JP6953119B2 - 蓄電装置、電池制御ユニットおよび電子機器 - Google Patents

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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、記憶装置、それらの駆動方法、それらの製造方法、またはそれらの評価方法に関する。特に、本発明の一態様は、蓄電装置およびその作製方法、またはその評価方法に関する。
なお、本明細書中において蓄電装置とは、蓄電機能を有する素子及び装置全般を指すものである。
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。特許文献１には、蓄電装置の電子機器への搭載の一例が示されている。
また近年、人体に装着して使用される電子機器が提案され、ウェアラブルディスプレイなどと呼ばれている。利便性向上のため、このような電子機器は例えば、人体への装着および脱離を繰り返し行えることが求められている。
特開２０１５−３８８６８号
不純物が蓄電装置の内部へ混入することにより、蓄電装置の特性の低下が生じる。例えば非水電解液に水などの不純物が混入し、放電容量が減少する場合がある。例えば、蓄電装置の外装体の気密性が低いことにより大気中の成分が外装体内部に混入し、その結果、蓄電装置への不純物の混入が生じる場合がある。
また、人体に装着して使用される電子機器に搭載される蓄電装置は、電子機器の装着および脱離を繰り返す際に、蓄電装置自身も繰り返し曲げる場合がある。蓄電装置を繰り返し曲げる際に、外装体に劣化が生じ、外装体の内部に水分等の不純物が混入する場合がある。外装体の内部に混入する水分の量を知ることは、蓄電装置の信頼性を向上するために重要である。
本発明の一態様は、繰り返し曲げることのできる蓄電装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、信頼性の高い蓄電装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、寿命の長い蓄電装置を提供することを課題の一とする。または、本発明の一態様は、繰り返し曲げることのできる電子機器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、可撓性を有する電子機器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、可撓性を有するフィルム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フィルム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、蓄電装置の信頼性の評価方法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、蓄電装置の内部の不純物量の評価方法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、蓄電装置の内部の水分量の評価方法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、蓄電装置が有する外装体の内部の水分量の評価方法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、新規な構造の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、新規な蓄電装置、新規な蓄電装置を搭載した電子機器など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。
本発明の一態様は、フィルム、正極および負極を有し、前記フィルムの、表面の最大高さと最小高さの差は、０．１５ｍｍ以上０．８ｍｍ未満であり、フィルムの剛性率は６．５×１０９Ｎより小さく、フィルムは、金属層を有し、金属層の厚さは、５μｍ以上２００μｍ以下であり、正極および負極は、フィルムにより包まれる蓄電装置である。また、フィルムは例えば、複数の凸部を有する。
または、本発明の一態様は、フィルム、正極および負極を有し、フィルムの、上面からみた面積に対する表面積の比は１．００５以上１０以下であり、フィルムは、金属層を有し、金属層の厚さは、５μｍ以上２００μｍ以下であり、正極および負極は、フィルムにより包まれる蓄電装置である。
また、上記構成において、フィルムの破断点における歪みは０．６より大きく２以下であることが好ましい。また、上記構成において、金属層は、アルミニウムを有することが好ましい。
または、本発明の一態様は、外装体、正極および負極を有する蓄電装置であり、外装体は、第１の領域と、第２の領域と、を有し、第１の領域の剛性は、第２の領域の剛性の１．２倍以上４倍以下である蓄電装置である。
または、本発明の一態様は、外装体、正極および負極を有する蓄電装置であり、外装体は、第１の領域と、第２の領域と、を有し、第１の領域および第２の領域において、一方向から見た表面の最大高さと最小高さの差をＨとし、第１の領域におけるＨの値は、第２の領域におけるＨの値の２倍以上５倍以下である蓄電装置である。
また、上記構成において、蓄電装置は繰り返し曲げられ、第２の領域は、第１の領域よりも外装体の端部に近い領域を有することが好ましい。また、上記構成において、蓄電装置は繰り返し曲げられ、第１の領域の曲率半径は、第２の領域の曲率半径よりも小さい領域を有することが好ましい。
本発明の一態様により、繰り返し曲げることのできる蓄電装置を提供することができる。また、本発明の一態様により、信頼性の高い蓄電装置を提供することができる。また、本発明の一態様により、寿命の長い蓄電装置を提供することができる。また、本発明の一態様により、繰り返し曲げることのできる電子機器を提供することができる。また、本発明の一態様により、可撓性を有する電子機器を提供することができる。
また、本発明の一態様により、可撓性を有するフィルム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フィルムを提供することができる。
また、本発明の一態様により、蓄電装置の信頼性の評価方法を提供することができる。また、本発明の一態様により、蓄電装置の内部の不純物量の評価方法を提供することができる。また、本発明の一態様により、蓄電装置の内部の水分量の評価方法を提供することができる。また、本発明の一態様により、蓄電装置が有する外装体の内部の水分量の評価方法を提供することができる。
また、本発明の一態様により、新規な構造の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、新規な蓄電装置、新規な蓄電装置を搭載した電子機器などを提供することができる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
フィルムの断面を説明する図。 フィルムの断面を説明する図。 フィルムの断面を説明する図。 フィルムの上面を説明する図。 フィルムの上面を説明する図。 フィルムの上面を説明する図。 フィルムの上面を説明する図。 フィルムの試験結果。 フィルムの試験結果。 蓄電装置を説明する図。 蓄電装置の断面を説明する図。 蓄電装置の作製方法を説明する図。 蓄電装置の作製方法を説明する図。 蓄電装置を説明する図。 面の曲率半径を説明する図。 フィルムの曲率半径を説明する図。 蓄電装置の断面を説明する図。 蓄電装置の断面を説明する図。 蓄電装置の断面を説明する図。 蓄電装置の上面および断面を説明する図。 蓄電装置の上面および断面を説明する図。 蓄電装置の上面および断面を説明する図。 蓄電装置の上面および断面を説明する図。 蓄電装置の断面を説明する図。 蓄電装置の断面を説明する図。 蓄電装置の断面を説明する図。 蓄電装置の断面を説明する図。 電子機器の断面およびフィルムの断面を説明する図。 本発明の作製方法の一態様を示す断面図。 本発明の作製方法の一態様を示す断面図。 本発明の作製方法の一態様を示す断面図。 粒子の断面を説明する図。 電極の断面を説明する図。 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。 電子機器の一例を説明する図。 電子機器の一例を説明する図。 電子機器の一例を説明する図。 電子機器の一例を説明する図。 本発明の一態様を説明するブロック図。 本発明の一態様を説明する概念図。 本発明の一態様を説明する回路図。 本発明の一態様を説明する回路図。 本発明の一態様を説明する概念図。 本発明の一態様を説明するブロック図。 本発明の一態様を説明するフローチャート。 水分量の測定結果を示す図。
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、層、基板、領域などの各要素の大きさや厚さ等は、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。
ここで蓄電装置の充電および放電におけるレートについて説明する。例えば、容量Ｘ［Ａｈ］の二次電池を定電流充電する際に、充電レート１Ｃとは、ちょうど１時間で充電終了となる電流値Ｉ［Ａ］のことであり、充電レート０．２Ｃとは、Ｉ／５［Ａ］（すなわち、ちょうど５時間で充電終了となる電流値）のことである。同様に、放電レート１Ｃとは、ちょうど１時間で放電終了となる電流値Ｉ［Ａ］のことであり、放電レート０．２Ｃとは、Ｉ／５［Ａ］（すなわち、ちょうど５時間で放電終了となる電流値）のことである。
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一態様の蓄電装置と、蓄電装置が有する外装体について説明する。
蓄電装置の一例として、リチウムイオン電池等の電気化学反応を用いる二次電池が挙げられる。また蓄電装置の一例として、電気二重層キャパシタ、レドックスキャパシタ等の電気化学キャパシタ、空気電池、燃料電池等が挙げられる。
本発明の一態様の蓄電装置は、充電および放電を繰り返し行えることが好ましい。
蓄電装置の充電および放電の際に、電極の反応電位において、電解液が分解する場合がある。電解液の分解反応は不可逆反応であることが多い。そのため、蓄電装置の充放電効率を低下させる場合がある。充放電効率が低下することにより、蓄電装置の放電容量が低下してしまう。
また、電解液の分解反応により、充放電の繰り返しに伴い放電容量が徐々に減少する場合がある。
蓄電装置の電解液として非水電解液を用いることにより、蓄電装置が動作する電位の範囲を広くすることができる場合がある。例えば、より広い電位の範囲において、電解液の分解を抑制できる。よって、蓄電装置の放電容量を高めることができる。
本発明の一態様の蓄電装置は、外装体と、外装体の内部に位置する電極と、非水電解液と、を有することが好ましい。
＜外装体＞
以下に、本発明の一態様の外装体について説明する。
不純物が蓄電装置が有する外装体の内部へ混入することにより、蓄電装置の特性の低下が生じる。例えば非水電解液に水などの不純物が混入し、放電容量が減少する場合がある。例えば、蓄電装置の外装体の気密性が低いことにより大気中の成分が外装体内部に混入し、その結果、蓄電装置への不純物の混入が生じる。
ここで、蓄電装置において、外装体の内部に有する水分の濃度は、蓄電装置が外装体の内部に有する電解液の量に対して、重量あたり、３００ｐｐｍ以下が好ましく、１００ｐｐｍ以下がより好ましく、５０ｐｐｍ以下がさらに好ましく、２０ｐｐｍ以下がさらに好ましい。
蓄電装置において、外装体の内部に有する水分の量は例えば、カールフィッシャー水分計等により測定することができる。
外装体は、不純物の透過性が低い材料を有することが好ましい。特に、透湿性の低い材料を有することが好ましい。例えば、金属を有することが好ましい。
本発明の一態様の蓄電装置が有する外装体として、フィルム（シート、または箔と呼ぶ場合もある）を用いることが好ましい。
本発明の一態様の外装体は、アルミニウム、銅、錫、ニオブ、チタン、ニッケル、マンガン、鉄、モリブデン、タングステン、タンタル、クロム等の金属から選ばれる少なくとも一を有することが好ましい。また、これらの金属の合金を有してもよい。例えば、ステンレスを有してもよい。また、外装体は、これらの金属または合金を有する金属層を有することが好ましい。ここで、アルミニウム、銅、錫、ニオブ、チタン等はヤング率も小さく、加工しやすい場合がある。また、アルミニウムは安価であり、また加工しやすく、外装体が有する金属として特に好ましい。
ここで金属層の厚さは例えば５μｍ以上２００μｍ以下、あるいは１０μｍ以上１００μｍ以下、あるいは１５μｍ以上５０μｍ以下である。
あるいは、本発明の一態様の外装体は、炭素シートを有してもよい。炭素シートとして例えば、黒鉛、炭素繊維、活性炭、グラフェン、グラフェン化合物等を有するフィルムが挙げられる。
また、本発明の一態様の外装体は、樹脂を有することが好ましい。また、樹脂はフィルム状であってもよい。樹脂として例えば、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、ポリアミド等を用いることができる。
また、蓄電装置が有する電極と外装体とのショートを防ぐため、外装体の表面の電気伝導性は、低いことが好ましい。よって、外装体は、表面に樹脂層などを有することが好ましい。例えば、外装体として、金属層の両面に樹脂層を有するフィルムを用いることができる。
例えば、本発明の一態様の外装体は、前記金属または前記合金を有するフィルムの、表面および裏面の少なくともいずれか一方の表面に、樹脂層を有してもよい。
例えば外装体として、金属フィルム（アルミニウム、ステンレス、銅など）、有機材料からなるプラスチックフィルム、有機材料（有機樹脂や繊維など）と無機材料（セラミックなど）とを含むハイブリッド材料フィルム、炭素含有無機フィルム（カーボンフィルム、グラファイトフィルムなど）などから選ばれる単層フィルムまたはこれら複数からなる積層フィルムを用いる。
また、金属フィルムを用いる場合には、表面を絶縁化するために、内面に例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネート、アイオノマー、ポリアミド等の材料等を被覆し、外面に例えばポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等の絶縁性合成樹脂膜を設けた三層構造のフィルムとするとよい。あるいは、樹脂膜としてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂等を用いてもよい。金属フィルムを二層以上の積層膜で被覆してもよい。例えば、内面にポリプロピレン等の材料等を被覆し、外面にポリアミド系樹脂と、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等を積層した膜で被覆してもよい。ここで、例えば樹脂膜の厚さは１０μｍ以上２００μｍ以下、あるいは１５μｍ以上１００μｍ以下である。
本発明の一態様の蓄電装置は、該蓄電装置を搭載する機器の変形に伴い、変形することができる。
本発明の一態様の蓄電装置は、曲げることができる。曲げることが可能な蓄電装置は、変形する機器、例えばウェアラブルデバイス等の電子機器に搭載することができる。人体等に装着する際や、装着している間に、ウェアラブルデバイスが変形することにより、ウェアラブルデバイスの装着性を向上することができる。
ウェアラブルデバイス等の電子機器は、繰り返し、人体への装着および脱離が行われることが好ましい。よって、本発明の一態様の蓄電装置は、繰り返し曲げることができることが好ましい。
蓄電装置を曲げることにより、外装体が変形する。外装体の変形は、外装体の一部に亀裂が生じる、あるいは、外装体の一部が引っ張られて薄くなる、等の現象を引き起こす場合がある。このような現象が生じることにより、外装体において、不純物の透過性が上昇する。よって、外装体の内部に大気中の不純物、例えば水分等、が混入しやすくなる。
本発明の一態様の蓄電装置が有する外装体は、蓄電装置を繰り返し曲げる場合に、不純物の透過性の上昇を抑制することができる。
ここで、繰り返し曲げるとは例えば、曲率半径の大きい状態と小さい状態とを繰り返すことである。蓄電装置を曲げる際には、曲率半径が小さいほど外装体の変形が大きく、亀裂等がより生じやすい。
蓄電装置を曲げる場合に、外装体において、局所的な領域で変形が大きくなる場合がある。例えば、外装体において、局所的なたわみ等が生じる場合がある。局所的なたわみは、皺の発生要因となる。皺は曲率半径が極めて小さい領域、と考えることもできる。蓄電装置を繰り返し曲げるのに伴い、皺の部分においては亀裂等がより生じやすい場合がある。
よって、本発明の一態様の蓄電装置が有する外装体は、たわみが生じにくいことが好ましい。
以下に、外装体として用いることができるフィルムの例について説明する。
フィルムのたわみを抑制するためには例えば、フィルムの厚さを厚くすればよい。
あるいは、フィルムに加工を施すことにより、たわみを抑制することができる。例えば、フィルムに凸部を設ければよい。フィルムに凸部を設ける例として、フィルムにエンボス加工を施す、フィルムを蛇腹状とする、等が挙げられる。
金属フィルムは、エンボス加工を行いやすい。また、エンボス加工を行って凸部を形成すると外気に触れる外装体の表面積、例えば上面からみた面積に対する表面積の比が増大するため、放熱効果に優れている。エンボス加工によりフィルム表面（または裏面）に形成された凸部は、フィルムを封止構造の壁の一部とする空間の容積が可変な閉塞空間を形成する。この閉塞空間は、フィルムの凸部が蛇腹構造となって形成されるとも言える。また、プレス加工の一種であるエンボス加工に限らず、フィルムの一部に浮き彫り（レリーフ）が形成できる手法であればよい。
次に、凸部の断面形状について、図１および図２を用いて説明する。
図１に示すように、フィルム１０において、第１の方向に頂部を有する凸部１０ａと、第２の方向に頂部を有する凸部１０ｂが交互に配列されている。なお、ここでは、第１の方向は、一方の面側であり、第２の方向は、他方の面側である。
凸部１０ａ及び凸部１０ｂの断面形状は、中空半円状、中空半楕円状、中空多角形状、または中空不定形とすることができる。なお、中空多角形状の場合は、六角形より多い角を有することで、角における応力の集中を低減することが可能であり、好ましい。
図１には、凸部１０ａの深さ３５１、凸部１０ａのピッチ３５２、凸部１０ｂの深さ３５３、凸部１０ａと凸部１０ｂの距離３５４、フィルム１０のフィルム厚さ３５５、凸部１０ａの底部厚さ３５６を示す。また、ここで高さ３５７は、フィルムの表面の最大高さと最小高さの差である。
次に、凸部１０ａを有するフィルム１０の様々な例を図２（Ａ）乃至（Ｆ）に示す。
また、凸部１０ａおよび凸部１０ｂを有するフィルム１０の様々な例を図３（Ａ）乃至（Ｄ）に示す。
次に、凸部の上面形状について、図４乃至図７を用いて説明する。
図４（Ａ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａが、規則的に配列されている。ここでは、凸部１０ａが並ぶ方向を示す破線ｅ１はフィルムの辺に対して斜めである。
図４（Ｂ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａが、規則的に配列されている。ここでは、凸部１０ａが並ぶ方向を示す破線ｅ１はフィルムの長辺に対して平行である。
図５（Ａ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａと、他方の面側に頂部を有する凸部１０ｂが、規則的に配列されている。ここでは、凸部１０ａが並ぶ方向を示す破線ｅ１と、凸部１０ｂが並ぶ方向を示す破線ｅ２がフィルムの辺に対して斜めであり、且つ破線ｅ１及び破線ｅ２は交差している。
図５（Ｂ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａと、他方の面側に頂部を有する凸部１０ｂが、規則的に配列されている。ここでは、凸部１０ａが並ぶ方向を示す破線ｅ１と、凸部１０ｂが並ぶ方向を示す破線ｅ２が、フィルムの長辺に対して平行である。
図５（Ｃ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａと、他方の面側に頂部を有する凸部１０ｂが、規則的に配列されている。ここでは、凸部１０ａが並ぶ方向を示す破線ｅ１と、凸部１０ｂが並ぶ方向を示す破線ｅ２が、フィルムの短辺に対して平行である。
図５（Ｄ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａと、他方の面側に頂部を有する凸部１０ｂが、不規則に配列されている。
なお、図５に示す凸部それぞれの上面形状は、円形であるが、円形でなくてもよい。例えば多角形、不定形であってもよい。
また、図５に示すフィルムのように、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａと、他方の面側に頂部を有する凸部１０ｂ、それぞれの上面形状が、同じでもよい。または、図６（Ａ）に示すように、一方の面側に頂部を有する凸部１０ａと、他方の面側に頂部を有する凸部１０ｂの上面形状が、互いに異なってもよい。
図６（Ａ）に示すフィルムにおいて、凸部１０ａの上面形状は、線状であり、凸部１０ｂの上面形状は、円状である。なお、凸部１０ａの上面形状は、直線状、曲線状、波状、ジグザグ状、不定形であってもよい。また、凸部１０ｂの上面形状は、多角形、不定形であってもよい。
または、図６（Ｂ）に示すように、凸部１０ａ、１０ｂの上面形状が、十字状であってもよい。
図５及び図６に示すような上面形状を有することで、少なくとも二方向の曲げへの応力を緩和することができる。
また、図７は、凸部の上面形状が線状の例を示す。なお、図７に示す形状を蛇腹構造と呼ぶ場合がある。図７（Ａ）乃至（Ｄ）に示す破線ｅ３に沿った断面として、図１乃至図３を適用することができる。
図７（Ａ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する、線状の凸部１０ａが、配列されている。ここでは、線状の凸部１０ａの方向を示す破線ｅ１がフィルムの辺に対して平行である。また、図７（Ｂ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する線状の凸部１０ａと、他方の面側に頂部を有する線状の凸部１０ｂが、交互に配列されている。ここでは、線状の凸部１０ａの方向を示す破線ｅ１と、線状の凸部１０ｂの方向を示す破線ｅ２がフィルムの辺に対して平行である。
図７（Ｃ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する、線状の凸部１０ａが、配列されている。ここでは、線状の凸部１０ａの方向を示す破線ｅ１がフィルムの辺に対して斜めである。また、図７（Ｄ）に示すフィルムは、一方の面側に頂部を有する線状の凸部１０ａと、他方の面側に頂部を有する線状の凸部１０ｂが、交互に配列されている。ここでは、線状の凸部１０ａの方向を示す破線ｅ１と、線状の凸部１０ｂの方向を示す破線ｅ２がフィルムの辺に対して斜めである。
本発明の一態様の外装体は、複数の凸部を有し、該凸部の深さは好ましくは１ｍｍ以下、より好ましくは０．１５ｍｍ以上０．８ｍｍ未満、さらに好ましくは０．３ｍｍ以上０．７ｍｍ以下である。
また、面積あたりの凸部の密度は例えば０．０２個／ｍｍ２以上２個／ｍｍ２以下が好ましく、０．０５個／ｍｍ２以上１個／ｍｍ２以下がより好ましく、０．１個／ｍｍ２以上０．５個／ｍｍ２以下がさらに好ましい。
ここで、上面からみた面積に対する表面積の比の値をＲとする。Ｒについて、図を用いて説明する。図５（Ａ）の一点鎖線で囲まれた領域１１において、上面からみた面積は、図５（Ａ）の上面図における面積である。ここで上面図は、フィルム１０を概略垂直方向からみた図であることが好ましい。上面からみた面積をＪ１、表面積をＪ２とすると、Ｒ＝Ｊ２／Ｊ１と表すことができる。
ここで、Ｒは例えば、１．００５以上１０以下が好ましく、１．０１５以上５以下がより好ましく、１．０５より大きく３以下がさらに好ましく、１．１以上２以下がさらに好ましく、１．０８より大きく１．７より小さいことがさらに好ましく、１．１より大きく１．４より小さいことがさらに好ましい。
ここでフィルムの表面積は例えば、走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）、より具体的には例えばＡＦＭ、ＤＦＭ等を用いて評価する。あるいは例えば、共焦点レーザー顕微鏡等を用いて評価する。
＜座屈荷重＞
ここで、座屈が起こる荷重を座屈荷重という。座屈荷重を高くすることによりフィルムをたわみにくくすることができる。また、フィルムに皺を寄りにくくすることができる。
一方、座屈荷重が高すぎると、フィルムが変形しづらくなり、曲げ応力を加える際にフィルムに亀裂等が生じやすくなってしまう。
フィルムを曲げる場合に、フィルムが凸部を有することにより、平坦なフィルムと比較して、座屈荷重を高くすることができる。また、フィルムのＲ＝Ｊ２／Ｊ１を大きくすることにより、平坦なフィルムと比較して、座屈荷重を高くすることができる場合がある。
＜剛性＞
また、蓄電装置を繰り返し曲げる場合には、例えば外装体に引っ張り応力や圧縮応力が加わる。このような力が加わることにより、外装体の一部に亀裂が生じる、あるいは、外装体の一部が引っ張られて薄くなる、等の現象を引き起こす場合がある。
よって、本発明の一態様の外装体は伸び縮みしやすいことが好ましい。外装体の伸び縮みにより、外装体に加わる力を緩和し、外装体の亀裂等を抑制できる。
物体の剛性を低くすることにより、伸び縮みしやすくなる。ヤング率の低い材料を用いることにより、剛性を低くすることができる。
また、フィルムに加工を施すことにより、剛性を低くすることができる。例えば、凸部を設ければよい。また、フィルムにスリット等を設けることにより剛性を低くできる場合がある。ここで、フィルムに凸部を設けることにより、上面からみた面積あたりの外装体の表面積の比が増大する。
フィルムの剛性は、フィルムに力を加えて引っ張りながら、加えた力に対するフィルムの伸びを測定することにより得られる。このような測定を、引張試験と呼ぶ場合がある。フィルムの剛性をｋ、引張試験における力をＰ、変位をδとする。ｋ、Ｐおよびδは、数式（１）で表される関係を有する。よって、フィルムの引張試験によりＰおよびδを測定することにより、フィルムの剛性ｋを求めることができる。
Figure 0006953119
試料の長さをＬ、幅をＷ、断面積をＡとする。歪みεは、数式（２）で表される。応力σは、数式（３）で表される。
Figure 0006953119
Figure 0006953119
数式（４）で定義されるＧを剛性率と呼ぶ場合がある。
Figure 0006953119
また、剛性率Ｇに試料の厚さをかけた値（あるいは剛性ｋに試料長さをかけ、試料幅で割った値）をパラメータＧ’とする。ここで、Ｇ’は数式（５）で表される。
Figure 0006953119
ここで、応力σと歪みεの比をＥとする。Ｅは数式（６）で表すことができる。
Figure 0006953119
数式（６）に数式（１）乃至数式（３）を代入すると、Ｅは、数式（７）で表すことができる。すなわちここではＥは、剛性率Ｇと等しい。
Figure 0006953119
ＥとＧが等しいことと、数式（６）から、Ｇ、σおよびεは数式（８）を満たす。
Figure 0006953119
＜引張試験＞
以下に、フィルムの引張試験からｋを求める例を示す。
試料Ａ１乃至試料Ａ３、および比較試料Ｃ１を準備した。全ての試料において、金属層の表および裏に樹脂層が被覆されている。
試料Ａ１乃至試料Ａ３にはエンボス加工が施されている。ここで上面からみた面積に対する表面積の比が、試料Ａ１よりも試料Ａ２が大きく、試料Ａ２よりも試料Ａ３が大きくなるように加工されている。
各試料を幅Ｗが１５ｍｍ、長さＬが１００ｍｍの概略長方形に切断した。ここで長さＬは例えば、長方形において引っ張り方向に概略平行な向きの辺の長さを指す。
長さ１００ｍｍのうち、両端において、一方の端から２５ｍｍまでを第１の治具で固定し、他方の端から２５ｍｍまでを第２の治具で固定する。第１の治具と第２の治具の間の距離を５０ｍｍとした。
第１の治具を、速度１０ｍｍ／分で引き、引っ張り応力を印加した。印加した力が５Ｎとなったところを測定開始位置とした。印加した力に対する歪みを測定した。
比較試料Ｃ１および試料Ａ１の測定結果を図８（Ａ）に、試料Ａ２およびＡ３の測定結果を図８（Ｂ）にそれぞれ示す。図８（Ａ）および（Ｂ）の横軸には歪みε、縦軸は力Ｐを示す。変位（変化量）δは、引張試験による長さの変化である。歪みεは、数式（２）で表される。ここでＬは引張前の長さである。
Figure 0006953119
ここで数式（８）を変形すると数式（９）が得られる。また、数式（９）の両辺に断面積Ａをかけると、数式（３）との関係から、数式（１０）が得られる。よって、剛性率Ｇは、横軸をε、縦軸を応力σとしたときの傾き（すなわち横軸をε、縦軸を力Ｐとしたときの直線の傾きを断面積で割った値）として求めることができる。また、数式（１）および数式（２）の関係から、数式（１１）が得られる。よって、横軸をε、縦軸を力Ｐとしたときの直線の傾きをＬで割った値が剛性ｋである。
Figure 0006953119
Figure 0006953119
Figure 0006953119
歪みεが０．００２以下の範囲の拡大図を図９に示す。歪みεが０以上０．００２以下の範囲において、一次式を用いて近似を行い、傾きを求めた。近似において得られた、決定係数Ｒ２は０．９６乃至０．９７であった。各試料において、傾きの値から求められたＧ’とｋを表１に示す。
Figure 0006953119
表１に示すように、上面からみた面積に対する表面積の比が大きいほど剛性および剛性率が低い。ここで、試料Ａ１乃至試料Ａ３の試料厚さは、エンボス加工前の厚さ、あるいは加工後のエンボス凸部の厚さ、あるいは、凸部と凸部の間の領域の厚さとする。ここでは一例として、厚さを加工前のフィルムの厚さとして算出した。また断面積は、試料幅と試料厚さの積として算出した。
本発明の一態様の蓄電装置が有する外装体は、例えば凸部等を設ける加工のない比較試料Ｃ１に対して、好ましくは剛性、剛性率およびパラメータＧ’が０．９倍未満、より好ましくは０．５倍以上０．９倍未満、さらに好ましくは０．６倍以上０．８倍未満である。
また、蓄電装置が有する外装体の剛性率は例えば、好ましくは６．５×１０９Ｎ／ｍ２より小さく、より好ましくは６．３×１０９Ｎ以下、さらに好ましくは４．０×１０９Ｎ以上５．７×１０９Ｎ以下である。蓄電装置が有する外装体のパラメータＧ’は例えば、好ましくは９．９×１０５Ｎ／ｍ２より小さく、より好ましくは９．６×１０５Ｎ以下、さらに好ましくは６．１×１０５Ｎ以上８．７×１０５Ｎ以下である。
＜破断点＞
ここで図８に示す引張試験の結果において、引張試験において急激に力が低下する様子が観測される。
図８に示す引張試験の結果より、急激に力が低下する点の歪みεおよび力Ｐの大よその値を表２に示す。
Figure 0006953119
このように急激に力が低下する点では、フィルムに亀裂等の破断が生じている場合がある。そのような場合には、この点を破断点と呼ぶ。ここで、フィルムに凸部等を設けることにより、例えばフィルムの面内において、力が局所的に集中しやすい領域が生じる場合がある。この集中のしやすさは、例えば凸部の深さや間隔等に依存する場合がある。また、凸部等を設けることにより、フィルムが薄くなる領域が生じる場合がある。これらの領域においては、特に亀裂等が生じやすくなるため、破断の要因となりやすい。すなわち、フィルムに凸部等を設けることにより、フィルムの破断が生じやすくなる場合がある。
表２より、試料Ａ１、Ａ２においては、破断点における力は０．１３９以上、歪みεは０．７以上となり、比較試料１（エンボス加工なし）とほぼ同等の値を得ることができたが、試料Ａ３において、破断点における力は０．１３３、歪みは０．４３と、比較試料１よりも低い結果となった。
試料Ａ３においては、上面からみた面積に対する表面積の比が大きく、例えばフィルムへの引っ張り応力が集中しやすい箇所が存在する可能性がある。
本発明の一態様の蓄電装置が有する外装体は例えば、破断点における歪みεが０．６以上、あるいは０．６より大きく２以下である。
＜グラフェン化合物＞
以下に、本発明の一態様のグラフェン化合物について説明する。
グラフェンは、炭素原子が１原子層配列したものであり、炭素原子間にπ結合を有する。グラフェンが２層以上１００層以下重なったものを、マルチグラフェンと呼ぶ場合がある。グラフェンおよびマルチグラフェンは、例えば、長手方向、あるいは面における長軸の長さが５０ｎｍ以上１００μｍ以下または８００ｎｍ以上５０μｍ以下である。
本明細書等において、グラフェンまたはマルチグラフェンを基本骨格として有する化合物を「グラフェン化合物（「グラフェンコンパウンド：Ｇｒａｐｈｅｎｅ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ」ともいう）」と呼ぶ。グラフェン化合物には、グラフェンとマルチグラフェンを含む。
以下に、グラフェン化合物について詳細を説明する。
グラフェン化合物は例えば、グラフェンまたはマルチグラフェンが、炭素以外の原子、または炭素以外の原子を有する原子団に修飾された化合物である。また、グラフェンまたはマルチグラフェンが、アルキル基、アルキレン等の炭素を主とした原子団に修飾された化合物であってもよい。なお、グラフェンまたはマルチグラフェンを修飾する原子団を、置換基、官能基、または特性基等と呼ぶ場合がある。ここで、本明細書等において修飾とは、置換反応、付加反応またはその他の反応により、グラフェン、マルチグラフェン、グラフェン化合物、または酸化グラフェン（後述）に、炭素以外の原子、または炭素以外の原子を有する原子団、または炭素を主とした原子団を導入することをいう。
なお、グラフェンの表面側と裏面側は、それぞれ異なる原子や原子団により修飾されていてもよい。また、マルチグラフェンにおいては、それぞれの層が異なる原子や原子団に修飾されていてもよい。
上述の原子または原子団により修飾されたグラフェンの一例として、酸素または酸素を含む官能基に修飾されたグラフェンまたはマルチグラフェンが挙げられる。ここで酸素を含む官能基として例えば、エポキシ基、カルボキシル基などのカルボニル基、または水酸基等が挙げられる。酸素または酸素を有する官能基により修飾されたグラフェン化合物を、酸化グラフェンと呼ぶ場合がある。また、本明細書においては、酸化グラフェンは多層の酸化グラフェンをも含むものとする。
グラフェン化合物に特定の原子団を導入することで、グラフェン化合物の物性を変化させることができる。従って、グラフェン化合物の用途に応じて望ましい修飾を施すことにより、グラフェン化合物に所望の性質を意図的に発現させることができる。
次に、酸化グラフェンの作製方法の一例を説明する。酸化グラフェンは、上記グラフェンまたはマルチグラフェンを酸化して得ることができる。または、酸化グラフェンは、酸化グラファイトを分離して得ることができる。酸化グラファイトは、グラファイトを酸化して得ることができる。ここで、酸化グラフェンに、さらに上述の原子または原子団を修飾してもよい。
酸化グラフェンを還元して得られる化合物を、「ＲＧＯ（Ｒｅｄｕｃｅｄ Ｇｒａｐｈｅｎｅ Ｏｘｉｄｅ）」と呼ぶ場合がある。なお、ＲＧＯには、酸化グラフェンに含まれる酸素は全て脱離されずに、一部の酸素または酸素を含む原子団が結合した状態で残存する場合がある。例えばＲＧＯは、エポキシ基、カルボキシル基などのカルボニル基、または水酸基等の官能基を有する場合がある。
グラフェン化合物は、複数のグラフェン化合物が部分的に重なりながら１枚のシート状となっていてもよい。このようなグラフェン化合物を、グラフェン化合物シートと呼ぶ場合がある。グラフェン化合物シートは例えば、厚さが０．３３ｎｍ以上１０ｍｍ以下、より好ましくは０．３４ｎｍより大きく１０μｍ以下の領域を有する。グラフェン化合物シートは、炭素以外の原子、炭素以外の原子を有する原子団、またはアルキル基等の炭素を主とした原子団等により修飾されていてもよい。また、グラフェン化合物シートが有する複数の層のそれぞれにおいて、異なる原子または原子団により修飾されていてもよい。
グラフェン化合物は、炭素で構成される六員環の他に、炭素で構成される五員環や、炭素で構成される七員環以上の多員環を有してもよい。ここで、七員環以上の多員環の近傍では、リチウムイオンが通過可能な領域が生じる場合がある。
また例えば、複数のグラフェン化合物が集まって、シート状の形状となっていてもよい。グラフェン化合物は平面的な形状を有するため、面接触を可能とする。
グラフェン化合物は薄くても導電性が高い場合があり、また面接触によりグラフェン化合物同士、あるいはグラフェン化合物と活物質との間の接触面積を増加させることができる。よって、体積あたりの量が少なくても効率よく導電パスを形成することができる。
一方で、グラフェン化合物を絶縁体として用いることもできる。例えばグラフェン化合物シートをシート状の絶縁体として用いることができる。ここで例えば、酸化グラフェンは酸化されていないグラフェン化合物と比較して絶縁性が高い場合がある。また、原子団に修飾されたグラフェン化合物は、修飾する原子団の種類により、絶縁性を高めることができる場合がある。
ここで、本明細書等においてグラフェン化合物は、グラフェン前駆体を有してもよい。グラフェン前駆体とは、グラフェンを製造するために用いられる物質のことをいい、グラフェン前駆体には例えば、上述の酸化グラフェンや、酸化グラファイトなどを含んでもよい。
なお、アルカリ金属を有するグラフェンや、酸素等の炭素以外の元素を有するグラフェンを、グラフェン類似体と呼ぶ場合がある。本明細書等においてグラフェン化合物には、グラフェン類似体も含まれる。
また、本明細書等におけるグラフェン化合物は、層間に原子、原子団、およびそれらのイオンを有してもよい。なお、グラフェン化合物が層間に原子、原子団、およびそれらのイオンを有することにより、グラフェン化合物の物性、例えば電気伝導性やイオン伝導性が変化する場合がある。また、層間距離が大きくなる場合がある。
グラフェン化合物は、高い導電性を有するという優れた電気特性と、高い柔軟性および高い機械的強度を有するという優れた物理特性と、を有する場合がある。また、グラフェン化合物は、修飾の種類に応じて、導電性を極めて低くし絶縁体とすることができる場合がある。また、グラフェン化合物は平面的な形状を有する。グラフェン化合物は、接触抵抗の低い面接触を可能とする。
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、本発明の一態様の蓄電装置について説明する。
＜蓄電装置の例：薄型の蓄電池＞
以下に、本発明の一態様の外装体を用いた蓄電装置の一例を示す。
図１０に、蓄電装置の一例として、薄型の蓄電池について示す。薄型の蓄電池は、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１０は薄型の蓄電池である蓄電装置５００の外観図を示す。また、図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は、図１０に一点鎖線で示すＡ１−Ａ２断面およびＢ１−Ｂ２断面を示す。蓄電装置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。
図１０に示す例において、外装体５０９は領域５０９ａと、領域５０９ｂとを有することが好ましい。図１０に示す例において、領域５０９ｂは外装体５０９の封止領域として機能する。領域５０９ｂは外装体５０９の上面において、３つの辺を封止する。外装体５０９は例えば、熱などを用いて封止することができる。
外装体５０９として、実施の形態１に示す外装体を用いることができる。
また、領域５０９ａとして、実施の形態１に示す外装体の記載を参照することができる。または、領域５０９ｂとして、実施の形態１に示す外装体の記載を参照することができる。
また、蓄電装置の封止構造は、１枚の長方形のフィルムを中央で折り曲げて２つの端部を重ね、３辺を接着層で固定して閉塞させる構造や、２枚のフィルムを重ね、フィルムの端部である４辺を接着層で固定して閉塞させる構造とする。
接着層は、熱可塑性フィルム材料、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤、紫外線硬化型接着剤など光硬化型の接着剤、反応硬化型接着剤を用いることができる。これらの接着剤の材質としてはエポキシ樹脂やアクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂などを用いることができる。
電解液５０８の溶媒としては、非プロトン性有機溶媒が好ましく、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ギ酸メチル、酢酸メチル、酪酸メチル、１，３−ジオキサン、１，４−ジオキサン、ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、ジメチルスルホキシド、ジエチルエーテル、メチルジグライム、アセトニトリル、ベンゾニトリル、テトラヒドロフラン、スルホラン、スルトン等の１種、又はこれらのうちの２種以上を任意の組み合わせおよび比率で用いることができる。
また、電解液の溶媒としてゲル化される高分子材料を用いることで、漏液性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、難燃性および難揮発性であるイオン液体（常温溶融塩）を一つ又は複数用いることで、蓄電装置の内部短絡や、過充電等によって内部温度が上昇しても、蓄電装置の破裂や発火などを防ぐことができる。イオン液体は、カチオンとアニオンからなり、有機カチオンとアニオンとを含む。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、およ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およ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価のアミド系アニオン、１価のメチド系アニオン、フルオロスルホン酸アニオン、パーフルオロアルキルスルホン酸アニオン、テトラフルオロボレートアニオン、パーフルオロアルキルボレートアニオン、ヘキサフルオロホスフェートアニオン、またはパーフルオロアルキルホスフェートアニオン等が挙げられる。
また、上記の溶媒に溶解させる電解質としては、キャリアにリチウムイオンを用いる場合、例えばＬｉＰＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＡｌＣｌ４、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、Ｌｉ２ＳＯ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０、Ｌｉ２Ｂ１２Ｃｌ１２、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＣ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）（ＣＦ３ＳＯ２）、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２等のリチウム塩を一種、又はこれらのうちの二種以上を任意の組み合わせおよび比率で用いることができる。
また、蓄電装置に用いる電解液は、粒状のごみや電解液の構成元素以外の元素（以下、単に「不純物」ともいう。）の含有量が少ない高純度化された電解液を用いることが好ましい。具体的には、電解液に対する不純物の重量比を１％以下、好ましくは０．１％以下、より好ましくは０．０１％以下とすることが好ましい。
また、電解液にビニレンカーボネート、プロパンスルトン（ＰＳ）、ｔｅｒｔ−ブチルベンゼン（ＴＢＢ）、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、ＬｉＢＯＢなどの添加剤を添加してもよい。添加剤の濃度は、例えば溶媒全体に対して０．１ｗｅｉｇｈｔ％以上５ｗｅｉｇｈｔ％以下とすればよい。
また、ポリマーを電解液で膨潤させたゲル電解質を用いてもよい。
ポリマーとしては、例えばポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）などのポリアルキレンオキシド構造を有するポリマーや、ＰＶＤＦ、およびポリアクリロニトリル等、およびそれらを含む共重合体等を用いることができる。例えばＰＶＤＦとヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）の共重合体であるＰＶＤＦ−ＨＦＰを用いることができる。また、形成されるポリマーは、多孔質形状を有してもよい。
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。
セパレータ５０７としては、例えば、紙、不織布、ガラス繊維、セラミックス、或いはナイロン（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、ポリウレタンを用いた合成繊維等で形成されたものを用いることができる。
セパレータ５０７は袋状に加工し、正極５０３または負極５０６のいずれか一方を包むように配置することが好ましい。例えば、図１２（Ａ）に示すように、正極５０３を挟むようにセパレータ５０７を２つ折りにし、正極５０３と重なる領域よりも外側で封止部５１４により封止することで、正極５０３をセパレータ５０７内に確実に担持することができる。そして、図１２（Ｂ）に示すように、セパレータ５０７に包まれた正極５０３と負極５０６とを交互に積層し、これらを外装体５０９内に配置することで薄型の蓄電池である蓄電装置５００を形成するとよい。
正極５０３および負極５０６については、後述の実施の形態にて詳細を述べる。
次に、蓄電池を作製した後のエージングについて説明する。蓄電池を作製した後に、エージングを行うことが好ましい。エージング条件の一例について以下に説明する。まず初めに０．００１Ｃ以上０．２Ｃ以下のレートで充電を行う。温度は例えば室温以上、５０℃以下とすればよい。ここで、正極や負極の反応電位が電解液５０８の電位窓の範囲を超える場合には、蓄電池の充放電により電解液の分解が生じる場合がある。電解液の分解によりガスが発生した場合には、そのガスがセル内にたまると、電解液が電極表面と接することができない領域が発生してしまう。つまり電極の実効的な反応面積が減少し、実効的な抵抗が高くなることに相当する。
また、過度に抵抗が高くなると、負極の電位が下がることによって、黒鉛へのリチウム挿入が起こると同時に、黒鉛表面へのリチウム析出も生じてしまう。このリチウム析出は容量の低下を招く場合がある。例えば、リチウムが析出した後、表面に被膜等が成長してしまうと、表面に析出したリチウムが再溶出できなくなり、容量に寄与しないリチウムが増えてしまう。また、析出したリチウムが物理的に崩落し、電極との導通を失った場合にも、やはり容量に寄与しないリチウムが生じてしまう。よって、負極電位が充電電圧上昇によりリチウム電位まで到達する前に、ガスを抜くことが好ましい。
また、ガス抜きを行った後に、室温よりも高い温度、好ましくは３０℃以上６０℃以下、より好ましくは３５℃以上５０℃以下において、例えば１時間以上１００時間以下、充電状態で保持してもよい。初めに行う充電の際に、表面で分解した電解液は黒鉛の表面に被膜を形成する。よって、例えばガス抜き後に室温よりも高い温度で保持することにより、形成された被膜が緻密化する場合も考えられる。
図１３には、リード電極に集電体を溶接する例を示す。図１３（Ａ）に示すように、セパレータ５０７に包まれた正極５０３と、負極５０６と、を交互に重ねる。次に、正極集電体５０１を正極リード電極５１０に、負極集電体５０４を負極リード電極５１１に、それぞれ溶接する。正極集電体５０１を正極リード電極５１０に溶接する例を図１３（Ｂ）に示す。正極集電体５０１は、超音波溶接などを用いて溶接領域５１２で正極リード電極５１０に溶接される。また、正極集電体５０１は、図１３（Ｂ）に示す湾曲部５１３を有することにより、蓄電装置５００の作製後に外から力が加えられて生じる応力を緩和することができ、蓄電装置５００の信頼性を高めることができる。ここで、正極集電体や負極集電体において、溶接を行う領域を、タブ領域と呼ぶ場合がある。
図１０および図１１に示す蓄電装置５００において、正極リード電極５１０および負極リード電極５１１を用いて正極集電体５０１、或いは負極集電体５０４と超音波溶接により正極リード電極５１０および負極リード電極５１１を外側に露出している。また、外部との電気的接触を得る端子の役割を正極集電体５０１および負極集電体５０４で兼ねることもできる。その場合は、リード電極を用いずに、正極集電体５０１および負極集電体５０４の一部を外装体５０９から外側に露出するように配置してもよい。
また、図１０では正極リード電極５１０と負極リード電極５１１は同じ辺に配置されているが、図１４に示すように、正極リード電極５１０と負極リード電極５１１を異なる辺に配置してもよい。このように、本発明の一態様の蓄電池は、リード電極を自由に配置することができるため、設計自由度が高い。よって、本発明の一態様の蓄電池を用いた製品の設計自由度を高めることができる。また、本発明の一態様の蓄電池を用いた製品の生産性を高めることができる。
また図１１では、一例として、向かい合う正極活物質層と負極活物質層の組の数を５組としているが、勿論、電極活物質層の組は５組に限定されず、多くてもよいし、少なくてもよい。電極活物質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、電極活物質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。
上記構成において、蓄電池の外装体５０９は、最小の曲率半径が例えば、３ｍｍ以上３０ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように変形することができる。蓄電池の外装体であるフィルムは、１枚または２枚で構成されており、積層構造の蓄電池である場合、湾曲させた電池の断面構造は、外装体であるフィルムの２つの曲線で挟まれた構造となる。
面の曲率半径について、図１５を用いて説明する。図１５（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１５（Ｂ）に曲面１７００の上面図を示す。図１５（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位置に応じて、断面に現れる曲線の曲率半径は異なるものとなるが、本明細書等では、最も小さい曲率半径を面の曲率半径とする。
２枚のフィルムを外装体として電極・電解液など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に近い側のフィルム１８０１の曲率半径１８０２は、曲率中心１８００から遠い側のフィルム１８０３の曲率半径１８０４よりも小さい（図１６（Ａ））。二次電池を湾曲させて断面を円弧状とすると曲率中心１８００に近いフィルムの表面には圧縮応力がかかり、曲率中心１８００から遠いフィルムの表面には引っ張り応力がかかる（図１６（Ｂ））。外装体に凸部で形成される模様を形成すると、このように圧縮応力や引っ張り応力がかかったとしても、ひずみによる影響を許容範囲内に抑えることができる。そのため、二次電池は、曲率中心に近い側の外装体の最小の曲率半径が例えば、３ｍｍ以上３０ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように変形することができる。
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１６（Ｃ）に示す形状や、波状（図１６（Ｄ））、Ｓ字形状などとすることもできる。二次電池の曲面が複数の曲率中心を有する形状となる場合は、複数の曲率中心それぞれにおける曲率半径の中で、最も曲率半径が小さい曲面において、２枚の外装体の曲率中心に近い方の外装体の最小の曲率半径が例えば、３ｍｍ以上３０ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以上１０ｍｍ以下となるように変形することができる。
次に、正極、負極およびセパレータの積層の様々な例を示す。
図１７（Ａ）には、正極１１１及び負極１１５を６層ずつ積層する例について示す。正極１１１が有する正極集電体１２１の片面に正極活物質層１２２が設けられている。また、負極１１５が有する負極集電体１２５の片面に負極活物質層１２６が設けられている。
また、図１７（Ａ）に示す構成では、正極１１１の正極活物質層１２２を有さない面同士が接し、負極１１５の負極活物質層１２６を有さない面同士が接するように、正極１１１及び負極１１５が積層される。このような積層順とすることで、正極１１１の正極活物質層１２２を有さない面同士、負極１１５の負極活物質層１２６を有さない面同士という、金属同士の接触面をつくることができる。金属同士の接触面は、活物質とセパレータとの接触面と比較して摩擦係数を小さくすることができる。
そのため、蓄電装置を湾曲したとき、正極１１１の正極活物質層１２２を有さない面同士、負極１１５の負極活物質層１２６を有さない面同士が滑ることで、湾曲の内径と外径の差により生じる応力を逃がすことができる。ここで湾曲の内径とは例えば、蓄電装置５００を湾曲させる場合に、蓄電装置５００の外装体５０９において、湾曲部の内側に位置する面が有する曲率半径を指す。そのため、蓄電装置５００の劣化を抑制することができる。また、信頼性の高い蓄電装置５００とすることができる。
また、図１７（Ｂ）に、図１７（Ａ）と異なる正極１１１と負極１１５の積層の例を示す。図１７（Ｂ）に示す構成では、正極集電体１２１の両面に正極活物質層１２２を設けている点において、図１７（Ａ）に示す構成と異なる。図１７（Ｂ）のように正極集電体１２１の両面に正極活物質層１２２を設けることで、蓄電装置５００の単位体積あたりの容量を大きくすることができる。
また、図１７（Ｃ）に、図１７（Ｂ）と異なる正極１１１と負極１１５の積層の例を示す。図１７（Ｃ）に示す構成では、負極集電体１２５の両面に負極活物質層１２６を設けている点において、図１７（Ｂ）に示す構成と異なる。図１７（Ｃ）のように負極集電体１２５の両面に負極活物質層１２６を設けることで、蓄電装置５００の単位体積あたりの容量をさらに大きくすることができる。
また、図１１および図１７に示す構成では、セパレータ１２３が正極１１１を袋状に包む構成であったが、本発明はこれに限られるものではない。ここで、図１８（Ａ）に、図１７（Ａ）と異なる構成のセパレータ１２３を有する例を示す。図１８（Ａ）に示す構成では、正極活物質層１２２と負極活物質層１２６との間にシート状のセパレータ１２３を１枚ずつ設けている点において、図１７（Ａ）に示す構成と異なる。図１８（Ａ）に示す構成では、正極１１１及び負極１１５を６層ずつ積層しており、セパレータ１２３を６層設けている。
また、図１８（Ｂ）に図１８（Ａ）とは異なるセパレータ１２３を設けた例を示す。図１８（Ｂ）に示す構成では、１枚のセパレータ１２３が正極活物質層１２２と負極活物質層１２６の間に挟まれるように複数回折り返されている点において、図１８（Ａ）に示す構成と異なる。また、図１８（Ｂ）の構成は、図１８（Ａ）に示す構成の各層のセパレータ１２３を延長して層間をつなぎあわせた構成ということもできる。図１８（Ｂ）に示す構成では、正極１１１及び負極１１５を６層ずつ積層しており、セパレータ１２３を例えば５回以上折り返せばよい。また、セパレータ１２３は、正極活物質層１２２と負極活物質層１２６の間に挟まれるように設けるだけでなく、延長して複数の正極１１１と負極１１５を一まとめに結束するようにしてもよい。
また図１９に示すように正極、負極およびセパレータを積層してもよい。図１９（Ａ）は第１の電極組立体１３０、図１９（Ｂ）は第２の電極組立体１３１の断面図である。図１９（Ｃ）は、図１０の一点破線Ａ１−Ａ２における断面図である。なお、図１９（Ｃ）では図を明瞭にするため、第１の電極組立体１３０、第２の電極組立体１３１およびセパレータ１２３を抜粋して示す。
図１９（Ｃ）に示すように、蓄電装置５００は、複数の第１の電極組立体１３０および複数の第２の電極組立体１３１を有する。
図１９（Ａ）に示すように、第１の電極組立体１３０では、正極集電体１２１の両面に正極活物質層１２２を有する正極１１１ａ、セパレータ１２３、負極集電体１２５の両面に負極活物質層１２６を有する負極１１５ａ、セパレータ１２３、正極集電体１２１の両面に正極活物質層１２２を有する正極１１１ａがこの順に積層されている。また図１９（Ｂ）に示すように、第２の電極組立体１３１では、負極集電体１２５の両面に負極活物質層１２６を有する負極１１５ａ、セパレータ１２３、正極集電体１２１の両面に正極活物質層１２２を有する正極１１１ａ、セパレータ１２３、負極集電体１２５の両面に負極活物質層１２６を有する負極１１５ａがこの順に積層されている。
さらに図１９（Ｃ）に示すように、複数の第１の電極組立体１３０および複数の第２の電極組立体１３１は、捲回したセパレータ１２３によって覆われている。
＜外装体の構造例＞
領域５０９ｂの形状が図１０とは異なる例を、図２０（Ａ）に示す。図２０（Ａ）は蓄電装置５００の上面を示す。図２０（Ｂ）には、図２０（Ａ）の一点鎖線Ａ１−Ａ２に対応する断面を示す。ここで図２０（Ａ）および以降の図面では煩雑を避けるため、正極５０３、負極５０６、セパレータ５０７の記載は省略する場合がある。
図２０（Ａ）において、外装体５０９は領域５０９ａと領域５０９ｂを有する。領域５０９ｂの少なくとも一部、または全体が封止部である。
＜変形例１＞
図２１（Ａ）は、図２０（Ａ）とは領域５０９ｂの形状が異なる例を示す。
図２１（Ａ）は蓄電装置５００の上面を示す。図２１（Ｂ）には、図２１（Ａ）の一点鎖線Ａ１−Ａ２に対応する断面を示す。
図２１（Ａ）において、外装体５０９は領域５０９ａと領域５０９ｂを有する。領域５０９ｂの少なくとも一部、または全体が封止部である。
ここで図２１（Ａ）に示す上面において、領域５０９ｂのうち、外装体５０９の左右の側面に位置する領域は、アーチ型の形状を有する。または窪みを有する、と表現することもできる。
封止部となる領域５０９ｂが、外装体５０９の側面に沿ったアーチ型の形状を有することにより、蓄電装置５００を曲げる際に、応力が緩和され、外装体５０９に形成される皺を抑制できる場合がある。
図２２（Ａ）は蓄電装置５００の上面を示す。図２２（Ｂ）は図２２（Ａ）に示す一点鎖線Ａ１−Ａ２に対応する断面を示す。図２２（Ａ）に示す蓄電装置５００が有する外装体５０９は、領域５０９ａ、領域５０９ｂ、および領域５０９ｃを有する。図２２（Ａ）において、領域５０９ａは領域５０９ｃの左右の外側に、領域５０９ｂは領域５０９ａの外側に位置する。
また、領域５０９ｂは、例えば外装体５０９の封止部であることが好ましい。図２２（Ａ）に示す外装体５０９の上面において、領域５０９ｂを封止部とすることにより、上辺および２つの側辺が封止される。
＜変形例２＞
図２３（Ａ）は蓄電装置５００の上面を示す。図２３（Ｂ）は図２３（Ａ）に示す一点鎖線Ｂ１−Ｂ２に対応する断面を示す。図２３（Ａ）に示す蓄電装置５００が有する外装体５０９は、領域５０９ａ、領域５０９ｂ、および領域５０９ｃを有する。図２３（Ａ）において、領域５０９ａは領域５０９ｃの上下の外側に位置する。
領域５０９ｂは外装体５０９の封止部であることが好ましく、図２３（Ａ）に示す外装体５０９の上面において、領域５０９ｂを封止部とすることにより、上辺および２つの側辺が封止される。
また、図２３（Ｂ）に示す蓄電装置５００は、領域５００ａ、領域５００ｃおよび領域５００ｄを有する。ここで、領域５００ａは領域５０９ａを有し、領域５００ｃは領域５０９ｃを有し、領域５００ｄは領域５０９ａを有する。
蓄電装置５００を曲げる例について、図２４を用いて説明する。図２４（Ａ）は蓄電装置５００の図１０における一点鎖線Ａ１−Ａ２に対応する断面、図２４（Ｂ１）は、図１０における一点鎖線Ｂ１−Ｂ２に対応する断面である。図２４（Ｂ２）は、蓄電装置５００をＢ１−Ｂ２方向に沿って曲げる場合の一点鎖線Ｂ１−Ｂ２に対応する断面の一例である。構造体５４１は、蓄電装置５００において、外装体５０９の内部に位置する構造体、例えば正極、負極、およびセパレータが積層されたものである。
蓄電装置５００をＢ１−Ｂ２方向に沿って曲げる場合、曲げによる応力が外装体５０９にかかる。外装体５０９において、封止部を有する領域５０９ｂは２枚のシートが貼り合わされており、領域５０９ａと比較して変形しにくい。例えば、領域５０９ｂは、領域５０９ａと比較して伸びにくい。よって、領域５０９ａのうち領域５０９ｂに近い領域、例えば図２４（Ａ）の破線で囲んだ領域５６１等においては、領域５０９ａの他の領域と比較して、より大きな応力が印加される場合がある。また、より大きく歪む場合がある。よって、領域５６１等において例えば、外装体５０９に亀裂等が生じやすい。
ここで例えば図２１に示すように領域５０９ｂの形状をアーチ形にすることにより、蓄電装置５００をＢ１−Ｂ２方向に沿って曲げる場合に、領域５６１の応力を緩和し、亀裂等を抑制できる可能性がある。
本発明の一態様の蓄電装置において、外装体に凸部を設けることにより例えば剛性を小さくすることができるため好ましい。例えば、領域５０９ａの剛性率をより小さくすることにより、領域５０９ａが伸び縮みしやすくなるため、応力を緩和しやすい。一方、外装体に凸部を設けることにより、蓄電装置の厚さが増加する場合がある。ここで蓄電装置の厚さとは例えば、蓄電装置において最も厚さが厚い領域の厚さを指す。例えば、領域５０９ａの凸部を深くすると、領域５０９ａにおいて、フィルムの表面の最大高さと最小高さの差（例えば図１に示す高さ３５７）が大きくなる。よって、蓄電装置５００を電子機器等に搭載する場合に、蓄電装置５００の占有体積が増大してしまう。また、電子機器等の内部において、デッドスペースが増えてしまう。
よって、図２２に示すように、領域５０９ｂの近傍は領域５０９ａとし、その内側に領域５０９ｃを設け、領域５０９ｃにおいては例えば凸部等を設けない、あるいは凸部等を領域５０９ａと比較して浅くすることにより、蓄電装置５００を電子機器等に搭載する場合に、蓄電装置５００の占有体積を減らすことができる。また、電子機器等の内部において、デッドスペースを減らすことができる。
接着層とフィルムを接着し、固定して封止構造を形成する際に圧着を行い、圧着する部分である領域５０９ｂと、領域５０９ａと、で凸部の大きさを異ならせる。領域５０９ａに比べて領域５０９ｂの凸部の大きさを小さくすると、ひずみによる影響を許容範囲内に抑えることができる。
領域５０９ａに凸部を設け、領域５０９ｂに凸部を設けない場合には、領域５０９ａにおいて蓄電装置内部の体積膨張があっても、大きく膨らむことができる。従って、蓄電装置の破裂を防止する効果を有する。一方、領域５０９ｂにおいて凸部がない場合には、領域５０９ａに比べて領域５０９ｂのフレキシブル性、応力の緩和効果が低下する。従って、フィルムの端部にも凸部を設けることは、ひずみによる影響を許容範囲内に抑えることを助長する。
次に、図２３に示す蓄電装置５００をＢ１−Ｂ２方向に沿って曲げる例について、図２５を用いて説明する。図２５（Ａ）は、蓄電装置５００がほぼ平坦な状態の一例を示す。図２５（Ｂ）および図２５（Ｃ）は、蓄電装置５００を曲げる例を示す。図２５（Ｂ）および図２５（Ｃ）に示す例では、領域５００ａおよび領域５００ｄは、領域５００ｃと比較して、より曲がっている、すなわち曲率半径が小さい。
図２６には、蓄電装置５００を曲げる例について、外装体５０９の様子を表す。図２６（Ａ）は、蓄電装置５００がほぼ平坦な状態の一例を示す。図２６（Ｂ）は、蓄電装置５００を曲げる例を示す。図２６（Ｂ）に示す例では、領域５００ａおよび領域５００ｄは、領域５００ｃと比較して、より曲がっている、すなわち曲率半径が小さく、領域５０９ａは、領域５０９ｃより大きく変形する。
領域５０９ａの剛性率は領域５０９ｃよりも小さいため、より伸びやすい。より大きく変形する領域５０９ａが伸びやすいことにより、蓄電装置５００の外装体５０９の歪みや、外装体５０９への局所的な力の集中が緩和される。よって、蓄電装置５００の外装体５０９の亀裂等を抑制することができる。
また、蓄電装置５００において、例えば領域５０９ａの最大厚さを領域５０９ｃと比較して薄くすることにより、蓄電装置５００を電子機器等に搭載する場合に、蓄電装置５００の占有体積を減らすことができる。また、電子機器等の内部において、デッドスペースを減らすことができる。
図１０、図１４、図２０乃至図２３において、領域５０９ｂは、領域５０９ａよりも平坦であることが好ましい。また、領域５０９ｂは、領域５０９ａよりも、上面からみた面積に対する表面積の比の値Ｒが小さいことが好ましい。また、領域５０９ｂにおいて、フィルムの表面の最大高さと最小高さの差（例えば図１に示す高さ３５７）は領域５０９ａよりも小さいことが好ましい。
また、図２２及び図２３において、領域５０９ｃは、領域５０９ａよりも平坦であることが好ましい。また、領域５０９ａにおけるＲは、領域５０９ｃよりも大きいことが好ましく、例えば２倍以上であることが好ましく、２倍以上５倍以下であることが好ましい。また、領域５０９ａにおけるＨは、領域５０９ｃよりも大きいことが好ましく、例えば２倍以上であることが好ましく、２倍以上５倍以下であることが好ましい。
また、図２２及び図２３において、領域５０９ｃは、領域５０９ｂよりも平坦であってもよい。また、領域５０９ｃは、領域５０９ｂよりも、Ｒが小さくてもよい。また、領域５０９ｃのＨは領域５０９ａよりも小さくてもよい。
図２２および図２３において例えば、領域５０９ａの剛性または剛性率は好ましくは１．４５×１０４Ｎ以下、より好ましくは０．９０×１０３Ｎ以上１．３０×１０４Ｎ以下である。また、領域５０９ａの剛性または剛性率は、領域５０９ｃの剛性または剛性率の１．２倍以上４倍以下が好ましく、領域５０９ｃの剛性または剛性率の１．５倍以上３倍以下がより好ましく、領域５０９ｃの剛性または剛性率の１．７倍以上２．５倍以下がさらに好ましい。
次に図２７を用いて外装体５０９が有する領域５０９ａおよび領域５０９ｃの断面の一例を示す。図２７（Ａ）は、図２３（Ｂ）において二点鎖線で囲んだ領域５７１における外装体５０９の拡大図を示す。図２７（Ｂ）は図２７（Ａ）において一点鎖線で囲んだ領域５７２の拡大図を示す。距離５３１は、領域５０９ｃにおいて、一方向からみた表面における最大高さと最小高さの差である。距離５３３は、領域５０９ａおいて、一方向からみた表面における最大高さと最小高さの差である。図２７（Ｂ）では、距離５３１より距離５３３が大きい。図２７（Ｂ）とは異なる領域５７２の例として、図２７（Ｃ）および図２７（Ｄ）を示す。図２７（Ｃ）では、距離５３１より距離５３３が大きく、かつ、領域５０９ｃと領域５０９ａの表面の高さが概略同じである。また、図２７（Ｄ）では、距離５３１と距離５３３はほぼ同じであり、距離５３２が図２７（Ｂ）等に比べて大きい。
蓄電装置５００を機器７００の内部に搭載する例を、図２８に示す。図２８（Ａ）は機器７００の断面を示す。機器７００は、表示部５５１と、筐体５５２と、筐体５５２の内部に位置する蓄電装置５００と、を有する。蓄電装置５００は外装体５０９の一部である領域５０９ａと、構造体５４１と、を有する。
図２８（Ｂ）に示す機器７００は、蓄電装置５００が領域５０９ｃを有する点が異なる。図２８（Ｃ）に示す例において、領域５０９ｃの最大厚さは、領域５０９ａよりも薄い。よって、領域５０９ｃの下に、空間５５４を設けることができる。機器７００が回路基板等を有する場合には、空間５５４に回路基板等を配置することにより、例えば筐体５５２の体積を小さくすることができる。あるいは例えば、より機能性に優れる機器７００とすることができる。また、表示部５５１の下の領域において蓄電装置５００が薄くなるため、機器７００の厚さ５５３をより薄くすることができる。
機器７００として例えばウェアラブルデバイス等の電子機器が挙げられる。また、後述の実施の形態に示す電子機器等を用いることができる。
＜作製方法＞
以下に、プレス加工の一種であるエンボス加工の説明をする。
図２９は、エンボス加工の一例を示す断面図である。なお、エンボス加工とは、プレス加工の一種であり、表面に凹凸のあるエンボスロールをフィルムに圧接させ、エンボスロールの凹凸に対応する凹凸をフィルムに形成する処理のことを指している。なお、エンボスロールは、表面に模様を彫刻したロールである。
また、図２９は、フィルムの両面にエンボス加工を行う例である。また、一方の面側に頂部を有する凸部を備えたフィルムの形成方法である。
図２９は、フィルムの一方の面に接するエンボスロール５３と、もう一方の面に接するエンボスロール５５との間にフィルム５０が挟まれ、フィルム５０がフィルムの進行方向６０に送り出されている途中を示している。圧力或いは熱によってフィルム表面に模様を形成している。なお、圧力及び熱の両方によってフィルム表面に模様を形成してもよい。
エンボスロールは、金属ロール、セラミックスロール、プラスチックロール、ゴムロール、有機樹脂ロール、木材ロール等を適宜用いることができる。
図２９は、雄柄のエンボスロールであるエンボスロール５３と雌柄のエンボスロール５５を用いてエンボス加工を行う。雄柄のエンボスロール５３は、複数の凸部５３ａを有する。該凸部は、加工対象であるフィルムに形成する凸部に対応する。雌柄のエンボスロール５５は、複数の凸部５５ａを有する。該隣り合う凸部５５ａにより、雄柄のエンボスロール５３に設けられた凸部５３ａがフィルムに形成する凸部に嵌る凹部を構成する。
フィルム５０の一部を浮き上がらせるエンボスと、フィルム５０の一部をへこませる空押しを連続的に行うことで、凸部と平坦部を連続的に形成することができる。この結果、フィルム５０に模様を形成することができる。
なお、雄柄のエンボスロール５３の凸部５３ａの高さｈ３は、雌柄のエンボスロール５５の凸部５５ａの高さｈ５より小さいことが好ましい。また、雄柄のエンボスロール５３の凸部５３ａの幅は、雌柄のエンボスロール５５において、隣り合う凸部５５ａで構成される凹部の幅より小さいことが好ましい。これらの結果、シートに形成される凸部において、凸部の底部より厚い領域を、凸部の頂部に形成することが可能である。
なお、エンボスロールの凸部の高さは、エンボスロールにおいて、突起を有する領域における頂部表面と中心との距離と、エンボスロールの半径との差分である。例えば、エンボスロール５５において、エンボスロールの凸部の高さｈ５は、凸部５５ａにおける頂部表面と中心との距離ｄ５と、エンボスロール５５の半径ｒ５の差分（ｄ５−ｒ５）である。
また、エンボスロールにおいて、凸部の幅は、凸部において最も小さい長さをいう。例えば、エンボスロール５５において、凸部５５ａの幅において最も小さい長さｇ５を、凸部５５ａの幅という。
また、エンボスロールにおいて、隣り合う凸部で構成される凹部の幅は、隣り合う凸部の側面の間隔において最も小さい長さをいう。例えば、エンボスロール５５において、隣り合う凸部５５ａの側面の間隔において最も小さい長さｆ５を、凹部の幅という。
次に、図２９とは異なる方法で複数の凸部を有するフィルムを形成する方法を、図３０を用いて説明する。図３０は、フィルムの一面にエンボス加工を行う例である。また、一方の面側に頂部を有する凸部を備えたフィルムの形成方法である。
図３０（Ａ）は、フィルムの一方の面に接するエンボスロール５５と、他方の面に接するロール５４との間にフィルム５０が挟まれ、フィルム５０がフィルムの進行方向６０に送り出されている途中を示す。なお、ロール５４は、回転せず固定されててもよい。ここでは、フィルムの一方の面にのみエンボスロール５５を設けるため、フィルムには複数の凸部が設けられるが、凸部は空間を有さない。即ち、一方の面において突出し、他方の面において平坦である。
次に、図３０（Ｂ）に示すように、エンボス加工よって、一方の面に凸部が形成されたフィルム５１の一部を除去する。ここでは、凸部において平坦面、即ちロール５４と接していた面からフィルムの一部を除去する。フィルムの一部を除去する方法としては、レーザー光の照射による熱的除去、エッチング溶液の滴下による化学的除去、工具による物理的除去等がある。
この結果、図３０（Ｃ）に示すように、凸部１０ａに空間１０ｃを形成することができる。また、凸部１０ａを有するフィルム５２を形成することができる。
なお、図３０に示すフィルムの作製方法においては、フィルム５０として金属フィルムを用いることが好ましい。次に、図３０（Ａ）乃至図３０（Ｃ）の工程を経たのち、金属フィルムの一方の面または両方の面にヒートシール層を設けることが好ましい。
次に、図２９及び図３０とは異なる方法で複数の凸部を有するフィルムを形成する方法を、図３１を用いて説明する。図３１は、エンボスプレートを用いて、フィルムの両面にエンボス加工を行う例である。また、一方の面側に頂部を有すると凸部と、他方の面側に頂部を有する凸部を備えたフィルムの形成方法である。
図３１（Ａ）に示すように、凸部５６ａ及び凹部５６ｂを有するエンボスプレート５６と、凸部５７ａ及び凹部５７ｂを有するエンボスプレート５７と、を準備する。
次に、エンボスプレート５６、５７の間に、フィルム５０を設ける。
次に、エンボスプレート５６を図３１（Ａ）に示す矢印６１の方向、即ちフィルム５０の一方の面の方向に押し付け、エンボスプレート５７をフィルム５０の図３１（Ａ）に示す矢印６２の方向、即ちフィルム５０の他方の面の方向に押し付ける（図３１（Ｃ）参照）。このとき、エンボスプレート５６の凸部５６ａと、エンボスプレート５７の凹部５７ｂが嵌り、且つエンボスプレート５６の凹部５６ｂと、エンボスプレート５７の凸部５７ａが嵌るように、エンボスプレート５６、５７の位置調整を行うことが好ましい。
ここで、また、エンボスプレート５６の凸部５６ａの高さｈ６は、エンボスプレート５７の凹部５７ｂの深さｈ９より小さいことが好ましい。また、エンボスプレート５６の凸部５６ａの幅ｆ６は、エンボスプレート５７の凹部５７ｂの幅ｆ９より小さいことが好ましい（図３１（Ｂ）参照）。
また、エンボスプレート５７の凸部５７ａの高さｈ７は、エンボスプレート５６の凹部５６ｂの深さｈ８より小さいことが好ましい。また、エンボスプレート５７の凸部５７ａの幅ｆ７は、エンボスプレート５６の凹部５６ｂの幅ｆ８より小さいことが好ましい（図３１（Ｂ）参照）。
これらの結果、図３１（Ｄ）に示すように、一方の面側に頂部を有すると凸部と、他方の面側に頂部を有する凸部を備えたフィルム５２を形成することができる。また、該凸部において、凸部の底部より厚い領域を凸部の頂部に形成することが可能である。
また、エンボスロール及びエンボスプレートを用いることに限定されず、フィルムの一部に浮き彫り（レリーフ）を形成してもよい。
ここで、フィルムの面内に２種類以上のエンボス加工を施す場合について説明する。
第１の種類のエンボス加工をフィルム全体に施した後、エンボス加工を施した上にさらに第２の種類のエンボス加工を施してもよい。
または、加工時のプレスの強さ、熱等を調整し、フィルムの面内でエンボス加工の凸部の高さ等を変化させてもよい。
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）
本実施の形態では、本発明の一態様の蓄電装置が有する正極および負極について説明する。
本発明の一態様の正極は、正極活物質を有することが好ましい。また、本発明の一態様の正極は、結着剤を有してもよい。また、本発明の一態様の正極は、導電助剤を有してもよい。
本発明の一態様の負極は、負極活物質を有することが好ましい。また、本発明の一態様の負極は、結着剤を有してもよい。また、本発明の一態様の負極は、導電助剤を有してもよい。
＜負極活物質＞
負極活物質として、例えば炭素系材料や合金系材料等を用いることができる。
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を用いればよい。
黒鉛としては、人造黒鉛や、天然黒鉛等が挙げられる。人造黒鉛としては例えば、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が挙げられる。ここで人造黒鉛として、球状の形状を有する球状黒鉛を用いることができる。例えば、ＭＣＭＢは球状の形状を有する場合があり、好ましい。また、ＭＣＭＢはその表面積を小さくすることが比較的容易であり、好ましい場合がある。天然黒鉛としては例えば、鱗片状黒鉛、球状化天然黒鉛等が挙げられる。
黒鉛はリチウムイオンが黒鉛に挿入されたとき（リチウム−黒鉛層間化合物の生成時）にリチウム金属と同程度に低い電位を示す（０．１以上０．３Ｖ以下 ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）。これにより、リチウムイオン二次電池は高い作動電圧を示すことができる。さらに、黒鉛は、単位体積当たりの容量が比較的高い、体積膨張が比較的小さい、安価である、リチウム金属に比べて安全性が高い等の利点を有するため、好ましい。
ここで、黒鉛にリチウムイオンが挿入されたときには、例えば黒鉛の層間距離は、０．３３６ｎｍが０．３７０ｎｍへと増加することが知られている。つまり、層間距離が約１１％増加する。
負極活物質として、リチウムとの合金化・脱合金化反応により充放電反応を行うことが可能な元素を用いることができる。例えば、シリコン、スズ、ガリウム、アルミニウム、ゲルマニウム、鉛、アンチモン、ビスマス、銀、亜鉛、カドミウム、インジウム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。また、これらの元素を有する化合物を用いてもよい。例えば、ＳｉＯ、Ｍｇ２Ｓｉ、Ｍｇ２Ｇｅ、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、Ｍｇ２Ｓｎ、ＳｎＳ２、Ｖ２Ｓｎ３、ＦｅＳｎ２、ＣｏＳｎ２、Ｎｉ３Ｓｎ２、Ｃｕ６Ｓｎ５、Ａｇ３Ｓｎ、Ａｇ３Ｓｂ、Ｎｉ２ＭｎＳｂ、ＣｅＳｂ３、ＬａＳｎ３、Ｌａ３Ｃｏ２Ｓｎ７、ＣｏＳｂ３、ＩｎＳｂ、ＳｂＳｎ等がある。ここで、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元素、および該元素を有する化合物等を合金系材料と呼ぶ場合がある。
また本明細書等において、ＳｉＯは例えば一酸化シリコンを指す。あるいはＳｉＯは、ＳｉＯｘと表すこともできる。ここでｘは１近傍の値を有することが好ましい。例えばｘは、０．２以上１．５以下が好ましく、０．３以上１．２以下がより好ましい。
また、本発明の一態様の負極活物質は、シリコンと、リチウムと、酸素と、を有してもよい。例えば、シリコンと、該シリコンの外側に位置するリチウムシリコン酸化物と、を有してもよい。
また、負極活物質として、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、リチウムチタン酸化物（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）、リチウム−黒鉛層間化合物（ＬｉｘＣ６）、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化タングステン（ＷＯ２）、酸化モリブデン（ＭｏＯ２）等の酸化物を用いることができる。
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、Ｌｉ３Ｎ型構造をもつＬｉ３−ｘＭｘＮ（Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ）を用いることができる。例えば、Ｌｉ２．６Ｃｏ０．４Ｎ３は大きな充放電容量（９００ｍＡｈ／ｇ、１８９０ｍＡｈ／ｃｍ３）を示し好ましい。
リチウムと遷移金属の複窒化物を用いると、負極活物質中にリチウムイオンを含むため、正極活物質としてリチウムイオンを含まないＶ２Ｏ５、Ｃｒ３Ｏ８等の材料と組み合わせることができ好ましい。なお、正極活物質にリチウムイオンを含む材料を用いる場合でも、あらかじめ正極活物質に含まれるリチウムイオンを脱離させることで、負極活物質としてリチウムと遷移金属の複窒化物を用いることができる。
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、リチウムとの合金を作らない遷移金属酸化物を負極活物質に用いてもよい。コンバージョン反応が生じる材料としては、さらに、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＲｕＯ２、Ｃｒ２Ｏ３等の酸化物、ＣｏＳ０．８９、ＮｉＳ、ＣｕＳ等の硫化物、Ｚｎ３Ｎ２、Ｃｕ３Ｎ、Ｇｅ３Ｎ４等の窒化物、ＮｉＰ２、ＦｅＰ２、ＣｏＰ３等のリン化物、ＦｅＦ３、ＢｉＦ３等のフッ化物でも起こる。
負極活物質は、反応電位が低いほど、蓄電装置の電圧を高めることができるため好ましい。一方、電位が低い場合には、電解液を還元する力も強まるため、例えば電解液に用いる有機溶媒等は還元分解される恐れがある。電解液が電気分解されない電位の幅を電位窓（ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｗｉｎｄｏｗ）という。本来、負極は、その電極電位が電解液の電位窓内にある必要があるが、例えばリチウムイオン二次電池やリチウムイオンキャパシタの負極に用いる活物質の多くは、その電位はほぼ全ての電解液の電位窓を越えている。特に黒鉛や、シリコンなどの反応電位が低い材料では、蓄電装置の電圧を高くできる利点がある一方で、電解液の還元分解がよりしやすい問題がある。
＜正極活物質＞
正極活物質として例えば、オリビン型の結晶構造、層状岩塩型の結晶構造、またはスピネル型の結晶構造を有する複合酸化物等を用いることができる。
正極活物質として、ＬｉＦｅＯ２、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ５、ＭｎＯ２等の化合物を用いることができる。特に、ＬｉＣｏＯ２は、容量が大きいこと、ＬｉＮｉＯ２に比べて大気中で安定であること、ＬｉＮｉＯ２に比べて熱的に安定であること等の利点があるため、好ましい。また、ＬｉＭｎ２Ｏ４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（ＬｉＮｉＯ２やＬｉＮｉ１−ｘＭｘＯ２（Ｍ＝Ｃｏ、Ａｌ等））を混合すると、これを用いた二次電池の特性を向上させることができ好ましい。
正極活物質は例えば、一次粒子の平均粒子径が、５ｎｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることがより好ましい。また比表面積が５ｍ２／ｇ以上１５ｍ２／ｇ以下であることが好ましい。また、二次粒子の平均粒子径は、５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。なお平均粒子径は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）またはＴＥＭによる観察、またはレーザ回折・散乱法を用いた粒度分布計等によって測定することができる。また比表面積は、ガス吸着法により測定することができる。
また、正極活物質として、組成式ＬｉａＭｎｂＭｃＯｄで表すことができるリチウムマンガン複合酸化物を用いることができる。ここで、元素Ｍは、リチウム、マンガン以外から選ばれた金属元素、またはシリコン、リンを用いることが好ましく、ニッケルであることがさらに好ましい。また、リチウムマンガン複合酸化物の粒子全体を測定する場合、放電時に０＜ａ／（ｂ＋ｃ）＜２、かつｃ＞０、かつ０．２６≦（ｂ＋ｃ）／ｄ＜０．５を満たすことが好ましい。なお、高容量を発現させるために、表層部と中心部で、結晶構造、結晶方位または酸素含有量が異なる領域を有するリチウムマンガン複合酸化物とすることが好ましい。このようなリチウムマンガン複合酸化物とするためには例えば、１．６≦ａ≦１．８４８、０．１９≦ｃ／ｂ≦０．９３５、２．５≦ｄ≦３とすることが好ましい。さらに、Ｌｉ１．６８Ｍｎ０．８０６２Ｎｉ０．３１８Ｏ３の組成式であらわされるリチウムマンガン複合酸化物を用いることが特に好ましい。本明細書等において、Ｌｉ１．６８Ｍｎ０．８０６２Ｎｉ０．３１８Ｏ３の組成式であらわされるリチウムマンガン複合酸化物とは、原料材料の量の割合（モル比）を、Ｌｉ２ＣＯ３：ＭｎＣＯ３：ＮｉＯ＝０．８４：０．８０６２：０．３１８とすることにより形成したリチウムマンガン複合酸化物をいう。そのため該リチウムマンガン複合酸化物は、組成式Ｌｉ１．６８Ｍｎ０．８０６２Ｎｉ０．３１８Ｏ３で表されるが、この組成からずれることもある。
なお、リチウムマンガン複合酸化物の粒子全体の金属、シリコン、リン等の組成は、例えばＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析計）を用いて測定することができる。またリチウムマンガン複合酸化物の粒子全体の酸素の組成は、例えばＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析法）を用いて測定することが可能である。また、ＩＣＰ−ＭＳ分析と併用して、融解ガス分析、ＸＡＦＳ（Ｘ線吸収微細構造）分析の価数評価を用いることで求めることができる。なお、リチウムマンガン複合酸化物とは、少なくともリチウムとマンガンとを含む酸化物をいい、クロム、コバルト、アルミニウム、ニッケル、鉄、マグネシウム、モリブデン、亜鉛、インジウム、ガリウム、銅、チタン、ニオブ、シリコン、およびリンなどからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を含んでいてもよい。
結晶構造、結晶方位または酸素含有量が異なる領域を有するリチウムマンガン複合酸化物の粒子の断面図の例を図３２に示す。
図３２（Ａ）に示すように、結晶構造、結晶方位または酸素含有量が異なる領域を有するリチウムマンガン複合酸化物は、領域３３１と、領域３３２と、領域３３３を有することが好ましい。領域３３２は、領域３３１の外側の少なくとも一部に接する。ここで、外側とは、粒子の表面により近いことを示す。また、領域３３３は、リチウムマンガン複合酸化物を有する粒子の、表面と一致する領域を有することが好ましい。
また、図３２（Ｂ）に示すように、領域３３１は、領域３３２に覆われない領域を有してもよい。また、領域３３２は、領域３３３に覆われない領域を有してもよい。また、例えば領域３３１に領域３３３が接する領域を有してもよい。また、領域３３１は、領域３３２および領域３３３のいずれにも覆われない領域を有してもよい。
領域３３２は、領域３３１と異なる組成を有することが好ましい。
例えば、領域３３１と領域３３２の組成を分けて測定し、領域３３１がリチウム、マンガン、元素Ｍおよび酸素を有し、領域３３２がリチウム、マンガン、元素Ｍおよび酸素を有し、領域３３１のリチウム、マンガン、元素Ｍ、および酸素の原子数比はａ１：ｂ１：ｃ１：ｄ１で表され、領域３３２のリチウム、マンガン、元素Ｍ、および酸素の原子数比はａ２：ｂ２：ｃ２：ｄ２で表される場合について説明する。なお、領域３３１と領域３３２のそれぞれの組成は、例えばＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）を用いたＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析法）で測定することができる。ＥＤＸを用いた測定では、リチウムの組成の測定が困難な場合がある。そのため、以下では、領域３３１と領域３３２の組成の違いは、リチウム以外の元素について述べる。ここで、ｄ１／（ｂ１＋ｃ１）は２．２以上が好ましく、２．３以上であることがより好ましく、２．３５以上３以下であることがさらに好ましい。また、ｄ２／（ｂ２＋ｃ２）は２．２未満であることが好ましく、２．１未満であることがより好ましく、１．１以上１．９以下であることがさらに好ましい。またこの場合でも、領域３３１と領域３３２を含むリチウムマンガン複合酸化物粒子全体の組成は、前述の０．２６≦（ｂ＋ｃ）／ｄ＜０．５を満たすことが好ましい。
また、領域３３２が有するマンガンは、領域３３１が有するマンガンと異なる価数を有してもよい。また、領域３３２が有する元素Ｍは、領域３３１が有する元素Ｍと異なる価数を有してもよい。
より具体的には、領域３３１は、層状岩塩型の結晶構造を有するリチウムマンガン複合酸化物であることが好ましい。また領域３３２は、スピネル型の結晶構造を有するリチウムマンガン複合酸化物であることが好ましい。
ここで、各領域の組成や、元素の価数に空間的な分布がある場合には、例えば複数の箇所についてその組成や価数を評価し、その平均値を算出し、該領域の組成や価数としてもよい。
また、領域３３２と領域３３１との間に、遷移層を有してもよい。ここで遷移層とは、例えば組成が連続的、あるいは段階的に変化する領域である。または、遷移層とは、結晶構造が連続的、あるいは段階的に変化する領域である。または、遷移層とは、結晶の格子定数が連続的、あるいは段階的に変化する領域である。または、領域３３２と領域３３１との間に、混合層を有してもよい。ここで混合層とは、例えば異なる結晶方位を有する２以上の結晶が混合する場合を指す。あるいは、混合層とは、例えば異なる結晶構造を有する２以上の結晶が混合する場合を指す。あるいは、混合層とは、例えば異なる組成を有する２以上の結晶が混合する場合を指す。
領域３３３には、炭素または金属化合物を用いることができる。ここで、金属としては例えばコバルト、アルミニウム、ニッケル、鉄、マンガン、チタン、亜鉛、リチウム等が挙げられる。金属化合物の一例として、これらの金属の酸化物や、フッ化物などが挙げられる。
領域３３３は、上記の中でも、炭素を有することが特に好ましい。炭素は導電性が高いため、炭素で被覆された粒子を蓄電装置の電極に用いることにより、例えば電極の抵抗を低くすることができる。また、領域３３３はグラフェン化合物を有することが好ましい。領域３３３にグラフェン化合物を用いることにより、リチウムマンガン複合酸化物の粒子を効率よく被覆することができる。グラフェン化合物については後述する。また、領域３３３はより具体的には例えば、グラフェンを有してもよく、酸化グラフェンを有してもよい。また、グラフェンとして、酸化グラフェンを還元して得られるグラフェンを用いることが好ましい。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と、高い柔軟性および高い機械的強度を有するという優れた物理特性と、を有する。領域３３３に酸化グラフェンを用い、還元を行うことで、領域３３３と接する領域３３２が酸化される場合がある。
領域３３３が、グラフェン化合物を有することで、リチウムマンガン複合酸化物を正極材料に用いた二次電池の、サイクル特性を向上させることができる。
炭素を含む層の膜厚は、０．４ｎｍ以上４０ｎｍ以下とすることが好ましい。
また、リチウムマンガン複合酸化物は、例えば、一次粒子の平均粒子径が、５ｎｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることがより好ましい。また比表面積が５ｍ２／ｇ以上１５ｍ２／ｇ以下であることが好ましい。また、二次粒子の平均粒子径は、５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。
または、正極活物質として、複合材料（一般式ＬｉＭＰＯ４（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ＬｉＭＰＯ４の代表例としては、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＮｉＰＯ４、ＬｉＣｏＰＯ４、ＬｉＭｎＰＯ４、ＬｉＦｅａＮｉｂＰＯ４、ＬｉＦｅａＣｏｂＰＯ４、ＬｉＦｅａＭｎｂＰＯ４、ＬｉＮｉａＣｏｂＰＯ４、ＬｉＮｉａＭｎｂＰＯ４（ａ＋ｂは１以下、０＜ａ＜１、０＜ｂ＜１）、ＬｉＦｅｃＮｉｄＣｏｅＰＯ４、ＬｉＦｅｃＮｉｄＭｎｅＰＯ４、ＬｉＮｉｃＣｏｄＭｎｅＰＯ４（ｃ＋ｄ＋ｅは１以下、０＜ｃ＜１、０＜ｄ＜１、０＜ｅ＜１）、ＬｉＦｅｆＮｉｇＣｏｈＭｎｉＰＯ４（ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉは１以下、０＜ｆ＜１、０＜ｇ＜１、０＜ｈ＜１、０＜ｉ＜１）等のリチウム化合物を用いることができる。
特にＬｉＦｅＰＯ４は、安全性、安定性、高容量密度、初期酸化（充電）時に引き抜けるリチウムイオンの存在等、正極活物質に求められる事項をバランスよく満たしているため、好ましい。
または、正極活物質として、一般式Ｌｉ（２−ｊ）ＭＳｉＯ４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上、０≦ｊ≦２）等の複合材料を用いることができる。一般式Ｌｉ（２−ｊ）ＭＳｉＯ４の代表例としては、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＣｏＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＭｎＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｋＮｉｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｋＣｏｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｋＭｎｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉｋＣｏｌＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉｋＭｎｌＳｉＯ４（ｋ＋ｌは１以下、０＜ｋ＜１、０＜ｌ＜１）、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｍＮｉｎＣｏｑＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｍＮｉｎＭｎｑＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉｍＣｏｎＭｎｑＳｉＯ４（ｍ＋ｎ＋ｑは１以下、０＜ｍ＜１、０＜ｎ＜１、０＜ｑ＜１）、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｒＮｉｓＣｏｔＭｎｕＳｉＯ４（ｒ＋ｓ＋ｔ＋ｕは１以下、０＜ｒ＜１、０＜ｓ＜１、０＜ｔ＜１、０＜ｕ＜１）等のリチウム化合物を材料として用いることができる。
また、正極活物質として、ＡｘＭ２（ＸＯ４）３（Ａ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｘ＝Ｓ、Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｓ、Ｓｉ）の一般式で表されるナシコン型化合物を用いることができる。ナシコン型化合物としては、Ｆｅ２（ＭｎＯ４）３、Ｆｅ２（ＳＯ４）３、Ｌｉ３Ｆｅ２（ＰＯ４）３等がある。また、正極活物質として、Ｌｉ２ＭＰＯ４Ｆ、Ｌｉ２ＭＰ２Ｏ７、Ｌｉ５ＭＯ４（Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ）の一般式で表される化合物、ＮａＦｅＦ３、ＦｅＦ３等のペロブスカイト型フッ化物、ＴｉＳ２、ＭｏＳ２等の金属カルコゲナイド（硫化物、セレン化物、テルル化物）、ＬｉＭＶＯ４等の逆スピネル型の結晶構造を有する酸化物、バナジウム酸化物系（Ｖ２Ｏ５、Ｖ６Ｏ１３、ＬｉＶ３Ｏ８等）、マンガン酸化物、有機硫黄化合物等の材料を用いることができる。
なお、キャリアイオンが、リチウムイオン以外のアルカリ金属イオンや、アルカリ土類金属イオンの場合、正極活物質として、リチウムの代わりに、アルカリ金属（例えば、ナトリウムやカリウム等）、アルカリ土類金属（例えば、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ベリリウム、マグネシウム等）を用いてもよい。例えば、ＮａＦｅＯ２や、Ｎａ２／３［Ｆｅ１／２Ｍｎ１／２］Ｏ２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、ＬｉＣｏ１／３Ｍｎ１／３Ｎｉ１／３Ｏ２とＬｉ２ＭｎＯ３の固溶体を正極活物質として用いることができる。
なお、図示しないが、正極活物質の表面に炭素層などの導電性材料を設けてもよい。炭素層などの導電性材料を設けることで、電極の導電性を向上させることができる。例えば、正極活物質への炭素層の被覆は、正極活物質の焼成時にグルコース等の炭水化物を混合することで形成することができる。
粒状の正極活物質の一次粒子の平均粒径は、５０ｎｍ以上１００μｍ以下のものを用いるとよい。
＜結着剤＞
結着剤としては、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレン・イソプレン・スチレンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体などのジエン系のゴム材料を用いることが好ましい。また結着剤として、フッ素ゴムを用いることができる。
また、結着剤としては、例えば水溶性の高分子を用いることが好ましい。水溶性の高分子としては、例えば多糖類などを用いることができる。多糖類としては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ジアセチルセルロース、再生セルロースなどのセルロース誘導体や、澱粉などを用いることができる。また、これらの水溶性の高分子を、前述のゴム材料と併用して用いると、さらに好ましい。
または、結着剤としては、ポリスチレン、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル（ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ））、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、イソブチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリビニルクロライド、エチレンプロピレンジエンポリマー、ポリ酢酸ビニル、ニトロセルロース等の材料を用いることが好ましい。
結着剤は上記のうち二種類以上を組み合わせて使用してもよい。
活物質層１０２の総量に対する結着剤の含有量は、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、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。
＜導電助剤＞
導電助剤としては、例えば炭素材料、金属材料、又は導電性セラミックス材料等を用いることができる。また、導電助剤として繊維状の材料を用いてもよい。活物質層の総量に対する導電助剤の含有量は、１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下が好ましく、１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下がより好ましい。
導電助剤により、電極中に電気伝導のネットワークを形成することができる。導電助剤により、正極活物質どうしの電気伝導の経路を維持することができる。活物質層中に導電助剤を添加することにより、高い電気伝導性を有する活物質層を実現することができる。
導電助剤としては、例えば天然黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ等の人造黒鉛、炭素繊維などを用いることができる。炭素繊維としては、例えばメソフェーズピッチ系炭素繊維、等方性ピッチ系炭素繊維等の炭素繊維を用いることができる。また炭素繊維として、カーボンナノファイバーやカーボンナノチューブなどを用いることができる。カーボンナノチューブは、例えば気相成長法などで作製することができる。また、導電助剤として、例えばカーボンブラック（アセチレンブラック（ＡＢ）など）、グラファイト（黒鉛）粒子、グラフェン、フラーレンなどの炭素材料を用いることができる。また、例えば、銅、ニッケル、アルミニウム、銀、金などの金属粉末や金属繊維、導電性セラミックス材料等を用いることができる。
導電助剤としてグラフェン化合物を用いてもよい。
グラフェン化合物は、高い導電性を有するという優れた電気特性と、高い柔軟性および高い機械的強度を有するという優れた物理特性と、を有する場合がある。また、グラフェン化合物は平面的な形状を有する。グラフェン化合物は、接触抵抗の低い面接触を可能とする。また、薄くても導電性が非常に高い場合があり、少ない量で効率よく活物質層内で導電パスを形成することができる。そのため、グラフェン化合物を導電助剤として用いることにより、活物質と導電助剤との接触面積を増大させることができるため好ましい。また、電気的な抵抗を減少できる場合があるため好ましい。ここでグラフェン化合物として例えば、グラフェンまたはマルチグラフェンまたはＲＧＯを用いることが特に好ましい。
粒径の小さい活物質、例えば１μｍ以下の活物質を用いる場合には、活物質の比表面積が大きく、活物質同士を繋ぐ導電パスがより多く必要となる。このような場合には、少ない量でも効率よく導電パスを形成することができるグラフェン化合物を用いることが、特に好ましい。
以下では一例として、活物質層１０２に、導電助剤としてグラフェン化合物を用いる場合の断面構成例を説明する。
図３３（Ａ）に、活物質層１０２の縦断面図を示す。活物質層１０２は、粒状の活物質１０３と、導電助剤としてのグラフェン化合物３２１と、結着剤１０４と、を含む。ここで、グラフェン化合物３２１として例えばグラフェンまたはマルチグラフェンを用いればよい。ここで、グラフェン化合物３２１はシート状の形状を有することが好ましい。また、グラフェン化合物３２１は、複数のマルチグラフェン、または／および複数のグラフェンが部分的に重なりシート状となっていてもよい。
活物質層１０２の縦断面においては、図３３（Ａ）に示すように、活物質層１０２の内部において概略均一にシート状のグラフェン化合物３２１が分散する。図３３（Ａ）においてはグラフェン化合物３２１を模式的に太線で表しているが、実際には炭素分子の単層又は多層の厚みを有する薄膜である。複数のグラフェン化合物３２１は、複数の粒状の活物質１０３を包むように、覆うように、あるいは複数の粒状の活物質１０３の表面上に張り付くように形成されているため、互いに面接触している。
ここで、複数のグラフェン化合物同士が結合することにより、網目状のグラフェン化合物シート（以下グラフェン化合物ネットまたはグラフェンネットと呼ぶ）を形成することができる。活物質をグラフェンネットが被覆する場合に、グラフェンネットは活物質同士を結合するバインダーとしても機能することができる。よって、バインダーの量を少なくすることができる、又は使用しないことができるため、電極体積や電極重量に占める活物質の比率を向上させることができる。すなわち、蓄電装置の容量を増加させることができる。
ここで、グラフェン化合物３２１として酸化グラフェンを用い、活物質と混合して活物質層１０２となる層を形成後、還元することが好ましい。グラフェン化合物３２１の形成に、極性溶媒中での分散性が極めて高い酸化グラフェンを用いることにより、グラフェン化合物３２１を活物質層１０２の内部において概略均一に分散させることができる。均一に分散した酸化グラフェンを含有する分散媒から溶媒を揮発除去し、酸化グラフェンを還元するため、活物質層１０２に残留するグラフェン化合物３２１は部分的に重なり合い、互いに面接触する程度に分散していることで三次元的な導電パスを形成することができる。なお、酸化グラフェンの還元は、例えば熱処理により行ってもよいし、還元剤を用いて行ってもよい。
従って、活物質と点接触するアセチレンブラック等の粒状の導電助剤と異なり、グラフェン化合物３２１は接触抵抗の低い面接触を可能とするものであるから、通常の導電助剤よりも少量で粒状の活物質１０３とグラフェン化合物３２１との電気伝導性を向上させることができる。よって、活物質１０３の活物質層１０２における比率を増加させることができる。これにより、蓄電装置の放電容量を増加させることができる。
図３３（Ｂ）は、図３３（Ａ）の一点鎖線で囲まれる領域の拡大図を示す。結着剤１０４は、活物質１０３の表面に層状に存在してもよい。グラフェン化合物３２１は、結着剤１０４の表面に接する領域を有することが好ましい。結着剤１０４は例えば、活物質１０３と、グラフェン化合物３２１との間に位置する。また好ましくは、活物質１０３上に結着剤１０４が設けられ、さらに結着剤１０４上にグラフェン化合物３２１が設けられる。
＜集電体＞
集電体１０１には、ステンレス、金、白金、アルミニウム、チタン等の金属、及びこれらの合金など、導電性が高い材料をもちいることができる。また集電体１０１を正極に用いる場合には、正極の電位で溶出しないことが好ましい。また集電体１０１を負極に用いる場合には、リチウム等のキャリアイオンと合金化しないことが好ましい。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。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。集電体１０１は、厚みが５μｍ以上３０μｍ以下のものを用いるとよい。
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２において説明した薄型の蓄電池の構成例と、蓄電システムの構成例について説明する。
＜薄型の蓄電池の構成例＞
図３４および図３５に、薄型の蓄電池の構成例を示す。図３４（Ａ）に示す捲回体９９３は、負極９９４と、正極９９５と、セパレータ９９６と、を有する。
捲回体９９３は、セパレータ９９６を挟んで負極９９４と、正極９９５とが重なり合って積層され、該積層シートを捲回したものである。この捲回体９９３を角型の封止容器などで覆うことにより角型の二次電池が作製される。
なお、負極９９４、正極９９５およびセパレータ９９６からなる積層の積層数は、必要な容量と素子体積に応じて適宜設計すればよい。負極９９４はリード電極９９７およびリード電極９９８の一方を介して負極集電体（図示せず）に接続され、正極９９５はリード電極９９７およびリード電極９９８の他方を介して正極集電体（図示せず）に接続される。
図３４（Ｂ）および図３４（Ｃ）に示す蓄電池９８０は、外装体となるフィルム９８１と、凹部を有するフィルム９８２とを熱圧着などにより貼り合わせて形成される空間に上述した捲回体９９３を収納したものである。捲回体９９３は、リード電極９９７およびリード電極９９８を有し、フィルム９８１と、凹部を有するフィルム９８２との内部で電解液に含浸される。
フィルム９８１と、凹部を有するフィルム９８２は、例えばアルミニウムなどの金属材料や樹脂材料を用いることができる。フィルム９８１および凹部を有するフィルム９８２の材料として樹脂材料を用いれば、外部から力が加わったときにフィルム９８１と、凹部を有するフィルム９８２を変形させることができ、可撓性を有する蓄電池を作製することができる。
また、図３４（Ｂ）および図３４（Ｃ）では２枚のフィルムを用いる例を示しているが、１枚のフィルムを折り曲げることによって空間を形成し、その空間に上述した捲回体９９３を収納してもよい。
また蓄電装置の外装体や、封止容器を樹脂材料などにすることによって可撓性を有する蓄電装置を作製することができる。ただし、外装体や、封止容器を樹脂材料にする場合、外部に接続を行う部分は導電材料とする。
例えば、可撓性を有する別の薄型蓄電池の例を図３５に示す。図３５（Ａ）の捲回体９９３は、図３４（Ａ）に示したものと同一であるため、詳細な説明は省略することとする。
図３５（Ｂ）および図３５（Ｃ）に示す蓄電池９９０は、外装体９９１の内部に上述した捲回体９９３を収納したものである。捲回体９９３は、リード電極９９７およびリード電極９９８を有し、外装体９９１、９９２の内部で電解液に含浸される。外装体９９１、９９２は、例えばアルミニウムなどの金属材料や樹脂材料を用いることができる。外装体９９１、９９２の材料として樹脂材料を用いれば、外部から力が加わったときに外装体９９１、９９２を変形させることができ、可撓性を有する薄型蓄電池を作製することができる。
本発明の一態様に係る活物質を含む電極を、可撓性を有する薄型蓄電池に用いることにより、薄型蓄電池を繰り返し折り曲げることによって電極に応力が作用したとしても、活物質が劈開してしまうことを防止することができる。
以上により、劈開面の少なくとも一部にグラフェンで覆われた活物質を電極に用いることにより、電池の電圧の低下や、放電容量の低下を抑制することができる。これにより、充放電に伴う電池のサイクル特性を向上させることができる。
＜蓄電システムの構造例＞
また、蓄電システムの構造例について、図３６乃至図３８を用いて説明する。ここで蓄電システムとは、例えば、蓄電装置を搭載した機器を指す。
図３６（Ａ）および図３６（Ｂ）は、蓄電システムの外観図を示す図である。蓄電システムは、回路基板９００と、蓄電池９１３と、を有する。蓄電池９１３には、ラベル９１０が貼られている。さらに、図３６（Ｂ）に示すように、蓄電システムは、端子９５１と、端子９５２と、アンテナ９１４と、アンテナ９１５と、を有する。
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、および回路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およびアンテナ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。
蓄電システムは、アンテナ９１４およびアンテナ９１５と、蓄電池９１３との間に層９１６を有する。層９１６は、例えば蓄電池９１３による電磁界を遮蔽することができる機能を有する。層９１６としては、例えば磁性体を用いることができる。
なお、蓄電システムの構造は、図３６に示す構造に限定されない。
例えば、図３７（Ａ−１）および図３７（Ａ−２）に示すように、図３６（Ａ）および図３６（Ｂ）に示す蓄電池９１３のうち、対向する一対の面のそれぞれにアンテナを設けてもよい。図３７（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３７（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３６（Ａ）および図３６（Ｂ）に示す蓄電システムと同じ部分については、図３６（Ａ）および図３６（Ｂ）に示す蓄電システムの説明を適宜援用できる。
図３７（Ａ−１）に示すように、蓄電池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３７（Ａ−２）に示すように、蓄電池９１３の一対の面の他方に層９１７を挟んでアンテナ９１５が設けられる。層９１７は、例えば蓄電池９１３による電磁界を遮蔽することができる機能を有する。層９１７としては、例えば磁性体を用いることができる。
上記構造にすることにより、アンテナ９１４およびアンテナ９１５の両方のサイズを大きくすることができる。
または、図３７（Ｂ−１）および図３７（Ｂ−２）に示すように、図３６（Ａ）および図３６（Ｂ）に示す蓄電池９１３のうち、対向する一対の面のそれぞれに別のアンテナを設けてもよい。図３７（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３７（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３６（Ａ）および図３６（Ｂ）に示す蓄電システムと同じ部分については、図３６（Ａ）および図３６（Ｂ）に示す蓄電システムの説明を適宜援用できる。
図３７（Ｂ−１）に示すように、蓄電池９１３の一対の面の一方に層９１６を挟んでアンテナ９１４およびアンテナ９１５が設けられ、図３７（Ｂ−２）に示すように、蓄電池９１３の一対の面の他方に層９１７を挟んでアンテナ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およびアンテナ９１５に適用可能な形状のアンテナを適用することができる。アンテナ９１８を介した蓄電システムと他の機器との通信方式としては、ＮＦＣなど、蓄電システムと他の機器の間で用いることができる応答方式などを適用することができる。
又は、図３８（Ａ）に示すように、図３６（Ａ）および図３６（Ｂ）に示す蓄電池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３６（Ａ）および図３６（Ｂ）に示す蓄電システムと同じ部分については、図３６（Ａ）および図３６（Ｂ）に示す蓄電システム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３８（Ｂ）に示すように、図３６（Ａ）および図３６（Ｂ）に示す蓄電池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、図３６（Ａ）および図３６（Ｂ）に示す蓄電システムと同じ部分については、図３６（Ａ）および図３６（Ｂ）に示す蓄電システムの説明を適宜援用できる。
センサ９２１としては、例えば、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。センサ９２１を設けることにより、例えば、蓄電システムが置かれている環境を示すデータ（温度など）を検出し、回路９１２内のメモリに記憶しておくこともできる。
本実施の形態で示す蓄電池や蓄電システムには、本発明の一態様に係る電極が用いられている。そのため、蓄電池や蓄電システムの容量を大きくすることができる。また、エネルギー密度を高めることができる。また、信頼性を高めることができる。また、寿命を長くすることができる。
本実施の形態は、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、可撓性を有する蓄電池を電子機器に実装する例について説明する。
実施の形態２に示す可撓性を有する蓄電池を電子機器に実装する例を図３９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３９（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３９（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３９（Ｃ）に示す。蓄電装置７４０７は薄型の蓄電池である。蓄電装置７４０７は曲げられた状態で固定されている。なお、蓄電装置７４０７は集電体７４０９と電気的に接続されたリード電極７４０８を有している。例えば、集電体７４０９は銅箔であり、一部ガリウムと合金化させて、集電体７４０９と接する活物質層との密着性を向上し、蓄電装置７４０７が曲げられた状態での信頼性が高い構成となっている。
図３９（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３９（Ｅ）に曲げられた蓄電装置７１０４の状態を示す。蓄電装置７１０４は曲げられた状態で使用者の腕への装着時に、筐体が変形して蓄電装置７１０４の一部または全部の曲率が変化する。なお、曲線の任意の点における曲がり具合を相当する円の半径の値で表したものを曲率半径であり、曲率半径の逆数を曲率と呼ぶ。具体的には、曲率半径が４０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲内で筐体または蓄電装置７１０４の主表面の一部または全部が変化する。蓄電装置７１０４の主表面における曲率半径が４０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の範囲であれば、高い信頼性を維持できる。
図３９（Ｆ）は、腕時計型の携帯情報端末の一例を示している。携帯情報端末７２００は、筐体７２０１、表示部７２０２、バンド７２０３、バックル７２０４、操作ボタン７２０５、入出力端子７２０６などを備える。
携帯情報端末７２００は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。
表示部７２０２はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、表示部７２０２はタッチセンサを備え、指やスタイラスなどで画面に触れることで操作することができる。例えば、表示部７２０２に表示されたアイコン７２０７に触れることで、アプリケーションを起動することができる。
操作ボタン７２０５は、時刻設定のほか、電源のオン、オフ動作、無線通信のオン、オフ動作、マナーモードの実行及び解除、省電力モードの実行及び解除など、様々な機能を持たせることができる。例えば、携帯情報端末７２００に組み込まれたオペレーティングシステムにより、操作ボタン７２０５の機能を自由に設定することもできる。
また、携帯情報端末７２００は、通信規格された近距離無線通信を実行することが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。
また、携帯情報端末７２００は入出力端子７２０６を備え、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また入出力端子７２０６を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は入出力端子７２０６を介さずに無線給電により行ってもよい。
携帯情報端末７２００の表示部７２０２には、本発明の一態様の電極を備える蓄電装置を有している。例えば、図３９（Ｅ）に示した蓄電装置７１０４を、筐体７２０１の内部に湾曲した状態で、またはバンド７２０３の内部に湾曲可能な状態で組み込むことができる。
携帯情報端末７２００はセンサを有することが好ましい。センサとして例えば、指紋センサ、脈拍センサ、体温センサ等の人体センサや、タッチセンサ、加圧センサ、加速度センサ、等が搭載されることが好ましい。
図３９（Ｇ）は、腕章型の表示装置の一例を示している。表示装置７３００は、表示部７３０４を有し、本発明の一態様の蓄電装置を有している。また、表示装置７３００は、表示部７３０４にタッチセンサを備えることもでき、また、携帯情報端末として機能させることもできる。
表示部７３０４はその表示面が湾曲しており、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、表示装置７３００は、通信規格された近距離無線通信などにより、表示状況を変更することができる。
また、表示装置７３００は入出力端子を備え、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。また入出力端子を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は入出力端子を介さずに無線給電により行ってもよい。
本実施の形態は、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、蓄電装置を搭載することのできる電子機器の一例を示す。
図４０（Ａ）および図４０（Ｂ）に、２つ折り可能なタブレット型端末の一例を示す。図４０（Ａ）および図４０（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９６３１ａ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９６２６、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４０（Ａ）は、タブレット型端末９６００を開いた状態を示し、図４０（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の内部に蓄電体９６３５を有する。蓄電体９６３５は、可動部９６４０を通り、筐体９６３０ａと筐体９６３０ｂに渡って設けられている。
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９６３１ａ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９６３１ａ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９６３１ａ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４０（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４０（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９６３３、ＤＣＤＣコンバータ９６３６を含む充放電制御回路９６３４有する。また、蓄電体９６３５として、本発明の一態様に係る蓄電体を用いる。
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、本発明の一態様の蓄電体を用いた蓄電体９６３５は可撓性を有し、曲げ伸ばしを繰り返しても充放電容量が低下しにくい。よって、信頼性の優れたタブレット型端末を提供できる。
また、この他にも図４０（Ａ）および図４０（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の片面又は両面に設けることができ、蓄電体９６３５の充電を効率的に行う構成とすることができる。なお蓄電体９６３５としては、リチウムイオン電池を用いると、小型化を図れる等の利点がある。
また、図４０（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４０（Ｃ）にブロック図を示し説明する。図４０（Ｃ）には、太陽電池９６３３、蓄電体９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３、表示部９６３１について示しており、蓄電体９６３５、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が、図４０（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、蓄電体９６３５を充電するための電圧となるようＤＣＤＣコンバータ９６３６で昇圧又は降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作に太陽電池９６３３からの電力が用いられる際にはスイッチＳＷ１をオンにし、コンバータ９６３７で表示部９６３１に必要な電圧に昇圧又は降圧をすることとなる。また、表示部９６３１での表示を行わない際には、ＳＷ１をオフにし、ＳＷ２をオンにして蓄電体９６３５の充電を行う構成とすればよい。
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蓄電体９６３５の充電を行う構成であってもよい。例えば、無線（非接触）で電力を送受信して充電する無接点電力伝送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて行う構成としてもよい。
図４１に、他の電子機器の例を示す。図４１において、表示装置８０００は、本発明の一態様に係る蓄電装置８００４を用いた電子機器の一例である。具体的に、表示装置８０００は、ＴＶ放送受信用の表示装置に相当し、筐体８００１、表示部８００２、スピーカ部８００３、蓄電装置８００４等を有する。本発明の一態様に係る蓄電装置８００４は、筐体８００１の内部に設けられている。表示装置８０００は、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、蓄電装置８００４に蓄積された電力を用いることもできる。よって、停電などにより商用電源から電力の供給が受けられない時でも、本発明の一態様に係る蓄電装置８００４を無停電電源として用いることで、表示装置８０００の利用が可能となる。
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 Ｄｅｖｉｃｅ）、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４１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蓄電装置８１０３を用いた電子機器の一例である。具体的に、照明装置８１００は、筐体８１０１、光源８１０２、蓄電装置８１０３等を有する。図４１では、蓄電装置８１０３が、筐体８１０１及び光源８１０２が据え付けられた天井８１０４の内部に設けられている場合を例示しているが、蓄電装置８１０３は、筐体８１０１の内部に設けられていても良い。照明装置８１００は、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、蓄電装置８１０３に蓄積された電力を用いることもできる。よって、停電などにより商用電源から電力の供給が受けられない時でも、本発明の一態様に係る蓄電装置８１０３を無停電電源として用いることで、照明装置８１００の利用が可能となる。
なお、図４１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蓄電装置は、天井８１０４以外、例えば側壁８１０５、床８１０６、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４１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蓄電装置８２０３を用いた電子機器の一例である。具体的に、室内機８２００は、筐体８２０１、送風口８２０２、蓄電装置８２０３等を有する。図４１では、蓄電装置８２０３が、室内機８２００に設けられている場合を例示しているが、蓄電装置８２０３は室外機８２０４に設けられていても良い。或いは、室内機８２００と室外機８２０４の両方に、蓄電装置８２０３が設けられていても良い。エアコンディショナーは、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、蓄電装置８２０３に蓄積された電力を用いることもできる。特に、室内機８２００と室外機８２０４の両方に蓄電装置８２０３が設けられている場合、停電などにより商用電源から電力の供給が受けられない時でも、本発明の一態様に係る蓄電装置８２０３を無停電電源として用いることで、エアコンディショナーの利用が可能となる。
なお、図４１では、室内機と室外機で構成されるセパレート型のエアコンディショナーを例示しているが、室内機の機能と室外機の機能とを１つの筐体に有する一体型のエアコンディショナーに、本発明の一態様に係る蓄電装置を用いることもできる。
図４１において、電気冷凍冷蔵庫８３００は、本発明の一態様に係る蓄電装置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、蓄電装置８３０４等を有する。図４１では、蓄電装置８３０４が、筐体８３０１の内部に設けられている。電気冷凍冷蔵庫８３００は、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、蓄電装置８３０４に蓄積された電力を用いることもできる。よって、停電などにより商用電源から電力の供給が受けられない時でも、本発明の一態様に係る蓄電装置８３０４を無停電電源として用いることで、電気冷凍冷蔵庫８３００の利用が可能となる。
なお、上述した電子機器のうち、電子レンジ等の高周波加熱装置、電気炊飯器などの電子機器は、短時間で高い電力を必要とする。よって、商用電源では賄いきれない電力を補助するための補助電源として、本発明の一態様に係る蓄電装置を用いることで、電子機器の使用時に商用電源のブレーカーが落ちるのを防ぐことができる。
また、電子機器が使用されない時間帯、特に、商用電源の供給元が供給可能な総電力量のうち、実際に使用される電力量の割合（電力使用率と呼ぶ）が低い時間帯において、蓄電装置に電力を蓄えておくことで、上記時間帯以外において電力使用率が高まるのを抑えることができる。例えば、電気冷凍冷蔵庫８３００の場合、気温が低く、冷蔵室用扉８３０２、冷凍室用扉８３０３の開閉が行われない夜間において、蓄電装置８３０４に電力を蓄える。そして、気温が高くなり、冷蔵室用扉８３０２、冷凍室用扉８３０３の開閉が行われる昼間において、蓄電装置８３０４を補助電源として用いることで、昼間の電力使用率を低く抑えることができる。
本実施の形態は、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７）
本実施の形態では、車両に蓄電装置を搭載する例を示す。
また、蓄電装置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４２において、本発明の一態様を用いた車両を例示する。図４２（Ａ）に示す自動車８４００は、走行のための動力源として電気モーターを用いる電気自動車である。または、走行のための動力源として電気モーターとエンジンを適宜選択して用いることが可能なハイブリッド自動車である。本発明の一態様を用いることで、航続距離の長い車両を実現することができる。また、自動車８４００は蓄電装置を有する。蓄電装置は電気モーター８４０６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、蓄電装置は、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、蓄電装置は、自動車８４００が有するナビゲーションシステムなどの半導体装置に電力を供給することができる。
図４２（Ｂ）に示す自動車８５００は、自動車８５００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４２（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８０２４に、ケーブル８０２２を介して充電を行っている状態を示す。充電に際しては、充電方法やコネクターの規格等はＣＨＡｄｅＭＯ（登録商標）やコンボ等の所定の方式で適宜行えばよい。充電装置８０２１は、商用施設に設けられた充電ステーションでもよく、また家庭の電源であってもよい。例えば、プラグイン技術によって、外部からの電力供給により自動車８５００に搭載された蓄電装置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８）
上記実施の形態で説明した材料を含む電池セル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４３乃至図４９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、各電池セル間において、充放電特性にばらつきが生じて、各電池セルの容量（出力電圧）が異なってくる。直列に接続された複数の電池セルでは、全体の放電時の容量が、容量の小さい電池セルに依存する。各電池セルの容量にばらつきがあると放電時の全体の容量が小さくなる。また、容量が小さい電池セルを基準にして充電を行うと、充電不足となる虞がある。また、容量の大きい電池セルを基準にして充電を行うと、過充電となる虞がある。
そのため、直列に接続された電池セルを有する蓄電装置の電池制御ユニットは、充電不足や、過充電の原因となる、電池セル間の容量のばらつきを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＝ｘ１：ｙ１：ｚ１とすると、ｘ１／ｙ１は、１／３以上６以下、さらには１以上６以下であって、ｚ１／ｙ１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、ｚ１／ｙ１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 Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）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ＩｎＧａＺｎＯ４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、ＩｎＧａＺｎＯ４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、ＩｎＧａＺｎＯ４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、蓄電装置においてこのような電池セルに適用される電池制御ユニットの回路構成には、前述のＯＳトランジスタで構成することが適している。
図４３には、蓄電装置のブロック図の一例を示す。図４３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ＢＴ０４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４３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ＢＴ０９が高電圧セルか低電圧セルかを判断してもよい。この場合、切り替え制御回路ＢＴ０３は、各電池セルＢＴ０９の電圧が基準となる電圧に対して所定の割合以上か否かを判定する等して、各電池セルＢＴ０９が高電圧セルか低電圧セルかを判断することができる。そして、切り替え制御回路ＢＴ０３は、この判断結果に基づいて、放電電池セル群と充電電池セル群とを決定する。
なお、複数の電池セルＢＴ０９の中には、高電圧セルと低電圧セルが様々な状態で混在し得る。例えば、切り替え制御回路ＢＴ０３は、高電圧セルと低電圧セルが混在する中で、高電圧セルが最も多く連続して直列に接続された部分を放電電池セル群とする。また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、低電圧セルが最も多く連続して直列に接続された部分を充電電池セル群とする。また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、過充電又は過放電に近い電池セルＢＴ０９を、放電電池セル群又は充電電池セル群として優先的に選択するようにしてもよい。
ここで、本実施形態における切り替え制御回路ＢＴ０３の動作例を、図４４を用いて説明する。図４４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４４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４４（Ａ）の例では、電池セルａ乃至ｄの電圧を電圧Ｖａ乃至電圧Ｖｄとすると、Ｖａ＝Ｖｂ＝Ｖｃ＞Ｖｄの関係にある場合を示している。つまり、連続する３つの高電圧セルａ乃至ｃと、１つの低電圧セルｄとが直列に接続されている。この場合、切り替え制御回路ＢＴ０３は、連続する３つの高電圧セルａ乃至ｃを放電電池セル群として決定する。また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、低電圧セルｄを充電電池セル群として決定する。
次に、図４４（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４４（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４４（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Ｆ１及びＦ２により構成される。切り替え回路ＢＴ０４は、この端子Ｆ１及びＦ２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Ｇ１及びＧ２により構成される。切り替え回路ＢＴ０５は、この端子Ｇ１及びＧ２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４５及び図４６に示す。
図４５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Ｆ１と接続されている。また、バスＢＴ１２は、端子Ｆ２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ＢＴ１２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Ｆ１又はＦ２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Ｆ１又はＦ２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４５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ＢＴ１６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ＢＴ１３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Ｇ１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Ｇ２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ＢＴ０２とを接続する。
切り替え回路ＢＴ０５は、複数のトランジスタＢＴ１３のゲートに与える制御信号Ｓ２に応じて、充電電池セル群の中で最も上流に位置する電池セルＢＴ０９の正極端子と接続されているトランジスタＢＴ１３を導通状態にする。また、切り替え回路ＢＴ０５は、複数のトランジスタＢＴ１３のゲートに与える制御信号Ｓ２に応じて、充電電池セル群の中で最も下流に位置する電池セルＢＴ０９の負極端子に接続されているトランジスタ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ＢＴ１８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Ｇ１が正極、端子Ｇ２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ＢＴ１５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ＢＴ１８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ＢＴ０４に含まれていてもよい。
図４６は、図４５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４６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Ｆ１と接続されている。また、バスＢＴ２５は、端子Ｆ２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ＢＴ０９の負極端子と接続されている。
切り替え回路ＢＴ０４は、制御信号Ｓ１に応じてトランジスタＢＴ２２及びトランジスタＢＴ２３の導通／非導通状態を切り換えることにより、当該トランジスタ対ＢＴ２１の接続先を、端子Ｆ１又は端子Ｆ２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Ｆ１になる。一方、トランジスタＢＴ２３が導通状態であれば、トランジスタＢＴ２２は非導通状態となり、その接続先は端子Ｆ２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Ｆ１となり、他方が端子Ｆ２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ＢＴ３５とを有する。バスＢＴ３４は、端子Ｇ１と接続されている。また、バスＢＴ３５は、端子Ｇ２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Ｇ１又は端子Ｇ２のいずれか一方に切り替える。詳細には、トランジスタＢＴ３２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Ｇ１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Ｇ２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Ｇ１となり、他方が端子Ｇ２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Ｇ１が正極、端子Ｇ２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Ｇ１が負極、端子Ｇ２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ＢＴ０７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、本実施形態における変圧制御回路ＢＴ０６の動作例を、図４７（Ａ）乃至（Ｃ）を用いて説明する。図４７（Ａ）乃至（Ｃ）は、図４４（Ａ）乃至（Ｃ）で説明した放電電池セル群及び充電電池セル群に対応させた、変圧制御回路ＢＴ０６の動作例を説明するための概念図である。なお図４７（Ａ）乃至（Ｃ）は、電池制御ユニットＢＴ４１を図示している。電池制御ユニットＢＴ４１は、上述したように、端子対ＢＴ０１と、端子対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。
図４７（Ａ）に示される例では、図４４（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４４（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（Ｖｄｉｓ）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４７（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４７（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４７（Ｂ）や図４７（Ｃ）に示される例でも、図４７（Ａ）と同様に、変換比Ｎが算出される。図４７（Ｂ）や図４７（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ＢＴ０２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４８に示す。絶縁型ＤＣ−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−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ 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ＢＴ５２のスイッチング周期において、オン状態となる時間が長いほど大きくなる。一方、充電電圧は、スイッチ部ＢＴ５２のスイッチング周期において、オン状態となる時間が短いほど小さくなる。なお、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを用いる場合、トランス部ＢＴ５３の内部で、端子対ＢＴ０１と端子対ＢＴ０２は互いに絶縁することができる。
本実施形態における蓄電装置ＢＴ００の処理の流れを、図４９を用いて説明する。図４９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Ｓ１０１）。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Ｓ１０２）。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Ｓ１０２：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Ｓ１０２：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Ｓ１０３）。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Ｓ１０４）。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Ｓ１０５）。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Ｓ１０６）。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Ｓ１０７）。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Ｓ１０８）。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４９のフローチャートでは、複数のステップが順番に記載されているが、各ステップの実行順序は、その記載の順番に制限されない。
以上、本実施形態によれば、放電電池セル群から充電電池セル群へ電荷を移動させる際、キャパシタ方式のように、放電電池セル群からの電荷を一旦蓄積し、その後充電電池セル群へ放出させるような構成を必要としない。これにより、単位時間あたりの電荷移動効率を向上させることができる。また、切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５により、放電電池セル群及び充電電池セル群のうち、変圧回路と接続する電池セルを、個別に切り替えられる。
さらに、変圧回路ＢＴ０７により、放電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数と充電電池セル群に含まれる電池セルＢＴ０９の個数とに基づいて、端子対ＢＴ０１に印加される放電電圧が充電電圧に変換され、端子対ＢＴ０２に印加される。これにより、放電側及び充電側の電池セルＢＴ０９がどのように選択されても、問題なく電荷の移動を実現できる。
さらに、トランジスタＢＴ１０及びトランジスタＢＴ１３にＯＳトランジスタを用いることにより、充電電池セル群及び放電電池セル群に属しない電池セルＢＴ０９から漏洩する電荷量を減らすことができる。これにより、充電及び放電に寄与しない電池セルＢＴ０９の容量の低下を抑制することができる。また、ＯＳトランジスタは、Ｓｉトランジスタに比べて熱に対する特性の変動が小さい。これにより、電池セルＢＴ０９の温度が上昇しても、制御信号Ｓ１、Ｓ２に応じた導通状態と非導通状態の切り替えといった、正常な動作をさせることができる。
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、蓄電装置を繰り返し曲げた場合の、蓄電装置の外装体内の水分量の測定結果を述べる。
実施の形態１の表１に示す４種類のフィルムをそれぞれ用いて外装体とした。蓄電装置として、実施の形態２に示す薄型の蓄電池を作製した。ここで、各外装体につき蓄電装置を３つずつ作製した。
正極は２０μｍ厚のアルミニウム集電体の片面に正極活物質層を８０μｍ形成した。負極は１８μｍ厚の銅集電体の両面、あるいは片面に負極活物質層を８２μｍ形成した。セパレータは２５μｍ厚のポリプロピレンを用いた。正極活物質にはコバルト酸リチウムを、負極活物質には黒鉛をそれぞれ用いた。
正極、セパレータおよび負極を交互に積層した積層体を作製した。セパレータを挟んで正極活物質層と負極活物質層が６層向かい合う構成とした。
次に、積層した正極のタブ領域を正極リードに、積層した負極のタブ領域を負極リードに、超音波溶接により溶接した。次に、正極、セパレータおよび負極を交互に積層した積層体を外装体となるフィルムで挟み、２辺を熱により封止した。
次に、ＰＣを１８００μＬ注液した後、残りの１辺を封止した。以上の工程により、蓄電装置を作製した。ここで本実施例では、リチウム塩等の電解質を加えておらず蓄電装置として機能しないが、ＰＣの代わりに電解液を注液すれば、蓄電装置として充放電を行うことができる。
次に、蓄電装置の曲げ試験を行った。曲げを行うための試験装置は、奥行き方向に伸びた曲率半径４０ｍｍの円柱状の支持体を有する。蓄電装置の中央部が支持体の真上となるように設置する。試験装置は左右方向に伸びたアームを有する。アームの先端部分は保持板と機械的に接続されている。アームの先端部分を上下に動かすことにより、支持体に沿って保持板の曲げを行うことができる。蓄電装置の曲げ試験は、蓄電装置を２枚の保持板で挟んだ状態で行う。よって、アームの先端部分を上下に動かすことにより、円柱状の支持体に沿って、蓄電装置の曲げを行うことができる。具体的には、アームの先端部分を下げることにより、蓄電装置を、曲率半径４０ｍｍで曲げることができる。蓄電装置の曲げを、蓄電装置を２枚の保持板で挟んだ状態で行うことにより、曲げ以外の不要な力が蓄電装置に加わることを防ぐことができる。また、蓄電装置全体に、曲げた時の力を均一に加えることができる。
曲げ試験の条件は、４０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の曲率半径で曲げ、１回の曲げは１０秒間隔で行った。曲げは１万回行った。
曲げ試験を行った後、外観検査を行ったところ、比較試料Ｃ１においては外装体の封止部（例えば図２０の領域５０９ｂ等に相当する領域）の近傍（例えば図２４の領域５６１等に相当する領域）において、皺の発生が多かった。一方、例えば試料Ａ２では比較試料Ｃ１よりも皺を抑制することができた。
次に、曲げ試験を行った蓄電装置の保存試験を行った。具体的には、圧力調整機構を有する容器内に水とともに２４時間１３０℃、保持した。
次に、保存試験を行った蓄電装置の一辺を切断して開封し、ＰＣを１８００μＬ注液した。その後、追加した溶媒を外装体の内部全体にＰＣをなじませてから、外装体内部の溶媒を絞りだして回収した。
次に、電量滴定法カールフィッシャー水分計ＭＫＣ−６１０―ＤＴ（京都電子工業製）を用いて、回収した溶媒の水分量測定を行った。図５０に結果を示す。
エンボス加工を施していない比較試料Ｃ１を用いた蓄電装置では水分の濃度が３５０ｐｐｍより高く、９００ｐｐｍを超える蓄電装置もあった。繰り返し曲げることにより蓄電装置の外装体に亀裂等が生じて気密性が低下し、水分が外装体内に入ったと考えられる。一方、エンボス加工を施した試料Ａ１乃至Ａ３を用いた蓄電装置では水分の濃度がおおむね３００ｐｐｍ以下であった。エンボス加工を施すことにより剛性が小さくなったため、繰り返し曲げることによる外装体の亀裂の発生等が抑えられたと考えられる。
また、試料Ａ１乃至試料Ａ３を比較すると、試料Ａ２を用いた場合に最も水分量が小さい。表２に示したように、試料Ａ３と比較して試料Ａ１およびＡ２では破断点における歪みが大きく、より破断しづらい。試料Ａ２においては、試料Ａ１よりも剛性が低く、さらに試料Ａ３よりも破断しづらいために、最も優れた結果が得られたと考えられる。
本実施例では、フィルムにエンボス加工を施した場合の剛性について、評価を行った。
試料Ｂ１として、厚さ５１μｍのステンレス（ここではＳＵＳ３０４を用いた）の両面に樹脂層を被覆したフィルムを用いた。試料Ｂ１の厚さは１１３μｍであった。また、試料Ｂ１にエンボス加工を施した試料を、試料Ｂ２とする。エンボス加工後の、フィルムの表面の最大高さと最小高さの差は０．５ｍｍであった。
試料Ｂ１および試料Ｂ２について、引っ張り試験を行い、剛性ｋ、剛性率ＧおよびパラメータＧ’を求めた結果を表３に示す。また、破断点における歪みεおよび力Ｐも表３に示す。
Figure 0006953119
試料Ｂ２では、エンボス加工を施すことにより、剛性ｋ、剛性率ＧおよびパラメータＧ’を試料Ｂ１の５３％に下げることができた。また、破断点における歪みεを大きくすることができた。また、実施例１で用いたフィルムと比較して、破断点における歪みεが小さく、剛性率Ｇが高い結果となった。フィルムに用いる金属材料として、さらにヤング率の低い金属を用いることにより、破断点における歪みεをさらに大きくでき、剛性率Ｇも低くできる可能性がある。
次に、試料Ｂ２を外装体として用い、蓄電装置として、実施の形態２に示す薄型の蓄電池を３つ作製した。蓄電池の各構成要素および作製条件は、実施例１を参照した。
蓄電装置の曲げ試験を行ったところ、３つの蓄電装置のうち２つにおいて、試験後に溶媒の液漏れが観察された。本実施例で外装体として用いた試料Ｂ２は、実施例１において外装体として用いたフィルムと比較して剛性が高いため、外装体に亀裂が生じやすくなったと考えられる。
ＢＴ００ 蓄電装置
ＢＴ０１ 端子対
ＢＴ０２ 端子対
ＢＴ０３ 制御回路
ＢＴ０４ 切り替え回路
ＢＴ０５ 切り替え回路
ＢＴ０６ 変圧制御回路
ＢＴ０７ 変圧回路
ＢＴ０８ 電池部
ＢＴ０９ 電池セル
ＢＴ１４ 電流制御スイッチ
ＢＴ５１ 絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ
ＢＴ５２ スイッチ部
ＢＴ５３ トランス部
Ｆ１ 端子
Ｆ２ 端子
Ｇ１ 端子
Ｇ２ 端子
ＳＷ１ スイッチ
ＳＷ２ スイッチ
ＳＷ３ スイッチ
１０ フィルム
１０ａ 凸部
１０ｂ 凸部
１０ｃ 空間
１１ 領域
５０ フィルム
５１ フィルム
５２ フィルム
５３ エンボスロール
５３ａ 凸部
５４ ロール
５５ エンボスロール
５５ａ 凸部
５６ エンボスプレート
５６ａ 凸部
５６ｂ 凹部
５７ エンボスプレート
５７ａ 凸部
５７ｂ 凹部
６０ 進行方向
６１ 矢印
６２ 矢印
１０１ 集電体
１０２ 活物質層
１０３ 活物質
１０４ 結着剤
１１１ 正極
１１１ａ 正極
１１５ 負極
１１５ａ 負極
１２１ 正極集電体
１２２ 正極活物質層
１２３ セパレータ
１２５ 負極集電体
１２６ 負極活物質層
１３０ 電極組立体
１３１ 電極組立体
３２１ グラフェン化合物
３３１ 領域
３３２ 領域
３３３ 領域
３５１ 深さ
３５２ ピッチ
３５３ 深さ
３５４ 距離
３５５ フィルム厚さ
３５６ 底部厚さ
３５７ 高さ
５００ 蓄電装置
５００ａ 領域
５００ｃ 領域
５００ｄ 領域
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
５０９ａ 領域
５０９ｂ 領域
５０９ｃ 領域
５１０ 正極リード電極
５１１ 負極リード電極
５１２ 溶接領域
５１３ 湾曲部
５１４ 封止部
５３１ 距離
５３３ 距離
５４１ 構造体
５５１ 表示部
５５２ 筐体
５５４ 空間
５６１ 領域
５７１ 領域
５７２ 領域
７００ 機器
９００ 回路基板
９１０ ラベル
９１１ 端子
９１２ 回路
９１３ 蓄電池
９１４ アンテナ
９１５ アンテナ
９１６ 層
９１７ 層
９１８ アンテナ
９１９ 端子
９２０ 表示装置
９２１ センサ
９２２ 端子
９５１ 端子
９５２ 端子
９８１ フィルム
９８２ フィルム
９９０ 蓄電池
９９１ 外装体
９９２ 外装体
９９３ 捲回体
９９４ 負極
９９５ 正極
９９６ セパレータ
９９７ リード電極
９９８ リード電極
１７００ 曲面
１７０１ 平面
１７０２ 曲線
１７０３ 曲率半径
１７０４ 曲率中心
１８００ 曲率中心
１８０１ フィルム
１８０２ 曲率半径
１８０３ フィルム
１８０４ 曲率半径
７１００ 携帯表示装置
７１０１ 筐体
７１０２ 表示部
７１０３ 操作ボタン
７１０４ 蓄電装置
７２００ 携帯情報端末
７２０１ 筐体
７２０２ 表示部
７２０３ バンド
７２０４ バックル
７２０５ 操作ボタン
７２０６ 入出力端子
７２０７ アイコン
７３００ 表示装置
７３０４ 表示部
７４００ 携帯電話機
７４０１ 筐体
７４０２ 表示部
７４０３ 操作ボタン
７４０４ 外部接続ポート
７４０５ スピーカ
７４０６ マイク
７４０７ 蓄電装置
７４０８ リード電極
７４０９ 集電体
８０００ 表示装置
８００１ 筐体
８００２ 表示部
８００３ スピーカ部
８００４ 蓄電装置
８０２１ 充電装置
８０２２ ケーブル
８０２４ 蓄電装置
８１００ 照明装置
８１０１ 筐体
８１０２ 光源
８１０３ 蓄電装置
８１０４ 天井
８１０５ 側壁
８１０６ 床
８１０７ 窓
８２００ 室内機
８２０１ 筐体
８２０２ 送風口
８２０３ 蓄電装置
８２０４ 室外機
８３００ 電気冷凍冷蔵庫
８３０１ 筐体
８３０２ 冷蔵室用扉
８３０３ 冷凍室用扉
８３０４ 蓄電装置
８４００ 自動車
８４０１ ヘッドライト
８４０６ 電気モーター
８５００ 自動車
９６００ タブレット型端末
９６２５ スイッチ
９６２６ スイッチ
９６２７ 電源スイッチ
９６２８ 操作スイッチ
９６２９ 留め具
９６３０ 筐体
９６３０ａ 筐体
９６３０ｂ 筐体
９６３１ 表示部
９６３１ａ 表示部
９６３１ｂ 表示部
９６３２ａ 領域
９６３２ｂ 領域
９６３３ 太陽電池
９６３４ 充放電制御回路
９６３５ 蓄電体
９６３６ ＤＣＤＣコンバータ
９６３７ コンバータ
９６３８ 操作キー
９６３９ ボタン
９６４０ 可動部

Claims (9)

  1. フィルム、正極および負極を有し、
    前記フィルムは、第１の面側に頂部を有する複数の第１の凸部及び複数の第２の凸部と、前記第１の面の裏側の第２の面側に頂部を有する複数の第３の凸部及び複数の第４の凸部と、を有し、
    前記第１の凸部は、前記第３の凸部と隣り合う領域を有し、
    前記第２の凸部は、前記第４の凸部と隣り合う領域を有し、
    前記第１の凸部の深さ乃至前記第４の凸部の深さは、それぞれ０．１５ｍｍ以上０．８ｍｍ未満であり、
    前記第１の凸部の深さは、前記第２の凸部の深さより大きく、
    前記第３の凸部の深さは、前記第４の凸部の深さより大きく、
    前記フィルムは、金属層を有し、
    前記金属層の厚さは、５μｍ以上２００μｍ以下であり、
    前記正極および前記負極は、前記フィルムにより包まれる蓄電装置。
  2. 請求項１において、
    前記第１の凸部乃至前記第４の凸部は、前記フィルムの辺に対して斜めに配列されている蓄電装置。
  3. 請求項１または請求項２において、
    前記第１の凸部の上面形状は、前記第３の凸部の上面形状と異なる蓄電装置。
  4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
    前記フィルムの剛性率は、６．５×１０９Ｎ／ｍ２より小さい蓄電装置。
  5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
    前記フィルムの、上面からみた面積に対する表面積の比は１．００５以上１０以下である蓄電装置。
  6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
    前記フィルムの破断点における歪みは０．６より大きく２以下である、蓄電装置。
  7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一において、
    前記金属層は、アルミニウムを有する蓄電装置。
  8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の蓄電装置を有する、電池制御ユニット。
  9. 請求項１乃至請求項７のいずれか一に記載の蓄電装置を有する、電子機器。
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