JP2014143185A - 蓄電装置及びその充電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】負極の電解液の分解により生じる正極と負極とのキャリアイオンの挿入脱離量の不均衡を調整又は修正して、蓄電装置等の容量の低下を抑制する又は容量を補填することを課題の一とする。
【解決手段】二相共存反応をする活物質を用いた正極と、負極と、電解液とを有する蓄電装置において、定電流充電を行った後、電解液の分解の生じない電圧を用いた定電圧充電により、充電電流が下限電流値以下となるまで充電を行い、定電圧充電の後、蓄電装置の抵抗が規定の抵抗値に達するまで、電解液の分解が生じる電圧によって追加の充電を行う蓄電装置の充電方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、物（プロダクト。機械（マシン）、製品（マニュファクチャ）、組成物（コンポジション・オブ・マター）を含む。）、及び方法（プロセス。単純方法及び生産方法を含む。）に関する。特に本発明の一態様は、蓄電装置、蓄電システム、半導体装置、表示装置、発光装置、若しくはその他の電気機器、又はそれらの製造方法及び駆動方法に関する。特に本発明の一態様は、酸化物半導体を有する蓄電装置、蓄電システム、半導体装置、表示装置、発光装置、若しくはその他の電気機器、又はそれらの製造方法及び駆動方法に関する。また、特に本発明の一態様は、蓄電装置及びその充電方法に関する。

近年、リチウムイオン二次電池等の非水系二次電池、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気機器、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。

非水系二次電池の中でも高エネルギー密度を有することで広く普及しているリチウムイオン二次電池は、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）やリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）などの活物質を含む正極と、リチウムの吸蔵・放出が可能な黒鉛等の炭素材料からなる負極と、エチレンカーボネートやジエチルカーボネートなどの有機溶媒に、ＬｉＢＦ_４やＬｉＰＦ_６等のリチウム塩からなる電解質を溶解させた非水電解液などにより構成される。

リチウムイオン二次電池の充放電は、二次電池中のリチウムイオンが非水電解液を介して正極−負極間を移動し、正極負極の活物質にリチウムイオンが挿入脱離することにより行われる。

このようなリチウムイオン二次電池などでは、電池の容量は、リチウムの正極における挿入脱離量により決定される。一方、負極では電解液の分解反応などが生じるため、ＳＥＩ（Ｓｏｌｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｉｎｔｅｒｐｈａｓｅ）とよばれる被膜の形成などにリチウムが消費され、電池の容量が減少していくこともある。

このような負極における電解液の分解反応が正極においても生じれば、負極での分解反応と相殺することができる。しかし、電解液の酸化電位に対し正極の電位は十分に高いものではないため、正極における酸化反応の反応量よりも負極における還元反応の反応量が多い。

小久見善八 編著、「リチウム二次電池」、オーム社、平成２０年３月２０日第１版第１刷発行、ｐ．１１６−１１８

このため、従来の蓄電装置においては、負極では電解液の分解も生じるため、正極でのリチウムの挿入脱離量に比べ負極でのリチウムの挿入脱離量が少ない。従って、正極と負極とでリチウムの挿入脱離量が不均衡となるため、蓄電装置の容量が低下してしまう。

そこで、本発明の一態様は、負極の電解液の分解により生じる正極と負極とのキャリアイオンの挿入脱離量の不均衡を調整又は修正して、蓄電装置の容量の低下を抑制する又は容量を補填することを課題の一とする。

または、本発明の一態様は、低下した蓄電装置の容量を回復することを課題の一とする。

または、本発明の一態様では、蓄電装置の制御を低消費電力で行うことを課題の一つとする。

または、本発明の一態様では、蓄電装置の信頼性を向上させることを課題の一つとする。

または、本発明の一態様では、新規な蓄電装置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、信頼性の高い半導体層を用いた半導体装置を提供することを課題とする。

特に、本発明の一態様は、上記に掲げる課題のうち少なくとも一つを解決することができる場合がある。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、上記に掲げる課題に含まれていない課題であっても、明細書、図面又は特許請求の範囲等の記載から自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面又は特許請求の範囲等などの記載から、課題として抽出することができる。

上記のように、正極と負極とで生じるリチウムの挿入脱離量の不均衡は、正極においても電解液が分解されることで解消しうる。例えば、正極活物質をリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）とした場合、リチウムの反応電位は約３．５Ｖであるため終止電圧は４Ｖとすれば十分であるが、あえて終止電圧を４．５Ｖまで上げることで正極での電解液の分解が発生する。このようにして、正極での電解液の分解量と負極での電解液の分解量とを均等にすることで、正極及び負極の容量のバランスを均等にし、電池の容量の低下を抑制することができる。

しかし一方で、正極において電解液の分解を生じさせた場合、正極の抵抗が増加してしまうおそれがある。

そこで、本願発明者等は、電池の容量がある一定の値を下回った場合に限り、充電電圧を上げて保持し、一定程度の容量を充電するための充電動作を行うことで電池の容量を増加させることに想到した。例えば正極活物質をリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）とした場合、通常は４．０Ｖ以下で十分に充電することができる。このため、通常充電により蓄積される電池の容量が、出荷時の容量からある規定量減少した場合に、電解液の分解が生じる高電圧を印加して、その電荷量の減少した分を補うように追加の充電を行う。これにより、正極の抵抗の増加を抑制しつつ電池の容量の回復を図ることができる。

そこで、本発明の一態様は、二相共存反応をする活物質を用いた正極と、負極と、電解液とを有する蓄電装置において、定電流充電を行った後、電解液の分解の生じない第１の電圧（ある規定量の電解液の分解の生じにくい電圧）を用いた定電圧充電により、充電電流が規定の下限電流値以下となるまで充電を行い、定電圧充電の後、蓄電装置の抵抗が規定の抵抗値に達するまで、電解液の分解が生じる第２の電圧によって追加の充電を行う蓄電装置の充電方法である。なお、第２の電圧は、第１の電圧よりも高く、具体的には、少なくとも１Ｖ以上高い電圧値とする。

また、本発明の一態様は、二相共存反応をする活物質を用いた正極と、負極と、電解液と、メモリとを有する蓄電装置において、定電流充電を行った後、電解液の分解の生じにくい電圧（第１の電圧）を用いた定電圧充電により、充電電流が規定の下限電流値以下となるまで充電を行い、定電圧充電した後の前記蓄電装置の容量が、メモリに記憶された前記蓄電装置の出荷時の容量よりも規定の容量分低いとき、蓄電装置の抵抗が規定の抵抗値に達するまで、電解液の分解が生じる電圧によって追加の充電を行う蓄電装置の充電方法である。

また、本発明の一態様は、二相共存反応をする活物質を用いた正極と、負極と、電解液とを有する蓄電体と、蓄電体の出荷時の容量を記憶したメモリと、回路と、を有し、回路は、充電後の前記蓄電体の容量と、メモリに記憶された蓄電体の出荷時の容量とを比較し、充電後の蓄電体の容量が蓄電体の出荷時の容量よりも低いとき、蓄電体の抵抗が規定の抵抗値に達するまで、電解液の分解が生じる電圧によって追加の充電を行うように制御する機能を有する蓄電装置である。

特に、正極はグラフェンを有するとよい。グラフェンは、層間距離が０．３４ｎｍ以上０．５ｎｍ以下の多層グラフェンであるとよい。

また、メモリは、データの書き込み及び保持を制御する機能を有する酸化物半導体膜をチャネル形成領域に用いたトランジスタを有するとよい。また、回路は、酸化物半導体膜をチャネル形成領域に用いたトランジスタを有するとよい。特に、酸化物半導体膜をチャネル形成領域に用いたトランジスタのチャネル幅１μｍあたりのオフ電流は、１００ｚＡ以下であるとよい。

また、本発明の一態様は、蓄電体に第１の充電を行い、充電後の蓄電体の容量を検出して第１の容量値データを取得し、第１の容量値データとメモリに記憶されている値とを比較した後、蓄電体に第２の充電を行う充電方法であり、第２の充電は、蓄電体の抵抗が所定の抵抗になるまで第１の充電よりも高い電圧で行う充電方法である。なお、この充電方法において、メモリに記憶されている値は、蓄電体の出荷時の容量値である。また、この充電方法において、第１の充電は、蓄電体の電解液の分解が生じない電圧の範囲内とし、第１の充電よりも高い電圧は、蓄電体の電解液の分解が生じる電圧の範囲内とする。

また、本発明の一態様は、容量値を検出する検出回路と、ある容量値が記憶されたメモリと、第１の充電が終わった後、第１の充電の条件を第２の充電の条件に切り替える回路とを有し、切り替える回路は、第１の充電後の容量値を検出してメモリに記憶されたある容量値と比較する回路と、比較した後、第１の充電よりも高い電圧で行う第２の充電を開始する回路と、第２の充電が、蓄電池の抵抗値を検出して所定の抵抗値になる時点で終了させる回路とを有する蓄電装置である。なお、この蓄電装置において、メモリに記憶されている値は、蓄電体の出荷時の容量値である。また、この蓄電装置において、第１の充電は、蓄電体の電解液の分解が生じない電圧の範囲内とし、第１の充電よりも高い電圧は、蓄電体の電解液の分解が生じる電圧の範囲内とする。

蓄電装置の容量の低下を抑制することができる。

低下した蓄電装置の容量を回復することができる。

または、蓄電装置の制御を低消費電力で行うことができる。

または、蓄電装置の信頼性を向上させることができる。

または、新規な蓄電装置を提供することができる。

または、オフ電流の低い半導体装置を提供することができる。または、消費電力の低い半導体装置を提供することができる。または、透明な半導体層を用いた半導体装置を提供することができる。または、信頼性の高い半導体層を用いた半導体装置を提供することができる。

充電方法を説明するフロー図。 電圧に対する充電容量の変化を示す模式図。 蓄電体を充放電する蓄電装置について説明する図。 蓄電体を充放電する蓄電装置について説明する図。 蓄電体を充放電する蓄電装置について説明する図。 制御回路を説明する図。 制御回路を説明する図。 メモリを説明する図。 メモリを説明する図。 メモリを説明する図。 メモリを説明する図。 クーロンカウンタを説明する図。 トランジスタの構造例を説明する図。 トランジスタの構造例を説明する図。 正極を説明する図。 負極を説明する図。 蓄電装置を説明する図。 蓄電装置を説明する図。 蓄電装置を説明する図。 電気機器を説明する図。 電気機器を説明する図。 電気機器を説明する図。 蓄電装置の充放電特性を示す図。 高電圧の印加による電流値の変化を示す図。

本発明の実施形態について、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、その形態及び態様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。

なお、本明細書で説明する各図において、膜や層、基板などの厚さや領域の大きさ等の各構成要素の大きさは、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。

また、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。また、本明細書等において発明を特定するための事項として固有の名称を示すものではない。

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。

また、実際の製造工程において、エッチングなどの処理によりレジストマスクなどが意図せずに目減りすることがあるが、理解を容易にするため、図面においては省略して示すことがある。

また、本明細書等において、「上」や「下」の用語は、構成要素の位置関係が「直上」又は「直下」であることを限定するものではない。例えば、「ゲート絶縁層上のゲート電極」の表現であれば、ゲート絶縁層とゲート電極との間に他の構成要素を含むものを除外しない。

また、電圧は、ある電位と、基準の電位（例えば接地電位（ＧＮＤ）またはソース電位）との電位差のことを示す場合が多い。よって、電圧を電位と言い換えることが可能である。

また、本明細書等において、「電極」や「配線」の用語は、これらの構成要素を機能的に限定するものではない。例えば、「電極」は「配線」の一部として用いられることがあり、その逆もまた同様である。さらに、「電極」や「配線」の用語は、複数の「電極」や「配線」が一体となって形成されている場合なども含む。

また、「ソース」や「ドレイン」の機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や、回路動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため、本明細書等においては、「ソース」や「ドレイン」の用語は、入れ替えて用いることができるものとする。

また、本明細書等においては、能動素子（トランジスタ、ダイオードなど）、受動素子（容量素子、抵抗素子など）などが有するすべての端子について、その接続先を特定しなくても、当業者であれば、発明の一態様を構成することは可能な場合がある。つまり、接続先を特定しなくても、発明の一態様が明確であり、本明細書等に記載されていると判断することが可能な場合がある。特に、端子の接続先が複数考えられる場合には、その端子の接続先を特定の箇所に限定する必要はない。従って、能動素子（トランジスタ、ダイオードなど）、受動素子（容量素子、抵抗素子など）などが有する一部の端子についてのみ、その接続先を特定することによって、発明の一態様を構成することが可能な場合がある。

また、本明細書等においては、ある回路について、少なくとも接続先を特定すれば、当業者であれば、発明を特定することが可能な場合がある。又は、ある回路について、少なくとも機能を特定すれば、当業者であれば、発明を特定することが可能な場合がある。つまり、機能を特定すれば、発明の一態様が明確であり、本明細書等に記載されていると判断することが可能な場合がある。従って、ある回路について、機能を特定しなくても、接続先を特定すれば、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。又は、ある回路について、接続先を特定しなくても、機能を特定すれば、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。

また、本明細書等において、二次電池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。

また、本明細書等において充電レートＣとは、二次電池を充電する際の速さを表す。例えば、容量１Ａｈの電池を１Ａで充電する場合の充電レートは１Ｃである。また、放電レートＣとは、二次電池を放電する際の速さを表す。例えば、容量１Ａｈの電池を１Ａで放電する場合の放電レートは１Ｃである。

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。

［１．蓄電装置及びその充電方法］
本発明の一態様に係る蓄電装置の充放電方法及びそのシステムについて、図１及び図２を用いて説明する。

［１．１．二相共存反応する活物質］
本発明の一態様に係る蓄電装置は、正極と、負極と、電解液とを有する蓄電体を有する。特に、正極には少なくとも二相共存反応をする活物質を用いるとよい。

ここで二相共存反応とは、正極において充電状態の結晶相と放電状態の結晶相との二つの相が共存して進行する反応である。この二相共存反応により、充放電中に電位平坦領域（プラトー領域）が生じると考えられている。

また、二相共存反応をする活物質を用いた場合、充電中の電位の平坦性とともに、充電末期の電圧変化が急峻となる。

二相共存反応をする活物質として、例えばオリビン型のリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）やスピネル型のリチウムマンガン酸化物（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）を用いることができる。

正極活物質に二相共存反応をする活物質としてリン酸鉄リチウムを用いた場合の電池の充放電特性を、図２３に示す。充電曲線及び放電曲線のいずれも、電位変化において電位平坦領域（プラトー領域）が確認できる。

なお、上記に示す平坦とは、二相共存反応をする活物質を用いた場合に示される充放電特性の一部の定性的な表現であり、定量的な議論には及ぶべきものではない。

ただし、あえて定量的に表現するならば、充電曲線又は放電曲線が平坦な領域（プラトー領域）を有するとは、充放電容量（ｍＡｈ／ｇ）の値に依らず電圧が一定又は概略一定であることをいう。電圧が概略一定であるとは、充放電容量の変化量が１０ｍＡｈ／ｇに対して、電圧の変化の絶対値が５ｍＶ以内であることをいう。

ここで、特に本発明の一態様においては、二相共存反応をする活物質を用いることで、充電の末期の電圧変化が急峻となるため好ましい。

なお、正極、負極、電解液等の蓄電体の構成については後に詳述する。

［１．２．蓄電装置の充電方法］
次に、本発明の一態様に係る蓄電装置の充電方法について、図１及び図２を用いて説明する。

図１は、本発明の一態様に係る蓄電装置の充電方法を示すフロー図である。まず、蓄電装置の充電を開始する（ステップＳ０５０）と、第１の電圧を用いた充電を行う（ステップＳ０５１）。第１の電圧とは、電解液の分解がほとんど生じない電圧である。ただし、第１の電圧の範囲においても、電解液中の不純物の反応や熱的な揺らぎ等により、微量に分解は生じ得る。しかし、分解電位を超えた、電解液の分解の生じる電圧下では、対数的に電流値が増加する。従って、電解液の分解の生じない電圧とは、厳密に分解の生じない電圧のみを指す場合に限らず、電解液の分解の生じる電位と比較して、ほとんど電流の流れない電圧を指す趣旨である。

ステップＳ０５１における充電方法は、定電流定電圧充電（ＣＣＣＶ充電）を行うことが好ましい。ＣＣＣＶ充電を用いた場合は高い容量まで充電することができ、例えば定電流充電（ＣＣ充電）よりも高い容量まで充電することができるためである。ただし充電方法はこれに限られず、定電流充電、定電圧充電、パルス充電、あるいはその他の充電方法により充電を行ってもよい。

例えば、ＣＣＣＶ充電を行う場合、充電の終了は、蓄電装置を流れる電流値が、適宜設定する下限電流値以下か否かを判定することによって決定することができる。例えば電流値が０．０１Ｃ以下となった場合に充電を終了する。

次に、上記の充電によって、蓄電装置の容量が規定の容量に達しているか否かを判定する（ステップＳ０５２）。

当該判定を行うために、蓄電装置の出荷時の容量をあらかじめ記憶させておくとよい。

本明細書でいう蓄電装置の出荷時の容量とは、蓄電装置の製造後出荷する際の容量であり、ユーザーが最初に使用する前の容量である。なお、蓄電装置の製造後、蓄電装置をエージング処理する場合には、エージング処理後の容量である。

また、蓄電装置の出荷時の容量とは、蓄電装置を出荷する段階において、通常の充電方法により最大限に充電し得る容量（最大容量）である。当該容量は、蓄電装置の出荷前の充電により形成される負極の不可逆容量に相当する容量を含んでもよい。なお、この出荷前に形成される負極の不可逆容量に相当する容量分を、あらかじめ本発明の一態様に係る追加の充電により充電しておくとよい。

このような蓄電装置の出荷時の容量を記憶させておくために、蓄電装置にメモリを実装させておくとよい。メモリについては後述するが、不揮発性のＲＡＭを用いるとよい。または、マスクＲＯＭ等の読み出し専用のメモリを用いてもよい。また、メモリは、本発明の一態様に係る充電方法を制御するための機能を有する回路内に設けてもよい。

蓄電装置の容量が規定の容量に達しているか否かの判定は、蓄電装置の出荷時の容量（最大容量）に対する差分を求めればよい。例えば、ステップＳ０５１における充電後の蓄電装置の容量が、蓄電装置の出荷時の容量よりも規定の容量分低いか否かを求める。

ステップＳ０５１における充電後の蓄電装置の容量と、蓄電装置の出荷時の容量との差が、規定の容量を超えない場合には、蓄電装置の充電を終了とする（ステップＳ０５６）。

一方、ステップＳ０５１における充電後の蓄電装置の容量と、蓄電装置の出荷時の容量との差が、規定の容量を超える場合には、蓄電装置に対して追加の充電を行うため、ステップＳ０５３に移行する。

なお、当該判定を行うために、蓄電装置にこれらの判定を行うための回路を設けるとよい。

次に、蓄電装置の抵抗値が規定の抵抗値に達しているか否かを判定する（ステップＳ０５３）。蓄電装置の抵抗値、すなわち正極の抵抗値がすでに十分高い場合には、正極が劣化してこれ以上の充電は困難であるため、充電は行わずに終了する（ステップＳ０５６）。

一方、蓄電装置の抵抗値が規定の抵抗値に達していない場合には、高電圧を用いた追加の充電を行うために、ステップＳ０５４へ移行する。

ここで、蓄電装置の抵抗値は、蓄電装置に所定の放電電流を流し、蓄電装置の電圧降下を測定することで算出することができる。

ステップＳ０５４に示す追加の充電は、蓄電装置の電解液の分解が生じる電圧を用いて行う。正極に二相共存反応をする活物質としてリン酸鉄リチウムを用いる場合、電解液の分解が生じる電圧として４．０Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）よりも大きい電圧を用いるとよい。好ましくは４．３Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）以上、より好ましくは４．６Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）以上である。ただし、高電圧にすると正極の抵抗値が増大するため、目的に応じて追加の充電の際に電圧は、電解液の分解が生じる電圧の範囲において適宜設定すればよい。

また、ステップＳ０５４に示す追加の充電は、所定の期間（例えば時刻０から時刻ｔ_１の期間）に限って行う。このため、蓄電装置にタイマカウンタ等の期間の計測手段を設けておくことが好ましい。

所定の期間の経過後、追加の充電を停止し、蓄電装置の抵抗値が規定の抵抗値に達しているか否かの判定を行う（ステップＳ０５５）。蓄電装置の抵抗値が規定の抵抗値に達していない場合には、ステップＳ０５４に戻り、再び高電圧を用いた追加の充電を行う。一方、蓄電装置の抵抗値が規定の抵抗値に達している場合には、充電は終了する（ステップＳ０５６）。

ステップＳ０５５における抵抗値の判定は、ステップＳ０５３における抵抗値の判定と同様に行う。

このように、追加の充電を所定の期間に区分し、蓄電装置の抵抗値を定期的に判定することで、蓄電装置の抵抗値の大幅な増大を防止しつつ、追加の充電を行うことができる。

図２は、ＣＣＣＶ充電を行った後に、追加の充電を行った場合の電圧に対する充電容量の変化を示す模式図である。充電の対象である蓄電装置には、二相共存反応する活物質を正極に用いる。横軸に充電容量を示し、縦軸に電圧を示す。

ＣＣ充電においては、その大部分において、電圧の変化の少ないプラトー領域が現れる。ＣＣ充電の末期では電圧が急激に上昇する。ＣＣ充電の終止電圧をＶ_１とすると、電圧がＶ_１に達した後は、電圧をＶ_１の定電圧としたＣＶ充電に切り換える。このときの充電容量をＣ_１とすると、さらにＣＶ充電によって、充電容量はＣ_２まで増加する。

以上のＣＣＣＶ充電によって用いる電圧は、図２に示すとおり、最大がＶ_１であり、蓄電装置の電解液の分解が生じることのない範囲である。

この後、追加の充電を行う場合には、蓄電装置の電解液の分解が生じる電圧Ｖ_２を用いて行う。追加の充電を行うことによって、蓄電装置の充電容量は、Ｃ_２よりも高いＣ_３まで増大させることができる。ここで、追加の充電により増大した容量Ｃ_３は、蓄電装置の出荷時の容量（最大容量）を上限とするものである。

［１．３．蓄電体を充放電する蓄電装置］
本発明の一態様に係る蓄電体を充放電する蓄電装置の一例を、図３乃至図５を用いて説明する。

図３に示す蓄電体を充放電する蓄電装置では、蓄電体２０１と、コンバータ２０２と、回路２０３と、負荷２０４と、電源２０５と、スイッチ２０６と、スイッチ２０７と、スイッチ２０８と、クーロンカウンタ２０９と、抵抗２１０と、コンバータ２１１とを用いる。なお、各構成要素を同一の装置に設けることにより、接続点数などを減らすこともできる。例えば、蓄電体２０１と回路２０３とを同一の装置に設けてもよい。あるいは、蓄電体２０１とコンバータ２０２と回路２０３とを同一の装置に設けてもよい。

蓄電体２０１を有する蓄電装置については後に詳説するが、上記したように、正極に二相共存反応をする活物質を用いた蓄電体２０１を用いるとよい。

コンバータ２０２は、蓄電体２０１及び回路２０３に接続される。

コンバータ２０２は、例えば電源２０５から供給される電圧を変換することにより、蓄電体２０１の充放電の際の電流値を制御することができる機能を有する。

コンバータ２０２としては、例えば昇降圧型コンバータを用いることができる。昇降圧型コンバータは、例えばスイッチングレギュレータ及び制御回路を有する。スイッチングレギュレータは、例えばインダクタ、スイッチを有する。昇降圧型コンバータは、例えば制御回路によりスイッチを制御することにより、入力電圧の昇圧又は降圧を切り換えることができ、昇圧又は降圧された電圧の値を制御することができる。これにより、任意の定電圧を蓄電体２０１に出力することができ、また定電流充電や定電圧充電を行うことができる。なお、これに限定されず、制御回路の代わりに回路２０３によりスイッチングレギュレータのスイッチを制御してもよい。昇降圧型コンバータとしては、例えばＳＥＰＩＣ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｅｎｄｅｄ Ｐｒｉｍａｒｙ Ｉｎｄｕｃｔｏｒ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）型コンバータ又はＺｅｔａ型コンバータ等を用いることができる。

回路２０３は、蓄電体２０１に接続される。回路２０３には、蓄電体２０１又は電源２０５から電力が供給される。

回路２０３は、コンバータ２０２の状態を指示する命令信号を生成して出力することにより、コンバータ２０２の出力電圧の値を制御することができる機能を有する。なお、回路２０３を制御回路としてもよい。または、回路２０３をマイクロコンピュータ、マイクロプロセッサ（ＭＰＵともいう）、マイクロコントロールユニット（ＭＣＵともいう）、フィールド プログラマブル ゲート アレイ（ＦＰＧＡともいう）、中央演算装置（ＣＰＵともいう）、若しくはバッテリマネジメントユニット（ＢＭＵともいう）としてもよい。

また、回路２０３は、蓄電体２０１の出荷時の容量（最大容量）を記憶させておくためのメモリを有しているとよい。ただし、メモリは回路２０３内に必ずしも設ける必要はなく、別途蓄電装置が有していてもよい。

負荷２０４は、蓄電体２０１、コンバータ２０２、回路２０３に接続される。負荷２０４には、蓄電体２０１又は電源２０５から電力が供給される。なお、回路２０３には、負荷２０４から制御信号が入力されてもよい。負荷２０４にパワーゲートを設け、パワーゲートにより負荷２０４を構成する回路に対する電力の供給を制御してもよい。なお、回路２０３は、必ずしも負荷２０４に接続されていなくてもよい。

電源２０５としては、例えば系統電源を用いた電源回路などを用いることができる。また、これに限定されず、例えば給電装置などを用いて非接触で電力を供給することができる装置を用いてもよい。

スイッチ２０６は、例えば蓄電体２０１の正極に接続され、蓄電体２０１とコンバータ２０２との導通を制御することができる機能を有する。スイッチ２０６は、コンバータ２０２の制御回路又は回路２０３により制御してもよい。

スイッチ２０７は、蓄電体２０１と負荷２０４との導通を制御することができる機能を有する。スイッチ２０７は、コンバータ２０２の制御回路又は回路２０３により制御してもよい。

スイッチ２０８は、電源２０５とコンバータ２０２との導通を制御することができる機能を有する。スイッチ２０８は、コンバータ２０２の制御回路又は回路２０３により制御してもよい。

スイッチ２０６、スイッチ２０７、スイッチ２０８としては、例えばトランジスタ、ダイオードなどを用いることができる。

抵抗２１０は、スイッチ２０６を介して蓄電体２０１と電気的に接続する。

クーロンカウンタ２０９は、抵抗２１０の両端子と電気的に接続する。クーロンカウンタ２０９は、抵抗２１０に流れる電流値を検出することで、蓄電体２０１の容量（電荷量）を検出する。検出された蓄電体２０１の容量は、蓄電体２０１に対して上述した追加の充電を行うか否かの判定の情報として用いることができる。クーロンカウンタ２０９については、後に詳述する。

クーロンカウンタ２０９は、回路２０３と電気的に接続され、回路２０３によって制御される。また、クーロンカウンタ２０９により検出した蓄電体２０１の容量に係る情報を、回路２０３に送信する。

図３においては、クーロンカウンタ２０９は回路２０３とは別に示したが、回路２０３内に設けられていてもよい。また、抵抗２１０やクーロンカウンタ２０９は蓄電装置が必ずしも有する必要はなく、蓄電装置を充電するための充電器などが有していてもよい。

次に、図３で示した蓄電体２０１を充放電する蓄電装置の充放電方法について、図４を用いて説明する。

蓄電体２０１のＣＣＣＶ充電の期間、及び追加の充電の期間では、図４（Ａ）に示すように、回路２０３等で制御することにより、スイッチ２０７をオフ状態にし、スイッチ２０６及びスイッチ２０８をオン状態にする。これにより、蓄電体２０１の正極と電源２０５とをコンバータ２０２を介して電気的に接続する。これにより、電源２０５からコンバータ２０２を介して蓄電体２０１に電流が流れ、蓄電体２０１が充電される。蓄電装置に入力する電圧及び電流は、コンバータ２０２等を用いて適宜調整することができる。

ここで、追加の充電において、追加の充電を行うか否かの判定を行うために、定期的に蓄電体２０１の抵抗値を確認する。抵抗値の測定は、図４（Ｂ）に示すように、コンバータ２０２を用いて所定の電流を蓄電体２０１に流し、そのときの蓄電体２０１の電圧降下をコンバータ２１１により測定することで算出すればよい。

例えば、コンバータ２０２により所定の電流Ｉ_１を蓄電体２０１に流し、このときの電圧Ｖ_１ａをコンバータ２１１により測定する。さらに、コンバータ２０２により所定の電流Ｉ_２を蓄電体２０１に流し、このときの電圧Ｖ_２ａをコンバータ２１１により測定する。蓄電体２０１の抵抗をＲとすると、以上の測定により、Ｒ＝（Ｖ_１ａ−Ｖ_２ａ）／（Ｉ_１−Ｉ_２）の関係から抵抗を算出することができる。

このために、回路２０３を用い、コンバータ２０２とコンバータ２１１を同期させて制御する。また、蓄電体２０１の抵抗の算出は、回路２０３を用いて演算すればよい。

なお、以上のような蓄電体２０１の抵抗値の測定方法は一例であって、これに限らず、その他の方法により抵抗値の測定を行ってもよい。

蓄電体２０１の放電の期間では、図５に示すように、回路２０３等で制御することにより、スイッチ２０８をオフ状態にし、スイッチ２０６及びスイッチ２０７をオン状態にする。これにより、蓄電体２０１の正極及び負極と負荷２０４とを電気的に接続し、蓄電体２０１から負荷２０４に電流が流れる。

なお、負荷２０４への電力の供給は、電源２０５が接続されている状態においては、蓄電体２０１を必ずしも用いる必要はない。電源２０５から負荷２０４へ電力の供給を行ってもよい。なお、この場合には、負荷２０４への電力供給を行うと同時に、蓄電体２０１への充電を行うこともできる。

［２．制御回路］
回路２０３の例について図６を用いて説明する。

［２．１．回路構成］
回路２０３は、プロセッサ７１０、バスブリッジ７１１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）７１２、メモリインターフェース７１３、コントローラ７２０、割り込みコントローラ７２１、Ｉ／Ｏインターフェース（入出力インターフェース）７２２、及びパワーゲートユニット７３０を有する。

さらに、回路２０３は、水晶発振回路７４１、タイマー回路７４５、Ｉ／Ｏインターフェース７４６、Ｉ／Ｏポート７５０、コンパレータ７５１、Ｉ／Ｏインターフェース７５２、バスライン７６１、バスライン７６２、バスライン７６３、及びデータバスライン７６４を有する。さらに、回路２０３は、外部装置との接続部として少なくとも接続端子７７０乃至接続端子７７６を有する。なお、各接続端子７７０乃至接続端子７７６は、１つの端子又は複数の端子でなる端子群を表す。また、水晶振動子７４３を有する発振子７４２が、接続端子７７２、及び接続端子７７３を介して回路２０３に接続されている。

プロセッサ７１０はレジスタ７８５を有し、バスブリッジ７１１を介してバスライン７６１乃至バスライン７６３、及びデータバスライン７６４に接続されている。

メモリ７１２は、プロセッサ７１０のメインメモリとして機能することができる記憶装置であり、例えばランダムアクセスメモリが用いられる。メモリ７１２は、プロセッサ７１０が実行する命令、命令の実行に必要なデータ、及びプロセッサ７１０の処理によるデータを記憶する装置である。プロセッサ７１０が処理する命令により、メモリ７１２へのデータの書き込み、読み出しが行われる。

回路２０３では、低消費電力モードのときにメモリ７１２に対する電力供給が遮断される。そのため、メモリ７１２は電源が供給されていない状態でもデータを保持することができるメモリで構成することが好ましい。

メモリインターフェース７１３は、外部記憶装置との入出力インターフェースである。プロセッサ７１０が処理する命令により、メモリインターフェース７１３を介して、接続端子７７６に接続される外部記憶装置へのデータの書き込み及び読み出しが行われる。

クロック生成回路７１５は、プロセッサ７１０で使用されるクロック信号ＭＣＬＫ（以下、単に「ＭＣＬＫ」ともよぶ。）を生成する回路であり、ＲＣ発振器などを有する。ＭＣＬＫはコントローラ７２０及び割り込みコントローラ７２１にも出力される。

コントローラ７２０は回路２０３の制御を行う回路であり、例えば、回路２０３の電源制御、クロック生成回路７１５、水晶発振回路７４１の制御などを行うことができる。

接続端子７７０は、外部の割り込み信号入力用の端子であり、接続端子７７０を介してマスク不可能な割り込み信号ＮＭＩがコントローラ７２０に入力される。コントローラ７２０にマスク不可能な割り込み信号ＮＭＩが入力されると、コントローラ７２０は直ちにプロセッサ７１０にマスク不可能な割り込み信号ＮＭＩ２を出力し、プロセッサ７１０に割り込み処理を実行させる。

また、割り込み信号ＩＮＴが、接続端子７７０を介して割り込みコントローラ７２１に入力される。割り込みコントローラ７２１には、周辺回路からの割り込み信号（Ｔ０ＩＲＱ、Ｐ０ＩＲＱ、Ｃ０ＩＲＱ）も、バス（７６１乃至７６４）を経由せずに入力される。

割り込みコントローラ７２１は割り込み要求の優先順位を割り当てる機能を有する。割り込みコントローラ７２１は割り込み信号を検出すると、その割り込み要求が有効であるか否かを判定する。有効な割り込み要求であれば、コントローラ７２０に割り込み信号ＩＲＱを出力する。

また、割り込みコントローラ７２１はＩ／Ｏインターフェース７２２を介して、バスライン７６１及びデータバスライン７６４に接続されている。

コントローラ７２０は、割り込み信号ＩＮＴが入力されると、プロセッサ７１０に割り込み信号ＩＮＴ２を出力し、プロセッサ７１０に割り込み処理を実行させる。

また、割り込み信号Ｔ０ＩＲＱが割り込みコントローラ７２１を介さず直接的にコントローラ７２０に入力される場合がある。コントローラ７２０は、割り込み信号Ｔ０ＩＲＱが入力されると、プロセッサ７１０にマスク不可能な割り込み信号ＮＭＩ２を出力し、プロセッサ７１０に割り込み処理を実行させる。

コントローラ７２０のレジスタ７８０は、コントローラ７２０内に設けられ、割り込みコントローラ７２１のレジスタ７８６は、Ｉ／Ｏインターフェース７２２に設けられている。

続いて、回路２０３が有する周辺回路を説明する。回路２０３は、周辺回路として、タイマー回路７４５、Ｉ／Ｏポート７５０及びコンパレータ７５１を有する。これらの周辺回路は一例であり、回路２０３が使用される電気機器に応じて、必要な回路を設けることができる。

タイマー回路７４５は、クロック生成回路７４０から出力されるクロック信号ＴＣＬＫ（以下、単に「ＴＣＬＫ」ともよぶ。）を用いて、時間を計測することができる機能を有する。また、タイマー回路７４５は、決められた時間間隔で、割り込み信号Ｔ０ＩＲＱを、コントローラ７２０及び割り込みコントローラ７２１に出力する。タイマー回路７４５は、Ｉ／Ｏインターフェース７４６を介して、バスライン７６１及びデータバスライン７６４に接続されている。

ＴＣＬＫはＭＣＬＫよりも低い周波数のクロック信号である。例えば、ＭＣＬＫの周波数を数ＭＨｚ程度（例えば、８ＭＨｚ）とし、ＴＣＬＫは、数十ｋＨｚ程度（例えば、３２ｋＨｚ）とする。クロック生成回路７４０は、回路２０３に内蔵された水晶発振回路７４１と、接続端子７７２及び接続端子７７３に接続された発振子７４２を有する。発振子７４２の振動子として、水晶振動子７４３が用いられている。なお、ＣＲ発振器などでクロック生成回路７４０を構成することで、クロック生成回路７４０の全てのモジュールを回路２０３に内蔵することが可能である。

Ｉ／Ｏポート７５０は、接続端子７７４を介して接続された外部機器と情報の入出力を行うためのインターフェースであり、デジタル信号の入出力インターフェースである。これにより、回路２０３にデータ信号を入力することができる。例えば、Ｉ／Ｏポート７５０は、入力されたデジタル信号に応じて、割り込み信号Ｐ０ＩＲＱを割り込みコントローラ７２１に出力する。なお、接続端子７７４を複数設けてもよい。

コンパレータ７５１は、例えば接続端子７７５から入力されるアナログ信号の電位（又は電流）と基準信号の電位（又は電流）との大小を比較でき、値が０又は１のデジタル信号を生成することができる。さらに、コンパレータ７５１は、このデジタル信号に応じて、割り込み信号Ｃ０ＩＲＱを生成することができる。割り込み信号Ｃ０ＩＲＱは、割り込みコントローラ７２１に出力される。

Ｉ／Ｏポート７５０及びコンパレータ７５１は共通のＩ／Ｏインターフェース７５２を介してバスライン７６１及びデータバスライン７６４に接続されている。ここでは、Ｉ／Ｏポート７５０、コンパレータ７５１各々のＩ／Ｏインターフェースに共有することができる回路があるため、１つのＩ／Ｏインターフェース７５２で構成しているが、Ｉ／Ｏポート７５０、コンパレータ７５１のＩ／Ｏインターフェースを別々に設けることもできる。

また、周辺回路のレジスタは、対応する入出力インターフェースに設けられている。タイマー回路７４５のレジスタ７８７はＩ／Ｏインターフェース７４６に設けられ、Ｉ／Ｏポート７５０のレジスタ７８３及びコンパレータ７５１のレジスタ７８４は、それぞれ、Ｉ／Ｏインターフェース７５２に設けられている。

回路２０３は内部回路への電力供給を遮断するためのパワーゲートユニット７３０を有する。パワーゲートユニット７３０により、動作に必要な回路のみに電力供給を行うことで、回路２０３全体の消費電力を低くすることができる。

図６に示すように、回路２０３内の破線で囲んだユニット７０１、ユニット７０２、ユニット７０３、ユニット７０４の回路は、パワーゲートユニット７３０を介して、接続端子７７１に接続されている。接続端子７７１は、例えば図３に示す蓄電体２０１に接続される。なお、接続端子７７１と蓄電体２０１の間にコンバータを設けてもよい。

本発明の一態様においては、ユニット７０１は、タイマー回路７４５、及びＩ／Ｏインターフェース７４６を含み、ユニット７０２は、Ｉ／Ｏポート７５０、コンパレータ７５１、及びＩ／Ｏインターフェース７５２を含み、ユニット７０３は、割り込みコントローラ７２１、及びＩ／Ｏインターフェース７２２を含み、ユニット７０４は、プロセッサ７１０、メモリ７１２、バスブリッジ７１１、及びメモリインターフェース７１３を含む。

パワーゲートユニット７３０は、コントローラ７２０により制御される。パワーゲートユニット７３０は、ユニット７０１乃至７０４への電源電圧の供給を遮断するためのスイッチ７３１及びスイッチ７３２を有する。このときの電源電圧としては、例えば蓄電体２０１の電源電圧などを用いることができる。

スイッチ７３１、スイッチ７３２のオン／オフはコントローラ７２０により制御される。具体的には、コントローラ７２０は、プロセッサ７１０の要求によりパワーゲートユニット７３０が有するスイッチの一部又は全部をオフ状態とする信号を出力する（電力供給の停止）。また、コントローラ７２０は、マスク不可能な割り込み信号ＮＭＩ、又はタイマー回路７４５からの割り込み信号Ｔ０ＩＲＱをトリガーにして、パワーゲートユニット７３０が有するスイッチをオン状態とする信号を出力する（電力供給の開始）。

なお、図６では、パワーゲートユニット７３０に、２つのスイッチ（スイッチ７３１、スイッチ７３２）を設ける構成を示しているが、これに限定されず、電源遮断に必要な数のスイッチを設ければよい。

また、ここでは、ユニット７０１に対する電力供給を独立して制御することができるようにスイッチ７３１を設け、ユニット７０２乃至７０４に対する電力供給を独立して制御することができるようにスイッチ７３２を設けているが、このような電力供給経路に限定されるものではない。例えば、スイッチ７３２とは別のスイッチを設けて、メモリ７１２の電力供給を独立して制御することができるようにしてもよい。また、１つの回路に対して、複数のスイッチを設けてもよい。

また、コントローラ７２０には、パワーゲートユニット７３０を介さず、常時、接続端子７７１から電源電圧が供給される。また、ノイズの影響を少なくするため、クロック生成回路７１５の発振回路、水晶発振回路７４１には、それぞれ、電源電圧の電源回路と異なる外部の電源回路から電源電位が供給される。

［２．２駆動方法例］
コントローラ７２０及びパワーゲートユニット７３０などを備えることにより、回路２０３を３種類の動作モードで動作させることが可能である。第１の動作モードは、通常動作モードであり、回路２０３の全ての回路がアクティブな状態である。ここでは、第１の動作モードを「Ａｃｔｉｖｅモード」とよぶ。

第２、及び第３の動作モードは低消費電力モードであり、一部の回路をアクティブにするモードである。第２の動作モードでは、コントローラ７２０、並びにタイマー回路７４５とその関連回路（水晶発振回路７４１、Ｉ／Ｏインターフェース７４６）がアクティブである。第３の動作モードでは、コントローラ７２０のみがアクティブである。ここでは、第２の動作モードを「Ｎｏｆｆ１モード」と呼び、第３の動作モードを「Ｎｏｆｆ２モード」とよぶことにする。Ｎｏｆｆ１モードでは、コントローラ７２０と周辺回路の一部（タイマー動作に必要な回路）が動作し、Ｎｏｆｆ２モードでは、コントローラ７２０のみが動作している。

なお、クロック生成回路７１５の発振器、及び水晶発振回路７４１は、動作モードに関わらず、電源が常時供給される。クロック生成回路７１５及び水晶発振回路７４１を非アクティブにするには、コントローラ７２０から又は外部からイネーブル信号を入力し、クロック生成回路７１５及び水晶発振回路７４１の発振を停止させることにより行われる。

また、Ｎｏｆｆ１、Ｎｏｆｆ２モードでは、パワーゲートユニット７３０により電力供給が遮断されるため、Ｉ／Ｏポート７５０、Ｉ／Ｏインターフェース７５２は非Ａｃｔｉｖｅになるが、接続端子７７４に接続されている外部機器を正常に動作させるために、Ｉ／Ｏポート７５０、Ｉ／Ｏインターフェース７５２の一部には電力が供給される。具体的には、Ｉ／Ｏポート７５０の出力バッファ、Ｉ／Ｏポート７５０用のレジスタ７８３である。

なお、本明細書では、回路が非アクティブとは、電力の供給が遮断されて回路が停止している状態の他、Ａｃｔｉｖｅモード（通常動作モード）での主要な機能が停止している状態や、Ａｃｔｉｖｅモードよりも省電力で動作している状態を含む。

上記構成にすることにより、例えばユーザーが蓄電装置の充電動作を強制的に終了させた場合に、プロセッサ７１０の要求によりパワーゲートユニット７３０が有するスイッチの一部又は全部をオフ状態とする信号を出力し、Ｎｏｆｆ１、Ｎｏｆｆ２モードに切り換え、不要な回路ブロックに対する電力の供給を停止させることもできる。

［２．３．レジスタ］
さらに、各回路ブロックに適用可能なレジスタの構成例について図７を参照して説明する。

［２．３．１．回路構成例］
図７（Ａ）に示すレジスタは、記憶回路６５１と、記憶回路６５２と、セレクタ６５３と、を有する。

記憶回路６５１には、リセット信号ＲＳＴ、クロック信号ＣＬＫ、及びデータ信号Ｄが入力される。記憶回路６５１は、クロック信号ＣＬＫに従って入力されるデータ信号Ｄのデータを保持し、データ信号Ｑとして出力することができる機能を有する。記憶回路６５１としては、例えばバッファレジスタや、汎用レジスタなどのレジスタを構成することができる。又は、記憶回路６５１としては、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などからなるキャッシュメモリを設けることもできる。これらのレジスタやキャッシュメモリは記憶回路６５２にデータを退避させることができる。

記憶回路６５２には、書き込み制御信号ＷＥ、読み出し制御信号ＲＤ、及びデータ信号が入力される。書き込み制御信号ＷＥ、読み出し制御信号ＲＤなどは、例えば端子を介して入力されてもよい。

記憶回路６５２は、書き込み制御信号ＷＥに従って、入力されるデータ信号のデータを記憶し、読み出し制御信号ＲＤに従って、記憶されたデータをデータ信号として出力することができる機能を有する。

セレクタ６５３は、読み出し制御信号ＲＤに従って、データ信号Ｄ又は記憶回路６５２から出力されるデータ信号を選択して、記憶回路６５１に入力する。

記憶回路６５２には、トランジスタ６３１及び容量素子６３２が設けられている。

トランジスタ６３１は、ｎチャネル型トランジスタであり、選択トランジスタとしての機能を有する。トランジスタ６３１のソース及びドレインの一方は、記憶回路６５１の出力端子に接続されている。さらに、トランジスタ６３１のバックゲートには、電源電位が供給される。トランジスタ６３１は、書き込み制御信号ＷＥに従って記憶回路６５１から出力されるデータ信号の保持を制御することができる機能を有する。

トランジスタ６３１としては、例えばオフ電流の低いトランジスタを適用してもよい。オフ電流の低いトランジスタとしては、例えばシリコンよりもバンドギャップの広い酸化物半導体を含むチャネル形成領域を有し、該チャネル形成領域が実質的にｉ型であるトランジスタを適用することができる。

例えば、水素又は水などの不純物を可能な限り除去し、酸素を供給して酸素欠損を可能な限り減らすことにより、上記酸化物半導体を含むトランジスタを作製することができる。このとき、チャネル形成領域において、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ））の測定値でドナー不純物といわれる水素の量を１×１０^１９／ｃｍ^３以下、好ましくは１×１０^１８／ｃｍ^３以下に低減することが好ましい。トランジスタ６３１のオフ電流は、２５℃でチャネル幅１μｍあたり１×１０^−１９Ａ（１００ｚＡ）以下である。より好ましくは１×１０^−２２Ａ（１００ｙＡ）以下である。トランジスタのオフ電流は、低ければ低いほどよいが、トランジスタのオフ電流の下限値は、約１×１０^−３０Ａ／μｍであると見積もられる。

上記酸化物半導体としては、例えばＩｎ系金属酸化物、Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｚｎ系金属酸化物、又はＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物などを適用することができる。

容量素子６３２の一対の電極の一方はトランジスタ６３１のソース及びドレインの他方に接続され、他方には低電源電位ＶＳＳが供給される。容量素子６３２は、記憶するデータ信号のデータに基づく電荷を保持することができる機能を有する。トランジスタ６３１のオフ電流が非常に低いため、電源電圧の供給が停止しても容量素子６３２の電荷は保持され、データが保持される。

トランジスタ６３３は、ｐチャネル型トランジスタである。トランジスタ６３３のソース及びドレインの一方には高電源電位ＶＤＤが供給され、ゲートには、読み出し制御信号ＲＤが入力される。

トランジスタ６３４は、ｎチャネル型トランジスタである。トランジスタ６３４のソース及びドレインの一方は、トランジスタ６３３のソース及びドレインの他方に接続されており、ゲートには、読み出し制御信号ＲＤが入力される。

トランジスタ６３５は、ｎチャネル型トランジスタである。トランジスタ６３５のソース及びドレインの一方は、トランジスタ６３４のソース及びドレインの他方に接続されており、ソース及びドレインの他方には、低電源電位ＶＳＳが供給される。

インバータ６３６の入力端子は、トランジスタ６３３のソース及びドレインの他方に接続されている。また、インバータ６３６の出力端子は、セレクタ６５３の入力端子に接続される。

容量素子６３７の一対の電極の一方はインバータ６３６の入力端子に接続され、他方には低電源電位ＶＳＳが供給される。容量素子６３７は、インバータ６３６に入力されるデータ信号のデータに基づく電荷を保持することができる機能を有する。

なお、上記に限定されず、例えば相変化型メモリ（ＰＲＡＭ（Ｐｈａｓｅ−ｃｈａｎｇｅ ＲＡＭ）又はＰＣＭ（Ｐｈａｓｅ Ｃｈａｎｇｅ Ｍｅｍｏｒｙ）ともいう）、抵抗変化型メモリ（ＲｅＲＡＭ（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ＲＡＭ）ともいう）、磁気抵抗型メモリ（ＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ＲＡＭ）ともいう）などを用いて記憶回路６５２を構成してもよい。例えば、ＭＲＡＭとしては磁気トンネル接合素子（ＭＴＪ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｕｎｎｅｌ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ）素子ともいう）を用いたＭＲＡＭを適用することができる。

［２．３．２．駆動方法例］
次に、図７（Ａ）に示すレジスタの駆動方法例について説明する。

まず、通常動作期間において、電力となる電源電圧、リセット信号ＲＳＴ、クロック信号ＣＬＫは、レジスタに供給された状態である。このとき、セレクタ６５３は、データ信号Ｄのデータを記憶回路６５１に出力する。記憶回路６５１は、クロック信号ＣＬＫに従って入力されたデータ信号Ｄのデータを保持する。このとき、読み出し制御信号ＲＤによりトランジスタ６３３がオン状態になり、トランジスタ６３４がオフ状態になる。

次に、電源電圧を停止する直前のバックアップ期間において、書き込み制御信号ＷＥのパルスに従って、トランジスタ６３１がオン状態になり、記憶回路６５２にデータ信号Ｄのデータが記憶され、トランジスタ６３１がオフ状態になる。その後レジスタに対するクロック信号ＣＬＫの供給を停止させ、さらにその後レジスタに対するリセット信号ＲＳＴの供給を停止させる。なお、トランジスタ６３１がオン状態のとき、トランジスタ６３１のバックゲートに正電源電位を供給してもよい。このとき、読み出し制御信号ＲＤによりトランジスタ６３３がオン状態になり、トランジスタ６３４がオフ状態になる。

次に、電源停止期間において、レジスタに対する電源電圧の供給を停止させる。このとき、記憶回路６５２のトランジスタ６３１のオフ電流が低いため、記憶されたデータが保持される。なお、高電源電位ＶＤＤの代わりに接地電位ＧＮＤを供給することにより、電源電圧の供給を停止するとみなすこともできる。例えば、接地電位は、図７（Ａ）に示す端子を介して供給される。なお、トランジスタ６３１がオフ状態のとき、トランジスタ６３１のバックゲートに負電源電位を供給してトランジスタ６３１のオフ状態を維持してもよい。

次に、通常動作期間に戻る直前のリカバリー期間において、レジスタに対する電源電圧の供給を再開させ、その後クロック信号ＣＬＫの供給を再開させ、さらにその後リセット信号ＲＳＴの供給を再開させる。このとき、クロック信号ＣＬＫが供給される配線を高電源電位ＶＤＤにしておき、その後クロック信号ＣＬＫの供給を再開させる。さらに、読み出し制御信号ＲＤのパルスに従ってトランジスタ６３３がオフ状態になり、トランジスタ６３４がオン状態になり、記憶回路６５２に記憶された値のデータ信号がセレクタ６５３に出力される。セレクタ６５３は、読み出し制御信号ＲＤのパルスに従って上記データ信号を記憶回路６５１に出力する。これにより、電源停止期間の直前の状態に記憶回路６５１を復帰させることができる。

その後、通常動作期間において、再び記憶回路６５１の通常動作を行う。

以上が図７（Ａ）に示すレジスタの駆動方法例である。

なお、レジスタは、図７（Ａ）に示す構成に限定されない。

例えば、図７（Ｂ）に示すレジスタは、図７（Ａ）に示すレジスタの構成と比較してトランジスタ６３３、トランジスタ６３４、インバータ６３６、容量素子６３７が無く、セレクタ６５４を有する構成である。図７（Ａ）に示すレジスタと同じ部分については、図７（Ａ）に示すレジスタの説明を適宜援用する。

このとき、トランジスタ６３５のソース及びドレインの一方は、セレクタ６５３の入力端子に接続される。

また、セレクタ６５４は、書き込み制御信号ＷＥ２に従って、データとなる低電源電位ＶＳＳ又は記憶回路６５１から出力されるデータ信号を選択して、記憶回路６５２に入力する。

次に、図７（Ｂ）に示すレジスタの駆動方法例について説明する。

まず、通常動作期間において、電源電圧、リセット信号ＲＳＴ、クロック信号ＣＬＫは、レジスタに供給された状態である。このとき、セレクタ６５３は、データ信号Ｄのデータを記憶回路６５１に出力する。記憶回路６５１は、クロック信号ＣＬＫに従って入力されたデータ信号Ｄのデータを保持する。また、書き込み制御信号ＷＥ２に従いセレクタ６５４は、低電源電位ＶＳＳを記憶回路６５２に出力する。記憶回路６５２では、書き込み制御信号ＷＥのパルスに従いトランジスタ６３１がオン状態になり、記憶回路６５２に低電源電位ＶＳＳがデータとして記憶される。

次に、電源電圧を停止する直前のバックアップ期間において、書き込み制御信号ＷＥ２に従いセレクタ６５４により、低電源電位ＶＳＳの供給の代わりに記憶回路６５１の出力端子とトランジスタ６３１のソース及びドレインの一方が導通状態になる。さらに、書き込み制御信号ＷＥのパルスに従いトランジスタ６３１がオン状態になり、記憶回路６５２にデータ信号Ｄのデータが記憶され、トランジスタ６３１がオフ状態になる。このとき、データ信号Ｄの電位が高電源電位ＶＤＤと同じ値のときのみ、記憶回路６５２のデータが書き換わる。さらに、レジスタに対するクロック信号ＣＬＫの供給を停止させ、レジスタに対するリセット信号ＲＳＴの供給を停止させる。なお、トランジスタ６３１がオン状態のとき、トランジスタ６３１のバックゲートに正電源電位を供給してもよい。

次に、電源停止期間において、レジスタに対する電源電圧の供給を停止させる。このとき、記憶回路６５２において、トランジスタ６３１のオフ電流が低いため、データの値が保持される。なお、高電源電位ＶＤＤの代わりに接地電位ＧＮＤを供給することにより、電源電圧の供給を停止させるとみなすこともできる。なお、マルチプレクサにより、トランジスタ６３１がオフ状態のとき、トランジスタ６３１のバックゲートに負電源電位を供給してトランジスタのオフ状態を維持してもよい。

次に、通常動作期間に戻る直前のリカバリー期間において、レジスタに対する電源電圧の供給を再開し、その後クロック信号ＣＬＫの供給を再開させ、さらにその後リセット信号ＲＳＴの供給を再開させる。このとき、クロック信号ＣＬＫが供給される配線を高電源電位ＶＤＤにしておき、その後クロック信号ＣＬＫの供給を再開させる。セレクタ６５３は、読み出し制御信号ＲＤのパルスに従って記憶回路６５２の記憶されたデータに応じた値のデータ信号を記憶回路６５１に出力する。これにより、電源停止期間の直前の状態に記憶回路６５１を復帰させることができる。

その後、通常動作期間において、再び記憶回路６５１の通常動作を行う。

以上が図７（Ｂ）に示すレジスタの駆動方法例である。

図７（Ｂ）に示す構成にすることにより、バックアップ期間における低電源電位ＶＳＳであるデータの書き込みを無くすことができるため、動作を速くすることができる。

上記レジスタをレジスタ７８４乃至７８７に用いた場合、ＡｃｔｉｖｅモードからＮｏｆｆ１、Ｎｏｆｆ２モードへ移行する際は、電源遮断に先立って、レジスタ７８４乃至７８７の記憶回路６５１のデータは記憶回路６５２に書き込まれ、記憶回路６５１のデータを初期値にリセットし、電源が遮断される。

また、Ｎｏｆｆ１、又はＮｏｆｆ２モードからＡｃｔｉｖｅへ復帰する場合、レジスタ７８４乃至７８７に電力供給が再開されると、まず記憶回路６５１のデータが初期値にリセットされる。そして、記憶回路６５２のデータが記憶回路６５１に書き込まれる。

従って、低消費電力モードでも、回路２０３の処理に必要なデータがレジスタ７８４乃至７８７で保持されているため、回路２０３を低消費電力モードからＡｃｔｉｖｅモードへ直ちに復帰させることが可能になる。よって、回路２０３の消費電力を低減させることができる。

［３．メモリ］
本発明の一態様に適用可能なメモリの例について説明する。該メモリは、例えば図６に示すメモリ７１２に適用することもできる。また、酸化物膜を用いたトランジスタを有するメモリは、蓄電装置の出荷時の容量（最大容量）を記憶させるためのメモリに適用することもできる。

［３．１．ＳＲＡＭ］
ここでは、インバータの回路を応用したフリップフロップで構成するメモリである、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）について説明する。

ＳＲＡＭはフリップフロップを用いてデータを保持するため、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）とは異なり、リフレッシュ動作が不要である。そのため、データの保持時の消費電力を抑えることができる。また、容量素子を用いないため、高速動作の求められる用途に好適である。

図８は、本発明の一態様に係るＳＲＡＭのメモリセルに対応する回路図である。なお、図８には一つのメモリセルのみを示すが、当該メモリセルを複数配置したメモリセルアレイに適用しても構わない。

図８に示すメモリセルは、トランジスタＴｒ１ｅと、トランジスタＴｒ２ｅと、トランジスタＴｒ３ｅと、トランジスタＴｒ４ｅと、トランジスタＴｒ５ｅと、トランジスタＴｒ６ｅと、を有する。トランジスタＴｒ１ｅ及びトランジスタＴｒ２ｅはｐチャネル型トランジスタであり、トランジスタＴｒ３ｅ及びトランジスタＴｒ４ｅはｎチャネル型トランジスタである。トランジスタＴｒ１ｅのゲートは、トランジスタＴｒ２ｅのドレイン、トランジスタＴｒ３ｅのゲート、トランジスタＴｒ４ｅのドレイン、並びにトランジスタＴｒ６ｅのソース及びドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタＴｒ１ｅのソースには高電源電位ＶＤＤが与えられる。トランジスタＴｒ１ｅのドレインは、トランジスタＴｒ２ｅのゲート、トランジスタＴｒ３ｅのドレイン及びトランジスタＴｒ５ｅのソース及びドレインの一方と電気的に接続される。トランジスタＴｒ２ｅのソースには高電源電位ＶＤＤが与えられる。トランジスタＴｒ３ｅのソースには接地電位ＧＮＤが与えられる。トランジスタＴｒ３ｅのバックゲートはバックゲート線ＢＧＬに電気的に接続される。トランジスタＴｒ４ｅのソースには接地電位ＧＮＤが与えられる。トランジスタＴｒ４ｅのバックゲートはバックゲート線ＢＧＬに電気的に接続される。トランジスタＴｒ５ｅのゲートはワード線ＷＬに電気的に接続される。トランジスタＴｒ５ｅのソース及びドレインの他方はビット線ＢＬＢに電気的に接続される。トランジスタＴｒ６ｅのゲートはワード線ＷＬに電気的に接続される。トランジスタＴｒ６ｅのソース及びドレインの他方はビット線ＢＬに電気的に接続される。

ここでは、トランジスタＴｒ５ｅ及びトランジスタＴｒ６ｅとしてｎチャネル型トランジスタを適用した例を示す。ただし、トランジスタＴｒ５ｅ及びトランジスタＴｒ６ｅは、ｎチャネル型トランジスタに限定されず、ｐチャネル型トランジスタを適用することもできる。その場合、後に示す書き込み、保持及び読み出しの方法も適宜変更すればよい。

このように、トランジスタＴｒ１ｅ及びトランジスタＴｒ３ｅを有するインバータと、トランジスタＴｒ２ｅ及びトランジスタＴｒ４ｅを有するインバータとをリング接続することで、フリップフロップが構成される。

ｐチャネル型トランジスタとしては、例えばシリコンを用いたトランジスタを適用すればよい。ただし、ｐチャネル型トランジスタは、シリコンを用いたトランジスタに限定されない。また、ｎチャネル型トランジスタとしては、後述する酸化物膜を用いたトランジスタを用いればよい。

ここでは、トランジスタＴｒ３ｅ及びトランジスタＴｒ４ｅとして、酸化物膜を用いたトランジスタを適用する。当該トランジスタは、オフ電流が極めて小さいため、貫通電流も極めて小さくなる。

なお、トランジスタＴｒ１ｅ及びトランジスタＴｒ２ｅとして、ｐチャネル型トランジスタに代えて、ｎチャネル型トランジスタを適用することもできる。トランジスタＴｒ１ｅ及びトランジスタＴｒ２ｅとしてｎチャネル型トランジスタを用いる場合、デプレッション型トランジスタを適用すればよい。

図８に示したメモリセルの書き込み、保持及び読み出しについて以下に説明する。

書き込み時は、まずビット線ＢＬ及びビット線ＢＬＢにデータ０又はデータ１に対応する電位を印加する。

例えば、データ１を書き込みたい場合、ビット線ＢＬを高電源電位ＶＤＤ、ビット線ＢＬＢを接地電位ＧＮＤとする。次に、ワード線ＷＬにトランジスタＴｒ５ｅ、トランジスタＴｒ６ｅのしきい値電圧に高電源電位ＶＤＤを加えた電位以上の電位（ＶＨ）を印加する。

次に、ワード線ＷＬの電位をトランジスタＴｒ５ｅ、トランジスタＴｒ６ｅのしきい値電圧未満とすることで、フリップフロップに書き込んだデータ１が保持される。ＳＲＡＭの場合、データの保持で流れる電流はトランジスタのリーク電流のみとなる。ここで、ＳＲＡＭを構成するトランジスタの一部に上記オフ電流の低いトランジスタを適用することにより、データ保持のための待機電力を小さくすることができる。

読み出し時は、あらかじめビット線ＢＬ及びビット線ＢＬＢを高電源電位ＶＤＤとする。次に、ワード線ＷＬにＶＨを印加することで、ビット線ＢＬは高電源電位ＶＤＤのまま変化しないが、ビット線ＢＬＢはトランジスタＴｒ５ｅ及びトランジスタＴｒ３ｅを介して放電し、接地電位ＧＮＤとなる。このビット線ＢＬとビット線ＢＬＢとの電位差をセンスアンプ（図示せず）にて増幅することにより保持されたデータ１を読み出すことができる。

なお、データ０を書き込みたい場合は、ビット線ＢＬを接地電位ＧＮＤ、ビット線ＢＬＢを高電源電位ＶＤＤとし、その後にワード線ＷＬにＶＨを印加すればよい。次に、ワード線ＷＬの電位をトランジスタＴｒ５ｅ、トランジスタＴｒ６ｅのしきい値電圧未満とすることで、フリップフロップに書き込んだデータ０が保持される。読み出し時は、あらかじめビット線ＢＬ及びビット線ＢＬＢを高電源電位ＶＤＤとし、ワード線ＷＬにＶＨを印加することで、ビット線ＢＬＢは高電源電位ＶＤＤのまま変化しないが、ビット線ＢＬはトランジスタＴｒ６ｅ及びトランジスタＴｒ４ｅを介して放電し、接地電位ＧＮＤとなる。このビット線ＢＬとビット線ＢＬＢとの電位差をセンスアンプにて増幅することにより保持されたデータ０を読み出すことができる。

以上の態様により、待機電力の小さいＳＲＡＭを提供することができる。

［３．２．ＤＯＳＲＡＭ］
本発明の一態様に係る酸化物膜を用いたトランジスタは、オフ電流を極めて小さくすることができる。すなわち、当該トランジスタを介した電荷のリークが起こりにくい電気特性を有する。以下では、このような電気特性を有するトランジスタを適用した、既知の記憶素子を有すると比べ、機能的に優れた記憶素子を有するメモリとして、ＤＯＳＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）について説明する。ＤＯＳＲＡＭとは、上記オフ電流の低いトランジスタを、メモリセルの選択トランジスタ（スイッチング素子としてのトランジスタ）に用いたメモリを指す。

まず、メモリについて、図９を参照して説明する。ここで、図９（Ａ）はメモリのメモリセルアレイを示す回路図である。図９（Ｂ）はメモリセルの回路図である。

図９（Ａ）に示すメモリセルアレイは、メモリセル１０５０と、ビット線１０５１と、ワード線１０５２と、容量線１０５３と、センスアンプ１０５４と、をそれぞれ複数有する。

なお、ビット線１０５１及びワード線１０５２がグリッド状に設けられ、各メモリセル１０５０はビット線１０５１及びワード線１０５２の交点に付き一つずつ配置される。ビット線１０５１はセンスアンプ１０５４と接続され、ビット線１０５１の電位をデータとして読み出す機能を有する。

図９（Ｂ）より、メモリセル１０５０は、トランジスタ１０５５と、キャパシタ１０５６と、を有する。また、トランジスタ１０５５のゲートはワード線１０５２と電気的に接続される。トランジスタ１０５５のソースはビット線１０５１と電気的に接続される。トランジスタ１０５５のドレインはキャパシタ１０５６の一端と電気的に接続される。キャパシタ１０５６の他端は容量線１０５３に電気的に接続される。

図１０は、メモリの斜視図である。図１０に示すメモリは上部に記憶回路としてメモリセルを複数含む、メモリセルアレイ（メモリセルアレイ３４００ａ乃至メモリセルアレイ３４００ｎ（ｎは２以上の整数））を複数層有し、下部にメモリセルアレイ３４００ａ乃至メモリセルアレイ３４００ｎを動作させるために必要な論理回路３００４を有する。

キャパシタ１０５６に保持された電圧は、トランジスタ１０５５のリークによって時間が経つと徐々に低減していく。当初Ｖ０からＶ１まで充電された電圧は、時間が経過するとｄａｔａ１を読み出す限界点であるＶＡまで低減する。この期間を保持期間Ｔ＿１とする。すなわち、２値メモリセルの場合、保持期間Ｔ＿１の間にリフレッシュをする必要がある。

例えば、トランジスタ１０５５のオフ電流が十分小さくない場合、キャパシタ１０５６に保持された電圧の時間変化が大きいため、保持期間Ｔ＿１が短くなる。従って、頻繁にリフレッシュをする必要がある。リフレッシュの頻度が高まると、メモリの消費電力が高まってしまう。

本実施形態では、トランジスタ１０５５のオフ電流が極めて小さいため、保持期間Ｔ＿１を極めて長くすることができる。すなわち、リフレッシュの頻度を少なくすることが可能となるため、消費電力を低減することができる。例えば、オフ電流が１×１０^−２１Ａから１×１０^−２５Ａであるトランジスタ１０５５でメモリセルを構成すると、電力を供給せずに数日間から数十年間に渡ってデータを保持することが可能となる。

以上のように、本発明の一態様によって、集積度が高く、消費電力の小さいメモリを得ることができる。

［３．３．ＮＯＳＲＡＭ］
次に、図８及び図１０に示すメモリとは異なるメモリとして、ＮＯＳＲＡＭ（Ｎｏｎ−ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）について説明する。ＮＯＳＲＡＭとは、上記オフ電流の低いトランジスタを、メモリセルの選択トランジスタ（スイッチング素子としてのトランジスタ）に用い、シリコン材料などを用いたトランジスタをメモリセルの出力トランジスタに用いたメモリを指す。

図１１（Ａ）はメモリを構成するメモリセル及び配線を含む回路図である。また、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）に示すメモリセルの電気特性を示す図である。

図１１（Ａ）より、メモリセルは、トランジスタ１０７１と、トランジスタ１０７２と、キャパシタ１０７３とを有する。ここで、トランジスタ１０７１のゲートはワード線１０７６と電気的に接続される。トランジスタ１０７１のソースはソース線１０７４と電気的に接続される。トランジスタ１０７１のドレインはトランジスタ１０７２のゲート及びキャパシタ１０７３の一端と電気的に接続され、この部分をノード１０７９とする。トランジスタ１０７２のソースはソース線１０７５と電気的に接続される。トランジスタ１０７２のドレインはドレイン線１０７７と電気的に接続される。キャパシタ１０７３の他端は容量線１０７８と電気的に接続される。

なお、図１１に示すメモリは、ノード１０７９の電位に応じて、トランジスタ１０７２の見かけ上のしきい値電圧が変動することを利用したものである。例えば、図１１（Ｂ）は容量線１０７８の電圧Ｖ_ＣＬと、トランジスタ１０７２を流れるドレイン電流Ｉ_ｄ＿２との関係を説明する図である。

なお、トランジスタ１０７１を介してノード１０７９の電位を調整することができる。例えば、ソース線１０７４の電位を高電源電位ＶＤＤとする。このとき、ワード線１０７６の電位をトランジスタ１０７１のしきい値電圧Ｖｔｈに高電源電位ＶＤＤを加えた電位以上とすることで、ノード１０７９の電位をＨＩＧＨにすることができる。また、ワード線１０７６の電位をトランジスタ１０７１のしきい値電圧Ｖｔｈ以下とすることで、ノード１０７９の電位をＬＯＷにすることができる。

そのため、トランジスタ１０７２は、ＬＯＷで示したＶ_ＣＬ−Ｉ_ｄ＿２カーブと、ＨＩＧＨで示したＶ_ＣＬ−Ｉ_ｄ＿２カーブのいずれかの電気特性となる。すなわち、ＬＯＷでは、Ｖ_ＣＬ＝０ＶにてＩ_ｄ＿２が小さいため、データ０となる。また、ＨＩＧＨでは、Ｖ_ＣＬ＝０ＶにてＩ_ｄ＿２が大きいため、データ１となる。このようにして、データを記憶することができる。

トランジスタ１０７１としてオフ電流の低いトランジスタを用いることにより、データの保持時間を長くすることができる。トランジスタ１０７２を用いることにより、データを読み出す際にデータが失われないため、繰り返しデータを読み出すことができる。

［４．クーロンカウンタ］
ここでは、蓄電装置の充放電容量（クーロン量）を算出し、読み出すことのできるクーロンカウンタについて説明する。

図１２は、クーロンカウンタの構成の一例を示す回路図である。クーロンカウンタは、抵抗２５０、増幅回路２５１、電圧電流変換回路２５２及び積分回路２５３を有する。クーロンカウンタは、抵抗２５０を流れる電流Ｉｓから、被検出対象である蓄電体２０１から出力された電荷量を検出する機能を備える。蓄電体２０１は、高電位側の端子２５４及び低電位用の端子２５５に接続されている。

増幅回路２５１は、２つ入力端子間の電圧を増幅し、増幅した電圧を出力する機能を有する。電流Ｉｓが流れることにより、抵抗２５０の両端には電圧Ｖｓ（＝Ｉｓ×Ｒｓ）が発生する。増幅回路２５１の非反転入力端子と反転入力端子間には電圧Ｖｓが入力される。増幅回路２５１は、電圧Ｖｓを増幅して、電圧Ｖａを生成する機能を有する。電圧Ｖａは、電圧Ｖｓに比例する電圧である。

電圧電流変換回路２５２（Ｖ／Ｉ）は、入力された電圧を電流に変換し、出力する機能を有する回路である。ここでは、電圧電流変換回路２５２は電圧Ｖａを電流Ｉｃに変換する。電流Ｉｃは、電圧Ｖａに比例する電流である。

積分回路２５３は、入力される電流Ｉｃにより供給された電荷Ｑｃに応じた信号を生成する機能を有する回路である。積分回路２５３は、トランジスタ２５６、トランジスタ２５７、容量素子２５８及びコンパレータ２５９を有する。

トランジスタ２５６は、容量素子２５８の端子（ノード２６０）と電圧電流変換回路２５２の出力との接続を制御するスイッチの機能を有する。トランジスタ２５６のオン、オフはそのゲートに入力される信号ＣＯＮにより制御される。

トランジスタ２５７は、ノード２６０と、基準電圧ＶＲＥＦ３が入力されるノード２６１間を接続するスイッチの機能を有する。そのため、トランジスタ２５７は、ノード２６０の電圧Ｖｃをリセットするリセット回路として機能することができる。トランジスタ２５７のオン、オフは、そのゲートに入力される信号ＳＥＴにより制御される。トランジスタ２５７がオン状態である期間は、ノード２６０はノード２６１に接続されるため、その電圧Ｖｃは一定電位となり、トランジスタ２５７などによる電圧降下を無視する場合は、基準電圧ＶＲＥＦ３と等しくなる。

また、ノード２６０の電位をリセットするための回路（トランジスタ２５７）は、必要に応じて形成すればよい。

トランジスタ２５６及び容量素子２５８は、サンプル−ホールド回路の機能を有する。トランジスタ２５６をオンすることにより、電流Ｉｃが電圧電流変換回路２５２からノード２６０に入力され、容量素子２５８が充電される（サンプル動作）。トランジスタ２５７をオフすることにより、ノード２６０が電気的に浮遊状態とされ、容量素子２５８において電荷量Ｑｃが保持される（ホールド動作）。

ノード２６０の電圧Ｖｃは、容量素子２５８に保持されている電荷量Ｑｃに比例し、電荷量Ｑｃは電流Ｉｃに比例するため、ノード２６０からの出力信号（電圧Ｖｃ）、または電圧Ｖｃに応じた信号から、抵抗２５０を流れた電荷量に関するデータを得ることができる。よって、これらの信号から、蓄電体２０１の充電容量又は残容量を算出することができる。

電圧Ｖｃは、コンパレータ２５９を経て出力信号ＯＵＴとして、クーロンカウンタから出力される。コンパレータ２５９の非反転入力端子は、ノード２６０（容量素子２５８の端子）に接続され、同反転入力端子には、電位ＶＲＥＦ１が入力される。コンパレータ２５９は、電圧Ｖｃが基準電圧よりも高ければハイレベルの信号ＯＵＴを出力し、低ければ、ローレベルの信号ＯＵＴを出力する。

コンパレータ２５９としては、ノイズ耐性が高いヒステリシスコンパレータを用いることが好ましい。ヒステリシスコンパレータを用いることにより、ノイズの影響により出力信号ＯＵＴの電位の切り替えが頻繁に起こることを抑制することができる。

なお、積分回路２５３では、電圧Ｖｃに対応する信号を生成するアナログ回路として、コンパレータ２５９が用いられているが、これに限定されない。例えば、このようなアナログ回路としてアナログ−デジタル変換回路、増幅回路等を用いることができる。

また、クーロンカウンタの出力信号は、コンパレータ２５９からの出力信号ＯＵＴに限定されるものではない。例えば、ノード２６０の電圧Ｖｃを信号として出力させることができる。この場合、ノード２６０に増幅回路を接続し、増幅回路で増幅された電圧を出力信号として取り出せばよい。

以上のようなクーロンカウンタを用いることで、蓄電装置が有する蓄電体の容量を検出することができる。特に、蓄電体の正極に二相共存反応をする活物質を用いた場合、電位変化にプラトーな領域を有するため、蓄電体の電圧を測定しても容量を算出することができない。このため、充電容量を測定することのできる上述のクーロンカウンタが適している。

［５．半導体装置の構造例］
上記制御回路やメモリ、クーロンカウンタなどの半導体装置の構造例について説明する。

［５．１．トランジスタの構造］
まず、半導体装置に適用可能なトランジスタの構造例について説明する。

トランジスタの構造は、特に限定されず任意の構造とすることができる。トランジスタの構造として、例えば、以下に説明するボトムゲート構造のスタガ型やプレーナ型などを用いることができる。また、トランジスタはチャネル形成領域が１つ形成されるシングルゲート構造でも、２つ形成されるダブルゲート構造若しくは３つ形成されるトリプルゲート構造などのマルチゲート構造であってもよい。また、チャネル形成領域の上下にゲート絶縁膜を介して配置された２つのゲート電極を有する構造（本明細書においては、これをデュアルゲート構造という）でもよい。

［５．１．１．ボトムゲート構造］
図１３に、ボトムゲート型トランジスタの一種であるボトムゲートトップコンタクト構造のトランジスタ４２１の構成例を示す。図１３（Ａ）は、トランジスタ４２１の平面図であり、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）中の一点鎖線Ａ１−Ａ２における断面図であり、図１３（Ｃ）は、図１３（Ａ）中の一点鎖線Ｂ１−Ｂ２における断面図である。

トランジスタ４２１は、絶縁表面を有する基板４００上に設けられたゲート電極４０１と、ゲート電極４０１上に設けられたゲート絶縁膜４０２と、ゲート絶縁膜４０２を介してゲート電極４０１と重畳する酸化物膜４０４と、酸化物膜４０４と接して設けられたソース電極４０５ａ及びドレイン電極４０５ｂと、を有する。また、ソース電極４０５ａ及びドレイン電極４０５ｂを覆い、酸化物膜４０４と接するように絶縁膜４０６が設けられている。なお、基板４００は、他の素子が形成された被素子形成基板であってもよい。

なお、酸化物膜４０４のうち、ソース電極４０５ａ及びドレイン電極４０５ｂに接する領域にｎ型化領域４０３を有していてもよい。

［５．１．２．トップゲート構造］
図１４（Ａ）に、トップゲート構造のトランジスタ４２２を示す。

トランジスタ４２２は、絶縁表面を有する基板４００上に設けられた絶縁膜４０８と、絶縁膜４０８上に設けられた酸化物膜４０４と、酸化物膜４０４に接して設けられたソース電極４０５ａ及びドレイン電極４０５ｂと、酸化物膜４０４、ソース電極４０５ａ及びドレイン電極４０５ｂ上に設けられたゲート絶縁膜４０９と、ゲート絶縁膜４０９を介して酸化物膜４０４と重畳するゲート電極４１０と、を有する。

なお、酸化物膜４０４のうち、ソース電極４０５ａ及びドレイン電極４０５ｂに接する領域にｎ型化領域４０３を有していてもよい。

［５．１．３．デュアルゲート構造］
図１４（Ｂ）に、チャネル形成領域の上下にゲート絶縁膜を介して配置された２つのゲート電極を有する、デュアルゲート構造のトランジスタ４２３を示す。

トランジスタ４２３は、絶縁表面を有する基板４００上に設けられたゲート電極４０１と、ゲート電極４０１上に設けられたゲート絶縁膜４０２と、ゲート絶縁膜４０２を介してゲート電極４０１と重畳する酸化物膜４０４と、酸化物膜４０４と接して設けられたソース電極４０５ａ及びドレイン電極４０５ｂと、ソース電極４０５ａ及びドレイン電極４０５ｂを覆い、酸化物膜４０４と接するゲート絶縁膜４０９と、ゲート絶縁膜４０９を介して酸化物膜４０４と重畳するゲート電極４１０と、を有する。

なお、酸化物膜４０４のうち、ソース電極４０５ａ及びドレイン電極４０５ｂに接する領域にｎ型化領域４０３を有していてもよい。

［５．２．トランジスタの構成要素］
トランジスタの各構成要素について説明する。

［５．２．１．導電層］
ゲート電極４０１及びゲート電極４１０としては、例えばＡｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗなどを有する層を用いることができる。

ソース電極４０５ａ及びドレイン電極４０５ｂとしては、例えばＡｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗなどを有する層を用いることができる。

［５．２．２．絶縁層］
ゲート絶縁膜４０２、絶縁膜４０６、ゲート絶縁膜４０９としては、例えば酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化ガリウム膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜、又は酸化窒化アルミニウム膜を用いることができる。

［５．２．３．酸化物膜］
さらに、酸化物膜４０４に適用可能な材料について説明する。

［５．２．３．１．単層膜］
酸化物膜４０４としては、例えばＩｎ系金属酸化物、Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ−Ｚｎ系金属酸化物、又はＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物などの膜を適用することができる。

また、上記Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系金属酸化物に含まれるＧａの一部若しくは全部の代わりに他の金属元素を含む金属酸化物を用いてもよい。上記他の金属元素としては、例えばガリウムよりも多くの酸素原子と結合が可能な金属元素を用いればよく、例えばチタン、ジルコニウム、ハフニウム、ゲルマニウム、及び錫のいずれか一つ又は複数の元素を用いればよい。また、上記他の金属元素としては、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、及びルテチウムのいずれか一つ又は複数の元素を用いればよい。これらの金属元素は、スタビライザーとしての機能を有する。なお、これらの金属元素の添加量は、金属酸化物が半導体として機能することが可能な量である。ガリウムよりも多くの酸素原子と結合が可能な金属元素を用い、さらには金属酸化物中に酸素を供給することにより、金属酸化物中の酸素欠陥を少なくすることができる。

酸化物膜中の水素濃度は、二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）において、２×１０^２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、好ましくは５×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、より好ましくは１×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、さらに好ましくは５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とすることができる。

また、酸化物膜中の窒素濃度は、ＳＩＭＳにおいて、５×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満、好ましくは５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、より好ましくは１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、さらに好ましくは５×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とすることができる。

また、酸化物膜中の炭素濃度は、ＳＩＭＳにおいて、５×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満、好ましくは５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、より好ましくは１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、さらに好ましくは５×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とすることができる。

また、酸化物膜中のシリコン濃度は、ＳＩＭＳにおいて、５×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３未満、好ましくは５×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、より好ましくは１×１０^１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下、さらに好ましくは５×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下とすることができる。

また、酸化物膜では、昇温脱離ガス分光法（ＴＤＳ：Ｔｈｅｒｍａｌ Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析によるｍ／ｚが２（水素分子など）である気体分子（原子）、ｍ／ｚが１８である気体分子（原子）、ｍ／ｚが２８である気体分子（原子）及びｍ／ｚが４４である気体分子（原子）の放出量が、それぞれ１×１０^１９個／ｃｍ^３以下、好ましくは１×１０^１８個／ｃｍ^３以下であることが好ましい。

酸化物膜４０４には、例えば酸化物半導体膜を用いることができる。

以上のように、本実施の形態に示すように酸化物半導体に接し酸化物を形成し、酸化物半導体と酸化物とを含む酸化物積層とすることによって、水素、水分等の不純物又は酸化物半導体に接する絶縁膜からの不純物が、酸化物半導体膜中に入り込むことによってキャリアの形成を抑制することができる。

また、上記酸化物積層膜をトランジスタに用いることにより、トランジスタのオフ電流を低くすることができる。よって、上記オフ電流の低いトランジスタとして上記酸化物積層膜を用いたトランジスタを用いることができる。

以上のように、本発明の一態様によって、集積度が高く、消費電力の小さいメモリを得ることができる。

［６．蓄電装置］
蓄電装置の一例として、以下にリチウムイオン二次電池に代表される非水系二次電池について説明する。

［６．１．正極］
まず、蓄電装置の正極について、図１５を用いて説明する。

正極６０００は、正極集電体６００１と、正極集電体６００１上に塗布法、ＣＶＤ法、又はスパッタリング法等により形成された正極活物質層６００２などにより構成される。図１５（Ａ）においては、シート状（又は帯状）の正極集電体６００１の両面に正極活物質層６００２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６００２は、正極集電体６００１の一方の面にのみ設けてもよい。また、図１５（Ａ）においては、正極活物質層６００２は、正極集電体６００１上の全域に設けているが、これに限られず、正極集電体６００１の一部に設けても良い。例えば、正極集電体６００１と正極タブとが接続する部分には、正極活物質層６００２を設けない構成とするとよい。

正極集電体６００１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６００１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６００１は、厚みが１０μｍ以上３０μｍ以下のものを用いるとよい。

図１５（Ｂ）は、正極活物質層６００２の縦断面を示した模式図である。正極活物質層６００２は、粒状の正極活物質６００３と、導電助剤としてのグラフェン６００４と、バインダ６００５（結着剤）とを含む。

導電助剤としては、後述するグラフェンの他、アセチレンブラック（ＡＢ）やケッチェンブラック、グラファイト（黒鉛）粒子、カーボンナノチューブなどを用いることができるが、ここでは一例として、グラフェン６００４を用いた正極活物質層６００２について説明する。

正極活物質６００３は、原料化合物を所定の比率で混合し焼成した焼成物を、適当な手段により粉砕、造粒及び分級した、平均粒径や粒径分布を有する二次粒子からなる粒状の正極活物質である。このため、図１５（Ｂ）においては、正極活物質６００３を模式的に球で示しているが、この形状に限られるものではない。

正極活物質６００３としては、リチウムイオン等のキャリアイオンの挿入及び脱離が可能な材料であればよい。

例えば、オリビン型構造の材料（一般式ＬｉＭＰＯ_４（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ＬｉＭＰＯ_４の代表例としては、ＬｉＦｅＰＯ_４、ＬｉＮｉＰＯ_４、ＬｉＣｏＰＯ_４、ＬｉＭｎＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ａＮｉ_ｂＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ａＣｏ_ｂＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ａＭｎ_ｂＰＯ_４、ＬｉＮｉ_ａＣｏ_ｂＰＯ_４、ＬｉＮｉ_ａＭｎ_ｂＰＯ_４（ａ＋ｂは１以下、０＜ａ＜１、０＜ｂ＜１）、ＬｉＦｅ_ｃＮｉ_ｄＣｏ_ｅＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ｃＮｉ_ｄＭｎ_ｅＰＯ_４、ＬｉＮｉ_ｃＣｏ_ｄＭｎ_ｅＰＯ_４（ｃ＋ｄ＋ｅは１以下、０＜ｃ＜１、０＜ｄ＜１、０＜ｅ＜１）、ＬｉＦｅ_ｆＮｉ_ｇＣｏ_ｈＭｎ_ｉＰＯ_４（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正極活物質として用いることができる。

又は、一般式Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＭＳｉＯ_４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上、０≦ｊ≦２）等の複合酸化物を用いることができる。一般式Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＭＳｉＯ_４の代表例としては、Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＦｅＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＮｉＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＣｏＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＭｎＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｋＮｉ_ｌＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｋＣｏ_ｌＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｋＭｎ_ｌＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｎｉ_ｋＣｏ_ｌＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｎｉ_ｋＭｎ_ｌＳｉＯ_４（ｋ＋ｌは１以下、０＜ｋ＜１、０＜ｌ＜１）、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｍＮｉ_ｎＣｏ_ｑＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｍＮｉ_ｎＭｎ_ｑＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｎｉ_ｍＣｏ_ｎＭｎ_ｑＳｉＯ_４（ｍ＋ｎ＋ｑは１以下、０＜ｍ＜１、０＜ｎ＜１、０＜ｑ＜１）、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｒＮｉ_ｓＣｏ_ｔＭｎ_ｕＳｉＯ_４（ｒ＋ｓ＋ｔ＋ｕは１以下、０＜ｒ＜１、０＜ｓ＜１、０＜ｔ＜１、０＜ｕ＜１）等の化合物を正極活物質として用いることができる。

また、層状岩塩型の結晶構造を有する、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎＯ_２、Ｌｉ_２ＭｎＯ_３、ＬｉＮｉ_０．８Ｃｏ_０．２Ｏ_２等のＮｉＣｏ系（一般式は、ＬｉＮｉ_ｘＣｏ_１−ｘＯ_２（０＜ｘ＜１））、ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_０．５Ｏ_２等のＮｉＭｎ系（一般式は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_１−ｘＯ_２（０＜ｘ＜１））、ＬｉＮｉ_１／３Ｍｎ_１／３Ｃｏ_１／３Ｏ_２等のＮｉＭｎＣｏ系（ＮＭＣともいう。一般式は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_{１−ｘ−ｙ}Ｏ_２（ｘ＞０、ｙ＞０、ｘ＋ｙ＜１））などのリチウム含有材料を用いることができる。

また、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４等のスピネル型の結晶構造を有する活物質、ＬｉＭＶＯ_４等の逆スピネル型の結晶構造を有する活物質等、その他種々の化合物を用いることができる。

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６００３として、上記化合物や酸化物において、リチウムの代わりに、アルカリ金属（例えば、ナトリウムやカリウム等）、アルカリ土類金属（例えば、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ベリリウム、マグネシウム等）を用いてもよい。

なお、図示しないが、正極活物質６００３の表面に炭素層を設けてもよい。炭素層を設けることで、電極の導電性を向上させることができる。正極活物質６００３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。

また、導電助剤として正極活物質層６００２に添加するグラフェン６００４は、酸化グラフェンに還元処理を行うことによって形成することができる。

ここで、本明細書においてグラフェンは、単層のグラフェン、又は２層以上１００層以下の多層グラフェンを含むものである。単層グラフェンとは、π結合を有する１原子層の炭素分子のシートのことをいう。また、酸化グラフェンとは、上記グラフェンが酸化された化合物のことをいう。なお、酸化グラフェンを還元してグラフェンを形成する場合、酸化グラフェンに含まれる酸素は全て脱離されずに、一部の酸素はグラフェンに残存する。グラフェンに酸素が含まれる場合、酸素の割合は、ＸＰＳで測定した場合にグラフェン全体の２ａｔｏｍｉｃ％以上２０ａｔｏｍｉｃ％以下、好ましくは３ａｔｏｍｉｃ％以上１５ａｔｏｍｉｃ％以下である。

ここで、グラフェンが多層グラフェンである場合、酸化グラフェンを還元したグラフェンを有することで、グラフェンの層間距離は０．３４ｎｍ以上０．５ｎｍ以下、好ましくは０．３８ｎｍ以上０．４２ｎｍ以下、さらに好ましくは０．３９ｎｍ以上０．４１ｎｍ以下である。通常のグラファイトは、単層グラフェンの層間距離が０．３４ｎｍであり、本発明の一態様に係る蓄電装置に用いるグラフェンの方が、その層間距離が長いため、多層グラフェンの層間におけるキャリアイオンの移動が容易となる。

酸化グラフェンは、例えばＨｕｍｍｅｒｓ法とよばれる酸化法を用いて作製することができる。

Ｈｕｍｍｅｒｓ法は、グラファイト粉末に、過マンガン酸カリウムの硫酸溶液、過酸化水素水等を加えて酸化反応させて酸化グラファイトを含む分散液を作製する。酸化グラファイトは、グラファイトの炭素の酸化により、エポキシ基、カルボニル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基等の官能基が結合する。このため、複数のグラフェンの層間距離がグラファイトと比較して長くなり、層間の分離による薄片化が容易となる。次に、酸化グラファイトを含む混合液に、超音波振動を加えることで、層間距離が長い酸化グラファイトを劈開し、酸化グラフェンを分離するとともに、酸化グラフェンを含む分散液を作製することができる。そして、酸化グラフェンを含む分散液から溶媒を取り除くことで、粉末状の酸化グラフェンを得ることができる。

なお、酸化グラフェンの作製は過マンガン酸カリウムの硫酸溶液を用いたＨｕｍｍｅｒｓ法に限られず、例えば硝酸、塩素酸カリウム、硝酸ナトリウム、過マンガン酸カリウム等を使用するＨｕｍｍｅｒｓ法、又はＨｕｍｍｅｒｓ法以外の酸化グラフェンの作製方法を適宜用いてもよい。

また、酸化グラファイトの薄片化は、超音波振動の付加の他、マイクロ波やラジオ波、又は熱プラズマの照射や、物理的応力の付加により行ってもよい。

作製した酸化グラフェンは、エポキシ基、カルボニル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基等を有する。酸化グラフェンはＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン、１−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどともいう。）に代表される極性溶媒の中においては、官能基中の酸素がマイナスに帯電するため、ＮＭＰと相互作用する一方で異なる酸化グラフェンどうしとは反発し、凝集しにくい。このため、極性溶媒中においては、酸化グラフェンが均一に分散しやすい。

また、酸化グラフェンの一辺の長さ（フレークサイズともいう。）は一辺の長さが５０ｎｍ以上１００μｍ以下、好ましくは８００ｎｍ以上２０μｍ以下とするとよい。

図１５（Ｂ）に示す正極活物質層６００２の断面図のように、複数の粒状の正極活物質６００３は、複数のグラフェン６００４によって被覆されている。一枚のシート状のグラフェン６００４は、複数の粒状の正極活物質６００３と接続する。特に、グラフェン６００４がシート状であるため、粒状の正極活物質６００３の表面の一部を包むように面接触することができる。正極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６００４は接触抵抗の低い面接触を可能とするものであるから、導電助剤の量を増加させることなく、粒状の正極活物質６００３とグラフェン６００４との電気伝導性を向上させることができる。

また、複数のグラフェン６００４どうしも面接触している。これはグラフェン６００４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ためである。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してグラフェンとするため、正極活物質層６００２に残留するグラフェン６００４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電気伝導の経路を形成している。

また、グラフェン６００４の一部は複数の正極活物質６００３の間に設けられ、三次元的に配置されるように形成されている。また、グラフェン６００４は炭素分子の単層又はこれらの積層で構成される極めて薄い膜（シート）であるため、個々の粒状の正極活物質６００３の表面をなぞるようにその表面の一部を覆って接触しており、正極活物質６００３と接していない部分は複数の粒状の正極活物質６００３の間で撓み、皺となり、あるいは引き延ばされて張った状態を呈する。

従って、複数のグラフェン６００４により正極６０００中に電気伝導のネットワークを形成している。このため正極活物質６００３どうしの電気伝導の経路が維持されている。以上のことから、酸化グラフェンを原料とし、溶媒などと混ぜてペーストとした後に還元したグラフェンを導電助剤として用いることで、高い電気伝導性を有する正極活物質層６００２を形成することができる。

また、正極活物質６００３とグラフェン６００４との接触点を増やすために、導電助剤の添加量を増加させなくてもよいため、正極活物質６００３の正極活物質層６００２における比率を増加させることができる。これにより、二次電池の放電容量を増加させることができる。

粒状の正極活物質６００３の一次粒子の平均粒径は、５００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下のものを用いるとよい。この粒状の正極活物質６００３の複数と面接触するために、グラフェン６００４は一辺の長さが５０ｎｍ以上１００μｍ以下、好ましくは８００ｎｍ以上２０μｍ以下であると好ましい。

また、正極活物質層６００２に含まれるバインダ（結着剤）には、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。

以上に示した正極活物質層６００２は、正極活物質６００３、導電助剤としてのグラフェン６００４及びバインダを、正極活物質層６００２の総量に対して、それぞれ正極活物質を９０ｗｔ％以上９４ｗｔ％以下、グラフェンを１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下、バインダを１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下の割合で含有することが好ましい。

［６．２．負極］
次に、蓄電装置の負極について、図１６を用いて説明する。

負極６１００は、負極集電体６１０１と、負極集電体６１０１上に塗布法、ＣＶＤ法、又はスパッタリング法等により形成された負極活物質層６１０２などにより構成される。図１６（Ａ）においては、シート状（又は帯状）の負極集電体６１０１の両面に負極活物質層６１０２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６１０２は、負極集電体６１０１の一方の面にのみ設けてもよい。また、図１６（Ａ）においては、負極活物質層６１０２は、負極集電体６１０１上の全域に設けているが、これに限られず、負極集電体６１０１の一部に設けても良い。例えば、負極集電体６１０１と負極タブとが接続する部分には、負極活物質層６１０２を設けない構成とするとよい。

負極集電体６１０１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６１０１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６１０１は、厚みが１０μｍ以上３０μｍ以下のものを用いるとよい。

図１６（Ｂ）は、負極活物質層６１０２の一部の断面を模式的に示した図である。ここでは負極活物質層６１０２に、負極活物質６１０３とバインダ６１０５（結着剤）を有する例を示すが、これに限られず、少なくとも負極活物質６１０３を有していればよい。

負極活物質６１０３は、金属の溶解・析出、又は金属イオンの挿入・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６１０３の材料としては、リチウム金属の他、蓄電分野に一般的な炭素材である黒鉛を用いることができる。黒鉛は、低結晶性炭素として軟質炭素や硬質炭素等が挙げられ、高結晶性炭素として、天然黒鉛、キッシュ黒鉛、熱分解炭素、液晶ピッチ系炭素繊維、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、液晶ピッチ、石油又は石炭系コークス等が挙げられる。

また、負極活物質６１０３には上述の材料の他、キャリアイオンとの合金化、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を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、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ及びＩｎ等のうちの少なくとも一つを含む材料を用いることができる。このような金属は黒鉛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６１０３にシリコンを用いることが好ましい。

図１６（Ｂ）においては、負極活物質６１０３を粒状の物質として表しているが、これに限られず、負極活物質６１０３の形状としては、例えば板状、棒状、円柱状、粉状、鱗片状等任意の形状とすることができる。また、板状の表面に凹凸形状を有するものや、表面に微細な凹凸形状を有するもの、多孔質形状を有するものなど立体形状を有するものであってもよい。

塗布法を用いて負極活物質層６１０２を形成する場合は、負極活物質６１０３に、導電助剤（図示せず）や結着剤６１０５を添加して、負極ペーストを作製し、負極集電体６１０１上に塗布して乾燥させればよい。

なお、負極活物質層６１０２にリチウムをプレドープしてもよい。プレドープの方法としては、スパッタリング法により負極活物質層６１０２表面にリチウム層を形成してもよい。また、負極活物質層６１０２の表面にリチウム箔を設けることで、負極活物質層６１０２にリチウムをプレドープすることもできる。

また、負極活物質６１０３の表面に、グラフェン（図示せず）を形成することが好ましい。例えば、負極活物質６１０３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６１０１と負極活物質層６１０２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６１０３の表面にグラフェンを形成すると、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６１０１と負極活物質層６１０２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。

負極活物質６１０３の表面に形成するグラフェンは、正極の作製方法と同様に、酸化グラフェンを還元することによって形成することができる。該酸化グラフェンは、上述した酸化グラフェンを用いることができる。

また、負極活物質６１０３の表面に、酸化物等の被膜６１０４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皮膜（ＳＥＩとも呼ばれる）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６１０４をあらかじめ負極活物質６１０３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。

このような負極活物質６１０３を被覆する被膜６１０４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６１０４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。

例えば、酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）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^−９ｃｍ^２／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。

負極活物質６１０３を被覆する被膜６１０４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６１０３の表面に被膜６１０４を形成することができる。

当該被膜６１０４を用いることで、上述した間歇的な放電を伴う充電とあわせて、蓄電装置の容量の低下を防止することができる。

［６．３．電解液］
蓄電装置に用いる電解液の溶媒としては、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。

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、蓄電装置の薄型化及び軽量化が可能である。ゲル化される高分子材料の代表例としては、シリコーンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリルゲル、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、フッ素系ポリマー等がある。

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。

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ＬｉＰＦ_６、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＡｌＣｌ_４、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、Ｌｉ_２ＳＯ_４、Ｌｉ_２Ｂ_１０Ｃｌ_１０、Ｌｉ_２Ｂ_１２Ｃｌ_１２、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＣ_４Ｆ_９ＳＯ_３、ＬｉＣ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３、ＬｉＣ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_３、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（Ｃ_４Ｆ_９ＳＯ_２）（ＣＦ_３ＳＯ_２）、ＬｉＮ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_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。

［６．４．セパレータ］
蓄電装置のセパレータには、セルロースや、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリブテン、ナイロン、ポリエステル、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン等の多孔性絶縁体を用いることができる。また、ガラス繊維等の不織布や、ガラス繊維と高分子繊維を複合した隔膜を用いてもよい。

［６．５．非水系二次電池］
次に、非水系二次電池の構造について、図１７及び図１８を用いて説明する。

［６．５．１．コイン型二次電池］
図１７（Ａ）は、コイン型（単層偏平型）のリチウムイオン二次電池の外観図であり、部分的にその断面構造を併せて示した図である。

コイン型の二次電池９５０は、正極端子を兼ねた正極缶９５１と負極端子を兼ねた負極缶９５２とが、ポリプロピレン等で形成されたガスケット９５３で絶縁シールされている。正極９５４は、正極集電体９５５と、これと接するように設けられた正極活物質層９５６により形成される。また、負極９５７は、負極集電体９５８と、これに接するように設けられた負極活物質層９５９により形成される。正極活物質層９５６と負極活物質層９５９との間には、セパレータ９６０と、電解液（図示せず）とを有する。

負極９５７は負極集電体９５８上に負極活物質層９５９を有し、正極９５４は正極集電体９５５上に正極活物質層９５６を有する。

正極９５４、負極９５７、セパレータ９６０、電解液には、それぞれ上述した部材を用いることができる。

正極缶９５１、負極缶９５２には、電解液に対して耐腐食性のあるニッケル、アルミニウム、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、ニッケルやアルミニウム等を被覆することが好ましい。正極缶９５１は正極９５４と、負極缶９５２は負極９５７とそれぞれ電気的に接続する。

これら負極９５７、正極９５４及びセパレータ９６０を電解液に含浸させ、図１７（Ａ）に示すように、正極缶９５１を下にして正極９５４、セパレータ９６０、負極９５７、負極缶９５２をこの順で積層し、正極缶９５１と負極缶９５２とをガスケット９５３を介して圧着してコイン型の二次電池９５０を製造する。

［６．５．２．薄型二次電池］
次に、薄型の二次電池の一例について、図１７（Ｂ）を参照して説明する。図１７（Ｂ）では、説明の便宜上、部分的にその内部構造を露出して記載している。

図１７（Ｂ）に示す薄型の二次電池９７０は、正極集電体９７１及び正極活物質層９７２を有する正極９７３と、負極集電体９７４及び負極活物質層９７５を有する負極９７６と、セパレータ９７７と、電解液（図示せず）と、外装体９７８と、を有する。外装体９７８内に設けられた正極９７３と負極９７６との間にセパレータ９７７が設置されている。また、外装体９７８内は、電解液で満たされている。なお、図１７（Ｂ）においては、正極９７３、負極９７６、セパレータ９７７をそれぞれ一枚ずつ用いているが、これらを交互に積層した積層型の二次電池としてもよい。

正極、負極、セパレータ、電解液（電解質及び溶媒）には、それぞれ上述した部材を用いることができる。

図１７（Ｂ）に示す薄型の二次電池９７０において、正極集電体９７１及び負極集電体９７４は、外部との電気的接触を得る端子（タブ）の役割も兼ねている。そのため、正極集電体９７１及び負極集電体９７４の一部は、外装体９７８から外側に露出するように配置される。

薄型の二次電池９７０において、外装体９７８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積層フィルムを用いることができる。このような三層構造とすることで、電解液や気体の透過を遮断するとともに、絶縁性を確保し、併せて耐電解液性を有する。

［６．５．３．円筒型二次電池］
次に、円筒型の二次電池の一例について、図１８を参照して説明する。円筒型の二次電池９８０は図１８（Ａ）に示すように、上面に正極キャップ（電池蓋）９８１を有し、側面及び底面に電池缶（外装缶）９８２を有している。これら正極キャップと電池缶（外装缶）９８２とは、ガスケット（絶縁パッキン）９９０によって絶縁されている。

図１８（Ｂ）は、円筒型の二次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９８２の内側には、帯状の正極９８４と負極９８６とがセパレータ９８５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９８２は、一端が閉じられ、他端が開いている。

正極９８４、負極９８６、セパレータ９８５には、上述した部材を用いることができる。

電池缶９８２には、電解液に対して耐腐食性のあるニッケル、アルミニウム、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、ニッケルやアルミニウム等を被覆することが好ましい。電池缶９８２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９８８、９８９により挟まれている。

また、電池素子が設けられた電池缶９８２の内部は、電解液（図示せず）が注入されている。電解液には、上述した電解質及び溶媒を用いることができる。

円筒型の二次電池に用いる正極９８４及び負極９８６は捲回するため、集電体の両面に活物質層を形成する。正極９８４には正極端子（正極集電リード）９８３が接続され、負極９８６には負極端子（負極集電リード）９８７が接続される。正極端子９８３及び負極端子９８７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９８３は安全弁機構９９２に、負極端子９８７は電池缶９８２の底にそれぞれ抵抗溶接される。安全弁機構９９２は、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子９９１を介して正極キャップ９８１と電気的に接続されている。安全弁機構９９２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９８１と正極９８４との電気的な接続を切断するものである。また、ＰＴＣ素子９９１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（ＢａＴｉＯ_３）系半導体セラミックス等を用いることができる。

［６．５．４．角型二次電池］
次に、角型の二次電池の一例について、図１７（Ｃ）を参照して説明する。図１７（Ｃ）に示す捲回体９９３は、負極９９４と、正極９９５と、セパレータ９９６と、を有する。捲回体９９３は、セパレータ９９６を挟んで負極９９４と、正極９９５とが重なり合って積層され、該積層シートを捲回したものである。この捲回体９９３を角型の封止缶などで覆うことにより角型の二次電池が形成される。なお、負極９９４、正極９９５及びセパレータ９９６からなる積層の積層数は、必要な容量と素子体積に応じて適宜設計すればよい。

円筒型の二次電池と同様に、負極９９４は端子９９７及び端子９９８の一方を介して負極タブ（図示せず）に接続され、正極９９５は端子９９７及び端子９９８の他方を介して正極タブ（図示せず）に接続される。その他、安全弁機構等の周辺構造は、円筒型の二次電池に準ずる。

以上のように二次電池として、コイン型、薄型（ラミネート型とも呼ばれる）、円筒型及び角型の二次電池を示したが、その他様々な形状の二次電池を用いることができる。また、正極と負極とセパレータとが複数積層された構造や、正極と負極とセパレータとが捲回された構造であってもよい。

［６．６．電気回路等を有する蓄電装置］
次に、電気回路等を有する蓄電装置について説明する。

図１９は、上述した角型の二次電池に電気回路等を設けた蓄電装置の例を示す図である。図１９（Ａ）及び（Ｂ）に示す蓄電装置６６００は、電池缶６６０４の内部に捲回体６６０１を収納したものである。捲回体６６０１は、端子６６０２及び端子６６０３を有し、電池缶６６０４の内部で電解液に含浸される。端子６６０３は電池缶６６０４に接し、端子６６０２は、絶縁材などを用いることにより電池缶６６０４から絶縁する構成としてもよい。電池缶６６０４は、例えばアルミニウムなどの金属材料や樹脂材料を用いることができる。

さらに、図１９（Ｂ）に示す蓄電装置６６００に電気回路等を設けることができる。図１９（Ｃ）及び（Ｄ）は、蓄電装置６６００に、電気回路等を設けた回路基板６６０６、アンテナ６６０９、アンテナ６６１０、ラベル６６０８を設けた例を示す図である。

回路基板６６０６は、電気回路６６０７、端子６６０５等を有する。回路基板６６０６としては、例えばプリント基板（ＰＣＢ）を用いることができる。プリント基板を回路基板６６０６として用いた場合、プリント基板上に抵抗素子、コンデンサ等の容量素子、コイル（インダクタ）、半導体集積回路（ＩＣ）などの電子部品を実装し結線して電気回路６６０７を形成することができる。電子部品としてはこれらの他に、サーミスタ等の温度検出素子、ヒューズ、フィルタ、水晶発振器、ＥＭＣ対策部品等、種々の部品を実装することができる。

ここで、上記の半導体集積回路（ＩＣ）には、上述した酸化物半導体をチャネル形成領域などに用いたトランジスタを有する回路を用いることができる。これにより、電気回路６６０７の消費電力を大幅に低減することが可能となる。

これらの電子部品によって形成された電気回路６６０７は、例えば蓄電装置６６００の過充電監視回路、過放電監視回路、過電流に対する保護回路等として機能させることができる。電気回路６６０７には、例えば図３に示す回路２０３を設けることができる。なお、蓄電装置６６００に図３に示すコンバータ２０２を設けてもよい。

回路基板６６０６が有する端子６６０５は、端子６６０２、端子６６０３、アンテナ６６０９、アンテナ６６１０、及び電気回路６６０７に接続される。図１９（Ｃ）及び（Ｄ）においては５つの端子を示しているが、これに限らず、任意の端子数とすればよい。端子６６０５を用いて蓄電装置６６００の充放電を行う他、蓄電装置６６００を搭載する電気機器との信号の授受を行うことができる。

アンテナ６６０９及びアンテナ６６１０は、例えば蓄電装置の外部との電力の授受、信号の授受を行うために用いることができる。アンテナ６６０９及びアンテナ６６１０の一方又は双方を上述した電気回路６６０７に電気的に接続することで、電気回路６６０７により外部との電力の授受又は信号の授受を制御することができる。あるいは、アンテナ６６０９及びアンテナ６６１０の一方又は双方を端子６６０５に電気的に接続することで、蓄電装置６６００を搭載する電気機器の制御回路により外部との電力の授受又は信号の授受を制御することもできる。

なお、図１９（Ｃ）及び（Ｄ）では２種類のアンテナを設けた蓄電装置６６００の例であるが、アンテナは複数種設けてもよく、あるいはアンテナを設けない構成としてもよい。

図１９（Ｃ）及び（Ｄ）においては、アンテナ６６０９及びアンテナ６６１０がコイル形状である場合を示すが、これに限られず、例えば線状、平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。

なお、無線による電力の授受（非接触電力伝送、無接点電力伝送あるいはワイヤレス給電などともいう）には、電磁誘導方式、磁界共鳴方式、電波方式等を用いることができる。

アンテナ６６０９の線幅は、アンテナ６６１０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６６０９により受電する電力量を上げることができる。

また、アンテナ６６０９及びアンテナ６６１０と、蓄電装置６６００との間に層６６１１を有する。層６６１１は、例えば捲回体６６０１による電界又は磁界の遮蔽を防止することができる機能を有する。この場合、層６６１１には、例えば磁性体を用いることができる。あるいは、層６６１１を遮蔽層としてもよい。

なお、アンテナ６６０９及びアンテナ６６１０は、外部との電力の授受又は信号の授受とは異なる用途として用いることができる。例えば、蓄電装置６６００を搭載する電気機器がアンテナを有さない機器である場合、アンテナ６６０９及びアンテナ６６１０を用いて電気機器への無線通信を実現することができる。

［７．電気機器］
本発明の一態様に係る蓄電装置は、様々な電気機器の電源として用いることができる。

［７．１．電気機器の範疇］
ここで電気機器とは、電気の力によって作用する部分を含む工業製品をいう。電気機器は、家電等の民生用に限られず、業務用、産業用、軍事用等、種々の用途のものを広くこの範疇とする。

［７．２．電気機器の一例］
本発明の一態様に係る蓄電装置を用いた電気機器としては、例えば、テレビやモニタ等の表示装置、照明装置、デスクトップ型やノート型等のパーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）などの記録媒体に記憶された静止画又は動画を再生する画像再生装置、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）プレーヤやデジタルオーディオプレーヤ等の携帯型又は据置型の音響再生機器、携帯型又は据置型のラジオ受信機、テープレコーダやＩＣレコーダ（ボイスレコーダ）等の録音再生機器、ヘッドホンステレオ、ステレオ、リモートコントローラ、置き時計や壁掛け時計等の時計、コードレス電話子機、トランシーバ、携帯電話機、自動車電話、携帯型又は据置型のゲーム機、歩数計、電卓、携帯情報端末、電子手帳、電子書籍、電子翻訳機、マイクロフォン等の音声入力機器、スチルカメラやビデオカメラ等の写真機、玩具、電気シェーバ、電動歯ブラシ、電子レンジ等の高周波加熱装置、電気炊飯器、電気洗濯機、電気掃除機、温水器、扇風機、毛髪乾燥機、加湿器や除湿器やエアコンディショナ等の空気調和設備、食器洗い器、食器乾燥器、衣類乾燥器、布団乾燥器、電気冷蔵庫、電気冷凍庫、電気冷凍冷蔵庫、ＤＮＡ保存用冷凍庫、懐中電灯、電動工具、煙感知器、補聴器、心臓ペースメーカ、携帯型Ｘ線撮影装置、放射線測定器、電気マッサージ器や透析装置等の健康機器や医療機器などが挙げられる。さらに、誘導灯、信号機、ガスメータや水道メータ等の計量器、ベルトコンベア、エレベータ、エスカレータ、自動販売機、自動券売機、現金自動支払機（ＣＤ。Ｃａｓｈ Ｄｉｓｐｅｎｓｅｒの略）や現金自動預金支払機（ＡＴＭ。ＡｕｔｏＭａｔｅｄ Ｔｅｌｌｅｒ Ｍａｃｈｉｎｅの略）、デジタルサイネージ（電子看板）、産業用ロボット、無線用中継局、携帯電話の基地局、電力貯蔵システム、電力の平準化やスマートグリッドのための蓄電装置等の産業機器が挙げられる。また、蓄電装置からの電力を用いて電動機により推進する移動体（輸送体）なども、電気機器の範疇に含まれるものとする。上記移動体として、例えば、電気自動車（ＥＶ）、内燃機関と電動機を併せ持ったハイブリッド車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）、これらのタイヤ車輪を無限軌道に変えた装軌車両、農業機械、電動アシスト自転車を含む原動機付自転車、自動二輪車、電動車椅子、電動カート、小型又は大型船舶、潜水艦、固定翼機や回転翼機等の航空機、ロケット、人工衛星、宇宙探査機や惑星探査機、宇宙船などが挙げられる。

なお、上記電気機器は、消費電力のほぼ全てを賄うための主電源として、本発明の一態様に係る蓄電装置を用いることができる。また、上記電気機器は、主電源や商用電源からの電力の供給が停止した場合に、電気機器への電力の供給を行うことができる無停電電源として、本発明の一態様に係る蓄電装置を用いることができる。あるいは上記電気機器は、主電源や商用電源からの電気機器への電力の供給と並行して、電気機器への電力の供給を行うための補助電源として、本発明の一態様に係る蓄電装置を用いることができる。

［７．３．電力系のネットワークの一例］
上述した電気機器は、個々に蓄電装置を搭載する場合に限らず、複数の電気機器と蓄電装置とこれらの電力系を制御する制御装置とを有線又は無線で接続した電力系のネットワーク（電力網）を形成してもよい。電力系のネットワークを制御装置により制御することによって、ネットワーク全体における電力の使用効率を向上させることができる。

図２０（Ａ）に、複数の家電機器、制御装置、及び蓄電装置等を住宅内で接続したＨＥＭＳ（家庭内エネルギー管理システム。Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍの略）の例を示す。このようなシステムによって、家全体の電力消費量を容易に把握することが可能になる。また、複数の家電機器の運転を遠隔操作することができる。また、センサや制御装置を用いて家電機器を自動制御する場合には、電力の節約にも貢献することができる。

住宅８０００に設置された分電盤８００３は、引込み線８００２を介して電力系統８００１に接続される。分電盤８００３は、引込み線８００２から供給される商用電力である交流電力を、複数の家電機器それぞれに供給するものである。制御装置８００４は分電盤８００３と接続されるとともに、複数の家電機器や蓄電システム８００５、太陽光発電システム８００６等と接続される。また制御装置８００４は、住宅８０００の屋外などに駐車され、分電盤８００３とは独立した電気自動車８０１２とも接続することができる。

制御装置８００４は、分電盤８００３と複数の家電機器とを繋ぎネットワークを構成するものであり、ネットワークに接続された複数の家電機器を制御するものである。

また、制御装置８００４は、インターネット８０１１に接続され、インターネット８０１１を経由して、管理サーバ８０１３と接続することができる。管理サーバ８０１３は、使用者の電力の使用状況を受信してデータベースを構築することができ、当該データベースに基づき、種々のサービスを使用者に提供することができる。また、管理サーバ８０１３は、例えば時間帯に応じた電力の料金情報を使用者に随時提供することができ、当該情報に基づいて、制御装置８００４は住宅８０００内における最適な使用形態を設定することもできる。

複数の家電機器は、例えば、図２０（Ａ）に示す表示装置８００７、照明装置８００８、空気調和設備８００９、電気冷蔵庫８０１０であるが、勿論これに限られず、上述した電気機器など住宅内に設置可能なあらゆる電気機器を指す。

例えば、表示装置８００７は、表示部に液晶表示装置、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）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が組み込まれ、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、情報表示用表示装置として機能するものが含まれる。

また、照明装置８００８は、電力を利用して人工的に光を得る人工光源を含むものであり、人工光源としては、白熱電球、蛍光灯などの放電ランプ、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）や有機ＥＬ素子などの発光素子を用いることができる。図２０（Ａ）に示す照明装置８００８は天井に設置されたものであるが、この他、壁面、床、窓等に設けられた据付け型であってもよく、卓上型であってもよい。

また、空気調和設備８００９は、温度、湿度、空気清浄度等の室内環境の調整を行う機能を有する。図２０（Ａ）では、一例としてエアコンディショナを示す。エアコンディショナは、圧縮機や蒸発器を一体とした室内機と、凝縮器を内蔵した室外機（図示せず）を備えるものや、これらを一体としたもの等で構成される。

また、電気冷蔵庫８０１０は、食料品等を低温で保管するための電気機器であり、０℃以下で凍らせる目的の冷凍庫を含む。圧縮器により圧縮したパイプ内の冷媒が気化する際に熱を奪うことにより、庫内を冷却するものである。

これら複数の家電機器は、それぞれに蓄電装置を有していてもよく、また蓄電装置を有さずに、蓄電システム８００５の電力や商用電源からの電力を利用してもよい。家電機器が蓄電装置を内部に有する場合には、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場合であっても、蓄電装置を無停電電源として用いることで、当該家電機器の利用が可能となる。

以上のような家電機器のそれぞれの電源供給端子の近傍に、電流センサ等の電力検出手段を設けることができる。電力検出手段により検出した情報を制御装置８００４に送信することによって、使用者が家全体の電力使用量を把握することができる他、該情報に基づいて、制御装置８００４が複数の家電機器への電力の配分を設定し、住宅８０００内において効率的なあるいは経済的な電力の使用を行うことができる。

また、商用電源の供給元が供給可能な総電力量のうち電力使用率が低い時間帯において、商用電源から蓄電システム８００５に充電することができる。また、太陽光発電システム８００６によって、日中に蓄電システム８００５に充電することができる。なお、充電する対象は、蓄電システム８００５に限られず、制御装置８００４に接続された電気自動車８０１２に搭載された蓄電装置でもよく、複数の家電機器が有する蓄電装置であってもよい。

このようにして、種々の蓄電装置に充電された電力を制御装置８００４が効率的に配分して使用することで、住宅８０００内において効率的なあるいは経済的な電力の使用を行うことができる。

以上のように、電力系をネットワーク化して制御する例として、家庭内規模の電力網を示したがこれに限らず、スマートメーター等の制御機能や通信機能を組み合わせた都市規模、国家規模の電力網（スマートグリッドという）を構築することもできる。また、工場や事業所の規模で、エネルギー供給源と消費施設を構成単位とするマイクログリッドを構築することもできる。

［７．４．電気機器の一例（電気自動車の例）］
次に、電気機器の一例として移動体の例について、図２０（Ｂ）及び（Ｃ）を用いて説明する。本発明の一態様に係る蓄電装置を、移動体の制御用の蓄電装置に用いることができる。

図２０（Ｂ）は、電気自動車の内部構造の一例を示している。電気自動車８０２０には、充放電の可能な蓄電装置８０２４が搭載されている。蓄電装置８０２４の電力は、電子制御ユニット８０２５（ＥＣＵともいう。Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔの略）により出力が調整されて、インバータユニット８０２６を介して走行モータユニット８０２７に供給される。インバータユニット８０２６は、蓄電装置８０２４から入力された直流電力を３相交流電力に変換するとともに、変換した交流電力の電圧、電流及び周波数を調整して走行モータユニット８０２７に出力することができる。

従って、運転者がアクセルペダル（図示せず）を踏むと、走行モータユニット８０２７が作動し、走行モータユニット８０２７で生じたトルクが出力軸８０２８及び駆動軸８０２９を介して後輪（駆動輪）８０３０に伝達される。これに追従して前輪８０２３も併せて稼働することで、電気自動車８０２０を駆動走行させることができる。

各ユニットには、例えば電圧センサ、電流センサ、温度センサ等の検出手段が設けられ、電気自動車８０２０の各部位における物理量が適宜監視される。

電子制御ユニット８０２５は、図示しないＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリやＣＰＵを有する処理装置である。電子制御ユニット８０２５は、電気自動車８０２０の加速、減速、停止等の操作情報、走行環境や各ユニットの温度情報、制御情報、蓄電装置の充電状態（ＳＯＣ）などの入力情報に基づき、インバータユニット８０２６や走行モータユニット８０２７、蓄電装置８０２４に制御信号を出力する。当該メモリには、各種のデータやプログラムが格納される。

走行モータユニット８０２７は、交流電動機の他、直流電動機やこれらの電動機と内燃機関とを組み合わせて用いることができる。

なお、本発明の一態様に係る蓄電装置を具備していれば、上記で示した移動体に特に限定されないことは言うまでもない。

電気自動車８０２０に搭載された蓄電装置８０２４は、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２０（Ｃ）に、地上設置型の充電装置８０２１から電気自動車８０２０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、図２０（Ｂ）に示す、蓄電装置８０２４と接続する接続プラグ８０３１を充電装置８０２１と電気的に接続させるプラグイン技術によって、外部からの電力供給により電気自動車８０２０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、ＡＣ／ＤＣコンバータ等の変換装置を介して、一定の電圧値を有する直流定電圧に変換して行うことができる。

また、図示しないが、受電装置を移動体に搭載し、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、移動体どうしで電力の送受信を行ってもよい。さらに、移動体の外装部に太陽電池を設け、停車時や走行時に蓄電装置８０２４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。

なお、移動体が鉄道用電気車両の場合、架線や導電軌条からの電力供給により、搭載する蓄電装置に充電することができる。

蓄電装置８０２４として、本発明の一態様に係る蓄電装置を搭載することで、蓄電装置のサイクル特性が良好となり、利便性を向上させることができる。また、蓄電装置８０２４の特性の向上により、蓄電装置８０２４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、燃費を向上させることができる。また、移動体に搭載した蓄電装置８０２４が比較的大容量であることから、屋内等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。

［７．５．電気機器の一例（携帯情報端末の例）］
さらに、電気機器の一例として携帯情報端末の例について、図２１を用いて説明する。

図２１（Ａ）は、携帯情報端末８０４０の正面及び側面を示した斜視図である。携帯情報端末８０４０は、一例として、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等の種々のアプリケーションの実行が可能である。携帯情報端末８０４０は、筐体８０４１の正面に表示部８０４２、カメラ８０４５、マイクロフォン８０４６、スピーカ８０４７を有し、筐体８０４１の左側面には操作用のボタン８０４３、底面には接続端子８０４８を有する。

表示部８０４２には、表示モジュール又は表示パネルが用いられる。表示モジュール又は表示パネルとして、有機発光素子（ＯＬＥＤ）に代表される発光素子を各画素に備えた発光装置、液晶表示装置、電気泳動方式や電子粉流体方式等により表示を行う電子ペーパ、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＳＥＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｍｉｔｔｅｒ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）ディスプレイ、カーボンナノチューブディスプレイ、ナノ結晶ディスプレイ、量子ドットディスプレイ等が用いることができる。

図２１（Ａ）に示す携帯情報端末８０４０は、筐体８０４１に表示部８０４２を一つ設けた例であるが、これに限らず、表示部８０４２を携帯情報端末８０４０の背面に設けてもよいし、折り畳み型の携帯情報端末として、二以上の表示部を設けてもよい。

また、表示部８０４２には、指やスタイラス等の指示手段により情報の入力が可能なタッチパネルが入力手段として設けられている。これにより、表示部８０４２に表示されたアイコン８０４４を指示手段により簡単に操作することができる。また、タッチパネルの配置により携帯情報端末８０４０にキーボードを配置する領域が不要となるため、広い領域に表示部を配置することができる。また、指やスタイラスで情報の入力が可能となることから、ユーザフレンドリなインターフェースを実現することができる。タッチパネルとしては、抵抗膜方式、静電容量方式、赤外線方式、電磁誘導方式、表面弾性波方式等、種々の方式を採用することができるが、本発明に係る表示部８０４２は湾曲するものであるため、特に抵抗膜方式、静電容量方式を用いることが好ましい。また、このようなタッチパネルは、上述の表示モジュール又は表示パネルと一体として組み合わされた、いわゆるインセル方式のものであってもよい。

また、タッチパネルは、イメージセンサとして機能させることができるものであってもよい。この場合、例えば、表示部８０４２に掌や指で触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証を行うことができる。また、表示部８０４２に近赤外光を発光するバックライト又は近赤外光を発光するセンシング用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。

また、表示部８０４２にタッチパネルを設けずにキーボードを設けてもよく、さらにタッチパネルとキーボードの双方を設けてもよい。

操作用のボタン８０４３には、用途に応じて様々な機能を持たせることができる。例えば、ボタン８０４３をホームボタンとし、ボタン８０４３を押すことで表示部８０４２にホーム画面を表示する構成としてもよい。また、ボタン８０４３を所定の時間押し続けることで、携帯情報端末８０４０の主電源をオフするようにしてもよい。また、スリープモードの状態に移行している場合、ボタン８０４３を押すことで、スリープモード状態から復帰させるようにしてもよい。その他、押し続ける期間や、他のボタンと同時に押す等により、種々の機能を起動させるスイッチとして用いることができる。

また、ボタン８０４３を音量調整ボタンやミュートボタンとし、音出力のためのスピーカ８０４７の音量の調整等を行う機能を持たせてもよい。スピーカ８０４７からは、オペレーティングシステム（ＯＳ）の起動音等特定の処理時に設定した音、音楽再生アプリケーションソフトからの音楽等各種アプリケーションにおいて実行される音ファイルによる音、電子メールの着信音等様々な音を出力する。なお、図示しないが、スピーカ８０４７とともに、あるいはスピーカ８０４７に替えて、ヘッドフォン、イヤフォン、ヘッドセット等の装置に音を出力するためのコネクタを設けてもよい。

このようにボタン８０４３には、種々の機能を与えることができる。図２１（Ａ）では、左側面にボタン８０４３を２つ設けた携帯情報端末８０４０を図示しているが、勿論、ボタン８０４３の数や配置位置等はこれに限定されず、適宜設計することができる。

マイクロフォン８０４６は、音声入力や録音に用いることができる。また、カメラ８０４５により取得した画像を表示部８０４２に表示させることができる。

携帯情報端末８０４０の操作には、上述した表示部８０４２に設けられたタッチパネルやボタン８０４３の他、カメラ８０４５や携帯情報端末８０４０に内蔵されたセンサ等を用いて使用者の動作（ジェスチャー）を認識させて操作を行うこともできる（ジェスチャー入力という）。あるいは、マイクロフォン８０４６を用いて、使用者の音声を認識させて操作を行うこともできる（音声入力という）。このように、人間の自然な振る舞いにより電気機器に入力を行うＮＵＩ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）技術を実装することで、携帯情報端末８０４０の操作性をさらに向上させることができる。

接続端子８０４８は、外部機器との通信のための信号や電力供給のための電力の入力端子である。例えば、携帯情報端末８０４０に外部メモリドライブするために、接続端子８０４８を用いることができる。外部メモリドライブとして、例えば外付けＨＤＤ（ハードディスクドライブ）やフラッシュメモリドライブ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）ドライブやＤＶＤ−Ｒ（ＤＶＤ−Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）ドライブ、ＤＶＤ−ＲＷ（ＤＶＤ−ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）ドライブ、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）ドライブ、ＣＤ−Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）ドライブ、ＣＤ−ＲＷ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）ドライブ、ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ− Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｃ）ドライブ、ＦＤＤ（Ｆｌｏｐｐｙ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、又は他の不揮発性のソリッドステートドライブ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ：ＳＳＤ）デバイスなどの記録メディアドライブが挙げられる。また、携帯情報端末８０４０は表示部８０４２上にタッチパネルを有しているが、これに替えて筐体８０４１上にキーボードを設けてもよく、またキーボードを外付けしてもよい。

図２１（Ａ）では、底面に接続端子８０４８を１つ設けた携帯情報端末８０４０を図示しているが、接続端子８０４８の数や配置位置等はこれに限定されず、適宜設計することができる。

図２１（Ｂ）は、携帯情報端末８０４０の背面及び側面を示した斜視図である。携帯情報端末８０４０は、筐体８０４１の表面に太陽電池８０４９とカメラ８０５０を有し、また、充放電制御回路８０５１、蓄電装置８０５２、ＤＣＤＣコンバータ８０５３等を有する。なお、図２１（Ｂ）では充放電制御回路８０５１の一例として蓄電装置８０５２、ＤＣＤＣコンバータ８０５３を有する構成について示しており、蓄電装置８０５２には、上記実施の形態で説明した本発明の一態様に係る蓄電装置を用いる。

携帯情報端末８０４０の背面に装着された太陽電池８０４９によって、電力を表示部、タッチパネル、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８０４９は、筐体８０４１の片面又は両面に設けることができる。携帯情報端末８０４０に太陽電池８０４９を搭載させることで、屋外などの電力の供給手段がない場所においても、携帯情報端末８０４０の蓄電装置８０５２の充電を行うことができる。

また、太陽電池８０４９としては、単結晶シリコン、多結晶シリコン、微結晶シリコン、非晶質シリコン又はこれらの積層からなるシリコン系の太陽電池や、ＩｎＧａＡｓ系、ＧａＡｓ系、ＣＩＳ系、Ｃｕ_２ＺｎＳｎＳ_４、ＣｄＴｅ−ＣｄＳ系の太陽電池、有機色素を用いた色素増感太陽電池、導電性ポリマーやフラーレン等を用いた有機薄膜太陽電池、ｐｉｎ構造におけるｉ層中にシリコン等による量子ドット構造を形成した量子ドット型太陽電池等を用いることができる。

ここで、図２１（Ｂ）に示す充放電制御回路８０５１の構成、及び動作についての一例を、図２１（Ｃ）に示すブロック図を用いて説明する。

図２１（Ｃ）には、太陽電池８０４９、蓄電装置８０５２、ＤＣＤＣコンバータ８０５３、コンバータ８０５７、スイッチ８０５４、スイッチ８０５５、スイッチ８０５６、表示部８０４２について示しており、蓄電装置８０５２、ＤＣＤＣコンバータ８０５３、コンバータ８０５７、スイッチ８０５４、スイッチ８０５５、スイッチ８０５６が、図２１（Ｂ）に示す充放電制御回路８０５１に対応する箇所となる。

外光により太陽電池８０４９で発電した電力は、蓄電装置８０５２を充電するために必要な電圧とするために、ＤＣＤＣコンバータ８０５３で昇圧又は降圧される。そして、表示部８０４２の動作に太陽電池８０４９からの電力が用いられる際には、スイッチ８０５４をオンにし、コンバータ８０５７で表示部８０４２に必要な電圧に昇圧又は降圧する。また、表示部８０４２での表示を行わない際には、スイッチ８０５４をオフにし、スイッチ８０５５をオンにして蓄電装置８０５２の充電を行う。

なお、発電手段の一例として太陽電池８０４９を示したが、これに限定されず、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を用いて蓄電装置８０５２の充電を行ってもよい。また、携帯情報端末８０４０の蓄電装置８０５２への充電方法はこれに限られず、例えば上述した接続端子８０４８と電源とを接続して充電を行ってもよい。また、無線で電力を送受信して充電する非接触電力伝送モジュールを用いてもよく、以上の充電方法を組み合わせてもよい。

ここで、蓄電装置８０５２の充電状態（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が、表示部８０４２の左上（破線枠内）に表示される。これにより、使用者は、蓄電装置８０５２の充電状態を把握することができ、これに応じて携帯情報端末８０４０を節電モードと選択することもできる。使用者が省電力モードを選択する場合には、例えば上述したボタン８０４３やアイコン８０４４を操作し、携帯情報端末８０４０に搭載される表示モジュール又は表示パネルや、ＣＰＵ等の演算装置、メモリ等の構成部品を省電力モードに切り換えることができる。具体的には、これらの構成部品のそれぞれにおいて、任意の機能の使用頻度を低減し、停止させる。省電力モードでは、また、充電状態に応じて設定によって自動的に省電力モードに切り替わる構成とすることもできる。また、携帯情報端末８０４０に光センサ等の検出手段を設け、携帯情報端末８０４０の使用時における外光の光量を検出して表示輝度を最適化することで、蓄電装置８０５２の電力の消費を抑えることができる。

また、太陽電池８０４９等による充電時には、図２１（Ａ）に示すように、表示部８０４２の左上（破線枠内）にそれを示す画像等の表示を行ってもよい。

また、本発明の一態様に係る蓄電装置を具備していれば、図２１に示した電気機器に限定されないことは言うまでもない。

［７．６．電気機器の一例（蓄電システムの例）］
さらに、電気機器の一例として蓄電システムの例について、図２２を用いて説明する。ここで説明する蓄電システム８１００は、上述した蓄電システム８００５として家庭で用いることができる。また、ここでは一例として家庭用の蓄電システムについて説明するが、これに限られず、業務用として又はその他の用途で用いることができる。

図２２（Ａ）に示すように、蓄電システム８１００は、系統電源８１０３と電気的に接続するためのプラグ８１０１を有する。また、蓄電システム８１００は、家庭内に設けられた分電盤８１０４と電気的に接続する。

また、蓄電システム８１００は、動作状態等を示すための表示パネル８１０２などを有していてもよい。表示パネルはタッチスクリーンを有していてもよい。また、表示パネルの他、主電源のオンオフを行うためのスイッチや蓄電システムの操作を行うためのスイッチ等を有していてもよい。

なお、図示しないが、蓄電システム８１００を操作するために、蓄電システム８１００とは別に、例えば室内の壁に操作スイッチを設けてもよい。あるいは、蓄電システム８１００と家庭内に設けられたパーソナルコンピュータ、サーバ等と接続し、間接的に蓄電システム８１００を操作してもよい。さらに、スマートフォン等の情報端末機やインターネット等を用いて蓄電システム８１００を遠隔操作してもよい。これらの場合、蓄電システム８１００とその他の機器とは有線により又は無線により通信を行う機構を、蓄電システム８１００に設ければよい。

図２２（Ｂ）は、蓄電システム８１００の内部を模式的に示した図である。蓄電システム８１００は、複数の蓄電装置群８１０６とＢＭＵ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）８１０７とＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）８１０８とを有する。

蓄電装置群８１０６は、上述した蓄電装置８１０５を複数並べて接続したものである。系統電源８１０３からの電力を、蓄電装置群８１０６に蓄電することができる。複数の蓄電装置群８１０６のそれぞれは、ＢＭＵ８１０７と電気的に接続されている。

ＢＭＵ８１０７は、蓄電装置群８１０６が有する複数の蓄電装置８１０５の状態を監視及び制御し、また蓄電装置８１０５を保護する機能を有する。具体的には、ＢＭＵ８１０７は、蓄電装置群８１０６が有する複数の蓄電装置８１０５のセル電圧、セル温度データ収集、過充電及び過放電の監視、過電流の監視、セルバランサ制御、電池劣化状態の管理、電池残量（（充電率）Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）の算出演算、駆動用蓄電装置の冷却ファンの制御、又は故障検出の制御等を行う。なお、これらの機能の一部又は全部は上述のように、蓄電装置８１０５内に含めてもよく、あるいは蓄電装置群ごとに当該機能を付与してもよい。また、ＢＭＵ８１０７はＰＣＳ８１０８と電気的に接続する。

ここで、ＢＭＵ８１０７を構成する電子回路には、上述した酸化物半導体を有するトランジスタを用いた電子回路を有するとよい。この場合、ＢＭＵ８１０７の消費電力を大幅に低減することが可能となる。

ＰＣＳ８１０８は、交流（ＡＣ）電源である系統電源８１０３と電気的に接続され、直流−交流変換を行う。例えば、ＰＣＳ８１０８は、インバータや、系統電源８１０３の異常を検出して動作を停止する系統連系保護装置などを有する。蓄電システム８１００の充電時には、例えば系統電源８１０３の交流の電力を直流に変換してＢＭＵ８１０７へ送電し、蓄電システム８１００の放電時には、蓄電装置群８１０６に蓄えられた電力を屋内などの負荷に交流に変換して供給する。なお、蓄電システム８１００から負荷への電力の供給は、図２２（Ａ）に示すように分電盤８１０４を介してもよく、あるいは蓄電システム８１００と負荷とを有線又は無線により直接行ってもよい。

なお、蓄電システム８１００への充電は上述する系統電源８１０３からに限らず、例えば屋外に設置した太陽発電システムから電力を供給してもよいし、電気自動車に搭載した蓄電システムから供給してもよい。

本実施例では、二相共存反応をする活物質としてリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）を用いて蓄電装置を作製し、その充放電特性を評価した。

（リン酸鉄リチウムの作製）
蓄電装置には、表面に炭素層が形成されたＬｉＦｅＰＯ_４を用いた。ＬｉＦｅＰＯ_４は、固相法を用いて作製した材料である。表面に炭素層が形成されたＬｉＦｅＰＯ_４の作製では、ドライルーム環境下（露点−７０℃以上−５５℃以下）において、原料としてＬｉ_２ＣＯ_３：ＦｅＣ_２Ｏ_４・２Ｈ_２Ｏ：ＮＨ_４Ｈ_２ＰＯ_４＝２：１：１のモル比となるように原料を秤量した。

次に、これらを、ボールミルを用いて混合・粉砕した。ボールミルは、遊星回転式ボールミルであり、５００ｍｌのジルコニアポットと、直径３ｍｍ、３００ｇのジルコニアボールを用い、総量１５０ｇの上記原料を回転数３００ｒｐｍで２時間処理を行った。混合・粉砕には、溶媒として２５０ｍｌのアセトン（関東化学株式会社製、全体に対して０．００６８％の水を含む）を用いた。

次に、ドライルーム環境下において、ホットプレートを用いて、５０℃で１時間以上２時間以下の乾燥を行った。その後、上記ドライルーム環境下で真空乾燥機を用いて０．１ＭＰａの真空中で、８０℃で２時間の乾燥を行った。

次に、マッフル炉を用いて、３５０℃１０時間の焼成を行った。このとき、Ｎ_２流量は、５ｌ／ｍｉｎである。

次に、炭素層を形成するために、焼成した試料に対してグルコースを１０ｗｔ％秤量し、焼成した試料とグルコースを、ボールミルを用いて混合・粉砕した。ここでは、上記混合・粉砕の工程と同じ装置、方法を用いて混合・粉砕を行った。

次に、上記ドライルーム環境下において、ホットプレートを用いて、５０℃で１時間以上２時間以下の乾燥を行った。その後、上記ドライルーム環境下で真空乾燥機を用いて０．１ＭＰａの真空中で、８０℃で２時間乾燥を行った。

次に、マッフル炉を用いて、６００℃１０時間の焼成を行った。

その後、上記ドライルーム環境下で、ボールミルを用いて凝集した活物質粒子の解砕を行った。この解砕工程は、上述した原料の混合・粉砕と同一の条件で行ったが、回転数２００ｒｐｍ、処理時間を３０分とした点において異なる。

次に、上記ドライルーム環境下において、ホットプレートを用いて、５０℃で１時間以上２時間以下の乾燥を行った。

その後、上記ドライルーム環境下で、真空乾燥機を用いて０．１ＭＰａの真空中で、１７５℃の温度で２時間乾燥を行った。

以上の工程により、表面に炭素層が形成されたＬｉＦｅＰＯ_４を作製した。得られたＬｉＦｅＰＯ_４の一次粒子の径は、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、二次粒子の径は、２μｍ以下であった。

（正極の作製）
正極を作製するために、まず表面に炭素層が形成されたＬｉＦｅＰＯ_４とＮＭＰ（Ｎ−メチル−ピロリドン）を混練機により２０００ｒｐｍで３分間攪拌・混合を行った。次に、超音波振動を３分間加え、混練機により２０００ｒｐｍで１分間攪拌・混合を行う工程を５回繰り返し行った。

次に、酸化グラフェンを該混合物に加え、混練機により２０００ｒｐｍでの２分間の攪拌・混合を８回行った。その後、結着剤としてＰＶＤＦ（呉羽化学株式会社製）を加え混練機により２０００ｒｐｍでの２分間の攪拌・混合を１回行った。さらに、ＮＭＰを添加して２０００ｒｐｍで２分間の攪拌・混合を行う工程を、試料が塗工に適した粘度になるまで繰り返し行った。

なお、炭素層が形成されたＬｉＦｅＰＯ_４、酸化グラフェン、ＰＶＤＦの配合比を９１．４：０．６：８（単位：ｗｔ％）とした。

ここで、酸化グラフェンは、Ｈｕｍｍｅｒｓ法を用いて作製した。まずグラファイトと、ＫＭＯ_４と、硫酸と混合しグラファイトを酸化させ、さらに塩酸で洗浄した後、水に分散させ超音波洗浄機を用いてグラファイトの一部を剥離した。その後塩酸を除去し、減圧下でエバポレータ、エタノールを用いて水分を除去した。さらに、得られた試料をダンシングミルで粉砕し乾燥させることにより、酸化グラフェンを作製した。

以上の工程によりスラリーを形成した。さらに、スラリーを、塗工装置（アプリケータ）を用いて厚さ２０μｍのアルミニウム箔上に塗工した。このとき、塗工装置の塗工部と塗工面との間隔を２３０μｍとし、塗工の速度を１０ｍｍ／ｓｅｃとした。

これを８０℃の温度で４０分間熱風乾燥した後、ロールプレス機を用いてプレスを行った。さらに、減圧雰囲気下で１７０℃の温度で１０時間加熱し、再度プレスを行い、得られた電極の一部を打ち抜くことにより正極を作製した。

なお、プレス機のロールの温度を１２０℃とし、正極の厚さが２０％減少する条件でプレスを行った。正極において、活物質層の厚さは、５８μｍであり、電極密度は、１．８２ｇ／ｃｍ^３であり、ＬｉＦｅＰＯ_４の担持量は約９．７ｍｇ／ｃｍ^２であり、単極理論容量は約１．６ｍＡｈ／ｃｍ^２である。

（負極の作製）

負極の作製では、粒子の表面に酸化珪素層が形成されたＭＣＭＢと、ＮＭＰと、ＰＶＤＦ（呉羽化学社製）と、を混練機により２０００ｒｐｍで５分間攪拌・混合を行った。なお、ＭＣＭＢに対するＰＶＤＦの重量比を１０ｗｔ％（重量パーセント）とした。

さらに、ＮＭＰを添加して２０００ｒｐｍで５分間の攪拌・混合を行う工程を、試料が塗工に適した粘度になるまで繰り返し行った。

以上の工程によりスラリーを形成した。さらに、スラリーを、塗工装置（アプリケータ）を用いて厚さ１８μｍの銅箔上に塗工した。このとき、塗工装置の塗工部と塗工面との間隔を２３０μｍとし、塗工の速度を１０ｍｍ／ｓｅｃとした。

これを７０℃の温度で４０分間熱風乾燥させた後、ロールプレス機を用いプレスを行った。さらに減圧雰囲気下で１７０℃の温度で１０時間加熱し、再度プレスを行い、得られた電極の一部を打ち抜くことにより負極を作製した。なお、プレス機のロールの温度を１２０℃とし、正極の厚さが２０％減少する条件でプレスを行った。なお、負極において、活物質層の厚さは８９μｍであり、電極密度は１．４２ｇ／ｃｍ^３であり、ＭＣＭＢの担持量は約１１．４ｍｇ／ｃｍ^２であり、単極理論容量は約４．２ｍＡｈ／ｃｍ^２である。

酸化珪素層が形成されたＭＣＭＢは、ゾルゲル法を用いて作製した材料である。酸化珪素層が形成されたＭＣＭＢの作製では、シリコンエトキシドと、塩酸と、トルエンを加え、撹拌してＳｉ（ＯＥｔ）_４トルエン溶液を作製した。このとき、後に生成される酸化珪素の割合がＭＣＭＢに対して１ｗｔ％（重量パーセント）になるようにシリコンエトキシドの量を決定した。この溶液の配合比は、Ｓｉ（ＯＥｔ）_４を３．１４×１０^―４ｍｏｌ、１Ｎの塩酸を２．９１×１０^―４ｍｏｌ、トルエンを２ｍｌとした。

次に、上記ドライルーム環境下において、Ｓｉ（ＯＥｔ）_４トルエン溶液に、平均粒径が９μｍのＭＣＭＢを添加して撹拌した。この後、湿気環境において、７０℃で３時間溶液を保持した。

次に、マッフル炉を用いて、窒素雰囲気下において５００℃、３時間の焼成を行った。その後、凝集した活物質粒子の解砕を乳鉢で行うことにより、酸化珪素層が形成されたＭＣＭＢを作製した。

（評価用セル）
以上のようにして作製した正極及び負極を用いて、ＣＲ２０３２タイプ（直径２０ｍｍ、高さ３．２ｍｍ）のコイン型セルを作製した。このとき、セパレータには、厚さ２５μｍのポリプロピレンを用いた。また、電解液には、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とを体積比で３：７の割合で混合し、混合した溶液に六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）を１モル／リットルの濃度で溶解した電解液を用いた。

作製したコイン型セルの充放電容量の評価には、定電流充放電装置（東洋システム製ＴＯＳＣＡＴ−３１００）を用い、環境温度を２５℃、充放電レートを０．２Ｃ（３４ｍＡ／ｇ）、上限電圧を４．０Ｖ、下限電圧２．０Ｖとして、充放電試験を行った。

充放電試験の結果を図２３に示す。図２３は、横軸に容量（ｍＡｈ／ｇ）を、縦軸に電圧（Ｖ）を示す。充電容量及び放電容量は、ともに１２０ｍＡｈ／ｇを上回る値となった。また、図２３の充放電結果から明らかなように、リン酸鉄リチウムを正極活物質に用いた蓄電装置を作製することにより、その充電特性は充電中に平坦な領域（プラトー領域）を有するとともに、充電の末期において、電圧変化が急峻となることが確認できた。

本実施例では、正極活物質に二相共存反応をするリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）を用いた場合における、高電圧印加時の電流値の変化を測定した。

測定は、ＣＲ２０３２タイプ（直径２０ｍｍ、高さ３．２ｍｍ）のコイン型セルを作製して行った。正極には、配合比（重量％）を、炭素層を被覆したリン酸鉄リチウム：アセチレンブラック：ＰＶＤＦ＝８５：８：７とした電極を用いた。膜厚は７５μｍ、担持量は９．８ｍｇ／ｃｍ^２、単極理論容量は１．６７ｍＡｈ／ｃｍ^２である。また負極には、配合比（重量％）を、黒鉛：アセチレンブラック：ＰＶＤＦ＝９３：２：５とした電極を用いた。膜厚は１２０μｍ、担持量は１２ｍｇ／ｃｍ^２、単極理論容量は４．４６ｍＡｈ／ｃｍ^２である。

このとき、セパレータには、厚さ２５μｍのポリプロピレンを用いた。また、電解液には、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とを体積比で１：１の割合で混合し、混合した溶液に六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）を１モル／リットルの濃度で溶解した電解液を用いた。測定の環境温度は６０℃とした。

以上の試料及び測定条件で評価を行った。図２４（Ａ）は、定電流充電（ＣＣ充電）後の定電圧充電（ＣＶ充電）時における、電流値の電圧依存性を示す図である。横軸に時間（単位：秒）、縦軸に電流値（単位：ｍＡ）を示す。

定電圧充電に用いる電圧が３．８Ｖ、３．９Ｖ、４．０Ｖと比較的低い電圧の場合、定電圧保持時に流れる電流値は０．０１ｍＡ以下と低かった。しかし、定電圧を４．１Ｖ以上に上げた場合、電流値は増加し、４．６Ｖでは０．１２ｍＡ程度の高い電流値となった。従って、電圧を上げるほど電流値は増加する傾向が確認された。

図２４（Ｂ）に、保持電圧（定電圧）と、電流値がおおよそ安定した３００秒後の電流値（単位：ｍＡ／ｇ）との関係を示す。電圧が４．０Ｖ程度まではセルに流れる電流値は微量であるが、電圧を増加させるとセルに流れる電流値は指数関数的に増大することが確認された。なお、このような電流値は電圧に依存することから、電流値の増大はセル内の電気化学的な反応によるものと考えられる。

以上のことから、通常のＣＣＣＶ充電の後に、さらに定電圧として高い電圧を電池に印加することによって、電池に電流を流して追加の充電を行うことができることが確認できた。例えば、正極活物質にリン酸鉄リチウムを用いる場合、通常のＣＣＣＶ充電における定電圧は４．０Ｖ以下で十分であるが、例えば４．６Ｖ等の高電圧を用いて追加的に充電を行うことで、さらに充電を行うことができる。

２０１ 蓄電体
２０２ コンバータ
２０３ 回路
２０４ 負荷
２０５ 電源
２０６ スイッチ
２０７ スイッチ
２０８ スイッチ
２０９ クーロンカウンタ
２１０ 抵抗
２１１ コンバータ
２５０ 抵抗
２５１ 増幅回路
２５２ 電圧電流変換回路
２５３ 積分回路
２５４ 端子
２５５ 端子
２５６ トランジスタ
２５７ トランジスタ
２５８ 容量素子
２５９ コンパレータ
２６０ ノード
２６１ ノード
４００ 基板
４０１ ゲート電極
４０２ ゲート絶縁膜
４０３ ｎ型化領域
４０４ 酸化物膜
４０５ａ ソース電極
４０５ｂ ドレイン電極
４０６ 絶縁膜
４０８ 絶縁膜
４０９ ゲート絶縁膜
４１０ ゲート電極
４２１ トランジスタ
４２２ トランジスタ
４２３ トランジスタ
６３１ トランジスタ
６３２ 容量素子
６３３ トランジスタ
６３４ トランジスタ
６３５ トランジスタ
６３６ インバータ
６３７ 容量素子
６５１ 記憶回路
６５２ 記憶回路
６５３ セレクタ
６５４ セレクタ
７０１ ユニット
７０２ ユニット
７０３ ユニット
７０４ ユニット
７１０ プロセッサ
７１１ バスブリッジ
７１２ メモリ
７１３ メモリインターフェース
７１５ クロック生成回路
７２０ コントローラ
７２１ コントローラ
７２２ Ｉ／Ｏインターフェース
７３０ パワーゲートユニット
７３１ スイッチ
７３２ スイッチ
７４０ クロック生成回路
７４１ 水晶発振回路
７４２ 発振子
７４３ 水晶振動子
７４５ タイマー回路
７４６ Ｉ／Ｏインターフェース
７５０ Ｉ／Ｏポート
７５１ コンパレータ
７５２ Ｉ／Ｏインターフェース
７６１ バスライン
７６２ バスライン
７６３ バスライン
７６４ データバスライン
７７０ 接続端子
７７１ 接続端子
７７２ 接続端子
７７３ 接続端子
７７４ 接続端子
７７５ 接続端子
７７６ 接続端子
７８０ レジスタ
７８３ レジスタ
７８４ レジスタ
７８５ レジスタ
７８６ レジスタ
７８７ レジスタ
９５０ 二次電池
９５１ 正極缶
９５２ 負極缶
９５３ ガスケット
９５４ 正極
９５５ 正極集電体
９５６ 正極活物質層
９５７ 負極
９５８ 負極集電体
９５９ 負極活物質層
９６０ セパレータ
９７０ 二次電池
９７１ 正極集電体
９７２ 正極活物質層
９７３ 正極
９７４ 負極集電体
９７５ 負極活物質層
９７６ 負極
９７７ セパレータ
９７８ 外装体
９８０ 二次電池
９８１ 正極キャップ
９８２ 電池缶
９８３ 正極端子
９８４ 正極
９８５ セパレータ
９８６ 負極
９８７ 負極端子
９８８ 絶縁板
９８９ 絶縁板
９９１ ＰＴＣ素子
９９２ 安全弁機構
９９３ 捲回体
９９４ 負極
９９５ 正極
９９６ セパレータ
９９７ 端子
９９８ 端子
６０００ 正極
６００１ 正極集電体
６００２ 正極活物質層
６００３ 正極活物質
６００４ グラフェン
６００５ バインダ
６１００ 負極
６１０１ 負極集電体
６１０２ 負極活物質層
６１０３ 負極活物質
６１０４ 被膜
６１０５ バインダ
６６００ 蓄電装置
６６０１ 捲回体
６６０２ 端子
６６０３ 端子
６６０４ 電池缶
６６０５ 端子
６６０６ 回路基板
６６０７ 電気回路
６６０８ ラベル
６６０９ アンテナ
６６１０ アンテナ
６６１１ 層
８０００ 住宅
８００１ 電力系統
８００２ 引込み線
８００３ 分電盤
８００４ 制御装置
８００５ 蓄電システム
８００６ 太陽光発電システム
８００７ 表示装置
８００８ 照明装置
８００９ 空気調和設備
８０１０ 電気冷蔵庫
８０１１ インターネット
８０１２ 電気自動車
８０１３ 管理サーバ
８０２０ 電気自動車
８０２１ 充電装置
８０２２ ケーブル
８０２３ 前輪
８０２４ 蓄電装置
８０２５ 電子制御ユニット
８０２６ インバータユニット
８０２７ 走行モータユニット
８０２８ 出力軸
８０２９ 駆動軸
８０３０ 後輪（駆動輪）
８０３１ 接続プラグ
８０４０ 携帯情報端末
８０４１ 筐体
８０４２ 表示部
８０４３ ボタン
８０４４ アイコン
８０４５ カメラ
８０４６ マイクロフォン
８０４７ スピーカ
８０４８ 接続端子
８０４９ 太陽電池
８０５０ カメラ
８０５１ 充放電制御回路
８０５２ 蓄電装置
８０５３ ＤＣＤＣコンバータ
８０５４ スイッチ
８０５５ スイッチ
８０５６ スイッチ
８０５７ コンバータ
８１００ 蓄電システム
８１０１ プラグ
８１０２ 表示パネル
８１０３ 系統電源
８１０４ 分電盤
８１０５ 蓄電装置
８１０６ 蓄電装置群
８１０７ ＢＭＵ
８１０８ ＰＣＵ

Claims (13)

1. 二相共存反応をする活物質を用いた正極と、負極と、電解液とを有する蓄電装置の充電方法において、
   定電流充電を行った後、第１の電圧を用いた定電圧充電により、充電電流が下限電流値以下となるまで充電を行い、
   前記定電圧充電の後、前記蓄電装置の抵抗が規定の抵抗値に達するまで、前記第１の電圧よりも高い第２の電圧によって追加の充電を行うことを特徴とする蓄電装置の充電方法。
2. 二相共存反応をする活物質を用いた正極と、負極と、電解液と、メモリとを有する蓄電装置の充電方法において、
   定電流充電を行った後、前記電解液の分解の生じない電圧を用いた定電圧充電により、充電電流が下限電流値以下となるまで充電を行い、
   前記定電圧充電した後の前記蓄電装置の容量が、メモリに記憶された前記蓄電装置の出荷時の容量よりも規定の容量分低いとき、前記蓄電装置の抵抗が規定の抵抗値に達するまで、前記電解液の分解が生じる電圧によって追加の充電を行うことを特徴とする蓄電装置の充電方法。
3. 二相共存反応をする活物質を用いた正極と、負極と、電解液とを有する蓄電体と、
   前記蓄電体の出荷時の容量を記憶したメモリと、
   回路と、を有し、
   前記回路は、充電後の前記蓄電体の容量と、前記メモリに記憶された前記蓄電体の出荷時の容量とを比較し、前記充電後の蓄電体の容量が前記蓄電体の出荷時の容量よりも低いとき、前記蓄電体の抵抗が規定の抵抗値に達するまで、前記電解液の分解が生じる電圧によって追加の充電を行うように制御する機能を有することを特徴とする蓄電装置。
4. 請求項３において、前記正極はグラフェンを有することを特徴とする蓄電装置。
5. 請求項４において、前記グラフェンは、層間距離が０．３４ｎｍ以上０．５ｎｍ以下の多層グラフェンであることを特徴とする蓄電装置。
6. 請求項３乃至５のいずれか一項において、前記メモリは、データの書き込み及び保持を制御する機能を有する酸化物半導体膜をチャネル形成領域に用いたトランジスタを有することを特徴とする蓄電装置。
7. 請求項３乃至５のいずれか一項において、前記回路は、酸化物半導体膜をチャネル形成領域に用いたトランジスタを有することを特徴とする蓄電装置。
8. 蓄電体に第１の充電を行い、
   充電後の蓄電体の容量を検出して第１の容量値データを取得し、前記第１の容量値データとメモリに記憶されている値とを比較した後、
   蓄電体に第２の充電を行う充電方法であり、
   前記第２の充電は、前記蓄電体の抵抗が所定の抵抗になるまで前記第１の充電よりも高い電圧で行う充電方法。
9. 請求項８において、前記メモリに記憶されている値は、蓄電体の出荷時の容量値である充電方法。
10. 請求項８において、前記第１の充電は、蓄電体の電解液の分解が生じない電圧の範囲内とし、
    前記第１の充電よりも高い電圧は、蓄電体の電解液の分解が生じる電圧の範囲内とする充電方法。
11. 容量値を検出する検出回路と、
    ある容量値が記憶されたメモリと、
    第１の充電が終わった後、第１の充電の条件を第２の充電の条件に切り替える回路とを有し、
    前記切り替える回路は、第１の充電後の容量値を検出してメモリに記憶されたある容量値と比較する回路と、比較した後、前記第１の充電よりも高い電圧で行う第２の充電を開始する回路と、前記第２の充電が、蓄電池の抵抗値を検出して所定の抵抗値になる時点で終了させる回路とを有する蓄電装置。
12. 請求項１１において、前記メモリに記憶されている値は、蓄電体の出荷時の容量値である蓄電装置。
13. 請求項１１において、前記第１の充電は、蓄電体の電解液の分解が生じない電圧の範囲内とし、
    前記第１の充電よりも高い電圧は、蓄電体の電解液の分解が生じる電圧の範囲内とする蓄電装置。

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