JP2020198318A - 二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池の外装体にフィルムを用いた場合、フィルムの強度は、金属缶よりも弱く、外部から力が加わった場合に、外装体に囲まれた領域に配置される集電体、または集電体表面に設けられた活物質層などにダメージを与える恐れがある。外部から力が加わった場合においても、丈夫な二次電池を実現する。【解決手段】二次電池において、外装体に囲まれた領域に緩衝材を設ける。具体的には、集電体の周辺に緩衝材を配置し、その緩衝材の外側に外装体（フィルム）の封止部が配置されるように収納する。【選択図】図１

Description

本発明の一様態は、物、方法、又は、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、又は、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。
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、照明装置または電子機
器の製造方法に関する。特に、電子機器およびそのオペレーティングシステムに関する。

なお、本明細書中において電子機器とは、二次電池を有する装置全般を指し、二次電池
を有する電気光学装置、二次電池を有する情報端末装置などは全て電子機器である。

使用者が携帯する電子機器や、使用者が装着する電子機器が盛んに開発されている。例え
ば、薄型携帯書籍が特許文献１に記載されている。

使用者が携帯する電子機器や、使用者が装着する電子機器は、二次電池を電源として動作
する。使用者が携帯する電子機器は、長時間使用することが望まれ、そのために大容量の
二次電池を用いればよい。電子機器に大容量の二次電池を内蔵させると大容量の二次電池
は大きく、重量がかさむ問題がある。そこで携帯する電子機器に内蔵できる小型または薄
型で大容量の二次電池の開発が進められている。

また、二次電池は、外装体として金属缶を用い、その金属缶内に電解質などを収納する構
成となっている。

特開昭６３−１５７９６号公報

外装体として金属缶を用いる場合、二次電池自体の重量が増加する問題点がある。また、
薄い二次電池を実現するために、薄い金属缶を成形加工によって製造することが困難であ
り、薄い金属缶を用いて二次電池を作製することも困難である。

外装体として金属箔（アルミニウム、ステンレスなど）と樹脂（熱融着性樹脂）の積層を
含むフィルム（ラミネートフィルムとも呼ぶ）を用いると、金属缶を用いた二次電池より
も軽量であり、薄型の二次電池を作製することができる。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。

二次電池の外装体にフィルムを用いた場合、フィルムの強度は、金属缶よりも弱く、外部
から力が加わった場合に、外装体に囲まれた領域に配置される集電体、または集電体表面
に設けられた活物質層などにダメージを与える恐れがある。集電体は、リード電極と接続
するための突出部（電極タブ部とも呼ばれる）が設けられており、外力が加わり二次電池
が曲がった時に突出部（電極タブ部）の周辺で亀裂などのダメージが集電体の一部に与え
られ、二次電池の破損に繋がる。

二次電池において、外装体に囲まれた領域に緩衝材を設ける。具体的には、集電体の周辺
に緩衝材を配置し、その緩衝材の外側に外装体（フィルム）の封止部が配置されるように
収納する。容量を増大させるために、外装体に囲まれた領域には、正極となる集電体と、
セパレータと、負極となる集電体とを少なくとも有するユニットも複数重ねて設けるが、
緩衝材は、最も外側の集電体と外装体の間に設ける。また、緩衝材は、セパレータよりも
厚さが厚いものを用いる。また、緩衝材は、集電体よりも厚さが厚いものを用いる。また
、緩衝材は、セパレータと同じ材料を用いてシートを丸めたものを用いてもよい。

緩衝材の形状としては、平板状、棒状、球状（例えばプラスチックビーズ、ガラスビーズ
など）、直方体形状などが挙げられる。例えばシート状のプラスチックフィルムにスリッ
トを有する形状としてもよい。また、外装体に囲まれた領域に複数の緩衝材を収納しても
よく、それぞれ大きさや形状が異なってもよい。例えば、緩衝材として繊維状の糸（ガラ
スファイバー）を複数本束ねた集合体を用いてもよい。また、有機樹脂からなる糸を布の
ように編みこんだ集合体（織布）を用いてもよい。また、シート状の材料を丸めた形状や
シート状の材料を折りたたんだ形状を用いてもよい。具体的には、集電体よりも広い面積
を有する薄い平板状の緩衝材（プラスチックフィルム）が集電体と互いに重なるように外
装体に囲まれた領域に収納する。本明細書で開示する構成の一つは、フィルムと、該フィ
ルムで囲んだ領域に第１の集電体と、活物質層と、第２の集電体と、緩衝材と、を有する
二次電池であり、緩衝材はプラスチックフィルムであり、プラスチックフィルムの面積は
、第１の集電体と第２の集電体が重なる面積よりも広いことを特徴とする。

また、集電体の外形形状と枠状の緩衝材を咬み合わせると、それらを組み合わせた平面形
状が、ほぼ長方形となるように外装体に囲まれた領域に収納する。この場合、外装体に囲
まれた領域で集電体と枠状の緩衝材が接していなくとも外装体の周縁を熱圧着で封止する
と、集電体と枠状の緩衝材の境界は外観からは不明瞭となる。本明細書で開示する二次電
池の外観は、周縁部が熱圧着で薄くなっており、中央部には積層体（第１の集電体、セパ
レータ、第２の集電体など）があるため周縁部よりも厚さが厚く、中央部と周縁部の間に
は緩衝材が配置されて周縁部よりも厚さが厚くなっている。また、二次電池の外観は、積
層体の第１の集電体と電気的に接続する第１のリード電極が突出して露出しており、第２
の集電体と電気的に接続する第２のリード電極も突出して露出している。

緩衝材の材料としては、絶縁体（プラスチック、ゴム（天然ゴム、合成ゴム）、ガラス、
不織布、紙など）であることが好ましい。また、緩衝材の材料として弾性を有する材料（
合成ゴム、例えばシリコーンゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、ニトリルブタジエン
ゴム、エチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴムなど）が好ましい。具体的には
、緩衝材の材料としてセパレータよりも弾性率の高い材料を用いる。また、緩衝材の材料
として材料内部に気泡を有する多孔質材料（例えば、発泡スチロールや、上記合成ゴム材
料を用いたスポンジゴムをシート状にしたもの）であってもよい。また、緩衝材の材料と
してゲル化素材を用いてもよい。

また、緩衝材の材料としては、表面が絶縁表面を有していれば、導電材料を用いることも
できる。例えば、緩衝材の材料として、炭素繊維の表面に有機樹脂をコートしたものや、
金属箔（アルミニウム箔や銅箔やステンレス箔など）の表面に無機絶縁膜、例えば酸化シ
リコン膜を成膜したもの、金属箔の表面に有機樹脂をコートしたものなどを用いることが
できる。

二次電池において、外装体に囲まれた領域に緩衝材を設けることによって、集電体などを
安定な位置に収納できる。また、二次電池を所望の形状に曲げる場合、所望の形状となる
ように緩衝材も曲がった形状とすることもでき、二次電池の曲げられた形状維持にも寄与
することもできる。また、二次電池が必要以上に曲がらないように制限する機能を持たせ
ることもできる。緩衝材は、二次電池の骨格としても機能させることもできる。

また、外装体に囲まれた領域に緩衝材を設けることに限定されず、緩衝材の一部が露出す
るように緩衝材を設けてもよい。この場合には、緩衝材自体が外装体の一部、即ち封止部
材の一つとして機能する。

また、電子機器の形態によっては、電子機器に搭載する二次電池を曲げるため、緩衝材も
曲がることが望ましく、緩衝材の材料として可撓性を有することが好ましい。また、二次
電池の内部の電解液が経時劣化により少なくなっても緩衝材があるため、曲げることでし
わが発生する、或いは二次電池の外観の変化を抑えることができる。また、二次電池に衝
撃力が加わった場合、外装体に囲まれた領域に緩衝材があるため、衝撃力が１点に集中さ
れることを緩和し、局部的に二次電池が曲げられることが抑えられ、二次電池が損傷する
ことを抑止できる。

または、本発明の一態様は、外装体で囲まれる領域に、正極として機能する第１の集電体
、および負極として機能する第２の集電体を、それぞれ複数個有することを特徴とする蓄
電体である。

本発明の一態様に係る蓄電体は、曲率半径１０ｍｍ以上好ましくは曲率半径３０ｍｍ以上
の範囲で変形することができる。蓄電体の外装体であるフィルムは、１枚または２枚で構
成されており、積層構造の蓄電体である場合、湾曲させた電池の断面構造は、外装体であ
るフィルムの２つの曲線で挟まれた構造となる。

ここで、面の曲率半径について、図７を用いて説明しておく。図７（Ａ）において、曲面
１７００を切断した平面１７０１において、曲面１７００に含まれる曲面の形状である曲
線１７０２の一部を円の弧に近似して、その円の半径を曲率半径１７０３とし、円の中心
を曲率中心１７０４とする。図７（Ｂ）に曲面１７００の上面図を示す。図７（Ｃ）に、
平面１７０１で曲面１７００を切断した断面図を示す。曲面を平面で切断するとき、曲面
に対する平面の角度や切断する位置に応じて、断面に現れる曲線の曲率半径は異なるもの
となるが、本明細書等では、最も小さい曲率半径を面の曲率半径とする。

２枚のフィルムを外装体として電極・電解液などを含む内容物１８０５を挟む蓄電体を湾
曲させた場合には、蓄電体の曲率中心１８００に近い側のフィルム１８０１の曲率半径１
８０２は、曲率中心１８００から遠い側のフィルム１８０３の曲率半径１８０４よりも小
さい（図８（Ａ））。蓄電体を湾曲させて断面を円弧状とすると曲率中心１８００に近い
フィルムの表面には圧縮応力がかかり、曲率中心１８００から遠いフィルムの表面には引
っ張り応力がかかる（図８（Ｂ））。外装体の表面に凹部または凸部で形成される模様を
形成すると、このように圧縮応力や引っ張り応力がかかったとしても、ひずみによる影響
を許容範囲内に抑えることができる。そのため、蓄電体は、曲率中心に近い側の外装体の
曲率半径が１０ｍｍ以上好ましくは３０ｍｍ以上となる範囲で変形することができる。

なお、蓄電体の断面形状は、単純な円弧状に限定されず、一部が円弧を有する形状にする
ことができ、例えば図８（Ｃ）に示す形状や、波状（図８（Ｄ））、Ｓ字形状などとする
こともできる。蓄電体の曲面が複数の曲率中心を有する形状となる場合は、複数の曲率中
心それぞれにおける曲率半径の中で、最も曲率半径が小さい曲面において、２枚の外装体
の曲率中心に近い方の外装体の曲率半径が、１０ｍｍ以上好ましくは３０ｍｍ以上となる
範囲で蓄電体が変形することができる。

なお、本発明の一態様は、様々な蓄電装置に対して適用させることができる。例えば、蓄
電装置の一例としては、電池、一次電池、二次電池、リチウムイオン二次電池（リチウム
イオンポリマー二次電池も含む）、リチウム空気電池、などがあげられる。さらに、蓄電
装置の別の例として、キャパシタに適用することもできる。例えば、本発明の一態様の負
極と、電気二重層の正極とを組み合わせて、リチウムイオンキャパシタなどのようなキャ
パシタを構成することも可能である。

外部から力が加わることにより、二次電池が変形する程度、即ち二次電池の内部構成の一
部変形を緩衝材の材質や配置によって調節することができる。例えば、二次電池が急激に
折り曲げられようとされても緩衝材の存在により内部構造が破壊されない程度に曲げが抑
えられる。従って、緩衝材は、外部からの曲げる力によって内部構成が損傷することを保
護することができる。または、新規な蓄電装置、新規な二次電池などを提供することが出
来る。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。

本発明の一態様を示す外観模式図である。 本発明の一態様の外装体に囲まれる領域における構成例を示す斜視図である。 本発明の一態様を示す外観模式図及び構成例である。 本発明の一態様の構成例を示す外観模式図及びＸ線写真図である。 本発明の一態様を示す電子機器の外観斜視図である。 電子機器を説明する図。 面の曲率半径について説明する図。 蓄電体の断面を説明する図。

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。

なお、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、層の厚さ、または領域は、発
明を明瞭化するために誇張または省略されている場合がある。よって、必ずしもそのスケ
ールに限定されない。

なお、本明細書等における「第１」、「第２」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるた
めに付すものであり、工程順または積層順など、なんらかの順番や順位を示すものではな
い。また、本明細書等において序数詞が付されていない用語であっても、構成要素の混同
を避けるため、特許請求の範囲において序数詞が付される場合がある。

（実施の形態１）
図１（Ａ）に蓄電体の模式図の一例を示す。また、蓄電体の外装体に囲まれた内部構造の
一例を図２（Ａ）に示す。

本発明の一態様の蓄電体１００は、外装体１０７内に、正極１０１と、セパレータ１０３
と、負極１０２と、緩衝材１１０と、電解液を少なくとも有する。蓄電体の構造としては
、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。

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、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または合金）、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。

本実施の形態では、緩衝材１１０として、正極１０１よりも面積の大きいシート状のプラ
スチックフィルムを用いる。また、本実施の形態では、緩衝材１１０は、セパレータ１０
３よりも厚いプラスチックフィルムを用いる。また、緩衝材１１０はスリットを有してい
てもよい。また、緩衝材１１０は矩形に限定されず、４つの角が丸められた形状としても
よい。緩衝材１１０の形状に鋭角な角があると、蓄電体を曲げた際に、その角が外装体で
あるフィルムを損傷する恐れがあるため、緩衝材１１０の角部を面取り加工すると信頼性
の良い蓄電体を提供することができる。緩衝材１１０の材料は、絶縁材料を用い、例えば
、ＰＰや、ＰＥや、ＰＥＴやＰＢＴ等のポリエステル、ナイロン６、ナイロン６６等のポ
リアミド、また無機蒸着フィルム、または紙類を用いればよい。

蓄電体の外装体に囲まれた領域に緩衝材１１０を設けることで、集電体などを安定な位置
に収納できる。蓄電体を所望の形状に曲げる場合、所望の形状となるように緩衝材も曲が
った形状とすることもでき、蓄電体の曲げられた形状維持にも寄与することもできる。ま
た、蓄電体が必要以上に曲がらないように制限する機能を持たせることもできる。緩衝材
は、蓄電体の骨格としても機能させることもできる。蓄電体の外装体に囲まれた領域に緩
衝材１１０を設けることで、蓄電体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、信頼性の良い蓄電体を提供することができる。

また、蓄電体の外装体に囲まれた領域に緩衝材１１０を設けることで、緩衝材１１０の表
面が滑らかなプラスチックフィルムであれば、緩衝材１１０の表面と接する集電体や、緩
衝材１１０の表面と接する外装体と摺動するため、曲げの繰り返しにも強い蓄電体を提供
することもできる。

なお、正極１０１は、集電体（アルミニウムなど）の片面または両面に正極活物質層など
を設けたものを含めて正極と呼ぶこととする。負極１０２は、集電体（銅など）の片面ま
たは両面に負極活物質層などを設けたものを含めて負極と呼ぶこととする。また、正極１
０１は、正極リード１０４と電気的に接続されており、負極１０２は負極リード１０５と
電気的に接続されている。正極リード１０４および負極リード１０５は、リード電極、ま
たはリード端子とも呼ばれる。正極リード１０４および負極リード１０５の一部は外装体
の外側に配置される。また、蓄電体１００の充電および放電は、正極リード１０４および
負極リード１０５を介して行われる。

ここで図１（Ｂ）を用いて二次電池の充電時の電流の流れを説明する。リチウムを用いた
二次電池を一つの閉回路とみなした時、リチウムイオンの動きと電流の流れは同じ向きに
なる。なお、リチウムを用いた二次電池では、充電と放電でアノード（陽極）とカソード
（陰極）が入れ替わり、酸化反応と還元反応とが入れ替わることになるため、反応電位が
高い電極を正極と呼び、反応電位が低い電極を負極と呼ぶ。したがって、本明細書におい
ては、充電中であっても、放電中であっても、逆パルス電流を流す場合であっても、充電
電流を流す場合であっても、正極は「正極」または「＋極（プラス極）」と呼び、負極は
「負極」または「−極（マイナス極）」と呼ぶこととする。酸化反応や還元反応に関連し
たアノード（陽極）やカソード（陰極）という用語を用いると、充電時と放電時とでは、
逆になってしまい、混乱を招く可能性がある。したがって、アノード（陽極）やカソード
（陰極）という用語は、本明細書においては用いないこととする。仮にアノード（陽極）
やカソード（陰極）という用語を用いる場合には、充電時か放電時かを明記し、正極（プ
ラス極）と負極（マイナス極）のどちらに対応するものかも併記することとする。

図１（Ｂ）に示す２つの端子には充電器が接続され、蓄電体１００が充電される。蓄電体
１００の充電が進めば、電極間の電位差は大きくなる。図１（Ｂ）では、蓄電体１００の
外部の端子（正極リード１０４）から、正極集電体（正極１０１）の方へ流れ、蓄電体１
００の中において、正極１０１から負極１０２の方へ流れ、負極から蓄電体１００の外部
の端子（負極リード１０５）の方へ流れる電流の向きを正の向きとしている。つまり、充
電電流の流れる向きを電流の向きとしている。

なお、本実施の形態では説明を簡略にするため、一組の正極１０１と負極１０２を外装体
に収納する例を示しているが、蓄電体の容量を大きくするために、複数組の正極１０１と
負極１０２を外装体１０７に収納してもよい。

図２（Ａ）に示すように、外装体１０７内部には、緩衝材１１０と、正極１０１と、セパ
レータ１０３と、負極１０２とが配置される例を示している。なお、図２（Ａ）では簡略
化のため、外装体１０７、正極リード１０４、負極リード１０５は図示していない。

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。

本実施の形態において、蓄電体の構成は、例えば、セパレータ１０３の厚さは約１５μｍ
以上３０μｍ以下、正極１０１の集電体は約１０μｍ以上約４０μｍ以下、正極活物質層
は約５０μｍ以上約１００μｍ以下、負極活物質層は約５０μｍ以上約１００μｍ以下、
負極１０２の集電体は約５μｍ以上約４０μｍ以下とする。

また、図２（Ａ）では、セパレータ１０３は、シート状のものを用いる例を示したが、袋
状のものを用いてよい。また、１枚のセパレータを折り曲げ、曲げたセパレータの間に正
極（或いは負極）が位置するように外装体１０７内に設置してもよい。

また、緩衝材１１０の位置は、図２（Ａ）に限定されない。例えば、図２（Ｂ）に示すよ
うに負極１０２と接する側に緩衝材１１０を設けてもよい。

また、緩衝材１１０は一つに限定されず、複数用いてもよい。例えば、図２（Ｃ）に示す
ように第１の緩衝材１１０ａと、第２の緩衝材１１０ｂの間に正極１０１と、セパレータ
１０３と、負極１０２とを有する構成としてもよい。

蓄電体１００の正極活物質層に用いる正極活物質としては、オリビン型の結晶構造、層状
岩塩型の結晶構造、またはスピネル型の結晶構造を有する複合酸化物等がある。正極活物
質として、例えばＬｉＦｅＯ_２、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、Ｖ_２Ｏ
_５、Ｃｒ_２Ｏ_５、ＭｎＯ_２等の化合物を用いる。

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。

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、Ａｌ、Ｘ＝Ｓ、Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｓ、Ｓｉ）の一般式で表されるナ
シコン型化合物を用いることができる。ナシコン型化合物としては、Ｆｅ_２（ＭｎＯ_４）
_３、Ｆｅ_２（ＳＯ_４）_３、Ｌｉ_３Ｆｅ_２（ＰＯ_４）_３等がある。また、正極活物質として
、Ｌｉ_２ＭＰＯ_４Ｆ、Ｌｉ_２ＭＰ_２Ｏ_７、Ｌｉ_５ＭＯ_４（Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ）の一般式で表
される化合物、ＮａＦｅＦ_３、ＦｅＦ_３等のペロブスカイト型フッ化物、ＴｉＳ_２、Ｍｏ
Ｓ_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、Ｌ
ｉＶ_３Ｏ_８等）、マンガン酸化物、有機硫黄化合物等の材料を用いることができる。

なお、キャリアイオンが、リチウムイオン以外のアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属
イオンの場合、正極活物質として、リチウムの代わりに、アルカリ金属（例えば、ナトリ
ウムやカリウム等）、アルカリ土類金属（例えば、カルシウム、ストロンチウム、バリウ
ム、ベリリウム、またはマグネシウム等）を用いてもよい。

セパレータ１０３としては、セルロース（紙）、または空孔が設けられたポリプロピレン
、ポリエチレン等の絶縁体を用いることができる。

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

また、電解液の溶媒としては、キャリアイオンが移動可能な材料を用いる。電解液の溶媒
としては、非プロトン性有機溶媒が好ましい。非プロトン性有機溶媒の代表例としては、
エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエ
チルカーボネート（ＤＥＣ）、γーブチロラクトン、アセトニトリル、ジメトキシエタン
、テトラヒドロフラン等があり、これらの一つまたは複数を用いることができる。また、
電解液の溶媒としてゲル化される高分子材料を用いることで、漏液性等に対する安全性が
高まる。また、蓄電池の薄型化及び軽量化が可能である。ゲル化される高分子材料の代表
例としては、シリコーンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリルゲル、ポリエチレンオキ
サイド系ゲル、ポリプロピレンオキサイド系ゲル、フッ素系ポリマーのゲル等がある。ま
た、電解液の溶媒として、難燃性及び難揮発性であるイオン液体（常温溶融塩）を一つま
たは複数用いることで、蓄電池の内部短絡や、過充電等によって内部温度が上昇しても、
蓄電池の破裂や発火などを防ぐことができる。なお、イオン液体は、流動状態にある塩で
あり、イオン移動度（伝導度）が高い。また、イオン液体は、カチオンとアニオンとを含
む。イオン液体としては、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、またはＮ−メチル−Ｎ−プロピルピペリジニウム（ＰＰ_１３）カチオンを含むイオ
ン液体などがある。

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

蓄電体１００の負極活物質層に用いる負極活物質としては、リチウムの溶解・析出、又は
リチウムイオンの挿入・脱離が可能な材料を用いることができ、リチウム金属、炭素系材
料、合金系材料等を用いることができる。

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

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

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

黒鉛はリチウムイオンが黒鉛に挿入されたとき（リチウム−黒鉛層間化合物の生成時）に
リチウム金属と同程度に卑な電位を示す（０．１〜０．３Ｖ 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。

負極活物質として、リチウムとの合金化・脱合金化反応により充放電反応を行うことが可
能な合金系材料または酸化物も用いることができる。キャリアイオンがリチウムイオンで
ある場合、合金系材料としては、例えば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、
Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｇａ等のうち少なくとも一つを含む材料がある。このよ
うな元素は炭素に対して容量が大きく、特にシリコンは理論容量が４２００ｍＡｈ／ｇと
飛躍的に高い。このため、負極活物質にシリコンを用いることが好ましい。このような元
素を用いた合金系材料としては、例えば、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。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Ｓｉ_２Ｏから選ばれた単数または複数を含む材料や、Ｓ
ｉ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Ｓｉ、多結晶Ｓｉ、Ｓｉ_２Ｏ_３、Ｓｉ_３Ｏ_４、Ｓｉ_２Ｏ、Ｓ
ｉＯ_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、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。

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。

また、負極活物質層には、上述した負極活物質の他、活物質の密着性を高めるための結着
剤（バインダ）、負極活物質層の導電性を高めるための導電助剤等を有してもよい。

また、外装体に囲まれた領域に緩衝材を設けることに限定されず、緩衝材の一部が露出す
るように緩衝材を設けてもよい。外装体１０７の外周縁を熱圧着により、接着する際、接
着領域とシート状の緩衝材の一部と重ねて熱圧着して封止してもよい。この場合、シート
状の緩衝材は接着領域と接している部分で固定される。

本実施の形態では、携帯情報端末などに用いる小型の電池の例を示したが、特に限定され
ず、車両などに搭載する大型の電池にも適用することができる。

（実施の形態２）
実施の形態１ではシート状の緩衝材を用いる例を示したが、本実施の形態では、実施の形
態１と異なる形状の緩衝材を用い、設置位置も異なる例を示す。

図３（Ａ）に蓄電体の模式図の一例を示す。また、蓄電体の外装体に囲まれた内部構造の
一例を図３（Ｂ）に示す。なお、図３において、図１と共通の部分には同じ符号を用いて
説明することとし、簡略化のため詳細な説明はここでは省略することとする。

本発明の一態様の蓄電体３００は、外装体１０７内に、正極１０１と、セパレータ１０３
と、負極１０２と、第１の緩衝材３１０ａと、第２の緩衝材３１０ｂと、電解液を少なく
とも有する。

実施の形態では、第１の緩衝材３１０ａ及び第２の緩衝材３１０ｂとして、セパレータ１
０３よりも厚く、棒状の弾性体（弾性を有する材料）を用いる。

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように第１の緩衝材３１０ａと第２の緩衝材３１０ｂと
の間に正極１０１、セパレータ１０３、及び負極１０２が位置するように設置する。

また、外装体１０７の外周縁は、熱圧着により、接着する。外装体１０７に用いるフィル
ムにはポリプロピレンからなる層がフィルム表面に設けられ、熱圧着した部分のみが接着
領域となる。

本実施の形態では、接着領域３１１が第１の緩衝材３１０ａと接し、蓄電体３００の側面
において第１の緩衝材３１０ａが露出する。緩衝材を露出せず蓄電体内部に置く場合は、
封止部付近の段差を緩やかにするために楔形の断面形状にする。また、接着領域が第２の
緩衝材３１０ｂと接し、蓄電体３００の側面において第２の緩衝材３１０ｂが露出する。
第１の緩衝材３１０ａ、及び第２の緩衝材３１０ｂは封止材としても機能する。

第１の緩衝材３１０ａ、及び第２の緩衝材３１０ｂに用いる材料としては、セパレータよ
りも弾性率の高い材料を用いる。例えば、ゴム（天然ゴム、合成ゴムなど）を用いる。な
お、電解液と接触することで化学反応しにくい材料を選択することが好ましい。本実施の
形態では、電解液と接触することで化学反応しにくいシリコーンゴムを用いる。また、第
１の緩衝材３１０ａ、及び第２の緩衝材３１０ｂに用いる材料は、電解液と接する箇所に
、電解液に対して溶剤耐性が高い材質をコーティング、表面処理することが好ましい。

また、第１の緩衝材３１０ａ、及び第２の緩衝材３１０ｂに用いる材料としては、熱圧着
により接着する材料を用いる。

第１の緩衝材３１０ａ、及び第２の緩衝材３１０ｂを設けることで、蓄電体３００を曲げ
ても、蓄電体３００の外周部において、外装体のフィルムにしわが形成されにくい構成と
することができる。

また、蓄電体３００の容量を大きくするために、正極１０１、セパレータ１０３、負極１
０２の積層の組み合わせを複数重ねて外装体に収納する場合、トータルの厚さが厚くなり
、周縁部との厚さと差が大きくなり、それが外装体のフィルムに段差が生じる。この段差
を小さくするために、第１の緩衝材３１０ａ、及び第２の緩衝材３１０ｂを設けることが
好ましい。

また、第１の緩衝材３１０ａ、及び第２の緩衝材３１０ｂの長さを長くすることによって
、蓄電体３００を曲げる際に、集電体などが摺動してもよいようにスペースを設けてもよ
い。

また、第１の緩衝材３１０ａと第２の緩衝材３１０ｂの２つの弾性体を用いる例を示した
が、特に限定されず、コの字状の一つの弾性材料を緩衝材として用いてもよい。また、枠
状の一つの弾性材料を緩衝材として用いてもよい。

また、本実施の形態は実施の形態１と組み合わせることができる。例えば、第１の緩衝材
３１０ａと第２の緩衝材３１０ｂとの間に正極１０１、セパレータ１０３、及び負極１０
２が位置するように設置し、さらにシート状のプラスチックフィルムを第３の緩衝材とし
て蓄電体の内部に収納してもよい。

（実施の形態３）
本実施の形態では、プレス加工、例えばエンボス加工により外装体のフィルムに凹凸を形
成し、外装体で囲まれる領域に緩衝材１１０としてシート状のプラスチックフィルムを用
いる例を示す。

本実施の形態では、フィルム表面にエンボス加工を行い、模様を有するフィルムを用いて
リチウムイオン二次電池を作製する例を図４を用いて示す。なお、図４において、図１と
共通の部分には同じ符号を用いて説明することとし、簡略化のため詳細な説明はここでは
省略することとする。

まず、可撓性基材からなるシートを用意する。シートは、積層体を用い、金属フィルムの
一方の面また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
施の形態では、シートとして、アルミニウム箔の表面にナイロン樹脂を有し、アルミニウ
ム箔の裏面に耐酸性ポリプロピレン膜と、ポリプロピレン膜の積層が設けられている金属
シートを用いる。このシートをカットしてフィルムを用意する。

そして、このフィルムにエンボス加工を行い、フィルム表面に凹凸を形成し、視認可能な
模様を形成する。なお、ここではシートをカットした後、エンボス加工を行う例を示すが
、特に順序は限定されず、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、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。

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表面に形成する処
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、エンボスロールを用いることに限定されず、エンボスプレートを用いてもよい。ま
た、エンボス加工に限定されず、フィルムの一部に浮き彫り（レリーフ）を形成すればよ
い。

本実施の形態では、フィルム４１１の両面に凹凸を設けて模様を形成し、フィルム４１１
を中央で折り曲げて、四隅のうち、曲げる箇所を挟む２つの端部を重ね、３辺を接着層で
封止する構造とする。

次いで、フィルム４１１を中央で折り、図４（Ａ）に示す状態とする。

また、図４（Ｂ）に示すように二次電池を構成する正極１０１、セパレータ１０３、負極
１０２を積層したものと、緩衝材１１０を用意する。また、正極１０１や負極１０２に用
いる集電体としては、ステンレス、金、白金、亜鉛、鉄、ニッケル、銅、アルミニウム、
チタン、タンタル等の金属、及びこれらの合金など、導電性の高く、リチウム等のキャリ
アイオンと合金化しない材料を用いることができる。また、シリコン、チタン、ネオジム
、スカンジウム、モリブデンなどの耐熱性を向上させる元素が添加されたアルミニウム合
金を用いることができる。また、シリコンと反応してシリサイドを形成する金属元素で形
成してもよい。シリコンと反応してシリサイドを形成する金属元素としては、ジルコニウ
ム、チタン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タング
ステン、コバルト、ニッケル等がある。また、集電体は、箔状、板状（シート状）、網状
、円柱状、コイル状、パンチングメタル状、エキスパンドメタル状等の形状を適宜用いる
ことができる。集電体は、厚みが５μｍ以上４０μｍ以下のものを用いるとよい。なお、
ここでは説明を簡略にするため、正極１０１、セパレータ１０３、負極１０２の積層の組
み合わせを１つにして外装体に収納する例を示したが、二次電池の容量を大きくするため
に組み合わせを複数重ねて外装体に収納する。本実施の形態では組み合わせを１２重ねて
外装体に収納する。

そして図４（Ｃ）に示す封止層４１５を有するリード電極を２つ用意する。リード電極は
リード端子とも呼ばれ、二次電池の正極または負極を外装フィルムの外側へ引き出すため
に設けられる。リード電極として正極リード１０４はアルミニウムを用い、負極リード１
０５は、ニッケルメッキを施した銅を用いる。

そして、正極リード１０４と、正極１０１の突出部を超音波溶接などにより、電気的に接
続する。そして負極リード１０５と、負極１０２の突出部を超音波溶接などにより、電気
的に接続する。

そして、電解液を入れるための一辺を残すため、フィルム４１１の２辺に対して熱圧着を
行って封止する。熱圧着の際、リード電極に設けられた封止層４１５も溶けてリード電極
とフィルム４１１との間を固定される。そして、減圧雰囲気下、或いは不活性雰囲気下で
所望の量の電解液をフィルム４１１が袋状となった内側に滴下する。そして、最後に、熱
圧着をせずに残していたフィルムの周縁に対して熱圧着を行って封止する。

こうして図４（Ｄ）に示す蓄電体４００を作製することができる。

得られた蓄電体４００は、外装体となるフィルム４１１の表面に凹凸を有する模様を有し
ている。また、端面の領域は熱圧着領域であり、その部分にも表面に凹凸を有する模様を
有する。中央部に比べると熱圧着領域の凹凸は小さいが、二次電池を曲げた時に加わる応
力を緩和することができる。応力によって生じるひずみを緩和する構造とすることで、二
次電池を曲げたり変形させたりするときに（外装体などが）破損することなく、長期信頼
性を確保することができる。

また、電解液を入れない状態で上記構成のサンプルを作製し、点線Ａ１−Ａ２で切断した
場合のＸ線写真を図４（Ｅ）に示す。

図４（Ｅ）では外装フィルムに凹凸があることと、下側の外装フィルムと集電体との間に
間隔があることが確認できる。Ｘ線ではプラスチックフィルムは撮影されず、この間隔に
はシート状のプラスチックフィルム（厚さ３００μｍ）が設けられている。

緩衝材として設けたシート状のプラスチックフィルムは、蓄電体を曲げた時に、外装フィ
ルムの凹凸が直接集電体と接触して損傷することを防止することができる。

本実施の形態は、実施の形態１または実施の形態２と自由に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、実施の形態１乃至３のいずれか一を用いて得られる蓄電体を組み込ん
だ電子機器の一例を示す。

蓄電体を適用した電子機器として、例えば、ヘッドマウントディスプレイやゴーグル型デ
ィスプレイのような表示装置（テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう）、デスクトッ
プ型やノート型等のパーソナルコンピュータ、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、電子手帳、電子書籍端末、電子
翻訳機、玩具、マイクロフォン等の音声入力機器、電気シェーバ、電動歯ブラシ、電子レ
ンジ等の高周波加熱装置、電気炊飯器、電気洗濯機、電気掃除機、温水器、扇風機、毛髪
乾燥機、加湿器や除湿器やエアコンディショナ等の空気調和設備、食器洗い器、食器乾燥
器、衣類乾燥器、布団乾燥器、電気冷蔵庫、電気冷凍庫、電気冷凍冷蔵庫、ＤＮＡ保存用
冷凍庫、懐中電灯、電動工具、煙感知器、ガス警報装置や防犯警報装置等の警報装置、産
業用ロボット、補聴器、心臓ペースメーカ、Ｘ線撮影装置、放射線測定器、電気マッサー
ジ器や透析装置等の健康機器や医療機器、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、照明装置、ヘッドホン、ステレオ、リモートコント
ローラ、置き時計や壁掛け時計等の時計、コードレス電話子機、トランシーバ、歩数計、
電卓、デジタルオーディオプレーヤ等の携帯型又は据置型の音響再生装置、パチンコ機な
どの大型ゲーム機などが挙げられる。

実施の形態１乃至３のいずれか一を用いて得られる蓄電体は、外装体が薄く柔軟性を有す
るフィルムであり、曲面を有する支持構造体に貼り付け、支持構造体の曲率半径の大きい
領域の曲面部分に追随して変形させることができる。

また、フレキシブルな形状を備える蓄電体を、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５（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
体７４０７を有している。

図５（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蓄電体７
４０７も湾曲される。また、その時、曲げられた蓄電体７４０７の状態を図５（Ｃ）に示
す。蓄電体７４０７はラミネート構造の蓄電池（積層構造電池、フィルム外装電池とも呼
ばれる）である。蓄電体７４０７は曲げられた状態で固定されている。なお、蓄電体７４
０７は集電体７４０９と電気的に接続されたリード電極７４０８を有している。例えば、
蓄電体７４０７の外装体のフィルムに囲まれた領域に緩衝材が設けられており、蓄電体７
４０７が曲げられた状態での信頼性が高い構成となっている。さらに、携帯電話機７４０
０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
続するコネクタ部などを設けてもよい。

図５（Ｄ）は、曲げることのできる携帯電話の一例を示している。前腕に巻くような形
状に曲げれば、図５（Ｅ）に示すバングル型の携帯電話にすることができる。携帯電話７
１００は、筐体７１０１、表示部７１０２、操作ボタン７１０３、及び蓄電体７１０４を
備える。また、図５（Ｆ）に曲げることのできる蓄電体７１０４の状態を示す。蓄電体７
１０４は曲げられた状態で使用者の腕への装着時に、筐体が変形して蓄電体７１０４の一
部また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
範囲内で筐体または蓄電体７１０４の主表面の一部または全部が変化する。なお、蓄電体
７１０４は集電体７１０６と電気的に接続されたリード電極７１０５を有している。例え
ば、蓄電体７１０４の外装体のフィルムに囲まれた領域に緩衝材が設けられており、蓄電
体７１０４が曲率を変化させて曲げられる回数が多くとも高い信頼性を維持できる構成と
なっている。このように、図５（Ｄ）に示す携帯電話は、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７１０１、表示部７１０２
、及び蓄電体７１０４が可撓性を有することが望ましい。

さらに、携帯電話７１００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部などを設けてもよい。

また、携帯電話の他の使用例として、図５（Ｄ）に示す携帯電話の中央部分を折り曲げる
と、図５（Ｇ）に示すような形状にすることもできる。また、携帯電話の中央部分をさら
に折り曲げて図５（Ｈ）に示すように携帯電話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。図５（Ｄ）、図５（Ｇ）、及び図５（Ｈ）
に示す変形のみであれば、蓄電体７１０４は曲げられる状態にはなっていない。携帯電話
は、落下や、その他の衝撃を受ける場合、薄型であると内部に配置されている蓄電体７１
０４にも衝撃が加えられる。蓄電体７１０４の外装体のフィルムに囲まれた領域に緩衝材
が設けられていればこれらの衝撃を緩和し、丈夫な二次電池を実現できる。従って、外装
体のフィルムに囲まれた領域に緩衝材が設ける蓄電体７１０４は、携帯電話を曲げる、曲
げないにかかわらず、信頼性の高い携帯電話を実現できる。

また、図６（Ａ）は、掃除機の一例を示している。掃除機に二次電池を備えることでコー
ドレスとすることができ、掃除機内部はゴミを吸い取り収納する集塵スペースを確保する
ため、蓄電体７６０４の占める空間は小さければ小さいほど好ましい。従って、薄型であ
り、外側表面と集塵スペースとの間に曲げることのできる蓄電体７６０４を配置すること
は有用である。

掃除機７６００は、操作ボタン７６０３、及び蓄電体７６０４を備える。また、図６（Ｂ
）に曲げることのできる蓄電体７６０４の状態を示す。蓄電体７６０４は、外装体のフィ
ルムに囲まれた領域に緩衝材が設けられており、蓄電体７６０４が曲げられた状態での信
頼性が高い構成となっている。蓄電体７６０４は負極と電気的に接続されたリード電極７
６０１と、正極と電気的に接続されたリード電極７６０２を有する。

また、外装体の一つの短辺に２つのリード電極を露出させている蓄電体７６０４の他の例
として、図６（Ｃ）に曲げることのできる蓄電体７６０５の状態を示す。蓄電体７６０５
は、外装体の２つの短辺にそれぞれ集電体またはリード電極を露出される構成である。蓄
電体７６０５の外装体のフィルムに囲まれた領域に緩衝材を設けることで曲げることがで
き、信頼性が高い。

また、蓄電体７６０５の内部構成の一例を図６（Ｄ）に示す。図６（Ｄ）に示すように、
正極１０１、セパレータ１０３、２つの負極１０２で構成されている。また、セパレータ
１０３は折り曲げており、その間に正極１０１有している。また、正極１０１の両面には
正極活物質層を有している。ここでは正極と２つの負極の組み合わせを図示しているが、
蓄電体７６０５の容量を大きくするため、さらに多数の正極と負極の組み合わせを用いて
もよい。また、一方の負極１０２に接する緩衝材１１０を有している。緩衝材１１０は、
蓄電体７６０５のフィルムで囲まれた領域に配置され、蓄電体７６０５の機械強度を補強
する役目を果たしている。

薄型の蓄電体７６０４は実施の形態３に示したラミネート構造の二次電池の作製方法を用
いて作製することができる。

薄型の蓄電体７６０４はラミネート構造であり、曲げられて固定されている。また、掃除
機７６００は、薄型の蓄電体７６０４の電力残量などを表示する表示部７６０６を有して
おり、掃除機の外表面の形状に合わせて表示面も湾曲されている表示部７６０６である。
また、掃除機はコンセントに接続するための接続コードを有し、薄型の蓄電体７６０４に
十分な電力が充電されれば、接続コードを外して掃除機を使用することもできる。また、
薄型の蓄電体７６０４の充電は接続コードを用いず、ワイヤレスで無線充電を行ってもよ
い。蓄電体７６０４の外装体のフィルムに囲まれた領域に緩衝材が設けることで衝撃に強
く、信頼性が高い。

また、曲げることのできる蓄電体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。また、農業機械、電動アシスト自転車を含む原動機付自転車、
自動二輪車、電動車椅子、電動カート、小型又は大型船舶、潜水艦、固定翼機や回転翼機
等の航空機、ロケット、人工衛星、宇宙探査機や惑星探査機、宇宙船などの移動体に曲げ
ることのできる蓄電体を搭載することもできる。

１００ 蓄電体
１０１ 正極
１０２ 負極
１０３ セパレータ
１０４ 正極リード
１０５ 負極リード
１０７ 外装体
１１０ 緩衝材
１１０ａ 緩衝材
１１０ｂ 緩衝材
３００ 蓄電体
３１０ａ 緩衝材
３１０ｂ 緩衝材
３１１ 接着領域
４００ 蓄電体
４１１ フィルム
４１５ 封止層
１７００ 曲面
１７０１ 平面
１７０２ 曲線
１７０３ 曲率半径
１７０４ 曲率中心
１８００ 曲率中心
１８０１ フィルム
１８０２ 曲率半径
１８０３ フィルム
１８０４ 曲率半径

Claims (1)

1. フィルムを有する二次電池であって、
   前記フィルムで囲まれた領域において、第１の集電体と、活物質層と、第２の集電体と、緩衝材と、を有する二次電池。