建材および建築物
【課題】建材内部に配設可能なリチウムイオン二次電池を備えた建材を用いた建築物を提供する。
【解決手段】正極１１と、負極１２と、これら正極１１および負極１２間に介在されリチウム（Ｌｉ）、リン（Ｐ）および硫黄（Ｓ）を含む固体電解質１３とを備え、建材の内部に配設されたリチウムイオン二次電池１。内部に、上述のリチウムイオン二次電池１が配設された建材。上述の建材を備えて構成された建築物。
【解決手段】正極１１と、負極１２と、これら正極１１および負極１２間に介在されリチウム（Ｌｉ）、リン（Ｐ）および硫黄（Ｓ）を含む固体電解質１３とを備え、建材の内部に配設されたリチウムイオン二次電池１。内部に、上述のリチウムイオン二次電池１が配設された建材。上述の建材を備えて構成された建築物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン二次電池を備えた建材および建築物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、種々の機能が付与された壁パネルなどの建材が多数提案されている。例えば、特許文献１には、微細粒子の調湿材料、芳香材料、発光材料、抗菌剤等を充填した機能性パネルが開示されている。また、特許文献２には、面状発熱体を備え暖房としての利用が可能な暖房畳床が開示されている。これら機能性建材によれば、建築現場での作業内容は何ら変更することなく、使用する建材を変更するのみで建築物に様々な機能を付加できる。
ところで、建築物におけるエネルギーの効率的な利用方法が種々検討されている。例えば、特許文献３には、発電した電気と発電時に生成した熱とを効率的に利用することができる燃料電池排熱回収システムが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１９８７９６号公報
【特許文献２】特開２００１−１９３２６４号公報
【特許文献３】特開２００２−２８９２４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献３に記載のような従来のエネルギー利用方法では、電力を貯蔵することができず、柔軟な電力利用が不可能である結果、非効率となる場合があった。
例えば、特許文献３に記載の燃料電池排熱回収システムでは、熱と電気の需要のタイミングが異なることから、熱および電気の一方しか使用されず非効率となる場合があった。
ここで、建築物に二次電池を設ければ、熱の利用時に余った電気を貯蔵しておき、必要なときに効率的に利用できる。しかし、建築物で必要とされる電気の容量は大きいため、サイズの大きい二次電池が必要となり、多大なスペースを占有して好ましくない。二次電池を建材に埋め込み、充放電機能を付与した機能性建材とすることが考えられるが、従来の二次電池では性能や安全性の問題から実現が困難であった。
本発明の目的は、上述の問題点等に鑑みて、建材内部に配設可能なリチウムイオン二次電池を備えた建材および建築物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の建材は、建材であって、正極と、負極と、これら正極および負極間に介在されリチウム（Ｌｉ）、リン（Ｐ）および硫黄（Ｓ）を含む固体電解質と、を備えたリチウムイオン二次電池が、内部に配設されたことを特徴とする。
なお、本発明における建材は、建築物を構成するために用いられる部材を意味し、例えば、杭、鉄筋、柱、板などの材料や、窓、戸、扉などの建具、また、壁や床、天井などを構成するパネル、組立て家屋を構成するユニットなどが挙げられる。
【０００６】
そして、本発明では、前記固体電解質は、硫化リチウムと硫化リンとを原料として加熱処理した硫化物系焼成体である構成とすることが好ましい。
【０００７】
また、本発明では、縦芯材及び横芯材を有し矩形枠形状に構成された枠体と、前記枠体の表裏両面に貼着された面材と、前記枠体の内部に設けられた補強芯材と、を備え、前記枠体と前記面材が形成する内部空間を複数の小空間に区画する壁パネルであり、前記リチウムイオン二次電池は、前記複数の小空間に配設された構成とすることが好ましい。
【０００８】
さらに、本発明では、前記リチウムイオン二次電池は、前記建材の内部から取り外し可能に配設された構成とすることが好ましい。
【０００９】
また、本発明では、畳表と、畳床とを備えた畳であり、前記リチウムイオン二次電池は、シート状に形成され、前記畳床は、前記リチウムイオン二次電池と、前記リチウムイオン二次電池の少なくとも一面に積層された畳床構成部材とを有し、前記畳表は、前記畳床構成部材の前記リチウムイオン二次電池と反対側の表面を被覆している構成とすることが好ましい。
【００１０】
本発明の建築物は、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の建材を備えて構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、建材内部に配設したリチウムイオン二次電池に電力を貯蔵することにより、建築物における柔軟な電力利用が可能となり、エネルギーの利用効率を飛躍的に向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
ただし、本発明は、本実施形態に何ら限定されるものではない。
【００１３】
［第１実施形態］
図１に、本実施形態のリチウムイオン二次電池の概略断面図を示す。
リチウムイオン二次電池１は、正極１１と、負極１２と、これら正極１１及び負極１２間に介在されリチウム（Ｌｉ）、リン（Ｐ）及び硫黄（Ｓ）を含む固体電解質１３と、これらを一体化する図示しないパッケージと、を備え、後述する建材の内部に配設される。
このように、リチウムイオン二次電池１は、リチウム（Ｌｉ）、リン（Ｐ）および硫黄（Ｓ）を含む固体電解質を備えるため、イオン伝導度が高く、高温または低温の環境下においても電池としての十分な性能を有し、物理的な衝撃にも強いので、建築物２の安全性を害することなく、電力の貯蔵等が可能となる。その上、大面積化することで大容量を容易に得られ、断熱や吸音等の効果も得られる。
そして、正極１１及び負極１２は、例えば、ステンレス鋼、金、白金、亜鉛、ニッケル、スズ、アルミニウム、モリブデン、ニオブ、タンタル、タングステン、チタンなどの金属、及び、これらの合金にて、シート、箔、網状、パンチングメタル状、エキスパンドメタル状などに形成されたものが用いられる。特に、正極ではアルミニウム箔、負極ではアルミニウム箔やスズ箔が、集電性、加工性、コストの点で好ましい。
【００１４】
本発明の電極は、下記極材（正極材または負極材）を集電体の少なくとも一部に膜状に形成することで作製できる。製膜方法としては、極材を溶液に混合した混合液を集電体に塗布することにより、電極を形成することができる。また、上述した電池用部材の製造と同様、ブラスト法、エアロゾルデポジション法、コールドスプレー法、スパッタリング法、気相成長法または溶射法等が挙げられる。このような方法により製膜することで、極材層の空隙率をより小さくすることができ、イオン伝導度を向上させることができる。
また、固体電解質層の製造法で記載されている他の同様の方法で電極層を製作することが可能である。
【００１５】
正極材としては、電池分野において正極活物質として使用されているものが使用できる。例えば、硫化物系では、硫化チタン（ＴｉＳ2）、硫化モリブデン（ＭｏＳ2）、硫化鉄（ＦｅＳ、ＦｅＳ2）、硫化銅（ＣｕＳ）および硫化ニッケル（Ｎｉ3Ｓ2）等が使用できる。好ましくは、ＴｉＳ２が使用できる。
また、酸化物系では、酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3）、鉛酸ビスマス（Ｂｉ2Ｐｂ2Ｏ5）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化バナジウム（Ｖ6Ｏ13）、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ2）、リン酸系として、鉄オリビン（ＬｉＦｅＰＯ４）、ニッケルオリビン（ＬｉＮｉＰＯ４）、マンガンオリビン（ＬｉＭｎＰＯ４）等が使用できる。なお、これらを混合して用いることも可能である。好ましくは、コバルト酸リチウムが使用できる。
なお、上記の他にはセレン化ニオブ（ＮｂＳｅ3）が使用できる。
【００１６】
導電助剤として、電子が正極活物質内で円滑に移動するようにするための電気的に導電性を有す物質を適宜添加してもよい。前記、電気的に導電性を有する物質としては特に限定しないが、アセチレンブラック、カーボンブラック、カーボンナノチューブのような導電性物質、またはポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロールのような導電性高分子を単独または混合して用いることができる。
【００１７】
負極材としては、電池分野において負極活物質として使用されているものが使用できる。例えば、炭素材料、具体的には、人造黒鉛、黒鉛炭素繊維、樹脂焼成炭素、熱分解気相成長炭素、コークス、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、フルフリルアルコール樹脂焼成炭素、ポリアセン、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、天然黒鉛および難黒鉛化性炭素、チタン酸リチウム（ＬＴＯ、Ｌｉ２ＴｉＯ３）が挙げられる。またはその混合物でもよい。好ましくは、人造黒鉛である。
また、金属リチウム、金属インジウム、金属アルミ、金属ケイ素や、これらの金属自体や他の元素、化合物と組み合わせた合金を、負極材としてもちいることができる。
更に、極材に電解質層で使用する固体電解物質を混合して使用してもよい。
【００１８】
固体電解質１３は、リチウム元素（Ｌｉ）、リン元素（Ｐ）及び硫黄元素（Ｓ）を主成分としたものである。特に、硫化リチウム（Ｌｉ2Ｓ）と硫化リン（Ｐ2Ｓ5）とをモル比で６５：３５〜７５：２５の混合原料から製造、特に混合原料を窒素などの不活性ガス雰囲気中において１５０℃以上３６０℃以下で加熱処理した硫化物系焼成体である硫化物系ガラスであることが好ましい。この組成比により、高いリチウムイオン伝導度が得られる。
また、リチウムイオン二次電池１の固体電解質として、硫化リチウムと硫化リンとを原料として加熱処理した硫化物系焼成体を用いているので、０℃から−４０℃の比較的に低温でもイオン伝導度の急激な低下がなく、また、約４００℃程度の高い温度まで実質的に変成しない安定した特性を備えるため、電力を安定して供給できる。
【００１９】
さらに、硫化物系ガラスの平均粒径は、０．１μｍ以上２０μｍ以下が好ましい。平均粒径が０．１μｍより細かくなると取扱性が低下し、精勤粒径が２０μｍより粗くなると高エネルギー密度化および高出力化が得られにくくなるとともに、正極および負極と固体電解質との界面抵抗を低減できなくなるおそれがある。さらには、シート状に形成する際の分散性が低下してシート化が困難となるおそれもある。
【００２０】
なお、硫化物系ガラスの微粒子は、例えば、非水系溶媒による湿式粉砕、あるいは乾式粉砕により製造する。
湿式粉砕としては、各種粉砕機を用いることができる。例えば、ビーズミル、ボールミル振動ミルなどが利用できる。なお、粉砕条件の設定自由度が高い点で、ボールを粉砕メディアに用いるものが好ましい。特に、転動ボールミル、ビーズミル、遊星ボールミル、振動ボールミルなどが好ましい。
非水系溶媒としては、例えば、トルエン、ヘキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、Ｎメチルピロリドン、アセトニトリル、ジメトキシエタン、ジメチルカーボネートなどを用いることができる。特に、水分含有量が１００ｐｐｍ以下、より好ましくは５０ｐｐｍ以下のものを用いるとよい。
非水系溶媒は、効率性および適度なスラリー粘度による取扱性などの点で、スラリー全体に示す固体の割合が５質量％以上５０質量％以下、好ましくは５質量％以上３０質量％以下の割合で用いるとよい。
また、分散安定剤を適宜添加してもよい。
【００２１】
一方、乾式粉砕としては、各種粉砕機を用いることができ、特に微粒子の製造が容易であるとともに非接触による粉砕のために不純物の混入を抑制できる点で、ジェット粉砕機が有効である。
そして、変性防止のため、低露点環境で粉砕する。好ましくは−１００℃以上−２５℃以下、特に好ましくは−９０℃以上−３０℃以下で粉砕する。
【００２２】
［建材の構成］
本実施形態の建材の概略構成を図２に示す。
建材２は、図２に示すように、縦芯材２１（２１Ａ，２１Ｂ）及び横芯材２２（２２Ａ，２２Ｂ）を有し矩形枠形状に構成された枠体２３と、枠体２３の表裏両面に貼着された面材２４と、を備えた壁パネル２Ａである。
枠体２３と面材２４が形成する壁パネル２Ａの内部空間２５には、リチウムイオン二次電池１が配設されている。ここで、内部空間２５は、枠体２３の内部に縦芯材２１または横芯材２２に略並行に設けられた補強芯材２６によって複数の小空間２７に区画されている。そして、この複数の小空間２７に、略矩形形状のリチウムイオン二次電池１が複数配設されている。なお、リチウムイオン二次電池１は、小空間２７（すなわち建材２の内部空間２５）から取り外し可能に配設されている。
このように、壁パネル２Ａ内部に配設したリチウムイオン二次電池１に電力を貯蔵するで、建材２の内部空間を有効利用できる。このため、建築物３内に区画形成される居住空間も容易に拡大できる。断熱および吸音の効果も期待できる。また、これらと併用することで、より一層優れた効果を得られる。
また、２つの縦芯材２１Ａ，２１Ｂの一端外側には、互いに接続可能な雄コネクタ２１１および雌コネクタ２１２が、それぞれ設けられている。雄コネクタ２１１および雌コネクタ２１２は、複数のリチウムイオン二次電池１に電気的に接続されている。すなわち、雄コネクタ２１１および雌コネクタ２１２は、一の壁パネル２Ａのリチウムイオン二次電池１と他の壁パネル２Ａのリチウムイオン二次電池１とを電気的に接続する接続手段２８として利用できる。
【００２３】
図３に、小空間２７から取り外したリチウムイオン二次電池１の概略斜視図を示す。
図３に示すように、小空間２７の底辺、つまり横芯材２２Ｂまたはこれに平行な補強芯材２６の図３における上面には、小雄コネクタ２７１が設けられている。これに対し、リチウムイオン二次電池１の一側面（図３の下側側面）には、小雄コネクタ２７１と接続可能な小雌コネクタ２７２が設けられている。図示しないが、小雄コネクタ２７１は雌コネクタ２１２および雄コネクタ２１１に接続されているので、小雄コネクタ２７１と小雌コネクタ２７２とを接続することにより、リチウムイオン二次電池１が雌コネクタ２１２および雄コネクタ２１１に接続できる。
また、面材２４の小空間２７側の面２４Ａ（図３の手前側面）には、小雄コネクタ２７１と小雌コネクタ２７２とが接続した状態においてリチウムイオン二次電池１の背面１Ａに設けられた穴部１４に係合する突起部２７３が設けられている。突起部２７３は、上方に向かって突き出た板状の外形を有する。リチウムイオン二次電池１の下端で小雌コネクタ２７２を小雄コネクタ２７１に接続させ、上端を面材２４側へ押し付けると、突起部２７３が穴部１４に係合され、リチウムイオン二次電池１が小空間２７に係止される。この状態で、リチウムイオン二次電池１の上端を手前側に引けば、小空間２７から取り出すことが可能である。
このように、リチウムイオン二次電池１を取り外し可能に配設することで、耐用年数が長い建築物の耐用期間中に仮にリチウムイオン二次電池１の寿命が切れても、新しいものと交換するなどすればよく、寿命により容量が低下した状態で利用する不都合を防止でき、建造物とともに長期間安定利用できる。
【００２４】
［建築物の構成］
本実施形態の建築物の概略構成を図４に示す。
建築物３は、図４に示すように、建材２（複数のリチウムイオン二次電池１を備える建築用パネルである壁パネル２Ａ）を複数備えて構成される。また、建築物３は、リチウムイオン二次電池１の充電および放電を制御する制御手段３１と、リチウムイオン二次電池１を充電する発電手段３２と、建築物３内部に電力を供給するコンセント等の建築物内電力供給手段３３と、を備える。
複数の壁パネル２Ａに配設されたリチウムイオン二次電池１は、雌コネクタ２１２、雄コネクタ２１１、小雄コネクタ２７１および小雌コネクタ２７２等によって互いに電気的に接続され、最終的には制御手段３１に接続されている。発電手段３２としては、例えば、太陽電池、燃料電池などが挙げられるが、本実施形態では太陽電池を発電手段３２としている。発電手段３２は、発電した電気を制御手段３１に伝達する。
制御手段３１には、壁パネル２Ａ内のリチウムイオン二次電池１、発電手段３２および建築物内電力供給手段３３に加え、電力会社等から供給される外部電源４も接続されており、制御手段３１は、建築物３内における電気の流れを制御する。具体的には、（i）発電手段３２または外部電源４からの電気をリチウムイオン二次電池１に伝達し、これを充電し、（ii）発電手段３２、外部電源４またはリチウムイオン二次電池１からの電気を建築物内電力供給手段３３に伝達し、建築物３内における電力利用に供する。
【００２５】
［第１実施形態の作用効果］
このような本実施形態によれば、例えば、下記のような優れた作用効果が得られる。
本実施形態によれば、壁パネル２Ａ内部に配設したリチウムイオン二次電池１に電力を貯蔵するで、エネルギーの利用効率を飛躍的に向上することができる。
例えば、発電手段３２としての太陽電池が昼間に発電した電気を貯蔵しておき、発電ができない夜間に利用できる。また、例えば、価格の安い昼間に外部電源４からの電気を貯蔵しておき、価格の高い夜間は外部電源４を利用しないこととして、電力コストを削減できる。
【００２６】
［第２実施形態］
本実施形態は、建材２としての畳の内部に、リチウムイオン二次電池１を配設する点のみが、上述の第１実施形態と異なる。
このため、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付すとともに、適宜説明を省略する。
【００２７】
［建材の構成］
図５は、本実施形態の建材２の概略断面図である。
本実施形態の建材２は、図５に示すように、畳表４１と、畳床４２とを備えた畳２Ｂである。
本実施形態のリチウムイオン二次電池１は、シート状に形成され、畳床４２に配設されている。
畳床４２は、リチウムイオン二次電池１と、リチウムイオン二次電池１の両面に積層された畳床構成部材４２１とを有し、畳表４１は、一方の畳床構成部材４２１Ａのリチウムイオン二次電池１と反対側の表面を被覆している。
畳表４１は、畳床４２から取り外しが可能であり、さらに、リチウムイオン二次電池１の両面に積層された畳床構成部材４２１もまた、取り外しが可能である。すなわち、リチウムイオン二次電池１は、建材２（畳２Ｂ）の内部から取り外し可能に配設されている。
また、図示しないが、建築物３の内部に配置された状態で、一の畳２Ｂ中のリチウムイオン二次電池１は、接続手段２８によって他の複数の畳２Ｂのリチウムイオン二次電池１と相互に接続されており、最終的には上述の制御手段３１に接続されている。
このような本実施形態によれば、例えば、畳床構成部材４２１によって従来の畳と同様の性能が得られ、リチウムイオン二次電池１によって畳２Ｂに電気の貯蔵という新しい機能を付与できる。
なお、畳床４２内にリチウムイオン二次電池１を設けた畳を例示したが、畳表４１と畳床４２との間に、シート状に形成したリチウムイオン二次電池を配設した構成とするなどしてもよい。
【００２８】
［変形例］
以上に説明した各態様は本発明の一態様を示したものであり、本発明は前記した実施形態に限定されない。本発明の目的および効果を達成できる範囲内での変形や改良は、本発明の内容に含まれ、具体的な構造および形状等は、他の構造や形状等としても問題ない。
上述の実施形態において、建材２として、壁パネル２Ａおよび畳２Ｂを例示したが、これに限定されない。例えば、建材２は、図６に示すようなユニットバス２Ｃであってもよい。この場合、リチウムイオン二次電池１は、例えば、図６に示すように、ユニットバス２Ｃの床下に配設できる。これにより床下の余ったスペースを有効に活用できる。また、図６に示すように床下面に貼り付けるようにリチウムイオン二次電池１を配設することで、その断熱効果により、ユニットバス２Ｃ内部の温度変化を抑制でき、暖かい空気を長時間維持できる。また、その吸音効果により、水音等の物音が外部に漏れることを防止できる。なお、リチウムイオン二次電池１は、床下のみならず、ユニットバス２Ｃの壁面や天井にも配設できることはもちろんである。このとき、ユニットバス２Ｃの室外側のみならず、室内側に設けてもよいが、この場合は特に、防水容器に内蔵する等、リチウムイオン二次電池１に適切な防水手段を設けることが好ましい。
【００２９】
また、建材２は、図７に示すような鉄筋２Ｄであってもよい。図７において、リチウムイオン二次電池１は、鉄筋２Ｄの上下のフランジ５１とウェブ５２との間に嵌まり込む形状に形成されている。この状態において周囲にコンクリートが打設され、リチウムイオン二次電池１が内部に配設された壁面や柱が形成される。なお、リチウムイオン二次電池１の一面（図７の手前側の面）にコンクリートが入り込まないようにして打設をし、リチウムイオン二次電池１を鉄筋２Ｄ、壁または柱などから取り外し可能に構成してもよい。
さらに、建材２は、図８に示すような補強杭２Ｅであってもよい。
図８において、建材２は、コンクリート基礎６の補強杭２Ｅである。コンクリート基礎６は、地面に溝状に掘削された根切り溝６１の底面に所定の厚さ寸法で砕石６２が敷き詰められ、この敷き詰められた砕石６２上に現場コンクリート打ちにより形成される。補強杭２Ｅの外周面には、螺旋状にスクリュー翼６３が設けられている。リチウムイオン二次電池１は、この補強杭２Ｅのスクリュー翼６３と反対側の端部（すなわち上端）に配設されている。この場合、リチウムイオン二次電池１の取り外しは困難であるものの、その他の効果は上述の各実施形態と同様である。
そして、建築物３としては、居住空間を内部に区画する家屋に限らず、学校、商業施設、工場や体育館などの他、橋、高架など、各種建築物を対象とすることができる。
また、リチウムイオン二次電池を防湿性を有するケース体に収容することで、後述するユニットバスなどの湿気等の水分が入り込みやすい建材２に適用するなどしても、漏れ等によるリチウムイオン二次電池への悪影響が懸念される空間でも、水分による影響を排除でき、安定して利用できる。
そして、リチウムイオン二次電池の充電および放電を制御する制御手段を備えることにより、状況に合わせて充電、放電を実施することで、様々な効果、利益が得られる。例えば、電気料金が安い夜間に充電し、充電した電気を、電気料金が高い昼間に利用することで、電気料金を低減できる。
【実施例】
【００３０】
次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。
なお、本発明はこれらの実施例の記載内容に何ら制約されるものではない。
【００３１】
（イオン伝導度算出方法）
直径１０mmφの錠剤成形器（ＳＰＥＣＡＣ社製）に質量１５０ｍｇの各種電解質を入れ、４ＭＰａで加圧する。各種電解質としては、以下の表１に示す硫化物系固体電解質（実施例１）、有機系電解質（比較例１）、ポリマー電解質（比較例２）を用いた。
その後、錠剤成形器中のペレットの軸方向における両端面に、炭素：電解質＝１：１の割合で混合したものを１０ｍｇ入れて均一になるようにならす。その後さらに、４ＭＰａで加圧する。加圧後の成形ペレットを内抜き評価ペレットとした。
この内抜き評価ペレットをイオン伝導度測定用セルに設置し、複素インピダンス測定を行った。機器はソーラトロン社製 １２６０型を用い、測定周波数は１０Ｈｚ〜１０ＭＨｚで行い、印加電圧１０ｍＶで測定した。測定温度は、室温（２５℃）〜２００℃の範囲で実施した。これから得られた測定結果から、アレニウスの式よりイオン伝導度を算出した。
その結果を、表１に示す。
【００３２】
（リチウムイオン輸率）
イオン輸率は、以下のようなモデル電池を作成したブロッキング電極法により、固体電解質内のイオンの動きを測定して算定する。
具体的には、一方の電極は固体電解質をサンドイッチ状に挟み込んだ２枚のリチウム電極（ノンブロッキング電極）とし、他方の電極は固体電解質を挟み込んだ２枚のステンレス電極（ブロッキング電極）とする。各種電解質としては、以下の表１に示す硫化物系固体電解質（実施例１）、有機系電解質（比較例１）、ポリマー電解質（比較例２）を用いた。
機器はソーラトロン社製 １２８７型を用い、印加電圧０．１Ｖで測定した。測定は室温（２５℃）で実施した。得られた測定結果から以下に示す式に基づいてイオン輸率を算出した。
イオン輸率＝σion／（σion＋σe）＞0.9999
σion：ノンブロッキング電極の伝導度
σe ：ブロッキング電極の伝導度＝４×１０-9[S/cm]
その結果を、表１に示す。
【００３３】
（結果）
表１に示す結果から、比較例１のものはイオン伝導度が高いがリチウムイオン輸率が低く、大きな電力の供給が困難である。比較例２のものはリチウムイオン輸率は高めだが、イオン伝導度が低く、大きな電力供給のためにはリチウムイオン二次電池１が大型化してしまう。
一方、実施例１では、イオン伝導度およびリチウムイオン輸率とも高く大きな電力を供給できることがわかる。また、室温（２５℃）〜２００℃の広い温度範囲で、安定した高いイオン伝導度が認められた。
このように、実施例１では、広い温度範囲でも良好な電気特性を示すので、建材２の内部に配設しても電池として良好に機能する。
【００３４】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、リチウムイオン二次電池を備えた建材および建築物として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るリチウムイオン二次電池を示す概略断面図。
【図２】本発明の第１実施形態に係る建材の概略構成を示す図。
【図３】第１実施形態において、小空間から取り外したリチウムイオン二次電池の概略を示す斜視図。
【図４】本発明の第１実施形態に係る建築物の概略構成を示す図。
【図５】本発明の第１実施形態に係る建材の概略構成を示す断面図。
【図６】本発明の実施形態に係る変形例の建材を示す断面図。
【図７】本発明の実施形態に係る変形例の建材を示す斜視図。
【図８】本発明の実施形態に係る変形例の建材を示す断面図。
【符号の説明】
【００３７】
１ リチウムイオン二次電池
２ 建材
２Ａ 建築用パネルである壁パネル
２Ｂ 畳
３ 建築物
１１ 正極
１２ 負極
１３ 固体電解質
２３ 枠体
２４ 面材
２５ 内部空間
４１ 畳表
４２ 畳床
４２１ 畳床構成部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン二次電池を備えた建材および建築物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、種々の機能が付与された壁パネルなどの建材が多数提案されている。例えば、特許文献１には、微細粒子の調湿材料、芳香材料、発光材料、抗菌剤等を充填した機能性パネルが開示されている。また、特許文献２には、面状発熱体を備え暖房としての利用が可能な暖房畳床が開示されている。これら機能性建材によれば、建築現場での作業内容は何ら変更することなく、使用する建材を変更するのみで建築物に様々な機能を付加できる。
ところで、建築物におけるエネルギーの効率的な利用方法が種々検討されている。例えば、特許文献３には、発電した電気と発電時に生成した熱とを効率的に利用することができる燃料電池排熱回収システムが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１９８７９６号公報
【特許文献２】特開２００１−１９３２６４号公報
【特許文献３】特開２００２−２８９２４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献３に記載のような従来のエネルギー利用方法では、電力を貯蔵することができず、柔軟な電力利用が不可能である結果、非効率となる場合があった。
例えば、特許文献３に記載の燃料電池排熱回収システムでは、熱と電気の需要のタイミングが異なることから、熱および電気の一方しか使用されず非効率となる場合があった。
ここで、建築物に二次電池を設ければ、熱の利用時に余った電気を貯蔵しておき、必要なときに効率的に利用できる。しかし、建築物で必要とされる電気の容量は大きいため、サイズの大きい二次電池が必要となり、多大なスペースを占有して好ましくない。二次電池を建材に埋め込み、充放電機能を付与した機能性建材とすることが考えられるが、従来の二次電池では性能や安全性の問題から実現が困難であった。
本発明の目的は、上述の問題点等に鑑みて、建材内部に配設可能なリチウムイオン二次電池を備えた建材および建築物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の建材は、建材であって、正極と、負極と、これら正極および負極間に介在されリチウム（Ｌｉ）、リン（Ｐ）および硫黄（Ｓ）を含む固体電解質と、を備えたリチウムイオン二次電池が、内部に配設されたことを特徴とする。
なお、本発明における建材は、建築物を構成するために用いられる部材を意味し、例えば、杭、鉄筋、柱、板などの材料や、窓、戸、扉などの建具、また、壁や床、天井などを構成するパネル、組立て家屋を構成するユニットなどが挙げられる。
【０００６】
そして、本発明では、前記固体電解質は、硫化リチウムと硫化リンとを原料として加熱処理した硫化物系焼成体である構成とすることが好ましい。
【０００７】
また、本発明では、縦芯材及び横芯材を有し矩形枠形状に構成された枠体と、前記枠体の表裏両面に貼着された面材と、前記枠体の内部に設けられた補強芯材と、を備え、前記枠体と前記面材が形成する内部空間を複数の小空間に区画する壁パネルであり、前記リチウムイオン二次電池は、前記複数の小空間に配設された構成とすることが好ましい。
【０００８】
さらに、本発明では、前記リチウムイオン二次電池は、前記建材の内部から取り外し可能に配設された構成とすることが好ましい。
【０００９】
また、本発明では、畳表と、畳床とを備えた畳であり、前記リチウムイオン二次電池は、シート状に形成され、前記畳床は、前記リチウムイオン二次電池と、前記リチウムイオン二次電池の少なくとも一面に積層された畳床構成部材とを有し、前記畳表は、前記畳床構成部材の前記リチウムイオン二次電池と反対側の表面を被覆している構成とすることが好ましい。
【００１０】
本発明の建築物は、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の建材を備えて構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、建材内部に配設したリチウムイオン二次電池に電力を貯蔵することにより、建築物における柔軟な電力利用が可能となり、エネルギーの利用効率を飛躍的に向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
ただし、本発明は、本実施形態に何ら限定されるものではない。
【００１３】
［第１実施形態］
図１に、本実施形態のリチウムイオン二次電池の概略断面図を示す。
リチウムイオン二次電池１は、正極１１と、負極１２と、これら正極１１及び負極１２間に介在されリチウム（Ｌｉ）、リン（Ｐ）及び硫黄（Ｓ）を含む固体電解質１３と、これらを一体化する図示しないパッケージと、を備え、後述する建材の内部に配設される。
このように、リチウムイオン二次電池１は、リチウム（Ｌｉ）、リン（Ｐ）および硫黄（Ｓ）を含む固体電解質を備えるため、イオン伝導度が高く、高温または低温の環境下においても電池としての十分な性能を有し、物理的な衝撃にも強いので、建築物２の安全性を害することなく、電力の貯蔵等が可能となる。その上、大面積化することで大容量を容易に得られ、断熱や吸音等の効果も得られる。
そして、正極１１及び負極１２は、例えば、ステンレス鋼、金、白金、亜鉛、ニッケル、スズ、アルミニウム、モリブデン、ニオブ、タンタル、タングステン、チタンなどの金属、及び、これらの合金にて、シート、箔、網状、パンチングメタル状、エキスパンドメタル状などに形成されたものが用いられる。特に、正極ではアルミニウム箔、負極ではアルミニウム箔やスズ箔が、集電性、加工性、コストの点で好ましい。
【００１４】
本発明の電極は、下記極材（正極材または負極材）を集電体の少なくとも一部に膜状に形成することで作製できる。製膜方法としては、極材を溶液に混合した混合液を集電体に塗布することにより、電極を形成することができる。また、上述した電池用部材の製造と同様、ブラスト法、エアロゾルデポジション法、コールドスプレー法、スパッタリング法、気相成長法または溶射法等が挙げられる。このような方法により製膜することで、極材層の空隙率をより小さくすることができ、イオン伝導度を向上させることができる。
また、固体電解質層の製造法で記載されている他の同様の方法で電極層を製作することが可能である。
【００１５】
正極材としては、電池分野において正極活物質として使用されているものが使用できる。例えば、硫化物系では、硫化チタン（ＴｉＳ2）、硫化モリブデン（ＭｏＳ2）、硫化鉄（ＦｅＳ、ＦｅＳ2）、硫化銅（ＣｕＳ）および硫化ニッケル（Ｎｉ3Ｓ2）等が使用できる。好ましくは、ＴｉＳ２が使用できる。
また、酸化物系では、酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3）、鉛酸ビスマス（Ｂｉ2Ｐｂ2Ｏ5）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化バナジウム（Ｖ6Ｏ13）、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ2）、リン酸系として、鉄オリビン（ＬｉＦｅＰＯ４）、ニッケルオリビン（ＬｉＮｉＰＯ４）、マンガンオリビン（ＬｉＭｎＰＯ４）等が使用できる。なお、これらを混合して用いることも可能である。好ましくは、コバルト酸リチウムが使用できる。
なお、上記の他にはセレン化ニオブ（ＮｂＳｅ3）が使用できる。
【００１６】
導電助剤として、電子が正極活物質内で円滑に移動するようにするための電気的に導電性を有す物質を適宜添加してもよい。前記、電気的に導電性を有する物質としては特に限定しないが、アセチレンブラック、カーボンブラック、カーボンナノチューブのような導電性物質、またはポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロールのような導電性高分子を単独または混合して用いることができる。
【００１７】
負極材としては、電池分野において負極活物質として使用されているものが使用できる。例えば、炭素材料、具体的には、人造黒鉛、黒鉛炭素繊維、樹脂焼成炭素、熱分解気相成長炭素、コークス、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、フルフリルアルコール樹脂焼成炭素、ポリアセン、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、天然黒鉛および難黒鉛化性炭素、チタン酸リチウム（ＬＴＯ、Ｌｉ２ＴｉＯ３）が挙げられる。またはその混合物でもよい。好ましくは、人造黒鉛である。
また、金属リチウム、金属インジウム、金属アルミ、金属ケイ素や、これらの金属自体や他の元素、化合物と組み合わせた合金を、負極材としてもちいることができる。
更に、極材に電解質層で使用する固体電解物質を混合して使用してもよい。
【００１８】
固体電解質１３は、リチウム元素（Ｌｉ）、リン元素（Ｐ）及び硫黄元素（Ｓ）を主成分としたものである。特に、硫化リチウム（Ｌｉ2Ｓ）と硫化リン（Ｐ2Ｓ5）とをモル比で６５：３５〜７５：２５の混合原料から製造、特に混合原料を窒素などの不活性ガス雰囲気中において１５０℃以上３６０℃以下で加熱処理した硫化物系焼成体である硫化物系ガラスであることが好ましい。この組成比により、高いリチウムイオン伝導度が得られる。
また、リチウムイオン二次電池１の固体電解質として、硫化リチウムと硫化リンとを原料として加熱処理した硫化物系焼成体を用いているので、０℃から−４０℃の比較的に低温でもイオン伝導度の急激な低下がなく、また、約４００℃程度の高い温度まで実質的に変成しない安定した特性を備えるため、電力を安定して供給できる。
【００１９】
さらに、硫化物系ガラスの平均粒径は、０．１μｍ以上２０μｍ以下が好ましい。平均粒径が０．１μｍより細かくなると取扱性が低下し、精勤粒径が２０μｍより粗くなると高エネルギー密度化および高出力化が得られにくくなるとともに、正極および負極と固体電解質との界面抵抗を低減できなくなるおそれがある。さらには、シート状に形成する際の分散性が低下してシート化が困難となるおそれもある。
【００２０】
なお、硫化物系ガラスの微粒子は、例えば、非水系溶媒による湿式粉砕、あるいは乾式粉砕により製造する。
湿式粉砕としては、各種粉砕機を用いることができる。例えば、ビーズミル、ボールミル振動ミルなどが利用できる。なお、粉砕条件の設定自由度が高い点で、ボールを粉砕メディアに用いるものが好ましい。特に、転動ボールミル、ビーズミル、遊星ボールミル、振動ボールミルなどが好ましい。
非水系溶媒としては、例えば、トルエン、ヘキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、Ｎメチルピロリドン、アセトニトリル、ジメトキシエタン、ジメチルカーボネートなどを用いることができる。特に、水分含有量が１００ｐｐｍ以下、より好ましくは５０ｐｐｍ以下のものを用いるとよい。
非水系溶媒は、効率性および適度なスラリー粘度による取扱性などの点で、スラリー全体に示す固体の割合が５質量％以上５０質量％以下、好ましくは５質量％以上３０質量％以下の割合で用いるとよい。
また、分散安定剤を適宜添加してもよい。
【００２１】
一方、乾式粉砕としては、各種粉砕機を用いることができ、特に微粒子の製造が容易であるとともに非接触による粉砕のために不純物の混入を抑制できる点で、ジェット粉砕機が有効である。
そして、変性防止のため、低露点環境で粉砕する。好ましくは−１００℃以上−２５℃以下、特に好ましくは−９０℃以上−３０℃以下で粉砕する。
【００２２】
［建材の構成］
本実施形態の建材の概略構成を図２に示す。
建材２は、図２に示すように、縦芯材２１（２１Ａ，２１Ｂ）及び横芯材２２（２２Ａ，２２Ｂ）を有し矩形枠形状に構成された枠体２３と、枠体２３の表裏両面に貼着された面材２４と、を備えた壁パネル２Ａである。
枠体２３と面材２４が形成する壁パネル２Ａの内部空間２５には、リチウムイオン二次電池１が配設されている。ここで、内部空間２５は、枠体２３の内部に縦芯材２１または横芯材２２に略並行に設けられた補強芯材２６によって複数の小空間２７に区画されている。そして、この複数の小空間２７に、略矩形形状のリチウムイオン二次電池１が複数配設されている。なお、リチウムイオン二次電池１は、小空間２７（すなわち建材２の内部空間２５）から取り外し可能に配設されている。
このように、壁パネル２Ａ内部に配設したリチウムイオン二次電池１に電力を貯蔵するで、建材２の内部空間を有効利用できる。このため、建築物３内に区画形成される居住空間も容易に拡大できる。断熱および吸音の効果も期待できる。また、これらと併用することで、より一層優れた効果を得られる。
また、２つの縦芯材２１Ａ，２１Ｂの一端外側には、互いに接続可能な雄コネクタ２１１および雌コネクタ２１２が、それぞれ設けられている。雄コネクタ２１１および雌コネクタ２１２は、複数のリチウムイオン二次電池１に電気的に接続されている。すなわち、雄コネクタ２１１および雌コネクタ２１２は、一の壁パネル２Ａのリチウムイオン二次電池１と他の壁パネル２Ａのリチウムイオン二次電池１とを電気的に接続する接続手段２８として利用できる。
【００２３】
図３に、小空間２７から取り外したリチウムイオン二次電池１の概略斜視図を示す。
図３に示すように、小空間２７の底辺、つまり横芯材２２Ｂまたはこれに平行な補強芯材２６の図３における上面には、小雄コネクタ２７１が設けられている。これに対し、リチウムイオン二次電池１の一側面（図３の下側側面）には、小雄コネクタ２７１と接続可能な小雌コネクタ２７２が設けられている。図示しないが、小雄コネクタ２７１は雌コネクタ２１２および雄コネクタ２１１に接続されているので、小雄コネクタ２７１と小雌コネクタ２７２とを接続することにより、リチウムイオン二次電池１が雌コネクタ２１２および雄コネクタ２１１に接続できる。
また、面材２４の小空間２７側の面２４Ａ（図３の手前側面）には、小雄コネクタ２７１と小雌コネクタ２７２とが接続した状態においてリチウムイオン二次電池１の背面１Ａに設けられた穴部１４に係合する突起部２７３が設けられている。突起部２７３は、上方に向かって突き出た板状の外形を有する。リチウムイオン二次電池１の下端で小雌コネクタ２７２を小雄コネクタ２７１に接続させ、上端を面材２４側へ押し付けると、突起部２７３が穴部１４に係合され、リチウムイオン二次電池１が小空間２７に係止される。この状態で、リチウムイオン二次電池１の上端を手前側に引けば、小空間２７から取り出すことが可能である。
このように、リチウムイオン二次電池１を取り外し可能に配設することで、耐用年数が長い建築物の耐用期間中に仮にリチウムイオン二次電池１の寿命が切れても、新しいものと交換するなどすればよく、寿命により容量が低下した状態で利用する不都合を防止でき、建造物とともに長期間安定利用できる。
【００２４】
［建築物の構成］
本実施形態の建築物の概略構成を図４に示す。
建築物３は、図４に示すように、建材２（複数のリチウムイオン二次電池１を備える建築用パネルである壁パネル２Ａ）を複数備えて構成される。また、建築物３は、リチウムイオン二次電池１の充電および放電を制御する制御手段３１と、リチウムイオン二次電池１を充電する発電手段３２と、建築物３内部に電力を供給するコンセント等の建築物内電力供給手段３３と、を備える。
複数の壁パネル２Ａに配設されたリチウムイオン二次電池１は、雌コネクタ２１２、雄コネクタ２１１、小雄コネクタ２７１および小雌コネクタ２７２等によって互いに電気的に接続され、最終的には制御手段３１に接続されている。発電手段３２としては、例えば、太陽電池、燃料電池などが挙げられるが、本実施形態では太陽電池を発電手段３２としている。発電手段３２は、発電した電気を制御手段３１に伝達する。
制御手段３１には、壁パネル２Ａ内のリチウムイオン二次電池１、発電手段３２および建築物内電力供給手段３３に加え、電力会社等から供給される外部電源４も接続されており、制御手段３１は、建築物３内における電気の流れを制御する。具体的には、（i）発電手段３２または外部電源４からの電気をリチウムイオン二次電池１に伝達し、これを充電し、（ii）発電手段３２、外部電源４またはリチウムイオン二次電池１からの電気を建築物内電力供給手段３３に伝達し、建築物３内における電力利用に供する。
【００２５】
［第１実施形態の作用効果］
このような本実施形態によれば、例えば、下記のような優れた作用効果が得られる。
本実施形態によれば、壁パネル２Ａ内部に配設したリチウムイオン二次電池１に電力を貯蔵するで、エネルギーの利用効率を飛躍的に向上することができる。
例えば、発電手段３２としての太陽電池が昼間に発電した電気を貯蔵しておき、発電ができない夜間に利用できる。また、例えば、価格の安い昼間に外部電源４からの電気を貯蔵しておき、価格の高い夜間は外部電源４を利用しないこととして、電力コストを削減できる。
【００２６】
［第２実施形態］
本実施形態は、建材２としての畳の内部に、リチウムイオン二次電池１を配設する点のみが、上述の第１実施形態と異なる。
このため、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付すとともに、適宜説明を省略する。
【００２７】
［建材の構成］
図５は、本実施形態の建材２の概略断面図である。
本実施形態の建材２は、図５に示すように、畳表４１と、畳床４２とを備えた畳２Ｂである。
本実施形態のリチウムイオン二次電池１は、シート状に形成され、畳床４２に配設されている。
畳床４２は、リチウムイオン二次電池１と、リチウムイオン二次電池１の両面に積層された畳床構成部材４２１とを有し、畳表４１は、一方の畳床構成部材４２１Ａのリチウムイオン二次電池１と反対側の表面を被覆している。
畳表４１は、畳床４２から取り外しが可能であり、さらに、リチウムイオン二次電池１の両面に積層された畳床構成部材４２１もまた、取り外しが可能である。すなわち、リチウムイオン二次電池１は、建材２（畳２Ｂ）の内部から取り外し可能に配設されている。
また、図示しないが、建築物３の内部に配置された状態で、一の畳２Ｂ中のリチウムイオン二次電池１は、接続手段２８によって他の複数の畳２Ｂのリチウムイオン二次電池１と相互に接続されており、最終的には上述の制御手段３１に接続されている。
このような本実施形態によれば、例えば、畳床構成部材４２１によって従来の畳と同様の性能が得られ、リチウムイオン二次電池１によって畳２Ｂに電気の貯蔵という新しい機能を付与できる。
なお、畳床４２内にリチウムイオン二次電池１を設けた畳を例示したが、畳表４１と畳床４２との間に、シート状に形成したリチウムイオン二次電池を配設した構成とするなどしてもよい。
【００２８】
［変形例］
以上に説明した各態様は本発明の一態様を示したものであり、本発明は前記した実施形態に限定されない。本発明の目的および効果を達成できる範囲内での変形や改良は、本発明の内容に含まれ、具体的な構造および形状等は、他の構造や形状等としても問題ない。
上述の実施形態において、建材２として、壁パネル２Ａおよび畳２Ｂを例示したが、これに限定されない。例えば、建材２は、図６に示すようなユニットバス２Ｃであってもよい。この場合、リチウムイオン二次電池１は、例えば、図６に示すように、ユニットバス２Ｃの床下に配設できる。これにより床下の余ったスペースを有効に活用できる。また、図６に示すように床下面に貼り付けるようにリチウムイオン二次電池１を配設することで、その断熱効果により、ユニットバス２Ｃ内部の温度変化を抑制でき、暖かい空気を長時間維持できる。また、その吸音効果により、水音等の物音が外部に漏れることを防止できる。なお、リチウムイオン二次電池１は、床下のみならず、ユニットバス２Ｃの壁面や天井にも配設できることはもちろんである。このとき、ユニットバス２Ｃの室外側のみならず、室内側に設けてもよいが、この場合は特に、防水容器に内蔵する等、リチウムイオン二次電池１に適切な防水手段を設けることが好ましい。
【００２９】
また、建材２は、図７に示すような鉄筋２Ｄであってもよい。図７において、リチウムイオン二次電池１は、鉄筋２Ｄの上下のフランジ５１とウェブ５２との間に嵌まり込む形状に形成されている。この状態において周囲にコンクリートが打設され、リチウムイオン二次電池１が内部に配設された壁面や柱が形成される。なお、リチウムイオン二次電池１の一面（図７の手前側の面）にコンクリートが入り込まないようにして打設をし、リチウムイオン二次電池１を鉄筋２Ｄ、壁または柱などから取り外し可能に構成してもよい。
さらに、建材２は、図８に示すような補強杭２Ｅであってもよい。
図８において、建材２は、コンクリート基礎６の補強杭２Ｅである。コンクリート基礎６は、地面に溝状に掘削された根切り溝６１の底面に所定の厚さ寸法で砕石６２が敷き詰められ、この敷き詰められた砕石６２上に現場コンクリート打ちにより形成される。補強杭２Ｅの外周面には、螺旋状にスクリュー翼６３が設けられている。リチウムイオン二次電池１は、この補強杭２Ｅのスクリュー翼６３と反対側の端部（すなわち上端）に配設されている。この場合、リチウムイオン二次電池１の取り外しは困難であるものの、その他の効果は上述の各実施形態と同様である。
そして、建築物３としては、居住空間を内部に区画する家屋に限らず、学校、商業施設、工場や体育館などの他、橋、高架など、各種建築物を対象とすることができる。
また、リチウムイオン二次電池を防湿性を有するケース体に収容することで、後述するユニットバスなどの湿気等の水分が入り込みやすい建材２に適用するなどしても、漏れ等によるリチウムイオン二次電池への悪影響が懸念される空間でも、水分による影響を排除でき、安定して利用できる。
そして、リチウムイオン二次電池の充電および放電を制御する制御手段を備えることにより、状況に合わせて充電、放電を実施することで、様々な効果、利益が得られる。例えば、電気料金が安い夜間に充電し、充電した電気を、電気料金が高い昼間に利用することで、電気料金を低減できる。
【実施例】
【００３０】
次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。
なお、本発明はこれらの実施例の記載内容に何ら制約されるものではない。
【００３１】
（イオン伝導度算出方法）
直径１０mmφの錠剤成形器（ＳＰＥＣＡＣ社製）に質量１５０ｍｇの各種電解質を入れ、４ＭＰａで加圧する。各種電解質としては、以下の表１に示す硫化物系固体電解質（実施例１）、有機系電解質（比較例１）、ポリマー電解質（比較例２）を用いた。
その後、錠剤成形器中のペレットの軸方向における両端面に、炭素：電解質＝１：１の割合で混合したものを１０ｍｇ入れて均一になるようにならす。その後さらに、４ＭＰａで加圧する。加圧後の成形ペレットを内抜き評価ペレットとした。
この内抜き評価ペレットをイオン伝導度測定用セルに設置し、複素インピダンス測定を行った。機器はソーラトロン社製 １２６０型を用い、測定周波数は１０Ｈｚ〜１０ＭＨｚで行い、印加電圧１０ｍＶで測定した。測定温度は、室温（２５℃）〜２００℃の範囲で実施した。これから得られた測定結果から、アレニウスの式よりイオン伝導度を算出した。
その結果を、表１に示す。
【００３２】
（リチウムイオン輸率）
イオン輸率は、以下のようなモデル電池を作成したブロッキング電極法により、固体電解質内のイオンの動きを測定して算定する。
具体的には、一方の電極は固体電解質をサンドイッチ状に挟み込んだ２枚のリチウム電極（ノンブロッキング電極）とし、他方の電極は固体電解質を挟み込んだ２枚のステンレス電極（ブロッキング電極）とする。各種電解質としては、以下の表１に示す硫化物系固体電解質（実施例１）、有機系電解質（比較例１）、ポリマー電解質（比較例２）を用いた。
機器はソーラトロン社製 １２８７型を用い、印加電圧０．１Ｖで測定した。測定は室温（２５℃）で実施した。得られた測定結果から以下に示す式に基づいてイオン輸率を算出した。
イオン輸率＝σion／（σion＋σe）＞0.9999
σion：ノンブロッキング電極の伝導度
σe ：ブロッキング電極の伝導度＝４×１０-9[S/cm]
その結果を、表１に示す。
【００３３】
（結果）
表１に示す結果から、比較例１のものはイオン伝導度が高いがリチウムイオン輸率が低く、大きな電力の供給が困難である。比較例２のものはリチウムイオン輸率は高めだが、イオン伝導度が低く、大きな電力供給のためにはリチウムイオン二次電池１が大型化してしまう。
一方、実施例１では、イオン伝導度およびリチウムイオン輸率とも高く大きな電力を供給できることがわかる。また、室温（２５℃）〜２００℃の広い温度範囲で、安定した高いイオン伝導度が認められた。
このように、実施例１では、広い温度範囲でも良好な電気特性を示すので、建材２の内部に配設しても電池として良好に機能する。
【００３４】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、リチウムイオン二次電池を備えた建材および建築物として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るリチウムイオン二次電池を示す概略断面図。
【図２】本発明の第１実施形態に係る建材の概略構成を示す図。
【図３】第１実施形態において、小空間から取り外したリチウムイオン二次電池の概略を示す斜視図。
【図４】本発明の第１実施形態に係る建築物の概略構成を示す図。
【図５】本発明の第１実施形態に係る建材の概略構成を示す断面図。
【図６】本発明の実施形態に係る変形例の建材を示す断面図。
【図７】本発明の実施形態に係る変形例の建材を示す斜視図。
【図８】本発明の実施形態に係る変形例の建材を示す断面図。
【符号の説明】
【００３７】
１ リチウムイオン二次電池
２ 建材
２Ａ 建築用パネルである壁パネル
２Ｂ 畳
３ 建築物
１１ 正極
１２ 負極
１３ 固体電解質
２３ 枠体
２４ 面材
２５ 内部空間
４１ 畳表
４２ 畳床
４２１ 畳床構成部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建材であって、
正極と、負極と、これら正極および負極間に介在されリチウム（Ｌｉ）、リン（Ｐ）および硫黄（Ｓ）を含む固体電解質と、を備えたリチウムイオン二次電池が、内部に配設されたことを特徴とした建材。
【請求項２】
縦芯材及び横芯材を有し矩形枠形状に構成された枠体と、前記枠体の表裏両面に貼着された面材と、前記枠体の内部に設けられた補強芯材と、を備え、前記枠体と前記面材が形成する内部空間を複数の小空間に区画する壁パネルであり、
前記リチウムイオン二次電池は、前記複数の小空間に配設されたことを特徴とした請求項１に記載の建材。
【請求項３】
前記リチウムイオン二次電池は、前記建材の内部から取り外し可能に配設されたことを特徴とした請求項１または２に記載の建材。
【請求項４】
畳表と、畳床とを備えた畳であり、
前記リチウムイオン二次電池は、シート状に形成され、
前記畳床は、前記リチウムイオン二次電池と、前記リチウムイオン二次電池の少なくとも一面に積層された畳床構成部材とを有し、
前記畳表は、前記畳床構成部材の前記リチウムイオン二次電池と反対側の表面を被覆していることを特徴とした請求項１に記載の建材。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の建材を備えて構成されたことを特徴とした建築物。
【請求項１】
建材であって、
正極と、負極と、これら正極および負極間に介在されリチウム（Ｌｉ）、リン（Ｐ）および硫黄（Ｓ）を含む固体電解質と、を備えたリチウムイオン二次電池が、内部に配設されたことを特徴とした建材。
【請求項２】
縦芯材及び横芯材を有し矩形枠形状に構成された枠体と、前記枠体の表裏両面に貼着された面材と、前記枠体の内部に設けられた補強芯材と、を備え、前記枠体と前記面材が形成する内部空間を複数の小空間に区画する壁パネルであり、
前記リチウムイオン二次電池は、前記複数の小空間に配設されたことを特徴とした請求項１に記載の建材。
【請求項３】
前記リチウムイオン二次電池は、前記建材の内部から取り外し可能に配設されたことを特徴とした請求項１または２に記載の建材。
【請求項４】
畳表と、畳床とを備えた畳であり、
前記リチウムイオン二次電池は、シート状に形成され、
前記畳床は、前記リチウムイオン二次電池と、前記リチウムイオン二次電池の少なくとも一面に積層された畳床構成部材とを有し、
前記畳表は、前記畳床構成部材の前記リチウムイオン二次電池と反対側の表面を被覆していることを特徴とした請求項１に記載の建材。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の建材を備えて構成されたことを特徴とした建築物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−３７８８１（Ｐ２０１０−３７８８１Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０４８７６（Ｐ２００８−２０４８７６）
【出願日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【出願人】（０００１８３６４６）出光興産株式会社 (2,069)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【出願人】（０００１８３６４６）出光興産株式会社 (2,069)
【Ｆターム（参考）】
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