CN103000387B - 电化学装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的一个实施方式所涉及的表面安装型的电化学装置(10)的容器(11)具备：具有凹部(11a1)的第一金属部件(11a)；以闭塞凹部(11a1)的开口的方式直接焊接于第一金属部件(11a)的第二金属部件(11b)。蓄电元件(16)的第一电极(16a)与容器(11)电绝缘，另一方面，第二电极(16b)与容器(11)电导通。第一端子(14)与容器(11)电绝缘，并且经中继单元(13)而与蓄电元件(16)的第一电极(16a)电导通。第二端子(15)与容器(11)电导通，并且经容器(11)而与蓄电元件(16)的第二电极(16b)电导通。
Description
相互参照
本申请主张基于日本专利申请2011-196858(2011年9月9日申请)的优先权，并引用其全部内容而并入本说明书中。
技术领域
本发明涉及一种电化学装置，该电化学装置具有向容器内封入能够充放电的蓄电元件和电解液的结构。
背景技术
以往的此类电化学装置大致分为表面安装型(方型)、硬币型、薄型、以及圆筒型。表面安装型的电化学装置在安装面设置有使用极性不同的第一端子以及第二端子。由于所述表面安装型的电化学装置能够与片式电容器、片式电阻器等表面安装部件相同地表面安装于电路基板，因此向各种电子仪器安装的利用频率高，并且需求增加。
如日本特开2010-186691号公报(专利文献1)所公开那样，以往的表面安装型的电化学装置具备：容器；被封入容器内的能够充放电的蓄电元件和电解液；以及在相当于安装面的容器的下表面设置的使用极性不同的第一端子和第二端子。
该容器具备：具有凹部的绝缘部件；以及用于在该绝缘部件的凹部开口的金属部件。该绝缘部件由陶瓷构成，金属部件由科瓦铁镍钴合金(コバ一ル：kovar)(Fe-Ni-Co合金)构成。并且，为了使金属部件与绝缘部件接合，在绝缘部件以包围凹部的开口的方式设置有由科瓦铁镍钴合金构成的焊接用环。金属部件焊接于该焊接用环，由此闭塞绝缘部件的凹部的开口。进而，为了使第一端子与蓄电元件的第一电极电导通，并且使第二端子与蓄电元件的第二电极电导通，在绝缘部件分别设置有第一端子用配线与第二端子用配线。
这样，以往的电化学装置需要在构成容器的绝缘部件具备焊接用环、第一端子用配线以及第二端子用配线，因此容器的制成成本、特别是绝缘部件的制成成本高，因此难以降低电化学装置的制造成本、即销售价格。
由此，具有与销售价格降低相关的结构的电化学装置的制成对于制造商来说成为重要的技术课题。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-186691号公报
发明内容
本发明提供一种具有有助于销售价格降低的结构的表面安装型的电化学装置。
用于解决问题的方法
本发明的一个实施方式所涉及的电化学装置是表面安装型的电化学装置，该表面安装型的电化学装置具备：容器；被封入所述容器内的能够充放电的蓄电元件和电解液；以及在相当于安装面的所述容器的下表面设置的使用极性不同的第一端子和第二端子，所述容器由具有凹部的第一金属部件、以及以闭塞所述第一金属部件的凹部的开口的方式直接焊接于该第一金属部件的第二金属部件构成，所述蓄电元件的第一电极与所述容器电绝缘，所述蓄电元件的第二电极与所述容器电导通，所述第一端子与所述容器电绝缘，并且经以与所述容器电绝缘的方式设置于该容器的中继单元而与所述蓄电元件的第一电极电导通，所述第二端子与所述容器电导通，并且经该容器而与所述蓄电元件的第二电极电导通。
发明的效果
根据本发明的实施方式，由于容器由具有凹部的第一金属部件、以及以闭塞第一金属部件的凹部的开口的方式直接焊接于该第一金属部件的第二金属部件构成，因此无需将以往那样的焊接用环设置于容器。并且，由于第二端子与容器电导通，并且经该容器而与蓄电元件的第二电极电导通，因此第二电极无需将以往那样的第二端子用配线设置于容器。换句话说，使用容器来代替配线，该第二端子与第二电极被电导通。进而，用于将第一端子与蓄电元件的第一电极电导通的中继单元具有极其简单的结构。由此，与以往的电化学装置相比，能够简化电化学装置的结构，根据该简化，能够对制造成本降低、即销售价格降低做出较大贡献。
通过结合附图并且对以下详细的说明与附加的专利请求的范围进行研究，能够进一步明确本发明的上述和上述以外的特征和性质、以及相关的构成单元和各部分的组合的动作方法以及功能。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式所涉及的电化学装置的外观立体图。
图2是沿着图1所示的电化学装置的S11-S11线剖开的放大剖面图。
图3是表示本发明的其他实施方式所涉及的电化学装置的放大剖面图。
图4是本发明的其他实施方式所涉及的电化学装置的放大剖面图。
图5(A)、图5(B)以及图5(C)是表示本发明的其他实施方式所涉及的电化学装置的局部放大图。
图6是表示本发明的其他实施方式所涉及的电化学装置的局部放大图。
图7(A)以及图7(B)是表示本发明的其他实施方式所涉及的电化学装置的局部放大图。
图8是本发明的其他实施方式所涉及的电化学装置的外观立体图。
图9是沿着图8所示的电化学装置的S21-S21线剖开的放大剖面图。
图10是表示本发明的其他实施方式所涉及的电化学装置的放大剖面图。
图11是表示本发明的其他实施方式所涉及的电化学装置的局部放大图。
图12(A)以及图12(B)是表示本发明的其他实施方式所涉及的电化学装置的局部放大图。
图13是表示发明的其他实施方式所涉及的电化学装置的局部放大图。
在本说明书中，各种附图中相关的部分标注类似的附图标记。附图仅用于例示以及说明，并无意图用作本发明的发明特定事项的定义。
图中：10、10-1、10-2…电化学装置，11…容器，11a…第一金属部件，11a1…凹部，11a2…贯通孔，11a3…上表面外周部分，11b、11b’、11b”…第二金属部件，11b1…下表面外周部分，11b2…上侧突出(張り出し)部，11b3…下侧突出部，12…绝缘膜，13…中继单元(要素)，13a…薄膜状部，13b…柱状部，14……第一端子，15…第二端子，16…蓄电元件，16a…第一电极，16b…第二电极，16c…分离器，20、20-1…电化学装置，21…容器，21a…第一金属部件，21a1…凹部，21a2…下表面外周部分，21b、21b’…第二金属部件，21b1…贯通孔，21b2…上表面外周部分，21b3…下侧突出部，22a、22b、22c…绝缘膜，23…中继单元，23a…薄膜状部，23b…柱状部，24……第一端子，25…第二端子，26…蓄电元件，26a…第一电极，26b…第二电极，26c…分离器。
具体实施方式
图1以及图2表示本发明的一个实施方式所涉及的电化学装置。上述附图所示的电化学装置10具备：大致长方体形状的容器11；被封入容器11内的蓄电元件16和电解液(省略图示)；以及在容器11的下表面设置的使用极性不同的第一端子14和第二端子15。当安装容器11时，其下表面以与印刷电路基板对置的方式配置。
容器11包括：大致长方体形状的第一金属部件11a，该第一金属部件11a具有横截面轮廓为大致矩形且在上表面侧开口的凹部11a1；以及平板状的第二金属部件11b，该第二金属部件11b以闭塞第一金属部件11a的凹部11a1的开口的方式直接焊接于该第一金属部件11a。第二金属部件11b的下表面轮廓为大致矩形，该下表面轮廓与第一金属部件11a的上表面轮廓大致一致。
第一金属部件11a由SUS304或SUS316等不锈钢、或者铝、镍、或钛等金属材料构成。在第一金属部件11a的底板部形成有横截面轮廓为大致圆形的贯通孔11a2。第一金属部件11a的厚度优选在100～150μm的范围内，贯通孔11a2的内径优选在100～300μm的范围内。
第一金属部件11a的表面的规定区域被绝缘膜12所覆盖，具体地说，四个外侧面、除去第一端子连接口12a以及第二端子连接口12b的下表面、贯通孔11a2的内周面、四个内侧面、以及除去第一端子连接口12a的内底面被绝缘膜12覆盖。该绝缘膜12由例如氧化铝、二氧化钛(チタニア)、二氧化硅(シリカ)、环氧树脂、以及氟(フツ素)树脂等绝缘材料构成。绝缘膜12的厚度优选在10～50μm的范围内。
第一端子连接口12a是指由对贯通孔11a2的内周面进行覆盖的绝缘膜12定义的贯通孔，第二端子连接口12b是指在覆盖第一金属部件11a的下表面的绝缘膜12形成的孔。
另外，在第一金属部件11a形成有用于使蓄电元件16的第一电极16a与第一端子14电导通的中继单元13。该中继单元13具有：在对第一金属部件11a的凹部11a1的内底面进行覆盖的绝缘膜12的上表面形成的薄膜状部13a；以及填充于第一端子连接口12a的柱状部13b。该薄膜状部13a的上表面轮廓与蓄电元件16的第一电极16a的下表面轮廓大致一致。薄膜状部13a由铜、镍、钛、金、钯(パラジウ厶)等金属材料构成。薄膜状部13a的厚度优选在10～100μm的范围内。薄膜状部13a具有单层结构或者多层结构中的任一个。为了提高对电解液的耐腐蚀性，优选在薄膜状部13a的最外层形成含有铝膜、铝的合金膜等。柱状部13b由铜、镍、钛、金、或者钯等金属材料构成。柱状部13b的外径等于将贯通孔11a2的内径减去绝缘膜12的厚度的2倍值后的尺寸。
第二金属部件11b由SUS304或SUS316等不锈钢、或者铝、镍、或钛等金属材料构成。第二金属部件11b优选由与第一金属部件11a相同的金属材料构成。第二金属部件11b的厚度优选在100～150μm的范围内。
通过激光焊接、缝焊(シ一厶溶接)、或者这些以外的焊接方法，第二金属部件11b的下表面外周部分11b1水密且气密地接合于第一金属部件11a的上表面外周部分11a3。
第一端子14在覆盖第一金属部件11a的下表面的绝缘膜12的下表面形成为薄膜状。第一端子14以其下表面轮廓形成大致矩形的方式形成。第一端子14的上表面与中继单元13的柱状部13b的下表面电连接。如图所示，第一端子14也可以是以其端部绕回到第一金属部件11a的侧面的方式形成。图示的第一端子14的形状不过是一例，并没有限定。
第一端子14由铜、镍、钛、金、或者钯等金属材料构成，其厚度优选在10～100μm的范围内。第一端子14具有单层结构或者多层结构。为了提高焊锡附着性，优选在第一端子14的最外层形成锡膜、含有锡的合金膜等。
第二端子15在对第一金属部件11a的下表面进行覆盖的绝缘膜12的下表面形成为薄膜状。第二端子15以其下表面轮廓大致呈矩形的方式形成。第二端子15经由进入第二端子连接口12b的第二端子15的突起部15a而与第一金属部件11a的下表面电连接。如图所示，第二端子15也可以是以其端部绕回到第一金属部件11a的侧面的方式形成。图示的第二端子15的形状仅是一例，并没有限定。
第二端子15由铜、镍、钛、金、或者钯等金属材料构成，其厚度优选在10～100μm的范围内。第二端子15具有单层结构或者多层结构。为了提高焊锡附着性，优选在第二端子15的最外层形成锡膜、含有锡的合金膜等。
蓄电元件16具备：使用极性相互不同的一对电极16a以及16b；以及夹装于上述一对电极16a和16b之间的分离器16c。电极16a和16b以其轮廓形成为矩形的方式形成。分离器16c以其轮廓形成为比电极16a以及16b的轮廓略大的方式形成。电极16a以及16b的厚度由第一金属部件11a的凹部11a1的内底面与第二金属部件11b的下表面之间的间隔决定。分离器16c由玻璃纤维片(sheet)、纤维素(cellulose)纤维片、或者塑料(plastic)纤维片等的离子透过性多孔质片构成，其厚度优选为50～200μm。
蓄电元件16的第一电极16a(在此为正极)的下表面经导电性粘接膜17而与中继单元13的薄膜状部13a的上表面粘接(接着)。由此，第一电极16a与中继单元13电连接。第二电极16b(在此为负极)的上表面经导电性粘接膜18而与第二金属部件11b的下表面粘接。由此，第二电极16b与该第二金属部件11b电连接。
导电性粘接膜17以及18是导电性粘接剂的固化物。导电性粘接剂是例如含有导电性粒子的热固化性粘接剂(例如，含有碳粒子(炭黑(carbonblack))、石墨粒子(炭精(graphite)粒子)或者这些以外的物质的苯酚(フエノ一ル)系粘接剂)。导电性粘接膜17以及18各自的厚度优选在10～100μm的范围内。
在电化学装置10是例如PAS电容器、活性碳电容器的情况下，电极16a以及16b由相同种类的材料构成。该电极16a以及16b的材料包含活性碳等碳系材料、多并苯系(ポリアセン)有机半金属(PAS)、或者这些以外的导电性高分子。在该情况下，电解液的溶剂能够使用例如碳酸异丙烯酯(プロピレンカ一ボネ一ト)、碳酸异丙烯酯+环丁砜(スルホラン)(混合溶剂)、碳酸异丙烯酯+乙基异丙基砜(エチルイソプロピルスルホン)(混合溶剂)、碳酸异丙烯酯+环丁砜+丙酸甲酯(プロピオン酸メチル)(混合溶剂)、或者环丁砜+甲基乙基砜(エチルメチルスルホン)(混合溶剂)。并且，电解液的电解质能够使用5-氮鎓螺[4、4]壬烷·BF4(5-アゾニアスピロ[4，4]ノナン·BF4)、TEMA·BF4、TEA·BF4、1-乙基-2，3-二甲基咪唑·BF4(1-エチル-2，3-ジメチルイミダゾリウ厶·BF4)、或者1-乙基-3-二甲基咪唑·BF4(1-エチル-3-ジメチルイミダゾリウ厶·BF4)。
在电化学装置10为例如锂(リチウ厶)离子电容器的情况下，第一电极16a由例如活性碳构成，第二电极16b由难石墨化碳(硬碳)、石墨(炭精)、或者这些以外的能够实现锂离子的吸藏与脱离的材料构成。在该情况下，作为电解液的溶剂，能够使用碳酸异丙烯酯(プロピレンカ一ボネ一ト)、碳酸乙烯酯(エチレンカ一ボネ一ト)、或者环丁砜(スルホラン)。作为电解液的电解质，能够使用LiPF6、LiBF4、LiClO4、或者这些以外的锂盐。
在此，对电化学装置10优选的制造方法进行说明。首先，预先制成构成容器11的第一金属部件11a和第二金属部件11b、构成蓄电元件16的两电极16a和16b、以及分离器16c。
第一金属部件11a根据例如以下说明的两个方法中的任一个而制成。在第一制成方法中，首先，在预先准备的金属板形成相当于贯通孔11a2的贯通孔，该金属板被切成规定尺寸。该贯通孔通过冲孔(打ち拔き)加工、激光加工、或者这些以外的方法而形成。接着，在切断后的金属板的表面整体(包含贯通孔11a2的内周面)形成绝缘膜。接着，该绝缘膜的一部分(相当于上表面外周部分11a3与第二端子连接口12b的部分)被除去。绝缘膜使用阳极氧化、CVD、热喷涂(溶射)、电沉积涂覆(電着塗装)、或者这些以外的膜形成方法而形成。为了除去绝缘膜的一部分，利用化学蚀刻、喷砂(ブラスト)加工、或者这些以外的方法。在其他实施方式中，预先对切断后的金属板的表面实施遮蔽，然后形成绝缘膜，然后除去该遮蔽。接着，在形成了绝缘膜之后的金属板形成相当于中继单元13的薄膜状部13a的金属膜、以及与相当于第一端子14以及第二端子15的金属膜。并且，在相当于第一端子连接口12a的贯通孔内填充金属。该被填充的金属相当于中继单元13的柱状部13b。并且，在相当于第二端子连接口12b的孔内也填充金属。该被填充的金属相当于第二端子15的突起部15a。薄膜状部13a、第一端子14以及第二端子15通过金属糊料的涂敷以及烧结、蒸发沉积(蒸着)、镀(メツキ)、或者这些以外的方法而形成。填充相当于柱状部13b的金属部分的工序能够与形成相当于薄膜状部13a或者第一端子14的金属膜的工序同时进行。并且，填充相当于突起部15a的金属部分的工序能够与形成相当于第二端子15的金属膜的工序同时进行。这样一来，形成金属膜且填充金属部分的金属板通过冲压(press)加工而整形为与第一金属部件11a对应的长方体形状。
在第二制成方法中，首先，在预先准备的金属板形成相当于贯通孔11a2的贯通孔，该金属板被切成规定尺寸。该贯通孔通过冲孔加工、激光加工等方法而形成。接着，被切断的金属板通过冲压加工而整形为与第一金属部件11a对应的长方体形状。接着，这样一来，利用与第一制成方法相同的方法，在成型的部件形成绝缘膜，接着形成金属膜，并填充金属部分。
第二金属部件11b通过将预先准备的金属板切成规定尺寸而得到。
电极16a以及16b如以下那样被制成。首先，准备至少包含电极16a以及16b用的电极主材与粘接剂的混合物。接着，对该混合物进行压延。接着，通过将压延的混合物切成规定尺寸，从而得到电极16a以及16b。分离器16c通过将分离器用片材切成规定尺寸而制成。
通过将这样制成的第一金属部件11a、第二金属部件11b、电极16a和16b、以及分离器16c如以下那样组装，能够制成电化学装置10。
具体地说，电化学装置10能够如以下那样进行组装。首先，将第一金属部件11a以其凹部11a1的开口朝上的方式进行载置。接着，在中继单元13的薄膜状部13a的上表面涂敷导电性粘接剂，并将第一电极16a的下表面按压在该导电性粘接剂而使其紧贴。接着，对导电性粘接剂以及第一电极16a进行加热处理，使导电性粘接剂固化并且使第一电极16a干燥。接着，向第一电极16a注入电解液。接着，在第一电极16a的上表面载置分离器16c，并根据需要向该分离器16c注入电解液。
与此相对地，在第二金属部件11b的下表面涂敷导电性粘接剂，使第二电极16b的上表面按压在该导电性粘接剂而使其紧贴。接着，对该导电性粘接剂以及第二电极16b进行加热处理，使导电性粘接剂固化并且使第二电极16b干燥。接着，向第二电极16b注入电解液。
接着，形成为一体化的第二电极16b以及第二金属部件11b，以第二电极16b的下表面与分离器16c的上表面相面对(対向する)、并且第二金属部件11b的下表面外周部分11b1与第一金属部件11a的上表面外周部分11a3相面对的方式，载置于形成为一体化的第一金属部件11a以及第一电极16a上。接着，在将第二金属部件11b按压于第一金属部件11a的状态下，对第一金属部件11a的上表面外周部分11a3与第二金属部件11b的下表面外周部分11b1进行焊接。
这样制成的电化学装置10具有以下的优点。
在电化学装置10中，由于容器11包括：具有凹部11a1的第一金属部件11a；以及以闭塞第一金属部件11a的凹部11a1的开口的方式直接焊接于该第一金属部件11a的第二金属部件11b，因此无需将以往那样的焊接用环设置于容器11。并且，由于第二端子15经容器11而与蓄电元件16的第二电极16b电连接，因此无需将以往那样的第二端子用配线设置于容器11。进而，将第一端子14与蓄电元件16的第一电极16a电连接的中继单元13具有极其简单的结构。这样，电化学装置10具有相比于以往的电化学装置而简化的结构。这样的电化学装置10的被简化的结构有助于制造成本的降低、即销售价格降低。
另外，电化学装置10的容器11如以往的电化学装置那样不具备焊接用环。由此，不需要该焊接用环的部件成本、用于对该焊接用环进行钎焊的操作成本、以及用于在钎焊部分形成保护电镀膜的操作成本。这样，通过省略焊接用环，能够降低电化学装置10的制造成本，其结果是，能够降低销售价格。
图3表示本发明的其他实施方式所涉及的电化学装置的放大剖面图。图示的电化学装置10-1中，容器11的第二金属部件11b’在下表面外周部分11b1的内侧具有上侧突出部11b2，该点与上述电化学装置10不同，其余与电化学装置10相同地构成。
第二金属部件11b’的厚度大致恒定，优选在100～150μm的范围内。并且，上侧突出部11b2的下表面以其轮廓与第二电极16b的上表面轮廓大致一致的方式形成。第二电极16b的上表面经导电性粘接膜18而与上侧突出部11b2的下表面粘接。由此，第二电极16b与第二金属部件11b’电连接。如图所示，在第二金属部件11b’的下表面的与上侧突出部11b2对应的位置形成有凹部，蓄电元件16的第二电极16b有一部分进入到该凹部。
通过对金属板进行冲压加工而使其发生变形，由此制成第二金属部件11b’。
在该电化学装置10-1中，由于第二金属部件11b’具有上侧突出部11b2，因此，与电化学装置10的第二金属部件11b相比，能够提高第二金属部件11b’的机械强度。其结果是，也能够提高容器11的机械强度。
由于蓄电元件16的第二电极16b有一部分进入到第二金属部件11b’的下表面的凹部，因此能够将第二电极16b正确地定位于第二金属部件11b’。并且，能够防止第二电极16b在粘接之后发生位置偏移。
图4是表示本发明的其他实施方式所涉及的电化学装置的局部放大图。图示的电化学装置10-2中，容器11的第二金属部件11b”在下表面外周部分11b1的内侧具有下侧突出部11b3，该点与电化学装置10不同，其余与电化学装置10相同地构成。
第二金属部件11b”的厚度大致恒定，优选在100～150μm的范围内。并且，下侧突出部11b3的下表面以其轮廓与第二电极16b的上表面轮廓大致一致的方式形成。第二电极16b的上表面经导电性粘接膜18而与下侧突出部11b3的下表面粘接。由此，第二电极16b与第二金属部件11b”电连接。如图所示，第二金属部件11b”的下侧突出部11b3进入到第一金属部件11a的凹部11a1。
通过对金属板进行冲压加工而使其发生变形，由此制成该第二金属部件11b”。
在该电化学装置10-2中，由于第二金属部件11b”具有下侧突出部11b3，因此，与电化学装置10的第二金属部件11b相比，能够提高第二金属部件11b”的机械强度。其结果是，也能够提高容器11的机械强度。
另外，由于第二金属部件11b”的下侧突出部11b3进入到第一金属部件11a的凹部11a1，因此能够将第二金属部件11b”正确地定位于第一金属部件11a。
图5(A)、图5(B)以及图5(C)是表示本发明的其他实施方式所涉及的电化学装置的局部放大图。如图所示，在该实施方式中，在第二金属部件11b(或者是，第二金属部件11b’或第二金属部件11b”)的下表面设置有绝缘膜19a(或者是，绝缘膜19b或绝缘膜19c)。该绝缘膜19a(或者是，绝缘膜19b或绝缘膜19c)以覆盖在第二金属部件11b(或者是，第二金属部件11b’或第二金属部件11b”)的下表面的电解液露出的部分、且与绝缘膜12的内侧面的上端连续的方式设置。
根据上述实施方式，由于绝缘膜19a(或者是，绝缘膜19b或绝缘膜19c)能够防止第二金属部件11b(或者是，第二金属部件11b’或第二金属部件11b”)与电解液直接接触，因此能够防止第二金属部件11b(或者是，第二金属部件11b’或第二金属部件11b”)的腐蚀。
图6是表示本发明的另一其他实施方式所涉及的电化学装置的局部放大图。如图所示，在容器11的第一金属部件11a’的底板的大致中央设置有上侧突出部11a4。
根据该实施方式，与上述平坦的第一金属部件11a相比，能够提高第一金属部件11a’的机械强度，其结果是，也能够提高容器11的机械强度。上侧突出部11a4能够形成为各种形状。例如，通过使第一端子连接口12a、第二端子连接口12b、柱状部13b、第一端子14以及第二端子15等朝第一金属部件11a’的侧面侧移动，上侧突出部11a4能够以其上表面面积形成为与第一电极16a的下表面面积大致相等的方式构成。
图7(A)是表示本发明的另一其他实施方式所涉及的电化学装置的局部放大图。在该实施方式中，如图所示，第一金属部件11a的上表面外周部分11a3’以倾斜规定角度的方式构成。并且，第二金属部件11b的下表面外周部分11b1’以倾斜与上表面外周部分11a3’大致相同的角度的方式构成。图7(B)是表示本发明的另一其他实施方式所涉及的电化学装置的局部放大图。在该实施方式中，如图所示，第一金属部件11a的上表面外周部分11a3”构成为倾斜规定角度的凸缘(鍔)。并且，第二金属部件11b的下表面外周部分11b1”构成为倾斜与上表面外周部分11a3”大致相同的角度的凸缘。
根据上述实施方式，能够增加第一金属部件11a的上表面外周部分11a3’(或者上表面外周部分11a3”)与第二金属部件11b的下表面外周部分11b1’(或者下表面外周部分11b”)之间的接触面积。并且，能够正确地进行第一金属部件11a与第二金属部件11b的定位。
图8以及图9表示本发明的其他实施方式所涉及的电化学装置。上述附图所示的电化学装置20具备：大致长方体形状的容器21；封入容器21内的蓄电元件26和电解液(省略图示)；以及在容器21的下表面设置的使用极性不同的第一端子24和第二端子25。当安装容器21时，其下表面以与印刷电路基板相面对的方式配置。
容器21包括：第一金属部件21a，其为大致长方体形状，并具有横截面轮廓为大致矩形且在下表面侧开口的凹部21a1；以及第二金属部件21b，其为平板状，并以闭塞第一金属部件21a的凹部21a1的开口的方式直接焊接于该第一金属部件21a。第二金属部件21b的上表面轮廓为大致矩形，该上表面轮廓与第一金属部件21a的下表面轮廓大致一致。
第一金属部件21a由SUS304或SUS316等不锈钢、或者铝、镍、或钛等金属材料构成，其厚度优选在100～150μm的范围内。
另外，第一金属部件21a的表面的规定区域被绝缘膜22a以及22b覆盖，具体地说，四个外侧面、上表面、四个内侧面被绝缘膜22a以及22b所覆盖。该绝缘膜22a以及22b由氧化铝、二氧化钛、二氧化硅、环氧树脂、氟树脂等绝缘材料构成，其厚度优选在10～50μm的范围内。
另一方面，第二金属部件21b由SUS304或SUS316等不锈钢、或者铝、镍、或钛等金属材料构成。第二金属部件21b优选与第一金属部件21a相同的金属材料构成。第二金属部件21b具有横截面轮廓为大致圆形的贯通孔21b1。第二金属部件21b的厚度优选在100～150μm的范围内，贯通孔21b1的内径优选在100～300μm的范围内。
另外，第二金属部件21b的表面的规定区域被绝缘膜22c覆盖，具体地说，除去第一端子连接口22c1以及第二端子连接口22c2的下表面、贯通孔21b1的内周面、除去上表面外周部分21b2以及第一端子连接口22c1的上表面，被由氧化铝、二氧化钛(チタニア)、二氧化硅、环氧树脂、或者氟(フツ素)树脂等绝缘材料构成的绝缘膜22c覆盖。绝缘膜23c的厚度优选在10～50μm的范围内。
第一端子连接口22c1是指被覆盖贯通孔21b1的内周面的绝缘膜22划分的贯通孔，第二端子连接口22c2是指在覆盖第二金属部件21b的下表面的绝缘膜23c形成的孔。
另外，在第二金属部件21b形成有用于使蓄电元件26的第一电极26a与第一端子24电导通的中继单元23。该中继单元23具有：在覆盖第二金属部件21b的上表面的绝缘膜23c的上表面形成的薄膜状部23a；以及填充于第一端子连接口22c1的柱状部23b。该薄膜状部23a的上表面轮廓与蓄电元件26的第一电极26a的下表面轮廓大致一致。薄膜状部23a由铜、镍、钛、金、或者钯等金属材料构成，其厚度优选在10～100μm的范围内。薄膜状部23a具有单层结构或者多层结构中的任一个。为了提高对电解液的耐腐蚀性，优选在薄膜状部23a的最外层形成含有铝膜、铝的合金膜等。柱状部23b由铜、镍、钛、金、或者钯等金属材料构成。柱状部23b的外径等于将贯通孔21b1的内径减去绝缘膜23c的厚度的2倍值后的尺寸。
通过激光焊接、缝焊(シ一ル溶接)、或者这些以外的焊接方法，第二金属部件21b的上表面外周部分21b2水密且气密地接合于第一金属部件21a的下表面外周部分21a2。
第一端子24在覆盖第二金属部件21b的下表面的绝缘膜23c的下表面形成为薄膜状。第一端子24以其下表面轮廓形成大致矩形的方式形成。第一端子24的上表面与中继单元23的柱状部23b的下表面电连接。
该第一端子24由铜、镍、钛、金、或者钯等金属材料构成，其厚度优选在10～100μm的范围内。第一端子24具有单层结构或者多层结构。为了提高焊锡附着性，优选在第一端子24的最外层形成锡膜、含有锡的合金膜等。
第二端子25在覆盖第二金属部件21b的下表面的绝缘膜23c的下表面形成为薄膜状。第二端子25以其下表面轮廓成为大致矩形的方式形成。第二端子25经进入第二端子连接口22c2的第二端子25的突起部25a而与第二金属部件21b的下表面电连接。
第二端子25由铜、镍、钛、金、或者钯等金属材料构成，其厚度优选在10～100μm的范围内。第二端子25具有单层结构或者多层结构。为了提高焊锡附着性，优选在第二端子25的最外层形成锡膜、含有锡的合金膜等。
蓄电元件26具备：使用极性相互不同的一对电极26a以及26b；以及夹装于该一对电极26a以及26b之间的分离器26c。电极26a以及26b以其轮廓形成为矩形的方式形成。分离器26c以其轮廓形成为比电极26a以及26b的轮廓略大的方式形成。电极26a以及26b的厚度由第一金属部件21a的凹部21a1的内底面与第二金属部件21b的上表面之间的间隔决定。分离器26c由玻璃纤维片、纤维素纤维片、或者塑料纤维片等的离子(イオン)透过性多孔质片构成，其厚度优选为50～200μm。
蓄电元件26的第一电极26a(在此为正极)的下表面经导电性粘接膜27而与中继单元23的薄膜状部23a的上表面粘接。由此，第一电极26a与中继单元23电连接。第二电极26b(在此为负极)的上表面经导电性粘接膜28而与第一金属部件的21a的凹部21a1的内底面粘接。由此，第二电极26b与该第一金属部件21a电连接。
导电性粘接膜27以及28是导电性粘接剂的固化物。
电极26a以及26b可以由相互相同的材料构成。在该情况下，如上所述，电极26a以及26b由碳系材料或者导电性高分子构成。并且，电极26a以及26b也可以由相互不同的材料构成。在该情况下，第一电极26a由例如活性碳构成，第二电极26b由例如难石墨化碳(硬碳)、石墨(ゲラフアイト：炭精)构成。关于电解液，已经进行了说明。
在此，对电化学装置20优选的制造方法进行说明。首先，预先制成构成容器21的第一金属部件21a和第二金属部件21b、构成蓄电元件26的两电极26a和26b、以及分离器26c。
第一金属部件21a根据例如以下说明的两个方法中的任一个而制成。在第一制成方法中，首先，预先准备的金属板被切成规定尺寸。接着，在切断后的金属板的表面整体形成绝缘膜。接着，该绝缘膜的一部分(相当于凹部21a1的内底面与下表面外周部分21a2的部分)被除去。接着，如此形成绝缘膜的金属板通过冲压加工而整形为与第一金属部件21a对应的长方体形状。
在第二制成方法中，首先，通过对规定尺寸的金属板进行冲压加工而整形为与第一金属部件21a对应的长方体形状。然后，如上述那样，在如此整形后的金属板形成绝缘膜。
第二金属部件21b如以下那样被制成。首先，在预先准备的金属板形成相当于贯通孔21b1的贯通孔，该金属板被切成规定尺寸。该贯通孔通过冲孔加工、激光加工、或者这些以外的方法而形成。接着，在切断后的金属板的表面整体(包含贯通孔21b1的内周面)形成绝缘膜。接着，除去该绝缘膜的一部分(相当于上表面外周部分21b2与第二端子连接口22c2的部分)。在其他实施方式中，预先在切断后的金属板的表面实施遮蔽(masking)，然后形成绝缘膜，然后除去该遮蔽。接着，在形成有绝缘膜的金属板形成相当于中继单元23的薄膜状部23a的金属膜、以及相当于第一端子24以及第二端子25的金属膜。并且，在相当于第一端子连接口22c1的贯通孔内填充金属。该被填充的金属相当于中继单元23的柱状部23b。并且，在相当于第二端子连接口22c2的孔内也填充金属。该被填充的金属相当于第二端子15的突起部15a。薄膜状部23a、第一端子24以及第二端子25能够利用金属糊料的涂敷以及烧结、蒸发沉积(蒸着)、镀(メツキ)、或者这些以外的方法。
电极26a以及26b与上述电极16a以及16b相同地制成。
通过将这样制成的第一金属部件21a、第二金属部件21b、两电极26a和26b、以及分离器26c如以下那样组装，能够制成电化学装置20。
具体地说，电化学装置20能够如以下那样进行组装。首先，将第一金属部件21a以其凹部21a1的开口朝上的方式进行载置，并在凹部21a1的内底面涂敷导电性粘接剂。接着，将第二电极26b的下表面按压在该导电性粘接剂而使其紧贴。接着，对该导电性粘接剂以及第二电极26b进行加热处理，使导电性粘接剂固化并且使第二电极26b干燥。接着，向该第二电极26b注入电解液。接着，在第二电极26b的上表面载置分离器26c，根据需要向该分离器26c注入电解液。
另外，在第二金属部件21b的中继单元23的薄膜状部23a的上表面涂敷导电性粘接剂，将第一电极26a的下表面按压在该导电性粘接剂并使其紧贴。接着，对第一电极26a以及该导电性粘接剂进行加热处理，使导电性粘接剂固化并且使第一电极26a干燥。接着，向该第一电极26a注入电解液。
接着，形成为一体化的第一电极26a以及第二金属部件21b，以该第一电极26a的上表面与分离器26c的下表面相面对、并且第二金属部件21b的上表面外周部分21b2与第一金属部件21a的下表面外周部分21a2相面对的方式，载置于形成为一体化的第二电极26b以及第一金属部件21a上。接着，在将第二金属部件21b按压于第一金属部件21a的状态下，对第一金属部件21a的下表面外周部分21a2与第二金属部件21b的上表面外周部分21b2进行焊接。
这样制成的电化学装置20具有比以往的电化学装置简化的结构。这样的电化学装置20的被简化的结构有助于制造成本的降低即销售价格降低。并且，从电化学装置20来看，由于省略了焊接用环，因此能够降低电化学装置10的制造成本，其结果是，能够降低销售价格。
图10是表示本发明的其他实施方式所涉及的电化学装置的放大剖面图。上述附图所示的电化学装置20-1中，容器21的第二金属部件21b’在上表面外周部分21b2的内侧具有下侧突出部21b3，该点与电化学装置20不同，其余与电化学装置20相同地构成。
第二金属部件21b’的厚度大致恒定，优选在100～150μm的范围内。并且，下侧突出部21b3的上表面以与第一电极26a的下表面轮廓大致一致的方式形成。第一电极26a的下表面经导电性粘接膜27而与中继单元23的薄膜状部23a的上表面粘接。由此，第一电极26a与中继单元23电连接。如图所示，在第二金属部件21b’的上表面的与下侧突出部21b3对应的位置形成有凹部，蓄电元件26的第一电极26a有一部分进入到该凹部。
通过对形成有绝缘膜22c、中继单元23、第一端子24以及第二端子25的金属板进行冲压加工而使其发生变形，由此制成第二金属部件21b’。绝缘膜22c、中继单元23、第一端子24以及第二端子25也可以设置于进行了冲压加工的金属板。
在该电化学装置20-1中，由于第二金属部件21b’具有下侧突出部21b3，因此，与电化学装置20的第二金属部件21b相比，能够提高第二金属部件21b’的机械强度。其结果是，也能够提高容器21的机械强度。
由于蓄电元件26的第一电极26a有一部分进入到第二金属部件21b’的上表面的凹部，因此能够将第一电极26a正确地定位于第二金属部件11b’。并且，能够防止第一电极26a在粘接之后发生位置偏移。
图11是表示本发明的另一其他实施方式所涉及的电化学装置的局部放大图。如图所示，在该实施方式所涉及的电化学装置中，在第一金属部件21a的内侧上表面设置有绝缘膜22b1。该绝缘膜22b1以覆盖第一金属部件21a的内侧上表面的电解液直接接触的部分且与第一金属部件21a的绝缘膜22b连续的方式设置。
根据该实施方式，由于能够防止第二金属部件21a与电解液直接接触，因此能够防止第二金属部件21a的腐蚀。
图12(A)以及图12(B)是表示本发明的另一其他实施方式所涉及的电化学装置的局部放大图。在图12(A)表示的实施方式中，在容器21的第一金属部件21a’设置有上侧突出部21a3。在图12(B)表示的实施方式中，在容器21的第一金属部件21a”设置有下侧突出部21a3。
根据上述实施方式，与第一金属部件21a相比，能够提高第二金属部件21a’以及21a”的机械强度。其结果是，也能够提高容器21的机械强度。
图13是表示本发明的另一其他实施方式所涉及的电化学装置的局部放大图。在该实施方式中，如图所示，第一金属部件21a的下表面外周部分21a2’以倾斜规定角度的方式构成。并且，第二金属部件21b的上表面外周部分21b2’也以倾斜与下表面外周部分21a2’大致相同的角度的方式构成。在其他实施方式中，也可以与图7(B)相同地，下表面外周部分21a2’以及上表面外周部分21b2’构成为倾斜规定角度的凸缘。
根据上述实施方式，能够增大第一金属部件21a的下表面外周部分21a2’与第二金属部件21b的上表面外周部分21b2’之间的接触面积。并且，能够正确地进行第一金属部件21a与第二金属部件21b的定位。
以上，虽然基于当前被认为最实用的优选的方式对本发明进行了说明，但上述说明并不意图对本发明进行限定。能够对在本说明书中所说明的实施方式施加各种变更，其被变更的结构只要不违背本发明的主旨，也包含在本发明的范围内。
可能的变形包含以下的内容。薄膜状部13a以及23a的上表面轮廓也可以比第一电极16a以及26a的下表面轮廓小。并且，薄膜状部13a以及23a也可以构成为与第一电极16a以及26a的下表面轮廓不同的形状，例如大致椭圆形、大致圆形。并且，第二端子连接口12b以及22c2能够形成为各种大小。例如，能够将第二端子连接口12b以及22c2形成为比图示的连接口大，以使得第二端子15(或者第二端子25)的与第一金属部件11a(或者第二金属容器21b或21b’)相向的面整体能够与该第二金属容器11a(或者第二金属容器21b或21b’)紧贴。
另外，容器11以及21能够构成为各种形状。容器11以及21能够构成为例如大致圆柱形状、大致椭圆柱形状。
工业上的利用可能性
本发明广泛应用于在本说明书中所说明的电化学装置、或者具有向容器内封入能够充放电的蓄电元件和电解液的结构的其他电化学装置。
Claims (9)
1.一种电化学装置，是表面安装型的电化学装置，其中，
具备：容器；被封入所述容器内的能够充放电的蓄电元件和电解液；以及在相当于安装面的所述容器的下表面设置的使用极性不同的第一端子和第二端子，
所述容器具备：具有凹部的第一金属部件；以及以闭塞所述第一金属部件的凹部的开口的方式焊接于该第一金属部件的第二金属部件，
所述蓄电元件的第一电极与所述容器电绝缘，所述蓄电元件的第二电极与所述容器电导通，
所述第一端子与所述容器电绝缘，并且经以与所述容器电绝缘的方式设置于该容器的中继单元而与所述蓄电元件的第一电极电导通，
所述第二端子与所述容器电导通，并且经该容器而与所述蓄电元件的第二电极电导通，
所述中继单元的一部分填充于设置在所述容器下表面的贯通孔中。
2.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，
由形成于所述容器的表面的规定区域的绝缘膜来实现所述蓄电元件的第一电极与所述容器之间的电绝缘、和所述中继单元与所述容器之间的电绝缘。
3.根据权利要求1或2所述的电化学装置，其特征在于，
所述第一金属部件在其上表面侧具有凹部的开口，所述第二金属部件将其下表面外周部分焊接于所述第一金属部件的上表面外周部分。
4.根据权利要求3所述的电化学装置，其特征在于，
所述第二金属部件为平板状。
5.根据权利要求3所述的电化学装置，其特征在于，
所述第二金属部件具有在下表面外周部分的内侧形成上侧突出部的形状。
6.根据权利要求3所述的电化学装置，其特征在于，
所述第二金属部件具有在下表面外周部分的内侧形成下侧突出部的形状。
7.根据权利要求1或2所述的电化学装置，其特征在于，
所述第一金属部件在其下表面侧具有凹部的开口，所述第二金属部件将其上表面外周部分焊接于所述第一金属部件的下表面外周部分。
8.根据权利要求7所述的电化学装置，其特征在于，
所述第二金属部件为平板状。
9.根据权利要求7所述的电化学装置，其特征在于，
所述第二金属部件具有在上表面外周部分的内侧形成下侧突出部的形状。
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