JP2008066686A - 面実装用方形蓄電セル - Google Patents

Abstract

【課題】携帯機器等に使用される面実装用コイン形蓄電セルに関し、実装面積ロスが大きく小型大容量化が困難という課題を解決し、実装面積効率が高く小型大容量化が可能な面実装用方形蓄電セルを提供することを目的とする。
【解決手段】一対の分極性電極２ａ、２ｂがセパレータ３を介して対面した方形の素子と、この素子を電解液と共に収容した方形のケース４及び上蓋５と、このケース４と上蓋５間に配設されたガスケット６と、上記ケース４及び上蓋５に接合された一対の端子７ａ、７ｂからなり、この端子７ａ、７ｂの外表面が露呈する状態で外装樹脂８により上記蓄電セル１を方形に被覆し、この外装樹脂８に沿って端子７ａ、７ｂを折り曲げて実装面に端子７ａ、７ｂが配設された構成により、極めて小さな実装面積の中に大きな面積の素子を配設することが可能になり、小型大容量化を実現することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は各種電子機器に使用される面実装用コイン形蓄電セルの中で、特に実装面積効率を追及して外観形状を方形にした面実装用方形蓄電セルに関するものである。

図４（ａ）、（ｂ）はこの種の従来の面実装用コイン形蓄電セルの構成を示した平面図と正面図であり、図４において、１０は二次電池及びキャパシタ等の蓄電セル、１１はこの蓄電セル１０の負極に接続された負極端子、１２は同じく正極に接続された正極端子である。１３は半田メッキ、１４は半田付け性向上のために施した端子潰し部である。

このように構成された従来の面実装用コイン形蓄電セルは、リフロー処理可能な電池及びキャパシタにおいて、正負極端子の側面半田メッキを無くしても、これと同じような基板への取り付け強度を維持させることが可能になるというものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００２−１７０５５１号公報

しかしながら上記従来の面実装用コイン形蓄電セルでは、二次電池及びキャパシタ等の蓄電セル１０が円形であることに加え、この蓄電セル１０に接続された負極端子１１と正極端子１２が蓄電セル１０の外周方向に突出するような構成であるため、蓄電セル１０内に収容された図示しない素子の大きさの割には大きな実装面積を必要とすることから、携帯機器等の小型機器に使用される場合には、要求される小型大容量化の要望に対応することが困難であるという課題があった。

また、このような課題を解決するために、蓄電セル１０を方形にすることも考えられるが、方形にした場合には蓄電セル１０を構成するケースと上蓋をカシメ結合する作業が難しくなり、特にコーナ部でのカシメ結合が均一にできないために封止性能にバラツキが発生するという問題もあった。

本発明はこのような従来の課題を解決し、実装面積のロスを無くして小型大容量化を図り、かつ、優れた信頼性を発揮することが可能な面実装用方形蓄電セルを提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明は、方形に形成された正負一対の電極が同じく方形に形成された絶縁性のセパレータを介して対面するように配置された方形の素子と、この素子を駆動用電解液と共に収容した方形のケースならびに上蓋と、このケースと上蓋間に配設されて封止を行う方形に形成された絶縁性のガスケットと、上記ケースならびに上蓋に夫々接合された正負一対の端子からなる蓄電セルにおいて、この蓄電セルを正負一対の端子の外表面が夫々露呈する状態で絶縁性の外装樹脂で方形に被覆すると共に、この外装樹脂の周面に沿って正負一対の端子を折り曲げることにより、実装面となる底面部に正負一対の端子が夫々配設されるようにした構成のものである。

以上のように本発明による面実装用方形蓄電セルは、素子を含めた蓄電セルを方形にすることによって実装面積のロスを低減すると共に、この蓄電セルを外装樹脂で被覆し、かつ、この外装樹脂に沿って正負一対の端子を折り曲げた構成により、極めて小さな実装面積の中に大きな面積の素子を配設することが可能になるため、小型大容量化を実現することができるようになるという効果が得られるものである。また、ケースと上蓋の結合をガスケットにより行う構成により、高い封止性能を安定して発揮することができるようになるものである。

（実施の形態）
以下、実施の形態を用いて、本発明の特に全請求項に記載の発明について説明する。

図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施の形態による面実装用方形蓄電セルの構成を示した平面図と正面断面図と底面図、図２（ａ）〜（ｃ）は同面実装用方形蓄電セルに使用されるケースならびに上蓋を示した平面図と正面断面図と要部拡大断面図、図３（ａ）〜（ｃ）は同面実装用方形蓄電セルに使用されるガスケットを示した平面図と正面断面図と要部拡大断面図である。

図１〜図３において、１は蓄電セルを示し、この蓄電セル１は方形に形成された正負一対の分極性電極２ａ、２ｂが同じく方形に形成された絶縁性のセパレータ３を介して対面するように配置されることにより方形の素子を構成し、この素子に図示しない駆動用電解液を含浸させた状態で夫々方形に形成されたケース４と上蓋５内に収容すると共に、このケース４と上蓋５間に同じく方形に形成された絶縁性のガスケット６を配設して封止を行うように構成されているものである。

７ａと７ｂは上記ケース４ならびに上蓋５に夫々接合された正負一対の端子、８はこの正負一対の端子７ａ、７ｂの外表面が夫々露呈する状態で上記蓄電セル１を方形に被覆した絶縁性の外装樹脂であり、この外装樹脂８の周面に沿って上記正負一対の端子７ａ、７ｂを折り曲げることにより、実装面となる底面部に正負一対の端子７ａ、７ｂが配設されるように構成したものであり、これにより面実装対応の方形蓄電セルが構成されるものである。

また、上記分極性電極２ａ、２ｂは、活性炭粉末と導電性付与剤であるカーボンブラック、バインダとしてポリテトラフルオロエチレン、カルボキシメチルセルロースの水溶性バインダを混合して混練機で十分に混練してペーストを作製し、このペーストを所望の大きさの方形に成型し、これを乾燥することにより形成したものである。

また、上記ケース４ならびに上蓋５はステンレス板を用いて夫々同形状、同寸法に構成されており、かつ、開口端に鍔状の係合部４ａならびに５ａを夫々環状に設けた構成としているものである。

また、上記絶縁性のガスケット６は熱可塑性樹脂により断面Ｈ型の環状に形成されると共に、このＨ型に形成された外周側の壁の終端に内面側に突出する係止部６ａを環状に設けた構成としており、上記断面Ｈ型に形成されることにより上部側に形成された環状の凹部に上記上蓋５の開口端を嵌め込むと共に、上蓋５の開口端に設けた鍔状の係合部５ａをガスケット６に設けた係止部６ａで係合保持するようにし、同様にガスケット６の下部側に形成された環状の凹部にケース４の開口端を嵌め込むと共に、ケース４の開口端に設けた鍔状の係合部４ａをガスケット６に設けた係止部６ａで係合保持するようにしたものである。

なお、上記熱可塑性樹脂からなる絶縁性のガスケット６としては、ガラスファイバー入りＰＰＳ、液晶ポリマー、ＰＥＥＫ材（ポリエーテルエーテルケトン）等、またはブチルゴムが適しており、弾性を求めるのであればブチルゴムを、成形性を求めるのであればガラスファイバー入りＰＰＳ、液晶ポリマー、ＰＥＥＫ材を、より高い耐熱性を求めるのであればＰＥＥＫ材をというように、目的に応じて夫々使い分けることが望ましいものであり、上記ブチルゴムとして更に好ましくは、ノンハロゲン系ブチルゴムにアルキルフェノール樹脂を用いた樹脂加硫を行い、補強剤としてカーボンブラックとシリカを添加したものが良い。

また、上記絶縁性の外装樹脂８としては、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂のいずれも使用可能であるが、上記ガスケット６に用いる熱可塑性樹脂の耐熱温度がこの外装樹脂８の耐熱温度と同等、もしくはそれ以上とすることにより、上記蓄電セル１を作製した後に外装樹脂８で被覆する際に、蓄電セル１を封止しているガスケット６に熱ダメージを与えないようにして耐熱保証を行っているものである。なお、参考までに本実施の形態においては、外装樹脂８としてエポキシを、ガスケット６としてガラスファイバー１０％含有のＰＰＳを用いたものである。

また、上記外装樹脂８の硬度がガスケット６に用いる熱可塑性樹脂の硬度と同等、もしくはそれ以上とすることにより、何等かの異常によって蓄電セル１内部でガス発生を生じて圧力が上昇した際に、外装樹脂８の硬度でガスによる圧力上昇を抑制して外部に漏出しないようにすることができるものである。

以上のように本実施の形態による面実装用方形蓄電セルは、素子を含めた蓄電セル１を方形にすることによって実装面積のロスを低減すると共に、この蓄電セル１を外装樹脂８で被覆し、かつ、この外装樹脂８に沿って正負一対の端子７ａ、７ｂを折り曲げた構成により、極めて小さな実装面積の中に大きな面積の素子を配設することが可能になるため、従来品と同容量を発揮する素子を用いても実装面積は概ね５０％弱で済み、小型大容量化を実現することができるようになるという格別の効果を奏するものである。

さらに、ケース４と上蓋５の結合をガスケット６により結合し、これを外装樹脂８で被覆した構成により、一般的な結合方法として用いられるカシメ結合においては方形の各コーナ部のカシメ加工が難しいという問題を一挙に解決することができるものであり、封止を含めた信頼性を高いレベルで保証することが可能になるという格別の効果も得られるものである。

なお、本実施の形態においては、蓄電セルとして電気二重層キャパシタを例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、二次電池や電気化学キャパシタ等を用いた蓄電セルであっても良いものであり、同様の効果が得られるものである。

本発明による面実装用方形蓄電セルは、実装面積のロスを無くして小型大容量化を図ると共に、高信頼性を実現することができるという効果を有し、特に小型化、高密度実装が要求される携帯機器用等として有用である。

（ａ）本発明の一実施の形態による面実装用方形蓄電セルの構成を示した平面図、（ｂ）同正面断面図、（ｃ）同底面図 （ａ）同面実装用方形蓄電セルに使用されるケース（上蓋）を示した平面図、（ｂ）同正面断面図、（ｃ）同要部拡大断面図 （ａ）同面実装用方形蓄電セルに使用されるガスケットを示した平面図、（ｂ）同正面断面図、（ｃ）同要部拡大断面図 （ａ）従来の面実装用コイン形蓄電セルの構成を示した平面図、（ｂ）同正面図

符号の説明

１ 蓄電セル
２ａ、２ｂ 分極性電極
３ セパレータ
４ ケース
５ 上蓋
５ａ 係合部
６ ガスケット
６ａ 係止部
７ａ、７ｂ 端子
８ 外装樹脂

Claims (7)

1. 方形に形成された正負一対の電極が同じく方形に形成された絶縁性のセパレータを介して対面するように配置された方形の素子と、この素子を駆動用電解液と共に収容した方形のケースならびに上蓋と、このケースと上蓋間に配設されて封止を行う方形に形成された絶縁性のガスケットと、上記ケースならびに上蓋に夫々接合された正負一対の端子からなる蓄電セルにおいて、この蓄電セルを正負一対の端子の外表面が夫々露呈する状態で絶縁性の外装樹脂で方形に被覆すると共に、この外装樹脂の周面に沿って正負一対の端子を折り曲げることにより、実装面となる底面部に正負一対の端子が夫々配設されるようにした面実装用方形蓄電セル。
2. ガスケットの耐熱温度が外装樹脂の耐熱温度と同等、もしくはそれ以上とした請求項１に記載の面実装用方形蓄電セル。
3. 外装樹脂の硬度がガスケットの硬度と同等、もしくはそれ以上とした請求項１に記載の面実装用方形蓄電セル。
4. 絶縁性のガスケットとして、熱可塑性樹脂またはブチルゴムを用いた請求項１に記載の面実装用方形蓄電セル。
5. 絶縁性の外装樹脂として、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を用いた請求項１に記載の面実装用方形蓄電セル。
6. 絶縁性のガスケットが断面Ｈ型の環状に形成され、上部側に設けられた環状の凹部に上蓋の開口端を、同下部側に設けられた凹部にケースの開口端を嵌め込むようにした請求項１に記載の面実装用方形蓄電セル。
7. ケースならびに上蓋の開口端に夫々鍔状の係合部を環状に設けると共に、断面Ｈ型の環状のガスケットの外周側の壁の終端に内面側に突出する係止部を環状に設け、この係止部により上記ケースならびに上蓋に設けた係合部を夫々係合保持するようにした請求項６に記載の面実装用方形蓄電セル。

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