(57)【要約】【課題】繰り返し曲げることのできる蓄電装置を提供する。または、信頼性の高い蓄電装置を提供する。または、寿命の長い蓄電装置を提供する。または、繰り返し曲げることのできる電子機器を提供する。または、可撓性を有する電子機器を提供する。【解決手段】正極と、負極と、正極と負極を包む外装体と、を有し、外装体は、金属層と、樹脂層と、を有し、金属層は、外装体の外縁部の一部において、外縁部以外よりも薄く、外装体は、外縁部に複数のスリットを有する蓄電装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と、負極と、前記正極と前記負極を包む外装体と、を有し、
前記外装体は、前記外装体の外縁部に第１のスリットを有する蓄電装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記外装体は、樹脂層を有する蓄電装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記外縁部において、前記外装体が封止される蓄電装置。
【請求項４】
正極と、負極と、前記正極と前記負極を包む外装体と、を有し、
前記外装体は、第１のフィルム状領域と、第２のフィルム状領域と、を有し、
前記外装体の外縁部において、第１のフィルム状領域は第２のフィルム状領域と接し、
前記第１のフィルム状領域と第２のフィルム状領域はそれぞれ、樹脂層を有し、
前記外装体は、前記外縁部に第１のスリットを有する蓄電装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記外装体は、前記外縁部に更に第２のスリットを有する蓄電装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記外縁部は、帯状の形状を有し、
前記第１のスリットと第２のスリットの長軸はそれぞれ、前記外縁部の長軸に概略垂直である蓄電装置。
【請求項７】
請求項５において、
前記外縁部は、帯状の形状を有し、
前記第１のスリットと第２のスリットの長軸と、前記外縁部の長軸と、のなす角がそれぞれ、４５°以上９０°未満である蓄電装置。
【請求項８】
請求項５乃至請求項７のいずれか一において、
第１のスリットと第２のスリットの間の距離は、２ｍｍ以上３ｃｍ以下である蓄電装置。
【請求項９】
正極と、負極と、前記正極と前記負極を包む外装体と、を有し、
前記外装体は、樹脂層を有し、
前記外装体の外縁部は、第１のスリットと、前記第１のスリットよりも前記外装体の端部側の端が蓄電装置の中心部に近い第２のスリットと、を有し、
前記外縁部は、帯状の形状を有し、
前記第１のスリットの長軸と、前記外縁部の長軸と、のなす角はａ°であり、
前記第２のスリットの長軸と、前記帯状の形状の長軸と、のなす角はｂ°であり、
ａは、ｂよりも大きい蓄電装置。
【請求項１０】
正極と、負極と、前記正極と前記負極を包む外装体と、を有し、
前記外装体は、樹脂層を有し、
前記外装体は、前記外装体の外縁部に二以上の孔を有する蓄電装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記二以上の孔は、線状に並ぶ蓄電装置。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１において、
前記二以上の孔の長径はそれぞれ、０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下である蓄電装置。
【請求項１３】
請求項９乃至請求項１２のいずれか一において、
前記外装体は、第１のフィルム状領域と、第２のフィルム状領域と、を有し、
前記外装体の外縁部において、第１のフィルム状領域は第２のフィルム状領域と接する蓄電装置。
【請求項１４】
請求項９乃至請求項１２のいずれか一において、
前記外装体は、更に金属層を有する蓄電装置。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４のいずれか一において、
前記蓄電装置は繰り返し曲げることができる、蓄電装置。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項１５のいずれか一に記載の蓄電装置と、トランジスタと、を有する、電池制御ユニット。
【請求項１７】
請求項１６において、前記トランジスタは酸化物半導体を有する電池制御ユニット。
【請求項１８】
請求項１乃至請求項１５のいずれか一に記載の蓄電装置を有する、電子機器。
【請求項１９】
請求項１乃至請求項１５のいずれか一に記載の蓄電装置と、表示部と、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、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。特に、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、それらの駆動方法、それらの製造方法、またはそれらの評価方法に関する。特に、本発明の一態様は、蓄電装置およびその作製方法、またはその評価方法に関する。
【０００２】
なお、本明細書中において蓄電装置とは、蓄電機能を有する素子及び装置全般を指すものである。
【背景技術】
【０００３】
近年、リチウムイオン二次電池等の二次電池、リチウムイオンキャパシタ、空気電池等、種々の蓄電装置の開発が盛んに行われている。特に高出力、高エネルギー密度であるリチウムイオン二次電池は、携帯電話やスマートフォン、ノート型パーソナルコンピュータ等の携帯情報端末、携帯音楽プレーヤ、デジタルカメラ等の電子機器、あるいは医療機器、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＥＶ）、又はプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）等の次世代クリーンエネルギー自動車など、半導体産業の発展に伴い急速にその需要が拡大し、充電可能なエネルギーの供給源として現代の情報化社会に不可欠なものとなっている。特許文献１には、蓄電装置の電子機器への搭載の一例が示されている。
【０００４】
また近年、人体に装着して使用される電子機器が提案され、ウェアラブルディスプレイなどと呼ばれている。利便性向上のため、このような電子機器は例えば、人体への装着と脱離を繰り返し行えることが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−３８８６８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
不純物が蓄電装置の内部へ混入することにより、蓄電装置の特性の低下が生じる。例えば非水電解液に水などの不純物が混入し、放電容量が減少する場合がある。例えば、蓄電装置の外装体の気密性が低いことにより大気中の成分が外装体に囲まれた領域に混入し、その結果、蓄電装置への不純物の混入が生じる場合がある。
【０００７】
また、人体に装着して使用される電子機器に搭載される蓄電装置は、電子機器の装着および脱離を繰り返す際に、蓄電装置自身も繰り返し曲げる場合がある。蓄電装置を繰り返し曲げる際に、外装体に劣化が生じ、外装体に囲まれた領域に水分等の不純物が混入する場合がある。外装体に囲まれた領域に混入する水分等の濃度を知ることは、蓄電装置の信頼性を向上するために重要である。
【０００８】
本発明の一態様は、繰り返し曲げることのできる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、信頼性の高い蓄電装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、寿命の長い蓄電装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、繰り返し曲げることのできる電子機器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、可撓性を有する電子機器を提供することを課題の一とする。
【０００９】
または、本発明の一態様は、可撓性を有するフィルム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、繰り返し曲げることのできるフィルムを提供することを課題の一とする。
【００１０】
または、本発明の一態様は、新規な構造の蓄電装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、新規な蓄電装置、新規な蓄電装置を搭載した電子機器などを提供することを課題の一とする。
【００１１】
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様は、正極と、負極と、正極と負極を包む外装体と、を有し、外装体は、金属層と、樹脂層と、を有し、金属層は、外装体の外縁部の少なくとも一部において、外縁部以外の一部より薄く、外装体は、外縁部に複数のスリットを有する蓄電装置である。
【００１３】
また、本発明の一態様の蓄電装置は、外縁部において、外装体が封止されることが好ましい。
【００１４】
または、本発明の一態様は、正極と、負極と、正極と負極を包む外装体と、を有し、外装体は、第１の領域と、第２の領域と、を有し、第２の領域は、外装体の外縁部の少なくとも一部に接し、外装体は、金属層と、樹脂層と、を有し、第１の領域の金属層は、第２の領域の金属層より厚く、外装体は、第２の領域に複数のスリットを有する蓄電装置である。また、上記構成において、第２の領域は、帯状の形状を有し、複数のスリットの長軸は、帯状の形状の長軸に概略垂直であることが好ましい。また、上記構成において、第２の領域は、帯状の形状を有し、複数のスリットの長軸と、帯状の形状の長軸と、のなす角が４５°以上９０°未満であることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の一態様の蓄電装置は、隣り合うスリット同士の距離は、２ｍｍ以上３ｃｍ以下であることが好ましい。
【００１６】
または、本発明の一態様は、正極と、負極と、正極と負極とを包む外装体と、を有し、外装体は、第１の領域と、第２の領域と、を有し、第２の領域は、外装体の外縁部の少なくとも一部に接し、外装体は、金属層を有し、金属層は、第１の領域において、第２の領域より厚く、外装体は、第１のスリットと、第１のスリットよりも蓄電装置の中心部に近い第２のスリットと、を有し、第１のスリットの長軸と、帯状の形状の長軸と、のなす角をａ°とし、第２のスリットの長軸と、帯状の形状の長軸と、のなす角をｂ°とし、ａは、ｂよりも大きい蓄電装置である。
【００１７】
または、本発明の一態様は、正極と、負極と、正極と負極とを包む外装体と、を有し、外装体は、金属層と、樹脂層と、を有し、外装体の外縁部の一部において、金属層は、外縁部以外の一部よりも薄く、外装体は、第１のスリットと、第１のスリットよりも蓄電装置の中心部に近い第２のスリットと、を有し、第１のスリットの長軸と、帯状の形状の長軸と、のなす角をａ°とし、第２のスリットの長軸と、帯状の形状の長軸と、のなす角をｂ°とし、ａは、ｂよりも小さい蓄電装置である。
【００１８】
または、本発明の一態様は、正極と、負極と、正極と負極とを包む外装体と、を有し、外装体は、金属層を有し、金属層は、外装体の外縁部の一部において、外縁部以外より薄く、外装体は、外縁部に二以上の孔を有する蓄電装置である。また、上記構成において、二以上の孔は、線状に並ぶことが好ましい。また、上記構成において、二以上の孔の長径はそれぞれ、０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１９】
また、本発明の一態様の蓄電装置は、繰り返し曲げることができることが好ましい。
【００２０】
または、本発明の一態様は、上記のいずれか一に記載の蓄電装置と、トランジスタと、を有する、電池制御ユニットである。また、上記構成において、トランジスタは酸化物半導体を有することが好ましい。
【００２１】
または、本発明の一態様は、上記のいずれか一に記載の蓄電装置を有する、電子機器である。
【００２２】
または、本発明の一態様は、上記のいずれか一に記載の蓄電装置と、表示部と、を有する、電子機器である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の一態様により、繰り返し曲げることのできる蓄電装置を提供することができる。また、本発明の一態様により、信頼性の高い蓄電装置を提供することができる。また、本発明の一態様により、寿命の長い蓄電装置を提供することができる。また、本発明の一態様により、繰り返し曲げることのできる電子機器を提供することができる。また、本発明の一態様により、可撓性を有する電子機器を提供することができる。
【００２４】
また、本発明の一態様により、可撓性を有するフィルムを提供することができる。また、本発明の一態様により、繰り返し曲げることのできるフィルムを提供することができる。
【００２５】
また、本発明の一態様により、新規な構造の蓄電装置を提供することができる。また、本発明の一態様により、新規な蓄電装置、新規な蓄電装置を搭載した電子機器などを提供することができる。
【００２６】
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】蓄電装置の上面を説明する図。
【図２】蓄電装置の上面を説明する図。
【図３】蓄電装置の上面を説明する図。
【図４】蓄電装置の断面を説明する図。
【図５】蓄電装置の上面を説明する図。
【図６】蓄電装置の上面を説明する図。
【図７】蓄電装置の上面を説明する図。
【図８】蓄電装置の上面および断面を説明する図。
【図９】面の曲率半径を説明する図。
【図１０】フィルムの曲率半径を説明する図。
【図１１】蓄電装置の作製方法を説明する図。
【図１２】蓄電装置の作製方法を説明する図。
【図１３】蓄電装置の作製方法を説明する図。
【図１４】蓄電装置の断面を説明する図。
【図１５】蓄電装置の断面を説明する図。
【図１６】蓄電装置の断面を説明する図。
【図１７】フィルムの断面を説明する図。
【図１８】フィルムの断面を説明する図。
【図１９】フィルムの断面を説明する図。
【図２０】フィルムの上面を説明する図。
【図２１】フィルムの上面を説明する図。
【図２２】フィルムの上面を説明する図。
【図２３】フィルムの上面を説明する図。
【図２４】電子機器、バンドおよび蓄電装置の一例を示す図。
【図２５】蓄電装置の一例を示す図。
【図２６】蓄電装置の一例を示す図。
【図２７】蓄電装置の一例を示す図。
【図２８】蓄電装置の作製方法の一例を示す図。
【図２９】粒子の断面を説明する図。
【図３０】電極の断面を説明する図。
【図３１】電子機器の一例を示す図。
【図３２】電子機器の一例を示す図。
【図３３】電子機器の一例を示す図。
【図３４】電子機器の一例を示す図。
【図３５】電子機器の一例を示す図。
【図３６】本発明の一態様を説明するブロック図。
【図３７】本発明の一態様を説明する概念図。
【図３８】本発明の一態様を説明する回路図。
【図３９】本発明の一態様を説明する回路図。
【図４０】本発明の一態様を説明する概念図。
【図４１】本発明の一態様を説明するブロック図。
【図４２】本発明の一態様を説明するフローチャート。
【図４３】蓄電装置の写真。
【図４４】蓄電装置の写真。
【図４５】蓄電装置の水分量を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の実施の形態について、図面を用いて以下、詳細に説明する。ただし、本発明はこれらの説明に限定されず、その形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００２９】
なお、本明細書で説明する各図において、膜、層、基板、領域などの各要素の大きさや厚さ等は、個々に説明の明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、必ずしも各構成要素はその大きさに限定されず、また各構成要素間での相対的な大きさに限定されない。
【００３０】
なお、本明細書等において、第１、第２などとして付される序数詞は、便宜上用いるものであって工程の順番や積層の順番などを示すものではない。そのため、例えば、「第１の」を「第２の」又は「第３の」などと適宜置き換えて説明することができる。また、本明細書等に記載されている序数詞と、本発明の一態様を特定するために用いられる序数詞は一致しない場合がある。
【００３１】
なお、本明細書等で説明する本発明の構成において、同一部分又は同様の機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を有する部分を指す場合には、ハッチパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
【００３２】
なお、本明細書等において、蓄電装置用の正極及び負極の双方を併せて電極とよぶことがあるが、この場合、電極は正極及び負極のうち少なくともいずれか一方を示すものとする。
【００３３】
ここで蓄電装置の充電および放電におけるレートについて説明する。例えば、容量Ｘ［Ａｈ］の二次電池を定電流充電する際に、充電レート１Ｃとは、１時間で充電終了となる電流値Ｉ［Ａ］のことであり、充電レート０．２Ｃとは、Ｉ／５［Ａ］（すなわち、５時間で充電終了となる電流値）のことである。同様に、放電レート１Ｃとは、１時間で放電終了となる電流値Ｉ［Ａ］のことであり、放電レート０．２Ｃとは、Ｉ／５［Ａ］（すなわち、５時間で放電終了となる電流値）のことである。
【００３４】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の蓄電装置と、蓄電装置が有する外装体について説明する。
【００３５】
蓄電装置の一例として、リチウムイオン電池等の電気化学反応を用いる二次電池が挙げられる。また蓄電装置の一例として、電気二重層キャパシタ、レドックスキャパシタ等の電気化学キャパシタ、空気電池、燃料電池等が挙げられる。
【００３６】
本発明の一態様の蓄電装置は、充電および放電を繰り返し行えることが好ましい。
【００３７】
蓄電装置の充電および放電の際に、電極の反応電位において、電解液が分解する場合がある。電解液の分解反応は不可逆反応であることが多い。そのため、蓄電装置の充放電効率を低下させる場合がある。充放電効率が低下することにより、蓄電装置の放電容量が低下してしまう。
【００３８】
また、電解液の分解反応により、充放電の繰り返しに伴い放電容量が徐々に減少する場合がある。
【００３９】
蓄電装置の電解液として非水電解液を用いることにより、蓄電装置が動作する電位の範囲を広くすることができる場合がある。例えば、より広い電位の範囲において、電解液の分解を抑制できる。よって、蓄電装置の放電容量を高めることができる。
以下に、本発明の一態様の外装体について説明する。
【００４０】
蓄電装置が有する外装体に囲まれた領域へ、不純物が混入することにより、蓄電装置の特性の低下が生じる。例えば非水電解液に水などの不純物が混入し、放電容量が減少する場合がある。例えば、蓄電装置の外装体の気密性が低いことにより大気中の成分が外装体に囲まれた領域に混入し、その結果、蓄電装置への不純物の混入が生じる。
【００４１】
ここで、蓄電装置において、外装体に囲まれた領域が有する水分の濃度は、蓄電装置が外装体に囲まれた領域に有する電解液の量に対して、重量あたり、３００ｐｐｍ以下が好ましく、１００ｐｐｍ以下がより好ましく、５０ｐｐｍ以下がさらに好ましく、２０ｐｐｍ以下がさらに好ましい。
【００４２】
蓄電装置において、外装体に囲まれた領域が有する水分の量は例えば、カールフィッシャー水分計等により測定することができる。
【００４３】
外装体は、不純物の透過性が低い材料を有することが好ましい。特に、透湿性の低い材料を有することが好ましい。例えば、金属を有することが好ましい。
【００４４】
本発明の一態様の蓄電装置が有する外装体として、フィルム（シート、または箔と呼ぶ場合もある）を用いることが好ましい。
【００４５】
本発明の一態様の外装体は、アルミニウム、銅、錫、ニオブ、チタン、ニッケル、マンガン、鉄、モリブデン、タングステン、タンタル、クロム等の金属から選ばれる少なくとも一を有することが好ましい。また、これらの金属の合金を有してもよい。例えば、ステンレスを有してもよい。また、外装体は、これらの金属または合金を有する金属層を有することが好ましい。ここで、アルミニウム、銅、錫、ニオブ、チタン等はヤング率も小さく、加工しやすい場合がある。また、アルミニウムは安価であり、また加工しやすく、外装体が有する金属として特に好ましい。
【００４６】
ここで金属層の厚さは例えば５μｍ以上２００μｍ以下、あるいは１０μｍ以上１００μｍ以下、あるいは１５μｍ以上５０μｍ以下である。
【００４７】
あるいは、本発明の一態様の外装体は、炭素シートを有してもよい。炭素シートとして例えば、黒鉛、炭素繊維、活性炭、グラフェン、グラフェン化合物等を有するフィルムが挙げられる。
【００４８】
また、本発明の一態様の外装体は、樹脂を有することが好ましい。また、樹脂はフィルム状であってもよい。樹脂として例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アイオノマー、ポリアミド等を用いることができる。
【００４９】
また、蓄電装置が有する電極と外装体とのショートを防ぐため、外装体の表面の電気伝導性は、低いことが好ましい。よって、外装体は、表面に樹脂層などを有することが好ましい。例えば、外装体として、金属層の両面に樹脂層を有するフィルムを用いることができる。
【００５０】
例えば、本発明の一態様の外装体は、前記金属または前記合金を有するフィルムの、表面および裏面の少なくともいずれか一方の表面に、樹脂層を有してもよい。
【００５１】
例えば外装体として、金属フィルム（アルミニウム、ステンレス、銅など）、有機材料からなるプラスチックフィルム、有機材料（樹脂や繊維など）と無機材料（セラミックなど）とを含むハイブリッド材料フィルム、炭素含有無機フィルム（カーボンフィルム、グラファイトフィルムなど）などから選ばれる単層フィルムまたはこれら複数からなる積層フィルムを用いる。
【００５２】
また、金属フィルムを用いる場合には、表面を絶縁化するために、内面に例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネート、アイオノマー、ポリアミド等の材料等を被覆し、外面に例えばポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等の絶縁性合成樹脂層を設けた三層構造のフィルムとするとよい。あるいは、樹脂層としてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂等を用いてもよい。金属フィルムを二層以上の積層膜で被覆してもよい。例えば、内面にポリプロピレン等の材料等を被覆し、外面にポリアミド系樹脂と、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂等を積層した膜で被覆してもよい。ここで、例えば樹脂層の厚さは１０μｍ以上２００μｍ以下、あるいは１５μｍ以上１００μｍ以下である。
【００５３】
本発明の一態様の蓄電装置は、該蓄電装置を搭載する機器の変形に伴い、変形することができる。
【００５４】
本発明の一態様の蓄電装置は、曲げることができる。曲げることが可能な蓄電装置は、変形する機器、例えばウェアラブルデバイス等の電子機器に搭載することができる。人体等に装着する際や、装着している間に、ウェアラブルデバイスが変形することにより、ウェアラブルデバイスの装着性を向上することができる。
【００５５】
ウェアラブルデバイス等の電子機器は、繰り返し、人体への装着および脱離が行われることが好ましい。よって、本発明の一態様の蓄電装置は、繰り返し曲げることができることが好ましい。
【００５６】
蓄電装置を曲げることにより、外装体が変形する。外装体の変形は、外装体の一部に亀裂が生じる、あるいは、外装体の一部が引っ張られて薄くなる、等の現象を引き起こす場合がある。このような現象が生じることにより、外装体において、不純物の透過性が上昇する。よって、外装体に囲まれた領域に大気中の不純物、例えば水分等、が混入しやすくなる。
【００５７】
本発明の一態様の蓄電装置が有する外装体は、蓄電装置を繰り返し曲げる場合に、不純物の透過性の上昇を抑制することができる。
【００５８】
ここで、繰り返し曲げるとは例えば、曲率半径の大きい状態と小さい状態とを繰り返すことである。蓄電装置を曲げる際には、曲率半径が小さいほど外装体の変形が大きく、亀裂等がより生じやすい。
【００５９】
蓄電装置を曲げる場合に、外装体において、局所的な領域で変形が大きくなる場合がある。変形の大きい箇所においては、外装体により亀裂が生じやすい場合がある。
【００６０】
＜蓄電装置＞
図８は、蓄電装置の具体的な構成について説明する図である。図８（Ａ）には、蓄電装置５００の一例として、薄型の蓄電池の形態を示す。
【００６１】
図８（Ａ）に示すように、蓄電装置５００は、正極５０３、負極５０６、セパレータ５０７、及び外装体５０９を有する。蓄電装置５００は、正極リード５１０及び負極リード５１１を有してもよい。正極リード５１０は正極５０３に溶接され、負極リード５１１は負極５０６に溶接される。
【００６２】
また外装体５０９は、領域５０９ａと領域５０９ｂを有する。領域５０９ｂは例えば、外装体５０９の外周を熱圧着によって接合した部位である。領域５０９ｂを封止部と呼ぶ場合がある。封止部、すなわち領域５０９ｂは例えば、外装体の外縁部に相当する。図８（Ａ）に示す例において、外装体５０９は三辺に封止領域を有する。すなわち、図８（Ａ）において領域５０９ｂは外装体５０９の三辺に位置する。また、図８（Ａ）に示す外装体の上面図において、領域５０９ｂは、領域５０９ａの外側に接する。図８（Ａ）において、正極リード５１０および負極リード５１１は、外装体５０９の同じ辺から外装体５０９の外に取り出される。
【００６３】
また、蓄電装置の封止構造は、１枚の長方形のフィルムを中央で折り曲げて２つの端部を重ね、３辺を接着層で固定して閉塞させる構造や、２枚のフィルムを重ね、フィルムの端面である４辺を接着層で固定して閉塞させる構造とする。
【００６４】
接着層は、熱可塑性フィルム材料、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤、紫外線硬化型接着剤など光硬化型の接着剤、反応硬化型接着剤を用いることができる。これらの接着剤の材質としてはエポキシ樹脂やアクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂などを用いることができる。
【００６５】
外装体は、金属層と、樹脂層と、を有することが好ましい。領域５０９ｂの樹脂層は、領域５０９ａの樹脂層より薄い部分を有する。領域５０９ｂの金属層は、領域５０９ａの金属層より薄い部分を有することが好ましい。
【００６６】
図８（Ａ）における一点鎖線Ａ１−Ａ２間の断面図の一例を図８（Ｂ）に、一点鎖線Ｂ１−Ｂ２間の断面図の一例を図８（Ｃ）に、それぞれ示す。図８（Ｂ）、（Ｃ）には、正極５０３と負極５０６を３組用いて作製した蓄電装置５００の断面構造をそれぞれ示す。
【００６７】
図８（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、蓄電装置５００は、正極５０３、負極５０６、セパレータ５０７、電解液５０８、及び外装体５０９を有する。セパレータ５０７は、正極５０３と負極５０６の間に位置する。外装体５０９内は、電解液５０８で満たされている。
【００６８】
蓄電装置５００において、正極５０３および負極５０６は、外装体５０９の内部に位置する。正極５０３および負極５０６は外装体５０９に包まれることが好ましい。また、外装体５０９は、袋状であることが好ましい。
【００６９】
正極５０３は、正極活物質層５０２と、正極集電体５０１とを含む。負極５０６は、負極活物質層５０５と、負極集電体５０４とを含む。活物質層は、集電体の片面又は両面に形成すればよい。セパレータ５０７は、正極集電体５０１と負極集電体５０４の間に位置する。
【００７０】
電池セルは、正極及び負極をそれぞれ１つ以上有していればよい。例えば、電池セルは、複数の正極及び複数の負極からなる積層構造とすることもできる。図８では一例として、向かい合う正極活物質層と負極活物質層の組の数を５組としているが、勿論、活物質層の組は５組に限定されず、多くてもよいし、少なくてもよい。活物質層数が多い場合には、より多くの容量を有する蓄電池とすることができる。また、活物質層数が少ない場合には、薄型化でき、可撓性に優れた蓄電池とすることができる。
【００７１】
図１（Ａ）には、本発明の一態様の蓄電装置の上面図を示す。図１（Ａ）の蓄電装置５００は、図８（Ａ）に比べて、領域５０９ｂにスリット２６１（ｓｌｉｔ）を有する点が異なる。本発明の一態様の蓄電装置において、領域５０９ｂは複数のスリットを有することが好ましい。
【００７２】
スリット２６１は例えば、切り込み（切れ込み）、切れ目、または裂け目（英語では例えばｃｕｔ、またはｒｉｆｔ）であってもよい。
【００７３】
スリット２６１は例えば線状の形状を有する。線状の形状は例えば、直線であってもよいし、曲線であってもよい。また、直線と曲線の組み合わせでもよい。曲線として例えば、螺旋、円弧、等が挙げられる。
【００７４】
図１（Ａ）において、領域５０９ｂは帯状の形状を有する（ｂａｎｄ−ｓｈａｐｅｄ）。図１（Ａ）において、複数のスリット２６１のそれぞれの長軸は、該帯の長軸に対して、概略垂直である。また複数のスリット２６１のそれぞれの長軸と、該帯の長軸は垂直でなくても構わない。例えば、複数のスリット２６１のそれぞれの長軸と、該帯の長軸とのなす角が４５°以上９０°未満であってもよい。
【００７５】
複数のスリット２６１のそれぞれにおいて、隣り合うスリット同士の距離は例えば２ｍｍ以上３ｃｍ以下であればよい。
【００７６】
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）において一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。領域５０９ｂは線状のスリット２６１を複数、有する。
【００７７】
図１（Ｃ）（Ｄ）、図２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）には、領域５０９ｂの拡大図を示す。
【００７８】
また、図１（Ｃ）および（Ｄ）に示すように、複数のスリット２６１のそれぞれの長軸の向きが異なってもよい。例えば、蓄電装置５００を曲げる場合、曲率が異なる領域において、スリット２６１の向きを変えてもよい。
【００７９】
図１（Ｃ）に示すように、複数のスリット２６１のうち、第１のスリットおよび第２のスリットとしてスリット２６１ａおよびスリット２６１ｂを考える。図１（Ｃ）には、領域５０９ｂの長軸方向を方向２６３で示す。スリット２６１ａの長軸と、領域５０９ｂの長軸のなす角をａ°とし、スリット２６１ｂの長軸と、領域５０９ｂの長軸のなす角をｂ°とする（ａ°およびｂ°はいずれも鋭角）。図１（Ｃ）において、ａはｂより大きい。また、図１（Ｄ）において、隣り合うスリットは図１（Ａ）に示す一点鎖線Ａ１−Ａ２に平行な線に対して大よそ線対称である。
【００８０】
ここで図２（Ａ）に示すように、スリット２６１はくさび状の形状を有してもよい。あるいは図２（Ｂ）に示すようにスリット２６１の端部が円弧状の形状を有してもよい。また、図２（Ｃ）に示すように、外装体５０９の端部が波形の形状を有してもよい。ここで外装体５０９の端部は例えば、曲線、波線、円弧、または、複数の変曲点を有する形状であってもよい。
【００８１】
また、図２（Ｄ）は曲線状のスリットの一例を示す。図２（Ｄ）に示すスリット２６１は、端部が円弧状の形状を有する。
【００８２】
図３（Ａ）に示す蓄電装置５００は、外装体５０９を有する。外装体５０９は、領域５０９ａおよび領域５０９ｂを有する。図３（Ａ）において、領域５０９ａと領域５０９ｂの境界は波形の形状を有する。ここで領域５０９ａと領域５０９ｂの境界は例えば、曲線、波線、円弧、または、複数の変曲点を有する形状であってもよい。領域５０９ａと領域５０９ｂの境界を前述の形状とすることにより、蓄電装置５００を曲げる場合に、蓄電装置５００の変形による外装体５０９への応力を緩和できる場合がある。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）において一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。ここで、スリット２６１を有する領域の近傍における領域５０９ｂの幅を幅ｂ１、隣り合うスリット２６１の間の領域の領域５０９ｂの幅を幅ｂ２とする。図３（Ａ）において、幅ｂ１は、幅ｂ２よりも大きい。
【００８３】
図３（Ｃ）に示す領域５０９ｂの拡大図には、領域５０９ａと領域５０９ｂの境界が波形の形状を有する場合と、外装体５０９の端部が波形の形状を有する場合を組み合わせた一例を示す。ここで、図３（Ｃ）においては、領域５０９ａと領域５０９ｂの境界の波の山谷（ｐｅａｋ  ａｎｄ  ｖａｌｌｅｙ）と、外装体５０９の端部の波の山谷と、が概略一致する例を示す。
【００８４】
蓄電装置の重心を、蓄電装置の中心と呼ぶ場合がある。あるいは、蓄電装置の上面図における中心を、蓄電装置の中心と呼ぶ場合がある。
【００８５】
ここで、本発明の一態様の蓄電装置は例えば、繰り返し曲げることができる。図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、本発明の一態様の蓄電装置５００において、一点鎖線Ａ１−Ａ２に対応する断面、および一点鎖線Ｂ１−Ｂ２に対応する断面の簡略図を示す。外装体５０９は領域５０９ａおよび領域５０９ｂを有し、積層体５４１は外装体５０９に包まれる。積層体５４１は正極５０３、負極５０６、およびセパレータ５０７を有する。
【００８６】
蓄電装置５００を曲げる場合の一例を説明する。図４（Ｂ）に示す断面において、蓄電装置５００を曲げた後の断面を図４（Ｃ）に示す。
【００８７】
本発明の一態様の蓄電装置５００は、領域５０９ｂに複数のスリット２６１を有することにより、外装体５０９に生じる亀裂等を抑制することができる。
【００８８】
また例えば、複数のスリット２６１が放射状に並んでもよい。
【００８９】
図５（Ａ）および（Ｂ）は蓄電装置５００の上面図である。図５（Ａ）および（Ｂ）において、一点鎖線Ａ１−Ａ２よりも上側のスリット２６１は、下側のスリット２６１に対して、一点鎖線Ａ１−Ａ２について大よそ線対称に配置される。
【００９０】
あるいは、領域５０９ｂは、二以上の孔（英語では例えばｄｏｔｔｅｄ  ｈｏｌｅ、またはｓｐｏｔｔｅｄ  ｈｏｌｅ）を有してもよい。点状の孔は例えば、線状に並んでもよい。
【００９１】
複数の孔のそれぞれの長径は例えば、０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。ここで複数の点状の孔はそれぞれ孔の径が異なってもよい。ここで長径とは例えば、孔において最も幅の広い箇所をさす場合がある。
【００９２】
図６（Ａ）に示す蓄電装置５００は、外装体５０９を有する。外装体５０９は、領域５０９ａおよび領域５０９ｂを有する。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）において一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。図６（Ｂ）に示すように、蓄電装置５００は領域５０９ｂに孔２６２を複数有し、孔２６２は点状の形状を有し、複数の孔２６２は線状に並んでいる。ここで、上面からみた孔の形状は、円、楕円、矩形、菱形、および多角形、等でもよい。
【００９３】
図７に示すように、正極リード５１０と負極リード５１１が、外装体５０９の向かい合う辺からそれぞれ、外装体５０９の外に取り出されてもよい。
【００９４】
電解液５０８の溶媒としては、非プロトン性有機溶媒が好ましく、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ギ酸メチル、酢酸メチル、酪酸メチル、１，３−ジオキサン、１，４−ジオキサン、ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、ジメチルスルホキシド、ジエチルエーテル、メチルジグライム、アセトニトリル、ベンゾニトリル、テトラヒドロフラン、スルホラン、スルトン等の１種、又はこれらのうちの２種以上を任意の組み合わせおよび比率で用いることができる。
【００９５】
また、電解液の溶媒としてゲル化される高分子材料を用いることで、漏液性等に対する安全性が高まる。また、二次電池の薄型化およ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系ゲル、ポリプロピレンオキサイド系ゲル、フッ素系ポリマーのゲル等がある。
【００９６】
また、電解液の溶媒として、難燃性および難揮発性であるイオン液体（常温溶融塩）を一つ又は複数用いることで、蓄電装置の内部短絡や、過充電等によって内部温度が上昇しても、蓄電装置の破裂や発火などを防ぐことができる。イオン液体は、カチオンとアニオンからなり、有機カチオンとアニオンとを含む。電解液に用いる有機カチオンとして、四級アンモニウムカチオン、三級スルホニウムカチオン、および四級ホスホニウムカチオン等の脂肪族オニウムカチオンや、イミダゾリウムカチオンおよびピリジニウムカチオン等の芳香族カチオンが挙げられる。また、電解液に用いるアニオンとして、１価のアミド系アニオン、１価のメチド系アニオン、フルオロスルホン酸アニオン、パーフルオロアルキルスルホン酸アニオン、テトラフルオロボレートアニオン、パーフルオロアルキルボレートアニオン、ヘキサフルオロホスフェートアニオン、またはパーフルオロアルキルホスフェートアニオン等が挙げられる。
【００９７】
また、上記の溶媒に溶解させる支持電解質としては、キャリアにリチウムイオンを用いる場合、例えばＬｉＰＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＡｌＣｌ４、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、Ｌｉ２ＳＯ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０、Ｌｉ２Ｂ１２Ｃｌ１２、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＣ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）（ＣＦ３ＳＯ２）、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２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および比率で用いることができる。
【００９８】
また、蓄電装置に用いる電解液は、粒状のごみや電解液の構成元素以外の元素（以下、単に「不純物」ともいう。）の含有量が少ない高純度化された電解液を用いることが好ましい。具体的には、電解液に対する不純物の重量比を１％以下、好ましくは０．１％以下、より好ましくは０．０１％以下とすることが好ましい。
【００９９】
また、電解液にビニレンカーボネート、プロパンスルトン（ＰＳ）、ｔｅｒｔ−ブチルベンゼン（ＴＢＢ）、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、ＬｉＢＯＢなどの添加剤を添加してもよい。添加剤の濃度は、例えば溶媒全体に対して０．１ｗｅｉｇｈｔ％以上５ｗｅｉｇｈｔ％以下とすればよい。
【０１００】
また、ポリマーを電解液で膨潤させたポリマーゲル電解質を用いてもよい。
【０１０１】
ポリマーとしては、例えばポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）などのポリアルキレンオキシド構造を有するポリマーや、ＰＶＤＦ、およびポリアクリロニトリル等、およびそれらを含む共重合体等を用いることができる。例えばＰＶＤＦとヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）の共重合体であるＰＶＤＦ−ＨＦＰを用いることができる。また、形成されるポリマーは、多孔質形状を有してもよい。
【０１０２】
また、電解液の代わりに、硫化物系や酸化物系等の無機物材料を有する固体電解質や、ＰＥＯ（ポリエチレンオキシド）系等の高分子材料を有する固体電解質を用いることができる。固体電解質を用いる場合には、セパレータやスペーサの設置が不要となる。また、電池全体を固体化できるため、漏液のおそれがなくなり安全性が飛躍的に向上する。
【０１０３】
セパレータ５０７としては、例えば、紙、不織布、ガラス繊維、セラミックス、或いはナイロン（ポリアミド）、ビニロン（ポリビニルアルコール系繊維）、ポリエステル、アクリル、ポリオレフィン、ポリウレタンを用いた合成繊維等で形成されたものを用いることができる。
【０１０４】
正極５０３および負極５０６については、後述の実施の形態にて詳細を述べる。
【０１０５】
上記構成において、蓄電池の外装体５０９は、最小の曲率半径が例えば、３ｍｍ以上３０ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように変形することができる。蓄電池の外装体であるフィルムは、１枚または２枚で構成されており、積層構造の蓄電池である場合、湾曲させた電池の断面構造は、外装体であるフィルムの２つの曲線で挟まれた構造となる。
【０１０６】
面の曲率半径について、図９を用いて説明する。図９（Ａ）において、曲面１７００を切断した平面１７０１において、曲面１７００に含まれる曲線１７０２の一部を円の弧に近似して、その円の半径を曲率半径１７０３とし、円の中心を曲率中心１７０４とする。図９（Ｂ）に曲面１７００の上面図を示す。図９（Ｃ）に、平面１７０１で曲面１７００を切断した断面図を示す。曲面を平面で切断するとき、曲面に対する平面の角度や切断位置に応じて、断面に現れる曲線の曲率半径は異なるものとなるが、本明細書等では、最も小さい曲率半径を面の曲率半径とする。
【０１０７】
２枚のフィルムを外装体として電極・電解液など１８０５を挟む二次電池を湾曲させた場合には、二次電池の曲率中心１８００に近い側のフィルム１８０１の曲率半径１８０２は、曲率中心１８００から遠い側のフィルム１８０３の曲率半径１８０４よりも小さい（図１０（Ａ））。二次電池を湾曲させて断面を円弧状とすると曲率中心１８００に近いフィルムの表面には圧縮応力がかかり、曲率中心１８００から遠いフィルムの表面には引っ張り応力がかかる（図１０（Ｂ））。外装体の封止部にスリットを設けることにより、このように圧縮応力や引っ張り応力がかかったとしても、ひずみによる影響を許容範囲内に抑えることができる。そのため、二次電池は、曲率中心に近い側の外装体の最小の曲率半径が例えば、３ｍｍ以上３０ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように変形することができる。
【０１０８】
なお、二次電池の断面形状は、単純な円弧状に限定されず、一部が円弧を有する形状にすることができ、例えば図１０（Ｃ）に示す形状や、波状（図１０（Ｄ））、Ｓ字形状などとすることもできる。二次電池の曲面が複数の曲率中心を有する形状となる場合は、複数の曲率中心それぞれにおける曲率半径の中で、最も曲率半径が小さい曲面において、２枚の外装体の曲率中心に近い方の外装体の最小の曲率半径が例えば、３ｍｍ以上３０ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように変形することができる。
【０１０９】
＜作製方法＞
セパレータ５０７は袋状に加工し、正極５０３または負極５０６のいずれか一方を包むように配置することが好ましい。例えば、図１１（Ａ）に示すように、正極５０３を挟むようにセパレータ５０７を２つ折りにし、正極５０３と重なる領域よりも外側で封止部５１４により封止することで、正極５０３をセパレータ５０７内に確実に担持することができる。そして、図１１（Ｂ）に示すように、セパレータ５０７に包まれた正極５０３と負極５０６とを交互に積層し、これらを外装体５０９内に配置することで薄型の蓄電池である蓄電装置５００を形成するとよい。
【０１１０】
図１２には、リード電極に集電体を溶接する例を示す。図１２（Ａ）に示すように、セパレータ５０７に包まれた正極５０３と、負極５０６と、を交互に重ねる。次に、正極５０３が有する正極集電体を正極リード５１０に、負極５０６が有する負極集電体を負極リード５１１に、それぞれ溶接する。正極集電体５０１を正極リード５１０に溶接する例を図１２（Ｂ）に示す。正極集電体５０１は、超音波溶接などを用いて溶接領域５１２で正極リード５１０に溶接される。また、正極集電体５０１は、図１２（Ｂ）に示す湾曲部５１３を有することにより、蓄電装置５００の作製後に外から力が加えられて生じる応力を緩和することができ、蓄電装置５００の信頼性を高めることができる。ここで、正極集電体や負極集電体において、溶接を行う領域を、タブ領域と呼ぶ場合がある。
【０１１１】
図１３（Ａ）には蓄電装置５００の作製方法を説明する斜視図を、図１３（Ｂ）には蓄電装置５００の作製方法を説明する上面図を示す。図１３（Ａ）に示すように、正極リード５１０が溶接された正極と、負極リード５１１が溶接され、負極に包まれた負極と、を積層した積層体５４１を外装体５０９で包む。図１３（Ｂ）に示すように、外装体５０９は、封止部５０９ｉ、封止部５０９ｊおよび封止部５０９ｋを有する。蓄電装置５００の作製の際に例えば、封止部５０９ｋを封止し、その後、封止部５０９ｉを封止し、封止部５０９ｊとなる領域を封止する前に該領域から電解液を注入し、その後、封止部５０９ｊを封止すればよい。封止部５０９ｉ乃至封止部５０９ｋの３つの封止部を合わせて、領域５０９ｂと呼ぶ。
【０１１２】
次に、領域５０９ｂにスリットまたは孔を設ける。スリット等は例えば、刃を用いて外装体５０９の領域５０９ｂを切断して設ければよい。あるいは、レーザ等により加工を行い、スリット等を設けてもよい。
【０１１３】
＜スリットの一例＞
図４３および図４４に蓄電装置５００の外装体５０９が封止部にスリットを有する例を示す。なお、外装体５０９には凹凸が設けられている（エンボス加工ともいう）。
【０１１４】
図４３（Ａ）は蓄電装置５００を上面から観察した写真、図４３（Ｂ）は図４３（Ａ）の一部を拡大した写真、図４４は蓄電装置５００を横から観察した写真である。上面からみた外装体の横幅は６０ｍｍ、縦長は７５ｍｍ、左右の封止部の幅は５ｍｍから６ｍｍの間、リード電極の取り出しを行う上辺の封止部の幅は５ｍｍから５．５ｍｍの間であった。外装体の封止領域に、はさみを用いてスリットを設けた。スリットは、外装体の辺に概略垂直に、約３ｍｍの間隔で、端部から約２ｍｍの長さで設けた。
【０１１５】
＜積層の例＞
次に、正極、負極およびセパレータの積層の様々な例を示す。
【０１１６】
図１４（Ａ）には、正極１１１及び負極１１５を６層ずつ積層する例について示す。正極１１１が有する正極集電体１２１の片面に正極活物質層１２２が設けられている。また、負極１１５が有する負極集電体１２５の片面に負極活物質層１２６が設けられている。
【０１１７】
また、図１４（Ａ）に示す構成では、正極１１１の正極活物質層１２２を有さない面同士が接し、負極１１５の負極活物質層１２６を有さない面同士が接するように、正極１１１及び負極１１５が積層される。このような積層順とすることで、正極１１１の正極活物質層１２２を有さない面同士、負極１１５の負極活物質層１２６を有さない面同士という、金属同士の接触面をつくることができる。金属同士の接触面は、活物質とセパレータとの接触面と比較して摩擦係数を小さくすることができる。
【０１１８】
そのため、蓄電装置を湾曲したとき、正極１１１の正極活物質層１２２を有さない面同士、負極１１５の負極活物質層１２６を有さない面同士が滑ることで、湾曲の内径と外径の差により生じる応力を逃がすことができる。ここで湾曲の内径とは例えば、蓄電装置５００を湾曲させる場合に、蓄電装置５００の外装体５０９において、湾曲部の内側に位置する面が有する曲率半径を指す。そのため、蓄電装置５００の劣化を抑制することができる。また、信頼性の高い蓄電装置５００とすることができる。
【０１１９】
また、図１４（Ｂ）に、図１４（Ａ）と異なる正極１１１と負極１１５の積層の例を示す。図１４（Ｂ）に示す構成では、正極集電体１２１の両面に正極活物質層１２２を設けている点において、図１４（Ａ）に示す構成と異なる。図１４（Ｂ）のように正極集電体１２１の両面に正極活物質層１２２を設けることで、蓄電装置５００の単位体積あたりの容量を大きくすることができる。
【０１２０】
また、図１４（Ｃ）に、図１４（Ｂ）と異なる正極１１１と負極１１５の積層の例を示す。図１４（Ｃ）に示す構成では、負極集電体１２５の両面に負極活物質層１２６を設けている点において、図１４（Ｂ）に示す構成と異なる。図１４（Ｃ）のように負極集電体１２５の両面に負極活物質層１２６を設けることで、蓄電装置５００の単位体積あたりの容量をさらに大きくすることができる。
【０１２１】
また、図１４等に示す構成では、セパレータ１２３が正極１１１を袋状に包む構成であったが、本発明はこれに限られるものではない。ここで、図１５（Ａ）に、図１４（Ａ）と異なる構成のセパレータ１２３を有する例を示す。図１５（Ａ）に示す構成では、正極活物質層１２２と負極活物質層１２６との間にシート状のセパレータ１２３を１枚ずつ設けている点において、図１４（Ａ）に示す構成と異なる。図１５（Ａ）に示す構成では、正極１１１及び負極１１５を６層ずつ積層しており、セパレータ１２３を６層設けている。
【０１２２】
また、図１５（Ｂ）に図１５（Ａ）とは異なるセパレータ１２３を設けた例を示す。図１５（Ｂ）に示す構成では、１枚のセパレータ１２３が正極活物質層１２２と負極活物質層１２６の間に挟まれるように複数回折り返されている点において、図１５（Ａ）に示す構成と異なる。また、図１５（Ｂ）の構成は、図１５（Ａ）に示す構成の各層のセパレータ１２３を延長して層間をつなぎあわせた構成ということもできる。図１５（Ｂ）に示す構成では、正極１１１及び負極１１５を６層ずつ積層しており、セパレータ１２３を例えば５回以上折り返せばよい。また、セパレータ１２３は、正極活物質層１２２と負極活物質層１２６の間に挟まれるように設けるだけでなく、延長して複数の正極１１１と負極１１５を一まとめに結束するようにしてもよい。
【０１２３】
また図１６に示すように正極、負極およびセパレータを積層してもよい。図１６（Ａ）は第１の電極組立体１３０、図１６（Ｂ）は第２の電極組立体１３１の断面図である。図１６（Ｃ）は、図１（Ａ）等の上面図に示す一点破線Ａ１−Ａ２における断面図である。なお、図１６（Ｃ）では図を明瞭にするため、第１の電極組立体１３０、第２の電極組立体１３１およびセパレータ１２３を抜粋して示す。
【０１２４】
図１６（Ｃ）に示すように、蓄電装置５００は、複数の第１の電極組立体１３０および複数の第２の電極組立体１３１を有する。
【０１２５】
図１６（Ａ）に示すように、第１の電極組立体１３０では、正極集電体１２１の両面に正極活物質層１２２を有する正極１１１ａ、セパレータ１２３、負極集電体１２５の両面に負極活物質層１２６を有する負極１１５ａ、セパレータ１２３、正極集電体１２１の両面に正極活物質層１２２を有する正極１１１ａがこの順に積層されている。また図１６（Ｂ）に示すように、第２の電極組立体１３１では、負極集電体１２５の両面に負極活物質層１２６を有する負極１１５ａ、セパレータ１２３、正極集電体１２１の両面に正極活物質層１２２を有する正極１１１ａ、セパレータ１２３、負極集電体１２５の両面に負極活物質層１２６を有する負極１１５ａがこの順に積層されている。
【０１２６】
さらに図１６（Ｃ）に示すように、複数の第１の電極組立体１３０および複数の第２の電極組立体１３１は、捲回したセパレータ１２３によって覆われている。
【０１２７】
＜外装体の凹凸＞
ここで、外装体は凹凸を有してもよい。例えば、フィルムに凸部を設ければよい。フィルムに凸部を設ける例として、フィルムにエンボス加工を施す、フィルムを蛇腹状とする、等が挙げられる。
【０１２８】
金属フィルムは、エンボス加工を行いやすい。また、エンボス加工を行って凸部を形成すると外気に触れる外装体の表面積、例えば上面からみた面積に対する表面積の比が増大するため、放熱効果に優れている。エンボス加工によりフィルム表面（または裏面）に形成された凸部は、フィルムを封止構造の壁の一部とする空間の容積が可変な閉塞空間を形成する。この閉塞空間は、フィルムの凸部が蛇腹構造となって形成されるとも言える。また、プレス加工の一種であるエンボス加工に限らず、フィルムの一部に浮き彫り（レリーフ）が形成できる手法であればよい。
【０１２９】
次に、凸部の断面形状について、図１７および図１８を用いて説明する。
【０１３０】
図１７に示すように、フィルム１０において、第１の方向に頂部を有する凸部１０ａと、第２の方向に頂部を有する凸部１０ｂが交互に配列されている。なお、ここでは、第１の方向は、一方の面側であり、第２の方向は、他方の面側である。ここで第１の方向の頂部とは、第１の方向を正の方向とした場合の極大点を指す場合がある。同様に、第２の方向の頂部とは、第２の方向を正の方向とした場合の極大点を指す場合がある。
【０１３１】
凸部１０ａ及び凸部１０ｂの断面形状は、中空半円状、中空半楕円状、中空多角形状、または中空不定形とすることができる。なお、中空多角形状の場合は、六角形より多い角を有することで、角における応力の集中を低減することが可能であり、好ましい。
【０１３２】
図１７には、凸部１０ａの深さ３５１、凸部１０ａのピッチ３５２、凸部１０ｂの深さ３５３、凸部１０ａと凸部１０ｂの距離３５４、フィルム１０のフィルム厚さ３５５、凸部１０ａの底部厚さ３５６を示す。また、ここで高さ３５７は、フィルムの表面の最大高さと最小高さの差である。
【０１３３】
次に、凸部１０ａを有するフィルム１０の様々な例を図１８（Ａ）乃至（Ｆ）に示す。
【０１３４】
また、凸部１０ａおよび凸部１０ｂを有するフィルム１０の様々な例を図１９（Ａ）乃至（Ｄ）に示す。
【０１３５】
次に、凸部の上面形状について、図２０乃至図２３を用いて説明する。
【０１３６】
図２０（Ａ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａが、規則的に配列されている。ここでは、凸部１０ａが並ぶ方向を示す破線ｅ１はフィルムの辺に対して斜めである。
【０１３７】
図２０（Ｂ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａが、規則的に配列されている。ここでは、凸部１０ａが並ぶ方向を示す破線ｅ１はフィルムの長辺に対して平行である。
【０１３８】
図２１（Ａ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａと、他方の面側に頂部を有する凸部１０ｂが、規則的に配列されている。ここでは、凸部１０ａが並ぶ方向を示す破線ｅ１と、凸部１０ｂが並ぶ方向を示す破線ｅ２がフィルムの辺に対して斜めであり、且つ破線ｅ１及び破線ｅ２は交差している。
【０１３９】
図２１（Ｂ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａと、他方の面側に頂部を有する凸部１０ｂが、規則的に配列されている。ここでは、凸部１０ａが並ぶ方向を示す破線ｅ１と、凸部１０ｂが並ぶ方向を示す破線ｅ２が、フィルムの長辺に対して平行である。
【０１４０】
図２１（Ｃ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａと、他方の面側に頂部を有する凸部１０ｂが、規則的に配列されている。ここでは、凸部１０ａが並ぶ方向を示す破線ｅ１と、凸部１０ｂが並ぶ方向を示す破線ｅ２が、フィルムの短辺に対して平行である。
【０１４１】
図２１（Ｄ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａと、他方の面側に頂部を有する凸部１０ｂが、不規則に配列されている。
【０１４２】
なお、図２０および図２１に示す凸部それぞれの上面形状は、円形であるが、円形でなくてもよい。例えば多角形、不定形であってもよい。
【０１４３】
また、図２１に示すフィルムのように、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａと、他方の面側に頂部を有する凸部１０ｂ、それぞれの上面形状が、同じでもよい。または、図２２（Ａ）に示すように、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａと、他方の面側に頂部を有する凸部１０ｂの上面形状が、互いに異なってもよい。
【０１４４】
図２２（Ａ）に示すフィルムにおいて、凸部１０ａの上面形状は、線状であり、凸部１０ｂの上面形状は、円状である。なお、凸部１０ａの上面形状は、直線状、曲線状、波状、ジグザグ状、不定形であってもよい。また、凸部１０ｂの上面形状は、多角形、不定形であってもよい。
【０１４５】
または、図２２（Ｂ）に示すように、凸部１０ａ、１０ｂの上面形状が、十字状であってもよい。
【０１４６】
図２０乃至図２２に示すような上面形状を有することで、少なくとも二方向の曲げへの応力を緩和することができる。
【０１４７】
また、図２３は、凸部の上面形状が線状の例を示す。なお、図２３に示す形状を蛇腹構造と呼ぶ場合がある。図２３（Ａ）乃至（Ｄ）に示す破線ｅ３に沿った断面として、図１７乃至図１９を適用することができる。
【０１４８】
図２３（Ａ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する、線状の凸部１０ａが、配列されている。ここでは、線状の凸部１０ａの方向を示す破線ｅ１がフィルムの辺に対して平行である。また、図２３（Ｂ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する線状の凸部１０ａと、他方の面側に頂部を有する線状の凸部１０ｂが、交互に配列されている。ここでは、線状の凸部１０ａの方向を示す破線ｅ１と、線状の凸部１０ｂの方向を示す破線ｅ２がフィルムの辺に対して平行である。
【０１４９】
図２３（Ｃ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する、線状の凸部１０ａが、配列されている。ここでは、線状の凸部１０ａの方向を示す破線ｅ１がフィルムの辺に対して斜めである。また、図２３（Ｄ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する線状の凸部１０ａと、他方の面側に頂部を有する線状の凸部１０ｂが、交互に配列されている。ここでは、線状の凸部１０ａの方向を示す破線ｅ１と、線状の凸部１０ｂの方向を示す破線ｅ２がフィルムの辺に対して斜めである。
【０１５０】
本発明の一態様の外装体は、複数の凸部を有し、該凸部の深さは好ましくは１ｍｍ以下、より好ましくは０．１５ｍｍ以上０．８ｍｍ未満、さらに好ましくは０．３ｍｍ以上０．７ｍｍ以下である。
【０１５１】
また、面積あたりの凸部の密度は例えば０．０２個／ｍｍ２以上２個／ｍｍ２以下が好ましく、０．０５個／ｍｍ２以上１個／ｍｍ２以下がより好ましく、０．１個／ｍｍ２以上０．５個／ｍｍ２以下がさらに好ましい。
【０１５２】
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。
【０１５３】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について、図２４乃至図２８を用いて説明する。
【０１５４】
＜スマートウォッチの構成例＞
図２４（Ａ）に、腕時計型の携帯情報端末（スマートウォッチとも呼ぶ）７００の斜視図を示す。携帯情報端末７００は、筐体７０１、表示パネル７０２、留め金７０３、バンド７０５Ａ、７０５Ｂ、操作ボタン７１１、７１２を有する。
【０１５５】
ベゼル部を兼ねる筐体７０１に搭載された表示パネル７０２は、矩形状の表示領域を有している。また、該表示領域は曲面を構成している。表示パネル７０２は可撓性を有することが好ましい。なお、表示領域は非矩形状であってもよい。
【０１５６】
バンド７０５Ａおよびバンド７０５Ｂは、筐体７０１と接続される。留め金７０３は、バンド７０５Ａと接続される。バンド７０５Ａと筐体７０１とは、例えばピンを介して接続部が回転できるように接続される。バンド７０５Ｂと筐体７０１、ならびにバンド７０５Ａと留め金７０３の接続についても同様である。
【０１５７】
図２４（Ｂ）、図２４（Ｃ）にそれぞれ、バンド７０５Ａおよび蓄電装置７５０の斜視図を示す。バンド７０５Ａは蓄電装置７５０を有する。蓄電装置７５０には、例えば実施の形態１で説明した蓄電装置５００を用いることができる。蓄電装置７５０はバンド７０５Ａの内部に埋め込まれ、正極リード７５１および負極リード７５２はそれぞれ一部がバンド７０５Ａから突出している（図２４（Ｂ）参照）。正極リード７５１および負極リード７５２は、表示パネル７０２と電気的に接続される。また蓄電装置７５０の表面は外装体７５３で覆われている（図２４（Ｃ）参照）。なお、上記のピンが電極の機能を有していてもよい。具体的には、正極リード７５１および表示パネル７０２、ならびに負極リード７５２および表示パネル７０２が、それぞれバンド７０５Ａと筐体７０１とを接続するピンを介して電気的に接続されていてもよい。このようにすることで、バンド７０５Ａおよび筐体７０１の接続部における構成を簡略化できる。
【０１５８】
蓄電装置７５０は可撓性を有する。
【０１５９】
バンド７０５Ａは、蓄電装置７５０と一体形成することで作製できる。例えば、バンド７０５Ａの外形に対応する金型に蓄電装置７５０をセットし、バンド７０５Ａの材料を該金型に流し込み、該材料を硬化させることで図２４（Ｂ）に示すバンド７０５Ａを作製できる。
【０１６０】
バンド７０５Ａの材料としてゴム材料を用いる場合、加熱処理によってゴムを硬化させる。例えばゴム材料としてフッ素ゴムを用いる場合、１７０℃、１０分の加熱処理によって硬化させる。また、ゴム材料としてシリコーンゴムを用いる場合、１５０℃、１０分の加熱処理によって硬化させる。本発明の一態様の蓄電装置は耐熱性が高いため、ゴム材料との一体形成に伴う加熱処理における破壊や充放電特性の劣化を抑制できる。
【０１６１】
バンド７０５Ａに用いる材料としては、フッ素ゴム、シリコーンゴムのほか、フロロシリコーンゴム、ウレタンゴムが挙げられる。
【０１６２】
なお、エージングを含む蓄電装置７５０への通電は、上記のバンド７０５Ａとの一体形成後に行うことが好ましい。換言すると、実施の形態１で説明した蓄電装置５００は、蓄電装置５００の通電前に、加熱処理を行うことが好ましい。該加熱処理は、１５０℃以上１９０℃以下において、上記ゴム材料に対する適切な加硫時間、たとえば１７０℃において１０分行うことが好ましい。このようにすることで、加熱処理による蓄電装置５００の充放電特性の劣化を抑制できる。
【０１６３】
なお、図２４（Ａ）に示す携帯情報端末７００は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示領域に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示する機能、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、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々なコンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信又は受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラム又はデータを読み出して表示領域に表示する機能、等を有することができる。
【０１６４】
また、筐体７０１の内部に、スピーカ、センサ（力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むもの）、マイクロフォン等を有することができる。なお、携帯情報端末７００は、発光素子をその表示パネル７０２に用いることにより作製することができる。
【０１６５】
なお、図２４では蓄電装置７５０がバンド７０５Ａに含まれる例を示したが、蓄電装置７５０がバンド７０５Ｂに含まれていてもよい。バンド７０５Ｂとしてはバンド７０５Ａと同様の材料を用いることができる。
【０１６６】
バンド７０５Ａに用いるゴム材料は、耐薬品性が高いことが好ましい。具体的には、蓄電装置７５０に含まれる電解液に対する反応性が低いことが好ましい。
【０１６７】
ここで、バンド７０５Ａが耐薬品性に優れていても、バンド７０５Ａに亀裂や剥落が生じた場合、蓄電装置７５０から漏れた電解液に携帯情報端末７００の使用者が触れてしまう可能性がある。携帯情報端末７００が電解液の漏れを検出する機能を有していると、電解液の漏れを検出した時点で使用者が携帯情報端末７００の操作を止め、取り外すことができる。よって、安全性の高い携帯情報端末７００とすることができる。
【０１６８】
＜蓄電装置の構成例＞
次に、可撓性を有する蓄電装置について、図２５乃至図２９を用いて説明する。本発明の一態様の蓄電装置は、湾曲した形状であってもよい。また、本発明の一態様の蓄電装置は、可撓性を有し、湾曲した状態と湾曲していない状態の双方の状態において使用できてもよい。
【０１６９】
図２５（Ａ）に二次電池２００の斜視図を示し、図２５（Ｂ）に二次電池２００の上面図を示す。
【０１７０】
図２６（Ａ）に、図２５（Ｂ）における一点鎖線Ｃ１−Ｃ２間の断面図を示し、図２６（Ｂ）に、図２５（Ｂ）における一点鎖線Ｃ３−Ｃ４間の断面図を示す。なお、図２６（Ａ）、（Ｂ）では図を明瞭にするため、一部の構成要素を抜粋して示す。
【０１７１】
二次電池２００は、正極２１１、負極２１５、及びセパレータ２０３を有する。二次電池２００は、さらに、正極リード２２１、負極リード２２５、及び外装体２０７を有する。
【０１７２】
正極２１１及び負極２１５は、それぞれ、集電体及び活物質層を有する。正極２１１及び負極２１５は、セパレータ２０３を介して、活物質層が互いに対向するように配置されている。
【０１７３】
二次電池２００が有する電極（正極２１１及び負極２１５）は、湾曲の内径側に位置するものより、外径側に位置するものの方が、湾曲の軸方向について長いことが好ましい。このような構成とすることで、二次電池２００をある曲率で湾曲させた際、正極２１１及び負極２１５の端部を揃えることができる。すなわち、正極２１１が有する正極活物質層のすべての領域を、負極２１５の有する負極活物質層と対向して配置することができる。そのため正極２１１が有する正極活物質を無駄なく電池反応に寄与させることができる。そのため、二次電池２００の体積当たりの容量を大きくすることができる。この構成は、二次電池２００を使用する際に二次電池２００の曲率が固定される場合に特に有効である。
【０１７４】
正極リード２２１は、複数の正極２１１と電気的に接続されている。負極リード２２５は、複数の負極２１５と電気的に接続されている。正極リード２２１及び負極リード２２５は、それぞれ封止層２２０を有する。
【０１７５】
外装体２０７は、複数の正極２１１、複数の負極２１５、及び複数のセパレータ２０３を覆う。二次電池２００は、外装体２０７で覆われた領域に電解液（図示しない）を有する。二次電池２００は、外装体２０７の３辺を接着することで封止されている。
【０１７６】
図２６（Ａ）、（Ｂ）では、短冊状のセパレータ２０３を複数用い、正極２１１と負極２１５の間にそれぞれ１つずつセパレータ２０３を配置する例を示したが、本発明の一態様はこれに限られない。１枚のシート状のセパレータをつづら折りにする（蛇腹型にする、ともいえる）、又は捲回することで、正極と負極の間にセパレータが位置するようにしてもよい。
【０１７７】
例えば、図２８（Ａ）乃至（Ｄ）に二次電池２００の作製方法を示す。この作製方法を用いる場合の図２５（Ｂ）における一点鎖線Ｃ１−Ｃ２間の断面図を、図２７に示す。
【０１７８】
まず、セパレータ２０３上に、負極２１５を配置する（図２８（Ａ））。このとき、負極２１５が有する負極活物質層が、セパレータ２０３と重畳するように配置する。
【０１７９】
次に、セパレータ２０３を折り曲げ、負極２１５の上にセパレータ２０３を重ねる。次に、セパレータ２０３の上に、正極２１１を重ねる（図２８（Ｂ））。このとき、正極２１１が有する正極活物質層が、セパレータ２０３及び負極活物質層と重畳するように配置する。なお、集電体の片面に活物質層が形成されている電極を用いる場合は、正極２１１の正極活物質層と、負極２１５の負極活物質層がセパレータ２０３を介して対向するように配置する。
【０１８０】
セパレータ２０３にポリプロピレン等の熱溶着が可能な材料を用いている場合は、セパレータ２０３同士が重畳している領域を熱溶着してから次の電極を重ねることで、作製工程中に電極がずれることを抑制できる。具体的には、負極２１５又は正極２１１と重畳しておらず、セパレータ２０３同士が重畳している領域、たとえば図２８（Ｂ）の領域２０３ａで示す領域を熱溶着することが好ましい。
【０１８１】
この工程を繰り返すことで、図２８（Ｃ）に示すように、セパレータ２０３を挟んで正極２１１及び負極２１５を積み重ねることができる。
【０１８２】
なお、あらかじめ繰り返し折り曲げたセパレータ２０３に、複数の負極２１５及び複数の正極２１１を交互に挟むように配置してもよい。
【０１８３】
次に、図２８（Ｃ）に示すように、セパレータ２０３で複数の正極２１１及び複数の負極２１５を覆う。
【０１８４】
さらに、図２８（Ｄ）に示すように、セパレータ２０３同士が重畳している領域、例えば図２８（Ｄ）に示す領域２０３ｂを熱溶着することで、複数の正極２１１と複数の負極２１５を、セパレータ２０３によって覆い、結束する。
【０１８５】
なお、複数の正極２１１、複数の負極２１５及びセパレータ２０３を、結束材を用いて結束してもよい。
【０１８６】
このような工程で正極２１１及び負極２１５を積み重ねるため、セパレータ２０３は、１枚のセパレータ２０３の中で、複数の正極２１１と複数の負極２１５に挟まれている領域と、複数の正極２１１と複数の負極２１５を覆うように配置されている領域とを有する。
【０１８７】
換言すれば、図２７、図２８（Ｄ）に示す二次電池２００が有するセパレータ２０３は、一部が折りたたまれた１枚のセパレータである。セパレータ２０３の折りたたまれた領域に、複数の正極２１１と、複数の負極２１５が挟まれている。
【０１８８】
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。
【０１８９】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様の蓄電装置が有する正極および負極について説明する。
【０１９０】
本発明の一態様の正極は、正極活物質を有することが好ましい。また、本発明の一態様の正極は、結着剤を有してもよい。また、本発明の一態様の正極は、導電助剤を有してもよい。
【０１９１】
本発明の一態様の負極は、負極活物質を有することが好ましい。また、本発明の一態様の負極は、結着剤を有してもよい。また、本発明の一態様の負極は、導電助剤を有してもよい。
【０１９２】
＜負極活物質＞
負極活物質として、例えば炭素系材料や合金系材料等を用いることができる。
【０１９３】
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を用いればよい。
【０１９４】
黒鉛としては、人造黒鉛や、天然黒鉛等が挙げられる。人造黒鉛としては例えば、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が挙げられる。ここで人造黒鉛として、球状の形状を有する球状黒鉛を用いることができる。例えば、ＭＣＭＢは球状の形状を有する場合があり、好ましい。また、ＭＣＭＢはその表面積を小さくすることが比較的容易であり、好ましい場合がある。天然黒鉛としては例えば、鱗片状黒鉛、球状化天然黒鉛等が挙げられる。
【０１９５】
黒鉛はリチウムイオンが黒鉛に挿入されたとき（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低い電位を示す（０．１Ｖ以上０．３Ｖ以下  ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）。これにより、リチウムイオン二次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、体積膨張が比較的小さい、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。
【０１９６】
負極活物質として、リチウムとの合金化・脱合金化反応により充放電反応を行うことが可能な元素を用いることができる。例えば、シリコン、スズ、ガリウム、アルミニウム、ゲルマニウム、鉛、アンチモン、ビスマス、銀、亜鉛、カドミウム、インジウム等のうち少なくとも一つを含む材料を用いることができる。このような元素は炭素と比べて容量が大きく、特にシリコンは理論容量が４２００ｍＡｈ／ｇと高い。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。また、これらの元素を有する化合物を用いてもよい。例えば、ＳｉＯ、Ｍｇ２Ｓｉ、Ｍｇ２Ｇｅ、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、Ｍｇ２Ｓｎ、ＳｎＳ２、Ｖ２Ｓｎ３、ＦｅＳｎ２、ＣｏＳｎ２、Ｎｉ３Ｓｎ２、Ｃｕ６Ｓｎ５、Ａｇ３Ｓｎ、Ａｇ３Ｓｂ、Ｎｉ２ＭｎＳｂ、ＣｅＳｂ３、ＬａＳｎ３、Ｌａ３Ｃｏ２Ｓｎ７、ＣｏＳｂ３、ＩｎＳｂ、ＳｂＳｎ等がある。ここで、リチウムとの合金化・脱合金化反応により充放電反応を行うことが可能な元素、および該元素を有する化合物等を合金系材料と呼ぶ場合がある。
【０１９７】
また本明細書等において、ＳｉＯは例えば一酸化シリコンを指す。あるいはＳｉＯは、ＳｉＯｘと表すこともできる。ここでｘは１近傍の値を有することが好ましい。例えばｘは、０．２以上１．５以下が好ましく、０．３以上１．２以下が好ましい。
【０１９８】
また、本発明の一態様の負極活物質は、シリコンと、リチウムと、酸素と、を有してもよい。例えば、シリコンと、該シリコンの外側に位置するリチウムシリコン酸化物と、を有してもよい。
【０１９９】
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。
【０２００】
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、１８９０ｍＡｈ／ｃｍ３）を示し好ましい。
【０２０１】
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ることで、負極活物質としてリチウムと遷移金属の複窒化物を用いることができる。
【０２０２】
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、リチウムとの合金を作ら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等のフッ化物もある。
【０２０３】
負極活物質は、反応電位が低いほど、蓄電装置の電圧を高めることができるため好ましい。一方、電位が低い場合には、電解液を還元する力も強まるため、例えば電解液に用いる有機溶媒等は還元分解される恐れがある。電解液が電気分解されない電位の幅を電位窓（ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  ｗｉｎｄｏｗ）という。本来、負極は、その電極電位が電解液の電位窓内にある必要があるが、例えばリチウムイオン二次電池やリチウムイオンキャパシタの負極に用いる活物質の多くは、その電位はほぼ全ての電解液の電位窓を越えている。特に黒鉛や、シリコンなどの反応電位が低い材料では、蓄電装置の電圧を高くできる利点がある一方で、電解液の還元分解がよりしやすい問題がある。
【０２０４】
＜正極活物質＞
正極活物質として例えば、オリビン型の結晶構造、層状岩塩型の結晶構造、またはスピネル型の結晶構造を有する複合酸化物等を用いることができる。
【０２０５】
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。特に、ＬｉＣｏＯ２は、容量が大きいこと、ＬｉＮｉＯ２に比べて大気中で安定であること、ＬｉＮｉＯ２に比べて熱的に安定であること等の利点があるため、好ましい。また、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材料に、少量のニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２やＬｉＮｉ１−ｘＭｘＯ２（Ｍ＝Ｃｏ、Ａｌ等））を混合すると、これを用いた二次電池の特性を向上させることができ好ましい。
【０２０６】
正極活物質は例えば、一次粒子の平均粒子径が、５ｎｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることがより好ましい。また比表面積が５ｍ２／ｇ以上１５ｍ２／ｇ以下であることが好ましい。また、二次粒子の平均粒子径は、５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。なお平均粒子径は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）またはＴＥＭによる観察、またはレーザ回折・散乱法を用いた粒度分布計等によって測定することができる。また比表面積は、ガス吸着法により測定することができる。
【０２０７】
また、正極活物質として、組成式ＬｉａＭｎｂＭｃＯｄで表すことができるリチウムマンガン複合酸化物を用いることができる。ここで、元素Ｍは、リチウム、マンガン以外から選ばれた金属元素、またはシリコン、リンを用いることが好ましく、ニッケルであることがさらに好ましい。また、リチウムマンガン複合酸化物の粒子全体を測定する場合、放電時に０＜ａ／（ｂ＋ｃ）＜２、かつｃ＞０、かつ０．２６≦（ｂ＋ｃ）／ｄ＜０．５を満たすことが好ましい。なお、高容量を発現させるために、表層部と中心部で、結晶構造、結晶方位または酸素含有量が異なる領域を有するリチウムマンガン複合酸化物とすることが好ましい。このようなリチウムマンガン複合酸化物とするためには例えば、１．６≦ａ≦１．８４８、０．１９≦ｃ／ｂ≦０．９３５、２．５≦ｄ≦３とすることが好ましい。さらに、Ｌｉ１．６８Ｍｎ０．８０６２Ｎｉ０．３１８Ｏ３の組成式であらわされるリチウムマンガン複合酸化物を用いることが特に好ましい。本明細書等において、Ｌｉ１．６８Ｍｎ０．８０６２Ｎｉ０．３１８Ｏ３の組成式であらわされるリチウムマンガン複合酸化物とは、原料材料の量の割合（モル比）を、Ｌｉ２ＣＯ３：ＭｎＣＯ３：ＮｉＯ＝０．８４：０．８０６２：０．３１８とすることにより形成したリチウムマンガン複合酸化物をいう。そのため該リチウムマンガン複合酸化物は、組成式Ｌｉ１．６８Ｍｎ０．８０６２Ｎｉ０．３１８Ｏ３で表されるが、この組成からずれることもある。
【０２０８】
なお、リチウムマンガン複合酸化物の粒子全体の金属、シリコン、リン等の組成は、例えばＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析計）を用いて測定することができる。またリチウムマンガン複合酸化物の粒子全体の酸素の組成は、例えばＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析法）を用いて測定することが可能である。また、ＩＣＰ−ＭＳ分析と併用して、融解ガス分析、ＸＡＦＳ（Ｘ線吸収微細構造）分析の価数評価を用いることで求めることができる。なお、リチウムマンガン複合酸化物とは、少なくともリチウムとマンガンとを含む酸化物をいい、クロム、コバルト、アルミニウム、ニッケル、鉄、マグネシウム、モリブデン、亜鉛、インジウム、ガリウム、銅、チタン、ニオブ、シリコン、およびリンなどからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を含んでいてもよい。
【０２０９】
結晶構造、結晶方位または酸素含有量が異なる領域を有するリチウムマンガン複合酸化物の粒子の断面図の例を図２９に示す。
【０２１０】
図２９（Ａ）に示すように、結晶構造、結晶方位または酸素含有量が異なる領域を有するリチウムマンガン複合酸化物は、領域３３１と、領域３３２と、領域３３３を有することが好ましい。領域３３２は、領域３３１の外側の少なくとも一部に接する。ここで、外側とは、粒子の表面により近いことを示す。また、領域３３３は、リチウムマンガン複合酸化物を有する粒子の、表面と一致する領域を有することが好ましい。
【０２１１】
また、図２９（Ｂ）に示すように、領域３３１は、領域３３２に覆われない領域を有してもよい。また、領域３３２は、領域３３３に覆われない領域を有してもよい。また、例えば領域３３１に領域３３３が接する領域を有してもよい。また、領域３３１は、領域３３２および領域３３３のいずれにも覆われない領域を有してもよい。
【０２１２】
領域３３２は、領域３３１と異なる組成を有することが好ましい。
【０２１３】
例えば、領域３３１と領域３３２の組成を分けて測定し、領域３３１がリチウム、マンガン、元素Ｍおよび酸素を有し、領域３３２がリチウム、マンガン、元素Ｍおよび酸素を有し、領域３３１のリチウム、マンガン、元素Ｍ、および酸素の原子数比はａ１：ｂ１：ｃ１：ｄ１で表され、領域３３２のリチウム、マンガン、元素Ｍ、および酸素の原子数比はａ２：ｂ２：ｃ２：ｄ２で表される場合について説明する。なお、領域３３１と領域３３２のそれぞれの組成は、例えばＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）を用いたＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析法）で測定することができる。ＥＤＸを用いた測定では、リチウムの組成の測定が困難な場合がある。そのため、以下では、領域３３１と領域３３２の組成の違いは、リチウム以外の元素について述べる。ここで、ｄ１／（ｂ１＋ｃ１）は２．２以上が好ましく、２．３以上であることがより好ましく、２．３５以上３以下であることがさらに好ましい。また、ｄ２／（ｂ２＋ｃ２）は２．２未満であることが好ましく、２．１未満であることがより好ましく、１．１以上１．９以下であることがさらに好ましい。またこの場合でも、領域３３１と領域３３２を含むリチウムマンガン複合酸化物粒子全体の組成は、前述の０．２６≦（ｂ＋ｃ）／ｄ＜０．５を満たすことが好ましい。
【０２１４】
また、領域３３２が有するマンガンは、領域３３１が有するマンガンと異なる価数を有してもよい。また、領域３３２が有する元素Ｍは、領域３３１が有する元素Ｍと異なる価数を有してもよい。
【０２１５】
より具体的には、領域３３１は、層状岩塩型の結晶構造を有するリチウムマンガン複合酸化物であることが好ましい。また領域３３２は、スピネル型の結晶構造を有するリチウムマンガン複合酸化物であることが好ましい。
【０２１６】
ここで、各領域の組成や、元素の価数に空間的な分布がある場合には、例えば複数の箇所についてその組成や価数を評価し、その平均値を算出し、該領域の組成や価数としてもよい。
【０２１７】
また、領域３３２と領域３３１との間に、遷移層を有してもよい。ここで遷移層とは、例えば組成が連続的、あるいは段階的に変化する領域である。または、遷移層とは、結晶構造が連続的、あるいは段階的に変化する領域である。または、遷移層とは、結晶の格子定数が連続的、あるいは段階的に変化する領域である。または領域３３２と領域３３１との間に、混合層を有してもよい。ここで混合層とは、例えば異なる結晶方位を有する２以上の結晶が混合する場合を指す。あるいは、混合層とは、例えば異なる結晶構造を有する２以上の結晶が混合する場合を指す。あるいは、混合層とは、例えば異なる組成を有する２以上の結晶が混合する場合を指す。
【０２１８】
領域３３３には、炭素または金属化合物を用いることができる。ここで、金属としては例えばコバルト、アルミニウム、ニッケル、鉄、マンガン、チタン、亜鉛、リチウム等が挙げられる。金属化合物の一例として、これらの金属の酸化物や、フッ化物などが挙げられる。
【０２１９】
領域３３３は、上記の中でも、炭素を有することが特に好ましい。炭素は導電性が高いため、炭素で被覆された粒子を蓄電装置の電極に用いることにより、例えば電極の抵抗を低くすることができる。また、領域３３３はグラフェン化合物を有することが好ましい。領域３３３にグラフェン化合物を用いることにより、リチウムマンガン複合酸化物の粒子を効率よく被覆することができる。グラフェン化合物については後述する。また、領域３３３はより具体的には例えば、グラフェンを有してもよく、酸化グラフェンを有してもよい。また、グラフェンとして、酸化グラフェンを還元して得られるグラフェンを用いることが好ましい。グラフェンは、高い導電性を有するという優れた電気特性と、高い柔軟性および高い機械的強度を有するという優れた物理特性と、を有する。領域３３３に酸化グラフェンを用い、還元を行うことで、領域３３３と接する領域３３２が酸化される場合がある。
【０２２０】
領域３３３が、グラフェン化合物を有することで、リチウムマンガン複合酸化物を正極材料に用いた二次電池の、サイクル特性を向上させることができる。
【０２２１】
炭素を含む層の膜厚は、０．４ｎｍ以上４０ｎｍ以下とすることが好ましい。
【０２２２】
また、リチウムマンガン複合酸化物は、例えば、一次粒子の平均粒子径が、５ｎｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることがより好ましい。また比表面積が５ｍ２／ｇ以上１５ｍ２／ｇ以下であることが好ましい。また、二次粒子の平均粒子径は、５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。
【０２２３】
または、正極活物質として、複合材料（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。
【０２２４】
特にＬｉＦｅＰＯ４は、安全性、安定性、高容量密度、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。
【０２２５】
または、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）等の複合材料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）等のリチウム化合物を材料として用いることができる。
【０２２６】
また、正極活物質として、ＡｘＭ２（ＸＯ４）３（Ａ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、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等がある。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、ＮａＦｅＦ３、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酸化物、バナジウム酸化物系（Ｖ２Ｏ５、Ｖ６Ｏ１３、ＬｉＶ３Ｏ８等）、マンガン酸化物、有機硫黄化合物等の材料を用いることができる。
【０２２７】
なお、キャリアイオンが、リチウムイオン以外のアルカリ金属イオンや、アルカリ土類金属イオンの場合、正極活物質として、リチウムの代わりに、アルカリ金属（例えば、ナトリウムやカリウム等）、アルカリ土類金属（例えば、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ベリリウム、マグネシウム等）を用いてもよい。例えば、ＮａＦｅＯ２や、Ｎａ２／３［Ｆｅ１／２Ｍｎ１／２］Ｏ２などのナトリウム含有層状酸化物を正極活物質として用いることができる。
【０２２８】
また、正極活物質として、上記材料を複数組み合わせた材料を用いてもよい。例えば、上記材料を複数組み合わせた固溶体を正極活物質として用いることができる。例えば、ＬｉＣｏ１／３Ｍｎ１／３Ｎｉ１／３Ｏ２とＬｉ２ＭｎＯ３の固溶体を正極活物質として用いることができる。
【０２２９】
なお、図示しないが、正極活物質の表面に炭素層などの導電性材料を設けてもよい。炭素層などの導電性材料を設けることで、電極の導電性を向上させることができる。例えば、正極活物質への炭素層の被覆は、正極活物質の焼成時にグルコース等の炭水化物を混合することで形成することができる。
【０２３０】
粒状の正極活物質の一次粒子の平均粒径は、５０ｎｍ以上１００μｍ以下のものを用いるとよい。
【０２３１】
＜結着剤＞
結着剤としては、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレン・イソプレン・スチレンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体などのジエン系のゴム材料を用いることが好ましい。また結着剤として、フッ素ゴムを用いることができる。
【０２３２】
また、結着剤としては、例えば水溶性の高分子を用いることが好ましい。水溶性の高分子としては、例えば多糖類などを用いることができる。多糖類としては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ジアセチルセルロース、再生セルロースなどのセルロース誘導体や、澱粉などを用いることができる。また、これらの水溶性の高分子を、前述のゴム材料と併用して用いると、さらに好ましい。
【０２３３】
または、結着剤としては、ポリスチレン、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル（ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ））、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、エチレンプロピレンジエンポリマー、ポリ酢酸ビニル、ニトロセルロース等の材料を用いることが好ましい。
【０２３４】
結着剤は上記のうち二種類以上を組み合わせて使用してもよい。
【０２３５】
活物質層の総量に対する結着剤の含有量は、１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下が好ましく、２ｗｔ％以上８ｗｔ％以下がより好ましく、３ｗｔ％以上５ｗｔ％以下がさらに好ましい。また、活物質層の総量に対する導電助剤の含有量は、１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下が好ましく、１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下がより好ましい。
【０２３６】
＜導電助剤＞
【０２３７】
導電助剤としては、例えば炭素材料、金属材料、又は導電性セラミックス材料等を用いることができる。また、導電助剤として繊維状の材料を用いてもよい。活物質層の総量に対する導電助剤の含有量は、１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下が好ましく、１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下がより好ましい。
【０２３８】
導電助剤により、電極中に電気伝導のネットワークを形成することができる。導電助剤により、正極活物質どうしの電気伝導の経路を維持することができる。活物質層中に導電助剤を添加することにより、高い電気伝導性を有する活物質層を実現することができる。
【０２３９】
導電助剤としては、例えば天然黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ等の人造黒鉛、炭素繊維などを用いることができる。炭素繊維としては、例えばメソフェーズピッチ系炭素繊維、等方性ピッチ系炭素繊維等の炭素繊維を用いることができる。また炭素繊維として、カーボンナノファイバーやカーボンナノチューブなどを用いることができる。カーボンナノチューブは、例えば気相成長法などで作製することができる。また、導電助剤として、例えばカーボンブラック（アセチレンブラック（ＡＢ）など）、グラファイト（黒鉛）粒子、グラフェン、フラーレンなどの炭素材料を用いることができる。また、例えば、銅、ニッケル、アルミニウム、銀、金などの金属粉末や金属繊維、導電性セラミックス材料等を用いることができる。
【０２４０】
導電助剤としてグラフェン化合物を用いてもよい。
【０２４１】
グラフェン化合物は、高い導電性を有するという優れた電気特性と、高い柔軟性および高い機械的強度を有するという優れた物理特性と、を有する場合がある。また、グラフェン化合物は平面的な形状を有する。グラフェン化合物は、接触抵抗の低い面接触を可能とする。また、薄くても導電性が非常に高い場合があり、少ない量で効率よく活物質層内で導電パスを形成することができる。そのため、グラフェン化合物を導電助剤として用いることにより、活物質と導電助剤との接触面積を増大させることができるため好ましい。また、電気的な抵抗を減少できる場合があるため好ましい。ここでグラフェン化合物として例えば、グラフェンまたはマルチグラフェンまたはＲＧＯを用いることが特に好ましい。
【０２４２】
粒径の小さい活物質、例えば１μｍ以下の活物質を用いる場合には、活物質の比表面積が大きく、活物質同士を繋ぐ導電パスがより多く必要となる。このような場合には、少ない量でも効率よく導電パスを形成することができるグラフェン化合物を用いることが、特に好ましい。
【０２４３】
以下では一例として、活物質層に、導電助剤としてグラフェン化合物を用いる場合の断面構成例を説明する。
【０２４４】
図３０（Ａ）に、活物質層１０２の縦断面図を示す。活物質層１０２は、粒状の活物質１０３と、導電助剤としてのグラフェン化合物３２１と、結着剤１０４と、を含む。ここで、グラフェン化合物３２１として例えばグラフェンまたはマルチグラフェンを用いればよい。ここで、グラフェン化合物３２１はシート状の形状を有することが好ましい。また、グラフェン化合物３２１は、複数のマルチグラフェン、または／および複数のグラフェンが部分的に重なりシート状となっていてもよい。
【０２４５】
活物質層１０２の縦断面においては、図３０（Ａ）に示すように、活物質層１０２の内部において概略均一にシート状のグラフェン化合物３２１が分散する。図３０（Ａ）においてはグラフェン化合物３２１を模式的に太線で表しているが、実際には炭素分子の単層又は多層の厚みを有する薄膜である。複数のグラフェン化合物３２１は、複数の粒状の活物質１０３を包むように、覆うように、あるいは複数の粒状の活物質１０３の表面上に張り付くように形成されているため、互いに面接触している。
【０２４６】
ここで、複数のグラフェン化合物同士が結合することにより、網目状のグラフェン化合物シート（以下グラフェン化合物ネットまたはグラフェンネットと呼ぶ）を形成することができる。活物質をグラフェンネットが被覆する場合に、グラフェンネットは活物質同士を結合するバインダーとしても機能することができる。よって、バインダーの量を少なくすることができる、又は使用しないことができるため、電極体積や電極重量に占める活物質の比率を向上させることができる。すなわち、蓄電装置の容量を増加させることができる。
【０２４７】
ここで、グラフェン化合物３２１として酸化グラフェンを用い、活物質と混合して活物質層１０２となる層を形成後、還元することが好ましい。グラフェン化合物３２１の形成に、極性溶媒中での分散性が極めて高い酸化グラフェンを用いることにより、グラフェン化合物３２１を活物質層１０２の内部において概略均一に分散させることができる。均一に分散した酸化グラフェンを含有する分散媒から溶媒を揮発除去し、酸化グラフェンを還元するため、活物質層１０２に残留するグラフェン化合物３２１は部分的に重なり合い、互いに面接触する程度に分散していることで三次元的な導電パスを形成することができる。なお、酸化グラフェンの還元は、例えば熱処理により行ってもよいし、還元剤を用いて行ってもよい。
【０２４８】
従って、活物質と点接触するアセチレンブラック等の粒状の導電助剤と異なり、グラフェン化合物３２１は接触抵抗の低い面接触を可能とするものであるから、通常の導電助剤よりも少量で粒状の活物質１０３とグラフェン化合物３２１との電気伝導性を向上させる事ができる。よって、活物質１０３の活物質層１０２における比率を増加させることができる。これにより、蓄電装置の放電容量を増加させることができる。
【０２４９】
図３０（Ｂ）は、図３０（Ａ）の一点鎖線で囲まれる領域の拡大図を示す。結着剤１０４は、活物質１０３の表面に層状に存在してもよい。グラフェン化合物３２１は、結着剤１０４の表面に接する領域を有することが好ましい。結着剤１０４は例えば、活物質１０３と、グラフェン化合物３２１との間に位置する。また好ましくは、活物質１０３上に結着剤１０４が設けられ、さらに結着剤１０４上にグラフェン化合物３２１が設けられる。
【０２５０】
＜集電体＞
集電体には、ステンレス、金、白金、アルミニウム、チタン等の金属、及びこれらの合金など、導電性が高い材料をもちいることができる。また集電体を正極に用いる場合には、正極の電位で溶出しないことが好ましい。また集電体を負極に用いる場合には、リチウム等のキャリアイオンと合金化しないことが好ましい。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。集電体は、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。集電体は、厚みが５μｍ以上３０μｍ以下のものを用いるとよい。
【０２５１】
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。
【０２５２】
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様の蓄電装置の使用例について図３１乃至図３５を用いて説明する。
【０２５３】
本発明の一態様の蓄電装置は、例えば、電子機器や照明装置に用いることができる。本発明の一態様の蓄電装置は、充放電特性に優れる。したがって、電子機器や照明装置を、一度の充電で長時間使用することができる。また、充放電サイクルに伴う容量の減少が抑制されているため、充電を繰り返しても、使用可能な時間が短くなりにくい。また、本発明の一態様の蓄電装置は、高温環境を含む、広い温度範囲で、優れた充放電特性を示し、長期信頼性や安全性が高いため、電子機器や照明装置の安全性や信頼性を高めることができる。
【０２５４】
電子機器としては、例えば、テレビジョン装置（テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
【０２５５】
本発明の一態様の蓄電装置は可撓性を有するため、当該蓄電装置自体、又は、当該蓄電装置を用いた電子機器もしくは照明装置を、家屋やビルの内壁もしくは外壁、又は、自動車の内装もしくは外装の曲面に沿って組み込むことも可能である。
【０２５６】
図３１（Ａ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機７４００は、筐体７４０１に組み込まれた表示部７４０２の他、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、スピーカ７４０５、マイク７４０６などを備えている。なお、携帯電話機７４００は、蓄電装置７４０７を有している。
【０２５７】
図３１（Ｂ）は、携帯電話機７４００を湾曲させた状態を示している。携帯電話機７４００を外部の力により変形させて全体を湾曲させると、その内部に設けられている蓄電装置７４０７も湾曲する。蓄電装置７４０７は薄型の蓄電池である。蓄電装置７４０７は曲げられた状態で固定されている。湾曲した状態の蓄電装置７４０７を図３１（Ｃ）に示す。
【０２５８】
図３１（Ｄ）は、バングル型の表示装置の一例を示している。携帯表示装置７１００は、筐体７１０１、表示部７１０２、操作ボタン７１０３、及び蓄電装置７１０４を備える。図３１（Ｅ）に曲げられた蓄電装置７１０４の状態を示す。
【０２５９】
図３１（Ｆ）は、腕時計型の携帯情報端末の一例を示している。携帯情報端末７２００は、筐体７２０１、表示部７２０２、バンド７２０３、バックル７２０４、操作ボタン７２０５、入出力端子７２０６などを備える。
【０２６０】
携帯情報端末７２００は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。
【０２６１】
表示部７２０２はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、表示部７２０２はタッチセンサを備え、指やスタイラスなどで画面に触れることで操作することができる。例えば、表示部７２０２に表示されたアイコン７２０７に触れることで、アプリケーションを起動することができる。
【０２６２】
操作ボタン７２０５は、時刻設定のほか、電源のオン、オフ動作、無線通信のオン、オフ動作、マナーモードの実行及び解除、省電力モードの実行及び解除など、様々な機能を持たせることができる。例えば、携帯情報端末７２００に組み込まれたオペレーティングシステムにより、操作ボタン７２０５の機能を自由に設定することもできる。
【０２６３】
また、携帯情報端末７２００は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。
【０２６４】
また、携帯情報端末７２００は入出力端子７２０６を備え、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また入出力端子７２０６を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は入出力端子７２０６を介さずに無線給電により行ってもよい。
【０２６５】
携帯情報端末７２００の表示部７２０２には、本発明の一態様の蓄電装置を有している。例えば、図３１（Ｅ）に示した蓄電装置７１０４を、筐体７２０１の内部に湾曲した状態で、又はバンド７２０３の内部に湾曲可能な状態で組み込むことができる。
【０２６６】
図３２（Ａ）は、手首装着型の活動量計の一例を示している。活動量計７２５０は、筐体７２５１、バンド７２０３、バックル７２０４などを備える。また筐体７２５１の内部に無線通信器、脈拍センサ、加速度センサ、温度センサなどを備える。活動量計７２５０は、脈拍センサ、加速度センサにより装着者の脈拍推移、活動量などの情報を取得し、無線通信器によって外部の携帯情報端末に該情報を送信する機能を有する。また、活動量計７２５０は、装着者の消費カロリー、摂取カロリーを計測する機能、歩数を取得する機能、睡眠状態を計測する機能などを有していてもよい。なお、活動量計７２５０が表示部を有し、上記の機能により取得した情報を表示できるようにしてもよい。
【０２６７】
活動量計７２５０は、本発明の一態様の蓄電装置を有している。例えば、図３１（Ｅ）に示した蓄電装置７１０４を、筐体７２５１の内部に湾曲した状態で、又はバンド７２０３の内部に湾曲可能な状態で組み込むことができる。
【０２６８】
図３２（Ｂ）は、腕章型の表示装置の一例を示している。表示装置７３００は、表示部７３０４を有し、本発明の一態様の蓄電装置を有している。また、表示装置７３００は、表示部７３０４にタッチセンサを備えることもでき、また、携帯情報端末として機能させることもできる。
【０２６９】
表示部７３０４はその表示面が湾曲しており、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、表示装置７３００は、通信規格された近距離無線通信などにより、表示状況を変更することができる。
【０２７０】
また、表示装置７３００は入出力端子を備え、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また入出力端子を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は入出力端子を介さずに無線給電により行ってもよい。
【０２７１】
図３２（Ｃ）は、メガネ型の表示装置の一例を示している。表示装置７３５０は、レンズ７３５１、フレーム７３５２などを有する。また、フレーム７３５２の内部またはフレーム７３５２と接して、レンズ７３５１に画像または映像を投影する投影部（図示しない）を有する。表示装置７３５０は、レンズ７３５１の全体に画像７３５１Ａを装着者が視認できる向きに表示する機能を有する。または、レンズ７３５１の一部に画像７３５１Ｂを装着者が視認できる向きに表示する機能を有する。
【０２７２】
表示装置７３５０は、本発明の一態様の蓄電装置を有している。図３２（Ｄ）に、フレーム７３５２の先端部７３５５を拡大した図を示す。先端部７３５５はフッ素ゴム、シリコーンゴム等のゴム材料で形成できる。先端部７３５５の内部には本発明の一態様の蓄電装置７３６０が埋め込まれ、正極リード７３６１および負極リード７３６２が先端部７３５５から突出している。正極リード７３６１および負極リード７３６２は、フレーム７３５２の内部に設けられ投影部等と接続される配線と電気的に接続される。なお、先端部７３５５は蓄電装置７３６０とともに、実施の形態２で説明した一体形成によって作製することができる。
【０２７３】
先端部７３５５および蓄電装置７３６０は可撓性を有する。よって、表示装置７３５０は使用者の頭部形状に合わせて密着するように装着できる。
【０２７４】
図３３（Ａ）、（Ｂ）に、２つ折り可能なタブレット型端末の一例を示す。図３３（Ａ）、（Ｂ）に示すタブレット型端末９６００は、一対の筐体９６３０、一対の筐体９６３０を接続する可動部９６４０、表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂ、表示モード切り替えスイッチ９６２６、電源スイッチ９６２７、省電力モード切り替えスイッチ９６２５、留め具９６２９、操作スイッチ９６２８を有する。図３３（Ａ）は、タブレット型端末９６００を開いた状態を示し、図３３（Ｂ）は、タブレット型端末９６００を閉じた状態を示している。
【０２７５】
また、タブレット型端末９６００は、筐体９６３０の内部に蓄電体９６３５を有する。蓄電体９６３５は、可動部９６４０を通り、一方の筐体９６３０から他方の筐体９６３０に渡って設けられている。
【０２７６】
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、残りの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の全面にキーボードボタンを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。
【０２７７】
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。
【０２７８】
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。
【０２７９】
また、表示モード切り替えスイッチ９６２６は、縦表示又は横表示などの表示の向きを切り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替えスイッチ９６２５は、タブレット型端末９６００に内蔵している光センサで検出される使用時の外光の光量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末は光センサだけでなく、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサなどの他の検出装置を内蔵させてもよい。
【０２８０】
また、図３３（Ａ）では表示部９６３１ａと表示部９６３１ｂの表示面積が同じ例を示しているが特に限定されず、一方の表示部のサイズと他方の表示部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。
【０２８１】
図３３（Ｂ）は、閉じた状態であり、タブレット型端末は、筐体９６３０、太陽電池９６３３、ＤＣＤＣコンバータ９６３６を含む充放電制御回路９６３４を有する。また、蓄電体９６３５として、本発明の一態様の蓄電装置を用いる。
【０２８２】
なお、タブレット型端末９６００は２つ折り可能なため、未使用時に一対の筐体９６３０を重ね合せるように折りたたむことができる。折りたたむことにより、表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂを保護できるため、タブレット型端末９６００の耐久性を高めることができる。また、本発明の一態様の蓄電装置を用いた蓄電体９６３５は可撓性を有し、曲げ伸ばしを繰り返しても充放電容量が低下しにくい。よって、信頼性の優れたタブレット型端末を提供できる。
【０２８３】
また、この他にも図３３（Ａ）、（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）を表示部に表示する機能、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。
【０２８４】
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の片面又は両面に設けることができ、蓄電体９６３５の充電を効率的に行う構成とすることができるため好適である。なお、蓄電体９６３５としては、リチウムイオン電池を用いると、小型化を図れる等の利点がある。
【０２８５】
また、図３３（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４の構成及び動作について、図３３（Ｃ）にブロック図を示し説明する。図３３（Ｃ）には、太陽電池９６３３、蓄電体９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３、表示部９６３１について示しており、蓄電体９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が、図３３（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４に対応する箇所となる。
【０２８６】
まず、外光により太陽電池９６３３により発電がされる場合の動作の例について説明する。太陽電池で発電した電力は、蓄電体９６３５を充電するための電圧となるようＤＣＤＣコンバータ９６３６で昇圧又は降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作に太陽電池９６３３からの電力が用いられる際にはスイッチＳＷ１をオンにし、コンバータ９６３７で表示部９６３１に必要な電圧に昇圧又は降圧をすることとなる。また、表示部９６３１での表示を行わない際には、スイッチＳＷ１をオフにし、スイッチＳＷ２をオンにして蓄電体９６３５の充電を行う構成とすればよい。
【０２８７】
なお、太陽電池９６３３については、発電手段の一例として示したが、特に限定されず、圧電素子（ピエゾ素子）や熱電変換素子（ペルティエ素子）などの他の発電手段による蓄電体９６３５の充電を行う構成であってもよい。例えば、無線（非接触）で電力を送受信して充電する無接点電力伝送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて行う構成としてもよい。
【０２８８】
図３４に、他の電子機器の例を示す。図３４において、表示装置８０００は、本発明の一態様に係る蓄電装置８００４を用いた電子機器の一例である。具体的に、表示装置８０００は、ＴＶ放送受信用の表示装置に相当し、筐体８００１、表示部８００２、スピーカ部８００３、蓄電装置８００４等を有する。本発明の一態様に係る蓄電装置８００４は、筐体８００１の内部に設けられている。表示装置８０００は、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、蓄電装置８００４に蓄積された電力を用いることもできる。よって、停電などにより商用電源から電力の供給が受けられない時でも、本発明の一態様に係る蓄電装置８００４を無停電電源として用いることで、表示装置８０００の利用が可能となる。
【０２８９】
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。
【０２９０】
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。
【０２９１】
図３４において、据え付け型の照明装置８１００は、本発明の一態様に係る蓄電装置８１０３を用いた電子機器の一例である。具体的に、照明装置８１００は、筐体８１０１、光源８１０２、蓄電装置８１０３等を有する。図３４では、蓄電装置８１０３が、筐体８１０１及び光源８１０２が据え付けられた天井８１０４の内部に設けられている場合を例示しているが、蓄電装置８１０３は、筐体８１０１の内部に設けられていても良い。照明装置８１００は、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、蓄電装置８１０３に蓄積された電力を用いることもできる。よって、停電などにより商用電源から電力の供給が受けられない時でも、本発明の一態様に係る蓄電装置８１０３を無停電電源として用いることで、照明装置８１００の利用が可能となる。
【０２９２】
なお、図３４では天井８１０４に設けられた据え付け型の照明装置８１００を例示しているが、本発明の一態様に係る蓄電装置は、天井８１０４以外、例えば側壁８１０５、床８１０６、窓８１０７等に設けられた据え付け型の照明装置に用いることもできるし、卓上型の照明装置などに用いることもできる。
【０２９３】
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。
【０２９４】
図３４において、室内機８２００及び室外機８２０４を有するエアコンディショナーは、本発明の一態様に係る蓄電装置８２０３を用いた電子機器の一例である。具体的に、室内機８２００は、筐体８２０１、送風口８２０２、蓄電装置８２０３等を有する。図３４では、蓄電装置８２０３が、室内機８２００に設けられている場合を例示しているが、蓄電装置８２０３は室外機８２０４に設けられていても良い。或いは、室内機８２００と室外機８２０４の両方に、蓄電装置８２０３が設けられていても良い。エアコンディショナーは、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、蓄電装置８２０３に蓄積された電力を用いることもできる。特に、室内機８２００と室外機８２０４の両方に蓄電装置８２０３が設けられている場合、停電などにより商用電源から電力の供給が受けられない時でも、本発明の一態様に係る蓄電装置８２０３を無停電電源として用いることで、エアコンディショナーの利用が可能となる。
【０２９５】
なお、図３４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。
【０２９６】
図３４において、電気冷凍冷蔵庫８３００は、本発明の一態様に係る蓄電装置８３０４を用いた電子機器の一例である。具体的に、電気冷凍冷蔵庫８３００は、筐体８３０１、冷蔵室用扉８３０２、冷凍室用扉８３０３、蓄電装置８３０４等を有する。図３４では、蓄電装置８３０４が、筐体８３０１の内部に設けられている。電気冷凍冷蔵庫８３００は、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、蓄電装置８３０４に蓄積された電力を用いることもできる。よって、停電などにより商用電源から電力の供給が受けられない時でも、本発明の一態様に係る蓄電装置８３０４を無停電電源として用いることで、電気冷凍冷蔵庫８３００の利用が可能となる。
【０２９７】
なお、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。
【０２９８】
また、電子機器が使用されない時間帯、特に、商用電源の供給元が供給可能な総電力量のうち、実際に使用される電力量の割合（電力使用率と呼ぶ）が低い時間帯において、蓄電装置に電力を蓄えておくことで、上記時間帯以外において電力使用率が高まるのを抑えることができる。例えば、電気冷凍冷蔵庫８３００の場合、気温が低く、冷蔵室用扉８３０２、冷凍室用扉８３０３の開閉が行われない夜間において、蓄電装置８３０４に電力を蓄える。そして、気温が高くなり、冷蔵室用扉８３０２、冷凍室用扉８３０３の開閉が行われる昼間において、蓄電装置８３０４を補助電源として用いることで、昼間の電力使用率を低く抑えることができる。
【０２９９】
また、本発明の一態様の蓄電装置は、車両に搭載することもできる。
【０３００】
蓄電装置を車両に搭載すると、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＥＶ）、又はプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）等の次世代クリーンエネルギー自動車を実現できる。
【０３０１】
図３５（Ａ）、（Ｂ）に、本発明の一態様の蓄電装置を用いた車両を例示する。図３５（Ａ）に示す自動車８４００は、走行のための動力源として電気モーターを用いる電気自動車である。または、走行のための動力源として電気モーターとエンジンを適宜選択して用いることが可能なハイブリッド自動車である。本発明の一態様を用いることで、航続距離の長い車両を実現することができる。また、自動車８４００は蓄電装置を有する。蓄電装置は電気モーターを駆動するだけでなく、ヘッドライト８４０１やルームライト（図示せず）などの発光装置に電力を供給することができる。
【０３０２】
また、蓄電装置は、自動車８４００が有するスピードメーター、タコメーターなどの表示装置に電力を供給することができる。また、蓄電装置は、自動車８４００が有するナビゲーションシステムなどの半導体装置に電力を供給することができる。
【０３０３】
図３５（Ｂ）に示す自動車８５００は、自動車８５００が有する蓄電装置にプラグイン方式や非接触給電方式等により外部の充電設備から電力供給を受けて、充電することができる。図３５（Ｂ）に、地上設置型の充電装置８０２１から自動車８５００に搭載された蓄電装置８０２４に、ケーブル８０２２を介して充電を行っている状態を示す。充電に際しては、充電方法やコネクターの規格等はＣＨＡｄｅＭＯ（登録商標）やコンボ等の所定の方式で適宜行えばよい。充電装置８０２１は、商用施設に設けられた充電ステーションでもよく、また家庭の電源であってもよい。例えば、プラグイン技術によって、外部からの電力供給により自動車８５００に搭載された蓄電装置８０２４を充電することができる。充電は、ＡＣＤＣコンバータ等の変換装置を介して、交流電力を直流電力に変換して行うことができる。
【０３０４】
また、図示しないが、受電装置を車両に搭載し、地上の送電装置から電力を非接触で供給して充電することもできる。この非接触給電方式の場合には、道路や外壁に送電装置を組み込むことで、停車中に限らず走行中に充電を行うこともできる。また、この非接触給電の方式を利用して、車両同士で電力の送受信を行ってもよい。さらに、車両の外装部に太陽電池を設け、停車時や走行時に蓄電装置の充電を行ってもよい。このような非接触での電力の供給には、電磁誘導方式や磁界共鳴方式を用いることができる。
【０３０５】
本発明の一態様によれば、蓄電装置のサイクル特性が良好となり、信頼性を向上させることができる。また、本発明の一態様によれば、蓄電装置の特性を向上することができ、よって、蓄電装置自体を小型軽量化することができる。蓄電装置自体を小型軽量化できれば、車両の軽量化に寄与するため、航続距離を向上させることができる。また、車両に搭載した蓄電装置を車両以外の電力供給源として用いることもできる。この場合、電力需要のピーク時に商用電源を用いることを回避することができる。
【０３０６】
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
【０３０７】
（実施の形態５）
上記実施の形態で説明した材料を含む電池セルと組み合わせて用いることができる電池制御ユニット（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｕｎｉｔ：ＢＭＵ）、及び該電池制御ユニットを構成する回路に適したトランジスタについて、図３６乃至図４２を参照して説明する。本実施の形態では、特に直列に接続された電池セルを有する蓄電装置の電池制御ユニットについて説明する。
【０３０８】
直列に接続された複数の電池セルに対して充放電を繰り返していくと、各電池セル間における、充放電特性のばらつきにより、各電池セルの容量（出力電圧）が異なってくる。直列に接続された複数の電池セルでは、全体の放電時の容量が、容量の小さい電池セルに依存する。各電池セルの容量にばらつきがあると放電時の全体の容量が小さくなる。また、容量が小さい電池セルの電圧を基準にして充電を行うと、充電不足となる虞がある。また、容量の大きい電池セルの電圧を基準にして充電を行うと、過充電となる虞がある。
【０３０９】
そのため、直列に接続された電池セルを有する蓄電装置の電池制御ユニットは、充電不足や、過充電の原因となる、電池セル間の容量のばらつきを揃える機能を有する。電池セル間の容量のばらつきを揃える回路構成には、抵抗方式、キャパシタ方式、あるいはインダクタ方式等あるが、ここではオフ電流の小さいトランジスタを利用して容量のばらつきを揃えることのできる回路構成を一例として挙げて説明する。
【０３１０】
オフ電流の小さいトランジスタとしては、チャネル形成領域に酸化物半導体を有するトランジスタ（ＯＳトランジスタ）が好ましい。オフ電流の小さいＯＳトランジスタを蓄電装置の電池制御ユニットの回路構成に用いることで、電池から漏洩する電荷量を減らし、時間の経過による容量の低下を抑制することができる。
【０３１１】
チャネル形成領域に用いる酸化物半導体は、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（Ｍは、Ｇａ、Ｓｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、またはＮｄ）を用いる。酸化物半導体膜を成膜するために用いるターゲットにおいて、金属元素の原子数比をＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝ｘ１：ｙ１：ｚ１とすると、ｘ１／ｙ１は、１／３以上６以下、さらには１以上６以下であって、ｚ１／ｙ１は、１／３以上６以下、さらには１以上６以下であることが好ましい。なお、ｚ１／ｙ１を１以上６以下とすることで、酸化物半導体膜としてＣＡＡＣ−ＯＳ膜が形成されやすくなる。
【０３１２】
ここで、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜について説明する。
【０３１３】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、ｃ軸配向した複数の結晶部を有する酸化物半導体膜の一つである。
【０３１４】
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の明視野像および回折パターンの複合解析像（高分解能ＴＥＭ像ともいう。）を観察することで複数の結晶部を確認することができる。一方、高分解能ＴＥＭ像によっても明確な結晶部同士の境界、即ち結晶粒界（グレインバウンダリーともいう。）を確認することができない。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。
【０３１５】
試料面と略平行な方向から、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の断面の高分解能ＴＥＭ像を観察すると、結晶部において、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原子の各層は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の膜を形成する面（被形成面ともいう。）または上面の凹凸を反映した形状であり、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面または上面と平行に配列する。
【０３１６】
一方、試料面と略垂直な方向から、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の平面の高分解能ＴＥＭ像を観察すると、結晶部において、金属原子が三角形状または六角形状に配列していることを確認できる。しかしながら、異なる結晶部間で、金属原子の配列に規則性は見られない。
【０３１７】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に対し、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−Ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）装置を用いて構造解析を行うと、例えばＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ膜のｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、回折角（２θ）が３１°近傍にピークが現れる場合がある。このピークは、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（００９）面に帰属されることから、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の結晶がｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面または上面に略垂直な方向を向いていることが確認できる。
【０３１８】
なお、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ膜のｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、２θが３１°近傍のピークの他に、２θが３６°近傍にもピークが現れる場合がある。２θが３６°近傍のピークは、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜中の一部に、ｃ軸配向性を有さない結晶が含まれることを示している。ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、２θが３１°近傍にピークを示し、２θが３６°近傍にピークを示さないことが好ましい。
【０３１９】
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、不純物濃度の低い酸化物半導体膜である。不純物は、水素、炭素、シリコン、遷移金属元素などの酸化物半導体膜の主成分以外の元素である。特に、シリコンなどの、酸化物半導体膜を構成する金属元素よりも酸素との結合力の強い元素は、酸化物半導体膜から酸素を奪うことで酸化物半導体膜の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、二酸化炭素などは、原子半径（または分子半径）が大きいため、酸化物半導体膜内部に含まれると、酸化物半導体膜の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。なお、酸化物半導体膜に含まれる不純物は、キャリアトラップやキャリア発生源となる場合がある。
【０３２０】
また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、欠陥準位密度の低い酸化物半導体膜である。例えば、酸化物半導体膜中の酸素欠損は、キャリアトラップとなることや、水素を捕獲することによってキャリア発生源となることがある。
【０３２１】
不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低い（酸素欠損の少ない）ことを、高純度真性または実質的に高純度真性と呼ぶ。高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。したがって、当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性（ノーマリーオンともいう。）になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、キャリアトラップが少ない。そのため、当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとなる。なお、酸化物半導体膜のキャリアトラップに捕獲された電荷は、放出するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、不純物濃度が高く、欠陥準位密度が高い酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある。
【０３２２】
また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特性の変動が小さい。
【０３２３】
なお、ＯＳトランジスタは、チャネル形成領域にシリコンを有するトランジスタ（Ｓｉトランジスタ）に比べてバンドギャップが大きいため、高電圧を印加した際の絶縁破壊が生じにくい。直列に電池セルを接続する場合、数１００Ｖの電圧が生じることになるが、蓄電装置においてこのような電池セルに適用される電池制御ユニットの回路構成には、前述のＯＳトランジスタで構成することが適している。
【０３２４】
図３６には、蓄電装置のブロック図の一例を示す。図３６に示す蓄電装置ＢＴ００は、端子対ＢＴ０１と、端子対ＢＴ０２と、切り替え制御回路ＢＴ０３と、切り替え回路ＢＴ０４と、切り替え回路ＢＴ０５と、変圧制御回路ＢＴ０６と、変圧回路ＢＴ０７と、直列に接続された複数の電池セルＢＴ０９を含む電池部ＢＴ０８と、を有する。
【０３２５】
また、図３６の蓄電装置ＢＴ００において、端子対ＢＴ０１と、端子対ＢＴ０２と、切り替え制御回路ＢＴ０３と、切り替え回路ＢＴ０４と、切り替え回路ＢＴ０５と、変圧制御回路ＢＴ０６と、変圧回路ＢＴ０７とにより構成される部分を、電池制御ユニットと呼ぶことができる。
【０３２６】
切り替え制御回路ＢＴ０３は、切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５の動作を制御する。具体的には、切り替え制御回路ＢＴ０３は、電池セルＢＴ０９毎に測定された電圧に基づいて、放電する電池セル（放電電池セル群）、及び充電する電池セル（充電電池セル群）を決定する。
【０３２７】
さらに、切り替え制御回路ＢＴ０３は、当該決定された放電電池セル群及び充電電池セル群に基づいて、制御信号Ｓ１及び制御信号Ｓ２を出力する。制御信号Ｓ１は、切り替え回路ＢＴ０４へ出力される。この制御信号Ｓ１は、端子対ＢＴ０１と放電電池セル群とを接続させるように切り替え回路ＢＴ０４を制御する信号である。また、制御信号Ｓ２は、切り替え回路ＢＴ０５へ出力される。この制御信号Ｓ２は、端子対ＢＴ０２と充電電池セル群とを接続させるように切り替え回路ＢＴ０５を制御する信号である。
【０３２８】
また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、切り替え回路ＢＴ０４、切り替え回路ＢＴ０５、及び変圧回路ＢＴ０７の構成を踏まえ、端子対ＢＴ０１と放電電池セル群との間、または端子対ＢＴ０２と充電電池セル群との間で、同じ極性の端子同士が接続されるように、制御信号Ｓ１及び制御信号Ｓ２を生成する。
【０３２９】
切り替え制御回路ＢＴ０３の動作の詳細について述べる。
【０３３０】
まず、切り替え制御回路ＢＴ０３は、複数の電池セルＢＴ０９毎の電圧を測定する。そして、切り替え制御回路ＢＴ０３は、例えば、所定の閾値以上の電圧の電池セルＢＴ０９を高電圧の電池セル（高電圧セル）、所定の閾値未満の電圧の電池セルＢＴ０９を低電圧の電池セル（低電圧セル）と判断する。
【０３３１】
なお、高電圧セル及び低電圧セルを判断する方法については、様々な方法を用いることができる。例えば、切り替え制御回路ＢＴ０３は、複数の電池セルＢＴ０９の中で、最も電圧の高い、又は最も電圧の低い電池セルＢＴ０９の電圧を基準として、各電池セルＢＴ０９が高電圧セルか低電圧セルかを判断してもよい。この場合、切り替え制御回路ＢＴ０３は、各電池セルＢＴ０９の電圧が基準となる電圧に対して所定の割合以上か否かを判定する等して、各電池セルＢＴ０９が高電圧セルか低電圧セルかを判断することができる。そして、切り替え制御回路ＢＴ０３は、この判断結果に基づいて、放電電池セル群と充電電池セル群とを決定する。
【０３３２】
なお、複数の電池セルＢＴ０９の中には、高電圧セルと低電圧セルが様々な状態で混在し得る。例えば、切り替え制御回路ＢＴ０３は、高電圧セルと低電圧セルが混在する中で、高電圧セルが最も多く連続して直列に接続された部分を放電電池セル群とする。また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、低電圧セルが最も多く連続して直列に接続された部分を充電電池セル群とする。また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、過充電又は過放電に近い電池セルＢＴ０９を、放電電池セル群又は充電電池セル群として優先的に選択するようにしてもよい。
【０３３３】
ここで、本実施形態における切り替え制御回路ＢＴ０３の動作例を、図３７を用いて説明する。図３７は、切り替え制御回路ＢＴ０３の動作例を説明するための図である。なお、説明の便宜上、図３７では４個の電池セルＢＴ０９が直列に接続されている場合を例に説明する。
【０３３４】
まず、図３７（Ａ）の例では、電池セルａ乃至ｄの電圧を電圧Ｖａ乃至電圧Ｖｄとすると、Ｖａ＝Ｖｂ＝Ｖｃ＞Ｖｄの関係にある場合を示している。つまり、連続する３つの高電圧セルａ乃至ｃと、１つの低電圧セルｄとが直列に接続されている。この場合、切り替え制御回路ＢＴ０３は、連続する３つの高電圧セルａ乃至ｃを放電電池セル群として決定する。また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、低電圧セルｄを充電電池セル群として決定する。
【０３３５】
次に、図３７（Ｂ）の例では、Ｖｃ＞Ｖａ＝Ｖｂ＞＞Ｖｄの関係にある場合を示している。つまり、連続する２つの低電圧セルａ、ｂと、１つの高電圧セルｃと、１つの過放電間近の低電圧セルｄとが直列に接続されている。この場合、切り替え制御回路ＢＴ０３は、高電圧セルｃを放電電池セル群として決定する。また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、低電圧セルｄが過放電間近であるため、連続する２つの低電圧セルａ及びｂではなく、低電圧セルｄを充電電池セル群として優先的に決定する。
【０３３６】
最後に、図３７（Ｃ）の例では、Ｖａ＞Ｖｂ＝Ｖｃ＝Ｖｄの関係にある場合を示している。つまり、１つの高電圧セルａと、連続する３つの低電圧セルｂ乃至ｄとが直列に接続されている。この場合、切り替え制御回路ＢＴ０３は、高電圧セルａを放電電池セル群と決定する。また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、連続する３つの低電圧セルｂ乃至ｄを充電電池セル群として決定する。
【０３３７】
切り替え制御回路ＢＴ０３は、上記図３７（Ａ）乃至（Ｃ）の例のように決定された結果に基づいて、切り替え回路ＢＴ０４の接続先である放電電池セル群を示す情報が設定された制御信号Ｓ１と、切り替え回路ＢＴ０５の接続先である充電電池セル群を示す情報が設定された制御信号Ｓ２を、切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５に対してそれぞれ出力する。
【０３３８】
以上が、切り替え制御回路ＢＴ０３の動作の詳細に関する説明である。
【０３３９】
切り替え回路ＢＴ０４は、切り替え制御回路ＢＴ０３から出力される制御信号Ｓ１に応じて、端子対ＢＴ０１の接続先を、切り替え制御回路ＢＴ０３により決定された放電電池セル群に設定する。
【０３４０】
端子対ＢＴ０１は、対を成す端子Ｆ１及びＦ２により構成される。切り替え回路ＢＴ０４は、この端子Ｆ１及びＦ２のうち、いずれか一方を放電電池セル群の中で最も上流（高電位側）に位置する電池セルＢＴ０９の正極端子と接続し、他方を放電電池セル群の中で最も下流（低電位側）に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子と接続することにより、端子対ＢＴ０１の接続先を設定する。なお、切り替え回路ＢＴ０４は、制御信号Ｓ１に設定された情報を用いて放電電池セル群の位置を認識することができる。
【０３４１】
切り替え回路ＢＴ０５は、切り替え制御回路ＢＴ０３から出力される制御信号Ｓ２に応じて、端子対ＢＴ０２の接続先を、切り替え制御回路ＢＴ０３により決定された充電電池セル群に設定する。
【０３４２】
端子対ＢＴ０２は、対を成す端子Ｇ１及びＧ２により構成される。切り替え回路ＢＴ０５は、この端子Ｇ１及びＧ２のうち、いずれか一方を充電電池セル群の中で最も上流（高電位側）に位置する電池セルＢＴ０９の正極端子と接続し、他方を充電電池セル群の中で最も下流（低電位側）に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子と接続することにより、端子対ＢＴ０２の接続先を設定する。なお、切り替え回路ＢＴ０５は、制御信号Ｓ２に設定された情報を用いて充電電池セル群の位置を認識することができる。
【０３４３】
切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５の構成例を示す回路図を図３８及び図３９に示す。
【０３４４】
図３８では、切り替え回路ＢＴ０４は、複数のトランジスタＢＴ１０と、バスＢＴ１１及びＢＴ１２とを有する。バスＢＴ１１は、端子Ｆ１と接続されている。また、バスＢＴ１２は、端子Ｆ２と接続されている。複数のトランジスタＢＴ１０のソース又はドレインの一方は、それぞれ１つおきに交互に、バスＢＴ１１及びＢＴ１２と接続されている。また、複数のトランジスタＢＴ１０のソース又はドレインの他方は、それぞれ隣接する２つの電池セルＢＴ０９の間に接続されている。
【０３４５】
なお、複数のトランジスタＢＴ１０のうち、最上流に位置するトランジスタＢＴ１０のソース又はドレインの他方は、電池部ＢＴ０８の最上流に位置する電池セルＢＴ０９の正極端子と接続されている。また、複数のトランジスタＢＴ１０のうち、最下流に位置するトランジスタＢＴ１０のソース又はドレインの他方は、電池部ＢＴ０８の最下流に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子と接続されている。
【０３４６】
切り替え回路ＢＴ０４は、複数のトランジスタＢＴ１０のゲートに与える制御信号Ｓ１に応じて、バスＢＴ１１に接続される複数のトランジスタＢＴ１０のうちの１つと、バスＢＴ１２に接続される複数のトランジスタＢＴ１０のうちの１つとをそれぞれ導通状態にすることにより、放電電池セル群と端子対ＢＴ０１とを接続する。これにより、放電電池セル群の中で最も上流に位置する電池セルＢＴ０９の正極端子は、端子対の端子Ｆ１又はＦ２のいずれか一方と接続される。また、放電電池セル群の中で最も下流に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子は、端子対の端子Ｆ１又はＦ２のいずれか他方、すなわち正極端子と接続されていない方の端子に接続される。
【０３４７】
トランジスタＢＴ１０には、ＯＳトランジスタを用いることが好ましい。ＯＳトランジスタはオフ電流が小さいため、放電電池セル群に属しない電池セルから漏洩する電荷量を減らし、時間の経過による容量の低下を抑制することができる。またＯＳトランジスタは高電圧を印加した際の絶縁破壊が生じにくい。そのため、放電電池セル群の出力電圧が大きくても、非導通状態とするトランジスタＢＴ１０が接続された電池セルＢＴ０９と端子対ＢＴ０１とを絶縁状態とすることができる。
【０３４８】
また、図３８では、切り替え回路ＢＴ０５は、複数のトランジスタＢＴ１３と、電流制御スイッチＢＴ１４と、バスＢＴ１５と、バスＢＴ１６とを有する。バスＢＴ１５及びＢＴ１６は、複数のトランジスタＢＴ１３と、電流制御スイッチＢＴ１４との間に配置される。複数のトランジスタＢＴ１３のソース又はドレインの一方は、それぞれ１つおきに交互に、バスＢＴ１５及びＢＴ１６と接続されている。また、複数のトランジスタＢＴ１３のソース又はドレインの他方は、それぞれ隣接する２つの電池セルＢＴ０９の間に接続されている。
【０３４９】
なお、複数のトランジスタＢＴ１３のうち、最上流に位置するトランジスタＢＴ１３のソース又はドレインの他方は、電池部ＢＴ０８の最上流に位置する電池セルＢＴ０９の正極端子と接続されている。また、複数のトランジスタＢＴ１３のうち、最下流に位置するトランジスタＢＴ１３のソース又はドレインの他方は、電池部ＢＴ０８の最下流に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子と接続されている。
【０３５０】
トランジスタＢＴ１３には、トランジスタＢＴ１０と同様に、ＯＳトランジスタを用いることが好ましい。ＯＳトランジスタはオフ電流が小さいため、充電電池セル群に属しない電池セルから漏洩する電荷量を減らし、時間の経過による容量の低下を抑制することができる。またＯＳトランジスタは高電圧を印加した際の絶縁破壊が生じにくい。そのため、充電電池セル群を充電するための電圧が大きくても、非導通状態とするトランジスタＢＴ１３が接続された電池セルＢＴ０９と端子対ＢＴ０２とを絶縁状態とすることができる。
【０３５１】
電流制御スイッチＢＴ１４は、スイッチ対ＢＴ１７とスイッチ対ＢＴ１８とを有する。スイッチ対ＢＴ１７の一端は、端子Ｇ１に接続されている。また、スイッチ対ＢＴ１７の他端は２つのスイッチで分岐しており、一方のスイッチはバスＢＴ１５に接続され、他方のスイッチはバスＢＴ１６に接続されている。スイッチ対ＢＴ１８の一端は、端子Ｇ２に接続されている。また、スイッチ対ＢＴ１８の他端は２つのスイッチで分岐しており、一方のスイッチはバスＢＴ１５に接続され、他方のスイッチはバスＢＴ１６に接続されている。
【０３５２】
スイッチ対ＢＴ１７及びスイッチ対ＢＴ１８が有するスイッチは、トランジスタＢＴ１０及びトランジスタＢＴ１３と同様に、ＯＳトランジスタを用いることが好ましい。
【０３５３】
切り替え回路ＢＴ０５は、制御信号Ｓ２に応じて、トランジスタＢＴ１３、及び電流制御スイッチＢＴ１４のオン／オフ状態の組み合わせを制御することにより、充電電池セル群と端子対ＢＴ０２とを接続する。
【０３５４】
切り替え回路ＢＴ０５は、一例として、以下のようにして充電電池セル群と端子対ＢＴ０２とを接続する。
【０３５５】
切り替え回路ＢＴ０５は、複数のトランジスタＢＴ１３のゲートに与える制御信号Ｓ２に応じて、充電電池セル群の中で最も上流に位置する電池セルＢＴ０９の正極端子と接続されているトランジスタＢＴ１３を導通状態にする。また、切り替え回路ＢＴ０５は、複数のトランジスタＢＴ１３のゲートに与える制御信号Ｓ２に応じて、充電電池セル群の中で最も下流に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子に接続されているトランジスタＢＴ１３を導通状態にする。
【０３５６】
端子対ＢＴ０２に印加される電圧の極性は、端子対ＢＴ０１と接続される放電電池セル群、及び変圧回路ＢＴ０７の構成によって変わり得る。また、充電電池セル群を充電する方向に電流を流すためには、端子対ＢＴ０２と充電電池セル群との間で、同じ極性の端子同士を接続する必要がある。そこで、電流制御スイッチＢＴ１４は、制御信号Ｓ２により、端子対ＢＴ０２に印加される電圧の極性に応じてスイッチ対ＢＴ１７及びスイッチ対ＢＴ１８の接続先をそれぞれ切り替えるように制御される。
【０３５７】
一例として、端子Ｇ１が正極、端子Ｇ２が負極となるような電圧が端子対ＢＴ０２に印加されている状態を挙げて説明する。この時、電池部ＢＴ０８の最下流の電池セルＢＴ０９が充電電池セル群である場合、スイッチ対ＢＴ１７は、制御信号Ｓ２により、当該電池セルＢＴ０９の正極端子と接続されるように制御される。すなわち、スイッチ対ＢＴ１７のバスＢＴ１６に接続されるスイッチがオン状態となり、スイッチ対ＢＴ１７のバスＢＴ１５に接続されるスイッチがオフ状態となる。一方、スイッチ対ＢＴ１８は、制御信号Ｓ２により、当該電池セルＢＴ０９の負極端子と接続されるように制御される。すなわち、スイッチ対ＢＴ１８のバスＢＴ１５に接続されるスイッチがオン状態となり、スイッチ対ＢＴ１８のバスＢＴ１６に接続されるスイッチがオフ状態となる。このようにして、端子対ＢＴ０２と充電電池セル群との間で、同じ極性をもつ端子同士が接続される。そして、端子対ＢＴ０２から流れる電流の方向が、充電電池セル群を充電する方向となるように制御される。
【０３５８】
また、電流制御スイッチＢＴ１４は、切り替え回路ＢＴ０５ではなく、切り替え回路ＢＴ０４に含まれていてもよい。
【０３５９】
図３９は、図３８とは異なる、切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５の構成例を示す回路図である。
【０３６０】
図３９では、切り替え回路ＢＴ０４は、複数のトランジスタ対ＢＴ２１と、バスＢＴ２４及びバスＢＴ２５とを有する。バスＢＴ２４は、端子Ｆ１と接続されている。また、バスＢＴ２５は、端子Ｆ２と接続されている。複数のトランジスタ対ＢＴ２１の一端は、それぞれトランジスタＢＴ２２とトランジスタＢＴ２３とにより分岐している。トランジスタＢＴ２２のソース又はドレインの一方は、バスＢＴ２４と接続されている。また、トランジスタＢＴ２３のソース又はドレインの一方は、バスＢＴ２５と接続されている。また、複数のトランジスタ対ＢＴ２１の他端は、それぞれ隣接する２つの電池セルＢＴ０９の間に接続されている。なお、複数のトランジスタ対ＢＴ２１のうち、最上流に位置するトランジスタ対ＢＴ２１の他端は、電池部ＢＴ０８の最上流に位置する電池セルＢＴ０９の正極端子と接続されている。また、複数のトランジスタ対ＢＴ２１のうち、最下流に位置するトランジスタ対ＢＴ２１の他端は、電池部ＢＴ０８の最下流に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子と接続されている。
【０３６１】
切り替え回路ＢＴ０４は、制御信号Ｓ１に応じてトランジスタＢＴ２２及びトランジスタＢＴ２３の導通／非導通状態を切り換えることにより、当該トランジスタ対ＢＴ２１の接続先を、端子Ｆ１又は端子Ｆ２のいずれか一方に切り替える。詳細には、トランジスタＢＴ２２が導通状態であれば、トランジスタＢＴ２３は非導通状態となり、その接続先は端子Ｆ１になる。一方、トランジスタＢＴ２３が導通状態であれば、トランジスタＢＴ２２は非導通状態となり、その接続先は端子Ｆ２になる。トランジスタＢＴ２２及びトランジスタＢＴ２３のどちらが導通状態になるかは、制御信号Ｓ１によって決定される。
【０３６２】
端子対ＢＴ０１と放電電池セル群とを接続するには、２つのトランジスタ対ＢＴ２１が用いられる。詳細には、制御信号Ｓ１に基づいて、２つのトランジスタ対ＢＴ２１の接続先がそれぞれ決定されることにより、放電電池セル群と端子対ＢＴ０１とが接続される。２つのトランジスタ対ＢＴ２１のそれぞれの接続先は、一方が端子Ｆ１となり、他方が端子Ｆ２となるように、制御信号Ｓ１によって制御される。
【０３６３】
切り替え回路ＢＴ０５は、複数のトランジスタ対ＢＴ３１と、バスＢＴ３４及びバスＢＴ３５とを有する。バスＢＴ３４は、端子Ｇ１と接続されている。また、バスＢＴ３５は、端子Ｇ２と接続されている。複数のトランジスタ対ＢＴ３１の一端は、それぞれトランジスタＢＴ３２とトランジスタＢＴ３３とにより分岐している。トランジスタＢＴ３２により分岐する一端は、バスＢＴ３４と接続されている。また、トランジスタＢＴ３３により分岐する一端は、バスＢＴ３５と接続されている。また、複数のトランジスタ対ＢＴ３１の他端は、それぞれ隣接する２つの電池セルＢＴ０９の間に接続されている。なお、複数のトランジスタ対ＢＴ３１のうち、最上流に位置するトランジスタ対ＢＴ３１の他端は、電池部ＢＴ０８の最上流に位置する電池セルＢＴ０９の正極端子と接続されている。また、複数のトランジスタ対ＢＴ３１のうち、最下流に位置するトランジスタ対ＢＴ３１の他端は、電池部ＢＴ０８の最下流に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子と接続されている。
【０３６４】
切り替え回路ＢＴ０５は、制御信号Ｓ２に応じてトランジスタＢＴ３２及びトランジスタＢＴ３３の導通／非導通状態を切り換えることにより、当該トランジスタ対ＢＴ３１の接続先を、端子Ｇ１又は端子Ｇ２のいずれか一方に切り替える。詳細には、トランジスタＢＴ３２が導通状態であれば、トランジスタＢＴ３３は非導通状態となり、その接続先は端子Ｇ１になる。逆に、トランジスタＢＴ３３が導通状態であれば、トランジスタＢＴ３２は非導通状態となり、その接続先は端子Ｇ２になる。トランジスタＢＴ３２及びトランジスタＢＴ３３のどちらが導通状態となるかは、制御信号Ｓ２によって決定される。
【０３６５】
端子対ＢＴ０２と充電電池セル群とを接続するには、２つのトランジスタ対ＢＴ３１が用いられる。詳細には、制御信号Ｓ２に基づいて、２つのトランジスタ対ＢＴ３１の接続先がそれぞれ決定されることにより、充電電池セル群と端子対ＢＴ０２とが接続される。２つのトランジスタ対ＢＴ３１のそれぞれの接続先は、一方が端子Ｇ１となり、他方が端子Ｇ２となるように、制御信号Ｓ２によって制御される。
【０３６６】
また、２つのトランジスタ対ＢＴ３１のそれぞれの接続先は、端子対ＢＴ０２に印加される電圧の極性によって決定される。具体的には、端子Ｇ１が正極、端子Ｇ２が負極となるような電圧が端子対ＢＴ０２に印加されている場合、上流側のトランジスタ対ＢＴ３１は、トランジスタＢＴ３２が導通状態となり、トランジスタＢＴ３３が非導通状態となるように、制御信号Ｓ２によって制御される。一方、下流側のトランジスタ対ＢＴ３１は、トランジスタＢＴ３３が導通状態、トランジスタＢＴ３２が非導通状態となるように、制御信号Ｓ２によって制御される。また、端子Ｇ１が負極、端子Ｇ２が正極となるような電圧が端子対ＢＴ０２に印加されている場合は、上流側のトランジスタ対ＢＴ３１は、トランジスタＢＴ３３が導通状態となり、トランジスタＢＴ３２が非導通状態となるように、制御信号Ｓ２によって制御される。一方、下流側のトランジスタ対ＢＴ３１は、トランジスタＢＴ３２が導通状態、トランジスタＢＴ３３が非導通状態となるように、制御信号Ｓ２によって制御される。このようにして、端子対ＢＴ０２と充電電池セル群との間で、同じ極性をもつ端子同士が接続される。そして、端子対ＢＴ０２から流れる電流の方向が、充電電池セル群を充電する方向となるように制御される。
【０３６７】
変圧制御回路ＢＴ０６は、変圧回路ＢＴ０７の動作を制御する。変圧制御回路ＢＴ０６は、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数と、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数とに基づいて、変圧回路ＢＴ０７の動作を制御する変圧信号Ｓ３を生成し、変圧回路ＢＴ０７へ出力する。
【０３６８】
なお、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数が充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数よりも多い場合は、充電電池セル群に対して過剰に大きな充電電圧が印加されることを防止する必要がある。そのため、変圧制御回路ＢＴ０６は、充電電池セル群を充電できる範囲で放電電圧（Ｖｄｉｓ）を降圧させるように変圧回路ＢＴ０７を制御する変圧信号Ｓ３を出力する。
【０３６９】
また、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数が、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数以下である場合は、充電電池セル群を充電するために必要な充電電圧を確保する必要がある。そのため、変圧制御回路ＢＴ０６は、充電電池セル群に過剰な充電電圧が印加されない範囲で放電電圧（Ｖｄｉｓ）を昇圧させるように変圧回路ＢＴ０７を制御する変圧信号Ｓ３を出力する。
【０３７０】
なお、過剰な充電電圧とする電圧値は、電池部ＢＴ０８で使用される電池セルＢＴ０９の製品仕様等に鑑みて決定することができる。また、変圧回路ＢＴ０７により昇圧及び降圧された電圧は、充電電圧（Ｖｃｈａ）として端子対ＢＴ０２に印加される。
【０３７１】
ここで、本実施形態における変圧制御回路ＢＴ０６の動作例を、図４０（Ａ）乃至（Ｃ）を用いて説明する。図４０（Ａ）乃至（Ｃ）は、図３７（Ａ）乃至（Ｃ）で説明した放電電池セル群及び充電電池セル群に対応させた、変圧制御回路ＢＴ０６の動作例を説明するための概念図である。なお図４０（Ａ）乃至（Ｃ）は、電池制御ユニットＢＴ４１を図示している。電池制御ユニットＢＴ４１は、上述したように、端子対ＢＴ０１と、端子対ＢＴ０２と、切り替え制御回路ＢＴ０３と、切り替え回路ＢＴ０４と、切り替え回路ＢＴ０５と、変圧制御回路ＢＴ０６と、変圧回路ＢＴ０７とにより構成される。
【０３７２】
図４０（Ａ）に示される例では、図３７（Ａ）で説明したように、連続する３つの高電圧セルａ乃至ｃと、１つの低電圧セルｄとが直列に接続されている。この場合、図３７（Ａ）を用いて説明したように、切り替え制御回路ＢＴ０３は、高電圧セルａ乃至ｃを放電電池セル群として決定し、低電圧セルｄを充電電池セル群として決定する。そして、変圧制御回路ＢＴ０６は、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数を基準とした時の、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数の比に基づいて、放電電圧（Ｖｄｉｓ）から充電電圧（Ｖｃｈａ）への変換比Ｎを算出する。
【０３７３】
なお放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数が、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数よりも多い場合に、放電電圧を変圧せずに端子対ＢＴ０２にそのまま印加すると、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９に、端子対ＢＴ０２を介して過剰な電圧が印加される可能性がある。そのため、図４０（Ａ）に示されるような場合では、端子対ＢＴ０２に印加される充電電圧（Ｖｃｈａ）を、放電電圧よりも降圧させる必要がある。さらに、充電電池セル群を充電するためには、充電電圧は、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の合計電圧より大きい必要がある。そのため、変圧制御回路ＢＴ０６は、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数を基準とした時の、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数の比よりも、変換比Ｎを大きく設定する。
【０３７４】
変圧制御回路ＢＴ０６は、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数を基準とした時の、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数の比に対して、変換比Ｎを１乃至１０％程度大きくするのが好ましい。この時、充電電圧は充電電池セル群の電圧よりも大きくなるが、実際には充電電圧は充電電池セル群の電圧と等しくなる。ただし、変圧制御回路ＢＴ０６は変換比Ｎに従い充電電池セル群の電圧を充電電圧と等しくするために、充電電池セル群を充電する電流を流すこととなる。この電流は変圧制御回路ＢＴ０６に設定された値となる。
【０３７５】
図４０（Ａ）に示される例では、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数が３個で、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の数が１個であるため、変圧制御回路ＢＴ０６は、１／３より少し大きい値を変換比Ｎとして算出する。そして、変圧制御回路ＢＴ０６は、放電電圧を当該変換比Ｎに応じて降圧し、充電電圧に変換する変圧信号Ｓ３を変圧回路ＢＴ０７に出力する。そして、変圧回路ＢＴ０７は、変圧信号Ｓ３に応じて変圧された充電電圧を、端子対ＢＴ０２に印加する。そして、端子対ＢＴ０２に印加される充電電圧によって、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９が充電される。
【０３７６】
また、図４０（Ｂ）や図４０（Ｃ）に示される例でも、図４０（Ａ）と同様に、変換比Ｎが算出される。図４０（Ｂ）や図４０（Ｃ）に示される例では、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数が、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数以下であるため、変換比Ｎは１以上となる。よって、この場合は、変圧制御回路ＢＴ０６は、放電電圧を昇圧して充電電圧に変換する変圧信号Ｓ３を出力する。
【０３７７】
変圧回路ＢＴ０７は、変圧信号Ｓ３に基づいて、端子対ＢＴ０１に印加される放電電圧を充電電圧に変換する。そして、変圧回路ＢＴ０７は、変換された充電電圧を端子対ＢＴ０２に印加する。ここで、変圧回路ＢＴ０７は、端子対ＢＴ０１と端子対ＢＴ０２との間を電気的に絶縁している。これにより、変圧回路ＢＴ０７は、放電電池セル群の中で最も下流に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子の絶対電圧と、充電電池セル群の中で最も下流に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子の絶対電圧との差異による短絡を防止する。さらに、変圧回路ＢＴ０７は、上述したように、変圧信号Ｓ３に基づいて放電電池セル群の合計電圧である放電電圧を充電電圧に変換する。
【０３７８】
また、変圧回路ＢＴ０７は、例えば絶縁型ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）−ＤＣコンバータ等を用いることができる。この場合、変圧制御回路ＢＴ０６は、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータのオン／オフ比（デューティー比）を制御する信号を変圧信号Ｓ３として出力することにより、変圧回路ＢＴ０７で変換される充電電圧を制御する。
【０３７９】
なお、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータには、フライバック方式、フォワード方式、ＲＣＣ（Ｒｉｎｇｉｎｇ  Ｃｈｏｋｅ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）方式、プッシュプル方式、ハーフブリッジ方式、及びフルブリッジ方式等が存在するが、目的とする出力電圧の大きさに応じて適切な方式が選択される。
【０３８０】
絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを用いた変圧回路ＢＴ０７の構成を図４１に示す。絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータＢＴ５１は、スイッチ部ＢＴ５２とトランス部ＢＴ５３とを有する。スイッチ部ＢＴ５２は、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの動作のオン／オフを切り替えるスイッチであり、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やバイポーラ型トランジスタ等を用いて実現される。また、スイッチ部ＢＴ５２は、変圧制御回路ＢＴ０６から出力される、オン／オフ比を制御する変圧信号Ｓ３に基づいて、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータＢＴ５１のオン状態とオフ状態を周期的に切り替える。なお、スイッチ部ＢＴ５２は、使用される絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの方式によって様々な構成を取り得る。トランス部ＢＴ５３は、端子対ＢＴ０１から印加される放電電圧を充電電圧に変換する。詳細には、トランス部ＢＴ５３は、スイッチ部ＢＴ５２のオン／オフ状態と連動して動作し、そのオン／オフ比に応じて放電電圧を充電電圧に変換する。この充電電圧は、スイッチ部ＢＴ５２のスイッチング周期において、オン状態となる時間が長いほど大きくなる。一方、充電電圧は、スイッチ部ＢＴ５２のスイッチング周期において、オン状態となる時間が短いほど小さくなる。なお、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを用いる場合、トランス部ＢＴ５３の内部で、端子対ＢＴ０１と端子対ＢＴ０２は互いに絶縁することができる。
【０３８１】
本実施形態における蓄電装置ＢＴ００の処理の流れを、図４２を用いて説明する。図４２は、蓄電装置ＢＴ００の処理の流れを示すフローチャートである。
【０３８２】
まず、蓄電装置ＢＴ００は、複数の電池セルＢＴ０９毎に測定された電圧を取得する（ステップＳ１０１）。そして、蓄電装置ＢＴ００は、複数の電池セルＢＴ０９の電圧を揃える動作の開始条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１０２）。この開始条件は、例えば、複数の電池セルＢＴ０９毎に測定された電圧の最大値と最小値との差分が、所定の閾値以上か否か等とすることができる。この開始条件を満たさない場合は（ステップＳ１０２：ＮＯ）、各電池セルＢＴ０９の電圧のバランスが取れている状態であるため、蓄電装置ＢＴ００は、以降の処理を実行しない。一方、開始条件を満たす場合は（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、蓄電装置ＢＴ００は、各電池セルＢＴ０９の電圧を揃える処理を実行する。この処理において、蓄電装置ＢＴ００は、測定されたセル毎の電圧に基づいて、各電池セルＢＴ０９が高電圧セルか低電圧セルかを判定する（ステップＳ１０３）。そして、蓄電装置ＢＴ００は、判定結果に基づいて、放電電池セル群及び充電電池セル群を決定する（ステップＳ１０４）。さらに、蓄電装置ＢＴ００は、決定された放電電池セル群を端子対ＢＴ０１の接続先に設定する制御信号Ｓ１、及び決定された充電電池セル群を端子対ＢＴ０２の接続先に設定する制御信号Ｓ２を生成する（ステップＳ１０５）。蓄電装置ＢＴ００は、生成された制御信号Ｓ１及び制御信号Ｓ２を、切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５へそれぞれ出力する。そして、切り替え回路ＢＴ０４により、端子対ＢＴ０１と放電電池セル群とが接続され、切り替え回路ＢＴ０５により、端子対ＢＴ０２と放電電池セル群とが接続される（ステップＳ１０６）。また、蓄電装置ＢＴ００は、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数と、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数とに基づいて、変圧信号Ｓ３を生成する（ステップＳ１０７）。そして、蓄電装置ＢＴ００は、変圧信号Ｓ３に基づいて、端子対ＢＴ０１に印加される放電電圧を充電電圧に変換し、端子対ＢＴ０２に印加する（ステップＳ１０８）。これにより、放電電池セル群の電荷が充電電池セル群へ移動される。
【０３８３】
また、図４２のフローチャートでは、複数のステップが順番に記載されているが、各ステップの実行順序は、その記載の順番に制限されない。
【０３８４】
以上、本実施形態によれば、放電電池セル群から充電電池セル群へ電荷を移動させる際、キャパシタ方式のように、放電電池セル群からの電荷を一旦蓄積し、その後充電電池セル群へ放出させるような構成を必要としない。これにより、単位時間あたりの電荷移動効率を向上させることができる。また、切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５により、放電電池セル群及び充電電池セル群のうち、変圧回路と接続する電池セルを、個別に切り替えられる。
【０３８５】
さらに、変圧回路ＢＴ０７により、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数と充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数とに基づいて、端子対ＢＴ０１に印加される放電電圧が充電電圧に変換され、端子対ＢＴ０２に印加される。これにより、放電側及び充電側の電池セルＢＴ０９がどのように選択されても、問題なく電荷の移動を実現できる。
【０３８６】
さらに、トランジスタＢＴ１０及びトランジスタＢＴ１３にＯＳトランジスタを用いることにより、充電電池セル群及び放電電池セル群に属しない電池セルＢＴ０９から漏洩する電荷量を減らすことができる。これにより、充電及び放電に寄与しない電池セルＢＴ０９の容量の低下を抑制することができる。また、ＯＳトランジスタは、Ｓｉトランジスタに比べて熱に対する特性の変動が小さい。これにより、電池セルＢＴ０９の温度が上昇しても、制御信号Ｓ１、Ｓ２に応じた導通状態と非導通状態の切り替えといった、正常な動作をさせることができる。
【０３８７】
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。
【実施例１】
【０３８８】
本実施例では、蓄電装置を繰り返し曲げた場合の、蓄電装置の外装体内の水分量の測定結果を述べる。
【０３８９】
蓄電装置として、実施の形態１に示す薄型の蓄電池を作製した。４０μｍのアルミニウム層の一方の面に樹脂層が８０μｍ、他方の面に樹脂層が約３０μｍ被覆されたシートを用いて、蓄電装置の外装体を形成した。シートとして、エンボス加工は施さない条件と、エンボス加工を施した条件と、の２条件を用いた。上面からみた外装体の横幅は６０ｍｍ、縦長は７５ｍｍであった。左右の封止部の幅は第１の条件として５ｍｍから６ｍｍの間（Ｗ幅）、第２の条件として約３ｍｍ（Ｎ幅）を用いた。リード電極の取り出しを行う上辺の封止部の幅は５ｍｍから５．５ｍｍの間であった。
【０３９０】
正極は２０μｍ厚のアルミニウム集電体の片面に正極活物質層を８０μｍ形成した。負極は１８μｍ厚の銅集電体片面に負極活物質層を８２μｍ形成した。セパレータは２５μｍ厚のポリプロピレンを用いた。正極活物質にはコバルト酸リチウムを、負極活物質には黒鉛をそれぞれ用いた。
【０３９１】
正極、セパレータおよび負極を交互に積層した積層体を作製した。セパレータを挟んで正極活物質層と負極活物質層が６層向かい合う構成とした。
【０３９２】
次に、積層した正極のタブ領域を正極リードに、積層した負極のタブ領域を負極リードに、超音波溶接により溶接した。次に、正極、セパレータおよび負極を交互に積層した積層体を外装体となるフィルムで挟み、２辺を熱により封止した。正極リードおよび負極リードは、外装体の同じ辺から外に取り出した。
【０３９３】
次に、ＰＣを１８００μＬ注液した後、残りの１辺を封止した。
【０３９４】
次に、外装体の封止領域に、図４３および図４４に示した例と同様にスリットを設けた。スリットの形成には、はさみを用いた。スリットは、外装体の辺に概略垂直に、約３ｍｍの間隔で、端部から約２ｍｍの長さで設けた。
【０３９５】
以上の工程により、蓄電装置を作製した。スリットの有無、左右の封止幅の条件、および外装体として用いたシートのエンボス加工の有無を、表１に示す。
【０３９６】
【表１】
2017157556.tif 000003
【０３９７】
ここで本実施例では、リチウム塩等の支持電解質を加えておらず、蓄電装置として機能しないが、ＰＣの代わりに電解液を注液すれば、蓄電装置として充放電を行うことができる。
【０３９８】
次に、蓄電装置の曲げ試験を行った。曲げを行うための試験装置は、奥行き方向に伸びた曲率半径４０ｍｍの円柱状の支持体を有する。蓄電装置の中央部が支持体の真上となるように設置する。試験装置は左右方向に伸びたアームを有する。アームの先端部分は保持板と機械的に接続されている。アームの先端部分を上下に動かすことにより、支持体に沿って保持板の曲げを行うことができる。蓄電装置の曲げ試験は、蓄電装置を２枚の保持板で挟んだ状態で行う。よって、アームの先端部分を上下に動かすことにより、円柱状の支持体に沿って、蓄電装置の曲げを行うことができる。具体的には、アームの先端部分を下げることにより、蓄電装置を、曲率半径４０ｍｍで曲げることができる。蓄電装置の曲げを、蓄電装置を２枚の保持板で挟んだ状態で行うことにより、曲げ以外の不要な力が蓄電装置に加わることを防ぐことができる。また、蓄電装置全体に、曲げた時の力を均一に加えることができる。
【０３９９】
曲げ試験の条件は、４０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の曲率半径で曲げ、１回の曲げは１０秒間隔で行った。曲げは１万回行った。
【０４００】
まず蓄電装置Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ｃ１およびＣ２について曲げ試験を行った。ここで、正極５０３のタブ領域、負極５０６のタブ領域、正極リード５１０、および負極リード５１１を含む領域、例えば図１（Ａ）の領域５２２は可動させず、図１（Ａ）の上面において領域５２２より下部の領域、例えば領域５２１は４０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の曲率半径で繰り返し曲げた。
【０４０１】
次に、蓄電装置Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｃ３、Ｃ４およびＣ５について曲げ試験を行った。ここで、蓄電装置を金属の板で挟み、ほぼ全体の領域について４０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の曲率半径で繰り返し曲げた。
【０４０２】
次に、曲げ試験を行った蓄電装置の保存試験を行った。具体的には、圧力調整機構を有する容器内に水とともに２４時間１２０℃保持した。
【０４０３】
次に、保存試験を行った蓄電装置の一辺を切断して開封し、ＰＣを１８００μＬ注液した。その後、追加した溶媒を外装体に囲まれた領域全体にＰＣをなじませてから、外装体に囲まれた領域の溶媒を絞りだして回収した。
【０４０４】
次に、電量滴定法カールフィッシャー水分計ＭＫＣ−６１０−ＤＴ（京都電子工業製）を用いて、回収した溶媒の水分量測定を行った。
【０４０５】
図４５（Ａ）に、蓄電装置Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ｃ１およびＣ２の結果を示す。蓄電装置Ｃ１およびＣ２では水分量が５００ｐｐｍより高く、蓄電装置Ｃ１では９００ｐｐｍを超えていた。繰り返し曲げることにより蓄電装置の外装体に亀裂等が生じて気密性が低下し、水分が外装体内に入ったと考えられる。一方、蓄電装置Ａ１乃至Ａ３では水分量は５００ｐｐｍ未満になっており、Ａ３では約３００ｐｐｍであった。
【０４０６】
図４５（Ｂ）に、蓄電装置Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ３、Ｃ４およびＣ５の結果を示す。スリットを設けなかった蓄電装置Ｃ３乃至Ｃ５と比較して、スリットを設けた蓄電装置Ａ４乃至Ａ６では侵入水分量の低下が示唆された。また、封止幅を狭くした条件においても水分の侵入を抑えられることが示唆された。
【符号の説明】
【０４０７】
１０    フィルム
１０ａ    凸部
１０ｂ    凸部
１０２    活物質層
１０３    活物質
１０４    結着剤
１１１    正極
１１１ａ    正極
１１５    負極
１１５ａ    負極
１２１    正極集電体
１２２    正極活物質層
１２３    セパレータ
１２５    負極集電体
１２６    負極活物質層
１３０    電極組立体
１３１    電極組立体
２００    二次電池
２０３    セパレータ
２０３ａ    領域
２０３ｂ    領域
２０７    外装体
２１１    正極
２１５    負極
２２０    封止層
２２１    正極リード
２２５    負極リード
２５０    二次電池
２６１    スリット
２６１ａ    スリット
２６１ｂ    スリット
２６２    孔
３２１    グラフェン化合物
３３１    領域
３３２    領域
３３３    領域
３５２    ピッチ
３５４    距離
５００    蓄電装置
５０１    正極集電体
５０２    正極活物質層
５０３    正極
５０４    負極集電体
５０５    負極活物質層
５０６    負極
５０７    セパレータ
５０８    電解液
５０９    外装体
５０９ａ    領域
５０９ｂ    領域
５０９ｉ    封止部
５０９ｊ    封止部
５０９ｋ    封止部
５１０    正極リード
５１１    負極リード
５１２    溶接領域
５１３    湾曲部
５１４    封止部
５２１    領域
５２２    領域
５４１    積層体
７００    携帯情報端末
７０１    筐体
７０２    表示パネル
７０３    留め金
７０５Ａ    バンド
７０５Ｂ    バンド
７１１    操作ボタン
７１２    操作ボタン
７５０    蓄電装置
７５１    正極リード
７５２    負極リード
７５３    外装体
１７００    曲面
１７０１    平面
１７０２    曲線
１７０３    曲率半径
１７０４    曲率中心
１８００    曲率中心
１８０１    フィルム
１８０２    曲率半径
１８０３    フィルム
１８０４    曲率半径
７１００    携帯表示装置
７１０１    筐体
７１０２    表示部
７１０３    操作ボタン
７１０４    蓄電装置
７２００    携帯情報端末
７２０１    筐体
７２０２    表示部
７２０３    バンド
７２０４    バックル
７２０５    操作ボタン
７２０６    入出力端子
７２０７    アイコン
７２５０    活動量計
７２５１    筐体
７３００    表示装置
７３０４    表示部
７３５０    表示装置
７３５１    レンズ
７３５１Ａ    画像
７３５１Ｂ    画像
７３５２    フレーム
７３５５    先端部
７３６０    蓄電装置
７３６１    正極リード
７３６２    負極リード
７４００    携帯電話機
７４０１    筐体
７４０２    表示部
７４０３    操作ボタン
７４０４    外部接続ポート
７４０５    スピーカ
７４０６    マイク
７４０７    蓄電装置
８０００    表示装置
８００１    筐体
８００２    表示部
８００３    スピーカ部
８００４    蓄電装置
８０２１    充電装置
８０２２    ケーブル
８０２４    蓄電装置
８１００    照明装置
８１０１    筐体
８１０２    光源
８１０３    蓄電装置
８１０４    天井
８１０５    側壁
８１０６    床
８１０７    窓
８２００    室内機
８２０１    筐体
８２０２    送風口
８２０３    蓄電装置
８２０４    室外機
８３００    電気冷凍冷蔵庫
８３０１    筐体
８３０２    冷蔵室用扉
８３０３    冷凍室用扉
８３０４    蓄電装置
８４００    自動車
８４０１    ヘッドライト
８５００    自動車
９６００    タブレット型端末
９６２５    スイッチ
９６２６    スイッチ
９６２７    電源スイッチ
９６２８    操作スイッチ
９６２９    留め具
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    蓄電体
９６３６    ＤＣＤＣコンバータ
９６３７    コンバータ
９６３８    操作キー
９６３９    ボタン
９６４０    可動部
【図１】
2017157556.tif 000004
【図２】
2017157556.tif 000005
【図３】
2017157556.tif 000006
【図４】
2017157556.tif 000007
【図５】
2017157556.tif 000008
【図６】
2017157556.tif 000009
【図７】
2017157556.tif 000010
【図８】
2017157556.tif 000011
【図９】
2017157556.tif 000012
【図１０】
2017157556.tif 000013
【図１１】
2017157556.tif 000014
【図１２】
2017157556.tif 000015
【図１３】
2017157556.tif 000016
【図１４】
2017157556.tif 000017
【図１５】
2017157556.tif 000018
【図１６】
2017157556.tif 000019
【図１７】
2017157556.tif 000020
【図１８】
2017157556.tif 000021
【図１９】
2017157556.tif 000022
【図２０】
2017157556.tif 000023
【図２１】
2017157556.tif 000024
【図２２】
2017157556.tif 000025
【図２３】
2017157556.tif 000026
【図２４】
2017157556.tif 000027
【図２５】
2017157556.tif 000028
【図２６】
2017157556.tif 000029
【図２７】
2017157556.tif 000030
【図２８】
2017157556.tif 000031
【図２９】
2017157556.tif 000032
【図３０】
2017157556.tif 000033
【図３１】
2017157556.tif 000034
【図３２】
2017157556.tif 000035
【図３３】
2017157556.tif 000036
【図３４】
2017157556.tif 000037
【図３５】
2017157556.tif 000038
【図３６】
2017157556.tif 000039
【図３７】
2017157556.tif 000040
【図３８】
2017157556.tif 000041
【図３９】
2017157556.tif 000042
【図４０】
2017157556.tif 000043
【図４１】
2017157556.tif 000044
【図４２】
2017157556.tif 000045
【図４３】
2017157556.tif 000046
【図４４】
2017157556.tif 000047
【図４５】
2017157556.tif 000048