(57)【要約】【課題】可撓性を有し、信頼性の高いシート状の蓄電装置を提供する。【解決手段】可撓性を有する基板と、基板に設けられた正極リードと、基板に設けられた負極リードと、記基板上に二次元的かつ周期的に配列された複数の蓄電素子と、を有し、複数の蓄電素子のそれぞれは、シート状の正極と、シート状の負極と、正極と負極との間の電解質とを有する積層体を少なくとも外装体の内部に有し、外装体の外部へ延びる正極の端部は、外装体に設けられた正極タブを介して、正極リードと電気的に接続し、外装体の外部へ延びる負極の端部は、外装体に設けられた負極タブを介して、負極リードと電気的に接続する蓄電装置である。【選択図】図２
2013239435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する基板と、
前記基板に設けられた正極リードと、
前記基板に設けられた負極リードと、
前記基板上に二次元的かつ周期的に配列された複数の蓄電素子と、を有し、
前記複数の蓄電素子のそれぞれは、
シート状の正極と、シート状の負極と、前記正極と前記負極との間の電解質とを有する積層体を少なくとも外装体の内部に有し、
前記外装体の外部へ延びる前記正極の端部は、前記外装体に設けられた正極タブを介して、前記正極リードと電気的に接続し、
前記外装体の外部へ延びる前記負極の端部は、前記外装体に設けられた負極タブを介して、前記負極リードと電気的に接続することを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記積層体は、間に電解質を介して、複数の正極及び負極が交互に積層されていることを特徴とする蓄電装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記電解質はポリマー固体電解質であることを特徴とする蓄電装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記蓄電素子は、前記外装体とともに前記積層体を内封する蓋部材を有し、
前記蓋部材は熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂であることを特徴とする蓄電装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の蓄電装置を有する電子機器。
【請求項６】
基板に設けられた二次元的かつ周期的な複数の凹部のそれぞれに、間に電解質を挟んでシート状の正極及びシート状の負極を積層し、
前記基板上に配置した蓋部材に圧力及び熱を加えることで、前記凹部の内部に、電解質を挟んでシート状の正極及びシート状の負極を有する積層体を圧縮成形し、
前記正極及び前記負極の端部が露出するように、前記基板及び蓋部材を複数に切断し、
露出した前記正極の端部に正極タブを設け、露出した前記負極の端部に負極タブを設けることで、前記積層体を内封した複数の蓄電素子を形成し、
前記複数の蓄電素子を、可撓性基板上に二次元的かつ周期的に配列し、
前記正極タブを前記可撓性基板が有する正極リードに電気的に接続し、前記負極タブを前記可撓性基板が有する負極リードに電気的に接続することを特徴とする蓄電装置の製造方法。
【請求項７】
基板に設けられた二次元的かつ周期的な複数の凹部のそれぞれに、間に電解質を挟んでシート状の正極及びシート状の負極を積層し、
前記基板上に配置した蓋部材に圧力及び光を加えることで、前記凹部の内部に、電解質を挟んでシート状の正極及びシート状の負極を有する積層体を圧縮成形し、
前記正極及び前記負極の端部が露出するように、前記基板及び蓋部材を複数に切断し、
露出した前記正極の端部に正極タブを設け、露出した前記負極の端部に負極タブを設けることで、前記積層体を内封した複数の蓄電素子を形成し、
前記複数の蓄電素子を、可撓性基板上に二次元的かつ周期的に配列し、
前記正極タブを前記可撓性基板が有する正極リードに電気的に接続し、前記負極タブを前記可撓性基板が有する負極リードに電気的に接続することを特徴とする蓄電装置の製造方法。
【請求項８】
請求項６又は７において、
前記積層体は、間に電解質を介して、複数の正極及び負極が交互に積層されていることを特徴とする蓄電装置の製造方法。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれか一項において、
前記電解質はポリマー固体電解質であることを特徴とする蓄電装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項６乃至９のいずれか一項に記載の方法により製造した蓄電装置を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やスマートフォンに代表される情報端末やゲーム機等の民生用電子機器の電源として、蓄電装置としてのリチウム二次電池が広く利用されている。
【０００３】
このような電子機器には、長寿命・高容量であることに加え、軽量化や小型化、外形設計の自由度の確保のためにシート状の可撓性（フレキシビリティ）を有する蓄電装置のニーズが高まっている。可撓性を有するシート状の蓄電装置を実現することにより、例えばリストウォッチのバンド部分や、衣服、薄型の電子機器など、湾曲又は屈曲する部分や厚さの薄い部分にも蓄電装置を設置することができる。
【０００４】
従来の非水系二次電池であるリチウム二次電池は、一般にシート状のアルミニウム等からなる正極集電体の両面にリチウムイオンを吸蔵・放出する正極活物質を含む正極合剤を塗布した正極と、シート状の銅等からなる負極集電体の両面にリチウムイオンを吸蔵・放出する負極活物質を含む負極合剤を塗布した負極とを有する。これら正極と負極を、セパレータを間に挟んで複数重ねて捲いた捲回体を形成し、正極及び負極の各所定部にそれぞれ正極タブ及び負極タブを接続して、これを円筒形や角形、コイン型等の一定の形状の外装体に非水電解質とともに封入している。正極、セパレータ、負極はそれぞれ可撓性を有する部材ではあるものの、捲回体を形成し容器に封入した後は、形状が固定されるため、可撓性は完全に喪失する。このため、蓄電装置に湾曲又は屈曲する自由度を持たせることはできず、電子機器の湾曲又は屈曲する部分に蓄電装置を設置することは困難である。
【０００５】
そこで、例えば特許文献１で開示されるような固体二次電池の研究が盛んになっている。固体二次電池は、従来の非水系の電解液を無機固体電解質や有機固体電解質で置き換えた構造を採る。すなわち、正極集電体上に正極活物質、固体電解質、負極活物質、負極集電体を有し、全体を薄型化させて可撓性を実現するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１２３０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、固体二次電池は電解質層も薄型にする必要があり、固体二次電池を湾曲又は屈曲させた場合に正極と負極との短絡が発生しやすいという欠点を有する。特に、固体二次電池は全体を固体により形成するため、電池の曲げを繰り返すことにより、膜剥がれやそれぞれの膜における割れ（クラック）が生じ、シート状の電池として構成することが容易ではない。
【０００８】
また、固体二次電池に用いる固体電解質には種々の問題を有し、現状実用化には至っていない。
【０００９】
そこで、本発明の一態様は、固体二次電池を用いることなく、可撓性を有し、信頼性の高いシート状の蓄電装置を提供することを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、可撓性を有する基板上に、可撓性を有していない複数の蓄電素子を配置することで、全体として可撓性を有する蓄電装置を実現するものである。
【００１１】
本発明の一態様は、可撓性を有する基板と、基板に設けられた正極リードと、基板に設けられた負極リードと、基板上に二次元的かつ周期的に配列された複数の蓄電素子と、を有し、複数の蓄電素子のそれぞれは、シート状の正極と、シート状の負極と、正極と負極との間の電解質とを有する積層体を少なくとも外装体の内部に有し、外装体の外部へ延びる正極の端部は、外装体に設けられた正極タブを介して、正極リードと電気的に接続し、外装体の外部へ延びる負極の端部は、外装体に設けられた負極タブを介して、負極リードと電気的に接続する蓄電装置である。
【００１２】
また、本発明の一態様は、基板に設けられた二次元的かつ周期的な複数の凹部のそれぞれに、間に電解質を挟んでシート状の正極及びシート状の負極を積層し、基板上に配置した蓋部材に圧力及び熱を加えることで、凹部の内部に、電解質を挟んでシート状の正極及びシート状の負極を有する積層体を圧縮成形し、正極及び前記負極の端部が露出するように、基板及び蓋部材を複数に切断し、露出した正極の端部に正極タブを設け、露出した負極の端部に負極タブを設けることで、積層体を内封した複数の蓄電素子を形成し、複数の蓄電素子を、可撓性基板上に二次元的かつ周期的に配列し、正極タブを可撓性基板が有する正極リードに電気的に接続し、負極タブを可撓性基板が有する負極リードに電気的に接続する蓄電装置の製造方法である。
【００１３】
外装体及び蓋部材を用いた積層体の圧縮成形には、熱を用いる他、光を用いてもよい。すなわち、蓋部材に熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を用いる他、光硬化性樹脂を用いてもよく、さらに両方の性質を併有する樹脂を用いてもよい。
【００１４】
以上のような構造を有する蓄電装置は、個々の蓄電素子は可撓性を有していないが、これらを複数配置した基板には可撓性を有する材料を用いるため、全体としては湾曲又は屈曲が可能な可撓性を有する。また、個々の蓄電素子が外装体や蓋部材によって封止されているため、蓄電装置の湾曲や屈曲に対して信頼性が高い。さらに、外部からの汚染の侵入に対しても強い。従って、信頼性の高い蓄電装置を製造することができる。
【発明の効果】
【００１５】
可撓性を有し、信頼性の高いシート状の蓄電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】蓄電装置を説明する図。
【図２】蓄電装置を説明する図。
【図３】蓄電装置を説明する図。
【図４】積層体を説明する図。
【図５】蓄電装置の作製方法を説明する図。
【図６】蓄電装置の作製方法を説明する図。
【図７】蓄電装置の作製方法を説明する図。
【図８】蓄電装置の作製方法を説明する図。
【図９】蓄電装置の作製方法を説明する図。
【図１０】正極を説明する図。
【図１１】負極を説明する図。
【図１２】電子機器を説明する図。
【図１３】電子機器を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。ただし、実施の形態は多くの異なる態様で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は、以下の実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００１８】
なお、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、膜の厚さ又は領域は、明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
本実施の形態においては、可撓性を有し、信頼性の高い蓄電装置について、図１乃至図３を用いて説明する。蓄電装置の代表的な例として、蓄電装置がリチウム二次電池である場合について説明する。
【００２０】
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。
【００２１】
図１（Ａ）は、本実施の形態に示す蓄電装置１００を鳥瞰視した模式図である。蓄電装置１００は、可撓性基板１０１と、蓄電素子１０２と、正極リード１０３と、負極リード１０４とを有する。
【００２２】
可撓性基板１０１には、樹脂材料からなる基板を用いることができる。樹脂材料を用いることで基板に可撓性を具備させることができるほか、金属やガラスを材料として用いた場合に比べ、高い強度を維持しつつ基板の軽量化を実現することができる。ひいては、蓄電装置の軽量化を実現することができ、特に携帯性を有する電子機器への適用に好ましい。
【００２３】
可撓性基板１０１の材料としては、例えば、ＰＥＳ（ポリエーテルスルフォン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）もしくはＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ポリアリレート、ポリプロピレン、ポリエステル等のプラスチックを用いることができる。
【００２４】
図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）は、蓄電素子１０２を示す模式図である。図１（Ｂ）は蓄電素子１０２を上方から斜視した図であり、図１（Ｃ）は蓄電素子１０２を下方から斜視した図である。蓄電素子１０２は、凹部を有した直方体形状の外装体３００と、外装体３００の上部に位置する蓋部材３０２と、外装体３００の側面から底面にかけてＬ字状に設けられたタブ３０５とを有する。タブ３０５は、蓄電素子１０２において電力の入出力を行うための端子であり、導電性材料からなる。一つの蓄電素子について少なくとも二つ設けられており、一方は正極タブ、他方は負極タブとして機能する。図示しないが、この蓄電素子１０２の内部に蓄電を行う電極の積層体が封止されている。
【００２５】
なお、図においては蓄電素子１０２の形状を便宜上直方体で示したが、この形状に限られず、端部や角部を面取りした形状や、立方体等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜設計することができる。また、タブ３０５を設置する位置は上述した外装体３００の側面から底面にかけた部分に限られず、例えば側面のみ、又は底面のみ等の外装体３００の任意の部分とすることができる。
【００２６】
図１（Ｄ）は、上述した蓄電素子１０２を設置する前の蓄電装置を示す図である。可撓性基板１０１に、導電性材料からなる正極リード１０３と負極リード１０４とが設けられ、これらは回路基板として機能する。正極リード１０３は、複数の蓄電素子１０２の正極タブと接続するための複数のリード１０３ａと、複数のリード１０３ａと接続するバスライン１０３ｂと、バスライン１０３ｂと接続し、蓄電装置１００の外部と電気的接続を行うための端子部１０３ｃとを有する。これらリード１０３ａ、バスライン１０３ｂ、端子部１０３ｃは一続きの配線パターンとして形成することができる。また、個々に別のパターンとして形成した後、他の配線パターンによって電気的に接続しても良い。
【００２７】
正極リード１０３と負極リード１０４の材料としては導電性材料であれば良いが、可撓性基板１０１とともに湾曲や屈曲されるため、延性や展性に富む材料であることが好ましい。例えばステンレス、金、白金、亜鉛、鉄、銅、アルミニウム、チタン等の金属、及びこれらの合金等を用いることができる。
【００２８】
以上の正極リード１０３の構造は、負極リード１０４についても同様である。すなわち、負極リード１０４は、複数の蓄電素子１０２の負極タブと接続するための複数のリード１０４ａと、複数のリード１０４ａと接続するバスライン１０４ｂと、バスライン１０４ｂと接続し、蓄電装置１００の外部と電気的接続を行うための端子部１０４ｃとを有する。
【００２９】
バスライン１０３ｂとバスライン１０４ｂとは、対向した位置に配置されている。バスライン１０３ｂから延びる複数のリード１０３ａは互いに平行に配置されている。同様にバスライン１０４ｂから延びる複数のリード１０４ａも互いに平行に配置されている。さらに、複数のリード１０３ａと複数のリード１０４ａとは互いに平行となるように配置されている。このため、正極リード１０３と負極リード１０４とは、櫛歯同士がかみ合う配置である。
【００３０】
図１（Ｄ）においては、正極リード１０３及び負極リード１０４は、可撓性基板１０１上に形成したパターンとして描いている。しかし、正極リード１０３及び負極リード１０４は、可撓性基板１０１の内部に設けても良い。この場合、蓄電装置１００の外部との電気的接続を行う端子部１０３ｃ、端子部１０４ｃ、及びそれぞれの蓄電素子１０２と電気的接続を行うリード１０３ａ、リード１０４ａの一部については、露出している必要がある。なお、この露出部分には、酸化の防止、機械的強度の維持、電気的接続の対象との密着性の向上等を目的として、金（Ａｕ）等の金属薄膜やＩＴＯ等の酸化物半導体薄膜を設けても良い。
【００３１】
また、正極リード１０３及び負極リード１０４を有する可撓性基板１０１として、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）を用いても良い。フレキシブルプリント基板は、フィルム状の絶縁体上に接着層を形成し、その上に配線として用いる導電性薄膜を有する構造であり、端子部や半田付け部を除く部分は絶縁体により被覆保護されている。フレキシブルプリント基板は、柔軟性があり変形させることが可能であるため、正極リード１０３及び負極リード１０４を有する可撓性基板１０１として、本発明に係る蓄電装置１００に用いることができる。
【００３２】
正極リード１０３及び負極リード１０４を有する可撓性基板１０１として、フレキシブルプリント基板を用いる場合には、フィルム状の絶縁体としてポリイミドやソルダレジストを材料として用いることができ、導電性薄膜として銅を用いることができる。
【００３３】
このような図１（Ｄ）で示した正極リード１０３及び負極リード１０４を有する可撓性基板１０１の上に、複数の蓄電素子１０２が二次元的かつ周期的に配列される（図１（Ａ）参照）。図１（Ｄ）においては、上述したように正極リード１０３と負極リード１０４とが、櫛歯同士がかみ合うように配置されている。蓄電素子１０２は、リード１０３ａとこれと隣り合うリード１０４ａとに接続するために、これらに重なって設置される。蓄電素子１０２の側面から底面に向けて設けられた二つのタブ３０５のうち、一方がリード１０３ａと、他方がリード１０４ａと電気的に接続されている。
【００３４】
タブ３０５とリード１０３ａ及びリード１０４ａとの電気的な接続には、ＩＣチップと回路基板との接続に用いられているＳＭＴ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｕｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）等の実装技術を用いることができる。半田、半田ペースト、導電性ペーストなどが接続に用いられる。また、異方性導電フィルム、異方性導電ペースト、金属粒子を含んだ樹脂などをプロセス温度に応じて用いてもよい。
【００３５】
このように複数の蓄電素子１０２が正極リード１０３及び負極リード１０４と電気的に接続することで、大容量の蓄電装置１００を形成することができる。図１（Ｄ）で示したように正極リード１０３及び負極リード１０４を櫛歯同士がかみ合うことで、全ての蓄電素子１０２を並列に接続することができ、蓄電装置１００の大容量化を図ることができる。
【００３６】
なお、蓄電素子１０２を直列に接続して高出力の蓄電装置１００としても良く、あるいは蓄電素子１０２の直列及び並列接続を組み合わせ、任意の容量及び出力を実現することできる。このために、正極リード１０３及び負極リード１０４のパターンは自由に設計することができ、上記に示した櫛歯形状に限定されるものではない。正極リード１０３、負極リード１０４、蓄電素子１０２の上から、端子部１０３ｃを除いて樹脂や保護フィルムで覆ってもよい。
【００３７】
図２は、蓄電装置１００の一部を湾曲させた場合の模式図である。可撓性基板１０１は可撓性を有するため、変形することができる。可撓性基板１０１の変形に応じて、可撓性基板に設けられた正極リード及び負極リードが変形する。一方、可撓性基板１０１上に配列された蓄電素子１０２は可撓性を有していないため、蓄電素子１０２自体が湾曲することはない。一方、可撓性基板１０１のサイズに対して蓄電素子１０２のサイズが小さければ、蓄電素子１０２は変形しなくても、可撓性基板１０１の蓄電素子１０２が設けられていない領域が変形することで、蓄電装置１００が湾曲又は屈曲することができる。
【００３８】
すなわち、蓄電装置１００は、可撓性基板１０１の蓄電素子１０２が設けられていない領域を有することで、可撓性を有することができる。なお、蓄電装置１００は、図２においては蓄電素子１０２の配列に平行（又は垂直）な方向に湾曲しているが、この方向に限らず、任意の方向に湾曲又は屈曲させることができる。可撓性基板１０１の蓄電素子１０２が設けられていない領域の可動領域は、蓄電素子１０２の可撓性基板１０１に占める面積（すなわち蓄電素子のサイズ）、蓄電素子１０２の高さ、可撓性基板１０１の材質、蓄電装置１００を湾曲させる方向等によって決まる。図３に示すように、正極リード１０３ａ、負極リード１０４ａ、及び蓄電素子１０２の間隔を適宜設計することで、蓄電装置１００の可動領域を設定することができる。具体的には、図３において、蓄電素子１０２の間隔１０５、隣り合う正極リード１０３ａと負極リード１０４ａとの間隔１０６、間隔１０７等を任意に設定することができる。
【００３９】
以上のように、可撓性基板１０１に正極リード１０３、負極リード１０４、及び蓄電素子１０２を適宜配置することで、可撓性を有する蓄電装置１００を製造することができる。
【００４０】
なお、図１（Ａ）においては、可撓性基板１０１上に複数の蓄電素子１０２を配列させることで、蓄電領域のみを形成しているが、さらに可撓性基板１０１上に過充電や過放電を防止するため等の電気回路（図示せず）を設けてもよい。この場合、該電気回路を構成するパッケージ構造の複数のＬＳＩも蓄電素子１０２と同様に実装することで、電気回路を含めた蓄電装置１００の全体に可撓性を具備させることができる。
【００４１】
このような電気回路としては、過充電や過放電を防止するための監視回路の他、セル電圧、セル温度データ収集や、セルバランサ制御、電池劣化状態の管理、電池残量（（充電率）Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）の算出演算、故障検出制御等を行う回路をそれぞれ設けることができる。
【００４２】
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。
【００４３】
（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１で示した可撓性を有する蓄電装置に用いる蓄電素子の製造方法の例について、図４乃至図９を用いて説明する。
【００４４】
（積層体の構造及びその製造方法）
上述した蓄電素子１０２は、外装体３００の内部に蓄電のための積層体２００を有する。積層体２００は、図４（Ａ）に示すように、それぞれがシート状の、正極２０１、電解質２０２、負極２０３により構成される。また、負極２０３は袋状のセパレータ２０４に包まれている。また、正極２０１及び負極２０３は、蓄電素子１０２の側面及び底面に設けられたタブ３０５と接続するために、その一部が外側に延在している。この延在した部分を除いて、正極２０１、電解質２０２、負極２０３はほぼ同形のシート状である。図４（Ｂ）に示すように、これらの形状を揃えて積層体２００を形成することで、後述する外装体の凹部に入れることができる。
【００４５】
電解質２０２は、ポリマー固体電解質であることが好ましい。ポリマー固体電解質とは、キャリアイオンを含む液体をポリマー（高分子材料）で固めて外見上固体のようにしたゲルポリマー電解質である。このようにゲル化される高分子材料を用いて電解質を準固体状態とすることで、漏液性等に対する安全性が高まる。また、蓄電装置の薄型化及び軽量化が可能である。ゲル化される高分子材料の代表例としては、シリコーンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリルゲル、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、フッ素系ポリマー等がある。
【００４６】
高分子材料と複合する溶質には、キャリアイオンを有する材料を用いる。溶質には、例えば、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ、ＬｉＡｌＣｌ４、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、Ｌｉ２ＳＯ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０、Ｌｉ２Ｂ１２Ｃｌ１２、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＣ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）（ＣＦ３ＳＯ２）等のリチウム塩を一種、又はこれらのうちの二種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いることができる。
【００４７】
なお、リチウムイオン以外のアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、ベリリウムイオン、またはマグネシウムイオンをキャリアイオンとして用いる場合、電解質としての上記リチウム塩中のリチウムを、アルカリ金属（例えば、ナトリウムやカリウム等）、アルカリ土類金属（例えば、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等）、ベリリウム、またはマグネシウムに置き換えれてもよい。
【００４８】
セパレータ２０４は、正極２０１と負極２０３との隔離や電解質を保持して正極−負極間のイオン伝導性を確保するといった機能を有する。セパレータ２０４としては、例えば、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、セルロース、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。
【００４９】
図４（Ａ）では、下から正極２０１、電解質２０２、袋状のセパレータ２０４に包まれた負極２０３、電解質２０２、正極２０１の順の積層を示している。この構造により、負極２０３を共通電極として上下に電池構造を形成することができる。
【００５０】
ただし積層構造はこれに限られず、少なくとも正極２０１、電解質２０２、負極２０３の順、又は負極２０３、電解質２０２、正極２０１の順で重ねた積層体であればよい。また、袋状のセパレータ２０４は、図４（Ａ）においては負極２０３に設けているが、正極２０１に設けてもよい。さらに、セパレータ２０４は袋状に限らず、正極２０１及び負極２０３と電解質２０２との間にそれぞれシート状のセパレータを設けてもよい。
【００５１】
さらに、電解質２０２を介した正極２０１と負極２０３との積層は２層以上としても良い。すなわち、電解質２０２を介して正極２０１と負極２０３とを交互に多数積層することができ、積層数に応じて蓄電素子１０２の放電容量を増加させることができる。ただし、積層数を増加させた場合、蓄電素子１０２自体の高さが高くなる点に留意する必要がある。
【００５２】
以下に、蓄電素子１０２の製造方法を示す。
【００５３】
図５（Ａ）に、積層体２００を封入するための外装体３００を示す。外装体３００は、後に積層体２００に対応するサイズに分断されるが、初期の状態では板状であり、周期的に配列する複数の凹部３０１を有する。複数の凹部３０１の配列は、図５（Ａ）に示すようなマトリクス状に限らず、任意の配列とすることができるが、後に分断する際に容易に分断することができる配列とすることが好ましい。また外装体３００のサイズや凹部３０１の数、凹部の間隔は自由に設定することができるため、可能な範囲で量産性の高い条件を選択するとよい。
【００５４】
外装体３００は、蓄電装置１００の湾曲や屈曲時に生じる応力から内部の積層体を保護する機能を有する。また、水分や汚染物から内部の積層体を保護する機能を有する。このため外装体３００の材料には、これら機能を実現しうる材料であり、また後に形成する蓋部材とともに分断可能な材料であることが好ましい。このような材料として、例えばフェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。
【００５５】
この外装体３００の凹部３０１に、上述した積層体２００を入れる。積層体２００は、予め正極や負極等を積層させたものを作製しておいてもよく、積層体２００を構成する正極等をそれぞれ凹部３０１に入れ、凹部の内部で積層体２００となるように積層してもよい（図６参照）。いずれの場合においても、凹部３０１と積層体２００の平面形状を概略同形とすることが好ましい。凹部３０１内の積層体２００の形成は、複数の凹部３０１に対して順次行ってもよく、同時に行ってもよい。
【００５６】
図７（Ａ）は、このようにして外装体３００の凹部３０１に積層体２００を入れた状態を示す模式図である。この状態において、積層体２００は凹部３０１の深さよりも僅かに大きい厚みを有している。
【００５７】
次に、図７（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、積層体２００を凹部３０１に有する外装体３００上に蓋部材３０２を設置する。
【００５８】
蓋部材３０２の材料には、積層体２００を外装体３００に封止するために、熱可塑性の樹脂を用いることが好ましい。例えばポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニリデン樹脂を用いることができる。また、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂を用いることもできる。この場合、次の工程の封止時において外装体３００との接着を行うため、外装体３００と蓋部材３０２との間に接着層を設けてもよい。
【００５９】
その後、蓋部材３０２の上部から圧力を印加するとともに加熱することで、蓋部材３０２の一部を溶融させて圧縮成形する。溶融した蓋部材３０２の一部は、積層体２００を含む凹部３０１に充填され、積層体２００が外装体３００と蓋部材３０２の内部に隙間なく密封される。また、圧縮成形の際に、あらかじめ凹部３０１中に充填剤（例えば、乾燥剤や不活性ガス）を入れておいてもよい。
【００６０】
以上の工程により、外装体３００及び蓋部材３０２に積層体２００を内封することができる。
【００６１】
次に、外装体３００及び蓋部材３０２を、ダイサーを用いて切断することで、積層体２００を内封する個々の部分に分断する。外装体３００及び蓋部材３０２の切断は、図８（Ａ）に示すように、複数のダイシングライン３０３に沿って切断することで、積層体２００を内封する個々の部分に分断することができる。
【００６２】
この分断工程において、積層体２００が有する正極及び負極の端部が分断面において露出するように、正極及び負極の一部を含めて切断する。分断された積層体２００を内封する個々の部分を図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）に示す。図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）においては、切断により、分断面に積層体２００の負極２０３の端部３０４が露出する。これに対向する面に位置する正極についても同様である。
【００６３】
次に、図８（Ｄ）及び図８（Ｅ）に示すように、積層体２００を内封する個々の部分にタブ３０５を形成し、蓄電素子１０２を作製する。タブ３０５は、正極タブ及び負極タブとして二カ所に形成する。タブ３０５は、上述した分断により生じた負極の端部３０４、及び正極の端部にそれぞれ電気的接続するように形成する。また、タブ３０５は、可撓性基板が有する正極リード及び負極リードと接続するために、蓄電素子１０２の側面から底面に延ばして形成すると良い（図８（Ｅ）参照）。
【００６４】
タブ３０５は導電性材料からなり、例えば金等の金属や、銀ペーストを用いることができる。このような導電性材料を、めっき法、スパッタリング法、塗布法等により所望の形状に外装体３００の側面や底面に形成する。
【００６５】
以上の工程によって、蓄電素子１０２が形成される。なお、蓄電素子１０２は、正極リード及び負極リードと接続するタブの一部分を除いて、別途樹脂等によりモールドしてもよい。このモールドにより、さらに蓄電素子１０２の信頼性を向上させることができる。
【００６６】
また、上述したように、積層体２００は正極−負極の積層を３層以上の多層となるように積層したものであってもよい。図９に、正極−負極の積層を３層以上の多層とした積層体３０６の模式図を示す。図９（Ｂ）に示すような多層の積層体３０６を用いた場合には、分断工程によって外装体３００の分断面には多数の正極又は負極の端部３０４が露出する（図９（Ａ）参照）。陽極端部間の隙間、陰極端部間の隙間には蓋部材３０２の一部や樹脂が充填されている。陽極端部や陰極端部は、蓋部材３０２の一部や樹脂に容易に囲われるように相互に重複していなくてもよい（図示なし）。一方で、陽極端部同士や陰極端部同士は，絶縁することなく合体していてもよい。
【００６７】
この露出した端部３０４のすべてを覆うように、タブ３０５を設けることで蓄電素子１０２を作製する。
【００６８】
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。
【００６９】
（実施の形態３）
本実施の形態において、実施の形態１及び実施の形態２で説明した積層体に用いる正極及び負極の構造並びにその製造方法について説明する。
【００７０】
（正極及びその製造方法）
はじめに、正極及びその製造方法について説明する。図１０（Ａ）は正極５００の断面図である。正極５００は、正極集電体５０１の両面に正極合剤層５０２が形成される。
【００７１】
正極集電体５０１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、及びこれらの合金等の、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５０１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。
【００７２】
正極合剤層５０２に用いる正極活物質としては、リチウムイオンの挿入及び脱離が可能な材料を用いることができ、例えば、オリビン型の結晶構造、層状岩塩型の結晶構造、又はスピネル型の結晶構造を有するリチウム含有複合酸化物等が挙げられる。
【００７３】
オリビン型の結晶構造を有するリチウム含有複合酸化物としては、例えば、一般式ＬｉＭＰＯ４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上）で表される複合酸化物が挙げられる。一般式ＬｉＭＰＯ４の代表例としては、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。
【００７４】
特にＬｉＦｅＰＯ４は、安全性、安定性、高容量密度、高電位、初期酸化（充電）時に引き抜けるリチウムイオンの存在等、正極活物質に求められる事項をバランスよく満たしているため、好ましい。
【００７５】
層状岩塩型の結晶構造を有するリチウム含有複合酸化物としては、例えば、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎＯ２、Ｌｉ２ＭｎＯ３、ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２等のＮｉＣｏ系（一般式は、ＬｉＮｉｘＣｏ１−ｘＯ２（０＜ｘ＜１））、ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ０．５Ｏ２等のＮｉＭｎ系（一般式は、ＬｉＮｉｘＭｎ１−ｘＯ２（０＜ｘ＜１））、ＬｉＮｉ１／３Ｍｎ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２等のＮｉＭｎＣｏ系（ＮＭＣともいう。一般式は、ＬｉＮｉｘＭｎｙＣｏ１−ｘ−ｙＯ２（ｘ＞０、ｙ＞０、ｘ＋ｙ＜１））が挙げられる。さらに、Ｌｉ（Ｎｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５）Ｏ２、Ｌｉ２ＭｎＯ３−ＬｉＭＯ２（Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ）等も挙げられる。
【００７６】
特に、ＬｉＣｏＯ２は、容量が大きい、ＬｉＮｉＯ２に比べて大気中で安定である、ＬｉＮｉＯ２に比べて熱的に安定である等の利点があるため、好ましい。
【００７７】
スピネル型の結晶構造を有するリチウム含有複合酸化物としては、例えば、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｌｉ１＋ｘＭｎ２−ｘＯ４、Ｌｉ（ＭｎＡｌ）２Ｏ４、ＬｉＭｎ１．５Ｎｉ０．５Ｏ４等が挙げられる。
【００７８】
ＬｉＭｎ２Ｏ４等のマンガンを含むスピネル型の結晶構造を有するリチウム含有複合酸化物に、少量のニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２やＬｉＮｉ１−ｘＭＯ２（Ｍ＝Ｃｏ、Ａｌ等））を混合すると、マンガンの溶出を抑制する、電解質の分解を抑制する等の利点があり好ましい。
【００７９】
また、正極活物質として、一般式Ｌｉ（２−ｊ）ＭＳｉＯ４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上、０≦ｊ≦２）で表される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）ＦｅｋＮｉｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｋＣｏｌＳｉＯ４、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）等が挙げられる。
【００８０】
また、正極活物質として、ＡｘＭ２（ＸＯ４）３（Ａ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｘ＝Ｓ、Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｓ、Ｓｉ）の一般式で表されるナシコン型化合物を用いることができる。ナシコン型化合物としては、Ｆｅ２（ＭｎＯ４）３、Ｆｅ２（ＳＯ４）３、Ｌｉ３Ｆｅ２（ＰＯ４）３等が挙げられる。また、正極活物質として、Ｌｉ２ＭＰＯ４Ｆ、Ｌｉ２ＭＰ２Ｏ７、Ｌｉ５ＭＯ４（Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ）の一般式で表される化合物、ＮａＦ３、ＦｅＦ３等のペロブスカイト型フッ化物、ＴｉＳ２、ＭｏＳ２等の金属カルコゲナイド（硫化物、セレン化物、テルル化物）、ＬｉＭＶＯ４等の逆スピネル型の結晶構造を有するリチウム含有複合酸化物、バナジウム酸化物系（Ｖ２Ｏ５、Ｖ６Ｏ１３、ＬｉＶ３Ｏ８等）、マンガン酸化物系、有機硫黄系等の材料を用いることができる。
【００８１】
なお、キャリアイオンが、リチウムイオン以外のアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、ベリリウムイオン、またはマグネシウムイオンの場合、正極合剤層５０２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、またはマグネシウムを用いてもよい。
【００８２】
また、正極合剤層５０２は、正極集電体５０１上の両面に直接接して形成する場合に限らない。正極集電体５０１と正極合剤層５０２との間に、正極集電体５０１と正極合剤層５０２との密着性の向上を目的とした密着層や、正極集電体５０１の表面の凹凸形状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５０１又は正極合剤層５０２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良い。
【００８３】
図１０（Ｂ）は、正極合剤層５０２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５０３と、当該正極活物質５０３の複数を覆いつつ、当該正極活物質５０３が内部に詰められたグラフェン５０４によって構成される場合の正極合剤層５０２の平面図である。複数の正極活物質５０３の表面を異なるグラフェン５０４が覆う。また、一部において、正極活物質５０３が露出していてもよい。
【００８４】
本明細書において、グラフェンは単層のグラフェン、又は２層以上１００層以下の多層グラフェンを含むものである。単層グラフェンとは、π結合を有する１原子層の炭素分子のシートのことをいう。また、酸化グラフェンとは、上記グラフェンが酸化された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、全体の２ａｔｏｍｉｃ％以上２０ａｔｏｍｉｃ％以下、好ましくは３ａｔｏｍｉｃ％以上１５ａｔｏｍｉｃ％以下である。
【００８５】
ここで、酸化グラフェンを還元して得られたグラフェンが多層グラフェンである場合、グラフェンの層間距離は０．３４ｎｍ以上０．５ｎｍ以下、好ましくは０．３８ｎｍ以上０．４２ｎｍ以下、さらに好ましくは０．３９ｎｍ以上０．４１ｎｍ以下である。通常のグラファイトは、単層グラフェンの層間距離が０．３４ｎｍであり、本発明の一態様に係る蓄電装置に用いるグラフェンの方が、その層間距離が長いため、多層グラフェンの層間におけるキャリアイオンの移動が容易となる。
【００８６】
正極活物質５０３の粒径は、２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下が好ましい。なお、正極活物質５０３内を電子が移動するため、正極活物質５０３の粒径はより小さい方が好ましい。
【００８７】
また、正極活物質５０３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。
【００８８】
図１０（Ｃ）は、図１０（Ｂ）の正極合剤層５０２の一部における断面図である。正極活物質５０３、及び該正極活物質５０３を覆うグラフェン５０４を有する。グラフェン５０４は断面図においては線状で観察される。同一のグラフェンまた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、同一のグラフェンまた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。
【００８９】
正極合剤層５０２の厚さは、２０μｍ以上１００μｍ以下の間で所望の厚さを選択する。なお、クラックや剥離が生じないように、正極合剤層５０２の厚さを適宜調整することが好ましい。
【００９０】
なお、正極合剤層５０２には、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等のカーボン粒子などの導電助剤を有してもよい。
【００９１】
正極活物質５０３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、正極合剤層が脆くなり、正極合剤層の一部が崩落してしまい、この結果蓄電装置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合剤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、正極活物質どうしの結合を維持する機能を有する。
【００９２】
また、グラフェン５０４は、複数の正極活物質５０３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５０３を保持する機能を有する。このため、正極合剤層にバインダを混合する必要が無く、正極合剤層当たりの正極活物質量を増加させることが可能であり、蓄電素子の放電容量を高めることができる。
【００９３】
次に、正極合剤層５０２の製造方法について説明する。
【００９４】
粒子状の正極活物質及び酸化グラフェンを含むスラリーを形成する。次に、正極集電体５０１の両面に、当該スラリーを塗布する。その後、還元雰囲気での加熱により還元処理を行って、正極活物質を焼成するとともに、酸化グラフェンに含まれる酸素を脱離させ、グラフェンに間隙を形成する。なお、酸化グラフェンに含まれる酸素は全て脱離されず、一部の酸素はグラフェンに残存する。
【００９５】
以上の工程により、正極集電体５０１上に所定の形状の正極合剤層５０２を形成することができる。この結果、正極合剤層の導電性が高まる。酸化グラフェンは酸素を含む官能基を表面に有するため、ＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）等の極性溶媒中では負に帯電する。この結果、酸化グラフェンは互いに分散する。このため、スラリーに含まれる正極活物質が凝集しにくくなり、焼成による正極活物質の粒径の増大を低減することができる。このため、正極活物質内の電子の移動が容易となり、正極合剤層の導電性を高めることができる。
【００９６】
正極集電体５０１上に正極合剤層５０２を形成した後、ロールプレス機を用いて圧延し、正極５００が作製される。
【００９７】
（負極及びその製造方法）
次に、負極及びその製造方法について、図１１（Ａ）を用いて説明する。
【００９８】
図１１（Ａ）に示すように、負極５１０は、負極集電体５１１と、負極集電体５１１の両面の上に設けられた負極合剤層５１２とを有する。
【００９９】
負極集電体５１１としては、金属などの導電性の高い材料により構成される。導電性の高い材料として、例えばステンレス、鉄、アルミニウム、銅、ニッケル、又はチタンを用いることができる。また、負極集電体５１１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。
【０１００】
負極合剤層５１２は、負極集電体５１１の両面に設けられる。負極合剤層５１２に用いる負極活物質としては、リチウムの溶解・析出、又はリチウムイオンの挿入・脱離が可能な材料を用いることができ、例えば、リチウム金属、炭素系材料、合金系材料等が挙げられる。
【０１０１】
リチウム金属は、酸化還元電位が低く（標準水素電極に対して−３．０４５Ｖ）、重量及び体積当たりの比容量が大きい（それぞれ３８６０ｍＡｈ／ｇ、２０６２ｍＡｈ／ｃｍ３）ため、好ましい。
【０１０２】
炭素系材料としては、黒鉛、易黒鉛化性炭素（ソフトカーボン）、難黒鉛化性炭素（ハードカーボン）、カーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンブラック等が挙げられる。
【０１０３】
黒鉛としては、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、コークス系人造黒鉛、ピッチ系人造黒鉛等の人造黒鉛や、球状化天然黒鉛等の天然黒鉛が挙げられる。
【０１０４】
黒鉛はリチウムイオンが黒鉛に挿入したとき（リチウム−黒鉛層間化合物の生成時）にリチウム金属と同程度に卑な電位を示す（０．１〜０．３Ｖ  ｖｓ．Ｌｉ＋／Ｌｉ）。これにより、リチウムイオン電池は高い作動電圧を示すことができる。さらに、黒鉛は、単位体積当たりの容量が比較的高い、体積膨張が小さい、安価である、リチウム金属に比べて安全性が高い等の利点を有するため、好ましい。
【０１０５】
負極活物質として、リチウム金属との合金化・脱合金化反応により充放電反応を行うことが可能な合金系材料も用いることができる。例えば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｇａ等のうち少なくとも一つを含む材料が挙げられる。このような元素は炭素に対して容量が大きく、特にシリコンは理論容量が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。このような元素を用いた合金系材料としては、例えば、ＳｉＯ、Ｍｇ２Ｓｉ、Ｍｇ２Ｇｅ、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、Ｍｇ２Ｓｎ、ＳｎＳ２、Ｖ２Ｓｎ３、ＦｅＳｎ２、ＣｏＳｎ２、Ｎｉ３Ｓｎ２、Ｃｕ６Ｓｎ５、Ａｇ３Ｓｎ、Ａｇ３Ｓｂ、Ｎｉ２ＭｎＳｂ、ＣｅＳｂ３、ＬａＳｎ３、Ｌａ３Ｃｏ２Ｓｎ７、ＣｏＳｂ３、ＩｎＳｂ、ＳｂＳｎ等が挙げられる。
【０１０６】
また、負極活物質として、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、リチウムチタン酸化物（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）、リチウム−黒鉛層間化合物（ＬｉｘＣ６）、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化タングステン（ＷＯ２）、酸化モリブデン（ＭｏＯ２）等の酸化物を用いることができる。
【０１０７】
また、負極活物質として、リチウムと遷移金属の複窒化物である、Ｌｉ３Ｎ型構造をもつＬｉ３−ｘＭｘＮ（Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ）を用いることができる。例えば、Ｌｉ２．６Ｃｏ０．４Ｎ３は大きな充放電容量（９００ｍＡｈ／ｇ）を示し好ましい。
【０１０８】
リチウムと遷移金属の複窒化物を用いると、負極活物質中にリチウムイオンを含むため、正極活物質としてリチウムイオンを含まないＶ２Ｏ５、Ｃｒ３Ｏ８等の材料と組み合わせることができ好ましい。なお、正極活物質にリチウムイオンを含む材料を用いる場合でも、あらかじめ正極活物質に含まれるリチウムイオンを脱離させておくことで、負極活物質としてリチウムと遷移金属の窒化物を用いることができる。
【０１０９】
また、コンバージョン反応が生じる材料を負極活物質として用いることもできる。例えば、酸化コバルト（ＣｏＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化鉄（ＦｅＯ）等の、リチウムと合金化反応を行わない遷移金属酸化物を負極活物質に用いてもよい。コンバージョン反応が生じる材料としては、さらに、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＲｕＯ２、Ｃｒ２Ｏ３等の酸化物、ＣｏＳ０．８９、ＮｉＳ、ＣｕＳ等の硫化物、Ｚｎ３Ｎ２、Ｃｕ３Ｎ、Ｇｅ３Ｎ４等の窒化物、ＮｉＰ２、ＦｅＰ２、ＣｏＰ３等のリン化物、ＦｅＦ３、ＢｉＦ３等のフッ化物が挙げられる。なお、上記フッ化物の電位は高いため、正極活物質として用いてもよい。
【０１１０】
負極活物質として、黒鉛と比較すると、ゲルマニウム、シリコン、リチウム、アルミニウムの方が、理論容量が大きい。理論容量が大きいと小面積でも十分に充放電が可能であり、コストの低減や蓄電素子又は蓄電装置の小型化に寄与する。
【０１１１】
本実施の形態では、上述の負極活物質に導電助剤及びバインダを加え、粉砕、混合、焼成して作製した負極合剤層５１２を用いてもよい。
【０１１２】
また、負極５１０の作製方法の別の例として、負極５１０においても、正極５００と同様に、負極合剤層５１２中にグラフェンを導入することができる。これにより、充放電に伴う負極活物質の膨張収縮に対しても、負極活物質どうしの結合を維持する機能を有する。また併せて、グラフェンが導電助剤としても機能する。
【０１１３】
負極活物質に黒鉛を用いる場合には、例えば、黒鉛の粉末にポリフッ化ビニリデン等のフッ化ビニリデン系重合体等を溶かしたＮＭＰを結着剤として混合し、スラリーを形成する。次に、負極集電体５１１の一方の面又は両面に、当該スラリーを塗布し乾燥させる。当該塗布工程を負極集電体５１１の一面のみに行う場合には、他方の面にもう一度同様の方法で、負極合剤層を形成する。この後、ロールプレス機を用いて圧延加工し、負極５１０が製造される。
【０１１４】
一方、負極活物質にシリコンを用いる場合には、キャリアイオンの吸蔵による約４倍の膨張が生じるため、負極集電体５１１上に単に薄膜状に形成することは容易に負極合剤層の剥離を誘発する。このため、シリコンを粒子状、ウィスカ状、ナノワイヤー状等の薄膜形状を除いた形状を用いる必要がある。
【０１１５】
負極活物質として粒子状及びウィスカ状の負極活物質を用いた例を、図１１（Ａ）乃至（Ｄ）を用いて以下に説明する。
【０１１６】
図１１（Ａ）は負極５１０の断面図である。負極は、負極集電体５１１の両面上に負極合剤層５１２が形成される。なお、負極合剤層５１２は、少なくとも負極活物質を含んでおり、この他にバインダ及び導電助剤や、グラフェンを含んでいてもよい。
【０１１７】
図１１（Ｂ）は負極合剤層５１２の一部における平面図である。負極合剤層５１２は、粒子状の負極活物質５１３と、負極活物質５１３の複数を覆いつつ、負極活物質５１３が内部に詰められたグラフェン５１４で構成されている。平面視の負極合剤層５１２は、複数の負極活物質５１３の表面を異なるグラフェン５１４が覆っている。なお、一部において、負極活物質５１３が露出していてもよい。
【０１１８】
図１１（Ｃ）は、図１１（Ｂ）の負極合剤層５１２の一部における断面図である。負極活物質５１３、及び負極合剤層５１２の平面視において負極活物質５１３を覆っているグラフェン５１４が図示されている。断面図において、グラフェン５１４は線状に観察される。同一のグラフェンまたは複数のグラフェンは複数の負極活物質５１３に重畳する、又は、同一のグラフェン又は複数のグラフェンにより、複数の負極活物質５１３を内在する。なお、グラフェン５１４は袋状になっており、該内部において、複数の負極活物質を内包する場合がある。また、グラフェン５１４は、一部開放部があり、当該領域において、負極活物質５１３が露出している場合がある。
【０１１９】
負極合剤層５１２の厚さは、２０μｍ以上１００μｍ以下の間で所望の厚さを選択する。
【０１２０】
なお、負極合剤層５１２には、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粒子（カーボンナノファイバなど）などの公知の導電助剤、及びポリフッ化ビニリデンなどの公知のバインダを有してもよい。
【０１２１】
なお、負極合剤層５１２にリチウムをプレドープしてもよい。リチウムのプレドープ方法としては、スパッタリング法により負極合剤層５１２表面にリチウム層を形成してもよい。または、負極合剤層５１２の表面にリチウム箔を設けることで、負極合剤層５１２にリチウムをプレドープすることができる。特に、リチウム二次電池を組み立てた後に、正極５００の正極合剤層５０２にグラフェン５０４を生成する場合は、負極合剤層５１２にリチウムをプレドープすることが好ましい。
【０１２２】
なお、負極活物質５１３においては、キャリア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、負極合剤層が脆くなり、負極活物質層の一部が崩壊してしまうことで蓄電装置の信頼性（例えば、サイクル特性など）が低下する。しかし、本発明の一態様に係る蓄電装置の負極は、負極活物質５１３の周囲をグラフェン５１４が覆うため、負極活物質５１３が充放電によって体積が膨張収縮しても、グラフェン５１４によって負極活物質５１３の微粉化や負極合剤層５１２の崩壊を防ぐことができる。すなわち、本発明の一態様に係る蓄電素子の負極に含まれるグラフェン５１４は、充放電にともない負極活物質５１３の体積が膨張収縮しても、負極活物質５１３どうしの結着を維持する機能を有する。従って、負極５１０を用いることで、蓄電素子の耐久性を向上させることができる。
【０１２３】
つまり、負極合剤層５１２を形成する際にバインダを用いる必要が無く、あるいは微量の使用で済むため、一定重量（一定体積）の負極合剤層において、負極活物質量を増加させることが可能である。従って、電極重量（電極体積）あたりの充放電容量を増大させることができる。
【０１２４】
また、グラフェン５１４は導電性を有しており、且つ複数の負極活物質５１３と接しているため導電助剤としても機能する。つまり、負極合剤層５１２を形成する際に導電助剤を用いる必要が無く、あるいは微量の使用で済むため、一定重量（一定体積）の負極合剤層において、負極活物質量を増加させることが可能である。従って、電極重量（電極体積）あたりの充放電容量を増大させることができる。
【０１２５】
また、グラフェン５１４は、負極合剤層５１２に効率良く且つ十分な導電パス（キャリアイオンの導電パス）が形成されているため、負極合剤層５１２の導電性及び負極５１０は導電性に優れている。従って、負極５１０を有する蓄電素子は、負極活物質５１３の容量を理論容量並みに効率良く利用することができるため、充電容量を十分に高めることができる。
【０１２６】
なお、グラフェン５１４は、キャリアイオンの吸蔵放出が可能な負極活物質としても機能するため、負極５１０の充電容量を向上させることができる。
【０１２７】
次に、図１１（Ｂ）及び（Ｃ）に示す負極合剤層５１２の作製方法について説明する。
【０１２８】
粒子状の負極活物質５１３及び酸化グラフェンを含むスラリーを形成する。具体的には、粒子状の負極活物質５１３と、酸化グラフェンを含む分散液を用いて混練し、スラリーを形成する。
【０１２９】
次に、負極集電体５１１上に、上記スラリーを塗布する。次に、一定時間、真空乾燥を行って負極集電体５１１上に塗工したスラリーから溶媒を除去する。この後、ロールプレス機により圧延加工する。
【０１３０】
その後、電気エネルギーを用いた酸化グラフェンの電気化学的な還元や、加熱処理による酸化グラフェンの熱的な還元によって、グラフェン５１４を生成する。以上の工程により、負極集電体５１１の両面上に負極合剤層５１２を形成でき、負極５１０を製造することができる。
【０１３１】
次に、図１１（Ｄ）に示す負極の構造について説明する。
【０１３２】
図１１（Ｄ）は、負極集電体５１１に負極合剤層５１７が形成される負極の断面図である。負極合剤層５１７は、表面が凹凸状である負極活物質５１５と、負極活物質５１５の表面を覆うグラフェン５１６を有する。
【０１３３】
凹凸状の負極活物質５１５は、共通部５１５ａと、共通部５１５ａから突出する凸部５１５ｂとを有する。凸部５１５ｂは、円柱状、角柱状等の柱状、円錐状または角錐状の針状等の形状を適宜有する。なお、凸部の頂部は湾曲していてもよい。また、負極活物質５１５は、キャリアイオン（代表的にはリチウムイオン）の吸蔵放出が可能な負極活物質を用いて形成される。なお、共通部５１５ａ及び凸部５１５ｂが同じ材料を用いて構成されてもよい。または、共通部５１５ａ及び凸部５１５ｂが異なる材料を用いて構成されてもよい。さらに負極活物質５１５は、共通部５１５ａを有さず、凸部５１５ｂのみにより構成されていてもよい。
【０１３４】
図１１（Ｄ）に示す負極は、負極活物質５１５としてシリコンを用いた場合、グラフェン５１６によって負極活物質５１５の周囲が覆われているため、負極活物質５１５が充放電によって体積が膨張収縮しても、負極活物質５１５の微粉化及び負極合剤層５１７の崩壊を防ぐことができる。
【０１３５】
また、負極合剤層の表面が、蓄電装置を構成する電解質と接触することにより、電解質及び負極活物質が反応し、負極の表面に被膜が形成される。当該被膜は負極と電解質の反応を和らげ、安定化させるために必要であると考えられている。しかしながら、当該被膜が厚くなると、キャリアイオンが負極に吸蔵されにくくなり、電極と電解質間のキャリアイオン伝導性の低下、電解質の消耗などの問題がある。
【０１３６】
負極活物質５１５の表面をグラフェン５１６で被覆することで、当該被膜の膜厚の増加を抑制することが可能であり、充放電容量の低下を抑制することができる。
【０１３７】
なお、凹凸状の負極活物質５１５の他の構成として、負極集電体５１１に負極集電体５１１の一部として凸部を形成し、この凸部を覆って薄膜状の負極活物質を設けることで凹凸状の表面を有する負極活物質とすることもできる。この場合、負極集電体５１１の一部からなる凸部が薄膜状の負極活物質の芯として機能するため、負極活物質の強度を高めることができ、特に負極活物質がキャリアイオンの吸蔵、放出に伴う膨張収縮の顕著なシリコンの場合には有用である。
【０１３８】
次に、図１１（Ｄ）に示す負極合剤層５１７の作製方法について説明する。
【０１３９】
印刷法、インクジェット法、ＣＶＤ等により、凹凸状の負極活物質５１５を負極集電体５１１の両面上に設ける。または、塗布法、スパッタリング法、蒸着法などにより膜状の負極活物質を設けた後これを選択的に除去し、凹凸状の負極活物質５１５を負極集電体５１１上の両面に設ける。
【０１４０】
次に、凹凸状の負極活物質５１５上に、酸化グラフェンを含む分散液を塗工する。酸化グラフェンを含む分散液を塗工する方法としては、既述の方法を適宜用いればよい。
【０１４１】
次に、酸化グラフェンを含む分散液中の溶媒を除去した後、電気エネルギーを用いて、電気化学的に酸化グラフェンを還元してグラフェン５１６を生成すればよい。または、熱エネルギーを用いて、熱的に酸化グラフェンを還元してグラフェン５１６を生成してもよく、還元剤を用いて化学的に還元してグラフェン５１６を生成してもよい。さらにこれらの還元方法を組み合わせてグラフェン５１６を生成してもよい。
【０１４２】
このように、酸化グラフェンを含む分散液を用いてグラフェンを生成することで、凹凸状の負極活物質５１５の表面に均一な膜厚のグラフェン５１６を被覆させることができる。
【０１４３】
なお、シラン、塩化シラン、フッ化シラン等を原料ガスとするＬＰＣＶＤ法により、負極集電体５１１上に、シリコンで形成された、凹凸状の負極活物質５１５（以下、シリコンウィスカという。）を設けることができる。
【０１４４】
シリコンウィスカは、非晶質構造でもよい。非晶質構造であるシリコンウィスカを負極合剤層５１７に用いることで、キャリアイオンの吸蔵及び放出に伴う体積変化に強い（例えば、体積膨張に伴う応力を緩和する）ため、繰り返しの充放電によって、シリコンウィスカの微粉化、及び負極合剤層５１７の崩壊を防止でき、サイクル特性がさらに向上した蓄電装置を作製することができる。
【０１４５】
または、シリコンウィスカは、結晶構造でもよい。この場合、導電性及びキャリアイオンの移動度に優れた結晶性を有する結晶構造が集電体と広範囲に接している。そのため、負極全体の導電性をさらに向上させることができ、さらに高速な充放電が可能となり、充放電容量がさらに向上した蓄電装置を作製することができる。
【０１４６】
または、シリコンウィスカは、結晶性を有する領域である芯と、該芯を覆って設けられ、非晶質な領域である外殻と、を有してもよい。
【０１４７】
外殻である非晶質構造は、キャリアイオンの吸蔵及び放出に伴う体積変化に強い（例えば、体積膨張に伴う応力を緩和する）という特色を有する。また、芯である結晶性を有する構造は、導電性及びキャリアイオンの移動度に優れており、キャリアイオンを吸蔵する速度及び放出する速度が単位質量あたりで速いという特徴と有する。従って、芯及び外殻を有するシリコンウィスカを負極合剤層５１７として用いることで、高速に充放電が可能となり、充放電容量及びサイクル特性が向上した蓄電装置を作製することができる。
【０１４８】
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。
【０１４９】
（実施の形態４）
本発明の一態様に係る蓄電装置は、電力により駆動する様々な電子機器の電源として用いることができる。
【０１５０】
本発明の一態様に係る蓄電装置を用いた電子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、玩具、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、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、電気工具、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、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、電子機器の範疇に含まれるものとする。上記移動体として、例えば、電気自動車（ＥＶ）、内燃機関と電動機を併せ持ったハイブリッド車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）、これらのタイヤ車輪を無限軌道に変えた装軌車両、電動アシスト自転車を含む原動機付自転車、自動二輪車、電動車椅子、ゴルフ用カート、小型又は大型船舶、潜水艦、ヘリコプター、航空機、ロケット、人工衛星、宇宙探査機や惑星探査機、宇宙船などが挙げられる。
【０１５１】
なお、上記電子機器は、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蓄電装置を用いることができる。或いは、上記電子機器は、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、電子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蓄電装置を用いることができる。或いは、上記電子機器は、上記主電源や商用電源からの電子機器への電力の供給と並行して、電子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蓄電装置を用いることができる。
【０１５２】
図１２に、上記電子機器の具体的な構成を示す。図１２において、表示装置６００は、本発明の一態様に係る蓄電装置６０４を用いた電子機器の一例である。具体的に、表示装置６００は、ＴＶ放送受信用の表示装置に相当し、筐体６０１、表示部６０２、スピーカ部６０３、蓄電装置６０４等を有する。本発明の一態様に係る蓄電装置６０４は、筐体６０１の内部に設けられている。表示装置６００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６０４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６０４を無停電電源として用いることで、表示装置６００の利用が可能となる。
【０１５３】
表示部６０２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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
図１２において、据え付け型の照明装置６１０は、本発明の一態様に係る蓄電装置６１３を用いた電子機器の一例である。具体的に、照明装置６１０は、筐体６１１、光源６１２、蓄電装置６１３等を有する。図１２では、蓄電装置６１３が、筐体６１１及び光源６１２が据え付けられた天井６１４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６１３は、筐体６１１の内部に設けられていても良い。照明装置６１０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６１３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６１３を無停電電源として用いることで、照明装置６１０の利用が可能となる。
【０１５６】
なお、図１２では天井６１４に設けられた据え付け型の照明装置６１０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６１４以外、例えば側壁６１５、床６１６、窓６１７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。
【０１５７】
また、光源６１２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。
【０１５８】
図１２において、室内機６２０及び室外機６２４を有するエアコンディショナは、本発明の一態様に係る蓄電装置６２３を用いた電子機器の一例である。具体的に、室内機６２０は、筐体６２１、送風口６２２、蓄電装置６２３等を有する。図１２では、蓄電装置６２３が、室内機６２０に設けられている場合を例示しているが、蓄電装置６２３は室外機６２４に設けられていても良い。或いは、室内機６２０と室外機６２４の両方に、蓄電装置６２３が設けられていても良い。エアコンディショナは、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、蓄電装置６２３に蓄積された電力を用いることもできる。特に、室内機６２０と室外機６２４の両方に蓄電装置６２３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６２３を無停電電源として用いることで、エアコンディショナの利用が可能となる。
【０１５９】
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を例示しているが、室内機の機能と室外機の機能とを１つの筐体に有する一体型のエアコンディショナに、本発明の一態様に係る蓄電装置を用いることもできる。
【０１６０】
図１２において、電気冷凍冷蔵庫６３０は、本発明の一態様に係る蓄電装置６３４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６３０は、筐体６３１、冷蔵室用扉６３２、冷凍室用扉６３３、蓄電装置６３４等を有する。図１２では、蓄電装置６３４が、筐体６３１の内部に設けられている。電気冷凍冷蔵庫６３０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６３４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６３４を無停電電源として用いることで、電気冷凍冷蔵庫６３０の利用が可能となる。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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６３０の場合、気温が低く、冷蔵室用扉６３２、冷凍室用扉６３３の開閉が行われない夜間において、蓄電装置６３４に電力を蓄える。そして、気温が高くなり、冷蔵室用扉６３２、冷凍室用扉６３３の開閉が行われる昼間において、蓄電装置６３４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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様の蓄電装置が適用された曲面形状を有する電子機器の例について、図１３を用いて説明する。
【０１６５】
図１３（Ａ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機７００は、筐体７０１に組み込まれた表示部７０２の他、操作ボタン７０３、外部接続ポート７０４、スピーカ７０５、マイク７０６などを備えている。また、携帯電話機７００の内部には、本発明の一態様の蓄電装置が搭載されている。
【０１６６】
図１３（Ａ）に示す携帯電話機７００は、表示部７０２を指などで触れることで、情報を入力することができる。また、電話を掛ける、或いは文字を入力するなどのあらゆる操作は、表示部７０２を指などで触れることにより行うことができる。
【０１６７】
また操作ボタン７０３の操作により、電源のＯＮ、ＯＦＦや、表示部７０２に表示される画像の種類を切り替えることができる。例えば、メール作成画面から、メインメニュー画面に切り替えることができる。
【０１６８】
ここで、携帯電話機７００には、本発明の一態様の可撓性を有する蓄電装置が組み込まれている。図１３（Ａ）において、携帯電話機７００は横方向において上に凸となるように弓なりに湾曲している。従って本発明の一態様の蓄電装置は、携帯電話機７００の横方向に可撓性を持たせるように配置すればよい。このようにして、湾曲した形状を有し、且つ薄型の携帯電話機とすることができる。
【０１６９】
図１３（Ｂ）は、リストバンド型の表示装置の一例を示している。携帯表示装置８００は、筐体８０１、表示部８０２、操作ボタン８０３、及び送受信装置８０４を備える。また、携帯表示装置８００の内部には、本発明の一態様の蓄電装置が搭載されている。
【０１７０】
携帯表示装置８００は、送受信装置８０４によって映像信号を受信可能で、受信した映像を表示部８０２に表示することができる。また、音声信号を他の受信機器に送信することもできる。
【０１７１】
また、操作ボタン８０３によって、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や表示する映像の切り替え、または音声のボリュームの調整などを行うことができる。
【０１７２】
ここで、携帯表示装置８００には、本発明の一態様の可撓性を有する蓄電装置が組み込まれている。図１３（Ｂ）において、携帯表示装置８００は縦方向において上に凸となるように弓なりに湾曲している。従って本発明の一態様の蓄電装置は、携帯表示装置８００の縦方向に可撓性を持たせるように配置すればよい（図示せず）。例えば、表示部８０２の背面に、本発明の一態様の蓄電装置を湾曲させて搭載させることができる。したがって、湾曲した表面を備え、且つ薄型の携帯表示装置とすることができる。
【０１７３】
なお、本発明の一態様の蓄電装置を具備していれば、上記で示した電子機器に特に限定されないことは言うまでもない。
【０１７４】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【符号の説明】
【０１７５】
１００    蓄電装置
１０１    可撓性基板
１０２    蓄電素子
１０３    正極リード
１０３ａ    リード
１０３ｂ    バスライン
１０３ｃ    端子部
１０４    負極リード
１０４ａ    リード
１０４ｂ    バスライン
１０４ｃ    端子部
２００    積層体
２０１    正極
２０２    電解質
２０３    負極
２０４    セパレータ
３００    外装体
３０１    凹部
３０２    蓋部材
３０３    ダイシングライン
３０４    端部
３０５    タブ
３０６    積層体
５００    正極
５０１    正極集電体
５０２    正極合剤層
５０３    正極活物質
５０４    グラフェン
５１０    負極
５１１    負極集電体
５１２    負極合剤層
５１３    負極活物質
５１４    グラフェン
５１５    負極活物質
５１５ａ    共通部
５１５ｂ    凸部
５１６    グラフェン
５１７    負極合剤層
６００    表示装置
６０１    筐体
６０２    表示部
６０３    スピーカ部
６０４    蓄電装置
６１０    照明装置
６１１    筐体
６１２    光源
６１３    蓄電装置
６１４    天井
６１５    側壁
６１６    床
６１７    窓
６２０    室内機
６２１    筐体
６２２    送風口
６２３    蓄電装置
６２４    室外機
６３０    電気冷凍冷蔵庫
６３１    筐体
６３２    冷蔵室用扉
６３３    冷凍室用扉
６３４    蓄電装置
７００    携帯電話機
７０１    筐体
７０２    表示部
７０３    操作ボタン
７０４    外部接続ポート
７０５    スピーカ
７０６    マイク
８００    携帯表示装置
８０１    筐体
８０２    表示部
８０３    操作ボタン
８０４    送受信装置
【図１】
2013239435.tif 000003
【図２】
2013239435.tif 000004
【図３】
2013239435.tif 000005
【図４】
2013239435.tif 000006
【図５】
2013239435.tif 000007
【図６】
2013239435.tif 000008
【図７】
2013239435.tif 000009
【図８】
2013239435.tif 000010
【図９】
2013239435.tif 000011
【図１０】
2013239435.tif 000012
【図１１】
2013239435.tif 000013
【図１２】
2013239435.tif 000014
【図１３】
2013239435.tif 000015