JP2009260023A - 電気化学セル、その製造方法及びシール部材 - Google Patents

Abstract

【課題】容器を構成する部材同士の絶縁を確保しながら、内部の気密性を向上させることができる電気化学セル、その製造方法及びシール部材を提供する。
【解決手段】電気２重層キャパシタ１０は、正極缶１１及び負極缶１２で構成された容器を備えている。これら正極缶１１及び負極缶１２の間には、円環状のガラスリング１３及び金属リング１４で構成されるシール部材１５が配置されている。ガラスリング１３は、正極缶１１のフランジ部１１ａに焼結されて形成され、その負極缶１２側にメタライズ部１３ａが形成される。このメタライズ部１３ａと金属リング１４のロウ材１４ａとがロウ付けされてガラスリング１３及び金属リング１４が一体化される。金属リング１４には、メッキ層１４ｂが形成され、このメッキ層１４ｂが負極缶１２に溶接されて、正極缶１１と負極缶１２とで気密容器が形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、容器を構成する部材を電気的に絶縁しながら内部を密閉する電気化学セル、その製造方法及びそれに用いられるシール部材に関する。

電気化学セル、例えば、電気２重層キャパシタは、携帯機器の時計機能のバックアップ電源や、半導体メモリのバックアップ電源として慣用されている。これに用いられるコイン型の容器として、円形の正極缶と負極缶が非導電性のガスケットを介して、かしめ封口されているものがある（例えば、特許文献１）。
特開２００２−１９０４２７号公報（図１）

この文献における電気２重層キャパシタでは、リフローはんだ付け可能なように、ガスケットとして硬質のエンジニアリングプラスチックを用いる。更に、気密性を改善するために、液体シール材にアスファルトを混合して用いる。このような構造においても、長期間の保存において漏液が発生する場合があり、パッケージ（容器）の構造に改善が求められていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、容器を構成する部材同士の絶縁を確保しながら、内部の気密性を向上させることができる電気化学セル、その製造方法及びシール部材を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、環状の第１結合面を有した第１導電部材と、前記第１結合面に対応する環状の第２結合面を有した第２導電部材とを結合することにより密閉する容器を備えた電気化学セルであって、前記第１導電部材と前記第２導電部材との間には、前記第１結合面及び前記第２結合面に対応する環状のガラスリングが配置されており、このガラスリングは、前記第１結合面に密着接合され、かつ表面に密着された金属によって前記第２結合面に溶接されていることを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電気化学セルにおいて、前記ガラスリングの材料は、硼珪酸ガラス又はソーダガラスであることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電気化学セルにおいて、前記ガラスリングの表面に密着され第２結合面と溶接される金属には、前記ガラスリングの材料として硼珪酸ガラスを用いた場合にはコバール又は鉄・ニッケル合金が用いられ、前記ガラスリングの材料としてソーダガラスを用いた場合には鉄・ニッケル合金又はステンレスが用いられることを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気化学セルにおいて、前記第１導電部材及び前記第２導電部材の材料は、コバール、鉄・ニッケル合金又はステンレスであることを要旨とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気化学セルにおいて、前記第１導電部材及び前記第２導電部材の少なくとも一方は、フランジ部を有した部材であって、前記フランジ部の表面に、前記第１結合面又は前記第２結合面が形成されていることを要旨とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気化学セルにおいて、前記第１導電部材及び前記第２導電部材の少なくとも一方の内面の一部に、絶縁膜が形成され又は絶縁被膜が施されていることを要旨とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気化学セルにおいて、前記容器内には、前記第１導電部材に接続される正極活物質と、前記第２導電部材に接続される負極活物質とが収容されており、前記正極活物質及び前記負極活物質の外側に、絶縁被膜を形成したことを要旨とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気化学セルにおいて、前記第１導電部材及び前記第２導電部材には、それぞれに接合される外部電極端子が設けられ、これら外部電極端子は、それぞれの端子の端面が同一平面上となる構成をしていることを要旨とする。

請求項９に記載の発明は、環状の第１結合面を有した第１導電部材と、前記第１結合面に対応する環状の第２結合面を有した第２導電部材とを結合することにより密閉する容器を備えた電気化学セルの製造方法であって、前記第１結合面に対応する環状のガラスリングを前記第１結合面に焼結して密着接合させ、前記第１結合面とは反対側の前記ガラスリングの表面に、前記第１結合面及び前記第２結合面に対応する環状の金属リングを密着接合させ、この金属リングの表面と前記第２結合面とを溶接させて容器を形成することを要旨とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の電気化学セルの製造方法において、前記第１導電部材は、フランジ部を有した部材であって、前記フランジ部の表面に焼結させて前記ガラスリングを形成することを要旨とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項９又は１０に記載の電気化学セルの製造方法において、前記第１導電部材又は前記第２導電部材の少なくとも１つには孔が形成されており、この孔を介して前記容器内部に液体を注入した後、前記孔を塞ぐ封止部材を設けたことを要旨とする。

請求項１２に記載の発明は、環状の第１結合面を有した第１導電部材と、前記第１結合面に対応する環状の第２結合面を有した第２導電部材とを結合することにより密閉する容器に用いられるシール部材であって、環状のガラスリングと、このガラスリングの環状の一表面に密着接合され、溶接可能な第１の金属リングとを備えることを要旨とする。

請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載のシール部材において、前記ガラスリングの前記第１の金属リング側とは反対側に、溶接可能な第２の金属リングを備えていることを要旨とする。

請求項１４に記載の発明は、請求項１２又は１３に記載のシール部材において、前記ガラスリングは、硼珪酸ガラスで形成され、前記金属リングは、コバール又は鉄・ニッケル合金で形成されることを要旨とする。

請求項１５に記載の発明は、請求項１２又は１３に記載のシール部材において、前記ガラスリングは、ソーダガラスで形成され、前記金属リングは、鉄・ニッケル合金又はステンレスで形成されることを要旨とする。

（作用）
請求項１に記載の発明によれば、環状の第１結合面を有した第１導電部材と、第１結合面に対応する環状の第２結合面を有した第２導電部材とを結合することにより密閉する容器を備える。更に、第１導電部材と第２導電部材との間には、第１結合面及び第２結合面に対応する環状のガラスリングが配置されており、このガラスリングは、第１結合面に密着接合され、かつ表面に密着された金属によって第２結合面に溶接されている。このため、容器を構成する第１導電部材と第２導電部材の間に絶縁部材であるガラスリングが挿入されるので、第１導電部材及び第２導電部材の絶縁を確保することができる。また、第２結合面とガラスリングとは溶接されているので、溶融した金属が優れた濡れ性をもって密着性よくこれらを接合する。従って、容器内部の気密性を向上させることができる。このため、容器内に収容される液体の漏洩の発生を大幅に抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、ガラスリングの材料は、硼珪酸ガラス又はソーダガラスである。このため、硼珪酸ガラス又はソーダガラスで、第１導電部材又は第２導電部材を絶縁することができる。なお、ここでソーダガラスとは、ソーダライムガラス又はソーダバリウムガラスである。

請求項３に記載の発明によれば、ガラスリングの表面に密着され第２結合面と溶接される金属には、ガラスリングの材料として硼珪酸ガラスを用いた場合にはコバール又は鉄・ニッケル合金が用いられ、ガラスリングの材料としてソーダガラスを用いた場合には鉄・ニッケル合金又はステンレスが用いられる。硼珪酸ガラスの熱膨張係数とコバールの熱膨張係数は広い温度範囲で近似している。従って、部材の寸法設計に比較的制約を受けることがない。また、硼珪酸ガラスを用いる場合には、鉄・ニッケル合金を用いることも可能である。一方、ソーダガラスの熱膨張係数と鉄・ニッケル合金の熱膨張係数は近似している。このように、熱膨張係数が近似する部材を用いると、過酷な条件においても、境界における熱膨張率差により発生する熱応力が少なくなり、クラック、微小な隙間、亀裂等の損傷の発生を抑制することができる。従って、水分等が外部から浸入することを、より確実に遮断して、電気化学セルの品質の低下を抑制することができる。また、ソーダガラスを用いる場合には、ソーダガラスの熱膨張係数に近似したステンレスを用いることができる。

請求項４に記載の発明によれば、第１導電部材及び第２導電部材の材料は、コバール、鉄・ニッケル合金又はステンレスである。このため、導電部材を、コバール、鉄・ニッケル合金やステンレスで実現することができる。

請求項５に記載の発明によれば、第１導電部材及び第２導電部材の少なくとも一方は、フランジ部を有した部材であって、フランジ部の表面に、第１結合面又は第２結合面が形成されている。このため、フランジ部にガラスリングを焼結させて容易に密着配置させることができ、効率よく製造することができる。

請求項６に記載の発明によれば、第１導電部材及び第２導電部材の少なくとも一方の内面の一部に、絶縁膜が形成され又は絶縁被膜が施されている。このため、容器の内部に収容される活物質による耐腐食性を向上させ、また容器内に収容される活物質が、異なる電位を有する導電部材に接触することを回避することができる。

請求項７に記載の発明によれば、容器内に収容される正極活物質及び負極活物質の外側に、絶縁被膜を形成する。このため、電極活物質は、第１導電部材及び第２導電部材と電気的に導通がない状態になるので、金属リングの溶接をより良好に行なうことができる。

請求項８に記載の発明によれば、第１導電部材及び第２導電部材には、それぞれに接合される外部電極端子が設けられ、これら外部電極端子は、それぞれの端子の端面が同一平
面上となる構成をしている。このため、両端子を基板に装着することができ、実装を効率よく行なうことができる。

請求項９に記載の発明によれば、第１結合面に対応する環状のガラスリングを第１結合面に焼結して密着接合させ、第１結合面とは反対側のガラスリングの表面に、第１結合面及び第２結合面に対応する環状の金属リングを密着接合させ、この金属リングの表面と第２結合面とを溶接させて容器を形成する。このため、第１導電部材及び第２導電部材の間にガラスリングが配置されるので、このガラスリングによって絶縁を確保した電気化学セルを製造することができる。また、ガラスリングは焼結により第１結合面に密着される。更に、このガラスリングに密着した金属リングが溶接により第２結合面に接着される。溶融した金属が優れた濡れ性をもって接合する溶接が用いられるので、ガラスリングとは第２結合面との密着性を向上させることができる。従って、容器内部の気密性をより向上させることができる。

請求項１０に記載の発明によれば、第１導電部材は、フランジ部を有した部材であって、フランジ部の表面に焼結させてガラスリングを形成する。このため、ガラスリングを第１導電部材又は第２導電部材に効率的に形成することができる。

請求項１１に記載の発明によれば、第１導電部材又は前記第２導電部材の少なくとも１つに形成された孔を介して液体を注入した後、この孔を塞ぐ封止部材を設ける。このため、容器が完成した後に、内部に液体を注入することができる。

請求項１２に記載の発明によれば、環状の第１結合面を有した第１導電部材と、この第１結合面に対応する環状の第２結合面を有した第２導電部材とを結合することにより密閉する容器に用いられるシール部材であって、環状のガラスリングと、このガラスリングの環状の一表面に密着接合され、溶接可能な第１の金属リングとを備える。このため、ガラスリングによって、第１導電部材と第２導電部材との絶縁を確保することができる。また、シール部材の第１の金属リングを溶接することによって、溶融した金属が優れた濡れ性をもって接合するので、容器内部の気密性を向上させることができる。

請求項１３に記載の発明によれば、前記ガラスリングの前記第１の金属リング側とは反対側に、溶接可能な第２の金属リングを備えている。このため、ガラスリングの両表面に接着された第１及び第２の金属リングが溶融して第１及び第２導電部材と接合する。溶融した金属は優れた濡れ性をもって接合するので、第１及び第２導電部材との密着性がよく、容器内部の気密性をより向上させることができる。

請求項１４に記載の発明によれば、ガラスリングは、硼珪酸ガラスで形成され、金属リングは、コバール又は鉄・ニッケル合金で形成される。特に、硼珪酸ガラスとコバールは、熱膨張係数が近似しているため、これらが接合する面において熱膨張率差に起因する熱応力が少なくなる。従って、クラック、微小な隙間、亀裂等の損傷の発生を抑制することができ、このシール部材を用いた容器内部の気密性をより高くすることができる。

請求項１５に記載の発明によれば、ガラスリングは、ソーダガラスで形成され、金属リングは、鉄・ニッケル合金又はステンレスで形成される。特に、ソーダガラスと鉄・ニッケル合金は、熱膨張係数が近似しているため、これらの境界における熱膨張率差に起因する熱応力が少なくなる。従って、クラック、微小な隙間、亀裂等の損傷の発生を抑制することができ、このシール部材を用いた容器内部の気密性をより高くすることができる。

本発明によれば、容器を構成する第１導電部材及び第２導電部材の絶縁を確保しながら
、容器内部の気密性を向上させることができる。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した電気化学セルとしての電気２重層キャパシタの第１実施形態について、図１〜図５を用いて説明する。

図１は、本実施形態の電気２重層キャパシタ１０の正面断面図、図２は電気２重層キャパシタ１０の要部の分解斜視図である。図１に示すように、本実施形態の電気２重層キャパシタ１０は、略円柱形状をしており、第１導電部材としての正極缶１１、及び第２導電部材としての負極缶１２で構成された容器を備えている。

図１及び図２に示す正極缶１１は、円形の有底筒形状であり、開口部の外周にフランジ部１１ａが形成されている。本実施形態では、このフランジ部１１ａの環状の上面が第１結合面に該当する。この正極缶１１は、コバール（鉄にコバルトとニッケルを配合した合金）で形成されている。このコバールの熱膨張係数は、例えば３．０〜４．０×１０^−６／℃程度である。また、正極缶１１の内周面は、絶縁膜１６によって被覆されている。

負極缶１２は、円形の有底筒形状をしており、コバールで形成されている。この負極缶１２の外周には、外側に傾斜して突出するフランジ部１２ａが形成されている。本実施形態では、このフランジ部１２ａの環状の下面が第２結合面に該当する。この第２結合面は、上記第１結合面と同心円でほぼ同じ幅の形状をしており、第１結合面に対応した位置にある。更に、このフランジ部１２ａの内側は、正極缶１１のフランジ部１１ａに対向しており、ここにはニッケルメッキ等のメッキ処理が施されている。なお、このフランジ部１２ａには、メッキ処理を施す代わりに、金錫合金などのハンダ層を貼り合せ、又は銀クラッド材を貼り合せてもよい。

正極缶１１のフランジ部１１ａと負極缶１２のフランジ部１２ａとの間には、シール部材１５が配置されている。このシール部材１５によって、容器内部の空間が密閉される。シール部材１５は、正極缶１１及び負極缶１２に比べて薄いが、図中では誇張して表示している。このシール部材１５は、本実施形態では、円環状のガラスリング１３及び円環状の金属リング１４から構成されている。これらガラスリング１３及び金属リング１４も、第２結合面と同様に、第１結合面と同心円でほぼ同じ幅の形状をしており、第１結合面に対応した位置にある。

ガラスリング１３は、硼珪酸ガラスで形成されている。この硼珪酸ガラスの熱膨張係数は、３．２５×１０^−６／℃程度であり、コバールの熱膨張係数と近似する。ガラスリング１３の負極缶１２側の面には、メタライズ部１３ａが形成されている。このメタライズ部１３ａは、クロム層、ニッケル層、パラジウム層等からなる積層薄膜で構成されている。

金属リング１４は、コバールで形成されている。金属リング１４のガラスリング１３側の面には、ロウ材１４ａが貼付されている。また、金属リング１４の負極缶１２側の面には、メッキ層１４ｂが形成されている。このメッキ層１４ｂは、ニッケルメッキと金メッキとを積層して構成されている。なお、このメッキ層１４ｂは、他の金属で構成してもよい。また、このメッキ層１４ｂの代わりに、金錫合金などのハンダ層を貼り合せたハンダ層やＡｇクラッド材を貼り合せたグラッド層を用いることも可能である。

電気２重層キャパシタ１０の密閉された容器内の空間には、図１に示すように、正極活物質２１と負極活物質２２とがセパレータ２３を介して配置されている。セパレータ２３
は、正極活物質２１及び負極活物質２２に接続されており、かつ正極缶１１の内周に嵌合している。正極活物質２１は、正極缶１１の底面に導電性接着剤２５を介して接続されている。負極活物質２２は、負極缶１２の底面に導電性接着剤２６を介して接続されている。更に、容器内の空間には電解液が充填されており、正極活物質２１及び負極活物質２２は電解液中に配置される。

（製造方法）
次に、上述した電気２重層キャパシタ１０の製造方法について、図３〜図５を用いて説明する。ここでは、正極缶１１に、ガラスリング１３と金属リング１４を順次配置することによりシール部材１５を形成する。

まず、正極缶１１及びシール部材１５の製造方法について、図３を用いて説明する。
この製造方法においては、まず、正極缶１１をプレス加工して形成する（ステップＳ１０）。具体的には、コバールの薄板を所定の型を用いてプレス加工で打ち抜いて、フランジ部１１ａを備えた正極缶１１を形成する。

また、硼珪酸ガラスの材料をフランジ部１１ａの寸法に合わせてリング状に形成する（ステップＳ２０）。具体的には、硼珪酸ガラスの粉末を、フランジ部１１ａの寸法に対応する型に入れて焼結する。

そして、正極缶１１とガラスリング１３との位置を合わせて焼成する（ステップＳ３０）。これにより、正極缶１１のフランジ部１１ａにガラスリング１３が接合する。
次に、ガラスリング１３の表面にメタライズ処理を行なう（ステップＳ３１）。具体的には、公知の成膜法やメッキ処理等を用いて、正極缶１１に接合されたガラスリング１３の表面に、クロム層、ニッケル層、パラジウム層等からなる積層膜を形成する。

また、金属リング１４をガラスリング１３の形状に合わせて形成する（ステップＳ４０）。具体的には、コバール材料の薄板をガラスリング１３の形状に合わせて切断することにより金属リング１４を切り出す。更に、この金属リング１４においてガラスリング１３と接合する面に、シート状のロウ材１４ａを貼り合わせておく（ステップＳ４１）。

そして、金属リング１４とガラスリング１３とのロウ付けを行なう（ステップＳ５０）。具体的には、金属リング１４のロウ材１４ａを溶融させて、金属リング１４とガラスリング１３とを接合する。

次に、金属リング１４の表面にメッキ処理を施して、メッキ層１４ｂを形成する（ステップＳ５１）。本実施形態では、ニッケルメッキ処理と金メッキ処理を施す。具体的には、公知のメッキ処理により、例えば、ニッケルメッキを２〜８μｍ、金メッキを０．１μｍ〜１μｍの厚みで形成する。

更に、正極缶１１の内周面に、公知の技術を用いて、保護膜である絶縁膜１６を形成する（ステップＳ５２）。
次に、負極缶１２の製造方法について、図４を用いて説明する。

まず、コバールの板材を所定の形状にプレス加工で打ち抜いて、負極缶１２を形成する（ステップＳ６０）。次に、この負極缶１２に対してバレル研磨を実施して（ステップＳ６１）、打抜き面のバリを除去する。この後、負極缶１２の少なくとも金属リング１４に対向する第２結合面に対して、ニッケルメッキ等のメッキ処理を行なう（ステップＳ６２）。

次に、正極缶１１及び負極缶１２の組立方法について、図５を用いて説明する。
上述したように構成された正極缶１１に、導電性接着剤２５を介して正極活物質２１及びセパレータ２３を配置し（ステップＳ７０）、その隙間に電解液を注入する（ステップＳ７１）。一方、負極缶１２の内面側には、導電性接着剤２６で負極活物質２２を貼り合せておく（ステップＳ８０）。

次に、正極缶１１と負極缶１２を対向させて、負極缶１２のフランジ部１２ａの第２結合面と金属リング１４のメッキ層１４ｂとを溶接して、リッド接合を行なう（ステップＳ９０）。この溶接には、負極缶１２の第２結合面にローラ電極を接触させてシーム溶接する方法を用いることができる。

また、レーザー溶接を用いることも可能である。この場合、例えば、レーザースポットを、負極缶１２の第２結合面上を走査しながら照射して、メッキやハンダを溶融させることにより、負極缶１２の第２結合面と金属リング１４とを接合させる。

そして、成形した電気２重層キャパシタ１０の特性を検査して（ステップＳ９１）、問題がないかどうかを確認する。
本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。

（１）本実施形態では、正極活物質２１に接続される正極缶１１と、負極活物質２２に接続される負極缶１２との間に、環状のガラスリング１３を配置する。このガラスリング１３が、正極缶１１と負極缶１２との間に挿入されるので、正極缶１１及び負極缶１２の絶縁を確保することができる。更に、ガラスリング１３は、焼成により正極缶１１の第１結合面と密着され、かつ金属リング１４によって負極缶１２の第２結合面と溶接される。溶接により溶融した金属が優れた濡れ性をもって、ガラスリング１３と負極缶１２との間が接合するので、容器内部の気密性を向上させることができる。従って、長期間の保存においても、容器内に収容される電解液の漏洩を大幅に抑制することができる。

（２）本実施形態では、ガラスリング１３を硼珪酸ガラスで形成し、金属リング１４をコバールで形成する。硼珪酸ガラス及びコバールは、熱膨張係数が近似する。このため、過酷な条件（例えば長期間の高温多湿の環境や、温度サイクル試験のような条件）下においても、ガラスリング１３と金属リング１４との接合する面における熱膨張率差により発生する熱応力が少なくなり、クラック、微小な隙間、亀裂等の損傷の発生を抑制することができる。従って、水分等が外部から浸入することを、より確実に遮断して、電気化学セルの品質の低下を抑制することができる。

（３）本実施形態では、正極缶１１にガラスリング１３を焼結して、ガラスリング１３と正極缶１１とを接着させる。このため、ガラスリング１３と正極缶１１とが接合する面を密着させることができる。

（４）本実施形態では、正極缶１１及び負極缶１２を、ガラスリング１３の硼珪酸ガラスと熱膨張係数が近似するコバールで形成する。このため、ガラスリング１３と正極缶１１とが接合する面、又はガラスリング１３と負極缶１２とが接合する面において、熱膨張率差により発生する熱応力が少なくなり、クラック、微小な隙間、亀裂等の損傷の発生を抑制することができる。

（５）本実施形態では、正極缶１１のフランジ部１１ａに、ガラスリング１３を焼結する。このため、シール部材１５は、正極缶１１のフランジ部１１ａに焼結させて容易に密着配置させることができ、電気２重層キャパシタ１０を効率よく製造することができる。

（６）本実施形態では、正極缶１１の内周面は絶縁膜１６によって被覆させる。このため、容器の内部に収容される活物質による耐腐食性を向上させ、また容器内に収容される活物質が、極性が反対の正極缶１１又は負極缶１２に接触することを回避することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した電気２重層キャパシタの第２の実施形態を図３〜図６を用いて説明する。本実施形態は、上記実施形態と容器の形状とは、これに収容される部材の構成が相違する。そこで、説明の便宜上、上記実施形態と同一部分については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。

図６（ａ）は、本実施形態の電気２重層キャパシタ３０の外観斜視図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）におけるＡ−Ａ方向の断面図である。また、図６（ｃ）及び図６（ｄ）は、電気２重層キャパシタ３０の要部の分解斜視図である。

本実施形態の電気２重層キャパシタ３０は、略直方体形状をしている。この電気２重層キャパシタ３０は、上記実施形態と同様に、正極缶３１及び負極缶３２で構成された容器を備える。

正極缶３１は、四角形状の有底袋形状であり、開口部の外周にフランジ部３１ａが形成されている。本実施形態では、このフランジ部３１ａの四角環状の上面が第１結合面に該当する。また、正極缶３１の内周面及び底面の一部は、絶縁膜３６によって被覆されている。

負極缶３２は、正極缶３１の形状に対応させた四角形状の薄板で構成されている。負極缶３２の外縁部には、四角環状にメッキ処理が施されている。本実施形態では、このメッキ処理が施された部分が、第２結合面に該当する。この第２結合面は、第１結合面と同心の四角環状でほぼ同じ幅の形状をしており、第１結合面に対応した位置にある。更に、この負極缶３２には、図６（ｄ）に示すように、注入口３８が形成されている。この注入口３８には、封止部材３９が嵌合される。封止部材３９は、頭付きの軸部を有したリベット形状をしている。

図６（ｂ）に示すように、正極缶３１のフランジ部３１ａと負極缶３２との間には、シール部材３５が配置されている。このシール部材３５によって正極缶３１と負極缶３２とで区画される空間が密閉される。シール部材３５は、四角環状のガラスリング３３及び四角環状の金属リング３４から構成されている。これらガラスリング３３及び金属リング３４も、第２結合面と同様に、第１結合面と同心の四角環状でほぼ同じ幅の形状をしており、第１結合面に対応した位置にある。

ガラスリング３３は、硼珪酸ガラスで形成されている。本実施形態のガラスリング３３の負極缶３２側の面には、上記第１実施形態のメタライズ部１３ａと同様なメタライズ部３３ａが形成されている。本実施形態では、ガラスリング３３が四角環状であるため、メタライズ部３３ａも四角環状に形成されている。

金属リング３４は、コバールで形成されている。本実施形態の金属リング３４のガラスリング３３側の面には、上記第１実施形態のロウ材１４ａと同様なロウ材３４ａが形成されている。また、金属リング３４の負極缶３２側には、メッキ層１４ｂと同様なメッキ層３４ｂが形成されている。

電気２重層キャパシタ３０の密閉された空間には、正極活物質４１、セパレータ４３及
び負極活物質４２から構成されるキャパシタセルが、折り曲げられた状態で収容されている。正極活物質４１、セパレータ４３及び負極活物質４２のそれぞれはシート状で形成されている。正極活物質４１と負極活物質４２とは、セパレータ４３を介して積層されている。このキャパシタセルは、一面において正極活物質４１が露出し、他面において負極活物質４２側がそれぞれ露出するように折り曲げられ、容器内に収容される。

そして、キャパシタセルにおける正極活物質４１の露出面は、導電性接着剤２５を介して正極缶３１に接合される。一方、負極活物質４２の露出面は、導電性接着剤２６を介して負極缶３２に接合される。

更に、正極活物質４１と負極活物質４２とを備えたキャパシタセルの周囲の空間には、電解液が充填されている。
次に、本実施形態の製造方法について説明する。

本実施形態の電気２重層キャパシタ３０の容器は、上記第１実施形態の電気２重層キャパシタ１０の容器と同様な方法により製造される。
具体的には、正極缶３１をプレス加工する（図３のステップＳ１０）。次に、硼珪酸ガラスの材料をフランジ部３１ａの寸法に合わせて四角環状に形成する（ステップＳ２０）。そして、正極缶３１と、焼結させたガラスリング３３との位置を合わせて焼成する（ステップＳ３０）。これにより、図６（ｃ）に示すように、正極缶３１のフランジ部３１ａにガラスリング３３を接合する。次に、ガラスリング３３の表面にメタライズ処理をする（ステップＳ３１）。

一方、金属リング３４をガラスリング３３の形状に合わせて四角環状に形成する（ステップＳ４０）。更に、この金属リング３４のガラスリング３３と接合する面に、シート状のロウ材３４ａを貼り合わせておく（ステップＳ４１）。そして、金属リング３４のロウ材３４ａを溶融させて、金属リング３４とガラスリング３３とを接合して、ロウ付けを行なう（ステップＳ５０）。次に、金属リング３４の表面にメッキを施して（ステップＳ５１）、メッキ層３４ｂを形成する。更に、正極缶３１の内周面に絶縁膜３６を形成する（ステップＳ５２）。

一方、コバールの板材を所定の寸法に切断して、負極缶３２を形成する（図４のステップＳ６０）。次に、この負極缶３２に対してバレル研磨を実施して（ステップＳ６１）、負極缶３２の外周の金属リング３４に対向する面に対して、ニッケルメッキ等のメッキ処理を行なう（ステップＳ６２）。

一方、シート状の正極活物質４１、セパレータ４３及び負極活物質４２を積層してキャパシタセルを製造する。このキャパシタセルを、一側面に正極活物質４１が、他側面に負極活物質４２が現れるように、巻き込むように折り畳む。露出した正極活物質４１、負極活物質４２のそれぞれに、導電性接着剤２５，２６を貼り合わせる。そして、折り畳んだキャパシタセルを、正極活物質４１が露出している側から正極缶３１内に収容する。この場合、正極活物質４１は、導電性接着剤２５を介して正極缶３１と電気的に接続される。

そして、正極缶３１と負極缶３２を対向させて、上記第１実施形態の図５のステップ９０と同様に、接合する面を溶接して、リッド接合を行なう。この場合、負極活物質４２は、導電性接着剤２６を介して負極缶３２と電気的に接続される。

この状態から容器内に電解液を注入口３８から注入する。電解液の注入が完了すると、注入口３８に封止部材３９の軸部を挿入して、注入口３８を封止部材３９で完全に塞ぐ。
この後、上記第１実施形態と同様に、成形が完了した電気２重層キャパシタ３０の特性
を検査し（ステップＳ９１）、電気２重層キャパシタ３０が完成する。

本実施形態によれば、上述した（１）〜（６）の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（７）本実施形態では、正極活物質４１、セパレータ４３及び負極活物質４２が一体となったシート状のキャパシタセルを折り畳んで正極缶３１に収容した上、負極缶３２を溶接する。そして、負極缶３２の注入口３８から電解液を注入し、注入口３８を封止部材３９で完全に塞ぐ。このため、容器内の正極活物質及び負極活物質の周囲に、一括して電解液を注入することができるので、製造工程を簡略することができる。

また、本実施形態は、以下のように変更してもよい。
○ 上記各実施形態では、電気２重層キャパシタ１０，３０は、正極缶１１，３１、負極缶１２，３２から構成される。ここで、図７に示すように、外部電極端子を設けることも可能である。具体的には、正極缶３１に接続する正極端子４７を設け、負極缶３２に接続する負極端子４８を設けて、電気２重層キャパシタ５０を構成する。負極端子４８は、負極缶３２に接続される接続部４８ａと、基板に実装される実装部４８ｃと、これらの間の起立部４８ｂとから構成されている。実装部４８ｃの下面は、正極端子４７の下面と面一になるため、両端子を基板に効率よく装着することができる。

○ 上記各実施形態では、正極缶１１，３１にガラスリング１３，３３を焼結させ、このガラスリング１３，３３に金属リング１４，３４を形成することにより、シール部材１５，３５を、正極缶１１，３１及び負極缶１２，３２の間に形成した。これに代えて、予め形成されたシール部材を用いてもよい。例えば、図８に示すように、ガラスリング１３の両側に金属リング１４，５４を接着させたシール部材５５を用いてもよい。このシール部材５５のガラスリング１３には、金属リング１４，５４側にメタライズ部を設ける。更に、シール部材５５の金属リング１４，５４には、ガラスリング側にロウ材を設ける。そして、これらをロウ付けして、ガラスリング１３と金属リング１４，５４を一体化させる。更に、金属リング１４，５４には、ガラスリング１３と反対側の表面に、メッキ層１４ｂ、５４ｂを設ける。そして、これらメッキ層１４ｂ，５４ｂを正極缶１１及び負極缶１２の間に配置して溶接して、容器を形成する。

この場合にも、ガラスリング１３により正極缶１１と負極缶１２との絶縁が確保できるとともに、溶接により溶融された金属が優れた濡れ性をもって接合するので、容器内部の気密性を向上させることができる。また、この場合にも、ガラスリング１３を硼珪酸ガラスで形成した場合には金属リングをコバール又は鉄・ニッケル合金で形成し、ガラスリングをソーダガラスで形成した場合には金属リングを鉄・ニッケル合金又はステンレスで形成するのが好ましい。硼珪酸ガラスとコバールとは熱膨張係数が近似し、またソーダガラスと鉄・ニッケル合金とは、熱膨張係数が近似する。このため、これらの接合する面において熱膨張率差に起因する熱応力が少なくなり、クラック、微小な隙間、亀裂等の損傷の発生を抑制することができ、このシール部材を用いた容器内部の気密性をより高くすることができる。

○ 上記各実施形態では、正極缶１１，３１の上面と、負極缶１２，３２の下面との間にガラスリング１３，３３を配置した。これに限らず、正極缶と負極缶との間であれば、どのようにガラスリングを設けてもよい。例えば、第１導電部材を負極缶３２とし、第２導電部材を正極缶３１として、ガラスリング３３を負極缶３２に焼結して密着させ、このガラスリング３３に金属リング３４を密着させ、金属リング３４と正極缶３１とを溶接してもよい。

また、例えば、図９（ａ）に示すように、正極缶７１の内側にシール部材７５を配置し
、このシール部材７５の更に内側に負極缶７２を配置させた電気２重層キャパシタ７０としてもよい。この場合、シール部材７５は、図９（ｂ）に示すように、ガラスリング７３と、ガラスリング７３の負極缶７２側に配置される第１の金属リング７４と、ガラスリング７３の正極缶７１側に配置される第２の金属リング７６とから構成する。更に、第１の金属リング７４には、その負極缶７２側にメッキ層７４ｂを設け、第２の金属リング７６には、その正極缶７１側にメッキ層７６ｂを設ける。そして、これらメッキ層７４ｂ，７６ｂを溶接して、正極缶７１及び負極缶７２を結合して、電気２重層キャパシタ７０を形成する。

○ 上記各実施形態では、ガラスリング１３，３３は、硼珪酸ガラスで形成した。これに限らず、これ以外のガラス、例えばソーダガラスなどを用いて形成してもよい。
○ 上記各実施形態では、金属リング１４，３４は、ガラスリング１３，３３の硼珪酸ガラスの熱膨張係数と近似するコバールで形成した。ガラスリング１３，３３がソーダガラスの場合には、金属リング１４，３４を、鉄・ニッケル合金で形成してもよい。ガラスリング１３，３３のソーダガラスの熱膨張係数（例えば８．５〜９．０×１０^−６／℃）は、鉄・ニッケル合金の熱膨張係数（例えばニッケル５０％混合の場合には９．４〜１０．０×１０^−６／℃）と近似する。このため、接合する面における熱膨張率差により発生する熱応力が少なくなり、クラック、微小な隙間、亀裂等の損傷の発生を抑制することができる。あるいは、ガラスリングがソーダガラスの場合には、金属リングはステンレスでもよい。

○ 上記各実施形態では、正極缶１１，３１及び負極缶１２，３２は、コバールで形成したが、これ以外に、鉄・ニッケル合金やステンレスを用いて形成してもよい。また、ステンレスには、ソーダガラスの熱膨張係数と近似するものが存在する。このため、ガラスリングがソーダガラスの場合には、ソーダガラスの熱膨張係数と近似するステンレスを用いて形成してもよい。また、この他のステンレスを用いる場合には、正極缶又は負極缶と、ガラスリングとの間に、ステンレスとガラスとの熱膨張係数の間の熱膨張係数を有する金属材料を介在させてもよい。このような中間の金属材料を間に用いる場合でも、境界における熱膨張率差により発生する熱応力を小さくすることができ、クラック、微小な隙間、亀裂等の損傷の発生を抑制することができる。

○ 上記各実施形態では、正極缶１１，３１及び負極缶１２，３２によって構成される容器内に正極活物質２１，４１と負極活物質２２，４２を収容した。これら正極活物質２１，４１と負極活物質２２，４２の外周に、絶縁被膜を形成してもよい。この場合、電極活物質（正極活物質２１，４１及び負極活物質２２，４２）は、正極缶１１，３１及び負極缶１２，３２と電気的に導通がない状態となるので、金属リング１４，３４の溶接をより良好に行なうことができる。従って、容器内部の気密性を更に向上させることができる。

○ 上記各実施形態では、電気化学セルとしての電気２重層キャパシタについて説明した。これに限らず、絶縁された２つの部材を結合するとともに内部の気密性を要する容器を備えたセルであれば、他の用途に用いられる電気化学セルにも適用することができる。

ここで、電気化学セルの発電素子として非水電解質電池を構成する場合には、正極に含まれる活物質として、以下の物質を用いることができる。
・ＴｉＳ２、ＭｏＳ２、ＮｂＳｅ３等の金属カルコゲン化物
・ＭｎＯ２、ＭｏＯ３、Ｖ２Ｏ５、ＬｉｘＣｏＯ２、ＬｉｘＮｉＯ２、ＬｉｘＭｎ２Ｏ４等の金属酸化物
・ポリアニリン、ポリピロール、ポリパラフェニレン、ポリアセン等の導電性高分子
・グラファイト層間化合物等のリチウムイオン及びアニオンを吸蔵放出可能な各種の物質

更に、負極に含まれる活物質としては特に限定されないが、ＳｉＯ、ＷＯ_２、ＷＯ_３、ＳｎＯ、ＬｉＡｌ、Ｌｉ又は炭素材料等各種物質を用いることができる。
また、電気化学セルが電気二重層キャパシタを構成する場合には、活物質として、活性炭あるいは活性炭繊維を用いることができる。

第１実施形態における電気２重層キャパシタの正面断面図。 第１実施形態における電気２重層キャパシタの要部の分解斜視図。 第１実施形態における正極缶とシール部材の製造工程の流れ図。 第１実施形態における負極缶の製造工程の流れ図。 第１実施形態における組立工程の流れ図。 第２実施形態における電気２重層キャパシタの図であり、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ方向の断面図、（ｃ）及び（ｄ）は要部分解斜視図である。 変更例における電気２重層キャパシタの外観斜視図。 変更例におけるシール部材の外観斜視図。 変更例における外観斜視図であり、（ａ）は変更例のシール部材を用いた電気２重層キャパシタの外観斜視図、（ｂ）は（ａ）のシール部材の外観斜視図。

符号の説明

１０，３０，５０，７０…電気２重層キャパシタ、１１，３１…正極缶、１１ａ，１２ａ，３１ａ…フランジ部、１２，３２…負極缶、１３，３３，７３…ガラスリング、１３ａ，３３ａ…ガラスリングのメタライズ部、１４，３４，７４…金属リング、１４ａ，３４ａ…シート状のロウ材、１４ｂ，３４ｂ，５４ｂ，７４ｂ，７６ｂ…メッキ層、１５，３５，５５，７５…シール部材、１６，３６…絶縁膜、２１，４１…正極活物質、２２，４２…負極活物質、２３，４３…セパレータ、２５，２６…導電性接着剤、３８…注入口、３９…封止部材、４７…正極端子、４８…負極端子、４８ａ…接続部、４８ｂ…起立部、４８ｃ…実装部、５４，７６…第２の金属リング。

Claims (15)

1. 環状の第１結合面を有した第１導電部材と、前記第１結合面に対応する環状の第２結合面を有した第２導電部材とを結合することにより密閉する容器を備えた電気化学セルであって、
   前記第１導電部材と前記第２導電部材との間には、前記第１結合面及び前記第２結合面に対応する環状のガラスリングが配置されており、
   このガラスリングは、前記第１結合面に密着接合され、かつ表面に密着された金属によって前記第２結合面に溶接されていることを特徴とする電気化学セル。
2. 前記ガラスリングの材料は、硼珪酸ガラス又はソーダガラスであることを特徴とする請求項１に記載の電気化学セル。
3. 前記ガラスリングの表面に密着され第２結合面と溶接される金属には、
   前記ガラスリングの材料として硼珪酸ガラスを用いた場合にはコバール又は鉄・ニッケル合金が用いられ、
   前記ガラスリングの材料としてソーダガラスを用いた場合には鉄・ニッケル合金又はステンレスが用いられることを特徴とする請求項２に記載の電気化学セル。
4. 前記第１導電部材及び前記第２導電部材の材料は、コバール、鉄・ニッケル合金又はステンレスであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気化学セル。
5. 前記第１導電部材及び前記第２導電部材の少なくとも一方は、フランジ部を有した部材であって、
   前記フランジ部の表面に、前記第１結合面又は前記第２結合面が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気化学セル。
6. 前記第１導電部材及び前記第２導電部材の少なくとも一方の内面の一部に、絶縁膜が形成され又は絶縁被膜が施されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気化学セル。
7. 前記容器内には、前記第１導電部材に接続される正極活物質と、前記第２導電部材に接続される負極活物質とが収容されており、
   前記正極活物質及び前記負極活物質の外側に、絶縁被膜を形成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気化学セル。
8. 前記第１導電部材及び前記第２導電部材には、それぞれに接合される外部電極端子が設けられ、
   これら外部電極端子は、それぞれの端子の端面が同一平面上となる構成をしていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気化学セル。
9. 環状の第１結合面を有した第１導電部材と、前記第１結合面に対応する環状の第２結合面を有した第２導電部材とを結合することにより密閉する容器を備えた電気化学セルの製造方法であって、
   前記第１結合面に対応する環状のガラスリングを前記第１結合面に焼結して密着接合させ、
   前記第１結合面とは反対側の前記ガラスリングの表面に、前記第１結合面及び前記第２結合面に対応する環状の金属リングを密着接合させ、
   この金属リングの表面と前記第２結合面とを溶接させて容器を形成することを特徴とする電気化学セルの製造方法。
10. 前記第１導電部材は、フランジ部を有した部材であって、
    前記フランジ部の表面に焼結させて前記ガラスリングを形成することを特徴とする請求項９に記載の電気化学セルの製造方法。
11. 前記第１導電部材又は前記第２導電部材の少なくとも１つには孔が形成されており、この孔を介して前記容器内部に液体を注入した後、前記孔を塞ぐ封止部材を設けたことを特徴とする請求項９又は１０に記載の電気化学セルの製造方法。
12. 環状の第１結合面を有した第１導電部材と、前記第１結合面に対応する環状の第２結合面を有した第２導電部材とを結合することにより密閉する容器に用いられるシール部材であって、
    環状のガラスリングと、
    このガラスリングの環状の一表面に密着接合され、溶接可能な第１の金属リングとを備えることを特徴とするシール部材。
13. 前記ガラスリングの前記第１の金属リング側とは反対側に、溶接可能な第２の金属リングを備えていることを特徴とする請求項１２に記載のシール部材。
14. 前記ガラスリングは、硼珪酸ガラスで形成され、
    前記金属リングは、コバール又は鉄・ニッケル合金で形成されることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のシール部材。
15. 前記ガラスリングは、ソーダガラスで形成され、
    前記金属リングは、鉄・ニッケル合金又はステンレスで形成されることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のシール部材。

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