(57)【要約】【課題】同一平面上に正極および負極を設けた蓄電素子および該蓄電素子を同一平面上に配置した蓄電装置を提供する。【解決手段】同一平面上に形成された正極集電体層および負極集電体層と、正極集電体層上の正極活物質層と、負極集電体層上の負極活物質層と、少なくとも正極活物質層および負極活物質層と接する電解質層と、を有する蓄電素子である。また、同一平面上に該蓄電素子が複数配置され、且つ複数の蓄電素子は配線によって電気的に接続され、蓄電素子は直列または並列に接続される蓄電装置である。【選択図】図１
2013229308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一平面上に形成された正極集電体層および負極集電体層と、
前記正極集電体層上の正極活物質層と、
前記負極集電体層上の負極活物質層と、
少なくとも前記正極活物質層および前記負極活物質層と接する固体電解質層と、を有することを特徴とする蓄電素子。
【請求項２】
請求項１において、
前記正極集電体層および前記負極集電体層は、同一材料からなることを特徴とする蓄電素子。
【請求項３】
請求項１において、
前記正極集電体層および前記負極集電体層は、異なる材料からなることを特徴とする蓄電素子。
【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、
前記正極活物質層または前記負極活物質層の少なくとも一方と重畳するリチウム層を有することを特徴とする蓄電素子。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記固体電解質層は、リチウムおよび硫黄を有する化合物、リチウムおよび酸素を有する化合物または酸化リチウム、を有する層であることを特徴とする蓄電素子。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に示す前記蓄電素子が同一平面上に複数配置され、且つ複数の前記蓄電素子は配線によって電気的に接続され、
前記蓄電素子は直列または並列に接続されることを特徴とする蓄電装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記直列または前記並列を切り替える切り替え手段を備えることを特徴とする蓄電装置。
【請求項８】
同一平面上に正極集電体層および負極集電体層を形成し、
前記正極集電体層上に正極活物質層を形成し、
前記負極集電体層上に負極活物質層を形成し、
少なくとも前記正極活物質層および前記負極活物質層と接する固体電解質層を形成することを特徴とする蓄電素子の作製方法。
【請求項９】
請求項８において、
前記正極集電体層、前記負極集電体層、前記正極活物質層および前記負極活物質層のいずれか１以上を、ナノインプリント法により形成することを特徴とする蓄電素子の作製方法。
【請求項１０】
請求項８において、
前記正極集電体層、前記負極集電体層、前記正極活物質層および前記負極活物質層のいずれか１以上を、マスクを用いたスパッタリング法により形成することを特徴とする蓄電素子の作製方法。
【請求項１１】
請求項８乃至請求項１０のいずれか一項において、
前記固体電解質層は、リチウムおよび硫黄を有する化合物、リチウムおよび酸素を有する化合物または酸化リチウム、を有する層であることを特徴とする蓄電素子の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電素子および蓄電素子の作製方法、ならびに蓄電装置に関する。
【０００２】
なお、本明細書における蓄電素子は蓄電機能を有する素子全般を指し、蓄電装置とは蓄電機能を有する装置全般を指すものである。なお本明細書においては、蓄電素子を平面上に複数配置したものを蓄電装置としている。
【背景技術】
【０００３】
近年、リチウム二次電池、リチウムイオンキャパシタおよび空気電池など、様々な蓄電装置の開発が行われている。特に高出力および高エネルギー密度の二次電池として、リチウムイオンを正極と負極との間で移動させて充放電を行う、リチウム二次電池が注目されている。
【０００４】
なお、リチウム二次電池とは、キャリアイオンとしてリチウムイオンを用いる二次電池をいう。また、リチウムイオンの代わりに用いることが可能なキャリアイオンとしては、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属イオン、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等のアルカリ土類金属イオン、ベリリウムイオン、またはマグネシウムイオン等がある。
【０００５】
また、従来のリチウム二次電池の電解質は、室温で高いリチウム伝導性を示す液体のものが多く、市販されているリチウム二次電池の多くが有機系電解液を用いている。しかし、このように有機系電解液を用いたリチウム二次電池は、漏洩および発火の危険があることから、より安全性の高い、固体電解質を用いた全固体電池の研究が盛んに行われている（特許文献１参照。）。
【０００６】
また、複数の固体電池を積層させて形成し、それぞれを直列状態で接続して放電することによって、高い動作電圧が得られ、さらに並列状態で接続して充電することによって、固体電池を個別に充電する技術がある（特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１２３０８１号公報
【特許文献２】特開２０１０−５５８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記示したように、複数の全固体電池を設け、それぞれを直列状態で接続して放電することによって、高い動作電圧が得られ、さらに並列状態で接続して充電することによって、固体電池を個別に充電することができる。しかし、全固体電池を積層させて設けてしまうと、積層数が増加するにつれて電池の厚さが非常に大きくなってしまう欠点を有する。そのためシート状の電池に使用するには適さない。さらに、固体電解質が劣化してしまうと、正極および負極の短絡が発生しやすく、安全面において問題がある。
【０００９】
そこで本発明の一態様は、厚さが小さく、正極および負極の短絡を抑制させた蓄電素子およびその作製方法を提供することを課題の一とする。
【００１０】
また本発明の一態様は、厚さを増加させずに上記蓄電素子を複数配置した蓄電装置を提供することを課題の一とする。
【００１１】
本発明の一態様は、複数の蓄電素子を接続し、該複数の蓄電素子を直列または並列に接続を切り換え可能とすることを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様は、同一平面上に形成された正極集電体層および負極集電体層と、正極集電体層上の正極活物質層と、負極集電体層上の負極活物質層と、少なくとも正極活物質層および負極活物質層と接する電解質層と、を有する蓄電素子である。前記電解質層は固体電解質層でも良い。
【００１３】
また、本発明の一態様において、上記正極集電体層および負極集電体層は、同一材料からなる蓄電素子である。
【００１４】
また、本発明の一態様において、上記正極集電体層および負極集電体層は、異なる材料からなる蓄電素子である。
【００１５】
また、上記蓄電素子において、正極活物質層または負極活物質層の少なくとも一方と重畳するリチウム層を有してもよい。
【００１６】
本発明の一態様は、同一平面上に蓄電素子が複数配置され、且つ複数の蓄電素子は配線によって電気的に接続され、蓄電素子は直列または並列に接続される蓄電装置である。
【００１７】
本発明の一態様は、上記直列または並列を切り替える切り替え手段を備えていてもよく、切り替え手段としては、例えばトランジスタを用いればよい。
【００１８】
本発明の一態様は、同一平面上に正極集電体層および負極集電体層を形成し、正極集電体層上に正極活物質層を形成し、負極集電体層上に負極活物質層を形成し、少なくとも正極活物質層および負極活物質層と接する電解質層を形成する蓄電素子の作製方法である。電解質層は固体電解質層でも良い。
【００１９】
また、本発明の一態様は、上記正極集電体層、負極集電体層、正極活物質層および負極活物質層のいずれか１以上を、ナノインプリント法により形成する蓄電素子の作製方法である。
【００２０】
また、本発明の一態様は、上記正極集電体層、負極集電体層、正極活物質層および負極活物質層のいずれか１以上を、スパッタリング法により形成する蓄電素子の作製方法である。この際、マスクを用いても良い。
【００２１】
また、上記固体電解質層は、リチウムおよび硫黄を有する化合物、リチウムおよび酸素を有する化合物または酸化リチウム、を有する層を用いることができる。
【００２２】
本発明の一態様は、上記記載の蓄電素子、あるいは蓄電装置を有する電気機器である。
【発明の効果】
【００２３】
正極集電体層および正極活物質層は正極として機能し、負極集電体層および負極活物質層は負極として機能する。本発明の一態様により、同一平面上に正極および負極を設けることによって、厚さが小さく、且つ正極および負極の短絡を抑制した蓄電素子および蓄電素子の作製方法を提供することができる。
【００２４】
本発明の一態様により、厚さを増加させずに、複数の該蓄電素子を配置した蓄電装置を提供することができる。
【００２５】
本発明の一態様により、直列または並列に接続を切り換えることができる蓄電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一形態に係る蓄電装置を示す上面図および断面図である。
【図２】本発明の一形態に係る蓄電素子の作製方法を示す断面図である。
【図３】本発明の一形態に係る蓄電装置を示す上面図および断面図である。
【図４】本発明の一形態に係る蓄電素子の作製方法を示す断面図である。
【図５】本発明の一形態に係る蓄電素子の作製方法を示す断面図である。
【図６】本発明の一形態に係る蓄電装置を示すブロック図および回路図である。
【図７】本発明の一形態に係る蓄電素子群を示す回路図である。
【図８】電気機器を説明する図である。
【図９】電気機器を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明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。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態およ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とする。なお、説明中に図面を参照するにあたり、同じものを指す符号は異なる図面間でも共通して用いる場合がある。また、同様のものを指す際には同じハッチパターンを使用し、特に符号を付さない場合がある。
【００２８】
なお、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。
【００２９】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様である蓄電素子および蓄電素子の作製方法、ならびに蓄電装置について、図１および図２を用いて説明する。
【００３０】
図１は、本実施の形態に示す蓄電素子および蓄電装置を示す図である。図１（Ａ）には本実施の形態に示す蓄電装置９００の上面図であり、同一平面上に蓄電素子２００が配置されている形態を示している。図１（Ｂ）は蓄電素子２００の上面図であり、図１（Ｂ）における一点鎖線Ａ−Ｂにおける断面図を図１（Ｃ）に示す。なお、図１（Ｂ）において、煩雑になるのを防ぐため、封止層１１４などを省略して示す。
【００３１】
なお、本明細書においては、便宜上蓄電素子を同一平面上に複数配置したものを蓄電装置としている。図１（Ａ）では、蓄電素子２００がマトリクス状に配置されている形態を示しているが、これに限らない。ランダムに配置してもよく、また対向する正極および負極の位置も、適宜変更すればよい。また図示していないが、各蓄電素子２００と接続する配線および端子などが設けられていてもよい。
【００３２】
図１（Ｃ）に示す蓄電素子２００は、基板１００と、基板１００上の絶縁層１０２と、絶縁層１０２上の同一平面上に形成された正極集電体層１０４および負極集電体層１０６と、正極集電体層１０４上の正極活物質層１０８と、負極集電体層１０６上の負極活物質層１１０と、少なくとも正極活物質層１０８および負極活物質層１１０と接する電解質層１１２と、を有し、正極集電体層１０４および正極活物質層１０８は正極として機能し、負極集電体層１０６および負極活物質層１１０は負極として機能する。さらに、正極活物質層１０８、負極活物質層１１０、電解質層１１２および絶縁層１０２上に封止層１１４が形成されていても良い。電解質層１１２は固体電解質層でも良い。
【００３３】
また、図示していないが、電解質層１１２上において、正極活物質層１０８または負極活物質層１１０の少なくとも一方と重畳するリチウム層が形成されていてもよい。このリチウム層は、蓄電素子２００において、キャリアとなるリチウムを正極活物質層または負極活物質層へ供給する（プレドープともいう。）ための層である。また、リチウム層と接して、銅層またはニッケル層が形成されてもよい。該銅層またはニッケル層の形状は、リチウム層と略同一であればよい。該銅層またはニッケル層は、リチウム層から、正極活物質層または負極活物質層へリチウムのプレドープを行う際に、集電体として機能することができる。
【００３４】
なお、上記プレドープによってリチウム層の全てのリチウムが正極活物質層または負極活物質層へドープされてもよいし、リチウム層が残っていてもよい。このようにプレドープ後もリチウム層が残っていることによって、蓄電素子の充放電による不可逆容量で消失したリチウムを補充するために用いることができる。
【００３５】
なお、本実施の形態においては絶縁層１０２を有する構成としているが、絶縁層１０２を用いない構成としてもよい。例えば、基板１００に絶縁性のある材料を用いた場合などは、絶縁層１０２は用いなくても良い。
【００３６】
基板１００に大きな制限はないが、少なくとも、後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有している必要がある。例えば、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板などを、基板１００として用いてもよい。また、シリコンや炭化シリコンなどの単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、ＧａＮなどの化合物半導体基板、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板などを適用することも可能であり、これらの基板上にトランジスタなどの半導体素子が設けられたものを、基板１００として用いてもよい。
【００３７】
また、基板１００として、可とう性基板を用いてもよい。なお、可とう性基板上に蓄電素子を設ける方法としては、非可とう性の基板上に蓄電素子を作製した後、該蓄電素子を剥離し、可とう性基板に転置する方法がある。その場合には、非可とう性基板と蓄電素子との間に剥離層を設けるとよい。
【００３８】
絶縁層１０２は、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化ガリウム、酸化ランタン、酸化セシウム、酸化タンタル及び酸化マグネシウムの一種以上を選択して、単層または積層で用いればよい。
【００３９】
正極集電体層１０４および負極集電体層１０６は、スパッタリング法、ナノインプリント法、蒸着法などにより形成することができる。スパッタリング法を用いた場合、ＲＦ電源やＤＣ電源を用いて成膜することができる。ＤＣ電源を用いたスパッタリング法では、成膜レートが大きく、そのためタクトが短くなる。膜厚は、例えば１００ｎｍ以上１０μｍ以下とすればよい。
【００４０】
正極集電体層１０４は、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）および白金（Ｐｔ）の一種以上を選択して、単層または積層で用いればよい。
【００４１】
負極集電体層１０６は、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ステンレス、鉄（Ｆｅ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）およびニッケル（Ｎｉ）の一種以上を選択して、単層または積層で用いればよい。
【００４２】
正極活物質層１０８は、コバルト酸リチウム、リン酸鉄リチウム、マンガン酸リチウムおよび酸化バナジウムの一種以上を選択して、単層または積層で用いればよい。
【００４３】
また正極活物質層１０８はリチウム含有複合酸化物を用いることができる。また、該リチウム含有複合酸化物は、オリビン型構造である。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））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）等がある。
【００４４】
負極活物質層１１０は、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、リチウム（Ｌｉ）、チタン酸リチウム、酸化ニオブ、酸化タンタルの一種以上を選択して、単層または積層で用いればよい。
【００４５】
正極集電体層１０４および負極集電体層１０６との間隔は、例えば１０ｎｍ以上となるように形成すればよく、作製の容易性から１００ｎｍ以上とすると好ましい。このような間隔を設けることによって、短絡しないように形成させることができる。ただし、正極集電体層１０４および負極集電体層１０６との間隔が広くなると、キャリアイオンの伝導性が悪くなる。そのため、二次電池に用いる電解質のイオン伝導度によって、正極集電体層１０４および負極集電体層１０６との間隔を適宜調節すればよい。
【００４６】
なお、上記示した正極集電体層１０４および負極集電体層１０６の形成順は、どちらから先に行ってもよい。
【００４７】
電解質層１１２は、スパッタ法、蒸着法、化学気相成長法（具体的には有機金属気相成長法）で形成することのできる無機系固体電解質を用いことができる。無機系固体電解質は、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。
【００４８】
硫化物系固体電解質としては、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等のリチウムおよび硫黄を有する化合物が挙げられる。
【００４９】
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）等のリチウムおよび酸素を有する化合物が挙げられる。
【００５０】
また、塗布法等により形成するＰＥＯ（ポリエチレンオキシド）等の高分子系固体電解質を用いてもよい。さらに、上述した無機系固体電解質と高分子系固体電解質を含む複合的な固体電解質を用いてもよい。
【００５１】
また、図１には示していないが、電解質層１１２上において、正極活物質層１０８または負極活物質層１１０の少なくとも一方と重畳するリチウム層が形成されていてもよい。該リチウム層は、スパッタリング法などにより形成すればよい。膜厚は、プレドープに必要な量に応じて、適宜決めればよい。なお、正極活物質層１０８または負極活物質層１１０の少なくとも一方と重畳して形成されていればよい。また、リチウム層は電解質層１１２を介して、正極活物質層１０８または負極活物質層１１０と重畳して形成してもよく、またリチウム層と正極活物質層１０８または負極活物質層１１０が直接接していてもよい。
【００５２】
封止層１１４は、キャッピング層ともいう。封止層１１４は、電解質層１１２、正極活物質層１０８、負極活物質層１１０を覆って形成されている。これにより、蓄電素子２００を大気から遮断することができる。封止層１１４としては、例えば樹脂（エポキシ樹脂など）、ガラス、セラミックス等の絶縁性材料を用いることができる。また、エポキシ樹脂の中に、吸水層としてフッ化カルシウムなどを有する層を設けてもよい。封止層１１４は、スピンコート法、インクジェット法などによって形成する事ができる。
【００５３】
（蓄電素子の作製方法）次に、図１（Ｃ）に示した蓄電素子の作製方法について、図２を用いて説明する。
【００５４】
まず、基板１００上に絶縁層１０２を形成する。絶縁層１０２は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法などを用いて形成できる。本実施の形態では、酸化シリコンを１００ｎｍ程度形成させる。
【００５５】
次に、絶縁層１０２上に正極集電体層１０４を形成させる。正極集電体層１０４は、例えばスパッタリング法を用いて形成することができる。膜厚は１００ｎｍ以上１０μｍ以下、あるいは１μｍ以上３μｍ以下である。本実施の形態では、チタンを１μｍ程度形成させる。
【００５６】
正極集電体層１０４は、成膜した後に、所望の形状に加工する。あるいは、例えばメタルマスクなどを用いてスパッタリング法により正極集電体層１０４を形成する。これにより、加工などの工程を必要とせず、所望の形状の正極集電体層１０４を設けることができる。
【００５７】
また、正極集電体層１０４の形成を、ナノインプリント法によって行ってもよい。ナノインプリント法は、まず、樹脂などを用いて形成される板状の金型（モールドともいう。）に対して、所望の形状に表面を加工する。次に、形成させる材料（たとえばアルミニウムペーストなど）が均一に塗布された台に、所望の形状を加工されたモールドを接触（スタンプともいう。）させて、選択的に形成させる材料を吸着し、それを被形成面に対して接触させることによって、選択的に形成させることができる方法である。
【００５８】
また、スパッタリング法と引き続くフォトリソグラフィによる加工によって正極集電体層１０４を形成してもよい。例えば、絶縁層１０２全面に成膜した正極集電体層上にフォトレジストを製膜・露光してマスクを形成し、フッ化水素酸などを用いてエッチングすることによって、加工された正極集電体層１０４を形成することができる。
【００５９】
次に、絶縁層１０２上に負極集電体層１０６を形成させる。負極集電体層１０６は、例えばスパッタリング法を用いて形成することができる。膜厚は１００ｎｍ以上１０μｍ以下、あるいは１μｍ以上３μｍ以下である。本実施の形態では、正極集電体層１０４と同様に、チタンを１μｍ程度形成させる。
【００６０】
負極集電体層１０６は、成膜した後に、所望の形状に加工する。あるいは、例えばメタルマスクなどを用いてスパッタリング法により負極集電体層１０６を形成する。これにより、加工などの工程を必要とせず、所望の形状の負極集電体層１０６を設けることができる。
【００６１】
また、負極集電体層１０６の形成を、ナノインプリント法によって行ってもよい。
【００６２】
また、スパッタリング法と引き続くフォトリソグラフィによる加工によって負極集電体層１０６を形成してもよい。例えば、絶縁層１０２全面に成膜した負極集電体層上にフォトレジストを製膜・露光してマスクを形成し、フッ化水素酸などを用いてエッチングすることによって、加工された負極集電体層１０６を形成することができる。
【００６３】
以上のような工程によって、正極集電体層１０４および負極集電体層１０６を形成することができる（図２（Ａ）参照。）。
【００６４】
なお、上記示した正極集電体層１０４および負極集電体層１０６は、どちらから先に形成してもよい。また、正極集電体層１０４および負極集電体層１０６は同一材料を用いてもよく、また異なる材料を用いてもよい。正極集電体層１０４および負極集電体層１０６に同一材料を用いることによって、正極集電体層１０４および負極集電体層１０６を同時に形成することができるため、製造タクトを向上させることができる。
【００６５】
次に、形成した正極集電体層１０４上に正極活物質層１０８を形成させる（図２（Ｂ）参照。）。正極活物質層１０８は、例えば１００ｎｍ以上３μｍ以下の膜厚で形成すればよい。本実施の形態では、コバルト酸リチウムを１μｍ程度形成させる。また正極活物質層１０８は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法などを用いて形成させる。スパッタリング法により正極活物質層１０８を形成する際に、メタルマスクなどを用いて成膜することができる。それによって、特に加工などの工程を必要とせず、所望の形状の正極活物質層１０８を設けることができる。
【００６６】
また、正極活物質層１０８はナノインプリント法によって形成してもよい。ナノインプリント法を用いることによって、特に加工などを必要とせず、選択的に正極活物質層１０８を形成させることができる。
【００６７】
次に、形成した負極集電体層１０６上に負極活物質層１１０を形成させる（図２（Ｃ）参照。）。負極活物質層１１０は、例えば１００ｎｍ以上３μｍ以下の膜厚で形成すればよい。本実施の形態では、非晶質シリコンを１μｍ程度形成させる。また負極活物質層１１０は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法などを用いて形成させる。スパッタリング法により負極活物質層１１０を形成する際に、メタルマスクなどを用いて成膜することができる。それによって、特に加工などの工程を必要とせず、所望の形状の負極活物質層１１０を設けることができる。
【００６８】
また、負極活物質層１１０はナノインプリント法によって形成してもよい。ナノインプリント法を用いることによって、特に加工などを必要とせず、選択的に負極活物質層１１０を形成させることができる。
【００６９】
次に、正極活物質層１０８および負極活物質層１１０と接する電解質層１１２を形成させる。電解質層１１２として、例えばＬｉＰＯＮなどの固体電解質を用いればよい。ＬｉＰＯＮは、スパッタリング法により形成することができ、Ｌｉ３ＰＯ４ターゲットを用い、反応ガスに窒素ガスを含んだ反応性スパッタリング法を用いることができる。膜厚は、１００ｎｍ以上１０μｍ以下とすればよい。また、メタルマスクを用いて成膜することによって、特に加工などの工程を必要とせず、所望の形状を有する電解質層１１２を形成することができる。
【００７０】
また、ナノインプリント法またはフォトリソグラフィを用いて形成させてもよい。
【００７１】
次に、特に図示しないが、電解質層１１２を介し、正極活物質層１０８または負極活物質層１１０と重畳してリチウム層を形成させてもよい。リチウム層は、例えば蒸着法またはスパッタリング法などにより形成すればよい。リチウム層の膜厚は、正極活物質層１０８または負極活物質層１１０へのプレドープに必要な量に応じて、適宜決めればよい。なお、正極活物質層１０８または負極活物質層１１０の少なくとも一方と重畳すればよく、また、リチウム層と正極活物質層１０８または負極活物質層１１０は直接接していてもよい。直接、リチウム層と正極活物質層１０８または負極活物質層１１０が接することによって、リチウムの正極活物質層１０８または負極活物質層１１０へのプレドープが、特に電界の印加などの処理を必要とせず行える。
【００７２】
次に、電解質層１１２、正極活物質層１０８および負極活物質層１１０を覆って、封止層１１４を形成する（図２（Ｄ）参照。）。封止層１１４は、例えばエポキシ樹脂を用いればよい。封止層１１４を設けることによって、蓄電素子２００が外気に曝されるのを防ぐことによって、蓄電素子２００の劣化を抑制することができる。
【００７３】
以上のような工程によって、図１（Ｃ）に示す蓄電素子２００を作製することができる。
【００７４】
以上に示したように、同一平面上に正極および負極を設けることによって厚さが小さく、正極および負極の短絡を抑制した蓄電素子および蓄電素子の作製方法を提供することができる。さらに、複数の該蓄電素子を同一平面上に配置することによって、厚さを増加させずに、複数の該蓄電素子を配置した蓄電装置を提供することができる。
【００７５】
また本実施の形態に示す蓄電装置のように、同一平面上に複数の蓄電素子を配置することによって、蓄電素子に特性不良や故障が発生した場合でも、特性不良または故障した蓄電素子のみを除外して使用することができる。
【００７６】
（実施の形態２）
本実施の形態は、実施の形態１で示した蓄電装置９００において、複数の蓄電素子２００を配線で電気的に接続させたものである。つまり、本実施の形態は、複数の蓄電素子２０１が、同一平面上に複数配置された蓄電装置９０１において、複数の蓄電素子２０１は配線２１８によって電気的に接続されている。それによって蓄電素子２０１は直列または並列に接続されている。
【００７７】
また、本実施の形態は、上記直列または並列を切り替える切り替え手段（スイッチともいう。）を備えていてもよく、切り替え手段としては、例えばトランジスタなどを有する半導体装置を用いればよい。
【００７８】
図３（Ａ）に、蓄電装置９０１の上面図を示す。図３（Ａ）に示すように、蓄電素子２０１が複数配置され、それぞれ配線２１８によって電気的に接続されている。なお、特に図示しないが、各蓄電素子２０１間において、電気的な接続するスイッチを設けることができる。図３（Ｂ）は蓄電素子２０１の上面図を示し、図３（Ｃ）は図３（Ｂ）における一点鎖線Ａ−Ｂにおける断面図を示す。なお、蓄電素子２０１と、実施の形態１における蓄電素子２００との違いは、正極集電体層２０４および負極集電体層２０６と接続する配線２１８の有無である。
【００７９】
配線２１８は、導電率が大きい材料であることが好ましい。配線２１８は、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）および白金（Ｐｔ）から選ばれた元素を含む金属膜、または上述した元素を成分とする金属窒化物膜（窒化チタン膜、窒化モリブデン膜、窒化タングステン膜等）を用いることができる。
【００８０】
配線２１８の形成は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、蒸着法などによって行うことができる。また、上記方法によって形成時に、メタルマスクを用いることによって、加工するための工程を必要とせず、所望の形状を得ることができる。また、ナノインプリント法によって形成することによっても、同様に加工するための工程を必要とせず、所望の形状を得ることができる。
【００８１】
前述したように、複数の蓄電素子２０１は配線２１８によって電気的に接続されており、さらに、該蓄電素子２０１の接続を切り換えるスイッチが設けられている。該スイッチは、トランジスタなどを有する半導体装置によって形成することができる。該半導体装置は、蓄電素子２０１と同一平面上に設けられている構成とすることができるが、該半導体装置を設けることによって、蓄電素子２０１を設けるためのスペースが減少してしまう。そのため、半導体装置と蓄電素子２０１は異なる層に形成することが好ましく、例えば基板上に半導体装置を形成後、該半導体装置の上層に、蓄電素子２０１を形成する。
【００８２】
次に、図４および図５を用いて、半導体装置（ここではトランジスタ５０１を示す。）と、蓄電素子２０１を積層させた構造の作製方法について説明する。なお、以下に示すトランジスタ５０１はあくまで一例であり、これに限られるものではない。
【００８３】
＜トランジスタ５０１の作製方法＞
まず、基板１００を準備する。基板１００に大きな制限はないが、少なくとも、後の熱処理に耐え得る程度の耐熱性を有している必要がある。例えば、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サファイア基板などを、基板１００として用いてもよい。また、シリコンや炭化シリコンなどの単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウムなどの化合物半導体基板、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板などを適用することも可能である。
【００８４】
また、基板１００として、可とう性基板を用いてもよい。なお、可とう性基板上にトランジスタを設ける方法としては、非可とう性の基板上にトランジスタを作製した後、トランジスタを剥離し、可とう性基板である基板１００に転置する方法もある。その場合には、非可とう性基板とトランジスタとの間に剥離層を設けるとよい。
【００８５】
次に、下地絶縁膜５０２を成膜する。下地絶縁膜５０２は、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウムおよび酸化タンタルを含む材料から一種以上選択して、単層で、または積層で用いればよい。
【００８６】
次に、半導体層５０４となる半導体膜は、シリコン、ゲルマニウムなどの第１４族元素、Ｉｎ−Ｇａ―Ｚｎ−Ｏなどの金属酸化物を用いればよい。半導体層５０４となる半導体膜はスパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【００８７】
次に、半導体層５０４となる半導体膜を加工し、島状に加工された半導体層５０４を形成する。例えばフォトリソグラフィ法によって形成したレジストマスクを用い、エッチング処理を行って、所望の形状の半導体層５０４を形成する。
【００８８】
次に、ゲート絶縁膜５０６を成膜する（図４（Ａ）参照。）。ゲート絶縁膜５０６は、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウムおよび酸化タンタルを含む材料から一種以上選択して、単層で、または積層で用いればよい。ゲート絶縁膜５０６は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【００８９】
次に、ゲート電極５０８となる導電膜を成膜する。該導電膜は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ａｇ、ＴａおよびＷを含む、単体、窒化物、酸化物または合金を、単層で、または積層で用いればよい。また、該導電膜は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法またはＰＬＤ法を用いて成膜すればよい。
【００９０】
次に、前記導電膜を加工してゲート電極５０８を形成し、該ゲート電極５０８をマスクとし、半導体層５０４中でキャリアを生成する不純物を添加する（図４（Ｂ）参照。）。
【００９１】
半導体層５０４に不純物を添加することによって、不純物が添加されないチャネル領域５０３および不純物が添加される低抵抗領域５０５が形成される（図４（Ｃ）参照。）。不純物としては、例えば半導体層がシリコンやＩｎ−Ｇａ―Ｚｎ−Ｏなどの金属酸化物の場合、リンまたはボロンなどを添加すればよい。
【００９２】
次に、層間絶縁膜５１０を形成する。層間絶縁膜５１０は、下地絶縁膜５０２と同様の材料および方法によって形成すればよい。
【００９３】
次に、層間絶縁膜５１０を加工し、半導体層５０４と接する配線２１８を形成する。配線２１８は、配線２１８となる導電膜を加工することによって、形成することができる（図４（Ｄ）参照。）。また、本実施の形態において、配線２１８はトランジスタ５０１の半導体層５０４と接続する構造を示しているが、これに限らない。例えば、ゲート電極５０８と配線２１８が接続されている構造でも構わない。
【００９４】
以上のようにしてトランジスタ５０１を作製することができる。
【００９５】
＜蓄電素子２０１の作製方法＞
次に、以上のようにして作製したトランジスタ５０１上に蓄電素子２０１を形成する方法について、以下に説明する。
【００９６】
まず、層間絶縁膜５１０上に正極集電体層２０４を形成させる。正極集電体層２０４は、例えばスパッタリング法を用いて形成することができる。膜厚は１００ｎｍ以上１０μｍ以下、あるいは１μｍ以上３μｍ以下である。
【００９７】
正極集電体層２０４は、実施の形態１にて述べた正極集電体層１０４と同様の材料、方法で形成することができる。
【００９８】
次に、層間絶縁膜５１０上に負極集電体層２０６を形成する。負極集電体層２０６は、例えばスパッタリング法を用いて形成することができる。膜厚は１００ｎｍ以上１０μｍ以下、あるいは１μｍ以上３μｍ以下である。
【００９９】
負極集電体層２０６は、実施の形態１にて述べた負極集電体層１０６と同様の材料、方法で形成することができる。
【０１００】
以上のような工程によって、正極集電体層２０４および負極集電体層２０６を形成することができる。なお、正極集電体層２０４および負極集電体層２０６の形成順は、どちらから先に形成させてもよく、同時に形成しても良い。
【０１０１】
次に、形成した正極集電体層２０４上に正極活物質層２０８を形成させる。正極活物質層２０８は、例えば１００ｎｍ以上３μｍ以下の膜厚で形成すればよい。正極活物質層２０８は、実施の形態１にて述べた正極活物質層１０８と同様の材料、方法で形成することができる。
【０１０２】
次に、形成した負極集電体層２０６上に負極活物質層２１０を形成させる（図５（Ｂ）参照）。負極活物質層２１０は、例えば１００ｎｍ以上３μｍ以下の膜厚で形成すればよい。負極活物質層２１０は、実施の形態１にて述べた負極活物質層１１０と同様の材料、方法で形成することができる。
【０１０３】
以上のような工程によって、正極集電体層２０４上に正極活物質層２０８、負極集電体層２０６上に負極活物質層２１０を形成することができる。なお、正極活物質層２０８および負極活物質層２１０は、どちらから先に形成させてもよいし、同時に形成しても構わない。
【０１０４】
次に、正極活物質層２０８および負極活物質層２１０と接する電解質層１１２を形成させる（図５（Ｃ）参照。）。電解質層１１２は実施の形態１にて述べた電解質層１１２と同様の材料、方法、膜厚で形成することができる。
【０１０５】
次に、特に図示しないが、電解質層１１２を介し、正極活物質層２０８または負極活物質層２１０と重畳してリチウム層を形成させてもよい。リチウム層は実施の形態１にて述べたリチウム層と同様の方法で形成することができる。
【０１０６】
次に、電解質層１１２、正極活物質層２０８および負極活物質層２１０を覆って、封止層１１４を形成する（図５（Ｄ）参照。）。封止層１１４は実施の形態１にて述べた封止層１１４と同様の材料、方法で形成することができる。
【０１０７】
以上のような工程によって、トランジスタ５０１上の蓄電素子２０１を作製することができる。
【０１０８】
次に、図３（Ａ）に示した、複数の蓄電素子２０１が配線２１８によって電気的に接続された蓄電装置９０１について、図６（Ａ）に接続状態を表すブロック図を示す。なお、蓄電素子群３００は、複数の蓄電素子２０１を示している。
【０１０９】
図６（Ｂ）に示すように、蓄電素子群３００は、複数の蓄電素子２０１が互いに接続されており、さらに隣接する蓄電素子２０１間に複数のスイッチ４００が設けられている。
【０１１０】
このスイッチ４００によって、配線２１８の接続状態を切り換えることによって、蓄電素子群３００における蓄電素子２０１を、直列接続または並列接続に切り換えることができる。また、直列および並列を組み合わせた直並列接続とすることもできる。
【０１１１】
例えば、図７（Ａ）に示すようにスイッチ４００の接続を切り換えることによって、蓄電素子２０１は直列に接続される。
【０１１２】
また、図７（Ｂ）に示すようにスイッチ４００の接続を切り換えることによって、蓄電素子２０１は並列に接続される。
【０１１３】
以上に示したように、スイッチ４００の接続を切り換えることによって、複数の蓄電素子２０１を、容易に直列接続または並列接続と切り換えることができる。それにより、例えば高起電力を必要とする場合は、蓄電素子２０１を直列に接続することによって、接続する素子数に応じて、起電力を高めることができる。また、蓄電素子２０１を並列に接続することによって、各蓄電素子２０１を一度に充電することができ、充電時間を短縮させることができる。
【０１１４】
また、本実施の形態により、直列に接続する蓄電素子の数によって、種々の電位を供給することができ、またそれは同時に行うことも可能である。例えばＬＳＩなどの複数の素子（ＣＰＵ、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭなど。）により形成された回路においては、該素子によって必要とする電位が異なるため、複数の電源回路が必要となる。しかし本実施の形態における蓄電装置を用いると、種々の電位を同時に供給することができるため、上記示したように、複数の電源回路を必要としない。そのため、回路の縮小およびコストダウンなどが可能となる。
【０１１５】
本発明の一態様により、同一平面上に正極および負極を設けることによって厚さが小さく、正極および負極の短絡を抑制した蓄電素子および蓄電素子の作製方法を提供することができる。さらに、複数の該蓄電素子を同一平面上に配置することによって、厚さを増加させずに、複数の該蓄電素子を配置した蓄電装置を提供することができる。
【０１１６】
また、本発明の一態様により、上記蓄電素子は配線によって電気的に接続され、それによって蓄電素子を直列または並列に接続を切り換えることができる。
【０１１７】
また本実施の形態に示す蓄電装置のように、同一平面上に複数の蓄電素子を配置することによって、蓄電素子に特性不良や故障が発生した場合でも、特性不良または故障した蓄電素子のみを除外して使用することができる。
【０１１８】
なお、図６および図７に示した回路図は一例であり、蓄電素子２０１およびスイッチ４００などの配置は、適宜変更した回路を用いてもよい。
【０１１９】
（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１および実施の形態２で説明した蓄電装置の応用形態について図８を用いて説明する。
【０１２０】
本発明の一態様に係る蓄電装置を用いた電気機器の具体例として、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、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）などの記録媒体に記憶された静止画または動画を再生する画像再生装置、携帯電話、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、電子書籍、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、電子レンジ等の高周波加熱装置、電気炊飯器、電気洗濯機、エアコンディショナーなどの空調設備、電気冷蔵庫、電気冷凍庫、電気冷凍冷蔵庫、ＤＮＡ保存用冷凍庫、透析装置などが挙げられる。また、蓄電装置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、内燃機関と電動機を併せ持った複合型自動車（ハイブリッドカー）、電動アシスト自転車を含む原動機付自転車などが挙げられる。
【０１２１】
上記電気機器において、消費電力の殆ど全てを賄うための蓄電装置（主電源と呼ぶ）として本発明の一態様に係る蓄電装置を用いることができる。或いは、上記電気機器において、主電源や商用電源からの電力の供給が停止した場合に、上記電気機器への電力の供給を行うことができる蓄電装置（無停電電源と呼ぶ）として、本発明の一態様に係る蓄電装置を用いることができる。或いは、上記電気機器において、主電源や商用電源からの電力の供給と並行して、上記電気機器への電力の供給を行うための蓄電装置（補助電源と呼ぶ）として、本発明の一態様に係る蓄電装置を用いることができる。
【０１２２】
図８に、上記電気機器の具体的な構成を示す。図８において、表示装置５０００は、本発明の一態様に係る蓄電装置５００４を用いた電気機器の一例である。具体的に、表示装置５０００は、ＴＶ放送受信用の表示装置に相当し、筐体５００１、表示部５００２、スピーカー部５００３、蓄電装置５００４等を有する。本発明の一態様に係る蓄電装置５００４は、筐体５００１の内部に設けられている。表示装置５０００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５００４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５００４を無停電電源として用いることで、表示装置５０００の利用が可能となる。
【０１２３】
表示部５００２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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
図８において、据え付け型の照明装置５１００は、本発明の一態様に係る蓄電装置５１０３を用いた電気機器の一例である。具体的に、照明装置５１００は、筐体５１０１、光源５１０２、蓄電装置５１０３等を有する。図８では、蓄電装置５１０３が、筐体５１０１及び光源５１０２が据え付けられた天井５１０４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５１０３は、筐体５１０１の内部に設けられていても良い。照明装置５１００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５１０３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５１０３を無停電電源として用いることで、照明装置５１００の利用が可能となる。
【０１２６】
なお、図８では天井５１０４に設けられた据え付け型の照明装置５１００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５１０４以外、例えば側壁５１０５、床５１０６、窓５１０７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。
【０１２７】
また、光源５１０２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。
【０１２８】
図８において、室内機５２００及び室外機５２０４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５２０３を用いた電気機器の一例である。具体的に、室内機５２００は、筐体５２０１、送風口５２０２、蓄電装置５２０３等を有する。図８では、蓄電装置５２０３が、室内機５２００に設けられている場合を例示しているが、蓄電装置５２０３は室外機５２０４に設けられていても良い。或いは、室内機５２００と室外機５２０４の両方に、蓄電装置５２０３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５２０３に蓄積された電力を用いることもできる。特に、室内機５２００と室外機５２０４の両方に蓄電装置５２０３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５２０３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。
【０１２９】
なお、図８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。
【０１３０】
図８において、電気冷凍冷蔵庫５３００は、本発明の一態様に係る蓄電装置５３０４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５３００は、筐体５３０１、冷蔵室用扉５３０２、冷凍室用扉５３０３、蓄電装置５３０４等を有する。図８では、蓄電装置５３０４が、筐体５３０１の内部に設けられている。電気冷凍冷蔵庫５３００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５３０４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５３０４を無停電電源として用いることで、電気冷凍冷蔵庫５３００の利用が可能となる。
【０１３１】
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蓄電装置を用いることで、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。
【０１３２】
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、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５３００の場合、気温が低く、冷蔵室用扉５３０２、冷凍室用扉５３０３の開閉が行われない夜間において、蓄電装置５３０４に電力を蓄える。そして、気温が高くなり、冷蔵室用扉５３０２、冷凍室用扉５３０３の開閉が行われる昼間において、蓄電装置５３０４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。
【０１３３】
次に、電気機器の一例である携帯情報端末について、図９を用いて説明する。
【０１３４】
図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は２つ折り可能なタブレット型端末である。図９（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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
また、表示モード切り替えスイッチ９０３４は、縦表示または横表示などの表示の向きを切り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替えスイッチ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。
【０１３９】
また、図９（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。
【０１４０】
図９（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９（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蓄電装置を有している。
【０１４１】
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。
【０１４２】
また、この他にも図９（Ａ）及び図９（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。
【０１４３】
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、または映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池９６３３は、筐体９６３０の片面又は両面に設けることができ、バッテリー９６３５の充電を効率的に行う構成とすることができる。なおバッテリー９６３５としては、本発明の一態様に係る蓄電装置を用いると、小型化を図れる等の利点がある。
【０１４４】
また、図９（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、及び動作について図９（Ｃ）にブロック図を示し説明する。図９（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９（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４に対応する箇所となる。
【０１４５】
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９６３３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で昇圧または降圧がなされる。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また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、スイッチＳＷ１をオフにし、スイッチ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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
また、上記実施の形態で説明した蓄電装置を具備していれば、図９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。
【０１４８】
本実施の形態は、上記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】
【０１４９】
１００    基板
１０２    絶縁層
１０４    正極集電体層
１０６    負極集電体層
１０８    正極活物質層
１１０    負極活物質層
１１２    電解質層
１１４    封止層
２００    蓄電素子
２０１    蓄電素子
２０４    正極集電体層
２０６    負極集電体層
２０８    正極活物質層
２１０    負極活物質層
２１８    配線
３００    蓄電素子群
４００    スイッチ
５０１    トランジスタ
５０２    下地絶縁膜
５０３    チャネル領域
５０４    半導体層
５０５    低抵抗領域
５０６    ゲート絶縁膜
５０８    ゲート電極
５１０    層間絶縁膜
９００    蓄電装置
９０１    蓄電装置
５０００    表示装置
５００１    筐体
５００２    表示部
５００３    スピーカー部
５００４    蓄電装置
５１００    照明装置
５１０１    筐体
５１０２    光源
５１０３    蓄電装置
５１０４    天井
５１０５    側壁
５１０６    床
５１０７    窓
５２００    室内機
５２０１    筐体
５２０２    送風口
５２０３    蓄電装置
５２０４    室外機
５３００    電気冷凍冷蔵庫
５３０１    筐体
５３０２    冷蔵室用扉
５３０３    冷凍室用扉
５３０４    蓄電装置
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
【図１】
2013229308.tif 000003
【図２】
2013229308.tif 000004
【図３】
2013229308.tif 000005
【図４】
2013229308.tif 000006
【図５】
2013229308.tif 000007
【図６】
2013229308.tif 000008
【図７】
2013229308.tif 000009
【図８】
2013229308.tif 000010
【図９】
2013229308.tif 000011