のブロック図の一例を示す。図３０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ＢＴ０４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。
【０２０１】
また、図３０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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
切り替え制御回路ＢＴ０３の動作の詳細について述べる。
【０２０６】
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。
【０２０７】
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ＢＴ０９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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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３１を用いて説明する。図３１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３１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。
【０２１０】
まず、図３１（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。
【０２１１】
次に、図３１（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。
【０２１２】
最後に、図３１（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。
【０２１３】
切り替え制御回路ＢＴ０３は、上記図３１（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。
【０２１４】
以上が、切り替え制御回路ＢＴ０３の動作の詳細に関する説明である。
【０２１５】
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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
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。
【０２１８】
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。
【０２１９】
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３２及び図３３に示す。
【０２２０】
図３２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ＢＴ１２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。
【０２２１】
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。
【０２２２】
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ＢＴ１２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Ａ２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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
また、図３２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ＢＴ１６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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
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ＢＴ１３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。
【０２２７】
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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
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ＢＴ０２とを接続する。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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ＢＴ１８の接続先をそれぞれ切り替えるように制御される。
【０２３３】
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ＢＴ１５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ＢＴ１８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。
【０２３４】
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ＢＴ０４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。
【０２３５】
図３３は、図３２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。
【０２３６】
図３３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。
【０２３７】
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ＢＴ２２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。
【０２３８】
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。
【０２３９】
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ＢＴ３５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。
【０２４０】
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ＢＴ３２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。
【０２４１】
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。
【０２４２】
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。
【０２４３】
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。
【０２４４】
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。
【０２４５】
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ＢＴ０７を制御する変圧信号Ｓ３を出力する。
【０２４６】
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。
【０２４７】
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３４（Ａ）乃至（Ｃ）を用いて説明する。図３４（Ａ）乃至（Ｃ）は、図３１（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３４（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。
【０２４８】
図３４（Ａ）に示される例では、図３１（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３１（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（Ｖｄｉｓの昇降圧比Ｎを算出する。
【０２４９】
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３４（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の個数の比よりも、昇降圧比Ｎを大きく設定する。
【０２５０】
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ＢＴ０６に設定された値となる。
【０２５１】
図３４（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。
【０２５２】
また、図３４（Ｂ）や図３４（Ｃ）に示される例でも、図３４（Ａ）と同様に、昇降圧比Ｎが算出される。図３４（Ｂ）や図３４（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。
【０２５３】
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ＢＴ０２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。
【０２５４】
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。
【０２５５】
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。
【０２５６】
絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを用いた変圧回路ＢＴ０７の構成を図３５に示す。絶縁型ＤＣ−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−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  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ＢＴ５２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。
【０２５７】
本実施形態における蓄電装置ＢＴ００の処理の流れを、図３６を用いて説明する。図３６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。
【０２５８】
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Ｓ１０１）。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Ｓ１０２）。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Ｓ１０２：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Ｓ１０２：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Ｓ１０３）。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Ｓ１０４）。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Ｓ１０５）。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Ｓ１０６）。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Ｓ１０７）。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Ｓ１０８）。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。
【０２５９】
また、図３６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。
【０２６０】
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。
【０２６１】
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。
【０２６２】
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。
【符号の説明】
【０２６３】
１００    電極体
１０１    集電体
１０２    電極層
１０３    活物質
１０４    第１の膜
１０４ａ    膜
１０４ｂ    膜
１０５    エンベロープ
１０６    孔
１０７    膜
１０８    電極
１１０    電極体
１１１    集電体
１１２    電極層
１１３    活物質
１１４    第２のエンベロープ
１１５    第１のエンベロープ
１１６    エンベロープ
１１８    電極
２００    装置
４００    蓄電池
４０２    正極
４０４    負極
４０６    電解液
５００    蓄電池
５０１    正極集電体
５０２    正極電極層
５０３    正極
５０４    負極集電体
５０５    負極電極層
５０６    負極
５０８    電解液
５０９    外装体
５１０    正極リード電極
５１１    樹脂
５１２    接合領域
５１３    湾曲部
５１４    湾曲部
５１５    負極リード電極
５１６    領域
５５１    第１の電極体
５５２    第１のエンベロープ
５５４    第２の電極体
５５５    第２のエンベロープ
９００    回路基板
９１０    ラベル
９１１    端子
９１２    回路
９１３    蓄電体
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
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
１８０５    電極・電解液など
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
７１０５    端子
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
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    端子
７５００    腕章
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
９６３０ａ    筐体
９６３０ｂ    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
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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