(57)【要約】【課題】炭素系材料を用いた蓄電池を提供する。また、蓄電池において両極の直接的な接触を防ぎつつ、所望のイオン伝導性及び機械的強度を有するグラフェン化合物膜を提供する。または、長期信頼性の確保を実現する。【解決手段】正極と、負極と、外装体と、を有し、正極と、負極と、の間にセパレータを有し、正極と負極の一方は、第１の膜に包まれており、正極と、負極と、セパレータと、は、外装体に収納されているリチウムイオン蓄電池である。なお、第１の膜は、第１の領域を有し、第１の領域において、第１の膜は第１の官能基を有するリチウムイオン蓄電池としてもよい。第１の膜は、さらに第２の領域を有し、第２の領域において、第１の膜は第２の官能基を有し、第１の官能基は、第２の官能基とは異なるリチウムイオン蓄電池としてもよい。また、第１の膜はグラフェン化合物膜としてもよい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と、負極と、外装体と、を有し、
前記正極または前記負極の少なくとも一方は、第１の膜に少なくとも一部が包まれており、
前記第１の膜は、グラフェン化合物を有し、
前記正極と、前記負極と、は、前記外装体に収納されているリチウムイオン蓄電池。
【請求項２】
正極と、負極と、外装体と、を有し、
前記正極と、前記負極と、の間にセパレータを有し、
前記正極または前記負極の少なくとも一方は、第１の膜に少なくとも一部が包まれており、
前記第１の膜は、グラフェン化合物を有し、
前記正極と、前記負極と、前記セパレータと、は、前記外装体に収納されているリチウムイオン蓄電池。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記グラフェン化合物は、グラフェンと酸素とを有することを特徴とするリチウムイオン蓄電池。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記第１の膜は、第１の領域を有し、
前記第１の領域において、前記第１の膜は第１の官能基を有することを特徴とするリチウムイオン蓄電池。
【請求項５】
請求項４において、
前記第１の膜は、さらに第２の領域を有し、
前記第２の領域において、前記第１の膜は第２の官能基を有し、
前記第１の官能基は、前記第２の官能基とは異なることを特徴とするリチウムイオン蓄電池。
【請求項６】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記第１の膜は、第１の領域を有し、
前記第１の領域において、前記第１の膜は第１の修飾を施されていることを特徴とするリチウムイオン蓄電池。
【請求項７】
請求項６において、
前記第１の膜は、さらに第２の領域を有し、
前記第２の領域において、前記第１の膜は第２の修飾を施されており、
前記第１の修飾は、前記第２の修飾とは異なる修飾であることを特徴とするリチウムイオン蓄電池。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか一項において、
前記第１の膜は、酸化グラフェン膜であることを特徴とするリチウムイオン蓄電池。
【請求項９】
正極と、負極と、外装体と、を有し、
前記正極は、第１の膜に少なくとも一部が包まれており、
前記負極は、第２の膜に少なくとも一部が包まれており、
前記第１の膜は、グラフェン化合物を有し、
前記第２の膜は、グラフェン化合物を有し、
前記正極と、前記負極と、は、前記外装体に囲まれているリチウムイオン蓄電池。
【請求項１０】
正極と、負極と、外装体と、を有し、
前記正極と、前記負極と、の間にセパレータを有し、
前記正極は、第１の膜に少なくとも一部が包まれており、
前記負極は、第２の膜に少なくとも一部が包まれており、
前記第１の膜は、グラフェン化合物を有し、
前記第２の膜は、グラフェン化合物を有し、
前記正極と、前記負極と、前記セパレータと、は、前記外装体に包まれたリチウムイオン蓄電池。
【請求項１１】
前記請求項９または請求項１０において、
前記グラフェン化合物は、グラフェンと酸素とを有することを特徴とするリチウムイオン蓄電池。
【請求項１２】
請求項９乃至請求項１１のいずれか一項において、
前記第１の膜は、第１の領域を有し、
前記第１の領域において、前記第１の膜は第１の官能基を有することを特徴とするリチウムイオン蓄電池。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記第１の膜は、さらに第２の領域を有し、
前記第２の領域において、前記第１の膜は第２の官能基を有し、
前記第１の官能基は、前記第２の官能基とは異なることを特徴とするリチウムイオン蓄電池。
【請求項１４】
請求項１２または請求項１３において、
前記第２の膜は、第３の領域を有し、
前記第３の領域において、前記第２の膜は第３の官能基を有することを特徴とするリチウムイオン蓄電池。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記第２の膜は、第４の領域を有し、
前記第４の領域において、前記第２の膜は第４の官能基を有し、
前記第３の官能基は、前記第４の官能基とは異なることを特徴とするリチウムイオン蓄電池。
【請求項１６】
請求項９乃至請求項１１のいずれか一項において、
前記第１の膜は、第１の領域を有し、
前記第１の領域において、前記第１の膜は第１の修飾を施されていることを特徴とするリチウムイオン蓄電池。
【請求項１７】
請求項１６において、
前記第１の膜は、さらに第２の領域を有し、
前記第２の領域において、前記第１の膜は第２の修飾を施されており、
前記第１の修飾は、前記第２の修飾とは異なる修飾であることを特徴とするリチウムイオン蓄電池。
【請求項１８】
請求項１６または請求項１７において、
前記第２の膜は、さらに第３の領域を有し、
前記第３の領域において、前記第２の膜は第３の修飾を施されていることを特徴とするリチウムイオン蓄電池。
【請求項１９】
請求項１８において、
前記第２の膜は、さらに第４の領域を有し、
前記第４の領域において、前記第２の膜は第４の修飾が施されており、
前記第３の修飾は、前記第４の修飾とは異なることを特徴とするリチウムイオン蓄電池。
【請求項２０】
請求項９乃至請求項１９のいずれか一項において、
前記第１の膜は、酸化グラフェン膜であり、
前記第２の膜は、酸化グラフェン膜であることを特徴とするリチウムイオン蓄電池。
【請求項２１】
請求項１乃至請求項２０のいずれか一項において、
可撓性を有することを特徴とするリチウムイオン蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一形態は、リチウムイオン蓄電池及び電子機器に関する。
【０００２】
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、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）に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、照明装置、蓄電装置、記憶装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。
【背景技術】
【０００３】
近年、リチウムイオン蓄電池等の蓄電池、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蓄電池は、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。
【０００４】
リチウムイオン蓄電池に求められる特性として、高エネルギー密度化、サイクル特性の向上及び様々な動作環境での安全性、長期信頼性の向上などがある。
【０００５】
また、近年、頭部に装着する表示装置（ヘッドマウントディスプレイ）など、人体や湾曲面に装着して使用される可撓性を有する表示装置が提案されている。そのため可撓性を有する表示装置と合わせて用いることが可能な、湾曲面に装着可能な可撓性を有する蓄電池が求められている。
【０００６】
ところで、リチウムイオン蓄電池の一例としては、少なくとも、正極、負極、および電解液を有している（特許文献１）。
【０００７】
一方で、近年グラフェンは高い導電率や移動度という優れた電気特性、柔軟性や機械的強度という物理的特性のためにさまざまな製品に応用することが試みられている（特許文献２乃至特許文献４参照）。
【０００８】
ここで、製品として販売されている充電可能な蓄電装置である蓄電池においては、その負極として、例えば黒鉛（グラファイト）などの炭素系材料が用いられている。黒鉛は、ｓｐ２混成軌道を持つ炭素が規則正しく平面状に配列し、積層した結晶構造を有する。正極からのリチウムイオンが、積層した結晶構造の層間に吸蔵されることを利用して蓄電池の充放電が行われる。
【０００９】
ただし、炭素系材料は蓄電池の軽量化に有用であり、また材料としての安全性が高いことから、蓄電池へのより広い適用が検討されるべきである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１２−９４１８号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１／００７０１４６号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００９／０１１０６２７号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００７／０１３１９１５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
セパレータは、正極と負極の間に設けられ、両極を隔離する機能を有する。リチウムイオン蓄電池は、蓄電池の両極がショートすると、両極間で制御不能な大電流が流れ、大きな発熱等を生じ、安全上の問題を引き起こす場合がある。また、安全上の問題とまでの事態とはならない場合でも、自己放電が生じて劣化し、電池としての機能が損なわれる。
【００１２】
また、リチウムイオン蓄電池の製造または充放電の過程において、充放電に寄与するキャリアイオンの一部が負極表面に析出し不可逆成分となる。当該不可逆成分は電池の機能を損なわせる。さらに、負極表面のリチウムの析出が大きく進行すると、ひげ状の構造物（ウィスカー）となり成長する場合もあるが、セパレータの性質次第で該構造物がセパレータの孔を経て、両極間をショートするに至る場合もあり、これも問題となる。
【００１３】
さらに、可撓性を有するリチウムイオン蓄電池においては、蓄電池の形状変化に応じて蓄電池の内部に様々な応力が生じる。蓄電池に該応力を緩和する構造を有していなければ、容易に蓄電池のいずれかの箇所でせん断破壊が発生し、蓄電池としての機能が失われる。
【００１４】
また、材料として潜在的に高い性能を有する炭素系材料を蓄電池に用いることができれば、軽量で安全かつ高品位な蓄電池を提供することができる。
【００１５】
上記に鑑み、本発明の一態様は、炭素系材料を用いたリチウムイオン蓄電池を提供することを課題の一つとする。また、蓄電池において両極の直接的な接触を防ぎつつ、所望のイオン伝導性及び機械的強度を有するグラフェン化合物膜を用いた蓄電池を提供することを課題の一つとする。または、長期信頼性の確保を実現することを課題の一つとする。
【００１６】
また、本発明の一態様は、新規なグラフェン化合物膜を用いた蓄電池を提供することを課題の一つとする。または、本発明の一態様は、新規の蓄電装置などを提供することを課題の一つとする。
【００１７】
また、本発明の一態様は、形状が変化することができる機能を有する蓄電池、つまり可撓性を有する蓄電池を提供することを課題の一つとする。また、形状変化に耐え得る新規のグラフェン化合物膜を用いた可撓性を有する新規な蓄電池を提供することも課題の一つとする。
【００１８】
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、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。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】
【００１９】
本明細書で開示する発明の一態様の構成は、正極と、負極と、外装体と、を有し、正極または負極の少なくとも一方は、第１の膜に少なくとも一部が包まれており、第１の膜は、グラフェン化合物を有し、正極と、負極と、は、外装体に収納されているリチウムイオン蓄電池である。
【００２０】
本明細書の開示する発明の一態様において、グラフェン化合物とは、グラフェンまたはマルチグラフェンが、炭素以外の原子、または炭素以外の原子を有する原子団に修飾された化合物である。また、グラフェンまたはマルチグラフェンが、アルキル基、アルキレン等の炭素を主とした原子団に修飾された化合物であってもよい。例えば、グラフェン化合物としてグラフェンと酸素とを有してもよく、また、酸化グラフェンであってもよい。
【００２１】
また、本明細書で開示する発明の他の一態様の構成は、正極と、負極と、外装体と、を有し、正極と、負極と、の間にセパレータを有し、正極または負極の少なくとも一方は、第１の膜に少なくとも一部が包まれており、第１の膜は、グラフェン化合物を有し、正極と、負極と、セパレータと、は、外装体に収納されているリチウムイオン蓄電池である。
【００２２】
なお、本発明の一態様において、第１の膜は、第１の領域を有し、第１の領域において、第１の膜は第１の官能基を有することを特徴とするリチウムイオン蓄電池としてもよい。第１の膜は、さらに第２の領域を有し、第２の領域において、第１の膜は第２の官能基を有し、第１の官能基は、第２の官能基とは異なることを特徴とするリチウムイオン蓄電池としてもよい。
【００２３】
また、本発明の一態様において、第１の膜は、第１の領域を有し、第１の領域において、第１の膜は第１の修飾を施されていることを特徴とするリチウムイオン蓄電池としてもよい。第１の膜は、さらに第２の領域を有し、第２の領域において、第１の膜は第２の修飾を施されており、第１の修飾は、第２の修飾とは異なる修飾であることを特徴とするリチウムイオン蓄電池としてもよい。なお、第１の膜は、酸化グラフェン膜であることを特徴とするリチウムイオン蓄電池としてもよい。
【００２４】
また、本明細書で開示する発明の他の一態様の構成は、正極と、負極と、外装体と、を有し、正極は、第１の膜に少なくとも一部が包まれており、負極は、第２の膜に少なくとも一部が包まれており、第１の膜は、グラフェン化合物を有し、第２の膜は、グラフェン化合物を有し、正極と、負極と、は、外装体に収納されているリチウムイオン蓄電池である。
【００２５】
また、本明細書で開示する発明の他の一態様の構成は、正極と、負極と、外装体と、を有し、正極と、負極と、の間にセパレータを有し、正極は、第１の膜に少なくとも一部が包まれており、負極は、第２の膜に少なくとも一部が包まれており、第１の膜は、グラフェン化合物を有し、第２の膜は、グラフェン化合物を有し、正極と、負極と、セパレータと、は、外装体に収納されているリチウムイオン蓄電池である。
【００２６】
なお、本発明の一態様において、第１の膜は、第１の領域を有し、第１の領域において、第１の膜は第１の官能基を有することを特徴とするリチウムイオン蓄電池としてもよい。第１の膜は、さらに第２の領域を有し、第２の領域において、第１の膜は第２の官能基を有し、第１の官能基は、第２の官能基とは異なることを特徴とするリチウムイオン蓄電池としてもよい。第２の膜は、第３の領域を有し、第３の領域において、第２の膜は第３の官能基を有することを特徴とするリチウムイオン蓄電池としてもよい。第２の膜は、第４の領域を有し、第４の領域において、第２の膜は第４の官能基を有し、第３の官能基は、第４の官能基とは異なることを特徴とするリチウムイオン蓄電池としてもよい。
【００２７】
また、本発明の一態様において、第１の膜は、第１の領域を有し、第１の領域において、第１の膜は第１の修飾を施されていることを特徴とするリチウムイオン蓄電池としてもよい。第１の膜は、さらに第２の領域を有し、第２の領域において、第１の膜は第２の修飾を施されており、第１の修飾は、第２の修飾とは異なる修飾であることを特徴とするリチウムイオン蓄電池としてもよい。第２の膜は、さらに第３の領域を有し、第３の領域において、第２の膜は第３の修飾を施されていることを特徴とするリチウムイオン蓄電池としてもよい。第２の膜は、さらに第４の領域を有し、第４の領域において、第２の膜は第４の修飾が施されており、第３の修飾は、第４の修飾とは異なることを特徴とするリチウムイオン蓄電池としてもよい。なお、第１の膜は、酸化グラフェン膜であり、第２の膜は、酸化グラフェン膜であることを特徴とするリチウムイオン蓄電池としてもよい。
【００２８】
本発明の一態様において、リチウムイオン蓄電池は可撓性を有してもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の一態様により、炭素系材料を用いたリチウムイオン蓄電池を提供することができる。また、蓄電池において両極の直接的な接触を防ぎつつ、所望のイオン伝導性及び機械的強度を有するグラフェン化合物膜を用いた蓄電池を提供することができる。または、長期信頼性の確保を実現することができる。
【００３０】
また、本発明の一態様により、新規なグラフェン化合物膜を用いたリチウムイオン蓄電池を提供することができる。または、本発明の一態様により、新規の蓄電装置などを提供することができる。
【００３１】
また、本発明の一態様により、形状が変化することができる機能を有する蓄電池、つまり可撓性を有する蓄電池を提供することができる。また、可撓性を有する蓄電池において、形状変化に耐え得る新規のグラフェン化合物膜を提供することができる。
【００３２】
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】
【００３３】
【図１】リチウムイオン蓄電池を説明する図。
【図２】リチウムイオン蓄電池の断面模式図。
【図３】リチウムイオン蓄電池の断面模式図。
【図４】リチウムイオン蓄電池の内部構造物の断面模式図。
【図５】酸化グラフェン膜に包まれる負極を示す図。
【図６】リチウムイオン蓄電池の組み立てを説明する図。
【図７】曲率半径を説明する図。
【図８】曲率半径を説明する図。
【図９】コイン型の蓄電池を説明する図。
【図１０】円筒型の蓄電池を説明する図。
【図１１】積層型の蓄電池を説明する図。
【図１２】蓄電池の外観を示す図。
【図１３】蓄電池の外観を示す図。
【図１４】蓄電池の作製方法を説明するための図。
【図１５】可撓性を有する蓄電池を説明する図。
【図１６】蓄電池の例を説明するための図。
【図１７】蓄電池の例を説明するための図。
【図１８】蓄電池の例を説明するための図。
【図１９】蓄電池の例を説明するための図。
【図２０】蓄電池の例を説明するための図。
【図２１】蓄電池の応用形態を示す図。
【図２２】本発明の一態様を説明するブロック図。
【図２３】本発明の一態様を説明する概念図。
【図２４】本発明の一態様を説明する回路図。
【図２５】本発明の一態様を説明する回路図。
【図２６】本発明の一態様を説明する概念図。
【図２７】本発明の一態様を説明するブロック図。
【図２８】本発明の一態様を説明するフローチャート。
【図２９】リチウムイオン蓄電池の断面模式図。
【図３０】電極及び酸化グラフェン膜の断面模式図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、その形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。また、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。
【００３５】
なお、本明細書で説明する各図において、正極、負極、活物質層、セパレータ、外装体などの各構成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。
【００３６】
また、本明細書等において、第１、第２、第３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上下の位置関係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。
【００３７】
また、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。
【００３８】
また、本明細書において可撓性とは、物体が柔軟であり、曲がることが可能である性質を指す。物体にかかる外力に応じて物体が変形することができる性質であり、弾性や変形前の形状への復元性の有無を問題にはしない。可撓性を有する蓄電池は、外力に応じて変形することができる。可撓性を有する蓄電池は、変形した状態で固定して使用することもでき、繰り返し変形させて使用してもよく、変形していない状態で使用することもできる。また、本明細書等において、外装体の内部とは、リチウムイオン蓄電池において外装体で囲われた領域を指し、正極、負極、活物質層、セパレータ等の構造物、及び、電解液等が収納される領域である。
【００３９】
また、本明細書において修飾とは、酸化グラフェン膜を化学的に変化させ、酸化グラフェン膜の機能または性質を変化させることをいう。さらに、特定の機能または性質を有する官能基を付加することをいう場合もある。
【００４０】
また、この発明を実施するための形態に記載の内容は、適宜組み合わせて用いることができる。
【００４１】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様に係るリチウムイオン蓄電池１００と、その作製方法について説明する。本発明の一態様として、グラフェン化合物の一例である、酸化グラフェンを用いた場合について示す。
【００４２】
図１（Ａ）は、本発明の一態様に係るリチウムイオン蓄電池１００を示した図である。リチウムイオン蓄電池１００は、外装体１０７に収納された正極１０１、負極１０２、酸化グラフェン膜１０３、およびセパレータ１０９を有している。ただし、酸化グラフェン膜１０３がセパレータとしての機能を有する場合、セパレータ１０９は省略することができる。セパレータ１０９を省略した場合を図１（Ｂ）に示す。また、正極１０１は正極リード１０４に電気的に接続されており、負極１０２は負極リード１０５に電気的に接続されている。
【００４３】
図２（Ａ）は、本発明の一態様に係るリチウムイオン蓄電池１００を、図１（Ａ）のＡ１−Ａ２で切断した際の断面図と、その拡大図である。本実施の形態において説明するリチウムイオン蓄電池１００は、図２（Ａ）に示す通り、電解液１０６、正極１０１、負極１０２、酸化グラフェン膜１０３、及びセパレータ１０９を有する。なお、本実施の形態において説明するリチウムイオン蓄電池１００が有する正極、負極、酸化グラフェン膜、およびセパレータの数は主に各１であるが、これに限定されない。正極１０１は、正極集電体１０１ａ、および正極活物質層１０１ｂを有し、負極１０２は、負極集電体１０２ａ、および負極活物質層１０２ｂを有している。また、図２９（Ａ）は、図１（Ａ）のＢ１−Ｂ２で切断した際の断面図である。また、図２９（Ｂ）は、図１（Ｂ）のＢ１−Ｂ２で切断した際の断面図である。
【００４４】
また、本実施の形態において説明するリチウムイオン蓄電池１００において、図２（Ａ）に示す通り、負極１０２が酸化グラフェン膜１０３に包まれているが、本発明の一態様はこれに限定されず、正極１０１が酸化グラフェン膜１０３に包まれていてもよい。さらに、正極１０１及び負極１０２の両方がそれぞれ酸化グラフェン膜に包まれていてもよい。図３（Ａ）のリチウムイオン蓄電池１００は、正極１０１及び負極１０２の両方が、それぞれ酸化グラフェン膜に包まれている。
【００４５】
図２（Ｂ）は、本発明の一態様に係るリチウムイオン蓄電池１００がセパレータを有さない場合を示しており、該蓄電池を図１（Ｂ）のＡ１−Ａ２で切断した際の断面図と、その拡大図である。本実施の形態において説明するリチウムイオン蓄電池１００において、図２（Ｂ）は図２（Ａ）と同様に、負極１０２が酸化グラフェン膜１０３に包まれているが、本発明の一態様はこれに限定されず、正極１０１が酸化グラフェン膜１０３に包まれていてもよい。さらに、正極１０１及び負極１０２の両方がそれぞれ酸化グラフェン膜に包まれていてもよい。図３（Ｂ）のリチウムイオン蓄電池１００は、正極１０１及び負極１０２の両方がそれぞれ酸化グラフェン膜に包まれている。
【００４６】
本発明の一態様において、酸化グラフェン膜１０３の表面は平坦でかつ摩擦係数を小さくすることができる。この場合、リチウムイオン蓄電池１００が変形しても、リチウムイオン蓄電池１００の内部において、各構成物は互いに摺動することができるため、応力による損傷が生じにくく、蓄電池の耐久性は向上する。また、各構成物が互いに摺動する場合でも、正極１０１、負極１０２の一方または両方が酸化グラフェン膜に包まれているため露出することがない。そのため、対極とショートする事態を避けることができるため、リチウムイオン蓄電池１００の安全性を高めることができる。
【００４７】
本発明の一態様に係る可撓性を有する積層型のリチウムイオン蓄電池１００において、リチウムイオン蓄電池１００が変形すると外装体及び内部の構造物も変形し、該変形に起因する応力がかかる。ここで、積層型リチウムイオン蓄電池の内部構造の変形前後の様子を、図４を用いて説明する。
【００４８】
図４（Ａ）は、酸化グラフェン膜に包まれた正極１０１と、酸化グラフェン膜に包まれた負極１０２と、を有するリチウムイオン蓄電池１００の内部断面構造を示す図であり、正極１０１と負極１０２の間には、セパレータ１０９が存在する。図４（Ｂ）は、可撓性を有する積層型リチウムイオン蓄電池を変形させたときの内部構造物の様子を表した断面図である。図４（Ｂ）において、正極１０１と負極１０２は、それぞれ酸化グラフェン膜１０３に包まれており、酸化グラフェン膜１０３の表面は、活物質が形成された電極の表面よりも滑らかで摩擦が小さいため、正極１０１、負極１０２、セパレータ１０９が互いに容易に摺動することができる。従って、各部間で、蓄電池の変形により生ずる応力が緩和されるため、該応力に起因する損傷が生じにくい。なお、酸化グラフェン膜１０３自身も伸縮性を有するため、該応力に起因する損傷が生じにくい。また、酸化グラフェン膜１０３が正極１０１及び負極１０２をそれぞれ包んでいるため、正極１０１及び負極１０２が電解液中に露出し両者がショートする事故を防止することができる。
【００４９】
よって、正極１０１及び負極１０２をそれぞれ包む酸化グラフェン膜１０３により、曲げに対する耐久性の高い可撓性を有するリチウムイオン蓄電池を実現できる。
【００５０】
次に、本発明の一態様に係る蓄電池の作製方法について説明する。なお、下記の説明においては、特段の記載がない限り、主として図２（Ａ）に示すリチウムイオン蓄電池について説明するが、他の図に示すリチウムイオン蓄電池についても、本実施の形態の記載を参酌できることは言うまでもない。
【００５１】
［１．酸化グラフェン膜］
酸化グラフェン膜１０３は、グラフェン化合物を酸化して形成してもよく、修飾された酸化グラフェンでもよい。シート状の酸化グラフェンを形成して、これに電極を収納して酸化グラフェン膜１０３としてもよく、図５（Ａ）乃至図５（Ｄ）はその工程を示している。予め、負極集電体に負極活物質層を形成し、リードを取り付けた状態の負極１０２を用意し、シート状の酸化グラフェンを折りたたみ、負極１０２を内包した状態で外縁部に接合部１０８を設け接合することで、負極１０２を包む酸化グラフェン膜１０３を形成することができる。この際、負極は、リードのために、酸化グラフェン膜１０３から少なくとも一部を露出しなければならない。そのため、本発明の一態様に係るリチウムイオン蓄電池において、酸化グラフェン膜１０３に包まれる負極１０２は、負極１０２のすべてが包まれることには限定されないことは言うまでもなく、部分的に包まれていてもよく、少なくとも一部が包まれていればよい。また、酸化グラフェン膜１０３と負極１０２とが直接接していることにも限定されず、酸化グラフェン膜１０３と負極１０２との間に他の構造物を有していてもよい。なお、負極１０２をシート状の酸化グラフェン膜１０３で包むとき、接合部１０８を設けなくてもよい。また、図３０（Ａ）、図３０（Ｂ）及び図３０（Ｃ）に、酸化グラフェン膜１０３に包まれた負極の断面模式図の一例を示す。
【００５２】
酸化グラフェン膜１０３を形成する他の方法として、液体の分散媒中に粒子状の酸化グラフェンを分散しておき、これに電極を漬け込み引き揚げ、電極表面から分散媒を除去することにより酸化グラフェン膜１０３を形成してもよい。また、キャスト法を用いてもよい。すなわち、液体の分散媒中に粒子状の酸化グラフェンを分散しておき、これを電極上に導入し電極表面に展開し、分散媒を除去することにより酸化グラフェン膜１０３を形成することもできる。
【００５３】
また、シート状の酸化グラフェンにより負極が包まれる例について示したが、正極が包まれる場合も同様となる。本発明の一態様においては、正極と負極の一方、または両方が酸化グラフェン膜１０３により包まれた構造とする。なお、酸化グラフェン膜１０３は、酸化されていないグラフェンを用いることができる場合もある。酸化グラフェン膜１０３に用いることができるグラフェン化合物について、詳細は後述する。
【００５４】
リチウムを用いる蓄電池では、充電を繰り返すと負極上にリチウムが析出する場合がある。特に、リチウムが針状に析出すると、析出したリチウムを介して負極と正極が短絡しやすくなる。ところで、酸化グラフェン膜１０３は、表面は平坦でかつ摩擦係数が小さい。負極１０２を表面が平坦でかつ摩擦係数が小さい酸化グラフェン膜１０３で覆うことにより、リチウムイオン蓄電池１００の曲げ伸ばし動作において負極活物質層１０２ｂ表面と酸化グラフェン膜１０３が摺動し、負極活物質層１０２ｂ表面に析出したリチウムを物理的に除去することができる。よって、正極１０１と負極１０２の短絡を防ぎ、リチウムイオン蓄電池１００の機能低下を防ぐことができる。また、リチウムイオン蓄電池１００の信頼性を向上することができる。特に、負極集電体１０２ａの両面に負極活物質層１０２ｂを設けた場合、リチウムイオン蓄電池１００の曲げ伸ばし動作において負極活物質層１０２ｂ表面に析出したリチウムを両面同時に除去することができる。リチウムイオン蓄電池１００を意図的に曲げ伸ばしすることで、上記の効果をより高めることができる。
【００５５】
また、酸化グラフェン膜１０３は、表面は平坦でかつ摩擦係数が小さいため、負極活物質層１０２ｂ以外の構造物との接触箇所においても、容易に摺動することができる。そのため、蓄電池の変形に伴い各構造物に応力を生じた際、各構造物が応力に従い容易に摺動することができるため、応力が緩和されやすくなる。したがって、該蓄電池は変形に対する強度が高い。
【００５６】
なお、ここでは負極１０２が酸化グラフェン膜１０３に覆われている場合について述べているが、本発明の一態様は、これに限定されない。例えば、酸化グラフェン膜１０３に覆われていなくてもよい。例えば、負極１０２の代わりに、正極１０１が酸化グラフェン膜１０３に覆われていてもよい。または、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示す通り、例えば、負極１０２だけでなく、正極１０１も同様に、酸化グラフェン膜１０３に覆われていてもよい。
【００５７】
また、酸化グラフェン膜１０３の少なくとも一部が修飾されていてもよい。酸化グラフェン膜１０３の特定の部分のみを修飾し、その他の部分を修飾しない構成としてもよい。また、酸化グラフェン膜１０３の一部とその他の部分に異なる修飾を行う構成としてもよい。例えば、酸化グラフェン膜１０３の、正極と負極との間に存在する部分は、リチウムイオンが容易に透過することができることが望ましく、その他の部分は両電極間のショートを確実に防止できることが望ましい。そのため、酸化グラフェン膜１０３の第１の領域と第２の領域とで、修飾状態が異なることが望ましい場合がある。
【００５８】
なお、本明細書において、修飾状態とは、グラフェン化合物に行われる修飾の状態のことをいう。また、２つの領域で修飾状態が異なるとは、２つの領域で行われる修飾の種類が異なることだけではなく、同じ種類の修飾が行われる場合においてその修飾の強度が異なることをも指す。また、一方の領域において修飾が行われ、もう一方の領域において修飾が行われない場合についても、修飾状態が異なるという。したがって、修飾状態が異なる２つの領域は、グラフェン化合物に導入される原子または原子団の種類が異なる場合があり、導入される原子または原子団の種類が同じ場合であっても導入量が異なる。
【００５９】
酸化グラフェン膜１０３の第１の領域及び第２の領域の修飾状態が異なる場合を図４（Ｃ）に示す。図４（Ｃ）において、例えば、第１の領域１０３ａは、リチウムイオンが透過しやすい修飾状態として、第２の領域１０３ｂは、機械的な強度が高い修飾状態とすることができる。
【００６０】
なお、酸化グラフェンを含んだグラフェン化合物の修飾については、詳細は後述する。
【００６１】
［２．グラフェン化合物］
本発明の一態様において、正極、負極の一方または両方は酸化グラフェン膜１０３に包まれるが、酸化グラフェン膜１０３は酸化グラフェンに限らずその他のグラフェン化合物を用いることができる場合がある。また、グラフェン化合物は酸化グラフェン膜１０３以外の構造物に用いてもよい。例えば、正極集電体１０１ａ、正極活物質層１０１ｂ、負極集電体１０２ａ、負極活物質層１０２ｂ、セパレータ１０９、外装体１０７、電解液１０６のいずれか少なくとも一つにグラフェン化合物を用いることができる。グラフェン化合物は後述の通り、修飾により構造及び特性を幅広く選択することができるため、グラフェン化合物を適用しようとする部材に応じて、好ましい性質を発現させることができる。また、グラフェン化合物は機械的強度が高いため、グラフェン化合物は可撓性を有する蓄電装置を構成する各部材にも適用することができる。以下、グラフェン化合物について説明する。
【００６２】
グラフェンは、炭素原子が１原子層配列したものであり、炭素原子間にπ結合を有する。グラフェンが２層以上１００層以下重なったものを、マルチグラフェンと呼ぶ場合がある。グラフェンおよびマルチグラフェンは、例えば、長手方向、あるいは面における長軸の長さが５０ｎｍ以上１００μｍ以下または８００ｎｍ以上５０μｍ以下である。
【００６３】
本明細書等において、グラフェンまたはマルチグラフェンを基本骨格として有する化合物を「グラフェン化合物（「グラフェンコンパウンド：Ｇｒａｐｈｅｎｅ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄ」ともいう）」と呼ぶ。グラフェン化合物には、グラフェンとマルチグラフェンを含む。
【００６４】
以下に、グラフェン化合物について詳細を説明する。
【００６５】
グラフェン化合物は例えば、グラフェンまたはマルチグラフェンが、炭素以外の原子、または炭素以外の原子を有する原子団に修飾された化合物である。また、グラフェンまたはマルチグラフェンが、アルキル基、アルキレン等の炭素を主とした原子団に修飾された化合物であってもよい。なお、グラフェンまたはマルチグラフェンを修飾する原子団を、置換基、官能基、または特性基等と呼ぶ場合がある。ここで、本明細書等において修飾とは、置換反応、付加反応またはその他の反応により、グラフェン、マルチグラフェン、グラフェン化合物、または酸化グラフェン（後述）に、炭素以外の原子、または炭素以外の原子を有する原子団、または炭素を主とした原子団を導入することをいう。
【００６６】
なお、グラフェンの表面側と裏面側は、それぞれ異なる原子や原子団により修飾されていてもよい。また、マルチグラフェンにおいては、それぞれの層が異なる原子や原子団に修飾されていてもよい。
【００６７】
上述の原子または原子団により修飾されたグラフェンの一例として、酸素または酸素を含む官能基に修飾されたグラフェンまたはマルチグラフェンが挙げられる。ここで酸素を含む官能基として例えば、エポキシ基、カルボキシル基などのカルボニル基、または水酸基等が挙げられる。酸素または酸素を有する官能基により修飾されたグラフェン化合物を、酸化グラフェンと呼ぶ場合がある。また、本明細書においては、酸化グラフェンは多層の酸化グラフェンをも含むものとする。
【００６８】
酸化グラフェンにおける修飾の一例として、酸化グラフェンのシリル化について説明する。まず、窒素雰囲気中において、容器内に酸化グラフェンを入れ、容器にｎ−ブチルアミン（Ｃ４Ｈ９ＮＨ２）を加え、６０℃に保ち１時間撹拌する。次に、容器にトルエンを加え、シリル化剤として、アルキルトリクロロシランをさらに加えて、窒素雰囲気中において、６０℃に保ち５時間撹拌する。次に、容器にさらにトルエンを加え、吸引濾過して固体粉末を得て、これをエタノール中に分散させる。さらにこれを吸引濾過して固体粉末を得て、アセトンに分散させる。さらに、これを吸引濾過して固体粉末を得て、液体成分を気化してシリル化された酸化グラフェンが得られる。
【００６９】
なお、酸化グラフェンにおける修飾の一例としてシリル化について示したが、シリル化は酸化グラフェンにおける修飾には限定されず、酸化されていないグラフェンに対しても適用できる場合がある。また、本実施の形態で説明する修飾についても酸化グラフェンに対する修飾に限定するものではなく、広くグラフェン化合物に適用することができる場合がある。また、修飾はシリル化に限定されず、シリル化も上述の方法に限定されない。
【００７０】
修飾は、１種類の原子または原子団を導入するだけでなく、複数の種類の修飾を施し、複数の種類の原子または原子団を導入してもよい。また、修飾は、水素、ハロゲン原子、炭化水素基、芳香族炭化水素基、複素環化合物基を付加する反応でもよい。また、グラフェンに原子団を導入する反応として、付加反応、置換反応等が挙げられる。また、フリーデル・クラフツ（Ｆｒｉｅｄｅｌ−Ｃｒａｆｔｓ）反応、ビンゲル（Ｂｉｎｇｅｌ）反応等を行ってもよい。グラフェンに対してラジカル付加反応を行ってもよく、シクロ付加反応によりグラフェンと原子団との間に環を形成してもよい。
【００７１】
グラフェン化合物に特定の原子団を導入することで、グラフェン化合物の物性を変化させることができる。従って、グラフェン化合物の用途に応じて望ましい修飾を施すことにより、グラフェン化合物に所望の性質を意図的に発現させることができる。
【００７２】
次に、酸化グラフェンの作製方法の一例を説明する。酸化グラフェンは、上記グラフェンまたはマルチグラフェンを酸化して得ることができる。または、酸化グラフェンは、酸化グラファイトを分離して得ることができる。酸化グラファイトは、グラファイトを酸化して得ることができる。ここで、酸化グラフェンに、さらに上述の原子または原子団を修飾してもよい。
【００７３】
酸化グラフェンを還元して得られる化合物を、「ＲＧＯ（Ｒｅｄｕｃｅｄ  Ｇｒａｐｈｅｎｅ  Ｏｘｉｄｅ）」と呼ぶ場合がある。なお、ＲＧＯには、酸化グラフェンに含まれる酸素は全て脱離されずに、一部の酸素または酸素を含む原子団が結合した状態で残存する場合がある。例えばＲＧＯは、エポキシ基、カルボキシル基などのカルボニル基、または水酸基等の官能基を有する場合がある。
【００７４】
グラフェン化合物は、複数のグラフェン化合物が部分的に重なりながら１枚のシート状となっていてもよい。このようなグラフェン化合物を、グラフェン化合物シートと呼ぶ場合がある。グラフェン化合物シートは例えば、厚さが０．３３ｎｍ以上１０ｍｍ以下、より好ましくは０．３４ｎｍより大きく１０μｍ以下の領域を有する。グラフェン化合物シートは、炭素以外の原子、炭素以外の原子を有する原子団、またはアルキル基等の炭素を主とした原子団等により修飾されていてもよい。また、グラフェン化合物シートが有する複数の層のそれぞれにおいて、異なる原子または原子団により修飾されていてもよい。
【００７５】
グラフェン化合物は、炭素で構成される六員環の他に、炭素で構成される五員環や、炭素で構成される七員環以上の多員環を有してもよい。ここで、七員環以上の多員環の近傍では、リチウムイオンが通過可能な領域が生じる場合がある。
【００７６】
また例えば、複数のグラフェン化合物が集まって、シート状の形状となっていてもよい。グラフェン化合物は平面的な形状を有するため、面接触を可能とする。
【００７７】
グラフェン化合物は薄くても導電性が高い場合があり、また面接触によりグラフェン化合物同士、あるいはグラフェン化合物と活物質との間の接触面積を増加させることができる。よって、体積あたりの量が少なくても効率よく導電パスを形成することができる。
【００７８】
一方で、グラフェン化合物を絶縁体として用いることもできる。例えばグラフェン化合物シートをシート状の絶縁体として用いることができる。ここで例えば、酸化グラフェンは酸化されていないグラフェン化合物と比較して絶縁性が高い場合がある。また、原子団に修飾されたグラフェン化合物は、修飾する原子団の種類により、絶縁性を高めることができる場合がある。
【００７９】
ここで、本明細書等においてグラフェン化合物は、グラフェン前駆体を有してもよい。グラフェン前駆体とは、グラフェンを製造するために用いられる物質のことをいい、グラフェン前駆体には例えば、上述の酸化グラフェンや、酸化グラファイトなどを含んでもよい。
【００８０】
なお、アルカリ金属を有するグラフェンや、酸素等の炭素以外の元素を有するグラフェンを、グラフェン類似体と呼ぶ場合がある。本明細書等においてグラフェン化合物には、グラフェン類似体も含まれる。
【００８１】
また、本明細書等におけるグラフェン化合物は、層間に原子、原子団、およびそれらのイオンを有してもよい。なお、グラフェン化合物が層間に原子、原子団、およびそれらのイオンを有することにより、グラフェン化合物の物性、例えば電気伝導性やイオン伝導性が変化する場合がある。例えば、グラフェン化合物に、リチウム塩を混合することで、グラフェン化合物のイオン伝導性を高めることができる。リチウム塩として、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等から選ばれた一又は複数を用いることができる。また、層間距離が大きくなる場合がある。
【００８２】
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、修飾の種類に応じて、導電性を極めて低くし絶縁体とすることができる場合がある。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。
【００８３】
［３．正極］
正極１０１は、正極集電体１０１ａと、正極集電体１０１ａ上に形成された正極活物質層１０１ｂなどにより構成される。本実施の形態では、シート状（又は帯状）の正極集電体１０１ａの一方の面に正極活物質層１０１ｂを設けた例を示しているが、これに限られず、正極活物質層１０１ｂを正極集電体１０１ａの両面に設けてもよい。正極活物質層１０１ｂを正極集電体１０１ａの両面に設けることで、リチウムイオン蓄電池１００の容量を大きくすることができる。また、本実施の形態では、正極活物質層１０１ｂは、正極集電体１０１ａ上の全域に設けているが、これに限られず、正極集電体１０１ａの一部に設けても良い。例えば、正極集電体１０１ａの、正極リード１０４と電気的に接する部分（以下、「正極タブ」ともいう。）には、正極活物質層１０１ｂを設けない構成とするとよい。
【００８４】
正極集電体１０１ａには、ステンレス、金、白金、亜鉛、鉄、銅、アルミニウム、チタン等の金属、及びこれらの合金など、導電性の高く、リチウム等のキャリアイオンと合金化しない材料を用いることができる。また、シリコン、チタン、ネオジム、スカンジウム、モリブデンなどの耐熱性を向上させる元素が添加されたアルミニウム合金を用いることができる。また、シリコンと反応してシリサイドを形成する金属元素で形成してもよい。シリコンと反応してシリサイドを形成する金属元素としては、ジルコニウム、チタン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、コバルト、ニッケル等がある。正極集電体１０１ａは、箔状、板状（シート状）、網状、パンチングメタル状、エキスパンドメタル状等の形状を適宜用いることができる。正極集電体１０１ａは、厚みが５μｍ以上３０μｍ以下のものを用いるとよい。また、正極集電体１０１ａの表面に、グラファイトなどを用いてアンダーコート層を設けてもよい。
【００８５】
正極活物質層１０１ｂは、正極活物質の他、正極活物質の密着性を高めるための結着剤（バインダ）、正極活物質層１０１ｂの導電性を高めるための導電助剤等を有してもよい。
【００８６】
正極活物質層１０１ｂに用いる正極活物質としては、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がある。正極活物質として、例えば、ＬｉＦｅＯ２、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ５、ＭｎＯ２等の化合物を用いる。
【００８７】
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。
【００８８】
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（０＜ｘ＜１）（Ｍ＝Ｃｏ、Ａｌ等））を混合すると、マンガンの溶出を抑制する、電解液の分解を抑制する等の利点があり好ましい。
【００８９】
または、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材料として用いることができる。
【００９０】
特にＬｉＦｅＰＯ４は、安全性、安定性、高容量密度、高電位、初期酸化（充電）時に引き抜けるリチウムイオンの存在等、正極活物質に求められる事項をバランスよく満たしているため、好ましい。
【００９１】
または、一般式Ｌｉ（２−ｊ）ＭＳｉＯ４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上、０≦ｊ≦２）等の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。
【００９２】
また、正極活物質として、ＡｘＭ２（ＸＯ４）３（Ａ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｘ＝Ｓ、Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｓ、Ｓｉ）の一般式で表されるナシコン型化合物を用いることができる。ナシコン型化合物としては、Ｆｅ２（ＭｎＯ４）３、Ｆｅ２（ＳＯ４）３、Ｌｉ３Ｆｅ２（ＰＯ４）３等がある。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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
なお、図示しないが、正極活物質層１０１ｂ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、正極活物質層１０１ｂ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。
【００９６】
粒状の正極活物質層１０１ｂ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。
【００９７】
導電助剤としては、アセチレンブラック（ＡＢ）、グラファイト（黒鉛）粒子、カーボンナノチューブ、グラフェン化合物、フラーレンなどを用いることができる。
【００９８】
導電助剤により、正極１０１中に電子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、正極活物質層１０１ｂどうしの電気伝導の経路を維持することができる。正極活物質層１０１ｂ中に導電助剤を添加することにより、高い電子伝導性を有する正極活物質層１０１ｂを実現することができる。
【００９９】
また、バインダとして、代表的なポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）の他、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルクロライド、エチレンプロピレンジエンポリマー、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、フッ素ゴム、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ニトロセルロース等を用いることができる。
【０１００】
正極活物質層１０１ｂの総量に対するバインダの含有量は、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、正極活物質層１０１ｂ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。
【０１０１】
塗布法を用いて正極活物質層１０１ｂを形成する場合は、正極活物質とバインダと導電助剤を混合して正極ペースト（スラリー）を作製し、正極集電体１０１ａ上に塗布して乾燥させればよい。
【０１０２】
また、正極活物質層１０１ｂはスパッタ法により形成してもよい。
【０１０３】
また、正極を酸化グラフェン膜１０３で包むとき、キャスト法により正極を包む酸化グラフェン膜１０３を形成してもよい。図３０（Ａ）乃至図３０（Ｃ）は、負極を酸化グラフェン膜で包む場合の断面模式図であるが、このようにして作製した正極及び酸化グラフェン膜の断面模式図も同様となる。
【０１０４】
［４．負極］
負極１０２は、負極集電体１０２ａと、負極集電体１０２ａ上に形成された負極活物質層１０２ｂなどにより構成される。本実施の形態では、シート状（又は帯状）の負極集電体１０２ａの一方の面に負極活物質層１０２ｂを設けた例を示しているが、これに限られず、負極活物質層１０２ｂは、負極集電体１０２ａの両面に設けてもよい。負極活物質層１０２ｂを負極集電体１０２ａの両面に設けることで、リチウムイオン蓄電池１００の容量を大きくすることができる。また、本実施の形態では、負極活物質層１０２ｂは、負極集電体１０２ａ上の全域に設けているが、これに限られず、負極集電体１０２ａの一部に設けても良い。例えば、負極集電体１０２ａの、負極リード１０５と電気的に接する部分（以下、「負極タブ」ともいう。）には、負極活物質層１０２ｂを設けない構成とするとよい。
【０１０５】
負極集電体１０２ａには、ステンレス、金、白金、亜鉛、鉄、銅、チタン等の金属、及びこれらの合金など、導電性の高く、リチウム等のキャリアイオンと合金化しない材料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。負極集電体１０２ａは、箔状、板状（シート状）、網状、パンチングメタル状、エキスパンドメタル状等の形状を適宜用いることができる。負極集電体１０２ａは、厚みが５μｍ以上３０μｍ以下のものを用いるとよい。また、負極集電体１０２ａの表面に、グラファイトなどを用いてアンダーコート層を設けてもよい。
【０１０６】
負極活物質層１０２ｂは、負極活物質の他、負極活物質の密着性を高めるための結着剤（バインダ）、負極活物質層１０２ｂの導電性を高めるための導電助剤等を有してもよい。
【０１０７】
負極活物質層１０２ｂは、リチウムの溶解・析出、又はリチウムイオンの挿入・脱離が可能な材料であれば、特に限定されない。負極活物質層１０２ｂの材料としては、リチウム金属やチタン酸リチウムの他、蓄電分野に一般的な炭素系材料や、合金系材料等が挙げられる。
【０１０８】
リチウム金属は、酸化還元電位が低く（標準水素電極に対して−３．０４５Ｖ）、重量及び体積当たりの比容量が大きい（それぞれ３８６０ｍＡｈ／ｇ、２０６２ｍＡｈ／ｃｍ３）ため、好ましい。
【０１０９】
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、グラフェン化合物、カーボンブラック等が挙げられる。
【０１１０】
黒鉛としては、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、コークス系人造黒鉛、ピッチ系人造黒鉛等の人造黒鉛や、球状化天然黒鉛等の天然黒鉛が挙げられる。
【０１１１】
黒鉛は、リチウムイオンが層間に挿入されたときに（リチウム−黒鉛層間化合物の生成時に）、リチウム金属と同程度に卑な電位を示す（０．１乃至０．３Ｖ  ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）。これにより、リチウムイオン電池は高い作動電圧を示すことができる。さらに、黒鉛は、単位体積当たりの容量が比較的高い、体積膨張が小さい、安価である、リチウム金属に比べて安全性が高い等の利点を有するため、好ましい。
【０１１２】
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合金系材料も用いることができる。キャリアイオンがリチウムイオンである場合、合金系材料としては、例えば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｇａ等のうち少なくとも一つを含む材料が挙げられる。このような元素は炭素に対して容量が大きく、特にシリコンは理論容量が４２００ｍＡｈ／ｇと飛躍的に高い。このため、負極活物質にシリコンを用いることが好ましい。このような元素を用いた合金系材料としては、例えば、Ｍｇ２Ｓｉ、Ｍｇ２Ｇｅ、Ｍｇ２Ｓｎ、ＳｎＳ２、Ｖ２Ｓｎ３、ＦｅＳｎ２、ＣｏＳｎ２、Ｎｉ３Ｓｎ２、Ｃｕ６Ｓｎ５、Ａｇ３Ｓｎ、Ａｇ３Ｓｂ、Ｎｉ２ＭｎＳｂ、ＣｅＳｂ３、ＬａＳｎ３、Ｌａ３Ｃｏ２Ｓｎ７、ＣｏＳｂ３、ＩｎＳｂ、ＳｂＳｎ等が挙げられる。
【０１１３】
また、負極活物質層１０２ｂとして、ＳｉＯ、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、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）、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。
【０１１４】
また、負極活物質層１０２ｂ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。
【０１１５】
リチウムと遷移金属の複窒化物を用いると、負極活物質中にリチウムイオンを含むため、正極活物質としてリチウムイオンを含まないＶ２Ｏ５、Ｃｒ３Ｏ８等の材料と組み合わせることができ好ましい。なお、正極活物質にリチウムイオンを含む材料を用いる場合でも、あらかじめ正極活物質に含まれるリチウムイオンを脱離させておくことで、負極活物質としてリチウムと遷移金属の複窒化物を用いることができる。
【０１１６】
また、コンバージョン反応が生じる材料を負極活物質層１０２ｂとして用いることもできる。例えば、酸化コバルト（ＣｏＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化鉄（ＦｅＯ）等の、リチウムと合金化反応を行わない遷移金属酸化物を負極活物質に用いてもよい。コンバージョン反応が生じる材料としては、さらに、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＲｕＯ２、Ｃｒ２Ｏ３等の酸化物、ＣｏＳ０．８９、ＮｉＳ、ＣｕＳ等の硫化物、Ｚｎ３Ｎ２、Ｃｕ３Ｎ、Ｇｅ３Ｎ４等の窒化物、ＮｉＰ２、ＦｅＰ２、ＣｏＰ３等のリン化物、ＦｅＦ３、ＢｉＦ３等のフッ化物でも起こる。なお、上記フッ化物の電位は高いため、負極活物質層１０２ｂとして用いてもよい。
【０１１７】
塗布法を用いて負極活物質層１０２ｂを形成する場合は、負極活物質と結着剤を混合して負極ペースト（スラリー）を作製し、負極集電体１０２ａ上に塗布して乾燥させればよい。なお、負極ペーストに導電助剤を添加してもよい。また、負極活物質層１０２ｂはスパッタ法により形成してもよい。
【０１１８】
その後、キャスト法により負極活物質層を包む酸化グラフェン膜１０３を形成してもよい。その場合、負極及び酸化グラフェン膜の断面構造の一例を図３０（Ａ）乃至図３０（Ｃ）に示す。
【０１１９】
また、負極活物質層１０２ｂの表面に、グラフェン化合物を形成してもよい。例えば、負極活物質層１０２ｂをシリコンとした場合、充放電サイクルにおけるキャリアイオンの吸蔵・放出に伴う体積の変化が大きいため、負極集電体１０２ａと負極活物質層１０２ｂとの密着性が低下し、充放電により電池特性が劣化してしまう。そこで、シリコンを含む負極活物質層１０２ｂの表面にグラフェン化合物を形成すると、充放電サイクルにおいて、シリコンの体積が変化したとしても、負極集電体１０２ａと負極活物質層１０２ｂとの密着性の低下を抑制することができ、電池特性の劣化が低減されるため好ましい。
【０１２０】
また、負極活物質層１０２ｂの表面に、酸化物等の被膜を形成してもよい。充電時において電解液の分解等により形成される被膜は、その形成時に消費された電荷量を放出することができず、不可逆容量を形成する。これに対し、酸化物等の被膜をあらかじめ負極活物質層１０２ｂの表面に設けておくことで、不可逆容量の発生を抑制又は防止することができる。
【０１２１】
このような負極活物質層１０２ｂを被覆する被膜には、ニオブ、チタン、バナジウム、タンタル、タングステン、ジルコニウム、モリブデン、ハフニウム、クロム、アルミニウム若しくはシリコンのいずれか一の酸化膜、又はこれら元素のいずれか一とリチウムとを含む酸化膜を用いることができる。このような被膜は、従来の電解液の分解生成物により負極表面に形成される被膜に比べ、十分緻密な膜である。
【０１２２】
例えば、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）は、電気伝導度が１０−９Ｓ／ｃｍと低く、高い絶縁性を示す。このため、酸化ニオブ膜は負極活物質と電解液との電気化学的な分解反応を阻害する。一方で、酸化ニオブのリチウム拡散係数は１０−９ｃｍ２／ｓｅｃであり、高いリチウムイオン伝導性を有する。このため、リチウムイオンを透過させることが可能である。また、酸化シリコンや酸化アルミニウムを用いてもよい。
【０１２３】
負極活物質層１０２ｂを被覆する被膜の形成には、例えばゾル−ゲル法を用いることができる。ゾル−ゲル法とは、金属アルコキシドや金属塩等からなる溶液を、加水分解反応・重縮合反応により流動性を失ったゲルとし、このゲルを焼成して薄膜を形成する方法である。ゾル−ゲル法は液相から薄膜を形成する方法であるから、原料を分子レベルで均質に混合することができる。このため、溶媒の段階の金属酸化膜の原料に、黒鉛等の負極活物質を加えることで、容易にゲル中に活物質を分散させることができる。このようにして、負極活物質層１０２ｂの表面に被膜を形成することができる。当該被膜を用いることで、蓄電池の容量の低下を防止することができる。
【０１２４】
［５．電解液］
リチウムイオン蓄電池１００に用いる電解液１０６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及び比率で用いることができる。
【０１２５】
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、二次電池の薄型化及び軽量化が可能である。ゲル化される高分子材料の代表例としては、シリコーンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリルゲル、ポリエチレンオキサイド系ゲル、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。
【０１２６】
また、電解液の溶媒として、難燃性及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、蓄電池の内部短絡や、過充電等によって内部温度が上昇しても、蓄電池の破裂や発火などを防ぐことができる。
【０１２７】
また、上記の溶媒に溶解させる電解質としては、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及び比率で用いることができる。
【０１２８】
また、蓄電池に用いる電解液は、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。また、電解液にビニレンカーボネートなどの添加剤を加えてもよい。
【０１２９】
［６．外装体］
二次電池の構造としては、様々な構造があるが、本実施の形態では、外装体１０７の形成にフィルムを用いる。なお、外装体１０７を形成するためのフィルムは金属フィルム（アルミニウム、ステンレス、ニッケル鋼など）、有機材料からなるプラスチックフィルム、有機材料（有機樹脂や繊維など）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）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。金属フィルムは、エンボス加工を行いやすく、エンボス加工を行って凹部または凸部を形成すると外気に触れる外装体１０７の表面積が増大するため、放熱効果に優れている。
【０１３０】
また、外部から力を加えてリチウムイオン蓄電池１００の形状を変化させた場合、リチウムイオン蓄電池１００の外装体１０７に外部から曲げ応力が加わり、外装体１０７の一部が変形または一部破壊が生じる恐れがある。外装体１０７の表面に凹部または凸部を形成することにより、外装体１０７に加えられた応力によって生じるひずみを緩和することができる。よって、リチウムイオン蓄電池１００の信頼性を高めることができる。なお、ひずみとは物体の基準（初期状態）長さに対する物体内の物質点の変位を示す変形の尺度である。外装体１０７の表面に凹部または凸部を形成することにより、蓄電池の外部から力を加えて生じるひずみによる影響を許容範囲内に抑えることができる。よって、信頼性の良い蓄電池を提供することができる。
【０１３１】
［７．セパレータ］
本発明の一態様において、例えば、図１（Ａ）、図２（Ａ）および図３（Ａ）に示す通り、正極１０１と負極１０２の間にセパレータ１０９を設けてもよい。
【０１３２】
セパレータ１０９は、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（ビナロンともいう）（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、ポリウレタンといった合成繊維等を用いればよい。また、上述のグラフェン化合物を用いることもできる。ただし電解液に溶解しない材料を選ぶ必要がある。
【０１３３】
より具体的に、セパレータ１０９の材料として、例えば、フッ素系ポリマー、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリビニルアルコール、ポリメタクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリブタジエン、ポリスチレン、ポリイソプレン、ポリウレタン系高分子及びこれらの誘導体、セルロース、紙、不織布から選ばれる１種を単独でまたは２種以上を組み合せて用いることができる。
【０１３４】
ただし、酸化グラフェン膜１０３がセパレータとしての機能を発現することができる場合、別途セパレータ１０９を設ける必要はないが、本発明の一態様はこれに限定されない。セパレータ１０９を別途設けることにより、本発明の一態様に係るリチウムイオン蓄電池をより安全に駆動できる場合がある。
【０１３５】
［８．蓄電池の組み立て及びエージング］
次に、上述の構成部材を組み合わせて、外装体１０７を封止することにより図１、図２及び図３に示す通り、正極１０１と、負極１０２と、酸化グラフェン膜１０３とを積み重ね、電解液１０６とともに外装体１０７により封止された状態とする。外装体１０７の内部に各構成部材を収納する工程を図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示す。図６では図示しないが、セパレータ１０９を用いる場合、正極１０１と負極１０２との間に配置する。
【０１３６】
なお、封止部の形状は、蓄電池の内部の構造物の形状に沿って曲線、波線、円弧、または、複数の変曲点を有する形状としてもよい。封止部の形状が内部の構造物の形状に沿った形状であると、蓄電池の変形により外装体と内部の構造物とに異なる応力がかかる場合であっても、内部の構造物の意図しない大きさの摺動を防止することができる。ただし、封止部の形状はこれに限定されない。
【０１３７】
次に、エージング工程を行う。まず環境温度を例えば室温程度に保ち、低いレートで一定電圧まで定電流充電を行う。次に、充電により外装体内部の領域に発生したガスを、外部に放出させる。次に、さらに初回の充電よりも高いレートで充電を行う。
【０１３８】
その後、やや高い温度環境下で長時間保存する。例えば４０℃以上の環境下で２４時間以上保存する。例えば、７０℃以上の環境下で保存してもよい。また８０℃以上の環境下で保存してもよい。さらに、９０℃以上の環境下で保存してもよい。１００℃以上の環境下で保存してもよい。また、３６時間以上保存してもよい。さらに４８時間以上保存してもよい。７２時間以上保存してもよい。危険のない範囲で環境温度を高くすることで、十分なエージング工程となり、蓄電池の劣化の抑制に寄与する場合がある。また、危険のない範囲で保存時間を長くすることによっても十分なエージング工程とすることができるため、やはり、蓄電池の劣化の抑制に寄与する場合がある。
【０１３９】
やや高い温度環境下で長時間保存した後、再び外装体内部の領域に発生したガスを放出させる。さらに室温環境下で０．２Ｃのレートで放電し、同レートにて充電し、再び同レートで放電した後、さらに同レートで充電する。そして、同レートで放電することによりエージング工程を終了する。
【０１４０】
以上のようにして、本発明に係るリチウムイオン蓄電池を製造することができる。
【０１４１】
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。
【０１４２】
なお、本明細書等においては、ある一つの実施の形態において述べる図または文章において、少なくとも一つの具体例が記載される場合、その具体例の上位概念を導き出すことは、当業者であれば容易に理解される。したがって、ある一つの実施の形態において述べる図または文章において、少なくとも一つの具体例が記載される場合、その具体例の上位概念も、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。そして、その発明の一態様は、明確であると言える。
【０１４３】
なお、本明細書等においては、少なくとも図に記載した内容（図の中の一部でもよい）は、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。したがって、ある内容について、図に記載されていれば、文章を用いて述べていなくても、その内容は、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。同様に、図の一部を取り出した図についても、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。そして、その発明の一態様は明確であると言える。
【０１４４】
なお、本実施の形態において、本発明の一態様について述べた。または、他の実施の形態において、本発明の一態様について述べる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定されない。つまり、本実施の形態および他の実施の形態では、様々な発明の態様が記載されているため、本発明の一態様は、特定の態様に限定されない。例えば、本発明の一態様として、リチウムイオン蓄電池に適用した場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。場合によっては、または、状況に応じて、本発明の一態様は、様々な二次電池、鉛蓄電池、リチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・鉄蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電池、固体電池、空気電池、一次電池、キャパシタ、または、電気二重層キャパシタ、ウルトラ・キャパシタ、スーパー・キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、などに適用してもよい。または例えば、場合によっては、または、状況に応じて、本発明の一態様は、酸化グラフェン膜１０３を適用しなくてもよい。
【０１４５】
（実施の形態２）
本実施の形態においては、可撓性を有するリチウムイオン蓄電池について説明する。
【０１４６】
≪可撓性の蓄電池≫
本実施の形態にて示された各部材の材料から、可撓性を有する材料を選択して用いると、可撓性を有するリチウムイオン蓄電池を作製することができる。近年、変形可能なデバイスの研究及び開発が盛んである。そのようなデバイスに用いる蓄電池として、可撓性を有する蓄電池の需要が生じている。
【０１４７】
図７を用いて、蓄電池の変形について説明する。２枚のフィルムを外装体として電極・電解液などの電池材料１８０５を挟む蓄電池を湾曲させた場合には、蓄電池の曲率中心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７（Ａ））。蓄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７（Ｂ））。
【０１４８】
可撓性を有するリチウムイオン蓄電池を変形させたとき、外装体に大きな応力がかかるが、外装体の表面に凹部または凸部で形成される模様を形成すると、蓄電池の変形により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抑えることができる。そのため、蓄電池は、曲率中心に近い側の外装体の曲率半径が５０ｍｍ以下となるまで変形することができ、さらに３０ｍｍ以下となるまで蓄電池が変形することができる場合がある。
【０１４９】
面の曲率半径について、図を用いて説明する。図８（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８（Ｂ）に曲面１７００の上面図を示す。図８（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する位置に応じて、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。
【０１５０】
なお、蓄電池の断面形状は、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７（Ｃ）に示す形状や、波状（図７（Ｄ））、Ｓ字形状などとすることもできる。蓄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曲率半径が、５０ｍｍとなるまで変形することができ、さらに３０ｍｍとなるまで蓄電池が変形することができる場合がある。
【０１５１】
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。
【０１５２】
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様に係る蓄電池の構造について、図９乃至図１１を参照して説明する。
【０１５３】
≪コイン型蓄電池≫
図９（Ａ）は、コイン型（単層偏平型）の蓄電池の外観図であり、図９（Ｂ）は、その断面図である。
【０１５４】
コイン型の蓄電池３００は、正極端子を兼ねた正極缶３０１と負極端子を兼ねた負極缶３０２とが、ポリプロピレン等で形成されたガスケット３０３で絶縁シールされている。正極３０４は、正極集電体３０５と、これと接するように設けられた正極活物質層３０６により形成される。正極活物質層３０６は、正極活物質の他、正極活物質の密着性を高めるための結着剤（バインダー）、正極活物質層の導電性を高めるための導電助剤等を有してもよい。
【０１５５】
また、負極３０７は、負極集電体３０８と、これに接するように設けられた負極活物質層３０９により形成される。負極活物質層３０９は、負極活物質の他、負極活物質の密着性を高めるための結着剤（バインダー）、負極活物質層の導電性を高めるための導電助剤等を有してもよい。また、正極活物質層３０６と負極活物質層３０９との間には、セパレータ３１０と、電解質（図示せず）とを有する。さらに、正極３０４と負極３０７の少なくとも一方は、酸化グラフェン膜（図示せず）に包まれている。
【０１５６】
各構成部材には、実施の形態１で示した材料を用いることができる。
【０１５７】
正極缶３０１、負極缶３０２には、電解液に対して耐腐食性のある、ニッケル、チタン等の金属、またはこれらの合金やこれらと他の金属との合金（例えばステンレス鋼等）を用いることができる。また、電解液による腐食を防ぐため、ニッケル等を被覆することが好ましい。正極缶３０１は正極３０４と、負極缶３０２は負極３０７とそれぞれ電気的に接続する。
【０１５８】
これら負極３０７、正極３０４及びセパレータ３１０を電解質に含浸させ、図９（Ｂ）に示すように、正極缶３０１を下にして正極３０４、セパレータ３１０、負極３０７、負極缶３０２をこの順で積層し、正極缶３０１と負極缶３０２とをガスケット３０３を介して圧着してコイン形の蓄電池３００を製造する。
【０１５９】
ここで図９（Ｃ）を用いて蓄電池の充電時の電流の流れを説明する。リチウムを用いた蓄電池を一つの閉回路とみなした時、リチウムイオンの動きと電流の流れは同じ向きになる。なお、リチウムを用いた蓄電池では、充電と放電でアノード（陽極）とカソード（陰極）が入れ替わり、酸化反応と還元反応とが入れ替わることになるため、反応電位が高い電極を正極と呼び、反応電位が低い電極を負極と呼ぶ。したがって、本明細書においては、充電中であっても、放電中であっても、逆パルス電流を流す場合であっても、充電電流を流す場合であっても、正極は「正極」または「＋極（プラス極）」と呼び、負極は「負極」または「−極（マイナス極）」と呼ぶこととする。酸化反応や還元反応に関連したアノード（陽極）やカソード（陰極）という用語を用いると、充電時と放電時とでは、逆になってしまい、混乱を招く可能性がある。したがって、アノード（陽極）やカソード（陰極）という用語は、本明細書においては用いないこととする。仮にアノード（陽極）やカソード（陰極）という用語を用いる場合には、充電時か放電時かを明記し、正極（プラス極）と負極（マイナス極）のどちらに対応するものかも併記することとする。
【０１６０】
図９（Ｃ）に示す２つの端子には充電器が接続され、蓄電池４００が充電される。蓄電池４００の充電が進めば、電極間の電位差は大きくなる。図９（Ｃ）では、蓄電池４００の外部の端子（タブ電極）から、正極４０２の方へ流れ、蓄電池４００の中の電解液４０６と、電解液４０６中のセパレータ４０８と、を通して、正極４０２から負極４０４の方へ流れ、負極から蓄電池４００の外部の端子（タブ電極）の方へ流れる電流の向きを正の向きとしている。つまり、充電電流の流れる向きを電流の向きとしている。
【０１６１】
≪円筒型蓄電池≫
次に、円筒型の蓄電池の一例について、図１０を参照して説明する。円筒型の蓄電池６００は図１０（Ａ）に示すように、上面に正極キャップ（電池蓋）６０１を有し、側面及び底面に電池缶（外装缶）６０２を有している。これら正極キャップと電池缶（外装缶）６０２とは、ガスケット（絶縁パッキン）６１０によって絶縁されている。
【０１６２】
図１０（Ｂ）は、円筒型の蓄電池の断面を模式的に示した図である。中空円柱状の電池缶６０２の内側には、帯状の正極６０４と負極６０６とがセパレータ６０５を間に挟んで捲回された電池素子が設けられている。図示しないが、電池素子はセンターピンを中心に捲回されている。電池缶６０２は、一端が閉じられ、他端が開いている。電池缶６０２には、電解液に対して耐腐食性のあるニッケル、チタン等の金属、又はこれらの合金やこれらと他の金属との合金（例えば、ステンレス鋼等）を用いることができる。また、電解液による腐食を防ぐため、ニッケル等を被覆することが好ましい。電池缶６０２の内側において、正極、負極及びセパレータが捲回された電池素子は、対向する一対の絶縁板６０８、６０９により挟まれている。また、電池素子が設けられた電池缶６０２の内部は、非水電解液（図示せず）が注入されている。非水電解液は、コイン型の蓄電池と同様のものを用いることができる。
【０１６３】
正極６０４及び負極６０６は、上述したコイン型の蓄電池の正極及び負極と同様に製造すればよいが、円筒型の蓄電池に用いる正極及び負極は捲回するため、集電体の両面に活物質を形成する点において異なる。また、図示しないが、正極６０４と負極６０６の少なくとも一方は、酸化グラフェン膜で包まれている。該酸化グラフェン膜は蓄電池の内部構造物の捲回をする際は、構造物間に生じる摩擦を低減し、応力を緩和することができる。正極６０４には正極端子（正極タブ電極）６０３が接続され、負極６０６には負極端子（負極タブ電極）６０７が接続される。正極端子６０３及び負極端子６０７は、ともにアルミニウムなどの金属材料を用いることができる。正極端子６０３は安全弁機構６１２に、負極端子６０７は電池缶６０２の底にそれぞれ抵抗溶接される。安全弁機構６１２は、ＰＴＣ素子（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）６１１を介して正極キャップ６０１と電気的に接続されている。安全弁機構６１２は電池の内圧の上昇が所定の閾値を超えた場合に、正極キャップ６０１と正極６０４との電気的な接続を切断するものである。また、ＰＴＣ素子６１１は温度が上昇した場合に抵抗が増大する熱感抵抗素子であり、抵抗の増大により電流量を制限して異常発熱を防止するものである。ＰＴＣ素子には、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）系半導体セラミックス等を用いることができる。
【０１６４】
≪積層型蓄電池≫
次に、積層型の蓄電池の一例について、図１１（Ａ）を参照して説明する。積層型の蓄電池は、可撓性を有する構成とすれば、可撓性を有する部位を少なくとも一部有する電子機器に実装すれば、電子機器の変形に合わせて蓄電池も曲げることもできる。
【０１６５】
図１１（Ａ）に示す積層型の蓄電池５００は、正極集電体５０１および正極活物質層５０２を有する正極５０３と、負極集電体５０４および負極活物質層５０５を有する負極５０６と、セパレータ５０７と、電解液５０８と、外装体５０９と、を有する。外装体５０９内に設けられた正極５０３と負極５０６との間にセパレータ５０７が設置されている。また、外装体５０９内は、電解液５０８で満たされている。電解液５０８には、実施の形態１で示した電解液を用いることができる。また、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）では図示しないが、正極５０３と負極５０６の少なくとも一方は、酸化グラフェン膜で包まれている。
【０１６６】
図１１（Ａ）に示す積層型の蓄電池５００において、正極集電体５０１および負極集電体５０４は、外部との電気的接触を得る端子の役割も兼ねている。そのため、正極集電体５０１および負極集電体５０４の一部は、外装体５０９から外側に露出するように配置してもよい。また、正極集電体５０１および負極集電体５０４を、外装体５０９から外側に露出させず、タブ電極を用いてそのタブ電極と正極集電体５０１、或いは負極集電体５０４と超音波接合させてタブ電極を外側に露出するようにしてもよい。
【０１６７】
積層型の蓄電池５００において、外装体５０９には、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、ポリアミド等の材料からなる膜上に、アルミニウム、ステンレス、銅、ニッケル等の可撓性に優れた金属薄膜を設け、さらに該金属薄膜上に外装体の外面としてポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等の絶縁性合成樹脂膜を設けた三層構造のラミネートフィルムを用いることができる。
【０１６８】
また、積層型の蓄電池５００の断面構造の一例を図１１（Ｂ）に示す。図１１（Ａ）では簡略のため、２枚の電極で構成する例を示しているが、実際は、複数の電極で構成する。
【０１６９】
図１１（Ｂ）では、一例として、電極枚数を１６としている。なお、電極枚数を１６としても蓄電池５００は、可撓性を有する。図１１（Ｂ）では負極５０６が８枚と、正極５０３が８枚の合計１６枚の構造を示している。なお、図１１（Ｂ）は負極の取り出し部の断面も示しており、８枚の負極集電体５０４を超音波接合させている。勿論、電極枚数は１６に限定されず、多くてもよいし、少なくてもよい。電極枚数が多い場合には、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、電極枚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。
【０１７０】
ここで、積層型の蓄電池５００の外観図の一例を図１２及び図１３に示す。図１２及び図１３は、正極５０３、負極５０６、セパレータ５０７、外装体５０９、酸化グラフェン膜５３１、正極タブ電極５１０及び負極タブ電極５１１を有する。なお、積層型の蓄電池においては負極５０６及び正極５０３をそれぞれ複数枚ずつ使用するが、図１２及び図１３においては煩雑とならないようにそれぞれ１枚ずつで図示している。
【０１７１】
図１４（Ａ）は正極５０３及び負極５０６の外観図を示す。正極５０３は正極集電体５０１を有し、正極活物質層５０２は正極集電体５０１の表面に形成されている。また、正極５０３は正極集電体５０１が一部露出する領域を有する。該領域はタブ電極と接続される領域、またはタブ電極として機能する領域であり、タブ領域と呼ぶ。負極５０６は負極集電体５０４を有し、負極活物質層５０５は負極集電体５０４の表面に形成されている。また、負極５０６は負極集電体５０４が一部露出する領域、すなわちタブ領域を有する。正極及び負極が有するタブ領域の面積や形状は、図１４（Ａ）に示す例に限られない。また、負極５０６及び正極５０３の少なくとも一方は酸化グラフェンに包まれている。
【０１７２】
≪積層型蓄電池の作製方法≫
ここで、図１２に外観図を示す積層型蓄電池の作製方法の一例について、図１４（Ｂ）、（Ｃ）を用いて説明する。
【０１７３】
まず、負極５０６、セパレータ５０７及び正極５０３を積層する。図１４（Ｂ）に積層された負極５０６、セパレータ５０７及び正極５０３を示す。ここでは負極を５枚、正極を４枚使用する例を示す。次に、正極５０３のタブ領域同士の接合と、最表面の正極のタブ領域への正極タブ電極５１０の接合を行う。接合には、例えば超音波接合等を用いればよい。同様に、負極５０６のタブ領域同士の接合と、最表面の負極のタブ領域への負極タブ電極５１１の接合を行う。また、ここでは負極５０６は酸化グラフェン膜５３１に包まれている。
【０１７４】
次に外装体５０９上に、負極５０６、セパレータ５０７及び正極５０３を配置する。
【０１７５】
次に、図１４（Ｃ）に示すように、外装体５０９を破線で示した部分で折り曲げる。その後、外装体５０９の外周部を接合する。接合には例えば熱圧着等を用いればよい。この時、後に電解液５０８を入れることができるように、外装体５０９の一部（または一辺）に接合されない領域（以下、導入口という）を設ける。
【０１７６】
次に、外装体５０９に設けられた導入口から、電解液５０８を外装体５０９の内側へ導入する。電解液５０８の導入は、減圧雰囲気下、或いは不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。そして最後に、導入口を接合する。このようにして、積層型の蓄電池である蓄電池５００を作製することができる。
【０１７７】
なお、本実施の形態では、蓄電池として、コイン型、積層型及び円筒型の蓄電池を示したが、その他の封止型蓄電池、角型蓄電池等様々な形状の蓄電池を用いることができる。また、正極、負極、及びセパレータが複数積層された構造、正極、負極、及びセパレータが捲回された構造であってもよい。
【０１７８】
また、可撓性を有する蓄電池を電子機器に実装する例を図１５に示す。フレキシブルな形状を備える蓄電池を適用した電子機器として、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。
【０１７９】
また、フレキシブルな形状を備える蓄電池を、家屋やビルの内壁または外壁や、自動車の内装または外装の曲面に沿って組み込むことも可能である。
【０１８０】
図１５（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、蓄電池７４０７を有している。
【０１８１】
図１５（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池７４０７も湾曲される。また、その時、曲げられた蓄電池７４０７の状態を図１５（Ｃ）に示す。蓄電池７４０７は積層型の蓄電池である。
【０１８２】
図１５（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、及び蓄電池７１０４を備える。また、図１５（Ｅ）に曲げられた蓄電池７１０４の状態を示す。
【０１８３】
≪蓄電池の構造例≫
蓄電池の構造例について、図１６乃至図２０を用いて説明する。ただし、図示しないが図１６乃至図２０において、蓄電池の正極または負極は酸化グラフェン膜に包まれている。
【０１８４】
図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）は、蓄電池の外観図を示す図である。蓄電池は、回路基板９００と、蓄電池９１３と、を有する。蓄電池９１３には、ラベル９１０が貼られている。さらに、図１６（Ｂ）に示すように、蓄電池は、端子９５１と、端子９５２と、アンテナ９１４と、アンテナ９１５と、を有する。
【０１８５】
回路基板９００は、端子９１１と、回路９１２と、を有する。端子９１１は、端子９５１、端子９５２、アンテナ９１４、アンテナ９１５、及び回路９１２に接続される。なお、端子９１１を複数設けて、複数の端子９１１のそれぞれを、制御信号入力端子、電源端子などとしてもよい。
【０１８６】
回路９１２は、回路基板９００の裏面に設けられていてもよい。なお、アンテナ９１４及びアンテナ９１５は、コイル状に限定されず、例えば線状、板状であってもよい。また、平面アンテナ、開口面アンテナ、進行波アンテナ、ＥＨアンテナ、磁界アンテナ、誘電体アンテナ等のアンテナを用いてもよい。又は、アンテナ９１４若しくはアンテナ９１５は、平板状の導体でもよい。この平板状の導体は、電界結合用の導体の一つとして機能することができる。つまり、コンデンサの有する２つの導体のうちの一つの導体として、アンテナ９１４若しくはアンテナ９１５を機能させてもよい。これにより、電磁界、磁界だけでなく、電界で電力のやり取りを行うこともできる。
【０１８７】
アンテナ９１４の線幅は、アンテナ９１５の線幅よりも大きいことが好ましい。これにより、アンテナ９１４により受電する電力量を大きくできる。
【０１８８】
蓄電池は、アンテナ９１４及びアンテナ９１５と、蓄電池９１３との間に層９１６を有する。層９１６は、例えば蓄電池９１３による電磁界への影響を防止することができる機能を有する。層９１６としては、例えば磁性体を用いることができる。
【０１８９】
なお、蓄電池の構造は、図１６に限定されない。
【０１９０】
例えば、図１７（Ａ−１）及び図１７（Ａ−２）に示すように、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示す蓄電池９１３のうち、対向する一対の面のそれぞれにアンテナを設けてもよい。図１７（Ａ−１）は、上記一対の面の一方の側方向から見た外観図であり、図１７（Ａ−２）は、上記一対の面の他方の側方向から見た外観図である。なお、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示す蓄電池と同じ部分については、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示す蓄電池の説明を適宜援用できる。
【０１９１】
図１７（Ａ−１）に示すように、蓄電池９１３の一対の面の一方に層９１６を挟んでアンテナ９１４が設けられ、図１７（Ａ−２）に示すように、蓄電池９１３の一対の面の他方に層９１７を挟んでアンテナ９１５が設けられる。層９１７は、例えば蓄電池９１３による電磁界への影響を防止することができる機能を有する。層９１７としては、例えば磁性体を用いることができる。
【０１９２】
上記構造にすることにより、アンテナ９１４及びアンテナ９１５の両方のサイズを大きくすることができる。
【０１９３】
又は、図１７（Ｂ−１）及び図１７（Ｂ−２）に示すように、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示す蓄電池９１３のうち、対向する一対の面のそれぞれに別のアンテナを設けてもよい。図１７（Ｂ−１）は、上記一対の面の一方の側方向から見た外観図であり、図１７（Ｂ−２）は、上記一対の面の他方の側方向から見た外観図である。なお、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示す蓄電池と同じ部分については、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示す蓄電池の説明を適宜援用できる。
【０１９４】
図１７（Ｂ−１）に示すように、蓄電池９１３の一対の面の一方に層９１６を挟んでアンテナ９１４及びアンテナ９１５が設けられ、図１７（Ｂ−２）に示すように、蓄電池９１３の一対の面の他方に層９１７を挟んでアンテナ９１８が設けられる。アンテナ９１８は、例えば、外部機器とのデータ通信を行うことができる機能を有する。アンテナ９１８には、例えばアンテナ９１４及びアンテナ９１５に適用可能な形状のアンテナを適用することができる。アンテナ９１８を介した蓄電池と他の機器との通信方式としては、ＮＦＣなど、蓄電池と他の機器との間で用いることができる応答方式などを適用することができる。
【０１９５】
又は、図１８（Ａ）に示すように、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示す蓄電池９１３に表示装置９２０を設けてもよい。表示装置９２０は、端子９１９を介して端子９１１に電気的に接続される。なお、表示装置９２０が設けられる部分にラベル９１０を設けなくてもよい。なお、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示す蓄電池と同じ部分については、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示す蓄電池の説明を適宜援用できる。
【０１９６】
表示装置９２０には、例えば充電中であるか否かを示す画像、蓄電量を示す画像などを表示してもよい。表示装置９２０としては、例えば電子ペーパー、液晶表示装置、エレクトロルミネセンス（ＥＬともいう）表示装置などを用いることができる。例えば、電子ペーパーを用いることにより表示装置９２０の消費電力を低減することができる。
【０１９７】
又は、図１８（Ｂ）に示すように、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示す蓄電池９１３にセンサ９２１を設けてもよい。センサ９２１は、端子９２２を介して端子９１１に電気的に接続される。なお、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示す蓄電池と同じ部分については、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示す蓄電池の説明を適宜援用できる。
【０１９８】
センサ９２１としては、例えば、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ことができる機能を有すればよい。センサ９２１を設けることにより、例えば、蓄電池が置かれている環境を示すデータ（温度など）を検出し、回路９１２内のメモリに記憶しておくこともできる。
【０１９９】
さらに、蓄電池９１３の構造例について図１９及び図２０を用いて説明する。
【０２００】
図１９（Ａ）に示す蓄電池９１３は、筐体９３０の内部に端子９５１と端子９５２が設けられた捲回体９５０を有する。捲回体９５０は、筐体９３０の内部で電解液に含浸される。端子９５２は、筐体９３０に接し、端子９５１は、絶縁材などを用いることにより筐体９３０に接していない。なお、図１９（Ａ）では、便宜のため、筐体９３０を分離して図示しているが、実際は、捲回体９５０が筐体９３０に覆われ、端子９５１及び端子９５２が筐体９３０の外に延在している。筐体９３０としては、金属材料又は樹脂材料を用いることができる。
【０２０１】
なお、図１９（Ｂ）に示すように、図１９（Ａ）に示す筐体９３０を複数の材料によって形成してもよい。例えば、図１９（Ｂ）に示す蓄電池９１３は、筐体９３０ａと筐体９３０ｂが貼り合わされており、筐体９３０ａ及び筐体９３０ｂで囲まれた領域に捲回体９５０が設けられている。
【０２０２】
筐体９３０ａとしては、有機樹脂など、絶縁材料を用いることができる。特に、アンテナが形成される面に有機樹脂などの材料を用いることにより、蓄電池９１３による電界の遮蔽を抑制できる。なお、筐体９３０ａによる電界の遮蔽が小さければ、筐体９３０ａの内部にアンテナ９１４やアンテナ９１５などのアンテナを設けてもよい。筐体９３０ｂとしては、例えば金属材料を用いることができる。
【０２０３】
さらに、捲回体９５０の構造について図２０に示す。捲回体９５０は、負極９３１と、正極９３２と、セパレータ９３３と、を有する。捲回体９５０は、セパレータ９３３を挟んで負極９３１と、正極９３２が重なり合って積層され、該積層シートを捲回させた捲回体である。なお、負極９３１と、正極９３２と、セパレータ９３３と、の積層を、さらに複数重ねてもよい。
【０２０４】
負極９３１は、端子９５１及び端子９５２の一方を介して図１６に示す端子９１１に接続される。正極９３２は、端子９５１及び端子９５２の他方を介して図１６に示す端子９１１に接続される。
【０２０５】
≪電子機器の一例：車両に搭載する例≫
次に、蓄電池を車両に搭載する例について示す。蓄電池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。
【０２０６】
図２１において、本発明の一態様を用いた車両を例示する。図２１（Ａ）に示す自動車８１００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、繰り返し充放電することができる車両を実現することができる。また、自動車８１００は蓄電池を有する。蓄電池は電気モーターを駆動するだけでなく、ヘッドライト８１０１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。
【０２０７】
また、蓄電池は、自動車８１００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、蓄電池は、自動車８１００が有するナビゲーション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。
【０２０８】
図２１（Ｂ）に示す自動車８２００は、自動車８２００が有する蓄電池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２１（Ｂ）に、地上設置型の充電装置８０２１から自動車８２００に搭載された蓄電池に、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の規格等は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８２００に搭載された蓄電池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。
【０２０９】
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、車両どうし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池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。
【０２１０】
本発明の一態様によれば、蓄電池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、蓄電池の特性を向上することができ、よって、蓄電池自体を小型軽量化することができる。蓄電池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池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。
【０２１１】
（実施の形態４）
実施の形態１乃至３で説明した蓄電池を電池セルとして、これ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２２乃至図２８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池の電池制御ユニットについて説明する。
【０２１２】
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、電池セル間の特性のばらつきに応じて、容量（出力電圧）が異なってくる。直列に接続された電池セルでは、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。容量にばらつきがあると放電時の容量が小さくなる。また、容量が小さい電池セル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を基準にして充電を行うと、過充電となる虞がある。
【０２１３】
そのため、直列に接続された電池セルを有する蓄電池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。
【０２１４】
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池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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
ここで、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜について説明する。
【０２１７】
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。
【０２１８】
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。
【０２１９】
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。
【０２２０】
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。
【０２２１】
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。
【０２２２】
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膜内の一部に、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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
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。
【０２２７】
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、このような電池セルに適用される蓄電池の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。
【０２２８】
図２２には、蓄電池のブロック図の一例を示す。図２２に示す蓄電池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。
【０２２９】
また、図２２の蓄電池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。
【０２３０】
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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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。
【０２３３】
切り替え制御回路ＢＴ０３の動作の詳細について述べる。
【０２３４】
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。
【０２３５】
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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
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２３を用いて説明する。図２３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２３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。
【０２３８】
まず、図２３（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。
【０２３９】
次に、図２３（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。
【０２４０】
最後に、図２３（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。
【０２４１】
切り替え制御回路ＢＴ０３は、上記図２３（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。
【０２４２】
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。
【０２４３】
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。
【０２４４】
端子対ＢＴ０１は、対を成す端子Ａ１及びＡ２により構成される。切り替え回路ＢＴ０４は、この端子Ａ１及びＡ２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。
【０２４５】
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。
【０２４６】
端子対ＢＴ０２は、対を成す端子Ｂ１及びＢ２により構成される。切り替え回路ＢＴ０５は、この端子Ｂ１及びＢ２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。
【０２４７】
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２４及び図２５に示す。
【０２４８】
図２４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Ａ１と接続されている。また、バスＢＴ１２は、端子Ａ２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。
【０２４９】
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。
【０２５０】
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Ａ１又はＡ２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Ａ１又はＡ２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。
【０２５１】
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。
【０２５２】
また、図２４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。
【０２５３】
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。
【０２５４】
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。
【０２５５】
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Ｂ１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Ｂ２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。
【０２５６】
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。
【０２５７】
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。
【０２５８】
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。
【０２５９】
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。
【０２６０】
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。
【０２６１】
一例として、端子Ｂ１が正極、端子Ｂ２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。
【０２６２】
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。
【０２６３】
図２５は、図２４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。
【０２６４】
図２５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Ａ１と接続されている。また、バスＢＴ２５は、端子Ａ２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。
【０２６５】
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Ａ１又は端子Ａ２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Ａ１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Ａ２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。
【０２６６】
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Ａ１となり、他方が端子Ａ２となるように、制御信号Ｓ１によって制御される。
【０２６７】
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Ｂ１と接続されている。また、バスＢＴ３５は、端子Ｂ２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。
【０２６８】
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Ｂ１又は端子Ｂ２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Ｂ１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Ｂ２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。
【０２６９】
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Ｂ１となり、他方が端子Ｂ２となるように、制御信号Ｓ２によって制御される。
【０２７０】
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Ｂ１が正極、端子Ｂ２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Ｂ１が負極、端子Ｂ２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。
【０２７１】
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。
【０２７２】
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。
【０２７３】
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。
【０２７４】
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。
【０２７５】
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２６（Ａ）乃至（Ｃ）を用いて説明する。図２６（Ａ）乃至（Ｃ）は、図２３（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２６（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。
【０２７６】
図２６（Ａ）に示される例では、図２３（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２３（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。
【０２７７】
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２６（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。
【０２７８】
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。
【０２７９】
図２６（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。
【０２８０】
また、図２６（Ｂ）や図２６（Ｃ）に示される例でも、図２６（Ａ）と同様に、変換比Ｎが算出される。図２６（Ｂ）や図２６（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。
【０２８１】
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。
【０２８２】
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。
【０２８３】
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。
【０２８４】
絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを用いた変圧回路ＢＴ０７の構成を図２７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。
【０２８５】
本実施形態における蓄電池ＢＴ００の処理の流れを、図２８を用いて説明する。図２８は、蓄電池ＢＴ００の処理の流れを示すフローチャートである。
【０２８６】
まず、蓄電池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Ｓ００１）。そして、蓄電池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Ｓ００２）。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Ｓ００２：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、蓄電池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Ｓ００２：ＹＥＳ）、蓄電池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、蓄電池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Ｓ００３）。そして、蓄電池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Ｓ００４）。さらに、蓄電池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Ｓ００５）。蓄電池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Ｓ００６）。また、蓄電池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Ｓ００７）。そして、蓄電池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Ｓ００８）。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。
【０２８７】
また、図２８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。
【０２８８】
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。
【０２８９】
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群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。
【０２９０】
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。
【０２９１】
なお、本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。
【符号の説明】
【０２９２】
１００    リチウムイオン蓄電池
１０１    正極
１０１ａ    正極集電体
１０１ｂ    正極活物質層
１０２    負極
１０２ａ    負極集電体
１０２ｂ    負極活物質層
１０３    酸化グラフェン膜
１０３ａ    第１の領域
１０３ｂ    第２の領域
１０４    正極リード
１０５    負極リード
１０６    電解液
１０７    外装体
１０８    接合部
１０９    セパレータ
３００    蓄電池
３０１    正極缶
３０２    負極缶
３０３    ガスケット
３０４    正極
３０５    正極集電体
３０６    正極活物質層
３０７    負極
３０８    負極集電体
３０９    負極活物質層
３１０    セパレータ
４００    蓄電池
４０２    正極
４０４    負極
４０６    電解液
４０８    セパレータ
５００    蓄電池
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
５１０    正極タブ電極
５１１    負極タブ電極
５３１    酸化グラフェン膜
６００    蓄電池
６０１    正極キャップ
６０２    電池缶
６０３    正極端子
６０４    正極
６０５    セパレータ
６０６    負極
６０７    負極端子
６０８    絶縁板
６０９    絶縁板
６１０    ガスケット
６１１    ＰＴＣ素子
６１２    安全弁機構
９００    回路基板
９１０    ラベル
９１１    端子
９１２    回路
９１３    蓄電池
９１４    アンテナ
９１５    アンテナ
９１６    層
９１７    層
９１８    アンテナ
９１９    端子
９２０    表示装置
９２１    センサ
９２２    端子
９３０    筐体
９３０ａ    筐体
９３０ｂ    筐体
９３１    負極
９３２    正極
９３３    セパレータ
９５１    端子
９５２    端子
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
１８０５    電池材料
７１００    携帯表示装置
７１０１    筐体
７１０２    表示部
７１０３    操作ボタン
７１０４    蓄電池
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    蓄電池
８０２１    充電装置
８０２２    ケーブル
８１００    自動車
８２００    自動車
８１０１    ヘッドライト
Ｓ１    制御信号
Ｓ２    制御信号
Ｓ３    変圧信号
ＢＴ００    蓄電池
ＢＴ０１    端子対
ＢＴ０２    端子対
ＢＴ０３    切り替え制御回路
ＢＴ０４    切り替え回路
ＢＴ０５    切り替え回路
ＢＴ０６    変圧制御回路
ＢＴ０７    変圧回路
ＢＴ０８    電池部
ＢＴ０９    電池セル
ＢＴ１０    トランジスタ
ＢＴ１１    バス
ＢＴ１２    バス
ＢＴ１３    トランジスタ
ＢＴ１４    電流制御スイッチ
ＢＴ１５    バス
ＢＴ１６    バス
ＢＴ１７    スイッチ対
ＢＴ１８    スイッチ対
ＢＴ２１    トランジスタ対
ＢＴ２２    トランジスタ
ＢＴ２３    トランジスタ
ＢＴ２４    バス
ＢＴ２５    バス
ＢＴ３１    トランジスタ対
ＢＴ３２    トランジスタ
ＢＴ３３    トランジスタ
ＢＴ３４    バス
ＢＴ３５    バス
ＢＴ４１    電池制御ユニット
ＢＴ５１    絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ
ＢＴ５２    スイッチ部
ＢＴ５３    トランス部
Ｓ００１    ステップ
Ｓ００２    ステップ
Ｓ００３    ステップ
Ｓ００４    ステップ
Ｓ００５    ステップ
Ｓ００６    ステップ
Ｓ００７    ステップ
Ｓ００８    ステップ
【図１】
2017017032.tif 000003
【図２】
2017017032.tif 000004
【図３】
2017017032.tif 000005
【図４】
2017017032.tif 000006
【図５】
2017017032.tif 000007
【図６】
2017017032.tif 000008
【図７】
2017017032.tif 000009
【図８】
2017017032.tif 000010
【図９】
2017017032.tif 000011
【図１０】
2017017032.tif 000012
【図１１】
2017017032.tif 000013
【図１２】
2017017032.tif 000014
【図１３】
2017017032.tif 000015
【図１４】
2017017032.tif 000016
【図１５】
2017017032.tif 000017
【図１６】
2017017032.tif 000018
【図１７】
2017017032.tif 000019
【図１８】
2017017032.tif 000020
【図１９】
2017017032.tif 000021
【図２０】
2017017032.tif 000022
【図２１】
2017017032.tif 000023
【図２２】
2017017032.tif 000024
【図２３】
2017017032.tif 000025
【図２４】
2017017032.tif 000026
【図２５】
2017017032.tif 000027
【図２６】
2017017032.tif 000028
【図２７】
2017017032.tif 000029
【図２８】
2017017032.tif 000030
【図２９】
2017017032.tif 000031
【図３０】
2017017032.tif 000032