(57)【要約】【課題】蓄電装置の特性を向上させることができる正極用の活物質及びその作製方法を提供する。【解決手段】蓄電装置の正極用の活物質として、一般式Ｌｉ（２−ｘ）Ｍ１ｙＭ２ｚＳｉＯ４で表され、以下の（Ｉ）乃至（ＩＶ）を満たす材料を用いる。（Ｉ）ｘは充放電中のリチウムイオンの挿入及び脱離で変化する値であり、０≦ｘ＜２を満たす。（ＩＩ）Ｍ１は、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、若しくはコバルト（Ｃｏ）のうちいずれか一又は複数の遷移金属原子である。（ＩＩＩ）Ｍ２は、チタン（Ｔｉ）、スカンジウム（Ｓｃ）又はマグネシウム（Ｍｇ）の金属原子である。（ＩＶ）ｙ＋ｚ＝１、０＜ｙ＜１、及び０＜ｚ＜１を満たす。ｚ／（ｙ＋ｚ）は、０．０１以上０．２以下を満たす。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式Ｌｉ（２−ｘ）Ｍ１ｙＭ２ｚＳｉＯ４で表される材料を有し、
前記材料は、以下の（Ｉ）乃至（ＩＶ）を満たすことを特徴とする活物質。
（Ｉ）ｘは充放電中のリチウムイオンの挿入及び脱離で変化する値であり、０≦ｘ≦２（ｘは０以上２以下）を満たす。
（ＩＩ）Ｍ１は、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、若しくはコバルト（Ｃｏ）のうちいずれか一又は複数の遷移金属原子である。
（ＩＩＩ）Ｍ２は、チタン（Ｔｉ）又はスカンジウム（Ｓｃ）の金属原子である。
（ＩＶ）ｙ＋ｚ＝１、０＜ｙ＜１、及び０＜ｚ＜１を満たし、ｚ／（ｙ＋ｚ）は、０．０１以上０．２以下を満たす。
【請求項２】
一般式Ｌｉ（２−ｘ）Ｍ１ｙＭ２ｚＳｉＯ４で表される材料を有し、
前記材料は、以下の（Ｉ）乃至（ＩＶ）を満たすことを特徴とする活物質。
（Ｉ）ｘは充放電中のリチウムイオンの挿入及び脱離で変化する値であり、０＜ｘ≦２（ｘは０より大きく２以下）を満たす。
（ＩＩ）Ｍ１は、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、若しくはコバルト（Ｃｏ）のうちいずれか一又は複数の遷移金属原子である。
（ＩＩＩ）Ｍ２は、チタン（Ｔｉ）又はスカンジウム（Ｓｃ）の金属原子である。
（ＩＶ）ｙ＋ｚ＝１、０＜ｙ＜１、及び０＜ｚ＜１を満たし、ｚ／（ｙ＋ｚ）は、０．０１以上０．２以下を満たす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野は、蓄電装置及びその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境問題への関心が高まるなか、ハイブリッド自動車用電源に使用できる二次電池や電気
二重層キャパシタなどの蓄電装置の開発が盛んである。その候補として、エネルギー性能
の高いリチウムイオン二次電池やリチウムイオンキャパシタが注目されている。リチウム
イオン二次電池は、小型でも大容量の電気を蓄えられるため、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情報端末には既に搭載され、製品の小型化などに一役買って
いる。
【０００３】
二次電池及び電気二重層キャパシタの基本構成は、正極と負極との間に電解質を介在させ
た構成を有する。正極及び負極としては、それぞれ、集電体と、集電体上に設けられた活
物質と、を有する構成が知られている。例えば、リチウムイオン二次電池は、リチウムイ
オンを挿入及び脱離することができる材料を活物質として用いる。
【０００４】
蓄電装置の特性を向上させるため、様々な面からのアプローチが図られている。例えば、
正極用の活物質の検討も、蓄電装置の特性向上に対するアプローチの１つである（例えば
、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００６／０４９００１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一態様は、蓄電装置の特性を向上させることができる正極用の活物質を提供する
ことを課題の一とする。または、本発明の一態様は、蓄電装置の特性を向上させることが
できる正極用の活物質の作製方法を提供することを課題の一とする。
【０００７】
または、本発明の一態様は、特性を向上させた蓄電装置を提供することを課題の一とする
。または、本発明の一態様は、特性を向上させた蓄電装置の蓄電装置の作製方法を提供す
ることを課題の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
開示する発明では、蓄電装置の正極用の活物質としてリチウム酸化物を用いる。
【０００９】
開示する発明では、蓄電装置の正極用の活物質として、一般式Ｌｉ（２−ｘ）Ｍ１ｙＭ２
ｚＳｉＯ４で表され、以下の（Ｉ）乃至（ＩＶ）を満たす材料を用いる。
（Ｉ）ｘは充放電中のリチウムイオンの挿入及び脱離で変化する値であり、０≦ｘ＜２（
ｘは０以上２未満）、好ましくは０≦ｘ≦２（ｘは０以上２以下）を満たす。
（ＩＩ）Ｍ１は、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、若しくはコバルト
（Ｃｏ）のうちいずれか一又は複数の遷移金属原子である。
（ＩＩＩ）Ｍ２は、チタン（Ｔｉ）、スカンジウム（Ｓｃ）又はマグネシウム（Ｍｇ）の
金属原子である。
（ＩＶ）ｙ＋ｚ＝１、０＜ｙ＜１、及び０＜ｚ＜１を満たす。ｚ／（ｙ＋ｚ）は、０．０
１以上０．２以下を満たす。
【００１０】
上記一般式Ｌｉ（２−ｘ）Ｍ１ｙＭ２ｚＳｉＯ４で表される材料は、リチウム原子と、そ
れ以外の金属原子（金属Ｍ１原子及び金属Ｍ２原子）との比が、最大で２：１（モル比）
となる。そのため、１組成当たりで最大２個のリチウムイオン（反応物質）を挿入及び脱
離することができる。このような材料を正極用の活物質として用いることで、高容量化が
可能となり、蓄電装置の特性を向上させることができる。
【００１１】
または、開示する発明では、蓄電装置の正極において、正極用の活物質の粒径をナノサイ
ズ（具体的には、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下）に小さくすることで、リチウムイオン（
反応物質）の拡散経路を増加させるものである。
【００１２】
または、開示する発明では、蓄電装置の正極において、正極用の活物質の単位質量当たり
の表面積を極力大きくすることで、リチウムイオン（反応物質）の拡散経路を増加させる
ものである。なお、活物質の単位質量当たりの表面積は、粒径の小さい粒子が集まること
で活物質の表面の凹凸が増加するため、大きくなる。
【００１３】
または、開示する発明では、正極用の活物質として用いる材料に金属Ｍ２原子を含ませる
ことで、当該材料の結晶構造を歪ませることができる。その結果、金属Ｍ２原子を含まな
い材料を同一条件（特に比較的低温下における同一条件）で作製した場合に得られる結晶
構造とは異なる結晶構造を有する材料を作製することが可能である。なお、金属Ｍ２原子
は、そのイオン半径が金属Ｍ１原子のイオン半径より小さいものを用いることが好ましい
。また、金属Ｍ２原子は、そのイオン半径が金属Ｍ１原子のイオン半径と大きく異ならな
いものを用いることが好ましい。例えば、金属Ｍ２原子のイオン半径は、金属Ｍ１原子の
イオン半径の１／２倍以上２倍以下であるものを用いることが好ましい。これらを満たす
ものであれば、金属Ｍ２原子として、上記したチタン（Ｔｉ）、スカンジウム（Ｓｃ）又
はマグネシウム（Ｍｇ）以外の原子を用いることも可能である。
【００１４】
または、開示する発明では、正極用の活物質として用いる材料に金属Ｍ２原子を含ませる
ことで、正極用の活物質の電気伝導率を増加させることが可能である。
【００１５】
開示する発明は、リチウム導入用の材料と、金属Ｍ１導入用の材料と、金属Ｍ２導入用の
材料と、ケイ酸導入用の材料と、を混合した後、焼成を行う蓄電装置用正極活物質の作製
方法であり、以下の（Ｘ）乃至（ＸＩＩ）を満たす蓄電装置用正極活物質の作製方法であ
る。
（Ｘ）Ｍ１は、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、若しくはコバルト（
Ｃｏ）のうちいずれか一又は複数の遷移金属原子である。
（ＸＩ）Ｍ２は、チタン（Ｔｉ）、スカンジウム（Ｓｃ）又はマグネシウム（Ｍｇ）の金
属原子である。
（ＸＩＩ）混合した材料中における金属Ｍ１原子と金属Ｍ２原子との和に対する金属Ｍ２
原子のモル比は、０．０１以上０．２以下を満たす。
【００１６】
開示する発明では、正極活物質を作製する際に金属Ｍ２導入用の材料を加えることで、焼
成時の反応を促進することができる。その結果、焼成時間の短縮、焼成温度の低減、焼成
回数の低減を行うことができる。また、焼成後の原料残りまたは中間生成物の反応残りを
低減することができる。また、正極活物質作製時の消費電力を低減でき、生産性を向上さ
せることができる。また、焼成時間の短縮等を行うことができるので、焼成時間の増大等
に伴う粒径の増加を抑制することができ、材料の微粒子化を図ることが可能である。
【００１７】
本発明の一態様は、一般式Ｌｉ（２−ｘ）Ｍ１ｙＭ２ｚＳｉＯ４で表され、以下の（Ｉ）
乃至（ＩＶ）を満たす蓄電装置用正極活物質である。
（Ｉ）ｘは充放電中のリチウムイオンの挿入及び脱離で変化する値であり、０≦ｘ＜２（
ｘは０以上２未満）、好ましくは０≦ｘ≦２（ｘは０以上２以下）を満たす。
（ＩＩ）Ｍ１は、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、若しくはコバルト
（Ｃｏ）のうちいずれか一又は複数の遷移金属原子である。
（ＩＩＩ）Ｍ２は、チタン（Ｔｉ）、スカンジウム（Ｓｃ）又はマグネシウム（Ｍｇ）の
金属原子である。
（ＩＶ）ｙ＋ｚ＝１、０＜ｙ＜１、及び０＜ｚ＜１を満たす。ｚ／（ｙ＋ｚ）は、０．０
１以上０．２以下を満たす。
【００１８】
上記構成において、さらに以下の（Ｖ）又は（ＶＩ）のうち少なくとも一つ以上を満たす
蓄電装置用正極活物質とすることができる。
（Ｖ）空間群Ｐ１２１／ｎ１に属する結晶構造を有する。
（ＶＩ）空間群Ｐｍｎ２１に属する結晶構造を有する。
【００１９】
本発明の他の一態様は、一般式Ｌｉ（２−ｘ）（ＦｅｓＭｎｔ）ｙＭ２ｚＳｉＯ４で表さ
れ、以下の（Ｉ）、（ＩＩＩ）、（ＩＶ）及び（ＶＩＩ）を満たす蓄電装置用正極活物質
である。
（Ｉ）ｘは充放電中のリチウムイオンの挿入及び脱離で変化する値であり、０≦ｘ＜２（
ｘは０以上２未満）、好ましくは０≦ｘ≦２（ｘは０以上２以下）を満たす。
（ＩＩＩ）Ｍ２は、チタン（Ｔｉ）、スカンジウム（Ｓｃ）又はマグネシウム（Ｍｇ）の
金属原子である。
（ＩＶ）ｙ＋ｚ＝１、０＜ｙ＜１、及び０＜ｚ＜１を満たす。ｚ／（ｙ＋ｚ）は、０．０
１以上０．２以下を満たす。
（ＶＩＩ）ｓ＋ｔ＝１、０≦ｓ≦１（ｓは０以上１以下）、及び０≦ｔ≦１（ｔは０以上
１以下）を満たす。
【００２０】
本発明の他の一態様は、一般式Ｌｉ（２−ｘ）（ＦｅｓＮｉｕ）ｙＭ２ｚＳｉＯ４で表さ
れ、以下の（Ｉ）、（ＩＩＩ）、（ＩＶ）及び（ＶＩＩＩ）を満たす蓄電装置用正極活物
質である。
（Ｉ）ｘは充放電中のリチウムイオンの挿入及び脱離で変化する値であり、０≦ｘ＜２（
ｘは０以上２未満）、好ましくは０≦ｘ≦２（ｘは０以上２以下）を満たす。
（ＩＩＩ）Ｍ２は、チタン（Ｔｉ）、スカンジウム（Ｓｃ）又はマグネシウム（Ｍｇ）で
ある。
（ＩＶ）ｙ＋ｚ＝１、０＜ｙ＜１、及び０＜ｚ＜１を満たす。ｚ／（ｙ＋ｚ）は、０．０
１以上０．２以下を満たす。
（ＶＩＩＩ）ｓ＋ｕ＝１、０≦ｓ≦１（ｓは０以上１以下）、及び０≦ｕ≦１（ｕは０以
上１以下）を満たす。
【００２１】
また、本発明の他の一態様は、一般式Ｌｉ（２−ｘ）（ＦｅｓＭｎｔＮｉｕ）ｙＭ２ｚＳ
ｉＯ４で表され、以下の（Ｉ）、（ＩＩＩ）、（ＩＶ）及び（ＩＸ）を満たす蓄電装置用
正極活物質である。
（Ｉ）ｘは充放電中のリチウムイオンの挿入及び脱離で変化する値であり、０≦ｘ＜２（
ｘは０以上２未満）、好ましくは０≦ｘ≦２（ｘは０以上２以下）を満たす。
（ＩＩＩ）Ｍ２は、チタン（Ｔｉ）、スカンジウム（Ｓｃ）又はマグネシウム（Ｍｇ）の
金属原子である。
（ＩＶ）ｙ＋ｚ＝１、０＜ｙ＜１、及び０＜ｚ＜１を満たす。ｚ／（ｙ＋ｚ）は、０．０
１以上０．２以下を満たす。
（ＩＸ）ｓ＋ｔ＋ｕ＝１、０≦ｓ≦１（ｓは０以上１以下）、０≦ｔ≦１（ｔは０以上１
以下）、及び０≦ｕ≦１（ｕは０以上１以下）を満たす。
【００２２】
また、本発明の他の一態様は、上記構成の蓄電装置用正極活物質と、集電体と、を有する
蓄電装置用正極である。
【００２３】
また、本発明の他の一態様は、上記構成の蓄電装置用正極を備える蓄電装置である。
【００２４】
なお、本明細書において、活物質は、充放電に伴いリチウムイオン（反応物質）が挿入及
び脱離される。そのため、一般式Ｌｉ（２−ｘ）Ｍ１ｙＭ２ｚＳｉＯ４、一般式Ｌｉ（２
−ｘ）（ＦｅｓＭｎｔ）ｙＭ２ｚＳｉＯ４、一般式Ｌｉ（２−ｘ）（ＦｅｓＮｉｕ）ｙＭ
２ｚＳｉＯ４、及び一般式Ｌｉ（２−ｘ）（ＦｅｓＭｎｔＮｉｕ）ｙＭ２ｚＳｉＯ４にお
いて、ｘの値は０以上２以下の範囲で任意の値となる。また、活物質内において、リチウ
ムの濃度は分布を有する場合もある。
【００２５】
本発明の他の一態様は、リチウム導入用の材料と、金属Ｍ１導入用の材料と、金属Ｍ２
導入用の材料と、ケイ酸導入用の材料と、を混合した後、焼成を行う蓄電装置用正極活物
質の作製方法であり、以下の（Ｘ）乃至（ＸＩＩ）を満たす蓄電装置用正極活物質の作製
方法である。
（Ｘ）Ｍ１は、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、若しくはコバルト（
Ｃｏ）のうちいずれか一又は複数の遷移金属原子である。
（ＸＩ）Ｍ２は、チタン（Ｔｉ）、スカンジウム（Ｓｃ）又はマグネシウム（Ｍｇ）の金
属原子である。
（ＸＩＩ）混合した材料中における金属Ｍ１原子と金属Ｍ２原子との和に対する金属Ｍ２
原子のモル比は、０．０１以上０．２以下を満たす。
【００２６】
上記構成において、焼成を行う時間は１０時間以上１５時間以下である。上記構成におい
て、焼成を行う温度は８００℃以上１１００℃以下である。
【００２７】
上記構成において、リチウム導入用の材料と、ケイ酸導入用の材料と、は同じ材料であっ
てもよい。すなわち、リチウム及びケイ酸導入用の材料を用いてもよい。
【００２８】
上記構成において、リチウム導入用の材料は、少なくともリチウム原子を含む材料である
。金属Ｍ１導入用の材料は、少なくとも金属Ｍ１原子を含む材料である。金属Ｍ２導入用
の材料は、少なくとも金属Ｍ２原子を含む材料である。ケイ酸導入用の材料は、少なくと
もケイ素を含む材料である。
【００２９】
上記構成において、混合した材料中における金属Ｍ１原子と金属Ｍ２原子との和に対する
リチウム原子のモル比は２またはその近傍であることが好ましい。
【００３０】
また、本発明の他の一態様は、上記構成により作製された蓄電装置用正極活物質と、集電
体と、を有する蓄電装置用正極の作製方法である。
【００３１】
また、本発明の他の一態様は、上記構成により作製された蓄電装置用正極を備える蓄電装
置の作製方法である。
【００３２】
また、本明細書において、「第１」、「第２」、「第３」などの序数は、構成要素の混同
を避けるために付すものであり、数的に限定するものではないことを付記する。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の一態様によれば、蓄電装置の特性を向上させることが可能な正極用の活物質を提
供することができる。または、本発明の一態様によれば、蓄電装置の特性を向上させるこ
とが可能な正極用の活物質の作製方法を提供することができる。または、本発明の一態様
によれば、特性が向上した蓄電装置を提供することができる。または、本発明の一態様に
よれば、特性が向上した蓄電装置の作製方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】Ｌｉ２ＭｎｙＭ２ｚＳｉＯ４が属する空間群（Ｐ１２１／ｎ１）の結晶構造の一例を示す図。
【図２】Ｌｉ２ＭｎｙＭ２ｚＳｉＯ４が属する空間群（Ｐｍｎ２１）の結晶構造の一例を示す図。
【図３】蓄電装置の構造の一例を示す図。
【図４】電子機器の例を示す図。
【図５】電気推進車両の例を示す図。
【図６】無線給電システムの構成を示す図である。
【図７】無線給電システムの構成を示す図である。
【図８】Ｘ線回折の測定結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下に、実施の形態及び実施例について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下の実
施の形態及び実施例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、以下に示す実施の形態及び実施例の記載内容に限定して解釈され
るものではない。なお、実施の形態及び実施例を説明するための全図において、同一部分
又は同様な機能を有する部分には同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００３６】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様である正極用の活物質に好適な材料について説明する
。
【００３７】
本発明の一態様である正極用の活物質としては、リチウム酸化物を用いる。本実施の形態
では、リチウム酸化物としてケイ酸系リチウムを用いる例を説明する。以下、詳細に説明
する。
【００３８】
本実施の形態に係る正極用の活物質は、一般式Ｌｉ（２−ｘ）Ｍ１ｙＭ２ｚＳｉＯ４で表
され、且つ、以下の（Ｉ）乃至（ＩＶ）の条件を満たす。
（Ｉ）ｘは充放電中のリチウムイオンの挿入及び脱離で変化する値である。ただし、０≦
ｘ＜２（ｘは０以上２未満）、好ましくは０≦ｘ≦２（ｘは０以上２以下）を満たす。
（ＩＩ）Ｍ１は、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、マンガン（Ｍｎ）、若しくはコバルト
（Ｃｏ）のうちいずれか一又は複数の遷移金属原子である。
（ＩＩＩ）Ｍ２は、チタン（Ｔｉ）、スカンジウム（Ｓｃ）又はマグネシウム（Ｍｇ）の
金属原子である。
（ＩＶ）ｙ＋ｚ＝１、０＜ｙ＜１、及び０＜ｚ＜１を満たす。ｚ／（ｙ＋ｚ）は、０．０
１以上０．２以下を満たす。
【００３９】
なお、上述の（ＩＶ）におけるｙ＋ｚ＝１は、欠陥等によりｙ＋ｚ≒１の範囲を含む。
【００４０】
一般式Ｌｉ（２−ｘ）Ｍ１ｙＭ２ｚＳｉＯ４で表される材料（ケイ酸系リチウム）は、リ
チウム原子と、それ以外の金属原子（金属Ｍ１原子及び金属Ｍ２原子）との比が、最大で
２：１（モル比）となる材料である。そのため、材料中に含まれるリチウム原子を全て反
応に用いることができれば、１組成当たりに最大で２個のリチウムイオン（反応物質）を
挿入及び脱離することができる。このような材料を正極用の活物質として用いることで、
高容量化が可能となり、蓄電装置の特性を向上させることができる。
【００４１】
一般式Ｌｉ（２−ｘ）Ｍ１ｙＭ２ｚＳｉＯ４で表される材料は、リチウム原子と、それ以
外の金属原子（金属Ｍ１原子及び金属Ｍ２原子）との比が、最大で２：１（モル比）とな
る空間群に属する結晶構造を有することができる。
【００４２】
例えば、Ｍ１＝マンガン、ｘ＝０とするＬｉ２ＭｎｙＭ２ｚＳｉＯ４は、空間群Ｐ１２１
／ｎ１に属する結晶構造、又は空間群Ｐｍｎ２１に属する結晶構造を有することができる
。
【００４３】
図１は、空間群Ｐ１２１／ｎ１に属するＬｉ２ＭｎｙＭ２ｚＳｉＯ４の結晶構造の例を示
している。空間群Ｐ１２１／ｎ１に属するＬｉ２ＭｎｙＭ２ｚＳｉＯ４は、リチウム原子
１２０１が８個、その他の金属原子（マンガン原子又は金属Ｍ２原子）１２０３が４個、
シリコン原子１２０５が４個、酸素原子１２０７が１６個で結晶の最小単位を構成する。
図１に示すように、空間群Ｐ１２１／ｎ１に属するＬｉ２ＭｎｙＭ２ｚＳｉＯ４は、リチ
ウム原子１２０１と、その他の金属原子１２０３との比が、２：１となる。これにより、
ＬｉＣｏＯ２などのリチウム原子とそれ以外の金属原子との比が１：１である材料よりも
、理論的に容量を大きくできることがわかる。
【００４４】
図２は、空間群Ｐｍｎ２１に属するＬｉ２ＭｎｙＭ２ｚＳｉＯ４の結晶構造の例を示して
いる。空間群Ｐｍｎ２１に属するＬｉ２ＭｎｙＭ２ｚＳｉＯ４は、リチウム原子１１０１
が４個、その他の金属原子（マンガン原子又は金属Ｍ２原子）１１０３が２個、シリコン
原子１１０５が２個、酸素原子１１０７が８個で結晶の最小単位を構成する。図２に示す
ように、空間群Ｐｍｎ２１に属するＬｉ２ＭｎｙＭ２ｚＳｉＯ４は、リチウム原子１１０
１と、その他の金属原子１１０３との比が、２：１となる。これにより、ＬｉＣｏＯ２な
どのリチウム原子とそれ以外の金属原子との比が１：１である材料よりも、理論的に容量
を大きくできることがわかる。
【００４５】
一般式Ｌｉ（２−ｘ）Ｍ１ｙＭ２ｚＳｉＯ４で表される材料は、金属Ｍ１原子及び金属Ｍ
２原子の種類や作製方法等を制御することにより、結晶構造の空間群を作り分けることが
できる。例として、以下（Ｖ）又は（ＶＩ）が挙げられる。
（Ｖ）空間群Ｐ１２１／ｎ１に属する結晶構造を有する。
（ＶＩ）空間群Ｐｍｎ２１に属する結晶構造を有する。
【００４６】
一般式Ｌｉ（２−ｘ）Ｍ１ｙＭ２ｚＳｉＯ４で表される材料は、上述したいずれの空間群
に属する結晶構造を取る場合でも、リチウム原子とその他の金属原子との比が２：１とな
る。そのため、理論的に容量を大きくすることが可能である。このような材料を正極用の
活物質として用いれば高容量化が可能になるなど、蓄電装置の特性向上を実現することが
できる。
【００４７】
なお、図１及び図２では、金属原子としてマンガン原子及び金属Ｍ２原子の２種類の元素
を導入する例を示しているが、本発明の一態様はこれに限定されない。
【００４８】
例えば、正極用の活物質として、一般式Ｌｉ（２−ｘ）（ＦｅｓＭｎｔ）ｙＭ２ｚＳｉＯ
４で表され、且つ以下の（Ｉ）、（ＩＩＩ）、（ＩＶ）及び（ＶＩＩ）の条件を満たす材
料が挙げられる。
（Ｉ）ｘは充放電中のリチウムイオンの挿入及び脱離で変化する値である。ただし、０≦
ｘ＜２（ｘは０以上２未満）、好ましくは０≦ｘ≦２（ｘは０以上２以下）を満たす。
（ＩＩＩ）Ｍ２は、チタン（Ｔｉ）、スカンジウム（Ｓｃ）又はマグネシウム（Ｍｇ）の
金属原子である。
（ＩＶ）ｙ＋ｚ＝１、０＜ｙ＜１、及び０＜ｚ＜１を満たす。ｚ／（ｙ＋ｚ）は、０．０
１以上０．２以下を満たす。
（ＶＩＩ）ｓ＋ｔ＝１、０≦ｓ≦１（ｓは０以上１以下）、及び０≦ｔ≦１（ｔは０以上
１以下）を満たす。
【００４９】
上述の材料（一般式Ｌｉ（２−ｘ）（ＦｅｓＭｎｔ）ｙＭ２ｚＳｉＯ４）では、一般式Ｌ
ｉ（２−ｘ）Ｍ１ｙＭ２ｚＳｉＯ４で表される材料の金属Ｍ１原子として鉄及びマンガン
が用いられている。また、金属Ｍ１原子として、ニッケル又はコバルトを用いてもよい。
【００５０】
なお、上述の（ＩＶ）におけるｙ＋ｚ＝１は、欠陥等によりｙ＋ｚ≒１の範囲を含む。ま
た、上述の（ＶＩＩ）におけるｓ＋ｔ＝１は、欠陥等によりｓ＋ｔ≒１の範囲を含む。
【００５１】
また、一般式Ｌｉ（２−ｘ）（ＦｅｓＮｉｕ）ｙＭ２ｚＳｉＯ４で表され、且つ以下の（
Ｉ）、（ＩＩＩ）、（ＩＶ）及び（ＶＩＩＩ）の条件を満たす材料が挙げられる。
（Ｉ）ｘは充放電中のリチウムイオンの挿入及び脱離で変化する値であり、０≦ｘ＜２（
ｘは０以上２未満）、好ましくは０≦ｘ≦２（ｘは０以上２以下）を満たす。
（ＩＩＩ）Ｍ２は、チタン（Ｔｉ）、スカンジウム（Ｓｃ）又はマグネシウム（Ｍｇ）で
ある。
（ＩＶ）ｙ＋ｚ＝１、０＜ｙ＜１、及び０＜ｚ＜１を満たす。ｚ／（ｙ＋ｚ）は、０．０
１以上０．２以下を満たす。
（ＶＩＩＩ）ｓ＋ｕ＝１、０≦ｓ≦１（ｓは０以上１以下）、及び０≦ｕ≦１（ｕは０以
上１以下）を満たす。
【００５２】
上述の材料（一般式Ｌｉ（２−ｘ）（ＦｅｓＮｉｕ）ｙＭ２ｚＳｉＯ４）は、一般式Ｌｉ
（２−ｘ）Ｍ１ｙＭ２ｚＳｉＯ４で表される材料の金属Ｍ１原子として鉄及びニッケルが
用いられている。また、金属Ｍ１原子として、マンガン又はコバルトを用いてもよい。
【００５３】
なお、上述の（ＩＶ）におけるｙ＋ｚ＝１は、欠陥等によりｙ＋ｚ≒１の範囲を含む。ま
た、上述の（ＶＩＩＩ）におけるｓ＋ｕ＝１は、欠陥等によりｓ＋ｕ≒１の範囲を含む。
【００５４】
また、正極用の活物質として、一般式Ｌｉ（２−ｘ）（ＦｅｓＭｎｔＮｉｕ）ｙＭ２ｚＳ
ｉＯ４で表され、以下の（Ｉ）、（ＩＩＩ）、（ＩＶ）及び（ＩＸ）の条件を満たす材料
が挙げられる。
（Ｉ）ｘは充放電中のリチウムイオンの挿入及び脱離で変化する値であり、０≦ｘ＜２（
ｘは０以上２未満）、好ましくは０≦ｘ≦２（ｘは０以上２以下）を満たす。
（ＩＩＩ）Ｍ２は、チタン（Ｔｉ）、スカンジウム（Ｓｃ）又はマグネシウム（Ｍｇ）の
金属原子である。
（ＩＶ）ｙ＋ｚ＝１、０＜ｙ＜１、及び０＜ｚ＜１を満たす。ｚ／（ｙ＋ｚ）は、０．０
１以上０．２以下を満たす。
（ＩＸ）ｓ＋ｔ＋ｕ＝１、０≦ｓ≦１（ｓは０以上１以下）、０≦ｔ≦１（ｔは０以上１
以下）、及び０≦ｕ≦１（ｕは０以上１以下）を満たす。
【００５５】
上述の材料（一般式Ｌｉ（２−ｘ）（ＦｅｓＭｎｔＮｉｕ）ｙＭ２ｚＳｉＯ４）では、一
般式Ｌｉ（２−ｘ）Ｍ１ｙＭ２ｚＳｉＯ４で表される材料の金属Ｍ１原子として鉄、マン
ガン、及びニッケルが用いられている。また、金属Ｍ１原子として、コバルトを用いても
よい。
【００５６】
なお、上述の（ＩＶ）におけるｙ＋ｚ＝１は、欠陥等によりｙ＋ｚ≒１の範囲を含む。ま
た、上述の（ＩＸ）におけるｓ＋ｔ＋ｕ＝１は、欠陥等によりｓ＋ｔ＋ｕ≒１の範囲を含
む。
【００５７】
上述のように、金属Ｍ１原子として２種類の元素又は３種類以上の元素を用いる材料であ
っても、リチウム原子とその他の金属原子（金属Ｍ１原子及び金属Ｍ２原子）との比は、
最大で２：１となる。このような材料を正極用の活物質として用いることで高容量化が可
能となり、蓄電装置の特性を向上させることができる。
【００５８】
本実施の形態は、他の実施の形態及び実施例の構成と適宜組み合わせることができる。
【００５９】
（実施の形態２）
本実施の形態では、ケイ酸系リチウムの作製方法の例について説明する。
【００６０】
＜Ｌｉ２ＭｎｙＴｉｚＳｉＯ４の作製方法＞
金属Ｍ１原子がマンガンであり、金属Ｍ２原子がチタンである場合の作製方法の一例につ
いて説明する。なお、作製後のＬｉ２ＭｎｙＴｉｚＳｉＯ４は、充放電に伴いリチウムイ
オンが挿入及び脱離されるため、Ｌｉ（２−ｘ）ＭｎｙＴｉｚＳｉＯ４と表される。なお
、ｙ＋ｚ＝１、０＜ｙ＜１、及び０＜ｚ＜１を満たすものとする。ｚ／（ｙ＋ｚ）は、０
．０１以上０．２以下を満たすものとする。
【００６１】
Ｌｉ２ＭｎｙＴｉｚＳｉＯ４は、リチウム導入用の材料（原料）と、マンガン導入用の材
料（原料）と、チタン導入用の材料（原料）と、ケイ酸導入用の材料（原料）と、を用い
て作製することができる。例えば、リチウム及びケイ酸導入用の原料としてメタケイ酸リ
チウム（Ｌｉ２ＳｉＯ３）と、マンガン導入用の原料としてシュウ酸マンガン（ＩＩ）（
ＭｎＣ２Ｏ４）と、チタン導入用の原料として三酸化二チタン（Ｔｉ２Ｏ３）と、を原料
に用いて作製することができる。なお、リチウム、マンガン、チタン及びケイ酸が導入で
きるものであれば、これらの原料に限定されない。
【００６２】
Ｌｉ２ＭｎｙＴｉｚＳｉＯ４は、材料（原料）を混合し、その後焼成を行うことにより作
製することができる。
【００６３】
材料（原料）の混合比は、作製後のＬｉ２ＭｎｙＴｉｚＳｉＯ４におけるモル比を考慮し
て決定すればよい。例えば、マンガン原子とチタン原子との和に対するチタン原子のモル
比が、０．０１以上０．２以下を満たすようにそれぞれの材料の比を調整して混合する。
また、マンガン原子とチタン原子との和に対するリチウム原子のモル比が、２となるよう
にそれぞれの材料の比を調整して混合する。
【００６４】
原料の混合は、例えばボールミル処理により行うことができる。ボールミル処理を行うこ
とにより、原料を混合するのと同時に、原料の微粒子化を行うことができ、作製後のＬｉ
２ＭｎｙＴｉｚＳｉＯ４の微粒子化を図ることができる。また、ボールミル処理を行うこ
とにより、原料を均一に混合することができ、作製後のＬｉ２ＭｎｙＴｉｚＳｉＯ４の結
晶性を高めることができる。
【００６５】
ボールミル処理により原料の混合を行う場合は、原料と、溶媒と、ボールと、を装置（ボ
ールミル用ポット）にいれて混合を行う。溶媒としては、アセトン、又はエタノール等を
用いることができる。ボールは、金属製又はセラミック製等を用いることができる。ボー
ルミル処理は、回転数５０ｒｐｍ以上５００ｒｐｍ以下、回転時間３０分間以上５時間以
下、ボール径φ１ｍｍ以上１０ｍｍ以下で行うことができる。
【００６６】
例えば、原料としてメタケイ酸リチウム、シュウ酸マンガン（ＩＩ）、及び三酸化二チタ
ンと、溶媒としてアセトンと、ボール径φ３ｍｍのジルコニア（Ｚｒ）製のボールをボー
ルミル用ポットに入れ、回転数４００ｒｐｍとし、回転時間２時間として、原料の混合物
を作ることができる。
【００６７】
原料の混合物の焼成は、例えば焼成温度８００℃以上１１００℃以下、焼成時間１時間以
上２４時間以下、好ましくは焼成時間１０時間以上１５時間以下として行うことができる
。なお、この焼成温度は、金属Ｍ１原子がマンガンである場合において、比較的低温とい
える温度である。なお、焼成温度は１１００℃以上としてもよい。また、焼成回数は１回
でよい。このため、焼成回数が２回以上必要な場合と比べて、合計の焼成時間を短縮する
ことができる。
【００６８】
なお、焼成を行う前に、原料の混合物に加圧処理を行ってもよい。例えば、原料の混合物
はペレットに成型したものを焼成することができる。
【００６９】
例えば、ボールミル処理により混合した原料（メタケイ酸リチウム、シュウ酸マンガン（
ＩＩ）、及び三酸化二チタン）の混合物を、５０℃に加熱して溶媒（アセトン）を蒸発さ
せた後、ペレットプレスにて圧力１５０ｋｇｆとして５分間圧力をかけ、ペレットに成型
する。ペレットに成型した混合物を、窒素雰囲気中で、焼成温度９００℃、焼成時間１０
時間として焼成を行う。なお、マンガン原子とチタン原子との和に対するチタン原子のモ
ル比は、０．０５となるようにそれぞれの材料の比を調整して混合する。
【００７０】
この例では、焼成温度を９００℃とし、原料に三酸化二チタンを加えることで、空間群Ｐ
１２１／ｎ１に属する結晶構造を有するＬｉ２ＭｎｙＴｉｚＳｉＯ４を作ることができる
。
【００７１】
なお、原料の混合物の焼成は、第１の焼成（仮焼成）と第２の焼成（本焼成）との２段階
に分けて行ってもよい。この場合、第２の焼成は、第１の焼成よりも高温にすることが好
ましい。２段階の焼成を行うことで、作製後のＬｉ２ＭｎｙＴｉｚＳｉＯ４の微粒子化を
図る、又は結晶性を高めることができる。
【００７２】
以上のようにして得られるＬｉ２ＭｎｙＴｉｚＳｉＯ４は、１組成当たりのリチウムイオ
ンの挿入及び脱離量を最大で２とすることができる。このような材料を正極用の活物質と
することで、高容量化が可能となり、蓄電装置の特性向上に寄与することができる。
【００７３】
また、焼成時間の短縮等を行うことができるので、焼成時間の増大等に伴う粒径の増加を
抑制することができ、正極用の活物質として用いる材料の微粒子化を図ることが可能であ
る。例えば、正極用の活物質として用いる材料の粒径をナノサイズ（具体的には、１０ｎ
ｍ以上５００ｎｍ以下）に小さくすることが可能である。また、このように粒径の小さい
粒子を用いることで、活物質の単位質量当たりの表面積を増加させることが可能である。
これにより、蓄電装置の正極においてリチウムイオン（反応物質）の拡散経路を増加させ
ることが可能である。
【００７４】
また、正極用の活物質を作製する際にチタン導入用の材料を加えることで、焼成時の反応
を促進することができ、焼成温度を低減できる。また、焼成後の原料残りまたは中間生成
物の反応残りを低減することができる。これにより、正極活物質作製時の消費電力を低減
でき、生産性を向上させることができる。
【００７５】
また、正極用の活物質として用いる材料にチタン原子を含ませることで、正極用の活物質
の電気伝導率を増加させることが可能である。
【００７６】
本実施の形態では、金属Ｍ１原子がマンガンであり、金属Ｍ２原子がチタンである場合を
例示したが、金属Ｍ１原子の導入用の原料、及び金属Ｍ２原子の導入用の原料を適宜選択
することで、所望のＬｉ（２−ｘ）Ｍ１ｙＭ２ｚＳｉＯ４で表される材料を作製すること
が可能である。
【００７７】
本実施の形態は、他の実施の形態及び実施例の構成と組み合わせることができる。
【００７８】
（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態に示した正極用の活物質を用いた蓄電装置の一例につ
いて説明する。
【００７９】
図３に、蓄電装置２２００の構造の一部を示す。蓄電装置２２００は、正極２２０１と、
正極２２０１と電解質２２０７を間に介して対向して設けられた負極２２１１とを有して
いる。
【００８０】
正極２２０１は、集電体２２０３と、集電体２２０３上に設けられた正極活物質層２２０
５と、で構成される。
【００８１】
正極２２０１用の活物質（正極活物質層２２０５）としては上記実施の形態で説明した材
料を用いて形成する。正極活物質層２２０５の材料及び作製方法は、上記実施の形態に準
じればよい。集電体２２０３の材料としては、例えば、アルミニウム、白金、銅、又はチ
タン等の導電性材料を用いることができる。
【００８２】
負極２２１１は、集電体２２１３と、集電体２２１３上に設けられた負極活物質層２２１
５と、で構成される。集電体２２１３の材料は、例えば、白金、銅、又はチタン等の導電
性材料を用いることができる。負極活物質層２２１５の材料は、黒鉛等の炭素材料、リチ
ウム金属、シリコン等を用いることができる。
【００８３】
電解質２２０７は、反応物質（リチウムイオン等）を伝導する機能を有する。電解質２２
０７の材料としては、固体又は液体を用いることができる。
【００８４】
電解質２２０７の材料が固体の場合、例えば、Ｌｉ３ＰＯ４、Ｌｉ３ＰＯ４に窒素を混ぜ
たＬｉｘＰＯｙＮｚ（ｘ、ｙ、ｚは正の実数）、Ｌｉ２Ｓ−ＳｉＳ２、Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ
５、Ｌｉ２Ｓ−Ｂ２Ｓ３等を用いることができる。また、これらにＬｉＩなどをドープし
たものを用いることができる。
【００８５】
電解質２２０７の材料が液体の場合、溶媒と、溶媒に溶解される溶質（塩）とを含んでい
る。溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート若しくはエチレンカーボネート等の
環状カーボネート、又はジメチルカーボネート若しくはジエチルカーボネート等の鎖状カ
ーボネートを用いることができる。溶質（塩）としては、例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ
４、又はＬｉＴＦＳＡ等、軽金属塩（リチウム塩等）を１種又は２種以上含んでいるもの
を用いることができる。
【００８６】
なお、電解質２２０７が液体の場合は、セパレータ２２０９を設ける。セパレータ２２０
９は、正極２２０１と負極２２１１との接触を防止するとともに、反応物質（リチウムイ
オン等）を通過させる機能を有する。セパレータ２２０９の材料としては、例えば、紙、
不織布、ガラス繊維、あるいは、ナイロン（ポリアミド）、ビニロン（ポリビニルアルコ
ール系繊維であり、ビナロンとも呼ぶ）、ポリプロピレン、ポリエステル、アクリル、ポ
リオレフィン、ポリウレタンといった合成繊維等を用いることもできる。ただし、電解質
２２０７に溶解しない材料を選ぶ必要がある。また、電解質２２０７に固体電解質を適用
した場合でも、セパレータ２２０９を設ける構成とすることも可能である。
【００８７】
蓄電装置２２００の正極２２０１において、正極活物質層２２０５に上記実施の形態に示
した材料を適用することで、充放電速度を速くする、又は高容量化が可能となるなど、蓄
電装置の特性を向上させることが可能となる。
【００８８】
本実施の形態は、他の実施の形態及び実施例と適宜組み合わせて実施することができる。
【００８９】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様に係る蓄電装置の応用形態について説明する。
【００９０】
蓄電装置は、さまざまな電子機器に搭載することができる。例えば、デジタルカメラやビ
デオカメラ等のカメラ類、携帯電話機、携帯情報端末、電子書籍用端末、携帯型ゲーム機
、デジタルフォトフレーム、音響再生装置等に搭載することができる。また、蓄電装置は
、電気自動車、ハイブリッド自動車、鉄道用電気車両、作業車、カート、車椅子、又は自
転車等の電気推進車両に搭載することができる。
【００９１】
本発明の一態様に係る蓄電装置は、高容量化、充放電速度の向上などの特性向上が図られ
ている。蓄電装置の特性を向上させることで、蓄電装置の小型軽量化にも結びつけること
ができる。このような蓄電装置を搭載することで、電子機器や電気推進車両などの充電時
間の短縮、使用時間の延長、小型軽量化などが可能となり、利便性やデザイン性の向上も
実現できる。
【００９２】
図４（Ａ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機３０１０は、本発明の一態様
に係る蓄電装置３０２１を搭載している。また、携帯電話機３０１０は、筐体３０１１に
表示部３０１２が組み込まれている。筐体３０１１は、さらに操作ボタン３０１３、操作
ボタン３０１７、外部接続ポート３０１４、スピーカー３０１５、及びマイク３０１６等
を備えている。このような携帯電話機に、本発明の一態様に係る蓄電装置３０２１を搭載
することで、利便性やデザイン性を向上させることができる。
【００９３】
図４（Ｂ）は、電子書籍用端末の一例を示している。電子書籍用端末３０３０は、本発明
の一態様に係る蓄電装置３０２２を搭載している。電子書籍用端末３０３０は、第１の筐
体３０３１及び第２の筐体３０３３の２つの筐体で構成されて、２つの筐体が軸部３０３
２により一体にされている。第１の筐体３０３１及び第２の筐体３０３３は、軸部３０３
２を軸として開閉動作を行うことができる。第１の筐体３０３１には第１の表示部３０３
５が組み込まれ、第２の筐体３０３３には第２の表示部３０３７が組み込まれている。そ
の他、第２の筐体３０３３に、操作ボタン３０３９、電源３０４３、及びスピーカー３０
４１等を備えている。このような電子書籍用端末に、本発明の一態様に係る蓄電装置３０
２２を搭載することで、利便性やデザイン性を向上させることができる。
【００９４】
図５（Ａ）は、電気自動車の一例を示している。電気自動車３０５０には、蓄電装置３０
５１が搭載されている。蓄電装置３０５１の電力は、制御回路３０５３により出力が調整
されて、駆動装置３０５７に供給される。制御回路３０５３は、コンピュータ３０５５に
よって制御される。
【００９５】
駆動装置３０５７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。コンピュータ３０５５は、電気自動車３０５０の運転者の操作
情報（加速、減速、停止など）や走行時の情報（登坂や下坂等の情報、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３０５３に制御信号を出力する。制御回路３
０５３は、コンピュータ３０５５の制御信号により、蓄電装置３０５１から供給される電
気エネルギーを調整して駆動装置３０５７への出力を制御する。交流電動機を搭載してい
る場合は、直流を交流に変換するインバータも内蔵される。
【００９６】
蓄電装置３０５１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。蓄電装置３０５１として、本発明の一態様に係る蓄電装置を搭載することで、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、電気自動車の加速力向上に寄与することができ、電気自動車の性能
向上に寄与することができる。また、蓄電装置３０５１の特性向上により、蓄電装置３０
５１自体を小型軽量化できれば、車両の軽量化に寄与することができ、燃費向上にも結び
つけることができる。
【００９７】
図５（Ｂ）は、電動式の車椅子の一例を示している。車椅子３０７０は、蓄電装置３０７
１、電力制御部、制御手段等を有する制御部３０７３を備えている。制御部３０７３によ
り出力が調整された蓄電装置３０７１の電力は、駆動部３０７５に供給される。また、制
御部３０７３は、コントローラ３０７７と接続されている。コントローラ３０７７の操作
により、制御部３０７３を介して駆動部３０７５が駆動させることができ、車椅子３０７
０の前進、後進、旋回等の動作や速度を制御することができる。
【００９８】
車椅子３０７０の蓄電装置３０７１についても、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。制御部３０７３の蓄電装置３０７１として、本発明の一
態様に係る蓄電装置を搭載することで、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、蓄電装置３０７１の特性向上により、蓄電装置自
体を小型軽量化できれば、車椅子３０７０の使用者及び介助者の使い易さを高めることが
できる。
【００９９】
なお、電気推進車両として鉄道用電気車両に蓄電装置を搭載させる場合、架線や導電軌条
からの電力供給により充電することも可能である。
【０１００】
本実施の形態は、他の実施の形態及び実施例の構成と適宜組み合わせることができる。
【０１０１】
（実施の形態５）
本実施の形態では、本発明の一態様に係る蓄電装置の一例である二次電池を、無線給電シ
ステム（以下、ＲＦ給電システムと呼ぶ。）に用いた場合の一例を、図６及び図７のブロ
ック図を用いて説明する。なお、各ブロック図では、受電装置および給電装置内の構成要
素を機能ごとに分類し、互いに独立したブロックとして示しているが、実際の構成要素は
機能ごとに完全に切り分けることが困難であり、一つの構成要素が複数の機能に係わるこ
ともあり得る。
【０１０２】
はじめに、図６を用いてＲＦ給電システムについて説明する。
【０１０３】
受電装置６００は、給電装置７００から供給された電力で駆動する電子機器または電気推
進車両であるが、この他電力で駆動する装置に適宜適用することができる。電子機器の代
表例としては、デジタルカメラやビデオカメラ等のカメラ、デジタルフォトフレーム、携
帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再
生装置、表示装置、コンピュータ等がある。また、電気推進車両の代表例としては、電気
自動車、ハイブリッド自動車、鉄道用電気車両、作業車、カート、電動車椅子等がある。
また、給電装置７００は、受電装置６００に電力を供給する機能を有する。
【０１０４】
図６において、受電装置６００は、受電装置部６０１と、電源負荷部６１０とを有する。
受電装置部６０１は、受電装置用アンテナ回路６０２と、信号処理回路６０３と、二次電
池６０４とを少なくとも有する。また、給電装置７００は、給電装置用アンテナ回路７０
１と、信号処理回路７０２とを少なくとも有する。
【０１０５】
受電装置用アンテナ回路６０２は、給電装置用アンテナ回路７０１が発信する信号を受け
取る、あるいは、給電装置用アンテナ回路７０１に信号を発信する役割を有する。信号処
理回路６０３は、受電装置用アンテナ回路６０２が受信した信号を処理し、二次電池６０
４の充電、二次電池６０４から電源負荷部６１０への電力の供給を制御する。また、信号
処理回路６０３は、受電装置用アンテナ回路６０２の動作を制御する。すなわち、受電装
置用アンテナ回路６０２から発信する信号の強度、周波数などを制御することができる。
電源負荷部６１０は、二次電池６０４から電力を受け取り、受電装置６００を駆動する駆
動部である。電源負荷部６１０の代表例としては、モータ、駆動回路等があるが、その他
の電力を受け取って受電装置を駆動する装置を適宜用いることができる。また、給電装置
用アンテナ回路７０１は、受電装置用アンテナ回路６０２に信号を送る、あるいは、受電
装置用アンテナ回路６０２からの信号を受け取る役割を有する。信号処理回路７０２は、
給電装置用アンテナ回路７０１が受信した信号を処理する。また、信号処理回路７０２は
、給電装置用アンテナ回路７０１の動作を制御する。すなわち、給電装置用アンテナ回路
７０１から発信する信号の強度、周波数などを制御することができる。
【０１０６】
本発明の一態様に係る二次電池は、図６で説明したＲＦ給電システムにおける受電装置６
００が有する二次電池６０４として利用される。
【０１０７】
ＲＦ給電システムに本発明の一態様に係る二次電池を利用することで、従来の二次電池に
比べて放電容量又は充電容量（蓄電量ともいう）を増やすことができ。よって、無線給電
の時間間隔を延ばすことができる（何度も給電する手間を省くことができる）。
【０１０８】
また、ＲＦ給電システムに本発明の一態様に係る二次電池を利用することで、電源負荷部
６１０を駆動することができる放電容量又は充電容量が従来と同じであれば、受電装置６
００の小型化及び軽量化が可能である。従って、トータルコストを減らすことができる。
【０１０９】
次に、ＲＦ給電システムの他の例について図７を用いて説明する。
【０１１０】
図７において、受電装置６００は、受電装置部６０１と、電源負荷部６１０とを有する。
受電装置部６０１は、受電装置用アンテナ回路６０２と、信号処理回路６０３と、二次電
池６０４と、整流回路６０５と、変調回路６０６と、電源回路６０７とを、少なくとも有
する。また、給電装置７００は、給電装置用アンテナ回路７０１と、信号処理回路７０２
と、整流回路７０３と、変調回路７０４と、復調回路７０５と、発振回路７０６とを、少
なくとも有する。
【０１１１】
受電装置用アンテナ回路６０２は、給電装置用アンテナ回路７０１が発信する信号を受け
取る、あるいは、給電装置用アンテナ回路７０１に信号を発信する役割を有する。給電装
置用アンテナ回路７０１が発信する信号を受け取る場合、整流回路６０５は受電装置用ア
ンテナ回路６０２が受信した信号から直流電圧を生成する役割を有する。信号処理回路６
０３は受電装置用アンテナ回路６０２が受信した信号を処理し、二次電池６０４の充電、
二次電池６０４から電源回路６０７への電力の供給を制御する役割を有する。電源回路６
０７は、二次電池６０４が蓄電している電圧を電源負荷部６１０に必要な電圧に変換する
役割を有する。変調回路６０６は受電装置６００から給電装置７００へ何らかの応答を送
信する場合に使用される。
【０１１２】
電源回路６０７を有することで、電源負荷部６１０に供給する電力を制御することができ
る。このため、電源負荷部６１０に過電圧が印加されることを低減することが可能であり
、受電装置６００の劣化や破壊を低減することができる。
【０１１３】
また、変調回路６０６を有することで、受電装置６００から給電装置７００へ信号を送信
することが可能である。このため、受電装置６００の充電量を判断し、一定量の充電が行
われた場合に、受電装置６００から給電装置７００に信号を送信し、給電装置７００から
受電装置６００への給電を停止させることができる。この結果、二次電池６０４の充電量
を１００％としないことで、二次電池６０４の充電回数を増加させることが可能である。
【０１１４】
また、給電装置用アンテナ回路７０１は、受電装置用アンテナ回路６０２に信号を送る、
あるいは、受電装置用アンテナ回路６０２から信号を受け取る役割を有する。受電装置用
アンテナ回路６０２に信号を送る場合、信号処理回路７０２は、受電装置に送信する信号
を生成する回路である。発振回路７０６は一定の周波数の信号を生成する回路である。変
調回路７０４は、信号処理回路７０２が生成した信号と発振回路７０６で生成された一定
の周波数の信号に従って、給電装置用アンテナ回路７０１に電圧を印加する役割を有する
。そうすることで、給電装置用アンテナ回路７０１から信号が出力される。一方、受電装
置用アンテナ回路６０２から信号を受け取る場合、整流回路７０３は受け取った信号を整
流する役割を有する。復調回路７０５は、整流回路７０３が整流した信号から受電装置６
００が給電装置７００に送った信号を抽出する。信号処理回路７０２は復調回路７０５に
よって抽出された信号を解析する役割を有する。
【０１１５】
なお、ＲＦ給電を行うことができれば、各回路の間にどんな回路を設けてもよい。例えば
、受電装置６００が信号を受信し整流回路６０５で直流電圧を生成したあとに、後段に設
けられたＤＣ−ＤＣコンバータやレギュレータといった回路によって、定電圧を生成して
もよい。そうすることで、受電装置６００内部に過電圧が印加されることを抑制すること
ができる。
【０１１６】
本発明の一態様に係る二次電池は、図７で説明したＲＦ給電システムにおける受電装置６
００が有する二次電池６０４として利用される。
【０１１７】
ＲＦ給電システムに本発明の一態様に係る二次電池を利用することで、従来の二次電池に
比べて放電容量又は充電容量を増やすことができるので、無線給電の時間間隔を延ばすこ
とができる（何度も給電する手間を省くことができる）。
【０１１８】
また、ＲＦ給電システムに本発明の一態様に係る二次電池を利用することで、電源負荷部
６１０を駆動することができる放電容量又は充電容量が従来と同じであれば、受電装置６
００の小型化及び軽量化が可能である。従って、トータルコストを減らすことができる。
【０１１９】
なお、ＲＦ給電システムに本発明の一態様に係る二次電池を利用し、受電装置用アンテナ
回路６０２と二次電池６０４を重ねる場合は、二次電池６０４の充放電による二次電池６
０４の変形と、当該変形に伴うアンテナの形状の変化によって、受電装置用アンテナ回路
６０２のインピーダンスが変化しないようにすることが好ましい。アンテナのインピーダ
ンスが変化してしまうと、十分な電力供給がなされない可能性があるためである。例えば
、二次電池６０４を金属製あるいはセラミックス製の電池パックに装填するようにすれば
よい。なお、その際、受電装置用アンテナ回路６０２と電池パックは数十μｍ以上離れて
いることが望ましい。
【０１２０】
また、本実施の形態では、充電用の信号の周波数に特に限定はなく、電力が伝送できる周
波数であればどの帯域であっても構わない。充電用の信号は、例えば、１３５ｋＨｚのＬ
Ｆ帯（長波）でも良いし、１３．５６ＭＨｚのＨＦ帯（短波）でも良いし、９００ＭＨｚ
〜１ＧＨｚのＵＨＦ帯（極超短波）でも良いし、２．４５ＧＨｚのマイクロ波帯でもよい
。
【０１２１】
また、信号の伝送方式としては電磁結合方式、電磁誘導方式、共鳴方式、マイクロ波方式
など様々な種類があるが、適宜選択すればよい。ただし、雨や泥などの、水分を含んだ異
物によるエネルギーの損失を抑えるためには、周波数が低い帯域、具体的には、短波であ
る３ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ、中波である３００ｋＨｚ〜３ＭＨｚ、長波である３０ｋＨｚ〜
３００ｋＨｚ、及び超長波である３ｋＨｚ〜３０ｋＨｚの周波数を利用した電磁誘導方式
や共鳴方式を用いることが望ましい。
【０１２２】
本実施の形態は、他の実施の形態及び実施例の構成と適宜組み合わせることができる。
【実施例１】
【０１２３】
本実施例では、リチウム酸化物として、ケイ酸系リチウムを作製し、Ｘ線回折を測定した
結果について説明する。
【０１２４】
まず、測定したケイ酸系リチウムの作製方法を説明する。
【０１２５】
ケイ酸系リチウムの材料として、メタケイ酸リチウム（Ｌｉ２ＳｉＯ３）、シュウ酸マン
ガン（ＩＩ）（ＭｎＣ２Ｏ４）、及び三酸化二チタン（Ｔｉ２Ｏ３）を、ボールミル処理
により混合した。
【０１２６】
ボールミル処理は、溶媒としてアセトンを添加し、回転数４００ｒｐｍ、回転時間２時間
、ボール直径３ｍｍの条件で行った。
【０１２７】
ボールミル処理後、原料の混合物をポットから取り出し、５０℃に加熱してアセトンを蒸
発させた。そして、原料の混合物を、ペレットプレスにて１．４７×１０２Ｎ（１５０ｋ
ｇｆ）の圧力を５分間かけて、ペレットに成型した。
【０１２８】
次に、ペレットに成型した混合物に、焼成を行った。焼成は、窒素雰囲気中で、９００℃
、１０時間の条件で行った。
【０１２９】
以上により作製したケイ酸系リチウムのＸ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−ｒａｙ  ｄｉｆｆｒａｃ
ｔｉｏｎ）の測定を行った。ＸＲＤの測定結果を図８（Ａ）に示す。図８（Ａ）の結果か
ら、作製したケイ酸系リチウムは空間群Ｐ１２１／ｎ１に属する結晶構造を有することが
確認できた。また、図８（Ａ）の結果には、中間生成物の反応残りである酸化マンガンと
思われる２θ＝４０度付近のピークは確認されなかった。
【０１３０】
以上により、空間群Ｐ１２１／ｎ１に属する結晶構造を有するケイ酸系リチウムを作製で
きることが確認できた。また、その後熱処理を行うことで、空間群Ｐｍｎ２１に属する結
晶構造を有するケイ酸系リチウムを作製できることが確認できた。以上により、ケイ酸系
リチウムの作製において、空間群Ｐ１２１／ｎ１に属する結晶構造、又は空間群Ｐｍｎ２
１に属する結晶構造を作りわけることができることが確認できた。
【０１３１】
＜比較例＞
上述の作製方法において、三酸化二チタン（Ｔｉ２Ｏ３）を加えないで作製したケイ酸系
リチウムのＸ線回折の測定を行った結果を図８（Ｂ）に示す。図８（Ｂ）の結果には、中
間生成物の反応残りである酸化マンガンと思われる２θ＝４０度付近のピーク４０１が表
れている。
【符号の説明】
【０１３２】
４０１    ピーク
６００    受電装置
６０１    受電装置部
６０２    受電装置用アンテナ回路
６０３    信号処理回路
６０４    二次電池
６０５    整流回路
６０６    変調回路
６０７    電源回路
６１０    電源負荷部
７００    給電装置
７０１    給電装置用アンテナ回路
７０２    信号処理回路
７０３    整流回路
７０４    変調回路
７０５    復調回路
７０６    発振回路
１１０１    リチウム原子
１１０３    金属原子
１１０５    シリコン原子
１１０７    酸素原子
１２０１    リチウム原子
１２０３    金属原子
１２０５    シリコン原子
１２０７    酸素原子
２２００    蓄電装置
２２０１    正極
２２０３    集電体
２２０５    正極活物質層
２２０７    電解質
２２０９    セパレータ
２２１１    負極
２２１３    集電体
２２１５    負極活物質層
３０１０    携帯電話機
３０１１    筐体
３０１２    表示部
３０１３    操作ボタン
３０１４    外部接続ポート
３０１５    スピーカー
３０１６    マイク
３０１７    操作ボタン
３０２１    蓄電装置
３０２２    蓄電装置
３０３０    電子書籍用端末
３０３１    筐体
３０３２    軸部
３０３３    筐体
３０３５    表示部
３０３７    表示部
３０３９    操作ボタン
３０４１    スピーカー
３０４３    電源
３０５０    電気自動車
３０５１    蓄電装置
３０５３    制御回路
３０５５    コンピュータ
３０５７    駆動装置
３０７０    車椅子
３０７１    蓄電装置
３０７３    制御部
３０７５    駆動部
３０７７    コントローラ
【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１】
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【図２】
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