JP2015097216A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】少なくとも一軸方向に湾曲又は屈曲することのできるシート状の蓄電装置を提供
する。
【解決手段】それぞれの一端が正極タブに固定された、可撓性を有するシート状の複数の
正極と、それぞれの一端が負極タブに固定された、可撓性を有するシート状の複数の負極
と、可撓性を有するシート状の複数のセパレータと、を有する蓄電素子を有し、正極と負
極は、複数のセパレータの一を間に挟んで交互に重なり合い、蓄電素子は、可撓性を有す
る外装体に封入されている蓄電装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電装置及びその製造方法に関する。

近年、携帯電話やスマートフォンに代表される情報端末やゲーム機等の民生用電気機器の
電源として、蓄電装置としてのリチウム二次電池が広く利用されている。

このような電気機器には、長寿命・高容量であることに加え、軽量化や小型化、外形設計
の自由度の確保のためにシート状の可撓性（フレキシビリティ）を有する蓄電装置のニー
ズが高まっている。可撓性を有するシート状の蓄電装置を実現することにより、例えばリ
ストウォッチのバンド部分や、衣服、薄型の電気機器など、湾曲又は屈曲する部分や厚さ
の薄い部分にも蓄電装置を設置することができる。

従来の非水系二次電池であるリチウム二次電池は、一般にシート状のアルミニウム等から
なる正極集電体の両面にリチウムイオンを吸蔵・放出する正極活物質を含む正極合剤を塗
布した正極と、シート状の銅等からなる負極集電体の両面にリチウムイオンを吸蔵放出す
る負極活物質を含む負極合剤を塗布した負極とを有する。これら正極と負極を、セパレー
タを間に挟んで複数重ねて捲いた捲回体を形成し、正極及び負極の各所定部にそれぞれ正
極タブ及び負極タブを接続して、これを円筒形や角形、コイン型等の一定の形状の外装体
に非水電解液とともに封入している。正極、セパレータ、負極はそれぞれ可撓性を有する
部材ではあるものの、捲回体を形成し容器に封入した後は、形状が固定され自由に曲げる
などのフレキシビリティは完全に喪失する。このため、リチウム二次電池に湾曲又は屈曲
する自由度を持たせることはできず、電気機器の湾曲又は屈曲する部分にリチウム二次電
池を設置することは困難である。

そこで、例えば特許文献１で開示されるような固体二次電池の研究が盛んになっている。
固体二次電池は、従来の非水系の電解液を無機固体電解質や有機固体電解質で置き換えた
構造を採る。すなわち、正極集電体上に正極活物質、固体電解質、負極活物質、負極集電
体を有し、全体を薄型化させて可撓性を実現するものである。

特開２００７−１２３０８１号公報

しかし、固体二次電池は電解質層も薄型にする必要があり、固体二次電池を湾曲又は屈曲
させた場合に正極と負極との短絡が発生しやすいという課題を有する。特に、固体二次電
池は全体を固体により形成するため、電池の曲げを繰り返すことにより、膜剥がれやそれ
ぞれの膜における割れ（クラック）が生じ、シート状の電池として構成することが容易で
はない。

また、固体二次電池に用いる固体電解質には種々の課題を有し、現状実用化には至ってい
ない。

そこで、本発明の一態様は、固体二次電池を用いることなく、従来の非水系電解液を用い
た非水系二次電池の構造を活かして少なくとも一軸方向に湾曲又は屈曲することのできる
シート状の蓄電装置を提供する。

本発明の一態様は、それぞれの一端が正極タブに固定された、可撓性を有するシート状の
複数の正極と、それぞれの一端が負極タブに固定された、可撓性を有するシート状の複数
の負極と、可撓性を有するシート状の複数のセパレータと、を有する蓄電素子を有し、正
極と負極は、複数のセパレータの一を間に挟んで交互に重なり合い、蓄電素子は、可撓性
を有する外装体に封入されている蓄電装置である。

また、本発明の一態様は、それぞれの一端が正極タブに固定された、可撓性を有するシー
ト状の複数の正極と、それぞれの一端が負極タブに固定された、可撓性を有するシート状
の複数の負極と、可撓性を有するシート状のセパレータと、を有する蓄電素子を有し、正
極と負極は、セパレータを間に挟んで交互に重なり合い、蓄電素子は、可撓性を有する外
装体に封入されている蓄電装置である。

正極は、可撓性を有するシート状（帯状）の正極集電体と、その両面に正極活物質を含む
正極合剤層とを少なくとも有する。従って正極自体もシート状であり、また可撓性を有す
る。また同様に、負極は、可撓性を有するシート状の負極集電体と、その両面に負極活物
質を含む負極合剤層とを少なくとも有する。従って負極自体もシート状であり、また可撓
性を有する。ただし、正極合剤層又は負極合剤層がそれぞれの活物質のみからなる場合に
は、正極合剤層又は負極合剤層は、それぞれの活物質のみからなる層を指す。これら正極
と負極とをセパレータを間に挟んで重ねることで、充放電容量を形成することができる。

充放電容量は、セパレータを間に挟んで正極と負極とを交互に積層することで高めること
ができる。一方で、積層数を増大させた場合、蓄電素子の厚みが厚くなるため本発明の構
成を実施した場合であっても湾曲又は屈曲が難しくなる。また、当然蓄電素子の重量が増
加するため、携帯性の電気機器への適用は難しくなるおそれがある。そこで、正極負極の
積層数は、形成する充放電容量と軽量性又は可撓性の程度に併せて適宜設計するとよい。
例えば、それぞれの厚さが２０μｍ以上１００μｍ以下の正極及び負極を併せた積層枚数
を、５枚以上、好ましくは１０枚以上５０枚以下とするとよい。

セパレータは、正極と負極との隔離や電解液を保持して正極−負極間のイオン伝導性を確
保するといった従来一般の機能を有することに加えて、外力が付加された場合に、正極及
び負極と接する面が滑らかに滑る機能を有する。従って、セパレータとしては、接触する
正極又は負極に対して滑り摩擦が小さい（低摩擦係数の）材料を用いることが好ましく、
また非粘着性の材料を用いることが好ましい。例えば、ポリプロピレンやポリテトラフル
オロエチレン（商品名：テフロン（登録商標））等を用いることができる。さらに、これ
らの材料の表面に物理的又は化学的な滑り摩擦を低減させる表面処理を施して用いてもよ
い。

可撓性を有するシート状の正極は、一つの端部において、正極集電体が導体材料からなる
正極タブと物理的に固定される。他方、その他の端部は固定されないため、結果として正
極の一端のみが正極タブに固定される。複数のシート状の正極が、重なるように互いに平
行に正極タブに固定されるため、正極タブに固定された複数のシート状の正極は、背表紙
に接着された複数のシートからなる本あるいはノートに似た構造となる。正極タブは、蓄
電装置の外装体の外部にそのまま導出されてもよく、他の構成部品に接続され、該部品が
外装体の外部に導出されてもよい。

同様に、可撓性を有するシート状の負極は、一つの端部において、負極集電体が導体材料
からなる負極タブと物理的に固定される。他方、その他の端部は固定されないため、結果
として負極の一端のみが負極タブに固定される。複数のシート状の負極が、重なるように
互いに平行に負極タブに固定される。負極タブは、蓄電装置の外装体の外部にそのまま導
出されてもよく、他の構成部品に接続され、該部品が外装体の外部に導出されてもよい。

一端をタブに固定された正極及び負極は、間にセパレータを挟んで充放電容量を形成する
。正極と負極は互いに重なるように、交互に積層される。それぞれの正極−負極間に設け
られたセパレータは複数のシートであってもよく、一続きのシートであってもよい。

以上のような構造を有する蓄電素子は、重なり合うシート状の正極及び負極の表面に対す
る方向に外部から力が付加された場合、正極及び負極の端部がタブと接続されている一端
を除いては固定されていないため、正極及び負極がセパレータの表面を滑って移動するこ
とで変形することができる。このため、該蓄電素子を例えばラミネートフィルム等を用い
た可撓性のある外装体に封入することで、少なくとも一軸方向に可撓性を有する蓄電装置
を形成することができる。

高容量であり、かつ少なくとも一軸方向に可撓性を有するシート状の蓄電装置を提供する
ことができる。

蓄電素子を説明する図。 蓄電素子を説明する図。 蓄電装置を説明する図。 蓄電装置を説明する図。 正極を説明する図。 負極を説明する図。 電気機器を説明する図。 電気機器を説明する図。

以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。ただし、実施の形態は多くの異
なる態様で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態
及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は
、以下の実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

なお、本明細書で説明する各図において、各構成の大きさ、膜の厚さ又は領域は、明瞭化
のために誇張されている場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されるもので
はない。

（実施の形態１）
本実施の形態においては、高容量でかつ少なくとも一軸方向に可撓性を有するリチウム二
次電池に代表される蓄電装置について、図１を用いて説明する。

なお、リチウム二次電池とは、キャリアイオンとしてリチウムイオンを用いる二次電池を
いう。また、リチウムイオンの代わりに用いることが可能なキャリアイオンとしては、ナ
トリウム、カリウム等のアルカリ金属イオン、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等
のアルカリ土類金属イオン、ベリリウムイオン、またはマグネシウムイオン等がある。

図１（Ａ）は、本実施の形態に示す蓄電装置が有する蓄電素子を説明する蓄電素子の断面
図である。蓄電素子とは、本発明において、正極及び負極の配置及び接続構造を説明する
ために便宜上用いる語句であり、少なくとも正極、負極、セパレータ、正極タブ及び負極
タブを有する構造体を指す。図１（Ａ）では、蓄電素子１００は、複数のシート状の正極
１０１と、複数のシート状の負極１０３と、複数のシート状のセパレータ１０２と、正極
タブ１０４と、負極タブ１０５とを有している。

ここでは図示しないが、正極１０１は、導電性材料からなる正極集電体と、その両面にリ
チウムイオンを吸蔵・放出する正極活物質を含む又は正極活物質のみからなる正極合剤層
とを少なくとも有する。同様に、負極１０３は、導電性材料からなる負極集電体と、その
両面にリチウムイオンを吸蔵・放出する負極活物質を含む又は負極活物質のみからなる負
極合剤層とを少なくとも有する。

本実施の形態の蓄電装置に用いる正極１０１及び負極１０３は、少なくとも一軸方向に湾
曲又は屈曲が可能な可撓性を有するシート状の電極である。このため、正極１０１を構成
する正極集電体は可撓性を有する導電性材料である。正極集電体上に形成される正極合剤
層は、正極集電体の湾曲又は屈曲に併せて湾曲又は屈曲する。従って、湾曲又は屈曲が可
能なように、機械的強度や正極集電体との密着性を考慮した材料の選択、膜厚の設計を適
宜行う。これは負極１０３についても同様である。

これらのシート状の正極１０１及び負極１０３を、セパレータ１０２を間に挟んで重ね合
わせることで、充放電容量を形成することができる。正極１０１と負極１０３とを重ね合
わせた面積がそのまま充放電容量に反映される。従って、大容量の蓄電装置を作製する場
合には、シート状の正極１０１及び負極１０３の面積を大きくすれば良い。一方で、蓄電
装置の使用用途によっては、シート状の電極の面積が制限される。この場合には、正極負
極の積層数を増加させることで、同様の効果を得ることができる。

本実施の形態においては、充放電容量は、セパレータを間に挟んで正極１０１と負極１０
３とを交互に積層することで高めている。一方で、積層数を増大させ過ぎた場合、蓄電素
子１００の厚みが厚くなるため、本発明の構成を実施した場合であっても湾曲又は屈曲が
難しくなる。また、当然蓄電素子の重量が増加するため、携帯性の電気機器への適用は難
しくなるおそれがある。そこで、正極１０１及び負極１０３の積層数は、形成する充放電
容量と軽量性又は可撓性の程度に併せて適宜設計するとよい。例えば、それぞれの厚さが
２０μｍ以上１００μｍ以下の正極１０１、負極１０３及び２つのセパレータからなる積
層体の積層枚数を、５枚以上、好ましくは１０枚以上５０枚以下とするとよい。正極集電
体及び負極集電体をそれぞれ１０μｍ、正極合剤層及び負極合剤層をそれぞれ１００μｍ
、セパレータを２０μｍの厚さとすると全体で２４０μｍ厚となる。積層枚数を５０枚と
した場合に蓄電素子が１２ｍｍとなるため、蓄電素子の可撓性を確保するためには積層枚
数をこれ以下とすることが好ましい。

セパレータ１０２は、正極１０１と負極１０３との隔離や電解液を保持して正極−負極間
のイオン伝導性を確保するといった従来一般の機能を有することに加えて、外力が付加さ
れた場合に、正極１０１及び負極１０３と接する面が滑らかに滑る機能を有する。従って
、セパレータ１０２としては、接触する正極又は負極に対して滑り摩擦が小さい（低摩擦
係数の）材料を用いることが好ましく、また非粘着性の材料を用いることが好ましい。例
えば、ポリプロピレンやポリテトラフルオロエチレンを用いることができる。さらに、こ
れらの材料の表面に物理的又は化学的な滑り摩擦を低減させる表面処理を施して用いても
よい。

本実施の形態においては、セパレータ１０２は、正極１０１及び負極１０３の平面形状と
概略同形のシート状の形状であり、正極１０１及び負極１０３と概略平行となるように、
正極−負極間ごとに配置される。従って、正極１０１と負極１０３とにより形成される正
極−負極間の数だけセパレータ１０２を用いる。

シート状の正極１０１の平面形状は、例えば長尺の矩形である。しかし平面形状は、蓄電
装置を搭載する電気機器等、その用途によって自由に選択することができる。例えば台形
でもよく、三角形、多角形、円、楕円等、一定の面積を有する二次元図形であれば良い。
正極１０１の一つの端部において、正極集電体が導体材料からなる正極タブ１０４と物理
的に固定される。正極１０１の平面形状が、例えば長方形であればその短辺のうちの一辺
を端部とすることができる。その他の平面形状であっても、複数の正極１０１を部分的に
固定するために、任意の箇所を一つの端部とすることができる。他方、その他の端部は固
定されないため、結果として正極１０１の一端のみが正極タブ１０４に固定される。

このようにして、複数のシート状の正極１０１が重なるように互いに平行に正極タブ１０
４に固定され束ねられているため、正極タブ１０４に固定された複数のシート状の正極１
０１は、背表紙に接着された複数のシートからなる本あるいはノートに似た構造となる。

同様に、負極１０３は、一つの端部において、負極集電体が導体材料からなる負極タブ１
０５と物理的に固定される。他方、その他の端部は固定されないため、結果として負極１
０３の一端のみが負極タブ１０５に固定される。複数のシート状の負極１０３が、重なる
ように互いに平行に負極タブ１０５に固定され束ねられる。

正極タブ１０４及び負極タブ１０５は、電力を入出力するための接続端子であり、それぞ
れ正極端子、負極端子として機能する。従って、正極タブ１０４及び負極タブ１０５は、
抵抗の低い導電性材料を用いる。また、正極タブ１０４及び負極タブ１０５を有する蓄電
素子１００は、その全体が電解液（図示せず）に浸かるため、電解液に対し非反応性の材
料を用いる。正極タブ１０４及び負極タブ１０５としては、例えばステンレス、金、白金
、亜鉛、鉄、銅、アルミニウム、チタン等の金属、及びこれらの合金等を用いることがで
きる。正極タブ１０４及び負極タブ１０５は、蓄電装置の外装体の外部にそのまま導出さ
れてもよいが、他の導電性部品に接続され、他の導電性部品が外装体の外部に導出されて
もよい。

以上のように、それぞれの一端が正極タブ１０４に固定された、可撓性を有するシート状
の複数の正極１０１と、それぞれの一端が負極タブ１０５に固定された、可撓性を有する
シート状の複数の負極１０３とが、セパレータ１０２を間に挟んで交互に積層する構造を
蓄電素子１００が有することで、蓄電素子１００及びこれを有する蓄電装置は少なくとも
一軸方向に可撓性を有することができる。すなわち、蓄電素子１００の正極１０１、セパ
レータ１０２、負極１０３は、互いに固定されておらず、正極１０１と負極１０３とが、
セパレータ１０２と面で接触しているにすぎないため、外力が付加された場合に、それぞ
れが可撓性を有する正極１０１と負極１０３とが、セパレータ１０２の表面を滑って該外
力を吸収又は緩和する方向に移動することができる。また該移動の際に、正極１０１、負
極１０３及びセパレータ１０２は、いずれも可撓性を有するシートであるため、それぞれ
が外力を受けて変形する。よって、正極１０１、負極１０３、セパレータ１０２の積層構
造が全体として外部からの力に応じて湾曲又は屈曲するため、蓄電素子１００は少なくと
も一軸方向にフレキシビリティを有することができる。

一軸方向とは、正極１０１、負極１０３、セパレータ１０２が互いに重ねあわされる面と
垂直な方向を指し、少なくとも一軸方向とは該垂直な方向を含む方向を指す。すなわち、
本実施の形態にかかる概略シート状の蓄電素子１００に上又は下方向から力が付加された
場合に蓄電素子１００が付加された力に応じて上又は下方向に湾曲又は屈曲することを意
味し、さらに蓄電素子１００に捻れ方向の力が付加された場合、これに応じて蓄電素子１
００が捻れ方向に対しても変形し得ることを意味する。

例えば図１（Ｂ）においては、蓄電素子１００の下方向から力が加えられた際の、蓄電素
子の撓んだ状態を示している。この場合、正極１０１、負極１０３、セパレータ１０２は
上方へ弓なりに押し上げられるとともに、正極１０１はこれと接するセパレータ１０２の
表面を滑りながら左方向へ移動し、一方、負極１０３はこれと接するセパレータ１０２の
表面を滑りながら右方向へ移動する。従って、蓄電素子１００は、上に凸の反った形状に
変形する。このような動作によって外力を吸収又は緩和するような蓄電素子の可撓性が具
備されるとともに、高い充放電容量が維持される。

ここで、正極タブ１０４及び負極タブ１０５の間隔は、概略固定されている。このため、
蓄電素子１００に外力が付加された場合であっても、正極タブ１０４と負極タブ１０５と
の距離は概略一定である。よって、正極１０１が負極タブ１０５と、又は負極１０３が正
極タブ１０４と接触し、電気的に短絡することはない。また、正極タブ１０４と負極タブ
１０５との距離が著しく離れることで、正極１０１と負極１０３との重なる領域が低減し
充放電容量が著しく低減することもなく、また正極タブ１０４により束ねられた正極１０
１と負極タブ１０５により束ねられた負極１０３とが離脱し、重なる部分を喪失するおそ
れもない。

また、一度撓んだ蓄電素子１００の形状は、蓄電素子を構成する正極や負極等の材質の選
択により、元の形状に復元するようにすることができる。

なお、本実施の形態とは異なる態様として、セパレータ１０２を用いない蓄電素子１００
の態様において、蓄電素子１００を湾曲又は屈曲させた状態で、間に液状の電解質を挿入
してこれを固化させることで、フレキシビリティは喪失するものの、湾曲又は屈曲した形
状の蓄電装置を作製することができる。

従って、蓄電素子１００は、重なり合うシート状の正極１０１及び負極１０３に外部から
力が付加されたとき、正極１０１及び負極１０３の端部がそれぞれ正極タブ１０４又は負
極タブ１０５と接続されている一端を除いては固定されていないため、正極１０１及び負
極１０３がセパレータ１０２の表面を滑って移動することで変形することができる。この
ため、該蓄電素子１００を例えばラミネートフィルム等を用いた可撓性のある外装体に封
入することで、少なくとも一軸方向に可撓性を有する蓄電装置を形成することができる。

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２）
本実施の形態では、実施の形態１で示した蓄電素子における複数のセパレータを、一続き
のセパレータとした例について、図２を用いて説明する。

図２（Ａ）は、本実施の形態に示す蓄電装置が有する蓄電素子２００を説明する蓄電素子
の断面図である。図２（Ａ）では、蓄電素子２００は、複数のシート状の正極２０１と、
複数のシート状の負極２０３と、共通する一枚のセパレータ２０２と、正極タブ２０４と
、負極タブ２０５とを有している。

蓄電素子２００の構造は、実施の形態１で説明した蓄電素子１００の構造と同様であるが
、セパレータ２０２が一続きの一枚のシートである点で異なる。

すなわち、可撓性を有する複数のシート状の正極２０１の一端は正極タブ２０４に固定さ
れ、他方、可撓性を有する複数のシート状の負極２０３の一端は負極タブ２０５に固定さ
れている。これら複数の正極２０１と複数の負極２０３は共通する一枚のセパレータ２０
２を間に挟んで重なるように交互に積層されている。セパレータ２０２は、図２（Ａ）に
示すように、断面としては蛇行するように正極２０１と負極２０３との間に配置されてい
る。

このように、セパレータ２０２を一続きの一枚のシートとした場合であっても、図２（Ｂ
）に示すように、蓄電素子２００の可撓性を確保することができる。例えば蓄電素子２０
０の下方から外力が付加された場合、正極２０１及び負極２０３はそれぞれセパレータ２
０２の表面を滑り、右方向又は左方向へそれぞれ移動する。一方、セパレータ２０２も可
撓性を有するシートであるため、外力によって上を凸とする撓みが生じるが、セパレータ
２０２は正極２０１及び負極２０３との滑り摩擦係数が低く、また非粘着性であるから正
極２０１や負極２０３の滑りに応じた変化はない。

以上のようにして、実施の形態１と同様に、本実施の形態における蓄電素子２００も可撓
性を有する構造となる。特に本実施の形態に示した構造においては、セパレータ２０２が
一続きであるため、正極タブ２０４または負極タブ２０５に固定されている端部との対向
位置にある正極２０１及び負極２０３の端部がセパレータ２０２に包まれる。このため、
正極２０１が負極タブ２０５と、または負極２０３が正極タブ２０４と接触して電気的に
短絡することを構造的に防止することができる。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。

（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１又は実施の形態２で示した蓄電素子を用いた蓄電装置に
ついて、図３及び図４を用いて説明する。

図３（Ａ）及び（Ｂ）は、実施の形態１で示した蓄電素子１００、または実施の形態２で
示した蓄電素子２００を内部に有する蓄電装置を説明する鳥瞰図である。

図３（Ａ）に、湾曲又は屈曲していない初期形状の蓄電装置４００を示す。本実施の形態
において、蓄電装置４００は長辺と短辺を有する矩形状で厚さの薄いシート状である。向
かい合う短辺には、それぞれ蓄電装置４００の内部から導出された正極タブ４０２ａ及び
負極タブ４０２ｂが設けられている。蓄電装置４００の内部には実施の形態１又は実施の
形態２で示した蓄電素子１００、２００が電解液とともに封入されている。正極タブ４０
２ａ及び負極タブ４０２ｂは、それぞれ該蓄電素子が有する正極タブ又は負極タブと一体
、または別部品として接続している。

蓄電装置４００は、外装体４０１により蓄電素子と電解液とを封入している。外装体４０
１は、蓄電素子１００、２００と電解液とを内部に密閉封入状態に収容する可撓性の袋状
のものであれば良いが、シート状の蓄電装置４００の外装として一定の強度を有するもの
である。また、収容される電解液に対して耐電解液性を有するものであることが併せて求
められる。外装体４０１として、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネー
ト、アイオノマー、ポリアミド等の材料からなる膜の内面の上に、アルミニウム、ステン
レス、銅、ニッケル等の可撓性に優れた金属薄膜を設け、さらに該金属薄膜上に外装体の
外面としてポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等の絶縁性合成樹脂膜を設けた三層構
造のラミネートフィルムを用いることができる。このような三層構造とすることで、電解
液や気体の透過を遮断するとともに、絶縁性を確保し、併せて耐電解液性を有する。

電解液の溶質は、キャリアイオンを有する材料を用いる。電解液の溶質の代表例としては
、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６、Ｌｉ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２Ｎ
等のリチウム塩がある。

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、ベリリウムイオン、またはマグネシウムイオンの場合、電解液の溶質として、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、バリウム等）、ベ
リリウム、またはマグネシウムを用いてもよい。

また、電解液の溶媒としては、キャリアイオンの移送が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、リチウム二次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
エチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、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、リチウム二次電池の内部短絡や、過充電等によって内部温度が上昇して
も、リチウム二次電池の破裂や発火などを防ぐことができる。

図３（Ａ）では蓄電装置４００は平面的に長方形であるが、台形、多角形、円形、楕円形
など一定の面積を有する図形であれば、任意の形状を適宜設計して実施することができる
。

また、図３（Ａ）では正極タブ４０２ａ及び負極タブ４０２ｂはそれぞれ対向する辺に設
けられているが、配線等により蓄電素子から引き回して、同一の辺に並べて配置すること
もできる。

次に、図３（Ｂ）に湾曲又は屈曲させた状態の蓄電装置４００を示す。図３（Ｂ）におい
ては、蓄電装置４００は、正極タブ４０２ａ側で上に凸となるように湾曲し、負極タブ４
０２ｂ側では下に凸となるように湾曲している。このような湾曲であっても、蓄電装置４
００が内蔵する蓄電素子は、実施の形態１又は実施の形態２で説明したように、概略左右
方向（正極タブと負極タブとを結ぶ線分の方向）に正極又は負極が滑り移動するため、充
放電容量を維持しつつ湾曲することができる。よって、内部の正極負極の積層構造がそれ
ぞれスライドして湾曲に応じるため、結果として蓄電装置４００が図３（Ｂ）に記載の形
状のように撓むことができる。

なお、本実施の形態に示す蓄電装置４００は、図３（Ａ）及び（Ｂ）における上下方向（
一軸方向）に対する湾曲又は屈曲の他、ある程度の捻れに対しても応じることができる。
これは、正極及び負極が一端を除いて開放され移動の自由度が確保されていることによる
。

次に、本実施の形態における蓄電装置４００の内部構造について、図４（Ａ）及び（Ｂ）
を用いて説明する。

図４（Ａ）は、蓄電装置４００の断面図であり、正極近傍を拡大したものである。正極部
分と負極部分とは、模式図において概略対称な構造であるため、負極部分については図示
を省略する。

蓄電装置４００は、外装体４０１の内部に蓄電素子４０４を封入している。蓄電素子４０
４は、既述の通り、正極と負極とを間にセパレータを挟んで交互に積層したものであり、
複数の正極は正極タブ４０３へ、図示しないが複数の負極は負極タブへそれぞれ一端が固
定されている。正極タブ４０３は、外装体４０１の外部へ導出される。図４（Ａ）におい
ては、複数の正極と接続する正極タブ４０３は、他の正極タブ４０２と接続し、正極タブ
４０２が外装体４０１の外部へ導出される。しかしタブの外部への引出構造はこれに限ら
れず、例えば正極タブ４０３と正極タブ４０２とを一体として外部へ導出しても良いし、
さらに正極タブ４０３と正極タブ４０２との間に他の導電部材を単数又は複数設けて電気
的な接続を図ってもよい。負極についても同様である。

蓄電素子４０４の下面には、支持板４０６が設けられている。支持板４０６は、正極タブ
４０３及び負極タブ（図示せず）の底部と物理的に接続している。支持板４０６を設ける
ことにより、正極タブ及び負極タブを固定することができるため、蓄電素子４０４が湾曲
又は屈曲した場合であっても正極タブと負極タブとの距離を概略固定することができる。
このため、正極と負極タブとが、または負極と正極タブとが接触して電気的な短絡が生じ
るおそれがない。また、正極タブと負極タブとの間隔が広がりすぎることで、外装体４０
１の内部で正極と負極との重なりを喪失するおそれがない。

また、蓄電素子４０４を構成する正極、負極、セパレータや、外装体４０１はそれぞれ可
撓性を有するため、これらの材質の選択にも寄るが、重力によって撓むなど、初期の状態
で平坦なシート形状を維持できない場合がある。このため、支持板４０６を蓄電素子４０
４の下面に設けることで、蓄電素子４０４を支持することができる。

支持板は、自重や蓄電素子４０４の固定による撓みが極力生じない材料であり、かつ意図
的な曲げにより湾曲又は屈曲する可撓性を有する材料からなる。当該条件を充足する限り
においては導電性材料でも、絶縁性材料でもよい。例えば所定の厚さを有する銅板でもよ
く、所定の強度を有するゴムでもよい。支持板４０６に導電性材料を用いる場合には、正
極タブ及び負極タブを固定するため、これらの短絡を防止するために少なくとも固定部分
に絶縁性材料を挿入する必要がある。また、支持板４０６は、金属芯とこれを被覆する絶
縁性材料としてもよく、少なくとも一軸方向に可動部を有する構造体を用いてもよい。

蓄電素子４０４や電解液４０５を封入する外装体４０１は、これらを内部に密閉封入状態
に収容する可撓性の袋状のものであれば良いが、湾曲又は屈曲が可能なシート状の蓄電装
置４００の外装として一定の強度を有するものである。また、収容される電解液に対して
耐電解液性を有するものであることが併せて求められる。外装体４０１として、例えばポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アイオノマー、ポリアミド等の材料か
らなる絶縁膜４０１ｃの上に、アルミニウム、ステンレス、銅、ニッケル等の可撓性に優
れた金属薄膜４０１ｂを設け、さらに該金属薄膜上に外装体の外面としてポリアミド系樹
脂、ポリエステル系樹脂等の絶縁性合成樹脂膜４０１ａを設けた三層構造のラミネートフ
ィルムを用いることができる。このような三層構造とすることで、電解液や気体の透過を
遮断するとともに、絶縁性を確保し、併せて耐電解液性を有する。

図４（Ｂ）は、図４（Ａ）とは異なる蓄電装置４００の断面図であり、図４（Ａ）と同様
に正極近傍を拡大したものである。正極部分と負極部分とは、模式図において概略対称な
構造であるため、負極部分については図示を省略する。

図４（Ｂ）では、支持板４０６に絶縁性材料を用い、正極タブ４０３は、支持板４０６上
に設けられた配線４０７を介して外装体４０１の外部へ導出される正極タブ４０２と電気
的に接続する。配線４０７は電解液４０５と直接接触するため、電解液４０５との反応が
生じにくい導電性材料を選択する必要がある。配線４０７としては、例えばステンレス、
金、白金、亜鉛、鉄、銅、アルミニウム、チタン等の金属、及びこれらの合金等を用いる
ことができる。なお、配線４０７は正極タブ４０２、４０３と接続する端子部分を除いて
、絶縁性材料によって被覆してもよい。

図４（Ｂ）に示すような構造においては、正極タブ４０２が配線４０７を介して支持板４
０６と接続し、蓄電素子４０４とは直接接していないため、外装体４０１の外部に位置す
る正極タブ４０２に力が付加された場合、蓄電素子４０４へ直接的に力が及ぶことを避け
ることができる。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。

（実施の形態４）
本実施の形態において、実施の形態１乃至３で説明した蓄電素子をリチウム二次電池とし
た場合の構造及びその製造方法について説明する。

（正極及びその製造方法）
はじめに、正極及びその製造方法について説明する。図５（Ａ）は正極５００の断面図で
ある。正極５００は、正極集電体５０１上に正極合剤層５０２が形成される。

正極集電体５０１には、ステンレス、金、白金、亜鉛、鉄、銅、アルミニウム、チタン等
の金属、及びこれらの合金等の、導電性の高い材料を用いることができる。また、シリコ
ン、チタン、ネオジム、スカンジウム、モリブデンなどの耐熱性を向上させる元素が添加
されたアルミニウム合金を用いることができる。また、シリコンと反応してシリサイドを
形成する金属元素で形成してもよい。シリコンと反応してシリサイドを形成する金属元素
としては、ジルコニウム、チタン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム
、モリブデン、タングステン、コバルト、ニッケル等がある。正極集電体５０１は、箔状
、板状（シート状）、網状、パンチングメタル状、エキスパンドメタル状等の形状を適宜
用いることができる。

正極合剤層５０２に用いる正極活物質としては、リチウムイオンの挿入及び脱離が可能な
材料を用いることができ、例えば、オリビン型の結晶構造、層状岩塩型の結晶構造、又は
スピネル型の結晶構造を有するリチウム含有複合酸化物等が挙げられる。

オリビン型構造のリチウム含有複合酸化物としては、例えば、一般式ＬｉＭＰＯ_４（Ｍは
、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上）で表される複合
酸化物が挙げられる。一般式ＬｉＭＰＯ_４の代表例としては、ＬｉＦｅＰＯ_４、ＬｉＮｉ
ＰＯ_４、ＬｉＣｏＰＯ_４、ＬｉＭｎＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ａＮｉ_ｂＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ａＣｏ_ｂ
ＰＯ_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）等が挙げられる。

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

層状岩塩型の結晶構造を有するリチウム含有複合酸化物としては、例えば、コバルト酸リ
チウム（ＬｉＣｏＯ_２）、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎＯ_２、Ｌｉ_２ＭｎＯ_３、ＬｉＮｉ_０．
８Ｃｏ_０．２Ｏ_２等のＮｉＣｏ系（一般式は、ＬｉＮｉ_ｘＣｏ_１−ｘＯ_２（０＜ｘ＜１）
）、ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_０．５Ｏ_２等のＮｉＭｎ系（一般式は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_１−ｘＯ
_２（０＜ｘ＜１））、ＬｉＮｉ_１／３Ｍｎ_１／３Ｃｏ_１／３Ｏ_２等のＮｉＭｎＣｏ系（Ｎ
ＭＣともいう。一般式は、ＬｉＮｉ_ｘＭｎ_ｙＣｏ_{１−ｘ−ｙ}Ｏ_２（ｘ＞０、ｙ＞０、ｘ＋
ｙ＜１））が挙げられる。さらに、Ｌｉ（Ｎｉ_０．８Ｃｏ_０．１５Ａｌ_０．０５）Ｏ_２、
Ｌｉ_２ＭｎＯ_３−ＬｉＭＯ_２（Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ）等も挙げられる。

特に、ＬｉＣｏＯ_２は、容量が大きい、ＬｉＮｉＯ_２に比べて大気中で安定である、Ｌｉ
ＮｉＯ_２に比べて熱的に安定である等の利点があるため、好ましい。

スピネル型の結晶構造を有するリチウム含有複合酸化物としては、例えば、ＬｉＭｎ_２Ｏ
_４、Ｌｉ_１＋ｘＭｎ_２−ｘＯ_４、Ｌｉ（ＭｎＡｌ）_２Ｏ_４、ＬｉＭｎ_１．５Ｎｉ_０．５Ｏ
_４等が挙げられる。

ＬｉＭｎ_２Ｏ_４等のマンガンを含むスピネル型の結晶構造を有するリチウム含有複合酸化
物に、少量のニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２やＬｉＮｉ_１−ｘＭＯ_２（Ｍ＝Ｃｏ、Ａ
ｌ等））を混合すると、マンガンの溶出を抑制する、電解液の分解を抑制する等の利点が
あり好ましい。

また、正極活物質として、一般式Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＭＳｉＯ_４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ
（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上、０≦ｊ≦２）で表される複合酸化物を
用いることができる。一般式Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＭＳｉＯ_４の代表例としては、Ｌｉ_{（２−ｊ
）}ＦｅＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＮｉＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＣｏＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２
−ｊ）}ＭｎＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｋＮｉ_ｌＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｋＣｏ
_ｌＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｋＭｎ_ｌＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｎｉ_ｋＣｏ_ｌＳｉＯ
_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｎｉ_ｋＭｎ_ｌＳｉＯ_４（ｋ＋ｌは１以下、０＜ｋ＜１、０＜ｌ＜１）
、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｍＮｉ_ｎＣｏ_ｑＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}Ｆｅ_ｍＮｉ_ｎＭｎ_ｑＳｉ
Ｏ_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）等が挙げられる
。

また、正極活物質として、Ａ_ｘＭ_２（ＸＯ_４）_３（Ａ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｍ＝Ｆｅ、Ｍ
ｎ、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等が挙げられる。また、正極活物質
として、Ｌｉ_２ＭＰＯ_４Ｆ、Ｌｉ_２ＭＰ_２Ｏ_７、Ｌｉ_５ＭＯ_４（Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ）の一般
式で表される化合物、ＮａＦ_３、ＦｅＦ_３等のペロブスカイト型フッ化物、ＴｉＳ_２、Ｍ
ｏＳ_２等の金属カルコゲナイド（硫化物、セレン化物、テルル化物）、ＬｉＭＶＯ_４等の
逆スピネル型の結晶構造を有するリチウム含有複合酸化物、バナジウム酸化物系（Ｖ_２Ｏ
_５、Ｖ_６Ｏ_１３、ＬｉＶ_３Ｏ_８等）、マンガン酸化物系、有機硫黄系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、ベリリウムイオン、またはマグネシウムイオンの場合、正極合剤層５０２として
、上記リチウム化合物及びリチウム含有複合酸化物において、リチウムの代わりに、アル
カリ金属（例えば、ナトリウムやカリウム等）、アルカリ土類金属（例えば、カルシウム
、ストロンチウム、バリウム等）、ベリリウム、またはマグネシウムを用いてもよい。

また、正極合剤層５０２は、正極集電体５０１上の両面に直接接して形成する場合に限ら
ない。正極集電体５０１と正極合剤層５０２との間に、正極集電体５０１と正極合剤層５
０２との密着性の向上を目的とした密着層や、正極集電体５０１の表面の凹凸形状を緩和
するための平坦化層、放熱のための放熱層、正極集電体５０１又は正極合剤層５０２の応
力を緩和するための応力緩和層等の機能層を、金属等の導電性材料を用いて形成しても良
い。

図５（Ｂ）は、正極合剤層５０２として、キャリアイオンの吸蔵放出が可能な粒子状の正
極活物質５０３と、当該正極活物質５０３の複数を覆いつつ、当該正極活物質５０３が内
部に詰められたグラフェン５０４によって構成される場合の正極合剤層５０２の平面図で
ある。複数の正極活物質５０３の表面を異なるグラフェン５０４が覆う。また、一部にお
いて、正極活物質５０３が露出していてもよい。

ここで、グラフェンとは、狭義には、グラファイトの水平層、すなわち、炭素で構成され
る六員環が平面方向に連続した炭素層であり、別言すると、π結合を有する１原子層の炭
素分子のシートのことである。特に、当該炭素層が２層以上１００層以下積層される場合
を多層グラフェンという場合があるが、ここでは多層グラフェンもグラフェンに含まれる
ものとする。また、酸化グラフェンとは、上記グラフェンが酸化された化合物のことをい
う。なお、酸化グラフェンを還元してグラフェンを形成する場合、酸化グラフェンに含ま
れる酸素は全て脱離されずに、一部の酸素はグラフェンに残存する。グラフェンに酸素が
含まれる場合、酸素の割合は、全体の２ａｔｏｍｉｃ％以上２０ａｔｏｍｉｃ％以下、好
ましくは３ａｔｏｍｉｃ％以上１５ａｔｏｍｉｃ％以下である。

ここで、グラフェンが多層グラフェンである場合、酸化グラフェンを還元したグラフェン
を有することで、グラフェンの層間距離は０．３４ｎｍ以上０．５ｎｍ以下、好ましくは
０．３８ｎｍ以上０．４２ｎｍ以下、さらに好ましくは０．３９ｎｍ以上０．４１ｎｍ以
下である。通常のグラファイトは、単層グラフェンの層間距離が０．３４ｎｍであり、本
発明の一態様に係る蓄電装置に用いるグラフェンの方が、その層間距離が長いため、多層
グラフェンの層間におけるキャリアイオンの移動が容易となる。

グラフェンは化学的に安定であり、且つ電気特性が良好である。グラフェンにおいて導電
性が高いのは、炭素で構成される六員環が平面方向に連続しているためである。すなわち
、グラフェンは平面方向において、導電性が高い。また、グラフェンはシート状であるた
め、積層されるグラフェンにおいて平面に平行な方向に隙間を有し、当該領域においてイ
オンの移動は可能であるが、グラフェンの平面に垂直な方向においてのイオンの移動が困
難である。

正極活物質５０３の粒径は、２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下が好ましい。なお、正極活物質
５０３内を電子が移動するため、正極活物質５０３の粒径はより小さい方が好ましい。

また、正極活物質５０３の表面にグラファイト層が被覆されていなくとも十分な特性が得
られるが、グラファイト層が被覆されている正極活物質とグラフェンを共に用いると、キ
ャリアが正極活物質間をホッピングし、電流が流れるためより好ましい。

図５（Ｃ）は、図５（Ｂ）の正極合剤層５０２の一部における断面図である。正極活物質
５０３、及び該正極活物質５０３を覆うグラフェン５０４を有する。グラフェン５０４は
断面図においては線状で観察される。複数の正極活物質は、同一のグラフェンまたは複数
のグラフェンの間に挟まれるように設けられる。なお、グラフェンは袋状になっており、
複数の正極活物質をその内部に包み込む場合がある。また、グラフェンに覆われず、一部
の正極活物質が露出している場合がある。

正極合剤層５０２の厚さは、２０μｍ以上１００μｍ以下の間で所望の厚さを選択する。
なお、クラックや剥離が生じないように、正極合剤層５０２の厚さを適宜調整することが
好ましい。

なお、正極合剤層５０２は、グラフェンの体積の０．１倍以上１０倍以下のアセチレンブ
ラック粒子や１次元の拡がりを有するカーボンナノファイバー等のカーボン粒子など、公
知の導電助剤を有してもよい。

正極活物質５０３においては、キャリアとなるイオンの吸蔵により体積が膨張するものが
ある。このため、充放電により、正極合剤層が脆くなり、正極合剤層の一部が崩落してし
まい、この結果蓄電装置の信頼性が低下する。しかしながら、正極活物質が充放電により
体積が増減しても、当該周囲をグラフェンが覆うため、グラフェンは正極活物質の分散や
正極合剤層の崩落を妨げることが可能である。すなわち、グラフェンは、充放電にともな
い正極活物質の体積が増減しても、正極活物質同士の結合を維持する機能を有する。

また、グラフェン５０４は、複数の正極活物質５０３と接しており、導電助剤としても機
能する。また、キャリアイオンの吸蔵放出が可能な正極活物質５０３を保持する機能を有
する。このため、正極合剤層にバインダを混合する必要が無く、正極合剤層当たりの正極
活物質量を増加させることが可能であり、蓄電装置の充放電容量を高めることができる。

次に、正極合剤層５０２の製造方法について説明する。

粒子状の正極活物質及び酸化グラフェンを含むスラリーを形成する。次に、正極集電体５
０１の両面に、当該スラリーを塗布する。その後、還元雰囲気での加熱により還元処理を
行って、正極活物質を焼成するとともに、酸化グラフェンに含まれる酸素を脱離させ、グ
ラフェンに間隙を形成する。なお、酸化グラフェンに含まれる酸素は全て脱離されず、一
部の酸素はグラフェンに残存する。

以上の工程により、正極集電体５０１上に所定の形状の正極合剤層５０２を形成すること
ができる。この結果、正極合剤層の導電性が高まる。酸化グラフェンは酸素を含むため、
極性溶媒中では負に帯電する。この結果、酸化グラフェンは互いに分散する。このため、
スラリーに含まれる正極活物質が凝集しにくくなり、焼成による正極活物質の粒径の増大
を低減することができる。このため、正極活物質内の電子の移動が容易となり、正極合剤
層の導電性を高めることができる。

正極集電体５０１上に正極合剤層５０２を形成した後、ロールプレス機を用いて圧延し、
正極５００が作製される。

（負極及びその製造方法）
次に、負極及びその製造方法について、図６（Ａ）を用いて説明する。

図６（Ａ）に示すように、負極５１０は、負極集電体５１１と、負極集電体５１１の両面
の上に設けられた負極合剤層５１２とを有する。

負極集電体５１１としては、金属などの導電性の高い材料により構成される。導電性の高
い材料として、例えばステンレス、鉄、アルミニウム、銅、ニッケル、又はチタンを用い
ることができる。また、負極集電体５１１は、箔状、板状（シート状）、網状、パンチン
グメタル状、エキスパンドメタル状等の形状を適宜用いることができる。

負極合剤層５１２は、負極集電体５１１の両面に設けられる。負極合剤層５１２には、キ
ャリアであるイオンの吸蔵放出が可能な負極活物質を用いる。

負極活物質として、リチウム金属との合金化・脱合金化反応により充放電反応を行うこと
が可能な合金系材料も用いることができる。例えば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓ
ｂ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｇａ等のうち少なくとも一つを含む材料が挙げられ
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４２００ｍ
Ａｈ／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合金系材料としては、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、Ｌａ
Ｓｎ_３、Ｌａ_３Ｃｏ_２Ｓｎ_７、ＣｏＳｂ_３、ＩｎＳｂ、ＳｂＳｎ等が挙げられる。

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_４Ｔ
ｉ_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型構造を持つ
Ｌｉ_３−ｘＭ_ｘＮ（Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ）を用いることができる。例えば、Ｌｉ_２．６
Ｃｏ_０．４Ｎ_３は大きな充放電容量（９００ｍＡｈ／ｇ）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
、あらかじめリチウムイオンを脱離させることでリチウムと遷移金属の複窒化物を用いる
ことができる。

負極活物質をシリコンとする場合には、非晶質（アモルファス）シリコン、微結晶シリコ
ン、多結晶シリコン又はこれらの組み合わせを用いることができる。一般に結晶性が高い
程シリコンの電気伝導度が高いため、導電率の高い電極として、電池に利用することがで
きる。一方、シリコンが非晶質の場合には、結晶質に比べてリチウム等のキャリアイオン
を吸蔵することができるため、放電容量を高めることができる。

本実施の形態では、上述の負極活物質に導電助剤及びバインダを加え、粉砕、混合、焼成
して作製した負極合剤層５１２を用いてもよい。

また、負極５１０の作製方法の別の例として、負極５１０においても、正極５００と同様
に、負極合剤層５１２中にグラフェンを導入することができる。これにより、充放電に伴
う負極活物質の膨張収縮に対しても、負極活物質同士の結合を維持する機能を有する。ま
た併せて、グラフェンが導電助剤としても機能する。

負極活物質に黒鉛を用いる場合には、例えば、黒鉛の粉末にポリフッ化ビニリデン等のフ
ッ化ビニリデン系重合体等を溶かしたＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）を結着剤として混
合し、スラリーを形成する。次に、負極集電体５１１の一方の面又は両面に、当該スラリ
ーを塗布し乾燥させる。当該塗布工程を負極集電体５１１の一面のみに行う場合には、他
方の面にもう一度同様の方法で、負極合剤層を形成する。この後、ロールプレス機を用い
て圧延加工し、負極５１０が製造される。

一方、負極活物質にシリコンを用いる場合には、キャリアイオンの吸蔵による約４倍の膨
張が生じるため、負極集電体５１１上に単に薄膜状に形成することは容易に負極合剤層の
剥離を誘発する。このため、シリコンを粒子状、ウィスカ状、ナノワイヤー状等の薄膜形
状を除いた形状を用いる必要がある。

負極活物質として粒子状及びウィスカ状の負極活物質を用いた例を、図６（Ａ）乃至（Ｄ
）を用いて以下に説明する。

図６（Ａ）は負極５１０の断面図である。負極は、負極集電体５１１の両面上に負極合剤
層５１２が形成される。なお、負極合剤層５１２は、少なくとも負極活物質を含んでおり
、この他にバインダ及び導電助剤や、グラフェンを含んでいてもよい。

図６（Ｂ）は負極合剤層５１２の一部における平面図である。負極合剤層５１２は、粒子
状の負極活物質５１３と、負極活物質５１３の複数を覆いつつ、負極活物質５１３が内部
に詰められたグラフェン５１４で構成されている。平面視の負極合剤層５１２は、複数の
負極活物質５１３の表面を異なるグラフェン５１４が覆っている。なお、一部において、
負極活物質５１３が露出していてもよい。

図６（Ｃ）は、図６（Ｂ）の負極合剤層５１２の一部における断面図である。負極活物質
５１３、及び負極合剤層５１２の平面視において負極活物質５１３を覆っているグラフェ
ン５１４が図示されている。断面図において、グラフェン５１４は線状に観察される。同
一のグラフェンまたは複数のグラフェンは複数の負極活物質５１３に重畳する、又は、同
一のグラフェン又は複数のグラフェンにより、複数の負極活物質５１３を内在する。なお
、グラフェン５１４は袋状になっており、該内部において、複数の負極活物質を内包する
場合がある。また、グラフェン５１４は、一部開放部があり、当該領域において、負極活
物質５１３が露出している場合がある。

負極合剤層５１２の厚さは、２０μｍ以上１００μｍ以下の間で所望の厚さを選択する。

なお、負極合剤層５１２には、グラフェンの体積の０．１倍以上１０倍以下のアセチレン
ブラック粒子や１次元の拡がりを有するカーボン粒子（カーボンナノファイバーなど）な
どの公知の導電助剤、及びポリフッ化ビニリデンなどの公知のバインダを有してもよい。

なお、負極合剤層５１２にリチウムをプレドープしてもよい。リチウムのプレドープ方法
としては、スパッタリング法により負極合剤層５１２表面にリチウム層を形成してもよい
。または、負極合剤層５１２の表面にリチウム箔を設けることで、負極合剤層５１２にリ
チウムをプレドープすることができる。特に、リチウム二次電池を組み立てた後に、正極
５００の正極合剤層５０２にグラフェン５０４を生成する場合は、負極合剤層５１２にリ
チウムをプレドープすることが好ましい。

なお、負極活物質５１３においては、キャリアイオンの吸蔵により体積が膨張するものが
ある。このため、充放電により、負極合剤層が脆くなり、負極合剤層の一部が崩壊してし
まうことでリチウム二次電池の信頼性（例えば、サイクル特性など）が低下する。しかし
、本発明の一態様に係るリチウム二次電池の負極は、負極活物質５１３の周囲をグラフェ
ン５１４が覆うため、負極活物質５１３が充放電によって体積が増減しても、グラフェン
５１４によって負極活物質５１３の微粉化や負極合剤層５１２の崩壊を防ぐことができる
。すなわち、本発明の一態様に係るリチウム二次電池の負極に含まれるグラフェン５１４
は、充放電にともない負極活物質５１３の体積が膨張収縮しても、負極活物質５１３どう
しの結着を維持する機能を有する。従って、負極５１０を用いることで、蓄電素子の耐久
性を向上させることができる。

つまり、負極合剤層５１２を形成する際にバインダを用いる必要が無く、一定重量（一定
体積）の負極合剤層において、負極活物質量を増加させることが可能である。従って、電
極重量（電極体積）あたりの充放電容量を増大させることができる。

また、グラフェン５１４は導電性を有しており、且つ複数の負極活物質５１３と接してい
るため導電助剤としても機能する。つまり、負極合剤層５１２を形成する際に導電助剤を
用いる必要が無く、一定重量（一定体積）の負極合剤層において、負極活物質量を増加さ
せることが可能である。従って、電極重量（電極体積）あたりの充放電容量を増大させる
ことができる。

また、グラフェン５１４は、負極合剤層５１２に効率良く且つ十分な導電パス（キャリア
イオンの導電パス）が形成されているため、負極合剤層５１２の導電性及び負極５１０は
導電性に優れている。従って、負極５１０を有する蓄電素子は、負極活物質５１３の容量
を理論容量並みに効率良く利用することができるため、充放電容量を十分に高めることが
できる。

なお、グラフェン５１４は、キャリアイオンの吸蔵放出が可能な負極活物質としても機能
するため、負極５１０の充放電容量を向上させることができる。

次に、図６（Ｂ）及び（Ｃ）に示す負極合剤層５１２の作製方法について説明する。

粒子状の負極活物質５１３及び酸化グラフェンを含むスラリーを形成する。具体的には、
粒子状の負極活物質５１３と、酸化グラフェンを含む分散液を用いて混練し、スラリーを
形成する。

次に、負極集電体５１１上に、上記スラリーを塗布する。次に、一定時間、真空乾燥を行
って負極集電体５１１上に塗工したスラリーから溶媒を除去する。この後、ロールプレス
機により圧延加工する。

その後、電気エネルギーを用いた酸化グラフェンの電気化学的な還元や、加熱処理による
酸化グラフェンの熱的な還元によって、グラフェン５１４を生成する。以上の工程により
、負極集電体５１１の両面上に負極合剤層５１２を形成でき、負極５１０を製造すること
ができる。

次に、図６（Ｄ）に示す負極の構造について説明する。

図６（Ｄ）は、負極集電体５１１に負極合剤層５１７が形成される負極の断面図である。
負極合剤層５１７は、表面が凹凸状である負極活物質５１５と、負極活物質５１５の表面
を覆うグラフェン５１６を有する。

凹凸状の負極活物質５１５は、共通部５１５ａと、共通部５１５ａから突出する凸部５１
５ｂとを有する。凸部５１５ｂは、円柱状、角柱状等の柱状、円錐状または角錐状の針状
等の形状を適宜有する。なお、凸部の頂部は湾曲していてもよい。また、負極活物質５１
５は、キャリアイオン（代表的にはリチウムイオン）の吸蔵放出が可能な負極活物質を用
いて形成される。なお、共通部５１５ａ及び凸部５１５ｂが同じ材料を用いて構成されて
もよい。または、共通部５１５ａ及び凸部５１５ｂが異なる材料を用いて構成されてもよ
い。

図６（Ｄ）に示す負極は、負極活物質５１５としてシリコンを用いた場合、グラフェン５
１６によって負極活物質５１５の周囲が覆われているため、負極活物質５１５が充放電に
よって体積が増減しても、負極活物質５１５の微粉化及び負極合剤層５１７の崩壊を防ぐ
ことができる。

また、負極合剤層の表面が、蓄電装置を構成する電解液と接触することにより、電解液及
び負極活物質が反応し、負極の表面に被膜が形成される。当該被膜は負極と電解液の反応
を和らげ、安定化させるために必要であると考えられている。しかしながら、当該被膜が
厚くなると、キャリアイオンが負極に吸蔵されにくくなり、電極と電解液間のキャリアイ
オン伝導性の低下、電解液の消耗などの問題がある。

負極活物質５１５の表面をグラフェン５１６で被覆することで、当該被膜の膜厚の増加を
抑制することが可能であり、充放電容量の低下を抑制することができる。

なお、凹凸状の負極活物質５１５の他の構成として、負極集電体５１１に負極集電体５１
１の一部として形成した凸部を覆って薄膜状の負極活物質を設けることで凹凸状の表面を
有する負極活物質とすることもできる。当該構成の場合、負極集電体５１１の一部からな
る凸部が薄膜状の負極活物質の芯として機能するため、負極活物質の強度を高めることが
でき、特に負極活物質がキャリアイオンの吸蔵脱離に伴う膨張収縮の顕著なシリコンの場
合には有用である。

次に、図６（Ｄ）に示す負極合剤層５１７の作製方法について説明する。

印刷法、インクジェット法、ＣＶＤ等により、凹凸状の負極活物質５１５を負極集電体５
１１の両面上に設ける。または、塗布法、スパッタリング法、蒸着法などにより膜状の負
極活物質を設けた後これを選択的に除去し、凹凸状の負極活物質５１５を負極集電体５１
１上の両面に設ける。

次に、凹凸状の負極活物質５１５上に、酸化グラフェンを含む分散液を塗工する。酸化グ
ラフェンを含む分散液を塗工する方法としては、既述の方法を適宜用いればよい。

次に、酸化グラフェンを含む分散液中の溶媒を除去した後、電気エネルギーを用いて、電
気化学的に酸化グラフェンを還元してグラフェン５１６を生成すればよい。または、熱エ
ネルギーを用いて、熱的に酸化グラフェンを還元してグラフェン５１６を生成してもよい
。

このように、酸化グラフェンを含む分散液を用いてグラフェンを生成することで、凹凸状
の負極活物質５１５の表面に均一な膜厚のグラフェン５１６を被覆させることができる。

なお、シラン、塩化シラン、フッ化シラン等を原料ガスとするＬＰＣＶＤ法により、負極
集電体５１１上に、シリコンで形成された、凹凸状の負極活物質５１５（以下、シリコン
ウィスカという。）を設けることができる。

シリコンウィスカは、非晶質構造でもよい。非晶質構造であるシリコンウィスカを負極合
剤層５１７に用いることで、キャリアイオンの吸蔵及び放出に伴う体積変化に強い（例え
ば、体積膨張に伴う応力を緩和する）ため、繰り返しの充放電によって、シリコンウィス
カの微粉化、及び負極合剤層５１７の崩壊を防止でき、サイクル特性がさらに向上した蓄
電装置を作製することができる。

または、シリコンウィスカは、結晶構造でもよい。この場合、導電性及びキャリアイオン
の移動度に優れた結晶性を有する結晶構造が集電体と広範囲に接している。そのため、負
極全体の導電性をさらに向上させることができ、さらに高速な充放電が可能となり、充放
電容量がさらに向上した蓄電装置を作製することができる。

または、シリコンウィスカは、結晶性を有する領域である芯と、該芯を覆って設けられ、
非晶質な領域である外殻と、を有してもよい。

外殻である非晶質構造は、キャリアイオンの吸蔵及び放出に伴う体積変化に強い（例えば
、体積膨張に伴う応力を緩和する）という特色を有する。また、芯である結晶性を有する
構造は、導電性及びキャリアイオンの移動度に優れており、キャリアイオンを吸蔵する速
度及び放出する速度が単位質量あたりで速いという特徴と有する。従って、芯及び外殻を
有するシリコンウィスカを負極合剤層５１７として用いることで、高速に充放電が可能と
なり、充放電容量及びサイクル特性が向上した蓄電装置を作製することができる。

（蓄電素子及びその製造方法）
以上のようにして製造された帯状の正極５００と負極５１０とを所定の大きさに裁断して
それぞれ複数用意し、正極５００は正極タブへ、負極５１０は負極タブへ接続する。電極
とタブとの接続は、具体的には電極が有する集電体とタブとの接続である。該接続により
電気的な接続とともに物理構造的な固定がなされる。正極と正極タブ、及び負極と負極タ
ブとの固定には、例えば超音波溶接法を用いることができる。

次に、タブにより束ねられた複数の正極５００及び複数の負極５１０の間に、一続きの一
枚の、または正極−負極間ごとに複数枚のシート状のセパレータを配置する。これらセパ
レータは、絶縁性の多孔体を用いるが、正極及び負極の表面との間で滑り摩擦係数が低く
、かつ非粘着性の絶縁性材料が良く、例えばポリプロピレンやポリテトラフルオロエチレ
ンが好ましい。

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５）
本発明の一態様に係る蓄電装置は、様々な電気機器の電源として用いることができる。こ
こで電気機器とは、電気の力によって作用する部分を含む工業製品全般をいう。電気機器
は、家電等の民生用に限られず、業務用、産業用、軍事用等、種々の用途のものを広くそ
の範疇とする。

本発明の一態様に係る蓄電装置を用いた電気機器の具体例として、テレビ、モニタ等の表
示装置、照明装置、デスクトップ型あるいはノート型のパーソナルコンピュータ、ワード
プロセッサ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）などの記録媒体
に記憶された静止画又は動画を再生する画像再生装置、ポータブルＣＤプレーヤ、ラジオ
、テープレコーダ、ヘッドホンステレオ、ステレオ、置き時計、壁掛け時計、コードレス
電話子機、トランシーバ、携帯無線機、携帯電話、自動車電話、携帯型ゲーム機、玩具、
電卓、携帯情報端末、電子手帳、電子書籍、電子翻訳機、音声入力機器、ビデオカメラ、
デジタルスチルカメラ、電気シェーバ、電子レンジ等の高周波加熱装置、電気炊飯器、電
気洗濯機、電気掃除機、温水器、扇風機、毛髪乾燥機、エアコンディショナ、加湿器、除
湿器などの空調設備、食器洗い器、食器乾燥器、衣類乾燥器、布団乾燥器、電気冷蔵庫、
電気冷凍庫、電気冷凍冷蔵庫、ＤＮＡ保存用冷凍庫、懐中電灯、電気工具、煙感知器、透
析装置等の医療機器などが挙げられる。さらに、誘導灯、信号機、ベルトコンベア、エレ
ベータ、エスカレータ、産業用ロボット、電力貯蔵システム、電力の平準化やスマートグ
リッドのための蓄電装置等の産業機器が挙げられる。また、蓄電装置からの電力を用いて
電動機により推進する移動体なども、電気機器の範疇に含まれるものとする。上記移動体
として、例えば、電気自動車（ＥＶ）、内燃機関と電動機を併せ持ったハイブリッド車（
ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）、これらのタイヤ車輪を無限軌道に変
えた装軌車両、電動アシスト自転車を含む原動機付自転車、自動二輪車、電動車椅子、ゴ
ルフ用カート、小型又は大型船舶、潜水艦、ヘリコプター、航空機、ロケット、人工衛星
、宇宙探査機や惑星探査機、宇宙船などが挙げられる。

なお、上記電気機器は、消費電力の殆ど全てを賄うための主電源として、本発明の一態様
に係る蓄電装置を用いることができる。あるいは、上記電気機器は、上記主電源や商用電
源からの電力の供給が停止した場合に、電気機器への電力の供給を行うことができる無停
電電源として、本発明の一態様に係る蓄電装置を用いることができる。あるいは、上記電
気機器は、上記主電源や商用電源からの電気機器への電力の供給と並行して、電気機器へ
の電力の供給を行う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
ができる。

図７に、上記電気機器の具体的な構成を示す。図７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を用いた電気機器の一例である。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 Ｄｅｖｉ
ｃｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ
Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）などの、半導体表示装置を用いることができる。

なお、表示装置には、ＴＶ放送受信用の他、パーソナルコンピュータ用、広告表示用など
、全ての情報表示用表示装置が含まれる。特に、本発明の一態様に係る蓄電装置が薄型で
かつ可撓性を有することを利用して、薄型でかつ曲面形状を有する情報表示用表示装置に
適用することができる。

図７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８１０
３を用いた電気機器の一例である。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７では、蓄電装置８１０３が、筐体８１０１
及び光源８１０２が据え付けられた天井８１０４の内部に設けられている場合を例示して
いるが、蓄電装置８１０３は、筐体８１０１の内部に設けられていても良い。特に、照明
装置８１００が曲面形状を有する薄型である場合には、本発明の一態様に係る蓄電装置の
使用が最適である。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７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８１
０６、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７において、室内機８２００及び室外機８２０４を有するエアコンディショナは、本発
明の一態様に係る蓄電装置８２０３を用いた電気機器の一例である。具体的に、室内機８
２００は、筐体８２０１、送風口８２０２、蓄電装置８２０３等を有する。図７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８
２０３は室外機８２０４に設けられていても良い。あるいは、室内機８２００と室外機８
２０４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
ョナの利用が可能となる。

なお、図７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７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
いた電気機器の一例である。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７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、上述した電気機器のうち、電子レンジ等の高周波加熱装置、電気炊飯器などの電気
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、電気機器の
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、電気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８３０
２、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６）
本実施の形態では、本発明の一態様の蓄電装置が適用された曲面形状を有する電気機器の
例について、図８を用いて説明する。

図８（Ａ）は、携帯電話機の一例を示している。携帯電話機８５００は、筐体８５０１に
組み込まれた表示部８５０２の他、操作ボタン８５０３、外部接続ポート８５０４、スピ
ーカ８５０５、マイク８５０６などを備えている。また、携帯電話機８５００の内部には
、本発明の一態様の蓄電装置が搭載されている。

図８（Ａ）に示す携帯電話機８５００は、表示部８５０２を指などで触れることで、情報
を入力することができる。また、電話を掛ける、あるいは文字を入力するなどのあらゆる
操作は、表示部８５０２を指などで触れることにより行うことができる。

また操作ボタン８５０３の操作により、電源のＯＮ、ＯＦＦや、表示部８５０２に表示さ
れる画像の種類を切り替えることができる。例えば、メール作成画面から、メインメニュ
ー画面に切り替えることができる。

ここで、携帯電話機８５００には、本発明の一態様の可撓性を有する蓄電装置が組み込ま
れている。図８（Ａ）において、携帯電話機８５００は横方向において上に凸となるよう
に弓なりに湾曲している。従って本発明の一態様の蓄電装置は、携帯電話機８５００の横
方向に可撓性を持たせるように配置すればよい。このようにして、湾曲した形状を有し、
且つ薄型の携帯電話機とすることができる。

図８（Ｂ）は、リストバンド型の表示装置の一例を示している。携帯表示装置８６００は
、筐体８６０１、表示部８６０２、操作ボタン８６０３、及び送受信装置８６０４を備え
る。また、携帯表示装置８６００の内部には、本発明の一態様の蓄電装置が搭載されてい
る。

携帯表示装置８６００は、送受信装置８６０４によって映像信号を受信可能で、受信した
映像を表示部８６０２に表示することができる。また、音声信号を他の受信機器に送信す
ることもできる。

また、操作ボタン８６０３によって、電源のＯＮ、ＯＦＦ動作や表示する映像の切り替え
、または音声のボリュームの調整などを行うことができる。

ここで、携帯表示装置８６００には、本発明の一態様の可撓性を有する蓄電装置が組み込
まれている。図８（Ｂ）において、携帯表示装置８６００は縦方向において上に凸となる
ように弓なりに湾曲している。従って本発明の一態様の蓄電装置は、携帯表示装置８６０
０の縦方向に可撓性を持たせるように配置すればよい。したがって、湾曲した表面を備え
、且つ薄型の携帯表示装置とすることができる。

なお、本発明の一態様の蓄電装置を具備していれば、上記で示した電気機器に特に限定さ
れないことは言うまでもない。

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。

１００ 蓄電素子
１０１ 正極
１０２ セパレータ
１０３ 負極
１０４ 正極タブ
１０５ 負極タブ
２００ 蓄電素子
２０１ 正極
２０２ セパレータ
２０３ 負極
２０４ 正極タブ
２０５ 負極タブ
４００ 蓄電装置
４０１ 外装体
４０１ａ 絶縁性合成樹脂膜
４０１ｂ 金属薄膜
４０１ｃ 絶縁膜
４０２ 正極タブ
４０２ａ 正極タブ
４０２ｂ 負極タブ
４０３ 正極タブ
４０４ 蓄電素子
４０５ 電解液
４０６ 支持板
４０７ 配線
５００ 正極
５０１ 正極集電体
５０２ 正極合剤層
５０３ 正極活物質
５０４ グラフェン
５１０ 負極
５１１ 負極集電体
５１２ 負極合剤層
５１３ 負極活物質
５１４ グラフェン
５１５ 負極活物質
５１５ａ 共通部
５１５ｂ 凸部
５１６ グラフェン
５１７ 負極合剤層
８０００ 表示装置
８００１ 筐体
８００２ 表示部
８００３ スピーカ部
８００４ 蓄電装置
８１００ 照明装置
８１０１ 筐体
８１０２ 光源
８１０３ 蓄電装置
８１０４ 天井
８１０５ 側壁
８１０６ 床
８１０７ 窓
８２００ 室内機
８２０１ 筐体
８２０２ 送風口
８２０３ 蓄電装置
８２０４ 室外機
８３００ 電気冷凍冷蔵庫
８３０１ 筐体
８３０２ 冷蔵室用扉
８３０３ 冷凍室用扉
８３０４ 蓄電装置
８５００ 携帯電話機
８５０１ 筐体
８５０２ 表示部
８５０３ 操作ボタン
８５０４ 外部接続ポート
８５０５ スピーカ
８５０６ マイク
８６００ 携帯表示装置
８６０１ 筐体
８６０２ 表示部
８６０３ 操作ボタン
８６０４ 送受信装置

Claims (4)

1. 蓄電素子と、
   前記蓄電素子を封入する外装体と、を有し、
   前記外装体は、可撓性を有し、
   前記蓄電素子は、
   シート状の複数の正極と、
   シート状の複数の負極と、
   正極タブと、
   負極タブと、
   シート状の複数のセパレータと、を有し、
   前記複数の正極は、可撓性を有し、
   前記複数の負極は、可撓性を有し、
   前記複数のセパレータは、可撓性を有し、
   前記複数の正極のそれぞれの一端は、前記正極タブに固定され、
   前記複数の負極のそれぞれの一端は、前記負極タブに固定され、
   前記複数の正極の一と前記複数の負極の一とは、前記複数のセパレータの一を間に挟んで、重なり合い、
   前記正極タブと、前記負極タブとの間に、第１の湾曲部と、第２の湾曲部とがあることを特徴とする蓄電装置。
2. 蓄電素子と、
   前記蓄電素子を封入する外装体と、を有し、
   前記外装体は、可撓性を有し、
   前記蓄電素子は、
   シート状の複数の正極と、
   シート状の複数の負極と、
   正極タブと、
   負極タブと、
   シート状の複数のセパレータと、を有し、
   前記複数の正極は、可撓性を有し、
   前記複数の負極は、可撓性を有し、
   前記複数のセパレータは、可撓性を有し、
   前記複数の正極のそれぞれの一端は、前記正極タブに固定され、
   前記複数の負極のそれぞれの一端は、前記負極タブに固定され、
   前記複数の正極と前記複数の負極とは、前記セパレータを間に挟んで、重なり合い、
   前記正極タブと、前記負極タブとの間に、第１の湾曲部と、第２の湾曲部とがあることを特徴とする蓄電装置。
3. 蓄電素子と、
   前記蓄電素子を封入する外装体と、を有し、
   前記外装体は、可撓性を有し、
   前記蓄電素子は、
   シート状の複数の正極と、
   シート状の複数の負極と、
   正極タブと、
   負極タブと、
   シート状の複数のセパレータと、を有し、
   前記複数の正極は、可撓性を有し、
   前記複数の負極は、可撓性を有し、
   前記複数のセパレータは、可撓性を有し、
   前記複数の正極のそれぞれの一端は、前記正極タブに固定され、
   前記複数の負極のそれぞれの一端は、前記負極タブに固定され、
   前記複数の正極の一と前記複数の負極の一とは、前記複数のセパレータの一を間に挟んで、重なり合い、
   前記正極タブと、前記負極タブとの間に、湾曲部があることを特徴とする蓄電装置。
4. 蓄電素子と、
   前記蓄電素子を封入する外装体と、を有し、
   前記外装体は、可撓性を有し、
   前記蓄電素子は、
   シート状の複数の正極と、
   シート状の複数の負極と、
   正極タブと、
   負極タブと、
   シート状の複数のセパレータと、を有し、
   前記複数の正極は、可撓性を有し、
   前記複数の負極は、可撓性を有し、
   前記複数のセパレータは、可撓性を有し、
   前記複数の正極のそれぞれの一端は、前記正極タブに固定され、
   前記複数の負極のそれぞれの一端は、前記負極タブに固定され、
   前記複数の正極と前記複数の負極とは、前記セパレータを間に挟んで、重なり合い、
   前記正極タブと、前記負極タブとの間に、湾曲部があることを特徴とする蓄電装置。

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