JP2020170727A - 二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池を繰り返し湾曲する場合、亀裂や破断等の劣化の原因になりやすい箇所として、正極タブおよび負極タブが挙げられる。これらの部分は、細く伸びた形状であるため、繰り返しの湾曲に対して物理的強度が弱くなる場合があるためである。【解決手段】正極および負極のタブを、湾曲の影響が比較的少ない箇所に設ける。具体的には、正極と、正極と電気的に接続された正極リードと、負極と、負極と電気的に接続された負極リードと、セパレータと、正極、負極およびセパレータを覆う外装体と、を有し、正極、セパレータ、負極および外装体は、第１の方向に湾曲させることが可能であり、正極リードおよび負極リードは、それぞれ外装体の対向する辺から引き出される二次電池とする。【選択図】図１

Description

本発明は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、マシン
、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。特に
、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、撮像装置、それらの
駆動方法、または、それらの製造方法に関する。特に、本発明の一態様は、二次電池およ
び二次電池の作製方法に関する。

近年、ウェアラブルデバイスが盛んに開発されている。ウェアラブルデバイスは身に着け
るという性質から、身体の曲面に沿っている、または身体の動きにあわせて湾曲すること
が好ましい。そのため、ウェアラブルデバイスに搭載する二次電池も、ディスプレイやそ
のほかの筐体と同様に、可撓性を有する二次電池の開発が行われている。

例えば、特許文献１には、湾曲することのできるシート状の蓄電装置と、該蓄電装置を搭
載した電子デバイスが開示されている。

米国特許出願公開第２０１３／０１０８９０７号明細書

可撓性を有する二次電池の場合、通常、外装体にはラミネートフィルムをはじめとする可
撓性を有する材料を用いる。そして正極と電気的に接続された正極リードの一部、および
負極と電気的に接続された負極リードの一部が、外装体の外側に引き出される。なお正極
のうち、正極リードと電気的に接続するために細く伸びた部分を正極タブという。同様に
負極のうち、負極リードと電気的に接続するために細く伸びた部分を負極タブという。

上記のような二次電池が繰り返し湾曲する場合、亀裂や破断等の劣化の原因になりやすい
箇所として、正極タブおよび負極タブが挙げられる。これらの部分は、細く伸びた形状で
あり、また活物質が形成された電極部に比べて薄く、繰り返しの湾曲に対する物理的強度
が弱くなりがちなためである。

そのため、本発明の一態様では、新規な構造の二次電池を提供する。具体的には、可撓性
を有する新規な構造の二次電池を提供する。

または、本発明の一態様は、新規な蓄電装置、新規な二次電池を搭載した電子機器などを
提供することを課題とする。なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるもの
ではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はな
い。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかと
なるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出するこ
とが可能である。

上記目的を達成するために、本発明の一態様では、正極タブおよび負極タブを、湾曲の影
響が比較的少ない箇所に設ける。

二次電池が単軸方向に湾曲する場合、湾曲方向における端部において、内径と外径の差に
より、隣り合う集電体同士とのずれが最も大きくなりやすい。そのため、正極タブおよび
負極タブを、湾曲方向における端部を有する辺を避けて設ける。

より具体的には、本発明の一態様は、正極と、正極と電気的に接続された正極リードと、
負極と、負極と電気的に接続された負極リードと、セパレータと、正極、負極およびセパ
レータを覆う外装体と、を有し、正極、セパレータ、負極および外装体は、第１の方向に
湾曲させることが可能であり、正極リードおよび負極リードは、それぞれ外装体の対向す
る辺から引き出される二次電池である。

また、上記において、正極と正極リードが電気的に接続される正極タブ部分と、負極と負
極リードが電気的に接続される負極タブ部分とを結ぶ第２の方向は、第１の方向と直交す
る方向であることが好ましい。

新規な構造の二次電池を提供することができる。より具体的には、可撓性を有する新規な
構造の二次電池を提供することができる。

または、新規な蓄電装置、新規な二次電池を搭載した電子機器などを提供することができ
る。なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明
の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効
果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、
図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。

二次電池の構成の例を説明する上面図、斜視図および断面図である。 二次電池に用いることのできる正極活物質を説明する断面図である。 二次電池に用いることのできる導電助剤等を説明する断面図である。 二次電池の構成の例を説明する上面図、断面図である。 二次電池の構成の例を説明する上面図、断面図である。 二次電池の構成の例を説明する上面図、斜視図および断面図である。 二次電池の構成の例を説明する断面図である。 二次電池の構成の例を説明する斜視図および断面図である。 二次電池の作製方法を説明する図である。 二次電池の作製方法を説明する図である。 二次電池の作製方法を説明する図である。 二次電池の作製方法を説明する図である。 蓄電装置の電池制御ユニットを説明するブロック図。 蓄電装置の電池制御ユニットを説明する概念図。 蓄電装置の電池制御ユニットを説明する回路図。 蓄電装置の電池制御ユニットを説明する回路図。 蓄電装置の電池制御ユニットを説明する概念図。 蓄電装置の電池制御ユニットを説明するブロック図。 蓄電装置の電池制御ユニットの処理を説明するフローチャート。 電子機器の例を説明する図。 電子機器の例を説明する図。 電子機器の例を説明する図。 電子機器の例を説明する図。 電子機器の例を説明する図。 電子機器の例を説明する図。

以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は
以下の説明に限定されず、その形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれ
ば容易に理解される。また、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈さ
れるものではない。

「電気的に接続」には、「何らかの電気的作用を有するもの」を介して接続されている場
合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの」は、接続対象間での電気信
号の授受を可能とするものであれば、特に制限はない。

図面等において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解を容易にするため、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、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。

「第１」、「第２」、「第３」などの序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すもの
である。

なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、または、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な場合がある。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な場合がある。

（実施の形態１）
本実施の形態では、図１乃至図８を用いて、本発明の一態様に係る二次電池の構成の例に
ついて説明する。

［１．１．代表的な構成］
図１（Ａ１）に示す二次電池１００は、正極１１１、正極１１１と電気的に接続された正
極リード１２１、負極１１５、負極１１５と電気的に接続された負極リード１２５、セパ
レータ１０３、および正極１１１、負極１１５、セパレータ１０３を覆う外装体１０７を
有する。また、正極リード１２１および負極リード１２５は、封止層１２０を有する。ま
た二次電池１００は、外装体１０７で覆われた領域に、電解液１０４を有する。

二次電池１００が有する正極１１１、セパレータ１０３および負極１１５を、それぞれ図
１（Ｂ１）、図１（Ｂ２）および図１（Ｂ３）に抜き出して示す。また図１（Ａ１）にお
けるＡ１−Ａ２の断面図を、図１（Ｃ）に示す。正極１１１は、正極集電体１０１と正極
活物質層１０２を有する。正極活物質層１０２は、正極活物質を有する。負極１１５は、
負極集電体１０５と負極活物質層１０６を有する。負極活物質層１０６は、負極活物質を
有する。正極集電体１０１上の正極活物質層１０２は、セパレータ１０３を介して負極集
電体１０５上の負極活物質層１０６と重畳する。

二次電池１００は、図１（Ａ２）に示すように、第１の方向２０１に湾曲させることがで
きる。

正極リード１２１と負極リード１２５は、それぞれ外装体１０７の対向する辺から引き出
される。二次電池１００を単軸方向に湾曲する場合、湾曲方向における端部において、内
径と外径の差により、隣り合う集電体同士とのずれが最も大きくなりやすい。そのため、
正極タブと負極タブは、外装体１０７の湾曲方向における端部を有する辺を避けて設ける
。なお、本明細書等において、外装体１０７の端部とは、外装体１０７の端から、外装体
１０７の長さの１０％の範囲をいうこととする。

また、正極１１１と正極リード１２１が電気的に接続される、正極１１１のタブ部分と、
負極１１５と負極リード１２５が電気的に接続される、負極１１５のタブ部分とを結ぶ方
向を、第２の方向２０２とする。図１の二次電池１００では、第２の方向２０２は、第１
の方向２０１に対して垂直な方向である。

なお、図１（Ａ１）および（Ｂ１）に示すように、正極１１１は一部に切欠きのある形状
であることが好ましい。これは、正極１１１と負極１１５の短絡を防止するため、正極１
１１と負極１１５を積層したとき、負極１１５のタブに近くなる部分には正極１１１を設
けないことが好ましいためである。

図１（Ａ１）に示すような構成の二次電池１００とすることで、正極１１１のタブ部分お
よび負極１１５のタブ部分を、湾曲の影響が比較的少ない箇所に設けることができる。そ
のため、二次電池１００の劣化を抑制することができる。また、信頼性の高い二次電池１
００とすることができる。

また、上記のような構成は、湾曲する方向である第１の方向に細長い二次電池１００にお
いて特に有効である。そのため外装体１０７の第１の方向２０１の長さは、外装体１０７
の第２の方向２０２の長さの２倍以上であることが好ましく、３倍以上であることがより
好ましい。

以下に、二次電池１００の正極１１１、負極１１５、セパレータ１０３、電解液１０４、
外装体１０７に用いることのできる材料について説明する。

［１．２．正極］
正極１１１は、正極集電体１０１と、正極集電体１０１上に形成された正極活物質層１０
２などにより構成される。

正極集電体１０１には、ステンレス、金、白金、アルミニウム、チタン等の金属、及びこ
れらの合金など、導電性が高く、顕著な化学変化を引き起こさない材料を用いることがで
きる。また、シリコン、チタン、ネオジム、スカンジウム、モリブデンなどの耐熱性を向
上させる元素が添加されたアルミニウム合金を用いることができる。また、シリコンと反
応してシリサイドを形成する金属元素で形成してもよい。シリコンと反応してシリサイド
を形成する金属元素としては、ジルコニウム、チタン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ
、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、コバルト、ニッケル等がある。正極集
電体１０１は、箔状、板状（シート状）、網状、パンチングメタル状、エキスパンドメタ
ル状等の形状を適宜用いることができる。正極集電体１０１は、厚みが５μｍ以上３０μ
ｍ以下のものを用いるとよい。また、正極集電体１０１の表面に、グラファイトなどを用
いてアンダーコート層を設けてもよい。

正極活物質層１０２は、正極活物質の他、正極活物質の密着性を高めるための結着剤（バ
インダ）、正極活物質層１０２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１０２に用いる正極活物質としては、オリビン型の結晶構造、層状岩塩型の
結晶構造、またはスピネル型の結晶構造を有する複合酸化物等がある。正極活物質として
、例えば、ＬｉＦｅＯ_２、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、Ｖ_２Ｏ_５、Ｃ
ｒ_２Ｏ_５、ＭｎＯ_２等の化合物を用いる。

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

また、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４等のマンガンを含むスピネル型の結晶構造を有するリチウム含有材
料に、少量のニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２やＬｉＮｉ_１−ｘＭ_ｘＯ_２（０＜ｘ＜１
）（Ｍ＝Ｃｏ、Ａｌ等））を混合すると、これを用いた二次電池の特性を向上させること
ができ好ましい。

また、正極活物質として、組成式Ｌｉ_ａＭｎ_ｂＭ_ｃＯ_ｄで表すことができるリチウムマン
ガン複合酸化物を用いることができる。ここで、元素Ｍは、リチウム、マンガン以外から
選ばれた金属元素、またはシリコン、リンを用いることが好ましく、ニッケルであること
がさらに好ましい。また、放電時に０＜ａ／（ｂ＋ｃ）＜２、かつｃ＞０、かつ０．２６
≦（ｂ＋ｃ）／ｄ＜０．５を満たすことが好ましい。なお、リチウムマンガン複合酸化物
とは、少なくともリチウムとマンガンとを含む酸化物をいい、クロム、コバルト、アルミ
ニウム、ニッケル、鉄、マグネシウム、モリブデン、亜鉛、インジウム、ガリウム、銅、
チタン、ニオブ、シリコン、およびリンなどからなる群から選ばれる少なくとも一種の元
素を含んでいてもよい。また、後述する、表層部と中心部で異なる性質を有するリチウム
マンガン複合酸化物とするために、Ｌｉ_１．６８Ｍｎ_{０．８０６２}Ｎｉ_{０．３１８}Ｏ_３の
組成式であらわされるリチウムマンガン複合酸化物を用いることが特に好ましい。なお、
ここでＬｉ_１．６８Ｍｎ_{０．８０６２}Ｎｉ_{０．３１８}Ｏ_３の組成式であらわされるリチウ
ムマンガン複合酸化物とは、原料材料の量の割合（モル比）を、Ｌｉ_２ＣＯ_３：ＭｎＣＯ
_３：ＮｉＯ＝０．８４：０．８０６２：０．３１８とすることにより形成したリチウムマ
ンガン複合酸化物をいう。そのため該リチウムマンガン複合酸化物は、組成式Ｌｉ_{１．６
８}Ｍｎ_{０．８０６２}Ｍ_{０．３１８}Ｏ_３で表されるが、この組成からずれることもある。例
えば、組成式がＬｉ_ａＭｎ_ｂＭ_ｃＯ_ｄ（１．５＜ａ＜１．８、０．６＜ｂ＜１、０．１＜
ｃ＜０．５、ｄ＝３）の範囲内になることがある。

また、リチウムマンガン複合酸化物は、例えば、平均粒子径が、５ｎｍ以上５０μｍ以下
であることが好ましい。なお平均粒子径は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）またはＴＥＭに
よる観察、またはレーザ回折・散乱法を用いた粒度分布計等によって測定することができ
る。また比表面積は、ガス吸着法により測定することができる。

また、リチウムマンガン複合酸化物は、表層部と中心部で異なる性質を有すると、高容量
を発現することができ好ましい。表層部と中心部で異なる性質を有するリチウムマンガン
複合酸化物の粒子の断面図の例を図２に示す。

図２（Ａ）に示すように、表層部と中心部で異なる性質を有するリチウムマンガン複合酸
化物は、第１の領域３３１と、第２の領域３３２と、第３の領域３３３を有することが好
ましい。第２の領域３３２は、第１の領域３３１の外側の少なくとも一部に接する。ここ
で、外側とは、粒子の表面により近いことを示す。また、第３の領域３３３は、リチウム
マンガン複合酸化物の粒子の、表面と一致する領域を有することが好ましい。

また、図２（Ｂ）に示すように、第１の領域３３１は、第２の領域３３２に覆われない領
域を有してもよい。また、第２の領域３３２は、第３の領域３３３に覆われない領域を有
してもよい。また、例えば第１の領域３３１に第３の領域３３３が接する領域を有しても
よい。また、第１の領域３３１は、第２の領域３３２および第３の領域３３３のいずれに
も覆われない領域を有してもよい。

第２の領域３３２は、第１の領域３３１と異なる組成を有することが好ましい。

例えば、第１の領域３３１がリチウム、マンガン、元素Ｍおよび酸素を有し、第２の領域
３３２がリチウム、マンガン、元素Ｍおよび酸素を有し、第１の領域３３１のリチウム、
マンガン、元素Ｍ、および酸素の原子数比はａ１：ｂ１：ｃ１：ｄ１で表され、第２の領
域３３２のリチウム、マンガン、元素Ｍ、および酸素の原子数比はａ２：ｂ２：ｃ２：ｄ
２で表される場合について説明する。ここで、ｄ１÷（ｂ１＋ｃ１）は２．２以上が好ま
しく、２．３以上であることがより好ましく、２．３５以上３以下であることがさらに好
ましい。また、ｄ２÷（ｂ２＋ｃ２）は２．２未満であることが好ましく、２．１未満で
あることがより好ましく、１．１以上１．９以下であることがさらに好ましい。

また、第２の領域３３２が有するマンガンは、第１の領域３３１が有するマンガンと異な
る価数を有してもよい。また、第２の領域３３２が有する元素Ｍは、第１の領域３３１が
有する元素Ｍと異なる価数を有してもよい。

より具体的には、第１の領域３３１は、層状岩塩型の結晶構造を有するリチウムマンガン
複合酸化物であることが好ましい。また第２の領域３３２は、スピネル型の結晶構造を有
するリチウムマンガン複合酸化物であることが好ましい。

ここで、各領域の組成や、元素の価数に空間的な分布がある場合には、例えば複数の箇所
についてその組成や価数を評価し、その平均値を算出し、該領域の組成や価数としてもよ
い。

また、第２の領域３３２と第１の領域３３１との間に、遷移層を有してもよい。ここで遷
移層とは、例えば組成が連続的、あるいは段階的に変化する領域である。または、遷移層
とは、結晶構造が連続的、あるいは段階的に変化する領域である。または、遷移層とは、
結晶の格子定数が連続的、あるいは段階的に変化する領域である。または、第２の領域３
３２と第１の領域３３１との間に、混合層を有してもよい。ここで混合層とは、例えば異
なる結晶方位を有する２以上の結晶が混合する場合を指す。あるいは、混合層とは、例え
ば異なる結晶構造を有する２以上の結晶が混合する場合を指す。あるいは、混合層とは、
例えば異なる組成を有する２以上の結晶が混合する場合を指す。

第３の領域３３３は、炭素を有することが好ましい。炭素は導電性が高いため、炭素で被
覆された粒子を二次電池の電極に用いることにより、例えば電極の抵抗を低くすることが
できる。また、被覆層はグラフェンを有してもよく、酸化グラフェンを有してもよく、還
元した酸化グラフェンを有してもよい。グラフェンおよび還元された酸化グラフェンは、
高い導電性を有するという優れた電気特性、および柔軟性並びに機械的強度が高いという
優れた物理特性を有する。

被覆層の厚みは、０．４ｎｍ以上４０ｎｍ以下とすることが好ましい。

または、第３の領域３３３として、金属化合物を有してもよい。ここで、金属としては例
えばコバルト、アルミニウム、ニッケル、鉄、マンガン、チタン、亜鉛、リチウム、炭素
等が挙げられる。金属化合物の一例として、これらの金属の酸化物や、フッ化物などが挙
げられる。

第３の領域３３３は、電池反応、例えば充電や放電に対して、第１の領域３３１および第
２の領域３３２と比較して、酸化・還元のされやすさまたは結晶構造についてより安定で
あることが好ましい。

または、複合材料（一般式ＬｉＭＰＯ_４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（Ｉ
Ｉ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上））を用いることができる。一般式ＬｉＭＰＯ_４の代表例と
しては、ＬｉＦｅＰＯ_４、ＬｉＮｉＰＯ_４、ＬｉＣｏＰＯ_４、ＬｉＭｎＰＯ_４、ＬｉＦｅ
_ａＮｉ_ｂＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ａＣｏ_ｂＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ａＭｎ_ｂＰＯ_４、ＬｉＮｉ_ａＣｏ_ｂ
ＰＯ_４、ＬｉＮｉ_ａＭｎ_ｂＰＯ_４（ａ＋ｂは１以下、０＜ａ＜１、０＜ｂ＜１）、ＬｉＦ
ｅ_ｃＮｉ_ｄＣｏ_ｅＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ｃＮｉ_ｄＭｎ_ｅＰＯ_４、ＬｉＮｉ_ｃＣｏ_ｄＭｎ_ｅＰＯ
_４（ｃ＋ｄ＋ｅは１以下、０＜ｃ＜１、０＜ｄ＜１、０＜ｅ＜１）、ＬｉＦｅ_ｆＮｉ_ｇＣ
ｏ_ｈＭｎ_ｉＰＯ_４（ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉは１以下、０＜ｆ＜１、０＜ｇ＜１、０＜ｈ＜１、０
＜ｉ＜１）等のリチウム化合物を材料として用いることができる。

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

または、一般式Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＭＳｉＯ_４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（
ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上、０≦ｊ≦２）等の複合材料を用いることができる。一般
式Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＭＳｉＯ_４の代表例としては、Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＦｅＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２
−ｊ）}ＮｉＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＣｏＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＭｎＳｉＯ_４、Ｌｉ
_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｋＮｉ_ｌＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｋＣｏ_ｌＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ
）}Ｆｅ_ｋＭｎ_ｌＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｎｉ_ｋＣｏ_ｌＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｎｉ_ｋ
Ｍｎ_ｌＳｉＯ_４（ｋ＋ｌは１以下、０＜ｋ＜１、０＜ｌ＜１）、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｍＮ
ｉ_ｎＣｏ_ｑＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｍＮｉ_ｎＭｎ_ｑＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｎｉ
_ｍＣｏ_ｎＭｎ_ｑＳｉＯ_４（ｍ＋ｎ＋ｑは１以下、０＜ｍ＜１、０＜ｎ＜１、０＜ｑ＜１）
、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｒＮｉ_ｓＣｏ_ｔＭｎ_ｕＳｉＯ_４（ｒ＋ｓ＋ｔ＋ｕは１以下、０＜ｒ
＜１、０＜ｓ＜１、０＜ｔ＜１、０＜ｕ＜１）等のリチウム化合物を材料として用いるこ
とができる。

また、正極活物質として、Ａ_ｘＭ_２（ＸＯ_４）_３（Ａ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｍ＝Ｆｅ、Ｍ
ｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｘ＝Ｓ、Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｓ、Ｓｉ）の一般式で表されるナシコン
型化合物を用いることができる。ナシコン型化合物としては、Ｆｅ_２（ＭｎＯ_４）_３、Ｆ
ｅ_２（ＳＯ_４）_３、Ｌｉ_３Ｆｅ_２（ＰＯ_４）_３等がある。また、正極活物質として、Ｌｉ
_２ＭＰＯ_４Ｆ、Ｌｉ_２ＭＰ_２Ｏ_７、Ｌｉ_５ＭＯ_４（Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ）の一般式で表される
化合物、ＮａＦｅＦ_３、ＦｅＦ_３等のペロブスカイト型フッ化物、ＴｉＳ_２、ＭｏＳ_２等
の金属カルコゲナイド（硫化物、セレン化物、テルル化物）、ＬｉＭＶＯ_４等の逆スピネ
ル型の結晶構造を有する酸化物、バナジウム酸化物系（Ｖ_２Ｏ_５、Ｖ_６Ｏ_１３、ＬｉＶ_３
Ｏ_８等）、マンガン酸化物、有機硫黄化合物等の材料を用いることができる。

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

また、正極活物質として、上記材料を複数組み合わせた材料を用いてもよい。例えば、上
記材料を複数組み合わせた固溶体を正極活物質として用いることができる。例えば、Ｌｉ
Ｃｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｎｉ_１／３Ｏ_２とＬｉ_２ＭｎＯ_３の固溶体を正極活物質として用い
ることができる。

なお、図示しないが、正極活物質層１０２の表面に炭素層などの導電性材料を設けてもよ
い。炭素層などの導電性材料を設けることで、電極の導電性を向上させることができる。
例えば、正極活物質層１０２への炭素層の被覆は、正極活物質の焼成時にグルコース等の
炭水化物を混合することで形成することができる。

粒状の正極活物質層１０２の一次粒子の平均粒子径は、５０ｎｍ以上１００μｍ以下のも
のを用いるとよい。

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、正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、活物質同士の接触点や、接触面積を増大させることができる。

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。なお、酸化グラフェンを還元してグラフェンを形成する場合、酸化グラフェン
に含まれる酸素は全て脱離されずに、一部の酸素はグラフェンに残存する。グラフェンに
酸素が含まれる場合、酸素の割合は、ＸＰＳで測定した場合にグラフェン全体の２ａｔｏ
ｍｉｃ％以上１１ａｔｏｍｉｃ％以下、好ましくは３ａｔｏｍｉｃ％以上１０ａｔｏｍｉ
ｃ％以下である。

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。

平均粒子径の小さい活物質、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。

以下では、正極活物質層に、導電助剤としてグラフェンを用いる場合の断面構成例を説明
する。なお、負極活物質層に導電助剤としてグラフェンを用いてもよい。

図３に、正極活物質層１０２の縦断面図を示す。正極活物質層１０２は、粒状の正極活物
質３２２と、導電助剤としてのグラフェン３２１と、結着剤（バインダともいう。図示せ
ず）と、を含む。

正極活物質層１０２の縦断面においては、図３に示すように、正極活物質層１０２の内部
において概略均一にシート状のグラフェン３２１が分散する。図３においてはグラフェン
３２１を模式的に太線で表しているが、実際には炭素分子の単層又は多層の厚みを有する
薄膜である。複数のグラフェン３２１は、複数の粒状の正極活物質３２２を包むように、
覆うように、あるいは複数の粒状の正極活物質３２２の表面上に張り付くように形成され
ているため、互いに面接触している。また、グラフェン３２１どうしも互いに面接触する
ことで、複数のグラフェン３２１により三次元的な電気伝導のネットワークを形成してい
る。

これはグラフェン３２１の形成に、極性溶媒中での分散性が極めて高い酸化グラフェンを
用いるためである。均一に分散した酸化グラフェンを含有する懸濁液から分散媒を揮発除
去し、酸化グラフェンを還元してグラフェンとするため、正極活物質層１０２に残留する
グラフェン３２１は部分的に重なり合い、互いに面接触する程度に分散していることで電
気伝導の経路を形成している。なお、酸化グラフェンの還元は、例えば熱処理により行っ
てもよいし、還元剤を用いて行ってもよい。

従って、活物質と点接触するアセチレンブラック等の粒状の導電助剤と異なり、グラフェ
ン３２１は接触抵抗の低い面接触を可能とするものであるから、導電助剤の量を増加させ
ることなく、粒状の正極活物質３２２とグラフェン３２１との電気伝導性を向上させるが
できる。よって、正極活物質３２２の正極活物質層１０２における比率を増加させること
ができる。これにより、二次電池の放電容量を増加させることができる。

また、グラフェン同士が結合することにより、網目状のグラフェン（以下グラフェンネッ
トと呼ぶ）を形成することができる。活物質をグラフェンネットが被覆する場合に、グラ
フェンネットは粒子間を結合するバインダとしても機能することができる。よって、バイ
ンダの量を少なくすることができる、又は使用しないことができるため、電極体積や電極
重量に占める活物質の比率を向上させることができる。すなわち、二次電池の容量を増加
させることができる。

本発明の一態様の二次電池に用いる電極は様々な方法で作製することができる。例えば、
塗布法を用いて集電体上に活物質層を形成する場合は、活物質とバインダと導電助剤と分
散媒（溶媒ともいう）を混合してペーストを作製し、集電体上にペーストを塗布して、分
散媒を気化させればよい。その後、必要があれば、ロールプレス法や平板プレス法等の圧
縮方法によりプレスして圧密化してもよい。

分散媒としては、例えば、水や、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）やジメチルホルムアミ
ド等の極性を有する有機溶媒等を用いることができる。安全性とコストの観点から、水を
用いることが好ましい。

バインダとしては、例えば水溶性の高分子を含むことが好ましい。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、バインダとしては、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好ましい。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ると、さらに好ましい。

または、バインダとしては、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（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、ナイロン、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、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、ポリメチルメタクリレート、ニトロセルロース等の材料を用いることが好ましい
。

バインダ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。

正極活物質層１０２の総量に対するバインダの含有量は、１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下が
好ましく、２ｗｔ％以上８ｗｔ％以下がより好ましく、３ｗｔ％以上５ｗｔ％以下がさら
に好ましい。また、正極活物質層１０２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。

塗布法を用いて正極活物質層１０２を形成する場合は、正極活物質とバインダと導電助剤
を混合して正極ペースト（スラリー）を作製し、正極集電体１０１上に塗布して乾燥させ
ればよい。

［１．３．負極］
負極１１５は、負極集電体１０５と、負極集電体１０５上に形成された負極活物質層１０
６などにより構成される。

負極集電体１０５には、ステンレス、金、白金、鉄、銅、チタン等の金属、及びこれらの
合金など、導電性の高く、リチウム等のキャリアイオンと合金化しない材料を用いること
ができる。また、シリコン、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。負極集電体１０
５は、箔状、板状（シート状）、網状、パンチングメタル状、エキスパンドメタル状等の
形状を適宜用いることができる。負極集電体１０５は、厚みが５μｍ以上３０μｍ以下の
ものを用いるとよい。また、負極集電体１０５の表面に、グラファイトなどを用いてアン
ダーコート層を設けてもよい。

負極活物質層１０６は、負極活物質の他、負極活物質の密着性を高めるための結着剤（バ
インダ）、負極活物質層１０６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
活物質層に用いるバインダおよび導電助剤の材料は、正極活物質層に用いるバインダおよ
び導電助剤の材料を参酌することができる。

負極活物質としては、リチウムの溶解・析出、又はリチウムイオンとの可逆的な反応が可
能な材料を用いることができ、リチウム金属、炭素系材料、合金系材料等を用いることが
できる。

リチウム金属は、酸化還元電位が低く（標準水素電極に対して−３．０４５Ｖ）、重量及
び体積当たりの比容量が大きい（それぞれ３８６０ｍＡｈ／ｇ、２０６２ｍＡｈ／ｃｍ^３
）ため、好ましい。

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

黒鉛としては、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、コークス系人造黒鉛、ピッチ
系人造黒鉛等の人造黒鉛や、球状化天然黒鉛等の天然黒鉛がある。

黒鉛はリチウムイオンが黒鉛に挿入されたとき（リチウム−黒鉛層間化合物の生成時）に
リチウム金属と同程度に卑な電位を示す（０．１Ｖ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。さらに
、黒鉛は、単位体積当たりの容量が比較的高い、体積膨張が小さい、安価である、リチウ
ム金属に比べて安全性が高い等の利点を有するため、好ましい。

また、負極活物質には上述の炭素材の他、キャリアイオンとの合金化、脱合金化反応によ
り充放電反応を行うことが可能な合金系材料を用いることができる。キャリアイオンがリ
チウムイオンである場合、合金系材料としては、例えば、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ
、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、及びＩｎ等のうちの
少なくとも一つを含む材料を用いることができる。このような元素は炭素に対して容量が
大きく、特にシリコンは理論容量が４２００ｍＡｈ／ｇと飛躍的に高い。このため、負極
活物質にシリコンを用いることが好ましい。このような元素を用いた合金系材料としては
、例えば、Ｍｇ_２Ｓｉ、Ｍｇ_２Ｇｅ、Ｍｇ_２Ｓｎ、ＳｎＳ_２、Ｖ_２Ｓｎ_３、ＦｅＳｎ_２、
ＣｏＳｎ_２、Ｎｉ_３Ｓｎ_２、Ｃｕ_６Ｓｎ_５、Ａｇ_３Ｓｎ、Ａｇ_３Ｓｂ、Ｎｉ_２ＭｎＳｂ、
ＣｅＳｂ_３、ＬａＳｎ_３、Ｌａ_３Ｃｏ_２Ｓｎ_７、ＣｏＳｂ_３、ＩｎＳｂ、ＳｂＳｎ等があ
る。

また、負極活物質として、ＳｉＯ、ＳｎＯ、ＳｎＯ_２、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、リチ
ウムチタン酸化物（Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２）、リチウム−黒鉛層間化合物（Ｌｉ_ｘＣ_６）、
五酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）、酸化タングステン（ＷＯ_２）、酸化モリブデン（ＭｏＯ_２
）等の酸化物を用いることができる。

なお、ＳｉＯとは、ケイ素リッチの部分を含むケイ素酸化物の粉末を指しており、ＳｉＯ
_ｙ（２＞ｙ＞０）とも表記できる。例えばＳｉＯは、Ｓｉ_２Ｏ_３、Ｓｉ_３Ｏ_４、またはＳ
ｉ_２Ｏから選ばれた単数または複数を含む材料や、Ｓｉの粉末と二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２
）の混合物も含む。また、ＳｉＯは他の元素（炭素、窒素、鉄、アルミニウム、銅、チタ
ン、カルシウム、マンガンなど）を含む場合もある。即ち、単結晶Ｓｉ、アモルファスＳ
ｉ、多結晶Ｓｉ、Ｓｉ_２Ｏ_３、Ｓｉ_３Ｏ_４、Ｓｉ_２Ｏ、ＳｉＯ_２から選ばれる複数を含む
材料を指しており、ＳｉＯは有色材料である。ＳｉＯではないＳｉＯ_ｘ（Ｘは２以上）で
あれば無色透明、或いは白色であり、区別することができる。ただし、二次電池の材料と
してＳｉＯを用いて二次電池を作製した後、充放電を繰り返すなどによって、ＳｉＯが酸
化した場合には、ＳｉＯ_２に変質する場合もある。

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、Ｌｉ_３Ｎ型構造をもつ
Ｌｉ_３−ｘＭ_ｘＮ（Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ）を用いることができる。例えば、Ｌｉ_２．６
Ｃｏ_０．４Ｎ_３は大きな充放電容量（９００ｍＡｈ／ｇ、１８９０ｍＡｈ／ｃｍ^３）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Ｖ_２Ｏ_５、Ｃｒ_３Ｏ_８等の材料と組み合わせ
ることができ好ましい。なお、正極活物質にリチウムイオンを含む材料を用いる場合でも
、あらかじめ正極活物質に含まれるリチウムイオンを脱離させておくことで負極活物質と
してリチウムと遷移金属の複窒化物を用いることができる。

また、コンバージョン反応が生じる材料を負極活物質として用いることもできる。例えば
、酸化コバルト（ＣｏＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化鉄（ＦｅＯ）等の、リチウム
と合金化反応を行わない遷移金属酸化物を負極活物質に用いてもよい。コンバージョン反
応が生じる材料としては、さらに、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＣｕＯ、Ｃｕ_２Ｏ、ＲｕＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ
_３等の酸化物、ＣｏＳ_０．８９、ＮｉＳ、ＣｕＳ等の硫化物、Ｚｎ_３Ｎ_２、Ｃｕ_３Ｎ、Ｇ
ｅ_３Ｎ_４等の窒化物、ＮｉＰ_２、ＦｅＰ_２、ＣｏＰ_３等のリン化物、ＦｅＦ_３、ＢｉＦ_３
等のフッ化物でも起こる。なお、上記フッ化物の電位は高いため、正極活物質として用い
てもよい。

塗布法を用いて負極活物質層１０６を形成する場合は、負極活物質と結着剤を混合して負
極ペースト（スラリー）を作製し、負極集電体１０５上に塗布して乾燥させればよい。

また、負極活物質層１０６の表面に、グラフェンを形成してもよい。例えば、負極活物質
をシリコンとした場合、充放電サイクルにおけるキャリアイオンの吸蔵・放出に伴う体積
の変化が大きいため、負極集電体１０５と負極活物質層１０６との密着性が低下し、充放
電により電池特性が劣化してしまう。そこで、シリコンを含む負極活物質層１０６の表面
にグラフェンを形成すると、充放電サイクルにおいて、シリコンの体積が変化したとして
も、負極集電体１０５と負極活物質層１０６との密着性の低下を抑制することができ、電
池特性の劣化が低減されるため好ましい。

また、負極活物質層１０６の表面に、酸化物等の被膜を形成してもよい。充電時において
電解液の分解等により形成される被膜は、その形成時に消費された電荷量を放出すること
ができず、不可逆容量を形成する。これに対し、酸化物等の被膜をあらかじめ負極活物質
層１０６の表面に設けておくことで、不可逆容量の発生を抑制又は防止することができる
。

このような負極活物質層１０６を被覆する被膜には、ニオブ、チタン、バナジウム、タン
タル、タングステン、ジルコニウム、モリブデン、ハフニウム、クロム、アルミニウム若
しくはシリコンのいずれか一の酸化膜、又はこれら元素のいずれか一とリチウムとを含む
酸化膜を用いることができる。このような被膜は、従来の電解液の分解生成物により負極
表面に形成される被膜に比べ、十分緻密な膜である。

例えば、酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）は、電気伝導度が１０^−９Ｓ／ｃｍと低く、高い絶縁
性を示す。このため、酸化ニオブ膜は負極活物質と電解液との電気化学的な分解反応を阻
害する。一方で、酸化ニオブのリチウム拡散係数は１０^−９ｃｍ^２／ｓｅｃであり、高い
リチウムイオン伝導性を有する。このため、リチウムイオンを透過させることが可能であ
る。また、酸化シリコンや酸化アルミニウムを用いてもよい。

負極活物質層１０６を被覆する被膜の形成には、例えばゾル−ゲル法を用いることができ
る。ゾル−ゲル法とは、金属アルコキシドや金属塩等からなる溶液を、加水分解反応・重
縮合反応により流動性を失ったゲルとし、このゲルを焼成して薄膜を形成する方法である
。ゾル−ゲル法は液相から薄膜を形成する方法であるから、原料を分子レベルで均質に混
合することができる。このため、溶媒の段階の金属酸化膜の原料に、黒鉛等の負極活物質
を加えることで、容易にゲル中に活物質を分散させることができる。このようにして、負
極活物質層１０６の表面に被膜を形成することができる。当該被膜を用いることで、二次
電池の容量の低下を防止することができる。

［１．４．セパレータ］
セパレータ１０３を形成するための材料として、セルロースや、ポリプロピレン（ＰＰ）
、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリブテン、ナイロン、ポリエステル、ポリスルホン、ポリア
クリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン等の多孔性絶縁体を用
いることができる。また、ガラス繊維等の不織布や、ガラス繊維と高分子繊維を複合した
隔膜を用いてもよい。

［１．５．電解液］
二次電池１００に用いる電解液１０４の溶媒としては、非プロトン性有機溶媒が好ましく
、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレン
カーボネート、クロロエチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、γ−ブチロラクト
ン、γ−バレロラクトン、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（Ｄ
ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ギ酸メチル、酢酸メチル、酪酸メチル、
１，３−ジオキサン、１，４−ジオキサン、ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、ジメチルスル
ホキシド、ジエチルエーテル、メチルジグライム、アセトニトリル、ベンゾニトリル、テ
トラヒドロフラン、スルホラン、スルトン等の１種、又はこれらのうちの２種以上を任意
の組み合わせ及び比率で用いることができる。

また、電解液の溶媒としてゲル化される高分子材料を用いることで、漏液性に対する安全
性が高まる。また、二次電池の薄型化及び軽量化が可能である。ゲル化される高分子材料
の代表例としては、シリコーンゲル、アクリル系ゲル、アクリロニトリルゲル、ポリエチ
レンオキサイド系ゲル、ポリプロピレンオキサイド系ゲル、フッ素系ポリマーのゲル等が
ある。

また、電解液の溶媒として、難燃性及び難揮発性であるイオン液体（常温溶融塩）を一つ
又は複数用いることで、二次電池の内部短絡や、過充電等によって内部温度が上昇しても
、二次電池の破裂や発火などを防ぐことができる。

また、上記の溶媒に溶解させる電解質としては、キャリアにリチウムイオンを用いる場合
、例えばＬｉＰＦ_６、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＡｌＣｌ_４、Ｌｉ
ＳＣＮ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、Ｌｉ_２ＳＯ_４、Ｌｉ_２Ｂ_１０Ｃｌ_１０、Ｌｉ_２Ｂ_１２Ｃｌ_１
２、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＣ_４Ｆ_９ＳＯ_３、ＬｉＣ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３、ＬｉＣ（Ｃ_２
Ｆ_５ＳＯ_２）_３、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（Ｃ_４Ｆ_９ＳＯ_２）（ＣＦ_３ＳＯ_２
）、ＬｉＮ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２等のリチウム塩を一種、又はこれらのうちの二種以上を
任意の組み合わせ及び比率で用いることができる。

また、二次電池に用いる電解液は、粒状のごみや電解液の構成元素以外の元素（以下、単
に「不純物」ともいう。）の含有量が少ない高純度化された電解液を用いることが好まし
い。具体的には、電解液に対する不純物の重量比を１％以下、好ましくは０．１％以下、
より好ましくは０．０１％以下とすることが好ましい。また、電解液にビニレンカーボネ
ートなどの添加剤を加えてもよい。

［１．６．外装体］
二次電池の構造としては、様々な構造があるが、本実施の形態では、外装体１０７の形成
にフィルムを用いる。なお、外装体１０７を形成するためのフィルムは金属フィルム（ア
ルミニウム、ステンレス、ニッケル鋼など）、有機材料からなるプラスチックフィルム、
有機材料（有機樹脂や繊維など）と無機材料（セラミックなど）とを含むハイブリッド材
料フィルム、炭素含有無機フィルム（カーボンフィルム、グラファイトフィルムなど）か
ら選ばれる単層フィルムまたはこれら複数からなる積層フィルムを用いる。金属フィルム
は、エンボス加工を行いやすく、エンボス加工を行って凹部または凸部を形成すると外気
に触れる外装体１０７の表面積が増大するため、放熱効果に優れている。

また、外部から力を加えて二次電池１００の形状を変化させた場合、二次電池１００の外
装体１０７に外部から曲げ応力が加わり、外装体１０７の一部が変形または一部破壊が生
じる恐れがある。外装体１０７に凹部または凸部を形成することにより、外装体１０７に
加えられた応力によって生じるひずみを緩和することができる。よって、二次電池１００
の信頼性を高めることができる。なお、ひずみとは物体の基準（初期状態）長さに対する
物体内の物質点の変位を示す変形の尺度である。外装体１０７に凹部または凸部を形成す
ることにより、二次電池の外部から力を加えて生じるひずみによる影響を許容範囲内に抑
えることができる。よって、信頼性の良い二次電池を提供することができる。

［２．変形例１］
図１では、正極１１１のタブ部分と負極１１５のタブ部分を結ぶ第２の方向２０２が、湾
曲させることのできる第１の方向２０１に対して垂直な方向である例を示したが、本発明
の一態様はこれに限らない。第１の方向と、第２の方向は平行でなければよい。

図１と異なる二次電池１００の例を、図４（Ａ１）に示す。図４（Ａ１）の二次電池１０
０では、第１の方向２０１と第２の方向２０２は直交していない。このような構造の二次
電池１００としても、正極１１１のタブおよび負極１１５のタブを、湾曲の影響が比較的
少ない箇所に設けることができる。

なお正極リード１２１、負極リード１２５、正極１１１のタブおよび負極１１５のタブの
位置の他は、図１についての説明の記載を参酌することができる。

［３．変形例２］
また、図１では正極１１１、負極１１５、セパレータ１０３および外装体１０７が略長方
形である二次電池の例を示したが、本発明の一態様はこれに限らない。

図１と異なる二次電池１００の例を、図４（Ａ２）に示す。図４（Ａ２）の二次電池１０
０は、正極１１１、負極１１５、セパレータ１０３および外装体１０７が略楕円形である
。また図４（Ａ２）の二次電池１００では、正極１１１のタブ部分と負極１１５のタブ部
分を結ぶ第２の方向２０２が、湾曲させることのできる第１の方向２０１に対して垂直な
方向である。このような構造の二次電池１００としても、正極１１１のタブおよび負極１
１５のタブを、湾曲の影響が比較的少ない箇所に設けることができる。

なお正極１１１、負極１１５、セパレータ１０３および外装体１０７の形状の他は、図１
についての説明の記載を参酌することができる。

［４．変形例３］
図１と異なる二次電池１００の例を、図４（Ｂ１）に示す。図４（Ｂ１）の一点破線Ｂ１
−Ｂ２における断面図を、図４（Ｂ２）に示す。

図４（Ｂ１）の二次電池１００は、正極１１１、負極１１５、セパレータ１０３および外
装体１０７に、複数の穴２１１を有する。図４（Ｂ１）に示す二次電池１００は、穴２１
１を有する構成であるため、穴が必要な電子デバイス、例えば腕時計型デバイスのバンド
部分にも配置することができる。そのため二次電池１００の容量を大きくすることができ
る。

なお正極１１１、負極１１５、セパレータ１０３および外装体１０７の形状の他は、図１
についての説明の記載を参酌することができる。

［５．変形例４］
図１と異なる二次電池１００の例を、図５（Ａ）に示す。図５（Ａ）の二次電池１００の
正極１１１、負極１１５、セパレータ１０３および外装体１０７は、湾曲させることので
きる第１の方向２０１の長さよりも、正極１１１のタブ部分と負極１１５のタブ部分を結
ぶ第２の方向２０２の長さが長い。このような構造の二次電池１００としても、正極１１
１のタブおよび負極１１５のタブを、湾曲の影響が比較的少ない箇所に設けることができ
る。

なお正極１１１、負極１１５、セパレータ１０３および外装体１０７の形状の他は、図１
についての説明の記載を参酌することができる。

［６．変形例５］
図１と異なる二次電池１００の例を、図５（Ｂ１）に示す。図５（Ｂ１）の二次電池１０
０が有する正極１１１およびセパレータ１０３を、図５（Ｂ２）に抜き出して示す。また
負極１１５を図５（Ｂ３）に抜き出して示す。また図５（Ｂ１）における一点鎖線Ｃ１−
Ｃ２の断面図を、図５（Ｃ）に示す。

図５（Ｂ１）の二次電池１００では、セパレータ１０３が正極１１１を覆うように設けら
れている。この場合、正極１１１に切欠きがなくとも、正極１１１と負極１１５の短絡を
防止することができる。

なおセパレータ１０３の形状の他は、図１についての説明の記載を参酌することができる
。

［７．変形例６］
図１と異なる二次電池１００の例を、図６（Ａ）に示す。図６（Ａ）の二次電池１００は
、複数の正極１１１および複数の負極１１５を有する。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す
二次電池１００の正極１１１および負極１１５の積層順を示す斜視図である。図６（Ｃ）
に、図６（Ｂ）における一点鎖線Ｄ１−Ｄ２の断面図を示す。

図６の二次電池１００は、正極集電体１０１の片面に正極活物質層１０２を有する正極１
１１を４枚、負極集電体１０５の片面に負極活物質層１０６を有する負極１１５を４枚有
する。またセパレータ１０３が正極１１１を覆うように設けられている。

複数の正極１１１および複数の負極１１５を有することで、二次電池１００の容量を大き
くすることができる。

また図６（Ｃ）に示すように、正極１１１の正極活物質層を有さない面同士がセパレータ
１０３を介して対向するように、また負極１１５の負極活物質層を有さない面同士が接す
るように、正極１１１および負極１１５を積層する。

このような積層順とすることで、負極１１５の負極活物質層を有さない面同士という、金
属同士の接触面をつくることができる。金属同士の接触面は、活物質層とセパレータとの
接触面と比較して摩擦係数を小さくすることができる。

そのため、二次電池１００を湾曲したとき、負極１１５の負極活物質層を有さない面同士
が滑ることで、湾曲の内径と外径の差により生じる応力を逃がすことができる。そのため
、二次電池１００の劣化を抑制することができる。また、信頼性の高い二次電池１００と
することができる。

図７（Ａ）に、図６と異なる正極１１１と負極１１５の積層の例を示す。図７（Ａ）では
、正極集電体１０１の両面に正極活物質層１０２を有する正極１１１を２枚、負極集電体
１０５の片面に負極活物質層１０６を有する負極１１５を４枚積層している。図７（Ａ）
のような構成としても、負極１１５の負極活物質層を有さない面同士という、金属同士の
接触面をつくることができる。

図７（Ｂ）に、図６と異なる正極１１１と負極１１５の積層の例を示す。図７（Ｂ）では
、正極集電体１０１の両面に正極活物質層１０２を有する正極１１１を２枚、負極集電体
１０５の片面に負極活物質層１０６を有する負極１１５を２枚、負極集電体１０５の両面
に負極活物質層１０６を有する負極１１５を１枚積層している。図７（Ｂ）のように集電
体の両面に活物質層を設けることで、二次電池１００の単位体積あたりの容量を大きくす
ることができる。

図７（Ｃ）に、図６と異なる正極１１１と負極１１５の積層の例を示す。図７（Ｃ）では
、電解液１０４としてポリマーを有する電解液を用い、一組の正極１１１、負極１１５、
セパレータ１０３を電解液１０４で貼りあわせている。このような構成とすることで、二
次電池１００を湾曲したとき、電池反応が行われる正極１１１と負極１１５の間が滑るこ
とを抑制できる。

また、正極１１１の正極活物質層を有さない面同士、および負極１１５の負極活物質層を
有さない面同士という、金属同士の接触面を多くつくることができる。そのため二次電池
１００を湾曲したとき、これらの接触面がすべることで、湾曲の内径と外径の差により生
じる応力を逃がすことができる。

そのため、より二次電池１００の劣化を抑制することができる。また、より信頼性の高い
二次電池１００とすることができる。

図７（Ｃ）の例で電解液１０４が有するポリマーとしては、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１
０４をゲル化できるポリマーを用いることが好ましい。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。

なお複数の正極１１１および複数の負極１１５を積層する他は、図１についての説明の記
載を参酌することができる。

［８．変形例７］
図８に、図６と異なる長さの正極１１１および負極１１５を有する二次電池１００の例を
示す。湾曲させた状態の二次電池１００の外観を図８（Ａ）に示す。図８（Ａ）における
一点鎖線Ｅ１−Ｅ２の断面図を、図８（Ｂ）および図８（Ｃ）に示す。図８（Ｂ）は平ら
な状態、図８（Ｃ）は湾曲させた状態の二次電池１００の断面図である。なお、図８（Ｂ
）および図８（Ｃ）では、正極１１１、負極１１５およびセパレータ１０３を抜粋して示
す。

図８に示す二次電池１００の正極１１１および負極１１５は、図８（Ｂ）に示すように、
二次電池１００を湾曲させた際の内径側の電極を、外径側の電極より、湾曲の方向につい
て短くしている。

このような構成とすることで、図８（Ｃ）に示すように、二次電池１００をある曲率で湾
曲させた際、正極１１１および負極１１５の端部をそろえることができる。すなわち、正
極１１１が有する正極活物質層１０２のすべての領域を、負極１１５の有する負極活物質
層１０６と対向して配置することができる。そのため正極１１１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１００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１００を使用する際に二次電池１０
０の曲率が固定される場合に特に有効である。

なお複数の正極１１１および複数の負極１１５を積層する他は、図１についての説明の記
載を参酌することができる。

なお、本実施の形態において、本発明の一態様について述べた。または、他の実施の形態
において、本発明の一態様について述べる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定さ
れない。例えば、本発明の一態様として、正極リードと負極リードは、それぞれ外装体の
対向する辺から引き出される場合の例を示したが、本発明の一態様はこれに限定されない
。場合によっては、または、状況に応じて、本発明の一態様は、外装体の同じ辺または隣
り合う辺から引き出されていてもよい。例えば、本発明の一態様として、二次電池を湾曲
させた場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。場合によっては、
または、状況に応じて、本発明の一態様では、二次電池を、曲げる、伸ばす等、随時変形
してもよいし、何らかの形状のままに固定してもよい。または例えば、場合によっては、
または、状況に応じて、本発明の一態様では、二次電池を、湾曲させないままの状態とし
てもよい。例えば、本発明の一態様として、リチウムイオン二次電池に適用した場合の例
を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。場合によっては、または、状況に
応じて、本発明の一態様は、様々な二次電池、鉛蓄電池、リチウムイオンポリマー二次電
池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・鉄蓄電池、ニッケ
ル・亜鉛蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電池、固体電池、空気電池、一次電池、キャパシタ、ま
たは、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、などに適用してもよい。また
は例えば、場合によっては、または、状況に応じて、本発明の一態様は、リチウムイオン
二次電池に適用しなくてもよい。

また、本実施の形態で示した代表例と変形例が有する特徴を、組み合わせて有する二次電
池としてもよい。

（実施の形態２）
本実施の形態では、図９乃至図１２を用いて、本発明の一態様に係る二次電池の作製方法
の例として、図６に示す二次電池１００の作製方法について説明する。

［１．負極を用意する］
まず、負極集電体１０５上に負極活物質層１０６を形成し、負極１１５の形状に加工する
（図９（Ａ））。

［２．正極を用意し、セパレータで覆う］
次に、正極集電体１０１上に正極活物質層１０２を形成し、正極１１１の形状に加工する
。次いで、折り曲げたセパレータ１０３で正極１１１を挟む（図９（Ｂ１））。

そして正極１１１の外側の、セパレータ１０３の外周部分を接合して、袋状のセパレータ
１０３を形成する（図９（Ｂ２））。セパレータ１０３の外周部分の接合は、接着材など
を用いて行ってもよいし、超音波溶接や、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１０３としてポリプロピレンを用いて、セパレータ１０３
の外周部分を加熱により接合する。図９（Ｂ２）に接合部１０３ａを示す。このようにし
て、正極１１１をセパレータ１０３で覆うことができる。セパレータ１０３は、正極活物
質層１０２を覆うように形成すればよく、正極１１１の全体を覆う必要は無い。

なお、図９では、セパレータ１０３を折り曲げているが、本発明の一態様は、これに限定
されない。例えば、２枚のセパレータで正極１１１を挟んで形成してもよい。その場合、
接合部１０３ａが４辺のほとんどを囲う形で形成されていてもよい。

また、セパレータ１０３の外周部分の接合は、一定間隔で隙間を有して接合し、一定間隔
で点状として接合してもよい。

または、外周部分の１辺にのみ、接合を行ってもよい。または、外周部分の２辺にのみ、
接合を行ってもよい。または、外周部分の４辺に、接合を行ってもよい。これにより、４
辺を均等な状態にすることが出来る。

なお、図６および図９などでは、正極１１１がセパレータ１０３に覆われている場合につ
いて述べているが、本発明の一態様は、これに限定されない。例えば、正極１１１は、セ
パレータ１０３に覆われていなくてもよい。例えば、正極１１１の代わりに、負極１１５
がセパレータ１０３に覆われていてもよい。

［３．正極と負極を積み重ねる］
次に、正極１１１および負極１１５を積み重ねる（図１０（Ａ））。本実施の形態では、
片面に正極活物質層１０２を形成した正極１１１を４枚、片面に負極活物質層１０６を形
成した負極１１５を４枚積層することとする。これらを、正極活物質層１０２と負極活物
質層１０６が、セパレータ１０３を介して対向するように配置する。また、負極１１５の
負極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する。

［４．正極リードと負極リードを接続する］
次に、複数の正極集電体１０１の正極タブと、封止層１２０を有する正極リード１２１を
、圧力を加えながら超音波を照射して電気的に接続する（超音波溶接）。

また、リード電極は、二次電池１００の作製後に外から力が加えられて生じる応力により
、ヒビや切断が生じやすい。そこで、正極リード１２１を超音波溶接する際、突起を有す
るボンディングダイで挟み、正極タブに接続領域とは別に湾曲部を形成してもよい。湾曲
部を設けることによって、二次電池１００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、二次電池１００の信頼性を高めることができる。

また、正極タブに湾曲部を形成することに限定されず、正極集電体の材料をステンレスな
どの強度のあるものとし、正極集電体の厚みを１０μｍ以下とすることで二次電池の作製
後に外から外力が加えられ生じる応力を緩和しやすくする構成としてもよい。

勿論、これらを複数組み合わせて正極タブの応力集中を緩和してもよいことは言うまでも
ない。

そして正極集電体１０１と同様に、複数の負極集電体１０５の負極タブと、封止層１２０
を有する負極リード１２５を超音波溶接により電気的に接続する（図１０（Ｂ））。

［５．正極と負極を外装体で覆う］
次に、外装体に用いるフィルムを折り曲げ、正極１１１と負極１１５を挟む（図１１（Ａ
））。

次いで、折り曲げて重なり合ったフィルムの２辺を熱圧着により接合し、正極１１１と負
極１１５を外装体１０７で覆う。（図１１（Ｂ））。図１１（Ｂ）に外装体１０７の２辺
を熱圧着により接合した部位を、接合部１０７ａとして示す。接合部１０７ａは、正極リ
ード１２１および負極リード１２５の有する封止層１２０と重畳する。

［６．電解液を注入し、封止する］
次に、外装体１０７の封止されていない辺から、電解液１０４を注入する（図１２（Ａ）
）。そして真空引き、加熱および加圧を行いながら、外装体１０７の残りの一辺を封止す
る。これらの操作は、グローブボックスを用いるなどして酸素を排除した環境にて行う。
真空引きは、脱気シーラー、注液シーラー等を用いて行うとよい。またシーラーが有する
加熱可能な２本のバーで挟むことにより、加熱および加圧を行うことができる。それぞれ
の条件は、例えば真空度は６０ｋＰａ、加熱は１９０℃、加圧は０．１ＭＰａにおいて３
秒とすることができる。このとき、外装体１０７の上から正極および負極を加圧してもよ
い。加圧により、電解液注入の際に混入した気泡を正極と負極の間から排除することがで
きる。

上記の工程で、二次電池１００を作製することができる（図１２（Ｂ））。

本実施の形態は、他の実施の形態および実施例と適宜組み合わせて実施することが可能で
ある。

（実施の形態３）
上記実施の形態で説明した負極を含む二次電池と組み合わせて用いることができる電池制
御ユニット（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ：ＢＭＵ）、及び該電池
制御ユニットを構成する回路に適したトランジスタについて、図１３乃至図１９を参照し
て説明する。本実施の形態では、特に直列に接続された電池セルを有する蓄電装置の電池
制御ユニットについて説明する。

直列に接続された複数の電池セルに対して充放電を繰り返していくと、電池セル間におい
て、充放電特性にばらつきが生じて、各電池セルの容量（出力電圧）が異なってくる。直
列に接続された電池セルでは、全体の放電時の容量が、容量の小さい電池セルに依存する
。各電池セルの容量にばらつきがあると放電時の電池全体の容量が小さくなる。また、容
量が小さい電池セルを基準にして充電を行うと、充電不足となる虞がある。また、容量の
大きい電池セルを基準にして充電を行うと、過充電となる虞がある。

そのため、直列に接続された電池セルを有する蓄電装置の電池制御ユニットは、充電不足
や、過充電の原因となる、電池セル間の容量のばらつきを低減する機能を有する。電池セ
ル間の容量のばらつきを揃える回路構成には、抵抗方式、キャパシタ方式、あるいはイン
ダクタ方式等あるが、ここではオフ電流の小さいトランジスタを利用して容量のばらつき
を揃えることのできる回路構成を一例として挙げて説明する。

オフ電流の小さいトランジスタとしては、チャネル形成領域に酸化物半導体を有するトラ
ンジスタ（ＯＳトランジスタ）が好ましい。オフ電流の小さいＯＳトランジスタを蓄電装
置の電池制御ユニットの回路構成に用いることで、電池から漏洩する電荷量を減らし、時
間の経過による容量の低下を抑制することができる。

チャネル形成領域に用いる酸化物半導体は、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（Ｍは、Ｇａ、Ｓｎ、
Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、またはＮｄ）を用いる。酸化物半導体膜を成膜するために用いる
ターゲットにおいて、金属元素の原子数比をＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝ｘ_１：ｙ_１：ｚ_１とすると
_、ｘ_１／ｙ_１は、１／３以上６以下、さらには１以上６以下であって、ｚ_１／ｙ_１は、１
／３以上６以下、さらには１以上６以下であることが好ましい。なお、ｚ_１／ｙ_１を１以
上６以下とすることで、酸化物半導体膜としてＣＡＡＣ−ＯＳ膜が形成されやすくなる。

ここで、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜について説明する。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、ｃ軸配向した複数の結晶部を有する酸化物半導体膜の一つである。

透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏ
ｓｃｏｐｅ）によって、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の明視野像および回折パターンの複合解析像（
高分解能ＴＥＭ像ともいう。）を観察することで複数の結晶部を確認することができる。
一方、高分解能ＴＥＭ像によっても明確な結晶部同士の境界、即ち結晶粒界（グレインバ
ウンダリーともいう。）を確認することができない。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、結
晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。

試料面と略平行な方向から、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の断面の高分解能ＴＥＭ像を観察すると、
結晶部において、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原子の各層は、
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の膜を形成する面（被形成面ともいう。）または上面の凹凸を反映した
形状であり、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面または上面と平行に配列する。

一方、試料面と略垂直な方向から、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の平面の高分解能ＴＥＭ像を観察す
ると、結晶部において、金属原子が三角形状または六角形状に配列していることを確認で
きる。しかしながら、異なる結晶部間で、金属原子の配列に規則性は見られない。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に対し、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−Ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）装
置を用いて構造解析を行うと、例えばＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ膜
のｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、回折角（２θ）が３１°近傍にピークが
現れる場合がある。このピークは、ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶の（００９）面に帰属される
ことから、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の結晶がｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面または上面に略
垂直な方向を向いていることが確認できる。

なお、ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ膜のｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法
による解析では、２θが３１°近傍のピークの他に、２θが３６°近傍にもピークが現れ
る場合がある。２θが３６°近傍のピークは、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜中の一部に、ｃ軸配向性
を有さない結晶が含まれることを示している。ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、２θが３１°近傍に
ピークを示し、２θが３６°近傍にピークを示さないことが好ましい。

ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、不純物濃度の低い酸化物半導体膜である。不純物は、水素、炭素、
シリコン、遷移金属元素などの酸化物半導体膜の主成分以外の元素である。特に、シリコ
ンなどの、酸化物半導体膜を構成する金属元素よりも酸素との結合力の強い元素は、酸化
物半導体膜から酸素を奪うことで酸化物半導体膜の原子配列を乱し、結晶性を低下させる
要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、二酸化炭素などは、原子半径
（または分子半径）が大きいため、酸化物半導体膜内部に含まれると、酸化物半導体膜の
原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。なお、酸化物半導体膜に含まれる不純
物は、キャリアトラップやキャリア発生源となる場合がある。

また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、欠陥準位密度の低い酸化物半導体膜である。例えば、酸化物
半導体膜中の酸素欠損は、キャリアトラップとなることや、水素を捕獲することによって
キャリア発生源となることがある。

不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低い（酸素欠損の少ない）ことを、高純度真性または
実質的に高純度真性と呼ぶ。高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜
は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。したがって、
当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性（
ノーマリーオンともいう。）になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純
度真性である酸化物半導体膜は、キャリアトラップが少ない。そのため、当該酸化物半導
体膜を用いたトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとな
る。なお、酸化物半導体膜のキャリアトラップに捕獲された電荷は、放出するまでに要す
る時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、不純物濃度が
高く、欠陥準位密度が高い酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、電気特性が不安定と
なる場合がある。

また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特性
の変動が小さい。

なお、ＯＳトランジスタは、チャネル形成領域にシリコンを有するトランジスタ（Ｓｉト
ランジスタ）に比べてバンドギャップが大きいため、高電圧を印加した際の絶縁破壊が生
じにくい。直列に電池セルを接続する場合、数１００Ｖの電圧が生じることになるが、上
記の理由により、蓄電装置において、このような電池セルに適用される電池制御ユニット
の回路構成には、前述のＯＳトランジスタで構成することが適している。

図１３には、蓄電装置のブロック図の一例を示す。図１３に示す蓄電装置ＢＴ００は、端
子対ＢＴ０１と、端子対ＢＴ０２と、切り替え制御回路ＢＴ０３と、切り替え回路ＢＴ０
４と、切り替え回路ＢＴ０５と、変圧制御回路ＢＴ０６と、変圧回路ＢＴ０７と、直列に
接続された複数の電池セルＢＴ０９を含む電池部ＢＴ０８と、を有する。

また、図１３の蓄電装置ＢＴ００において、端子対ＢＴ０１と、端子対ＢＴ０２と、切り
替え制御回路ＢＴ０３と、切り替え回路ＢＴ０４と、切り替え回路ＢＴ０５と、変圧制御
回路ＢＴ０６と、変圧回路ＢＴ０７とにより構成される部分を、電池制御ユニットと呼ぶ
ことができる。

切り替え制御回路ＢＴ０３は、切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５の動作を
制御する。具体的には、切り替え制御回路ＢＴ０３は、電池セルＢＴ０９毎に測定された
電圧に基づいて、放電する電池セル（放電電池セル群）、及び充電する電池セル（充電電
池セル群）を決定する。

さらに、切り替え制御回路ＢＴ０３は、当該決定された放電電池セル群及び充電電池セル
群に基づいて、制御信号Ｓ１及び制御信号Ｓ２を出力する。制御信号Ｓ１は、切り替え回
路ＢＴ０４へ出力される。この制御信号Ｓ１は、端子対ＢＴ０１と放電電池セル群とを接
続させるように切り替え回路ＢＴ０４を制御する信号である。また、制御信号Ｓ２は、切
り替え回路ＢＴ０５へ出力される。この制御信号Ｓ２は、端子対ＢＴ０２と充電電池セル
群とを接続させるように切り替え回路ＢＴ０５を制御する信号である。

また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、切り替え回路ＢＴ０４、切り替え回路ＢＴ０５、及
び変圧回路ＢＴ０７の構成を踏まえ、端子対ＢＴ０１と放電電池セル群との間、または端
子対ＢＴ０２と充電電池セル群との間で、同じ極性の端子同士が接続されるように、制御
信号Ｓ１及び制御信号Ｓ２を生成する。

切り替え制御回路ＢＴ０３の動作の詳細について述べる。

まず、切り替え制御回路ＢＴ０３は、複数の電池セルＢＴ０９毎の電圧を測定する。そし
て、切り替え制御回路ＢＴ０３は、例えば、所定の閾値以上の電圧の電池セルＢＴ０９を
高電圧の電池セル（高電圧セル）、所定の閾値未満の電圧の電池セルＢＴ０９を低電圧の
電池セル（低電圧セル）と判断する。

なお、高電圧セル及び低電圧セルを判断する方法については、様々な方法を用いることが
できる。例えば、切り替え制御回路ＢＴ０３は、複数の電池セルＢＴ０９の中で、最も電
圧の高い、又は最も電圧の低い電池セルＢＴ０９の電圧を基準として、各電池セルＢＴ０
９が高電圧セルか低電圧セルかを判断してもよい。この場合、切り替え制御回路ＢＴ０３
は、各電池セルＢＴ０９の電圧が基準となる電圧に対して所定の割合以上か否かを判定す
る等して、各電池セルＢＴ０９が高電圧セルか低電圧セルかを判断することができる。そ
して、切り替え制御回路ＢＴ０３は、この判断結果に基づいて、放電電池セル群と充電電
池セル群とを決定する。

なお、複数の電池セルＢＴ０９の中には、高電圧セルと低電圧セルが様々な状態で混在し
得る。例えば、切り替え制御回路ＢＴ０３は、高電圧セルと低電圧セルが混在する中で、
高電圧セルが最も多く連続して直列に接続された部分を放電電池セル群とする。また、切
り替え制御回路ＢＴ０３は、低電圧セルが最も多く連続して直列に接続された部分を充電
電池セル群とする。また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、過充電又は過放電に近い電池セ
ルＢＴ０９を、放電電池セル群又は充電電池セル群として優先的に選択するようにしても
よい。

ここで、本実施形態における切り替え制御回路ＢＴ０３の動作例を、図１４を用いて説明
する。図１４は、切り替え制御回路ＢＴ０３の動作例を説明するための図である。なお、
説明の便宜上、図１４では４個の電池セルＢＴ０９が直列に接続されている場合を例に説
明する。

まず、図１４（Ａ）の例では、電池セルａ乃至ｄの電圧を電圧Ｖａ乃至電圧Ｖｄとすると
、Ｖａ＝Ｖｂ＝Ｖｃ＞Ｖｄの関係にある場合を示している。つまり、連続する３つの高電
圧セルａ乃至ｃと、１つの低電圧セルｄとが直列に接続されている。この場合、切り替え
制御回路ＢＴ０３は、連続する３つの高電圧セルａ乃至ｃを放電電池セル群として決定す
る。また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、低電圧セルｄを充電電池セル群として決定する
。

次に、図１４（Ｂ）の例では、Ｖｃ＞Ｖａ＝Ｖｂ＞＞Ｖｄの関係にある場合を示している
。つまり、連続する２つの低電圧セルａ、ｂと、１つの高電圧セルｃと、１つの過放電間
近の低電圧セルｄとが直列に接続されている。この場合、切り替え制御回路ＢＴ０３は、
高電圧セルｃを放電電池セル群として決定する。また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、低
電圧セルｄが過放電間近であるため、連続する２つの低電圧セルａ及びｂではなく、低電
圧セルｄを充電電池セル群として優先的に決定する。

最後に、図１４（Ｃ）の例では、Ｖａ＞Ｖｂ＝Ｖｃ＝Ｖｄの関係にある場合を示している
。つまり、１つの高電圧セルａと、連続する３つの低電圧セルｂ乃至ｄとが直列に接続さ
れている。この場合、切り替え制御回路ＢＴ０３は、高電圧セルａを放電電池セル群と決
定する。また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、連続する３つの低電圧セルｂ乃至ｄを充電
電池セル群として決定する。

切り替え制御回路ＢＴ０３は、上記図１４（Ａ）乃至（Ｃ）の例のように決定された結果
に基づいて、切り替え回路ＢＴ０４の接続先である放電電池セル群を示す情報が設定され
た制御信号Ｓ１と、切り替え回路ＢＴ０５の接続先である充電電池セル群を示す情報が設
定された制御信号Ｓ２を、切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５に対してそれ
ぞれ出力する。

以上が、切り替え制御回路ＢＴ０３の動作の詳細に関する説明である。

切り替え回路ＢＴ０４は、切り替え制御回路ＢＴ０３から出力される制御信号Ｓ１に応じ
て、端子対ＢＴ０１の接続先を、切り替え制御回路ＢＴ０３により決定された放電電池セ
ル群に設定する。

端子対ＢＴ０１は、対を成す端子Ａ１及びＡ２により構成される。切り替え回路ＢＴ０４
は、この端子Ａ１及びＡ２のうち、いずれか一方を放電電池セル群の中で最も上流（高電
位側）に位置する電池セルＢＴ０９の正極端子と接続し、他方を放電電池セル群の中で最
も下流（低電位側）に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子と接続することにより、端子
対ＢＴ０１の接続先を設定する。なお、切り替え回路ＢＴ０４は、制御信号Ｓ１に設定さ
れた情報を用いて放電電池セル群の位置を認識することができる。

切り替え回路ＢＴ０５は、切り替え制御回路ＢＴ０３から出力される制御信号Ｓ２に応じ
て、端子対ＢＴ０２の接続先を、切り替え制御回路ＢＴ０３により決定された充電電池セ
ル群に設定する。

端子対ＢＴ０２は、対を成す端子Ｂ１及びＢ２により構成される。切り替え回路ＢＴ０５
は、この端子Ｂ１及びＢ２のうち、いずれか一方を充電電池セル群の中で最も上流（高電
位側）に位置する電池セルＢＴ０９の正極端子と接続し、他方を充電電池セル群の中で最
も下流（低電位側）に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子と接続することにより、端子
対ＢＴ０２の接続先を設定する。なお、切り替え回路ＢＴ０５は、制御信号Ｓ２に設定さ
れた情報を用いて充電電池セル群の位置を認識することができる。

切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５の構成例を示す回路図を図１５及び図１
６に示す。

図１５では、切り替え回路ＢＴ０４は、複数のトランジスタＢＴ１０と、バスＢＴ１１及
びＢＴ１２とを有する。バスＢＴ１１は、端子Ａ１と接続されている。また、バスＢＴ１
２は、端子Ａ２と接続されている。複数のトランジスタＢＴ１０のソース又はドレインの
一方は、それぞれ１つおきに交互に、バスＢＴ１１及びＢＴ１２と接続されている。また
、複数のトランジスタＢＴ１０のソース又はドレインの他方は、それぞれ隣接する２つの
電池セルＢＴ０９の間に接続されている。

なお、複数のトランジスタＢＴ１０のうち、最上流に位置するトランジスタＢＴ１０のソ
ース又はドレインの他方は、電池部ＢＴ０８の最上流に位置する電池セルＢＴ０９の正極
端子と接続されている。また、複数のトランジスタＢＴ１０のうち、最下流に位置するト
ランジスタＢＴ１０のソース又はドレインの他方は、電池部ＢＴ０８の最下流に位置する
電池セルＢＴ０９の負極端子と接続されている。

切り替え回路ＢＴ０４は、複数のトランジスタＢＴ１０のゲートに与える制御信号Ｓ１に
応じて、バスＢＴ１１に接続される複数のトランジスタＢＴ１０のうちの１つと、バスＢ
Ｔ１２に接続される複数のトランジスタＢＴ１０のうちの１つとをそれぞれ導通状態にす
ることにより、放電電池セル群と端子対ＢＴ０１とを接続する。これにより、放電電池セ
ル群の中で最も上流に位置する電池セルＢＴ０９の正極端子は、端子対の端子Ａ１又はＡ
２のいずれか一方と接続される。また、放電電池セル群の中で最も下流に位置する電池セ
ルＢＴ０９の負極端子は、端子対の端子Ａ１又はＡ２のいずれか他方、すなわち正極端子
と接続されていない方の端子に接続される。

トランジスタＢＴ１０には、ＯＳトランジスタを用いることが好ましい。ＯＳトランジス
タはオフ電流が小さいため、放電電池セル群に属しない電池セルから漏洩する電荷量を減
らし、時間の経過による容量の低下を抑制することができる。またＯＳトランジスタは高
電圧を印加した際の絶縁破壊が生じにくい。そのため、放電電池セル群の出力電圧が大き
くても、非導通状態とするトランジスタＢＴ１０が接続された電池セルＢＴ０９と端子対
ＢＴ０１とを絶縁状態とすることができる。

また、図１５では、切り替え回路ＢＴ０５は、複数のトランジスタＢＴ１３と、電流制御
スイッチＢＴ１４と、バスＢＴ１５と、バスＢＴ１６とを有する。バスＢＴ１５及びＢＴ
１６は、複数のトランジスタＢＴ１３と、電流制御スイッチＢＴ１４との間に配置される
。複数のトランジスタＢＴ１３のソース又はドレインの一方は、それぞれ１つおきに交互
に、バスＢＴ１５及びＢＴ１６と接続されている。また、複数のトランジスタＢＴ１３の
ソース又はドレインの他方は、それぞれ隣接する２つの電池セルＢＴ０９の間に接続され
ている。

なお、複数のトランジスタＢＴ１３のうち、最上流に位置するトランジスタＢＴ１３のソ
ース又はドレインの他方は、電池部ＢＴ０８の最上流に位置する電池セルＢＴ０９の正極
端子と接続されている。また、複数のトランジスタＢＴ１３のうち、最下流に位置するト
ランジスタＢＴ１３のソース又はドレインの他方は、電池部ＢＴ０８の最下流に位置する
電池セルＢＴ０９の負極端子と接続されている。

トランジスタＢＴ１３には、トランジスタＢＴ１０と同様に、ＯＳトランジスタを用いる
ことが好ましい。ＯＳトランジスタはオフ電流が小さいため、充電電池セル群に属しない
電池セルから漏洩する電荷量を減らし、時間の経過による容量の低下を抑制することがで
きる。またＯＳトランジスタは高電圧を印加した際の絶縁破壊が生じにくい。そのため、
充電電池セル群を充電するための電圧が大きくても、非導通状態とするトランジスタＢＴ
１３が接続された電池セルＢＴ０９と端子対ＢＴ０２とを絶縁状態とすることができる。

電流制御スイッチＢＴ１４は、スイッチ対ＢＴ１７とスイッチ対ＢＴ１８とを有する。ス
イッチ対ＢＴ１７の一端は、端子Ｂ１に接続されている。また、スイッチ対ＢＴ１７の他
端は２つのスイッチで分岐しており、一方のスイッチはバスＢＴ１５に接続され、他方の
スイッチはバスＢＴ１６に接続されている。スイッチ対ＢＴ１８の一端は、端子Ｂ２に接
続されている。また、スイッチ対ＢＴ１８の他端は２つのスイッチで分岐しており、一方
のスイッチはバスＢＴ１５に接続され、他方のスイッチはバスＢＴ１６に接続されている
。

スイッチ対ＢＴ１７及びスイッチ対ＢＴ１８が有するスイッチは、トランジスタＢＴ１０
及びトランジスタＢＴ１３と同様に、ＯＳトランジスタを用いることが好ましい。

切り替え回路ＢＴ０５は、制御信号Ｓ２に応じて、トランジスタＢＴ１３、及び電流制御
スイッチＢＴ１４のオン／オフ状態の組み合わせを制御することにより、充電電池セル群
と端子対ＢＴ０２とを接続する。

切り替え回路ＢＴ０５は、一例として、以下のようにして充電電池セル群と端子対ＢＴ０
２とを接続する。

切り替え回路ＢＴ０５は、複数のトランジスタＢＴ１３のゲートに与える制御信号Ｓ２に
応じて、充電電池セル群の中で最も上流に位置する電池セルＢＴ０９の正極端子と接続さ
れているトランジスタＢＴ１３を導通状態にする。また、切り替え回路ＢＴ０５は、複数
のトランジスタＢＴ１３のゲートに与える制御信号Ｓ２に応じて、充電電池セル群の中で
最も下流に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子に接続されている切り替えトランジスタ
ＢＴ１３を導通状態にする。

端子対ＢＴ０２に印加される電圧の極性は、端子対ＢＴ０１と接続される放電電池セル群
、及び変圧回路ＢＴ０７の構成によって変わり得る。また、充電電池セル群を充電する方
向に電流を流すためには、端子対ＢＴ０２と充電電池セル群との間で、同じ極性の端子同
士を接続する必要がある。そこで、電流制御スイッチＢＴ１４は、制御信号Ｓ２により、
端子対ＢＴ０２に印加される電圧の極性に応じてスイッチ対ＢＴ１７及びスイッチ対ＢＴ
１８の接続先をそれぞれ切り替えるように制御される。

一例として、端子Ｂ１が正極、端子Ｂ２が負極となるような電圧が端子対ＢＴ０２に印加
されている状態を挙げて説明する。この時、電池部ＢＴ０８の最下流の電池セルＢＴ０９
が充電電池セル群である場合、スイッチ対ＢＴ１７は、制御信号Ｓ２により、当該電池セ
ルＢＴ０９の正極端子と接続されるように制御される。すなわち、スイッチ対ＢＴ１７の
バスＢＴ１６に接続されるスイッチがオン状態となり、スイッチ対ＢＴ１７のバスＢＴ１
５に接続されるスイッチがオフ状態となる。一方、スイッチ対ＢＴ１８は、制御信号Ｓ２
により、当該電池セルＢＴ０９の負極端子と接続されるように制御される。すなわち、ス
イッチ対ＢＴ１８のバスＢＴ１５に接続されるスイッチがオン状態となり、スイッチ対Ｂ
Ｔ１８のバスＢＴ１６に接続されるスイッチがオフ状態となる。このようにして、端子対
ＢＴ０２と充電電池セル群との間で、同じ極性をもつ端子同士が接続される。そして、端
子対ＢＴ０２から流れる電流の方向が、充電電池セル群を充電する方向となるように制御
される。

また、電流制御スイッチＢＴ１４は、切り替え回路ＢＴ０５ではなく、切り替え回路ＢＴ
０４に含まれていてもよい。この場合、電流制御スイッチＢＴ１４、制御信号Ｓ１に応じ
て、端子対ＢＴ０１に印加される電圧の極性を制御することにより、端子対ＢＴ０２に印
加される電圧の極性を制御する。そして、電流制御スイッチＢＴ１４は、端子対ＢＴ０２
から充電電池セル群に流れる電流の向きを制御する。

図１６は、図１５とは異なる、切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５の構成例
を示す回路図である。

図１６では、切り替え回路ＢＴ０４は、複数のトランジスタ対ＢＴ２１と、バスＢＴ２４
及びバスＢＴ２５とを有する。バスＢＴ２４は、端子Ａ１と接続されている。また、バス
ＢＴ２５は、端子Ａ２と接続されている。複数のトランジスタ対ＢＴ２１の一端は、それ
ぞれトランジスタＢＴ２２とトランジスタＢＴ２３とにより分岐している。トランジスタ
ＢＴ２２のソース又はドレインの一方は、バスＢＴ２４と接続されている。また、トラン
ジスタＢＴ２３のソース又はドレインの一方は、バスＢＴ２５と接続されている。また、
複数のトランジスタ対ＢＴ２１の他端は、それぞれ隣接する２つの電池セルＢＴ０９の間
に接続されている。なお、複数のトランジスタ対ＢＴ２１のうち、最上流に位置するトラ
ンジスタ対ＢＴ２１の他端は、電池部ＢＴ０８の最上流に位置する電池セルＢＴ０９の正
極端子と接続されている。また、複数のトランジスタ対ＢＴ２１のうち、最下流に位置す
るトランジスタ対ＢＴ２１の他端は、電池部ＢＴ０８の最下流に位置する電池セルＢＴ０
９の負極端子と接続されている。

切り替え回路ＢＴ０４は、制御信号Ｓ１に応じてトランジスタＢＴ２２及びトランジスタ
ＢＴ２３の導通／非導通状態を切り換えることにより、当該トランジスタ対ＢＴ２１の接
続先を、端子Ａ１又は端子Ａ２のいずれか一方に切り替える。詳細には、トランジスタＢ
Ｔ２２が導通状態であれば、トランジスタＢＴ２３は非導通状態となり、その接続先は端
子Ａ１になる。一方、トランジスタＢＴ２３が導通状態であれば、トランジスタＢＴ２２
は非導通状態となり、その接続先は端子Ａ２になる。トランジスタＢＴ２２及びトランジ
スタＢＴ２３のどちらが導通状態になるかは、制御信号Ｓ１によって決定される。

端子対ＢＴ０１と放電電池セル群とを接続するには、２つのトランジスタ対ＢＴ２１が用
いられる。詳細には、制御信号Ｓ１に基づいて、２つのトランジスタ対ＢＴ２１の接続先
がそれぞれ決定されることにより、放電電池セル群と端子対ＢＴ０１とが接続される。２
つのトランジスタ対ＢＴ２１のそれぞれの接続先は、一方が端子Ａ１となり、他方が端子
Ａ２となるように、制御信号Ｓ１によって制御される。

切り替え回路ＢＴ０５は、複数のトランジスタ対ＢＴ３１と、バスＢＴ３４及びバスＢＴ
３５とを有する。バスＢＴ３４は、端子Ｂ１と接続されている。また、バスＢＴ３５は、
端子Ｂ２と接続されている。複数のトランジスタ対ＢＴ３１の一端は、それぞれトランジ
スタＢＴ３２とトランジスタＢＴ３３とにより分岐している。トランジスタＢＴ３２によ
り分岐する一端は、バスＢＴ３４と接続されている。また、トランジスタＢＴ３３により
分岐する一端は、バスＢＴ３５と接続されている。また、複数のトランジスタ対ＢＴ３１
の他端は、それぞれ隣接する２つの電池セルＢＴ０９の間に接続されている。なお、複数
の切り替えスイッチ対ＢＴ３１のうち、最上流に位置する切り替えスイッチ対ＢＴ３１の
他端は、電池部ＢＴ０８の最上流に位置する電池セルＢＴ０９の正極端子と接続されてい
る。また、複数のトランジスタ対ＢＴ３１のうち、最下流に位置するトランジスタ対ＢＴ
３１の他端は、電池部ＢＴ０８の最下流に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子と接続さ
れている。

切り替え回路ＢＴ０５は、制御信号Ｓ２に応じてトランジスタＢＴ３２及びトランジスタ
ＢＴ３３の導通／非導通状態を切り換えることにより、当該トランジスタ対ＢＴ３１の接
続先を、端子Ｂ１又は端子Ｂ２のいずれか一方に切り替える。詳細には、トランジスタＢ
Ｔ３２が導通状態であれば、トランジスタＢＴ３３は非導通状態となり、その接続先は端
子Ｂ１になる。逆に、トランジスタＢＴ３３が導通状態であれば、トランジスタＢＴ３２
は非導通状態となり、その接続先は端子Ｂ２になる。トランジスタＢＴ３２及びトランジ
スタＢＴ３３のどちらが導通状態となるかは、制御信号Ｓ２によって決定される。

端子対ＢＴ０２と充電電池セル群とを接続するには、２つのトランジスタ対ＢＴ３１が用
いられる。詳細には、制御信号Ｓ２に基づいて、２つのトランジスタ対ＢＴ３１の接続先
がそれぞれ決定されることにより、充電電池セル群と端子対ＢＴ０２とが接続される。２
つのトランジスタ対ＢＴ３１のそれぞれの接続先は、一方が端子Ｂ１となり、他方が端子
Ｂ２となるように、制御信号Ｓ２によって制御される。

また、２つのトランジスタ対ＢＴ３１のそれぞれの接続先は、端子対ＢＴ０２に印加され
る電圧の極性によって決定される。具体的には、端子Ｂ１が正極、端子Ｂ２が負極となる
ような電圧が端子対ＢＴ０２に印加されている場合、上流側のトランジスタ対ＢＴ３１は
、トランジスタＢＴ３２が導通状態となり、トランジスタＢＴ３３が非導通状態となるよ
うに、制御信号Ｓ２によって制御される。一方、下流側のトランジスタ対ＢＴ３１は、ト
ランジスタＢＴ３３が導通状態、トランジスタＢＴ３２が非導通状態となるように、制御
信号Ｓ２によって制御される。また、端子Ｂ１が負極、端子Ｂ２が正極となるような電圧
が端子対ＢＴ０２に印加されている場合は、上流側のトランジスタ対ＢＴ３１は、トラン
ジスタＢＴ３３が導通状態となり、トランジスタＢＴ３２が非導通状態となるように、制
御信号Ｓ２によって制御される。一方、下流側のトランジスタ対ＢＴ３１は、トランジス
タＢＴ３２が導通状態、トランジスタＢＴ３３が非導通状態となるように、制御信号Ｓ２
によって制御される。このようにして、端子対ＢＴ０２と充電電池セル群との間で、同じ
極性をもつ端子同士が接続される。そして、端子対ＢＴ０２から流れる電流の方向が、充
電電池セル群を充電する方向となるように制御される。

変圧制御回路ＢＴ０６は、変圧回路ＢＴ０７の動作を制御する。変圧制御回路ＢＴ０６は
、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数と、充電電池セル群に含まれる電池
セルＢＴ０９の個数とに基づいて、変圧回路ＢＴ０７の動作を制御する変圧信号Ｓ３を生
成し、変圧回路ＢＴ０７へ出力する。

なお、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数が充電電池セル群に含まれる電
池セルＢＴ０９の個数よりも多い場合は、充電電池セル群に対して過剰に大きな充電電圧
が印加されることを防止する必要がある。そのため、変圧制御回路ＢＴ０６は、充電電池
セル群を充電できる範囲で放電電圧（Ｖｄｉｓ）を降圧させるように変圧回路ＢＴ０７を
制御する変圧信号Ｓ３を出力する。

また、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数が、充電電池セル群に含まれる
電池セルＢＴ０９の個数以下である場合は、充電電池セル群を充電するために必要な充電
電圧を確保する必要がある。そのため、変圧制御回路ＢＴ０６は、充電電池セル群に過剰
に大きな充電電圧が印加されない範囲で放電電圧（Ｖｄｉｓ）を昇圧させるように変圧回
路ＢＴ０７を制御する変圧信号Ｓ３を出力する。

なお、過剰に大きな充電電圧とする電圧値は、電池部ＢＴ０８で使用される電池セルＢＴ
０９の製品仕様等に鑑みて決定することができる。また、変圧回路ＢＴ０７により昇圧及
び降圧された電圧は、充電電圧（Ｖｃｈａ）として端子対ＢＴ０２に印加される。

ここで、本実施形態における変圧制御回路ＢＴ０６の動作例を、図１７（Ａ）乃至（Ｃ）
を用いて説明する。図１７（Ａ）乃至（Ｃ）は、図１４（Ａ）乃至（Ｃ）で説明した放電
電池セル群及び充電電池セル群に対応させた、変圧制御回路ＢＴ０６の動作例を説明する
ための概念図である。なお図１７（Ａ）乃至（Ｃ）は、電池制御ユニットＢＴ４１を図示
している。電池制御ユニットＢＴ４１は、上述したように、端子対ＢＴ０１と、端子対Ｂ
Ｔ０２と、切り替え制御回路ＢＴ０３と、切り替え回路ＢＴ０４と、切り替え回路ＢＴ０
５と、変圧制御回路ＢＴ０６と、変圧回路ＢＴ０７とにより構成される。

図１７（Ａ）に示される例では、図１４（Ａ）で説明したように、連続する３つの高電圧
セルａ乃至ｃと、１つの低電圧セルｄとが直列に接続されている。この場合、図１４（Ａ
）を用いて説明したように、切り替え制御回路ＢＴ０３は、高電圧セルａ乃至ｃを放電電
池セル群として決定し、低電圧セルｄを充電電池セル群として決定する。そして、変圧制
御回路ＢＴ０６は、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数を基準とした時の
、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数の比に基づいて、放電電圧（Ｖｄｉ
ｓ）から充電電圧（Ｖｃｈａ）への変換比Ｎを算出する。

なお放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数が、充電電池セル群に含まれる電
池セルＢＴ０９の個数よりも多い場合に、放電電圧を変圧せずに端子対ＢＴ０２にそのま
ま印加すると、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９に、端子対ＢＴ０２を介して
過剰な電圧が印加される可能性がある。そのため、図１７（Ａ）に示されるような場合で
は、端子対ＢＴ０２に印加される充電電圧（Ｖｃｈａ）を、放電電圧よりも降圧させる必
要がある。さらに、充電電池セル群を充電するためには、充電電圧は、充電電池セル群に
含まれる電池セルＢＴ０９の合計電圧より大きい必要がある。そのため、変圧制御回路Ｂ
Ｔ０６は、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数を基準とした時の、充電電
池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数の比よりも、変換比Ｎを大きく設定する。

変圧制御回路ＢＴ０６は、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数を基準とし
た時の、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数の比に対して、変換比Ｎを１
乃至１０％程度大きくするのが好ましい。この時、充電電圧は充電電池セル群の電圧より
も大きくなるが、実際には充電電圧は充電電池セル群の電圧と等しくなる。ただし、変圧
制御回路ＢＴ０６は変換比Ｎに従い充電電池セル群の電圧を充電電圧と等しくするために
、充電電池セル群を充電する電流を流すこととなる。この電流は変圧制御回路ＢＴ０６に
設定された値となる。

図１７（Ａ）に示される例では、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数が３
個で、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の数が１個であるため、変圧制御回路
ＢＴ０６は、１／３より少し大きい値を変換比Ｎとして算出する。そして、変圧制御回路
ＢＴ０６は、放電電圧を当該変換比Ｎに応じて降圧し、充電電圧に変換する変圧信号Ｓ３
を変圧回路ＢＴ０７に出力する。そして、変圧回路ＢＴ０７は、変圧信号Ｓ３に応じて変
圧された充電電圧を、端子対ＢＴ０２に印加する。そして、端子対ＢＴ０２に印加される
充電電圧によって、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９が充電される。

また、図１７（Ｂ）や図１７（Ｃ）に示される例でも、図１７（Ａ）と同様に、変換比Ｎ
が算出される。図１７（Ｂ）や図１７（Ｃ）に示される例では、放電電池セル群に含まれ
る電池セルＢＴ０９の個数が、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数以下で
あるため、変換比Ｎは１以上となる。よって、この場合は、変圧制御回路ＢＴ０６は、放
電電圧を昇圧して充電電圧に変換する変圧信号Ｓ３を出力する。

変圧回路ＢＴ０７は、変圧信号Ｓ３に基づいて、端子対ＢＴ０１に印加される放電電圧を
充電電圧に変換する。そして、変圧回路ＢＴ０７は、変換された充電電圧を端子対ＢＴ０
２に印加する。ここで、変圧回路ＢＴ０７は、端子対ＢＴ０１と端子対ＢＴ０２との間を
電気的に絶縁している。これにより、変圧回路ＢＴ０７は、放電電池セル群の中で最も下
流に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子の絶対電圧と、充電電池セル群の中で最も下流
に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子の絶対電圧との差異による短絡を防止する。さら
に、変圧回路ＢＴ０７は、上述したように、変圧信号Ｓ３に基づいて放電電池セル群の合
計電圧である放電電圧を充電電圧に変換する。

また、変圧回路ＢＴ０７は、例えば絶縁型ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）−ＤＣ
コンバータ等を用いることができる。この場合、変圧制御回路ＢＴ０６は、絶縁型ＤＣ−
ＤＣコンバータのオン／オフ比（デューティー比）を制御する信号を変圧信号Ｓ３として
出力することにより、変圧回路ＢＴ０７で変換される充電電圧を制御する。

なお、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータには、フライバック方式、フォワード方式、ＲＣＣ（
Ｒｉｎｇｉｎｇ Ｃｈｏｋｅ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）方式、プッシュプル方式、ハーフブ
リッジ方式、及びフルブリッジ方式等が存在するが、目的とする出力電圧の大きさに応じ
て適切な方式が選択される。

絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを用いた変圧回路ＢＴ０７の構成を図１８に示す。絶縁型Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータＢＴ５１は、スイッチ部ＢＴ５２とトランス部ＢＴ５３とを有する。
スイッチ部ＢＴ５２は、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの動作のオン／オフを切り替えるス
イッチであり、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃ
ｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やバイポーラ型トランジス
タ等を用いて実現される。また、スイッチ部ＢＴ５２は、変圧制御回路ＢＴ０６から出力
される、オン／オフ比を制御する変圧信号Ｓ３に基づいて、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ
ＢＴ５１のオン状態とオフ状態を周期的に切り替える。なお、スイッチ部ＢＴ５２は、使
用される絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの方式によって様々な構成を取り得る。トランス部
ＢＴ５３は、端子対ＢＴ０１から印加される放電電圧を充電電圧に変換する。詳細には、
トランス部ＢＴ５３は、スイッチ部ＢＴ５２のオン／オフ状態と連動して動作し、そのオ
ン／オフ比に応じて放電電圧を充電電圧に変換する。この充電電圧は、スイッチ部ＢＴ５
２のスイッチング周期において、オン状態となる時間が長いほど大きくなる。一方、充電
電圧は、スイッチ部ＢＴ５２のスイッチング周期において、オン状態となる時間が短いほ
ど小さくなる。なお、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを用いる場合、トランス部ＢＴ５３の
内部で、端子対ＢＴ０１と端子対ＢＴ０２は互いに絶縁することができる。

本実施形態における蓄電装置ＢＴ００の処理の流れを、図１９を用いて説明する。図１９
は、蓄電装置ＢＴ００の処理の流れを示すフローチャートである。

まず、蓄電装置ＢＴ００は、複数の電池セルＢＴ０９毎に測定された電圧を取得する（ス
テップＳ００１）。そして、蓄電装置ＢＴ００は、複数の電池セルＢＴ０９の電圧を揃え
る動作の開始条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ００２）。この開始条件は、例
えば、複数の電池セルＢＴ０９毎に測定された電圧の最大値と最小値との差分が、所定の
閾値以上か否か等とすることができる。この開始条件を満たさない場合は（ステップＳ０
０２：ＮＯ）、各電池セルＢＴ０９の電圧のバランスが取れている状態であるため、蓄電
装置ＢＴ００は、以降の処理を実行しない。一方、開始条件を満たす場合は（ステップＳ
００２：ＹＥＳ）、蓄電装置ＢＴ００は、各電池セルＢＴ０９の電圧を揃える処理を実行
する。この処理において、蓄電装置ＢＴ００は、測定されたセル毎の電圧に基づいて、各
電池セルＢＴ０９が高電圧セルか低電圧セルかを判定する（ステップＳ００３）。そして
、蓄電装置ＢＴ００は、判定結果に基づいて、放電電池セル群及び充電電池セル群を決定
する（ステップＳ００４）。さらに、蓄電装置ＢＴ００は、決定された放電電池セル群を
端子対ＢＴ０１の接続先に設定する制御信号Ｓ１、及び決定された充電電池セル群を端子
対ＢＴ０２の接続先に設定する制御信号Ｓ２を生成する（ステップＳ００５）。蓄電装置
ＢＴ００は、生成された制御信号Ｓ１及び制御信号Ｓ２を、切り替え回路ＢＴ０４及び切
り替え回路ＢＴ０５へそれぞれ出力する。そして、切り替え回路ＢＴ０４により、端子対
ＢＴ０１と放電電池セル群とが接続され、切り替え回路ＢＴ０５により、端子対ＢＴ０２
と放電電池セル群とが接続される（ステップＳ００６）。また、蓄電装置ＢＴ００は、放
電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数と、充電電池セル群に含まれる電池セル
ＢＴ０９の個数とに基づいて、変圧信号Ｓ３を生成する（ステップＳ００７）。そして、
蓄電装置ＢＴ００は、変圧信号Ｓ３に基づいて、端子対ＢＴ０１に印加される放電電圧を
充電電圧に変換し、端子対ＢＴ０２に印加する（ステップＳ００８）。これにより、放電
電池セル群の電荷が充電電池セル群へ移動される。

また、図１９のフローチャートでは、複数のステップが順番に記載されているが、各ステ
ップの実行順序は、その記載の順番に制限されない。

以上、本実施形態によれば、放電電池セル群から充電電池セル群へ電荷を移動させる際、
キャパシタ方式のように、放電電池セル群からの電荷を一旦蓄積し、その後充電電池セル
群へ放出させるような構成を必要としない。これにより、単位時間あたりの電荷移動効率
を向上させることができる。また、切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５によ
り、放電電池セル群及び充電電池セル群のうち、変圧回路と接続する電池セルを、個別に
切り替えられる。

さらに、変圧回路ＢＴ０７により、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数と
充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数とに基づいて、端子対ＢＴ０１に印加
される放電電圧が充電電圧に変換され、端子対ＢＴ０２に印加される。これにより、放電
側及び充電側の電池セルＢＴ０９がどのように選択されても、問題なく電荷の移動を実現
できる。

さらに、トランジスタＢＴ１０及びトランジスタＢＴ１３にＯＳトランジスタを用いるこ
とにより、充電電池セル群及び放電電池セル群に属しない電池セルＢＴ０９から漏洩する
電荷量を減らすことができる。これにより、充電及び放電に寄与しない電池セルＢＴ０９
の容量の低下を抑制することができる。また、ＯＳトランジスタは、Ｓｉトランジスタに
比べて熱に対する特性の変動が小さい。これにより、電池セルＢＴ０９の温度が上昇して
も、制御信号Ｓ１、Ｓ２に応じた導通状態と非導通状態の切り替えといった、正常な動作
をさせることができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態１で説明した二次電池を電子機器に実装する例について説
明する。

可撓性を有する二次電池を、腕章型の電子機器に実装する例を図２０に示す。図２０に示
す腕章型デバイス７３００は、腕７３０１に装着することが可能であり、曲面を有する表
示部と、曲げることのできる二次電池とを有する。

なお、表示部において、表示素子、表示素子を有する装置である表示装置、発光素子、及
び発光素子を有する装置である発光装置は、様々な形態を用いること、又は様々な素子を
有することが出来る。表示素子、表示装置、発光素子又は発光装置は、例えば、ＥＬ（エ
レクトロルミネッセンス）素子（有機物及び無機物を含むＥＬ素子、有機ＥＬ素子、無機
ＥＬ素子）、ＬＥＤ（白色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤなど）、トラン
ジスタ（電流に応じて発光するトランジスタ）、電子放出素子、液晶素子、電子インク、
電気泳動素子、グレーティングライトバルブ（ＧＬＶ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ
）、ＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）を用いた表示素子、デジ
タルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、ＤＭＳ（デジタル・マイクロ・シャッター）、
ＭＩＲＡＳＯＬ（登録商標）、ＩＭＯＤ（インターフェアレンス・モジュレーション）素
子、シャッター方式のＭＥＭＳ表示素子、光干渉方式のＭＥＭＳ表示素子、エレクトロウ
ェッティング素子、圧電セラミックディスプレイ、または、カーボンナノチューブを用い
た表示素子、などの少なくとも一つを有している。これらの他にも、表示素子、表示装置
、発光素子又は発光装置は、電気的または磁気的作用により、コントラスト、輝度、反射
率、透過率などが変化する表示媒体を有する場合がある。ＥＬ素子を用いた表示装置の一
例としては、ＥＬディスプレイなどがある。電子放出素子を用いた表示装置の一例として
は、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）又はＳＥＤ方式平面型ディスプレイ
（ＳＥＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｍｉｔｔｅｒ
Ｄｉｓｐｌａｙ）などがある。液晶素子を用いた表示装置の一例としては、液晶ディス
プレイ（透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ
、直視型液晶ディスプレイ、投射型液晶ディスプレイ）などがある。電子インク、電子粉
流体（登録商標）、又は電気泳動素子を用いた表示装置の一例としては、電子ペーパーな
どがある。なお、半透過型液晶ディスプレイや反射型液晶ディスプレイを実現する場合に
は、画素電極の一部、または、全部が、反射電極としての機能を有するようにすればよい
。例えば、画素電極の一部、または、全部が、アルミニウム、銀、などを有するようにす
ればよい。さらに、その場合、反射電極の下に、ＳＲＡＭなどの記憶回路を設けることも
可能である。これにより、さらに、消費電力を低減することができる。なお、ＬＥＤを用
いる場合、ＬＥＤの電極や窒化物半導体の下に、グラフェンやグラファイトを配置しても
よい。グラフェンやグラファイトは、複数の層を重ねて、多層膜としてもよい。このよう
に、グラフェンやグラファイトを設けることにより、その上に、窒化物半導体、例えば、
結晶を有するｎ型ＧａＮ半導体層などを容易に成膜することができる。さらに、その上に
、結晶を有するｐ型ＧａＮ半導体層などを設けて、ＬＥＤを構成することができる。なお
、グラフェンやグラファイトと、結晶を有するｎ型ＧａＮ半導体層との間に、ＡｌＮ層を
設けてもよい。なお、ＬＥＤが有するＧａＮ半導体層は、ＭＯＣＶＤで成膜してもよい。
ただし、グラフェンを設けることにより、ＬＥＤが有するＧａＮ半導体層は、スパッタ法
で成膜することも可能である。

さらに、腕章型デバイス７３００は機能素子を１つまたは複数有することが好ましく、例
えばセンサとして、力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁
気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度
、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むものを用いることができる。また
、タッチパネル、アンテナ、発電素子、スピーカなどの機能素子を有してもよい。

例えば、夜間において腕章型デバイス７３００を使用者の腕に装着して表示部を発光させ
れば、交通の安全効果が得られる。また、軍人や警備員などが上腕部に腕章型デバイス７
３００を装着し、ほふく前進を行いながら、上官の指示をリアルタイムで受信して上腕部
の新規デバイスの表示部に表示された表示を確認することができる。軍人や警備員が作業
を実行する上で頭部にヘルメットをかぶり、両手には武器や道具を有しており、無線器や
携帯電話や頭部に装着するデバイスでは使用が困難である。軍人や警備員が上腕部に腕章
型デバイス７３００を装着し、両手がふさがったままでもマイクなどの音声入力部への音
声入力などによって腕章型デバイス７３００の操作を行えることは有用である。

また、スポーツ分野においても腕章型デバイス７３００を有用に使用できる。例えば、マ
ラソンなどの場合、選手は時間を腕時計で確認するが、腕の振りを一度止めないと時間を
確認することが困難である。腕の振りを止めてしまうとリズムが乱れ、競技に支障をきた
すおそれがある。腕章型デバイス７３００は、上腕部に装着することで、腕の振りを止め
なくとも時間の確認を可能とし、さらに他の情報（コースの自分の位置情報や、自分の健
康状態など）もディスプレイに表示させることができる。さらに、選手が両手を使うこと
なく音声入力などによって新規デバイスの操作を行い、通信機能によって、コーチに指示
を仰ぎ、その指示をスピーカなどの音声出力部による音声出力や表示によって選手が確認
できる機能も備えていると有用である。

また、工事現場等においてもヘルメットを装着した作業者が、腕章型デバイス７３００を
腕に装着し、操作することで安全に作業を行えるよう通信や他の人の位置情報を容易に取
得することができる。

可撓性を有する二次電池をその他の電子機器に実装する例を図２１に示す。フレキシブル
な形状を備える二次電池を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置（テレビ
、又はテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、
デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯電話装置
ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの大型ゲー
ム機などが挙げられる。

また、フレキシブルな形状を備える二次電池を、家屋やビルの内壁または外壁や、自動車
の内装または外装の曲面に沿って組み込むことも可能である。

図２１（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、二次
電池７４０７を有している。

図２１（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７４０
０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二次電池
７４０７も湾曲される。また、その時、曲げられた二次電池７４０７の状態を図２１（Ｃ
）に示す。二次電池７４０７は薄型の二次電池である。二次電池７４０７は曲げられた状
態で固定されている。なお、二次電池７４０７は集電体と電気的に接続されたリード電極
を有している。例えば、集電体は銅箔であり、一部ガリウムと合金化させることにより、
集電体と活物質層との密着性を向上させている。それによって、二次電池７４０７が曲げ
られた状態での信頼性が高い構成となっている。

図２１（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、及び二次電池７１０４を備える。
また、図２１（Ｅ）に曲げられた二次電池７１０４の状態を示す。二次電池７１０４は曲
げられた状態で使用者の腕への装着時に、筐体が変形して二次電池７１０４の一部または
全部の曲率が変化する。なお、曲線の任意の点における曲がり具合を相当する円の半径の
値で表したものを曲率半径であり、曲率半径の逆数を曲率と呼ぶ。具体的には、曲率半径
が４０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲内で筐体または二次電池７１０４の主表面の一部ま
たは全部が変化する。二次電池７１０４の主表面における曲率半径が４０ｍｍ以上１５０
ｍｍ以下の範囲であれば、高い信頼性を維持できる。

また、湾曲可能な二次電池は、様々な電子機器において空間効率よく搭載することができ
る。例えば図２１（Ｆ）に示すストーブ７５００は、本体７５１２にモジュール７５１１
が取り付けられ、モジュール７５１１は、二次電池７５０１、モーター、ファン、送風口
７５１１ａ、熱電発電装置を有する。ストーブ７５００では、開口部７５１２ａから燃料
を投入、着火した後、二次電池７５０１の電力を用いてモジュール７５１１のモーターと
ファンを回転させ、送風口７５１１ａから外気をストーブ７５００の内部に送ることがで
きる。このように外気を効率よく取り込めるため火力の強いストーブとすることが可能で
ある。さらに、燃料の燃焼に得た熱エネルギーを用いて、上部のグリル７５１３において
調理することが可能である。また該熱エネルギーをモジュール７５１１の熱電発電装置に
より電力に変換し、二次電池７５０１に充電することができる。さらに、二次電池７５０
１に充電された電力を外部端子７５１１ｂより出力することができる。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。

（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態１で説明した二次電池を搭載することのできる電子機器の
他の例を示す。

図２２（Ａ）および図２２（Ｂ）に、２つ折り可能なタブレット型端末の一例を示す。図
２２（Ａ）および図２２（Ｂ）に示すタブレット型端末９６００は、筐体９６３０ａ、筐
体９６３０ｂ、筐体９６３０ａと筐体９６３０ｂを接続する可動部９６４０、表示部９６
３１ａと表示部９６３１ｂを有する表示部９６３１、表示モード切り替えスイッチ９６２
６、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２２（Ａ）は、タブレット型端末９６００を開いた
状態を示し、図２２（Ｂ）は、タブレット型端末９６００を閉じた状態を示している。

また、タブレット型端末９６００は、筐体９６３０ａおよび筐体９６３０ｂの内部に二次
電池９６３５を有する。二次電池９６３５は、可動部９６４０を通り、筐体９６３０ａと
筐体９６３０ｂに渡って設けられている。

表示部９６３１ａは、一部をタッチパネルの領域９６３２ａとすることができ、表示され
た操作キー９６３８にふれることでデータ入力をすることができる。なお、表示部９６３
１ａにおいては、一例として半分の領域が表示のみの機能を有する構成、もう半分の領域
がタッチパネルの機能を有する構成を示しているが該構成に限定されない。表示部９６３
１ａ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９６
３１ａの全面をキーボードボタン表示させてタッチパネルとし、表示部９６３１ｂを表示
画面として用いることができる。

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

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

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

また、図２２（Ａ）では表示部９６３１ｂと表示部９６３１ａの表示面積が同じ例を示し
ているが特に限定されず、一方のサイズともう一方のサイズが異なっていてもよく、表示
の品質も異なっていてもよい。例えば一方が他方よりも高精細な表示を行える表示パネル
としてもよい。

図２２（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９６
３３、ＤＣＤＣコンバータ９６３６を含む充放電制御回路９６３４を有する。また、二次
電池９６３５として、本発明の一態様の二次電池を用いる。

なお、タブレット型端末９６００は２つ折り可能なため、未使用時に筐体９６３０ａおよ
び筐体９６３０ｂを重ね合せるように折りたたむことができる。折りたたむことにより、
表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂを保護できるため、タブレット型端末９６００の耐
久性を高めることができる。また、本発明の一態様の二次電池を用いた二次電池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２２（Ａ）および図２２（Ｂ）に示したタブレット型端末は、様々な
情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻な
どを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ
入力機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を有する
ことができる。

タブレット型端末の表面に装着された太陽電池９６３３によって、電力をタッチパネル、
表示部、又は映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池９６３３は、筐
体９６３０の一面又は二面に設けることができ、二次電池９６３５の充電を効率的に行う
構成とすることができる。なお二次電池９６３５としては、本発明の一態様の二次電池を
用いると、充放電の繰り返しに伴う放電容量の低下を抑制することができるため、長期に
わたって使用することのできるタブレット端末とすることができる。

また、図２２（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、および動作について図２２（
Ｃ）にブロック図を示し説明する。図２２（Ｃ）には、太陽電池９６３３、二次電池９６
３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至スイッチ
ＳＷ３、表示部９６３１について示しており、二次電池９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９
６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至スイッチＳＷ３が、図２２（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、二次電池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９６３
７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９６３
１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
二次電池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二次
電池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。

また、図２３に示すようなウェアラブルデバイスに実施の形態１で説明した二次電池を搭
載することができる。

例えば、図２３（Ａ）に示すような眼鏡型デバイス４００に搭載することができる。眼鏡
型デバイス４００は、フレーム４００ａと、表示部４００ｂを有する。湾曲を有するフレ
ーム４００ａのテンプル部に二次電池を搭載することで、重量バランスがよく継続使用時
間の長い眼鏡型デバイス４００とすることができる。

また、ヘッドセット型デバイス４０１に搭載することができる。ヘッドセット型デバイス
４０１は、少なくともマイク部４０１ａと、フレキシブルパイプ４０１ｂと、イヤフォン
部４０１ｃを有する。フレキシブルパイプ４０１ｂ内やイヤフォン部４０１ｃ内に二次電
池を設けることができる。

また、身体に直接取り付け可能なデバイス４０２に搭載することができる。デバイス４０
２の薄型の筐体４０２ａの中に、二次電池４０２ｂを設けることができる。

また、衣服に取り付け可能なデバイス４０３に搭載することができる。デバイス４０３の
薄型の筐体４０３ａの中に、二次電池４０３ｂを設けることができる。

また、腕時計型デバイス４０５に搭載することができる。腕時計型デバイス４０５は表示
部４０５ａおよびベルト部４０５ｂを有し、表示部４０５ａまたはベルト部４０５ｂに、
二次電池を設けることができる。

また、ベルト型デバイス４０６に搭載することができる。ベルト型デバイス４０６は、ベ
ルト部４０６ａおよびワイヤレス給電受電部４０６ｂを有し、ベルト部４０６ａの内部に
、二次電池を搭載することができる。

また、図２３（Ｂ）に示すような腕輪型デバイス４０７に実施の形態１で説明した二次電
池を搭載することができる。腕輪型デバイス４０７は、ケース４０７ａの中に、２つの湾
曲した二次電池４０７ｂを有する。またケース４０７ａの表面には湾曲した表示部４０７
ｃが設けられている。表示部４０７ｃに用いることのできる表示部については、図２０の
表示部についての記載を参酌することができる。腕輪型デバイス４０７は、接続部４０７
ｄとヒンジ部４０７ｅを有し、ヒンジ部４０７ｅを中心に接続部４０７ｄまでを動かすこ
とができる。また接続部４０７ｄに設けられた外部端子を介して充電等を行うことができ
る。

図２４に、他の電子機器の例を示す。図２４において、表示装置８０００は、本発明の一
態様に係る二次電池８００４を用いた電子機器の一例である。具体的に、表示装置８００
０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、二次電池８００４等を有する。本発明の一態様に係る二次電池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、二次電池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
二次電池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 Ｄｅｖｉ
ｃｅ）、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２４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二次電池８１
０３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、二次電池８１０３等を有する。図２４では、二次電池８１０３が、筐体８１
０１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、二次電池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、二次電池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二次電池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２４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二次電池は、天井８１０４以外、例えば側壁８１０５、床８
１０６、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２４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二次電池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、二次電池８２０３等を有する。図２４で
は、二次電池８２０３が、室内機８２００に設けられている場合を例示しているが、二次
電池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、二次電池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、二次電池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の両方に二次電池８２
０３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二次電池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２４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二次電池を用いることもできる。

図２４において、電気冷凍冷蔵庫８３００は、本発明の一態様に係る二次電池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、二次電池８３０４等を有する。図２４では、二
次電池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、二次電池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二次電池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。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。

（実施の形態６）
本実施の形態では、車両に実施の形態１で説明した二次電池を搭載する例を示す。

また、二次電池を車両に搭載すると、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＥＶ）、
又はプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）等の次世代クリーンエネルギー自動車を実現
できる。

図２５において、本発明の一態様を用いた車両を例示する。図２５（Ａ）に示す自動車８
４００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は二次電池を有する。二次電池は電気モーターを
駆動するだけでなく、ヘッドライト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、二次電池は、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、二次電池は、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２５（Ｂ）に示す自動車８５００は、自動車８５００が有する二次電池にプラグイン方
式や非接触給電方式等により外部の充電設備から電力供給を受けて、充電することができ
る。図２５（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に搭載された二次電池を充電することができる。充電は、ＡＣＤＣ
コンバータ等の変換装置を介して、交流電力を直流電力に変換して行うことができる。

また、図示しないが、受電装置を車両に搭載し、地上の送電装置から電力を非接触で供給
して充電することもできる。この非接触給電方式の場合には、道路や外壁に送電装置を組
み込むことで、停車中に限らず走行中に充電を行うこともできる。また、この非接触給電
の方式を利用して、車両どうしで電力の送受信を行ってもよい。さらに、車両の外装部に
太陽電池を設け、停車時や走行時に二次電池の充電を行ってもよい。このような非接触で
の電力の供給には、電磁誘導方式や磁界共鳴方式を用いることができる。

また、車両に搭載した二次電池を車両以外の電力供給源として用いることもできる。この
場合、電力需要のピーク時に商用電源を用いることを回避することができる。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。

１００ 二次電池
１０１ 正極集電体
１０２ 正極活物質層
１０３ セパレータ
１０３ａ 接合部
１０４ 電解液
１０５ 負極集電体
１０６ 負極活物質層
１０７ 外装体
１０７ａ 接合部
１１１ 正極
１１５ 負極
１２０ 封止層
１２１ 正極リード
１２５ 負極リード
１５１ スイッチ
１５２ 電流制御スイッチ
１５４ スイッチ対
２０１ 方向
２０２ 方向
２１１ 穴
３２１ グラフェン
３２２ 正極活物質
３３１ 領域
３３２ 領域
３３３ 領域
４００ 眼鏡型デバイス
４００ａ フレーム
４００ｂ 表示部
４０１ ヘッドセット型デバイス
４０１ａ マイク部
４０１ｂ フレキシブルパイプ
４０１ｃ イヤフォン部
４０２ デバイス
４０２ａ 筐体
４０２ｂ 二次電池
４０３ デバイス
４０３ａ 筐体
４０３ｂ 二次電池
４０５ 腕時計型デバイス
４０５ａ 表示部
４０５ｂ ベルト部
４０６ ベルト型デバイス
４０６ａ ベルト部
４０６ｂ ワイヤレス給電受電部
４０７ 腕輪型デバイス
４０７ａ ケース
４０７ｂ 二次電池
４０７ｃ 表示部
４０７ｄ 接続部
４０７ｅ ヒンジ部
７１００ 携帯表示装置
７１０１ 筐体
７１０２ 表示部
７１０３ 操作ボタン
７１０４ 二次電池
７３００ 腕章型デバイス
７３０１ 腕
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 二次電池
７５００ ストーブ
７５０１ 二次電池
７５１１ モジュール
７５１１ａ 送風口
７５１１ｂ 外部端子
７５１２ 本体
７５１２ａ 開口部
７５１３ グリル
８０００ 表示装置
８００１ 筐体
８００２ 表示部
８００３ スピーカ部
８００４ 二次電池
８０２１ 充電装置
８０２２ ケーブル
８１００ 照明装置
８１０１ 筐体
８１０２ 光源
８１０３ 二次電池
８１０４ 天井
８１０５ 側壁
８１０６ 床
８１０７ 窓
８２００ 室内機
８２０１ 筐体
８２０２ 送風口
８２０３ 二次電池
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 二次電池
８４００ 自動車
８４０１ ヘッドライト
８５００ 自動車
９６００ タブレット型端末
９６２５ スイッチ
９６２６ スイッチ
９６２７ 電源スイッチ
９６２８ 操作スイッチ
９６２９ 留め具
９６３０ 筐体
９６３０ａ 筐体
９６３０ｂ 筐体
９６３１ 表示部
９６３１ａ 表示部
９６３１ｂ 表示部
９６３２ａ 領域
９６３２ｂ 領域
９６３３ 太陽電池
９６３４ 充放電制御回路
９６３５ 二次電池
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
ＢＴ００ 蓄電装置
ＢＴ０１ 端子対
ＢＴ０２ 端子対
ＢＴ０３ 制御回路
ＢＴ０４ 回路
ＢＴ０５ 回路
ＢＴ０６ 変圧制御回路
ＢＴ０７ 変圧回路
ＢＴ０８ 電池部
ＢＴ０９ 電池セル
ＢＴ１０ トランジスタ
ＢＴ１１ バス
ＢＴ１２ バス
ＢＴ１３ トランジスタ
ＢＴ１４ 電流制御スイッチ
ＢＴ１５ バス
ＢＴ１６ バス
ＢＴ１７ スイッチ対
ＢＴ１８ スイッチ対
ＢＴ２１ トランジスタ対
ＢＴ２２ トランジスタ
ＢＴ２３ トランジスタ
ＢＴ２４ バス
ＢＴ２５ バス
ＢＴ３１ トランジスタ対
ＢＴ３２ トランジスタ
ＢＴ３３ トランジスタ
ＢＴ３４ バス
ＢＴ３５ バス
ＢＴ４１ 電池制御ユニット
ＢＴ５１ 絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ
ＢＴ５２ スイッチ部
ＢＴ５３ トランス部
Ｓ１ 制御信号
Ｓ２ 制御信号
Ｓ３ 変圧信号
ＳＷ１ スイッチ
ＳＷ２ スイッチ
ＳＷ３ スイッチ

Claims (3)

1. 第１の方向に長辺を有し、前記第１の方向と交わる第２の方向に短辺を有し、前記第１の方向に湾曲させることが可能な、可撓性を有する二次電池であって、
   正極と、前記正極と電気的に接続された正極リードと、負極と、前記負極と電気的に接続された負極リードと、セパレータと、前記正極、前記負極および前記セパレータを覆う外装体と、を有し、
   前記正極リードは、前記二次電池の長辺の一方に設けられ、
   前記負極リードは、前記二次電池の長辺の他方に設けられ、
   前記正極リードと前記負極リードを結ぶ直線は、前記第１の方向と交わり且つ前記第２の方向と交わる二次電池。
2. 第１の方向に長辺を有し、前記第１の方向と交わる第２の方向に短辺を有し、前記第１の方向に湾曲させることが可能な、可撓性を有する二次電池であって、
   正極と、前記正極と電気的に接続された正極リードと、負極と、前記負極と電気的に接続された負極リードと、セパレータと、前記正極、前記負極および前記セパレータを覆う外装体と、を有し、
   前記正極リードは、前記二次電池の長辺の一方に設けられ、
   前記負極リードは、前記二次電池の長辺の他方に設けられ、
   前記正極リードと前記負極リードを結ぶ直線は、前記第１の方向と交わり且つ前記第２の方向と交わり、
   前記第１の方向に湾曲させた際に、前記正極及び前記負極の端部がそろう二次電池。
3. 請求項１または請求項２において、
   前記第１の方向の長辺の長さが、前記第２の方向の短辺の長さの２倍以上である、細長い形状の二次電池。

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