JP6745587B2

JP6745587B2 - 電極の製造方法

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Publication number: JP6745587B2
Application number: JP2015106099A
Authority: JP
Inventors: 達也池沼
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2014-05-29
Filing date: 2015-05-26
Publication date: 2020-08-26
Anticipated expiration: 2035-05-26
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Description

本発明の一態様は、蓄電池用電極の製造方法に関する。

なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関するものである。または、本発明の一態様は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関するものである。そのため、より具体的に本明細書で開示する本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、それらの駆動方法、及び、それらの製造方法を一例として挙げる事が出来る。

近年の携帯電話、スマートフォン、電子書籍端末（電子ブック）、携帯型ゲーム機等の携帯型電子機器の著しい普及に伴い、その駆動電源である二次電池の小型化・大容量化の要求が高まっている。携帯型電子機器に用いられる二次電池として、高いエネルギー密度、大容量といった利点を有するリチウムイオン二次電池に代表される蓄電池が広く利用されている。

蓄電池の中でも高エネルギー密度を有することで広く普及しているリチウムイオン二次電池は、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）や、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）などの活物質を含む正極と、リチウムの吸蔵・放出が可能な黒鉛等の炭素材料からなる負極と、エチレンカーボネートやジエチルカーボネートなどの有機溶媒にＬｉＢＦ_４やＬｉＰＦ_６等のリチウム塩からなる支持電解質を溶解させた非水電解液などにより構成される。リチウムイオン二次電池の充放電は、二次電池中のリチウムイオンが非水電解液を介して正極−負極間を移動し、正極負極の活物質にリチウムイオンが挿入脱離することにより行われる。特に特許文献１はロッキングチェア型反応を用いたリチウムイオン電池を示した文献として非常に高く評価されている。

ここで一般に広く使用されている電池電極の構造について説明する。電極は、導電性支持体である集電体の上に、活物質としての無機化合物粒子および電極としての形状を保つためのバインダを含む活物質層を有する。バインダとしては有機高分子が用いられるが、バインダは、電気化学的に安定である事も必要とされるため、強誘電体ポリマーであるポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）や、合成ゴムの一種であるスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）が、よく用いられる。また、電極に対して均一に電圧を印加させるために、活物質層には導電助剤が加えられる。導電助剤としては、電気化学的な安定性の観点から炭素材料、特にカーボンブラックが主に用いられる。これらのバインダ及び導電助剤等により安定な形状を保つ活物質層中に含まれる活物質粒子は、電気的に並列に接続された状態となっている。

一方で、バインダとして安定に使用可能と知られる材料は絶縁物であり、導電助剤として用いられる炭素材料は結着力を殆ど有しない。電極はキャリアイオンを輸送する電解液を含むための孔を有する事や、或る程度の柔軟性も求められる。また、容量を大きくするために活物質層を十分厚くすると、様々なオーム抵抗が加わるために電極内の活物質の反応は不均一になりやすいという問題も生じる。

これらの問題を踏まえ、電圧が高く酸化反応が起こり易い正極では、強誘電体ポリマーであるＰＶｄＦをバインダに用い、粒子径の小さなカーボンブラック、典型的にはアセチレンブラックを導電助剤に用いる事で、形状を安定させ、導電性を確保する技術が知られている。

このような例として、特許文献２には、カーボンブラックによってＰＶｄＦのゲル化が進行しやすくなる事を防ぐ工夫について述べられている。また、特許文献３には、高次構造を持つカーボンブラックであるケッチェンブラック（登録商標）と、ＰＶｄＦや、ＰＶｄＦを含むコポリマーとの組み合わせについて述べられている。

米国再発行特許発明４６６８５９５号明細書米国特許６２００７０３号明細書米国特許出願公開第２０１０／０２６６８８２号明細書

近年のエネルギー需要は、結着性についても電極抵抗の低減についても更なる性能向上を強く要求している。

そこで、上記課題に鑑み、本発明の一態様では、バインダと導電助剤の間に相互作用を持つ蓄電池用電極の製造方法を提供する事を目的の一とする。また、該製造方法により製造された蓄電池用電極を用いる事により、電極体積当たりの容量が大きい蓄電池を提供する事を目的の一とする。

上記課題に鑑み、本発明の一態様では、活物質層中でポリフッ化ビニリデン構造を含む高分子を変性させる事で、酸素を有するグラフェンとの相互作用を増大させ、電極強度を向上させる事を目的の一とする。またポリフッ化ビニリデン構造を含む高分子を変性させる事で、酸素を有するグラフェンと複合化させ、電極抵抗を軽減する事を目的の一とする。また該電極を含む蓄電池を提供する事でサイクル特性を向上させる事を目的の一とする。また該変性はポリフッ化ビニリデン構造からフッ化水素を脱離させることを指す。該変性した構造はポリエン構造又は芳香環構造を指す。

上記課題に鑑み、本発明の一態様では、電極に含まれるポリフッ化ビニリデン構造を含む高分子を変性させる事で、還元処理を経た炭素材料との相互作用を増大させる事を目的の一とする。またポリフッ化ビニリデン構造を含む高分子を変性させる事で、還元剤による処理を経た炭素材料と複合化させ、電極抵抗を軽減する事を目的の一とする。ポリフッ化ビニリデン構造を含む高分子を変性させ、集電体と接する炭素材料に対して還元剤による処理を施す事で、集電体との界面抵抗の軽減および界面接着強度の向上を目的の一とする。また該変性はポリフッ化ビニリデン構造からフッ化水素を脱離させることを指す。該変性した構造はポリエン構造又は芳香環構造を指す。

上記課題に鑑み、本発明の一態様では、変性させたポリフッ化ビニリデン構造を含む高分子と、酸素を有するグラフェンを用いた蓄電池用電極を提供する事を目的の一とする。変性させたポリフッ化ビニリデン構造を含む高分子を有する活物質層と、カーボンブラック層と、カーボンブラック層と接する集電体を有する電極を提供する事を目的の一とする。また該電極を含む蓄電池を提供する事を目的の一とする。

上記課題に鑑み、本発明の一態様では、電極に含まれるポリフッ化ビニリデン構造を含む高分子を変性させる事で、強度を向上させた電極の製造方法を提供する事を目的の一とする。ポリフッ化ビニリデン構造を含む高分子及び酸化グラフェンを有する電極に還元処理を施して、電極強度が向上した均一な電極導電パスを持つ電極の製造方法を提供する事を目的の一とする。また、還元処理に対して適したカーボンブラック層と、カーボンブラック層と接する集電体と、用いる還元剤との組み合わせによって、集電体と活物質層の接着強度を向上させた電極の製造方法について提供する事を目的の一とする。

ここでグラフェンとは、炭素が形成する六角形の骨格を平面状に延ばした結晶構造をもつ炭素材料である。グラフェンはグラファイト結晶の一原子面を取り出したものであり、電気的、機械的又は化学的性質に驚異的な特徴を有することから、高移動度の電界効果トランジスタや高感度のセンサ、高効率な太陽電池、次世代向けの透明導電膜など、様々な分野での応用が期待され、注目を浴びている。

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。一枚のグラフェンのシートをグラフェンフレークという。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（酸化グラフェン中での脱離反応とも呼ぶ。）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場合がある。グラフェンに酸素が含まれる場合、酸素の割合は、ＸＰＳで測定した場合にグラフェン全体の２ａｔｏｍ％以上２０ａｔｏｍ％以下、好ましくは３ａｔｏｍ％以上１５ａｔｏｍ％以下である。また還元された酸化グラフェン、即ちＲｅｄｕｃｅｄＧｒａｐｈｅｎｅＯｘｉｄｅ（ＲＧＯ）もグラフェンに含める。

上記課題に鑑み、本発明の一態様では、新規な電極、新規な二次電池、または、新規な蓄電装置を提供することを課題とする。なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。なお、これら以外の課題は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。

そこで、本発明の一態様は、活物質粒子と、グラフェンと、ポリフッ化ビニリデン構造を有する高分子とを含み、ポリフッ化ビニリデン構造を有する高分子は一部にポリエン構造又は芳香環構造を有する電極である。

または、本発明の一態様は、活物質粒子と、ポリフッ化ビニリデン構造を有する高分子とを含む活物質層と、金属箔と、実質的に炭素粒子から成る層とを含む集電体とを含む電極であり、ポリフッ化ビニリデン構造を有する高分子は一部にポリエン構造又は芳香環構造を有する電極である。

または、本発明の一態様は、活物質粒子と、グラフェンと、ポリフッ化ビニリデン構造を有する高分子とを含む活物質層と、金属箔と、実質的に炭素粒子から成る層とを含む集電体とを含み、ポリフッ化ビニリデン構造を有する高分子は、一部にポリエン構造又は芳香環構造を有する電極である。

または、本発明の一態様は、上記構成のいずれかにおいて、ポリエン構造又は芳香環構造は、二つのポリフッ化ビニリデン構造の間にある電極である。

または、本発明の一態様は、上記構成のいずれかにおいて、グラフェンは、酸素を含み、ＸＰＳにより測定される酸素の割合は、グラフェン全体の１ａｔｍ％以上２０ａｔｍ％以下である電極である。

または、本発明の一態様は、上記構成のいずれかの電極と、電解質とを含む蓄電池である。

または、本発明の一態様は、上記各構成の蓄電池と、筐体、表示装置、またはスイッチとを有する電気機器である。

または、本発明の一態様は、活物質粒子と、酸化グラフェンと、ポリフッ化ビニリデン構造を有する高分子とを含む活物質層を集電体上に形成し、還元剤を含む水溶液に集電体を浸潤させて、ポリフッ化ビニリデン構造を有する高分子からフッ化水素を脱離させることにより、該高分子を変性させて電極を形成する電極の製造方法である。

または、本発明の一態様は、金属箔上に実質的に炭素粒子からなる層を塗布して集電体を形成し、酸化グラフェンと、ポリフッ化ビニリデン構造を有する高分子とを含む活物質層を集電体上に形成し、還元剤を含む水溶液に集電体を浸潤させて、ポリフッ化ビニリデン構造を有する高分子からフッ化水素を脱離させることにより、該高分子を変性させて電極を形成する電極の製造方法である。

または、本発明の一態様は、上記各構成のいずれかにおいて、還元剤は、−５．０ｅＶ以上−３．８ｅＶ以下のＬＵＭＯ準位を持つ材料である電極の製造方法である。

または、本発明の一態様は、上記各構成のいずれかにおいて、還元剤は、飽和カロメル電極に対して−０．４Ｖ以上＋０．８Ｖ以下の還元電位を持つ材料である電極の製造方法である。

または、本発明の一態様は、活物質とグラフェンとを含む複合粒子と、ポリフッ化ビニリデン構造を有する高分子とを含む活物質層を集電体上に形成し、純水又は水溶液に活物質層を浸潤させて、ポリフッ化ビニリデン構造を有する高分子からフッ化水素を脱離させることにより、該高分子を変性させて電極を形成する電極の製造方法である。

または、本発明の一態様は、金属箔上に実質的に炭素粒子からなる層を塗布して集電体を形成し、集電体上に、活物質粒子と、ポリフッ化ビニリデン構造を有する高分子とを含む活物質層を形成し、活物質層を純水又は水溶液に浸潤させて、ポリフッ化ビニリデン構造を有する高分子からフッ化水素を脱離させて電極を形成する、電極の製造方法である。

または、本発明の一態様は、上記各構成のいずれかにおいて、フッ化水素の脱離により、ポリフッ化ビニリデン構造からポリエン構造又は芳香環構造が生じる電極の製造方法である。

または、本発明の一態様は、上記各構成のいずれかにおいて、水溶液は、ｐＫａ−４＜ｐＫｂ＜ｐＫａ＋４で表わされる、電極の製造方法である。

または、本発明の一態様は、上記各構成のいずれかにおいて、水溶液は、５＜ｐＨ＜９で表わされる、電極の製造方法である。

本発明の一態様によれば、強い電極強度と良好な電気伝導度とを併せ持つ電極を提供する事が出来る。

本発明の一態様によれば、集電体と活物質層間の強い接着性と低く安定した電極界面抵抗を併せ持つ電極を提供する事が出来る。

本発明の一態様によれば、大きな電極容量と高速充放電特性、及び改善されたサイクル特性を持つ蓄電池を提供する事が出来る。

本発明の一態様によれば、新規な電極、新規な二次電池、または新規な蓄電装置を提供する事が出来る。なお、本発明の一態様はこれらの効果に限定されるものではない。本発明の一態様は、状況に応じてこれら以外の効果を有する場合もある。本発明の一態様は、場合によっては、又は状況によってはこれらの効果を有さない場合もある。

蓄電池用電極を説明する図。本発明の一態様に於ける酸化グラフェンの分子間力を説明する図。本発明の一態様に於ける変性高分子を説明する図。コイン型蓄電池を説明する図。ラミネート型蓄電池を説明する図。ラミネート型蓄電池を説明する図。円筒型蓄電池を説明する図。電気機器の一例を説明する図。電気機器の一例を説明する図。電気機器の一例を説明する図。粒度分布の分析結果を示す図。本発明の一態様である電極を用いた電池の、電池特性を示す図。ＴｏＦ−ＳＩＭＳ分析結果を示す図。ＴｏＦ−ＳＩＭＳ分析結果を示す図。

以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。ただし、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に理解される。従って、本発明は、以下の実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

（実施の形態１）
本実施の形態では、図１を用いて、本発明の一態様に係る蓄電池用電極の製造方法について説明する。

図１（Ａ）は蓄電池用電極１００の斜視図であり、図１（Ｂ）は蓄電池用電極１００の縦断面図である。図１（Ａ）では蓄電池用電極１００を矩形のシート形状で示しているが、蓄電池用電極１００の形状はこれに限らず、任意の形状を適宜選択することができる。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）においては、活物質層１０２は集電体１０１の一方の面にのみ形成されているが、活物質層１０２は集電体１０１の両面に形成してもよい。また、活物質層１０２は集電体１０１の表面全域に形成する必要はなく、電極タブと接続するための領域等、非塗布領域を適宜設ける。

正極集電体や負極集電体に用いる集電体は、蓄電装置内で顕著な化学変化を引き起こさずに高い導電性を示す限り、特別な制限はない。例えば、金、白金、鉄、ニッケル、銅、アルミニウム、チタン、タンタル、マンガン等の金属、及びこれらの合金（ステンレスなど）を用いることができる。また、これらの金属または合金に、シリコン、ネオジム、スカンジウム、モリブデンなどを添加して耐熱性を向上させてもよい。また、これらの金属または合金に、炭素、ニッケル、またはチタン等で被覆をしてもよい。また、集電体は、箔状、シート状、板状、網状、円柱状、コイル状、パンチングメタル状、エキスパンドメタル状、多孔質状及び不織布を包括する様々な形態等の形状を適宜用いることができる。さらに、活物質との密着性を上げるために集電体は表面に細かい凹凸を有していてもよい。また、集電体は、厚みが５μｍ以上３０μｍ以下のものを用いるとよい。

図１（Ｃ）に、活物質層１０２の縦断面図を示す。活物質層１０２は、粒状の活物質１０３と、導電助剤としてのグラフェンであるグラフェンフレーク１０４と、結着剤（バインダともいう。図示せず）と、を含む。

活物質層１０２の縦断面においては、図１（Ｃ）に示すように、活物質層１０２の内部において概略均一にシート状のグラフェンフレーク１０４が分散する。図１（Ｃ）においてはグラフェンフレーク１０４を模式的に太線で表しているが、実際には炭素分子の単層又は多層の厚みを有する薄膜である。複数のグラフェンフレーク１０４は、複数の粒状の活物質１０３を包むように、覆うように、あるいは複数の粒状の活物質１０３の表面上に貼り付くように形成されているため、互いに面接触している。また、グラフェンフレーク１０４どうしも互いに面接触することで、複数のグラフェンフレーク１０４により三次元的な電気伝導のネットワークを形成している。

これはグラフェンの形成に、極性溶媒中での分散性が極めて高い酸化グラフェンを用いているためである。均一に分散した酸化グラフェンを含有する分散媒から溶媒を揮発除去し、酸化グラフェンを還元してグラフェンとするため、活物質層１０２に残留するグラフェンフレーク１０４は部分的に重なり合い、互いに面接触する程度に分散していることで電気伝導の経路を形成している。

従って、活物質と点接触するアセチレンブラック等の従来の粒状の導電助剤と異なり、グラフェンは接触確率の大きい面接触を可能とするものであるから、少量の導電助剤で粒状の活物質１０３とグラフェンフレーク１０４との電気伝導の経路を形成する事ができる。よって、活物質層１０２中の活物質１０３の比率を増加させることができる。これにより、蓄電池の放電容量を増加させる事が出来る。

活物質１０３は、リチウムイオン等のキャリアイオンの挿入及び脱離が可能な材料であればよい。適当な手段により粉砕、造粒及び分級する事で、活物質の平均粒径や粒径分布を制御する事が出来る。このため、図１（Ｃ）においては、活物質１０３を模式的に球で示しているが、この形状に限られるものではない。

活物質１０３の一次粒子の平均粒径は、５００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下のものを用いるとよい。この粒状の活物質１０３の複数と面接触するために、グラフェンフレーク１０４は一辺の長さが５０ｎｍ以上１００μｍ以下、好ましくは８００ｎｍ以上２０μｍ以下であると好ましい。

活物質１０３に正極活物質を用いる場合には、リチウムイオンの挿入および脱離が可能な材料を用いることができ、例えば、オリビン型構造、層状岩塩型構造、またはスピネル型構造、ＮＡＳＩＣＯＮ型結晶構造を有する材料等を用いることができる。

例えば、正極活物質として、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。

または、オリビン型構造のリチウム含有複合リン酸塩を用いる事が出来る。これは一般式ＬｉＭＰＯ_４（Ｍは、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉの一以上）で表わす事が出来る。一般式ＬｉＭＰＯ_４の代表例としては、ＬｉＦｅＰＯ_４、ＬｉＮｉＰＯ_４、ＬｉＣｏＰＯ_４、ＬｉＭｎＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ａＮｉ_ｂＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ａＣｏ_ｂＰＯ_４、ＬｉＦｅ_ａＭｎ_ｂＰＯ_４、ＬｉＮｉ_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_ｃＣｏ_ｄＭｎ_ｅＰＯ_４（ｃ＋ｄ＋ｅは１以下、０＜ｃ＜１、０＜ｄ＜１、０＜ｅ＜１）、ＬｉＦｅ_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）等のリチウム金属リン酸化合物が挙げられる。

または、一般式Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＭＳｉＯ_４（Ｍは、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｍｎ（ＩＩ）、Ｃｏ（ＩＩ）、Ｎｉ（ＩＩ）の一以上、０≦ｊ≦２）等のリチウム含有遷移金属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）}ＦｅＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＮｉＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＣｏＳｉＯ_４、Ｌｉ_{（２−ｊ）}ＭｎＳｉＯ_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）等のリチウム金属シリケート化合物が挙げられる。

また、活物質１０３として、Ａ_ｘＭ_２（ＸＯ_４）_３（Ａ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｘ＝Ｓ、Ｐ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｓ、Ｓｉ）の一般式で表されるＮＡＳＩＣＯＮ型化合物を用いることができる。ＮＡＳＩＣＯＮ型化合物としては、Ｆｅ_２（ＭｎＯ_４）_３、Ｆｅ_２（ＳＯ_４）_３、Ｌｉ_３Ｆｅ_２（ＰＯ_４）_３等が挙げられる。また、正極活物質として、Ｌｉ_２ＭＰＯ_４Ｆ、Ｌｉ_２ＭＰ_２Ｏ_７、Ｌｉ_５ＭＯ_４（Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ）の一般式で表される化合物、ＮａＦ_３、ＦｅＦ_３等のペロブスカイト型フッ化物、ＴｉＳ_２、ＭｏＳ_２等の金属カルコゲナイド（硫化物、セレン化物、テルル化物）、ＬｉＭＶＯ_４等の逆スピネル型の結晶構造を有する材料、バナジウム酸化物系（Ｖ_２Ｏ_５、Ｖ_６Ｏ_１３、ＬｉＶ_３Ｏ_８等）、マンガン酸化物、有機硫黄化合物等の材料を用いることができる。

なお、リチウムイオン以外のアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオンをキャリアイオンに用いる場合、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遷移金属ケイ酸塩中のリチウムを、アルカリ金属（例えばナトリウムやカリウム）、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）などのキャリアイオンで置換した化合物を正極活物質として用いてもよい。

正極活物質の平均粒径は、例えば５ｎｍ以上５０μｍ以下が好ましい。

活物質１０３に負極活物質を用いる場合は、炭素系材料、合金系材料等を用いることができる。

炭素系材料としては、黒鉛、易黒鉛化性炭素（ソフトカーボン）、難黒鉛化性炭素（ハードカーボン）、カーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンブラック等が挙げられる。

黒鉛としては、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、コークス系人造黒鉛、ピッチ系人造黒鉛等の人造黒鉛や、球状化天然黒鉛等の天然黒鉛が挙げられる。

黒鉛はリチウムイオンが黒鉛に挿入されてリチウム−黒鉛層間化合物を生成するとリチウム金属と同程度に卑な電位を示す。これにより、リチウムイオン二次電池は高い作動電圧を示すことができる。さらに、黒鉛は、単位体積当たりの容量が比較的高い、充放電に伴う体積変化が小さい、安価である、リチウム金属に比べて安全性が高い等の利点を有する。

また、負極活物質として、キャリアイオンとの合金化・脱合金化反応により充放電する事が可能な材料も用いる事ができる。例えばキャリアイオンがリチウムイオンである場合、Ｍｇ、Ｃａ、Ｇａ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｓ、Ｈｇ及びＩｎ等のうち少なくとも一つを含む材料を用いることができる。このような元素は炭素と比べて容量が大きく、特にシリコンは４２００ｍＡｈ／ｇと高い理論容量を持つ。このため、負極活物質にシリコンを用いる事が好ましい。このような元素を用いた材料としては、例えば、ＳｉＯ、Ｍｇ_２Ｓｉ、Ｍｇ_２Ｇｅ、ＳｎＯ、ＳｎＯ_２、Ｍｇ_２Ｓｎ、ＳｎＳ_２、Ｖ_２Ｓｎ_３、ＦｅＳｎ_２、ＣｏＳｎ_２、Ｎｉ_３Ｓｎ_２、Ｃｕ_６Ｓｎ_５、Ａｇ_３Ｓｎ、Ａｇ_３Ｓｂ、Ｎｉ_２ＭｎＳｂ、ＣｅＳｂ_３、ＬａＳｎ_３、Ｌａ_３Ｃｏ_２Ｓｎ_７、ＣｏＳｂ_３、ＩｎＳｂ、ＳｂＳｎ等が挙げられる。

また、負極活物質として、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）、リチウムチタン酸化物（Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２）、五酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）、酸化タングステン（ＷＯ_２）、酸化モリブデン（ＭｏＯ_２）等の酸化物を用いることができる。

また、負極活物質として、リチウムと遷移金属の複窒化物である、Ｌｉ_３Ｎ型構造をもつＬｉ_３−ｘＭ_ｘＮ（Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ）を用いることができる。例えば、Ｌｉ_２．６Ｃｏ_０．４Ｎ_３は大きな充放電容量（９００ｍＡｈ／ｇ、１８９０ｍＡｈ／ｃｍ^３）を示す。

リチウムと遷移金属の複窒化物を用いると、負極活物質中にリチウムイオンを含むため、正極活物質としてリチウムイオンを含まないＶ_２Ｏ_５、Ｃｒ_３Ｏ_８等の材料と組み合わせることが出来る。なお、正極活物質にリチウムイオンを含む材料を用いる場合でも、あらかじめ正極活物質に含まれるリチウムイオンを脱離させることで、負極活物質としてリチウムと遷移金属の複窒化物を用いることができる。

また、コンバージョン反応が生じる材料を負極活物質として用いることもできる。例えば、酸化コバルト（ＣｏＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化鉄（ＦｅＯ）等の、リチウムと合金化反応を行わない遷移金属の酸化物を負極活物質に用いてもよい。コンバージョン反応が生じる材料としては他に、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＣｕＯ、Ｃｕ_２Ｏ、ＲｕＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３等の酸化物、ＣｏＳ_０．８９、ＮｉＳ、ＣｕＳ等の硫化物、Ｚｎ_３Ｎ_２、Ｃｕ_３Ｎ、Ｇｅ_３Ｎ_４等の窒化物、ＮｉＰ_２、ＦｅＰ_２、ＣｏＰ_３等のリン化物、ＦｅＦ_３、ＢｉＦ_３等のフッ化物が挙げられる。なお、上記フッ化物の電位は高いため、正極活物質として用いてもよい。

本実施の形態に於いては導電助剤としてグラフェンを用いる。グラフェンは酸化グラフェンを還元する事によって得る。酸化グラフェンは、Ｈｕｍｍｅｒｓ法、ＭｏｄｉｆｉｅｄＨｕｍｍｅｒｓ法、又は黒鉛類の酸化等、種々の合成法を用いて作製することができる。

例えば、Ｈｕｍｍｅｒｓ法は、鱗片状グラファイト等のグラファイトを酸化して、酸化グラファイトを形成する手法である。形成された酸化グラファイトは、グラファイトが部分的に酸化されることでカルボニル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基等の官能基が結合したものであり、グラファイトの結晶性が損なわれ、層間の距離が大きくなっている。このため超音波処理等により、容易に層間を分離して、酸化グラフェンを得ることができる。

また、酸化グラフェンの一辺の長さ（フレークサイズともいう。）は、５０ｎｍ以上１００μｍ以下、好ましくは８００ｎｍ以上２０μｍ以下である。

本発明の一態様に係る蓄電池用電極においては、このグラフェンを電極の導電助剤として用いる。しかし、グラフェン、又は酸化グラフェンをあらかじめ還元して形成したグラフェン（ＲｅｄｕｃｅｄＧｒａｐｈｅｎｅＯｘｉｄｅの略記としてＲＧＯとも呼ぶ）を活物質やバインダと混練して蓄電池用電極を作製した場合、グラフェンやＲＧＯは分散性に劣るために電極中で凝集し、十分な電池特性を得ることは難しくなる。

一方で、電極の導電助剤の原材料として酸化グラフェンを用い、活物質や結着剤とを極性溶媒中で混練することで得られた混合物を集電体上に設けた後、還元処理により酸化グラフェンを還元してグラフェンを形成することができる。この方法により電極を製造した場合、活物質や結着剤を含む活物質層中に、グラフェンによる電気伝導のためのネットワークが形成される。その結果、グラフェンにより活物質どうしが電気的に接続された電気伝導性の高い活物質層を有する電極を形成する事が出来る。

これは、図２に示すようにグラフェンの原材料として用いる酸化グラフェンがエポキシ基、カルボニル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基等の官能基を有する極性物質であることに由来する。酸化グラフェンは極性溶媒中においては、官能基中の酸素がマイナスに帯電するため、異なる酸化グラフェンフレーク同士では凝集しにくい。一方で、混練に用いられる極性溶媒や活物質との相互作用が大きく、酸化グラフェンが有するエポキシ基等の官能基が極性溶媒と相互作用する。従って、酸化グラフェンフレーク同士の凝集が阻害され、結果として分散媒中に酸化グラフェンが均一に分散すると考えられる。また、薄く、従って分子間力の大きな酸化グラフェンは特に酸素を含む活物質粒子に接着しやすく、酸化グラフェンフレーク同士は接着しにくいので、酸素を含む活物質粒子同士の凝集が抑えられる傾向にある。

導電助剤の原材料として酸化グラフェンを用いる場合、酸化グラフェンは分散媒に対して分散性が良好であるものの、導電性は極めて低いため、酸化グラフェンのままでは導電助剤としては機能しない。しかしながら、酸化グラフェンはグラフェンに由来する安定な骨格を有するため、還元処理によって容易に導電性を付与する事が出来る。

ここで酸化グラフェンの還元方法としては、加熱による還元（熱還元）、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る電気化学的な還元（電気化学還元）、還元剤による還元（化学還元）が主に挙げられる。

熱還元を行なう際は、他の材料が分解や変質を起こさない事に留意する必要がある。

電気化学還元を行なう際は、電解液が蓄電池用電極を構成する材料を溶解させない条件下において、電極に十分均一に電圧を印加するように留意する事が必要となる。

化学還元を行なう際は、還元剤や還元液により活物質や集電体が溶解や変質をしないように留意する必要がある。

これら酸化グラフェンの還元方法については後に詳述する。

上記のような材料を用いて電極を作製する。

まず、酸化グラフェン及び活物質粒子を混ぜ、１−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）やジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）等の極性溶媒を添加して、混練してペースト状の混合物を調製する。特に活物質１０３に酸素を含む材料を用いると活物質粒子と酸化グラフェンを均一に分散させ、且つ二次粒子径の小さな、即ち凝集の解かれた状態で混練する事が出来る。また、ここでペースト状とは、静置状態で自由に流動しない程度の粘度を指す。

得られたペースト状の混合物を固練りする。ここで固練りとは、高粘度における混練を指し、大きな剪断力を生じるため、活物質や酸化グラフェンの分散や酸化グラフェンの剥離が起こり易い。固練りする手段としては、プラネタリミキサーやニーダーなどの装置を用いる事が出来る。

更に、固練り後のペースト状の混合物に溶媒およびバインダを添加して粘度を調整し、スラリー状の混合物とする。ここでスラリー状とは静置状態でも流動性を有する程度の粘度を指す。スラリー状の混合物を混練する手段としては撹拌脱泡機やディゾルバーなど、各種ミキサーを用いる事が出来る。

ここでバインダにはポリフッ化ビニリデン構造を含む高分子を用いる。ポリフッ化ビニリデン構造を含む高分子にはポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）や、ＰＶｄＦを含むコポリマー、例えばＰＶｄＦとポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とのコポリマーが挙げられる。ＰＶｄＦは塩基と一旦反応するとフッ化水素の脱離反応が連鎖的に進行する。この連鎖反応はコポリマーにする事で抑制する事が出来る。

なお、高粘度と低粘度で、装置を変えてもよいし、自転公転撹拌機などで粘度のみを徐々に変えて混練してもよい。また非常に高速で撹拌するならば低粘度でも十分な剪断力を生む事が出来るので、ペースト状での混練を経ずにスラリー状としてから混練しても均一に混練する事が出来る。

スラリー状の混合物を集電体の片面又は両面に塗布する。塗布は例えばスロットダイ方式、グラビア、ブレード法、それらを組み合わせた方法を用いる事が出来る。

続いて通風乾燥又は減圧乾燥等の方法で溶媒を揮発させ、活物質層１０２と集電体１０１を有する電極とする。通風乾燥では、例えば５０℃以上１８０℃以下の熱風を用いる事が出来る。これにより、活物質層１０２中に含まれる極性溶媒を揮発させる。

ここで、酸化グラフェンは、酸化グラフェン、活物質、導電助剤及びバインダの混合物の総重量に対して、０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下、好ましくは０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下、より好ましくは０．２ｗｔ％以上２ｗｔ％以下、さらに好ましくは０．２ｗｔ％以上１ｗｔ％以下の割合で含まれていればよい。一方、活物質層中のグラフェンは、活物質層の総重量に対して０．０５ｗｔ％以上５ｗｔ％以下、好ましくは０．０５ｗｔ％以上２．５ｗｔ％以下、より好ましくは０．１ｗｔ％以上１ｗｔ％以下、さらに好ましくは０．１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下の割合で含まれていればよい。これは、酸化グラフェンの還元により、グラフェンの重量がほぼ半減するためである。バインダは０．５ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下、好ましくは１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下の割合で含まれていればよい。

この活物質層１０２を、ロールプレス法や平板プレス法等の圧縮方法によりプレスして高密度化する事が出来る。

次に、還元剤を含む溶液（還元液とも呼ぶ。）中で反応させる。この反応により、活物質層に含まれる酸化グラフェンは還元され、グラフェンが形成される。なお、酸化グラフェンに含まれる酸素は必ずしも全て脱離される必要はなく、一部の酸素は、グラフェンに残存してもよい。グラフェンに酸素が含まれる場合、ＸＰＳで測定される酸素の割合は、グラフェン全体の２ａｔｍ％以上２０ａｔｍ％以下、好ましくは３ａｔｍ％以上１５ａｔｍ％以下である。この還元処理は、室温以上１５０℃以下の温度で行なうことが好ましい。

溶質としては−５．０ｅＶ以上−３．８ｅＶ以下のＬＵＭＯ準位を持つ材料を用いる事が出来る。または、−１．３Ｖ以上＋０．８Ｖ以下（ｖｓ．ＳＣＥ）、好ましくは−０．４Ｖ以上＋０．８Ｖ以下（ｖｓ．ＳＣＥ）の還元電位を持つ還元剤を用いる事が出来る。具体的な還元剤としてはアスコルビン酸、ヒドラジン、ジメチルヒドラジン、ヒドロキノン、水素化硼素ナトリウム（ＮａＢＨ_４）、テトラブチルアンモニウムブロマイド（ＴＢＡＢ）、Ｎ，Ｎ−ジエチルヒドロキシルアミン、及びそれらの誘導体が挙げられる。特に還元力が弱い還元剤を用いると活物質へ影響する事がなくなる。また溶媒や大気中の水分と反応して分解しにくくなるので、還元処理の環境や溶媒の選択に対して制限が少なくなる。

溶媒には、極性溶媒を用いることができる。還元剤を溶解する事が出来るものであれば、材料は限定されない。例えば、水、メタノール、エタノール、アセトン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ＤＭＦ、ＮＭＰ及びジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）のいずれか一種又は二種以上の混合液を用いる事が出来る。特に水を用いると工業上の利点が大きい。また水を用いる事で反応時間を短縮できる。

以上の溶媒と溶質を含む還元液は、ほぼ中性であるか、僅かに塩基性である事が好ましい。即ち、酸解離定数ｐＫａ、塩基解離定数ｐＫｂを用いてｐＫｂ＜ｐＫａ＋４と表わされる事が好ましい。これにより高分子中のポリフッ化ビニリデン構造の変性を起こしやすくなる。またｐＫｂ＞ｐＫａ−４である事が好ましい。これによりポリフッ化ビニリデン構造の過剰な変性を抑制しやすい。より好ましくはｐＫａ−２＜ｐＫｂ＜ｐＫａ＋２であると高分子の変性を制御しやすい。水溶液の場合であれば、４＜ｐＨ＜１０、より好ましくは５＜ｐＨ＜９、さらに好ましくは６＜ｐＨ＜８と表わされる。還元液には、アルカリ試薬を加えてもよい。

その後、電極を洗浄する。洗浄液には還元液の溶媒を用いる事が出来る。洗浄によって残った還元剤を取り除く事が出来る。加えてＲＧＯ中での脱離反応を促進する事が出来る。更に還元処理工程だけではなく、本洗浄工程に於いても高分子の変性を起こす事が出来る。ＲＧＯ中での脱離反応の促進は、付加したまま脱離していない還元剤やプロトンを脱離させる事によって起こるものと見られる。よってプロトンを脱離させやすい試薬を僅かに加えていてもよい。通常、電極に還元液が或る程度は残っているため、使用後の洗浄液は、還元剤を、還元処理で用いる還元液の濃度以下の濃度で含む事になる。洗浄を複数回繰り返す事で、使用後の洗浄液及び電極中に含まれる還元剤の濃度は減少する。また、洗浄液に塩基を加える事で高分子の変性を促進させる事が出来る。特に純水で洗浄する場合、ＲＧＯ中での脱離反応や高分子の変性反応が促進されやすく、且つ大きな工業的な利点を持つので好ましい。

この高分子の変性反応は、代表的にはフッ化水素の脱離反応であり、ポリフッ化ビニリデン構造を含む高分子は、ポリフッ化ビニリデン構造と、一部にポリエン構造、或いは環化した構造である芳香環構造を含む高分子へと変性する。言い換えるなら、脱フッ化水素化により、ポリフッ化ビニリデンが変性し、主鎖にポリエン構造、或いは環化した構造である芳香環構造を含む、部分的に脱フッ化水素化されたポリフッ化ビニリデンとなる。変性した高分子の分子構造の一例を図３に示す。生じたポリエン構造や環化された構造である芳香環構造は、変性しなかったポリフッ化ビニリデン構造に挟まれている。なお、ここでいうポリエン構造は（ＣＨ）_ｎ（但しｎ＞３）で表わされる部分構造とする。芳香環構造とは、多環芳香族炭化水素基を含むアリール基であり、フェニル基やビフェニル基、ナフチル基を含むものとする。ポリフッ化ビニリデン構造は、（ＣＦ_２ＣＨ_２）_ｎで表わされる部分構造であり、高分子中に１００以上の単量体が含まれるが、ランダム共重合体のような重合体では必ずしも同じ単量体構造が連続するとは限らない。また、変性割合、即ち生成した芳香環構造およびポリエン構造の合計はポリフッ化ビニリデン構造に対して炭素数比で５％未満であればよい。

更に洗浄後の電極を加熱する。電極の加熱は減圧下にて行なうとよい。この加熱工程は、例えば真空中で５０℃以上２００℃以下の温度で１時間以上４８時間以下とするとよい。この加熱によって、活物質層１０２に存在する極性溶媒や水分を除去する事が出来る。またＲＧＯの還元を促進できる。この過程で、或いは他の熱縮合等によって電極強度を向上させる事が出来る。

得られた電極を、ロールプレス法や平板プレス法等の圧縮方法によりプレスして高密度化する事が出来る。プレスは還元処理前後で共に行なってもよいが、どちらか片方でも良い。また得られた電極は所定のサイズに成形され、蓄電池用電極が作製される。蓄電池中に、特に水分が混入する事は大きな問題となるため、減圧雰囲気下で水分を除去しながらプレスすると好ましいが、処理上の観点では大気雰囲気でプレスする事が好ましい。よって還元処理後に電極を減圧下で加熱した後、大気雰囲気下でプレスし、所定のサイズに成形する。また、得られた電極を、更に減圧下で加熱して、十分に水分を除去する事が望ましい。

変性した高分子はＲＧＯとの接着性が向上しているため、電極強度を向上させる事が出来る。またＲＧＯは、電極内で、活物質粒子とよく分散された状態であるため、電極全体に均一な電圧を加える事が出来る。このため電極内の一部の活物質粒子で分極する事が少なくなり、容量が向上する。一部の粒子で電池反応が優先的に起こる事が少なくなるのでサイクル特性も向上する。活物質粒子間がバインダとＲＧＯによって良く接着されているため、例えば電解液の分解により活物質の界面抵抗が上昇しても影響が出にくくなる。これは電池の内部抵抗変化を抑制するので、サイクル特性や貯蔵特性を向上させる事が出来る。

以上のステップにより、変性したポリフッ化ビニリデン構造を持つ高分子と、グラフェンと、活物質粒子とを含む蓄電池用電極１００を作製する事が出来る。

なお、本発明の一態様は様々な蓄電装置に対して適用させることができる。蓄電装置の一例としては、電池、一次電池、二次電池、リチウムイオン二次電池（リチウムイオンポリマー二次電池も含む）、リチウム空気電池が挙げられる。蓄電装置の別の例として、キャパシタが挙げられる。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施する事が出来る。

（実施の形態２）
本実施の形態では、活物質層と集電体との界面接着力を向上させた蓄電池用電極の製造方法について詳述する。

まず、活物質粒子、ポリフッ化ビニリデン構造を含む高分子、導電助剤を含むスラリー状の混合物を調製する。ここで導電助剤については特に制限されるものではなく、カーボンブラック、中でもアセチレンブラックやケッチェンブラック（登録商標）などの高次構造を持つカーボンブラックを用いる事が出来る。或いは前述のグラフェンなども用いる事が出来る。

実質的に炭素粒子からなる層で被覆された金属箔を集電体に用いる。金属箔の種類については実施の形態１の通りであるが、実質的に炭素粒子から成る層で被覆する事が本実施の形態の特徴となる。実質的に炭素粒子から成る層は、必ずしも集電体を隙間なく覆うものではなく、むしろ島状に覆う形となりやすく、一部は集電体の金属が露出している。また黒鉛に近い大きさの炭素粒子を含んでいてもよいし、サブミクロン以下のカーボンブラックのみで構成されていてもよい。実質的に炭素粒子から成る層は、溶媒に炭素粒子を分散させた分散液を調製し、その分散液を集電体に塗布する事で形成できる。炭素粒子を分散させた分散液は、有機ポリマーを１ｗｔ％以下で含むか、全く含まないようにする。炭素粒子を分散させた分散液にはカーボンブラックを分散させた水溶液を用いる事が出来る。分散させる手段として、アンモニアなどの塩基を加えるなどの方法が知られている。炭素粒子としてはカーボンブラックを用いる事が好ましい。炭素粒子から成る層は、２μｍ以下程度あればよい。

実質的に炭素粒子からなる層で被覆された集電体の上に、活物質粒子を含むスラリー状の混合物を塗布して、活物質層を形成する。塗布手段や溶媒を揮発させるための加熱手段は実施の形態１の方法を同様に用いる事が出来る。

得られた電極を極性溶媒中に浸潤させる。これにより、活物質層中のポリフッ化ビニリデン構造を含む高分子を変性させる事が出来る。この変性は代表的にはフッ化水素の脱離であり、ポリフッ化ビニリデン構造を含む高分子は、ポリフッ化ビニリデン構造と、一部にポリエン構造、或いは環化した構造である芳香環構造を含む高分子へと変性する。導電助剤としてグラフェンを用いるために酸化グラフェンを含むスラリー状の混合物を用いる場合、酸化グラフェンの還元工程とポリフッ化ビニリデン構造の変性工程を兼ねる事が出来る。極性溶媒としては水や、エタノールなどのアルコール類を用いる事が出来る。浸潤させる液はｐＨ調整剤を含んでいてもよいが、その場合も必ずしもｐＨを変化させる必要はない。変性によって脱離するフッ酸は酸であるためである。勿論、別の処理と並行して高分子の変性を行なう場合、並行して行なう処理に従ってｐＨ（若しくはｐＫａ）を変化させてもよい。高分子の変性は塩基性である方が進行させやすいが、中性や弱酸性でも時間や温度によって行なう事が出来る。但し、高分子の変性が進行しすぎると高分子のゲル化やバインダ機能の低下を招くため、一部に留める方が好ましい。その場合、生じたポリエン構造や環化された構造である芳香環構造は、変性しなかったポリフッ化ビニリデン構造に挟まれている。なお前述のように、ここでいうポリエン構造は（ＣＨ）_ｎ（但しｎ＞３）で表わされる部分構造とする。芳香環構造とは、多環芳香族炭化水素基を含むアリール基であり、フェニル基やビフェニル基、ナフチル基を含むものとする。ポリフッ化ビニリデン構造は（ＣＦ_２ＣＨ_２）_ｎで表わされる部分構造であり、高分子中に１００以上の単量体が含まれるが、ランダム共重合体のような重合体では必ずしも同じ単量体構造が連続するとは限らない。

変性処理後、電極を加熱して、含まれる溶媒を揮発させる。適宜、変性処理後に洗浄してもよい。加熱は大気圧下で行っても良いし、減圧下で行っても良い。それらを異なる温度で組み合わせても良い。

得られた電極を、ロールプレス法や平板プレス法等の圧縮方法によりプレスして高密度化するとよい。プレスは変性処理前後、或いはそのいずれかに行なうとよい。蓄電池中に、特に水分が混入する事は大きな問題となるため、減圧雰囲気下で水分を除去しながらプレスすると好ましいが、処理上の観点では大気雰囲気でプレスする事が好ましい。変性処理後に加熱してプレスし、更に丹念に水や溶媒を揮発させる事が望ましい。

最後に電極を所定のサイズに成形して、蓄電池用電極が作製される。

集電体の界面付近では、金属箔と活物質層の間に、実質的に炭素粒子から成る層（被覆層とも呼ぶ。）が挟まれている。金属箔は表面に酸化物層を有する事が多く、酸化物層は界面抵抗を生じる。被覆層を金属箔表面に形成することによって、被覆層が接した金属箔表面は還元されるため、酸化物層を形成しにくくなり、界面抵抗が殆ど生じなくなる。

一方で被覆層に含まれる炭素粒子として用いられる材料の中には、良好な分子間力を生じるものが少ない。従って例えば被覆層にポリマーを混合すると、被覆層を形成するための混合液の塗布条件が良くなる。また、電極の界面強度を向上させることができる。しかし本実施の形態を用いる場合、被覆層に含まれる炭素粒子と同じ共役π結合を有する構造が、活物質層が有する高分子中に形成されるため、活物質層と被覆層との接着強度が向上する。また、被覆層と金属箔は、同じ導体であるため、分子間力は比較的良好である。以上の理由によって、本実施の形態では、被覆層にポリマーを混合しなくても、界面強度を向上させた電極を得る事が出来る。

なお、ポリマーを混合した被覆層で金属箔を被覆した集電体を用いて、ポリマーの変性処理をしない場合と、本実施の形態とを比較すると、本実施の形態を用いる事で金属箔と被覆層の界面での接着強度を向上させる事が出来、全体として電極の剥離が起こりにくい電極とする事が出来る。

これは以下のように説明することが出来る。炭素粒子とポリマーを混合した被覆層を用いた場合、被覆層中のポリマーと活物質層中のポリフッ化ビニリデン構造を含む高分子の分子間力は大きくなるので、被覆層と活物質層との界面強度は、本実施の形態より向上する。その一方で、被覆層と金属箔の接着強度は、主に酸化物層とポリマーの接着力に依存しており、本実施の形態より弱くなる。即ち、被覆層と金属箔の接着強度と、被覆層と活物質層の接着強度の差が、本実施の形態より顕著になると云える。従って、電極に対し、集電体と活物質層とを剥離しようとする力が加えられた場合、被覆層と活物質層との間にその剥離力は集中する事になると考えられる。

上記の場合と比較すると、本実施の形態を用いる事で電極強度を向上させられる。なお、被覆層と活物質層との接着強度を向上させる要因について、ここでは被覆層に含まれる炭素粒子と、活物質層に含まれる高分子との間に働く分子間力として取り扱ったが、該要因を結合と見做し、被覆層に含まれる炭素粒子と、活物質層に含まれる変性した高分子との重合であると捉える事も出来る。

以上のステップにより、金属箔と、実質的に炭素粒子からなる層（被覆層）と、変性したポリフッ化ビニリデン構造を持つ高分子を含む活物質層とを含む、蓄電池用電極を作製する事が出来る。

（実施の形態３）
本実施の形態では、実施の形態１で説明した蓄電池用電極の、別の製造方法について詳述する。

まず、酸化グラフェン、活物質粒子、極性溶媒を混練してペースト状の混合物を調製する。続いてペースト状の混合物を固練り（高粘度で混練）する。高粘度での混練は強い剪断力を生じやすいため、酸化グラフェンの剥離や、酸化グラフェンや活物質粒子を均一に分散させる事が出来る。特に活物質１０３に酸素を含む材料を用いると活物質粒子と酸化グラフェンを均一に分散させ、且つ二次粒子径の小さな、即ち凝集の解かれた状態で混練する事が出来る。

得られたペースト状の混合物を固練りする。ここで固練りとは、高粘度における混練を指す。固練りにより、大きな剪断力が生じるため、活物質や酸化グラフェンの分散や酸化グラフェンの剥離が起こり易い。固練りする手段としては、プラネタリミキサーやニーダーなどの装置を用いる事が出来る。

分散させた混合物に更なる溶媒を加えてもよい。一般に濃度が低い方が再凝集しにくくなるので、二次粒子径を小さくしやすくなる。

次に得られた混合物を、還元剤を含む溶液中で反応させる。この反応により、混合物中に含まれる酸化グラフェンは還元され、グラフェンが形成される。なお、酸化グラフェンに含まれる酸素は必ずしも全て脱離される必要はなく、一部の酸素は、グラフェンに残存してもよい。グラフェンに酸素が含まれる場合、ＸＰＳにより測定される酸素の割合は、グラフェン全体の１ａｔｍ％以上２０ａｔｍ％以下、好ましくは２ａｔｍ％以上１５ａｔｍ％以下である。この還元処理は、室温以上１５０℃以下の温度で行なうことが好ましい。この還元は、混合物を一旦加熱した後に行なってもよいし、スラリー状あるいはペースト状の混合物にそのまま還元液を加えてもよい。一旦加熱する場合、加熱工程で凝集が起こるが、非常に小さな（凝集が解かれた）活物質の二次粒子に酸化グラフェンが付着した粒子から成る凝集粒子となる。混練条件を選ぶ事で、例えば１００ｎｍ以下の各一次粒子に酸化グラフェンが付着した粒子が混練によって得られるので、加熱により得られる凝集粒子は、各一次粒子が酸化グラフェンと接触した状態とする事が出来る。このような凝集粒子は電池反応に於いて非常に良い導電経路を持つため、良好な電池特性を示しやすい。粒子の塗布の難易度は二次粒子の粒径に依存する、即ち数ミクロン以下の微粒子は塗布しにくいため、凝集粒子にする事でそうした欠点を克服する事が出来る。この処理によって酸化グラフェンはＲＧＯとなる。

溶媒には、極性溶媒を用いることができる。還元剤を溶解する事が出来るものであれば、材料は限定されない。例えば、水、メタノール、エタノール、アセトン、ＴＨＦ、ＤＭＦ、ＮＭＰ及びＤＭＳＯのいずれか一種又は二種以上の混合液を用いる事が出来る。特に水を用いると工業上の利点が大きい。また水を用いる事で反応時間を短縮できる。

その後、得られた粒子を回収する。同時に洗浄してもよい。洗浄液には還元液の溶媒を用いる事が出来る。洗浄によって残った還元剤を取り除く事が出来る。加えてＲＧＯ中での脱離反応を促進する事が出来る。特に純水で洗浄する場合、ＲＧＯ中での脱離反応が促進されやすく、且つ大きな工業的な利点を持つので好ましい。回収には遠心分離や濾過などを用いる事が出来る。

回収された粒子を加熱し、残った溶媒を除去する。加熱はＲＧＯの熱還元を兼ねていてもよく、熱処理と言い換える事が出来る。熱処理は真空雰囲気や大気雰囲気、不活性雰囲気で行なう事が出来る。エバポレータ等を用いる事も出来る。複数の加熱条件を組み合わせてもよい。室温から８００℃程度の間の温度で熱処理する事が出来る。より高い温度でもＲＧＯ中の酸素が更に脱離して電気伝導度が向上するので好ましく、活物質が分解しない範囲で熱処理する事が出来る。

得られた活物質とＲＧＯの混合粒子に、バインダ及び溶媒を添加して粘度を調整し、スラリー状の混合物とする。スラリー状の混合物を混練する手段としては撹拌脱泡機やディゾルバーなど、各種ミキサーを用いる事が出来る。

ここでバインダにはポリフッ化ビニリデン構造を含む高分子を用いる。ポリフッ化ビニリデン構造を含む高分子にはＰＶｄＦや、ＰＶｄＦを含むコポリマー、例えばＰＶｄＦとＰＴＦＥとのコポリマーが挙げられる。ＰＶｄＦは塩基と一旦反応するとフッ化水素の脱離反応が連鎖的に進行する。この連鎖反応はコポリマーにする事で抑制する事が出来る。

スラリー状の混合物に水分を加える。この処理によってポリフッ化ビニリデン構造の変性、即ちフッ化水素の脱離が起こる。即ちポリフッ化ビニリデン構造の一部がポリエン構造となる、または環化して芳香環構造となる。水分はこの処理で新たに添加せずにスラリー作製に使用した溶媒が含んでいる水分を利用してもよいし、混練時や混練後の作業雰囲気中の湿気を利用してもよい。ＰＶｄＦの変性が十分に進行すると高分子のゲル化やバインダ機能の低下を招くため、一部分に留める方が好ましい。即ち、連続するポリフッ化ビニリデン構造の一部が変性するだけに留める方が好ましい。その場合、生じたポリエン構造または芳香環構造は、ポリフッ化ビニリデン構造によって挟まれている程度と云える。

充分にバインダを変性させたのち、スラリー状の混合物を集電体の片面又は両面に塗布する。塗布は例えばスロットダイ方式、グラビア、ブレード法、それらを組み合わせた方法を用いる事が出来る。

続いて混合物に含まれる溶媒を、通風乾燥又は減圧乾燥等の方法で揮発させ、活物質層１０２と集電体を有する電極とする。通風乾燥では、例えば５０℃以上１８０℃以下の熱風を用いる事が出来る。これにより、活物質層１０２中に含まれる極性溶媒を揮発させる。

なお、原料の酸化グラフェンは、酸化グラフェン、正極活物質、導電助剤及び結着剤の混合物の総重量に対して、０．１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下、好ましくは０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下、より好ましくは０．２ｗｔ％以上２ｗｔ％以下、さらに好ましくは０．２ｗｔ％以上１ｗｔ％以下の割合で含まれるようにするとよい。一方、電極中のグラフェンは、活物質層の総重量に対して、０．０５ｗｔ％以上５ｗｔ％以下、好ましくは０．０５ｗｔ％以上２．５ｗｔ％以下、より好ましくは０．１ｗｔ％以上１ｗｔ％以下、さらに好ましくは０．１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下の割合で含まれていればよい。これは、酸化グラフェンの還元により、グラフェンの重量がほぼ半減するためである。バインダは０．５ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下、好ましくは１ｗｔ％以上１０ｗｔ％以下の割合で含まれていればよい。

この活物質層をロールプレス法や平板プレス法等の圧縮方法によりプレスして高密度化すると良い。

（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態１で示した製造方法により製造した蓄電池用電極を用いた蓄電池の構造について、図４乃至図７を参照して説明する。

（コイン型蓄電池）
図４（Ａ）は、コイン型（単層偏平型）の蓄電池の外観図であり、図４（Ｂ）は、その断面図である。

コイン型の蓄電池３００は、正極端子を兼ねた正極缶３０１と負極端子を兼ねた負極缶３０２とが、ポリプロピレン等で形成されたガスケット３０３で絶縁シールされている。正極３０４は、正極集電体３０５と、これと接するように設けられた正極活物質層３０６により形成される。また、負極３０７は、負極集電体３０８と、これに接するように設けられた負極活物質層３０９により形成される。正極活物質層３０６と負極活物質層３０９との間には、セパレータ３１０と、電解液（図示せず）とを有する。

正極３０４及び負極３０７には、実施の形態１で示した本発明の一形態に係る蓄電池用電極の製造方法により作製された蓄電池用電極を用いることができる。

セパレータ３１０は、セルロース（紙）、またはポリプロピレン、ポリエチレン等の、空孔を有する絶縁体を用いることができる。

電解質として、固体電解質や、支持電解質を含む電解液の他、電解液の一部をゲル化させたゲル電解質を用いる事が出来る。

支持電解質としてキャリアイオンを有する材料を用いる事が出来る。支持電解質の代表例としては、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、Ｌｉ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２Ｎ等のリチウム塩がある。これらの電解質は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いてもよい。

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）、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、またはマグネシウム）を用いてもよい。

また、電解液の溶媒としては、キャリアイオンが移動可能な材料を用いる事が出来る。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、ＴＨＦ等があり、これらの一つまたは複数を用いることができる。また、電解液の溶媒として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、蓄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系ゲル、ポリプロピレンオキサイド系ゲル、フッ素系ポリマーのゲル等がある。また、電解液の溶媒として、難燃性及び難揮発性であるイオン液体（特に常温溶融塩）を一つまたは複数用いることで、蓄電池の内部短絡や、過充電等によって内部温度が上昇しても、蓄電池の破裂や発火等を防ぐ事が出来る。イオン液体は、カチオンとアニオンからなる。イオン液体を構成する有機カチオンとして、四級アンモニウムカチオン、三級スルホニウムカチオン、及び四級ホスホニウムカチオン等の脂肪族オニウムカチオンや、イミダゾリウムカチオン及びピリジニウムカチオンといった芳香族カチオンが挙げられる。また、電解液に用いるアニオンとして、１価のアミド系アニオン、１価のメチド系アニオン、フルオロスルホン酸アニオン、パーフルオロアルキルスルホン酸アニオン、テトラフルオロボレート、パーフルオロアルキルボレート、ヘキサフルオロホスフェート、またはパーフルオロアルキルホスフェートが挙げられる。

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、ＰＥＯ（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、セパレータやスペーサ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。

正極缶３０１、負極缶３０２には、二次電池の充放電時において電解液などの液体に対して耐腐食性を有するニッケル、アルミニウム、チタン等の金属、当該金属の合金、当該金属と他の金属との合金（例えば、ステンレスなど）、当該金属の積層、当該金属と前掲した合金との積層（例えば、ステンレス＼アルミニウムなど）、当該金属と他の金属との積層（例えば、ニッケル＼鉄＼ニッケルなど）を用いることができる。正極缶３０１は正極３０４と、負極缶３０２は負極３０７とそれぞれ電気的に接続する。

これら負極３０７、正極３０４及びセパレータ３１０を電解質に含浸させ、図４（Ｂ）に示すように、正極缶３０１を下にして正極３０４、セパレータ３１０、負極３０７、負極缶３０２をこの順で積層し、正極缶３０１と負極缶３０２とをガスケット３０３を介して圧着してコイン形の蓄電池３００を製造する。

（ラミネート型蓄電池）
図５はラミネート型の蓄電池５００の外観図を示す。また、図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、図５に一点鎖線で示すＡ１−Ａ２断面およびＢ１−Ｂ２断面を示す。ラミネート型の蓄電池５００は、正極集電体５０１および正極活物質層５０２を有する正極５０３と、負極集電体５０４および負極活物質層５０５を有する負極５０６と、セパレータ５０７と、電解液５０８と、外装体５０９と、を有する。外装体５０９内に設けられた正極５０３と負極５０６との間にセパレータ５０７が設置されている。また、外装体５０９で囲まれた領域内には電解液５０８が注入されている。

図５に示すラミネート型の蓄電池５００において、正極集電体５０１および負極集電体５０４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５０１および負極集電体５０４の一部は、外装体５０９から外側に露出するように配置される。

ラミネート型の蓄電池５００において、外装体５０９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ラミネート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。

（円筒型蓄電池）
次に、円筒型の蓄電池の一例について、図７を参照して説明する。円筒型の蓄電池６００は図７（Ａ）に示すように、上面に正極キャップ（電池蓋）６０１を有し、側面及び底面に電池缶（外装缶）６０２を有している。これら正極キャップと電池缶（外装缶）６０２とは、ガスケット（絶縁パッキン）６１０によって絶縁されている。

図７（Ｂ）は、円筒型の蓄電池の断面を模式的に示した図である。中空円柱状の電池缶６０２の内側には、帯状の正極６０４と負極６０６とがセパレータ６０５を間に挟んで捲回された電池素子が設けられている。図示しないが、電池素子はセンターピンを中心に捲回されている。電池缶６０２は、一端が閉じられ、他端が開いている。電池缶６０２には、二次電池の充放電時において電解液などの液体に対して耐腐食性を有するニッケル、アルミニウム、チタン等の金属、当該金属の合金、当該金属と他の金属との合金（例えば、ステンレスなど）、当該金属の積層、当該金属と前掲した合金との積層（例えば、ステンレス＼アルミニウムなど）、当該金属と他の金属との積層（例えば、ニッケル＼鉄＼ニッケルなど）を用いることができる。電池缶６０２の内側において、正極、負極及びセパレータが捲回された電池素子は、対向する一対の絶縁板６０８、６０９により挟まれている。また、電池素子が設けられた電池缶６０２の内部は、非水電解液（図示せず）が注入されている。非水電解液は、コイン形やラミネート型の蓄電池と同様のものを用いることができる。

正極６０４及び負極６０６は、上述したコイン形の蓄電池の正極及び負極と同様に製造すればよいが、円筒型の蓄電池に用いる正極及び負極は捲回するため、集電体の両面に活物質を形成する点において異なる。正極６０４には正極端子（正極集電リード）６０３が接続され、負極６０６には負極端子（負極集電リード）６０７が接続される。正極端子６０３及び負極端子６０７は、ともにアルミニウムなどの金属材料を用いることができる。正極端子６０３は安全弁機構６１２に、負極端子６０７は電池缶６０２の底にそれぞれ抵抗溶接される。安全弁機構６１２は、ＰＴＣ素子（ＰｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）６１１を介して正極キャップ６０１と電気的に接続されている。安全弁機構６１２は電池の内圧の上昇が所定の閾値を超えた場合に、正極キャップ６０１と正極６０４との電気的な接続を切断するものである。また、ＰＴＣ素子６１１は温度が上昇した場合に抵抗が増大する熱感抵抗素子であり、抵抗の増大により電流量を制限して異常発熱を防止するものである。ＰＴＣ素子には、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）系半導体セラミックス等を用いることができる。

なお、本実施の形態では、蓄電池として、コイン形、ラミネート型及び円筒型の蓄電池を示したが、その他の封止型蓄電池、角型蓄電池等様々な形状の蓄電池を用いることができる。また、正極、負極、及びセパレータが複数積層された構造、正極、負極、及びセパレータが捲回された構造であってもよい。

本実施の形態で示す蓄電池３００、蓄電池５００、蓄電池６００の正極又は負極には、本発明の一態様に係る蓄電池用電極の製造方法により作製された電極が用いられている。そのため、蓄電池３００、蓄電池５００、蓄電池６００の放電容量を高めることができる。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施することが可能である。

（実施の形態５）
本発明の一態様に係る蓄電池用電極を用いた蓄電池は、電力により駆動する様々な電気機器の電源として用いることができる。

本発明の一態様に係る蓄電池用電極を用いた蓄電池を用いた電気機器の具体例として、テレビ、モニタ等の表示装置、照明装置、デスクトップ型あるいはノート型のパーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ、ＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）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、ポータブルＣＤプレーヤ、ラジオ、テープレコーダ、ヘッドホンステレオ、ステレオ、置き時計、壁掛け時計、コードレス電話子機、トランシーバ、携帯電話、自動車電話、携帯型ゲーム機、電卓、携帯情報端末、電子手帳、電子書籍端末、電子翻訳機、音声入力機器、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、玩具、電気シェーバ、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、エアコンディショナ、加湿器、除湿器などの空調設備、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、チェーンソー等の電動工具、煙感知器、透析装置等の医療機器などが挙げられる。さらに、誘導灯、信号機、ベルトコンベア、エレベータ、エスカレータ、産業用ロボット、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蓄電装置等の産業機器が挙げられる。また、蓄電池からの電力を用いて電動機により推進する移動体なども、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（ＰＨＥＶ）、これらのタイヤ車輪を無限軌道に変えた装軌車両、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、ゴルフ用カート、小型又は大型船舶、潜水艦、ヘリコプター、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。

なお、上記電気機器は、消費電力の殆ど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池用電極を用いた蓄電池を用いる事が出来る。あるいは、上記電気機器は、上記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なう事が出来る無停電電源として、本発明の一態様に係る蓄電池用電極を用いた蓄電池を用いる事が出来る。あるいは、上記電気機器は、上記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なうための補助電源として、本発明の一態様に係る蓄電池用電極を用いた蓄電池を用いる事が出来る。

図８に、上記電気機器の具体的な構成を示す。図８において、表示装置７００は、本発明の一態様に係る蓄電池用電極を用いた蓄電池７０４を用いた電気機器の一例である。具体的に、表示装置７００は、ＴＶ放送受信用の表示装置に相当し、筐体７０１、表示部７０２、スピーカ部７０３、蓄電池７０４等を有する。本発明の一態様に係る蓄電池用電極を用いた蓄電池７０４は、筐体７０１の内部に設けられている。表示装置７００は、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、蓄電池７０４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池用電極を用いた蓄電池７０４を無停電電源として用いることで、表示装置７００の利用が可能となる。

表示部７０２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（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）、ＰＤＰ（ＰｌａｓｍａＤｉｓｐｌａｙＰａｎｅｌ）、ＦＥＤ（ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ）などの、半導体表示装置を用いることができる。

なお、表示装置には、ＴＶ放送受信用の他、パーソナルコンピュータ用、広告表示用など、全ての情報表示用表示装置が含まれる。

図８において、据え付け型の照明装置７１０は、本発明の一態様に係る蓄電池用電極を用いた蓄電池７１３を用いた電気機器の一例である。具体的には、照明装置７１０は筐体７１１、光源７１２、蓄電池７１３等を有する。図８では、蓄電池７１３が、筐体７１１及び光源７１２が据え付けられた天井７１４の内部に設けられている場合を例示しているが、蓄電池７１３は、筐体７１１の内部に設けられていても良い。照明装置７１０は、商用電源から電力の供給を受けることもできるし、蓄電池７１３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池用電極を用いた蓄電池７１３を無停電電源として用いることで、照明装置７１０の利用が可能となる。

なお、図８では天井７１４に設けられた据え付け型の照明装置７１０を例示しているが、本発明の一態様に係る蓄電池用電極を用いた蓄電池は、天井７１４以外、例えば側壁７１５、床７１６、窓７１７等に設けられた据え付け型の照明装置に用いることもできるし、卓上型の照明装置などに用いることもできる。

また、光源７１２には、電力を利用して人工的に光を得る人工光源を用いることができる。具体的には、白熱電球、蛍光灯などの放電ランプ、ＬＥＤや有機ＥＬ素子などの発光素子が、上記人工光源の一例として挙げられる。

図８において、室内機７２０及び室外機７２４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池用電極を用いた蓄電池７２３を用いた電気機器の一例である。具体的に、室内機７２０は、筐体７２１、送風口７２２、蓄電池７２３等を有する。図８では、蓄電池７２３が、室内機７２０に設けられている場合を例示しているが、蓄電池７２３は室外機７２４に設けられていても良い。あるいは、室内機７２０と室外機７２４の両方に、蓄電池７２３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、蓄電池７２３に蓄積された電力を用いることもできる。特に、室内機７２０と室外機７２４の両方に蓄電池７２３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池用電極を用いた蓄電池７２３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。

なお、図８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池用電極を用いた蓄電池を用いる事も出来る。

図８において、電気冷凍冷蔵庫７３０は、本発明の一態様に係る蓄電池用電極を用いた蓄電池７３４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７３０は、筐体７３１、冷蔵室用扉７３２、冷凍室用扉７３３、蓄電池７３４等を有する。図８では、蓄電池７３４が、筐体７３１の内部に設けられている。電気冷凍冷蔵庫７３０は、商用電源から電力の供給を受ける事も出来るし、蓄電池７３４に蓄積された電力を用いる事も出来る。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池用電極を用いた蓄電池７３４を無停電電源として用いる事で、電気冷凍冷蔵庫７３０の利用が可能となる。

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池用電極を用いた蓄電池を用いる事で、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事が出来る。

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、蓄電池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事が出来る。例えば、電気冷凍冷蔵庫７３０の場合、気温が低く、冷蔵室用扉７３２、冷凍室用扉７３３の開閉が行われない夜間において、蓄電池７３４に電力を蓄える。そして、気温が高くなり、冷蔵室用扉７３２、冷凍室用扉７３３の開閉が行われる昼間において、蓄電池７３４を補助電源として用いる事で、昼間の電力使用率を低く抑える事が出来る。

本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせて実施する事が可能である。

（実施の形態６）
次に、電気機器の一例である携帯情報端末について、図９を用いて説明する。

図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に２つ折り可能なタブレット型端末８００を示す。図９（Ａ）は、開いた状態であり、タブレット型端末８００は、筐体８０１、表示部８０２ａ、表示部８０２ｂ、表示モード切り替えスイッチ８０３、電源スイッチ８０４、省電力モード切り替えスイッチ８０５、操作スイッチ８０７、を有する。

表示部８０２ａは、一部をタッチパネルの領域８０８ａとすることができ、表示された操作キー８０９にふれることでデータ入力をすることができる。なお、表示部８０２ａにおいては、一例として半分の領域が表示のみの機能を有する構成、もう半分の領域がタッチパネルの機能を有する構成を示しているが該構成に限定されない。表示部８０２ａの全ての領域がタッチパネルの機能を有する構成としても良い。例えば、表示部８０２ａの全面をキーボードボタン表示させてタッチパネルとし、表示部８０２ｂを表示画面として用いることができる。

また、表示部８０２ｂにおいても表示部８０２ａと同様に、表示部８０２ｂの一部をタッチパネルの領域８０８ｂとすることができる。また、タッチパネルのキーボード表示切り替えボタン８１０が表示されている位置に指やスタイラスなどでふれることで表示部８０２ｂにキーボードボタン表示することができる。

また、タッチパネルの領域８０８ａとタッチパネルの領域８０８ｂに対して同時にタッチ入力することもできる。

また、表示モード切り替えスイッチ８０３は、縦表示または横表示などの表示の向きを切り替え、白黒表示やカラー表示の切り替えなどを選択できる。省電力モード切り替えスイッチ８０５は、タブレット型端末に内蔵している光センサで検出される使用時の外光の光量に応じて表示の輝度を最適なものとすることができる。タブレット型端末は光センサだけでなく、ジャイロ、加速度センサ等の傾きを検出するセンサなどの他の検出装置を内蔵させてもよい。

また、図９（Ａ）では表示部８０２ｂと表示部８０２ａの表示面積が同じ例を示しているが特に限定されず、一方のサイズともう一方のサイズが異なっていてもよく、表示の品質も異なっていてもよい。例えば一方が他方よりも高精細な表示を行える表示パネルとしてもよい。

図９（Ｂ）は、閉じた状態であり、タブレット型端末８００は、筐体８０１、太陽電池８１１、充放電制御回路８５０、バッテリー８５１、ＤＣＤＣコンバータ８５２を有する。なお、図９（Ｂ）では充放電制御回路８５０の一例としてバッテリー８５１、ＤＣＤＣコンバータ８５２を有する構成について示しており、バッテリー８５１は、上記実施の形態で説明した本発明の一態様に係る蓄電池用電極を用いた蓄電池を有している。

なお、タブレット型端末８００は２つ折り可能なため、未使用時に筐体８０１を閉じた状態にすることができる。従って、表示部８０２ａ、表示部８０２ｂを保護できるため、耐久性に優れ、長期使用の観点からも信頼性の優れたタブレット型端末８００を提供することができる。

また、この他にも図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示したタブレット型端末は、様々な情報（静止画、動画、テキスト画像など）を表示する機能、カレンダー、日付又は時刻などを表示部に表示する機能、表示部に表示した情報をタッチ入力操作又は編集するタッチ入力機能、様々なソフトウェア（プログラム）によって処理を制御する機能、等を有することができる。

タブレット型端末の表面に装着された太陽電池８１１によって、電力をタッチパネル、表示部、または映像信号処理部等に供給することができる。なお、太陽電池８１１は、筐体８０１の片面又は両面に設けることができ、バッテリー８５１の充電を効率的に行なう構成とすることができる。

また、図９（Ｂ）に示す充放電制御回路８５０の構成、及び動作について図９（Ｃ）に示したブロック図を用いて説明する。図９（Ｃ）には、太陽電池８１１、バッテリー８５１、ＤＣＤＣコンバータ８５２、コンバータ８５３、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３、表示部８０２について示しており、バッテリー８５１、ＤＣＤＣコンバータ８５２、コンバータ８５３、スイッチＳＷ１乃至ＳＷ３が、図９（Ｂ）に示す充放電制御回路８５０に対応する箇所となる。

まず、外光により太陽電池８１１により発電がされる場合の動作の例について説明する。太陽電池で発電した電力は、バッテリー８５１を充電するための電圧となるようＤＣＤＣコンバータ８５２で昇圧または降圧がなされる。そして、表示部８０２の動作に太陽電池８１１からの電力が用いられる際にはスイッチＳＷ１をオンにし、コンバータ８５３で表示部８０２に必要な電圧に昇圧または降圧をすることとなる。また、表示部８０２での表示を行わない際には、ＳＷ１をオフにし、ＳＷ２をオンにしてバッテリー８５１の充電を行なう構成とすればよい。

なお、太陽電池８１１については、発電手段の一例として示したが、特に限定されず、圧電素子（ピエゾ素子）や熱電変換素子（ペルティエ素子）などの他の発電手段によるバッテリー８５１の充電を行なう構成であってもよい。例えば、無線（非接触）で電力を送受信して充電する無接点電力伝送モジュールや、また他の充電手段を組み合わせて行なう構成としてもよい。

また、上記実施の形態で説明した本発明の一態様に係る蓄電池用電極を用いた蓄電池を具備していれば、図９に示した電気機器に特に限定されない事は言うまでもない。

（実施の形態７）
さらに、電気機器の一例である移動体の例について、図１０を用いて説明する。

先の実施の形態で説明した蓄電池を制御用のバッテリーに用いる事が出来る。制御用のバッテリーは、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事が出来る。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事が出来る。

図１０（Ａ）及び（Ｂ）は、電気自動車の一例を示している。電気自動車８６０には、バッテリー８６１が搭載されている。バッテリー８６１の電力は、制御回路８６２により出力が調整されて、駆動装置８６３に供給される。制御回路８６２は、図示しないＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ等を有する処理装置８６４によって制御される。

駆動装置８６３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８６４は、電気自動車８６０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８６２に制御信号を出力する。制御回路８６２は、処理装置８６４の制御信号により、バッテリー８６１から供給される電気エネルギーを調整して駆動装置８６３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。

バッテリー８６１は、プラグイン技術による外部からの電力供給により充電することができる。例えば、商用電源から電源プラグを通じてバッテリー８６１に充電する。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なうことができる。バッテリー８６１として、本発明の一態様に係る蓄電池用電極を用いた蓄電池を搭載することで、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。また、バッテリー８６１の特性の向上により、バッテリー８６１自体を小型軽量化できれば、車両の軽量化に寄与するため、燃費を向上させる事が出来る。

なお、本発明の一態様の蓄電池を具備していれば、上記で示した電子機器に特に限定されない事は言うまでもない。

以下、本発明の一態様について実施例を用いて具体的に説明する。なお、本発明の一態様は以下の実施例のみに限定されるものではない。

＜Ｍａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ＞
以下に本実施例で用いた材料や装置について記す。

グラファイトは株式会社中越黒鉛工業所製、ＢＦ−４０ＡＫを用いた。炭酸リチウムＬｉ_２ＣＯ_３（９９．９９％、無水）は株式会社高純度化学研究所から購入したものを用いた。リン酸二水素アンモニウムＮＨ_４Ｈ_２ＰＯ_４（９９％）、及びＤ（＋）−グルコース（９８％、以下グルコース）はキシダ化学から購入したものを用いた。シュウ酸鉄はＦｅＣ_２Ｏ_４・２Ｈ_２Ｏ（９８％、二水和物）としてキシダ化学から購入したものを用いた。Ｌ−アスコルビン（９９．６％、以下アスコルビン酸）は和光純薬工業株式会社から購入したものを用いた。ＰＶｄＦは株式会社クレハ製７３００（５ｗｔ％ＮＭＰ溶液）を用いた。正極集電体としては実質的にカーボンブラックから成る層で被覆されたアルミニウム箔を用いた。比較正極集電体としてはポリマーを含むカーボンブラック分散液を塗布する事で被覆されたアルミニウム箔を用いた。負極集電体としては圧延銅箔を用いた。１ＭのＬｉＰＦ_６を含む炭酸エチレン（ＥＣ）と炭酸ジエチル（ＤＥＣ）との混合溶媒（ＥＣ：ＤＥＣ＝１ｖｏｌ：１ｖｏｌ、電池グレード）はキシダ化学より購入したものを用いた。

スプレイドライには日本ビュッヒ製ミニスプレイドライヤーＢ−２９０を用いた。粘着テープ１８０°引き剥がし試験には島津製作所製ＥＺＧｒａｐｈを用いた。電極抵抗測定には三菱化学アナリテック社製ロレスタＧＰ、及び同社製ＰＳＰタイプのプローブを用いた。

＜酸化グラフェンの合成＞
酸化グラフェンは以下の方法により合成した。はじめに、グラファイト２０ｇと６９０ｍＬの濃硫酸（９６％）を氷浴中で撹拌しながら過マンガン酸カリウム７５ｇをゆっくり加えた。その後、２５℃で４．５時間撹拌して反応液１を得た。次に、氷浴下で純水１３８０ｍＬに反応液１をゆっくり加えて希釈した。次に、希釈された反応液１を油浴下でｃａ．９５℃で１５分間撹拌して反応させた後、水浴下（室温）で５４ｍＬの過酸化水素水（濃度３０ｗｔ％）を加えて未反応の過マンガン酸カリウムを失活させた。遠心分離して固形分を回収した後、洗浄および乾燥して酸化グラフェン粉末を得た。ここで洗浄は一旦純水を加えて希釈、分散させた後に遠心分離して沈殿物を回収する操作を複数回繰り返す事で行なった。また乾燥にはスプレイドライヤーを用いた。

＜活物質粒子ＬｉＦｅＰＯ_４の合成＞
Ｌｉ_２ＣＯ_３、ＦｅＣ_２Ｏ_４・２Ｈ_２Ｏ、ＮＨ_４Ｈ_２ＰＯ_４（モル比１：２：２）にアセトン（脱水）を加え、媒体撹拌ミルを用いて粉砕、混合した。混合物に含まれる溶媒を揮発させた後、窒素雰囲気下、３５０℃１０時間焼成して材料１を得た。次いで材料１にグルコース（材料１に対して重量比１０ｗｔ％）及びアセトンを加えて湿式媒体ミルで混合し、溶媒を揮発させて材料２を得た。材料２を窒素雰囲気下、６００℃１０時間焼成して材料３を得た。材料３はアセトンを用いて湿式媒体ミルで微粒子化、即ち分散させ、溶媒を揮発させる事で材料４を得た。この材料４を活物質粒子ＬｉＦｅＰＯ_４として用いた。なお、ＸＲＤ解析より、材料４の結晶子サイズはｃａ．８０ｎｍであり、比表面積は２７ｍ^２／ｇであると測定された。

図１１に、水溶媒で測定した活物質粒子の粒度分布を示す。図１１（Ａ）に頻度分布を、図１１（Ｂ）に累積分布を示す。９０％粒子径（累積分布において、累積量が９０％を占めるときの粒子径）は、２．７０８μｍであった。

＜電極作製＞
活物質粒子ＬｉＦｅＰＯ_４、酸化グラフェン、ＰＶｄＦ溶液にＮＭＰを加え、薄膜旋回型高速攪拌機により混練した。溶媒ＮＭＰを除いた材料の重量比はＬｉＦｅＰＯ_４：酸化グラフェン：ＰＶｄＦ＝９４．２：０．８：５．０であった。得られたスラリー状の混合物を正極集電体にブレード法により塗布し、６５℃から７５℃で熱風乾燥して、正極活物質層を有する電極１を得た。また、活物質粒子ＬｉＦｅＰＯ_４、酸化グラフェン、ＰＶｄＦを含むＮＭＰ溶液であるスラリー状の混合物を比較正極集電体にブレード法により塗布し、熱風乾燥して正極活物質層を有する電極２を得た。電極２の配合比は電極１と同じである。

水１０ｖｏｌ％、アスコルビン酸７７ｍＭ、水酸化リチウム７５ｍＭを含むＮＭＰ溶液に電極１を浸潤させ、６０℃で１時間反応させた。その後、反応させた電極１（以降、電極１ａと呼ぶ。）をエタノールで数回洗浄した。洗浄した電極１ａを乾燥させ、真空下で１７０℃１０時間熱処理した。熱処理した電極１ａをプレスし、電極Ａを得た。電極Ａを直径１２ｍｍの円形に打ち抜いたものを正極Ａとする。

水１０ｖｏｌ％、アスコルビン酸７７ｍＭ、水酸化リチウム７５ｍＭを含むＮＭＰ溶液に電極１を浸潤させ、６０℃で１時間反応させた。その後、反応させた電極１（以降、電極１ｂ）を純水で数回洗浄した。洗浄した電極１ｂを乾燥させ、真空下で１７０℃１０時間熱処理した。熱処理した電極１ｂをプレスし、電極Ｂを得た。電極Ｂを直径１２ｍｍの円形に打ち抜いたものを正極Ｂとする。

アスコルビン酸７７ｍＭ、水酸化リチウム７５ｍＭを含む水溶液に電極１を浸潤させ、８０℃で５分間反応させた。その後、反応させた電極１（以降、電極１ｃと呼ぶ。）を６０℃の純水に５分間浸潤させて洗浄した。洗浄した電極１ｃを乾燥させ、真空下で１７０℃１０時間熱処理した。熱処理した電極１ｃをプレスし、電極Ｃを得た。電極Ｃを直径１２ｍｍの円形に打ち抜いたものを正極Ｃとする。

アスコルビン酸７７ｍＭ、水酸化リチウム７５ｍＭを含む水溶液に電極１を浸潤させ、８０℃で１５分間反応させた。その後、反応させた電極１（以降、電極１ｄと呼ぶ。）を６０℃の純水に５分間浸潤させて洗浄した。洗浄した電極１ｄを乾燥させ、真空下で１７０℃１０時間熱処理した。熱処理した電極１ｄをプレスし、電極Ｄを得た。電極Ｄを直径１２ｍｍの円形に打ち抜いたものを正極Ｄとする。

アスコルビン酸７７ｍＭ、水酸化リチウム７５ｍＭを含む水溶液に電極１を浸潤させ、８０℃で１時間反応させた。その後、反応させた電極１（以降、電極１ｅと呼ぶ。）を６０℃の純水に５分間浸潤させて洗浄した。洗浄した電極１ｅを乾燥させ、真空下で１７０℃１０時間熱処理した。熱処理した電極１ｅをプレスし、電極Ｅを得た。電極Ｅを直径１２ｍｍの円形に打ち抜いたものを正極Ｅとする。

アスコルビン酸７７ｍＭ、水酸化リチウム７５ｍＭを含む水溶液に電極１を浸潤させ、６０℃で１５分間反応させた。その後、反応させた電極１（以降、電極１ｆと呼ぶ。）を６０℃の純水に５分間浸潤させて洗浄した。洗浄した電極１ｆを乾燥させ、真空下で１７０℃１０時間熱処理した。熱処理した電極１ｆをプレスし、電極Ｆを得た。電極Ｆを直径１２ｍｍの円形に打ち抜いたものを正極Ｆとする。

アスコルビン酸７７ｍＭ、水酸化リチウム７５ｍＭを含む水溶液に電極２を浸潤させ、８０℃で反応させたところ、還元液中で活物質層と集電体とが剥がれてしまった。そのため、電極２についてはこの段階で終了とした。

正極Ａに於いて、活物質層重量１３．７ｍｇ、活物質層膜厚６６μｍであった。酸化グラフェンからＲＧＯへの重量変化を考慮せずに、即ち活物質層中の活物質割合を９４．２ｗｔ％として算出すると、面積１．１３ｃｍ^２、活物質重量１２．９ｍｇ、活物質層密度１．８４ｇ／ｃｍ^３となる。

正極Ｂに於いて、活物質層重量１３．７ｍｇ、活物質層膜厚６６μｍであった。酸化グラフェンからＲＧＯへの重量変化を考慮せずに、即ち活物質層中の活物質割合を９４．２ｗｔ％として算出すると、面積１．１３ｃｍ^２、活物質重量１２．３ｍｇ、活物質層密度１．８７ｇ／ｃｍ^３となる。

正極Ｃに於いて、活物質層重量１３．１ｍｇ、活物質層膜厚６２μｍであった。酸化グラフェンからＲＧＯへの重量変化を考慮せずに、即ち活物質層中の活物質割合を９４．２ｗｔ％として算出すると、面積１．１３ｃｍ^２、活物質重量１２．６ｍｇ、活物質層密度１．９１ｇ／ｃｍ^３となる。

正極Ｄに於いて、活物質層重量１３．３ｍｇ、活物質層膜厚６２μｍであった。酸化グラフェンからＲＧＯへの重量変化を考慮せずに、即ち活物質層中の活物質割合を９４．２ｗｔ％として算出すると、面積１．１３ｃｍ^２、活物質重量１２．９ｍｇ、活物質層密度１．８９ｇ／ｃｍ^３となる。

正極Ｅに於いて、活物質層重量１３．１ｍｇ、活物質層膜厚６５μｍであった。酸化グラフェンからＲＧＯへの重量変化を考慮せずに、即ち活物質層中の活物質割合を９４．２ｗｔ％として算出すると、面積１．１３ｃｍ^２、活物質重量１２．３ｍｇ、活物質層密度１．７８ｇ／ｃｍ^３となる。

正極Ｆに於いて、活物質層重量１３．２ｍｇ、活物質層膜厚６２μｍであった。酸化グラフェンからＲＧＯへの重量変化を考慮せずに、即ち活物質層中の活物質割合を９４．２ｗｔ％として算出すると、面積１．１３ｃｍ^２、活物質重量１２．５ｍｇ、活物質層密度１．８９ｇ／ｃｍ^３となる。

＜電池特性＞
正極に正極Ａ〜Ｆを、負極にＬｉ金属を、電解質に１ＭのＬｉＰＦ_６を含むＥＣ／ＤＥＣの電解液（ＥＣ：ＤＥＣ＝１ｖｏｌ：１ｖｏｌ）を、セパレータに多孔質ポリプロピレンを用いて２０３２型コイン電池を作製した。それぞれコイン電池Ａ〜Ｆとする。

コイン電池Ａ〜Ｆの充放電特性（２５℃）を測定した。即ち、定電流（約０．４ｍＡ）及び定電圧（４．３Ｖ）での充電を行なった後、定電流での放電を行なった。各コイン電池の正極活物質重量当たりの充電レートが０．２Ｃとなるように設定し、充電を行った。

ここで充電レートおよび放電レートについて説明する。例えば、容量Ｘ［Ａｈ］の二次電池を定電流充電する際に、充電レート１Ｃとは、１時間で充電終了となる電流値Ｉ［Ａ］のことであり、充電レート０．２Ｃとは、Ｉ／５［Ａ］（即ち、５時間で充電終了となる電流値）のことである。同様に、放電レート１Ｃとは、１時間で放電終了となる電流値Ｉ［Ａ］のことであり、放電レート０．２Ｃとは、Ｉ／５［Ａ］（即ち、５時間で放電終了となる電流値）の事である。

本実施例では、正極活物質の容量を１７０ｍＡｈ／ｇであると仮定して、充電時の電流値を算出した。すなわち、充電レート０．２Ｃとは、電流値３４ｍＡ／ｇで充電したということを示す。また、放電レート０．２Ｃとは電流値３４ｍＡ／ｇで放電したということを示す。また、放電レート１Ｃとは、電流値１７０ｍＡ／ｇで放電したということを示す。また、放電レート１０Ｃとは、電流値１．７Ａ／ｇで放電したということを示す。

コイン電池Ａ、Ｂ、Ｅの、放電レート０．２Ｃ、１Ｃ、１０Ｃでの放電曲線を図１２に示す。放電曲線の形に大きな違いは見られない。コイン電池Ａ、Ｂの放電曲線はほぼ一致しているのに対し、特に高レートである１０Ｃに於いてコイン電池Ａ、Ｂに比べてコイン電池Ｅの方が大きな放電容量を示している。

コイン電池Ａ〜Ｆの、放電レート１Ｃ及び１０Ｃでの、正極活物質重量当たりの放電容量を表１に示す。

正極の作製時に、還元時間のみを変化させたコイン電池Ｃ〜Ｅを比較すると、放電容量は還元時間に依存していることがわかった。また、コイン電池Ｄ、Ｆは、いずれも還元時間が１５分間であるものの、還元時間が１時間であるコイン電池Ａ、Ｂと同等の放電容量を示した。

＜剥離力試験＞
電極Ａ、Ｂの、粘着テープ１８０°引き剥がし試験（関連規格ＩＳＯ２９８６２：２００７）を実施した。詳述すると、活物質層を固定し、集電体を１８０°の向きに引っ張り、活物質層から引き剥がす事で、剥離に必要な力（剥離力）を計測した。前述のように電極Ａと電極Ｂは化学還元後の洗浄溶媒が異なる。

剥離力は、電極Ａでは０．９７Ｎ、電極Ｂでは１．７０Ｎとなった。この事から純水に浸す事で剥離力は増加し、よって電極は集電体と活物質層の界面で剥離しにくくなったと考えられる。

＜ＴｏＦ−ＳＩＭＳ分析＞
飛行時間二次イオン質量分析（ＴｏＦ−ＳＩＭＳ：Ｔｉｍｅ−ｏｆ−ＦｌｉｇｈｔＳｅｃｏｎｄａｒｙＩｏｎＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により、電極Ａと電極Ｂを分析した。前述のように電極Ａと電極Ｂは化学還元後の洗浄溶媒が異なる。なお、ＴｏＦ−ＳＩＭＳ分析ではアスコルビン酸やその誘導体は妨害イオンの為に分析出来なかった。

ＴｏＦ−ＳＩＭＳ分析結果を図１３および図１４に示す。Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_３イオン及びＣ_３ＨＦ_４イオンのピークは、電極Ａにおいて電極Ｂより多く検出された。これらのイオンはＰＶｄＦに由来すると考えられる。ハロゲンイオンであるＣｌイオンのピーク、及び炭化水素イオンであるＣ_７Ｈ_７イオンのピークは、電極Ａより電極Ｂにおいて多く検出された。またデータには示さないが、電極Ｂに於いてＣ_３Ｈ_２Ｆ_３イオン及びＣ_３ＨＦ_４イオンのピークは測定箇所により検出量のバラツキが見られた。これらからＰＶｄＦの変性、フッ化水素の脱離が起こったものと考えられる。より具体的にはフッ化水素の脱離後に不純物Ｃｌを捕捉する事でＣｌイオンが多く検出されたと推察される。フッ化水素の脱離により部分的にポリエン構造を生成するものと推察される。生成したポリエン構造が環化する事で芳香環構造が生成したと示唆される。ポリエン構造はＴｏＦ−ＳＩＭＳ分析に於いて環化した芳香環として検出されたとも考えられる。Ｌｉ_２ＯＨイオンやＬｉ_３Ｏイオンのピークは電極Ａ、電極Ｂ共に検出された。Ｌｉ_３Ｏイオンのピークは電極Ａの方が電極Ｂより若干多く検出されているようである。これは水による洗浄効果と見られるが、あまり顕著な差として現れなかった。この事から、単なる洗浄効果であるというよりＰＶｄＦの変性の影響である可能性が示唆された。

＜電極抵抗測定＞
電極Ａ、Ｅ、Ｆのシート抵抗を四端子四探針法により測定した。即ち、集電体から活物質層を剥がし、絶縁体上の活物質層のシート抵抗を測定した。前述のように電極Ａと電極Ｅ、Ｆは還元溶媒と洗浄条件が異なり、電極Ｅと電極Ｆは還元温度および時間が異なる。

電極Ａ、Ｅ、Ｆのシート抵抗はそれぞれ４５０Ω・ｃｍ、１１Ω・ｃｍ、２９０Ω・ｃｍとなった。即ち、水溶液でよく還元した電極Ｅは電極Ａの１０倍以上抵抗が低くなった。また電池特性でも電極Ｅは電極Ａよりも高レート（１０Ｃ）での放電容量が大きいと前に報告している。よって、この場合の電池特性とシート抵抗結果は関連付けられる可能性が示された。電極１は導電助剤となり得る材料として酸化グラフェンのみを含んでいる。即ち、水溶液中で還元し、純水で洗浄する事でグラフェン（ＲＧＯ）の抵抗を下げる事が出来る事が示された。またこれは各々のグラフェンフレーク自体の抵抗の減少とも、グラフェンフレーク間の抵抗の減少とも考えられる。前者である場合、グラフェンを含む電極は水溶液に浸潤させる事で性能が向上するようになると考えられる。これは還元剤による還元時に限られず、還元剤による還元後に水溶液に浸潤させた際にも影響があると示唆される。後者である場合、接触状態が改善したためだと考えられる。即ち、各粒子（ＲＧＯを含む活物質粒子）を接着しているバインダと各粒子との接着が改善され、それに伴って各粒子間の接着が強くなったために各粒子間の接触抵抗が減少したと推察される。そうすると、集電体に炭素粒子が被覆された金属箔を用いるならば、集電体と活物質層との間の接触抵抗にも影響すると考えられる。但し通常は集電体と活物質層間の接触抵抗は初期には充分低いので問題にならない。保管や長期使用後には集電体と活物質層間の剥がれが見られる事があり、サイクル特性やカレンダー寿命（保存特性）に影響を与えるものと考えられる。

＜結論＞
以上の実施例により、変性したＰＶｄＦとグラフェンとの組み合わせによる影響を調べられた。またＰＶｄＦの変性によりポリエン構造や芳香環構造が生じると示唆され、ＰＶｄＦの変性は純水を含む水溶液に触れる事で起こると示唆された。

１００蓄電池用電極
１０１集電体
１０２活物質層
１０３活物質
１０４グラフェンフレーク
３００蓄電池
３０１正極缶
３０２負極缶
３０３ガスケット
３０４正極
３０５正極集電体
３０６正極活物質層
３０７負極
３０８負極集電体
３０９負極活物質層
３１０セパレータ
５００蓄電池
５０１正極集電体
５０２正極活物質層
５０３正極
５０４負極集電体
５０５負極活物質層
５０６負極
５０７セパレータ
５０８電解液
５０９外装体
６００蓄電池
６０１正極キャップ
６０２電池缶
６０３正極端子
６０４正極
６０５セパレータ
６０６負極
６０７負極端子
６０８絶縁板
６０９絶縁板
６１０ガスケット（絶縁パッキン）
６１１ＰＴＣ素子
６１２安全弁機構
７００表示装置
７０１筐体
７０２表示部
７０３スピーカ部
７０４蓄電池
７１０照明装置
７１１筐体
７１２光源
７１３蓄電池
７１４天井
７１５側壁
７１６床
７１７窓
７２０室内機
７２１筐体
７２２送風口
７２３蓄電池
７２４室外機
７３０電気冷凍冷蔵庫
７３１筐体
７３２冷蔵室用扉
７３３冷凍室用扉
７３４蓄電池
８００タブレット型端末
８０１筐体
８０２表示部
８０２ａ表示部
８０２ｂ表示部
８０３表示モード切り替えスイッチ
８０４電源スイッチ
８０５省電力モード切り替えスイッチ
８０７操作スイッチ
８０８ａタッチパネルの領域
８０８ｂタッチパネルの領域
８０９操作キー
８１０キーボード表示切り替えボタン
８１１太陽電池
８５０充放電制御回路
８５１バッテリー
８５２ＤＣＤＣコンバータ
８５３コンバータ
８６０電気自動車
８６１バッテリー
８６２制御回路
８６３駆動装置
８６４処理装置

Claims

活物質粒子と、酸化グラフェンと、ポリフッ化ビニリデン構造を有する高分子とを含む活物質層を集電体上に形成し、
還元剤を含む水溶液に前記活物質層を浸潤させて、前記ポリフッ化ビニリデン構造を有する高分子からフッ化水素を脱離させて電極を形成する電極の製造方法。
請求項１において、
前記還元剤は、−５．０ｅＶ以上−３．８ｅＶ以下のＬＵＭＯ準位を持つ材料である電極の製造方法。
金属箔上に、実質的に炭素粒子から成る層を塗布して集電体を形成し、
前記集電体上に、活物質粒子と、ポリフッ化ビニリデン構造を有する高分子とを含む活物質層を形成し、
前記活物質層を純水または水溶液に浸潤させて、前記ポリフッ化ビニリデン構造を有する高分子からフッ化水素を脱離させて電極を形成する電極の製造方法。
請求項３において、
前記フッ化水素の脱離により、前記ポリフッ化ビニリデン構造からポリエン構造または芳香環構造が生じる電極の製造方法。