蓄电装置及电子设备的制作方法
本发明涉及一种物体、方法或制造方法。本发明涉及一种工序(process)、机器(machine)、产品(manufacture)或组合物(composition of matter)。尤其是，本发明的一个方式涉及一种半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置、它们的驱动方法或它们的制造方法。尤其是，本发明的一个方式涉及一种蓄电装置及其制造方法。
注意，本说明书中的蓄电装置是指具有蓄电功能的所有元件及/或装置。例如，锂离子二次电池等蓄电池、锂离子电容器以及双电层电容器包括在蓄电装置的范畴内。
背景技术：
近年来，对锂离子二次电池等二次电池、锂离子电容器及空气电池等各种蓄电装置积极地进行了开发。尤其是，伴随着手机、智能手机及笔记本个人计算机等便携式信息终端、便携式音乐播放机、数码相机等电子设备；医疗设备；混合动力汽车(HEV)、电动汽车(EV)及插电式混合动力汽车(PHEV)等新一代清洁能源汽车等的半导体产业的发展，对高输出、高能量密度的锂离子二次电池的需求量剧增。作为能够充电的能量供应源，锂离子二次电池成为现代信息化社会的必需品。
蓄电装置被要求具有高容量、高性能及各种工作环境下的安全性等。
为了满足上述要求，对蓄电装置的电解液的开发十分火热。环状碳酸酯被用作蓄电装置的电解液中的有机溶剂。尤其是，广泛使用碳酸亚乙酯，因为其具有高介电常数及高离子传导性。
然而，不仅是碳酸亚乙酯，有机溶剂大多具有挥发性和可燃性。因此，在将有机溶剂用作蓄电装置的电解液时，由于短路、过充电等，蓄电装置内部的温度有可能上升，由此蓄电装置有可能破裂或起火。
从上述观点来看，已提出了将具有阻燃性及难挥发性的离子液体(也称为室温融化盐)用作锂离子二次电池的非水电解质的非水溶剂。这种离子液体的例子包括：包含乙基甲基咪唑鎓(EMI)阳离子的离子液体、包含N-甲基-N-丙基吡咯烷鎓(P13)阳离子的离子液体以及包含N-甲基-N-丙基哌啶鎓(PP13)阳离子的离子液体(参照专利文献1)。
另外，已对离子液体的阴离子成分及阳离子成分进行改进，以提供利用具有低粘度、低融化点及高导电性的离子液体的锂离子二次电池(参照专利文献2)。
[参考文献]
[专利文献1]日本专利申请公开第2003-331918号公报
[专利文献2]国际专利申请公开第2005/063773号
技术实现要素：
本发明的一个方式的一个目的是提供一种容量高的蓄电装置。本发明的一个方式的另一目的是提供一种能量密度高的蓄电装置。本发明的一个方式的另一目的是提供一种可靠性高的蓄电装置。本发明的一个方式的另一目的是提供一种使用寿命长的蓄电装置。
本发明的一个方式的另一目的是提供一种不可逆容量得到降低的蓄电装置。本发明的一个方式的另一目的是提供一种抑制电解液的分解反应并防止伴随着充放电循环次数的增加的容量降低的蓄电装置。本发明的一个方式的另一目的是降低或抑制在高温下加快的电解液的分解反应，防止高温下的充放电时的充放电容量的降低，以扩大蓄电装置的工作温度范围。
本发明的一个方式的另一目的是提高蓄电装置的生产率。本发明的一个方式的另一目的是提供一种新颖的蓄电装置或新颖的电极等。
注意，这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。在本发明的一个方式中，并不需要实现所有上述目的。上述以外的目的可明显从说明书、附图及权利要求书等的记载看出，且可以从说明书、附图及权利要求书等的记载中抽出上述以外的目的。
本发明的一个方式是一种蓄电装置，该蓄电装置包括正极、隔离体、负极和电解液。电解液包含碱金属盐和离子液体。隔离体位于正极和负极之间。正极的至少一部分与负极重叠。负极的端部的至少一部分位于正极的端部之间的区域内。
本发明的另一个方式是一种蓄电装置，该蓄电装置包括正极、隔离体、负极和电解液。电解液包含碱金属盐和离子液体。隔离体位于正极和负极之间。正极的至少一部分与负极重叠。负极具有比正极小的宽度。
本发明的另一个方式是一种蓄电装置，该蓄电装置包括正极、隔离体、负极和电解液。电解液包含碱金属盐和离子液体。隔离体位于正极和负极之间。正极的至少一部分与负极重叠。该蓄电装置具有负极的端部和正极的端部之间的距离小于或等于0.5mm的部分。
本发明的另一个方式是一种蓄电装置，该蓄电装置包括正极、隔离体、负极和电解液。电解液包含碱金属盐和离子液体。隔离体位于正极和负极之间。正极的至少一部分与负极重叠。正极的面积是负极的面积的98％或更大。
在上述结构中，正极和负极彼此重叠的部分的面积优选为正极的面积的90％或更大。
本发明的另一个方式是一种蓄电装置，该蓄电装置包括正极、隔离体、负极和电解液。电解液包含碱金属盐和离子液体。隔离体位于正极和负极之间。正极包括正极活性物质层及正极集电体。负极包括负极活性物质层及负极集电体。负极活性物质层隔着隔离体与正极活性物质层相对。负极活性物质层的端部的至少一部分位于正极活性物质层的端部之间的区域内。
在上述结构中，负极具有第一区域及第二区域。第一区域包括与负极集电体的至少一个面接触的负极活性物质层。第二区域包括与集电体的至少一个面接触的第一层。第一层优选比负极活性物质层薄，且优选具有比负极活性物质层高的电阻。此外，在上述结构中，第一层优选包含选自聚苯乙烯、聚丙烯酸甲酯(poly(methyl acrylate))、聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate))、聚丙烯酸钠、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、异丁烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)、尼龙、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、丁苯橡胶(styrene-butadiene rubber)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯橡胶(styrene-isoprene-styrene rubber)、丙烯腈-丁二烯橡胶、丁二烯橡胶(butadiene rubber)、乙烯-丙烯-二烯共聚物(ethylene-propylene-diene copolymer)、羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基纤维素、二乙酰纤维素、再生纤维素、淀粉中的一种或多种。
另外，在上述结构中，离子液体优选包括具有五元杂芳环的阳离子。
另外，在上述结构中，离子液体优选包括咪唑鎓阳离子。
本发明的另一个方式是一种包括上述蓄电装置的电子设备。
本发明的另一个方式是一种包括上述蓄电装置和显示装置的电子设备。
根据本发明的一个方式，可以提供一种容量高的蓄电装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种能量密度高的蓄电装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种可靠性高的蓄电装置。根据本发明的一个方式，可以提供一种使用寿命长的蓄电装置。
本发明的一个方式可以提供一种不可逆容量得到降低的蓄电装置。本发明的一个方式可以提供一种抑制电解液的分解反应并防止伴随着充放电循环次数的增加的容量降低的蓄电装置。本发明的一个方式可以降低或抑制在高温下加快的电解液的分解反应，防止高温下的充放电时的充放电容量的降低，以扩大蓄电装置的工作温度范围。
根据本发明的一个方式，可以提高蓄电装置的生产率。根据本发明的一个方式，可以提供一种新颖的蓄电装置或新颖的电极等。
注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。本发明的一个方式并不需要具有所有上述效果。从说明书、附图、权利要求书等的记载可明显看出这些效果外的效果，从而可以从说明书、附图、权利要求书等的记载中抽出除这些效果外的效果。
附图说明
在附图中：
图1是蓄电装置的截面图；
图2是蓄电装置的一部分的截面图；
图3示出层叠的电极及隔离体；
图4A至4C是示出电极及隔离体的俯视图；
图5是示出蓄电装置的一部分的截面图；
图6是示出电极及隔离体的俯视图；
图7是示出蓄电装置的一部分的截面图；
图8A和8B是示出电极及隔离体的俯视图；
图9是蓄电装置的一部分的截面图；
图10是蓄电装置的一部分的截面图；
图11是蓄电装置的一部分的截面图；
图12A至12C是示出电极及隔离体的俯视图；
图13A和13B是示出电极的截面图；
图14A至14D是示出电极及隔离体的俯视图；
图15A和15B是示出电极及隔离体的俯视图；
图16是示出电极及隔离体的俯视图；
图17A至17C示出薄型蓄电池及电极的外观；
图18A和18B是示出薄型蓄电池的截面图；
图19A和19B示出薄型蓄电池的制造方法；
图20A至20C示出薄型蓄电池的制造方法；
图21示出薄型蓄电池的制造方法；
图22是薄型蓄电池的外观图；
图23A至23C示出面的曲率半径；
图24A至24D示出薄膜的曲率半径；
图25A和25B示出电极的制造方法；
图26A至26C是电极的俯视图；
图27A至27D是电极的俯视图；
图28A和28B示出电极的制造方法；
图29示出电极的制造方法；
图30示出蓄电池的制造方法；
图31示出蓄电池的评价方法；
图32示出蓄电池的评价方法；
图33A至33F是示出蓄电池的特性的图；
图34A至34F是示出蓄电池的特性的图；
图35A至35E是示出蓄电池的特性的图；
图36A至36C是示出蓄电池的特性的图；
图37A和37B是示出蓄电池的特性的图；
图38是示出蓄电池的特性的图；
图39A和39B是示出蓄电池的特性的图；
图40A和40B是示出蓄电池的充放电循环特性的图；
图41A和41B是示出蓄电池的充放电循环特性的图；
图42A至42C是示出离子液体的测量结果的线性扫描伏安图；
图43A和43B是示出离子液体的测量结果的线性扫描伏安图；
图44A和44B是隔离体的照片；
图45是负极的照片；
图46A和46B示出蓄电装置的工作；
图47A和47B示出蓄电装置的例子；
图48A和48B示出蓄电装置的例子；
图49A和49B示出蓄电装置的例子；
图50A和50B示出圆筒型蓄电池；
图51A至51C示出硬币型蓄电池；
图52A和52B示出蓄电系统的例子；
图53A1、53A2、53B1、53B2示出蓄电系统的例子；
图54A和54B示出蓄电系统的例子；
图55A至55G示出电子设备的例子；
图56A至56C示出电子设备的例子；
图57示出电子设备的例子；
图58A和58B示出电子设备的例子。
具体实施方式
下面，将参照附图对本发明的实施方式及实施例进行详细的说明。但是，本发明不局限于实施方式及实施例的记载，所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式和详细内容可以被变换为各种形式。因此，本发明不应该被解释为仅限定在下面的实施方式的记载中。
另外，在本说明书所使用的附图中，有时为了简化起见，夸大膜、层及衬底的厚度及各构成要素的大小(例如，领域的大小)。因此，各构成要素的大小不局限于附图中的大小以及各构成要素之间的相对大小。
另外，本说明书等中的“第一”、“第二”等序数词是为了方便而使用的，并不表示工序顺序或叠层顺序等。因此，例如即使将“第一”适当地置换为“第二”或“第三”也可以进行说明。此外，本说明书等中的序数词不一定需要与用来指定本发明的一个方式的序数词一致。
另外，在本说明书等所说明的本发明的构成中，在不同附图之间利用共同符号表示同一部分或具有相同功能的部分，并省略其重复说明。另外，有时将相同的阴影线用于具有相同功能的部分，而不特别利用附图标记表示该部分。
注意，在本说明书等中，有时将用于蓄电装置的正极和负极称为“蓄电装置用电极”。此时，“蓄电装置用电极”是指用于蓄电装置的正极和负极中的至少一个。
在此，对充电率及放电率进行说明。例如，在对容量X[Ah]的二次电池进行恒流充电的情况下，充电率1C意味着在正好1小时充电结束的电流值I[A]，充电率0.2C意味着I/5[A](即，在正好5小时充电结束的电流值)。同样地，放电率1C意味着在正好1小时放电结束的电流值I[A]，放电率0.2C意味着I/5[A](即，在正好5小时放电结束的电流值)。
实施方式1
在本实施方式中，说明本发明的一个方式的蓄电装置的结构例子。
[蓄电装置的结构]
在此，参照图1说明本发明的一个方式的蓄电装置的例子。图1示出蓄电装置500的截面图的例子。图1的蓄电装置500包括一个以上的正极、一个以上的负极、夹在正极和负极之间的隔离体507、电解液508以及外包装体509。在外包装体509中填充有电解液508。图2是图1中的由虚线围绕的区域的放大图，并是示出蓄电装置500中的正极、负极及隔离体的放大截面图。蓄电装置500包括正极503a至503c。每个正极包括正极集电体及正极活性物质层。正极503a包括正极集电体501、正极活性物质层502a及第二正极活性物质层502b。蓄电装置500包括负极506a至506c。每个负极包括负极集电体及负极活性物质层。负极506a包括负极集电体504、负极活性物质层505a及第二负极活性物质层505b。正极活性物质层502a和负极活性物质层505a隔着隔离体507互相相对。
活性物质只是指与作为载流子的离子的嵌入及脱嵌有关的物质。在本说明书等中，将包括本来是“活性物质”的物质、用作导电助剂及粘合剂等的物质总称为活性物质层。
图3的透视图示出蓄电装置500的正极和负极依次层叠且被隔离体分隔的状态。虽然为了容易理解在图3中正极和隔离体之间及隔离体和负极之间有间隔，但是这些构件也可以互相接触。
在此，说明蓄电装置500中的正极及负极之间的大小关系以及位置关系。蓄电装置500中的正极和负极的面积优选大致相同。
例如，隔着隔离体互相相对的正极和负极的面积优选大致相同。在图2中，正极503a和负极506a的面积大致相同，此时可以缩小负极和正极不重叠的区域(或者，理想的是消除该区域)，可以降低蓄电装置的不可逆容量。
或者，隔着隔离体互相相对的正极活性物质层和负极活性物质层的面积优选大致相同。在图2中，正极活性物质层502a和负极活性物质层505a的面积大致相同。
例如，在正极及负极具有端子部时，正极的除端子部之外的区域的面积也可以与负极的除端子部之外的区域的面积大致相同。
此外，例如，如图2的例子所示，正极503a和负极506a的端部优选大概对齐。或者，正极活性物质层502a和负极活性物质层505a的端部优选大概对齐。
图4A和4B是示出负极506a、负极506a和正极503a之间的隔离体507及正极503a的俯视图。图4A示出正极503a和负极506a的面积大致相同且正极503a和负极506a的端部大致对齐的情况。本说明书中的“端部”是指如图4A等所示的在俯视或从顶面看时的端部。
如图4B所示，还有正极503a和负极506a的面积大致相同且正极503a和负极506a的端部的一部分或全部不对齐的情况。在此，图4C是示出图4B中的负极506a的更详细的俯视图。在图4C中，负极506a的负极活性物质层505a具有隔着隔离体507与正极活性物质层502a及/或正极集电体501重叠的区域261、不与正极活性物质层502a及正极集电体501重叠的区域262。此时，区域262的面积优选尽可能小。另外，正极503a的端部和负极506a的端部之间的距离优选尽可能小。在此，例如正极503a的端部和负极506a的端部之间的距离优选为0.5mm或更小，更优选为0.2mm或更小，进一步优选为0.1mm或更小。或者，正极503a和负极506a之间的宽度差或长度差优选为1mm或更小，更优选为0.4mm或更小，进一步优选为0.2mm或更小。
或者，负极的端部优选位于正极的端部之间的区域内。此外，正极活性物质层和负极活性物质层隔着隔离体互相相对，并且负极活性物质层的端部优选位于正极活性物质层的端部之间的区域内。图5是蓄电装置500的截面的一部分的放大图。例如，如图5所示，负极506a的端部优选位于正极503a的端部之间的区域内。图6是示出图5中的负极506a、负极506a和正极503a之间的隔离体507及正极503a的俯视图。
由于负极506a的端部位于正极503a的端部之间的区域内，所以负极506a的全部可以与正极503a重叠。或者，可以缩小负极506a和正极503a不重叠的区域的面积。当正极503a的面积比负极506a的面积过大时，正极503a的多余部分增大，而蓄电装置500的每体积的容量降低。因此，例如在负极506a的端部位于正极503a的端部之间的区域内时，正极503a的端部和负极506a的端部之间的距离优选为3mm或更小，更优选为0.5mm或更小，进一步优选为0.1mm或更小。或者，正极503a和负极506a之间的宽度差或长度差优选为6mm或更小，更优选为1mm或更小，进一步优选为0.2mm或更小。
另一方面，图7示出负极的端部超过正极的端部的情况的例子。在此，图7示出蓄电装置500的截面的放大部分。在图7中，负极506a的负极活性物质层505a包括与正极503a重叠的区域261、以及与区域261相邻并超过正极503a的端部的区域262。图8A是示出图7中的负极506a、负极506a和正极503a之间的隔离体507及正极503a的俯视图。图8B是示出图7中的负极506a的俯视图。
在图7及图8B所示的区域261中，负极506a隔着隔离体507与正极活性物质层502a重叠。或者，区域261也可以具有负极506a隔着隔离体不与正极活性物质层502a重叠而只与正极集电体501重叠的部分。但是，负极506a优选与正极活性物质层502a重叠。在区域262中，负极506a不与正极活性物质层502a及正极集电体501重叠。
在此，区域262的面积优选尽可能小。或者，在图7及图8A和8B中，正极503a的端部和负极506a的端部之间的距离优选尽可能小。例如正极503a的端部和负极506a的端部之间的距离优选为0.01mm至0.5mm，更优选为0.01mm至0.2mm，进一步优选为0.01mm至0.1mm。或者，正极503a和负极506a之间的宽度差或长度差优选为0.02mm至1mm，更优选为0.02mm至0.4mm，进一步优选为0.02mm至0.2mm。
在此，区域262的面积极小的情况例如是指如图2及图4A所示的正极503a的端部和负极506a的端部重叠的情况、或者如图5及图6所示的正极503的端部超过负极506的端部的情况。
在此，参照图7、图8A和8B说明在蓄电装置500的负极506a具有不与正极503a重叠的区域时在蓄电装置500中发生的反应。在区域262中，负极活性物质层505a不与正极活性物质层502a及/或正极集电体501重叠。在蓄电装置500中的第一反应及第二反应例如分别是与锂离子的可逆反应及电解液的分解等不可逆反应。关于第一反应及第二反应将在后面进行详细的说明。当在第一反应中接受的电子数为R1，在第二反应中接受的电子数为R2时，区域262中的R2/R1的值被认为比区域261大。因此，当区域262的面积大时，不可逆容量有可能增高而蓄电装置的容量降低。在此，例如区域262的面积优选为区域261的2％或更小，更优选为1％或更小。或者，例如正极活性物质层502a的面积优选为负极活性物质层505a的98％或更大，更优选为99％或更大。在此，“面积”是指例如图8A和8B所示的俯视图中的面积。
另外，正极活性物质层502a的面积也可以大于负极活性物质层505a的面积的100％(1倍)。例如，正极活性物质层502a的面积可以为负极活性物质层505a的1.3倍或更小，更优选为1.2倍或更小，进一步优选为1.1倍或更小。
在区域261中，正极活性物质层502a及/或正极集电体501隔着隔离体与负极活性物质层505a相对。在该区域中，可认为施加在正极和负极之间的电场的分布大致均匀。另一方面，在区域262中，负极活性物质层505a不与正极活性物质层502a及/或正极集电体501重叠，因此与区域261相比施加在正极和负极之间的电场的分布不均匀。
例如，在充电中锂离子从正极活性物质层502a释放到电解液，由此正极活性物质层502a的表面附近的锂离子浓度提高。此外，在正极活性物质层502a和负极活性物质层505a之间有锂离子的浓度梯度。这样的浓度梯度例如有可能促进负极活性物质层505a中的电池反应。
在此，正极活性物质层502a和区域261之间的距离大致取决于夹在其间的隔离体的厚度。具体而言，在区域262的宽度，即从区域261和区域262之间的边界到区域262的另一个端部的距离比隔离体的厚度大时，可以说区域262和正极活性物质层502a之间的距离比区域261和正极活性物质层502a之间的距离大。因此，与在区域261中相比，在区域262中有可能不容易发生电池反应。
在此，考虑作为电解液的溶剂使用离子液体的情况。离子液体的阳离子及阴离子具有电荷，因此被认为与有机溶剂等的分子相比，容易存在于电极表面，例如活性物质层或集电体的表面附近。因此，可认为活性物质层或集电体的表面附近的分解反应也更容易发生。另外，锂离子等载流子离子的电池反应有可能被妨碍。因此，在作为电解液的溶剂使用离子液体时，电场的分布或锂浓度的影响有可能更明显。
在此，在负极506a中负极集电体504的端部无须与负极活性物质层505a的端部对齐。
图9至图11是示出蓄电装置500的截面的一部分的放大图。图9示出负极集电体504的端部超过负极活性物质层505a的端部的例子。此时，如图9所示，例如负极活性物质层505a的端部优选与正极503a的端部大致对齐。
或者，如图10所示，例如负极活性物质层505a的端部优选位于正极503a的端部之间的区域内。
另外，如图11所示，在正极503a中正极集电体501的端部无须与正极活性物质层502a的端部对齐。此时，如图11所示，例如负极活性物质层505a的端部优选与正极活性物质层502a大致对齐。或者，虽然未示出在图11中，但是负极活性物质层505a优选位于正极活性物质层502a的端部之间的区域内。
在此，对蓄电装置500的工作进行说明。以蓄电装置500是锂离子二次电池的情况为例子进行说明。此外，在该锂离子二次电池中，作为正极活性物质及负极活性物质分别使用LiFePO4及石墨，但是，用于本发明的一个方式的蓄电装置的活性物质不局限于此。
图46A示出对锂离子二次电池进行充电时的蓄电装置500和充电器1122之间的连接结构。在蓄电装置500是锂离子二次电池的情况下，在充电时，在正极中发生以化学反应式1表示的反应。
[化学式1]
LiFePO4→FePO4+Li++e-
另外，在充电时，在负极中发生以化学反应式2表示的反应。
[化学式2]
xC+Li++e-→LiCx x≥6
在此，例如电解液有时在电池反应电位在电极表面附近分解。在很多情况下，这种分解反应是不可逆反应，因此有可能导致蓄电装置的容量的损失。尤其是，在负极中，电池反应电位低，电解液的还原分解容易发生，而容量容易降低。
在此，更详细地说明负极的反应。将以化学反应式2表示的反应称为第一反应。
另一方面，在负极中，有时发生在充电时发生的以化学反应式2表示的反应以外的反应。例如，电解液有可能在电极表面分解。此外，当作为电解液的溶剂使用离子液体时，阳离子等会嵌入活性物质的层间间隙。在很多情况下，这种反应是不可逆反应。将上述以化学反应式2表示的反应以外的反应中的不可逆反应称为第二反应。
因为第二反应是不可逆反应，所以在发生第二反应时，放电容量成为比充电容量小。因此，第二反应导致蓄电装置的容量降低。这是第二反应优选尽可能小的理由。
第二反应有时在电极表面上形成薄膜。有时该薄膜被用作顿态膜。该顿态膜有时可以抑制充电或放电时的锂离子以外的离子的分解反应。因此，形成上述薄膜之后的蓄电装置的容量降低有可能得到抑制。由此，上述薄膜的形成是优选的。
接着，对放电进行说明。图46B示出对锂离子二次电池进行放电时的蓄电装置500和负载1123之间的连接结构。在放电时，在正极中，发生以化学反应式3表示的反应。
[化学式3]
FePO4+Li++e-→LiFePO4
另外，在放电时，在负极中发生以化学反应式4表示的反应。
[化学式4]
LiCx→xC+Li++e- x≥6
对在负极中接着以化学反应式4表示的反应还发生电解液的分解等不可逆反应的情况进行说明。此时，下一次充放电循环中的充电容量有时成为比放电容量低。也就是说，在不可逆反应反复发生时，伴随着充放电循环次数的增加容量会逐渐降低。
在此，详细地说明在作为电解液的溶剂使用离子液体时发生的第二反应。
离子液体中的阳离子及阴离子具有电荷，所以例如可以在电极表面上形成双电层。因此，可以将离子液体用于双电层电容器等蓄电装置。
但是，离子液体中的阳离子及阴离子有时在电极表面附近分解。分解反应的大部分是不可逆反应，这有可能降低蓄电装置的容量。
离子液体中的离子有时嵌入以石墨为代表的层间化合物的层间间隙，并在嵌入之后从该间隙脱嵌。例如，在将石墨用作蓄电装置的负极活性物质时，有时阳离子嵌入石墨的层间间隙。此时，在嵌入时在电极表面附近接受电荷，产生充电容量。
在此，例如说明在阳离子嵌入石墨的层间间隙之后不能脱嵌的情况。该反应是不可逆反应，由此导致容量的损失。在很多情况下，嵌入的阳离子分解以及在嵌入或脱嵌的过程中阳离子分解是不可逆反应，这有可能导致蓄电装置的容量损失。
这些不可逆反应是第二反应的例子。可认为第二反应与以化学反应式1至4表示的反应同时发生。优选的是，制造与第二反应相比容易发生电池工作的正常反应，即以化学反应式1至4表示的反应的环境，此时，蓄电装置的容量增加。
发明人等发现：蓄电装置的负极中的不与正极重叠的区域有可能增大首次不可逆容量。在后面的实施例中将说明该发现的详细内容。就是说，可知负极中的不与正极重叠的区域越大，越容易发生第二反应。此外，可知这种现象在作为蓄电装置的电解液使用离子液体时是很明显的。
这显示：例如在负极中的不与正极重叠的区域缩小时，首次不可逆容量降低。
接着，对可以用作电解液的溶剂的离子液体的例子进行说明。
在使用其还原电位比包括咪唑鎓阳离子等芳香族阳离子的离子液体低的包括季铵阳离子、叔锍阳离子或季鏻阳离子等脂肪族鎓阳离子的离子液体时，有时可以降低蓄电装置的不可逆容量。但是，该离子液体的粘度高，所以离子传导性(例如，锂离子传导性)低。另外，在将该离子液体用于锂离子电池时，在低温环境(尤其是0℃或更低)下，该离子液体(具体而言，包含该离子液体的电解质)的电阻增高，从而难以提高充放电速率。
优选作为电解液的溶剂使用包括咪唑鎓阳离子等芳香族阳离子的离子液体，因为其粘度比包括脂肪族化合物的阳离子的离子液体低，而可以提高充放电速率。但是，咪唑鎓阳离子等芳香族阳离子有时容易在蓄电装置的构成材料的活性物质及集电体的表面上发生还原分解。其结果是，有时不可逆容量增高。此外，有时伴随着充放电循环次数的增加容量降低。这些现象有可能源于咪唑鎓阳离子等芳香族阳离子的高还原电位。此外，例如这些现象有可能源于咪唑鎓阳离子的结构。因此，特别优选的是：抑制在蓄电装置的构成材料的活性物质及集电体的表面上咪唑鎓阳离子等芳香族阳离子发生还原分解。
另外，包括季铵阳离子、叔锍阳离子或季鏻阳离子等脂肪族鎓阳离子的离子液体具有较低的还原电位但是例如在高温度的充放电循环下有可能在蓄电装置的构成材料的活性物质及集电体的表面上发生还原分解。
根据本发明的一个方式，例如可以抑制在蓄电装置500的活性物质层及集电体等的表面上发生的电解液的分解反应，并提高蓄电装置的容量。
另外，有时在负极集电体504及正极集电体501的表面上发生与电解液508的不可逆反应。因此，正极集电体501及负极集电体504的与电解液的反应优选小。
例如，正极集电体501及负极集电体504可以使用金、铂、锌、铁、镍、铜、铝、钛、钽、锰等金属、包含这些金属的合金(例如，不锈钢)或烧结的碳等形成。或者，也可以使用覆盖有碳、镍、钛等的铜或不锈钢来形成集电体。此外，还可以使用添加有硅、钕、钪、钼等提高耐热性的元素的铝合金来形成集电体。另外，可以使用与硅起反应形成硅化物的金属元素。与硅起反应而形成硅化物的金属元素的例子包括：锆、钛、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、钴、镍等。
优选将不锈钢等用作集电体，此时有可能能够减小与电解液的反应。
正极集电体501及负极集电体504可以适当地具有包括箔状、板状(薄片状)、网状、圆柱状、线圈状、冲孔金属网状、拉制金属网状、多孔状及无纺布状的各种形状。为了提高与活性物质层的密接性，正极集电体501及负极集电体504也可以在其表面上具有细小的凹凸。正极集电体501及负极集电体504优选具有5μm至30μm的厚度。
<突片区域>
例如，如图12A所示，正极503a及负极506a也可以分别具有突片区域281a及突片区域282a。突片区域281a及突片区域282a也可以与用作蓄电装置的端子的引线电极连接。例如，引线电极也可以焊接到突片区域的一部分。在设置于正极503a的突片区域281a中，优选使正极集电体的至少一部分露出。在设置于负极506a的突片区域282a中，优选使负极集电体的至少一部分露出。通过使集电体的一部分露出，可以降低引线电极和集电体之间的接触电阻。
但是，通过使集电体表面露出，有时电解液508和集电体之间的反应变得容易发生。因此，优选集电体表面的露出区域的面积小。在此，通过在突片区域281a和突片区域282a中的不与引线电极焊接的部分的表面的至少一部分形成具有高绝缘性的层271，有时可以抑制与电解液508的不可逆反应。尤其是，负极的反应电位低，由此电解液更容易分解。因此，优选在突片区域282a的表面上形成层271。
在此，说明在突片区域282a的表面的一部分上形成层271的例子。图12B及12C是负极506a的俯视图。在图12B中，在负极506a的突片区域282a中，集电体表面的至少一部分露出。对突片区域282a焊接后述的引线电极。如图12C所示，突片区域282a包括区域284a以及相邻于区域284a并更近于突片区域的端部的区域283a。例如在对图12C所示的区域283a的至少一部分焊接引线电极时，优选在区域284a的表面上形成层271。此外，区域284a的表面优选被层271覆盖。例如，层271优选具有比负极活性物质层505a高的电阻。此外，例如层271优选比负极活性物质层505a薄。可以在区域284a的表面上形成层271之前或之后对区域283a焊接引线电极。图13A及13B是沿着图12C的点划线A-B的截面图。在图13A中，优选在区域284a的至少一部分上设置层271。在区域283a的至少一部分中，负极集电体504的表面优选露出。在此，例如层271优选比负极活性物质层505a薄。如图13B所示的层271那样，也可以分散有岛状区域。
层271例如使用绝缘性高的材料形成。在此，优选的是，绝缘性高的材料不易溶解于电解液。此外，优选的是，绝缘性高的材料在集电体的电位不发生明显的分解。绝缘性高的材料的例子包括：聚苯乙烯、聚丙烯酸甲酯(poly(methyl acrylate))、聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate))(PMMA)、聚丙烯酸钠、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)(PVA)、聚环氧乙烷(PEO)、聚环氧丙烷、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、异丁烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)、尼龙、聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚丙烯腈(PAN)。此外，可以使用丁苯橡胶(styrene-butadiene rubber)(SBR)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯橡胶(styrene-isoprene-styrene rubber)、丙烯腈-丁二烯橡胶、丁二烯橡胶(butadiene rubber)、乙烯-丙烯-二烯共聚物(ethylene-propylene-diene copolymer)等橡胶材料等。此外，可以使用羧甲基纤维素(CMC)、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基纤维素、二乙酰纤维素或再生纤维素等纤维素衍生物、淀粉等水溶性高分子等。此外，可以组合使用这些材料中的多种。尤其是，优选组合使用上述橡胶材料和水溶性高分子。
在此，参照图14A至14D说明正极503a具有突片区域281并且负极506a具有突片区域282的情况。图14A至14C示出从上方看负极506a、负极506a和正极503a之间的隔离体507及正极503a时的例子。
图14A示出除了突片区域以外的正极503a的端部和除了突片区域以外的负极506a的端部大致一致的例子。图14B示出除了突片区域以外的负极506a的端部位于正极503a的端部之间的区域内的例子。
图14A及14B的例子是优选的，因为除了突片区域282以外负极506a和正极503a重叠。负极506a优选与正极503a重叠，此时蓄电装置500中的不可逆反应得到抑制。由于不可逆反应得到抑制，可以抑制蓄电装置500的容量降低。此时，可以获得高容量，所以是优选的。
图14C示出负极506a的端部超过正极503a的端部的例子。参照图14D详细地说明图14C中的负极506a与正极503a重叠的区域、以及其他区域。
图14D是负极506a的俯视图。图14D所示的负极506a所具有的区域261相当于图14C中的负极506a与正极503a重叠的区域。区域262相当于图14C中的负极506a不与正极503a重叠的区域。区域285相当于图14C中的负极506a与正极503a的突片区域重叠的区域。为了抑制蓄电装置中的不可逆反应，优选区域262的面积小。由于不可逆反应得到抑制，可以抑制蓄电装置500的容量降低。此时，可以获得高容量，所以是优选的。
接着，图15A和15B以及图16是示出正极503a、负极506a及隔离体的俯视图。图15A是示出正极503a、负极506a及隔离体都是矩形时的俯视图。在此，正极503a的端部和负极506a的端部之间的距离(或间隔)例如相当于如图15A等所示的在从上方看时正极及负极为矩形的情况下的正极及负极的长边之间的距离131或短边之间的距离132。
正极503a的宽度及长度例如分别是如图15A所示的宽度137及长度139。同样地，负极506a的宽度及长度例如分别是如图15A等所示的宽度136及长度138。
作为其他例子，图15B示出正极503a及负极506a分别具有突片区域281及突片区域282的情况。在正极503a及负极506a分别具有突片区域281及突片区域282时，正极503a及负极506a的宽度及长度不一定需要包括突片区域281及突片区域282的宽度及长度。正极503a的宽度及长度例如是图15B所示的宽度137及长度139。同样地，负极506a的宽度及长度例如分别是图15B的宽度136及长度138。
作为其他例子，图16示出正极503a的端部不与负极506a的端部平行的情况。在此情况下，可以在多处测量端部之间的距离，计算出该距离的平均。虽然图16示出作为端部之间的距离对距离133a至133c、距离134a和134b进行测量的例子，但是测量部分的位置和数量不局限于上述例子。
<蓄电装置的构成要素>
接着，说明蓄电装置500的构成要素。正极活性物质层包括正极活性物质。作为正极活性物质，可以使用锂离子能够嵌入并脱嵌的材料，例如可以使用具有橄榄石型结构、层状岩盐型结构、尖晶石型结构、NASICON(钠超离子导体)结晶结构的材料等。将在实施方式3中对可以用于正极活性物质的材料进行详细的说明。
负极活性物质层包括负极活性物质。作为负极活性物质，例如可以使用碳类材料、合金类材料等。将在实施方式3中对可以用于负极活性物质的材料进行详细的说明。
正极活性物质层及负极活性物质层也可以包括导电助剂。导电助剂的例子包括：碳材料、金属材料及导电性陶瓷材料。此外，作为导电助剂，也可以使用纤维材料。将在实施方式3中对可以用于导电助剂的材料进行详细的说明。
正极活性物质层及负极活性物质层也可以包括粘合剂。将在实施方式3中对可以用于粘合剂的材料进行详细的说明。
作为隔离体507，可以使用纸、无纺布、玻璃纤维、陶瓷、包含聚酰胺、维尼纶(聚乙烯醇类纤维)、聚酯、丙烯酸、聚烯烃或聚氨酯的合成纤维等。
电解液508的溶剂优选包含具有阻燃性及难挥发性的离子液体(也称为室温融化盐)。使用一个种类的离子液体或组合多个种类的离子液体。通过使用包含离子液体的电解液508，即使蓄电装置的内部短路或者由于过充电等而其内部温度上升，也可以防止蓄电装置破裂或起火。离子液体由阳离子及阴离子构成。离子液体包括有机阳离子及阴离子。该有机阳离子的例子包括：咪唑鎓阳离子及吡啶鎓阳离子等芳香族阳离子、季铵阳离子、叔锍阳离子及季鏻阳离子等脂肪族鎓阳离子。该阴离子的例子包括：一价酰胺类阴离子、一价甲基化物类阴离子、氟磺酸阴离子、全氟烷基磺酸阴离子、四氟硼酸盐、全氟烷基硼酸盐、六氟磷酸盐以及全氟烷基磷酸盐。将在实施方式2中对可以用作电解液508的溶剂的离子液体进行详细的说明。
作为电解液508的溶剂，也可以对上述离子液体混合非质子有机溶剂。作为非质子有机溶剂，例如可以使用碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯、氯代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、甲酸甲酯、醋酸甲酯、丁酸甲酯、1，3-二氧六环、1，4-二氧六环、二甲氧基乙烷(DME)、二甲亚砜、二乙醚、甲基二甘醇二甲醚(methyl diglyme)、乙腈、苯腈、四氢呋喃、环丁砜、磺内酯等中的一种，或者可以以任意组合及任意比率使用上述溶剂中的两种或更多种。
此外，也可以对电解液添加碳酸亚乙烯酯、丙烷磺内酯(PS)、叔丁基苯(TBB)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)或LiBOB等添加剂。在溶剂整体中该添加剂的浓度例如高于或等于0.1wt％且低于或等于5wt％。
此外，在将锂离子用作载流子时，作为溶解于上述溶剂中的电解质，可以使用LiPF6、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiAlCl4、LiSCN、LiBr、LiI、Li2SO4、Li2B10Cl10、Li2B12Cl12、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、LiC(CF3SO2)3、LiC(C2F5SO2)3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C4F9SO2)(CF3SO2)、LiN(C2F5SO2)2等锂盐中的一种，或者可以以任意组合及任意比率使用上述锂盐中的两种或更多种。
用于蓄电装置的电解液优选被高度纯化且其中的粒状尘埃及除电解液的构成元素以外的元素(以下，简单地称为杂质)的含量少。具体而言，杂质的相对于电解液的重量比小于或等于1％，优选小于或等于0.1％，更优选小于或等于0.01％。
另外，也可以使用由电解液使聚合物膨胀而获得的凝胶电解质。凝胶电解质(聚合物凝胶电解质)的例子包括用作担体且包含上述电解液的主体聚合物。
主体聚合物的例子包括：聚环氧乙烷(PEO)等具有聚环氧烷结构的聚合物、PVdF、聚丙烯腈及包含它们的共聚物。例如，可以使用PVdF和六氟丙烯(HFP)的共聚物的PVdF-HFP。所形成的聚合物也可以为多孔材料。
作为与电解液的组合，可以代替使用包含硫化物类无机物材料或氧化物类无机物材料等无机物材料的固体电解质或包含聚环氧乙烷(PEO)类高分子材料等高分子材料的固体电解质。例如，也可以在活性物质层的表面上形成固体电解质。在组合使用固体电解质和电解液时，有时不需要设置隔离体及间隔物。
优选的是，外包装体509的与电解液接触的面，即外包装体509的内侧面不与电解液发生明显的反应。当水分从外部进入蓄电装置500中时，有可能发生电解液的成分等与水之间的反应。因此，外包装体509优选具有低水分透过性。
[薄型蓄电池]
参照图17A至17C说明根据本发明的一个方式而制造的蓄电装置500的例子。图17A示出薄型蓄电池作为蓄电装置500的例子。图18A是沿着图17A中的点划线A1-A2的截面图。图18B是沿着图17A中的点划线B1-B2的截面图。蓄电装置500包括正极503、负极506、隔离体507、外包装体509、正极导线510及负极导线511。
图17B示出正极503的外观。正极503包括正极集电体501及正极活性物质层502。正极503优选具有突片区域281。正极导线电极510优选焊接于突片区域281的一部分。突片区域281优选具有使正极集电体501露出的区域。当对露出正极集电体501的区域焊接正极导线电极510时，可以进一步降低接触电阻。虽然图17B示出在突片区域281全区域中使正极集电体501露出的例子，但是突片区域281也可以在其一部分具有正极活性物质层502。
图17C示出负极506的外观。负极506包括负极集电体504及负极活性物质层505。负极506优选具有突片区域282。负极导线电极511优选焊接于突片区域282的一部分。突片区域282优选具有使负极集电体504露出的区域。当对露出负极集电体504的区域焊接负极导线电极511时，可以进一步降低接触电阻。虽然图17C示出在突片区域282全区域中使负极集电体504露出的例子，但是突片区域282也可以在其一部分具有负极活性物质层505。
通过使用柔性外包装体，图17A所示的薄型蓄电池可以具有柔性。当薄型蓄电池具有柔性时，可以将该薄型蓄电池用于其至少一部分具有柔性的电子设备，并且该蓄电池可以与电子设备的弯曲同样地弯曲。
虽然图17A及图11示出正极和负极的端部大致对齐的例子，但是如图5及图6所示，正极的端部的至少一部分也可以超过负极的端部。或者，如图7以及图8A和8B所示，负极的端部也可以超过正极的端部。在此情况下，如参照图7以及图8A和8B说明的那样，位于正极的外侧的负极活性物质层的面积优选尽可能小。
图18A和18B所示的蓄电池的例子包括3组的正极和负极。当然电极的组数不局限于3，也可以多于3或少于3。在所使用的电极组数多的情况下，蓄电池可以具有高容量。与此相反，在所使用的电极组数少的情况下，蓄电池可以具有薄厚度及高柔性。图18A和18B中的例子包括5组的正极活性物质层和负极活性物质层(各组的正极和负极互相相对)。当然活性物质层的组数不局限于5。
蓄电装置500也可以包括正极导线电极510及负极导线电极511。正极导线电极510优选与正极503电连接。例如，可以对正极503的突片区域281焊接正极导线电极510。同样地，负极导线电极511优选与负极506电连接。例如，可以对负极506的突片区域282焊接负极导线电极511。正极导线电极510及负极导线电极511优选露出到外包装体的外侧，以被用作与外部电接触的端子。
如图13A及13B所示，优选突片区域281的一部分及突片区域282的一部分由层271覆盖。尤其是，优选突片区域282的一部分由层271覆盖。此时，例如突片区域281中的与正极导线电极510焊接的部分以外的区域由层271覆盖。
正极集电体501及负极集电体504可以兼作与外部电接触的端子。此时，可以不使用引线电极而将正极集电体501及负极集电体504以正极集电体501的一部分及负极集电体504的一部分露出到外包装体509的外侧的方式配置。
虽然在图17A中将正极导线电极510及负极导线电极511设置在蓄电池的同一边上，但是如图22所示也可以将正极导线电极510及负极导线电极511配置在蓄电池的不同的边上。如上所述，本发明的一个方式的蓄电装置的导线电极可以自由地配置，因此其设计自由度高。因此，包括本发明的一个方式的蓄电装置的产品的设计自由度高。另外，可以提高包括本发明的一个方式的蓄电装置的产品的生产率。
作为薄型蓄电池中的外包装体509，例如可以使用具有如下三层结构的薄膜：在由聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、离聚物、聚酰胺等材料形成的膜上设置有铝、不锈钢、铜、镍等柔性高的金属薄膜，并且在该金属薄膜上作为外包装体的外表面设置有聚酰胺类树脂、聚酯类树脂等绝缘性合成树脂薄膜。
在上述结构中，蓄电池的外包装体509可以以大于或等于10mm，优选大于或等于30mm的半径而变形。使用一个或两个薄膜作为蓄电池的外包装体。在蓄电池具有叠层结构的情况下，当弯曲时蓄电池具有由上述薄膜的两个曲面夹着的截面。
参照图23A至23C说明面的曲率半径。在图23A中，在截断曲面1700的平面1701上，曲面1700的曲线1702的一部分近似于圆弧，将该圆的半径称为曲率半径1703，将圆中心称为曲率中心1704。图23B是曲面1700的俯视图。图23C是沿着平面1701的曲面1700的截面图。当沿着平面截断曲面时，根据曲面与平面之间的角度或截断位置而截面中的曲线的曲率半径不同，在本说明书等中将最小的曲率半径定义为面的曲率半径。
在使在作为外包装体的两个薄膜之间夹着包括电极及电解液的构成要素1805的二次电池弯曲的情况下，近于二次电池的曲率中心1800一侧的薄膜1801的曲率半径1802比离曲率中心1800远一侧的薄膜1803的曲率半径1804小(图24A)。当使二次电池弯曲并具有圆弧状截面时，近于曲率中心1800的薄膜的表面被施加压缩应力，离曲率中心1800远的薄膜的表面被施加拉伸应力(图24B)。但是，通过在外包装体的表面形成包括凹部或凸部的图案，即便被施加压缩应力及拉伸应力也能够将变形的影响减小到允许的程度。因此，二次电池可以以近于曲率中心一侧的外包装体的曲率半径大于或等于10mm，优选大于或等于30mm的方式变形。
此外，二次电池的截面形状不局限于简单的圆弧状，也可以为其一部分具有圆弧的形状，例如，可以使用图24C所示的形状、图24D所示的波状、S字形状。当二次电池的曲面为具有多个曲率中心的形状时，二次电池可以以如下方式变形：对应于多个曲率中心的每一个的曲率半径中的曲率半径最小的曲面，即近于曲率中心一侧的外包装体的面，具有大于或等于10mm，优选大于或等于30mm的曲率半径。
[薄型蓄电池的制造方法]
接着，参照附图说明薄型蓄电池的蓄电装置500的制造方法的例子。
当只在负极506的一个面上形成负极活性物质层505，在其背面一侧露出负极集电体504时，优选在露出的负极集电体504上形成层271。层271优选具有高绝缘性。层271优选具有比负极活性物质层505高的电阻。层271优选比负极活性物质层505薄。
在此，说明层271的形成方法的例子。首先，形成用来形成层271的浆料。例如，可以将上述材料与溶剂混炼来形成浆料。也可以组合使用上述材料中的多种。作为溶剂，例如可以使用水或N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。
可以使用混炼机进行混炼。在此，作为混炼机可以使用各种混炼机。例如，可以使用行星混炼机或分散机等。
然后，对负极集电体504涂敷所形成的浆料。在涂敷时，可以使用刮刀法等。此外，在涂敷时也可以使用连续涂敷机等。
通过通风干燥或减压(真空)干燥等的方法将溶剂从涂敷在负极集电体504上的浆料中挥发，来形成层271。例如优选使用高于或等于30℃且低于或等于160℃的热风使溶剂挥发。对气氛没有特别的限制。
如在图13A及13B所示，在对突片区域282中的区域283a的至少一部分焊接引线电极时，例如优选在区域284a的表面上也形成层271。
通过上述步骤，可以形成层271。
接着，层叠正极503、负极506及隔离体507。
首先，在正极503上配置隔离体507。然后，在隔离体507上配置负极506。在使用2组以上的正极和负极时，在负极506上配置另一个隔离体，然后配置正极503。如此，正极和负极交替层叠，且被隔离体分隔。
或者，隔离体507也可以具有袋状。首先，在隔离体507上配置正极503。然后，沿着图19A的虚线将隔离体507对折，使得由隔离体507夹住正极503。虽然在此对由隔离体507夹住正极503的例子进行说明，但是也可以由隔离体507夹住负极506。
在此，接合正极503的外侧的隔离体507的外周，使得隔离体507具有袋状(或者袋体(envelop-like)状)。隔离体507的外周的接合可以通过使用粘合剂等、超声波焊接或者加热焊接而进行。
在本实施方式中，作为隔离体507使用聚丙烯，通过加热接合隔离体507的外周。图19A示出接合部514。这样，可以由隔离体507覆盖正极503。
然后，如图19B所示，交替层叠负极506以及由隔离体507包裹的正极503。另外，准备具有密封层115的正极导线电极510及负极导线电极511。
接着，如图20A所示，将具有密封层115的正极导线电极510连接到正极503的突片区域281。图20B是连接部的放大图。通过边对接合部512施加压力边照射超音波，将正极503的突片区域281与正极导线电极510彼此电连接(超音波焊接)。此时，优选在突片区域281中设置弯曲部513。
该弯曲部513可以缓和在制造蓄电装置500之后因从外部施加的力量而产生的应力。因此，蓄电装置500可以具有高可靠性。
接着，以同样的方法将负极导线电极511电连接到负极506的突片区域282。
在此，也可以在通过超音波焊接将负极导线电极511焊接到突片区域282之后形成层271。
接着，在外包装体509上配置正极503、负极506及隔离体507。
然后，将外包装体509沿着图20C的外包装体509的中央附近的以虚线表示的部分折叠。
然后，利用热压合将用来放入电解液508的导入口119以外的外包装体509的外周接合。在进行热压合时，设置在引线电极上的密封层115也熔化，由此可以使引线电极与外包装体509固定。另外，可以提高外包装体509和引线电极之间的密接性。在图21中，作为接合部118示出外包装体509的外周中的热压合部分。
然后，在减压气氛或惰性气体气氛下，将所希望的量的电解液508从导入口119放入外包装体509的内侧。最后，利用热压合使导入口119密封。通过上述步骤，可以制造薄型蓄电池的蓄电装置500。
接着，说明在制造蓄电装置500之后的老化(aging)工序。优选在制造蓄电装置500之后进行老化工序。例如，老化工序可以在如下条件下进行。在高于或等于室温且低于或等于50℃的温度下，以0.001C或更高且0.2C或更低的速率进行充电。在电解液分解并产生气体而充满蓄电装置中的情况下，在有的区域中电解液不能与电极表面接触。就是说，电极的实效反应面积减小，实效的电流密度增高。
在电流密度过高时，对应电极的电阻发生电压降低，锂嵌入石墨并析出在石墨表面。该锂析出有时导致容量的降低。例如，如果在锂析出之后涂膜等在表面上成长时，析出在表面上的锂不能再次溶出。该锂不能贡献于容量。此外，在所析出的锂物理性地破损而失去与电极的导通时，该锂也不能贡献于容量。因此，优选在因电压降低而电极的电位到达锂电位之前进行脱气。
在进行脱气时，例如将薄型蓄电池的外包装体的一部分切断并拆开。当外包装体因气体膨胀时，优选调整外包装体的形状。在进行再次密封之前，也可以根据需要添加电解液。
在进行脱气之后，也可以将充电状态在高于室温、优选高于或等于30℃且低于或等于60℃、更优选高于或等于35℃且低于或等于50℃的温度下保持例如1小时以上且100小时以下。在初次充电时，在表面上分解的电解液形成涂膜。因此，例如当在进行脱气之后在高于室温的温度下保持充电状态时，所形成的涂膜有可能致密化。
例如，在设置于能够进行反复弯折的电子设备的蓄电池中，随着反复弯折电子设备，外包装体逐渐劣化且有时容易产生裂缝。此外，伴随着充放电活性物质等的表面与电解液接触，因此发生电解液的分解反应，该反应有时产生气体等。当外包装体因气体的产生而膨胀时，在将电子设备弯折时外包装体容易破损。通过使用本发明的一个方式，可以抑制电解液的分解，所以例如有时可以抑制因充放电的气体产生。其结果是，可以抑制外包装体的膨胀、变形或破损等。对外包装体的负荷减小，所以这是优选的。
通过使用本发明的一个方式的电极可以抑制电解液的分解，因此有时可以抑制涂膜的过剩成长。在涂膜成长得大时，伴随着充放电循环次数的增加，电极的电阻增大。由于这样的电阻增大，电极的电位被促进为增加到锂析出的电位。此外，例如在负极中，有可能由于弯折电子设备时的应力发生锂的析出。本发明的一个方式的电极对弯折电子设备时的应力有耐性，因此，通过使用该电极，例如有时可以降低锂析出的可能性。
在本实施方式中，描述了本发明的一个方式。在其他实施方式中，将描述本发明的其他方式。注意，本发明的一个方式不局限于此。例如，示出两个电极的面积，例如正极和负极的面积大致相同的情况，但是本发明的一个方式不局限于此。根据情况，在本发明的一个方式中，两个电极的面积，例如正极和负极的面积也可以大不相同。作为其他例子，示出两个电极的端部，例如正极和负极的端部大致对齐的情况，但是本发明的一个方式不局限于此。根据情况，在本发明的一个方式中，两个电极的端部，例如正极和负极的端部不一定需要对齐或部分对齐。作为其他例子，示出两个电极中的一个的端部，例如正极和负极中的一个的端部位于两个电极中的另一个的端部，例如正极和负极中的另一个的端部之间的区域内的情况，但是本发明的一个方式不局限于此。根据情况，在本发明的一个方式中，两个电极中的一个的端部，例如正极和负极中的一个的端部也可以部分地位于两个电极中的另一个的端部，例如正极和负极中的另一个的端部的外侧。或者，根据情况，在本发明的一个方式中，两个电极中的一个的端部，例如正极和负极中的一个的端部也可以超过两个电极中的另一个的端部，例如正极和负极中的另一个的端部。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
实施方式2
在本实施方式中，说明用于本发明的一个方式的蓄电装置中的非水溶剂。
用于本发明的一个方式的蓄电装置中的非水溶剂优选包含离子液体。使用一个种类的离子液体或多个种类的离子液体的组合。该离子液体由阳离子及阴离子构成。该离子液体包括有机阳离子及阴离子。
作为该有机阳离子，优选使用芳香族阳离子或脂肪族鎓阳离子，诸如季铵阳离子、叔锍阳离子或季鏻阳离子等。
芳香族阳离子优选为具有五元杂芳环的阳离子。具有五元杂芳环的阳离子的例子是苯并咪唑鎓阳离子、苯并噁唑鎓阳离子、苯并噻唑鎓阳离子。具有单环式五元杂芳环的阳离子的例子包括：噁唑鎓阳离子、噻唑鎓阳离子、异噁唑鎓阳离子、异噻唑鎓阳离子、咪唑鎓阳离子、吡唑鎓阳离子。从化合物的稳定性、粘度、离子传导率以及合成简易性的观点来看，具有单环式五元杂芳环的阳离子是优选的。尤其是，咪唑鎓阳离子是更优选的，因为其可以实现低粘度。
上述离子液体中的阴离子的例子包括：一价氨基阴离子、一价甲基阴离子、氟磺酸根阴离子(SO3F-)、氟烷基磺酸根阴离子、四氟硼酸盐(BF4-)、氟烷基硼酸盐、六氟磷酸盐(PF6-)和氟烷基磷酸盐。一价氨基阴离子的例子是(CnF2n+1SO2)2N-(n＝0至3)。一价环状氨基阴离子的例子是(CF2SO2)2N-。一价甲基阴离子的例子是(CnF2n+1SO2)3C-(n＝0至3)。一价环状甲基阴离子的例子是(CF2SO2)2C-(CF3SO2)。氟烷基磺酸根阴离子的例子是(CmF2m+1SO3)-(m＝0至4)。氟烷基硼酸根阴离子的例子是{BFn(CmHkF2m+1-k)4-n}-(n＝0至3，m＝0至4，k＝0至2m)。氟烷基磷酸根阴离子的例子是{PFn(CmHkF2m+1-k)6-n}-(n＝0至5，m＝0至4，k＝0至2m)。注意，上述阴离子不局限于此。
可以以通式(G1)表示包含具有五元杂芳环的阳离子的离子液体。
[化学式5]
在通式(G1)中，R1表示具有1至4个碳原子的烷基，R2至R4分别独立地表示氢原子或具有1至4个碳原子的烷基，R5表示由选自C、O、Si、N、S、P中的两种以上的原子形成的主链，A-表示一价酰亚胺类阴离子、一价氨基阴离子、一价甲基阴离子、氟磺酸根阴离子、氟烷基磺酸根阴离子、四氟硼酸盐、氟烷基硼酸盐、六氟磷酸盐和氟烷基磷酸盐中的任何一个。
以R5表示的主链也可以具有取代基。该取代基的例子包括：烷基及烷氧基。
以通式(G1)表示的离子液体中的上述烷基也可为直链状烷基或支链状烷基。例如，该烷基可以为乙基或叔丁基。在以通式(G1)表示的离子液体中，优选的是，R5不具有氧-氧键(过氧化物)。氧-氧单键非常容易断裂且反应性高，因此具有该键的离子液体有可能引起爆炸。所以该离子液体不适合于蓄电装置。
离子液体也可以包含六元杂芳环。例如，可以使用以下述通式(G2)表示的离子液体。
[化学式6]
在通式(G2)中，R6是由选自C原子、O原子、Si原子、N原子、S原子、P原子中的两种以上构成的主链，R7至R11独立地是具有1至4个氢原子或碳原子的烷基，A-是一价酰亚胺类阴离子、一价氨基阴离子、一价甲基阴离子、氟磺酸根阴离子、氟烷基磺酸根阴离子、四氟硼酸盐、氟烷基硼酸盐、六氟磷酸盐和氟烷基磷酸盐中的任何一个。
以R6表示的主链也可以具有取代基。该取代基的例子包括：烷基及烷氧基。
作为具有季铵阳离子的离子液体，例如可以使用以下述通式(G3)表示的离子液体。
[化学式7]
在通式(G3)中，R12至R17独立地是具有1个以上且20个以下的碳原子的烷基、甲氧基、甲氧基甲基、甲氧基乙基或氢原子。
作为离子液体，例如可以使用包含季铵阳离子及一价阴离子并以通式(G4)表示的离子液体。
[化学式8]
在通式(G4)中，R18至R24独立地是具有1个以上且20个以下的碳原子的烷基、甲氧基、甲氧基甲基、甲氧基乙基或氢原子。
作为离子液体，例如可以使用包含季铵阳离子及一价阴离子并以下述通式(G5)表示的离子液体。
[化学式9]
在通式(G5)中，n和m大于或等于1且小于或等于3。将α假设为大于或等于0且小于或等于6。当n为1时，α大于或等于0且小于或等于4。当n为2时，α大于或等于0且小于或等于5。当n为3时，α大于或等于0且小于或等于6。将β假设为大于或等于0且小于或等于6。当m为1时，β大于或等于0且小于或等于4。当m为2时，β大于或等于0且小于或等于5。当m为3时，β大于或等于0且小于或等于6。当α或β为0时，两个脂肪族环中的至少一个为无取代。注意，排除α和β都为0的情况。X或Y是取代基，诸如具有1至4个碳原子的直链状或侧链状的烷基、具有1至4个碳原子的直链状或侧链状的烷氧基、或者具有1至4个碳原子的直链状或侧链状的烷氧烷基。另外，A-是一价酰胺阴离子、一价甲基化物阴离子、全氟烷基磺酸阴离子、四氟硼酸盐、全氟烷基硼酸盐、六氟磷酸盐或全氟烷基磷酸盐。
在季螺铵阳离子中，构成螺环的两个脂肪族环为五元环、六元环或七元环。
以通式(G1)表示的阳离子的具体例子包括下述结构式(111)至(174)。
[化学式10]
[化学式11]
[化学式12]
[化学式13]
[化学式14]
[化学式15]
[化学式16]
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
实施方式3
在本实施方式中，说明可以用于本发明的一个方式的正极及负极的具体结构及制造方法。
作为负极集电体504及正极集电体501，可以使用在实施方式1中示出的负极集电体504及正极集电体501的材料。
作为负极活性物质，例如可以使用碳类材料、合金类材料等。碳类材料的例子包括：石墨、易石墨化碳(graphitizing carbon)(软碳)、难石墨化碳(non-graphitizing carbon)(硬碳)、碳纳米管、石墨烯、碳黑。石墨的例子包括：中间相碳微球(MCMB)、焦炭类人造石墨(coke-based artificial graphite)、沥青类人造石墨(pitch-based artificial graphite)等人造石墨、球状化天然石墨等天然石墨。
当锂离子嵌入在石墨中时(在锂-石墨层间化合物的形成时)，石墨具有与锂金属大致相同的低电位(高于或等于0.1且低于或等于0.3V vs.Li/Li+)。由此，锂离子二次电池可以具有高工作电压。而且，石墨有如下优点：每单位体积的容量较高；体积膨胀小；成本低；与锂金属相比安全性高等，所以石墨是优选的。
作为负极活性物质，可以使用通过与锂的合金化反应及脱合金化反应能够进行充放电反应的材料。例如，可以使用包含Ga、Si、Al、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Ag、Au、Zn、Cd和In等中的至少一种的材料。这种元素具有比碳高的容量。尤其是，硅的理论容量非常高，为4200mAh/g。由此，优选将硅用作负极活性物质。使用这种元素的合金类材料的例子包括：SiO、Mg2Si、Mg2Ge、SnO、SnO2、Mg2Sn、SnS2、V2Sn3、FeSn2、CoSn2、Ni3Sn2、Cu6Sn5、Ag3Sn、Ag3Sb、Ni2MnSb、CeSb3、LaSn3、La3Co2Sn7、CoSb3、InSb、SbSn等。
此外，作为负极活性物质，可以使用氧化物诸如二氧化钛(TiO2)、锂钛氧化物(Li4Ti5O12)、锂-石墨层间化合物(LixC6)、五氧化铌(Nb2O5)、氧化钨(WO2)、氧化钼(MoO2)等。
此外，作为负极活性物质，可以使用包含锂和过渡金属的氮化物的具有Li3N型结构的Li3-xMxN(M＝Co、Ni或Cu)。例如，Li2.6Co0.4N3具有高充放电容量(900mAh/g及1890mAh/cm3)，所以是优选的。作为负极活性物质优选使用包含锂和过渡金属的氮化物，此时，在负极活性物质中包含有锂离子，因此可以将该负极活性物质与用于正极活性物质的不包含锂离子的V2O5或Cr3O8等材料组合而使用。在将含有锂离子的材料用作正极活性物质时，通过预先使包含在正极活性物质中的锂离子脱嵌，可以将包含锂和过渡金属的氮化物用于负极活性物质。
此外，可以将引起转化反应的材料用于负极活性物质。例如，可以使用氧化钴(CoO)、氧化镍(NiO)、氧化铁(FeO)等不与锂形成合金的过渡金属氧化物。引起转化反应的材料的其他例子包括：Fe2O3、CuO、Cu2O、RuO2、Cr2O3等氧化物、CoS0.89、NiS、CuS等硫化物、Zn3N2、Cu3N、Ge3N4等氮化物、NiP2、FeP2、CoP3等磷化物、FeF3、BiF3等氟化物。此外，任何氟化物可以被用作正极活性物质，因为其具有高电位。
负极活性物质的反应电位优选尽可能低，此时可以提高蓄电装置的电压。另一方面，当上述电位低时，将电解液还原的力量增强，因此电解液中的有机溶剂等有可能被还原分解。将不发生电解液的电分解的电位范围称为电位窗(potential window)。负极的电极电位需要在电解液的电位窗之内，但是用于锂离子二次电池及锂离子电容器的负极的活性物质的大部分的电位超过几乎所有电解液的电位窗。尤其是，石墨、硅等反应电位低的材料能够增高蓄电池的电压，但是，这些材料容易引起电解液的还原分解。
作为正极活性物质，可以使用锂离子能够嵌入并脱嵌的材料，例如可以使用具有橄榄石型结构、层状岩盐型结构、尖晶石型结构、NASICON(钠超离子导体)结晶结构的材料等。
作为正极活性物质，可以使用LiFeO2、LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、V2O5、Cr2O5、MnO2等化合物。
或者，可以使用具有橄榄石结构的含锂复合磷酸盐(LiMPO4(通式)(M是Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)中的一种或多种))。LiMPO4的典型例子是LiFePO4、LiNiPO4、LiCoPO4、LiMnPO4、LiFeaNibPO4、LiFeaCobPO4、LiFeaMnbPO4、LiNiaCobPO4、LiNiaMnbPO4(a+b≤1，0＜a＜1，0＜b＜1)、LiFecNidCoePO4、LiFecNidMnePO4、LiNicCodMnePO4(c+d+e≤1，0＜c＜1，0＜d＜1，0＜e＜1)、LiFefNigCohMniPO4(f+g+h+i≤1，0＜f＜1，0＜g＜1，0＜h＜1，0＜i＜1)等锂金属磷酸化合物。
或者，可以使用Li(2-j)MSiO4(通式)(M为Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)中的一种或更多种，0≤j≤2)等含锂复合硅酸盐。Li(2-j)MSiO4的典型例子是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≤1，0＜k＜1，0＜l＜1)、Li(2-j)FemNinCoqSiO4、Li(2-j)FemNinMnqSiO4、Li(2-j)NimConMnqSiO4(m+n+q≤1，0＜m＜1，0＜n＜1，0＜q＜1)、Li(2-j)FerNisCotMnuSiO4(r+s+t+u≤1，0＜r＜1，0＜s＜1，0＜t＜1，0＜u＜1)等硅酸锂化合物。
此外，作为正极活性物质可以使用以AxM2(XO4)3(通式)(A＝Li、Na或Mg，M＝Fe、Mn、Ti、V、Nb或Al，X＝S、P、Mo、W、As或Si)表示的NASICON(钠超离子导体)型化合物。钠超离子导体型化合物的例子是Fe2(MnO4)3、Fe2(SO4)3、Li3Fe2(PO4)3。此外，作为正极活性物质可以使用：以Li2MPO4F、Li2MP2O7、Li5MO4(通式)(M＝Fe或Mn)表示的化合物；NaF3、FeF3等钙钛矿氟化物；TiS2、MoS2等金属硫族化合物(硫化物、硒化物、碲化物)；LiMVO4等具有反尖晶石型晶体结构的材料；钒氧化物(V2O5、V6O13、LiV3O8等)；锰氧化物；有机硫化合物等材料等。
在载流子离子是锂离子之外的碱金属离子、碱土金属离子时，作为正极活性物质也可以使用包含碱金属(例如，钠、钾)、碱土金属(例如，钙、锶、钡、铍、镁)等的载流子的化合物代替上述锂化合物、含锂复合磷酸盐或含锂复合硅酸盐中的锂的化合物。
正极活性物质的平均粒径例如优选大于或等于5nm且小于或等于50μm。
例如，用于正极活性物质的橄榄石结构的含锂复合磷酸盐具有一次元的锂扩散路径，所以锂的扩散较慢。因此，在使用橄榄石结构的含锂复合磷酸盐时，为了提高充放电的速率，正极活性物质的平均粒径例如优选大于或等于5nm且小于或等于1μm。正极活性物质的比表面积优选大于或等于10m2/g且小于或等于50m2/g。
例如与具有层状岩盐型结晶结构的活性物质相比，具有橄榄石结构的正极活性物质的充放电时的结晶结构变化极少，其结晶结构稳定。因此，具有橄榄石结构的正极活性物质对过充电等工作稳定。通过使用这种结构的正极活性物质，可以制造安全性高的蓄电装置。
负极活性物质层505及正极活性物质层502也可以包含导电助剂。导电助剂的例子包括：天然石墨、中间相碳微球等人造石墨、碳纤维。碳纤维的例子包括：中间相沥青类碳纤维、各向同性沥青类碳纤维、碳纳米纤维、碳纳米管。例如，可以通过气相生长制造碳纳米管。导电助剂的其他例子包括：碳黑(乙炔黑(AB))及石墨烯等碳材料。另外，可以使用铜、镍、铝、银、金等的金属粉末或金属纤维、导电性陶瓷材料等。
薄片状的石墨烯具有高导电性等良好的电特性、以及高柔软性及高机械强度等良好的物理特性。因此，通过将石墨烯用作导电助剂可以增加活性物质彼此接触的地点和面积。
注意，本说明书中的石墨烯包括单层石墨烯以及具有2至100层的多层石墨烯。单层石墨烯是指具有π键合的碳分子的一原子厚薄片。氧化石墨烯是指将上述石墨烯氧化而成的化合物。当将氧化石墨烯还原而形成石墨烯时，氧化石墨烯所包含的氧没有全部脱离，其中的一部分残留在石墨烯中。当石墨烯包含氧时，以X射线光电子能谱(XPS)测量的氧比例高于或等于2atomic％且低于或等于20atomic％，优选高于或等于3atomic％且低于或等于15atomic％。
负极活性物质层505及正极活性物质层502优选具有粘结剂。
粘结剂例如优选包含水溶性高分子。作为水溶性高分子，可以使用多糖类等。作为多糖类，可以使用羧甲基纤维素(CMC)、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基纤维素、二乙酰纤维素或再生纤维素等纤维素衍生物、淀粉等。
作为粘结剂，优选使用丁苯橡胶(SBR)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶、丁二烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯共聚物等橡胶材料。更优选组合使用这些橡胶材料和上述水溶性高分子。
作为粘结剂，优选使用聚苯乙烯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯酸钠、聚乙烯醇(PVA)、聚环氧乙烷(PEO)、聚环氧丙烷、聚酰亚胺、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、异丁烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙、聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚丙烯腈(PAN)等材料。
作为粘结剂，也可以组合使用这些材料中的两种或更多种。
接着，说明负极506及正极503的制造方法。
[负极的制造方法]
首先，说明负极506的制造方法。
为了形成负极活性物质层505，首先形成浆料。例如可以通过如下方式形成浆料：将适当地添加有导电助剂及粘结剂等的上述用于负极活性物质的材料与溶剂混炼。作为溶剂，例如可以使用水或N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)。从安全性及成本的观点来看，优选使用水。
使用混炼机进行混炼。在此，作为混炼机可以使用各种混炼机。例如，可以使用行星混炼机或分散机等。
可以对负极集电体504进行表面处理。这种表面处理的例子包括：电晕放电处理、等离子体处理、基底层处理。通过该表面处理可以提高负极集电体504对浆料的润湿性。另外，可以提高负极集电体504和负极活性物质层505之间的密接性。
在此，“基底层”是指如下膜：为了降低活性物质层与集电体之间的界面电阻或者提高活性物质层与集电体之间的密接性，在将浆料涂敷在集电体上之前形成在集电体上的膜。此外，基底层不一定必须要形成为膜状，而也可以形成为岛状。此外，基底层也可以用作活性物质而具有容量。作为基底层，例如可以使用碳材料。碳材料的例子包括：石墨、乙炔黑、科琴黑等碳黑、碳纳米管。
然后，在负极集电体504上涂敷所形成的浆料。
在涂敷时，可以使用刮刀法等。此外，在涂敷时也可以使用连续涂敷机等。
为了使层叠的多个正极彼此电连接且使层叠的多个负极彼此电连接，正极503及负极506优选具有突片区域。此外，优选对突片区域电连接引线电极。在突片区域的至少一部分中，优选使集电体露出。
图25A和25B示出设置突片区域的方法的例子。图25A示出在带状正极集电体501上形成有正极活性物质层502的例子。通过沿着虚线进行切断，可以获得图25B所示的正极503。通过这样的方式制造正极503，可以在突片区域281的至少一部分中使正极集电体501的表面露出。在此示出正极503的例子，但也可以同样地设置负极506的突片区域282。
或者，为了设置突片区域281及突片区域282，也可以去除所涂敷的正极活性物质层502及负极活性物质层505的一部分，以使集电体露出。
然后，通过通风干燥或减压(真空)干燥等的方法从涂敷在负极集电体504上的浆料中使溶剂挥发，由此形成负极活性物质层505。例如优选使用高于或等于30℃且低于或等于160℃的热风使溶剂挥发。对气氛没有特别的限制。
通过上述方式形成的负极活性物质层505的厚度例如优选大于或等于5μm且小于或等于300μm，更优选大于或等于10μm且小于或等于150μm。负极活性物质层505中的活性物质量例如优选大于或等于2mg/cm2且小于或等于50mg/cm2。
负极活性物质层505可以只形成在负极集电体504的一个面上，或者该负极活性物质层505也可以形成为夹住负极集电体504。或者，负极活性物质层505也可以形成为夹住负极集电体504的一部分。
可以利用辊压法、平板压法等压缩方法对该负极活性物质层505进行按压而将其压密。
通过上述步骤，可以制造负极活性物质层505。
另外，也可以对负极活性物质层505进行预掺杂。对负极活性物质层505进行预掺杂的方法没有特别限制。例如，可以以电化学方式对负极活性物质层505进行预掺杂。例如，可以在组装电池之前，使用锂金属作为对电极，在后面说明的电解液中对负极活性物质层505进行锂的预掺杂。
[正极的制造方法]
接着，说明正极503的制造方法。关于正极503的制造方法，可以参照负极506的制造方法。
为了形成正极活性物质层502，首先形成浆料。例如可以通过如下方式形成浆料：将适当地添加有导电助剂及粘结剂等的上述用于正极活性物质的材料与溶剂混炼。作为溶剂，例如可以使用可用于形成负极活性物质层505的溶剂。
与形成负极时同样，使用混炼机进行混炼。
与形成负极时同样，也可以对正极集电体501进行表面处理。
然后，对集电体涂敷正极浆料。
通过通风干燥或减压(真空)干燥等的方法将溶剂从涂敷在正极集电体501上的浆料中挥发，来形成正极活性物质层502。例如优选使用高于或等于50℃且低于或等于160℃的热风使溶剂挥发。对气氛没有特别的限制。
正极活性物质层502可以只形成在正极集电体501的一个面上，或者该正极活性物质层502也可以形成为夹住正极集电体501。或者，正极活性物质层502也可以形成为夹住正极集电体501的一部分。
可以利用辊压法、平板压法等压缩方法对该正极活性物质层502进行按压而将其压密。
通过上述步骤，可以制造正极活性物质层502。
通过上述方式形成的正极活性物质层502的厚度例如优选大于或等于5μm且小于或等于300μm，更优选大于或等于10μm且小于或等于150μm。正极活性物质层502中的活性物质量例如优选大于或等于2mg/cm2且小于或等于50mg/cm2。
在此，正极活性物质层502优选包含石墨烯。石墨烯能够实现低接触电阻的面接触，且即使厚度薄也具有非常高的导电性。因此，即使石墨烯量少也可以在活性物质层中高效地形成传导通路。
在此，例如用于正极活性物质的橄榄石结构的含锂复合磷酸盐具有一次元的锂扩散路径，所以锂的扩散较慢。因此，为了提高充放电的速率，活性物质的平均粒径例如优选大于或等于5nm且小于或等于1μm。活性物质的比表面积例如优选大于或等于10m2/g且小于或等于50m2/g。
在使用这种平均粒径小(例如，1μm或更小)的活性物质时，活性物质的比表面积大，所以需要更多的活性物质间的传导通路。在这种情况下，特别优选的是：使用即使是少量也可以高效地形成传导通路的导电性非常高的石墨烯。
接着，说明正极503的制造方法。
正极活性物质层502包括正极活性物质粒子、作为导电助剂的石墨烯薄片以及结合剂(未图示)。
石墨烯薄片大致均匀地分散在正极活性物质层502的纵向截面中。石墨烯薄片为具有与碳分子的单层或多层的厚度对应的厚度的薄膜。多个石墨烯薄片以包围、覆盖或贴附到多个正极活性物质粒子的表面的方式形成，所以石墨烯薄片与正极活性物质形成面接触。另外，石墨烯薄片彼此之间也相互形成面接触，其结果是，多个石墨烯薄片形成三维导电网络。
这是因为在形成石墨烯薄片时使用在极性溶剂中的分散性极高的氧化石墨烯的缘故。从均匀地分散有氧化石墨烯的分散介质中使溶剂挥发而除去，将氧化石墨烯还原而形成石墨烯，所以残留在正极活性物质层502中的石墨烯薄片彼此部分重叠，并分散而形成面接触，由此形成导电路径。
不同于与活性物质形成点接触的乙炔黑等现有的粒状导电助剂，石墨烯薄片能够实现低接触电阻的面接触，所以可以无需增加导电助剂的量而提高正极活性物质粒子与石墨烯薄片之间的导电性。因此，可以增加在正极活性物质层502中的正极活性物质粒子的比率。由此，可以增高蓄电池的放电容量。
虽然说明了对正极使用石墨烯的例子，但是也可以对负极使用石墨烯。
接着，说明将石墨烯用作导电助剂的正极的制造方法的例子。首先，准备活性物质、结合剂以及氧化石墨烯。
氧化石墨烯是在后面用作导电助剂的石墨烯薄片的原料。氧化石墨烯可以通过Hummers法、Modified Hummers法及石墨类的氧化等各种合成法来形成。另外，本发明的蓄电池用电极的制造方法不受氧化石墨烯的剥离程度的限制。
例如，Hummers法是将薄片状石墨等的石墨氧化来形成氧化石墨的方法。得到的氧化石墨是石墨中的有些部分被氧化而与羰基、羧基、羟基等的官能团结合的。在该氧化石墨中，石墨的结晶性受损，且层间距离增大。因此，通过进行超声波处理等容易分离层间，由此可以得到氧化石墨烯。
氧化石墨烯的一边的长度(也称为薄片尺寸)大于或等于50nm且小于或等于100μm，优选大于或等于800nm且小于或等于20μm。尤其是在薄片尺寸小于正极活性物质粒子的平均粒径的情况下，与多个正极活性物质的面接触及石墨烯薄片间的连接变得困难，因此难以提高正极活性物质层502的导电性。
通过将溶剂添加到上述氧化石墨烯、活性物质及结合剂，制造正极浆料。作为溶剂，可以使用水或N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺等极性有机溶剂。
通过如上所述那样使用包含活性物质粒子、石墨烯及结合剂的活性物质层，石墨烯薄片与合金类材料粒子以该薄片包围粒子的方式具有面接触，而且石墨烯薄片以彼此重叠的方式具有面接触，因此在活性物质层中构成巨大的三维电子传导路径的网络。由于上述理由，可以形成其电子传导性比包含一般用作导电助剂且具有与活性物质的电性点接触的乙炔黑(AB)粒子或科琴黑(KB)粒子的负极活性物质层高的活性物质层。
优选使用石墨烯，因为即使例如使用粒径小的活性物质，在进行反复充放电之后也可以保持传导通路。由此，可以得到良好的循环特性。
石墨烯薄片彼此结合而形成网状的石墨烯(以下，称为石墨烯网)。覆盖活性物质的石墨烯网可以用作使粒子间结合的结合剂。因此，可以减少结合剂的量或者不需要使用结合剂。所以可以增高电极体积或重量中的活性物质的比例。就是说，可以提高蓄电装置的容量。
在正极活性物质层502包括粘结剂时，例如使用在实施方式1中说明的粘结剂。一个例子是PVdF，其具有高抗氧化性，即使在正极的电池反应电位高时也是稳定的。另一个例子是水溶性高分子，其具有高分散性，在小的活性物质中可以均匀地分散。由此，该水溶性高分子即使少量也可以发挥作用。覆盖活性物质表面或接触于活性物质表面的包含水溶性高分子的膜可以抑制电解液的分解。
将氧化石墨烯的含量设定为氧化石墨烯、正极活性物质、导电助剂和结合剂的混合物的总重量的0.1wt％至10wt％，优选为0.1wt％至5wt％，更优选为0.2wt％至1wt％。另一方面，作为对集电体涂敷正极浆料并进行还原之后而获得的石墨烯，以正极活性物质层的总重量的0.05wt％至5wt％，优选为0.05wt％至2.5wt％，更优选为0.1wt％至0.5wt％被包含。这是因为通过氧化石墨烯的还原而得到的石墨烯的重量大约减少到氧化石墨烯的一半。
另外，也可以在混炼之后还添加极性溶剂来调节混合物的粘度。可以多次反复地进行混炼与极性溶剂的添加。
可以利用辊压法、平板压法等压缩方法对该正极活性物质层502进行按压而使其压密。
然后，优选通过热处理或使用还原剂将氧化石墨烯还原。
以下，说明使用还原剂的还原方法的例子。首先，在包含还原剂的溶剂中产生反应。通过该步骤，包含在活性物质层的氧化石墨烯被还原，而形成石墨烯薄片。另外，包含在氧化石墨烯中的氧可以不一定全部脱离，其一部分也可以残留在石墨烯中。当石墨烯薄片包含氧时，以XPS测量出的石墨烯薄片中的氧比例高于或等于2at％且低于或等于20at％，优选高于或等于3at％且低于或等于15at％。优选在高于或等于室温且低于或等于150℃的温度下进行该还原处理。
还原剂的例子包括：抗坏血酸、肼、二甲基肼、对苯二酚、硼氢化钠(NaBH4)、四丁基溴化铵(TBAB)、LiAlH4、乙二醇、聚乙二醇、N，N-二乙基羟胺以及它们的衍生物。
可以使用极性溶剂作为溶剂。只要能够溶解还原剂就可以将任何材料用于极性溶剂。极性溶剂的材料的例子包括：水、甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃(THF)、二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲亚砜(DMSO)以及这些材料中的两种以上的混合液。
然后，进行洗涤及干燥使溶剂挥发。优选在减压(真空)下或还原气氛下使溶剂挥发。该溶剂的挥发优选以如下方式进行：例如在真空中以高于或等于50℃且低于或等于160℃的温度进行长于或等于10分钟且短于或等于48小时的加热。通过该加热可以使正极活性物质层502中的极性溶剂及水分蒸发、挥发或去除。此外，也可以在溶剂的挥发之后进行按压。
或者，也可以使用干燥炉等使溶剂挥发。在使用干燥炉时，例如以30℃至200℃的温度进行长于或等于30秒且短于或等于20分钟的加热。或者，也可以分阶段地增高温度。
加热可以促进使用还原剂的还原反应。在化学还原之后进行干燥，然后也可以再进行加热。
在不进行使用还原剂的还原时，可以利用加热处理进行还原。例如，可以在减压(真空)下以高于或等于150℃的温度进行长于或等于0.5小时且短于或等于30小时的利用加热的还原。
通过上述步骤，可以形成均匀地分散有正极活性物质和石墨烯薄片的正极活性物质层502。
在此，优选对使用氧化石墨烯的电极进行还原。更优选的是，按顺序进行化学还原以及热还原来进行还原。在热还原中，氧原子例如以二氧化碳的形态脱离，另一方面，在化学还原中，使用化学反应进行还原，由此可以增加形成石墨烯的sp2键的碳原子的比例。此外，优选在进行化学还原之后进行热还原，此时所形成的石墨烯的导电性进一步得到提高。
通过作为正极使用LiFePO4，可以制造对过充电等外部负荷也稳定的安全性高的蓄电池。这种蓄电池例如特别适合于便携式设备以及可穿戴设备等。
在此，说明蓄电池的正极的容量和蓄电池的负极的容量的比例。以下述公式1定义的变数R是正极容量和负极容量的比例。在此，正极容量是指蓄电池的正极的容量，负极容量是指蓄电池的负极的容量。
[公式1]
在此，在正极容量及负极容量的计算中，可以使用理论容量等。或者，也可以使用基于实测值的容量等。例如，在使用LiFePO4和石墨时，LiFePO4的每活性物质重量的容量为170mAh/g，石墨的每活性物质重量的容量为372mAh/g。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
实施方式4
在本实施方式中，说明根据本发明的一个方式而制造的蓄电装置的各种方式。
[使用卷绕体的蓄电池的结构例子]
接着，图47A和47B以及图48A和48B示出根据本发明的一个方式而制造的蓄电装置的使用卷绕体的蓄电池的结构例子。图47A和47B所示的卷绕体993包括负极994、正极995以及隔离体996。
卷绕体993是将负极994和正极995夹着隔离体996彼此重叠的叠层片卷绕而获得的。通过使用方型密封容器等覆盖该卷绕体993，制造方型二次电池。
另外，根据所需的容量和元件体积适当地决定包括负极994、正极995及隔离体996的叠层的数量。负极994通过引线电极997和引线电极998中的一个与负极集电体(未图示)连接。正极995通过引线电极997和引线电极998中的另一个与正极集电体(未图示)连接。
负极994和正极995不重叠的区域的面积优选尽可能小。图47B示出卷绕体993中的负极994的宽度1091小于正极995的宽度1092的例子。此外，负极994的端部位于正极995的端部之间的区域内。通过采用这种结构，负极994整体可以与正极995重叠，或者可以缩小负极994和正极995不重叠的区域的面积。
在正极995的面积比负极994的面积过大时，正极995的多余部分增多，而例如蓄电装置的每体积的容量降低。因此，在负极994的端部位于正极995的端部之间的区域内时，正极995的端部和负极994的端部之间的距离优选为3mm或更小，更优选为0.5mm或更小，进一步优选为0.1mm或更小。或者，正极995的宽度和负极994的宽度之间的差优选为6mm或更小，更优选为1mm或更小，进一步优选为0.2mm或更小。
或者，优选的是，宽度1091和1092大致相同，并且负极994的端部和正极995的端部大致对齐。
在图48A及48B所示的蓄电池980中，在通过热压合等贴合用作外包装体的薄膜981和具有凹部的薄膜982而形成的空间中容纳上述卷绕体993。卷绕体993包括引线电极997和引线电极998，并在由薄膜981和具有凹部的薄膜982包围的空间中被浸渗在电解液中。
作为薄膜981及具有凹部的薄膜982，例如可以使用铝等金属材料或树脂材料。通过将树脂材料用于薄膜981及具有凹部的薄膜982，当从外部被施加力量时薄膜981及具有凹部的薄膜982可以变形。由此可以制造柔性蓄电池。
虽然图48A及48B示出利用两个薄膜形成空间的例子，但是也可以在将一个薄膜弯折而形成的空间中配置卷绕体993。
另外，在柔性蓄电装置的制造中，可以将树脂材料等用于蓄电装置的外包装体及密封容器。此外，在将树脂材料用于外包装体及密封容器时，将导电材料用于连接到外部的部分。
图49A和49B示出与图48A和48B的蓄电池不同的薄型蓄电池的例子。图49A所示的卷绕体993与图47A和47B以及图48A所示的卷绕体相同，因此省略其详细说明。
在图49A及49B所示的蓄电池990中，在外包装体991的内部容纳上述卷绕体993。卷绕体993包括引线电极997及引线电极998，并在由外包装体991和外包装体992包围的空间中被浸渗在电解液中。例如，可以将铝等金属材料或树脂材料用于外包装体991及992。通过将树脂材料用于外包装体991及992，当从外部被施加力量时外包装体991及992可以变形。由此可以制造柔性薄型蓄电池。
[圆筒型蓄电池]
接下来，作为与图47A和47B、图48A和48B以及图49A和49B同样地使用卷绕体的蓄电装置的例子，说明圆筒型蓄电池。参照图50A和50B对圆筒型蓄电池进行说明。如图50A所示，圆筒型蓄电池600在顶面具有正极盖(电池盖)601，并在侧面及底面具有电池罐(外装罐)602。上述正极盖601与电池罐602由垫片(绝缘垫片)610彼此绝缘。
图50B是示意性地示出圆筒型蓄电池的截面的图。在中空圆柱状电池罐602的内侧设置有电池元件，在该电池元件中，带状的正极604和带状的负极606夹着隔离体605被卷绕。虽然未图示，但是电池元件卷绕在中心销的周围。电池罐602的一端关闭且另一端开着。作为电池罐602，可以使用对电解液具有抗腐蚀性的镍、铝、钛等金属、这些金属的合金或者这些材料和其他金属的合金(例如，不锈钢等)。另外，为了防止电解液所引起的腐蚀，电池罐602优选被镍或铝等覆盖。在电池罐602的内侧，正极、负极及隔离体被卷绕的电池元件设置在对置的一对绝缘板608和609之间。另外，在设置有电池元件的电池罐602的内部中注入有非水电解液(未图示)。作为非水电解液，可以使用与硬币型蓄电池相同的非水电解液。
可以与上述薄型蓄电池的正极及负极同样地制造正极604及负极606。因为圆筒型蓄电池的正极及负极被卷绕，所以活性物质优选形成在集电体的双面。正极端子(正极集电导线)603与正极604连接，负极端子(负极集电导线)607与负极606连接。正极端子603及负极端子607可以使用铝等金属材料形成。将正极端子603及负极端子607分别电阻焊接到安全阀机构612及电池罐602底。安全阀机构612与正极盖601通过正温度系数(positive temperature coefficient：PTC)元件611电连接。当电池的内压超过指定的阈值时，安全阀机构612切断正极盖601与正极604之间的电连接。PTC元件611被用作随着温度上升其电阻增大的热敏感电阻器，且通过增大电阻来限制电流量以防止异常发热。此外，可以将钛酸钡(BaTiO3)类半导体陶瓷用于PTC元件。
负极606与正极604不重叠的区域的面积优选尽可能小。例如，负极606的端部位于正极604的端部之间的区域内。此外，正极604的端部和负极606的端部之间的距离优选为3mm或更小，更优选为0.5mm或更小，进一步优选为0.1mm或更小。或者，正极604的宽度1094和负极606的宽度1093之间的差优选为6mm或更小，更优选为1mm或更小，进一步优选为0.2mm或更小。
或者，优选的是，宽度1093和1094大致相同，并且负极606的端部和正极604的端部大致对齐。
[硬币型蓄电池]
接着，作为蓄电装置的例子，参照图51A至51C说明根据本发明的一个方式而制造的蓄电装置的硬币型蓄电池的例子。图51A是硬币型(单层扁平型)蓄电池的外观图，图51B及51C是其截面图。
在硬币型蓄电池300中，兼作正极端子的正极罐(positive electrode can)301和兼作负极端子的负极罐(negative electrode can)302被由聚丙烯等形成的垫片303绝缘密封。正极304包括正极集电体305以及与该正极集电体305接触的正极活性物质层306。关于正极活性物质层306，可以参照关于正极活性物质层502的说明。
负极307包括负极集电体308以及与该负极集电体308接触的负极活性物质层309。关于负极活性物质层309，可以参照关于负极活性物质层505的说明。关于隔离体310，可以参照关于隔离体507的说明。关于电解液，可以参照关于电解液508的说明。
用于硬币型蓄电池300的正极304及负极307中的每一个的只在一个面上设置有活性物质层。
优选的是，正极304的形状及面积与负极307的形状及面积优选大致相同，并且正极304的端部与负极307的端部优选大致对齐。图51B示出正极304的端部和负极307的端部对齐的例子。
或者，优选的是，负极307的面积比正极304大，并且正极304的端部位于负极307的端部之间的区域内。图51C示出正极304的端部位于负极307的端部之间的区域内的例子。
作为正极罐301及负极罐302，可以使用对电解液具有抗腐蚀性的镍、铝、钛等金属、这些金属的合金或者这些金属和其他金属的合金(例如，不锈钢等)。另外，为了防止电解液所引起的腐蚀，正极罐301及负极罐302优选被镍或铝等覆盖。正极罐301及负极罐302分别与正极304及负极307电连接。
将负极307、正极304及隔离体310浸渍在电解质中。然后，如图51B及51C所示那样，以正极罐301为底依次层叠正极304、隔离体310、负极307及负极罐302，并且使垫片303介于正极罐301与负极罐302之间并进行压合。通过这样的方式，可以制造硬币型蓄电池300。
注意，在本实施方式中，作为蓄电池的例子举出硬币型蓄电池、圆筒型蓄电池及薄型蓄电池，但是可以使用密封型蓄电池及方型蓄电池等各种形状的蓄电池。此外，也可以采用层叠有多个正极、多个负极、多个隔离体的结构或者卷绕有多个正极、多个负极、多个隔离体的结构。
[蓄电系统的结构例子]
参照图52A和52B、图53A1至53B2以及图54A和54B对蓄电系统的结构例子进行说明。在此，蓄电系统例如是指包括蓄电装置的设备。在本实施方式说明的蓄电系统包括根据本发明的一个方式而制造的蓄电装置的蓄电池。
图52A和52B是蓄电系统的外观图。蓄电系统包括电路衬底900和蓄电池913。在蓄电池913上贴合有签条910。如图52B所示，蓄电系统还包括端子951、端子952、天线914和天线915。
电路衬底900包括端子911和电路912。端子911与端子951及952、天线914及915以及电路912连接。另外，也可以设置多个端子911，该多个端子911用作控制信号输入端子、电源端子等。
电路912也可以设置在电路衬底900的背面上。天线914及915的形状不局限于线圈状，也可以为线状或板状。另外，也可以使用平面天线、口径天线、行波天线、EH天线、磁场天线或介质天线。或者，天线914或天线915也可以为平板状的导体。该平板状的导体可以用作电场耦合用的导体之一。就是说，天线914或天线915可以用作电容器的两个导体中之一。由此，不但利用电磁或磁场，而且还可以利用电场来传送和接收电力。
天线914的线宽度优选大于天线915。这可以增大天线914所接受的电力量。
蓄电系统在蓄电池913与天线914及915之间包括层916。该层916可以具有遮蔽因蓄电池913的电磁场的功能。作为层916，例如可以使用磁性体。
另外，蓄电系统的结构不局限于图52A和52B所示的结构。
例如，如图53A1及53A2所示，也可以在图52A及52B中的蓄电池913的两个对置面上分别设置有天线。图53A1是示出上述对置面的一侧的外观图，图53A2是示出上述对置面的另一侧的外观图。与图52A及52B的蓄电系统相同的部分可以适当地参照图52A及52B所示的蓄电系统的说明。
如图53A1所示，在蓄电池913的对置面的一个面上夹着层916设置有天线914。如图53A2所示，在蓄电池913的对置面的另一个面上夹着层917设置有天线915。层917可以具有防止因蓄电池913的电磁场所带来的负面影响的功能。作为层917，例如可以使用磁性体。
通过采用上述结构，可以增大天线914和915双方的尺寸。
或者，如图53B1及53B2所示，也可以在图52A及52B中的蓄电池913的两个对置面上分别设置有不同方式的天线。图53B1是示出上述对置面的一侧的外观图，图53B2是示出上述对置面的另一侧的外观图。与图52A及52B的蓄电系统相同的部分可以适当地参照图52A及52B所示的蓄电系统的说明。
如图53B1所示，在蓄电池913的对置面的一个面上夹着层916设置有天线914和915，并且如图53A2所示，在蓄电池913的对置面的另一个面上夹着层917设置有天线918。天线918例如具有与外部设备进行数据通信的功能。作为天线918，例如可以使用具有能够应用于天线914及915的形状的天线。作为使用天线918的蓄电系统与其他设备之间的通信系统，可以采用NFC等能够在蓄电系统与其他设备之间使用的响应方法。
或者，如图54A所示，也可以在图52A及52B的蓄电池913上设置有显示装置920。显示装置920通过端子919与端子911电连接。可以在设置有显示装置920的部分没有设置签条910。与图52A及52B的蓄电系统相同的部分可以适当地参照图52A及52B所示的蓄电系统的说明。
显示装置920例如可以显示表示是否正在进行充电的图像、表示蓄电量的图像等。作为显示装置920，可以使用电子纸、液晶显示装置、电致发光(EL)显示装置等。例如，通过使用电子纸可以降低显示装置920的耗电量。
或者，如图54B所示，也可以在图52A及52B所示的蓄电池913中设置有传感器921。传感器921通过端子922与端子911电连接。与图52A及52B的蓄电系统相同的部分可以适当地参照图52A及52B所示的蓄电系统的说明。
作为传感器921，可以使用具有测量例如如下因素的功能：力量、位移、位置、速度、加速度、角速度、转动数、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、斜率、振动、气味或红外线。通过利用传感器921，例如可以检测出与设置有蓄电系统的环境有关的数据(例如，温度)，而将该数据储存在电路912中的存储器。
在本实施方式所示的蓄电池及蓄电系统中使用本发明的一个方式的电极。因此，可以提高蓄电池及蓄电系统的容量。此外，可以提高能量密度。此外，可以提高可靠性，并可以延长使用寿命。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
实施方式5
在本实施方式中，说明包括根据本发明的一个方式而制造的蓄电装置的柔性蓄电池的电子设备的例子。
图55A至55G示出包括实施方式2所示的柔性蓄电池的电子设备的例子。包括柔性蓄电装置的电子设备的例子包括：电视装置(也称为电视或电视接收机)、计算机等的显示器、数码相机及数码摄像机等相机、数码相框、手机(也称为移动电话或移动电话装置)、便携式游戏机、便携式信息终端、声音再现装置、弹珠机等大型游戏机。
此外，可以将柔性蓄电装置沿着房屋或高楼的内/外壁曲面、汽车的内/外部装修曲面组装。
图55A示出手机的例子。手机7400设置有组装在框体7401中的显示部7402、操作按钮7403、外部连接端口7404、扬声器7405、麦克风7406等。另外，手机7400包括蓄电装置7407。
图55B示出弯曲状态的手机7400。当利用外部的力量使手机7400整体弯曲时，包括在手机7400内的蓄电装置7407也被弯曲。图55C示出被弯曲的蓄电装置7407。蓄电装置7407是薄型蓄电池。蓄电装置7407在弯曲状态下被固定。蓄电装置7407包括与集电体电连接的引线电极。
图55D示出手镯型显示装置的例子。便携式显示装置7100包括框体7101、显示部7102、操作按钮7103及蓄电装置7104。图55E示出被弯曲的蓄电装置7104。当在蓄电装置7104被弯曲的状态下将显示装置戴在使用者的胳膊上时，框体变形，而蓄电装置7104的一部分或全部的曲率变化。任一点处的曲线的曲率半径是指与该任一点处的曲线最近似的圆弧的半径。该曲率半径的倒数是曲率。具体而言，框体或蓄电装置7104的主表面的一部分或全部在曲率半径为40mm至150mm的范围内变形。当蓄电装置7104的主表面中的曲率半径大于或等于40mm且小于或等于150mm时，可以保持高可靠性。
图55F示出手表型便携式信息终端的例子。便携式信息终端7200包括框体7201、显示部7202、带子7203、带扣7204、操作按钮7205、输入输出端子7206等。
便携式信息终端7200可以执行移动电话、电子邮件、文章的阅读及编写、音乐播放、网络通讯、电脑游戏等各种应用程序。
显示部7202的显示面弯曲，并且图像可以显示在弯曲的显示面上。另外，显示部7202包括触摸传感器，可以用手指或触屏笔等触摸画面来进行操作。例如，通过触摸显示于显示部7202上的图标7207，可以启动应用程序。
通过利用操作按钮7205，可以进行电源开关、无线通讯的开关、静音模式的设置及取消、省电模式的设置及取消等各种功能。例如，通过设定组装在便携式信息终端7200中的操作系统，可以自由地设定操作按钮7205的功能。
便携式信息终端7200可以采用基于现有的通信标准的通讯方法的近距离无线通讯。此时，例如可以进行便携式信息终端7200与可无线通讯的耳麦之间的相互通信，由此可以进行免提通话。
另外，便携式信息终端7200包括输入输出端子7206，可以通过连接器直接向其他信息终端发送数据或从其他信息终端接收数据。另外，可以通过输入输出端子7206进行充电。另外，充电工作也可以利用无线供电进行，而不利用输入输出端子7206。
便携式信息终端7200的显示部7202设置有包括本发明的一个方式的电极的蓄电装置。例如，可以将弯曲状态的图55E所示的蓄电装置7104设置在框体7201中。或者，可以将图55E所示的蓄电装置7104设置在带子7203中，使得能够为弯曲状态。
图55G示出袖章型显示装置的例子。显示装置7300包括显示部7304以及本发明的一个方式的蓄电装置。显示装置7300可以在显示部7304中包括触摸传感器，并可以用作便携式信息终端。
显示部7304的显示面被弯曲，并且图像可以显示在弯曲的显示面上。显示装置7300的显示状态例如可以利用基于现有的通信标准的通讯方法的近距离无线通讯而改变。
显示装置7300包括输入输出端子，可以通过连接器直接向其他信息终端发送数据或从其他信息终端接收数据。另外，可以通过输入输出端子进行充电。另外，充电工作也可以利用无线供电进行，而不利用输入输出端子。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
实施方式6
在本实施方式中，说明可以包括蓄电装置的电子设备的例子。
图56A和56B示出可折叠的平板终端的例子。图56A及56B所示的平板终端9600包括框体9630a、框体9630b、连接框体9630a和9630b的可动部9640、具有显示部9631a及显示部9631b的显示部9631、显示模式切换开关9626、电源开关9627、省电模式切换开关9625、卡子9629以及操作开关9628。图56A示出打开状态的平板终端9600，图56B示出合上状态的平板终端9600。
平板终端9600在框体9630a及9630b的内部包括蓄电体9635。蓄电体9635穿过可动部9640设置在框体9630a及9630b之间。
显示部9631a中的一部分可以为触摸屏的区域9632a，并且可以通过接触所显示的操作键9638来输入数据。作为一个例子，图56A示出显示部9631a的一半只具有显示的功能，并且另一半具有触摸屏的功能的结构。但是，显示部9631a的结构不局限于此，显示部9631a的整个区域都也可以具有触摸屏的功能。例如，显示部9631a的整个面可以显示键盘按钮而被用作触摸屏，并且显示部9631b可以被用作显示画面。
与显示部9631a同样，显示部9631b中的一部分可以为触摸屏的区域9632b。当使用手指或触屏笔等触摸显示在触摸屏上的键盘显示切换按钮9639时，可以在显示部9631b上显示键盘按钮。
可以在触摸屏的区域9632a和触摸屏的区域9632b中同时进行触摸输入。
显示模式切换开关9626能够切换竖屏模式和横屏模式以及彩色显示和黑白显示等。根据通过平板终端9600所内置的光传感器所检测的使用平板终端9600时的外光量，省电模式切换开关9625可以控制显示亮度。除了光传感器以外，平板终端也可以内置有陀螺仪或加速度传感器等检测倾斜度的传感器等的其他检测装置。
虽然在图56A中显示部9631a和显示部9631b具有相同的面积，但是本发明的一个方式不局限于该例子。显示部9631a和显示部9631b可以具有不同的面积，或者也可以具有不同的显示质量。例如，显示部9631a和9631b中的一个可以显示比另一个更高精细的图像。
在图56B中，平板终端处于合上状态。平板终端包括框体9630、太阳能电池9633、包括DC-DC转换器9636的充放电控制电路9634。作为蓄电体9635使用本发明的一个方式的蓄电体。
平板终端9600能够折叠，使得当不使用时框体9630a及9630b彼此重叠。因此，可以保护显示部9631a和9631b，而可以提高平板终端9600的耐久性。此外，本发明的一个方式的蓄电体9635具有柔性，可以被反复弯曲，而不发生充放电容量的显著减少。因此，可以提供一种可靠性高的平板终端。
图56A和56B所示的平板终端还可以具有：显示各种各样的数据(例如，静态图像、动态图像、文字图像)的功能；将日历、日期或时刻显示在显示部上的功能；对显示在显示部上的数据进行操作或编辑的触摸输入功能；通过各种各样的软件(程序)控制处理的功能；等。
安装在平板终端的表面上的太阳能电池9633将电力供应到触摸屏、显示部及图像信号处理部等。另外，太阳能电池9633可以设置在框体9630的一面或两面，并且可以高效地对蓄电体9635进行充电。通过作为蓄电体9635使用锂离子电池，可以得到小型化等的优点。
参照图56C的方框图对图56B所示的充放电控制电路9634的结构和工作进行说明。在图56C中示出太阳能电池9633、蓄电体9635、DC-DC转换器9636、转换器9637、开关SW1至SW3以及显示部9631，并且，蓄电体9635、DC-DC转换器9636、转换器9637、开关SW1至SW3相当于图56B的充放电控制电路9634。
首先，说明在利用外光使太阳能电池9633发电时的工作例子。利用DC-DC转换器9636将太阳能电池所产生的电力的电压上升或降低到用来对蓄电体9635进行充电的电压。当利用来自太阳能电池9633的电力使显示部9631工作时使开关SW1导通，并且，利用转换器9637将电力的电压上升或降低到显示部9631的工作所需要的电压。当不进行显示部9631上的显示时，使SW1截止且使SW2导通来对蓄电体9635进行充电。
注意，作为发电单元的例子示出太阳能电池9633，但是本发明的一个方式不局限于该例子。可以使用压电元件(piezoelectric element)或热电转换元件(珀耳帖元件(Peltier element))等其他发电单元对蓄电体9635进行充电。例如，也可以使用以无线(不接触)的方式能够收发电力来进行充电的无接点电力传输模块或组合其他充电方法对蓄电体9635进行充电。
图57示出其他电子设备的例子。在图57中，显示装置8000是包括本发明的一个方式的蓄电装置8004的电子设备的例子。具体地说，显示装置8000相当于电视广播接收用显示装置，且包括框体8001、显示部8002、扬声器部8003及蓄电装置8004。本发明的一个方式的蓄电装置8004设置在框体8001中。显示装置8000可以接受来自商业电源的电力。或者，显示装置8000可以使用蓄积在蓄电装置8004中的电力。因此，即使由于停电等不能接受来自商业电源的电力，通过将本发明的一个方式的蓄电装置8004用作不间断电源，也可以使显示装置8000工作。
作为显示部8002可以使用半导体显示装置诸如液晶显示装置、在每个像素中设置有有机EL元件等发光元件的发光装置、电泳显示装置、数字微镜装置(DMD：digital micromirror device)、等离子体显示面板(PDP：plasma display panel)及场致发射显示器(FED：field emission display)。
另外，显示装置在其范畴内包括所有信息显示装置，该信息显示装置除了被用于电视广播接收器之外，还被用于个人计算机及广告显示器等。
在图57中，安镶型照明装置8100是包括本发明的一个方式的蓄电装置8103的电子设备的例子。具体地说，照明装置8100包括框体8101、光源8102及蓄电装置8103。虽然图57示出蓄电装置8103设置在安镶有框体8101及光源8102的天花板8104中的情况，但是蓄电装置8103也可以设置在框体8101中。照明装置8100可以接受来自商业电源的电力。或者，照明装置8100可以使用蓄积在蓄电装置8103中的电力。因此，即使由于停电等不能接受来自商业电源的电力，通过将本发明的一个方式的蓄电装置8103用作不间断电源，也可以使照明装置8100工作。
虽然在图57中作为一个例子示出设置在天花板8104中的安镶型照明装置8100，但是本发明的一个方式的蓄电装置可以用于设置在天花板8104以外的例如侧壁8105、地板8106或窗户8107等中的安镶型照明装置。或者，本发明的一个方式的蓄电装置可以用于台式照明装置等。
作为光源8102，可以使用利用电力人工性地发射光的人工光源。具体地说，作为上述人工光源的例子，可以举出白炽灯泡、荧光灯等放电灯以及LED和有机EL元件等发光元件。
在图57中，包括室内机8200及室外机8204的空调器是包括本发明的一个方式的蓄电装置8203的电子设备的例子。具体地说，室内机8200包括框体8201、送风口8202及蓄电装置8203。虽然图57示出蓄电装置8203设置在室内机8200中的情况，但是蓄电装置8203也可以设置在室外机8204中。或者，蓄电装置8203也可以设置在室内机8200和室外机8204的双方中。空调器可以接受来自商业电源的电力。或者，空调器可以使用蓄积在蓄电装置8203中的电力。尤其是，在蓄电装置8203设置在室内机8200和室外机8204的双方中时，即使由于停电等不能接受来自商业电源的电力，通过将本发明的一个方式的蓄电装置8203用作不间断电源，也可以使空调器工作。
虽然在图57中作为一个例子示出包括室内机和室外机的分体式空调器，但是本发明的一个方式的蓄电装置可以用于在一个框体中集有室内机的功能和室外机的功能的一体式空调器。
在图57中，电冷藏冷冻箱8300是包括本发明的一个方式的蓄电装置8304的电子设备的例子。具体地说，电冷藏冷冻箱8300包括框体8301、冷藏室门8302、冷冻室门8303及蓄电装置8304。在图57中，蓄电装置8304设置在框体8301中。电冷藏冷冻箱8300可以接受来自商业电源的电力。或者，电冷藏冷冻箱8300可以使用蓄积在蓄电装置8304中的电力。因此，即使由于停电等不能接受来自商业电源的电力，通过将本发明的一个方式的蓄电装置8304用作不间断电源，也可以使电冷藏冷冻箱8300工作。
另外，在上述电子设备中，微波炉等高频加热装置和电饭煲等电子设备在短时间内需要高功率。通过将本发明的一个方式的蓄电装置用作用来供应商业电源不能充分供应的电力的辅助电源，可以防止在使用电子设备时商业电源的总开关跳闸。
另外，在不使用电子设备的时间段，尤其是在商业电源的供应源能够供应的电力总量中的实际使用的电力量的比率(将该比率称为电力使用率)低的时间段中，可以将电力蓄积在蓄电装置中，由此在使用电子设备的时间段中可以降低电力使用率。例如，在使用电冷藏冷冻箱8300时，可以在气温低且不频繁开闭冷藏室门8302及冷冻室门8303的夜间，将电力蓄积在蓄电装置8304中。另一方面，在气温高且频繁开闭冷藏室门8302及冷冻室门8303的白天，将蓄电装置8304用作辅助电源，由此可以降低白天的电力使用率。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
实施方式7
在本实施方式中，说明使用蓄电装置的车辆的例子。
通过将蓄电装置用于车辆中，可以制造混合动力汽车(HEV)、电动汽车(EV)及插电式混合动力汽车(PHEV)等新一代清洁能源汽车。
图58A和58B示出使用本发明的一个方式的车辆的例子。图58A所示的汽车8400是利用电发动机的动力而行驶的电动汽车。或者，汽车8400是能够适当地使用电发动机或引擎而行驶的混合动力汽车。本发明的一个方式可以提供一种高里程的车辆。汽车8400包括蓄电装置。蓄电装置不但用来驱动电发动机，而且还用来将电力供应到车头灯8401或室内灯(未图示)等发光装置。
蓄电装置可以将电力供应到汽车8400所包括的速度表、转速计等显示装置。此外，蓄电装置可以将电力供应到汽车8400所包括的导航系统等半导体装置。
图58B示出包括蓄电装置的汽车8500。当利用插件系统或非接触供电系统等通过外部的充电设备对蓄电装置供应电力时，汽车8500可以进行充电。在图58B中，使用地上设置型的充电装置8021通过电缆8022对包括在汽车8500中的蓄电装置进行充电。当进行充电时，作为充电方法或连接器的规格等，可以适当地采用CHAdeMO(注册商标)或联合充电系统(Combined Charging System)等规定方式。地上设置型的充电装置8021也可以是设置在商业设施中的充电站或家庭的电源。例如，通过使用插件技术，可以从外部供应电力对包括在汽车8500中的蓄电装置8024进行充电。可以通过AC-DC转换器等转换器将交流电力转换成直流电力来进行充电。
另外，虽然未图示，但是上述车辆也可以包括受电装置，由此可以从地上的送电装置非接触地供应电力来进行充电。在利用非接触供电系统时，通过在公路或外壁中组装送电装置，不但停车中而且行驶中也可以进行充电。此外，也可以利用该非接触供电系统，在车辆之间进行电力的发送及接收。再者，还可以在车辆的外部设置太阳能电池，在停车时或行驶时对蓄电装置进行充电。为了以上述非接触方式供应电力，可以使用电磁感应方式或磁场共振方式。
根据本发明的一个方式，蓄电装置可以具有高循环特性及可靠性。此外，根据本发明的一个方式，蓄电装置的特性提高，其结果是，可以使蓄电装置本身小型轻量化。蓄电装置本身的小型轻量化有助于车辆的轻量化，从而可以延长行驶距离。另外，可以将包括在车辆中的蓄电装置用作用来对车辆之外的产品供应电力的电源。此时，可以避免在电力需求高峰时使用商业电源。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合而实施。
实施例1
在本实施例中，作为根据本发明的一个方式的蓄电装置制造实施方式1所示的薄型蓄电池，并对其充放电特性进行测量。
在薄型蓄电池中使用正极503及负极506这一对电极。图26A至26C以及图27A至27D是所使用的正极503及负极506的俯视图。图26A至26C以及图27A至27D所示的每个正极包括正极活性物质层502及突片区域281。每个负极包括负极活性物质层505及突片区域282。图26B以及图27B和27D是示出除突片区域之外的正极503的中心与除突片区域之外的负极506的中心重叠的情况，即没有错位的理想情况的俯视图。在此省略正极503和负极506之间的隔离体的说明。
图26A是正极503及负极506的俯视图。图26B是图26A中的除突片区域之外的正极503的中心与图26A中的除突片区域之外的负极506的中心重叠的情况，即没有错位的理想情况的俯视图。在此省略正极503和负极506之间的隔离体的说明。
图26C是示出正极503及负极506的俯视图。
图27A是示出正极503及负极506的俯视图。图27B是示出图27A中的除突片区域之外的正极503的中心与图27A中的除突片区域之外的负极506的中心重叠的情况的俯视图。
图27C是示出正极503及负极506的俯视图。图27D是示出图27C中的除突片区域之外的正极503的中心与图27C中的除突片区域之外的负极506的中心重叠的情况的俯视图。
在此，将图26A中的正极和负极的大小的组合称为电极尺寸A，将图26C中的正极和负极的大小的组合称为电极尺寸B，将图27A中的正极和负极的大小的组合称为电极尺寸C，将图27C中的正极和负极的大小的组合称为电极尺寸D。在电极尺寸A中，除突片区域之外的负极506的尺寸比除突片区域之外的正极503大。此外，负极活性物质层505的面积比正极活性物质层502大。在电极尺寸B中，除突片区域之外的负极506的尺寸与除突片区域之外的正极503相同。此外，负极活性物质层505的面积与正极活性物质层502相同。在电极尺寸C及电极尺寸D中，除突片区域之外的负极506的尺寸比除突片区域之外的正极503小。此外，负极活性物质层505的面积比正极活性物质层502小。
说明除突片区域之外的正极503的中心与除突片区域之外的负极506的中心重叠时的正极503和负极506的各端部之间的距离。在电极尺寸A中，端部之间的距离141、端部之间的距离142、端部之间的距离143及端部之间的距离144例如分别是1mm、2mm、1mm及2mm。在电极尺寸C中，端部之间的距离145、端部之间的距离146、端部之间的距离147及端部之间的距离148例如分别是1mm、2mm、1mm及2mm。在电极尺寸D中，端部之间的距离149、端部之间的距离150、端部之间的距离151及端部之间的距离152例如都是0.5mm。在图26A至26C以及图27A至27D中，正极503和负极506的各端部之间的距离141至152与正极活性物质层502和负极活性物质层505的各端部之间的距离大致相同。
[电极的制造]
首先，说明正极及负极的制造。
首先，说明负极活性物质层的配合比及制造条件。作为活性物质使用比表面积为6.3m2/g且粒径为15μm的球状天然石墨。作为结合剂，使用羧甲基纤维素钠(CMC-Na)及SBR。所使用的CMC-Na的聚合度为600至800，1％的CMC-Na水溶液的粘度在300mPa·s至500mPa·s的范围内。用来制造电极的浆料的配合比为如下：石墨:CMC-Na:SBR＝97:1.5:1.5(wt％)。
接着，使用图28A和28B的流程图说明负极用浆料的制造。分别独立地形成Lot1至Lot3的浆料。
图28A示出Lot1及Lot2的浆料的形成方法。首先，将CMC-Na均匀地溶解于纯水来调节水溶液(步骤S1)。
接着，混合CMC-Na水溶液和活性物质，然后使用混炼机进行干稠混炼(kneading)，得到混合物1(步骤S2)。在此，“干稠混炼”是指混炼某种物质以使其具有高粘度。
然后，对混合物1添加50wt％的SBR水分散液，使用混炼机进行混炼，得到混合物2(步骤S3)。
然后，对混合物2添加用作溶剂的纯水到获得预定的粘度为止，并进行混炼(步骤S4)。通过上述工序，形成浆料。
接着，图28B示出Lot3的浆料的形成方法。首先，混合CMC-Na粉末及活性物质，然后使用混炼机进行干稠混炼(步骤S11)，得到混合物1。
接着，对混合物1添加少量水作为溶剂，进行干稠混炼，由此得到混合物2(步骤S12)。这里，优选对混合物1逐渐添加水，此时可以抑制CMC-Na及活性物质的凝集。
然后，还添加溶剂，使用混炼机对混合物进行干稠混炼(步骤S13)。优选在添加SBR之前预先降低混合物的粘度，此时有时可以防止强力搅拌所导致的SBR的分离及沉淀。另外，有时可以减少因搅拌的气泡混入。
然后，对混合物添加50wt％的SBR水分散液，使用混炼机进行混炼(步骤S14)。然后，在减压下对所得到的混合物进行脱泡，由此得到电极涂敷用浆料(步骤S15)。
然后，涂敷Lot1至Lot3的浆料。
利用刮刀法对集电体涂敷Lot1的浆料。刮刀的操作速度为10mm/sec。在表2至4所示的条件下，作为集电体使用18μm厚的压延铜箔。在表5所示的条件下，作为集电体使用10μm厚的不锈钢箔(NSSC190)。后面将说明表2至5的详细内容。
接着，在大气气氛下使用50℃的加热板对涂敷有浆料的集电体进行30分钟的干燥。然后，在减压气氛下以100℃进一步进行10小时的干燥。通过上述工序，在集电体的一个面上形成负极活性物质层。
在Lot2中，利用与Lot1相同的方法在集电体的一个面上设置负极活性物质层，然后以同样方法在集电体的另一个面上设置负极活性物质层。
在Lot3中，使用连续涂敷机对集电体的一个面涂敷浆料。作为集电体使用18μm厚的压延铜箔。涂敷速度为0.5m/min。接着，在干燥炉中对涂敷浆料进行干燥。在大气气氛下以50℃对负极进行180秒钟的干燥，然后在大气气氛下以80℃进一步进行180秒钟的干燥。然后，在减压环境下以100℃再进行10小时的干燥。
通过上述工序，制造Lot1至Lot3的负极。
接下来，对正极的配合比及制造条件进行说明。作为活性物质使用比表面积为9.2m2/g的LiFePO4，作为结合剂使用PVdF，作为导电助剂使用石墨烯。在将用来形成浆料的氧化石墨烯涂敷于电极上之后对其进行还原处理来得到石墨烯。将电极用浆料的配合比设定为LiFePO4:氧化石墨烯:PVdF＝94.4:0.6:5.0(重量％)。
接着，使用图29的流程图说明正极用浆料的形成方法。
首先，利用混炼机对氧化石墨烯粉末和用作溶剂的NMP进行混炼，而得到混合物1(步骤S21)。
接着，对混合物1添加活性物质，使用混炼机对混合物进行干稠混炼，而得到混合物2(步骤S22)。通过对该混合物进行干稠混炼，可以减弱活性物质的凝聚，而可以进一步均匀地分散氧化石墨烯。
接着，对混合物2添加PVdF，使用混炼机进行混炼，而得到混合物3(步骤S23)。
对混合物3添加作为溶剂的NMP，使用混炼机进行混炼(步骤S24)。通过上述步骤，形成浆料。
然后，将所形成的浆料涂敷在预先进行基底层处理的铝集电体(厚度为20μm)上。使用连续涂敷机以1m/min的涂敷速度进行涂敷。然后，使用干燥炉以80℃使溶剂挥发4分钟。然后，进行电极的还原。
在进行还原时，首先进行化学还原，然后进行热还原。首先，说明化学还原的条件。准备用于还原的溶液：使用以9:1混合NMP和水而成的溶剂，并且以分别成为77mmol/L和73mmol/L的浓度的方式添加抗坏血酸及LiOH。以60℃进行1小时的还原处理。然后，使用乙醇进行洗涤，在减压气氛下且在室温下使溶剂挥发。接着，说明热还原的条件。在进行化学还原之后，进行热还原。在减压气氛下以170℃进行10小时的热还原处理。
接着，利用辊压法对正极活性物质层进行按压而将其压密。通过上述工序制造正极。
表1示出所形成的负极活性物质层及正极活性物质层的活性物质含量、厚度及密度。表1所示的数值是在后述的表2至5所示的条件下制造蓄电池时使用的电极的各测量值的平均值、最大值及最小值。当以夹住集电体的方式形成活性物质层时的数值是形成在集电体的各面上的活性物质层的总和。
[表1]
接着，在电解液中，作为溶剂使用以结构式(G7)表示的EMI-FSA，作为电解质使用双(三氟甲基磺酰)酰胺锂(Li(CF3SO2)2N，简称：LiTFSA)。将LiTFSA溶解于EMI-FSA中，准备浓度为0.5mol/L及1mol/L的电解液。后面的表2至5示出电解液中的锂盐浓度的条件。
[化学式17]
作为隔离体，使用50μm厚的溶剂纺丝再生纤维素纤维(TF40，由日本高度纸工业株式会社制造)。通过切断使隔离体具有24mm×45mm(纵方向及横方向)的矩形状。作为外包装体，使用被树脂层覆盖的铝箔。
[蓄电池的制造]
接着，制造薄型蓄电池。表2至5示出负极的制造条件、用于电解液的锂盐的浓度、电极尺寸以及所制造的薄型蓄电池的容量比。在此，容量比是正极容量与负极容量的比例R。在以相同条件制造多个蓄电池时，以n＝x(x是自然数)表示每个蓄电池。例如，在以条件A-1制造两个相同蓄电池时，将每个蓄电池表示为条件A-1(n＝1)及条件A-1(n＝2)。
[表2]
[表3]
[表4]
[表5]
使用图30的流程图说明薄型蓄电池的制造方法。首先，根据表2至5所示的条件将所制造的正极及负极切断为图26A和26B以及图27A和27B所示的形状(步骤S31)。另外，切断隔离体。
然后，去除突片区域中的正极活性物质及负极活性物质，使集电体露出。
然后，对CMC-Na粉末添加水，来调节CMC-Na水溶液。然后，对所调节的CMC-Na水溶液添加50wt％的SBR水分散液，进行搅拌，由此形成浆料(步骤S32)。CMC-Na与SBR的配合比为1:1(重量比)。
接着，在表2至5的条件C-1至C-3、G-1至G-3、I-1至I-3以及K-1至K-2的负极中，在形成有负极活性物质层的面的背面，换言之，在没有形成负极活性物质层的面的集电体上涂敷浆料。然后，使用50℃的加热板进行干燥，由此形成CMC-Na和SBR的混合物层(步骤S33)。
依次层叠所切断的正极、所切断的隔离体及所切断的负极，使用胶带固定它们(步骤S34)。然后，利用超音波焊接对正极及负极的突片区域焊接引线电极(步骤S35)。该引线电极设置有密封层。
接着，与步骤S32同样，混合CMC-Na水溶液和SBR水分散液，形成浆料(步骤S36)。
然后，在表2至4的条件C-1至C-3、E-2至E-3、G-1至G-3、H-2至H-3以及I-1至I-3的负极中的突片区域的一部分上涂敷浆料。然后，使用50℃的加热板进行干燥，由此形成CMC-Na和SBR的混合物层(步骤S37)。
接着，将外包装体对折，包裹所层叠的正极、隔离体及负极。此时，以正极活性物质层和负极活性物质层(在进行双面涂敷时，负极活性物质层中的一个面)面对的方式层叠正极和负极。
然后，通过对外包装体的边中的除去注入电解液的边的边进行加热来接合外包装体的彼此对置的外围(步骤S38)。此时，以与外包装体的密封部重叠的方式配置设置在引线电极上的密封层。
在边A及边B处接合外包装体的彼此对置的外围之后，在减压下以80℃对外包装体、由外包装体包裹的正极、隔离体及负极进行干燥10小时(步骤S39)。
接着，在氩气氛下，从未被密封的一边将电解液注入外包装体中(步骤S40)。然后，在减压气氛下，利用加热对外包装体的该一边进行密封(步骤S41)。通过上述步骤，制造薄型蓄电池。
[蓄电池的评价1]
首先，说明在表2所示的条件下制造的蓄电池的测量结果。在表2的所有条件中，电极尺寸是条件A。根据图31的流程图进行蓄电池的评价。
首先，以0.01C的恒流进行第一充电，到电压上升至3.2V为止(步骤S51)。在此，以正极活性物质重量的每克170mAh为基准计算出充电率及放电率。
例如由于电极表面附近的电解液因蓄电池的充电起反应而有时发生气体。因此，为了排除所发生的气体，在氩气氛的手套箱中切断并拆开外包装体的一边(步骤S52)。然后，在减压气氛下，对端部再次进行密封(步骤S53)。
接着，进行第二充电(步骤S54)。该第二充电以0.05C的恒流进行，到电压上升至4V为止。
接着，进行放电(步骤S55)。该放电以0.2C的恒流进行，到电压降低至2V为止。
然后，进行图31所示的步骤S56的充电及放电，然后进行步骤S57的充电及放电。步骤S56及S57中的充电在相同条件下进行，并且步骤S56及S57中的放电在相同条件下进行。在进行充电时，以0.2C进行恒流充电，到电压上升至4V为止。在进行放电时，以0.2C进行恒流放电，到电压降低至2V为止。
在此，也可以将步骤S51至S57称为老化(aging)。
图33A至33F及图34A和34B示出图31的步骤S51的第一充电、步骤S54的第二充电、步骤S55的放电、步骤S56的充电及放电、步骤S57的充电及放电的典型条件下的曲线。纵轴表示电压，横轴表示归一化的容量。图33A、33B、33C、33D、33E及33F分别示出在条件A-1、条件A-2、条件B-1、条件B-2、条件C-1及条件C-2下制造的蓄电池的特性。图34A及34B分别示出在条件D-2及条件E-2下制造的蓄电池的特性。在此，以正极活性物质的重量使容量归一化。此外，通过初次充电而获得的充电容量是步骤S51和S54的充电容量的总和。将从步骤S51和S54的充电容量的总和减去步骤S55的放电容量而得到的值称为首次不可逆容量。图37A和37B示出不同条件下的初次充电容量及初次放电(步骤S55)容量。例如，在条件A-1中，示出2组充电及放电的数据，该数据是在条件A-1下制造的两个蓄电池(n＝1、n＝2)的测量结果的数据。同样地，在条件A-2下制造两个蓄电池，在条件B-1下制造三个蓄电池，并且在条件B-2下制造三个蓄电池。
首先，如图33A、33C及33E所示，在LiTFSA的浓度为0.5mol/L的条件下制造的蓄电池的首次不可逆容量高，另一方面，如图33B、33D及33F所示，在LiTFSA的浓度为1mol/L的条件下制造的蓄电池的首次不可逆容量较低，这显示蓄电池的特性提高。因此，锂盐浓度优选尽可能高。例如，锂盐浓度优选高于或等于0.5mol/L，更优选高于或等于1mol/L，进一步优选高于或等于1.5mol/L。
包括其背面涂敷有CMC-Na及SBR的混合物层的负极的蓄电池的不可逆容量较低。包括其突片区域也涂敷有CMC-Na及SBR的混合物层的负极的蓄电池的不可逆容量更低。可以认为所形成的CMC-Na及SBR的混合物层抑制电解液和集电体之间的反应。
接着，说明作为集电体使用不锈钢箔的条件。图34C、34D、34E及34F示出在条件J-1、条件J-2、条件K-1及条件K-2下制造的蓄电池的典型充放电曲线。图38示出所制造的各蓄电池的初次充电容量及初次放电容量。可认为：作为集电体使用不锈钢箔且在负极的背面上涂敷有CMC-Na和SBR的混合物层的蓄电池的不可逆容量可以低于作为集电体使用铜箔且在负极的背面上涂敷有CMC-Na和SBR的混合物层的蓄电池的不可逆容量。这显示：通过作为集电体使用不锈钢箔代替铜箔，集电体表面和电解液之间的反应有可能得到抑制。
[蓄电池的拆开及观察]
在步骤S57的充放电结束之后拆开具有不同的不可逆容量的两个蓄电池，即在条件A-1下制造的蓄电池(n＝1)以及在条件B-1下制造的蓄电池(n＝2)，并进行观察。在氩气氛下进行拆开。
图44A和44B是从蓄电池取出的隔离体的照片。图44A示出用于在条件A-1下制造的蓄电池(n＝1)的隔离体。图44B示出用于在条件B-1下制造的蓄电池(n＝2)的隔离体。用于在条件A-1下制造的蓄电池(n＝1)中的隔离体的外端变黑。另一方面，用于在条件B-1下制造的蓄电池(n＝2)中的隔离体中观察不到明显的变色。
当将在拆开后从在条件A-1下制造的蓄电池(n＝1)取出的隔离体及负极浸渍于重乙腈液时，重乙腈液变成茶色。另一方面，当为在条件B-1下制造的蓄电池(n＝2)时，观察不到明显的变色。
接着，在图31的步骤S54中的第二充电结束之后，拆开在条件A-1下制造的蓄电池，以进行负极的观察。在氩气氛下进行拆开。图45示出观察结果。已知的是，石墨在由于被嵌入锂而发生反应的区域变成金色。如图45所示，在负极的中央部的区域291中观察到表示石墨和锂之间的反应的明显变色，另一方面，负极外端的变色是不明显的。该结果表示，与负极的中心部相比，在负极外端不容易发生锂和石墨之间的反应。另外，可知颜色的变化不明显的区域不仅达到不与正极重叠的区域，而且还达到更内侧的区域。
[蓄电池的测量2]
接着，对如本发明的一个方式的蓄电池那样不与正极重叠的区域的负极及负极活性物质层的区域的面积缩小(理想的是被消除)的蓄电池进行研讨。
在表3及表4所示的条件下制造蓄电池。
在表3中，电极尺寸是条件B。就是说，除突片区域以外的正极的尺寸与除突片区域以外的负极的尺寸相同。
在表4中，电极尺寸是条件C及D。就是说，除突片区域以外的负极的尺寸比除突片区域以外的正极的尺寸小。
对蓄电池也同样地根据图31的流程图进行评价。图35A至35E以及图36A至36C示出步骤S51的第一充电、步骤S54的第二充电、步骤S55的放电、步骤S56的充电及放电、步骤S57的充电及放电的曲线。在此，图35A、35B、35C、35D及35E分别示出在条件F-1、条件F-2、条件G-1、条件G-2及条件H-2下制造的蓄电池的特性。图36A、36B及36C分别示出在条件I-1、条件I-2及条件I-3下制造的蓄电池的特性。图39A和39B示出在不同条件下的初次充电容量(步骤S51的第一充电与步骤S54的第二充电的容量的总和)及初次放电(步骤S55)容量。
根据图35A至35E及图39A，采用电极尺寸B而制造的蓄电池的不可逆容量比采用电极尺寸A而制造的蓄电池的不可逆容量小。这显示，在负极的不与正极重叠的区域中容易发生不可逆反应。可认为，在采用电极尺寸A时，正极的各端部与负极的各端部之间的距离为1mm至2mm左右，负极的不与正极重叠的区域的面积大。例如正极的各端部与负极的各端部之间的距离优选为0.5mm或更小，更优选为0.2mm或更小，进一步优选为0.1mm或更小。
根据图36A至36C及图39B，采用电极尺寸D而制造的蓄电池的首次不可逆容量比采用电极尺寸C而制造的蓄电池低，所以是优选的。
[蓄电池的测量3：循环特性]
在采用电极尺寸A的条件(条件A-2、条件B-2、条件C-2、条件D-2及条件E-2)、采用电极尺寸B的条件(条件F-2、条件G-2及条件H-2)、采用电极尺寸C的条件(条件I-2)下制造蓄电池。测量对于循环次数的放电容量的变化(以下，称为充放电循环特性)。注意，在反复进行充电和放电时，将充电和放电的一个组算为一个循环。此外，循环次数是指充电和放电的组数。
根据图32所示的流程图以60℃的温度进行充放电循环的测量。在进行充电时，进行恒流充电，到电压上升至4V为止。在进行放电时，进行恒流放电，到电压降低至2V为止。
首先，以0.2C的速率进行第1次充放电(步骤S61)。然后，以0.5C的速率进行第2至第201次充放电(步骤S62)。然后，以0.2C的速率进行第202次充放电(步骤S63)。
然后，进行0.5C的充放电200次。(步骤S64)。然后，进行0.2C的充放电1次(步骤S65)。然后，交替进行步骤S64和步骤S65。
图40A示出在条件A-2、条件B-2、条件C-2下制造的蓄电池的充放电循环特性。图40B示出在条件D-2、条件E-2下制造的蓄电池的充放电循环特性。图41A示出在条件A-2、条件F-2、条件G-2及条件H-2下制造的蓄电池的充放电循环特性。图41B示出在条件A-2、条件I-2下制造的蓄电池的充放电循环特性。横轴表示循环次数，纵轴表示放电容量。
在采用电极尺寸A的条件下制造的所有蓄电池的充放电循环特性具有在循环的中途容量显著降低的拐点。当为在突片区域的表面上形成有CMC-Na和SBR的混合物层的蓄电池时，可以提高直到观察到拐点为止的循环次数。
当为在集电体的双面上设置有负极活性物质层的蓄电池时，也可以提高直到观察到拐点为止的循环次数。这些结果显示，通过在集电体上的两面设置活性物质层及/或在集电体露出的区域设置CMC-Na和SBR的混合物层，可以抑制集电体和电解液之间的反应。
采用电极尺寸B及电极尺寸C的所有蓄电池的充放电循环特性没有容量显著降低的拐点，因此是良好的特性。另外，采用电极尺寸B及电极尺寸C的蓄电池的相对于循环次数的容量降低，即曲线的倾斜度比采用电极尺寸A的蓄电池的观察到拐点之前的循环中的容量降低小。
上述结果显示：在负极或负极活性物质层中的不与正极或正极活性物质层重叠的区域中容易发生某些副反应。该副反应被认为是导致蓄电装置的容量降低的主要原因。例如，优选缩小负极或负极活性物质层的不与正极重叠的区域的面积，此时可以减小蓄电装置的容量降低。
采用电极尺寸D的蓄电池的首次不可逆容量比采用电极尺寸C的蓄电池的首次不可逆容量低。采用电极尺寸B的蓄电池的首次不可逆容量更低。因此，负极或负极活性物质层的不与正极或正极活性物质层重叠的区域的面积优选尽可能小。例如，正极的各端部和负极的各端部之间的距离优选为3mm或更小，更优选为0.5mm或更小，进一步优选为0.1mm或更小。例如，正极活性物质层的各端部和负极活性物质层的各端部之间的距离优选为3mm或更小，更优选为0.5mm或更小，进一步优选为0.1mm或更小。
实施例2
在本实施例中，使用线性扫描伏安对离子液体的氧化电位及还原电位进行测量。作为离子液体，使用包括季铵阳离子的离子液体以及包括五元杂芳环的离子液体。
作为包括季铵阳离子的离子液体，使用以结构式(G6)表示的1-甲基-1-丙基吡咯烷鎓双(氟磺酰)酰胺(简称：P13-FSA)。作为包括具有五元杂芳环的阳离子的离子液体，使用如下三种离子液体：以结构式(G7)表示的1-乙基-3-甲基咪唑鎓双(氟磺酰)酰胺(简称：EMI-FSA)、以结构式(G8)表示的1-己基-3-甲基咪唑鎓双(氟磺酰基)氨化物(简称：HMI-FSA)以及以结构式(G9)表示的1-甲基-3-(2-丙氧基乙基)咪唑鎓双(氟磺酰基)氨化物(简称：poEMI-FSA)。
[化学式18]
[化学式19]
[化学式20]
[化学式21]
首先，准备离子液体。作为EMI-FSA、HMI-FSA及P13-FSA，使用由关东化学公司制造的材料。
<1-甲基-3-(2-丙氧基乙基)咪唑鎓氯化物的合成>
将8.27g(101mmol)的1-甲基-咪唑、13.4g(109mmol)的2-氯乙基丙基醚、5mL的乙腈加入100mL的三口烧瓶中。将该溶液在氮气流下在80℃下搅拌6小时并在100℃下搅拌8小时。在搅拌之后，对该溶液加入乙酸乙酯，并对得到的溶液进一步进行搅拌。然后，去除澄清，进行清洗。对所得到的液体加入100mL的乙腈和5.27g的活性炭，并搅拌该溶液20小时。将该混合物通过硅藻土(由日本和光纯药工业株式会社制造，目录号码537-02305)抽滤，浓缩所得到的滤液而得到溶液。对所得到的溶液加入水，并使用乙酸乙酯清洗水层。对该水层进行浓缩及干燥，由此，以82％的产率得到17.0g的目标物的黄色液体。
[化学式22]
<poEMI-FSA的合成>
将17.0g(83.1mmol)的1-甲基-3-(2-丙氧基乙基)咪唑鎓氯化物、20.1g(91.7mmol)的双(氟磺酰基)氨化钾以及20mL的水加入100mL的茄形烧瓶中。将该溶液在室温下搅拌20小时。在搅拌之后，对所得到的混合物加入水，并使用二氯甲烷对该混合物的水层进行萃取。将该萃取液与有机层用水清洗，然后使用硫酸镁使有机层干燥。对该混合物进行重力过滤，浓缩所得到的滤液而得到液体。对该液体进行干燥，由此，以90％的产率得到26.2g的目标物的黄色液体。
[化学式23]
根据核磁共振法(NMR)，经上述步骤合成的化合物被认为是目标化合物的poEMI-FSA。
所得到的化合物的1H NMR数据为如下：1H NMR(1,1,2,2-四氯乙烷-d2，300MHz):δ＝0.90(t、J＝7.5Hz、3H)、1.53-1.65(m、2H)、3.44(t、J＝6.9Hz、2H)、3.74-3.77(m、2H)、3.96(s、3H)、4.33-4.36(m、2H)、7.22-7.23(m、1H)、7.40-7.41(m、1H)、8.58(s、1H)。
上述结果显示合成poEMI-FSA。
接着，进行线性扫描伏安测量。使用由北斗电工株式会社制造的电化学测量系统HZ-5000，在手套箱中且在氩气氛下进行测量。作为工作电极使用玻碳电极，而作为对电极使用铂线。作为参考电极，在以0.1mol/L的浓度将三氟甲基磺酸银溶解于1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰)酰胺而成的溶液中浸渗银线。以锂的氧化还原电位(Li/Li+)为基准校正各样品的还原电位。
在线性扫描伏安中，氧化电位为在扫描电位过程中检测到1mA/cm2的电流密度时的电位。还原电位为在扫描电位过程中检测到-1mA/cm2的电流密度时的电位。
图42A至42C以及图43A和43B是线性扫描伏安图。
根据图42A至42C以及图43A和43B可知：包括具有芳香杂环的阳离子的EMI-FSA、HMI-FSA、poEMI-FSA的还原电位高于0.5V(vs.Li/Li+)。当使用本发明的一个方式及上述包括具有芳香杂环的阳离子的离子液体时，可认为能够抑制离子液体的分解反应，而可以提高蓄电装置的容量。同样地，当例如在高温下等电解液更容易分解的环境下使用本发明的一个方式及还原电位更低的P13-FSA时，可认为能够抑制离子液体的分解反应，而可以提高蓄电装置的容量。
符号说明
115：密封层；118：接合部；119：导入口；131：距离；132：距离；133a：距离；133b：距离；133c：距离；134a：距离；134b：距离；141：距离；142：距离；143：距离；144：距离；145：距离；146：距离；147：距离；148：距离；149：距离；150：距离；151：距离；152：距离；261：区域；262：区域；271：层；281：突片区域；281a：突片区域；282：突片区域；282a：突片区域；283a：区域；284a：区域；285：区域；291：区域；300：蓄电池；301：正极罐；302：负极罐；303：垫片；304：正极；305：正极集电体；306：正极活性物质层；307：负极；308：负极集电体；309：负极活性物质层；310：隔离体；500：蓄电装置；501：正极集电体；502：正极活性物质层；502a：正极活性物质层；502b：正极活性物质层；503：正极；503a：正极；503c：正极；504：负极集电体；505：负极活性物质层；505a：负极活性物质层；505b：负极活性物质层；506：负极；506a：负极；506b：负极；506c：负极；507：隔离体；508：电解液；509：外包装体；510：正极导线电极；511：负极导线电极；512：接合部；513：弯曲部；514：接合部；600：蓄电池；601：正极盖；602：电池罐；603：正极端子；604：正极；605：隔离体；606：负极；607：负极端子；608：绝缘板；609：绝缘板；610：垫片；611：PTC元件；612：安全阀机构；900：电路衬底；910：签条；911：端子；912：电路；913：蓄电池；914：天线；915：天线；916：层；917：层；918：天线；919：端子；920：显示装置；921：传感器；922：端子；951：端子；952：端子；981：薄膜；982：薄膜；990：蓄电池；991：外包装体；994：负极；995：正极；996：隔离体；997：引线电极；998：引线电极；1122：充电器；1123：负载；1700：曲面；1701：平面；1702：曲线；1703：曲率半径；1704：曲率中心；1800：曲率中心；1801：薄膜；1802：曲率半径；1803：薄膜；1804：曲率半径；7100：便携式显示装置；7101：框体；7102：显示部；7103：操作按钮；7104：蓄电装置；7200：便携式信息终端；7201：框体；7202：显示部；7203：带子；7204：带扣；7205：操作按钮；7206：输入输出端子；7207：图标；7300：显示装置；7304：显示部；7400：移动电话机；7401：框体；7402：显示部；7403：操作按钮；7404：外部连接端口；7405：扬声器；7406：麦克风；7407：蓄电装置；7408：引线电极；7409：集电体；8000：显示装置；8001：框体；8002：显示部；8003：扬声器部；8004：蓄电装置；8021：充电装置；8022：电缆；8024：蓄电装置；8100：照明装置；8101：框体；8102：光源；8103：蓄电装置；8104：天花板；8105：侧壁；8106：地板；8107：窗户；8200：室内机；8201：框体；8202：送风口；8203：蓄电装置；8204：室外机；8300：电冷藏冷冻箱；8301：框体；8302：冷藏室门；8303：冷冻室门；8304：蓄电装置；8400：汽车；8401：车头灯；8500：汽车；9600：平板终端；9625：开关；9626：开关；9627：电源开关；9628：操作开关；9629：卡子；9630：框体；9630a：框体；9630b：框体；9631：显示部；9631a：显示部；9631b：显示部；9632a：区域；9632b：区域；9633：太阳能电池；9634：充放电控制电路；9635：蓄电体；9636：DCDC转换器；9637：转换器；9638：操作键；9639：按钮；9640：可动部
本申请基于2014年3月31日由日本专利局受理的日本专利申请第2014-073556号，其全部内容通过引用纳入本文。
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