JP2005520344A - コップ形ケーシング及びケーシングを有するコンデンサ - Google Patents

Abstract

少なくとも２つの電極を有している電気化学セル用のカバー部（５）付ケーシング（１）が提案されており、カバー部にもケーシング底部にも、凹部（５Ｂ，１０Ｂ）が、電極のコンタクト接続のために構成されている。
その際、凹部は、ケーシング底部内に先が次第に細くなるような断面を有しており、その結果、各凹部と各電極との間に、容易に溶接することができる特に大きなコンタクト接続面を形成することができる。

Description

各伝記化学セルの各電極、例えば、コンデンサ又はバッテリは、コップ形ケーシング内に収容されることが屡々ある。このケーシングは、一方では、底部によって限定され、他方では、カバー部によってふさがれている。カバー部上には、一般的に２つの電気端子があって、コップ状の内部に設けられた電極のコンタクト接続のために用いられる。その際、各電極に、付加的な、導電材料製コンダクタが取り付けられているか、又は、各電極の突出領域が、突出したコンダクタが形成されるように切り揃えられている。このコンダクタは、ネジ留め結合部を用いて各電気端子と結合されるか（例えば、図１Ａ参照）、又は、溶接によって各電気端子と固定して結合されている。各電極と各電気端子との間の、そのようなコンタクト接続は、実施するのが難しく、従って、製造の際に非常に時間がかかり、つまり、コスト高でもある。

電気化学セル用のコップ形ケーシングの他の変形例では、各電極は、内側に向かって配向された各凹部を用いて、例えば、カバー部及びケーシング底部の内壁に設けられた、矩形状の横断面とコンタクト接続されている。この場合、ケーシングのコップには、一方の電極の電位が印加され、他方の電極の電位が印加されているカバー部から電気的に絶縁される必要がある。図２Ａ及び２Ｂに示されているように、この凹部は、各電極の突出領域にコンタクト接続されており、その際、一般的に、各凹部と各電極との間の小さなコンタクト接続面しか設けられない。その種のコンタクト接続個所は、更に、例えば、レーザを用いて溶接されていることが屡々である。レーザビームは凹部の領域内で円錐状であることがよくあるので、矩形状の各凹部で凹部の外側エッジのところでレーザが減衰させられ、その結果、レーザの非常に低いエネルギしか、凹部の内側に入らなくなってしまい、その結果、凹部は、各電極と不十分にしか溶接されなくなってしまう（例えば、図２Ｂ参照）。

その際、コンデンサ及びバッテリでは、異なった極性の両電極間に、電解質溶液を吸い込んだ多孔質のセパレータが設けられ、その結果、両電極は、電解質溶液とコンタクト接続する。

従来技術のケーシングでは、ケーシングとカバー部とに異なる電位が印加されている場合、電気絶縁部、例えば、プラスチック射出成形部が、ケーシングとカバー部との間に設けられていることがよくある（図１Ａ）。更に、その際、パッキンリングが設けられており、このパッキンリングは、ケーシングをカバー部で密にふさぎ、その結果、電解質溶液が周囲環境内に達することはなくなる。そのような実施例は、複雑な構造に基づいて、相応の長さを必要とし、従って、組み立てコストが膨大なものとなってしまう。

従って、本発明の課題は、各電極とカバー部並びにケーシングとを特に簡単にコンタクト接続することができる、電気化学セル用のコップ状のケーシングを提供することにある。

この課題は、請求項１記載のケーシングにより解決される。ケーシングの有利な実施例は、従属請求項に記載されている。

本発明は、少なくとも２つの電極を有している電気化学セル用のコップ形ケーシングにおいて、カバー部を有しており、該カバー部内に、内側に配向された第１の凹部が、第１の電極のコンタクト接続のために構成されており、ケーシング底部内に、内側に配向された第２の凹部が、第２の電極のコンタクト接続のために構成されている。その際、第１及び第２の凹部は、ケーシングの内部に向かって先が次第に細くなるような横断面を有している。

本発明のケーシングの利点は、第１及び第２の凹部の先が次第に細くなるような横断面に基づいて、凹部と各電極との間に、従来技術のケーシングの場合よりもずっと多数のコンタクト接続面が得られる点にある。更に、凹部の特別な形状によって、凹部と電極との間に最大の力結合を達成することができる。各凹部が、ケーシングの内部に向かって先が次第に細くなるような横断面を有していることに基づいて、コンタクト接続個所を、例えば、レーザビームを用いて溶接する場合、凹部内に高いエネルギを入力することが特に簡単にでき、その結果、各電極を特に良好に凹部に溶接することができる（例えば、図３Ｂ参照）。

ケーシングの有利な実施例では、第１及び第２の凹部は、カバー部及びケーシング底部の拡がり方向の大部分に亘って直線状に延びている。そのように構成されたケーシングは、凹部の空間的に長い拡がりによって、各凹部と各電極との間に特に大きなコンタクト接続面が提供されるという利点が得られる。

本発明の別の変形実施例では、第１及び第２の凹部は、カバー部の内側乃至ケーシング底部の内側に取り付けられた各々別個の構成部品から形成されている。これは、例えば、溶接又はリベット締めによって行うことができる。

本発明のケーシングの材料は、例えば、一連のアルミニウム合金、例えば、アルミニウム９９．５又はアルミニウム９９．９、アルミニウム展伸用合金を含むとよい。この各材料の利点は、一方では、良好な導電性にあり、その結果、この材料には、各電極の電位を良好に印加することができ、他方では、良好な変形特性を有しており、その結果、例えば、押出加工によって容易に加工することができる。この材料製の本発明のケーシングでは、例えば、第１及び第２の凹部は、押出加工を用いて形成することができる。このようにして、凹部は、特に有利に、１ステップで、ケーシング及びカバー部と共に形成することができる。

本発明のケーシングの別の有利な実施例では、電気絶縁構成部品は、カバー部のエッジの周囲に延在していて、カバー部とケーシングの壁との間でのシーリング及び電気絶縁のために設けられている（図４Ａ参照）。この電気絶縁構成部品を用いて、本発明のケーシングは、特に簡単に、同時にシーリングすることも、カバー部をケーシングから電気的に絶縁することもできる。従って、２つの機能（シーリング及び電気的絶縁）を唯一の構成部品中に特に有利に統合することができる。

２つの構成部品からなる従来技術のシーリング及び絶縁と異なって、本発明の一体化した電気絶縁構成部品により、本発明のケーシングをカバー部の領域内に特に簡単に組み立てることができるようになる。

別の実施例では、電気絶縁構成部品の第１の領域は、カバー部のエッジを囲むようにケーシングインナーの外側に設けられていて、凹部を有しており、ケーシングのエッジは、ケーシングインナーに対してカバー部の周囲を囲むように折り返されている。その際、凹部を有する、この領域により、特に簡単に、ケーシングにフランジを付けることができるようになり、特に高い信頼度でシーリングすることができるようになる。

電気絶縁構成部品は、ゴム、例えば、アクリルニトリルブタジエンゴムを有するとよい。

別の構成では、本発明は、コップ形ケーシングを有するコンデンサである電気化学セルに関する。ケーシングの内部に、各電極層として成形された第１の電極及び第２の電極を含む積層部が収容されている。各電極層間に、場合によっては、電解質溶液を吸い込んだ、平坦に形成されたセパレータが設けられている。積層部の端面は、カバー部乃至ケーシング底部に対向している（例えば、図３Ａ参照）。積層部の各端面から、各々第１の電極層又は第２の電極層のどちらかのエッジ領域が突出していて、凹部とのコンタクト接続個所で、コンタクト接続面が拡張するように折り返されている。つまり、例えば、積層の上側端面から、第１の電極層の領域が突出し、ケーシング底部に対向する端面から、第２の電極層の領域が向き合っている（図３Ａ参照）。その際、カバー部の内側に設けられた凹部は、第１の電極層の突出領域にコンタクト接続され、その結果、カバー部に、第１の電極層の電位が印加される。ケーシング底部に成形された凹部は、第２の電極層の突出領域にコンタクト接続され、その結果、ケーシングコップには、第２の電極層の電位が印加される。

有利には、各凹部と各電極層とのコンタクト接続個所は溶接される。この場合、特に密接なコンタクト接続が、各凹部と各電極層との間に形成される。その際、各コンタクト接続層をレーザ溶接することができる。ケーシングの内側に向かって先が次第に細くなるように形成された、凹部の特別な横断面形状に基づいて、レーザビームを用いて、特に高いエネルギを溶接個所に送ることができ、その結果、レーザビームを用いて特に良好に溶接することができる。その際、ここで説明している積層は、コンデンサ巻回体となるように巻回することができる。

以下、本発明について、図示の実施例を用いて詳細に説明する。

図１Ａは、各電極層を有する積層の、従来技術のコンデンサを示す。

図１Ｂは、ケーシング内に収容することができる従来技術のコンデンサ巻回体を示す。

図２Ａ及び２Ｂは、矩形横断面の凹部を有する従来技術のコンデンサの横断面を詳細に示した図である。

図３Ａ及び３Ｂは、本発明のケーシングを備えたコンデンサの横断面を詳細に示した図である。

図４Ａ及び４Ｂは、本発明のケーシングの別の変形実施例を有するコンデンサの横断面図及び平面図である。

図１Ａには、従来技術のケーシングを有するコンデンサが示されている。コンデンサケーシング１内には、第２の電極層１７の第１の電極層１６と、その間に設けられたセパレータ１４とからなる積層が設けられている。セパレータは、通常のように、電解質溶液で含浸されている。ケーシング１のカバー部５には、電気端子２５が設けられており、第１乃至第２の電極層は、各電極層に取り付けられた導体５０を介してコンタクト接続されている。各電気端子と各電極層との、そのようなコンタクト接続は、上述のように、非常にコスト上有利に構成することができる。

図１Ａに示された積層の代わりに、コンデンサ巻回体をケーシング内に収容してもよい。その際、コアとなる管乃至軸ピン（これを除去した後、孔２０が残り続ける）の周囲に、第１の電極層１６、セパレータ１４、並びに、第２の電極層１７が巻回されている。コンデンサの、この実施例でも、各々の電極層は、突出した導体５０を介してコンタクト接続されている。

図２Ａには、従来技術のケーシングを備えたコンデンサの別の実施例が示されている。ケーシング１内にコンデンサ巻回部１５が導入されていることが分かり、その際、コンデンサ巻回体１５の中心には、孔２０があり、この孔は、コアとなる管乃至軸ピンが取り除かれた後残り続ける。電気端子２５を有するカバー部５は、内側に配向された、横断面が矩形状の凹部５ａを有しており、この凹部は、第２の電極層１６の突出領域１６ａとコンタクト接続する。コンデンサのカバー部には、第１の電極層の電位が印加されている。ケーシング底部には、第２の凹部１０ａが設けられており、この凹部は、横断面が同様に矩形状であり、その際、この凹部は、第２の電極層１７の突出領域１７ａとコンタクト接続する。ケーシングコップには、第２の電極層の電位が印加される。電気絶縁のために、ケーシングコップとカバー部との間に電気絶縁部６が設けられている。更に、パッキンリング７が設けられている。図２Ｂには、図２Ａで、１１で示した円部分が拡大して示されている。第２の凹部１０ａは、この場合、矩形状の横断面に基づいて、第２の電極層１７の突出領域１７Ａに対して、非常に小さなコンタクト接続面１７Ｃしか有していない。更に、レーザビームの円錐状部分３０が略示されている。凹部１０Ａの外側エッジ１０Ｂがレーザの円錐部分３０内に入っており、従って、凹部内にエネルギが入るのが低減される。エネルギが入るのが、このように低減することにより、溶接の際に、凹部１０Ａと、第２の電極層の突出領域１７Ａとのコンタクト接続面１７Ｃとを良好に結合することができなくなってしまう。

図３Ａには、本発明のケーシングを有するコンデンサが示されている。カバー部５内には、コップの底にも、内側に配向された凹部５Ｂ乃至１０Ｂが設けられている。両凹部は、横断面が内側に向かって先が次第に細くなるように形成されている。図３Ｂには、図３Ａで１２で示された円部分が拡大して示されている。凹部１０Ｂの横断面が先が次第に細くなるように形成されているので、凹部と、第２の電極層１７の突出領域１７Ａとの間に特に大きなコンタクト接続面１７Ｄが形成されることが分かる。その際、コンタクト接続個所に、電極層の突出領域が、場合によっては２つ又はそれ以上の電極層が相互に重なって圧縮されるように折り曲げられ、その結果、各凹部と各電極層とが特に良好にコンタクト接続するようになる。更に、ここには略示されている円錐状のレーザビーム３０が、凹部のエッジによって弱められないことが明らかに分かり、その結果、レーザビームのエネルギを特に良好に供給することができ、従って、凹部と、電極層の突出領域とのコンタクト接続個所１７Ｄとの、特に良好な溶接が可能となる。

図４Ａには、本発明のケーシングの別の変形実施例を有するコンデンサが示されている。この場合、凹部は、カバー部内にもコップの底部内にも成型されていることが分かる。各凹部を、このように特別に成型することによって、各凹部と各電極層との間に特に大きなコンタクト接続面を形成することができる。更に、電気絶縁構成部品が設けられている。この構成部品２１は、カバー部５とケーシング１の壁との間に密接に設けられており、従って、それと同時に、カバー部を電気的にケーシングから絶縁し、それと共に、ケーシングをシーリングする。電気絶縁構成部品の第１の領域２１Ａは、ケーシングインナーの外側にカバー部を囲むように設けられており、ケーシングのエッジが折り返されている凹部２１Ｃを有している。従って、特に簡単に、電気絶縁構成部品２１を用いてフランジを付けることができる。更に、ケーシングの内部に電気絶縁構成部品の第２の領域２１Ｂが設けられており、第２の領域２１Ｂは、ケーシングの壁部と第１の電極層の突出エッジ領域１６Ａとの間に設けられている。この領域２１Ｂは、特に簡単に、電極の突出エッジ領域をケーシングから絶縁する。ケーシングの壁内には、周囲を囲むように凹部２６が、付加的な電気絶縁構成部品２１を固定するビードの形式で成型されている。

図４Ｂには、図４Ａに示されたケーシングのカバー部の平面図が示されている。スター状に設けられた６個の凹部５Ｂが、ケーシングカバー部内に設けられていて、それにより、電極層と特に密接にコンタクト接続を形成することができる。更に、ケーシングには、１つ又は複数の電気端子２５が構成されている。

本発明は、図示の実施例に限定されない。ケーシング内の凹部の個数に関しても、凹部の成型に関しても別の変形実施例が可能である。各凹部を用いてコンタクト接続される各電極は、同様に種々に成型することができる。例えば、図示の積層の他に、巻き枠、又は、他のように成形された電極にしてもよい。

各電極層を有する積層の、従来技術のコンデンサを示す図 ケーシング内に収容することができる従来技術のコンデンサ巻回体を示す図 矩形横断面の凹部を有する従来技術のコンデンサの横断面を詳細に示した図 矩形横断面の凹部を有する従来技術のコンデンサの横断面の一部を更に詳細に示した図 本発明のケーシングを備えたコンデンサの横断面を詳細に示した図 本発明のケーシングを備えたコンデンサの横断面の一部を更に詳細に示した図 本発明のケーシングの別の変形実施例を有するコンデンサの横断面図 本発明のケーシングの別の変形実施例を有するコンデンサの平面図

Claims (12)

1. 少なくとも２つの電極（１６，１７）を有している電気化学セル用のコップ形ケーシング（１）において、
   カバー部（５）を有しており、該カバー部（５）内に、内側に配向された第１の凹部（５Ｂ）が、前記第１の電極（１６）のコンタクト接続のために構成されており、
   ケーシング底部（１０）内に、内側に配向された第２の凹部（１０Ｂ）が、第２の電極（１７）のコンタクト接続のために構成されており、
   前記第１及び第２の凹部（５Ｂ，１０Ｂ）は、ケーシングの内部に向かって先が次第に細くなるような横断面を有している
   ことを特徴とするケーシング。
2. 第１及び第２の凹部は、カバー部及びケーシング底部の拡がり方向の大部分に亘って直線状に延びている請求項１記載のケーシング。
3. 第１及び第２の凹部は、各々別個の構成部品から形成されている請求項１又は２記載のケーシング。
4. ケーシング及びカバー部の材料は、アルミニウム又はアルミニウムマイロナイト合金を含む請求項１から３迄の何れか１記載のケーシング。
5. 電気的に絶縁された構成部品（２１）は、カバー部（５）のエッジの周囲に延在していて、前記カバー部（５）とケーシング（１）の壁との間でのシーリング及び電気絶縁のために設けられている請求項１から４迄の何れか１記載のケーシング。
6. 電気絶縁構成部品（２１）の第１の領域（２１Ａ）は、カバー部（５）の周囲を囲むようにケーシングインナーの外側に設けられていて、凹部（２１ｃ）を有しており、
   ケーシングのエッジ（１Ａ）は、ケーシングインナーに対してカバー部の周囲を囲むように折り返されており、該構成により、折り返されたエッジが、電気絶縁構成部品の凹部内に設けられている請求項１から５迄の何れか１記載のケーシング。
7. 電気絶縁構成部品は、ゴムを含む請求項５又は６記載のケーシング。
8. 請求項１から７迄の何れか１記載のコップ形ケーシング（１）を有するコンデンサとして構成された電気化学セルにおいて、
   各電極層として成形された第１の電極（１６）及び第２の電極（１７）を含む積層部が、前記積層部の端面が、カバー部（５）とケーシング底部（１０）とに対向して配設されているように、ケーシング内に収容されており、
   前記積層部の各端面から、各々第１の電極層（１６Ａ）又は第２の電極層（１７Ａ）のどちらかのエッジ領域が突出していて、凹部（５Ｂ，１０Ｂ）とのコンタクト接続個所で、コンタクト接続面が拡張するように折り返されていることを特徴とする電気化学セル。
9. 請求項５から７迄の何れか１記載のコップ形ケーシング（１）を有するコンデンサとして構成された電気化学セルにおいて、
   交番する各電極層として成形された第１の電極（１６）及び第２の電極（１７）を含む積層部が、各電極層の外側エッジを形成する前記積層部の各端面が、カバー部（５）とケーシング底部（１０）とに対向して配設されているように、ケーシング内に収容されており、
   前記積層部の各端面から、各々第１の電極層（１６Ａ）又は第２の電極層（１７Ａ）のどちらかのエッジ領域が突出していて、凹部（５Ｂ，１０Ｂ）とのコンタクト接続個所で、コンタクト接続面が拡張するように折り返されており、
   前記電気絶縁構成部品（２１）の第２の領域（２１Ｂ）は、前記ケーシングの内側に設けられていて、前記ケーシングの壁と、第１の電極層（１６Ａ）又は第２の電極層（１７Ａ）の折り返されたエッジ領域との間の電気絶縁のために設けられていることを特徴とする電気化学セル。
10. 各凹部と各電極層とのコンタクト接続個所は、溶接されている前述の１請求項記載のコンデンサ。
11. 各コンタクト接続個所はレーザ溶接されている前述の１請求項記載のコンデンサ。
12. 積層部は、１つのコンデンサ巻回体となるように巻回されている請求項８から１１迄の何れか１記載のコンデンサ。

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