CN107565640A - 蓄电装置的控制***、蓄电***及电器设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及蓄电装置的控制***、蓄电***及电器设备。本发明的一个方式抑制蓄电装置的劣化。通过设置分别控制多个蓄电装置的连接的开关并由多个控制信号控制开关，来切换是对各蓄电装置充电还是使各蓄电装置放电或者切换是将多个蓄电装置串联连接还是将多个蓄电装置并联连接。再者，通过在蓄电装置中设置能够进行运算的半导体电路来构成蓄电装置的控制***或蓄电***。
Description
本发明申请是申请号为201310726913.7，申请日为2013年12月25日，名称为“蓄电装置的控制***、蓄电***及电器设备”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种物体(product；包括机器(machine)、产品(manufacture)及组合物(composition of matter))以及方法(process；包括单纯方法及生产方法)。尤其是，本发明涉及一种蓄电装置、蓄电装置的控制***、蓄电***、电子电路、半导体装置、显示装置、发光装置或其他电器设备、它们的驱动方法或它们的制造方法。尤其是，本发明涉及一种具有氧化物半导体的蓄电装置、蓄电装置的控制***、蓄电***、电子电路、半导体装置、显示装置、发光装置或其他电器设备、它们的驱动方法或它们的制造方法。
背景技术
近年来，对锂离子二次电池等二次电池、锂离子电容器及空气电池等各种蓄电装置积极地进行了开发(例如专利文献1)。尤其是，伴随手机、智能手机、笔记本个人计算机等便携式信息终端、便携式音乐播放机、数码相机等电器设备、医疗设备、混合动力汽车(HEV)、电动汽车(EV)或插电式混合动力汽车(PHEV)等新一代清洁能源汽车等的半导体产业的发展，高输出、高能密度的锂离子二次电池的需求量剧增，作为能够充电的能量供应源，锂离子二次电池是现代信息化社会中不可缺少的。
作为现有的蓄电装置的其他例子，例如可举出将多个电池单元串联连接的蓄电***等(例如专利文献2)。
[专利文献1]国际专利公开第10/113268号
[专利文献2]日本专利申请公开2012-135154号公报
现有的蓄电装置有如下问题：当反复进行充放电时逐渐劣化，由此发生容量的减少或电阻的上升等。
例如，在使用锂离子二次电池的情况下，在充电期间有时负极的电阻上升。作为其原因之一，例如可举出载体离子从正极移动到负极，当负极的电位值低于容许值时，载体离子析出到负极。
或者，在现有的将多个电池单元串联连接的蓄电装置中，在进行充电时，若每个电池单元的电阻值不同，则以电阻值最大的电池单元的电压为基准而对各电池单元进行充电，所以有可能不能对所有的多个电池单元进行充分的充电。
发明内容
本发明的一个方式的目的之一是抑制蓄电装置等的劣化。
或者，本发明的一个方式的目的之一是抑制因充电或放电导致的蓄电装置等的电容的降低。
或者，本发明的一个方式的目的之一是提高多个电池单元的充电效率。
或者，本发明的一个方式的目的之一是以低功耗进行蓄电装置等的控制。
或者，本发明的一个方式的目的之一是提高蓄电装置等的可靠性。
或者，本发明的一个方式的目的之一是提高蓄电装置等的安全性。
或者，本发明的一个方式的目的之一是提供新颖的蓄电装置的控制***或蓄电装置等。或者，本发明的一个方式的目的之一是提供高效的蓄电装置的控制***或蓄电装置等。
或者，本发明的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高的半导体装置等。
尤其是，本发明的一个方式有时可以解决上述课题中至少一个。此外，本发明的一个方式并不需要解决所有上述课题。另外，即使是上述课题中不包含的课题，只要是从说明书、附图或权利要求书等的记载自然可知的课题，就可以从说明书、附图、权利要求书等的记载中作为课题而抽出。
发明人发现通过设置分别控制多个蓄电装置的连接的开关，进行各蓄电装置的充电放电的切换或多个蓄电装置的串联连接、并联连接的切换。
再者，发明人发现在蓄电装置中安装控制电路构成蓄电装置的控制***或蓄电***。
本发明的一个方式是一种至少控制第一蓄电元件至第四蓄电元件的充电及放电的蓄电装置的控制***，包括：一对第一开关；一对第二开关；一对第三开关；一对第四开关；第五开关；编码器；半导体电路；能够与电源电连接的一对第一连接端子；以及能够与负载电连接的一对第二连接端子，其中，一对第一开关具有根据第一控制信号选择使第一蓄电元件与一对第一连接端子电连接还是使第一蓄电元件与一对第二连接端子中的一个电连接的功能，一对第二开关具有根据第二控制信号选择使第二蓄电元件与一对第一连接端子电连接还是使第二蓄电元件与一对第二连接端子中的一个电连接的功能，一对第三开关具有根据第三控制信号选择使第三蓄电元件与一对第一连接端子电连接还是使第三蓄电元件与一对第二连接端子电连接的功能，一对第四开关具有根据第四控制信号选择使第四蓄电元件与一对第一连接端子电连接还是使第四蓄电元件与一对第二连接端子电连接的功能，第五开关具有根据第一控制信号至第四控制信号中的一个选择是否使第一蓄电元件和第二蓄电元件中的至少一个与第三蓄电元件和第四蓄电元件中的至少一个串联电连接的功能，编码器具有通过对所输入的多个数据信号进行编码至少生成第一控制信号至第四控制信号而输出的功能，并且，半导体电路具有将指示第一蓄电元件至第四蓄电元件的每一个的充电或放电的指令作为多个数据信号输出的功能。
在上述蓄电装置的控制***中，半导体电路包括：处理器；与处理器电连接的存储器；以及与处理器及存储器电连接的控制器。处理器包括寄存器，寄存器包括：具有在对处理器供应电力的期间保持数据的功能的第一存储电路；以及具有在停止对处理器供应电力的期间保持数据的功能的第二存储电路。第二存储电路包括具有控制数据的写入及保持的功能的晶体管，其中晶体管的每1μm沟道宽度的关态电流(off-state current)为100zA以下。
本发明的一个方式是一种包括上述控制***及第一蓄电元件至第四蓄电元件的蓄电***。
本发明的一个方式是一种包括上述蓄电***的电器设备。
本发明的一个方式可以抑制因充电导致的蓄电装置的电容的降低。或者，本发明的一个方式可以以低功耗进行蓄电装置的控制。或者，本发明的一个方式可以提高蓄电装置的可靠性。或者，本发明的一个方式可以提高蓄电装置的安全性。或者，本发明的一个方式可以提供新颖的蓄电装置。或者，本发明的一个方式可以提供高效的蓄电装置。或者，本发明的一个方式可以提高对多个蓄电装置的充电效率。
或者，本发明的一个方式可以提供一种可靠性高的半导体装置。
附图说明
图1是说明蓄电***的图；
图2是说明蓄电***的图；
图3是说明蓄电***的图；
图4是说明蓄电***的图；
图5是说明蓄电***的图；
图6是说明蓄电***的图；
图7是说明控制***的图；
图8是说明开关的图；
图9是说明半导体电路的图；
图10A和图10B是说明寄存器的图；
图11是说明存储器的图；
图12A和图12B是说明存储器的图；
图13是说明存储器的图；
图14A和图14B是说明存储器的图；
图15A至图15C是说明晶体管的结构例子的图；
图16A和图16B是说明晶体管的结构例子的图；
图17A和图17B是说明正极的图；
图18A和图18B是说明负极的图；
图19A至图19C是说明蓄电装置的图；
图20A和图20B是说明蓄电装置的图；
图21A和图21B是说明蓄电***的图；
图22是说明蓄电***的图；
图23A至图23C是说明电器设备的图；
图24A至图24C是说明电器设备的图；
图25是说明电器设备的图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
但是，本发明不局限于以下说明，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其形式和方式可以被变换为各种形式。因此，本发明不应该被解释为仅局限在以下所示的实施方式所记载的内容中。
另外，在本说明书所说明的每一个附图中，有时为了便于说明，夸大表示膜、层或衬底等的厚度及领域的大小等各构成要素的大小。因此，各构成要素不局限于其大小，并不局限于各构成要素之间的相对大小。
另外，在本说明书等中，为了方便起见附加了“第一”、“第二”等序数词，而这些序数词不表示步骤顺序或叠层顺序等。此外，这些序数词在本说明书等中不表示用来特定发明的事项的固有名称。
另外，在本说明书等所说明的本发明的构成中，在不同附图之间共同使用同一符号表示同一部分或具有相同功能的部分而省略其重复说明。另外，有时使用同一阴影线表示具有相同功能的部分，而不特别附加附图标记。
注意，在实际的制造工序中，有时由于蚀刻等处理抗蚀剂掩模等被非意图性地蚀刻，但是为了便于理解有时省略图示。
另外，在本说明书等中，“上”或“下”不局限于构成要素的位置关系为“正上”或“正下”。例如，“栅极绝缘层上的栅电极”包括在栅极绝缘层和栅电极之间包括其他构成要素的情况。
注意，“电压”大多是指某个电位与标准电位(例如，接地电位GND或源电位)之间的电位差。由此，可以将电压改称为电位。
注意，在本说明书等中，“电极”或“布线”不在功能上限定其构成要素。例如，有时将“电极”用作“布线”的一部分，反之亦然。再者，“电极”或“布线”还包括多个“电极”或“布线”被形成为一体的情况等。
另外，“源极”和“漏极”的功能在使用极性不同的晶体管的情况下或在电路工作中电流方向变化的情况下，有时互相调换。因此，在本说明书等中，“源极”和“漏极”可以被互相调换。
另外，在本说明书等中，“连接”包括电连接的情况、在功能上连接的情况以及直接连接的情况。并且，实施方式所示的各构成要素的连接关系不局限于附图或文章中所示的连接关系。
另外，在本说明书等中，有时即使不指定主动元件(晶体管、二极管等)、被动元件(电容元件、电阻元件等)等所具有的所有端子的连接位置，所属技术领域的普通技术人员也能够构成发明的一个方式。就是说，即使未特定连接位置，有时也可以判断其为本发明的一个方式是明确的，并且作为本发明的一个方式记载在本说明书等中。尤其是，在端子的连接位置有多个的情况下，不需要将该端子的连接位置限于特定的部分。因此，有时通过仅指定主动元件(晶体管、二极管等)、被动元件(电容元件、电阻元件等)等所具有的端子的一部分的连接位置，就能够构成发明的一个方式。
另外，在本说明书等中，当至少指定某个电路的连接位置时，有时所属技术领域的普通技术人员能够特定发明。或者，当至少指定某个电路的功能时，有时所属技术领域的普通技术人员能够特定发明。也就是说，只要指定功能，有时就可以判断其为本发明的一个方式是明确的，并且作为本发明的一个方式记载在本说明书中。另外，即使未特定功能，也只要特定电路的连接位置，作为发明的一个方式被公开的该电路就可以构成发明的一个方式。或者，当指定电路的功能而不指定连接位置时，作为本发明的一个方式公开的该电路可以构成发明的一个方式。
另外，在本说明书等中，有时将二次电池用的正极和负极一并称为“电极”，此时“电极”表示正极和负极中的至少一方。
另外，在本说明书等中，充电率C表示对二次电池进行充电时的速度。例如，当对电容1Ah的电池以1A进行充电时的充电率为1C。另外，放电率C表示二次电池进行放电时的速度。例如，当电容1Ah的电池以1A进行放电时的放电率为1C。
另外，本发明的实施方式所示的内容可以适当地组合而使用。
[实施方式1.蓄电***]
以下说明蓄电装置及蓄电***的例子。
[1.1.结构]
参照图1说明蓄电***的电路结构例子。
图1所示的蓄电***包括：蓄电元件10_1；蓄电元件10_2；蓄电元件20_1；蓄电元件20_2；一对开关11(开关11a及开关11b)；一对开关12(开关12a及开关12b)；一对开关21(开关21a及开关21b)；一对开关22(开关22a及开关22b)；开关51；以及开关61。
开关11a及开关11b例如具有选择使蓄电元件10_1与一对连接端子71(连接端子71a及连接端子71b)连接还是使蓄电元件10_1与连接端子72a连接的功能。或者，开关11a例如具有选择是否连接蓄电元件10_1与一对连接端子71(连接端子71a)的功能。或者，开关11a例如具有是否连接蓄电元件10_1与连接端子72a的功能。同样地，开关11b例如具有选择是否连接蓄电元件10_1与一对连接端子71(连接端子71b)的功能。或者，开关11b例如具有选择是否连接蓄电元件10_1与连接端子72a的功能。或者，开关11a例如具有不使蓄电元件10_1与任何端子连接的功能。同样地，开关11b例如具有不使蓄电元件10_1与任何端子连接的功能。
连接端子71a及连接端子71b例如是可以与电源连接的端子。
连接端子72a及连接端子72b例如是可以与负载连接的端子。
开关12a及开关12b例如具有选择使蓄电元件10_2与连接端子71a及连接端子71b连接还是使蓄电元件10_2与连接端子72a连接的功能。
开关21a及开关21b例如具有选择使蓄电元件20_1与连接端子71a及连接端子71b连接还是使蓄电元件20_1与连接端子72a及连接端子72b连接的功能。或者，开关21a例如具有选择是否连接蓄电元件20_1与连接端子71a的功能。或者，开关21a例如具有选择是否连接蓄电元件20_1与连接端子72a的功能。同样地，开关21b例如具有选择是否连接蓄电元件20_1与连接端子71b的功能。或者，开关21b例如具有选择是否连接蓄电元件20_1与连接端子72b的功能。或者，开关21a例如具有不使蓄电元件20_1与任何端子连接的功能。同样地，开关21b例如具有不使蓄电元件20_1与任何端子连接的功能。
开关22a及开关22b例如具有选择使蓄电元件20_2与连接端子71a及连接端子71b连接还是使蓄电元件20_2与连接端子72a及连接端子72b连接的功能。或者，开关22a例如具有选择是否连接蓄电元件20_2与连接端子71a的功能。或者，开关22a例如具有选择是否连接蓄电元件20_2与连接端子72a的功能。同样地，开关22b例如具有选择是否连接蓄电元件20_2与连接端子71b的功能。或者，开关22b例如具有选择是否连接蓄电元件20_2与连接端子72a的功能。或者，开关22a例如具有不使蓄电元件20_2与任何端子连接的功能。同样地，开关22b例如具有不使蓄电元件20_2与任何端子连接的功能。
注意，“开关连接A与B”、“开关不连接A与B”有时意味着“开关使A与B处于导通状态”、“开关使A与B处于非导通状态”。或者，“开关连接A与B”、“开关不连接A与B”有时意味着“开关处于导通状态”、“开关处于非导通状态”。
开关51具有选择是否串联连接蓄电元件10_1和蓄电元件10_2中的至少一个与蓄电元件20_1和蓄电元件20_2中的至少一个的功能。
开关61具有选择是否串联连接蓄电元件10_1和蓄电元件10_2中的至少一个与蓄电元件20_1和蓄电元件20_2中的至少一个的功能。
注意，蓄电元件及开关的个数不局限于图1。例如，也可以如图2所示，增加蓄电元件及开关的个数，设置多个蓄电元件，并在该蓄电元件的每一个中设置开关。以下说明图2所示的蓄电***的结构。此外，图1所示的结构的说明可以适当地参照图2的结构，反之亦然。
图2所示的蓄电***包括：蓄电元件10_1至蓄电元件10_3；蓄电元件20_1至蓄电元件20_3；蓄电元件30_1至蓄电元件30_3；一对开关11(开关11a及开关11b)；一对开关12(开关12a及开关12b)；一对开关13(开关13a及开关13b)；一对开关21(开关21a及开关21b)；一对开关22(开关22a及开关22b)；一对开关23(开关23a及开关23b)；一对开关31(开关31a及开关31b)；一对开关32(开关32a及开关32b)；一对开关33(开关33a及开关33b)；开关51；开关52；开关61；开关62；一对连接端子71(连接端子71a及连接端子71b)；以及一对连接端子72(连接端子72a及连接端子72b)。
蓄电元件10_1至蓄电元件10_3设置在单元100_1中。蓄电元件20_1至蓄电元件20_3设置在单元100_2中。蓄电元件30_1至蓄电元件30_3设置在单元100_3中。蓄电元件是指至少包括一对电极及电解质且具有能够蓄电的功能的元件。此外，也可以将蓄电元件用作蓄电装置。或者，也可以将一个单元也用作一个蓄电装置或电池单元。或者，也可以将一个单元用作一个组电池。
作为蓄电元件10_1至蓄电元件10_3、蓄电元件20_1至蓄电元件20_3及蓄电元件30_1至蓄电元件30_3，例如可以使用：二次电池诸如锂离子二次电池、铅蓄电池、锂离子聚合物二次电池、镍氢蓄电池、镍镉蓄电池、镍铁蓄电池、镍锌蓄电池或氧化银锌蓄电池等；液体循环型二次电池诸如氧化还原液流电池、锌氯电池或锌溴电池等；机械充电型二次电池诸如铝空气电池、锌空气电池或铁空气电池等；高温工作型二次电池诸如钠硫电池或锂硫化铁电池等；等等。另外，并不局限于这些电池，例如也可以采用锂离子电容器等来构成蓄电元件10_1至蓄电元件10_3、蓄电元件20_1至蓄电元件20_3及蓄电元件30_1至蓄电元件30_3。
开关11a、开关11b、开关12a、开关12b、开关13a、开关13b、开关21a、开关21b、开关22a、开关22b、开关23a、开关23b、开关31a、开关31b、开关32a、开关32b、开关33a及开关33b分别至少包括三种端子(称为第一端子、第二端子、第三端子)。例如，也可以使用多个晶体管构成具有三种端子的开关。此外，也可以使用其他微机电***(也称为MEMS)等构成具有三种端子的开关。或者，也可以使用其他电开关或机械开关。
开关11a的第一端子与蓄电元件10_1的正极连接，第二端子与连接端子71a连接，第三端子与开关12a的第三端子、开关13a的第三端子及连接端子72a连接。
开关11b的第一端子与蓄电元件10_1的负极连接，第二端子与连接端子71b连接，第三端子与开关12b的第三端子及开关13b的第三端子连接。
开关11a及开关11b例如具有选择使蓄电元件10_1与连接端子71a及连接端子71b连接还是使蓄电元件10_1与连接端子72a连接的功能。
开关12a的第一端子与蓄电元件10_2的正极连接，第二端子与连接端子71a连接，第三端子与开关11a的第三端子、开关13a的第三端子及连接端子72a连接。
开关12b的第一端子与蓄电元件10_2的负极连接，第二端子与连接端子71b连接，第三端子与开关11b的第三端子及开关13b的第三端子连接。
开关12a及开关12b例如具有选择使蓄电元件10_2与连接端子71a及连接端子71b连接还是使蓄电元件10_2与连接端子72a连接的功能。
开关13a的第一端子与蓄电元件10_3的正极连接，第二端子与连接端子71a连接，第三端子与开关11a的第三端子、开关12a的第三端子及连接端子72a连接。
开关13b的第一端子与蓄电元件10_3的负极连接，第二端子与连接端子71b连接，第三端子与开关11b的第三端子及开关12b的第三端子连接。
开关13a及开关13b例如具有选择使蓄电元件10_3与连接端子71a及连接端子71b连接还是使蓄电元件10_3与连接端子72a连接的功能。
开关21a的第一端子与蓄电元件20_1的正极连接，第二端子与连接端子71a连接，第三端子与开关22a的第三端子、开关23a的第三端子及连接端子72a连接。
开关21b的第一端子与蓄电元件20_1的负极连接，第二端子与连接端子71b连接，第三端子与开关22b的第三端子及开关23b的第三端子连接。
开关21a及开关21b例如具有选择使蓄电元件20_1与连接端子71a及连接端子71b连接还是使蓄电元件20_1与连接端子72a连接的功能。
开关22a的第一端子与蓄电元件20_2的正极连接，第二端子与连接端子71a连接，第三端子与开关21a的第三端子、开关23a的第三端子及连接端子72a连接。
开关22b的第一端子与蓄电元件20_2的负极连接，第二端子与连接端子71b连接，第三端子与开关21b的第三端子及开关23b的第三端子连接。
开关22a及开关22b例如具有选择使蓄电元件20_2与连接端子71a及连接端子71b连接还是使蓄电元件20_2与连接端子72a连接的功能。
开关23a的第一端子与蓄电元件20_3的正极连接，第二端子与连接端子71a连接，第三端子与开关21a的第三端子、开关22a的第三端子及连接端子72a连接。
开关23b的第一端子与蓄电元件20_3的负极连接，第二端子与连接端子71b连接，第三端子与开关21b的第三端子及开关22b的第三端子连接。
开关23a及开关23b例如具有选择使蓄电元件20_3与连接端子71a及连接端子71b连接还是使蓄电元件20_3与连接端子72a连接的功能。
开关31a的第一端子与蓄电元件30_1的正极连接，第二端子与连接端子71a连接，第三端子与开关32a的第三端子、开关33a的第三端子及连接端子72a连接。
开关31b的第一端子与蓄电元件30_1的负极连接，第二端子与连接端子71b连接，第三端子与开关32b的第三端子、开关33b的第三端子及连接端子72b连接。
开关31a及开关31b例如具有选择使蓄电元件30_1与连接端子71a及连接端子71b连接还是使蓄电元件30_1与连接端子72a及连接端子72b连接的功能。
开关32a的第一端子与蓄电元件30_2的正极连接，第二端子与连接端子71a连接，第三端子与开关31a的第三端子、开关33a的第三端子及连接端子72a连接。
开关32b的第一端子与蓄电元件30_2的负极连接，第二端子与连接端子71b连接，第三端子与开关31b的第三端子、开关33b的第三端子及连接端子72b连接。
开关32a及开关32b例如具有选择使蓄电元件30_2与连接端子71a及连接端子71b连接还是使蓄电元件30_2与连接端子72a及连接端子72b连接的功能。
开关33a的第一端子与蓄电元件30_3的正极连接，第二端子与连接端子71a连接，第三端子与开关31a的第三端子、开关32a的第三端子及连接端子72a连接。
开关33b的第一端子与蓄电元件30_3的负极连接，第二端子与连接端子71b连接，第三端子与开关31b的第三端子、开关32b的第三端子及连接端子72b连接。
开关33a及开关33b例如具有选择使蓄电元件30_3与连接端子71a及连接端子71b连接还是使蓄电元件30_3与连接端子72a及连接端子72b连接的功能。
开关51及开关52分别至少包括两种端子(称为第一端子、第二端子)。例如，也可以使用晶体管构成具有两种端子的开关。此外，也可以使用其他微机电***等构成具有两种端子的开关。
开关51的第一端子与开关11b至开关13b的第三端子连接，第二端子与开关21a至开关23a的第三端子连接。
开关51具有选择是否串联连接蓄电元件10_1至蓄电元件10_3中的至少一个与蓄电元件20_1至蓄电元件30_3中的至少一个的功能。
开关52的第一端子与开关21b至开关23b的第三端子连接，第二端子与开关31a至开关33a的第三端子连接。
开关52具有选择是否串联连接蓄电元件20_1至蓄电元件20_3中的至少一个与蓄电元件30_1至蓄电元件30_3中的至少一个的功能。
开关61及开关62分别至少包括两种端子(称为第一端子、第二端子)。例如，也可以使用晶体管构成具有两种端子的开关。此外，也可以使用其他微机电***等构成具有两种端子的开关。
开关61的第一端子与连接端子72a连接，第二端子与开关21a至开关23a的第三端子连接。
开关61具有选择是否连接连接端子72a与蓄电元件20_1至蓄电元件20_3中的至少一个的功能。
开关62的第一端子与连接端子72a连接，第二端子与开关31a至开关33a的第三端子连接。
开关62具有选择是否连接连接端子72a与蓄电元件30_1至蓄电元件30_3中的至少一个的功能。
注意，作为一个例子示出设置多个蓄电元件的例子，但是本发明的实施方式的一个方式不局限于此。根据状况或根据情况不一定必须设置蓄电元件。
[1.2.驱动方法]
接着，作为蓄电***的驱动方法的一个例子参照图3至图6说明图2所示的蓄电***的驱动方法的一个例子。此外，为了方便起见，在图3至图6中，对连接端子71a及连接端子71b与电源91连接且连接端子72a及连接端子72b与负载92连接时的情况进行说明。
[1.2.1.驱动方法1]
参照图3及图4说明进行充电或放电时的驱动方法的一个例子。
当对蓄电元件10_1至蓄电元件10_3、蓄电元件20_1至蓄电元件20_3及蓄电元件30_1至蓄电元件30_3进行充电时，如图3所示，通过开关11a至开关13a、开关11b至开关13b、开关21a至开关23a、开关21b至开关23b、开关31a至开关33a、开关31b至开关33b，使蓄电元件10_1至蓄电元件10_3、蓄电元件20_1至蓄电元件20_3及蓄电元件30_1至蓄电元件30_3与电源91并联连接。再者，使开关51及开关52处于关闭状态。此外，开关61及开关62可以处于导通状态或关闭状态。
此时，对蓄电元件10_1至蓄电元件10_3、蓄电元件20_1至蓄电元件20_3及蓄电元件30_1至蓄电元件30_3的每一个进行充电。由于分别以并联连接的方式连接蓄电元件10_1至蓄电元件10_3、蓄电元件20_1至蓄电元件20_3及蓄电元件30_1至蓄电元件30_3，所以可以对每个蓄电元件进行充电。在对将多个蓄电元件串联连接的蓄电装置进行充电的情况下，若每个蓄电元件的电阻值不同，则以电阻值最大的蓄电元件的电压为基准而对各蓄电元件进行充电，所以有可能不能对所有的多个蓄电元件进行充分的充电，但是本实施方式的驱动方法不会发生这种问题。因此，例如可以提高蓄电元件的安全性。
当使蓄电元件10_1至蓄电元件10_3、蓄电元件20_1至蓄电元件20_3及蓄电元件30_1至蓄电元件30_3放电时，如图4所示，使开关51及开关52处于导通状态，且使开关61及开关62处于关闭状态。再者，通过开关11a至开关13a、开关11b至开关13b、开关21a至开关23a、开关21b至开关23b、开关31a至开关33a、开关31b至开关33b，串联连接蓄电元件10_1至蓄电元件10_3、蓄电元件20_1至蓄电元件20_3及蓄电元件30_1至蓄电元件30_3与负载92。
此时，蓄电元件10_1至蓄电元件10_3、蓄电元件20_1至蓄电元件20_3及蓄电元件30_1至蓄电元件30_3的每一个放电而使负载92中流过电流。由于串联连接蓄电元件10_1至蓄电元件10_3、蓄电元件20_1至蓄电元件20_3及蓄电元件30_1至蓄电元件30_3，所以可以增大供应到负载92的电流量。
[1.2.2.驱动方法2]
在参照图4说明的放电时的驱动方法中，说明使所有蓄电元件放电的情况，但是不局限于此，也可以只使一部分的蓄电元件放电。
例如，如图5所示，使开关51处于关闭状态，使开关52处于导通状态，使开关61处于导通状态，使开关62处于关闭状态。再者，开关11a至开关13a、开关11b至开关13b、开关21a至开关23a及开关21b至开关23b可以设定成不使蓄电元件10_1至蓄电元件10_3放电，并且开关31a至开关33a、开关31b至开关33b可以设定成串联电连接蓄电元件20_1至蓄电元件20_3及蓄电元件30_1至蓄电元件30_3而放电。由此，可以适当地改变负载92中流过的电流，而无须设置转换器等电压转换电路。
[1.2.3驱动方法3]
在参照图3及图4说明的驱动方法中，说明对所有蓄电元件进行充电或使所有蓄电元件放电的情况，但是不局限于此，也可以只对一部分的蓄电元件进行充电而使其他蓄电元件放电。
例如，如图6所示，通过开关12a及开关12b并联连接蓄电元件10_2与电源91，通过开关22a及开关22b并联连接蓄电元件20_2与电源91，通过开关32a及开关32b并联连接蓄电元件30_2与电源91，对蓄电元件10_2、蓄电元件20_2及蓄电元件30_2进行充电。另一方面，使开关51及开关52处于导通状态，使开关61及开关62处于关闭状态。再者，也可以通过开关11a、开关11b、开关13a、开关13b、开关21a、开关21b、开关23a、开关23b、开关31a、开关31b、开关33a及开关33b，串联连接蓄电元件10_1、蓄电元件10_3、蓄电元件20_1、蓄电元件20_3、蓄电元件30_1及蓄电元件30_3与负载92，使蓄电元件10_1、蓄电元件10_3、蓄电元件20_1、蓄电元件20_3、蓄电元件30_1及蓄电元件30_3放电。此外，被充电的蓄电元件不局限于蓄电元件10_2、蓄电元件20_2及蓄电元件30_2，例如也可以通过开关11a至开关13a、开关11b至开关13b、开关21a至开关23a、开关21b至开关23b、开关31a至开关33a、开关31b至开关33b依次切换被充电的蓄电元件。
如参照图6说明那样，由于可以在使一部分的蓄电元件放电的期间对其他蓄电元件进行充电，而不需要设置为了充电停止蓄电***的工作的期间，所以可以提高工作速度。
[实施方式2.蓄电装置的控制***]
以下说明可以用于本发明的一个方式的蓄电***的蓄电装置的控制***的例子。此外，与参照图1至图6说明的蓄电***的说明相同的部分可以适当地援用该说明。
[2.1.结构]
参照图7说明蓄电装置的控制***的例子。
如图7所示的电路200包括：一对开关11(开关11a及开关11b)；一对开关12(开关12a及开关12b)；一对开关21(开关21a及开关21b)；一对开关22(开关22a及开关22b)；开关51；开关61；编码器240；电流检测电路245；半导体电路246；一对连接端子201(连接端子201a及连接端子201b)；一对连接端子202(连接端子202a及连接端子202b)；一对连接端子203(连接端子203a及连接端子203b)；一对连接端子204(连接端子204a及连接端子204b)；一对连接端子71(连接端子71a及连接端子71b)；以及一对连接端子72(连接端子72a及连接端子72b)。此外，电路200也可以是控制***、控制器或电路衬底。组合电路200与蓄电元件10_1、蓄电元件10_2、蓄电元件20_1及蓄电元件20_2而成为蓄电***。另外，也可以通过连接端子71a及连接端子71b使电路200与电源连接。或者，也可以通过连接端子72a及连接端子72b使电路200与负载连接。此外，也可以使用输出到负载的电压生成电源电压(VDD-VSS)而将其输出到电路200。注意，在电路200中，说明控制四个蓄电元件的例子，但是不局限于此，例如图2所示，蓄电元件的数量也可以多于四个。
图8示出开关11a、开关11b、开关12a、开关12b、开关21a、开关21b、开关22a及开关22b的每一个的具体例子。
图8所示的开关具有三个输入输出端子(也称为输入输出端子IOa至输入输出端子IOc)以及两个控制端子(也称为控制端子CTL_1及控制端子CTL_2)。
再者，图8所示的开关具有晶体管251及晶体管252。
晶体管251的源极和漏极中的一个与输入输出端子IOa连接，且另一个与输入输出端子IOb连接。晶体管251的栅极与控制端子CTL_1电连接。
晶体管252的源极和漏极中的一个与输入输出端子IOa连接，且另一个与输入输出端子IOc连接。晶体管252的栅极与控制端子CTL_2电连接。
图8所示的开关通过根据控制信号控制晶体管251的源极与漏极的导通状态及晶体管252的源极与漏极的导通状态，可以选择连接输入输出端子IOa与输入输出端子IOb或连接输入输出端子IOa与输入输出端子IOc。
此外，通过控制控制端子CTL_1的电位及控制端子CTL_2的电位，可以使晶体管251及晶体管252都处于关闭状态。
此外，通过以与晶体管251并联的方式设置具有不同极性的晶体管，可以形成CMOS结构。同样地，通过以与晶体管252并联的方式设置具有不同极性的晶体管，可以形成CMOS结构。
上述是开关的具体例子。
从编码器240对开关11a的控制端子CTL_1及开关11b的控制端子CTL_1输入控制信号CTL1，从反相器241_1对控制端子CTL_2输入控制信号CTL1的反转信号。
开关11a的输入输出端子IOa与连接端子201a连接。由此，可以使开关11a的输入输出端子IOa通过连接端子201a与蓄电元件10_1的正极连接。开关11a的输入输出端子IOb与连接端子71a连接，输入输出端子IOc通过电阻元件244与连接端子72a连接。
开关11b的输入输出端子IOa与连接端子201b连接。由此，可以使开关11b的输入输出端子IOa通过连接端子201b与蓄电元件10_1的负极连接。开关11b的输入输出端子IOb与连接端子71b连接，输入输出端子IOc与开关51所具有的晶体管的源极和漏极中的一个连接。
从编码器240对开关12a的控制端子CTL_1及开关12b的控制端子CTL_1输入控制信号CTL2，从反相器241_2对控制端子CTL_2输入控制信号CTL2的反转信号。
开关12a的输入输出端子IOa与连接端子202a连接。由此，可以使开关12a的输入输出端子IOa通过连接端子202a与蓄电元件10_2的正极连接。开关12a的输入输出端子IOb与连接端子71a连接，输入输出端子IOc通过电阻元件244与连接端子72a连接。
开关12b的输入输出端子IOa与连接端子202b连接。由此，可以使开关12b的输入输出端子IOa通过连接端子202b与蓄电元件10_2的负极连接。开关12b的输入输出端子IOb与连接端子71b连接，输入输出端子IOc与开关51所具有的晶体管的源极和漏极中的一个连接。
从编码器240对开关21a的控制端子CTL_1及开关21b的控制端子CTL_1输入控制信号CTL3，从反相器241_3对控制端子CTL_2输入控制信号CTL3的反转信号。
开关21a的输入输出端子IOa与连接端子203a连接。由此，可以使开关21a的输入输出端子IOa通过连接端子203a与蓄电元件20_1的正极连接。开关21a的输入输出端子IOb与连接端子71a连接，输入输出端子IOc通过电阻元件244与连接端子72a连接，并与开关51所具有的晶体管的源极和漏极中的另一个连接。
开关21b的输入输出端子IOa与连接端子203b连接。由此，可以使开关21b的输入输出端子IOa通过连接端子203b与蓄电元件20_1的负极连接。开关21b的输入输出端子IOb与连接端子71b连接，输入输出端子IOc与连接端子72b连接。
从编码器240对开关22a的控制端子CTL_1及开关22b的控制端子CTL_1输入控制信号CTL4，从反相器241_4对控制端子CTL_2输入控制信号CTL4的反转信号。
开关22a的输入输出端子IOa与连接端子204a连接。由此，可以使开关22a的输入输出端子IOa通过连接端子204a与蓄电元件20_2的正极连接。开关22a的输入输出端子IOb与连接端子71a连接，输入输出端子IOc通过电阻元件244与连接端子72a连接。
开关22b的输入输出端子IOa与连接端子204b连接。由此，可以使开关22b的输入输出端子IOa通过连接端子204b与蓄电元件20_2的负极连接。开关22b的输入输出端子IOb与连接端子71b连接，输入输出端子IOc与连接端子72b连接。
开关51所具有的晶体管的源极和漏极中的一个与开关11b的输入输出端子IOc及开关12b的输入输出端子IOc连接，且另一个与开关21a的输入输出端子IOc及开关22a的输入输出端子IOc连接。开关51所具有的晶体管的栅极的电位由逻辑电路243控制。逻辑电路243的输出相当于控制信号CTL1的电位和控制信号CTL2的电位的逻辑和。因此，根据控制信号CTL1的电位及控制信号CTL2的电位控制开关51的导通状态。逻辑电路243例如使用OR电路构成。
开关61所具有的晶体管的源极和漏极中的一个与开关11a的输入输出端子IOc及开关12a的输入输出端子IOc连接，且另一个与开关21a的输入输出端子IOc及开关22a的输入输出端子IOc连接。开关61所具有的晶体管的栅极的电位由逻辑电路247控制。逻辑电路247的输出相当于控制信号CTL1的反转信号的电位和控制信号CTL2的反转信号的电位的逻辑和。因此，根据控制信号CTL1的反转信号的电位及控制信号CTL2的反转信号的电位控制开关61的导通状态。逻辑电路247例如使用OR电路构成。
编码器240具有如下功能：通过对从半导体电路246输入的多个数据信号进行编码，可以生成控制信号CTL1至控制信号CTL4而输出。
电流检测电路245具有如下功能：检测出电阻元件244的两端之间的电位，将两端的电位作为检测信号输入到比较电路，由此判定在电阻元件244中流过的电流是否比基准值大。
半导体电路246具有能够生成包括指示蓄电元件的充电或放电的指令的多个数据信号并将其输出的功能。此外，半导体电路246例如也可以与负载等外部电路进行信号的交换。半导体电路246例如也可以是微型计算机、微处理器(也称为MPU)、微控制器单元(也称为MCU)、现场可编程门阵列(也称为FPGA)、中央处理器(也称为CPU)或电池管理单元(也称为BMU)。
此外，作为可以用于电路200的开关(例如开关11a、开关11b、开关12a、开关12b、开关21a、开关21b、开关22a、开关22b、开关51、开关61)等的晶体管，也可以使用关态电流较小的晶体管。作为关态电流较小的晶体管，可以使用如下晶体管，例如具有包含其带隙比硅宽的氧化物半导体的沟道形成区域且该沟道形成区域实质上呈i型。此外，不局限于电路200，例如也可以作为图2所示的开关31a、开关31b、开关32a、开关32b、开关33a、开关33b、开关52、开关62等使用上述关态电流较小的晶体管。但是，不局限于此，例如也可以使用具有硅的半导体构成上述开关。
例如，通过尽量去除氢或水等杂质并供应氧来尽量减少氧缺陷，可以制造上述包括氧化物半导体的晶体管。此时，在沟道形成区域中，将利用二次离子质谱分析法(SIMS：Secondary Ion Mass Spectrometry)测量出的施主杂质的氢的量降低到1×1019/cm3以下，优选为1×1018/cm3以下。在室温(25℃)下，每沟道宽度1μm的晶体管的关态电流为1×10-19A(100zA)以下，优选为1×10-22A(100yA)以下。虽然晶体管的关态电流越小越好，但是晶体管的关态电流的下限值估计为1×10-30A/μm。
作为上述氧化物半导体，例如可以使用In类金属氧化物、Zn类金属氧化物、In-Zn类金属氧化物或In-Ga-Zn类金属氧化物等。
这里，参照图9说明半导体电路246的例子。
图9所示的半导体电路246包括处理器710、总线桥711、存储器712、存储器接口713、控制器720、中断控制器721、I/O接口(输入输出接口)722及电源门单元730。
半导体电路246还包括水晶振荡电路741、定时器电路745、I/O接口746、I/O端口750、比较器751、I/O接口752、总线761、总线762、总线763及数据总线764。再者，半导体电路246作为与外部装置的连接部至少包括连接端子770至连接端子776。注意，各连接端子770至连接端子776表示由一个端子或多个端子构成的端子群。另外，具有石英晶体振荡器743的振荡单元742通过连接端子772及连接端子773与半导体电路246连接。
处理器710具有寄存器785，通过总线桥711与总线761至总线763及数据总线764连接。
存储器712是可用作处理器710的主存储器的存储装置，例如使用随机存取存储器。存储器712是由存储处理器710执行的指令、为了执行指令所需要的数据以及被处理器710处理的数据的装置。根据由处理器710处理的指令，对存储器712写入数据且从存储器712读出数据。例如，半导体电路246也可以根据指示各蓄电元件的连接的指令生成数据信号并通过I/O端口750输出该数据信号。
在半导体电路246中，在低功耗模式中停止给存储器712的电力供应。因此，存储器712优选使用在不被供应电源的情况下也能够保持数据的存储器构成。
存储器接口713是与外部存储装置进行输入输出的接口。根据由处理器710处理的指令，通过存储器接口713对与连接端子776连接的外部存储装置写入数据并从外部存储装置读出数据。
时钟生成电路715是生成处理器710所使用的时钟信号MCLK(以下，简称为“MCLK”)的电路，并具有RC振荡器等。MCLK也被输出到控制器720及中断控制器721。
控制器720是半导体电路246的电路，例如可以进行半导体电路246的电源控制、时钟生成电路715以及水晶振荡电路741的控制等。
连接端子770是外部中断信号输入用端子，通过连接端子770不可屏蔽中断信号NMI被输入到控制器720。当不可屏蔽中断信号NMI被输入到控制器720时，控制器720立刻将不可屏蔽中断信号NMI2输出到处理器710，使处理器710执行中断处理。
另外，中断信号INT通过连接端子770输入到中断控制器721。来自***电路的中断信号(T0IRQ、P0IRQ、C0IRQ)也不经过总线(761至764)输入到中断控制器721。
中断控制器721具有判断中断要求的优先次序的功能。当中断控制器721检测出中断信号时，中断控制器721判定该中断要求是否有效。如果是有效的中断要求，则中断控制器721将中断信号IRQ输出到控制器720。
另外，中断控制器721通过I/O接口722连接于总线761及数据总线764。
当中断信号INT输入到控制器720时，控制器720将中断信号INT2输出到处理器710而使处理器710执行中断处理。
此外，中断信号T0IRQ有时不通过中断控制器721直接输入到控制器720。当中断信号T0IRQ输入到控制器720时，控制器720将不可屏蔽中断信号NMI2输出到处理器710而使处理器710执行中断处理。
控制器720的寄存器780设置在控制器720内，中断控制器721的寄存器786设置在I/O接口722中。
下面，说明半导体电路246所具有的***电路。半导体电路246作为***电路包括定时器电路745、I/O端口750及比较器751。这些***电路只是一个例子，根据半导体电路246被使用的电器设备而可以设置所需要的电路。
定时器电路745具有使用从时钟生成电路740输出的时钟信号TCLK(以下简称为“TCLK”)能够测量时间的功能。定时器电路745也可以设置有多个定时器电路。另外，定时器电路745可以每隔规定的时间间隔将中断信号T0IRQ输出到控制器720及中断控制器721。定时器电路745通过I/O接口746连接于总线761及数据总线764。例如，定时器电路745具有可以控制蓄电元件的充电时间或放电时间的功能。
TCLK是具有比MCLK低的频率的时钟信号。例如，将MCLK的频率设定为几MHz左右(例如，8MHz)，将TCLK设定为几十kHz左右(例如，32kHz)。时钟生成电路740包括内置在半导体电路246中的水晶振荡电路741和连接于连接端子772及连接端子773的振荡单元742。作为振荡单元742的振荡器使用石英晶体振荡器743。另外，通过使用CR振荡器等构成时钟生成电路740，可以将时钟生成电路740的所有模块内藏于半导体电路246中。
I/O端口750是用来与通过连接端子774连接的外部设备之间进行信息的输入及输出的接口，并且是数字信号的输入输出接口。例如，I/O端口750根据被输入的数字信号将中断信号P0IRQ输出到中断控制器721。I/O端口750通过连接端子774与图7所示的编码器240及电流检测电路245连接。由此，可以对编码器240输出数据信号。此外，从电流检测电路245输入检测信号。另外。也可以设置多个连接端子774。
比较器751例如通过比较从连接端子775输入的模拟信号的电位(或电流)和参考信号的电位(或电流)的大小来可以生成0或1的值的数字信号。再者，比较器751可以根据该数字信号，生成中断信号C0IRQ。中断信号C0IRQ输出到中断控制器721。
I/O端口750及比较器751通过共同使用的I/O接口752连接于总线761及数据总线764。在此，由于I/O端口750的I/O接口及比较器751的I/O接口有可以共同使用的电路，而使用一个I/O接口752构成，但是也可以分开设置I/O端口750及比较器751的I/O接口。
此外，***电路的寄存器设置在对应的输入输出接口中。定时器电路745的寄存器787设置在I/O接口746中，I/O端口750的寄存器783及比较器751的寄存器784分别设置在I/O接口752中。
半导体电路246包括用来停止对内部电路供应电力的电源门单元730。通过使用电源门单元730只对在工作时需要的电路供应电力，可以降低半导体电路246的功耗。
如图9所示，半导体电路246中的由双点划线围绕的单元701、单元702、单元703、单元704的电路通过电源门单元730连接于连接端子771。
在本实施方式中，单元701包括定时器电路745及I/O接口746，单元702包括I/O端口750、比较器751及I/O接口752，单元703包括中断控制器721及I/O接口722，单元704包括处理器710、存储器712、总线桥711及存储器接口713。
电源门单元730由控制器720控制。电源门单元730具有用来遮断对单元701至单元704供应电源电压的开关731及开关732。此时，作为电源电压，例如可以使用控制***的电源电压等。
开关731及开关732的导通/关闭由控制器720控制。具体而言，控制器720根据处理器710的要求输出使电源门单元730所包括的开关的一部分或全部变为关闭状态的信号(电力供应的停止)。此外，控制器720以不可屏蔽中断信号NMI或来自定时器电路745的中断信号T0IRQ为触发信号输出使电源门单元730所包括的开关变为导通状态的信号(电力供应的开始)。
注意，虽然在图9中示出电源门单元730设置有两个开关(开关731及开关732)的结构，但是不局限于此，设置当切断电源时需要的数量的开关，即可。
另外，虽然在本实施方式中，以能够独立地控制给单元701的电力供应的方式设置有开关731，以能够独立地控制给单元702至单元704的电力供应的方式设置有开关732，但是不局限于这种电力供应路径。例如，也可以设置与开关732不同的开关而独立地控制存储器712的电力供应。另外，也可以在一个电路中设置多个开关。
另外，不通过电源门单元730而一直从连接端子771对控制器720供应电源电压。此外，为了减少噪声的影响，从与电源电压的电源电路不同的外部电源电路分别对时钟生成电路715的振荡电路及水晶振荡电路741供应电源电位。
通过具备控制器720及电源门单元730等，可以以三种工作模式使半导体电路246工作。第一工作模式是通常工作模式，半导体电路246中的所有电路处于活动状态。在此，将第一工作模式称为“Active模式”。
第二、第三工作模式是低功耗模式，即，使电路的一部分活动的模式。在第二工作模式中，控制器720、定时器电路745及其相关电路(水晶振荡电路741及I/O接口746)处于活动状态。在第三工作模式中，只有控制器720处于活动状态。在此，将第二工作模式称为“Noff1模式”，将第三工作模式称为“Noff2模式”。在Noff1模式中控制器720和***电路的一部分(在定时工作时需要的电路)工作，在Noff2模式中只有控制器720进行工作。
此外，与工作模式无关地时钟生成电路715的振荡器及水晶振荡电路741一直被供应电源。通过从控制器720或外部输入使能信号(enable signal)来停止时钟生成电路715及水晶振荡电路741的振荡，从而使时钟生成电路715及水晶振荡电路741处于非活动状态。
另外，由于在Noff1、Noff2模式时电源门单元730停止电力供应，所以I/O端口750及I/O接口752成为非活动状态，但是为了使连接于连接端子774的外部设备正常地工作，对I/O端口750及I/O接口752的一部分供应电力。具体地，电力被供应于I/O端口750的输出缓冲器及I/O端口750用寄存器783。
注意，在本说明书中，“电路处于非活动状态”除了电力供应被切断而使电路停止的状态之外还包括在Active模式(通常工作模式)时主要功能停止的状态或比Active模式功耗低的工作状态。
通过采用上述结构，例如在用户强制停止蓄电装置的充电工作时，根据处理器710的要求输出使电源门单元730所具有的开关的一部分或全部处于关闭状态的信号，将模式切换为Noff1、Noff2模式来可以停止对不必要的电路方框的电力供应。
[2.2.驱动方法]
再者，参照上述蓄电***的驱动方法的一个例子说明控制***的工作例子。
在对一个以上的蓄电元件进行充电时，通过使用编码器240设定控制信号CTL1至控制信号CTL4的电位，使被充电的蓄电元件的正极、负极与连接端子71a及连接端子71b连接。
例如，当对蓄电元件10_1、蓄电元件10_2、蓄电元件20_1及蓄电元件20_2进行充电时，使用控制信号CTL1至控制信号CTL4使开关11a、开关11b、开关12a、开关12b、开关21a、开关21b、开关22a及开关22b的每一个所具有的晶体管251处于导通状态，而使晶体管252处于关闭状态。再者，使开关51所具有的晶体管处于关闭状态。
此时，由于蓄电元件10_1、蓄电元件10_2、蓄电元件20_1及蓄电元件20_2与连接端子71a及连接端子71b成为导通状态，所以通过连接端子71a及连接端子71b对蓄电元件10_1、蓄电元件10_2、蓄电元件20_1及蓄电元件20_2进行充电。
当使一个以上的蓄电元件放电时，通过使用编码器240设定控制信号CTL1至控制信号CTL4的电位，使所放电的蓄电元件的正极、负极与连接端子72a及连接端子72b连接。
例如，在使蓄电元件10_1、蓄电元件10_2、蓄电元件20_1及蓄电元件20_2放电时，使用控制信号CTL1至控制信号CTL4使开关11a、开关11b、开关12a、开关12b、开关21a、开关21b、开关22a及开关22b的每一个所具有的晶体管252处于导通状态，而使晶体管251处于关闭状态。再者，使用控制信号CTL1或控制信号CTL2使开关51所具有的晶体管处于导通状态，而使开关61所具有的晶体管处于导通状态。
此时，由于蓄电元件10_1、蓄电元件10_2、蓄电元件20_1及蓄电元件20_2与连接端子72a及连接端子72b成为导通状态，所以通过连接端子72a及连接端子72b使蓄电元件10_1、蓄电元件10_2、蓄电元件20_1及蓄电元件20_2放电。
此外，可以根据从电流检测电路245输出的检测信号来选择是否对蓄电元件进行充电。
例如，当利用电流检测电路245判定电阻元件244中流过的电流量为基准值以下时，检测信号成为高电平。此时，半导体电路246判断需要对蓄电元件进行充电。当半导体电路246为低功耗模式时，将中断信号P0IRQ设定为活动状态而再次开始对处理器710供应电源。再者，根据指示所对应的蓄电元件的充电的指令生成数据信号并将其通过I/O端口750输出。此外，在图9所示的半导体电路246中，只示出一个I/O端口750的连接端子774，但是不局限于此，如本驱动方法的一个例子，在生成并输出多个数据信号的情况下，也可以设置多个连接端子774。
此时，编码器240通过对被输入的数据信号进行编码来设定控制信号CTL1至控制信号CTL4的电位。由此，可以使蓄电元件10_1、蓄电元件10_2、蓄电元件20_1及蓄电元件20_2中的需要充电的蓄电元件与连接端子71a及连接端子71b连接而对该蓄电元件进行充电。
当需要调整负载中流过的电流量时，改变与负载串联连接的蓄电元件的数量即可。此时，将用来设定对应于所希望的电流量的蓄电元件10_1、蓄电元件10_2、蓄电元件20_1及蓄电元件20_2的连接状态的指令作为数据写入存储器712。
例如，在负载中流过的电流量可以小于最大电流的情况下，根据设定所希望的电流量的指令生成数据信号并通过I/O端口750将其输出。
此时，编码器240对被输入的数据信号进行编码来设定控制信号CTL1至控制信号CTL4的电位。由此，可以通过控制开关11a、开关11b、开关12a、开关12b、开关21a、开关21b、开关22a及开关22b的每一个所具有的晶体管252、晶体管251、开关51所具有的晶体管、开关61所具有的晶体管设定串联连接的蓄电元件的数量。
当进行蓄电装置的放电或充电时，对I/O接口746的寄存器787写入设定成为基准值的充电时间或放电时间的数据。通过定时器电路745测量时间。在半导体电路246中，当定时器电路745的测量值达到预先写入寄存器787的时间数据的值时，定时器电路745将T0IRQ设定为活动状态而输出中断信号，通过中断控制器721对处理器710传送中断信号INT2。处理器710执行切换充电或放电的指令，生成数据信号并将其通过I/O端口750输出。
例如，在进行蓄电元件10_1所具有的蓄电装置的放电或充电的情况下，在半导体电路246中，当定时器电路745的测量值超过写入上述寄存器787的时间数据的值时，使用处理器710根据用来执行蓄电元件10_1的放电的指令生成数据信号，并将该数据信号通过I/O端口750输出到编码器240。编码器240对被输入的信号进行编码来设定控制信号CTL1至控制信号CTL4的电位，使蓄电元件10_1与连接端子72a及连接端子72b处于导通状态。由此，使蓄电元件10_1放电。
像这样，可以通过对I/O接口746的寄存器787设定充电时间、放电时间来由定时器电路745控制充电期间、放电期间的长度进行放电或充电。
如上所述，可以通过使用半导体电路246及编码器240控制开关来控制蓄电元件的充电或放电。
[实施方式3.寄存器]
参照图10A和图10B说明能够应用于半导体电路246的各电路方框的寄存器的结构例子。
[3.1.结构]
图10A所示的寄存器包括存储电路651、存储电路652及选择器653。
复位信号RST、时钟信号CLK以及数据信号D被输入到存储电路651。存储电路651具有根据时钟信号CLK保持被输入的数据信号D的数据并将其作为数据信号Q输出的功能。例如，如缓冲寄存器或通用寄存器等寄存器可以用作存储电路651。或者，作为存储电路651也可以设置由静态随机存取存储器(也称为SRAM)等构成的高速缓冲存储器。这些寄存器和高速缓冲存储器可以将数据储存于存储电路652中。
存储电路652被输入写入控制信号WE、读出控制信号RD以及数据信号。
存储电路652具有根据写入控制信号WE存储被输入的数据信号的数据并且根据读出控制信号RD将所存储的数据作为数据信号输出的功能。
选择器653根据读出控制信号RD选择数据信号D或从存储电路652输出的数据信号，并将其输入到存储电路651。
在存储电路652中设置有晶体管631及电容元件632。
晶体管631为n沟道晶体管，可以用作选择晶体管。晶体管631的源极和漏极中的一个连接到存储电路651的输出端子。另外，电源电位被供应到晶体管631的背栅。晶体管631具有根据写入控制信号WE控制从存储电路651输出的数据信号的保持的功能。
作为晶体管631例如可以使用关态电流小的晶体管。
电容元件632的一对电极中的一个连接到晶体管631的源极和漏极中的另一个，低电源电位VSS被供应到一对电极中的另一个。电容元件632具有保持根据所存储的数据信号的数据的电荷的功能。由于晶体管631的关态电流非常小，因此即使在停止电源电压的供应的情况下，也可以保持电容元件632的电荷。例如使用从蓄电元件供应的电力生成电源电压(VDD-VSS)。
晶体管633为p沟道晶体管。高电源电位VDD被供应到晶体管633的源极和漏极中的一个，读出控制信号RD被输入到晶体管633的栅极。
晶体管634为n沟道晶体管。晶体管634的源极和漏极中的一个连接到晶体管633的源极和漏极中的另一个，读出控制信号RD被输入到晶体管634的栅极。
晶体管635为n沟道晶体管。晶体管635的源极和漏极中的一个连接到晶体管634的源极和漏极中的另一个，低电源电位VSS被供应到源极和漏极中的另一个。
反相器636的输入端子连接到晶体管633的源极和漏极中的另一个。此外，反相器636的输出端子连接到选择器653的输入端子。
电容元件637的一对电极中的一个连接到反相器636的输入端子，低电源电位VSS被供应到一对电极中的另一个。电容元件637具有保持根据输入到反相器636的数据信号的数据的电荷的功能。
另外，存储电路652的结构不局限于上述结构，例如，可以使用相变存储器(PRAM(Phase Change RAM)或PCM(Phase Change Memory))、阻变式存储器(ReRAM:ResistanceRAM)、磁阻随机存取存储器(MRAM:Magnetoresistive RAM)等构成存储电路652。例如，作为MRAM可以使用利用磁隧道结元件(MTJ(Magnetic Tunnel Junction)元件)的MRAM。
[3.2.驱动方法]
接着，对图10A所示的寄存器的驱动方法的一个例子进行说明。
首先，在通常工作期间中，寄存器被供应用于寄存器的电力的电源电压、复位信号RST以及时钟信号CLK。此时，选择器653向存储电路651输出数据信号D的数据。存储电路651根据时钟信号CLK保持被输入的数据信号D的数据。此时，根据读出控制信号RD，晶体管633成为导通状态，晶体管634成为关闭状态。
接着，在即将停止电源电压之前的备份期间中，晶体管631根据写入控制信号WE而成为导通状态，使存储电路652存储数据信号D的数据，然后晶体管631成为关闭状态。此后停止对寄存器供应时钟信号CLK，然后停止对寄存器供应复位信号RST。另外，当晶体管631处于导通状态时，也可以对晶体管631的背栅供应正电源电位。此时，根据读出控制信号RD，晶体管633成为导通状态，晶体管634处于关闭状态。
接着，在电源停止期间中，停止对寄存器供应电源电压。此时，由于存储电路652中的晶体管631的关态电流小，因此存储数据被保持。另外，也可以将代替高电源电位VDD供应接地电位GND视为停止电源电压的供应。另外，当晶体管631处于关闭状态时，也可以对晶体管631的背栅供应负电源电位来保持晶体管631的关闭状态。
接着，在即将通常工作期间之前的恢复期间中，再次开始对寄存器供应电源电压，然后再次开始供应时钟信号CLK，然后再次开始供应复位信号RST。此时，将被供应时钟信号CLK的布线设定为高电源电位VDD，然后再次开始供应时钟信号CLK。再者，根据读出控制信号RD，晶体管633成为关闭状态，晶体管634成为导通状态，储存在存储电路652中的数据信号被输出到选择器653。选择器653根据读出控制信号RD向存储电路651输出上述数据信号。由此，可以将存储电路651恢复到即将停止电源之前的状态。
然后，在通常工作期间中，再次进行存储电路651的通常工作。
以上说明是图10A所示的寄存器的驱动方法的一个例子。
另外，寄存器不局限于图10A所示的结构。
例如，图10B所示的寄存器与图10A所示的寄存器的结构的不同之处为没有设置晶体管633、晶体管634、反相器636及电容元件637，而设置有选择器654。关于与图10A所示的寄存器相同的部分，适当地援用图10A所示的寄存器的说明。
此时，晶体管635的源极和漏极中的一个连接到选择器653的输入端子。
另外，选择器654根据写入控制信号WE2选择将成为数据的低电源电位VSS或者从存储电路651输出的数据信号并将其输出到存储电路652。
接着，对图10B所示的寄存器的驱动方法的一个例子进行说明。
首先，在通常工作期间中，电源电压、复位信号RST以及时钟信号CLK被供应到寄存器。此时，选择器653向存储电路651输出数据信号D的数据。存储电路651根据时钟信号CLK保持被输入的数据信号D的数据。另外，选择器654根据写入控制信号WE2向存储电路652输出低电源电位VSS。在存储电路652中，根据写入控制信号WE，晶体管631成为导通状态，低电源电位VSS作为数据储存在存储电路652中。
接着，在即将停止供应电源电压之前的备份期间中，根据写入控制信号WE2选择器654使存储电路651的输出端子与晶体管631的源极和漏极中的一个处于导通状态，代替供应低电源电位VSS。再者，晶体管631根据写入控制信号WE成为导通状态，而使数据信号D的数据储存在存储电路652中，然后晶体管631成为关闭状态。此时，只有当数据信号D的电位与高电源电位VDD相同时，存储电路652的数据才被改写。再者，停止对寄存器供应时钟信号CLK，然后停止对寄存器供应复位信号RST。另外，当晶体管631处于导通状态时，也可以对晶体管631的背栅供应正电源电位。
接着，在电源停止期间中，停止对寄存器供应电源电压。此时，由于存储电路652中的晶体管631的关态电流小，因此数据的值被保持。另外，也可以将代替高电源电位VDD供应接地电位GND视为停止电源电压的供应。另外，当使晶体管631处于关闭状态时，也可以从复用器对晶体管631的背栅供应负电源电位来保持该晶体管的关闭状态。
接着，在即将通常工作期间之前的恢复期间中，再次开始对寄存器供应电源电压，然后再次开始供应时钟信号CLK，然后再次开始供应复位信号RST。此时，将被供应时钟信号CLK的布线设定为高电源电位VDD，然后再次开始供应时钟信号CLK。选择器653根据读出控制信号RD向存储电路651输出具有对应于储存在储存电路652中的数据的值的数据信号。由此，可以将存储电路651恢复到即将停止电源之前的状态。
然后，在通常工作期间中，再次进行存储电路651的通常工作。
以上说明是图10B所示的寄存器的驱动方法。
通过采用图10B所示的结构，可以不在备份期间中写入低电源电位VSS的数据，因此能够实现工作高速化。
在将上述寄存器用于寄存器784至寄存器787的情况下，当从Active模式转移到Noff1、Noff2模式时，在停止电源之前，将寄存器784至寄存器787的存储电路651的数据写入存储电路652，将存储电路651的数据复位成初始值，由此停止电源。
另外，当从Noff1或Noff2模式恢复到Active模式时，当再次开始对寄存器784至寄存器787供应电力时，首先将存储电路651的数据复位成初始值。然后，将存储电路652的数据写入存储电路651。
因此，即使在当低功耗模式时，寄存器784至寄存器787中也能够保持半导体电路246的处理所需要的数据，所以可以迅速地将半导体电路246从低功耗模式恢复到Active模式。因此，能够降低半导体电路246的功耗。
[实施方式4.存储器]
以下说明可以应用于本发明的一个方式的存储器的例子。该存储器例如可以应用于图9所示的存储器712。
[4.1.SRAM]
这里，说明由应用反相器的电路的触发器构成的存储器的SRAM(StaticRandom AccessMemory：静态随机存取存储器)。
SRAM利用触发器保持数据，所以与DRAM(Dynamic Random AccessMemory：动态随机存取存储器)不同，不需要进行刷新工作。由此，可以抑制保持数据时的功耗。另外，由于SRAM不使用电容元件，所以其适用于要求高速工作的用途。
图11是对应于根据本发明的一个方式的SRAM的存储单元的电路图。另外，虽然在图11中只示出一个存储单元，但是也可以将本发明的一个方式应用于配置多个该存储单元的存储单元阵列。
图11所示的存储单元包括晶体管Tr1e、晶体管Tr2e、晶体管Tr3e、晶体管Tr4e、晶体管Tr5e、晶体管Tr6e。晶体管Tr1e及晶体管Tr2e是p沟道晶体管，晶体管Tr3e及晶体管Tr4e是n沟道晶体管。晶体管Tr1e的栅极与晶体管Tr2e的漏极、晶体管Tr3e的栅极、晶体管Tr4e的漏极以及晶体管Tr6e的源极和漏极中的一个电连接。对晶体管Tr1e的源极施加高电源电位VDD。晶体管Tr1e的漏极与晶体管Tr2e的栅极、晶体管Tr3e的漏极及晶体管Tr5e的源极和漏极中的一个电连接。对晶体管Tr2e的源极施加高电源电位VDD。对晶体管Tr3e的源极施加接地电位GND。晶体管Tr3e的背栅与背栅线BGL电连接。对晶体管Tr4e的源极施加接地电位GND。晶体管Tr4e的背栅与背栅线BGL电连接。晶体管Tr5e的栅极与字线WL电连接。晶体管Tr5e的源极和漏极中的另一个与位线BLB电连接。晶体管Tr6e的栅极与字线WL电连接。晶体管Tr6e的源极和漏极中的另一个与位线BL电连接。
另外，在本实施方式中示出使用n沟道晶体管作为晶体管Tr5e及晶体管Tr6e的例子。但是，晶体管Tr5e及晶体管Tr6e不局限于n沟道晶体管，也可以使用p沟道晶体管。此时，可以适当地改变下面所示的写入、保持以及读出的方法。
如上述那样，通过使具有晶体管Tr1e及晶体管Tr3e的反相器与具有晶体管Tr2e及晶体管Tr4e的反相器环连接来构成触发器。
作为p沟道晶体管，例如可以应用使用硅的晶体管。但是，p沟道晶体管不局限于使用硅的晶体管。另外，作为n沟道晶体管，可以使用上述实施方式所示的使用氧化物半导体膜的晶体管。
在本实施方式中，作为晶体管Tr3e及晶体管Tr4e应用上述实施方式所示的使用氧化物半导体膜的晶体管。该晶体管的关态电流极小，所以其贯通电流也极小。
另外，作为晶体管Tr1e及晶体管Tr2e，也可以采用n沟道晶体管代替p沟道晶体管。当作为晶体管Tr1e及晶体管Tr2e使用n沟道晶体管时，使用耗尽型晶体管，即可。
下面说明图11所示的存储单元的写入、保持以及读出工作。
当进行写入时，首先对位线BL及位线BLB施加对应于数据0或数据1的电位。
例如，当想要写入数据1时，对位线BL施加高电源电位VDD，对位线BLB施加接地电位GND。接着，对字线WL施加高于或等于高电源电位VDD与晶体管Tr5e、晶体管Tr6e的阈值电压之和的电位(VH)。
接着，通过将字线WL的电位设定为小于晶体管Tr5e、晶体管Tr6e的阈值电压，可以保持对触发器写入了的数据1。当采用SRAM时，在保持数据期间流过的电流只有晶体管的泄漏电流。在此，通过作为构成SRAM的晶体管中的部分晶体管采用上述关态电流小的晶体管，可以降低数据的保持所需要的待机功耗。
当进行读出工作时，预先对位线BL及位线BLB施加高电源电位VDD。接着，当对字线WL施加VH时，位线BL的电位保持高电源电位VDD而不发生变化，而位线BLB通过晶体管Tr5e及晶体管Tr3e进行放电，其电位成为接地电位GND。通过利用放大器(未图示)放大位线BL与位线BLB之间的电位差，可以读出被保持的数据1。
另外，当想要写入数据“0”时，对位线BL施加接地电位GND且对位线BLB施加高电源电位VDD，然后对字线WL施加VH，即可。接着，通过将字线WL的电位设定为低于晶体管Tr5e、晶体管Tr6e的阈值电压的电压，可以保持写入到触发器中的数据0。当进行读出工作时，预先对位线BL及位线BLB施加高电源电位VDD并对字线WL施加VH，位线BLB的电位保持高电源电位VDD而不发生变化，位线BL通过晶体管Tr6e及晶体管Tr4e进行放电，其电位成为接地电位GND。通过利用读出放大器放大位线BL与位线BLB之间的电位差，可以读出被保持的数据0。
如上所述，可以提供一种待机功耗小的SRAM。
[4.2.DOSRAM]
使用氧化物半导体膜的晶体管可以具有极小的关态电流。就是说，该晶体管具有通过该晶体管不容易发生电荷的漏泄的电特性。下面，作为在功能上比已知的存储器更优越的存储器，对应用具有上述电特性的晶体管的DOSRAM(Dynamic Oxide SemiconductorRandom Access Memory：动态氧化物半导体随机存取存储器)进行说明。DOSRAM是指将上述关态电流小的晶体管用于存储单元的选择晶体管(用作开关元件的晶体管)的存储器。
首先，参照图12A和图12B说明存储器。这里，图12A是示出存储器的存储单元阵列的电路图。图12B是存储单元的电路图。
图12A所示的存储单元阵列包括多个存储单元1050、多个位线1051、多个字线1052、多个电容线1053以及多个放大器1054。
另外，位线1051及字线1052配置为格子状，在每个位线1051和字线1052的交点配置一个存储单元1050。位线1051与读出放大器1054连接，读出放大器1054具有读出位线1051的电位作为数据的功能。
如图12B所示，存储器单元1050包括晶体管1055及电容器1056。另外，晶体管1055的栅极与字线1052电连接。晶体管1055的源极与位线1051电连接。晶体管1055的漏极与电容器1056的一端电连接。电容器1056的另一端与电容线1053电连接。
图13是存储器的透视图。在图13所示的存储器中，上部作为存储电路具有包括多个存储器单元的多个层的存储器单元阵列(存储器单元阵列3400a至存储器单元阵列3400n(n是2以上的自然数))，下部具有用来使存储器单元阵列3400a至存储器单元阵列3400n工作所需要的逻辑电路3004。
由于晶体管1055的漏泄，保持于电容器1056的电压随着时间的推移越来越降低。当初从V0充电至V1的电压随着时间的推移降低到读出data1的极限的VA。以该期间为保持期间T_1。即，当使用2值存储单元时，需要在保持期间T_1中进行刷新。
例如，当晶体管1055的关态电流不足够小时，保持于电容器1056的电压的随时变化大，所以保持期间T_1变短。因此，需要频繁进行刷新工作。当增加刷新工作的频度时，会增高存储器的功耗。
在本实施方式中，由于晶体管1055的关态电流极小，所以可以使保持期间T_1极长。就是说，由于可以减小刷新频度，所以可以减少功耗。例如，当使用关态电流为1×10-21A至1×10-25A的晶体管1055构成存储单元时，可以在不供应电力的情况下保持数据几天至几十年。
如上所述，根据本发明的一个方式可以获得集成度高且功耗低的存储器。
[4.3.NOSRAM]
接着，说明NOSRAM(Non-volatile Oxide Semiconductor Random Access Memory：氧化物半导体非易失性随机存取存储器)作为与图11及图13所示的存储器不同的存储器的一个例子。NOSRAM是指将上述关态电流小的晶体管用于存储器单元的选择晶体管(作为开关元件的晶体管)并将使用硅材料等的晶体管用于存储器单元的输出晶体管的存储器。
图14A是包括构成存储器的存储器单元及布线的电路图。另外，图14B是表示图14A所示的存储器单元的电特性的图。
如图14A所示，存储器单元包括晶体管1071、晶体管1072以及电容器1073。在此，晶体管1071的栅极与字线1076电连接。晶体管1071的源极与源极线1074电连接。晶体管1071的漏极与晶体管1072的栅极及电容器1073的一端电连接，将该部分记作节点1079。晶体管1072的源极与源极线1075电连接。晶体管1072的漏极与漏极线1077电连接。电容器1073的另一端与电容线1078电连接。
另外，图14A和图14B所示的存储器是利用根据节点1079的电位晶体管1072的外观上的阈值电压发生变动的现象的存储器。例如，图14B是说明电容线1078的电压VCL与流过晶体管1072的漏电流Id_2的关系的图。
另外，通过晶体管1071可以调整节点1079的电位。例如，将源极线1074的电位设定为高电源电位VDD。此时，通过将字线1076的电位设定为晶体管1071的阈值电压Vth加高电源电位VDD的电位以上，可以将节点1079的电位设定为HIGH。另外，通过将字线1076的电位设定为晶体管1071的阈值电压Vth以下，可以将节点1079的电位设定为LOW。
由此，晶体管1072具有以LOW表示的VCL-Id_2曲线和以HIGH表示的VCL-Id_2曲线中的任一电特性。即，当节点1079的电位为LOW时，VCL＝0V时Id_2较小，所以储存数据0；而当节点1079的电位为HIGH时，VCL＝0V时Id_2较大，所以储存数据1。如上那样，可以储存数据。
通过作为晶体管1071使用关态电流小的晶体管，可以延长数据的保持期间。由于晶体管1072防止读出数据时的数据损失，所以可以反复读出数据。
[实施方式5.半导体装置的结构例子]
以下说明用于控制***、蓄电***等的半导体装置的结构例子。
[5.1.晶体管的结构]
首先，说明可以应用于半导体装置的晶体管的结构例子。
对晶体管的结构没有特别的限制，而可以采用任意的结构。作为晶体管的结构，例如可以使用以下所说明的底栅结构的交错型和平面型等。另外，晶体管既可以具有形成有一个沟道形成区域的单栅极结构，又可以具有形成有两个沟道形成区域的双栅极结构或形成有三个沟道形成区域的三栅极结构等多栅极结构。此外，也可以具有隔着栅极绝缘膜配置在沟道形成区域上下的两个栅电极的结构(在本说明书中称为双栅(dual-gate)结构)。此外，也可以采用沟道蚀刻型、沟道保护型晶体管。
[5.1.1.底栅结构]
图15A至图15C示出底栅型晶体管的一种的底栅顶接触结构的晶体管421的结构实例。图15A是晶体管421的平面图，图15B是沿着图15A的点划线A1-A2的截面图，图15C是沿着图15A的点划线B1-B2的截面图。
晶体管421包括：设置在具有绝缘表面的衬底400上的栅电极401；设置在栅电极401上的栅极绝缘膜402；隔着栅极绝缘膜402与栅电极401重叠的氧化物膜404；与氧化物膜404接触地设置的源电极405a及漏电极405b。另外，以覆盖源电极405a及漏电极405b并与氧化物膜404接触的方式设置有绝缘膜406。此外，作为衬底400，可以使用形成有其他元件的元件形成衬底。
另外，也可以在氧化物膜404中的与源电极405a及漏电极405b接触的区域具有n型化区域403。
[5.1.2.顶栅结构]
图16A示出顶栅结构的晶体管422。
晶体管422包括：设置在具有绝缘表面的衬底400上的绝缘膜408；设置在绝缘膜408上的氧化物膜404；与氧化物膜404接触地设置的源电极405a及漏电极405b；设置在氧化物膜404、源电极405a及漏电极405b上的栅极绝缘膜409；以及隔着栅极绝缘膜409与氧化物膜404重叠的栅电极410。
另外，也可以在氧化物膜404中的与源电极405a及漏电极405b接触的区域具有n型化区域403。
[5.1.3.双栅结构]
图16B示出具有隔着栅极绝缘膜配置在沟道形成区域上下的两个栅电极的双栅结构的晶体管423。
晶体管423包括：设置在具有绝缘表面的衬底400上的栅电极401；设置在栅电极401上的栅极绝缘膜402；隔着栅极绝缘膜402与栅电极401重叠的氧化物膜404；与氧化物膜404接触地设置的源电极405a及漏电极405b；覆盖源电极405a及漏电极405b并与氧化物膜404接触的栅极绝缘膜409；以及隔着栅极绝缘膜409与氧化物膜404重叠的栅电极410。
另外，也可以在氧化物膜404中的与源电极405a及漏电极405b接触的区域具有n型化区域403。
[5.2.晶体管的构成要素]
说明晶体管的各构成要素。
[5.2.1.导电膜]
作为栅电极401及栅电极410，例如可以使用具有Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、W等的层。
作为源电极405a及漏电极405b，例如可以使用具有Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、W等的层。
[5.2.2.绝缘膜]
作为栅极绝缘膜402、绝缘膜406、栅极绝缘膜409，例如可以使用氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氮化硅膜、氧化镓膜、氧化铝膜、氮化铝膜或氧氮化铝膜。
此外，通过使用包含较多氧的成膜条件下形成绝缘膜，可以形成氧含量过剩的绝缘膜。另外，为了使绝缘膜的氧含量更多，可以通过离子注入法、离子掺杂法或等离子体处理适当地添加氧。由此，可以对氧化物膜供应氧。
[5.2.3.氧化物膜]
接着，说明可用于氧化物膜404的材料。
作为氧化物膜404，例如可以使用In类金属氧化物、Zn类金属氧化物、In-Zn类金属氧化物或In-Ga-Zn类金属氧化物等的膜。
In例如也可以具有提高氧化物膜404的导电性的功能。例如，通过添加In，可以提高氧化物膜404的载流子迁移率。
或者，也可以使用包含其他金属元素代替包含在上述In-Ga-Zn类金属氧化物中的Ga的一部分或全部的金属氧化物。作为上述其他金属元素，例如可以使用与镓相比能够与更多的氧原子键合的金属元素诸如钛、锆、铪、锗和锡中的任何一种或多种。另外，作为上述其他金属元素，可以使用镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱及镥中的任何一种或多种。这些金属元素具有稳定剂的功能，也可以具有抑制氧化物膜中产生氧缺陷的功能。此外，这些金属元素的添加量是足以使该金属氧化物用作半导体的量。通过使用与镓相比能够与更多的氧原子键合的金属元素并对金属氧化物供应氧，可以减少金属氧化物中的氧缺陷。
Zn例如也可以具有容易使氧化物膜晶化的功能。
可以使利用二次离子质谱分析(SIMS：Secondary Ion Mass Spectrometry)测量的氧化物膜中的氢浓度为2×1020atoms/cm3以下，优选为5×1019atoms/cm3以下，更优选为1×1019atoms/cm3以下，进一步优选为5×1018atoms/cm3以下。
另外，可以使利用SIMS测量的氧化物膜中的氮浓度小于5×1019atoms/cm3，优选为5×1018atoms/cm3以下，更优选为1×1018atoms/cm3以下，进一步优选为5×1017atoms/cm3以下。
另外，可以使利用SIMS测量的氧化物膜中的碳浓度小于5×1019atoms/cm3，优选为5×1018atoms/cm3以下，更优选为1×1018atoms/cm3以下，进一步优选为5×1017atoms/cm3以下。
另外，可以使利用SIMS测量的氧化物膜中的硅浓度小于5×1019atoms/cm3，优选为5×1018atoms/cm3以下，更优选为1×1018atoms/cm3以下，进一步优选为5×1017atoms/cm3以下。
此外，利用SIMS测量出的氧化物膜中的钠浓度为5×1016cm-3以下，优选为1×1016cm-3以下，更优选为1×1015cm-3以下。另外，利用SIMS测量出的氧化物膜中的锂浓度为5×1015cm-3以下，优选为1×1015cm-3以下。此外，氧化物膜中的钾浓度为5×1015cm-3以下，优选为1×1015cm-3以下。
另外，可以使氧化物膜中的根据热脱附谱分析法(TDS:Thermal DesorptionSpectroscopy)分析的m/z＝2(氢分子等)的气体分子(原子)、m/z＝18的气体分子(原子)、m/z＝28的气体分子(原子)及m/z＝44的气体分子(原子)的释放量分别为1×1019个/cm3以下，优选为1×1018个/cm3以下。
作为氧化物膜404，例如可以使用氧化物半导体膜。
氧化物半导体膜例如可以处于非单晶状态。非单晶状态例如由CAAC(C AxisAligned Crystal：c轴取向结晶)、多晶、微晶和非晶部中的至少一个构成。非晶部的缺陷态密度高于微晶和CAAC的缺陷态密度。微晶的缺陷态密度高于CAAC的缺陷态密度。注意，将包括CAAC的氧化物半导体称为CAAC-OS(C Axis Aligned Crystalline OxideSemiconductor：c轴取向结晶氧化物半导体)。
例如，氧化物半导体膜可以包括CAAC-OS。CAAC-OS例如具有c轴取向且a轴及/或b轴不宏观地一致的氧化物半导体。
[实施方式6.蓄电装置]
以下作为蓄电装置的一个例子说明以锂离子二次电池为代表的非水二次电池。
[6.1.正极]
首先，参照图17A和图17B说明蓄电装置的正极。
正极6000由如下要素构成：正极集流体6001以及通过涂敷法、CVD法或溅射法等在正极集流体6001上形成的正极活性物质层6002等。在图17A中虽然示出在薄片状(或带状)的正极集流体6001的两面设置有正极活性物质层6002的例子，但是并不局限于此，正极活性物质层6002也可以只设置在正极集流体6001的一面。另外，在图17A中虽然在正极集流体6001上的整个区域设置有正极活性物质层6002，但是并不局限于此，正极活性物质层6002也可以只设置在正极集流体6001的一部分上。例如，可以采用在正极集流体6001与正极极耳连接的部分不设置正极活性物质层6002的结构。
作为正极集流体6001，可以使用不锈钢、金、铂、锌、铁、铜、铝、钛等金属及它们的合金等导电性高且不与锂等载体离子发生合金化的材料。此外，还可以使用添加有硅、钛、钕、钪、钼等提高耐热性的元素的铝合金。另外，也可以使用与硅起反应形成硅化物的金属元素形成。作为与硅起反应形成硅化物的金属元素，有锆、钛、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、钴、镍等。正极集流体6001可以适当地使用箔状、板状(薄片状)、网状、冲孔金属网状、拉制金属网状等形状。正极集流体6001的厚度优选为10μm以上且30μm以下。
图17B是示出正极活性物质层6002的纵向截面的示意图。正极活性物质层6002包含粒状的正极活性物质6003、用作导电助剂的石墨烯6004以及粘结剂(binder)6005。
作为导电助剂，除了后面说明的石墨烯之外还可以使用乙炔黑(AB)、科琴黑、石墨粒子、碳纳米管等，但是在此，作为一个例子说明使用石墨烯6004的正极活性物质层6002。
正极活性物质6003是由二次粒子构成的粒状的正极活性物质，该二次粒子为：以指定的比率混合原料化合物并对其进行焙烧而形成烧成物，再以适当的方法对该烧成物进行粉碎、造粒及分级而形成的具有平均粒径及粒径分布的二次粒子。因此，在图17B中示意性地示出球状的正极活性物质6003，但是不局限于该形状。
作为正极活性物质6003，使用锂离子等载体离子能够嵌入及脱嵌的材料即可。
例如，可以使用橄榄石型结构的含锂复合磷酸盐(通式LiMPO4(M为Fe(II)、Mn(II)、Co(II)、Ni(II)中的一种以上))。作为通式LiMPO4的典型例子，可以举出LiFePO4、LiNiPO4、LiCoPO4、LiMnPO4、LiFeaNibPO4、LiFeaCobPO4、LiFeaMnbPO4、LiNiaCobPO4、LiNiaMnbPO4(a+b为1以下，0＜a＜1，0＜b＜1)、LiFecNidCoePO4、LiFecNidMnePO4、LiNicCodMnePO4(c+d+e为1以下，0＜c＜1，0＜d＜1，0＜e＜1)、LiFefNigCohMniPO4(f+g+h+i为1以下，0＜f＜1，0＜g＜1，0＜h＜1，0＜i＜1)等锂化合物作为正极活性物质使用。
或者，也可以使用通式为Li(2-j)MSiO4(M为Fe(II)、Mn(II)、Co(II)、Ni(II)中的一种以上，0≤j≤2)等含锂复合硅酸盐。作为通式为Li(2-j)MSiO4的典型例子，可以举出Li(2-j)FeSiO4、Li(2-j)NiSiO4、Li(2-j)CoSiO4、Li(2-j)MnSiO4、Li(2-j)FekNilSiO4、Li(2-j)FekColSiO4、Li(2-j)FekMnlSiO4、Li(2-j)NikColSiO4、Li(2-j)NikMnlSiO4(k+l为1以下，0＜k＜1，0＜l＜1)、Li(2-j)FemNinCoqSiO4、Li(2-j)FemNinMnqSiO4、Li(2-j)NimConMnqSiO4(m+n+q为1以下，0＜m＜1，0＜n＜1，0＜q＜1)、Li(2-j)FerNisCotMnuSiO4(r+s+t+u为1以下，0＜r＜1，0＜s＜1，0＜t＜1，0＜u＜1)等化合物作为正极活性物质使用。
另外，还可以使用：具有层状岩盐型的结晶结构的钴酸锂(LiCoO2)、LiNiO2、LiMnO2、Li2MnO3；LiNi0.8Co0.2O2等NiCo类(通式为LiNixCo1-xO2(0＜x＜1))；LiNi0.5Mn0.5O2等NiMn类(通式为LiNixMn1-xO2(0＜x＜1))；以及LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2等NiMnCo类(也称为NMC。通式为LiNixMnyCo1-x-yO2(x＞0，y＞0，x+y＜1))等含锂材料。
另外，还可以使用LiMn2O4等具有尖晶石型的结晶结构的活性物质、LiMVO4等具有反尖晶石型的结晶结构的活性物质等或其他各种化合物。
在载体离子是锂离子以外的碱金属离子或者碱土金属离子的情况下，作为正极活性物质6003，也可以使用碱金属(例如，钠、钾等)、碱土金属(例如，钙、锶、钡、铍或镁等)代替上述化合物或氧化物中的锂。
此外，虽然未图示，但是也可以在正极活性物质6003的表面设置碳层。通过设置碳层可以提高电极的导电性。通过在焙烧正极活性物质时混合葡萄糖等碳水化合物，可以由碳层覆盖正极活性物质6003。
另外，通过对氧化石墨烯进行还原处理，可以形成作为导电助剂添加于正极活性物质层6002的石墨烯6004。
在本说明书中，石墨烯包括单层石墨烯和两层以上且一百层以下的多层石墨烯。单层石墨烯是指具有π键的单原子层的碳分子的薄片。另外，氧化石墨烯是指上述石墨烯被氧化的化合物。另外，在将氧化石墨烯还原而形成石墨烯时，包含在氧化石墨烯中的氧不一定都脱离，其中一部分残留在石墨烯中。在石墨烯包含氧的情况下，利用XPS测定的氧的比率为石墨烯整体的2atomic％以上且20atomic％以下，优选为3atomic％以上且15atomic％以下。
在此，在石墨烯为多层石墨烯的情况下，通过包含将氧化石墨烯还原的石墨烯，使石墨烯之间的层间距离为0.34nm以上且0.5nm以下，优选为0.38nm以上且0.42nm以下，更优选为0.39nm以上且0.41nm以下。在一般的石墨中，单层石墨烯之间的层间距离为0.34nm，但由于在根据本发明的一个方式的蓄电装置中使用的石墨烯的层间距离比上述单层石墨烯的层间距离长，所以在多层石墨烯的层间中的载体离子容易移动。
氧化石墨烯例如可以利用被称为Hummers法的氧化法来制造。
在Hummers法中，对石墨粉末添加过锰酸钾的硫酸溶液、过氧化氢水等而使其起氧化反应，从而制造包含氧化石墨的分散液。由于石墨中的碳的氧化，环氧基、羰基、羧基、羟基等官能团键合到氧化石墨。由此，氧化石墨中的多个石墨烯的层间距离比石墨长，从而容易通过层间的分离而进行氧化石墨烯的薄片化。接着，通过对包含氧化石墨的混合液施加超声波振动，可以劈开层间距离长的氧化石墨而使氧化石墨烯分离，同时可以制造包含氧化石墨烯的分散液。于是，通过从包含氧化石墨烯的分散液去除溶剂，可以得到粉末状的氧化石墨烯。
另外，氧化石墨烯的制造方法不局限于使用过锰酸钾的硫酸溶液的Hummers法，例如也可以适当地利用使用硝酸、氯酸钾、硝酸钠或过锰酸钾等的Hummers法或者Hummers法以外的氧化石墨烯的制造方法。
另外，氧化石墨的薄片化除了施加超声波振动以外，还可以通过施加微波、无线电波、热等离子体的照射或者物理应力来进行。
制造出来的氧化石墨烯具有环氧基、羰基、羧基、羟基等。因为在以NMP(也称为N-甲基吡咯烷酮、1-甲基-2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮等)为代表的极性溶剂中氧化石墨烯所具有的官能团中的氧带负电，所以该氧化石墨烯与NMP相互起作用，并且与不同的氧化石墨烯相互排斥而不容易聚集。因此，在极性溶剂中，氧化石墨烯容易均匀地分散。
另外，氧化石墨烯的一个边长(也称为鳞片尺寸)为50nm以上且100μm以下，优选为800nm以上且20μm以下。
如图17B的正极活性物质层6002的截面图所示，多个粒状的正极活性物质6003被多个石墨烯6004覆盖。一个薄片状的石墨烯6004与多个粒状的正极活性物质6003连接。尤其是，由于石墨烯6004为薄片状，所以石墨烯6004可以以包围粒状的正极活性物质6003的表面的一部分的方式形成面接触。与和正极活性物质形成点接触的乙炔黑等粒状导电助剂不同，石墨烯6004能够实现接触电阻低的面接触，所以可以提高粒状的正极活性物质6003与石墨烯6004之间的电子导电性，而无需增加导电助剂的量。
另外，多个石墨烯6004也彼此形成面接触。这是因为在形成石墨烯6004时使用极性溶剂中的分散性极高的氧化石墨烯的缘故。由于使溶剂从包含均匀地分散的氧化石墨烯的分散介质中挥发而将其除去，并将氧化石墨烯还原而形成石墨烯，所以残留在正极活性物质层6002中的石墨烯6004彼此部分重叠，并以彼此形成面接触的方式分散，由此形成电子导电的路径。
此外，石墨烯6004的一部分以三维方式配置在正极活性物质6003之间。另外，由于石墨烯6004为由碳分子的单层或叠层构成的极薄的膜(薄片)，所以石墨烯6004沿着各个粒状的正极活性物质6003的表面覆盖并接触于该表面的一部分，石墨烯6004的不与粒状的正极活性物质6003接触的部分在多个粒状的正极活性物质6003之间弯曲而起皱或者被拉长而成为伸展的状态。
因此，由多个石墨烯6004在正极6000中形成电子导电的网络。所以粒状的正极活性物质6003之间的电子导电的路径被保持。由此，在使用涂敷法的情况下，将含有均匀地分散的氧化石墨烯的分散介质涂敷且干燥，然后进行还原而获得的的石墨烯用作导电助剂，可以形成电子导电性高的正极活性物质层6002。
另外，因为不需要为了增加粒状的正极活性物质6003与石墨烯6004之间的接触点而增加导电助剂的添加量，所以可以增加在正极活性物质层6002中的正极活性物质6003所占的比率。由此，可以增加二次电池的放电容量。
粒状的正极活性物质6003的一次粒子的平均粒径为500nm以下，优选为50nm以上且500nm以下。为了使石墨烯6004与多个该粒状的正极活性物质6003形成面接触，石墨烯6004的一个边长优选为50nm以上且100μm以下，更优选为800nm以上且20μm以下。
另外，作为包含在正极活性物质层6002中的粘结剂(binder)，除了典型的聚偏氟乙烯(PVDF)之外，还可以使用聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、三元乙丙聚合物、丁苯橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶、氟橡胶、聚醋酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、硝酸纤维素等。
如上所示的正极活性物质层6002优选包含总重量的90wt％以上且94wt％以下的正极活性物质6003、1wt％以上且5wt％以下的用作导电助剂的石墨烯6004以及1wt％以上且5wt％以下的粘结剂。
[6.2.负极]
下面，参照图18A和图18B说明蓄电装置的负极。
负极6100由如下要素构成：负极集流体6101以及通过涂敷法、CVD法或溅射法等在负极集流体6101上形成的负极活性物质层6102等。在图18A中虽然示出在薄片状(或带状)的负极集流体6101的两面设置有负极活性物质层6102的例子，但是并不局限于此，负极活性物质层6102也可以只设置在负极集流体6101的一面。另外，在图18A中虽然在负极集流体6101上的整个区域设置有负极活性物质层6102，但是并不局限于此，负极活性物质层6102也可以只设置在负极集流体6101的一部分上。例如，优选采用在负极集流体6101与负极极耳连接的部分不设置负极活性物质层6102的结构。
作为负极集流体6101，可以使用不锈钢、金、铂、锌、铁、铜、钛等金属及它们的合金等导电性高且不与锂等载体离子发生合金化的材料。另外，也可以使用与硅起反应形成硅化物的金属元素形成。作为与硅起反应形成硅化物的金属元素，有锆、钛、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、钴、镍等。负极集流体6101可以适当地使用箔状、板状(薄片状)、网状、冲孔金属网状、拉制金属网状等形状。负极集流体6101的厚度优选为10μm以上且30μm以下。
图18B是示意性地示出负极活性物质层6102的一部分的截面的图。在此，虽然示出在负极活性物质层6102中具有负极活性物质6103及粘结剂(binder)6105的例子，但是并不局限于此，只要在负极活性物质层6102中至少具有负极活性物质6103即可。
负极活性物质6103只要是能够溶解且析出金属或使金属离子嵌入及脱嵌的材料，就没有特别的限制。作为负极活性物质6103的材料，除了锂金属之外，还可以使用在蓄电方面上一般使用的碳材料的石墨。在石墨中，作为低结晶性碳可以举出软质碳、硬质碳等，作为高结晶性碳可以举出天然石墨、集结石墨、热分解碳、液晶沥青基碳纤维、中间相碳微球(MCMB)、液晶沥青、石油或煤类焦炭等。
另外，作为负极活性物质6103，除了上述材料之外，还可以使用能够利用与载体离子的合金化或脱合金化反应进行充放电反应的合金类材料。当载体离子是锂离子时，作为合金类材料，例如可以使用包含Mg、Ca、Al、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Ag、Au、Zn、Cd、Hg及In等中的至少一种的材料。这种金属的容量比石墨大，尤其是，硅的理论容量明显地高，即4200mAh/g。因此，优选将硅用于负极活性物质6103。
在图18B中，虽然将负极活性物质6103表示为粒状的物质，但是并不局限于此，作为负极活性物质6103的形状例如可以为板状、棒状、圆柱状、粉状、鳞片状等任意形状。另外，负极活性物质6103也可以具有立体形状诸如在板状的表面具有凹凸的形状、在表面具有微小的凹凸的形状或多孔形状。
在利用涂敷法形成负极活性物质层6102的情况下，通过对负极活性物质6103添加导电助剂(未图示)或粘结剂6105来制造负极浆料，并将其涂敷于负极集流体6101上且进行干燥即可。
另外，也可以对负极活性物质层6102进行锂的预掺杂。作为预掺杂的方法，可以采用通过溅射法在负极活性物质层6102的表面形成锂层的方法。或者，也可以通过在负极活性物质层6102的表面设置锂箔，来对负极活性物质层6102进行锂的预掺杂。
此外，优选在负极活性物质6103的表面形成石墨烯(未图示)。例如，当作为负极活性物质6103采用硅时，负极活性物质6103的体积在充放电循环中伴随载体离子的吸留及释放而发生很大的变化，由此负极集流体6101与负极活性物质层6102之间的紧密性降低，充放电导致电池特性的恶化。于是，通过在包含硅的负极活性物质6103的表面形成石墨烯，即使在充放电循环中硅的体积发生变化，也可以抑制负极集流体6101与负极活性物质层6102之间的紧密性的降低，从而减少电池特性的恶化，所以是优选的。
与正极的制造方法同样，形成在负极活性物质6103表面的石墨烯可以通过将氧化石墨烯还原来形成。作为该氧化石墨烯可以使用上述氧化石墨烯。
另外，也可以在负极活性物质6103的表面形成氧化物等的覆膜6104。在充电时由于电解液的分解等而形成的覆膜(固体电解质界面：Solid ElectrolyteInterphase)不能将其形成时消耗的电荷量释放出来，从而形成不可逆容量。针对于此，通过将氧化物等的覆膜6104预先设置在负极活性物质6103的表面，可以抑制或防止产生不可逆容量。
作为这种覆盖上述负极活性物质6103的覆膜6104，可以使用铌、钛、钒、钽、钨、锆、钼、铪、铬、铝和硅中的一种的氧化膜或包含这些元素中的一种及锂的氧化膜。与以往的因电解液的分解生成物而形成在负极表面上的覆膜相比，这种覆膜6104为充分致密的膜。
例如，氧化铌(Nb2O5)的导电率较低，即10-9S/cm，也就是说其具有高绝缘性。因此，氧化铌膜妨碍负极活性物质与电解液之间的电化学分解反应。另一方面，氧化铌的锂扩散系数为10-9cm2/sec，也就是说其具有高锂离子导电性。因此，其能够使锂离子透过。
作为覆盖负极活性物质6103的覆膜6104的形成方法，例如可以使用溶胶-凝胶法。溶胶-凝胶法是一种形成薄膜的方法，其中通过加水分解反应及重缩合反应使含金属醇盐或金属盐等的溶液成为失去流动性的凝胶，再对该凝胶进行焙烧来形成薄膜。由于溶胶-凝胶法是从液相形成薄膜的方法，所以可以在分子水平上均匀地混合原料。由此，通过对溶剂的阶段的金属氧化膜的原料添加石墨等的负极活性物质，可以容易地在凝胶中分散活性物质。如此，在负极活性物质6103表面形成覆膜6104。
通过使用该覆膜6104，可以防止蓄电装置的容量的降低。
[6.3.电解液]
作为用于蓄电装置的电解液的溶剂，优选使用非质子有机溶剂。例如，可以以任意组合及比率使用碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯、碳酸氯苯基、碳酸亚乙烯酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、甲酸甲酯、醋酸甲酯、丁酸甲酯、1，3-二氧六环、1，4-二氧六环、二甲氧基乙烷(DME)、二甲亚砜、二***、甲基二甘醇二甲醚(methyldiglyme)、乙腈、苯腈、四氢呋喃、环丁砜、磺内酯等中的一种或两种以上。
此外，通过作为电解液的溶剂使用凝胶化的高分子材料，对于漏液性等的安全性可以得到提高。并且，能够实现蓄电装置的薄型化及轻量化。作为凝胶化的高分子材料的典型例子，可以举出硅酮胶、丙烯酸树脂胶、丙烯腈胶、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、氟类聚合物等。
另外，通过作为电解液的溶剂使用一种或多种具有阻燃性及难挥发性的离子液体(室温熔融盐)，即使因蓄电装置的内部短路、过充电等而使内部温度上升也可以防止蓄电装置的破裂或起火等。
此外，作为溶解于上述溶剂的电解质，当将锂离子用于载体时，例如可以以任意组合及比率使用LiPF6、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiAlCl4、LiSCN、LiBr、LiI、Li2SO4、Li2B10Cl10、Li2B12Cl12、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、LiC(CF3SO2)3、LiC(C2F5SO2)3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C4F9SO2)(CF3SO2)、LiN(C2F5SO2)2等锂盐中的一种或两种以上。
[6.4.隔离体]
作为蓄电装置的隔离体，可以使用纤维素、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚丁烯、尼龙、聚酯、聚砜、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯或四氟乙烯等多孔绝缘体。另外，也可以使用玻璃纤维等无纺布或玻璃纤维与高分子纤维复合的隔膜。
[6.5.非水二次电池]
接着，参照图19A至图19C及图20A和图20B说明非水二次电池的结构。
[6.5.1.硬币型二次电池]
图19A示出硬币型(单层扁平型)的锂离子二次电池的外观，还示出其截面结构的一部分。
在硬币型二次电池950中，兼用作正极端子的正极包壳(positive electrodecan)951和兼用作负极端子的负极包壳(negative electrode can)952由使用聚丙烯等形成的垫片953绝缘并密封。正极954由正极集流体955和以与其接触的方式设置的正极活性物质层956形成。另外，负极957由负极集流体958和以与其接触的方式设置的负极活性物质层959形成。在正极活性物质层956与负极活性物质层959之间设置有隔离体960和电解液(未图示)。
负极957在负极集流体958上具有负极活性物质层959，正极954在正极集流体955上具有正极活性物质层956。
作为正极954、负极957、隔离体960以及电解液，分别可以使用上述材料。
作为正极包壳951、负极包壳952，可以使用对电解液具有抗蚀性的镍、铝、钛等金属、上述金属的合金或上述金属与其他金属的合金(例如，不锈钢等)。此外，为了防止由电解液导致的腐蚀，优选使用镍或铝等覆盖正极包壳951及负极包壳952。正极包壳951与正极954电连接，负极包壳952与负极957电连接。
将上述负极957、正极954及隔离体960浸渍到电解液中，如图19A所示，将正极包壳951设置于下方，依次层叠正极954、隔离体960、负极957、负极包壳952，隔着垫片953将正极包壳951与负极包壳952压合，来制造硬币型二次电池950。
[6.5.2.薄型二次电池]
接下来，参照图19B对薄型二次电池的一个例子进行说明。图19B为便于说明而露出其内部结构的一部分。
图19B所示的薄型二次电池970包括：包含正极集流体971及正极活性物质层972的正极973；包含负极集流体974及负极活性物质层975的负极976；隔离体977；电解液(未图示)；以及外包装体978。在设置于外包装体978内的正极973与负极976之间设置有隔离体977。此外，在外包装体978内充满电解液。另外，在图19B中，使用一层正极973、一层负极976、一层隔离体977，但是也可以成为交替层叠上述三者的叠层型二次电池。
作为正极、负极、隔离体以及电解液(电解质和溶剂)，分别可以使用上述材料。
在图19B所示的薄型二次电池970中，正极集流体971及负极集流体974还用作与外部电接触的端子(极耳)。因此，正极集流体971及负极集流体974的一部分露出到外包装体978的外侧。
在薄型二次电池970中，作为外包装体978，例如可以使用如下三层结构的叠层薄膜：在由聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、离聚物、聚酰胺等的材料构成的膜上设置铝、不锈钢、铜、镍等的柔性优良的金属薄膜，并且在该金属薄膜上作为外包装体的外表面设置聚酰胺类树脂、聚酯类树脂等的绝缘性合成树脂薄膜。通过采用上述三层结构，可以遮断电解液及气体的透过，同时也确保绝缘性并具有耐电解液性。
[6.5.3.圆筒型二次电池]
接下来，参照图20A和图20B对圆筒型二次电池的一个例子进行说明。如图20A所示，圆筒型二次电池980在顶面具有正极盖(电池盖)981，并在侧面及底面具有电池包壳(外装包壳)982。上述正极盖981与电池包壳(外装包壳)982通过垫片(绝缘垫片)990绝缘。
图20B是示意性地示出圆筒型二次电池的截面的图。在中空圆柱状电池包壳982的内侧设置有电池元件，在该电池元件中，带状的正极984和带状的负极986夹着隔离体985被卷绕。虽然未图示，但是电池元件以中心销为中心被卷绕。电池包壳982的一端关闭且另一端开着。
作为正极984、负极986、隔离体985，可以使用上述材料。
作为电池包壳982，可以使用对电解液具有抗蚀性的镍、铝、钛等金属、上述金属的合金或上述金属与其他金属的合金(例如，不锈钢等)。此外，为了防止由电解液导致的腐蚀，优选使用镍或铝等覆盖电池包壳982。在电池包壳982的内侧，正极、负极及隔离体被卷绕的电池元件由对置的一对绝缘板988和绝缘板989夹持。
另外，在设置有电池元件的电池包壳982的内部中注入有电解液(未图示)。作为电解液，可以使用上述电解质和溶剂。
因为用于圆筒型二次电池的正极984及负极986被卷绕，所以在集流体的两个面形成活性物质。正极984与正极端子(正极集电导线)983连接，而负极986与负极端子(负极集电导线)987连接。正极端子983及负极端子987都可以使用铝等金属材料。将正极端子983电阻焊接到安全阀机构992，而将负极端子987电阻焊接到电池包壳982底。安全阀机构992与正极盖981通过PTC(Positive Temperature Coefficient：正温度系数)元件991电连接。当电池的内压的上升超过指定的阈值时，安全阀机构992切断正极盖981与正极984的电连接。另外，PTC元件991是其电阻当温度上升时增大的热敏感电阻元件，并通过电阻增大限制电流量而防止异常发热。作为PTC元件，可以使用钛酸钡(BaTiO3)类半导体陶瓷等。
[6.5.4.方型二次电池]
接下来，参照图19C对方型二次电池的一个例子进行说明。图19C所示的卷绕体993包括负极994、正极995、隔离体996。卷绕体993是夹着隔离体996使负极994和正极995彼此重叠来形成叠层片，并且将该叠层片卷绕而形成的。通过由方型密封包壳等覆盖该卷绕体993，形成方型二次电池。另外，由负极994、正极995以及隔离体996构成的叠层的叠层数目根据所需的容量和元件体积适当地设计，既可。
与圆筒型二次电池相同，负极994通过端子997和端子998中的一个与负极极耳(未图示)连接，正极995通过端子997和端子998中的另一个与正极极耳(未图示)连接。其他安全阀机构等的***结构参照圆筒型二次电池。
如上述那样，作为二次电池示出硬币型、薄型(也称为层压型)、圆筒型以及方型二次电池，但是可以使用其他各种形状的二次电池。此外，也可以采用层叠有多个正极、多个负极、多个隔离体的结构以及卷绕有正极、负极、隔离体的结构。
[6.6.锂离子电容器]
接着，说明蓄电装置的一个例子的锂离子电容器。
锂离子电容器是组合双电层电容器(EDLC：Electric Double Layer Capacitor)的正极与使用碳材料的锂离子二次电池的负极而成的混合电容器，并是正极和负极的蓄电原理不同的非对称电容器。正极形成双电层而利用物理作用进行充放电，另一方面，负极利用锂的化学作用进行充放电。在锂离子电容器中，通过作为负极活性物质的碳材料等使用预先吸留锂的负极，与现有的作为负极使用活性炭的双电层电容器相比，可以显著提高能量密度。
锂离子电容器使用能够可逆地担持锂离子和阴离子中的至少一种的材料代替锂离子二次电池的正极活性物质层，即可。作为这种材料，例如可以举出活性炭、导电高分子、多并苯有机半导体(PAS：PolyAcenic Semiconductor)等。
锂离子电容器的充放电效率高，能够进行快速充放电且即使被反复利用使用寿命也长。
可以使用上述锂离子电容器代替根据本发明的一个方式的蓄电装置。由此可以抑制不可逆容量的产生而制造提高了循环特性的蓄电装置。
[实施方式7.蓄电***]
以下说明蓄电***的结构例子。
图21A和图21B示出蓄电***的结构例子。图21A所示的蓄电***在框体800中包括多个蓄电元件810及电路衬底850。
作为蓄电元件810，例如可以应用参照图17A至图20B说明的蓄电装置。
在电路衬底850中例如包括具有芯片851的参照图7说明的控制***。作为芯片851，例如可以举出图7所示的半导体电路246等。再者，电路衬底850与连接于外部设备的连接器852连接。电路衬底850通过连接器852例如与电源或负载连接。
作为电路衬底850例如可以使用印刷衬底(PCB)。当使用印刷衬底作为电路衬底850时，在印刷衬底上安装电阻元件、电容器等电容元件、线圈(电感器)、半导体集成电路(IC)等电子构件并将其连接，而形成控制***。作为电子构件，除了上述构件以外还可以安装各种构件诸如热敏电阻器等温度检测元件、保险丝、滤波器、水晶振荡器、EMC(electromagnetic compatibility：电磁兼容)构件等。
这里，作为上述半导体集成电路(IC)可以使用具有晶体管的电路。由此，可以大幅度地降低控制***的功耗。
再者，如图21B所示，电路衬底850包括多个连接端子811a及多个连接端子811b。连接端子811a及连接端子811b设置在每个蓄电元件810中。连接端子811a与对应的蓄电元件810的连接端子812a连接。连接端子811b与对应的蓄电元件810的连接端子812b连接。此时，蓄电元件810通过连接端子811a及连接端子811b与设置在电路衬底850中的控制***连接。
此外，如图22所示，也可以在框体800中设置天线860。
天线860例如可以用来与外部进行多个蓄电元件810的电力及信号的传送及接收。通过使天线860与电路衬底850电连接，可以利用电路控制与外部进行的电力及信号的传送及接收。
此外，可以设置多种天线也可以不设置天线。
在图22中示出天线860是线圈形状的情况，但是不局限于此，例如也可以采用线状、平板状。此外，也可以使用平面天线、开口面天线、行波天线、EH天线、磁场天线、介电体天线等天线。
此外，作为通过无线的电力的发送和接收(也称为非接触电力传输、无触点电力传输或无线供电等)，可以使用电磁感应方式、磁场共振方式或电波方式等。
此外，框体800也可以采用具有防止因蓄电元件810导致电场或磁场被遮蔽的功能的结构。在此情况下，作为框体800例如可以使用磁性体。
如图21A至图22所示可以构成蓄电***。由此，例如可以防止用于蓄电***的蓄电装置的劣化。
[实施方式8.电器设备]
根据本发明的一个方式的蓄电装置可以用于各种电器设备。
[8.1.电器设备的范围]
在此，电器设备是指包括利用电力驱动的部分的工业产品。电器设备不局限于家电等民用电器设备，其广泛地包括商用、工业用、军事用等各种用途的电器设备。
[8.2.电器设备的一个例子]
作为使用根据本发明的一个方式的蓄电装置的电器设备，可以举出电视机、监视器等显示装置、照明装置、台式或笔记本式等的个人计算机、文字处理机、再现存储在DVD(Digital Versatile Disc：数字通用光盘)等记录介质中的静态图像或动态图像的图像再现装置、CD(Compact Disc：光碟)播放器、数字音频播放器等便携式或固定式声音再现设备、便携式或固定式无线电接收机、磁带录音机、IC录音机(dictaphone)等录音再现设备、头戴式耳机音响、音响、遥控操作机、台钟、挂钟等钟表、无绳电话子机、步话机、移动电话、车载电话、便携式或固定式游戏机、计步器、计算器、便携式信息终端、电子笔记本、电子书阅读器、电子翻译器、麦克风等声音输入器、相机、摄像机等影像拍摄装置、玩具、电动剃须刀、电动刷牙器、微波炉等高频加热装置、电饭煲、洗衣机、吸尘器、热水器、电扇、电吹风、加湿器、除湿器、空调器等空调设备、洗碗机、烘碗机、干衣机、烘被机、电冰箱、电冷冻箱、电冷藏冷冻箱、DNA保存用冰冻器、手电筒、电动工具、烟尘探测器、助听器、起搏器、便携式X射线拍摄装置、辐射计数器、电动按摩器、透析装置等健身器或医疗设备等。再者，还可以举出引导灯、信号机、煤气表、水表等计量器具、传送带、自动扶梯、电梯、自动售货机、自动售票机、自动取款机(CD：Cash Dispenser)、自动柜员机(ATM：Automated Teller Machine)、数字标牌(digital signage)、工业机器人、无线用基站、移动电话基站、储电***、用于使电力均匀化或智能电网的蓄电装置等工业设备。另外，利用来自蓄电装置的电力通过电动机推进的移动体(传输体)等也包括在电器设备或电器设备的范畴内。作为上述移动体，例如可以举出电动汽车(EV)、兼具内燃机和电动机的混合动力汽车(HEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)、使用履带代替这些的车轮的履带式车辆、农业机械、包括电动辅助自行车的电动自行车、摩托车、电动轮椅、电动卡丁车、小型或大型船舶、潜水艇、固定翼机、旋转翼机等飞机、火箭、人造卫星、太空探测器、行星探测器、宇宙飞船等。
另外，在上述电器设备中，作为用来供应大部分的功耗的主电源，可以使用根据本发明的一个方式的蓄电装置。或者，在上述电器设备中，作为在来自主电源或商业电源的电力供应停止时能够对蓄电装置供应电力的不间断电源，可以使用根据本发明的一个方式的蓄电装置。或者，在上述电器设备中，作为与来自主电源或商业电源的电力供应同时进行的将电力供应到电器设备的辅助电源，可以使用根据本发明的一个方式的蓄电装置。
[8.3.电网的一个例子]
上述各个电器设备既可以安装蓄电装置，也可以通过有线或无线连接多个电器设备、蓄电装置以及控制它们的电力***的控制装置而形成一种电力***网络(电网)。通过控制装置来控制电网，可以提高网络整体的电力的使用功率。
图23A示出在住宅中使多个家用电器、控制装置以及蓄电装置等连接的HEMS(家庭能源管理***：Home Energy Management System)的例子。通过利用这种***，可以简单地掌握家庭整体的用电量。另外，也可以远程控制多个家用电器的工作。此外，当利用传感器或控制装置自动控制家用电器时，这种***还可以节电。
设置在住宅8000中的配电盘8003通过引入线8002与电力***8001连接。通过配电盘8003，将由引入线8002供应的商业电力的交流电力供应到各家用电器。控制装置8004除了与配电盘8003之外、还与多个家用电器、蓄电***8005以及太阳能发电***8006等连接。另外，控制装置8004也可以与停在住宅8000的户外等并与配电盘8003独立的电动汽车8012连接。
通过控制装置8004使配电盘8003与多个家用电器连接而形成网络，并且通过控制装置8004来控制连接到网络的多个家用电器。
另外，控制装置8004与因特网8011连接，并可以通过因特网8011与管理服务器8013连接。管理服务器8013可以接受用户的电力使用情况的信息而创建数据库，并且，可以根据该数据库对用户提供各种服务。另外，管理服务器8013例如可以对用户随时提供对应于时间段的电费信息，并且控制装置8004也可以根据该信息设定住宅8000中的最适合的使用模式。
例如，多个家用电器是指图23A所示的显示装置8007、照明装置8008、空调***8009以及电冷藏箱8010，当然并不局限于这些，其是指可以设置在住宅内的上述电器设备等的所有电器。
例如，在显示装置8007的显示部中，组装有液晶显示装置、在每个像素中具备有机EL(Electro Luminescence)元件等发光元件的发光装置、电泳显示装置、DMD(DigitalMicromirror Device：数字微镜装置)、PDP(Plasma Display Panel：等离子体显示面板)、FED(Field Emission Display：场致发射显示器)等的半导体显示装置，除了电视广播接收用之外，用于个人计算机或广告显示等的信息显示用显示装置也包括在显示装置8007中。
另外，照明装置8008包括利用电力以人工获得光的人工光源，作为人工光源，可以使用白炽灯泡、荧光灯等放电灯以及LED(Light Emitting Diode)或有机EL元件等发光元件。图23A所示的照明装置8008设置在天花板，但是除此之外也可以是设置在墙壁、地板以及窗户等的安装型照明装置或台式照明装置。
空调***8009具有调整温度、湿度以及空气净化度等的室内环境的功能。在图23A中，作为一个例子示出空调器。空调器包括具备将压缩机及蒸发器等合为一体的室内机和内藏冷凝器的室外机(未图示)的空调器或将室内机和室外机合为一体的空调器等。
另外，电冷藏箱8010是一种用来在低温下保管食品等的电器设备，其包括在零度以下使食品等冷冻的电冷冻箱。通过在被压缩机压缩的管道中的冷却介质汽化时的散热，使箱内冷却。
上述多个家用电器既可以分别具有蓄电装置，也可以不具有蓄电装置而利用来自蓄电***8005的电力或来自商业电源的电力。在家用电器在其内部具有蓄电装置的情况下，即使在由于停电等无法接受来自商业电源的电力供应时，通过将蓄电装置用作不间断电源，也可以使用上述家用电器。
在上述各个家用电器的电源供应端子的附近，可以设置电流传感器等的电力检测单元。通过将利用电力检测单元检测出的信息发送到控制装置8004，除了用户可以掌握住宅整体的用电量以外，控制装置8004还可以根据该信息设定对多个家用电器的电力分配，从而可以在住宅8000中高效率地或经济地使用电力。
另外，在商业电源的供应源能够供应的总电能中的电力使用率低的时间段中，可以从商业电源对蓄电***8005进行充电。另外，通过利用太阳能发电***8006，白天可以对蓄电***8005进行充电。注意，进行充电的对象不局限于蓄电***8005，也可以是安装在与控制装置8004连接的电动汽车8012中的蓄电装置或多个家用电器所具有的蓄电装置。
如此，通过利用控制装置8004将储存在各种进行了充电的蓄电装置中的电力高效率地分配而使用，可以在住宅8000内高效率地或经济地使用电力。
如上所述，虽然作为将电力***网络化而控制的例子，示出家庭规模的电网，但是并不局限于此，也可以构筑将智能电表(smartmeter)等的控制功能和通信功能组合的城市规模、国家规模的智能电网(smartgrid)。另外，还可以构筑以能量供应源和消费设施为构成单位的工厂或企业规模的微电网(microgrid)。
[8.4.电器设备的一个例子]
接着，作为电器设备的一个例子，参照图23B和图23C说明移动体的例子。可以将根据本发明的一个方式的蓄电装置用于控制移动体的蓄电装置。
图23B示出电动汽车的内部结构的一个例子。电动汽车8020安装有可以进行充放电的蓄电装置8024。蓄电装置8024的电力由电子控制单元8025(ECU：Electronic ControlUnit)调整其输出，通过逆变器单元8026供应到驱动电动机单元8027。逆变器单元8026可以将从蓄电装置8024输入的直流电力转换为三相交流电力，并可以调整转换的交流电力的电压、电流以及频率然后输出到驱动电动机单元8027。
因此，当驾驶员踏下加速踏板(未图示)时，驱动电动机单元8027开始工作，在驱动电动机单元8027产生的扭力(torque)通过输出轴8028及驱动轴8029传送到后轮(驱动轮)8030。通过随着后轮的驱动，前轮8023也工作，可以使电动汽车8020驱动行驶。
在各单元中，例如设置有电压传感器、电流传感器、温度传感器等的检测单元，通过该单元适当地监视电动汽车8020的各部位的物理量。
电子控制单元8025是一种具有未图示的RAM、ROM等的存储器及CPU的处理装置。根据电动汽车8020的加速、减速、停止等操作信息、行驶环境及各单元的温度信息、控制信息以及蓄电装置的荷电状态(SOC：State Of Charge)等的输入信息，电子控制单元8025对逆变器单元8026、驱动电动机单元8027以及蓄电装置8024输出控制信号。各种数据或程序储存在该存储器中。
驱动电动机单元8027除了交流电动机之外，还可以将直流电动机或上述电动机和内燃机组合而使用。
另外，只要具备根据本发明的一个方式的蓄电装置，就不局限于上述移动体。
安装在电动汽车8020的蓄电装置8024可以通过利用插件方式或非接触供电方式等从外部的充电设备被供应电力，来进行充电。图23C示出从地上设置型的充电装置8021通过电缆8022对安装在电动汽车8020的蓄电装置8024进行充电的情况。当进行充电时，作为充电方法或连接器的规格等，根据CHAdeMO(在日本注册的商标)等的规定的方式而适当地进行，即可。作为充电装置8021，也可以使用设置在商业设施的充电站或家庭的电源。例如，图23B所示那样，通过利用使连接到蓄电装置8024的连接插头8031与充电装置8021电连接的插件技术从外部供应电力，可以对安装在电动汽车8020的蓄电装置8024进行充电。可以通过AC/DC转换器等转换装置转换为具有固定电压值的直流恒压来进行充电。
另外，虽未图示，但是也可以将受电装置安装在移动体并从地上的送电装置非接触地供应电力来进行充电。当利用非接触供电方式时，通过在公路或外壁中组装送电装置，不但停车中而且行驶中也可以进行充电。此外，也可以利用该非接触供电方式，在移动体之间进行电力的发送及接收。再者，还可以在移动体的外部设置太阳能电池，当停车时或行驶时进行蓄电装置8024的充电。可以利用电磁感应方式或磁场共振方式实现这样的非接触供电。
另外，当移动体为铁路用电动车厢时，可以从架空电缆或导电轨供应电力来对安装的蓄电装置进行充电。
通过作为蓄电装置8024安装根据本发明的一个方式的蓄电装置，可以使蓄电装置的循环特性良好，并可以提高方便性。另外，如果通过提高蓄电装置8024的特性而使蓄电装置8024本身小型轻量化，就有助于实现车辆的轻量化，从而可以减少耗油量。另外，由于安装在移动体的蓄电装置8024具有较大的容量，所以也可以将它用作室内等的电力供应源。此时，可以避免在电力需求高峰时使用商业电源。
[8.5.电器设备的一个例子(便携式信息终端的例子)]
并且，参照图24A至图24C说明作为电器设备的一个例子的便携式信息终端的例子。
图24A是示出便携式信息终端8040的正面及侧面的透视图。便携式信息终端8040例如可以执行移动电话、电子邮件及文章的阅读和编辑、播放音乐、网络通信、计算机游戏等各种应用软件。便携式信息终端8040在框体8041的正面包括显示部8042、相机8045、麦克风8046以及扬声器8047，在框体8041的左侧面包括操作用的按钮8043，在其底面包括连接端子8048。
在显示部8042中，使用显示模块或显示面板。作为显示模块或显示面板，使用在各像素中具备以有机发光元件(OLED)为代表的发光元件的发光装置、液晶显示装置、利用电泳方式或电子粉流体方式等进行显示的电子纸、DMD(Digital Micromirror Device：数字微镜装置)、PDP(Plasma Display Panel：等离子体显示面板)、FED(Field EmissionDisplay：场致发射显示器)、SED(Surface Conduction Electron-emitter Display：表面传导电子发射显示器)、LED(Light Emitting Diode：发光二极管)显示器、碳纳米管显示器、纳米晶显示器以及量子点显示器等。
图24A所示的便携式信息终端8040是在框体8041上设置一个显示部8042的例子，但是不局限于此，既可以将显示部8042设置在便携式信息终端8040的背面，又可以作为折叠型信息终端设置两个以上的显示部。
在显示部8042上作为输入单元设置有使用手指或触屏笔等指示单元能够输入信息的触摸屏。由此，可以使用指示单元简单地操作显示部8042上表示的图标8044。此外，由于配置有触摸屏而不需要便携式信息终端8040上的作为键盘的区域，因此可以在较大的区域中配置显示部。此外，因为可以使用触屏笔或手指输入信息，所以可以实现用户友好界面(user-friendly interface)。作为触摸屏，可以采用各种方式诸如电阻式、电容式、红外线式、电磁感应方式、表面声波式等。但是，因为显示部8042可以弯曲，所以特别优选采用电阻式、电容式。此外，上述触摸屏也可以采用所谓In-cell方式，该方式是与上述显示模块或显示面板合为一体化的方式。
另外，触摸屏也可以用作图像传感器。此时，例如通过用手掌或手指触摸显示部8042，来拍摄掌纹、指纹等，而可以进行个人识别。另外，通过将发射近红外光的背光灯或发射近红外光的传感用光源用于显示部8042，还可以拍摄手指静脉、手掌静脉等。
另外，既可以在显示部8042上不设置触摸屏而设置键盘，又可以设置触摸屏和键盘的双方。
根据用途，可以使操作用的按钮8043具有各种功能。例如，也可以采用如下结构：将按钮8043作为主屏幕按钮，当按按钮8043时，在显示部8042上显示主屏幕。此外，也可以通过按住按钮8043指定的时间，将便携式信息终端8040的主电源关闭。也可以当便携式信息终端8040处于睡眠模式时，通过按下按钮8043，使其从睡眠模式复原。此外，根据按住的时间或与其他按钮同时按下的动作，可以将主屏幕键用作启动各种功能的开关。
另外，也可以将按钮8043作为音量调整按钮或静音按钮，使它具有调整用来输出声音的扬声器8047的音量等的功能。从扬声器8047输出各种声音诸如为操作***(OS)的启动声音等特定的处理时而设定的声音、来自音乐播放应用软件的音乐等基于在各种应用软件中执行的声音文件的声音以及电子邮件的铃声等。虽然未图示，也可以与扬声器8047一起或代替扬声器8047设置用来对头戴式耳机、耳机、耳麦等装置输出声音的连接器。
如此，可以使按钮8043具有各种功能。图24A示出在左侧面上设置两个按钮8043的便携式信息终端8040，但是，当然按钮8043的个数、配置位置等不局限于此，可以适当地设计。
可以将麦克风8046用于声音的输入或录音。另外，可以将使用相机8045得到的图像显示在显示部8042上。
当操作便携式信息终端8040时，除了设置在上述显示部8042的触摸屏或按钮8043以外，还可以使用内藏在相机8045或便携式信息终端8040中的传感器等而使传感器等识别用户的动作(手势)来操作便携式信息终端8040(也称为手势输入)。或者，也可以利用麦克风8046而使麦克风识别用户的声音来操作便携式信息终端8040(也称为声音输入)。如此，通过采用识别人类一般的动作而对电器进行输入的NUI(Natural User Interface：自然用户界面)技术，可以更简单地操作便携式信息终端8040。
连接端子8048是一种用来与外部设备进行通信的信号或供应电力的电力的输入端子。例如，为了使便携式信息终端8040与外部存储器驱动器连接，可以利用连接端子8048。作为外部存储器驱动器例如可以举出：外置HDD(硬盘驱动器)；快闪存储器驱动器；记录媒体驱动器诸如DVD(Digital Versatile Disk：数字通用磁盘)驱动器、DVD-R(DVD-Recordable：可记录式DVD)驱动器、DVD-RW(DVD-ReWritable：可重写式DVD)驱动器、CD(Compact Disc：光盘)驱动器、CD-R(Compact Disc Recordable：可录式光盘)驱动器、CD-RW(Compact Disc ReWritable：可重写式光盘)驱动器、MO(Magneto-Optical Disc：磁光盘)驱动器、FDD(Floppy Disk Drive：软盘驱动器)或上述以外的非易失性的固态驱动器(Solid State Drive：SSD)设备等。此外，虽然便携式信息终端8040在显示部8042上具有触摸屏，但是也可以在框体8041上设置键盘代替该触摸屏，也可以外置键盘。
图24A示出在底面上设置一个连接端子8048的便携式信息终端8040，但是，连接端子8048的个数、配置位置等不局限于此，可以适当地设计。
图24B是示出便携式信息终端8040的背面及侧面的透视图。便携式信息终端8040在框体8041的背面上具有太阳能电池8049及相机8050，并且具有充放电控制电路8051、蓄电装置8052以及DCDC转换器8053等。另外，在图24B中，作为充放电控制电路8051的一个例子示出具有蓄电装置8052及DCDC转换器8053的结构，作为蓄电装置8052使用上述实施方式所说明的根据本发明的一个方式的蓄电装置。
通过利用安装在便携式信息终端8040的背面上的太阳能电池8049，可以将电力供应到显示部、触摸屏或图像信号处理部等。另外，可以将太阳能电池8049设置于框体8041的一个表面上或两个表面上。通过在便携式信息终端8040中安装太阳能电池8049，即使在室外等的没有电力的供应单元的场所中，也可以对便携式信息终端8040的蓄电装置8052进行充电。
另外，作为太阳能电池8049，可以使用如下太阳能电池：由单晶硅、多晶硅、微晶硅、非晶硅或上述硅的叠层构成的硅类太阳能电池；InGaAs类、GaAs类、CIS类、Cu2ZnSnS4、CdTe-CdS类的太阳能电池；使用有机染料的染料敏化太阳能电池；使用导电聚合物或富勒烯等的有机薄膜太阳能电池；将由硅等构成的量子点结构形成在pin结构中的i层中的量子点型太阳能电池等。
在此，参照图24C所示的方框图对图24B所示的充放电控制电路8051的结构和工作的一个例子进行说明。
图24C示出太阳能电池8049、蓄电装置8052、DCDC转换器8053、转换器8057、开关8054、开关8055、开关8056以及显示部8042，蓄电装置8052、DCDC转换器8053、转换器8057、开关8054、开关8055以及开关8056对应于图24B所示的充放电控制电路8051。
为了使利用外光由太阳能电池8049发电的电力成为用来给蓄电装置8052充电的电压，使用DCDC转换器8053对该电力进行升压或降压。并且，当利用来自太阳能电池8049的电力使显示部8042工作时使开关8054导通，并且，利用转换器8057将其升压或降压到显示部8042所需要的电压。另外，当不进行显示部8042上的显示时，可以使开关8054成为关闭且使开关8055成为导通而给蓄电装置8052充电。
另外，作为发电单元的一个例子示出太阳能电池8049，但是不局限于此，也可以使用压电元件(piezoelectric element)或热电转换元件(珀尔帖元件(peltier element))等其他发电单元给蓄电装置8052充电。此外，给便携式信息终端8040的蓄电装置8052充电的方法不局限于此，例如也可以使上述连接端子8048与电源连接而进行充电。此外，既可以使用以无线方式收发电力来进行充电的不接触电力传输模块，又可以组合以上的充电方法。
在此，蓄电装置8052的荷电状态(State Of Charge：SOC)表示在显示部8042的左上部分(图24A中的虚线框内)。通过利用该信息，用户可以掌握蓄电装置8052的荷电状态，根据该信息，还可以选择便携式信息终端8040的省电模式。当用户选择省电模式时，例如可以操作上述按钮8043或图标8044，将安装在便携式信息终端8040的显示模块或显示面板、CPU等的运算装置以及存储器等的构成部件的模式切换为省电模式。具体地，通过停止各构成部件，降低任意的功能的使用频率。另外，便携式信息终端8040也可以构成为根据荷电状态自动切换为省电模式的结构。另外，通过在便携式信息终端8040中设置光传感器等的检测单元并检测出使用便携式信息终端8040时的外光的光量而使显示亮度最优化，可以抑制蓄电装置8052的功耗。
另外，如图24B所示，当由太阳能电池8049等进行充电时，也可以在显示部8042的左上部分(虚线框内)显示表示“充电中”的图像等。
另外，当然，只要具备根据本发明的一个方式的蓄电装置，则不局限于图24A至图24C所示的电器设备。
[8.6.电器设备的一个例子(蓄电***的例子)]
再者，作为电器设备的一个例子，参照图25说明蓄电***的例子。将在此说明的蓄电***8100可作为上述蓄电***8005用于家庭。另外，在此作为一个例子说明家庭用的蓄电***，但是不局限于此，也可将它可用于商用或其他用途。
如图25所示，蓄电***8100具有用来与***电源8103电连接的插头8101。另外，蓄电***8100与设置在家庭内的配电盘8104电连接。
另外，蓄电***8100也可以具有用来显示工作状态等的显示面板8102等。显示面板也可以具有触控屏。另外，除了显示面板以外，还可以具有用来使主电源导通或关闭的开关或者用来操作蓄电***的开关等。
此外，虽然未图示，但是为了操作蓄电***8100，也可以另行设置的操作开关，例如将该操作开关设置在室内的墙上。或者，也可以连接蓄电***8100和设置在家庭内的个人计算机及服务器等来间接操作蓄电***8100。另外，还可以使用智慧手机等信息终端设备或因特网等远程控制蓄电***8100。在这种情况下，将通过有线或无线使蓄电***8100与其他设备设置进行通信的设备设置在蓄电***8100中，既可。
蓄电***8100例如具有图21A和图21B所示的多个蓄电元件及控制***。
控制***具有可以监视并控制多个蓄电元件的状态，并且可以保护蓄电元件的功能。具体地，控制***具有如下功能：收集蓄电元件的单元电压(cell voltage)或单元温度的数据；监视过充电或过放电；监视过充流；控制单元平衡器(cell balancer)；管理电池劣化状态；计算电池余量((充电率)State Of Charge:SOC)；控制驱动用蓄电装置的散热风扇；或者控制检测故障电路。
此外，给蓄电***8100的充电不局限于上述***电源8103，例如既可以从设置在室外的太阳能发电***供应电力，又可以从安装在电动汽车的蓄电***供应电力。
Claims (15)
1.一种用于控制电力的方法，该方法包括如下步骤：
通过连接电源来对第一蓄电元件和第二蓄电元件进行充电，所述第一蓄电元件和所述第二蓄电元件并联；以及
通过连接负载来对所述第一蓄电元件和所述第二蓄电元件进行放电，所述第一蓄电元件和所述第二蓄电元件串联，从而向所述负载供应电流。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述负载是装置。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述第一蓄电元件和所述第二蓄电元件的每一个是锂离子二次电池。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述锂离子二次电池包括橄榄石型的含锂复合磷酸盐。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述锂离子二次电池包括LiFePO4。
6.一种用于控制电力的方法，该方法包括如下步骤：
通过连接电源来对第一蓄电元件、第二蓄电元件和第三蓄电元件进行充电，所述第一蓄电元件、所述第二蓄电元件和所述第三蓄电元件并联；以及
通过连接负载来对所述第二蓄电元件和所述第三蓄电元件进行放电，所述第二蓄电元件和所述第三蓄电元件串联且不对所述第一蓄电元件进行放电，从而向所述负载供应电流。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，
所述负载是装置。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，
所述第一蓄电元件和所述第二蓄电元件的每一个是锂离子二次电池。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，
所述锂离子二次电池包括橄榄石型的含锂复合磷酸盐。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，
所述锂离子二次电池包括LiFePO4。
11.一种用于控制电力的方法，该方法包括如下步骤：
通过连接电源来对设置于第一单元中的第一蓄电元件和第二蓄电元件以及设置于第二单元中的第三蓄电元件和第四蓄电元件进行充电，所述第一蓄电元件、所述第二蓄电元件、所述第三蓄电元件和所述第四蓄电元件并联；以及
通过连接负载来对所述第一蓄电元件、所述第二蓄电元件、所述第三蓄电元件和所述第四蓄电元件进行放电，所述第一单元和所述第二单元串联，并联连接所述第一蓄电元件和所述第二蓄电元件，且并联连接所述第三蓄电元件和所述第四蓄电元件，从而向所述负载供应电流。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，
所述负载是装置。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，
所述第一蓄电元件和所述第二蓄电元件的每一个是锂离子二次电池。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，
所述锂离子二次电池包括橄榄石型的含锂复合磷酸盐。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，
所述锂离子二次电池包括LiFePO4。
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