WO2024003654A1

WO2024003654A1 - 二次電池の充電管理システム

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Publication number: WO2024003654A1
Application number: PCT/IB2023/056173
Authority: WO
Inventors: 長多剛; 塚本洋介; 向尾恭一; 片桐治樹
Original assignee: 株式会社半導体エネルギー研究所
Priority date: 2022-06-29
Filing date: 2023-06-15
Publication date: 2024-01-04

Abstract

新規な構成の二次電池の充電管理システムを提供する。直列に接続された第１電池セルおよび第２電池セルを有する二次電池と、二次電池の充電時において、第１電池セルおよび第２電池セルを流れる電流を測定する機能を有する電流測定回路と、二次電池の充電時において、第１電池セルおよび第２電池セルのそれぞれの電圧を測定する機能を有する電圧測定回路と、第１電池セルおよび第２電池セルの充電率を揃えるための制御を行う機能を有する制御回路と、を有する。制御回路は、第１電池セルおよび第２電池セルのそれぞれにおいて、測定された電流のデータ、および測定された電圧のデータに応じて、電池特性を示すデータを演算する機能を有する。第１電池セルおよび第２電池セルの充電率を揃えるための制御は、電池特性を示すデータの極大値を揃えるよう充電率を制御することで行われる。

Description

二次電池の充電管理システム

　本発明の一態様は、二次電池、二次電池の充電管理方法、および二次電池の充電管理システムに関する。また、本発明の一態様は、二次電池の充電方法に関する。

　なお本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の技術分野は、物、方法に関するものである。または、本発明の一態様は、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）に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、表示装置、発光装置、蓄電装置、撮像装置、記憶装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法、を一例として挙げることができる。

　蓄電装置（バッテリ、二次電池ともいう）は、小型の電子機器から自動車に至るまで幅広い分野で利用されるようになっている。電池の応用範囲が広がるにつれて、複数の電池セルを直列に接続したマルチセル構成のバッテリスタックを使ったアプリケーションが増えている。

　蓄電装置は、過放電または過充電といった充放電時の異常を把握するための回路を備えている。このような回路では例えば、電圧および電流等のデータを取得して、当該データに基づいて、充放電の停止またはセル・バランシングなどの制御を行う。これにより、電池の保護、及び制御を行うことができる。

　特許文献１には、電池保護回路として機能する保護ＩＣについて開示されている。具体的には、特許文献１では、内部に複数のコンパレータ（比較器）を設け、参照電圧と、電池が接続された端子の電圧と、を比較して充放電時の異常を検出する保護ＩＣについて開示されている。

米国特許出願公開第２０１１−２６７７２６号明細書

　複数の電池セルの電気量（容量、充電容量ともいう）を均一化するセル・バランシングの制御には、充電状態（Ｓｔａｔｅ　Ｏｆ　Ｃｈａｒｇｅ：ＳＯＣ）を計測することが有効である。ＳＯＣは、直接測定できないため、開放電圧（Ｏｐｅｎ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｖｏｌｔａｇｅ：ＯＣＶ）を測定し、ＳＯＣ−ＯＣＶ曲線より見積もることが可能である。しかしながら、正確にＯＣＶを測定するには電池セルが安定になるまで時間がかかるといった課題がある。

　また、上述したようにセル・バランシングなどの制御において、直列に接続された複数の電池セルの各端子の電圧を測定しながら、複数の電池セルの電気量の均一化を行う場合、複数の電池セルにおける電気量の変化が揃っていることが求められる。しかしながら、電池セルの電気量に対する電圧の変化が小さいため、電圧のばらつきに対する電気量のばらつきが大きくなる場合がある。そのため、電気量の変化に対して電圧の変化の大きい、満充電付近の電圧を確認しなければ電圧のばらつきに対する電気量のばらつきが検出しづらいといった課題がある。

　そこで、本発明の一態様は、信頼性に優れた、セル・バランシングを行うことができる、新規な構成の二次電池管理システ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、電池セルが安定になるのを待つことなく直列接続された電池セルの電気量のばらつきを推定することで、セル・バランシングを行うことができる、新規な構成の二次電池管理システ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、複数の電池セルの電圧のばらつきに対する電気量のばらつきの影響の小さい充電状態の推定を行うことで、セル・バランシングを行うことができる、新規な構成の二次電池管理システ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、新規な構成の二次電池管理システムを提供することを課題の一とする。

　なお本発明の一態様の課題は、上記列挙した課題に限定されない。上記列挙した課題は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお他の課題は、以下の記載で述べる、本項目で言及していない課題である。本項目で言及していない課題は、当業者であれば明細書又は図面等の記載から導き出せるものであり、これらの記載から適宜抽出することができる。なお、本発明の一態様は、上記列挙した課題、及び／又は他の課題のうち、少なくとも一つの課題を解決するものである。

　本発明の一態様は、直列に接続された第１電池セルおよび第２電池セルを有する二次電池と、二次電池の充電時において、第１電池セルおよび第２電池セルを流れる電流を測定する機能を有する電流測定回路と、二次電池の充電時において、第１電池セルおよび第２電池セルのそれぞれの電圧を測定する機能を有する電圧測定回路と、第１電池セルおよび第２電池セルの充電率を揃えるための制御を行う機能を有する制御回路と、を有し、制御回路は、第１電池セルおよび第２電池セルのそれぞれにおいて、測定された電流のデータ、および測定された電圧のデータに応じて、電池特性を示すデータを演算する機能を有し、第１電池セルおよび第２電池セルの充電率を揃えるための制御は、電池特性を示すデータの極大値を揃えるよう充電率を制御することで行われる、二次電池の充電管理システムである。

　本発明の一態様において、電池特性を示すデータの極大値は、電圧変化量に対する電気量変化量を表すｄＱ／ｄＶを縦軸、積算容量を横軸とした際の極大値である、二次電池の充電管理システムが好ましい。

　本発明の一態様において、電池特性を示すデータの極大値は、電圧変化量に対する時間変化量を表すｄｔ／ｄＶを縦軸、時間を横軸とした際の極大値である、二次電池の充電管理システムが好ましい。

　本発明の一態様において、二次電池の充電は、定電流で行われる、二次電池の充電管理システムが好ましい。

　なおその他の本発明の一態様については、以下で述べる実施の形態における説明、及び図面に記載されている。

　本発明の一態様によって、信頼性に優れた、セル・バランシングを行うことができる、新規な構成の二次電池管理システムを提供することができる。または、本発明の一態様によって、電池セルが安定になるのを待つことなく直列接続された電池セルの電気量のばらつきを推定することで、セル・バランシングを行うことができる、新規な構成の二次電池管理システムを提供することができる。または、本発明の一態様によって、電池セル間の電圧のばらつきに対する電気量のばらつきの影響の小さい充電状態の推定を行うことで、セル・バランシングを行うことができる、新規な構成の二次電池管理システムを提供することができる。または、本発明の一態様によって、新規な構成の二次電池管理システム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。

図１Ｂは、充電管理システムを説明するためのブロック図である。
図２は、充電管理システムを説明するためのフロー図である。
図３は、充電管理システムを説明するための説明する模式図である。
図４Ａ乃至図４Ｃは、充電管理システムを説明するための説明する模式図である。
図５は、充電管理システムを説明するためのフロー図である。
図６は、充電管理システムを説明するための説明する模式図である。
図７Ａ乃至図７Ｃは、充電管理システムを説明するための説明する模式図である。
図８は、充電管理システムを説明するためのフロー図である。
図９Ａ乃至図９Ｃは、充電管理システムを説明するための説明する模式図である。
図１０は、充電管理システムを説明するためのブロック図である。
図１１は、充電管理システムを説明するためのブロック図である。
図１２は、充電管理システムを説明するためのフロー図である。
図１３Ａはコイン型二次電池の分解斜視図であり、図１３Ｂはコイン型二次電池の斜視図であり、図１３Ｃはその断面斜視図である。
図１４Ａは、円筒型の二次電池の例を示す。図１４Ｂは、円筒型の二次電池の例を示す。図１４Ｃは、複数の円筒型の二次電池の例を示す。図１４Ｄは、複数の円筒型の二次電池を有する蓄電システムの例を示す。
図１５Ａ及び図１５Ｂは、二次電池の例を説明する図であり、図１５Ｃは、二次電池の内部の様子を示す図である。
図１６Ａ乃至図１６Ｃは、二次電池の例を説明する図である。
図１７Ａ、及び図１７Ｂは、二次電池の外観を示す図である。
図１８Ａ乃至図１８Ｃは、二次電池の作製方法を説明する図である。
図１９Ａ乃至図１９Ｃは、電池パックの構成例を示す。
図２０Ａは、本発明の一態様を示す蓄電モジュールの斜視図であり、図２０Ｂは、蓄電モジュールのブロック図であり、図２０Ｃは、蓄電モジュールを有する車両のブロック図である。
図２１Ａ乃至図２１Ｄは、輸送用車両の一例を説明する図である。図２１Ｅは、人工衛星の一例を説明する図である。
図２２Ａ、及び図２２Ｂは、本発明の一態様に係る蓄電装置を説明する図である。
図２３Ａは、電動自転車を示す図であり、図２３Ｂは、電動自転車の二次電池を示す図であり、図２３Ｃは、スクータを説明する図である。
図２４Ａ乃至図２４Ｄは、電子機器の一例を説明する図である。
図２５Ａは、ウェアラブルデバイスの例を示しており、図２５Ｂは、腕時計型デバイスの斜視図を示しており、図２５Ｃは、腕時計型デバイスの側面を説明する図である。
図２６Ａ及び図２６Ｂは、電池セルの電池特性を示すデータを説明する図である。

　実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなく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、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な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、同様の機能を指す場合には、ハッチング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、図面において示す各構成の、位置、大きさ、及び、範囲等は、理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、及び、範囲等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、図面に開示された位置、大きさ、及び、範囲等に限定されない。

　なお、本明細書等において、「第１」、「第２」という序数詞は、便宜上用いるものであり、構成要素の数、又は、構成要素の順序（例えば、工程順、又は積層順）を限定するものではない。また、本明細書のある箇所において構成要素に付す序数詞と、本明細書の他の箇所、又は特許請求の範囲において、当該構成要素に付す序数詞と、が一致しない場合がある。

　本明細書等において、図面で同一の要素或いは同様な機能を有する要素、同一の材質の要素、又は同時に形成される要素等には同一の符号を付す場合があり、同一の符号を付すことで繰り返しの説明を省略する場合がある。

　また、上面図（「平面図」ともいう）及び斜視図などにおいて、図面をわかりやすくするために、一部の構成要素の記載を省略する場合がある。

（実施の形態１）
　本実施の形態では、本発明の一態様の二次電池の充電管理システムについて説明する。

＜充電管理システムの例１＞
　図１には、本発明の一態様の充電管理システムを説明するためのブロック図の一例を示す。充電管理システム１００は、二次電池１０と、充放電制御用スイッチ２０、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）３０と、負荷８０と、充電器９０と、を有する。また負荷８０に流れる電流を制御するための放電用スイッチ８１、充電器９０より流れる電流を制御するための充電用スイッチ９１を図示している。

　二次電池１０は、直列に接続された電池セル１１Ａ乃至１１Ｄを有する。なお、本発明の一態様の充電管理システム１００として、４個の電池セルを有する例を示しているが、電池セルの数は２個以上であればよい。また、電池セル１１Ａ乃至１１Ｄに共通する内容を説明する際は、電池セル１１と示す場合がある。

　なお二次電池１０は、ヒータおよび温度センサを有していてもよい。ヒータおよび温度センサを有することで、二次電池１０の温度に応じた制御を行う構成とすることができる。ヒータは、例えば、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）サーミスタを用いることができる。温度センサは、例えば、ＮＴＣ（ＮＴＣ：Ｎｅｇａｔｉｖｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）サーミスタを用いることができる温度センサは、ＰＴＣサーミスタ、熱電対など、他の種類の温度センサを用いてもよい。

　負荷８０は、放電用スイッチ８１を制御することで二次電池１０の電流が流れる。負荷８０としては例えば、電子機器においてはＣＰＵ、メモリ、ディスプレイ、インバータなどのことを指し、車両においては、モータ、ライト、パワーステアリング、インバータなどが挙げられる。

　充電器９０は、充電用スイッチ９１を制御することで二次電池１０を充電するための電流を供給する。充電器９０は例えば、ＡＣアダプタなどが挙げられる。充電器９０は、交流電力を直流電力に変換する機能、あるいは電圧を変換する機能を有してもよい。

　充電器９０による充電において、充電開始から充電を停止するまでの充電条件は定電流充電であると好ましい。例えば上限電圧が決まってから充電を停止するまでに時間を要しても、定電流充電期間中であれば、上限電圧が急激に変化することがないためである。

　充放電制御用スイッチ２０は、二次電池１０と負荷８０の間の経路、および二次電池１０と充電器９０の間の経路、に設けられる。充放電制御用スイッチ２０は、スイッチとして機能するトランジスタおよび逆流電流の抑制のためのダイオード等で構成される。充電制御用のトランジスタと放電制御用のトランジスタは、別のトランジスタであってもよい。充放電制御用スイッチ２０は、セル・バランシングのためのＩＣ３０の制御により、充電または放電が制御される。

　ＩＣ３０は、メモリ３４を有する制御部３３、電流測定回路３１、電圧測定回路３２Ａ乃至３２Ｄ、放電部３５Ａ乃至３５Ｄを有する。電圧測定回路３２Ａ乃至３２Ｄ、および放電部３５Ａ乃至３５Ｄなどの各構成は、電池セル１１の数に応じて設けられる。放電部３５Ａ乃至３５Ｄはそれぞれ、抵抗素子３６およびセルバランス制御用スイッチ３７を有する。

　ＩＣ３０は、セル・バランシングを主とする機能を有する。ＩＣ３０は、セルバランス制御ＩＣと呼ぶ場合もある。またＩＣ３０は、二次電池１０の保護機能、及び制御機能を有していてもよい。保護機能として例えば、二次電池１０が有する電池セルの過充電保護、過放電保護、過充電電流保護、過放電電流保護、及び過昇温保護、のうちの、一または複数の保護機能をいう。また、制御機能として、充電制御、放電制御、のうちの、一または複数の制御機能をいう。つまり、ＩＣ３０は電池制御ＩＣである。

　ＩＣ３０は、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ｕｎｉｔ）しての機能を有することが好ましい。この場合、ＩＣ３０は、ＣＰＵ、メモリ、クロック発生回路、入力部、及び出力部を有する。入力部、及び出力部を合わせてＩ／Ｏ部と呼ぶことがある。

　電流測定回路３１は、電池セル１１Ａ乃至１１Ｄを流れる電流（充電電流）を検知する機能を有する。電流測定回路３１は、電流センサまたは電流検知素子とも呼ぶ。電流測定回路３１は、ホール式電流センサ又はシャント抵抗式センサを用いることができる。電流測定回路３１は、測定した電流値（電流のデータ）を制御部３３に与えることができる。

　電流測定回路３１は、クーロンカウンタの機能も有することが好ましい。例えば、クーロンカウンタの機能を有することで、電流測定回路３１および制御部３３を用いて二次電池１０の積算の電気量を算出することができる。算出された電気量により、電池セルに充電された電気量を算出し、電池セル１１Ａ乃至１１Ｄにおけるセル・バランシングを制御することができる。

　電圧測定回路３２Ａ乃至３２Ｄは、電池セル１１Ａ乃至１１Ｄのそれぞれの端子電圧（充電電圧）を検知する機能を有する。電圧測定回路３２Ａ乃至３２Ｄは、充電時の電圧以外に電池セル１１Ａ乃至１１Ｄが放電時の端子電圧（放電電圧と記す）を測定する機能を有していてもよい。充電電圧と放電電圧を区別するため、例えば充電電圧にはプラス符号を付し、放電電圧にはマイナス符号を付してもよい。勿論充電電圧にマイナス符号を付し、放電電圧にプラス符号を付してもよい。また、電圧測定回路３２Ａ乃至３２Ｄに共通する内容を説明する際は、電圧測定回路３２と示す場合がある。

　電圧測定回路３２Ａ乃至３２Ｄが端子電圧を測定するタイミングは、一定期間ごととすることができ、一定期間は８０ｍｓｅｃ以上１０ｓｅｃ以下、好ましくは９０ｍｓｅｃ以上１ｓｅｃ以下とすることができる。期間を短くすることで、電池セル１１Ａ乃至１１Ｄの状態を高精度で把握できる。

　電圧測定回路３２Ａ乃至３２Ｄは、測定した電圧値（電圧のデータ）を制御部３３に与えることができる。測定した電圧値がアナログ値の場合、当該アナログ値をデジタル変換して制御部３３に与えてもよい。すなわち電圧測定回路３２Ａ乃至３２Ｄはアナログ値をデジタル変換する回路を有してもよく、当該回路はアナログ・デジタル変換回路（ＡＤＣ）を用いることができ、ＡＤＣの構成として、ΔΣ変調型、並列比較型（フラッシュ型とも記す）、又はパイプライン型などがある。ΔΣ変調型は分解能が高いため電圧測定回路に好適である。

　放電部３５Ａ乃至３５Ｄは、電池セル１１Ａ乃至１１Ｄのそれぞれを放電する機能を有する。放電部３５Ａ乃至３５Ｄは、電池セル１１Ａ乃至１１Ｄのそれぞれに対し、並列接続となるよう設けられる。放電部３５Ａ乃至３５Ｄが有するセルバランス制御用スイッチ３７をオンにすることで抵抗素子３６に電流が流れ、対応する電池セル１１Ａ乃至１１Ｄを放電することができる。放電部３５Ａ乃至３５Ｄは、セル・バランシングのための制御部３３の制御により、放電の有無が制御される。また、放電部３５Ａ乃至３５Ｄに共通する内容を説明する際は、放電部３５と示す場合がある。

　制御部３３では、複数の電池セル１１に充電される電気量（充電率）を揃えるための制御、すなわちセル・バランシングの制御のため、上述した測定した電流値（電流データ）および電圧値（電圧データ）を制御部３３が有するメモリ３４に記憶する。制御部３３は、電圧測定回路３２Ａ乃至３２Ｄから与えられる電池セル１１Ａ乃至１１Ｄの電圧値と、電流測定回路３１から与えられる電池セル１１Ａ乃至１１Ｄを流れる電流値と、を用いて、電池セル１１Ａ乃至１１Ｄの電気量を揃えるための電池特性を示すデータを演算する機能を有する。具体的には、制御部３３は、電気量の電圧微分（ｄＱ／ｄＶ）に関するデータを演算する機能を有する。

　制御部３３が演算するｄＱ／ｄＶは、メモリ３４に時系列データとして保存することができる。制御部３３は、保存したｄＱ／ｄＶ時系列データを解析することができる。ｄＱ／ｄＶ時系列データの解析として、ｄＱ／ｄＶのピーク電圧を算出することができる。制御部３３は、電池セル１１Ａ乃至１１Ｄのそれぞれの電圧値を電圧測定回路３２Ａ乃至３２Ｄにおいて検知するため、電池セル１１Ａ乃至１１ＤのそれぞれのｄＱ／ｄＶのピーク電圧を算出することができる。

　なお、本明細書においてｄＱ／ｄＶのピーク電圧とは、一定の電圧幅におけるｄＱ／ｄＶの時系列データにおいて、極大値となるときの電圧のことをいう。上記の電圧幅として例えば０．０３Ｖの電圧幅、０．０１Ｖの電圧幅、または０．００１Ｖの電圧幅、とすることができる。なお、ピーク電圧の算出は、ｄＱ／ｄＶを算出する度に実施してもよく、一定期間毎に実施してもよい。

　ｄＱ／ｄＶのピーク電圧によって、充電される電気量の変化による正極活物質の結晶構造の変化を検知することができる。そのため充電時に取得される波形により、電池セル１１Ａ乃至１１Ｄの充電される電気量のばらつきを把握することができる。ここで、波形とは例えば、曲線、直線、曲線と直線を組み合わせた形状、等の様々な形状を有することができる。また、波形は、周期的な波には限定されない。充電時に取得される波形の一例として例えば充電時の電圧、時間、電流のデータから作成したｄＱ／ｄＶ−Ｖ曲線、ｄＱ／ｄＶ−Ｑ曲線またはｄｔ／ｄＶ−ｔ曲線等が挙げられる。本発明の一態様の充電管理システムは、この波形の極値を検出することで、充電される電気量の電池セル間におけるばらつきを見積もり、セル・バランシングを制御する。

　直列接続された電池セルに充電される電気量にバラつきが生じている場合、ＳＯＣを見積もるためにＯＣＶを測定することが有効であるものの、ＯＣＶの測定にはセル電池が安定になるまで時間がかかる。また直列に接続された複数の電池セルの各端子の電圧を測定しながら、電池セル間の電気量の均一化を行う場合、電気量に対する電圧の変化が小さいと、電圧のばらつきに対する電気量のばらつきが大きくなり、電池セル間の電気量のばらつきが検出しづらい。本発明の一態様は、ｄＱ／ｄＶのピーク電圧によって、充電される電気量の変化による正極活物質の結晶構造の変化を検知するため、セル電池が安定になるまで待つことなく、また電気量の変化に伴う電圧の変化が小さい場合であっても、充電される電気量の電池セル間におけるばらつきを推定し、セル・バランシングを制御することができる。

　なお以下の本明細書において、直列接続された電池セルにおいて充電される電気量の電池セル間におけるばらつきを推定してセル・バランシングを行う構成について説明するが、これに限らない。例えば並列に接続された電池セル間において充電される電気量の電池セル間におけるばらつきを推定してセル・バランシングを行う構成に適用することも可能である。

　なお制御部３３が有するメモリ３４は例えば、電池セルの環境温度と、充電条件が紐付けされたテーブルを有することが好ましい。また、制御部３３が有するメモリ３４には、電池セルの環境温度と紐付けされた充電特性が保存されることが好ましい。該充電特性は、電池セル１１の過去の測定値であってもよいし、同様の特性を有する他の電池セルの測定値であってもよいし、計算により得られた波形であってもよい。

　制御部３３は、電圧および電気量の微分曲線における極値の解析に、メモリ３４に保存された電池セルの充電特性を用いてもよい。ここで充電特性として例えば、電気量−電圧曲線、電圧−ｄＱ／ｄＶ曲線、ΔＶ−ｔ曲線、インピーダンス特性、等を用いることができる。

＜充電方法の例１＞
　図２に示すフロー図を用いて、本発明の一態様の二次電池の充電管理システム１００を用いた充電方法の一例を説明する。また図３には、直列接続された電池セル１１Ａ乃至１１ＤにおけるｄＱ／ｄＶ−Ｑ曲線を模式的に表した図を示す。また図４Ａ乃至図４Ｃには、二次電池の充電管理システム１００に基づく電池セル１１Ａ乃至１１Ｄのセル・バランシングの制御による電気量の変化を模式的に示す図である。

　まず、ステップＳ０００において、処理を開始する。

　次に、ステップＳ００１において、二次電池の定電流充電を開始する。なお、該定電流充電は、充電が停止されるまで行われる。

　次に、ステップＳ００２において、電圧測定回路３２Ａ乃至３２Ｄが電池セル１１Ａ乃至１１Ｄの電圧の測定を開始する。制御部３３はクロック信号などを用いて時間を測定する。また、電流測定回路３１が電池セル１１Ａ乃至１１Ｄを流れる電流の測定を開始する。電圧測定回路３２Ａ乃至３２Ｄは、測定した電圧値を制御部３３に与える。電流測定回路３１は、測定した電流値を制御部３３に与える。

　次に、ステップＳ００３において、制御部３３は、ステップＳ００２より以降、電圧測定回路３２Ａ乃至３２Ｄが測定した電圧値と、電流測定回路３１が測定した電流値を、時刻との組データとして蓄積（記憶）する。データの蓄積には、制御部３３が有するメモリ３４等を用いることができる。電圧値および電流値と紐付けされる時刻として例えば、充電開始からの時刻を用いればよい。

　次に、ステップＳ００４において、制御部３３が、随時蓄積される電圧値、電流値および時刻との組データを用いて、電池セル毎（電池セル１１Ａ乃至１１Ｄ）の電気量の電圧微分、すなわち電圧変化量に対する電気量変化量を表すｄＱ／ｄＶを演算する。ここで、ステップＳ００３で、ある所定の時間、電圧値、電流値および時刻との組データを蓄積した後、ステップＳ００４で電池セル毎（電池セル１１Ａ乃至１１Ｄ）の電圧微分ｄＱ／ｄＶを演算してもよい。例えば、極値の検出に充分な期間において、組データを蓄積してもよい。

　なおステップＳ００４で行う演算は、ステップＳ００３で行う組データの蓄積（記憶）と同時に行ってもよい。つまり、蓄積された電圧値、電流値および時刻との組データを用いることなく、演算を行うことが可能である。演算によって得られた値は、当該値の波形に基づく処理のため、制御部３３が有するメモリ３４等に蓄積される。演算された値をメモリ３４に蓄積する構成とすることで、メモリ３４に蓄積されるデータの量を削減することが可能である。

　例えば図３に示す電池セル毎（電池セル１１Ａ乃至１１Ｄ）に見積もられる、横軸を電気量Ｑ、縦軸を電気量Ｑの電圧微分ｄＱ／ｄＶとした曲線（以下、ｄＱ／ｄＶ−Ｑ曲線）では、電池セル毎に曲線の極値（ピークともいう）、ここでは例えば極大（上に凸のピークともいう）値がばらついている。なお横軸の電気量は、充電時の積算された電気量（積算容量）に相当する。この電気量のばらつきは、正極活物質の結晶構造の変化によるものであり、充電時の電気量の変化を観察することで確認することができる。電池セル１１Ａから見積もられたｄＱ／ｄＶ−Ｑ曲線の極大値を過ぎてから２番目に極大値に到達する電池セル１１Ｂでは、電気量Ｑ１のずれが生じている。電池セル１１Ｂから見積もられたｄＱ／ｄＶ−Ｑ曲線の極大値を過ぎてから３番目に極大値に到達する電池セル１１Ｃでは、電気量Ｑ２のずれが生じている。電池セル１１Ｃから見積もられたｄＱ／ｄＶ−Ｑ曲線の極大値を過ぎてから４番目に極大値に到達する電池セル１１Ｄでは、電気量Ｑ３のずれが生じている。電池セル１１Ａと電池セル１１Ｄの電気量のずれは、Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３となる。電池セル１１Ｂと電池セル１１Ｄの電気量のずれは、Ｑ２＋Ｑ３となる。

　なお本実施の形態等において、極値として得られる極大値は、上に凸のピークであるとして説明しているが、これに限らない。例えば、電池セルの充電時に取得される波形において、正極活物質の結晶構造の変化に起因する極値が検出されればよい。例えば、ｄＱ／ｄＶの逆数であるｄＶ／ｄＱの波形の場合、極小値である、下に凸のピークの場合でもよい。

　図３に示す電池セル毎（電池セル１１Ａ乃至１１Ｄ）に示すｄＱ／ｄＶ−Ｑ曲線の極大値は、充電に伴う電池セルの電圧の変化が小さい状態でも検出することができる。つまり、充電による電気量が電池セルの満充電時の電気量に対して小さい状態で検出することができる。例えば図４Ａに模式的に図示するように、充電途中の電圧の変化が小さい電気量（ハッチングを付した部分が充電された電気量に相当）の時点であっても検出できる。なお図４Ａ中、上向きの矢印は、定電流充電による電気量の上昇を表している。

　次に、ステップＳ００５において、制御部３３は、電池セルのいずれかの電圧が終止電圧（満充電時を示す電圧）に達したか否かの判断を行う。例えば図４Ｂに模式的に図示するように、電池セル１１Ａ乃至１１Ｄのうち、電池セル１１Ａ（ハッチングを付した部分で満たされた電池セルが終止電圧に達した電池セルに相当）を検出した時点で定電流充電を停止する。終止電圧に達した電池セル１１Ａと、他の電池セル１１Ｂ乃至１１Ｄとの電気量のずれは、定電流による充電の場合、電池セル１１Ａ乃至１１Ｄで極大値を検出した時点（図４Ａ）での電気量のずれと同じである。電池セル１１Ａ乃至１１Ｄのいずれの電圧も終止電圧に達していない場合、定電流充電を継続し、電圧値および電流値を蓄積する。

　次に、ステップＳ００６において、制御部３３は、ｄＱ／ｄＶ−Ｑ曲線に極大値が検出された時点の電気量のずれに応じた放電を行う。放電は、電池セル１１Ａ乃至１１ＤごとにｄＱ／ｄＶ−Ｑ曲線の極大値を検出した電気量のずれに応じて行われる。例えば図４Ｃに模式的に図示するように、電池セル１１Ａと電池セル１１Ｄの電気量のずれは、Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３であるため、電池セル１１Ａの放電は、Ｑ１＋Ｑ２＋Ｑ３となるよう放電器３５Ａを制御して放電する。例えば図４Ｃに模式的に図示するように、電池セル１１Ｂと電池セル１１Ｄの電気量のずれは、Ｑ２＋Ｑ３であるため、電池セル１１Ｂの放電は、Ｑ２＋Ｑ３となるよう放電器３５Ｂを制御して放電する。例えば図４Ｃに模式的に図示するように、電池セル１１Ｃと電池セル１１Ｄの電気量のずれは、Ｑ３であるため、電池セル１１Ｃの放電は、Ｑ３となるよう放電器３５Ｃを制御して放電する。なお図４Ｃ中、下向きの矢印は、放電による電気量の下降を表している。このように放電を行い、セル・バランシングすることで、電池セル１１Ａ乃至１１Ｃは、電池セル１１Ｄの電気量に揃った充電率とすることができる。

　次いで、ステップＳ００７において、セル・バランシングが行われた電池セル１１Ａ乃至１１Ｄに対し、定電流による再充電を開始する。

　次に、ステップＳ０９９において、処理を終了する。

　二次電池の充電管理システム１００は、電池セル毎の電池特性を示すデータから極大値を検出し、検出された極大値のずれに応じて、電池セル毎の放電量を調整することができる。電池特性を示すデータは、充電された電気量に応じて変化する。二次電池の充電管理システム１００は、このような電池セル毎の電池特性を示すデータのずれに合わせて、電池セル毎の放電量を調整することにより、直列に接続された電池セル間におけるセル・バランシングをすることができる。

＜充電方法の例２＞
　上述したｄＱ／ｄＶ−Ｑ曲線を用いた二次電池の充電管理システムにおける充電方法とは、異なる構成について以下説明する。

　ｄＱ／ｄＶは、下記の数式（１）のように表すことができる。

　ｄＱ／ｄＶ＝（ｄＱ／ｄｔ）×（ｄｔ／ｄＶ）　　　　（１）

　定電流充電の際には、ｄＱ／ｄｔは一定であるため、ｄＱ／ｄＶはｄｔ／ｄＶに比例する。よって、定電流充電の際にはｄｔ／ｄＶ特性の評価を行うことにより、ｄＱ／ｄＶ特性と同様な情報を取得することができる。

　以下では定電流充電を行っている領域において、ｄｔ／ｄＶ特性を評価する例を示す。ｄｔ／ｄＶ特性の取得においては、二次電池の電流値を都度、取得せずともよく、ｄＱ／ｄＶと比較して簡便に行うことができる場合がある。また、取得するパラメータが電圧と時間の２つのパラメータのみであるため、演算も簡便であり、回路規模を縮小できる場合がある。また、取得するデータ量も少なくできるため、メモリ３４の規模を縮小できる場合がある。

　図５に示すフロー図を用いて、本発明の一態様の二次電池の充電管理システム１００を用いた充電方法の一例を説明する。また図６には、直列接続された電池セル１１Ａ乃至１１Ｄにおけるｄｔ／ｄＶ−ｔ曲線を模式的に表した図を示す。また図７Ａ乃至図７Ｃには、二次電池の充電管理システム１００に基づく電池セル１１Ａ乃至１１Ｄのセル・バランシングの制御による電気量の変化を模式的に示す図である。

　まず、ステップＳ０００において、処理を開始する。

　次に、ステップＳ１０１において、二次電池の定電流充電を開始する。なお、該定電流充電は、充電が停止されるまで行われる。

　次に、ステップＳ１０２において、電圧測定回路３２Ａ乃至３２Ｄが電池セル１１Ａ乃至１１Ｄの電圧の測定を開始する。制御部３３はクロック信号などを用いて、電圧の変化量（ｄＶ）に対する時間の変化量（ｄｔ）を測定する。電圧測定回路３２Ａ乃至３２Ｄは、測定した電圧値を制御部３３に与える。

　次に、ステップＳ１０３において、制御部３３は、ステップＳ１０２より以降、電圧測定回路３２Ａ乃至３２Ｄが測定した電圧値を、時刻との組データとして蓄積（記憶）する。データの蓄積には、制御部３３が有するメモリ３４等を用いることができる。電圧値と紐付けされる時刻として例えば、充電開始からの時刻を用いればよい。

　次に、ステップＳ１０４において、制御部３３が、随時蓄積される電圧値および時刻との組データを用いて、電池セル毎（電池セル１１Ａ乃至１１Ｄ）の時間の電圧微分、すなわち電圧変化量に対する時間変化量を表すｄｔ／ｄＶを演算する。ここで、ステップＳ１０３で、ある所定の時間、電圧値、および時刻との組データを蓄積した後、ステップＳ１０４で電池セル毎（電池セル１１Ａ乃至１１Ｄ）の時間の電圧微分のｄｔ／ｄＶを演算してもよい。例えば、極値の検出に充分な期間において、組データを蓄積してもよい。

　なお上述したステップＳ１０２における電圧の測定は、電池セル１１Ａ乃至１１Ｄのいずれか一または複数であってもよい。例えば、電圧の測定を逐次行う電池セル（主電池セル）と、電圧の測定を間欠的に行う電池セル（従属電池セル）と、に分けて電圧の測定を行う構成としてもよい。

　主電池セルとしては、例えば、定電流充電を開始する（ステップＳ１０１）直後の各電池セルの電圧において、電圧の一番低い電池セル、または電圧の一番高い電池セル、から選択することができる。主電池セルを決めることで、後述するステップＳ１０３（電池セル毎に電圧値を蓄積する）を実行するタイミングを制御することができる。例えば、ステップＳ１０３の電池セル毎の電圧の測定において、主電池セルの電圧値を測定する。そして、主電池セルの電圧値が６ｍＶ変化したときに、従属電池セルの全ての電圧値を測定し、時間の電圧微分、すなわち電圧変化量に対する時間変化量を表すｄｔ／ｄＶを演算する。当該構成とすることで、主電池セルの電圧値の変化に応じて、全電池セルの電圧値を測定できるため、時間変化波形の極大値を比較しやすくでき、検出する精度を向上させることができる。

　例えば図６に示す電池セル毎（電池セル１１Ａ乃至１１Ｄ）に見積もられる、横軸を時間ｔ、縦軸を時間ｔの電圧微分ｄｔ／ｄＶとした曲線（以下、ｄｔ／ｄＶ−ｔ曲線）では、電池セル毎に曲線の極値（ピークともいう）、ここでは例えば極大（上に凸のピークともいう）値がばらついている。なお横軸の時間は、充電時の積算時間に相当する。この電気量のばらつきは、正極活物質の結晶構造の変化によるものであり、充電時の電気量の変化を観察することで確認することができる。電池セル１１Ａから見積もられたｄｔ／ｄＶ−ｔ曲線の極大値を過ぎてから２番目に極大値に到達する電池セル１１Ｂでは、時間Ｔ１のずれが生じている。電池セル１１Ｂから見積もられたｄｔ／ｄＶ−ｔ曲線の極大値を過ぎてから３番目に極大値に到達する電池セル１１Ｃでは、時間Ｔ２のずれが生じている。電池セル１１Ｃから見積もられたｄｔ／ｄＶ−ｔ曲線の極大値を過ぎてから４番目に極大値に到達する電池セル１１Ｄでは時間Ｔ３のずれが生じている。電池セル１１Ａと電池セル１１Ｄの時間のずれは、時間（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）となる。電池セル１１Ｂと電池セル１１Ｄの時間のずれは、時間（Ｔ２＋Ｔ３）となる。

　図６に示す電池セル毎（電池セル１１Ａ乃至１１Ｄ）に示すｄｔ／ｄＶ−ｔ曲線の極大値は、充電に伴う電池セルの電圧の変化が小さい状態で検出される。つまり、充電による電気量が電池セルの満充電時の電気量に対して小さい状態で検出することができる。例えば図７Ａに模式的に図示するように、充電途中の電圧の変化が小さい電気量（ハッチングを付した部分が充電された電気量に相当）の時点であっても検出できる。なお図７Ａ中、上向きの矢印は、定電流充電による電気量の上昇を表している。なお定電流充電であるため、電池セル間の電気量のずれは、図示するようにＩ（電流）×（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）、Ｉ（電流）×（Ｔ２＋Ｔ３）、Ｉ（電流）×Ｔ３と見積もることができる。

　次に、ステップＳ１０５において、制御部３３は、電池セルのいずれかの電圧が終止電圧に達したか否かの判断を行う。例えば図７Ｂに模式的に図示するように、電池セル１１Ａ乃至１１Ｄのうち、電池セル１１Ａ（ハッチングを付した部分で満たされた電池セルが終止電圧に達した電池セルに相当）を検出した時点で定電流充電を停止する。終止電圧に達した電池セル１１Ａと、他の電池セル１１Ｂ乃至１１Ｄとの電気量のずれは、電池セル１１Ａ乃至１１Ｄで極大値を検出した時点（図７Ａ）での電気量のずれと同じである。電池セル１１Ａ乃至１１Ｄのいずれの電圧も終止電圧に達していない場合、定電流充電を継続し、電圧値を蓄積する。

　次に、ステップＳ１０６において、制御部３３は、ｄｔ／ｄＶ−ｔ曲線に極大値が検出された時点の電気量のずれに応じた放電を行う。放電は、ｄｔ／ｄＶ−ｔ曲線の極大値を検出した時間のずれに対応する電気量に応じて行われる。例えば図７Ｃに模式的に図示するように、電池セル１１Ａと電池セル１１Ｄの電気量のずれは、Ｉ×（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）であるため、電池セル１１Ａの放電は、Ｉ×（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）となるよう放電器３５Ａを制御して放電する。例えば図７Ｃに模式的に図示するように、電池セル１１Ｂと電池セル１１Ｄの電気量のずれは、Ｉ×（Ｔ２＋Ｔ３）であるため、電池セル１１Ｂの放電は、Ｉ×（Ｔ２＋Ｔ３）となるよう放電器３５Ｂを制御して放電する。例えば図７Ｃに模式的に図示するように、電池セル１１Ｃと電池セル１１Ｄの電気量のずれは、Ｉ×Ｔ３であるため、電池セル１１Ｃの放電は、Ｉ×Ｔ３となるよう放電器３５Ｃを制御して放電する。なお図７Ｃ中、下向きの矢印は、放電による電気量の下降を表している。このように放電を行い、セル・バランシングすることで、電池セル１１Ａ乃至１１Ｃは、電池セル１１Ｄの電気量に揃った充電率とすることができる。

　次いで、ステップＳ１０７において、セル・バランシングが行われた電池セル１１Ａ乃至１１Ｄに対し、定電流による再充電を開始する。

　次に、ステップＳ０９９において、処理を終了する。

＜充電方法の例３＞
　図８に示すフロー図を用いて、本発明の一態様の二次電池の充電管理システム１００を用いた充電方法の一例を説明する。また図９Ａ乃至図９Ｃには、二次電池の充電管理システム１００に基づく電池セル１１Ａ乃至１１Ｄのセル・バランシングの制御を模式的に示す図である。なお図８および図９Ａ乃至図９Ｃに対応する電池特性を示すデータは、図６と同様であり、上記記載を援用する。

　まず、ステップＳ０００において、処理を開始する。

　次に、ステップＳ２０１において、二次電池の定電流充電を開始する。なお、該定電流充電は、充電が停止されるまで行われる。

　次に、ステップＳ２０２において、電圧測定回路３２Ａ乃至３２Ｄが電池セル１１Ａ乃至１１Ｄの電圧の測定を開始する。制御部３３はクロック信号などを用いて時間を測定する。電圧測定回路３２Ａ乃至３２Ｄは、測定した電圧値を制御部３３に与える。

　次に、ステップＳ２０３において、制御部３３は、ステップＳ２０２より以降、電圧測定回路３２Ａ乃至３２Ｄが測定した電圧値を、時刻との組データとして蓄積（記憶）する。データの蓄積には、制御部３３が有するメモリ３４等を用いることができる。電圧値と紐付けされる時刻として例えば、充電開始からの時刻を用いればよい。

　次に、ステップＳ２０４において、制御部３３が、随時蓄積される電圧値および時刻との組データを用いて、電池セル毎（電池セル１１Ａ乃至１１Ｄ）の時間の電圧微分ｄｔ／ｄＶを演算する。ここで、ステップＳ２０３で、ある所定の時間、電圧値、および時刻との組データを蓄積した後、ステップＳ２０４で電池セル毎（電池セル１１Ａ乃至１１Ｄ）の時間の電圧微分のｄｔ／ｄＶを演算してもよい。例えば、極値の検出に充分な期間において、組データを蓄積してもよい。

　電圧微分ｄｔ／ｄＶの蓄積によって、図６と同様のｄｔ／ｄＶ−ｔ曲線が得られる。そのため、図９Ａに示すように、電池セル間では、図７Ａと同様の電気量のずれを見積もることができる。具体的には、電池セル間の電気量のずれは、図示するようにＩ（電流）×（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）、Ｉ（電流）×（Ｔ２＋Ｔ３）、Ｉ（電流）×Ｔ３と見積もることができる。

　次に、ステップＳ２０５において、制御部３３は、電池セル１１Ａ乃至１１Ｄの全てで、ｄｔ／ｄＶ−ｔ曲線に極大値を検出したか否かの判断を行う。電池セル１１Ａ乃至１１Ｄのいずれかにおいて極大値を検出していない場合、定電流充電を継続し、電圧値を蓄積する。

　次に、ステップＳ２０６において、制御部３３は、ｄｔ／ｄＶ−ｔ曲線に極大値が検出された時点の電気量のずれに応じた放電を行うとともに、定電流充電を継続する。放電は、ｄｔ／ｄＶ−ｔ曲線の極大値を検出した時間のずれに対応する電気量に応じて行われる。例えば図９Ｂに模式的に図示するように、電池セル１１Ａと電池セル１１Ｄの電気量のずれは、Ｉ×（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）であるため、電池セル１１Ａの放電は、Ｉ×（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）となるよう放電器３５Ａを制御して放電する。例えば図９Ｂに模式的に図示するように、電池セル１１Ｂと電池セル１１Ｄの電気量のずれは、Ｉ×（Ｔ２＋Ｔ３）であるため、電池セル１１Ｂの放電は、Ｉ×（Ｔ２＋Ｔ３）となるよう放電器３５Ｂを制御して放電する。例えば図９Ｂに模式的に図示するように、電池セル１１Ｃと電池セル１１Ｄの電気量のずれは、Ｉ×Ｔ３であるため、電池セル１１Ｃの放電は、Ｉ×Ｔ３となるよう放電器３５Ｃを制御して放電する。なお図９Ｂ中、下向きの矢印は、放電による電気量の下降を表している。なお図９Ｂ中、上向きの矢印は、定電流充電（電流Ｉ）による電気量の上昇を表している。このように充電を行いながら、セル・バランシングのための放電を行うことで、いずれか一の電池セルの満充電を待つことなく、電池セル１１Ａ乃至１１Ｃを電池セル１１Ｄの電気量に揃った充電率とすることができる。

　次に、ステップＳ２０７において、制御部３３は、電池セルのいずれかの電圧が終止電圧に達したか否かの判断を行う。例えば図９Ｃに模式的に図示するように、電池セル１１Ａ乃至１１Ｄのうち、電池セル１１Ａ（ハッチングを付した部分で満たされた電池セルが終止電圧に達した電池セルに相当）を検出した時点で定電流充電を停止する。終止電圧に達した電池セル１１Ａと、他の電池セル１１Ｂ乃至１１Ｄとの電気量のずれは、ステップＳ２０６での放電の動作によって小さくなっている。電池セル１１Ａ乃至１１Ｄのいずれの電圧も終止電圧に達していない場合、ステップＳ２０６を継続する。

　次に、ステップＳ０９９において、処理を終了する。

＜充電管理システムの例２＞
　図１０には、本発明の一態様の充電管理システムを説明するためのブロック図の一例を示す。充電管理システム１００Ａは、二次電池１０と、充放電制御用スイッチ２０、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）３０と、負荷８０と、充電器９０と、を有する。なお以下の図１０の説明において、図１での説明と共通するところは、共通の符号を用いてその説明を省略する。

　ＩＣ３０は、メモリ３４を有する制御部３３、電流測定回路３１、差分器３８Ａ乃至３８Ｄ、放電部３５Ａ乃至３５Ｄを有する。差分器３８Ａ乃至３８Ｄ、および放電部３５Ａ乃至３５Ｄは、電池セル１１の数に応じて設けられる。また、差分器３８Ａ乃至３８Ｄに共通する内容を説明する際は、差分器３８と示す場合がある。

　電流測定回路３１は、電池セル１１Ａ乃至１１Ｄを流れる電流（充電電流）を検知する機能を有する。電流測定回路３１は、抵抗３１Ａとオペアンプ３１Ｂとを有する。抵抗３１Ａはシャント抵抗を用いるとよい。シャント抵抗の抵抗値は１０ｍΩ以上３００ｍΩ以下、好ましくは５０ｍΩ以上１２０ｍΩ以下であるとよい。抵抗３１Ａによる電圧降下をオペアンプ３１Ｂで増幅させることができ好ましい。

　差分器３８Ａ乃至３８Ｄに適用可能な差分器３８の構成について図１１を参照して説明する。

　差分器３８は時間差分を出力する機能を有し、たとえば時間ｔ１における端子電圧と、時間ｔ２における端子電圧とに差が生じた場合の時間差分を出力することができる。さらに差分器３８は、上記機能に加えて、アナログ値からデジタル値に変換する機能、いわゆるＡＤコンバータの機能も有する。このような差分器３８は電圧測定機能を有するため、上述した電圧測定回路３２を省略することが可能である。

　図１等で説明した電圧測定回路３２は、取り込んだ電圧を、ＡＤコンバータで変換して制御部３３に出力する構成であるのに対し、差分器３８では、取り込んだ電圧がある電圧ΔＶだけ変化した時に、制御部３３に出力する構成とすることができる。このため制御部３３は、通常状態とスタンバイ状態とを間欠的に動作させることができ、制御部３３の消費電流を少なくすることができる。

　制御部３３を間欠動作する場合、制御部３３はセル・バランシングの制御を行う通常状態と、差分器３８からの電圧の変化に対応する信号を待つスタンバイ状態を繰り返す。差分器３８は、制御部３３をスタンバイ状態から通常状態に遷移させるためのウェイクアップ信号を送り、制御部３３を通常状態にした後、電池セル１１Ａ乃至１１Ｄにおいて電圧が変化するのに要した時間ｄｔの情報を送信する。制御部３３は、当該情報を受信した後、再度スタンバイ状態に移行すればよい。

　図１１には、差分器３８と合わせて、制御部３３を示している。差分器３８は、サンプル・ホールド回路２００、比較器２０１、ＤＡコンバータ２０２、逐次比較レジスタ２０３、第２の制御回路２０４、クロック生成回路２０５を有する。差分器３８はＡＤコンバータを有することができ、ＡＤコンバータの構成は二重積分型、逐次比較型、ΔΣ変調型、並列比較型（フラッシュ型とも記す）、及びパイプライン型のいずれか一を用いることができる。逐次比較型のビット数は１０ビット以上１８ビット以下とすることができ、変換速度は数１０ｋＨｚ以上数ＭＨｚ以下であり好ましい。また二重積分型のビット数は、８ビット以上２０ビット以下とすることができ、変換速度は数Ｈｚ以上数ｋＨｚ以下であり好ましい。

　差分器３８は、取得した電圧（アナログ値）をサンプル・ホールド回路２００で保持することができる。アナログ値をデジタル値へ変換する間、サンプル・ホールド回路２００で値を保持することが好ましい。サンプル・ホールド回路２００が有するトランジスタは、ＯＳトランジスタを用いることができる。ＯＳトランジスタとは、活性層に酸化物半導体層を適用したトランジスタである。

　ＯＳトランジスタのオフ電流値は、例えば、室温下における、チャネル幅１μｍあたりの１ａＡ（１×１０^−１８Ａ）以下、１ｚＡ（１×１０^−２１Ａ）以下、又は１ｙＡ（１×１０^−２４Ａ）以下とすることができる。なお、室温下における、チャネル幅１μｍあたりのＳｉトランジスタのオフ電流値は、１ｆＡ（１×１０^−１５Ａ）以上１ｐＡ（１×１０^−１２Ａ）以下である。したがって、ＯＳトランジスタのオフ電流は、Ｓｉトランジスタのオフ電流よりも１０桁程度低いともいえる。このようなオフ電流が小さいトランジスタは、サンプル・ホールド回路２００に好適である。

　サンプル・ホールド回路２００から出力された値は、比較器２０１へ入力され、逐次比較レジスタ２０３から出力されたデータと比較される。逐次比較レジスタ２０３からは、電圧のアナログ値を少なくとも２以上に分けて、それぞれが各ビットに割り当てられたデジタルデータが出力される。当該デジタルデータは、比較器２０１へ入力する前に、ＤＡコンバータ２０２を介してデジタルデータからアナログデータへ変換される。比較器２０１では、サンプル・ホールド回路２００からのデータと、逐次比較レジスタ２０３からのデータとが比較される。当該データが一致する場合は０が出力され、当該データが不一致の場合は１が出力される。０又は１の値は、第２の制御回路２０４へ出力され、一致した場合は逐次比較レジスタ２０３から電圧（デジタル）が出力される。このようにしてデジタル値へ変換された電圧を得ることができる。

　第２の制御回路２０４からデータＤａｔａＡ、データＤａｔａＢ及びデータＤａｔａＣが制御部３３へ出力される。データＤａｔａＡは例えば充電又は放電であるかを示す符号（＋又は−）である。データＤａｔａＢは例えば時間に関するカウントデータである。データＤａｔａＣはエラー時のフラグである。フラグをたてるエラーとして、電圧の差分を１ビットと割り当てた場合、２ビット以上と判断されたときなどが挙げられる。

　差分器３８は、時間ｔ１と時間ｔ２の間の時間を出力することができるとよい。差分器３８へ入力されるクロック信号などに基づきカウントして、上記時間に対応したデータを出力することができる。

　差分器３８は、正又は負の符号を出力することができるとよい。当該符号により充電時の電圧か、放電時の電圧を区別させることができる。当該区別が不要の場合、符号を出力する必要はない。

　図１２に差分処理に関するフロー図を示す。

　まず、ステップＳ１１において、差分処理を開始する。

　次に、ステップＳ１２において、任意の時間Ｔ_０に取得したアナログの電圧値をデジタル値（Ｄ_０）に変換することができる。電圧値は、取得した時間に関する情報も付加される。デジタル値への変換はたとえば上述した逐次比較型のＡＤコンバータを用いるとよい。またこのデジタル値（Ｄ_０）を差分処理の基準とする。

　次に、ステップＳ１３において、任意の時間からＴ_１秒後に取得したアナログの電圧値をデジタル値（Ｄ_１）に変換する。電圧値は、取得した時間に関する情報も付加される。管理システムの仕様によるが、Ｔ秒後は５０ｍｓ以上１ｓ以下、好ましくは１００ｍｓ以上１５０ｍｓの間隔であり、またアナログの電圧値の取得は上記間隔ごとに定期的に実施するとよい。

　次に、ステップＳ１４において、基準となるデジタル値（Ｄ_０）と、Ｔ秒後のデジタル値（Ｄ_１）の減算処理を実施し、差分処理を実行する。

　次に、ステップＳ１５において、減算処理の結果が０以外となるかを判定する。０とならない場合（図中のいいえに対応）先へ進み、０となった場合（図中のはいに対応）は、ステップＳ１３に戻り、新たに電圧値を取得し、デジタル値へ変換した後に、基準となる電圧のデジタル値（Ｄ_０）との差分処理を繰り返す。

　０とならない場合は、ステップＳ１６へ進み、時間の差分（ΔＴ＝Ｔ_１−Ｔ_０）を計算し、出力する。

　その後、ステップＳ１７にあるように、差分処理が終了する。

　時間の差分（ΔＴ）に基づき、電圧微分波形等の電池特性に関するグラフを算出し、図２等に示したようにセル・バランシングを行うことができる。

　本実施の形態に示す構成、方法などは、他の実施の形態に示す構成、方法などと適宜組み合わせて用いることができる。

（実施の形態２）
　本実施の形態では、二次電池１０が有する電池の一例として、リチウムイオン電池を構成する要素について、各々説明する。なお、本実施の形態では説明しないが、二次電池１０として、リチウムイオン電池以外の電池、例えば、ナトリウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛蓄電池などを用いてもよい。

　リチウムイオン電池は、負極、正極、電解質、セパレータ、及び外装体を有する。

［負極］
　負極は、負極活物質層及び負極集電体を有する。また、負極活物質層は負極活物質を有し、さらに導電材及びバインダを有していてもよい。

　集電体は、例えば金属箔を用いることができる。負極は、金属箔上にスラリーを塗布して乾燥させることによって形成することができる。なお、乾燥後にプレスを加えてもよい。負極は、集電体上に活物質層を形成したものである。

　スラリーとは、集電体上に活物質層を形成するために用いる材料液であり、活物質とバインダと溶媒を含有し、好ましくはさらに導電材を混合させたものを指している。なお、スラリーは、電極用スラリーまたは活物質スラリーと呼ばれることもあり、負極活物質層を形成する場合には負極用スラリーと呼ばれることもある。

＜負極活物質＞
　負極活物質として、例えば炭素材料または合金系材料を用いることができる。

　炭素材料として、例えば黒鉛（天然黒鉛、人造黒鉛）、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）、炭素繊維（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ることができる。

　黒鉛は、人造黒鉛または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（０．０５Ｖ以上０．３Ｖ以下　ｖｓ．　Ｌｉ／Ｌｉ^＋）。これにより、黒鉛を用いたリチウムイオン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。

　難黒鉛化性炭素は、例えばフェノール樹脂などの合成樹脂、植物由来の有機物を焼成することで得られる。本発明の一態様のリチウムイオン電池の負極活物質が有する難黒鉛化性炭素は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）によって測定される（００２）面の面間隔が０．３４ｎｍ以上０．５０ｎｍ以下であることが好ましく、０．３５ｎｍ以上０．４２ｎｍ以下であることがより好ましい。

　また、負極活物質は、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、Ｍｇ_２Ｓｉ、Ｍｇ_２Ｇｅ、ＳｎＯ、ＳｎＯ_２、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。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、及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。

　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、ＳｉＯ_ｘと表すこともできる。ここでｘは１または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以下が好ましい。

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

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

　リチウムと遷移金属の複窒化物を用いると、負極活物質中にリチウムイオンを含むため、正極活物質としてリチウムイオンを含まないＶ_２Ｏ_５、Ｃｒ_３Ｏ_８等の材料と組み合わせることができ好ましい。なお、正極活物質にリチウムイオンを含む材料を用いる場合でも、予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、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、Ｇｅ_３Ｎ_４等の窒化物、ＮｉＰ_２、ＦｅＰ_２、ＣｏＰ_３等のリン化物、ＦｅＦ_３、ＢｉＦ_３等のフッ化物でも起こる。

　なお、上記に示した負極活物質の中から一種類の負極活物質を用いることができるが、複数種類を組み合わせて用いることもできる。例えば、炭素材料とシリコンとの組み合わせ、炭素材料と一酸化シリコンとの組み合わせ、とすることができる。

　また、負極の別の形態として、電池の作製終了時点において負極活物質を有さない負極であってもよい。負極活物質を有さない負極として、例えば電池の作製終了時点において負極集電体のみを有する負極であって、電池の充電によって正極活物質から脱離するリチウムイオンが、負極集電体上にリチウム金属として析出し負極活物質層を形成する負極、とすることができる。このような負極を用いた電池は、負極フリー（アノードフリー）電池、負極レス（アノードレス）電池、などと呼ぶことがある。

　負極活物質を有さない負極を用いる場合、負極集電体上にリチウムの析出を均一化するための膜を有してもよい。リチウムの析出を均一化するための膜として、例えばリチウムイオン伝導性を有する固体電解質を用いることができる。固体電解質として、硫化物系固体電解質、酸化物系固体電解質、及び高分子系固体電解質などを用いることができる。なかでも、高分子系固体電解質は負極集電体上に均一に膜形成することが比較的容易であるため、リチウムの析出を均一化するための膜として好適である。また、リチウムの析出を均一化するための膜として、例えばリチウムと合金を形成する金属膜を用いることができる。リチウムと合金を形成する金属膜として、例えばマグネシウム金属膜を用いることができる。リチウムとマグネシウムとは広い組成範囲において固溶体を形成するため、リチウムの析出を均一化するための膜として好適である。

　また、負極活物質を有さない負極を用いる場合、凹凸を有する負極集電体を用いることができる。凹凸を有する負極集電体を用いる場合、負極集電体の凹部は負極集電体が有するリチウムが析出し易い空洞となるため、リチウムが析出する際に、デンドライト状の形状となることを抑制することができる。

＜バインダ＞
　バインダとしては、例えば、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレン−イソプレン−スチレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体などのゴム材料を用いることが好ましい。またバインダとして、フッ素ゴムを用いることができる。

　また、バインダとしては、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、または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、バインダとしては、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、ポリイソブチレン、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）、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。

　バインダは上記のうち複数を組み合わせて使用してもよい。

　例えば粘度調整効果の特に優れた材料と、他の材料とを組み合わせて使用してもよい。例えばゴム材料等は接着力及び弾性力に優れる反面、溶媒に混合した場合に粘度調整が難しい場合がある。このような場合には例えば、粘度調整効果の特に優れた材料と混合することが好ましい。粘度調整効果の特に優れた材料としては、例えば水溶性高分子を用いるとよい。また、粘度調整効果に特に優れた水溶性高分子としては、前述の多糖類、例えば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及びジアセチルセルロース、再生セルロースなどのセルロース誘導体、または澱粉を用いることができる。

　なお、カルボキシメチルセルロースなどのセルロース誘導体は、例えばカルボキシメチルセルロースのナトリウム塩またはアンモニウム塩などの塩とすることにより溶解度が上がり、粘度調整剤としての効果を発揮しやすくなる。溶解度が高くなることにより電極のスラリーを作製する際に活物質または他の構成要素との分散性を高めることもできる。本明細書等においては、電極のバインダとして使用するセルロース及びセルロース誘導体としては、それらの塩も含むものとする。

　水溶性高分子は水に溶解することにより粘度を安定化させ、活物質及びバインダとして組み合わせる他の材料、例えばスチレンブタジエンゴムを水溶液中に安定して分散させることができる。また、官能基を有するために活物質表面に安定に吸着しやすいことが期待される。また、例えばカルボキシメチルセルロースなどのセルロース誘導体は、水酸基またはカルボキシル基などの官能基を有する材料が多く、官能基を有するために高分子同士が相互作用し、活物質表面を広く覆って存在することが期待される。

　活物質表面を覆う、または表面に接するバインダが膜を形成する場合には、不動態膜としての役割を果たして電解液の分解を抑える効果も期待される。ここで、「不動態膜」とは、電気の電導性のない膜、または電気電導性の極めて低い膜であり、例えば活物質の表面に不動態膜が形成された場合には、電池反応電位において、電解液の分解を抑制することができる。また、不動態膜は、電気の電導性を抑えるとともに、リチウムイオンは伝導できるとさらに望ましい。

＜導電材＞
　導電材は、導電付与剤、導電助剤とも呼ばれ、炭素材料が用いられる。複数の活物質の間に導電材を付着させることで複数の活物質同士が電気的に接続され、導電性が高まる。なお、「付着」とは、活物質と導電材が物理的に密着していることのみを指しているのではなく、共有結合が生じる場合、ファンデルワールス力により結合する場合、活物質の表面の一部を導電材が覆う場合、活物質の表面凹凸に導電材がはまりこむ場合、互いに接していなくとも電気的に接続される場合などを含む概念とする。

　正極活物質層、負極活物質層、等の活物質層は、導電材を有することが好ましい。

　導電材としては、例えば、アセチレンブラック、およびファーネスブラックなどのカーボンブラック、人造黒鉛、および天然黒鉛などの黒鉛、カーボンナノファイバー、およびカーボンナノチューブなどの炭素繊維、ならびにグラフェン化合物、のいずれか一種又は二種以上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または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。

　本明細書等においてグラフェン化合物とは、グラフェン、多層グラフェン、マルチグラフェン、酸化グラフェン、多層酸化グラフェン、マルチ酸化グラフェン、還元された酸化グラフェン、還元された多層酸化グラフェン、還元されたマルチ酸化グラフェン、グラフェン量子ドット等を含む。グラフェン化合物とは、炭素を有し、平板状、シート状等の形状を有し、炭素６員環で形成された二次元的構造を有するものをいう。該炭素６員環で形成された二次元的構造は炭素シートといってもよい。グラフェン化合物は官能基を有してもよい。またグラフェン化合物は屈曲した形状を有することが好ましい。またグラフェン化合物は丸まってカーボンナノファイバーのようになっていてもよい。

　また活物質層は導電材として銅、ニッケル、アルミニウム、銀、金などの金属粉末または金属繊維、導電性セラミックス材料等を有してもよい。

　活物質層の総量に対する導電材の含有量は、１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下が好ましく、１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下がより好ましい。

　活物質と点接触するカーボンブラック等の粒状の導電材と異なり、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ものであるから、通常の導電材よりも少量で粒状の活物質とグラフェン化合物との電気伝導性を向上させることができる。よって、活物質の活物質層における比率を増加させることができる。これにより、電池の放電容量を増加させることができる。

　カーボンブラック、黒鉛、等の粒子状の炭素含有化合物または、カーボンナノチューブ等の繊維状の炭素含有化合物は微小な空間に入りやすい。微小な空間とは例えば、複数の活物質の間の領域等を指す。微小な空間に入りやすい炭素含有化合物と、複数の粒子にわたって導電性を付与できるグラフェンなどのシート状の炭素含有化合物と、を組み合わせて使用することにより、電極の密度を高め、優れた導電パスを形成することができる。本発明の一態様の作製方法で得られる電池は、体積あたりにおいて高容量密度を有し、かつ安定性を備えることができ、車載用の電池として有効である。

＜集電体＞
　集電体として、ステンレス、金、白金、亜鉛、鉄、銅、アルミニウム、チタン等の金属、及びこれらの合金など、導電性の高く、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。集電体は、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。

　また、集電体として樹脂集電体を用いることができる。樹脂集電体として、例えばポリオレフィン（ポリプロピレン、ポリエチレン等）、ナイロン（ポリアミド）、ポリイミド、ビニロン、ポリエステル、アクリル、ポリウレタン等の樹脂と、粒子状又は繊維状の導電性材料（導電性フィラーとも呼ぶ）を有する樹脂集電体を用いることができる。

　樹脂集電体が有する導電性材料として、導電性炭素材料及び、アルミニウム、チタン、ステンレス、金、白金、亜鉛、鉄、銅、等の金属材料の何れか一または複数を用いることができる。導電性炭素材料として例えば、アセチレンブラック、およびファーネスブラックなどのカーボンブラック、人造黒鉛、および天然黒鉛などの黒鉛、カーボンナノファイバー、およびカーボンナノチューブなどの炭素繊維、グラフェンならびにグラフェン化合物、のいずれか一種又は二種以上を用いることができる。なお、樹脂集電体を正極集電体として用いる場合は、ヒンダードフェノール系材料等の酸化防止剤を更に有することが好ましい。

　なお、樹脂集電体が有する導電性材料の粒径として、平均粒子径が１０ｎｍ以上１０μｍ以下とすることができ、３０ｎｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。

　集電体は、厚みが５μｍ以上３０μｍ以下のものを用いるとよい。

　なお負極集電体は、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好ましい。

［正極］
　正極は、正極活物質層及び正極集電体を有する。正極活物質層は正極活物質を有し、さらに導電材及びバインダの少なくとも一を有していてもよい。なお、正極集電体、導電材、及びバインダは、［負極］で説明したものを用いることができる。

　集電体は、例えば金属箔を用いることができる。正極は、金属箔上にスラリーを塗布して乾燥させることによって形成することができる。なお、乾燥後にプレスを加えてもよい。正極は、集電体上に活物質層を形成したものである。

　スラリーとは、集電体上に活物質層を形成するために用いる材料液であり、活物質とバインダと溶媒を含有し、好ましくはさらに導電材を混合させたものを指している。なお、スラリーは、電極用スラリーまたは活物質スラリーと呼ばれることもあり、正極活物質層を形成する場合には正極用スラリーと呼ばれることもある。

＜正極活物質＞
　正極活物質として、層状岩塩型構造の複合酸化物、オリビン型構造の複合酸化物、およびスピネル型構造の複合酸化物の何れか一以上を用いることができる。

　層状岩塩型構造の複合酸化物として、コバルト酸リチウム、ニッケル−コバルト−マンガン酸リチウム、ニッケル−コバルト−アルミニウム酸リチウム、およびニッケル−マンガン−アルミニウム酸リチウムのうちのいずれか一または複数を用いることができる。なお、組成式としてＬｉＭ１Ｏ_２（Ｍ１はニッケル、コバルト、マンガン、アルミニウムから選ばれる一以上）と示すことができるが、組成式の係数は整数に限られない。

　コバルト酸リチウムとして例えば、マグネシウム及びフッ素が添加されたコバルト酸リチウムを用いることができる。また、マグネシウム、フッ素、アルミニウム及びニッケルが添加されたコバルト酸リチウムを用いることが好ましい。

　ニッケル−コバルト−マンガン酸リチウムとして例えば、ニッケル：コバルト：マンガン＝１：１：１、ニッケル：コバルト：マンガン＝６：２：２、ニッケル：コバルト：マンガン＝８：１：１、およびニッケル：コバルト：マンガン＝９：０．５：０．５等の比率のニッケル−コバルト−マンガン酸リチウムを用いることができる。また、上記のニッケル−コバルト−マンガン酸リチウムとして例えば、アルミニウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、ガリウムの何れか一又は複数が添加されたニッケル−コバルト−マンガン酸リチウムを用いることが好ましい。

　オリビン型構造の複合酸化物として、リン酸鉄リチウム、リン酸マンガンリチウム、リン酸コバルトリチウム、およびリン酸鉄マンガンリチウムのうちのいずれか一または複数を用いることができる。なお、組成式としてＬｉＭ２ＰＯ_４（Ｍ２は、鉄、マンガン、コバルトから選ばれる一以上）と示すことができるが、組成式の係数は整数に限られない。

　また、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４等のスピネル型構造の複合酸化物として用いることができる。

［電解質］
　電解質の例について、以下に説明する。電解質の一つの形態として、溶媒と、溶媒に溶解した電解質と、を有する液状の電解質（電解液ともいう）を用いることができる。電解質は、常温で液体である液体電解質（電解液）に限定されず、固体電解質を用いることも可能である。または、常温で液体である液体電解質と、常温で固体である固体電解質の双方を含む電解質（半固体の電解質）を用いることも可能である。なお、曲げることのできる電池に固体電解質または半固体電解質を用いる場合、電池内部の積層体の一部に電解質を有する構造とすることで、電池の柔軟性を保つことが可能である。

　二次電池に液状の電解質を用いる場合、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、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、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、スルトン等のうちの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、電解質の溶媒として、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、二次電池の内部領域短絡または、過充電等によって内部領域温度が上昇しても、二次電池の破裂または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。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、ならびに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、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。

　本発明の一態様の二次電池は例えば、アルカリ金属イオン（例えば、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオンなど）、又はアルカリ土類金属イオン（例えば、カルシウムイオン、ストロンチウムイオン、バリウムイオン、ベリリウムイオン、マグネシウムイオンなど）をキャリアイオンとして有する。

　キャリアイオンとしてリチウムイオンを用いる場合には例えば、電解質はリチウム塩を含む。リチウム塩として例えば、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＡｌＣｌ_４、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、Ｌｉ_２ＳＯ_４、Ｌｉ_２Ｂ_１０Ｃｌ_１０、Ｌｉ_２Ｂ_１２Ｃｌ_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_３ＳＯ_２）、ＬｉＮ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２等を用いることができる。

　一例として本実施の形態で説明する有機溶媒は、エチレンカーボネート（ＥＣ）と、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）と、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）と、を含み、これらエチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、及びジメチルカーボネートの総量を１００ｖｏｌ％としたとき、前記エチレンカーボネート、前記エチルメチルカーボネート、及び前記ジメチルカーボネートの体積比が、ｘ：ｙ：１００−ｘ−ｙ（ただし、５≦ｘ≦３５であり、０＜ｙ＜６５である。）であるものを用いることができる。より具体的には、ＥＣと、ＥＭＣと、ＤＭＣと、を、ＥＣ：ＥＭＣ：ＤＭＣ＝３０：３５：３５（体積比）で含んだ有機溶媒を用いることができる。

　また、電解液は、粒状のごみ、または電解液の構成元素以外の元素（以下、単に「不純物」ともいう。）の含有量が少なく、高純度化されて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、安全性向上等を目的として、電極（活物質層）と電解液との界面に被膜（Ｓｏｌｉｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ　Ｉｎｔｅｒｐｈａｓｅ）を形成するため、電解液に対し、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、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）、リチウムビス（オキサレート）ボレート（ＬｉＢＯＢ）、またはスクシノニトリルもしくはアジポニトリルのジニトリル化合物の添加剤を添加してもよい。添加剤の濃度は、例えば溶媒に対して０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下とすればよい。

　また電解質が、ゲル化が可能な高分子材料を有することで、漏液性等に対する安全性が高まる。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。

　高分子材料としては、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、ＰＶＤＦ、およびポリアクリロニトリル等、ならびに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、形成される高分子は、多孔質形状を有してもよい。

［セパレータ］
　電解質が電解液を含む場合、正極と負極の間にセパレータを配置する。セパレータとしては、例えば、紙をはじめとするセルロースを有する繊維、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。セパレータは袋状に加工し、正極または負極のいずれか一方を包むように配置することが好ましい。

　セパレータは多層構造であってもよい。例えばポリプロピレン、ポリエチレン等の有機材料フィルムに、セラミックス系材料、フッ素系材料、ポリアミド系材料、またはこれらを混合したもの等をコートすることができる。セラミックス系材料としては、例えば酸化アルミニウム粒子、酸化シリコン粒子等を用いることができる。フッ素系材料としては、例えばＰＶＤＦ、ポリテトラフルオロエチレン等を用いることができる。ポリアミド系材料としては、例えばナイロン、アラミド（メタ系アラミド、パラ系アラミド）等を用いることができる。

　セラミックス系材料をコートすると耐酸化性が向上するため、高電圧充放電の際のセパレータの劣化を抑制し、二次電池の信頼性を向上させることができる。またフッ素系材料をコートするとセパレータと電極が密着しやすくなり、出力特性を向上させることができる。ポリアミド系材料、特にアラミドをコートすると、耐熱性が向上するため、二次電池の安全性を向上させることができる。

　例えば、ポリプロピレンのフィルムの両面に酸化アルミニウムとアラミドの混合材料をコートしてもよい。また、ポリプロピレンのフィルムの、正極と接する面に酸化アルミニウムとアラミドの混合材料をコートし、負極と接する面にフッ素系材料をコートしてもよい。

　多層構造のセパレータを用いると、セパレータ全体の厚さが薄くても二次電池の安全性を保つことができるため、二次電池の体積あたりの容量を大きくすることができる。

［外装体］
　二次電池が有する外装体としては、例えばアルミニウムなどの金属材料または樹脂材料を用いることができる。また、フィルム状の外装体を用いることもできる。フィルムとしては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アイオノマー、ポリアミド等の材料からなる膜上に、アルミニウム、ステンレス、銅、ニッケル等の可撓性に優れた金属薄膜を設け、さらに該金属薄膜上に外装体の外面としてポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等の絶縁性合成樹脂膜を設けた三層構造のフィルムを用いることができる。

（実施の形態３）
　本実施の形態では、二次電池１０の形状の例を説明する。

［コイン型二次電池］
　コイン型の二次電池の一例について説明する。図１３Ａはコイン型（単層偏平型）の二次電池の分解斜視図であり、図１３Ｂは、外観図であり、図１３Ｃは、その断面図である。コイン型の二次電池は主に小型の電子機器に用いられる。

　なお、図１３Ａでは、わかりやすくするために部材の重なり（上下関係、及び位置関係）がわかるように模式図としている。従って図１３Ａと図１３Ｂは完全に一致する対応図とはしていない。

　図１３Ａでは、正極３０４、セパレータ３１０、負極３０７、スペーサ３２２、ワッシャー３１２を重ねている。これらを負極缶３０２と正極缶３０１とガスケットで封止している。なお、図１３Ａにおいて、封止のためのガスケットは図示していない。スペーサ３２２、ワッシャー３１２は、正極缶３０１と負極缶３０２を圧着する際に、内部を保護または缶内の位置を固定するために用いられている。スペーサ３２２、ワッシャー３１２はステンレスまたは絶縁材料を用いる。

　正極集電体３０５上に正極活物質層３０６が形成された積層構造を正極３０４としている。

　図１３Ｂは、完成したコイン型の二次電池の斜視図である。

　コイン型の二次電池３００は、正極端子を兼ねた正極缶３０１と負極端子を兼ねた負極缶３０２とが、ポリプロピレン等で形成されたガスケット３０３で絶縁シールされている。正極３０４は、正極集電体３０５と、これと接するように設けられた正極活物質層３０６により形成される。また、負極３０７は、負極集電体３０８と、これに接するように設けられた負極活物質層３０９により形成される。また、負極３０７は、積層構造に限定されず、リチウム金属箔またはリチウムとアルミニウムの合金箔を用いてもよい。

　なお、コイン型の二次電池３００に用いる正極３０４及び負極３０７は、それぞれ活物質層は片面のみに形成すればよい。

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

　これら負極３０７、正極３０４及びセパレータ３１０を電解液に浸し、図１３Ｃに示すように、正極缶３０１を下にして正極３０４、セパレータ３１０、負極３０７、負極缶３０２をこの順で積層し、正極缶３０１と負極缶３０２とをガスケット３０３を介して圧着してコイン形の二次電池３００を製造する。コイン型の二次電池３００において、正極缶３０１を正極端子、負極缶３０２を負極端子と呼ぶことができる。

　上記の構成を有することで、且つ、放電容量が高く、且つ、サイクル特性に優れたコイン型の二次電池３００とすることができる。

［円筒型二次電池］
　円筒型の二次電池の例について図１４Ａを参照して説明する。円筒型の二次電池６１６は、図１４Ａに示すように、上面に正極キャップ（電池蓋）６０１を有し、側面及び底面に電池缶（外装缶）６０２を有している。これら正極キャップ６０１と電池缶（外装缶）６０２とは、ガスケット（絶縁パッキン）６１０によって絶縁されている。円筒型の二次電池６１６において、正極キャップ６０１を正極端子、電池缶６０２を負極端子と呼ぶことができる。

　図１４Ｂは、円筒型の二次電池の断面を模式的に示した図である。図１４Ｂに示す円筒型の二次電池は、上面に正極キャップ（電池蓋）６０１を有し、側面及び底面に電池缶（外装缶）６０２を有している。これら正極キャップと電池缶（外装缶）６０２とは、ガスケット（絶縁パッキン）６１０によって絶縁されている。

　中空円柱状の電池缶６０２の内側には、帯状の正極６０４と負極６０６とがセパレータ６０５を間に挟んで捲回された電池素子が設けられている。図示しないが、電池素子は中心軸を中心に捲回されている。電池缶６０２は、一端が閉じられ、他端が開いている。電池缶６０２には、電解液に対して耐腐食性のあるニッケル、アルミニウム、チタン等の金属、又はこれらの合金、これらと他の金属との合金（例えば、ステンレス鋼等）を用いることができる。また、電解液による腐食を防ぐため、ニッケル及びアルミニウム等を電池缶６０２に被覆することが好ましい。電池缶６０２の内側において、正極、負極及びセパレータが捲回された電池素子は、対向する一対の絶縁板６０８、絶縁板６０９により挟まれている。また、電池素子が設けられた電池缶６０２の内部は、非水電解液（図示せず）が注入されている。非水電解液は、コイン型の二次電池と同様のものを用いることができる。

　円筒型の蓄電池に用いる正極及び負極は捲回するため、集電体の両面に活物質を形成することが好ましい。

　正極６０４には正極端子（正極集電リード）６０３が接続され、負極６０６には負極端子（負極集電リード）６０７が接続される。正極端子６０３及び負極端子６０７は、ともにアルミニウムなどの金属材料を用いることができる。正極端子６０３は安全弁機構６１３に、負極端子６０７は電池缶６０２の底にそれぞれ抵抗溶接される。安全弁機構６１３は、ＰＴＣ素子（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）６１１を介して正極キャップ６０１と電気的に接続されている。安全弁機構６１３は電池の内圧の上昇が所定の閾値を超えた場合に、正極キャップ６０１と正極６０４との電気的な接続を切断するものである。また、ＰＴＣ素子６１１は温度が上昇した場合に抵抗が増大する熱感抵抗素子であり、抵抗の増大により電流量を制限して異常発熱を防止するものである。ＰＴＣ素子には、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）系半導体セラミックス等を用いることができる。

　図１４Ｃは蓄電モジュール６１５の一例を示す。蓄電モジュール６１５は複数の二次電池６１６を有する。それぞれの二次電池の正極は、導電体６２４に接触し、電気的に接続されている。また、それぞれの二次電池の負極は、導電体６２５に接触し、電気的に接続されている。そのため、導電体６２４のことを蓄電装置（組電池）の正極端子と呼ぶことができ、導電体６２５のことを蓄電装置（組電池）の負極端子と呼ぶことができる。導電体６２４は配線６２３を介して、制御回路６２０に電気的に接続されている。また、導電体６２５は、配線６２６を介して制御回路６２０に電気的に接続されている。制御回路６２０として、充放電などを行う充放電制御回路、または過充電もしくは／及び過放電を防止する保護回路を適用することができる。また、制御回路６２０は外部端子６２９及び外部端子６３０を有する。

　図１４Ｄは、蓄電モジュール６１５の一例を示す。蓄電モジュール６１５は複数の二次電池６１６を有し、複数の二次電池６１６は、導電板６２８（導電板６２８Ａ、導電板６２８Ｂ）及び導電板６１４（導電板６１４Ａ、導電板６１４Ｂ）の間に挟まれている。複数の二次電池６１６は、配線６２７により導電板６２８及び導電板６１４と電気的に接続される。複数の二次電池６１６は、並列接続されていてもよいし、直列接続されていてもよいし、並列に接続された後さらに直列に接続されていてもよい。複数の二次電池６１６を有する蓄電モジュール６１５を構成することで、大きな電力を取り出すことができる。なお、複数の二次電池６１６を蓄電装置、または組電池、と呼ぶことができる。このとき、導電板６２８及び導電板６１４の中で、最も電位の高い導電板のことを、蓄電装置の正極端子、または組電池の正極端子と呼ぶことができる。また、導電板６２８及び導電板６１４の中で、最も電位の低い導電板のことを、蓄電装置の負極端子、または組電池の負極端子と呼ぶことができる。

　また、複数の二次電池６１６の間に温度制御装置を有していてもよい。二次電池６１６が過熱されたときは、温度制御装置により冷却し、二次電池６１６が冷えすぎているときは温度制御装置により加温することができる。そのため蓄電モジュール６１５の性能が外気温に影響されにくくなる。

　また、図１４Ｄにおいて、蓄電モジュール６１５は制御回路６２０に配線６２１及び配線６２２を介して電気的に接続されている。配線６２１は導電板６２８を介して複数の二次電池６１６の正極に、配線６２２は導電板６１４を介して複数の二次電池６１６の負極に、それぞれ電気的に接続される。また、制御回路６２０は外部端子６２９及び外部端子６３０を有する。

［二次電池の他の構造例］
　二次電池の構造例について図１５Ａ乃至図１６Ｃを用いて説明する。

　図１５Ａに示す二次電池９１３は、筐体９３０の内部に端子９５１と端子９５２が設けられた捲回体９５０を有する。捲回体９５０は、筐体９３０の内部で電解液中に浸される。端子９５２は、筐体９３０に接し、端子９５１は、絶縁材などを用いることにより筐体９３０に接していない。なお、図１５Ａでは、便宜のため、筐体９３０を分離して図示しているが、実際は、捲回体９５０が筐体９３０に覆われ、端子９５１及び端子９５２が筐体９３０の外に延在している。筐体９３０としては、金属材料（例えばアルミニウムなど）又は樹脂材料を用いることができる。

　なお、図１５Ｂに示すように、図１５Ａに示す筐体９３０を複数の材料によって形成してもよい。例えば、図１５Ｂに示す二次電池９１３は、筐体９３０ａと筐体９３０ｂが貼り合わされており、筐体９３０ａ及び筐体９３０ｂで囲まれた領域に捲回体９５０が設けられている。

　筐体９３０ａとしては、有機樹脂など、絶縁材料を用いることができる。特に、アンテナが形成される面に有機樹脂などの材料を用いることにより、二次電池９１３による電界の遮蔽を抑制できる。なお、筐体９３０ａによる電界の遮蔽が小さければ、筐体９３０ａの内部にアンテナを設けてもよい。筐体９３０ｂとしては、例えば金属材料を用いることができる。

　さらに、捲回体９５０の構造について図１５Ｃに示す。捲回体９５０は、負極９３１と、正極９３２と、セパレータ９３３と、を有する。捲回体９５０は、セパレータ９３３を挟んで負極９３１と、正極９３２が重なり合って積層され、該積層シートを捲回させた捲回体である。なお、負極９３１と、正極９３２と、セパレータ９３３と、の積層を、さらに複数重ねてもよい。

　また、図１６に示すような捲回体９５０ａを有する二次電池９１３としてもよい。図１６Ａに示す捲回体９５０ａは、負極９３１と、正極９３２と、セパレータ９３３と、を有する。負極９３１は負極活物質層９３１ａを有する。正極９３２は正極活物質層９３２ａを有する。

　セパレータ９３３は、負極活物質層９３１ａ及び正極活物質層９３２ａよりも広い幅を有し、負極活物質層９３１ａ及び正極活物質層９３２ａと重畳するように捲回されている。また正極活物質層９３２ａよりも負極活物質層９３１ａの幅が広いことが安全性の点で好ましい。またこのような形状の捲回体９５０ａは安全性及び生産性がよく好ましい。

　図１６Ｂに示すように、負極９３１は、超音波接合、溶接、または圧着により端子９５１と電気的に接続される。端子９５１は端子９１１ａと電気的に接続される。また正極９３２は、超音波接合、溶接、または圧着により端子９５２と電気的に接続される。端子９５２は端子９１１ｂと電気的に接続される。

　図１６Ｃに示すように、筐体９３０により捲回体９５０ａ及び電解液が覆われ、二次電池９１３となる。筐体９３０には安全弁、過電流保護素子等を設けることが好ましい。安全弁は、電池破裂を防止するため、筐体９３０の内部が所定の内圧で開放する弁である。

　図１６Ｂに示すように二次電池９１３は複数の捲回体９５０ａを有していてもよい。複数の捲回体９５０ａを用いることで、より放電容量の大きい二次電池９１３とすることができる。図１６Ａ及び図１６Ｂに示す二次電池９１３の他の要素は、図１５Ａ乃至図１５Ｃに示す二次電池９１３の記載を参考することができる。

＜ラミネート型二次電池＞
　次に、ラミネート型の二次電池の例について、外観図の一例を図１７Ａ及び図１７Ｂに示す。図１７Ａ及び図１７Ｂは、正極５０３、負極５０６、セパレータ５０７、外装体５０９、正極リード電極５１０、及び負極リード電極５１１を有する。正極リード電極５１０のうち、二次電池の外部に露出している部分を正極端子と呼ぶことができ、また負極リード電極５１１のうち、二次電池の外部に露出している部分を負極端子と呼ぶことができる。

　図１８Ａ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５０１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（以下、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。なお、正極及び負極が有するタブ領域の面積または形状は、図１８Ａに示す例に限られない。

＜ラミネート型二次電池の作製方法＞
　図１７Ａに外観図を示すラミネート型二次電池の作製方法の一例について、図１８Ｂ及び図１８Ｃ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１８Ｂ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。負極とセパレータと正極からなる積層体とも呼べる。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リード電極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リード電極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１８Ｃ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、電解液を外装体５０９の内側へ導入する。電解液の導入は、減圧雰囲気下、或いは不活性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、ラミネート型の二次電池５００を作製することができる。

［電池パックの例］
　アンテナを用いて無線充電が可能な本発明の一態様の二次電池パックの例について、図１９を用いて説明する。

　図１９Ａは、二次電池パック５３１の外観を示す図であり、厚さの薄い直方体形状（厚さのある平板形状とも呼べる）である。図１９Ｂは、二次電池パック５３１の構成を説明する図である。二次電池パック５３１は、回路基板５４０と、二次電池５１３と、を有する。二次電池５１３には、ラベル５２９が貼られている。回路基板５４０は、シール５１５により固定されている。また、二次電池パック５３１は、アンテナ５１７を有する。

　二次電池５１３の内部は、捲回体を有する構造にしてもよいし、積層体を有する構造にしてもよい。

　二次電池パック５３１において、例えば図１９Ｂに示すように、回路基板５４０上に制御回路５９０を有する。また、回路基板５４０は、端子５１４と電気的に接続されている。また回路基板５４０は、アンテナ５１７、二次電池５１３の正極リード及び負極リードの一方５５１、正極リード及び負極リードの他方５５２と電気的に接続される。なお、正極リードを正極端子、負極リードを負極端子と呼ぶことがある。

　二次電池パック５３１において、二次電池５１３及び制御回路５９０の構成として、実施の形態１で説明した充電管理システム１００等の構成を用いることができる。

　または、図１９Ｃに示すように、回路基板５４０上に設けられる回路システム５９０ａと、端子５１４を介して回路基板５４０に電気的に接続される回路システム５９０ｂと、を有してもよい。なお、端子５１４は複数の端子を有しており、高電位端子（図１Ｂにおける外部端子５１）と低電位端子（図１Ｂにおける外部端子５２）を少なくとも有する。

　なお、アンテナ５１７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５１７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５１７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。

　二次電池パック５３１は、アンテナ５１７と、二次電池５１３との間に層５１９を有する。層５１９は、例えば二次電池５１３による電磁界を遮蔽することができる機能を有する。層５１９としては、例えば磁性体を用いることができる。

（実施の形態４）
　本実施の形態では、本発明の一態様の二次電池を有する車両の例を示す。本実施の形態で説明する二次電池及び制御回路において、実施の形態１で説明した充電管理システム１００等の構成を用いることができる。

　車両として、代表的には自動車に二次電池を適用することができる。自動車としては、ハイブリッド車（ＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）、又はプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶまたはＰＨＶともいう）等の次世代クリーンエネルギー自動車を挙げることができ、自動車に搭載する電源の一つとして二次電池を適用することができる。車両は自動車に限定されない。例えば、車両としては、電車、モノレール、船、潜水艇（深海探査艇、無人潜水艇）、飛行体（ヘリコプター、無人航空機（ドローン）、飛行機、ロケット、人工衛星）、電動自転車、電動バイクなども挙げることができ、これらの車両に本発明の一態様の二次電池を適用することができる。

　電気自動車には、メインの駆動用の二次電池として第１の蓄電装置１３０１ａ、１３０１ｂと、モータ１３０４を始動させるインバータ１３１２に電力を供給する第２の蓄電装置１３１１が設置されている。第２の蓄電装置１３１１はクランキングバッテリー（スターターバッテリーとも呼ばれる）とも呼ばれる。第２の蓄電装置１３１１は高出力できればよく、大容量はそれほど必要とされず、第２の蓄電装置１３１１の容量は第１の蓄電装置１３０１ａ、１３０１ｂと比較して小さい。

　第１の蓄電装置１３０１ａの内部構造は、図１５Ｃまたは図１６Ａに示した捲回型であってもよいし、図１７Ａまたは図１７Ｂに示した積層型であってもよい。また、第１の蓄電装置１３０１ａは、全固体電池を用いてもよい。第１の蓄電装置１３０１ａに全固体電池を用いることで高容量とすることができ、安全性が向上し、小型化、軽量化することができる。

　本実施の形態では、第１の蓄電装置１３０１ａ、１３０１ｂを２つ並列に接続させている例を示しているが３つ以上並列に接続させてもよい。また、第１の蓄電装置１３０１ａで十分な電力を貯蔵できるのであれば、第１の蓄電装置１３０１ｂはなくてもよい。蓄電装置は複数の二次電池を有する電池パックを構成することで、大きな電力を取り出すことができる。複数の二次電池は、並列接続されていてもよいし、直列接続されていてもよいし、並列に接続された後、さらに直列に接続されていてもよい。複数の二次電池を組電池とも呼ぶ。

　また、車載用の二次電池において、複数の二次電池からの電力を遮断するため、工具を使わずに高電圧を遮断できるサービスプラグまたはサーキットブレーカを有しており、第１の蓄電装置１３０１ａに設けられる。

　また、第１の蓄電装置１３０１ａ、１３０１ｂの電力は、主にモータ１３０４を回転させることに使用されるが、ＤＣＤＣ回路１３０６を介して４２Ｖ系の車載部品（電動パワステ１３０７、ヒータ１３０８、デフォッガ１３０９など）に電力を供給する。後輪にリアモータ１３１７を有している場合にも、第１の蓄電装置１３０１ａがリアモータ１３１７を回転させることに使用される。

　また、第２の蓄電装置１３１１は、ＤＣＤＣ回路１３１０を介して１４Ｖ系の車載部品（オーディオ１３１３、パワーウィンドウ１３１４、ランプ類１３１５など）に電力を供給する。

　次に、第１の蓄電装置１３０１ａについて、図２０Ａを用いて説明する。

　図２０Ａでは９個の角型二次電池１３００を一つの蓄電モジュール１４１５としている例を示している。また、９個の角型二次電池１３００を直列接続し、一方の電極を絶縁体からなる固定部１４１３で固定し、もう一方の電極を絶縁体からなる固定部１４１４で固定している。本実施の形態では固定部１４１３、１４１４で固定する例を示しているが電池収容ボックス（筐体とも呼ぶ）に収納させる構成としてもよい。車両は外部（路面など）から振動または揺れが加えられることを想定されているため、固定部１４１３、１４１４または、電池収容ボックスなどで複数の二次電池を固定することが好ましい。また、一方の電極は配線１４２１によって制御回路部１３２０に電気的に接続されている。またもう一方の電極は配線１４２２によって制御回路部１３２０に電気的に接続されている。第１の蓄電装置１３０１ａにおいて、配線１４２１または配線１４２２と接続される電極のうち、電位の高い方を第１の蓄電装置１３０１ａの正極端子と呼ぶことができ、電位の低い方を第１の蓄電装置１３０１ａの負極端子と呼ぶことができる。制御回路部１３２０は、外部接続端子１３２５、及び外部接続端子１３２６を有する。

　また、制御回路部１３２０は、酸化物半導体を用いたトランジスタを含むメモリ回路を用いてもよい。酸化物半導体を用いたトランジスタを含むメモリ回路を有する充電制御回路、又は電池制御システムを、ＢＴＯＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ、又はＢａｔｔｅｒｙ　ｏｘｉｄｅ　ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と呼称する場合がある。

　酸化物半導体として機能する金属酸化物を用いることが好ましい。例えば、金属酸化物として、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（元素Ｍは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、ホウ素、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、又はマグネシウム等から選ばれた一種、又は複数種）等の金属酸化物を用いるとよい。特に、金属酸化物として適用できるＩｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物は、ＣＡＡＣ−ＯＳ（Ｃ−Ａｘｉｓ　Ａｌｉｇｎｅｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、ＣＡＣ−ＯＳ（Ｃｌｏｕｄ−Ａｌｉｇｎｅｄ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）であることが好ましい。また、金属酸化物として、Ｉｎ−Ｇａ酸化物、Ｉｎ−Ｚｎ酸化物を用いてもよい。ＣＡＡＣ−ＯＳは、複数の結晶領域を有し、当該複数の結晶領域はｃ軸が特定の方向に配向している酸化物半導体である。なお、特定の方向とは、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の厚さ方向、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面の法線方向、またはＣＡＡＣ−ＯＳ膜の表面の法線方向である。また、結晶領域とは、原子配列に周期性を有する領域である。なお、原子配列を格子配列とみなすと、結晶領域とは、格子配列の揃った領域でもある。

　なお、「ＣＡＣ−ＯＳ」は、第１の領域と、第２の領域と、に材料が分離することでモザイク状となり、当該第１の領域が、膜中に分布した構成（以下、クラウド状ともいう。）である。つまり、ＣＡＣ−ＯＳは、当該第１の領域と、当該第２の領域とが、混合している構成を有する複合金属酸化物である。ただし、第１の領域と第２の領域は、明確な境界が観察困難な場合がある。

　例えば、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ酸化物におけるＣＡＣ−ＯＳでは、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ　Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ　Ｘ−ｒａｙ　ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて取得したＥＤＸマッピングにより、Ｉｎを主成分とする領域（第１の領域）と、Ｇａを主成分とする領域（第２の領域）とが、偏在し、混合している構造を有することが確認できる。

　ＣＡＣ−ＯＳをトランジスタに用いる場合、第１の領域に起因する導電性と、第２の領域に起因する絶縁性とが、相補的に作用することにより、スイッチングさせる機能（Ｏｎ／Ｏｆｆさせる機能）をＣＡＣ−ＯＳに付与することができる。つまり、ＣＡＣ−ＯＳとは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。導電性の機能と絶縁性の機能とを分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。よって、ＣＡＣ−ＯＳをトランジスタに用いることで、高いオン電流（Ｉ_ｏｎ）、高い電界効果移動度（μ）、及び良好なスイッチング動作を実現することができる。

　酸化物半導体は、多様な構造をとり、それぞれが異なる特性を有する。本発明の一態様の酸化物半導体は、非晶質酸化物半導体、多結晶酸化物半導体、ａ−ｌｉｋｅ　ＯＳ、ＣＡＣ−ＯＳ、ｎｃ−ＯＳ、ＣＡＡＣ−ＯＳのうち、二種以上を有していてもよい。

　また、高温環境下で使用可能であるため、制御回路部１３２０は酸化物半導体を用いるトランジスタを用いることが好ましい。プロセスを簡略なものとするため、制御回路部１３２０は単極性のトランジスタを用いて形成してもよい。半導体層に酸化物半導体を用いるトランジスタは、動作周囲温度が単結晶Ｓｉよりも広く−４０℃以上１５０℃以下であり、二次電池が過熱しても特性変化が単結晶に比べて小さい。酸化物半導体を用いるトランジスタのオフ電流は、１５０℃であっても温度によらず測定下限以下であるが、単結晶Ｓｉトランジスタのオフ電流特性は、温度依存性が大きい。例えば、１５０℃では、単結晶Ｓｉトランジスタはオフ電流が上昇し、電流オン／オフ比が十分に大きくならない。制御回路部１３２０は、安全性を向上することができる。

　酸化物半導体を用いたトランジスタを含むメモリ回路を用いた制御回路部１３２０は、マイクロショート等の不安定性の原因に対し、二次電池の自動制御装置として機能させることもできる。マイクロショート等の不安定性の原因を解消する機能としては、過充電の防止、過電流の防止、充電時過熱制御、組電池でのセルバランス、過放電の防止、残量計、温度に応じた充電電圧及び電流量自動制御、劣化度に応じた充電電流量制御、マイクロショート異常挙動検知、マイクロショートに関する異常予測などが挙げられ、そのうちの少なくとも一つの機能を制御回路部１３２０が有する。また、二次電池の自動制御装置の超小型化が可能である。

　また、「マイクロショート」とは、二次電池の内部の微小な短絡のことを指しており、二次電池の正極と負極が短絡して充放電不可能の状態になるというほどではなく、微小な短絡部でわずかに短絡電流が流れてしまう現象を指している。比較的短時間、且つ、わずかな箇所であっても大きな電圧変化が生じるため、その異常な電圧値がその後の推定に影響を与える恐れがある。

　マイクロショートの原因の一つは、充放電が複数回行われることによって、正極活物質の不均一な分布により、正極の一部と負極の一部で局所的な電流の集中が生じ、セパレータの一部が機能しなくなる箇所が発生、または副反応による副反応物の発生によりミクロな短絡が生じていると言われている。

　また、マイクロショートの検知だけでなく、制御回路部１３２０は、二次電池の端子電圧を検知し、二次電池の充放電状態を管理するとも言える。例えば、過充電を防ぐために充電回路の出力トランジスタと遮断用スイッチの両方をほぼ同時にオフ状態とすることができる。

　次に、図２０Ａに示す蓄電モジュール１４１５のブロック図の一例を図２０Ｂに示す。

　制御回路部１３２０は、少なくとも過充電を防止するスイッチと、過放電を防止するスイッチを含むスイッチ部１３２４と、スイッチ部１３２４を制御する制御回路１３２２と、第１の蓄電装置１３０１ａの電圧測定部と、ＰＴＣ素子１３３２を有する。制御回路部１３２０は、使用する二次電池の上限電圧と下限電圧が設定されており、外部からの電流上限、または外部への出力電流の上限などを制限している。二次電池の下限電圧以上上限電圧以下の範囲内は、使用が推奨されている電圧範囲内であり、その範囲外となるとスイッチ部１３２４が作動し、保護回路として機能する。また、制御回路部１３２０は、スイッチ部１３２４を制御して過放電および／または過充電を防止するため、保護回路とも呼べる。例えば、過充電となりそうな電圧を制御回路１３２２で検知した場合にスイッチ部１３２４のスイッチをオフ状態とすることで電流を遮断する。さらに充放電経路中にＰＴＣ素子を設けて温度の上昇に応じて電流を遮断する機能を設けてもよい。また、制御回路部１３２０は、外部端子１３２５（＋ＩＮ）と、外部端子１３２６（−ＩＮ）とを有している。

　スイッチ部１３２４は、ｎチャネル型のトランジスタまたはｐチャネル型のトランジスタを組み合わせて構成することができる。スイッチ部１３２４は、単結晶シリコンを用いるＳｉトランジスタを有するスイッチに限定されず、例えば、Ｇｅ（ゲルマニウム）、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）、ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）、ＧａＡｌＡｓ（ガリウムアルミニウムヒ素）、ＩｎＰ（リン化インジウム）、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、ＺｎＳｅ（セレン化亜鉛）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＧａＯｘ（酸化ガリウム；ｘは０より大きい実数）などを有するパワートランジスタでスイッチ部１３２４を形成してもよい。また、ＯＳトランジスタを用いた記憶素子は、Ｓｉトランジスタを用いた回路上などに積層することで自由に配置可能であるため、集積化を容易に行うことができる。またＯＳトランジスタは、Ｓｉトランジスタと同様の製造装置を用いて作製することが可能であるため、低コストで作製可能である。即ち、スイッチ部１３２４上にＯＳトランジスタを用いた制御回路部１３２０を積層し、集積化することで１チップとすることもできる。制御回路部１３２０の占有体積を小さくすることができるため、小型化が可能となる。

　次に、図２０Ａに示す蓄電モジュール１４１５を適用した車両のブロック図の一例を図２０Ｃに示す。

　第１の蓄電装置１３０１ａ、１３０１ｂは、主に４２Ｖ系（高電圧系）の車載機器に電力を供給し、第２の蓄電装置１３１１は１４Ｖ系（低電圧系）の車載機器に電力を供給する。第２の蓄電装置１３１１は鉛蓄電池がコスト上有利のため採用されることが多い。鉛蓄電池はリチウムイオン電池と比べて自己放電が大きく、サルフェーションとよばれる現象により劣化しやすい欠点がある。第２の蓄電装置１３１１をリチウムイオン電池とすることでメンテナンスフリーとするメリットがあるが、長期間の使用、例えば３年以上となると、製造時には判別困難な異常発生が生じる恐れがある。特にインバータを起動する第２の蓄電装置１３１１が動作不能となると、第１の蓄電装置１３０１ａ、１３０１ｂに残容量があってもモータを起動させることができなくなることを防ぐため、第２の蓄電装置１３１１が鉛蓄電池の場合は、第１のバッテリから第２のバッテリに電力を供給し、常に満充電状態を維持するように充電されている。

　本実施の形態では、第１の蓄電装置１３０１ａと第２の蓄電装置１３１１の両方にリチウムイオン電池を用いる一例を示す。第２の蓄電装置１３１１は、鉛蓄電池、全固体電池、または電気二重層キャパシタを用いてもよい。例えば、全固体電池を用いてもよい。第２の蓄電装置１３１１に全固体電池を用いることで高容量とすることができ、小型化、軽量化することができる。

　また、タイヤ１３１６の回転による回生エネルギーは、ギア１３０５を介してモータ１３０４に送られ、モータコントローラ１３０３、またはバッテリーコントローラ１３０２から制御回路部１３２１を介して第２の蓄電装置１３１１に充電される。またはバッテリーコントローラ１３０２から制御回路部１３２０を介して第１の蓄電装置１３０１ａに充電される。またはバッテリーコントローラ１３０２から制御回路部１３２０を介して第１の蓄電装置１３０１ｂに充電される。回生エネルギーを効率よく充電するためには、第１の蓄電装置１３０１ａ、１３０１ｂが急速充電可能であることが望ましい。

　バッテリーコントローラ１３０２は第１の蓄電装置１３０１ａ、１３０１ｂの充電電圧及び充電電流などを設定することができる。バッテリーコントローラ１３０２は、用いる二次電池の充電特性に合わせて充電条件を設定し、急速充電することができる。

　また、図示していないが、外部の充電器と接続させる場合、充電器のコンセントまたは充電器の接続ケーブルは、バッテリーコントローラ１３０２に電気的に接続される。外部の充電器から供給された電力はバッテリーコントローラ１３０２を介して第１の蓄電装置１３０１ａ、１３０１ｂに充電する。また、充電器によっては、制御回路が設けられており、バッテリーコントローラ１３０２の機能を用いない場合もあるが、過充電を防ぐため制御回路部１３２０を介して第１の蓄電装置１３０１ａ、１３０１ｂを充電することが好ましい。また、接続ケーブルまたは充電器の接続ケーブルに制御回路を備えている場合もある。制御回路部１３２０は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）と呼ばれることもある。ＥＣＵは、電動車両に設けられたＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）に接続される。ＣＡＮは、車内ＬＡＮとして用いられるシリアル通信規格の一つである。また、ＥＣＵは、マイクロコンピュータを含む。また、ＥＣＵは、ＣＰＵまたはＧＰＵを用いる。

　充電スタンドなどに設置されている外部の充電器は、１００Ｖコンセント−２００Ｖコンセント、または３相２００Ｖ且つ５０ｋＷなどがある。また、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、充電することもできる。

　急速充電を行う場合、短時間での充電を行うためには、高電圧での充電に耐えうる二次電池が望まれている。

　また、導電材としてグラフェンを用い、電極層を厚くして担持量を高くしても容量低下を抑え、高容量を維持することが相乗効果として大幅に電気特性が向上された二次電池を実現できる。特に車両に用いる二次電池に有効であり、車両全重量に対する二次電池の重量の割合を増加させることなく、航続距離が長い、具体的には一充電走行距離が５００ｋｍ以上の車両を提供することができる。

　次に、本発明の一態様である二次電池を車両、代表的には輸送用車両に実装する例について説明する。

　図１４Ｄ、図１６Ｃ、図２０Ａのいずれか一に示した二次電池を車両に搭載すると、ハイブリッド車（ＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）、又はプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）等の次世代クリーンエネルギー自動車を実現できる。また、農業機械、電動アシスト自転車を含む原動機付自転車、自動二輪車、電動車椅子、電動カート、船舶、潜水艦、航空機、ロケット、人工衛星、宇宙探査機、惑星探査機、または宇宙船に二次電池を搭載することもできる。本発明の一態様の二次電池は高容量の二次電池とすることができる。そのため本発明の一態様の二次電池は、小型化、軽量化に適しており、輸送用車両に好適に用いることができる。

　図２１Ａ乃至図２１Ｄにおいて、本発明の一態様を用いた輸送用車両を例示する。図２１Ａに示す自動車２００１は、走行のための動力源として電気モータ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。二次電池を車両に搭載する場合、実施の形態３で示した二次電池の一例を一箇所または複数個所に設置する。図２１Ａに示す自動車２００１は、電池パック２２００を有し、電池パックは、複数の二次電池を接続させた蓄電モジュールを有する。さらに蓄電モジュールに電気的に接続する充電制御装置を有すると好ましい。

　また、自動車２００１は、自動車２００１が有する二次電池にプラグイン方式または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。充電に際しては、充電方法またはコネクタの規格等はＣＨＡｄｅＭＯ（登録商標）またはコンボ等の所定の方式で適宜行えばよい。充電電池は、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２００１に搭載された蓄電装置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、道路または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、２台の車両同士で電力の送受電を行ってもよい。さらに、車両の外装部に太陽電池を設け、停車時または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、電磁誘導方式または磁界共鳴方式を用いることができる。

　図２１Ｂは、輸送用車両の一例として電気により制御するモータを有した大型の輸送車２００２を示している。輸送車２００２の蓄電モジュールは、例えば公称電圧３．０Ｖ以上５．０Ｖ以下の二次電池を４個セルユニットとし、４８セルを直列に接続した１７０Ｖの最大電圧とする。電池パック２２０１の蓄電モジュールを構成する二次電池の数などが違う以外は、図２１Ａと同様な機能を備えているので説明は省略する。

　図２１Ｃは、一例として電気により制御するモータを有した大型の輸送車両２００３を示している。輸送車両２００３の蓄電モジュールは、例えば公称電圧３．０Ｖ以上５．０Ｖ以下の二次電池を百個以上直列に接続した６００Ｖの最大電圧とする。従って、特性バラツキの小さい二次電池が求められる。

　図２１Ｄは、一例として燃料を燃焼するエンジンを有した航空機２００４を示している。図２１Ｄに示す航空機２００４は、離着陸用の車輪を有しているため、輸送車両の一部とも言え、複数の二次電池を接続させて蓄電モジュールを構成し、蓄電モジュールと充電制御装置とを含む電池パック２２０３を有している。

　航空機２００４の蓄電モジュールは、例えば４Ｖの二次電池を８個直列に接続した３２Ｖの最大電圧とする。電池パック２２０３の蓄電モジュールを構成する二次電池の数などが異なる以外は、図２１Ａと同様な機能を備えているので説明は省略する。

　図２１Ｅは、一例として二次電池２２０４を備えた人工衛星２００５を示している。人工衛星２００５は極低温の宇宙空間で使用されるため、低温耐性に優れた本発明の一態様である二次電池２２０４を備えることが好ましい。また、人工衛星２００５の内部において、保温部材に覆われた状態で二次電池２２０４が搭載されることがさらに好ましい。

（実施の形態５）
　本実施の形態では、本発明の一態様である二次電池を建築物に実装する例について図２２Ａ及び図２２Ｂを用いて説明する。本実施の形態で説明する二次電池及び制御回路において、実施の形態１で説明した充電管理システム１００等の構成を用いることができる。

　図２２Ａに示す住宅は、本発明の一態様である二次電池を有する蓄電装置２６１２と、ソーラーパネル２６１０を有する。蓄電装置２６１２は、ソーラーパネル２６１０と配線２６１１等を介して電気的に接続されている。また蓄電装置２６１２と地上設置型の充電装置２６０４が電気的に接続されていてもよい。ソーラーパネル２６１０で得た電力は、蓄電装置２６１２に充電することができる。また蓄電装置２６１２に蓄えられた電力は、充電装置２６０４を介して車両２６０３が有する二次電池に充電することができる。蓄電装置２６１２は、床下空間部に設置されることが好ましい。床下空間部に設置することにより、床上の空間を有効的に利用することができる。あるいは、蓄電装置２６１２は床上に設置されてもよい。

　蓄電装置２６１２に蓄えられた電力は、住宅内の他の電子機器にも電力を供給することができる。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２６１２を無停電電源として用いることで、電子機器の利用が可能となる。

　図２２Ｂに、本発明の一態様に係る蓄電装置の一例を示す。図２２Ｂに示すように、建物７９９の床下空間部７９６には、本発明の一態様に係る蓄電装置７９１が設置されている。

　蓄電装置７９１には、制御装置７９０が設置されており、制御装置７９０は、配線によって、分電盤７０３と、蓄電コントローラ７０５（制御装置ともいう）と、表示器７０６と、ルータ７０９と、に電気的に接続されている。

　商業用電源７０１から、引込線取付部７１０を介して、電力が分電盤７０３に送られる。また、分電盤７０３には、蓄電装置７９１と、商業用電源７０１と、から電力が送られ、分電盤７０３は、送られた電力を、コンセント（図示せず）を介して、一般負荷７０７及び蓄電系負荷７０８に供給する。

　一般負荷７０７は、例えばテレビまたはパーソナルコンピュータなどの電子機器であり、蓄電系負荷７０８は、例えば、電子レンジ、冷蔵庫、空調機などの電子機器である。

　蓄電コントローラ７０５は、計測部７１１と、予測部７１２と、計画部７１３と、を有する。計測部７１１は、一日（例えば、０時から２４時）の間に、一般負荷７０７、蓄電系負荷７０８で消費された電力量を計測する機能を有する。また、計測部７１１は、蓄電装置７９１の電力量と、商業用電源７０１から供給された電力量と、を計測する機能を有していてもよい。また、予測部７１２は、一日の間に一般負荷７０７及び蓄電系負荷７０８で消費された電力量に基づいて、次の一日の間に一般負荷７０７及び蓄電系負荷７０８で消費される需要電力量を予測する機能を有する。また、計画部７１３は、予測部７１２が予測した需要電力量に基づいて、蓄電装置７９１の充放電の計画を立てる機能を有する。

　計測部７１１によって計測された一般負荷７０７及び蓄電系負荷７０８で消費された電力量は、表示器７０６によって確認することができる。また、ルータ７０９を介して、テレビまたはパーソナルコンピュータなどの電子機器において、確認することもできる。さらに、ルータ７０９を介して、スマートフォンまたはタブレットなどの携帯電子端末によっても確認することができる。また、表示器７０６、電子機器、携帯電子端末によって、予測部７１２が予測した時間帯ごと（または一時間ごと）の需要電力量なども確認することができる。

（実施の形態６）
　本実施の形態では、二次電池を車両に搭載する一例として、二輪車、自転車に本発明の一態様であるリチウムイオン電池を搭載する例を示す。本実施の形態で説明する二次電池及び制御回路において、実施の形態１で説明した充電管理システム１００等の構成を用いることができる。

　図２３Ａは、本発明の一態様の蓄電装置を用いた電動自転車の一例である。図２３Ａに示す電動自転車８７００に、本発明の一態様の蓄電装置を適用することができる。本発明の一態様の蓄電装置は例えば、複数の蓄電池と、保護回路と、を有する。

　電動自転車８７００は、蓄電装置８７０２を備える。蓄電装置８７０２は、運転者をアシストするモータに電気を供給することができる。また、蓄電装置８７０２は、持ち運びができ、図２３Ｂに自転車から取り外した状態を示している。また、蓄電装置８７０２は、本発明の一態様の蓄電装置が有する蓄電池８７０１が複数内蔵されており、そのバッテリ残量などを表示部８７０３で表示できるようにしている。また蓄電装置８７０２は、実施の形態６に一例を示した二次電池の充電制御または異常検知が可能な制御回路８７０４を有する。制御回路８７０４は、蓄電池８７０１の正極及び負極と電気的に接続されている。

　図２３Ｃは、本発明の一態様の蓄電装置を用いた二輪車の一例である。図２３Ｃに示すスクータ８６００は、蓄電装置８６０２、サイドミラー８６０１、方向指示灯８６０３を備える。蓄電装置８６０２は、方向指示灯８６０３に電気を供給することができる。

　また、図２３Ｃに示すスクータ８６００は、座席下収納８６０４に、蓄電装置８６０２を収納することができる。蓄電装置８６０２は、座席下収納８６０４が小型であっても、座席下収納８６０４に収納することができる。

（実施の形態７）
　本実施の形態では、本発明の一態様である二次電池を電子機器に実装する例について説明する。二次電池を実装する電子機器として、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。携帯情報端末としてはノート型パーソナルコンピュータ、タブレット型端末、電子書籍端末、携帯電話機などがある。本実施の形態で説明する二次電池及び制御回路において、実施の形態１で説明した充電管理システム１００等の構成を用いることができる。

　図２４Ａは、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機２１００は、筐体２１０１に組み込まれた表示部２１０２の他、操作ボタン２１０３、外部接続ポート２１０４、スピーカ２１０５、マイク２１０６などを備えている。なお、携帯電話機２１００は、二次電池２１０７を有している。

　携帯電話機２１００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。

　操作ボタン２１０３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、携帯電話機２１００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２１０３の機能を自由に設定することもできる。

　また、携帯電話機２１００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、携帯電話機２１００は、外部接続ポート２１０４を備え、他の情報端末とコネクタを介して直接データのやりとりを行うことができる。また外部接続ポート２１０４を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は外部接続ポート２１０４を介さずに無線給電により行ってもよい。

　また、携帯電話機２１００は、センサを有することが好ましい。センサとしては、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、タッチセンサ、加圧センサ、または加速度センサ等が搭載されることが好ましい。

　図２４Ｂは、複数のローター２３０２を有する無人航空機２３００である。無人航空機２３００はドローンと呼ばれることもある。無人航空機２３００は、本発明の一態様である二次電池２３０１と、カメラ２３０３と、アンテナ（図示しない）を有する。無人航空機２３００はアンテナを介して遠隔操作することができる。

　図２４Ｃは、ロボットの一例を示している。図２４Ｃに示すロボット６４００は、二次電池６４０９、照度センサ６４０１、マイクロフォン６４０２、上部カメラ６４０３、スピーカ６４０４、表示部６４０５、下部カメラ６４０６及び障害物センサ６４０７、移動機構６４０８、演算装置等を備える。

　マイクロフォン６４０２は、使用者の話し声及び環境音等を検知する機能を有する。また、スピーカ６４０４は、音声を発する機能を有する。ロボット６４００は、マイクロフォン６４０２及びスピーカ６４０４を用いて、使用者とコミュニケーションをとることが可能である。

　表示部６４０５は、種々の情報の表示を行う機能を有する。ロボット６４００は、使用者の望みの情報を表示部６４０５に表示することが可能である。表示部６４０５は、タッチパネルを搭載していてもよい。また、表示部６４０５は取り外しのできる情報端末であっても良く、ロボット６４００の定位置に設置することで、充電及びデータの受け渡しを可能とする。

　上部カメラ６４０３及び下部カメラ６４０６は、ロボット６４００の周囲を撮像する機能を有する。また、障害物センサ６４０７は、移動機構６４０８を用いてロボット６４００が前進する際の進行方向における障害物の有無を察知することができる。ロボット６４００は、上部カメラ６４０３、下部カメラ６４０６及び障害物センサ６４０７を用いて、周囲の環境を認識し、安全に移動することが可能である。

　ロボット６４００は、その内部領域に本発明の一態様に係る二次電池６４０９と、半導体装置または電子部品を備える。

　図２４Ｄは、掃除ロボットの一例を示している。掃除ロボット６３００は、筐体６３０１上面に配置された表示部６３０２、側面に配置された複数のカメラ６３０３、ブラシ６３０４、操作ボタン６３０５、二次電池６３０６、各種センサなどを有する。図示されていないが、掃除ロボット６３００には、タイヤ、吸い込み口等が備えられている。掃除ロボット６３００は自走し、ゴミ６３１０を検知し、下面に設けられた吸い込み口からゴミを吸引することができる。

　掃除ロボット６３００は、カメラ６３０３が撮影した画像を解析し、壁、家具または段差などの障害物の有無を判断することができる。また、画像解析により、配線などブラシ６３０４に絡まりそうな物体を検知した場合は、ブラシ６３０４の回転を止めることができる。掃除ロボット６３００は、その内部領域に本発明の一態様に係る二次電池６３０６と、半導体装置または電子部品を備える。

　図２５Ａは、ウェアラブルデバイスの例を示している。ウェアラブルデバイスは、電源として二次電池を用いる。また、使用者が生活または屋外で使用する場合において、防沫性能、耐水性能または防塵性能を高めるため、接続するコネクタ部分が露出している有線による充電だけでなく、無線充電も行えるウェアラブルデバイスが望まれている。

　例えば、図２５Ａに示すような眼鏡型デバイス４０００に本発明の一態様である二次電池を搭載することができる。眼鏡型デバイス４０００は、フレーム４０００ａと、表示部４０００ｂを有する。湾曲を有するフレーム４０００ａのテンプル部に二次電池を搭載することで、軽量であり、且つ、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４０００とすることができる。

　また、ヘッドセット型デバイス４００１に本発明の一態様である二次電池を搭載することができる。ヘッドセット型デバイス４００１は、少なくともマイク部４００１ａと、フレキシブルパイプ４００１ｂと、イヤフォン部４００１ｃを有する。フレキシブルパイプ４００１ｂ内またはイヤフォン部４００１ｃ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４００２に本発明の一態様である二次電池を搭載することができる。デバイス４００２の薄型の筐体４００２ａの中に、二次電池４００２ｂ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４００３に本発明の一態様である二次電池を搭載することができる。デバイス４００３の薄型の筐体４００３ａの中に、二次電池４００３ｂを設けることができる。

　また、ベルト型デバイス４００６に本発明の一態様である二次電池を搭載することができる。ベルト型デバイス４００６は、ベルト部４００６ａ及びワイヤレス給電受電部４００６ｂを有し、ベルト部４００６ａの内部領域に、二次電池を搭載することができる。

　また、腕時計型デバイス４００５に本発明の一態様である二次電池を搭載することができる。腕時計型デバイス４００５は表示部４００５ａ及びベルト部４００５ｂを有し、表示部４００５ａまたはベルト部４００５ｂに、二次電池を設けることができる。

　表示部４００５ａには、時刻だけでなく、メールまたは電話の着信等、様々な情報を表示することができる。

　また、腕時計型デバイス４００５は、腕に直接巻きつけるタイプのウェアラブルデバイスであるため、使用者の脈拍、血圧等を測定するセンサを搭載してもよい。使用者の運動量及び健康に関するデータを蓄積し、健康を管理することができる。

　図２５Ｂに腕から取り外した腕時計型デバイス４００５の斜視図を示す。

　また、側面図を図２５Ｃに示す。図２５Ｃには、内部領域に二次電池９１３を内蔵している様子を示している。二次電池９１３は実施の形態３に示した二次電池である。二次電池９１３は表示部４００５ａと重なる位置に設けられており、高密度、且つ、高容量とすることができ、小型、且つ、軽量である。

　本実施例では、二次電池を作製し、その特性を評価した。

＜正極活物質の作製＞
　正極活物質の作製を行った。

　コバルト酸リチウムとして、市販のコバルト酸リチウム（日本化学工業株式会社製、セルシードＣ−１０Ｎ）を準備した。次に、準備したコバルト酸リチウムを、８５０℃、２時間、酸素雰囲気において加熱した。

　フッ化リチウムとフッ化マグネシウムをフッ化リチウム：フッ化マグネシウム＝１：３（モル比）となるように秤量して、混合し、マグネシウム源を得た。次に、マグネシウム源のマグネシウムがコバルト酸リチウムのコバルトの１ａｔ％となるように秤量し、加熱を行ったコバルト酸リチウムと混合し、混合物Ａ１を得た。

　次に、混合物Ａ１を９００℃、２０時間、酸素雰囲気において加熱し、複合酸化物Ｂ１を得た。

　次に、ニッケル源として水酸化ニッケルを準備し、アルミニウム源として水酸化アルミニウムを準備した。水酸化ニッケルのニッケルが、複合酸化物Ｂ１が有するコバルトの０．５ａｔ％となるように、また水酸化アルミニウムのアルミニウムが、複合酸化物Ｂ１が有するコバルトの０．５ａｔ％となるように、それぞれを秤量し、複合酸化物Ｂ１と混合し、混合物Ｃ１を得た。

　次に、混合物Ｃ１を８５０℃、１０時間、酸素雰囲気において加熱し、サンプルＳａ１を作製した。

＜正極の作製＞
　サンプルＳａ１と、アセチレンブラック（ＡＢ）と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）と、ＮＭＰを混合してスラリーを作製した。サンプルＳａ１、ＡＢ、およびＰＶＤＦの比率をサンプルＳａ１：ＡＢ：ＰＶＤＦ＝９５：３：２（重量比）とした。

　作製したスラリーをアルミニウム箔の片面に塗布した。その後、８０℃で加熱を行い、ＮＭＰを揮発させた。加熱後にプレスを行い、正極を得た。

＜負極の作製＞
　黒鉛と、ＶＧＣＦ（登録商標）と、カルボキシメチルセルロース・ナトリウム塩（ＣＭＣ−Ｎａ）と、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）と、水とを混合してスラリーを作製した。黒鉛、ＶＧＣＦ、ＣＭＣ−Ｎａ、およびＳＢＲの比率は黒鉛：ＶＧＣＦ：ＣＭＣ−Ｎａ：ＳＢＲ＝９６：１：１：２（重量比）とした。

　作製したスラリーを銅箔の片面に塗布した。その後、５０℃で加熱を行い、負極を得た。

＜二次電池の作製＞
　上記で作製した正極および負極を用いて二次電池を作製した。電解液は、溶媒としてエチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）がＥＣ：ＤＥＣ＝３：７（体積比）で混合されたものを用い、リチウム塩として六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）を用い、電解液に対するリチウム塩の濃度は、１．００ｍｏｌ／Ｌとした。セパレータとしてポリプロピレンを用いた。外装体となるフィルムとして、ポリプロピレン層、酸変性ポリプロピレン層、アルミニウム層、ナイロン層、が順に積層されたフィルムを用いた。片面に負極活物質層が形成された負極を１枚と、片面に正極活物質層が形成された正極を１枚準備し、負極活物質層と正極活物質層がセパレータを挟んで向かい合うように配置した。

　以上の工程により、二次電池を作製した。

＜ｄＱ／ｄＶ−Ｖ曲線＞
　作製した二次電池を電池セルとして、充電試験を行った。二次電池には、直列に接続した４つの電池セルＣ１乃至電池セルＣ４を用いた。測定における環境温度を２７℃とし、充電条件として、０．５Ｃにおける定電流充電を行い、充電条件として、充電終止電圧を４．２６Ｖとした。

　図２６Ａには、充電時における電池セルＣ１乃至電池セルＣ４のｄＱ／ｄＶ−Ｖ曲線をそれぞれ示す。また図２６Ｂには、図２６Ａのデータにおける４．２０Ｖ近傍での拡大した曲線を示す。なお、充電において、データの取得間隔は電圧の変化量ｄＶが６ｍＶ、つまり６ｍＶの電圧が変化したときにデータを取得した。なお電圧の計測は、１００ｍｓごとに行い、電圧の変化量ｄＶが６ｍＶのときにデータの取得を行った。

　充電時において、電池セルＣ１乃至電池セルＣ４のｄＱ／ｄＶ−Ｖ曲線の４．２０Ｖにおけるピークは、電池セルＣ１、電池セルＣ２、電池セルＣ３、電池セルＣ４の順に達した。電池セルＣ２のピークは、電池セルＣ１がピークに達した、１４０．７秒後であった。電池セルＣ３のピークは、電池セルＣ１がピークに達した、２７２．１秒後であった。電池セルＣ４のピークは、電池セルＣ１がピークに達した、３３３．８秒後であった。定電流充電であることを考慮すると、電池セルＣ１と電池セルＣ２の電気量の差は、０．６０３６ｍＡｈと見積もられた。また、電池セルＣ１と電池セルＣ３の電気量の差は、１．１６７１ｍＡｈと見積もられた。電池セルＣ１と電池セルＣ４の電気量の差は、１．４３１２ｍＡｈと見積もられた。

　セル・バランシングは、最後にピークに達した電池セルＣ４に合わせて、その他の電池セルＣ１、Ｃ２、Ｃ３を放電することで行うことができる。電池セルＣ１の放電量は１．４３１２ｍＡｈとし、電池セルＣ２の放電量は１．１４３１２−０．６０３６＝０．８２７６ｍＡｈとし、電池セルＣ３の放電量は１．１４３１２−１．１６７１＝０．２６４１ｍＡｈとした。

　その後、電池セルＣ１と電池セルＣ４を、１．４３１２ｍＡｈだけ充電することで、電池セルＣ１乃至電池セルＣ４の満充電を完了した。

＜本明細書等の記載に関する付記＞
　以上の実施の形態、及び実施の形態における各構成の説明について、以下に付記する。

　各実施の形態に示す構成は、他の実施の形態に示す構成と適宜組み合わせて、本発明の一態様とすることができる。また、１つの実施の形態の中に、複数の構成例が示される場合は、構成例を適宜組み合わせることが可能である。

　なお、ある一つの実施の形態の中で述べる内容（一部の内容でもよい）は、その実施の形態で述べる別の内容（一部の内容でもよい）、及び／又は、一つ若しくは複数の別の実施の形態で述べる内容（一部の内容でもよい）に対して、適用、組み合わせ、又は置き換えなどを行うことが出来る。

　なお、実施の形態の中で述べる内容とは、各々の実施の形態において、様々な図を用いて述べる内容、又は明細書に記載される文章を用いて述べる内容のことである。

　なお、ある一つの実施の形態において述べる図（一部でもよい）は、その図の別の部分、その実施の形態において述べる別の図（一部でもよい）、及び／又は、一つ若しくは複数の別の実施の形態において述べる図（一部でもよい）に対して、組み合わせることにより、さらに多くの図を構成させることが出来る。

　また本明細書等において、ブロック図では、構成要素を機能毎に分類し、互いに独立したブロックとして示している。しかしながら実際の回路等においては、構成要素を機能毎に切り分けることが難しく、一つの回路に複数の機能が係わる場合、または複数の回路にわたって一つの機能が関わる場合があり得る。そのため、ブロック図のブロックは、明細書で説明した構成要素に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。

　また、図面において、大きさ、層の厚さ、又は領域は、説明の便宜上任意の大きさに示したものである。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。なお図面は明確性を期すために模式的に示したものであり、図面に示す形状又は値などに限定されない。例えば、ノイズによる信号、電圧、若しくは電流のばらつき、又は、タイミングのずれによる信号、電圧、若しくは電流のばらつきなどを含むことが可能である。

　本明細書等において、トランジスタの接続関係を説明する際、「ソース又はドレインの一方」（又は第１電極、又は第１端子）、「ソース又はドレインの他方」（又は第２電極、又は第２端子）という表記を用いる。これは、トランジスタのソースとドレインは、トランジスタの構造又は動作条件等によって変わるためである。なおトランジスタのソースとドレインの呼称については、ソース（ドレイン）端子、またはソース（ドレイン）電極等、状況に応じて適切に言い換えることができる。

　また、本明細書等において「電極」または「配線」の用語は、これらの構成要素を機能的に限定するものではない。例えば、「電極」は「配線」の一部として用いられることがあり、その逆もまた同様である。さらに、「電極」または「配線」の用語は、複数の「電極」または「配線」が一体となって形成されている場合なども含む。

　また、本明細書等において、電圧と電位は、適宜言い換えることができる。電圧は、基準となる電位からの電位差のことであり、例えば基準となる電位をグラウンド電圧（接地電圧）とすると、電圧を電位に言い換えることができる。グラウンド電位は必ずしも０Ｖを意味するとは限らない。なお電位は相対的なものであり、基準となる電位によっては、配線等に与える電位を変化させる場合がある。

　なお本明細書等において、「膜」、「層」などの語句は、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。

　本明細書において端子とは、電池セル、ＩＣなどを電気的に接続する部分のことを指し、端子の形状は特に限定されない。ボルト形状、ワイヤー形状、平板形状、リング形状、ソケット形状、ピン形状、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ　Ｇｒｉｄ　Ａｒｒａｙ）に用いられるハンダ製の半球形状、ＬＧＡ（Ｌａｎｄ　Ｇｒｉｄ　Ａｒｒａｙ）に用いられる平板形状、プリント配線基板のスルーホール及びランド（パッドともいう）など、様々な形状の端子を用いることができる。なお、電池においては、電池の外装体の一部が正極端子、または負極端子として機能する場合があり、このような場合は、電池の外装体の一部を正極端子、または負極端子、として用いることが可能である。

　本明細書等において、ＡとＢとが接続されている、とは、ＡとＢとが電気的に接続されているものをいう。ここで、ＡとＢとが電気的に接続されているとは、ＡとＢとの間で対象物（スイッチ、トランジスタ素子、またはダイオード等の素子、あるいは当該素子および配線を含む回路等を指す）が存在する場合にＡとＢとの電気信号の伝達が可能である接続をいう。なおＡとＢとが電気的に接続されている場合には、ＡとＢとが直接接続されている場合を含む。ここで、ＡとＢとが直接接続されているとは、上記対象物を介することなく、ＡとＢとの間で配線（または電極）等を介してＡとＢとの電気信号の伝達が可能である接続をいう。換言すれば、直接接続とは、等価回路で表した際に同じ回路図として見なせる接続をいう。

　また、本明細書などにおいて、「平行」とは、例えば、二つの直線が−１０°以上１０°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、−５°以上５°以下の場合も含まれる。また、「垂直」および「直交」とは、例えば、二つの直線が８０°以上１００°以下の角度で配置されている状態をいう。従って、８５°以上９５°以下の場合も含まれる。

　なお、本明細書などにおいて、計数値および計量値に関して「同一」、「同じ」、「等しい」または「均一」などと言う場合は、明示されている場合を除き、プラスマイナス２０％の誤差を含むものとする。

　本明細書等において、偏析とは、複数の元素（例えばＡ，Ｂ，Ｃ）からなる固体において、ある元素（例えばＢ）が空間的に不均一に分布する現象をいう。

　本明細書等において、活物質等の粒子の表層部とは、表面から内部に向かって、表面から垂直または略垂直に１０ｎｍ程度までの領域をいう。または５０ｎｍ以内の領域をいう。または５ｎｍ以内の領域をいう。表層部は、表面近傍、表面近傍領域またはシェルと同義である。なお略垂直とは、８０°以上１００°以下とする。ひびまたはクラックにより生じた面も表面といってよい。また表層部より深い領域を、内部という。またＥＤＸの線分析等における正極活物質の表面とは、上記遷移金属がバルクの検出量の平均値の５０％の値に最も近い測定値を示した測定点とする。または接線法により、上記遷移金属のＥＤＸ線分析の強度プロファイルに引いた接線と、深さ方向の軸の交点とする。ＳＴＥＭ像等における正極活物質の表面とは、正極活物質の結晶構造に由来する像が観察される領域と、観察されない領域の境界であって、リチウムより原子番号の大きな金属元素の原子核に由来する原子カラムが確認される領域の最も外側とする。またはＳＴＥＭ像の、表面からバルクに向かった輝度のプロファイルに引いた接線と、深さ方向の軸の交点とする。ＳＴＥＭ像等における表面は、より空間分解能の高い分析と併せて判断してもよい。

　本明細書等において、リチウムと遷移金属を含む複合酸化物が有する層状岩塩型の結晶構造とは、陽イオンと陰イオンが交互に配列する岩塩型のイオン配列を有し、遷移金属とリチウムが規則配列して二次元平面を形成するため、リチウムの二次元的拡散が可能である結晶構造をいう。なお陽イオンまたは陰イオンの欠損等の欠陥があってもよい。また、層状岩塩型結晶構造は、厳密に言えば、岩塩型結晶の格子が歪んだ構造となっている場合がある。

　また本明細書等において、岩塩型の結晶構造とは、陽イオンと陰イオンが交互に配列している構造をいう。なお陽イオンまたは陰イオンの欠損があってもよい。

　また本明細書等において、リチウムと遷移金属を含む複合酸化物が有するＯ３’型結晶構造（擬スピネル型の結晶構造ともいう）とは、空間群Ｒ−３ｍであり、スピネル型結晶構造ではないものの、コバルト、マグネシウム等のイオンが酸素６配位位置を占め、陽イオンの配列がスピネル型と似た対称性を有する結晶構造をいう。なお、Ｏ３’型結晶構造は、リチウムなどの軽元素は酸素４配位位置を占める場合があり、この場合もイオンの配列がスピネル型と似た対称性を有する。

　またＯ３’型結晶構造は、層間にランダムにＬｉを有するものの、ＣｄＣｌ_２型の結晶構造に類似する結晶構造であるということもできる。このＣｄＣｌ_２型に類似した結晶構造は、ニッケル酸リチウムをＬｉ_０．０６ＮｉＯ_２まで充電したときの結晶構造と近いが、純粋なコバルト酸リチウム、またはコバルトを多く含む層状岩塩型の正極活物質では通常この結晶構造を取らないことが知られている。

　層状岩塩型結晶、および岩塩型結晶の陰イオンは立方最密充填構造（面心立方格子構造）をとる。Ｏ３’型結晶も、陰イオンは立方最密充填構造をとると推定される。これらが接するとき、陰イオンにより構成される立方最密充填構造の向きが揃う結晶面が存在する。ただし、層状岩塩型結晶およびＯ３’型結晶の空間群はＲ−３ｍであり、岩塩型結晶の空間群Ｆｍ−３ｍ（一般的な岩塩型結晶の空間群）およびＦｄ−３ｍ（最も単純な対称性を有する岩塩型結晶の空間群）とは異なるため、上記の条件を満たす結晶面のミラー指数は層状岩塩型結晶およびＯ３’型結晶と、岩塩型結晶では異なる。本明細書では、層状岩塩型結晶、Ｏ３’型結晶、および岩塩型結晶において、陰イオンにより構成される立方最密充填構造の向きが揃うとき、結晶の配向が概略一致する、と言う場合がある。

　二次電池は例えば正極および負極を有する。正極を構成する材料として、正極活物質がある。正極活物質は例えば、充放電の容量に寄与する反応を行う物質である。なお、正極活物質は、その一部に、充放電の容量に寄与しない物質を含んでもよい。

　本明細書等において、本発明の一態様に用いる正極活物質は、正極材料、あるいは二次電池用正極材、等と表現される場合がある。また本明細書等において、本発明の一態様に用いる正極活物質は、化合物を有することが好ましい。また本明細書等において、本発明の一態様に用いる正極活物質は、組成物を有することが好ましい。また本明細書等において、本発明の一態様に用いる正極活物質は、複合体を有することが好ましい。

　本明細書等ではミラー指数を用いて結晶面及び結晶方向を表記する。結晶面を示す個別面は（　）を用いて表記する。結晶面、結晶方向及び空間群の表記は、結晶学上、数字に上付きのバーを付すが、本明細書等では書式の制約上、数字の上にバーを付す代わりに、数字の前に−（マイナス符号）を付して表現する場合がある。また、結晶内の方向を示す個別方位は［　］で、等価な方向すべてを示す集合方位は＜　＞で、結晶面を示す個別面は（　）で、等価な対称性を有する集合面は｛　｝でそれぞれ表現する。また空間群Ｒ−３ｍで表される三方晶は、構造の理解のしやすさのため、一般に六方晶の複合六方格子で表され、ミラー指数として（ｈｋｌ）だけでなく（ｈｋｉｌ）を用いることがある。ここでｉは−（ｈ＋ｋ）である。

　本明細書等において、正極活物質の理論容量とは、正極活物質が有する挿入脱離可能なリチウムが全て脱離した場合の電気量をいう。例えば、ＬｉＣｏＯ_２の理論容量は２７４ｍＡｈ／ｇ、ＬｉＮｉＯ_２の理論容量は２７４ｍＡｈ／ｇ、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４の理論容量は１４８ｍＡｈ／ｇである。

　本明細書において、充電深度とは正極活物質の理論容量を基準として、どれほどの容量が充電された状態か、換言すると、どれほどの量のリチウムが正極から脱離した状態か、を示す値である。例えばコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）及びニッケル−コバルト−マンガン酸リチウム（ＬｉＮｉ_ｘＣｏ_ｙＭｎ_ｚＯ_２（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１））などの層状岩塩型構造の正極活物質の場合は、理論容量の２７４ｍＡｈ／ｇを基準として、充電深度が０の場合は正極活物質からＬｉが脱離していない状態をいい、充電深度が０．５の場合は１３７ｍＡｈ／ｇに相当するリチウムが正極から脱離した状態をいい、充電深度が０．８の場合は２１９．２ｍＡｈ／ｇに相当するリチウムが正極から脱離した状態をいう。また、Ｌｉ_ａＣｏＯ_２（０≦ａ≦１）のように表記する場合、充電深度が０の場合はａが１のＬｉＣｏＯ_２と表記され、充電深度が０．５の場合はａが０．５のＬｉ_０．５ＣｏＯ_２と表記され、充電深度が０．８の場合は、ａが０．２のＬｉ_０．２ＣｏＯ_２と表記される。

１０：二次電池、１１：電池セル、２０：充放電制御用スイッチ、３１：電流測定回路、３２：電圧測定回路、３３：制御部、３４：メモリ、３５：放電器、３６：抵抗素子、３７：セルバランス制御用スイッチ、３８：差分器、８０：負荷、８１：放電用スイッチ、９０：充電器、９１：充電用スイッチ、１００：充電管理システム

Claims

　直列に接続された第１電池セルおよび第２電池セルを有する二次電池と、
　前記二次電池の充電時において、前記第１電池セルおよび前記第２電池セルを流れる電流を測定する機能を有する電流測定回路と、
　前記二次電池の充電時において、前記第１電池セルおよび前記第２電池セルのそれぞれの電圧を測定する機能を有する電圧測定回路と、
　前記第１電池セルおよび前記第２電池セルの充電率を揃えるための制御を行う機能を有する制御回路と、を有し、
　前記制御回路は、前記第１電池セルおよび前記第２電池セルのそれぞれにおいて、測定された前記電流のデータ、および測定された前記電圧のデータに応じて、電池特性を示すデータを演算する機能を有し、
　前記第１電池セルおよび前記第２電池セルの充電率を揃えるための制御は、前記電池特性を示すデータの極大値を揃えるよう充電率を制御することで行われる、二次電池の充電管理システム。
　請求項１において、
　前記電池特性を示すデータの極大値は、電圧変化量に対する電気量変化量を表すｄＱ／ｄＶを縦軸、積算容量を横軸とした際の極大値である、二次電池の充電管理システム。
　請求項１において、
　前記電池特性を示すデータの極大値は、電圧変化量に対する時間変化量を表すｄｔ／ｄＶを縦軸、時間を横軸とした際の極大値である、二次電池の充電管理システム。
　請求項１において、
　前記二次電池の充電は、定電流で行われる、二次電池の充電管理システム。