JP2006229011A - 電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】 封口部を貫通する金属リード端子を持つ電子部品において、端子に加えられる機械的ストレスに強く、水分の通過を有効に遮断できる端子貫通部を持つ電子部品を提供すること。
【解決手段】 金属リード端子２及び弾性封口体３の貫通部において、金属リード端子２及び弾性封口体３ともに螺旋状に連続する凸部が表面に形成され、弾性封口体３の封口部６は三角形状に形成され、螺旋状凸部４が形成された金属リード端子２と、三角形状の凸部５が形成された弾性封口体３との間隙には、熱及び紫外線により硬化する接着樹脂が充填され接着固定されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、捲回形電気二重層キャパシタ、捲回形アルミ電解コンデンサ、捲回形電池などの電気化学反応を利用した電子部品に関し、特に金属リード端子が貫通する弾性封口体を有する電子部品に関する。

以前の捲回形電気二重層キャパシタ、捲回形アルミ電解コンデンサ、捲回形電池などの捲回型電気化学電子部品は一個単位で使用される事が多かったが、例えば、太陽光発電や風力発電装置、ハイブリッドバスなどに使用するキャパシタモジュールは、エネルギー量が数千Ｗｈ、最大電圧が数百Ｖオーダーと、単セルのキャパシタを直並列に１００個単位で必要とする等、複数で直列あるいは並列の組み合わせで使われる状況が多くなって来ている。この様な用途に対して従来は、複数個の捲回型電気化学部品の弾性封口体を貫通して引き出された金属リード線を曲げて互いに接続するあるいは電極接続板を設置して目的とする直列あるいは並列の組み合わせを構成していた。

捲回型電気化学部品の一つである捲回型電気二重層キャパシタは、活性炭粉末とバインダ材料とから構成されるペーストをアルミニウム箔の両面あるいは片面に塗布した分極性電極／アルミニウム箔構成体に金属リード端子を溶接し、セパレータを介して捲回する。その後、乾燥工程を経て、捲回した素子を電解液中に含浸し、これを円筒型のアルミニウムケースに、弾性封口体をその貫通部に金属リード端子を貫通させて嵌合しカーリングにより封口処理をする。

しかし、これらの捲回型有機系電気二重層キャパシタでは、金属リード線と分極性電極／アルミニウム箔構成体が直接、溶接されているため、複数個を接続する際など金属リード端子を曲げて使用する場合、金属リード端子と分極性電極／アルミニウム箔構成体との溶接部にストレスが発生する。また、捲回型の有機系電気二重層キャパシタでは、例えば、第４級オニウムＢＦ₄塩、プロピレンカーボネート溶液などの非水系電解液を用いるが、水分の混入を避けるため、大気中の湿気の遮断に密封構造が必要となる。

従来の弾性封口体と金属リード端子の封口部の構造は、例えば特許文献１や特許文献２などに開示された様に弾性封口体の厚さ部分でのみ金属リード端子と封口されていた。その構造を図３に部分断面図で示す。１は接着樹脂、３は弾性封口体であり、断面図で示され、２は金属リード端子である。

特開平９−６９４７３号公報 特開平１０−６４７６０号公報

しかしながら、太陽光発電や風力発電装置、ハイブリッドバスなどに使用するキャパシタモジュールは、エネルギー量が数千Ｗｈ、最大電圧が数百Ｖオーダーと単セルのキャパシタを、直並列に１００個単位での接続が必要な場合に、金属リード端子を任意方向に曲げ従来の弾性封口体の厚さ部分のみでリード端子を封口する方式では金属リード端子に掛かるストレスを封口部で吸収出来ず、アルミニウムケース内の溶接された分極性電極／アルミニウム箔構成体部にストレスがかかり、分極性電極／アルミニウム箔構成体部と同様に捲回されたセパレータに金属リード線部が押し当てられ、そのストレスによりセパレータに破れが生じやすくなる。それにより、正極と負極の電極が接触し、短絡が生じるという不具合がある。また大気中の湿気の遮断が十分出来ず、ケース内部の電解液に対し、水分の混入が発生し、電子部品としての特性を劣化させる事がある。

この状況にあって、本発明の課題は封口部を貫通する金属リード端子を持つ電子部品において、端子に加えられる機械的ストレスに強く、水分の通過を有効に遮断できる端子貫通部を持つ電子部品を提供することを課題とする。

本発明では、電気二重層キャパシタ等の捲回型電気化学電子部品において、金属リード端子を任意方向に曲げることにより封口部を介して伝わるストレスによるセパレータの破れ、正極と負極の電極が接触し短絡という不具合の発生を除去するために、金属リード線及び弾性封口体の貫通部の形状が金属リード端子及び封口体ともに螺旋状を成し、且つ弾性封口体貫通部の形状は三角形状に突出して形成され、前記弾性封口体貫通部と金属リード端子貫通部との空隙に、熱及び／又は紫外線により硬化する接着樹脂を充填することにより、前記弾性封口体と金属リード端子とを接着する。また弾性封口体にはその表面が螺旋構造の凸部を持つ金属リード端子を圧入したとき破損しない硬度を有する弾性体を使用するか又は加熱によりその硬度が増加する弾性体を使用する。

すなわち、本発明の電子部品は、一対の電極及びセパレータを捲回して電解液を含浸させた素子と、前記素子を収容する有底筒状の金属ケースと、前記金属ケースの開口部を封止する弾性封口体と、前記一対の電極に接続され前記弾性封口体を貫通して外部に引き出された陽極側及び陰極側の金属リード端子とを備える電子部品において、前記金属リード端子及び弾性封口体での貫通部位はいずれも螺旋状に連続する凸部を有し、前記凸部の間の部分は相対的に凹部となり、且つ前記弾性封口体の凸部は三角形状に突出して形成され、前記金属リード端子の凸部又は凹部と前記弾性封口体の凹部又は凸部とはそれぞれ嵌め合わされ、前記金属リード端子と前記弾性封口体との間に生じた隙間には熱又は紫外線により硬化する接着樹脂が充填され接着固定されたことを特徴とする。

前記弾性封口体は前記金属リード端子を嵌め合わせ及び接着のために圧入したとき破損しない強度及び硬度を有するとよい。

前記弾性封口体の硬度は加熱により増加し前記金属リード端子の圧入時に破損しない強度及び硬度にまで変化する特性を有するとよい。

前記接着樹脂にはポリアミノアミド化合物、変性ポリオレフィン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂、ゴム変性炭化水素樹脂のうちの少なくとも一種類の樹脂を用いるとよい。

以上述べたように本発明により、複数個の電気二重層キャパシタをその端子を曲げて直列あるいは並列に接続して接続する場合において、金属リード線を曲げることにより発生するショート不良を防止出来る。これにより、金属リード端子が貫通する弾性封口体を有する、信頼性の高い電子部品を提供することが出来る。

また、本発明により、大気中の湿気の遮断を十分に行い、ケース内部の電気化学反応に用いる電解液に対し、水分の混入がない、高信頼性の電子部品が得られる。

本実施の形態の電子部品は、一対の電極及びセパレータを捲回して電解液を含浸させた素子を有底筒状の金属ケースに収容してその金属ケースの開口部を弾性封口体で封止する点では従来技術と同様であり、金属リード端子及び弾性封口体の貫通部の構造及び作製方法が異なるので、その貫通部に説明を絞る。

図１は、本発明の一実施の形態での金属リード端子及び弾性封口体の貫通部を示す部分断面図であり、弾性封口体３は断面で示した。金属リード端子２には弾性封口体３の封口部６に対する部分にはその側面上に螺旋状に連続する螺旋状凸部４が形成されている。また弾性封口体３の封口部６には金属リード端子２の螺旋状凸部４にほぼ合致したその断面が三角形状で螺旋状に連続する凸部５が設けられている。また金属リード端子２と封口部６の螺旋間には、熱又は／及び紫外線により硬化する接着樹脂を充填する。この構造により、金属リード端子２と弾性封口体３の接着面積は従来の弾性封口体の厚さだけの接着面積よりも大きな接着面積が得られ、従来問題であった、金属リード端子２を任意方向に曲げることにより封口部６を介して伝わるストレスによるセパレータの破れ、正極と負極の電極が接触し短絡という不具合の発生を防止出来る。

また弾性封口体３の強度及び硬度（ショア硬度）は金属リード端子２を嵌め合わせるために圧入したとき破損しない強度及び硬度であれば、嵌め合わせ及び接着の工程が容易になる。

また弾性封口体３の強度及び硬度（ショア硬度）は加熱により増加し金属リード端子２の圧入時に破損しない強度及び硬度にまで変化する特性を持っていてもよい。

本実施の形態では接着樹脂としてポリアミノアミド化合物、変性ポリオレフィン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂、ゴム変性炭化水素樹脂のうち少なくとも一種類の樹脂を用いることで強固な接着力が得られる。

本発明の効果を実証するため、図２の試験回路の様に、従来の封口構造の捲回型電気二重層コンデンサ及び本発明を適用した封口構造の捲回型電気二重層コンデンサを各々５個（ＥＬＤＣ１〜ＥＬＤＣ５）、金属リード端子を同じ規準で曲げて直列接続し、１２．５Ｖの電圧充放電を、６０分ずつの充放電を１サイクルとして、繰り返し実施後、各々５個の捲回型電気二重層コンデンサの端子電圧を、各々、表２と表１に示す。なお図２において、SW Offとは抵抗Ｒを負荷として放電する状態を示している。

これらの表から本発明の効果は明らかである。すなわち、従来技術による試料では顕著な電圧低下がある試料８に対し、本発明による試料では均一な電圧が２００サイクル後にも各試料で保たれている。また、本発明は金属リード端子と弾性封口体の封口部面積を増大させる事により、封口の信頼性を高め、大気中の湿気の遮断を十分に行い、ケース内部の電解液に対し、水分の混入がない、高信頼性の、電気化学反応を利用した電子部品を得る事も兼ねている。

本発明の一実施の形態での金属リード端子及び弾性封口体の貫通部を示す部分断面図。 本発明の効果を実証するための試験用回路。 従来の弾性封口体と金属リード端子の封口部の構造を示す部分断面図。

符号の説明

１ 接着樹脂
２ 金属リード端子
３ 弾性封口体
４ 螺旋状凸部
５ 凸部
６ 封口部

Claims (4)

1. 一対の電極及びセパレータを捲回して電解液を含浸させた素子と、前記素子を収容する有底筒状の金属ケースと、前記金属ケースの開口部を封止する弾性封口体と、前記一対の電極に接続され前記弾性封口体を貫通して外部に引き出された陽極側及び陰極側の金属リード端子とを備える電子部品において、前記金属リード端子及び弾性封口体での貫通部位はいずれも螺旋状に連続する凸部を有し、前記凸部の間の部分は相対的に凹部となり、且つ前記弾性封口体の凸部は三角形状に突出して形成され、前記金属リード端子の凸部又は凹部と前記弾性封口体の凹部又は凸部とはそれぞれ嵌め合わされ、前記金属リード端子と前記弾性封口体との間に生じた隙間には熱又は紫外線により硬化する接着樹脂が充填され接着固定されたことを特徴とする電子部品。
2. 前記弾性封口体は前記金属リード端子を嵌め合わせ及び接着のために圧入したとき破損しない強度及び硬度を有することを特徴とする請求項１記載の電子部品。
3. 前記弾性封口体の硬度は加熱により増加し前記金属リード端子の圧入時に破損しない強度及び硬度にまで変化する特性を有することを特徴とする請求項１記載の電子部品。
4. 前記接着樹脂にはポリアミノアミド化合物、変性ポリオレフィン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂、ゴム変性炭化水素樹脂のうち少なくとも一種類の樹脂を用いたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の電子部品。

Images