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WO2016071798A1 - 二次電池、およびその作製方法 - Google Patents

二次電池、およびその作製方法 Download PDF

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WO2016071798A1
WO2016071798A1 PCT/IB2015/058230 IB2015058230W WO2016071798A1 WO 2016071798 A1 WO2016071798 A1 WO 2016071798A1 IB 2015058230 W IB2015058230 W IB 2015058230W WO 2016071798 A1 WO2016071798 A1 WO 2016071798A1
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WO
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electrode active
material layer
positive electrode
negative electrode
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PCT/IB2015/058230
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English (en)
French (fr)
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高橋　実
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to an object, a method, or a manufacturing method. Or this invention relates to a process, a machine, a manufacture, or a composition (composition of matter).
  • one embodiment of the present invention relates to a semiconductor device, a display device, a light-emitting device, a power storage device, an imaging device, a driving method thereof, or a manufacturing method thereof.
  • one embodiment of the present invention relates to a secondary battery and a method for manufacturing the secondary battery.
  • the supply voltage to each is 2.5V, 5V, 7V, 12V, ⁇ 6V, etc. by optimizing the electrical specifications such as efficiency, SN ratio, standard, etc.
  • the voltage tends to be required.
  • a voltage taken out from a battery that supplies a constant voltage is converted into a voltage required by each circuit through a DC / DC converter of step-up, step-down, and step-up / step-down.
  • Patent Document 1 discloses a semiconductor device including a non-aqueous secondary battery.
  • the power source line is not necessarily shortest in order to prevent mutual interference.
  • switching at a high frequency inevitably increases the inductance of the wiring, and resonance occurs at a certain frequency, making it difficult to obtain sufficient constant voltage characteristics.
  • One effective method for suppressing resonance is to make the wiring very short. This is because when the wiring is very short, the resonance frequency becomes extremely high, and the influence can be ignored. For this purpose, it is necessary to reduce the distance between a chip on which a circuit that requires a certain voltage is mounted and a power source that supplies the voltage. In other words, the “local cell” is ideal, in which a secondary battery that supplies a voltage is placed near a chip that requires a certain voltage.
  • an object of one embodiment of the present invention is to provide a method for manufacturing a secondary battery which can be mounted on a substrate and can easily select a voltage to be output at the time of manufacturing.
  • Another object of one embodiment of the present invention is to provide a novel power storage device, a novel secondary battery, an electronic device including the novel secondary battery, or the like. Note that the description of these problems does not disturb the existence of other problems. Note that one embodiment of the present invention does not necessarily have to solve all of these problems. Issues other than these will be apparent from the description of the specification, drawings, claims, etc., and other issues can be extracted from the descriptions of the specification, drawings, claims, etc. It is.
  • a secondary battery in which small cells having substantially the same shape are stacked and the number of stacked layers can be changed to easily select a voltage to be output at the time of manufacture. Will be prepared.
  • an electrolyte solution having a spacer and a polymer is used, and the distance between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer is maintained at a certain level or more by the spacer. Moreover, the said electrolyte solution is gelatinized with this polymer, and it is set as the electrolyte solution which can be formed in a sheet form.
  • the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer are formed using a printing method such as screen printing.
  • One embodiment of the present invention includes a positive electrode current collector, a positive electrode active material layer over the positive electrode current collector, a negative electrode current collector, a negative electrode active material layer over the negative electrode current collector, an electrolytic solution, and an exterior body.
  • the exterior body covers the positive electrode current collector, the positive electrode active material layer, the negative electrode current collector, the negative electrode active material layer, and the electrolyte solution.
  • the electrolyte solution includes a spacer, a polymer, and an electrolyte. And a solvent, the spacer has a function of maintaining a distance between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer at a certain level, and the polymer has a function of gelling the electrolytic solution. It is a battery.
  • the spacer preferably has a function of gelling the electrolytic solution.
  • the spacer is preferably a particle having aluminum oxide.
  • the polymer included in the electrolytic solution preferably includes PVDF
  • the electrolyte includes Li (SO 2 F) 2 N
  • the solvent includes ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC).
  • One embodiment of the present invention is a secondary battery including a first cell, a second cell, and an exterior body, wherein the exterior body covers the first cell and the second cell, The first cell and the second cell are electrically connected in series, and the first cell includes a first positive electrode current collector, a first positive electrode active material layer on the first positive electrode current collector, and , A first negative electrode current collector, a first negative electrode active material layer on the first negative electrode current collector, and a first electrolyte solution, wherein the first electrolyte solution is a first spacer. And a first polymer, a first electrolyte, and a first solvent, wherein the first spacer is a distance between the first positive electrode active material layer and the first negative electrode active material layer.
  • the first polymer has a function of gelling the first electrolyte solution
  • the second cell has a second positive electrode current collector and a second positive electrode current collector.
  • the second spacer has a function of maintaining a distance between the second positive electrode active material layer and the second negative electrode active material layer at a certain level or more.
  • the second polymer is a secondary battery having a function of gelling the second electrolytic solution.
  • One embodiment of the present invention includes a step of forming a first positive electrode active material layer and a second positive electrode active material layer on a positive electrode current collector, a first negative electrode active material layer and a negative electrode current collector, The step of forming the second negative electrode active material layer, and the electrolytic solution having a spacer on the positive electrode current collector are brought into contact with the first positive electrode active material layer and the second positive electrode active material layer.
  • the electrolytic solution includes a polymer, an electrolyte, and a solvent.
  • the electrolytic solution is formed on the positive electrode current collector, and the first positive electrode active material layer and the second positive electrode active material layer.
  • the electrolyte solution is preferably a sheet-like gel.
  • the spacer is preferably a particle having aluminum oxide.
  • a method for manufacturing a secondary battery that can be mounted on a substrate and can easily select a voltage to be output at the time of manufacturing can be provided.
  • a novel power storage device a novel secondary battery, an electronic device including the novel secondary battery, or the like can be provided.
  • the description of these effects does not disturb the existence of other effects.
  • one embodiment of the present invention does not necessarily have all of these effects. It should be noted that the effects other than these are naturally obvious from the description of the specification, drawings, claims, etc., and it is possible to extract the other effects from the descriptions of the specification, drawings, claims, etc. It is.
  • the perspective view and sectional drawing of an example of a secondary battery The perspective view and sectional drawing of an example of a secondary battery.
  • the perspective view and sectional drawing of an example of a secondary battery The perspective view and sectional drawing of an example of a secondary battery.
  • 8A and 8B are a top view and cross-sectional views illustrating an example of a method for manufacturing a secondary battery.
  • 8A and 8B are a top view and cross-sectional views illustrating an example of a method for manufacturing a secondary battery.
  • 9A and 9B are a cross-sectional view and a perspective view illustrating an example of a method for manufacturing a secondary battery.
  • the perspective view explaining an example of the manufacturing method of a secondary battery The block diagram explaining the battery control unit of an electrical storage apparatus.
  • the conceptual diagram explaining the battery control unit of an electrical storage apparatus. The circuit diagram explaining the battery control unit of an electrical storage apparatus.
  • 8A and 8B illustrate examples of electronic devices. 10A and 10B each illustrate an example of an electronic device. 8A and 8B illustrate examples of electronic devices.
  • “Electrically connected” includes a case of being connected via “something having an electric action”.
  • the “having some electric action” is not particularly limited as long as it can exchange electric signals between the connection targets.
  • FIG. 1A shows a perspective view of a cell 100 included in a secondary battery.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along A1-A2 in FIG.
  • the cell 100 includes a positive electrode current collector 111, a positive electrode active material layer 112 provided on the positive electrode current collector 111, a negative electrode current collector 115, and a negative electrode active material layer 116 provided on the negative electrode current collector 115.
  • the positive electrode active material layer 112 has a positive electrode active material.
  • the negative electrode active material layer 116 includes a negative electrode active material.
  • the cell 100 includes an electrolytic solution 114 including a spacer 113 between the positive electrode active material layer 112 and the negative electrode active material layer 116.
  • the positive electrode current collector 111 and the negative electrode current collector 115 preferably have a long side of 3 cm or less, and more preferably 5 mm or less. By making the positive electrode current collector 111 and the negative electrode current collector 115 small, the cell 100 can be downsized.
  • the spacer 113 included in the electrolytic solution 114 has a function of maintaining a distance between the positive electrode active material layer 112 and the negative electrode active material layer 116 at a certain level or more. In other words, in the cell 100, the spacer 113 functions as a separator.
  • the electrolytic solution 114 includes a polymer, an electrolyte, and a solvent.
  • the electrolyte 114 can be gelled by the polymer. By gelling, the electrolyte solution 114 can be formed into a sheet shape, so that the manufacturing process of the cell 100 can be greatly simplified.
  • the gel includes a chemical gel and a physical gel. Gelation means that the polymer is crosslinked.
  • a polymer which the electrolyte solution 114 has a polyethylene oxide type, a polyacrylonitrile type, a polyvinylidene fluoride type, a polyacrylate type, a polymethacrylate type polymer can be used, for example. Further, it is preferable to use a polymer that can gel the electrolyte solution 114 at room temperature (for example, 25 ° C.).
  • a polyvinylidene fluoride-based polymer means a polymer containing polyvinylidene fluoride (PVDF), and includes a poly (vinylidene fluoride-hexafluoropropylene) copolymer and the like.
  • the polymer can be qualitatively analyzed by using FT-IR (Fourier transform infrared spectrophotometer) or the like.
  • FT-IR Fullier transform infrared spectrophotometer
  • a polyvinylidene fluoride polymer has an absorption pattern showing a C—F bond in an absorption spectrum obtained by FT-IR.
  • the polyacrylonitrile-based polymer has an absorption pattern showing a C ⁇ N bond in the absorption spectrum obtained by FT-IR.
  • electrolyte included in the electrolytic solution 114 a material that can move carrier ions is used.
  • typical examples of the electrolyte include LiPF 6 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, Li (C 2 F 5 SO 2) there are 2 N, Li (SO 2 F ) lithium salts such as 2 N.
  • These electrolytes may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types by arbitrary combinations and a ratio.
  • a solvent included in the electrolytic solution 114 a material in which carrier ions can move is used.
  • an aprotic organic solvent is preferable.
  • Representative examples of aprotic organic solvents include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), dimethyl carbonate, diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), ⁇ -butyrolactone, acetonitrile, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, and the like. One or more of these can be used.
  • the ionic liquid is a salt in a fluid state and has high ion mobility (conductivity).
  • the ionic liquid contains a cation and an anion. Examples of the ionic liquid include an ionic liquid containing an ethylmethylimidazolium (EMI) cation and an ionic liquid containing an N-methyl-N-propylpiperidinium (PP 13 ) cation.
  • EMI ethylmethylimidazolium
  • PP 13 N-methyl-N-propylpiperidinium
  • PVDF is used as a polymer included in the electrolytic solution 114
  • Li (SO 2 F) 2 N is used as an electrolyte
  • a mixed solvent of EC and PC is used as a solvent.
  • Insulator particles are used for the spacer 113.
  • the material for example, aluminum oxide, silicon oxide, glass, and resins such as fluororesin, nylon, ABS, phenol resin, acrylic, and epoxy resin can be used.
  • the shape of the spacer 113 is preferably a particle having a particle size of 10 ⁇ m to 100 ⁇ m, and more preferably a particle having a particle size of 17 ⁇ m to 20 ⁇ m. The shape may be an elliptical sphere, a prism, or the like other than a sphere.
  • the electrolytic solution 114 having the spacer 113 includes a state in which the spacer 113 is mixed with the electrolytic solution 114.
  • the particle diameter of the spacer 113 refers to the geometric average particle diameter of the particles. The geometric average particle diameter can be determined by, for example, microscopy using SEM or TEM.
  • the material used for the positive electrode current collector 111 and the negative electrode current collector 115 is not particularly limited as long as it exhibits high conductivity without causing a significant chemical change in the secondary battery.
  • metals such as gold, platinum, iron, nickel, copper, aluminum, titanium, tantalum, and manganese, and alloys thereof (such as stainless steel) can be used.
  • heat resistance may be improved by adding silicon, neodymium, scandium, molybdenum, or the like.
  • the current collector is appropriately used in various shapes such as foil, sheet, plate, net, column, coil, punching metal, expanded metal, porous, and non-woven fabric. Can do. Further, the current collector may have fine irregularities on the surface in order to improve the adhesion with the active material.
  • the current collector may have a thickness of 5 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • the positive electrode active material and the negative electrode active material may be any material that can reversibly react with carrier ions such as lithium ions.
  • the average particle size and particle size distribution of the active material can be controlled by pulverizing, granulating and classifying by appropriate means.
  • the positive electrode active material used for the positive electrode active material layer examples include a composite oxide having an olivine crystal structure, a layered rock salt crystal structure, or a spinel crystal structure.
  • a compound such as LiFeO 2 , LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , V 2 O 5 , Cr 2 O 5 , or MnO 2 is used.
  • a composite material (general formula LiMPO 4 (M is one or more of Fe (II), Mn (II), Co (II), and Ni (II))
  • M is one or more of Fe (II), Mn (II), Co (II), and Ni (II)
  • Representative examples of the general formula LiMPO 4 include LiFePO 4 , LiNiPO 4 , LiCoPO 4 , LiMnPO 4 , LiFe a Ni b PO 4 , LiFe a Co b PO 4 , LiFe a Mn b PO 4 , LiNi a Co b PO 4 .
  • LiNi a Mn b PO 4 (a + b is 1 or less, 0 ⁇ a ⁇ 1, 0 ⁇ b ⁇ 1), LiFe c Ni d Co e PO 4 , LiFe c Ni d M e PO 4 , LiNi c Co d Mn e PO 4 (c + d + e ⁇ 1, 0 ⁇ c ⁇ 1,0 ⁇ d ⁇ 1,0 ⁇ e ⁇ 1), LiFe f Ni g Co h Mn i PO 4 (f + g + h + i is 1 or less, 0 ⁇ f ⁇ 1,0 ⁇ Lithium compounds such as g ⁇ 1, 0 ⁇ h ⁇ 1, 0 ⁇ i ⁇ 1) can be used as the material.
  • a composite material such as a general formula Li (2-j) MSiO 4 (M is one or more of Fe (II), Mn (II), Co (II), Ni (II), 0 ⁇ j ⁇ 2) or the like is used. Can be used.
  • Li (2-j) MSiO 4 include Li (2-j) FeSiO 4 , Li (2-j) NiSiO 4 , Li (2-j) CoSiO 4 , Li (2-j) MnSiO 4, Li (2-j) Fe k Ni l SiO 4, Li (2-j) Fe k Co l SiO 4, Li (2-j) Fe k Mn l SiO 4, Li (2-j) Ni k Co l SiO 4, Li (2- j) Ni k Mn l SiO 4 (k + l is 1 or less, 0 ⁇ k ⁇ 1,0 ⁇ l ⁇ 1), Li (2-j) Fe m Ni n Co q SiO 4, Li (2-j) Fe m Ni n Mn q SiO 4, Li (2-j) Ni m Co n Mn q SiO 4 (m + n + q is 1 or less, 0 ⁇ m ⁇ 1,0 ⁇ n ⁇ 1,0 ⁇ q ⁇ 1), Li (2-j) Fe m Ni
  • NASICON type compounds include Fe 2 (MnO 4 ) 3 , Fe 2 (SO 4 ) 3 , and Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 .
  • Oxides, metal chalcogenides such as TiS 2 and MoS 2 (sulfides, selenides, tellurides), oxides having a reverse spinel crystal structure such as LiMVO 4 , vanadium oxides (V 2 O 5 , V 6 O 13 , LiV 3 O 8, etc.), manganese oxides, organic sulfur compounds, and the like can be used.
  • the carrier ion is an alkali metal ion or alkaline earth metal ion other than lithium ion
  • the positive electrode active material lithium in the lithium building complex, lithium-containing composite phosphate, lithium-containing composite silicate, etc.
  • alkali metal for example, sodium or potassium
  • alkaline earth metal for example, calcium, strontium, barium, beryllium, magnesium, etc.
  • the positive electrode active material layer has a binder (binder) for increasing the adhesion of the active material, a conductive auxiliary agent for increasing the conductivity of the positive electrode active material layer, and the like. You may do it.
  • the negative electrode active material used for the negative electrode active material layer materials capable of reversible reaction with lithium dissolution / precipitation or lithium ions can be used, such as lithium metal, carbon-based materials, alloy-based materials, etc. Can be used.
  • Lithium metal is preferable because it has a low redox potential ( ⁇ 3.045 V with respect to the standard hydrogen electrode) and a large specific capacity per weight and volume (3860 mAh / g and 2062 mAh / cm 3 , respectively).
  • Examples of the carbon-based material include graphite, graphitizable carbon (soft carbon), non-graphitizable carbon (hard carbon), carbon nanotube, graphene, and carbon black.
  • graphite examples include artificial graphite such as mesocarbon microbeads (MCMB), coke-based artificial graphite, and pitch-based artificial graphite, and natural graphite such as spheroidized natural graphite.
  • artificial graphite such as mesocarbon microbeads (MCMB)
  • coke-based artificial graphite examples include coke-based artificial graphite, and pitch-based artificial graphite, and natural graphite such as spheroidized natural graphite.
  • natural graphite such as spheroidized natural graphite.
  • Graphite shows a base potential as low as lithium metal when lithium ions are inserted into the graphite (when a lithium-graphite intercalation compound is formed) (0.1 V or more and 0.3 V or less vs. Li / Li + ). Thereby, a lithium ion secondary battery can show a high operating voltage. Further, graphite is preferable because it has advantages such as relatively high capacity per unit volume, small volume expansion, low cost, and high safety compared to lithium metal.
  • an alloy-based material capable of performing a charge / discharge reaction by alloying with a carrier ion or a dealloying reaction can be used as the negative electrode active material.
  • the carrier ions are lithium ions
  • alloy materials include Mg, Ca, Al, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, and In.
  • a material containing at least one of them can be used.
  • Such an element has a large capacity with respect to carbon.
  • silicon has a theoretical capacity of 4200 mAh / g. For this reason, it is preferable to use silicon for the negative electrode active material.
  • alloy materials using such elements include Mg 2 Si, Mg 2 Ge, Mg 2 Sn, SnS 2 , V 2 Sn 3 , FeSn 2 , CoSn 2 , Ni 3 Sn 2 , and Cu 6 Sn 5. , Ag 3 Sn, Ag 3 Sb, Ni 2 MnSb, CeSb 3 , LaSn 3 , La 3 Co 2 Sn 7 , CoSb 3 , InSb, SbSn, and the like.
  • the negative electrode active material SiO, SnO, SnO 2, titanium dioxide (TiO 2), lithium titanium oxide (Li 4 Ti 5 O 12) , lithium - graphite intercalation compound (Li x C 6), niobium pentoxide ( An oxide such as Nb 2 O 5 ), tungsten oxide (WO 2 ), or molybdenum oxide (MoO 2 ) can be used.
  • SiO refers to a silicon oxide powder containing a silicon-rich portion, and can also be expressed as SiO y (2>y> 0).
  • SiO includes a material including one or more selected from Si 2 O 3 , Si 3 O 4 , or Si 2 O, and a mixture of Si powder and silicon dioxide SiO 2 .
  • SiO may contain other elements (carbon, nitrogen, iron, aluminum, copper, titanium, calcium, manganese, etc.). That is, it refers to a material containing a plurality of materials selected from single crystal Si, amorphous Si, polycrystalline Si, Si 2 O 3 , Si 3 O 4 , Si 2 O, and SiO 2 , and SiO is a colored material.
  • SiO x that is not SiO (X is 2 or more), it is colorless and transparent or white and can be distinguished.
  • SiO x that is not SiO (X is 2 or more)
  • SiO is oxidized by repeating charge and discharge, it may be transformed into SiO 2 .
  • Li 2.6 Co 0.4 N 3 shows a large charge / discharge capacity (900 mAh / g, 1890 mAh / cm 3 ) and is preferable.
  • the negative electrode active material contains lithium ions, it can be combined with materials such as V 2 O 5 and Cr 3 O 8 that do not contain lithium ions as the positive electrode active material. . Even when a material containing lithium ions is used for the positive electrode active material, lithium and transition metal double nitride can be used as the negative electrode active material by previously desorbing lithium ions contained in the positive electrode active material. .
  • a material that causes a conversion reaction can also be used as the negative electrode active material.
  • a transition metal oxide that does not undergo an alloying reaction with lithium such as cobalt oxide (CoO), nickel oxide (NiO), or iron oxide (FeO) may be used as the negative electrode active material.
  • oxides such as Fe 2 O 3 , CuO, Cu 2 O, RuO 2 and Cr 2 O 3 , sulfides such as CoS 0.89 , NiS and CuS, Zn 3 N 2 are further included.
  • nitrides such as Cu 3 N and Ge 3 N 4
  • phosphides such as NiP 2 , FeP 2 and CoP 3
  • fluorides such as FeF 3 and BiF 3 . Note that since the potential of the fluoride is high, it may be used as a positive electrode active material.
  • the negative electrode active material layer has a binder (binder) for increasing the adhesion of the active material, a conductive assistant for increasing the conductivity of the negative electrode active material layer, and the like. May be.
  • the secondary battery has a structure in which, for example, the positive electrode current collector has a thickness of about 10 ⁇ m to about 40 ⁇ m, the positive electrode active material layer has a thickness of about 50 ⁇ m to about 100 ⁇ m, and the negative electrode active material layer The thickness is about 50 ⁇ m to about 100 ⁇ m, and the thickness of the negative electrode current collector is about 5 ⁇ m to about 40 ⁇ m.
  • the shape of the cell 100 is not limited thereto.
  • a cylindrical cell 100 may be used as shown in FIG.
  • the positive electrode current collector 111 and the negative electrode current collector 115 preferably have a diameter of 3 cm or less, and more preferably 5 mm or less.
  • FIG. 2A is a perspective view of a secondary battery 200 including the cell 100.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along B1-B2 in FIG.
  • the secondary battery 200 includes three cells 100 connected in series, that is, a cell 100_1, a cell 100_2, and a cell 100_3.
  • the secondary battery 200 includes a negative electrode terminal 205, a positive electrode terminal 201, a PTC (Positive Temperature Coefficient) 202, an insulator 207, an insulator 208, an insulator 209, and an exterior body 204.
  • PTC Positive Temperature Coefficient
  • the cell 100_1, the cell 100_2, and the cell 100_3 are electrically connected through the conductive paste 203. Further, the negative electrode current collector 115 of the cell 100_1 is electrically connected to the negative electrode terminal 205. The positive electrode current collector 111 of the cell 100_3 is electrically connected to the positive electrode terminal 201 through the PTC 202.
  • the three cells 100, the PTC 202, a part of the negative electrode terminal 205, and a part of the positive electrode terminal 201 are surrounded by an insulator 207, an insulator 208, and an insulator 209.
  • the insulator 207, the insulator 208, and the insulator 209 are surrounded by the exterior body 204.
  • the cell 100 is sandwiched between the positive electrode current collector 111 and the negative electrode current collector 115 but is not sandwiched between the positive electrode active material layer 112 and the negative electrode active material layer 116.
  • Part of the electrolytic solution 114 may be included in part of the region.
  • the cell 100 may include an insulator 206 in a part of a region sandwiched between the positive electrode current collector 111 and the negative electrode current collector 115.
  • the positive electrode current collector 111, the positive electrode active material layer 112, the negative electrode current collector 115, and the negative electrode active material layer 116 can be rectangular. Therefore, it is preferable because the positive electrode current collector 111 and the negative electrode current collector 115 can be easily processed and material waste is reduced.
  • prismatic secondary battery 200 has been described with reference to FIG. 2, one embodiment of the present invention is not limited thereto.
  • a cylindrical secondary battery 200 using a cylindrical cell 100 may be used.
  • FIG. 3A is a perspective view of the secondary battery 200
  • FIG. 3B is a cross-sectional view of C1-C2 in FIG. 3A.
  • the columnar secondary battery 200 is preferable because the process of covering and sealing the cell 100 with the exterior body 204 is simple.
  • the secondary battery 200 in which the three cells 100 are connected in series has been described.
  • a secondary battery 200 including one cell 100 may be used.
  • a secondary battery 200 in which two cells 100 are connected in series may be used.
  • a secondary battery 200 in which four cells 100 are connected in series may be used.
  • a secondary battery 200 in which five or more cells 100 are connected in series may be used.
  • the connection of the cells 100 is not limited to being connected in series, and may be connected in parallel. By connecting the cells 100 in parallel, the capacity of the secondary battery 200 can be increased.
  • the voltage of one cell is approximately 3.3V to 4.2V.
  • this voltage can be extracted twice.
  • three cells are stacked as shown in FIG. In this manner, a secondary battery in which a voltage to be easily output can be selected at the time of manufacturing by simply changing the number of stacked cells 100 having the same shape.
  • the secondary battery 200 has a long side or diameter of preferably 3.1 cm or less, and more preferably 6 mm or less. By making it the small secondary battery 200, it can be set as the secondary battery 200 which can be mounted in a printed circuit board.
  • one embodiment of the present invention includes a primary battery, a capacitor, an electric double layer capacitor, an ultra capacitor, a super capacitor, a lithium ion capacitor, a lead storage battery, a lithium ion polymer secondary battery,
  • the present invention may be applied to a nickel / hydrogen storage battery, a nickel / cadmium storage battery, a nickel / iron storage battery, a nickel / zinc storage battery, a silver oxide / zinc storage battery, a solid battery, or an air battery.
  • one embodiment of the present invention may not be applied to a secondary battery.
  • the plurality of positive electrode active material layers 112 are formed over the positive electrode current collector 111.
  • the long side of one positive electrode active material layer 112 is preferably 3 cm or less, and more preferably 5 mm or less.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along D1-D2 in FIG.
  • a printing method such as a screen printing method, a droplet discharge method, or an offset printing method can be used.
  • the screen printing method is preferable because the positive electrode active material layer 112 is easily formed thick and the cost is low.
  • FIG. 5D is a cross-sectional view taken along line E1-E2 in FIG.
  • the same method as the method for forming the plurality of positive electrode active material layers 112 on the positive electrode current collector 111 may be used.
  • positive electrode current collector 111 and the negative electrode current collector 115 are preferably provided with holes 301 used for alignment in a later step.
  • the upper surface shapes of the plurality of positive electrode active material layers 112 and the plurality of negative electrode active material layers 116 are rectangular, one embodiment of the present invention is not limited thereto.
  • the upper surface shapes of the plurality of positive electrode active material layers 112 and the plurality of negative electrode active material layers 116 may be circular.
  • FIG. 6A illustrates a state where the positive electrode active material layer 112 is formed over the positive electrode current collector 111.
  • FIG. FIG. 6B is a cross-sectional view taken along F1-F2 in FIG.
  • FIG. 6C illustrates a state in which a plurality of negative electrode active material layers 116 are formed over the negative electrode current collector 115.
  • FIG. 6D is a cross-sectional view taken along line G1-G2 in FIG.
  • an electrolytic solution 114 having a spacer 113, a polymer, an electrolyte, and a solvent and formed in a sheet shape is prepared.
  • the electrolyte solution 114 can be gelled by the polymer of the electrolyte solution 114 and formed into a sheet shape.
  • an electrolytic solution 114 that is a sheet-like gel and has a spacer 113 is placed over the positive electrode current collector 111 (FIG. 7A). At this time, it arrange
  • the negative electrode current collector 115 is provided over the electrolytic solution 114 (FIG. 7B). At this time, the electrolyte solution 114 and the negative electrode active material layer 116 formed on the negative electrode current collector 115 are arranged in contact with each other. In addition, the plurality of positive electrode active material layers 112 and the plurality of negative electrode active material layers 116 are arranged to overlap each other. At this time, an alignment hole 301 provided in the positive electrode current collector 111 and the negative electrode current collector 115 can be used.
  • the positive electrode current collector 111, the electrolytic solution 114, and the negative electrode current collector 115 are sandwiched between the lower die 304 and the upper die 302 of the press machine and pressed (FIG. 7C).
  • the lower die 304 is preferably provided with a plurality of air holes 305 for adsorbing and fixing the current collector.
  • the upper mold 302 is preferably provided with a heater 303, and preferably heated simultaneously with pressurization.
  • the sheet-like electrolyte solution 114 is deformed by heating and pressurization, and the distance between the positive electrode active material layer 112 and the negative electrode active material layer 116 is the diameter of the spacer 113 or the largest. It is about the same as the short part. Further, part of the electrolytic solution 114 may move to a part of a region not sandwiched between the positive electrode active material layer 112 and the negative electrode active material layer 116 by heating and pressurization.
  • the insulator 206 is injected into a space between the positive electrode current collector 111 and the negative electrode current collector 115 and cured (FIG. 8A).
  • the space between the positive electrode current collector 111 and the negative electrode current collector 115 is depressurized, and the insulator 206 whose fluidity is increased by heating is injected, cooled, and cured.
  • thermoplastic resin such as polypropylene, polyethylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyester, or polyamide.
  • polypropylene polyethylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyester, or polyamide.
  • polyvinylidene chloride polyethylene and polypropylene.
  • the region other than the portion occupied by the positive electrode active material layer 112, the electrolyte solution 114, and the negative electrode active material layer 116 is sandwiched between the positive electrode current collector 111 and the negative electrode current collector 115. Then, the insulator 206 is formed.
  • the positive electrode current collector 111, the electrolytic solution 114, the negative electrode current collector 115, and the insulator 206 are cut between the plurality of positive electrode active material layers 112 and the negative electrode active material layers 116 (FIG. 8B).
  • the positive electrode active material layer 112 and the negative electrode active material layer 116 are formed in a rectangular shape, cutting can be performed with a dicing saw 306 as shown in FIG. A laser saw or the like may be used.
  • the positive electrode active material layer 112 and the negative electrode active material layer 116 are formed in a circular shape, the positive electrode active material layer 112 and the negative electrode active material layer 116 can be cut into a circular shape with a punching machine or the like.
  • the plurality of positive electrode active material layers 112 and the negative electrode active material layer 116 are separated, and a plurality of cells 100 are manufactured.
  • FIG. 8C illustrates an example in which three cells 100, that is, a cell 100_1, a cell 100_2, and a cell 100_3 are connected in series.
  • a material in which particles of aluminum, copper, gold, silver, carbon black, graphite, lead, or the like are dispersed in a resin can be used.
  • a conductive paste containing aluminum or copper is preferable because there is little risk of migration.
  • FIG. 9 the electrically connected cell 100_1, cell 100_2, and cell 100_3 are covered with an insulator 207 (FIG. 9).
  • the prismatic insulator 207 is shown.
  • the cylindrical insulator 207 is used.
  • the negative electrode terminal 205 is provided so as to be in contact with the negative electrode current collector 115 of the cell 100_1, and a part of the negative electrode terminal 205 is covered with an insulator 208.
  • the PTC 202 is disposed so as to be in contact with the positive electrode current collector 111 of the cell 100_3, and the positive electrode terminal 201 is disposed so as to be in contact with the PTC 202. Further, a part of the PTC 202 and the positive electrode terminal 201 is covered with an insulator 209.
  • the cell 100_1, the cell 100_2, the cell 100_3, the insulator 208, the PTC 202, the insulator 209, part of the negative electrode terminal 205, and part of the positive electrode terminal 201 are covered with an exterior body 204 (FIG. 10A).
  • the upper and lower ends of the exterior body 204 are caulked (FIG. 10B). Through the above steps, the secondary battery 200 can be manufactured.
  • the columnar cell 100 is used to manufacture the columnar secondary battery 200, it is preferable because the upper and lower ends of the exterior body 204 are easily caulked.
  • This embodiment mode can be implemented in combination with other embodiment modes.
  • FIG. 3 A battery control unit (BMU) that can be used in combination with the secondary battery described in the above embodiment and a transistor suitable for a circuit included in the battery control unit are described with reference to FIGS. To explain.
  • a battery control unit of a power storage device including batteries connected in series for example, a power storage device in which secondary batteries 200 illustrated in FIG. 4A are connected in series will be described.
  • charging / discharging characteristics vary among the batteries, and the capacity (output voltage) of each battery varies.
  • the capacity at the time of overall discharge depends on a battery having a small capacity. If the capacity of each battery varies, the capacity of the entire battery during discharging becomes small.
  • charging is performed with reference to a battery having a small capacity, there is a risk of insufficient charging. Further, if charging is performed with reference to a battery having a large capacity, there is a risk of overcharging.
  • the battery control unit of the power storage device including the batteries connected in series has a function of reducing variation in capacity between the batteries, which causes insufficient charging and overcharging.
  • the circuit configuration for uniforming the variation in capacity between batteries includes a resistance method, a capacitor method, or an inductor method, but here, as an example, a circuit configuration capable of uniforming the variation in capacity using a transistor with a small off-current I will give you a description.
  • a transistor including an oxide semiconductor (OS transistor) in a channel formation region is preferable.
  • OS transistor oxide semiconductor
  • an In-M-Zn oxide (M is Ga, Sn, Y, Zr, La, Ce, or Nd) is used.
  • M is Ga, Sn, Y, Zr, La, Ce, or Nd
  • x 1 / y 1 is 1/3 or more 6
  • z 1 / y 1 is preferably 1/3 or more and 6 or less, more preferably 1 or more and 6 or less. Note that when z 1 / y 1 is greater than or equal to 1 and less than or equal to 6, a CAAC-OS film can be easily formed as the oxide semiconductor film.
  • the CAAC-OS film is one of oxide semiconductor films having a plurality of c-axis aligned crystal parts.
  • Each layer of metal atoms has a shape reflecting unevenness of a surface (also referred to as a formation surface) or an upper surface on which the CAAC-OS film is formed, and is arranged in parallel with the formation surface or the upper surface of the CAAC-OS film. .
  • a peak may appear when the diffraction angle (2 ⁇ ) is around 31 °. Since this peak is attributed to the (009) plane of the InGaZnO 4 crystal, the crystal of the CAAC-OS film has c-axis orientation, and the c-axis is oriented in a direction substantially perpendicular to the formation surface or the top surface. Can be confirmed.
  • XRD X-ray diffraction
  • CAAC-OS film including an InGaZnO 4 crystal is analyzed by an out-of-plane method, a peak may also appear when 2 ⁇ is around 36 ° in addition to the peak where 2 ⁇ is around 31 °.
  • a peak at 2 ⁇ of around 36 ° indicates that a crystal having no c-axis alignment is included in part of the CAAC-OS film.
  • the CAAC-OS film preferably has a peak at 2 ⁇ of around 31 ° and no peak at 2 ⁇ of around 36 °.
  • the CAAC-OS film is an oxide semiconductor film with a low impurity concentration.
  • the impurity is an element other than the main component of the oxide semiconductor film, such as hydrogen, carbon, silicon, or a transition metal element.
  • an element such as silicon which has a stronger bonding force with oxygen than the metal element included in the oxide semiconductor film, disturbs the atomic arrangement of the oxide semiconductor film by depriving the oxide semiconductor film of oxygen, and has crystallinity. It becomes a factor to reduce.
  • heavy metals such as iron and nickel, argon, carbon dioxide, and the like have large atomic radii (or molecular radii). Therefore, if they are contained inside an oxide semiconductor film, the atomic arrangement of the oxide semiconductor film is disturbed, resulting in crystallinity. It becomes a factor to reduce.
  • the impurity contained in the oxide semiconductor film might serve as a carrier trap or a carrier generation source.
  • the CAAC-OS film is an oxide semiconductor film with a low density of defect states.
  • oxygen vacancies in the oxide semiconductor film can serve as carrier traps or can generate carriers by capturing hydrogen.
  • a low impurity concentration and a low density of defect states is called high purity intrinsic or substantially high purity intrinsic.
  • a highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic oxide semiconductor film has few carrier generation sources, and thus can have a low carrier density. Therefore, a transistor including the oxide semiconductor film is unlikely to have electrical characteristics (also referred to as normally-on) in which the threshold voltage is negative.
  • a highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic oxide semiconductor film has few carrier traps. Therefore, a transistor including the oxide semiconductor film has a small change in electrical characteristics and has high reliability. Note that the charge trapped in the carrier trap of the oxide semiconductor film takes a long time to be released, and may behave as if it were a fixed charge. Therefore, a transistor including an oxide semiconductor film with a high impurity concentration and a high density of defect states may have unstable electrical characteristics.
  • a transistor including a CAAC-OS film has little variation in electrical characteristics due to irradiation with visible light or ultraviolet light.
  • an OS transistor has a larger band gap than a transistor having silicon in a channel formation region (Si transistor), and thus dielectric breakdown is less likely to occur when a high voltage is applied. When batteries are connected in series, a voltage of several hundred volts is generated.
  • the above-described OS transistor is suitable for the circuit configuration of a battery control unit applied to such a battery. ing.
  • FIG. 11 illustrates an example of a block diagram of a power storage device.
  • a power storage device BT00 shown in FIG. 11 is connected in series with a terminal pair BT01, a terminal pair BT02, a switching control circuit BT03, a switching circuit BT04, a switching circuit BT05, a transformation control circuit BT06, and a transformation circuit BT07.
  • the part can be called a battery control unit.
  • the switching control circuit BT03 controls operations of the switching circuit BT04 and the switching circuit BT05. Specifically, the switching control circuit BT03 determines a battery to be discharged (discharge battery group) and a battery to be charged (charge battery group) based on the voltage measured for each battery BT09.
  • the switching control circuit BT03 outputs a control signal S1 and a control signal S2 based on the determined discharge battery group and charge battery group.
  • the control signal S1 is output to the switching circuit BT04.
  • the control signal S1 is a signal for controlling the switching circuit BT04 so as to connect the terminal pair BT01 and the discharge battery group.
  • the control signal S2 is output to the switching circuit BT05.
  • This control signal S2 is a signal for controlling the switching circuit BT05 so as to connect the terminal pair BT02 and the rechargeable battery group.
  • the switching control circuit BT03 is the same between the terminal pair BT01 and the discharge battery group or between the terminal pair BT02 and the charging battery group based on the configuration of the switching circuit BT04, the switching circuit BT05, and the transformer circuit BT07.
  • the control signal S1 and the control signal S2 are generated so that the polar terminals are connected to each other.
  • the switching control circuit BT03 measures the voltage for each of the plurality of batteries BT09.
  • the switching control circuit BT03 uses a battery BT09 having a voltage equal to or higher than a predetermined threshold as a high voltage battery (high voltage cell) and a battery BT09 having a voltage lower than the predetermined threshold as a low voltage battery (constant voltage cell). to decide.
  • the switching control circuit BT03 determines whether each battery BT09 is a high-voltage cell or a low-voltage cell based on the voltage of the battery BT09 having the highest voltage or the lowest voltage among the plurality of batteries BT09. Also good. In this case, the switching control circuit BT03 determines whether each battery BT09 is a high voltage cell or a low voltage cell by determining whether the voltage of each battery BT09 is equal to or higher than a predetermined ratio with respect to the reference voltage. can do. Then, the switching control circuit BT03 determines the discharge battery group and the charge battery group based on the determination result.
  • high voltage cells and low voltage cells can be mixed in various states.
  • the portion where the highest number of high voltage cells are connected in series is the discharge battery group.
  • the switching control circuit BT03 uses a portion where the most low-voltage cells are continuously connected in series as a rechargeable battery group. Further, the switching control circuit BT03 may preferentially select the battery BT09 close to overcharge or overdischarge as the discharge battery group or the charge battery group.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining an operation example of the switching control circuit BT03.
  • FIG. 12 illustrates an example in which four batteries BT09 are connected in series.
  • the switching control circuit BT03 determines three consecutive high-voltage cells a to c as a discharge battery group (denoted as “Discharge” in the drawing, the same applies hereinafter). Further, the switching control circuit BT03 determines the low voltage cell d as a rechargeable battery group (denoted as “Charge” in the figure, hereinafter the same).
  • the switching control circuit BT03 determines the high voltage cell a as the discharge battery group.
  • the switching control circuit BT03 determines three consecutive low voltage cells b to d as a rechargeable battery group.
  • the switching control circuit BT03 has a control signal S1 in which information indicating the discharge battery group to which the switching circuit BT04 is connected is set based on the results determined as in the examples of FIGS. 12A to 12C. And the control signal S2 in which information indicating the rechargeable battery group to which the switching circuit BT05 is connected is set to the switching circuit BT04 and the switching circuit BT05.
  • the switching circuit BT04 sets the connection destination of the terminal pair BT01 to the discharge battery group determined by the switching control circuit BT03 according to the control signal S1 output from the switching control circuit BT03.
  • the terminal pair BT01 is composed of a pair of terminals A1 and A2.
  • the switching circuit BT04 connects either one of the terminals A1 and A2 to the positive terminal of the battery BT09 located at the most upstream (high potential side) in the discharge battery group, and the other in the discharge battery group.
  • the connection destination of the terminal pair BT01 is set by connecting to the negative terminal of the battery BT09 located on the most downstream side (low potential side). Note that the switching circuit BT04 can recognize the position of the discharge battery group using the information set in the control signal S1.
  • the switching circuit BT05 sets the connection destination of the terminal pair BT02 to the rechargeable battery group determined by the switching control circuit BT03 according to the control signal S2 output from the switching control circuit BT03.
  • the terminal pair BT02 is configured by a pair of terminals B1 and B2.
  • the switching circuit BT05 connects one of the terminals B1 and B2 to the positive terminal of the battery BT09 that is located on the most upstream side (high potential side) in the rechargeable battery group, and the other in the rechargeable battery group.
  • the connection destination of the terminal pair BT02 is set by connecting to the negative terminal of the battery BT09 located on the most downstream (low potential side). Note that the switching circuit BT05 can recognize the position of the rechargeable battery group using the information set in the control signal S2.
  • FIGS. 1-10 Circuit diagrams showing configuration examples of the switching circuit BT04 and the switching circuit BT05 are shown in FIGS.
  • the switching circuit BT04 includes a plurality of transistors BT10 and buses BT11 and BT12.
  • the bus BT11 is connected to the terminal A1.
  • the bus BT12 is connected to the terminal A2.
  • One of the sources or drains of the plurality of transistors BT10 is connected to the buses BT11 and BT12 alternately every other one.
  • the other of the sources or drains of the plurality of transistors BT10 is connected between two adjacent batteries BT09.
  • the other of the source and the drain of the transistor BT10 located at the uppermost stream is connected to the positive terminal of the battery BT09 located at the uppermost stream of the battery unit BT08. Further, among the plurality of transistors BT10, the other of the source and the drain of the transistor BT10 located on the most downstream side is connected to the negative terminal of the battery BT09 located on the most downstream side of the battery unit BT08.
  • the switching circuit BT04 is one of the plurality of transistors BT10 connected to the bus BT11 and one of the plurality of transistors BT10 connected to the bus BT12 according to the control signal S1 applied to the gates of the plurality of transistors BT10.
  • the discharge battery group and the terminal pair BT01 are connected to each other by bringing them into a conductive state.
  • the positive electrode terminal of battery BT09 located most upstream in the discharge battery group is connected to either terminal A1 or A2 of the terminal pair.
  • the negative electrode terminal of the battery BT09 located most downstream in the discharge battery group is connected to either the terminal A1 or A2 of the terminal pair, that is, the terminal not connected to the positive electrode terminal.
  • An OS transistor is preferably used as the transistor BT10. Since the OS transistor has a small off-state current, the amount of charge leaked from a battery that does not belong to the discharge battery group can be reduced, and a decrease in capacity over time can be suppressed. In addition, the OS transistor is unlikely to break down when a high voltage is applied. Therefore, even when the output voltage of the discharge battery group is large, the battery BT09 to which the transistor BT10 to be turned off is connected and the terminal pair BT01 can be insulated.
  • the switching circuit BT05 includes a plurality of transistors BT13, a current control switch BT14, a bus BT15, and a bus BT16.
  • the buses BT15 and BT16 are disposed between the plurality of transistors BT13 and the current control switch BT14.
  • One of the sources or drains of the plurality of transistors BT13 is alternately connected to the buses BT15 and BT16 alternately.
  • the other of the sources or drains of the plurality of transistors BT13 is connected between two adjacent batteries BT09.
  • the other of the source and the drain of the transistor BT13 located at the uppermost stream is connected to the positive terminal of the battery BT09 located at the uppermost stream of the battery unit BT08. Further, among the plurality of transistors BT13, the other of the source and the drain of the transistor BT13 located on the most downstream side is connected to the negative terminal of the battery BT09 located on the most downstream side of the battery unit BT08.
  • an OS transistor is preferably used similarly to the transistor BT10. Since the OS transistor has a small off-state current, the amount of charge leaking from a battery that does not belong to the rechargeable battery group can be reduced, and a decrease in capacity due to the passage of time can be suppressed. In addition, the OS transistor is unlikely to break down when a high voltage is applied. Therefore, even if the voltage for charging the rechargeable battery group is large, the battery BT09 to which the transistor BT13 to be turned off is connected and the terminal pair BT02 can be insulated.
  • the current control switch BT14 has a switch pair BT17 and a switch pair BT18. One end of the switch pair BT17 is connected to the terminal B1. The other end of the switch pair BT17 is branched by two switches. One switch is connected to the bus BT15 and the other switch is connected to the bus BT16. One end of the switch pair BT18 is connected to the terminal B2. The other end of the switch pair BT18 is branched by two switches. One switch is connected to the bus BT15 and the other switch is connected to the bus BT16.
  • OS transistors are preferably used as in the transistors BT10 and BT13.
  • the switching circuit BT05 connects the rechargeable battery group and the terminal pair BT02 by controlling the combination of on / off states of the transistor BT13 and the current control switch BT14 according to the control signal S2.
  • the switching circuit BT05 connects the rechargeable battery group and the terminal pair BT02 as follows.
  • the switching circuit BT05 brings the transistor BT13 connected to the positive terminal of the battery BT09 located most upstream in the charging battery group into a conductive state in response to the control signal S2 applied to the gates of the plurality of transistors BT10. Further, the changeover circuit BT05 brings the changeover switch 151 connected to the negative terminal of the battery BT09 located most downstream in the rechargeable battery group into a conductive state in response to the control signal S2 given to the gates of the plurality of transistors BT10. To do.
  • the polarity of the voltage applied to the terminal pair BT02 can vary depending on the configuration of the discharge battery group connected to the terminal pair BT01 and the transformer circuit BT07. Moreover, in order to flow an electric current in the direction which charges a charging battery group, it is necessary to connect terminals of the same polarity between the terminal pair BT02 and the charging battery group. Therefore, the current control switch 152 is controlled to switch the connection destination of the switch pair BT17 and the switch pair BT18 according to the polarity of the voltage applied to the terminal pair BT02 by the control signal S2.
  • the switch pair BT17 is controlled to be connected to the positive terminal of the battery BT09 by the control signal S2. That is, the switch connected to the bus BT16 of the switch pair BT17 is turned on, and the switch connected to the bus BT15 of the switch pair BT17 is turned off.
  • the switch pair BT18 is controlled to be connected to the negative terminal of the battery BT09 by the control signal S2.
  • the switch connected to the bus BT15 of the switch pair BT18 is turned on, and the switch connected to the bus BT16 of the switch pair BT18 is turned off.
  • terminals having the same polarity are connected between the terminal pair BT02 and the rechargeable battery group.
  • the direction of the electric current which flows from terminal pair BT02 is controlled so that it may become a direction which charges a charging battery group.
  • the current control switch 152 may be included in the switching circuit BT04 instead of the switching circuit BT05.
  • the polarity of the voltage applied to the terminal pair BT02 is controlled by controlling the polarity of the voltage applied to the terminal pair BT01 in accordance with the current control switch BT14 and the control signal S1.
  • the current control switch BT14 controls the direction of current flowing from the terminal pair BT02 to the rechargeable battery group.
  • FIG. 14 is a circuit diagram showing a configuration example of the switching circuit BT04 and the switching circuit BT05, which is different from FIG.
  • the switching circuit BT04 includes a plurality of transistor pairs BT21, a bus BT24, and a bus BT25.
  • the bus BT24 is connected to the terminal A1.
  • the bus BT25 is connected to the terminal A2.
  • One ends of the plurality of transistor pairs BT21 are branched by a transistor BT22 and a transistor BT23, respectively.
  • One of the source and the drain of the transistor BT22 is connected to the bus BT24.
  • One of the source and the drain of the transistor BT23 is connected to the bus BT25.
  • the other ends of the plurality of transistor pairs are connected between two adjacent batteries BT09.
  • the other end of the most upstream transistor pair BT21 is connected to the positive terminal of the battery BT09 that is located on the most upstream side of the battery unit BT08. Further, among the plurality of transistor pairs BT21, the other end of the transistor pair BT21 located on the most downstream side is connected to the negative electrode terminal of the battery BT09 located on the most downstream side of the battery unit BT08.
  • the switching circuit BT04 switches the connection destination of the transistor pair BT21 to either the terminal A1 or the terminal A2 by switching the conduction / non-conduction state of the transistor BT22 and the transistor BT23 according to the control signal S1. Specifically, when the transistor BT22 is in a conductive state, the transistor BT23 is in a nonconductive state, and the connection destination is the terminal A1. On the other hand, when the transistor BT23 is in a conductive state, the transistor BT22 is in a nonconductive state, and the connection destination is the terminal A2. Which of the transistors BT22 and BT23 is turned on is determined by the control signal S1.
  • Two transistor pairs BT21 are used to connect the terminal pair BT01 and the discharge battery group. Specifically, the connection destination of the two transistor pairs BT21 is determined based on the control signal S1, whereby the discharge battery group and the terminal pair BT01 are connected. The connection destinations of the two transistor pairs BT21 are controlled by the control signal S1 so that one is the terminal A1 and the other is the terminal A2.
  • the switching circuit BT05 includes a plurality of transistor pairs BT31, a bus BT34, and a bus BT35.
  • the bus BT34 is connected to the terminal B1.
  • the bus BT35 is connected to the terminal B2.
  • One ends of the plurality of transistor pairs BT31 are branched by a transistor BT32 and a transistor BT33, respectively.
  • One end branched by the transistor BT32 is connected to the bus BT34.
  • One end branched by the transistor BT33 is connected to the bus BT35.
  • the other ends of the plurality of transistor pairs BT31 are connected between two adjacent batteries BT09.
  • the other end of the changeover switch pair 154 located on the most upstream side is connected to the positive terminal of the battery BT09 located on the most upstream side of the battery unit BT08. Further, among the plurality of transistor pairs BT31, the other end of the transistor pair BT31 located on the most downstream side is connected to the negative electrode terminal of the battery BT09 located on the most downstream side of the battery unit BT08.
  • the switching circuit BT05 switches the connection destination of the transistor pair BT31 to either the terminal B1 or the terminal B2 by switching the conduction / non-conduction state of the transistor BT32 and the transistor BT33 according to the control signal S2. Specifically, when the transistor BT32 is in a conductive state, the transistor BT33 is in a nonconductive state, and the connection destination is the terminal B1. On the other hand, when the transistor BT33 is in a conductive state, the transistor BT32 is in a nonconductive state, and the connection destination is the terminal B2. Which of the transistor BT32 and the transistor BT33 becomes conductive is determined by the control signal S2.
  • Two transistor pairs BT31 are used to connect the terminal pair BT02 and the rechargeable battery group. Specifically, the connection destination of the two transistor pairs BT31 is determined based on the control signal S2, whereby the rechargeable battery group and the terminal pair BT02 are connected. The connection destinations of the two transistor pairs BT31 are controlled by the control signal S2 so that one is the terminal B1 and the other is the terminal B2.
  • connection destination of each of the two transistor pairs BT31 is determined by the polarity of the voltage applied to the terminal pair BT02. Specifically, when a voltage is applied to the terminal pair BT02 such that the terminal B1 is a positive electrode and the terminal B2 is a negative electrode, the upstream transistor pair BT31 is in a conductive state and the transistor BT33 is in a nonconductive state. It is controlled by the control signal S2 so as to be in a state. On the other hand, the downstream transistor pair BT31 is controlled by the control signal S2 so that the transistor BT33 is conductive and the transistor BT32 is nonconductive.
  • the upstream transistor pair BT31 has the transistor BT33 in a conductive state and the transistor BT32 in a nonconductive state. It is controlled by the control signal S2.
  • the transistor pair BT31 on the downstream side is controlled by the control signal S2 so that the transistor BT32 is conductive and the transistor BT33 is nonconductive. In this way, terminals having the same polarity are connected between the terminal pair BT02 and the rechargeable battery group. And the direction of the electric current which flows from terminal pair BT02 is controlled so that it may become a direction which charges a charging battery group.
  • the transformation control circuit BT06 controls the operation of the transformation circuit BT07.
  • the transformation control circuit BT06 generates a transformation signal S3 for controlling the operation of the transformation circuit BT07 based on the number of the batteries BT09 included in the discharge battery group and the number of the batteries BT09 included in the charging battery group. Output to BT07.
  • the transformation control circuit BT06 outputs a transformation signal S3 that controls the transformation circuit BT07 so as to lower the discharge voltage (Vdis) within a range in which the rechargeable battery group can be charged.
  • the transformation control circuit BT06 outputs a transformation signal S3 that controls the transformation circuit BT07 so as to boost the discharge voltage (Vdis) within a range where an excessive charging voltage is not applied to the rechargeable battery group.
  • the voltage value used as the excessive charging voltage can be determined in view of the product specifications of the battery BT09 used in the battery unit BT08.
  • the voltage stepped up and stepped down by the transformer circuit BT07 is applied to the terminal pair BT02 as a charging voltage (Vcha).
  • FIGS. 15A to 15C are conceptual diagrams for explaining an operation example of the transformation control circuit BT06 corresponding to the discharge battery group and the charge battery group described in FIGS. 12A to 12C. is there. 15A to 15C show the battery control unit BT41.
  • the battery control unit BT41 includes the terminal pair BT01, the terminal pair BT02, the switching control circuit BT03, the switching circuit BT04, the switching circuit BT05, the transformation control circuit BT06, and the transformation circuit BT07.
  • the battery control unit BT41 includes the terminal pair BT01, the terminal pair BT02, the switching control circuit BT03, the switching circuit BT04, the switching circuit BT05, the transformation control circuit BT06, and the transformation circuit BT07.
  • the switching control circuit BT03 determines the high voltage cells a to c as the discharge battery group and the low voltage cell d as the charge battery group. Then, the transformation control circuit BT06 determines the discharge voltage (the Vdis step-up / down ratio N based on the ratio of the number of the batteries BT09 included in the charging battery group when the number of the batteries BT09 included in the discharging battery group is used as a reference). calculate.
  • the transformation control circuit BT06 sets the step-up / step-down ratio N larger than the ratio of the number of batteries BT09 included in the charging battery group when the number of batteries BT09 included in the discharging battery group is used as a reference.
  • the transformation control circuit BT06 increases the step-up / step-down ratio N by about 1 to 10% with respect to the ratio of the number of batteries BT09 included in the charging battery group when the number of batteries BT09 included in the discharging battery group is used as a reference. Is preferred.
  • the charging voltage is larger than the voltage of the charging battery group, but the charging voltage is actually equal to the voltage of the charging battery group.
  • the transformation control circuit BT06 passes a current for charging the charging battery group. This current is a value set in the transformation control circuit BT06.
  • the transformation control circuit BT06 since the number of batteries BT09 included in the discharge battery group is three and the number of batteries BT09 included in the charge battery group is one, the transformation control circuit BT06 includes 1 A value slightly larger than / 3 is calculated as the buck-boost ratio N. Then, the transformation control circuit BT06 steps down the discharge voltage according to the step-up / step-down ratio N, and outputs a transformation signal S3 that converts it to a charging voltage to the transformation circuit BT07. Then, the transformer circuit BT07 applies the charging voltage transformed according to the transformation signal S3 to the terminal pair BT02. The battery BT09 included in the rechargeable battery group is charged by the charging voltage applied to the terminal pair BT02.
  • the step-up / step-down ratio N is calculated as in FIG. 15A.
  • the number of batteries BT09 included in the discharge battery group is equal to or less than the number of batteries BT09 included in the charge battery group. It becomes. Therefore, in this case, the transformation control circuit BT06 outputs a transformation signal S3 that boosts the discharge voltage and converts it into a charging voltage.
  • Transformer circuit BT07 converts the discharge voltage applied to terminal pair BT01 into a charge voltage based on transform signal S3. Then, the transformer circuit BT07 applies the converted charging voltage to the terminal pair BT02.
  • the transformer circuit BT07 electrically insulates between the terminal pair BT01 and the terminal pair BT02.
  • the transformer circuit BT07 has the absolute voltage of the negative terminal of the battery BT09 located most downstream in the discharge battery group and the absolute voltage of the negative terminal of the battery BT09 located most downstream in the charge battery group. Prevent short circuits due to differences.
  • the transformer circuit BT07 converts the discharge voltage, which is the total voltage of the discharge battery group, into a charge voltage based on the transform signal S3.
  • the transformer circuit BT07 can use, for example, an insulation type DC (Direct Current) -DC converter.
  • the transformation control circuit BT06 controls the charging voltage converted by the transformation circuit BT07 by outputting a signal for controlling the on / off ratio (duty ratio) of the isolated DC-DC converter as the transformation signal S3. .
  • Insulated DC-DC converters include flyback method, forward method, RCC (Ringing Choke Converter) method, push-pull method, half-bridge method, and full-bridge method. An appropriate method is selected according to the size.
  • FIG. 16 shows the configuration of a transformer circuit BT07 using an insulated DC-DC converter.
  • Insulated DC-DC converter BT51 has switch part BT52 and transformer part BT53.
  • the switch unit BT52 is a switch that switches on / off the operation of the isolated DC-DC converter, and is realized by using, for example, a MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor), a bipolar transistor, or the like. Further, the switch unit BT52 periodically switches between the on state and the off state of the isolated DC-DC converter BT51 based on the transform signal S3 that is output from the transform control circuit BT06 and controls the on / off ratio.
  • MOSFET Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor
  • the switch unit BT52 can take various configurations depending on the method of the insulation type DC-DC converter used.
  • the transformer unit BT53 converts the discharge voltage applied from the terminal pair BT01 into a charge voltage. Specifically, the transformer unit BT53 operates in conjunction with the on / off state of the switch unit BT52, and converts the discharge voltage into a charge voltage according to the on / off ratio.
  • This charging voltage increases as the time in which the switch is turned on in the switching period of the switch unit BT52 is longer. On the other hand, the charging voltage becomes smaller as the time for which the on state is turned on is shorter in the switching period of the switch unit BT52.
  • the terminal pair BT01 and the terminal pair BT02 can be insulated from each other inside the transformer unit BT53.
  • FIG. 17 is a flowchart from the start (Start) to the end (End) showing the flow of processing of the power storage device BT00.
  • the power storage device BT00 acquires a voltage measured for each of the plurality of batteries BT09 (step S001). Then, power storage device BT00 determines whether or not the start condition of the operation for aligning the voltages of the plurality of batteries BT09 is satisfied (step S002).
  • the start condition can be, for example, whether or not the difference between the maximum value and the minimum value of the voltage measured for each of the plurality of batteries BT09 is equal to or greater than a predetermined threshold. If this start condition is not satisfied (step S002: NO), the voltage of each battery BT09 is balanced, and the power storage device BT00 does not perform the subsequent processing.
  • step S002 when the start condition is satisfied (step S002: YES), the power storage device BT00 executes a process for aligning the voltages of the batteries BT09.
  • the power storage device BT00 determines whether each battery BT09 is a high voltage cell or a low voltage cell based on the measured voltage for each battery (step S003). Then, the power storage device BT00 determines a discharge battery group and a charge battery group based on the determination result (step S004). Further, power storage device BT00 generates control signal S1 for setting the determined discharge battery group as a connection destination of terminal pair BT01, and control signal S2 for setting the determined charge battery group as a connection destination of terminal pair BT02. (Step S005).
  • the power storage device BT00 outputs the generated control signal S1 and control signal S2 to the switching circuit BT04 and the switching circuit BT05, respectively. Then, the switching circuit BT04 connects the terminal pair BT01 and the discharge battery group, and the switching circuit BT05 connects the terminal pair BT02 and the discharge battery group (step S006).
  • the power storage device BT00 generates the transformation signal S3 based on the number of the batteries BT09 included in the discharge battery group and the number of the batteries BT09 included in the charge battery group (step S007). Then, the power storage device BT00 converts the discharge voltage applied to the terminal pair BT01 into a charging voltage based on the transformation signal S3, and applies it to the terminal pair BT02 (step S008). Thereby, the electric charge of a discharge battery group is moved to a charge battery group.
  • the charge when the charge is transferred from the discharge battery group to the charge battery group, the charge is temporarily accumulated from the discharge battery group and then released to the charge battery group as in the capacitor system. Do not need. Thereby, the charge transfer efficiency per unit time can be improved. Further, the discharge battery group and the charge battery group are individually switched by the switching circuit BT04 and the switching circuit BT05.
  • the transformer circuit BT07 converts the discharge voltage applied to the terminal pair BT01 into the charge voltage based on the number of the batteries BT09 included in the discharge battery group and the number of the batteries BT09 included in the charge battery group. Applied to pair BT02. Thereby, no matter how the discharge-side and charge-side batteries BT09 are selected, the charge transfer can be realized without any problem.
  • the OS transistors for the transistors BT10 and BT13 the amount of charge leaked from the battery BT09 that does not belong to the charging battery group and the discharging battery group can be reduced. Thereby, the fall of the capacity
  • the OS transistor has less variation in characteristics with respect to heat than the Si transistor. Thereby, even if the temperature of the battery BT09 rises, normal operation such as switching between the conductive state and the non-conductive state according to the control signals S1 and S2 can be performed.
  • Embodiment 4 an example of an electronic device in which the secondary battery described in Embodiment 1 can be mounted is described.
  • FIG. 18A and FIG. 18B each illustrate an example of a tablet terminal that can be folded.
  • a tablet terminal 9600 illustrated in FIGS. 18A and 18B includes a housing 9630a, a housing 9630b, a movable portion 9640 that connects the housing 9630a and the housing 9630b, a display portion 9631a, and a display portion 9631b.
  • a display portion 9631, a display mode switching switch 9626, a power switch 9627, a power saving mode switching switch 9625, a fastener 9629, and an operation switch 9628 are provided.
  • FIG. 18A shows a state where the tablet terminal 9600 is opened
  • FIG. 18B shows a state where the tablet terminal 9600 is closed.
  • the tablet terminal 9600 includes the secondary battery 9641 of one embodiment of the present invention over the printed circuit board 9635 inside the housing 9630a.
  • Part of the display portion 9631 a can be a touch panel region 9632 a and data can be input when a displayed operation key 9638 is touched.
  • a structure in which half of the regions have a display-only function and a structure in which the other half has a touch panel function is shown, but the structure is not limited thereto.
  • the entire region of the display portion 9631a may have a touch panel function.
  • the entire surface of the display portion 9631a can display keyboard buttons to serve as a touch panel, and the display portion 9631b can be used as a display screen.
  • part of the display portion 9631b can be a touch panel region 9632b.
  • a keyboard button can be displayed on the display portion 9631b by touching a position where the keyboard display switching button 9539 on the touch panel is displayed with a finger or a stylus.
  • Touch input can be performed simultaneously on the touch panel region 9632a and the touch panel region 9632b.
  • a display mode switching switch 9626 can switch a display direction such as a vertical display or a horizontal display, and can select a monochrome display or a color display.
  • the power saving mode change-over switch 9625 can optimize the display luminance in accordance with the amount of external light in use detected by an optical sensor incorporated in the tablet terminal 9600.
  • the tablet terminal may include not only an optical sensor but also other detection devices such as a gyroscope, an acceleration sensor, and other sensors that detect inclination.
  • FIG. 18A illustrates an example in which the display areas of the display portion 9631b and the display portion 9631a are the same; however, there is no particular limitation, and one size may differ from the other size, and the display quality may be May be different.
  • one display panel may be capable of displaying images with higher definition than the other.
  • FIG. 18B illustrates a closed state, in which the tablet terminal includes a housing 9630, a solar cell 9633, and a charge / discharge control circuit 9634.
  • the tablet terminal 9600 can be folded in two, the housing 9630a and the housing 9630b can be folded so as to overlap when not in use. By folding, the display portion 9631a and the display portion 9631b can be protected; thus, durability of the tablet terminal 9600 can be improved. Further, since the secondary battery 9641 using the secondary battery of one embodiment of the present invention is small and can be provided with a plurality of secondary batteries having different output voltages over the substrate, the tablet terminal 9600 can have low power consumption. Can be
  • the tablet type terminal shown in FIGS. 18A and 18B has a function for displaying various information (still images, moving images, text images, etc.), a calendar, a date or a time.
  • a function for displaying on the display unit, a touch input function for performing touch input operation or editing of information displayed on the display unit, a function for controlling processing by various software (programs), and the like can be provided.
  • Electric power can be supplied to the touch panel, the display unit, the video signal processing unit, or the like by the solar battery 9633 mounted on the surface of the tablet terminal.
  • the solar battery 9633 can be provided on one or two surfaces of the housing 9630 and the secondary battery 9641 can be charged efficiently.
  • FIG. 18C illustrates a solar battery 9633, a secondary battery 9641, a DCDC converter 9636, a converter 9637, a switch SW1 to a switch SW3, and a display portion 9631.
  • the secondary battery 9641, the DCDC converter 9636, the converter 9637, The switches SW1 to SW3 are portions corresponding to the charge / discharge control circuit 9634 illustrated in FIG.
  • the power generated by the solar battery is stepped up or down by the DCDC converter 9636 so as to be a voltage for charging the secondary battery 9641.
  • the switch SW1 When power from the solar cell 9633 is used for the operation of the display portion 9631, the switch SW1 is turned on, and the converter 9637 increases or decreases the voltage required for the display portion 9631. In the case where display on the display portion 9631 is not performed, the switch SW1 may be turned off and the switch SW2 may be turned on to charge the secondary battery 9641.
  • the solar battery 9633 is shown as an example of the power generation unit, but is not particularly limited, and the secondary battery is charged by another power generation unit such as a piezoelectric element (piezo element) or a thermoelectric conversion element (Peltier element). It may be.
  • a non-contact power transmission module that wirelessly (contactlessly) transmits and receives power for charging and other charging means may be combined.
  • FIG. 19 illustrates an example of another electronic device.
  • a display device 8000 is an example of an electronic device using the secondary battery 8004 according to one embodiment of the present invention.
  • the display device 8000 corresponds to a display device for receiving TV broadcasts, and includes a housing 8001, a display portion 8002, a speaker portion 8003, a secondary battery 8004, and the like.
  • a secondary battery 8004 according to one embodiment of the present invention is provided in the housing 8001.
  • the display portion 8002 includes a liquid crystal display device, a light emitting device including a light emitting element such as an organic EL element, an electrophoretic display device, a DMD (Digital Micromirror Device), a PDP (Plasma Display Panel), and an FED (Field Emission Display).
  • a semiconductor display device such as can be used.
  • the display device includes all information display devices such as a personal computer and an advertisement display in addition to a TV broadcast reception.
  • a stationary lighting device 8100 is an example of an electronic device using the secondary battery according to one embodiment of the present invention.
  • the lighting device 8100 includes a housing 8101, a light source 8102, a control board 8103, and the like.
  • the secondary battery is provided on the control board 8103.
  • FIG. 19 illustrates the installation type lighting device 8100 provided on the ceiling 8104; however, the secondary battery according to one embodiment of the present invention can be used for a side battery 8105, a floor 8106, a window 8107, or the like other than the ceiling 8104. It can also be used for a stationary illumination device provided on the desk, or a desktop illumination device.
  • the light source 8102 can be an artificial light source that artificially obtains light using electric power.
  • discharge lamps such as incandescent bulbs and fluorescent lamps, and light emitting elements such as LEDs and organic EL elements are examples of the artificial light source.
  • an air conditioner including an indoor unit 8200 and an outdoor unit 8204 is an example of an electronic device using the secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • the indoor unit 8200 includes a housing 8201, an air outlet 8202, a control board 8203 provided with a secondary battery, and the like.
  • FIG. 19 illustrates a separate type air conditioner including an indoor unit and an outdoor unit.
  • an integrated air conditioner having the functions of the indoor unit and the outdoor unit in a single housing is illustrated.
  • the secondary battery according to one embodiment of the present invention can also be used.
  • an electric refrigerator-freezer 8300 is an example of an electronic device using the secondary battery according to one embodiment of the present invention.
  • the electric refrigerator-freezer 8300 includes a housing 8301, a refrigerator door 8302, a freezer door 8303, a control board 8304 provided with a secondary battery, and the like.
  • the control board 8304 is provided inside the housing 8301.
  • This embodiment can be implemented in appropriate combination with any of the other embodiments.
  • Embodiment 5 In this embodiment, an example in which the secondary battery described in Embodiment 1 is mounted on a vehicle is shown.
  • FIG. 20 illustrates a vehicle using one embodiment of the present invention.
  • An automobile 8400 shown in FIG. 20 has a secondary battery on a control board.
  • the secondary battery can supply power to a light-emitting device such as a headlight 8401 or a room light (not shown).
  • the secondary battery can supply power to a display device such as a speedometer or a tachometer included in the automobile 8400.
  • the secondary battery can supply power to a semiconductor device such as a navigation system included in the automobile 8400.
  • This embodiment can be implemented in appropriate combination with any of the other embodiments.

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Abstract

基板に実装可能で、 作製時に容易に出力する電圧を選択することができる二次電池、 及びその作製方 法を提供する。 略同一形状の小型のセルを積層し、 積層数を変えることで、 作製時に容易に出力する 電圧を選択することができる二次電池を作製する。 該セルには、 スペーサとポリマーを有する電解液 を用いて、 該スペーサにより、 前記正極活物質層と、 前記負極活物質層の間の距離を一定以上に保つ こととする。また該ポリマーにより、前記電解液をゲル化し、シート状に形成可能な電解液とする。 また、スクリーン印刷をはじめとする印刷法を用いて、正極活物質層および負極活物質層を形成する。

Description

二次電池、およびその作製方法
本発明は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。特に、本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、撮像装置、それらの駆動方法、または、それらの製造方法に関する。特に、本発明の一態様は、二次電池、および二次電池の作製方法に関する。
携帯機器、ウェアラブル機器の普及に従い、これらに搭載される二次電池の容量の拡大、重量および体積の削減の要求がますます大きくなっている。一方で、メモリー、入出力、アナログ回路等において、効率、ＳＮ比、規格等の電気的スペックの最適化により、各々への供給電圧は２．５Ｖ、５Ｖ、７Ｖ、１２Ｖ、±６Ｖ等、多種の電圧が要求される傾向にある。現状では、一定の電圧を供給する電池から取り出された電圧は、昇圧、降圧、昇降圧のＤＣ／ＤＣコンバータを経ることで、各回路が要求する電圧に変換されている。
例えば特許文献１には、非水系二次電池を内蔵した半導体装置が開示されている。
一方、一般的な電子機器における配線では、相互干渉を防ぐために電源線は必ずしも最短に配線されない。しかし周波数の高いスイッチングではどうしても配線のインダクタンス等が大きくなり、ある周波数で共振が起こり、十分な定電圧性を得ることが難しかった。
特開２００８−１４７３９１号公報
共振を抑制する有効な方法の一つとして、配線をごく短くする方法がある。配線がごく短い場合は、共振周波数がきわめて高くなるため影響を無視することができるためである。そのためには、ある電圧を要求する回路が搭載されたチップと、その電圧を供給する電源との距離を近くする必要がある。すなわち、ある電圧を要求するチップの近くにその電圧を供給する二次電池を配置する、「ローカルセル」化が理想となる。
しかしながら、現状の二次電池は、所望の電圧を得るためにプリント基板上で直列接続をするのに適した構造ではない。そこで、本発明の一態様は、基板に実装可能で、作製時に、容易に出力する電圧を選択することができる二次電池の作製方法を提供することを課題とする。
または、本発明の一態様は、新規な蓄電装置、新規な二次電池、新規な二次電池を搭載した電子機器などを提供することを課題とする。なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
上記目的を達成するために、本発明の一態様では、略同一形状の小型のセルを積層し、積層数を変えることで、作製時に、容易に出力する電圧を選択することができる二次電池を作製することとする。
該セルには、スペーサとポリマーを有する電解液を用いて、該スペーサにより、前記正極活物質層と、前記負極活物質層の間の距離を一定以上に保つこととする。また該ポリマーにより、前記電解液をゲル化し、シート状に形成可能な電解液とする。
また、スクリーン印刷をはじめとする印刷法を用いて、正極活物質層および負極活物質層を形成することとする。
　本発明の一態様は、正極集電体と、正極集電体上の正極活物質層と、負極集電体と、負極集電体上の負極活物質層と、電解液と、外装体と、を有する二次電池であって、外装体は、正極集電体、正極活物質層、負極集電体、負極活物質層および電解液を覆い、電解液は、スペーサと、ポリマーと、電解質と、溶媒と、を有し、スペーサは、正極活物質層と、負極活物質層の間の距離を一定以上に保つ機能を有し、ポリマーは、電解液をゲル化する機能を有する二次電池である。
　また、上記構成において、スペーサは、電解液をゲル化する機能を有することが好ましい。
　また、上記の構成において、スペーサは酸化アルミニウムを有する粒子であることが好ましい。
　また、上記構成において、電解液が有するポリマーはＰＶＤＦを有し、電解質はＬｉ（ＳＯ２Ｆ）２Ｎを有し、溶媒はエチレンカーボネート（ＥＣ）とプロピレンカーボネート（ＰＣ）を有することが好ましい。
　本発明の一態様は、第１のセルと、第２のセルと、外装体と、を有する二次電池であって、外装体は、第１のセルと、第２のセルを覆い、第１のセルと、第２のセルは直列に電気的に接続され、第１のセルは、第１の正極集電体と、第１の正極集電体上の第１の正極活物質層と、第１の負極集電体と、第１の負極集電体上の第１の負極活物質層と、第１の電解液と、を有し、第１の電解液は、第１のスペーサと、第１のポリマーと、第１の電解質と、第１の溶媒と、を有し、第１のスペーサは、第１の正極活物質層と、第１の負極活物質層の間の距離を一定以上に保つ機能を有し、第１のポリマーは、第１の電解液をゲル化する機能を有し、第２のセルは、第２の正極集電体と、第２の正極集電体上の第２の正極活物質層と、第２の負極集電体と、第２の負極集電体上の第２の負極活物質層と、第２の電解液と、を有し、第２の電解液は、第２のスペーサと、第２のポリマーと、第２の電解質と、第２の溶媒と、を有し、第２のスペーサは、第２の正極活物質層と、第２の負極活物質層の間の距離を一定以上に保つ機能を有し、第２のポリマーは、第２の電解液をゲル化する機能を有する二次電池である。
本発明の一態様は、正極集電体上に、第１の正極活物質層および第２の正極活物質層を形成する工程と、負極集電体上に、第１の負極活物質層および第２の負極活物質層を形成する工程と、正極集電体上に、スペーサを有する電解液を、第１の正極活物質層および第２の正極活物質層と、電解液が接するように配置する工程と、電解液上に、負極集電体を、電解液と第１の負極活物質層および第２の負極活物質層が接し、かつ第１の正極活物質層と第１の負極活物質層が重畳し、第２の正極活物質層と第２の負極活物質層が重畳するように配置する工程と、正極集電体、第１の正極活物質層、第２の正極活物質層、電解液、第１の負極活物質層、第２の負極活物質層および負極集電体を、加熱および加圧する工程と、正極集電体と負極集電体の間の領域に、加熱して流動性が増した絶縁体を注入する工程と、正極集電体、負極集電体、電解液および絶縁体を、第１の正極活物質層と第２の正極活物質層の間で切断する工程と、切断工程によって作製された、第１の正極活物質層および第１の負極活物質層を有する第１のセルと、第２の正極活物質層および第２の負極活物質層を有する第２のセルと、を直列に電気的に接続する工程と、第１のセルおよび第２のセルを、外装体で覆う工程と、を有する二次電池の作製方法である。
　また、上記構成において、電解液は、ポリマーと、電解質と、溶媒と、を有し、正極集電体上に、電解液を、第１の正極活物質層および第２の正極活物質層と、電解液が接するように配置する工程において、電解液は、シート状のゲルであることが好ましい。
　また、上記構成において、スペーサは、酸化アルミニウムを有する粒子であることが好ましい。
本発明の一態様により、基板に実装可能で、作製時に、容易に出力する電圧を選択することができる二次電池の作製方法を提供することができる。
または、新規な蓄電装置、新規な二次電池、新規な二次電池を搭載した電子機器などを提供することができる。なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
二次電池の一例の斜視図および断面図。 二次電池の一例の斜視図および断面図。 二次電池の一例の斜視図および断面図。 二次電池の一例の断面図。 二次電池の作製方法の一例を説明する上面図および断面図。 二次電池の作製方法の一例を説明する上面図および断面図。 二次電池の作製方法の一例を説明する断面図。 二次電池の作製方法の一例を説明する断面図および斜視図。 二次電池の作製方法の一例を説明する斜視図。 二次電池の作製方法の一例を説明する斜視図。 蓄電装置の電池制御ユニットを説明するブロック図。 蓄電装置の電池制御ユニットを説明する概念図。 蓄電装置の電池制御ユニットを説明する回路図。 蓄電装置の電池制御ユニットを説明する回路図。 蓄電装置の電池制御ユニットを説明する概念図。 蓄電装置の電池制御ユニットを説明するブロック図。 蓄電装置の電池制御ユニットを説明するフローチャート。 電子機器の例を説明する図。 電子機器の例を説明する図。 電子機器の例を説明する図。
以下では、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、その形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。また、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
「電気的に接続」には、「何らかの電気的作用を有するもの」を介して接続されている場合が含まれる。ここで、「何らかの電気的作用を有するもの」は、接続対象間での電気信号の授受を可能とするものであれば、特に制限はない。
図面等において示す各構成の、位置、大きさ、長さ、範囲などは、理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、長さ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
「第１」、「第２」、「第３」などの序数詞は、構成要素の混同を避けるために付すものである。
（実施の形態１）
本実施の形態では、図１乃至図４を用いて、本発明の一態様の二次電池の一例について説明する。
まず図１（Ａ）に、二次電池が有するセル１００の斜視図を示す。図１（Ｂ）に、図１（Ａ）におけるＡ１−Ａ２の断面図を示す。
セル１００は、正極集電体１１１と、正極集電体１１１上に設けられた正極活物質層１１２と、負極集電体１１５と、負極集電体１１５上に設けられた負極活物質層１１６を有する。正極活物質層１１２は正極活物質を有する。また負極活物質層１１６は負極活物質を有する。また、セル１００は、正極活物質層１１２と負極活物質層１１６の間に、スペーサ１１３を有する電解液１１４を有する。
正極集電体１１１および負極集電体１１５は、長辺が３ｃｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましい。正極集電体１１１および負極集電体１１５を小さくすることで、セル１００を小型にすることができる。
電解液１１４が有するスペーサ１１３は、正極活物質層１１２と負極活物質層１１６の間の距離を一定以上に保つ機能を有する。換言すれば、セル１００ではスペーサ１１３がセパレータとして機能している。
電解液１１４は、ポリマー、電解質および溶媒を有する。ポリマーにより、電解液１１４をゲル化することができる。ゲル化することで、電解液１１４をシート状に形成できるため、セル１００の作製工程を大幅に簡略化することができる。なお本明細書等において、ゲルは、化学ゲルと物理ゲルを含む。またゲル化とは、ポリマーが架橋することをいう。
電解液１１４が有するポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキシド系、ポリアクリロニトリル系、ポリフッ化ビニリデン系、ポリアクリレート系、ポリメタクリレート系ポリマーを用いることができる。また、常温（例えば２５℃）で電解液１１４をゲル化できるポリマーを用いることが好ましい。なお本明細書等において、例えばポリフッ化ビニリデン系ポリマーとは、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を含むポリマーを意味し、ポリ（フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン）共重合体等を含む。
なおＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光光度計）等を用いることで、上記のポリマーを定性分析することができる。例えばポリフッ化ビニリデン系ポリマーは、ＦＴ−ＩＲで得た吸収スペクトルに、Ｃ−Ｆ結合を示す吸収パターンを有する。またポリアクリロニトリル系ポリマーは、ＦＴ−ＩＲで得た吸収スペクトルに、Ｃ≡Ｎ結合を示す吸収パターンを有する。
また電解液１１４が有する電解質としては、キャリアイオンが移動可能な材料を用いる。キャリアイオンとしてリチウムイオンを用いる場合、電解質の代表例としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ、Ｌｉ（ＳＯ２Ｆ）２Ｎ等のリチウム塩がある。これらの電解質は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いてもよい。
また、電解液１１４が有する溶媒としては、キャリアイオンが移動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（ＰＣ）、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、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、難燃性及び難揮発性であるイオン液体（常温溶融塩）を一つまたは複数用いることで、蓄電池の内部短絡や、過充電等によって内部温度が上昇しても、蓄電池の破裂や発火などを防ぐことができる。なお、イオン液体は、流動状態にある塩であり、イオン移動度（伝導度）が高い。また、イオン液体は、カチオンとアニオンとを含む。イオン液体としては、エチルメチルイミダゾリウム（ＥＭＩ）カチオンを含むイオン液体、またはＮ−メチル−Ｎ−プロピルピペリジニウム（ＰＰ１３）カチオンを含むイオン液体などがある。
本実施の形態では、電解液１１４が有するポリマーとしてＰＶＤＦを用い、電解質としてＬｉ（ＳＯ２Ｆ）２Ｎを用い、溶媒としてＥＣとＰＣの混合溶媒を用いることとする。
スペーサ１１３には、絶縁体の粒子を用いる。材料としては、例えば酸化アルミニウム、酸化ケイ素、ガラス、およびフッ素樹脂、ナイロン、ＡＢＳ、フェノール樹脂、アクリル、エポキシ樹脂をはじめとする樹脂を用いることができる。スペーサ１１３の形状としては、粒径が１０μｍ以上１００μｍ以下の粒子が好ましく、粒径が１７μｍ以上２０μｍ以下の粒子であるとより好ましい。形状は球形の他、楕円球形、角柱等であってもよい。なお本明細書等において、電解液１１４がスペーサ１１３を有するとは、電解液１１４にスペーサ１１３が混合されている状態を含むこととする。また本明細書等において、スペーサ１１３の粒径は、粒子の幾何学的平均粒子径を指すこととする。幾何学的平均粒子径は、例えばＳＥＭやＴＥＭによる顕微鏡法で求めることができる。
正極集電体１１１および負極集電体１１５に用いる材料は、二次電池内で顕著な化学変化を引き起こさずに高い導電性を示す限り、特別な制限はない。例えば、金、白金、鉄、ニッケル、銅、アルミニウム、チタン、タンタル、マンガン等の金属、及びこれらの合金（ステンレスなど）を用いることができる。また、炭素、ニッケル、チタン等で被覆してもよい。また、シリコン、ネオジム、スカンジウム、モリブデンなどを添加して耐熱性を向上させてもよい。また、集電体は、箔状、シート状、板状、網状、円柱状、コイル状、パンチングメタル状、エキスパンドメタル状、多孔質状及び不織布を包括する様々な形態等の形状を適宜用いることができる。さらに、活物質との密着性を上げるために集電体は表面に細かい凹凸を有していてもよい。また、集電体は、厚みが５μｍ以上３０μｍ以下のものを用いるとよい。
正極活物質および負極活物質は、リチウムイオン等のキャリアイオンとの可逆的な反応が可能な材料であればよい。適当な手段により粉砕、造粒及び分級する事で、活物質の平均粒径や粒径分布を制御する事が出来る。
正極活物質層に用いる正極活物質としては、オリビン型の結晶構造、層状岩塩型の結晶構造、またはスピネル型の結晶構造を有する複合酸化物等がある。正極活物質として、例えばＬｉＦｅＯ２、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ５、ＭｎＯ２等の化合物を用いる。
または、複合材料（一般式ＬｉＭＰＯ４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上））を用いることができる。一般式ＬｉＭＰＯ４の代表例としては、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＮｉＰＯ４、ＬｉＣｏＰＯ４、ＬｉＭｎＰＯ４、ＬｉＦｅａＮｉｂＰＯ４、ＬｉＦｅａＣｏｂＰＯ４、ＬｉＦｅａＭｎｂＰＯ４、ＬｉＮｉａＣｏｂＰＯ４、ＬｉＮｉａＭｎｂＰＯ４（ａ＋ｂは１以下、０＜ａ＜１、０＜ｂ＜１）、ＬｉＦｅｃＮｉｄＣｏｅＰＯ４、ＬｉＦｅｃＮｉｄＭｎｅＰＯ４、ＬｉＮｉｃＣｏｄＭｎｅＰＯ４（ｃ＋ｄ＋ｅは１以下、０＜ｃ＜１、０＜ｄ＜１、０＜ｅ＜１）、ＬｉＦｅｆＮｉｇＣｏｈＭｎｉＰＯ４（ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉは１以下、０＜ｆ＜１、０＜ｇ＜１、０＜ｈ＜１、０＜ｉ＜１）等のリチウム化合物を材料として用いることができる。
または、一般式Ｌｉ（２−ｊ）ＭＳｉＯ４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上、０≦ｊ≦２）等の複合材料を用いることができる。一般式Ｌｉ（２−ｊ）ＭＳｉＯ４の代表例としては、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は１以下、０＜ｋ＜１、０＜ｌ＜１）、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｍＮｉｎＣｏｑＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｍＮｉｎＭｎｑＳｉＯ４、Ｌｉ（２−ｊ）ＮｉｍＣｏｎＭｎｑＳｉＯ４（ｍ＋ｎ＋ｑは１以下、０＜ｍ＜１、０＜ｎ＜１、０＜ｑ＜１）、Ｌｉ（２−ｊ）ＦｅｒＮｉｓＣｏｔＭｎｕＳｉＯ４（ｒ＋ｓ＋ｔ＋ｕは１以下、０＜ｒ＜１、０＜ｓ＜１、０＜ｔ＜１、０＜ｕ＜１）等のリチウム化合物を材料として用いることができる。
また、正極活物質として、ＡｘＭ２（ＸＯ４）３（Ａ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｘ＝Ｓ、Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｓ、Ｓｉ）の一般式で表されるナシコン型化合物を用いることができる。ナシコン型化合物としては、Ｆｅ２（ＭｎＯ４）３、Ｆｅ２（ＳＯ４）３、Ｌｉ３Ｆｅ２（ＰＯ４）３等がある。また、正極活物質として、Ｌｉ２ＭＰＯ４Ｆ、Ｌｉ２ＭＰ２Ｏ７、Ｌｉ５ＭＯ４（Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ）の一般式で表される化合物、ＮａＦｅＦ３、ＦｅＦ３等のペロブスカイト型フッ化物、ＴｉＳ２、ＭｏＳ２等の金属カルコゲナイド（硫化物、セレン化物、テルル化物）、ＬｉＭＶＯ４等の逆スピネル型の結晶構造を有する酸化物、バナジウム酸化物系（Ｖ２Ｏ５、Ｖ６Ｏ１３、ＬｉＶ３Ｏ８等）、マンガン酸化物、有機硫黄化合物等の材料を用いることができる。
なお、キャリアイオンが、リチウムイオン以外のアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオンの場合、正極活物質として、上記リチウム化舎物、リチウム含有複合リン酸塩及びリチウム含有複合ケイ酸塩等において、リチウムの代わりに、アルカリ金属（例えば、ナトリウムやカリウム等）、アルカリ土類金属（例えば、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ベリリウム、マグネシウム等）を用いてもよい。
また、正極活物質層には、上述した正極活物質の他、活物質の密着性を高めるための結着剤（バインダ）、正極活物質層の導電性を高めるための導電助剤等を有していてもよい。
また、負極活物質層に用いる負極活物質としては、リチウムの溶解・析出、又はリチウムイオンとの可逆的な反応が可能な材料を用いることができ、リチウム金属、炭素系材料、合金系材料等を用いることができる。
リチウム金属は、酸化還元電位が低く（標準水素電極に対して−３．０４５Ｖ）、重量及び体積当たりの比容量が大きい（それぞれ３８６０ｍＡｈ／ｇ、２０６２ｍＡｈ／ｃｍ３）ため、好ましい。
炭素系材料としては、黒鉛、易黒鉛化性炭素（ソフトカーボン）、難黒鉛化性炭素（ハードカーボン）、カーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンブラック等がある。
黒鉛としては、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、コークス系人造黒鉛、ピッチ系人造黒鉛等の人造黒鉛や、球状化天然黒鉛等の天然黒鉛がある。
黒鉛はリチウムイオンが黒鉛に挿入されたとき（リチウム−黒鉛層間化合物の生成時）にリチウム金属と同程度に卑な電位を示す（０．１Ｖ以上０．３Ｖ以下　ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）。これにより、リチウムイオン二次電池は高い作動電圧を示すことができる。さらに、黒鉛は、単位体積当たりの容量が比較的高い、体積膨張が小さい、安価である、リチウム金属に比べて安全性が高い等の利点を有するため、好ましい。
また、負極活物質には上述の炭素材の他、キャリアイオンとの合金化、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を用いることができる。キャリアイオンがリチウムイオンである場合、合金系材料としては、例えば、Ｍｇ、Ｃａ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、及びＩｎ等のうちの少なくとも一つを含む材料を用いることができる。このような元素は炭素に対して容量が大きく、特にシリコンは理論容量が４２００ｍＡｈ／ｇと飛躍的に高い。このため、負極活物質にシリコンを用いることが好ましい。このような元素を用いた合金系材料としては、例えば、Ｍｇ２Ｓｉ、Ｍｇ２Ｇｅ、Ｍｇ２Ｓｎ、ＳｎＳ２、Ｖ２Ｓｎ３、ＦｅＳｎ２、ＣｏＳｎ２、Ｎｉ３Ｓｎ２、Ｃｕ６Ｓｎ５、Ａｇ３Ｓｎ、Ａｇ３Ｓｂ、Ｎｉ２ＭｎＳｂ、ＣｅＳｂ３、ＬａＳｎ３、Ｌａ３Ｃｏ２Ｓｎ７、ＣｏＳｂ３、ＩｎＳｂ、ＳｂＳｎ等がある。
また、負極活物質として、ＳｉＯ、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、リチウムチタン酸化物（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）、リチウム−黒鉛層間化合物（ＬｉｘＣ６）、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化タングステン（ＷＯ２）、酸化モリブデン（ＭｏＯ２）等の酸化物を用いることができる。
なお、ＳｉＯとは、ケイ素リッチの部分を含むケイ素酸化物の粉末を指しており、ＳｉＯｙ（２＞ｙ＞０）とも表記できる。例えばＳｉＯは、Ｓｉ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｏ４、またはＳｉ２Ｏから選ばれた単数または複数を含む材料や、Ｓｉの粉末と二酸化ケイ素ＳｉＯ２の混合物も含む。また、ＳｉＯは他の元素（炭素、窒素、鉄、アルミニウム、銅、チタン、カルシウム、マンガンなど）を含む場合もある。即ち、単結晶Ｓｉ、アモルファスＳｉ、多結晶Ｓｉ、Ｓｉ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｏ４、Ｓｉ２Ｏ、ＳｉＯ２から選ばれる複数を含む材料を指しており、ＳｉＯは有色材料である。ＳｉＯではないＳｉＯｘ（Ｘは２以上）であれば無色透明、或いは白色であり、区別することができる。ただし、二次電池の材料としてＳｉＯを用いて二次電池を作製した後、充放電を繰り返すなどによって、ＳｉＯが酸化した場合には、ＳｉＯ２に変質する場合もある。
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、Ｌｉ３Ｎ型構造をもつＬｉ３−ｘＭｘＮ（Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ）を用いることができる。例えば、Ｌｉ２．６Ｃｏ０．４Ｎ３は大きな充放電容量（９００ｍＡｈ／ｇ、１８９０ｍＡｈ／ｃｍ３）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Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ３Ｏ８等の材料と組み合わせることができ好ましい。なお、正極活物質にリチウムイオンを含む材料を用いる場合でも、あらかじめ正極活物質に含まれるリチウムイオンを脱離させておくことで負極活物質としてリチウムと遷移金属の複窒化物を用いることができる。
また、コンバージョン反応が生じる材料を負極活物質として用いることもできる。例えば、酸化コバルト（ＣｏＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化鉄（ＦｅＯ）等の、リチウムと合金化反応を行わない遷移金属酸化物を負極活物質に用いてもよい。コンバージョン反応が生じる材料としては、さらに、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＲｕＯ２、Ｃｒ２Ｏ３等の酸化物、ＣｏＳ０．８９、ＮｉＳ、ＣｕＳ等の硫化物、Ｚｎ３Ｎ２、Ｃｕ３Ｎ、Ｇｅ３Ｎ４等の窒化物、ＮｉＰ２、ＦｅＰ２、ＣｏＰ３等のリン化物、ＦｅＦ３、ＢｉＦ３等のフッ化物でも起こる。なお、上記フッ化物の電位は高いため、正極活物質として用いてもよい。
また、負極活物質層には、上述した負極活物質の他、活物質の密着性を高めるための結着剤（バインダ）、負極活物質層の導電性を高めるための導電助剤等を有してもよい。
本実施の形態において、二次電池の構成は、例えば、正極集電体の厚さは約１０μｍ以上約４０μｍ以下、正極活物質層の厚さは約５０μｍ以上約１００μｍ以下、負極活物質層の厚さは約５０μｍ以上約１００μｍ以下、負極集電体の厚さは約５μｍ以上約４０μｍ以下とする。
なお図１（Ａ）では角柱状のセル１００について説明したが、セル１００の形状はこれに限らない。たとえば図１（Ｃ）に示すように、円柱状のセル１００であってもよい。セル１００を円柱状にする場合、正極集電体１１１および負極集電体１１５の直径が３ｃｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましい。正極集電体１１１および負極集電体１１５を小さくすることで、小型のセル１００にすることができる。
次に図２（Ａ）に、セル１００を有する、二次電池２００の斜視図を示す。図２（Ｂ）に、図２（Ａ）におけるＢ１−Ｂ２の断面図を示す。
二次電池２００は、直列に接続された３つのセル１００、すなわちセル１００＿１、セル１００＿２、セル１００＿３を有する。また二次電池２００は、負極端子２０５、正極端子２０１、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）２０２、絶縁体２０７、絶縁体２０８、絶縁体２０９、および外装体２０４を有する。
セル１００＿１、セル１００＿２およびセル１００＿３は導電ペースト２０３を介して電気的に接続されている。またセル１００＿１の負極集電体１１５は、負極端子２０５と電気的に接続されているまたセル１００＿３の正極集電体１１１は、ＰＴＣ２０２を介して正極端子２０１と電気的に接続されている。
３つのセル１００、ＰＴＣ２０２、負極端子２０５の一部、および正極端子２０１の一部は、絶縁体２０７、絶縁体２０８および絶縁体２０９で囲まれている。また絶縁体２０７、絶縁体２０８および絶縁体２０９は、外装体２０４で囲まれている。
なお、図２（Ｂ）に示すように、セル１００は、正極集電体１１１と負極集電体１１５に挟まれているが、正極活物質層１１２と負極活物質層１１６に挟まれていない領域の一部に、電解液１１４の一部を有していてもよい。またセル１００は、正極集電体１１１と負極集電体１１５に挟まれた領域の一部に絶縁体２０６を有していてもよい。
図２のように角柱状の二次電池２００とすると、正極集電体１１１、正極活物質層１１２、負極集電体１１５、負極活物質層１１６を矩形にすることができる。そのため正極集電体１１１および負極集電体１１５の加工が簡便となり、材料の無駄が少なくなるため好ましい。
また、図２では角柱状の二次電池２００について説明したが、本発明の一態様はこれに限らない。例えば図３に示すように、円柱状のセル１００を用いた円柱状の二次電池２００であってもよい。
図３（Ａ）は二次電池２００の斜視図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）におけるＣ１−Ｃ２の断面図である。
円柱状の二次電池２００とすることで、セル１００を外装体２０４で覆い、封止する加工が簡便になり好ましい。
また、図２および図３では３つのセル１００が直列に接続された二次電池２００について説明したが、本発明の一態様はこれに限らない。図４（Ａ）に示すように、１つのセル１００を有する二次電池２００としてもよい。また図４（Ｂ）に示すように、２つのセル１００が直列に接続された二次電池２００としてもよい。また図４（Ｃ）に示すように、４つのセル１００が直列に接続された二次電池２００としてもよい。さらに、５つ以上のセル１００が直列に接続された二次電池２００としてもよい。また、セル１００の接続は直列に限らず、並列に接続してもよい。セル１００を並列に接続することで、二次電池２００の容量を増大させることができる。
セル１００としてリチウムイオン二次電池を用いる場合、１つのセルの電圧はおおむね３．３Ｖ以上４．２Ｖ以下となる。図４（Ｂ）のように２つのセルを積層する場合はこの２倍、図３のように３つのセルを積層する場合はこの３倍の電圧を取り出すことができる。このように、同一形状のセル１００の積層数を変えるだけで、作製時に、容易に出力する電圧を選択することができる二次電池を作製することができる。
なお二次電池２００は、長辺または直径が３．１ｃｍ以下であることが好ましく、６ｍｍ以下であることがより好ましい。小型の二次電池２００とすることで、プリント基板に実装可能な二次電池２００とすることができる。
なお、本実施の形態において、本発明の一態様について述べた。または、他の実施の形態において、本発明の一態様について述べる。ただし、本発明の一態様は、これらに限定されない。つまり、本実施の形態および他の実施の形態では、様々な発明の態様が記載されているため、本発明の一態様は、特定の態様に限定されない。例えば、本発明の一態様として、二次電池に適用した場合の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。場合によっては、または、状況に応じて、本発明の一態様は、一次電池、キャパシタ、電気二重層キャパシタ、ウルトラ・キャパシタ、スーパー・キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、鉛蓄電池、リチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・鉄蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電池、固体電池、または、空気電池、などに適用してもよい。または例えば、場合によっては、または、状況に応じて、本発明の一態様は、二次電池に適用しなくてもよい。
（実施の形態２）
本実施の形態では、図５乃至図９を用いて、本発明の一態様の二次電池の作製方法の一例について説明する。
まず、正極集電体１１１上に、複数の正極活物質層１１２を形成する。このとき、一つの正極活物質層１１２は、長辺が３ｃｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましい。正極集電体１１１上に正極活物質層１１２が形成された状態を図５（Ａ）に示す。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のＤ１−Ｄ２における断面図である。
正極集電体１１１上に、複数の正極活物質層１１２を形成する方法としては、例えばスクリーン印刷法、液滴吐出法、オフセット印刷法といった印刷法を用いることができる。特にスクリーン印刷法は、正極活物質層１１２を厚く形成しやすく、コストも低いため好ましい。
同様に、負極集電体１１５上に、複数の負極活物質層１１６を形成する。このとき、一つの負極活物質層１１６は長辺が３ｃｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましい。負極集電体１１５上に負極活物質層１１６が形成された状態を図５（Ｃ）に示す。図５（Ｄ）は、図５（Ｃ）のＥ１−Ｅ２における断面図である。
負極集電体１１５上に、複数の負極活物質層１１６を形成する方法としては、正極集電体１１１上に、複数の正極活物質層１１２を形成する方法と同じ方法を用いればよい。
なお正極集電体１１１および負極集電体１１５には、後の工程で位置合わせする際に用いる穴３０１を設けておくことが好ましい。
また図５では、複数の正極活物質層１１２および複数の負極活物質層１１６の上面形状が矩形の例を示したが、本発明の一態様はこれに限らない。例えば図６に示すように、複数の正極活物質層１１２および複数の負極活物質層１１６の上面形状は円形であってもよい。
なお図６（Ａ）は正極集電体１１１上に正極活物質層１１２が形成された状態を示す。図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＦ１−Ｆ２における断面図である。また図６（Ｃ）は負極集電体１１５上に、複数の負極活物質層１１６が形成された状態を示す。図６（Ｄ）は図６（Ｃ）のＧ１−Ｇ２における断面図である。
次に、スペーサ１１３、ポリマー、電解質および溶媒を有し、シート状に形成された電解液１１４を作製する。電解液１１４が有するポリマーにより、電解液１１４をゲル化し、シート状に形成することができる。
次に、正極集電体１１１上に、スペーサ１１３を有する、シート状のゲルとなった電解液１１４を配置する（図７（Ａ））。このとき、正極集電体１１１上に形成された複数の正極活物質層１１２と、電解液１１４が接するように配置する。
次に、電解液１１４上に、負極集電体１１５を配置する（図７（Ｂ））。このとき、電解液１１４と負極集電体１１５上に形成された負極活物質層１１６が接するように配置する。また、複数の正極活物質層１１２と複数の負極活物質層１１６がそれぞれ重畳するように配置する。このとき、正極集電体１１１および負極集電体１１５に設けられた位置合わせ用の穴３０１を用いることができる。
次に、正極集電体１１１、電解液１１４および負極集電体１１５をプレス機の下型３０４と上型３０２の間に挟み、加圧する（図７（Ｃ））。下型３０４には、集電体を吸着固定するための空気穴３０５が複数設けられていることが好ましい。また上型３０２には、ヒーター３０３が設けられていることが好ましく、加圧と同時に加熱することが好ましい。
なお図７（Ｃ）に示すように、加熱および加圧により、シート状の電解液１１４が変形し、正極活物質層１１２と負極活物質層１１６の間の距離は、スペーサ１１３の直径または最も短い部分と同程度になる。また、加熱および加圧により、電解液１１４の一部が正極活物質層１１２と負極活物質層１１６に挟まれていない領域の一部に移動してもよい。
次に、正極集電体１１１と負極集電体１１５に挟まれた空間に、絶縁体２０６を注入し、硬化させる（図８（Ａ））。例えば、正極集電体１１１と負極集電体１１５に挟まれた空間を減圧し、加熱して流動性が増した絶縁体２０６を注入し、冷却して硬化させる。
絶縁体２０６としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリエステル、ポリアミド等の熱可塑性を有する樹脂を用いることが好ましい。また、防湿性が高い樹脂であると、作製したセルの取り扱いがより容易になるため、特にポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンおよびポリプロピレンを用いることが好ましい。
図８（Ａ）に示すように、この工程により、正極集電体１１１と負極集電体１１５に挟まれ、正極活物質層１１２、電解液１１４、負極活物質層１１６が占める部分以外の領域に、絶縁体２０６が形成される。
次に、正極集電体１１１、電解液１１４、負極集電体１１５および絶縁体２０６を、複数の正極活物質層１１２および負極活物質層１１６の間で切断する（図８（Ｂ））。
切断は、正極活物質層１１２および負極活物質層１１６が矩形に形成されている場合は、図８（Ａ）に示すようにダイシングソー３０６で行うことができる。また、レーザソー等を用いてもよい。正極活物質層１１２および負極活物質層１１６が円形に形成されている場合は、打ち抜き機等で円形に切断することができる。
この工程により、複数の正極活物質層１１２および負極活物質層１１６が切り離され、複数のセル１００が作製される。
次に、複数のセル１００を、導電ペースト２０３を介して電気的に接続する（図８（Ｃ））。図８（Ｃ）では、３つのセル１００、すなわちセル１００＿１、セル１００＿２、セル１００＿３を直列に接続する例を示す。
導電ペーストとしては、アルミニウム、銅、金、銀、カーボンブラック、グラファイト、鉛等の粒子を樹脂に分散させた材料を用いることができる。特に、アルミニウム、銅を有する導電ペーストは、マイグレーションが生じる恐れが少なく好適である。
次に、電気的に接続したセル１００＿１、セル１００＿２、セル１００＿３を、絶縁体２０７で覆う（図９）。なお図９では角柱状の絶縁体２０７を示すが、セル１００が円柱形である場合は、円柱状の絶縁体２０７とする。
さらに、セル１００＿１の負極集電体１１５と接するように負極端子２０５を配置し、負極端子２０５の一部を絶縁体２０８で覆う。またセル１００＿３の正極集電体１１１と接するようにＰＴＣ２０２を配置し、ＰＴＣ２０２と接するように正極端子２０１を配置する。さらにＰＴＣ２０２および正極端子２０１の一部を絶縁体２０９で覆う。
さらに、セル１００＿１、セル１００＿２、セル１００＿３、絶縁体２０８、ＰＴＣ２０２、絶縁体２０９、負極端子２０５の一部、正極端子２０１の一部を、外装体２０４で覆う（図１０（Ａ））。
次に、外装体２０４の上下の端部をかしめる（図１０（Ｂ））。以上の工程により、二次電池２００を作製することができる。
なお円柱形のセル１００を用い、円柱形の二次電池２００を作製する場合は、外装体２０４の上下の端部のかしめが容易となり好ましい。
本実施例の形態は、他の実施の形態と組み合わせて実施することが可能である。
（実施の形態３）
上記実施の形態で説明した二次電池と組み合わせて用いることができる電池制御ユニット（Ｂａｔｔｅｒｙ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｕｎｉｔ：ＢＭＵ）、及び該電池制御ユニットを構成する回路に適したトランジスタについて、図１１乃至図１７を参照して説明する。本実施の形態では、特に直列に接続された電池を有する蓄電装置、例えば図４（Ａ）に示す二次電池２００が直列に接続された蓄電装置の電池制御ユニットについて説明する。
直列に接続された複数の電池に対して充放電を繰り返していくと、電池間において、充放電特性にばらつきが生じて、各電池の容量（出力電圧）が異なってくる。直列に接続された電池では、全体の放電時の容量が、容量の小さい電池に依存する。各電池の容量にばらつきがあると放電時の電池全体の容量が小さくなる。また、容量が小さい電池を基準にして充電を行うと、充電不足となる虞がある。また、容量の大きい電池を基準にして充電を行うと、過充電となる虞がある。
そのため、直列に接続された電池を有する蓄電装置の電池制御ユニットは、充電不足や、過充電の原因となる、電池間の容量のばらつきを低減する機能を有する。電池間の容量のばらつきを揃える回路構成には、抵抗方式、キャパシタ方式、あるいはインダクタ方式等あるが、ここではオフ電流の小さいトランジスタを利用して容量のばらつきを揃えることのできる回路構成を一例として挙げて説明する。
オフ電流の小さいトランジスタとしては、チャネル形成領域に酸化物半導体を有するトランジスタ（ＯＳトランジスタ）が好ましい。オフ電流の小さいＯＳトランジスタを蓄電装置の電池制御ユニットの回路構成に用いることで、電池から漏洩する電荷量を減らし、時間の経過による容量の低下を抑制することができる。
チャネル形成領域に用いる酸化物半導体は、Ｉｎ−Ｍ−Ｚｎ酸化物（Ｍは、Ｇａ、Ｓｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｌａ、Ｃｅ、またはＮｄ）を用いる。酸化物半導体膜を成膜するために用いるターゲットにおいて、金属元素の原子数比をＩｎ：Ｍ：Ｚｎ＝ｘ１：ｙ１：ｚ１とすると、ｘ１／ｙ１は、１／３以上６以下、さらには１以上６以下であって、ｚ１／ｙ１は、１／３以上６以下、さらには１以上６以下であることが好ましい。なお、ｚ１／ｙ１を１以上６以下とすることで、酸化物半導体膜としてＣＡＡＣ−ＯＳ膜が形成されやすくなる。
ここで、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜について説明する。
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、ｃ軸配向した複数の結晶部を有する酸化物半導体膜の一つである。
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の明視野像および回折パターンの複合解析像（高分解能ＴＥＭ像ともいう。）を観察することで複数の結晶部を確認することができる。一方、高分解能ＴＥＭ像によっても明確な結晶部同士の境界、即ち結晶粒界（グレインバウンダリーともいう。）を確認することができない。そのため、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。
試料面と略平行な方向から、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の断面の高分解能ＴＥＭ像を観察すると、結晶部において、金属原子が層状に配列していることを確認できる。金属原子の各層は、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の膜を形成する面（被形成面ともいう。）または上面の凹凸を反映した形状であり、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の被形成面または上面と平行に配列する。
一方、試料面と略垂直な方向から、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の平面の高分解能ＴＥＭ像を観察すると、結晶部において、金属原子が三角形状または六角形状に配列していることを確認できる。しかしながら、異なる結晶部間で、金属原子の配列に規則性は見られない。
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜に対し、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−Ｒａｙ　Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）装置を用いて構造解析を行うと、例えばＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ膜のｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、回折角（２θ）が３１°近傍にピークが現れる場合がある。このピークは、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶の（００９）面に帰属されることから、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜の結晶がｃ軸配向性を有し、ｃ軸が被形成面または上面に略垂直な方向を向いていることが確認できる。
なお、ＩｎＧａＺｎＯ４の結晶を有するＣＡＡＣ−ＯＳ膜のｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ法による解析では、２θが３１°近傍のピークの他に、２θが３６°近傍にもピークが現れる場合がある。２θが３６°近傍のピークは、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜中の一部に、ｃ軸配向性を有さない結晶が含まれることを示している。ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、２θが３１°近傍にピークを示し、２θが３６°近傍にピークを示さないことが好ましい。
ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、不純物濃度の低い酸化物半導体膜である。不純物は、水素、炭素、シリコン、遷移金属元素などの酸化物半導体膜の主成分以外の元素である。特に、シリコンなどの、酸化物半導体膜を構成する金属元素よりも酸素との結合力の強い元素は、酸化物半導体膜から酸素を奪うことで酸化物半導体膜の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、二酸化炭素などは、原子半径（または分子半径）が大きいため、酸化物半導体膜内部に含まれると、酸化物半導体膜の原子配列を乱し、結晶性を低下させる要因となる。なお、酸化物半導体膜に含まれる不純物は、キャリアトラップやキャリア発生源となる場合がある。
また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜は、欠陥準位密度の低い酸化物半導体膜である。例えば、酸化物半導体膜中の酸素欠損は、キャリアトラップとなることや、水素を捕獲することによってキャリア発生源となることがある。
不純物濃度が低く、欠陥準位密度が低い（酸素欠損の少ない）ことを、高純度真性または実質的に高純度真性と呼ぶ。高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、キャリア発生源が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。したがって、当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性（ノーマリーオンともいう。）になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、キャリアトラップが少ない。そのため、当該酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタとなる。なお、酸化物半導体膜のキャリアトラップに捕獲された電荷は、放出するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、不純物濃度が高く、欠陥準位密度が高い酸化物半導体膜を用いたトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある。
また、ＣＡＡＣ−ＯＳ膜を用いたトランジスタは、可視光や紫外光の照射による電気特性の変動が小さい。
なお、ＯＳトランジスタは、チャネル形成領域にシリコンを有するトランジスタ（Ｓｉトランジスタ）に比べてバンドギャップが大きいため、高電圧を印加した際の絶縁破壊が生じにくい。直列に電池を接続する場合、数１００Ｖの電圧が生じることになるが、蓄電装置において、このような電池に適用される電池制御ユニットの回路構成には、前述のＯＳトランジスタで構成することが適している。
図１１には、蓄電装置のブロック図の一例を示す。図１１に示す蓄電装置ＢＴ００は、端子対ＢＴ０１と、端子対ＢＴ０２と、切り替え制御回路ＢＴ０３と、切り替え回路ＢＴ０４と、切り替え回路ＢＴ０５と、変圧制御回路ＢＴ０６と、変圧回路ＢＴ０７と、直列に接続された複数の電池ＢＴ０９を含む電池部ＢＴ０８と、を有する。
また、図１１の蓄電装置ＢＴ００において、端子対ＢＴ０１と、端子対ＢＴ０２と、切り替え制御回路ＢＴ０３と、切り替え回路ＢＴ０４と、切り替え回路ＢＴ０５と、変圧制御回路ＢＴ０６と、変圧回路ＢＴ０７とにより構成される部分を、電池制御ユニットと呼ぶことができる。
切り替え制御回路ＢＴ０３は、切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５の動作を制御する。具体的には、切り替え制御回路ＢＴ０３は、電池ＢＴ０９毎に測定された電圧に基づいて、放電する電池（放電電池群）、及び充電する電池（充電電池群）を決定する。
さらに、切り替え制御回路ＢＴ０３は、当該決定された放電電池群及び充電電池群に基づいて、制御信号Ｓ１及び制御信号Ｓ２を出力する。制御信号Ｓ１は、切り替え回路ＢＴ０４へ出力される。この制御信号Ｓ１は、端子対ＢＴ０１と放電電池群とを接続させるように切り替え回路ＢＴ０４を制御する信号である。また、制御信号Ｓ２は、切り替え回路ＢＴ０５へ出力される。この制御信号Ｓ２は、端子対ＢＴ０２と充電電池群とを接続させるように切り替え回路ＢＴ０５を制御する信号である。
また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、切り替え回路ＢＴ０４、切り替え回路ＢＴ０５、及び変圧回路ＢＴ０７の構成を踏まえ、端子対ＢＴ０１と放電電池群との間、または端子対ＢＴ０２と充電電池群との間で、同じ極性の端子同士が接続されるように、制御信号Ｓ１及び制御信号Ｓ２を生成する。
切り替え制御回路ＢＴ０３の動作の詳細について述べる。
まず、切り替え制御回路ＢＴ０３は、複数の電池ＢＴ０９毎の電圧を測定する。そして、切り替え制御回路ＢＴ０３は、例えば、所定の閾値以上の電圧の電池ＢＴ０９を高電圧の電池（高電圧セル）、所定の閾値未満の電圧の電池ＢＴ０９を低電圧の電池（定電圧セル）と判断する。
なお、高電圧セル及び低電圧セルを判断する方法については、様々な方法を用いることができる。例えば、切り替え制御回路ＢＴ０３は、複数の電池ＢＴ０９の中で、最も電圧の高い、又は最も電圧の低い電池ＢＴ０９の電圧を基準として、各電池ＢＴ０９が高電圧セルか低電圧セルかを判断してもよい。この場合、切り替え制御回路ＢＴ０３は、各電池ＢＴ０９の電圧が基準となる電圧に対して所定の割合以上か否かを判定する等して、各電池ＢＴ０９が高電圧セルか低電圧セルかを判断することができる。そして、切り替え制御回路ＢＴ０３は、この判断結果に基づいて、放電電池群と充電電池群とを決定する。
なお、複数の電池ＢＴ０９の中には、高電圧セルと低電圧セルが様々な状態で混在し得る。例えば、切り替え制御回路ＢＴ０３は、高電圧セルと低電圧セルが混在する中で、高電圧セルが最も多く連続して直列に接続された部分を放電電池群とする。また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、低電圧セルが最も多く連続して直列に接続された部分を充電電池群とする。また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、過充電又は過放電に近い電池ＢＴ０９を、放電電池群又は充電電池群として優先的に選択するようにしてもよい。
ここで、本実施形態における切り替え制御回路ＢＴ０３の動作例を、図１２を用いて説明する。図１２は、切り替え制御回路ＢＴ０３の動作例を説明するための図である。なお、説明の便宜上、図１２では４個の電池ＢＴ０９が直列に接続されている場合を例に説明する。
まず、図１２（Ａ）の例では、電池ａ乃至ｄの電圧を電圧Ｖａ乃至電圧Ｖｄとすると、Ｖａ＝Ｖｂ＝Ｖｃ＞Ｖｄの関係にある場合を示している。つまり、連続する３つの高電圧セルａ乃至ｃと、１つの低電圧セルｄとが直列に接続されている。この場合、切り替え制御回路ＢＴ０３は、連続する３つの高電圧セルａ乃至ｃを放電電池群（図中に「Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ」と表記、以下、同様）として決定する。また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、低電圧セルｄを充電電池群（図中に「Ｃｈａｒｇｅ」と表記、以下、同様）として決定する。
次に、図１２（Ｂ）の例では、Ｖｃ＞Ｖａ＝Ｖｂ＞＞Ｖｄの関係にある場合を示している。つまり、連続する２つの低電圧セルａ及びｂと、１つの高電圧セルｃと、１つの過放電間近の低電圧セルｄとが直列に接続されている。この場合、切り替え制御回路ＢＴ０３は、高電圧セルｃを放電電池群として決定する。また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、低電圧セルｄが過放電間近であるため、連続する２つの低電圧セルａ及びｂではなく、低電圧セルｄを充電電池群として優先的に決定する。
最後に、図１２（Ｃ）の例では、Ｖａ＞Ｖｂ＝Ｖｃ＝Ｖｄの関係にある場合を示している。つまり、１つの高電圧セルａと、連続する３つの低電圧セルｂ乃至ｄとが直列に接続されている。この場合、切り替え制御回路ＢＴ０３は、高電圧セルａを放電電池群と決定する。また、切り替え制御回路ＢＴ０３は、連続する３つの低電圧セルｂ乃至ｄを充電電池群として決定する。
切り替え制御回路ＢＴ０３は、上記図１２（Ａ）乃至（Ｃ）の例のように決定された結果に基づいて、切り替え回路ＢＴ０４の接続先である放電電池群を示す情報が設定された制御信号Ｓ１と、切り替え回路ＢＴ０５の接続先である充電電池群を示す情報が設定された制御信号Ｓ２を、切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５に対してそれぞれ出力する。
以上が、切り替え制御回路ＢＴ０３の動作の詳細に関する説明である。
切り替え回路ＢＴ０４は、切り替え制御回路ＢＴ０３から出力される制御信号Ｓ１に応じて、端子対ＢＴ０１の接続先を、切り替え制御回路ＢＴ０３により決定された放電電池群に設定する。
端子対ＢＴ０１は、対を成す端子Ａ１及びＡ２により構成される。切り替え回路ＢＴ０４は、この端子Ａ１及びＡ２のうち、いずれか一方を放電電池群の中で最も上流（高電位側）に位置する電池ＢＴ０９の正極端子と接続し、他方を放電電池群の中で最も下流（低電位側）に位置する電池ＢＴ０９の負極端子と接続することにより、端子対ＢＴ０１の接続先を設定する。なお、切り替え回路ＢＴ０４は、制御信号Ｓ１に設定された情報を用いて放電電池群の位置を認識することができる。
切り替え回路ＢＴ０５は、切り替え制御回路ＢＴ０３から出力される制御信号Ｓ２に応じて、端子対ＢＴ０２の接続先を、切り替え制御回路ＢＴ０３により決定された充電電池群に設定する。
端子対ＢＴ０２は、対を成す端子Ｂ１及びＢ２により構成される。切り替え回路ＢＴ０５は、この端子Ｂ１及びＢ２のうち、いずれか一方を充電電池群の中で最も上流（高電位側）に位置する電池ＢＴ０９の正極端子と接続し、他方を充電電池群の中で最も下流（低電位側）に位置する電池ＢＴ０９の負極端子と接続することにより、端子対ＢＴ０２の接続先を設定する。なお、切り替え回路ＢＴ０５は、制御信号Ｓ２に設定された情報を用いて充電電池群の位置を認識することができる。
切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５の構成例を示す回路図を図１３及び図１４に示す。
図１３では、切り替え回路ＢＴ０４は、複数のトランジスタＢＴ１０と、バスＢＴ１１及びＢＴ１２とを有する。バスＢＴ１１は、端子Ａ１と接続されている。また、バスＢＴ１２は、端子Ａ２と接続されている。複数のトランジスタＢＴ１０のソース又はドレインの一方は、それぞれ１つおきに交互に、バスＢＴ１１及びＢＴ１２と接続されている。また、複数のトランジスタＢＴ１０のソース又はドレインの他方は、それぞれ隣接する２つの電池ＢＴ０９の間に接続されている。
なお、複数のトランジスタＢＴ１０のうち、最上流に位置するトランジスタＢＴ１０のソース又はドレインの他方は、電池部ＢＴ０８の最上流に位置する電池ＢＴ０９の正極端子と接続されている。また、複数のトランジスタＢＴ１０のうち、最下流に位置するトランジスタＢＴ１０のソース又はドレインの他方は、電池部ＢＴ０８の最下流に位置する電池ＢＴ０９の負極端子と接続されている。
切り替え回路ＢＴ０４は、複数のトランジスタＢＴ１０のゲートに与える制御信号Ｓ１に応じて、バスＢＴ１１に接続される複数のトランジスタＢＴ１０のうちの１つと、バスＢＴ１２に接続される複数のトランジスタＢＴ１０のうちの１つとをそれぞれ導通状態にすることにより、放電電池群と端子対ＢＴ０１とを接続する。これにより、放電電池群の中で最も上流に位置する電池ＢＴ０９の正極端子は、端子対の端子Ａ１又はＡ２のいずれか一方と接続される。また、放電電池群の中で最も下流に位置する電池ＢＴ０９の負極端子は、端子対の端子Ａ１又はＡ２のいずれか他方、すなわち正極端子と接続されていない方の端子に接続される。
トランジスタＢＴ１０には、ＯＳトランジスタを用いることが好ましい。ＯＳトランジスタはオフ電流が小さいため、放電電池群に属しない電池から漏洩する電荷量を減らし、時間の経過による容量の低下を抑制することができる。またＯＳトランジスタは高電圧を印加した際の絶縁破壊が生じにくい。そのため、放電電池群の出力電圧が大きくても、非導通状態とするトランジスタＢＴ１０が接続された電池ＢＴ０９と端子対ＢＴ０１とを絶縁状態とすることができる。
また、図１３では、切り替え回路ＢＴ０５は、複数のトランジスタＢＴ１３と、電流制御スイッチＢＴ１４と、バスＢＴ１５と、バスＢＴ１６とを有する。バスＢＴ１５及びＢＴ１６は、複数のトランジスタＢＴ１３と、電流制御スイッチＢＴ１４との間に配置される。複数のトランジスタＢＴ１３のソース又はドレインの一方は、それぞれ１つおきに交互に、バスＢＴ１５及びＢＴ１６と接続されている。また、複数のトランジスタＢＴ１３のソース又はドレインの他方は、それぞれ隣接する２つの電池ＢＴ０９の間に接続されている。
なお、複数のトランジスタＢＴ１３のうち、最上流に位置するトランジスタＢＴ１３のソース又はドレインの他方は、電池部ＢＴ０８の最上流に位置する電池ＢＴ０９の正極端子と接続されている。また、複数のトランジスタＢＴ１３のうち、最下流に位置するトランジスタＢＴ１３のソース又はドレインの他方は、電池部ＢＴ０８の最下流に位置する電池ＢＴ０９の負極端子と接続されている。
トランジスタＢＴ１３には、トランジスタＢＴ１０と同様に、ＯＳトランジスタを用いることが好ましい。ＯＳトランジスタはオフ電流が小さいため、充電電池群に属しない電池から漏洩する電荷量を減らし、時間の経過による容量の低下を抑制することができる。またＯＳトランジスタは高電圧を印加した際の絶縁破壊が生じにくい。そのため、充電電池群を充電するための電圧が大きくても、非導通状態とするトランジスタＢＴ１３が接続された電池ＢＴ０９と端子対ＢＴ０２とを絶縁状態とすることができる。
電流制御スイッチＢＴ１４は、スイッチ対ＢＴ１７とスイッチ対ＢＴ１８とを有する。スイッチ対ＢＴ１７の一端は、端子Ｂ１に接続されている。また、スイッチ対ＢＴ１７の他端は２つのスイッチで分岐しており、一方のスイッチはバスＢＴ１５に接続され、他方のスイッチはバスＢＴ１６に接続されている。スイッチ対ＢＴ１８の一端は、端子Ｂ２に接続されている。また、スイッチ対ＢＴ１８の他端は２つのスイッチで分岐しており、一方のスイッチはバスＢＴ１５に接続され、他方のスイッチはバスＢＴ１６に接続されている。
スイッチ対ＢＴ１７及びスイッチ対ＢＴ１８が有するスイッチは、トランジスタＢＴ１０及びトランジスタＢＴ１３と同様に、ＯＳトランジスタを用いることが好ましい。
切り替え回路ＢＴ０５は、制御信号Ｓ２に応じて、トランジスタＢＴ１３、及び電流制御スイッチＢＴ１４のオン／オフ状態の組み合わせを制御することにより、充電電池群と端子対ＢＴ０２とを接続する。
切り替え回路ＢＴ０５は、一例として、以下のようにして充電電池群と端子対ＢＴ０２とを接続する。
切り替え回路ＢＴ０５は、複数のトランジスタＢＴ１０のゲートに与える制御信号Ｓ２に応じて、充電電池群の中で最も上流に位置する電池ＢＴ０９の正極端子と接続されているトランジスタＢＴ１３を導通状態にする。また、切り替え回路ＢＴ０５は、複数のトランジスタＢＴ１０のゲートに与える制御信号Ｓ２に応じて、充電電池群の中で最も下流に位置する電池ＢＴ０９の負極端子に接続されている切り替えスイッチ１５１を導通状態にする。
端子対ＢＴ０２に印加される電圧の極性は、端子対ＢＴ０１と接続される放電電池群、及び変圧回路ＢＴ０７の構成によって変わり得る。また、充電電池群を充電する方向に電流を流すためには、端子対ＢＴ０２と充電電池群との間で、同じ極性の端子同士を接続する必要がある。そこで、電流制御スイッチ１５２は、制御信号Ｓ２により、端子対ＢＴ０２に印加される電圧の極性に応じてスイッチ対ＢＴ１７及びスイッチ対ＢＴ１８の接続先をそれぞれ切り替えるように制御される。
一例として、端子Ｂ１が正極、端子Ｂ２が負極となるような電圧が端子対ＢＴ０２に印加されている状態を挙げて説明する。この時、電池部ＢＴ０８の最下流の電池ＢＴ０９が充電電池群である場合、スイッチ対ＢＴ１７は、制御信号Ｓ２により、当該電池ＢＴ０９の正極端子と接続されるように制御される。すなわち、スイッチ対ＢＴ１７のバスＢＴ１６に接続されるスイッチがオン状態となり、スイッチ対ＢＴ１７のバスＢＴ１５に接続されるスイッチがオフ状態となる。一方、スイッチ対ＢＴ１８は、制御信号Ｓ２により、当該電池ＢＴ０９の負極端子と接続されるように制御される。すなわち、スイッチ対ＢＴ１８のバスＢＴ１５に接続されるスイッチがオン状態となり、スイッチ対ＢＴ１８のバスＢＴ１６に接続されるスイッチがオフ状態となる。このようにして、端子対ＢＴ０２と充電電池群との間で、同じ極性をもつ端子同士が接続される。そして、端子対ＢＴ０２から流れる電流の方向が、充電電池群を充電する方向となるように制御される。
また、電流制御スイッチ１５２は、切り替え回路ＢＴ０５ではなく、切り替え回路ＢＴ０４に含まれていてもよい。この場合、電流制御スイッチＢＴ１４、制御信号Ｓ１に応じて、端子対ＢＴ０１に印加される電圧の極性を制御することにより、端子対ＢＴ０２に印加される電圧の極性を制御する。そして、電流制御スイッチＢＴ１４は、端子対ＢＴ０２から充電電池群に流れる電流の向きを制御する。
図１４は、図１３とは異なる、切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５の構成例を示す回路図である。
図１４では、切り替え回路ＢＴ０４は、複数のトランジスタ対ＢＴ２１と、バスＢＴ２４及びバスＢＴ２５とを有する。バスＢＴ２４は、端子Ａ１と接続されている。また、バスＢＴ２５は、端子Ａ２と接続されている。複数のトランジスタ対ＢＴ２１の一端は、それぞれトランジスタＢＴ２２とトランジスタＢＴ２３とにより分岐している。トランジスタＢＴ２２のソース又はドレインの一方は、バスＢＴ２４と接続されている。また、トランジスタＢＴ２３のソース又はドレインの一方は、バスＢＴ２５と接続されている。また、複数のトランジスタ対の他端は、それぞれ隣接する２つの電池ＢＴ０９の間に接続されている。なお、複数のトランジスタ対ＢＴ２１のうち、最上流に位置するトランジスタ対ＢＴ２１の他端は、電池部ＢＴ０８の最上流に位置する電池ＢＴ０９の正極端子と接続されている。また、複数のトランジスタ対ＢＴ２１のうち、最下流に位置するトランジスタ対ＢＴ２１の他端は、電池部ＢＴ０８の最下流に位置する電池ＢＴ０９の負極端子と接続されている。
切り替え回路ＢＴ０４は、制御信号Ｓ１に応じてトランジスタＢＴ２２及びトランジスタＢＴ２３の導通／非導通状態を切り換えることにより、当該トランジスタ対ＢＴ２１の接続先を、端子Ａ１又は端子Ａ２のいずれか一方に切り替える。詳細には、トランジスタＢＴ２２が導通状態であれば、トランジスタＢＴ２３は非導通状態となり、その接続先は端子Ａ１になる。一方、トランジスタＢＴ２３が導通状態であれば、トランジスタＢＴ２２は非導通状態となり、その接続先は端子Ａ２になる。トランジスタＢＴ２２及びトランジスタＢＴ２３のどちらが導通状態になるかは、制御信号Ｓ１によって決定される。
端子対ＢＴ０１と放電電池群とを接続するには、２つのトランジスタ対ＢＴ２１が用いられる。詳細には、制御信号Ｓ１に基づいて、２つのトランジスタ対ＢＴ２１の接続先がそれぞれ決定されることにより、放電電池群と端子対ＢＴ０１とが接続される。２つのトランジスタ対ＢＴ２１のそれぞれの接続先は、一方が端子Ａ１となり、他方が端子Ａ２となるように、制御信号Ｓ１によって制御される。
切り替え回路ＢＴ０５は、複数のトランジスタ対ＢＴ３１と、バスＢＴ３４及びバスＢＴ３５とを有する。バスＢＴ３４は、端子Ｂ１と接続されている。また、バスＢＴ３５は、端子Ｂ２と接続されている。複数のトランジスタ対ＢＴ３１の一端は、それぞれトランジスタＢＴ３２とトランジスタＢＴ３３とにより分岐している。トランジスタＢＴ３２により分岐する一端は、バスＢＴ３４と接続されている。また、トランジスタＢＴ３３により分岐する一端は、バスＢＴ３５と接続されている。また、複数のトランジスタ対ＢＴ３１の他端は、それぞれ隣接する２つの電池ＢＴ０９の間に接続されている。なお、複数の切り替えスイッチ対１５４のうち、最上流に位置する切り替えスイッチ対１５４の他端は、電池部ＢＴ０８の最上流に位置する電池ＢＴ０９の正極端子と接続されている。また、複数のトランジスタ対ＢＴ３１のうち、最下流に位置するトランジスタ対ＢＴ３１の他端は、電池部ＢＴ０８の最下流に位置する電池ＢＴ０９の負極端子と接続されている。
切り替え回路ＢＴ０５は、制御信号Ｓ２に応じてトランジスタＢＴ３２及びトランジスタＢＴ３３の導通／非導通状態を切り換えることにより、当該トランジスタ対ＢＴ３１の接続先を、端子Ｂ１又は端子Ｂ２のいずれか一方に切り替える。詳細には、トランジスタＢＴ３２が導通状態であれば、トランジスタＢＴ３３は非導通状態となり、その接続先は端子Ｂ１になる。逆に、トランジスタＢＴ３３が導通状態であれば、トランジスタＢＴ３２は非導通状態となり、その接続先は端子Ｂ２になる。トランジスタＢＴ３２及びトランジスタＢＴ３３のどちらが導通状態となるかは、制御信号Ｓ２によって決定される。
端子対ＢＴ０２と充電電池群とを接続するには、２つのトランジスタ対ＢＴ３１が用いられる。詳細には、制御信号Ｓ２に基づいて、２つのトランジスタ対ＢＴ３１の接続先がそれぞれ決定されることにより、充電電池群と端子対ＢＴ０２とが接続される。２つのトランジスタ対ＢＴ３１のそれぞれの接続先は、一方が端子Ｂ１となり、他方が端子Ｂ２となるように、制御信号Ｓ２によって制御される。
また、２つのトランジスタ対ＢＴ３１のそれぞれの接続先は、端子対ＢＴ０２に印加される電圧の極性によって決定される。具体的には、端子Ｂ１が正極、端子Ｂ２が負極となるような電圧が端子対ＢＴ０２に印加されている場合、上流側のトランジスタ対ＢＴ３１は、トランジスタＢＴ３２が導通状態となり、トランジスタＢＴ３３が非導通状態となるように、制御信号Ｓ２によって制御される。一方、下流側のトランジスタ対ＢＴ３１は、トランジスタＢＴ３３が導通状態、トランジスタＢＴ３２が非導通状態となるように、制御信号Ｓ２によって制御される。また、端子Ｂ１が負極、端子Ｂ２が正極となるような電圧が端子対ＢＴ０２に印加されている場合は、上流側のトランジスタ対ＢＴ３１は、トランジスタＢＴ３３が導通状態となり、トランジスタＢＴ３２が非導通状態となるように、制御信号Ｓ２によって制御される。一方、下流側のトランジスタ対ＢＴ３１は、トランジスタＢＴ３２が導通状態、トランジスタＢＴ３３が非導通状態となるように、制御信号Ｓ２によって制御される。このようにして、端子対ＢＴ０２と充電電池群との間で、同じ極性をもつ端子同士が接続される。そして、端子対ＢＴ０２から流れる電流の方向が、充電電池群を充電する方向となるように制御される。
変圧制御回路ＢＴ０６は、変圧回路ＢＴ０７の動作を制御する。変圧制御回路ＢＴ０６は、放電電池群に含まれる電池ＢＴ０９の個数と、充電電池群に含まれる電池ＢＴ０９の個数とに基づいて、変圧回路ＢＴ０７の動作を制御する変圧信号Ｓ３を生成し、変圧回路ＢＴ０７へ出力する。
なお、放電電池群に含まれる電池ＢＴ０９の個数が充電電池群に含まれる電池ＢＴ０９の個数よりも多い場合は、充電電池群に対して過剰に大きな充電電圧が印加されることを防止する必要がある。そのため、変圧制御回路ＢＴ０６は、充電電池群を充電できる範囲で放電電圧（Ｖｄｉｓ）を降圧させるように変圧回路ＢＴ０７を制御する変圧信号Ｓ３を出力する。
また、放電電池群に含まれる電池ＢＴ０９の個数が、充電電池群に含まれる電池ＢＴ０９の個数以下である場合は、充電電池群を充電するために必要な充電電圧を確保する必要がある。そのため、変圧制御回路ＢＴ０６は、充電電池群に過剰な充電電圧が印加されない範囲で放電電圧（Ｖｄｉｓ）を昇圧させるように変圧回路ＢＴ０７を制御する変圧信号Ｓ３を出力する。
なお、過剰な充電電圧とする電圧値は、電池部ＢＴ０８で使用される電池ＢＴ０９の製品仕様等に鑑みて決定することができる。また、変圧回路ＢＴ０７により昇圧及び降圧された電圧は、充電電圧（Ｖｃｈａ）として端子対ＢＴ０２に印加される。
ここで、本実施形態における変圧制御回路ＢＴ０６の動作例を、図１５（Ａ）乃至（Ｃ）を用いて説明する。図１５（Ａ）乃至（Ｃ）は、図１２（Ａ）乃至（Ｃ）で説明した放電電池群及び充電電池群に対応させた、変圧制御回路ＢＴ０６の動作例を説明するための概念図である。なお図１５（Ａ）乃至（Ｃ）は、電池制御ユニットＢＴ４１を図示している。電池制御ユニットＢＴ４１は、上述したように、端子対ＢＴ０１と、端子対ＢＴ０２と、切り替え制御回路ＢＴ０３と、切り替え回路ＢＴ０４と、切り替え回路ＢＴ０５と、変圧制御回路ＢＴ０６と、変圧回路ＢＴ０７とにより構成される。
図１５（Ａ）に示される例では、図１２（Ａ）で説明したように、連続する３つの高電圧セルａ乃至ｃと、１つの低電圧セルｄとが直列に接続されている。この場合、図１２（Ａ）を用いて説明したように、切り替え制御回路ＢＴ０３は、高電圧セルａ乃至ｃを放電電池群として決定し、低電圧セルｄを充電電池群として決定する。そして、変圧制御回路ＢＴ０６は、放電電池群に含まれる電池ＢＴ０９の個数を基準とした時の、充電電池群に含まれる電池ＢＴ０９の個数の比に基づいて、放電電圧（Ｖｄｉｓの昇降圧比Ｎを算出する。
なお放電電池群に含まれる電池ＢＴ０９の個数が、充電電池群に含まれる電池ＢＴ０９の個数よりも多い場合に、放電電圧を変圧せずに端子対ＢＴ０２にそのまま印加すると、充電電池群に含まれる電池ＢＴ０９に、端子対ＢＴ０２を介して過剰な電圧が印加される可能性がある。そのため、図１５（Ａ）に示されるような場合では、端子対ＢＴ０２に印加される充電電圧（Ｖｃｈａ）を、放電電圧よりも降圧させる必要がある。さらに、充電電池群を充電するためには、充電電圧は、充電電池群に含まれる電池ＢＴ０９の合計電圧より大きい必要がある。そのため、変圧制御回路ＢＴ０６は、放電電池群に含まれる電池ＢＴ０９の個数を基準とした時の、充電電池群に含まれる電池ＢＴ０９の個数の比よりも、昇降圧比Ｎを大きく設定する。
変圧制御回路ＢＴ０６は、放電電池群に含まれる電池ＢＴ０９の個数を基準とした時の、充電電池群に含まれる電池ＢＴ０９の個数の比に対して、昇降圧比Ｎを１乃至１０％程度大きくするのが好ましい。この時、充電電圧は充電電池群の電圧よりも大きくなるが、実際には充電電圧は充電電池群の電圧と等しくなる。ただし、変圧制御回路ＢＴ０６は昇降圧比Ｎに従い充電電池群の電圧を充電電圧と等しくするために、充電電池群を充電する電流を流すこととなる。この電流は変圧制御回路ＢＴ０６に設定された値となる。
図１５（Ａ）に示される例では、放電電池群に含まれる電池ＢＴ０９の個数が３個で、充電電池群に含まれる電池ＢＴ０９の数が１個であるため、変圧制御回路ＢＴ０６は、１／３より少し大きい値を昇降圧比Ｎとして算出する。そして、変圧制御回路ＢＴ０６は、放電電圧を当該昇降圧比Ｎに応じて降圧し、充電電圧に変換する変圧信号Ｓ３を変圧回路ＢＴ０７に出力する。そして、変圧回路ＢＴ０７は、変圧信号Ｓ３に応じて変圧された充電電圧を、端子対ＢＴ０２に印加する。そして、端子対ＢＴ０２に印加される充電電圧によって、充電電池群に含まれる電池ＢＴ０９が充電される。
また、図１５（Ｂ）や図１５（Ｃ）に示される例でも、図１５（Ａ）と同様に、昇降圧比Ｎが算出される。図１５（Ｂ）や図１５（Ｃ）に示される例では、放電電池群に含まれる電池ＢＴ０９の個数が、充電電池群に含まれる電池ＢＴ０９の個数以下であるため、昇降圧比Ｎは１以上となる。よって、この場合は、変圧制御回路ＢＴ０６は、放電電圧を昇圧して充電電圧に変換する変圧信号Ｓ３を出力する。
変圧回路ＢＴ０７は、変圧信号Ｓ３に基づいて、端子対ＢＴ０１に印加される放電電圧を充電電圧に変換する。そして、変圧回路ＢＴ０７は、変換された充電電圧を端子対ＢＴ０２に印加する。ここで、変圧回路ＢＴ０７は、端子対ＢＴ０１と端子対ＢＴ０２との間を電気的に絶縁している。これにより、変圧回路ＢＴ０７は、放電電池群の中で最も下流に位置する電池ＢＴ０９の負極端子の絶対電圧と、充電電池群の中で最も下流に位置する電池ＢＴ０９の負極端子の絶対電圧との差異による短絡を防止する。さらに、変圧回路ＢＴ０７は、上述したように、変圧信号Ｓ３に基づいて放電電池群の合計電圧である放電電圧を充電電圧に変換する。
また、変圧回路ＢＴ０７は、例えば絶縁型ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ　Ｃｕｒｒｅｎｔ）−ＤＣコンバータ等を用いることができる。この場合、変圧制御回路ＢＴ０６は、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータのオン／オフ比（デューティー比）を制御する信号を変圧信号Ｓ３として出力することにより、変圧回路ＢＴ０７で変換される充電電圧を制御する。
なお、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータには、フライバック方式、フォワード方式、ＲＣＣ（Ｒｉｎｇｉｎｇ　Ｃｈｏｋｅ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）方式、プッシュプル方式、ハーフブリッジ方式、及びフルブリッジ方式等が存在するが、目的とする出力電圧の大きさに応じて適切な方式が選択される。
絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを用いた変圧回路ＢＴ０７の構成を図１６に示す。絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータＢＴ５１は、スイッチ部ＢＴ５２とトランス部ＢＴ５３とを有する。スイッチ部ＢＴ５２は、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの動作のオン／オフを切り替えるスイッチであり、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やバイポーラ型トランジスタ等を用いて実現される。また、スイッチ部ＢＴ５２は、変圧制御回路ＢＴ０６から出力される、オン／オフ比を制御する変圧信号Ｓ３に基づいて、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータＢＴ５１のオン状態とオフ状態を周期的に切り替える。なお、スイッチ部ＢＴ５２は、使用される絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータの方式によって様々な構成を取り得る。トランス部ＢＴ５３は、端子対ＢＴ０１から印加される放電電圧を充電電圧に変換する。詳細には、トランス部ＢＴ５３は、スイッチ部ＢＴ５２のオン／オフ状態と連動して動作し、そのオン／オフ比に応じて放電電圧を充電電圧に変換する。この充電電圧は、スイッチ部ＢＴ５２のスイッチング周期において、オン状態となる時間が長いほど大きくなる。一方、充電電圧は、スイッチ部ＢＴ５２のスイッチング周期において、オン状態となる時間が短いほど小さくなる。なお、絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータを用いる場合、トランス部ＢＴ５３の内部で、端子対ＢＴ０１と端子対ＢＴ０２は互いに絶縁することができる。
本実施形態における蓄電装置ＢＴ００の処理の流れを、図１７を用いて説明する。図１７は、蓄電装置ＢＴ００の処理の流れを示す、開始（Ｓｔａｒｔ）から終了（Ｅｎｄ）に至るフローチャートである。
まず、蓄電装置ＢＴ００は、複数の電池ＢＴ０９毎に測定された電圧を取得する（ステップＳ００１）。そして、蓄電装置ＢＴ００は、複数の電池ＢＴ０９の電圧を揃える動作の開始条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ００２）。この開始条件は、例えば、複数の電池ＢＴ０９毎に測定された電圧の最大値と最小値との差分が、所定の閾値以上か否か等とすることができる。この開始条件を満たさない場合は（ステップＳ００２：ＮＯ）、各電池ＢＴ０９の電圧のバランスが取れている状態であるため、蓄電装置ＢＴ００は、以降の処理を実行しない。一方、開始条件を満たす場合は（ステップＳ００２：ＹＥＳ）、蓄電装置ＢＴ００は、各電池ＢＴ０９の電圧を揃える処理を実行する。この処理において、蓄電装置ＢＴ００は、測定された電池毎の電圧に基づいて、各電池ＢＴ０９が高電圧セルか低電圧セルかを判定する（ステップＳ００３）。そして、蓄電装置ＢＴ００は、判定結果に基づいて、放電電池群及び充電電池群を決定する（ステップＳ００４）。さらに、蓄電装置ＢＴ００は、決定された放電電池群を端子対ＢＴ０１の接続先に設定する制御信号Ｓ１、及び決定された充電電池群を端子対ＢＴ０２の接続先に設定する制御信号Ｓ２を生成する（ステップＳ００５）。蓄電装置ＢＴ００は、生成された制御信号Ｓ１及び制御信号Ｓ２を、切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５へそれぞれ出力する。そして、切り替え回路ＢＴ０４により、端子対ＢＴ０１と放電電池群とが接続され、切り替え回路ＢＴ０５により、端子対ＢＴ０２と放電電池群とが接続される（ステップＳ００６）。また、蓄電装置ＢＴ００は、放電電池群に含まれる電池ＢＴ０９の個数と、充電電池群に含まれる電池ＢＴ０９の個数とに基づいて、変圧信号Ｓ３を生成する（ステップＳ００７）。そして、蓄電装置ＢＴ００は、変圧信号Ｓ３に基づいて、端子対ＢＴ０１に印加される放電電圧を充電電圧に変換し、端子対ＢＴ０２に印加する（ステップＳ００８）。これにより、放電電池群の電荷が充電電池群へ移動される。
また、図１７のフローチャートでは、複数のステップが順番に記載されているが、各ステップの実行順序は、その記載の順番に制限されない。
以上、本実施形態によれば、放電電池群から充電電池群へ電荷を移動させる際、キャパシタ方式のように、放電電池群からの電荷を一旦蓄積し、その後充電電池群へ放出させるような構成を必要としない。これにより、単位時間あたりの電荷移動効率を向上させることができる。また、切り替え回路ＢＴ０４及び切り替え回路ＢＴ０５により、放電電池群及び充電電池群が各々個別に切り替えられる。
さらに、変圧回路ＢＴ０７により、放電電池群に含まれる電池ＢＴ０９の個数と充電電池群に含まれる電池ＢＴ０９の個数とに基づいて、端子対ＢＴ０１に印加される放電電圧が充電電圧に変換され、端子対ＢＴ０２に印加される。これにより、放電側及び充電側の電池ＢＴ０９がどのように選択されても、問題なく電荷の移動を実現できる。
さらに、トランジスタＢＴ１０及びトランジスタＢＴ１３にＯＳトランジスタを用いることにより、充電電池群及び放電電池群に属しない電池ＢＴ０９から漏洩する電荷量を減らすことができる。これにより、充電及び放電に寄与しない電池ＢＴ０９の容量の低下を抑制することができる。また、ＯＳトランジスタは、Ｓｉトランジスタに比べて熱に対する特性の変動が小さい。これにより、電池ＢＴ０９の温度が上昇しても、制御信号Ｓ１、Ｓ２に応じた導通状態と非導通状態の切り替えといった、正常な動作をさせることができる。
（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態１で説明した二次電池を搭載することのできる電子機器の一例を示す。
図１８（Ａ）および図１８（Ｂ）に、２つ折り可能なタブレット型端末の一例を示す。図１８（Ａ）および図１８（Ｂ）に示すタブレット型端末９６００は、筐体９６３０ａ、筐体９６３０ｂ、筐体９６３０ａと筐体９６３０ｂを接続する可動部９６４０、表示部９６３１ａと表示部９６３１ｂを有する表示部９６３１、表示モード切り替えスイッチ９６２６、電源スイッチ９６２７、省電力モード切り替えスイッチ９６２５、留め具９６２９、操作スイッチ９６２８、を有する。図１８（Ａ）は、タブレット型端末９６００を開いた状態を示し、図１８（Ｂ）は、タブレット型端末９６００を閉じた状態を示している。
また、タブレット型端末９６００は、筐体９６３０ａの内部のプリント基板９６３５上に、本発明の一態様の二次電池９６４１を有する。
表示部９６３１ａは、一部をタッチパネルの領域９６３２ａとすることができ、表示された操作キー９６３８にふれることでデータ入力をすることができる。なお、表示部９６３１ａにおいては、一例として半分の領域が表示のみの機能を有する構成、もう半分の領域がタッチパネルの機能を有する構成を示しているが該構成に限定されない。表示部９６３１ａの全ての領域がタッチパネルの機能を有する構成としても良い。例えば、表示部９６３１ａの全面をキーボードボタン表示させてタッチパネルとし、表示部９６３１ｂを表示画面として用いることができる。
また、表示部９６３１ｂにおいても表示部９６３１ａと同様に、表示部９６３１ｂの一部をタッチパネルの領域９６３２ｂとすることができる。また、タッチパネルのキーボード表示切り替えボタン９６３９が表示されている位置に指やスタイラスなどでふれることで表示部９６３１ｂにキーボードボタン表示することができる。
また、タッチパネルの領域９６３２ａとタッチパネルの領域９６３２ｂに対して同時にタッチ入力することもできる。
また、表示モード切り替えスイッチ９６２６は、縦表示又は横表示などの表示の向きを切り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替えスイッチ９６２５は、タブレット型端末９６００に内蔵している光センサで検出される使用時の外光の光量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末は光センサだけでなく、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサなどの他の検出装置を内蔵させてもよい。
また、図１８（Ａ）では表示部９６３１ｂと表示部９６３１ａの表示面積が同じ例を示しているが特に限定されず、一方のサイズともう一方のサイズが異なっていてもよく、表示の品質も異なっていてもよい。例えば一方が他方よりも高精細な表示を行える表示パネルとしてもよい。
図１８（Ｂ）は、閉じた状態であり、タブレット型端末は、筐体９６３０、太陽電池９６３３、充放電制御回路９６３４を有する。
なお、タブレット型端末９６００は２つ折り可能なため、未使用時に筐体９６３０ａおよび筐体９６３０ｂを重ね合せるように折りたたむことができる。折りたたむことにより、表示部９６３１ａ、表示部９６３１ｂを保護できるため、タブレット型端末９６００の耐久性を高めることができる。また、本発明の一態様の二次電池を用いた二次電池９６４１は、小型で、複数の出力電圧の異なる二次電池を基板上に設けることができるため、タブレット型端末９６００を低消費電力化することができる。
また、この他にも図１８（Ａ）および図１８（Ｂ）に示したタブレット型端末は、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ入力機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を有することができる。
タブレット型端末の表面に装着された太陽電池９６３３によって、電力をタッチパネル、表示部、又は映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池９６３３は、筐体９６３０の一面又は二面に設けることができ、二次電池９６４１の充電を効率的に行う構成とすることができる。
また、図１８（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４の構成、および動作について図１８（Ｃ）にブロック図を示し説明する。図１８（Ｃ）には、太陽電池９６３３、二次電池９６４１、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至スイッチＳＷ３、表示部９６３１について示しており、二次電池９６４１、ＤＣＤＣコンバータ９６３６、コンバータ９６３７、スイッチＳＷ１乃至スイッチＳＷ３が、図１８（Ｂ）に示す充放電制御回路９６３４に対応する箇所となる。
まず外光により太陽電池９６３３により発電がされる場合の動作の例について説明する。太陽電池で発電した電力は、二次電池９６４１を充電するための電圧となるようＤＣＤＣコンバータ９６３６で昇圧又は降圧がなされる。そして、表示部９６３１の動作に太陽電池９６３３からの電力が用いられる際にはスイッチＳＷ１をオンにし、コンバータ９６３７で表示部９６３１に必要な電圧に昇圧又は降圧をすることとなる。また、表示部９６３１での表示を行わない際には、スイッチＳＷ１をオフにし、スイッチＳＷ２をオンにして二次電池９６４１の充電を行う構成とすればよい。
なお太陽電池９６３３については、発電手段の一例として示したが、特に限定されず、圧電素子（ピエゾ素子）や熱電変換素子（ペルティエ素子）などの他の発電手段による二次電池の充電を行う構成であってもよい。例えば、無線（非接触）で電力を送受信して充電する無接点電力伝送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて行う構成としてもよい。
図１９に、他の電子機器の例を示す。図１９において、表示装置８０００は、本発明の一態様に係る二次電池８００４を用いた電子機器の一例である。具体的に、表示装置８０００は、ＴＶ放送受信用の表示装置に相当し、筐体８００１、表示部８００２、スピーカ部８００３、二次電池８００４等を有する。本発明の一態様に係る二次電池８００４は、筐体８００１の内部に設けられている。
表示部８００２には、液晶表示装置、有機ＥＬ素子などの発光素子を各画素に備えた発光装置、電気泳動表示装置、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ　Ｄｅｖｉｃｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ　Ｄｉｓｐｌａｙ　Ｐａｎｅｌ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　Ｄｉｓｐｌａｙ）などの、半導体表示装置を用いることができる。
なお、表示装置には、ＴＶ放送受信用の他、パーソナルコンピュータ用、広告表示用など、全ての情報表示用表示装置が含まれる。
図１９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二次電池を用いた電子機器の一例である。具体的に、照明装置８１００は、筐体８１０１、光源８１０２、制御基板８１０３等を有する。図１９では、二次電池が、制御基板８１０３上に設けられている。
なお、図１９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二次電池は、天井８１０４以外、例えば側壁８１０５、床８１０６、窓８１０７等に設けられた据え付け型の照明装置に用いることもできるし、卓上型の照明装置などに用いることもできる。
また、光源８１０２には、電力を利用して人工的に光を得る人工光源を用いることができる。具体的には、白熱電球、蛍光灯などの放電ランプ、ＬＥＤや有機ＥＬ素子などの発光素子が、上記人工光源の一例として挙げられる。
図１９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ーは、本発明の態様に係る二次電池を用いた電子機器の一例である。具体的に、室内機８２００は、筐体８２０１、送風口８２０２、二次電池が設けられた制御基板８２０３等を有する。
なお、図１９では、室内機と室外機で構成されるセパレート型のエアコンディショナーを例示しているが、室内機の機能と室外機の機能とを１つの筐体に有する一体型のエアコンディショナーに、本発明の一態様に係る二次電池を用いることもできる。
図１９において、電気冷凍冷蔵庫８３００は、本発明の一態様に係る二次電池を用いた電子機器の例である。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、二次電池が設けられた制御基板８３０４等を有する。図１９では、制御基板８３０４が、筐体８３０１の内部に設けられている。
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５）
本実施の形態では、車両に実施の形態１で説明した二次電池を搭載する例を示す。
図２０において、本発明の一態様を用いた車両を例示する。図２０に示す自動車８４００は、制御基板上に二次電池を有する。二次電池はヘッドライト８４０１やルームライト（図示せず）などの発光装置に電力を供給することができる。
また、二次電池は、自動車８４００が有するスピードメーター、タコメーターなどの表示装置に電力を供給することができる。また、二次電池は、自動車８４００が有するナビゲーションシステムなどの半導体装置に電力を供給することができる。
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　　セル、１００＿１　　セル、１００＿２　　セル、１００＿３　　セル、１１１　　正極集電体、１１２　　正極活物質層、１１３　　スペーサ、１１４　　電解液、１１５　　負極集電体、１１６　　負極活物質層、１５１　　スイッチ、１５２　　電流制御スイッチ、１５４　　スイッチ対、２００　　二次電池、２０１　　正極端子、２０２　　ＰＴＣ、２０３　　導電ペースト、２０４　　外装体、２０５　　負極端子、２０６　　絶縁体、２０７　　絶縁体、２０８　　絶縁体、２０９　　絶縁体、３０１　　穴、３０２　　上型、３０３　　ヒーター、３０４　　下型、３０５　　空気穴、３０６　　ダイシングソー、８０００　　表示装置、８００１　　筐体、８００２　　表示部、８００３　　スピーカ部、８００４　　二次電池、８１００　　照明装置、８１０１　　筐体、８１０２　　光源、８１０３　　制御基板、８１０４　　天井、８１０５　　側壁、８１０６　　床、８１０７　　窓、８２００　　室内機、８２０１　　筐体、８２０２　　送風口、８２０３　　制御基板、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　　制御基板、９６００　　タブレット型端末、９６２５　　スイッチ、９６２６　　スイッチ、９６２７　　電源スイッチ、９６２８　　操作スイッチ、９６２９　　留め具、９６３０　　筐体、９６３０ａ　　筐体、９６３０ｂ　　筐体、９６３１　　表示部、９６３１ａ　　表示部、９６３１ｂ　　表示部、９６３２ａ　　領域、９６３２ｂ　　領域、９６３３　　太陽電池、９６３４　　充放電制御回路、９６３５　　プリント基板、９６３６　　ＤＣＤＣコンバータ、９６３７　　コンバータ、９６３８　　操作キー、９６３９　　ボタン、９６４０　　可動部、９６４１　　二次電池、Ａ１　　端子、Ａ２　　端子、Ｂ１　　端子、Ｂ２　　端子、ＢＴ００　　蓄電装置、ＢＴ０１　　端子対、ＢＴ０２　　端子対、ＢＴ０３　　制御回路、ＢＴ０４　　回路、ＢＴ０５　　回路、ＢＴ０６　　変圧制御回路、ＢＴ０７　　変圧回路、ＢＴ０８　　電池部、ＢＴ０９　　電池、ＢＴ１０　　トランジスタ、ＢＴ１１　　バス、ＢＴ１２　　バス、ＢＴ１３　　トランジスタ、ＢＴ１４　　電流制御スイッチ、ＢＴ１５　　バス、ＢＴ１６　　バス、ＢＴ１７　　スイッチ対、ＢＴ１８　　スイッチ対、ＢＴ２１　　トランジスタ対、ＢＴ２２　　トランジスタ、ＢＴ２３　　トランジスタ、ＢＴ２４　　バス、ＢＴ２５　　バス、ＢＴ３１　　トランジスタ対、ＢＴ３２　　トランジスタ、ＢＴ３３　　トランジスタ、ＢＴ３４　　バス、ＢＴ３５　　バス、ＢＴ４１　　電池制御ユニット、ＢＴ５１　　絶縁型ＤＣ−ＤＣコンバータ、ＢＴ５２　　スイッチ部、ＢＴ５３　　トランス部、Ｓ１　　制御信号、Ｓ２　　制御信号、Ｓ３　　変圧信号、ＳＷ１　　スイッチ、ＳＷ２　　スイッチ、ＳＷ３　　スイッチ

Claims (7)

  1. 　正極集電体と、前記正極集電体上の正極活物質層と、負極集電体と、前記負極集電体上の負極活物質層と、電解液と、外装体と、を有する二次電池であって、
    　前記外装体は、前記正極集電体、前記正極活物質層、前記負極集電体、前記負極活物質層および前記電解液を覆い、
    　前記電解液は、スペーサと、ポリマーと、電解質と、溶媒と、を有し、
    　前記スペーサは、前記正極活物質層と、前記負極活物質層の間の距離を一定以上に保つ機能を有し、
    　前記ポリマーは、前記電解液をゲル化する機能を有する二次電池。
  2. 　請求項１において、
    　前記スペーサは、酸化アルミニウムを有する粒子であることを特徴とする二次電池。
  3. 　請求項１または請求項２において、
    　前記電解液が有する前記ポリマーは、ＰＶＤＦを有し、
    　前記電解質は、Ｌｉ（ＳＯ２Ｆ）２Ｎを有し、
    　前記溶媒は、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートを有することを特徴とする二次電池。
  4. 　第１のセルと、第２のセルと、外装体と、を有する二次電池であって、
    　前記外装体は、前記第１のセルと、前記第２のセルを覆い、
    　前記第１のセルと、前記第２のセルは直列に電気的に接続され、
    　前記第１のセルは、第１の正極集電体と、前記第１の正極集電体上の第１の正極活物質層と、第１の負極集電体と、前記第１の負極集電体上の第１の負極活物質層と、第１の電解液と、を有し、
    　前記第１の電解液は、第１のスペーサと、第１のポリマーと、第１の電解質と、第１の溶媒と、を有し、
    　前記第１のスペーサは、前記第１の正極活物質層と、前記第１の負極活物質層の間の距離を一定以上に保つ機能を有し、
    　前記第１のポリマーは、前記第１の電解液をゲル化する機能を有し、
    　前記第２のセルは、第２の正極集電体と、前記第２の正極集電体上に形成された第２の正極活物質層と、第２の負極集電体と、前記第２の負極集電体上に形成された第２の負極活物質層と、第２の電解液と、を有し、
    　前記第２の電解液は、第２のスペーサと、第２のポリマーと、第２の電解質と、第２の溶媒と、を有し、
    　前記第２のスペーサは、前記第２の正極活物質層と、前記第２の負極活物質層の間の距離を一定以上に保つ機能を有し、
    　前記第２のポリマーは、前記第２の電解液をゲル化する機能を有する二次電池。
  5. 　正極集電体上に、第１の正極活物質層および第２の正極活物質層を形成する工程と、
    　負極集電体上に、第１の負極活物質層および第２の負極活物質層を形成する工程と、
    　前記正極集電体上に、スペーサを有する電解液を、前記第１の正極活物質層および前記第２の正極活物質層と、前記電解液が接するように配置する工程と、
    　前記電解液上に、前記負極集電体を、前記電解液と前記第１の負極活物質層および前記第２の負極活物質層が接し、かつ前記第１の正極活物質層と前記第１の負極活物質層が重畳し、前記第２の正極活物質層と前記第２の負極活物質層が重畳するように配置する工程と、
    　前記正極集電体、前記第１の正極活物質層、前記第２の正極活物質層、前記電解液、前記第１の負極活物質層、前記第２の負極活物質層および前記負極集電体を、加熱および加圧する工程と、
    　前記正極集電体と前記負極集電体の間の領域に、加熱して流動性が増した絶縁体を注入する工程と、
    　前記正極集電体、前記負極集電体、前記電解液および前記絶縁体を、前記第１の正極活物質層と前記第２の正極活物質層の間で切断する工程と、
    　前記切断工程によって作製された、前記第１の正極活物質層および前記第１の負極活物質層を有する第１のセルと、前記第２の正極活物質層および前記第２の負極活物質層を有する第２のセルと、を直列に電気的に接続する工程と、
    　前記第１のセルおよび前記第２のセルを、外装体で覆う工程と、を有する二次電池の作製方法。
  6. 　請求項５において、
    　前記電解液は、ポリマーと、電解質と、溶媒と、を有し、
    　前記正極集電体上に、前記電解液を、前記第１の正極活物質層および前記第２の正極活物質層と、前記電解液が接するように配置する前記工程において、
    　前記電解液は、シート状のゲルであることを特徴とする二次電池の作製方法。
  7. 　請求項５または請求項６において、
    　前記スペーサは、酸化アルミニウムを有する粒子であることを特徴とする二次電池の作製方法。
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