(57)【要約】【課題】出力電流が向上したリチウムイオン二次電池を提供する。また、信頼性が高いリチウムイオン二次電池を提供する。【解決手段】正極活物質層及び負極活物質層の表面に凹凸形状を形成し、固体電解質層を間に挟んで、加熱を行うことで、固体電解質層の表面を、正極活物質層及び負極活物質層の表面に形成された微細な凹凸形状に応じた形状とする。これにより、固体電解質層と、正極活物質層及び負極活物質層との接触面積を増加させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極集電体上に、第１の有機溶媒と正極活物質とを含む正極ペーストを塗布し、
前記正極ペーストに含まれる第１の有機溶媒を蒸発させ、
第１の凹凸形状を有する第１のモールドを正極ペーストに押圧し、
前記第１のモールドを離型することで、表面に前記第１の凹凸形状に応じた形状が形成された正極活物質層を有する正極を形成し、
前記第１の凹凸形状に応じた形状が形成された正極活物質層上に、第１の固体電解質層を形成し、
負極集電体上に、第２の有機溶媒と負極活物質とを含む負極ペーストを塗布し、
前記負極ペーストに含まれる前記第２の有機溶媒を蒸発させ、
第２の凹凸形状を有する第２のモールドを前記負極ペーストに押圧し、
前記第２のモールドを離型することで、表面に前記第２の凹凸形状に応じた形状が形成された負極活物質層を有する負極を形成し、
前記第２の凹凸形状に応じた形状が形成された負極活物質層上に、第２の固体電解質層を形成し、
前記第１の固体電解質層と、前記第２の固体電解質層を貼り合わせて、加熱を行う、リチウムイオン二次電池の作製方法。
【請求項２】
正極集電体上に、第１の有機溶媒と正極活物質とを含む正極ペーストを塗布し、
前記正極ペーストに含まれる第１の有機溶媒を蒸発させ、
第１の凹凸形状を有する第１のモールドを加熱しながら正極ペーストに押圧し、
前記第１のモールドを、冷却してから離型することで、表面に前記第１の凹凸形状に応じた形状が形成された正極活物質層を有する正極を形成し、
前記第１の凹凸形状に応じた形状が形成された正極活物質層上に、第１の固体電解質層を形成し、
負極集電体上に、第２の有機溶媒と負極活物質とを含む負極ペーストを塗布し、
前記負極ペーストに含まれる前記第２の有機溶媒を蒸発させ、
第２の凹凸形状を有する第２のモールドを加熱しながら前記負極ペーストに押圧し、
前記第２のモールドを、冷却してから離型することで、表面に前記第２の凹凸形状に応じた形状が形成された負極活物質層を有する負極を形成し、
前記第２の凹凸形状に応じた形状が形成された負極活物質層上に、第２の固体電解質層を形成し、
前記第１の固体電解質層と、前記第２の固体電解質層を貼り合わせて、加熱を行う、リチウムイオン二次電池の作製方法。
【請求項３】
正極集電体上に、第１の有機溶媒と正極活物質とを含む正極ペーストを塗布し、
前記正極ペーストに含まれる第１の有機溶媒を蒸発させ、
第１の凹凸形状を有する第１のモールドを加熱しながら正極ペーストに押圧し、
前記第１のモールドを、冷却してから離型することで、表面に前記第１の凹凸形状に応じた形状が形成された正極活物質層を有する正極を形成し、
負極集電体上に、第２の有機溶媒と負極活物質とを含む負極ペーストを塗布し、
前記負極ペーストに含まれる第２の有機溶媒を蒸発させ、
第２の凹凸形状を有する第２のモールドを前記負極ペーストに押圧し、
前記第２のモールドを、冷却してから離型することで、表面に前記第２の凹凸形状に応じた形状が形成された負極活物質層を有する負極を形成し、
前記第１の凹凸形状を有する正極活物質層と、前記第２の凹凸形状を有する負極活物質層との間に、固体電解質層を挟み込み、第２の温度で加熱を行うリチウムイオン二次電池の作製方法。
【請求項４】
第１の固体電解質層の一方の面に、第１の凹凸形状を有する第１のモールドを、第１の温度で加熱しながら押圧し、
前記第１のモールドを、冷却してから離型することで、表面に前記第１の凹凸形状に応じた形状が形成された前記第１の固体電解質層を形成し、
前記第１の凹凸形状を有する前記第１の固体電解質層上に、正極活物質層を形成し、
前記正極活物質層上に正極集電体を形成し、
第２の固体電解質層の一方の面に、第２の凹凸形状を有する第２のモールドを、前記第１の温度で加熱しながら押圧し、
前記第２のモールドを、冷却してから離型することで、表面に前記第２の凹凸形状に応じた形状が形成された第２の固体電解質層を形成し、
前記第２の凹凸形状を有する前記第２の固体電解質層上に、負極活物質層を形成し、
前記負極活物質層上に負極集電体を形成し、
前記第１の固体電解質層の他方の面と、前記第２の固体電解質層の他方の面とを貼り合わせ、第２の温度で加熱を行う、リチウムイオン二次電池の作製方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記第１のモールドが有する第１の凹凸形状の周期の長さは、２０ｎｍ以上１μｍ以下である、リチウムイオン二次電池の作製方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
前記第２のモールドが有する第２の凹凸形状の周期の長さは、２０ｎｍ以上１μｍ以下である、リチウムイオン二次電池の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン二次電池及びその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やノート型パーソナルコンピュータなどの携帯電子機器の需要増加、電気自動車（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）などの開発により、電気二重層キャパシタ、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンキャパシタなどの蓄電装置の需要が著しく増加している。また、蓄電装置には、高容量、高性能化、及びさまざまな動作環境での安全性などが求められている。
【０００３】
上記のような蓄電装置には、揮発しやすい有機電解液が使用されているので、漏れた場合に発火のおそれがある。また、隔膜（セパレータ）が部分的に乾燥状態になることで、内部インピーダンスの上昇又は内部短絡の原因となる。これらの問題を解決するために、電解液の代わりに、固体電解質を用いることが提案されている。
【０００４】
特許文献１には、固体電解質を用いたリチウムイオン二次電池について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−６３９９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、固体電解質は、電解液と比較して、正極活物質層及び負極活物質層との接触面積が小さくなってしまうという問題がある。固体電解質層と、正極活物質層及び負極活物質層との接触面積が小さいと、接触界面において抵抗が上昇するため、リチウムイオン二次電池に用いた場合には、十分な出力電流が得られない。また、リチウムイオン二次電池として使用しているうちに、固体電解質層が正極活物質層及び負極活物質層から剥がれ落ち、リチウムイオン二次電池の劣化を招く。
【０００７】
よって、上記問題に鑑み、本発明の一態様では、出力電流が向上したリチウムイオン二次電池を提供することを目的の一とする。また、固体電解質層と、正極活物質層及び負極活物質層との密着性を高めることで、信頼性が高いリチウムイオン二次電池を提供することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様では、固体電解質層、正極活物質層、及び負極活物質層との接触面積を増大させるために、固体電解質層、正極活物質層、及び負極活物質層に凹凸形状を設ける。
【０００９】
正極活物質層の表面に凹凸形状を形成し、正極活物質層の凹凸形状が形成された面に、固体電解質層を形成することにより、固体電解質層の正極活物質層と接触する面を、正極活物質層の凹凸形状に応じた形状とする。同様に、負極活物質層の表面に凹凸形状を形成し、負極活物質層の凹凸形状が形成された面に、固体電解質層を形成することにより、固体電解質層の負極活物質層と接触する面を、負極活物質層の凹凸形状に応じた形状とする。その後、正極活物質層上に形成された固体電解質層と、負極活物質層上に形成された固体電解質層と、を貼り合わせることで、固体電解質層と、正極活物質層及び負極活物質層との接触面積を増加させることができる。
【００１０】
また、正極活物質層及び負極活物質層の表面に凹凸形状を形成し、固体電解質層を間に挟んで、加熱を行うことで、固体電解質層の表面を、正極活物質層及び負極活物質層の表面に形成された微細な凹凸形状に応じた形状とする。これにより、固体電解質層と、正極活物質層及び負極活物質層との接触面積を増加させることができる。
【００１１】
正極活物質層及び負極活物質層に凹凸形状を形成するためには、フォトリソグラフィ法、メタルマスク法、スクリーン印刷法、インクジェット法、又はナノインプリント法などを用いることができる。本発明の一態様では、微細な凹凸形状を形成するために、ナノインプリント法を用いる。
【００１２】
正極活物質層及び負極活物質層の表面に微細な凹凸形状を形成することにより、固体電解質層と、正極活物質層及び負極活物質層との接触面積の増加を図ることができるため、接触界面における抵抗の上昇を抑制し、リチウムイオン二次電池の出力電流を増加させることができる。また、固体電解質層の表面を、正極活物質層及び負極活物質層の表面に形成された微細な凹凸形状に応じた形状とすることで、固体電解質層と、正極活物質層及び負極活物質層との密着性が向上するため、固体電解質層と、正極活物質層及び負極活物質層との剥離を防止し、リチウムイオン二次電池の信頼性を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池の作製方法は、正極集電体上に、第１の有機溶媒と正極活物質とを含む正極ペーストを塗布し、正極ペーストに含まれる第１の有機溶媒を蒸発させ、第１の凹凸形状を有する第１のモールドを正極ペーストに押圧し、第１のモールドを離型することで、表面に第１の凹凸形状に応じた形状が形成された正極活物質層を有する正極を形成し、第１の凹凸形状に応じた形状が形成された正極活物質層上に、第１の固体電解質層を形成し、負極集電体上に、第２の有機溶媒と負極活物質とを含む負極ペーストを塗布し、負極ペーストに含まれる第２の有機溶媒を蒸発させ、第２の凹凸形状を有する第２のモールドを負極ペーストに押圧し、第２のモールドを離型することで、表面に第２の凹凸形状に応じた形状が形成された負極活物質層を有する負極を形成し、第２の凹凸形状に応じた形状が形成された負極活物質層上に、第２の固体電解質層を形成し、第１の固体電解質層と、第２の固体電解質層を貼り合わせて、加熱を行う。
【００１４】
また、本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池の作製方法は、正極集電体上に、第１の有機溶媒及び正極活物質を含む正極ペーストを塗布し、正極ペーストに含まれる第１の有機溶媒を蒸発させ、第１の凹凸形状を有する第１のモールドを第１の温度で加熱しながら正極ペーストに押圧し、第１のモールドを、冷却してから離型することで、表面に第１の凹凸形状を有する正極活物質層を有する正極を形成し、第１の凹凸形状を有する正極活物質層上に、第１の固体電解質層を形成し、負極集電体上に、第２の有機溶媒及び負極活物質を含む負極ペーストを塗布し、負極ペーストに含まれる第２の有機溶媒を蒸発させ、第２の凹凸形状を有する第２のモールドを第１の温度で加熱しながら負極ペーストに押圧し、第２のモールドを、冷却してから離型することで、表面に第２の凹凸形状を有する負極活物質層を有する負極を形成し、第２の凹凸形状を有する負極活物質層上に、第２の固体電解質層を形成し、第１の固体電解質層と、第２の固体電解質層を貼り合わせ、第２の温度で加熱を行う。
【００１５】
また、本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池の作製方法は、正極集電体上に、第１の有機溶媒及び正極活物質を含む正極ペーストを塗布し、正極ペーストに含まれる第１の有機溶媒を蒸発させ、第１の凹凸形状を有する第１のモールドを第１の温度で加熱しながら正極ペーストに押圧し、第１のモールドを、冷却してから離型することで、表面に第１の凹凸形状を有する正極活物質層を有する正極を形成し、負極集電体上に、第２の有機溶媒、負極活物質を含む負極ペーストを塗布し、負極ペーストに含まれる第２の有機溶媒を蒸発させ、第２の凹凸形状を有する第２のモールドを負極ペーストに押圧し、第２のモールドを、冷却してから離型することで、表面に第２の凹凸形状を有する負極活物質を有する負極を形成し、第１の凹凸形状を有する正極活物質層と、第２の凹凸形状を有する負極活との間に、固体電解質層を挟み込み、第２の温度で加熱を行う。
【００１６】
また、本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池の作製方法は、第１の固体電解質層の一方の面に、第１の凹凸形状を有する第１のモールドを、第１の温度で加熱しながら押圧し、第１のモールドを、冷却してから離型することで、表面に第１の凹凸形状を有する第１の固体電解質層を形成し、第１の凹凸形状を有する第１の固体電解質層上に、正極活物質層を形成し、正極活物質層上に正極集電体を形成し、第２の固体電解質層の一方の面に、第２の凹凸形状を有する第２のモールドを、第１の温度で加熱しながら押圧し、第２のモールドを、冷却してから離型することで、表面に第２の凹凸形状を有する第２の固体電解質層を形成し、第２の凹凸形状を有する第２の固体電解質層上に、負極活物質層を形成し、負極活物質層上に負極集電体を形成し、第１の固体電解質層の他方の面と、第２の固体電解質層の他方の面とを貼り合わせ、第２の温度で加熱を行う。
【００１７】
上記リチウムイオン二次電池の各作製方法において、第１のモールドが有する第１の凹凸形状におけるピッチは、１０ｎｍ以上１μｍ以下であることが好ましく、第２のモールドが有する第２の凹凸形状におけるピッチは、１０ｎｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。
【００１８】
上記リチウムイオン二次電池の各作製方法において、第１の温度を、１３０℃以上２００℃以下として加熱を行うことが好ましく、第２の温度を、５０℃以上８０℃以下として加熱を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の一態様では、固体電解質層は、正極活物質層又は負極活物質層との界面において、凹凸形状を有している。そのため、固体電解質層と、正極活物質層又は負極活物質層との接触面積を増加させることができる。よって、出力電流が向上したリチウムイオン二次電池を提供することができる。
【００２０】
また、固体電解質層が有する凹凸形状により、固体電解質層が、正極活物質層又は負極活物質層から剥がれ落ちることを防止することができる。よって、信頼性が高いリチウムイオン二次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】正極の構造を示す図。
【図２】正極の作製方法を示す図。
【図３】負極の構造を示す図。
【図４】負極の作製方法を示す図。
【図５】モールド、及びモールドにより形成される凸部の形状を示す図。
【図６】リチウムイオン二次電池の作製方法を示す図。
【図７】リチウムイオン二次電池の作製方法を示す図。
【図８】リチウムイオン二次電池の作製方法を示す図。
【図９】リチウムイオン二次電池の作製方法を示す図。
【図１０】リチウムイオン二次電池の作製方法を示す図。
【図１１】コイン形のリチウムイオン二次電池を説明する図。
【図１２】電子機器を説明する図。
【図１３】電子機器を説明する図。
【図１４】電子機器を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明を説明するための実施の形態の一例について、図面を用いて以下に説明する。なお、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなく実施の形態の内容を変更することは、当業者であれば容易である。よって、本発明は、以下に示す実施の形態の記載内容に限定されない。
【００２３】
なお、各実施の形態の内容を互いに適宜組み合わせることができる。また、各実施の形態の内容を互いに置き換えることができる。
【００２４】
また、第１、第２などの序数は、構成要素の混同を避けるために付しており、各構成要素の数は、序数の数に限定されない。
【００２５】
（実施の形態１）
本実施の形態では、凹凸形状を有する正極活物質層及び負極活物質層を用いたリチウムイオン二次電池及びその作製方法について、図１乃至図７を参照して説明する。
【００２６】
はじめに、凹凸形状を有する正極活物質層を含む正極、及びその作製方法について図１及び図２を参照して説明する。
【００２７】
〈正極の構造〉
図１（Ａ）は正極１０３の模式図である。正極１０３は、正極集電体１０１上に正極活物質層１０２が形成されている。
【００２８】
図１（Ａ）に示すように、正極活物質層１０２の表面に、周期的な凹凸形状が形成されている。正極活物質層１０２の表面に凹凸形状が形成されていることにより、正極活物質層１０２の表面積を増大させることができる。
【００２９】
また、図１（Ｂ）に示すように、正極活物質層１０２の厚さａが、９０μｍ以上１５０μｍ以下の場合には、正極活物質層１０２の凸部の高さｂは、１００ｎｍ以上５０μｍ以下とすることが好ましい。また、一つの凹凸形状の周期の長さ（ピッチ）ｃは、２０ｎｍ以上１μｍ以下、好ましくは、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の場合には、凸形状のパターンサイズｄは、１０ｎｍ以上１μｍ以下、好ましくは、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることが好ましい。正極活物質層１０２の厚さや、凹凸形状については、クラックや剥離が生じないように、適宜調整することが好ましい。
【００３０】
正極集電体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、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、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。正極集電体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。正極集電体１０１は、厚みが１０μｍ以上３０μｍ以下のものを用いるとよい。
【００３１】
正極活物質層１０２に含まれる正極活物質として、ＬｉＦｅＯ２、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ５、ＭｎＯ２等の化合物を用いることができる。
【００３２】
又は、オリビン型構造のリチウム含有複合酸化物（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）等のリチウム化合物を用いることができる。
【００３３】
又は、一般式Ｌｉ（２−ｊ）ＭＳｉＯ４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ），Ｍｎ（ＩＩ），Ｃｏ（ＩＩ），Ｎｉ（ＩＩ）の一以上、０≦ｊ≦２）等のリチウム含有複合酸化物を用いることができる。一般式Ｌｉ（２−ｊ）ＭＳｉＯ４の代表例としては、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＣｏＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＭｎＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅａＮｉｂＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅａＣｏｂＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｋＭｎｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉｋＣｏｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉｋＭｎｌＳｉＯ４（ｋ＋ｌは１以下、０＜ｋ＜１、０＜ｌ＜１）、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｍＮｉｎＣｏｑＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｍＮｉｎＭｎｑＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉｍＣｏｎＭｎｑＳｉＯ４（ｍ＋ｎ＋ｑは１以下、０＜ｍ＜１、０＜ｎ＜１、０＜ｑ＜１）、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｒＮｉｓＣｏｔＭｎｕＳｉＯ４（ｒ＋ｓ＋ｔ＋ｕは１以下、０＜ｒ＜１、０＜ｓ＜１、０＜ｔ＜１、０＜ｕ＜１）等のリチウム化合物を用いることができる。
【００３４】
なお、キャリアイオンが、リチウムイオン以外のアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、ベリリウムイオン、又はマグネシウムイオンの場合、正極活物質層１０２として、上記リチウム化合物及びリチウム含有複合酸化物において、リチウムの代わりに、アルカリ金属（例えば、ナトリウムやカリウム等）、アルカリ土類金属（例えば、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等）、ベリリウム、又はマグネシウムを用いてもよい。
【００３５】
また、正極活物質層１０２は、上記の正極活物質の他に、導電助剤、及びバインダ（結着剤）を含んでいてもよい。
【００３６】
導電助剤とは、活物質間の導電性を助ける物質であり、離れている活物質の間に充填され、活物質同士の導通を可能とする。そして、導電助剤は、その材料自身が電子導電体であり、電池装置内で他の物質と化学反応しないものであればよい。導電助剤としては、黒鉛、炭素繊維、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ＶＧＣＦ（商標登録）などの炭素系材料、銅、ニッケル、アルミニウムもしくは銀などの金属材料又はこれらの混合物の粉末や繊維などを用いることができる。
【００３７】
バインダとしては、澱粉、ポリイミド、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ジアセチルセルロース、ポリビニルクロリド、ポリビニルピロリドン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＥＰＤＭ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  Ｄｉｅｎｅ  Ｍｏｎｏｍｅｒ）、スルホン化ＥＰＤＭ、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴムもしくはポリエチレンオキシドなどの多糖類、熱可塑性樹脂又はゴム弾性を有するポリマーなどを用いることができる。
【００３８】
本実施の形態では、正極活物質層１０２は、正極活物質と、導電助剤及びバインダとして機能するグラフェンとを含む場合について説明する。
【００３９】
図１（Ｃ）は、正極活物質層１０２として、キャリアイオンの吸蔵放出が可能な粒子状の正極活物質１３１と、当該正極活物質１３１の複数を覆いつつ、当該正極活物質１３１が内部に詰められたグラフェン１３２で構成される正極活物質層１０２において、グラフェン１３２に対して平面方向から見た図である。複数の正極活物質１３１の表面を異なるグラフェン１３２が覆う。また、一部において、正極活物質１３１が露出していてもよい。
【００４０】
正極活物質１３１の粒径は、２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下が好ましい。なお、正極活物質１３１内を電子が移動するため、正極活物質１３１の粒径はより小さい方が好ましい。
【００４１】
また、正極活物質１３１の表面にグラファイト層が被覆されていなくとも十分な特性が得られるが、グラファイト層が被覆されている正極活物質とグラフェンを共に用いると、キャリアが正極活物質間をホッピングし、電流が流れるためより好ましい。
【００４２】
図１（Ｄ）は、図１（Ｃ）の正極活物質層１０２において、グラフェンに対して断面方向から見た図である。正極活物質１３１、及び該正極活物質１３１を覆うグラフェン１３２を有する。グラフェン１３２は断面図においては線状で観察される。同一のグラフェン又は複数のグラフェンにより、複数の正極活物質を内包する。即ち、同一のグラフェン又は複数のグラフェンの間に、複数の正極活物質が内在する。なお、グラフェンは袋状になっており、該内部において、複数の正極活物質を内包する場合がある。また、グラフェンに覆われず、一部の正極活物質が露出している場合がある。
【００４３】
正極活物質層１０２は、グラフェンの体積の０．１倍以上１０倍以下のアセチレンブラック粒子や１次元の拡がりを有するカーボンナノファイバー等のカーボン粒子など、公知の導電助剤を有してもよい。
【００４４】
なお、正極活物質においては、キャリアとなるイオンの吸蔵により体積が膨張するものがある。このため、充放電により、正極活物質層が脆くなり、正極活物質層の一部が崩落してしまい、この結果、リチウムイオン二次電池の信頼性が低下する。しかしながら、正極活物質が充放電により体積膨張しても、当該周囲をグラフェンが覆うため、グラフェンは正極活物質の分散や正極活物質層の崩落を妨げることが可能である。即ち、グラフェンは、充放電にともない正極活物質の体積が増減しても、正極活物質同士の結合を維持するバインダとしても機能する。
【００４５】
また、グラフェン１３２は、複数の正極活物質１３１と接しており、導電助剤としても機能する。また、キャリアイオンの吸蔵放出が可能な正極活物質を保持する機能を有する。このため、正極活物質層１０２にバインダの量を低減又はバインダを用いる必要がなく、正極活物質層１０２当たりの正極活物質量を増加させることが可能であり、リチウムイオン二次電池の放電容量を高めることができる。
【００４６】
〈正極の作製方法〉
次に、図１に示す正極１０３を作製する方法について図２を参照して説明する。
【００４７】
まず、正極活物質層１０２を形成するための、正極ペーストの作製方法について説明する。
【００４８】
有機溶媒（極性溶媒）として、例えば、ＮＭＰを用意し、ＮＭＰ中に酸化グラフェンを分散させる。酸化グラフェンの量は、正極ペースト（正極活物質、導電助剤、及びバインダの総重量）に対して０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％、好ましくは２ｗｔ％〜３ｗｔ％とするとよい。その後、正極活物質として、例えば、リン酸鉄リチウムを添加する。リン酸鉄リチウムの平均粒径は、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下のものを用いるとよい。添加するリン酸鉄リチウムの量は、正極ペーストに対して、９０ｗｔ％以上、好ましくは９５ｗｔ％以上とすればよく、例えば、９３ｗｔ％以上９６ｗｔ％以下とすればよい。
【００４９】
次に、これらの混合物に固練り（高粘度による混練）を行うことで、酸化グラフェン及びリン酸鉄リチウムの凝集を解く。また、酸化グラフェンは官能基を有するため、極性溶媒中においては、官能基中の酸素がマイナスに帯電するため、異なる酸化グラフェン同士で凝集しにくい。また、酸化グラフェンは、リン酸鉄リチウムとの相互作用が強いため、リン酸鉄リチウム中に酸化グラフェンをより均一に分散させることができる。
【００５０】
次に、これらの混合物に、ＰＶＤＦ等のバインダを添加する。バインダの量は、酸化グラフェン及びリン酸鉄リチウムの量によって設定すればよく、正極ペーストに対して、例えば、１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下添加すればよい。酸化グラフェンが、複数の正極活物質と接するように均一に分散されている状態で、バインダを添加することにより、分散状態を維持したまま、正極活物質と酸化グラフェンとを結着することができる。また、リン酸鉄リチウムと酸化グラフェンの割合によっては、バインダを添加しなくてもよいが、バインダを添加した方が正極の強度を向上させることができる。
【００５１】
次に、これらの混合物に、所定の粘度になるまで有機溶媒を添加し、混練することで正極ペーストを作製することができる。以上の工程で、正極ペーストを作製することによって、酸化グラフェン、正極活物質、及びバインダの混練状態が均一な正極ペーストを作製することができる。
【００５２】
次に、正極活物質層１０２に凹凸形状を形成する方法について説明する。
【００５３】
正極活物質層１０２表面に凹凸形状を形成するためには、フォトリソグラフィ法、メタルマスク法、スクリーン印刷法、インクジェット法、又はナノインプリント法などを用いて行うことができる。
【００５４】
ナノインプリント法とは、被転写成型材の表面に、微細な凹凸パターン（数ｎｍ〜数百ｎｍ）をもった金型（モールドともいう）を押し当てることで、モールドの凹凸パターンを、被転写成型材に転写する方法をいう。
【００５５】
ナノインプリント法として、熱ナノインプリント（熱転写ナノインプリント）法と、ＵＶナノインプリント（光ナノインプリント）法などが挙げられる。熱方式では、例えば、被転写成型材をガラス転移点（ｔｇ）以上に熱することで、モールドの凹凸パターンを転写し、ＵＶ方式では、例えば、被転写成型材にモールドを押しつけ、ＵＶ照射により硬化させて被転写成型材に凹凸形状を転写する。なお、ＵＶ方式では、モールド又は被転写成型材の少なくともいずれかが透光性を有していることが好ましい。透光性を有するモールドとしては、石英基板が挙げられる。
【００５６】
本実施の形態では、ナノインプリント法を用いて、正極活物質層１０２表面に凹凸形状を形成する場合について説明する。
【００５７】
まず、正極集電体１０１上に、正極ペースト１１２を塗布する（図２（Ａ）参照）。
【００５８】
次に、正極集電体１０１上に塗布された正極ペースト１１２を乾燥させて、半硬化させる。乾燥工程は、例えば、６０℃〜１７０℃、１分〜１０時間加熱することにより、有機溶媒を蒸発させることによって行う。なお、雰囲気は特に限定されない。
【００５９】
次に、ナノインプリント法により、半硬化した正極ペースト１１２に凹凸形状を形成する。例えば、単結晶シリコンや、ニッケルなどの金属製のモールド１１１ａと、正極集電体１０１上に形成された正極ペースト１１２と、を対向させて配置し、モールド１１１ａを加熱しながら正極ペースト１１２に押圧して、一定時間その状態を保持する（図２（Ｂ）参照）。正極ペースト１１２は、半硬化であるため、凹凸形状のモールド１１１ａによって、形状が変化する。その後、モールド１１１ａの温度を室温（２５℃程度）まで低下（冷却）させて、正極ペースト１１２から離型する。
【００６０】
次に、正極ペースト１１２の乾燥を行う。乾燥工程は、還元雰囲気又は減圧下とし、加熱温度を１３０℃〜２００℃、１０時間〜３０時間加熱することにより、正極ペースト１１２に残った有機溶媒を蒸発させ、酸化グラフェンに含まれる酸素を脱離させる。加熱温度は、正極ペースト１１２にバインダが含まれる場合には、バインダの耐熱温度に応じて設定すればよい。これにより、酸化グラフェンをグラフェンとすることができる。なお、酸化グラフェンに含まれる酸素を全て還元せず、一部の酸素を、グラフェンに残存させてもよい。これにより、グラフェンを含む正極活物質層１０２が形成される。
【００６１】
以上の工程によって、正極集電体１０１上に、グラフェンを含み、表面に凹凸形状が形成された正極活物質層１０２が設けられた正極１０３を作製することができる（図２（Ｃ）参照）。
【００６２】
ナノインプリント法により、正極活物質層の表面に微細な凹凸形状を形成することができる。これにより、正極活物質層１０２の表面積を増加させることができる。
【００６３】
また、導電助剤及びバインダとして機能するグラフェンを用いることにより、グラフェンは、一辺の長さが数ｎｍ〜数μｍのシートであるため、正極活物質層表面に形成された凹凸形状が微細であっても、凹凸形状に応じて、シートの形状が容易に変化する。そのため、正極活物質層表面の凹凸形状部においても、正極活物質と、グラフェンとが均一に分散された状態とすることができる。
【００６４】
さらに、正極活物質層にグラフェンを用いた場合、正極活物質層と固体電解質層との界面に位置するグラフェンが、正極活物質層と固体電解質層とを結着するため、該界面における接触抵抗を低減させることができる。また、グラフェンが有する伸縮性によって、正極活物質層と固体電解質層との密着性を向上させることができる。
【００６５】
本実施の形態では、正極活物質層１０２は、正極集電体１０１上に接して形成する場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限られない。正極集電体１０１と正極活物質層１０２との間に、正極集電体１０１と正極活物質層１０２との密着性の向上を目的とした密着層や、正極集電体１０１の表面粗さを緩和するための平坦化層、放熱のための放熱層、正極集電体１０１又は正極活物質層１０２の応力を緩和するための応力緩和層等の機能層を、金属等の導電性材料を用いて形成してもよい。
【００６６】
〈負極の構造及びその作製方法〉
図３（Ａ）は、負極１０７の模式図である。負極１０７は、負極集電体１０５上に負極活物質層１０６が形成されている。
【００６７】
図３（Ａ）に示すように、負極活物質層１０６の表面に、周期的な凹凸形状が形成されている。負極活物質層１０６の表面に凹凸形状が形成されていることにより、負極活物質層１０６の表面積を増大させることができる。
【００６８】
また、図３（Ｂ）に示すように、負極活物質層１０６の厚さａが、９０μｍ以上１５０μｍ以下の場合には、負極活物質層１０６の凸部の高さｂは、１００ｎｍ以上５０μｍ以下とすることが好ましい。また、一つの凹凸形状の周期の長さ（ピッチ）ｃは、２０ｎｍ以上１μｍ以下、好ましくは、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の場合には、凸形状のパターンサイズｄは、１０ｎｍ以上１μｍ以下、好ましくは、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることが好ましい。負極活物質層１０６の厚さや、凹凸形状については、クラックや剥離が生じないように、適宜調整することが好ましい。
【００６９】
負極集電体１０５には、アルミニウム、銅、ニッケル、チタン等の金属、及びアルミニウム−ニッケル合金、アルミニウム−銅合金など、導電性の高い材料を用いることができる。負極集電体１０５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。負極集電体１０５は、厚みが１０μｍ以上３０μｍ以下のものを用いるとよい。
【００７０】
負極活物質層１０６に含まれる負極活物質としては、金属の溶解・析出、又は金属イオンの挿入・脱離が可能な材料であれば、特に限定されない。負極活物質として、例えば、リチウム金属、炭素系材料、シリコン、シリコン合金、スズなどを用いることができる。例えば、リチウムイオンの挿入・脱離が可能な炭素系材料としては、粉末状もしくは繊維状の黒鉛、又はグラファイトなどの黒鉛を用いることができる。
【００７１】
また、負極活物質として、シリコンを用いて負極活物質層１０６を形成する場合は、負極活物質層１０６の表面に、グラフェンを形成することが好ましい。シリコンは、充放電サイクルにおけるキャリアイオンの吸蔵・放出に伴う体積の変化が大きいため、負極集電体１０５と負極活物質層１０６との密着性が低下し、充放電により電池特性が劣化してしまう。そこで、シリコンを含む負極活物質層１０６の表面にグラフェンを形成することにより、充放電サイクルにおいて、シリコンの体積が変化したとしても、負極集電体１０５と負極活物質層１０６との密着性の低下を抑制することができ、電池特性の劣化が低減されるため好ましい。なお、負極活物質層１０６の表面にグラフェンを形成する場合には、電気泳動法により、負極活物質層１０６の表面に酸化グラフェンを形成し、還元雰囲気下又は減圧下において、酸化グラフェンを還元すればよい。
【００７２】
本実施の形態では、負極活物質層１０６は、負極活物質と、導電助剤及びバインダとして機能するグラフェンとを含む場合について説明する。
【００７３】
以下に、塗布法によって負極活物質層１０６を形成し、負極活物質層１０６に凹凸形状を形成する方法について、図４を参照して説明する。
【００７４】
まず、負極集電体１０５上に、負極ペースト１１６を塗布する（図４（Ａ）参照）。なお、負極ペーストとは、負極活物質、バインダ、導電助剤などを有機溶媒で混練した混合物をいう。本実施の形態では、負極ペースト１１６には、負極活物質、酸化グラフェン、及び有機溶媒が含まれている。負極ペースト１１６は、正極ペースト１１２と同様にして作製することができる。
【００７５】
その後、負極ペースト１１６を乾燥させて、半硬化させる。例えば、６０℃〜１７０℃、１分〜１０時間加熱することにより、有機溶媒を蒸発させることによって行う。なお、雰囲気は特に限定されない。
【００７６】
次に、半硬化した負極ペースト１１６に、ナノインプリント法により凹凸形状を形成する。正極１０３の作製方法と同様に、単結晶シリコンやニッケル金属製のモールド１１１ｂと、負極集電体１０５上に形成された負極ペースト１１６と、を対向させて配置し、モールド１１１ｂを加熱しながら負極ペースト１１６に押圧して、一定時間その状態を保持する（図４（Ｂ）参照）。このとき、モールド１１１ｂを加熱しながら負極ペースト１１６に押圧しても良い。負極ペースト１１６は、半硬化であるため、凹凸形状のモールド１１１ｂによって、形状が変化する。その後、モールド１１１ｂの温度を室温（２５℃程度）まで低下させて、負極ペースト１１６から離型する。
【００７７】
次に、負極ペースト１１６の乾燥を行う。乾燥工程は、還元雰囲気又は減圧下とし、加熱温度を１３０℃〜２００℃、１０時間〜３０時間加熱することにより、負極ペースト１１６に残った有機溶媒を蒸発させ、酸化グラフェンに含まれる酸素を脱離させる。加熱温度は、負極ペースト１１６にバインダが含まれる場合には、バインダの耐熱温度に応じて設定すればよい。これにより、酸化グラフェンをグラフェンとすることができる。なお、酸化グラフェンに含まれる酸素を全て還元せず、一部の酸素を、グラフェンに残存させてもよい。これにより、グラフェンを含む負極活物質層１０６が形成される。
【００７８】
以上の工程によって、負極集電体１０５上に、グラフェンを含み、表面に凹凸形状が形成された負極活物質層１０６が設けられた負極１０７を形成することができる（図４（Ｃ）参照）。
【００７９】
ナノインプリント法により、負極活物質層の表面に微細な凹凸形状を形成することができる。これにより、負極活物質層１０６の表面積を増加させることができる。
【００８０】
また、導電助剤及びバインダとして機能するグラフェンを用いることにより、グラフェンは、一辺の長さが数ｎｍ〜数μｍのシートであるため、固体電解質層、又は正極活物質層及び負極活物質層表面に形成された凹凸形状が微細であっても、凹凸形状に応じて、シートの形状が容易に変化する。そのため、負極活物質層表面の凹凸形状部においても、負極活物質と、グラフェンとが均一に分散された状態とすることができる。
【００８１】
さらに、負極活物質層にグラフェンを用いた場合、負極活物質層と固体電解質層との界面に位置するグラフェンが、負極活物質層と固体電解質層とを結着するため、該界面における接触抵抗を低減させることができる。また、グラフェンが有する伸縮性によって、負極活物質層と固体電解質層との密着性を向上させることができる。
【００８２】
本実施の形態では、負極活物質層１０６は、負極集電体１０５上に接して形成する場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限られない。負極集電体１０５と負極活物質層１０６との間に、負極集電体１０５と負極活物質層１０６との密着性の向上を目的とした密着層や、負極集電体１０５の表面粗さを緩和するための平坦化層、放熱のための放熱層、負極集電体１０５又は負極活物質層１０６の応力を緩和するための応力緩和層等の機能層を、金属等の導電性材料を用いて形成してもよい。
【００８３】
なお、本実施の形態では、正極活物質層及び負極活物質層の双方にグラフェンが含まれる場合について説明したが、少なくとも一方にグラフェンが含まれていてもよい。
【００８４】
〈正極活物質層又は負極活物質層に形成される凹凸形状〉
次に、正極活物質層１０２及び負極活物質層１０６の表面に凹凸形状を形成するためのモールド１５０について図５を参照して説明する。該モールド１５０を用いることにより、固体電解質層の表面にも同様な凹凸形状を形成することができる。
【００８５】
図５（Ａ）に示すモールド１５０は、単結晶シリコン、石英、又はニッケルなどの金属で形成されている。モールド１５０は、図２に示すモールド１１１ａ、図４に示すモールド１１１ｂに相当する。熱方式のナノインプリント法を用いる場合には、単結晶シリコンや、ニッケルなどの金属で形成されたモールドを用い、ＵＶ方式のナノインプリント法を用いる場合には、石英を用いればよい。
【００８６】
モールド１５０を用いて正極活物質層の表面に凹凸形状を形成した場合には、図５（Ａ）に示すモールド１５０のパターン深さｅが、図１（Ｂ）に示す正極活物質層１０２の凸部の高さｂに相当し、図５（Ａ）に示すモールド１５０の一つの凹凸形状の周期の長さ（ピッチ）ｆが、図１（Ｂ）に示す正極活物質層１０２の一つの凹凸形状の周期の長さ（ピッチ）ｃに相当し、図５（Ａ）に示すモールドのパターンサイズｇが、正極活物質層１０２の凸形状のパターンサイズｄに相当する。モールド１５０のパターン深さｅは、１００ｎｍ以上５０μｍ以下とすることが好ましく、モールド１５０の一つの凹凸形状の周期の長さ（ピッチ）ｆは２０ｎｍ以上１μｍ以下とすることが好ましく、モールド１５０のパターンサイズｇは、１０ｎｍ以上１μｍ以下、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下とすることが好ましい。なお、モールド１５０のパターン深さｅ、凹凸形状のパターンピッチｆ、パターンサイズｇのそれぞれは、正極活物質層、負極活物質層、及び固体電解質層の厚さによって適宜設定することができる。
【００８７】
図１（Ａ）に示す正極活物質層１０２の凸部や、図３（Ａ）に示す負極活物質層１０６の凸部が矩形の柱状である場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されず、図５（Ｂ）に示すように凸部１５１が円柱状であってもよいし、図５（Ｃ）に示すように凸部１５２が円錐状であってもよい。また、図５（Ｄ）に示すように凸部１５３が円錐状であり、この頂部を湾曲させた形状であってもよいし、図５（Ｅ）に示すように凸部１５４が円錐状であり、頂部に平坦面を設けた形状であってもよい。さらに、凸部の形状は複数の直方体が互いに平行に延びるストライプ状であってもよく、直方体が延びる方向は、活物質層に凹凸形状を形成する方法に応じて適宜設定することができる。
【００８８】
〈リチウムイオン二次電池の作製方法〉
次に、上述の正極１０３及び負極１０７を用いて、リチウムイオン二次電池を作製する方法について、図６を参照して説明する。
【００８９】
まず、凹凸形状が形成された正極活物質層１０２上に、固体電解質層１０４ａを形成する（図６（Ａ）参照）。
【００９０】
固体電解質層１０４ａとして、ＰＥＯ（ポリエチレンオキシド）等の高分子系固体電解質や無機固体電解質を用いることができる。無機系固体電解質として、硫化物系固体電解質や酸化物系固体電解質を用いることができる。硫化物系固体電解質として、例えば、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２−Ｌｉ３ＰＯ４、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２−Ｇａ２Ｓ３、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−Ｂ２Ｓ３、ＬｉＩ−Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、Ｌｉ３ＰＯ４−Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、Ｌｉ４ＳｉＯ４−Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２等のリチウム複合硫化物材料が挙げられる。また、酸化物系固体電解質としては、ＬｉＰＯＮ、Ｌｉ２Ｏ、Ｌｉ２ＣＯ３、Ｌｉ２ＭｏＯ４、Ｌｉ３ＰＯ４、Ｌｉ３ＶＯ４、Ｌｉ４ＳｉＯ４、ＬＬＴ（Ｌａ２／３−ｘＬｉ３ｘＴｉＯ３）、ＬＬＺ（Ｌｉ７Ｌａ３Ｚｒ２Ｏ１２）等のリチウム複合酸化物及び酸化リチウム材料が挙げられる。
【００９１】
本実施の形態では、アセトニトリルなどの有機溶媒中にＰＥＯを溶解し、さらに、リチウム塩として、ＬｉＣｌＯ４やＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）を溶解した混合液を、正極活物質層１０２上に塗布する。その後、混合液に含まれる有機溶媒を蒸発させることで、固体電解質層１０４ａを形成することができる。これにより、凹凸形状が形成された正極活物質層１０２の形状に合わせて、固体電解質層１０４ａに凹凸形状を形成することができる。
【００９２】
次に、凹凸形状が形成された負極活物質層１０６上に、固体電解質層１０４ｂを形成する（図６（Ｂ）参照）。固体電解質層１０４ｂは、固体電解質層１０４ａと同様にして作製することができる。これにより、凹凸形状が形成された負極活物質層１０６の形状に合わせて、固体電解質層１０４ｂに凹凸形状を形成することができる。
【００９３】
次に、固体電解質層１０４ａと、固体電解質層１０４ｂと、を貼り合わせて、熱処理を行う。これにより、固体電解質層１０４ａ及び固体電解質層１０４ｂが、１つの固体電解質層１０４となる。なお、固体電解質層１０４ａと固体電解質層１０４ｂとの貼り合わせは、固体電解質層の材質によって決定すればよく、ＵＶ照射によって行っても良いし、熱処理及びＵＶ照射によって行っても良い。
【００９４】
以上の工程により、本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池１３０を作製することができる（図６（Ｃ）参照）。
【００９５】
本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池１３０では、正極活物質層１０２及び負極活物質層１０６が有する凹凸形状により、固体電解質層１０４と、正極活物質層１０２及び負極活物質層１０６との接触面積を増加させることができる。よって、固体電解質層１０４と、正極活物質層１０２及び負極活物質層１０６との抵抗の上昇を抑制することができるため、出力電流が向上したリチウムイオン二次電池を作製することができる。
【００９６】
また、本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池１３０では、正極活物質層１０２及び負極活物質層１０６が有する凹凸形状により、固体電解質層１０４と、正極活物質層１０２又は負極活物質層１０６との密着性を高めることができる。これにより、信頼性が高いリチウムイオン二次電池を提供することができる。
【００９７】
次に、図７に、リチウムイオン二次電池１４０の作製方法について示す。
【００９８】
はじめに、図２（Ａ）乃至図２（Ｃ）の工程に従って、正極集電体１０１上に、凹凸形状を有する正極活物質層１０２を形成する（図７（Ａ）参照）。
【００９９】
次に、図４（Ａ）乃至図４（Ｃ）の工程に従って、負極集電体１０５上に、凹凸形状を有する負極活物質層１０６を形成する（図７（Ｂ）参照）。
【０１００】
次に、正極活物質層１０２と、負極活物質層１０６との間に、固体電解質層１０４を間に挟んで、加圧及び加熱を行う（図７（Ｃ）参照）。加熱温度は、固体電解質層１０４のガラス転移点温度に応じて設定すればよく、例えば、５０℃以上８０℃以下とする。加熱を行うことにより、固体電解質層１０４は、軟化する。この際、必要に応じて真空下で処理を行っても良い。
【０１０１】
また、固体電解質層１０４は、軟化することにより、正極活物質層１０２及び負極活物質層１０６の表面に形成された凹凸形状に倣って、形状が変化する。これにより、正極活物質層１０２及び負極活物質層１０６の形状に合わせて、固体電解質層１０４に凹凸形状を形成することができる。
【０１０２】
以上の工程により、本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池１４０を作製することができる（図７（Ｄ）参照）。
【０１０３】
本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池１４０では、正極活物質層１０２及び負極活物質層１０６が有する凹凸形状により、固体電解質層１０４と、正極活物質層１０２及び負極活物質層１０６との接触面積を増加させることができる。よって、固体電解質層１０４と、正極活物質層１０２及び負極活物質層１０６との抵抗の上昇を抑制することができるため、出力電流が向上したリチウムイオン二次電池を作製することができる。
【０１０４】
また、本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池１４０では、正極活物質層１０２及び負極活物質層１０６が有する凹凸形状により、固体電解質層１０４と、正極活物質層１０２又は負極活物質層１０６との密着性を高めることができる。これにより、信頼性が高いリチウムイオン二次電池を提供することができる。
【０１０５】
本実施の形態は、他の実施の形態と、適宜組み合わせて行うことができる。
【０１０６】
（実施の形態２）
本実施の形態では、リチウムイオン二次電池及びその作製方法について、図８乃至図１０を参照して説明する。
【０１０７】
図８に示す作製方法では、固体電解質層を２つ用い、それぞれの固体電解質層の一方の面に凹凸形状を形成する。本実施の形態では、ナノインプリント法を用いて、固体電解質層の一方の面に凹凸形状を形成する場合について説明する。
【０１０８】
まず、固体電解質層１０４ａが設けられた正極１０３の作製方法について説明する。
【０１０９】
固体電解質層１０４ａとして、先の実施の形態で説明した固体電解質層の材料と同様の材料を用いることができる。固体電解質層１０４ａとして、正極ペーストなどの乾燥工程における加熱温度に耐えうる材料を用いることが好ましい。
【０１１０】
次に、モールド１１１ａを固体電解質層１０４ａに押圧して、一定時間その状態を保持する（図８（Ａ）参照）。このとき、モールド１１１ａを加熱しながら、固体電解質層１０４ａに押圧することが好ましい。加熱温度は、固体電解質層１０４ａのガラス転移点に応じて設定することで、モールド１１１ａの凹凸パターンを固体電解質層１０４ａに転写することができる。その後、モールド１１１ａの温度を室温（２５℃程度）まで低下（冷却）させて、固体電解質層１０４ａから離型する。
【０１１１】
なお、固体電解質層１０４ａとして、熱硬化樹脂を用いる場合には、モールド１１１ａを加熱しながら押圧すればよく、ＵＶ硬化樹脂を用いる場合には、モールド１１１ａにＵＶを照射しながら押圧すればよい。また、モールド１１１ａを加熱しつつＵＶを照射して押圧してもよい。
【０１１２】
以上の工程により、一方の面に凹凸形状を有する固体電解質層１０４ａを形成することができる。
【０１１３】
次に、凹凸形状が形成された固体電解質層１０４ａの一方の面上に、正極ペーストを塗布する。正極ペーストの詳細については、先の実施の形態を参照すればよい。その後、正極ペーストを乾燥させて正極活物質層１０２を形成する（図８（Ｂ）参照）。なお、正極ペーストに、酸化グラフェンが含まれている場合には、乾燥工程の後に、酸化グラフェンの還元工程を行うことが好ましい。これにより、正極活物質層１０２の一方の面に、凹凸形状が形成される。
【０１１４】
次に、正極活物質層１０２上（正極活物質層１０２の他方の面）に、正極集電体１０１を形成する。正極集電体１０１の形成は、正極活物質層１０２の他方の面に、ＣＶＤ法やスパッタリング法により、先の実施の形態で示した導電膜を成膜することによって形成することができる。また、正極ペーストが半硬化の状態で、正極集電体１０１を押圧することにより、正極活物質層１０２と正極集電体１０１とを貼り合わせてもよい。これにより、正極１０３が形成される（図８（Ｃ）参照）。
【０１１５】
次に、固体電解質層１０４ｂが設けられた負極１０７の作製方法について説明する。
【０１１６】
固体電解質層１０４ｂとして、固体電解質層１０４ａの材料と、同様の材料を用いることができる。
【０１１７】
次に、モールド１１１ｂを固体電解質層１０４ｂに押圧して、一定時間その状態を保持する（図８（Ｄ）参照）。このとき、モールド１１１ｂを加熱しながら、固体電解質層１０４ｂに押圧することが好ましい。加熱温度は、固体電解質層１０４ｂのガラス転移点に応じて設定することで、モールド１１１ｂの凹凸パターンを固体電解質層１０４ｂに転写することができる。その後、モールド１１１ｂの温度を室温（２５℃程度）まで低下（冷却）させて、固体電解質層１０４ｂから離型する。
【０１１８】
次に、凹凸形状が形成された固体電解質層１０４ｂの一方の面上に、負極ペーストを塗布する。負極ペーストの詳細については、先の実施の形態を参照すればよい。その後、負極ペーストを乾燥させて負極活物質層１０６を形成する（図８（Ｅ）参照）。なお、負極ペーストに、酸化グラフェンが含まれている場合には、乾燥工程の後に、酸化グラフェンの還元工程を行うことが好ましい。これにより、負極活物質層１０６の一方の面にも、凹凸形状が形成される。
【０１１９】
次に、負極活物質層１０６上（負極活物質層１０６の他方の面）に、負極集電体１０５を形成する。負極集電体１０５の形成は、負極活物質層１０６の他方の面に、ＣＶＤ法やスパッタリング法により、先の実施の形態で示した導電膜を成膜することによって形成することができる。また、負極ペーストが半硬化の状態で、負極集電体１０５を押圧することにより、負極活物質層１０６と負極集電体１０５とを貼り合わせてもよい。これにより、負極１０７が形成される（図８（Ｆ）参照）。
【０１２０】
次に、固体電解質層１０４ａと、固体電解質層１０４ｂと、を貼り合わせて、熱処理を行う。これにより、固体電解質層１０４ａ及び固体電解質層１０４ｂが、１つの固体電解質層１０４となる。なお、固体電解質層１０４ａと固体電解質層１０４ｂとの貼り合わせは、ＵＶ照射によって行っても良いし、熱処理及びＵＶ照射によって行っても良い。
【０１２１】
以上の工程により、本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池１２０を作製することができる（図８（Ｇ）参照）。
【０１２２】
本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池１２０では、固体電解質層１０４が有する凹凸形状により、固体電解質層１０４と、正極活物質層１０２及び負極活物質層１０６との接触面積を増加させることができる。よって、固体電解質層１０４と、正極活物質層１０２及び負極活物質層１０６との抵抗の上昇を抑制することができるため、出力電流が向上したリチウムイオン二次電池を作製することができる。
【０１２３】
また、本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池１２０では、固体電解質層１０４が有する凹凸形状により、固体電解質層１０４と、正極活物質層１０２及び負極活物質層１０６との密着性を高めることができる。これにより、信頼性が高いリチウムイオン二次電池を提供することができる。
【０１２４】
次に、図９に、リチウムイオン二次電池１１０の作製方法について説明する。
【０１２５】
図９に示す作製方法では、固体電解質層の表面及び裏面の両面に、凹凸形状を設ける。
【０１２６】
まず、単結晶シリコンやニッケル金属製のモールド１１１ａと、モールド１１１ｂとの間に固体電解質層１０４を配置する。次に、モールド１１１ａ及びモールド１１１ｂを固体電解質層１０４を挟んだ状態で、加熱及び加圧を行い、一定時間その状態を保持する（図９（Ａ）参照）。少なくとも、５０℃以上に熱することで、モールド１１１ａ及びモールド１１１ｂの凹凸パターンを固体電解質層１０４に転写することができる。その後、モールド１１１ａ及びモールド１１１ｂの温度を室温（２５℃程度）まで低下（冷却）させて、固体電解質層１０４ａから離型する。
【０１２７】
以上の工程により、両面に凹凸形状を有する固体電解質層１０４を形成することができる（図９（Ａ）参照）。
【０１２８】
次に、図２（Ａ）の工程に従って、正極集電体１０１上に、正極ペースト１１２を塗布し、正極ペースト１１２を乾燥させて、半硬化させる（図９（Ｂ）参照）。
【０１２９】
次に、図４（Ａ）の工程に従って、負極集電体１０５上に、負極ペースト１１６を塗布し、負極ペースト１１６を乾燥させて、半硬化させる（図９（Ｃ）参照）。
【０１３０】
次に、正極ペースト１１２と、負極ペースト１１６との間に、表面及び裏面に凹凸形状を有する固体電解質層１０４を間に挟む（図９（Ｄ）参照）。その後、図１０に示すロールプレス機を用いて延伸する。図１０では、ロール２０１及びロール２０２の断面を示している。ロール２０１及びロール２０２のそれぞれが、矢印の方向に回転することにより、正極１０３と、固体電解質層１０４と、負極１０７とを貼り合わせることができる。
【０１３１】
正極ペースト１１２及び負極ペースト１１６は半硬化であるため、表面及び裏面に凹凸形状を有する固体電解質層１０４に倣って、形状が変化する（図９（Ｅ）参照）。その後、正極ペースト１１２及び負極ペースト１１６をさらに乾燥させることにより、正極ペースト１１２及び負極ペースト１１６に含まれる有機溶媒を蒸発させると、凹凸形状が形成された正極活物質層１０２及び負極活物質層１０６を形成することができる。なお、正極ペースト１１２及び負極ペースト１１６のすくなくとも一方に、酸化グラフェンが含まれている場合には、還元雰囲気下又は減圧下において、熱処理を行うことが好ましい。
【０１３２】
以上の工程により、本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池１１０を作製することができる（図９（Ｅ）参照）。
【０１３３】
なお、図９（Ａ）において、固体電解質層１０４の両面に凹凸形状を形成する方法として、ナノインプリント法を用いる場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限られない。例えば、図１０に示すロールプレス機において、側面に凹凸形状が形成された円柱状のローラを用いて、固体電解質層１０４の表面に、凹凸形状が形成されたローラを接触させて加圧することにより、固体電解質層１０４の両面に凹凸形状を形成してもよい。
【０１３４】
本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池１１０では、固体電解質層１０４が有する凹凸形状により、固体電解質層１０４と、正極活物質層１０２及び負極活物質層１０６との接触面積を増加させることができる。よって、固体電解質層１０４と、正極活物質層１０２及び負極活物質層１０６との抵抗の上昇を抑制することができるため、出力電流が向上したリチウムイオン二次電池を作製することができる。
【０１３５】
また、本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池１１０では、固体電解質層１０４が有する凹凸形状により、正極活物質層１０２又は負極活物質層１０６との接触面積が増大するため、密着性を高めることができる。これにより、信頼性が高いリチウムイオン二次電池１１０を提供することができる。
【０１３６】
（実施の形態３）
本実施の形態では、リチウムイオン二次電池の構造及び製造方法について説明する。
【０１３７】
図１１（Ａ）は、コイン型（単層式扁平型）のリチウムイオン二次電池の外観図であり、図１１（Ｂ）は、その断面図である。
【０１３８】
コイン型のリチウムイオン二次電池３００は、正極端子を兼ねた正極缶３０１と、負極端子を兼ねた負極缶３０２とが、ポリプロピレン等で形成されたガスケット３０３で絶縁シールされている。正極３０４は、正極集電体３０５と、これに接するように設けられた正極活物質層３０６により形成される。また、負極３０７は、負極集電体３０８と、これに接するように設けられた負極活物質層３０９により形成される。正極活物質層３０６と、負極活物質層３０９との間には、固体電解質層３１０が設けられている。
【０１３９】
正極３０４として、先の実施の形態で示す正極１０３を用いることができる。また、負極３０７として、先の実施の形態で示す負極１０７を用いることができる。
【０１４０】
固体電解質層３１０としては、先の実施の形態で挙げた材料を用いて形成することができる。固体電解質層３１０に凹凸形状を形成する方法は、先の実施の形態に挙げた方法を用いればよい。
【０１４１】
正極缶３０１、負極缶３０２には、耐食性のあるステンレス鋼や鉄、ニッケル、アルミニウム、チタン等の金属を用いることができる。特に、二次電池の充放電によって生じる電解液による腐食を防ぐため、ニッケル等の腐食性金属をめっき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。
【０１４２】
これら負極３０７と、正極３０４との間に固体電解質層３１０を設けて、図１０（Ｂ）に示すように、正極缶３０１を下にして正極３０４、固体電解質層３１０、負極３０７、負極缶３０２をこの順で積層し、正極缶３０１と負極缶３０２とをガスケット３０３を介して圧着してコイン型のリチウムイオン二次電池３００を製造する。
【０１４３】
本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池３００では、固体電解質層３１０が有する凹凸形状により、固体電解質層３１０と、正極活物質層３０６及び負極活物質層３０９との接触面積を増加させることができる。よって、固体電解質層３１０と、正極活物質層３０６及び負極活物質層３０９との抵抗の上昇を抑制することができるため、出力電流が向上したリチウムイオン二次電池を作製することができる。
【０１４４】
また、本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池３００では、固体電解質層３１０が有する凹凸形状により、固体電解質層３１０と、正極活物質層３０６及び負極活物質層３０９との密着性を高めることができる。これにより、信頼性が高いリチウムイオン二次電池を提供することができる。
【０１４５】
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。
【０１４６】
（実施の形態４）
本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池は、電力により駆動する様々な電気機器の電源として用いることができる。
【０１４７】
本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池を用いた電気機器の具体例として、テレビ、モニタ等の表示装置、照明装置、デスクトップ型或いはノート型のパーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）などの記録媒体に記憶された静止画又は動画を再生する画像再生装置、ポータブルＣＤプレーヤ、ラジオ、テープレコーダ、ヘッドホンステレオ、ステレオ、置き時計、壁掛け時計、コードレス電話子機、トランシーバ、携帯無線機、携帯電話、自動車電話、携帯型ゲーム機、電卓、携帯情報端末、電子手帳、電子書籍、電子翻訳機、音声入力機器、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、電気シェーバ、電子レンジ等の高周波加熱装置、電気炊飯器、電気洗濯機、電気掃除機、温水器、扇風機、毛髪乾燥機、エアコンディショナー、加湿器、除湿器などの空調設備、食器洗い器、食器乾燥器、衣類乾燥器、布団乾燥器、電気冷蔵庫、電気冷凍庫、電気冷凍冷蔵庫、ＤＮＡ保存用冷凍庫、懐中電灯、チェーンソー等の工具、煙感知器、透析装置等の医療機器などが挙げられる。さらに、誘導灯、信号機、ベルトコンベア、エレベータ、エスカレータ、産業用ロボット、電力貯蔵システム、電力の平準化やスマートグリッドのための蓄電装置等の産業機器が挙げられる。また、リチウムイオン二次電池からの電力を用いて電動機により推進する移動体なども、電気機器の範疇に含まれるものとする。上記移動体として、例えば、電気自動車（ＥＶ）、内燃機関と電動機を併せ持ったハイブリッド車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）、これらのタイヤ車輪を無限軌道に変えた装軌車両、電動アシスト自転車を含む原動機付自転車、自動二輪車、電動車椅子、ゴルフ用カート、小型又は大型船舶、潜水艦、ヘリコプター、航空機、ロケット、人工衛生、宇宙探査機や惑星探査機、宇宙船などが挙げられる。
【０１４８】
なお、上記電気機器は、消費電力の殆ど全てを賄うための主電源として、本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池を用いることができる。或いは、上記電気機器は、上記主電源や商用電源からの電力の供給が停止した場合に、電気機器への電力の供給を行うことができる無停電電源として、本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池を用いることができる。或いは、上記電気機器は、上記主電源や商用電源からの電気機器への電力の供給と並行して、電気機器への電力の供給を行うための補助電源として、本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池を用いることができる。
【０１４９】
図１２に、上記電気機器の具体的な構成を示す。図１２において、表示装置８０００は、本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池８００４を用いた電気機器の一例である。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、スピーカー部８００３、リチウムイオン二次電池８００４等を有する。本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池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、リチウムイオン二次電池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リチウムイオン二次電池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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
図１２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リチウムイオン二次電池８１０３を用いた電気機器の一例である。具体的に、照明装置８１００は、筐体８１０１、光源８１０２、リチウムイオン二次電池８１０３等を有する。図１２では、リチウムイオン二次電池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、リチウムイオン二次電池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、リチウムイオン二次電池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リチウムイオン二次電池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。
【０１５３】
なお、図１２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リチウムイオン二次電池は、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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
図１２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リチウムイオン二次電池８２０３を用いた電気機器の一例である。具体的に、室内機８２００は、筐体８２０１、送風口８２０２、リチウムイオン二次電池８２０３等を有する。図１２では、リチウムイオン二次電池８２０３が、室内機８２００に設けられている場合を例示しているが、リチウムイオン二次電池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、リチウムイオン二次電池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、リチウムイオン二次電池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の両方にリチウムイオン二次電池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リチウムイオン二次電池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。
【０１５６】
なお、図１２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リチウムイオン二次電池を用いることもできる。
【０１５７】
図１２において、電気冷凍冷蔵庫８３００は、本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池８３０４を用いた電気機器の一例である。具体的に、電気冷凍冷蔵庫８３００は、筐体８３０１、冷蔵室用扉８３０２、冷凍室用扉８３０３、リチウムイオン二次電池８３０４等を有する。図１２では、リチウムイオン二次電池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、リチウムイオン二次電池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リチウムイオン二次電池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。
【０１５８】
なお、上述した電気機器のうち、電子レンジ等の高周波加熱装置、電気炊飯器などの電気機器は、短時間で高い電力を必要とする。よって、商用電源では賄いきれない電力を補助するための補助電源として、本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池を用いることで、電気機器の使用時に商用電源のブレーカーが落ちるのを防ぐことができる。
【０１５９】
また、電気機器が使用されない時間帯、特に、商用電源の供給元が供給可能な総電力量のうち、実際に使用される電力量の割合（電力使用率と呼ぶ）が低い時間帯において、リチウムイオン二次電池に電力を蓄えておくことで、上記時間帯以外において電力使用率が高まるのを抑えることができる。例えば、電気冷凍冷蔵庫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、リチウムイオン二次電池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、リチウムイオン二次電池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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
（実施の形態５）
次に、電気機器の一例である携帯情報端末について、図１３を用いて説明する。
【０１６２】
図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は２つ折り可能なタブレット型端末である。図１３（Ａ）は、開いた状態であり、タブレット型端末は、筐体９６３０、表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂ、表示モード切り替えスイッチ９０３４、電源スイッチ９０３５、省電力モード切り替えスイッチ９０３６、留め具９０３３、操作スイッチ９０３８、を有する。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
また、表示モード切り替えスイッチ９０３４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９０３６は、タブレット型端末に内蔵している光センサで検出される使用時の外光の光量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末は光センサだけでなく、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサなどの他の検出装置を内蔵させてもよい。
【０１６７】
また、図１３（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。
【０１６８】
図１３（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、充放電制御回路９６３４、バッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６を有する。なお、図１３（Ｂ）では充放電制御回路９６３４の一例としてバッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６を有する構成について示しており、バッテリー９６３５は、上記実施の形態で説明したリチウムイオン二次電池を有している。
【０１６９】
なお、タブレット型端末は２つ折り可能なため、未使用時に筐体９６３０を閉じた状態にすることができる。従って、表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂを保護できるため、耐久性に優れ、長期使用の観点からも信頼性の優れたタブレット型端末を提供できる。
【０１７０】
また、この他にも図１３（Ａ）及び図１３（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。
【０１７１】
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バッテリー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。なおバッテリー９６３５としては、本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池を用いると、小型化を図れる等の利点がある。
【０１７２】
また、図１３（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、及び動作について図１３（Ｃ）にブロック図を示し説明する。図１３（Ｃ）には、太陽電池９６３３、バッテリー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、バッテリー９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が、図１３（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４に対応する箇所となる。
【０１７３】
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、バッテリー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をオンにしてバッテリー９６３５の充電を行う構成とすればよい。
【０１７４】
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バッテリー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電送モジュールや、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。
【０１７５】
また、上記実施の形態で説明したリチウムイオン二次電池を具備していれば、図１３に示した電気機器に特に限定されないことは言うまでもない。
【０１７６】
（実施の形態６）
さらに、電気機器の一例である移動体の例について、図１４を用いて説明する。
【０１７７】
先の実施の形態で説明したリチウムイオン二次電池を制御用のバッテリーに用いることができる。制御用のバッテリーは、プラグイン技術や非接触給電による外部からの電力供給により充電をすることができる。なお、移動体が鉄道用電気車両の場合、架線や導電軌条からの電力供給により充電をすることができる。
【０１７８】
図１４（Ａ）及び（Ｂ）は、電気自動車の一例を示している。電気自動車９７００には、リチウムイオン二次電池９７０１が搭載されている。リチウムイオン二次電池９７０１の電力は、制御回路９７０２により出力が調整されて、駆動装置９７０３に供給される。制御回路９７０２は、図示しないＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ等を有する処理装置９７０４によって制御される。
【０１７９】
駆動装置９７０３は、直流電動機若しくは交流電動機単体、又は電動機と内燃機関と、を組み合わせて構成される。処理装置９７０４は、電気自動車９７００の運転者の操作情報（加速、減速、停止など）や走行時の情報（上り坂や下り坂等の情報、駆動輪にかかる負荷情報など）の入力情報に基づき、制御回路９７０２に制御信号を出力する。制御回路９７０２は、処理装置９７０４の制御信号により、リチウムイオン二次電池９７０１から供給される電気エネルギーを調整して駆動装置９７０３の出力を制御する。交流電動機を搭載している場合は、図示していないが、直流を交流に変換するインバータも内蔵される。
【０１８０】
リチウムイオン二次電池９７０１は、プラグイン技術による外部からの電力供給により充電することができる。例えば、商用電源から電源プラグを通じてリチウムイオン二次電池９７０１に充電する。充電は、ＡＣ／ＤＣコンバータ等の変換装置を介して、一定の電圧値を有する直流定電圧に変換して行うことができる。リチウムイオン二次電池９７０１として、本発明の一態様に係るリチウムイオン二次電池を搭載することで、充電時間の短縮化などに寄与することができ、利便性を向上させることができる。また、充放電速度の向上により、電気自動車９７００の加速力の向上に寄与することができ、電気自動車９７００の性能の向上に寄与することができる。また、リチウムイオン二次電池９７０１の特性の向上により、リチウムイオン二次電池９７０１自体を小型軽量化できれば、車両の軽量化に寄与するため、燃費を向上させることができる。
【０１８１】
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。
【符号の説明】
【０１８２】
１０１    正極集電体
１０２    正極活物質層
１０３    正極
１０４    固体電解質層
１０４ａ    固体電解質層
１０４ｂ    固体電解質層
１０５    負極集電体
１０６    負極活物質層
１０７    負極
１１０    リチウムイオン二次電池
１１１ａ    モールド
１１１ｂ    モールド
１１２    正極ペースト
１１６    負極ペースト
１２０    リチウムイオン二次電池
１３０    リチウムイオン二次電池
１３１    正極活物質
１３２    グラフェン
１４０    リチウムイオン二次電池
１５０    モールド
１５１    凸部
１５２    凸部
１５３    凸部
１５４    凸部
３００    リチウムイオン二次電池
３０１    正極缶
３０２    負極缶
３０３    ガスケット
３０４    正極
３０５    正極集電体
３０６    正極活物質層
３０７    負極
３０８    負極集電体
３０９    負極活物質層
３１０    固体電解質層
８０００    表示装置
８００１    筐体
８００２    表示部
８００３    スピーカー部
８００４    リチウムイオン二次電池
８１００    照明装置
８１０１    筐体
８１０２    光源
８１０３    リチウムイオン二次電池
８１０４    天井
８１０５    側壁
８１０６    床
８１０７    窓
８２００    室内機
８２０１    筐体
８２０２    送風口
８２０３    リチウムイオン二次電池
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    リチウムイオン二次電池
９０３３    留め具
９０３４    スイッチ
９０３５    電源スイッチ
９０３６    スイッチ
９０３８    操作スイッチ
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    バッテリー
９６３６    ＤＣＤＣコンバータ
９６３７    コンバータ
９６３８    操作キー
９６３９    ボタン
９７００    電気自動車
９７０１    リチウムイオン二次電池
９７０２    制御回路
９７０３    駆動装置
９７０４    処理装置
【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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