JP6890375B2 - 装置 - Google Patents

Description

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

なお、本明細書中において電子機器とは、電力を供給することで動作する装置全般を指し、電源を有する電子機器、電源として例えば蓄電池を有する電子機器及び電気光学装置、蓄電池を有する情報端末装置、蓄電池を有する車両などなどは全て電子機器である。

近年、スマートフォンで代表される携帯情報端末が活発に開発されている。使用者は電子機器の一種である携帯情報端末が軽量、小型であることを期待している。

場所を選ばず、なおかつ両手の自由が束縛されることなく、視覚を通して情報が得られるウェアラブルデバイスの一例として、特許文献１が開示されている。特許文献１には、通信が可能であり、ＣＰＵを含むゴーグル型表示装置が開示されている。特許文献１のデバイスも電子機器の一種に含む。

ウェアラブルデバイスや携帯情報端末は、繰り返し充電または放電が可能な蓄電池（二次電池）を搭載することが多く、ウェアラブルデバイスや携帯情報端末は、その軽量、小型であるがゆえに、ウェアラブルデバイスや携帯情報端末の操作時間が限られてしまう問題がある。ウェアラブルデバイスや携帯情報端末に搭載する二次電池としては、軽量、且つ、小型であり、長時間の使用が可能であることが求められている。

二次電池としては、ニッケル水素電池や、リチウムイオン二次電池などが挙げられる。中でも、リチウムイオン二次電池は、高容量、且つ、小型化が図れるため、開発が盛んに行われている。

リチウムイオン二次電池において、正極或いは負極として機能する電極としては、金属リチウム、炭素系材料、合金系材料等を用いる。リチウムイオン二次電池は、電解質の種類によってリチウム金属電池、リチウムイオン二次電池、リチウムポリマー二次電池に分けられる。また、電極や電解質を収納する外装材の種類によって薄型電池（ラミネート型電池とも呼ぶ）、円筒状電池、コイン形電池、角型電池などがある。

特開２００５−１５７３１７号公報

電解液を用いるリチウムイオン二次電池を作製する場合、正極（例えばリチウムを含む酸化物材料）、負極（例えば炭素）、またはその他の部材を外装材で囲み、囲まれた領域に電解液を入れ、封止することでリチウムイオン二次電池を作製する。そして、リチウムイオン二次電池作製後に最初の充電を行う。或いは封止する前に最初の充電を行う。

最初の充電は、初期充電とも呼ばれ、電極および電解液の少なくとも一方の表面で化学反応が生じ、ガスが生じることがある。また、リチウムを含む酸化物材料から放出されたリチウムイオンが負極に移動して負極に挿入される。この時にリチウムは負極の炭素と反応する際にＬｉ_２Ｏなどの薄膜が炭素表面に形成される。この薄膜はリチウムイオンなどの移動に影響を及ぼし、電池の特性変化を招く恐れがある。

初期充電に限らず、二次電池内にガスが発生すると、封止されている領域が膨張して二次電池が膨らみ、電池の特性劣化を招く恐れがある。

本発明の一態様は、安定した充電特性、寿命特性を有するリチウムイオン二次電池の作製方法およびその製造装置を提供することを課題とする。

または、本発明の一態様は、新規な蓄電装置、新規な二次電池などを提供することを課題とする。

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。

そこで、二次電池の作製途中において、多量の電解液中で正極を電気化学的に反応させて、予め十分に反応生成物の形成、代表的にはガスを発生させた後、反応後の正極を用いた二次電池を作製する。

最終的に二次電池として完成させる前に、多量の電解液中で正極に対して予め電気化学反応を行うことで安定な正極が得られ、その正極を用いて二次電池を完成させると、信頼性の高い二次電池を作製することができる。また、初期充電によって多量の電解液も一部変質するが、その生成物を含む多量の電解液を用いて二次電池を作製するのではなく、他に用意した少量の電解液を用いる。この少量の電解液を用いて二次電池を作製する。初期充電が行われた正極を用いれば、少量の電解液との反応生成物はほとんど生じない。

また、正極に限らず負極においても最終的に二次電池として作製する前に、電解液中で負極に対して予め電気化学反応を行うことで安定な負極が得られる。

本明細書で開示する二次電池の製造装置は、容器と、容器内に吹き出し口と電解液と、電解液内に電気化学反応させるための第１の電極と、第１の電極と電気的に接続する第１のコードと、活物質層を有する第２の電極と電気的に接続するための第２のコードと、第１のコードと第２のコードは還元条件または酸化条件の制御装置と電気的に接続されていることを特徴とする製造装置である。

本発明の一態様において、第２の電極は、表面に正極活物質層、或いは負極活物質層を有する。

本発明の一態様において、容器は電解液を溜める機能を有する。

本発明の一態様において、吹き出し口は、容器の内部にガスを供給する機能を有する。

本発明の一態様において、吹き出し口から不活性ガスを電解液中に泡として発生させるポンプを有する。

本発明の一態様において、不活性ガスはアルゴンガスである。

本発明の一態様において、前述の不活性ガスの供給量を制御する機能を有する制御装置を有する。

本発明の一態様において、電気化学反応（酸化または還元）を促進させて処理時間を短縮するために、容器内の電解液を加熱する手段（例えばヒータ）を備えてもよい。

本発明の一態様において、上記製造装置は、さらに容器内のガスを排出する排出手段を有する。排出手段としては、装置周辺を密閉空間とし、ファンを用いて密閉空間のガスを排出することが好ましい。例えば、密閉空間を０．５気圧程度に保てばよい。

本発明の一態様において、複数の電極を処理するためバッチ式の装置とすることもできる。その場合は、さらに第２の電極と電気的に接続するための第２のコードは複数であり、同時に複数の第２の電極を電解液中で還元または酸化する製造装置とすればよい。

電極周囲にはアルゴンガスの泡が電極外部へ拡散するのを防止するカバーを配置してもよい。このとき電極はカバーの内部にはめ込むように配置すればよい。

また、上記製造装置を用いた電極を一方または両方の電極に用いる二次電池の作製方法も発明の一つであり、その構成は、正極活物質層を有する第１の電極を形成し、負極活物質層を有する第２の電極を形成し、容器内の電解液中に第１の電極或いは第２の電極を入れて、その電極を一方の電極として電解液中に電流を流して電気化学的に還元または酸化させ、第１の電極または第２の電極を電気化学反応させた後に第１の電極或いは第２の電極を容器内の電解液から取り出し、乾燥させた後、所望の形状に加工し、開口部を有する外装体で囲まれた領域に、第１の電極及び第２の電極を重ねた積層体を収納し、外装体で囲まれた領域に電解液を収納し、外装体の開口部を塞ぐ二次電池の作製方法である。

上記作製方法において、電解液はリチウムを含み、電気化学反応を行う電極の一方は、リチウム箔であることを特徴の一つとしている。

また、本明細書で開示する二次電池の製造装置は、容器と、加熱手段と、冷却器と、を有し前記容器は、電解液を溜める機能を有し、前記加熱手段は、前記電解液を加熱する機能を有し、前記冷却器は、前記電解液の溶媒の揮発成分を冷却し、凝縮し、前記電解液に滴下する機能を有することを特徴とする装置である。

また、本明細書で開示する二次電池の製造装置は、容器と、加熱手段と、冷却器と、を有し前記容器は、第１の電極および第２の電極を保持する機能と、電解液を溜める機能と、を有し、前記加熱手段は、前記電解液を加熱する機能を有し、前記冷却器は、前記電解液の溶媒の揮発成分を冷却し、凝縮し、前記電解液に滴下する機能を有し、前記冷却器と前記第２の電極は電気的に接続していることを特徴とする装置である。

また、本明細書で開示する二次電池の製造装置は、容器と、加熱手段と、冷却器と、配管と、冷媒と、制御装置を有し、前記容器は、第１の電極および第２の電極を保持する機能と、電解液を溜める機能と、を有し、前記加熱手段は、前記電解液を加熱する機能を有し、前記冷却器は、前記電解液の溶媒の揮発成分を冷却し、凝縮し、前記電解液に滴下する機能を有し、前記冷却器と前記制御装置を前記配管で接続することで回路を形成し、前記制御装置により前記回路の前記冷媒を循環させることにより熱交換を行うことを特徴とする装置である。

また、前記第１の電極および前記第２の電極の一方は、活物質層を有することを特徴とする装置である。

また、前記冷却器の内部は中空になっていることを特徴とする装置である。

また、前記いずれか一の装置を用いて作製された二次電池である。

また、前記二次電池と、アンテナ、操作スイッチ、マイク、または、スピーカと、を有する電子機器である。

また、前記二次電池の充放電を制御する電池制御ユニットである。

本発明の一態様によれば、大きな電極容量と高速充放電特性、及び改善されたサイクル特性を持つ二次電池を提供することができる。

または、本発明の一態様によれば、初回容量劣化の少ない二次電池の製造装置及び作製方法を提供することができる。また、その製造装置を用いて作製すると、リチウムイオン電池のサイクル特性が向上する。

安定した充電特性、寿命特性を有するリチウムイオン二次電池の作製方法およびその製造装置を提供することができる。

または、本発明の一態様によれば、新規な電極、新規な二次電池、または新規な蓄電装置を提供する事が出来る。

なお、複数の効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。また、本発明の一形態は、必ずしも、例示した効果の全てを有する必要はない。また、本発明の一形態について、上記以外の課題、効果、および新規な特徴については、本明細書の記載および図面から自ずと明らかになるものである。

本発明の一態様を示す製造装置の模式図。 本発明の一態様を示す製造装置の模式図。 本発明の一態様を示す製造装置の模式図。 本発明の一態様を示す製造装置の模式断面図。 本発明の一態様を示す製造装置の模式図。 本発明の一態様を示す製造装置の模式図。 本発明の一態様を示す製造装置の模式図 本発明の一態様を示す薄型二次電池の作製工程を示す図。 コイン形の二次電池及び円筒型の二次電池を説明する図。 蓄電システムの例を説明するための図。 蓄電システムの例を説明するための図。 蓄電システム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。

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

「電気的に接続」には、「何らかの電気的作用を有するもの」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限はない。よって、「電気的に接続する」と表現される場合であっても、現実の回路においては、物理的な接続部分がなく、配線が延在しているだけの場合もある。

図面等において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。また、図面の理解を容易にするため、一部の構成要素の記載を省略する場合がある。

本明細書等における「第１」、「第２」、「第３」等の序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものであり、工程順または積層順など、なんらかの順番や順位を示すものではない。また、本明細書等において序数詞が付されていない用語であっても、構成要素の混同を避けるため、特許請求の範囲において序数詞が付される場合がある。また、本明細書等において序数詞が付されている用語であっても、特許請求の範囲において異なる序数詞が付される場合がある。また、本明細書等において序数詞が付されている用語であっても、特許請求の範囲などにおいて序数詞を省略する場合がある。

また、実施の形態を説明するための全図において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略することがある。

（実施の形態１）
本実施の形態では、図１乃至図４、及び図８を用いて、本発明の一態様に係る二次電池用電極の製造方法及び製造装置について説明する。

図８（Ａ）は二次電池４０の外装体１１の斜視図である。図８（Ｂ）は正極とセパレータと負極を積層させた斜視図である。図８（Ｃ）は正極と負極を外装体の外側に引き出すためのリード電極１６であり、封止層１５を有している。図８（Ｄ）は二次電池４０の斜視図である。図８（Ｅ）は図８（Ｄ）に示す二次電池４０を鎖線Ａ−Ｂで切断した断面の一例である。図８（Ｆ）は二次電池４０の充電時の電流の流れを示す図である。

外装体１１は可撓性基材からなるシートを用いる。シートは、積層体を用い、金属フィルムの一方の面または両方の面に接着層（ヒートシール層とも呼ぶ）を有するものを用いる。接着層は、ポリプロピレンやポリエチレンなどを含む熱融着性樹脂フィルムを用いる。本実施の形態では、シートとして、アルミニウム箔の一方の面にナイロン樹脂を有し、アルミニウム箔の他方の面に耐酸性ポリプロピレン膜と、ポリプロピレン膜の積層が設けられている金属シートを用いる。図８（Ａ）はこのシートをカットして中央部を折り曲げた状態を示している。

正極は正極集電体１２と正極活物質層１８とを少なくとも有する。また、負極は負極集電体１４と負極活物質層１９を少なくとも有する。図８（Ｂ）では、蓄電池用電極（正極または負極）を矩形のシート形状で示しているが、蓄電池用電極の形状はこれに限らず、任意の形状を適宜選択することができる。活物質層は集電体の一方の面にのみ形成されているが、活物質層は集電体の両面に形成してもよい。また、活物質層は集電体の表面全域に形成する必要はなく、電極タブと接続するための領域等、活物質層を形成しない領域を適宜設ける。

正極または負極に用いる集電体は、二次電池内で顕著な化学変化を引き起こさずに高い導電性を示す限り、特別な制限はない。例えば、金、白金、鉄、ニッケル、銅、アルミニウム、チタン、タンタル、マンガン等の金属、及びこれらの合金（ステンレスなど）を用いることができる。また、炭素、ニッケル、チタン等で被覆してもよい。また、シリコン、ネオジム、スカンジウム、モリブデンなどを添加して耐熱性を向上させてもよい。また、集電体は、箔状、シート状、板状、網状、円柱状、コイル状、パンチングメタル状、エキスパンドメタル状、多孔質状及び不織布を包括する様々な形態等の形状を適宜用いることができる。さらに、活物質との密着性を上げるために集電体は表面に細かい凹凸を有していてもよい。また、集電体は、厚みが５μｍ以上３０μｍ以下のものを用いるとよい。

正極または負極に用いる活物質は、リチウムイオン等のキャリアイオンを挿入すること、及び、脱離すること、が可能な材料であればよい。適当な手段により粉砕、造粒及び分級する事で、活物質の平均粒径や粒径分布を制御する事が出来る。

正極活物質層１８に用いる正極活物質としては、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がある。正極活物質として、例えばＬｉＦｅＯ_２、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、Ｖ_２Ｏ_５、Ｃｒ_２Ｏ_５、ＭｎＯ_２等の化合物を用いる。

または、複合材料（一般式ＬｉＭＰＯ_４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上））を用いることができる。一般式ＬｉＭＰＯ_４の代表例としては、ＬｉＦｅＰＯ_４、ＬｉＮｉＰＯ_４、ＬｉＣｏＰＯ_４、ＬｉＭｎＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ａＮｉ_ｂＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ａＣｏ_ｂＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ａＭｎ_ｂＰＯ_４、ＬｉＮｉ_ａＣｏ_ｂＰＯ_４、ＬｉＮｉ_ａＭｎ_ｂＰＯ_４（ａ＋ｂは１以下、０＜ａ＜１、０＜ｂ＜１）、ＬｉＦｅ_ｃＮｉ_ｄＣｏ_ｅＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ｃＮｉ_ｄＭｎ_ｅＰＯ_４、ＬｉＮｉ_ｃＣｏ_ｄＭｎ_ｅＰＯ_４（ｃ＋ｄ＋ｅは１以下、０＜ｃ＜１、０＜ｄ＜１、０＜ｅ＜１）、ＬｉＦｅ_ｆＮｉ_ｇＣｏ_ｈＭｎ_ｉＰＯ_４（ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉは１以下、０＜ｆ＜１、０＜ｇ＜１、０＜ｈ＜１、０＜ｉ＜１）等のリチウム化合物を材料として用いることができる。

または、一般式Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＭＳｉＯ_４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上、ｊは０以上、２以下）等の複合材料を用いることができる。一般式Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＭＳｉＯ_４の代表例としては、Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＦｅＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＮｉＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＣｏＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＭｎＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｋＮｉ_ｌＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｋＣｏ_ｌＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｋＭｎ_ｌＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｎｉ_ｋＣｏ_ｌＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｎｉ_ｋＭｎ_ｌＳｉＯ_４（ｋ＋ｌは１以下、０＜ｋ＜１、０＜ｌ＜１）、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｍＮｉ_ｎＣｏ_ｑＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｍＮｉ_ｎＭｎ_ｑＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｎｉ_ｍＣｏ_ｎＭｎ_ｑＳｉＯ_４（ｍ＋ｎ＋ｑは１以下、０＜ｍ＜１、０＜ｎ＜１、０＜ｑ＜１）、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｒＮｉ_ｓＣｏ_ｔＭｎ_ｕＳｉＯ_４（ｒ＋ｓ＋ｔ＋ｕは１以下、０＜ｒ＜１、０＜ｓ＜１、０＜ｔ＜１、０＜ｕ＜１）等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、Ａ_ｘＭ_２（ＸＯ_４）_３（Ａ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ａｌ、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、Ｆｅ_２（ＭｎＯ_４）_３、Ｆｅ_２（ＳＯ_４）_３、Ｌｉ_３Ｆｅ_２（ＰＯ_４）_３等がある。また、正極活物質として、Ｌｉ_２ＭＰＯ_４Ｆ、Ｌｉ_２ＭＰ_２Ｏ_７、Ｌｉ_５ＭＯ_４（Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ）の一般式で表される化合物、ＮａＦｅＦ_３、ＦｅＦ_３等のペロブスカイト型フッ化物、ＴｉＳ_２、ＭｏＳ_２等の金属カルコゲナイド（硫化物、セレン化物、テルル化物）、ＬｉＭＶＯ_４等の逆スピネル型の結晶構造を有する酸化物、バナジウム酸化物系（Ｖ_２Ｏ_５、Ｖ_６Ｏ_１３、ＬｉＶ_３Ｏ_８等）、マンガン酸化物、有機硫黄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、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。

セパレータ１３としては絶縁体、例えば、セルロース（紙）、または、空孔が設けられたポリプロピレン、空孔が設けられたポリエチレン等を用いることができる。

電解液２０は、電解質として、キャリアイオンを移送することが可能な材料を用いる。さらに、電解質はキャリアイオンであるリチウムイオンを有する。電解質の代表例としては、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、Ｌｉ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２Ｎ等のリチウム塩がある。これらの電解質は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いてもよい。

また、電解液の溶媒としては、キャリアイオンを移送可能な材料を用いる。電解液の溶媒としては、非プロトン性有機溶媒が好ましい。非プロトン性有機溶媒の代表例としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、γーブチロラクトン、アセトニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等があり、これらの一つまたは複数を用いることができる。また、電解液の溶媒としてゲル化される高分子材料を用いることで、漏液性等に対する安全性が高まる。また、蓄電池の薄型化及び軽量化が可能である。ゲル化される高分子材料の代表例としては、シリコーンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリルゲル、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、フッ素系ポリマー等がある。また、電解液の溶媒として、難燃性及び難揮発性であるイオン液体（常温溶融塩）を一つまたは複数用いることで、蓄電池の内部短絡や、過充電等によって内部温度が上昇しても、蓄電池の破裂や発火などを防ぐことができる。なお、イオン液体は、流動状態にある塩であり、イオン移動度（伝導度）が高い。また、イオン液体は、カチオンとアニオンとを含む。イオン液体としては、エチルメチルイミダゾリウム（ＥＭＩ）カチオンを含むイオン液体、またはＮ−メチル−Ｎ−プロピルピペリジニウム（ＰＰ_１３）カチオンを含むイオン液体などがある。

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

また、負極活物質層１９の負極活物質としては、リチウムの溶解・析出、又はリチウムイオンを挿入すること、及び、脱離することが可能な材料を用いることができ、リチウム金属、炭素系材料、合金系材料等を用いることができる。

リチウム金属は、酸化還元電位が低く（標準水素電極に対して−３．０４５Ｖ）、重量及び体積当たりの比容量が大きい（それぞれ３８６０ｍＡｈ／ｇ、２０６２ｍＡｈ／ｃｍ^３）ため、好ましい。

炭素系材料としては、黒鉛、易黒鉛化性炭素（ソフトカーボン）、難黒鉛化性炭素（ハードカーボン）、カーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンブラック等がある。

黒鉛としては、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、コークス系人造黒鉛、ピッチ系人造黒鉛等の人造黒鉛や、球状化天然黒鉛等の天然黒鉛がある。

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卑な電位を示す（０．１乃至０．３Ｖ ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ^＋）。これにより、リチウムイオン二次電池は高い作動電圧を示すことができる。さらに、黒鉛は、単位体積当たりの容量が比較的高い、体積膨張が小さい、安価である、リチウム金属に比べて安全性が高い等の利点を有するため、好ましい。

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化合物材料も用いることができる。キャリアイオンがリチウムイオンである場合、化合物材料としては、例えば、Ｓｉ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｇａ等のうち少なくとも一つを含む材料がある。このような元素は炭素に対して容量が大きく、特にシリコンは理論容量が４２００ｍＡｈ／ｇと飛躍的に高い。このため、負極活物質にシリコンを用いることが好ましい。このような元素を用いた材料としては、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。なお、ＳｉＯとは、ケイ素リッチの部分を含むケイ素酸化物の粉末を指しており、ＳｉＯ_ｙ（２＞ｙ＞０）とも表記できる。例えばＳｉＯは、Ｓｉ_２Ｏ_３、Ｓｉ_３Ｏ_４、またはＳｉ_２Ｏから選ばれた単数または複数を含む材料や、Ｓｉの粉末と二酸化ケイ素ＳｉＯ_２の混合物も含む。また、ＳｉＯは他の元素（炭素、窒素、鉄、アルミニウム、銅、チタン、カルシウム、マンガンなど）を含む場合もある。即ち、単結晶Ｓｉ、アモルファスＳｉ、多結晶Ｓｉ、Ｓｉ_２Ｏ_３、Ｓｉ_３Ｏ_４、Ｓｉ_２Ｏ、ＳｉＯ_２から選ばれる複数を含む材料を指しており、ＳｉＯは有色材料である。ＳｉＯではないＳｉＯ_ｘ（Ｘは２以上）であれば無色透明、或いは白色であり、区別することができる。ただし、二次電池の材料としてＳｉＯを用いて二次電池を作製した後、充放電を繰り返すなどによって、ＳｉＯが酸化した場合には、ＳｉＯ_２に変質する場合もある。

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は大きな充放電容量（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、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ておくことで負極活物質としてリチウムと遷移金属の複窒化物を用いることができる。

また、コンバージョン反応が生じる材料を負極活物質として用いることもできる。例えば、酸化コバルト（ＣｏＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化鉄（ＦｅＯ）等の、リチウムと合金化反応を行わない遷移金属酸化物を負極活物質に用いてもよい。コンバージョン反応が生じる材料としては、さらに、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＣｕＯ、Ｃｕ_２Ｏ、ＲｕＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３等の酸化物、ＣｏＳ_０．８９、ＮｉＳ、ＣｕＳ等の硫化物、Ｚｎ_３Ｎ_２、Ｃｕ_３Ｎ、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、上記フッ化物の電位は高いため、正極活物質として用いてもよい。

また、負極活物質層１９には、上述した負極活物質の他、活物質の密着性を高めるための結着剤（バインダ）、負極活物質層１９の導電性を高めるための導電助剤等を有してもよい。

二次電池の構成は、例えば、セパレータ１３の厚さは約２５μｍ、正極集電体１２は約２０μｍ以上約４０μｍ以下、正極活物質層１８は約１００μｍ、負極活物質層１９は約１００μｍ、負極集電体１４は約２０μｍ以上約４０μｍ以下である。

図１は製造装置１０００の模式斜視図を示しており、製造装置１０００は、容器１００１、蓋１００２、排出口１００３、吹き出し口１００４、配管１００５、被処理電極１００６、電極１００７、第１のコード１００８、第２のコード１００９、制御装置１０１０、制御装置１０１３を有している。

まず、図１に示す製造装置１０００の容器１００１内に電解液を入れておく。容器１００１内に入れておく電解液としては揮発性が低い材料が好ましい。二次電池に用いる電解液は、容器１００１内に入れておく電解液とは異ならせることが好ましく、二次電池に用いる電解液は、負極での被膜の安定性の高い材料を用いる。この被膜は固体電解質界面と呼ばれる不動態被膜であり、電解液の分解を抑制するのに効果的な被膜である。エチレンカーボネート（ＥＣ）は固体電解質界面の形成が容易であり、二次電池の電解液の溶媒として好適である。なお、容器１００１内の電解液は、のちに組み立てる二次電池に使用するものとほぼ同一のものを用いることもできる。そして、片面または両面に活物質層を形成した集電体（シート状の電極）を用意し、蓋１００２を開けて、そのシート状の電極を丸めて製造装置内の容器１００１の電解液中に入れる。

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

また、電解液の溶媒としては、キャリアイオンを移送可能な材料を用いる。電解液の溶媒としては、非プロトン性有機溶媒が好ましい。非プロトン性有機溶媒の代表例としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、γーブチロラクトン、アセトニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等があり、これらの一つまたは複数を用いることができる。

入れた集電体（被処理電極１００６）は保持手段（導電性を有する留め具など）によって電気的に接続される。その保持手段は第１のコード１００８で制御装置１０１０に電気的に接続される。

また、図１では、電気化学反応（酸化または還元）を促進させて処理時間を短縮するために、吹き出し口１００４を設けている。配管１００５を通じてガスをポンプで電解液中に送り込み、吹き出し口１００４から放出された泡を利用し、電解液を流動させる。ガスを用いる場合、巻いた電極間の距離を確保し、電極から発生する酸素ガスなどのガス成分（電極表面に付着したガスや電解液中の泡）を電解液から放出することを助長する。

図１のように電極を丸めてある場合、電極底部を吹き出し口の直上に配置するように位置合わせを行うことで、電極の重なっている部分にも泡が入り込むようになり、電解液の流動が促進される。

吹き出し口１００４は金属を用いて形成することができる。吹き出し口１００４を形成するための金属として、ニッケル、アルミニウム、チタン等の耐腐食性のある金属、又はこれらの合金やこれらと他の金属との合金（例えば、ステンレス鋼等）を用いることができる。また、耐腐食性の乏しい金属材料を用いる場合は電解液による腐食を防ぐため、ニッケルやアルミニウム等を被覆することが好ましい。また、金属以外にも樹脂、ガラス、セラミックス等、電解液に対する耐腐食性を有する材料を用いてもよい。

ガスは、例えばアルゴン、窒素、二酸化炭素などの不活性ガスを利用することができる。

吹き出し口から放出されるガスの供給量の制御は制御装置１０１３で行う。制御装置１０１３としてはマスフローコントローラを用いることができる。

制御装置１０１０には、少なくとも２本のコード配線があり、１本目のコード配線（第１のコード１００８）は保持手段を介して集電体と電気的に接続され、２本目のコード配線（第２のコード１００９）は金属箔または金属板と電気的に接続する。本実施の形態で電極１００７としてリチウム箔を用い、２本目のコード配線に電気的に接続されたリチウム箔も容器内の電解液中に入れる。また、電極１００７としてリチウム箔に代えて白金電極を用いてもよい。また、電極１００７として用いることのできる他の材料としては、例えば、ＦｅＰＯ_４、ＬＴＯなどの高電位負極にＬｉプリドープしたものが挙げられる。

制御装置１０１０の２本のコード配線との間には電解液が配置され、コード配線２本の間に配置されている電解液などに流す電流量や電圧を調節する。電流量や電圧を調節することで電解液中に配置された活物質層を酸化または還元する。

なお、制御装置１０１０と制御装置１０１３は図１のように独立であってもよく、また、制御装置１０１０の機能と制御装置１０１３の機能を同一の装置に有する制御装置であってもよい。図２には制御装置１０１０の機能と制御装置１０１３の機能を同一の装置に有する、制御装置１０１９の例を示した。

電解液の流動を発生させながら電気化学反応（酸化または還元）を行う。電気化学反応を行った後、容器内の電解液中から被処理電極１００６を取り出す。そして、乾燥させた後、所望の形状に加工する。開口部を有する外装体で囲まれた領域に、正極、セパレータ、負極を重ねた積層体を収納し、外装体で囲まれた領域に電解液を収納し、外装体の開口部を熱圧着で塞ぐ。熱圧着領域１７を図８（Ｄ）と図８（Ｅ）に示す。こうして図８（Ｅ）に示す二次電池を作製することができる。

ここで図８（Ｆ）を用いて二次電池の充電時の電流の流れを説明する。リチウムを用いた二次電池を一つの閉回路とみなした時、リチウムイオンの動きと電流の流れは同じ向きになる。なお、リチウムを用いた二次電池では、充電と放電でアノード（陽極）とカソード（陰極）が入れ替わり、酸化反応と還元反応とが入れ替わることになるため、反応電位が高い電極を正極と呼び、反応電位が低い電極を負極と呼ぶ。したがって、本明細書においては、充電中であっても、放電中であっても、逆パルス電流を流す場合であっても、充電電流を流す場合であっても、正極は「正極」または「＋極（プラス極）」と呼び、負極は「負極」または「−極（マイナス極）」と呼ぶこととする。酸化反応や還元反応に関連したアノード（陽極）やカソード（陰極）という用語を用いると、充電時と放電時とでは、逆になってしまい、混乱を招く可能性がある。したがって、アノード（陽極）やカソード（陰極）という用語は、本明細書においては用いないこととする。仮にアノード（陽極）やカソード（陰極）という用語を用いる場合には、充電時か放電時かを明記し、正極（プラス極）と負極（マイナス極）のどちらに対応するものかも併記することとする。

図８（Ｆ）に示す２つの端子には充電器が接続され、二次電池４０が充電される。二次電池４０の充電が進めば、電極間の電位差は大きくなる。図８（Ｆ）では、二次電池４０の外部の端子から、正極集電体１２の方へ流れ、二次電池４０の中において、正極集電体１２から負極集電体１４の方へ流れ、負極から二次電池４０の外部の端子の方へ流れる電流の向きを正の向きとしている。つまり、充電電流の流れる向きを電流の向きとしている。

本実施の形態では、携帯情報端末などに用いる小型の電池の例を示した。ただし、本発明の一態様はこれに限定されず、車両などに搭載する大型の電池にも適用することができる。

本発明の一態様によれば、正極および負極の初期不可逆容量を低減でき、結果、大きな電極容量と高速充放電特性、及び改善されたサイクル特性を持つ二次電池を提供することができる。

なお、本実施の形態において、本発明の一態様について述べた。または、他の実施の形態において、本発明の一態様について述べる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定されない。つまり、本実施の形態および他の実施の形態では、様々な発明の態様が記載されているため、本発明の一態様は、特定の態様に限定されない。例えば、本発明の一態様として、リチウムイオン二次電池に適用した場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。場合によっては、または、状況に応じて、本発明の一態様は、様々な二次電池、鉛蓄電池、リチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・鉄蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電池、固体電池、空気電池、などに適用することも可能である。または、本発明の一態様は、場合によっては、または、状況に応じて、様々な蓄電装置に適用することが可能であり、例えば、一次電池、コンデンサ、リチウムイオンキャパシタなどに適用することも可能である。または例えば、場合によっては、または、状況に応じて、本発明の一態様は、リチウムイオン二次電池に適用しなくてもよい。

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成と適宜組み合わせて実施することが可能である。

（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１と異なる製造装置の例を示す。実施の形態１に対してカバーを利用した例である。なお、図３および図４において、実施の形態１に示した図１と同じ個所には同じ符号を用いて説明することとする。

図３は製造装置１０２０の模式断面図を示しており、製造装置１０２０は、容器１００１、吹き出し口１００４、被処理電極１００６、第１のコード１００８、第２のコード１００９、制御装置１０１０、カバー１０１１、加熱手段１０１２、制御装置１０１３を有している。

カバー１０１１は両側に開口部を有した円筒である。両側の開口部の直径は同じでも良いし、図３に示すように異なっていてもよい。

カバー１０１１の一方の開口部には丸めた電極の端部をはめ込むように配置し、他方にはガスの吹き出し口１００４を配置する。カバー１０１１は、前述の被処理電極１００６等を容器内の所定の位置に固定するための保持部材（図示せず）を用いて固定してもよい。また、カバー１０１１を、被処理電極１００６を保持するための保持部材として利用することも可能である。このときにはカバー１０１１と被処理電極１００６とは電気的に絶縁されていることが望ましい。

カバー１０１１は金属を用いて形成することができる。カバー１０１１を形成するための金属として、ニッケル、アルミニウム、チタン等の耐腐食性のある金属、又はこれらの合金やこれらと他の金属との合金（例えば、ステンレス鋼等）を用いることができる。また、耐腐食性の乏しい金属材料を用いる場合は電解液による腐食を防ぐため、ニッケルやアルミニウム等を被覆することが好ましい。また、金属以外にも樹脂、ガラス、セラミックス等、電解液に対する耐腐食性を有する材料を用いてもよい。

図４において吹き出し口から発生した泡の動きを説明する。吹き出し口１００４から発生した泡１０１４はカバー１０１１によって丸めた電極１００６の下端に集まる。その後丸めた電極１００６の間を通過し、丸めた電極１００６の上端から電解液に放出される。泡が移動するのに伴って、電解液も丸めた電極１００６の下端から上端へと流動する。矢印はこのときの電解液の流動方向を模式的に示したものである。

カバーを利用することで、丸めた電極に対する吹き出し口位置合わせのマージンが広がり、丸めた電極に泡が当たりやすくなり、丸めた電極での電解液の流動が容易になる。

また、製造装置１０２０は、窒素雰囲気やアルゴン雰囲気で電気化学反応（酸化または還元）を行う構成となっている。

複数の被処理電極１００６を電解液に入れて電気化学反応させるバッチ式とする場合には、容器を大型のものとし、電極１００７、第１のコード１００８、第２のコード１００９、カバー１０１１、吹き出し口１００４、制御装置１０１０をそれぞれ用意すればよい。この場合、電解液と、容器は共通のものを用いることができる。

本実施の形態は、実施の形態１と自由に組み合わせることができる。例えば、アルゴンガスを電解液中に入れて泡を発生させつつ、加熱手段１０１２により電解液を加熱してもよい。こうすることで電気化学反応を促進することができ、短時間での酸化及び還元処理が可能となる。加熱手段１０１２は容器の内部に配置してもよいし、図３に示すように容器の外部に配置してもよい。

二次電池の特性向上のため上述の正極活物質を利用する場合、被処理電極１００６の反応電位が高電位で、電解液の酸化分解を促進させ、反応生成物が高濃度になりやすい。なお、この場合の反応電位は電極１００７を基準とする電位を指しており、例えば、前述の反応電位が高電位、というのは電極１００７の電位よりも高電位である、ということである。

また、二次電池の特性向上のため負極活物質に上述のようなＳｉＯ等の高容量材料を利用する場合、被処理電極１００６の反応電位が電極１００７の電位と同等になり、電解液の還元分解を加速させ、反応生成物濃度が高濃度になりやすい。

以上のことから、処理時間は短時間であることが望ましく、電解液を加熱手段１０１２で加熱して反応性を高めることは有効である。

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成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、前述の実施の形態とは異なる製造装置の例を示す。前述の実施の形態では電気化学反応を促進するため電解液を加熱する例を示しているが、電解液を加熱すると揮発により電解液の成分の割合が変わることがあるので、それを防ぐために冷却器を配置する例を示す。

図５は冷却器を使用する場合の製造装置１０３０の模式斜視図を示しており、製造装置１０３０は、容器１００１、セパレータ１１０２、電解液１１０３、冷却器１１０４、被処理電極１００６、電極１００７、第１のコード１００８、第２のコード１００９、制御装置１０１０、加熱手段１１１１を有している。

冷却器１１０４は金属を用いて形成することができる。冷却器１１０４を形成するための金属として、ニッケル、アルミニウム、チタン等の耐腐食性のある金属、又はこれらの合金やこれらと他の金属との合金（例えば、ステンレス鋼等）を用いることができる。また、耐腐食性の乏しい金属材料を用いる場合は電解液による腐食を防ぐため、ニッケルやアルミニウム等を被覆することが好ましい。また、金属以外にも樹脂、ガラス、セラミックス等、電解液に対する耐腐食性を有する材料を用いてもよい。

ここで図６を用いて、冷却器１１０４により電解液の溶媒の揮発成分を冷却、凝縮し、電解液に戻す方法を示す。図６は図５に示す製造装置１０３０の中央断面の模式図であり、さらには電解液の溶媒の揮発成分の動きを模式的に示したものである。電解液の溶媒成分（１）が揮発して、冷却器１１０４の表面に付着する。付着した溶媒は冷却器１１０４にて冷却され凝縮し、冷却器表面で液滴１１０５を形成する。液滴１１０５は図６（２）に示すように重力により冷却器表面を伝って下方に移動し、表面張力により冷却器１１０４の底部に一時的にたまる。底部にたまった液滴１１０５は量が増加すると冷却器表面の表面張力では支えきれなくなって、容器１００１中の電解液へ落下する。

電気化学反応を行っている間は、冷却器１１０４で電解液１１０３の溶媒の揮発成分の凝縮を継続して行う。揮発した電解液１１０３の溶媒成分を凝縮させ電解液に戻されるので、電解液成分の変動が抑制される。その結果、電気化学反応を安定に行うことが可能となる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態３と異なる製造装置の例を示す。実施の形態３に対して冷却器１１１３の温度を調節できるようにした例を示す。

図７は温度調節機能を有した制御装置１０１６を冷却器１１１３の外部に備えた例を示したものである。図７（Ａ）は冷却器１１１３の平面図、図７（Ｂ）は冷却器１１１３の正面図である。図７（Ｃ）は冷却器１１１３と制御装置１０１６を配管１０１７、１０１８で接続した例を示している。冷却器１１１３と制御装置１０１６は配管１０１７、１０１８で接続されることにより回路を形成している。

冷却器１１１３の内部は中空になっており、さらに流入口１１１４と流出口１０１５を有している。冷却器１１１３、制御装置１０１６、配管１０１７、１０１８のそれぞれの内部は図示しない冷媒が流動可能になっている。制御装置１０１６には冷媒を流動させる図示しないポンプが配置されている。

冷却器１１１３で吸収した熱は、冷却器１１１３の内部において流動する冷媒に吸収される。ここで、冷却器１１１３から制御装置１０１６に向かう冷媒の配管を配管１０１７とすると、配管１０１７を経由した冷媒は制御装置１０１６にて温度調節され、その後、配管１０１８を経由して冷却器１１１３へ流動し、再び冷却器１１１３で吸収した熱を冷媒が吸収する。以降、被処理電極１００６の電気化学反応を行っている間、冷媒を循環させる。

冷媒として、水、エチレングリコール等の液体、あるいは窒素、アルゴン、二酸化炭素等の不活性ガスを利用することができる。

冷却器１１１３で電解液１１０３の溶媒の揮発成分を凝縮させると、その凝縮熱は冷却器が吸収する。電気化学反応の時間を短縮するため電解液を加熱して高温にすると、冷却器１１１３そのものの温度も上昇し、冷却能力が低下する。

例えばプロピレンカーボネートを電解液の溶媒として利用する場合、プロピレンカーボネートの引火点が約１３２℃であり、電解液を加熱するとしても、工程中の安全も考慮しておおむね１００℃を上限にするのが妥当といえる。それでも室温に比べると高温であり、電解液の溶媒は揮発しやすく、それに伴い電解液の成分変動も生じやすい状態にある。

本発明の一態様によれば、揮発した電解液１１０３の溶媒成分も冷却器１１１３により凝縮され再び電解液に戻すだけではなく、冷却器１１１３で吸収した熱を熱交換し、冷却器１１１３の温度を一定に維持することが可能となる。その結果、電解液の加熱が容易になり、電気化学反応の時間が短縮化できる。

本実施の形態は、他の実施の形態に記載した構成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、本発明の一態様を用いた蓄電装置の様々な形態について説明する。

［コイン型蓄電池］
図９（Ａ）は、コイン型（単層偏平型）の蓄電池の外観図であり、図９（Ｂ）は、その断面図である。

コイン型の蓄電池３００は、正極端子を兼ねた正極缶３０１と負極端子を兼ねた負極缶３０２とが、ポリプロピレン等で形成されたガスケット３０３で絶縁シールされている。正極３０４は、正極集電体３０５と、これと接するように設けられた正極活物質層３０６により形成される。正極活物質層３０６は、正極活物質の他、正極活物質の密着性を高めるための結着剤（バインダ）、正極活物質層の導電性を高めるための導電助剤等を有してもよい。導電助剤としては、導電助剤としては比表面積が大きい材料が望ましく、アセチレンブラック（ＡＢ）等を用いることができる。また、カーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレンといった炭素材料を用いることもできる。

また、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。負極活物質層３０９は、負極活物質の他、負極活物質の密着性を高めるための結着剤（バインダ）、負極活物質層の導電性を高めるための導電助剤等を有してもよい。正極活物質層３０６と負極活物質層３０９との間には、セパレータ３１０と、電解質（図示せず）とを有する。

負極活物質層３０９に用いる負極活物質としては、実施の形態１で示した材料を用いる。電池を組み立てる前に実施の形態１乃至実施の形態４に示した装置を用い、負極３０７に対して電解液中で酸化及び還元処理を行う。

また、正極集電体３０５や負極集電体３０８などの集電体としては、実施の形態１で示した材料を用いる。

正極活物質層３０６には、リチウムイオンを挿入すること、及び、脱離することが可能な材料を用いることができ、例えば、実施の形態１で示した材料を用いる。また、電池を組み立てる前に実施の形態１または実施の形態２に示した装置を用い、正極３０４に対して電解液中で酸化及び還元処理を行う。

セパレータ３１０は絶縁体、例えば、セルロース（紙）、空孔が設けられたポリプロピレン、空孔が設けられたポリエチレン等を用いることができる。

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

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

また、電解液の溶媒としては、キャリアイオンを移送可能な材料を用いる。電解液の溶媒としては、非プロトン性有機溶媒が好ましい。非プロトン性有機溶媒の代表例としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、γーブチロラクトン、アセトニトリル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等があり、これらの一つまたは複数を用いることができる。また、電解液の溶媒としてゲル化される高分子材料を用いることで、漏液性等に対する安全性が高まる。また、蓄電池の薄型化及び軽量化が可能である。ゲル化される高分子材料の代表例としては、シリコーンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリルゲル、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、フッ素系ポリマー等がある。また、電解液の溶媒として、難燃性及び難揮発性であるイオン液体（常温溶融塩）を一つまたは複数用いることで、蓄電池の内部短絡や、過充電等によって内部温度が上昇しても、蓄電池の破裂や発火などを防ぐことができる。

正極缶３０１、負極缶３０２には、電解液に対してニッケル、アルミニウム、チタン等の耐腐食性のある金属、又はこれらの合金やこれらと他の金属との合金（例えば、ステンレス鋼等）を用いることができる。また、電解液による腐食を防ぐため、ニッケルやアルミニウム等を被覆することが好ましい。正極缶３０１は正極３０４と、負極缶３０２は負極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を電解質に含浸させ、図９（Ｂ）に示すように、正極缶３０１を下にして正極３０４、セパレータ３１０、負極３０７、負極缶３０２をこの順で積層し、正極缶３０１と負極缶３０２とをガスケット３０３を介して圧着してコイン形の蓄電池３００を製造する。

また、図９（Ｃ）に円筒型の蓄電池の一例を示す。図９（Ｃ）は、円筒型の蓄電池の断面を模式的に示した図である。

円筒型の蓄電池６００は正極キャップ（電池蓋）６０１と電池缶（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。

図９（Ｃ）は、円筒型の蓄電池の断面を模式的に示した図である。中空円柱状の電池缶６０２の内側には、帯状の正極６０４と負極６０６とがセパレータ６０５を間に挟んで捲回された電池素子が設けられている。図示しないが、電池素子はセンターピンを中心に捲回されている。電池缶６０２は、一端が閉じられ、他端が開いている。電池缶６０２には、電解液に対してニッケル、アルミニウム、チタン等の耐腐食性のある金属、又はこれらの合金やこれらと他の金属との合金（例えば、ステンレス鋼等）を用いることができる。また、電解液による腐食を防ぐため、ニッケルやアルミニウム等を被覆することが好ましい。電池缶６０２の内側において、正極、負極及びセパレータが捲回された電池素子は、対向する一対の絶縁板６０８、６０９により挟まれている。また、電池素子が設けられた電池缶６０２の内部は、非水電解液（図示せず）が注入されている。非水電解液は、コイン形やラミネート型の蓄電池と同様のものを用いることができる。

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

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

［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１０、図１１、図１２を用いて説明する。ここで蓄電システムとは、例えば、蓄電装置を搭載した機器を指す。本実施の形態で説明する蓄電システムは、本発明の一態様を用いた蓄電装置である、蓄電池を有する。

図１０（Ａ）および図１０（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１０（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、端子９５１、９５２と回路基板９００が接続する側の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。または、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１０に限定されない。

例えば、図１１（Ａ−１）および図１１（Ａ−２）に示すように、図１０（Ａ）および図１０（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１１（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１１（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１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示す蓄電システムと同じ部分については、図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示す蓄電システムの説明を適宜援用できる。

図１１（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１１（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１１（Ｂ−１）および図１１（Ｂ−２）に示すように、図１０（Ａ）および図１０（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１１（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１１（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１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示す蓄電システムと同じ部分については、図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示す蓄電システムの説明を適宜援用できる。

図１１（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１１（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。

または、図１２（Ａ）に示すように、図１０（Ａ）および図１０（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１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示す蓄電システムと同じ部分については、図１０（Ａ）および図１０（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。

または、図１２（Ｂ）に示すように、図１０（Ａ）および図１０（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１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示す蓄電システムと同じ部分については、図１０（Ａ）および図１０（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、においまた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の大きくすることができる。また、エネルギー密度を高めることができる。また、信頼性を高めることができる。また、寿命を長くすることができる。

本実施の形態は、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、本発明の一態様を用いた蓄電装置である、可撓性を有する蓄電池を電子機器に実装する例について説明する。

先の実施の形態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１３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、また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１３（Ａ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機７４００は、筐体７４０１に組み込まれた表示部７４０２の他、操作ボタン７４０３、外部接続ポート７４０４、スピーカ７４０５、マイク７４０６などを備えている。なお、携帯電話機７４００は、蓄電装置７４０７を有している。

図１３（Ｂ）は、携帯電話機７４００を湾曲させた状態を示している。携帯電話機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１３（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１３（Ｄ）は、バングル型の表示装置の一例を示している。携帯表示装置７１００は、筐体７１０１、表示部７１０２、操作ボタン７１０３、および蓄電装置７１０４を備える。また、図１３（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に相当する円の半径の値で表したものが曲率半径であり、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１３（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、文章閲覧および作成、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および解除、省電力モードの実行および解除など、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部材を備える蓄電装置を有している。例えば、図１３（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。

図１３（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７）
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１４（Ａ）および図１４（Ｂ）に、２つ折り可能なタブレット型端末の一例を示す。図１４（Ａ）および図１４（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１４（Ａ）は、タブレット型端末９６００を開いた状態を示し、図１４（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、縦表示また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１４（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１４（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、本発明の一態様の蓄電体を用いる。

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１４（Ａ）および図１４（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、日付また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また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、また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ため好適である。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１４（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１４（Ｃ）にブロック図を示し説明する。図１４（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１４（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で昇圧または降圧がなされる。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また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、スイッチ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１５に、他の電子機器の例を示す。図１５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１５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１５では、蓄電装置８１０３が、筐体８１０１および光源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１５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１５において、室内機８２００および室外機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１５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１５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１５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１５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８）
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）、また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１６において、本発明の一態様を用いた車両を例示する。図１６（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１６（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１６（Ｂ）に、地上設置型の充電装置８０２１から自動車８５００に搭載された蓄電装置に、ケーブル８０２２を介して充電を行っている状態を示す。充電に際しては、充電方法やコネクターの規格等は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（図示せず）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、車両同士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、他の実施の形態に記載した構成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９）
本実施の形態では、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１７乃至図２３を参照して説明する。本実施の形態では、特に直列に接続された電池セルを有する蓄電装置の電池制御ユニットについて説明する。

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

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

ここで、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜について説明する。

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

透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ 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ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ膜のｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、回折角（２θ）が３１°近傍にピークが現れる場合がある。このピークは、ＩｎＧａＺｎＯ_４の結晶の（００９）面に帰属されることから、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の結晶がｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面または上面に略垂直な方向を向いていることが確認できる。

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

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

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

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

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

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

図１７には、蓄電装置のブロック図の一例を示す。図１７に示す蓄電装置１３００は、端子対１３０１と、端子対１３０２と、切り替え制御回路１３０３と、切り替え回路１３０４と、切り替え回路１３０５と、変圧制御回路１３０６と、変圧回路１３０７と、直列に接続された複数の電池セル１３０９を含む電池部１３０８と、を有する。

また、図１７の蓄電装置１３００において、端子対１３０１と、端子対１３０２と、切り替え制御回路１３０３と、切り替え回路１３０４と、切り替え回路１３０５と、変圧制御回路１３０６と、変圧回路１３０７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１３０３は、切り替え回路１３０４及び切り替え回路１３０５の動作を制御する。具体的には、切り替え制御回路１３０３は、電池セル１３０９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１３０３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１３０４へ出力される。この制御信号Ｓ１は、端子対１３０１と放電電池セル群とを接続させるように切り替え回路１３０４を制御する信号である。また、制御信号Ｓ２は、切り替え回路１３０５へ出力される。この制御信号Ｓ２は、端子対１３０２と充電電池セル群とを接続させるように切り替え回路１３０５を制御する信号である。

また、切り替え制御回路１３０３は、切り替え回路１３０４、切り替え回路１３０５、及び変圧回路１３０７の構成を踏まえ、端子対１３０１と放電電池セル群との間、または端子対１３０２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１３０３の動作の詳細について述べる。

まず、切り替え制御回路１３０３は、複数の電池セル１３０９毎の電圧を測定する。そして、切り替え制御回路１３０３は、例えば、所定の閾値以上の電圧の電池セル１３０９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１３０９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１３０３は、複数の電池セル１３０９の中で、最も電圧の高い、又は最も電圧の低い電池セル１３０９の電圧を基準として、各電池セル１３０９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１３０３は、各電池セル１３０９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１３０９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１３０３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１３０９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１３０３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１３０３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１３０３は、過充電又は過放電に近い電池セル１３０９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１３０３の動作例を、図１８を用いて説明する。図１８は、切り替え制御回路１３０３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１８では４個の電池セル１３０９が直列に接続されている場合を例に説明する。

まず、図１８（Ａ）の例では、電池セル１３０９の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１３０３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１３０３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１８（Ｂ）の例では、Ｖｃ＞Ｖｂ＝Ｖａ＞＞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１３０３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１３０３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１８（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１３０３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１３０３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１３０３は、上記図１８（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１３０４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１３０５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１３０４及び切り替え回路１３０５に対してそれぞれ出力する。

以上が、切り替え制御回路１３０３の動作の詳細に関する説明である。

切り替え回路１３０４は、切り替え制御回路１３０３から出力される制御信号Ｓ１に応じて、端子対１３０１の接続先を、切り替え制御回路１３０３により決定された放電電池セル群に設定する。

端子対１３０１は、対を成す端子Ａ１及びＡ２により構成される。切り替え回路１３０４は、この端子Ａ１及びＡ２のうち、いずれか一方を放電電池セル群の中で最も上流（高電位側）に位置する電池セル１３０９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１３０９の負極端子と接続することにより、端子対１３０１の接続先を設定する。なお、切り替え回路１３０４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１３０５は、切り替え制御回路１３０３から出力される制御信号Ｓ２に応じて、端子対１３０２の接続先を、切り替え制御回路１３０３により決定された充電電池セル群に設定する。

端子対１３０２は、対を成す端子Ｂ１及びＢ２により構成される。切り替え回路１３０５は、この端子Ｂ１及びＢ２のうち、いずれか一方を充電電池セル群の中で最も上流（高電位側）に位置する電池セル１３０９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１３０９の負極端子と接続することにより、端子対１３０２の接続先を設定する。なお、切り替え回路１３０５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１３０４及び切り替え回路１３０５の構成例を示す回路図を図１９及び図２０に示す。

図１９では、切り替え回路１３０４は、複数のトランジスタ１３１０と、バス１３１１及び１３１２とを有する。バス１３１１は、端子Ａ１と接続されている。また、バス１３１２は、端子Ａ２と接続されている。複数のトランジスタ１３１０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１３１１及び１３１２と接続されている。また、複数のトランジスタ１３１０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１３０９の間に接続されている。

なお、複数のトランジスタ１３１０のうち、最上流に位置するトランジスタ１３１０のソース又はドレインの他方は、電池部１３０８の最上流に位置する電池セル１３０９の正極端子と接続されている。また、複数のトランジスタ１３１０のうち、最下流に位置するトランジスタ１３１０のソース又はドレインの他方は、電池部１３０８の最下流に位置する電池セル１３０９の負極端子と接続されている。

切り替え回路１３０４は、複数のトランジスタ１３１０のゲートに与える制御信号Ｓ１に応じて、バス１３１１に接続される複数のトランジスタ１３１０のうちの１つと、バス１３１２に接続される複数のトランジスタ１３１０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１３０１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１３０９の正極端子は、端子対の端子Ａ１又はＡ２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１３０９の負極端子は、端子対の端子Ａ１又はＡ２のいずれか他方、すなわち正極端子と接続されていない方の端子に接続される。

トランジスタ１３１０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１３１０が接続された電池セル１３０９と端子対１３０１とを絶縁状態とすることができる。

また、図１９では、切り替え回路１３０５は、複数のトランジスタ１３１３と、電流制御スイッチ１３１４と、バス１３１５と、バス１３１６とを有する。バス１３１５及び１３１６は、複数のトランジスタ１３１３と、電流制御スイッチ１３１４との間に配置される。複数のトランジスタ１３１３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１３１５及び１３１６と接続されている。また、複数のトランジスタ１３１３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１３０９の間に接続されている。

なお、複数のトランジスタ１３１３のうち、最上流に位置するトランジスタ１３１３のソース又はドレインの他方は、電池部１３０８の最上流に位置する電池セル１３０９の正極端子と接続されている。また、複数のトランジスタ１３１３のうち、最下流に位置するトランジスタ１３１３のソース又はドレインの他方は、電池部１３０８の最下流に位置する電池セル１３０９の負極端子と接続されている。

トランジスタ１３１３には、トランジスタ１３１０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１３１３が接続された電池セル１３０９と端子対１３０２とを絶縁状態とすることができる。

電流制御スイッチ１３１４は、スイッチ対１３１７とスイッチ対１３１８とを有する。スイッチ対１３１７の一端は、端子Ｂ１に接続されている。また、スイッチ対１３１７の他端は２つのスイッチを介して異なる２つのバスに接続されており、一方のスイッチはバス１３１５に接続され、他方のスイッチはバス１３１６に接続されている。スイッチ対１３１８の一端は、端子Ｂ２に接続されている。また、スイッチ対１３１８の他端は２つのスイッチを介して異なる２つのバスに接続されており、一方のスイッチはバス１３１５に接続され、他方のスイッチはバス１３１６に接続されている。

スイッチ対１３１７及びスイッチ対１３１８が有するスイッチは、トランジスタ１３１０及びトランジスタ１３１３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１３０５は、制御信号Ｓ２に応じて、トランジスタ１３１３、及び電流制御スイッチ１３１４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１３０２とを接続する。

切り替え回路１３０５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１３０２とを接続する。

切り替え回路１３０５は、複数のトランジスタ１３１３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１３０９の正極端子と接続されているトランジスタ１３１３を導通状態にする。また、切り替え回路１３０５は、複数のトランジスタ１３１３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１３０９の負極端子に接続されているトランジスタ１３１３を導通状態にする。

端子対１３０２に印加される電圧の極性は、端子対１３０１と接続される放電電池セル群、及び変圧回路１３０７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１３０２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１３１４は、制御信号Ｓ２により、端子対１３０２に印加される電圧の極性に応じてスイッチ対１３１７及びスイッチ対１３１８の接続先をそれぞれ切り替えるように制御される。

一例として、端子Ｂ１が正極、端子Ｂ２が負極となるような電圧が端子対１３０２に印加されている状態を挙げて説明する。この時、電池部１３０８の最下流の電池セル１３０９が充電電池セル群である場合、スイッチ対１３１７は、制御信号Ｓ２により、当該電池セル１３０９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１３１７のバス１３１６に接続されるスイッチがオン状態となり、スイッチ対１３１７のバス１３１５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１３１８は、制御信号Ｓ２により、当該電池セル１３０９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１３１８のバス１３１５に接続されるスイッチがオン状態となり、スイッチ対１３１８のバス１３１６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１３０２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１３０２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１３１４は、切り替え回路１３０５ではなく、切り替え回路１３０４に含まれていてもよい。この場合、電流制御スイッチ１３１４、制御信号Ｓ１に応じて、端子対１３０１に印加される電圧の極性を制御することにより、端子対１３０２に印加される電圧の極性を制御する。そして、電流制御スイッチ１３１４は、端子対１３０２から充電電池セル群に流れる電流の向きを制御する。

図２０は、図１９とは異なる、切り替え回路１３０４及び切り替え回路１３０５の構成例を示す回路図である。

図２０では、切り替え回路１３０４は、複数のトランジスタ対１３２１と、バス１３２４及びバス１３２５とを有する。バス１３２４は、端子Ａ１と接続されている。また、バス１３２５は、端子Ａ２と接続されている。複数のトランジスタ対１３２１の一端は、それぞれトランジスタ１３２２とトランジスタ１３２３とを介して異なる２つのバスに接続されている。トランジスタ１３２２のソース又はドレインの一方は、バス１３２４と接続されている。また、トランジスタ１３２３のソース又はドレインの一方は、バス１３２５と接続されている。また、複数のトランジスタ対の他端は、それぞれ隣接する２つの電池セル１３０９の間に接続されている。なお、複数のトランジスタ対１３２１のうち、最上流に位置するトランジスタ対１３２１の他端は、電池部１３０８の最上流に位置する電池セル１３０９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１３２１のうち、最下流に位置するトランジスタ対１３２１の他端は、電池部１３０８の最下流に位置する電池セル１３０９の負極端子と接続されている。

切り替え回路１３０４は、制御信号Ｓ１に応じてトランジスタ１３２２及びトランジスタ１３２３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１３２１の接続先を、端子Ａ１又は端子Ａ２のいずれか一方に切り替える。詳細には、トランジスタ１３２２が導通状態であれば、トランジスタ１３２３は非導通状態となり、その接続先は端子Ａ１になる。一方、トランジスタ１３２３が導通状態であれば、トランジスタ１３２２は非導通状態となり、その接続先は端子Ａ２になる。トランジスタ１３２２及びトランジスタ１３２３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１３０１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１３２１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１３２１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１３０１とが接続される。２つのトランジスタ対１３２１のそれぞれの接続先は、一方が端子Ａ１となり、他方が端子Ａ２となるように、制御信号Ｓ１によって制御される。

切り替え回路１３０５は、複数のトランジスタ対１３３１と、バス１３３４及びバス１３３５とを有する。バス１３３４は、端子Ｂ１と接続されている。また、バス１３３５は、端子Ｂ２と接続されている。複数のトランジスタ対１３３１の一端は、それぞれトランジスタ１３３２とトランジスタ１３３３とを介して異なる２つのバスに接続されている。トランジスタ１３３２のソース又はドレインの一方は、バス１３３４と接続されている。また、トランジスタ１３３３のソース又はドレインの一方は、バス１３３５と接続されている。また、複数のトランジスタ対１３３１の他端は、それぞれ隣接する２つの電池セル１３０９の間に接続されている。なお、複数のトランジスタ対１３３１のうち、最上流に位置するトランジスタ対１３３１の他端は、電池部１３０８の最上流に位置する電池セル１３０９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１３３１のうち、最下流に位置するトランジスタ対１３３１の他端は、電池部１３０８の最下流に位置する電池セル１３０９の負極端子と接続されている。

切り替え回路１３０５は、制御信号Ｓ２に応じてトランジスタ１３３２及びトランジスタ１３３３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１３３１の接続先を、端子Ｂ１又は端子Ｂ２のいずれか一方に切り替える。詳細には、トランジスタ１３３２が導通状態であれば、トランジスタ１３３３は非導通状態となり、その接続先は端子Ｂ１になる。逆に、トランジスタ１３３３が導通状態であれば、トランジスタ１３３２は非導通状態となり、その接続先は端子Ｂ２になる。トランジスタ１３３２及びトランジスタ１３３３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１３０２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１３３１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１３３１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１３０２とが接続される。２つのトランジスタ対１３３１のそれぞれの接続先は、一方が端子Ｂ１となり、他方が端子Ｂ２となるように、制御信号Ｓ２によって制御される。

また、２つのトランジスタ対１３３１のそれぞれの接続先は、端子対１３０２に印加される電圧の極性によって決定される。具体的には、端子Ｂ１が正極、端子Ｂ２が負極となるような電圧が端子対１３０２に印加されている場合、上流側のトランジスタ対１３３１は、トランジスタ１３３２が導通状態となり、トランジスタ１３３３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１３３１は、トランジスタ１３３３が導通状態、トランジスタ１３３２が非導通状態となるように、制御信号Ｓ２によって制御される。また、端子Ｂ１が負極、端子Ｂ２が正極となるような電圧が端子対１３０２に印加されている場合は、上流側のトランジスタ対１３３１は、トランジスタ１３３３が導通状態となり、トランジスタ１３３２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１３３１は、トランジスタ１３３２が導通状態、トランジスタ１３３３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１３０２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１３０２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１３０６は、変圧回路１３０７の動作を制御する。変圧制御回路１３０６は、放電電池セル群に含まれる電池セル１３０９の個数と、充電電池セル群に含まれる電池セル１３０９の個数とに基づいて、変圧回路１３０７の動作を制御する変圧信号Ｓ３を生成し、変圧回路１３０７へ出力する。

なお、放電電池セル群に含まれる電池セル１３０９の個数が充電電池セル群に含まれる電池セル１３０９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１３０６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１３０７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１３０９の個数が、充電電池セル群に含まれる電池セル１３０９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１３０６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１３０７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１３０８で使用される電池セル１３０９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１３０７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１３０２に印加される。

ここで、本実施形態における変圧制御回路１３０６の動作例を、図２１（Ａ）乃至（Ｃ）を用いて説明する。図２１（Ａ）乃至（Ｃ）は、図１８（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１３０６の動作例を説明するための概念図である。なお図２１（Ａ）乃至（Ｃ）は、電池制御ユニット１３４１を図示している。電池制御ユニット１３４１は、上述したように、端子対１３０１と、端子対１３０２と、切り替え制御回路１３０３と、切り替え回路１３０４と、切り替え回路１３０５と、変圧制御回路１３０６と、変圧回路１３０７とにより構成される。

図２１（Ａ）に示される例では、図１８（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１８（Ａ）を用いて説明したように、切り替え制御回路１３０３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１３０６は、放電電池セル群に含まれる電池セル１３０９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１３０９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１３０９の個数が、充電電池セル群に含まれる電池セル１３０９の個数よりも多い場合に、放電電圧を変圧せずに端子対１３０２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１３０９に、端子対１３０２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２１（Ａ）に示されるような場合では、端子対１３０２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１３０９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１３０６は、放電電池セル群に含まれる電池セル１３０９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１３０９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１３０６は、放電電池セル群に含まれる電池セル１３０９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１３０９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１３０６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１３０６に設定された値となる。

図２１（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１３０９の個数が３個で、充電電池セル群に含まれる電池セル１３０９の数が１個であるため、変圧制御回路１３０６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１３０６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１３０７に出力する。そして、変圧回路１３０７は、変圧信号Ｓ３に応じて変圧された充電電圧を、端子対１３０２に印加する。そして、端子対１３０２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１３０９が充電される。

また、図２１（Ｂ）や図２１（Ｃ）に示される例でも、図２１（Ａ）と同様に、変換比Ｎが算出される。図２１（Ｂ）や図２１（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１３０９の個数が、充電電池セル群に含まれる電池セル１３０９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１３０６は、放電電圧を昇圧して受電電圧に変換する変圧信号Ｓ３を出力する。

変圧回路１３０７は、変圧信号Ｓ３に基づいて、端子対１３０１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１３０７は、変換された充電電圧を端子対１３０２に印加する。ここで、変圧回路１３０７は、端子対１３０１と端子対１３０２との間を電気的に絶縁している。これにより、変圧回路１３０７は、放電電池セル群の中で最も下流に位置する電池セル１３０９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１３０９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１３０７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１３０７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１３０６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１３０７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１３０７の構成を図２２に示す。絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ１３５１は、スイッチ部１３５２とトランス部１３５３とを有する。スイッチ部１３５２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１３５２は、変圧制御回路１３０６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１３５１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１３５２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１３５３は、端子対１３０１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１３５３は、スイッチ部１３５２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１３５２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１３５２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１３５３の内部で、端子対１３０１と端子対１３０２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１３００の処理の流れを、図２３を用いて説明する。図２３は、蓄電装置１３００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１３００は、複数の電池セル１３０９毎に測定された電圧を取得する（ステップＳ００１）。そして、蓄電装置１３００は、複数の電池セル１３０９の電圧を揃える動作の開始条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ００２）。この開始条件は、例えば、複数の電池セル１３０９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Ｓ００２：ＮＯ）、各電池セル１３０９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１３００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Ｓ００２：ＹＥＳ）、蓄電装置１３００は、各電池セル１３０９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１３００は、測定されたセル毎の電圧に基づいて、各電池セル１３０９が高電圧セルか低電圧セルかを判定する（ステップＳ００３）。そして、蓄電装置１３００は、判定結果に基づいて、放電電池セル群及び充電電池セル群を決定する（ステップＳ００４）。さらに、蓄電装置１３００は、決定された放電電池セル群を端子対１３０１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１３０２の接続先に設定する制御信号Ｓ２を生成する（ステップＳ００５）。蓄電装置１３００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１３０４及び切り替え回路１３０５へそれぞれ出力する。そして、切り替え回路１３０４により、端子対１３０１と放電電池セル群とが接続され、切り替え回路１３０５により、端子対１３０２と放電電池セル群とが接続される（ステップＳ００６）。また、蓄電装置１３００は、放電電池セル群に含まれる電池セル１３０９の個数と、充電電池セル群に含まれる電池セル１３０９の個数とに基づいて、変圧信号Ｓ３を生成する（ステップＳ００７）。そして、蓄電装置１３００は、変圧信号Ｓ３に基づいて、端子対１３０１に印加される放電電圧を充電電圧に変換し、端子対１３０２に印加する（ステップＳ００８）。これにより、放電電池セル群の電荷が充電電池セル群へ移動される。

また、図２３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１３０４及び切り替え回路１３０５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１３０７により、放電電池セル群に含まれる電池セル１３０９の個数と充電電池セル群に含まれる電池セル１３０９群の個数とに基づいて、端子対１３０１に印加される放電電圧が充電電圧に変換され、端子対１３０２に印加される。これにより、放電側及び充電側の電池セル１３０９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１３１０及びトランジスタ１３１３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１３０９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１３０９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１３０９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。

１１ 外装体
１２ 正極集電体
１３ セパレータ
１４ 負極集電体
１５ 封止層
１６ リード電極
１７ 熱圧着領域
１８ 正極活物質層
１９ 負極活物質層
２０ 電解液
４０ 二次電池
３００ 蓄電池
３０１ 正極缶
３０２ 負極缶
３０３ ガスケット
３０４ 正極
３０５ 正極集電体
３０６ 正極活物質層
３０７ 負極
３０８ 負極集電体
３０９ 負極活物質層
３１０ セパレータ
６００ 蓄電池
６０１ 正極キャップ
６０２ 電池缶
６０３ 正極端子
６０４ 正極
６０５ セパレータ
６０６ 負極
６０７ 負極端子
６０８ 絶縁板
６０９ 絶縁板
６１１ ＰＴＣ素子
６１２ 安全弁機構
９００ 回路基板
９１０ ラベル
９１１ 端子
９１２ 回路
９１３ 蓄電池
９１４ アンテナ
９１５ アンテナ
９１６ 層
９１７ 層
９１８ アンテナ
９１９ 端子
９２０ 表示装置
９２１ センサ
９２２ 端子
９５１ 端子
９５２ 端子
１０００ 製造装置
１００１ 容器
１００２ 蓋
１００３ 排出口
１００４ 吹き出し口
１００５ 配管
１００６ 被処理電極
１００７ 電極
１００８ コード
１００９ コード
１０１０ 制御装置
１０１１ カバー
１０１２ 加熱手段
１０１３ 制御装置
１０１４ 泡
１０１５ 流出口
１０１６ 制御装置
１０１７ 配管
１０１８ 配管
１０１９ 制御装置
１０２０ 製造装置
１０３０ 製造装置
１１０２ セパレータ
１１０３ 電解液
１１０４ 冷却器
１１０５ 液滴
１１１１ 加熱手段
１１１３ 冷却器
１１１４ 流入口
１３００ 蓄電装置
１３０１ 端子対
１３０２ 端子対
１３０３ 切り替え制御回路
１３０４ 切り替え回路
１３０５ 切り替え回路
１３０６ 変圧制御回路
１３０７ 変圧回路
１３０８ 電池部
１３０９ 電池セル
１３１０ トランジスタ
１３１１ バス
１３１２ バス
１３１３ トランジスタ
１３１４ 電流制御スイッチ
１３１５ バス
１３１６ バス
１３１７ スイッチ対
１３１８ スイッチ対
１３２１ トランジスタ対
１３２２ トランジスタ
１３２３ トランジスタ
１３２４ バス
１３２５ バス
１３３１ トランジスタ対
１３３２ トランジスタ
１３３３ トランジスタ
１３３４ バス
１３３５ バス
１３４１ 電池制御ユニット
１３５１ 絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ
１３５２ スイッチ部
１３５３ トランス部
７１００ 携帯表示装置
７１０１ 筐体
７１０２ 表示部
７１０３ 操作ボタン
７１０４ 蓄電装置
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
８１００ 照明装置
８１０１ 筐体
８１０２ 光源
８１０３ 蓄電装置
８１０４ 天井
８１０５ 側壁
８１０６ 床
８１０７ 窓
８２００ 室内機
８２０１ 筐体
８２０２ 送風口
８２０３ 蓄電装置
８２０４ 室外機
８３００ 電気冷凍冷蔵庫
８３０１ 筐体
８３０２ 冷蔵室用扉
８３０３ 冷凍室用扉
８３０４ 蓄電装置
８４００ 自動車
８４０１ ヘッドライト
８５００ 自動車
９６００ タブレット型端末
９６２５ スイッチ
９６２６ スイッチ
９６２７ 電源スイッチ
９６２８ 操作スイッチ
９６２９ 留め具
９６３０ 筐体
９６３０ａ 筐体
９６３０ｂ 筐体
９６３１ 表示部
９６３１ａ 表示部
９６３１ｂ 表示部
９６３２ａ 領域
９６３２ｂ 領域
９６３３ 太陽電池
９６３４ 充放電制御回路
９６３５ 蓄電体
９６３６ ＤＣＤＣコンバータ
９６３７ コンバータ
９６３８ 操作キー
９６３９ ボタン
９６４０ 可動部
ＳＷ１ スイッチ
ＳＷ２ スイッチ
ＳＷ３ スイッチ
Ｓ１ 制御信号
Ｓ２ 制御信号
Ｓ３ 変圧信号
Ａ１ 端子
Ａ２ 端子
Ｂ１ 端子
Ｂ２ 端子
Ｓ００１ ステップ
Ｓ００２ ステップ
Ｓ００３ ステップ
Ｓ００４ ステップ
Ｓ００５ ステップ
Ｓ００６ ステップ
Ｓ００７ ステップ
Ｓ００８ ステップ

Claims (3)

1. アルカリ金属又はアルカリ土類金属をキャリアイオンとする電池に適用される第１の電極を製造するための装置であって、
   容器と、吹き出し口と、制御装置と、カバーと、を有する装置であって、
   前記容器は、前記第１の電極および第２の電極を保持する機能と、電解液を溜める機能と、を有し、
   前記カバーは、両側に開口部を有する円筒状の形状を有し、
   前記吹き出し口は、前記開口部の一方と重なる位置に配置され、
   前記吹き出し口は、前記電解液にガスを泡として供給する機能を有し、
   前記第１の電極は、シート状の形状を有し、前記開口部の他方にはめ込むように丸めて配置され、
   前記制御装置は、前記第１の電極および前記第２の電極に電位を与える機能を有する装置。
2. 請求項１において、
   前記電解液を加熱する手段を有する、装置。
3. 請求項１または２において、
   前記開口部の一方は、前記開口部の他方と異なる直径を有する、装置。

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