JP2016207641A - 蓄電装置及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】高温環境下における充放電特性の優れた蓄電装置を提供する。広い温度範囲で充放電特性の優れた蓄電装置を提供する。
【解決手段】正極、負極、セパレータ、及び電解液を有し、セパレータは、前記正極と前記負極の間に位置し、かつ、ポリフェニレンサルファイドを有し、電解液は、イオン液体及びアルカリ金属塩を有する、蓄電装置である。
【選択図】図１

Description

本発明の一態様は、蓄電装置及び電子機器に関する。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、撮像装置、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法を一例として挙げることができる。
なお、本明細書中において、蓄電装置とは、蓄電機能を有する素子及び装置全般を指すものである。例えば、リチウムイオン二次電池などの蓄電池（二次電池ともいう）、リチウムイオンキャパシタ、及び電気二重層キャパシタなどを含む。
近年、リチウムイオン二次電池、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、スマートフォン、もしくはノート型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、医療機器、又は、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＥＶ）、もしく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、半導体産業の発展と併せて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。
このように、様々な分野又は用途でリチウムイオン二次電池は用いられている。そのなかで、リチウムイオン二次電池に求められる特性として、高エネルギー密度、優れたサイクル特性、及び様々な動作環境での安全性などがある。
汎用されているリチウムイオン二次電池の多くは、非水溶媒と、リチウムイオンを有するリチウム塩と、を含む電解液を有している。そして、当該電解液によく用いられている有機溶媒としては、誘電率が高くイオン導電性に優れたエチレンカーボネートなどの有機溶媒などがある。
しかし、上記有機溶媒は揮発性及び低引火点を有しており、この有機溶媒をリチウムイオン二次電池に用いた場合、内部短絡や過充電などに起因したリチウムイオン二次電池の内部温度の上昇によるリチウムイオン二次電池の破裂や発火などが生じる可能性がある。
上記を考慮し、難燃性及び難揮発性であるイオン液体（常温溶融塩ともいう）をリチウムイオン二次電池の電解液の溶媒として用いることが検討されている。例えば、エチルメチルイミダゾリウム（ＥＭＩ）カチオンを含むイオン液体、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピロリジニウム（Ｐ１３）カチオンを含むイオン液体、又はＮ−メチル−Ｎ−プロピルピペリジニウム（ＰＰ１３）カチオンを含むイオン液体などがある（特許文献１参照）。
また、イオン液体のアニオン成分及びカチオン成分を改良することで、低粘度及び低融点かつ高い導電性を有するイオン液体を用いるリチウムイオン二次電池が開示されている（特許文献２参照）。
特開２００３−３３１９１８号公報 国際公開第２００５／６３７７３号
電子機器の使用環境は様々であるため、電子機器に用いる二次電池には、使用できる温度範囲が広いことが求められている。例えば、自動車のダッシュボードや窓際などの直射日光の当たる場所、炎天下に駐車した車内、砂漠などの高温環境下、又は、氷河があるような寒冷地などの低温環境下でも、使用可能な二次電池が求められている。
本発明の一態様は、高温環境下における充放電特性の優れた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、広い温度範囲で充放電特性の優れた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、高温環境下における長期信頼性が高い蓄電装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、広い温度範囲において長期信頼性が高い蓄電装置を提供することを課題の一とする。
または、本発明の一態様は、高温環境下における安全性が高い蓄電装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、広い温度範囲において安全性が高い蓄電装置を提供することを課題の一とする。
または、本発明の一態様は、可撓性の高い蓄電装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、新規な蓄電装置や電子機器等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、明細書、図面、請求項の記載から、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、正極、負極、セパレータ、及び電解液を有し、セパレータは、正極と負極の間に位置し、セパレータは、ポリフェニレンサルファイドを有し、電解液は、イオン液体及びアルカリ金属塩を有する、蓄電装置である。
上記構成において、アルカリ金属塩は、リチウム塩であることが好ましい。
上記構成において、イオン液体は、カチオン及びアニオンを有し、カチオンは、１以上の置換基を有する５員環のヘテロ芳香環を有し、１以上の置換基が有する炭素数の合計が２以上１０以下であることが好ましい。特に、カチオンは、イミダゾリウムカチオンであることが好ましく、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムカチオンであることがさらに好ましい。
上記構成において、負極は、黒鉛を有することが好ましい。
上記構成の蓄電装置は、可撓性を有することが好ましい。
上記構成の蓄電装置は、０℃における放電容量が、２５℃における放電容量の８０％以上であり、１００℃における放電容量が、２５℃における放電容量の８０％以上であることが好ましい。
本発明の一態様は、上記構成の蓄電装置と、表示装置、操作ボタン、外部接続ポート、アンテナ、スピーカ、又はマイクと、を有する、電子機器である。
本発明の一態様により、高温環境下における充放電特性の優れた蓄電装置を提供することができる。または、本発明の一態様により、広い温度範囲で充放電特性の優れた蓄電装置を提供することができる。
または、本発明の一態様により、高温環境下における長期信頼性が高い蓄電装置を提供することができる。または、本発明の一態様により、広い温度範囲において長期信頼性が高い蓄電装置を提供することができる。
または、本発明の一態様により、高温環境下における安全性が高い蓄電装置を提供することができる。または、本発明の一態様により、広い温度範囲において安全性が高い蓄電装置を提供することができる。
または、本発明の一態様により、可撓性の高い蓄電装置を提供することができる。または、本発明の一態様により、新規な蓄電装置や電子機器等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、明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
蓄電装置の一例及び電極の一例を示す図。 蓄電装置の一例を示す図。 蓄電装置の一例を示す図。 蓄電装置の一例を示す図。 蓄電装置の作製方法の一例を示す図。 蓄電装置の作製方法の一例を示す図。 蓄電装置の作製方法の一例を示す図。 蓄電装置の一例を示す図。 蓄電装置の一例を示す図。 蓄電装置の一例を示す図。 円筒型蓄電池の一例を示す図。 コイン型蓄電池の一例を示す図。 蓄電システムの一例を示す図。 蓄電システムの一例を示す図。 蓄電システムの一例を示す図。 蓄電装置の一例を示す図。 蓄電装置の一例を示す図。 蓄電装置の一例を示す図。 蓄電装置の作製方法の一例を示す図。 蓄電装置の一例を示す図。 蓄電装置の一例を示す図。 蓄電装置の作製方法の一例を示す図。 蓄電装置の一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。 電子機器の一例を示す図。 実施例１に係る充放電サイクル特性を示す図。 実施例１に係る充放電サイクル特性を示す図。 実施例２に係る重量減少測定の結果を示す図。 実施例２に係る示差熱測定の結果を示す図。 実施例２に係る重量減少量を示す図。 実施例３に係る放電カーブを示す図。 実施例３に係る放電カーブを示す図。 実施例３に係るレート特性を示す図。 実施例３に係る放電カーブを示す図。 実施例３に係る放電カーブを示す図。 実施例３に係る温度特性を示す図。 実施例３に係る充放電カーブを示す図。 実施例３に係る充放電サイクル特性を示す図。 実施例３に係る充放電サイクル特性を示す図。 実施例３に係る充放電カーブを示す図。 実施例３に係る充放電サイクル特性を示す図。 実施例３に係る充放電カーブを示す図。 実施例３に係る充放電サイクル特性を示す図。 実施例４に係る充放電サイクル特性を示す図。 実施例５に係るレート特性を示す図。 実施例６に係る充放電サイクル特性を示す図。 実施例６に係る充放電サイクル特性を示す図。 実施例６に係る負極のＳＥＭ像。 実施例７に係るレート特性を示す図。 実施例８に係る充放電カーブを示す図。 実施例８に係る充放電サイクル特性を示す図。 実施例９に係る発光装置を示す図。 実施例９に係る発光装置を示す図。 実施例３に係る充放電カーブを示す図。 実施例３に係る充放電サイクル特性を示す図。 実施例３に係る充放電サイクル特性を示す図。 実施例１０に係る充放電カーブを示す図。 実施例１０に係る充放電サイクル特性を示す図。 実施例１０に係る充放電サイクル特性を示す図。 実施例１０に係る充放電サイクル特性を示す図。 実施例１１に係る放電カーブを示す図。 実施例１１に係るレート特性を示す図。 実施例１１に係る放電カーブを示す図。 実施例１１に係る温度特性を示す図。 実施例１２に係る燃焼試験の結果を示す写真。 実施例１３に係る蓄電装置を示す図。 実施例１３に係る試験装置を示す図。 実施例１３に係る放電カーブを示す図。 実施例１３に係るＸ線ＣＴ写真。 実施例２に係る熱重量測定−示差熱分析−質量分析の結果を示す図。 実施例２に係る熱重量測定−示差熱分析−質量分析の結果を示す図。 実施例２に係る熱重量測定−示差熱分析−質量分析の結果を示す図。 実施例１４に係る充放電カーブ及び充電カーブを示す図。
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な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、図面において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、又は、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能である。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能である。
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の蓄電装置について図１〜図７を用いて説明する。
本実施の形態では、リチウムイオン二次電池を例に説明するが、本発明の一態様はこれに限られない。本発明の一態様は、電池、一次電池、二次電池、リチウム空気電池、鉛蓄電池、リチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・鉄蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電池、固体電池、空気電池、亜鉛空気電池、コンデンサ、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ、ウルトラ・キャパシタ、スーパー・キャパシタなどに適用してもよい。
本発明の一態様の蓄電装置は、正極、負極、セパレータ、及び電解液を有する。
なお、本明細書等において、電解液は、液体に限られず、ゲルや固体であってもよい。
難燃性及び難揮発性であるイオン液体を電解液の溶媒に用いることで、有機溶媒を用いる場合に比べて、蓄電装置の安全性を高めることができる。
蓄電装置では、充放電によって、電解液が分解する可能性がある。電解液の分解反応は不可逆な反応であることが多い。そのため、蓄電装置の容量の損失に繋がる場合がある。
例えば、充電時に、不可逆な反応が起こると、充電時の容量と比較して放電時の容量が小さくなってしまう。
また、放電時に、不可逆な反応が起こると、放電時の容量と比較して、次の充放電サイクルにおける充電時の容量が低下する場合がある。つまり不可逆な反応が生じ続けると、充放電サイクルに伴い、徐々に容量が低下する場合がある。
また、セパレータとして一般的に使用されるセルロース等は、熱に弱い。そのため、イオン液体を用いた電解液と、セパレータとは、高温下で反応することがある。この反応により、電解液が分解される恐れがある。よって、イオン液体を用いた電解液と、セパレータとを有する蓄電装置を、高温環境で動作させると、電解液が分解した結果、不可逆容量が増大し、充放電サイクルに伴う容量の低下を招く場合がある。
そこで、本発明の一態様の蓄電装置では、ポリフェニレンサルファイドを有するセパレータを用い、かつ、イオン液体及びアルカリ金属塩を有する電解液を用いる。ここで、電解液には、イオン液体とアルカリ金属塩がそれぞれ含まれていればよく、イオン液体及びアルカリ金属塩が互いに結合している必要はない。
ポリフェニレンサルファイドを有するセパレータは、耐熱性や耐薬品性に優れる。
また、ポリフェニレンサルファイドを有するセパレータは、セルロースを有するセパレータ等に比べて、高温下におけるイオン液体との反応性が低い。そのため、高温環境下で蓄電装置を動作させても、電解液の分解を抑制することができ、出力特性や充放電サイクル特性の低下を抑制することができる。
例えば、ポリフェニレンサルファイドを有するセパレータを用いることで、ポリオレフィン、ガラス、又はセルロースを有するセパレータを用いる場合に比べて、１００℃における蓄電装置の充放電サイクル特性を高めることができる。なお、本発明の一態様の蓄電装置は、１００℃より高い温度で動作させてもよい。
また、ポリフェニレンサルファイドを有するセパレータを用いることで、広い温度範囲で、大きな充放電容量や、高い充放電サイクル特性を得ることができる。つまり、本発明の一態様の蓄電装置は、高温環境に限られず、室温に近い環境や低温環境であっても、動作させることができる。
例えば、ポリフェニレンサルファイドを有するセパレータを用いることで、０℃以上８０℃以下の範囲、０℃以上１００℃以下の範囲、又は−２５℃以上１２５℃以下の範囲で動作可能な蓄電装置を実現できる。なお、本発明の一態様の蓄電装置は、−２５℃より低い温度で動作させてもよい。
また、本発明の一態様の蓄電装置をプラスチック等のフィルムやケースで覆うことで、水中で動作させることもできる。例えば、０℃以上１００℃以下の水中で駆動させることができる。
≪セパレータ≫
セパレータは、単層構造であっても積層構造であってもよい。例えば、ポリフェニレンサルファイドを有するセパレータと、他のセパレータと、の積層構造であってもよい。
セパレータに用いることができる材料としては、ポリフェニレンサルファイドの他に、紙、不織布、ガラス繊維、セラミックス、あるいは、ナイロン（ポリアミド）、ビニロン（ポリビニルアルコール系繊維）、ポリエステル、アクリル、ポリオレフィン、ポリウレタンといった合成繊維等が挙げられる。
より具体的には、セパレータには、例えば、ポリフェニレンサルファイド、フッ素系ポリマー、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリビニルアルコール、ポリメタクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリブタジエン、ポリスチレン、ポリイソプレン、ポリウレタン系高分子及びこれらの誘導体、セルロース、紙、不織布、ガラス繊維から選ばれる一種以上を用いることができる。
≪電解液≫
電解液は、イオン液体及びアルカリ金属塩を有する。電解液は他の材料を含んでいてもよい。また、複数種のイオン液体やアルカリ金属塩を含んでいてもよい。
イオン液体を１種以上用いることで、蓄電装置の内部短絡や、過充電等によって内部温度が上昇しても、蓄電装置の破裂や発火などを防ぐことができる。イオン液体は、カチオンとアニオンからなり、有機カチオンとアニオンとを含む。有機カチオンとして、四級アンモニウムカチオン、三級スルホニウムカチオン、及び四級ホスホニウムカチオン等の脂肪族オニウムカチオンや、イミダゾリウムカチオン及びピリジニウムカチオン等の芳香族カチオンが挙げられる。また、アニオンとして、１価のアミド系アニオン、１価のメチド系アニオン、フルオロスルホン酸アニオン、パーフルオロアルキルスルホン酸アニオン、テトラフルオロボレートアニオン、パーフルオロアルキルボレートアニオン、ヘキサフルオロホスフェートアニオン、又はパーフルオロアルキルホスフェートアニオン等が挙げられる。
イオン液体が有するカチオンは、１以上の置換基を有する５員環のヘテロ芳香環を有し、当該１以上の置換基が有する炭素数の合計が２以上１０以下であることが好ましい。炭素数の合計が多すぎると、イオン液体の粘度が高くなることや、導電性が低くなることがあるため、１０以下が好ましい。
特に、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム（ＢＭＩ）カチオンであることが好ましい。
ここで、負極として用いることができる黒鉛は、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。一方で、イオン液体が有するカチオンやアニオンは、黒鉛などに代表される層間化合物の層間に、挿入される場合がある。この反応も、不可逆な反応である場合が多い。また、層間に挿入されたカチオンやアニオンは、その後、分解する場合や、脱離する場合がある。カチオンやアニオンが黒鉛の層間で分解した場合、黒鉛の層間が膨らみ、黒鉛が膨張黒鉛となる場合がある。黒鉛粒子が膨張黒鉛になると、その黒鉛粒子は充放電できなくなるため、充放電容量の低下につながる。また、膨張黒鉛は表面積が大きいため、負極において電解液の分解が生じやすくなる可能性が高い。
カチオンやアニオンの分解反応により電荷が消費されると、キャリアイオン（例えば、リチウムイオン）の電池反応を阻害し、充放電容量を低下させてしまう可能性がある。また、活物質層や集電体の表面で電解液が分解した結果、不可逆容量が増大し、充放電サイクルに伴う容量の低下を招く場合がある。
ＢＭＩカチオンは、ＥＭＩカチオンに比べて、黒鉛の層間に挿入されにくい。そのため、充放電容量の低下につながる膨張黒鉛の生成を抑制でき、また、電解液の分解も抑制することができる。したがって、ＢＭＩカチオンを用いることで、負極に黒鉛を好適に用いることができ、充放電サイクル特性の良好な蓄電装置を実現することができる。
また、アルカリ金属塩は、リチウム塩であることが好ましい。
ナトリウム塩を有する電解液を用いると高温環境（例えば１００℃以上２００℃以下）において良好な出力特性が得られる傾向があるが、室温（例えば２５℃）に近い環境では、出力特性が低い傾向もある。
本発明の一態様の蓄電装置では、リチウム塩を用いることで、室温に近い環境と、高温環境との双方で、良好な出力特性や充放電サイクル特性が得ることができる。本発明の一態様を適用することで、例えば、０℃の環境下と１００℃の環境下のいずれにおいても、２５℃における放電容量の８０％以上の放電容量が得られる。
また、上記の溶媒に溶解させる塩としては、キャリアにリチウムイオンを用いる場合、例えばＬｉＰＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＡｌＣｌ４、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、Ｌｉ２ＳＯ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０、Ｌｉ２Ｂ１２Ｃｌ１２、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＣ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）３、ＬｉＮ（ＦＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）（ＣＦ３ＳＯ２）、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２等のリチウム塩を１種以上、任意の組み合わせ及び比率で用いることができる。
また、蓄電装置に用いる電解液は、粒状のごみや電解液の構成元素以外の元素（以下、単に「不純物」ともいう。）の含有量が少ない高純度化された電解液を用いることが好ましい。具体的には、電解液に対する不純物の重量比を１％以下、好ましくは０．１％以下、より好ましくは０．０１％以下とすることが好ましい。
また、電解液にビニレンカーボネート（ＶＣ）、プロパンスルトン（ＰＳ）、ｔｅｒｔ−ブチルベンゼン（ＴＢＢ）、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、ＬｉＢＯＢなどの添加剤を添加してもよい。添加剤の濃度は、例えば溶媒全体に対して０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下とすることができる。
また、ポリマーを電解液で膨潤させたポリマーゲル電解質を用いてもよい。
ポリマーとしては、例えばポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）などのポリアルキレンオキシド構造を有するポリマーや、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリアクリロニトリル等、及びそれらを含む共重合体等を用いることができる。例えばＰＶｄＦとヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）の共重合体であるＰＶｄＦ−ＨＦＰを用いることができる。また、ポリマーは、多孔質形状を有してもよい。
また、電解液に重合開始剤や架橋剤を添加し、電解液をゲル化してもよい。例えば、イオン液体を構成するカチオン又はアニオンに重合性の官能基を導入し、重合開始剤を用いてそれらを重合することで、イオン液体自体を重合してもよい。このように、高分子化したイオン液体を架橋剤によりゲル化してもよい。
また、電解液と組み合わせて、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てもよい。例えば、固体電解質を活物質層の表面に形成してもよい。また、固体電解質と電解液を組み合わせて用いる場合には、セパレータやスペーサの設置が不要となる場合がある。
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。例えば、ポリエチレンオキシド系、ポリアクリロニトリル系、ポリフッ化ビニリデン系、ポリアクリレート系、ポリメタクリレート系ポリマーを用いることができる。また、常温（例えば２５℃）で電解液をゲル化できるポリマーを用いることが好ましい。または、シリコーンゲルなどを用いてもよい。なお本明細書等において、例えばポリフッ化ビニリデン系ポリマーとは、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を含むポリマーを意味し、ポリ（フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン）共重合体等を含む。
なおＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光光度計）等を用いることで、上記のポリマーを定性分析することができる。例えばポリフッ化ビニリデン系ポリマーは、ＦＴ−ＩＲで得たスペクトルに、Ｃ−Ｆ結合を示す吸収を有する。またポリアクリロニトリル系ポリマーは、ＦＴ−ＩＲで得たスペクトルに、Ｃ≡Ｎ結合を示す吸収を有する。
電解液の溶媒としては、非プロトン性有機溶媒を用いることもできる。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（ＶＣ）、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。
次に、本発明の一態様の蓄電装置の具体的な構成について説明する。
図１（Ａ）に、本発明の一態様の蓄電装置である、電池セル５００を示す。図１（Ａ）では、電池セル５００の一例として、薄型の蓄電池の形態を示すが、本発明の一態様の蓄電装置はこれに限られない。
図１（Ａ）に示すように、電池セル５００は、正極５０３、負極５０６、セパレータ５０７、及び外装体５０９を有する。電池セル５００は、正極リード５１０及び負極リード５１１を有してもよい。
図２（Ａ）、（Ｂ）に、図１（Ａ）における一点鎖線Ａ１−Ａ２間の断面図の一例をそれぞれ示す。図２（Ａ）、（Ｂ）には、正極５０３と負極５０６を１組用いて作製した電池セル５００の断面構造をそれぞれ示す。
図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、電池セル５００は、正極５０３、負極５０６、セパレータ５０７、電解液５０８、及び外装体５０９を有する。セパレータ５０７は、正極５０３と負極５０６の間に挟まれている。外装体５０９で囲まれた領域は、電解液５０８で満たされている。
正極５０３は、正極活物質層５０２と、正極集電体５０１とを含む。負極５０６は、負極活物質層５０５と、負極集電体５０４とを含む。活物質層は、集電体の片面又は両面に形成する。セパレータ５０７は、正極集電体５０１と負極集電体５０４の間に位置する。
電池セルは、正極及び負極をそれぞれ１つ以上有する。例えば、電池セルは、複数の正極及び複数の負極からなる積層構造とすることもできる。
図３（Ａ）に、図１（Ａ）における一点鎖線Ａ１−Ａ２間の断面図の別の例を示す。また、図３（Ｂ）に図１（Ａ）における一点鎖線Ｂ１−Ｂ２間の断面図を示す。
図３（Ａ）、（Ｂ）には、正極５０３と負極５０６を複数組用いて作製した電池セル５００の断面構造を示す。電池セル５００が有する電極層数に限定はない。電極層数が多い場合には、より多くの容量を有する蓄電装置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装置とすることができる。
図３（Ａ）、（Ｂ）では、正極集電体５０１の片面に正極活物質層５０２を有する正極５０３を２つと、正極集電体５０１の両面に正極活物質層５０２を有する正極５０３を２つと、負極集電体５０４の両面に負極活物質層５０５を有する負極５０６を３つ用いる例を示す。つまり、電池セル５００は、６層の正極活物質層５０２と、６層の負極活物質層５０５を有する。なお、図３（Ａ）、（Ｂ）では、セパレータ５０７が袋状の例を示すが、これに限定されず、セパレータ５０７は短冊状であっても、蛇腹状であってもよい。
次に、図１（Ｂ）に、正極５０３の外観図を示す。正極５０３は、正極集電体５０１及び正極活物質層５０２を有する。
また、図１（Ｃ）に、負極５０６の外観図を示す。負極５０６は、負極集電体５０４及び負極活物質層５０５を有する。
ここで、正極５０３及び負極５０６は、積層される複数の正極同士又は複数の負極同士を電気的に接続するために、タブ領域を有することが好ましい。また、タブ領域にはリード電極を電気的に接続することが好ましい。
図１（Ｂ）に示すように、正極５０３は、タブ領域２８１を有することが好ましい。タブ領域２８１の一部は、正極リード５１０と溶接されることが好ましい。タブ領域２８１は正極集電体５０１が露出する領域を有することが好ましく、正極集電体５０１が露出する領域に正極リード５１０を溶接することにより、接触抵抗をより低くすることができる。また、図１（Ｂ）ではタブ領域２８１の全域において正極集電体５０１が露出している例を示すが、タブ領域２８１は、その一部に正極活物質層５０２を有してもよい。
図１（Ｃ）に示すように、負極５０６は、タブ領域２８２を有することが好ましい。タブ領域２８２の一部は、負極リード５１１と溶接されることが好ましい。タブ領域２８２は負極集電体５０４が露出する領域を有することが好ましく、負極集電体５０４が露出する領域に負極リード５１１を溶接することにより、接触抵抗をより低くすることができる。また、図１（Ｃ）ではタブ領域２８２の全域において負極集電体５０４が露出している例を示すが、タブ領域２８２は、その一部に負極活物質層５０５を有してもよい。
なお、図１（Ａ）では、正極５０３と負極５０６の端部が概略揃っている例を示すが、正極５０３は、負極５０６の端部よりも外側に位置する部分を有していてもよい。
電池セル５００において、負極５０６の正極５０３と重ならない領域の面積は小さいほど好ましい。
図２（Ａ）では、負極５０６の端部が、正極５０３の内側に位置する例を示す。このような構成とすることにより、負極５０６を全て正極５０３と重ねる、又は負極５０６の正極５０３と重ならない領域の面積を小さくすることができる。
または、電池セル５００において、正極５０３と負極５０６の面積は概略同じであることが好ましい。例えば、セパレータ５０７を挟んで向かい合う正極５０３と負極５０６の面積は、概略同じであることが好ましい。例えば、セパレータ５０７を挟んで向かい合う正極活物質層５０２の面積と負極活物質層５０５の面積は概略同じであることが好ましい。
例えば、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、正極５０３のセパレータ５０７側の面の面積と負極５０６のセパレータ５０７側の面の面積は概略同じであることが好ましい。正極５０３の負極５０６側の面の面積と負極５０６の正極５０３側の面の面積を概略同じとすることにより、負極５０６の正極５０３と重ならない領域を小さくする（あるいは理想的にはなくす）ことができ、電池セル５００の不可逆容量を減少させることができるため好ましい。または、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、正極活物質層５０２のセパレータ５０７側の面の面積と負極活物質層５０５のセパレータ５０７側の面の面積は概略同じであることが好ましい。
また、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、正極５０３の端部と負極５０６の端部は概略揃うことが好ましい。また、正極活物質層５０２と負極活物質層５０５の端部は概略揃うことが好ましい。
また、図２（Ｂ）では、正極５０３の端部が、負極５０６の内側に位置する例を示す。このような構成とすることにより、正極５０３を全て負極５０６と重ねる、又は正極５０３の負極５０６と重ならない領域の面積を小さくすることができる。負極５０６の端部が正極５０３の端部よりも内側に位置すると、負極５０６の端部に電流が集中してしまう場合がある。例えば、負極５０６の一部に電流が集中することで、負極５０６上にリチウムが析出してしまうことがある。正極５０３の負極５０６と重ならない領域の面積を小さくすることで、負極５０６の一部に電流が集中することを抑制できる。これにより、例えば、負極５０６上へのリチウムの析出が抑制でき、好ましい。
図１（Ａ）に示すように、正極リード５１０は、正極５０３に電気的に接続することが好ましい。同様に、負極リード５１１は、負極５０６に電気的に接続することが好ましい。正極リード５１０及び負極リード５１１は外装体５０９の外側に露出し、外部との電気的接触を得る端子として機能する。
または、正極集電体５０１及び負極集電体５０４は、外部との電気的接触を得る端子の役割を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及び負極集電体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１（Ａ）では、正極リード５１０と負極リード５１１は、電池セル５００の同じ辺に配置されているが、図４に示すように、正極リード５１０と負極リード５１１を電池セル５００の異なる辺に配置してもよい。このように、本発明の一態様の電池セルは、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、本発明の一態様の電池セルを用いた製品の設計自由度を高めることができる。また、本発明の一態様の電池セルを用いた製品の生産性を高めることができる。
次に、電池セル５００の作製方法の一例を、図５〜図７を用いて説明する。
まず、正極５０３、負極５０６、及びセパレータ５０７を積層する。具体的には、正極５０３の上にセパレータ５０７を配置する。その後、セパレータ５０７の上に負極５０６を配置する。正極と負極を２組以上用いる場合は、さらに負極５０６の上にセパレータ５０７を配置した後、正極５０３を配置する。このようにセパレータ５０７を正極５０３と負極５０６の間に挟みながら正極５０３と負極５０６を交互に積層する。
あるいは、セパレータ５０７を袋状にしてもよい。セパレータ５０７で電極を包むことで、該電極が製造工程中に損傷しにくくなり、好ましい。
まず、セパレータ５０７上に正極５０３を配置する。次いで、セパレータ５０７を図５（Ａ）の破線で示した部分で折り、セパレータ５０７で正極５０３を挟む。なお、ここでは正極５０３をセパレータ５０７で挟む例について説明したが、負極５０６をセパレータ５０７で挟んでもよい。
ここで、正極５０３の外側のセパレータ５０７の外周部分を接合して、セパレータ５０７を袋状（又はエンベロープ状）とすることが好ましい。セパレータ５０７の外周部分の接合は、接着剤などを用いて行ってもよいし、超音波溶接、又は加熱による融着により行ってもよい。
本実施の形態では、セパレータ５０７としてポリフェニレンサルファイドを有するセパレータを用いて、セパレータ５０７の外周部分を加熱により接合する。図５（Ａ）に接合部５１４を示す。このようにして、正極５０３をセパレータ５０７で覆うことができる。
次に、図５（Ｂ）に示すように、負極５０６と、セパレータに覆われた正極５０３と、を交互に重ねる。また、封止層１１５を有する正極リード５１０及び負極リード５１１を準備する。
次に、図６（Ａ）に示すように、正極５０３のタブ領域２８１に、封止層１１５を有する正極リード５１０を接続する。図６（Ｂ）に接続部の拡大図を示す。接合部５１２に圧力を加えながら超音波を照射して、正極５０３のタブ領域２８１及び正極リード５１０を電気的に接続する（超音波溶接）。このとき、タブ領域２８１に湾曲部５１３を設けるとよい。
湾曲部５１３を設けることによって、電池セル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る。よって、電池セル５００の信頼性を高めることができる。
同様の方法を用いて、負極５０６のタブ領域２８２と、負極リード５１１と、を電気的に接続することができる。
次に、外装体５０９上に、正極５０３、負極５０６、及びセパレータ５０７を配置する。
次に、外装体５０９を、図６（Ｃ）の外装体５０９の中央付近に破線で示した部分で折り曲げる。
図７に、外装体５０９の外周を熱圧着により接合した部位を、接合部１１８として示す。電解液５０８を入れるための導入口１１９以外の外装体５０９の外周部を、熱圧着により接合する。熱圧着の際、リード電極に設けられた封止層も溶けてリード電極と外装体５０９との間を固定することができる。また、外装体５０９とリード電極との間の密着性を向上することができる。
そして、減圧雰囲気下、或いは不活性ガス雰囲気下で所望の量の電解液５０８を導入口１１９から外装体５０９の内側に入れる。そして、最後に、導入口１１９を熱圧着により接合する。このようにして、薄型の蓄電池である電池セル５００を作製することができる。
電池セル５００を作製した後には、エージングを行うことが好ましい。エージング条件の一例について以下に説明する。まず初めに０．００１Ｃ以上０．２Ｃ以下のレートで充電を行う。温度は例えば室温以上５０℃以下とすることができる。このときに、電解液の分解が生じ、ガスが発生した場合には、そのガスがセル内にたまると、電解液が電極表面と接することができない領域が発生してしまう。つまり、電極の実効的な反応面積が減少し、実効的な抵抗が高くなることに相当する。
過度に抵抗が高くなると、電極の抵抗に応じて充電電圧が上昇し、負極電位が下がることによって、黒鉛へのリチウムの挿入と同時に、黒鉛表面にリチウムが析出してしまう。このリチウムの析出は容量の低下を招く場合がある。例えば、リチウムが析出した後、表面に被膜等が成長してしまうと、表面に析出したリチウムが再溶出できなくなり、容量に寄与しないリチウムが生じてしまう。また、析出したリチウムが物理的に崩落し、電極との導通を失った場合にも、やはり容量に寄与しないリチウムが生じてしまう。よって、電極の電位が電圧降下によりリチウム電位まで到達しないように、ガスを抜くことが好ましい。
ガス抜きを行う場合には、例えば薄型の蓄電池の外装体の一部を切断し、開封する。ガスにより外装体が膨張している場合には、再度、外装体の形を整えることが好ましい。また、再封止の前に必要に応じて電解液を足してもよい。
また、ガス抜きを行った後に、室温よりも高い温度、好ましくは３０℃以上６０℃以下、より好ましくは３５℃以上５０℃以下において、例えば１時間以上１００時間以下の間、充電状態で保持してもよい。初めに行う充電の際に、表面で分解した電解液は被膜を形成する。よって、例えばガス抜き後に室温よりも高い温度で保持することにより、形成された被膜が緻密化する場合も考えられる。
以下では、本発明の一態様の蓄電装置の構成要素について、詳述する。先に説明したセパレータ及び電解液については説明を省略する。なお、本実施の形態にて示す各部材の材料から、可撓性を有する材料を選択して用いると、可撓性を有する蓄電装置を作製することができる。
≪集電体≫
集電体は、蓄電装置内で顕著な化学変化を引き起こさずに高い導電性を示す限り、特別な制限はない。正極集電体及び負極集電体には、例えば、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、これらの合金、又は焼結した炭素などをそれぞれ用いることができる。または、銅もしくはステンレス鋼を炭素、ニッケルもしくはチタン等で被覆して用いてもよい。または、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。または、シリコンと反応してシリサイドを形成する金属元素で集電体を形成してもよい。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。
正極集電体の表面や、負極集電体の表面では、電解液との不可逆な反応が生じる場合がある。よって、正極集電体や負極集電体は、電解液との反応性が低いことが好ましい。例えば、正極集電体や負極集電体にステンレス等を用いることにより、電解液との反応性をより低くすることができる場合があり、好ましい。
また、正極集電体及び負極集電体には、それぞれ、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、多孔質状、及び不織布を包括する様々な形態の形状を適宜用いることができる。さらに、活物質層との密着性を上げるために、正極集電体及び負極集電体は、それぞれ、表面に細かい凹凸を有していてもよい。また、正極集電体及び負極集電体は、それぞれ、厚みが５μｍ以上３０μｍ以下のものを用いるとよい。
また、集電体の表面の一部にアンダーコート層を設けてもよい。ここでアンダーコート層とは、集電体と活物質層との接触抵抗の低減や、集電体と活物質層との密着性向上のための被覆層をいう。なお、アンダーコート層は、集電体の一面全体に形成されていなくてもよく、島状に（部分的に）形成されていてもよい。また、アンダーコート層が活物質として容量を発現しても構わない。アンダーコート層としては、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。また、アンダーコート層として、金属層、炭素及び高分子を含む層、並びに金属及び高分子を含む層を用いることもできる。
≪活物質層≫
活物質層は、活物質を含む。活物質とは、キャリアであるイオンの挿入・脱離に関わる物質のみを指すが、本明細書等では、本来「活物質」である材料に加えて、導電助剤や結着剤などを含めたものも、活物質層と呼ぶ。
正極活物質層は、１種類以上の正極活物質を有する。負極活物質層は、１種類以上の負極活物質を有する。
正極活物質及び負極活物質は、蓄電装置の電池反応の中心的役割を担いキャリアイオンの放出及び吸収を行う物質である。蓄電装置の寿命を高めるためには、活物質が、電池反応の不可逆反応に係る容量が小さい材料であることが好ましく、充放電効率の高い材料であることが好ましい。
正極活物質には、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を用いることができる。正極活物質としては、例えば、オリビン型の結晶構造、層状岩塩型の結晶構造、スピネル型の結晶構造、ＮＡＳＩＣＯＮ型の結晶構造を有する材料等が挙げられる。
例えば、正極活物質として、ＬｉＦｅＯ２、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ５、ＭｎＯ２等の化合物を材料として用いることができる。
オリビン型の結晶構造を有する材料としては、リチウム含有複合リン酸塩（一般式ＬｉＭＰＯ４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上））が挙げられる。一般式ＬｉＭＰＯ４の代表例としては、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＮｉＰＯ４、ＬｉＣｏＰＯ４、ＬｉＭｎＰＯ４、ＬｉＦｅａＮｉｂＰＯ４、ＬｉＦｅａＣｏｂＰＯ４、ＬｉＦｅａＭｎｂＰＯ４、ＬｉＮｉａＣｏｂＰＯ４、ＬｉＮｉａＭｎｂＰＯ４（ａ＋ｂは１以下、０＜ａ＜１、０＜ｂ＜１）、ＬｉＦｅｃＮｉｄＣｏｅＰＯ４、ＬｉＦｅｃＮｉｄＭｎｅＰＯ４、ＬｉＮｉｃＣｏｄＭｎｅＰＯ４（ｃ＋ｄ＋ｅは１以下、０＜ｃ＜１、０＜ｄ＜１、０＜ｅ＜１）、ＬｉＦｅｆＮｉｇＣｏｈＭｎｉＰＯ４（ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉは１以下、０＜ｆ＜１、０＜ｇ＜１、０＜ｈ＜１、０＜ｉ＜１）等の化合物が挙げられる。
例えば、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）は、安全性、安定性、高容量密度、高電位、初期酸化（充電）時に引き抜けるリチウムイオンの存在等、正極活物質に求められる事項をバランスよく満たしているため、好ましい。
正極活物質としてＬｉＦｅＰＯ４を用いることにより、過充電などの外部負荷に対しても安定で、安全性の高い蓄電装置を実現することができる。よって、例えば、持ち運びを行うモバイル機器や、身体に身に着けるウェアラブル機器等に用いる蓄電装置として、特に優れている。
層状岩塩型の結晶構造を有する材料としては、例えば、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎＯ２、Ｌｉ２ＭｎＯ３、ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２等のＮｉＣｏ系（一般式は、ＬｉＮｉｘＣｏ１−ｘＯ２（０＜ｘ＜１））、ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ０．５Ｏ２等のＮｉＭｎ系（一般式は、ＬｉＮｉｘＭｎ１−ｘＯ２（０＜ｘ＜１））、ＬｉＮｉ１／３Ｍｎ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２等のＮｉＭｎＣｏ系（ＮＭＣともいう。一般式は、ＬｉＮｉｘＭｎｙＣｏ１−ｘ−ｙＯ２（ｘ＞０、ｙ＞０、ｘ＋ｙ＜１））が挙げられる。さらに、Ｌｉ（Ｎｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５）Ｏ２、Ｌｉ２ＭｎＯ３−ＬｉＭＯ２（ＭはＣｏ、Ｎｉ又はＭｎ）等も挙げられる。
特に、ＬｉＣｏＯ２は、容量が大きいこと、ＬｉＮｉＯ２に比べて大気中で安定であること、ＬｉＮｉＯ２に比べて熱的に安定であること等の利点があるため、好ましい。
スピネル型の結晶構造を有する材料としては、例えば、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｌｉ１＋ｘＭｎ２−ｘＯ４（０＜ｘ＜２）、ＬｉＭｎ２−ｘＡｌｘＯ４（０＜ｘ＜２）、ＬｉＭｎ１．５Ｎｉ０．５Ｏ４等が挙げられる。
ＬｉＭｎ２Ｏ４等のマンガンを含むスピネル型の結晶構造を有する材料に、少量のニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２やＬｉＮｉ１−ｘＭｘＯ２（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、正極活物質として、一般式Ｌｉ（２−ｊ）ＭＳｉＯ４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上、０≦ｊ≦２）等のリチウム含有複合ケイ酸塩を用いることができる。一般式Ｌｉ（２−ｊ）ＭＳｉＯ４の代表例としては、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＣｏＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＭｎＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｋＮｉｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｋＣｏｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｋＭｎｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉｋＣｏｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉｋＭｎｌＳｉＯ４（ｋ＋ｌは１以下、０＜ｋ＜１、０＜ｌ＜１）、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｍＮｉｎＣｏｑＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｍＮｉｎＭｎｑＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉｍＣｏｎＭｎｑＳｉＯ４（ｍ＋ｎ＋ｑは１以下、０＜ｍ＜１、０＜ｎ＜１、０＜ｑ＜１）、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｒＮｉｓＣｏｔＭｎｕＳｉＯ４（ｒ＋ｓ＋ｔ＋ｕは１以下、０＜ｒ＜１、０＜ｓ＜１、０＜ｔ＜１、０＜ｕ＜１）等の化合物が挙げられる。
または、正極活物質として、ＡｘＭ２（ＸＯ４）３（Ａ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｘ＝Ｓ、Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｓ、Ｓｉ）の一般式で表されるＮＡＳＩＣＯＮ型化合物を用いることができる。ＮＡＳＩＣＯＮ型化合物としては、Ｆｅ２（ＭｎＯ４）３、Ｆｅ２（ＳＯ４）３、Ｌｉ３Ｆｅ２（ＰＯ４）３等が挙げられる。
または、正極活物質として、Ｌｉ２ＭＰＯ４Ｆ、Ｌｉ２ＭＰ２Ｏ７、Ｌｉ５ＭＯ４（Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ）の一般式で表される化合物、ＦｅＦ３等のペロブスカイト型フッ化物、ＴｉＳ２、ＭｏＳ２等の金属カルコゲナイド（硫化物、セレン化物、テルル化物）、ＬｉＭＶＯ４等の逆スピネル型の結晶構造を有する材料、バナジウム酸化物系（Ｖ２Ｏ５、Ｖ６Ｏ１３、ＬｉＶ３Ｏ８等）、マンガン酸化物、有機硫黄化合物等の材料を用いることができる。
また、正極活物質として、上記材料を複数組み合わせた材料を用いてもよい。例えば、上記材料を複数組み合わせた固溶体を正極活物質として用いることができる。例えば、ＬｉＣｏ１／３Ｍｎ１／３Ｎｉ１／３Ｏ２とＬｉ２ＭｎＯ３の固溶体を正極活物質として用いることができる。
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、上記リチウム化合物、リチウム含有複合リン酸塩、及びリチウム含有複合ケイ酸塩において、リチウムを、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）などのキャリアで置換した化合物を用いてもよい。
正極活物質の一次粒子の平均粒径は、例えば５ｎｍ以上１００μｍ以下が好ましい。
また、例えば正極活物質としてオリビン型構造のリチウム含有複合リン酸塩を用いた場合には、リチウムの拡散経路が一次元であるため、リチウム拡散が遅い。よって、オリビン型構造のリチウム含有複合リン酸塩を用いた場合、充放電の速度を高めるためには正極活物質の平均粒径は、例えば好ましくは５ｎｍ以上１μｍ以下とするとよい。または、正極活物質の比表面積は、例えば好ましくは１０ｍ２／ｇ以上５０ｍ２／ｇ以下とするとよい。
オリビン構造を有する活物質では、例えば層状岩塩型の結晶構造を有する活物質などと比較して充放電に伴う構造変化がきわめて少なく、結晶構造が安定であるため、過充電などの動作に対しても安定であり、正極活物質として用いた場合に安全性の高い蓄電装置を実現することができる。
負極活物質としては、例えば炭素系材料、合金系材料等を用いることができる。
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。また、黒鉛の形状としては鱗片状のものや球状のものなどがある。
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以上０．３Ｖ以下 ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）。これにより、リチウムイオン二次電池は高い作動電圧を示すことができる。前述の通り、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。
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、Ｇａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｉｎ等のうち少なくとも一つを含む材料を用いることができる。このような元素は炭素と比べて容量が大きく、特にシリコンは理論容量が４２００ｍＡｈ／ｇと高いため、蓄電装置の容量を高めることができる。このような元素を用いた合金系材料（化合物系材料）としては、例えば、Ｍｇ２Ｓｉ、Ｍｇ２Ｇｅ、Ｍｇ２Ｓｎ、ＳｎＳ２、Ｖ２Ｓｎ３、ＦｅＳｎ２、ＣｏＳｎ２、Ｎｉ３Ｓｎ２、Ｃｕ６Ｓｎ５、Ａｇ３Ｓｎ、Ａｇ３Ｓｂ、Ｎｉ２ＭｎＳｂ、ＣｅＳｂ３、ＬａＳｎ３、Ｌａ３Ｃｏ２Ｓｎ７、ＣｏＳｂ３、ＩｎＳｂ、ＳｂＳｎ等がある。
また、負極活物質として、ＳｉＯ、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、二酸化チタン（ＴｉＯ２等）、リチウムチタン酸化物（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２等）、リチウム−黒鉛層間化合物（ＬｉｘＣ６等）、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５等）、酸化タングステン（ＷＯ２等）、酸化モリブデン（ＭｏＯ２等）等の酸化物を用いることができる。ここで、ＳｉＯとは、珪素と酸素を有する化合物であり、珪素と酸素の原子数比を珪素：酸素＝α：βとすると、αは、βの近傍の値を有することが好ましい。ここで近傍の値を有するとは、例えばαとβの差の絶対値は、βの値に対して好ましくは２０％以下、より好ましくは１０％以下である。
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、Ｌｉ３Ｎ型構造をもつＬｉ３−ｘＭｘＮ（ＭはＣｏ、Ｎｉ又はＣｕ）を用いることができる。例えば、Ｌｉ２．６Ｃｏ０．４Ｎ３は大きな充放電容量（９００ｍＡｈ／ｇ、１８９０ｍＡｈ／ｃｍ３）を示し好ましい。
リチウムと遷移金属の複窒化物を用いると、負極活物質中にリチウムイオンを含むため、正極活物質としてリチウムイオンを含まないＶ２Ｏ５、Ｃｒ３Ｏ８等の材料と組み合わせることができる。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、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＲｕＯ２、Ｃｒ２Ｏ３等の酸化物、ＣｏＳ０．８９、ＮｉＳ、ＣｕＳ等の硫化物、Ｚｎ３Ｎ２、Ｃｕ３Ｎ、Ｇｅ３Ｎ４等の窒化物、ＮｉＰ２、ＦｅＰ２、ＣｏＰ３等のリン化物、ＦｅＦ３、ＢｉＦ３等のフッ化物が挙げられる。
負極活物質の一次粒子の平均粒径は、例えば５ｎｍ以上１００μｍ以下が好ましい。
正極活物質層及び負極活物質層は、それぞれ、導電助剤を有してもよい。
導電助剤としては、例えば炭素材料、金属材料、又は導電性セラミックス材料等を用いることができる。また、導電助剤として繊維状の材料を用いてもよい。活物質層の総量に対する導電助剤の含有量は、１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下が好ましく、１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下がより好ましい。
導電助剤により、電極中に電気伝導のネットワークを形成することができる。導電助剤により、負極活物質どうしの電気伝導の経路を維持することができる。活物質層中に導電助剤を添加することにより、高い電気伝導性を有する活物質層を実現することができる。
導電助剤としては、例えば天然黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ等の人造黒鉛、炭素繊維などを用いることができる。炭素繊維としては、例えばメソフェーズピッチ系炭素繊維、等方性ピッチ系炭素繊維等の炭素繊維を用いることができる。また炭素繊維として、カーボンナノファイバーやカーボンナノチューブなどを用いることができる。カーボンナノチューブは、例えば気相成長法などで作製することができる。また、導電助剤として、例えばカーボンブラック（アセチレンブラック（ＡＢ）など）、グラファイト（黒鉛）粒子、グラフェン、フラーレンなどの炭素材料を用いることができる。また、例えば、銅、ニッケル、アルミニウム、銀、金などの金属粉末や金属繊維、導電性セラミックス材料等を用いることができる。
薄片状のグラフェンは、高い導電性を有するという優れた電気特性、及び柔軟性並びに機械的強度という優れた物理特性を有する。そのため、グラフェンを、導電助剤として用いることにより、活物質間又は活物質−集電体間の電気伝導率を高めることができる。
なお、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。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。また、グラフェンを基本骨格として有する化合物（グラフェン化合物ともいう）を、本発明の一態様の蓄電装置の材料（例えば、導電助剤や活物質等）に用いてもよい。なお、グラフェン化合物は、単層のグラフェン、及び２層以上１００層以下の多層グラフェン等のグラフェン、及び酸化グラフェンも含むものとする。
グラフェンは、接触抵抗の低い面接触を可能とするものであり、また、薄くても導電性が非常に高く、少ない量でも効率よく活物質層内で導電パスを形成することができる。
平均粒径の小さい活物質、例えば１μｍ以下の活物質を用いる場合には、活物質の比表面積が大きく、活物質同士を繋ぐ導電パスがより多く必要となる。このような場合には、導電性が非常に高く少ない量でも効率よく導電パスを形成することができるグラフェンを用いることが、特に好ましい。
正極活物質層及び負極活物質層は、それぞれ、結着剤を有してもよい。
本明細書中において、結着剤は、活物質と活物質を結着もしくは接着させる機能、及び／又は、活物質層と集電体を結着もしくは接着させる機能を有する。また、結着剤は、電極又は電池の作製中に、その状態が変化する場合がある。例えば、結着剤は、液体、固体、又はゲル等の少なくともいずれか一の状態をとることがある。また、結着剤は、電極又は電池の作製中に、単量体（モノマー）から重合体（ポリマー）に変化する場合がある。
例えば、結着剤として水溶性の高分子を用いることができる。水溶性の高分子としては、例えば多糖類などを用いることができる。多糖類としては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ジアセチルセルロース、再生セルロースなどのセルロース誘導体や、澱粉などを用いることができる。
また、結着剤として、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレン・イソプレン・スチレンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体などのゴム材料を用いることができる。これらのゴム材料は、前述の水溶性の高分子と併用して用いてもよい。これらのゴム材料は、ゴム弾性を有し、伸び縮みしやすいため、充放電に伴う活物質の膨張収縮や、電極の曲げなどに伴うストレスに強く、信頼性の高い電極を得ることができる一方で、疎水基を有し水に溶けにくい場合がある。このような場合には、水溶液中で粒子が水に溶解しない状態で分散するので、活物質層１０２の形成に使用する溶剤を含む組成物（電極合剤組成物ともいう）を、塗布するために適した粘度にまで高めることが難しいことがある。この際に、粘度調整機能の高い水溶性高分子、例えば多糖類を用いると、溶液の粘度を適度に高める効果が期待できるうえに、ゴム材料と互いに均一に分散し、均一性の高い良好な電極、例えば電極膜厚や電極抵抗の均一性が高い電極を得ることができる。
または、結着剤として、ＰＶｄＦ、ポリスチレン、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル（ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ））、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、イソブチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、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、ポリ酢酸ビニル、ニトロセルロース等の材料を用いることができる。
結着剤は上記のうち二種類以上を組み合わせて使用してもよい。
活物質層の総量に対する結着剤の含有量は、１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下が好ましく、２ｗｔ％以上８ｗｔ％以下がより好ましく、３ｗｔ％以上５ｗｔ％以下がさらに好ましい。
≪外装体≫
外装体５０９は、電解液５０８と接する面、すなわち内側の面が電解液５０８と顕著な反応を生じないことが好ましい。また、電池セル５００の外部から電池セル５００内に水分が混入すると、電解液５０８の成分等と水との反応が生じる場合がある。よって外装体５０９は、水分の透過性が低いことが好ましい。
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、ポリアミド等を用いた膜上に、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。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。外装体を内側に折り曲げて重ねて、又は、２つの外装体それぞれの内面を向かい合わせて重ねて熱を加えることにより、内面の材料が融け２つの外装体を融着することができ、封止構造を作製することができる。
外装体が融着等され封止構造が形成されている箇所を封止部とすると、外装体を内側に折り曲げて重ねた場合は、折り目以外の個所に封止部が形成され、外装体の第１の領域と、該第１の領域と重なる第２の領域とが融着等された構造となる。また、２枚の外装体を重ねた場合は熱融着等の方法で外周全てに封止部が形成される。
電池セル５００は、可撓性を有する外装体５０９を用いることで、可撓性を有する構成とすることができる。可撓性を有する構成とすれば、可撓性を有する部位を少なくとも一部有する電子機器に実装することができ、電子機器の変形に合わせて電池セル５００も曲げることもできる。
以上のように、本発明の一態様では、ポリフェニレンサルファイドを有するセパレータと、イオン液体を有する電解液と、を用いるため、高温環境下でも、セパレータと電解液とが反応しにくく、電解液の分解を抑制することができる。したがって、高温環境下の動作において、不可逆容量の増加を抑制し、良好な充放電サイクル特性を得ることができる。
また、本発明の一態様の蓄電装置は、高温環境下だけでなく、広い温度範囲で良好な充放電特性を示す。また、本発明の一態様の蓄電装置は、イオン液体を用いるため、有機溶媒を用いる場合に比べて、広い温度範囲において安全性を高めることができる。
本発明の一態様を適用することで、１００℃以上の高温で動作可能な蓄電装置とすることができ、例えば、オートクレーブなどにも対応した蓄電装置を提供することができる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様の蓄電装置について図８〜図１５を用いて説明する。
本発明の一態様では、ポリフェニレンサルファイドを有するセパレータと、イオン液体を有する電解液と、を用いるため、高温環境を含む、広い温度範囲で、優れた充放電特性を示し、長期信頼性や安全性が高い蓄電装置を実現することができる。
［捲回体を用いた蓄電池］
図８及び図９に、本発明の一態様の蓄電装置である、捲回体を用いた蓄電池の構成例を示す。
図８（Ａ）、（Ｂ）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からなる積層の積層数は、必要な容量と素子体積に応じて適宜設計することができる。端子９９７又は端子９９８の一方を介して、負極９９４が負極集電体（図示せず）に接続され、他方を介して正極９９５が正極集電体（図示せず）に接続される。
ここで、負極９９４の正極９９５と重ならない領域の面積は、小さいほど好ましい。図８（Ｂ）は、負極９９４の幅１０９１が、正極９９５の幅１０９２よりも小さい例を示す。また、負極９９４の端部は、正極９９５の内側に位置する。このような構成とすることにより、負極９９４を全て正極９９５と重ねる、又は負極９９４の正極９９５と重ならない領域の面積を小さくすることができる。
また、負極９９４の面積に対して、正極９９５の面積が大きすぎると、正極９９５の余剰部分が多くなり、例えば体積あたりの蓄電池の容量が小さくなってしまう。よって、例えば、負極９９４の端部が正極９９５の端部よりも内側に位置することが好ましい。また、正極９９５の端部と負極９９４の端部の距離は３ｍｍ以下が好ましく、０．５ｍｍ以下がより好ましく、０．１ｍｍ以下がさらに好ましい。あるいは、正極９９５と負極９９４の幅の差は、６ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下がより好ましく、０．２ｍｍ以下がさらに好ましい。または、幅１０９１と幅１０９２を概略同じ値とし、負極９９４の端部を正極９９５の端部と概略揃えることが好ましい。
図９（Ｂ）に示す蓄電池９８０は、図９（Ａ）に示すように、フィルム９８１と、凹部を有するフィルム９８２と、捲回体９９３と、を有する。蓄電池９８０は、外装体となるフィルム９８１及びフィルム９８２を、熱圧着などにより貼り合わせて形成される空間に捲回体９９３を収納したものである。捲回体９９３は、端子９９７及び端子９９８を有し、フィルム９８１とフィルム９８２との内部で電解液に含浸される。
フィルム９８１とフィルム９８２には、それぞれ、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及びフィルム９８２の材料として樹脂材料を用いると、外部から力が加わったときにフィルム９８１とフィルム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。
図９（Ａ）、（Ｂ）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。
外装体や封止容器に樹脂材料などを用いることで、蓄電装置全体に可撓性をもたせることができる。ただし、外装体や封止容器に樹脂材料を用いる場合、外部に接続を行う部分は導電材料とする。
図１０（Ｂ）に示す蓄電池９９０は、図１０（Ａ）に示すように、外装体９９１と、外装体９９２と、捲回体９９３と、を有する。
図１０（Ｂ）に示す蓄電池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、端子９９７及び端子９９８を有し、外装体９９１及び外装体９９２の内部で電解液に含浸される。外装体９９１及び外装体９９２には、それぞれ、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及び外装体９９２の材料として樹脂材料を用いると、外部から力が加わったときに外装体９９１及び外装体９９２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。
［円筒型蓄電池］
次に、捲回体を用いた蓄電池の一例として、円筒型の蓄電池を示す。
図１１（Ａ）に示す円筒型の蓄電池６００は、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１１（Ｂ）は、円筒型の蓄電池の断面模式図である。中空円柱状の電池缶６０２の内側には、帯状の正極６０４と帯状の負極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、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、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。
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ことが好ましい。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、共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（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子６１１を介して正極キャップ６０１と電気的に接続されている。安全弁機構６１２は電池の内圧の上昇が所定の閾値を超えた場合に、正極キャップ６０１と正極６０４との電気的な接続を切断するものである。また、ＰＴＣ素子６１１は温度が上昇した場合に抵抗が増大する熱感抵抗素子であり、抵抗の増大により電流量を制限して異常発熱を防止するものである。ＰＴＣ素子には、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）系半導体セラミックス等を用いることができる。
ここで、負極６０６の正極６０４と重ならない領域の面積は、小さいほど好ましい。例えば、負極６０６の端部が正極６０４の端部よりも内側に位置することが好ましい。また、正極６０４の端部と負極６０６の端部の距離は３ｍｍ以下が好ましく、０．５ｍｍ以下がより好ましく、０．１ｍｍ以下がさらに好ましい。あるいは、正極６０４の幅１０９３と、負極６０６の幅１０９４の差は、６ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下がより好ましく、０．２ｍｍ以下がさらに好ましい。または、幅１０９３と幅１０９４を概略同じ値とし、負極６０６の端部を正極６０４の端部と概略揃えることが好ましい。
［コイン型蓄電池］
図１２に、本発明の一態様の蓄電装置である、コイン型の蓄電池の一例を示す。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）、（Ｃ）は、その断面図の一例である。
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と正極活物質層３０６とを接して有する。負極３０７は、負極集電体３０８と負極活物質層３０９とを接して有する。なお、コイン型の蓄電池に用いる正極及び負極は、それぞれ片面のみに活物質層を有していればよい。
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、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。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、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。
ここで、正極３０４と負極３０７の形状及び面積は概略同じであることが好ましく、かつ、正極３０４の端部と負極３０７の端部が概略揃うことが好ましい。図１２（Ｂ）は、正極３０４の端部と負極３０７の端部が揃う例を示す。
または、正極３０４の面積は、負極３０７の面積よりも大きく、かつ、負極３０７の端部は正極３０４の端部よりも内側に位置することが好ましい。図１２（Ｃ）は、負極３０７の端部が正極３０４の端部よりも内側に位置する例を示す。
正極缶３０１及び負極缶３０２には、それぞれ、電解液に対して耐腐食性のあるアルミニウム、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、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）、（Ｃ）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。
［蓄電システム］
次に、蓄電システムの構造例について、図１３〜図１５を用いて説明する。ここで蓄電システムとは、例えば、蓄電装置を搭載した機器を指す。本実施の形態で説明する蓄電システムは、本発明の一態様の蓄電装置を有する。
図１３（Ａ）、（Ｂ）は、蓄電システムの外観図である。蓄電システムは、回路基板９００と、蓄電池９１３と、を有する。蓄電池９１３には、ラベル９１０が貼られている。さらに、図１３（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。または、アンテナ９１４もしくはアンテナ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もしくはアンテナ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、蓄電池９１３との間に層９１６を有する。層９１６は、例えば蓄電池９１３による電磁界を遮蔽する機能を有する。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１３に限定されない。以下に変形例を示す。なお、図１３（Ａ）、（Ｂ）に示す蓄電システムと同じ部分については、上記の説明を適宜援用できる。
例えば、図１４（Ａ−１）、（Ａ−２）に示すように、図１３（Ａ）、（Ｂ）に示す蓄電池９１３のうち、対向する一対の面のそれぞれにアンテナを設けてもよい。図１４（Ａ−１）は、上記一対の面の一方の面側から見た外観図であり、図１４（Ａ−２）は、上記一対の面の他方の面側から見た外観図である。
図１４（Ａ−１）に示すように、蓄電池９１３の一対の面の一方に層９１６を挟んでアンテナ９１４が設けられ、図１４（Ａ−２）に示すように、蓄電池９１３の一対の面の他方に層９１７を挟んでアンテナ９１５が設けられる。層９１７は、例えば蓄電池９１３による電磁界を遮蔽する機能を有する。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。
または、図１４（Ｂ−１）、（Ｂ−２）に示すように、図１３（Ａ）、（Ｂ）に示す蓄電池９１３のうち、対向する一対の面のそれぞれに別のアンテナを設けてもよい。図１４（Ｂ−１）は、上記一対の面の一方の面側から見た外観図であり、図１４（Ｂ−２）は、上記一対の面の他方の面側から見た外観図である。
図１４（Ｂ−１）に示すように、蓄電池９１３の一対の面の一方に層９１６を挟んでアンテナ９１４及びアンテナ９１５が設けられ、図１４（Ａ−２）に示すように、蓄電池９１３の一対の面の他方に層９１７を挟んでアンテナ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。
または、図１５（Ａ）に示すように、図１３（Ａ）、（Ｂ）に示す蓄電池９１３に表示装置９２０を設けてもよい。表示装置９２０は、端子９１９を介して端子９１１に電気的に接続される。なお、表示装置９２０が設けられる部分にラベル９１０を設けなくてもよい。
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。
または、図１５（Ｂ）に示すように、図１３（Ａ）、（Ｂ）に示す蓄電池９１３にセンサ９２１を設けてもよい。センサ９２１は、端子９２２を介して端子９１１に電気的に接続される。
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、時刻、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。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一態様である、可撓性を有する蓄電装置について、図１６〜図２３を用いて説明する。本発明の一態様の蓄電装置は、湾曲した形状であってもよい。また、本発明の一態様の蓄電装置は、可撓性を有し、湾曲した状態と湾曲していない状態の双方の状態において使用できてもよい。
〈構成例１〉
図１６（Ａ）に二次電池２００の斜視図を示し、図１６（Ｂ）に二次電池２００の上面図を示す。
図１７（Ａ）に、図１６（Ｂ）における一点鎖線Ｃ１−Ｃ２間の断面図を示し、図１７（Ｂ）に、図１６（Ｂ）における一点鎖線Ｃ３−Ｃ４間の断面図を示す。なお、図１７（Ａ）、（Ｂ）では図を明瞭にするため、一部の構成要素を抜粋して示す。
二次電池２００は、正極２１１、負極２１５、及びセパレータ２０３を有する。二次電池２００は、さらに、正極リード２２１、負極リード２２５、及び外装体２０７を有する。
正極２１１及び負極２１５は、それぞれ、集電体及び活物質層を有する。正極２１１及び負極２１５は、セパレータ２０３を介して、活物質層が互いに対向するように配置されている。
二次電池２００が有する電極（正極２１１及び負極２１５）は、湾曲の内径側に位置するものより、外径側に位置するものの方が、湾曲の方向について長いことが好ましい。このような構成とすることで、二次電池２００をある曲率で湾曲させた際、正極２１１及び負極２１５の端部を揃えることができる。すなわち、正極２１１が有する正極活物質層のすべての領域を、負極２１５の有する負極活物質層と対向して配置することができる。そのため正極２１１が有する正極活物質を無駄なく電池反応に寄与させることができる。そのため、二次電池２００の体積当たりの容量を大きくすることができる。この構成は、二次電池２００を使用する際に二次電池２００の曲率が固定される場合に特に有効である。
正極リード２２１は、複数の正極２１１と電気的に接続されている。負極リード２２５は、複数の負極２１５と電気的に接続されている。正極リード２２１及び負極リード２２５は、それぞれ封止層２２０を有する。
外装体２０７は、複数の正極２１１、複数の負極２１５、及び複数のセパレータ２０３を覆う。二次電池２００は、外装体２０７で覆われた領域に電解液（図示しない）を有する。二次電池２００は、外装体２０７の３辺を接着することで封止されている。
図１７（Ａ）、（Ｂ）では、短冊状のセパレータ２０３を複数用い、正極２１１と負極２１５の間にそれぞれ１つずつセパレータ２０３を配置する例を示したが、本発明の一態様はこれに限られない。１枚のシート状のセパレータをつづら折りにする（蛇腹型にする、ともいえる）、又は捲回することで、正極と負極の間にセパレータが位置するようにしてもよい。
例えば、図１９（Ａ）〜（Ｄ）に二次電池２００の作製方法を示す。この作製方法を用いる場合の図１６（Ｂ）における一点鎖線Ｃ１−Ｃ２間の断面図を、図１８に示す。
まず、セパレータ２０３上に、負極２１５を配置する（図１９（Ａ））。このとき、負極２１５が有する負極活物質層が、セパレータ２０３と重畳するように配置する。
次に、セパレータ２０３を折り曲げ、負極２１５の上にセパレータ２０３を重ねる。次に、セパレータ２０３の上に、正極２１１を重ねる（図１９（Ｂ））。このとき、正極２１１が有する正極活物質層が、セパレータ２０３及び負極活物質層と重畳するように配置する。なお、集電体の片面に活物質層が形成されている電極を用いる場合は、正極２１１の正極活物質層と、負極２１５の負極活物質層がセパレータ２０３を介して対向するように配置する。
セパレータ２０３にポリプロピレン等の熱溶着が可能な材料を用いている場合は、セパレータ２０３同士が重畳している領域を熱溶着してから次の電極を重ねることで、作製工程中に電極がずれることを抑制できる。具体的には、負極２１５又は正極２１１と重畳しておらず、セパレータ２０３同士が重畳している領域、たとえば図１９（Ｂ）の領域２０３ａで示す領域を熱溶着することが好ましい。
この工程を繰り返すことで、図１９（Ｃ）に示すように、セパレータ２０３を挟んで正極２１１及び負極２１５を積み重ねることができる。
なお、あらかじめ繰り返し折り曲げたセパレータ２０３に、複数の負極２１５及び複数の正極２１１を交互に挟むように配置してもよい。
次に、図１９（Ｃ）に示すように、セパレータ２０３で複数の正極２１１及び複数の負極２１５を覆う。
さらに、図１９（Ｄ）に示すように、セパレータ２０３同士が重畳している領域、例えば図１９（Ｄ）に示す領域２０３ｂを熱溶着することで、複数の正極２１１と複数の負極２１５を、セパレータ２０３によって覆い、結束する。
なお、複数の正極２１１、複数の負極２１５及びセパレータ２０３を、結束材を用いて結束してもよい。
このような工程で正極２１１及び負極２１５を積み重ねるため、セパレータ２０３は、１枚のセパレータ２０３の中で、正極２１１と負極２１５に挟まれている領域と、複数の正極２１１と複数の負極２１５を覆うように配置されている領域とを有する。
換言すれば、図１８、図１９（Ｄ）に示す二次電池２００が有するセパレータ２０３は、一部が折りたたまれた１枚のセパレータである。セパレータ２０３の折りたたまれた領域に、複数の正極２１１と、複数の負極２１５が挟まれている。
〈構成例２〉
図２０（Ａ）に二次電池２５０の斜視図を示し、図２０（Ｂ）に二次電池２５０の上面図を示す。また、図２０（Ｃ１）に第１の電極組立体２３０の断面図を示し、図２０（Ｃ２）に第２の電極組立体２３１の断面図を示す。
二次電池２５０は、第１の電極組立体２３０、第２の電極組立体２３１、及びセパレータ２０３を有する。二次電池２５０は、さらに、正極リード２２１、負極リード２２５、及び外装体２０７を有する。
図２０（Ｃ１）に示すように、第１の電極組立体２３０は、正極２１１ａ、セパレータ２０３、負極２１５ａ、セパレータ２０３、及び正極２１１ａがこの順で積層されている。正極２１１ａ及び負極２１５ａは、それぞれ、集電体の両面に活物質層を有する構成である。
図２０（Ｃ２）に示すように、第２の電極組立体２３１は、負極２１５ａ、セパレータ２０３、正極２１１ａ、セパレータ２０３、及び負極２１５ａがこの順で積層されている。正極２１１ａ及び負極２１５ａは、それぞれ、集電体の両面に活物質層を有する構成である。
つまり、第１の電極組立体２３０及び第２の電極組立体２３１において、正極及び負極は、セパレータ２０３を介して、活物質層が互いに対向するように配置されている。
正極リード２２１は、複数の正極２１１と電気的に接続されている。負極リード２２５は、複数の負極２１５と電気的に接続されている。正極リード２２１及び負極リード２２５は、それぞれ封止層２２０を有する。
図２１に、図２０（Ｂ）における一点鎖線Ｄ１−Ｄ２間の断面図の一例を示す。なお、図２１では図を明瞭にするため、一部の構成要素を抜粋して示す。
図２１に示すように、二次電池２５０は、複数の第１の電極組立体２３０及び複数の第２の電極組立体２３１が、捲回したセパレータ２０３によって覆われている構成を有する。
外装体２０７は、複数の第１の電極組立体２３０、複数の第２の電極組立体２３１、及びセパレータ２０３を覆う。二次電池２００は、外装体２０７で覆われた領域に電解液（図示しない）を有する。二次電池２００は、外装体２０７の３辺を接着することで封止されている。
例えば、図２２（Ａ）〜（Ｄ）に二次電池２５０の作製方法を示す。
まずセパレータ２０３上に、第１の電極組立体２３０を配置する（図２２（Ａ））。
次に、セパレータ２０３を折り曲げ、第１の電極組立体２３０の上にセパレータ２０３を重ねる。次に、第１の電極組立体２３０の上下に、セパレータ２０３を介して、２組の第２の電極組立体２３１を重ねる（図２２（Ｂ））。
次に、セパレータ２０３を、２組の第２の電極組立体２３１を覆うように捲回させる。さらに、２組の第２の電極組立体２３１の上下に、セパレータ２０３を介して、２組の第１の電極組立体２３０を重ねる（図２２（Ｃ））。
次に、セパレータ２０３を、２組の第１の電極組立体２３０を覆うように捲回させる（図２２（Ｄ））。
このような工程で複数の第１の電極組立体２３０及び複数の第２の電極組立体２３１を積み重ねるため、これらの電極組立体は、渦巻き状に捲回されたセパレータ２０３の間に配置される。
なお、最も外側に配置される電極は、外側に活物質層を有さないことが好ましい。
また図２０（Ｃ１）、（Ｃ２）では、電極組立体が電極３枚とセパレータ２枚を有する構成を示したが、本発明の一態様はこれに限らない。電極を４枚以上、セパレータを３枚以上有する構成としてもよい。電極を増やすことで、二次電池２５０の容量をより向上させることができる。また電極を２枚、セパレータを１枚有する構成としてもよい。電極が少ない場合、より湾曲に強い二次電池とすることができる。また、図２１では、二次電池２５０が第１の電極組立体２３０を３組、第２の電極組立体２３１を２組有する構成を示したが、本発明の一態様はこれに限らない。さらに多くの電極組立体を有する構成としてもよい。電極組立体を増やすことで、二次電池２５０の容量をより向上させることができる。また、より少ない電極組立体を有する構成としてもよい。電極組立体が少ない場合、より湾曲に強い二次電池とすることができる。
また、図２３に、図２０（Ｂ）における一点鎖線Ｄ１−Ｄ２間の断面図の別の例を示す。図２３に示すように、セパレータ２０３を蛇腹状に折りたたむことで、第１の電極組立体２３０と第２の電極組立体２３１の間にセパレータ２０３を配置してもよい。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
（実施の形態４）
本実施の形態では、本発明の一態様の蓄電装置の使用例について図２４〜図２７を用いて説明する。
本発明の一態様の蓄電装置は、例えば、電子機器や照明装置に用いることができる。本発明の一態様の蓄電装置は、充放電特性に優れる。したがって、電子機器や照明装置を、一度の充電で長時間使用することができる。また、充放電サイクルに伴う容量の減少が抑制されているため、充電を繰り返しても、使用可能な時間が短くなりにくい。また、本発明の一態様の蓄電装置は、高温環境を含む、広い温度範囲で、優れた充放電特性を示し、長期信頼性や安全性が高いため、電子機器や照明装置の安全性や信頼性を高めることができる。
電子機器としては、例えば、テレビジョン装置（テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲーム機などが挙げられる。
本発明の一態様の蓄電装置は可撓性を有するため、当該蓄電装置自体、又は、当該蓄電装置を用いた電子機器もしくは照明装置を、家屋やビルの内壁もしくは外壁、又は、自動車の内装もしくは外装の曲面に沿って組み込むことも可能である。
図２４（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２４（Ｂ）は、携帯電話機７４００を湾曲させた状態を示している。携帯電話機７４００を外部の力により変形させて全体を湾曲させると、その内部に設けられている蓄電装置７４０７も湾曲する。蓄電装置７４０７は薄型の蓄電池である。蓄電装置７４０７は曲げられた状態で固定されている。湾曲した状態の蓄電装置７４０７を図２４（Ｃ）に示す。
図２４（Ｄ）は、バングル型の表示装置の一例を示している。携帯表示装置７１００は、筐体７１０１、表示部７１０２、操作ボタン７１０３、及び蓄電装置７１０４を備える。図２４（Ｅ）に曲げられた蓄電装置７１０４の状態を示す。
図２４（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ーを介して直接データのやりとりを行うことができる。また入出力端子７２０６を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は入出力端子７２０６を介さずに無線給電により行ってもよい。
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２４（Ｅ）に示した蓄電装置７１０４を、筐体７２０１の内部に湾曲した状態で、又はバンド７２０３の内部に湾曲可能な状態で組み込むことができる。
図２４（Ｇ）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ーを介して直接データのやりとりを行うことができる。また入出力端子を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は入出力端子を介さずに無線給電により行ってもよい。
図２５（Ａ）、（Ｂ）に、２つ折り可能なタブレット型端末の一例を示す。図２５（Ａ）、（Ｂ）に示すタブレット型端末９６００は、一対の筐体９６３０、一対の筐体９６３０を接続する可動部９６４０、表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂ、表示モード切り替えスイッチ９６２６、電源スイッチ９６２７、省電力モード切り替えスイッチ９６２５、留め具９６２９、操作スイッチ９６２８を有する。図２５（Ａ）は、タブレット型端末９６００を開いた状態を示し、図２５（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９６３０の内部に蓄電体９６３５を有する。蓄電体９６３５は、可動部９６４０を通り、一方の筐体９６３０から他方の筐体９６３０に渡って設けられている。
表示部９６３１ａは、一部をタッチパネルの領域９６３２ａとすることができ、表示された操作キー９６３８にふれることでデータ入力をすることができる。なお、表示部９６３１ａにおいては、一例として半分の領域が表示のみの機能を有する構成、残りの半分の領域がタッチパネルの機能を有する構成を示しているが該構成に限定されない。表示部９６３１ａの全ての領域がタッチパネルの機能を有する構成としても良い。例えば、表示部９６３１ａの全面にキーボードボタンを表示させてタッチパネルとし、表示部９６３１ｂを表示画面として用いることができる。
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２５（Ａ）では表示部９６３１ａと表示部９６３１ｂの表示面積が同じ例を示しているが特に限定されず、一方の表示部のサイズと他方の表示部のサイズが異なっていてもよく、表示の品質も異なっていてもよい。例えば一方が他方よりも高精細な表示を行える表示パネルとしてもよい。
図２５（Ｂ）は、閉じた状態であり、タブレット型端末は、筐体９６３０、太陽電池９６３３、ＤＣＤＣコンバータ９６３６を含む充放電制御回路９６３４を有する。また、蓄電体９６３５として、本発明の一態様の蓄電装置を用いる。
なお、タブレット型端末９６００は２つ折り可能なため、未使用時に一対の筐体９６３０を重ね合せるように折りたたむことができる。折りたたむことにより、表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂを保護できるため、タブレット型端末９６００の耐久性を高めることができる。また、本発明の一態様の蓄電体を用いた蓄電体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２５（Ａ）、（Ｂ）に示したタブレット型端末は、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示部に表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ入力機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を有することができる。
タブレット型端末の表面に装着された太陽電池９６３３によって、電力をタッチパネル、表示部、又は映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池９６３３は、筐体９６３０の片面又は両面に設けることができ、蓄電体９６３５の充電を効率的に行う構成とすることができるため好適である。なお、蓄電体９６３５としては、リチウムイオン電池を用いると、小型化を図れる等の利点がある。
また、図２５（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４の構成及び動作について、図２５（Ｃ）にブロック図を示し説明する。図２５（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２５（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、スイッチＳＷ１をオフにし、スイッチＳＷ２をオンにして蓄電体９６３５の充電を行う構成とすればよい。
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２６に、他の電子機器の例を示す。図２６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（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）などの、半導体表示装置を用いることができる。
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２６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２６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２６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２６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２６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２６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２６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２６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、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、本発明の一態様の蓄電装置は、車両に搭載することもできる。
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２７（Ａ）、（Ｂ）に、本発明の一態様の蓄電装置を用いた車両を例示する。図２７（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２７（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２７（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ーの規格等はＣＨＡｄｅＭＯ（登録商標）やコンボ等の所定の方式で適宜行えばよい。充電装置８０２１は、商用施設に設けられた充電ステーションでもよく、また家庭の電源であってもよい。例えば、プラグイン技術によって、外部からの電力供給により自動車８５００に搭載された蓄電装置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、車両同士で電力の送受信を行ってもよい。さらに、車両の外装部に太陽電池を設け、停車時や走行時に蓄電装置の充電を行ってもよい。このような非接触での電力の供給には、電磁誘導方式や磁界共鳴方式を用いることができる。
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。
また、図２７（Ｃ）に、曲げることのできる携帯情報端末の一例を示す。携帯情報端末７１１０は、前腕に巻くような形状に曲げれば、図２７（Ｄ）に示すバングル型の携帯情報端末にすることができる。携帯情報端末７１１０は、筐体７１１１、表示部７１１２、操作ボタン７１１３、及び蓄電装置７１１４を備える。また、図２７（Ｅ）に、曲げることのできる蓄電装置７１１４の図２７（Ｄ）における状態を示す。蓄電装置７１１４を曲げた状態で使用者が腕に装着する時に、筐体７１１１が変形して蓄電装置７１１４の一部又は全部の曲率が変化する。具体的には、曲率半径が１０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲内で筐体７１１１又は蓄電装置７１１４の主表面の一部又は全部の曲率が変化する。なお、蓄電装置７１１４は集電体７１１６と電気的に接続されたリード電極７１１５を有している。例えば、蓄電装置７１１４の外装体のフィルムの表面には、プレス加工により複数の凹凸を形成されていることが好ましい。これにより、蓄電装置７１１４を、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することができる。さらに、携帯情報端末７１１０は、ＳＩＭカードを挿入するためのスロットや、ＵＳＢメモリなどＵＳＢデバイスを接続するコネクター部などを設けてもよい。また、図２７（Ｃ）に示す携帯情報端末７１１０の中央部分を折り曲げると、図２７（Ｆ）に示すような形状にすることもできる。また、携帯情報端末の中央部分をさらに折り曲げて図２７（Ｇ）に示すように携帯情報端末の端部が重なるようにして小型化させ、使用者のポケットなどに入れるサイズにできる。このように、図２７（Ｃ）に示す携帯情報端末７１１０は、複数の形状に変化することのできるデバイスであり、それを実現するためには少なくとも筐体７１１１、表示部７１１２、及び蓄電装置７１１４が可撓性を有することが望ましい。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
本実施例では、本発明の一態様の蓄電装置を作製し、その特性を評価した結果について説明する。
本実施例では、図１（Ａ）に示す電池セル５００を作製した。
本実施例の試料は、本発明の一態様を適用した試料１Ａ及び試料１Ｂと、比較である比較試料１Ｃ及び比較試料１Ｄと、の４つである。
本実施例で作製した各試料では、正極集電体の片面に正極活物質層を有する正極を２つと、負極集電体の両面に負極活物質層を有する負極を１つ用いた。つまり、本実施例の各試料は、２層の正極活物質層と、２層の負極活物質層を有する構成である。
まず、電極の作製方法について説明する。
［負極の作製方法］
負極の作製方法は、本実施例の試料全てにおいて共通である。
負極活物質には比表面積６．３ｍ２／ｇ、平均粒径１５μｍの球状化天然黒鉛を用いた。また、結着剤としてカルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣ−Ｎａ）及びＳＢＲを用いた。用いたＣＭＣ−Ｎａの重合度は６００〜８００、１ｗｔ％水溶液として用いた場合の水溶液粘度は３００ｍＰａ・ｓ〜５００ｍＰａ・ｓの範囲の値であった。黒鉛、ＣＭＣ−Ｎａ、及びＳＢＲの配合は、黒鉛：ＣＭＣ−Ｎａ：ＳＢＲ＝９７：１．５：１．５（ｗｔ％）とした。
まず、ＣＭＣ−Ｎａの粉末と活物質とを混合し、混練機で混練し、第１の混合物を得た。
次に、第１の混合物に少量の水を添加し、固練りを行い、第２の混合物を得た。ここで、固練りとは、高粘度による混練のことである。
次に、水をさらに添加し、混練機を用いて混練し、第３の混合物を得た。
次に、ＳＢＲの５０ｗｔ％水分散液を添加し、混練機を用いて混練した。その後、減圧下での脱泡を行い、スラリーを得た。
次に、連続塗工機を用いて、負極集電体にスラリーの塗布を行った。負極集電体には厚さ１８μｍの圧延銅箔を用いた。塗工速度は、０．７５ｍ／ｍｉｎとした。
次に、負極集電体上に塗布したスラリーの溶媒を、乾燥炉を用いて気化した。まず、大気雰囲気下で、５０℃、１２０秒間の処理を行った後に、８０℃で１２０秒間の処理を行った。さらに、減圧雰囲気下（−１００ＫＰａ）で、１００℃、１０時間の処理を行った。
以上の工程により、負極集電体の両面に負極活物質層を作製し、負極を作製した。
［試料１Ａ、比較試料１Ｃ、及び比較試料１Ｄの正極の作製方法］
正極の作製方法は、試料１Ａ、比較試料１Ｃ、及び比較試料１Ｄの３つにおいては共通である。なお、試料１Ｂのみ作製方法が異なるため、後述する。
正極活物質には比表面積１５．６ｍ２／ｇのＬｉＦｅＰＯ４を用い、結着剤としてＰＶｄＦを用い、導電助剤としてアセチレンブラックを用いた。ＬｉＦｅＰＯ４、ＰＶｄＦ、及びアセチレンブラックの配合は、ＬｉＦｅＰＯ４：アセチレンブラック：ＰＶｄＦ＝８５：８：７（ｗｔ％）とした。
初めに、アセチレンブラックとＰＶｄＦとを混合し、混練機で混練し、第１の混合物を得た。
次に、第１の混合物に活物質を添加し、第２の混合物を得た。
次に、第２の混合物に溶媒であるＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を添加し、混練機を用いて混練した。以上の工程により、スラリーを作製した。
次に、大型の混練機で混練を行った。
次に、連続塗工機を用いて、正極集電体にスラリーの塗布を行った。正極集電体には、あらかじめアンダーコートを施したアルミ集電体（厚さ２０μｍ）を用いた。塗工速度は０．２ｍ／ｍｉｎとした。
その後、正極集電体上に塗布したスラリーの溶媒を、乾燥炉を用いて気化した。溶媒の気化は、大気雰囲気下で行い、７０℃で７．５分間の処理を行った後に９０℃で７．５分間の処理を行った。
次に、正極活物質層を、ロールプレス法によりプレスして圧密化した。その後、減圧雰囲気下（−１００ＫＰａ）で、１７０℃、１０時間の加熱処理を行った。
以上の工程により、正極集電体の片面に正極活物質層を作製し、正極を作製した。
［試料１Ｂの正極の作製方法］
正極活物質には比表面積１５．６ｍ２／ｇのＬｉＦｅＰＯ４を用い、結着剤としてＰＶｄＦを用い、導電助剤としてグラフェンを用いた。なお、グラフェンは、スラリーを作製する際には酸化グラフェンであり、電極塗布後に還元処理を施した。ＬｉＦｅＰＯ４、ＰＶｄＦ、及びグラフェンの配合は、ＬｉＦｅＰＯ４：酸化グラフェン：ＰＶｄＦ＝９４．２：０．８：５．０（ｗｔ％）とした。
初めに、ＰＶｄＦと溶媒であるＮＭＰとを混合し、混練機を用いて混練し、第１の混合物を得た。
次に、第１の混合物に活物質を添加し、第２の混合物を得た。
次に、第２の混合物に酸化グラフェンを添加し、混練機を用いて混練して第３の混合物を得た。
次に、第３の混合物に溶媒であるＮＭＰを添加し、混練機を用いて混練した。以上の工程により、スラリーを作製した。
次に、連続塗工機を用いて、正極集電体にスラリーの塗布を行った。正極集電体には、あらかじめアンダーコートを施したアルミ集電体（厚さ２０μｍ）を用いた。塗工速度は０．１ｍ／ｍｉｎとした。
その後、正極集電体上に塗布したスラリーの溶媒を、乾燥炉を用いて気化した。溶媒の気化は、大気雰囲気下で行い、６５℃で１５分間の処理を行った後に７５℃で１５分間の処理を行った。
次に、酸化グラフェンの還元を行った。還元条件としては、まず化学還元を行い、その後熱還元を行った。化学還元に用いた溶液は、溶媒としてＮＭＰ：水を９：１で混合した溶媒を用い、アスコルビン酸とＬｉＯＨをそれぞれ７７ｍｍｏｌ／Ｌと７３ｍｍｏｌ／Ｌの濃度になるように加えた。化学還元処理は、６０℃で１時間行った。その後、エタノールで洗浄し、減圧雰囲気下、室温で溶媒を気化させた。次に、減圧雰囲気下で１７０℃、１０時間の熱還元処理を行った。減圧条件はともに−１００ＫＰａとした。
次に、正極活物質層を、ロールプレス法によりプレスして圧密化した。
以上の工程により、正極集電体の片面に正極活物質層を作製し、正極を作製した。
作製した正極活物質層及び負極活物質層の活物質担持量、膜厚、及び密度の平均値を表１に示す。なお、本明細書中で示すこれらの値は、試料を作製する際に用いた電極の各測定値の平均値である。集電体の両面に活物質層を有する場合、これらの値は、片面の活物質層における活物質担持量、膜厚、及び密度の平均値に相当する。
電解液には、溶媒として、下記の構造式に示す１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムビス（フルオロスルホニル）アミド（略称：ＢＭＩ−ＦＳＡ）を用い、塩として、リチウムビス（フルオロスルホニル）アミド（ＬｉＮ（ＦＳＯ２）２、略称：ＬｉＦＳＡ）を用いた。ＬｉＦＳＡをＢＭＩ−ＦＳＡに溶解させ、ＬｉＦＳＡの濃度が１．８ｍｏｌ／ｋｇの電解液を準備した。
本発明の一態様を適用した試料１Ａ及び試料１Ｂでは、ポリフェニレンサルファイドを用いた厚さ４６μｍのセパレータ（以下、ＰＰＳセパレータとも記す）を用いた。比較試料１Ｃでは、セルロースを用いた厚さ５０μｍのセパレータ（以下、セルロースセパレータとも記す）を用いた。比較試料１Ｄでは、ポリオレフィンを用いた厚さ２５μｍのセパレータ（以下、ポリオレフィンセパレータとも記す）を用いた。
また、外装体には、アルミの両面に、樹脂層を被覆したフィルムを用いた。
次に、試料の作製方法について説明する。
まず、正極、負極、及びセパレータを切断した。正極と負極の大きさは、それぞれ８．１９ｃｍ２とした。
次に、タブ領域上の正極活物質及び負極活物質を剥がして、集電体を露出させた。
次に、セパレータを半分に折り、正極又は負極をセパレータに挟んだ。
次に、セパレータで挟んだ電極（正極又は負極）と挟んでいない電極（負極又は正極）を積層した。このとき、正極及び負極は、正極活物質層と、負極活物質層が向かい合うように積層した。
次に、正極及び負極にリード電極を取り付けた。
次に、外装体の４辺のうち２辺を残して、外装体を加熱により接合した。
次に、リード電極に設けられた封止層と外装体の封止層が重なるように配置し、加熱により接合した。この時、電解液を注入する辺以外を接合した。
次に、外装体と、外装体で包まれた正極、セパレータ、及び負極を加熱した。加熱条件は、減圧雰囲気下（−１００ＫＰａ）で８０℃、１０時間とした。
次に、アルゴンガス雰囲気下で、封止されていない１辺から電解液を注入した。その後、減圧雰囲気下（−１００ＫＰａ）で、加熱により外装体の１辺を封止した。以上の工程により、薄型の蓄電池を作製した。
次に、試料のエージングを行った。なお、エージングにおける充電後と放電後の休止時間はそれぞれ２時間とした。
初めに、２５℃で０．０１Ｃのレートで定電流充電を行った。充電条件は、３．２Ｖを上限とした。なお、定電流充電は、充電期間中、一定の電流を試料に流し、所定の電圧になったときに充電を停止する充電方法である。
ここで充電レート及び放電レートについて説明する。充電レート１Ｃとは、容量Ｘ（Ａｈ）のセルを定電流充電して、ちょうど１時間で充電終了となる電流値のことである。１Ｃ＝Ｉ（Ａ）であるとすると、充電レート０．２ＣとはＩ／５（Ａ）のことであり、すなわちちょうど５時間で充電終了となる電流値を意味する。同様に、放電レート１Ｃとは、容量Ｘ（Ａｈ）のセルを定電流放電して、ちょうど１時間で放電終了となる電流値のことであり、放電レート０．２Ｃとは、Ｉ／５（Ａ）のことであり、すなわちちょうど５時間で放電終了となる電流値を意味する。
ここでは、正極活物質であるＬｉＦｅＰＯ４の理論容量（１７０ｍＡｈ／ｇ）を基準として、レートを算出した。
そして、アルゴン雰囲気下で、外装体の１辺を切断し、開封することで、ガス抜きを行った後、開封した外装体の１辺を、再度、減圧雰囲気下（−１００ＫＰａ）で封止した。
次に、２５℃で０．０５Ｃのレートで定電流充電を行った。充電条件は、４．０Ｖを上限とした。そして、２５℃で０．２Ｃのレートで定電流放電を行った。放電条件は、２．０Ｖを下限とした。さらに、２５℃で０．２Ｃのレートで充放電を２回行った。充電条件は４．０Ｖを上限とし、放電条件は、２．０Ｖを下限とした。なお、定電流放電は、放電期間中、一定の電流を試料から流し、所定の電圧になったときに放電を停止する放電方法である。
以上により、試料を作製した。
次に、本実施例の各試料の１００℃における充放電サイクル特性を評価した。該測定は、充放電測定機（東洋システム社製）を用いて行った。４．０Ｖを上限として定電流充電を行い、２．０Ｖを下限として定電流放電を行った。充放電は０．３Ｃのレートで行った。なお、レートの算出は正極活物質重量あたり１７０ｍＡ／ｇの電流値を１Ｃとした。また、充電後と放電後の休止時間はそれぞれ１０分間とした。
図２８及び図２９に本実施例の試料の充放電サイクル特性を示す。図２８において、横軸はサイクル回数（回）、縦軸は放電容量（ｍＡｈ／ｇ）を示す。図２９において、横軸はサイクル回数（回）、縦軸は容量維持率（％）を示す。
なお、ここでの容量維持率とは、各回の放電容量が１サイクル目の放電容量の何％に相当するかを示す値である。試料１Ａと試料１Ｂの容量維持率については、表２にも記す。
図２９より、比較試料１Ｃの容量維持率は、２２サイクル目で約２２％であり、比較試料１Ｄの容量維持率は、４０サイクル目で約４３％であった。一方、図２９及び表２より、それぞれ本発明の一態様である、試料１Ａの容量維持率は、８０サイクル目で約４９％であり、試料１Ｂの容量維持率は、１００サイクル目で約４７％であった。
本実施例の結果から、本発明の一態様である、ＰＰＳセパレータを用いた蓄電装置は、セルロースセパレータ及びポリオレフィンセパレータを用いた蓄電装置に比べて、高温での充放電サイクル特性が良好であることがわかった。
本実施例では、セパレータと電解液の反応について、熱分析によって調査した結果を説明する。
実施例１では、セパレータによって、高温での充放電サイクル特性に違いが生じた。この理由の一つとして、セパレータと電解液の反応の有無が考えられる。
セルロースセパレータと、イオン液体を有する電解液と、を有する蓄電装置について、１００℃の充放電試験後に蓄電装置を解体すると、負極のタブ領域付近及び電極の外周部付近で、セパレータが変色していることが確認された。また、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）による表面観察から、充放電試験後のセパレータの内部には、未使用のセパレータと比較して、堆積物が多く存在していることがわかった。これは、セパレータの変質や、電解液との反応により生じたと考えられる。
一方、本発明の一態様を適用した、ＰＰＳセパレータと、イオン液体を有する電解液と、を有する蓄電装置について、１００℃の充放電試験後に蓄電装置を解体しても、セパレータの変色はほとんど見られなかった。
本実施例では、熱重量測定−示差熱分析（ＴＧ−ＤＴＡ：Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｙ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ）を行い、セパレータと電解液の反応の有無を調査した。測定には、Ｔｈｅｒｍｏ Ｍａｓｓ Ｐｈｏｔｏ（株式会社リガク製）を用い、昇温速度１０℃／ｍｉｎ、ヘリウム気流下（流量：３００ｍｌ／ｍｉｎ）で、６００℃まで測定を行った。
本実施例で用いた電解液は、実施例１で用いた電解液と同様である。具体的には、溶媒としてＢＭＩ−ＦＳＡを用い、塩としてＬｉＦＳＡを用いた。ＬｉＦＳＡをＢＭＩ−ＦＳＡに溶解させ、ＬｉＦＳＡの濃度が１．８ｍｏｌ／ｋｇの電解液を準備した。
本実施例で用いたセパレータは、本発明の一態様で適用する、ポリフェニレンサルファイドを用いた厚さ４６μｍのセパレータと、比較である、セルロースを用いた厚さ５０μｍのセパレータである。
本実施例の試料は５種類である。試料２Ａは、電解液にＰＰＳセパレータを入れた構成、試料２Ｂは、ＰＰＳセパレータのみの構成、試料２Ｃは、電解液にセルロースセパレータを入れた構成、試料２Ｄは、セルロースセパレータのみの構成、試料２Ｅは、電解液のみの構成とした。
重量減少測定の結果を図３０に示す。また、示差熱測定の結果を図３１に示す。
図３０の試料２Ｂ及び試料２Ｄの結果から、各セパレータは、電解液の分解よりも高い温度で重量減少が始まることがわかる。このことから、セパレータと電解液の反応については、３００℃以下における変化に着目する。
電解液にセルロースセパレータを入れた試料２Ｃでは、試料２Ｅに比べて、３００℃以下の範囲で大きく重量が減少している。
図３１に矢印で示すように、試料２Ｃでは、試料２Ｅでは見られない発熱のピークが確認できる。このことから、イオン液体を用いた電解液とセルロースセパレータが熱によって反応していることがわかった。
一方、図３０の３００℃以下の範囲において、電解液にＰＰＳセパレータを入れた試料２Ａでは、電解液のみの試料２Ｅと結果にほとんど違いがなかった。また、図３１においても、試料２Ｅと異なるピークは確認されなかった。
また、図３２に、電解液の重量減少量が約１％である（つまり、試料２Ｅの重量減少量が約１％である）温度における、試料２Ａ及び試料２Ｃの重量減少量を示す。図３２から、セルロースセパレータは、ＰＰＳセパレータに比べて、約２０倍、重量が減少していることがわかる。
以上のことから、ＰＰＳセパレータはイオン液体を用いた電解液に対して非常に安定であることがわかった。
さらに、上記試料２Ａ（電解液にＰＰＳセパレータを入れた構成）、試料２Ｃ（電解液にセルロースセパレータを入れた構成）、及び試料２Ｅ（電解液のみの構成）について、熱重量測定−示差熱分析−質量分析（ＴＧ−ＤＴＡ−ＭＳ：Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｙ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ−Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を行った。測定には、Ｔｈｅｒｍｏ Ｍａｓｓ Ｐｈｏｔｏ（株式会社リガク製）を用い、昇温速度１０℃／ｍｉｎ、ヘリウム気流下（流量：３００ｍｌ／ｍｉｎ）で、６００℃まで測定を行った。ＭＳの条件としては、イオン化法は熱電子（ＥＩ）法（約７０ｅＶ）とし、測定する質量範囲はｍ／ｚ＝１０乃至２００とした。
図７２に試料２Ａ、図７３に試料２Ｃ、図７４に試料２Ｅの、ＴＧ−ＤＴＡ−ＭＳの結果を示す。本実施例では、質量分析の結果のうち、特に水由来のピーク（ｍ／ｚ＝１８のピーク）に着目した。
図７２（Ａ）、図７３（Ａ）、図７４（Ａ）では、第１の縦軸が、ｗｅｉｇｈｔ（％）を、第２の縦軸が、Ｈｅａｔ Ｆｌｏｗ（μＶ）を、横軸が、Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（℃）を表し、太線は、熱重量測定（ＴＧ）の結果を、細線は、示差熱分析（ＤＴＡ）の結果を表す。
図７２（Ｂ）、図７３（Ｂ）、図７４（Ｂ）では、第１の縦軸が、ｗｅｉｇｈｔ（％）を、第２の縦軸が、Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ（Ａ）を、横軸が、Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（℃）を表し、太線は、熱重量測定（ＴＧ）の結果を、細線は、質量分析（ＭＳ）の結果を表す。
図７２（Ｃ）、図７３（Ｃ）、図７４（Ｃ）では、第１の縦軸が、Ｈｅａｔ Ｆｌｏｗ（μＶ）を、第２の縦軸が、Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ（Ａ）を、横軸が、Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（℃）を表し、太線は、示差熱分析（ＤＴＡ）の結果を、細線は、質量分析（ＭＳ）の結果を表す。
図７２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、試料２Ａでは、２００℃以下で、ｍ／ｚ＝１８のピークは検出されず、かつ、重量はほとんど減少しなかった。このことから、ＰＰＳセパレータ及び電解液が分解されていないことがわかった。
一方、図７３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、試料２Ｃでは、ｍ／ｚ＝１８のピークが、８０℃付近から検出され、１５０℃を超えると、ｍ／ｚ＝１８のピーク強度はより高くなった。また、１５０℃を超えると、重量が大きく減少した。このことから、試料２Ｃは１５０℃を超えると、分解しやすくなり、重量が減少することがわかった。
図７４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、試料２Ｅでは、２００℃以下で、ｍ／ｚ＝１８のピークは検出されず、かつ、重量はほとんど減少しなかった。このことから、電解液が分解されていないことがわかった。
以上のように、セルロースセパレータを電解液に入れると、８０℃から水由来のピークが検出された。一方、ＰＰＳセパレータを電解液に入れても、２００℃以下では水由来のピークが検出されなかった。
実施例１では、ＰＰＳセパレータを用いた試料の方が、セルロースセパレータを用いた試料に比べて、１００℃における充放電サイクル特性が良好であった。本実施例の結果から、セルロースセパレータでは、イオン液体を用いた電解液と熱的に反応するのに対し、ＰＰＳセパレータは該電解液に対して非常に安定であるため、高温における充放電サイクル特性が向上したと考えられる。
本実施例では、本発明の一態様の蓄電装置を作製し、その特性を評価した結果について説明する。
本実施例では、図１（Ａ）に示す電池セル５００を作製した。
本実施例の試料は、本発明の一態様を適用した試料３Ａ、試料３Ｂ、試料３Ｃ、試料３Ｄ、試料３Ｅ、試料３Ｆ、及び試料３Ｇと、比較である比較試料３Ｘと、の８つである。
試料３Ａ〜試料３Ｆでは、正極集電体の片面に正極活物質層を有する正極を２つと、正極集電体の両面に正極活物質層を有する正極を６つと、負極集電体の両面に負極活物質層を有する負極を７つ用いた。つまり、試料３Ａ〜試料３Ｆは、１４層の正極活物質層と、１４層の負極活物質層を有する構成である。
試料３Ｇでは、正極集電体の片面に正極活物質層を有する正極を２つと、正極集電体の両面に正極活物質層を有する正極を３つと、負極集電体の両面に負極活物質層を有する負極を４つ用いた。つまり、試料３Ｇは、８層の正極活物質層と、８層の負極活物質層を有する構成である。
比較試料３Ｘでは、正極集電体の片面に正極活物質層を有する正極を２つと、正極集電体の両面に正極活物質層を有する正極を５つと、負極集電体の両面に負極活物質層を有する負極を６つ用いた。つまり、比較試料３Ｘは、１２層の正極活物質層と、１２層の負極活物質層を有する構成である。
本実施例の各試料における正極及び負極の材料は、実施例１の試料１Ａと同様である。
具体的には、本実施例の各試料の負極では、負極活物質に球状化天然黒鉛を用い、結着剤にＣＭＣ−Ｎａ及びＳＢＲを用いた。また、本実施例の各試料の正極では、正極活物質にＬｉＦｅＰＯ４を用い、結着剤にＰＶｄＦを用い、導電助剤にアセチレンブラックを用いた。
本実施例の各試料における正極及び負極の作製方法は、以下の点を除いて、実施例１の試料１Ａと同様である。本実施例の各試料では、正極として、正極集電体の両面に正極活物質層を有する構成と、正極集電体の片面に正極活物質層を有する構成と、の２種類を作製した。
作製した正極活物質層及び負極活物質層の活物質担持量、膜厚、及び密度の平均値を表３及び表４に示す。
本実施例で用いた電解液は、実施例１で用いた電解液と同様である。具体的には、溶媒としてＢＭＩ−ＦＳＡを用い、塩としてＬｉＦＳＡを用いた。ＬｉＦＳＡをＢＭＩ−ＦＳＡに溶解させ、ＬｉＦＳＡの濃度が１．８ｍｏｌ／ｋｇの電解液を準備した。
本発明の一態様を適用した試料３Ａ〜試料３Ｆには、ポリフェニレンサルファイドを用いた厚さ４６μｍのセパレータを１枚用いた。本発明の一態様を適用した試料３Ｇには、ポリフェニレンサルファイドを用いた厚さ４６μｍのセパレータを２枚用いた。比較試料３Ｘには、セルロースを用いた厚さ５０μｍのセパレータを１枚用いた。
また、外装体には、アルミの両面に、樹脂層を被覆したフィルムを用いた。
本実施例の試料の作製方法は、実施例１と同様のため、説明を省略する。なお、正極と負極の大きさは、それぞれ２０．４９ｃｍ２とした。
次に、試料のエージングを行った。以下では、試料３Ａ〜試料３Ｇのエージングについて、説明する。比較試料３Ｘのエージングは、実施例１の試料と同様に行ったため、説明を省略する。なお、エージングにおける充電後と放電後の休止時間はそれぞれ２時間とした。
初めに、０．０１Ｃのレートで定電流充電を行った。充電条件は、３．２Ｖを上限とした。ここでは、正極活物質であるＬｉＦｅＰＯ４の理論容量（１７０ｍＡｈ／ｇ）を基準として、レートを算出した。
そして、アルゴン雰囲気下で、外装体の１辺を切断し、開封することで、ガス抜きを行った後、開封した外装体の１辺を、再度、減圧雰囲気下（−１００ＫＰａ）で封止した。
次に、０．０５Ｃのレートで定電流充電を行った。充電条件は、４．０Ｖを上限とした。そして、０．２Ｃのレートで定電流放電を行った。放電条件は、２．０Ｖを下限とした。さらに、４０℃で０．２Ｃのレートで充放電を２回行った。充電条件は４．０Ｖを上限とし、放電条件は、２．０Ｖを下限とした。
なお、エージングにおける各充放電は、試料３Ａ〜試料３Ｅでは、４０℃で行い、試料３Ｆ及び試料３Ｇでは、２５℃で行った。
以上により、試料を作製した。
次に、各試料の特性を評価した結果を説明する。
試料３Ａでは、放電のレート特性を評価した。
レート特性の測定は、充放電測定機（東洋システム社製）を用いて、評価温度は２５℃で行った。４．０Ｖを上限として定電流充電を行い、２．０Ｖを下限として定電流放電を行った。充電は、毎回０．１Ｃで行った。放電は、０．１Ｃ、０．２Ｃ、０．３Ｃ、０．４Ｃ、０．５Ｃ、１Ｃ、２Ｃの順に行った。なお、レートの算出は正極活物質重量あたり１３５ｍＡ／ｇの電流値を１Ｃとした。なお、充電後と放電後の休止時間はそれぞれ３０分とした。
図３３及び図３４に、試料３Ａの放電カーブを示す。図３３は、横軸が容量（ｍＡｈ／ｇ）であり、縦軸が電圧（Ｖ）である。図３４は、横軸が容量（ｍＡｈ）であり、縦軸が電圧（Ｖ）である。
図３３（Ａ）、図３４（Ａ）は、０．１Ｃと０．２Ｃの結果であり、図３３（Ｂ）、図３４（Ｂ）は、０．５Ｃ、１Ｃ、及び２Ｃの結果であり、図３３（Ｃ）、図３４（Ｃ）は、０．３Ｃと０．４Ｃの結果であり、図３３（Ｄ）、図３４（Ｄ）は図３３（Ｃ）及び図３４（Ｃ）をそれぞれ拡大した図である。
また、図３５（Ａ）、（Ｂ）に各レートに対する放電容量を示す。図３５（Ａ）は、横軸が放電レート（Ｃ）であり、縦軸が放電容量（ｍＡｈ／ｇ）を示す。図３５（Ｂ）は、横軸が放電レート（Ｃ）であり、縦軸が放電容量（ｍＡｈ）を示す。また、図３５（Ｃ）に、各レートの放電容量が０．１Ｃの放電容量の何％に相当するかを表す容量維持率を示す。図３５（Ｃ）は、横軸が放電レート（Ｃ）であり、縦軸が容量維持率（％）を示す。
表５に、各レートにおける放電容量と容量維持率を示す。
レート０．１Ｃ以上１Ｃ（約３４０ｍＡ）以下での放電では、電池容量の約１００％の放電が可能であり、レート２Ｃ（約６８０ｍＡ）での放電でも、電池容量の約７１％の放電が可能であった。
以上のように、本発明の一態様を適用した蓄電装置では、良好なレート特性を得ることができた。
次に、試料３Ｂの放電の温度特性を評価した。
温度特性の測定は、充放電測定機（東洋システム社製）を用いて行った。４．０Ｖを上限として定電流充電を行い、２．０Ｖを下限として定電流放電を行った。充電は０．１Ｃ、放電は０．２Ｃのレートで行った。充電は毎回２５℃で行い、放電は、２５℃、１０℃、０℃、−１０℃、−２５℃、４０℃、６０℃、８０℃、１００℃の順に行った。なお、レートの算出は正極活物質重量あたり１３５ｍＡ／ｇの電流値を１Ｃとした。なお、充電後と放電後の休止時間はそれぞれ３０分とした。
図３６及び図３７に試料３Ｂの放電カーブを示す。図３６は、横軸が容量（ｍＡｈ／ｇ）であり、縦軸が電圧（Ｖ）である。図３７は、横軸が容量（ｍＡｈ）であり、縦軸が電圧（Ｖ）である。
図３６（Ａ）、図３７（Ａ）は、左側から−２５℃、−１０℃、０℃、１０℃、及び２５℃の結果であり、図３６（Ｂ）、図３７（Ｂ）は、８０℃と１００℃の結果であり、図３６（Ｃ）、図３７（Ｃ）は、４０℃と６０℃の結果であり、図３６（Ｄ）、図３７（Ｄ）は図３６（Ｃ）及び図３７（Ｃ）をそれぞれ拡大した図である。
また、図３８（Ａ）、（Ｂ）に各温度に対する放電容量を示す。図３８（Ａ）は、横軸が温度（℃）であり、縦軸が放電容量（ｍＡｈ／ｇ）を示す。図３８（Ｂ）は、横軸が温度（℃）であり、縦軸が放電容量（ｍＡｈ）を示す。また、図３８（Ｃ）に、各温度の放電容量が２５℃の放電容量の何％に相当するかを表す容量維持率を示す。図３８（Ｃ）は、横軸が温度（℃）であり、縦軸が容量維持率（％）を示す。
表６に、各温度における放電容量と容量維持率を示す。
１００℃における放電容量は、２５℃における放電容量の約９２％であった。また、０℃における放電容量は、２５℃における放電容量の約８３％であった。このことから、本発明の一態様を適用した蓄電装置では、高温環境下に限らず、広い温度範囲（例えば０℃以上１００℃以下の範囲）で充放電特性が良好であることがわかった。
電解液は、一般に耐熱性が高いほど、低温での動作が困難になる傾向があるが、本発明の一態様の蓄電装置では、０℃でも良好な放電特性を得ることができた。
次に、試料３Ｃと比較試料３Ｘの２５℃における充放電サイクル特性を評価した。
充放電サイクル特性の測定は、充放電測定機（東洋システム社製）を用いて、評価温度は２５℃で行った。４．０Ｖを上限として定電流充電を行い、２．０Ｖを下限として定電流放電を行った。初回の充放電は、０．１Ｃのレートで行い、充電後及び放電後にそれぞれ２時間の休止時間を設けた。その後の充放電は、０．３Ｃのレートで行い、充電後及び放電後の休止時間はそれぞれ１０分間とした。ただし、比較試料３Ｘについては、０．３Ｃのレートでの充放電を２００回行うごとに、０．１Ｃのレートでの充放電を１回行った。なお、レートの算出は正極活物質重量あたり１３５ｍＡ／ｇの電流値を１Ｃとした。
図３９（Ａ）、（Ｂ）に試料３Ｃの０．１Ｃでの充放電カーブを示し、図３９（Ｃ）、（Ｄ）に比較試料３Ｘの０．１Ｃでの充放電カーブを示す。図３９（Ａ）、（Ｃ）は、横軸が容量（ｍＡｈ／ｇ）であり、縦軸が電圧（Ｖ）である。図３９（Ｂ）、（Ｄ）は、横軸が容量（ｍＡｈ）であり、縦軸が電圧（Ｖ）である。
図４０に試料３Ｃの充放電サイクル特性を示し、図４１に比較試料３Ｘの充放電サイクル特性を示す。図４０（Ａ）、図４１（Ａ）において、横軸はサイクル回数（回）、縦軸は放電容量（ｍＡｈ／ｇ）を示す。図４０（Ｂ）、図４１（Ｂ）において、横軸はサイクル回数（回）、縦軸は放電容量（ｍＡｈ）を示す。図４０（Ｃ）、図４１（Ｃ）において、横軸はサイクル回数（回）、縦軸は容量維持率（％）を示す。
次に、試料３Ｄの６０℃における充放電サイクル特性を評価した。
充放電サイクル特性の測定は、充放電測定機（東洋システム社製）を用いて行った。４．０Ｖを上限として定電流充電を行い、２．０Ｖを下限として定電流放電を行った。初回の充放電は、２５℃で０．１Ｃのレートで行い、充電後と放電後にそれぞれ２時間の休止時間を設けた。その後の充放電は、６０℃で０．３Ｃのレートで行い、充電後と放電後の休止時間はそれぞれ１０分間とした。なお、レートの算出は正極活物質重量あたり１３５ｍＡ／ｇの電流値を１Ｃとした。
図４２（Ａ）、（Ｂ）に試料３Ｄの０．１Ｃにおける充放電カーブを示す。図４２（Ａ）は、横軸が容量（ｍＡｈ／ｇ）であり、縦軸が電圧（Ｖ）である。図４２（Ｂ）は、横軸が容量（ｍＡｈ）であり、縦軸が電圧（Ｖ）である。
図４３に試料３Ｄの充放電サイクル特性を示す。図４３（Ａ）において、横軸はサイクル回数（回）、縦軸は放電容量（ｍＡｈ／ｇ）を示す。図４３（Ｂ）において、横軸はサイクル回数（回）、縦軸は放電容量（ｍＡｈ）を示す。図４３（Ｃ）において、横軸はサイクル回数（回）、縦軸は容量維持率（％）を示す。
次に、試料３Ｅ、試料３Ｆ、及び試料３Ｇの１００℃における充放電サイクル特性を評価した。
まず、評価前の試料３Ｅの２５℃における充放電カーブを図４４（Ａ）、（Ｂ）に示す。図４４（Ａ）は、横軸が容量（ｍＡｈ／ｇ）であり、縦軸が電圧（Ｖ）である。図４４（Ｂ）は、横軸が容量（ｍＡｈ）であり、縦軸が電圧（Ｖ）である。
図４４（Ｂ）より、評価前の試料３Ｅの電池容量は約３４０ｍＡｈであった。また、評価前の試料３Ｅの平均放電電圧は３．２Ｖであった。
図４４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、試料３Ｅは、高い充放電効率を示しており、負極に黒鉛を用いながら安定した充放電が行えていることがわかる。
また、評価前の試料３Ｇの２５℃における充放電カーブを図５６（Ａ）、（Ｂ）に示す。図５６（Ａ）は、横軸が容量（ｍＡｈ／ｇ）であり、縦軸が電圧（Ｖ）である。図５６（Ｂ）は、横軸が容量（ｍＡｈ）であり、縦軸が電圧（Ｖ）である。
充放電サイクル特性の測定は、充放電測定機（東洋システム社製）を用いて行った。４．０Ｖを上限として定電流充電を行い、２．０Ｖを下限として定電流放電を行った。充放電は、１００℃で０．３Ｃのレートで行い、充電後と放電後の休止時間はそれぞれ１０分間とした。なお、レートの算出は正極活物質重量あたり１３５ｍＡ／ｇの電流値を１Ｃとした。
図４４（Ｃ）、（Ｄ）に試料３Ｅの１サイクル目の充放電カーブを示す。図４４（Ｃ）は、横軸が容量（ｍＡｈ／ｇ）であり、縦軸が電圧（Ｖ）である。図４４（Ｄ）は、横軸が容量（ｍＡｈ）であり、縦軸が電圧（Ｖ）である。
図４５に試料３Ｅの充放電サイクル特性を示す。また、図５７に試料３Ｆの充放電サイクル特性を示す。また、図５８に試料３Ｇの充放電サイクル特性を示す。図４５（Ａ）、図５７（Ａ）、及び図５８（Ａ）において、横軸はサイクル回数（回）、縦軸は放電容量（ｍＡｈ／ｇ）を示す。図４５（Ｂ）、図５７（Ｂ）、及び図５８（Ｂ）において、横軸はサイクル回数（回）、縦軸は放電容量（ｍＡｈ）を示す。図４５（Ｃ）、図５７（Ｃ）、及び図５８（Ｃ）において、横軸はサイクル回数（回）、縦軸は容量維持率（％）を示す。
図４５（Ｃ）に示すように、試料３Ｅは、１００サイクル後の容量維持率が５４％であった。また、図５７（Ｃ）に示すように、試料３Ｆは、１００サイクル後の容量維持率が５１％であった。試料３Ｅと試料３Ｆは、同じ作製方法で作製した別々の試料である。上記の通り、試料３Ｅ及び試料３Ｆは、１００℃における１００サイクル後の容量維持率がいずれも５０％以上であり、結果の再現性が得られた。
また、図５８（Ｃ）に示すように、試料３Ｇは、１００サイクル後の容量維持率が６０％であった。試料３Ｇは、ポリフェニレンサルファイドを用いた厚さ４６μｍのセパレータを２枚用いた（言い換えると、ポリフェニレンサルファイドを用いたセパレータの厚さが計９２μｍである）点で、試料３Ｅ及び試料３Ｆとは異なる。このように、ポリフェニレンサルファイドを用いたセパレータを複数枚用いても、１００℃において、充放電サイクル特性の良好な蓄電装置を作製することができるとわかった。
試料３Ｃ、試料３Ｄ、試料３Ｅ、試料３Ｆ、及び試料３Ｇの結果から、本発明の一態様を適用することで、２５℃、６０℃、１００℃のそれぞれにおいて、充放電サイクル特性の良好な蓄電装置を作製することができるとわかった。また、２５℃及び６０℃では高い充放電効率が得られ、かつ、長時間の駆動が可能であるとわかった。また、１００℃では、３００時間以上の長時間の駆動が可能であるとわかった。
以上のように、本発明の一態様を適用することで、良好なレート特性が得られ、かつ、広い温度範囲で安定した動作が可能であり、かつ、繰り返しの充放電が可能な蓄電装置を作製することができた。
本実施例では、本発明の一態様の蓄電装置を作製し、その特性を評価した結果について説明する。
本実施例では、図１（Ａ）に示す電池セル５００を作製した。
本実施例の試料は、本発明の一態様を適用した試料４Ａと、比較である比較試料４Ｂ、比較試料４Ｃ、及び比較試料４Ｄと、の４つである。
本実施例で作製した各試料では、正極集電体の片面に正極活物質層を有する正極を２つと、負極集電体の両面に負極活物質層を有する負極を１つ用いた。つまり、本実施例の試料は、２層の正極活物質層と、２層の負極活物質層を有する構成である。
本実施例の各試料における正極及び負極の材料、作製方法は、実施例１の試料１Ａと同様である。
具体的には、本実施例の各試料の負極では、負極活物質に球状化天然黒鉛を用い、結着剤にＣＭＣ−Ｎａ及びＳＢＲを用いた。また、本実施例の各試料の正極では、正極活物質にＬｉＦｅＰＯ４を用い、結着剤にＰＶｄＦを用い、導電助剤にアセチレンブラックを用いた。
作製した正極活物質層及び負極活物質層の活物質担持量、膜厚、及び密度の平均値を表７に示す。
試料４Ａで用いた電解液は、実施例１で用いた電解液と同様である。具体的には、溶媒としてＢＭＩ−ＦＳＡを用い、塩としてＬｉＦＳＡを用いた。ＬｉＦＳＡをＢＭＩ−ＦＳＡに溶解させ、ＬｉＦＳＡの濃度が１．８ｍｏｌ／ｋｇの電解液を準備した。
比較試料４Ｂ〜比較試料４Ｄで用いた電解液は、溶媒として、ＥＣ：ＤＥＣ：＝３：７（体積比）で混合した有機溶媒を用い、塩として、ＬｉＰＦ６を用いた。ＬｉＰＦ６を有機溶媒に溶解させ、ＬｉＰＦ６の濃度が１．０ｍｏｌ／Ｌの電解液を準備した。
本発明の一態様を適用した試料４Ａには、ポリフェニレンサルファイドを用いた厚さ４６μｍのセパレータを用いた。比較試料４Ｂには、セルロースを用いた厚さ５０μｍのセパレータを用いた。比較試料４Ｃには、ポリオレフィンを用いた厚さ２５μｍのセパレータを用いた。比較試料４Ｄには、比較試料４Ｃとは異なる、ポリオレフィンを用いた厚さ２５μｍのセパレータを用いた。
また、外装体には、アルミの両面に、樹脂層を被覆したフィルムを用いた。
本実施例の試料の作製方法、エージング方法は、以下の点以外、実施例１と同様のため、詳細な説明を省略する。比較試料４Ｂ〜比較試料４Ｄでは、電解液を注入後に、減圧雰囲気下で行う工程はいずれも、−１００ＫＰａではなく、−６０ＫＰａで行った。
本実施例の各試料の１００℃における充放電サイクル特性を評価した。該測定は、充放電測定機（東洋システム社製）を用いて行った。４．０Ｖを上限として定電流充電を行い、２．０Ｖを下限として定電流放電を行った。充放電は０．３Ｃのレートで行った。なお、レートの算出は正極活物質重量あたり１７０ｍＡ／ｇの電流値を１Ｃとした。また、充電と放電の休止時間はそれぞれ１０分間とした。
図４６に本実施例の試料の充放電サイクル特性を示す。図４６において、横軸はサイクル回数（回）、縦軸は放電容量（ｍＡｈ／ｇ）を示す。
本実施例の結果から、本発明の一態様である、ＰＰＳセパレータと、イオン液体を有する電解液を用いた蓄電装置は、セルロースセパレータ又はポリオレフィンセパレータと、有機電解液と、を用いた蓄電装置に比べて、高温での充放電サイクル特性が良好であることがわかった。
本実施例では、イオン液体のカチオンの種類による蓄電装置の出力特性の違いを調査した。
本実施例では、図１（Ａ）に示す電池セル５００を作製した。
本実施例の試料は、試料５Ａ及び試料５Ｂの２つである。
本実施例の試料は、正極集電体の片面に正極活物質層を有する正極を１つと、負極集電体の片面に負極活物質層を有する負極を１つ用いた。なお、正極の活物質側の面の大きさよりも、負極の活物質側の面の大きさを大きくした。
まず、電極の作製方法について説明する。
［負極の作製方法］
負極活物質に比表面積６．３ｍ２／ｇ、平均粒径１５μｍの球状化天然黒鉛を用いた。また、結着剤としてＣＭＣ−Ｎａ及びＳＢＲを用いた。用いたＣＭＣ−Ｎａの重合度は６００〜８００、１％水溶液として用いた場合の水溶液粘度は３００ｍＰａ・ｓ〜５００ｍＰａ・ｓの範囲の値であった。導電助剤として気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ（登録商標）：Ｖａｐｏｒ−Ｇｒｏｗｎ Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ）を用いた。黒鉛、ＶＧＣＦ（登録商標）、ＣＭＣ−Ｎａ、及びＳＢＲの配合は、黒鉛：ＶＧＣＦ（登録商標）：ＣＭＣ−Ｎａ：ＳＢＲ＝９５：２：１．５：１．５（ｗｔ％）とした。
まず、ＣＭＣ−Ｎａを純水に均一に溶解させ水溶液を調整した。
次に、ＣＭＣ−Ｎａの水溶液と、活物質とＶＧＣＦ（登録商標）とを混合した後、混練機を用いて固練りを行い、第１の混合物を得た。
次に、これらの混合物に所定の粘度になるまで溶媒である純水を添加し、混練を行った。
次に、これらの混合物にＳＢＲの５０ｗｔ％水分散液を添加し、混練機で混練した。
以上の工程により、スラリーを作製した。
次に、ブレードを用いて、スラリーを負極集電体に塗布した。ブレードの操作速度は１０ｍｍ／ｓｅｃとした。また、負極集電体として厚さ１８μｍの圧延銅箔を用いた。
次に、スラリーを塗布した負極集電体を、大気雰囲気下、５０℃のホットプレート上で３０分間の加熱を行った。その後、さらに減圧雰囲気下（−１００ＫＰａ）で１００℃、１０時間の加熱を行った。
以上の工程により、負極集電体の片面に負極活物質層を作製し、負極を作製した。
［正極の作製方法］
正極活物質には比表面積１５．６ｍ２／ｇのＬｉＦｅＰＯ４を用い、結着剤としてＰＶｄＦを用い、導電助剤としてグラフェンを用いた。なお、グラフェンは、スラリーを作製する際には酸化グラフェンであり、電極塗布後に還元処理を施した。ＬｉＦｅＰＯ４、ＰＶｄＦ、及びグラフェンの配合は、ＬｉＦｅＰＯ４：酸化グラフェン：ＰＶｄＦ＝９４．４：０．６：５．０（ｗｔ％）とした。
初めに、酸化グラフェンの粉末と溶媒であるＮＭＰを、混練機を用いて混練し、第１の混合物を得た。
次に、第１の混合物に活物質を添加し、混練機を用いて固練りを行い、第２の混合物を得た。
次に、第２の混合物にＰＶｄＦを添加し、混練機を用いて混練して第３の混合物を得た。
次に、第３の混合物に溶媒であるＮＭＰを添加し、混練機を用いて混練した。以上の工程により、スラリーを作製した。
次に、連続塗工機を用いて、正極集電体にスラリーの塗布を行った。正極集電体には、あらかじめアンダーコートを施したアルミ集電体（厚さ２０μｍ）を用いた。塗工速度は１．０ｍ／ｍｉｎとした。
その後、正極集電体上に塗布したスラリーの溶媒を、乾燥炉を用いて気化した。溶媒の気化は、大気雰囲気下で行い、８０℃で４分間の処理を行った。
次に、酸化グラフェンの還元を行った。還元条件としては、まず化学還元を行い、その後熱還元を行った。化学還元に用いた溶液は、溶媒としてＮＭＰ：水を９：１で混合した溶媒を用い、アスコルビン酸とＬｉＯＨをそれぞれ７７ｍｍｏｌ／Ｌと７３ｍｍｏｌ／Ｌの濃度になるように加えた。化学還元処理は、６０℃で１時間行った。その後、エタノールで洗浄し、減圧雰囲気下、室温で溶媒を気化させた。次に、減圧雰囲気下で１７０℃、１０時間の熱還元処理を行った。減圧条件はともに−１００ＫＰａとした。
次に、正極活物質層を、ロールプレス法によりプレスして圧密化した。
以上の工程により、正極集電体の片面に正極活物質層を作製し、正極を作製した。
作製した正極活物質層及び負極活物質層の活物質担持量、膜厚、及び密度の平均値を表８に示す。
試料５Ａで用いた電解液は、溶媒としてＢＭＩ−ＦＳＡを用い、塩としてリチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミド（ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、略称：ＬｉＴＦＳＡ）を用いた。ＬｉＴＦＳＡをＢＭＩ−ＦＳＡに溶解させ、ＬｉＴＦＳＡの濃度が１．０ｍｏｌ／ｋｇの電解液を準備した。
試料５Ｂで用いた電解液は、溶媒として、下記の構造式に示す１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムビス（フルオロスルホニル）アミド（略称：ＨＭＩ−ＦＳＡ）を用い、塩としてＬｉＴＦＳＡを用いた。ＬｉＴＦＳＡをＨＭＩ−ＦＳＡに溶解させ、ＬｉＴＦＳＡの濃度が１．０ｍｏｌ／ｋｇの電解液を準備した。
本実施例の各試料では、セルロースを用いた厚さ５０μｍのセパレータを用いた。
また、外装体には、アルミの両面に、樹脂層を被覆したフィルムを用いた。
次に、試料の作製方法について説明する。
まず、正極、負極、及びセパレータを切断した。正極の大きさは、８．１９ｃｍ２とし、負極の大きさは、９．８９ｃｍ２とした。
次に、タブ領域上の正極活物質及び負極活物質を剥がして、集電体を露出させた。
次に、正極、負極、セパレータを積層した。このとき、正極及び負極は、正極活物質層と、負極活物質層が向かい合うように積層した。
次に、正極及び負極にリード電極を取り付けた。
次に、外装体の４辺のうち２辺を残して、外装体を加熱により接合した。
次に、リード電極に設けられた封止層と外装体の封止層が重なるように配置し、加熱により接合した。このとき、電解液を注入する辺以外を接合した。
次に、外装体と、外装体で包まれた正極、セパレータ、及び負極を加熱した。加熱条件は、減圧雰囲気下（−１００ＫＰａ）で８０℃、１０時間とした。
次に、アルゴンガス雰囲気下で、封止されていない１辺から電解液を注入した。その後、減圧雰囲気下（−１００ＫＰａ）で、加熱により外装体の１辺を封止した。以上の工程により、薄型の蓄電池を作製した。
本実施例の試料のエージング方法は、実施例１と同様のため、説明を省略する。
本実施例の各試料の放電のレート特性を評価した。
該測定は、充放電測定機（東洋システム社製）を用いて、評価温度は２５℃で行った。４．０Ｖを上限として定電流充電を行い、２．０Ｖを下限として定電流放電を行った。充電は、毎回０．１Ｃで行った。放電は、０．１Ｃ、０．２Ｃ、０．３Ｃ、０．４Ｃ、０．５Ｃ、及び１Ｃの順に行った。なお、レートの算出は正極活物質重量あたり１７０ｍＡ／ｇの電流値を１Ｃとした。
図４７に各レートに対する放電容量を示す。図４７は、横軸が放電レート（Ｃ）であり、縦軸が放電容量（ｍＡｈ／ｇ）を示す。
図４７より、ＢＭＩカチオンを用いた試料５Ａの方が、ＨＭＩカチオンを用いた試料５Ｂよりもレート特性が良好であることがわかった。
本実施例では、イオン液体のカチオンの種類による蓄電装置の充放電サイクル特性の違いを調査した。
本実施例では、図１（Ａ）に示す電池セル５００を作製した。
本実施例の試料は、試料６Ａ及び試料６Ｂの２つである。
本実施例の試料は、正極集電体の片面に正極活物質層を有する正極を２つと、負極集電体の両面に負極活物質層を有する負極を１つ用いた。つまり、本実施例の試料は、２層の正極活物質層と、２層の負極活物質層を有する構成である。
本実施例の各試料における負極の材料、作製方法は、実施例１の試料１Ａと同様である。具体的には、負極活物質に球状化天然黒鉛を用い、結着剤にＣＭＣ−Ｎａ及びＳＢＲを用いた。
また、本実施例の各試料における正極の材料、作製方法は、実施例５の試料と同様である。具体的には、正極活物質にＬｉＦｅＰＯ４を用い、結着剤にＰＶｄＦを用い、導電助剤にグラフェンを用いた。
作製した正極活物質層及び負極活物質層の活物質担持量、膜厚、及び密度の平均値を表９に示す。
試料６Ａで用いた電解液は、溶媒として、下記の構造式に示す１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス（フルオロスルホニル）アミド（略称：ＥＭＩ−ＦＳＡ）を用い、塩としてＬｉＦＳＡを用いた。ＬｉＦＳＡをＥＭＩ−ＦＳＡに溶解させ、ＬｉＦＳＡの濃度が１．０ｍｏｌ／ｋｇの電解液を準備した。
試料６Ｂで用いた電解液は、溶媒としてＢＭＩ−ＦＳＡを用い、塩としてＬｉＦＳＡを用いた。ＬｉＦＳＡをＢＭＩ−ＦＳＡに溶解させ、ＬｉＦＳＡの濃度が１．０ｍｏｌ／ｋｇの電解液を準備した。
本実施例の各試料では、セルロースを用いた厚さ５０μｍのセパレータを用いた。
また、外装体には、アルミの両面に、樹脂層を被覆したフィルムを用いた。
本実施例の試料の作製方法、エージング方法は、実施例１と同様のため、説明を省略する。
本実施例の各試料の２５℃における充放電サイクル特性を評価した。該測定は、充放電測定機（東洋システム社製）を用いて行った。４．０Ｖを上限として定電流充電を行い、２．０Ｖを下限として定電流放電を行った。充放電は０．３Ｃのレートで行った。なお、レートの算出は正極活物質重量あたり１７０ｍＡ／ｇの電流値を１Ｃとした。また、充電と放電の休止時間はそれぞれ１０分間とした。
図４８及び図４９に本実施例の試料の充放電サイクル特性を示す。図４８において、横軸はサイクル回数（回）、縦軸は放電容量（ｍＡｈ／ｇ）を示す。図４９において、横軸はサイクル回数（回）、縦軸は容量維持率（％）を示す。
なお、ここでの容量維持率とは、各回の放電容量が初回の放電容量の何％に相当するかを示す値である。
試料６Ａは６２０サイクルで容量維持率が７％であった。一方、試料６Ｂは、１１１０サイクルで容量維持率が７４％であった。
本実施例の結果から、ＥＭＩカチオンを用いた試料６Ａに比べて、ＢＭＩカチオンを用いた試料６Ｂは、充放電サイクル特性が良好であることがわかった。
ＳＥＭを用いて、充放電サイクル特性を評価した後の、負極（黒鉛）の表面観察を行った。図５０（Ａ）、（Ｂ）に試料６Ａの負極のＳＥＭ像を示し、図５０（Ｃ）、（Ｄ）に試料６Ｂの負極のＳＥＭ像を示す。
図５０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＥＭＩカチオンを用いた試料６Ａの負極では、一部の黒鉛粒子の黒鉛層が剥離して膨張黒鉛となっていることが観察された。これは、黒鉛粒子の黒鉛層間にリチウムイオンでなく、ＥＭＩカチオンが挿入される現象が起き、ＥＭＩカチオンが黒鉛の層間で分解することで、黒鉛粒子の構造を破壊しているためと考えらえる。黒鉛粒子が膨張黒鉛になると、その黒鉛粒子は充放電できなくなるため、充放電容量の低下につながる。また、黒鉛粒子は膨張黒鉛となることで比表面積が大幅に増加するため、電解液の分解もより起こりやすくなると考えられる。
一方、図５０（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、ＢＭＩカチオンを用いた試料６Ｂの負極では、膨張黒鉛となった黒鉛粒子は観察されなかった。
本実施例の結果から、負極に黒鉛を用いる場合には、ＥＭＩカチオンよりも、ＢＭＩカチオンを用いる方が、膨張黒鉛の生成を抑制できることがわかった。
実施例５では、ＢＭＩカチオンを用いた試料５Ａの方が、ＨＭＩカチオンを用いた試料５Ｂよりもレート特性が良好であることを示した。このことからも、イオン液体のカチオンとしては、ＢＭＩカチオンを用いることが好ましいと考えられる。
実施例１では、本発明の一態様を適用した試料と、比較試料の双方で、ＢＭＩカチオンを有するイオン液体を用いている。そして、本発明の一態様を適用した試料は、比較試料に比べて、高温環境下で、良好な充放電サイクル特性が得られている。また、実施例２の結果から、ＰＰＳセパレータは、高温環境下において、ＢＭＩカチオンを有するイオン液体に対して非常に安定であるといえる。以上のことから、ポリフェニレンサルファイドを有するセパレータは、ＢＭＩカチオンを有するイオン液体、さらには黒鉛を有する負極と合わせて用いることで、特に良好な特性を得ることができると考えられる。
本実施例では、イオン液体のリチウム塩の種類や濃度による蓄電装置の出力特性の違いを調査した。
本実施例では、図１（Ａ）に示す電池セル５００を作製した。
本実施例の試料は、試料７Ａ、試料７Ｂ、試料７Ｃ、及び試料７Ｄの４つである。
本実施例の試料は、正極集電体の片面に正極活物質層を有する正極を１つと、負極集電体の片面に負極活物質層を有する負極を１つ用いた。なお、正極の負極側の面の大きさよりも、負極の正極側の面の大きさを大きくした。
まず、電極の作製方法について説明する。
試料７Ａ、試料７Ｂ、及び試料７Ｃの負極の材料は、実施例１の試料と同様である。具体的には、負極活物質に球状化天然黒鉛を用い、結着剤にＣＭＣ−Ｎａ及びＳＢＲを用いた。
試料７Ａ、試料７Ｂ、及び試料７Ｃの負極の作製方法は、以下の点を除いて、実施例１の試料と同様である。本実施例では、負極集電体の片面に負極活物質層を形成した。
試料７Ｄの負極の材料、作製方法は、実施例５の試料と同様である。具体的には、負極活物質に球状化天然黒鉛を用い、結着剤にＣＭＣ−Ｎａ及びＳＢＲを用い、導電助剤にＶＧＣＦ（登録商標）を用いた。
正極の材料、作製方法は、本実施例の試料全てにおいて共通であり、実施例５の試料の正極と同様である。具体的には、本実施例の各試料の正極では、正極活物質にＬｉＦｅＰＯ４を用い、結着剤にＰＶｄＦを用い、導電助剤にグラフェンを用いた。
作製した負極活物質層及び正極活物質層の活物質担持量、厚さ、及び密度の平均値を表１０に示す。
電解液の溶媒には、ＢＭＩ−ＦＳＡを用いた。
試料７Ａの塩には、ＬｉＦＳＡを用いた。ＬｉＦＳＡをＢＭＩ−ＦＳＡに溶解させ、ＬｉＦＳＡの濃度が１．８ｍｏｌ／ｋｇの電解液を準備した。
試料７Ｂの塩には、ＬｉＦＳＡを用いた。ＬｉＦＳＡをＢＭＩ−ＦＳＡに溶解させ、ＬｉＦＳＡの濃度が１．０ｍｏｌ／ｋｇの電解液を準備した。
試料７Ｃの塩には、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）アミド（略称：ＬｉＴＦＳＡ）を用いた。ＬｉＴＦＳＡをＢＭＩ−ＦＳＡに溶解させ、ＬｉＴＦＳＡの濃度が１．８ｍｏｌ／ｋｇの電解液を準備した。
試料７Ｄの塩には、ＬｉＴＦＳＡを用いた。ＬｉＴＦＳＡをＢＭＩ−ＦＳＡに溶解させ、ＬｉＴＦＳＡの濃度が１．０ｍｏｌ／ｋｇの電解液を準備した。
本実施例では、セルロースを用いた厚さ５０μｍのセパレータを用いた。
また、外装体には、アルミの両面に、樹脂層を被覆したフィルムを用いた。
本実施例の試料の作製方法、エージング方法は、実施例５と同様のため、説明を省略する。
次に、本実施例の各試料の放電のレート特性を評価した。
該測定は、充放電測定機（東洋システム社製）を用いて、評価温度は２５℃で行った。４．０Ｖを上限として定電流充電を行い、２．０Ｖを下限として定電流放電を行った。充電は、毎回０．１Ｃで行った。放電は、０．１Ｃ、０．２Ｃ、０．３Ｃ、０．４Ｃ、０．５Ｃ、及び１Ｃの順に行った。なお、レートの算出は正極活物質重量あたり１７０ｍＡ／ｇの電流値を１Ｃとした。
図５１に各レートに対する放電容量を示す。図５１は、横軸が放電レート（Ｃ）であり、縦軸が放電容量（ｍＡｈ／ｇ）を示す。
図５１において、試料７Ａと試料７Ｃ、試料７Ｂと試料７Ｄをそれぞれ比較することで、ＬｉＴＦＳＡを用いた試料よりも、ＬｉＦＳＡを用いた試料の方が、レート特性が良好であることがわかった。
また、図５１において、試料７Ａと試料７Ｂ、試料７Ｃと試料７Ｄをそれぞれ比較することで、濃度が１．０ｍｏｌ／ｋｇの試料よりも、濃度が１．８ｍｏｌ／ｋｇの試料の方が、レート特性が良好であることがわかった。
以上の結果から、ＬｉＦＳＡの濃度が１．８ｍｏｌ／ｋｇである条件の試料７Ａが最もレート特性が良好であるとわかった。
実施例１では、本発明の一態様を適用した試料と、比較試料の双方で、ＬｉＦＳＡの濃度が１．８ｍｏｌ／ｋｇである電解液を用いている。そして、本発明の一態様を適用した試料は、比較試料に比べて、高温環境下で、良好な充放電サイクル特性が得られている。また、実施例２の結果から、ＰＰＳセパレータは、高温環境下において、ＬｉＦＳＡを有する電解液に対して非常に安定であるといえる。以上のことから、ポリフェニレンサルファイドを有するセパレータは、ＬｉＦＳＡを有する電解液、好ましくは、ＬｉＦＳＡの濃度が１．８ｍｏｌ／ｋｇである電解液と合わせて用いることで、特に良好な特性を得ることができると考えられる。
本実施例では、本発明の一態様の蓄電装置を作製し、その特性を評価した結果について説明する。
本実施例では、図１（Ａ）に示す電池セル５００を作製した。
本実施例の試料は、本発明の一態様を適用した試料８Ａである。
本実施例で作製した試料では、正極集電体の片面に正極活物質層を有する正極を２つと、負極集電体の両面に負極活物質層を有する負極を１つ用いた。つまり、本実施例の試料は、２層の正極活物質層と、２層の負極活物質層を有する構成である。
本実施例の試料における正極及び負極の材料、作製方法は、実施例１の試料１Ａと同様である。具体的には、負極では、負極活物質に球状化天然黒鉛を用い、結着剤にＣＭＣ−Ｎａ及びＳＢＲを用いた。また、正極では、正極活物質にＬｉＦｅＰＯ４を用い、結着剤にＰＶｄＦを用い、導電助剤にアセチレンブラックを用いた。
作製した正極活物質層及び負極活物質層の活物質担持量、膜厚、及び密度の平均値を表１１に示す。
試料８Ａで用いた電解液は、実施例１で用いた電解液と同様である。具体的には、溶媒としてＢＭＩ−ＦＳＡを用い、塩としてＬｉＦＳＡを用いた。ＬｉＦＳＡをＢＭＩ−ＦＳＡに溶解させ、ＬｉＦＳＡの濃度が１．８ｍｏｌ／ｋｇの電解液を準備した。
本発明の一態様を適用した試料８Ａには、ポリフェニレンサルファイドを用いた厚さ４６μｍのセパレータを用いた。
また、外装体には、アルミの両面に、樹脂層を被覆したフィルムを用いた。
本実施例の試料の作製方法、エージング方法は、実施例１と同様のため、説明を省略する。
本実施例の試料の１３０℃における充放電サイクル特性を評価した。該測定は、充放電測定機（東洋システム社製）を用いて行った。４．０Ｖを上限として定電流充電を行い、２．０Ｖを下限として定電流放電を行った。充放電は０．３Ｃのレートで行った。なお、レートの算出は正極活物質重量あたり１７０ｍＡ／ｇの電流値を１Ｃとした。また、充電と放電の休止時間はそれぞれ１０分間とした。
図５２に試料８Ａの１サイクル目から３サイクル目までの充放電カーブを示す。図５２は、横軸が容量（ｍＡｈ／ｇ）であり、縦軸が電圧（Ｖ）である。
図５３に試料８Ａの充放電サイクル特性を示す。図５３（Ａ）において、横軸はサイクル回数（回）、縦軸は放電容量（ｍＡｈ／ｇ）を示す。図５３（Ｂ）横軸はサイクル回数（回）、縦軸は容量維持率（％）を示す。
図５３（Ｂ）に示すように、３サイクルでの容量維持率は約７０％であった。
一般的な有機電解液の沸点や引火点は低く、例えば、ＤＥＣの沸点は１２６℃である。ＤＥＣを用いた蓄電装置は、１２６℃以上で動作させると破裂の危険性が高いため、１２６℃以上で動作させることはほぼ不可能といえる。一方、イオン液体は、沸点を持たず、約３００℃で分解し、引火点は２００℃以上であるものも多い。
本実施例の結果から、本発明の一態様である、ポリフェニレンサルファイドを有するセパレータと、イオン液体を有する電解液と、を用いた蓄電装置は、１３０℃での充放電が可能であることがわかった。つまり、本発明の一態様を適用することで、有機電解液では動作が難しい高温環境下でも、動作が可能な蓄電装置を作製することができた。
本実施例では、本発明の一態様の蓄電装置を用いて、発光装置を作製し、氷冷水（約０℃）中又は沸騰水（約１００℃）中で動作させた結果について説明する。
本実施例では、本発明の一態様を適用した蓄電装置と、有機ＥＬ素子を用いた発光パネルと、回路基板と、を作製した。そして、蓄電装置、発光パネル、及び回路基板を、可視光を透過するプラスチックケースの中に配置した。そして、プラスチックケースを、可視光を透過するプラスチックフィルムに入れて封止することで、発光装置を作製した。
本実施例の発光装置は、単色発光であり、赤色、青色、緑色、又は橙色の発光素子を有する、４つの発光パネルを用いて、４種類の発光装置を作製した。
本実施例で用いた蓄電装置は、実施例３の試料３Ａ〜試料３Ｅと同様の材料、及び作製方法で作製した。なお、蓄電装置のサイズは、７５ｍｍ×６０ｍｍ×３．３ｍｍであり、重量は約１６ｇであった。
回路基板には、磁気スイッチ、非接触で蓄電装置を充電できる回路、アンテナ、及び発光パネルを駆動するための回路等を設けた。本実施例の発光装置は、磁気スイッチをオンにすることで、発光パネルを点滅させることができる構成である。
本実施例では、発光パネルを高温で動作させるために、駆動させる温度以上のガラス転移温度を有する有機化合物を用いて発光素子を作製した。
図５４（Ａ）、（Ｂ）に、発光装置のおもて面（発光面）及び裏面（発光面と対向する面）を示す。
図５５（Ａ）に、本実施例の発光装置を、氷冷水（約０℃）中で発光させた状態の写真を示す。発光装置は、約０℃の不凍液（水とエチレングリコールを含む）中で、不具合なく、発光（点滅）した。
また、図５５（Ｂ）に、本実施例の発光装置を、沸騰水（約１００℃）中で発光させた状態の写真を示す。発光装置は、沸騰水中で、不具合なく、発光（点滅）した。
本実施例の発光装置は、高温及び低温において安定した動作が可能であることが示された。
以上のように、本実施例の発光装置は、氷冷水（約０℃）中又は沸騰水（約１００℃）中で動作可能であることが確認できた。
本実施例では、本発明の一態様の蓄電装置を作製し、その特性を評価した結果について説明する。
本実施例では、図１（Ａ）に示す電池セル５００を作製した。
本実施例の試料は、本発明の一態様を適用した試料１０Ａ、試料１０Ｂ、及び試料１０Ｃの３つである。
本実施例で作製した各試料では、正極集電体の片面に正極活物質層を有する正極を２つと、負極集電体の両面に負極活物質層を有する負極を１つ用いた。つまり、本実施例の試料は、２層の正極活物質層と、２層の負極活物質層を有する構成である。
本実施例の各試料における負極の材料は、実施例１の試料と同様である。
具体的には、本実施例の各試料の負極では、負極活物質に球状化天然黒鉛を用い、結着剤にＣＭＣ−Ｎａ及びＳＢＲを用いた。
［正極の作製方法］
正極活物質には平均粒子径１０μｍのＬｉＣｏＯ２を用い、結着剤としてＰＶｄＦを用い、導電助剤としてアセチレンブラックを用いた。ＬｉＣｏＯ２、ＰＶｄＦ、及びアセチレンブラックの配合は、ＬｉＣｏＯ２：アセチレンブラック：ＰＶｄＦ＝９０：５：５（ｗｔ％）とした。
初めに、アセチレンブラックとＰＶｄＦを、混練機で混練し、第１の混合物を得た。
次に、第１の混合物に活物質を添加し、第２の混合物を得た。
次に、第２の混合物に溶媒であるＮＭＰを添加し、混練機を用いて混練した。以上の工程により、スラリーを作製した。
次に、大型の混練機で混練を行った。
次に、連続塗工機を用いて、正極集電体にスラリーの塗布を行った。正極集電体には、アルミ集電体（厚さ２０μｍ）を用いた。塗工速度は０．２ｍ／ｍｉｎとした。
その後、正極集電体上に塗布したスラリーの溶媒を、乾燥炉を用いて気化した。溶媒の気化は、大気雰囲気下で行い、７０℃で７．５分間の処理を行った後に９０℃で７．５分間の処理を行った。
次に、正極活物質層を、ロールプレス法によりプレスして圧密化した。
以上の工程により、正極集電体の片面に正極活物質層を作製し、正極を作製した。
作製した正極活物質層及び負極活物質層の活物質担持量、膜厚、及び密度の平均値を表１２に示す。
電解液には、溶媒として、ＢＭＩ−ＦＳＡを用い、塩として、ＬｉＦＳＡを用いた。ＬｉＦＳＡをＢＭＩ−ＦＳＡに溶解させ、ＬｉＦＳＡの濃度が１．８ｍｏｌ／ｋｇの電解液を準備した。
本発明の一態様を適用した試料１０Ａ、試料１０Ｂ及び試料１０Ｃでは、ポリフェニレンサルファイドを用いた厚さ４６μｍのセパレータを２枚用いた。
また、外装体には、アルミの両面に、樹脂層を被覆したフィルムを用いた。
本実施例の試料の作製方法は、実施例１と同様のため、説明を省略する。
次に、試料のエージングを行った。なお、エージングにおける充電後と放電後の休止時間はそれぞれ２時間とした。なお、レートの算出は正極活物質重量あたり１７０ｍＡ／ｇの電流値を１Ｃとした。
初めに、２５℃で０．０１Ｃのレートで定電流定電圧充電を行った。なお、定電流定電圧充電は、まず一定の電流を試料に流し、所定の電圧まで充電を行い、その後一定の電圧で、流れる電流が少なくなるまで、具体的には終止電流値又は上限容量値になるまで充電を行う充電方法である。ここでは、電圧を４．１Ｖとし、上限容量を約１０ｍＡｈ／ｇとした。
そして、アルゴン雰囲気下で、外装体の１辺を切断し、開封することで、ガス抜きを行った後、開封した外装体の１辺を、再度、減圧雰囲気下（−１００ＫＰａ）で封止した。
次に、２５℃で０．０５Ｃのレートで定電流定電圧充電を行った。充電条件は、４．１Ｖ、約１２７ｍＡｈ／ｇを上限とし、０．０１Ｃに相当する電流値を下限とした。
次に、４０℃で２４時間保持した。そして、アルゴン雰囲気下で、外装体の１辺を切断し、開封することで、ガス抜きを行った後、開封した外装体の１辺を、再度、減圧雰囲気下（−１００ＫＰａ）で封止した。
そして、２５℃で０．２Ｃのレートで定電流放電を行った。放電条件は、２．５Ｖを下限とした。さらに、２５℃で０．２Ｃのレートで充放電を３回行った。充電は、定電流定電圧充電で行った。充電条件は４．１Ｖ、約１３７ｍＡｈ／ｇを上限とし、０．０１Ｃに相当する電流値を下限とした。放電は定電流放電で行った。放電条件は、２．５Ｖを下限とした。
以上により、試料を作製した。
次に、本実施例の各試料の充放電サイクル特性を評価した。
まず、評価前の２５℃における充放電カーブについて、試料１０Ａの結果を図５９（Ａ）に示し、試料１０Ｂの結果を図５９（Ｂ）に示し、試料１０Ｃの結果を図５９（Ｃ）に示す。図５９（Ａ）〜（Ｃ）は、横軸が容量（ｍＡｈ／ｇ）であり、縦軸が電圧（Ｖ）である。
充放電サイクル特性の測定は、充放電測定機（東洋システム社製）を用いて行った。４．１Ｖ、約１３７ｍＡｈ／ｇを上限として定電流充電を行い、２．５Ｖを下限として定電流放電を行った。充放電は、０．３Ｃのレートで行い、充電後と放電後の休止時間はそれぞれ１０分間とした。なお、レートの算出は正極活物質重量あたり１３７ｍＡ／ｇの電流値を１Ｃとした。
試料１０Ａは、２５℃で充放電サイクル特性を測定し、試料１０Ｂは、６０℃で充放電サイクル特性を測定し、試料１０Ｃは、１００℃で充放電サイクル特性を測定した。
図６０に試料１０Ａの充放電サイクル特性を示す。また、図６１に試料１０Ｂの充放電サイクル特性を示す。また、図６２に試料１０Ｃの充放電サイクル特性を示す。図６０（Ａ）、図６１（Ａ）、及び図６２（Ａ）において、横軸はサイクル回数（回）、縦軸は放電容量（ｍＡｈ／ｇ）を示す。図６０（Ｂ）、図６１（Ｂ）、及び図６２（Ｂ）において、横軸はサイクル回数（回）、縦軸は容量維持率（％）を示す。
また、各試料の放電容量（ｍＡｈ／ｇ）と容量維持率（％）を表１３に示す。
図６０（Ｂ）及び表１３に示すように、試料１０Ａは、２５℃で５０サイクル後の容量維持率が９８．１９％であり、３００サイクル後の容量維持率が８９．５９％であった。また、図６１（Ｂ）及び表１３に示すように、試料１０Ｂは、６０℃で５０サイクル後の容量維持率が９８．３８％であり、６００サイクル後の容量維持率が８２．３０％であった。また、図６２（Ｂ）及び表１３に示すように、試料１０Ｃは、１００℃で５０サイクル後の容量維持率が８１．９％であった。
実施例３の試料では、正極活物質にＬｉＦｅＰＯ４を用いたが、本実施例の試料では、正極活物質に、ＬｉＣｏＯ２を用いた。本実施例の各試料の結果から、正極活物質に、ＬｉＣｏＯ２を用いた場合でも、本発明の一態様を適用することで、２５℃、６０℃、１００℃のそれぞれにおいて、充放電サイクル特性の良好な蓄電装置を作製することができるとわかった。
本実施例では、本発明の一態様の蓄電装置を作製し、その特性を評価した結果について説明する。
本実施例では、図１（Ａ）に示す電池セル５００を作製した。
本実施例の試料は、本発明の一態様を適用した試料１１Ａ及び試料１１Ｂの２つである。
本実施例の試料は、正極集電体の片面に正極活物質層を有する正極を１つと、負極集電体の片面に負極活物質層を有する負極を１つ用いた。
本実施例の各試料における正極及び負極の材料は、実施例１の試料１Ａと同様である。
具体的には、本実施例の各試料の負極では、負極活物質に球状化天然黒鉛を用い、結着剤にＣＭＣ−Ｎａ及びＳＢＲを用いた。また、本実施例の各試料の正極では、正極活物質にＬｉＦｅＰＯ４を用い、結着剤にＰＶｄＦを用い、導電助剤にアセチレンブラックを用いた。
作製した正極活物質層及び負極活物質層の活物質担持量、膜厚、及び密度の平均値を表１４に示す。
電解液には、溶媒としてＢＭＩ−ＦＳＡを用い、塩としてＬｉＦＳＡを用いた。ＬｉＦＳＡをＢＭＩ−ＦＳＡに溶解させ、ＬｉＦＳＡの濃度が１．８ｍｏｌ／ｋｇの電解液を準備した。
本発明の一態様を適用した試料１１Ａ及び試料１１Ｂでは、ポリフェニレンサルファイドを用いた厚さ４６μｍのセパレータを２枚用いた。
また、外装体には、アルミの両面に、樹脂層を被覆したフィルムを用いた。
本実施例の試料の作製方法は、以下の点を除いて実施例５と同様のため、説明を省略する。本実施例では、正極及び負極ともに、大きさは、８．１９ｃｍ２とした。
本実施例の試料のエージング方法は、実施例１と同様のため、説明を省略する。
次に、各試料の特性を評価した結果を説明する。
試料１１Ａでは、放電のレート特性を評価した。
レート特性の測定は、充放電測定機（東洋システム社製）を用いて、評価温度は２５℃で行った。４．０Ｖを上限として定電流充電を行い、２．０Ｖを下限として定電流放電を行った。充電は、毎回０．１Ｃで行った。放電は、０．１Ｃ、０．２Ｃ、０．３Ｃ、０．４Ｃ、０．５Ｃ、１Ｃ、２Ｃの順に行った。なお、レートの算出は正極活物質重量あたり１７０ｍＡ／ｇの電流値を１Ｃとした。なお、充電後と放電後の休止時間はそれぞれ３０分とした。
図６３に、試料１１Ａの放電カーブを示す。図６３は、横軸が容量（ｍＡｈ／ｇ）であり、縦軸が電圧（Ｖ）である。
図６３（Ａ）は、０．１Ｃと０．２Ｃの結果であり、図６３（Ｂ）は、０．５Ｃ、１Ｃ、及び２Ｃの結果であり、図６３（Ｃ）は、０．３Ｃと０．４Ｃの結果であり、図６３（Ｄ）は図６３（Ｃ）を拡大した図である。
また、図６４（Ａ）に各レートに対する放電容量を示す。図６４（Ａ）は、横軸が放電レート（Ｃ）であり、縦軸が放電容量（ｍＡｈ／ｇ）を示す。また、図６４（Ｂ）に、各レートの放電容量が０．１Ｃの放電容量の何％に相当するかを表す容量維持率を示す。図６４（Ｂ）は、横軸が放電レート（Ｃ）であり、縦軸が容量維持率（％）を示す。
表１５に、各レートにおける放電容量と容量維持率を示す。
レート０．１Ｃ以上０．５Ｃ以下での放電では、電池容量の９５％以上の放電が可能であった。本発明の一態様を適用することで、セパレータを２枚用いた場合であっても、高出力な蓄電装置を作製することができた。
以上のように、本発明の一態様を適用した蓄電装置では、良好なレート特性を得ることができた。
次に、試料１１Ｂの放電の温度特性を評価した。
温度特性の測定は、充放電測定機（東洋システム社製）を用いて行った。４．０Ｖを上限として定電流充電を行い、２．０Ｖを下限として定電流放電を行った。充電は０．１Ｃ、放電は０．２Ｃのレートで行った。充電は毎回２５℃で行い、放電は、２５℃、１０℃、０℃、−１０℃、−２５℃、４０℃、６０℃、８０℃、１００℃の順に行った。なお、レートの算出は正極活物質重量あたり１７０ｍＡ／ｇの電流値を１Ｃとした。なお、充電後と放電後の休止時間はそれぞれ３０分とした。
図６５に試料１１Ｂの放電カーブを示す。図６５は、横軸が容量（ｍＡｈ／ｇ）であり、縦軸が電圧（Ｖ）である。
図６５（Ａ）は、左側から−２５℃、−１０℃、０℃、１０℃、及び２５℃の結果であり、図６５（Ｂ）は、８０℃と１００℃の結果であり、図６５（Ｃ）は、４０℃と６０℃の結果であり、図６５（Ｄ）は図６５（Ｃ）を拡大した図である。
また、図６６（Ａ）に各温度に対する放電容量を示す。図６６（Ａ）は、横軸が温度（℃）であり、縦軸が放電容量（ｍＡｈ／ｇ）を示す。また、図６６（Ｂ）に、各温度の放電容量が２５℃の放電容量の何％に相当するかを表す容量維持率を示す。図６６（Ｂ）は、横軸が温度（℃）であり、縦軸が容量維持率（％）を示す。
表１６に、各温度における放電容量と容量維持率を示す。
１００℃における放電容量は、２５℃における放電容量の約９１％であった。また、０℃における放電容量は、２５℃における放電容量の約７４％であった。このことから、本発明の一態様を適用した蓄電装置では、セパレータを２枚用いた場合であっても、広い温度範囲（例えば０℃以上１００℃以下の範囲）で充放電特性が良好であることがわかった。
電解液は、一般に耐熱性が高いほど、低温での動作が困難になる傾向があるが、本発明の一態様の蓄電装置では、０℃でも良好な放電特性を得ることができた。
以上のように、本発明の一態様を適用することで、良好なレート特性が得られ、かつ、広い温度範囲で安定した動作が可能な蓄電装置を作製することができた。
本実施例では、イオン液体及び電解液の燃焼試験の結果と、引火点及び発火点の測定結果を説明する。
本実施例では、以下の４種類の溶液を用いた。
試料１２Ａの溶液は、イオン液体であるＢＭＩ−ＦＳＡとした。
試料１２Ｂの溶液は、イオン液体を含む電解液であり、溶媒としてＢＭＩ−ＦＳＡを用い、塩としてＬｉＦＳＡを用いた。ＬｉＦＳＡをＢＭＩ−ＦＳＡに溶解させ、ＬｉＦＳＡの濃度が１．５ｍｏｌ／ｋｇの電解液を準備した。
比較試料１２Ｃの溶液は、有機電解液であり、溶媒として、ＥＣ：ＥＭＣ＝３：７（体積比）で混合した有機溶媒を用い、塩として、ＬｉＰＦ６を用いた。ＬｉＰＦ６を有機溶媒に溶解させ、ＬｉＰＦ６の濃度が１．０ｍｏｌ／ｋｇの電解液を準備した。
比較試料１２Ｄの溶液は、有機電解液であり、溶媒として、ＥＣ：ＤＥＣ：ＥＭＣ＝３：６：１（重量比）の混合液と、０．５ｗｔ％のＰＳと、０．５ｗｔ％のＶＣと、を混合した有機溶媒を用い、塩として、ＬｉＰＦ６を用いた。ＬｉＰＦ６を有機溶媒に溶解させ、ＬｉＰＦ６の濃度が１．２ｍｏｌ／Ｌの電解液を準備した。
次に、燃焼試験の方法を説明する。
まず、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製の金網の上に、ガラス製の濾紙を置き、各試料を約５００μＬ滴下した。
次に、ライターを用いて、各溶液が染みた濾紙に炎を当てた。
濾紙から炎が出る、又は６０秒間炎をあて続けて炎が出なければ、試験終了とした。
図６７（Ａ）は、試料１２Ａに炎を当てた直後の様子、図６７（Ｂ）は、試料１２Ａに炎を当てて約６０秒後の様子を示す写真である。
図６７（Ｃ）は、試料１２Ｂに炎を当てた直後の様子、図６７（Ｄ）は、試料１２Ｂに炎を当てて約６０秒後の様子を示す写真である。
イオン液体を用いた試料１２Ａ及びイオン液体を含む電解液を用いた試料１２Ｂでは、濾紙に約６０秒間炎を当てても、濾紙からは炎が出なかった。
図６７（Ｅ）は、比較試料１２Ｃに炎を当てた直後の様子、図６７（Ｆ）は、比較試料１２Ｄに炎を当てた直後の様子を示す写真である。
有機電解液を用いた比較試料１２Ｃ及び比較試料１２Ｄでは、炎を当てた直後、もしくは炎を当てる前に濾紙が燃焼した。
以上の結果から、イオン液体を用いた電解液は、有機電解液と比べて、炎に対する安定性が優位であることが示された。
次に、試料１２Ａ及び試料１２Ｂの引火点と発火点を測定した。
引火点測定は、迅速平衡密閉法を用いた引火点試験により評価した。
まず、試料を試料カップに入れて１分間加熱した。その後、バーナーを近づけて２．５秒以上保ち、引火したかどうかを確認した。引火点の評価は、５０℃から３００℃まで行い、各温度に加熱する試料はそれぞれ別のものとした。本実験によって、試料１２Ａ及び試料１２Ｂは、３００℃に加熱した場合にも引火しなかったため、該試料の引火点はそれぞれ３００℃以上であることがわかった。
発火点測定は、ＡＳＴＭ−Ｅ６５９に従って評価した。評価方法を以下に示す。
まず、各試料を耐熱ガラスの容器に入れて設定温度の±１℃以内になるように調節する。その後、容器に試料を１００μＬ注入し、発火したかどうかを観察する。
評価において、発火しない場合は、容器内の蒸気を清浄な空気で追い出し、設定温度を約３０℃高くして、上記の操作を繰り返す。一方、発火した場合は、試料注入から火炎発生までの時間をストップウォッチで測り、これを遅れ時間として記録する。さらに３℃刻みで温度を下げて上記の操作を繰り返し、発火が起こらなくなるまで続ける。
次に温度を約３０℃上げて、注入する試料の量を１６０μＬにして上記の操作を繰り返す。
評価において、１６０μＬの方が１００μＬの試験に比べて最低発火温度が低くなった場合は、試料の量を２００μＬ、２６０μＬと増やして試験を繰り返し、最低発火温度を求める。反対に１６０μＬの方が１００μＬの試験に比べて最低発火温度が高くなった場合は、試料の量を７０μＬ、６０μＬと少なくして試験を繰り返し、最低発火温度を求める。
以上の評価方法を用いて発火点を測定した結果、試料１２Ａの発火点は４５３℃であり、試料１２Ｂの発火点は４６８℃であることがわかった。
本実施例では、本発明の一態様の蓄電装置を作製し、曲げ試験を行った結果について説明する。
本実施例では、図６８（Ａ）に示す電池セル５００を作製した。図６８（Ａ）に示す電池セル５００は、凹部又は凸部で形成される模様を有するフィルムを外装体に用いた点で、図１（Ａ）に示す電池セル５００と異なる。
本実施例の試料は、本発明の一態様を適用した試料１３Ａ及び試料１３Ｂの２つである。本実施例では、試料１３Ａに曲げ試験を行い、曲げ試験前後の放電容量を比較した。また、試料１３Ｂには、曲げ試験を行わずに、試料１３Ａと同条件の充放電を行うことで、放電容量を比較した。
まず、凹部又は凸部で形成される模様を有するフィルムと、その作製方法を説明する。
本発明の一態様において、フィルムの模様は視認可能な幾何学模様であり、二方向の斜めの線が交差した幾何学模様である。二方向の斜めの線が交差した幾何学模様とする場合には少なくとも二方向の曲げへの応力を緩和することができる。また、凹部や凸部の配置が規則的に配置された模様に限らず、凹部や凸部の配置が不規則に配置されてもよい。不規則に配置された場合には、二次元の曲げ、三次元の不規則な曲げ、又は捩じりへの応力を緩和することができる。また、フィルムの箇所によって模様の異なる領域を複数有していてもよい。例えば、フィルムの端部と中央部とで模様を異ならせて、１枚のフィルムに２種類の模様を設けてもよく、さらに３種以上の模様を設けてもよい。また、曲げられる部分のみに凹部や凸部を設けてもよく、その他の部分は平坦な面を有するフィルムでもよい。また、凹部や凸部の形状は特に限定されない。
フィルムの凹部又は凸部は、プレス加工（例えばエンボス加工）により形成することができる。なお、エンボス加工とは、プレス加工の一種であり、表面に凹凸のあるエンボスロールをフィルムに圧接させ、エンボスロールの凹凸に対応する凹凸をフィルムに形成する処理のことを指している。エンボスロールは、表面に模様を彫刻したロールである。
また、フィルムの凹部又は凸部は、フィルムの一部に浮き彫り（レリーフ）が形成できる手法を用いて形成してもよい。
外装体には、金属フィルム（アルミニウム、ステンレス、ニッケル鋼、金、銀、銅、チタン、ニクロム、鉄、錫、タンタル、ニオブ、モリブデン、ジルコニウム、亜鉛など金属箔となる金属又は合金を用いたフィルム）、プラスチックフィルム、有機材料（有機樹脂や繊維など）と無機材料（セラミックなど）とを含むハイブリッド材料フィルム、炭素含有無機フィルム（カーボンフィルム、グラファイトフィルムなど）から選ばれる単層フィルム又はこれら複数からなる積層フィルムを用いることができる。金属フィルムは、エンボス加工を行いやすく、エンボス加工を行って凹部又は凸部を形成すると外気に触れるフィルムの表面積が増大するため、放熱効果に優れている。
本実施例では、まず、可撓性基材からなるシートを用意した。シートは、積層体を用い、金属フィルムの一方の面又は両方の面に接着層（ヒートシール層とも呼ぶ）を有するものを用いる。接着層は、ポリプロピレンやポリエチレンなどを含む熱融着性樹脂フィルムを用いる。本実施例では、ＰＥＴ、ナイロン樹脂、アルミニウム箔、ポリプロピレンの順に積層された４層構造のシートを用いた。このシートをカットして図６８（Ａ）に示すフィルム１０を用意した。
そして、このフィルム１０にエンボス加工を行い、図６８（Ｂ）に示すフィルム１１を作製した。図６８（Ｂ）に示すように、フィルム１１の表面に凹凸が設けることで、視認可能な模様を形成した。なお、本実施例では、シートをカットした後、エンボス加工を行ったが、順序は特に限定されず、シートをカットする前にエンボス加工を行い、その後カットして図６８（Ｂ）に示すフィルム１１を作製してもよい。また、シートを折り曲げて熱圧着を行った後にカットしてもよい。
本実施例では、フィルム１０の両面に凹凸を設けて模様を形成してフィルム１１を作製し、図６８（Ｃ）に示すように、フィルム１１を中央で折り曲げて２つの端部を重ね、図６８（Ｄ）に示すように、３辺を接着層で封止する構造とした。
また、本実施例の各試料では、正極集電体の片面に正極活物質層を有する正極を６つと、負極集電体の片面に負極活物質層を有する負極を６つ用いた。
図６８（Ｅ）を用いて、本実施例の各試料における正極及び負極の積層構造について説明する。負極集電体１４の第１の面に負極活物質層１９が設けられ、負極活物質層１９に接するようにセパレータ１３が積層されている。負極活物質層１９に接していない側のセパレータ１３の表面には、正極集電体１２の第１の面に形成された正極活物質層１８が接している。正極集電体１２の第２の面には、別の正極集電体１２の第２の面が接している。つまり、同極の集電体は活物質層が形成されていない面同士が接するように配置される。
集電体の活物質層が形成されていない面同士が向かい合い、金属面同士が接触していることで、摩擦力が大きく働くことなく、同極が接触している面同士は滑りやすくなっている。蓄電装置を曲げる際に、蓄電装置の内部で金属が滑るため、蓄電装置が曲げやすくなる。
本実施例の各試料における負極の材料は、実施例１の試料と同様である。
具体的には、本実施例の各試料の負極では、負極活物質に球状化天然黒鉛を用い、結着剤にＣＭＣ−Ｎａ及びＳＢＲを用いた。
本実施例の各試料における正極の材料は、実施例１０の試料と同様である。
具体的には、本実施例の各試料の正極では、正極活物質にＬｉＣｏＯ２を用い、結着剤としてＰＶｄＦを用い、導電助剤としてアセチレンブラックを用いた。
作製した正極活物質層及び負極活物質層の活物質担持量、膜厚、及び密度の平均値を表１７に示す。
電解液には、溶媒として、ＢＭＩ−ＦＳＡを用い、塩として、ＬｉＦＳＡを用いた。ＬｉＦＳＡをＢＭＩ−ＦＳＡに溶解させ、ＬｉＦＳＡの濃度が１．８ｍｏｌ／ｋｇの電解液を準備した。
本発明の一態様を適用した試料１３Ａ及び試料１３Ｂでは、ポリフェニレンサルファイドを用いた厚さ４６μｍのセパレータを２枚用いた。
また、外装体には、上記の通り、エンボス加工を行ったフィルムを用いた。具体的には、ＰＥＴ、ナイロン樹脂、アルミニウム箔、ポリプロピレンの順に積層された４層構造のフィルムを用いた。ここで、ポリプロピレンは、外装体によって封じされる空間の内側に位置する。
次に、試料の作製方法について説明する。
まず、正極、負極、及びセパレータを切断した。正極と負極の大きさは、それぞれ２０．４９ｃｍ２とした。
次に、タブ領域上の正極活物質及び負極活物質を剥がして、集電体を露出させた。
次に、正極、負極、セパレータを積層した。このとき、正極及び負極は、正極活物質層と、負極活物質層が向かい合うように配置した。また、２つの正極の、正極活物質層が形成されていない金属面同士が向かい合うように積層した。同様に、２つの負極の、負極活物質層が形成されていない金属面同士が向かい合うように積層した。
次に、正極及び負極にリード電極を取り付けた。
次に、外装体の４辺のうち２辺を残して、外装体を加熱により接合した。
次に、リード電極に設けられた封止層と外装体の封止層が重なるように配置し、加熱により接合した。このとき、電解液を注入する辺以外を接合した。
次に、外装体と、外装体で包まれた正極、セパレータ、及び負極を加熱した。加熱条件は、減圧雰囲気下（−１００ＫＰａ）で８０℃、１０時間とした。
次に、アルゴンガス雰囲気下で、封止されていない１辺から電解液を注入した。その後、減圧雰囲気下（−１００ＫＰａ）で、加熱により外装体の１辺を封止した。以上の工程により、薄型の蓄電池を作製した。
次に、試料のエージングを行った。なお、レートの算出は正極活物質重量あたり１３７ｍＡ／ｇの電流値を１Ｃとした。
初めに、２５℃で０．０１Ｃのレートで定電流定電圧充電を行った。充電条件は、４．１Ｖ、約１０ｍＡｈ／ｇを上限とした。充電後の休止時間は１０分とした。
そして、アルゴン雰囲気下で、外装体の１辺を切断し、開封することで、ガス抜きを行った後、開封した外装体の１辺を、再度、減圧雰囲気下（−１００ＫＰａ）で封止した。
次に、２５℃で０．１Ｃのレートで定電流定電圧充電を行った。充電条件は、４．１Ｖ、約１２７ｍＡｈ／ｇを上限とし、０．０１Ｃに相当する電流値を下限とした。なお、エージングにおける以降の充電後と放電後の休止時間はそれぞれ２時間とした。
そして、２５℃で０．２Ｃのレートで定電流放電を行った。放電条件は、２．５Ｖを下限とした。さらに、２５℃で０．２Ｃのレートで充放電を３回行った。図７０（Ａ）では、最後の放電時の試料１３Ａの放電カーブを、「曲げ試験前」として示す。また、図７０（Ｂ）では、最後の放電時の試料１３Ｂの放電カーブを、「放電１」の結果として示す。充電は、定電流定電圧充電で行った。充電条件は４．１Ｖ、約１３７ｍＡｈ／ｇを上限とし、０．０１Ｃに相当する電流値を下限とした。放電は定電流放電で行った。放電条件は、２．５Ｖを下限とした。
以上により、試料を作製した。
次に、本実施例の曲げ試験で用いた装置について説明する。
図６９（Ａ）に、試験装置１１００の外観写真を示す。図６９（Ｂ）、（Ｃ）は、試験装置１１００を側面から見た図である。また、図６９（Ｂ）、（Ｃ）は、試験装置１１００の動作を説明するための図である。説明をわかりやすくするため、図６９（Ｂ）、（Ｃ）では、試験装置１１００の一部の構成要素の記載を省略している。
作製した蓄電装置１２００（試料１３Ａに相当）は、２枚の保持板１１０１の間に挟まれた状態で、試験装置１１００の上部に配置されている。図６９（Ａ）では、保持板１１０１に遮られて蓄電装置１２００を直接視認できないため、蓄電装置１２００を破線で示している。
また、試験装置１１００は奥行き方向に伸びた半径４０ｍｍの円柱状の支持体１１０３を蓄電装置１２００の直下に有する（図６９（Ｂ）、（Ｃ））。
また、試験装置１１００は、長軸と短軸を有するＬ字型のアーム１１０２ａ及びアーム１１０２ｂを有する。また、試験装置１１００は、ロッド１１０６を有するエアシリンダ１１０５、及び部品１１０７を有する。
アーム１１０２ａは、長軸が左側、短軸が下側に伸びた状態で支持体１１０３の左側に配置され、アーム１１０２ｂは、長軸が右側、短軸が下側に伸びた状態で支持体１１０３の右側に配置されている（図６９（Ｂ）、（Ｃ））。また、アーム１１０２ａは、長軸と短軸の交差部分が支点１１０４ａと機械的に接続され、アーム１１０２ｂは、長軸と短軸の交差部分が支点１１０４ｂと機械的に接続されている。なお、支持体１１０３、支点１１０４ａ、及び支点１１０４ｂは固定されている。
また、アーム１１０２ａが有する短軸の先端と、アーム１１０２ｂが有する短軸の先端は、部品１１０７と機械的に接続されている。また、アーム１１０２ａが有する長軸の先端は、保持板１１０１の一方の端部と機械的に接続され、アーム１１０２ｂが有する長軸の先端は、保持板１１０１の他方の端部と機械的に接続されている。
エアシリンダ１１０５は、圧縮空気を用いてロッド１１０６を動かすことができる。例えば、本実施例では、エアシリンダ１１０５はロッド１１０６を上昇又は下降させることができる。部品１１０７はロッド１１０６と接続されており、ロッド１１０６の上昇又は下降に連動して、部品１１０７も上昇又は下降する。
部品１１０７を下降させると、アーム１１０２ａは、支点１１０４ａを中心にして回転し、長軸の先端部分が上昇する。また、部品１１０７を下降させると、アーム１１０２ｂは、支点１１０４ｂを中心にして回転し、長軸の先端部分が上昇する（図６９（Ｂ））。また、部品１１０７を上昇させると、アーム１１０２ａは、支点１１０４ａを中心にして回転し、長軸の先端部分が下降する。また、部品１１０７を上昇させると、アーム１１０２ｂは、支点１１０４ｂを中心にして回転し、長軸の先端部分が下降する（図６９（Ｃ））。
前述した通り、アーム１１０２ａ及びアーム１１０２ｂの長軸の先端部分は保持板１１０１の端部と機械的に接続されている。アーム１１０２ａ及びアーム１１０２ｂの長軸の先端部分を下げることにより、支持体１１０３に沿って保持板１１０１を曲げることができる。また、本実施例に示す曲げ試験は、蓄電装置１２００を２枚の保持板１１０１で挟んだ状態で行っている。よって、アーム１１０２ａ及びアーム１１０２ｂの長軸の先端部分を下げる（部品１１０７を上げる）ことにより、円柱状の支持体１１０３に沿って、蓄電装置１２００を曲げることができる（図６９（Ｃ））。具体的には、本実施例では支持体１１０３の半径を４０ｍｍとして、蓄電装置１２００が曲率半径４０ｍｍで曲がるようにした。
また、アーム１１０２ａ及びアーム１１０２ｂの長軸の先端部分を上げる（部品１１０７を下げる）ことにより、支持体１１０３と蓄電装置１２００の接触が減り、前述した曲率半径を大きくすることができる（図６９（Ｂ））。具体的には、本実施例ではアーム１１０２ａ及びアーム１１０２ｂの長軸の先端部分が最も上がった時に、前述した曲率半径が１５０ｍｍとなるようにした。
蓄電装置１２００の曲げ試験を、蓄電装置１２００を２枚の保持板１１０１で挟んだ状態で行うことにより、不要な力が蓄電装置１２００に加わることを防ぐことができる。また、蓄電装置１２００全体を均一な力で曲げることができる。
曲げ試験は、４０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の曲率半径で曲げ、１回の曲げは１０秒間隔で行った。曲げは、合計１０００回行った。また、充放電は、二次電池を試験装置から外して２５℃にて行った。
前述の通り、本実施例では、試料１３Ａについて、曲げ試験を行い、曲げ試験前後の放電容量を比較した。具体的には、試料１３Ａは、図７０（Ａ）に示す「曲げ試験前」の放電後に、充電を行い、曲げ試験を行った後、図７０（Ａ）に示す「曲げ試験後」の放電を行った。また、比較として、試料１３Ｂについては、図７０（Ｂ）に示す「放電１」の放電後に、曲げ試験を行わずに、試料１３Ａと同条件での充放電を行った（図７０（Ｂ）に示す「放電２」参照）。なお、図７０（Ａ）、（Ｂ）は、横軸が容量（ｍＡｈ／ｇ）であり、縦軸が電圧（Ｖ）である。
充放電は、２５℃で０．２Ｃ（３４ｍＡ）のレートで行った。充電は、定電流定電圧充電で行った。充電条件は４．１Ｖを上限として定電流充電を行った後、満充電まで４．１Ｖにて定電圧充電を行った。なお、充電容量が約１３７ｍＡｈ／ｇに至るか、電流値が０．０１Ｃ（１．７ｍＡ）に至るところを満充電とした。放電条件は、２．５Ｖを下限とした。充電後と放電後の休止時間はそれぞれ３０分間とした。
図７０（Ａ）に示すように、試料１３Ａは、曲げ試験で１０００回の曲げを行っても、放電容量の低下がほとんど見られなかった。また、図７０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、曲げ試験を行っていない試料１３Ｂと比較しても、曲げ試験による放電容量の低下はほとんど見られなかった。
また、曲げ試験前後の試料１３ＡのＸ線ＣＴ写真を撮影し、内部にダメージがあるかどうかを確認した。
曲げ試験前の試料１３Ａの正面側及び側面側のＸ線ＣＴ写真を、図７１（Ａ）、（Ｂ）に示し、１０００回の曲げ試験後の試料１３Ａの正面側及び側面側のＸ線ＣＴ写真を、図７１（Ｃ）、（Ｄ）に示す。
エンボス加工が行われたフィルムを外装体に用いたリチウムイオン二次電池は、１０００回の曲げ試験を終えても外観、内部の構造に損傷が見られなかった。
以上、本実施例の結果から、本発明の一態様を適用することで、可撓性を有し、曲げに強い蓄電装置を作製できることが示された。
本実施例では、本発明の一態様の蓄電装置を作製し、その特性を評価した結果について説明する。
本実施例では、図１（Ａ）に示す電池セル５００を作製した。
本実施例の試料は、本発明の一態様を適用した試料１４Ａである。
本実施例で作製した試料では、正極集電体の片面に正極活物質層を有する正極を２つと、負極集電体の両面に負極活物質層を有する負極を１つ用いた。つまり、本実施例の試料は、２層の正極活物質層と、２層の負極活物質層を有する構成である。
本実施例の試料における正極及び負極の材料、作製方法は、実施例１の試料１Ａと同様である。具体的には、負極では、負極活物質に球状化天然黒鉛を用い、結着剤にＣＭＣ−Ｎａ及びＳＢＲを用いた。また、正極では、正極活物質にＬｉＦｅＰＯ４を用い、結着剤にＰＶｄＦを用い、導電助剤にアセチレンブラックを用いた。
作製した正極活物質層及び負極活物質層の活物質担持量、膜厚、及び密度の平均値を表１８に示す。
試料１４Ａで用いた電解液は、実施例１で用いた電解液と同様である。具体的には、溶媒としてＢＭＩ−ＦＳＡを用い、塩としてＬｉＦＳＡを用いた。ＬｉＦＳＡをＢＭＩ−ＦＳＡに溶解させ、ＬｉＦＳＡの濃度が１．８ｍｏｌ／ｋｇの電解液を準備した。
本発明の一態様を適用した試料１４Ａには、ポリフェニレンサルファイドを用いた厚さ４６μｍのセパレータを用いた。
また、外装体には、アルミの両面に、樹脂層を被覆したフィルムを用いた。
本実施例の試料の作製方法は、実施例１と同様のため、説明を省略する。
次に、試料のエージングを行った。なお、エージングにおける充電後と放電後の休止時間はそれぞれ２時間とした。
初めに、２５℃で０．０１Ｃのレートで定電流充電を行った。充電条件は、３．２Ｖを上限とした。ここでは、正極活物質であるＬｉＦｅＰＯ４の理論容量（１７０ｍＡｈ／ｇ）を基準として、レートを算出した。
そして、アルゴン雰囲気下で、外装体の１辺を切断し、開封することで、ガス抜きを行った後、開封した外装体の１辺を、再度、減圧雰囲気下（−１００ＫＰａ）で封止した。
次に、２５℃で０．０５Ｃのレートで定電流充電を行った。充電条件は、４．０Ｖを上限とした。そして、２５℃で０．２Ｃのレートで定電流放電を行った。放電条件は、２．０Ｖを下限とした。さらに、２５℃で０．２Ｃのレートで充放電を２回行った。充電条件は４．０Ｖを上限とし、放電条件は、２．０Ｖを下限とした。
エージングの最後の充放電における充放電カーブを図７５（Ａ）に示す。図７５（Ａ）に示すように、試料１４Ａの放電容量は、１３６．３ｍＡｈ／ｇであった。
エージング後、試料１４Ａを、２５℃、０．２Ｃのレートで、０．５Ｃの容量（１３．５ｍＡｈ）まで、定電流充電を行った。充電カーブを図７５（Ｂ）に示す。図７５（Ｂ）に示すように、試料１４Ａの充電容量は、８４．８ｍＡｈ／ｇであった。
負極の電位が低い方が、イオン液体の分解は抑制される。そのため、本発明の一態様の蓄電装置を高温で保持する場合には、完全に放電された状態に比べて、少しでも充電された状態（満充電に限られない）で、保持することが好ましい。本実施例では、０．５Ｃの容量まで定電流充電を行った試料を、高温で保持することとした。
１０分間の休止時間の後、試料１４Ａを、１７０℃で１５分間保持した。具体的には、１７０℃まで昇温させたチャンバー内に試料１４Ａを入れて１５分間保持した。図７５（Ｃ）に、１７０℃で保持中の試料１４Ａの表面の温度を示す。保持開始から２分後から１５分後までの試料１４Ａの表面の平均温度は、１７０．８６℃であった。
１７０℃保持後の、試料１４Ａの充放電特性を評価した。該測定は、試料１４Ａの温度が十分に下がってから行った。具体的には、試料１４Ａを、室温環境下で約３０分間保持した後、該測定を行った。該測定は、充放電測定機（東洋システム社製）を用いて行った。４．０Ｖを上限として定電流充電を行い、２．０Ｖを下限として定電流放電を行った。充放電は０．１Ｃのレートで行った。また、充電と放電の休止時間はそれぞれ２時間とした。
図７５（Ｄ）に試料１４Ａの充放電カーブを示す。図７５（Ｄ）は、横軸が容量（ｍＡｈ／ｇ）であり、縦軸が電圧（Ｖ）である。
図７５（Ｄ）に示すように、１７０℃保持後の試料１４Ａの放電容量は、１０５．５ｍＡｈ／ｇであった。
本実施例の蓄電装置を高温環境に保持しても、ＰＰＳセパレータは溶解せず、セパレータの気孔率が維持されていた。また、イオン液体を有する電解液の分解が少なかった。本実施例の蓄電装置は、高温環境に保持しても、動作が可能であることがわかった。
本実施例の結果から、本発明の一態様である、ポリフェニレンサルファイドを有するセパレータと、イオン液体を有する電解液と、を用いた蓄電装置は、１７０℃で保持しても動作が可能であることがわかった。
（参考例）
上記実施例で用いたＨＭＩ−ＦＳＡの合成例について説明する。
２００ｍＬ三角フラスコに、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムブロミド２２．７ｇ（９１．９ｍｍｏｌ）、カリウムビス（フルオロスルホニル）アミド２２．１ｇ（１０１ｍｍｏｌ）、水４０ｍＬを加えた。この溶液を室温で１９時間撹拌した。撹拌後、得られた混合物の水層をジクロロメタンで抽出した。得られた抽出溶液と有機層を合わせて水で洗浄し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥した。得られた混合物を自然ろ過し、濾液を濃縮して液体を得た。得られた液体を乾燥したところ、目的物の黄色液体を収量２８．６ｇ、収率８９％で得た。
核磁気共鳴法（ＮＭＲ）によって、上記ステップで合成した化合物が目的物である、ＨＭＩ−ＦＳＡであることを確認した。
得られた化合物の１Ｈ ＮＭＲデータを以下に示す。
１Ｈ ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３，３００ＭＨｚ）：δ＝０．８６−０．９１（ｍ、３Ｈ）、１．３３−１．３７（ｍ、６Ｈ）、１．８３−１．９１（ｍ、２Ｈ）、３．９６（ｓ、３Ｈ）、４．１８（ｔ、Ｊ＝７．８Ｈｚ、２Ｈ）、７．２７−７．３０（ｍ、２Ｈ）、８．６６（ｓ、１Ｈ）。
１０ フィルム
１１ フィルム
１２ 正極集電体
１３ セパレータ
１４ 負極集電体
１８ 正極活物質層
１９ 負極活物質層
１０２ 活物質層
１１５ 封止層
１１８ 接合部
１１９ 導入口
２００ 二次電池
２０３ セパレータ
２０３ａ 領域
２０３ｂ 領域
２０７ 外装体
２１１ 正極
２１１ａ 正極
２１５ 負極
２１５ａ 負極
２２０ 封止層
２２１ 正極リード
２２５ 負極リード
２３０ 電極組立体
２３１ 電極組立体
２５０ 二次電池
２８１ タブ領域
２８２ タブ領域
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
５００ 電池セル
５０１ 正極集電体
５０２ 正極活物質層
５０３ 正極
５０４ 負極集電体
５０５ 負極活物質層
５０６ 負極
５０７ セパレータ
５０８ 電解液
５０９ 外装体
５１０ 正極リード
５１１ 負極リード
５１２ 接合部
５１３ 湾曲部
５１４ 接合部
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
６１１ ＰＴＣ素子
６１２ 安全弁機構
９００ 回路基板
９１０ ラベル
９１１ 端子
９１２ 回路
９１３ 蓄電池
９１４ アンテナ
９１５ アンテナ
９１６ 層
９１７ 層
９１８ アンテナ
９１９ 端子
９２０ 表示装置
９２１ センサ
９２２ 端子
９５１ 端子
９５２ 端子
９８０ 蓄電池
９８１ フィルム
９８２ フィルム
９９０ 蓄電池
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 端子
９９８ 端子
１２００ 蓄電装置
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
７１１０ 携帯情報端末
７１１１ 筐体
７１１２ 表示部
７１１３ 操作ボタン
７１１４ 蓄電装置
７２００ 携帯情報端末
７２０１ 筐体
７２０２ 表示部
７２０３ バンド
７２０４ バックル
７２０５ 操作ボタン
７２０６ 入出力端子
７２０７ アイコン
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
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
９６３１ 表示部
９６３１ａ 表示部
９６３１ｂ 表示部
９６３２ａ 領域
９６３２ｂ 領域
９６３３ 太陽電池
９６３４ 充放電制御回路
９６３５ 蓄電体
９６３６ ＤＣＤＣコンバータ
９６３７ コンバータ
９６３８ 操作キー
９６３９ ボタン
９６４０ 可動部

Claims (9)

  1. 正極、負極、セパレータ、及び電解液を有し、
    前記セパレータは、前記正極と前記負極の間に位置し、
    前記セパレータは、ポリフェニレンサルファイドを有し、
    前記電解液は、イオン液体及びアルカリ金属塩を有する、蓄電装置。
  2. 請求項１において、
    前記アルカリ金属塩は、リチウム塩である、蓄電装置。
  3. 請求項１又は２において、
    前記イオン液体は、カチオン及びアニオンを有し、
    前記カチオンは、１以上の置換基を有する５員環のヘテロ芳香環を有し、
    前記１以上の置換基が有する炭素数の合計が２以上１０以下である、蓄電装置。
  4. 請求項３において、
    前記カチオンは、イミダゾリウムカチオンである、蓄電装置。
  5. 請求項３又は４において、
    前記カチオンは、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムカチオンである、蓄電装置。
  6. 請求項１乃至５のいずれか一項において、
    前記負極は、黒鉛を有する、蓄電装置。
  7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の蓄電装置であり、
    可撓性を有する、蓄電装置。
  8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の蓄電装置であり、
    ０℃における放電容量が、２５℃における放電容量の８０％以上であり、
    １００℃における放電容量が、２５℃における放電容量の８０％以上である、蓄電装置。
  9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の蓄電装置と、
    表示装置、操作ボタン、外部接続ポート、アンテナ、スピーカ、又はマイクと、を有する、電子機器。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018129204A (ja) * 2017-02-09 2018-08-16 株式会社豊田中央研究所 リチウム二次電池用電極及びリチウム二次電池
JP2018156724A (ja) * 2017-03-15 2018-10-04 日立化成株式会社 リチウムイオン二次電池
JP2019046746A (ja) * 2017-09-06 2019-03-22 学校法人 関西大学 電解液および当該電解液を用いた蓄電デバイス
JP2020509611A (ja) * 2017-03-01 2020-03-26 ナワテクノロジーズ アルミニウム基板、配向カーボンナノチューブ及び導電性有機ポリマーを含む電極の調製方法、電極並びにそれらの使用
JP2020057523A (ja) * 2018-10-02 2020-04-09 エリーパワー株式会社 リチウムイオン電池の製造方法及びリチウムイオン電池
JP2021522656A (ja) * 2018-04-25 2021-08-30 バイエリシエ・モトーレンウエルケ・アクチエンゲゼルシヤフト リチウムイオン電池の作動方法、リチウムイオン電池および自動車
JP2022504837A (ja) * 2018-10-09 2022-01-13 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ コロラド，ア ボディー コーポレイト リチウムイオン電池におけるイオン液体電解質の性能向上方法
WO2022090843A1 (ja) * 2020-10-26 2022-05-05 株式会社半導体エネルギー研究所 二次電池、電子機器および車両
WO2022229776A1 (ja) * 2021-04-29 2022-11-03 株式会社半導体エネルギー研究所 二次電池、および電子機器

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6890956B2 (ja) 2015-12-10 2021-06-18 株式会社半導体エネルギー研究所 蓄電装置及び電子機器
US10707531B1 (en) 2016-09-27 2020-07-07 New Dominion Enterprises Inc. All-inorganic solvents for electrolytes
CN116706239A (zh) * 2016-12-02 2023-09-05 株式会社半导体能源研究所 蓄电装置及电子设备
DE112017006176T5 (de) * 2016-12-07 2019-09-12 Ngk Insulators, Ltd. Elektroden/Trennelement-Schichtkörper und damit ausgestattete Nickel-Zink-Batterie
CN107994300A (zh) * 2017-12-18 2018-05-04 合肥艾鑫智能科技有限公司 一种金属空气电池
KR102739118B1 (ko) 2018-07-27 2024-12-05 삼성전자주식회사 리튬전지
US11025092B2 (en) 2019-10-31 2021-06-01 Huna, Llc Wearable metabolic electrical charging apparatus
US20210143404A1 (en) * 2019-11-11 2021-05-13 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Secondary battery, positive electrode for secondary battery, and manufacturing method of positive electrode for secondary battery
CN112951615A (zh) * 2021-02-24 2021-06-11 中国科学院山西煤炭化学研究所 超级电容器及其制备方法
CN113270644A (zh) * 2021-05-17 2021-08-17 惠州亿纬锂能股份有限公司 一种电解液及其制备方法和应用
MA66614A1 (fr) * 2024-07-22 2026-01-30 Université Sultan Moulay Slimane Elaboration d’un condensateur électrolytique microbien de stockage d’énergie

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005353652A (ja) * 2004-06-08 2005-12-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 二次電源
WO2007088677A1 (ja) * 2006-02-03 2007-08-09 Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. イオン性液体を用いたリチウム二次電池
US20090053597A1 (en) * 2007-08-23 2009-02-26 Katsuhiko Tsunashima Electrolyte composition used in charge storage device and storage device using the same
JP2009076486A (ja) * 2007-09-18 2009-04-09 Tomoegawa Paper Co Ltd 電気化学素子用セパレータ
US20100143798A1 (en) * 2008-12-04 2010-06-10 Aruna Zhamu Nano graphene reinforced nanocomposite particles for lithium battery electrodes
JP2010219335A (ja) * 2009-03-17 2010-09-30 Tomoegawa Paper Co Ltd 蓄電デバイス用セパレータ及びその製造方法
JP2012023030A (ja) * 2010-06-17 2012-02-02 Sony Corp 非水電解質電池および非水電解質
JP2012510704A (ja) * 2009-08-10 2012-05-10 エルジー・ケム・リミテッド リチウム二次電池
JP2014103087A (ja) * 2012-04-17 2014-06-05 Sumitomo Electric Ind Ltd ナトリウム二次電池
JP2015022868A (ja) * 2013-07-18 2015-02-02 住友電気工業株式会社 溶融塩電池
JP2015515741A (ja) * 2012-02-24 2015-05-28 ファーストキャップ・システムズ・コーポレイションＦａ 改良された電解液系及びエネルギー蓄積装置におけるそれらの使用

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6689512B2 (en) * 2001-04-11 2004-02-10 Hitachi Maxell Ltd. Flat-shaped nonaqueous electrolyte battery
JP3732455B2 (ja) * 2001-04-11 2006-01-05 日立マクセル株式会社 扁平形非水電解質二次電池
JP4073182B2 (ja) * 2001-04-25 2008-04-09 三洋電機株式会社 基板装着用リチウム二次電池
JP3962806B2 (ja) 2002-05-16 2007-08-22 独立行政法人産業技術総合研究所 常温溶融塩及び常温溶融塩を用いたリチウム二次電池
JP4636223B2 (ja) * 2003-09-30 2011-02-23 日本電気株式会社 ラミネートフィルムの熱融着方法、フィルム外装電池の製造方法およびラミネートフィルム用熱融着装置
ATE519767T1 (de) 2003-12-26 2011-08-15 Nat Inst Of Advanced Ind Scien Ionische flüssigkeit, verfahren zu deren herstellung, doppelschichtiger kondensator, der diese enthält, und lithiumbatterie
DE102004018930A1 (de) * 2004-04-20 2005-11-17 Degussa Ag Verwendung eines keramischen Separators in Lithium-Ionenbatterien, die einen Elektrolyten aufweisen, der ionische Flüssigkeiten enthält
KR100816599B1 (ko) * 2004-12-13 2008-03-24 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 리튬이온 2차전지
JP4773133B2 (ja) * 2005-04-25 2011-09-14 セイコーインスツル株式会社 電気二重層キャパシタまたは二次電池
JP2009199960A (ja) * 2008-02-25 2009-09-03 Nec Tokin Corp リチウムイオン電池
JP5235715B2 (ja) * 2009-02-25 2013-07-10 富士重工業株式会社 蓄電デバイスおよびその製造方法
WO2010100636A1 (en) * 2009-03-03 2010-09-10 Technion Research & Development Foundation Ltd. Silicon-air batteries
JP5329310B2 (ja) * 2009-06-10 2013-10-30 第一工業製薬株式会社 イオン液体を用いたリチウム二次電池
JP2011096492A (ja) * 2009-10-29 2011-05-12 Sony Corp リチウム空気電池
US20120154119A1 (en) * 2010-12-20 2012-06-21 Michael Lee Schepps Interactive personal property location system
JP5773846B2 (ja) * 2011-10-31 2015-09-02 昭和電工パッケージング株式会社 空気二次電池用外装材、空気二次電池用外装材の製造方法及び空気二次電池
US9203109B2 (en) * 2012-03-07 2015-12-01 Massachusetts Institute Of Technology Rechargeable lithium battery for wide temperature operation
JP6274388B2 (ja) * 2012-07-27 2018-02-07 セイコーインスツル株式会社 電気化学セル及びその製造方法
KR101994261B1 (ko) * 2012-12-12 2019-06-28 삼성에스디아이 주식회사 이온성 액체를 포함하는 고체 전해질
JP5856946B2 (ja) * 2012-12-21 2016-02-10 太陽誘電株式会社 電気化学デバイス
JP2014183161A (ja) * 2013-03-19 2014-09-29 Sumitomo Electric Ind Ltd リチウムイオンキャパシタおよびその充放電方法
JP5865951B2 (ja) * 2014-05-26 2016-02-17 株式会社東芝 非水電解質電池及び電池パック

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005353652A (ja) * 2004-06-08 2005-12-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 二次電源
WO2007088677A1 (ja) * 2006-02-03 2007-08-09 Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. イオン性液体を用いたリチウム二次電池
US20090053597A1 (en) * 2007-08-23 2009-02-26 Katsuhiko Tsunashima Electrolyte composition used in charge storage device and storage device using the same
JP2009054311A (ja) * 2007-08-23 2009-03-12 Nippon Chem Ind Co Ltd 蓄電デバイス用電解質組成物及びそれを用いた蓄電デバイス
JP2009076486A (ja) * 2007-09-18 2009-04-09 Tomoegawa Paper Co Ltd 電気化学素子用セパレータ
US20100143798A1 (en) * 2008-12-04 2010-06-10 Aruna Zhamu Nano graphene reinforced nanocomposite particles for lithium battery electrodes
JP2010219335A (ja) * 2009-03-17 2010-09-30 Tomoegawa Paper Co Ltd 蓄電デバイス用セパレータ及びその製造方法
JP2012510704A (ja) * 2009-08-10 2012-05-10 エルジー・ケム・リミテッド リチウム二次電池
JP2012023030A (ja) * 2010-06-17 2012-02-02 Sony Corp 非水電解質電池および非水電解質
JP2015515741A (ja) * 2012-02-24 2015-05-28 ファーストキャップ・システムズ・コーポレイションＦａ 改良された電解液系及びエネルギー蓄積装置におけるそれらの使用
JP2014103087A (ja) * 2012-04-17 2014-06-05 Sumitomo Electric Ind Ltd ナトリウム二次電池
JP2015022868A (ja) * 2013-07-18 2015-02-02 住友電気工業株式会社 溶融塩電池

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018129204A (ja) * 2017-02-09 2018-08-16 株式会社豊田中央研究所 リチウム二次電池用電極及びリチウム二次電池
JP7049060B2 (ja) 2017-02-09 2022-04-06 株式会社豊田中央研究所 リチウム二次電池用電極、リチウム二次電池及びリチウム二次電池用電極の製造方法
JP7233383B2 (ja) 2017-03-01 2023-03-06 ナワテクノロジーズ アルミニウム基板、配向カーボンナノチューブ及び導電性有機ポリマーを含む電極の調製方法、電極並びにそれらの使用
JP2020509611A (ja) * 2017-03-01 2020-03-26 ナワテクノロジーズ アルミニウム基板、配向カーボンナノチューブ及び導電性有機ポリマーを含む電極の調製方法、電極並びにそれらの使用
JP2018156724A (ja) * 2017-03-15 2018-10-04 日立化成株式会社 リチウムイオン二次電池
JP2019046746A (ja) * 2017-09-06 2019-03-22 学校法人 関西大学 電解液および当該電解液を用いた蓄電デバイス
US11996513B2 (en) 2018-04-25 2024-05-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for operating a lithium ion battery, lithium ion battery, and motor vehicle
JP2024069265A (ja) * 2018-04-25 2024-05-21 バイエリシエ・モトーレンウエルケ・アクチエンゲゼルシヤフト リチウムイオン電池の作動方法、リチウムイオン電池および自動車
JP2021522656A (ja) * 2018-04-25 2021-08-30 バイエリシエ・モトーレンウエルケ・アクチエンゲゼルシヤフト リチウムイオン電池の作動方法、リチウムイオン電池および自動車
JP2023053124A (ja) * 2018-10-02 2023-04-12 エリーパワー株式会社 リチウムイオン電池の製造方法
JP7231188B2 (ja) 2018-10-02 2023-03-01 エリーパワー株式会社 リチウムイオン電池の製造方法
JP7461677B2 (ja) 2018-10-02 2024-04-04 エリーパワー株式会社 リチウムイオン電池の製造方法
WO2020071377A1 (ja) * 2018-10-02 2020-04-09 エリーパワー株式会社 リチウムイオン電池の製造方法及びリチウムイオン電池
JP2020057523A (ja) * 2018-10-02 2020-04-09 エリーパワー株式会社 リチウムイオン電池の製造方法及びリチウムイオン電池
US12113174B2 (en) 2018-10-02 2024-10-08 ELIIY Power Co., Ltd Method for manufacturing lithium-ion cell and lithium-ion cell
JP2022504837A (ja) * 2018-10-09 2022-01-13 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ コロラド，ア ボディー コーポレイト リチウムイオン電池におけるイオン液体電解質の性能向上方法
JPWO2022090843A1 (ja) * 2020-10-26 2022-05-05
WO2022090843A1 (ja) * 2020-10-26 2022-05-05 株式会社半導体エネルギー研究所 二次電池、電子機器および車両
WO2022229776A1 (ja) * 2021-04-29 2022-11-03 株式会社半導体エネルギー研究所 二次電池、および電子機器
JPWO2022229776A1 (ja) * 2021-04-29 2022-11-03

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