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CN107004908A - 蓄电装置及电子设备 - Google Patents

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CN107004908A
CN107004908A CN201580053100.3A CN201580053100A CN107004908A CN 107004908 A CN107004908 A CN 107004908A CN 201580053100 A CN201580053100 A CN 201580053100A CN 107004908 A CN107004908 A CN 107004908A
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CN
China
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active material
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positive electrode
negative electrode
storage device
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Application number
CN201580053100.3A
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石川纯
成田和平
小国哲平
内田彩
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication date
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Abstract

本发明提供一种容量高的蓄电装置。此外，本发明提供一种能量密度高的蓄电装置。此外，本发明提供一种可靠性高的蓄电装置。此外，本发明提供一种使用寿命长的蓄电装置。本发明的一个方式包括：隔离体；第一电极；第二电极；以及电解液，其中，隔离体设置在第一电极与第二电极之间，第一电极包括活性物质层和集流体，第一电极包括夹持集流体的一对膜，活性物质层具有与集流体接触的区域，活性物质层具有与一对膜中的至少一个接触的区域，并且，电解液包含碱金属盐和离子液体。

Description

蓄电装置及电子设备
技术领域
本发明的一个方式例如涉及一种物体、方法或制造方法。或者， 本发明的一个方式涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品 (manufacture)或组合物(compositionof matter)。尤其是，本发 明的一个方式涉及一种半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、 存储装置、它们的驱动方法或它们的制造方法。尤其是，本发明的一 个方式涉及一种蓄电装置及其制造方法。
注意，在本说明书中，蓄电装置是指具有蓄电功能的所有元件以 及装置。例如，锂离子二次电池等蓄电池、锂离子电容器以及双电层 电容器等都包括在蓄电装置的范畴内。
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。尤其是，伴随着手机或智能手 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 相机等电子设备、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、高能量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，锂离子二次电池成为现代信息化社会的必 需品。
另外，蓄电装置被要求具有高容量、高性能化及各种工作环境下 的安全性等。
为了满足上述要求，对蓄电装置的电解液的开发十分火热。作为 被用作蓄电装置的电解液的有机溶剂，有环状碳酸酯，其中尤其广泛 使用具有高介电常数及良好的离子传导性的碳酸乙烯酯。
然而，不仅是碳酸乙烯酯，有机溶剂大多具有挥发性和低闪点。 因此，在将有机溶剂用作蓄电装置的电解液时，有可能由于蓄电装置 的内部短路、过充电等而使蓄电装置的内部温度上升，产生蓄电装置 的破裂、起火等。
考虑到上述问题，已在研讨将具有阻燃性及难挥发性的离子液体 (也称为常温融化盐)用作锂离子二次电池的非水电解质的溶剂。作 为离子液体，例如有包括乙基甲基咪唑鎓(EMI)阳离子的离子液体、 包括N-甲基-N-丙基吡咯烷鎓(P13)阳离子的离子液体或者包括N-甲 基-N-丙基哌啶鎓(PP13)阳离子的离子液体等(参照专利文献1)。
另外，公开了通过改进离子液体的阴离子成分及阳离子成分，从 而使用具有低粘度、低融化点以及高导电性的离子液体的锂离子二次 电池(参照专利文献2)。
[专利文献1]日本专利申请公开第2003-331918号公报
[专利文献2]国际专利申请公开第2005/63773号
发明内容
本发明的一个方式的目的之一是提供一种容量高的蓄电装置。或 者，本发明的一个方式的目的之一是提供一种能量密度高的蓄电装置。 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蓄电装置。 或者，本发明的一个方式的目的之一是提供一种使用寿命长的蓄电装 置。
或者，本发明的一个方式的目的之一是提供一种不可逆容量得到 降低的蓄电装置。或者，本发明的一个方式的目的之一是提供一种抑 制电解液的分解反应，而抑制伴随着充放电循环的容量降低的蓄电装 置。或者，本发明的一个方式的目的之一是通过降低或抑制在高温下 加快的电解液的分解反应，防止高温下的充放电时的充放电容量的降 低，而扩大蓄电装置的使用温度范围。
或者，本发明的一个方式的目的之一是提高蓄电装置的生产率。 或者，本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的蓄电装置或新 颖的电极等。
注意，这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。本发明的一个方 式并不需要实现所有上述目的。另外，上述以外的目的可明显从说明 书、附图及权利要求书等的记载看出，且可以从说明书、附图及权利 要求书等的记载中抽出上述以外的目的。
本发明的一个方式是一种蓄电装置，包括：隔离体；第一电极； 第二电极；以及电解液，其中，隔离体设置在第一电极与第二电极之 间，第一电极包括活性物质层和集流体，第一电极包括夹持集流体的 一对膜，活性物质层具有与集流体接触的区域，活性物质层具有与一 对膜中的至少一个接触的区域，并且，电解液包含碱金属盐和离子液 体。
本发明的其他方式是一种蓄电装置，包括：隔离体；第一电极； 第二电极；以及电解液，其中，隔离体设置在第一电极与第二电极之 间，第一电极包括活性物质层和集流体，第一电极包括夹持集流体的 一对膜，活性物质层具有与集流体接触的区域，活性物质层具有与一 对膜中的至少一个接触的区域，电解液包含碱金属盐和离子液体，第 二电极与第一电极重叠，并且，第一电极的端部与第二电极的端部对 齐或位于第二电极的端部的内侧。
此外，在上述结构中，一对膜包含构成活性物质层的元素和构成 电解液的元素中的至少一个。
本发明的其他方式是一种蓄电装置，包括：正极；隔离体；负极； 以及电解液，其中，隔离体设置在正极与负极之间，正极包括正极活 性物质层及正极集流体，负极包括负极集流体、隔着隔离体与正极活 性物质层相对的第一负极活性物质层、隔着负极集流体与第一负极活 性物质层相对的第二负极活性物质层、与第一负极活性物质层接触的 第一膜、以及与第二负极活性物质层接触的第二膜，并且，电解液包 含碱金属盐和离子液体。
本发明的其他方式是一种蓄电装置，包括：正极；隔离体；负极； 以及电解液，其中，隔离体设置在正极与负极之间，正极包括正极活 性物质层及正极集流体，负极包括负极集流体、隔着隔离体与正极活 性物质层相对的第一负极活性物质层、隔着负极集流体与第一负极活 性物质层相对的第二负极活性物质层、与第一负极活性物质层接触的 第一膜、以及与第二负极活性物质层接触的第二膜，电解液包含碱金 属盐和离子液体，正极与负极重叠，并且，负极的端部与正极的端部 对齐或位于正极的端部的内侧。
此外，在上述结构中，第一膜包含构成第一负极活性物质层的元 素和构成电解液的元素中的至少一个，并且第二膜包含构成第二负极 活性物质层的元素和构成电解液的元素中的至少一个。
在上述结构中，离子液体包括具有杂芳环的阳离子。
在上述结构中，离子液体包括咪唑鎓阳离子。
在上述结构中，离子液体包括丁基甲基咪唑鎓阳离子。
在上述结构中，蓄电装置具有以-25℃至10℃和40℃至100℃中的 至少一个工作的温度范围。
本发明的其他方式是一种安装有上述蓄电装置中的任何一个的电 子设备。
根据本发明的一个方式可以提供一种容量高的蓄电装置。另外， 根据本发明的一个方式可以提供一种能量密度高的蓄电装置。另外， 根据本发明的一个方式可以提供一种可靠性高的蓄电装置。另外，根 据本发明的一个方式可以提供一种使用寿命长的蓄电装置。
另外，根据本发明的一个方式可以提供一种不可逆容量得到降低 的蓄电装置。另外，根据本发明的一个方式可以提供一种抑制电解液 的分解反应，而抑制伴随着充放电循环的容量降低的蓄电装置。根据 本发明的一个方式可以通过降低或抑制在高温下加快的电解液的分解 反应，防止高温充放电时的充放电容量的降低，而扩大蓄电装置的使 用温度范围。
另外，根据本发明的一个方式可以提高蓄电装置的生产率。另外， 根据本发明的一个方式可以提供一种新颖的蓄电装置或新颖的电极 等。
注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。此外，本发明的 一个方式并不需要具有所有上述效果。另外，从说明书、附图、权利 要求书等的记载可明显看出这些效果外的效果，从而可以从说明书、 附图、权利要求书等的记载中抽出除这些效果外的效果。
附图说明
图1是蓄电装置的负极的截面图以及说明发生在负极与电解液之 间的反应的图；
图2是蓄电装置的截面图；
图3是说明蓄电装置的工作的图；
图4是蓄电装置的一部分的截面图；
图5是薄型蓄电池及电极的外观图；
图6是薄型蓄电池的截面图；
图7是薄型蓄电池的外观图；
图8是示出薄型蓄电池的制造方法的图；
图9是示出薄型蓄电池的制造方法的图；
图10是示出薄型蓄电池的制造方法的图；
图11是说明电极的制造方法的图；
图12是说明正极活性物质层的截面图的图；
图13是示出蓄电装置的一个例子的图；
图14是示出蓄电装置的一个例子的图；
图15是示出蓄电装置的一个例子的图；
图16是说明圆筒型蓄电池的图；
图17是说明硬币型蓄电池的图；
图18是用来说明蓄电系统的例子的图；
图19是用来说明蓄电系统的例子的图；
图20是用来说明蓄电系统的例子的图；
图21是说明电子设备的一个例子的图；
图22是说明电子设备的一个例子的图；
图23是说明电子设备的一个例子的图；
图24是说明电子设备的一个例子的图；
图25是说明电极的制造方法的图；
图26是说明浆料的制造方法的图；
图27是说明蓄电池的制造方法的图；
图28是说明蓄电池的评价结果的图；
图29是说明蓄电池的评价结果的图；
图30是说明蓄电池的评价结果的图；
图31是说明蓄电池的观察结果的图；
图32是电极及隔离体的俯视图；
图33是示出实施例的样品的差示扫描量热测量结果的图；
图34是示出实施例的样品的热重-差热分析结果的图；
图35是说明蓄电池的评价结果的图；
图36是说明蓄电池的评价结果的图；
图37是说明蓄电池的评价结果的图；
图38是薄型蓄电池的截面图；
图39是薄型蓄电池的截面图；
图40是示出实施例的样品的热重-差热分析结果的图。
具体实施方式
将参照附图对本发明的实施方式进行详细的说明。注意，本发明 不局限于这些说明，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解 一个事实就是其方式和详细内容可以被变换为各种形式。因此，本发 明不应该被解释为仅限定在以下所示的实施方式所记载的内容中。
在本说明书所说明的每个附图中，有时为了明确起见，夸大表示 膜、层、衬底、领域等各构成要素的大小及厚度等。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。
在本说明书等中，为了方便起见附加了“第一”、“第二”等序数 词，这些序数词并不表示工序顺序或叠层顺序等。因此，例如可以将 “第一”适当地置换为“第二”或“第三”等而进行说明。此外，有 时本说明书等所记载的序数词与用来指定本发明的一个方式的序数词 不一致。
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，当表示具有相同功能的部分时有时使用相同的阴影线， 而不特别附加附图标记。
注意，在本说明书等中，有时将蓄电装置用的正极和负极的双方 总称为“电极”，此时“电极”表示正极和负极中的至少一个。
注意，在本说明书等中，干燥是指使水或除了水之外的溶剂挥发 或蒸发而去除，以实现干燥状态，或者维持干燥状态。
在此，对充电率及放电率进行说明。例如，在对容量X[Ah]的二次 电池进行恒流充电的情况下，充电率1C为到充电结束需要1小时时的 电流值I[A]，例如，充电率0.2C为I/5[A](即，到充电结束需要5 小时时的电流值)。同样地，例如，放电率1C为到放电结束需要1小 时时的电流值I[A]，放电率0.2C为I/5[A](即，到放电结束需要5 小时时的电流值)。
在此，活性物质只是指与被用作载流子的离子的嵌入及脱嵌有关 的物质，但是在本说明书等中，将除了本来是“活性物质”的材料之 外还包括导电助剂或粘合剂等的物质也称为活性物质层。
实施方式1
在本实施方式中，对根据本发明的一个方式的蓄电装置的结构的 一个例子进行说明。
[蓄电装置的结构]
在此，参照附图对本发明的一个方式的蓄电装置的一个例子进行 说明。首先，参照图1对发生在蓄电装置的负极与电解液之间的反应 进行说明。图1所示的负极506包括负极集流体504以及隔着负极集 流体504相对的负极活性物质层505a及负极活性物质层505b。此外， 还包括与负极活性物质层505a接触的膜515a以及与负极活性物质层 505b接触的膜515b。
注意，本发明的一个方式中的”膜”是指与对蓄电装置进行充电 或放电之前预先人工性地设置的膜明确地被区别的膜，并是由于电解 液和活性物质层的分解反应而产生的膜。膜有时通过将后面说明的电 池反应形成，并被用作钝态膜。通过该膜，有时可以抑制进行充电或 放电时的除了锂离子之外的离子的进一步的分解反应，有可能抑制蓄 电装置的容量的下降。注意，因为膜形成在负极表面(负极活性物质 层表面)，所以可以认为膜是负极活性物质层的一部分，但是在本说明 书等中，为了容易理解，区别膜与负极活性物质层而进行说明。此外， 膜有时形成在负极集流体的一部分的表面。
此外，图2A示出包括图1所示的负极506的蓄电装置，图2B示 出放大图2A所示的蓄电装置500所包括的正极503、负极506及隔离 体507的图。蓄电装置500包括正极503、负极506、夹在正极503与 负极506之间的隔离体507、电解液508及外包装体509。在外包装体509内充满有电解液508。此外，正极503包括正极集流体501以及隔 着正极集流体501相对的正极活性物质层502a及正极活性物质层 502b。此外，图2B所示的正极活性物质层502a及正极活性物质层502b 与负极活性物质层505a及负极活性物质层505b同样地以与正极集流体501接触的方式设置有活性物质，但是为了简化起见，表示为层状。
在此，对蓄电装置500的工作进行说明。在此，以蓄电装置500 是锂离子电池的情况为例子进行说明。在此，示出作为正极活性物质 使用LiFePO4且作为负极活性物质使用石墨的锂离子电池作为例子，但 是用于本发明的一个方式的蓄电池的活性物质不局限于此。
图3A示出对锂离子二次电池进行充电时的蓄电装置500与充电器 1122之间的连接结构。当蓄电装置500是锂离子二次电池时，在充电 时，在正极中发生以下的算式(1)的反应。
[算式1]
LiFePO4→FePO4+Li++e- (1)
在充电时，在负极中发生以下的算式(2)的反应(参照图1中的 Li+)。
[算式2]
xC+Li++e-→LiCx x≥6 (2)
在此，例如电解液有时在电池反应电位在电极表面分解。在很多 情况下，这种分解反应是不可逆反应。因此，有时导致蓄电装置的容 量的损失。尤其是，在负极中，电池反应电位低，电解液的还原分解 容易发生，而容量容易降低。
在此，更详细地说明负极的反应。将以算式(2)表示的反应称为 第一反应。
另一方面，在负极中，有时发生在充电时发生的算式(2)以外的 反应。例如，有可能电解液在电极表面分解。例如，当作为电解液的 溶剂使用离子液体时，该离子液体的阳离子等会嵌入活性物质的层间。 在很多情况下，这种反应是不可逆反应。将这样的算式(2)以外的反 应中的不可逆反应称为第二反应。
因为第二反应是不可逆反应，所以在发生第二反应时，放电容量 比充电容量小。此外，由于负极集流体与电解液的反应(第二反应)， 负极集流体溶出，负极集流体的成分有时析出在负极活性物质层的表 面上。这导致蓄电装置的容量降低。因此，第二反应越小越好。
为了抑制上述第二反应，在本实施方式中，采用如图1所示的设 置有隔着负极集流体相对的一对负极活性物质层的结构。通过采用上 述结构，负极集流体与电解液接触的区域变小，可以抑制第二反应的 发生，并且可以使第一反应适当地发生。
此外，有时由于第二反应而在负极表面上形成膜。有时所形成的 膜被用作顿态膜。有时由于这顿态膜的存在，而可以抑制充电或放电 时的锂离子以外的离子的进一步的分解反应。因此，有可能膜可以抑 制蓄电装置的容量降低。
在本实施方式中，采用设置有隔着负极集流体相对的一对负极活 性物质层并包括与各负极活性物质层接触的膜的结构，但是不局限于 此，也可以采用包括夹持负极集流体的一对膜，在一对膜中的一个与 负极集流体之间设置负极活性物质层的结构。
接着，对放电进行说明。图3B示出对锂离子二次电池进行放电时 的蓄电装置500与充电器1123之间的连接结构。在放电时，在正极中， 发生以下的算式(3)的反应。
[算式3]
FePO4+Li++e-→LiFePO4 (3)
在放电时，在负极中，发生以下的算式(4)的反应。
[算式4]
LiCx→xC+Li++e-x≥6 (4)
考虑在负极中，除了算式(4)的反应以外，还发生电解液的分解 等不可逆反应的情况。此时，有时下一次充放电循环中的充电容量比 放电容量低。就是说，在不可逆反应继续发生时，伴随着充放电循环 容量会逐渐降低。
在此，详细地说明在作为电解液的溶剂使用离子液体时发生的第 二反应。
如图1所示，因为电解液所包括的阳离子(在此，离子液体的阳 离子)及阴离子(在此，离子液体的阴离子)具有电荷，所以例如可 以在电极表面等上形成双电层，可以将其用于双电层电容器等蓄电装 置。
另一方面，离子液体所包含的阳离子和阴离子有时在电极表面产 生分解。例如，在不设置图1所示的负极活性物质层505a和负极活性 物质层505b中的一个的情况下，负极集流体504的一个表面暴露于电 解液，有时产生电解液的分解，形成包含构成负极集流体504的元素 或构成电解液的元素的膜。再者，构成负极集流体504的元素有时溶 出电解液中，在负极被析出。分解反应的大部分是不可逆反应，可能 导致蓄电装置的容量的下降。
离子液体所包括的阳离子及阴离子有时在例如以石墨等为代表的 层间化合物中嵌入层间或在嵌入之后脱嵌。
这些不可逆反应是第二反应的一个例子。被认为第二反应与算式 (1)至算式(4)的反应同时发生。与第二反应相比容易发生电池工 作的正常反应，即算式(1)至算式(4)的反应的环境可以增加蓄电 装置的容量，所以是优选的。
如本发明的一个方式所示，通过采用如图1所示的设置有隔着负 极集流体相对的一对负极活性物质层的结构，使负极集流体的表面被 露出的区域的面积变小，可以抑制电解液的分解。此外，可以抑制负 极集流体的溶出。
下面，说明蓄电装置500的正极503与负极506之间的大小关系 以及位置关系。在蓄电装置500中，正极和负极的面积优选大致相同。 例如，隔着隔离体互相相对的正极和负极的面积优选大致相同。例如， 隔着隔离体相对的正极活性物质层的面积和负极活性物质层的面积优 选大致相同。
例如，在图2B中，正极503的隔离体507一侧的面的面积和负极 506的隔离体507一侧的面的面积优选大致相同。通过使正极503的负 极506一侧的面的面积与负极506的正极503一侧的面的面积大致相 同，可以缩小负极与正极不重叠的区域(或者，理想的是消除负极与 正极不重叠的区域)，可以降低蓄电装置的不可逆容量，所以是优选的。 或者，如图2B中，正极活性物质层502a的隔离体507一侧的面的面 积和负极活性物质层505a的隔离体507一侧的面的面积优选大致相 同。
在此，考虑正极及负极具有端子部的情况。此时，例如，正极的 除端子部之外的面积与负极的除端子部的区域的面积也可以大致相 同。
如图2B的一个例子所示，正极503的端部和负极506的端部优选 大概对齐。此外，正极活性物质层502a与负极活性物质层505a的端 部优选大概对齐。图32A示出俯视负极506a、负极506a与正极503a 之间的隔离体507及正极503a时的图。图32A示出正极503a和负极 506a的面积大致相同且其端部大致对齐的情况。在此，端部是指如图 32A至图32C等所示的在俯视或从顶面看时的端部。
或者，如图32B所示，也有正极503的隔离体507一侧的面的面 积和负极506的隔离体507一侧的面的面积大致相同且其端部的一部 分或全部不对齐的情况。此时，如图32C所示，负极506a的负极活性 物质层505a隔着隔离体507与正极活性物质层502a或/及正极集流体 501重叠的区域261、负极506a的负极活性物质层505a不与正极活性 物质层502a及正极集流体501重叠的区域262。负极506a的负极活性 物质层505a不与正极活性物质层502a和正极集流体501重叠的区域 的面积越小越好。另外，正极503a的端部与负极506a的端部之间的 距离越短越好。在此，例如正极503a的端部与负极506a的端部之间 的距离优选为0.5mm以下，更优选为0.2mm以下，进一步优选为0.1mm 以下。或者，正极503a与负极506a之间的宽度差或长度差优选为1mm 以下，更优选为0.4mm以下，进一步优选为0.2mm以下。
或者，例如负极的端部优选位于正极的端部的内侧。例如，在隔 着隔离体互相相对的正极活性物质层和负极活性物质层中，负极活性 物质层的端部优选位于正极活性物质层的端部的内侧。例如，如图4 所示，负极506的端部优选位于正极503的端部的内侧。
在此，说明在蓄电装置500具有正极503不与负极506重叠的区 域时发生的反应。当将在上述第一反应中接受的电子数设定为R1，将 在第二反应中接受的电子数设定为R2时，上述区域262中的R2/R1的 值被认为比区域261大。因此，当区域262的面积大时，有时不可逆 容量增高而蓄电装置的容量降低。在此，例如，区域262的面积优选 为区域261的2％以下，更优选为1％以下。或者，正极活性物质层502a 的面积优选为负极活性物质层505a的98％以上，更优选为99％以上。
被认为在区域261中施加到正极与负极之间的电场的分布大致均 匀。另一方面，被认为在区域262中负极活性物质层505a不与正极活 性物质层502a或/及正极集流体501重叠，因此与区域261相比施加 到正极与负极之间的电场的分布不均匀。
例如，在充电中，从正极活性物质层502a脱嵌的锂离子释放到电 解液中，因此正极活性物质层502a表面附近的锂离子浓度得到提高。 在正极活性物质层502a与负极活性物质层505a之间产生锂离子的浓 度梯度。由于这样的浓度梯度，而例如有可能负极活性物质层505a中 的电池反应被促进。
在此，也可以认为从正极活性物质层502a到区域261的距离大致 取决于夹在其间的隔离体的厚度。就是说，可以说当区域262的宽度， 即从区域261与区域262之间的边界到区域262的另一个端部的距离 比隔离体的厚度大时，区域262与正极活性物质层502a之间的距离比 区域261与正极活性物质层502a之间的距离大。因此，与在区域261 中相比，有可能在区域262中不容易发生电池反应。
在此，考虑作为电解液的溶剂使用离子液体的情况。离子液体的 阳离子及阴离子具有电荷，因此被认为与有机溶剂等的分子相比，容 易存在于电极表面，例如活性物质层或集流体的表面附近。因此，被 认为活性物质层的表面或集流体的表面上的分解反应也更容易发生。 另外，也有妨碍载流子离子，例如锂离子的电池反应的可能性。因此， 在作为电解液的溶剂使用离子液体时，会容易明显受到电场的分布或 锂浓度的影响。
接着，对可以被用作电解液的溶剂的离子液体的例子进行说明。
在作为电解液的溶剂使用包括季铵阳离子、叔锍阳离子或季鏻阳 离子等脂肪族鎓阳离子的离子液体时，其还原电位比包括咪唑鎓阳离 子等芳香族阳离子的离子液体低，所以有时可以降低蓄电池的不可逆 容量。但是，该离子液体的粘度高，所以离子(例如，锂离子)的传 导性低。另外，当将该离子液体用于锂离子电池时，在低温环境(尤 其是0℃以下)下，该离子液体(具体而言，包含该离子液体的电解质) 的电阻增高，从而难以提高充放电速度。
当作为电解液的溶剂使用包括咪唑鎓阳离子等芳香族阳离子的离 子液体时，其粘度比包括脂肪族化合物的阳离子的离子液体低，因此 可以提高充放电速度，所以是优选的。另一方面，咪唑鎓阳离子等芳 香族阳离子有时容易在蓄电装置的构成材料的活性物质或集流体等的 表面上发生还原分解。其结果是，不可逆容量增高。此外，有时导致 伴随着充放电循环的容量降低。这些现象有可能源于咪唑鎓阳离子等 芳香族阳离子的还原电位高。例如，这些现象有可能源于咪唑鎓阳离 子的结构。因此，特别优选的是：抑制咪唑鎓阳离子等芳香族阳离子 在蓄电装置的构成材料的活性物质或集流体等的表面上发生还原分解。
例如虽然包括季铵阳离子、叔锍阳离子及季鏻阳离子等脂肪族鎓 阳离子的离子液体具有较低的还原电位但是例如在高温度的充放电循 环下有可能在蓄电装置的构成材料的活性物质或集流体等的表面上发 生还原分解。
根据本发明的一个方式，例如可以抑制在蓄电装置500的活性物 质层或集流体等的表面上发生的电解液的分解反应，并提高蓄电装置 的容量。
有时在负极集流体504及正极集流体501的表面上发生与电解液 508的不可逆反应。因此，优选正极集流体501及负极集流体504的与 电解液的反应小。
作为正极集流体501及负极集流体504，例如可以使用不锈钢、金、 铂、锌、铁、镍、铜、铝、钛、钽、锰等金属、以及这些金属的合金、 烧结的碳等。另外，也可以使用覆盖有碳、镍、钛等的铜或不锈钢。 此外，还可以使用添加有硅、钕、钪、钼等提高耐热性的元素的铝合金。另外，也可以使用与硅发生反应形成硅化物的金属元素。作为与 硅发生反应而形成硅化物的金属元素，可以举出锆、钛、铪、钒、铌、 钽、铬、钼、钨、钴、镍等。
此外，通过使用不锈钢等，有时可以进一步减小与电解液的反应， 所以是优选的。
作为正极集流体501及负极集流体504可以适当地使用包括箔状、 板状(薄片状)、网状、圆柱状、线圈状、冲孔金属网状、拉制金属网 状、多孔状及无纺布的各种形状。而且，为了提高与活性物质层的密 接性，也可以在正极集流体501及负极集流体504的表面具有细小的 凹凸。正极集流体501及负极集流体504的厚度优选为5μm以上且30μm 以下。
此外，正极503及负极506也可以分别具有极耳区域(tab region)。 极耳区域也可以与被用作蓄电装置的端子的引线电极连接。例如，也 可以焊接极耳区域的一部分和引线电极。在设置于正极503的极耳区 域中优选使正极集流体的至少一部分露出。另外，在设置于负极506 的极耳区域中，优选使负极集流体的至少一部分露出。由于使集流体 的一部分露出，所以可以降低引线电极与集流体之间的接触电阻。
另一方面，通过使集流体表面露出，有时电解液508和集流体的 反应变得容易发生。因此，优选使集流体表面露出的区域的面积小。
正极活性物质层包括正极活性物质。作为正极活性物质，可以使 用锂离子能够嵌入并脱嵌的材料，例如可以使用具有橄榄石型结构、 层状岩盐型结构、尖晶石型结构、NASICON(钠超离子导体)型结晶结 构的材料等。关于可以用于正极活性物质的材料，将在后面的实施方 式中进行详细的说明。
负极活性物质层包括负极活性物质。作为负极活性物质，例如可 以使用碳类材料、合金类材料等。关于可以用于负极活性物质的材料， 将在后面的实施方式中进行详细的说明。
正极活性物质层及负极活性物质层也可以包括导电助剂。作为导 电助剂，例如可以使用碳材料、金属材料及导电性陶瓷材料等。此外， 作为导电助剂，也可以使用纤维状的材料。关于可以用于导电助剂的 材料，将在后面的实施方式中进行详细的说明。
正极活性物质层及负极活性物质层也可以包括粘合剂。关于可以 用于粘合剂的材料，将在后面的实施方式中进行详细的说明。
作为隔离体507，例如，可以使用如下材料：纸、无纺布、玻璃纤 维、陶瓷、或使用尼龙(聚酰胺)、维尼纶(聚乙烯醇类纤维)、聚酯、 丙烯酸、聚烯烃、聚氨酯的合成纤维等所形成的材料。
电解液508的溶剂优选包含具有阻燃性及难挥发性的离子液体(常 温融化盐)。另外，也可以使用一个或组合多个种类的离子液体。通过 使用包含离子液体的电解液508，即使由于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破裂、起火等。离子液 体包括阳离子及阴离子，即包括有机阳离子及阴离子。作为该有机阳 离子可以举出咪唑鎓阳离子及吡啶鎓阳离子等芳香族阳离子、季铵阳 离子、叔锍阳离子及季鏻阳离子等脂肪族鎓阳离子。作为该阴离子， 可以举出一价酰胺阴离子、一价甲基化物阴离子、氟磺酸阴离子、全 氟烷基磺酸阴离子、四氟硼酸根阴离子、全氟烷基硼酸阴离子、六氟 磷酸阴离子或全氟烷基磷酸阴离子等。关于可以被用作电解液508的 溶剂的离子液体，将在实施方式2中进行详细的说明。
作为电解液508的溶剂，也可以对上述离子液体混合非质子有机 溶剂而使用。作为非质子有机溶剂，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、氯代碳酸乙烯酯、 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、二乙醚、 甲基二甘醇二甲醚(methyldiglyme)、乙腈、苯腈、四氢呋喃、环丁 砜、磺内酯等中的一种以上或两种以上。
也可以对电解液添加碳酸亚乙烯酯、丙烷磺内酯(PS)、叔丁基苯 (TBB)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、双乙二酸硼酸锂(LiBOB)等添加剂。 将添加剂的浓度设定为溶剂整体的0.1重量％以上且5重量％以下，即 可。
此外，作为溶解于上述溶剂的电解质，当将锂离子用于载流子时， 例如可以使用作为碱金属盐的LiPF6、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiAlCl4、 LiSCN、LiBr、LiI、Li2SO4、Li2B10Cl10、Li2B12Cl12、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、 LiC(CF3SO2)3、LiC(C2F5SO2)3、LiN(FSO2)2、LiN(CF3SO2)2、LiN (C4F9SO2)(CF3SO2)、LiN(C2F5SO2)2等锂盐中的一种或者也可以以任 意组合及比率使用这些锂盐中的两种以上。此外，电解质的浓度越高 越优选，例如优选为0.8mol/kg以上，更优选为1.5mol/kg以上。
作为用于蓄电装置的电解液，优选使用粒状的尘埃或电解液的构 成元素以外的元素(以下，简单地称为“杂质”)的含量少的高纯度化 的电解液。具体而言，杂质的相对于电解液的重量比为1％以下，优选 为0.1％以下，更优选为0.01％以下。
也可以使用由电解液使聚合物膨胀而成的凝胶电解质。作为凝胶 电解质(聚合物凝胶电解质)的例子，可以举出作为担体使用主体聚 合物，使其包含上述电解液而成的凝胶电解质。
以下，说明主体聚合物的例子。作为主体聚合物，例如可以使用 聚环氧乙烷(PEO)等具有聚环氧烷结构的聚合物、PVdF、聚丙烯腈及 包含它们的共聚物等。例如，也可以使用PVdF和六氟丙烯(HFP)的 共聚物的PVdF-HFP。所形成的聚合物也可以具有多孔形状。
也可以组合使用电解液与包含硫化物类或氧化物类等无机物材料 的固体电解质或包含PEO(聚环氧乙烷)类等高分子材料的固体电解质。 例如，也可以在活性物质层的表面上形成固体电解质。在组合使用固 体电解质和电解液时，有时不需要设置隔离体或间隔物。
在外包装体509中，优选与电解液接触的面，即内侧的面不与电 解液发生明显的反应。当水分从蓄电装置500的外部进入蓄电装置中 时，电解液的成分等会与水发生反应。因此，外包装体509优选具有 低水分透过性。
[薄型蓄电池]
在此，使用图5A至图5C说明使用本发明的一个方式的蓄电装置 500的例子。图5A示出作为蓄电装置500的一个例子的薄型蓄电池。 图6A示出沿着图5A至图5C所示的点划线A1-A2的截面，图6B示出 沿着图5A至图5C所示的点划线B1-B2的截面。在此，蓄电装置500 包括正极503、负极506、隔离体507、外包装体509、正极引线电极 510及负极引线电极511。
图5B示出正极503的外观图。在此，正极503包括正极集流体501 及正极活性物质层502。正极503优选具有极耳区域281。极耳区域281 的一部分优选与正极引线电极510焊接。极耳区域281优选具有使正 极集流体501露出的区域，通过对露出正极集流体501的区域焊接正 极引线电极510，可以进一步降低接触电阻。在图5B中，示出在极耳 区域281全区域中露出正极集流体501的例子，但是极耳区域281也 可以在其一部分具有正极活性物质层502。
图5C示出负极506的外观图。在此，负极506包括负极集流体504 及负极活性物质层505、图6A和图6B所示的膜515。膜515通过上述 第二反应形成，所以包含构成负极活性物质层505的元素和构成电解 液的元素中的至少一个。注意，为了简化起见，将负极活性物质层及 膜515表示为层状，但是实际上具有如图1所示的结构。负极506优 选具有极耳区域282。极耳区域282的一部分优选与负极引线电极511 焊接。极耳区域282优选具有使负极集流体504露出的区域，通过对 露出负极集流体504的区域焊接负极引线电极511，可以进一步降低接 触电阻。在图5C中，示出在极耳区域282全区域中使负极集流体504 露出的例子，但是极耳区域282也可以在其一部分具有负极活性物质 层505。
通过使用柔性的外包装体，图5A所示的薄型蓄电池可以具有柔性。 在薄型蓄电池具有柔性时，可以将该具有柔性的蓄电池安装在其至少 一部分具有柔性的电子设备，因此可以使蓄电池对应电子设备的变形 而弯曲。
注意，在图5A中示出正极和负极的端部大致对齐的例子，但是正 极的端部的至少一部分也可以位于负极的端部的外侧。
在图6A和图6B所示的蓄电池中，作为一个例子使用3组正极和 负极，但是当然所使用的正极和负极的组数不局限于3组。所使用的 电极的组数既可以多于3组又可以少于3组。在电极的组数多于3组 的情况下，可以实现容量更高的蓄电池。在电极的组数少于3组的情 况下，可以实现更薄型且柔性更高的蓄电池。在图6A和图6B中，互 相相对的正极活性物质层和负极活性物质层的组数是5组，但是当然 互相相对的电极正极活性物质层和负极活性物质层的组数不局限于5 组。
蓄电装置500也可以包括正极引线电极510及负极引线电极511。 正极引线电极510优选与正极503电连接。例如，对正极503的极耳 区域281焊接正极引线电极510即可。同样地，负极引线电极511优 选与负极506电连接。例如，对负极506的极耳区域282焊接负极引 线电极511即可。正极引线电极510及负极引线电极511优选露出到 外包装体的外侧，并被用作与外部电接触的端子。
正极集流体501及负极集流体504也可以兼作取得与外部的电接 触的端子。此时，也可以不使用引线电极而将正极集流体501及负极 集流体504以其一部分露出到外包装体509的外侧的方式配置。
在图5A至图5C中，将正极引线电极510及负极引线电极511配 置在蓄电池的同一边上，但是如图7所示，也可以将正极引线电极510 及负极引线电极511配置在蓄电池的不同的边上。如此，在本发明的 一个方式的蓄电池中，可以自由地配置引线电极，因此其设计自由度 高。因此，可以提高使用本发明的一个方式的蓄电装置的产品的设计 自由度。另外，可以提高使用本发明的一个方式的蓄电装置的产品的 生产率。
在薄型蓄电池中，作为外包装体509，例如可以使用如下三层结构 的薄膜：在由聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、离聚物、聚酰胺等材料构 成的膜上设置铝、不锈钢、铜、镍等柔性高的金属薄膜，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、聚酯类树脂等绝 缘性合成树脂薄膜。
在上述结构中，二次电池的外包装体509可以在曲率半径为30mm 以上，优选曲率半径为10mm以上的范围内变形。二次电池的外包装体 的薄膜由一个薄膜或两个薄膜构成，在二次电池具有叠层结构的情况 下，当弯曲时电池具有由作为外包装体的薄膜的两个曲线夹持的截面 结构。
[薄型蓄电池的制造方法]
接着，使用附图说明蓄电装置500是薄型蓄电池时的蓄电装置500 的制造方法的一个例子。
接着，层叠正极503、负极506及隔离体507。
首先，在正极503上配置隔离体507。然后，在隔离体507上配置 负极506。在使用2组以上的正极和负极时，在负极506上再配置隔离 体，然后配置正极503。如此，以隔离体夹在正极与负极之间的方式交 替层叠正极和负极。
或者，隔离体507也可以是袋状。首先，在隔离体507上配置正 极503。接着，在图8A所示的虚线部分将隔离体507对折，并使用隔 离体507夹住正极503。注意，在此对使用隔离体507夹住正极503 的例子进行了说明，但是也可以使用隔离体507夹住负极506。
在此，优选接合正极503的外侧的隔离体507的外周部分，将隔 离体507形成为袋状(或者袋体(envelop)状)。隔离体507的外周 部分的接合可以通过使用粘合剂等实现，又可以通过使用超声波焊接 或加热焊接实现。
在本实施方式中，作为隔离体507使用聚丙烯，对隔离体507的 外周部分进行加热以实现接合。图8A示出接合部514。这样，可以使 用隔离体507覆盖正极503。
接着，如图8B所示，交替层叠负极506、由隔离体包裹的正极503。 另外，准备具有密封层115的正极引线电极510及负极引线电极511。
接着，如图9A所示，将具有密封层115的正极引线电极510连接 到正极503的极耳区域281。图9B是连接部的放大图。边对接合部512 施加压力边照射超音波，由此使正极503的极耳区域281及正极引线 电极510电连接(超音波焊接)。此时，优选在极耳区域281中设置 弯曲部513。
通过设置弯曲部513，可以缓和在制造蓄电装置500之后因从外部 施加的力量而产生的应力。因此，可以提高蓄电装置500的可靠性。
接着，以同样的方法将负极引线电极511电连接到负极506的极 耳区域282即可。
接着，在外包装体509上配置正极503、负极506及隔离体507。
将外包装体509沿着图9C的外包装体509的中央附近的虚线对折。
接着，在图10中，作为接合部118示出利用热压合将外包装体509 的外围接合的部分。利用热压合将用来放入电解液508的导入口119 以外的外包装体509的外周部分接合。当进行热压合时，设置在引线 电极上的密封层115也熔化，由此可以使引线电极与外包装体509之 间固定。另外，可以提高外包装体509与引线电极之间的密接性。
并且，在减压气氛或惰性气体气氛下，将所希望的量的电解液508 从导入口119放入外包装体509的内侧。最后，利用热压合将导入口 119接合。如此，可以制造薄型蓄电池的蓄电装置500。
接着，说明在制造蓄电装置500之后的老化工序。优选在制造蓄 电装置500之后进行老化工序。以下，说明老化工序条件的一个例子。 首先，以0.001C以上且0.2C以下的速率进行充电。将温度设定为室 温以上且50℃以下即可。此时，如果发生电解液的分解并产生气体， 则在电池中充满该气体，于是在有的区域中电解液不能与电极表面接 触。就是说，电极的实效反应面积减小，实效的电流密度增高。
在电流密度过高时，对应电极的电阻电压降低，锂嵌入石墨并析 出在石墨表面。该锂析出有时导致容量的降低。例如，在锂析出之后， 如果膜等在表面上成长时，析出在表面上的锂不能再次溶出，而产生 无助于容量的锂。在所析出的锂物理性地破损而不与电极导通时，同 样地产生无助于容量的锂。因此，优选在因电压降低而电极的电位到 达锂电位之前，进行脱气。
在要进行脱气时，例如将薄型蓄电池的外包装体的一部分切断并 拆开即可。当因气体而使外包装体膨胀时，优选再次调整外包装体的 形状。在进行再次密封之前，也可以根据需要添加电解液。
在进行脱气之后，也可以将充电状态在高于室温，优选为30℃以 上且60℃以下、更优选为35℃以上且50℃以下的温度下保持例如1 小时以上且100小时以下。在初次进行充电时，在表面分解的电解液 形成膜。因此，例如通过在进行脱气之后在高于室温的温度下保持充 电状态，有可能使所形成的膜致密化。
例如，在安装到进行反复弯折的电子设备的蓄电池中，随着弯折 外包装体逐渐劣化或有时容易产生裂缝。因为伴随着充放电活性物质 等的表面与电解液接触，所以有时发生电解液的分解反应，而产生气 体等。当因气体的产生而使外包装体膨胀时，在将电子设备弯折的情 况下外包装体容易破损。通过使用本发明的一个方式，可以抑制电解 液的分解，所以例如有时可以抑制充放电时的气体产生等。其结果是， 可以抑制外包装体的膨胀、变形或破损等，因此对外包装体的负荷变 小，所以是优选的。
通过使用本发明的一个方式的电极可以抑制电解液的分解，因此 有时可以抑制膜的过剩成长。当膜成长得厚时，伴随充放电循环，电 极的电阻增大。由于这样的电阻增大，电极的电位容易达到锂析出的 电位。例如，在负极中，有可能由于弯折时的应力发生锂的析出。通 过使用本发明的一个方式，对弯折时的应力有耐性，例如有时可以使 锂析出的可能性变小。
注意，在本实施方式中，说明了本发明的一个方式。或者，在其 他实施方式中，说明本发明的一个方式。但是，本发明的一个方式不 局限于此。换而言之，在本实施方式及其他的实施方式中，记载有各 种各样的发明的方式，因此本发明的一个方式不局限于特定的方式。 例如，作为本发明的一个方式示出应用于锂离子二次电池的情况的例 子，但是本发明的一个方式不局限于此。根据情况或状况，本发明的 一个方式也可以适用于各种蓄电装置。例如，根据情况或状况，本发 明的一个方式可以适用于电池、一次电池、二次电池、锂离子二次电 池、锂空气电池、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、氧化银锌蓄电池、固体电池、 空气电池、一次电池、电容器、锂离子电容器等。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
实施方式2
在本实施方式中，说明用于本发明的一个方式的蓄电装置的非水 溶剂。
用于根据本发明的一个方式的蓄电装置的非水溶剂优选包含离子 液体。另外，也可以使用一个或组合多个种类的离子液体。该离子液 体包括阳离子及阴离子，即包括有机阳离子及阴离子。
作为该有机阳离子优选例如使用芳香族阳离子、季铵阳离子、叔 锍阳离子或季鏻阳离子等脂肪族鎓阳离子等。
作为芳香族阳离子例如优选使用具有五元杂芳环的阳离子。作为 具有五元杂芳环的阳离子，有苯并咪唑鎓阳离子、苯并噁唑鎓阳离子、 苯并噻唑鎓阳离子等。作为具有单环式五元杂芳环的阳离子，有噁唑 鎓阳离子、噻唑鎓阳离子、异噁唑鎓阳离子、异噻唑鎓阳离子、咪唑 鎓阳离子、吡唑鎓阳离子等。从化合物的稳定性、粘度、离子传导率 以及合成简易性的观点来看，优选使用具有单环式五元杂芳环的阳离 子，尤其是，咪唑鎓阳离子因可期待粘度降低的效果所以是更优选的。
作为上述离子液体中的阴离子，例如可以举出一价氨基阴离子、 一价甲基阴离子、氟磺酸根阴离子(SO3F-)、氟烷基磺酸根阴离子、四 氟硼酸根阴离子(BF4 -)、全氟烷基硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子(PF6 -) 或全氟烷基磷酸阴离子等。作为一价氨基阴离子，有(CnF2n+1SO2)2N- (n是0以上且3以下)，作为一价环状氨基阴离子，有(CF2SO2)2N-等。作为一价甲基阴离子，有(CnF2n+1SO2)3C-(n是0以上且3以下)， 作为一价环状甲基阴离子，有(CF2SO2)2C-(CF3SO2)等。作为氟烷基 磺酸根阴离子，有(CmF2m+1SO3)-(m是0以上且4以下)等。作为全氟烷基硼酸阴离子，有{BFn(CmHkF2m+1-k)4-n}-(n是0以上且3以下，m是 1以上且4以下，k是0以上且2m以下)等。作为全氟烷基磷酸阴离 子，有{PFn(CmHkF2m+1-k)6-n}-(n是0以上且5以下，m是1以上且4以 下，k是0以上且2m以下)等。注意，该阴离子不局限于此。
例如可以以通式(G1)表示具有五元杂芳环的阳离子的离子液体。
[化学式1]
在通式(G1)中，R1表示碳原子数为1以上且4以下的烷基，R2至R4分别独立地表示氢原子或碳原子数为1以上且4以下的烷基，R5表示由选自C、O、Si、N、S、P中的两个以上的原子构成的直链，A-表示一价酰亚胺阴离子、一价氨基阴离子、一价甲基阴离子、氟磺酸 根阴离子、全氟烷基磺酸阴离子、四氟硼酸根阴离子、全氟烷基硼酸 阴离子、六氟磷酸阴离子和全氟烷基磷酸阴离子中的任何一个。
另外，还可以对R5引入取代基。作为所引入的取代基，例如可以 举出烷基、烷氧基等。
以通式(G1)表示的离子液体的阳离子的上述烷基既可为直链状 又可为支链状。例如，有乙基、叔丁基。另外，在以通式(G1)表示 的离子液体的阳离子中，R5优选不具有氧-氧键(过氧化物)。氧-氧之 间的单键非常容易断裂且反应性高，因此有可能引起爆炸。所以具有 包含氧-氧键的阳离子且具有该阳离子的离子液体不适合于蓄电装置。
离子液体也可以具有六元杂芳环的阳离子。例如，可以使用以下 述通式(G2)表示的离子液体。
[化学式2]
在通式(G2)中，R6表示由选自C、O、Si、N、S、P中的两个以 上的原子构成的直链，R7至R11分别独立地表示氢原子或碳原子数为1 以上且4以下的烷基，A-表示一价酰亚胺阴离子、一价氨基阴离子、一 价甲基阴离子、氟磺酸根阴离子、全氟烷基磺酸阴离子、四氟硼酸根 阴离子、全氟烷基硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子和全氟烷基磷酸阴离 子中的任何一个。
另外，还可以对R6引入取代基。作为所引入的取代基，例如可以 举出烷基、烷氧基等。
作为具有季铵阳离子的离子液体，例如可以使用以下述通式(G3) 表示的离子液体。
[化学式3]
在通式(G3)中，R12至R17分别独立地表示碳原子数为1至20的 烷基、甲氧基、甲氧基甲基、甲氧基乙基和氢原子中的任何一个，A-表示一价酰亚胺阴离子、一价氨基阴离子、一价甲基阴离子、氟磺酸 根阴离子、全氟烷基磺酸阴离子、四氟硼酸根阴离子、全氟烷基硼酸 阴离子、六氟磷酸阴离子和全氟烷基磷酸阴离子中的任何一个。
另外，作为离子液体，例如可以使用由季铵阳离子及一价阴离子 构成，并以下述通式(G4)表示的离子液体。
[化学式4]
在通式(G4)中，R18至R24分别独立地表示碳原子数为1至20的 烷基、甲氧基、甲氧基甲基、甲氧基乙基和氢原子中的任何一个，A-表示一价酰亚胺阴离子、一价氨基阴离子、一价甲基阴离子、氟磺酸 根阴离子、全氟烷基磺酸阴离子、四氟硼酸根阴离子、全氟烷基硼酸 阴离子、六氟磷酸阴离子和全氟烷基磷酸阴离子中的任何一个。
另外，作为离子液体，例如可以使用由季铵阳离子及一价阴离子 构成，并以下述通式(G5)表示的离子液体。
[化学式5]
在通式(G5)中，n和m都为1以上且3以下，α为0以上且6以 下，在n为1的情况下，α为0以上且4以下，在n为2的情况下，α 为0以上且5以下，在n为3的情况下，α为0以上且6以下。β为0 以上且6以下，在m为1的情况下，β为0以上且4以下，在m为2的 情况下，β为0以上且5以下，在m为3的情况下，β为0以上且6以 下。注意，“α或β为0”是指无取代。注意，排除α和β都为0的情况。 X或Y表示作为取代基的碳原子数为1至4的直链状或侧链状的烷基、 碳原子数为1至4的直链状或侧链状的烷氧基、或者碳原子数为1至4 的直链状或侧链状的烷氧烷基。另外，A-表示一价酰亚胺阴离子、一价 氨基阴离子、一价甲基阴离子、氟磺酸根阴离子、全氟烷基磺酸阴离 子、四氟硼酸根阴离子、全氟烷基硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子和全 氟烷基磷酸阴离子中的任何一个。
在季螺铵阳离子中，构成螺环的两个脂肪族环为五元环、六元环 和七元环中的任何一个。
例如，作为上述通式(G1)的阳离子的具体例子，例如可以举出 结构式(111)至结构式(174)。
[化学式6]
[化学式7]
[化学式8]
[化学式9]
[化学式10]
[化学式11]
[化学式12]
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
实施方式3
在本实施方式中，说明可以用于本发明的一个方式的正极及负极 的具体结构及制造方法。
作为负极集流体504及正极集流体501，可以使用在实施方式1 中示出的负极集流体504及正极集流体501的材料。
作为负极活性物质，例如可以使用碳类材料、合金类材料等。作 为碳类材料，有石墨、易石墨化碳(graphitizing carbon)(软碳)、 难石墨化碳(non-graphitizing carbon)(硬碳)、碳纳米管、石墨烯、 碳黑等。作为石墨，有中间相碳微球(MCMB)、焦炭类人造石墨(coke-based artificial graphite)、沥青类人造石墨(pitch-based artificialgraphite)等人造石墨、球状化天然石墨等天然石墨。
作为石墨，当锂离子嵌入在石墨中时(在锂-石墨层间化合物的生 成时)，其示出与锂金属相同程度的低电位(0.1以上且0.3V以下 vs.Li/Li+)。由此，锂离子二次电池可以示出高工作电压。而且石墨还 具有如下优点：每单位体积的容量较高；体积膨胀小；便宜；与锂金 属相比安全性高等，所以是优选的。
作为负极活性物质，也可以使用能够利用与锂的合金化反应·脱合 金化反应进行充放电反应的合金类材料或氧化物。在载体离子是锂离 子的情况下，作为合金类材料，例如可以举出包含Mg、Ca、Al、Si、 Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Ag、Au、Zn、Cd、Hg和In等中的至少一种 的材料。这种元素的电容比碳高，尤其是硅的理论容量显著高，为 4200mAh/g。由此，优选将硅用于负极活性物质。作为使用这种元素的 合金类材料，例如可以举出Mg2Si、Mg2Ge、Mg2Sn、SnS2、V2Sn3、FeSn2、 CoSn2、Ni3Sn2、Cu6Sn5、Ag3Sn、Ag3Sb、Ni2MnSb、CeSb3、LaSn3、La3Co2Sn7、 CoSb3、InSb和SbSn等。
此外，作为负极活性物质，可以使用氧化物诸如SiO、SnO、SnO2、 二氧化钛(TiO2)、锂钛氧化物(Li4Ti5O12)、锂-石墨层间化合物(LixC6)、 五氧化铌(Nb2O5)、氧化钨(WO2)、氧化钼(MoO2)等。
此外，作为负极活性物质，可以使用包含锂和过渡金属的氮化物 的具有Li3N型结构的Li(3-x)MxN(M＝Co、Ni、Cu)。例如，Li2.6Co0.4N3示 出高的充放电容量(900mAh/g、1890mAh/cm3)，所以是优选的。当作为 负极活性物质使用锂和过渡金属的氮化物时，在负极活性物质中包含 有锂离子，因此可以将其与作为正极活性物质的不包含锂离子的V2O5、Cr3O8等材料组合，所以是优选的。注意，当将含有锂离子的材料用于 正极活性物质时，通过预先使包含在正极活性物质中的锂离子脱嵌， 作为负极活性物质，也可以使用包含锂和过渡金属的氮化物。
此外，也可以将引起转化反应的材料用于负极活性物质。例如， 将氧化钴(CoO)、氧化镍(NiO)、氧化铁(FeO)等不与锂发生合金化 反应的过渡金属氧化物用于负极活性物质。作为引起转化反应的材料， 还可以使用Fe2O3、CuO、Cu2O、RuO2、Cr2O3等氧化物、CoS0.89、NiS、CuS 等硫化物、Zn3N2、Cu3N、Ge3N4等氮化物、NiP2、FeP2、CoP3等磷化物、 FeF3、BiF3等氟化物。
负极活性物质的反应电位越低越可以提高蓄电装置的电压，所以 是优选的。另一方面，当负极活性物质的反应电位低时，将电解液还 原的力量增强，因此例如有用于电解液的有机溶剂等被还原分解的担 扰。将电解液不被电分解的电位的范围称为电位窗(potential window)。负极的电极电位实际上需要在电解液的电位窗的范围内，但 是例如在用于锂离子二次电池及锂离子电容器的负极的活性物质的大 部分中，其电位超过几乎所有电解液的电位窗。尤其是，石墨、硅等 反应电位低的材料有能够增高蓄电池的电压的优点，但是另一方面， 有使电解液更容易发生还原分解的问题。
作为正极活性物质，可以使用锂离子能够嵌入并脱嵌的材料，例 如可以使用具有橄榄石型结构、层状岩盐型结构、尖晶石型结构、 NASICON(钠超离子导体)型结晶结构的材料等。
作为正极活性物质的材料，可以使用LiFeO2、LiCoO2、LiNiO2、 LiMn2O4、V2O5、Cr2O5、MnO2等化合物。
或者，可以使用含锂复合磷酸盐(通式LiMPO4(M是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)等锂金属磷酸化合物。
或者，可以使用通式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Li(2-j) MSiO4的代表例子，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)等硅酸锂化合物。
此外，作为正极活性物质，可以使用以通式AxM2(XO4)3(A＝Li、 Na、Mg，M＝Fe、Mn、Ti、V、Nb、Al，X＝S、P、Mo、W、As、Si)表示 的钠超离子导体(NASICON)型化合物。作为钠超离子导体型化合物， 可以举出Fe2(MnO4)3、Fe2(SO4)3、Li3Fe2(PO4)3等。此外，作为正 极活性物质，可以举出：以通式Li2MPO4F、Li2MP2O7、Li5MO4(M＝Fe、Mn) 表示的化合物；FeF3等钙钛矿氟化物；TiS2、MoS2等金属硫族化合物(硫 化物、硒化物、碲化物)；LiMVO4等具有反尖晶石型的晶体结构的材料； 钒氧化物类(V2O5、V6O13、LiV3O8等)；锰氧化物；以及有机硫化合物等 材料。
另外，当载流子离子是锂离子之外的碱金属离子、碱土金属离子 时，作为正极活性物质，也可以在上述锂化合物及含锂复合磷酸盐及 含锂复合硅酸盐中，使用用碱金属(例如，钠、钾等)、碱土金属(例 如，钙、锶、钡、铍或镁等)等的载流子取代锂的化合物。
正极活性物质的平均粒径例如优选为5nm以上且50μm以下。
例如，当作为正极活性物质使用橄榄石型结构的含锂复合磷酸盐 时，锂的扩散路径为一次元，所以锂的扩散速率慢。因此，当使用橄 榄石型结构的含锂复合磷酸盐时，为了提高充放电的速率，优选将正 极活性物质的平均粒径例如设定为5nm以上且1μm以下。或者，优选 将正极活性物质的比表面积设定为10m2/g以上且50m2/g以下。
例如与具有层状岩盐型结晶结构的活性物质等相比，具有橄榄石 型结构的正极活性物质的充放电时的结构变化极少，结晶结构稳定， 因此对过充电等工作稳定，所以在使用具有橄榄石型结构的正极活性 物质时可以实现安全性高的蓄电装置。
负极活性物质层505及正极活性物质层502也可以具有导电助剂。 作为导电助剂，例如可以使用天然石墨、中间相碳微球等人造石墨、 碳纤维等。作为碳纤维，例如可以使用中间相沥青类碳纤维、各向同 性沥青类碳纤维等。作为碳纤维，可以使用碳纳米纤维或碳纳米管等。 例如，可以通过气相生长等制造碳纳米管。作为导电助剂，例如可以 使用碳黑(乙炔黑(AB)等)或石墨烯等碳材料。例如，可以使用铜、 镍、铝、银、金等的金属粉末或金属纤维、导电性陶瓷材料等。
薄片状的石墨烯具有高导电性等良好的电特性、以及良好的柔软 性及机械强度等物理特性。因此，通过将石墨烯用作导电助剂可以增 加活性物质彼此之间的接触点、接触面积。
注意，在本说明书中，石墨烯包括单层石墨烯或2层以上且100 层以下的多层石墨烯。单层石墨烯是指具有π键合的一原子层的碳分子 的薄片。另外，氧化石墨烯是指将上述石墨烯氧化而成的化合物。此 外，在使氧化石墨烯还原形成石墨烯时，氧化石墨烯所包含的氧没有 全部脱离，其中的一部分残留在石墨烯中。当石墨烯包含氧时，对于 氧的比率而言，在以XPS测量时，为石墨烯整体的2atomic％以上且 20atomic％以下，优选为3atomic％以上且15atomic％以下。
负极活性物质层505及正极活性物质层502优选具有粘结剂。
作为粘结剂，例如优选包含水溶性高分子。作为水溶性高分子， 例如也可以使用多糖类等。作为多糖类，可以使用羧甲基纤维素(CMC)、 甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基纤维素及二乙酰纤维素、再生纤维 素等纤维素衍生物、淀粉等。
作为粘结剂，优选使用丁苯橡胶(SBR)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙 烯橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶、丁二烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯共聚物等 橡胶材料。更优选同时使用这些橡胶材料和上述水溶性高分子。
作为粘结剂，优选使用聚苯乙烯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸 甲酯(PMMA)、聚丙烯酸钠、聚乙烯醇(PVA)、聚环氧乙烷(PEO)、聚 环氧丙烷、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、异 丁烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙、聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚丙烯腈(PAN)等材料。
作为粘结剂，也可以组合使用这些材料中的两种以上。
接着，说明负极506及正极503的制造方法。
[负极的制造方法]
首先，说明负极506的制造方法。
首先，制造用来形成负极活性物质层505的浆料。例如可以使用 上述负极活性物质，添加粘结剂及导电助剂等，将其与溶剂一起混炼， 由此制造浆料。作为溶剂，例如可以使用水、NMP(N-甲基-2-吡咯烷 酮)等。从安全性及成本的观点来看，优选使用水。
使用混炼机进行混炼即可。作为混炼机可以使用各种混炼机。例 如，使用行星混炼机或分散机等。
可以对负极集流体504进行表面处理。作为这种表面处理，例如 可以举出电晕放电处理、等离子体处理、基底层处理等。通过进行表 面处理，可以提高负极集流体504对浆料的润湿性。另外，可以提高 负极集流体504和负极活性物质层505的密接性。
在此，基底层是指如下膜：为了降低活性物质层与集流体之间的 界面电阻、为了提高活性物质层与集流体之间的密接性，在将浆料涂 敷在集流体上之前形成在集流体上的膜。此外，基底层不一定必须要 为膜状，而也可以形成为岛状。基底层也可以作为活性物质而显现容 量。作为基底层，例如可以使用碳材料。作为碳材料，例如可以使用 石墨、乙炔黑、科琴黑(注册商标)等碳黑、碳纳米管等。
然后，在负极集流体504上涂敷所制造的浆料。
在涂敷时，采用刮刀法等即可。在涂敷时也可以使用连续涂敷机 等。
为了使层叠的多个正极彼此或多个负极彼此之间电连接，正极503 及负极506优选具有极耳区域。优选对极耳区域电连接引线电极。优 选在极耳区域的至少一部分中使集流体露出。
图11A和图11B示出设置极耳区域的方法的一个例子。图11A示 出在带状正极集流体501上形成有正极活性物质层502的例子。通过 将正极503切断为如虚线所示的形状，可以制造图11B所示的正极503。 通过这样制造正极503，可以在极耳区域281的至少一部分中使正极集 流体501的表面露出。在此，示出正极503的例子，但是也可以同样 地设置负极506的极耳区域282。
或者，为了设置极耳区域281或极耳区域282，也可以将所涂敷的 正极活性物质层502或负极活性物质层505的一部分剥离，以使集流 体露出。
接着，通过通风干燥或减压(真空)干燥等的方法使涂敷在负极 集流体504上的浆料干燥，形成负极活性物质层505。例如优选使用 30℃以上且160℃以下的热风进行干燥。对气氛没有特别的限制。
这样形成的负极活性物质层505的厚度例如可以为5μm以上且 300μm以下，更优选为10μm以上且150μm以下。负极活性物质层505 的活性物质量例如优选为2mg/cm2以上且50mg/cm2以下。
负极活性物质层505形成在负极集流体504的两个面。不局限于 此，在以隔着后面形成的负极集流体504相对的方式形成膜时，负极 活性物质层505可以形成在负极集流体504的一个面。
可以利用辊压法、平板压法等压缩方法对该负极活性物质层505 进行按压而将其压密。
通过上述步骤，可以制造负极506。
另外，也可以对负极活性物质层505预先进行嵌入(以下，预掺 杂)。对负极活性物质层505进行预掺杂的方法没有特别限制，例如可 以以电化学的方式进行预掺杂。例如，可以在组装电池之前，使用锂 金属作为对电极，在后面说明的电解液中对负极活性物质层505进行 预掺杂锂。
[正极的制造方法]
接着，说明正极503的制造方法。关于正极503的制造方法，可 以参照负极506的制造方法。
首先，制造用来形成正极活性物质层502的浆料。例如可以使用 上述正极活性物质，添加粘结剂及导电助剂等，将其与溶剂一起混炼， 由此制造浆料。作为溶剂，可以使用在负极活性物质层505中说明的 溶剂。
与负极同样，使用混炼机进行混炼即可。
与负极同样，也可以对正极集流体501进行表面处理。
接着，在集流体上涂敷正极浆料。
通过通风干燥或减压(真空)干燥等的方法使涂敷在正极集流体501上的浆料干燥，形成正极活性物质层502。例如优选使用50℃以上 且160℃以下的热风进行干燥。对气氛没有特别的限制。
正极活性物质层502既可以形成在正极集流体501的两个面，又 可以只形成在正极集流体501的一个面。或者，也可以具有在正极集 流体501的两个面部分形成有正极活性物质层502的区域。
可以利用辊压法、平板压法等压缩方法对该正极活性物质层502 进行按压而将其压密。
通过上述步骤，可以制造正极活性物质层502。
如此形成的正极活性物质层502的厚度例如优选为5μm以上且 300μm以下，更优选为10μm以上且150μm以下。正极活性物质层502 的活性物质量例如可以为2mg/cm2以上且50mg/cm2以下。
在此，正极活性物质层502优选包含石墨烯。石墨烯能够实现接 触电阻低的面接触，并且石墨烯即使厚度薄也具有非常高的导电性， 且即使量少也可以在活性物质层中高效地形成传导通路。
例如，当作为正极活性物质使用橄榄石型结构的含锂复合磷酸盐 时，锂的扩散路径为一次元，所以锂的扩散速率慢。因此，为了提高 充放电的速率，优选将活性物质的平均粒径例如设定为5nm以上且1μm 以下。或者，优选将活性物质的比表面积例如设定为10m2/g以上且 50m2/g以下。
如此，在使用平均粒径小的活性物质，例如使用平均粒径为1μm 以下的活性物质时，活性物质的比表面积大，所以需要更多的连接活 性物质之间的传导通路。在这种情况下，特别优选的是：使用导电性 非常高且即使是少量也可以高效地形成传导通路的石墨烯。
接着，说明正极503的制造方法。
图12示出正极活性物质层502的纵向截面图。正极活性物质层502 包括粒状的正极活性物质522、作为导电助剂的石墨烯521和结合剂 (也称为粘结剂，未图示)。
在正极活性物质层502的纵向截面中，如图12所示，薄片状的石 墨烯521大致均匀地分散在正极活性物质层502的内部。在图12中， 虽然示意性地以粗线表示石墨烯521，但是实际上石墨烯521为具有碳 分子的单层或多层的厚度的薄膜。由于多个石墨烯521以包围、覆盖 多个粒状的正极活性物质522的方式或以贴附在多个粒状的正极活性 物质522的表面的方式形成，所以石墨烯521与正极活性物质522形 成面接触。另外，石墨烯521彼此之间也相互形成面接触，所以由多 个石墨烯521形成三维导电的网络。
这是因为在形成石墨烯521时使用极性溶剂中的分散性极高的氧 化石墨烯的缘故。使包含均匀地分散的氧化石墨烯的分散介质中的溶 剂挥发而除去，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502中的石墨烯521彼此部分重叠，分散成相互形成面接 触的程度，由此形成导电的路径。
因此，不同于与活性物质形成点接触的乙炔黑等现有的粒状导电 助剂，石墨烯521能够实现接触电阻低的面接触，所以可以无需增加 导电助剂的量地提高粒状的正极活性物质522与石墨烯521之间的导 电性。因此，可以增加在正极活性物质层502中正极活性物质522所 占的比率。由此，可以增高蓄电池的放电容量。
在此，说明对正极使用石墨烯的例子，但是也可以对负极使用石 墨烯。
当在正极活性物质层502中包括粘结剂时，使用在上述实施方式 中记载的粘结剂即可。在此，例如PVdF就是一个例子，其具有高抗氧 化性，即使在正极的电池反应电位高时也是稳定的。例如，水溶性高 分子具有高分散性，在小的活性物质中也可以均匀地分散，即使活性 物质的量进一步减少也可以发挥作用。由于包含水溶性高分子的膜覆 盖活性物质表面或膜接触于活性物质表面，所以可以抑制电解液的分 解。
以氧化石墨烯、正极活性物质、导电助剂和结合剂的混合物的总 重量的0.1重量％以上且10重量％以下，优选为0.1重量％以上且5 重量％以下，更优选为0.2重量％以上且1重量％以下的比率包含氧化 石墨烯即可。另一方面，作为通过将正极糊涂敷在集流体上进行还原 之后而获得的石墨烯，以正极活性物质层的总重量的0.05重量％以上 且5重量％以下，优选为0.05重量％以上且2.5重量％以下，更优选 为0.1重量％以上且0.5重量％以下的比率被包含，即可。这是因为由 于氧化石墨烯的还原，而石墨烯的重量大约减少一半。
既可以在混炼之后还添加溶剂来调节混合物的粘度，又可以多次 反复地进行混炼与极性溶剂的添加。
可以利用辊压法、平板压法等压缩方法对该正极活性物质层502 进行按压而使将其压密。
接着，说明将石墨烯用作导电助剂的正极的制造方法的一个例子。 首先，准备活性物质、粘结剂以及氧化石墨烯。
氧化石墨烯是在后面被用作导电助剂的石墨烯521的原料。氧化 石墨烯可以通过Hummers法、Modified Hummers法或石墨类的氧化等 各种合成法来制造。另外，根据本发明的蓄电池用电极的制造方法不 受氧化石墨烯的剥离程度的限制。
例如，Hummers法是将鳞片状石墨等石墨氧化来形成氧化石墨的方 法。形成的氧化石墨是通过石墨中的有些部分被氧化而使羰基、羧基、 羟基等的官能团结合而成的，石墨的结晶性受损，且层间距离变宽。 因此，通过进行超声波处理等容易分离层间，由此可以得到氧化石墨 烯。
另外，氧化石墨烯的一边的长度(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。这是因为，尤其是在 鳞片尺寸小于粒状正极活性物质的平均粒径的情况下，氧化石墨烯难 以与多个正极活性物质522形成面接触并且石墨烯之间的连接也变得 困难，因此难以提高正极活性物质层502的导电性。
通过将溶剂添加到上述氧化石墨烯、活性物质及结合剂，制造正 极糊。作为溶剂，可以使用水、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰 胺等具有极性的有机溶剂。
如此，在使用包含粒子状活性物质、石墨烯及结合剂的活性物质 层时，薄片状的石墨烯以包围粒子状的合金类材料的方式与粒子状的 合金类材料形成面接触，而且石墨烯彼此也以重叠的方式面接触，因 此在活性物质层中构成巨大的三维电子传导路径的网络。由于上述理 由，可以形成其电子传导性比一般被用作导电助剂的形成电的点接触 的粒子状的乙炔黑(AB)、科琴黑(KB：注册商标)高的活性物质层。
通过使用石墨烯，例如在使用粒径小的活性物质等时，在进行反 复充放电之后也可以持续保持传导通路，可以得到良好的循环特性， 所以是优选的。
由于石墨烯彼此互相结合因此可以形成网状的石墨烯(以下，称 为石墨烯网)。当石墨烯网覆盖活性物质时，石墨烯网可以被用作使粒 子之间结合的粘结剂。因此，可以减少结合剂的量或不使用结合剂， 所以可以增高电极体积或电极重量中活性物质所占的比率。就是说， 可以提高蓄电装置的容量。
接着，优选将氧化石墨烯还原。例如既可以利用热处理进行还原， 又可以使用还原剂进行还原。
以下，说明使用还原剂的还原方法的例子。首先，在包含还原剂 的溶剂中进行反应。在该步骤中，包含在活性物质层的氧化石墨烯被 还原，而形成石墨烯521。另外，包含在氧化石墨烯中的氧不一定全部 脱离，氧的一部分也可以残留在石墨烯中。当石墨烯521包含氧时， 以XPS测量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。优选在室温以上且150℃ 以下的温度下进行该还原处理。
作为还原剂，可以使用抗坏血酸、肼、二甲基肼、对苯二酚、硼 氢化钠(NaBH4)、四丁基溴化铵(TBAB)、LiAlH4、乙二醇、聚乙二醇、 N，N-二乙基羟胺或它们的衍生物。
对于溶剂，可以使用极性溶剂。只要是能够溶解还原剂的溶剂就 对材料没有限制。例如可以使用水、甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃(THF)、 二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)和二甲亚砜(DMSO)中 的任一种或两种以上的混合液。
然后，进行洗涤，进行干燥。可在减压(真空)下或还原气氛下 进行干燥。例如可在真空中以50℃以上且160℃以下的温度进行10分 钟以上且48小时以下的上述干燥工序。由于该干燥，而使存在于正极 活性物质层502中的极性溶剂、水分充分蒸发、挥发或去除。另外， 也可以在进行干燥之后进行按压。
或者，也可以使用干燥炉等进行干燥。在使用干燥炉时，例如以 30℃以上且200℃以下的温度进行30秒以上且20分钟以下的干燥即 可。或者，也可以分阶段地增高温度。
在使用还原剂的上述还原反应中，可以利用加热促进还原。另外， 也可以在化学还原之后进行干燥，再进行加热。
在不进行使用还原剂的还原时，利用加热处理进行还原即可。例 如，可以在减压(真空)下以150℃以上的温度进行0.5小时以上且 30小时以下的加热。
通过上述步骤，可以制造石墨烯521均匀地分散在正极活性物质 522中的正极活性物质层502。
在此，优选在使用氧化石墨烯的电极中进行还原，更优选在化学 还原之后进行热还原的条件下进行还原。在此，在热还原中，使氧原 子例如以二氧化碳的形式脱离，另一方面，在化学还原中，通过使用 化学反应进行还原，可以增加形成sp2键的碳原子的比率。在进行化学 还原之后再进行热还原，由此所形成的石墨烯的导电性进一步得到提 高，所以是优选的。
通过作为正极使用LiFePO4，可以实现对过充电等外部负荷也稳定 的安全性高的蓄电池。因此，例如这种蓄电池特别适合于用于携带的 便携式设备、带在身上的可穿戴设备等的蓄电池。
在此，说明蓄电池所包括的正极的总容量和蓄电池所包括的负极 的总容量之间的比率。设定下述算式(5)定义的R是正极/负极容量 比。在此，正极容量是指蓄电池所包括的正极的总容量，负极容量是 指蓄电池所包括的负极的总容量。
[算式5]
在此，在正极容量及负极容量的计算中，例如也可以使用理论容 量等。或者，也可以使用基于实测值的容量等。例如，当使用LiFePO4和石墨并计算容量时，作为每活性物质重量的容量分别采用170mAh/g、 372mAh/g即可。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
实施方式4
在本实施方式中，说明使用本发明的一个方式的蓄电装置的各种 方式。
[使用卷绕体的蓄电池的结构例子]
接着，图13A至图14B示出使用本发明的一个方式的蓄电装置的 使用卷绕体的蓄电池的结构例子。图13A和图13B所示的卷绕体993 包括负极994、正极995以及隔离体996。
卷绕体993是夹着隔离体996使负极994和正极995互相重叠来 形成叠层片，并且将该叠层片卷绕而形成的。通过使用方型密封容器 等覆盖该卷绕体993，制造方型二次电池。
另外，由负极994、正极995以及隔离体996构成的叠层的叠层个 数根据所需的容量和元件体积适当地设计，即可。负极994通过引线 电极997和引线电极998中的一个与负极集流体(未图示)连接，正 极995通过引线电极997和引线电极998中的另一个与正极集流体(未 图示)连接。
在此，负极994和正极995不重叠的面积越小越好。图13B示出 卷绕体993的负极994的宽度1091小于正极995的宽度1092的例子。 负极994的端部位于正极995的内侧。通过采用这种结构，可以使负 极994整体与正极995重叠，或者可以缩小负极994和正极995不重叠的区域的面积。
当对于负极994的面积正极995的面积过大时，正极995的多余 部分增多，而例如蓄电装置的每体积的容量降低。因此，例如在负极 994的端部位于正极995的端部的内侧时正极995的端部与负极994 的端部之间的距离优选为3mm以下，更优选为0.5mm以下，进一步优 选为0.1mm以下。或者，正极995与负极994之间的宽度差优选为6mm 以下，更优选为1mm以下，进一步优选为0.2mm以下。
或者，优选宽度1091和宽度1092大致相同，且负极994的端部 和正极995的端部大致对齐。
另外，通过作为负极994采用设置有隔着负极集流体相对的一对 负极活性物质层的结构，负极集流体与电解液接触的区域变小，可以 抑制上述第二反应的发生，并且可以使第一反应适当地发生。
此外，有时由于第二反应而在负极表面上形成膜。有时所形成的 膜被用作顿态膜。有时由于这顿态膜的存在，而可以抑制充电或放电 时的锂离子以外的离子的进一步的分解反应。因此，有可能膜可以抑 制蓄电装置的容量降低。
在图14A及图14B所示的蓄电池990中，在通过热压合等贴合成 为外包装体的薄膜981和具有凹部的薄膜982而形成的空间中容纳上 述卷绕体993。卷绕体993包括引线电极997和引线电极998，并在薄 膜981和具有凹部的薄膜982内被浸渗在电解液中。
薄膜981及具有凹部的薄膜982例如可以使用铝等金属材料或树 脂材料。当作为薄膜981及具有凹部的薄膜982的材料使用树脂材料 时，当从外部被施加力量时可以使薄膜981及具有凹部的薄膜982变 形，而可以制造具有柔性的蓄电池。
在图14A及图14B中示出使用两个薄膜的例子，但是也可以将一 个薄膜弯折形成空间，并且在该空间中容纳上述卷绕体993。
在蓄电装置中，不仅可以使薄型蓄电池具有柔性，而且可以使外 包装体及密封容器由树脂材料等构成，此时，蓄电装置可以具有柔性。 注意，当使用树脂材料构成外包装体或密封容器时，使用导电材料构 成连接到外部的部分。
图15A和图15B示出与图14A和图14B不同的其他薄型蓄电池的 例子。图15A的卷绕体993与图13A、图13B以及图14A所示的卷绕体 相同，因此省略详细的说明。
在图15A及图15B所示的蓄电池990中，在外包装体991的内部 容纳上述卷绕体993。卷绕体993包括引线电极997及引线电极998， 并在外包装体991、外包装体992中被浸渗在电解液中。外包装体991、 外包装体992例如可以使用铝等金属材料或树脂材料。当作为外包装 体991、外包装体992的材料使用树脂材料时，当从外部被施加力量时 可以使外包装体991、外包装体992变形，而可以制造具有柔性的薄型 蓄电池。
[圆筒型蓄电池]
接下来，作为与图13A至图15B同样地使用卷绕体的蓄电装置的 一个例子，示出圆筒型蓄电池。参照图16A和图16B对圆筒型蓄电池 进行说明。如图16A所示，圆筒型蓄电池600在顶面具有正极盖(电 池盖)601，并在侧面及底面具有电池罐(外装罐)602。由垫片(绝 缘垫片)610使上述正极盖与电池罐(外装罐)602绝缘。
图16B是示意性地示出圆筒型蓄电池的截面的图。在中空圆柱状 电池罐602的内侧设置有电池元件，在该电池元件中，带状的正极604 和带状的负极606夹着隔离体605被卷绕。虽然未图示，但是电池元 件以中心销为中心被卷绕。电池罐602的一端关闭且另一端开着。作 为电池罐602可以使用对电解液具有抗腐蚀性的铝、钛等金属、它们 的合金或者它们和其他金属的合金(例如不锈钢等)。另外，为了防止 电解液所引起的腐蚀，电池罐602优选被铝等覆盖。在电池罐602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608 和绝缘板609夹着。另外，在设置有电池元件的电池罐602的内部中 注入有非水电解液(未图示)。作为非水电解液，可以使用与硬币型蓄 电池相同的非水电解液。
与上述薄型蓄电池的正极及负极同样地制造正极604及负极606 即可。因为用于圆筒型蓄电池的正极及负极被卷绕，所以优选活性物 质形成在集流体的两个面。正极604与正极端子(正极集电导线)603 连接，负极606与负极端子(负极集电导线)607连接。正极端子603 及负极端子607都可以使用铝等金属材料。将正极端子603电阻焊接 到安全阀机构612，将负极端子607电阻焊接到电池罐602底。安全阀 机构612与正极盖601通过PTC(Positive Temperature Coefficient： 正温度系数)元件611电连接。当电池的内压上升到超过指定的阈值 时，安全阀机构612切断正极盖601与正极604的电连接。另外，PTC 元件611是在温度上升时其电阻增大的热敏感电阻元件，并通过电阻 的增大来限制电流量以防止异常发热。作为PTC元件，可以使用钛酸 钡(BaTiO3)类半导体陶瓷等。
在此，负极606和正极604不重叠的面积越小越好。例如，负极 994的端部优选位于正极995的内侧。例如正极604的端部与负极606 的端部之间的距离优选为3mm以下，更优选为0.5mm以下，进一步优 选为0.1mm以下。或者，正极604的宽度1093与负极606的宽度1094之间的宽度差优选为6mm以下，更优选为1mm以下，进一步优选为0.2mm 以下。
或者，优选宽度1093和宽度1094大致相同，且负极606的端部 和正极604的端部大致对齐。
另外，通过作为负极994采用设置有隔着负极集流体相对的一对 负极活性物质层的结构，负极集流体与电解液接触的区域变小，可以 抑制上述第二反应的发生，并且可以使第一反应适当地发生。
此外，有时由于第二反应而在负极表面上形成膜。有时所形成的 膜被用作顿态膜。有时由于这顿态膜的存在，而可以抑制充电或放电 时的锂离子以外的离子的进一步的分解反应。因此，有可能膜可以抑 制蓄电装置的容量降低。
[硬币型蓄电池]
接着，作为蓄电装置的一个例子，使用图17A至图17C说明使用 本发明的一个方式的蓄电装置的硬币型蓄电池。图17A是硬币型(单 层扁平型)蓄电池的外观图，图17B及图17C是其截面图的例子。
在硬币型蓄电池300中，兼作正极端子的正极罐(positive electrode can)301和兼作负极端子的负极罐(negative electrode can)302被由聚丙烯等形成的垫片303绝缘密封。正极304由正极集 流体305以及与其接触的正极活性物质层306形成。关于正极活性物 质层306，参照关于正极活性物质层502的记载即可。
另外，负极307由负极集流体308以及与其接触的负极活性物质 层309形成。关于负极活性物质层309，参照关于负极活性物质层505 的记载即可。关于隔离体310，参照关于隔离体507的记载即可。关于 电解液，参照关于电解液508的记载即可。
在用于硬币型蓄电池300的正极304及负极307中，只在其一个 面上形成各自的活性物质层即可。
在此，正极304及负极307的形状及面积优选大致相同，正极304 的端部和负极307的端部优选大致对齐。图17B示出正极304的端部 和负极307的端部对齐的例子。
或者，优选负极307的面积比正极304大，且正极304的端部位 于负极307的端部的内侧。图17C示出正极304的端部位于负极307 的端部的内侧的例子。
作为正极罐301、负极罐302，可以使用对电解液具有抗腐蚀性的 铝、钛等金属、它们的合金或者它们和其他金属的合金(例如不锈钢 等)。另外，为了防止电解液所引起的腐蚀，正极罐301及负极罐302 优选被铝等覆盖。正极罐301与正极304电连接，负极罐302与负极 307电连接。
将这些负极307、正极304及隔离体310浸渍到电解质中，如图 17B、图17C所示那样，将正极罐301设置在下方，依次层叠正极304、 隔离体310、负极307、负极罐302，使垫片303介于正极罐301与负 极罐302之间并进行压合，由此制造硬币型蓄电池300。
在本实施方式中，虽然作为蓄电池示出硬币型、圆筒型及薄型的 蓄电池，但是也可以使用密封型蓄电池、方型蓄电池等各种形状的蓄 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。
[蓄电系统的结构例子]
参照图18A和图18B、图19A1、图19A2、图19B1和图19B2、图 20A和图20B对蓄电系统的结构例子进行说明。在此，蓄电系统例如是 指安装有蓄电装置的设备。在本实施方式说明的蓄电系统包括使用本 发明的一个方式的蓄电装置的蓄电池。
图18A和图18B是示出蓄电系统的外观图的图。蓄电系统包括电 路衬底900和蓄电池913。在蓄电池913上贴合有签条910。再者，如 图18B所示，蓄电系统包括端子951和端子952、天线914和天线915。
电路衬底900包括端子911和电路912。端子911与端子951、端 子952、天线914、天线915及电路912连接。另外，也可以设置多个 端子911，将多个端子911分别用作控制信号输入端子、电源端子等。
电路912也可以设置在电路衬底900的背面。另外，天线914及 天线915的形状不局限于线圈状，例如也可以为线状、板状。另外， 还可以使用平面天线、口径天线、行波天线、EH天线、磁场天线或介 质天线等天线。或者，天线914或天线915也可以为平板状的导体。该平板状的导体也可以被用作电场耦合用的导体之一。换言之，也可 以将天线914或天线915用作电容器所具有的两个导体中之一。由此， 不但利用电磁、磁场，而且还可以利用电场交换电力。
天线914的线宽度优选大于天线915。由此，可以增大天线914 所受电的电力量。
蓄电系统在天线914及天线915与蓄电池913之间包括层916。层 916例如具有遮蔽来自蓄电池913的电磁场的功能。作为层916，例如 可以使用磁性体。
另外，蓄电系统的结构不局限于图18A和图18B所示的结构。
例如，如图19A1及图19A2所示，也可以在图18A及图18B所示 的蓄电池913的对置的一对面上分别设置天线。图19A1示出从上述一 对面的一个面一侧看时的外观图，图19A2示出从上述一对面的另一个 面一侧看时的外观图。另外，与图18A及图18B所示的蓄电系统相同 的部分可以适当地援用图18A及图18B所示的蓄电系统的说明。
如图19A1所示，在蓄电池913的一对面的一个面上夹着层916设 置有天线914，如图19A2所示，在蓄电池913的一对面的另一个面上 夹着层917设置有天线915。层917例如具有遮蔽来自蓄电池913的电 磁场的功能。作为层917，例如可以使用磁性体。
通过采用上述结构，可以增大天线914和天线915双方的尺寸。
或者，如图19B1及图19B2所示，可以在图18A及图18B所示的 蓄电池913的对置的一对面上分别设置不同天线。图19B1示出从上述 一对面的一个面一侧看时的外观图，图19B2示出从上述一对面的另一 个面一侧看时的外观图。另外，与图18A及图18B所示的蓄电系统相 同的部分可以适当地援用图18A及图18B所示的蓄电系统的说明。
如图19B1所示，在蓄电池913的一对面的一个面上夹着层916设 置有天线914和天线915，如图19A2所示，在蓄电池913的一对面的 另一个面上夹着层917设置有天线918。天线918例如具有能够与外部 设备进行数据通信的功能。作为天线918，例如可以使用具有能够应用 于天线914及天线915的形状的天线。作为利用天线918的蓄电系统 与其他设备之间的通信方法，可以使用NFC等能够在蓄电系统与其他 设备之间使用的响应方式等。
或者，如图20A所示，也可以在图18A及图18B所示的蓄电池913 上设置显示装置920。显示装置920通过端子919与端子911电连接。 另外，也可以不在设置有显示装置920的部分贴签条910。此外，与图 18A及图18B所示的蓄电系统相同的部分可以适当地援用图18A及图 18B所示的蓄电系统的说明。
在显示装置920上，例如可以显示表示是否正在进行充电的图像、 表示蓄电量的图像等。作为显示装置920，例如可以使用电子纸、液晶 显示装置、电致发光(也称为EL)显示装置等。例如，通过使用电子 纸可以降低显示装置920的耗电量。
或者，如图20B所示，也可以在图18A及图18B所示的蓄电池913 中设置传感器921。传感器921通过端子922与端子911电连接。此外， 与图18A及图18B所示的蓄电系统相同的部分可以适当地援用图18A 及图18B所示的蓄电系统的说明。
传感器921例如可以具有能够测量如下因素的功能：力量、位移、 位置、速度、加速度、角速度、转动数、距离、光、液、磁、温度、 化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、 流量、湿度、斜率、振动、气味或红外线。通过设置传感器921，例如 可以检测出示出设置有蓄电系统的环境的数据(温度等)，而将其储存 在电路912中的存储器。
在本实施方式所示的蓄电池或蓄电系统中，使用根据本发明的一 个方式的电极。因此，可以提高蓄电池或蓄电系统的容量。此外，可 以提高能量密度及可靠性，并可以延长使用寿命。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
实施方式5
在本实施方式中，说明将作为使用本发明的一个方式的蓄电装置 的具有柔性的蓄电池安装在电子设备中的例子。
图21A至图21G示出将上述实施方式所示的具有柔性的蓄电池安 装在电子设备中的例子。作为应用具有柔性形状的蓄电装置的电子设 备，例如可以举出电视装置(也称为电视或电视接收机)、用于计算机 等的显示器、数码相机、数码摄像机、数码相框、手机(也称为移动 电话、移动电话装置)、便携式游戏机、便携式信息终端、声音再现装 置、弹珠机等大型游戏机等。
此外，也可以将具有柔性形状的蓄电装置沿着在房屋及高楼的内 壁或外壁、汽车的内部装修或外部装修的曲面组装。
图21A示出手机的一个例子。手机7400除了组装在框体7401中 的显示部7402之外还具备操作按钮7403、外部连接端口7404、扬声 器7405、麦克风7406等。另外，手机7400具有蓄电装置7407。
图21B示出使手机7400弯曲的状态。在利用外部的力量使手机 7400变形而使其整体弯曲时，设置在其内部的蓄电装置7407也被弯 曲。图21C示出此时被弯曲的蓄电装置7407的状态。蓄电装置7407 是薄型蓄电池。蓄电装置7407在弯曲状态下被固定。蓄电装置7407 具有与集流体7409电连接的引线电极7408。例如，集流体7409是铜 箔，其一部分与镓合金化，提高与接触于集流体7409的活性物质层的 密接性，使得蓄电装置7407在被弯曲的状态下的可靠性得到提高。
图21D示出手镯型显示装置的一个例子。便携式显示装置7100具 备框体7101、显示部7102、操作按钮7103及蓄电装置7104。另外， 图21E示出被弯曲的蓄电装置7104。当蓄电装置7104以弯曲的状态戴 在使用者的胳膊时，蓄电装置7104的框体变形，而其一部分或全部的 曲率发生变化。以等价圆半径的值表示曲线的任一点的弯曲程度的值 是曲率半径，并且将曲率半径的倒数称为曲率。具体而言，框体或蓄 电装置7104的主表面的一部分或全部在曲率半径为40mm以上且150mm 以下的范围变形。只要蓄电装置7104的主表面中的曲率半径在40mm 以上且150mm以下的范围内，就可以保持高可靠性。
图21F是手表型便携式信息终端的一个例子。便携式信息终端 7200包括框体7201、显示部7202、带子7203、带扣7204、操作按钮 7205、输入输出端子7206等。
便携式信息终端7200可以执行移动电话、电子邮件、文章的阅读 及编写、音乐播放、网络通讯、电脑游戏等各种应用程序。
显示部7202的显示面弯曲，能够沿着弯曲的显示面进行显示。另 外，显示部7202具备触摸传感器，可以用手指或触屏笔等触摸画面来 进行操作。例如，通过触摸显示于显示部7202的图标7207，可以启动 应用程序。
操作按钮7205除了时刻设定之外，还可以具有电源开关、无线通 讯的开关、静音模式的设置及取消、省电模式的设置及取消等各种功 能。例如，通过利用组装在便携式信息终端7200中的操作系统，可以 自由地设定操作按钮7205的功能。
另外，便携式信息终端7200可以执行被通信标准化的近距离无线 通讯。例如，通过与可无线通讯的耳麦通信，可以进行免提通话。
另外，便携式信息终端7200具备输入输出端子7206，可以通过连 接器直接向其他信息终端发送数据或从其他信息终端接收数据。另外， 也可以通过输入输出端子7206进行充电。另外，充电工作也可以利用 无线供电进行，而不利用输入输出端子7206。
便携式信息终端7200的显示部7202包括具备根据本发明的一个 方式的电极构件的蓄电装置。例如，可以将弯曲状态的图21E所示的 蓄电装置7104组装在框体7201的内部，或者，将能够弯曲状态的蓄 电装置7104组装在带子7203的内部。
图21G示出袖章型显示装置的一个例子。显示装置7300具备显示 部7304以及根据本发明的一个方式的蓄电装置。显示装置7300也可 以在显示部7304具备触摸传感器，并用作便携式信息终端。
显示部7304的显示面弯曲，能够沿着弯曲的显示面进行显示。另 外，显示装置7300可以利用被通信标准化的近距离无线通讯等改变显 示情况。
显示装置7300具备输入输出端子，可以通过连接器直接向其他信 息终端发送数据或从其他信息终端接收数据。另外，也可以通过输入 输出端子进行充电。另外，充电工作也可以利用无线供电进行，而不 利用输入输出端子。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
实施方式6
在本实施方式中，说明可以安装蓄电装置的电子设备的例子。
图22A和图22B示出可对折式平板终端的一个例子。图22A及图 22B所示的平板终端9600包括框体9630a、框体9630b、连接框体9630a 和框体9630b的可动部9640、具有显示部9631a及显示部9631b的显 示部9631、显示模式切换开关9626、电源开关9627、省电模式切换开 关9625、卡子9629以及操作开关9628。图22A示出打开平板终端9600 的状态，图22B示出合上平板终端9600的状态。
平板终端9600在框体9630a及框体9630b的内部具备蓄电体 9635。蓄电体9635穿过可动部9640设置在框体9630a及框体9630b。
在显示部9631a中，可以将其一部分用作触摸屏的区域9632a，并 且可以通过接触所显示的操作键9638来输入数据。注意，作为一个例 子示出显示部9631a的一半只具有显示的功能，并且另一半具有触摸 屏的功能的结构，但是不局限于该结构。另外，也可以采用显示部9631a 的整个区域都具有触摸屏的功能的结构。例如，可以使显示部9631a 的整个面显示键盘按钮来将其用作触摸屏，并且将显示部9631b用作 显示画面。
此外，在显示部9631b中与显示部9631a同样，也可以将其一部 分用作触摸屏的区域9632b。此外，通过使用手指或触屏笔等接触触摸 屏上的键盘显示切换按钮9639的位置，可以在显示部9631b上显示键 盘按钮。
此外，也可以对触摸屏的区域9632a和触摸屏的区域9632b同时 进行触摸输入。
另外，显示模式切换开关9626能够切换竖屏显示和横屏显示等显 示的方向并选择黑白显示或彩色显示等的切换。根据通过平板终端 9600所内置的光传感器所检测的使用时的外光的光量，省电模式切换 开关9625可以将显示的亮度设定为最适合的亮度。平板终端除了光传 感器以外还可以内置陀螺仪和加速度传感器等检测倾斜度的传感器等 的其他检测装置。
此外，图22A示出显示部9631b的显示面积与显示部9631a的显 示面积相同的例子，但是不局限于此，既可以使一个的尺寸和另一个 的尺寸不同，也可以使它们的显示质量有差异。例如显示部9631a和 9631b中的一个可以比另一个进行更高精细的显示。
图22B是合上的状态，并且平板终端包括框体9630、太阳能电池 9633、具备DCDC转换器9636的充放电控制电路9634。作为蓄电体9635 使用本发明的一个方式的蓄电体。
此外，平板终端9600能够对折，因此不使用时可以以重叠的方式 对折框体9630a及框体9630b。通过对折框体9630a及框体9630b，可 以保护显示部9631a和显示部9631b，而可以提高平板终端9600的耐 久性。使用根据本发明的一个方式的蓄电体的蓄电体9635具有柔性， 即使被反复弯曲，充放电容量也不容易减少。因此可以提供一种可靠 性高的平板终端。
此外，图22A和图22B所示的平板终端还可以具有如下功能：显 示各种各样的信息(静态图像、动态图像、文字图像等)；将日历、日 期或时刻等显示在显示部上；对显示在显示部上的信息进行触摸输入 操作或编辑的触摸输入；通过各种各样的软件(程序)控制处理等。
通过利用安装在平板终端的表面上的太阳能电池9633，可以将电 力供应到触摸屏、显示部或图像信号处理部等。注意，太阳能电池9633 可以设置在框体9630的一个面或两个面，并且可以高效地对蓄电体 9635进行充电，所以是优选的。另外，当作为蓄电体9635使用锂离子 电池时，有可以实现小型化等优点。
另外，参照图22C所示的方框图而对图22B所示的充放电控制电 路9634的结构和工作进行说明。图22C示出太阳能电池9633、蓄电体 9635、DCDC转换器9636、转换器9637、开关SW1至开关SW3以及显示 部9631，蓄电体9635、DCDC转换器9636、转换器9637、开关SW1至开关SW3对应图22B所示的充放电控制电路9634。
首先，说明在利用外光使太阳能电池9633发电时的工作的例子。 使用DCDC转换器9636对太阳能电池所产生的电力进行升压或降压以 使它成为用来对蓄电体9635进行充电的电压。并且，当利用来自太阳 能电池9633的电力使显示部9631工作时使开关SW1导通，并且，利 用转换器9637将其升压或降压到显示部9631所需要的电压。另外， 采用当不进行显示部9631中的显示时，使SW1截止且使SW2导通来对 蓄电体9635进行充电的结构即可。
注意，作为发电单元的一个例子示出太阳能电池9633，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(珀耳帖元件(Peltierelement))等其他发电单元进行蓄电体 9635的充电。例如，也可以使用以无线(不接触)的方式能够收发电 力来进行充电的无接点电力传输模块或组合其他充电方法进行充电。
图23示出其他电子设备的例子。在图23中，显示装置8000是使 用根据本发明的一个方式的蓄电装置8004的电子设备的一个例子。具 体地说，显示装置8000相当于电视广播接收用显示装置，包括框体 8001、显示部8002、扬声器部8003及蓄电装置8004等。根据本发明 的一个方式的蓄电装置8004设置在框体8001的内部。显示装置8000 既可以接受来自商业电源的电力供应，又可以使用蓄积在蓄电装置 8004中的电力。因此，即使当由于停电等不能接受来自商业电源的电 力供应时，通过将根据本发明的一个方式的蓄电装置8004用作不间断 电源，也可以利用显示装置8000。
作为显示部8002，可以使用半导体显示装置诸如液晶显示装置、 在每个像素中具备有机EL元件等发光元件的发光装置、电泳显示装置、 DMD(数字微镜装置：DigitalMicromirror Device)、PDP(等离子体 显示面板：Plasma Display Panel)及FED(场致发射显示器：Field Emission Display)等。
另外，除了电视广播接收用的显示装置之外，显示装置还包括所 有显示信息用显示装置，例如个人计算机用显示装置或广告显示用显 示装置等。
在图23中，安镶型照明装置8100是使用根据本发明的一个方式 的蓄电装置8103的电子设备的一个例子。具体地说，照明装置8100 包括框体8101、光源8102及蓄电装置8103等。虽然在图23中例示出 蓄电装置8103设置在安镶有框体8101及光源8102的天花板8104的 内部的情况，但是蓄电装置8103也可以设置在框体8101的内部。照 明装置8100既可以接受来自商业电源的电力供应，又可以使用蓄积在 蓄电装置8103中的电力。因此，即使当由于停电等不能接受来自商业 电源的电力供应时，通过将根据本发明的一个方式的蓄电装置8103用 作不间断电源，也可以利用照明装置8100。
虽然在图23中例示出设置在天花板8104的安镶型照明装置8100， 但是根据本发明的一个方式的蓄电装置既可以用于设置在天花板8104 以外的例如侧壁8105、地板8106或窗户8107等的安镶型照明装置， 又可以用于台式照明装置等。
另外，作为光源8102，可以使用利用电力人工性地得到光的人工 光源。具体地说，作为上述人工光源的例子，可以举出白炽灯泡、荧 光灯等放电灯以及LED或有机EL元件等发光元件。
在图23中，具有室内机8200及室外机8204的空调器是使用根据 本发明的一个方式的蓄电装置8203的电子设备的一个例子。具体地说， 室内机8200包括框体8201、送风口8202及蓄电装置8203等。虽然在 图23中例示出蓄电装置8203设置在室内机8200中的情况，但是蓄电 装置8203也可以设置在室外机8204中。或者，也可以在室内机8200 和室外机8204的双方中设置有蓄电装置8203。空调器既可以接受来自 商业电源的电力供应，又可以使用蓄积在蓄电装置8203中的电力。尤 其是，当在室内机8200和室外机8204的双方中设置有蓄电装置8203 时，即使当由于停电等不能接受来自商业电源的电力供应时，通过将 根据本发明的一个方式的蓄电装置8203用作不间断电源，也可以利用 空调器。
虽然在图23中例示由室内机和室外机构成的分体式空调器，但是 也可以将根据本发明的一个方式的蓄电装置用于在一个框体中具有室 内机的功能和室外机的功能的一体式空调器。
在图23中，电冷藏冷冻箱8300是使用根据本发明的一个方式的 蓄电装置8304的电子设备的一个例子。具体地说，电冷藏冷冻箱8300 包括框体8301、冷藏室门8302、冷冻室门8303及蓄电装置8304等。 在图23中，蓄电装置8304设置在框体8301的内部。电冷藏冷冻箱8300 既可以接受来自商业电源的电力供应，又可以使用蓄积在蓄电装置 8304中的电力。因此，即使当由于停电等不能接受来自商业电源的电 力供应时，通过将根据本发明的一个方式的蓄电装置8304用作不间断 电源，也可以利用电冷藏冷冻箱8300。
另外，在上述电子设备中，微波炉等高频加热装置和电饭煲等电 子设备在短时间内需要高功率。因此，通过将根据本发明的一个方式 的蓄电装置用作用来辅助商业电源不能充分供应的电力的辅助电源， 在使用电子设备时可以防止商业电源的总开关跳闸。
另外，在不使用电子设备的时间段，尤其是在商业电源的供应源 能够供应的电力总量中的实际使用的电力的比率(称为电力使用率) 低的时间段中，将电力蓄积在蓄电装置中，由此可以抑制在上述时间 段以外的时间段中电力使用率增高。例如，关于电冷藏冷冻箱8300， 在气温低且不进行冷藏室门8302或冷冻室门8303的开关的夜间，将 电力蓄积在蓄电装置8304中。并且，在气温高且进行冷藏室门8302 或冷冻室门8303的开关的白天，将蓄电装置8304用作辅助电源，由 此可以抑制白天的电力使用率。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
实施方式7
在本实施方式中，示出将蓄电装置安装在车辆中的例子。
当将蓄电装置安装在车辆中时，可以实现混合动力汽车(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。
在图24A和图24B中，例示出使用本发明的一个方式的车辆。图 24A所示的汽车8400是作为用来行驶的动力源使用电发动机的电动汽 车。或者，汽车8400是作为用来行驶的动力源能够适当地选择使用电 发动机和引擎的混合动力汽车。通过使用本发明的一个方式，可以实 现行驶距离长的车辆。另外，汽车8400具备蓄电装置。蓄电装置不但 可以驱动电发动机，而且还可以将电力供应到车头灯8401或室内灯(未 图示)等发光装置。
另外，蓄电装置可以将电力供应到汽车8400所具有的速度表、转 速计等显示装置。此外，蓄电装置可以将电力供应到汽车8400所具有 的导航系统等半导体装置。
在图24B所示的汽车8500中，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，来对汽车8500所具有的蓄电 装置进行充电。图24B示出从地上设置型的充电装置8021通过电缆 8022对安装在汽车8500中的蓄电装置进行充电的情况。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)或联合充电系统“Combined Charging System”等的规定的方式 而适当地进行充电，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，通过利用插件技术从外部供应 电力，可以对安装在汽车8500中的蓄电装置8024进行充电。可以通 过AC/DC转换器等转换装置将交流电力转换成直流电力来进行充电。
另外，虽然未图示，但是也可以将受电装置安装在车辆中并从地 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，在车辆之间进行 电力的发送及接收。再者，还可以在车辆的外部设置太阳能电池，在 停车时或行驶时进行蓄电装置的充电。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。
根据本发明的一个方式，可以提高蓄电装置的循环特性及可靠性。 此外，根据本发明的一个方式，可以提高蓄电装置的特性，而可以使 蓄电装置本身小型轻量化。另外，如果可以使蓄电装置本身小型轻量 化，就有助于实现车辆的轻量化，从而可以延长行驶距离。另外，可 以将安装在车辆中的蓄电装置用作车辆之外的电力供应源。此时，可 以避免在电力需求高峰时使用商业电源。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
实施例1
在实施例中，作为使用本发明的一个方式的蓄电装置制造在上述 实施方式中示出的薄型蓄电池，并对其特性进行评价。
在薄型蓄电池中使用1组正极503及负极506。使正极503的负极 506一侧的面的面积与负极506的正极503一侧的面的面积大致相同。
[电极的制造]
首先，说明正极及负极的制造。
首先，说明负极活性物质层的配合比及制造条件。作为活性物质 使用比表面积为6.3m2/g且平均粒径为15μm的球状天然石墨。作为结 合剂，使用CMC-Na(羧甲基纤维素钠)及SBR。所使用的CMC-Na的聚 合度为600至800，被用作1％水溶液时的水溶液粘度在300mPa·s至 500mPa·s的范围内。将用来制造电极的浆料中的配合比设定为石 墨:CMC-Na:SBR＝97:1.5:1.5(重量％)。
接着，使用图25的流程图说明负极用浆料的制造。
首先，将CMC-Na均匀地溶解于纯水来调节水溶液(步骤1)。
接着，混合CMC-Na水溶液和活性物质，然后使用混炼机进行干稠 混炼，得到第一混合物(步骤2)。在此，“干稠混炼”是指以高粘度进 行的混炼。
接着，对上述混合物添加SBR的50重量％水分散液，使用混炼机 进行混炼，得到第二混合物(步骤3)。
接着，对上述混合物添加作为溶剂的纯水到成为预定的粘度为止， 并进行混炼(步骤4)。通过上述工序，制造浆料。
接着，利用刮刀法在集流体上涂敷所制造的浆料。刮刀的操作速 度为10mm/sec。此外，作为集流体使用膜厚度为18μm的压延铜箔。
接着，在大气气氛下且50℃的加热板上对涂敷有浆料的集流体进 行30分钟的干燥。然后，在减压气氛下以100℃进一步进行10小时的 干燥。通过上述工序，在集流体的一个面或两个面上制造负极活性物 质层。
对正极的配合比及制造条件进行说明。作为活性物质使用比表面 积为9.2m2/g的LiFePO4，作为结合剂使用PVdF，作为导电助剂使用石 墨烯。注意，石墨烯在制造浆料时是氧化石墨烯，在电极涂敷之后对 其进行还原处理。将用来制造电极的浆料的配合比设定为LiFePO4:氧 化石墨烯:PVdF＝94.4:0.6:5.0(重量％)。
接着，使用图26的流程图说明正极用浆料的制造方法。
首先，利用混炼机对氧化石墨烯的粉末和作为溶剂的NMP进行混 炼，而得到第一混合物(步骤1)。
接着，对第一混合物添加活性物质，使用混炼机对其进行干稠混 炼，而得到第二混合物(步骤2)。通过进行干稠混炼，可以减弱活性 物质的凝聚，而可以进一步均匀地分散氧化石墨烯。
对第二混合物添加PVdF，使用混炼机对其进行混炼，而得到第三 混合物(步骤3)。
对第三混合物添加作为溶剂的NMP，使用混炼机对其进行混炼(步 骤4)。通过上述步骤，制造浆料。
接着，将所制造的浆料涂敷在预先进行过基底层处理的铝集流体 (20μm)上。使用连续涂敷机进行涂敷，并将涂敷速度设定为1m/min.。 然后，使用干燥炉进行干燥。通过以80℃进行4分钟的干燥。然后， 进行电极的还原。
作为还原条件，首先进行化学还原，然后进行热还原。首先，说 明化学还原的条件。作为还原时使用的溶液，使用以9:1的比例混合 NMP和水而成的溶剂，并且分别以成为77mmol/L和73mmol/L的浓度的 方式添加抗坏血酸及LiOH。以60℃进行1小时的还原处理。然后，使 用乙醇进行洗涤，在减压气氛下且在室温下进行干燥。接着，说明热 还原的条件。在进行化学还原之后，进行热还原。在减压气氛下，以 170℃进行10小时的热还原处理。
接着，利用辊压法对正极活性物质层进行按压而将其压密。通过 上述工序制造正极。
表1示出所制造的负极活性物质层及正极活性物质层的活性物质 量、厚度及密度。表1中的值表示制造蓄电池时使用的电极的各测量 值的平均、最大值及最小值。当在集流体的两个面上形成活性物质层 时，各活性物质层的数值为表中的活性物质层的值的两倍。
[表1]
接着，在电解液中，作为溶剂使用以下述结构式表示的1-丁基-3- 甲基咪唑鎓双(氟磺酰基)氨化物(BMI-FSA)，作为电解质使用双(氟 磺酰基)酰胺锂(Li(FSO2)2N，简称：LiFSA)。将LiFSA溶解于BMI-FSA 中，准备LiFSA的浓度为1mol/kg及1.8mol/kg的两种电解液。
[化学式13]
作为隔离体使用厚度为50μm的溶剂纺丝再生纤维素纤维(TF40， 日本高度纸工业株式会社制造)。将隔离体切断为纵24mm横45mm的矩 形状。作为外包装体使用由树脂层覆盖铝的两个面而成的薄膜。
[蓄电池的制造]
下面，制造薄型蓄电池。参照图27的流程图对薄型蓄电池的制造 方法进行说明。首先，切断完成的正极及负极。此外，切断隔离体(步 骤1)。
接着，剥离极耳区域上的正极活性物质及负极活性物质，使集流 体露出(步骤2)。
接着，将外包装体对折，夹持所层叠的正极、隔离体及负极(步 骤3)。此时，以正极活性物质层和负极活性物质层相对的方式层叠正 极和负极。
接着，利用加热对外包装体的三边中的注入电解液的边之外的边 进行接合(步骤4)。此时，以设置在引线电极上的密封层与外包装体 的密封部重叠的方式进行配置。
在对外包装体的两个边进行密封之后，对外包装体、由外包装体 包裹的正极、隔离体及负极进行干燥(步骤5)。在减压下以80℃，进 行10小时的干燥。
接着，在氩气氛下，从没有进行密封的一边注入电解液(步骤6)。 然后，在减压气氛下，利用加热对外包装体的该一边进行密封(步骤7)。 通过上述步骤，制造薄型蓄电池A。
[蓄电池的评价1]
对所制造的蓄电池的充放电循环进行评价。以100℃的温度进行评 价。作为充电条件，以4V为上限进行恒流充电。作为放电条件，以2V 为下限进行恒流放电。以0.3C左右的速率进行充放电。此外，在算出 速率时，以每正极活性物质重量170mA/g的电流值为1C。
图28示出蓄电池的充放电循环特性。在附图中，横轴表示循环次 数，纵轴表示放电容量。
作为在集流体的两个面上形成活性物质层的蓄电池的放电循环特 性，在任何条件下都可以增加直到观察到在循环的中途容量显著降低 的拐点为止的循环数。可以认为：通过在集流体的两个面上设置活性 物质层，集流体与电解液的反应被降低。
此外，只改变电解液的条件，进行评价。在电解液中，作为溶剂 使用以下述结构式表示的P13-FSA，作为电解质使用LiFSA。将LiFSA 溶解于P13-FSA中，准备LiFSA的浓度为1mol/kg及1.8mol/kg的两 种电解液。
[化学式14]
在上述工序中制造薄型蓄电池B，对所制造的蓄电池的充放电循环 进行评价。
图29示出蓄电池的充放电循环特性。横轴表示循环次数，纵轴表 示放电容量。作为在集流体的两个面上形成活性物质层的蓄电池的放 电循环特性，在任何条件下都可以增加直到观察到在循环的中途容量 显著降低的拐点为止的循环数。此外，确认到LiFSA的浓度越大，放 电容量的劣化越小。
[蓄电池的评价2]
此外，在几个温度下测量薄型蓄电池A的放电特性。将测量温度 设定为25℃、10℃、0℃、-10℃及-25℃。此外，作为该测量的充电方 式采用恒电流方式，以大约0.1C的速率进行恒电流充电之后，以0.2C 左右的速率进行放电。将充电时的温度设定为25℃。
此外，在只将薄型蓄电池A的电解液的电解质换为双(三氟甲基 磺酰)酰胺锂(Li(CF3SO2)2N，简称：LiTFSA)的薄型蓄电池C中， 也在几个温度下对放电特性进行评价。薄型蓄电池A、薄型蓄电池C 的电解质的浓度都为1mol/kg。
图30示出评价结果。注意，在图30中，横轴表示温度[℃]，纵 轴表示放电容量[mAh/g]。
如图30所示，可以确认到测量温度为低温环境下(0℃)的放电 容量为测量温度为25℃下的放电容量的60％以上。尤其是，确认到： 将LiFSA用于电解质的蓄电池的测量温度为0℃下的放电容量为测量 温度为25℃下的放电容量的85％以上。
通过上述评价，可以确认到：在本实施例中使用的蓄电池在-25℃ 以上且100℃以下的环境下工作。
[蓄电池的拆开及观察]
在此，拆开如下蓄电池而进行观察：只在薄型蓄电池A中的负极 的集流体的一个面上设置有活性物质层的蓄电池；以及在负极的集流 体的两个面上设置有活性物质层的蓄电池。在氩气氛下拆开上述蓄电 池。在对拆开后取出的负极使用重乙腈进行洗涤之后，对负极使用脱 水乙腈进行洗涤，进行抽空而使乙腈干燥。图31A和图31B示出观察 结果。
图31A是只在负极的集流体的一个面上设置有活性物质层的蓄电 池的负极的SEM(Scanning Electron Microscopy)照片，图31B是在 负极的集流体的两个面上设置有活性物质层的蓄电池的负极的SEM照 片。此外，通过EDX(Energy Dispersive X-raySpectrometry)对石 墨表面的铜的析出进行调查。
如图31A所示，可以确认到：作为负极集流体的铜与电解液发生 反应而被溶出，在石墨的表面析出铜。此外，如图31B所示，可以确 认到：与图31A相比，石墨的表面的铜的析出得到抑制。因此，通过 在负极的集流体的两个面上设置活性物质层，可以抑制铜的溶出，并 且，可以抑制在石墨的表面析出铜。
实施例2
在本实施例中，对作为本发明的一个方式的蓄电装置所包含的电 解液的差示扫描量热测量(DSC测量：Differential Scanning Calorimetry)及热重-差热分析(TG-DTA分析： Thermogravimetry-Differential Thermal Analysis)进行说明。
在本实施例中，制造如下各样品。
(样品1)
在样品1中，在电解液中，作为溶剂使用BMI-FSA，作为电解质使 用LiFSA。将LiFSA溶解于BMI-FSA，准备LiFSA的浓度为1mol/kg的 离子液体电解液。
(样品2)
在样品2中，在电解液中，作为溶剂使用BMI-FSA，作为电解质使 用LiFSA。将LiFSA溶解于BMI-FSA，准备LiFSA的浓度为1.8mol/kg 的离子液体电解液。
(样品3)
在样品3中，在电解液中，作为溶剂使用以体积比为1:1的比例 混合碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合液体，作为电解质 使用六氟磷酸锂(简称：LiPF6)。将LiPF6溶解于混合液体，准备LiPF6的浓度为0.87mol/kg的有机电解液。
下面，对DSC测量的测量方法进行说明。DSC测量通过如下步骤进 行：在大气气氛下将各样品以-10℃/min的降温速度从室温冷却至 -120℃左右，然后以10℃/min的升温速度从-120℃左右加热至100℃。
图33A示出样品1的DSC测量结果，图33B示出样品2的DSC测 量结果，图33C示出样品3的DSC测量结果。此外，在图33A至图33C 中，纵轴表示热量[mW]，横轴表示温度[℃]。
由图33A及图33B可知，在样品1及样品2中确认到反应开始温 度分别大约为-90℃、65℃的基线的移动及热行为。此外，由图33C可 知，在样品3中确认到：反应开始温度大约为-69℃且峰值大约为-54℃ 的发热反应；之后的峰值大约为1℃的吸热反应；以及反应开始温度大 于为57℃且峰值大约为66℃的吸热反应。
下面，对TG-DTA分析的测量方法进行说明。样品1及样品2的测 量方法与样品3不同。
样品1及样品2的TG-DTA分析的测量通过如下步骤进行：在氩气 氛下对各样品进行采样，在氦气氛下以10℃/min的升温速度升温至 600℃。
样品3的TG-DTA分析的测量通过如下步骤进行：在氩气氛下放置 样品2小时，在室温下对观察不到重量减少的样品进行采样，在氦气 氛下以2℃/min的升温速度升温至500℃。
图34A示出样品1的TG-DTA分析结果，图34B示出样品2的TG-DTA 分析结果，图34C示出样品3的TG-DTA分析结果。注意，在图34A至 图34C中，第一纵轴表示重量变化[％]，第二纵轴表示差热分析(DTA) 中的差热(热电偶的电动力[μV])，横轴表示温度[℃]。此外，在图34A 至图34C中，实线表示热重(TG)的结果，虚线表示差热(DTA)的结 果。
在图34A所示的热重(TG)曲线中，从初期重量到600℃左右的重 量减少大约为78％。此外，在差热(DTA)曲线中，确认到峰值大约为 301℃、327℃、334℃的发热反应。
在图34B所示的热重(TG)曲线中，从初期重量到600℃左右的重 量减少大约为80％。此外，在差热(DTA)曲线中，确认到峰值大约为 285℃、301℃、318℃、335℃的发热反应。
在图34C所示的热重(TG)曲线中，从放置之后的重量到500℃左 右的重量减少大约为97％。此外，在差热(DTA)曲线中，确认到峰值 大约为110℃、149℃的吸热反应。
此外，在样品3中，使用在简易密封容器的盖子穿开直径大约为 0.2mm的针孔的测量容器，与上述样品3同样地进行TG-DTA分析的测 量。
(样品4)
再者，在电解液中，作为溶剂使用以体积比为3:7的比例混合碳 酸乙烯酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合液体，作为电解质使用六 氟磷酸锂(简称：LiPF6)。将LiPF6溶解于混合液体，准备LiPF6的浓 度为0.87mol/kg的有机电解液作为样品4。
此外，在样品4中，使用在简易密封容器的盖子穿开直径大约为 0.2mm的针孔的测量容器，与上述样品3同样地进行TG-DTA分析的测 量。
图40A示出使用在简易密封容器的盖子穿开直径大约为0.2mm的 针孔的测量容器的样品3的TG-DTA分析结果，图40B示出样品4的 TG-DTA分析结果。此外，在图40A及图40B中，第一纵轴表示重量变 化[％]，第二纵轴表示差热分析(DTA)中的差热(热电偶的电动力[μV])，横轴表示温度[℃]。此外，在图40A及图40B中，实线表示热 重(TG)的结果，虚线表示差热(DTA)的结果。
在图40A所示的热重(TG)曲线中，从放置之后的重量到500℃左 右的重量减少大约为95％。此外，在差热(DTA)曲线中，确认到峰值 开始温度为101℃且峰值大约为130℃、峰值开始温度为258℃且峰值 大约为265℃的吸热反应。
在图40B所示的热重(TG)曲线中，从放置之后的重量到500℃左 右的重量减少大约为93％。此外，在差热(DTA)曲线中，确认到峰值 开始温度为104℃且峰值大约为136℃、峰值开始温度为258℃且峰值 大约为266℃的吸热反应。
由图34A至图34C、图40A及图40B可知，与作为电解液使用有机 电解液的情况相比，在作为电解液使用离子液体电解液的情况下，重 量减少得到抑制，在热上稳定。
实施例3
在本实施例中，作为使用本发明的一个方式的蓄电装置制造上述 实施方式所示的薄型蓄电池，对其特性进行评价。
〈蓄电池的制造〉
首先，制造上述实施方式的图5A至图5C所示的薄型蓄电池。
本实施例的薄型蓄电池包括正极503、负极506、隔离体507、外 包装体509、正极引线电极510、负极引线电极511。
在本实施例中，参照附图对图5A中的正极和负极的叠层结构进行 说明。示出在本实施例中使用的薄型蓄电装置的截面图。图38示出图 5A的点划线A1-A2之间的截面图。此外，图39示出图5A的点划线B1-B2 之间的截面图。
在本实施例的薄型蓄电池中，使用：两个在正极集流体501的一 个面上具有正极活性物质层502的正极503；五个在正极集流体501 的两个面上具有正极活性物质层502的正极503；以及六个在负极集流 体504的两个面上具有负极活性物质层505的负极506。将正极503 的负极506一侧的面的面积与负极506的正极503一侧的面的面积设 定为大致相同。
以夹住负极506的方式将隔离体507对折。以其端部位于正极503 及负极506的端部的外侧的方式设置隔离体507。
在外包装体509内填充有电解液508。
以下，示出本实施例的薄型蓄电池的制造方法。
首先，说明正极及负极的制造。
说明负极活性物质层的配合比及制造条件。作为活性物质使用比 表面积为6.3m2/g且平均粒径为15μm的球状天然石墨。作为结合剂， 使用CMC-Na(羧甲基纤维素钠)及丁苯橡胶(SBR)。所使用的CMC-Na 的聚合度为600至800，用作1％水溶液时的水溶液粘度在300mPa·s 至500mPa·s的范围内。将用来制造电极的浆料中的配合比设定为石 墨:CMC-Na:SBR＝97:1.5:1.5(重量％)。
接着，说明负极用膏料的制造。
首先，称量活性物质，添加CMC-Na的粉末得到第一混合物。
接着，对第一混合物添加水，使用混炼机进行干稠混炼，由此得 到第二混合物。在此，所添加的水量为混合物的重量的总和的38％。 在此，“干稠混炼”是指以高粘度进行的混炼。
接着，对第二混合物添加SBR的水分散液，还添加水，使用混炼 机进行混炼，得到第三混合物。
接着，对第三混合物添加作为分散介质的纯水到成为预定的粘度 为止，并使用混炼机进行混炼，得到第四混合物。
接着，在减压气氛下，进行脱泡。具体而言，对放入有第四混合 物的混炼机进行减压，并进行脱泡。将压力设定为与大气压之间的差 异为0.096MPa以下。通过上述步骤得到膏料。
接着，使用连续涂敷机在负极集流体上涂敷膏料。作为负极集流 体使用厚度为18μm的压延铜箔。涂敷速度为0.75m/min.。
接着，使用干燥炉对涂敷有膏料的负极集流体进行干燥。在大气 气氛下，以50℃进行120秒钟的干燥，然后在大气气氛下，以80℃进 一步进行120秒钟的干燥。并且，在减压气氛下以100℃进行10小时 的干燥。通过上述工序，在负极集流体的两个面上制造负极活性物质 层。
对正极的配合比及制造条件进行说明。作为活性物质使用比表面 积为9.2m2/g的LiFePO4，作为结合剂使用PVDF，作为导电助剂使用乙 炔黑(AB)。将用来制造电极的膏料的配合比设定为 LiFePO4:AB:PVDF＝85:7:8(重量％)。
接着，说明正极用膏料的制造方法。
首先，利用混炼机对PVDF和AB进行混炼，而得到第一混合物。
接着，对第一混合物添加活性物质，使用混炼机对其进行混炼， 而得到第二混合物。
接着，对第二混合物添加作为分散介质的NMP，使用混炼机对其进 行混炼，而得到第三混合物。
接着，在减压气氛下使用混炼机对第三混合物进行混炼。通过上 述工序，制造膏料。
接着，将所制造的膏料涂敷在正极集流体上。作为正极集流体使 用预先进行过基底层处理的铝集流体(20μm)。使用连续涂敷机进行涂 敷，并将涂敷速度设定为1m/min.。然后，使用干燥炉进行干燥。通过 以80℃进行4分钟的干燥。
接着，利用辊压法对正极活性物质层进行按压而将其压密。然后， 在减压气氛下，以170℃进行10小时的干燥。通过上述工序，在正极 集流体的一个面或两个面上制造正极活性物质层。
在电解液中，作为溶剂使用实施例1所示的BMI-FSA，作为电解质 使用LiFSA。将LiFSA溶解于BMI-FSA中，准备LiFSA的浓度为 1.8mol/kg的电解液。
在本实施例中，作为电解液的溶剂使用离子液体。在本实施例中 使用的离子液体的闪点非常高，为300℃以上，所以在高温环境下也不 点燃。因此，离子液体适合于在高温环境下工作的二次电池。
说明在本实施例中使用的电解液的闪点测量的结果。通过使用快 速平衡闭杯法的闪点试验进行闪点的测量。首先，将试样放入试样杯 中，进行1分钟的加热。然后，将燃烧器靠近试样并保持2.5秒钟以 上，确认试样是否被点燃。在50℃至300℃下进行闪点的测量，在各 温度下的加热中分别使用不同的试样。在本试验中，电解液被加热为 300℃也不点燃，因此可知该电解液的闪点是300℃以上。
作为隔离体使用厚度为50μm的溶剂纺丝再生纤维素纤维(TF40， 日本高度纸工业株式会社制造)。作为外包装体使用由树脂层覆盖铝箔 的两个面而成的薄膜。
[蓄电池的制造]
接着，为了制造薄型蓄电池，首先切断正极、负极和隔离体。在 切断之后，将隔离体对折并固定其两边，来将隔离体形成为袋状。
接着，剥离极耳区域上的正极活性物质及负极活性物质，使集流 体露出。
接着，将外包装体对折，包裹所层叠的正极、隔离体及负极。此 时，以正极活性物质层和负极活性物质层相对的方式层叠正极和负极。 将在放入到袋状隔离体中的状态下的正极和负极中的一个与正极和负 极中的另一个交替层叠，来以夹住隔离体的方式交替层叠该负极和正 极。
接着，利用加热对外包装体的三边中的除去注入电解液的边的边 进行接合。此时，以设置在引线电极上的密封层与外包装体的密封部 重叠的方式进行配置。
在对外包装体的两边进行密封之后，对外包装体、由外包装体包 裹的正极、隔离体及负极进行干燥。在减压下以80℃，进行10小时的 干燥。
接着，在氩气气氛下，从没有进行密封的一边注入电解液。然后， 在减压气氛下，利用加热对外包装体的该一边进行密封。通过上述步 骤，制造薄型二次电池。
接着，进行蓄电池的老化。
首先，在25℃下以0.01C的速率进行恒流充电。作为充电条件以 3.2V为上限。在此，以正极活性物质的LiFePO4的理论容量(170mAh/g) 为基准计算出速率。
在氩气气氛下，切断并拆开外包装体的一边，进行脱气，然后在 减压气氛下，对拆开了的外包装体的一边再次进行密封。
接着，在25℃下以0.05C的速率进行恒流充电。作为充电条件以 4.0V为上限。在25℃下以0.2C的速率进行恒流放电。作为放电条件 以2.0V为下限。并且，在25℃下以0.2C的速率进行充放电两次。作 为充电条件以4.0V为上限，作为放电条件以2.0V为下限。
对上述老化处理之后的薄型蓄电池的充放电特性进行测量。
以下，以135mAh/g为基准算出速率。作为充电条件，以4V为上 限进行恒流充电。此外，作为放电条件，以2V为下限进行恒流放电。 以0.1C左右的速率进行第一次充放电，然后，以0.3C左右的速率进 行从第二次到第201次为止的充放电，重复进行上述充放电。
图35A示出第二次的充放电特性的结果。附图中的横轴表示容量， 纵轴表示电压。充电容量为307.5mAh，放电容量为306.1mAh。
此外，图35B示出薄型蓄电池的充放电循环特性。图的横轴表示 循环数，纵轴表示容量保持率。由如图35B可知，即使经过400次左 右的循环也维持第一次的放电容量的90％左右。
此外，对薄型蓄电池的速率特性进行测量。该测量使用充放电测 量仪(日本东洋系统公司(TOYO SYSTEM CO.，LTD.)制造)在25℃的 恒温槽中进行。以4V为上限，以0.1C的速率进行充电，并以0.1C、 0.2C、0.3C、0.4C、0.5C、1C、2C的各速率进行放电。图36A及图36B示出各速率的充放电特性。此外，图36B是放大图36A的一部分的图。 在如图中，横轴表示容量，纵轴表示电压。此外，图37及表2表示相 对于各速率的放电容量及容量保持率。
[表2]
速率 放电容量[mAh] 容量保持率[％]
0.1 304 100
0.2 304 99.8
0.3 302 99.4
0.4 301 99.0
0.5 300 98.7
1 290 95.2
2 174 57.2
由图36A至图37可知，在0.1C至1C的速率，放电容量的减少得 到抑制。
符号说明
115 密封层
118 接合部
119 导入口
261 区域
262 区域
281 极耳区域
282 极耳区域
300 蓄电池
301 正极罐
302 负极罐
303 垫片
304 正极
305 正极集流体
306 正极活性物质层
307 负极
308 负极集流体
309 负极活性物质层
310 隔离体
500 蓄电装置
501 正极集流体
502 正极活性物质层
502a 正极活性物质层
502b 正极活性物质层
503 正极
503a 正极
504 负极集流体
505 负极活性物质层
505a 负极活性物质层
505b 负极活性物质层
506 负极
506a 负极
507 隔离体
508 电解液
509 外包装体
510 正极引线电极
511 负极引线电极
512 接合部
513 弯曲部
514 接合部
515 膜
515a 膜
515b 膜
521 石墨烯
522 正极活性物质
600 蓄电池
601 正极盖
602 电池罐
603 正极端子
604 正极
605 隔离体
606 负极
607 负极端子
608 绝缘板
609 绝缘板
611 PTC元件
612 安全阀机构
900 电路衬底
910 签条
911 端子
912 电路
913 蓄电池
914 天线
915 天线
916 层
917 层
918 天线
919 端子
920 显示装置
921 传感器
922 端子
951 端子
952 端子
981 薄膜
982 薄膜
990 蓄电池
991 外包装体
992 外包装体
993 卷绕体
994 负极
995 正极
996 隔离体
997 引线电极
998 引线电极
1122 充电器
1123 充电器
7100 便携式显示装置
7101 框体
7102 显示部
7103 操作按钮
7104 蓄电装置
7200 便携式信息终端
7201 框体
7202 显示部
7203 带子
7204 带扣
7205 操作按钮
7206 输入输出端子
7207 图标
7300 显示装置
7304 显示部
7400 移动电话机
7401 框体
7402 显示部
7403 操作按钮
7404 外部连接端口
7405 扬声器
7406 麦克风
7407 蓄电装置
7408 引线电极
7409 集流体
8000 显示装置
8001 框体
8002 显示部
8003 扬声器部
8004 蓄电装置
8021充电装置
8022 电缆
8024 蓄电装置
8100 照明装置
8101 框体
8102 光源
8103 蓄电装置
8104 天花板
8105侧壁
8106 地板
8107 窗户
8200 室内机
8201 框体
8202 送风口
8203蓄电装置
8204 室外机
8300 电冷藏冷冻箱
8301 框体
8302 冷藏室门
8303冷冻室门
8304 蓄电装置
8400 汽车
8401 车头灯
8500 汽车
9600平板终端
9625 开关
9626 开关
9627 电源开关
9628 操作开关
9629 夹子
9630 框体
9630a 框体
9630b 框体
9631 显示部
9631a 显示部
9631b 显示部
9632a 区域
9632b 区域
9633 太阳能电池
9634 充放电控制电路
9635 蓄电体
9636 DCDC转换器
9637 转换器
9638 操作键
9639 按钮
9640 可动部

Claims (11)

1.一种蓄电装置，包括：
正极；
隔离体；
负极；以及
电解液，
其中，所述隔离体设置在所述正极与所述负极之间，
所述正极包括正极活性物质层及正极集流体，
所述负极包括：
负极集流体；
隔着所述隔离体与所述正极活性物质层相对的第一负极活性物质层；
隔着所述负极集流体与所述第一负极活性物质层相对的第二负极活性物质层；以及
与所述第一负极活性物质层接触的第一膜；
与所述第二负极活性物质层接触的第二膜，
并且，所述电解液包含碱金属盐和离子液体。
2.一种蓄电装置，包括：
正极；
隔离体；
负极；以及
电解液，
其中，所述隔离体设置在所述正极与所述负极之间，
所述正极包括正极活性物质层及正极集流体，
所述负极包括：
负极集流体；
隔着所述隔离体与所述正极活性物质层相对的第一负极活性物质层；
隔着所述负极集流体与所述第一负极活性物质层相对的第二负极活性物质层；
与所述第一负极活性物质层接触的第一膜；以及
与所述第二负极活性物质层接触的第二膜，
所述电解液包含碱金属盐和离子液体，
所述正极与所述负极重叠，
并且，所述负极的端部与所述正极的端部对齐或位于所述正极的端部的内侧。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的蓄电装置，
其中所述第一膜包含构成所述第一负极活性物质层的元素和构成所述电解液的元素中的至少一个，
并且所述第二膜包含构成所述第二负极活性物质层的元素和构成所述电解液的元素中的至少一个。
4.一种蓄电装置，包括：
隔离体；
第一电极；
第二电极；以及
电解液，
其中，所述隔离体设置在所述第一电极与所述第二电极之间，
所述第一电极包括活性物质层和集流体，
所述第一电极包括夹持所述集流体的一对膜，
所述活性物质层具有与所述集流体接触的区域，
所述活性物质层具有与所述一对膜中的至少一个接触的区域，
并且，所述电解液包含碱金属盐和离子液体。
5.一种蓄电装置，包括：
隔离体；
第一电极；
第二电极；以及
电解液，
其中，所述隔离体设置在所述第一电极与所述第二电极之间，
所述第一电极包括活性物质层和集流体，
所述第一电极包括夹持所述集流体的一对膜，
所述活性物质层具有与所述集流体接触的区域，
所述活性物质层具有与所述一对膜中的至少一个接触的区域，
所述电解液包含碱金属盐和离子液体，
所述第二电极与所述第一电极重叠，
并且，所述第一电极的端部与所述第二电极的端部对齐或位于所述第二电极的端部的内侧。
6.根据权利要求4或5所述的蓄电装置，
其中所述一对膜包含构成所述活性物质层的元素和构成所述电解液的元素中的至少一个。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的蓄电装置，
其中所述离子液体包括具有杂芳环的阳离子。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的蓄电装置，
其中所述离子液体包括咪唑鎓阳离子。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的蓄电装置，
其中所述离子液体包括丁基甲基咪唑鎓阳离子。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的蓄电装置，
其中具有以-25℃至10℃和40℃至100℃中的至少一个工作的温度范围。
11.一种包括权利要求1至10中任一项所述的蓄电装置的电子设备。
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