CN102709065A - 电子部件以及电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供电子部件以及电子装置。简化双电层电容器等的制造。在双电层电容器(1)中,利用封口板(3)对凹状容器(2)的上端部进行封口,在由凹部(10)和封口板(3)形成的空洞部内收容有电极(11)、电极(21)等。在凹部(10)的一方的内周面的中部形成有阶梯部(18),在与其相对一侧的内周面的中部形成有阶梯部(28)。阶梯部(18)和阶梯部(28)形成为相同高度,这些阶梯部的上表面处于同一平面上。在凹状容器(2的阶梯部(18)和阶梯部(28)上分别安装电极(11)的集电极(12)以及电极(21)的集电体(22),之后,进行间隔体(7)的设置、电解质的注入、用封口板(3)进行封口,由此进行双电层电容器(1)的制造。
Description
技术领域
本发明涉及电子部件以及电子装置,例如涉及双电层电容器等电化学电池。
背景技术
双电层电容器是是通过使电解质中的离子极化来进行蓄电、通过使其放电来进行供电的器件。
通过该蓄放电功能,双电层电容器例如被应用于电子设备的钟表功能及半导体存储器等的备用电源、微型计算机及IC存储器等电子装置的预备电源等。
尤其,可进行表面安装的双电层电容器能够实现小型化/薄型化,所以适合于薄型的便携终端。
为了满足小型化、薄型化的要求,在下述专利文献1中,提出了在具有凹部的容器中收纳有极化用电极和电解质并利用封口板封闭了开口部的双电层电容器。
图24是现有的双电层电容器100的剖面图。
在形成有内壁垂直的凹部110的陶瓷制的凹状容器102的底面上设有金属层126,金属层126的上表面与电极121(正极)接合。
金属层126贯通凹状容器102,与凹状容器102的底面的外部电极127电连接,因此,电极121经由金属层126与外部电极127电连接。
此外,金属制的封口板103通过接合金属层106与凹状容器102的上端部接合而将凹部110封闭。另外,在封口板103的下侧表面形成有金属层104,金属层104与接合金属层106接合。
在凹状容器102的侧面形成有将接合金属层106与凹状容器102的底面的外部电极117连接的金属层116。
电极111(负极)与封口板103的下表面的金属层104接合,经由金属层104、接合金属层106、金属层116与外部电极117电连接。
在电极111与电极121之间设置有防止它们短路的间隔体107,另外,在凹部110中封入了电解质。
在对外部电极117、127施加电压时,这样构成的双电层电容器100进行蓄电,并且,释放该蓄电后的电荷来为钟表功能的维持及存储器等进行供电。
但是,当制造双电层电容器100时,使封口板103的下表面朝上,用导电性粘合剂牢固地粘接电极111,然后,将其翻转,对凹状容器102进行封口,因此,制造时的工序较复杂,成品率降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2001-216952号公报
发明内容
本发明的目的在于使双电层电容器等的制造变得容易。
在应用例1所述的发明中提供一种电子部件,其特征在于,该电子部件具有:凹状容器,其具有凹部,该凹部在底面与上端部之间形成有阶梯部;第1导电体,其从上述阶梯部的上表面到达上述凹状容器的外部;第2导电体,其从上述阶梯部的上表面到达上述凹状容器的外部;第1电极,其在上述阶梯部的上表面上与上述第1导电体连接;第2电极,其在上述阶梯部的上表面上与上述第2导电体连接;电解质,其与上述第1电极以及第2电极接触;以及封口部件,其与上述凹部的上端部接合,对上述凹部进行封口。
在应用例2所述的发明中提供根据应用例1所述的电子部件,其特征在于,上述凹状容器是对与上述凹部的形状对应的片材进行层叠而形成的。
在应用例3所述的发明中提供根据应用例1所述的电子部件,其特征在于,该电子部件具有:第1集电体,其设置于上述第1电极上;第2集电体,其设置于上述第2电极上;上述第1电极经由上述第1集电体与上述第1导电体连接,上述第2电极经由上述第2集电体与上述第2导电体连接。
在应用例4所述的发明中提供根据应用例1所述的电子部件,其特征在于,上述阶梯部由第1阶梯部和第2阶梯部构成,上述第1导电体形成于上述第1阶梯部,上述第2导电体形成于上述第2阶梯部。
在应用例5所述的发明中提供根据应用例4所述的电子部件,其特征在于,上述第1阶梯部的上表面与上述第2阶梯部的上表面形成于同一平面上。
在应用例6所述的发明中提供根据应用例1所述的电子部件,其特征在于,上述第1导电体形成于上述阶梯部的一侧,上述第2导电体形成于上述阶梯部的另一侧。
在应用例7所述的发明中提供根据应用例1所述的电子部件,其特征在于,上述第1电极与上述第2电极在上述凹部的深度方向或者垂直于该深度方向的方向上相对,至少在上述相对的面之间存在上述电解质。
在应用例8所述的发明中提供根据应用例1所述的电子部件,其特征在于,上述第1导电体和上述第2导电体在形成于上述凹部的底面与上述凹状容器外周底面之间的布线层上形成规定布局的布线,与形成于上述凹状容器外周底面的规定位置处的外部电极连接。
在应用例9所述的发明中提供根据应用例8所述的电子部件,其特征在于,上述凹状容器具有矩形形状的底面,上述外部电极由第1外部电极和第2外部电极构成,该第1外部电极形成于上述底面的两个对角线中的一个对角线上的各个角部,与上述第1导电体连接,该第2外部电极形成于另一个对角线上的各个角部,与上述第2导电体连接。
在应用例10所述的发明中提供一种电子装置,其特征在于,该电子装置具有:应用例1所述的电子部件;蓄电单元,其在所述电子部件中蓄积电荷;发挥规定功能的其它电子部件;以及供电单元,其利用所述蓄积的电荷对所述其它电子部件进行供电。
发明效果
根据本发明,在凹部中设置阶梯部来设置电极,由此能够简化双电层电容器等的制造。
附图说明
图1是实施方式中的双电层电容器的剖面图。
图2是用于说明凹状容器的结构的图。
图3是变形例1的双电层电容器的剖面图。
图4是变形例2的双电层电容器的剖面图。
图5是用于说明变形例2的凹状容器的结构的图。
图6是用于说明变形例3的凹状容器的结构的图。
图7是用于说明变形例4的凹状容器的结构的图。
图8是用于说明2个端子的外部电极的另一变形例的图。
图9是变形例5的双电层电容器的剖面图。
图10是变形例6的双电层电容器的剖面图。
图11是用于说明变形例6的凹状容器的结构的图。
图12是变形例7的双电层电容器的剖面图。
图13是变形例8的双电层电容器的剖面图。
图14是变形例9的双电层电容器的剖面图。
图15是变形例10的双电层电容器的剖面图。
图16是变形例11的双电层电容器的短边方向的侧面剖面图。
图17是表示变形例12的双电层电容器的电极单元组件部分的图。
图18是表示变形例12的电极单元组件的形成方法的图。
图19是表示变形例13的电极单元组件的一部分的图。
图20是表示变形例14的间隔体与集电体的大小的关系的图。
图21是变形例14的电极单元组件的侧面剖面图。
图22是表示变形例14的电极单元组件的形成方法的图。
图23是变形例15的电极单元组件的剖面图。
图24是现有的双电层电容器的剖面图。
标号说明
1 双电层电容器
2 凹状容器
3 封口板
4 金属层
5 金属层
6 密封圈
7 间隔体
10 凹部
11、21 电极
12、22 集电极
13、23 集电体电极
14、24 贯通电极部
15、25、29 中间布线部
16、26 侧面布线部
17、27 外部电极
18、28 阶梯部
29 中间布线部
30 缺口部
32、33 金属层
34 切口部
36 四分之一圆弧形状部
41~44 片材
51 间隙部
62 电池分离板
63 电池分离片
具体实施方式
(1)实施方式概要
在双电层电容器1(图1(a))中,用封口板3封闭凹状容器2的上端部,在由凹部10和封口板3形成的空洞部内收容有电极11、电极21等。
在凹部10的一个内周面(形成凹部的4个内侧面中的一个面)的中部形成有阶梯部18,在与其相对的一侧的内周面的中部形成有阶梯部28。阶梯部18和阶梯部28形成为相同高度,这些阶梯部的上表面处于同一平面上。另外,阶梯部18和阶梯部28也可以不在同一平面上,将阶梯部距离底面的高度设为不同。
阶梯部18与电极11的集电体12接合,电极11经由集电体12、集电体电极13、贯通电极部14、中间布线部15、侧面布线部16与外部电极17电连接。
同样地,阶梯部28与电极21的集电体22接合,电极21经由集电体22、集电体电极23、贯通电极部24、中间布线部25、侧面布线部26与外部电极27电连接。
此外,在凹部10中还封入了用于防止电极11与电极21接触的间隔体7、电解质等。
在凹状容器2的阶梯部18和阶梯部28上分别安装电极11的集电体12以及电极21的集电体22,然后,设置间隔体7、注入电解质,用封口板3进行封闭,由此制造双电层电容器1。
这样,能够从凹状容器2的上侧进行双电层电容器1的制造,所以使得制造作业变容易,此外,制造工序也变简单。
此外,将至少任意一方的电极11或电极21、以及集电体12或集电体22的一部分预先用间隔体7包住,然后安装电极21的集电体22,由此在组装时,能够避免间隔体7的复杂作业,防止短路。
或者,还可以预先将电极11、间隔体7以及电极21一体化(模块化),然后,插入到凹状容器2中。
(2)实施方式的详细内容
参照附图,说明构成实施方式的电子部件的电化学电池。
下面,作为实施方式,以双电层电容器为例进行说明,但是,电子部件也可以是非水电解质电池等其他种类的电化学电池。
图1(a)是实施方式的双电层电容器1的侧面剖面图。双电层电容器1具有长方体形状,具有大小例如为高度方向是1[mm]以下、短边方向是2.5[mm]左右、长边方向是3.0[mm]左右的长方体形状。图1(a)表示短边方向的剖面。
双电层电容器1包括:由凹状容器2、封口板3、金属层4、密封圈6、金属层5等构成的壳体;形成于其内部的电极11、电极21、集电体12、集电体22、集电体电极13、集电体电极23、间隔体7、贯通电极部14、贯通电极部24、中间布线部15、中间布线部25;形成于凹状容器2的侧面的侧面布线部16、侧面布线部26;形成于凹状容器2的外周底面的外部电极17、外部电极27。
以下,将外部电极17、外部电极27的一侧设为下方,将封口板3的一侧设为上方。
另外,在利用图1以及其他图进行说明的双电层电容器1中,为了容易理解各部件的接合关系,图示了在封口板3、集电体12、22、电极11、21、间隔体7、凹部10之间设置有间隙的状态,但是,关于各间隙部分,可以使一部分或全部没有间隙。
例如,如图1(c)所示,间隔体7在通过电极11和电极21的压缩而变形的状态下与两电极11、21相接,电极11和电极21的除了与间隔体7相接的面之外的其他3面为与凹状容器2的内侧面相接的状态。
在该图1(c)中,电极11和电极21的底面、与凹状容器2的底面之间形成有间隙,该间隙相当于间隔体7露出的量。作为为了优先防止两个电极11、21的短路而所需的间隙,保留了间隔体7的上下两侧的露出量。
但是,图1(c)所示的、间隔体7通过电极11、21的压力而被压缩的情况是使用(例如,无纺布、纤维素类材料、玻璃纤维等)时的例子,在使用不会由于电极11、21的压缩而变形的间隔体的情况下,电极11、间隔体7和电极21成为相互抵接的状态。
凹状容器2具有凹部10,从上方观察时该凹部1具有矩形剖面。
在凹部10的一个内周面的中部形成有阶梯部18,在与该内周面相对的内周面的中部形成有阶梯部28。
阶梯部18与阶梯部28的上表面(上端面)的高度相等,阶梯部18和阶梯部28的上表面位于同一表面内。
由于阶梯部18与阶梯部28的上表面的高度相等,所以当对阶梯部18和阶梯部28进行组装作业时,容易进行制造机械的高度调整。
凹状容器2例如由含有30wt%以上的氧化铝成分的陶瓷构成,是通过层叠被称为生片(green sheet)的具有柔软性的陶瓷片材41~44并将它们烧制成一体而形成的。更优选的是,由含60wt%以上氧化铝成分的陶瓷构成,还更优选的是由含有90wt%以上氧化铝成分的陶瓷构成。并且,通过使氧化铝成分为99.7wt%以上,能够大幅提高强度,但是,此时成本上升。在本实施方式中,将生片的层叠张数设为4张,但是可以增加张数。
此外,例如,通过将陶瓷的片材41和42合并为1张,还能将生片的层叠张数设为3张以下。
烧制后的各片的厚度例如是100~400μm左右,侧面的壁厚是例如100~500μm左右。在图1(a)中,用虚线表示片材41~44的接合部。
在片材43和片材44上形成有与凹部10的形状对应的开口部。
片材43的开口部形成得比片材44的开口部小阶梯部18、阶梯部28的大小。当层叠并烧制片材41~44时,形成具有凹部10的凹状容器2,该凹部10中形成有阶梯部18、阶梯部28。
这样,由于凹状容器2是通过层叠片材而形成,所以能够容易形成阶梯形状。
如上所述,说明了通过层叠多个片材而形成凹状容器2的情况,但也可以利用其他材料一体形成具有阶梯部的凹状容器2。例如,可以由以氧化铝为主成分的陶瓷(HTCC)构成具有阶梯部的凹状容器2、或者由耐热性树脂、玻璃、陶瓷玻璃、低温共烧陶瓷(LTCC)等耐热材料构成具有阶梯部的凹状容器2。
在由玻璃或玻璃陶瓷形成凹状容器2的情况下,通过在低熔点的玻璃或玻璃陶瓷上通过导体印刷对以银(熔点:961.93℃)为主成分的低熔点金属材料实施布线,进行层叠,然后在低温下进行烧制。
由于在凹状容器2的上端对封口板3进行钎焊,所以金属层5的金属处理层至少要具有密封圈6的底面积以上的面积,以围住周围的方式形成为“ロ字”形状。
进而,在其上表面,密封圈6沿着全周而设置,该密封圈6用于确保封口板3与凹状容器2之间的气密性。
密封圈6可使用镍基合金,例如,由可伐合金(kovar)(由Co:17%重量、Ni:29%重量、Fe:其余构成的合金)、42-合金(alloy)(由Ni:42%重量、Fe:其余构成的合金)等构成,关于可伐合金的表面,对镍或金、锡等金属以单体或者重合多种来实施电解或无电解镀层。
作为将金属层5与密封圈6接合的焊料(ロゥ材),还可以使用金焊料、银焊料这样的铜合金等焊料(例如,银铜焊料(Ag-Cu))或钎焊料(ハンダ材)。
在金属层5和密封圈6的表面上实施了镀镍。并且,在其上表面实施了镀金。
将以活性碳为主要成分的电极活性物质粘合剂或导电助剂混合,形成为片状并进行切断,由此形成电极11,电极11具有在双电层电容器1的长边方向上延伸的长方体形状。另外,也可以形成为圆柱形。
关于电极11,例如,如果为天然原料,则可采用椰壳炭(ャシガラ),如果为人造材料,则可采用分别用水蒸气、化学药品或电气方式激活了煤沥青、石油沥青或酚醛树脂的碳化物而得到的物质。
在本实施方式中,作为一例,将电极11设为负极、将电极21设为正极,但是,本实施方式的双电层电容器1的负极与正极对称地构成,所以,也可以将电极11设为正极,将电极21设为负极。
另外,如后所述,当集电体电极13和集电体电极23中的正极侧在与电解质接触的状态下被施加电压时,可能溶解,所以对于正极侧的集电体电极,利用铝等材料通过真空蒸镀或高频离子镀敷,进行涂层。由于能够与后述的集电体12或集电体22进行电阻焊接或激光焊接,因此,集电体电极13和集电体电极23的厚度可以是0.1μm以上。
在双电层电容器1中,正极和负极两个电极的集电体能够使用相同的材料,例如,能够使用铝。在以和双电层电容器1相同的结构来构成电池的情况下,将正极侧的集电体电极23和集电体22设为铝,将负极侧的集电体电极13和集电体12设为铝以外的材料,能够使用包含铜、镍的金属材料。集电体12和集电体22能够分别设为期望的厚度,但是,优选10μm以上,更优选设为20μm以上,当设为30μm以上时,由于电极11或电极21的有效体积减少,因此不是优选的。集电体电极13和集电体23能够使用冲孔金属(punching metal)或膨胀合金、起泡金属体,并且,在将电极材料涂敷到集电体上之后,能够根据需要在轧制辊上提高电极或集电体的密度,此外,进行去除电极的飞边(バリ)的处理。由此,能够进行电阻焊接。
在集电极12或者/以及集电体22与封口板3之间,如图17(c)所述,对电解液进行补充(储备),配置兼具绝缘性的绝缘材料的垫子。垫子的材质可以与间隔体7的材质相同。
集电体12例如是铝箔等导电部件,至少一侧与电极11的上表面接合,另一侧与集电体电极13的上表面接合。例如能够使用含碳的导电性粘合剂来进行这些接合。集电体22同样地也与电极21以及集电体电极23接合。作为碳(carbon),还可以将石墨和碳黑(carbon black)等混合来使用。导电性粘合剂的粘合剂可以使用热硬化性树脂。
例如,在使用铝箔作为集电体12时,铝箔的厚度优选5~40μm,更优选10~20μm。
此时,铝箔的拉伸强度优选150N/mm2以上,更优选170N/mm2以上,另外其值可以是500N/mm2以下。
此外,弹性极限应力优选120N/mm2以上,更优选150N/mm2以上,另外其值可以是200N/mm2以下。
并且,拉伸试验中的断裂之前的伸长量优选1.5%以上、小于4%,更优选1.9%以上、小于2.5%。
铝箔的化学成分的纯度优选95.0%以上,更优选99.65%以上。
在正极中,期望杂质的含有率较少,优选硅(Si)小于0.15%,铁(Fe)小于1.7%,铜(Cu)小于0.10%,锰(Mn)小于0.05%,锌(Zn)小于0.10%。
更优选硅(Si)小于300ppm,铁(Fe)小于700ppm,铜(Cu)小于30ppm。
并且,例如,在将负极集电体用于锂离子电池或锂离子电容器的用途的情况下,在使用铜箔作为负极集电体22时,铜箔的厚度优选4~40μm,更优选10~15μm。
此时,铜箔的拉伸强度优选150N/mm2以上,更优选250N/mm2以上,另外其值可以是600N/mm2以下。
此外,拉伸试验中的断裂之前的伸长量优选0.05%以上、小于25%,更优选1%以上、小于20%。
铜箔的化学成分的纯度优选95.0%以上,更优选99.96%以上。
因此,优选是电解铜箔或压制铜箔。在正极中,期望杂质的含有率较少,优选铬(Cr)小于0.5%,锡(Sn)小于0.5%,锌(Zn)小于0.5%。
如上所述,电极11、电极21分别经由集电体12、集电体22固定于集电体电极13、集电体电极23,在凹部10内隔开预定距离进行配置。
这样,在本实施方式中,将集电体12和集电体22固定于在凹部10的中部形成的阶梯部18和阶梯部28,所以集电体12和集电体22的变形量较小,能够减小在集电体12、集电体22、电极11、电极21上施加的压力。
另外,在双电层电容器1中,将集电体12、集电体22设为铝箔,但是,在以与双电层电容器1同样的结构来构成电池的情况下,将正极侧设为铝箔,将负极侧设为铜箔或镍箔。
集电体电极13是形成在阶梯部18的上表面的金属层,是在阶梯部18的上表面进行导体印刷后对凹状容器2进行烧制而形成的。还能用导电性树脂保护该金属层。此时,可将与导电性粘合剂相同的成分应用于导电性树脂。
导体印刷例如是通过包含钨或钼等具有耐蚀性、可耐受凹状容器2的烧制的高熔点金属材料的印墨(ink)进行丝网印刷(screen print)来进行的。
钨或钼的熔点高,不易氧化,具有与陶瓷面之间的适度的贴紧强度,在烧成后也具有实用的电阻,所以适合作为在凹部10形成的电极。通过集电梯电极13等的导体印刷而形成的金属层的厚度可形成于0.1μm~20μm的范围内。
集电体电极23的结构也和集电体电极13相同。
但是,在将钨或钼用作正极的集电体的情况下,在与电解质接触的状态下施加电压时,会以电化学的方式溶到电解质中,所以在集电体电极23(在正极侧使用)的表面中的至少在与电解质接触的部分需要保护膜,例如,在双电层电容器的情况下,可通过真空蒸镀形成铝的覆膜。
此外,在以相同的结构来构成电池的情况下,可通过正极侧为铝、负极侧为铜或镍制的覆膜来形成该保护膜。
并且,作为保护膜,除了金属材质以外,也可以由碳形成,或者由包含碳的导电膏(paste)预先形成。
贯通电极部14是贯通片材42、43的圆柱状导电体,上端侧与集电体电极13接合,下端侧与中间布线部15接合。贯通电极也称为通孔(VIA)。这样,贯通电极部14跨越多个片材而形成。
贯通电极部14以这样的方式形成,即:在片材42、43上预先形成贯通孔,在该贯通孔中注入含有钨或钼的膏体,在陶瓷的烧制时将其固化、或者注入导电性膏体并固化、或者用电解或无电解的镀层或电铸法形成该贯通孔的内面、或者插入圆柱状的金属部件等。此外,根据后述的片材的材质的不同,贯通电极部14也可以使用Ag焊料进行制作,仅在与电解液接触的表面形成保护层。作为此时的保护层,能够使用含有碳制填充物的导电膏。
在片材42和片材43的分界处设有辅助电极部,使分界处的贯通电极部14的电连接更牢固。
由于贯通电极部14的下端与中间布线部15接合,所以即使对双电层电容器1进行加热而凹部10内的电解质的蒸气压力变高,也能防止贯通电极部14的脱落。
贯通电极部24的结构也是同样的,贯通电极部24的上端侧与集电体电极23接合,下端侧与中间布线部25接合。
如后所述,贯通电极部24包括贯通电极部24a、以及贯通电极部24b这两者。
中间布线部15是形成在片材41的上表面的金属层,具有后述的布线图案。
中间布线部15的形成方法与集电体电极13相同,是在片材41的表面上进行导体印刷、层叠片材41~44、然后对其进行烧制而形成的。中间布线部25的结构也相同。
如后所述,中间布线部25包括中间布线部25a、中间布线部25b这两者,在不对它们进行区分时,简记为中间布线部25。
侧面布线部16是形成于片材41的侧面的金属层,将中间布线层15与外部电极17电连接。
侧面布线部16形成在短边方向的侧面,由于形成于纸面的上侧或下侧,所以用虚线表示。
侧面布线部16是在形成于片材41的短边方向的侧面上的槽中与集电体电极13同样地进行导体印刷、对其进行烧制而形成的。
这样,由于侧面布线部16形成于片材41的侧面,所以能够将表面安装时的焊料的蔓延限定在片材41的侧面,能够防止焊料的蔓延导致的短路。
侧面布线部26与侧面布线部16同样地构成,将中间布线部25与外部电极27电连接。
如后所述,侧面布线部16包括侧面布线部16a、侧面布线部16b这两者,侧面布线部26包括侧面布线部26a、侧面布线部26b这两者。在不对它们进行特别区分时,简记为侧面布线部16、侧面布线部26。
外部电极17是用于在印刷基板上对双电层电容器1进行表面安装的电极。
外部电极17是在用包含钨或钼的印墨等进行导体印刷并烧制后,在其表面上镀金、镍、锡等而形成的。镀层包括电解镀层、无电解镀层,另外,也可以通过真空蒸镀等气相法来形成。
例如,在实施镀镍时,能够将镀层厚度设为0.1~10μm。
另外,此时,如果实施电解镀镍,则能够形成针孔少的镀膜,因此是优选的。
进而,在实施镀金时,能够设为0.05~1.0μm的厚度。更优选的是0.5~0.7μm。
此时,在进行镀镍或镀金处理之后,可使用封孔处理剂(日矿金属制CT88S等)。
由此,能确保外部电极17的较高的焊料润湿性,能够在基板上良好地对双电层电容器1进行表面安装。
此外,在本实施方式中,是将外部电极17设置在凹状容器2的外侧底面部,但也可以形成于外侧侧面部,或者,可以从外侧底面连续地形成到侧面。
另外,详细内容在后面进行叙述,外部电极17包括在凹状容器2的底面上形成于对角线上的外部电极17a以及外部电极17b这两者,以下,在不对外部电极17a、外部电极17b特别区分的情况下,简记为外部电极17。
外部电极27的结构与外部电极17相同。
如以上这样,电极11经由集电体12、集电体电极13、贯通电极部14、中间布线部15、侧面布线部16与外部电极17电连接,电极21经由集电体22、集电体电极23、贯通电极部24、中间布线部25、侧面布线部26与外部电极27电连接。
间隔体7设于电极11与电极21之间,是用于防止两个电极接触导致的短路的部件。
间隔体7在电化学电池中分离正极与负极,而且是电绝缘物,使用可含有电解液的物质。因此,虽然自身是绝缘状态,但具有液体接界(液絡),电解液的溶剂、溶质(离子)是连通的。
作为间隔件7的材质,例如,可采用由对PPS (聚苯硫醚(ポリフェニレンサルファィド))、PEEK(聚醚醚酮(ポリェ一テルェ一テルケトン))、改性PEEK等耐热性树脂等的表面赋予亲水性后的材料构成的无纺布、PTFE (聚四氟乙烯(ポリテトラフルォロェチレン))或树脂的多孔制薄膜、或玻璃纤维垫(滤纸或无纺布)。此外,也可以使用纤维素类的间隔体。
当使用玻璃纤维时,可使用硼硅酸盐玻璃(ホゥケィ酸塩ガラス)(Na2O-B2O3-SiO2)、钠钙硅玻璃(ソ一ダ石灰シリカガラス)(Na2O-CaO-SiO2)、石英玻璃(SiO2)、无碱玻璃(R’O-Al2O3-SiO2(R’是2价元素))中的任意一个,或进行混合而成的玻璃垫。
此时,为了提高电容器的加工工序中的操作性,可使用有机物或水玻璃等无机物或各种材料的粘合剂来加强玻璃纤维垫的强度。此外,不使用粘合剂,而直接使材料彼此熔融而结合,由此也能提高玻璃纤维垫的强度。
另外,在电解质为固体或凝胶状的情况、或电极11、电极21分别形成为一体物、表面不会剥落到电解质中的情况下,可省略间隔体7。
优选的是,间隔件7除了具备电极11与电极12的短路防止功能之外,还具备能够含有更多电解质的功能,即电解质的高保液功能。作为本实施方式的间隔件7,使用了PTFE,而从保液功能的方面看,最优选的是玻璃纤维。
电解质(未图示)被封入由凹部10和封口板3形成的空洞部内。
电解质例如由在PC(碳酸丙烯酯(プロピレンカ一ボネ一ト))或SL(环丁砜(スルホラン))等非水溶剂中以1M/L的浓度溶解了N(CH3)4·BF4等支持盐而得到的溶液构成。
电解质也可以是凝胶或固体。虽然也取决于密封方法,但在采用液体溶剂作为电解质的情况下,优选沸点为200℃以上。
另外,至此,使用双电层电容器的结构进行了说明,但是,还可以利用同样的结构构成电池、锂离子电池、或锂离子电容器。
此时,能将各种碱金属盐用于电解液的支持盐,例如,能够以大概1M/L的浓度溶解LiBF4、LiPF6、LiN(SO2CF3)2等来使用。
而且,关于电解质,还希望蒸气压力不会因封口时施加的热量而上升。
虽然可以在电解液中添加沸点低于100℃的低沸点溶剂,但优选的是,至少在封口时金属或树脂的熔点处的蒸气压力为0.2MPa-G以下。
当注入电解液时,在向凹部10中注入了电解液之后,通过单独或组合地进行减压、加热,能够使电解质浸渍到电极的细部。
具体而言,在电极11、21、间隔体7以及集电体12、22的单元单独的状态下、或将该单元设置于凹状容器2内的状态下,放入到减压用的容器中,除气到0.1气压,然后注入电解液。此时,或者也可以在未除气的状态下,加热到25度~100度左右,由此能够降低电解液的粘度。通过降低粘度,电解液能够容易且快速地浸渍到电极11、21、间隔体7中。
此外,虽然没有图示,但也可以在集电体12、集电体22和封口板3之间设置浸渍电解质的具有电绝缘性、耐热性的材质的浸渍材料。浸渍材料的材质能够使用和上述间隔体相同的材质。
当在集电体12、集电体22的上部设置了浸渍材料时,集电体12、集电体22被固定,并且,能够防止封口板3与集电体12、集电体22接触。
封口板3是由可伐合金或42-合金等构成的金属部件。可伐合金的热膨胀率和陶瓷大概相同,因此能够抑制在封口时或回流焊(reflow)时对双电层电容器1进行加热的情况下封口板3和凹状容器2之间产生的应力。
在封口板3的下侧的表面上,为了将封口板3良好地与密封圈6接合,所以形成有镀镍的金属层4。
金属层4焊接到密封圈6上后,封口板3与凹部10的开口部接合。
焊接是通过对封口板3进行加压并且加热来使镀镍溶解,将封口板3与凹状容器2接合。
具体地说,可采用平行缝(parallel seam)焊接,即:使辊电极以恰当的压力与封口板3的缘部接触,在对辊电极进行通电的同时使其旋转地行进。通过接触电阻对密封圈6进行加热,从而密封圈6得到加压和加热。
除了平行缝焊接以外,还可以由金属板、或能透过激光的玻璃等构成封口板3,对封口板3进行加压并且照射脉冲激光,对金属板或玻璃与容器进行加热焊接,由此进行密封。
在进行平行缝焊接的情况下,优选选择密封圈6与封口板3的亲和性好的材料,例如,在密封圈6的表面采用电解镍、无电解镍的情况下,封口板3采用施加了电解镍或无电解镍后的物质作为金属层4。由此,不需要将焊接功率提高到必要的程度以上。在使用无电解镀镍的情况下,为了降低熔点,优选的是添加磷。
磷的添加量即使只有1%以上,发现降低熔点的效果,因此是优选的。添加5%以上时将熔点大致设为小于950℃,所以是优选的。但是,即使添加12%以上,在降低熔点的效果方面也没有较大变化,相反,由于电阻增加,所以不是优选的。因此,优选磷的添加量为5%以上、11%以下。
在双电层电容器1中,由于封口板3不具有以往的作为通电路径的功能,所以能够进行各种变形。
例如,可以不使用密封圈6,而是直接焊接金属层5和金属层4。
此外,还可以由陶瓷形成封口板3、由焊料(银焊料、金焊料等)直接接合封口板3的下端面与凹状容器2的上端面。该情况下,不需要金属层4、密封圈6、金属层5。特别是银焊料或银-铜焊料的价格比金焊料的价格低,焊接温度也低,所以,当使用银焊料或银-铜焊料合金时,能够降低成本。此外,还能避免因高温而导致可伐合金制的封口板3可能过分地溶解。
此外,还可以由陶瓷形成封口板3、由焊料(银焊料、金焊料等)直接接合封口板3的下端面与凹状容器2的上端面。该情况下,不需要金属层4、密封圈6、金属层5。特别是银焊料的价格低,焊接温度也低,所以,当使用银焊料时,能够降低成本。此外,还能避免因高温而导致可伐合金制的封口板3可能过分地溶解。
并且,以上,虽然是由陶瓷构成凹状容器2,但还能由耐热性树脂、玻璃、陶瓷玻璃、低温共烧陶瓷(LTCC)等耐热材料构成。封口板3也能由这些材料构成。
在由玻璃或玻璃陶瓷形成凹状容器2的情况下,通过在低熔点的玻璃或玻璃陶瓷上通过导体印刷对以银为主成分的低熔点金属材料实施布线,进行层叠,然后在低温下进行烧制。
图1(b)是从图1(a)的箭头A方向观察双电层电容器1时的长边方向的侧面剖面图。
如图所示,侧面布线部16在形成于片材41的侧面上的槽中进行了导体印刷,将中间布线部15与外部电极17电连接。
同样,侧面布线部26也在形成于片材41的侧面上的槽中进行了导体印刷,将中间布线部25与外部电极27电连接。
如上构成的双电层电容器1以外部电极17为负极、外部电极27为正极而在基板上进行表面安装,例如,可作为智能仪表(smart meter)等各种住宅设备、汽车等输送设备、移动电话等的存储器或时钟的备用电源而使用。
该情况下,移动电话在安装了主电源的电池时,同时对双电层电容1进行充电,在电池交换时或主电源的电压降低时,对蓄积在双电层电容器1中的电荷进行放电,向存储器供电,维持时钟等的功能。
此外,在移动电话的LED FLASH等瞬时消耗电流的器件中,能够作为主电源的辅助功能来支持电力。
此外,通过使用具有Li4Ti5O12、Li4Mn5O12、LiCoO2等正极活物质的电极、含有Li-Si、Li-Si-O、Li-Al等的负极、在PC中溶解1MLiBF4后的电解液等,能够构成锂离子电池。此时,能够将导电助剂、粘合剂与各活物质一并使用。
图2(a)是表示从上侧观察凹状容器2的图。箭头A与图1(a)的箭头线对应。
在阶梯部18的上表面形成有单数的贯通电极部14的端部,在阶梯部18的上表面的长边方向的大致全长范围内形成有集电体电极13。
另一方面,在阶梯部28的上表面隔开预定距离、形成有贯通电极部24a、贯通电极部24b的端部,在阶梯部28的上表面的长边方向的大致全长范围内形成有集电体电极23。
贯通电极部14以及贯通电极部24a、贯通电极部24b分别从阶梯部18、阶梯部28的上表面贯通片材43、42,直至片材41的上表面。
这样,在正负极中,贯通电极的个数不对称,作业人员能够确认正负极。
图2(b)是表示片材41的上表面的图。
中间布线部15与贯通电极部14的下端连接,并与形成于片材41的一个对角线上的一个角部附近(图的左下部)的侧面布线部16a、以及形成于另一个角部附近(图的右上部)的侧面布线部16b连接。
中间布线部25a与贯通电极部24a的下端连接,与形成于片材41的另一个对角线上的一个角部附近(图的右下部)的侧面布线部26a连接。
中间布线部25b与贯通电极部24b的下端连接,与形成于片材41的另一个对角线上的另一个角部附近(图的左上部)的侧面布线部26b连接。
这样,中间布线部15、中间布线部25a、中间布线部25b的布局设定为:一个对角线上的角部附近(侧面布线部16a、侧面布线部16b)对应于负极,另一个对角线上的角部附近(侧面布线部26a、侧面布线部26b)对应于正极。
图2(c)是表示片材41的下表面的图。
由于该图是从下侧观察片材41,所以与图2(b)左右相反。关于片材41的下表面的图,以下的图也同样是左右相反。
在片材41的一个对角线上的一侧(图的右下部)形成有与侧面布线部16a连接的外部电极17a,在另一侧(图的左上部)上形成有与侧面布线部16b连接的外部电极17b。两者构成负极。
在片材41的另一个对角线的一侧(图的左下部)形成有与侧面布线部26a连接的外部电极27a,在另一侧(图的右上部)形成有与侧面布线部26b连接的外部电极27b。两者构成正极。
在外部电极27a上设有用于表示双电层电容器1的极性的缺口部30。
这样,在片材41的下表面即双电层电容器1的外周底面,一个对角线的角部是负极(外部电极17a、外部电极17b),另一个对角线的角部是正极(外部电极27a、外部电极27b)。
对于双电层电容器1,这样配置4个端子的原因如下。
即,当这样配置4个端子时,如果双电层电容器1的短边方向/长边方向正确,无论以哪个朝向将双电层电容器1安装到基板上,负极以及正极都会正确地与基板连接,因此易于进行将双电层电容器1接合到基板上的接合作业。
此外,基板侧的连接端子可以与双电层电容器1的外部电极对应地设为4个端子,也可以至少将2个端子设为连接端子,还可以将其他端子设为虚拟端子。
虚拟端子具有将双电层电容器1稳定配置在基板上、提高双电层电容器1和基板的接合强度的作用。
通过本实施方式,能够获得如下效果。
(1)由于能够从凹状容器2的上部进行电极11、电极21的设置等各种工序,所以作业变容易,可以提高生产性以及成品率。
(2)由于设置电极11、电极21的阶梯部18、阶梯部28在凹部10的中部以相同高度形成,所以当设置电极11、电极21时,不需要个别地进行组装装置的高度调整,从而提高作业性以及成品率。
(3)由于在凹部10的内部接合负极电极、正极电极,因此不会对封口板3施加电压,从而防止封口板3的溶解,提高成品率。
(4)由于对片材41~44进行层叠而形成凹状容器2,因此容易形成凹部10,形成阶梯部18、阶梯部20,并且,也容易形成集电体电极13、集电体电极23、贯通电极部14、贯通电极部24、中间布线部15、中间布线部25。
(5)由于不像以往那样将封口板3用作通电路径,所以省略了密封圈6,或者,将封口板3设为陶瓷制,从而提高设计上的自由度。
(6)通过与设于凹部10的中部的阶梯部接合,能够降低在集电体电极13、集电体电极23等具有厚度的导电体上施加的压力,能够防止卷绕错位(巻きずれ)。此外,此外,能够降低施加在电极11和集电体12、电极21和集电体22上的压力,并且将它们收容到凹状容器2中。
(7)通过在凹状容器2的本体内部以适当的布局形成中间布线部15、中线布线部25a、中间布线部25b,能够实现复杂的外部电极的配置。
(8)在双电层电容器1的底面的一个对角线上配置外部电极17a、外部电极17b,在另一个对角线上配置外部电极27a、外部电极27b而设为4个端子,由此,没有左右的区分,当在基板上表面安装双电层电容器1时,容易进行电极方向的设定。
(9)能够将外部电极设为非对称等来表示极性。
(10)在长边方向上形成阶梯部18、阶梯部28,由此能够在封装中提高强度。由此,通过封口时的外力,能够防止在封装中产生龟裂或破损,从而提高成品率。
(变形例1)
图3是变形例1的双电层电容器1的短边方向的侧面剖面图。
在变形例1中,电极11为下侧,电极21为上侧,使两个电极在双电层电容器1的厚度方向上重叠地相对。电极11、电极21是切断片材而形成的。
在电极11和电极21之间设有间隔体7,防止两者的接触导致的短路。
集电体12的一侧与集电体电极13的上端面接合,另一侧向凹部10的底部方向弯曲而与电极11的下侧接合。
集电体22的一侧与集电体电极23的上端面接合,另一侧向封口板3的方向弯曲而与电极21的上侧接合。
其他结构与之前说明的实施方式相同。
(变形例2)
图4(a)是变形例2的双电层电容器1的短边方向的侧面剖面图。
变形例2是在单一的阶梯部18上连接电极11以及电极21的例子。
在变形例2中,与变形例1相同,电极11为下侧,电极21为上侧,使两个电极在双电层电容器1的厚度方向上重叠地相对,在两者之间设有间隔体7。
集电体12在阶梯部18的长边方向的一侧(图的正面侧)形成的引板(タブ)与集电体电极13的上表面接合,另一侧向凹部10的底部方向弯曲而与电极11的下侧接合。
集电体22在阶梯部18的长边方向的另一侧(图的背面侧)形成的引板与集电体电极23(未图示)的上表面接合,另一侧向封口板3的方向弯曲而与电极21的上侧接合。
在本变形例中,贯通电极部24形成于阶梯部18一侧。
另外,由于贯通电极部24位于贯通电极部14的背后,所以虽然本来不作图示,但是在图4(a)中,将贯通电极部14转移到凹部10一侧,用虚线表示。在以后说明的各变形例中,关于在阶梯部18一侧形成贯通电极部14和贯通电极部24的情况,都是同样的。
图4(b)是在图4(a)的箭头A方向上观察变形例2的双电层电容器1时的长边方向的剖面图。
如图所示,集电体电极13形成于阶梯部18的一侧,经由贯通电极部14、中间布线部15、侧面布线部16与外部电极17电连接。
而且,集电体12的一侧(形成有集电体电极13的一侧)的角部与集电体电极13接合,在凹部10的底面展开而与电极11的下表面整体接合。
集电体电极23形成于阶梯部18的另一侧,经由贯通电极部24、中间布线部25、侧面布线部26与外部电极27电连接。
而且,集电体22的另一侧(形成有集电体电极23的一侧)的角部与集电体23接合,在凹部10的封口板3侧展开而与电极21的上表面整体接合。
图4(c)是从上方观察图4(b)的电极部分时的图。另外,将图缩小而进行了记载。
如图所示,集电体22形成为大致矩形形状,在阶梯部18侧的一侧形成有与集电体电极23接合的引板。
同样,集电体12也形成为大致矩形形状,在阶梯部18侧的另一侧形成有与集电体电极13接合的引板。
这样,在变形例2中,凹部10具备单个阶梯部18,在阶梯部18上,将集电体电极13与集电体电极23错开位置而配置在阶梯部18的长边方向上。
而且,将集电体12、集电体22分别固定于集电体电极13、集电体电极23,由此,电极11、电极21都固定于阶梯部18。
其他结构与实施方式同样。
这样,将集电体12、集电体22都设置在凹部10一侧,由此作业性得到提高。
图5(a)是表示从上侧观察变形例2的凹状容器2时的图。箭头A与图4(a)的箭头线对应。
阶梯部18的长边方向的一侧形成有贯通电极部14,其上形成有集电体电极13。
此外,在阶梯部18的长边方向的另一侧形成有贯通电极部24,其上形成有集电体电极23。
这样,在阶梯部18的上表面上,集电体电极13和集电体电极23以隔开的方式形成,因此相互绝缘。
贯通电极部14、贯通电极部24分别从阶梯部18的上表面贯通片材43、42,直至片材41的上表面。
图5(b)是表示片材41的上表面的图。
中间布线部15与贯通电极部14的下端连接,并与侧面布线部16a以及侧面布线部16b连接,该侧面布线部16a形成于片材41的一个对角线上的一个角部附近(图的左下部),该侧面电极部16b形成于另一个角部附近(图的右上部)。
中间布线部25与贯通电极部24的下端连接,并与侧面布线部26b连接,该侧面布线部26b形成于片材41的另一个对角线上的一个角部附近(图的左上部)。另一个角部附近(图的右下部)形成的侧面布线部26a不与任何电极连接,成为虚拟布线。
图5(c)是表示片材41的下表面的图。
在片材41的一个对角线上的一个角部附近(图的右下部)形成有与侧面布线部16a连接的外部电极17a,在另一个角部附近(图的左上部)形成与侧面布线部16b连接的外部电极17b。两者构成负极。
另一方面,在片材41的另一个对角线上的一个角部附近(图的左下部)形成有与侧面布线部26a连接的外部电极27a,在另一个角部附近(图的右上部)形成有与侧面布线部26b连接的外部电极27b。
外部电极27a构成虚拟外部电极,外部电极27b构成正极。
外部电极27a不具有作为电极的功能,但是,具有将双电层电容器1稳定地配置于基板、提高双电层电容器1的接合强度的功能。
(变形例3)
在本变形例中,电极11、电极21的配置与变形例2相同、外部电极为2个端子。
图6(a)是从上侧观察变形例3的凹状容器2时的图,与变形例2相同。箭头线A与图4(a)的箭头线对应。
图6(b)是表示片材41的上表面的图。
中间布线部15与贯通电极部14的下端连接,并与形成于片材41的一侧的左右的侧面布线部16a以及侧面布线部16b连接。
中间布线部25与贯通电极部24的下端连接,并与形成于片材41的另一侧的左右的侧面布线部26a以及侧面布线部26b连接。
图6(c)是表示片材41的下表面的图。
在片材41的一侧,与侧面布线部16a、侧面布线部16b连接的外部电极17形成在整个端部,在片材41的另一侧,与侧面布线部26a、侧面布线部26b连接的外部电极27形成在整个端部。
外部电极17作为负极发挥作用,外部电极27作为正极发挥作用。此外,在外部电极17上形成有用于表示极性的缺口部30。
这样,也能将双电层电容器1设成2个端子。
(变形例4)
本变形例是电极11、电极21的配置与变形例2相同、外部电极设为2个端子的另一个例子。
图7(a)是从上侧观察变形例4的凹状容器2时的图,与变形例2相同。箭头线A与图4(a)的箭头线对应。
图7(b)是表示片材41的上表面的图。
中间布线部15与贯通电极部14的下端连接,并且与邻近于片材41的一个端部中央附近而设置的侧面布线部16a、侧面布线部16b连接。
中间布线部25与贯通电极部24的下端连接,并且与邻近于片材41的另一个端部中央附近而设置的侧面布线部26连接。
在此,对单个侧面布线部设置侧面布线部16a、侧面布线部16b这两者是为了能够从双电层电容器1的侧面确认极性。
图7(c)是表示片材41的下表面的图。
在片材41的一侧,与侧面布线部16a、侧面布线部16b连接的外部电极17以预定的宽度形成在端部的中央,在片材41的另一侧,与侧面布线部26连接的外部电极27以预定的宽度形成在端部的中央。
外部电极17作为负极发挥作用,外部电极27作为正极发挥作用。此外,外部电极17上形成用于表示极性的缺口部30。
图8的各图是用于说明2个端子的外部电极的另一变形例的图。
图8(a)是通过使外部电极17的宽度大于外部电极27的宽度来表示外部电极的极性的例子。这样,通过将外部电极17和外部电极27的形状设为非对称,能够表示极性。
图8(b)是在片材41的下表面的一侧的端部整体上形成外部电极17、在另一侧的端部整体上形成外部电极27、并且在外部电极27的附近形成带状的金属层33来表示外部电极的极性的例子。
图8(c)在片材41的下表面的一侧的端部整体上形成外部电极17、在另一侧的端部整体上形成外部电极27、在外部电极17的中央部设置三角形状的切口部34来表示外部电极的极性的例子。
图8(d)是在片材41的下表面的一侧的端部整体上形成外部电极17、在另一侧的端部整体上形成外部电极27、在外部电极17上设置缺口部30来表示外部电极的极性的例子。
图8(e)是在片材41的4个角部形成四分之一圆弧形状的槽即四分之一圆弧形状部36、在该四分之一圆弧形状部36的部分中形成侧面布线部16a、侧面布线部16b、侧面布线部26a、侧面布线部26b的例子。
这样,能够将侧面布线部16a、侧面布线部16b、侧面布线部26a、侧面布线部26b形成于片材41的角部。
片材41的4个角部为四分之一圆弧形状,并且侧面布线部的金属层形成为四分之一圆弧形状,因此,能够防止片材41的角部欠缺。
此外,在外部电极17上形成有用于表示极性的缺口部30。
(变形例5)
图9(a)是变形例5的双电层电容器1的长边方向的侧面剖面图。
本变形例的双电层电容器1是变形例2的进一步变形,图9(a)与图4(b)对应。但是,为了避免图的复杂化,没有图示电极11、电极21、集电体12、集电体22、间隔体7。
在变形例2中,是在单一的阶梯部18上形成有集电体电极13、集电体电极23,与此相对,在本变形例中,不同点在于与集电体电极13、集电体电极23对应地形成有隔着间隙部51的阶梯部18a、18b。
即,在变形例2中在阶梯部18的中央部分设置间隙部51,将阶梯部18分割为阶梯部18a、阶梯部18b后的例子就是本变形例。其他结构与第2变形例相同。
这样,如果在阶梯部18a、18b之间设置间隙部51,则能够防止在将集电体12、集电体22分别与集电体电极13、集电体电极23接合时导电性粘合剂等露出而接触、从而导致负极与正极短路。
图9(b)是从上侧观察变形例5的凹状容器2时的图。如图所示,与集电体电极13、集电体电极23对应地形成有单独的阶梯部18a、18b。
(变形例6)
图10是变形例6的双电层电容器1的长边方向的侧面剖面图。
本变形例的双电层电容器1是变形例2的进一步变形,图10与图4(b)对应。
在变形例6中,将变形例2的片材42设为片材42a、片材42b这2层,在片材42a的表面上形成有中间布线部29。
通过增加布线层,能够在凹状容器2的主体内部进行更复杂的布线。
图11(a)是从上侧观察变形例6的凹状容器2时的图,与变形例2相同。
图11(b)是表示片材42a的上表面的图。
贯通电极部24贯穿中间布线部29,中间布线部29与贯通电极部24连接,并且与侧面布线部26a连接,该侧面布线部26a设于片材42a的一个对角线上的一个角部附近(图的右下部)。
此外,贯通电极部14经由矩形的中间电极而贯通片材42a。
图11(c)是表示片材41的上表面的图。
中间布线部25与贯通电极部24的下端连接,并且与侧面布线部26b连接,该侧面布线部26b形成于片材41的一个对角线上的另一个角部附近(图的左上部)。
中间布线部15与贯通电极部14的下端连接,并且与侧面布线部16a以及侧面布线部16b连接,该侧面布线部16a形成于片材41的另一个对角线上的一个角部附近(图的左下部),该侧面布线部16b形成于片材41的另一个角部附近(图的右上部)。
图11(d)是表示片材41的下表面的图。
片材41的右下部形成有与侧面布线部16a连接的外部电极17a,在左上部形成有与侧面布线部16b连接的外部电极17b。两者构成负极。
另一方面,在片材41的左下部形成有与侧面布线部26a连接的外部电极27a,在右上部形成有与侧面布线部26b连接的外部电极27b。两者构成正极。
在变形例2中,外部电极27a是虚拟电极,但在变形例6中,经由中间布线部29作为电极发挥作用。
这样,在变形例6中,通过增加中间布线层,在阶梯部18固定电极11、电极21,并且,在双电层电容器1的底面上,能够将一个对角线上的角部设为负极的外部电极,将另一个对角线上的角部设为正极的外部端子。
(变形例7)
图12是变形例7的双电层电容器1的短边方向的侧面剖面图。
本变形例是在凹部10的中部将阶梯部18与阶梯部20形成为不同高度的例子。
在凹状容器2中,在片材42的上表面层叠片材43a、43b,其上层叠片材44。其他结构和变形例1相同。
阶梯部18形成于片材43a的上表面,贯通电极部14贯通片材43a、片材42而与中间布线部15连接。
阶梯部28形成于片材43b的上表面,贯通电极部24贯通片材43b、片材43a、片材42而与中间布线部25连接。
集电体电极23形成于比集电体电极13高出片材43b的厚度的位置。
这样,还能将阶梯部18、阶梯部28形成为不同的高度,该情况下,能够进一步降低施加在集电体12、集电体22、电极11、电极21上的压力。
作为从集电体12、集电体电极13、贯通电极部14、中间布线部15与外部电极17进行电连接的手段,除了在片材41的外部设置侧面布线部16进行连接的方法之外,还能选择在片材41中设置内部贯通电极进行连接的方法。
同样,作为从集电体22、集电体电极23、贯通电极部24、中间布线部25与外部电极27进行电连接的手段,除了在片材41的外部设置侧面布线部26进行连接的方法之外,还能选择在片材41中设置内部贯通电极进行连接的方法。
(变形例8)
图13(a)是变形例8的双电层电容器1的短边方向的侧面剖面图。
电极11、电极21、集电体12、集电体22以及间隔体7以外的结构和实施方式相同,图13(a)与图1(a)对应。
此外,为了避免图的复杂化,没有图示电极11、电极21、间隔体7。
变形例8的双电层电容器1的电极部分是将形成于集电体12、集电体22上的片状的电极11、电极21与片状的间隔体7一起卷绕而构成的。
更详细而言,使形成于集电体12的下表面的片状的电极11与形成于集电体22的上表面的片状的电极21隔着片状的间隔体7而相对,将这些电极11、电极21、集电体12、集电体22以及间隔体7进行卷绕而形成电极部分。
集电体12、集电体22的端部形成有引板,分别与集电体电极13、集电体电极23接合。图13(c)表示从上方观察电极部分时的图。
这样,通过将电极11、电极21卷绕成辊状,能够在较小的空间内增大电极11、电极21的相对面积,由此能够增大电极的单位面积的电流量,因此,在瞬时放电特性(脉冲放电特性)、急速充电特性方面出色。
在图13(a)中以容器内的双电层电容器的结构进行了说明,但也能以同样的结构来构成电池、锂离子电池或锂离子电容器。
图13(b)是使用变形例2的凹状容器2卷绕电极11、电极21的例子。
集电体12的形成于阶梯部18的一侧的引板与集电体电极13连接,集电体22的形成于另一侧的(存在于朝向图观察时的集电体电极13的里侧)未图示的引板与集电体电极23连接。图13(d)示出从上方观察电极部分时的图。
在图13(b)中以容器内的双电层电容器的结构进行了说明,但也能以同样的结构来构成电池、锂离子电池或锂离子电容器。
(变形例9)
图14(a)是变形例9的双电层电容器1的短边方向的侧面剖面图。凹状容器2使用与变形例2相同的凹状容器。
变形例9的双电层电容器1的电极部分由在双电层电容器1的厚度方向上串联地层叠多个(在图例中是3个)单位电池(単位セル)而得到的单元(除了电容器以外,由电池构成时,称为组合电池)构成,该单位电池是在电极11和电极21之间夹着间隔体7而成。
在单元电池之间设有电池分离板62。
电池分离板62使用对作为单位的电化学电池即单位电池进行分离,使用具有良好的导电性、耐热性、并且电解液不会进行液体接界(电解液的溶剂或溶质(离子)不会从侧面漏出)的、具有致密性的材料。具体而言,使用不锈钢或铝等金属。
最上部的电极21与集电体22接合,最下部的电极11与集电体12接合。
即,在层叠单位电池而成的组合电池的状态下,一组引出部(集电体12、集电体22)与凹部10的一侧连接。
这样,通过层叠多层电极11、电极21,能够在较小空间内串联连接多个电池,由此能够降低对单位电池施加的电压,因此,作为电化学电池1,能够提高可施加的电压,所以在耐电压方面较为优越。
另外,作为凹状容器2,也可以使用和形成有阶梯部18、阶梯部28的实施方式相同的凹状容器。
在图14(a)中,以容器内的双电层电容器的结构进行了说明,但也能以同样的结构来构成电池、锂离子电池或锂离子电容器。
图14(b)是并联连接单位电池的例子。
单位电池由电化学电池构成,该电化学电池是由电极11、电极21夹着间隔体7、将集电体12与电极11接合,将集电体22与电极21接合而得到的。
这样,当并联连接单位电池时,从各单位电池露出一组引出部即集电体12、集电体22,针对每个负极、正极将这些引出部合并在一起,分别与集电体电极13、集电体电极23接合。这样,当并联连接多个电极11、电极21时,能够在较小的空间内增大电极11、电极21的相对面积,由此能够增大电极的单位面积的电流量,因此,在瞬时放电特性(脉冲放电特性)、急速充电特性方面出色。
在图例中,是利用电绝缘性的电池分离片63分离单位电池,由此并联连接3个单位电池。
此外,为了使各个电池在引出部以外的部分电绝缘,也可以制作电绝缘性的片材的缝制3边后的袋子,将单位电池装入其中。
单元分离片63由绝缘体形成,以使两个相邻的集电体不短路,例如,能够使用聚苯硫醚树脂(ポリフェニレンサルファィド樹脂))、PEEK(聚醚醚酮(ポリェ一テルェ一テルケトン))、玻璃等。
在图14(b)中,以容器内的双电层电容器的结构进行了说明,但也能以同样的结构来构成电池、锂离子电池或锂离子电容器。
图14(c)是表示从上方观察图14(b)的电极部分时的图。另外,将图缩小而进行了记载。
如图所示,集电体22形成为大致矩形形状,在阶梯部18侧的一侧形成有与集电体电极23接合的引板。
同样,集电体12也形成为大致矩形形状,在阶梯部18侧的另一侧形成有与集电体电极13接合的引板。
(变形例10)
图15(a)是变形例10的双电层电容器1的短边方向的侧面剖面图。
在本变形例中,通过在变形例1中将凹状容器2形成为薄型,并且将封口板3形成为凸形,确保了收容电极部分的空洞部的容量。
在本变形例中,双电层电容器1的凸部的空间大于凹部10的空间。
如果使凹状容器2薄型化,则凹部10的深度比变形例1的凹部10的深度浅,电极11、电极21的设置作业变得容易。
图15(b)是表示从上方观察图15(a)的电极部分时的图。另外,将图缩小而进行了记载。
如图所示,集电体22形成为大致矩形形状,在阶梯部18侧的一侧形成有与集电体电极23接合的引板。
同样,集电体12也形成为大致矩形形状,在阶梯部18侧的另一侧形成有与集电体电极13接合的引板。
(变形例11)
图16是变形例11的双电层电容器1的短边方向的侧面剖面图。在该变形例11中,封口板3、凹状容器2及其连接部是与图1中说明的实施方式相同的结构。
在该变形例11中,与图1说明的实施方式相比,电极11与集电体12的连接、以及电极21与集电体22的连接状态不同。
即,已说明了实施方式中的集电体12、22是利用导电性粘合剂与电极11、21的上表面侧(封口板3侧)接合的情况,在本变形例中,如图16(a)所示,集电体12、22的与集电体电极13、23接合的部分以及与电极11、21接合的部分向下方弯曲大约90度。而且,向电极11、21的下方弯曲的部分利用导电性粘合剂与电极11、21的侧面(与间隔体相对的侧面的相反侧的侧面)接合。
图16(b)示出由变形例11中的、电极11、21和间隔体7以及集电体12、22构成的电极单元组件部分。在该图16(b)中,与图1(c)同样,例示了使用伸缩性的间隔体7、并由两个电极11、21压缩间隔体7的情况。
如该图16(b)所示,根据本变形例,由于在电极11、21的上部未配置有集电体12、22,所以能够在将电极单元组件装入凹状容器2的凹部10内之后,从上部直接向电极11、21滴下电解液(EL),因此,能够顺利且可靠地进行电解液的浸渍。
而且,在滴下了电解液之后,通过减压或/及加热,能够将电解质可靠地浸渍到电极11、21的更细微的部分。关于基于该减压或/及加热的电解质浸渍,也能应用于实施方式或其他变形例。
(变形例12)
图17示出变形例12的双电层电容器1的电极单元组件部分。
如图17(a)所示,本变形例中的电极单元组件是在变形例11中的集电体12、22中对与电极11、21接合的部分进行了进一步变形。
即,集电体12、22与集电体电极13、23接合的接合部分12a、22a,相对于其弯曲大致90度而与电极11、21接合的侧面部分12b、22b与变形例11相同,但是,在变形例12中,还形成有向中央方向弯曲大致90度的底面部分12c、22c。
在该变形例中,如图17(a)所示,在集电体12、22的底面部分12c、22c的前端与间隔体7之间形成有间隙a。由此,避免集电体12和集电体22彼此接触。
此外,集电体12、22的底面部分12c、22c的底面侧(与凹状容器2相对的一侧)的面、和电极11、21的底面侧的面之间形成有间隙b。由此防止间隔体7的在底面侧露出的部分受到破坏。此外,还能防止电极11、21受到破坏后露出而导致短路。
图17(b)表示变形例12的电极单元组件的组装以及配置。
从集电体12、22的两个外侧向中央(间隔体7侧)压缩电极单元组件,由此如图17(a)所示,间隔体7被挤压变形而成为露出的状态。
如图17(b)所示,将该状态的电极单元组件插入到凹状容器2的凹部10内。根据本变形例,由集电体12、22覆盖从电极11、21的侧面到底面(的一部分)的范围,由此保护电极11、21的底面外侧角部,能够防止在插入到凹部10时与凹状容器2接触而使电极11、21产生缺欠或磨损。
关于插入到凹状容器2的凹部10后的电极单元组件,如白色的外向箭头所示,被压缩的间隔体7具有复原的趋势,因此会将电极单元组件向凹部10的内周面按压,所以在将集电体12、22的接合部分12a、22a焊接到集电体电极13、23之前的期间内,能够保持位置,改善作业性。
另外,在图17(b)所示的凹状容器2中,在凹部10内简要示出阶梯部18、28,但实际上是使用在图1中说明的凹状容器2。在以下说明的图中,同样地,凹状容器2的形状是省略在图1或图3中说明的形状来进行表示。
图17(c)表示变形例12的进一步的变形例。
如该图17(c)所示,在间隔体7以及电极11、21的上部(封口板3一侧)配置有补液材72。
通过配置该补液材72,可获得在电极11、12中补充不足的电解液的效果。作为补液材2,只要浸渍电解液、具备补液/保液功能即可,例如,能够使用针对间隔体7说明的材质。
图18示出变形例12中的电极单元组件的形成方法。
如图18所示,在将间隔体7夹在中央的电极11和电极21的与间隔体7相反一侧的侧面,利用导电性粘合剂接合集电体12、22。此时,将集电体12、22的除上侧的接合部分12a、22a、下侧的底面部分12c、22c以外的大致中央的侧面部分12b、22b与电极11、21接合。
然后,如图18(b)所示,将底面部分12c、22c向具有间隔体7的中央方向弯曲。此时,底面部分12c、22c也利用导电性粘合剂与电极11、22接合,由此也可提高集电率。
然后,如图18(c)所示,将弯曲集电体12、22的底面部分12c、22c后的电极单元组件从其两个外侧向内侧按压,压缩间隔体7并且进行插入直至底面部分12c、22c与凹状容器2的凹部10的底面接触为止。
在进行该插入时,由于两个电极11、21的外侧下部被集电体12、22保护,所以即使接触到凹状容器2的阶梯部18、28等,也能防止破损。
在将电极单元组件收容到凹部10内后,如图18(d)所示,将集电梯12、22的接合部分12a、22a向外侧方向弯曲大致90度直到接触到集电体电极13、23为止。
在该说明中,是在将电极单元组件收容到凹部10之后将接合部分12a、22a向外侧方向弯曲,但也可以预先将接合部分12a、22a弯曲,然后将电极单元组件收容到凹部10内。
然后,将弯曲的接合部分12a、22a焊接到集电体电极13、23。焊接虽然是利用电阻焊接或激光焊接,但也可以利用导电性粘合剂进行接合。
然后,转移到电解液的注入工序,由于电极11、21的上部是开放的,因此,从该上部向电极11、21以及间隔体7注入电解液。
(变形例13)
图19示出变形例13的双电层电容器1的电极单元组件的一部分。
该变形例13与上述的变形例12同样,是与集电体的形状相关的变形例,是保护电极的例子。在变形例12中是电极11、21隔着间隔体7而左右配置的情况的变形,与此相对,变形例13是电极11、21隔着间隔体7而上下配置的情况(例如,变形例1、2)的变形例。
在该变形例13中,如图19所示,集电体12由上侧的接合部分12a、侧面部分12b、底面部分12c、以及相反侧侧面部分12d构成。即,相比于变形例1、2的情况,将集电体12的长度延长相反侧侧面部分12d的长度,沿着电极11弯曲。
此外,在变形例13,能够利用导电性粘合剂将侧面部分12b、相反侧侧面部分12d都与电极11接合。
这样,根据变形例13,在上下地配置电极11和电极21的情况下,能够利用侧面部分12b、底面部分12c以及相反侧侧面部分12d保护配置于下侧(凹状容器2的底面侧)的电极11(或电极21)的下侧的角。
此外,由于电极不会受到破坏,所以能够防止容量降低、缺欠的电极11的部件发生短路。
此外,相反侧侧面部分12d的前端和间隔体7之间形成有间隙c。由此,能够避免集电体12的相反侧侧面部分12d与集电体22接触。
在说明的变形例13中说明了与电极11接合的集电体12,但是,由于电极21的集电体22不被插入到阶梯部18的下侧,所以不形成相反侧侧面部分12d。但是,当将电极21以及集电体22设于下侧时,会在集电体22上形成相反侧侧面部分22d。
也可以通过使电极11和集电体12、以及电极21和集电体22都如图19所示那样形成相反侧侧面部分12d、22d来减少部件的种类。
(变形例14)
该变形例14是与间隔体7的大小相关的变形,是电极11、21隔着间隔体7而上下配置的情况(例如,变形例1、2)的变形例。
在图3、4中说明的变形例1、2中,间隔体7形成为与集电体12、22几乎相同的尺寸(除去与集电体电极13、23接合的接合部分),如图20所示,该变形例14的间隔体7形成得比集电体12、22大。方形的间隔体7配置成其全部的边位于集电体12、22的外侧。
由于间隔体7有可能缩小,所以优选其各边被形成以及配置为延长如下长度而位于外侧,该长度优选大于集电体12、22的边的长度的2.5%,更优选是6%以上的长度。
图20(a)表示与图4中所示的变形例2对应地增大间隔体7的情况,图20(b)表示与图3中所示的变形例1对应地增大间隔体7的情况。
这样,通过增大间隔体7,能防止组装时的电极配置的误差、间隔体的切断时的尺寸的误差、位置偏差导致的误差的所引起的如下现象:例如,集电体12的接合部分12a与集电体22短路、集电体22的接合部分22a与集电体12短路、集电体12和集电体电极23短路、集电体22和集电体13短路等。
图21(a)是图20(b)所示的变形例的侧面剖面图。
图21(b)是进一步变形的图,将间隔体7的两个端部7a、7c(两个电极11、21所夹的部分7b的外侧部分中的、配置有接合部分12a和接合部分22a的侧的两端部)弯曲成非对称,由此防止短路。
间隔体7的一个端部7a向与配置有该端部7a的一侧的接合部分12a相同的方向弯曲,即如图21(b)所示向上方弯曲。
间隔体7的另一个端部7c向与配置有该端部7a的一侧的接合部分22a相同的方向弯曲,即向下方弯曲。
图22示出图21所示的电极单元组件的形成方法。
如图22(a)所示,在利用导电性粘合剂在一个面上接合了集电体12的底面部分12c后的电极11的另一个面、与利用导电性粘合剂在一个面上接合了集电体22的底面部分22c后的电极21的另一个面之间夹持间隔体7。
然后,如图22(b)所示,将间隔体7的接合部分12a侧的端部7a向集电体22侧(图上侧)弯曲,将接合部分22a侧的端部7c向集电体12侧(图下侧)弯曲。
此外,将集电体12的侧面部分12b(接合部分12a)在电极11的端部处向间隔体7侧(上侧)弯曲,将集电体22的侧面部分22b(接合部分22a)在电极21的端部处向间隔体7侧(下侧)弯曲。
然后,通过以使接合部分12a和接合部分22a大致平行的方式进行弯曲,能够形成图22(c)所示的电极单元组件。
(变形例15)
图23是使用多个由电极11、电极21夹着间隔体7而成的单位电池的情况的变形例,图23(a)表示串联连接单位电池的情况,图23(b)表示并联连接单位电池的情况。
图14所示的变形例9是将各单位电池以与封口板3平行的方式配置于凹状容器2内时的变形例,与此相对,在变形例15中,如图23所示,使各单位电池以相对于封口板3成90度的方向配置于凹状容器2内。
图23(a)与图14(a)相同,是串联连接单位电池时的例子。
如图23(a)所示,电极单元组件使用在双电层电容器1的厚度方向上夹着电池分离板62串联地层叠多个(n个)单位电池而成的单元,该单位电池是在电极11和电极21之间夹着间隔体7而成。电池分离板62使用与变形例9相同的电池分离板。
而且,在串联连接的各单位电池中的位于一方的外侧的电极11上利用导电性粘合剂接合集电体12、在位于另一方的外侧的电极21上利用导电性粘合剂接合集电体22,由此构成电极单元组件。
另一方面,凹状容器2与图14(a)所示的变形例9不同,形成有阶梯部18和阶梯部28,与单位电池的长度一起,将阶梯部18、28内侧的深度形成得更深。
在该凹状容器2的凹部10内收容电极单元组件之后,在形成于阶梯部18的集电体电极13上焊接集电体12的接合部分12a,在形成于阶梯部28的集电体电极23上焊接集电体22的接合部分22a。
图23(b)与图14(b)相同,是并联连接单位电池时的例子。
如图23(b)所示,单位电池由电化学电池构成,该电化学电池是由电极11、21夹着间隔体7、分别将集电体12、22与电极11、21接合而得到的。各单位电池利用电绝缘性的单元分离片63进行分离,由此3个单位电池并联连接。单元分离片63使用与变形例9相同的片材。
而且,与串联连接的情况相同,与位于一方的外侧的电极11接合的集电体12的向外侧弯曲的接合部分12a被焊接到集电体电极13。
与位于另一方的外侧的电极21接合的集电体22的向外侧弯曲的接合部分22a被焊接到集电体电极23。
另一方面,关于位于外侧的集电体12以外的集电体12(与电极11接合),通过引线12e被焊接到集电体电极13。
关于位于外侧的集电体22以外的集电体22(与电极21接合),通过引线22e被焊接到集电体电极23。
另外,也可以利用与集电体12、22一体形成的宽度较细的引导箔(板)焊接到集电体电极13、23上,来替代引线12e、22e。
当使用引导箔(板)时,期望其宽度能够充分保证将电解液从上方滴到电极11、21和间隔体7上的区域,例如,可以是电极11的宽度的1/4以下的宽度。
另外,为了防止引线12e或引导箔与电极21短路、引线22e或引导箔与电极11短路,也可以在引线12e、22e或引导箔和电极11、21之间配置单元分离片63。单元分离片的宽度也与使用引导箔时相同,设为不会妨碍电解液滴下的宽度。
如上所述,根据该变形例15,除了配置多个在变形例9中说明的单位电池时的效果之外,由于各单位电池的上方是开放的,因此,在装入凹状容器2内之后,能够从上部向电极11、21直接滴下电解液(EL),能够顺利且可靠地进行电解液的浸渍。
作为本实施方式及其变形例,以双电层电容器为例说明了构成电子部件的电化学电池,但是,如上所述,也能将电子部件设为非水电解质电池等其他种类的电化学电池。
例如,可以是这样的电池:负极(电极11)采用了由通过金属锂进行活化后的氧化硅(50wt%)、导电助剂(40wt%)和聚丙烯酸类的粘结剂(10wt%)构成的电极形成在铜箔上后的片材,正极(电极21)采用了由活性物质(85wt%)(该活性物质具有锂-锰-氧元素为尖晶石型的结晶构造)、导电助剂(10wt%)和PVdF(聚偏氟乙烯,ポリフッ化ビニリデン)类(也可以是PTFE类)的粘结剂(5wt%)构成的电极形成在铝箔上后的片材,将由玻璃纤维形成的间隔件和1M的LiN(SO2CF3)2溶解在PC中,从而由电解液构成该电池。这里,正极和负极的大小可以为长度1mm×宽度1.5mm×厚度0.2mm。
而且,除上述的正极活性物质以外,还可以采用Li4Ti5O12、Li4Mn5O12、LiCoO2等含有锂的金属氧化物。另外,作为负极的活性物质,还可以采用Li-Si-O、Li-AL等硅氧化物或锂合金。除此之外,可采用在PC中溶解有1M的LiBF4的电解液等来构成锂离子电池。此时,可在各种活性物质中同时使用导电助剂及粘结剂。另外,也可以是这样的锂离子电容器,将一方的电极作为半电池,将另一方设为活性炭电极。
通过以上说明的实施方式或各变形例,能够获得下面的结构。
实施方式的双电层电容器1的凹状容器2具有凹部10,在凹部10的内周面的中部形成有阶梯部18和阶梯部28,因此,作为具有凹部的凹状容器发挥作用,该凹部在从底面与上端部之间形成有阶梯部。
集电体电极13形成于阶梯部18的上表面,与外部电极17导通,因此,作为从上述阶梯部的上表面到上述凹状容器的外部的第1导电体发挥作用。
集电体电极23形成于阶梯部28的上表面,与外部电极27导通,因此,作为从上述阶梯部的上表面到上述凹状容器的外部的第2导电体发挥作用。
电极11在阶梯部18的上表面上与集电体电极13电连接,因此,在上述阶梯部的上表面上,作为与上述第1导电体连接的第1电极发挥作用。
电极21在阶梯部28的上表面上与集电体电极23电连接,因此,在上述阶梯部的上表面上,作为与上述第2导电体连接的第2电极发挥作用。
此外,在凹部10中密封的电解质作为与上述第1电极以及上述第2电极接触的电解质发挥作用,封口板3对凹部10进行封口,因此,与上述凹部的上端部接合,作为对上述凹部进行封口的密封部件发挥作用。
凹状容器2是对与凹部10的形状对应的片材41~44进行层叠而形成的,因此,上述凹状容器是对与上述凹部的形状对应的片材进行层叠而形成的。
集电体12设置于电极11上,因此,作为设置于上述第1电极上的第1集电体发挥作用,集电体22设置于电极21,因此,作为设置于上述第2电极的第2集电体发挥作用。
而且,电极11经由集电体12与集电体电极13电连接,电极21经由集电体22与集电体电极23电连接,因此,上述第1电极经由上述第1集电体与上述第1导电体连接,上述第2电极经由第2集电体与上述第2导电体连接。
实施方式的双电层电容器1的阶梯部由阶梯部18和阶梯部28构成,集电体电极13形成于阶梯部18,集电体电极23形成于阶梯部28,因此,上述阶梯部由第1阶梯部和第2阶梯部构成,上述第1导电体形成于上述第1阶梯部,上述第2导电体形成于上述第2阶梯部。
由于阶梯部18和阶梯部28的高度相等,上述第1阶梯部的上表面和上述第2阶梯部的上表面形成于同一平面上。
在变形例2中,集电体电极13形成于阶梯部18的一侧,集电体电极23形成于阶梯部18的另一侧,因此,上述第1导电体形成于上述阶梯部的一侧,上述第2导电体形成于上述阶梯部的另一侧。
在变形例1中,电极11和电极21在凹部10的深度方向上相对,在实施方式中,电极11和电极21在与凹部10的深度方向垂直的方向相对,在凹部10中注入了电解质,因此,上述第1电极和上述第2电极在上述凹部的深度方向、或与该深度方向垂直的方向上相对,至少在上述相对的面之间存在上述电解质。
在实施方式中,在片材41的上表面设有中间布线部15、中间布线部25,按照规定布局进行了布线,因此,上述第1导电体和上述第2导电体在形成于上述凹部的底面与上述凹状容器外周底面之间的布线层上形成规定布局的布线,与形成于上述凹状容器外周底面的规定位置处的外部电极连接。
实施方式的双电层电容器1具有矩形的底面,在一个对角线上的角部设有外部电极17a、外部电极17b,在另一个对角线上的角部设有外部电极27a、外部电极27b,因此,上述凹状容器具有矩形形状的底面,上述外部电极由第1外部电极和第2外部电极构成,该第1外部电极形成于上述底面的两个对角线中的一个对角线上的各个角部,与上述第1导电体连接,该第2外部电极形成于另一个对角线上的各个角部,与上述第2导电体连接。
在上述的实施方式中以双电层电容器的结构进行了说明,但也可以利用相同的结构,适当地选择电极的活物质或电解液的种类,由此构成锂离子电池或锂离子电容器。
此外,双电层电容器1例如可作为智能仪表等各种住宅设备、汽车等输送设备、移动电话等的存储器或时钟的备用电源而使用。
该情况下,该移动电话作为电子装置发挥作用,该电子装置具备:由双电层电容器1构成的电子部件;蓄电单元,其在安装了主电源的电池的同时在所述电子部件中蓄积电荷;发挥存储器或时钟等规定功能的其它电子部件;以及供电单元,其利用所述蓄积的电荷对所述其它电子部件进行供电,例如释放蓄积的电荷,对存储器或时钟进行供电等。
此外,由于在瞬时放电特性(脉冲放电特性)、急速充电特性方面较为优越,所以在移动电话的LED FLASH等瞬时消耗电流的器件中,可以作为主电源的辅助功能而支持电力。
此外,作为电子部件、电子装置的结构还可以采用以下的各个结构a~I。
(1)结构a
一种电子部件,其特征在于,该电子部件具有:
凹状容器,其具有凹部,该凹部在底面与上端部之间形成有阶梯部;
第1导电体,其从上述阶梯部的上表面到达上述凹状容器的外部;
第2导电体,其从上述阶梯部的上表面到达上述凹状容器的外部;
第1电极,其在上述阶梯部的上表面上与上述第1导电体连接;
第2电极,其在上述阶梯部的上表面上与上述第2导电体连接;
电解质,其与上述第1电极以及第2电极接触;以及
封口部件,其与上述凹部的上端部接合,对上述凹部进行封口。
(2)结构b
根据结构a所述的电子部件,其特征在于,上述凹状容器是对与上述凹部的形状对应的片材进行层叠而形成的。
(3)结构c
根据结构a或结构b所述的电子部件,其特征在于,该电子部件具有:
第1集电体,其设置于上述第1电极上;
第2集电体,其设置于上述第2电极上;
上述第1电极经由上述第1集电体与上述第1导电体连接,上述第2电极经由上述第2集电体与上述第2导电体连接。
(4)结构d
根据结构a、结构b或结构c所述的电子部件,其特征在于,
上述阶梯部由第1阶梯部和第2阶梯部构成,
上述第1导电体形成于上述第1阶梯部,上述第2导电体形成于上述第2阶梯部。
(5)结构e
根据结构d所述的电子部件,其特征在于,
上述第1阶梯部的上表面与上述第2阶梯部的上表面形成于同一平面上。
(6)结构f
根据结构a、结构b或结构c所述的电子部件,其特征在于,
上述第1导电体形成于上述阶梯部的一侧,上述第2导电体形成于上述阶梯部的另一侧。
(7)结构g
根据结构a~结构f中任意一项结构所述的电子部件,其特征在于,
上述第1电极与上述第2电极在上述凹部的深度方向或者垂直于该深度方向的方向上相对,至少在上述相对的面之间存在上述电解质。
(8)结构h
根据结构a~结构g中任意一项结构所述的电子部件,其特征在于,
上述第1导电体和上述第2导电体在形成于上述凹部的底面与上述凹状容器外周底面之间的布线层上形成规定布局的布线,与形成于上述凹状容器外周底面的规定位置处的外部电极连接。
(9)结构i
根据结构h的结构所述的电子部件,其特征在于,
上述凹状容器具有矩形形状的底面,
上述外部电极由第1外部电极和第2外部电极构成,该第1外部电极形成于上述底面的两个对角线中的一个对角线上的各个角部,与上述第1导电体连接,该第2外部电极形成于另一个对角线上的各个角部,与上述第2导电体连接。
(10)结构j
一种电子装置,其特征在于,该电子装置具有:
结构a~结构f中任意一项结构所述的电子部件;
蓄电单元,其在上述电子部件中蓄电;
其他电子部件,其发挥预定功能;
电力供给单元,其使用上述蓄电的电荷将电力供给到上述其他电子部件。
Claims (10)
1.一种电子部件,其特征在于,该电子部件具有:
凹状容器,其具有凹部,该凹部在底面与上端部之间形成有阶梯部;
第1导电体,其从上述阶梯部的上表面到达上述凹状容器的外部;
第2导电体,其从上述阶梯部的上表面到达上述凹状容器的外部;
第1电极,其在上述阶梯部的上表面上与上述第1导电体连接;
第2电极,其在上述阶梯部的上表面上与上述第2导电体连接;
电解质,其与上述第1电极以及第2电极接触;以及
封口部件,其与上述凹部的上端部接合,对上述凹部进行封口。
2.根据权利要求1所述的电子部件,其特征在于,
上述凹状容器是对与上述凹部的形状对应的片材进行层叠而形成的。
3.根据权利要求1所述的电子部件,其特征在于,该电子部件具有:
第1集电体,其设置于上述第1电极上;
第2集电体,其设置于上述第2电极上;
上述第1电极经由上述第1集电体与上述第1导电体连接,上述第2电极经由上述第2集电体与上述第2导电体连接。
4.根据权利要求1所述的电子部件,其特征在于,
上述阶梯部由第1阶梯部和第2阶梯部构成,
上述第1导电体形成于上述第1阶梯部,上述第2导电体形成于上述第2阶梯部。
5.根据权利要求4所述的电子部件,其特征在于,
上述第1阶梯部的上表面与上述第2阶梯部的上表面形成于同一平面上。
6.根据权利要求1所述的电子部件,其特征在于,
上述第1导电体形成于上述阶梯部的一侧,上述第2导电体形成于上述阶梯部的另一侧。
7.根据权利要求1所述的电子部件,其特征在于,
上述第1电极与上述第2电极在上述凹部的深度方向或者垂直于该深度方向的方向上相对,至少在上述相对的面之间存在上述电解质。
8.根据权利要求1所述的电子部件,其特征在于,
上述第1导电体和上述第2导电体在形成于上述凹部的底面与上述凹状容器外周底面之间的布线层上形成规定布局的布线,与形成于上述凹状容器外周底面的规定位置处的外部电极连接。
9.根据权利要求8所述的电子部件,其特征在于,
上述凹状容器具有矩形形状的底面,
上述外部电极由第1外部电极和第2外部电极构成,该第1外部电极形成于上述底面的两个对角线中的一个对角线上的各个角部,与上述第1导电体连接,该第2外部电极形成于另一个对角线上的各个角部,与上述第2导电体连接。
10.一种电子装置,其特征在于,该电子装置具有:
权利要求1所述的电子部件;
蓄电单元,其在所述电子部件中蓄积电荷;
发挥规定功能的其它电子部件;以及
供电单元,其利用所述蓄积的电荷对所述其它电子部件进行供电。
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