JP2016124783A

JP2016124783A - 珪素酸化物及び蓄電池

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Publication number: JP2016124783A
Application number: JP2015246904A
Authority: JP
Inventors: 裕之三宅; Hiroyuki Miyake; 信洋井上; Nobuhiro Inoue; 拓也廣橋; Takuya Hirohashi; 結香佐藤; Yuika Sato
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2015-12-18
Publication date: 2016-07-11
Anticipated expiration: 2035-12-18
Also published as: JP2022177143A; US20160190576A1; US9865871B2; JP6851718B2; JP2021095332A

Abstract

【課題】新規な負極活物質を提供する。または、低コストで作製できる負極活物質を提供する。または、新規なリチウムイオン二次電池を提供する。
【解決手段】少なくともシリコンを含む酸化物であり、シリコンの一部をホウ素、アルミニウム、またはガリウムにより置換された珪素酸化物とする。珪素酸化物に含まれるシリコン原子に対する酸素原子の存在比は１．５以上２．５以下である。または、珪素酸化物を含む負極活物質を用いた蓄電池とする。
【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、記憶装置、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、蓄電池の構造及びその作製方法に関する。特に蓄電池の負極活物質に関する。

なお、本明細書中において蓄電体とは、蓄電機能を有する素子及び装置全般を指す。

蓄電池としては、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、且つ、小型化が図れるため、開発が盛んに行われている。

リチウムイオン二次電池において、負極活物質材料として代表的には黒鉛材料が挙げられるが、高容量を示す材料としてたとえばシリコン、錫およびそれらの酸化物が特許文献１に示されている。

特開２００７−１０６６３４号公報

シリコンは従来の黒鉛系の負極材料よりも理論容量が高く、高いエネルギー密度を達成できる負極活物質材料として注目されている。シリコンの酸化物としては、ＳｉＯ（一酸化珪素）を負極活物質として利用する研究がなされているが、ＳｉＯは材料単価が高く、シリコンの酸化物として安価な材料の開発が望まれている。

本発明の一態様は、新規な負極活物質を提供することを課題の一とする。

または本発明の一態様は、低コストで作製できる負極活物質を提供することを課題の一とする。

または、本発明の一態様は、新規な物質を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、新規な電池を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、新規な蓄電装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、新規なリチウムイオン二次電池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、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。

本発明の一態様は、少なくともシリコンを含む酸化物であり、シリコンの一部を原子Ｍにより置換され、原子Ｍはホウ素、アルミニウム、またはガリウムを代表とする１３族原子である、珪素酸化物である。

ここで、上記の珪素酸化物に含まれるシリコン原子に対する酸素原子の存在比は１．５以上２．５以下である。

また、原子Ｍと酸素との結合が、イオン結合または共有結合である上記の珪素酸化物も本発明の一態様である。

また、シリコン原子に対する原子Ｍの存在比が０．０１以上０．１１以下である、上記の珪素酸化物も本発明の一態様である。

また、上記の珪素酸化物を含む負極活物質を用いた蓄電池も本発明の一態様である。

本発明の一態様により、新規な負極活物質を提供することができる。

または本発明の一態様により、低コストで作製できる負極活物質を提供することができる。

または本発明の一態様により、新規な物質を提供することができる。または本発明の一態様により、新規な電池を提供することができる。または、本発明の一態様により、新規な蓄電装置を提供することができる。または、新規なリチウムイオン二次電池を提供することができる。

なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。

ＳｉＯ_２および珪素酸化物の分子構造を説明する図。蓄電池の充電時の概念図。蓄電池の放電時の概念図。蓄電池の充電時の概念図。蓄電池の放電時の概念図。計算に用いたＳｉＯ_２の分子構造モデルを示す図。計算に用いた珪素酸化物の分子構造モデルを示す図。計算に用いた珪素酸化物の分子構造モデルを示す図。計算に用いた珪素酸化物の分子構造モデルを示す図。計算に用いた珪素酸化物の分子構造モデルを示す図。計算におけるＬｉの挿入位置を説明する図。コイン型蓄電池を説明する図。円筒型蓄電池を説明する図。薄型の蓄電池を説明する図。薄型の蓄電池を説明する図。薄型の蓄電池を説明する図。薄型の蓄電池を説明する図。薄型の蓄電池を説明する図。薄型の蓄電池を説明する図。薄型の蓄電池を説明する図。面の曲率半径を説明する図。フィルムの曲率半径を説明する図。蓄電装置の例を説明するための図。蓄電装置の例を説明するための図。蓄電装置の例を説明するための図。蓄電装置の例を説明するための図。蓄電装置の例を説明するための図。電子機器の一例を説明する図。電子機器の一例を説明する図。電子機器の一例を説明する図。電子機器の一例を説明する図。

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、本発明は以下の説明に限定されず、その形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。また、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

（実施の形態１）
ＳｉＯ_２（二酸化珪素）は比較的安価な材料であるが、Ｌｉ挿入時の電極電位が低いため、リチウムイオン二次電池の負極として機能しない。そこで発明者は、ＳｉＯ_２を構成するＳｉ原子をＳｉと価数が異なる他の原子に置換することで負極活物質として活用することに想到した。以下より、ＳｉＯ_２を構成するＳｉ原子の一部を１３族原子（具体的には、ホウ素、アルミニウム、ガリウム）で置換した珪素酸化物を負極活物質に用いる構成について説明する。

なお、本明細書において珪素酸化物とは、珪素リッチの部分を含むＳｉの酸化物の粉末を指しており、ＳｉＯ_ｙ（ｙは１．５以上２．５以下）とも表記できる。例えば珪素酸化物は、ＳｉＯ_２と、Ｓｉ_２Ｏ_３、Ｓｉ_３Ｏ_４、またはＳｉ_２Ｏから選ばれた単数または複数を含む材料や、Ｓｉの粉末とＳｉＯ_２の混合物も含む。また、珪素酸化物は他の原子（炭素、窒素、鉄、アルミニウム、銅、チタン、カルシウム、マンガンなど）を含む場合もある。

本発明の一態様は、少なくともＳｉを含む酸化物であり、Ｓｉの一部を原子Ｍにより置換された珪素酸化物である。ここで原子Ｍとは、Ｂ（ホウ素）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｇａ（ガリウム）を代表とする１３族原子である。なお、原子Ｍは二種類以上の原子を含んでいてもよい。

上記の珪素酸化物に含まれるＳｉ原子に対するＯ原子の存在比は１．５以上２．５以下である。

また、上記の珪素酸化物に含まれるＳｉ原子に対する原子Ｍの存在比が０．０１以上０．１１以下であることが好ましい。なお、この数値範囲に限らず、Ｓｉ原子に対して原子Ｍが少なすぎると、未結合手を有するＯ原子が少なくなることで、上記の珪素酸化物が負極活物質として十分に機能しない可能性がある。また、Ｓｉ原子に対して原子Ｍが多すぎると、上記の珪素酸化物の分子構造が不安定となり、負極活物質として十分に機能しない可能性がある。

また、Ｓｉ原子と原子Ｍとの結合はイオン結合または共有結合である。

以下より、Ｓｉ原子の一部を１３族原子で置換した珪素酸化物の分子構造について説明する。なお、ここではＳｉ原子を置換する原子としてＡｌを一例に挙げる。

図１（Ａ）に、非晶質のＳｉＯ_２の分子構造を示す。１つのＳｉ原子は４つのＯ原子と共有結合またはイオン結合によって結合しており、該４つのＯ原子はそれらを頂点として正四面体（図１（Ａ）にハッチングで示す）をなすように１つのＳｉ原子の周囲に配置されている。また、１つのＯ原子には２つのＳｉ原子が結合している。Ｓｉ原子の結合手は４本であり、Ｏ原子の結合手は２本であるため、このような分子構造のＳｉＯ_２においては、Ｓｉ原子およびＯ原子は未結合手（ダングリングボンド）を有していない。

図１（Ａ）に示すＳｉＯ_２を構成するＳｉ原子の一つをＡｌ原子に置換した珪素酸化物の分子構造を図１（Ｂ）に示す。Ａｌ原子の結合手は３本であるため、Ｏ原子とは最大で３つしか結合することができず、Ｓｉ原子を置換したＡｌ原子の近傍ではＯ原子が未結合手を有する。この未結合手を有するＯ原子がＬｉ原子と結合することで、珪素酸化物を負極活物質として用いた場合に負極活物質へのＬｉの挿入反応が起こる。すなわち、ＳｉＯ_２を構成するＳｉ原子をＳｉより価数が１小さい１３族原子と置換した珪素酸化物は、負極活物質として機能する。

以下より、珪素酸化物を負極活物質として用いた際の電池反応について、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）を正極に用いた蓄電池の動作を例として説明する。図２に蓄電池１２１の充電を行う場合について示し、図３に蓄電池１２１の放電を行う場合について示す。なお、ここではＳｉ原子を置換する１３族原子をＭと表記する。また、珪素酸化物に含まれる原子Ｍの、原子ＭおよびＳｉに対する原子数の割合をｘとする。

図２に、蓄電池１２１を充電する場合における、蓄電池１２１と、充電器１２２との接続構成を示す。蓄電池１２１に充電を行う場合、負極では式（１）の反応が起こる。

Ｓｉ_{（１−ａ）}Ｍ_ａＯ_２＋ａＬｉ^＋＋ａｅ⁻ → Ｌｉ_ａＳｉ_{（１−ａ）}Ｍ_ａＯ_２（１）

また、正極では、式（２）の反応が起こる。

ａＬｉＦｅＰＯ_４ → ａＬｉ^＋＋ａＦｅＰＯ_４＋ａｅ⁻ （２）

ここで、式（１）および式（２）において、ａは０＜ａ＜ｘを満たす。

図３に、蓄電池を放電する場合における、蓄電池１２１と、負荷１２３との接続構成を示す。蓄電池の放電を行う場合、負極では、式（３）の反応が起こる。

Ｌｉ_ａＳｉ_{（１−ａ）}Ｍ_ａＯ_２ → Ｓｉ_{（１−ａ）}Ｍ_ａＯ_２＋ａＬｉ^＋＋ａｅ⁻ （３）

また、正極では、式（４）の反応が起こる。

ａＬｉ^＋＋ａＦｅＰＯ_４＋ａｅ⁻ → ａＬｉＦｅＰＯ_４（４）

ここで、式（３）および式（４）において、ａは０＜ａ＜ｘを満たす。

なお、珪素酸化物においてＳｉと置換された原子が２種類以上である場合も同様に考えることができる。例えば、Ｓｉと置換された原子が原子Ｍと原子Ｎの２種類である珪素酸化物を負極活物質として用いた際の電池反応について、リン酸鉄リチウムを正極に用いた蓄電池の動作を例として以下より説明する。ここで原子Ｎとは、原子Ｍとは異なる１３族原子である。

図４に蓄電池１２４の充電を行う場合について示し、図５に蓄電池１２４の放電を行う場合について示す。ここで、珪素酸化物に含まれる原子Ｍの、原子Ｍ，原子ＮおよびＳｉに対する原子数の割合をｘとする。また、珪素酸化物に含まれる原子Ｎの、原子Ｍ、原子ＮおよびＳｉに対する原子数の割合をｙとする。

図４に、蓄電池１２４を充電する場合における、蓄電池１２４と、充電器１２２との接続構成を示す。蓄電池１２４に充電を行う場合、負極では式（５）の反応が起こる。

Ｓｉ_{（１−ａ―ｂ）}Ｍ_ａＮ_ｂＯ_２＋（ａ＋ｂ）Ｌｉ^＋＋（ａ＋ｂ）ｅ⁻ → Ｌｉ_{（ａ＋ｂ）}Ｓｉ_{（１−ａ―ｂ）}Ｍ_ａＮ_ｂＯ_２（５）

また、正極では、式（６）の反応が起こる。

（ａ＋ｂ）ＬｉＦｅＰＯ_４ → （ａ＋ｂ）Ｌｉ^＋＋（ａ＋ｂ）ＦｅＰＯ_４＋（ａ＋ｂ）ｅ⁻ （６）

ここで、式（５）および式（６）において、ａ、ｂはそれぞれ０＜ａ＜ｘ、０＜ｂ＜ｙを満たす。

図５に、蓄電池を放電する場合における、蓄電池１２４と、負荷１２３との接続構成を示す。蓄電池１２４の放電を行う場合、負極では、式（７）の反応が起こる。

Ｌｉ_{（ａ＋ｂ）}Ｓｉ_{（１−ａ−ｂ）}Ｍ_ａＮ_ｂＯ_２ → Ｓｉ_{（１−ａ−ｂ）}Ｍ_ａＮ_ｂＯ_２＋（ａ＋ｂ）Ｌｉ^＋＋（ａ＋ｂ）ｅ⁻ （７）

また、正極では、式（８）の反応が起こる。

（ａ＋ｂ）Ｌｉ^＋＋（ａ＋ｂ）ＦｅＰＯ_４＋（ａ＋ｂ）ｅ⁻ → （ａ＋ｂ）ＬｉＦｅＰＯ_４（８）

ここで、式（７）および式（８）において、ａ、ｂはそれぞれ０＜ａ＜ｘ、０＜ｂ＜ｙを満たす。

原子Ｍとしては特にホウ素を用いることが好ましい。詳細は実施の形態２にて説明するが、１３族原子の中で特にホウ素をＳｉに対する置換原子とすることで、珪素酸化物を負極活物質として用いた蓄電池のエネルギー密度を高くすることができる。

本発明の一態様の珪素酸化物は、例えばＳｉＯ_２の粉末と原子Ｍを含む酸化物の粉末を混合し、高温で溶融させたのち急冷することで作製することができる。原子Ｍを含む酸化物としては、たとえば酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化ガリウム（Ｇａ_２Ｏ_３）などが挙げられる。

酸化アルミニウムとＳｉＯ_２との混合物は、酸化アルミニウムが微量であればＳｉＯ_２単体と比べて融点が下がるため、珪素酸化物を作製する際の該混合物の溶融温度を下げることができる。よって、原子Ｍとしてアルミニウムを好適に選択することができる。例えば、ＳｉＯ_２の粉末に対して、重量比で１％以上８％以下の酸化アルミニウムの粉末を混合することで、該混合物の融点を下げることができる。

なお、珪素酸化物の分子構造を検出する方法としては、ＥＳＲ（電子スピン共鳴：ＥｌｅｃｔｒｏｎＳｐｉｎＲｅｓｏｎａｎｃｅ）やＮＭＲ（核磁気共鳴法）、ラマン分光法などが挙げられる。また、ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光光度計）を用いてもよい。

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、実施の形態１で示したＳｉの一部をホウ素、アルミニウム、ガリウム、炭素の各原子で置換した珪素酸化物の開放電位について、第一原理計算を行った結果について説明する。なお、本明細書において、活物質の開放電位とは、対極をリチウム電極として該活物質を用いた電極とリチウム電極との間に電圧を印加した場合に、該電極においてリチウムの挿入脱離が行われず平衡状態となる時の電位を指す。なお、開放電位はリチウム電極を０Ｖとした場合の電位差で表す。

第一原理計算ソフトＶＡＳＰ（ＶｉｅｎｎａＡｂｉｎｉｔｉｏＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＰａｃｋａｇｅ）を使って、３次元構造の珪素酸化物の開放電位を計算した。

まず、第一原理計算で開放電位を計算するために仮定したＳｉＯ_２および珪素酸化物の構造を図６乃至図１０に示す。図６に示すＳｉＯ_２をＳｉＯ_２−Ａ、図７に示す珪素酸化物をＳｉＯ_２−Ｂ、図８に示す珪素酸化物をＳｉＯ_２−Ｃ、図９に示す珪素酸化物をＳｉＯ_２−Ｄ、図１０に示す珪素酸化物をＳｉＯ_２−Ｅと呼ぶことにする。なお、本計算においては、原子の置換によって格子定数は変化しないと仮定している。

図６はＳｉＯ_２−Ａの分子構造モデルである。任意のＳｉ原子の最近接原子は４つのＯ原子であり、一のＳｉ原子を中心としたとき、最近接の４つのＯ原子は正四面体の各頂点を構成する。一の正四面体領域においてＳｉ−Ｏ間は共有結合またはイオン結合によって結合している。また、一のＯ原子は２つの正四面体領域の頂点を占めている。すなわち、任意のＯ原子の最近接原子は２つのＳｉ原子である。また、ＳｉＯ_２−Ａは非晶質であるということもできる。

図６の分子構造モデルは、３２個のＳｉ原子および６４個のＯ原子を含む。なお、図６における全てのＳｉの位置は、結晶学的に等価なサイトである。

図７はＳｉＯ_２−Ｂの分子構造モデルである。ＳｉＯ_２−Ｂの分子構造はＳｉＯ_２−Ａと比較して、任意の一Ｓｉ原子（図７中で矢印で示している）がＢ（ホウ素）原子に置換されている点が異なる。

図８はＳｉＯ_２−Ｃの分子構造モデルである。ＳｉＯ_２−Ｃの分子構造はＳｉＯ_２−Ａと比較して、任意の一Ｓｉ原子（図８中で矢印で示している）がＡｌ（アルミニウム）原子に置換されている点が異なる。

図９はＳｉＯ_２−Ｄの分子構造モデルである。ＳｉＯ_２−Ｄの分子構造はＳｉＯ_２−Ａと比較して、任意の一Ｓｉ原子（図９中で矢印で示している）がＧａ（ガリウム）原子に置換されている点が異なる。

図１０はＳｉＯ_２−Ｅの分子構造モデルである。ＳｉＯ_２−Ｅの分子構造はＳｉＯ_２−Ａと比較して、任意の一Ｓｉ原子（図１０中で矢印で示している）がＣ（炭素）原子に置換されている点が異なる。

次に、第一原理計算における計算過程について説明する。

まず、結晶状態である９６原子のＳｉＯ_２（Ｓｉが３２原子、Ｏが６４原子）を２５００Ｋで溶融した後、３００Ｋで急冷することによって図６に示す分子構造のＳｉＯ_２を得た。溶融に要した時間は２００００ｓｔｅｐ（１ｓｔｅｐ＝１フェムト秒）であり、冷却に要した時間は１１０００ｓｔｅｐである。そして図６における任意の一Ｓｉ原子をＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｃの各原子で置換し、構造最適化を行うことで図７乃至図１０に示す分子構造の珪素酸化物を得た。ここで構造最適化とは、初期構造における分子構造モデル全体のエネルギーを初期値として、該エネルギーが極小値を取るように分子構造モデルの各原子の位置を変化させる計算を指す。

続いて、図６乃至図１０に示したＳｉＯ_２および珪素酸化物にＬｉ原子を１つ挿入することで、ＳｉＯ_２および珪素酸化物の開放電位を計算した。なお、Ｌｉ原子の挿入位置は図１１に示すように、平面上の六角形の頂点に位置する６つのＯ原子のうち、二原子の中間位置（図１１に示した各破線の中点）である１乃至３の位置を想定した。図１１には図６に示したＳｉＯ_２−Ａの構造モデルの一部を示している。また図１１において、矢印で示したＳｉ原子が各原子（Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｃ）に置換されている場合には、図７乃至図１０に示した珪素酸化物へ挿入するＬｉの位置を示す。

第一原理計算における計算条件を表１に示す。なお、溶融時および冷却時は、分子構造モデルの原子数、容積および温度を固定して計算した。

第一原理計算の結果を表２に示す。

蓄電池の負極活物質において、開放電位は０Ｖ（ｖｓＬｉ／Ｌｉ^＋）以上であることが求められる。開放電位が０Ｖ（ｖｓＬｉ／Ｌｉ^＋）以下になると、負極活物質表面からＬｉまたはＬｉ金属が析出しやすくなり、正極と負極が短絡する場合がある。また、ＬｉまたはＬｉ金属が析出した場合、不可逆容量が発生することで蓄電池の容量が低下する場合がある。

表２に示す通り、珪素酸化物ＳｉＯ_２−Ａは開放電位が負となっている。これは、ＳｉＯ_２−Ａを負極活物質として用いた場合に活物質へのＬｉ挿入反応が起こらないことを示している。つまり、Ｓｉの原子置換を行わないＳｉＯ_２は、負極活物質として機能しないことを示している。

また、珪素酸化物ＳｉＯ_２−Ｂ、ＳｉＯ_２−Ｃ、ＳｉＯ_２−Ｄは開放電位が正となっている。このことは、Ｓｉ原子を１３族原子、特にＢ、Ａｌ、Ｇａ原子で置換した珪素酸化物が、負極活物質として機能する可能性があることを示している。ただし、本実施の形態において計算した分子構造モデルは、結晶性の高い構造を用いている。そのため珪素酸化物ＳｉＯ_２−Ｂ、ＳｉＯ_２−Ｃ、ＳｉＯ_２−Ｄは、Ｓｉ原子をＢ、Ａｌ、Ｇａ原子で置換した珪素酸化物の構造および状態を部分的にのみ反映したものであることから、開放電位の絶対値が大きくなっている。

また、珪素酸化物ＳｉＯ_２−Ｅは開放電位が負となっている。これより、Ｓｉ原子をＣ原子で置換した珪素酸化物は、負極活物質として機能しないことを示している。

計算結果より、Ｓｉを結合手がＳｉよりも１本少ない原子に置換することで、珪素酸化物の開放電位が正となることが分かった。これは、置換する前のＳｉ原子と結合していたＯ原子の一部が珪素酸化物の分子内で未結合手を持つため、該珪素酸化物に導入したＬｉをトラップすることで分子構造が安定するためである。

また一般に、負極活物質は開放電位が０Ｖ（ｖｓＬｉ／Ｌｉ^＋）に近い値であることが望ましい。蓄電池の起電力は正極においてＬｉが脱離する電位と負極においてＬｉが挿入する電位の差によって決まる。そのため、負極活物質の開放電位が０Ｖに近いと、蓄電池のエネルギー密度を高くすることができる。

本計算結果より、負極活物質として用いるＳｉＯ_２に対するＳｉの置換原子として、１３族原子の中では計算した開放電位が最も低いＢ原子が好ましいことがわかった。

以上の結果より、Ｓｉの一部をＢ、Ａｌ、またはＧａで置換された珪素酸化物は、負極活物質として利用できることが示された。

（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１で示した珪素酸化物を負極活物質に用いた蓄電池の構造および該蓄電池を用いた電子機器の一例について、図１２乃至図３１を参照して説明する。

［コイン型蓄電池］
図１２（Ａ）は、コイン型（単層偏平型）の蓄電池の外観図であり、図１２（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。なお、正極集電体３０５の表面には、正極活物質層３０６を形成する前にアンダーコートを施してもよい。ここでアンダーコートとは、集電体上にスラリーを塗布する前に、正極活物質層３０６、すなわち活物質や、導電助剤等と集電体との界面抵抗を低減する目的や、正極活物質層３０６、すなわち活物質や結着剤、導電助剤等と集電体との密着性を高める目的で集電体上に形成する膜を指す。なお、アンダーコートは、必ずしも膜状である必要はなく、島状に形成されていてもよい。アンダーコートとしては、例えば炭素材料を用いることができる。炭素材料としては例えば、黒鉛や、アセチレンブラック、ケッチェンブラック（登録商標）等のカーボンブラック、カーボンナノチューブなどを用いることができる。集電体上にアンダーコートを形成することにより、後に形成される正極活物質層３０６と集電体との界面抵抗を低減することができる。また、正極活物質層３０６と集電体との密着性を高めることができる。なお、正極活物質層３０６と集電体との密着性、電極強度、又は集電体と電極との間の界面抵抗に問題がなければ、アンダーコートを集電体上に形成する必要はない。

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。なお、負極集電体３０８の表面には、負極活物質層３０９を形成する前にアンダーコートを施してもよい。アンダーコートの記載については、正極３０４を参照する。

正極活物質層３０６に用いる正極活物質としては、オリビン型の結晶構造、層状岩塩型の結晶構造、またはスピネル型の結晶構造を有する複合酸化物等がある。正極活物質として、例えば、ＬｉＦｅＯ_２、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、Ｖ_２Ｏ_５、Ｃｒ_２Ｏ_５、ＭｎＯ_２等の化合物を用いる。

特に、ＬｉＣｏＯ_２は、容量が大きいこと、ＬｉＮｉＯ_２に比べて大気中で安定であること、ＬｉＮｉＯ_２に比べて熱的に安定であること等の利点があるため、好ましい。

また、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４等のマンガンを含むスピネル型の結晶構造を有するリチウム含有材料に、少量のニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２やＬｉＮｉ_１−ｘＭ_ｘＯ_２（Ｍ＝Ｃｏ、Ａｌ等、０＜ｘ＜１））を混合すると、マンガンの溶出を抑制する、電解液の分解を抑制する等の利点があり好ましい。

または、複合材料（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材料として用いることができる。

特にＬｉＦｅＰＯ_４は、安全性、安定性、高容量密度、高電位、初期酸化（充電）時に引き抜けるリチウムイオンの存在等、正極活物質に求められる事項をバランスよく満たしているため、好ましい。

または、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）等の複合材料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）等のリチウム化合物を材料として用いることができる。

また、正極活物質として、Ａ_ｘＭ_２（ＸＯ_４）_３（Ａ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｘ＝Ｓ、Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｓ、Ｓｉ）の一般式で表されるナシコン型化合物を用いることができる。ナシコン型化合物としては、Ｆｅ_２（ＭｎＯ_４）_３、Ｆｅ_２（ＳＯ_４）_３、Ｌｉ_３Ｆｅ_２（ＰＯ_４）_３等がある。また、正極活物質として、Ｌｉ_２ＭＰＯ_４Ｆ、Ｌｉ_２ＭＰ_２Ｏ_７、Ｌｉ_５ＭＯ_４（Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ）の一般式で表される化合物、ＮａＦｅＦ_３、ＦｅＦ_３等のペロブスカイト型フッ化物、ＴｉＳ_２、ＭｏＳ_２等の金属カルコゲナイド（硫化物、セレン化物、テルル化物）、ＬｉＭＶＯ_４等の逆スピネル型の結晶構造を有する酸化物、バナジウム酸化物系（Ｖ_２Ｏ_５、Ｖ_６Ｏ_１３、ＬｉＶ_３Ｏ_８等）、マンガン酸化物、有機硫黄化合物等の材料を用いることができる。

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、アルカリ土類金属イオンの場合、正極活物質として、リチウムの代わりに、アルカリ金属（例えば、ナトリウムやカリウム等）、アルカリ土類金属（例えば、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ベリリウム、マグネシウム等）を用いてもよい。例えば、ＮａＦｅＯ_２や、Ｎａ_２／３［Ｆｅ_１／２Ｍｎ_１／２］Ｏ_２などのナトリウム含有層状酸化物を正極活物質として用いることができる。

また、正極活物質として、上記材料を複数組み合わせた材料を用いてもよい。例えば、上記材料を複数組み合わせた固溶体を正極活物質として用いることができる。例えば、ＬｉＣｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｎｉ_１／３Ｏ_２とＬｉ_２ＭｎＯ_３の固溶体を正極活物質として用いることができる。

なお、図示しないが、正極活物質層３０６の表面に炭素層などの導電性材料を設けてもよい。炭素層などの導電性材料を設けることで、電極の導電性を向上させることができる。例えば、正極活物質層３０６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。

粒状の正極活物質層３０６の一次粒子の平均粒径は、５０ｎｍ以上１００μｍ以下のものを用いるとよい。

負極活物質層３０９には、実施の形態１で示した珪素酸化物を用いることができる。具体的には、ＳｉＯ_２を構成する一部のＳｉをホウ素、アルミニウム、ガリウムのうち少なくとも１以上の原子で置換した珪素酸化物を用いることができる。

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、マンガン等の金属、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。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１０μｍ以上３０μｍ以下のものを用いるとよい。

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。

電解液は、電解質として、キャリアイオンを有する材料を用いる。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、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、キャリアイオンが移動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系ゲル、ポリプロピレンオキサイド系ゲル、フッ素系ポリマーのゲル等がある。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）を一つまたは複数用いることで、蓄電池の内部短絡や、過充電等によって内部温度が上昇しても、蓄電池の破裂や発火などを防ぐことができる。

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、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１２（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１２（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１２（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１２（Ｃ）では、蓄電池４００の外部の端子から、正極４０４の方へ流れ、蓄電池４００の中において、正極４０４から電解液４１１及びセパレータ４１０を経由して負極４０７の方へ流れ、負極４０７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。

［円筒型蓄電池］
次に、円筒型の蓄電池の一例について、図１３を参照して説明する。円筒型の蓄電池６００は図１３（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１３（Ｂ）は、円筒型の蓄電池の断面を模式的に示した図である。中空円柱状の電池缶６０２の内側には、帯状の正極６０４と負極６０６とがセパレータ６０５を間に挟んで捲回された電池素子が設けられている。図示しないが、電池素子はセンターピンを中心に捲回されている。電池缶６０２は、一端が閉じられ、他端が開いている。電池缶６０２には、電解液に対して耐腐食性のあるニッケル、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６０２の内側において、正極、負極及びセパレータが捲回された電池素子は、対向する一対の絶縁板６０８、６０９により挟まれている。また、電池素子が設けられた電池缶６０２の内部は、非水電解液（図示せず）が注入されている。非水電解液は、コイン型の蓄電池と同様のものを用いることができる。

正極６０４及び負極６０６は、上述したコイン型の蓄電池の正極及び負極と同様に製造すればよいが、円筒型の蓄電池に用いる正極及び負極は捲回するため、集電体の両面に活物質を形成する点において異なる。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。

［薄型蓄電池］
次に、薄型の蓄電池の一例について、図１４を参照して説明する。薄型の蓄電池を、可撓性を有する構成として、可撓性を有する部位を少なくとも一部有する電子機器に実装することで、電子機器の変形に合わせて蓄電池も曲げることもできる。

図１４は薄型の蓄電池５００の外観図を示す。また、図１６（Ａ）および図１６（Ｂ）は、図１４に一点鎖線で示すＡ１−Ａ２断面およびＢ１−Ｂ２断面を示す。薄型の蓄電池５００は、正極集電体５０１および正極活物質層５０２を有する正極５０３と、負極集電体５０４および負極活物質層５０５を有する負極５０６と、セパレータ５０７と、電解液５０８と、外装体５０９と、を有する。外装体５０９内に設けられた正極５０３と負極５０６との間にセパレータ５０７が設置されている。また、外装体５０９内は、電解液５０８で満たされている。

負極活物質層５０５には、実施の形態１で示した珪素酸化物を用いることができる。具体的には、ＳｉＯ_２を構成する一部のＳｉをホウ素、アルミニウム、ガリウムのうち少なくとも１以上の原子で置換した珪素酸化物を用いることができる。

セパレータ５０７は袋状に加工し、正極５０３または負極５０６のいずれか一方を包むように配置することが好ましい。例えば、図１９（Ａ）に示すように、正極５０３を挟むようにセパレータ５０７を２つ折りにし、正極５０３と重なる領域よりも外側で封止部５１４により封止することで、正極５０３をセパレータ５０７内に確実に担持することができる。そして、図１９（Ｂ）に示すように、セパレータ５０７に包まれた正極５０３と負極５０６とを交互に積層し、これらを外装体５０９内に配置することで薄型の蓄電池５００を形成するとよい。

なお、セパレータ５０７の形状は袋状に限られない。たとえば図１７に示すように、セパレータ５０７ａを袋状とせず、正極５０３と負極５０６の間に挟み込むように配置してもよい。このとき、セパレータ５０７ａの外形を負極５０６と同じ大きさにしてもよく、またセパレータ５０７ａの外形を負極５０６よりも大きくしてもよい。セパレータ５０７ａを、セパレータ５０７ａの端部が負極５０６の端部より外側に位置するような形状とすることで、正極５０３と負極５０６の短絡を抑制することができる。

また、図１８（Ａ）に示すように、隣り合う正極５０３と負極５０６の間にセパレータが挟まるように１枚のセパレータ５０７ｂを複数回折り曲げる構成としてもよい。

また、図１８（Ｂ）に示すように、一の組の正極５０３および負極５０６と隣り合う別の組の正極５０３および負極５０６との間にセパレータが挟まるように１枚のセパレータ５０７ｂを複数回折り曲げ、かつ各々の組における正極５０３と負極５０６との間にセパレータ５０７ａが配置される構成としてもよい。このときセパレータ５０７ａの外形は負極５０６と同じ大きさにしてもよく、またセパレータ５０７ａの外形を負極５０６よりも大きくしてもよい。なお、セパレータ５０７ｂは図１８（Ｃ）に示すように、隣り合う正極５０３および負極５０６の２つの組の間にセパレータが挟まるように渦巻き状に巻回する構成としてもよい。

なお、図１８（Ａ）乃至（Ｃ）において、正極５０３および負極５０６の積層体（ここでは、電極層数が３の積層体）の外周をセパレータ５０７ｂが覆う構成とすることが好ましい。このような構成とすることで、該積層体を確実に把持し、対向する正極５０３および負極５０６の位置関係が変化することを抑制できる。

図２０（Ａ）および図２０（Ｂ）に、正極５０３および負極５０６にリード電極を溶接する例を示す。図２０（Ｂ）には正極集電体５０１に正極リード電極５１０を溶接する例を示す。正極集電体５０１は、超音波溶接などを用いて溶接領域５１２で正極リード電極５１０に溶接される。また、正極集電体５０１は、図２０（Ｂ）に示す湾曲部５１３を有することにより、蓄電池５００の作製後に外から力が加えられて生じる応力を緩和することができ、蓄電池５００の信頼性を高めることができる。負極集電体５０４にも同様に、負極リード電極５１１を溶接する。なお、正極リード電極５１０および負極リード電極５１１は、正極５０３、負極５０６およびセパレータ５０７の積層体を外装体５０９に封入する際に外装体５０９の封止部と重なる位置にシール材５１５を有していてもよい。

図１４および図１５に示す薄型の蓄電池５００は、正極リード電極５１０は正極５０３が有する正極集電体５０１と、負極リード電極５１１は負極５０６が有する負極集電体５０４と、それぞれ超音波接合される。また、外部との電気的接触を得る端子の役割を正極集電体５０１および負極集電体５０４で兼ねることもできる。その場合は、リード電極を用いずに、正極集電体５０１および負極集電体５０４の一部を外装体５０９から外側に露出するように配置してもよい。

また、図１４では正極リード電極５１０と負極リード電極５１１は同じ辺に配置されているが、図１５に示すように、正極リード電極５１０と負極リード電極５１１を異なる辺に配置してもよい。このように、本発明の一態様の蓄電池は、リード電極を自由に配置することができるため、設計自由度が高い。よって、本発明の一態様の蓄電池を用いた製品の設計自由度を高めることができる。また、本発明の一態様の蓄電池を用いた製品の生産性を高めることができる。

薄型の蓄電池５００において、外装体５０９には、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アイオノマー、ポリアミド等の材料からなる膜上に、アルミニウム、ステンレス、銅、ニッケル等の可撓性に優れた金属薄膜を設け、さらに該金属薄膜上に外装体の外面としてポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等の絶縁性合成樹脂膜を設けた三層構造のフィルムを用いることができる。

また図１６乃至図１８では、一例として、電極層数を３としているが、勿論、電極層数は３に限定されず、多くてもよいし、少なくてもよい。電極層数が多い場合には、より多くの容量を有する蓄電池とすることができる。また、電極層数が少ない場合には、薄型化でき、可撓性に優れた蓄電池とすることができる。

上記構成において、蓄電池の外装体５０９は、曲率半径３０ｍｍ以上好ましくは曲率半径１０ｍｍ以上の範囲で変形することができる。蓄電池の外装体であるフィルムは、１枚または２枚で構成されており、積層構造の蓄電池である場合、湾曲させた電池の断面構造は、外装体であるフィルムの２つの曲線で挟まれた構造となる。

ここで、面の曲率半径について図２１を用いて説明する。図２１（Ａ）において、曲面１７００を切断した平面１７０１において、曲面１７００に含まれる曲線１７０２の一部を円の弧に近似して、その円の半径を曲率半径１７０３とし、円の中心を曲率中心１７０４とする。図２１（Ｂ）に曲面１７００の上面図を示す。図２１（Ｃ）に、平面１７０１で曲面１７００を切断した断面図を示す。曲面を平面で切断するとき、曲面に対する平面の角度や切断する位置に応じて、断面に現れる曲線の曲率半径は異なるものとなるが、本明細書等では、最も小さい曲率半径を面の曲率半径とする。

２枚のフィルムを外装体として電極・電解液などの電池材料１８０５を挟む蓄電池を湾曲させた場合には、蓄電池の曲率中心１８００に近い側のフィルム１８０１の曲率半径１８０２は、曲率中心１８００から遠い側のフィルム１８０３の曲率半径１８０４よりも小さい（図２２（Ａ））。蓄電池を湾曲させて断面を円弧状とすると曲率中心１８００に近いフィルムの表面には圧縮応力がかかり、曲率中心１８００から遠いフィルムの表面には引っ張り応力がかかる（図２２（Ｂ））。外装体の表面に凹部または凸部で形成される模様を形成すると、このように圧縮応力や引っ張り応力がかかったとしても、ひずみによる影響を許容範囲内に抑えることができる。そのため、蓄電池は、曲率中心に近い側の外装体の曲率半径が３０ｍｍ以上好ましくは１０ｍｍ以上となる範囲で変形することができる。

なお、蓄電池の断面形状は、単純な円弧状に限定されず、一部が円弧を有する形状にすることができ、例えば図２２（Ｃ）に示す形状や、波状（図２２（Ｄ））、Ｓ字形状などとすることもできる。蓄電池の曲面が複数の曲率中心を有する形状となる場合は、複数の曲率中心それぞれにおける曲率半径の中で、最も曲率半径が小さい曲面において、２枚の外装体の曲率中心に近い方の外装体の曲率半径が、３０ｍｍ以上好ましくは１０ｍｍ以上となる範囲で蓄電池が変形することができる。

なお、本実施の形態では、蓄電池として、コイン型、円筒型および薄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の負極には、本発明の一態様に係る負極活物質層が用いられている。そのため、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。またはこれらの蓄電池を低コストで作製することができる。

［角型蓄電池］
薄型の蓄電池は図１４に限定されない。他の薄型の蓄電池の例を図２３に示す。図２３（Ａ）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た積層体を捲回したものである。この捲回体９９３を角型の封止容器などで覆うことにより角型の蓄電池が作製される。

なお、負極９９４、正極９９５及びセパレータ９９６からなる積層体の積層数は、必要な容量と素子体積に応じて適宜設計すればよい。負極９９４はリード電極９９７及びリード電極９９８の一方を介して負極集電体（図示せず）に接続され、正極９９５はリード電極９９７及びリード電極９９８の他方を介して正極集電体（図示せず）に接続される。

図２３（Ｂ）及び（Ｃ）に示す角型の蓄電装置９８０は、外装体となるフィルム９８１と、凹部を有するフィルム９８２とを熱圧着などにより貼り合わせて形成される空間に上述した捲回体９９３を収納したものである。捲回体９９３は、リード電極９９７及びリード電極９９８を有し、フィルム９８１と、凹部を有するフィルム９８２との内部で電解液に含浸される。

フィルム９８１と、凹部を有するフィルム９８２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。フィルム９８１及び凹部を有するフィルム９８２の材料として樹脂材料を用いれば、外部から力が加わったときにフィルム９８１と、凹部を有するフィルム９８２を変形させることができ、可撓性を有する蓄電池を作製することができる。

また、図２３（Ｂ）及び（Ｃ）では２枚のフィルムを用いる例を示しているが、１枚のフィルムを折り曲げることによって空間を形成し、その空間に上述した捲回体９９３を収納してもよい。

また、蓄電装置の外装体や、封止容器を樹脂材料などにすることによって可撓性を有する蓄電装置を作製することができる。ただし、外装体や、封止容器を樹脂材料にする場合、外部に接続を行う部分は導電材料とする。

例えば、可撓性を有する別の薄型蓄電池の例を図２４に示す。図２４（Ａ）の捲回体９９３は、図２３（Ａ）に示したものと同一であるため、詳細な説明は省略する。

図２４（Ｂ）及び（Ｃ）に示す角型の蓄電装置９９０は、外装体９９１の内部に上述した捲回体９９３を収納したものである。捲回体９９３は、リード電極９９７及びリード電極９９８を有し、外装体９９１、９９２の内部で電解液に含浸される。外装体９９１、９９２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。外装体９９１、９９２の材料として樹脂材料を用いれば、外部から力が加わったときに外装体９９１、９９２を変形させることができ、可撓性を有する薄型の蓄電池を作製することができる。

［蓄電システム］
また、蓄電システムの構造例について、図２５、図２６、図２７を用いて説明する。

図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）は、蓄電システムの外観図を示す図である。蓄電システムは、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２５（Ｂ）に示すように、蓄電システムは、端子９５１と、端子９５２と、アンテナ９１４と、アンテナ９１５と、を有する。

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の裏面側（蓄電体９１３と対向する側）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。

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することができる。

蓄電システムは、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による電磁界を遮蔽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、蓄電システムの構造は、図２５に限定されない。

例えば、図２６（Ａ−１）及び図２６（Ａ−２）に示すように、図２５（Ａ）及び図２５（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２６（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２６（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２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）に示す蓄電システムと同じ部分については、図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）に示す蓄電システムの説明を適宜援用できる。

図２６（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２６（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による電磁界を遮蔽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２６（Ｂ−１）及び図２６（Ｂ−２）に示すように、図２５（Ａ）及び図２５（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２６（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２６（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２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）に示す蓄電システムと同じ部分については、図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）に示す蓄電システムの説明を適宜援用できる。

図２６（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２６（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を介した蓄電システムと他の機器との通信方式としては、ＮＦＣなど、蓄電システムと他の機器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２７（Ａ）に示すように、図２５（Ａ）及び図２５（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２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）に示す蓄電システムと同じ部分については、図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）に示す蓄電システム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２７（Ｂ）に示すように、図２５（Ａ）及び図２５（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、図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）に示す蓄電システムと同じ部分については、図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）に示す蓄電システムの説明を適宜援用できる。

センサ９２１としては、例えば、力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むものを用いることができる。センサ９２１を設けることにより、例えば、蓄電システム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。

［電子機器］
また、図１４、図２３、及び図２４に示した可撓性を有する蓄電池を電子機器に実装する例を図２８に示す。フレキシブルな形状を備える蓄電装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。

また、フレキシブルな形状を備える蓄電装置を、家屋やビルの内壁または外壁や、自動車の内装または外装の曲面に沿って組み込むことも可能である。

図２８（Ａ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機７４００は、筐体７４０１に組み込まれた表示部７４０２の他、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、スピーカ７４０５、マイク７４０６などを備えている。なお、携帯電話機７４００は、蓄電装置７４０７を有している。

図２８（Ｂ）は、携帯電話機７４００を湾曲させた状態を示している。携帯電話機７４００を外部の力により変形させて全体を湾曲させると、その内部に設けられている蓄電装置７４０７も湾曲される。また、その時、曲げられた蓄電装置７４０７の状態を図２８（Ｃ）に示す。蓄電装置７４０７は薄型の蓄電池である。蓄電装置７４０７は曲げられた状態で固定されている。なお、蓄電装置７４０７は集電体７４０９と電気的に接続されたリード電極７４０８を有している。例えば、集電体７４０９は銅箔であり、一部ガリウムと合金化させて、集電体７４０９と接する活物質層との密着性を向上し、蓄電装置７４０７が曲げられた状態での信頼性が高い構成となっている。

図２８（Ｄ）は、バングル型の表示装置の一例を示している。携帯表示装置７１００は、筐体７１０１、表示部７１０２、操作ボタン７１０３、及び蓄電装置７１０４を備える。また、図２８（Ｅ）に曲げられた蓄電装置７１０４の状態を示す。蓄電装置７１０４は曲げられた状態で使用者の腕への装着時に、筐体が変形して蓄電装置７１０４の一部または全部の曲率が変化する。なお、曲線の任意の点における曲がり具合を相当する円の半径の値で表したものを曲率半径であり、曲率半径の逆数を曲率と呼ぶ。具体的には、曲率半径が４０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲内で筐体または蓄電装置７１０４の主表面の一部または全部が変化する。蓄電装置７１０４の主表面における曲率半径が４０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲であれば、高い信頼性を維持できる。なお、蓄電装置７１０４は集電体７１０６と電気的に接続されたリード電極７１０５を有している。例えば、集電体７１０６は銅箔であり、一部ガリウムと合金化させて、集電体７１０６と接する活物質層との密着性を向上し、蓄電装置７１０４が曲率を変化させて曲げられる回数が多くとも高い信頼性を維持できる構成となっている。

図２８（Ｆ）は、腕時計型の携帯情報端末の一例を示している。携帯情報端末７２００は、筐体７２０１、表示部７２０２、バンド７２０３、バックル７２０４、操作ボタン７２０５、入出力端子７２０６などを備える。

携帯情報端末７２００は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。

表示部７２０２はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、表示部７２０２はタッチセンサを備え、指やスタイラスなどで画面に触れることで操作することができる。例えば、表示部７２０２に表示されたアイコン７２０７に触れることで、アプリケーションを起動することができる。

操作ボタン７２０５は、時刻設定のほか、電源のオン、オフ動作、無線通信のオン、オフ動作、マナーモードの実行及び解除、省電力モードの実行及び解除など、様々な機能を持たせることができる。例えば、携帯情報端末７２００に組み込まれたオペレーティングシステムにより、操作ボタン７２０５の機能を自由に設定することもできる。

また、携帯情報端末７２００は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。

また、携帯情報端末７２００は入出力端子７２０６を備え、他の情報端末とコネクタを介して直接データのやりとりを行うことができる。また入出力端子７２０６を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は入出力端子７２０６を介さずに無線給電により行ってもよい。

携帯情報端末７２００の表示部７２０２には、本発明の一態様の蓄電装置を有している。例えば、図２８（Ｅ）に示した蓄電装置７１０４を、筐体７２０１の内部に湾曲した状態で、またはバンド７２０３の内部に湾曲可能な状態で組み込むことができる。

図２８（Ｆ）は、腕章型の表示装置の一例を示している。表示装置７３００は、表示部７３０４を有し、本発明の一態様の蓄電装置を有している。また、表示装置７３００は、表示部７３０４にタッチセンサを備えることもでき、また、携帯情報端末として機能させることもできる。

表示部７３０４はその表示面が湾曲しており、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、表示装置７３００は、通信規格された近距離無線通信などにより、表示状況を変更することができる。

また、表示装置７３００は入出力端子を備え、他の情報端末とコネクタを介して直接データのやりとりを行うことができる。また入出力端子を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は入出力端子を介さずに無線給電により行ってもよい。

図２９（Ａ）および図２９（Ｂ）に、２つ折り可能なタブレット型端末の一例を示す。図２９（Ａ）および図２９（Ｂ）に示すタブレット型端末９６００は、筐体９６３０ａ、筐体９６３０ｂ、筐体９６３０ａと筐体９６３０ｂを接続する可動部９６４０、表示部９６３１ａと表示部９６３１ｂを有する表示部９６３１、表示モード切り替えスイッチ９６２６、電源スイッチ９６２７、省電力モード切り替えスイッチ９６２５、留め具９６２９、操作スイッチ９６２８、を有する。図２９（Ａ）は、タブレット型端末９６００を開いた状態を示し、図２９（Ｂ）は、タブレット型端末９６００を閉じた状態を示している。

また、タブレット型端末９６００は、筐体９６３０ａおよび筐体９６３０ｂの内部に蓄電体９６３５を有する。蓄電体９６３５は、可動部９６４０を通り、筐体９６３０ａと筐体９６３０ｂに渡って設けられている。

表示部９６３１ａは、一部をタッチパネルの領域９６３２ａとすることができ、表示された操作キー９６３８にふれることでデータ入力をすることができる。なお、表示部９６３１ａにおいては、一例として半分の領域が表示のみの機能を有する構成、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９６３１ａの全ての領域がタッチパネルの機能を有する構成としても良い。例えば、表示部９６３１ａの全面をキーボードボタン表示させてタッチパネルとし、表示部９６３１ｂを表示画面として用いることができる。

また、表示部９６３１ｂにおいても表示部９６３１ａと同様に、表示部９６３１ｂの一部をタッチパネルの領域９６３２ｂとすることができる。また、タッチパネルのキーボード表示切り替えボタン９６３９が表示されている位置に指やスタイラスなどでふれることで表示部９６３１ｂにキーボードボタン表示することができる。

また、タッチパネルの領域９６３２ａとタッチパネルの領域９６３２ｂに対して同時にタッチ入力することもできる。

また、表示モード切り替えスイッチ９６２６は、縦表示又は横表示などの表示の向きを切り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替えスイッチ９６２５は、タブレット型端末９６００に内蔵している光センサで検出される使用時の外光の光量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末は光センサだけでなく、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサなどの他の検出装置を内蔵させてもよい。

また、図２９（Ａ）では表示部９６３１ｂと表示部９６３１ａの表示面積が同じ例を示しているが特に限定されず、一方のサイズともう一方のサイズが異なっていてもよく、表示の品質も異なっていてもよい。例えば一方が他方よりも高精細な表示を行える表示パネルとしてもよい。

図２９（Ｂ）は、閉じた状態であり、タブレット型端末は、筐体９６３０、太陽電池９６３３、ＤＣＤＣコンバータ９６３６を含む充放電制御回路９６３４有する。また、蓄電体９６３５として、本発明の一態様の蓄電体を用いることができる。

なお、タブレット型端末９６００は２つ折り可能なため、未使用時に筐体９６３０ａおよび筐体９６３０ｂを重ね合せるように折りたたむことができる。折りたたむことにより、表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂを保護できるため、タブレット型端末９６００の耐久性を高めることができる。また、本発明の一態様の蓄電体を用いた蓄電体９６３５は可撓性を有し、曲げ伸ばしを繰り返しても充放電容量が低下しにくい。よって、信頼性の優れたタブレット型端末を提供できる。

また、この他にも図２９（Ａ）および図２９（Ｂ）に示したタブレット型端末は、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ入力機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を有することができる。

タブレット型端末の表面に装着された太陽電池９６３３によって、電力をタッチパネル、表示部、又は映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池９６３３は、筐体９６３０の片面又は両面に設けることができ、蓄電体９６３５の充電を効率的に行う構成とすることができる。なお蓄電体９６３５としては、リチウムイオン電池を用いると、小型化を図れる等の利点がある。

また、図２９（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、および動作について図２９（Ｃ）にブロック図を示し説明する。図２９（Ｃ）には、太陽電池９６３３、蓄電体９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３、表示部９６３１について示しており、蓄電体９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が、図２９（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４に対応する箇所となる。

まず外光により太陽電池９６３３により発電がされる場合の動作の例について説明する。太陽電池で発電した電力は、蓄電体９６３５を充電するための電圧となるようＤＣＤＣコンバータ９６３６で昇圧又は降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作に太陽電池９６３３からの電力が用いられる際にはスイッチＳＷ１をオンにし、コンバータ９６３７で表示部９６３１に必要な電圧に昇圧又は降圧をすることとなる。また、表示部９６３１での表示を行わない際には、ＳＷ１をオフにし、ＳＷ２をオンにして蓄電体９６３５の充電を行う構成とすればよい。

なお太陽電池９６３３については、発電手段の一例として示したが、特に限定されず、圧電素子（ピエゾ素子）や熱電変換素子（ペルティエ素子）などの他の発電手段による蓄電体９６３５の充電を行う構成であってもよい。例えば、無線（非接触）で電力を送受信して充電する無接点電力伝送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて行う構成としてもよい。

図３０に、他の電子機器の例を示す。図３０において、表示装置８０００は、本発明の一態様に係る蓄電装置８００４を用いた電子機器の一例である。具体的に、表示装置８０００は、ＴＶ放送受信用の表示装置に相当し、筐体８００１、表示部８００２、スピーカ部８００３、蓄電装置８００４等を有する。本発明の一態様に係る蓄電装置８００４は、筐体８００１の内部に設けられている。表示装置８０００は、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、蓄電装置８００４に蓄積された電力を用いることもできる。よって、停電などにより商用電源から電力の供給が受けられない時でも、本発明の一態様に係る蓄電装置８００４を無停電電源として用いることで、表示装置８０００の利用が可能となる。

表示部８００２には、液晶表示装置、有機ＥＬ素子などの発光素子を各画素に備えた発光装置、電気泳動表示装置、ＤＭＤ（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３０において、据え付け型の照明装置８１００は、本発明の一態様に係る蓄電装置８１０３を用いた電子機器の一例である。具体的に、照明装置８１００は、筐体８１０１、光源８１０２、蓄電装置８１０３等を有する。図３０では、蓄電装置８１０３が、筐体８１０１及び光源８１０２が据え付けられた天井８１０４の内部に設けられている場合を例示しているが、蓄電装置８１０３は、筐体８１０１の内部に設けられていても良い。照明装置８１００は、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、蓄電装置８１０３に蓄積された電力を用いることもできる。よって、停電などにより商用電源から電力の供給が受けられない時でも、本発明の一態様に係る蓄電装置８１０３を無停電電源として用いることで、照明装置８１００の利用が可能となる。

なお、図３０では天井８１０４に設けられた据え付け型の照明装置８１００を例示しているが、本発明の一態様に係る蓄電装置は、天井８１０４以外、例えば側壁８１０５、床８１０６、窓８１０７等に設けられた据え付け型の照明装置に用いることもできるし、卓上型の照明装置などに用いることもできる。

また、光源８１０２には、電力を利用して人工的に光を得る人工光源を用いることができる。具体的には、白熱電球、蛍光灯などの放電ランプ、ＬＥＤや有機ＥＬ素子などの発光素子が、上記人工光源の一例として挙げられる。

図３０において、室内機８２００及び室外機８２０４を有するエアコンディショナーは、本発明の一態様に係る蓄電装置８２０３を用いた電子機器の一例である。具体的に、室内機８２００は、筐体８２０１、送風口８２０２、蓄電装置８２０３等を有する。図３０では、蓄電装置８２０３が、室内機８２００に設けられている場合を例示しているが、蓄電装置８２０３は室外機８２０４に設けられていても良い。或いは、室内機８２００と室外機８２０４の両方に、蓄電装置８２０３が設けられていても良い。エアコンディショナーは、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、蓄電装置８２０３に蓄積された電力を用いることもできる。特に、室内機８２００と室外機８２０４の両方に蓄電装置８２０３が設けられている場合、停電などにより商用電源から電力の供給が受けられない時でも、本発明の一態様に係る蓄電装置８２０３を無停電電源として用いることで、エアコンディショナーの利用が可能となる。

なお、図３０では、室内機と室外機で構成されるセパレート型のエアコンディショナーを例示しているが、室内機の機能と室外機の機能とを１つの筐体に有する一体型のエアコンディショナーに、本発明の一態様に係る蓄電装置を用いることもできる。

図３０において、電気冷凍冷蔵庫８３００は、本発明の一態様に係る蓄電装置８３０４を用いた電子機器の一例である。具体的に、電気冷凍冷蔵庫８３００は、筐体８３０１、冷蔵室用扉８３０２、冷凍室用扉８３０３、蓄電装置８３０４等を有する。図３０では、蓄電装置８３０４が、筐体８３０１の内部に設けられている。電気冷凍冷蔵庫８３００は、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、蓄電装置８３０４に蓄積された電力を用いることもできる。よって、停電などにより商用電源から電力の供給が受けられない時でも、本発明の一態様に係る蓄電装置８３０４を無停電電源として用いることで、電気冷凍冷蔵庫８３００の利用が可能となる。

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

また、電子機器が使用されない時間帯、特に、商用電源の供給元が供給可能な総電力量のうち、実際に使用される電力量の割合（電力使用率と呼ぶ）が低い時間帯において、蓄電装置に電力を蓄えておくことで、上記時間帯以外において電力使用率が高まるのを抑えることができる。例えば、電気冷凍冷蔵庫８３００の場合、気温が低く、冷蔵室用扉８３０２、冷凍室用扉８３０３の開閉が行われない夜間において、蓄電装置８３０４に電力を蓄える。そして、気温が高くなり、冷蔵室用扉８３０２、冷凍室用扉８３０３の開閉が行われる昼間において、蓄電装置８３０４を補助電源として用いることで、昼間の電力使用率を低く抑えることができる。

また、蓄電装置を車両に搭載すると、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＥＶ）、又はプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）等の次世代クリーンエネルギー自動車を実現できる。

図３１において、本発明の一態様を用いた車両を例示する。図３１（Ａ）に示す自動車８４００は、走行のための動力源として電気モーターを用いる電気自動車である。または、走行のための動力源として電気モーターとエンジンを適宜選択して用いることが可能なハイブリッド自動車である。本発明の一態様を用いることで、航続距離の長い車両を実現することができる。また、自動車８４００は蓄電装置を有する。蓄電装置は電気モーターを駆動するだけでなく、ヘッドライト８４０１やルームライト（図示せず）などの発光装置に電力を供給することができる。

また、蓄電装置は、自動車８４００が有するスピードメーター、タコメーターなどの表示装置に電力を供給することができる。また、蓄電装置は、自動車８４００が有するナビゲーションシステムなどの半導体装置に電力を供給することができる。

図３１（Ｂ）に示す自動車８５００は、自動車８５００が有する蓄電装置にプラグイン方式や非接触給電方式等により外部の充電設備から電力供給を受けて、充電することができる。図３１（Ｂ）に、地上設置型の充電装置８０２１から自動車８５００に搭載された蓄電装置に、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、プラグイン技術によって、外部からの電力供給により自動車８５００に搭載された蓄電装置を充電することができる。充電は、ＡＣＤＣコンバータ等の変換装置を介して、交流電力を直流電力に変換して行うことができる。

また、図示しないが、受電装置を車両に搭載し、地上の送電装置から電力を非接触で供給して充電することもできる。この非接触給電方式の場合には、道路や外壁に送電装置を組み込むことで、停車中に限らず走行中に充電を行うこともできる。また、この非接触給電の方式を利用して、車両どうしで電力の送受信を行ってもよい。さらに、車両の外装部に太陽電池を設け、停車時や走行時に蓄電装置の充電を行ってもよい。このような非接触での電力の供給には、電磁誘導方式や磁界共鳴方式を用いることができる。

本発明の一態様によれば、蓄電装置のサイクル特性が良好となり、信頼性を向上させることができる。また、本発明の一態様によれば、蓄電装置の特性を向上することができ、よって、蓄電装置自体を小型軽量化することができる。蓄電装置自体を小型軽量化できれば、車両の軽量化に寄与するため、航続距離を向上させることができる。また、車両に搭載した蓄電装置を車両以外の電力供給源として用いることもできる。この場合、電力需要のピーク時に商用電源を用いることを回避することができる。

１２１蓄電池
１２２充電器
１２３負荷
１２４蓄電池
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
４０４正極
４０７負極
４１０セパレータ
４１１電解液
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
５０７ａセパレータ
５０７ｂセパレータ
５０８電解液
５０９外装体
５１０正極リード電極
５１１負極リード電極
５１２溶接領域
５１３湾曲部
５１４封止部
５１５シール材
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
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
９５１端子
９５２端子
９８０蓄電装置
９８１フィルム
９８２フィルム
９９０蓄電装置
９９１外装体
９９２外装体
９９３捲回体
９９４負極
９９５正極
９９６セパレータ
９９７リード電極
９９８リード電極
１７００曲面
１７０１平面
１７０２曲線
１７０３曲率半径
１７０４曲率中心
１８００曲率中心
１８０１フィルム
１８０２曲率半径
１８０３フィルム
１８０４曲率半径
１８０５電池材料
７１００携帯表示装置
７１０１筐体
７１０２表示部
７１０３操作ボタン
７１０４蓄電装置
７１０５リード電極
７１０６集電体
７２００携帯情報端末
７２０１筐体
７２０２表示部
７２０３バンド
７２０４バックル
７２０５操作ボタン
７２０６入出力端子
７２０７アイコン
７３００表示装置
７３０４表示部
７４００携帯電話機
７４０１筐体
７４０２表示部
７４０３操作ボタン
７４０４外部接続ポート
７４０５スピーカ
７４０６マイク
７４０７蓄電装置
７４０８リード電極
７４０９集電体
８０００表示装置
８００１筐体
８００２表示部
８００３スピーカ部
８００４蓄電装置
８０２１充電装置
８０２２ケーブル
８１００照明装置
８１０１筐体
８１０２光源
８１０３蓄電装置
８１０４天井
８１０５側壁
８１０６床
８１０７窓
８２００室内機
８２０１筐体
８２０２送風口
８２０３蓄電装置
８２０４室外機
８３００電気冷凍冷蔵庫
８３０１筐体
８３０２冷蔵室用扉
８３０３冷凍室用扉
８３０４蓄電装置
８４００自動車
８４０１ヘッドライト
８５００自動車
９６００タブレット型端末
９６２５スイッチ
９６２６スイッチ
９６２７電源スイッチ
９６２８操作スイッチ
９６２９留め具
９６３０筐体
９６３０ａ筐体
９６３０ｂ筐体
９６３１表示部
９６３１ａ表示部
９６３１ｂ表示部
９６３２ａ領域
９６３２ｂ領域
９６３３太陽電池
９６３４充放電制御回路
９６３５蓄電体
９６３６ＤＣＤＣコンバータ
９６３７コンバータ
９６３８操作キー
９６３９ボタン
９６４０可動部

Claims

少なくともシリコンを含む酸化物であり、
シリコンの一部を原子Ｍにより置換され、
前記原子Ｍはホウ素、アルミニウム、またはガリウムを代表とする１３族原子である、
珪素酸化物。
シリコン原子に対する酸素原子の存在比が１．５以上２．５以下である、
請求項１に記載の珪素酸化物。
原子Ｍと酸素との結合が、イオン結合または共有結合である、
請求項１または請求項２に記載の珪素酸化物。
シリコン原子に対する原子Ｍの存在比が０．０１以上０．１１以下である、
請求項１乃至３に記載の珪素酸化物。
請求項１乃至４に記載の珪素酸化物を含む負極活物質を用いた蓄電池。