JP6922045B2 - 二次電池 - Google Patents

Description

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

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

また、二次電池の外装体の密閉性を高めることが求められている。例えば、特許文献１に
は、ラミネート外装体を有する二次電池において、密閉性を高める例が開示されている。

特開２００３−１８７７６２号公報

本発明の一態様は、体積あたりの容量が高い二次電池を提供することを課題の一とする。
または、本発明の一態様は、可撓性を有する新規な構造の二次電池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、繰り返し曲げることのできる二次電池を提供す
ることを課題の一とする。または、本発明の一態様は、信頼性の高い二次電池を提供する
ことを課題の一とする。または、本発明の一態様は、寿命の長い二次電池を提供すること
を課題の一とする。

なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一
態様は、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。

可撓性を有する二次電池、または曲げられた二次電池を作製する場合、曲率中心に近い側
の外装体を構成するフィルム（以下外装フィルムと記す。）と、曲率中心から遠い側の外
装フィルムでは異なる曲率半径で曲げられる。曲率半径の差によって、曲率中心から遠い
側の外装フィルムでは引っ張り応力を、曲率中心から近い側の外装フィルムでは圧縮応力
を受ける。

特に可撓性を有し、繰り返し曲げることを想定した二次電池においては、外装フィルムに
繰り返し応力がかかり、疲労破壊に繋がる場合がある。

二次電池の外装フィルムとしては、外部からの水分や酸素などのガスを遮断することが求
められる。そのため、金属箔を有するラミネートフィルムが外装フィルムとして用いられ
ることがあるが、繰り返しの曲げによってもたらされる金属疲労により亀裂が生じてしま
う。生じた亀裂が金属層を貫通した場合には、ガスバリア性が損なわれ、電池の性能劣化
に繋がる。

本発明の一態様は、内部構造物と、内部構造物を包む外装体と、を有し、内部構造物は、
正極および負極を有し、外装体は、第１の外装フィルムと、第２の外装フィルムと、を有
し、第１の外装フィルムおよび第２の外装フィルムの間に、還元された酸化グラフェンを
有する領域を有する二次電池である。

本発明の一態様は、二次電池の外装体に、フレーク状のグラフェンや酸化グラフェンを積
層しバリア層を形成しているため、外装フィルムの変形時において、フレーク状のグラフ
ェンや酸化グラフェン同士が滑り、バリア性を維持することができる。

本発明の一態様は、還元された酸化グラフェンは、酸素濃度が２ａｔｏｍｉｃ％以上２０
ａｔｏｍｉｃ％以下である領域を有する二次電池である。

本発明の一態様は、還元された酸化グラフェンは、層間距離が０．３３５ｎｍ以上０．３
８０ｎｍ以下である領域を有する二次電池である。

本発明の一態様は、第１の外装フィルムまたは第２の外装フィルムは、有機材料を有する
二次電池である。

本発明の一態様は、上記に記載の二次電池と、ディスプレイと、操作ボタンと、を有する
電子機器である。

本発明の一態様により、体積あたりの容量が高い二次電池を提供することができる。また
、本発明の一態様により、可撓性を有する新規な構造の二次電池を提供することができる
。また、本発明の一態様により、繰り返し曲げることのできる二次電池を提供することが
できる。また、本発明の一態様により、信頼性の高い二次電池を提供することができる。
また、本発明の一態様により、寿命の長い二次電池を提供することができる。

なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一
態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は
、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面
、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。

二次電池を説明する図。 二次電池を説明する図。 二次電池を説明する図。 二次電池を説明する図。 二次電池を説明する図。 二次電池を説明する図。 曲率半径を説明する図。 曲率半径を説明する図。 ラミネート型の蓄電池を説明する図。 蓄電池の外観を示す図。 蓄電池の外観を示す図。 可撓性を有するラミネート型の蓄電池を説明する図。 蓄電池および電子機器の例を説明するための図。 蓄電池の構成の例を説明する斜視図、上面図および断面図。 蓄電池の作製方法の例を説明する図。 蓄電池の構成の例を説明する斜視図、上面図および断面図。 蓄電池の作製方法の例を説明する図。 蓄電装置の電池制御ユニットを説明するブロック図。 蓄電装置の電池制御ユニットを説明する概念図。 蓄電装置の電池制御ユニットを説明する回路図。 蓄電装置の電池制御ユニットを説明する回路図。 蓄電装置の電池制御ユニットを説明する概念図。 蓄電装置の電池制御ユニットを説明するブロック図。 蓄電装置の電池制御ユニットを説明するフローチャート。 電子デバイスの例を説明する図。 電子デバイスの例を説明する図。 電子デバイスの例を説明する図。 電子機器の例を説明する図。 電子機器の例を説明する図。 実施例に係る、水分量の測定結果。 実施例に係る、ＸＲＤスペクトルの測定結果。 実施例に係る、ＸＲＤスペクトルの測定結果。

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

図面等において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解を容易にするため、実際
の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ず
しも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。

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

なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、または、状況に応
じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜
」という用語に変更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用
語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能な場合がある。

また、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。

また、本明細書等において、第１、第２、第３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上下の位置関係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。

また、本明細書において可撓性とは、物体が柔軟であり、曲がることが可能である性質を
指す。物体にかかる外力に応じて物体が変形することができる性質であり、弾性や変形前
の形状への復元性の有無を問題にはしない。可撓性を有する二次電池は、外力に応じて変
形することができる。可撓性を有する二次電池は、変形した状態で固定して使用すること
もでき、繰り返し変形させて使用してもよく、変形していない状態で使用することもでき
る。また、本明細書等において、外装体の内部とは、二次電池において外装体で囲われた
（または包まれた）領域を指し、正極、負極、活物質層、セパレータ等の構造物および電
解液等が存在する領域である。

また、本明細書などにおいて、二次電池は蓄電池または蓄電装置と置き換えて用いてもよ
い。

また、本発明を実施するための形態に記載の内容は、適宜組み合わせて用いることができ
る。

（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様に係る二次電池１１０と、その作製方法について説明
する。

図１は、二次電池１１０を示した図である。図１（Ａ）に示す二次電池１１０は、外装体
１１６に包まれた内部構造物１１７を有している。内部構造物１１７は、電極とセパレー
タとを有しており、電極はリード電極１１５と電気的に接続されている。

図１（Ｂ）は、二次電池１１０を、図１（Ａ）のＡ１−Ａ２で切断した断面図を示す。ま
た、図１（Ｃ）に、外装体１１６の拡大図を示す。

図１（Ｂ）に示すように、二次電池１１０は、外装体１１６に、内部構造物１１７および
電解液１０７が包まれた構成となっている。また、内部構造物１１７は、第１の積層体１
００ａ、第２の積層体１００ｂ、第３の積層体１００ｃおよび第４の積層体１００ｄを有
する。なお、本実施の形態における二次電池１１０が有する積層体の数は主に４であるが
、これに限定されない。

また図１（Ｃ）に示すように、外装体１１６は、外装フィルム１１２と、外装フィルム１
１３と、外装フィルム１１２および外装フィルム１１３の間に設けられた領域１１１と、
を有する。領域１１１において、グラフェンまたは酸化グラフェンを有する薄片１１４が
、複数積層されている。

なお、本明細書において、グラフェンは、単層のグラフェンまたは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していてもよい。

上記の酸化グラフェンを還元して形成されたグラフェンに酸素が含まれる場合、酸素濃度
が２ａｔｏｍｉｃ％以上２０ａｔｏｍｉｃ％以下である領域を有する。酸素濃度は、例え
ばＸ線光電子分光法（ＸＰＳ：Ｘ−ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒ
ｏｓｃｏｐｙ）を用いて評価すればよい。

また、上記の酸化グラフェンを還元して形成されたグラフェンは、層間距離が０．３３５
ｎｍ以上０．７００ｎｍ以下、好ましくは０．３３５ｎｍ以上０．５００ｎｍ以下、より
好ましくは０．３３５ｎｍ以上０．３８０ｎｍ以下である領域を有する。該層間距離が小
さいことにより、例えば水などの不純物が、領域１１１を透過しづらくなるため好ましい
。

なお、本明細書などにおいて、酸化グラフェン（ＧＯ：Ｇｒａｐｈｅｎｅ Ｏｘｉｄｅ）
を還元することによって得られたグラフェンを、還元された酸化グラフェン（ＲＧＯ：Ｒ
ｅｄｕｃｅｄ Ｇｒａｐｈｅｎｅ Ｏｘｉｄｅ）とよぶ場合がある。

還元された酸化グラフェンを有する薄片１１４は、優れた柔軟性および機械的強度を有す
る。そのため、還元された酸化グラフェンを有する薄片１１４を有する外装体１１６は、
優れた柔軟性および機械的強度を有する。還元された酸化グラフェンを有する薄片１１４
は、優れた摺動性を有する。

なお、本明細書中において、摺動性とは、滑りやすさまたは部品の表面が滑らかで部品同
士の摩擦が少なく、接触部分・可動部分が滑らかに動く様子を指す。

図１（Ｃ）に示すように、領域１１１において、概略均一に還元された酸化グラフェンを
有する薄片１１４が分散している。また、還元された酸化グラフェンを有する薄片１１４
を模式的に長方形で表しているが、実際には炭素分子の単層又は多層の厚みを有する薄膜
である。

また、グラフェン同士が結合して、網目状のグラフェン（グラフェンネットと呼ぶ）を形
成してもよい。

また、外装フィルム１１２または外装フィルム１１３は、有機材料を有すると好ましい。
それにより、可撓性を有する二次電池を作製しやすい。

また、領域１１１における還元された酸化グラフェンを有する薄片１１４は、図１（Ｃ）
に示すような形態に限られない。例えば、図２（Ａ）に示すように、シート状の還元され
た酸化グラフェンを有する薄片１１４が積層して領域１１１を形成してもよい。また、図
２（Ｂ）に示すように、還元された酸化グラフェンを有する薄片１１４が複数積層して、
それらが折り重なって領域１１１を形成してもよい。このように、領域１１１において、
還元された酸化グラフェンを有する薄片１１４は様々な形状、分布を有していてもよい。

また、図３に示すように、領域１１１において、アルミニウム、ステンレス、銅およびニ
ッケル等の可撓性に優れた金属薄膜２００を設けた構成としてもよい。図３（Ａ）は、領
域１１１において、金属薄膜２００に還元された酸化グラフェンを有する薄片１１４を有
する層が挟まれている構成を示す。図３（Ｂ）は、領域１１１において、還元された酸化
グラフェンを有する薄片１１４を有する層の間に、金属薄膜２００を設けた構成を示す。
また、図３（Ｃ）に示すように、図３（Ａ）および図３（Ｂ）の領域１１１を組み合わせ
た構成としてもよい。さらに、金属薄膜２００および還元された酸化グラフェンを有する
薄片１１４を有する層の積層数を増加させた構成としてもよい。

また、図４（Ａ）に図１（Ａ）のＡ１−Ａ２で切断した断面図を示し、図４（Ｂ）に内部
構造物１１７端部の拡大図を示す。図４（Ｂ）に示すように、内部構造物１１７における
各積層体は、それぞれ負極集電体１０１、負極活物質層１０２、セパレータ１０３、正極
活物質層１０４および正極集電体１０５を有する。

また、二次電池１１０において、図４（Ｂ）に示す通り、第１の積層体１００ａ乃至第４
の積層体１００ｄは、それぞれ同様の層が積層された構造ではあるが、各積層体は、構成
する層の積層順が互い違いに逆の関係となっている。また、各積層体は互いに同一の層が
積層された構造に限定されない。

二次電池１１０において、第１の積層体１００ａの正極集電体１０５の正極活物質層１０
４が形成されていない面と、第２の積層体１００ｂの正極集電体１０５の正極活物質層１
０４が形成されていない面と、が接しており、第２の積層体１００ｂの負極集電体１０１
の負極活物質層１０２が形成されていない面と、第３の積層体１００ｃの負極集電体１０
１の負極活物質層１０２が形成されていない面と、が接しており、第３の積層体１００ｃ
の正極集電体１０５の正極活物質層１０４が形成されていない面と、第４の積層体１００
ｄの正極集電体１０５の正極活物質層１０４が形成されていない面と、が接している。た
だし、本発明の一態様に係る二次電池１１０において、すべての積層体が、互いの集電体
同士で接していることに限定されない。また、正極および負極における集電体の両面に、
活物質層を有する構造でもよい。

本発明の一態様に係る二次電池１１０は可撓性を有し、さまざまな形状に変形することが
できる。例えば図５（Ａ）に示すように、二次電池１１０を曲げることができる。その際
、図５（Ｂ）に示す外装体１１６の拡大図のように、領域１１１における薄片１１４同士
が滑ってずれることができる。そのため、二次電池１１０を繰り返し曲げた場合において
、局所的に応力が集中するのを抑制できるため、外装体１１６の破損を防ぐことができる
。

薄片１１４が、摺動性に優れる還元された酸化グラフェンを有することによって、外装体
１１６は曲げだけではなく、伸縮などの変形に対しても破損しにくい特性を有することが
できる。

また、図６（Ａ）に示す二次電池１１０において、外装体１１６同士が接している、二点
鎖線で囲った部分の拡大図を、図６（Ｂ）および図６（Ｃ）に示す。

図６（Ｂ）に示すように、外装体１１６において、全体に領域１１１を有する構成として
もよい。また、図６（Ｃ）に示すように、外装体１１６において、一部、領域１１１が設
けられていない構成としてもよい。

次に、本発明の一態様に係る二次電池について説明する。

＜正極の構成＞
まず、正極について説明する。正極は、正極活物質層１０４と、正極集電体１０５と、を
有する。

正極活物質層１０４に用いられる正極活物質材料としては、リチウムイオン等のキャリア
イオンの挿入及び脱離が可能な材料を用いることができる。例えば、オリビン型の結晶構
造、層状岩塩型の結晶構造、又はスピネル型の結晶構造を有するリチウム含有材料等が挙
げられる。

オリビン型構造のリチウム含有材料（一般式ＬｉＭＰＯ_４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（
ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）またはＮｉ（ＩＩ）））の代表例としては、ＬｉＦｅＰＯ_４、Ｌｉ
ＮｉＰＯ_４、ＬｉＣｏＰＯ_４、ＬｉＭｎＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ａＮｉ_ｂＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ａＣ
ｏ_ｂＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ａＭｎ_ｂＰＯ_４、ＬｉＮｉ_ａＣｏ_ｂＰＯ_４、ＬｉＮｉ_ａＭｎ_ｂＰＯ
_４（ａ＋ｂ≦１、０＜ａ＜１、０＜ｂ＜１）、ＬｉＦｅ_ｃＮｉ_ｄＣｏ_ｅＰＯ_４、ＬｉＦｅ
_ｃＮｉ_ｄＭｎ_ｅＰＯ_４、ＬｉＮｉ_ｃＣｏ_ｄＭｎ_ｅＰＯ_４（ｃ＋ｄ＋ｅ≦１、０＜ｃ＜１、
０＜ｄ＜１、０＜ｅ＜１）、ＬｉＦｅ_ｆＮｉ_ｇＣｏ_ｈＭｎ_ｉＰＯ_４（ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉ≦１
、０＜ｆ＜１、０＜ｇ＜１、０＜ｈ＜１、０＜ｉ＜１）等がある。

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

層状岩塩型の結晶構造を有するリチウム含有材料としては、例えば、コバルト酸リチウム
（ＬｉＣｏＯ_２）、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎＯ_２、Ｌｉ_２ＭｎＯ_３、ＬｉＮｉ_０．８Ｃｏ
_０．２Ｏ_２等のＮｉＣｏ系（一般式は、ＬｉＮｉ_ｘＣｏ_１−ｘＯ_２（０＜ｘ＜１））、Ｌ
ｉＮｉ_０．５Ｍｎ_０．５Ｏ_２等のＮｉＭｎ系（一般式は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_１−ｘＯ_２（０
＜ｘ＜１））、ＬｉＮｉ_１／３Ｍｎ_１／３Ｃｏ_１／３Ｏ_２等のＮｉＭｎＣｏ系（ＮＭＣと
もいう。一般式は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_{１−ｘ−ｙ}Ｏ_２（ｘ＞０、ｙ＞０、ｘ＋ｙ＜１
））が挙げられる。さらに、Ｌｉ（Ｎｉ_０．８Ｃｏ_０．１５Ａｌ_０．０５）Ｏ_２、Ｌｉ_２
ＭｎＯ_３−ＬｉＭＯ_２（ＭはＣｏ、ＮｉまたはＭｎ）等も挙げられる。

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

スピネル型の結晶構造を有するリチウム含有材料としては、例えば、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、Ｌ
ｉ_１＋ｘＭｎ_２−ｘＯ_４（０＜ｘ＜２）、ＬｉＭｎ_２−ｘＡｌ_ｘＯ_４（０＜ｘ＜２）、Ｌ
ｉＭｎ_１．５Ｎｉ_０．５Ｏ_４等が挙げられる。

ＬｉＭｎ_２Ｏ_４等のマンガンを含むスピネル型の結晶構造を有するリチウム含有材料に、
少量のニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２やＬｉＮｉ_１−ｘＭ_ｘＯ_２（ＭはＣｏ、Ａｌ等
、０＜ｘ＜１））を混合すると、マンガンの溶出を抑制する、電解液の分解を抑制する等
の利点があり好ましい。

また、正極活物質として、一般式Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＭＳｉＯ_４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ
（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、またはＮｉ（ＩＩ））（０≦ｊ≦２）で表される複合酸化物を
用いることができる。一般式Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＭＳｉＯ_４の代表例としては、Ｌｉ_{（２−ｊ
）}ＦｅＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＮｉＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＣｏＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２
−ｊ）}ＭｎＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｋＮｉ_ｌＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｋＣｏ
_ｌＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｋＭｎ_ｌＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｎｉ_ｋＣｏ_ｌＳｉＯ
_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｎｉ_ｋＭｎ_ｌＳｉＯ_４（ｋ＋ｌ≦１、０＜ｋ＜１、０＜ｌ＜１）、Ｌ
ｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｍＮｉ_ｎＣｏ_ｑＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｍＮｉ_ｎＭｎ_ｑＳｉＯ_４
、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｎｉ_ｍＣｏ_ｎＭｎ_ｑＳｉＯ_４（ｍ＋ｎ＋ｑ≦１、０＜ｍ＜１、０＜ｎ＜
１、０＜ｑ＜１）、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｒＮｉ_ｓＣｏ_ｔＭｎ_ｕＳｉＯ_４（ｒ＋ｓ＋ｔ＋ｕ
≦１、０＜ｒ＜１、０＜ｓ＜１、０＜ｔ＜１、０＜ｕ＜１）等が挙げられる。

また、正極活物質として、Ａ_ｘＭ_２（ＸＯ_４）_３（ＡはＬｉ、ＮａまたはＭｇ）（ＭはＦ
ｅ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｖ、ＮｂまたはＡｌ）（ＸはＳ、Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、ＡｓまたはＳｉ）の一
般式で表されるナシコン型化合物を用いることができる。ナシコン型化合物としては、Ｆ
ｅ_２（ＭｎＯ_４）_３、Ｆｅ_２（ＳＯ_４）_３、Ｌｉ_３Ｆｅ_２（ＰＯ_４）_３等が挙げられる。
また、正極活物質として、Ｌｉ_２ＭＰＯ_４Ｆ、Ｌｉ_２ＭＰ_２Ｏ_７、Ｌｉ_５ＭＯ_４（ＭはＦ
ｅまたはＭｎ）の一般式で表される化合物、ＮａＦｅＦ_３、ＦｅＦ_３等のペロブスカイト
型フッ化物、ＴｉＳ_２、ＭｏＳ_２等の金属カルコゲナイド（硫化物、セレン化物、テルル
化物）、ＬｉＭＶＯ_４等の逆スピネル型の結晶構造を有するリチウム含有材料、バナジウ
ム酸化物系（Ｖ_２Ｏ_５、Ｖ_６Ｏ_１３、ＬｉＶ_３Ｏ_８等）、マンガン酸化物、有機硫黄等の
材料を用いることができる。

なお、キャリアイオンが、リチウムイオン以外のアルカリ金属イオンや、アルカリ土類金
属イオンの場合、正極活物質として、上記化合物や酸化物において、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。例
えば、ＮａＦｅＯ_２や、Ｎａ_２／３［Ｆｅ_１／２Ｍｎ_１／２］Ｏ_２などのナトリウム含有
層状酸化物を正極活物質として用いることができる。

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

正極活物質は、一次粒子の平均粒径が５０ｎｍ以上１００μｍ以下のものを用いるとよい
。

正極活物質は、負極活物質と共に、二次電池の電池反応の中心的役割を担い、キャリアイ
オンの放出および吸収を行う物質である。二次電池の寿命を高めるためには、電池反応の
不可逆反応に係る容量が少ない材料であることが好ましく、充放電効率の高い材料である
ことが好ましい。

活物質は電解液と接するため、活物質と電解液とが反応し、反応により活物質が失われ劣
化すると、二次電池の容量が低下する。そのため、劣化の少ない二次電池を実現するため
には、二次電池内において上記反応が生じないことが望ましい。

電極の導電助剤として、アセチレンブラック（ＡＢ）、グラファイト（黒鉛）粒子、カー
ボンナノチューブ、グラフェン、酸化グラフェン、フラーレンなどを用いることができる
。

導電助剤により、電極中に電気伝導のネットワークを形成することができる。導電助剤に
より、正極活物質どうしの電気伝導の経路を維持することができる。正極活物質層中に導
電助剤を添加することにより、高い電気伝導性を有する正極活物質層１０４を実現するこ
とができる。

また、バインダーとして、代表的なポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）の他、ポリイミド
、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルクロライド、エチレンプロピレンジエンポリ
マー、フッ素ゴム、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ニトロセルロース等を用
いることができる。

正極活物質層１０４の総量に対するバインダーの含有量は、１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下
が好ましく、２ｗｔ％以上８ｗｔ％以下がより好ましく、３ｗｔ％以上５ｗｔ％以下がさ
らに好ましい。また、正極活物質層１０４の総量に対する導電助剤の含有量は、１ｗｔ％
以上１０ｗｔ％以下が好ましく、１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下がより好ましい。

塗布法を用いて正極活物質層１０４を形成する場合は、正極活物質とバインダーと導電助
剤と分散媒を混合して電極スラリーを作製し、正極集電体１０５上に塗布して乾燥させれ
ばよい。

なお、正極集電体１０５にはステンレス、金、白金、アルミニウム、チタン等の金属、及
びこれらの合金など、導電性の高く、リチウム等のキャリアイオンと合金化しない材料を
用いることができる。また、シリコン、チタン、ネオジム、スカンジウム、モリブデンな
どの耐熱性を向上させる元素が添加されたアルミニウム合金を用いることができる。また
、シリコンと反応してシリサイドを形成する金属元素で形成してもよい。シリコンと反応
してシリサイドを形成する金属元素としては、ジルコニウム、チタン、ハフニウム、バナ
ジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、コバルト、ニッケル等
がある。正極集電体１０５は、箔状、板状（シート状）、網状、パンチングメタル状、エ
キスパンドメタル状等の形状を適宜用いることができる。正極集電体１０５は、厚みが５
μｍ以上３０μｍ以下のものを用いるとよい。また、電極集電体の表面の一部に、グラフ
ァイト、グラフェン、酸化グラフェンなどを用いてアンダーコート層を設けてもよい。

なお、正極集電体１０５の片面に正極活物質層１０４を設け、もう一方の面に正極活物質
層１０４を設けない構成とすることができる。その場合、正極活物質層１０４が設けられ
ていない面において、正極集電体１０５の表面は平坦で摩擦係数が小さい。そのため、該
表面に、他の正極集電体１０５の正極活物質層１０４が設けられていない面が接するとき
、応力に応じて両集電体は互いに摺動することができる。

以上のようにして、二次電池の正極を作製することができる。

＜負極の構成＞
次に負極について説明する。負極は、負極活物質層１０２と、負極集電体１０１と、を有
する。負極を形成する工程を以下に説明する。

負極活物質層１０２に用いられる負極活物質として、炭素系材料としては、黒鉛、易黒鉛
化性炭素（ソフトカーボン）、難黒鉛化性炭素（ハードカーボン）、カーボンナノチュー
ブ、グラフェン、カーボンブラック等がある。黒鉛としては、メソカーボンマイクロビー
ズ（ＭＣＭＢ）、コークス系人造黒鉛、ピッチ系人造黒鉛等の人造黒鉛や、球状化天然黒
鉛等の天然黒鉛がある。また、黒鉛の形状としては鱗片状のものや球状のものなどがある
。

負極活物質として、炭素系材料以外に、リチウムとの合金化・脱合金化反応により充放電
反応を行うことが可能な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４２００ｍＡｈ／ｇと高く好ましい。このような元素を用いた合金系材料としては
、例えば、Ｍｇ_２Ｓｉ、Ｍｇ_２Ｇｅ、Ｍｇ_２Ｓｎ、ＳｎＳ_２、Ｖ_２Ｓｎ_３、ＦｅＳｎ_２、
ＣｏＳｎ_２、Ｎｉ_３Ｓｎ_２、Ｃｕ_６Ｓｎ_５、Ａｇ_３Ｓｎ、Ａｇ_３Ｓｂ、Ｎｉ_２ＭｎＳｂ、
ＣｅＳｂ_３、ＬａＳｎ_３、Ｌａ_３Ｃｏ_２Ｓｎ_７、ＣｏＳｂ_３、ＩｎＳｂ、ＳｂＳｎ等があ
る。

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

また、負極活物質として、リチウムと遷移金属の複窒化物である、Ｌｉ_３Ｎ型構造をもつ
Ｌｉ_３−ｘＭ_ｘＮ（ＭはＣｏ、ＮｉまたはＣｕ）を用いることができる。例えば、Ｌｉ_２
．６Ｃｏ_０．４Ｎ_３は大きな充放電容量（９００ｍＡｈ／ｇ、１８９０ｍＡｈ／ｃｍ^３）
を有するため好ましい。

リチウムと遷移金属の複窒化物を用いると、負極活物質中にリチウムイオンを含むため、
正極活物質としてリチウムイオンを含まないＶ_２Ｏ_５、Ｃｒ_３Ｏ_８等の材料と組み合わせ
ることができる。なお、正極活物質にリチウムイオンを含む材料を用いる場合でも、あら
かじめ正極活物質に含まれるリチウムイオンを脱離させることで、負極活物質としてリチ
ウムと遷移金属の複窒化物を用いることができる。

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

負極活物質は、例えば粒径が５０ｎｍ以上１００μｍ以下のものを用いるとよい。

なお、正極活物質層１０４においても負極活物質層１０２においても、活物質材料は複数
の材料を特定の割合で組み合わせて用いてもよい。活物質層に複数の材料を用いることで
、より詳細に活物質層の性能を選択することができる。

電極の導電助剤として、アセチレンブラック（ＡＢ）、グラファイト（黒鉛）粒子、カー
ボンナノチューブ、グラフェン、酸化グラフェン、フラーレンなどを用いることができる
。

導電助剤により、電極中に電気伝導のネットワークを形成することができる。導電助剤に
より、負極活物質どうしの電気伝導の経路を維持することができる。負極活物質層中に導
電助剤を添加することにより、高い電気伝導性を有する負極活物質層１０２を実現するこ
とができる。

また、バインダーとして、代表的なポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）の他、ポリイミド
、ポリビニルクロライド、エチレンプロピレンジエンポリマー、スチレン−ブタジエンゴ
ム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、フッ素ゴム、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタ
クリレート、ポリエチレン、ニトロセルロース等を用いることができる。

負極活物質層１０２の総量に対するバインダーの含有量は、１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下
が好ましく、２ｗｔ％以上８ｗｔ％以下がより好ましく、３ｗｔ％以上５ｗｔ％以下がさ
らに好ましい。また、負極活物質層１０２の総量に対する導電助剤の含有量は、１ｗｔ％
以上１０ｗｔ％以下が好ましく、１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下がより好ましい。

塗布法を用いて負極活物質層１０２を形成する場合は、負極活物質とバインダーと導電助
剤と分散媒を混合してスラリーを作製し、負極集電体１０１に塗布して乾燥させる。また
、乾燥後に必要があればプレス処理を行ってもよい。

なお、負極集電体１０１には、ステンレス、金、白金、鉄、銅、チタン、タンタル等の金
属、及びこれらの合金など、導電性の高く、リチウム等のキャリアイオンと合金化しない
材料を用いることができる。また、シリコン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。負極集電体１０１は、箔状、板状（シート状）
、網状、円柱状、コイル状、パンチングメタル状、エキスパンドメタル状等の形状を適宜
用いることができる。負極集電体１０１は、厚みが５μｍ以上３０μｍ以下のものを用い
るとよい。また、電極集電体の表面の一部に、グラファイト、グラフェン、酸化グラフェ
ンなどを用いてアンダーコート層を設けてもよい。

なお、負極集電体１０１の片面に負極活物質層１０２を設け、もう一方の面に負極活物質
層１０２を設けない構成とすることができる。その場合、負極活物質層１０２が設けられ
ていない面において、負極集電体１０１の表面は平坦で摩擦係数が小さい。そのため、該
表面に、他の負極集電体１０１の負極活物質層１０２が設けられていない面が接するとき
、応力に応じて両集電体は互いに摺動することができる。

以上のようにして、二次電池の負極を作製することができる。

＜セパレータの構成＞
セパレータ１０３の材料としては、紙、不織布、ガラス繊維、あるいは、ナイロン（ポリ
アミド）、ビニロン（ポリビニルアルコール系繊維）、ポリエステル、アクリル、ポリオ
レフィン、ポリウレタンといった合成繊維等を用いればよい。ただし、後述の電解液に溶
解しない材料を選ぶ必要がある。

より具体的には、セパレータ１０３の材料として、例えば、フッ素系ポリマー、ポリエチ
レンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン等のポリオレフィン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリメチルメタク
リレート、ポリメチルアクリレート、ポリビニルアルコール、ポリメタクリロニトリル、
ポリビニルアセテート、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリブタジエン、
ポリスチレン、ポリイソプレン、ポリウレタン系高分子及びこれらの誘導体、セルロース
、紙、不織布、ガラス繊維から選ばれる一種を単独で、又は二種以上を組み合せて用いる
ことができる。

セパレータ１０３は、正極および負極の接触を防ぐ絶縁性能、電解液を保持する性能、イ
オンの伝導性がなければならない。セパレータとしての機能を有する膜を製造する方法と
して、膜の延伸による方法がある。例えば、溶融したポリマー材料を展開して放熱させ、
得られた膜を膜と平行の二軸方向に延伸して孔を形成する、延伸開口法がある。

以上のようにして、二次電池にセパレータを組み込むことができる。

＜電解液の構成＞
本発明の一態様に係る二次電池に用いることができる電解液１０７は、電解質（溶質）を
含む非水溶液（溶媒）とすることが好ましい。

電解液１０７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。例えば、非プ
ロトン性有機溶媒が好ましく、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（ＤＭ
Ｅ）、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および比率で用いることができる。

また、電解液１０７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、二次電池の薄型化および軽量化が可能である。ゲル化される
高分子材料の代表例としては、シリコーンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリルゲル、
ポリエチレンオキサイド系ゲル、ポリプロピレンオキサイド系ゲル、フッ素系ポリマーの
ゲル等がある。

また、電解液の溶媒として、難燃性および難蒸発性であるイオン液体（常温溶融塩ともい
う）を一つまたは複数用いることで、二次電池の内部短絡や、過充電等によって内部温度
が上昇しても、二次電池の破裂や発火などを防ぐことができる。これにより、二次電池の
安全性を高めることができる。

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

また、上記の溶媒に溶解させる電解質としては、キャリアイオンにリチウムイオンを用い
る場合、例えばＬｉＰＦ_６、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＡｌＣｌ_４
、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、Ｌｉ_２ＳＯ_４、Ｌｉ_２Ｂ_１０Ｃｌ_１０、Ｌｉ_２Ｂ_１２
Ｃｌ_１２、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＣ_４Ｆ_９ＳＯ_３、ＬｉＣ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３、ＬｉＣ
（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_３、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（Ｃ_４Ｆ_９ＳＯ_２）（ＣＦ_３
ＳＯ_２）、ＬｉＮ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２等のリチウム塩を一種、又はこれらのうちの二種
以上を任意の組み合わせおよび比率で用いることができる。

なお、上記の電解質では、キャリアイオンがリチウムイオンである場合について説明した
が、リチウムイオン以外のキャリアイオンも用いることができる。リチウムイオン以外の
キャリアイオンとしては、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。

なお、電解液は、正極の集電体と反応し、正極集電体を腐食する場合がある。そのような
腐食を防止するため、電解液に数ｗｔ％のＬｉＰＦ_６を添加することが好ましい。正極集
電体表面に不動態膜を生じ、該不動態膜が電解液と正極集電体との反応を抑制するためで
ある。ただし、正極活物質層を溶解させないために、ＬｉＰＦ_６の濃度は１０ｗｔ％以下
、好ましくは５ｗｔ％以下、より好ましくは３ｗｔ％以下とするとよい。

＜外装体の構成＞
次に、外装体１１６について説明する。外装体１１６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、ポリアミド等の有機材料を有するフィルム
（または膜）上に、還元された酸化グラフェンを有する層（または領域）を設け、さらに
該還元された酸化グラフェンを有する層上に外装体の外面として、シリコーン樹脂、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などの有機材料を有するフィルム
（または膜）を設けた三層構造の外装フィルムを用いることができる。このような三層構
造とすることで、電解液や気体の透過を遮断するとともに、絶縁性を確保し、併せて耐電
解液性を有する。外装体を内側に折り曲げて重ねて、または、２つの外装体それぞれの内
面を向い合せて重ねて熱を加えることにより、内面の材料が融け２つの外装体を融着する
ことができ、封止構造を作製することができる。

また、上記では外装体を三層構造の外装フィルムを用いる構成としたが、これに限られな
い。例えば、有機材料を有するフィルムと、還元された酸化グラフェンを有する層と、の
二層構造としてもよく、また四層以上の構成としてもよい。

酸化グラフェンは、グラフェンの原材料である。酸化グラフェンは、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。

Ｈｕｍｍｅｒｓ法は、鱗片状グラファイト等のグラファイトを酸化して、酸化グラファイ
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。

酸化グラフェンの一辺の長さ（フレークサイズともいう。）は一辺の長さが５０ｎｍ以上
１００μｍ以下、好ましくは８００ｎｍ以上２０μｍ以下のものを用いることができる。

グラフェンは、酸化グラフェンと還元剤を溶媒中に加えて化学反応させることにより、酸
化グラフェンを化学還元させて作製することができる。この還元処理は、室温以上溶媒の
沸点以下の温度で行うことができる。例えば、室温以上１５０℃以下の温度で行うことが
できる。なお、この還元処理において、酸化グラフェンに含まれる酸素は全て脱離されず
に、一部の酸素は残存していてもよい。

還元剤としては、Ｌ−アスコルビン酸、ヒドラジン、ジメチルヒドラジン、ヒドロキノン
、水素化硼素ナトリウム（ＮａＢＨ_４）、水素化アルミニウムリチウム（ＬｉＡｌＨ_４）
、Ｎ，Ｎ−ジエチルヒドロキシルアミンまたはそれらの誘導体を用いることができる。特
に、Ｌ−アスコルビン酸およびヒドロキノンは、ヒドラジンや水素化硼素ナトリウムに比
べて還元力が弱いために安全性が高く、工業的に利用しやすい点において好ましい。

溶媒には、極性溶媒を用いることができる。還元剤を溶解することができるものであれば
、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）
およ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。

次に、還元処理を行った後、乾燥を行う。乾燥は、通風乾燥または真空乾燥等の方法で行
うことができる。乾燥は、室温以上で行うことができる。例えば、５０℃以上の熱風を用
いて行うことができる。それにより、還元処理で使用した溶媒を蒸発させることができる
。なお、雰囲気は特に限定されない。なお、真空とは、大気圧より低い圧力の気体で満た
された空間内の状態のことをいう。

次に、加熱処理による熱還元を行ってもよい。この加熱処理（熱還元）は、例えば、真空
下にて、１００℃以上の温度で行うことができる。

以上のようにして、グラフェンを形成することができる。

また、酸化グラフェンを還元する方法としては、熱還元のみにより酸化グラフェン中の酸
素原子を主に二酸化炭素として脱離させて還元させてもよい。また、酸化グラフェンを還
元する方法としては、化学還元のみにより、還元剤による化学反応によって還元させても
よい。本発明の一態様に係るグラフェンは、化学還元を行った後に、熱還元を行うことに
よって、熱還元のみ、または化学還元のみによって形成したグラフェンと比べて、少なく
とも以下の相違点を有する。本発明の一態様に係るグラフェンは、化学還元のみによって
形成したグラフェンと比べて、ＸＰＳで測定される炭素原子の組成を増やすことができる
。また、熱還元のみによって形成したグラフェンと比べて、ｓｐ^２結合を形成している炭
素原子の割合を増やすことができる。また、熱還元のみ、または化学還元のみによって形
成したグラフェンと比べて、抵抗率を小さくすることができる。

ただし、本発明の一態様は、これに限定されない。例えば、場合によっては、または、状
況に応じて、熱還元、または／および、化学還元などを実行する順序や、実行する回数な
どを変更することも可能である。

＜還元された酸化グラフェンを有する層の作製方法＞
還元された酸化グラフェンを有する層の作製方法として、まず酸化グラフェンを含むスラ
リーを形成する。スラリーとは、材料と溶媒とを混合した懸濁液である。

次に、上記スラリーを用いて、酸化グラフェンを有する層を形成する。グラフェンを有す
る層は、絶縁体上、半導体上、又は導電体上のいずれにも形成することができる。本実施
の形態においては、外装体における有機材料を有するフィルム、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、ポリアミド等の有機材料を有するフィ
ルム上に形成する。

酸化グラフェンを有する層の形成は、塗布法、スピンコート法、ディップコート法、スプ
レーコート法等を用いて行うことができる。塗布法は、ブレード法等を用いて行うことが
できる。また、これらの方法を複数組み合わせてもよい。例えば、ディップコート法によ
り、酸化グラフェンを有する層を形成した後、スピンコート法と同様の方法により、当該
酸化グラフェンを有する層を回転させることで、酸化グラフェンを有する層の厚さにおけ
る均一性を高めることができる。

次に、酸化グラフェンを有する層の乾燥を行う。酸化グラフェンを有する層の乾燥は、通
風乾燥又は真空乾燥等の方法で行うことができる。酸化グラフェンを有する層の乾燥は、
室温以上で行うことができる。これにより、溶媒を蒸発させることができる。なお、雰囲
気は特に限定されない。

次に、酸化グラフェンを有する層を溶媒中に浸して、還元剤を加えて化学反応させること
により酸化グラフェンの化学還元を行う。この処理において、グラフェンまたは還元され
た酸化グラフェンが形成される。この還元処理は、室温以上溶媒の沸点以下の温度で行う
ことができる。例えば、室温以上１５０℃以下の温度で行うことができる。なお、この処
理において、酸化グラフェンに含まれる酸素は全て脱離されずに、一部の酸素は残存して
もよい。

次に、乾燥を行う。乾燥は、通風乾燥又は真空乾燥等の方法で行うことができる。また、
室温以上で行うことができる。例えば、５０℃以上の熱風を用いて行うことができる。こ
の処理により、溶媒を蒸発させることができる。なお、雰囲気は特に限定されない。

次に、加熱処理を行って熱還元を行う。この加熱処理（熱還元）は、例えば、真空下にて
、１００℃以上の温度で行うことができる。

以上のようにして、還元された酸化グラフェンを有する層を形成することができる。

次に、還元された酸化グラフェンを有する層上に外装体の外面として、シリコーン樹脂、
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などの有機材料を有するフィ
ルムを形成させる。このような三層構造とすることで、電解液や気体の透過を遮断し、絶
縁性を確保し、併せて耐電解液性を有する外装体を形成することができる。

また、外装体は融着等によって封止構造が形成されていると好ましい。また、２枚の外装
体を重ねた場合は熱融着等の方法で外周すべてに封止部が形成される。

＜可撓性を有する二次電池＞
本実施の形態にて示された各部材の材料から、可撓性を有する材料を選択して用いること
によって、可撓性を有する二次電池を作製することができる。近年、変形可能なデバイス
の研究および開発が盛んに行われている。そのようなデバイスに用いる二次電池として、
可撓性を有する二次電池の需要が生じている。

２枚の外装フィルムを外装体として電極・電解液など部材１８０５を挟む二次電池を湾曲
させた場合には、二次電池の曲率中心１８００に近い側の外装フィルム１８０１の曲率半
径１８０２は、曲率中心１８００から遠い側の外装フィルム１８０３の曲率半径１８０４
よりも小さい（図７（Ａ）参照）。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に近い外装フィルムの表面には圧縮応力がかかり、曲率中心１８００から遠い外
装フィルムの表面には引っ張り応力がかかる（図７（Ｂ）参照）。

可撓性を有する二次電池を変形させたとき、外装体に大きな応力がかかるが、外装体の表
面に凹部または凸部で形成される模様を形成すると、二次電池の変形により圧縮応力や引
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５０ｍｍ好ましくは２０ｍｍとなる範
囲で変形することができる。

面の曲率半径について、図８を用いて説明する。図８（Ａ）において、曲面１７００を切
断した平面１７０１において、曲面１７００に含まれる曲線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
８（Ｂ）に曲面１７００の上面図を示す。図８（Ｃ）に、平面１７０１で曲面１７００を
切断した断面図を示す。曲面を平面で切断するとき、曲面に対する平面の角度や切断する
位置に応じて、断面に現れる曲線の曲率半径は異なるものとなるが、本明細書等では、最
も小さい曲率半径を面の曲率半径とする。

なお、二次電池の断面形状は、単純な円弧状に限定されず、一部が円弧を有する形状にす
ることができ、例えば図７（Ｃ）に示す形状や、波状（図７（Ｄ）参照）、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、５０ｍｍ好ましくは２０ｍｍとなる
範囲で二次電池が変形することができる。

＜二次電池の組み立て及びエージング＞
次に、二次電池の組み立て及びエージングについて説明する。上述の構成部材を組み合わ
せて、外装体１１６を封止することにより図１および図４に示すように、正極集電体１０
５と、正極活物質層１０４と、セパレータ１０３と、負極活物質層１０２と、負極集電体
１０１と、を積み重ねた積層体を複数有する内部構造物を、電解液１０７とともに外装体
１１６により封止された状態とする。

次に、エージング工程を行う。まず環境温度を例えば室温程度に保ち、低いレートで一定
電圧まで定電流充電を行う。次に、充電により外装体内部の領域に発生したガスを、外装
体外部に放出させる。次に、さらに初回の充電よりも高いレートで充電を行う。

その後、やや高い温度環境下で長時間保存する。例えば４０℃以上の環境下で２４時間以
上保存する。

やや高い温度環境下で長時間保存した後、再び外装体内部の領域に発生したガスを放出さ
せる。さらに室温環境下で０．２Ｃのレートで放電し、同レートにて充電し、再び同レー
トで放電した後、さらに同レートで充電する。そして、同レートで放電することによりエ
ージング工程を終了する。

以上のようにして、本発明に係る二次電池を製造することができる。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。

なお、本明細書等においては、ある一つの実施の形態において述べる図または文章におい
て、少なくとも一つの具体例が記載される場合、その具体例の上位概念を導き出すことは
、当業者であれば容易に理解される。したがって、ある一つの実施の形態において述べる
図または文章において、少なくとも一つの具体例が記載される場合、その具体例の上位概
念も、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可
能である。そして、その発明の一態様は、明確であると言える。

なお、本明細書等においては、少なくとも図に記載した内容（図の中の一部でもよい）は
、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能で
ある。したがって、ある内容について、図に記載されていれば、文章を用いて述べていな
くても、その内容は、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構
成することが可能である。同様に、図の一部を取り出した図についても、発明の一態様と
して開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。そして、そ
の発明の一態様は明確であると言える。

なお、本実施の形態において、本発明の一態様について述べた。または、他の実施の形態
において、本発明の一態様について述べる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定さ
れない。つまり、本実施の形態および他の実施の形態では、様々な発明の態様が記載され
ているため、本発明の一態様は、特定の態様に限定されない。例えば、本発明の一態様と
して、可撓性を有するリチウムイオン二次電池に適用した場合の例を示したが、本発明の
一態様は、これに限定されない。場合によっては、または、状況に応じて、本発明の一態
様は、様々な二次電池、鉛蓄電池、リチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル・水素蓄
電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・鉄蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、酸化
銀・亜鉛蓄電池、固体電池、空気電池、一次電池、キャパシタ、または、電気二重層キャ
パシタ、ウルトラ・キャパシタ、スーパー・キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、な
どに適用してもよい。または例えば、場合によっては、または、状況に応じて、本発明の
一態様は、リチウムイオン二次電池に適用しなくてもよい。例えば、本発明の一態様とし
て、湾曲した蓄電装置、可撓性を有する蓄電装置、または、変形できる蓄電装置に適用し
た場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。場合によっては、また
は、状況に応じて、本発明の一態様は、様々な形状の蓄電装置、または、様々な硬さを有
する蓄電装置に適用してもよい。または例えば、場合によっては、または、状況に応じて
、本発明の一態様は、湾曲していない平板形状の蓄電装置、または、円筒形状の蓄電装置
に適用してもよい。または例えば、場合によっては、または、状況に応じて、本発明の一
態様は、可撓性を有さず、変形できない蓄電装置に適用してもよい。

（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一態様に係る蓄電池の構造について、図９乃至図１３を参照
して説明する。

＜ラミネート型蓄電池＞
ラミネート型の蓄電池の一例について、図９（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９（Ａ）に示すラミネート型の蓄電池５００は、正極集電体５０１および正極活物質層
５０２を有する正極５０３と、負極集電体５０４および負極活物質層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５
０９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。外装体５０９には、実施の
形態１で示した外装体を用いることができる。

図９（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、タブ電極を用いてそのタブ電極と正極集電体５０１、或いは負極集電体５
０４と超音波接合させてタブ電極を外側に露出するようにしてもよい。

外装体５０９には、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アイオノ
マー、ポリアミド等の有機材料を有するフィルム（または膜）上に、還元された酸化グラ
フェンを有する層（または領域）を設け、さらに該還元された酸化グラフェンを有する層
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など
の有機材料を有するフィルム（または膜）を設けた三層構造の外装フィルムを用いること
ができる。このような三層構造とすることで、電解液や気体の透過を遮断するとともに、
絶縁性を確保し、併せて耐電解液性を有する。外装体を内側に折り曲げて重ねて、または
、２つの外装体それぞれの内面を向い合せて重ねて熱を加えることにより、内面の材料が
融け２つの外装体を融着することができ、封止構造を作製することができる。

また、ラミネート型の蓄電池５００の断面構造の一例を図９（Ｂ）に示す。図９（Ａ）で
は簡略のため、２つの集電体で構成する単層型の例を示しているが、実際は、複数の電極
層で構成する積層型である。

図９（Ｂ）では、一例として、電極層数を１２としている。なお、電極層数を１２として
も蓄電池５００は、可撓性を有する。図９（Ｂ）では負極集電体５０４が６層と、正極集
電体５０１が６層の合計１２層の構造を示している。勿論、電極層数は１２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。

ここで、ラミネート型の蓄電池５００の外観図の一例を図１０および図１１に示す。なお
、図９は、図１０に示す蓄電池５００の一点鎖線Ｃ１−Ｃ２における断面図を示す。図１
０および図１１は、正極５０３、負極５０６、セパレータ５０７、外装体５０９、正極タ
ブ電極５１０及び負極タブ電極５１１を有する。

図１２（Ａ）は正極５０３及び負極５０６の外観図を示す。正極５０３は正極集電体５０
１を有し、正極活物質層５０２は正極集電体５０１の表面に形成されている。また、正極
５０３は正極集電体５０１が一部露出する領域（タブ領域という）を有する。負極５０６
は負極集電体５０４を有し、負極活物質層５０５は負極集電体５０４の表面に形成されて
いる。また、負極５０６は負極集電体５０４が一部露出する領域、すなわちタブ領域を有
する。正極及び負極が有するタブ領域の面積や形状は、図１２（Ａ）に示す例に限られな
い。

＜ラミネート型蓄電池の作製方法＞
ここで、図１０に外観図を示すラミネート型蓄電池の作製方法の一例について、図１２（
Ｂ）、（Ｃ）を用いて説明する。

まず、負極５０６、セパレータ５０７及び正極５０３を積層する。図１２（Ｂ）に積層さ
れた負極５０６、セパレータ５０７及び正極５０３を示す。ここでは負極を５組、正極を
４組使用する例を示す。次に、正極５０３のタブ領域同士の接合と、最表面の正極のタブ
領域への正極タブ電極５１０の接合を行う。接合には、例えば超音波溶接等を用いればよ
い。同様に、負極５０６のタブ領域同士の接合と、最表面の負極のタブ領域への負極タブ
電極５１１の接合を行う。

次に外装体５０９上に、負極５０６、セパレータ５０７及び正極５０３を配置する。

次に、図１２（Ｃ）に示すように、外装体５０９を破線で示した部分で折り曲げる。その
後、外装体５０９の外周部を接合する。接合には例えば熱圧着等を用いればよい。この時
、後に電解液５０８を入れることができるように、外装体５０９の一部（または一辺）に
接合されない領域（以下、導入口という）を設ける。

次に、外装体５０９に設けられた導入口から、電解液５０８を外装体５０９の内側へ導入
する。電解液５０８の導入は、減圧雰囲気下、或いは不活性ガス雰囲気下で行うことが好
ましい。そして最後に、導入口を接合する。このようにして、ラミネート型の蓄電池であ
る蓄電池５００を作製することができる。

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１３に示す。フ
レキシブルな形状を備える蓄電池を適用した電子機器として、例えば、テレビジョン装置
（テレビ、又はテレビジョン受信機ともいう）、コンピュータ用などのモニタ、デジタル
カメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機（携帯電話、携帯
電話装置ともいう）、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、パチンコ機などの
大型ゲーム機などが挙げられる。

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

図１３（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
池７４０７を有している。

図１３（Ｂ）は、携帯電話機７４００を湾曲させた状態を示している。携帯電話機７４０
０を外部の力により変形させて全体を湾曲させると、その内部に設けられている蓄電池７
４０７も湾曲される。また、その時、曲げられた蓄電池７４０７の状態を図１３（Ｃ）に
示す。蓄電池７４０７はラミネート型の蓄電池である。蓄電池７４０７は、実施の形態１
で示した外装体を有する二次電池を用いればよい。

図１３（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、及び蓄電池７１０４を備える。ま
た、図１３（Ｅ）に曲げられた蓄電池７１０４の状態を示す。

次に、蓄電池が有する積層体の製造方法の他の例について、図１４乃至図１７を用いて説
明する。

図１４に、本発明の一態様に係る蓄電池２１００を示す。図１４（Ａ）は蓄電池２１００
の斜視図、図１４（Ｂ）は蓄電池２１００の上面図である。図１４（Ｃ）は、図１４（Ｂ
）に示す一点鎖線Ｇ１−Ｇ２における断面図である。蓄電池２１００は、外装体２１０７
の３辺が封止されている。また、蓄電池２１００は、正極リード２１２１、負極リード２
１２５、正極２１１１、負極２１１５、封止層２１２０およびセパレータ２１０３を有す
る。

ここで図１５を用いて、図１４に示す蓄電池２１００の作製方法の一部について説明する
。

まずセパレータ２１０３上に、負極２１１５を配置する（図１５（Ａ））。このとき、負
極２１１５が有する負極活物質層が、セパレータ２１０３と重畳するように配置する。

次に、セパレータ２１０３を折り曲げ、負極２１１５の上にセパレータ２１０３を重ねる
。次に、セパレータ２１０３の上に、正極２１１１を重ねる（図１５（Ｂ））。このとき
、正極２１１１が有する正極活物質層２１０２が、セパレータ２１０３および負極活物質
層２１０６と重畳するように配置する。なお、集電体の片面に活物質層が形成されている
電極を用いる場合は、正極２１１１の正極活物質層２１０２と、負極２１１５の負極活物
質層２１０６がセパレータ２１０３を介して対向するように配置する。

セパレータ２１０３にポリプロピレン等の熱溶着が可能な材料を用いている場合は、セパ
レータ２１０３同士が重畳している領域を熱溶着してから次の電極を重ねることで、作製
工程中に電極がずれることを抑制できる。具体的には、負極２１１５または正極２１１１
と重畳しておらず、セパレータ２１０３同士が重畳している領域、たとえば図１５（Ｂ）
の領域２１０３ａで示す領域を熱溶着することが好ましい。

この工程を繰り返すことで、図１５（Ｃ）に示すように、セパレータ２１０３を挟んで正
極２１１１および負極２１１５を積み重ねることができる。

なお、あらかじめ繰り返し折り曲げたセパレータ２１０３に、複数の負極２１１５および
複数の正極２１１１を交互に挟むように配置してもよい。

次に、図１５（Ｃ）に示すように、セパレータ２１０３で複数の正極２１１１および複数
の負極２１１５を覆う。

さらに、図１５（Ｄ）に示すように、セパレータ２１０３同士が重畳している領域、例え
ば図１５（Ｄ）に示す領域２１０３ｂを熱溶着することで、複数の正極２１１１と複数の
負極２１１５を、セパレータ２１０３によって覆い、結束する。

なお、複数の正極２１１１、複数の負極２１１５およびセパレータ２１０３を、結束材を
用いて結束してもよい。

このような工程で正極２１１１および負極２１１５を積み重ねるため、セパレータ２１０
３は、１枚のセパレータ２１０３の中で、複数の正極２１１１と複数の負極２１１５に挟
まれている領域と、複数の正極２１１１と複数の負極２１１５を覆うように配置されてい
る領域とを有する。

換言すれば、図１４の蓄電池２１００が有するセパレータ２１０３は、一部が折りたたま
れた１枚のセパレータである。セパレータ２１０３の折りたたまれた領域に、複数の正極
２１１１と、複数の負極２１１５が挟まれている。

蓄電池２１００の、外装体２１０７の接着領域、および正極２１１１、負極２１１５、セ
パレータ２１０３および外装体２１０７の形状、正極リード２１２１および負極リード２
１２５の位置形状以外の構成は、実施の形態１の記載を参酌することができる。また、正
極２１１１および負極２１１５を積み重ねる工程以外の蓄電池２１００の作製方法は、実
施の形態１に記載の作製方法を参酌することができる。

図１６に、図１４と異なる蓄電池２２００を示す。図１６（Ａ）は蓄電池２２００の斜視
図、図１６（Ｂ）は蓄電池２２００の上面図である。図１６（Ｃ１）は第１の電極組立体
２１３０、図１６（Ｃ２）は第２の電極組立体２１３１の断面図である。図１６（Ｄ）は
、図１６（Ｂ）の一点鎖線Ｈ１−Ｈ２における断面図である。なお、図１６（Ｄ）では図
を明瞭にするため、第１の電極組立体２１３０、電極組立体２１３１およびセパレータ２
１０３を抜粋して示す。

図１６に示す蓄電池２２００は、正極２１１１と負極２１１５の配置、およびセパレータ
２１０３の配置が図１４の蓄電池２１００と異なる。

図１６（Ｄ）に示すように、蓄電池２２００は、複数の第１の電極組立体２１３０および
複数の第２の電極組立体２１３１を有する。

図１６（Ｃ１）に示すように、第１の電極組立体２１３０では、正極集電体２１０１の両
面に正極活物質層２１０２を有する正極２１１１ａ、セパレータ２１０３、負極集電体２
１０５の両面に負極活物質層２１０６を有する負極２１１５ａ、セパレータ２１０３、正
極集電体２１０１の両面に正極活物質層２１０２を有する正極２１１１ａがこの順に積層
されている。また図１６（Ｃ２）に示すように、第２の電極組立体２１３１では、負極集
電体２１０５の両面に負極活物質層２１０６を有する負極２１１５ａ、セパレータ２１０
３、正極集電体２１０１の両面に正極活物質層２１０２を有する正極２１１１ａ、セパレ
ータ２１０３、負極集電体２１０５の両面に負極活物質層２１０６を有する負極２１１５
ａがこの順に積層されている。

さらに図１６（Ｄ）に示すように、複数の第１の電極組立体２１３０および複数の第２の
電極組立体２１３１は、巻回したセパレータ２１０３によって覆われている。

ここで図１７を用いて、図１６に示す蓄電池２２００の作製方法の一部について説明する
。

まずセパレータ２１０３上に、第１の電極組立体２１３０を配置する（図１７（Ａ））。

次に、セパレータ２１０３を折り曲げ、第１の電極組立体２１３０の上にセパレータ２１
０３を重ねる。次に、第１の電極組立体２１３０の上下に、セパレータ２１０３を介して
、２組の第２の電極組立体２１３１を重ねる（図１７（Ｂ））。

次に、セパレータ２１０３を、２組の第２の電極組立体２１３１を覆うように巻回させる
。さらに、２組の第２の電極組立体２１３１の上下に、セパレータ２１０３を介して、２
組の第１の電極組立体２１３０を重ねる（図１７（Ｃ））。

次に、セパレータ２１０３を、２組の第１の電極組立体２１３０を覆うように巻回させる
（図１７（Ｄ））。

このような工程で複数の第１の電極組立体２１３０および複数の第２の電極組立体２１３
１を積み重ねるため、これらの電極組立体は、渦巻き状に巻回されたセパレータ２１０３
の間に配置される。

なお、最も外側に配置される第１の電極組立体２１３０の正極２１１１ａは、外側には正
極活物質層２１０２を設けないことが好ましい。

また図１６（Ｃ１）および図１６（Ｃ２）では、電極組立体が電極３枚とセパレータ２枚
を有する構成を示したが、本発明の一態様はこれに限らない。電極を４枚以上、セパレー
タを３枚以上有する構成としてもよい。電極を増やすことで、蓄電池２２００の容量をよ
り向上させることができる。また電極を２枚、セパレータを１枚有する構成としてもよい
。電極が少ない場合、より湾曲に強い蓄電池２２００とすることができる。また図１６（
Ｄ）では、蓄電池２２００が第１の電極組立体２１３０を３組、第２の電極組立体２１３
１を２組有する構成を示したが、本発明の一態様はこれに限らない。さらに多くの電極組
立体を有する構成としてもよい。電極組立体を増やすことで、蓄電池２２００の容量をよ
り向上させることができる。またより少ない電極組立体を有する構成としてもよい。電極
組立体が少ない場合、より湾曲に強い蓄電池２２００とすることができる。

蓄電池２２００の、正極２１１１と負極２１１５の配置、およびセパレータ２１０３の配
置の他は、図１４についての記載を参酌することができる。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。

（実施の形態３）
上記実施の形態で説明した材料を含む二次電池と組み合わせて用いることができる電池制
御ユニット（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ：ＢＭＵ）、及び該電池
制御ユニットを構成する回路に適したトランジスタについて、図１８乃至図２４を参照し
て説明する。本実施の形態では、特に直列に接続された電池セルを有する蓄電装置の電池
制御ユニットについて説明する。

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

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

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

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

ここで、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜について説明する。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

図１８には、蓄電装置のブロック図の一例を示す。図１８に示す蓄電装置ＢＴ００は、端
子対ＢＴ０１と、端子対ＢＴ０２と、切り替え制御回路ＢＴ０３と、切り替え回路ＢＴ０
４と、切り替え回路ＢＴ０５と、変圧制御回路ＢＴ０６と、変圧回路ＢＴ０７と、直列に
接続された複数の電池セルＢＴ０９を含む電池部ＢＴ０８と、を有する。

また、図１８の蓄電装置ＢＴ００において、端子対ＢＴ０１と、端子対ＢＴ０２と、切り
替え制御回路ＢＴ０３と、切り替え回路ＢＴ０４と、切り替え回路ＢＴ０５と、変圧制御
回路ＢＴ０６と、変圧回路ＢＴ０７とにより構成される部分を、電池制御ユニットと呼ぶ
ことができる。

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

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

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

切り替え制御回路ＢＴ０３の動作の詳細について述べる。

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

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

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

ここで、本実施の形態における切り替え制御回路ＢＴ０３の動作例を、図１９を用いて説
明する。図１９は、切り替え制御回路ＢＴ０３の動作例を説明するための図である。なお
、説明の便宜上、図１９では４個の電池セルＢＴ０９が直列に接続されている場合を例に
説明する。

まず、図１９（Ａ）の例では、電池セルａ乃至電池セルｄの電圧を電圧Ｖａ乃至電圧Ｖｄ
とすると、Ｖａ＝Ｖｂ＝Ｖｃ＞Ｖｄの関係にある場合を示している。つまり、連続する３
つの高電圧セルａ乃至電池セルｃと、１つの低電圧セルｄとが直列に接続されている。こ
の場合、切り替え制御回路ＢＴ０３は、連続する３つの高電圧セルａ乃至高電圧セルｃを
放電電池セル群として決定する。また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、低電圧セルｄを充
電電池セル群として決定する。

次に、図１９（Ｂ）の例では、Ｖｃ＞Ｖａ＝Ｖｂ＞＞Ｖｄの関係にある場合を示している
。つまり、連続する２つの低電圧セルａ、ｂと、１つの高電圧セルｃと、１つの過放電間
近の低電圧セルｄとが直列に接続されている。この場合、切り替え制御回路ＢＴ０３は、
高電圧セルｃを放電電池セル群として決定する。また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、低
電圧セルｄが過放電間近であるため、連続する２つの低電圧セルａ及びｂではなく、低電
圧セルｄを充電電池セル群として優先的に決定する。

最後に、図１９（Ｃ）の例では、Ｖａ＞Ｖｂ＝Ｖｃ＝Ｖｄの関係にある場合を示している
。つまり、１つの高電圧セルａと、連続する３つの低電圧セルｂ乃至ｄとが直列に接続さ
れている。この場合、切り替え制御回路ＢＴ０３は、高電圧セルａを放電電池セル群と決
定する。また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、連続する３つの低電圧セルｂ乃至ｄを充電
電池セル群として決定する。

切り替え制御回路ＢＴ０３は、上記図１９（Ａ）乃至（Ｃ）の例のように決定された結果
に基づいて、切り替え回路ＢＴ０４の接続先である放電電池セル群を示す情報が設定され
た制御信号Ｓ１と、切り替え回路ＢＴ０５の接続先である充電電池セル群を示す情報が設
定された制御信号Ｓ２を、切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５に対してそれ
ぞれ出力する。

以上が、切り替え制御回路ＢＴ０３の動作の詳細に関する説明である。

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

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

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

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

切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５の構成例を示す回路図を図２０および図
２１に示す。

図２０では、切り替え回路ＢＴ０４は、複数のトランジスタＢＴ１０と、バスＢＴ１１及
びＢＴ１２とを有する。バスＢＴ１１は、端子Ａ１と接続されている。また、バスＢＴ１
２は、端子Ａ２と接続されている。複数のトランジスタＢＴ１０のソース又はドレインの
一方は、それぞれ１つおきに交互に、バスＢＴ１１及びＢＴ１２と接続されている。また
、複数のトランジスタＢＴ１０のソース又はドレインの他方は、それぞれ隣接する２つの
電池セルＢＴ０９の間に接続されている。

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

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

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

また、図２０では、切り替え回路ＢＴ０５は、複数のトランジスタＢＴ１３と、電流制御
スイッチＢＴ１４と、バスＢＴ１５と、バスＢＴ１６とを有する。バスＢＴ１５及びＢＴ
１６は、複数のトランジスタＢＴ１３と、電流制御スイッチＢＴ１４との間に配置される
。複数のトランジスタＢＴ１３のソース又はドレインの一方は、それぞれ１つおきに交互
に、バスＢＴ１５及びＢＴ１６と接続されている。また、複数のトランジスタＢＴ１３の
ソース又はドレインの他方は、それぞれ隣接する２つの電池セルＢＴ０９の間に接続され
ている。

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

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

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

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

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

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

切り替え回路ＢＴ０５は、複数のトランジスタＢＴ１０のゲートに与える制御信号Ｓ２に
応じて、充電電池セル群の中で最も上流に位置する電池セルＢＴ０９の正極端子と接続さ
れているトランジスタＢＴ１３を導通状態にする。また、切り替え回路ＢＴ０５は、複数
のトランジスタＢＴ１０のゲートに与える制御信号Ｓ２に応じて、充電電池セル群の中で
最も下流に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子に接続されているトランジスタＢＴ１３
を導通状態にする。

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

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

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

図２１は、図２０とは異なる、切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５の構成例
を示す回路図である。

図２１では、切り替え回路ＢＴ０４は、複数のトランジスタ対ＢＴ２１と、バスＢＴ２４
及びバスＢＴ２５とを有する。バスＢＴ２４は、端子Ａ１と接続されている。また、バス
ＢＴ２５は、端子Ａ２と接続されている。複数のトランジスタ対ＢＴ２１の一端は、それ
ぞれトランジスタＢＴ２２とトランジスタＢＴ２３とにより分岐している。トランジスタ
ＢＴ２２のソース又はドレインの一方は、バスＢＴ２４と接続されている。また、トラン
ジスタＢＴ２３のソース又はドレインの一方は、バスＢＴ２５と接続されている。また、
複数のトランジスタ対ＢＴ２１の他端は、それぞれ隣接する２つの電池セルＢＴ０９の間
に接続されている。なお、複数のトランジスタ対ＢＴ２１のうち、最上流に位置するトラ
ンジスタ対ＢＴ２１の他端は、電池部ＢＴ０８の最上流に位置する電池セルＢＴ０９の正
極端子と接続されている。また、複数のトランジスタ対ＢＴ２１のうち、最下流に位置す
るトランジスタ対ＢＴ２１の他端は、電池部ＢＴ０８の最下流に位置する電池セルＢＴ０
９の負極端子と接続されている。

切り替え回路ＢＴ０４は、制御信号Ｓ１に応じてトランジスタＢＴ２２およびトランジス
タＢＴ２３の導通／非導通状態を切り換えることにより、当該トランジスタ対ＢＴ２１の
接続先を、端子Ａ１又は端子Ａ２のいずれか一方に切り替える。詳細には、トランジスタ
ＢＴ２２が導通状態であれば、トランジスタＢＴ２３は非導通状態となり、その接続先は
端子Ａ１になる。一方、トランジスタＢＴ２３が導通状態であれば、トランジスタＢＴ２
２は非導通状態となり、その接続先は端子Ａ２になる。トランジスタＢＴ２２及びトラン
ジスタＢＴ２３のどちらが導通状態になるかは、制御信号Ｓ１によって決定される。

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

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

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

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

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

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

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

また、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数が、充電電池セル群に含まれる
電池セルＢＴ０９の個数以下である場合は、充電電池セル群を充電するために必要な充電
電圧を確保する必要がある。そのため、変圧制御回路ＢＴ０６は、充電電池セル群に過剰
な充電電圧が印加されない範囲で放電電圧（Ｖｄｉｓ）を昇圧させるように変圧回路ＢＴ
０７を制御する変圧信号Ｓ３を出力する。

なお、過剰な充電電圧とする電圧値は、電池部ＢＴ０８で使用される電池セルＢＴ０９の
製品仕様等に鑑みて決定することができる。また、変圧回路ＢＴ０７により昇圧及び降圧
された電圧は、充電電圧（Ｖｃｈａ）として端子対ＢＴ０２に印加される。

ここで、本実施の形態における変圧制御回路ＢＴ０６の動作例を、図２２（Ａ）乃至図２
２（Ｃ）を用いて説明する。図２２（Ａ）乃至図２２（Ｃ）は、図１９（Ａ）乃至図１９
（Ｃ）で説明した放電電池セル群及び充電電池セル群に対応させた、変圧制御回路ＢＴ０
６の動作例を説明するための概念図である。なお図２２（Ａ）乃至図２２（Ｃ）は、電池
制御ユニットＢＴ４１を図示している。電池制御ユニットＢＴ４１は、上述したように、
端子対ＢＴ０１と、端子対ＢＴ０２と、切り替え制御回路ＢＴ０３と、切り替え回路ＢＴ
０４と、切り替え回路ＢＴ０５と、変圧制御回路ＢＴ０６と、変圧回路ＢＴ０７とにより
構成される。

図２２（Ａ）に示される例では、図１９（Ａ）で説明したように、連続する３つの高電圧
セルａ乃至ｃと、１つの低電圧セルｄとが直列に接続されている。この場合、図１９（Ａ
）を用いて説明したように、切り替え制御回路ＢＴ０３は、高電圧セルａ乃至ｃを放電電
池セル群として決定し、低電圧セルｄを充電電池セル群として決定する。そして、変圧制
御回路ＢＴ０６は、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数を基準とした時の
、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数の比に基づいて、放電電圧（Ｖｄｉ
ｓ）から充電電圧（Ｖｃｈａ）への変換比Ｎを算出する。

なお、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数が、充電電池セル群に含まれる
電池セルＢＴ０９の個数よりも多い場合に、放電電圧を変圧せずに端子対ＢＴ０２にその
まま印加すると、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９に、端子対ＢＴ０２を介し
て過剰な電圧が印加される可能性がある。そのため、図２２（Ａ）に示されるような場合
では、端子対ＢＴ０２に印加される充電電圧（Ｖｃｈａ）を、放電電圧よりも降圧させる
必要がある。さらに、充電電池セル群を充電するためには、充電電圧は、充電電池セル群
に含まれる電池セルＢＴ０９の合計電圧より大きい必要がある。そのため、変圧制御回路
ＢＴ０６は、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数を基準とした時の、充電
電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数の比よりも、変換比Ｎを大きく設定する。

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

図２２（Ａ）に示される例では、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数が３
個で、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の数が１個であるため、変圧制御回路
ＢＴ０６は、１／３より少し大きい値を変換比Ｎとして算出する。そして、変圧制御回路
ＢＴ０６は、放電電圧を当該変換比Ｎに応じて降圧し、充電電圧に変換する変圧信号Ｓ３
を変圧回路ＢＴ０７に出力する。そして、変圧回路ＢＴ０７は、変圧信号Ｓ３に応じて変
圧された充電電圧を、端子対ＢＴ０２に印加する。そして、端子対ＢＴ０２に印加される
充電電圧によって、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９が充電される。

また、図２２（Ｂ）や図２２（Ｃ）に示される例でも、図２２（Ａ）と同様に、変換比Ｎ
が算出される。図２２（Ｂ）や図２２（Ｃ）に示される例では、放電電池セル群に含まれ
る電池セルＢＴ０９の個数が、充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数以下で
あるため、変換比Ｎは１以上となる。よって、この場合は、変圧制御回路ＢＴ０６は、放
電電圧を昇圧して充電電圧に変換する変圧信号Ｓ３を出力する。

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

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

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

絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを用いた変圧回路ＢＴ０７の構成を図２３に示す。絶縁型Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータＢＴ５１は、スイッチ部ＢＴ５２とトランス部ＢＴ５３とを有する。
スイッチ部ＢＴ５２は、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの動作のオン／オフを切り替えるス
イッチであり、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃ
ｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やバイポーラ型トランジス
タ等を用いて実現される。また、スイッチ部ＢＴ５２は、変圧制御回路ＢＴ０６から出力
される、オン／オフ比を制御する変圧信号Ｓ３に基づいて、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ
ＢＴ５１のオン状態とオフ状態を周期的に切り替える。なお、スイッチ部ＢＴ５２は、使
用される絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの方式によって様々な構成を取り得る。トランス部
ＢＴ５３は、端子対ＢＴ０１から印加される放電電圧を充電電圧に変換する。詳細には、
トランス部ＢＴ５３は、スイッチ部ＢＴ５２のオン／オフ状態と連動して動作し、そのオ
ン／オフ比に応じて放電電圧を充電電圧に変換する。この充電電圧は、スイッチ部ＢＴ５
２のスイッチング周期において、オン状態となる時間が長いほど大きくなる。一方、充電
電圧は、スイッチ部ＢＴ５２のスイッチング周期において、オン状態となる時間が短いほ
ど小さくなる。なお、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを用いる場合、トランス部ＢＴ５３の
内部で、端子対ＢＴ０１と端子対ＢＴ０２は互いに絶縁することができる。

本実施の形態における蓄電装置ＢＴ００の処理の流れを、図２４を用いて説明する。図２
４は、蓄電装置ＢＴ００の処理の流れを示すフローチャートである。

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

また、図２４のフローチャートでは、複数のステップが順番に記載されているが、各ステ
ップの実行順序は、その記載の順番に制限されない。

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

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

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

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

可撓性を有する二次電池を、腕章型の電子機器に実装する例を図２５に示す。図２５に示
す腕章型デバイス７３００は、腕７３０１に装着することが可能であり、曲面を有する表
示部と、曲げることのできる二次電池とを有する。

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

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

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

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

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

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。

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

図２６（Ａ）および図２６（Ｂ）に、２つ折り可能なタブレット型端末の一例を示す。図
２６（Ａ）および図２６（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２６（Ａ）は、タブレット型端末９６００を開いた
状態を示し、図２６（Ｂ）は、タブレット型端末９６００を閉じた状態を示している。

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

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

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

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

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

また、図２６（Ａ）では表示部９６３１ｂと表示部９６３１ａの表示面積が同じ例を示し
ているが特に限定されず、一方のサイズともう一方のサイズが異なっていてもよく、表示
の品質も異なっていてもよい。例えば一方が他方よりも高精細な表示を行える表示パネル
としてもよい。

図２６（Ｂ）は、閉じた状態であり、タブレット型端末は、筐体９６３０、太陽電池９６
３３、ＤＣＤＣコンバータ９６３６を含む充放電制御回路９６３４を有する。また、二次
電池９６３５として、本発明の一態様の二次電池を用いる。

なお、タブレット型端末９６００は２つ折り可能なため、未使用時に筐体９６３０ａおよ
び筐体９６３０ｂを重ね合せるように折りたたむことができる。折りたたむことにより、
表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂを保護できるため、タブレット型端末９６００の耐
久性を高めることができる。また、本発明の一態様の二次電池を用いた二次電池９６３５
は可撓性を有し、曲げ伸ばしを繰り返しても充放電容量が低下しにくい。よって、信頼性
の優れたタブレット型端末を提供できる。

また、この他にも図２６（Ａ）および図２６（Ｂ）に示したタブレット型端末は、様々な
情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻な
どを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ
入力機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を有する
ことができる。

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

また、図２６（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、および動作について図２６（
Ｃ）にブロック図を示し説明する。図２６（Ｃ）には、太陽電池９６３３、二次電池９６
３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３、
表示部９６３１について示しており、二次電池９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、
コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が、図２６（Ｂ）に示す充放電制御回路
９６３４に対応する箇所となる。

まず外光により太陽電池９６３３により発電がされる場合の動作の例について説明する。
太陽電池で発電した電力は、二次電池９６３５を充電するための電圧となるようＤＣＤＣ
コンバータ９６３６で昇圧又は降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作に太陽電
池９６３３からの電力が用いられる際にはスイッチＳＷ１をオンにし、コンバータ９６３
７で表示部９６３１に必要な電圧に昇圧又は降圧をすることとなる。また、表示部９６３
１での表示を行わない際には、ＳＷ１をオフにし、ＳＷ２をオンにして二次電池９６３５
の充電を行う構成とすればよい。

なお太陽電池９６３３については、発電手段の一例として示したが、特に限定されず、圧
電素子（ピエゾ素子）や熱電変換素子（ペルティエ素子）などの他の発電手段による二次
電池９６３５の充電を行う構成であってもよい。例えば、無線（非接触）で電力を送受信
して充電する無接点電力伝送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて行う構成と
してもよい。

また、図２７に示すようなウェアラブルデバイスに実施の形態１で説明した二次電池を搭
載することができる。

例えば、図２７（Ａ）に示すような眼鏡型デバイス４００に搭載することができる。眼鏡
型デバイス４００は、フレーム４００ａと、表示部４００ｂを有する。湾曲を有するフレ
ーム４００ａのテンプル部に二次電池を搭載することで、重量バランスがよく継続使用時
間の長い眼鏡型デバイス４００とすることができる。

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

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

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

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

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

また、図２７（Ｂ）に示すような腕輪型デバイス４０７に実施の形態１で説明した二次電
池を搭載することができる。腕輪型デバイス４０７は、ケース４０７ａの中に、２つの湾
曲した二次電池４０７ｂを有する。またケース４０７ａの表面には湾曲した表示部４０７
ｃが設けられている。表示部４０７ｃに用いることのできる表示部については、図２５の
表示部についての記載を参酌することができる。腕輪型デバイス４０７は、接続部４０７
ｄとヒンジ部４０７ｅを有し、ヒンジ部４０７ｅを中心に接続部４０７ｄまでを動かすこ
とができる。また接続部４０７ｄに設けられた外部端子を介して充電等を行うことができ
る。

また、図２７（Ｃ）に示すようなウェアラブルデバイス４１０に上記実施の形態で説明し
た二次電池を搭載することができる。ウェアラブルデバイス４１０は、センサ部４１３と
、表示部４１５と、バンド部４１４とを有し、例えば手首などに着用することができる。
バンド部４１４に湾曲した二次電池４１２が設けられている。表示部４１５に用いること
のできる表示部については、後述する図２８の表示部についての記載を参酌することがで
きる。

二次電池４１２として先の実施の形態に示す二次電池を用いることにより、ウェアラブル
デバイス４１０の着脱時に二次電池４１２が変形しても、外装体の亀裂の発生などの可能
性を低減することができる。よって、ウェアラブルデバイス４１０の信頼性を高いものと
することができる。

図２８に、他の電子機器の例を示す。図２８において、表示装置８０００は、本発明の一
態様に係る二次電池８００４を用いた電子機器の一例である。具体的に、表示装置８００
０は、ＴＶ放送受信用の表示装置に相当し、筐体８００１、表示部８００２、スピーカ部
８００３、二次電池８００４等を有する。本発明の一態様に係る二次電池８００４は、筐
体８００１の内部に設けられている。表示装置８０００は、商用電源から電力の供給を受
けることもできるし、二次電池８００４に蓄積された電力を用いることもできる。よって
、停電などにより商用電源から電力の供給が受けられない時でも、本発明の一態様に係る
二次電池８００４を無停電電源として用いることで、表示装置８０００の利用が可能とな
る。

表示部８００２には、液晶表示装置、有機ＥＬ素子などの発光素子を各画素に備えた発光
装置、電気泳動表示装置、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉ
ｃｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ
Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）などの、半導体表示装置を用いることができる。

なお、表示装置には、ＴＶ放送受信用の他、パーソナルコンピュータ用、広告表示用など
、全ての情報表示用表示装置が含まれる。

図２８において、据え付け型の照明装置８１００は、本発明の一態様に係る二次電池８１
０３を用いた電子機器の一例である。具体的に、照明装置８１００は、筐体８１０１、光
源８１０２、二次電池８１０３等を有する。図２８では、二次電池８１０３が、筐体８１
０１及び光源８１０２が据え付けられた天井８１０４の内部に設けられている場合を例示
しているが、二次電池８１０３は、筐体８１０１の内部に設けられていても良い。照明装
置８１００は、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、二次電池８１０３に蓄
積された電力を用いることもできる。よって、停電などにより商用電源から電力の供給が
受けられない時でも、本発明の一態様に係る二次電池８１０３を無停電電源として用いる
ことで、照明装置８１００の利用が可能となる。

なお、図２８では天井８１０４に設けられた据え付け型の照明装置８１００を例示してい
るが、本発明の一態様に係る二次電池は、天井８１０４以外、例えば側壁８１０５、床８
１０６、窓８１０７等に設けられた据え付け型の照明装置に用いることもできるし、卓上
型の照明装置などに用いることもできる。

また、光源８１０２には、電力を利用して人工的に光を得る人工光源を用いることができ
る。具体的には、白熱電球、蛍光灯などの放電ランプ、ＬＥＤや有機ＥＬ素子などの発光
素子が、上記人工光源の一例として挙げられる。

図２８において、室内機８２００及び室外機８２０４を有するエアコンディショナーは、
本発明の一態様に係る二次電池８２０３を用いた電子機器の一例である。具体的に、室内
機８２００は、筐体８２０１、送風口８２０２、二次電池８２０３等を有する。図２８で
は、二次電池８２０３が、室内機８２００に設けられている場合を例示しているが、二次
電池８２０３は室外機８２０４に設けられていても良い。或いは、室内機８２００と室外
機８２０４の両方に、二次電池８２０３が設けられていても良い。エアコンディショナー
は、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、二次電池８２０３に蓄積された電
力を用いることもできる。特に、室内機８２００と室外機８２０４の両方に二次電池８２
０３が設けられている場合、停電などにより商用電源から電力の供給が受けられない時で
も、本発明の一態様に係る二次電池８２０３を無停電電源として用いることで、エアコン
ディショナーの利用が可能となる。

なお、図２８では、室内機と室外機で構成されるセパレート型のエアコンディショナーを
例示しているが、室内機の機能と室外機の機能とを１つの筐体に有するエアコンディショ
ナーに、本発明の一態様に係る二次電池を用いることもできる。

図２８において、電気冷凍冷蔵庫８３００は、本発明の一態様に係る二次電池８３０４を
用いた電子機器の一例である。具体的に、電気冷凍冷蔵庫８３００は、筐体８３０１、冷
蔵室用扉８３０２、冷凍室用扉８３０３、二次電池８３０４等を有する。図２８では、二
次電池８３０４が、筐体８３０１の内部に設けられている。電気冷凍冷蔵庫８３００は、
商用電源から電力の供給を受けることもできるし、二次電池８３０４に蓄積された電力を
用いることもできる。よって、停電などにより商用電源から電力の供給が受けられない時
でも、本発明の一態様に係る二次電池８３０４を無停電電源として用いることで、電気冷
凍冷蔵庫８３００の利用が可能となる。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。

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

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

図２９において、本発明の一態様を用いた車両を例示する。図２９（Ａ）に示す自動車８
４００は、走行のための動力源として電気モーターを用いる電気自動車である。または、
走行のための動力源として電気モーターとエンジンを適宜選択して用いることが可能なハ
イブリッド自動車である。本発明の一態様を用いることで、航続距離の長い車両を実現す
ることができる。また、自動車８４００は二次電池を有する。二次電池は電気モーターを
駆動するだけでなく、ヘッドライト８４０１やルームライト（図示せず）などの発光装置
に電力を供給することができる。

また、二次電池は、自動車８４００が有するスピードメーター、タコメーターなどの表示
装置に電力を供給することができる。また、二次電池は、自動車８４００が有するナビゲ
ーションシステムなどの半導体装置に電力を供給することができる。

図２９（Ｂ）に示す自動車８５００は、自動車８５００が有する二次電池にプラグイン方
式や非接触給電方式等により外部の充電設備から電力供給を受けて、充電することができ
る。図２９（Ｂ）に、地上設置型の充電装置８０２１から自動車８５００に搭載された蓄
電装置に、ケーブル８０２２を介して充電を行っている状態を示す。充電に際しては、充
電方法やコネクターの規格等は、所定の方式で適宜行えばよい。充電装置８０２１は、商
用施設に設けられた充電ステーションでもよく、また家庭の電源であってもよい。例えば
、プラグイン技術によって、外部からの電力供給により自動車８５００に搭載された二次
電池を充電することができる。充電は、ＡＣＤＣコンバータ等の変換装置を介して、交流
電力を直流電力に変換して行うことができる。

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

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

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。

本実施例では、実施の形態１で示す外装体の内部に有機溶媒を封入した複数の試料を作
製し、各試料の内部への水分の浸入量を測定した結果について説明する。

＜試料の作製＞
本実施例で準備した外装体は、外装フィルムＡ、外装フィルムＢ、外装フィルムＣの３
種類である。外装フィルムＡは、ポリイミドフィルムである。外装フィルムＢは、ポリイ
ミドフィルム上に熱還元させた酸化グラフェンを有する層を設け、さらに該還元された酸
化グラフェンを有する層上にシリコーン樹脂を有する三層構造の外装フィルムである。外
装フィルムＣは、ポリイミドフィルム上に化学還元させた後に熱還元させた酸化グラフェ
ンを有する層を設け、さらに該還元された酸化グラフェンを有する層上にシリコーン樹脂
を有する三層構造の外装フィルムである。以上の各種試料をそれぞれ２つずつ作製した。

以下より外装フィルムＡ乃至外装フィルムＣの作製方法について説明する。

まず、外装フィルムＡ乃至Ｃとしてそれぞれ厚さ１２μｍのポリイミドフィルムを準備
した。

次に、外装フィルムＢおよび外装フィルムＣにおいて、ポリイミドフィルム上に酸化グ
ラフェンのスラリーを塗工した。酸化グラフェンのスラリーは、株式会社仁科マテリアル
製の酸化グラフェンの分散液（型番：ＴＱ１１）を４ｍｌ、純水を２ｍｌ準備し、これら
を混練機で回転数２０００ｒｐｍの条件で５分処理したものを用いた。上記塗工の後、通
風乾燥炉にて８０℃で３０分乾燥させた。

次に、外装フィルムＣにおいて、酸化グラフェンを化学還元させた。具体的には、アス
コルビン酸３．３ｇ、水酸化リチウム水溶液０．７８ｇ、純水２００ｍｌ、エタノール８
００ｍｌを混合した溶液を６０℃に加熱し、外装フィルムＣを該溶液に３時間浸した。

次に、外装フィルムＢおよび外装フィルムＣにおいて、酸化グラフェンを熱還元させた
。具体的には、真空状態で２５０℃、１０時間の熱処理を行った。

次に、外装フィルムＢおよび外装フィルムＣにおいて、還元された酸化グラフェンを有
する層上にシリコーンを塗工した。シリコーンの原料として、株式会社横浜ゴム製のシリ
コーン（型番：ＹＳＨ７５０２）を用いた。上記塗工の後、真空乾燥炉にて、１００℃で
１時間、次いで１５０℃で２時間乾燥させた。

以上のようにして、外装フィルムＡ乃至外装フィルムＣを作製した。

続いて、外装フィルムＡ乃至外装フィルムＣを用いて測定用の試料を作製した。具体的
には、それぞれの種類の外装フィルムを２枚用いて、ガラス繊維ろ紙（ＧＦ／Ｃ）および
６００μｌのプロピレンカーボネートを外装フィルム内部に封入することで袋状の試料を
作製した。ガラス繊維ろ紙はプロピレンカーボネートの保液のために入れている。各試料
の袋部分の大きさは３５ｍｍ×４５ｍｍであり、各辺の封止幅は袋部分の外周５．５ｍｍ
である。試料は外装フィルムＡ乃至外装フィルムＣを用いたものをそれぞれ２つずつ作製
した。作製した試料をそれぞれ試料Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２とする。

＜水分浸入量の測定＞
各試料内部への水分の浸入量の測定は、以下の方法により行った。まず試料を温度６０
℃、湿度９０％を維持した恒温槽内に２４時間保持した。その後試料を取り出し、グロー
ブボックス内で外装フィルムを開封してプロピレンカーボネートを６００μｌ添加した。
添加したプロピレンカーボネートと試料内部のプロピレンカーボネートとをなじませた後
に、これらの混合液を約０．３ｇ採取した。そして採取した混合液中の水分量を、水分量
計により測定した。水分量計は、カールフィッシャー水分量計（京都工業株式会社製、Ｍ
ＫＣ６１０）を用いた。

図３０に、水分量の測定結果を示す。図３０において縦軸の水分量は対数で示している
。該水分量が小さいほど、試料に用いた外装フィルムが水分の透過を抑制する性能が高い
ことを示す。

図３０より、外装フィルムＢは外装フィルムＡとほぼ同等の性能を有する一方、外装フ
ィルムＣは外装フィルムＡおよび外装フィルムＢよりも水分の透過を抑制する性能が高い
ことがわかる。よって、本実施例において、化学還元させた後に熱還元させた酸化グラフ
ェンは、水分の透過を抑制する効果を有することが確認できた。

本実施例では、還元された酸化グラフェンのＸＲＤスペクトルの測定結果について説明
する。

ポリイミドフィルム上に、実施例１で示した還元された酸化グラフェンと同様の形成方
法で還元された酸化グラフェンを形成した２種類の試料を作製した。外装フィルムＢが有
する還元された酸化グラフェンと同様の形成方法で形成した還元された酸化グラフェンを
有する試料を試料ＲＧＯ−Ｂ、外装フィルムＣが有する還元された酸化グラフェンと同様
の形成方法で形成した還元された酸化グラフェンを有する試料を試料ＲＧＯ−Ｃとする。

図３１に、ＸＲＤスペクトルの測定結果を示す。図３１において、縦軸はＸ線回折強度
であり、基材であるポリイミドフィルムの測定プロファイルとの差分を示している。また
、横軸は回折角２θを還元された酸化グラフェンの層間距離に変換した値である。ある層
間距離におけるＸ線回折強度が大きいほど、測定試料において該層間距離を維持する還元
された酸化グラフェンが多く含まれることを示す。なお、該変換にはブラッグの式を用い
た。該変換前のＸＲＤスペクトルの測定結果を図３２に示す。

図３１より、試料ＲＧＯ−Ｂおよび試料ＲＧＯ−ＣのＸＲＤスペクトルはいずれも、０
．３５ｎｍより大きく０．３８ｎｍ未満の範囲（以下、範囲ａとする）、０．４１ｎｍよ
り大きく０．４６ｎｍ未満の範囲（以下、範囲ｂとする）のそれぞれにピークを有するが
、２つの範囲におけるピーク強度比が両者で異なる。範囲ａ、範囲ｂにおけるピーク強度
をそれぞれＩａ、Ｉｂとすれば、試料ＲＧＯ−ＢにおいてはＩａ／Ｉｂは１より小さく、
試料ＲＧＯ−ＣにおいてはＩａ／Ｉｂは１より大きい。具体的には、試料ＲＧＯ−Ｂにお
いてはＩａ／Ｉｂは０．４より大きくかつ０．６より小さく、試料ＲＧＯ−Ｃにおいては
Ｉａ／Ｉｂは１．５より大きくかつ２．５より小さい。

また、図３１より、試料ＲＧＯ−Ｂと比べて試料ＲＧＯ−Ｃは還元された酸化グラフェ
ンの層間距離が小さい領域が多いことがわかる。一方で、実施例１の結果から外装フィル
ムＢと比べて外装フィルムＣの方が水分の透過を抑制する性能が高い。以上のことより、
化学還元させた後に熱還元させた酸化グラフェンは、層間距離が小さい緻密な積層体であ
り、水分の透過を抑制する効果を有することが確認された。

なお、水分子の大きさは０．３８ｎｍであり、水分子の大きさより小さい範囲にＸＲＤ
スペクトルのピークを有する還元された酸化グラフェンを有する外装フィルムＣは、水分
の透過を抑制する外装フィルムとして好適であるといえる。

１００ａ 積層体
１００ｂ 積層体
１００ｃ 積層体
１００ｄ 積層体
１０１ 負極集電体
１０２ 負極活物質層
１０３ セパレータ
１０４ 正極活物質層
１０５ 正極集電体
１０７ 電解液
１１０ 二次電池
１１１ 領域
１１２ 外装フィルム
１１３ 外装フィルム
１１４ 薄片
１１５ リード電極
１１６ 外装体
１１７ 内部構造物
２００ 金属薄膜
４００ 眼鏡型デバイス
４００ａ フレーム
４００ｂ 表示部
４０１ ヘッドセット型デバイス
４０１ａ マイク部
４０１ｂ フレキシブルパイプ
４０１ｃ イヤフォン部
４０２ デバイス
４０２ａ 筐体
４０２ｂ 二次電池
４０３ デバイス
４０３ａ 筐体
４０３ｂ 二次電池
４０５ 腕時計型デバイス
４０５ａ 表示部
４０５ｂ ベルト部
４０６ ベルト型デバイス
４０６ａ ベルト部
４０６ｂ ワイヤレス給電受電部
４０７ 腕輪型デバイス
４０７ａ ケース
４０７ｂ 二次電池
４０７ｃ 表示部
４０７ｄ 接続部
４０７ｅ ヒンジ部
４１０ ウェアラブルデバイス
４１２ 二次電池
４１３ センサ部
４１４ バンド部
４１５ 表示部
５００ 蓄電池
５０１ 正極集電体
５０２ 正極活物質層
５０３ 正極
５０４ 負極集電体
５０５ 負極活物質層
５０６ 負極
５０７ セパレータ
５０８ 電解液
５０９ 外装体
５１０ 正極タブ電極
５１１ 負極タブ電極
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 外装フィルム
１８０２ 曲率半径
１８０３ 外装フィルム
１８０４ 曲率半径
２１００ 蓄電池
２１０１ 正極集電体
２１０２ 正極活物質層
２１０３ セパレータ
２１０３ａ 領域
２１０３ｂ 領域
２１０５ 負極集電体
２１０６ 負極活物質層
２１０７ 外装体
２１１１ 正極
２１１１ａ 正極
２１１５ 負極
２１１５ａ 負極
２１２０ 封止層
２１２１ 正極リード
２１２５ 負極リード
２１３０ 電極組立体
２１３１ 電極組立体
２２００ 蓄電池
７１００ 携帯表示装置
７１０１ 筐体
７１０２ 表示部
７１０３ 操作ボタン
７１０４ 蓄電池
７３００ 腕章型デバイス
７３０１ 腕
７４００ 携帯電話機
７４０１ 筐体
７４０２ 表示部
７４０３ 操作ボタン
７４０４ 外部接続ポート
７４０５ スピーカ
７４０６ マイク
７４０７ 蓄電池
８０００ 表示装置
８００１ 筐体
８００２ 表示部
８００３ スピーカ部
８００４ 二次電池
８０２１ 充電装置
８０２２ ケーブル
８１００ 照明装置
８１０１ 筐体
８１０２ 光源
８１０３ 二次電池
８１０４ 天井
８１０５ 側壁
８１０６ 床
８１０７ 窓
８２００ 室内機
８２０１ 筐体
８２０２ 送風口
８２０３ 二次電池
８２０４ 室外機
８３００ 電気冷凍冷蔵庫
８３０１ 筐体
８３０２ 冷蔵室用扉
８３０３ 冷凍室用扉
８３０４ 二次電池
８４００ 自動車
８４０１ ヘッドライト
８５００ 自動車
９６００ タブレット型端末
９６２５ スイッチ
９６２６ スイッチ
９６２７ 電源スイッチ
９６２８ 操作スイッチ
９６２９ 留め具
９６３０ 筐体
９６３０ａ 筐体
９６３０ｂ 筐体
９６３１ 表示部
９６３１ａ 表示部
９６３１ｂ 表示部
９６３２ａ 領域
９６３２ｂ 領域
９６３３ 太陽電池
９６３４ 充放電制御回路
９６３５ 二次電池
９６３６ ＤＣＤＣコンバータ
９６３７ コンバータ
９６３８ 操作キー
９６３９ ボタン
９６４０ 可動部

Claims (1)

1. 内部構造物と、前記内部構造物を包む外装体と、を有する二次電池であって、
   前記内部構造物は、正極および負極を有し、
   前記外装体は、第１の外装フィルムと、第２の外装フィルムと、を有し、
   前記第２の外装フィルムは、シリコーン樹脂を有し、
   前記第１の外装フィルムおよび前記第２の外装フィルムの間に、フレーク状のグラフェンを含む層を有し、
   前記フレーク状のグラフェンは、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み、
   前記第２の外装フィルムは、前記フレーク状のグラフェンを含む層と接し、
   前記二次電池は繰り返し曲げられる機能を有する二次電池。

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