JP2022023097A - 蓄電装置 - Google Patents
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Abstract
Description
、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・オブ・マター)に関する。特に
、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、それらの
駆動方法、または、それらの製造方法に関する。特に、本発明の一態様は、蓄電装置およ
びその作製方法に関する。
である。例えば、リチウムイオン二次電池などの蓄電池、リチウムイオンキャパシタ、お
よび電気二重層キャパシタなどを含む。
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、携帯電話やスマートフォン、ノート型パーソナルコンピュータ等
の携帯情報端末、携帯音楽プレーヤ、デジタルカメラ等の電子機器、あるいは医療機器、
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(PH
EV)等の次世代クリーンエネルギー自動車など、半導体産業の発展に伴い急速にその需
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。
められている。
蓄電装置の電解液に用いられる有機溶媒として、環状カーボネートがあり、中でも誘電率
が高くイオン伝導性に優れているエチレンカーボネートがよく用いられている。
を有している。このため、有機溶媒を蓄電装置の電解液として用いる場合、内部短絡や、
過充電などによって内部温度が上昇し、蓄電装置の破裂や発火などがおこる可能性がある
。
ウムイオン二次電池の非水電解質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、または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
)。
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)。
発明の一態様は、エネルギー密度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、信頼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、寿命の長い蓄電装置を提供することを課題の一とする。
とする。または、本発明の一態様は、電解液の分解反応を抑制し、充放電サイクルに伴う
容量の低下が抑制さ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、高温下において早まる電解液の分解反応を低減又は抑制し、高温下での充放電に
おける充放電容量の減少を防止することで、蓄電装置の使用温度範囲を拡大することを課
題の一とする。
本発明の一態様は、新規な蓄電装置や新規な電極などを提供することを課題の一とする。
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。
カリ金属塩と、イオン液体と、を有し、セパレータは、正極と負極の間に位置し、正極は
、少なくとも一部が負極と重なり、負極は、端部の少なくとも一部が正極の端部よりも内
側に位置する蓄電装置である。
、アルカリ金属塩と、イオン液体と、を有し、セパレータは、正極と負極の間に位置し、
正極は、少なくとも一部が負極と重なり、負極の幅は、正極の幅よりも小さい蓄電装置で
ある。
、アルカリ金属塩と、イオン液体と、を有し、セパレータは、正極と負極の間に位置し、
正極は、少なくとも一部が負極と重なり、負極の端部と、正極の端部との距離は0.5m
m以下である部分を有する蓄電装置である。
、アルカリ金属塩と、イオン液体と、を有し、セパレータは、正極と負極の間に位置し、
正極は、少なくとも一部が負極と重なり、正極の面積は、負極の面積の98%以上である
蓄電装置である。
ましい。
、アルカリ金属塩と、イオン液体と、を有し、セパレータは、正極と負極の間に位置し、
正極は、正極活物質層と、正極集電体とを有し、負極は、負極集電体と、負極活物質層と
を有し、負極活物質層は、セパレータを挟んで正極活物質層と向かい合い、負極活物質層
は、端部の少なくとも一部が正極活物質層の端部よりも内側に位置する蓄電装置である。
集電体の少なくとも一面に接する負極活物質層を有し、第2の領域は、集電体の少なくと
も一面に接する第1の層を有し、第1の層は、負極活物質層よりも薄く、第1の層は、負
極活物質層よりも抵抗が高いことが好ましい。また上記構成において、第1の層は、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、ポリアクリル酸ナトリウム
、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、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、ポリアクリ
ロニトリル、スチレン-ブタジエンゴム、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、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体
、カルボキシメチルセルロース、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、澱粉から選ばれる一以上を有
することが好ましい。
ましい。
。
る。
一態様により、エネルギー密度の高い蓄電装置を提供することができる。また、本発明の
一態様により、信頼性の高い蓄電装置を提供することができる。また、本発明の一態様に
より、寿命の長い蓄電装置を提供することができる。
。また、本発明の一態様により、電解液の分解反応を抑制し、充放電サイクルに伴う容量
の低下が抑制された蓄電装置を提供することができる。また、本発明の一態様により、高
温下において早まる電解液の分解反応を低減又は抑制し、高温下での充放電における充放
電容量の減少を防止することで、蓄電装置の使用温度範囲を拡大することができる。
一態様により、新規な蓄電装置や新規な電極などを提供することができる。
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。
れらの説明に限定されず、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。
構成要素の大きさは、個々に説明の明瞭化のために誇張されている場合がある。よって、
必ずしも各構成要素はその大きさに限定されず、また各構成要素間での相対的な大きさに
限定されない。
であって工程の順番や積層の順番などを示すものではない。そのため、例えば、「第1の
」を「第2の」又は「第3の」などと適宜置き換えて説明することができる。また、本明
細書等に記載されている序数詞と、本発明の一態様を特定するために用いられる序数詞は
一致しない場合がある。
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
、同様の機能を有する部分を指す場合には、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。
場合、電極は正極及び負極のうち少なくともいずれか一方を示すものとする。
電池を定電流充電する際に、充電レート1Cとは、ちょうど1時間で充電終了となる電流
値I[A]のことであり、充電レート0.2Cとは、I/5[A](すなわち、ちょうど
5時間で充電終了となる電流値)のことである。同様に、放電レート1Cとは、ちょうど
1時間で放電終了となる電流値I[A]のことであり、放電レート0.2Cとは、I/5
[A](すなわち、ちょうど5時間で放電終了となる電流値)のことである。
本実施の形態では、本発明の一態様に係る蓄電装置の構成の一例を説明する。
ここで、本発明の一態様である蓄電装置の一例について、図1を用いて説明する。図1に
、蓄電装置500の断面図の一例を示す。図1に示す蓄電装置500は、一以上の正極と
、一以上の負極と、正極と負極に挟まれるセパレータ507と、電解液508と、外装体
509と、を有する。外装体509内に、電解液508が入っている。図2は、図1に示
す破線で囲まれた領域の拡大図であり、蓄電装置500が有する正極、負極及びセパレー
タを拡大した断面図を示す。蓄電装置500は正極503a乃至正極503cを有する。
それぞれの正極は、正極集電体及び正極活物質層を有する。正極503aは、正極集電体
501、正極活物質層502a及び第2の正極活物質層502bを有する。また、蓄電装
置500は負極506a乃至負極506cを有する。それぞれの負極は、負極集電体及び
負極活物質層を有する。負極506aは、負極集電体504、負極活物質層505a及び
第2の負極活物質層505bを有する。また、正極活物質層502aと、負極活物質層5
05aは、セパレータ507を挟んで向かい合っている。
細書等では、本来「活物質」である材料に加えて、導電助剤やバインダーなどを含めたも
のも、活物質層と呼ぶ。
の斜視図に示す。ここでは、わかりやすくするために正極とセパレータの間、およびセパ
レータと負極の間に間隔を設けているが、それぞれが接していてもよい。
て説明する。蓄電装置500において、正極と負極の面積は概略同じであることが好まし
い。
しい。図2において正極503aと負極506aの面積は概略同じである。正極503a
と負極506aの面積を概略同じとすることにより、負極が正極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、蓄電装置の不可逆容量を減少すること
ができるため好ましい。
同じであることが好ましい。図2において正極活物質層502aと負極活物質層505a
の面積は概略同じである。
積と、負極のうち、端子部を除く領域の面積が、概略同じであってもよい。
が好ましい。または正極活物質層502aと負極活物質層505aの端部は概略揃うこと
が好ましい。
を上から見た図を図4(A)、(B)に示す。図4(A)は、正極503aと負極506
aの面積が概略同じであり、かつ、端部が概略揃っている場合を示す。ここで端部とは、
例えば図4(A)等に示すように平面視において、あるいは上面からみた場合における端
部を指す。
、その端部の一部または全部が揃っていない場合もある。ここで、図4(C)に、図4(
B)の場合の負極506aの上面図をさらに詳細に示す。図4(C)では、負極506a
の負極活物質層505aが、セパレータ507を挟んで正極活物質層502aまたは/及
び正極集電体501と重なる領域261と、正極活物質層502a及び正極集電体501
のいずれとも重ならない領域262を有する。このとき、領域262の面積は小さいほど
好ましい。また、正極503aの端部と負極506aの端部の距離は小さいほど好ましい
。ここで例えば、正極503aの端部と負極506aの端部の距離は、0.5mm以下が
好ましく、0.2mm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503aと負極506aの幅または長さの差は、1mm以下が好ましく、0.4m
m以下がより好ましく、0.2mm以下がさらに好ましい。
パレータを挟んで向かい合う正極活物質層と負極活物質層において、負極活物質層の端部
は、正極活物質層の端部よりも内側であることが好ましい。図5は蓄電装置500の断面
の一部を拡大した図を示す。例えば、図5に示す通り、負極506aの端部は、正極50
3aの端部よりも内側であることが好ましい。図5において、負極506a、負極506
aと正極503aの間のセパレータ507、及び正極503aを上から見た図を図6に示
す。
6aが、すべて正極503aと重なるようにすることができる。または負極506aと正
極503aが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506aの面
積に対して、正極503aの面積が大きすぎると、正極503aの余剰部分が多くなり、
蓄電装置500の体積あたりの容量が小さくなってしまう。よって例えば、負極506a
の端部が正極503aの端部よりも内側に位置する場合には、正極503aの端部と負極
506a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、0.1
mm以下がさらに好ましい。あるいは、正極503aと負極506aの幅または長さの差
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。
7は、蓄電装置500の断面の一部を拡大した図である。図7において、負極506aの
負極活物質層505aは、正極503aと重なる領域261と、正極503aの端部より
も外側に位置し、領域261に隣接する領域262と、を有する。図7において、負極5
06a、負極506aと正極503aの間のセパレータ507、及び正極503aを上か
ら見た図を図8(A)に示す。また、図8(B)には、図7において負極506aを上か
ら見た図を示す。
極活物質層502aと重なる。または、領域261は、負極506aが、セパレータを挟
んで正極活物質層502aと重ならず、正極集電体501のみと重なる領域を有してもよ
いが、正極活物質層502aと重なることがより好ましい。また領域262は、負極50
6aが、正極活物質層502a及び正極集電体501のいずれとも重ならない領域である
。
503aの端部と負極506aの端部との距離は小さいほど好ましい。例えば、正極50
3aの端部と負極506aの端部の距離は0.01mm以上0.5mm以下が好ましく、
0.01mm以上0.2mm以下がより好ましく、0.01mm以上0.1mm以下がさ
らに好ましい。あるいは、正極503aと負極506aの幅または長さの差は、0.02
mm以上1mm以下が好ましく、0.02mm以上0.4mm以下がより好ましく、0.
02mm以上0.2mm以下がさらに好ましい。
す通り、正極503aの端部と負極506aの端部が重なった場合である。あるいは、例
えば図5及び図6に示す通り、負極506の端部よりも正極503の端部が外側に位置す
る場合である。
を有する場合に、蓄電装置500において生じる反応について、図7及び図8を用いて説
明する。領域262は、負極活物質層505aにおいて、負極活物質層505aと正極活
物質層502aまたは/及び正極集電体501が重ならない領域である。後に詳しく説明
するが、蓄電装置500において第1の反応を例えばリチウムイオンとの可逆な反応、第
2の反応を例えば電解液の分解等の不可逆な反応とする。第1の反応において授受される
電子数をR1、第2の反応で授受される電子数をR2とすると、領域262では、領域2
61と比較して、R2/R1の値が大きくなると考えられる。よって、領域262の面積
が大きいと、不可逆容量が増大して蓄電装置の容量が低くなる場合がある。ここで例えば
、領域262の面積は領域261の面積の2%以下であることが好ましく、1%以下であ
ることがより好ましい。または、正極活物質層502aの面積は、負極活物質層505a
の面積の98%以上であることが好ましく、99%以上であることがより好ましい。ここ
で面積とは、例えば図8に示すような上面図における面積である。
を超えても構わない。例えば、正極活物質層502aの面積は、負極活物質層505aの
面積の1.3倍以下、より好ましくは1.2倍以下、さらに好ましくは1.1倍以下であ
る。
質層502a、または/及び正極集電体501が存在する領域である。このような領域で
は、正極-負極間に印加される電界の分布は概略、均一であると考えられる。一方、領域
262では負極活物質層505aと正極活物質層502aまたは/及び正極集電体501
が重ならないため、領域261と比較して正極-負極間に印加される電界の分布が均一で
ないと考えられる。
放出され、正極活物質層502aの表面近傍においてはリチウムイオン濃度が高まる。ま
た、正極活物質層502aと負極活物質層505aとの間に、リチウムイオン濃度の勾配
が生じる。このような濃度勾配により、例えば負極活物質層505aでの電池反応が促進
される可能性がある。
さで大よそ決定されると考えても差し支えない。つまり領域262の幅、すなわち領域2
61と領域262との境界から領域262のもう一方の端部までの距離が、セパレータの
厚さよりも大きい場合には、領域262と正極活物質層502aとの距離は、領域261
と正極活物質層502aとの距離と比較して大きいといえる。よって、領域261と比較
して、領域262では電池反応が起こりにくい可能性がある。
アニオンは電荷を持つため、有機溶媒などの分子と比較して電極表面、例えば活物質層や
集電体の表面近傍に、より存在しやすいと考えられる。よって活物質層の表面や集電体の
表面での分解反応も、より生じやすいと考えられる。また、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てしまう可能性も考えられる。よって、電解液の溶媒とし
てイオン液体を用いた場合には、電界の分布や、リチウム濃度の影響をより顕著に受けや
すい可能性がある。
が異なってもよい。
体504の端部が、負極活物質層505aの端部よりも外側に位置する例を示す。このと
き、例えば図9に示すように、負極活物質層505aの端部は、正極503aの端部と概
略揃うことが好ましい。
部より内側に位置することが好ましい。
層502aの端部が異なっていてもよい。このとき、図11に示すように、例えば負極活
物質層505aの端部は、正極活物質層502aと概略揃うことが好ましい。あるいは、
図11には示さないが、負極活物質層505aは、正極活物質層502aよりも内側に位
置することが好ましい。
チウムイオン二次電池である場合について述べる。また、ここでは例として正極活物質に
LiFePO4を、負極活物質に黒鉛を、用いるリチウムイオン二次電池を示すが、本発
明の一態様の蓄電装置に用いる活物質は、これに限定されない。
充電器1122との接続構成を示す。蓄電装置500がリチウムイオン二次電池である場
合、充電時において正極では以下の化学反応式(1)の反応が起こる。
ような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。特に負極においては電池反応の電位が低く、電解液の還元分解が生じや
すく、容量が低減しやすい。
1の反応と呼ぶ。
例えば、電解液が電極の表面で分解する可能性がある。また、例えば電解液の溶媒として
イオン液体を用いた場合、該イオン液体のカチオン等が活物質の層間に挿入する場合もあ
る。これらの反応は、不可逆な反応である場合が多い。このように、化学反応式(2)以
外の反応のうち、不可逆な反応を第2の反応と呼ぶ。
が小さくなってしまう。よって、蓄電装置の容量を低下する要因となる。よって、第2の
反応はできる限り小さいことが好ましい。
態膜としての役割を有する場合がある。この不動態膜の存在により、充電または放電での
リチウムイオン以外のイオンの更なる分解反応を抑制できる場合がある。よって、被膜が
形成された後の蓄電装置の容量低下を抑制できる可能性があり、好ましい。
における、蓄電装置500と、負荷1123との接続構成を示す。放電時において、正極
では以下の化学反応式(3)の反応が起こる。
が生じる場合を考える。その場合には、放電の容量と比較して、次の充放電サイクルにお
ける充電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。
く説明する。
重層を形成することができ、電気二重層キャパシタなどの蓄電装置に用いることができる
。
反応の多くは不可逆な反応であり、蓄電装置の容量の低下を招く可能性がある。
層間へ挿入する場合や、挿入後に脱離する場合がある。一例として、例えば黒鉛を蓄電装
置の負極活物質として用いた際に、カチオンが黒鉛の層間に挿入することがある。このよ
うな場合には、挿入時に電極表面で電荷を授受して充電容量を発生させる。
合には不可逆な反応となり、容量の損失を招く。また挿入したカチオンが分解してしまっ
た場合や、挿入または脱離の過程の途中でカチオンが分解してしまった場合についても、
その分解反応は不可逆な反応であることが多く、蓄電装置の容量の損失を招く可能性があ
る。
至化学反応式(4)の反応と並行して生じると考えられる。第2の反応と比較して、電池
動作の正常な反応、すなわち化学反応式(1)乃至化学反応式(4)の反応の方が起こり
やすい環境をつくることは、蓄電装置の容量を高めるために好ましい。
い領域が初期不可逆容量を増大させる可能性があることを発見した。つまり、負極におい
て、正極と重ならない領域が大きいと上記の第2の反応が生じやすいことが示唆された。
また、このような現象は、蓄電装置の電解液にイオン液体を用いた場合に特に顕著である
ことが示唆された。
不可逆容量を減少させることができることがわかった。
たは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を含むイオン液体を用いた場
合、イミダゾリウムカチオン等の芳香族カチオンを含むイオン液体と比較して還元電位が
低く、蓄電装置の不可逆容量を小さくすることができる場合がある。しかしながら、該イ
オン液体の粘性が高いため、イオン(例えば、リチウムイオン)の伝導性が低い。また、
該イオン液体をリチウムイオン電池に用いた場合、低温環境下(とくに0℃以下)におい
て、該イオン液体(より、具体的には該イオン液体を有する電解質)の抵抗が高くなり、
充放電速度を高めることが困難である。
いた場合、脂肪族化合物のカチオンを含むイオン液体と比較して粘度が低く、充放電速度
を高めることができるため好ましい。一方、イミダゾリウムカチオン等の芳香族カチオン
は、蓄電装置の構成材料である活物質や集電体などの表面で還元分解しやすい場合がある
。その結果、不可逆容量が増大してしまうことがある。また、充放電サイクルに伴う容量
の低下を招く場合がある。これらの現象は、イミダゾリウムカチオン等の芳香族カチオン
の還元電位の高さに由来する可能性がある。また、例えばこれらの現象は、イミダゾリウ
ムカチオンの構造に由来する可能性がある。したがって、イミダゾリウムカチオン等の芳
香族カチオンにおいて、蓄電装置の構成材料である活物質や集電体などの表面での還元分
解を抑制することが特に好ましい。
ウムカチオン等の脂肪族オニウムカチオンを含むイオン液体においても、比較的還元電位
が低いものの、例えば高温での充放電サイクル下においては蓄電装置の構成材料である活
物質や集電体などの表面での還元分解が生じる可能性がある。
解液の分解反応を抑制し、蓄電装置の容量を高めることができる。
な反応が生じる場合がある。よって、正極集電体501や、負極集電体504は、電解液
との反応が小さいことが好ましい。
、銅、アルミニウム、チタン、タンタル、マンガン等の金属、及びこれらを含む合金等(
ステンレス等)などを用いることができる。または、焼結した炭素などを用いてもよい。
また、銅またはステンレス鋼を炭素、ニッケル、チタン等で被覆してもよい。また、シリ
コン、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。
できる場合があるため、好ましい。
状、コイル状、パンチングメタル状、エキスパンドメタル状、多孔質状および不織布を包
括する様々な形態等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501及び負極集電体504は表面に細かい凹凸を有していてもよ
い。また、正極集電体501及び負極集電体504は、厚みが5μm以上30μm以下の
ものを用いるとよい。
ここで、例えば図12(A)に示す通り、正極503a及び負極506aはそれぞれタブ
領域281a及びタブ領域282aを有してもよい。タブ領域281a及びタブ領域28
2aは、蓄電装置の端子として機能するリード電極と接続してもよい。例えば、タブ領域
の一部をリード電極と溶接してもよい。正極503aに設けられるタブ領域281aは、
正極集電体の少なくとも一部が露出していることが好ましい。また、負極506aに設け
られるタブ領域282aは、負極集電体の少なくとも一部が露出していることが好ましい
。集電体の一部が露出することにより、リード電極と集電体との間の接触抵抗を小さくす
ることができる。
る場合がある。よって、集電体の表面が露出する領域の面積は、小さいことが好ましい。
ここで、タブ領域281aやタブ領域282aのうち、例えばリード電極と溶接しない領
域の表面の少なくとも一部に、高い絶縁性を有する層271を形成することにより、電解
液508との不可逆な反応を抑制できる場合がある。特に負極の反応電位は低く、電解液
がより分解しやすいため、タブ領域282aの表面に層271を形成することがより好ま
しい。
12(B)及び図12(C)は負極506aを上面からみた図である。図12(B)にお
いて、負極506aのタブ領域282aは、少なくとも集電体の表面の一部が露出してい
る。タブ領域282aには後述するリード電極が溶接される。図12(C)に示すように
、タブ領域282aは、領域284aと、領域284aに隣接し、タブ領域の先端により
近い領域283aの2つの領域を有する。ここで、例えば図12(C)に示す領域283
aの少なくとも一部にリード電極が溶接される場合には、例えば領域284aの表面に、
層271を形成することが好ましい。また、領域284aの表面は、層271で覆われる
ことがより好ましい。例えば、層271は、負極活物質層505aよりも高い抵抗を有す
ることが好ましい。また、例えば、層271は負極活物質層505aより薄いことがより
好ましい。ここで、予め領域284aの表面に層271を形成してから領域283aにリ
ード電極を溶接してもよいし、領域283aにリード電極を溶接した後に領域284aの
表面に層271を形成してもよい。ここで、図12(C)の一点鎖線A-Bに示す断面を
、図13(A)及び図13(B)に示す。図13(A)において、領域284aの少なく
とも一部に層271が設けられることが好ましい。また、領域283aの少なくとも一部
は、負極集電体504の表面が露出していることが好ましい。ここで層271は、例えば
負極活物質層505aより薄いことが好ましい。また、図13(B)に示すように、層2
71は、島状の領域が離散的に存在しても構わない。
料は電解液に溶解しにくいことが好ましい。また、絶縁性が高い材料は集電体の電位で顕
著な分解をしないことが好ましい。絶縁性が高い材料として例えば、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)等、を用いることができる。また
、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、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体
などのゴム材料等、を用いることができる。また、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、澱粉などの水溶性高分子等、を
用いることができる。また、これらの材料を複数組み合わせて用いてもよい。特に、前述
のゴム材料は、水溶性高分子と組み合わせて用いることがより好ましい。
場合について、図14を用いて説明する。負極506a、負極506aと正極503aの
間のセパレータ507、及び正極503aを上から見た図の例を図14(A)乃至図14
(C)に示す。
致する例を示す。また、図14(B)は、タブ領域を除いて、負極506aの端部が正極
503aの端部よりも内側に位置する例を示す。
aと重なるため好ましい。負極506aが正極503aと重なることにより、蓄電装置5
00の不可逆な反応が抑制されるため好ましい。不可逆な反応が抑制されることにより、
蓄電装置500の容量減少を抑えることができ、容量を高めることができる場合があり好
ましい。
りも外側に位置する例を示す。図14(C)において負極506aが正極503aと重な
る領域と、その他の領域について、図14(D)を用いて詳細に説明する。
る領域261は、図14(C)において負極506aが正極503aと重なる領域を示す
。また、領域262は、図14(C)において負極506aが正極503aと重ならない
領域を示す。また、領域285は、図14(C)において負極506aが正極503aの
タブ領域と重なる領域を示す。ここで、蓄電装置の不可逆な反応を抑制するためには、領
域262の面積は小さい方が好ましい。不可逆な反応が抑制されることにより、蓄電装置
500の容量減少を抑えることができ、容量を高めることができる場合があり好ましい。
パレータの上面図を示す。図15(A)は、正極503a、負極506a及びセパレータ
がそれぞれ矩形の場合の上面図の例を示す。ここで正極503aの端部と負極506aの
端部の距離(または間隔)とは、例えば図15(A)等に示すように、上面から見て正極
及び負極が矩形の場合、長辺同士における距離131や、短辺同士における距離132を
示す。
9とすればよい。同様に、負極506aの幅及び長さは、例えば図15(A)等に示す幅
136及び長さ138とすればよい。
領域282を有する場合を示す。正極503a及び負極506aがタブ領域281及びタ
ブ領域282を有する場合は、正極503aや負極506aの幅や長さにタブ領域281
やタブ領域282を含まなくてもよい。例えば、正極503aの幅及び長さは、図15(
B)に示す幅137及び長さ139とすればよい。同様に、負極506aの幅及び長さは
、図15(B)に示す幅136及び長さ138とすればよい。
す。このような場合には、複数箇所で端部間の距離を測定し、その平均を算出してもよい
。図16には、端部間の距離として距離133a乃至距離133c、距離134a及び距
離134bを測定する例を示すが、測定箇所や測定点数はこれに限らない。
次に、蓄電装置500の構成要素について説明する。正極活物質層は、正極活物質を有す
る。正極活物質としては、リチウムイオンが挿入および脱離することが可能な材料を用い
ることができ、例えば、オリビン型構造、層状岩塩型構造、またはスピネル型構造、NA
SICON型結晶構造を有する材料等を用いることができる。正極活物質に用いることの
できる材料については、実施の形態3で詳細を説明する。
合金系材料等を用いることができる。負極活物質に用いることのできる材料については、
実施の形態3で詳細を説明する。
えば炭素材料、金属材料、及び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。導電助剤に用いることのできる材料につい
ては、実施の形態3で詳細を説明する。
ることのできる材料については、実施の形態3で詳細を説明する。
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、ポリウレタンを用いた合成繊維等で形成されたものを用いることができる。
とが好ましい。イオン液体は一つ又は複数の種類を組み合わせて用いればよい。イオン液
体を有する電解液508を用いることで、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。該有機カチオンとして、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や、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
ウムカチオンが挙げられる。また、該アニオンとして、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、パーフルオロアルキルボレート、ヘキサフルオロホスフ
ェート、またはパーフルオロアルキルホスフェート等が挙げられる。電解液508の溶媒
として用いることのできるイオン液体については、実施の形態2で詳細を説明する。
用いてもよい。非プロトン性有機溶媒としては例えば、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(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、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
。
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0.1weight%以上
5weight%以下とすればよい。
、例えばLiPF6、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiAlCl4、Li
SCN、LiBr、LiI、Li2SO4、Li2B10Cl10、Li2B12Cl1
2、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、LiC(CF3SO2)3、LiC(C2
F5SO2)3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C4F9SO2)(CF3SO2
)、LiN(C2F5SO2)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。
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。
ゲル電解質)の例としては、担体としてホストポリマーを用い、上述の電解液を含有させ
たものが挙げられる。
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、PVdF、お
よびポリアクリロニトリル等、およ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、形成されるポリマーは、多孔質形状を有してもよい。
、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。
ことが好ましい。また、蓄電装置500の外部から蓄電装置内に水分が混入すると、電解
液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。
ここで、本発明の一態様を用いた蓄電装置500の一例について、図17を用いて説明す
る。図17(A)に、蓄電装置500の一例として、薄型の蓄電池の形態を示す。また、
図18(A)に図17(A)に示す一点鎖線A1-A2における断面を、また図18(B
)に図17(A)に示す一点鎖線B1-B2における断面をそれぞれ示す。ここで蓄電装
置500は、正極503、負極506、セパレータ507、外装体509、正極リード電
極510及び負極リード電極511を有する。
1及び正極活物質層502を有する。また、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、正極リード電極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電極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17(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。
4及び負極活物質層505を有する。また、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、負極リード電極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電極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17(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。
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蓄電池も曲げること
もできる。
6に示したように正極の端部が負極の端部よりも、少なくとも一部が外側に位置していて
もよい。あるいは、図7及び図8に示したように負極の端部が正極の端部よりも外側に位
置する場合もあるが、その場合には図7及び図8で説明した通り、正極の外側に位置する
負極活物質層の面積は、小さいほど好ましい。
と負極の組は3組には限定されない。用いる電極の組は多くてもよいし、少なくてもよい
。電極の組が多い場合には、より多くの容量を有する蓄電池とすることができる。また、
電極の組が少ない場合には、より薄型化が可能となり、より可撓性に優れた蓄電池とする
ことができる。また、図18では向い合う正極活物質層と負極活物質層を5組としている
が、勿論、向かい合う正極活物質層と負極活物質層の組は5組に限定されない。
極リード電極510は、正極503に電気的に接続することが好ましい。例えば、正極5
03のタブ領域281に正極リード電極510を溶接すればよい。同様に、負極リード電
極511は、負極506に電気的に接続することが好ましい。例えば、負極506のタブ
領域282に負極リード電極511を溶接すればよい。正極リード電極510及び負極リ
ード電極511は外装体の外側に露出し、外部との電気的接触を得る端子として機能する
ことが好ましい。
一部を層271で覆うことが好ましく、特にタブ領域282の一部は層271で覆うこと
がより好ましい。このとき、例えばタブ領域281のうち、正極リード電極510と溶接
される部分を除いて層271で覆えばよい。
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および
負極集電体504の一部を外装体509から外側に露出するように配置してもよい。
置されているが、図22に示すように、正極リード電極510と負極リード電極511を
蓄電池の異なる辺に配置してもよい。このように、本発明の一態様の蓄電装置は、リード
電極を自由に配置することができるため、設計自由度が高い。よって、本発明の一態様の
蓄電装置を用いた製品の設計自由度を高めることができる。また、本発明の一態様の蓄電
装置を用いた製品の生産性を高めることができる。
カーボネート、アイオノマー、ポリアミド等の材料からなる膜上に、アルミニウム、ステ
ンレス、銅、ニッケル等の可撓性に優れた金属薄膜を設け、さらに該金属薄膜上に外装体
の外面としてポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等の絶縁性合成樹脂膜を設けた三層
構造のフィルムを用いることができる。
径30mm以上の範囲で変形することができる。二次電池の外装体であるフィルムは、1
枚または2枚で構成されており、積層構造の二次電池である場合、湾曲させた電池の断面
構造は、外装体であるフィルムの2つの曲線で挟まれた構造となる。
を切断した平面1701において、曲面1700に含まれる曲線1702の一部を円の弧
に近似して、その円の半径を曲率半径1703とし、円の中心を曲率中心1704とする
。図23(B)に曲面1700の上面図を示す。図23(C)に、平面1701で曲面1
700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。
合には、二次電池の曲率中心1800に近い側のフィルム1801の曲率半径1802は
、曲率中心1800から遠い側のフィルム1803の曲率半径1804よりも小さい(図
24(A))。二次電池を湾曲させて断面を円弧状とすると曲率中心1800に近いフィ
ルムの表面には圧縮応力がかかり、曲率中心1800から遠いフィルムの表面には引っ張
り応力がかかる(図24(B))。そこで、外装体の表面に凹部または凸部で形成される
模様を形成することで、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、二次電池は、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。
ることができ、例えば図24(C)に示す形状や、波状(図24(D))、S字形状など
とすることもできる。二次電池の曲面が複数の曲率中心を有する形状となる場合は、複数
の曲率中心それぞれにおける曲率半径の中で、最も曲率半径が小さい曲面において、2枚
の外装体の曲率中心に近い方の外装体の曲率半径が、10mm以上好ましくは30mm以
上となる範囲で二次電池が変形することができる。
次に、蓄電装置500が薄型の蓄電池である場合について、その作製方法の一例を図面を
用いて説明する。
露出する場合は、露出する負極集電体504上に層271を形成することが好ましい。層
271は絶縁性の高い層であることが好ましい。また、層271は、負極活物質層505
よりも高い抵抗を有することが好ましい。また、層271は、負極活物質層505よりも
薄いことがより好ましい。
作製する。スラリーは、例えば上述した材料を溶媒とともに混練することで作製すること
ができる。材料は、複数を組み合わせて用いてもよい。また溶媒としては、例えば、水や
、NMP(N-メチル-2-ピロリドン)などを用いることができる。
できる。例えば、遊星型混練機や、ホモジナイザ―などを用いればよい。
用いればよい。また、塗布には連続塗工機などを用いてもよい。
法を用いて溶媒を揮発させ、層271を形成する。溶媒の揮発は、例えば、30℃以上1
60℃以下の熱風を用いて行うとよい。なお、雰囲気は特に限定されない。
aの少なくとも一部にリード電極に溶接される場合には、例えば領域284aの表面にも
、層271を形成することが好ましい。
負極506を配置する。正極と負極を2組以上用いる場合は、更に負極506の上にセパ
レータを配置した後、正極503を配置する。このようにセパレータを正極と負極の間に
挟みながら正極と負極を交互に積層する。
3を配置する。次いで、セパレータ507を図19(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。
を袋状(またはエンベロープ状)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。
の外周部分を加熱により接合する。図19(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。
を交互に重ねる。また、封止層115を有する正極リード電極510及び負極リード電極
511を準備する。
る正極リード電極510を接続する。図20(B)は接続部の拡大を示す。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及び正極リード電極
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。
じる応力を緩和することができる。よって、蓄電装置500の信頼性を高めることができ
る。
に接続すればよい。
してもよい。
り曲げる。
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115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。図21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。
19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蓄電装置500を作製することができる。
製した後に、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℃以下とすればよい。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、そのガスが蓄電装置内にたまると、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、実効的な電流密度が高
くなることに相当する。
挿入が起こると同時に、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
電位まで到達する前に、ガスを抜くことが好ましい。
。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。
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。
装体において徐々に劣化が生じる、または場合によっては亀裂が生じやすくなることもあ
る。また、充放電に伴い活物質等の表面と電解液が接することにより電解液の分解反応が
生じ、ガスなどが発生することがある。ガス発生により外装体が膨張すると、折り曲げに
伴い、外装体が破壊しやすくなることがある。本発明の一態様を用いることにより電解液
の分解を抑制することができるため、例えば充放電に伴うガス発生などを抑えることがで
きる場合がある。その結果、外装体の膨張や変形、および外装体の破損などを抑えること
ができるため、外装体への負荷が小さくなり、好ましい。
な被膜の成長も抑えることができる場合がある。被膜成長が厚くなる場合には、充放電サ
イクルに伴い電極の抵抗が増大する。このような抵抗の増大により、電極の電位がリチウ
ムが析出する電位に達しやすくなる。また、例えば負極においては、折り曲げた時のスト
レスによりリチウムの析出が生じる可能性がある。本発明の一態様を用いることにより、
折り曲げた時のストレスに対して丈夫であり、例えばリチウムの析出が生じる可能性を小
さくすることができる場合がある。
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、2つの電極の面積、例えば、正極と負極の面積
が、概略同じ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、2つの電極の面積、例えば、正極と
負極の面積が、大きく異なっていてもよい。または、例えば、本発明の一態様として、2
つの電極の端部、例えば、正極と負極の端部が、概略揃ってい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
の一態様では、2つの電極の端部、例えば、正極と負極の端部が、揃っていない部分を有
していてもよい。あるいは、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、2つの電極の端部、例えば、正極と負極の端部が、揃っている部分を有していなくて
もよい。または、例えば、本発明の一態様として、2つの電極の一方の端部、例えば、正
極と負極の一方の端部が、2つの電極の他方の端部、例えば、正極と負極の他方の端部よ
りも、内側に位置してい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、本発明の一態様では、2つの電極の一方の端
部、例えば、正極と負極の一方の端部が、2つの電極の他方の端部、例えば、正極と負極
の他方の端部よりも、外側に位置している部分を有していてもよい。あるいは、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、2つの電極の一方の端部、例えば
、正極と負極の一方の端部が、2つの電極の他方の端部、例えば、正極と負極の他方の端
部よりも、内側に位置している部分を有していなくてもよい。
本実施の形態では、本発明の一態様である蓄電装置に用いられる非水溶媒について説明す
る。
しい。イオン液体は一つ又は複数の種類を組み合わせて用いればよい。該イオン液体は、
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。
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等を用い
ることが好ましい。
しい。5員環のヘテロ芳香環を含むカチオンとしてはベンゾイミダゾリウムカチオン、ベ
ンゾオキサゾリウムカチオン、ベンゾチアゾリウムカチオン等がある。単環式化合物であ
る5員環のヘテロ芳香環を含むカチオンとしてはオキサゾリウムカチオン、チアゾリウム
カチオン、イソオキサゾリウムカチオン、イソチアゾリウムカチオン、イミダゾリウムカ
チオン、ピラゾリウムカチオン等がある。化合物の安定性、粘度およびイオン伝導度、並
びに合成の簡易さから、単環式化合物である5員環のヘテロ芳香環を含むカチオンである
ことが好ましく、特にイミダゾリウムカチオンは粘度の低下が期待できるため、より好ま
しい。
メチドアニオン、フルオロスルホン酸アニオン(SO3F-)、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(BF4 -)、フルオロアルキルボレート、ヘキ
サフルオロホスフェート(PF6 -)またはフルオロアルキルホスフェート等が挙げられ
る。そして、1価のアミドアニオンとしては、(CnF2n+1SO2)2N-(n=0
以上3以下)、1価の環状のアミドアニオンとしては、(CF2SO2)2N-などがあ
る。1価のメチドアニオンとしては、(CnF2n+1SO2)3C-(n=0以上3以
下)、1価の環状のメチドアニオンとしては、(CF2SO2)2C-(CF3SO2)
などがある。フルオロアルキルスルホン酸アニオンとしては、(CmF2m+1SO3)
-(m=0以上4以下)などがある。フルオロアルキルボレートとしては、{BFn(C
mHkF2m+1-k)4-n}-(n=0以上3以下、m=1以上4以下、k=0以上
2m以下)などがある。フルオロアルキルホスフェートとしては、{PFn(CmHkF
2m+1-k)6-n}-(n=0以上5以下、m=1以上4以下、k=0以上2m以下
)などがある。なお、当該アニオンはこれらに限るものではない。
)で表すことができる。
至R4は、それぞれ独立に、水素原子または炭素数が1以上4以下のアルキル基を表し、
R5は、C、O、Si、N、S、Pの原子から選択された2つ以上で構成される主鎖を表
し、A-は、1価のイミド系アニオン、1価のアミドアニオン、1価のメチドアニオン、
フルオロスルホン酸アニオン、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、フルオロアルキルボレート、ヘキサフルオロホスフェート、またはフルオロアル
キルホスフェートのいずれか一を表す。
ば、アルキル基、アルコキシ基などが挙げられる。
のどちらであってもよい。例えば、エチル基、tert‐ブチル基である。また、一般式
(G1)で表されるイオン液体において、R5は酸素-酸素結合(ペルオキシド)を持た
ないことが好ましい。酸素‐酸素間の単結合は非常に壊れやすく、反応性が高いために爆
発性を有する可能性がある。このため、蓄電装置には適さない。
)で表されるイオン液体を用いることができる。
つ以上で構成される主鎖を表し、R7乃至R11は、それぞれ独立に、水素原子または炭
素数が1以上4以下のアルキル基を表し、A-は、1価のイミド系アニオン、1価のアミ
ドアニオン、1価のメチドアニオン、フルオロスルホン酸アニオン、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、フルオロアルキルボレート、ヘキサフルオ
ロホスフェート、またはフルオロアルキルホスフェートのいずれか一を表す。
ば、アルキル基、アルコキシ基などが挙げられる。
)で表されるイオン液体を用いることができる。
ルキル基、メトキシ基、メトキシメチル基、メトキシエチル基、または水素原子のいずれ
かを表す。
構成され、下記一般式(G4)で表されるイオン液体を用いることができる。
ルキル基、メトキシ基、メトキシメチル基、メトキシエチル基、または水素原子のいずれ
かを表す。
構成され、下記一般式(G5)で表されるイオン液体を用いることができる。
合αは0以上4以下であり、nが2の場合αは0以上5以下であり、nが3の場合αは0
以上6以下である。βは0以上6以下とし、mが1の場合βは0以上4以下であり、mが
2の場合βは0以上5以下であり、mが3の場合βは0以上6以下である。なお、αまた
はβが0であるとは、無置換であることを表す。また、αとβが共に0である場合は除く
ものとする。X又はYは、置換基として炭素数が1以上4以下の直鎖状若しくは側鎖状の
アルキル基、炭素数が1以上4以下の直鎖状若しくは側鎖状のアルコキシ基、又は炭素数
が1以上4以下の直鎖状若しくは側鎖状のアルコキシアルキル基を表す。また、A-は1
価のアミドアニオン、1価のメチドアニオン、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、パーフルオロアルキルボレート、ヘキサフルオロホスフェー
ト及びパーフルオロアルキルホスフェートのいずれかを表す。
、6員環又は7員環のいずれかである。
74)が挙げられる。
本実施の形態では、本発明の一態様に用いることのできる正極及び負極の具体的な構成と
作製方法を説明する。
4及び正極集電体501に記載の材料を用いることができる。
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。
リチウム金属と同程度に低い電位を示す(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。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。
能な材料も用いることができる。例えば、Ga、Si、Al、Ge、Sn、Pb、Sb、
Bi、Ag、Zn、Cd、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4200mA
h/gと高い。このため、負極活物質にシリコンを用いることが好ましい。このような元
素を用いた合金系材料としては、例えば、SiO、Mg2Si、Mg2Ge、SnO、S
nO2、Mg2Sn、SnS2、V2Sn3、FeSn2、CoSn2、Ni3Sn2、
Cu6Sn5、Ag3Sn、Ag3Sb、Ni2MnSb、CeSb3、LaSn3、L
a3Co2Sn7、CoSb3、InSb、SbSn等がある。
i5O12)、リチウム-黒鉛層間化合物(LixC6)、五酸化ニオブ(Nb2O5)
、酸化タングステン(WO2)、酸化モリブデン(MoO2)等の酸化物を用いることが
できる。
Li3-xMxN(M=Co、Ni、Cu)を用いることができる。例えば、Li2.6
Co0.4N3は大きな充放電容量(900mAh/g、1890mAh/cm3)を示
し好ましい。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、C
r3O8等の材料と組み合わせることができ好ましい。なお、正極活物質にリチウムイオ
ンを含む材料を用いる場合でも、あらかじめ正極活物質に含まれるリチウムイオンを脱離
させることで、負極活物質としてリチウムと遷移金属の複窒化物を用いることができる。
、酸化コバルト(CoO)、酸化ニッケル(NiO)、酸化鉄(FeO)等の、リチウム
との合金を作ら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、Ge3
N4等の窒化物、NiP2、FeP2、CoP3等のリン化物、FeF3、BiF3等の
フッ化物でも起こる。
。一方、電位が低い場合には、電解液を還元する力も強まるため、例えば電解液に用いる
有機溶媒等は還元分解される恐れがある。電解液が電気分解されない電位の幅を電位窓(
potential window)という。本来、負極は、その電極電位が電解液の電
位窓内にある必要があるが、例えばリチウムイオン二次電池やリチウムイオンキャパシタ
の負極に用いる活物質の多くは、その電位はほぼ全ての電解液の電位窓を越えている。特
に黒鉛や、シリコンなどの反応電位が低い材料では、蓄電池の電圧を高くできる利点があ
る一方で、電解液の還元分解がよりしやすい問題がある。
とができ、例えば、オリビン型構造、層状岩塩型構造、またはスピネル型構造、NASI
CON型結晶構造を有する材料等を用いることができる。
4、V2O5、Cr2O5、MnO2等の化合物を材料として用いることができる。
(II)、Mn(II)、Co(II)、Ni(II)の一以上))を用いることができ
る。一般式LiMPO4の代表例としては、LiFePO4、LiNiPO4、LiCo
PO4、LiMnPO4、LiFeaNibPO4、LiFeaCobPO4、LiFe
aMnbPO4、LiNiaCobPO4、LiNiaMnbPO4(a+bは1以下、
0<a<1、0<b<1)、LiFecNidCoePO4、LiFecNidMneP
O4、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)等のリチウム金属リン酸化合物が挙げられ
る。
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)FeS
iO4、Li(2-j)NiSiO4、Li(2-j)CoSiO4、Li(2-j)M
nSiO4、Li(2-j)FekNilSiO4、Li(2-j)FekColSiO
4、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、L
i(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)等のリチウムシリケート
化合物が挙げられる。
n、Ti、V、Nb、Al、X=S、P、Mo、W、As、Si)の一般式で表されるN
ASICON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
、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、NaF3、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)、Li
MVO4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、V
6O13、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。
イオンの場合、正極活物質として、上記リチウム化合物及び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。
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。
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。
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)又はグラフェ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。
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。
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(X線光電子分光法)で測定した場合に全体
の2atomic%以上20atomic%以下、好ましくは3atomic%以上15
atomic%以下である。
い。
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
スおよび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。
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、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
、前述の水溶性高分子と併用して用いると、さらに好ましい。
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)、等の材料を用いることが好ましい。
まず、負極506の作製方法について説明する。
述した負極活物質を用い、バインダーや導電助剤等を添加して、溶媒とともに混練するこ
とで作製することができる。また溶媒としては、例えば、水や、NMP(N-メチル-2
-ピロリドン)など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
は好ましい。
できる。例えば、遊星型混練機や、ホモジナイザ―などを用いればよい。
、コロナ放電処理、プラズマ処理、アンダーコート処理等が挙げられる。表面処理を行う
ことにより、負極集電体504の、スラリーに対するぬれ性を高めることができる。また
、負極集電体504と、負極活物質層505との密着性を高めることができる。
界面抵抗を低減する目的や、活物質層と集電体との密着性を高める目的で集電体上に形成
する膜を指す。なお、アンダーコートは、必ずしも膜状である必要はなく、島状に形成さ
れていてもよい。また、アンダーコートが活物質として容量を発現しても構わない。アン
ダーコートとしては、例えば炭素材料を用いることができる。炭素材料としては例えば、
黒鉛や、アセチレンブラック、ケッチェンブラック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。
い。
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。タブ領域の少なくとも一部は、集電体が露出
することが好ましい。
に、正極活物質層502が形成された例を示す。点線に示すように正極503を切断する
ことにより、図25(B)に示す正極503を作製することができる。このように正極5
03を作製することにより、タブ領域281の少なくとも一部において、正極集電体50
1の表面を露出させることができる。ここでは正極503の例を示すが、負極506のタ
ブ領域282も同様に設けることができる。
2や負極活物質層505の一部を剥がし、集電体を露出させてもよい。
等の方法で溶媒を揮発させ、負極活物質層505を形成する。溶媒の揮発は、例えば、3
0℃以上160℃以下の熱風を用いて行うとよい。なお、雰囲気は特に限定されない。
00μm以下、より好ましくは10μm以上150μm以下であればよい。また、負極活
物質層505の活物質担持量は、例えば好ましくは2mg/cm2以上50mg/cm2
以下であればよい。
みに形成されていてもよい。または、部分的に両面に負極活物質層505が形成されてい
る領域を有しても構わない。
て圧密化してもよい。
層505にプレドープを行う方法は特に限定されないが、例えば、電気化学的に行うこと
ができる。例えば、電池組み立て前に、対極としてリチウム金属を用いて、後述の電解液
中において、リチウムを負極活物質層505にプレドープすることができる。
次に、正極503の作製方法について説明する。正極503の作製方法については、負極
506の作製方法を参照することができる。
述した正極活物質を用い、バインダーや導電助剤等を添加して、溶媒とともに混練するこ
とで作製することができる。溶媒としては、負極活物質層505で説明した溶媒を用いる
ことができる。
法を用いて溶媒を揮発させ、正極活物質層502を形成する。溶媒の揮発は、例えば、5
0℃以上160℃以下の熱風を用いて行うとよい。なお、雰囲気は特に限定されない。
みに形成されていてもよい。または、部分的に両面に正極活物質層502が形成されてい
る領域を有しても構わない。
て圧密化してもよい。
00μm以下、より好ましくは10μm以上150μm以下であればよい。また、正極活
物質層502の活物質担持量は、例えば好ましくは2mg/cm2以上50mg/cm2
以下であればよい。
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。
リチウムの拡散経路が一次元であるため、リチウム拡散が遅く、充放電の速度を高めるた
めには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、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。
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。
バインダともいう。)と、を含む。
シート状のグラフェンが分散する。グラフェンは、炭素分子の単層又は多層の厚みを有す
る薄膜である。複数のグラフェンは、複数の粒状の正極活物質を包むように、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、グラフェンどうしも互いに面接触することで、複数のグラフェ
ン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。
ためである。均一に分散した酸化グラフェンを含有する分散媒から溶媒を揮発除去し、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502に残留するグラフェ
ン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。
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、粒状の正極活物質とグラフェンとの電気伝導性を向上させることができる。
よって、正極活物質の正極活物質層502における比率を増加させることができる。これ
により、蓄電池の放電容量を増加させることができる。
もよい。
結着剤(バインダともいう。)及び酸化グラフェンを用意する。
ェンは、Hummers法、Modified Hummers法、又は黒鉛類の酸化等
、種々の合成法を用いて作製することができる。なお、本発明に係る蓄電池用電極の製造
方法は、酸化グラフェンの剥離の程度により制限されるものではない。
ラファイトを形成する手法である。形成された酸化グラファイトは、グラファイトがとこ
ろどころ酸化されることでカルボニル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基等の官能基が
結合したものであり、グラファイトの結晶性が損なわれ、層間の距離が大きくなっている
。このため超音波処理等により、容易に層間を分離して、酸化グラフェンを得ることがで
きる。
m以上100μm以下、好ましくは800nm以上20μm以下である。特にフレークサ
イズが粒状の正極活物質の平均粒径よりも小さい場合、複数の正極活物質との面接触がし
にくくなるとともに、グラフェン相互の接続が難しくなるため、正極活物質層502の電
気伝導性を向上させることが困難となるためである。
。溶媒としては、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を用いることができる。
ト状のグラフェンが粒子状の合金系材料を包み込むように二次元的に接触し、さらにグラ
フェンどうしも重なるように二次元的に接触するため、活物質層内において、巨大な三次
元の電子伝導経路のネットワークが構築される。このような理由から、導電助剤として一
般的に用いられる粒子状のアセチレンブラック(AB)やケッチェンブラック(KB)を
用いた場合に電気的に点接触となるのに対し、高い電子伝導性を有する活物質層を形成す
ることができる。
いても、繰り返しの充放電を行った後でも導電パスを確保し続けることができ、良好なサ
イクル特性を得ることができるため好ましい。
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結着剤(バインダ)としても機能することができる。よ
って、結着剤の量を少なくすることができる、また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、蓄電装置の
容量を増加させることができる。
ンダーを用いればよい。ここで例えば、PVdFは酸化耐性が高く、特に正極の電池反応
において、反応電位が高い場合でも安定である。また、例えば水溶性高分子は、分散性が
高く、小さい活物質でも均一に分散し合うことができ、より少ない量でも機能を発揮する
ことができる。また、水溶性高分子を含む膜が活物質表面を覆う、または膜が活物質表面
に接することにより電解液の分解を抑えることができる。
総重量に対して、0.1weight%以上10weight%以下、好ましくは0.1
weight%以上5weight%以下、さらに好ましくは0.2weight%以上
1weight%以下の割合で含まれていればよい。一方、正極スラリーを集電体に塗布
し、還元した後のグラフェンは、正極活物質層の総重量に対して、0.05weight
%以上5weight%以下、好ましくは0.05weight%以上2.5weigh
t%以下、さらに好ましくは0.1weight%以上0.5weight%以下の割合
で含まれていればよい。これは、酸化グラフェンの還元により、グラフェンの重量がほぼ
半減するためである。
の添加を複数回繰り返し行ってもよい。
て圧密化してもよい。
もよいし、還元剤を用いて行ってもよい。
このステップにおいて、活物質層に含まれる酸化グラフェンは還元され、グラフェンが形
成される。なお、酸化グラフェンに含まれる酸素は必ずしも全て脱離される必要はなく、
一部の酸素は、グラフェンに残存してもよい。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、全体の2atomic%以上20atomic%以下
、好ましくは3atomic%以上15atomic%以下である。この還元処理は、室
温以上150℃以下の温度で行うことが好ましい。
素化硼素ナトリウム(NaBH4)、テトラブチルアンモニウムブロマイド(TBAB)
、LiAlH4、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、N,N-ジエチルヒド
ロキシルアミンあるいはそれらの誘導体を用いることができる。
、材料は限定されない。例えば、水、メタノール、エタノール、アセトン、テトラヒドロ
フラン(THF)、ジメチルホルムアミド(DMF)、N-メチルピロリドン(NMP)
及びジメチルスルホキシド(DMSO)のいずれか一種又は二種以上の混合液を用いるこ
とができる。
て行うとよい。溶媒の揮発は、例えば、真空中で50℃以上160℃以下の温度で、10
分以上48時間以下で加熱するとよい。この加熱によって、正極活物質層502に存在す
る極性溶媒や水分をよく蒸発、揮発あるいは除去させる。溶媒を揮発させた後に、プレス
を行ってもよい。
0℃以上200℃以下の温度で、30秒以上20分以下の加熱を行えばよい。または、温
度は段階的に上げてもよい。
た、化学還元後に溶媒を揮発させて、さらに加熱してもよい。
減圧(真空)下にて、150℃以上の温度で、0.5時間以上30時間以下で行うことが
できる。
を作製することができる。
後に熱還元を行う条件を用いて還元することがより好ましい。ここで、熱還元では酸素原
子を例えば二酸化炭素として脱離するのに対し、化学還元では化学反応を用いて還元を行
うことによって、グラフェンのsp2結合を形成している炭素の原子の割合を増やすこと
ができる。また、化学還元を行った後に、さらに熱還元を行うことにより、形成されるグ
ラフェンの導電性をさらに向上させることができるため好ましい。
安定で、安全性の高い蓄電池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池として、特に優れて
いる。
する。下記数式(1)で定義されるRを正極/負極容量比とする。ここで正極容量とは蓄
電池が有する正極の総容量であり、負極容量とは、蓄電池が有する負極の総容量である。
は、実測値に基づく容量などを用いてもよい。一例として、LiFePO4と黒鉛を用い
る場合には、容量を算出する際に、活物質重量あたりの容量としてそれぞれ170mAh
/gと、372mAh/gを用いればよい。
本実施の形態では、本発明の一態様を用いた蓄電装置の様々な形態について説明する。
次に、図47乃至図48に、本発明の一態様を用いた蓄電装置である、捲回体を用いた蓄
電池の構成例を示す。図47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。
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二次電池が作製される。
量と素子体積に応じて適宜設計すればよい。負極994はリード電極997及びリード電
極998の一方を介して負極集電体(図示せず)に接続され、正極995はリード電極9
97及びリード電極998の他方を介して正極集電体(図示せず)に接続される。
)は、捲回体993の負極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がすべて、正極995と重なる、または負極994と正極9
95が重ならない領域の面積を小さくすることができる。
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場合には、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、6m
m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。
部と概略揃えることが好ましい。
有するフィルム982とを熱圧着などにより貼り合わせて形成される空間に上述した捲回
体993を収納したものである。捲回体993は、リード電極997及びリード電極99
8を有し、フィルム981と、凹部を有するフィルム982との内部で電解液に含浸され
る。
や樹脂材料を用いることができる。フィルム981及び凹部を有するフィルム982の材
料として樹脂材料を用いれば、外部から力が加わったときにフィルム981と、凹部を有
するフィルム982を変形させることができ、可撓性を有する蓄電池を作製することがで
きる。
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。
蓄電装置を作製することができる。ただし、外装体や、封止容器を樹脂材料にする場合、
外部に接続を行う部分は導電材料とする。
図47及び図48(A)に示したものと同一であるため、詳細な説明は省略することとす
る。
93を収納したものである。捲回体993は、リード電極997及びリード電極998を
有し、外装体991、992の内部で電解液に含浸される。外装体991、992は、例
えばアルミニウムなどの金属材料や樹脂材料を用いることができる。外装体991、99
2の材料として樹脂材料を用いれば、外部から力が加わったときに外装体991、992
を変形させることができ、可撓性を有する薄型蓄電池を作製することができる。
次に、図47乃至図49と同様に捲回体を用いた蓄電装置の一例として、円筒型の蓄電池
を示す。円筒型の蓄電池について、図50を参照して説明する。円筒型の蓄電池600は
図50(A)に示すように、上面に正極キャップ(電池蓋)601を有し、側面及び底面
に電池缶(外装缶)602を有している。これら正極キャップ601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。
602の内側には、帯状の正極604と負極606とがセパレータ605を間に挟んで捲
回された電池素子が設けられている。図示しないが、電池素子はセンターピンを中心に捲
回されている。電池缶602は、一端が閉じられ、他端が開いている。電池缶602には
、電解液に対して耐腐食性のあるニッケル、アルミニウム、チタン等の金属、又はこれら
の合金やこれらと他の金属との合金(例えば、ステンレス鋼等)を用いることができる。
また、電解液による腐食を防ぐため、ニッケルやアルミニウム等を被覆することが好まし
い。電池缶602の内側において、正極、負極及びセパレータが捲回された電池素子は、
対向する一対の絶縁板608、609により挟まれている。また、電池素子が設けられた
電池缶602の内部は、非水電解液(図示せず)が注入されている。非水電解液は、コイ
ン型の蓄電池と同様のものを用いることができる。
よい。また、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、ともにアルミニウムなどの金属材料を用いることができる。正極
端子603は安全弁機構612に、負極端子607は電池缶602の底にそれぞれ抵抗溶
接される。安全弁機構612は、PTC素子(Positive Temperatur
e Coefficient)611を介して正極キャップ601と電気的に接続されて
いる。安全弁機構612は電池の内圧の上昇が所定の閾値を超えた場合に、正極キャップ
601と正極604との電気的な接続を切断するものである。また、PTC素子611は
温度が上昇した場合に抵抗が増大する熱感抵抗素子であり、抵抗の増大により電流量を制
限して異常発熱を防止するものである。PTC素子には、チタン酸バリウム(BaTiO
3)系半導体セラミックス等を用いることができる。
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6
04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1094と、負極
606の幅1093の差は、6mm以下が好ましく、1mm以下がより好ましく、0.2
mm以下がさらに好ましい。
部と概略揃えることが好ましい。
次に蓄電装置の一例として、本発明の一態様を用いた蓄電装置である、コイン型の蓄電池
の一例を図51を用いて説明する。図51(A)はコイン型(単層偏平型)の蓄電池の外
観図であり、図51(B)及び(C)は、その断面図の例を示す。
02とが、ポリプロピレン等で形成されたガスケット303で絶縁シールされている。正
極304は、正極集電体305と、これと接するように設けられた正極活物質層306に
より形成される。正極活物質層306は、正極活物質層502の記載を参照すればよい。
309により形成される。負極活物質層309は、負極活物質層505の記載を参照すれ
ばよい。またセパレータ310は、セパレータ507の記載を参照すればよい。また電解
液は、電解液508の記載を参照すればよい。
層は片面のみに形成すればよい。
、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51(B)は、正
極304の端部と負極307の端部が揃う例を示す。
は負極307の端部よりも内側に位置することが好ましい。図51(C)は、正極304
の端部が負極307の端部よりも内側に位置する例を示す。
、チタン等の金属、又はこれらの合金やこれらと他の金属との合金(例えばステンレス鋼
等)を用いることができる。また、電解液による腐食を防ぐため、ニッケルやアルミニウ
ム等を被覆することが好ましい。正極缶301は正極304と、負極缶302は負極30
7とそれぞれ電気的に接続する。
及び(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3
03を介して圧着してコイン形の蓄電池300を製造する。
が、その他の封止型蓄電池、角型蓄電池等様々な形状の蓄電池を用いることができる。ま
た、正極、負極、及びセパレータが複数積層された構造、正極、負極、及びセパレータが
捲回された構造であってもよい。
また、蓄電システムの構造例について、図52、図53、図54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、本発明の一態様を用いた蓄電装置である、蓄電池を有する。
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52(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。
、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。
びアンテナ915は、コイル状に限定されず、例えば線状、板状であってもよい。また、
平面アンテナ、開口面アンテナ、進行波アンテナ、EHアンテナ、磁界アンテナ、誘電体
アンテナ等のアンテナを用いてもよい。又は、アンテナ914若しくはアンテナ915は
、平板状の導体でもよい。この平板状の導体は、電界結合用の導体の一つとして機能する
ことができる。つまり、コンデンサの有する2つの導体のうちの一つの導体として、アン
テナ914若しくはアンテナ915を機能させてもよい。これにより、電磁界、磁界だけ
でなく、電界で電力のやり取りを行うこともできる。
り、アンテナ914により受電する電力量を大きくできる。
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ことができる機能を
有する。層916としては、例えば磁性体を用いることができる。
(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53(A-1)は、上記一対の面の一方側方向から見た外観図であり、図53(A
-2)は、上記一対の面の他方側方向から見た外観図である。なお、図52(A)及び図
52(B)に示す蓄電システムと同じ部分については、図52(A)及び図52(B)に
示す蓄電システムの説明を適宜援用できる。
テナ914が設けられ、図53(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ことができる機能を有する。層917としては、例えば磁性体を用い
ることができる。
することができる。
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53(B-1)は、上記一対の面の一方側方向から見た外観図であり、図53(
B-2)は、上記一対の面の他方側方向から見た外観図である。なお、図52(A)及び
図52(B)に示す蓄電システムと同じ部分については、図52(A)及び図52(B)
に示す蓄電システムの説明を適宜援用できる。
テナ914及びアンテナ915が設けられ、図53(A-2)に示すように、蓄電池91
3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、N
FC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。
表示装置920を設けてもよい。表示装置920は、端子919を介して端子911に電
気的に接続される。なお、表示装置920が設けられる部分にラベル910を設けなくて
もよい。なお、図52(A)及び図52(B)に示す蓄電システムと同じ部分については
、図52(A)及び図52(B)に示す蓄電システムの説明を適宜援用できる。
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。
センサ921を設けてもよい。センサ921は、端子922を介して端子911に電気的
に接続される。なお、図52(A)及び図52(B)に示す蓄電システムと同じ部分につ
いては、図52(A)及び図52(B)に示す蓄電システムの説明を適宜援用できる。
、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線
、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する機能を含むものを用いることが
できる。センサ921を設けることにより、例えば、蓄電システムが置かれている環境を
示すデータ(温度など)を検出し、回路912内のメモリに記憶しておくこともできる。
いる。そのため、蓄電池や蓄電システムの容量の大きくすることができる。また、エネル
ギー密度を高めることができる。また、信頼性を高めることができる。また、寿命を長く
することができる。
本実施の形態では、本発明の一態様を用いた蓄電装置である、可撓性を有する蓄電池を電
子機器に実装する例について説明する。
キシブルな形状を備える蓄電装置を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置
(テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタ、デジタル
カメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機(携帯電話、携帯
電話装置ともいう)、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの
大型ゲーム機などが挙げられる。
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。
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。
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装置
7407も湾曲される。また、その時、曲げられた蓄電装置7407の状態を図55(C
)に示す。蓄電装置7407は薄型の蓄電池である。蓄電装置7407は曲げられた状態
で固定されている。なお、蓄電装置7407は集電体と電気的に接続されたリード電極を
有している。
筐体7101、表示部7102、操作ボタン7103、及び蓄電装置7104を備える。
また、図55(E)に曲げられた蓄電装置7104の状態を示す。蓄電装置7104は曲
げられた状態で使用者の腕への装着時に、筐体が変形して蓄電装置7104の一部または
全部の曲率が変化する。なお、曲線の任意の点における曲がり具合を相当する円の半径の
値で表したものを曲率半径であり、曲率半径の逆数を曲率と呼ぶ。具体的には、曲率半径
が40mm以上150mm以下の範囲内で筐体または蓄電装置7104の主表面の一部ま
たは全部が変化する。蓄電装置7104の主表面における曲率半径が40mm以上150
mm以下の範囲であれば、高い信頼性を維持できる。
、筐体7201、表示部7202、バンド7203、バックル7204、操作ボタン72
05、入出力端子7206などを備える。
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。
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72
07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。
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。
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。
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。
置を有している。例えば、図55(E)に示した蓄電装置7104を、筐体7201の内
部に湾曲した状態で、またはバンド7203の内部に湾曲可能な状態で組み込むことがで
きる。
304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。
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。
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。
本実施の形態では、蓄電装置を搭載することのできる電子機器の一例を示す。
56(A)および図56(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56(A)は、タブレット型端末9600を開いた
状態を示し、図56(B)は、タブレット型端末9600を閉じた状態を示している。
体9635を有する。蓄電体9635は、可動部9640を通り、筐体9630aと筐体
9630bに渡って設けられている。
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。
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。
ッチ入力することもできる。
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。
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。
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、蓄電
体9635として、本発明の一態様の蓄電体を用いる。
び筐体9630bを重ね合せるように折りたたむことができる。折りたたむことにより、
表示部9631a、表示部9631bを保護できるため、タブレット型端末9600の耐
久性を高めることができる。また、本発明の一態様の蓄電体を用いた蓄電体9635は可
撓性を有し、曲げ伸ばしを繰り返しても充放電容量が低下しにくい。よって、信頼性の優
れたタブレット型端末を提供できる。
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。
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の片面または両面に設けることができ、蓄電体9635の充電を効率的に行う
構成とすることができる。なお蓄電体9635としては、リチウムイオン電池を用いると
、小型化を図れる等の利点がある。
C)にブロック図を示し説明する。図56(C)には、太陽電池9633、蓄電体963
5、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56(B)に示す充放電制御回路96
34に対応する箇所となる。
太陽電池で発電した電力は、蓄電体9635を充電するための電圧となるようDCDCコ
ンバータ9636で昇圧又は降圧がなされる。そして、表示部9631の動作に太陽電池
9633からの電力が用いられる際にはスイッチSW1をオンにし、コンバータ9637
で表示部9631に必要な電圧に昇圧又は降圧をすることとなる。また、表示部9631
での表示を行わない際には、SW1をオフにし、SW2をオンにして蓄電体9635の充
電を行う構成とすればよい。
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。
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、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。
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。
、全ての情報表示用表示装置が含まれる。
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、蓄電装置8103等を有する。図57では、蓄電装置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、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。
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。
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。
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57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。
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。
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57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。
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。
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830
2、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。
本実施の形態では、車両に蓄電装置を搭載する例を示す。
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。
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。
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。
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58(B)に、地上設置型の充電装置8021から自動車8500に搭載された蓄
電装置に、ケーブル8022を介して充電を行っている状態を示す。充電に際しては、充
電方法やコネクタの規格等はCHAdeMO(登録商標)やコンボ等の所定の方式で適宜
行えばよい。充電装置8021は、商用施設に設けられた充電ステーションでもよく、ま
た家庭の電源であってもよい。例えば、プラグイン技術によって、外部からの電力供給に
より自動車8500に搭載された蓄電装置8024を充電することができる。充電は、A
CDC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。
して充電することもできる。この非接触給電方式の場合には、道路や外壁に送電装置を組
み込むことで、停車中に限らず走行中に充電を行うこともできる。また、この非接触給電
の方式を利用して、車両どうしで電力の送受信を行ってもよい。さらに、車両の外装部に
太陽電池を設け、停車時や走行時に蓄電装置の充電を行ってもよい。このような非接触で
の電力の供給には、電磁誘導方式や磁界共鳴方式を用いることができる。
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。
電池を作製し、その充放電特性について評価を行った。
506の上面図を図26及び図27に示す。図26及び図27に示すそれぞれの正極は正
極活物質層502と、タブ領域281を有する。また、それぞれの負極は負極活物質層5
05と、タブ領域282を有する。また、図26(B)、図27(B)及び図27(D)
には、タブ領域を除いた正極503の中心とタブ領域を除いた負極506の中心を重ねた
場合、つまり位置ズレのない理想的な場合の上面図の例も示す。ここで、正極503と負
極506の間のセパレータについては省略する。
(A)に示す正極503および負極506について、タブ領域を除いた正極503の中心
とタブ領域を除いた負極506の中心を重ねた場合、つまり位置ズレのない理想的な場合
の上面図の例を示す。ここで、正極503と負極506の間のセパレータについては省略
する。
図27(A)に示す正極503および負極506について、タブ領域を除いた正極503
の中心とタブ領域を除いた負極506の中心を重ねた場合の上面図の例を示す。
図27(C)に示す正極503および負極506について、タブ領域を除いた正極503
の中心とタブ領域を除いた負極506の中心を重ねた場合の上面図の例を示す。
C)に示す組み合わせを電極サイズB、図27(A)に示す正極と負極の大きさの組み合
わせを電極サイズC、図27(C)に示す組み合わせを電極サイズDとする。電極サイズ
Aでは、タブ領域を除いた負極506の大きさは、タブ領域を除いた正極503の大きさ
に比べて大きい。また負極活物質層505の面積は正極活物質層502の面積よりも大き
い。また、電極サイズBでは、タブ領域を除いた負極506の大きさと、タブ領域を除い
た正極503の大きさは、同じである。また負極活物質層505の面積と正極活物質層5
02の面積は同じである。電極サイズC及び電極サイズDでは、タブ領域を除いた負極5
06の大きさは、タブ領域を除いた正極503の大きさに比べて小さい。また負極活物質
層505の面積は正極活物質層502の面積よりも小さい。
場合の正極503と負極506の端部の距離について説明する。電極サイズAでは、端部
の距離141、距離142、距離143及び距離144は例えば1mm、2mm、1mm
、2mmである。また、電極サイズCでは、端部の距離145、距離146、距離147
及び距離148は例えば1mm、2mm、1mm及び2mmである。また、電極サイズD
では、端部の距離149、距離150、距離151及び距離152は例えば0.5mm、
0.5mm、0.5mm及び0.5mmである。ここで、図26及び図27においては、
正極503の端部と負極506の端部の距離141乃至距離152は、正極活物質層50
2の端部と負極活物質層505の端部の距離と概略同じである。
まず、正極及び負極の作製について説明する。
/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(カ
ルボキシメチルセルロースナトリウム)及びSBRを用いた。用いたCMC-Naの重合
度は600から800、1%水溶液として用いた場合の水溶液粘度は300mPa・sか
ら500mPa・sの範囲の値であった。電極を作製するためのスラリーの配合は、黒鉛
:CMC-Na:SBR=97:1.5:1.5(重量%)とした。
らLot3の3つのロットに分けてスラリーを作製した。
を純水に均一に溶解させ水溶液を調整した(StepS1)。
混合物1を得た(StepS2)。ここで固練りとは、高粘度による混練のことである。
た(StepS3)。
pS4)。以上の工程により、スラリーを作製した。
粉末と活物質とを混合し、混練機で混練した(StepS11)。混練した混合物を混合
物1とする。
S12)。この際、水は少しずつ加えていくと、例えばCMC-Naや活物質の凝集を防
げるため好ましい。
る前に、あらかじめ粘度を低くすることにより、強撹拌によるSBRの分離・沈殿を防ぐ
ことができる場合があり、好ましい。また、撹拌による気泡の混入を少なくすることがで
きる場合があり、好ましい。
の後、減圧下での脱泡を行い、電極塗布用のスラリーを得た(StepS15)。
速度は10mm/secとした。ここで表2乃至表4に示す条件では、集電体として膜厚
18μmの圧延銅箔を用いた。また、表5に示す条件では、集電体として膜厚10μmの
ステンレス箔(NSSC190)を用いた。ここで表2乃至表5については、後に詳細を
説明する。
分間の乾燥を行った。その後、さらに減圧雰囲気下で100℃、10時間の乾燥を行った
。以上の工程により、集電体の一方の面に負極活物質層を作製した。
た後、集電体のもう一方の面にも同様の方法を用いて負極活物質層を形成した。
体には膜厚18μmの圧延銅箔を用いた。塗工速度は0.5m/min.とした。次に、
塗布したスラリーを、乾燥炉を用いて乾燥した。乾燥条件は、大気雰囲気下で50℃18
0秒間の乾燥後、さらに80℃で180秒間の乾燥を行った。その後、さらに100℃1
0時間で減圧環境下にて乾燥を行った。
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。電極を作製するためのスラリーの配合は、LiFePO4:酸化グ
ラフェン:PVdF=94.4:0.6:5.0(重量%)とした。
得た(StepS21)。
epS22)。固練りを行うことで、活物質の凝集をほどくことができ、また酸化グラフ
ェンをより均一に分散させることができる。
S23)。
)。以上の工程により、スラリーを作製した。
)に塗布した。塗布には連続塗工機を用い、塗布速度は1m/min.とした。その後、
乾燥炉を用いて溶媒を揮発させた。溶媒の揮発のための加熱条件は、80℃4分間とした
。その後、電極の還元を行った。
ついて説明する。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。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、室温で溶媒を揮発させた。次に、熱還元の条件について説明する。化学
還元を行った後、熱還元を行った。熱還元は減圧雰囲気下で170℃10時間の処理を行
った。
、正極を作製した。
1に示す値は、後述する表2乃至表5に記載の条件を用いて蓄電池を作製する際に用いた
電極の各測定値の平均、最大値、及び最小値を示す。なお、集電体の両面に活物質層を形
成した場合には、各面に形成した活物質層の和を示した。
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(Li(CF3SO2)2N
,略称:LiTFSA)を用いた。LiTFSAをEMI-FSAに溶解させ、濃度が0
.5mol/L及び1mol/Lの2種類の電解液を準備した。電解液におけるリチウム
塩濃度の条件は、後述の表2乃至表5に示す。
高度紙工業株式会社製)を用いた。セパレータは、縦24mm、横45mmの矩形状に切
断した。また、外装体には、アルミニウム箔の両面に、樹脂層を被覆したフィルムを用い
た。
次に、薄型の蓄電池を作製した。負極の作製条件、電解液に用いたリチウム塩の濃度、電
極サイズ、及び作製した薄型の蓄電池の容量比を表2乃至表5に示す。ここで容量比は、
正極/負極容量比Rを指す。ここで各条件において、同じ条件を用いて複数の蓄電池を作
製した場合には、それぞれの蓄電池をn=x(xは自然数)と表す。例えば、条件A-1
を用いて同じ蓄電池を2つ作製した場合には、条件A-1(n=1)、条件A-1(n=
2)のように表す。
負極を、表2乃至表5に記載された条件振りに基づき、図26(A)、図26(B)、図
27(A)及び図27(B)に示す形状に切断した(StepS31)。また、セパレー
タを切断した。
CMC-Na水溶液にSBRの50wt%水分散液を添加し、撹拌を行いスラリーを作製
した(StepS32)。配合は、CMC-Na:SBR=1:1(重量比)となるよう
にした。
1乃至条件I-3、及び条件K-1乃至条件K-2の負極について、負極活物質層が形成
されている面の裏面、すなわち負極活物質層が形成されていない面の集電体にスラリーを
塗布した。その後、50℃のホットプレートに載せて乾燥を行い、CMC-Na及びSB
Rの混合物層を形成した(StepS33)。
プで固定した(StepS34)。その後、正極及び負極のそれぞれタブ領域に、超音波
溶接を用いてリード電極を溶接した(StepS35)。リード電極として、封止層を設
けたものを用いた。
し、スラリーを作製した(StepS36)。
1乃至条件G-3、条件H-2乃至条件H-3、及び条件I-1乃至条件I-3について
、負極のタブ領域のうち、リード電極が溶着されていない部分にスラリーを塗布した。そ
の後、50℃のホットプレートに載せて、乾燥を行い、CMC-Na及びSBRの混合物
層を形成した(StepS37)。
及び負極は、正極活物質層と、負極活物質層(両面塗工の場合は、その一方の面)が向か
い合うように積層した。
38)。この時、リード電極に設けられた封止層が外装体の封止部に重なるように配置し
た。
及び負極を乾燥した(StepS39)。乾燥条件は、減圧下で80℃、10時間とした
。
S40)。その後、減圧雰囲気下で、加熱により外装体の1辺を封止した(StepS4
1)。以上の工程により、薄型の蓄電池を作製した。
まず、表2に記載の条件を用いて作製した蓄電池の評価結果を示す。表2では、全ての条
件において、電極のサイズに条件Aを用いている。蓄電池の評価は、図31に示すフロー
に従って行った。
限として定電流充電を行った。ここで充電レート及び放電レートは、正極活物質重量あた
り170mAh/gを基準として、レートの算出を行った。
ある。よって、発生したガスを抜くために、アルゴン雰囲気下のグローブボックスで外装
体の一辺を切断して開封した(StepS52)。その後、減圧雰囲気下で再び端部の封
止を行った(StepS53)。
として定電流充電を行った。
電を行った。
及び放電を行った。StepS56及びStepS57は、同じ条件で充電及び放電を行
った。StepS56及びStepS57の充電条件は、0.2Cで4Vを上限として定
電流充電を行った。また放電条件は、0.2Cで2Vを下限として定電流放電を行った。
55の放電、StepS56の充電及び放電、及び、StepS57の充電及び放電につ
いて、代表的な条件に関するカーブを図33(A)乃至(F)、及び図34(A)乃至(
B)に示す。縦軸は電圧を、横軸は規格化した容量を示す。図33(A)、(B)、(C
)、(D)、(E)及び(F)はそれぞれ条件A-1、条件A-2、条件B-1、条件B
-2、条件C-1及び条件C-2を用いて作製した蓄電池の特性を示す。また図34(A
)及び(B)はそれぞれ条件D-2及び条件E-2を用いて作製した蓄電池の特性を示す
。ここで容量は正極活物質の重量で規格化を行った。ここで、初回充電を、StepS5
1とStepS54の充電容量の和とする。また、StepS51とStepS54の充
電容量の和から、StepS55の放電容量を引いた値を、初回不可逆容量と呼ぶ。また
図37に、各条件における初回充電における容量、及び初回放電(StepS55)にお
ける容量を示す。ここで、例えば条件A-1では、2組の充電及び放電のデータが示され
ているが、これは条件A-1を用いて2つの蓄電池(n=1、n=2)を作製し、測定し
たことを示す。同様に条件A-2では2つ、条件B-1では3つ、条件B-2では3つの
蓄電池を作製した。
が0.5mol/Lの条件を用いた蓄電池では、初回不可逆容量が大きいのに対し、図3
3(B)、図33(D)及び図33(F)に示すように、1mol/Lの条件では初回不
可逆容量は低減され、蓄電池の特性の向上がみられた。よって、用いるリチウム塩の濃度
は高いほど好ましい。例えば、リチウム塩濃度は0.5mol/L以上が好ましく、1m
ol/L以上がより好ましく、1.5mol/L以上がさらに好ましい。
低減された。またタブ領域にもCMC-Na及びSBRの混合物層を塗布した条件では、
不可逆容量がさらに低減された。CMC-Na及びSBRの混合物層を形成することによ
り電解液と集電体との反応が減少したと考えられる。
E)及び(F)は、条件J-1、条件J-2、条件K-1及び条件K-2を用いた蓄電池
の代表的な充放電カーブを示す。また、作製した各蓄電池における初回充電容量及び初回
放電容量を図38に示す。集電体にステンレス箔を用いた条件では、負極の裏面にCMC
-NaとSBRの混合物の層を塗布した条件において、銅箔を用いた条件と比較して不可
逆容量が小さくなる可能性が示唆された。このことから、集電体を銅箔からステンレス箔
に変えることにより、集電体表面と電解液との反応が抑制される可能性がある。
ここで、不可逆容量に差が見られた2つの蓄電池、条件A-1を用いた蓄電池(n=1)
と、条件B-1を用いた蓄電池(n=2)について、StepS57の充放電が終了した
後に解体し、観察を行った。解体は、アルゴン雰囲気下で行った。
を用いた蓄電池(n=1)のセパレータである。また、図44(B)は、条件B-1を用
いた蓄電池(n=2)のセパレータである。条件A-1を用いた蓄電池(n=1)では、
セパレータの周辺部が黒くなっていた。一方、条件B-1を用いた蓄電池(n=2)では
、セパレータの顕著な変色はみられなかった。
件A-1を用いた蓄電池(n=1)では、重アセトニトリル液が茶色に変色した。一方、
条件B-1を用いた蓄電池(n=2)では、顕著な着色はみられなかった。
終了した後、蓄電池の解体を行い、負極の観察を行った。解体は、アルゴン雰囲気下で行
った。観察結果を図45に示す。黒鉛ではリチウムが挿入されることにより、反応した領
域が金色に変色することが知られている。図45に示す通り、負極の中央部の領域291
では黒鉛とリチウムとの反応を示唆する変色が顕著に見られたのに対し、周辺部は色の変
化が小さかった。このことから、負極の周辺部では、負極の中心部と比較してリチウムと
黒鉛との反応が起こりにくいことが示唆される。また、色の変化が小さい領域は、正極と
重ならない領域にとどまらず、さらに内側まで及ぶことがわかった。
次に、本発明の一態様の蓄電池のように、正極と重なっていない領域の負極及び負極活物
質層の面積を小さく(理想的にはゼロに)した場合について検討を行った。
と負極のサイズを同じとした。
除く負極のサイズを正極のサイズより小さくした。
電、StepS54の第2の充電、StepS55の放電、StepS56の充電及び放
電、及び、StepS57の充電及び放電について、それぞれのカーブを図35乃至図3
6に示す。ここで図35(A)、(B)、(C)、(D)及び(E)はそれぞれ条件F-
1、条件F-2、条件G-1、条件G-2及び条件H-2を用いて作製した蓄電池の特性
を示す。また、図36(A)、(B)及び(C)はそれぞれ条件I-1、条件I-2及び
条件I-3を用いて作製した蓄電池の特性を示す。また図39に、各条件における初回充
電(StepS51の第1の充電とStepS54の第2の充電の和)、及び初回放電(
StepS55)の値を示す。
条件を用いた蓄電池と比較して不可逆容量の低減がみられた。このことから、正極と重な
っていない領域の負極において不可逆な反応が生じやすいと考えられる。電極サイズAで
は正極の端部と負極の端部の距離が1mm乃至2mm程度と考えられ、正極と重なってい
ない領域の負極の面積が大きい。また、例えば正極の端部と負極の端部の距離は0.5m
m以下が好ましく、0.2mm以下がより好ましく、0.1mm以下がさらに好ましい。
も初回不可逆容量が小さく、より好ましい。
電極サイズAを用いた条件(条件A-2、条件B-2、条件C-2、条件D-2及び条件
E-2)と、電極サイズBを用いた条件(条件F-2、条件G-2及び条件H-2)と、
電極サイズCを用いた条件(条件I-2)について、各条件を用いて蓄電池を作製し、サ
イクル回数に対する放電容量の変化(以下、充放電サイクル特性という。)を評価した。
なお、ここで充電と放電を繰り返し行った際に、1回の充電と放電の組を1サイクルと数
える。また、サイクル数とは充電と放電の組の回数を指す。
は60℃で行った。充電条件は4Vを上限として定電流充電を行った。また放電条件は、
2Vを下限として定電流放電を行った。
目から第201回目までの充放電を0.5Cのレートで行った(StepS62)。次に
、第202回目の充放電を0.2Cで行った(StepS63)。
を1回行った(StepS65)。その後、StepS64とStepS65を交互に繰
り返した。
性を、図40(B)に条件D-2、条件E-2を用いた蓄電池の充放電サイクル特性を、
図41(A)に条件A-2、条件F-2、条件G-2及び条件H-2を用いた蓄電池の充
放電サイクル特性を、図41(B)に条件A-2、I-2を用いた蓄電池の充放電サイク
ル特性を、それぞれ示す。横軸はサイクル回数、縦軸は放電容量を示す。
で容量が大きく低下する変曲点がみられた。タブ領域の表面にCMC-NaとSBRの混
合物層を形成した条件では、変曲点がみられるまでのサイクル数を増やすことができた。
イクル数を増やすことができた。よって、集電体の両面に活物質層を設けたり、集電体が
露出する領域にCMC-NaとSBRの混合物層を設けることにより、集電体と電解液と
の反応が減少すると考えられる。
の条件も急激に容量が低下する変曲点はみられず、良好な特性を示した。またサイクル数
に対する容量の減少、つまりカーブの傾きも、電極サイズAにおいて変曲点がみられる前
のサイクルでの容量減少の仕方と比較して小さかった。
ていない領域では何らかの副反応が生じやすいことが示唆される。またこの副反応は、蓄
電装置の容量低下の大きな要因の一つであると考えられる。例えば負極や、負極活物質層
において、正極と重なっていない領域の面積をより小さくすることにより、蓄電装置の容
量低下を抑制することができるため好ましい。
条件よりも初回不可逆容量が小さく、電極サイズBの条件では、さらに初回不可逆容量が
小さいことがわかった。よって、負極、あるいは負極活物質層において、正極、あるいは
正極活物質層と重なっていない領域は小さいほど好ましく、例えば正極の端部と負極の端
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。また、例えば正極活物質層の端部と負極活物質層の端部の距離は、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。
位を評価した。イオン液体としては、四級アンモニウムカチオンを有するイオン液体と、
5員環のヘテロ芳香環を含むカチオンを有するイオン液体を用いた。
-1-プロピルピロリジニウムビス(フルオロスルホニル)アミド(略称:P13-FS
A)を用いた。また、5員環のヘテロ芳香環を含むカチオンを有するイオン液体として、
構造式(G7)で示す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)、構造式(G8)で示す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)、及び、構造
式(G9)で示す1-メチル-3-(2-プロポキシエチル)イミダゾリウムビス(フル
オロスルホニル)アミド(略称:poEMI-FSA)の3種類を用いた。
いては、関東化学製の材料を用いた。
100mL三口フラスコに1-メチルイミダゾール8.27g(101mmol)、2-
クロロエチルプロピルエーテル13.4g(109mmol)、アセトニトリル5mLを
加えた。この溶液を窒素気流下、80℃で6時間、100℃で8時間撹拌した。撹拌後、
得られた溶液に酢酸エチルを加えて撹拌し、上澄みを除去して洗浄した。得られた液体に
アセトニトリル100mL、活性炭5.27gを加え、20時間撹拌した。得られた混合
物をセライト(和光純薬工業株式会社、カタログ番号:537-02305)で吸引濾過
し、濾液を濃縮して液体を得た。得られた液体に水を加え、水層を酢酸エチルで洗浄した
。この水層を濃縮し、乾燥したところ、目的物の黄色液体を収量17.0g、収率82%
で得た。
100mLナスフラスコに1-メチル-3-(2-プロポキシエチル)イミダゾリウムク
ロリド17.0g(83.1mmol)、カリウムビス(フルオロスルホニル)アミド2
0.1g(91.7mmol)、水20mLを加えた。この溶液を室温で20時間撹拌し
た。撹拌後、得られた混合物に水を加え、水層をジクロロメタンで抽出した。得られた抽
出溶液と有機層を水で洗浄し、有機層を硫酸マグネシウムで乾燥させた。得られた混合物
を自然濾過し、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26.2g、収率90%で得た。
EMI-FSA(略称)であることを確認した。
1H NMR(1,1,2,2-テトラクロロエタン-d2,300MHz):δ=0.
90(t、J=7.5Hz、3H)、1.53-1.65(m、2H)、3.44(t、
J=6.9Hz、2H)、3.74-3.77(m、2H)、3.96(s、3H)、4
.33-4.36(m、2H)、7.22-7.23(m、1H)、7.40-7.41
(m、1H)、8.58(s、1H)。
気化学測定システムHZ-5000を用いて、グローブボックス内アルゴン雰囲気下で行
った。作用電極にはグラッシーカーボン電極を用い、対極として白金線を用いた。参照電
極として、1-エチル-3-メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル
)アミドを0.1mol/Lの濃度でトリフルオロメタンスルホン酸銀を溶解させた溶液
に銀線を浸漬したものを用いた。各試料の還元電位は、リチウムの酸化還元電位(Li/
Li+)を基準として補正した。
/cm2の電流密度を検出した電位とした。また、還元電位は、電位を走査していく中で
、-1mA/cm2の電流密度を検出した電位とした。
A及びpoEMI-FSAの還元電位は、Li/Li+電位に対して0.5V以上の範囲
にあることがわかる。これら芳香族環を含むカチオンを有するイオン液体では、本発明の
一態様を用いることにより、イオン液体の分解反応を抑制し、蓄電装置の容量を高められ
ると推測される。また、より還元電位の低いP13-FSAにおいても、例えば高温下な
ど、電解液がより分解しやすい環境において、本発明の一態様を用いることにより、同様
にイオン液体の分解反応を抑制し、蓄電装置の容量を高められる可能性がある。
118 接合部
119 導入口
131 距離
132 距離
133a 距離
133b 距離
133c 距離
134a 距離
134b 距離
141 距離
142 距離
143 距離
144 距離
145 距離
146 距離
147 距離
148 距離
149 距離
150 距離
151 距離
152 距離
261 領域
262 領域
271 層
281 タブ領域
281a タブ領域
282 タブ領域
282a タブ領域
283a 領域
284a 領域
285 領域
291 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 蓄電装置
501 正極集電体
502 正極活物質層
502a 正極活物質層
502b 正極活物質層
503 正極
503a 正極
503c 正極
504 負極集電体
505 負極活物質層
505a 負極活物質層
505b 負極活物質層
506 負極
506a 負極
506b 負極
506c 負極
507 セパレータ
508 電解液
509 外装体
510 正極リード電極
511 負極リード電極
512 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
610 ガスケット
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
981 フィルム
982 フィルム
990 蓄電池
991 外装体
994 負極
995 正極
996 セパレータ
997 リード電極
998 リード電極
1122 充電器
1123 負荷
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
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
7200 携帯情報端末
7201 筐体
7202 表示部
7203 バンド
7204 バックル
7205 操作ボタン
7206 入出力端子
7207 アイコン
7300 表示装置
7304 表示部
7400 携帯電話機
7401 筐体
7402 表示部
7403 操作ボタン
7404 外部接続ポート
7405 スピーカ
7406 マイク
7407 蓄電装置
7408 リード電極
7409 集電体
8000 表示装置
8001 筐体
8002 表示部
8003 スピーカ部
8004 蓄電装置
8021 充電装置
8022 ケーブル
8024 蓄電装置
8100 照明装置
8101 筐体
8102 光源
8103 蓄電装置
8104 天井
8105 側壁
8106 床
8107 窓
8200 室内機
8201 筐体
8202 送風口
8203 蓄電装置
8204 室外機
8300 電気冷凍冷蔵庫
8301 筐体
8302 冷蔵室用扉
8303 冷凍室用扉
8304 蓄電装置
8400 自動車
8401 ヘッドライト
8500 自動車
9600 タブレット型端末
9625 スイッチ
9626 スイッチ
9627 電源スイッチ
9628 操作スイッチ
9629 留め具
9630 筐体
9630a 筐体
9630b 筐体
9631 表示部
9631a 表示部
9631b 表示部
9632a 領域
9632b 領域
9633 太陽電池
9634 充放電制御回路
9635 蓄電体
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 (2)
- 正極と、セパレータと、負極と、電解液と、を有し、
前記電解液は、アルカリ金属塩と、イオン液体と、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、
前記正極は、少なくとも一部が前記負極と重なり、
前記負極は、端部の少なくとも一部が前記正極の端部よりも内側に位置する蓄電装置。 - 請求項1において、
前記負極の幅は、前記正極の幅よりも小さい蓄電装置。
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