DE112006000597B4 - Elektrochemische Zelle - Google Patents

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Abstract

Elektrochemische Zelle, mit einem hohlen Gehäuse (1), das einen Aufnahmeraum zum Aufnehmen eines Elektrodenpaars (6, 7) und eines Elektrolyts (10) aufweist, wobei das hohle Gehäuse (1) einen plattenförmigen Boden (1a) und einen rahmenförmigen Wandteil (1b), der entlang des Umfangs des Bodens (1a) verläuft, aufweist, mehreren inneren Anschlüssen (5a), die gemeinsam an nur einer Elektrode (7) des Elektrodenpaares (6, 7) angeschlossen sind und auf der Oberseite des Bodens (1a), die dem Aufnahmeraum zugewandt ist, ausgebildet sind, einem gemeinsamen äußeren Anschluss (5b1), der auf der Außenfläche des hohlen Gehäuses (1) ausgebildet ist, und mehreren Innenschichtleitungen (5c), wobei die inneren Anschlüsse (5a) über die mehreren Innenschichtleitungen (5c) an den gemeinsamen äußeren Anschluss (5b1) außerhalb des Aufnahmeraums angeschlossen sind.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrochemische Zelle, die an einer Fläche anbringbar ist.
  • HINTERGRUND
  • Eine an einer Fläche anbringbare elektrochemische Zelle (elektrischer Doppelschichtkondensator und Batterie) wird in einer Notstromversorgung für einen Uhrenfunktionsbereich, in einer Notstromversorgung für einen Halbleiterspeicherbereich und dergleichen eingesetzt. In solchen elektrochemischen Zellen verringert sich der Bedarf an größeren Kapazitäten und größere Ströme entsprechend den Fortschritten, die bei der Nichtverflüchtigung von Halbleiterspeichern und abnehmendem Leistungsverbrauch von Elementen des Uhrenfunktionsbereichs erzielt werden. Aufgrund von Umweltbelangen und einer Miniaturisierung der angebrachten Vorrichtungen nehmen jedoch die Anforderungen an die Widerstandsfähigkeit beim Reflow- bzw. Aufschmelzlöten, die Anforderungen an die Verringerung der Anbringfläche und dergleichen zu.
  • Beim Anbringen einer elektrochemischen Zelle wird vorab Lötpaste etc. auf denjenigen Abschnittsbereich eines gedruckten Substrats aufgebracht, der einer Lötung unterworfen werden soll. Die elektrochemische Zelle wird an diesem Abschnittsbereich befestigt. Alternativ wird eine kleine Lötkugel (Löttropfen) auf dem Abschnitt aufgebracht, der einer Lötung unterworfen wird, nachdem die elektrochemische Zelle auf dem gedruckten Substrat angebracht wurde. Das gedruckte Substrat, an dem die elektrochemische Zelle befestigt ist, wird dann durch einen Ofen transportiert, der eine Atmosphäre hat, die eine solche hohe Temperatur hat, dass der zu verlötende Bereich heißer als oder zumindest so heiß wird wie der Schmelzpunkt des Lötmittels (z. B. 200°C-260°C). Dadurch schmilzt das Lötmittel und verlötet die elektrochemische Zelle. Es ist deshalb absolut notwendig, dass die elektrochemische Zelle im Hinblick auf das Aufschmelzlöten wärmefest ist und eine ausreichende mechanische Festigkeit hat.
  • Des Weiteren umfasst im Stand der Technik eine elektrochemische Zelle ein Gehäuse mit runder Form wie die eines Geldstücks oder eines Knopfs. In einer solchen elektrochemischen Zelle müssen Anschlüsse und dergleichen vorab an die Außenfläche des Gehäuses angeschweißt werden. Außerdem muss auf dem gedruckten Substrat Platz für die Anschlüsse geschaffen sein. Deswegen hat die Miniaturisierung der anzubringenden Vorrichtungen verstärkt dazu geführt, dass die Anbringfläche immer kleiner wird.
  • Die elektrochemische Zelle des Patents 1 verwendet als Gehäuse einen hohlen keramischen Behälter (hiernach als hohles Gehäuse bezeichnet) und Elektroden und Elektrolyt sind in dem Hohlraum (Aufnahmeraum) untergebracht, um den Anforderungen wie Wärmefestigkeit und Flächenreduzierung gerecht zu werden. Eine Metallfolie, die auf der Außenfläche des Bodens des hohlen Gehäuses angeordnet ist, wird als Anschluss verwendet.
  • Die Anschlüsse des Patents 1 umfassen einen inneren Anschluss, der in dem Hohlraum ausgebildet ist, und äußere Anschlüsse, die an der Außenfläche des hohlen Gehäuses ausgebildet sind. Die in dem Hohlraum angeordnete Kathode und die äußeren Anschlüsse sind elektrisch verbunden. Solche Anschlüsse werden in der nachfolgend beschriebenen Weise unter Verwendung einer plattenförmigen und einer rahmenförmigen ungesinterten Keramiklage, die den hohlen Gehäuse bilden, geschaffen. Auf der Oberseite der plattenförmigen ungesinterten Keramiklage wird ein Muster aus einem Material aufgedruckt, das hauptsächlich auf Wolfram oder Molybdän mit hohem Schmelzpunkt basiert. Die rahmenförmige ungesinterte Keramiklage wird auf der plattenförmigen ungesinterten Keramiklage, die das Muster aufweist, aufgelegt, und die zwei Lagen werden bei ungefähr 1500°C zusammengesintert. Dadurch werden sowohl die inneren als auch die äußeren Anschlüsse geformt.
  • Durch das Laden oder Entladen von Strom wird jedoch das Material, das die Anschlüsse bildet, korrodiert, wenn ein Elektrolyt wie beispielsweise eine Flüssigkeit die Anschlüsse kontaktiert. Bei fortschreitender Korrosion kann es schlussendlich zu einem Leitungsbruch kommen und das Funktionieren hindern.
  • Dieses Problem wird als vermeidbar erachtet, in dem man auf einen Schutz vertraut, der durch einen Schutzfilm geschaffen wird, der auf den inneren Anschlüssen ausgebildet ist, um diese inneren Anschlüsse vor dem Elektrolyt zu schützen. Als Schutzfilm finden Materialien Verwendung, die hauptsächlich auf Aluminium oder Kohlenstoff basieren. Und der Schutzfilm wird durch ein Verfahren wie Aufdampfen, Sputtern, thermisches Spritzen, Injizieren, Aufbringen einer Paste und dergleichen gebildet. Es können sich aber mikroskopisch kleine Löcher bilden, da der Film bei jedem dieser Verfahren durch das Ablagern von Partikeln erzielt wird. Wenn der Schutzfilm keine kleinen Löcher aufweist, können infolgedessen über eine lange Zeitspanne zufriedenstellende Eigenschaften realisiert werden. Wenn der Schutzfilm aber kleine Löcher aufweist, kann Elektrolyt nach und nach in den Schutzfilm eindringen und schlussendlich die inneren Anschlüsse derart korrodieren, dass es zu einem Leitungsbruch in den Anschlüssen kommt. Das Entstehen von kleinen Löchern kann dadurch reduziert werden, dass die Dicke des Schutzfilms erhöht wird. Diese Maßnahme würde aber die zur Ausbildung des Films notwendige Zeitspanne verlängern und würde bewirken, dass die elektrochemische Zelle teuer wird. Außerdem muss die Elektrodendicke um einen der Schutzfilmdicke entsprechenden Betrag verringert werden. Dies würde die Kapazität der elektrochemischen Zelle verringern.
    Patentdokument 1: Offengelegte japanische Patentveröffentlichung JP 2001-216952 A .
  • US 6,529,365 B1 beschreibt einen Kondensator, der ein Gehäuse, eine innerhalb des Gehäuses angeordnete gewickelte Folie und eine Anschlusskonfiguration in Form eines Chipgehäuses mit Lötpunkten (BGA), die mit der Folie gekoppelt ist und sich von dem Gehäuse erstreckt, umfasst.
  • DE 198 51 571 A1 beschreibt einen elektrischen Doppelschichtkondensator mit Elektrodenklemmen, welche an einer metallischen Abdeckplatte in einem elektrisch isolierten Zustand befestigt sind, wobei jede der Elektrodenklemmen eine integral mit einem Schaftabschnitt der Elektrodenklemme gebildete Eingriffsplatte aufweist, um mit einer innerhalb der metallischen Abdeckplatte angeordneten elektrischen Isolierplatte in Eingriff zu treten, wobei eine Drehbewegung der Klemme bezüglich ihrer axialen Richtung verhindert wird.
  • EP 1 553 649 A2 betrifft eine elektrochemische Zelle, die eine positive Elektrode, einen Stromkollektor für die positive Elektrode, der von einem Abdeckungsabschnitt bedeckt ist, der ein Metall umfasst, das ein oder mehrere Element(e) umfasst, das bzw. die aus der Gruppe, bestehend aus Aluminium, Tantal, Niob, Titan, Hafnium und Zirkonium, ausgewählt ist bzw. sind, und mittels des Abdeckungsabschnitts elektrisch mit der positiven Elektrode verbunden ist, eine negative Elektrode, einen Elektrolyten, einen Behälter, in dem die positive Elektrode, die negative Elektrode und der Elektrolyt aufgenommen sind, und einen Deckel zum Verschließen des Behälters umfasst.
  • US 4,916,576 A betrifft einen Matrixkondensator für Hochfrequenzanwendungen, wobei der Kondensator eine erste Elektrode, die eine Anode definiert, eine zweite Elektrode, die eine Kathode definiert, ein dielektrisches Material, wobei die erste und die zweite Elektrode angrenzend aneinander und nahe beieinander vorliegen und durch das dielektrische Material getrennt sind, wodurch ein kapazitives Element gebildet wird, eine erste Einrichtung zum Verbinden mit der ersten Elektrode, wobei die erste Verbindungseinrichtung entlang der ersten Elektrode verteilt ist und eine Mehrzahl von einzelnen Verbindungspunkten mit der ersten Elektrode definiert, und eine zweite Einrichtung zum Verbinden mit der zweiten Elektrode umfasst, wobei die zweite Verbindungseinrichtung entlang der zweiten Elektrode verteilt ist und eine Mehrzahl von einzelnen Verbindungspunkten mit der zweiten Elektrode definiert.
  • US 2005/0 037 258 A1 beschreibt eine elektrochemische Zelle, die einen Separator, ein Paar von Elektroden, die auf oberen und unteren Flächen des Separators angeordnet sind, und einen Behälter zum Aufnehmen des Separators und eines Elektrolyten, der in dem Paar der Elektroden imprägniert ist, umfasst.
  • US 6,445,566 B2 betrifft ein Stromquellenelement mit einem Behälter, der aus einem Isoliermaterial hergestellt ist, wobei der Behälter einen Innenraum aufweist, der ein aktives Anodenmaterial, ein aktives Kathodenmaterial, das von dem aktiven Anodenmaterial beabstandet ist, und ein Elektrolytmaterial umfasst, wobei ein erster Stromkollektor auf einer Innenbasisoberfläche des Behälters angeordnet ist, ein erster Verbindungsanschluss auf einer Außenbasisoberfläche des Behälters angeordnet und mit dem ersten Stromkollektor elektrisch verbunden ist, ein zweiter Stromkollektor mit dem Behälter verbunden ist, und ein zweiter Verbindungsanschluss auf der Außenbasisoberfläche des Behälters angeordnet und mit dem zweiten Stromkollektor elektrisch verbunden ist.
  • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die obigen Probleme zu lösen und eine elektrochemische Zelle bereitzustellen, die eine hohe Zuverlässigkeit und eine hohe Kapazität aufweist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung eine elektrochemische Zelle gemäß den Ansprüchen 1 und 2 bereit.
  • Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Querschnittsansicht einer elektrochemischen Zelle gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein hohles Gehäuse in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
  • 3 ist eine Explosionsdarstellung, die die elektrochemische Zelle gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht, die ein hohles Gehäuse in einem Vergleichsbeispiel zeigt,
  • 5 ist eine Querschnittsansicht einer elektrochemischen Zelle gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 6 ist eine perspektivische Ansicht, die ein hohles Gehäuse in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
  • 7 ist eine Unteransicht, die die elektrochemische Zelle gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und
  • 8 ist eine Explosionsdarstellung, die die elektrochemische Zelle gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • BESTE AUSFÜHRUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
  • (Erste Ausführungsform)
  • Eine elektrochemische Zelle (elektrischer Doppelschichtkondensator und Batterie) gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun anhand der 1 bis 4 beschrieben. 1 ist eine Querschnittsansicht der elektrochemischen Zelle. Die 2 ist eine perspektivische Ansicht eines hohlen Gehäuses, der die elektrochemische Zelle bildet, und die 3 ist eine Explosionsdarstellung der elektrochemischen Zelle.
  • Wie in 1 gezeigt, enthält die elektrochemische Zelle ein hohles Gehäuse 1. Wie in 2 gezeigt, ist das hohle Gehäuse 1 als kastenförmiges Keramikgehäuse ausgebildet, das eine offene Oberseite hat und das einen rechteckigen, plattenförmigen Boden 1a und einen rechteckigen rahmenförmigen Wandteil 1b, der entlang des Umfangs des Bodens 1a verläuft, enthält. Eine Keramik, die wenigstens eines der nachfolgenden Materialien: Aluminiumoxid, Siliziumnitrid, Zirkonium, Siliziumkarbid, Aluminiumnitrid, Mullit und eine Mischung dieser Materialien enthält, wird für das hohle Gehäuse 1 verwendet. Ein wärmebeständiges Material, beispielsweise Glas und Glaskeramik, kann ebenfalls für das hohle Gehäuse 1 verwendet werden. Das hohle Gehäuse 1, das aus solchen Materialien besteht, hat eine überragende Wärmebeständigkeit in Bezug auf ein mögliches Reflow-Löten und verbessert die hermetische Abdichtung des hohlen Bereichs (Aufnahmeraum). In 3 ist das hohle Gehäuse 1 ein Schichtkörper, der durch Laminieren von ungesinterten Keramiklagen entsprechend dem Boden 1a und ungesinterten Keramiklagen entsprechend den Wandteilen 1b geformt ist und bei dem dann die Lagen zusammengesintert werden.
  • Wie in 1 gezeigt, ist ein rechteckförmiger rahmenartiger Dichtring 2 an die Öffnung des hohlen Gehäuses 1 angeklebt. Für den Dichtring 2 wird Kovar etc. verwendet, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten nahe dem Wärmeausdehnungskoeffizienten von Keramik hat. Der Dichtring 2 ist mittels eines Lötzinns wie beispielsweise eine Ag-Cu-Legierung oder eine Au-Cu-Legierung an das hohle Gehäuse 1 gebunden. Ein rechteckförmiger plattenförmiger Deckel 3 wird auf die Oberseite des Dichtrings 2 gelegt. Eine Legierung wie beispielsweise Kovar oder eine 42-Legierung, die einen Wärmeausdehnungskoeffizienten nahe dem Wärmeausdehnungskoeffizienten von Keramik hat und einer Nickelplattierung unterworfen wurde, wird für den Deckel 3 benutzt. Der Deckel 3, der aus diesen Materialien besteht, wird durch Widerstandsnahtschweißen, Lasernahtschweißen, Elektronenstrahlschweißen oder dergleichen an dem Dichtring 2 angeschweißt. Dies verbessert die hermetische Abdichtung des Hohlraums.
  • Von der Bodenfläche in dem Hohlraum (Aufnahmeraum) des Hohlgehäuses 1 ausgehend sind eine Kathode 7, ein Separator 8 und eine Anode 6 aufeinandergeschichtet, und der Hohlraum ist mit Elektrolyt 10 gefüllt.
  • Wenn die elektrochemische Zelle als elektrischer Doppelschichtkondensator eingesetzt wird, kann aktiviertes Kohlenstoffpulver, das durch Ausführen einer Aktivierungsbehandlung auf Sägespäne, Palmrinde, Pech etc. erhalten und mit einem geeigneten Bindemittel unter Druck geformt oder in einer Mühle gerollt wird, für die Anode 6 und die Kathode 7 verwendet werden. Alternativ können Phenol-, Rayon-, Acryl- oder Pechfasern oder dergleichen in aktiviertem Kohlenstoff oder in aktivierten Kohlenstofffasern eingebunden werden, indem eine Behandlung ausgeführt wird, die Kohlenstoff unlöslich macht und aktiviert. Und die Verwendung kann in Gestalt eines Filz-, Faser- oder Papierkörpers oder eines gesinterten Körpers erfolgen. Es können ebenfalls Polyanilin (PAN) oder Polyacen verwendet werden.
  • Wenn die elektrochemische Zelle als Batterie verwendet wird, können für die Anode 6 bekannte aktive Substanzen wie z. B. Kohlenstoff Lithiumlegierung einschließlich Lithium-Aluminium, Silizium oder Siliziumoxid, gemischt mit einem geeigneten Bindemittel und Graphit, bei dem es sich um ein leitfähiges Hilfsmittel handelt, verwendet werden.
  • Wenn die elektrochemische Zelle als Batterie verwendet wird, können für die Kathode 7 bekannte aktive Substanzen wie z. B. ein Manganoxid, das Lithium enthält, ein Cobaltoxid, das Lithium enthält, ein Nickeloxid, das Lithium enthält, ein Titanoxid, das Lithium enthält, Molybdäntrioxid, Niobpentoxid, gemischt mit einem geeigneten Bindemittel und Graphit, bei dem es sich um ein leitfähiges Hilfsmittel handelt, verwendet werden.
  • Für den Separator 8 wird ein isolierender Film verwendet, der eine große Innendurchlässigkeit aufweist und mit einer mechanischen Festigkeit ausgestattet ist. Für den Separator 8 können Glasfasern verwendet werden, die eine hervorragende Wärmebeständigkeit und mechanische Beständigkeit aufweisen, wenn das Anbringen in dem Reflow-Ofen und der nachteilige thermische Effekt des Verschweißens des Deckels 3 berücksichtigt werden. Es kann jedoch auch ein Harz wie z. B. Polyphenylensulfid, Polyamid, Polyimid, Polytetrafluorethylen oder dergleichen verwendet werden.
  • Der Elektrolyt 10 liegt vorzugsweise in der Form einer Flüssigkeit oder eines Gels vor, die bzw. das in bekannten elektrischen Doppelschichtkondensatoren und Sekundärbatterien mit nicht-wässrigem Elektrolyten verwendet wird.
  • In dem Flüssigkeits- und Gelelektrolyten 10 wird ein organisches Lösungsmittel, einschließlich Acetonitril, Diethylether, Diethylcarbonat, Dimethylcarbonat, 1,2-Dimethoxyethan, Tetrahydrofuran, Propylencarbonat (PC), Ethylencarbonat (EC), γ-Butyrolacton (γBL) und dergleichen eingesetzt.
  • Die Materialien, die in dem Flüssigkeits- und Gelelektrolyten 10 enthalten sind, umfassen (C2H5)4PBF4, (C3H7)4PBF4, (CH3)(C2H5)3NBF4, (C2H5)4NBF4, (C2H5)4PPF6, (C2H5)4PCF3SO4, (C2H5)4NPF6, Lithiumperchlorat (LiClO4), Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6), Lithiumtetrafluoroborat (LiBF4), Lithiumhexafluoroarsenat (LiAsF6), Lithiumtrifluormetasulfonat (LiCF3SO3), Bistrifluormethylsulfonylimidlithium [LiN(CF3SO2)2], Thiocyansalz, Aluminiumfluoridsalz, Lithiumsalz und dergleichen, jedoch sind sie nicht auf diese Materialien beschränkt. Der Gelelektrolyt umfasst ein Material, das durch Eintauchen eines Polymergels in eine Flüssigkeit erhalten wird. Geeignete Polymergele umfassen Polyethylenoxid, Polymethylmethacrylat oder Polyvinylidenfluorid, jedoch sind sie nicht auf diese Materialien beschränkt.
  • Für den Elektrolyten kann auch ein bei Raumtemperatur geschmolzenes Salz, das auch als ionische Flüssigkeit bezeichnet wird, verwendet werden. Ein bei Raumtemperatur geschmolzenes Salz weist eine geringe Flüchtigkeit auf und verhindert folglich eine Verflüchtigung des Elektrolyten, wenn während des Verschweißen des Deckels 3 Wärme erzeugt wird. Das bei Raumtemperatur geschmolzene Salz kann mit einem organischen Lösungsmittel gemischt werden, um die elektrische Leitfähigkeit bei Raumtemperatur oder niedrigen Temperaturen einzustellen. Das bei Raumtemperatur geschmolzene Salz wird aus einer Kombination der nachstehend beschriebenen Kationen und Anionen gebildet.
  • Geeignete, bei Raumtemperatur geschmolzene Salze, die in einem elektrischen Doppelschichtkondensator verwendet werden, umfassen ein Imidazoliumkation, Tetraalkylammoniumkation, Pyridiniumkation, Pyrazoliumkation, Pyrroliumkation, Pyrroliniumkation, Pyrrolidiniumkation.
  • Von diesen Materialien ist ein 1-Ethyl-3-methylimidazoliumkation (EMI+), das eine besonders hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist, für den Kondensatorelektrolyten geeignet.
  • Imidazoliumkationen umfassen ein Dialkylimidazoliumkation und ein Trialkylimidazoliumkation. Insbesondere können ein 1,3-Dimethylimidazoliumkation (DMI+), 1-Ethyl-3-methylimidazoliumkation (EMI+), 1-Methyl-3-ethylimidazoliumkation (MEI+), 1-Methyl-3-butylimidazoliumkation (MBI+), 1-Butyl-3-methylimidazoliumkation (BMI+), 1,2,3-Trimethylimidazoliumkation (TMI+), 1,2-Dimethyl-3-ethylimidazoliumkation (DMEI+), 1,2-Dimethyl-3-propylimidazoliumkation (DMPI+), 1-Butyl-2,3-dimethylimidazoliumkation (BDMI+) oder dergleichen verwendet werden, sind jedoch nicht auf diese Materialien beschränkt.
  • Pyridiniumkationen, die verwendet werden können, umfassen ein N-Ethylpyridiniumkation (EP+), N-n-Butylpyridiniumkation, N-s-Butylpyridiniumkation, N-n-Propylpyridiniumkation, 1-Ethyl-2-methylpyridiniumkation, 1-n-Hexyl-2-methylpyridiniumkation, 1-n-Butyl-4-methylpyridiniumkation, 1-n-Butyl-2,4-dimethylpyridiniumkation oder dergleichen, sind jedoch nicht auf diese Materialien beschränkt.
  • Pyrazoliumkationen, die verwendet werden können, umfassen ein 1,2-Dimethylpyrazoliumkation, 1-Ethyl-2-methylpyrazoliumkation, 1-Propyl-2-methylpyrazoliumkation, 1-Butyl-2-methylpyrazoliumkation oder dergleichen, sind jedoch nicht, auf diese Materialien beschränkt.
  • Pyrroliumkationen, die verwendet werden können, umfassen ein 1,1-Dimethylpyrroliumkation, 1-Ethyl-1-methylpyrroliumkation, 1-Methyl-1-propylpyrroliumkation, 1-Butyl-1-methylpyrroliumkation oder dergleichen, sind jedoch nicht auf diese Materialien beschränkt.
  • Pyrroliniumkationen, die verwendet werden können, umfassen ein 1,2-Dimethylpyrroliniumkation, 1-Ethyl-2-methylpyrroliniumkation, 1-Propyl-2-methylpyrroliniumkation, 1-Butyl-2-methylpyrroliniumkation oder dergleichen, sind jedoch nicht auf diese Materialien beschränkt.
  • Pyrrolidiniumkationen, die verwendet werden können, umfassen ein 1,1-Dimethylpyrrolidiniumkation, 1-Ethyl-1-methylpyrrolidiniumkation, 1-Methyl-1-propylpyrrolidiniumkation, 1-Butyl-1-methylpyrrolidiniumkation oder dergleichen, sind jedoch nicht auf diese Materialien beschränkt.
  • Anionen umfassen AlCl4 –, Al2Cl7 –, HF–, NO2 –, NO3 –, BF4 –, PF6 –, AsF6 –, SBF6 –, NbF6 –, TaF6 –, CH3CO2 –, CF3CO2 –, C3F7CO2 –, CH3SO3 –, CF3SO3 –, C4F9SO3 –, N(CF3SO2)2 –, N(C2F5SO2)2 –, C(CF3SO2)3 –, N(CN)2 –.
  • Wie in den 2 und 3 gezeigt, sind ein äußerer Kathodenanschluss 5b1, der als gemeinsamer Außenanschluss für die Kathode 7 dient, und ein äußerer Anodenanschluss 5b2 für die Anode 6 an der äußeren Bodenseite des hohlen Gehäuses 1 ausgebildet. Der äußere Kathodenanschluss 5b1 und der äußere Anodenanschluss 5b2 erstrecken sich zum Verbinden mit den jeweiligen Elektroden jeweils von der Bodenfläche des hohlen Gehäuses 1 zur Umfangsseite des hohlen Gehäuses. Der äußere Kathodenanschluss 5b1 und der äußere Anodenanschluss 5b2 sind Anschlüsse, die mit einem gedruckten Substrat (nicht gezeigt) verbunden sind und werden verwendet, wenn die elektrochemische Zelle mittels Reflow-Löten an das bedruckte Substrat gelötet wird.
  • Wie in der 3 gezeigt, sind zwei Innenschichtleitungen 5c auf der Oberseite des Bodens 1a ausgebildet, d. h. zwischen dem Boden 1a und dem Wandteil 1b. Die zwei Innenschichtleitungen 5c sind bandförmig und erstrecken sich zum Verbinden mit dem gemeinsamen äußeren Kathodenanschluss 5b1 entlang dem äußeren Rand des Bodens 1a.
  • Auf der Oberseite des Bodens 1a oder in dem Bereich, der dem Hohlraum entspricht, sind sechs von einander einen Abstand zueinander aufweisende, bandförmige innere Anschlüsse 5a ausgebildet. Die sechs inneren Anschlüsse 5a sind in Abständen zueinander und in Richtung der Innenschichtleitung 5c ausgerichtet. Jeder der sechs inneren Anschlüsse 5a ist an eine der Innenschichtleitungen 5c an einer Stelle zwischen dem Boden 1a und dem Wandteil 1b angeschlossen.
  • Jeder der sechs inneren Anschlüsse 5a ist in dem Hohlraum des hohlen Gehäuses 1a elektrisch isoliert. Die sechs inneren Anschlüsse 5a sind an Abschnitten, die nicht mit dem Elektrolyt 10 in Kontakt gelangen, gemeinsam an den äußeren Kathodenanschluss 5b1 angeschlossen.
  • Entsprechend halten die sechs inneren Anschlüsse 5a die elektrische Verbindung zwischen dem Inneren des hohlen Gehäuses 1 und dem äußeren Kathodenanschluss 5b1, sofern nicht alle inneren Anschlüssen 5a brechen.
  • Eine Erhöhung der Anzahl (Stückzahl) der inneren Anschlüsse 5a verringert die Möglichkeit des Eintretens nachteiliger Effekte auf die elektrische Funktion der elektrochemischen Zelle. Wenn die Anzahl (Stückzahl) der inneren Anschlüsse 5a zu stark zunimmt, wird allerdings der Abstand zwischen den nebeneinander liegenden inneren Anschlüssen 5a zu klein. Wenn der Abstand zwischen den inneren Anschlüssen 5a zu klein ist, kann, bedingt durch ein Verschieben der Maske während der Musterausbildung oder aus anderen Gründen, ein Kurzschluss zwischen den inneren Anschlüssen 5a auftreten. Die Anzahl (Stückzahl) der inneren Anschlüsse 5a wird vorzugsweise im Hinblick auf den Abstand entsprechend der Positionsgenauigkeit der inneren Anschlüsse 5a festgelegt.
  • Die inneren Anschlüsse 5a, der äußere Kathodenanschluss 5b1 und die Innenschichtleitungen 5c bestehen aus wenigstens einem der nachfolgenden Materialien Wolfram, Molybdän, Nickel, Gold und eine Mischung aus diesen Materialien und können als Einzelschicht oder aus einer Anzahl von Schichten gebildet sein.
  • Der innere Anschluss 5a, der äußere Kathodenanschluss 5b1 und die Innenschichtleitungen 5c werden vorzugsweise in der nachfolgenden Weise hergestellt. Wolfram oder Molybdän, die einen hohen Schmelzpunkt haben, wird in einem Muster auf der ungesinterten Keramiklage, die den Boden 1a bildet, aufgedruckt. Auf dieser ungesinterten Keramiklage wird die ungesinterte Keramiklage, die den Wandteil 1b bildet, aufgelegt. Und die Lagen werden bei hoher Temperatur zusammengesintert. Hierdurch sind die inneren Anschlüsse 5a und der äußere freiliegende Kathodenanschluss 5b1 zusammen mit den Innenschichtleitungen 5c gebildet. Auf den inneren Anschlüssen 5a und dem äußeren Kathodenanschluss 5b1, der freiliegt, werden dann eine Nickelplattierung und eine Goldplattierung ausgeführt. Dadurch wird der äußere Kathodenanschluss 5b1, der hervorragende Verlötungseigenschaften und eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist, und die inneren Anschlüsse 5a, die eine hohe elektrische Leitfähigkeit haben, geformt.
  • In der vorliegenden Ausführungsform werden Anschlüsse durch die inneren Anschlüsse 5a, den äußeren Kathodenanschluss 5b1 und die Innenschichtleitungen 5c gebildet.
  • Auf der Bodenfläche des Hohlraums des hohlen Gehäuses 1 wird zwischen den inneren Anschlüssen 5a und der Kathode 7 ein Schutzfilm 9 ausgebildet, wie es in 1 gezeigt ist. Der Schutzfilm 9, der ein dünner Film mit hoher Korrosionsbeständigkeit ist und elektrisch leitfähig ist, wird nur auf der Bodenfläche des Hohlraums in dem hohlen Gehäuse 1 ausgebildet. Der Schutzfilm 9 ist so auflaminiert, dass er die inneren Anschlüsse 5a vollständig bedeckt, um so einen Kontakt zwischen jedem inneren Anschluss 5a und dem Elektrolyt 10 zu verhindern und eine Korrosion der inneren Anschlüsse 5a in Folge des Be- und Entladens zu unterdrücken. Für den Schutzfilm 9 wird ein Material verwendet, das im Wesentlichen auf Aluminium oder Kohlenstoff basiert und eine hohe Korrosionsbeständigkeit sowie einen niedrigen elektrischen Widerstand aufweist. Der Schutzfilm 9 aus Aluminium wird durch Verfahren wie z. B. Ablagern, Sputtern, thermisches Spritzen, Aufbringen einer Paste etc. hergestellt, wobei pures Aluminium, eine Al-Cu-Legierung, eine Al-Mn-Legierung, eine Al-Mg-Legierung oder dergleichen, wie durch JIS definiert, verwendet werden. Insbesondere bevorzugt man die Herstellung des Schutzfilms 9 aus Aluminium durch Ablagerung oder Sputtern, da dann nur eine geringe Anzahl von kleinen Löchern entstehen. Wenn der Schutzfilm aus Kohlenstoff wie z. B. Graphit hergestellt wird, kann der Schutzfilm 9 beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass ein elektrisch leitendes Klebemittel, das in bei Wärme härtendem Harz (beispielsweise Phenolharz) dispergiert ist, auf die innere Bodenfläche aufgebracht und ausgehärtet wird. Wenn der Schutzfilm aus einem elektrisch leitenden Klebemittel besteht, kann der Schutzfilm 9 auch als Klebeschicht zwischen dem hohlen Gehäuse 1 und der Kathode 7 verwendet werden. Der Schutzfilm 9 kann ein Laminat sein, um die Anzahl an kleinen Löchern zu verringern.
  • Der Schutzfilm 9 verhindert, dass die inneren Anschlüsse 5a mit dem Elektrolyt 10 in Kontakt kommen. Entsprechend stellen die inneren Anschlüsse 5a die elektrische Verbindung zwischen dem Inneren des hohlen Gehäuses 1 und dem äußeren Kathodenanschluss 5b1 über eine lange Zeitspanne sicher.
  • Nachfolgend wird das Verfahren zur Herstellung der elektrochemischen Zelle beschrieben. Die elektrochemische Zelle liegt als elektrischer Doppelschichtkondensator vor, bei dem die Länge × Breite × Dicke 5 mm × 3 mm × 1 mm beträgt. Die Abmessungen sind aber nicht hieraufbeschränkt.
  • Auf einer ungesinterten Aluminiumoxid-Keramiklage, die den Boden 1a bildet, wird ein den Anschlüssen entsprechendes Muster aufgedruckt. Insbesondere wird ein den sechs inneren Anschlüssen 5a, dem äußeren Kathodenanschluss 5b1, dem äußeren Anodenanschluss 5b2 und den zwei Innenschichtleitungen 5c entsprechendes Muster unter Verwendung von Wolframpaste bedruckt. Das Muster, welches den inneren Anschlüssen 5a entspricht, hat eine Breite von 0,3 mm und die Abstände betragen 0,3 mm.
  • Als nächstes wird eine weitere ungesinterte Aluminiumoxid-Keramiklage ausgestanzt, so dass eine dem Wandteil 1b entsprechende ungesinterte Aluminiumoxid-Keramiklage geformt wird. Die zwei ungesinterten Aluminiumoxid-Keramiklagen, die dem Boden 1a und dem Wandteil 1b entsprechen, werden aufeinander gesetzt und dann bei ungefähr 1500°C zusammengesintert. Dies bildet das Hohlgehäuse 1. Die zwei Innenschichtleitungen 5c werden auf einer Innenschicht des hohlen Gehäuses 1 ausgebildet.
  • Nach dem Formen des hohlen Gehäuses 1 und der Innenschichtleitung 5c wird der Dichtring 2, der aus Kovar besteht, mit einem Hartlötmaterial 4 aus Ag-Cu auf die Öffnung des hohlen Gehäuses 1 gelötet. Auf dem Metallabschnitt, der an der Oberfläche des hohlen Gehäuses 1 freiliegt, wird dann eine Nickelplattierung und eine Goldplattierung ausgeführt. Dadurch wird auf der Fläche des Dichtrings 2 ein Plattierungsfilm gebildet, der als Verbindungsmaterial zum Verschweißen benutzt wird. Ferner werden die inneren Anschlüsse 5a, der äußere Kathodenanschluss 5b1 und der äußere Anodenanschluss 5b2 aus Wolfram-Nickel-Gold geformt, d. h. die Anschlüsse der elektrochemischen Zelle werden gebildet.
  • Nach dem Formen des hohlen Gehäuses 1 und der Anschlüsse wird die Bodenfläche des Hohlraums in dem hohlen Gehäuse 1 einem Sputter-Verfahren unterworfen, um einen reinen Aluminiumfilm mit einer Dicke von 5 μm auszubilden. Außerdem wird ein elektrisch leitfähiger Kleber, in dem Graphit in Phenolharz dispergiert ist, auf dem Aluminiumfilm aufgebracht und gehärtet. Dadurch wird der Schutzfilm 9 mit einer Dicke von 50 μm gebildet, der zwei Aluminiumfilmschichten und die elektrisch leitende Klebeschicht umfasst.
  • Es wird nun ein Nickelüberzug auf eine Platte aus Kovar mit einer Dicke von 0,1 mm aufgebracht und dann wird das Plattenmaterial auf eine Größe von 4,5 mm × 2,5 mm zur Formung des Deckels 3 ausgestanzt.
  • Kommerziell verfügbarer aktivierter Kohlenstoff, Graphit und Polytetrafluorethylen werden in einem Verhältnis von 9:1:1 vermischt und in eine Schicht aus aktiviertem Kohlenstoff mit einer Dicke von 200 μm ausgerollt. Die Schicht aus aktiviertem Kohlenstoff wird dann zur Formung der Kathode 7 und der Anode 6 rechteckig ausgestanzt.
  • Nachdem die Kathode 7 und die Anode 6 hergestellt sind, werden die Kathode 7 und der Schutzfilm 9 mit Hilfe eines elektrisch leitfähigen Klebemittels miteinander verklebt. Und der Deckel 3 und die Anode 6 werden mit einem elektrisch leitfähigen Klebemittel miteinander verklebt.
  • Nach dem Verkleben der Kathode 7 an dem Schutzfilm 9 und dem Verkleben der Anode 6 und dem Deckel 3 wird der Separator 8, der aus Glasfaser besteht, auf der Kathode 7 angeordnet. Das Elektrolyt 10, in welchem 1 mol/L (C2H5)4NB4 in Propylencarbonat (PC) gelöst ist, wird in das hohle Gehäuse 1 injiziert. Dann wird der Deckel 3 auf den Dichtring 2 gelegt und an zwei Stellen durch Punkt-Widerstandschweißen provisorisch an dem Dichtring 2 geheftet. Hiernach wird der gesamte Umfang des Deckels 3 in einer Stickstoffatmosphäre mittels eines Widerstandsnahtverfahrens unter Verwendung von zwei Rollelektroden an den Dichtring 2 angeschweißt.
  • Hiermit ist die elektrochemische Zelle als elektrischer Doppelschichtkondensator geschaffen. Jeder der sechs inneren Anschlüsse 5a ist über ein Abschnittsstück mit dem äußeren Kathodenanschluss 5b1 verbunden, das nicht mit dem Elektrolyt 10 in Kontakt ist.
  • Es wird nun die Funktionsweise der elektrochemischen Zelle beschrieben. Die elektrochemische Zelle liegt als elektrischer Doppelschichtkondensator vor, ist jedoch nicht auf eine solche Bauweise beschränkt.
  • Eingangs sind zwei Typen von elektrischen Doppelschichtkondensatoren (Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2) für den nachfolgenden Vergleich der elektrischen Doppelschichtkondensatoren (Beispiel) vorhanden.
  • Der elektrische Doppelschichtkondensator des Vergleichsbeispiels 1 wird durch Formen nur eines inneren Anschlusses 5a auf der inneren Bodenfläche des hohlen Gehäuses 1 geschaffen, wie es in 4 gezeigt ist. Der Schutzfilm 9 ist mit einer Dicke von 50 μm ausgebildet, was der obigen Ausführungsform entspricht. Die anderen Teile sind mit der obigen Ausführungsform identisch.
  • Der elektrische Doppelschichtkondensator des Vergleichsbeispiels 2 wird durch Formen nur eines inneren Anschlusses 5a auf der inneren Bodenfläche des hohlen Gehäuses 1 erhalten, wie es in 4 gezeigt ist Der Schutzfilm 9 hat eine Dicke von 250 μm und die Kathode 7 und die Anode 6 haben eine Dicke von 100 μm. Die anderen Teile sind mit der obigen Ausführungsform identisch.
  • Jeder elektrische Doppelschichtkondensator (Beispiel, Vergleichsbeispiel 1, Vergleichsbeispiel 2) wird durch einen Reflow-Ofen mit einer Spitzentemperatur bei 260°C zur Ausführung des Aufschmelzlötverfahrens gefördert. Es werden dann die Anfangskapazität und die Fehlerrate jedes elektrischen Doppelschichtkondensators gemessen.
  • Die Anfangskapazität jedes elektrischen Doppelschichtkondensators wird anhand der Zeit berechnet, die notwendig ist, bis die Spannung zwischen der Kathode und der Anode 2 V beträgt, wenn 2,5 V zwischen der Kathode und der Anode angelegt sind, um ein Laden und dann ein Entladen mit einem konstanten Strom von 5 μA auszuführen.
  • Basierend auf der Kapazitätsmessung von 100 elektrischen Doppelschichtkondensatoren wird die Fehlerrate jedes elektrischen Doppelschichtkondensators berechnet. D. h., nachdem kontinuierlich eine Spannung von 2,5 V zwischen der Kathode und der Anode jedes elektrischen Doppelschichtkondensators, die für 1000 h in einem konstanten Temperaturbad von 70°C liegen, angelegt ist, wird die Kapazitätsmessung unter den gleichen Bedingungen wie für die Berechnung der Anfangskapazität durchgeführt. Es wird ein Fehler festgestellt, wenn die Kapazität kleiner oder gleich 10% der Anfangskapazität beträgt. Und die Fehlerrate jedes elektrischen Doppelschichtkondensators wird entsprechend berechnet. Die Testergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
  • Wie in Tabelle 1 gezeigt, haben beim Vergleichsbeispiel 1 (ein innerer Anschluss 5a und Schutzfilm 9 mit einer Dicke von 50 μm) 20% der Proben nach 1000 h eine Kapazität, die 10% oder weniger der Anfangskapazität beträgt Der innere Widerstand dieser Proben war undefiniert und man hat nach einer Untersuchung mit Röntgenstrahlen herausgefunden, dass der innere Anschluss 5a gebrochen war.
  • Beim Vergleichsbeispiel 2 (ein innerer Anschluss 5a und Schutzfilm 9 mit einer Dicke von 250 μm) hatten 5% nach 1000 h eine Kapazität von 10% oder weniger der Anfangskapazität. Die Fehlerrate war beim Vergleichsbeispiel 2 kleiner als beim Vergleichsbeispiel 1. Jedoch verringerte sich die Kapazität aufgrund der dünneren Kathode 7 und der Anode 6. Tabelle 1
    Anzahl der inneren Anschlüsse Anfangskapazität (μAh) Fehlerrate (%)
    Beispiel 6 30 0
    Vergleichsbeispiel 1 1 30 20
    Vergleichsbeispiel 2 1 15 5
  • Von den 100 Proben des Beispiels (sechs innere Anschlüsse 5a, Schutzfilm 9 mit einer Dicke von 50 μm) hatte nach 1000 h keine eine Kapazität von weniger oder gleich 10% der Anfangskapazität. Die inneren Anschlüsse 5a wurden mit Röntgenstrahlen untersucht und man hat herausgefunden, dass entweder keiner oder nur einer der sechs Anschlüsse gebrochen war. Es gab aber keine Proben, bei denen alle sechs Anschlüsse gebrochen waren.
  • Sogar wenn der innere Anschluss 5a aus einem Material besteht, das durch Kontakt mit dem Elektrolyt 10 korrodiert, wies auf diese Weise der elektrische Doppelschichtkondensator weniger Fehler auf und hatte eine höhere Zuverlässigkeit. In dem Beispiel und den Vergleichsbeispielen ist die elektrochemische Zelle als elektrischer Doppelschichtkondensator ausgebildet. Die gleichen Effekte können aber auch erzielt werden, wenn die elektrochemische Zelle als Batterie ausgebildet ist.
  • Die vorliegende Ausführungsform hat die nachfolgend beschriebenen Vorteile.
    • (1) Die Anschlüsse der elektrochemischen Zelle umfassen sechs voneinander beabstandete innere Anschlüsse 5a in dem Hohlraum zur Aufnahme des Elektrolyts 10. Die sechs inneren Anschlüsse 5a sind gemeinsam an die Innenschichtleitungen 5c außerhalb des Hohlraums des hohlen Gehäuses 1 angeschlossen, d. h. an einem Teilstück, das nicht mit dem Elektrolyt 10 in Kontakt ist. Die Innenschichtleitungen 5c sind gemeinsam an den äußeren Kathodenanschluss 5b1 an der Umfangsfläche des hohlen Gehäuses 1 angeschlossen. Aufgrund dessen werden sogar wenn die inneren Anschlüsse 5a durch Kontakt mit dem Elektrolyt 10 korrodieren, die elektrischen Eigenschaften der elektrochemischen Zelle beibehalten, wenn nicht alle inneren Anschlüsse 5a korrodieren und brechen. Infolgedessen weist die elektrochemische Zelle eine hohe Zuverlässigkeit und hohe Kapazität auf.
    • (2) Die zwei Leitungen 5c in der Innenschicht sind an der Umfangsseite des hohlen Gehäuses 1 mit dem äußeren Kathodenanschluss 5b1 verbunden. Aufgrund dessen kann das Elektrolyt 10 verdampfen, sogar wenn eine der Innenschichtleitungen 5c korrodiert und das Elektrolyt 10 den Außenanschluss 5b erreicht. Dadurch wird zuverlässig verhindert, dass der äußere Anschluss 5b korrodiert.
    • (3) Der Schutzfilm 9 ist auf den sechs inneren Anschlüssen 5a auf derjenigen Seite ausgebildet, die mit dem Elektrolyt 10 in Kontakt ist. D. h., der Schutzfilm 9 ist so aufgebracht, dass alle sechs inneren Anschlüsse 5a bedeckt sind. Der Schutzfilm 9 ist aus einem Material gebildet, das im Wesentlichen auf Aluminium oder Kohlenstoff basiert und einen zufriedenstellenden Korrosionswiderstand und einen niedrigen elektrischen Widerstand aufweist. Der Schutzfilm 9 verhindert, dass die sechs inneren Anschlüsse 5a mit dem Elektrolyt 10 in Kontakt kommen und beim Laden bzw. Entladen korrodiert werden. Dadurch wird die Zuverlässigkeit der elektrochemischen Zelle weiter verbessert.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 5 bis 8 beschrieben, wobei man sich hier auf die Unterschiede zur ersten Ausführungsform konzentriert. Die 5 ist eine Querschnittsansicht der elektrochemischen Zelle der zweiten Ausführungsform, die 6 ist eine perspektivische Ansicht eines hohlen Gehäuses, das die elektrochemische Zelle bildet, die 7 ist eine Unteransicht des hohlen Gehäuses und die 8 ist eine Explosionsdarstellung der elektrochemischen Zelle.
  • Ein hohles Gehäuse 1 hat einen Boden, der aus einem ersten Bodenteil 1a1 und einem zweiten Bodenteil 1a2 gebildet ist, die rechteckförmig und plattenartig sind und bodenseitig angeordnet sind, wie in den 5 und 6 dargestellt.
  • Wie in den 7 und 8 gezeigt, sind ein äußerer Kathodenanschluss 5b1, der entsprechend einer Kathode 7 als gemeinsamer äußerer Anschluss dient, und ein äußerer Anodenanschluss 5b2, der einer Anode 6 entspricht, auf der Bodenfläche des ersten Bodenteils 1a1 ausgebildet. Der äußere Kathodenanschluss 5b1 und der äußere Anodenanschluss 5b2 erstrecken sich von der Bodenfläche des hohlen Gehäuses 1 zur Umfangsfläche des hohlen Gehäuses 1, um in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform die Verbindung zur entsprechenden Elektrode zu schaffen.
  • Zwischen dem ersten Bodenteil 1a1 und dem zweiten Bodenteil 1a2 sind sechs Zwischenschichtleitungen L1 ausgebildet. Die sechs Zwischenschichtleitungen L1 sind mit dem äußeren Kathodenanschluss 5b1 an der Außenfläche des hohlen Gehäuses 1 zusammen verbunden und erstrecken sich an einem Mittelteil der Oberseite des ersten Bodenteils 1a1. Jede Zwischenschichtleitung L1 besteht aus wenigstens einem der nachfolgenden Materialien: Wolfram, Molybdän, Nickel, Gold und eine Mischung dieser Materialien, und ist aus einer einzigen Schicht oder einer Anzahl von Schichten gebildet.
  • Durch den zweiten Bodenteil 1a2 erstrecken sich sechs Durchgangsleitungen L2 zwischen dem ersten Bodenteil 1a1 und dem Hohlraum (Aufnahmeraum). Jede der sechs Durchgangsleitungen L2 ist nahe dem Mitteilteil des zweiten Bodenteils 1a2 geformt und mit der entsprechenden Zwischenschichtleitung L1 verbunden. Nur die obere Stirnfläche jeder der sechs Durchgangsleitungen L2 liegt an der Bodenfläche des Hohlraums bloß.
  • In der zweiten Ausführungsform bildet die obere Stirnfläche jeder Durchgangsleitung L2 einen inneren Anschluss 5a. Die Durchgangsleitungen L2 und die Zwischenschichtleitungen L1 bilden die Innenschichtleitung 5c.
  • Jede Durchgangsleitung L2 besteht aus wenigstens einem der nachfolgenden Materialien Wolfram, Molybdän, Nickel, Gold und eine Mischung aus diesen Materialien und ist durch eine einzige Schicht oder eine Mehrzahl von Schichten geformt. Entsprechend sind das hohle Gehäuse 1 und die Durchgangsleitungen L2 zusammengesintert und ausgebildet. Alternativ kann eine Paste, die mit Kohlenstoff und Harz vermischt ist, für die Durchgangsleitungen L2 verwendet werden. In solch einem Fall kann, nachdem der hohle Gehäuse 1 gesintert ist, jedes Durchgangsloch mit Paste gefüllt werden, um die Prozessgenauigkeit zu verbessern. Des Weiteren wird Korrosion, die auftritt, wenn das Elektrolyt 10 kontaktiert wird, weiter unterdrückt.
  • In der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform hält eine zunehmende Anzahl (Stückzahl) von inneren Anschlüssen 5a, die durch die Durchgangsleitungen L2 geformt sind, die elektrische Funktion der elektrochemischen Zelle über eine lange Zeitspanne aufrecht. Außerdem ist die in der Bodenfläche des Hohlraums freiliegende Fläche für die inneren Anschlüsse 5a, die durch die Durchgangsleitungen L2 gebildet sind, verglichen mit dem inneren Anschluss 5a der ersten Ausführungsform, reduziert. Somit verhindern die inneren Anschlüsse 5a, die durch die Durchgangsleitungen L2 geformt sind, Kurzschlüsse zwischen den inneren Anschlüssen 5a, die durch das Verrutschen einer zur Herstellung von Muster verwendeten Maske bewirkt würden, und reduzieren die Häufigkeit, mit denen sie mit dem Elektrolyt 10 in Kontakt kommen.
  • Der Schutzfilm 9 ist auf der Bodenfläche des Hohlraums des hohlen Gehäuses 1 zwischen den Durchgangsleitungen L2 (innere Anschlüsse 5a) und der Kathode 7 in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform ausgebildet.
  • Der Schutzfilm 9 wird durch Aufbringen einer Maske auf der Seitenfläche des Hohlraums des hohlen Gehäuses 1 und durch Sputtern, thermisches Spritzen, Aufbringen einer Paste oder dergleichen in dem Hohlraum ausgebildet. Der Schutzfilm 9, der durch ein solches Verfahren geschaffen wird, hat am Rand der Bodenfläche des Hohlraums eine sprödere Dünnschichtqualität (Dünnschicht mit vielen kleinen Löchern) als nahe dem Mittelbereich des Hohlraums. Da die inneren Anschlüsse 5a der vorliegenden Ausführungsform nahe dem Mittelbereich des zweiten Bodenteils 1a2 ausgebildet sind, werden die inneren Anschlüsse 5a nicht durch den Schutzfilm 9 geschützt, wo die Dünnschicht spröder ist und sie werden durch den Schutzfilm 9 geschützt, wo die Dünnschichtqualität besser ist.
  • Zusätzlich zu den Vorteilen (1) bis (3) der ersten Ausführungsform weist die vorliegende Ausführungsform die nachfolgenden Vorteile auf.
    • (4) Die Anschlüsse der elektrochemischen Zelle weisen auf der Bodenfläche des Hohlraums, der das Elektrolyt 10 aufnimmt, sechs voneinander beabstandete Durchgangsleitungen L2 auf. Nur die obere Stirnfläche (innerer Anschluss 5a) jeder der sechs Durchgangsleitungen L2 liegt in der Bodenfläche des Hohlraums bloß. Die Durchgangsleitungen L2 sind gemeinsam mit der Kathode 7 verbunden. Da die freiliegende Fläche reduziert ist, reduzieren die inneren Anschlüsse 5a, die durch die Durchgangsleitung L2 gebildet sind, die Häufigkeit, mit der sie mit dem Elektrolyt 10 in Kontakt kommen. Dadurch wird die Zuverlässigkeit der elektrochemischen Zelle weiter erhöht.
    • (5) Außerdem kann, wenn die inneren Anschlüsse 5a mit der gleichen Gesamtfläche ausgebildet werden, die Anzahl der inneren Anschlüsse 5a durch Reduzieren der Fläche jedes inneren Anschlusses 5a erhöht werden. Dadurch wird die Zuverlässigkeit der elektrochemischen Zelle weiter erhöht.
    • (6) Jede der sechs Durchgangsleitungen L2 ist nahe dem Mittelbereich des zweiten Bodenteils 1a2 ausgebildet. Da die inneren Anschlüsse 5a nahe dem Mittelbereich des zweiten Bodenteils 1a2 ausgebildet sind, sind deswegen alle inneren Anschlüsse 5a durch den Schutzfilm 9 dort geschützt, wo die Qualität zufriedenstellend ist.

Claims (6)

  1. Elektrochemische Zelle, mit einem hohlen Gehäuse (1), das einen Aufnahmeraum zum Aufnehmen eines Elektrodenpaars (6, 7) und eines Elektrolyts (10) aufweist, wobei das hohle Gehäuse (1) einen plattenförmigen Boden (1a) und einen rahmenförmigen Wandteil (1b), der entlang des Umfangs des Bodens (1a) verläuft, aufweist, mehreren inneren Anschlüssen (5a), die gemeinsam an nur einer Elektrode (7) des Elektrodenpaares (6, 7) angeschlossen sind und auf der Oberseite des Bodens (1a), die dem Aufnahmeraum zugewandt ist, ausgebildet sind, einem gemeinsamen äußeren Anschluss (5b1), der auf der Außenfläche des hohlen Gehäuses (1) ausgebildet ist, und mehreren Innenschichtleitungen (5c), wobei die inneren Anschlüsse (5a) über die mehreren Innenschichtleitungen (5c) an den gemeinsamen äußeren Anschluss (5b1) außerhalb des Aufnahmeraums angeschlossen sind.
  2. Elektrochemische Zelle, mit einem hohlen Gehäuse (1), das einen Aufnahmeraum zum Aufnehmen eines Elektrodenpaars (6, 7) und eines Elektrolyts (10) aufweist, wobei das hohle Gehäuse (1) einen plattenförmigen Boden (1a) und einen rahmenförmigen Wandteil (1b), der entlang des Umfangs des Bodens (1a) verläuft, aufweist, wobei der Boden (1a) aus einem ersten Bodenteil (1a1) und einem zweiten Bodenteil (1a2) ausgebildet ist, wobei der zweite Bodenteil (1a2) auf dem ersten Bodenteil (1a1) angeordnet ist, einem gemeinsamen äußeren Anschluss (5b1), der auf der Außenfläche des hohlen Gehäuses (1) ausgebildet ist, wobei zwischen dem ersten Bodenteil (1a1) und dem zweiten Bodenteil (1a2) Zwischenschichtleitungen (L1) ausgebildet sind, die sich an einem Mittelteil der Oberseite des ersten Bodenteils (1a1) erstrecken, und Durchgangsleitungen (L2), die sich durch den zweiten Bodenteil (1a2) zwischen dem ersten Bodenteil (1a1) und dem Aufnahmeraum erstrecken und wobei jede der Durchgangsleitungen (L2) nahe dem Mittelteil des zweiten Bodenteils (1a2) geformt und mit der entsprechenden Zwischenschichtleitung (L1) verbunden ist, wobei obere Stirnflächen der Durchgangsleitungen (L2) innere Anschlüsse (5a) sind, die an der Oberfläche des zweiten Bodenteils (1a2) dem Aufnahmeraum zugewandt freiliegen, wobei die Zwischenschichtleitungen (L1) mit dem gemeinsamen äußeren Anschluss (5b1) verbunden sind, und wobei die inneren Anschlüsse (5a) gemeinsam an nur einer Elektrode (7) des Elektrodenpaars (6, 7) angeschlossen sind.
  3. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Anschlüsse (5a), der äußere Anschluss (5b1) und die Innenschichtleitungen (5c) aus wenigstens einem der nachfolgenden Materialien bestehen: Wolfram, Molybdän, Nickel, Gold und eine Mischung dieser Materialien, und dass sie aus einer einzigen Schicht oder mehreren Schichten geformt sind.
  4. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Anschlüsse (5a), die Zwischenschichtleitungen (L1) und die Durchgangsleitungen (L2) aus wenigstens einem der nachfolgenden Materialien bestehen: Wolfram, Molybdän, Nickel, Gold und einer Mischung dieser Materialien, und dass sie aus einer einzigen Schicht oder mehreren Schichten geformt sind.
  5. Elektrochemische Zelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Anschlüsse (5a) und die Durchgangsleitungen (L2) aus einem elektrisch leitenden Material bestehen, das im Wesentlichen aus Kohlenstoff besteht, und die Zwischenschichtleitungen (L1) aus wenigstens einem der nachfolgenden Materialien bestehen: Wolfram, Molybdän, Nickel, Gold und eine Mischung dieser Materialien, und dass sie aus einer einzigen Schicht oder mehreren Schichten geformt sind.
  6. Elektrochemische Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das hohle Gehäuse (1) aus Keramik besteht, die wenigstens eine der nachfolgenden Materialen umfasst: Aluminiumoxid, Siliziumnitrid, Zirkonium, Siliziumkarbid, Aluminiumnitrid, Mullit und eine Mischung aus diesen Materialien.
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