JP2006092798A - 電気化学セルおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 樹脂材料からなり箱状に形成されたベース部材11と、金属材料からなりベース部材11の内部から外部に貫通固定される第1の集電端子15および第2の集電端子と、ベース部材に溶着される樹脂材料からなるカバー部材13で電気化学セルを構成する。
【選択図】 図1
Description
容器が、底部と底部の外周に沿って底部の上面に設けられた側部とを一体形成したベース部材と、底部の上面に設けられ、ベース部材の内側から外側へ貫通し、底部と接する面と反対側の面が一対の電極の一方と接する金属材料からなる第1の集電端子と、側部のベース部材と接する面と反対側の面の全周にわたって接合され、樹脂材料からなるカバー部材と、 カバー部材に取り付けられ、カバー部材の内側から外側へ貫通し、一対の電極のもう一方と接する金属材料からなる第2の集電端子とを備えたことを特徴とするものである。
図1および図2、図3においては、11は凹部11aを有する箱状に形成された樹脂材料からなるベース部材で、ベース部材11の凹部11aの内側から外側に、ベース部材11の壁面を貫通する第1の集電端子15および第2の集電端子16で容器を構成する。また、正極活物質101と第1の集電端子15とは導電性接着剤で貼りあわせ、凹部11aに正極活物質101と重ねあわせてセパレータ102を収納し、負極活物質102と第2の集電端子16とは導電接着剤で張り合わせ、図示しない電解質を収納する。また、ベース部材11とカバー部材13とを重ね合わせて溶着する。また、第1の集電端子15および第2の集電端子16にはステンレス、もしくは、アルミニウムが用いられる。
電解液の溶媒としては、電気二重層キャパシタや非水二次電池を例とすると、従来の非水溶媒が用いられる。この非水溶媒には、環状エステル類、鎖状エステル類、環状エーテル類、鎖状エーテル類、等が含まれる。リフロー実装を考慮すると、γ―ブチロラクトン(γBL)やプロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、等から選ばれる単独または複合物で用いることができる。
ベース部材31はポリフェニレンサルファイドを、第1の集電端子35および第2の集電端子36はステンレスの18Cr−12Ni−Mo−Cu鋼を用いた。また、第1の集電端子15がベース部材11の外壁に延出する部位と、第2の集電端子16がベース部材11の外壁に延出する部位とが同一平面上に位置する構成とした。また、第1の集電端子35および第2の集電端子36がベース部材31の外壁に延出する部位には、実装基板とはんだ接合を容易とするために錫めっきを施した。また、カバー部材33に注入口33aを設置し、カバー部材33をベース部材31に溶着したのちに電解質を注入し栓部材37により封止する構成とした。また、活物質は市販の活性炭に導電剤としてのカーボンブラックと、バインダーとしてPTFEを混練して作製した。混練物をロールプレスで圧延してシート状にし、切断して正極活物質301と負極活物質303とした。電解質は(C2H5)4NBF4を、PCに溶かしたものを用いた。ここで、電気化学セルの組立方法としては、ベース部材成形型内に第1の集電端子35および第2の集電端子36を配置し、ポリフェニレンサルファイド樹脂を注入して凹部31aを有する箱状のベース部材31を成形する。第1の集電端子35と正極活物質301とを接着したのち、凹部31aにセパレータ302を収め、第2の集電端子36と負極活物質303とを接着した。次にベース部材31とカバー部材33とを重ねあわせ、摩擦加熱工法の超音波溶着をおこなったのち、電解質を注入口33aから注入し、注入口33aと栓部材37を勘合し、栓部材38を加熱溶着により封止をおこなった。
ベース部材51とカバー部材の接合には、超音波溶着を用い、具体的には、超音波振動体をカバー部材に均等に押し当てて振動させた。ベース部材51とカバー部材の接触面の樹脂が摩擦により発熱し溶融する。超音波振動を停止することにより溶融樹脂が冷却され固化するとともにベース部材51とカバー部材が接合する。
この溶着の後、枠部材52とつながるブリッジ58をフープから切り離し、電気化学セルを作製した。 電気化学セルの封止性を評価するため、フッ素系液体に浸漬してリークテストをおこなったところ、10-5atm・cc/sec以上の封止性を有していることを確認した。また、この電気化学セルを、予備加熱が140℃・1分、本加熱が220℃以上の時間が20秒でピーク温度が240℃のリフロー炉を通してはんだ付けをおこない、はんだ付け前と後での特性に変化がないことを確認した。
12,32、52 枠部材
13、33 カバー部材
15,35,55 第1の集電端子
16,36,56 第2の集電端子
61 正極缶
62 ガスケット
63 負極缶
65a 正極端子
65b 負極端子
601 正極
602 セパレータ
603 負極
Claims (14)
- セパレータと、前記セパレータの上下面に配置された一対の電極と、前記セパレータ及び前記一対の電極に含浸された電解質を収容する容器からなる電気化学セルであって、
前記容器が、底部と前記底部の外周に沿って前記底部の上面に設けられた側部とを一体形成したベース部材と、
前記底部の上面に設けられ、前記ベース部材の内側から外側へ貫通し、前記底部と接する面と反対側の面が前記一対の電極の一方と接する金属材料からなる第1の集電端子と、
前記側部に取り付けられ、前記ベース部材の内側から外側へ貫通し、前記一対の電極のもう一方と接する金属材料からなる第2の集電端子と、
前記側部の前記底部と接する面と反対側の面の全周にわたって接合され、樹脂材料からなるカバー部材と、を備えたことを特徴とする電気化学セル。 - 前記カバー部材と前記ベース部材とが溶着されていることを特徴とする請求項1記載の電気化学セル。
- 前記第1および第2の集電端子がステンレス、アルミニウムの何れかからなる材料で構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の電気化学セル。
- 前記ベース部材及びカバー部材が熱可塑性樹脂ポリイミド系、ポリスチレン系、ポリフェニレンサルファイド系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリエーテル系の何れかからなる材料で構成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の電気化学セル。
- 前記カバー部材に設けられた注入口に栓部材が接合されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の電気化学セル。
- 前記第1の集電端子の他端の一部および、前記第2の集電端子の前記ベース部材から延出している一端の一部が互いに同一平面上にある面を有することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の電気化学セル。
- セパレータと、前記セパレータの上下面に配置された一対の電極と、前記セパレータ及び前記一対の電極に含浸された電解質を収容する容器からなる電気化学セルであって、
前記容器が、底部と前記底部の外周に沿って前記底部の上面に設けられた側部とを一体形成したベース部材と、
前記底部の上面に設けられ、前記ベース部材の内側から外側へ貫通し、前記底部と接する面と反対側の面が前記一対の電極の一方と接する金属材料からなる第1の集電端子と、
前記側部の前記ベース部材と接する面と反対側の面の全周にわたって接合され、樹脂材料からなるカバー部材と、 前記カバー部材に取り付けられ、前記カバー部材の内側から外側へ貫通し、前記一対の電極のもう一方と接する金属材料からなる第2の集電端子と
を備えたことを特徴とする電気化学セル。 - 前記カバー部材と前記ベース部材とが溶着されていることを特徴とする請求項7記載の電気化学セル。
- 前記導電性端子がステンレス、アルミニウムの何れかからなる材料で構成されていることを特徴とする請求項7または8記載の電気化学セル。
- 前記ベース部材及びカバー部材が熱可塑性樹脂ポリイミド系、ポリスチレン系、ポリフェニレンサルファイド系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリエーテル系の何れかからなる材料で構成されていることを特徴とする請求項7から9のいずれか一項に記載の電気化学セル。
- 前記カバー部材に設けられた注入口に栓部材が接合されていることを特徴とする請求項7から10のいずれか一項に記載の電気化学セル。
- 前記第1の集電端子の他端の一部および、前記第2の集電端子の前記ベース部材から延出している一端の一部が互いに同一平面上にある面を有することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の電気化学セル。
- フープに形成された第1の集電端子とフープに形成された第2の集電端子とをベース部材の成形型内に配置する工程と、
前記成形型内に樹脂材料を注入してベース部材を箱状に成形する工程と、
前記一対の電極のうち一方の電極を前記第1の集電端子に接着する工程と、
前記一方の電極の前記第1の集電端子と接する面と対向する面に前記セパレータと前記一対の電極のうち他方の電極を配置する工程と、
前記ベース部材と前記カバー部材とを重ね合わせ、溶融接合する工程とを有する電気化学セルの製造方法。 - 前記ベース部材と前記カバー部材とを重ね合わせた後、前記カバー部材に超音波振動を加え、摩擦溶着することを特徴とする請求項13に記載の電気化学セルの製造方法。
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