JP2015062169A

JP2015062169A - 正極活物質、および二次電池

Info

Publication number: JP2015062169A
Application number: JP2014142048A
Authority: JP
Inventors: 貴洋川上; Takahiro Kawakami; 修平吉富; Shuhei Yoshitomi; 輝明落合; Teruaki Ochiai; 祐美子齋藤; Yumiko Saito; 洋平門馬; Yohei Monma; 瀬尾　哲史; Tetsushi Seo; 哲史瀬尾
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2013-07-15
Filing date: 2014-07-10
Publication date: 2015-04-02
Also published as: KR20160030932A; CN105359312A; TWI629822B; US20150014581A1; TW201511397A; WO2015008700A1

Abstract

【課題】安価な材料であるマンガンを用いて低コストで作製でき、正極活物質に吸蔵可能なリチウムイオンの量を増大させ二次電池としての容量を増大させ、且つ、高いエネルギー密度を実現し、イオン伝導度及び電子伝導度が高い正極活物質の提供。【解決手段】Ｍｎの一部を他の金属元素に置き換えた、Ｌｉ２Ｍｎ１−ｘＡｘＯ３で表される正極活物質であって、Ａとして、金属元素、Ｓｉ、又はＰを用い、Ｘが０．０１〜０．３である正極活物質【効果】前記正極活物質は、Ｌｉ２ＭｎＯ３と比較して高い放電容量を実現することができる。【選択図】図１

Description

本発明の一態様は、物、方法、または、製造方法に関する。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。特に、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法に関する。特に、本発明の一態様は、正極活物質、二次電池およびその作製方法に関する。特にリチウムイオン二次電池の正極活物質に関する。

二次電池としては、ニッケル水素電池や、鉛蓄電池や、リチウムイオン二次電池などが挙げられる。

これらの二次電池は、携帯電話などで代表される携帯情報端末の電源として用いられている。中でも、リチウムイオン二次電池は、高容量化、且つ、小型化が図れるため、開発が盛んに行われている。

高容量化を実現する正極活物質として、第１のアルカリ金属酸化物と、それよりも電気伝導度が高い第２のアルカリ金属酸化物を混合する固溶体が開示されている（特許文献１）。

特開２０１１−２１６４７６公報

安価な材料であるマンガンを用いて低コストで作製できる正極活物質を提供することを課題の一とする。

または、正極活物質に吸蔵可能な、または放出可能なリチウムイオンの量を増大させて、二次電池としての容量を増大させ、且つ、高いエネルギー密度を実現することを課題の一とする。

または、新規な正極活物質を提供することを課題の一とする。または、新規な蓄電装置を提供することを課題の一とする。

また、リチウムイオン二次電池の正極活物質として要求される特性として、イオン伝導度及び電気伝導度が高いことが望まれる。従って、イオン伝導度及び電子伝導度が高い正極活物質を提供することを課題の一とする。

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。

発明者は、Ｌｉ_２ＭｎＯ_３中の、Ｍｎの一部を他の金属元素に置き換え、Ｌｉ_２Ｍｎ_１−ＸＡ_ＸＯ_３とすることで、電池容量の増大が可能な、新規な正極活物質を実現できることを見出した。ここで、「Ａ」は、Ｌｉ（リチウム）、Ｍｎ（マンガン）以外の金属元素、Ｓｉ、またはＰである。なお、Ｘは０より大きく１未満、好ましくは０より大きく０．５未満とする。

また、Ａは、Ｎｉ、Ｇａ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｎｄ、Ｃｏ、Ｓｍ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｕ、またはＺｎから選ばれた金属元素、Ｓｉ、またはＰであることが好ましい。

Ｌｉ_２Ｍｎ_１−ＸＡ_ＸＯ_３で表される材料をリチウムイオン二次電池の正極活物質として用いることで、二次電池としての容量を増大させ、且つ、高いエネルギー密度を実現することができる。

本明細書で開示する正極活物質の製造工程は、複数の原料を秤量し、ボールミルなどで粉砕し、混合させた後、焼成するシンプルな工程で得られるため、原価節減の効果があり、大量生産時の生産性に優れている。

本発明の一態様によれば、低コストで作製できる正極活物質を提供することができる。

本発明の一態様によれば、イオン伝導度及び電気伝導度が高い正極活物質を提供することができる。

本発明の一態様によれば、新規な正極活物質を提供することができる。

本発明の一態様によれば、電池容量が大きく、且つ、高いエネルギー密度を有する二次電池を実現することができる。

なお、本発明の一態様はこれらの効果に限定されるものではない。例えば、本発明の一態様は、場合によっては、または、状況に応じて、これらの効果以外の効果を有する場合もある。または、例えば、本発明の一態様は、場合によっては、または、状況に応じて、これらの効果を有さない場合もある。

本発明の一態様を示す放電容量と電圧の関係を示すグラフ。本発明の一態様を示すＸ線回折データ。本発明の一態様を示すＸ線回折データ。本発明の一態様を示す放電容量と電圧の関係を示すグラフ。本発明の一態様を示す放電容量と電圧の関係を示すグラフ。本発明の一態様を示すＸ線回折データ。本発明の一態様を示すＸ線回折データ。コイン形の二次電池を説明する図。ラミネート型の二次電池を説明する図。円筒型の二次電池を説明する図。蓄電体の一例を説明するための図。蓄電体の一例を説明するための図。蓄電体の一例を説明するための図。蓄電体の一例を説明するための図。蓄電体の一例を説明するための図。電気機器の一例を説明するための図。電気機器の一例を説明するための図。電気機器の一例を説明するための図。電気機器の一例を説明するための図。電気機器の一例を説明するための図。電気機器の一例を説明するための図。電気機器の一例を説明するための図。

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、本発明の一態様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、本発明の一態様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。

（実施の形態１）
Ｌｉ_２Ｍｎ_１−ＸＡ_ＸＯ_３の製造方法例を以下に示す。表１に、比較試料１００、および試料１０１乃至試料１１６を作製するためのＬｉ原料、Ｍｎ原料、およびＡ原料を示す。本実施の形態では、表１に示す原料の組み合わせにより、比較試料１００、および試料１０１乃至試料１１６を作製する。

まず、Ｌｉ原料、Ｍｎ原料、およびＡ原料として表１に示す材料を用いて、それぞれを秤量する。本実施の形態では、Ｘが０．１の試料を作製する。よって、原料の仕込み比を、出来上がった試料中のＬｉ、Ｍｎ、およびＡのｍｏｌ比が、２：０．９：０．１となるように調整する。例えば、試料１０１を作製する場合、ｍｏｌ比でＬｉ_２ＣＯ_３（炭酸リチウム）：ＭｎＣＯ_３（炭酸マンガン）：ＮｉＯ（酸化ニッケル）＝１：０．９：０．１となるように各原料を秤量する。また、試料１０２を作製する場合、ｍｏｌ比でＬｉ_２ＣＯ_３：ＭｎＣＯ_３：Ｇａ_２Ｏ_３（酸化ガリウム）＝１：０．９：０．０５となるように各原料を秤量する。なお、比較試料１００、および試料１０１乃至試料１１６の作製方法は、原料比が異なる以外は同じである。

次に、各原料にアセトンを加えた後、各原料をボールミルにより混合し、混合原料を作製する。本実施の形態では、ジルコニア製のポットに秤量した各原料、φ３ｍｍジルコニアボール、アセトンを入れて湿式による遊星回転ボールミル処理を行う。処理時間は２時間、処理回転数４００ｒｐｍとする。

次いで、アセトンを揮発させるための加熱を行い、混合原料を得る。本実施の形態では、ボールミル処理が終わったスラリーを大気下で５０℃の温度でアセトンを揮発させ、混合原料を得る。

次いで、坩堝に混合原料を入れ、５００℃以上１０００℃以下で焼成を行い、新規材料を合成する。焼成時間は５時間以上２０時間以下とする。焼成雰囲気は大気とする。本実施の形態では、乾燥した混合原料をアルミナ製坩堝に充填し、９００℃、１０時間の加熱を行う。

次いで、焼成した粒子の焼結を砕くために解砕処理を行う。本実施の形態では、ジルコニア製のポットに焼成物、φ３ｍｍジルコニアボール、アセトンを入れて湿式による遊星回転ボールミル処理を行う。処理時間は２時間、処理回転数２００ｒｐｍとする。

次いで、解砕処理後にアセトンを揮発させるための加熱を行い、その後、真空乾燥を行い粉末状の新規材料をそれぞれ得る。本実施の形態では、解砕処理が終わったスラリーを大気下で５０℃の温度でアセトンを揮発させ、その後１７０℃で真空乾燥する。

出来上がった新規材料（試料１０１乃至試料１１６）を正極活物質として用い、好ましい二次電池を形成することができる。

比較試料１００、および試料１０１乃至試料１１６の放電容量を測定した結果を図１に示す。図１中の右上に、同図中の部位１５０の拡大図を示す。

図１から、比較試料１００と比較して、試料１０１乃至試料１１６は高い放電容量を示すことがわかる。特に、ＡとしてＮｉを用いた試料１０１が最も高い放電容量を示している。

なお、本明細書等で開示する正極活物質であるＬｉ_２Ｍｎ_１−ＸＡ_ＸＯ_３を二次電池に用いた場合、充電動作または放電動作によって、Ｌｉの原子数が０から２の間で変化する。よって、Ｌｉ_２Ｍｎ_１−ＸＡ_ＸＯ_３を、Ｌｉ_ＹＭｎ_１−ＸＡ_ＸＯ_３（０≦Ｙ≦２）と表すことができる。

また、Ａとして選ばれる元素は必ずしも１種類でなくともよく、Ａとして２種類以上の元素が含まれていてもよい。

本実施の形態に開示した正極活物質を用いることで、放電容量の高い二次電池を実現することができる。また、本実施の形態に開示した正極活物質を用いることで、電池容量が大きく、且つ、高いエネルギー密度を有する二次電池を実現することができる。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。

（実施の形態２）
本実施の形態では、ＡとしてＮｉを用い、Ｘを０．３として作製した試料２０１と、上記実施の形態に示した、比較試料１００および試料１０１の、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−ＲａｙＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）測定結果と放電容量測定結果について説明する。なお、試料１０１は、ＡとしてＮｉを用いてＸを０．１として作製した試料である。本実施の形態に示す比較試料１００、試料１０１、及び試料２０１は、上記実施の形態に示した作製方法を用いて作製することができる。

図２及び図３にＸ線回折測定結果を示す。なお、図２では、比較のため、一つのグラフに比較試料１００、試料１０１、および試料２０１のデータを並べて表示している。

図２より、試料１０１および試料２０１とも、比較試料１００と同様の回折ピークを有することが確認できる。また、比較試料１００と比較して、大きく異なる回折ピークは確認されない。

また、それぞれの２θ＝３７°付近と２θ＝４５°付近の回折ピークの拡大を図３に示す。なお、図３では、比較のため、一つのグラフに比較試料１００、試料１０１、および試料２０１のデータを並べて表示している。図３より、Ｘの変化に伴い回折ピークの位置が変化していることがわかる。回折ピーク位置の変化は、比較試料１００、試料１０１、および試料２０１間で、格子定数が変化したことを示す。

図２および図３から、試料１０１および試料２０１を作製するために用いたＮｉは、Ｌｉ_２ＭｎＯ_３中のＭｎと良好に置換されることがわかる。

比較試料１００、試料１０１、および試料２０１の放電容量を測定した結果を図４に示す。比較試料１００と比べて、試料１０１、および試料２０１は高い放電容量を示している。また、Ｘを０．１として作製した試料１０１よりも、Ｘを０．３として作製した試料２０１の方が、より高い放電容量を示している。

（実施の形態３）
本実施の形態では、Ｌｉ_２Ｍｎ_１−ＸＮｉ_ＸＯ_３で示される正極活物質において、Ｘが０である比較試料７００と、Ｘが０．０１である試料７０１のＸ線回折測定結果と充放電容量測定結果について説明する。

Ｌｉ_２Ｍｎ_１−ＸＮｉ_ＸＯ_３の製造方法例を以下に示す。表２に、比較試料７００、および試料７０１を作製するためのＬｉ原料、Ｍｎ原料、およびＮｉ原料を示す。本実施の形態では、表２に示す原料の組み合わせにより、比較試料７００、および試料７０１を作製する。

まず、Ｌｉ原料、Ｍｎ原料、およびＮｉ原料として表２に示す材料を用いて、それぞれを秤量する。本実施の形態では、Ｘが０．０１の試料を作製する。よって、原料の仕込み比を、出来上がった試料中のＬｉ、Ｍｎ、およびＮｉのｍｏｌ比が、２：０．９９：０．０１となるように調整する。例えば、試料７０１を作製する場合、ｍｏｌ比でＬｉ_２ＣＯ_３（炭酸リチウム）：ＭｎＣＯ_３（炭酸マンガン）：ＮｉＯ（酸化ニッケル）＝１：０．９９：０．０１となるように各原料を秤量する。なお、比較試料７００は、ｍｏｌ比でＬｉ_２ＣＯ_３（炭酸リチウム）：ＭｎＣＯ_３（炭酸マンガン）＝１：１となるように各原料を秤量する。また、比較試料７００、および試料７０１の作製方法は、原料比が異なる以外は同じである。

次いで、焼成した粒子の焼結を解くために解砕処理を行う。本実施の形態では、ジルコニア製のポットに焼成物、φ３ｍｍジルコニアボール、アセトンを入れて湿式による遊星回転ボールミル処理を行う。処理時間は２時間、処理回転数２００ｒｐｍとする。

出来上がった新規材料（試料７０１）を正極活物質として用い、好ましい二次電池を形成することができる。

比較試料７００、および試料７０１の充電容量および放電容量を測定した結果を図５に示す。図５では、比較試料７００の放電容量の変化を曲線７００ａ、比較試料７００の充電容量の変化を曲線７００ｂ、試料７０１の放電容量の変化を曲線７０１ａ、試料７０１の充電容量の変化を曲線７０１ｂとして示している。図５より、試料７０１は、比較試料７００よりも高い充電容量および放電容量を有していることがわかる。

次に、比較試料７００、および試料７０１の、ＸＲＤ測定結果を図６に示す。図６では、比較のため、一つのグラフに比較試料７００、および試料７０１のデータを並べて示している。

ＸＲＤ測定結果により、試料７０１も、比較試料７００と同様の回折ピークを有することが確認できる。また、比較試料７００と試料７０１に、大きく異なる回折ピークは確認されない。

また、それぞれの２θ＝３７°付近と２θ＝４５°付近の回折ピークの拡大を図７に示す。図７では、比較のため、一つのグラフに比較試料７００、および試料７０１のデータを並べて示している。図７より、比較試料７００と試料７０１で、２θ＝３７°付近と２θ＝４５°付近の回折ピークの位置が変化していることがわかる。回折ピーク位置の変化は、比較試料７００と試料７０１で、格子定数が異なることを示す。

なお、図６および図７から、試料７０１を作製するために用いたＮｉは、Ｌｉ_２ＭｎＯ_３中のＭｎと良好に置換されることがわかる。

また、本明細書等で開示する正極活物質であるＬｉ_２Ｍｎ_１−ＸＮｉ_ＸＯ_３を二次電池に用いた場合、充電動作または放電動作によって、Ｌｉの原子数が０から２の間で変化する。よって、Ｌｉ_２Ｍｎ_１−ＸＮｉ_ＸＯ_３を、Ｌｉ_ＹＭｎ_１−ＸＮｉ_ＸＯ_３（０≦Ｙ≦２）と表すことができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、上記実施の形態に示した正極活物質を用いた蓄電池の構造について、図８乃至図１０を参照して説明する。

［コイン型蓄電池］
図８（Ａ）は、コイン型（単層偏平型）の蓄電池の外観図であり、図８（Ｂ）は、その断面図である。

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）、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。導電助剤としては、導電助剤としては比表面積が大きい材料が望ましく、アセチレンブラック（ＡＢ）等を用いることができる。また、カーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレンといった炭素材料を用いることもできる。

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）、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。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。

負極活物質層３０９に用いる負極活物質としては、リチウムの溶解・析出、又はリチウムイオンの挿入・脱離が可能な材料を用いることができ、リチウム金属、炭素系材料、合金系材料等を用いることができる。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／ｃｍ^３）ため、好ましい。

炭素系材料としては、黒鉛、易黒鉛化性炭素（ソフトカーボン）、難黒鉛化性炭素（ハードカーボン）、カーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンブラック等がある。

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ある。

黒鉛はリチウムイオンが黒鉛に挿入されたとき（リチウム−黒鉛層間化合物の生成時）にリチウム金属と同程度に卑な電位を示す（０．１乃至０．３Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ^＋）。これにより、リチウムイオン二次電池は高い作動電圧を示すことができる。さらに、黒鉛は、単位体積当たりの容量が比較的高い、体積膨張が小さい、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。

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、例えば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｇａ等のうち少なくとも一つを含む材料がある。このような元素は炭素に対して容量が大きく、特にシリコンは理論容量が４２００ｍＡｈ／ｇと飛躍的に高い。このため、負極活物質にシリコンを用いることが好ましい。このような元素を用いた合金系材料としては、例えば、ＳｉＯ、Ｍｇ_２Ｓｉ、Ｍｇ_２Ｇｅ、ＳｎＯ、ＳｎＯ_２、Ｍｇ_２Ｓｎ、ＳｎＳ_２、Ｖ_２Ｓｎ_３、ＦｅＳｎ_２、ＣｏＳｎ_２、Ｎｉ_３Ｓｎ_２、Ｃｕ_６Ｓｎ_５、Ａｇ_３Ｓｎ、Ａｇ_３Ｓｂ、Ｎｉ_２ＭｎＳｂ、ＣｅＳｂ_３、ＬａＳｎ_３、Ｌａ_３Ｃｏ_２Ｓｎ_７、ＣｏＳｂ_３、ＩｎＳｂ、ＳｂＳｎ等がある。

また、負極活物質として、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、リチウムチタン酸化物（Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２）、リチウム−黒鉛層間化合物、（Ｌｉ_ＸＣ_６）、五酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）、酸化タングステン（ＷＯ_２）、酸化モリブデン（ＭｏＯ_２）等の酸化物を用いることができる。

また、負極活物質として、リチウムと遷移金属の複窒化物である、Ｌｉ_３Ｎ型構造をもつＬｉ_３−ＸＭ_ＸＮ（Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ）を用いることができる。例えば、Ｌｉ_２．６Ｃｏ_０．４Ｎ_３は大きな充放電容量（９００ｍＡｈ／ｇ、１８９０ｍＡｈ／ｃｍ^３）を示す。

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Ｖ_２Ｏ_５、Ｃｒ_３Ｏ_８等の材料と組み合わせることができ好ましい。なお、正極活物質にリチウムイオンを含む材料を用いる場合でも、あらかじめ正極活物質に含まれるリチウムイオンを脱離させることで、負極活物質としてリチウムと遷移金属の複窒化物を用いることができる。

また、コンバージョン反応が生じる材料を負極活物質として用いることもできる。例えば、酸化コバルト（ＣｏＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化鉄（ＦｅＯ）等の、リチウムと合金化反応を行わない遷移金属酸化物を負極活物質に用いてもよい。コンバージョン反応が生じる材料としては、さらに、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＣｕＯ、Ｃｕ_２Ｏ、ＲｕＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３等の酸化物、ＣｏＳ_０．８９、ＮｉＳ、ＣｕＳ等の硫化物、Ｚｎ_３Ｎ_２、Ｃｕ_３Ｎ、Ｇｅ_３Ｎ_４等の窒化物、ＮｉＰ_２、ＦｅＰ_２、ＣｏＰ_３等のリン化物、ＦｅＦ_３、ＢｉＦ_３等のフッ化物が挙げられる。

また、正極集電体３０５や負極集電体３０８などの集電体としては、ステンレス、金、白金、亜鉛、鉄、ニッケル、銅、アルミニウム、チタン、タンタル等の金属、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。また、集電体は、箔状、板状（シート状）、網状、円柱状、コイル状、パンチングメタル状、エキスパンドメタル状等の形状を適宜用いることができる。集電体は、厚みが５μｍ以上３０μｍ以下のものを用いるとよい。

正極活物質層３０６には、上記実施の形態に係る正極活物質を用いることができる。

セパレータ３１０は、セルロース（紙）、または空孔が設けられたポリプロピレン、ポリエチレン等の絶縁体を用いることができる。

電解質として、固体電解質や、支持電解質を含む電解液の他、電解液の一部をゲル化させたゲル電解質を用いる事が出来る。

支持電解質として、キャリアイオンを有する材料を用いる。支持電解質の代表例としては、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、Ｌｉ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２Ｎ等のリチウム塩がある。これらの支持電解質は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いてもよい。

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、支持電解質として、上記リチウム塩において、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。

また、電解液の溶媒としては、キャリアイオンの移送が可能な材料を用いる。電解液の溶媒としては、非プロトン性有機溶媒が好ましい。非プロトン性有機溶媒の代表例としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、γーブチロラクトン、アセトニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等があり、これらの一つまたは複数を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、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）を一種または複数種用いることで、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。

また、電解液の代わりに、硫化物系や酸化物系等の無機物材料を有する固体電解質や、ＰＥＯ（ポリエチレンオキシド）系等の高分子材料を有する固体電解質を用いることができる。固体電解質を用いる場合には、セパレータやスペーサの設置が不要となる。また、電池全体を固体化できるため、漏液のおそれがなくなり安全性が飛躍的に向上する。

正極缶３０１、負極缶３０２には、特に充放電中に於いて、電解液に対する耐腐食性を持つ材料を用いることができる。このような材料には金属、合金、また母体を他の材料で被覆した材料がある。金属の例としてはニッケル、アルミニウム、チタンが挙げられる。合金の例としてはステンレス鋼が挙げられる。被覆する材料としてはニッケル、アルミニウムが挙げられる。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。

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８（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。

ここで図８（Ｃ）を用いてバッテリーの充電時の電流の流れを説明する。リチウムを用いたバッテリー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、リチウムを用いたバッテリーでは、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。

図８（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８（Ｃ）では、蓄電池４００の外部の端子から、正極４０２の方へ流れ、蓄電池４００の中において、電解質４０６およびセパレータ４０８を介して正極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。

［ラミネート型蓄電池］
次に、ラミネート型の蓄電池の一例について、図９を参照して説明する。

図９に示すラミネート型の蓄電池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内には、電解液５０８が注入されている。

図９に示すラミネート型の蓄電池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される。

ラミネート型の蓄電池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の上に、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。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。

［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。

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、特に充放電中に於いて、電解液に対する耐腐食性を持つ材料を用いることができる。このような材料には金属、合金、また母体を他の材料で被覆した材料がある。金属の例としてはニッケル、アルミニウム、チタンが挙げられる。合金の例としてはステンレス鋼が挙げられる。被覆する材料としてはニッケル、アルミニウムが挙げられる。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、絶縁板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、コイン形やラミネート型の蓄電池と同様のものを用いることができる。

正極６０４及び負極６０６は、上述したコイン形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。正極６０４には正極端子（正極集電リード）６０３が接続され、負極６０６には負極端子（負極集電リード）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（ＰｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）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（ＢａＴｉＯ_３）系半導体セラミックス等を用いることができる。

なお、本実施の形態では、蓄電池として、コイン形、ラミネート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。

本実施の形態で示す蓄電池３００、蓄電池５００、蓄電池６００の正極には、本発明の一態様に係る正極活物質を用いることができる。本発明の一態様によれば、蓄電池３００、蓄電池５００、蓄電池６００の放電容量を高めることができる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、装置の構造例について図１１乃至図１５を用いて説明する。

図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、装置の外観図を示す図である。装置は、回路基板９００と、蓄電体９１３と、を有する。蓄電体９１３には、ラベル９１０が貼られている。さらに、図１１（Ｂ）に示すように、装置は、端子９５１と、端子９５２と、を有し、ラベル９１０の裏にアンテナ９１４と、アンテナ９１５と、を有する。

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。

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。

蓄電体９１３の正極活物質に、上記実施の形態に係る正極活物質を用いることができる。

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。

装置は、アンテナ９１４及びアンテナ９１５と、蓄電体９１３との間に層９１６を有する。層９１６は、例えば蓄電体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。

なお、装置の構造は、図１１に限定されない。

例えば、図１２（Ａ−１）及び図１２（Ａ−２）に示すように、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示す蓄電体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１２（Ａ−１）は、上記一対の面の一方側方向から見た外観図であり、図１２（Ａ−２）は、上記一対の面の他方側方向から見た外観図である。なお、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示す装置と同じ部分については、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示す装置の説明を適宜援用できる。

図１２（Ａ−１）に示すように、蓄電体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１２（Ａ−２）に示すように、蓄電体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、例えば蓄電体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。

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。

又は、図１２（Ｂ−１）及び図１２（Ｂ−２）に示すように、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示す蓄電体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１２（Ｂ−１）は、上記一対の面の一方側方向から見た外観図であり、図１２（Ｂ−２）は、上記一対の面の他方側方向から見た外観図である。なお、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示す装置と同じ部分については、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示す装置の説明を適宜援用できる。

図１２（Ｂ−１）に示すように、蓄電体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１２（Ｂ−２）に示すように、蓄電体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を介した装置と他の機器との通信方式としては、ＮＦＣなど、装置と装置２００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。

又は、図１３（Ａ）に示すように、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示す蓄電体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１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示す装置と同じ部分については、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示す装置の説明を適宜援用できる。

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。

又は、図１３（Ｂ）に示すように、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示す蓄電体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、センサ９２１は、ラベル９１０の裏側に設けられてもよい。なお、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示す装置と同じ部分については、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示す装置の説明を適宜援用できる。

センサ９２１としては、例えば、センサ２３５に適用可能なセンサを用いることができる。よって、センサ２３５としてセンサ９２１を用いてもよい。センサ９２１を設けることにより、例えば、装置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。

さらに、蓄電体９１３の構造例について図１４及び図１５を用いて説明する。

図１４（Ａ）に示す蓄電体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１４（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（例えばアルミニウムなど）又は樹脂材料を用いることができる。

なお、図１４（Ｂ）に示すように、図１４（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１４（Ｂ）に示す蓄電体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。

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、蓄電体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９３０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。

さらに、捲回体９５０の構造について図１５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。

負極９３１は、端子９５１及び端子９５２の一方を介して図１１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１１に示す端子９１１に接続される。

（実施の形態６）
本実施の形態では、電気機器について説明する。

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。

本発明の一態様に係る蓄電装置を適用することができる電気機器としては、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（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）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（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）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。ＣａｓｈＤｉｓｐｅｎｓｅｒの略）や現金自動預金支払機（ＡＴＭ。ＡｕｔｏＭａｔｅｄＴｅｌｌｅｒＭａｃｈｉｎｅ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二次電池等の産業機器が挙げられる。また、二次電池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非水系二次電池を用いることができる。

ここで一例として、携帯端末について、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示す。図１６（Ａ）は、携帯端末を上面から見た図であり、図１６（Ｂ）は、下面から見た図である。

図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示す携帯端末１１００は、筐体１１１１と、表示部１１１２と、蓄電装置１１１３と、電源スイッチ１１１４と、を有する。

表示部１１１２は、一部をタッチパネルの領域とすることができ、表示された操作キーに触れることでデータを入力することができる。なお、表示部１１１２においては、一例として半分の領域が表示のみの機能を有する構成、もう半分の領域がタッチパネルの機能を有する構成を示しているが該構成に限定されない。表示部１１１２の全ての領域がタッチパネルの機能を有する構成としても良い。

表示部１１１２には、例えばエレクトロルミネセンス（ＥＬともいう）ディスプレイモジュール、液晶ディスプレイモジュールを用いることができる。

蓄電装置１１１３は、カセット式のバッテリーである。蓄電装置１１１３は、端子１１２１を有する。なお、端子１１２１の数は特に限定されない。蓄電装置１１１３を筐体１１１１の凹部に嵌め込むことにより、端子１１２１が筐体１１１１に設けられた端子１１２２に接続する。これにより、蓄電装置１１１３から筐体１１１１内部の回路に電力を供給できる。なお、蓄電装置１１１３を筐体１１１１の凹部に嵌め込んだ後の蓄電装置１１１３が露出していてもよい。また、蓄電装置１１１３の上に蓋を設けてもよい。なお、蓄電装置１１１３は、携帯端末１１００から取り外せるようになっているが、本発明の実施形態の一態様は、これに限定されない。携帯端末１１００のユーザーが、蓄電装置１１１３を取り外すことができないようになっていてもよい。このような構造にすることにより、携帯端末１１００の内部の部品の配置自由度があがり、携帯端末１１００を小型化、薄型化することができる。このような場合には、蓄電装置１１１３を、携帯端末１１００の中に入れたまま、電力などのやり取りを行うことができる。なお、蓄電装置１１１３を、携帯端末１１００から取り外せるような場合であっても、蓄電装置１１１３を、携帯端末１１００の中に入れたまま、電力などのやり取りを行ってもよい。

図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示す携帯端末は、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ入力機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、などを有することができる。

また、図１７は、携帯端末の例のブロック図である。図１７に示す携帯端末は、例えば無線通信回路１１３１、アナログベースバンド回路１１３２、デジタルベースバンド回路１１３３、蓄電装置１１３４、電源回路１１３５、アプリケーションプロセッサ１１３６、ディスプレイコントローラ１１４１、メモリ１１４２、ディスプレイ１１４３、タッチセンサ１１４９、音声回路（スピーカ及びマイクなど）１１４７、及び入力手段の一つであるキーボード１１４８などより構成される。

蓄電装置１１３４は、図１６に示す蓄電装置１１１３に相当し、それ以外の構成要素は、負荷に相当する。

無線通信回路１１３１は、例えばデータを含む電波を受信する機能を有する。無線通信回路１１３１としては、例えばアンテナなどが用いられる。

タッチセンサ１１４９を設けることにより、ディスプレイ１１４３における表示部１１４４を操作することができる。

ディスプレイ１１４３は、表示部１１４４、ソースドライバ１１４５、及びゲートドライバ１１４６によって構成される。表示部１１４４は、ソースドライバ１１４５及びゲートドライバ１１４６により動作が制御される。

アプリケーションプロセッサ１１３６は、ＣＰＵ１１３７、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰともいう）１１３８、インターフェース（ＩＦともいう）１１３９を備える。

また、メモリ１１４２は、通常ＳＲＡＭ又はＤＲＡＭで構成される。

さらに、図１７に示す携帯端末の動作例について説明する。

まず、データを含む電波の受信又はアプリケーションプロセッサ１１３６により画像が形成される。メモリ１１４２に記憶されているデータを、ディスプレイコントローラ１１４１を介してディスプレイ１１４３に出力し、ディスプレイ１１４３により入力された画像データに応じた画像を表示する。そのまま、画像に変更が無ければ通常６０以上１３０Ｈｚ以下の周期でメモリ１１４２からデータが読み出され、読み出されたデータは、ディスプレイコントローラ１１４１に送られ続ける。ユーザーが画面を書き換える操作をしたとき、アプリケーションプロセッサ１１３６により新たな画像を形成し、その画像を、メモリ１１４２に記憶する。この間も定期的にメモリ１１４２から画像データは読み出す。メモリ１１４２に新たな画像データを記憶し終わると、ディスプレイ１１４３における次のフレーム期間において、メモリ１１４２に記憶されたデータを読み出し、読み出したデータを、ディスプレイコントローラ１１４１を介して、ディスプレイ１１４３に出力する。データが入力されたディスプレイ１１４３は、入力された画像データに応じた画像を表示する。上記読み出し動作は、さらに次のデータがメモリ１１４２に記憶されるまで継続される。このように、メモリ１１４２にデータを書き込み、読み出すことによって、ディスプレイ１１４３により表示動作を行う。

図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）は、電動工具の例である。

図１８（Ａ）に示す電動工具は、筐体１２１１と、先端工具１２１２と、トリガースイッチ１２１４と、蓄電装置１２１６と、着脱制御スイッチ１２１７と、を有する。なお、図１８（Ａ）に示す電動工具を電動ドリルとしてもよい。又は、図１８（Ａ）に示す電動工具を電動ドライバーとしてもよい。

筐体１２１１は、ハンドル部１２１５を有する。

先端工具１２１２としては、例えばドリル、プラスビット、又はマイナスビットなどを用いることができる。なお、先端工具１２１２を着脱可能にし、用途に応じてドリル、プラスビット、又はマイナスビットを適宜選択して用いてもよい。

図１８（Ａ）に示す電動工具では、電源スイッチ１２１３をオン状態にし、ハンドル部１２１５を握り、トリガースイッチ１２１４をオン状態にすることにより、先端工具１２１２を動作させることができる。

蓄電装置１２１６は、着脱制御スイッチ１２１７をオン状態又はオフ状態にすることにより着脱可能である。蓄電装置１２１６は、図１６に示す携帯端末と同様に端子を有し、蓄電装置１２１６の端子と、筐体１２１１に設けられた端子を接続することにより、蓄電装置１２１６から筐体１２１１に電力を供給できる。

図１８（Ｂ）に示す電動工具は、筐体１２２１と、ブレード１２２２と、トリガースイッチ１２２４と、蓄電装置１２２６と、着脱制御スイッチ１２２７と、を有する。なお、図１８（Ｂ）に示す電動工具を電動カッターとしてもよい。

筐体１２２１は、ハンドル部１２２５を有する。

図１８（Ｂ）に示す電動工具では、ハンドル部１２２５を握り、トリガースイッチ１２２４をオン状態にすることにより、ブレード１２２２を回転させ、切断処理などを行うことができる。

蓄電装置１２２６は、着脱制御スイッチ１２２７をオン状態又はオフ状態にすることにより着脱可能である。蓄電装置１２２６は、図１６に示す携帯端末と同様に端子を有し、蓄電装置１２２６の端子と、筐体１２２１に設けられた端子を接続することにより、蓄電装置１２２６から筐体１２２１に電力を供給できる。

さらに、上記電気機器を充電する場合の例について図１９を用いて説明する。

図１９（Ａ）では、給電装置１３００に図１６に示す携帯端末１１００を重畳させた例を示している。

図１９（Ｂ）は、携帯端末の底面方向から表した図である。例えば電磁誘導式の場合、図１９（Ｂ）に示すように、携帯端末１１００に設けられたアンテナ１３１１と、給電装置１３００に設けられたアンテナ１３１２と電磁結合させて電力伝送トランスを形成することにより、携帯端末１１００に電力を供給できる。

なお、図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）では、給電装置１３００に携帯端末１１００を重畳させた例を示しているが、図２０に示すように、携帯端末１１００から蓄電装置１１１３を取り外して蓄電装置１１１３を給電装置１３００に重畳させてもよい。

なお、給電装置１３００の構成は、特に限定されない。例えば、携帯端末１１００の位置を検出し、アンテナ１３１２を移動させて携帯端末１１００に重畳させることにより充電を行うムービングコイル式、又はアンテナ１３１２を複数設けて携帯端末１１００に重畳するアンテナ１３１２により充電を行う多コイル方式などを適用してもよい。

給電装置１３００により充電できる電気機器は、上記に限定されない。

図２１に、上記電気機器の具体的な構成を示す。図２１において、給電装置１４５０から電力の供給を行うことができる表示装置１４００は、本発明の一態様に係る蓄電装置１４０４を用いた電気機器の一例である。具体的に、表示装置１４００は、ＴＶ放送受信用の表示装置に相当し、筐体１４０１、表示部１４０２、スピーカ部１４０３、蓄電装置１４０４等を有する。本発明の一態様に係る蓄電装置１４０４は、筐体１４０１の内部に設けられている。表示装置１４００は、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、蓄電装置１４０４に蓄積された電力を用いることもできる。よって、停電などにより商用電源から電力の供給が受けられない時でも、本発明の一態様に係る蓄電装置１４０４を無停電電源として用いることで、表示装置１４００の利用が可能となる。

表示部１４０２には、液晶表示装置、有機ＥＬ素子などの発光素子を各画素に備えた発光装置、電気泳動表示装置、ＤＭＤ（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）、ＰＤＰ（ＰｌａｓｍａＤｉｓｐｌａｙＰａｎｅｌ）、ＦＥＤ（ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ）などの、半導体表示装置を用いることができる。

なお、表示装置には、ＴＶ放送受信用の他、パーソナルコンピュータ用、広告表示用など、全ての情報表示用表示装置が含まれる。

図２１において、給電装置１４５０から電力の供給を行うことができる据え付け型の照明装置１４１０は、本発明の一態様に係る蓄電装置１４１３を用いた電気機器の一例である。具体的に、照明装置１４１０は、筐体１４１１、光源１４１２、蓄電装置１４１３等を有する。蓄電装置１４１３には、給電装置１４５０を介して電力が供給される。図２１では、蓄電装置１４１３が、筐体１４１１及び光源１４１２が据え付けられた天井１４１４の内部に設けられている場合を例示しているが、蓄電装置１４１３は、筐体１４１１の内部に設けられていても良い。照明装置１４１０は、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、蓄電装置１４１３に蓄積された電力を用いることもできる。よって、停電などにより商用電源から電力の供給が受けられない時でも、本発明の一態様に係る蓄電装置１４１３を無停電電源として用いることで、照明装置１４１０の利用が可能となる。

なお、図２１では天井１４１４に設けられた据え付け型の照明装置１４１０を例示しているが、本発明の一態様に係る蓄電装置は、天井１４１４以外、例えば側壁１４１５、床１４１６、窓１４１７等に設けられた据え付け型の照明装置に用いることもできるし、卓上型の照明装置などに用いることもできる。

また、光源１４１２には、電力を利用して人工的に光を得る人工光源を用いることができる。具体的には、白熱電球、蛍光灯などの放電ランプ、ＬＥＤや有機ＥＬ素子などの発光素子が、上記人工光源の一例として挙げられる。

図２１において、給電装置１４５０から電力の供給を行うことができる室内機１４２０及び室外機１４２４を有するエアコンディショナは、本発明の一態様に係る蓄電装置１４２３を用いた電気機器の一例である。具体的に、室内機１４２０は、筐体１４２１、送風口１４２２、蓄電装置１４２３等を有する。図２１では、蓄電装置１４２３が、室内機１４２０に設けられている場合を例示しているが、蓄電装置１４２３は室外機１４２４に設けられていても良い。あるいは、室内機１４２０と室外機１４２４の両方に、蓄電装置１４２３が設けられていても良い。エアコンディショナは、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、蓄電装置１４２３に蓄積された電力を用いることもできる。特に、室内機１４２０と室外機１４２４の両方に蓄電装置１４２３が設けられている場合、停電などにより商用電源から電力の供給が受けられない時でも、本発明の一態様に係る蓄電装置１４２３を無停電電源として用いることで、エアコンディショナの利用が可能となる。

なお、図２１では、室内機と室外機で構成されるセパレート型のエアコンディショナを例示しているが、室内機の機能と室外機の機能とを１つの筐体に有する一体型のエアコンディショナに、本発明の一態様に係る蓄電装置を用いることもできる。

図２１において、給電装置１４５０から電力の供給を行うことができる電気冷凍冷蔵庫１４３０は、本発明の一態様に係る蓄電装置１４３４を用いた電気機器の一例である。具体的に、電気冷凍冷蔵庫１４３０は、筐体１４３１、冷蔵室用扉１４３２、冷凍室用扉１４３３、蓄電装置１４３４等を有する。図２１では、蓄電装置１４３４が、筐体１４３１の内部に設けられている。電気冷凍冷蔵庫１４３０は、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、蓄電装置１４３４に蓄積された電力を用いることもできる。よって、停電などにより商用電源から電力の供給が受けられない時でも、本発明の一態様に係る蓄電装置１４３４を無停電電源として用いることで、電気冷凍冷蔵庫１４３０の利用が可能となる。

図２１において、給電装置１４５０から電力の供給を行うことができる時計１４４０は、本発明の一態様に係る蓄電装置１４４１を用いた電気機器の一例である。

なお、上述した電気機器のうち、電子レンジ等の高周波加熱装置、電気炊飯器などの電気機器は、短時間で高い電力を必要とする。よって、商用電源では賄いきれない電力を補助するための補助電源として、本発明の一態様に係る蓄電装置を用いることで、電気機器の使用時に商用電源のブレーカーが落ちるのを防ぐことができる。

また、電気機器が使用されない時間帯、特に、商用電源の供給元が供給可能な総電力量のうち、実際に使用される電力量の割合（電力使用率と呼ぶ）が低い時間帯において、蓄電装置に電力を蓄えておくことで、上記時間帯以外において電力使用率が高まるのを抑えることができる。例えば、電気冷凍冷蔵庫１４３０の場合、気温が低く、冷蔵室用扉１４３２、冷凍室用扉１４３３の開閉が行われない夜間において、蓄電装置１４３４に電力を蓄える。そして、気温が高くなり、冷蔵室用扉１４３２、冷凍室用扉１４３３の開閉が行われる昼間において、蓄電装置１４３４を補助電源として用いることで、昼間の電力使用率を低く抑えることができる。

さらに、電気機器の一例である移動体の例について、図２２を参照して説明する。

先の実施の形態で説明した蓄電装置を制御用の蓄電装置に用いることができる。制御用の蓄電装置は、プラグイン技術や非接触給電による外部からの電力供給により充電をすることができる。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充電をすることができる。

図２２（Ａ）及び図２２（Ｂ）は、給電装置１５９０から電力の供給を行うことができる電気自動車の一例を示している。電気自動車１５８０には、本発明の一態様に係る蓄電装置１５８１が搭載されている。蓄電装置１５８１には、給電装置１５９０を介して電力が供給され、蓄電装置１５８１の電力は、制御回路１５８２により出力が調整されて、駆動装置１５８３に供給される。制御回路１５８２は、図示しないＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ等を有する処理装置１５８４によって制御される。

駆動装置１５８３は、直流電動機若しくは交流電動機単体、又は電動機と内燃機関と、を組み合わせて構成される。処理装置１５８４は、電気自動車１５８０の運転者の操作情報（加速、減速、停止など）や走行時の情報（上り坂や下り坂等の情報、駆動輪にかかる負荷情報など）の入力情報に基づき、制御回路１５８２に制御信号を出力する。制御回路１５８２は、処理装置１５８４の制御信号により、蓄電装置１５８１から供給される電気エネルギーを調整して駆動装置１５８３の出力を制御する。交流電動機を搭載している場合は、図示していないが、直流を交流に変換するインバータも内蔵される。

蓄電装置１５８１は、給電装置１５９０からの電力供給により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。蓄電装置１５８１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、電池の高容量化などに寄与することができ、利便性を向上させることができる。

なお、一つの給電装置１４５０で複数の蓄電装置に給電することもできる。例えば、給電装置１４５０は、無線信号を用いてそれぞれの電気機器に確認信号を送信し、電気機器からの応答信号により各電気機器に順番に給電を行うことができる。このとき、それぞれの蓄電装置は、衝突防止機能（アンチコリジョン機能）を有し、給電装置１４５０から受信した電波に対して各蓄電装置がそれぞれ異なるタイミングで応答できるようにしてもよい。例えば、蓄電装置毎に異なる識別情報を有する場合には、識別情報に基づいて応答させる蓄電装置を選択することができるため、各蓄電装置は、異なるタイミングで応答することができる。よって、例えば給電装置１４５０が複数の発振回路を有する場合、各発振回路を制御することにより複数の蓄電装置に対して順番に給電を行うこともできる。又は、各蓄電装置に対して同時に給電を行うこともできる。

以上のように、本発明の一態様である蓄電装置は、様々な電気機器に適用できる。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。

１００比較試料
１０１試料
１１６試料
１５０部位
２００装置
２０１試料
２３５センサ
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電解質
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
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
６１１ＰＴＣ素子
６１２安全弁機構
７００比較試料
７０１試料
９００回路基板
９１０ラベル
９１１端子
９１２回路
９１３蓄電体
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
９３１負極
９３２正極
９３３セパレータ
９５０捲回体
９５１端子
９５２端子
１１００携帯端末
１１１１筐体
１１１２表示部
１１１３蓄電装置
１１１４電源スイッチ
１１２１端子
１１２２端子
１１３１無線通信回路
１１３２アナログベースバンド回路
１１３３デジタルベースバンド回路
１１３４蓄電装置
１１３５電源回路
１１３６アプリケーションプロセッサ
１１３７ＣＰＵ
１１４１ディスプレイコントローラ
１１４２メモリ
１１４３ディスプレイ
１１４４表示部
１１４５ソースドライバ
１１４６ゲートドライバ
１１４８キーボード
１１４９タッチセンサ
１２１１筐体
１２１２先端工具
１２１３電源スイッチ
１２１４トリガースイッチ
１２１５ハンドル部
１２１６蓄電装置
１２１７着脱制御スイッチ
１２２１筐体
１２２２ブレード
１２２４トリガースイッチ
１２２５ハンドル部
１２２６蓄電装置
１２２７着脱制御スイッチ
１３００給電装置
１３１１アンテナ
１３１２アンテナ
１４００表示装置
１４０１筐体
１４０２表示部
１４０３スピーカ部
１４０４蓄電装置
１４１０照明装置
１４１１筐体
１４１２光源
１４１３蓄電装置
１４１４天井
１４１５側壁
１４１６床
１４１７窓
１４２０室内機
１４２１筐体
１４２２送風口
１４２３蓄電装置
１４２４室外機
１４３０電気冷凍冷蔵庫
１４３１筐体
１４３２冷蔵室用扉
１４３３冷凍室用扉
１４３４蓄電装置
１４４０時計
１４４１蓄電装置
１４５０給電装置
１５８０電気自動車
１５８１蓄電装置
１５８２制御回路
１５８３駆動装置
１５８４処理装置
１５９０給電装置
７００ａ曲線
７００ｂ曲線
９３０ａ筐体
９３０ｂ筐体

Claims

Ｌｉ_２Ｍｎ_１−ＸＡ_ＸＯ_３で表される材料を用いた正極活物質であって、
Ａは、Ｌｉ（リチウム）、Ｍｎ（マンガン）以外から選ばれた金属元素、Ｓｉ、またはＰであり、
Ｘが０より大きく、かつ１より小さいことを特徴とする正極活物質。
請求項１において、
Ａは、Ｎｉ、Ｇａ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｉｎ、Ｎｂ、Ｎｄ、Ｃｏ、Ｓｍ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｉ、またはＰであることを特徴とする正極活物質。
請求項１または請求項２において、
Ａは、Ｎｉであることを特徴とする正極活物質。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
Ｘが０．０１以上０．３以下であることを特徴とする正極活物質。
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記正極活物質を用いた二次電池。