JP5738667B2 - 蓄電装置 - Google Patents

蓄電装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5738667B2
JP5738667B2 JP2011105859A JP2011105859A JP5738667B2 JP 5738667 B2 JP5738667 B2 JP 5738667B2 JP 2011105859 A JP2011105859 A JP 2011105859A JP 2011105859 A JP2011105859 A JP 2011105859A JP 5738667 B2 JP5738667 B2 JP 5738667B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
positive electrode
active material
nickel
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011105859A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2012009418A5 (ja
JP2012009418A (ja
Inventor
貴洋 川上
貴洋 川上
正樹 山梶
正樹 山梶
ネイディーン 高橋
ネイディーン 高橋
山崎　舜平
舜平 山崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP2011105859A priority Critical patent/JP5738667B2/ja
Publication of JP2012009418A publication Critical patent/JP2012009418A/ja
Publication of JP2012009418A5 publication Critical patent/JP2012009418A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5738667B2 publication Critical patent/JP5738667B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/5805—Phosphides
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

開示される発明の一様態は、蓄電装置に関する。
パーソナルコンピュータや携帯電話などの携帯可能な電子機器の分野が著しく進歩している。携帯可能な電子機器において、小型軽量で信頼性を有し、高エネルギー密度且つ充電可能な蓄電装置が必要になっている。このような蓄電装置として、例えばリチウムイオン二次電池が知られている。また、環境問題やエネルギー問題の認識の高まりから二次電池を搭載した電気推進車両の開発も急速に進んでいる。
リチウムイオン二次電池において、正極活物質として、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）、リン酸コバルトリチウム（ＬｉＣｏＰＯ４）、リン酸ニッケルリチウム（ＬｉＮｉＰＯ４）などの、リチウム（Ｌｉ）と鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）またはニッケル（Ｎｉ）とを含むオリビン構造を有するリン酸化合物などが知られている（特許文献１、非特許文献１、及び非特許文献２参照）。
リン酸鉄リチウムは組成式ＬｉＦｅＰＯ４で表され、リチウムがすべて引き抜かれたＦｅＰＯ４も安定であるため安全に高容量が実現できる。
特開平１１−２５９８３号公報
Ｂｙｏｕｎｇｗｏｏ Ｋａｎｇ、Ｇｅｒｂｒａｎｄ Ｃｅｄｅｒ、「Ｎａｔｕｒｅ」、（英国）、２００９年３月、第４５８巻、ｐ．１９０−１９３ Ｆ． Ｚｈｏｕ ｅｔ ａｌ．、「Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」、（オランダ）、２００４年１１月、第６巻、第１１号、ｐ．１１４４−１１４８
上述のリチウムとニッケルとを含むオリビン構造を有するリン酸化合物で形成される正極活物質は、リチウムと鉄とを含み、且つニッケルを含まないオリビン構造を有するリン酸化合物で形成される正極活物質と比較して放電電位が高いことが期待されている。また、リチウムとニッケルとを含むオリビン構造を有するリン酸化合物（例えば、一般式ＬｉＮｉＰＯ４）と、リチウムと鉄とを含み、且つニッケルを含まないオリビン構造を有するリン酸化合物（例えば、一般式ＬｉＦｅＰＯ４）とは、理論容量がほぼ同じである。これらのことから、リチウムとニッケルとを含むオリビン構造を有するリン酸化合物で形成される正極活物質は、エネルギー密度が高いことが期待されている。
しかし、リチウムとニッケルとを含むオリビン構造を有するリン酸化合物で形成される正極活物質を用いても、期待された電位が発現できていない。これは、電解液（有機溶媒）の分解が一つの原因と考えられる。
正極活物質であるリチウムとニッケルとを含むオリビン構造を有するリン酸化合物に含まれるニッケル原子は、電解液に含まれる有機物質の酸化還元反応の触媒として機能しうる。このため、正極活物質に含まれるニッケル金属またはニッケル化合物が、電解液と接触すると、電解液に含まれる有機物質の酸化還元反応が促進され、分解される可能性がある。
上記の課題に鑑み、開示される発明の一様態では、エネルギー密度の高い蓄電装置を得ることを課題の一とする。
本発明の一態様は、正極活物質を正極集電体上に有する正極と、正極と電解質を介して対向する負極とを有し、正極活物質は、リチウム（Ｌｉ）とニッケル（Ｎｉ）とを含む化合物で形成される膜状の第１の領域と、リチウム（Ｌｉ）と、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、及びコバルト（Ｃｏ）の一以上とを含み、且つニッケルを含まない化合物で形成される膜状の第２の領域とを有し、第１の領域は第２の領域で覆われている蓄電装置である。
第１の領域はリチウムとニッケルとを含むリン酸化合物を用いても良い。また、第２の領域はリチウムと、鉄、マンガン、及びコバルトの一以上とを含み、且つニッケルを含まないリン酸化合物を用いても良い。リン酸化合物の代表例としてオリビン構造を有するリン酸化合物があり、第１の領域にリチウムとニッケルとを含むリン酸化合物にオリビン構造を有する領域があっても良い。また、第２の領域にリチウムと、鉄、マンガン、及びコバルトの一以上とを含み、且つニッケルを含まないリン酸化合物にオリビン構造を有する領域があっても良い。さらに、第１の領域と第２の領域のどちらにもオリビン構造を有するリン酸化合物が含まれていても良い。また、第１の領域は単結晶、多結晶、微結晶であっても良いし、アモルファスを含んでいても良い。また、第２の領域は単結晶、多結晶、微結晶であっても良いし、アモルファスを含んでいても良い。
また、リチウムとニッケルとを含みオリビン構造を有するリン酸化合物が含まれた第１の領域は、一般式Ｌｉ１−ｘ１ＮｉｙＭ１−ｙＰＯ４（ｘ１は０以上１以下）（Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、及びＣｏの一以上）（ｙは０より大きく１以下）で表される物質を含んでいて良い。また、リチウムと、鉄、マンガン、及びコバルトの一以上とを含み、且つニッケルを含まないオリビン構造を有するリン酸化合物が含まれた第２の領域は、一般式Ｌｉ１−ｘ２ＭｅＰＯ４（ｘ２は０以上１以下）（Ｍｅは、Ｆｅ、Ｍｎ、及びＣｏの一以上）で表される物質を含んでいて良い。Ｍ、及びＭｅはＦｅ、Ｍｎ、及びＣｏのうち単一の元素または複数の元素を取りうるとする。複数の元素の場合、その構成元素の比率は任意とすることが出来る。
一般式Ｌｉ１−ｘ１ＮｉｙＭ１−ｙＰＯ４（ｘ１は０以上１以下）（Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、及びＣｏの一以上）（ｙは０より大きく１以下）で表される物質について、Ｍが単一の元素または複数の元素のそれぞれの場合について以下に示す。
ＭがＦｅ、Ｍｎ、及びＣｏのうち単一の元素である場合には、第１の領域を形成する物質は、一般式Ｌｉ１−ｘ１Ｎｉａ（Ｍ１）ｂＰＯ４（ｘ１は０以上１以下）（Ｍ１は、Ｆｅ、Ｍｎ、又はＣｏいずれか一）（ａ＋ｂ＝１、ａは０より大きく１未満、かつｂは０より大きく１未満）で表される。
ＭがＦｅ、Ｍｎ、及びＣｏのうち二つの元素である場合には、第１の領域を形成する物質は、一般式Ｌｉ１−ｘ１Ｎｉａ（Ｍ１）ｂ（Ｍ２）ｃＰＯ４（ｘ１は０以上１以下）（Ｍ１≠Ｍ２、Ｍ１及びＭ２は、それぞれＦｅ、Ｍｎ、及びＣｏのいずれか一）（ａ＋ｂ＋ｃ＝１、ａは０より大きく１未満、ｂは０より大きく１未満、かつｃは０より大きく１未満）で表される。
ＭがＦｅ、Ｍｎ、及びＣｏのうち三つの元素である場合には、第１の領域を形成する物質は、一般式Ｌｉ１−ｘ１Ｎｉａ（Ｍ１）ｂ（Ｍ２）ｃ（Ｍ３）ｄＰＯ４（ｘ１は０以上１以下）（Ｍ１≠Ｍ２、Ｍ１≠Ｍ３、Ｍ２≠Ｍ３、かつＭ１、Ｍ２及びＭ３は、それぞれＦｅ、Ｍｎ、及びＣｏのいずれか一）（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１、ａは０より大きく１未満、ｂは０より大きく１未満、ｃは０より大きく１未満、かつｄは０より大きく１未満）で表される。
一般式Ｌｉ１−ｘ２ＭｅＰＯ４（ｘ２は０以上１以下）（Ｍｅは、Ｆｅ、Ｍｎ、及びＣｏの一以上）で表される物質について、Ｍｅが単一の元素または複数の元素の場合について以下に示す。
ＭｅがＦｅ、Ｍｎ、及びＣｏのうち単一の元素である場合には、第２の領域を形成する物質は、一般式Ｌｉ１−ｘ２（Ｍｅ１）ＰＯ４（ｘ２は０以上１以下）（Ｍｅ１は、Ｆｅ、Ｍｎ、及びＣｏいずれか一）で表される。
ＭｅがＦｅ、Ｍｎ、及びＣｏのうち二つの元素である場合には、第２の領域を形成する物質は、一般式Ｌｉ１−ｘ２（Ｍｅ１）ａ（Ｍｅ２）ｂＰＯ４（ｘ２は０以上１以下）（Ｍｅ１≠Ｍｅ２、かつＭｅ１及びＭｅ２は、それぞれＦｅ、Ｍｎ、及びＣｏのいずれか一）（ａ＋ｂ＝１、ａは０より大きく１未満、かつｂは０より大きく１未満）で表される。
ＭｅがＦｅ、Ｍｎ、及びＣｏのうち三つの元素である場合には、第２の領域を形成する物質は、一般式Ｌｉ１−ｘ２（Ｍｅ１）ａ（Ｍｅ２）ｂ（Ｍｅ３）ｃＰＯ４（ｘ２は０以上１以下）（Ｍｅ１≠Ｍｅ２、Ｍｅ２≠Ｍｅ３、Ｍｅ１≠Ｍｅ３、Ｍｅ１、Ｍｅ２、及びＭｅ３は、Ｆｅ、Ｍｎ、及びＣｏのいずれか一）（ａ＋ｂ＋ｃ＝１、ａは０より大きく１未満、ｂは０より大きく１未満、かつｃは０より大きく１未満）で表される。
一般式Ｌｉ１−ｘ１ＮｉｙＭ１−ｙＰＯ４（ｘ１は０以上１以下）（Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、及びＣｏの一以上）（ｙは０より大きく１以下）で表される物質はオリビン構造であってよい。
一般式Ｌｉ１−ｘ２ＭｅＰＯ４（ｘ２は０以上１以下）（Ｍｅは、Ｆｅ、Ｍｎ、及びＣｏの一以上）で表される物質はオリビン構造であってよい。
さらに、第１の領域はニッケルの濃度勾配を有していても良い。
後述の正極活物質層は膜状の正極活物質で形成される。
開示される発明の一形態により、放電電圧が高く、エネルギー密度の大きな蓄電装置を得ることができる。
正極活物質を含む正極の断面図の一例である。 正極活物質を含む正極の断面図の一例である。 正極活物質を含む正極の断面図の一例である。 正極活物質を含む正極の断面図の一例である。 正極活物質を含む正極の作製方法の一例を示す図である。 蓄電装置の断面図の一例である。 蓄電装置の応用の形態の一例を説明するための斜視図である。 蓄電装置の応用の形態の一例を説明するための図である。 無線給電システムの構成の一例を示す図である。 無線給電システムの構成の一例を示す図である。
本発明の実施の形態について、図面を参照して以下に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されるものではない。本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなく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からである。したがって、本発明は以下に示す実施の形態および実施例の記載内容のみに限定して解釈されるものではない。なお、図面を用いて本発明の構成を説明するにあたり、同じものを指す符号は異なる図面間でも共通して用いる。
なお、各実施の形態の図面等において示す各構成の、大きさ、層の厚さ、または領域は、明瞭化のために誇張されて表記している場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。
なお、本明細書にて用いる第１、第２、第３といった序数を用いた用語は、構成要素を識別するために便宜上付したものであり、その数を限定するものではない。
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の一形態である蓄電装置が有する正極の構造について図１を用いて説明する。
図１は本発明の一形態である蓄電装置が有する正極の断面模式図に相当する。
図１に示すように、本実施の形態は、正極活物質層２０１として、リチウムとニッケルとを含む化合物で形成される膜状の第１の領域（以下、当該領域を第１の領域１０２という。）と、リチウムと、鉄、マンガン、及びコバルトの一以上とを含み、且つニッケルを含まない化合物で形成される膜状の第２の領域（以下、当該領域を第２の領域１０４という。）とを有する。第１の領域１０２は第２の領域１０４で覆われている。
すなわち、リチウムとニッケルとを含む化合物で形成される膜状の第１の領域１０２の上面及び側面が、リチウムと、鉄、マンガン、及びコバルトの一以上とを含み、且つニッケルを含まない化合物で形成される膜状の第２の領域１０４で覆われている。したがって、第１の領域１０２は表面に露出しない構造を有する。図１に示す正極を蓄電装置に用いたときに、第１の領域１０２は電解液に触れない構造を有する。正極活物質層２０１の電解液に触れる面は第２の領域１０４にて形成されている。
リチウムとニッケルとを含む化合物で形成される膜状の第１の領域１０２に含まれるニッケルは、電解液に含まれる有機物質の酸化還元反応の触媒として機能しうる。このため、第１の領域１０２に含まれるニッケルが、電解液と接触すると、電解液に含まれる有機物質の酸化還元反応が促進され、分解される可能性がある。本実施の形態をとることでニッケルが電解液に触れる事が無くなるため、ニッケルの触媒効果の発現を抑制し、且つニッケルの持つ高い放電電位を利用することが出来る。
第１の領域１０２はリチウムとニッケルとを含むリン酸化合物を用いても良い。リン酸化合物の代表例としてオリビン構造を有するリン酸化合物があり、第１の領域１０２にリチウムとニッケルとを含むリン酸化合物にオリビン構造を有する領域が含まれていても良い。また、第１の領域１０２は単結晶、多結晶、微結晶であっても良いし、アモルファスを含んでいても良い。
第１の領域１０２がオリビン構造を有する領域を含むリン酸化合物の場合、リチウム、遷移金属、及びリン酸（ＰＯ４）で構成される。遷移金属としては鉄、マンガン、コバルト、ニッケルの一以上で、且つニッケルを含むものが挙げられる。酸化還元電位の大きいニッケルを含むことで高い放電電位が実現される。更には、第１の領域１０２中のニッケルの比率が高いほどニッケルの酸化還元による放電容量の比率が高くなるため高エネルギー密度が実現できる。
第１の領域１０２は、オリビン構造を有する領域を含むリチウムとニッケルとを含むリン酸化合物の場合、一般式Ｌｉ１−ｘ１ＮｉｙＭ１−ｙＰＯ４（ｘ１は０以上１以下）（Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、及びＣｏの一以上）で表される物質を含んでいても良い。ｙの値は０より大きく１以下、好ましくは０．８以上、より好ましくは１とすることで、より高エネルギー密度が実現できる。
第１の領域１０２内において、ニッケルは濃度勾配を持っていても良い。
また、第２の領域１０４はリチウムと、鉄、マンガン、及びコバルトの一以上とを含み、且つニッケルを含まないリン酸化合物を用いても良い。リン酸化合物の代表例としてオリビン構造を有するリン酸化合物があり、第２の領域１０４にリチウムと、鉄、マンガン、及びコバルトの一以上とを含み、且つニッケルを含まないリン酸化合物にオリビン構造を有する領域が含まれていても良い。また、第２の領域１０４は単結晶、多結晶、微結晶であっても良いし、アモルファスを含んでいても良い。
第２の領域１０４がオリビン構造を有する領域を含むリン酸化合物の場合、リチウム、遷移金属、及びリン酸（ＰＯ４）で構成される。遷移金属としては鉄、マンガン、コバルトの一以上で、且つニッケルを含まないものが挙げられる。
第２の領域１０４は、オリビン構造を有する領域を含むリチウムと、鉄、マンガン、及びコバルトの一以上とを含み、且つニッケルを含まないリン酸化合物の場合、一般式Ｌｉ１−ｘ２ＭｅＰＯ４（ｘ２は０以上１以下）（Ｍｅは、Ｆｅ、Ｍｎ、及びＣｏの一以上）で表される物質を含んでいても良い。
第２の領域１０４は充放電に寄与する正極活物質となりうる化合物であれば容量低下を招かず良い。第２の領域１０４にオリビン構造を有する領域を含むリン酸化合物を用いた場合には、充放電において高い容量が実現できる。
一方、第２の領域１０４はニッケルを含まないため、放電電位が低くなり、エネルギー密度は下がる。よって、正極活物質層２０１の膜厚ｒに対し、第２の領域１０４の膜厚ｄの比率ｃ（ｃ＝ｄ／ｒ）は低いほど好ましい。比率ｃの値として、好ましくは０．００５以上０．２５以下、より好ましくは０．０１以上０．１以下を用いることが出来る。比率ｃを変えると所望のエネルギー密度を有する正極活物質を作製できる。
第１の領域１０２及び第２の領域１０４における化合物は、充放電に伴いリチウムが脱離挿入される。そのため、一般式Ｌｉ１−ｘ１ＮｉｙＭ１−ｙＰＯ４（ｘ１は０以上１以下）（Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、及びＣｏの一以上）（ｙは０より大きく１以下）、及び一般式Ｌｉ１−ｘ２ＭｅＰＯ４（ｘ２は０以上１以下）（Ｍｅは、Ｆｅ、Ｍｎ、及びＣｏの一以上）において、ｘ１、ｘ２の値は０以上１以下の範囲で任意の値となる。また、それぞれの領域内においてリチウムの濃度は勾配を有する場合もある。
第１の領域１０２及び第２の領域１０４における化合物はリチウムの代わりに、アルカリ金属（例えば、ナトリウム（Ｎａ）やカリウム（Ｋ）など）やアルカリ土類金属（例えば、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）など）、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）を用いることも出来る。または、第１の領域１０２及び第２の領域１０４における化合物は、リチウムとアルカリ金属またはアルカリ土類金属の一以上とを含む化合物を用いることもできる。
本実施の形態をとることでニッケルが電解液に触れる事が無くなるため、ニッケルの触媒効果の発現を抑制し、且つニッケルの持つ高い放電電位を利用することが出来る。
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明の一形態である蓄電装置が有する正極の構造について図１とは異なる例を図２、図３、図４を用いて説明する。
図２、図３、図４は本発明の一形態である蓄電装置が有する正極の断面模式図に相当する。
図２に示すように、本実施の形態は、正極活物質層２０１として、リチウムとニッケルとを含む化合物で形成される膜状の第１の領域１０２と、リチウムと、鉄、マンガン、及びコバルトの一以上とを含み、且つニッケルを含まない化合物で形成される膜状の第２の領域１０４とを有し、第１の領域１０２は第２の領域１０４で覆われている。第１の領域１０２の上面及び側面が、第２の領域１０４で覆われており、且つ第１の領域１０２と正極集電体２００との間に、第２の領域１０４が存在する。
また、図３、図４はそれぞれ図１、図２における膜状の第１の領域１０２を複数有する場合を示す。
その他の構成は実施の形態１と同様とすることが出来る。
（実施の形態３）
本実施の形態では、本発明の一形態である蓄電装置が有する正極の作製方法について、以下に説明する。
まず、正極集電体２００を準備する（図５（Ａ））。
正極集電体２００の材料は、特に限定されないが、白金、アルミニウム、銅、チタン等の導電性の高い材料を用いることができる。本実施の形態では、チタンを用いる。
次に、正極集電体２００上に、リチウムとニッケルとを含む化合物で形成される第１の領域１０２を形成する（図５（Ｂ））。
リチウムとニッケルとを含む化合物で形成される第１の領域１０２の作製方法としては、ＰＶＤ法（例えばスパッタリング法）、真空蒸着法、又はＣＶＤ法（例えばプラズマＣＶＤ法や熱ＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法）などの乾式法を用いることができる。乾式法を用いてリチウムとニッケルとを含む化合物で形成される第１の領域１０２を形成することで、均質且つ薄膜の、リチウムとニッケルとを含む化合物で形成される第１の領域１０２を得ることができる。そのため、正極の充放電特性を安定させることができる。
本実施の形態では、スパッタリング法により、例えばリン酸化合物で形成される第１の領域１０２を作製する。例えば、一般式ＬｉＮｉｙＭ１−ｙＰＯ４（Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、及びＣｏの一以上）（ｙは０より大きく１以下）で表される物質で形成されたターゲットを用いて、膜厚１０ｎｍ〜３μｍのリン酸化合物を形成する。
第１の領域１０２は正極集電体２００上の一部に形成する。第１の領域１０２は正極集電体２００の端より第１の領域１０２の端が内側になるように形成する。スパッタリング法を用いる場合では、例えばメタルマスクなどを用いて正極集電体２００の端に第１の領域１０２が形成されないように成膜を行う。又は、正極集電体２００に第１の領域１０２となる膜を形成後、エッチングにて不要な部分を除去する。
なお、第１の領域１０２を形成後に加熱処理を行ってもよい。例えば、加熱処理を行うことで第１の領域１０２を結晶化させることが出来る。又は結晶性を高めることが出来る。
加熱処理の温度としては、４５０℃以上７００℃以下で行うことが好ましい。また、加熱処理の時間としては、３０分以上４０時間以下、好ましくは２時間以上１０時間以下で行えばよい。また、加熱処理の雰囲気としては、希ガス雰囲気、窒素雰囲気等を用いることが好ましい。例えば、加熱処理は、窒素雰囲気中において、６００℃、４時間行うことが出来る。
次に、第１の領域１０２が形成された正極集電体２００上に、リチウムと、鉄、マンガン、及びコバルトの一以上とを含み、且つニッケルを含まない化合物で形成される第２の領域１０４を形成する（図５（Ｃ））。
リチウムと、鉄、マンガン、及びコバルトの一以上とを含み、且つニッケルを含まない化合物で形成される第２の領域１０４の作製方法としては、ＰＶＤ法（例えばスパッタリング法）、真空蒸着法、又はＣＶＤ法（例えばプラズマＣＶＤ法や熱ＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法）などの乾式法を用いることができる。乾式法を用いてリチウムと、鉄、マンガン、及びコバルトの一以上とを含み、且つニッケルを含まない化合物で形成される第２の領域１０４を形成することで、均質且つ薄膜の、リチウムと鉄、マンガン、及びコバルトの一以上とを含み、且つニッケルを含まない化合物で形成される第２の領域１０４を得ることができる。そのため、正極の充放電特性を安定させることができる。
本実施の形態では、スパッタリング法により、例えばリン酸化合物で形成される第２の領域１０４を作製する。例えば、一般式ＬｉＭｅＰＯ４（Ｍｅは、Ｆｅ、Ｍｎ、及びＣｏの一以上）で表される物質で形成されたターゲットを用いて、膜厚１０ｎｍ〜３μｍのリン酸化合物を形成する。
第２の領域１０４は充放電に寄与する正極活物質となりうる化合物であれば容量低下を招かず良い。第２の領域１０４にオリビン構造を有する領域を含むリン酸化合物を用いた場合には、充放電において高い容量が実現できる。
一方、第２の領域１０４はニッケルを含まないため、放電電位が低くなり、エネルギー密度は下がる。よって、正極活物質層２０１の膜厚ｒに対し、第２の領域１０４の膜厚ｄの比率ｃ（ｃ＝ｄ／ｒ）は低いほど好ましい。比率ｃの値として、好ましくは０．００５以上０．２５以下、より好ましくは０．０１以上０．１以下を用いることが出来る。また、比率ｃを変えると所望のエネルギー密度を有する正極活物質を作製できる。
第１の領域１０２の上面及び側面を覆うように第２の領域１０４を形成する。第２の領域１０４が第１の領域１０２の上面及び側面を覆うことで、第１の領域１０２は表面に露出しない構造を有するようになる。このような構造にすることで、正極を蓄電装置に用いた場合に第１の領域に含まれるニッケルが電解液に触れない構造となり、ニッケルの触媒効果の発現を抑制し、且つニッケルの持つ高い放電電位を利用することが出来る。
本明細書では、第１の領域１０２と第２の領域１０４をあわせて正極活物質層２０１と呼ぶ。また、正極活物質層２０１と、それが形成された正極集電体２００を合わせて正極２０２と呼ぶ。
なお、第２の領域１０４を形成後に加熱処理を行ってもよい。例えば、加熱処理を行うことで第１の領域１０２と第２の領域１０４とを含む正極活物質層２０１を結晶化させることが出来る。又は結晶性を高めることができる。
加熱処理の温度としては、４５０℃以上７００℃以下で行うことが好ましい。また、加熱処理の時間としては、３０分以上４０時間以下、好ましくは２時間以上１０時間以下で行えばよい。また、加熱処理の雰囲気としては、希ガス雰囲気、窒素雰囲気等を用いることが好ましい。例えば、加熱処理は、窒素雰囲気中において、６００℃、４時間行うことが出来る。
カーボンなどで正極活物質層２０１の表面に被膜を形成しても良い。ＰＶＤ法（例えばスパッタリング法）、真空蒸着法、又はＣＶＤ法（例えばプラズマＣＶＤ法や熱ＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法）などの乾式法を用いることができる。あるいは塗布法などの湿式法を用いてもよい。また、被覆後に加熱処理を行っても良い。（図示なし。）
なお、活物質とは、キャリアであるイオンの挿入及び脱離に関わる物質を指し、カーボンなどの被膜を含むものではない。
以上のようにして、正極活物質層２０１を含む正極２０２を作製する。
本実施の形態により、ニッケルの触媒効果の発現を抑制し、且つニッケルの持つ高い放電電位を利用することが可能な正極活物質を含む正極を形成することが出来る。
（実施の形態４）
上述の作製工程によって得られた正極活物質を含む正極を用いた蓄電装置の例としてリチウムイオン二次電池について、以下に説明する。リチウムイオン二次電池の概要を図６に示す。
図６に示すリチウムイオン二次電池は、正極２０２、負極２０７、及びセパレータ２１０を外部と隔絶する筐体２２０の中に設置し、筐体２２０中に電解液２１１が充填されている。また、正極２０２及び負極２０７との間にセパレータ２１０を有する。
正極集電体２００に接して正極活物質層２０１が形成されている。一方、負極集電体２０５に接して負極活物質層２０６が形成されている。本明細書では、正極活物質層２０１と、それが形成された正極集電体２００を合わせて正極２０２と呼ぶ。また、負極活物質層２０６と、それが形成された負極集電体２０５を合わせて負極２０７と呼ぶ。正極２０２は実施の形態１乃至３で作製した正極２０２を用いる。
正極集電体２００には第１の電極２２１が、負極集電体２０５には第２の電極２２２が接続されており、第１の電極２２１及び第２の電極２２２より、充電や放電が行われる。
また、正極活物質層２０１及びセパレータ２１０の間と負極活物質層２０６及びセパレータ２１０との間とはそれぞれ一定間隔をおいて示しているが、これに限らず、正極活物質層２０１及びセパレータ２１０と負極活物質層２０６及びセパレータ２１０とはそれぞれ接していても構わない。また、正極２０２及び負極２０７は間にセパレータ２１０を配置した状態で筒状に丸めても構わない。
正極集電体２００としては、アルミニウム、ステンレス等の導電性の高い材料を用いることができる。正極集電体２００は、箔状、板状、あるいはガラスなどの絶縁性基板上に形成された薄膜状等の形状を適宜用いることができる。
正極活物質層２０１の厚さは、２０ｎｍ〜６μｍの間で所望の厚さを選択する。クラックや剥離が生じないように、正極活物質層２０１の厚さを適宜調整することが好ましい。さらには、電池の形態にもよるが、正極集電体が平板状だけでなく、筒状に丸められた時に、正極活物質層２０１にクラックや剥離が生じないようにすることが好ましい。
負極集電体２０５としては、銅、ステンレス、鉄等の導電性の高い材料を用いることができる。
負極活物質層２０６としては、リチウム、アルミニウム、黒鉛、シリコン、ゲルマニウムなどが用いられる。負極集電体２０５上に、塗布法、スパッタ法、蒸着法などにより負極活物質層２０６を形成してもよい。負極集電体２０５を用いずそれぞれの負極活物質層２０６を単体で負極として用いてもよい。黒鉛と比較すると、ゲルマニウム、シリコン、リチウム、アルミニウムの理論リチウム吸蔵容量が大きい。吸蔵容量が大きいと小面積でも十分に充放電が可能であり、負極として機能するため、コストの節減及び二次電池の小型化につながる。ただし、シリコンなどはリチウムを吸蔵することにより体積が最大で４倍程度まで増加し、材料自身が脆くなったり、充放電を繰り返すことにより充放電の容量の低下（サイクル劣化）が顕著になるなどの問題があり劣化対策は必要である。
電解液は、キャリアイオンであるアルカリ金属イオンを含み、このキャリアイオンが電気伝導を担っている。アルカリ金属イオンとしては、例えば、リチウムイオンがある。
電解液２１１は、例えば溶媒と、その溶媒に溶解するリチウム塩から構成されている。リチウム塩としては、例えば、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）、硼弗化リチウム（ＬｉＢＦ４）、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＰＦ６、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ等がある。
電解液２１１の溶媒として、環状カーボネート類（例えば、エチレンカーボネート（以下、ＥＣと略す）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、およびビニレンカーボネート（ＶＣ）など）、非環状カーボネート類（ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、メチルプロピルカーボネート（ＭＰＣ）、メチルイソブチルカーボネート（ＭＩＢＣ）、およびジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）など）、脂肪族カルボン酸エステル類（ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、およびプロピオン酸エチルなど）、非環状エーテル類（γ−ブチロラクトン等のγ−ラクトン類、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、１，２−ジエトキシエタン（ＤＥＥ）、およびエトキシメトキシエタン（ＥＭＥ）など）、環状エーテル類（テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン等）、環状スルホン（スルホランなど）、アルキルリン酸エステル（ジメチルスルホキシド、１，３−ジオキソラン等やリン酸トリメチル、リン酸トリエチル、およびリン酸トリオクチルなど）やそのフッ化物があり、これらの一種または二種以上を混合して使用する。
セパレータ２１０として、紙、不織布、ガラス繊維、あるいは、ナイロン（ポリアミド）、ビニロン（ビナロンともいう）（ポリビニルアルコール系繊維）、ポリエステル、アクリル、ポリオレフィン、ポリウレタンといった合成繊維等を用いればよい。ただし、上記した電解液２１１に溶解しない材料を選ぶ必要がある。
より具体的には、セパレータ２１０の材料として、例えば、フッ素系ポリマ−、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリエーテル、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリビニルアルコール、ポリメタクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリブタジエン、ポリスチレン、ポリイソプレン、ポリウレタン系高分子およびこれらの誘導体、セルロース、紙、不織布から選ばれる一種を単独で、または二種以上を組み合せて用いることができる。
電解液２１１とセパレータ２１０の代わりに固体電解質を用いても良い。固体電解質を用いる場合には、固体電解質を挟んで正極活物質層２０１と負極活物質層２０６とを対向させ、正極活物質層２０１と固体電解質の間と負極活物質層２０６と固体電解質の間に隙間が出来ないように密接するように配置する。
上記に示すリチウムイオン二次電池に充電をする時には、第１の電極２２１に正極端子、第２の電極２２２に負極端子を接続する。正極２０２からは電子が第１の電極２２１を介して奪われ、第２の電極２２２を通じて負極２０７に移動する。加えて、正極からはリチウムイオンが正極活物質層２０１から溶出し、セパレータ２１０を通過して負極２０７に達し、負極活物質層２０６内の負極活物質に取り込まれる。同時に正極活物質層２０１では、電子が放出され、正極活物質層２０１に含まれる遷移金属（鉄、マンガン、コバルト、ニッケルの一以上）の酸化反応が生じる。
放電する時には、負極２０７では、負極活物質層２０６がリチウムをイオンとして放出し、第２の電極２２２に電子が送り込まれる。リチウムイオンはセパレータ２１０を通過して、正極活物質層２０１に達し、正極活物質層２０１に取り込まれる。その時には、負極２０７からの電子も正極２０２に到達し、正極活物質層２０１に含まれる遷移金属（鉄、マンガン、コバルト、ニッケルの一以上）の還元反応が生じる。
本実施の形態によって得られるエネルギー密度は、正極活物質層２０１の膜厚ｒに対し、第２の領域１０４の膜厚ｄの比率ｃ（ｃ＝ｄ／ｒ）が低いほど大きくなる。比率ｃの値として、好ましくは０．００５以上０．２５以下、より好ましくは０．０１以上０．１以下を用いることが出来る。また、比率ｃを変えると所望のエネルギー密度を有する正極活物質を作製できる。
以上のようにして作製したリチウムイオン二次電池は、ニッケルを含む化合物を正極活物質として有している。正極活物質にニッケルを含むため高い放電電位が実現される。例えば、オリビン構造を有する正極活物質では、含まれる遷移金属の種類によって多少の違いはあるが、活物質単位重量あたりの理論容量は、ほぼ同じ値を示す。そのため、放電電位が高いほど高いエネルギー密度が実現される。
電解液に用いられる有機溶媒は、広い電位窓を持つ材料すなわち酸化電位と還元電位の差が大きい材料を選ぶ必要がある。酸化電位と還元電位の差が小さい有機溶媒を用いるとリチウムイオンの挿入脱離が出来る電位になる前に、有機溶媒の酸化還元が始まり、有機溶媒を分解してしまいリチウムイオンの挿入脱離が出来ないからである。なお、電解液の酸化電位と還元電位はサイクリックボルタンメトリー法などにより確認することが出来る。リチウムとニッケルとを含む化合物で形成される正極活物質で期待される充放電電位幅よりも広い電位窓を持つ有機溶媒を用いる必要がある。
しかしながら、リチウムとニッケルとを含む化合物で形成される正極活物質を用いて、且つリチウムとニッケルとを含む化合物で形成される正極活物質で期待される充放電電位幅よりも広い電位窓を持つ有機溶媒を用いて電池を作製し、充放電を行おうとしても、期待される電位になる前にニッケルの触媒効果のため、溶媒の分解が促進され充放電が出来ない。
一方、本実施の形態では、電解液に接する側の領域が、リチウムと、鉄、マンガン、及びコバルトの一以上とを含み、且つニッケルを含まない化合物で形成される第２の領域１０４で形成され、リチウムとニッケルとを含む化合物で形成される第１の領域１０２は電解液に触れない正極活物質層２０１を含んだ正極２０２を用いることで、ニッケルの触媒効果を抑制することで充放電が可能となり、結果的にエネルギー密度を高くできる。
（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態４で説明した蓄電装置の応用形態について説明する。
実施の形態４で説明した蓄電装置は、デジタルカメラやビデオカメラ等のカメラ、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、音響再生装置等の電子機器に用いることができる。また、電気自動車、ハイブリッド自動車、鉄道用電気車両、作業車、カート、車椅子、自転車等の電気推進車両に用いることができる。
図７は電動式の車椅子５０１の斜視図である。電動式の車椅子５０１は、使用者が座る座部５０３、座部５０３の後方に設けられた背もたれ５０５、座部５０３の前下方に設けられたフットレスト５０７、座部５０３の左右に設けられたアームレスト５０９、背もたれ５０５の上部後方に設けられたハンドル５１１を有する。アームレスト５０９の一方には、車椅子の動作を制御するコントローラ５１３が設けられる。座部５０３の下方のフレーム５１５を介して、座部５０３前下方には一対の前輪５１７が設けられ、座部５０３の後下方には一対の後輪５１９が設けられる。後輪５１９は、モータ、ブレーキ、ギア等を有する駆動部５２１に接続される。座部５０３の下方には、バッテリー、電力制御部、制御手段等を有する制御部５２３が設けられる。制御部５２３は、コントローラ５１３及び駆動部５２１と接続しており、使用者によるコントローラ５１３の操作により、制御部５２３を介して駆動部５２１が駆動し、電動式の車椅子５０１の前進、後進、旋回等の動作及び速度を制御する。
実施の形態４で説明した蓄電装置を制御部５２３のバッテリーに用いることができる。制御部５２３のバッテリーは、プラグイン技術による外部から電力供給により充電をすることができる。
図８は、電気自動車の一例を示している。電気自動車６５０には、蓄電装置６５１が搭載されている。蓄電装置６５１の電力は、制御回路６５３により出力が調整されて、駆動装置６５７に供給される。制御回路６５３は、コンピュータ６５５によって制御される。
駆動装置６５７は、直流電動機若しくは交流電動機単体、又は電動機と内燃機関と、を組み合わせて構成される。コンピュータ６５５は、電気自動車６５０の運転者の操作情報（加速、減速、停止など）や走行時の情報（登坂や下坂等の情報、駆動輪にかかる負荷情報など）の入力情報に基づき、制御回路６５３に制御信号を出力する。制御回路６５３は、コンピュータ６５５の制御信号により、蓄電装置６５１から供給される電気エネルギーを調整して駆動装置６５７の出力を制御する。交流電動機を搭載している場合は、直流を交流に変換するインバータも内蔵される。
実施の形態４で説明した蓄電装置を蓄電装置６５１のバッテリーに用いることができる。蓄電装置６５１は、プラグイン技術による外部からの電力供給により充電することができる。
なお、電気推進車両が鉄道用電気車両の場合、架線や導電軌条からの電力供給により充電をすることができる。
（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の一態様に係る蓄電装置を、無線給電システム（以下、ＲＦ給電システムと呼ぶ。）に用いた場合の一例を、図９及び図１０のブロック図を用いて説明する。なお、各ブロック図では、受電装置および給電装置内の構成要素を機能ごとに分類し、互いに独立したブロックとして示しているが、実際の構成要素は機能ごとに完全に切り分けることが困難であり、一つの構成要素が複数の機能に係わることもあり得る。
はじめに、図９を用いてＲＦ給電システムについて説明する。
受電装置８００は、給電装置９００から供給された電力で駆動する電子機器または電気推進車両であるが、この他電力で駆動するものに適宜適用することができる。電子機器の代表例としては、デジタルカメラやビデオカメラ等のカメラ、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、表示装置、コンピュータ等がある。また、電気推進車両の代表例としては、電気自動車、ハイブリッド自動車、鉄道用電気車両、作業車、カート、車椅子等がある。また、給電装置９００は、受電装置８００に電力を供給する機能を有する。
図９において、受電装置８００は、受電装置部８０１と、電源負荷部８１０とを有する。受電装置部８０１は、受電装置用アンテナ回路８０２と、信号処理回路８０３と、蓄電装置８０４とを少なくとも有する。また、給電装置９００は、給電装置用アンテナ回路９０１と、信号処理回路９０２とを有する。
受電装置用アンテナ回路８０２は、給電装置用アンテナ回路９０１が発信する信号を受け取る、あるいは、給電装置用アンテナ回路９０１に信号を発信する役割を有する。信号処理回路８０３は、受電装置用アンテナ回路８０２が受信した信号を処理し、蓄電装置８０４の充電、および、蓄電装置８０４から電源負荷部８１０への電力の供給を制御する。電源負荷部８１０は、蓄電装置８０４から電力を受け取り、受電装置８００を駆動する駆動部である。電源負荷部８１０の代表例としては、モータ、駆動回路等があるが、その他の電源負荷部を適宜用いることができる。また、給電装置用アンテナ回路９０１は、受電装置用アンテナ回路８０２に信号を送る、あるいは、受電装置用アンテナ回路８０２からの信号を受け取る役割を有する。信号処理回路９０２は、給電装置用アンテナ回路９０１の動作を制御する。すなわち、給電装置用アンテナ回路９０１から発信する信号の強度、周波数などを制御することができる。
本発明の一態様に係る蓄電装置は、ＲＦ給電システムにおける受電装置８００が有する蓄電装置８０４として利用される。
ＲＦ給電システムに本発明の一態様に係る蓄電装置を利用することで、従来の蓄電装置に比べて蓄電量を増やすことができる。よって、無線給電の間隔を延ばすことができる（何度も給電する手間を省くことができる）。
また、ＲＦ給電システムに本発明の一態様に係る蓄電装置を利用することで、電源負荷部８１０を駆動することができる蓄電量が従来と同じであれば、受電装置８００の小型化及び軽量化が可能である。従って、トータルコストを減らすことができる。
次に、ＲＦ給電システムの他の例について図１０を用いて説明する。
図１０において、受電装置８００は、受電装置部８０１と、電源負荷部８１０とを有する。受電装置部８０１は、受電装置用アンテナ回路８０２と、信号処理回路８０３と、蓄電装置８０４と、整流回路８０５と、変調回路８０６と、電源回路８０７とを、少なくとも有する。また、給電装置９００は、給電装置用アンテナ回路９０１と、信号処理回路９０２と、整流回路９０３と、変調回路９０４と、復調回路９０５と、発振回路９０６とを、少なくとも有する。
受電装置用アンテナ回路８０２は、給電装置用アンテナ回路９０１が発信する信号を受け取る、あるいは、給電装置用アンテナ回路９０１に信号を発信する役割を有する。給電装置用アンテナ回路９０１が発信する信号を受け取る場合、整流回路８０５は受電装置用アンテナ回路８０２が受信した信号から直流電圧を生成する役割を有する。信号処理回路８０３は受電装置用アンテナ回路８０２が受信した信号を処理し、蓄電装置８０４の充電、蓄電装置８０４から電源回路８０７への電力の供給を制御する役割を有する。電源回路８０７は、蓄電装置８０４が蓄電している電圧を電源負荷部に必要な電圧に変換する役割を有する。変調回路８０６は受電装置８００から給電装置９００へ何らかの応答を送信する場合に使用される。
電源回路８０７を有することで、電源負荷部８１０に供給する電力を制御することができる。このため、電源負荷部８１０に過電圧が印加されることを低減することが可能であり、受電装置８００の劣化や破壊を低減することができる。
また、変調回路８０６を有することで、受電装置８００から給電装置９００へ信号を送信することが可能である。このため、受電装置８００の充電量を判断し、一定量の充電が行われた場合に、受電装置８００から給電装置９００に信号を送信し、給電装置９００から受電装置８００への給電を停止させることができる。この結果、蓄電装置８０４を１００％充電しないことが可能であり、過充電による劣化や破壊を低減し、蓄電装置８０４の充電回数を増加させることが可能である。
また、給電装置用アンテナ回路９０１は、受電装置用アンテナ回路８０２に信号を送る、あるいは、受電装置用アンテナ回路８０２から信号を受け取る役割を有する。受電装置用アンテナ回路８０２に信号を送る場合、信号処理回路９０２は、受電装置に送信する信号を生成する回路である。発振回路９０６は一定の周波数の信号を生成する回路である。変調回路９０４は、信号処理回路９０２が生成した信号と発振回路９０６で生成された一定の周波数の信号に従って、給電装置用アンテナ回路９０１に電圧を印加する役割を有する。そうすることで、給電装置用アンテナ回路９０１から信号が出力される。一方、受電装置用アンテナ回路８０２から信号を受け取る場合、整流回路９０３は受け取った信号を整流する役割を有する。復調回路９０５は、整流回路９０３が整流した信号から受電装置８００が給電装置９００に送った信号を抽出する。信号処理回路９０２は復調回路９０５によって抽出された信号を解析する役割を有する。
なお、ＲＦ給電を行うことができれば、各回路の間にどんな回路が有っても良い。例えば、受電装置８００が電磁波を受信し整流回路８０５で直流電圧を生成したあとに、ＤＣ−ＤＣコンバータやレギュレータといった回路を設けて、定電圧を生成してもよい。そうすることで、受電装置内部に過電圧が印加されることを抑制することができる。
本発明の一態様に係る蓄電装置は、ＲＦ給電システムにおける受電装置８００が有する蓄電装置８０４として利用される。
ＲＦ給電システムに本発明の一態様に係る蓄電装置を利用することで、従来の蓄電装置に比べて蓄電量を増やすことができるので、無線給電の間隔を延ばすことができる（何度も給電する手間を省くことができる）。
また、ＲＦ給電システムに本発明の一態様に係る蓄電装置を利用することで、電源負荷部８１０を駆動することができる蓄電量が従来と同じであれば、受電装置８００の小型化及び軽量化が可能である。従って、トータルコストを減らすことができる。
なお、ＲＦ給電システムに本発明の一態様に係る蓄電装置を利用し、受電装置用アンテナ回路８０２と蓄電装置８０４を重ねる場合は、蓄電装置８０４の充放電に伴い形状が変化し、受電装置用アンテナ回路８０２のインピーダンスが変化しないようにすることが好ましい。アンテナのインピーダンスが変化してしまうと、十分な電力供給がなされない可能性があるためである。例えば、蓄電装置８０４を金属製あるいはセラミックス製の電池パックに装填するようにすればよい。なお、その際、受電装置用アンテナ回路８０２と電池パックは数十μｍ以上離れていることが望ましい。
また、本実施の形態では、充電用の信号の周波数に特に限定はなく、電力が伝送できる周波数であればどの帯域であっても構わない。充電用の信号は、例えば、１３５ｋＨｚのＬＦ帯（長波）でも良いし、１３．５６ＭＨｚのＨＦ帯でも良いし、９００ＭＨｚ〜１ＧＨｚのＵＨＦ帯でも良いし、２．４５ＧＨｚのマイクロ波帯でもよい。
また、信号の伝送方式は電磁結合方式、電磁誘導方式、共鳴方式、マイクロ波方式など様々な種類があるが、適宜選択すればよい。ただし、雨や泥などの、水分を含んだ異物によるエネルギーの損失を抑えるためには、本発明の一態様では、周波数が低い帯域、具体的には、短波である３ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ、中波である３００ｋＨｚ〜３ＭＨｚ、長波である３０ｋＨｚ〜３００ｋＨｚ、及び超長波である３ｋＨｚ〜３０ｋＨｚの周波数を利用した電磁誘導方式や共鳴方式を用いることが望ましい。
本実施の形態は、上記実施の形態と組み合わせて実施することが可能である。
１０２ 第１の領域
１０４ 第２の領域
２００ 正極集電体
２０１ 正極活物質層
２０２ 正極
２０５ 負極集電体
２０６ 負極活物質層
２０７ 負極
２１０ セパレータ
２１１ 電解液
２２０ 筐体
２２１ 第１の電極
２２２ 第２の電極
５０１ 電動式の車椅子
５０３ 座部
５０５ 背もたれ
５０７ フットレスト
５０９ アームレスト
５１１ ハンドル
５１３ コントローラ
５１５ フレーム
５１７ 一対の前輪
５１９ 一対の後輪
５２１ 駆動部
５２３ 制御部
６５０ 電気自動車
６５１ 蓄電装置
６５３ 制御回路
６５５ コンピュータ
６５７ 駆動装置
８００ 受電装置
８０１ 受電装置部
８０２ 受電装置用アンテナ回路
８０３ 信号処理回路
８０４ 蓄電装置
８０５ 整流回路
８０６ 変調回路
８０７ 電源回路
８１０ 電源負荷部
９００ 給電装置
９０１ 給電装置用アンテナ回路
９０２ 信号処理回路
９０３ 整流回路
９０４ 変調回路
９０５ 復調回路
９０６ 発振回路

Claims (4)

  1. 正極活物質を正極集電体上に有する正極と、
    前記正極と電解質を介して対向する負極とを有し、
    前記正極活物質は、ＬｉＮｉＰＯ ４ を有する膜状の第１の領域と、鉄、マンガン、及びコバルトの一以上と、リチウムと、を含み、且つニッケルを含まない化合物を有する膜状の第２の領域とを有し、
    前記第１の領域は前記第２の領域で覆われていることを特徴とする蓄電装置。
  2. 正極活物質を正極集電体上に有する正極と、
    前記正極と電解質を介して対向する負極とを有し、
    前記正極活物質は、ＬｉＮｉＰＯ ４ を有する膜状の第１の領域と、鉄、マンガン、及びコバルトの一以上と、リチウムと、を含み、且つニッケルを含まないリン酸化合物を有する膜状の第２の領域とを有し、
    前記第１の領域は前記第２の領域で覆われていることを特徴とする蓄電装置。
  3. 請求項２において、
    前記リン酸化合物は、オリビン構造を有する領域を含むことを特徴とする蓄電装置。
  4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
    前記第１の領域は、前記第２の領域で、前記第１の領域の上面及び側面を覆われていることを特徴とする蓄電装置。
JP2011105859A 2010-05-28 2011-05-11 蓄電装置 Expired - Fee Related JP5738667B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011105859A JP5738667B2 (ja) 2010-05-28 2011-05-11 蓄電装置

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010122793 2010-05-28
JP2010122793 2010-05-28
JP2011105859A JP5738667B2 (ja) 2010-05-28 2011-05-11 蓄電装置

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015087737A Division JP5890928B2 (ja) 2010-05-28 2015-04-22 蓄電装置

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2012009418A JP2012009418A (ja) 2012-01-12
JP2012009418A5 JP2012009418A5 (ja) 2014-05-29
JP5738667B2 true JP5738667B2 (ja) 2015-06-24

Family

ID=45022399

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011105859A Expired - Fee Related JP5738667B2 (ja) 2010-05-28 2011-05-11 蓄電装置
JP2015087737A Active JP5890928B2 (ja) 2010-05-28 2015-04-22 蓄電装置

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015087737A Active JP5890928B2 (ja) 2010-05-28 2015-04-22 蓄電装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8597830B2 (ja)
JP (2) JP5738667B2 (ja)
KR (1) KR101905392B1 (ja)
TW (1) TWI506843B (ja)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011152183A1 (en) 2010-06-02 2011-12-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power storage device
US9419271B2 (en) 2010-07-02 2016-08-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electrode material and method for forming electrode material
JP2013101883A (ja) * 2011-11-09 2013-05-23 Hitachi Ltd リチウムイオン二次電池用正極活物質
JP2014120404A (ja) * 2012-12-18 2014-06-30 Mitsubishi Motors Corp 二次電池
KR20150107777A (ko) 2013-01-11 2015-09-23 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 전자 디바이스 충전 방법
WO2014109271A1 (en) * 2013-01-14 2014-07-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electrochemical device
JP2014158414A (ja) 2013-01-21 2014-08-28 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 蓄電体を有する車両
WO2014112608A1 (en) 2013-01-21 2014-07-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Secondary battery, secondary battery module, method for charging the secondary battery and the secondary battery module, method for discharging the secondary battery and the secondary battery module, method for operating the secondary battery and the secondary battery module, power storage system, and method for operating the power storage system
US9787126B2 (en) 2013-02-08 2017-10-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Driving method of electrochemical device
JP2014194925A (ja) * 2013-02-28 2014-10-09 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 電気化学デバイス
US9444256B2 (en) 2013-03-01 2016-09-13 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power storage system
KR101574965B1 (ko) * 2013-07-31 2015-12-07 주식회사 엘지화학 상이한 전극재 층들을 포함하는 전극 및 리튬 이차전지
TWI752618B (zh) 2013-10-22 2022-01-11 日商半導體能源研究所股份有限公司 二次電池及電子裝置
US20150138699A1 (en) 2013-11-15 2015-05-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electronic device
US10727465B2 (en) 2013-11-15 2020-07-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Nonaqueous secondary battery
US20150140400A1 (en) 2013-11-15 2015-05-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power storage unit and electronic device including the same
TWI646720B (zh) * 2013-11-15 2019-01-01 日商半導體能源研究所股份有限公司 蓄電單元及電子裝置
KR102283630B1 (ko) 2013-11-28 2021-08-02 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 전력 저장 유닛 및 그를 포함하는 전자 기기
KR102306495B1 (ko) 2013-12-04 2021-09-28 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 축전체 및 전자 기기
US9735430B2 (en) 2014-01-23 2017-08-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electrode, power storage device, and electronic device
US10586954B2 (en) 2014-05-23 2020-03-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electronic device including secondary battery
US10256470B2 (en) 2014-12-26 2019-04-09 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electrode, power storage device, electronic device, and manufacturing method of electrode
US10541390B2 (en) 2015-05-18 2020-01-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power storage unit and electronic device
US10686207B2 (en) 2015-07-03 2020-06-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Lithium-ion storage battery and electronic device
JP6890956B2 (ja) 2015-12-10 2021-06-18 株式会社半導体エネルギー研究所 蓄電装置及び電子機器
US11951769B2 (en) 2016-01-29 2024-04-09 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electric power control system
PL3316358T3 (pl) * 2016-07-04 2020-02-28 Lg Chem, Ltd. Elektroda dodatnia i bateria akumulatorowa zawierająca tę elektrodę dodatnią
KR102540544B1 (ko) 2016-12-02 2023-06-07 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 전력 저장 장치 및 전자 기기
CN112385113A (zh) 2018-07-10 2021-02-19 株式会社半导体能源研究所 半导体装置
JP7273064B2 (ja) 2018-12-19 2023-05-12 株式会社半導体エネルギー研究所 ヒステリシスコンパレータ、半導体装置、及び蓄電装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6514640B1 (en) * 1996-04-23 2003-02-04 Board Of Regents, The University Of Texas System Cathode materials for secondary (rechargeable) lithium batteries
JPH1125983A (ja) 1997-07-04 1999-01-29 Japan Storage Battery Co Ltd リチウム電池用活物質
JPH1125955A (ja) * 1997-07-07 1999-01-29 Fuji Photo Film Co Ltd 電極シートとこれを用いた非水電解質二次電池
JPH1167209A (ja) 1997-08-27 1999-03-09 Sanyo Electric Co Ltd リチウム二次電池
JP2002075368A (ja) 2000-09-05 2002-03-15 Sony Corp 正極活物質及び非水電解質電池並びにそれらの製造方法
JP2002117908A (ja) * 2000-10-06 2002-04-19 Sony Corp 非水電解液電池
JP4250889B2 (ja) 2001-11-19 2009-04-08 ソニー株式会社 正極材料の製造方法
JP3632686B2 (ja) 2002-08-27 2005-03-23 ソニー株式会社 正極活物質及び非水電解質二次電池
JP4061648B2 (ja) * 2003-04-11 2008-03-19 ソニー株式会社 非水電解質二次電池用正極活物質及びそれを用いた非水電解質二次電池
JP4923397B2 (ja) 2004-09-06 2012-04-25 日産自動車株式会社 非水電解質リチウムイオン二次電池用正極材料およびその製造方法
JP2006134770A (ja) * 2004-11-08 2006-05-25 Sony Corp 正極および電池
JP4978194B2 (ja) * 2005-01-06 2012-07-18 パナソニック株式会社 リチウムイオン電池用正極とこれを用いたリチウムイオン電池
JP4273422B2 (ja) 2005-03-09 2009-06-03 ソニー株式会社 正極材料および電池
JP5159048B2 (ja) 2005-09-08 2013-03-06 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池
JP5217095B2 (ja) * 2006-02-10 2013-06-19 トヨタ自動車株式会社 非水系二次電池の製造方法、及び、電極の製造方法
CA2676250A1 (en) 2007-01-25 2008-07-31 Massachusetts Institute Of Technology Oxide coatings on lithium oxide particles
WO2008121972A2 (en) 2007-03-30 2008-10-09 The Regents Of The University Of Michigan Deposited microarchitectured battery and manufacturing method
JP4317571B2 (ja) 2007-04-27 2009-08-19 Ｔｄｋ株式会社 活物質、電極、電池、及び活物質の製造方法
US20090239148A1 (en) * 2008-03-24 2009-09-24 3M Innovative Properties Company High voltage cathode compositions
WO2011136035A1 (en) 2010-04-28 2011-11-03 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power storage device
WO2011152183A1 (en) 2010-06-02 2011-12-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power storage device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015133336A (ja) 2015-07-23
KR101905392B1 (ko) 2018-10-10
US20110294009A1 (en) 2011-12-01
TWI506843B (zh) 2015-11-01
TW201230472A (en) 2012-07-16
JP2012009418A (ja) 2012-01-12
US8597830B2 (en) 2013-12-03
KR20110131116A (ko) 2011-12-06
JP5890928B2 (ja) 2016-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5738667B2 (ja) 蓄電装置
JP7282838B2 (ja) 蓄電装置
JP6616446B2 (ja) 電極用材料
KR101905402B1 (ko) 축전 장치
JP2021193674A (ja) 蓄電装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140414

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140414

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20141028

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20141029

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20141111

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150331

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150422

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5738667

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees