CN1886814B - 硬币形蓄电部件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种硬币形蓄电部件，该硬币形蓄电部件(1)包括一对极化电极(17)、(18)、介于该极化电极之间的绝缘性隔板(21)、浸渍上述极化电极(17)、(18)和隔板(21)的电解液(22)、收纳上述极化电极(17)、(18)的金属壳(11)、配置在上述金属壳内部的绝缘性环状填塞物(15)、介于上述环状填塞物(15)而与上述金属壳(11)扣紧成一体的上盖(13)，其中，在上述金属壳(11)的内底面形成凹凸部。

Description

硬币形蓄电部件
技术领域
本发明涉及一种用于各种电子设备的硬币形的电容器及电池等。
背景技术
硬币形蓄电部件有电双层(electric double layer)电容器及纽扣电池等。图9是表示以往的硬币形电双层电容器的结构的剖视图。在该图中，由活性炭电极构成的阳极(正极)一侧的极化电极88和由活性炭电极构成的阴极(负极)一侧的极化电极87，介于绝缘性的隔板91而相对配置，形成一对电极。此外，在阳极侧极化电极88和阴极侧极化电极87，分别设有阳极集电体(positive electrode collector)90和阴极集电体(negative electrodecollector)89。
使上述一对极化电极(polarizable electrode)87、88和隔板91浸渍电解液92，并收纳于由作为阴极端子的上壳83和作为阳极端子的下壳81所构成的收纳空间。此时，在形成于上壳83的外周部的弯折部84和下壳81的外周部之间，配置具有电绝缘性的填塞物85。然后，通过卷曲下壳81外周部的头端部82，用填塞物85从外侧包住上壳83的弯折部84，对收纳一对极化电极87、88的收纳空间进行封口密封。
此外，纽扣电池也是在阳极和阴极之间夹有隔板的电极被收容在两部分组成的金属容器中，其外观结构具有与上述电双层电容器相同的结构。
该硬币形蓄电部件，作为以移动电话为代表的小型便携设备的主要电源及存储器后备电源(memory backup source)而得到广泛应用，其需求随着电子设备小型化的潮流，呈逐年增加趋势。在这样的时代背景下，作为电子设备的重要组成要素的硬币形蓄电部件，必须长期确保较高的可靠性。
另外，近年来，伴随设备的小型化，包含硬币形蓄电部件在内的电子元件也不断趋于高度集成化。作为与之相适应的焊接方法，采用回流焊接(reflow soldering)的表面安装已经成为主流。所谓回流焊接，是一种使载置在涂敷了焊料的印刷线路板上的蓄电部件连同线路板一起通过200℃以上的高温炉而进行焊接的方法。此外，最近，随着考虑到环境问题的焊料无铅化的推进，开始使用熔点比铅系焊料高出20℃左右的锡系焊料进行回流焊接。因此，对线路板上搭载的电子部件，也要求有更高的耐热性和回流后的长寿命。
作为上述的确保较高的可靠性的方法，例如，在专利文献1(日本专利公开公报特开2003-22935号)中公开了一种技术，通过在下壳81内底部的极化电极周围设置引导部，将极化电极87、88粘结在指定的位置上，由此来防止电极的错位。
而且，除了上述的以外，硬币形蓄电部件的耐漏液性的改善也是质量方面的重要课题，该电解液的漏液，不仅是蓄电部件的特性恶化的主要原因，还有可能引发外部电路和设备的故障。
对于此耐漏液性的改善，例如，在专利文献2(日本专利公开公报特开2000-48780号)中公开了一种技术，通过使上壳83的外围部的弯折部平坦化，并将该平坦部的宽度设定在上壳83的厚度的75～150％的范围内，使耐漏液性得以改善。
然而，专利文献1或专利文献2所涉及的以往的电双层电容器，存在这样一种问题，即，在焊接温度达到250℃或其以上的无铅回流焊接时，因为高温，有机电解液溶剂的蒸气压力增高，上下壳81、83内的内压显著上升，因而下壳81的内底面和填塞物85的底面之间产生间隙，从而导致电解液向外部漏液。
发明内容
本发明的目的在于要解决上述以往的课题，提供一种耐热性高且可防止电解液等的漏液、长期显示稳定特性的硬币形蓄电部件。
为达到此目的，本发明所提供的一种硬币形蓄电部件，包括一对极化电极、介于该极化电极之间的绝缘性隔板、被浸渍于上述极化电极和隔板上的电解液、收纳上述极化电极的金属壳、被配置于上述金属壳内部的绝缘性的环状填塞物、介于上述环状填塞物而与上述金属壳扣紧成一体的上盖，其中，凹凸部形成于上述金属壳的内底面。
根据该结构，凹凸部形成于金属壳的内底面，通过用上盖按压环状填塞物使其紧贴在形成有该凹凸部的金属壳的内底面，从而将上盖、环状填塞物和金属壳扣紧成一体。因此，由于环状填塞物与凹凸形状相应而发生变形，并填充凹凸，因而金属壳与环状填塞物的贴合性增高，且密封性增强。由此，本发明一实施例的硬币形蓄电部件，其耐热性高，可防止电解液等的漏液，并长期显示稳定的特性。
另外，本发明所提供的另一种硬币形蓄电部件，包括一对极化电极、介于该极化电极之间的绝缘性隔板、被浸渍于上述极化电极和隔板上的电解液、收纳上述极化电极的金属壳、被配置于上述金属壳内部的绝缘性的环状填塞物、介于上述环状填塞物而与上述金属壳扣紧成一体的上盖，其中，面向上述金属壳为凸出的第1圆环隆起部，形成于上述环状填塞物的底面。
根据该结构，第1圆环隆起部形成在环状填塞物的底面上，通过用上盖按压环状填塞物而使形成有该第1圆环隆起部的面与金属壳的内底面紧贴在一起，从而将上盖、环状填塞物和金属壳扣紧成一体。此时，由于环状填塞物上所形成的第1圆环隆起部受到挤压，金属壳与环状填塞物的贴合性增高，且密封性增强。由此，本发明另一实施例的硬币形蓄电部件，其耐热性高，可防止电解液等的漏液，并长期显示稳定的特性。
本发明的目的、特征、应用场合以及优点，通过以下的详细说明和附图将体现得更为明确。
附图说明
图1是在硬币形电双层电容器上连接了外部端子的立体图。
图2是表示实施方式1的硬币形电双层电容器的结构的局部剖视图。
图3是表示实施例4的硬币形电双层电容器的结构的局部剖视图。
图4是回流焊接时的温度曲线图。
图5是硬币形电双层电容器的寿命和内部电阻的关系示意图。
图6是表示实施方式2的硬币形电双层电容器的结构的局部剖视图。
图7是实施方式2中使用的环状填塞物的局部放大图。
图8是表示实施方式3的硬币形电双层电容器的结构的局部剖视图。
图9是表示以往的硬币形电双层电容器的结构的剖视图。
图10是密封金属壳外周部之前的圆环隆起部附近的放大图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，各图中标注了同一符号的结构表示为相同的结构，并省略其详细说明。
图1是表示在作为本发明的硬币形蓄电部件的一个例子的硬币形电双层电容器(electric double layer capacitor)上连接了外部端子的状态的立体图。硬币形电双层电容器1的外观，包括构成阴极(负极)的上盖13和构成阳极(正极)的金属壳11，通过使上述两部分密合，形成内部所收纳的电解液等不会漏液的结构。并且，阴极侧的外部端子101和阳极侧的外部端子102被分别连接在上盖13的外表面和金属壳11的外表面，而上述外部端子101、102，则与未图示的电路等相连接，以便提供所希望的电压等。
此处，较为理想的是，如图1所示，上述外部端子101、102都具有大致三角形状。这是由于，通过使外部端子101、102具有大致三角形状，上盖13和金属壳11可保持着较大的连接面积而进行焊接，因而外部端子101、102不会变形，可以较高的精确度维持端子间的距离(尺寸)，从而可提高焊接的可靠性。其结果，例如，即使是直径小至3～5mm(
Figure G2004800355198D00041
3～5)的硬币形蓄电部件，也可以较高的精确度来连接外部端子101、102。即，通过采用将外部端子101、102具有大致三角形状的面安装在上盖13和金属壳11上的结构，可以稳定地固定硬币形电双层电容器1，并由于连接面积大，从而可减小与外部端子的接触电阻。
下面，对作为本发明的硬币形蓄电部件的一个例子的硬币形电双层电容器1的结构进行详细说明。在本说明书中提及“上侧”、“下侧”时，例如，以图1中的向上方向为“上侧”。即，从图1中的金属壳11的底面(图1中的最下面)看，上盖13位于“上侧”，反之，从上盖13来看，金属壳11的底面位于“下侧”。
(实施方式1)
图2是表示实施方式1的硬币形电双层电容器的结构的局部剖视图。硬币形电双层电容器1a包括：金属壳11、上盖13、该上盖的弯折部14、环状填塞物(ring packing)15、密封辅助体16、极化电极17、18、集电体19、20、隔板21和电解液22。
金属壳11相当于硬币形电双层电容器1a的下壳，是构成阳极的部分。上盖13相当于硬币形电双层电容器1a的上壳，是构成阴极的部分。作为这些材料的性质，较为理想的是，导电性高、抗腐蚀性优异的材料，各种不锈钢(SUS)及铝等可被举例说明。以下，在本说明书中，对金属壳11称“内底面”时，是指图2中上侧的一面，即金属壳11的内侧(极化电极17、18等被收纳的一侧)的底面。同样，对上盖13称“内底面”时，是指图2中下侧的一面，即上盖13内侧(极化电极17、18等被收纳的一侧)的面。
环状填塞物15可以具有以下功能，即，可保持构成阳极的金属壳11和构成阴极的上盖13的电绝缘，防止在硬币形电双层电容器1a的内部所收纳的电解液22等流出外部，并防止水分等从外部侵入硬币形电双层电容器1a的内部。例如，作为具有上述功能，且成形性和加工性优异的材料，可以例举出聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚苯硫醚(poly phenylenesulfide)、聚丁烯、聚酰亚胺、液晶聚合物、聚醚醚酮(poly ether ether ketone)、聚酰胺-酰亚胺(polyamide-imide)等树脂(塑料)。此外，在本说明书中，对环状填塞物15称“底面”时，是指图2中下侧的一面，即与金属壳11的内底面相对的面。
密封辅助体16，根据需要而被配置在金属壳11和环状填塞物15的接触面上，具有提高它们密封性的功能。因此，较为理想的是采用容易与金属相适应的材料，例如沥青(asphaltpitch)、苯乙烯-丁二烯橡胶(styrene-butadiene rubber)、丁基橡胶(butyl rubber)等。极化电极17、18，是由将活性炭粉末与粘合剂(binder)进行了混炼后的产物或活性炭纤维的织物等构成。
集电体19、20具有这样一种功能，为了使电流连续不断地流至极化电极17、18(正负两极)，分别将极化电极17和上盖13、极化电极18和金属壳11进行电连接。因此，较为理想的是采用导电度高且化学性质稳定的材料，例如石墨、碳黑等。
隔板21，是隔离极化电极17、18使其不直接接触的板状材料，较为理想的是采用电解液22可以自由往返的多孔性的绝缘材料。作为该隔板21的材料，可列举出聚丙烯等烯烃(olefin)树脂、纤维素、芳族聚酰胺(aramid)树脂等。
电解液22，作为溶剂，可采用从碳酸丙烯酯(propylene carbonate)、γ-丁内酯(γ-butyrolactone)、碳酸亚乙酯(ethylene carbonate)、环丁砜(sulfolane)、乙腈(acetonitrile)、碳酸二甲酯(dimethyl carbonate)、碳酸二乙酯(diethyl carbonate)或碳酸甲乙酯(methyl ethyl carbonate)、1，2-二甲氧基甲烷(1，2-dimethoxymethane)、1，3-二甲氧基丙烷(1，3-dimethoxypropane)、二甲醚(dimethyl ether)、四氢呋喃(tetrahydrofuran)、2-甲基四氢呋喃(2-methyltetrahydrofuran)等中选择出的1种或2种或2种以上的混合物。
另外，作为电解质阳离子(cation)，可采用季铵离子(quaternary ammonium ions)、季磷离子(quaternary phosphonium ions)、包含脒(amidine)基的化合物等，另一方面，作为电解质阴离子(anion)，可采用BF4 -、PF6 -、ClO4 -、CF3SO3 -或N(CF3SO2)2 -等。即，作为电解质，可采用使六氟磷酸锂(LiPF6)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、高氯酸锂(LiClO4)、氟硼酸锂(LiBF4)、三氟甲基磺酸锂(lithium trifluoromethanesulfonate)(LiCF3SO3)等溶解于上述溶剂中的物质。
其中，作为溶剂，较为理想的也是使用碳酸丙烯酯或环丁砜，通过使用上述物质，可以得到电压抵抗较强的电双层电容器。此外，通过在电解质中使用具有咪唑(imidazolium)的季盐，可以抑制使密封体的密封性能下降的氢氧化物离子的产生。
在具备上述的组成要素的硬币形电双层电容器1a中，阳极侧极化电极18和阴极侧极化电极17，介于绝缘性的隔板21而相对配置，形成一对电极。并且，集电体19、20被分别涂敷在金属壳11和上盖13的内面侧，一对极化电极17、18与该集电体19、20相接触地被收纳于金属壳11和上盖13之间的空间部。然后，上述一对极化电极17、18和隔板21，浸渍于电解液22，被收纳于由成为阴极(端子)的上盖13和成为阳极(端子)的金属壳11构成的收纳空间部内。
此时，位于金属壳11的内部、且在形成于上盖13的外周部的弯折部14和金属壳11的外周部之间配置具有电绝缘性的环状填塞物15。然后，通过卷曲金属壳11的金属壳的外周部12，用环状填塞物15从外侧包住上盖13的弯折部14，对收纳一对极化电极17、18的收纳空间进行封口密封。如上所述，通过环状填塞物15而将金属壳11和上盖13扣紧成一体，从而形成硬币形电双层电容器1a。
此时，较为理想的是，在金属壳11的内底面与环状填塞物15相对的面上形成凹凸部。凹凸部最好是，例如，通过施以毛面加工而形成，或形成由多个圆构成的同心圆状的圆环，使该圆环的中心与上述金属壳的内底面的中心一致。
所谓毛面加工(satin finish)，是经化学或物理处理进行的加工，主要通过意指喷砂(sandblast)或喷丸(shotblast)等的喷射法，或通过对具有指定凹凸的模具进行按压的压力加工，在试样的表面形成很多细微的凹凸。通过施以毛面加工，金属壳的外周部12和上盖13的弯折部14受到外侧的按压，当上盖13和金属壳11扣紧成一体时，可以提高金属壳11的内底面与环状填塞物15的贴合性。此外，由于通过对金属壳11的整个内底面进行毛面加工，既能提高与环状填塞物15的贴合性，又能改善与集电体19、20的粘贴力，因而可以减小硬币形电双层电容器1a的内部电阻。
由毛面加工而形成的凹凸部的表面粗糙度(Ra)，在1.0～4.0μm的范围内较为理想，而在Ra＝1.5～3.0μm的范围内则更为理想。而且，又以在Ra＝1.5～2.5μm的范围内最为理想。由此，当环状填塞物15相应于凹凸而发生变形时，为了使毛面加工的表面粗糙度适当，可以有效地填充凹凸，从而使金属壳与环状填塞物的贴合性增高，且密封性增强。
与此不同，在金属壳11的内底面上形成由多个圆构成的同心圆状的圆环，使该圆环的中心与金属壳11的内底面的中心一致时，金属壳和环状填塞物，尤其是从内底面的中心向外侧的方向，即在内底面内的矢径方向上的贴合性得到改善。此处，如图2所示，设金属壳11的内底面中心为C，则同心圆状的圆环中心也与C保持一致。然后，在金属壳11的内底面、与环状填塞物15的底面相对置的部分，通过设置凹凸而以C为中心形成半径r为不同的多个圆，同心圆状的圆环予以形成。该同心圆状的圆环，例如，可通过将具有指定的圆环的模具按压在金属壳11的内底面上的压力加工而形成。
进而，通过在金属壳11和环状填塞物15的接触面上配置容易与金属相适应的密封辅助体16，可以进一步提高密封性。例如，若选用比环状填塞物15更容易变形的材料作为密封辅助体16，由于可以有效地填充金属壳内底面的凹凸，因而可使金属壳11与环状填塞物15的贴合性增高，密封性增强。如此配置密封辅助体16时，通过毛面加工而形成的凹凸部的表面粗糙度(Ra)，也以在1.0～4.0μm的范围内较为理想，而在Ra＝1.5～3.0μm的范围内更为理想。又以在Ra＝1.5～2.5μm的范围内最为理想。
这样，通过对金属壳11的内底面进行例如毛面加工，且以上盖13按压环状填塞物15使其与金属壳11的内底面贴紧，从而使环状填塞物15与金属壳11的贴合性增高。由此，因由上盖13和金属壳11所构成的壳的密封性得以改善，可以抑制外部的水分侵入硬币形电双层电容器1a的内部，并抑制电解液22向外部流出，所以，本发明的实施例所涉及的硬币形蓄电部件1耐热性高，且可防止电解液等的漏液，并长期显示稳定的特性。
下面，举出硬币形电双层电容器1a的具体的实施例，对上述的特性进行说明。
(实施例1)
作为一对极化电极17、18，使用的是将平均粒径5μm的石油焦炭系活性炭粉末、作为导电性赋予剂(conductive agent)的平均粒径0.05μm的碳黑、溶解了羧甲基纤维素(carboxymethylcellulose)的水溶性粘合剂溶液(浓度：50％)，以10∶2∶1的重量比进行混合，并在混炼机中充分地进行混炼，该混炼物成形为片状(pellet)后，在100℃的大气中进行了1小时干燥所形成的产物。
然后，在上述的2块片状体之间介入由芳族聚酰胺树脂形成的隔板21，构成一对极化电极17、18，并让其浸渍于电解液22。该电解液22的组成如表1所示。
(表1)
  电解液的组成   重量％
  丙烯碳酸酯   75
  EMIBF<sub>4</sub>   20
  四乙胺四氟乙烯   5
然后，将具有表面粗糙度Ra＝2.0μm的凹凸的模具按压在SUS制的金属壳11的内底面上，对金属壳11的内底面进行毛面加工。其结果，被转印到金属壳11的内底面上的通过毛面加工产生的凹凸部的表面粗糙度，也与其程度相同(Ra＝2.0μm左右)。
接着，在金属壳11和上盖13的内底面涂敷碳膏来作为集电体19、20之后，在该表面上配置一对极化电极17、18。通过在金属壳11的内侧配置由聚苯硫醚(PPS)构成的环状填塞物15，并盖上SUS制的上盖13，对金属壳11的外围边缘部进行卷曲，而使环状填塞物15与金属壳11的内底面紧贴，同时又密封金属壳11的开口部，从而得到了硬币形电双层电容器1a。其尺寸为：直径6.8mm，高度1.4mm。
(实施例2)
在上述实施例1中，除电解液使用如以下的表2所示的组成外，其他的按与实施例1同样的方式得到硬币形电双层电容器1a。
(表2)
  电解液的组成   重量％
  环丁砜   75
  EDMIBF<sub>4</sub>   18
  EMIBF<sub>4</sub>   7
(实施例3)
在上述实施例1中，除了在金属壳11和环状填塞物15之间介入由丁基橡胶构成的厚度30μm的密封辅助体16外，其他的按与实施例1同样的方式得到硬币形电双层电容器1a。
(实施例4)
在上述实施例1中，除金属壳11如图3所示，在金属壳的外周部12a上设置了集中按压上盖13和环状填塞物15a的圆环隆起部25外，按与实施例1同样的方式得到硬币形电双层电容器1b。该圆环隆起部(亦称第2圆环隆起部、突起部)25，是金属壳的外周部12上的朝向环状填塞物15的凸起，环绕一周而被形成圆环状。在将金属壳的外周部12a进行密封前的圆环隆起部25的剖面，例如，可为底面与金属壳11的内周面一致的三角形状、四角形状(及四角形以上的多角形状)、梯形状、半圆筒状等中的任何之一。
在实施例4中，该圆环隆起部25，是通过用压力加工而将金属壳的外周部12a的外侧向环状填塞物一侧按压来形成的。除此以外，圆环隆起部25亦可通过例如，设置与金属壳11成为一体的凸部来形成。
图10是将金属壳外周部12a密封前的圆环隆起部25附近的放大图。如该图所示，圆环隆起部25的凸部的高度，用从金属壳11的内侧面(与环状填塞物15a紧贴的面)测得的值(H)来表示。此外，圆环隆起部25的凸部的曲率半径(R)，如图所示，用以近似圆来置换圆环隆起部25的凸部时该圆的半径来进行定义。
该圆环隆起部25的高度H，在0.05～1.0mm的范围内较为理想，而在0.05～0.5mm的范围内更为理想。又以在0.05～0.2mm的范围内最为理想。在该实施例4中，圆环隆起部25的高度H，从金属壳11的内侧面测量约为0.1mm。
此外，该圆环隆起部25的曲率半径R，在0.05～1.0mm的范围内较为理想，而在0.05～0.5mm的范围内更为理想。又以在0.05～0.2mm的范围内最为理想。在该实施例4中，圆环隆起部25的曲率半径R约为0.1mm。由此，可以有效地进行金属壳11、环状填塞物15a和上盖13的封口。
另外，圆环隆起部25最好是位于上盖13的弯折部14的端部的上侧的位置。这是由于，在将上盖13、环状填塞物15a和金属壳11a扣紧成一体时，因圆环隆起部25通过环状填塞物15a以包住上盖13的弯折部分的端部的形式对其有效地进行按压，从而可以有效地进行金属壳11a、环状填塞物15a和上盖13的封口。
(实施例5)
在上述实施例1中，除了在金属壳11的内底面上，取代毛面加工而通过压力加工，设置了由多个圆构成的同心圆状的圆环、使该圆环的中心与上述金属壳的中心一致的凹凸部外，按与实施例1同样的方式得到硬币形电双层电容器1a。因该圆环的凹凸而使电解液22的流出路径变长，且同心圆状的圆环凹凸的凹部贮留电解液22，其结果，可起到使电解液22不易流出部件的外部的效果。关于金属壳与环状填塞物的贴合性，由于该圆环的凹凸，尤其是从内底面的中心向外侧的方向，即内底面的矢径方向上的贴合性得到改善。
(比较例1)
在上述实施例1中，除金属壳11的内底面不进行加工外，按与实施例1同样的方式得到硬币形电双层电容器1a。
关于实施例1～5和比较例1的硬币形电双层电容器1a、1b，如图1所示，在上盖13和金属壳11上安装了外部端子101、102之后，将该外部端子101、102回流焊接到印刷线路板上。然后，进行高温高湿负荷试验，确认了内部电阻变化和耐漏液性。
图4是回流焊接时的温度曲线图。如该图所示，回流是用150℃进行2分钟(min)的预热，用200℃或200℃以上进行40秒(sec)的正式加热。而且，最高温度为250℃，并保持该温度5秒钟。此处，上述的温度表示硬币形电双层电容器1a、1b的负极壳即上盖13的表面温度。
图5是对硬币形电双层电容器1a、1b，在高温高湿(温度55℃、湿度95％)的环境下，施加了额定电压(3.3V)500小时时的经过时间(即寿命，单位：小时(h))和内部电阻(单位：Ω)的关系示意图。内部电阻，虽然在硬币形电双层电容器刚被制成时是非常小的值，但会因为金属壳11和上盖13的密封不完全、外部的水分侵入内部使电解液22恶化而增加，也会因极化电极17、18等的位置或与其他部件的接触状态等随着时间的经过发生变化而增加。即，内部电阻小意味着例如，因金属壳11和上盖13的密封性良好而保持了刚被制成时的状态，而内部电阻大则与此相反，意味着密封性不佳。
根据图5所示的结果，寿命为50小时时，任何一例的硬币形电双层电容器的内部电阻都很小，相差无几。然而，当寿命达到250小时时，采用以往技术的比较例1的电容器的内部电阻上升而超过500Ω，但本发明所涉及的实施例1～5的电容器的内部电阻，任一例都在其一半(约250Ω)左右，电阻变化被抑制地较小。进一步随着时间经过，寿命达到500小时时，比较例1的电容器的内部电阻急剧上升而达到3600Ω左右，但实施例1～4的电容器的内部电阻为600～800Ω左右，实施例5的电容器的内部电阻为1100Ω左右，与以往技术的电容器相比仅为数分之一。
如该图5表明的那样，本发明所涉及的实施例1～4的硬币形电双层电容器，与采用以往技术的比较例1的硬币形电双层电容器相比，高温高湿负荷试验的内部电阻变化较小。即，本发明所涉及的硬币形电双层电容器，介于环状填塞物15对金属壳11和上盖13进行的密封性较为优异。
下面，将上述的回流焊接和高温高湿负荷试验的耐漏液性检查结果表示在表3中。
(表3)
  回流焊接的耐漏液性   高温高湿负荷试验的耐漏液性 剥离强度(g)
  实施例1   ○   ○   164.3
  实施例2   ○   ○   164.3
  实施例3   ◎   ◎   178.5
  实施例4   ◎   ◎   184.2
  实施例5   ◎   ◎   135.0
  比较例1   ×   ×   64.3
(◎：最佳、○：佳、×：不佳)
在该表3中，耐漏液性的结果用记号(◎、○、×)来表示。◎(最佳)表示无漏液几乎完全密封，○(佳)表示虽可观察到少许漏液但密封性较佳，而×(不佳)表示可以观察到不少漏液密封性不佳。因此，如该表3表明的那样，回流焊接和高温高湿负荷试验的任何一方，根据本发明所涉及的实施例1～5，与比较例1的硬币形电双层电容器相比，都几乎没有从环状填塞物向外部的漏液，从而可以得到密封性优异、极为稳定的硬币形电双层电容器。
此外，如实施例3那样，在金属壳11和环状填塞物15之间夹有密封辅助体16时，或如实施例4那样，在金属壳的外周部12a处设置有圆环隆起部25时，可以得到密封性尤为优异的硬币形电双层电容器。根据以上所述，实施例1的硬币形电双层电容器，在回流耐热性、耐漏液性及寿命特性方面都很优异。
另外，在表3中，除上述耐漏液性以外还表示了剥离强度(单位：g)的值。该剥离强度以如下方式进行测量。首先，在与由聚苯硫醚(PPS)构成的环状填塞物有相同原材料的塑料板上涂敷厚度0.1mm的丁基橡胶作为密封辅助体，并将施以了毛面加工的SUS板覆盖于其上进行干燥。然后，用推挽量规(push-pull gauge)剥开SUS板，并测量此时的剥离强度。此时，测量对各实施例和比较例各进行3次，表3中所记录的值为其平均值。实施例1和实施例2，由于仅电解液的组成不同，所以剥离强度的值没有差别。
由表3所示的结果可知，本发明所涉及的实施例1～4中使用的经毛面加工的SUS板，与以往的那样未施以加工的板相比，粘结强度在2.5倍或2.5倍以上。此外，还可知，本发明所涉及的实施例5中使用的形成有同心圆状的凹凸的SUS板也同样，与以往相比粘结强度增至2.1倍左右。即，通过对硬币形电双层电容器的金属壳进行毛面加工或施以同心圆状的凹凸，由于环状填塞物或密封辅助体的粘结强度增加，可进行密封性更高的密封，因而耐漏液性得以改善。
(实施方式2)
图6是表示实施方式2的硬币形电双层电容器的结构的局部剖视图。该图中，一对极化电极17、18与上述实施方式1的硬币形电双层电容器1a的结构相同，但本实施方式中的金属壳11b的内底面不施以毛面加工。另外，环状填塞物15b构成图7所示的形状，设有朝向金属壳11b为凸出的圆环隆起部(亦称第1圆环隆起部、突起部)30。并且，在卷曲金属壳11b的外周部12b时，由于环状填塞物15b上设置的圆环隆起部30被挤压而紧贴在金属壳11b的内底面，因而可进行密封性较高的密封。
该圆环隆起部30较为理想的是，被形成为以连接环状填塞物15b底面的内半径和外半径的中点而形成的平均半径为中心线。这是由于，在环状填塞物上所形成的圆环隆起部30受到挤压时，因按压力以良好的效率施加，所以圆环隆起部30可均等地发生变形，金属壳与环状填塞物的贴合性增高，且密封性增强。
此外，圆环隆起部30的高度，从环状填塞物15b的底面测量，在0.05～1.0mm的范围内较为理想，而在0.05～0.5mm的范围内更为理想。又以在0.05～0.2mm的范围内最为理想。由此，在环状填塞物上所形成的圆环隆起部30受到挤压时，可以有效地进行金属壳11b和环状填塞物15a的封口。
此外，圆环隆起部30的曲率半径，在0.05～1.0mm的范围内较为理想，而在0.05～0.5mm的范围内更为理想。又以在0.05～0.2mm的范围内最为理想。由此，可以有效地进行金属壳11b和环状填塞物15b的封口。
接着，用与实施例1相同的材料构成本实施方式2的硬币形电双层电容器1c。此时的圆环隆起部30的高度约为0.1mm，曲率半径约为0.1mm。如图1所示，在上盖13和金属壳11b上安装了外部端子101、102之后，按照图4所示的温度曲线图在印刷线路板上进行回流焊接。然后，进行该回流焊接后的漏液检查，和确认在高温高湿(温度55℃、湿度95％)的环境下施加了额定电压(3.3V)500小时时的耐漏液性的高温高湿负荷试验。其结果，漏液检查的结果在任一情况下均为最佳(◎)。
由此，本实施方式2的硬币形电双层电容器1c，也和实施方式1同样，在回流耐热性、耐漏液性及寿命特性方面都很优异。
(实施方式3)
图8是表示实施方式3的硬币形电双层电容器的结构的局部剖视图。该图中，一对极化电极17、18，与上述的实施方式1的硬币形电双层电容器1a中的结构相同，此外，环状填塞物15c与实施方式2中所使用的相同。而且，金属壳11c的内底面不施以毛面加工。另外，在金属壳11c的外周部上设置集中按压上盖13和环状填塞物15c的圆环隆起部(第2圆环隆起部)25a，并在金属壳11c的内底面上配置环状填塞物15c的位置的内侧，设有朝向极化电极17、18凸出的圆环隆起部(亦称第3圆环隆起部、凸状圆环隆起部)35。
通过设置该圆环隆起部35，可将伴随高温时等的内压上升的金属壳的膨胀集中到圆环隆起部35的内侧，即硬币形蓄电部件的中心部，因而可以减小金属壳的变形。由此，可以抑制金属壳与环状填塞物的贴合性下降。
此外，圆环隆起部35的高度，从金属壳11c的内底面测量，在0.05～1.0mm的范围内较为理想，而在0.05～0.5mm的范围内更为理想。又以在0.05～0.2mm的范围内最为理想。由此，因圆环隆起部35的高度适当，可将伴随高温时等的内压上升的金属壳11c的膨胀有效地集中到中心部，所以可以将金属壳11c的变形抑制得较小。
此外，圆环隆起部35的曲率半径，在0.05～1.0mm的范围内较为理想，而在0.05～0.5mm的范围内更为理想。又以在0.05～0.2mm的范围内最为理想。
接着，用与实施例1相同的材料构成本实施方式3的硬币形电双层电容器1c。此时的圆环隆起部25a的高度约为0.1mm，其曲率半径约为0.1mm。另外，通过压力加工形成的圆环隆起部35的高度约为0.1mm，其曲率半径约为0.1mm。如图1所示，在上盖13和金属壳11c上安装了外部端子101、102之后，按照图4所示的温度曲线图在印刷线路板上进行回流焊接。然后，进行该回流焊接后的漏液检查，和确认在高温高湿(温度55℃、湿度95％)的环境下施加了额定电压(3.3V)500小时时的耐漏液性的高温高湿负荷试验。其结果，漏液检查的结果在任一情况下均为最佳(◎)。
由此，本实施方式3的硬币形电双层电容器1d，也和实施方式1及实施方式2同样，在回流耐热性、耐漏液性及寿命特性方面都很优异。
此外，在本实施方式3中，金属壳11c的内底面不施以毛面加工，环状填塞物15c使用如图7所示的具有圆环隆起部30的填塞物。然而，本发明的实施方式并非限定于此，与实施方式1同样，也可以对金属壳的内底面施以毛面加工，环状填塞物与金属壳相接的面为平坦的亦可。此时，较为理想的是，若在金属壳11和环状填塞物15的接触面上配置密封辅助体16，则可以进一步提高它们的密封性。
(其他实施方式)
(A)在上述的本发明的实施方式中，作为硬币形蓄电部件的一个例子，虽然以硬币形电双层电容器为例进行了说明，但本发明的实施方式并非限定于此，也可是像纽扣电池等那样，适用于那些对耐热性和密封性有要求的可收纳于硬币形的壳中的电子器械。另外，在本说明书中，并不进行诸如将厚电池称为纽扣电池、将薄电池称为硬币电池的区分，将它们统称为纽扣电池。
作为硬币形蓄电部件的一个例子，当其为纽扣电池时，作为阴极(极化电极17)的材料，可以是例如金属锂、锂合金和锂的载体。作为锂合金，例如为锂(Li)与铋(Bi)、铅(Pb)、铝(Al)、铟(In)等的合金。此外，作为锂的载体，例如为纤维素、酚醛树脂等有机高分子化合物等的燃烧产物，或为人造石墨、天然石墨等炭素材料、钛酸锂、锡复合氧化物等金属氧化物。
另外，作为阳极(极化电极18)的材料，例如为MnO2、TiO2等无机化合物，或锂和锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)等过渡金属的复合氧化物等。
(B)在上述的本发明的实施方式1中，通过将具有指定的凹凸的模具按压在金属壳11的内底面上的压力加工来进行毛面加工。然而，本发明的实施方式并非限定于此，例如，亦可通过喷射法在金属壳11的内底面上进行毛面加工。喷射法是通过控制研磨体的粒径、材料等，或射出研磨体的压力等，可以容易使表面粗糙度发生改变。即使在使用该喷射法时，为提高金属壳11和环状填塞物15或密封辅助体16的密合力，金属壳11的内底面上形成的凹凸部的表面粗糙度Ra也以在1.0～4.0μm的范围内较为理想，而在Ra＝1.5～3.0μm的范围内更为理想。又以在Ra＝1.5～2.5μm的范围内最为理想。
(实施方式的概要)
本发明的实施方式的概要如下。
(1)一种硬币形蓄电部件，包括一对极化电极、介于该极化电极之间的绝缘性隔板、浸渍上述极化电极和隔板的电解液、收纳上述极化电极的金属壳、配置在上述金属壳内部的绝缘性的环状填塞物、介于上述环状填塞物而与上述金属壳扣紧成一体的上盖，其中，在上述金属壳的内底面形成凹凸部。
根据该结构，凹凸部形成于金属壳的内底面，通过用上盖按压环状填塞物使其紧贴在形成有该凹凸部的金属壳的内底面，从而将上盖、环状填塞物和金属壳扣紧成一体。因此，由于环状填塞物按凹凸形状而发生变形，并填充凹凸，因而金属壳与环状填塞物的贴合性增高，且密封性增强。由此，因可以抑制外部的水分侵入部件内以及电解液向部件外部流出，所以本发明的实施方式的硬币形蓄电部件，其耐热性高，可防止电解液等的漏液，并长期显示稳定的特性。
(2)一种硬币形蓄电部件，为硬币形蓄电部件(1)，其上述凹凸部通过施以毛面加工而予以形成。
根据该结构，由于凹凸是通过毛面加工而形成的，所以，在金属壳的内底面上有很多细微的凹凸被随机地形成。因此，环状填塞物容易按凹凸形状而发生变形，从而金属壳与环状填塞物的贴合性增高，且密封性增强。
(3)一种硬币形蓄电部件，为硬币形蓄电部件(1)，其上述凹凸部为由多个圆构成的同心圆状的圆环，该圆环的中心与上述金属壳内底面的中心一致。
根据该结构，由于在金属壳的内底面上设置有同心圆状的圆环，所以因该圆环的凹凸而使电解液的流出路径变长，从而可抑制电解液向部件外部流出。此外，关于金属壳与环状填塞物的贴合性，尤其是从内底面的中心向外侧的方向，即在内底面内的矢径方向上的贴合性得到改善。
(4)一种硬币形蓄电部件，为硬币形蓄电部件(1)至(3)中的任何之一，其上述凹凸部仅形成于上述环状填塞物与上述金属壳相对置的部分。
根据该结构，由于环状填塞物的底面与金属壳的内底面上的凹凸部的面积相等，因而可有效地提高金属壳与环状填塞物的贴合性。
(5)一种硬币形蓄电部件，为硬币形蓄电部件(1)或(2)，其上述凹凸部形成于上述金属壳的整个内底面。
根据该结构，由于不仅金属壳与环状填塞物的贴合性增高，电极与金属壳、电极与上盖的贴合性也得到改善，因而可将硬币形蓄电部件的内部电阻抑制得较小。另外，又由于金属壳与电解液相接面的表面积增大，因而流出路径变长，从而可以抑制电解液向部件外部流出。
(6)一种硬币形蓄电部件，为硬币形蓄电部件(1)至(5)中的任何之一，使密封辅助体介于上述金属壳与环状填塞物之间。
根据该结构，不直接按压金属壳与环状填塞物使之密合，而是使不同于环状填塞物的部件即密封辅助体介于其中间。因此，例如，若选用比环状填塞物更容易变形的材料作为密封辅助体，则由于可以有效地填充金属壳内底面的凹凸，因而金属壳与环状填塞物的贴合性增高，且密封性增强。
(7)一种硬币形蓄电部件，为硬币形蓄电部件(6)，其上述密封辅助体仅介于在上述内底面上覆盖上述凹凸部的部分。
根据该结构，由于密封辅助体不与电解液接触，因此可保持金属壳与环状填塞物的高贴合性，防止电解液的恶化。
(8)一种硬币形蓄电部件，包括一对极化电极、介于该极化电极之间的绝缘性隔板、浸渍上述极化电极和隔板的电解液、收纳上述极化电极的金属壳、配置在上述金属壳内部的绝缘性的环状填塞物、介于上述环状填塞物而与上述金属壳扣紧成一体的上盖，其中，在上述环状填塞物的底面形成其凸出朝向上述金属壳的第1圆环隆起部。
根据该结构，第1圆环隆起部被形成在环状填塞物的底面，通过用上盖按压环状填塞物而使形成有该第1圆环隆起部的面与金属壳的内底面贴合，从而将上盖、环状填塞物和金属壳扣紧成一体。此时，由于环状填塞物上所形成的第1圆环隆起部受到挤压，金属壳与环状填塞物的贴合性增高，且密封性增强。由此，因可以抑制外部的水分侵入部件内以及电解液向部件外部流出，所以本发明的实施方式的硬币形蓄电部件，其耐热性高，可防止电解液等的漏液，并长期显示稳定的特性。
(9)一种硬币形蓄电部件，为硬币形蓄电部件(8)，其上述第1圆环隆起部，保持以连接上述环状填塞物底面的内半径和外半径的中点所形成的平均半径作为中心线。
根据该结构，在环状填塞物上所形成的第1圆环隆起部受到挤压时，因按压力以良好的效率施加，所以第1圆环隆起部可均等地发生变形。因此，金属壳与环状填塞物的贴合性增高，且密封性增强。
(10)一种硬币形蓄电部件，为硬币形蓄电部件(1)至(9)中的任何之一，在上述金属壳的外周部一体地形成其凸出朝向上述环状填塞物的第2圆环隆起部。
根据该结构，在金属壳的外周部第2圆环隆起部予以形成，在将上盖、环状填塞物和金属壳扣紧成一体时，由于该第2圆环隆起部有效地按压环状填塞物，因而金属壳、环状填塞物和上盖的贴合性增高，且密封性增强。
(11)一种硬币形蓄电部件，为硬币形蓄电部件(10)，其上述第2圆环隆起部位于上盖被弯折的部分的端部的上侧。
根据该结构，在将上盖、环状填塞物和金属壳扣紧成一体时，由于第2圆环隆起部通过环状填塞物以包住上盖弯折部分的端部的形式有效地对其进行按压，因而可以有效地进行金属壳、环状填塞物和上盖的封口。
(12)一种硬币形蓄电部件，为硬币形蓄电部件(1)至(11)中的任何之一，在上述金属壳的内底面位于较配置环状填塞物的位置还内侧之处形成其凸出朝向上述极化电极的第3圆环隆起部。
根据该结构，由于可将伴随高温时等的内压上升的金属壳的膨胀集中到第3圆环隆起部的内侧，即硬币形蓄电部件的中心部，因而可以减小金属壳的变形。由此，可以抑制金属壳与环状填塞物的贴合性下降。
(13)一种硬币形蓄电部件，为硬币形蓄电部件(1)至(12)中的任何之一，上述上盖和金属壳的外表面可与具有大致三角形状的外部端子相连接。
根据该结构，通过采用将外部端子具有大致三角形状的面安装在上盖和金属壳上的结构，可以稳定地固定硬币形蓄电部件，并可减小与外部端子的接触电阻。
以上对本发明进行了详细说明，但上述说明只是所有的应用场合中的示例，并非是对本发明的限定。可认为大量没有列举的变形例也包括在本发明的范围内。
产业上的利用可能性
本发明的硬币形蓄电部件，具有耐高温回流时的内压上升的密封性，作为需要进行无铅回流焊接的表面安装的电子设备的主要电源及存储器后备电源很有实用价值。

Claims (11)

1.一种硬币形蓄电部件，其特征在于包括：
一对极化电极；
介于该极化电极之间的绝缘性隔板；
浸渍上述极化电极和隔板的电解液；
收纳上述极化电极的金属壳；
配置在上述金属壳内部的绝缘性环状填塞物；
介于上述环状填塞物而与上述金属壳扣紧成一体的上盖；其中，
在上述金属壳的内底面形成凹凸部，
介于上述金属壳与环状填塞物之间的密封辅助体，并且
上述密封辅助体仅介于在上述内底面上覆盖上述凹凸部的部分。
2.根据权利要求1所述的硬币形蓄电部件，其特征在于：上述凹凸部通过施以毛面加工而予以形成。
3.根据权利要求1所述的硬币形蓄电部件，其特征在于：上述凹凸部为由多个圆构成的同心圆状的圆环，该圆环的中心与上述金属壳的内底面的中心一致。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的硬币形蓄电部件，其特征在于：上述凹凸部仅形成于上述环状填塞物与上述金属壳相对置的部分。
5.根据权利要求1或2所述的硬币形蓄电部件，其特征在于：上述凹凸部形成于上述金属壳的整个内底面。
6.一种硬币形蓄电部件，其特征在于包括：
一对极化电极；
介于该极化电极之间的绝缘性隔板；
浸渍上述极化电极和隔板上的电解液；
收纳上述极化电极的金属壳；
配置于上述金属壳内部的绝缘性环状填塞物；
介于上述环状填塞物而与上述金属壳扣紧成一体的上盖；其中，
在上述环状填塞物的底面形成其凸出朝向上述金属壳的第1圆环隆起部。
7.根据权利要求6所述的硬币形蓄电部件，其特征在于：上述第1圆环隆起部，以上述环状填塞物底面的内外半径形成的环带的中心的垂直线作为中心线。
8.根据权利要求1或6所述的硬币形蓄电部件，其特征在于还包括：在上述金属壳的外周部一体地形成其凸出朝向上述环状填塞物的第2圆环隆起部。
9.根据权利要求8所述的硬币形蓄电部件，其特征在于：上述第2圆环隆起部位于上盖被弯折的部分的端部的上侧。
10.根据权利要求1或6所述的硬币形蓄电部件，其特征在于还包括：在上述金属壳的内底面位于较配置环状填塞物的位置还内侧之处形成其凸出朝向上述极化电极的第3圆环隆起部。
11.根据权利要求1或6所述的硬币形蓄电部件，其特征在于：上述上盖和金属壳的外表面可与具有三角形状的外部端子相连接。
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