JP2006221931A - 薄型電気化学セル及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】薄型電気化学セルを携帯機器等に搭載するために、省スペース化と電気的接続の確実性向上を図る。
【解決手段】ラミネートフィルム外装体５のリード導出部３から導出された金属製リード１、２をリード導出部の異なる面に折り返す。折り返した正負極リードは発電要素と重なり合わない形状とし、リード導出部と折り返した正負極リードとの総厚みは薄型セル本体の厚みより薄くした。さらに、折り返したリード部を電子機器の接続端子で挟持し、省スペース化と電気的接続を確実にした。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄型の電気化学セル及びその電子機器に関するものである。

従来の薄型電気化学セルは、アルミニウム箔などの金属層と熱融着性の樹脂層を積層したラミネートフィルム外装体内に発電要素を収納し、発電要素に接続されたリードを外装体外に導出していたが、薄型電気化学セルが搭載される機器は小型化が進み、外装体外に導出されるリードもより省スペース化が要求されている。そのため、リードをリード導出部側に折り返す構造が知られている（例えば、意匠文献１参照）。また、リードを外装体外に導出せず、外装体の一部に穴を設けてリードを露出させる構造が知られている（例えば、特許文献２参照）。

意匠登録第１１４６３６６号公報 特公平４−６７７４７号公報（第２項から第４項、第１図）

本発明の目的は、薄型電気化学セルのリード部分を省スペース化することと、機器との電気的接続の信頼性を向上させることである。従来のリードをリード導出部側に折り返す構造では、リード部分の省スペース化は図れるものの、電気的接続を確実に行うことが難しい。

電気的接続には半田付けを行うと信頼性が高いが、耐熱性に劣る外装体の近傍で高温の半田付けを行うことは好ましくない。圧着による接続では隣接する正負極リード間の絶縁を確保するため、リード面積を小さくしてリード間の距離を離さなければならず、圧着面積が減少して接触抵抗を増大させる恐れがある。また、リードを外装体外に導出せず、外装体の一部に穴を設けてリードを露出させる構造では、省スペース化は図れるものの、露出させたリードとの電気的接続に半田付けや圧着などの方法は使用できず、押圧による接続が主となるため、信頼性が低い。

以上のように、リード部分を省スペース化し、かつ機器との電気的接続を確実に行える薄型電気化学セルは無かった。

本発明の薄型電気化学セルは、金属層と樹脂層の積層構造を有する外装体に発電要素を収納し、前記発電要素に接続した正極リード及び負極リードが前記外装体を熱融着させて封止したリード導出部から前記外装体の外に導出された薄型電気化学セルにおいて、前記リードをリード導出部側に折り返すとともに、折り返す面が前記正極リードと前記負極リードとで異なることを特徴とする。

さらに、折り返した正負極リードは、発電要素と重なり合わない形状とし、リード導出部と折り返した正負極リードとの総厚みは薄型電気化学セル本体の厚みより薄くした。また、リード導出部のリード折り返し部分の少なくとも一部が、電子機器の接続端子により正極リード折り返し側と負極リード折り返した側から挟持されて電気的接続を行うこととした。

本発明では、薄型電気化学セルの正負極リードの導出方向や形状を最適化することにより、省スペース化と電気的接続の確実性向上が同時に図れるという効果がある。

本発明における薄型電気化学セルは、金属層と熱融着樹脂層を含む樹脂層を積層させた外装体内に発電要素を収納し、発電要素に接続されたリードを外装体外に導出して封止したものである。したがって、発電要素の種類、構成は限定されず、一次電池、二次電池、電気二重層キャパシタなどに適用できる。

本発明における薄型電気化学セルは、図１に示すように、外装体５の発電要素収納部４に収納した発電要素６に接続された正極リード１と負極リード２をリード導出部３から外装体５の外へ導出する。その後、外装体５の周縁を熱溶着により封止し、正極リード１と負極リード２をリード導出部３の異なる面に折り返したものである。リードを折り返さないと機器に搭載する際に導出したリードを電子機器の基板等に固定する実装スペースが必要となり、小型化の障害となる。これに対し、リードを折り返した場合は、必要な実装スペースは薄型電気化学セル本体とほぼ等しくなり、より小型化が可能となる。

しかし、正極リード１と負極リード２を同じ面に折り返した場合には、リード間の絶縁を確保するため、リードを細くするなどして、リード間の距離を離さなければならない。リードを細くすると製造工程や基板に圧着する際に切れ易くなるほか、圧着面積が減少して接触抵抗を増大させる恐れがある。そこで、正極リード１と負極リード２をリード導出部３の異なる面に折り返すことにより、リードをより大型化することが可能となる。

また、折り返した正極リード１と負極リード２は、発電要素収納部４と重なり合わない形状とし、リード導出部３と折り返した正負極リードとの総厚みは薄型電気化学セル本体、すなわち、発電要素収納部４の厚みより薄いこととした。折り返した正負極リードと発電要素収納部４とが重なり合えば、その部分が厚くなり、余分な実装スペースを必要とするので好ましくない。同様に、リード導出部３と折り返した正負極リードとの総厚みを薄型電気化学セル本体より厚くしても余分な実装スペースを必要とするので好ましくない。

また、機器に搭載する際には、機器の接続端子によって、折り返した正極リード１と負極リード２を挟持することとした。これにより、接続端子は、正極側と負極側の最低２部品で構成することができ、さらに、挟持することによって、電気的接続の確実性が向上するとともに、薄型電気化学セル本体を固定することができる。

外装体５は、金属層と熱融着樹脂層を含む樹脂層を積層させたラミネートフィルムが好ましい。

以下、本発明の実施例について詳細に説明する。

図２に本発明の薄型電気化学セルの構成部品である発電要素６を示す。発電要素６は外装体５により覆われ、薄型電気化学セルが形成される。幅１０ｍｍ×長さ２５ｍｍ×厚み２ｍｍに捲回された発電要素６に、厚み０．０７ｍｍのＬ字形アルミニウム製リードを接続し、幅１０ｍｍの辺から引き出した。次に、リードが接続された発電要素６を外装体５に収納し、周縁部を１辺だけ残して熱融着して袋状とした後、電解液を所定量注入して、残りの１辺も熱融着して封止した。更に、正極リード１と負極リード２をリード導出部３の異なる面に折り返して、実施例１を得た。

次に、従来の発電要素を図３にしめす。幅１０ｍｍ×長さ２５ｍｍ×厚み２ｍｍに捲回された従来の発電要素６に、幅４ｍｍ×長さ１５ｍｍ×厚み０．０７ｍｍのアルミニウム製リードを接続し、同様に外装体５に収納、封止した後、正極リード１と負極リード２をリード導出部３の同じ面に折り返して、薄型電気化学セル（比較例１）を得た。更に、リードを折り返さない状態で、薄型電気化学セル（比較例２）を得た。

作製した薄型電気化学セルは、圧着端子が装着された基板にそれぞれ搭載した。

結果を表１に示す。

なお、必要実装面積とは、リード及びリード間面積を含んだ面積である。

表１に示すように、実施例１は、比較例１と比較して、リード部圧着可能面積が２倍であり、電気的な接続の確実性が向上した。また、比較例１は、リードの折り返し先端が発電要素収納部４上にまで延び、その分厚くなるため、実施例１の方が、必要な実装スペースは小さくなった。更に、実施例１は、比較例２と比較して、リード部圧着可能面積は同じであるが、搭載に必要な実装面積は、実施例１の方が約１１％少なくて済み、実装スペースを削減することができた。また、比較例は、リードを電極シートに予め接続した後に捲回するため、捲回後に正極リード１と負極リード２が完全に平行な状態であることは少なく、稀にリード先端が接触してショートすることもあった。

図４に示したように、実施例１で作製した薄型電気化学セル１０（実施例１）を圧着端子が装着された電子機器７に搭載した。電子機器７上の圧着端子は、正極側接続端子８と負極側接続端子９の圧着面が対向するように設けられており、それぞれの圧着面の寸法は、リードと同じ４ｍｍ×１０ｍｍである。この対向する圧着面の間に、実施例１のリード折り返し部分を挿入し、正極側接続端子８を負極側接続端子９側に押して圧着した。これにより、実施例１は、正極リード１と正極側接続端子８、負極リード２と負極側接続端子９が電気的に接続されるとともに、正極側接続端子８と負極側接続端子９との間で挟持され、圧着面積が大きいために基板上にしっかり固定することができる。

本発明によれば、省スペース化と電気的接続の確実性が向上し、小型化の進む携帯機器等に適応できる。

本発明による電気化学セルの（ａ）上面図、（ｂ）正面図、（ｃ）側面図である。 本発明による発電要素及びリードを示す図である。 従来の発電要素及びリードを示す図である。 本発明に係る薄型電気化学セルと電子機器を示す図である。

符号の説明

１ 正極リード
２ 負極リード
３ リード導出部
４ 発電要素収納部
５ 外装体
６ 発電要素
７ 電子機器
８ 正極側接続端子
９ 負極側接続端子
１０ 薄型電気化学セル本体

Claims (3)

1. 金属層と樹脂層の積層構造を有する外装体に発電要素を収納し、前記発電要素に接続した正極リード及び負極リードが前記外装体を熱融着させて封止したリード導出部から前記外装体の外に導出された薄型電気化学セルにおいて、前記リードをリード導出部側に折り返すとともに、折り返す面が前記正極リードと前記負極リードとで異なることを特徴とする薄型電気化学セル。
2. 折り返した前記正極リード及び前記負極リードが、前記発電要素と重なり合わず、前記リード導出部と、折り返した前記正極リード及び前記負極リードとの厚みが薄型電気化学セル本体の厚みより薄いことを特徴とする請求項１に記載の薄型電気化学セル。
3. 請求項１又は２に記載の薄型電気化学セルを接続する電子機器において、前記電子機器の接続端子が、前記薄型電気化学セルの前記正極リード及び前記負極リードを介して前記リード導出部を挟持することを特徴とする電子機器。

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