特許 7403578 電気機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-14

(45)【発行日】2023-12-22

(54)【発明の名称】電気機器

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20231215BHJP

   H02J 50/00 20160101ALI20231215BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 301D

H02J50/00

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2022079923

(22)【出願日】2022-05-16

(62)【分割の表示】P 2020100312の分割

【原出願日】2013-12-13

(65)【公開番号】P2022105216

(43)【公開日】2022-07-12

【審査請求日】2022-06-13

(31)【優先権主張番号】P 2012272121

(32)【優先日】2012-12-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000153878

【氏名又は名称】株式会社半導体エネルギー研究所

(72)【発明者】

【氏名】山崎 舜平

(72)【発明者】

【氏名】小山 潤

【審査官】清水 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１０９８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１４６６９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１６７０８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００９－５１８１４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２４３９７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／００ － ７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４ － ７／３６

Ｈ０２Ｊ ５０／００ － ５０／９０

Ｈ０１Ｍ １０／４２ － １０／４８

Ｈ０１Ｌ ２１／１８ － ２１／２０

Ｈ０１Ｌ ２１／３４ － ２１／３６

Ｈ０１Ｌ ２１／８４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アンテナを有する受電回路と、
蓄電体と、
第１のトランジスタと、
制御回路と、を備え、
前記受電回路は、前記第１のトランジスタのソース及びドレインの一方と電気的に接続され、
前記蓄電体は、前記第１のトランジスタのソース及びドレインの他方と電気的に接続され、
前記第１のトランジスタのゲートは、前記制御回路と電気的に接続され、
前記制御回路は、前記蓄電体と電気的に接続され、
前記制御回路は、コンパレータと、Ｉ／Ｏインターフェースと、を有し、
前記コンパレータは、前記蓄電体の電圧を示す信号と基準電圧を示す信号との比較を行う機能を有し、
前記Ｉ／Ｏインターフェースは、チャネル形成領域にシリコンを有する第２のトランジスタと、チャネル形成領域に酸化物半導体を有する第３のトランジスタと、を有し、
前記第２のトランジスタのゲート電極は、前記第３のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方と電気的に接続され、
前記第３のトランジスタは、前記チャネル形成領域の上方に第１のゲート電極と、前記チャネル形成領域の下方に第２のゲート電極と、を有し、
前記第３のトランジスタは、前記第２のトランジスタの上方に設けられている、電気機器。

【請求項2】

アンテナを有する受電回路と、
蓄電体と、
第１のトランジスタと、
制御回路と、を備え、
前記受電回路は、前記第１のトランジスタのソース及びドレインの一方と電気的に接続され、
前記蓄電体は、前記第１のトランジスタのソース及びドレインの他方と電気的に接続され、
前記第１のトランジスタのゲートは、前記制御回路と電気的に接続され、
前記制御回路は、前記蓄電体と電気的に接続され、
前記制御回路は、コンパレータと、Ｉ／Ｏインターフェースと、を有し、
前記コンパレータは、前記蓄電体の電圧を示す信号と基準電圧を示す信号との比較を行う機能を有し、
前記Ｉ／Ｏインターフェースは、チャネル形成領域にシリコンを有する第２のトランジスタと、チャネル形成領域に酸化物半導体を有する第３のトランジスタと、を有し、
前記第２のトランジスタのゲート電極は、少なくとも第１の導電層を介して、前記第３のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方と電気的に接続され、
前記第３のトランジスタは、前記チャネル形成領域の上方に第１のゲート電極と、前記チャネル形成領域の下方に第２のゲート電極と、を有し、
前記第３のトランジスタは、少なくとも第１の絶縁膜を介して、前記第２のトランジスタの上方に設けられ、
前記第１の導電層と、前記第３のトランジスタの第２のゲート電極とは、前記第１の絶縁膜の上面に接する領域を有する、電気機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、物（プロダクト。機械（マシン）、製品（マニュファクチャ）、組成物（コン
ポジション・オブ・マター）を含む。）、及び方法（プロセス。単純方法及び生産方法を
含む。）に関する。特に、本発明の一形態は、蓄電システム、蓄電装置、半導体装置、表
示装置、発光装置、若しくはその他の電気機器、又はそれらの製造方法に関する。特に、
本発明の一形態は、酸化物半導体を有する蓄電システム、蓄電装置、半導体装置、表示装
置、発光装置、若しくはその他の電気機器、又はそれらの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、携帯電話やスマートフォンに代表される携帯端末、電動工具、電気自動車等、様々
な電気機器に、蓄電装置が搭載されている。

【0003】

蓄電装置は、リチウムイオンバッテリーなど、充電を行うことで電気を蓄え繰り返し使用
することが可能な二次電池を有する。

【0004】

このような蓄電装置が搭載された電気機器では、例えば給電装置と接続することにより蓄
電装置を充電することができる（例えば特許文献１）。

【0005】

さらに、上記蓄電装置が搭載された電気機器では、給電装置から無線により電力を供給す
ることにより、給電装置と物理的に接続しなくても、蓄電装置を充電することができる（
例えば特許文献２）。このような給電方法として、例えば特許文献２では、電磁誘導式及
び磁界共鳴式による給電方法が開示されている。

【0006】

特許文献１や特許文献２に示す給電方法では、蓄電装置の仕様に適合した給電装置を用い
ることにより、蓄電装置の充電を行うことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１０－１０９７７８号公報

【文献】特開２０１２－１２５１１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の一態様では、給電装置の汎用性を高めることを課題の一つとする。

【0009】

又は、本発明の一態様では、給電装置を用いた蓄電システムの汎用性を高めることを課題
の一つとする。

【0010】

又は、本発明の一態様では、蓄電装置の消費電力を低減することを課題の一つとする。

【0011】

又は、本発明の一態様では、蓄電装置の信頼性を向上させることを課題の一つとする。

【0012】

又は、本発明の一態様では、新規な蓄電装置を提供することを課題の一つとする。又は、
本発明の一態様では、良い蓄電装置を提供することを課題の一つとする。

【0013】

本発明の一態様は、オフ電流の低い半導体装置を提供することを課題とする。又は、本発
明の一態様は、消費電力の低い半導体装置を提供することを課題とする。又は、本発明の
一態様は、透明な半導体層を用いた半導体装置を提供することを課題とする。又は、本発
明の一態様は、信頼性の高い半導体層を用いた半導体装置を提供することを課題とする。

【0014】

特に、本発明の一態様は、上記に掲げる課題のうち少なくとも一つを解決することができ
る場合がある。なお、本発明の一態様は、これらの課題の全てを解決する必要はないもの
とする。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。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明の一態様では、例えば蓄電装置及び給電装置の少なくとも一つを利用したものであ
ってもよい。

【0016】

本発明の一態様では、蓄電装置を識別するデータ（識別データともいう）を用いて蓄電装
置の充電条件を最適化することにより、例えば給電装置により異なる仕様である複数の蓄
電装置の充電を可能にし、汎用性の向上を図る。

【0017】

なお、本明細書において蓄電装置を識別するデータとは、蓄電装置の機械特性、蓄電装置
の電気特性などの蓄電装置の仕様や、劣化の進行度や蓄電された電気エネルギーの残量な
ど蓄電装置の内部情報を含むものいう。蓄電装置の情報として、例えば、蓄電装置の平均
電圧、蓄電装置の容量、蓄電装置のエネルギー密度、蓄電装置の抵抗、蓄電装置の出力電
力、蓄電装置のサイクル特性、蓄電装置の温度、蓄電装置の使用温度範囲、蓄電装置の許
容充電電流などの情報が挙げられる。又は蓄電装置の情報として、蓄電装置の製造メーカ
ー、蓄電装置のシリアル番号、蓄電装置の重さ、蓄電装置のサイズなどを含めてもよい。
なお、識別データを個体識別データとしてもよい。

【0018】

本発明の一態様は、蓄電装置と、給電装置と、を有し、蓄電装置は、蓄電装置を識別する
データを有し、蓄電装置は、蓄電体と、給電装置から供給された電力を、蓄電体に供給す
るか否かを制御するスイッチと、給電装置から入力される制御信号に従いスイッチの導通
状態を制御する機能を有する制御回路と、を有し、給電装置は、蓄電装置から入力された
データにより蓄電装置を識別し、制御信号を生成して蓄電装置に出力する機能を有する信
号処理回路を有する蓄電システムである。

【0019】

本発明の一態様は、蓄電装置であって、受電回路と、データ通信回路と、蓄電体と、受電
回路と蓄電体の間に設けられた第１のトランジスタと、蓄電体、第１のトランジスタのゲ
ートに電気的に接続される制御回路と、を有し、制御回路は、第１のトランジスタのゲー
トに電気的に接続されるプロセッサと、プロセッサに電気的に接続されるメモリと、プロ
セッサ及びメモリに電気的に接続されるコントローラと、を有し、メモリは、蓄電装置を
識別するデータを有し、プロセッサは、レジスタを有し、レジスタは、蓄電体からプロセ
ッサに電力が供給される期間にデータを保持する第１の記憶回路と、蓄電体からプロセッ
サに対する電力の供給が停止する期間にデータを保持する第２の記憶回路と、を有し、第
２の記憶回路は、データの書き込み及び保持を制御する第２のトランジスタを有し、第２
のトランジスタは、チャネル幅１μｍあたりのオフ電流が１００ｚＡ以下である蓄電装置
である。

【発明の効果】

【0020】

本発明の一態様により、給電装置、又は給電装置を用いた蓄電システムの汎用性を高める
ことができる。

【0021】

本発明の一態様により、蓄電装置の消費電力を低減することができる。

【0022】

本発明の一態様により、蓄電装置の信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】蓄電システムの例を説明するための図。

【図2】装置の例を説明するための図。

【図3】回路の例を説明するための図。

【図4】装置の例を説明するための図。

【図5】蓄電システムの駆動方法例を説明するための図。

【図6】回路の例を説明するための図。

【図7】レジスタの例を説明するための図。

【図8】メモリの例を説明するための図。

【図9】装置の構造例を説明するための図。

【図10】蓄電体の例を説明するための図。

【図11】蓄電体の例を説明するための図。

【図12】蓄電体の例を説明するための図。

【図13】蓄電体の例を説明するための図。

【図14】蓄電体の一部の例を説明するための図。

【図15】蓄電体の一部の例を説明するための図。

【図16】蓄電体の一部の例を説明するための図。

【図17】蓄電体の例を説明するための図。

【図18】電気機器の例を説明するための図。

【図19】電気機器の例を説明するための図。

【図20】電気機器の例を説明するための図。

【図21】電気機器の例を説明するための図。

【図22】電気機器の例を説明するための図。

【図23】電気機器の例を説明するための図。

【図24】電気機器の例を説明するための図。

【図25】蓄電装置の充放電特性を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、実施の形態は多くの異な
る態様で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及
び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易である。従って、本発明は、以下に
示す実施の形態の記載内容に限定されない。なお、以下に説明する構成において、同様の
ものを指す符号は異なる図面間で共通の符号を用いて示し、同一部分又は同様な機能を有
する部分の詳細な説明は省略する。

【0025】

なお、ある一つの実施の形態の中で述べる内容（一部の内容でもよい）は、その実施の形
態で述べる別の内容（一部の内容でもよい）、及び／又は、一つ若しくは複数の別の実施
の形態で述べる内容（一部の内容でもよい）に対して、適用、組み合わせ、又は置き換え
などを行うことができる。

【0026】

なお、実施の形態の中で述べる内容とは、各々の実施の形態において、様々な図を用いて
述べる内容、又は明細書に記載される文章を用いて述べる内容のことである。

【0027】

なお、ある一つの実施の形態において述べる図（一部でもよい）は、その図の別の部分、
その実施の形態において述べる別の図（一部でもよい）、及び／又は、一つ若しくは複数
の別の実施の形態において述べる図（一部でもよい）に対して、組み合わせることにより
、さらに多くの図を構成させることができる。

【0028】

なお、本明細書等においては、能動素子（トランジスタ、ダイオードなど）、受動素子（
容量素子、抵抗素子など）などが有するすべての端子について、その接続先を特定しなく
ても、当業者であれば、発明の一態様を構成することは可能な場合がある。つまり、接続
先を特定しなくても、発明の一態様が明確であり、本明細書等に記載されていると判断す
ることが可能な場合がある。特に、端子の接続先が複数ある場合には、その端子の接続先
を特定の箇所に限定する必要はない。従って、能動素子（トランジスタ、ダイオードなど
）、受動素子（容量素子、抵抗素子など）などが有する一部の端子についてのみ、その接
続先を特定することによって、発明の一態様を構成することが可能な場合がある。

【0029】

なお、明細書の中の図面や文章において規定されていない内容について、その内容を除く
ことを規定した発明を構成できる。又は、ある値について、上限値と下限値などで示され
る数値範囲が記載されている場合、該数値範囲を任意に狭める、又は該数値範囲の中の一
点を除くことで、該数値範囲を一部除いて発明を規定できる。これらにより、例えば、従
来技術が本発明の技術的範囲内に入らないことを規定できる。

【0030】

なお、本明細書等においては、ある回路について、少なくとも接続先を特定すれば、当業
者であれば、発明を特定することが可能な場合がある。又は、ある回路について、少なく
とも機能を特定すれば、当業者であれば、発明を特定することが可能な場合がある。つま
り、機能を特定すれば、発明の一態様が明確であり、本明細書等に記載されていると判断
することが可能な場合がある。従って、ある回路について、機能を特定しなくても、接続
先を特定すれば、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成す
ることが可能である。又は、ある回路について、接続先を特定しなくても、機能を特定す
れば、発明の一態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可
能である。

【0031】

また、第１、第２などの序数は、構成要素の混同を避けるために付しており、各構成要素
の数は、序数に限定されない。

【0032】

（実施の形態１）
図１（Ａ）は、蓄電システムの構成例を示す図である。図１（Ａ）に示す蓄電システムは
、装置１００と、装置２００と、を有する。

【0033】

装置１００には、装置２００から電力が供給される。なお、別の電源から装置１００に電
力を供給してもよい。装置１００は、信号を入力及び出力できる機能を有する。装置１０
０は、電力を無線で受電することができる機能を有していてもよい。この場合、装置１０
０を受電装置としてもよい。又は装置１００は、蓄電することができる機能を有していて
もよい。この場合、装置１００を蓄電装置としてもよい。なお、装置１００が電力を無線
で受電することができる機能、及び蓄電することができる機能を有していてもよい。この
場合、装置１００を受電装置、蓄電装置、又は半導体装置としてもよい。装置１００には
、過充電及び過放電による装置１００の破壊を防止することができる機能を有する保護回
路を設けてもよい。

【0034】

装置１００は、データ１１０を有する。データ１１０は、装置１００を識別するためのデ
ータである。例えば、装置１００にメモリを設け、該メモリにデータ１１０を記憶させて
もよい。なお、データ１１０を識別データとしてもよい。

【0035】

装置２００には、外部電源２４０から電力が供給される（図４を参照）。外部電源として
は、例えば商用電源を用いてもよい。装置２００は、装置１００に電力を供給できる機能
を有する。装置２００は、信号を入力及び出力できる機能を有する。装置２００は、電力
を無線で送電することができる機能を有していてもよい。この場合、装置２００を送電装
置としてもよい。又は、装置２００は、蓄電装置の給電を行うことができる機能を有して
いてもよい。この場合、装置２００を、給電装置としてもよい。なお、装置２００が電力
を無線で送電することができる機能、及び蓄電装置の給電を行うことができる機能を有し
ていてもよい。この場合、装置２００を送電装置、給電装置、又は半導体装置としてもよ
い。

【0036】

図１（Ａ）に示す蓄電システムでは、無線により装置２００から装置１００に電力を供給
することができる。図１（Ａ）に示す蓄電システムでは、無線により装置２００と装置１
００との間で信号を送信及び受信できる。よって、非接触で装置２００と装置１００との
間で信号を送信及び受信できる。なお、これに限定されず、図１（Ｂ）に示すように、装
置１００を装置２００に接続することにより、装置２００から装置１００に電力を供給し
てもよい。又は、装置１００を装置２００に接続することにより、装置２００と装置１０
０との間で信号を送信及び受信してもよい。

【0037】

無線により電力又は信号を供給する場合、例えば１３．５６ＭＨｚ帯の電波などを用いる
ことができる。なお、これに限定されず、例えば１３５ｋＨｚ帯、４３３ＭＨｚ帯、９５
２ＭＨｚ帯、２．４５ＧＨｚ帯の電波などを用いてもよい。

【0038】

さらに、無線により電力を供給する場合、例えば電磁誘導方式、電界共鳴方式、磁界共鳴
方式、又はマイクロ波方式などの方式を用いることができる。

【0039】

なお、接続とは、電気的に接続される場合、機能的に接続される場合、及び直接接続され
る場合を含む。さらに、実施の形態に示す各構成要素の接続関係は、図又は文章に示す接
続関係のみに限定されない。

【0040】

例えば、２つの対象物が電気的に接続される場合、電気的接続が可能な別の素子（例えば
、スイッチ、トランジスタ、インダクタ、抵抗素子、ダイオード、表示素子、発光素子、
負荷など）を２つの対象物の間に設けてもよい。

【0041】

２つの対象物が機能的に接続されている場合、機能的な接続が可能な別の回路（例えば、
論理回路（インバータ、ＮＡＮＤ回路、ＮＯＲ回路など）、信号変換回路（ＤＡ変換回路
、ＡＤ変換回路、ガンマ補正回路など）、又は電位レベル変換回路（電源回路（昇圧回路
、降圧回路など）、又はレベルシフタ回路など）、電圧源、電流源、切り替え回路、増幅
回路（オペアンプ、差動増幅回路、ソースフォロワ回路、バッファ回路など）、信号生成
回路、記憶回路、又は制御回路など）を２つの対象物の間に設けてもよい。

【0042】

なお、スイッチは、導通状態（オン状態）若しくは非導通状態（オフ状態）になり、電流
を流すか流さないかを制御する機能、又は電流を流す経路を選択して切り替える機能を有
する。例えば、スイッチは、第１の経路に電流を流すことができるようにするか、第２の
経路に電流を流すことができるようにするかを選択して切り替える機能を有する。

【0043】

次に、装置１００の構成例について図２（Ａ）及び図２（Ｂ）の回路図を用いて説明する
。

【0044】

蓄電体１１１は、蓄電機能を有する。蓄電体１１１は、一対の端子を有する。一対の端子
の一方は、例えばトランジスタ１３１、トランジスタ１３２、及びトランジスタ１７０を
介して装置１００の端子ｂに接続され、他方は、端子ｄに接続される。さらに、蓄電体１
１１に２以上の端子を設け、該端子を介して外部電源から電力を供給することにより、蓄
電体１１１を充電してもよい。

【0045】

蓄電体１１１としては、リチウムイオンバッテリーの他、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・亜鉛蓄電池等の二次電池、レドックス・フロー電池、亜鉛
・塩素電池、亜鉛臭素電池等の液循環型の二次電池、アルミニウム・空気電池、空気亜鉛
電池、空気・鉄電池等のメカニカルチャージ型の二次電池、ナトリウム・硫黄電池、リチ
ウム・硫化鉄電池等の高温動作型の二次電池を用いることができる。なお、これに限定さ
れず、例えばリチウムイオンキャパシタなどを用いて蓄電体１１１を構成してもよい。

【0046】

トランジスタ１３２のソース及びドレインの一方は、蓄電体１１１に接続され、他方は、
トランジスタ１３１のソース及びドレインの一方に接続される。トランジスタ１３１及び
トランジスタ１３２は、蓄電体１１１の充放電を制御することができる機能を有する。ト
ランジスタ１３１及びトランジスタ１３２は、例えば蓄電体１１１の過充電及び過放電を
防止するための保護スイッチとしての機能を有することができる。又は、トランジスタ１
３１及びトランジスタ１３２は、蓄電体１１１及び回路１１３に流れる電流を調整するこ
とができる機能を有する。トランジスタ１３１及びトランジスタ１３２を有する回路を、
蓄電体１１１の充放電を制御する保護回路としてもよい。なお、トランジスタ１３１及び
トランジスタ１３２をスイッチとしてもよい。トランジスタ１３１及びトランジスタ１３
２を用いてスイッチを構成することにより、該スイッチをオフ状態にする場合において、
トランジスタ１３１及びトランジスタ１３２に生じる寄生ダイオードにより流れる電流を
小さくすることができる。なお、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示す構成に限定されず、例
えば１つのトランジスタ又は３つ以上のトランジスタを用いてもよい。また、トランジス
タ１３１及びトランジスタ１３２の代わりにバイポーラトランジスタ、ダイオード、又は
これらを組み合わせた論理回路などを用いてもよい。

【0047】

トランジスタ１３１及びトランジスタ１３２のゲートの電位は、例えば回路１１３により
制御される。

【0048】

回路１１３は、例えばトランジスタ１３１とトランジスタ１３２、トランジスタ１５０、
及びトランジスタ１７０の導通状態を制御することができる機能を有する。回路１１３は
、蓄電体１１１の充電状態を監視することができる機能を有する。なお、回路１１３を制
御回路としてもよい。又は、回路１１３をマイクロコンピュータ、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ
Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ
Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）としてもよい。

【0049】

回路１１３は、例えばメモリ、プロセッサ、及びコントローラを有する。メモリには、例
えばデータ１１０が記憶されている。プロセッサは、データ１１０を元に制御信号を生成
できる機能を有する。コントローラは、メモリ及びプロセッサを制御できる機能を有する
。なお、メモリには、例えばプロセッサの駆動に必要なプログラムデータを記憶しておい
てもよい。プログラムデータとしては、例えば回路１４２から入力されるデータ信号に応
じてトランジスタ１３１、トランジスタ１３２、トランジスタ１５０、及びトランジスタ
１７０のゲートの電位の制御をプロセッサに実行させるプログラムデータなどが挙げられ
る。

【0050】

回路１４１は、アンテナ１１４と、回路１１５と、回路１１６と、を有する。回路１４１
は、電力を無線で受電することができる機能を有する。なお、回路１４１を受電回路とし
てもよい。

【0051】

なお、アンテナ１１４をアンテナ回路としてもよい。このとき、アンテナ回路は、アンテ
ナ及び容量を有する。

【0052】

回路１１５は、アンテナ１１４を介して電波を受信することにより生成される交流を整流
することができる機能を有する。回路１１５を整流回路としてもよい。なお、必ずしも回
路１１５を設けなくてもよい。

【0053】

回路１１６は、回路１１５により整流した交流を平滑化することができる機能を有する。
回路１１６をレギュレータとしてもよい。

【0054】

トランジスタ１５０は、例えば蓄電体１１１と回路１４１の間に設けられる。トランジス
タ１５０のソース及びドレインの一方は、回路１１６に接続され、他方は、トランジスタ
１３１のソース及びドレインの他方に接続される。トランジスタ１５０は、例えば回路１
４１で受電した電力により蓄電体１１１を充電するか否かを制御できる機能を有する。な
お、トランジスタ１５０をスイッチとしてもよい。

【0055】

トランジスタ１５０のゲートの電位は、例えば回路１１３により制御される。なお、図２
（Ａ）及び図２（Ｂ）に示す構成に限定されず、例えば複数のトランジスタを用いてもよ
い。また、トランジスタ１５０の代わりにバイポーラトランジスタ、ダイオード、又はこ
れらを組み合わせた論理回路などを用いてもよい。

【0056】

回路１４２は、アンテナ１１８と、回路１１９と、を有する。回路１４２は、データ信号
を送信及び受信できる機能を有する。なお、回路１４２を送受信回路としてもよい。又は
回路１４２をデータ通信回路としてもよい。

【0057】

なお、アンテナ１１８をアンテナ回路としてもよい。このとき、アンテナ回路は、アンテ
ナ及び容量を有する。

【0058】

なお、アンテナ１１４とアンテナ１１８の代わりに１つのアンテナを回路１１５及び回路
１１９に接続させてもよい。

【0059】

回路１１９は、アンテナ１１８を介して受信した電波からデータ信号を生成できる機能を
有する。回路１１９は、例えば整流回路、復調回路、及び変調回路などの機能回路を有す
ることができる。又は、回路１１９にアナログベースバンド回路及びデジタルベースバン
ド回路などの機能回路を設けてもよい。又は、回路１１９がインターフェースを有してい
てもよい。回路１１９を信号生成回路としてもよい。

【0060】

電波としては、搬送波を用いてもよい。搬送波とは、キャリアとも呼ばれる交流信号であ
り、該搬送波を用いてデータ信号のやりとりが行われる。なお、外部から受信した電波と
しては、変調された電波（変調波）も含む。

【0061】

回路１１９は、例えば図３に示すように、回路１９１と、インターフェース１９２と、回
路１９３と、回路１９４と、を有する。

【0062】

回路１９１は、受信した電波を復調し、データを抽出できる機能を有する。なお、回路１
９１を復調回路としてもよい。

【0063】

インターフェース１９２は、回路１１９と回路１１３の信号の入出力を制御できる機能を
有する。なお、必ずしもインターフェース１９２を設けなくてもよい。

【0064】

回路１９３は、インターフェース１９２を介して入力される信号を変調できる機能を有す
る。なお、回路１９３を変調回路としてもよい。

【0065】

回路１９４は、変調された信号の電圧を増幅させ、該信号を調整できる機能を有する。な
お、回路１９４を増幅回路としてもよい。

【0066】

回路１２１は、蓄電体１１１から出力される電圧を平滑化する機能を有する。回路１２１
をレギュレータとしてもよい。なお、必ずしも回路１２１を設けなくてもよい。

【0067】

トランジスタ１７０は、トランジスタ１３１及びトランジスタ１３２を介して例えば図２
（Ｂ）に示すように、負荷１４３と、蓄電体１１１の間に設けられる。トランジスタ１７
０のソース及びドレインの一方は、トランジスタ１３１のソース及びドレインの他方に接
続される。トランジスタ１７０は、蓄電体１１１から負荷への電力の供給（放電）を制御
できる機能を有する。なお、トランジスタ１７０をスイッチとしてもよい。

【0068】

トランジスタ１７０のゲートの電位は、回路１１３により制御される。なお、図２（Ａ）
及び図２（Ｂ）に示す構成に限定されず、例えば複数のトランジスタを用いてもよい。

【0069】

装置１００は、端子ａと端子ｄを介して電源電圧Ｖ１を出力できる機能を有する。端子ａ
には、例えば電位Ｖａが与えられてもよい。端子ｄには、例えば電位Ｖｄが与えられても
よい。例えば、電位Ｖａを電位Ｖｄよりも高い電位にしてもよい。装置１００は、端子ｂ
と端子ｄを介して電源電圧Ｖ２を出力できる機能を有する。端子ｂには、例えば電位Ｖｂ
が与えられてもよい。例えば、電位Ｖｂを電位Ｖｄよりも高い電位にしてもよい。

【0070】

端子ｃには、例えば回路１１３を制御する制御信号を入力できる。例えば、制御信号の数
に応じた数の端子ｃが設けられる。制御信号としては、例えばＩ^２Ｃ規格のバス信号など
を用いることができる。

【0071】

以上が図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示す装置１００の構成例である。

【0072】

次に、装置２００の構成例について図４（Ａ）及び図４（Ｂ）を用いて説明する。

【0073】

回路２１１は、入力されたデータ１１０を識別できる機能を有する。さらに、回路２１１
は、データ１１０に基づいて信号を生成して出力する機能を有する。なお、回路２１１を
信号処理回路としてもよい。

【0074】

回路２１１は、例えばメモリ、プロセッサ、及びコントローラを有する。メモリには、例
えばプロセッサの駆動に必要なプログラムデータを記憶しておいてもよい。プログラムデ
ータとしては、例えば識別データに応じて電力量の調整をプロセッサに実行させるプログ
ラムデータなどが挙げられる。

【0075】

回路２３０は、アンテナ２１２と、回路２１３と、回路２１４と、回路２１５と、を有す
る。回路２３０は、アンテナ２１２を介して受信した電波からデータ信号を生成できる機
能を有する。なお、回路２３０を送受信回路としてもよい。又は、回路２３０をデータ通
信回路としてもよい。

【0076】

なお、アンテナ２１２をアンテナ回路としてもよい。このとき、アンテナ回路は、アンテ
ナ及び容量を有する。

【0077】

回路２１３は、アンテナ２１２に接続される。回路２１３は、例えばアンテナ２１２を介
して受信した電波を復調し、データ信号を抽出できる機能を有する。抽出したデータ信号
のデータとしては、例えばデータ１１０も含まれる。なお、回路２１３を復調回路として
もよい。

【0078】

回路２１４は、回路２１１に接続される。回路２１４は、例えば回路２１１から入力され
る信号を変調できる機能を有する。なお、回路２１４を変調回路としてもよい。

【0079】

変調方式としては、例えば振幅変調方式、周波数変調方式、位相変調方式などを用いても
よい。

【0080】

回路２１５は、例えば変調されたデータ信号を増幅し、データ信号を調整できる機能を有
する。回路２１５を増幅回路としてもよい。なお、必ずしも回路２１５を設けなくてもよ
い。

【0081】

回路２３１は、回路２２１と、回路２２２と、アンテナ２２３と、を有する。回路２３１
を給電回路としてもよい。又は回路２３１を送電回路としてもよい。なお、図４（Ｂ）に
示すように、装置２００にセンサ２３５を設けてもよい。センサ２３５は、変位、位置、
速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬
度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい、又は赤外線を
測定することができる機能を有する。これにより、例えばセンサ２３５を用いて装置１０
０の有無を判別することもできる。

【0082】

回路２２１は、例えば電力を供給するための交流波を発振できる機能を有する。回路２２
１を発振回路としてもよい。

【0083】

回路２２２は、例えば交流波を増幅して調整できる機能を有する。回路２２２を増幅回路
としてもよい。なお、必ずしも回路２２２を設けなくてもよい。

【0084】

交流波は、アンテナ２２３を介して電波として出力される。なお、アンテナ２２３をアン
テナ回路としてもよい。このとき、アンテナ回路は、アンテナと容量を有する。

【0085】

装置２００には、例えば商用電源などから電力が供給されてもよい。

【0086】

次に、本実施の形態に係る蓄電システムの駆動方法例として、図１（Ａ）に示す蓄電シス
テムの駆動方法例について図５のフローチャートを用いて説明する。なお、装置１００の
構成を図２（Ｂ）に示す構成とし、装置２００の構成を図４（Ａ）に示す構成とする。

【0087】

図１（Ａ）に示す蓄電システムの駆動方法例では、ステップＳ１として、電波を用いて装
置２００から確認信号を装置１００に送信する。例えば、数秒に１回程度確認信号を送信
することが好ましい。

【0088】

次に、ステップＳ２として、装置１００が確認信号を受信する。

【0089】

このとき、回路１４２に含まれる回路１１９により確認信号を抽出し、その確認信号は回
路１１３に出力される。

【0090】

次に、ステップＳ３として、装置１００が、受信した確認信号に対応する応答信号を生成
し装置２００に送信する。

【0091】

このとき、回路１１３は、確認信号のデータを元に、必要なプログラムデータをメモリか
ら読み出し、プロセッサに実行させて応答信号を生成する。応答信号には、装置１００を
識別するデータ１１０も含まれる。

【0092】

装置１００と装置２００の間での信号による応答方式としては、例えばＩＳＯ１５６９３
、ＩＳＯ１４４４３などの規格に準拠した方式を用いることができる。又は、ＮＦＣ（Ｎ
ｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）などの規格に準拠した方式を用いる
ことができる。ＮＦＣの規格としては、ＮＦＣＩＰ－１（ＩＳＯ１８０９２）などが挙げ
られる。

【0093】

なお、応答信号を用いて装置１００の位置を検出してもよい。例えば、回路２１１を用い
て応答信号から装置１００の距離を割り出すことにより、装置１００の位置を検出できる
。

【0094】

さらに、回路１４２により生成した応答信号を含む電波を装置２００に送信する。

【0095】

次に、ステップＳ４として装置２００が応答信号を受信し、受信した応答信号に含まれる
データ１１０を識別する。

【0096】

例えば、回路２３０は、受信した電波から応答信号を抽出し、抽出した応答信号を回路２
１１に出力する。

【0097】

回路２１１は、入力された応答信号に含まれるデータ１１０から装置１００を識別する。
例えば、予めメモリに装置１００を識別するデータを記憶させておき、該データとデータ
１１０を比較することにより識別できる。さらに、ステップＳ５として、応答信号から蓄
電体１１１に対する充電の要否及び可否を判定する。

【0098】

充電が不要又は不可能と判断された場合には、回路２３１の動作を停止させる。例えば、
回路２１１のコントローラを用いて回路２３１に対する電源電圧の供給を停止させること
により、回路２３１の動作を停止できる。

【0099】

充電が必要及び可能と判断された場合には、ステップＳ６として装置２００から装置１０
０に対する送電を開始する。

【0100】

なお、充電が必要と判断された場合であっても、蓄電体１１１に蓄電される電荷はゼロで
はなく、回路１１３を動作するための電力など、装置１００の動作に必要な電荷が蓄電体
１１１に蓄積されていることが好ましい。

【0101】

このとき、回路２３１の動作を開始させ、交流を装置１００に送信することにより装置１
００に電力を供給する。

【0102】

なお、装置１００を識別するデータに応じて、例えば、送信する交流の周波数又は振幅な
どを変えることにより、装置１００に供給する電力量を最適にできる。例えば、装置１０
０の蓄電体１１１の容量に応じて電力の供給時間を調整することができる。さらに、回路
２１１により、増幅された交流の変換効率を制御することにより、送信する交流の周波数
又は振幅などを変えることができる。

【0103】

次に、ステップＳ７として、装置１００の受電を開始させ、蓄電体１１１の充電を開始さ
せる。例えば装置１００は、電磁誘導方式、電界共鳴方式、磁界共鳴方式、又はマイクロ
波方式などの方式を用いて受電を行うことができる。

【0104】

装置２００から供給された電力は、回路１４１により調整される。さらに、回路１１３が
トランジスタ１３１、トランジスタ１３２、トランジスタ１５０をオン状態にすることに
より、蓄電体１１１が充電される。

【0105】

次に、ステップＳ８として、充電により蓄電体１１１の電圧Ｖｂｔが基準電圧Ｖｒｅｆ以
上になったか否かを判定する。例えば、回路１１３により電圧Ｖｂｔと基準電圧Ｖｒｅｆ
を比較できる。

【0106】

電圧Ｖｂｔが基準電圧Ｖｒｅｆ未満と判断された場合には、引き続き蓄電体１１１を充電
する。

【0107】

一方電圧Ｖｂｔが基準電圧Ｖｒｅｆ以上と判断された場合には、回路１１３によりトラン
ジスタ１５０をオフ状態にし、ステップＳ９として回路１４２を介して停止信号を含む電
波を装置２００に送信する。なお、電圧Ｖｂｔが基準電圧Ｖｒｅｆ以上と判断された場合
、トランジスタ１３１及びトランジスタ１３２をオフ状態にしてもよい。これにより、蓄
電体１１１に対する過充電を防止できる。

【0108】

なお、電圧Ｖｂｔが基準電圧Ｖｒｅｆ未満であっても、例えばユーザーが強制的に装置１
００を離して蓄電体１１１の充電を終了させたい場合がある。その場合、例えばセンサ２
３５により装置１００の位置を検出し、装置１００の位置データの値がしきい値を超えた
場合に回路２１１により回路２３１の動作を停止させてもよい。又は、例えば給電中に装
置２００が確認信号を装置１００に送信し、装置１００からの応答信号が無い場合に回路
２１１により回路２３１の動作を停止させてもよい。

【0109】

次に、ステップＳ１０として装置２００が停止信号を有する電波を受信すると、回路２１
３で停止信号を抽出し、回路２１３は、抽出した停止信号を回路２１１に出力する。

【0110】

回路２１１は、停止信号が入力されると回路２３１の動作を停止させる。例えば、回路２
１１のコントローラを用いて回路２３１に対する電源電圧の供給を停止させることにより
、回路２３１の動作を停止できる。このように、動作不要の期間に回路２３１の動作を停
止させることにより、消費電力を低減できる。

【0111】

その後、必要に応じてトランジスタ１３１、トランジスタ１３２、及びトランジスタ１７
０をオン状態にすることにより、端子ａ及び端子ｄを介して電源電圧Ｖ１を出力でき、蓄
電体１１１から負荷に電力を供給できる。又は、トランジスタ１３１、トランジスタ１３
２、及びトランジスタ１７０をオン状態にすることにより、端子ｂ及び端子ｄを介して電
源電圧Ｖ２を出力でき、蓄電体１１１から負荷に電力を供給できる。

【0112】

以上が蓄電システムの駆動方法例の説明である。

【0113】

図１乃至図５を用いて説明したように、本実施の形態に係る蓄電システムの一例では、識
別データを用いて装置１００を装置２００により識別することにより、装置１００毎に最
適な条件で充電を行うことができるため、例えば装置１００の仕様に関係なく、充電を行
うことができる。従来の蓄電装置は、例えば携帯端末毎に個別に仕様が設定され、仕様が
異なる場合には、異なる給電装置を準備する必要があった。例えば、給電用ケーブルを接
続するコネクタなどが異なっていると他の給電装置は使用できない。そのため、仕様の異
なる複数の携帯端末を有する場合、ユーザーは、いくつもの給電装置が必要であり、不便
であった。本実施の形態では、例えば装置１００の仕様によって装置２００を変える必要
がないため、汎用性を高くできる。

【0114】

なお、識別データを用いて装置１００を装置２００により識別する例について示したが、
本発明の実施形態の一態様は、これに限定されない。場合によっては、若しくは、状況に
応じて、識別データを用いなくてもよい。又は、場合によっては、若しくは、状況に応じ
て、装置１００を装置２００により識別しなくてもよい。

【0115】

（実施の形態２）
本実施の形態では、回路１１３の構成例について図６を用いて説明する。

【0116】

回路１１３は、プロセッサ７１０、バスブリッジ７１１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃ
ｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）７１２、メモリインターフェース７１３、コントローラ７２０、
割り込みコントローラ７２１、Ｉ／Ｏインターフェース（入出力インターフェース）７２
２、及びパワーゲートユニット７３０を有する。

【0117】

さらに、回路１１３は、水晶発振回路７４１、タイマー回路７４５、Ｉ／Ｏインターフェ
ース７４６、Ｉ／Ｏポート７５０、コンパレータ７５１、Ｉ／Ｏインターフェース７５２
、バスライン７６１、バスライン７６２、バスライン７６３、及びデータバスライン７６
４を有する。さらに、回路１１３は、外部装置との接続部として少なくとも接続端子７７
０乃至接続端子７７６を有する。なお、各接続端子７７０乃至接続端子７７６は、１つの
端子又は複数の端子でなる端子群を表す。また、水晶振動子７４３を有する発振子７４２
が、接続端子７７２、及び接続端子７７３を介して回路１１３に接続されている。

【0118】

プロセッサ７１０はレジスタ７８５を有し、バスブリッジ７１１を介してバスライン７６
１乃至バスライン７６３、及びデータバスライン７６４に接続されている。

【0119】

メモリ７１２は、プロセッサ７１０のメインメモリとして機能することができる記憶装置
であり、例えばランダムアクセスメモリが用いられる。メモリ７１２は、プロセッサ７１
０が実行する命令、命令の実行に必要なデータ、及びプロセッサ７１０の処理によるデー
タを記憶する装置である。プロセッサ７１０の命令により、メモリ７１２へのデータの書
き込み、読み出しが行われる。なお、メモリ７１２に図１に示すデータ１１０を記憶させ
てもよい。

【0120】

回路１１３では、低消費電力モードのときにメモリ７１２に対する電力供給が遮断される
。そのため、メモリ７１２は電源が供給されていない状態でもデータを保持できるメモリ
で構成することが好ましい。

【0121】

メモリインターフェース７１３は、外部記憶装置との入出力インターフェースである。プ
ロセッサ７１０の命令により、メモリインターフェース７１３を介して、接続端子７７６
に接続される外部記憶装置へのデータの書き込み及び読み出しが行われる。

【0122】

クロック生成回路７１５は、プロセッサ７１０で使用されるクロック信号ＭＣＬＫ（以下
、単に「ＭＣＬＫ」とも呼ぶ。）を生成する回路であり、ＲＣ発振器などを有する。ＭＣ
ＬＫはコントローラ７２０及び割り込みコントローラ７２１にも出力される。

【0123】

コントローラ７２０は回路１１３全体の制御処理を行う回路であり、例えば、バス及びメ
モリマップなどの制御、回路１１３の電源制御、クロック生成回路７１５、水晶発振回路
７４１の制御などを行うことができる。

【0124】

接続端子７７０は、外部の割り込み信号入力用の端子であり、接続端子７７０を介してマ
スク不可能な割り込み信号ＮＭＩがコントローラ７２０に入力される。コントローラ７２
０にマスク不可能な割り込み信号ＮＭＩが入力されると、コントローラ７２０は直ちにプ
ロセッサ７１０にマスク不可能な割り込み信号ＮＭＩを出力し、プロセッサ７１０に割り
込み処理を実行させる。

【0125】

また、割り込み信号ＩＮＴが、接続端子７７０を介して割り込みコントローラ７２１に入
力される。割り込みコントローラ７２１には、周辺回路からの割り込み信号（Ｔ０ＩＲＱ
、Ｐ０ＩＲＱ、Ｃ０ＩＲＱ）も、バス（７６１乃至７６４）を経由せずに入力される。

【0126】

割り込みコントローラ７２１は割り込み要求の優先順位を割り当てる機能を有する。割り
込みコントローラ７２１は割り込み信号を検出すると、その割り込み要求が有効であるか
否かを判定する。有効な割り込み要求であれば、コントローラ７２０に割り込み信号ＩＮ
Ｔを出力する。

【0127】

また、割り込みコントローラ７２１はＩ／Ｏインターフェース７２２を介して、バスライ
ン７６１及びデータバスライン７６４に接続されている。

【0128】

コントローラ７２０は、割り込み信号ＩＮＴが入力されると、プロセッサ７１０に割り込
み信号ＩＮＴを出力し、プロセッサ７１０に割り込み処理を実行させる。

【0129】

また、割り込み信号Ｔ０ＩＲＱが割り込みコントローラ７２１を介さずコントローラ７２
０に直接入力される場合がある。コントローラ７２０は、割り込み信号Ｔ０ＩＲＱが入力
されると、プロセッサ７１０にマスク不可能な割り込み信号ＮＭＩを出力し、プロセッサ
７１０に割り込み処理を実行させる。

【0130】

これにより、例えば装置１００にセンサを設け、蓄電体１１１の電圧の変化、装置１００
と装置２００との距離の変化を検出し、検出結果に応じて割り込み処理を実行してもよい
。例えば、割り込み処理に応じて、装置２００による給電を停止させてもよい。

【0131】

コントローラ７２０のレジスタ７８０は、コントローラ７２０内に設けられ、割り込みコ
ントローラ７２１のレジスタ７８６は、Ｉ／Ｏインターフェース７２２に設けられている
。

【0132】

続いて、回路１１３が有する周辺回路を説明する。回路１１３は、周辺回路として、タイ
マー回路７４５、Ｉ／Ｏポート７５０及びコンパレータ７５１を有する。これらの周辺回
路は一例であり、回路１１３が使用される電気機器に応じて、必要な回路を設けることが
できる。

【0133】

タイマー回路７４５は、クロック生成回路７４０から出力されるクロック信号ＴＣＬＫ（
以下、単に「ＴＣＬＫ」とも呼ぶ。）を用いて、時間を計測する機能を有する。また、ク
ロック生成回路７１５は、決められた時間間隔で、割り込み信号Ｔ０ＩＲＱを、コントロ
ーラ７２０及び割り込みコントローラ７２１に出力する。タイマー回路７４５は、Ｉ／Ｏ
インターフェース７４６を介して、バスライン７６１及びデータバスライン７６４に接続
されている。

【0134】

ＴＣＬＫはＭＣＬＫよりも低い周波数のクロック信号である。例えば、ＭＣＬＫの周波数
を数ＭＨｚ程度（例えば、８ＭＨｚ）とし、ＴＣＬＫは、数十ｋＨｚ程度（例えば、３２
ｋＨｚ）とする。クロック生成回路７４０は、回路１１３に内蔵された水晶発振回路７４
１と、接続端子７７２及び接続端子７７３に接続された発振子７４２を有する。発振子７
４２の振動子として、水晶振動子７４３が用いられている。なお、ＣＲ発振器などでクロ
ック生成回路７４０を構成することで、クロック生成回路７４０の全てのモジュールを回
路１１３に内蔵することが可能である。

【0135】

Ｉ／Ｏポート７５０は、接続端子７７４を介して接続された外部機器と情報の入出力を行
うためのインターフェースであり、デジタル信号の入出力インターフェースである。例え
ば、Ｉ／Ｏポート７５０は、接続端子７７４を介して回路１１９に接続され、接続端子７
７４を介してトランジスタ１３１に接続され、接続端子７７４を介してトランジスタ１３
２に接続され、接続端子７７４を介してトランジスタ１５０に接続され、接続端子７７４
を介してトランジスタ１７０に接続され、接続端子７７４を介して蓄電体１１１に接続さ
れる。例えば、Ｉ／Ｏポート７５０は、入力されたデジタル信号に応じて、割り込み信号
Ｐ０ＩＲＱを割り込みコントローラ７２１に出力する。なお、接続端子７７４を複数設け
、回路１１９、トランジスタ１３１、トランジスタ１３２、接続端子７７４を介してトラ
ンジスタ１５０に接続され、接続端子７７４を介してトランジスタ１７０に接続され、接
続端子７７４を介して蓄電体１１１に接続される。

【0136】

コンパレータ７５１は、例えば接続端子７７５から入力されるアナログ信号の電位（又は
電流）と基準信号の電位（又は電流）との大小を比較でき、値が０又は１のデジタル信号
を生成できる。さらに、コンパレータ７５１は、このデジタル信号の値が１のとき、割り
込み信号Ｃ０ＩＲＱを生成できる。割り込み信号Ｃ０ＩＲＱは、割り込みコントローラ７
２１に出力される。さらに、コンパレータ７５１は、例えば、接続端子７７４を介して入
力される蓄電体１１１の電圧Ｖｂｔを示す信号と基準電圧Ｖｒｅｆを示す信号との比較を
行うこともできる。

【0137】

Ｉ／Ｏポート７５０及びコンパレータ７５１は共通のＩ／Ｏインターフェース７５２を介
してバスライン７６１及びデータバスライン７６４に接続されている。ここでは、Ｉ／Ｏ
ポート７５０、コンパレータ７５１各々のＩ／Ｏインターフェースに共有できる回路があ
るため、１つのＩ／Ｏインターフェース７５２で構成しているが、Ｉ／Ｏポート７５０、
コンパレータ７５１のＩ／Ｏインターフェースを別々に設けることもできる。

【0138】

また、周辺回路のレジスタは、対応する入出力インターフェースに設けられている。タイ
マー回路７４５のレジスタ７８７はＩ／Ｏインターフェース７４６に設けられ、Ｉ／Ｏポ
ート７５０のレジスタ７８３及びコンパレータ７５１のレジスタ７８４は、それぞれ、Ｉ
／Ｏインターフェース７５２に設けられている。

【0139】

回路１１３は内部回路への電力供給を遮断するためのパワーゲートユニット７３０を有す
る。パワーゲートユニット７３０により、動作に必要な回路のみに電力供給を行うことで
、回路１１３全体の消費電力を低くすることができる。

【0140】

図６に示すように、回路１１３内の破線で囲んだユニット７０１、ユニット７０２、ユニ
ット７０３、ユニット７０４の回路は、パワーゲートユニット７３０を介して、接続端子
７７１に接続されている。接続端子７７１は、例えば蓄電体１１１に接続される。

【0141】

本実施の形態では、ユニット７０１は、タイマー回路７４５、及びＩ／Ｏインターフェー
ス７４６を含み、ユニット７０２は、Ｉ／Ｏポート７５０、コンパレータ７５１、及びＩ
／Ｏインターフェース７５２を含み、ユニット７０３は、割り込みコントローラ７２１、
及びＩ／Ｏインターフェース７２２を含み、ユニット７０４は、プロセッサ７１０、メモ
リ７１２、バスブリッジ７１１、及びメモリインターフェース７１３を含む。

【0142】

パワーゲートユニット７３０は、コントローラ７２０により制御される。パワーゲートユ
ニット７３０は、ユニット７０１乃至７０４への電源電圧の供給を遮断するためのスイッ
チ７３１及びスイッチ７３２を有する。このときの電源電圧としては、例えば蓄電体１１
１の電圧などを用いることができる。

【0143】

スイッチ７３１、スイッチ７３２のオン／オフはコントローラ７２０により制御される。
具体的には、コントローラ７２０は、プロセッサ７１０の要求によりパワーゲートユニッ
ト７３０が有するスイッチの一部又は全部をオフ状態とする信号を出力する（電力供給の
停止）。また、コントローラ７２０は、マスク不可能な割り込み信号ＮＭＩ、又はタイマ
ー回路７４５からの割り込み信号Ｔ０ＩＲＱをトリガーにして、パワーゲートユニット７
３０が有するスイッチをオン状態とする信号を出力する（電力供給の開始）。

【0144】

なお、図６では、パワーゲートユニット７３０に、２つのスイッチ（スイッチ７３１、ス
イッチ７３２）を設ける構成を示しているが、これに限定されず、電源遮断に必要な数の
スイッチを設ければよい。

【0145】

また、本実施の形態では、ユニット７０１に対する電力供給を独立して制御できるように
スイッチ７３１を設け、ユニット７０２乃至７０４に対する電力供給を独立して制御でき
るようにスイッチ７３２を設けているが、このような電力供給経路に限定されるものでは
ない。例えば、スイッチ７３２とは別のスイッチを設けて、メモリ７１２の電力供給を独
立して制御できるようにしてもよい。また、１つの回路に対して、複数のスイッチを設け
てもよい。

【0146】

また、コントローラ７２０には、パワーゲートユニット７３０を介さず、常時、接続端子
７７１から電源電圧が供給される。また、ノイズの影響を少なくするため、クロック生成
回路７１５の発振回路、水晶発振回路７４１には、それぞれ、電源電圧の電源回路と異な
る外部の電源回路から電源電位が供給される。

【0147】

コントローラ７２０及びパワーゲートユニット７３０などを備えることにより、回路１１
３を３種類の動作モードで動作させることが可能である。第１の動作モードは、通常動作
モードであり、回路１１３の全ての回路がアクティブな状態である。ここでは、第１の動
作モードを「Ａｃｔｉｖｅモード」と呼ぶ。

【0148】

第１の動作モードでは、例えば実施の形態１に示す装置２００からの確認信号に基づく応
答信号の生成などが行われる。

【0149】

第２、及び第３の動作モードは低消費電力モードであり、一部の回路をアクティブにする
モードである。第２の動作モードでは、コントローラ７２０、並びにタイマー回路７４５
とその関連回路（水晶発振回路７４１、Ｉ／Ｏインターフェース７４６）がアクティブで
ある。第３の動作モードでは、コントローラ７２０のみがアクティブである。ここでは、
第２の動作モードを「Ｎｏｆｆ１モード」と呼び、第３の動作モードを「Ｎｏｆｆ２モー
ド」と呼ぶことにする。Ｎｏｆｆ１モードでは、コントローラ７２０と周辺回路の一部（
タイマー動作に必要な回路）が動作し、Ｎｏｆｆ２モードでは、コントローラ７２０のみ
が動作している。

【0150】

なお、クロック生成回路７１５の発振器、及び水晶発振回路７４１は、動作モードに関わ
らず、電源が常時供給される。クロック生成回路７１５及び水晶発振回路７４１を非アク
ティブにするには、コントローラ７２０から又は外部からイネーブル信号を入力し、クロ
ック生成回路７１５及び水晶発振回路７４１の発振を停止させることにより行われる。

【0151】

また、Ｎｏｆｆ１、Ｎｏｆｆ２モードでは、パワーゲートユニット７３０により電力供給
が遮断されるため、Ｉ／Ｏポート７５０、Ｉ／Ｏインターフェース７５２は非Ａｃｔｉｖ
ｅになるが、接続端子７７４に接続されている外部機器を正常に動作させるために、Ｉ／
Ｏポート７５０、Ｉ／Ｏインターフェース７５２の一部には電力が供給される。具体的に
は、Ｉ／Ｏポート７５０の出力バッファ、Ｉ／Ｏポート７５０用のレジスタ７８３である
。Ｎｏｆｆ１、Ｎｏｆｆ２モードでは、Ｉ／Ｏポート７５０での実質的な機能である、Ｉ
／Ｏインターフェース７５２及び外部機器とのデータの伝送機能、割り込み信号生成機能
は停止している。また、Ｉ／Ｏインターフェース７５２も同様に、通信機能は停止してい
る。

【0152】

なお、本明細書では、回路が非アクティブとは、電力の供給が遮断されて回路が停止して
いる状態の他、Ａｃｔｉｖｅモード（通常動作モード）での主要な機能が停止している状
態や、Ａｃｔｉｖｅモードよりも省電力で動作している状態を含む。

【0153】

上記構成にすることにより、例えばユーザーが装置１００の充電動作を強制的に終了させ
た場合に、プロセッサ７１０の要求によりパワーゲートユニット７３０が有するスイッチ
の一部又は全部をオフ状態とする信号を出力し、Ｎｏｆｆ１、Ｎｏｆｆ２モードに切り換
え、不要な回路ブロックに対する電力の供給を停止させることもできる。

【0154】

さらに、各回路ブロックに適用可能なレジスタの構成例について図７を参照して説明する
。

【0155】

図７（Ａ）に示すレジスタは、記憶回路６５１と、記憶回路６５２と、セレクタ６５３と
、を有する。

【0156】

記憶回路６５１には、リセット信号ＲＳＴ、クロック信号ＣＬＫ、及びデータ信号Ｄが入
力される。記憶回路６５１は、クロック信号ＣＬＫに従って入力されるデータ信号Ｄのデ
ータを保持し、データ信号Ｑとして出力する機能を有する。記憶回路６５１としては、例
えばバッファレジスタや、汎用レジスタなどのレジスタを構成することができる。又は、
記憶回路６５１としては、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅ
ｍｏｒｙ）などからなるキャッシュメモリを設けることもできる。これらのレジスタやキ
ャッシュメモリは記憶回路６５２にデータを退避させることができる。

【0157】

記憶回路６５２には、書き込み制御信号ＷＥ、読み出し制御信号ＲＤ、及びデータ信号が
入力される。書き込み制御信号ＷＥ、読み出し制御信号ＲＤなどは、例えば端子ｃを介し
て入力されてもよい。

【0158】

記憶回路６５２は、書き込み制御信号ＷＥに従って、入力されるデータ信号のデータを記
憶し、読み出し制御信号ＲＤに従って、記憶されたデータをデータ信号として出力する機
能を有する。

【0159】

セレクタ６５３は、読み出し制御信号ＲＤに従って、データ信号Ｄ又は記憶回路６５２か
ら出力されるデータ信号を選択して、記憶回路６５１に入力する。

【0160】

記憶回路６５２には、トランジスタ６３１及び容量素子６３２が設けられている。

【0161】

トランジスタ６３１は、ｎチャネル型トランジスタであり、選択トランジスタとしての機
能を有する。トランジスタ６３１のソース及びドレインの一方は、記憶回路６５１の出力
端子に接続されている。さらに、トランジスタ６３１のバックゲートには、電源電位が供
給される。トランジスタ６３１は、書き込み制御信号ＷＥに従って記憶回路６５１から出
力されるデータ信号の保持を制御する機能を有する。

【0162】

トランジスタ６３１としては、例えばオフ電流の低いトランジスタを適用してもよい。オ
フ電流の低いトランジスタとしては、例えばシリコンよりもバンドギャップの広い酸化物
半導体を含むチャネル形成領域を有し、該チャネル形成領域が実質的にｉ型であるトラン
ジスタを適用することができる。

【0163】

例えば、水素又は水などの不純物を可能な限り除去し、酸素を供給して酸素欠損を可能な
限り減らすことにより、上記酸化物半導体を含むトランジスタを作製できる。このとき、
チャネル形成領域において、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉ
ｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ））の測定値でドナー不純物といわれる水素
の量を１×１０^１９／ｃｍ^３以下、好ましくは１×１０^１８／ｃｍ^３以下に低減すること
が好ましい。トランジスタ６３１のオフ電流は、２５℃でチャネル幅１μｍあたり１×１
０^－１９Ａ（１００ｚＡ）以下である。より好ましくは１×１０^－２２Ａ（１００ｙＡ）
以下である。トランジスタのオフ電流は、低ければ低いほどよいが、トランジスタのオフ
電流の下限値は、約１×１０^－３０Ａ／μｍであると見積もられる。

【0164】

上記酸化物半導体としては、例えばＩｎ系金属酸化物、Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ－Ｚｎ系
金属酸化物、又はＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ系金属酸化物などを適用することができる。

【0165】

容量素子６３２の一対の電極の一方はトランジスタ６３１のソース及びドレインの他方に
接続され、他方には電源電位ＶＳＳが供給される。容量素子６３２は、記憶するデータ信
号のデータに基づく電荷を保持する機能を有する。トランジスタ６３１のオフ電流が非常
に低いため、電源電圧の供給が停止しても容量素子６３２の電荷は保持され、データが保
持される。

【0166】

トランジスタ６３３は、ｐチャネル型トランジスタである。トランジスタ６３３のソース
及びドレインの一方には電源電位ＶＤＤが供給され、ゲートには、読み出し制御信号ＲＤ
が入力される。

【0167】

トランジスタ６３４は、ｎチャネル型トランジスタである。トランジスタ６３４のソース
及びドレインの一方は、トランジスタ６３３のソース及びドレインの他方に接続されてお
り、ゲートには、読み出し制御信号ＲＤが入力される。

【0168】

トランジスタ６３５は、ｎチャネル型トランジスタである。トランジスタ６３５のソース
及びドレインの一方は、トランジスタ６３４のソース及びドレインの他方に接続されてお
り、ソース及びドレインの他方には、電源電位ＶＳＳが供給される。

【0169】

インバータ６３６の入力端子は、トランジスタ６３３のソース及びドレインの他方に接続
されている。また、インバータ６３６の出力端子は、セレクタ６５３の入力端子に接続さ
れる。

【0170】

容量素子６３７の一対の電極の一方はインバータ６３６の入力端子に接続され、他方には
電源電位ＶＳＳが供給される。容量素子６３７は、インバータ６３６に入力されるデータ
信号のデータに基づく電荷を保持する機能を有する。

【0171】

なお、上記に限定されず、例えば相変化型メモリ（ＰＲＡＭ（Ｐｈａｓｅ－ｃｈａｎｇｅ
ＲＡＭ）又はＰＣＭ（Ｐｈａｓｅ Ｃｈａｎｇｅ Ｍｅｍｏｒｙ）ともいう）、抵抗変
化型メモリ（ＲｅＲＡＭ（Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ＲＡＭ）ともいう）、磁気抵抗型メモ
リ（ＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ＲＡＭ）ともいう）などを用いて記
憶回路６５２を構成してもよい。例えば、ＭＲＡＭとしては磁気トンネル接合素子（ＭＴ
Ｊ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｕｎｎｅｌ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ）素子ともいう）を用いたＭＲ
ＡＭを適用できる。

【0172】

次に、図７（Ａ）に示すレジスタの駆動方法例について説明する。

【0173】

まず、通常動作期間において、電力となる電源電圧、リセット信号ＲＳＴ、クロック信号
ＣＬＫは、レジスタに供給された状態である。このとき、セレクタ６５３は、データ信号
Ｄのデータを記憶回路６５１に出力する。記憶回路６５１は、クロック信号ＣＬＫに従っ
て入力されたデータ信号Ｄのデータを保持する。このとき、読み出し制御信号ＲＤにより
トランジスタ６３３がオン状態になり、トランジスタ６３４がオフ状態になる。

【0174】

次に、電源電圧を停止する直前のバックアップ期間において、書き込み制御信号ＷＥのパ
ルスに従って、トランジスタ６３１がオン状態になり、記憶回路６５２にデータ信号Ｄの
データが記憶され、トランジスタ６３１がオフ状態になる。その後レジスタに対するクロ
ック信号ＣＬＫの供給を停止させ、さらにその後レジスタに対するリセット信号ＲＳＴの
供給を停止させる。なお、トランジスタ６３１がオン状態のとき、トランジスタ６３１の
バックゲートに正電源電位を供給してもよい。このとき、読み出し制御信号ＲＤによりト
ランジスタ６３３がオン状態になり、トランジスタ６３４がオフ状態になる。

【0175】

次に、電源停止期間において、レジスタに対する電源電圧の供給を停止させる。このとき
、記憶回路６５２のトランジスタ６３１のオフ電流が低いため、記憶されたデータが保持
される。なお、電源電位ＶＤＤの代わりに接地電位ＧＮＤを供給することにより、電源電
圧の供給を停止するとみなすこともできる。例えば、接地電位は、図２（Ａ）に示す端子
ｄを介して供給される。なお、トランジスタ６３１がオフ状態のとき、トランジスタ６３
１のバックゲートに負電源電位を供給してトランジスタ６３１のオフ状態を維持してもよ
い。

【0176】

次に、通常動作期間に戻る直前のリカバリー期間において、レジスタに対する電源電圧の
供給を再開させ、その後クロック信号ＣＬＫの供給を再開させ、さらにその後リセット信
号ＲＳＴの供給を再開させる。このとき、クロック信号ＣＬＫが供給される配線を電源電
位ＶＤＤにしておき、その後クロック信号ＣＬＫの供給を再開させる。さらに、読み出し
制御信号ＲＤのパルスに従ってトランジスタ６３３がオフ状態になり、トランジスタ６３
４がオン状態になり、記憶回路６５２に記憶された値のデータ信号がセレクタ６５３に出
力される。セレクタ６５３は、読み出し制御信号ＲＤのパルスに従って上記データ信号を
記憶回路６５１に出力する。これにより、電源停止期間の直前の状態に記憶回路６５１を
復帰させることができる。

【0177】

その後、通常動作期間において、再び記憶回路６５１の通常動作を行う。

【0178】

以上が図７（Ａ）に示すレジスタの駆動方法例である。

【0179】

なお、レジスタは、図７（Ａ）に示す構成に限定されない。

【0180】

例えば、図７（Ｂ）に示すレジスタは、図７（Ａ）に示すレジスタの構成と比較してトラ
ンジスタ６３３、トランジスタ６３４、インバータ６３６、容量素子６３７が無く、セレ
クタ６５４を有する構成である。図７（Ａ）に示すレジスタと同じ部分については、図７
（Ａ）に示すレジスタの説明を適宜援用する。

【0181】

このとき、トランジスタ６３５のソース及びドレインの一方は、セレクタ６５３の入力端
子に接続される。

【0182】

また、セレクタ６５４は、書き込み制御信号ＷＥ２に従って、データとなる電源電位ＶＳ
Ｓ又は記憶回路６５１から出力されるデータ信号を選択して、記憶回路６５２に入力する
。

【0183】

次に、図７（Ｂ）に示すレジスタの駆動方法例について説明する。

【0184】

まず、通常動作期間において、電源電圧、リセット信号ＲＳＴ、クロック信号ＣＬＫは、
レジスタに供給された状態である。このとき、セレクタ６５３は、データ信号Ｄのデータ
を記憶回路６５１に出力する。記憶回路６５１は、クロック信号ＣＬＫに従って入力され
たデータ信号Ｄのデータを保持する。また、書き込み制御信号ＷＥ２に従いセレクタ６５
４は、電源電位ＶＳＳを記憶回路６５２に出力する。記憶回路６５２では、書き込み制御
信号ＷＥのパルスに従いトランジスタ６３１がオン状態になり、記憶回路６５２に電源電
位ＶＳＳがデータとして記憶される。

【0185】

次に、電源電圧を停止する直前のバックアップ期間において、書き込み制御信号ＷＥ２に
従いセレクタ６５４により、電源電位ＶＳＳの供給の代わりに記憶回路６５１の出力端子
とトランジスタ６３１のソース及びドレインの一方が導通状態になる。さらに、書き込み
制御信号ＷＥのパルスに従いトランジスタ６３１がオン状態になり、記憶回路６５２にデ
ータ信号Ｄのデータが記憶され、トランジスタ６３１がオフ状態になる。このとき、デー
タ信号Ｄの電位が電源電位ＶＤＤと同じ値のときのみ、記憶回路６５２のデータが書き換
わる。さらに、レジスタに対するクロック信号ＣＬＫの供給を停止させ、レジスタに対す
るリセット信号ＲＳＴの供給を停止させる。なお、トランジスタ６３１がオン状態のとき
、トランジスタ６３１のバックゲートに正電源電位を供給してもよい。

【0186】

次に、電源停止期間において、レジスタに対する電源電圧の供給を停止させる。このとき
、記憶回路６５２において、トランジスタ６３１のオフ電流が低いため、データの値が保
持される。なお、電源電位ＶＤＤの代わりに接地電位ＧＮＤを供給することにより、電源
電圧の供給を停止させるとみなすこともできる。なお、マルチプレクサにより、トランジ
スタ６３１がオフ状態のとき、トランジスタ６３１のバックゲートに負電源電位を供給し
てトランジスタのオフ状態を維持してもよい。

【0187】

次に、通常動作期間に戻る直前のリカバリー期間において、レジスタに対する電源電圧の
供給を再開し、その後クロック信号ＣＬＫの供給を再開させ、さらにその後リセット信号
ＲＳＴの供給を再開させる。このとき、クロック信号ＣＬＫが供給される配線を電源電位
ＶＤＤにしておき、その後クロック信号ＣＬＫの供給を再開させる。セレクタ６５３は、
読み出し制御信号ＲＤのパルスに従って記憶回路６５２の記憶されたデータに応じた値の
データ信号を記憶回路６５１に出力する。これにより、電源停止期間の直前の状態に記憶
回路６５１を復帰させることができる。

【0188】

その後、通常動作期間において、再び記憶回路６５１の通常動作を行う。

【0189】

以上が図７（Ｂ）に示すレジスタの駆動方法例である。

【0190】

図７（Ｂ）に示す構成にすることにより、バックアップ期間における電源電位ＶＳＳであ
るデータの書き込みを無くすことができるため、動作を速くできる。

【0191】

上記レジスタをレジスタ７８４乃至７８７に用いた場合、ＡｃｔｉｖｅモードからＮｏｆ
ｆ１、Ｎｏｆｆ２モードへ移行する際は、電源遮断に先立って、レジスタ７８４乃至７８
７の記憶回路６５１のデータは記憶回路６５２に書き込まれ、記憶回路６５１のデータを
初期値にリセットし、電源が遮断される。

【0192】

また、Ｎｏｆｆ１、又はＮｏｆｆ２モードからＡｃｔｉｖｅへ復帰する場合、レジスタ７
８４乃至７８７に電力供給が再開されると、まず記憶回路６５１のデータが初期値にリセ
ットされる。そして、記憶回路６５２のデータが記憶回路６５１に書き込まれる。

【0193】

従って、低消費電力モードでも、回路１１３の処理に必要なデータがレジスタ７８４乃至
７８７で保持されているため、回路１１３を低消費電力モードからＡｃｔｉｖｅモードへ
直ちに復帰させることが可能になる。よって、装置１００の消費電力を低減させることが
できる。

【0194】

（実施の形態３）
本実施の形態では、記憶装置の例として図６に示すメモリ７１２の例について説明する。

【0195】

本実施の形態に係る記憶装置の構成例について説明する。

【0196】

メモリセルアレイの例について図８を用いて説明する。

【0197】

図８に示すメモリセルアレイは、Ｉ行Ｊ列に配置された複数のメモリセル（記憶回路）４
００と、配線ＢＬ＿１乃至ＢＬ＿Ｊと、配線ＷＬ＿１乃至ＷＬ＿Ｉと、配線ＣＬ＿１乃至
ＣＬ＿Ｉと、所定の値の電位が供給される配線ＳＬと、を有する。

【0198】

図８に示すメモリセルアレイにおいて、Ｍ（Ｍは１以上Ｉ以下の自然数）行Ｎ（Ｎは１以
上Ｊ以下の自然数）列目のメモリセル４００（メモリセル４００（Ｍ，Ｎ））は、トラン
ジスタ４１１（Ｍ，Ｎ）と、トランジスタ４１２（Ｍ，Ｎ）と、容量素子４１３（Ｍ，Ｎ
）と、を備える。

【0199】

また、トランジスタ４１１（Ｍ，Ｎ）のソース及びドレインの一方は、配線ＢＬ＿Ｎに接
続される。さらに、トランジスタ４１１（Ｍ，Ｎ）のゲートは、配線ＷＬ＿Ｍに接続され
る。なお、ダイオード及び容量を用いた回路により一定期間の間、トランジスタ４１１（
Ｍ，Ｎ）のバックゲートの電位を保持してもよい。

【0200】

そして、トランジスタ４１１（Ｍ，Ｎ）は、ｎチャネル型トランジスタであり、データの
書き込み及び保持を制御する選択トランジスタである。

【0201】

また、トランジスタ４１１（Ｍ，Ｎ）としては、上記オフ電流の低いトランジスタを用い
ることができる。

【0202】

トランジスタ４１２は、ｐチャネル型トランジスタである。トランジスタ４１２（Ｍ，Ｎ
）のソース及びドレインの一方は配線ＢＬ＿Ｎに接続され、ソース及びドレインの他方は
配線ＳＬに接続されている。また、トランジスタ４１２（Ｍ，Ｎ）のゲートは、トランジ
スタ４１１（Ｍ，Ｎ）のソース及びドレインの他方に接続されている。

【0203】

トランジスタ４１２（Ｍ，Ｎ）は、出力するデータの電位を設定する出力トランジスタと
しての機能を有する。

【0204】

容量素子４１３（Ｍ，Ｎ）の一対の電極の一方は、トランジスタ４１１（Ｍ，Ｎ）のソー
ス及びドレインの他方に接続され、他方は、配線ＣＬ＿Ｍに接続されている。

【0205】

容量素子４１３（Ｍ，Ｎ）は、データを保持する保持容量としての機能を有する。

【0206】

以上が図８に示すメモリセルアレイの構成例の説明である。

【0207】

次に、図８のメモリセルアレイを有するメモリの駆動方法例について説明する。ここでは
、一例としてＭ行目のメモリセル４００に順次データを書き込み、その後書き込まれたデ
ータを読み出す場合について説明するが、これに限定されない。

【0208】

まず、Ｍ行目のメモリセル４００にデータを書き込む場合、配線ＷＬ＿Ｍの電位をＶＨに
し、それ以外の全ての配線ＷＬ＿ｏｔｈｅｒの電位をＶＬにする。

【0209】

なお、ＶＨは、例えば基準電位（例えば電源電位ＶＳＳ）より大きい値の電位（例えば電
源電位ＶＤＤ）であり、ＶＬは基準電位以下の電位である。

【0210】

このとき、Ｍ行目のメモリセル４００のそれぞれにおいて、トランジスタ４１１がオン状
態になり、容量素子４１３の一対の電極の一方の電位が各配線ＢＬの電位と同等の値にな
る。

【0211】

その後、トランジスタ４１１がオフ状態となり、トランジスタ４１２のゲートは、浮遊状
態になり、トランジスタ４１２のゲートの電位は、保持される。

【0212】

上記動作を行毎に行うことにより、全てのメモリセル４００にデータを書き込むことがで
きる。

【0213】

また、Ｍ行目のメモリセル４００からデータを読み出す場合、全ての配線ＷＬの電位をＶ
Ｌにし、配線ＣＬ＿ＭをＶＬにし、それ以外の全ての配線ＣＬ＿ｏｔｈｅｒの電位をＶＨ
にする。

【0214】

なお、Ｍ行目のメモリセル４００において、トランジスタ４１２のソースとドレインの間
の抵抗値は、トランジスタ４１２のゲートの電圧に応じて決まる。また、トランジスタ４
１２のソースとドレインの間に流れる電流に応じた値の電位をデータとしてメモリセル４
００から読み出すことができる。

【0215】

さらに、上記動作を行毎に繰り返し行うことにより、全てのメモリセル４００においてデ
ータを読み出すことができる。以上がメモリの駆動方法例の説明である。

【0216】

（実施の形態４）
本実施の形態では、装置１００が有する回路の構造例について図９を用いて説明する。回
路としては、例えば回路１１３、回路１１５、回路１１６、回路１１９、回路１２１など
が挙げられる。

【0217】

図９（Ａ）に示す装置１００は、チャネル形成領域にシリコンを含むトランジスタ８０１
と、チャネル形成領域に酸化物半導体を含むトランジスタ８０２とを積層し、さらに、ト
ランジスタ８０２の上に複数の配線層を積層した構造である。

【0218】

トランジスタ８０１は、埋め込み絶縁層を有する半導体基板に設けられる。

【0219】

トランジスタ８０２は、絶縁層に埋め込まれた導電層８１１ａと、導電層８１１ａの上に
設けられた絶縁層８１４と、絶縁層８１４を挟んで導電層８１１ａに重畳する酸化物半導
体層８１３と、酸化物半導体層８１３に接続する導電層８１５ａ、８１５ｂと、酸化物半
導体層８１３、導電層８１５ａ、８１５ｂの上に設けられた絶縁層８１６と、絶縁層８１
６を挟んで酸化物半導体層８１３に重畳する導電層８１８により構成される。このとき、
導電層８１１ａは、バックゲート電極としての機能を有する。絶縁層８１４は、ゲート絶
縁層としての機能を有する。酸化物半導体層８１３は、チャネル形成層としての機能を有
する。導電層８１５ａ、８１５ｂは、ソース電極又はドレイン電極としての機能を有する
。絶縁層８１６は、ゲート絶縁層としての機能を有する。導電層８１８は、ゲート電極と
しての機能を有する。

【0220】

絶縁層８１４は、水素などの不純物をブロックする機能を有することが好ましい。例えば
、酸化アルミニウム層、窒化シリコン層などは、水素をブロックする機能を有する。図９
（Ａ）に示す構成では、酸化物半導体層８１３が絶縁層８１４、８１６に囲まれているた
め、トランジスタ８０２に対する、外部（例えばトランジスタ８０１）から水素などの不
純物の拡散が抑制される。

【0221】

さらに、導電層８１５ａは、絶縁層８１４を貫通して設けられた開口部で、導電層８１１
ａと同一の導電膜により形成される導電層８１１ｂに接続され、導電層８１１ｂは、トラ
ンジスタ８０１のゲート電極に接続される。

【0222】

さらに、トランジスタ８０２の上層には、配線層８２２、８２４、８２６が順に積層して
設けられる。配線層８２２は、絶縁層に埋め込まれた配線層８２１により導電層８１５ｂ
に接続される。配線層８２４は、絶縁層に埋め込まれた配線層８２３により配線層８２２
に接続される。配線層８２６は、絶縁層に埋め込まれた配線層８２５により配線層８２４
に接続される。例えば、配線層８２６を外部接続端子として用いてもよい。

【0223】

さらに、図９（Ｂ）に示す構造は、トランジスタ８０１と、トランジスタ８０２を積層し
、さらに、トランジスタ８０１とトランジスタ８０２の間に積層された複数の配線層を設
けた構造である。さらに、図９（Ｂ）では、端子部８０３も示す。

【0224】

トランジスタ８０１の上層には、配線層８３１ａ、８３３ａ、８３５ａが順に積層して設
けられる。配線層８３１ａは、トランジスタ８０１のゲート電極に接続される。配線層８
３３ａは、絶縁層に埋め込まれた配線層８３２ａにより配線層８３１ａに接続される。配
線層８３５ａは、絶縁層に埋め込まれた配線層８３４ａにより配線層８３３ａに接続され
る。

【0225】

さらに、導電層８１５ａは、絶縁層８１４を貫通して設けられた開口部で、導電層８１１
ａと同一の導電膜により形成される導電層８１１ｂに接続され、導電層８１１ｂは、絶縁
層に埋め込まれた配線層８３６ａにより配線層８３５ａに接続される。

【0226】

さらに、トランジスタ８０２の上層には、配線層８３８ａが積層して設けられる。配線層
８３８ａは、絶縁層に埋め込まれた配線層８３７ａにより導電層８１５ｂに接続される。

【0227】

また、端子部８０３には、配線層８３１ａと同一の導電膜により形成される配線層８３１
ｂ、配線層８３３ａと同一の導電膜により形成される配線層８３３ｂ、配線層８３５ａと
同一の導電膜により形成される配線層８３５ｂ、導電層８１１ａと同一の導電膜により形
成される導電層８１１ｃ、導電層８１５ａと同一の導電膜により形成される導電層８１５
ｃ、配線層８３７ａと同一の導電膜により形成される配線層８３７ｂ、配線層８３８ａと
同一の導電膜により形成される配線層８３８ｂが順に積層して設けられる。配線層８３３
ｂは、絶縁層に埋め込まれ、配線層８３２ａと同一の導電膜により形成される配線層８３
２ｂにより配線層８３１ｂに接続される。配線層８３５ｂは、絶縁層に埋め込まれ、配線
層８３４ａと同一の導電膜により形成される配線層８３４ｂにより配線層８３３ｂに接続
される。導電層８１１ｃは、絶縁層に埋め込まれ、配線層８３６ａと同一の導電膜により
形成される配線層８３６ｂにより配線層８３５ｂに接続される。導電層８１５ｃは、絶縁
層８１４を貫通して設けられた開口部で導電層８１１ｃに接続される。配線層８３８ｂは
、絶縁層に埋め込まれ、配線層８３７ａと同一の導電膜により形成される配線層８３７ｂ
により導電層８１５ｃに接続される。例えば、配線層８３８ｂを外部接続端子として用い
てもよい。

【0228】

さらに、各構成要素について説明する。

【0229】

導電層８１１ａ乃至導電層８１１ｃ、導電層８１８、配線層８３１ａ乃至配線層８３８ａ
、配線層８３１ｂ乃至配線層８３８ｂとしては、例えばモリブデン、チタン、クロム、タ
ンタル、マグネシウム、銀、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、ルテニウム、
又はスカンジウムなどの金属材料を含む層を適用できる。また、導電層８１１ａ乃至導電
層８１１ｃ、８１８、配線層８３１ａ乃至配線層８３８ａ、配線層８３１ｂ乃至配線層８
３８ｂとして金属酸化物などを用いてもよい。

【0230】

絶縁層８１４、絶縁層８１６を含む各絶縁層としては、例えば酸化シリコン層、窒化シリ
コン層、酸化窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層、酸化アルミニウム層、窒化アルミニ
ウム層、酸化窒化アルミニウム層、窒化酸化アルミニウム層、酸化ハフニウム層、酸化ガ
リウム層などを用いることができる。例えば、絶縁層８１４、絶縁層８１６としては、酸
化シリコン層又は酸化窒化シリコン層などを用いることができる。上記絶縁層がハロゲン
を含んでいてもよい。なお、必ずしも絶縁層８１４、絶縁層８１６を設けなくてもよい。

【0231】

酸化物半導体層８１３としては、例えばＩｎ系金属酸化物、Ｚｎ系金属酸化物、Ｉｎ－Ｚ
ｎ系金属酸化物、又はＩｎ－Ｇａ－Ｚｎ系金属酸化物などを適用できる。酸化物半導体層
は、例えば非単結晶を有してもよい。非単結晶は、例えば、ＣＡＡＣ（Ｃ Ａｘｉｓ Ａ
ｌｉｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）、多結晶、微結晶、非晶質を有する。非晶質は、微結晶
、ＣＡＡＣよりも欠陥準位密度が高い。また、微結晶は、ＣＡＡＣよりも欠陥準位密度が
高い。なお、ＣＡＡＣを有する酸化物半導体を、ＣＡＡＣ－ＯＳ（Ｃ Ａｘｉｓ Ａｌｉ
ｇｎｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と呼ぶ
。酸化物半導体層は、例えばＣＡＡＣ－ＯＳを有してもよい。ＣＡＡＣ－ＯＳは、例えば
、ｃ軸配向し、ａ軸又は／及びｂ軸はマクロに揃っていない酸化物半導体を有している。

【0232】

また、上記Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ系金属酸化物に含まれるＧａの一部若しくは全部の代わりに
他の金属元素を含む金属酸化物を用いてもよい。上記他の金属元素としては、例えばガリ
ウムよりも多くの酸素原子と結合が可能な金属元素を用いればよく、例えばチタン、ジル
コニウム、ハフニウム、ゲルマニウム、及び錫のいずれか一つ又は複数の元素を用いれば
よい。また、上記他の金属元素としては、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム
、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム
、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、及びルテチウムのいずれか一つ又は複数の元
素を用いればよい。これらの金属元素は、スタビライザーとしての機能を有する。なお、
これらの金属元素の添加量は、金属酸化物が半導体として機能することが可能な量である
。ガリウムよりも多くの酸素原子と結合が可能な金属元素を用い、さらには金属酸化物中
に酸素を供給することにより、金属酸化物中の酸素欠陥を少なくできる。

【0233】

導電層８１５ａ乃至導電層８１５ｃとしては、例えばモリブデン、チタン、クロム、タン
タル、マグネシウム、銀、タングステン、アルミニウム、銅、ネオジム、ルテニウム、又
はスカンジウムなどの金属材料を含む層を適用できる。また、導電層８１５ａ乃至導電層
８１５ｃとして金属酸化物などを用いてもよい。

【0234】

図９に示すように、本実施の形態に係る装置１００の一例では、異なるトランジスタを積
層させて構成することにより、回路面積を小さくできる。

【0235】

なお、これに限定されず、装置２００の構造を上記構造にしてもよい。

【0236】

（実施の形態５）
本実施の形態では、装置１００の構造例について図１０乃至図１７を用いて説明する。

【0237】

図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、装置１００の外観図を示す図である。装置１００は、
回路基板９００と、蓄電体９１３と、を有する。蓄電体９１３には、ラベル９１０が貼ら
れている。さらに、図１０（Ｂ）に示すように、装置１００は、端子９５１と、端子９５
２と、を有し、ラベル９１０の裏にアンテナ９１４と、アンテナ９１５と、を有する。

【0238】

回路基板９００は、端子９１１と、回路９１２と、を有する。端子９１１は、端子９５１
、端子９５２、アンテナ９１４、アンテナ９１５、及び回路９１２に接続される。なお、
端子９１１を複数設けて、複数の端子９１１のそれぞれを、制御信号入力端子、電源端子
などとしてもよい。

【0239】

回路９１２は、例えば図２（Ａ）に示す回路１１３、回路１１５、回路１１６、回路１１
９、回路１２１、トランジスタ１３１、トランジスタ１３２、トランジスタ１５０、及び
トランジスタ１７０を有する。回路９１２は、回路基板９００の裏面に設けられていても
よい。なお、アンテナ９１４は、アンテナ１１４に相当し、アンテナ９１５は、アンテナ
１１８に相当する。なお、アンテナ９１４及びアンテナ９１５は、コイル状に限定されず
、例えば線状、板状であってもよい。また、平面アンテナ、開口面アンテナ、進行波アン
テナ、ＥＨアンテナ、磁界アンテナ、誘電体アンテナ等のアンテナを用いてもよい。又は
、アンテナ９１４若しくはアンテナ９１５は、平板状の導体でもよい。この平板状の導体
は、電界結合用の導体の一つとして機能することができる。つまり、コンデンサの有する
２つの導体のうちの一つの導体として、アンテナ９１４若しくはアンテナ９１５を機能さ
せてもよい。これにより、電磁界、磁界だけでなく、電界で電力のやり取りを行うことも
できる。

【0240】

蓄電体９１３は、図２（Ａ）に示す蓄電体１１１に相当する。

【0241】

アンテナ９１４の線幅は、アンテナ９１５の線幅よりも大きいことが好ましい。これによ
り、アンテナ９１４により受電する電力量を大きくできる。

【0242】

装置１００は、アンテナ９１４及びアンテナ９１５と、蓄電体９１３との間に層９１６を
有する。層９１６は、例えば蓄電体９１３に対する電磁界の遮蔽を防止することができる
機能を有する。層９１６としては、例えば磁性体を用いることができる。層９１６を遮蔽
層としてもよい。

【0243】

なお、装置１００の構造は、図１０に限定されない。

【0244】

例えば、図１１（Ａ－１）及び図１１（Ａ－２）に示すように、図１０（Ａ）及び図１０
（Ｂ）に示す蓄電体９１３のうち、対向する一対の面のそれぞれにアンテナを設けてもよ
い。図１１（Ａ－１）は、上記一対の面の一方側方向から見た外観図であり、図１１（Ａ
－２）は、上記一対の面の他方側方向から見た外観図である。なお、図１０（Ａ）及び図
１０（Ｂ）に示す装置１００と同じ部分については、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示
す装置１００の説明を適宜援用できる。

【0245】

図１１（Ａ－１）に示すように、蓄電体９１３の一対の面の一方に層９１６を挟んでアン
テナ９１４が設けられ、図１１（Ａ－２）に示すように、蓄電体９１３の一対の面の他方
に層９１７を挟んでアンテナ９１５が設けられる。層９１７は、例えば蓄電体９１３に対
する電磁界の遮蔽を防止することができる機能を有する。層９１７としては、例えば磁性
体を用いることができる。層９１７を遮蔽層としてもよい。

【0246】

上記構造にすることにより、アンテナ９１４及びアンテナ９１５の両方のサイズを大きく
することができる。

【0247】

又は、図１１（Ｂ－１）及び図１１（Ｂ－２）に示すように、図１０（Ａ）及び図１０（
Ｂ）に示す蓄電体９１３のうち、対向する一対の面のそれぞれに別のアンテナを設けても
よい。図１１（Ｂ－１）は、上記一対の面の一方側方向から見た外観図であり、図１１（
Ｂ－２）は、上記一対の面の他方側方向から見た外観図である。なお、図１０（Ａ）及び
図１０（Ｂ）に示す装置１００と同じ部分については、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に
示す装置１００の説明を適宜援用できる。

【0248】

図１１（Ｂ－１）に示すように、蓄電体９１３の一対の面の一方に層９１６を挟んでアン
テナ９１４及びアンテナ９１５が設けられ、図１１（Ｂ－２）に示すように、蓄電体９１
３の一対の面の他方に層９１７を挟んでアンテナ９１８が設けられる。アンテナ９１８は
、例えば、外部機器とのデータ通信を行うことができる機能を有する。アンテナ９１８に
は、例えばアンテナ９１４及びアンテナ９１５に適用可能な形状のアンテナを適用するこ
とができる。アンテナ９１８を介した装置１００と他の機器との通信方式としては、ＮＦ
Ｃなど、装置１００と装置２００の間で用いることができる応答方式などを適用すること
ができる。

【0249】

又は、図１２（Ａ）に示すように、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示す蓄電体９１３に
表示装置９２０を設けてもよい。表示装置９２０は、端子９１９を介して端子９１１に電
気的に接続される。なお、表示装置９２０が設けられる部分にラベル９１０を設けなくて
もよい。なお、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示す装置１００と同じ部分については、
図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示す装置１００の説明を適宜援用できる。

【0250】

表示装置９２０には、例えば充電中であるか否かを示す画像、蓄電量を示す画像などを表
示してもよい。表示装置９２０としては、例えば電子ペーパー、液晶表示装置、エレクト
ロルミネセンス（ＥＬともいう）表示装置などを用いることができる。例えば、電子ペー
パーを用いることにより表示装置９２０の消費電力を低減することができる。

【0251】

又は、図１２（Ｂ）に示すように、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示す蓄電体９１３に
センサ９２１を設けてもよい。センサ９２１は、端子９２２を介して端子９１１に電気的
に接続される。なお、センサ９２１は、ラベル９１０の裏側に設けられてもよい。なお、
図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示す装置１００と同じ部分については、図１０（Ａ）及
び図１０（Ｂ）に示す装置１００の説明を適宜援用できる。

【0252】

センサ９２１としては、例えば、センサ２３５に適用可能なセンサを用いることができる
。よって、センサ２３５としてセンサ９２１を用いてもよい。センサ９２１を設けること
により、例えば、装置１００が置かれている環境を示すデータ（温度など）を検出し、回
路９１２内のメモリに記憶しておくこともできる。

【0253】

さらに、蓄電体９１３の構造例について図１３及び図１４を用いて説明する。

【0254】

図１３（Ａ）に示す蓄電体９１３は、筐体９３０の内部に端子９５１と端子９５２が設け
られた捲回体９５０を有する。捲回体９５０は、筐体９３０の内部で電解液に含浸される
。端子９５２は、筐体９３０に接し、端子９５１は、絶縁材などを用いることにより筐体
９３０に接していない。なお、図１３（Ａ）では、便宜のため、筐体９３０を分離して図
示しているが、実際は、捲回体９５０が筐体９３０に覆われ、端子９５１及び端子９５２
が筐体９３０の外に延在している。筐体９３０としては、金属材料（例えばアルミニウム
など）又は樹脂材料を用いることができる。

【0255】

なお、図１３（Ｂ）に示すように、図１３（Ａ）に示す筐体９３０を複数の材料によって
形成してもよい。例えば、図１３（Ｂ）に示す蓄電体９１３は、筐体９３０ａと筐体９３
０ｂが貼り合わされており、筐体９３０ａ及び筐体９３０ｂで囲まれた領域に捲回体９５
０が設けられている。

【0256】

筐体９３０ａとしては、有機樹脂など、絶縁材料を用いることができる。特に、アンテナ
が形成される面に有機樹脂などの材料を用いることにより、蓄電体９１３に対する電界の
遮蔽を抑制できる。なお、筐体９３０ａによる電界の遮蔽が小さければ、筐体９３０の内
部にアンテナ９１４やアンテナ９１５などのアンテナを設けてもよい。筐体９３０ｂとし
ては、例えば金属材料を用いることができる。

【0257】

さらに、捲回体９５０の構造について図１４に示す。捲回体９５０は、負極９３１と、正
極９３２と、セパレータ９３３と、を有する。捲回体９５０は、セパレータ９３３を挟ん
で負極９３１と、正極９３２が重なり合って積層され、該積層シートを捲回させた捲回体
である。

【0258】

負極９３１は、端子９５１及び端子９５２の一方を介して図１０に示す端子９１１に接続
される。正極９３２は、端子９５１及び端子９５２の他方を介して図１０に示す端子９１
１に接続される。

【0259】

さらに、各構成要素について説明する。

【0260】

負極９３１の例について、図１５を参照して説明する。

【0261】

図１５（Ａ）に示すように、負極９３１は、負極集電体９６１と、負極集電体９６１の両
面又は片面（図では両面の場合を示す。）に設けられた負極活物質層９６２と、を有する
。

【0262】

負極集電体９６１としては、リチウム等のキャリアイオンと合金化することがない、導電
性の高い材料により構成される。例えば、ステンレス、鉄、銅、ニッケル、又はチタンを
用いることができる。また、負極集電体９６１は、箔状、板状（シート状）、網状、パン
チングメタル状、エキスパンドメタル状等の形状を適宜用いることができる。負極集電体
９６１は、厚みが１０μｍ以上３０μｍ以下のものを用いるとよい。

【0263】

負極活物質層９６２は、負極集電体９６１の片面又は両面に設けられる。負極活物質層９
６２としては、リチウム金属の他、蓄電分野に一般的な炭素材である黒鉛を用いることが
できる。黒鉛は、低結晶性炭素として軟質炭素や硬質炭素等が挙げられ、高結晶性炭素と
して、天然黒鉛、キッシュ黒鉛、熱分解炭素、液晶ピッチ系炭素繊維、メソカーボンマイ
クロビーズ（ＭＣＭＢ）、液晶ピッチ、石油又は石炭系コークスなどを用いることができ
る。

【0264】

負極活物質には上述の材料の他、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。

【0265】

なお、例えば負極活物質の表面を金属やシリコンなどの酸化物膜で被覆してもよい。負極
活物質の表面を上記酸化物膜で被覆することにより、固体電解質界面（Ｓｏｌｉｄ Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｉｎｔｅｒｐｈａｓｅともいう）膜の形成を抑制でき、不可逆容量
の発生を抑制できる。

【0266】

本実施の形態では、上記材料に導電助剤及びバインダ（結着剤）を加え、混合、焼成して
作製した負極活物質層９６２を用いる。

【0267】

図１５（Ｂ）を用いて、負極活物質層９６２を説明する。図１５（Ｂ）は負極活物質層９
６２の一部における断面である。負極活物質層９６２は、上記電極材料と、導電助剤９７
４と、バインダ（図示せず）を有する。

【0268】

導電助剤９７４は、粒状の負極活物質９７３間や粒状の負極活物質９７３と負極集電体９
６１との導電性を向上させる機能を有する。例えば、負極活物質層９６２に導電助剤９７
４を添加することが好ましい。導電助剤９７４としては、比表面積が大きい材料が望まし
く、アセチレンブラック（ＡＢ）などを適用できる。また、カーボンナノチューブやグラ
フェン、フラーレンといった炭素材料を導電助剤９７４として適用してもよい。なお、一
例としてグラフェンを用いる場合については後述する。

【0269】

また、バインダは負極活物質、導電助剤、また集電体を結着するものであればよい。バイ
ンダとして、例えばポリフッ化ビニリデン（ｐＶｄＦ）、ビニリデンフルオライド－ヘキ
サフルオロプロピレン共重合体、ビニリデンフルオライド－テトラフルオロエチレン共重
合体、スチレン－ブタジエン共重合ゴム、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン
、ポリエチレン、ポリイミド等の樹脂材料を用いることができる。

【0270】

負極９３１は、以下のように作製する。まず、電極材料を、ポリフッ化ビニリデン等のフ
ッ化ビニリデン系重合体等を溶かしたＮＭＰ（Ｎ－メチルピロリドン）等の溶媒に混合し
、スラリーを形成する。

【0271】

次に、負極集電体９６１の片面又は両面に、当該スラリーを塗布し乾燥させる。当該塗布
工程を負極集電体９６１の両面に行う場合には、両面に同時に又は一面ずつ負極活物質層
９６２を形成する。この後、ロールプレス機を用いて圧延加工し、負極９３１が製造され
る。

【0272】

次に、負極活物質層９６２に添加する導電助剤としてグラフェンを用いた例について、図
１５（Ｃ）及び図１５（Ｄ）を参照して説明する。

【0273】

ここで本明細書において、グラフェンは単層のグラフェン、又は２層以上１００層以下の
多層グラフェンを含むものである。単層グラフェンとは、π結合を有する１原子層の炭素
分子のシートのことをいう。また、酸化グラフェンとは、上記グラフェンが酸化された化
合物のことをいう。なお、酸化グラフェンを還元してグラフェンを形成する場合、酸化グ
ラフェンに含まれる酸素は全て脱離されずに、一部の酸素はグラフェンに残存する。グラ
フェンに酸素が含まれる場合、酸素の割合は、ＸＰＳ（Ｘ－ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）で測定した場合にグラフェン全体の２ａｔｏｍｉ
ｃ％以上２０ａｔｏｍｉｃ％以下、好ましくは３ａｔｏｍｉｃ％以上１５ａｔｏｍｉｃ％
以下である。

【0274】

図１５（Ｃ）は、グラフェンを用いた負極活物質層９６２の一部における平面図である。
負極活物質層９６２は、粒状の負極活物質９７３と、複数の粒状の負極活物質９７３を覆
いつつ、粒状の負極活物質９７３が内部に詰められたグラフェン９７５で構成されている
。図示していないバインダについては、添加してもよいが、グラフェン９７５が互いに結
着することでバインダとして十分機能を果たす程度に含有される場合には、必ずしもバイ
ンダを添加しなくてもよい。平面視の負極活物質層９６２は、複数の負極活物質９７３の
表面を異なるグラフェン９７５が覆っている。なお、一部において、粒状の負極活物質９
７３が露出していてもよい。

【0275】

図１５（Ｄ）は、図１５（Ｃ）の負極活物質層９６２の一部における断面図である。粒状
の負極活物質９７３、及び負極活物質層９６２の平面視において粒状の負極活物質９７３
を覆っているグラフェン９７５が図示されている。断面図において、グラフェン９７５は
線状に観察される。同一のグラフェン又は複数のグラフェンは複数の粒状の負極活物質９
７３に重畳する、又は、同一のグラフェン又は複数のグラフェンにより、複数の粒状の負
極活物質９７３を内在する。なお、グラフェン９７５は袋状になっており、該内部におい
て、複数の粒状の負極活物質を内包する場合がある。また、グラフェン９７５は、一部開
放部があり、当該領域において、粒状の負極活物質９７３が露出している場合がある。

【0276】

なお、負極活物質層９６２の厚さとしては、２０μｍ以上１５０μｍ以下の間で所望の厚
さを選択することが好ましい。

【0277】

なお、負極活物質層９６２にリチウムをプレドープしてもよい。リチウムのプレドープ方
法としては、スパッタリング法により負極活物質層９６２表面にリチウム層を形成しても
よい。又は、負極活物質層９６２の表面にリチウム箔を設けることで、負極活物質層９６
２にリチウムをプレドープすることができる。

【0278】

なお、粒状の負極活物質９７３においては、キャリアイオンの吸蔵により体積が膨張する
ものがある。このため、充放電により、負極活物質層が脆くなり、負極活物質層の一部が
崩壊してしまうことで、サイクル特性等の蓄電装置の信頼性が低下する。

【0279】

しかしながら、負極活物質が充放電により体積が増減しても、粒状の負極活物質９７３の
周囲をグラフェン９７５が覆う場合には、グラフェン９７５は負極活物質の分散や負極活
物質層の崩落を妨げることが可能である。すなわち、グラフェン９７５は、充放電に伴い
負極活物質の体積が増減しても、負極活物質どうしの結合を維持する機能を有する。つま
り、負極活物質層９６２を形成する際にバインダを用いる必要がなく、一定重量（一定体
積）の負極活物質層９６２において、負極活物質量を増加させることが可能である。従っ
て、電極重量（電極体積）あたりの充放電容量を増大させることができる。

【0280】

また、グラフェン９７５は導電性を有しており、且つ複数の粒状の負極活物質９７３と接
しているため導電助剤としても機能する。つまり、負極活物質層９６２を形成する際に導
電助剤を用いる必要がなく、一定重量（一定体積）の負極活物質層９６２において、負極
活物質量を増加させることが可能である。従って、電極重量（電極体積）あたりの充放電
容量を増大させることができる。

【0281】

また、グラフェン９７５は、負極活物質層９６２に効率良く且つ十分な電子伝導の経路を
形成するため、負極９３１の導電性を向上させることができる。

【0282】

なお、グラフェン９７５は、キャリアイオンの吸蔵放出が可能な負極活物質としても機能
するため、負極９３１の充電容量を向上させることができる。

【0283】

なお、上記グラフェンを正極活物質として用いてもよい。

【0284】

次に、図１５（Ｃ）及び図１５（Ｄ）に示す負極活物質層９６２の作製方法について説明
する。

【0285】

まず、電極材料と、酸化グラフェンを含む分散液を用いて混練し、スラリーを形成する。

【0286】

次に、負極集電体９６１上に、上記スラリーを塗布する。次に、一定時間、真空乾燥を行
って負極集電体９６１上に塗工したスラリーから溶媒を除去する。この後、ロールプレス
機により圧延加工する。

【0287】

その後、電気エネルギーを用いた酸化グラフェンの電気化学的な還元や、加熱処理による
酸化グラフェンの熱的な還元によって、グラフェン９７５を生成する。特に、電気化学的
な還元処理を行った場合、加熱処理によって形成したグラフェンに比べてπ結合を有する
炭素原子の割合が増大するため、導電性の高いグラフェン９７５を形成することができる
。以上の工程により、負極集電体９６１の片面又は両面にグラフェンを導電助剤として用
いた負極活物質層９６２を形成することができ、負極９３１を製造することができる。

【0288】

次に、正極９３２について図１６を参照して説明する。

【0289】

図１６（Ａ）は正極９３２の断面図である。正極９３２は、正極集電体９８１上に正極活
物質層９８２が形成される。

【0290】

正極集電体９８１には、ステンレス、金、白金、亜鉛、鉄、銅、アルミニウム、チタン等
の金属、及びこれらの合金など、導電性の高い材料を用いることができる。また、シリコ
ン、チタン、ネオジム、スカンジウム、モリブデンなどの耐熱性を向上させる元素が添加
されたアルミニウム合金を用いることができる。また、シリコンと反応してシリサイドを
形成する金属元素で形成してもよい。シリコンと反応してシリサイドを形成する金属元素
としては、ジルコニウム、チタン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム
、モリブデン、タングステン、コバルト、ニッケル等がある。正極集電体９８１は、箔状
、板状（シート状）、網状、パンチングメタル状、エキスパンドメタル状等の形状を適宜
用いることができる。

【0291】

正極活物質層９８２には、正極活物質の他、導電助剤、バインダ（結着剤）を含有させて
もよい。

【0292】

正極活物質層９８２の正極活物質としては、ＬｉＦｅＯ_２、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２
、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、Ｖ_２Ｏ_５、Ｃｒ_２Ｏ_５、ＭｎＯ_２等の化合物を材料として用いること
ができる。

【0293】

又は、リチウム含有複合リン酸塩（一般式ＬｉＭＰＯ_４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（Ｉ
Ｉ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上））を用いることができる。一般式ＬｉＭＰ
Ｏ_４の代表例としては、ＬｉＦｅＰＯ_４、ＬｉＮｉＰＯ_４、ＬｉＣｏＰＯ_４、ＬｉＭｎＰ
Ｏ_４、ＬｉＦｅ_ａＮｉ_ｂＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ａＣｏ_ｂＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ａＭｎ_ｂＰＯ_４、Ｌ
ｉＮｉ_ａＣｏ_ｂＰＯ_４、ＬｉＮｉ_ａＭｎ_ｂＰＯ_４（ａ＋ｂは１以下、０＜ａ＜１、０＜ｂ
＜１）、ＬｉＦｅ_ｃＮｉ_ｄＣｏ_ｅＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ｃＮｉ_ｄＭｎ_ｅＰＯ_４、ＬｉＮｉ_ｃＣ
ｏ_ｄＭｎ_ｅＰＯ_４（ｃ＋ｄ＋ｅは１以下、０＜ｃ＜１、０＜ｄ＜１、０＜ｅ＜１）、Ｌｉ
Ｆｅ_ｆＮｉ_ｇＣｏ_ｈＭｎ_ｉＰＯ_４（ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉは１以下、０＜ｆ＜１、０＜ｇ＜１、
０＜ｈ＜１、０＜ｉ＜１）等のリチウム化合物を活物質材料として用いることができる。

【0294】

又は、一般式Ｌｉ_{（２－ｊ）}ＭＳｉＯ_４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（Ｉ
Ｉ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上、０≦ｊ≦２）等のリチウム含有複合ケイ酸塩を用いること
ができる。一般式Ｌｉ_{（２－ｊ）}ＭＳｉＯ_４の代表例としては、Ｌｉ_{（２－ｊ）}ＦｅＳｉ
Ｏ_４、Ｌｉ_{（２－ｊ）}ＮｉＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２－ｊ）}ＣｏＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２－ｊ）}Ｍｎ
ＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２－ｊ）}Ｆｅ_ｋＮｉ_ｌＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２－ｊ）}Ｆｅ_ｋＣｏ_ｌＳｉＯ_４
、Ｌｉ_{（２－ｊ）}Ｆｅ_ｋＭｎ_ｌＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２－ｊ）}Ｎｉ_ｋＣｏ_ｌＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（
２－ｊ）}Ｎｉ_ｋＭｎ_ｌＳｉＯ_４（ｋ＋ｌは１以下、０＜ｋ＜１、０＜ｌ＜１）、Ｌｉ_{（２
－ｊ）}Ｆｅ_ｍＮｉ_ｎＣｏ_ｑＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２－ｊ）}Ｆｅ_ｍＮｉ_ｎＭｎ_ｑＳｉＯ_４、Ｌｉ
_{（２－ｊ）}Ｎｉ_ｍＣｏ_ｎＭｎ_ｑＳｉＯ_４（ｍ＋ｎ＋ｑは１以下、０＜ｍ＜１、０＜ｎ＜１
、０＜ｑ＜１）、Ｌｉ_{（２－ｊ）}Ｆｅ_ｒＮｉ_ｓＣｏ_ｔＭｎ_ｕＳｉＯ_４（ｒ＋ｓ＋ｔ＋ｕは
１以下、０＜ｒ＜１、０＜ｓ＜１、０＜ｔ＜１、０＜ｕ＜１）等の化合物を材料として用
いることができる。

【0295】

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や、アルカリ土類金
属イオンの場合、正極活物質層９８２として、上記リチウム化合物及びリチウム含有複合
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。

【0296】

また正極活物質層９８２は、正極集電体９８１上に直接接して形成する場合に限らない。
正極集電体９８１と正極活物質層９８２との間に、正極集電体９８１と正極活物質層９８
２との密着性の向上を目的とした密着層や、正極集電体９８１の表面の凹凸形状を緩和す
るための平坦化層、放熱のための放熱層、正極集電体９８１又は正極活物質層９８２の応
力を緩和するための応力緩和層等の機能層を、金属等の導電性材料を用いて形成してもよ
い。

【0297】

図１６（Ｂ）は、正極活物質層９８２の平面図である。正極活物質層９８２として、キャ
リアイオンの吸蔵放出が可能な粒子状の正極活物質９８３を用いている。また、当該正極
活物質９８３の複数を覆いつつ、当該正極活物質９８３が内部に詰められたグラフェン９
８４を含有する例である。複数の正極活物質９８３の表面を異なるグラフェン９８４が覆
う。また、一部において、正極活物質９８３が露出していてもよい。

【0298】

正極活物質９８３の粒径は、２０ｎｍ以上１００ｎｍ以下が好ましい。なお、正極活物質
９８３内を電子が移動するため、正極活物質９８３の粒径はより小さい方が好ましい。

【0299】

また、正極活物質９８３の表面にグラファイト層が被覆されていなくとも十分な特性が得
られるが、グラファイト層が被覆されている正極活物質とグラフェンを共に用いると、電
流が流れるためより好ましい。

【0300】

図１６（Ｃ）は、図１６（Ｂ）の正極活物質層９８２の一部における断面図である。正極
活物質９８３、及び該正極活物質９８３を覆うグラフェン９８４を有する。グラフェン９
８４は断面図においては線状で観察される。複数の正極活物質９８３は、同一のグラフェ
ン９８４または複数のグラフェン９８４の間に挟まれるように設けられる。なお、グラフ
ェン９８４は袋状になっており、複数の正極活物質９８３をその内部に包み込む場合があ
る。また、グラフェンに覆われず、一部の正極活物質が露出している場合がある。

【0301】

正極活物質層９８２の厚さは、２０μｍ以上１００μｍ以下の間で所望の厚さを選択する
。なお、クラックや剥離が生じないように、正極活物質層９８２の厚さを適宜調整するこ
とが好ましい。

【0302】

なお、正極活物質層９８２は、グラフェンの体積の０．１倍以上１０倍以下のアセチレン
ブラック粒子や１次元の拡がりを有するカーボンナノファイバー等のカーボン粒子など、
公知の導電助剤を有してもよい。

【0303】

なお、正極活物質の材料によっては、キャリアとなるイオンの吸蔵により体積が膨張する
ものがある。このため、充放電により、正極活物質層が脆くなり、正極活物質層の一部が
崩落してしまい、この結果蓄電装置の信頼性が低下する。しかしながら、正極活物質が充
放電により体積が増減しても、当該周囲をグラフェンが覆うため、グラフェンは正極活物
質の分散や正極活物質層の崩落を妨げることが可能である。即ち、グラフェンは、充放電
にともない正極活物質の体積が増減しても、正極活物質同士の結合を維持する機能を有す
る。よって、蓄電体の信頼性を高めることができる。

【0304】

また、グラフェン９８４は、複数の正極活物質と接しており、導電助剤としても機能する
。また、キャリアイオンの吸蔵放出が可能な正極活物質を保持する機能を有する。このた
め、正極活物質層にバインダを混合する必要がなく、正極活物質層当たりの正極活物質量
を増加させることが可能であり、蓄電体の放電容量を高めることができる。

【0305】

次に、正極活物質層９８２の製造方法について説明する。

【0306】

まず、粒子状の正極活物質及び酸化グラフェンを含むスラリーを形成する。次に、正極集
電体９８１上に、当該スラリーを塗布した後、還元雰囲気での加熱により還元処理を行っ
て、正極活物質を焼成すると共に、酸化グラフェンに含まれる酸素を脱離させ、グラフェ
ンを形成する。なお、酸化グラフェンに含まれる酸素は全て脱離されず、一部の酸素はグ
ラフェンに残存する。なお、酸化グラフェンの還元処理は上述のような加熱による還元（
以下、熱還元という。）に限られず、ヒドラジン等の還元剤を用いた化学反応による還元
（以下、化学還元という。）、電解液中で電極に酸化グラフェンが還元される電位を与え
て行う電気化学的な還元（以下、電気化学還元という。）等、熱還元と異なる還元方法に
より行ってもよい。以上の工程により、正極集電体９８１上に正極活物質層９８２を形成
することができる。この結果、正極活物質層９８２の導電性が高まる。

【0307】

酸化グラフェンは酸素を含むため、極性溶媒中では負に帯電する。この結果、酸化グラフ
ェンは極性溶媒内で互いに分散する。このため、スラリーに含まれる正極活物質が凝集し
にくくなり、凝集による正極活物質の粒径の増大を低減することができる。このため、正
極活物質内の電子の移動が容易となり、正極活物質層の導電性を高めることができる。

【0308】

なお、正極活物質粒子の表面に炭素層などを形成してもよい。

【0309】

セパレータ９３３としては、セルロース（紙）、又は空孔が設けられたポリプロピレン、
ポリエチレン等の絶縁体を用いることができる。

【0310】

なお、負極９３１、正極９３２、セパレータ９３３には、電解液を含浸させる。電解液に
含む電解質としては、キャリアイオンを含む材料を用いる。キャリアイオンとしてリチウ
ムを用いる場合、電解質にＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６、Ｌｉ
（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２Ｎ等のリチウム塩を用いることができる。

【0311】

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や、アルカリ土類金
属イオンの場合、電解質として、上記リチウム塩において、リチウムの代わりに、アルカ
リ金属（例えば、ナトリウムやカリウム等）、アルカリ土類金属（例えば、カルシウム、
ストロンチウム、バリウム、ベリリウム、マグネシウム等）を用いてもよい。

【0312】

また、電解液の溶媒としては、キャリアイオンの移送が可能な材料を用いる。電解液の溶
媒としては、非プロトン性有機溶媒が好ましい。非プロトン性有機溶媒の代表例としては
、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジ
エチルカーボネート（ＤＥＣ）、γーブチロラクトン、アセトニトリル、ジメトキシエタ
ン、テトラヒドロフラン等があり、これらの一つ又は複数を用いることができる。

【0313】

また、電解液の溶媒としてゲル化される高分子材料を用いることで、漏液性等に対する安
全性が高まる。また、リチウムイオン電池の薄型化及び軽量化が可能である。ゲル化され
る高分子材料の代表例としては、シリコーンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリルゲル
、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、フッ素系ポリマー等がある。

【0314】

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
又は複数用いることで、リチウムイオン電池の内部短絡や、過充電等によって内部温度が
上昇しても、リチウムイオン電池の破裂や発火などを防ぐことができる。

【0315】

また、電解液の代わりに、硫化物系や酸化物系等の無機物材料を有する固体電解質や、Ｐ
ＥＯ（ポリエチレンオキシド）系等の高分子材料を有する固体電解質を用いることができ
る。固体電解質を用いる場合には、セパレータの設置が不要となる。また、電池全体を固
体化できるため、漏液のおそれがなくなり安全性が飛躍的に向上する。

【0316】

なお、蓄電体９１３の構成は、図１０に示す構成に限定されない。ラミネート型の蓄電体
９１３の例について、図１７を参照して説明する。

【0317】

図１７に示すラミネート型の蓄電体９１３は、正極集電体９９１及び正極活物質層９９２
を有する正極９９３と、セパレータ９９７と、負極集電体９９４及び負極活物質層９９５
を有する負極９９６とを積層し、外装体９９９に封入して電解液９９８を注入した電池で
ある。図１７において、蓄電体９１３は、シート状の正極９９３と負極９９６とを一枚ず
つ重ねた構造を示しているが、電池容量を増加させるために上記の積層構造体を捲回し、
又は複数枚重ね合わせてから封止することが好ましい。特にリチウムイオン電池の形態を
ラミネート型とした場合、電池が可撓性を有するため、フレキシビリティを要求される用
途に適している。

【0318】

図１７に示すラミネート型の蓄電体９１３において、正極集電体９９１及び負極集電体９
９４は、外部との電気的接触を得る端子の役割も兼ねている。そのため、正極集電体９９
１及び負極集電体９９４の一部は、外装体９９９から外側に露出するように配置される。

【0319】

ラミネート型の蓄電体９１３において、外装体９９９には、例えばポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリカーボネート、アイオノマー、ポリアミド等の材料からなる膜上に、アル
ミニウム、ステンレス、銅、ニッケル等の可撓性に優れた金属薄膜を設け、さらに該金属
薄膜上に外装体の外面としてポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等の絶縁性合成樹脂
膜を設けた三層構造の積層フィルムを用いることができる。このような三層構造とするこ
とで、電解液や気体の透過を遮断するとともに、絶縁性を確保し、併せて耐電解液性を有
する。

【0320】

なお、ラミネート型に限定されず、例えばコイン型、角型としてもよい。

【0321】

さらに、蓄電体９１３にリチウムイオンキャパシタを用いてもよい。

【0322】

リチウムイオンキャパシタは、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ。Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄ
ｏｕｂｌｅ Ｌａｙｅｒ Ｃａｐａｃｉｔｏｒの略）の正極に、炭素材料を用いたリチウ
ムイオン電池の負極を組み合わせたハイブリッドキャパシタであり、正極と負極の蓄電原
理が異なる非対称キャパシタである。正極が電気二重層を形成し物理的作用により充放電
を行うのに対して、負極はリチウムの化学的作用により充放電を行う。この負極活物質で
ある炭素材料等に予めリチウムを吸蔵させた負極を用いることで、従来の負極に活性炭を
用いた電気二重層キャパシタに比べ、エネルギー密度を飛躍的に向上させている。

【0323】

リチウムイオンキャパシタは、上記正極活物質層に代えて、リチウムイオン及びアニオン
の少なくとも一つを可逆的に担持できる材料を用いればよい。このような材料として、例
えば活性炭、導電性高分子、ポリアセン系有機半導体（ＰＡＳ。ＰｏｌｙＡｃｅｎｉｃ
Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒの略）等が挙げられる。

【0324】

リチウムイオンキャパシタは、充放電の効率が高く、急速充放電が可能であり、繰り返し
利用による寿命も長い。

【0325】

このようなリチウムイオンキャパシタの負極に、上記負極を用いる。これにより初期の不
可逆容量の生成を抑制し、サイクル特性を向上させた蓄電装置を作製することができる。
また、優れた高温特性を有する蓄電装置を作製することができる。

【0326】

（実施の形態６）
本実施の形態では、電気機器について説明する。

【0327】

ここで電気機器とは、電気の力によって作用する部分を含む工業製品をいう。電気機器は
、家電等の民生用に限られず、業務用、産業用、軍事用等、種々の用途のものを広くこの
範疇とする。

【0328】

本発明の一態様に係る蓄電装置を適用することができる電気機器としては、例えば、テレ
ビやモニタ等の表示装置、照明装置、デスクトップ型やノート型等のパーソナルコンピュ
ータ、ワードプロセッサ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）な
どの記録媒体に記憶された静止画又は動画を再生する画像再生装置、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃ
ｔ Ｄｉｓｃ）プレーヤやデジタルオーディオプレーヤ等の携帯型又は据置型の音響再生
機器、携帯型又は据置型のラジオ受信機、テープレコーダやＩＣレコーダ（ボイスレコー
ダ）等の録音再生機器、ヘッドホンステレオ、ステレオ、リモートコントローラ、置き時
計や壁掛け時計等の時計、コードレス電話子機、トランシーバ、携帯電話機、自動車電話
、携帯型又は据置型のゲーム機、歩数計、電卓、携帯情報端末、電子手帳、電子書籍、電
子翻訳機、マイクロフォン等の音声入力機器、スチルカメラやビデオカメラ等の写真機、
玩具、電気シェーバ、電動歯ブラシ、電子レンジ等の高周波加熱装置、電気炊飯器、電気
洗濯機、電気掃除機、温水器、扇風機、毛髪乾燥機、加湿器や除湿器やエアコンディショ
ナ等の空気調和設備、食器洗い器、食器乾燥器、衣類乾燥器、布団乾燥器、電気冷蔵庫、
電気冷凍庫、電気冷凍冷蔵庫、ＤＮＡ保存用冷凍庫、懐中電灯、電動工具、煙感知器、補
聴器、心臓ペースメーカ、携帯型Ｘ線撮影装置、放射線測定器、電気マッサージ器や透析
装置等の健康機器や医療機器などが挙げられる。さらに、誘導灯、信号機、ガスメータや
水道メータ等の計量器、ベルトコンベア、エレベータ、エスカレータ、自動販売機、自動
券売機、現金自動支払機（ＣＤ。Ｃａｓｈ Ｄｉｓｐｅｎｓｅｒの略）や現金自動預金支
払機（ＡＴＭ。ＡｕｔｏＭａｔｅｄ Ｔｅｌｌｅｒ Ｍａｃｈｉｎｅの略）、デジタルサ
イネージ（電子看板）、産業用ロボット、無線用中継局、携帯電話の基地局、電力貯蔵シ
ステム、電力の平準化やスマートグリッドのための二次電池等の産業機器が挙げられる。
また、二次電池からの電力を用いて電動機により推進する移動体（輸送体）なども、電気
機器の範疇に含まれるものとする。上記移動体として、例えば、電気自動車（ＥＶ）、内
燃機関と電動機を併せ持ったハイブリッド車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車（Ｐ
ＨＥＶ）、これらのタイヤ車輪を無限軌道に変えた装軌車両、農業機械、電動アシスト自
転車を含む原動機付自転車、自動二輪車、電動車椅子、電動カート、小型又は大型船舶、
潜水艦、固定翼機や回転翼機等の航空機、ロケット、人工衛星、宇宙探査機や惑星探査機
、宇宙船などが挙げられる。

【0329】

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

【0330】

ここで一例として、携帯端末について、図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）に示す。図１８（
Ａ）は、携帯端末を表面から見た図であり、図１８（Ｂ）は、裏面から見た図である。

【0331】

図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）に示す携帯端末１１００は、筐体１１１１と、表示部１１
１２と、蓄電装置１１１３と、電源スイッチ１１１４と、を有する。

【0332】

表示部１１１２は、一部をタッチパネルの領域とすることができ、表示された操作キーに
触れることでデータを入力することができる。表示部１１１２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。

【0333】

表示部１１１２には、例えばエレクトロルミネセンス（ＥＬともいう）ディスプレイモジ
ュール、液晶ディスプレイモジュールを用いることができる。

【0334】

蓄電装置１１１３は、カセット式のバッテリーである。蓄電装置１１１３は、端子１１２
１を有する。なお、端子１１２１の数は特に限定されない。蓄電装置１１１３を筐体１１
１１の凹部に嵌め込むことにより、端子１１２１が筐体１１１１に設けられた端子１１２
２に接続する。これにより、蓄電装置１１１３から筐体１１１１内部の回路に電力を供給
できる。なお、蓄電装置１１１３を筐体１１１１の凹部に嵌め込んだ後の蓄電装置１１１
３が露出していてもよい。また、蓄電装置１１１３の上に蓋を設けてもよい。なお、蓄電
装置１１１３は、携帯端末１１００から取り外せるようになっているが、本発明の実施形
態の一態様は、これに限定されない。携帯端末１１００のユーザーが、蓄電装置１１１３
を取り外すことができないようになっていてもよい。蓄電装置１１１３を筐体１１１１の
凹部に嵌め込むことにより、携帯端末１１００の内部の部品の配置自由度があがり、携帯
端末１１００を小型化、薄型化することができる。このような場合には、蓄電装置１１１
３を、携帯端末１１００の中に入れたまま、電力などのやり取りを行うことができる。な
お、蓄電装置１１１３を、携帯端末１１００から取り外せるような場合であっても、蓄電
装置１１１３を、携帯端末１１００の中に入れたまま、電力などのやり取りを行ってもよ
い。

【0335】

図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）に示す携帯端末は、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、などを有することができる。

【0336】

また、図１９は、携帯端末の例のブロック図である。図１９に示す携帯端末は、例えば無
線通信回路１１３１、アナログベースバンド回路１１３２、デジタルベースバンド回路１
１３３、蓄電装置１１３４、電源回路１１３５、アプリケーションプロセッサ１１３６、
ディスプレイコントローラ１１４１、メモリ１１４２、ディスプレイ１１４３、タッチセ
ンサ１１４９、音声回路（スピーカ及びマイクなど）１１４７、及び入力手段の一つであ
るキーボード１１４８などより構成される。

【0337】

蓄電装置１１３４は、図１８に示す蓄電装置１１１３に相当し、それ以外の構成要素は、
負荷に相当する。

【0338】

無線通信回路１１３１は、例えばデータを含む電波を受信する機能を有する。無線通信回
路１１３１としては、例えばアンテナなどが用いられる。

【0339】

タッチセンサ１１４９を設けることにより、ディスプレイ１１４３における表示部１１４
４を操作することができる。

【0340】

ディスプレイ１１４３は、表示部１１４４、ソースドライバ１１４５、及びゲートドライ
バ１１４６によって構成される。表示部１１４４は、ソースドライバ１１４５及びゲート
ドライバ１１４６により動作が制御される。

【0341】

アプリケーションプロセッサ１１３６は、ＣＰＵ１１３７、デジタルシグナルプロセッサ
（ＤＳＰともいう）１１３８、インターフェース（ＩＦともいう）１１３９を備える。

【0342】

また、メモリ１１４２は、通常ＳＲＡＭ又はＤＲＡＭで構成されるが、例えば図８に示す
メモリを用いることにより、１ビットあたりのメモリ単価を低減することができ、また、
メモリ１１４２の消費電力を低減することができる。

【0343】

さらに、図１９に示す携帯端末の動作例について説明する。

【0344】

まず、データを含む電波の受信又はアプリケーションプロセッサ１１３６により画像が形
成される。メモリ１１４２に記憶されているデータを、ディスプレイコントローラ１１４
１を介してディスプレイ１１４３に出力し、ディスプレイ１１４３により入力された画像
データに応じた画像を表示する。そのまま、画像に変更が無ければ通常６０以上１３０Ｈ
ｚ以下の周期でメモリ１１４２からデータが読み出され、読み出されたデータは、ディス
プレイコントローラ１１４１に送られ続ける。ユーザーが画面を書き換える操作をしたと
き、アプリケーションプロセッサ１１３６により新たな画像を形成し、その画像を、メモ
リ１１４２に記憶する。この間も定期的にメモリ１１４２から画像データは読み出す。メ
モリ１１４２に新たな画像データを記憶し終わると、ディスプレイ１１４３における次の
フレーム期間において、メモリ１１４２に記憶されたデータを読み出し、読み出したデー
タを、ディスプレイコントローラ１１４１を介して、ディスプレイ１１４３に出力する。
データが入力されたディスプレイ１１４３は、入力された画像データに応じた画像を表示
する。上記読み出し動作は、さらに次のデータがメモリ１１４２に記憶されるまで継続さ
れる。このように、メモリ１１４２にデータを書き込み、読み出すことによって、ディス
プレイ１１４３により表示動作を行う。

【0345】

図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）は、電動工具の例である。

【0346】

図２０（Ａ）に示す電動工具は、筐体１２１１と、先端工具１２１２と、トリガースイッ
チ１２１４と、蓄電装置１２１６と、着脱制御スイッチ１２１７と、を有する。なお、図
２０（Ａ）に示す電動工具を電動ドリルとしてもよい。又は、図２０（Ａ）に示す電動工
具を電動ドライバーとしてもよい。

【0347】

筐体１２１１は、ハンドル部１２１５を有する。

【0348】

先端工具１２１２としては、例えばドリル、プラスビット、又はマイナスビットなどを用
いることができる。なお、先端工具１２１２を着脱可能にし、用途に応じてドリル、プラ
スビット、又はマイナスビットを適宜選択して用いてもよい。

【0349】

図２０（Ａ）に示す電動工具では、電源スイッチをオン状態にし、ハンドル部１２１５を
握り、トリガースイッチ１２１４をオン状態にすることにより、先端工具１２１２を動作
させることができる。

【0350】

蓄電装置１２１６は、着脱制御スイッチ１２１７を切り替えることにより着脱可能である
。蓄電装置１２１６は、図１８に示す携帯端末と同様に端子を有し、蓄電装置１２１６の
端子と、筐体１２１１に設けられた端子を接続することにより、蓄電装置１２１６から筐
体１２１１に電力を供給できる。

【0351】

図２０（Ｂ）に示す電動工具は、筐体１２２１と、ブレード１２２２と、トリガースイッ
チ１２２４と、蓄電装置１２２６と、着脱制御スイッチ１２２７と、を有する。なお、図
２０（Ｂ）に示す電動工具を電動カッターとしてもよい。

【0352】

筐体１２２１は、ハンドル部１２２５を有する。

【0353】

図２０（Ｂ）に示す電動工具では、ハンドル部１２２５を握り、トリガースイッチ１２２
４をオン状態にすることにより、ブレード１２２２を回転させ、切断処理などを行うこと
ができる。

【0354】

蓄電装置１２２６は、着脱制御スイッチ１２２７を切り替えることにより着脱可能である
。蓄電装置１２２６は、図１８に示す携帯端末と同様に端子を有し、蓄電装置１２２６の
端子と、筐体１２２１に設けられた端子を接続することにより、蓄電装置１２２６から筐
体１２２１に電力を供給できる。

【0355】

さらに、上記電気機器を充電する場合の例について図２１を用いて説明する。

【0356】

図２１（Ａ）では、給電装置１３００に図１８に示す携帯端末１１００を重畳させた例を
示している。

【0357】

図２１（Ｂ）は、携帯端末の底面方向から表した図である。例えば電磁誘導式の場合、図
２１（Ｂ）に示すように、携帯端末１１００に設けられたアンテナ１３１１と、給電装置
１３００に設けられたアンテナ１３１２と電磁結合させて電力伝送トランスを形成するこ
とにより、携帯端末１１００に電力を供給できる。

【0358】

なお、図２１（Ａ）及び図２１（Ｂ）では、給電装置１３００に携帯端末１１００を重畳
させた例を示しているが、図２２に示すように、携帯端末１１００から蓄電装置１１１３
を取り外して蓄電装置１１１３を給電装置１３００に重畳させてもよい。

【0359】

なお、給電装置１３００の構成は、特に限定されない。例えば、携帯端末１１００の位置
を検出し、アンテナ１３１２を移動させて携帯端末１１００に重畳させることにより充電
を行うムービングコイル式、又はアンテナ１３１２を複数設けて携帯端末１１００に重畳
するアンテナ１３１２により充電を行う多コイル方式などを適用してもよい。

【0360】

給電装置１３００により充電できる電気機器は、上記に限定されない。

【0361】

図２３に、上記電気機器の具体的な構成を示す。図２３において、給電装置１４５０から
電力の供給を行うことができる表示装置１４００は、本発明の一態様に係る蓄電装置１４
０４を用いた電気機器の一例である。具体的に、表示装置１４００は、ＴＶ放送受信用の
表示装置に相当し、筐体１４０１、表示部１４０２、スピーカ部１４０３、蓄電装置１４
０４等を有する。本発明の一態様に係る蓄電装置１４０４は、筐体１４０１の内部に設け
られている。表示装置１４００は、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、蓄
電装置１４０４に蓄積された電力を用いることもできる。よって、停電などにより商用電
源から電力の供給が受けられない時でも、本発明の一態様に係る蓄電装置１４０４を無停
電電源として用いることで、表示装置１４００の利用が可能となる。

【0362】

表示部１４０２には、液晶表示装置、有機ＥＬ素子などの発光素子を各画素に備えた発光
装置、電気泳動表示装置、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉ
ｃｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ
Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）などの、半導体表示装置を用いることができる。

【0363】

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。

【0364】

図２３において、給電装置１４５０から電力の供給を行うことができる据え付け型の照明
装置１４１０は、本発明の一態様に係る蓄電装置１４１３を用いた電気機器の一例である
。具体的に、照明装置１４１０は、筐体１４１１、光源１４１２、蓄電装置１４１３等を
有する。蓄電装置１４１３には、給電装置１４５０から電力が供給される。図２３では、
蓄電装置１４１３が、筐体１４１１及び光源１４１２が据え付けられた天井１４１４の内
部に設けられている場合を例示しているが、蓄電装置１４１３は、筐体１４１１の内部に
設けられていても良い。照明装置１４１０は、商用電源から電力の供給を受けることもで
きるし、蓄電装置１４１３に蓄積された電力を用いることもできる。よって、停電などに
より商用電源から電力の供給が受けられない時でも、本発明の一態様に係る蓄電装置１４
１３を無停電電源として用いることで、照明装置１４１０の利用が可能となる。

【0365】

なお、図２３では天井１４１４に設けられた据え付け型の照明装置１４１０を例示してい
るが、本発明の一態様に係る蓄電装置は、天井１４１４以外、例えば側壁１４１５、床１
４１６、窓１４１７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。

【0366】

また、光源１４１２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。

【0367】

図２３において、給電装置１４５０から電力の供給を行うことができる室内機１４２０及
び室外機１４２４を有するエアコンディショナは、本発明の一態様に係る蓄電装置１４２
３を用いた電気機器の一例である。具体的に、室内機１４２０は、筐体１４２１、送風口
１４２２、蓄電装置１４２３等を有する。図２３では、蓄電装置１４２３が、室内機１４
２０に設けられている場合を例示しているが、蓄電装置１４２３は室外機１４２４に設け
られていても良い。あるいは、室内機１４２０と室外機１４２４の両方に、蓄電装置１４
２３が設けられていても良い。エアコンディショナは、商用電源から電力の供給を受ける
こともできるし、蓄電装置１４２３に蓄積された電力を用いることもできる。特に、室内
機１４２０と室外機１４２４の両方に蓄電装置１４２３が設けられている場合、停電など
により商用電源から電力の供給が受けられない時でも、本発明の一態様に係る蓄電装置１
４２３を無停電電源として用いることで、エアコンディショナの利用が可能となる。

【0368】

なお、図２３では、室内機と室外機で構成されるセパレート型のエアコンディショナを例
示しているが、室内機の機能と室外機の機能とを１つの筐体に有する一体型のエアコンデ
ィショナに、本発明の一態様に係る蓄電装置を用いることもできる。

【0369】

図２３において、給電装置１４５０から電力の供給を行うことができる電気冷凍冷蔵庫１
４３０は、本発明の一態様に係る蓄電装置１４３４を用いた電気機器の一例である。具体
的に、電気冷凍冷蔵庫１４３０は、筐体１４３１、冷蔵室用扉１４３２、冷凍室用扉１４
３３、蓄電装置１４３４等を有する。図２３では、蓄電装置１４３４が、筐体１４３１の
内部に設けられている。電気冷凍冷蔵庫１４３０は、商用電源から電力の供給を受けるこ
ともできるし、蓄電装置１４３４に蓄積された電力を用いることもできる。よって、停電
などにより商用電源から電力の供給が受けられない時でも、本発明の一態様に係る蓄電装
置１４３４を無停電電源として用いることで、電気冷凍冷蔵庫１４３０の利用が可能とな
る。

【0370】

図２３において、給電装置１４５０から電力の供給を行うことができる時計１４４０は、
本発明の一態様に係る蓄電装置１４４１を用いた電気機器の一例である。

【0371】

なお、上述した電気機器のうち、電子レンジ等の高周波加熱装置、電気炊飯器などの電気
機器は、短時間で高い電力を必要とする。よって、商用電源では賄いきれない電力を補助
するための補助電源として、本発明の一態様に係る蓄電装置を用いることで、電気機器の
使用時に商用電源のブレーカーが落ちるのを防ぐことができる。

【0372】

また、電気機器が使用されない時間帯、特に、商用電源の供給元が供給可能な総電力量の
うち、実際に使用される電力量の割合（電力使用率と呼ぶ）が低い時間帯において、蓄電
装置に電力を蓄えておくことで、上記時間帯以外において電力使用率が高まるのを抑える
ことができる。例えば、電気冷凍冷蔵庫１４３０の場合、気温が低く、冷蔵室用扉１４３
２、冷凍室用扉１４３３の開閉が行われない夜間において、蓄電装置１４３４に電力を蓄
える。そして、気温が高くなり、冷蔵室用扉１４３２、冷凍室用扉１４３３の開閉が行わ
れる昼間において、蓄電装置１４３４を補助電源として用いることで、昼間の電力使用率
を低く抑えることができる。

【0373】

さらに、電気機器の一例である移動体の例について、図２４を参照して説明する。

【0374】

先の実施の形態で説明した蓄電装置を制御用の蓄電装置に用いることができる。制御用の
蓄電装置は、プラグイン技術や非接触給電による外部からの電力供給により充電をするこ
とができる。なお、移動体が鉄道用電気車両の場合、架線や導電軌条からの電力供給によ
り充電をすることができる。

【0375】

図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）は、給電装置１５９０から電力の供給を行うことができる
電気自動車の一例を示している。電気自動車１５８０には、本発明の一態様に係る蓄電装
置１５８１が搭載されている。蓄電装置１５８１には、給電装置１５９０から電力が供給
され、蓄電装置１５８１の電力は、制御回路１５８２により出力が調整されて、駆動装置
１５８３に供給される。制御回路１５８２は、図示しないＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ等を有
する処理装置１５８４によって制御される。

【0376】

駆動装置１５８３は、直流電動機若しくは交流電動機単体、又は電動機と内燃機関と、を
組み合わせて構成される。処理装置１５８４は、電気自動車１５８０の運転者の操作情報
（加速、減速、停止など）や走行時の情報（上り坂や下り坂等の情報、駆動輪にかかる負
荷情報など）の入力情報に基づき、制御回路１５８２に制御信号を出力する。制御回路１
５８２は、処理装置１５８４の制御信号により、蓄電装置１５８１から供給される電気エ
ネルギーを調整して駆動装置１５８３の出力を制御する。交流電動機を搭載している場合
は、図示していないが、直流を交流に変換するインバータも内蔵される。

【0377】

蓄電装置１５８１は、給電装置１５９０からの電力供給により充電することができる。充
電は、ＡＣ／ＤＣコンバータ等の変換装置を介して、一定の電圧値を有する直流定電圧に
変換して行うことができる。蓄電装置１５８１として、本発明の一態様に係る蓄電装置を
搭載することで、電池の高容量化などに寄与することができ、利便性を向上させることが
できる。

【0378】

図２０乃至図２４を用いて説明した給電装置としては、例えば実施の形態１に示す装置２
００を適用することができる。

【0379】

図２０乃至図２４を用いて説明した蓄電装置としては、例えば実施の形態１に示す装置１
００を適用することができる。

【0380】

なお、一つの給電装置１４５０で複数の蓄電装置に給電することもできる。例えば、給電
装置１４５０は、無線信号を用いてそれぞれの電気機器に確認信号を送信し、電気機器か
らの応答信号により各電気機器に順番に給電を行うことができる。このとき、それぞれの
蓄電装置は、衝突防止機能（アンチコリジョン機能）を有し、給電装置１４５０から受信
した電波に対して各蓄電装置がそれぞれ異なるタイミングで応答できるようにしてもよい
。例えば、蓄電装置毎に異なる識別データを有する場合には、識別データに基づいて応答
させる蓄電装置を選択することができるため、各蓄電装置は、異なるタイミングで応答す
ることができる。よって、例えば給電装置１４５０が複数の発振回路を有する場合、各発
振回路を制御することにより複数の蓄電装置に対して順番に給電を行うこともできる。又
は、各蓄電装置に対して同時に給電を行うこともできる。

【0381】

以上のように、本発明の一態様である蓄電装置は、様々な電気機器に適用できる。

【実施例】

【0382】

本実施例では、蓄電装置の例について説明する。

【0383】

本実施例に係る蓄電装置は、コイン型の蓄電装置である。

【0384】

正極の作製では、表面に炭素層が形成されたＬｉＦｅＰＯ_４粒子とＮＭＰ（Ｎ－メチル－
ピロリドン）を混練機により２０００ｒｐｍで３分間攪拌・混合を行った。

【0385】

次に、超音波振動を３分間加え、混練機により２０００ｒｐｍで１分間攪拌・混合を行う
工程を５回繰り返し行った。

【0386】

次に、酸化グラフェンを該混合物に加え、混練機により２０００ｒｐｍでの２分間の攪拌
・混合を８回行った。

【0387】

その後、結着剤としてｐＶｄＦ（呉羽化学株式会社製）を加え混練機により２０００ｒｐ
ｍでの２分間の攪拌・混合を１回行った。

【0388】

さらに、ＮＭＰを添加して２０００ｒｐｍで２分間の攪拌・混合を行う工程を、試料が塗
工に適した粘度になるまで繰り返し行った。

【0389】

なお、炭素層が形成されたＬｉＦｅＰＯ_４粒子、酸化グラフェン、ｐＶｄＦの配合比を９
１．４：０．６：８（単位：ｗｔ％）とした。

【0390】

以上の工程によりスラリーを形成した。さらに、スラリーを、塗工装置（アプリケータ）
を用いて厚さ２０μｍのアルミニウム箔上に塗工した。このとき、塗工装置の塗工部と塗
工面との間隔を２３０μｍとし、塗工の速度を１０ｍｍ／ｓｅｃとした。

【0391】

上記試料を８０℃の温度で４０分間熱風乾燥した後、ロールプレス機を用いてプレスを行
った。さらに、減圧雰囲気下で１７０℃の温度で１０時間加熱し、再度プレスを行い、得
られた電極の一部を打ち抜くことにより正極を作製した。なお、プレス機のロールの温度
を１２０℃とし、正極の厚さが２０％減少する条件でプレスを行った。正極において、活
物質層の厚さは、５８μｍであり、電極密度は、１．８２ｇ／ｃｍ^３であり、ＬｉＦｅＰ
Ｏ_４の担持量は約９．７ｍｇ／ｃｍ^２であり、単極理論容量は約１．６ｍＡｈ／ｃｍ^２で
ある。

【0392】

上記表面に炭素層が形成されたＬｉＦｅＰＯ_４粒子は、固相法を用いて作製した材料であ
る。表面に炭素層が形成されたＬｉＦｅＰＯ_４粒子の作製では、ドライルーム環境下（露
点－５５℃～－７０℃）において、原料としてＬｉ_２ＣＯ_３：ＦｅＣ_２Ｏ_４・２Ｈ_２Ｏ：
ＮＨ_４Ｈ_２ＰＯ_４＝２：１：１のモル比となるように原料を秤量した。

【0393】

次に、これらを、ボールミルを用いて混合・粉砕した。ボールミルは、遊星回転式ボール
ミルであり、５００ｍｌのジルコニアポットと、直径３ｍｍ、３００ｇのジルコニアボー
ルを用い、総量１５０ｇの上記原料を回転数３００ｒｐｍで２時間処理を行った。混合・
粉砕には、溶媒として２５０ｍｌのアセトン（関東化学株式会社製、全体に対して０．０
０６８％の水を含む）を用いた。

【0394】

次に、ドライルーム環境下において、ホットプレートを用いて、５０℃で１時間以上２時
間以下の乾燥を行った。

【0395】

その後、上記ドライルーム環境下で真空乾燥機を用いて０．１ＭＰａの真空中で、８０℃
で２時間の乾燥を行った。

【0396】

次に、マッフル炉を用いて、３５０℃１０時間の焼成を行った。このとき、Ｎ_２流量は、
５ｌ／ｍｉｎである。

【0397】

次に、焼成した試料に対してグルコースを１０ｗｔ％秤量し、焼成した試料とグルコース
をボールミルを用いて混合・粉砕した。ここでは、上記混合・粉砕の工程と同じ装置、方
法を用いて混合・粉砕を行った。

【0398】

次に、上記ドライルーム環境下において、ホットプレートを用いて、５０℃で１時間以上
２時間以下の乾燥を行った。

【0399】

その後、上記ドライルーム環境下で真空乾燥機を用いて０．１ＭＰａの真空中で、８０℃
で２時間乾燥を行った。

【0400】

次に、マッフル炉を用いて、６００℃１０時間の焼成を行った。

【0401】

その後、上記ドライルーム環境下で、ボールミルを用いて凝集した活物質粒子の解砕を行
った。この解砕工程は、上述した原料の混合・粉砕と同一の条件で行ったが、回転数２０
０ｒｐｍ、処理時間を３０分とした点において異なる。

【0402】

次に、上記ドライルーム環境下において、ホットプレートを用いて、５０℃で１時間以上
２時間以下の乾燥を行った。

【0403】

その後、上記ドライルーム環境下で、真空乾燥機を用いて０．１ＭＰａの真空中で、１７
５℃の温度で２時間乾燥を行った。

【0404】

以上の工程により、表面に炭素層が形成されたＬｉＦｅＰＯ_４粒子を作製した。得られた
ＬｉＦｅＰＯ_４の一次粒子の径は、５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、二次粒子の径は
、２μｍ以下であった。

【0405】

酸化グラフェンは、Ｈｕｍｍｅｒｓ法を用いて作製した材料である。酸化グラフェンの作
製では、グラファイトと、ＫＭＯ_４と、硫酸と混合しグラファイトを酸化させる。さらに
塩酸で洗浄した後、水に分散させ超音波洗浄機を用いてグラファイトの一部を剥離する。
その後塩酸を除去し、減圧下でエバポレータ、エタノールを用いて水分を除去する。さら
に、得られた試料をダンシングミルで粉砕し乾燥させる。以上の工程により酸化グラフェ
ンを作製した。

【0406】

負極の作製では、粒子の表面に酸化珪素層が形成されたＭＣＭＢと、ＮＭＰと、ｐＶｄＦ
と、を混練機により２０００ｒｐｍで５分間攪拌・混合を行った。なお、ＭＣＭＢに対す
るｐＶｄＦの重量比を１０ｗｔ％（重量パーセント）とした。

【0407】

さらに、ＮＭＰを添加して２０００ｒｐｍで５分間の攪拌・混合を行う工程を、試料が塗
工に適した粘度になるまで繰り返し行った。

【0408】

以上の工程によりスラリーを形成した。さらに、スラリーを、塗工装置（アプリケータ）
を用いて厚さ１８μｍの銅箔上に塗工した。このとき、塗工装置の塗工部と塗工面との間
隔を２３０μｍとし、塗工の速度を１０ｍｍ／ｓｅｃとした。

【0409】

上記試料を７０℃の温度で４０分間熱風乾燥させた後、ロールプレス機を用いプレスを行
った。さらに減圧雰囲気下で１７０℃の温度で１０時間加熱し、再度プレスを行い、得ら
れた電極の一部を打ち抜くことにより負極を作製した。なお、プレス機のロールの温度を
１２０℃とし、正極の厚さが２０％減少する条件でプレスを行った。なお、負極において
、活物質層の厚さは８９μｍであり、電極密度は１．４２ｇ／ｃｍ^３であり、ＭＣＭＢの
担持量は約１１．４ｍｇ／ｃｍ^２であり、単極理論容量は約４．２ｍＡｈ／ｃｍ^２である
。

【0410】

酸化珪素層が形成されたＭＣＭＢ粒子は、ゾルゲル法を用いて作製した材料である。酸化
珪素層が形成されたＭＣＭＢ粒子の作製では、シリコンエトキシドと、塩酸と、トルエン
を加え、撹拌してＳｉ（ＯＥｔ）_４トルエン溶液を作製した。このとき、後に生成される
酸化珪素の割合がＭＣＭＢに対して１ｗｔ％（重量パーセント）になるようにシリコンエ
トキシドの量を決定した。この溶液の配合比は、Ｓｉ（ＯＥｔ）_４を３．１４×１０^―４
ｍｏｌ、１Ｎの塩酸を２．９１×１０^―４ｍｏｌ、トルエンを２ｍｌとした。

【0411】

次に、上記ドライルーム環境下において、Ｓｉ（ＯＥｔ）_４トルエン溶液に、平均粒径が
９μｍのＭＣＭＢを添加して撹拌した。この後、湿気環境において、７０℃で３時間溶液
を保持した。

【0412】

次に、マッフル炉を用いて、窒素雰囲気下において５００℃、３時間の焼成を行った。

【0413】

その後、乳鉢で凝集した活物質粒子の解砕を行うことにより、酸化珪素層が形成されたＭ
ＣＭＢ粒子を作製した。

【0414】

さらに、上記正極及び負極を用いてＣＲ２０３２タイプ（直径２０ｍｍ、高さ３．２ｍｍ
）のコイン型セルを作製した。このとき、セパレータとしては、厚さ２５μｍのポリプロ
ピレンを用いた。また、電解液としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカー
ボネート（ＤＥＣ）とを体積比で３：７の割合で混合し、混合した溶液に六フッ化リン酸
リチウム（ＬｉＰＦ_６）を１モル／リットルの濃度で溶解することにより作製した電解液
を用いた。

【0415】

さらに、作製したコイン型セルの充放電容量を評価した。評価では、定電流充放電装置（
東洋システム製ＴＯＳＣＡＴ－３１００）を用い、環境温度を２５℃、充放電レートを０
．２Ｃ（３４ｍＡ／ｇ）、上限電圧を４．０Ｖ、下限電圧２．０Ｖでコイン型セルの充放
電試験を行った。

【0416】

充放電試験の結果を図２５に示す。図２５は、横軸に容量（ｍＡｈ／ｇ）を、縦軸に電圧
（Ｖ）を示す。なお、充放電評価のサンプル数を３とし、それぞれの結果を実線、鎖線、
点線で示す。

【0417】

図２５から、いずれのサンプルも充電容量及び放電容量の最大値が１２０ｍＡｈ／ｇ程度
であることがわかる。よって、上記正極及び負極を用いて蓄電装置を構成することができ
ることが確認できた。

【符号の説明】

【0418】

１００ 装置
１１０ データ
１１１ 蓄電体
１１３ 回路
１１４ アンテナ
１１５ 回路
１１６ 回路
１１８ アンテナ
１１９ 回路
１２１ 回路
１３１ トランジスタ
１３２ トランジスタ
１４１ 回路
１４２ 回路
１４３ 負荷
１５０ トランジスタ
１７０ トランジスタ
１９１ 回路
１９２ インターフェース
１９３ 回路
１９４ 回路
２００ 装置
２１１ 回路
２１２ アンテナ
２１３ 回路
２１４ 回路
２１５ 回路
２２１ 回路
２２２ 回路
２２３ アンテナ
２３０ 回路
２３１ 回路
２３５ センサ
２４０ 外部電源
４００ メモリセル
４１１ トランジスタ
４１２ トランジスタ
４１３ 容量素子
６３１ トランジスタ
６３２ 容量素子
６３３ トランジスタ
６３４ トランジスタ
６３５ トランジスタ
６３６ インバータ
６３７ 容量素子
６５１ 記憶回路
６５２ 記憶回路
６５３ セレクタ
６５４ セレクタ
７０１ ユニット
７０２ ユニット
７０３ ユニット
７０４ ユニット
７１０ プロセッサ
７１１ バスブリッジ
７１２ メモリ
７１３ メモリインターフェース
７１５ クロック生成回路
７２０ コントローラ
７２１ コントローラ
７２２ Ｉ／Ｏインターフェース
７３０ パワーゲートユニット
７３１ スイッチ
７３２ スイッチ
７４０ クロック生成回路
７４１ 水晶発振回路
７４２ 発振子
７４３ 水晶振動子
７４５ タイマー回路
７４６ Ｉ／Ｏインターフェース
７５０ Ｉ／Ｏポート
７５１ コンパレータ
７５２ Ｉ／Ｏインターフェース
７６１ バスライン
７６２ バスライン
７６３ バスライン
７６４ データバスライン
７７０ 接続端子
７７１ 接続端子
７７２ 接続端子
７７３ 接続端子
７７４ 接続端子
７７５ 接続端子
７７６ 接続端子
７８０ レジスタ
７８３ レジスタ
７８４ レジスタ
７８５ レジスタ
７８６ レジスタ
７８７ レジスタ
８０１ トランジスタ
８０２ トランジスタ
８０３ 端子部
８１１ａ 導電層
８１１ｂ 導電層
８１１ｃ 導電層
８１３ 酸化物半導体層
８１４ 絶縁層
８１５ａ 導電層
８１５ｂ 導電層
８１５ｃ 導電層
８１６ 絶縁層
８１８ 導電層
８２１ 配線層
８２２ 配線層
８２３ 配線層
８２４ 配線層
８２５ 配線層
８２６ 配線層
８３１ａ 配線層
８３１ｂ 配線層
８３２ａ 配線層
８３２ｂ 配線層
８３３ａ 配線層
８３３ｂ 配線層
８３４ａ 配線層
８３４ｂ 配線層
８３５ａ 配線層
８３５ｂ 配線層
８３６ａ 配線層
８３６ｂ 配線層
８３７ａ 配線層
８３７ｂ 配線層
８３８ａ 配線層
８３８ｂ 配線層
９００ 回路基板
９１０ ラベル
９１１ 端子
９１２ 回路
９１３ 蓄電体
９１４ アンテナ
９１５ アンテナ
９１６ 層
９１７ 層
９１８ アンテナ
９１９ 端子
９２０ 表示装置
９２１ センサ
９２２ 端子
９３０ 筐体
９３１ 負極
９３２ 正極
９３３ セパレータ
９５１ 端子
９５２ 端子
９６１ 負極集電体
９６２ 負極活物質層
９７３ 負極活物質
９７４ 導電助剤
９７５ グラフェン
９８１ 正極集電体
９８２ 正極活物質層
９８３ 正極活物質
９８４ グラフェン
９９１ 正極集電体
９９２ 正極活物質層
９９３ 正極
９９４ 負極集電体
９９５ 負極活物質層
９９６ 負極
９９７ セパレータ
９９８ 電解液
９９９ 外装体
１１００ 携帯端末
１１１１ 筐体
１１１２ 表示部
１１１３ 蓄電装置
１１１４ 電源スイッチ
１１２１ 端子
１１２２ 端子
１１３１ 無線通信回路
１１３２ アナログベースバンド回路
１１３３ デジタルベースバンド回路
１１３４ 蓄電装置
１１３５ 電源回路
１１３６ アプリケーションプロセッサ
１１３７ ＣＰＵ
１１４１ ディスプレイコントローラ
１１４２ メモリ
１１４３ ディスプレイ
１１４４ 表示部
１１４５ ソースドライバ
１１４６ ゲートドライバ
１１４８ キーボード
１１４９ タッチセンサ
１２１１ 筐体
１２１２ 先端工具
１２１４ トリガースイッチ
１２１５ ハンドル部
１２１６ 蓄電装置
１２１７ 着脱制御スイッチ
１２２１ 筐体
１２２２ ブレード
１２２４ トリガースイッチ
１２２５ ハンドル部
１２２６ 蓄電装置
１２２７ 着脱制御スイッチ
１３００ 給電装置
１３１１ アンテナ
１３１２ アンテナ
１４００ 表示装置
１４０１ 筐体
１４０２ 表示部
１４０３ スピーカ部
１４０４ 蓄電装置
１４１０ 照明装置
１４１１ 筐体
１４１２ 光源
１４１３ 蓄電装置
１４１４ 天井
１４１５ 側壁
１４１６ 床
１４１７ 窓
１４２０ 室内機
１４２１ 筐体
１４２２ 送風口
１４２３ 蓄電装置
１４２４ 室外機
１４３０ 電気冷凍冷蔵庫
１４３１ 筐体
１４３２ 冷蔵室用扉
１４３３ 冷凍室用扉
１４３４ 蓄電装置
１４４０ 時計
１４４１ 蓄電装置
１４５０ 給電装置
１５８０ 電気自動車
１５８１ 蓄電装置
１５８２ 制御回路
１５８３ 駆動装置
１５８４ 処理装置
１５９０ 給電装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】