JP6586269B2

JP6586269B2 - 蓄電装置用電極

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Inventors: 達也池沼; 和貴栗城
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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、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、蓄電装置用電極及びその製造方法に関する。

近年、リチウムイオン二次電池等の二次電池、リチウムイオンキャパシタ、空気電池等、種々の蓄電装置の開発が盛んに行われている。特に高出力、高エネルギー密度であるリチウムイオン二次電池は、携帯電話やスマートフォン、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（ＰＨＥＶ）等の次世代クリーンエネルギー自動車など、半導体産業の発展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。

現在リチウムイオン二次電池の負極として一般的である黒鉛系炭素材料を用いた負極は、例えば、負極活物質である黒鉛（グラファイト）と、導電助剤としてのアセチレンブラック（ＡＢ）と、結着剤（バインダ）としての樹脂であるＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）とを混練して形成されたスラリーを、集電体上に塗布し乾燥させて製造されている。

このような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は、電池反応が生じる電位が非常に低く、還元力が強い。よって、有機溶媒を用いた電解液は、還元分解されてしまう。電解液が電気分解されない電位の幅を電位窓（ｐｏｔｅｎｔｉａｌｗｉｎｄｏｗ）という。負極は、その反応電位が電解液の電位窓内にあることが好ましい。しかし、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の反応電位は、ほぼ全ての電解液の電位窓外にある。しかし実際には、電解液の電気分解による分解生成物が負極表面に表面皮膜を形成し、この表面皮膜がさらなる還元分解を抑制している。これにより、電解液の電位窓を越えた低い反応電位を用いて、負極へのリチウムイオンの挿入が可能となる（例えば、非特許文献１参照）。

しかし、このような電解液の分解生成物による表面皮膜は電池反応と並行して、電解液の分解も少しずつ生じてしまうため、徐々に劣化が進行し、十分に安定な膜とはいえない。また高温下では電解液の分解反応が加速され、高温環境での動作に支障をきたすため、より安定な膜が必要となる。また、該表面皮膜の形成のためには不可逆容量が生じ、充放電容量の一部を損失する。また、該表面皮膜は電気伝導性が極めて低いため、電池の充放電時における電極の電気伝導度が低く、このため電極電位の分布が不均一となる。その結果、電池の充放電容量が低下し、局所的な充放電によって電池のサイクル寿命が低下する。

このため、該表面皮膜とは異なる、より安定で容量を損失することなく形成することができる、負極表面の人工的な被膜が求められている。

一方、現在リチウムイオン二次電池の正極には、活物質としてリチウム含有複合リン酸塩等が用いられている。このような材料も、高温や高電圧状態において電解液との分解反応が生じ、これに伴い分解生成物による表面皮膜が形成される。このため負極と同様に、不可逆容量が生じ、充放電容量が減少してしまう。

ここで特許文献１では、活物質の集電体からの脱落に起因する充放電のサイクル特性や寿命特性の劣化を防止するため、ペルヒドロポリシラザンをフッ素系高分子である結着剤と併用し、これらと正極材料とを用いた電極合剤を集電体に塗布した後に加熱して、ペルヒドロポリシラザンと結着剤との複合体塗膜を形成して電極としている。

特開平１１−２７３６８０号公報

小久見善八編著、「リチウム二次電池」、オーム社、平成２０年３月２０日第１版第１刷発行、ｐｐ．１１６−１１８

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。

または、本発明の一態様は、集電体と電極層との密着性の高い蓄電装置用の電極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、変形に対する劣化が抑制された蓄電装置用の電極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、蓄電装置の充放電の繰り返しに対する劣化が抑制された蓄電装置用の電極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、充放電容量の低下を引き起こす不可逆容量の発生を低減し、電極の表面における電解液などの電気化学的な分解を低減又は抑制することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、蓄電装置の充放電の繰り返しにおいて、充放電の副反応として生じる電解液等の分解反応を低減又は抑制することで、蓄電装置のサイクル特性を向上させ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。

または、本発明の一態様は、新規な電極を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、新規な蓄電装置を提供することを課題の一とする。特に、本発明の一態様は、上記に掲げる課題のうち少なくとも一つを解決することができる。

または、本発明の一態様は、上記課題の少なくとも一を解決する蓄電装置用電極の製造方法を提供するものである。または、本発明の一態様は、上記課題の少なくとも一を解決する蓄電装置用電極を提供するものである。さらに、本発明の一態様は、上記課題の少なくとも一を解決する蓄電装置を提供するものである。なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はない。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。

本発明の一態様は、集電体と、集電体上の第２の電極層とを有し、第２の電極層は、第２の結着剤と活物質とを有し、集電体と、第２の電極層との間に、第１の結着剤を有し、活物質の表面の少なくとも一部には、被膜が設けられ、被膜は、多孔質状である蓄電装置用電極である。

本発明の一態様は、集電体と、集電体上の第２の電極層と、集電体と第２の電極層との間の第１の電極層と、を有し、第２の電極層は、第２の結着剤と活物質とを有し、前記第１の電極層は、第１の結着剤と導電性粒子とを有し、活物質の表面の少なくとも一部には、被膜が設けられ、被膜は、多孔質状である蓄電装置用電極である。

上記構成において、導電性粒子は材料として炭素を有することが好ましい。また、上記構成において、被膜はシリコン（Ｓｉ）及び酸素（Ｏ）を主成分とし、炭素（Ｃ）及びフッ素（Ｆ）を含有することが好ましい。

また、上記構成において、第１の結着剤はカルボキシル基、カルボニル基または水酸基の少なくとも一を有することが好ましい。

また、上記構成において、第２の結着剤はカルボキシル基、カルボニル基または水酸基の少なくとも一を有することが好ましい。

また、本発明の一態様は、上記蓄電装置用電極を有する蓄電装置である。

また、本発明の一態様は、上記蓄電装置を搭載した電子機器である。

また、本発明の一態様は、以下の（１）から（６）のステップを有し、カルボキシル基、カルボニル基または水酸基の少なくとも一は、（４）から（６）のステップの間に、ポリシラザンと反応して気体を発生することを特徴とする蓄電装置用電極の製造方法である。（１）第１の結着剤と、導電性粒子とを有する第１の混合物を形成する。（２）第１の混合物を集電体の少なくとも一方の面上に形成する。（３）カルボキシル基、カルボニル基または水酸基の少なくとも一を有する第２の結着剤と、活物質とを含む第２の混合物を形成する。（４）第２の混合物にポリシラザンを添加して第３の混合物を形成する。（５）第３の混合物を集電体の少なくとも一方の面上に形成する。（６）熱処理により第３の混合物を焼成するとともに、ポリシラザンを加水分解して、活物質の表面の少なくとも一部を覆う被膜を形成する。

なお、本明細書等において、正極及び負極の双方を併せて電極とよぶことがある。または、正極及び負極のうち少なくともいずれか一方を示して電極とよんでもよい。

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、集電体と電極層の密着性の高い蓄電装置用の電極を提供することができる。また、本発明の一態様により、変形に対する劣化が抑制された蓄電装置用の電極を提供することができる。また、本発明の一態様により、蓄電装置の充放電の繰り返しに対する劣化が抑制された蓄電装置用の電極を提供することができる。

また、本発明の一態様により、充放電容量の低下を引き起こす不可逆容量の発生を低減し、電極の表面における電解液などの電気化学的な分解を低減又は抑制することができる。また、本発明の一態様により、蓄電装置の充放電の繰り返しにおいて、充放電の副反応として生じる電解液等の分解反応を低減又は抑制することで、蓄電装置のサイクル特性を向上させることができる。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。または、本発明の一態様により、新規な電極を提供することができる。または、本発明の一態様により、新規な蓄電装置を提供することができる。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、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。

蓄電装置用電極を説明する図。蓄電装置用電極を説明する図。蓄電装置用電極の作製方法を説明する図。蓄電装置用電極の写真。蓄電装置用電極の剥離強度試験結果。二次電池の充放電特性。二次電池の充放電特性。剥離強度試験の方法を説明する図。活物質層のＳＥＭ像。電極の断面ＳＥＭ像。コイン型の蓄電池を説明する図。円筒型の蓄電池を説明する図。ラミネート型の蓄電池を説明する図。可撓性を有するラミネート型の蓄電池を説明する図。蓄電装置の例を説明するための図。蓄電装置の例を説明するための図。蓄電装置の例を説明するための図。蓄電装置の例を説明するための図。蓄電装置の例を説明するための図。蓄電装置の応用形態を示す図。ハーフセルの動作を説明する図。ハーフセルの動作を説明する図。

本発明の実施の形態について、図面を用いて以下、詳細に説明する。ただし、本発明はこ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。

なお、本明細書で説明する各図において、膜や層、基板などの厚さや領域の大きさ等の各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。

なお、本明細書等において、第１、第２などとして付される序数詞は、便宜上用いるもの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。

なお、本明細書等で説明する本発明の構成において、同一部分又は同様の機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を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。

なお、本明細書等において、蓄電装置用の正極及び負極の双方を併せて電極とよぶことがあるが、この場合、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。

なお、本明細書等において充電レート及び放電レートとは、二次電池などの蓄電装置を充電及び放電する際の電流値を表す。例えば、容量Ｘ［Ａｈ］の蓄電装置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］のことである。

（実施の形態１）
本実施の形態では、集電体と活物質層との間に密着性を高めるための層を設ける。またペルヒドロポリシラザンを用いて活物質へ被膜を形成する。

ペルヒドロポリシラザンを用いて、蓄電装置用電極の活物質の表面に被膜を形成することができる。このような被膜は、活物質と電解液の反応を抑制し、不可逆容量を低減させることができる。

また、ペルヒドロポリシラザンを用いて蓄電装置用の電極が有する活物質の表面に被膜を形成する際に、結着剤としてカルボキシル基（−ＣＯＯＨ）を有する結着剤を用いた場合、当該カルボキシル基とペルヒドロポリシラザンとの相互作用によって多孔質状の被膜を形成することができる。この多孔質状の被膜を用いた電極は、より優れたサイクル特性を示す。

被膜が多孔質状とは、被膜がその表面及び内部において多数の空孔を有する形状である。また、細線状の活物質が不規則に配列して網状の骨格を形成した形状とみることもできる。

カルボキシル基を有する結着剤とペルヒドロポリシラザンとの間に相互作用が生じたことは、ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換型赤外分光）分析の結果により示唆された。ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）溶媒中に分散した結着剤（ＰＶｄＦ：ポリフッ化ビニリデン）を基板上に塗布し乾燥させることで得たＰＶｄＦ膜（試料１）と、ＮＭＰ溶媒中に分散したＰＶｄＦにペルヒドロポリシラザンを添加したものを基板上に塗布し乾燥させることで得たＰＶｄＦ及び酸化シリコン膜（試料２）に対してＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換型赤外分光）分析を行ったところ、１７５０ｃｍ^−１の波数の付近において、試料１ではピークが確認されたが、試料２ではピークが弱くなり、ピークのシフトも示唆された。１７５０ｃｍ^−１の波数の付近のピークはカルボン酸のＣ＝Ｏ伸縮振動に帰属されるピークである。このことから、ＰＶｄＦとペルヒドロポリシラザンとの間に何らかの相互作用があると考えられる。すなわち、ペルヒドロポリシラザンから酸化シリコンへの反応において、カルボン酸が寄与していると考えられる。

ここで、ペルヒドロポリシラザンは、以下の式（１）に示す反応によって酸化シリコンを形成する。

−（ＳｉＨ_２ＮＨ）−_ｎ＋２ｎＨ_２Ｏ→ ｎＳｉＯ_２＋ｎＮＨ_３＋２ｎＨ_２（１）

なお、反応式１において、中間体として例えば水酸基（−ＯＨ）が付加された状態などを経由すると推測される。水酸基が付加された中間体は、その後、縮合して酸化シリコンを形成する。中間体を形成する過程において、ＰＶｄＦ中に含まれるカルボキシル基がペルヒドロポリシラザンと反応し、アンモニア（ＮＨ_３）及び水素（Ｈ_２）を発生させる。この反応は、ＰＶｄＦとペルヒドロポリシラザンとを混合する室温でのスラリーの作製工程において開始されると考えられる。このため、結果的に形成される被膜は、アンモニア等の発生した気体の影響で多数の空孔を有する多孔質状又は海綿状の膜となったと考えられる。

図９は、多孔質状の形状を有する被膜に表面の一部を覆われた活物質を活物質層に有する電極のＳＥＭ（ＳｃａｎｎｉｎｇＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅの略。走査型電子顕微鏡）の観察結果である。図９に、上記のカルボキシル基を含む結着剤を用いた本発明の一態様に係る蓄電装置用電極の、活物質層のＳＥＭによる表面観察結果を示す。ここで、活物質は黒鉛である。また、結着剤は、カルボキシル基を有するポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）である。

図９に示すように、活物質層中に複数の粒状の黒鉛７００を確認することができる観察倍率は３０，０００倍である。粒状の黒鉛７００は被膜７０１に覆われている。さらに被膜７０１は、複数の粒状の黒鉛７００を繋ぐように、複数の粒状の黒鉛７００にわたって延在している様子が確認できる。

また、一つの粒状の黒鉛とその周囲の断面形状をＴＥＭ（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅの略。透過型電子顕微鏡）により観察したところ、粒状の黒鉛の表面に被膜が形成されている様子を確認することができた。被膜の膜厚は約６０ｎｍ〜２００ｎｍであった。また、ＴＥＭのＥＤＸ（ＥｎｅｒｇｙＤｉｓｐｅｒｓｉｖｅＸ−ＲａｙＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙの略。ＥＤＳともいう。エネルギー分散型Ｘ線分析）により、被膜の成分を確認したところ、粒状の黒鉛の周囲にシリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）が強く検出され、炭素（Ｃ）、フッ素（Ｆ）も検出された。

以上のことから、粒状の黒鉛７００の表面を覆う被膜７０１は、炭素（Ｃ）、フッ素（Ｆ）を含む酸化シリコンであると考えられる。

ここで、ペルヒドロポリシラザンと反応する化合物が有する官能基は、カルボキシル基に限らない。例えば、水酸基でも構わない。あるいは、ペルヒドロポリシラザンと反応する化合物は、反応によりカルボキシル基や水酸基を形成するものでも構わない。例えば、エステルや、カルボン酸アミドなど、カルボニル基を有する化合物でもよい。エステルやアミド（例えばカルボン酸アミドなど）は、分解反応によりカルボキシル基を形成することができ、分解反応としては加水分解などが例としてあげられる。

次に、電極を折り曲げて観察を行った結果について述べる。ペルヒドロポリシラザンとカルボキシル基を有する結着剤とを用いて多孔質状の形状を有する被膜が形成される。該被膜に表面の一部を覆われた活物質を用いた活物質層を有する電極は、ペルヒドロポリシラザンを用いず、結着剤としてＰＶｄＦを用いた活物質層を有する電極と比較して、電極を折り曲げたときの活物質層の膜割れが抑えられることがわかった。よって、活物質同士の密着性が高く、活物質層の強度が高いといえる。また、活物質層の膜割れが抑えられることから、活物質層が柔軟であるといえる。ペルヒドロポリシラザンとカルボキシル基を有する結着剤とを用いて多孔質状の形状を有する被膜に表面の一部を覆われた活物質を用いた活物質層を有する電極を、電極Ｘとする。また、ペルヒドロポリシラザンを用いず、結着剤としてＰＶｄＦを用いた活物質層を有する電極を、電極Ｙとする。

電極Ｘを構成する活物質層の材料となるスラリーＸの作製方法を示す。重量比１２ｗｔ％のＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）を含有したＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）に、一次粒径の平均粒径が１０μｍである粒状の黒鉛を添加し、混練機により２０００ｒｐｍの回毎分で攪拌・混合を行い、混合物Ａを得る。ここで平均粒径とは、例えば体積より算出する球換算の直径を指す。ＰＶｄＦには、カルボキシル基が導入されている。その後、混合物Ａにペルヒドロポリシラザン溶液を滴下し、さらに混練機により２０００ｒｐｍの回毎分で攪拌・混合を行い、活物質層を塗布するためのスラリーＸを得る。スラリーＸは、黒鉛：ＰＶｄＦ：酸化シリコン＝８８：９．８：２．２（ｗｔ％）の重量比となるように配合する。スラリーＸの作製は、水分の浸入を防ぐためにドライルーム内で行うことが好ましい。

次にブレード塗工装置を用いて、スラリーＸを銅集電体に塗工する。これを７０℃の温度で通風乾燥して極性溶媒を揮発させる。次に、活物質上に被膜を形成するため、湿度の高い状態でドラフトチャンバー内で、加熱する。加熱は１５０℃程度で行えばよい。本工程により、電極の焼成が行われるとともに、ペルヒドロポリシラザンの加水分解が進行し、中間体を経て最終的に酸化シリコンが形成される。次に、減圧雰囲気下で１７０℃の温度で加熱する。加熱時間は４時間以上２０時間以下とすればよい。その後、プレスを行い電極Ｘを得る。

次に電極Ｙを構成する活物質層の材料となるスラリーＹを作製する。重量比８ｗｔ％のＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）を含有したＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）に一次粒径の平均粒径が１０μｍである粒状の黒鉛を添加し、混練機により攪拌・混合し、スラリーＹを得る。スラリーＹは、黒鉛の重量とＰＶｄＦの重量の比を黒鉛：ＰＶｄＦ＝９０：１０（ｗｔ％）となるように配合する。なお、ＰＶｄＦには、カルボキシル基が導入されている。次に、スラリーＹを銅集電体上に塗布した後、乾燥を行い、電極Ｙを得る。

電極Ｘおよび電極Ｙを用いてＣＲ２０３２タイプ（直径２０ｍｍ高さ３．２ｍｍ）のコイン形蓄電池を作製し、充放電後にセルを解体して電極を取り出す。その後、電極を折り曲げ、観察を行う。

まず、コイン型蓄電池を作製した。対極にはリチウム（Ｌｉ）金属箔を用い、電解液にはエチレンカーボネート（ＥＣ）とエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）とを体積比で１：１の割合で混合した混合溶液中へ六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）を１モル／リットルの濃度で溶解したものを用いた。

次に、作製した蓄電池の充放電を１０回行った。環境温度を６０℃とした。ハーフセルの放電（リチウム（Ｌｉ）挿入）は、１回目は０．１Ｃ、２回目乃至１０回目は０．２Ｃのレートで、それぞれ０．０１Ｖを下限として定電流放電を行った後、０．０１Ｖの電圧で０．０１Ｃに相当する電流値を下限として定電圧放電を行った。充電（リチウム（Ｌｉ）脱離）は、１回目は０．１Ｃ、２回目乃至１０回目は０．２Ｃのレートで１Ｖを上限として定電流充電を行った。充放電後に電極を取り出し、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を用いて洗浄した。その後、電極を折り曲げて観察を行った。

図４（Ａ）に電極Ｘの、図４（Ｂ）に電極Ｙの、折り曲げ後の写真をそれぞれ示す。ペルヒドロポリシラザンを用いず、結着剤としてＰＶｄＦを用いた電極Ｙでは、折り曲げにより電極が割れていた。一方、ペルヒドロポリシラザンと、カルボキシル基を有する結着剤を用い、多孔質状の形状を有する被膜に表面の一部を覆われた活物質を活物質層に有する電極Ｘでは、電極Ｙに比べて割れは少なく、電極が柔軟であることが示唆された。

活物質層が柔軟であることにより、電極を繰り返し折り曲げても劣化が小さいことが期待される。例えば、この電極を可撓性を有する基板や筐体、表示装置や電子機器などに用いることができる。また、この電極を可撓性を有する蓄電装置に用いることもできる。繰り返し折り曲げても劣化が小さいことから、蓄電装置の寿命を長くすることができる。

一方、該被膜に表面の一部を覆われた活物質を用いた活物質層を有する電極はペルヒドロポリシラザンと、活物質層となるスラリーに含まれる結着剤との反応により、活物質層の活物質同士の密着力が、活物質層と集電体との密着力に比べ、より高くなることにより、集電体界面との密着性が弱くなる場合もある。そのような場合、外力、例えば集電体と電極を引き剥がす力を加えた場合、活物質と集電体界面の密着性が弱く活物質層が剥離してしまう場合がある。

また、フレキシブルな表示装置や電子機器などにおける可撓性を有する部位（筐体の全部または一部）に蓄電装置を設ける場合もある。その部位と共に蓄電装置に曲げなどの変形が繰り返し与えられると、蓄電装置の電極において、集電体と活物質との間で剥がれが生じ、蓄電装置の劣化が促進される恐れもある。

よって、活物質層を第２の電極層とし、第２の電極層と集電体の間に第２の電極層と集電体の密着性を高めるための第１の電極層を設けるとよい。第１の電極層と第２の電極層を合わせて、電極層と呼ぶ。つまり、集電体上に電極層が形成されており、電極層は第１の電極層と第２の電極層を有する。正極の電極層は正極電極層と呼ぶ。また負極の電極層は負極電極層と呼ぶ。

第１の電極層は、第１の結着剤を有する。また、第１の電極層は、集電体と活物質層や、活物質同士の導電パスを供給するための導電性粒子を有することが好ましい。また、蓄電装置のエネルギー密度を高めるためには、第１の電極層は薄いことが好ましい。第１の電極層の厚さは好ましくは１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下、さらに好ましくは１μｍ以下である。また、第１の電極層は、膜状でなくともよく、例えば島状に形成されていてもよい。

第１の電極層を形成後、第２の電極層を形成する。第２の電極層は、スラリーを集電体及び第１の電極層上に塗布して形成する。第２の電極層を形成するためのスラリーは、第１の電極層が有する第１の結着剤と反応する材料を有することが好ましい。

また、第２の電極層を形成する際に、第２の電極層を形成するためのスラリーが第１の電極層を一部溶解し、その表面に凹凸を形成してもよい。第１の電極層の一部が溶解し再度固化する際に第２の電極層と混在し、密着性を向上させることができる。また、第１の電極層の表面に凹凸を有することにより、第２の電極層と第１の電極層とが接する表面積が増大し、密着性を向上させることができる。

第２の電極層を形成するためのスラリーは、活物質、ペルヒドロポリシラザン、第２の結着剤および溶媒を含む。また、触媒として例えばアミンなどを含んでもよい。また、導電助剤を含んでもよい。第２の電極層を形成するためのスラリーが、第１の電極層が有する第１の結着剤と反応する材料を有することにより、第２の電極層を形成する際に第１の電極層と第２の電極層との密着性を高めることができる。例えば、第１の電極層が有する第１の結着剤と、ペルヒドロポリシラザンが反応し結合を形成することにより密着性を高めることができる。

あるいは、第１の電極層と、触媒としてのアミンが反応してもよい。第１の電極層が有する第１の結着剤と、アミンと、が反応することにより、第１の結着剤が変質し、ペルヒドロポリシラザンと反応しやすくなる場合もある。また、アミンと反応して第１の電極層が一部溶解し、凹凸を形成する場合もある。

図１（Ａ）乃至（Ｄ）は、本発明の一態様に係る蓄電装置用電極１００を示した図である。図１（Ａ）は、蓄電装置用電極１００の斜視図である。蓄電装置用電極１００は、集電体１０１の両面（又は図示しないが、一方の面）に第１の電極層１０６と第２の電極層１０２が形成されている。図１（Ｂ）に、図１（Ａ）に破線で示した箇所の断面図を示す。

集電体１０１には、ステンレス、金、白金、亜鉛、鉄、銅、アルミニウム、チタン等の金属、及びこれらの合金など、導電性の高い材料を用いることができる。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。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。

第１の電極層１０６は、膜状でなくともよく、例えば島状の形態を有していてもよい。第１の電極層１０６は、第１の結着剤と、導電性粒子とを有する。第１の電極層１０６に用いる第１の結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリアリルアミン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド、ポリアクリル酸ナトリウム、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、イソブチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）等の樹脂材料を用いることができる。

また、第１の結着剤はカルボキシル基、カルボニル基または水酸基の少なくとも一を官能基として有し、活物質、導電助剤、または集電体を結着することが好ましい。

また、第１の電極層１０６に用いる導電性粒子としては、天然黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ等の人造黒鉛、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、カーボンナノチューブ、アセチレンブラック（ＡＢ）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。

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、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）で測定した場合に、検出される元素の全体に対して、２ａｔｏｍｓ％以上２０ａｔｏｍｓ％以下、好ましくは３ａｔｏｍｓ％以上１５ａｔｏｍｓ％以下である。

第２の電極層１０２は、第１の電極層１０６を設けた後、第１の電極層１０６を介して、集電体１０１の片面又は両面上に設けられる。図１（Ｃ）に第２の電極層１０２の厚さ方向の断面を模式的に示す。第２の電極層１０２は、活物質１０３、活物質の表面の少なくとも一部を覆った被膜１０４、及び第２の結着剤を含む。

本発明の一態様に係る蓄電装置用電極に用いる活物質には、キャリアイオンが挿入及び脱離することにより充放電反応を行うことが可能な材料を用い、例えば粒状の形状をした材料を用いる。

ここで粒状とは、例えば球状、粉末状、板状、角状、柱状、針状又は鱗片状等の形状を含む任意の表面積を有する活物質の外観形状を示す語句である。粒状の活物質は、球状である必要はなく、また、それぞれの形状が互いに異なる任意の形状であってもよい。また、以上のような形状である限り、その製造方法は特に限定されない。

粒状の活物質の平均粒径は特に限定されず、通常の平均粒径や粒径分布を有する活物質を用いればよい。活物質には、平均粒径が例えば１μｍ以上５０μｍ以下の範囲にある活物質を用いることができる。また、活物質が２次粒子である場合には、当該２次粒子を構成する１次粒子の平均粒径が１０ｎｍ以上１μｍ以下の範囲である活物質を用いることができる。

また、活物質の形状は粒状に限られず、単一の膜状や複数の膜状の活物質を複数積層した積層状であっても、本発明の一形態に係る被膜をその上に形成することで、同様の効果を得ることできる。

活物質１０３が負極活物質の場合、材料としては、蓄電分野に一般的な炭素材である黒鉛を用いることができる。黒鉛は、低結晶性炭素として軟質炭素や硬質炭素等が挙げられ、高結晶性炭素として、天然黒鉛、キッシュ黒鉛、熱分解炭素、液晶ピッチ系炭素繊維、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、液晶ピッチ、石油又は石炭系コークス等が挙げられる。

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。このような金属は黒鉛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。

活物質１０３が正極活物質の場合、材料はキャリアイオンの挿入及び脱離が可能なものであればよく、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ことができる。

または、リチウム含有複合リン酸塩（一般式ＬｉＭＰＯ_４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上））を用いることができる。一般式ＬｉＭＰＯ_４の代表例としては、ＬｉＦｅＰＯ_４、ＬｉＮｉＰＯ_４、ＬｉＣｏＰＯ_４、ＬｉＭｎＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ａＮｉ_ｂＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ａＣｏ_ｂＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ａＭｎ_ｂＰＯ_４、ＬｉＮｉ_ａＣｏ_ｂＰＯ_４、ＬｉＮｉ_ａＭｎ_ｂＰＯ_４（ａ＋ｂは１以下、０＜ａ＜１、０＜ｂ＜１）、ＬｉＦｅ_ｃＮｉ_ｄＣｏ_ｅＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ｃＮｉ_ｄＭｎ_ｅＰＯ_４、ＬｉＮｉ_ｃＣｏ_ｄＭｎ_ｅＰＯ_４（ｃ＋ｄ＋ｅは１以下、０＜ｃ＜１、０＜ｄ＜１、０＜ｅ＜１）、ＬｉＦｅ_ｆＮｉ_ｇＣｏ_ｈＭｎ_ｉＰＯ_４（ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉは１以下、０＜ｆ＜１、０＜ｇ＜１、０＜ｈ＜１、０＜ｉ＜１）等が挙げられる。

または、一般式Ｌｉ_２ＭＳｉＯ_４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ），Ｍｎ（ＩＩ），Ｃｏ（ＩＩ），Ｎｉ（ＩＩ）の一以上）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_２ＭＳｉＯ_４の代表例としては、Ｌｉ_２ＦｅＳｉＯ_４、Ｌｉ_２ＮｉＳｉＯ_４、Ｌｉ_２ＣｏＳｉＯ_４、Ｌｉ_２ＭｎＳｉＯ_４、Ｌｉ_２Ｆｅ_ｋＮｉ_ｌＳｉＯ_４、Ｌｉ_２Ｆｅ_ｋＣｏ_ｌＳｉＯ_４、Ｌｉ_２Ｆｅ_ｋＭｎ_ｌＳｉＯ_４、Ｌｉ_２Ｎｉ_ｋＣｏ_ｌＳｉＯ_４、Ｌｉ_２Ｎｉ_ｋＭｎ_ｌＳｉＯ_４（ｋ＋ｌは１以下、０＜ｋ＜１、０＜ｌ＜１）、Ｌｉ_２Ｆｅ_ｍＮｉ_ｎＣｏ_ｑＳｉＯ_４、Ｌｉ_２Ｆｅ_ｍＮｉ_ｎＭｎ_ｑＳｉＯ_４、Ｌｉ_２Ｎｉ_ｍＣｏ_ｎＭｎ_ｑＳｉＯ_４（ｍ＋ｎ＋ｑは１以下、０＜ｍ＜１、０＜ｎ＜１、０＜ｑ＜１）、Ｌｉ_２Ｆｅ_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）等が挙げられる。

蓄電装置に用いるキャリアイオンとして、代表的なリチウムイオンの他、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を用いることができる。なお、これらリチウム以外のイオンをキャリアイオンとして用いる場合には、正極活物質として上述したリチウム化合物、リチウム含有複合リン酸塩及びリチウム含有複合ケイ酸塩において、リチウムの代わりに、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。

図１（Ｃ）では、活物質１０３として複数の粒状の活物質を示している。粒状の活物質１０３の平均粒径は特に限定されず、通常の平均粒径や粒径分布を有する活物質を用いればよい。活物質１０３には、平均粒径が例えば１μｍ以上５０μｍ以下の範囲にある活物質を用いることができる。また、活物質１０３が２次粒子である場合には、当該２次粒子を構成する１次粒子の平均粒径が１０ｎｍ以上１μｍ以下の範囲である活物質を用いることができる。

粒状の活物質１０３のそれぞれは完全に被膜１０４によって絶縁分離されず、いくつかの粒状の活物質どうしが互いに接して凝集体を形成している。この凝集体の表面を被膜１０４が覆っている。図１（Ｃ）においては、各凝集体それぞれ被膜１０４により覆われているが、凝集体は図の奥行き方向にも連なっているため、立体的に個々の粒状の活物質１０３が接触しあって導電経路を有している。

また、被膜１０４は、活物質１０３、あるいは凝集体の表面の全体を必ずしも覆うものではなく、少なくともその一部が覆われていればよい。完全に周囲を絶縁された粒状の活物質１０３にあっては、電子が活物質１０３の内外を自由に移動することが抑制されるから、電池反応を起こすことが困難となる。部分的に露出した活物質１０３の表面が、他の活物質１０３と接触して電気伝導性を確保する場合もある。

被膜１０４は、キャリアイオンを通過させることができる。従って、当該被膜はキャリアイオンを通過させることができる材料によって構成され、また、キャリアイオンを通過させることができる程度に膜厚が薄いことが必要である。被膜１０４の膜厚は、例えば１０ｎｍ以上１０μｍ以下であるとよい。

なお、活物質１０３として充放電時に体積変化を伴う活物質を用いる場合には、被膜１０４は活物質１０３の体積変化による形状の変化に追随することが好ましい。このため、被膜のヤング率は、７０ＧＰａ以下であることが好ましい。

図１（Ｄ）は、活物質１０３上の被膜１０４の一部を拡大した断面を示す模式図である。被膜１０４は、その表面及び内部に多数の空孔１０５を有した多孔質状の形状である。また、別言すると、海綿状と表現することもできる。空孔１０５は、被膜１０４の表面に形成されたものや、被膜１０４中に形成されたものなど、任意の位置に形成される。これら複数の空孔１０５が結合することにより、被膜１０４の表面から活物質１０３の表面まで到達する場合もある。また、空孔１０５は図１（Ｄ）の紙面に対して奥行き方向にも延在する。このため、複数の空孔１０５どうしが接続して網状に広がっている部分を有する。このため、換言すると、被膜１０４は、当該空孔１０５の部分を除いた細線状の部分が網状の骨格となった中空の構造を形成していると表現することもできる。

空孔１０５の直径は、特に限定されないが、被膜１０４の膜厚よりも小さいことが好ましい。例えば、空孔１０５の直径を１ｎｍ以上１μｍ以下とすることができる。また、被膜１０４中において空孔１０５の密度は高い方が好ましく、すなわち被膜１０４は空孔の数が多く、全体として疎であることが好ましい。

このような被膜１０４の多孔質状の形状は、被膜形成時に発生するアンモニア等の気体の流出経路として形成されたと考えることができる。

被膜１０４は、キャリアイオンを通過させることができる。従って、当該被膜はキャリアイオンを通過させることができる材料によって構成され、また、キャリアイオンを通過させることができる程度に膜厚が薄いことが必要である。

被膜の材料には、絶縁体として酸化シリコンを用いる。特に、本発明の一態様においては、酸化シリコンは、シリコン（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）の元素の他、少なくとも炭素（Ｃ）及びフッ素（Ｆ）を含有する。当該被膜は、従来の電解液の分解生成物により活物質の表面に形成される表面皮膜に比べ、十分緻密な膜である。

従って、活物質１０３を覆う被膜１０４がキャリアイオン伝導性を有することで、キャリアイオンはこの被膜１０４を透過することができ、活物質１０３が電池反応を行うことができる。一方で、被膜１０４が絶縁性を有することで、電解液と活物質１０３との反応を抑制することができる。

本発明の一態様における被膜は、電解液と活物質との分解反応により生じる表面皮膜とは明確に区別されるものであり、蓄電装置の充放電を行うよりも以前に、あらかじめ人工的に設けられた膜である。このため、本明細書等においては、表面皮膜の「皮膜」に対して「被膜」と区別して記載する。

また、第２の電極層１０２には、活物質１０３、第２の結着剤の他、第２の電極層１０２の導電性を向上させるために、導電助剤を添加してもよい。

第２の結着剤として、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリアリルアミン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド、ポリアクリル酸ナトリウム、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、イソブチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）等の樹脂材料を用いることができる。

また、第２の結着剤はカルボキシル基、カルボニル基または水酸基の少なくとも一を官能基として有し、活物質、導電助剤、または集電体を結着するものであることが好ましい。

導電助剤としては比表面積が大きい材料が望ましく、アセチレンブラック（ＡＢ）等を用いるとよい。また、カーボンナノチューブやグラフェン、フラーレンといった炭素材料を用いることもできる。

図２は、活物質１１０上に設けられた、図１（Ｄ）とは異なる被膜１１１の断面を示す模式図である。図１（Ｄ）に記載の被膜１０４とは異なり、複数の空孔１１２のほとんどが他の空孔１１２と接触しない。このため、空孔１１２が多数つながることにより、活物質１１０の表面から被膜１１１の表面に達する空孔がほとんどない。このため、電解液は、被膜１１１が設けられた領域において、活物質１１０と接しない。したがって、電解液と活物質との間に生じる表面皮膜の発生を抑制することができる。

以上のように、活物質の一部を被覆する被膜を活物質の表面に形成することで、活物質の電池反応を可能としつつ、電解液の分解反応を抑制することができる。

次に、蓄電装置用電極の製造方法の一例について、図３を用いて説明する。

まず、第１の結着剤と導電性粒子と溶媒とを合わせ、撹拌して第１の混合物を作製する（ステップＳ１５０）。

第１の結着剤として、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリアリルアミン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド、ポリアクリル酸ナトリウム、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、イソブチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）等の樹脂材料を用いることができる。

また、第１の結着剤は、ペルヒドロポリシラザンと反応しやすいカルボキシル基、カルボニル基または水酸基の少なくとも一を有することが好ましい。

第１の結着剤中のカルボキシル基、カルボニル基または水酸基の少なくとも一は、第１の結着剤に対する重量比を０．２ｗｔ％以上１０ｗｔ％未満とする。

次に、作製した第１の混合物を集電体上に設ける（ステップＳ１５１）。

次に、乾燥を行う（ステップＳ１５２）。こうして、第１の電極層を形成することができる。

次に、第２の結着剤と活物質と溶媒とを合わせ、撹拌して第２の混合物を作製する（ステップＳ１５３）。

第２の結着剤は活物質、導電助剤、または集電体を結着するものであればよい。結着剤として、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド等の樹脂材料を用いることができる。

また、第２の結着剤はカルボキシル基、カルボニル基または水酸基の少なくとも一を官能基として有することが好ましい。第２の結着剤中のカルボキシル基、カルボニル基または水酸基の少なくとも一は、第２の結着剤に対する重量比を０．２ｗｔ％以上１０ｗｔ％未満とする。

次に、作製した第２の混合物にペルヒドロポリシラザン溶液を添加して、第３の混合物を作製する（ステップＳ１５４）。

このとき、第２の結着剤が含む官能基がペルヒドロポリシラザンと反応を開始すると考えられる。

作製した第３の混合物を集電体及び第１の電極層上に設ける（ステップＳ１５５）。

ステップＳ１５３乃至ステップＳ１５５までのステップは、いずれもドライルーム等の低湿度の環境下にて行う。これにより、混合物が集電体上に設けられる前に、ペルヒドロポリシラザンが加水分解することを抑制する。低湿度の環境として、露点は−２０℃以下、好ましくは−４０℃以下とする。なお、低湿度の環境下にて混合物を作製することにより、雰囲気中の水分とペルヒドロポリシラザンとの反応を抑制することができる一方で、第２の結着剤がペルヒドロポリシラザンと反応する官能基を有する場合、官能基とペルヒドロポリシラザンは低湿度の環境下においても反応できることが好ましい。この反応により、多孔質状の優れた被膜を形成できる。また、第１の結着剤とペルヒドロポリシラザンが反応してもよい。この反応により、第１の電極層と第２の電極層の密着性を高めることができる。

なお、図示しないが、ステップＳ１５５の後に、ドライルーム等の低湿度環境において、集電体上に設けた第３の混合物を乾燥させるとよい。乾燥は通風乾燥とするとよい。乾燥のための熱処理は、５０℃以上２００℃以下、好ましくは６０℃以上１５０℃以下の温度範囲で行うとよい。

その後、熱処理により第３の混合物を焼成する。焼成と同時にペルヒドロポリシラザンを加水分解する（ステップＳ１５６）。当該ステップは、集電体及びその上に設けられた第２の混合物をドライルーム外へ搬出し、大気中で行う。大気中の水分を利用することにより、ペルヒドロポリシラザンの加水分解が進行する。なお、ペルヒドロポリシラザンは加水分解した後、中間体を形成し、最終的に縮合反応により酸化シリコンを形成すると考えられる。中間体としては例えばシラノール基を有する形態などが考えられる。シラノールは脱水縮合により、酸化シリコンを形成すると考えられる。このとき、第１の結着剤がペルヒドロポリシラザンの中間体と脱水縮合する官能基を有することが好ましい。この脱水縮合により、第１の電極層と第２の電極層の密着性を高めることができる。また、脱水縮合によりペルヒドロポリシラザンの中間体と第２の結着剤が反応してもよい。当該ステップにおける熱処理は、５０℃以上２００℃以下、好ましくは１００℃以上１８０℃以下の温度範囲で行うとよい。例えば、１５０℃に設定したホットプレートにより熱処理を行うことができる。こうして、第２の電極層を形成する。

ステップＳ１５６により、ペルヒドロポリシラザンは酸化シリコンへと構造を変化させる。当該ステップおいて発生するアンモニア等の気体が外部へ放出されるため、形成される被膜は多孔質状となると考えられる。また、第１の電極層と第２の電極層の密着性を高めることができる。

この後、ステップＳ１５７として、減圧雰囲気下で乾燥することで、被膜に覆われた活物質を含む蓄電装置用電極を得ることができる。乾燥の温度は、５０℃以上２００℃以下、好ましくは１４０℃以上１８０℃以下とする。例えば、１７０℃で真空乾燥するとよい。

なお、ステップＳ１５０乃至Ｓ１５７においては、ロールプレス機等を用いた圧延加工のステップの記載を省略したが、電極層の密度を高めるため、適宜圧延加工のステップを行うとよい。

以上の工程によって、多孔質状の被膜により覆われた活物質を含む蓄電装置用電極を作製することができる。このようにカルボキシル基、カルボニル基または水酸基の少なくとも一を有する結着剤と、ペルヒドロポリシラザンを用いて活物質に被膜を形成する場合、複雑な工程を経ずに形成することが可能であるため、量産工程に最適な製造方法である。

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２）
本実施の形態では、実施の形態１で示す電極を用いた蓄電装置の構造について、図１１乃至図１４を参照して説明する。また、蓄電装置（蓄電池）の構造例について、図１５乃至図１９を用いて説明する。また、電子機器の一例について、図２０を用いて説明する。

［コイン型蓄電池］
図１１（Ａ）は、コイン型（単層偏平型）の蓄電池の外観図であり、図１１（Ｂ）は、その断面図である。

コイン型の蓄電池３００は、正極端子を兼ねた正極缶３０１と負極端子を兼ねた負極缶３０２とが、ポリプロピレン等で形成されたガスケット３０３で絶縁シールされている。ここで、正極３０４又は負極３０７の少なくとも一方には、本発明の一態様に係る蓄電装置用電極を用いる。

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電極層３０６により形成される。正極電極層３０６は、正極活物質の他、正極活物質の密着性を高めるための結着剤（バインダ）、正極電極層の導電性を高めるための導電助剤等を有してもよい。導電助剤としては、導電助剤としては比表面積が大きい材料が望ましく、アセチレンブラック（ＡＢ）等を用いることができる。また、カーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレンといった炭素材料を用いることもできる。また、正極３０４に実施の形態１で示した蓄電装置用電極を用いることが好ましい。つまり、正極電極層３０６は、活物質を有する第２の電極層と、密着性を高めるための第１の電極層を有することが好ましく、活物質はペルヒドロポリシラザンを用いて形成された被膜を有することが好ましい。

また、負極３０７は、負極集電体３０８と、これに接するように設けられた負極電極層３０９により形成される。負極電極層３０９は、負極活物質の他、負極活物質の密着性を高めるための結着剤（バインダ）、負極電極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、負極３０７に実施の形態１で示した蓄電装置用電極を用いることが好ましい。つまり、負極電極層３０９は、活物質を有する第２の電極層と、密着性を高めるための第１の電極層を有することが好ましく、活物質はペルヒドロポリシラザンを用いて形成された被膜を有することが好ましい。

正極電極層３０６と負極電極層３０９との間には、セパレータ３１０と、電解質（図示せず）とを有する。

セパレータ３１０は、セルロース（紙）、または空孔が設けられたポリプロピレン、ポリエチレン等の絶縁体を用いることができる。

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

なお、キャリアイオンが、リチウムイオン以外のアルカリ金属イオンや、アルカリ土類金属イオンの場合、電解質として、上記リチウム塩において、リチウムの代わりに、アルカリ金属（例えば、ナトリウムやカリウム等）、アルカリ土類金属（例えば、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ベリリウム、マグネシウム等）を用いてもよい。

また、電解液の溶媒としては、キャリアイオンが移動可能な材料を用いる。電解液の溶媒としては、非プロトン性有機溶媒が好ましい。非プロトン性有機溶媒の代表例としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、γーブチロラクトン、アセトニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等があり、これらの一つまたは複数を用いることができる。また、電解液の溶媒としてゲル化される高分子材料を用いることで、漏液性等に対する安全性が高まる。また、蓄電池の薄型化及び軽量化が可能である。ゲル化される高分子材料の代表例としては、シリコーンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリルゲル、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、フッ素系ポリマー等がある。

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。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。電解液に用いる有機カチオンとして、四級アンモニウムカチオン、三級スルホニウムカチオン、及び四級ホスホニウムカチオン等の脂肪族オニウムカチオンや、イミダゾリウムカチオン及びピリジニウムカチオン等の芳香族カチオンが挙げられる。また、電解液に用いるアニオンとして、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、パーフルオロアルキルスルホン酸アニオン、テトラフルオロホウ酸アニオン、パーフルオロアルキルホウ酸アニオン、ヘキサフルオロリン酸アニオン、またはパーフルオロアルキルリン酸アニオン等が挙げられる。

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

正極缶３０１、負極缶３０２には、電解液に対して耐腐食性のあるニッケル、アルミニウム、チタン等の金属、又はこれらの合金やこれらと他の金属との合金（例えばステンレス鋼等）を用いることができる。また、電解液による腐食を防ぐため、正極缶３０１や負極缶３０２を、ニッケルやアルミニウム等で被覆することが好ましい。正極缶３０１は正極３０４と、負極缶３０２は負極３０７とそれぞれ電気的に接続する。

これら負極３０７、正極３０４及びセパレータ３１０を電解液に含浸させ、図１１（Ｂ）に示すように、正極缶３０１を下にして正極３０４、セパレータ３１０、負極３０７、負極缶３０２をこの順で積層し、正極缶３０１と負極缶３０２とをガスケット３０３を介して圧着してコイン形の蓄電池３００を製造する。

ここで図１１（Ｃ）を用いて蓄電装置の充電時の電流の流れを説明する。リチウムイオン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、リチウムイオン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１１（Ｃ）に示す２つの端子には充電器が接続され、蓄電池４００が充電される。蓄電池４００は、正極４０２と負極４０４の間にセパレータ４０８及び電解液４０６を有する。蓄電池４００の充電が進めば、電極間の電位差は大きくなる。図１１（Ｃ）では、蓄電池４００の外部の端子から、正極４０２の方へ流れ、蓄電池４００の中において、正極４０２から負極４０４の方へ流れ、負極から蓄電池４００の外部の端子の方へ流れる電流の向きを正の向きとしている。つまり、充電電流の流れる向きを電流の向きとしている。

［円筒型蓄電池］
次に、円筒型の蓄電池の一例について、図１２を参照して説明する。円筒型の蓄電池６００は図１２（Ａ）に示すように、上面に正極キャップ（電池蓋）６０１を有し、側面及び底面に電池缶（外装缶）６０２を有している。これら正極キャップと電池缶（外装缶）６０２とは、ガスケット（絶縁パッキン）６１０によって絶縁されている。

図１２（Ｂ）は、円筒型の蓄電池の断面を模式的に示した図である。中空円柱状の電池缶６０２の内側には、帯状の正極６０４と負極６０６とがセパレータ６０５を間に挟んで捲回された電池素子が設けられている。図示しないが、電池素子はセンターピンを中心に捲回されている。電池缶６０２は、一端が閉じられ、他端が開いている。電池缶６０２には、電解液に対して耐腐食性のあるニッケル、アルミニウム、チタン等の金属、又はこれらの合金やこれらと他の金属との合金（例えば、ステンレス鋼等）を用いることができる。また、電解液による腐食を防ぐため、電池缶６０２を、ニッケルやアルミニウム等で被覆することが好ましい。電池缶６０２の内側において、正極、負極及びセパレータが捲回された電池素子は、対向する一対の絶縁板６０８、６０９により挟まれている。また、電池素子が設けられた電池缶６０２の内部は、非水電解液（図示せず）が注入されている。非水電解液は、コイン型の蓄電池と同様のものを用いることができる。

正極６０４又は負極６０６の少なくとも一方には、本発明の一態様に係る蓄電装置用電極を用いる。正極６０４及び負極６０６は、上述したコイン型の蓄電池の正極及び負極と同様に製造すればよいが、円筒型の蓄電池に用いる正極及び負極は捲回するため、集電体の両面に活物質を形成する点において異なる。正極６０４には正極端子（正極集電リード）６０３が接続され、負極６０６には負極端子（負極集電リード）６０７が接続される。正極端子６０３及び負極端子６０７は、ともにアルミニウムなどの金属材料を用いることができる。正極端子６０３は安全弁機構６１２に、負極端子６０７は電池缶６０２の底にそれぞれ抵抗溶接される。安全弁機構６１２は、ＰＴＣ素子（ＰｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）６１１を介して正極キャップ６０１と電気的に接続されている。安全弁機構６１２は電池の内圧の上昇が所定の閾値を超えた場合に、正極キャップ６０１と正極６０４との電気的な接続を切断するものである。また、ＰＴＣ素子６１１は温度が上昇した場合に抵抗が増大する熱感抵抗素子であり、抵抗の増大により電流量を制限して異常発熱を防止するものである。ＰＴＣ素子には、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）系半導体セラミックス等を用いることができる。

［ラミネート型蓄電池］
次に、ラミネート型の蓄電池の一例について、図１３（Ａ）を参照して説明する。ラミネート型の蓄電池は、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れば、電子機器の変形に合わせて蓄電池も曲げることもできる。

図１３（Ａ）に示すラミネート型の蓄電池５００は、正極集電体５０１および正極電極層５０２を有する正極５０３と、負極集電体５０４および負極電極層５０５を有する負極５０６と、セパレータ５０７と、電解液５０８と、外装体５０９と、を有する。外装体５０９内に設けられた正極５０３と負極５０６との間にセパレータ５０７が設置されている。また、外装体５０９内は、電解液５０８で満たされている。正極５０３又は負極５０６の少なくとも一方には、本発明の一態様に係る蓄電装置用電極を用いる。つまり、正極電極層５０２は、活物質を有する第２の電極層と、密着性を高めるための第１の電極層を有することが好ましく、活物質はペルヒドロポリシラザンを用いて形成された被膜を有することが好ましい。また、負極５０６に実施の形態１で示した蓄電装置用電極を用いることが好ましい。つまり、負極電極層５０５は、活物質を有する第２の電極層と、密着性を高めるための第１の電極層を有することが好ましく、活物質はペルヒドロポリシラザンを用いて形成された被膜を有することが好ましい。

図１３（Ａ）に示すラミネート型の蓄電池５００において、正極集電体５０１および負極集電体５０４は、外部との電気的接触を得る端子の役割も兼ねている。そのため、正極集電体５０１および負極集電体５０４の一部は、外装体５０９から外側に露出するように配置してもよい。また、正極集電体５０１および負極集電体５０４を、外装体５０９から外側に露出させず、リード電極を用いてそのリード電極と正極集電体５０１、或いは負極集電体５０４と超音波接合させてリード電極を外側に露出するようにしてもよい。

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

また、ラミネート型の蓄電池５００の断面構造の一例を図１３（Ｂ）に示す。図１３（Ａ）では簡略のため、２つの集電体のそれぞれに設けられた電極層で構成する例を示しているが、３以上の集電体のそれぞれに設けられた電極層で構成することがより好ましい。

図１３（Ｂ）では、一例として、電極層数を１６としている。なお、電極層数を１６としても蓄電池５００は、可撓性を有する。図１３（Ｂ）では負極集電体５０４が８層と、正極集電体５０１が８層の合計１６層の構造を示している。なお、図１３（Ｂ）は負極の取り出し部の断面を示しており、８層の負極集電体５０４を超音波接合させている。勿論、電極層数は１６に限定されず、多くてもよいし、少なくてもよい。電極層数が多い場合には、より多くの容量を有する蓄電池とすることができる。また、電極層数が少ない場合には、薄型化でき、可撓性に優れた蓄電池とすることができる。

なお、本実施の形態では、蓄電池として、コイン型、ラミネート型及び円筒型の蓄電池を示したが、その他の封止型蓄電池、角型蓄電池等様々な形状の蓄電池を用いることができる。また、正極、負極、及びセパレータが複数積層された構造、正極、負極、及びセパレータが捲回された構造であってもよい。

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

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

図１４（Ａ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機７４００は、筐体７４０１に組み込まれた表示部７４０２の他、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、スピーカ７４０５、マイク７４０６などを備えている。なお、携帯電話機７４００は、蓄電装置７４０７を有している。

図１４（Ｂ）は、携帯電話機７４００を湾曲させた状態を示している。携帯電話機７４００を外部の力により変形させて全体を湾曲させると、その内部に設けられている蓄電装置７４０７も湾曲される。また、その時、曲げられた蓄電装置７４０７の状態を図１４（Ｃ）に示す。蓄電装置７４０７はラミネート型の蓄電池である。

図１４（Ｄ）は、バングル型の表示装置の一例を示している。携帯表示装置７１００は、筐体７１０１、表示部７１０２、操作ボタン７１０３、及び蓄電装置７１０４を備える。また、図１４（Ｅ）に曲げられた蓄電装置７１０４の状態を示す。

［蓄電装置の構造例］
蓄電装置（蓄電池）の構造例について、図１５乃至図１９を用いて説明する。

図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、蓄電装置の外観図を示す図である。蓄電装置は、回路基板９００と、蓄電体９１３と、を有する。蓄電体９１３には、ラベル９１０が貼られている。さらに、図１５（Ｂ）に示すように、蓄電装置は、端子９５１と、端子９５２と、を有し、ラベル９１０の裏にアンテナ９１４と、アンテナ９１５と、を有する。

回路基板９００は、端子９１１と、回路９１２と、を有する。端子９１１は、端子９５１、端子９５２、アンテナ９１４、アンテナ９１５、及び回路９１２に接続される。なお、端子９１１を複数設けて、複数の端子９１１のそれぞれを、制御信号入力端子、電源端子などとしてもよい。

回路９１２は、回路基板９００の裏面に設けられていてもよい。なお、アンテナ９１４及びアンテナ９１５は、コイル状に限定されず、例えば線状、板状であってもよい。また、平面アンテナ、開口面アンテナ、進行波アンテナ、ＥＨアンテナ、磁界アンテナ、誘電体アンテナ等のアンテナを用いてもよい。又は、アンテナ９１４若しくはアンテナ９１５は、平板状の導体でもよい。この平板状の導体は、電界結合用の導体の一つとして機能することができる。つまり、コンデンサの有する２つの導体のうちの一つの導体として、アンテナ９１４若しくはアンテナ９１５を機能させてもよい。これにより、電磁界、磁界だけでなく、電界で電力のやり取りを行うこともできる。

アンテナ９１４の線幅は、アンテナ９１５の線幅よりも大きいことが好ましい。これにより、アンテナ９１４により受電する電力量を大きくできる。

蓄電装置は、アンテナ９１４及びアンテナ９１５と、蓄電体９１３との間に層９１６を有する。層９１６は、例えば蓄電体９１３による電磁界を遮蔽する機能を有する。層９１６としては、例えば磁性体を用いることができる。

なお、蓄電装置の構造は、図１５に限定されない。

例えば、図１６（Ａ−１）及び図１６（Ａ−２）に示すように、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示す蓄電体９１３のうち、対向する一対の面のそれぞれにアンテナを設けてもよい。図１６（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１６（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１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示す蓄電装置と同じ部分については、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示す蓄電装置の説明を適宜援用できる。

図１６（Ａ−１）に示すように、蓄電体９１３の一対の面の一方に層９１６を挟んでアンテナ９１４が設けられ、図１６（Ａ−２）に示すように、蓄電体９１３の一対の面の他方に層９１７を挟んでアンテナ９１５が設けられる。層９１７は、例えば蓄電体９１３による電磁界を遮蔽する機能を有する。層９１７としては、例えば磁性体を用いることができる。

上記構造にすることにより、アンテナ９１４及びアンテナ９１５の両方のサイズを大きくすることができる。

又は、図１６（Ｂ−１）及び図１６（Ｂ−２）に示すように、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示す蓄電体９１３のうち、対向する一対の面のそれぞれに別のアンテナを設けてもよい。図１６（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１６（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１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示す蓄電装置と同じ部分については、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示す蓄電装置の説明を適宜援用できる。

図１６（Ｂ−１）に示すように、蓄電体９１３の一対の面の一方に層９１６を挟んでアンテナ９１４及びアンテナ９１５が設けられ、図１６（Ｂ−２）に示すように、蓄電体９１３の一対の面の他方に層９１７を挟んでアンテナ９１８が設けられる。アンテナ９１８は、例えば、外部機器とのデータ通信を行うことができる機能を有する。アンテナ９１８には、例えばアンテナ９１４及びアンテナ９１５に適用可能な形状のアンテナを適用することができる。アンテナ９１８を介した蓄電装置と他の機器との通信方式としては、ＮＦＣなど、蓄電装置と他の機器の間で用いることができる応答方式などを適用することができる。

又は、図１７（Ａ）に示すように、図１５及至図１６に示す蓄電体９１３に表示装置９２０を設けてもよい。表示装置９２０は、端子９１９を介して端子９１１に電気的に接続される。なお、表示装置９２０が設けられる部分にラベル９１０を設けなくてもよい。なお、図１５及至図１６に示す蓄電装置と同じ部分については、図１５及至図１６に示す蓄電装置の説明を適宜援用できる。

表示装置９２０には、例えば充電中であるか否かを示す画像、蓄電量を示す画像などを表示してもよい。表示装置９２０としては、例えば電子ペーパー、液晶表示装置、エレクトロルミネセンス（ＥＬともいう）表示装置などを用いることができる。例えば、電子ペーパーを用いることにより表示装置９２０の消費電力を低減することができる。

又は、図１７（Ｂ）に示すように、図１５及至図１６に示す蓄電体９１３にセンサ９２１を設けてもよい。センサ９２１は、端子９２２を介して端子９１１に電気的に接続される。なお、センサ９２１は、ラベル９１０の裏側に設けられてもよい。なお、図１５及至図１６に示す蓄電装置と同じ部分については、図１５及至図１６に示す蓄電装置の説明を適宜援用できる。

センサ９２１としては、例えば、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ことができる機能を有すればよい。センサ９２１を設けることにより、例えば、蓄電装置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。

さらに、蓄電体９１３の構造例について図１８及び図１９を用いて説明する。

図１８（Ａ）に示す蓄電体９１３は、筐体９３０の内部に端子９５１と端子９５２が設けられた捲回体９５０を有する。捲回体９５０は、筐体９３０の内部で電解液に含浸される。端子９５２は、筐体９３０に接し、端子９５１は、絶縁材などを用いることにより筐体９３０に接していない。なお、図１８（Ａ）では、便宜のため、筐体９３０を分離して図示しているが、実際は、捲回体９５０が筐体９３０に覆われ、端子９５１及び端子９５２が筐体９３０の外に延在している。筐体９３０としては、金属材料（例えばアルミニウムなど）又は樹脂材料を用いることができる。

なお、図１８（Ｂ）に示すように、図１８（Ａ）に示す筐体９３０を複数の材料によって形成してもよい。例えば、図１８（Ｂ）に示す蓄電体９１３は、筐体９３０ａと筐体９３０ｂが貼り合わされており、筐体９３０ａ及び筐体９３０ｂで囲まれた領域に捲回体９５０が設けられている。

筐体９３０ａとしては、有機樹脂など、絶縁材料を用いることができる。特に、アンテナが形成される面に有機樹脂などの材料を用いることにより、蓄電体９１３による電界の遮蔽を抑制できる。なお、筐体９３０ａによる電界の遮蔽が小さければ、筐体９３０ａの内部にアンテナ９１４やアンテナ９１５などのアンテナを設けてもよい。筐体９３０ｂとしては、例えば金属材料を用いることができる。

さらに、捲回体９５０の構造について図１９に示す。捲回体９５０は、負極９３１と、正極９３２と、セパレータ９３３と、を有する。捲回体９５０は、セパレータ９３３を挟んで負極９３１と、正極９３２が重なり合って積層され、該積層シートを捲回させた捲回体である。なお、負極９３１と、正極９３２と、セパレータ９３３と、の積層を、さらに複数重ねてもよい。

負極９３１は、端子９５１及び端子９５２の一方を介して図１５乃至図１６に示す端子９１１に接続される。正極９３２は、端子９５１及び端子９５２の他方を介して図１５乃至図１６に示す端子９１１に接続される。

［電子機器の一例：車両に搭載する例］
次に、蓄電池を車両に搭載する例について示す。蓄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２０において、本発明の一態様を用いた車両を例示する。図２０（Ａ）に示す自動車８１００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８１００は蓄電装置を有する。蓄電装置は電気モーター８１０６を駆動するだけでなく、ヘッドライト８１０１やルームライト（図示せず）などの発光装置に電力を供給することができる。

また、蓄電装置は、自動車８１００が有するスピードメーター、タコメーターなどの計器パネルに電力を供給することができる。また、蓄電装置は、自動車８１００が有するナビゲーション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２０（Ｂ）に示す自動車８２００は、自動車８２００が有する蓄電装置にプラグイン方式や非接触給電方式等により外部の充電設備から電力供給を受けて、充電することができる。図２０（Ｂ）に、地上設置型の充電装置８０２１から自動車８２００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８２００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、ＡＣＤＣコンバータ等の変換装置を介して、交流電力を直流電力に変換して行うことができる。

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

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

本実施例では、実施の形態１で示した電極を作製し、電極強度の評価を行った。また、作製した電極を用いてハーフセルおよびフルセルを作製し、特性の評価を行った。

（電極の作製）
電極を作製するために、実施の形態１で示したように、最初にスラリーを作製した。

スラリーＡとして、重量比１２ｗｔ％のＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）を含有したＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）にアセチレンブラック（表面積６３ｍ^２／ｇ、粒径は約３０ｎｍ）を添加し、混練機により２０００ｒｐｍの回毎分で２５分間撹拌・混合した。なお、ＰＶｄＦにはカルボキシル基が導入されている。

スラリーＢとして、ポリアリルアミン水溶液（製品名：ＰＡＡ−１５Ｃ）とアンカーコート剤（製品名：スーパーコロハイト）を混合した。ポリアリルアミンは、アミノ基を有する化合物である。アンカーコート剤の黒鉛と水との重量比は黒鉛：水＝８９．５：１０．５（ｗｔ％）であった。また、アンカーコート剤には分散剤としてアンモニアが含有されている。重量比１５ｗｔ％のポリアリルアミンを含有したポリアリルアミン水溶液であるＰＡＡ−１５Ｃを、アンカーコート剤に混合した。アンカーコート剤とポリアリルアミン水溶液の重量比は０．３５：９９．６５（ｗｔ％）とした。得られた混合物に対して、スターラーにより３００ｒｐｍの回毎分で１２０分間の撹拌及び混合を行った。

スラリーＣとして、ポリエチレンオキシド（製品名：（一級）ポリエチレングリコール２０００）とアンカーコート剤とを混合した。アンカーコート剤は、スラリーＢと同じものを用いた。アンカーコート剤と、ポリエチレンオキシドの重量比が１．２：９８．８（ｗｔ％）となるように、混合した。得られた混合物に対して、スターラーにより３００ｒｐｍの回毎分で１２０分間の撹拌及び混合を行った。

このようにして作製したスラリーＡ、スラリーＢおよびスラリーＣを、それぞれ銅集電体上にブレード塗工装置を用いて１０ｍｍ／ｓｅｃ．の速度で塗工した。これを３０℃の温度で５分乾燥後、さらに５０℃の温度で１５分乾燥した。乾燥はホットプレートを用いて行った。作業はドライルーム外で行った。

このようにして、集電体上にスラリーＡ、スラリーＢおよびスラリーＣを塗布して電極層Ａ−１、電極層Ｂ−１および電極層Ｃ−１をそれぞれ形成し、電極Ａ、電極Ｂおよび電極Ｃとした。

次に、スラリーＤを作製するために、重量比１２ｗｔ％のＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）を含有したＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）に一次粒子の平均粒径が１０μｍの粒状の黒鉛を添加し、混練機により２０００ｒｐｍの回毎分で１０分間の攪拌および混合を３回繰り返した。なお、ＰＶｄＦにはカルボキシル基が導入されている。黒鉛４ｇに対して、重量比１２ｗｔ％のＰＶｄＦを含有したＮＭＰ溶液の量を３．７ｇとした。その後、これにペルヒドロポリシラザン溶液を滴下し、さらに混練機により２０００ｒｐｍの回毎分で３分間の攪拌・混合を１回行った。スラリーは、ＮＭＰを除いた重量比が、黒鉛：ＰＶｄＦ：酸化シリコン＝８８：９．８：２．２［ｗｔ％］の重量比となるように配合した。ここで、酸化シリコンの重量は、前駆体であるペルヒドロポリシラザンが全て反応した場合に見積もられる生成量である。上記のスラリーの作製は、水分の浸入を防ぐためにドライルーム内で行った。

このようにして作製したスラリーＤを、電極層Ａ−１を設けた電極Ａと、電極層Ｂ−１を設けた電極Ｂ、電極層Ｃ−１を設けた電極Ｃおよび電極層を設けない銅集電体に、ブレード塗工装置を用いて１０ｍｍ／ｓｅｃ．の速度で塗工した。電極層を設けない銅集電体上に塗工したサンプルを電極Ｄとする。次に、これらの電極を７０℃の温度で２０分間通風乾燥して極性溶媒を揮発させた。

次に、活物質上に被膜を形成するため、湿度の高い状態でドラフトチャンバー内で、ホットプレートを用いて７０℃で１時間加熱した。雰囲気内で水を加熱することにより湿度を高めた。次に、さらにホットプレートで１５０℃１時間の大気焼成を行った。本工程により、電極の焼成が行われるとともに、ペルヒドロポリシラザンの加水分解が進行して酸化シリコンが形成される。ここで、ＰＶｄＦが有するカルボキシル基もペルヒドロポリシラザンと反応して、アンモニア（ＮＨ_３）及び水素（Ｈ_２）を発生させる。なお、ＰＶｄＦが有するカルボキシル基との反応は、ＰＶｄＦとペルヒドロポリシラザンとを混合する室温でのスラリーの作製工程において開始されると考えられる。室温でのスラリーの作製工程及び７０℃および１５０℃の焼成工程を経て、活物質の表面を覆う被膜は、複数の空孔を有する海綿状の酸化シリコンとなり、またＰＶｄＦと反応することによってシリコン（Ｓｉ）及び酸素（Ｏ）を主成分とし、炭素（Ｃ）及びフッ素（Ｆ）を含有する酸化シリコンとなる。このようにして、スラリーＤを用いて活物質層Ｄ（電極層）を作製した。

次に、減圧雰囲気下で１７０℃の温度で１２時間加熱して電極を乾燥させ、プレスして電極を圧縮した。その後、これを打ち抜いて蓄電装置用負極である電極Ａ、電極Ｂおよび電極Ｃを作製した。電極Ａは電極層Ａ−１と活物質層Ｄを有し、電極Ｂは電極層Ｂ−１と活物質層Ｄを有し、電極Ｃは電極層Ｃ−１と活物質層Ｄを有し、電極Ｄは活物質層Ｄを有する。電極Ａ、電極Ｂ、電極Ｃおよび電極Ｄが有する活物質層Ｄ中の被膜の重量比は、活物質全体に対して２．５ｗｔ％である。

次に比較電極Ｅを作製した。重量比８ｗｔ％のＰＶｄＦを含有したＮＭＰに、一次粒径の平均粒径１０μｍの粒状の黒鉛を添加し、混練機により攪拌・混合し、スラリーＥを得た。スラリーＥは、黒鉛の重量とＰＶｄＦの重量の比を黒鉛：ＰＶｄＦ＝９０：１０（ｗｔ％）となるように配合した。なお、ＰＶｄＦには、カルボキシル基が導入されている。次に、スラリーＥを銅集電体上に塗布した後、乾燥を行い、活物質層（電極層）を有する比較電極Ｅを得た。

（ＳＥＭ観察）
図１０に電極Ａの断面ＳＥＭ写真を示す。図１０（Ａ）は観察倍率が１，０００倍の写真を示す。また、図１０（Ｂ）は観察倍率が３，０００倍の写真を示す。集電体８００、第１の電極層８０１、第２の電極層８０２および第２の電極層の有する活物質８０３が観察された。第１の電極層８０１は、第２の電極層８０２と集電体８００に密着している様子が確認できた。また、第１の電極層８０１は、断続的に膜を形成していることがわかった。

（１８０°剥離試験）
図８に１８０°剥離試験の模式図を示す。剥離試験前には、集電体１００１の片面には電極層１００２が形成されている。図８（Ａ）に示す通り、集電体１００１から電極層を剥がし、１８０°に折り返す。剥がされた電極層の端部１００４と、電極が剥がされた集電体の端部１００５を固定し、剥がされた電極層の端部１００４を２０ｍｍ／ｓの速度で引き剥がしながら、その時の力を測定した。この時、電極層を引っ張る方向は、元々電極が形成されていた向きからおよそ１８０°であった。力の測定にはＥＺｇｒａｐｈ（島津製作所製）を用いた。また、図８（Ｂ）は、同様に電極層を剥がし、引っ張る様子を示しているが、集電体上に一部の電極層１００３が残っている。

１８０°剥離試験を行った結果を図５に示す。図５（Ａ）は引き剥がす時の力を示す。また、図５（Ｂ）は、剥離前後の集電体上の電極層の膜厚を示す。なお、電極層の膜厚には、集電体の厚さは含まない。まず、密着性を高めるための電極層を形成していないサンプルについて述べる。ペルヒドロポリシラザンを用いずに作製した比較電極Ｅでは、剥離試験時の剥離力は２．８Ｎであった。一方、ペルヒドロポリシラザンを用いた電極Ｄでは剥離力は０．９Ｎであった。このことから、電極Ｄでは、折り曲げ試験では柔軟性が高い結果が得られたものの、剥離に対する強度は弱いことがわかった。

また、図５（Ｂ）より、電極Ａ、電極Ｂ、電極Ｃおよび電極Ｄでは剥離後の集電体上の残膜厚が大きく減少しており、剥離箇所が集電体近傍であることがわかる。このことより、これらの電極においては、活物質層Ｄ内部の密着性が高い、例えば活物質同士の密着性が高いことが示唆される。

次に、電極層Ａ−１と活物質層Ｄを有する電極Ａ、電極層Ｂ−１と活物質層Ｄを有する電極Ｂおよび電極層Ｃ−１と活物質層Ｄを有する電極Ｃの、剥離強度試験結果について述べる。電極Ａでは、剥離力は約１．６Ｎを示し、集電体と活物質層Ｄの間に電極層を有さない電極Ｄと比較し、剥離強度が向上した。電極Ｂでは剥離力は１．０Ｎを示し、約０．１Ｎ向上した。また、電極Ｃでは剥離力は１．１Ｎを示し、約０．２Ｎ向上した。

活物質層Ｄは、図４に示す結果より柔軟性が高いことが示唆されている。よって、電極層Ａ−１を設けることにより、剥離強度が高く、かつ柔軟性の高い電極を得ることができることができた。また、カルボキシル基を有するＰＶｄＦを結着剤として用いた電極層Ａ−１において、最も密着性が高い結果となった。このことから、カルボキシル基は密着性を高めるために有効であることがわかった。また、ポリアリルアミンを用いた電極Ｂ−１やポリエチレンオキシドを用いた電極Ｃ−１においても、剥離力が向上はみられたことから、ポリアリルアミンの有するアミノ基や、ポリエチレンオキシドの酸素原子が有する極性が、密着性に寄与することも考えられる。なお、剥離力は０．９５Ｎ以上が好ましく、１．３Ｎ以上がより好ましい。

（ハーフセルの充放電特性）
次に、電極Ａおよび電極Ｄを用いて作製したハーフセルの特性を示す。特性の評価は、ＣＲ２０３２タイプ（直径２０ｍｍ高さ３．２ｍｍ）のコイン形蓄電池を用いて行った。対極にはリチウム（Ｌｉ）金属箔を用い、電解液には、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とを体積比で３：７の割合で混合した混合溶液中へ六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）を１モル／リットルの濃度で溶解したものを用いた。ここで、黒鉛電極を用いたハーフセルの充電および放電は以下の式で表すことができる。

図２２に、黒鉛電極と、対極であるリチウム（Ｌｉ）極と、を用いたハーフセルを放電する場合における、ハーフセル１２１と、負荷１２３との接続構成を示す。ハーフセルの放電を行う場合、黒鉛電極では式（２）の反応が起こる。

ｘＣ＋Ｌｉ^＋＋ｅ⁻ → Ｃ_ｘＬｉ（２）

また、リチウム（Ｌｉ）極では、式（３）の反応が起こる。

Ｌｉ → Ｌｉ^＋＋ｅ⁻ （３）

図２１に、黒鉛電極と、対極であるリチウム（Ｌｉ）極と、を用いたハーフセルを充電する場合における、ハーフセル１２１と、充電器１２２との接続構成を示す。ハーフセルに充電を行う場合、黒鉛電極では、式（４）の反応が起こる。

Ｃ_ｘＬｉ → ｘＣ＋Ｌｉ^＋＋ｅ⁻ （４）

また、リチウム（Ｌｉ）極では、式（５）の反応が起こる。

Ｌｉ^＋＋ｅ⁻ → Ｌｉ（５）

ここで、式（２）乃至式（５）において、ｘは６≦ｘを満たす。但し、黒鉛の種類によっては、ｘは６より小さい値を有してもよい。

式（２）乃至式（５）が示す通り、放電でリチウム（Ｌｉ）が黒鉛に挿入され、充電で黒鉛からリチウム（Ｌｉ）が脱離する。すなわち、ハーフセルの評価は、放電動作から開始する。

ハーフセルの放電（リチウム（Ｌｉ）挿入）は、１回目および２回目は０．１Ｃ、３回目は０．２Ｃ、４回目は０．３Ｃのレートで、それぞれ０．０１Ｖを下限として定電流放電を行った後、０．０１Ｖの電圧で０．０１Ｃに相当する電流値を下限として定電圧放電を行った。充電（リチウム（Ｌｉ）脱離）は、１回目から４回目まで全て０．１Ｃのレートで１Ｖを上限として定電流充電を行った。結果を図６に示す。図６（Ａ）は、電極Ａを用いたセルの特性を示し、図６（Ｂ）は電極Ｄを用いたセルの特性を示す。電極層Ａ−１を設けることによる特性の低下はみられず、良好な特性がみられた。

（フルセルの充放電特性）
次に、電極Ａを用いてフルセルを作製した。特性の評価は、ＣＲ２０３２タイプ（直径２０ｍｍ高さ３．２ｍｍ）のコイン形蓄電池を用いて行った。正極にはＬｉＦｅＰＯ_４を活物質とする電極を用いた。また電解液には、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とを体積比で３：７の割合で混合した混合溶液中へ六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）を１モル／リットルの濃度で溶解したものを用いた。充放電は、０．２Ｃのレートで定電流充放電した。充放電の上限電圧を４．０Ｖ、下限電圧は２Ｖとした。また、測定温度は２５℃で行った。なお、レートはＬｉＦｅＰＯ_４の理論容量である１７０ｍＡｈ／ｇを基準として算出している。

充放電の結果を図７に示す。初回の充放電を実線で、２回目の充放電を破線で示した。初回と２回目の放電カーブはほぼ重なっている。図７より、電極層Ａ−１を設けたフルセルは、良好な充放電特性を示すことがわかった。よって、電極の強度を増し、かつ良好な特性を示す電池を得ることができた。

１００蓄電装置用電極
１０１集電体
１０２第２の電極層
１０３活物質
１０４被膜
１０５空孔
１０６第１の電極層
１１０活物質
１１１被膜
１１２空孔
１２１ハーフセル
１２２充電器
１２３負荷
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正極電極層
３０７負極
３０８負極集電体
３０９負極電極層
３１０セパレータ
４００蓄電池
４０２正極
４０４負極
５００蓄電池
５０１正極集電体
５０２正極電極層
５０３正極
５０４負極集電体
５０５負極電極層
５０６負極
５０７セパレータ
５０８電解液
５０９外装体
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
６１１ＰＴＣ素子
６１２安全弁機構
７００粒状の黒鉛
７０１被膜
８００集電体
８０１第１の電極層
８０２第２の電極層
８０３活物質
９００回路基板
９１０ラベル
９１１端子
９１２回路
９１３蓄電体
９１４アンテナ
９１５アンテナ
９１６層
９１７層
９１８アンテナ
９１９端子
９２０表示装置
９２１センサ
９２２端子
９３０筐体
９３０ａ筐体
９３０ｂ筐体
９３１負極
９３２正極
９３３セパレータ
９５１端子
９５２端子
１００１集電体
１００２電極層
１００３電極層
１００４端部
１００５端部
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
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
８０２１充電装置
８０２２ケーブル
８１００自動車
８１０１ヘッドライト

Claims

集電体と、前記集電体上の第２の電極層と、前記集電体と前記第２の電極層との間の第１の電極層と、を有し、
前記第１の電極層は、第１の結着剤と導電性粒子とを有し、
前記第２の電極層は、第２の結着剤と複数の活物質とを有し、
前記複数の活物質は、互いに接し凝集体を構成し、
前記凝集体は、前記凝集体の表面を覆う被膜を有し、
前記被膜は、Ｃ及びＦを含む酸化シリコンからなり、
前記被膜は、多孔質状であり、
前記第１の結着剤は、カルボキシル基、カルボニル基または水酸基の少なくとも一を有し、
前記第２の結着剤は、カルボキシル基、カルボニル基または水酸基の少なくとも一を有することを特徴とする蓄電装置用電極。