JP2009289968A - Coin type cell - Google Patents

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Akihito Tanaka
章仁 田中
Katsuyuki Kida
勝之 喜田
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the occurrence of breaking of a gasket during manufacture while keeping the sealing property of the gasket satisfactory using a relatively inexpensive gasket material for a coin type cell. <P>SOLUTION: In the coin type cell 1, the gasket 15 is made of a raw material consisting principally of butyl rubber. The gasket 15 is sectioned in a transformed U shape, and has a cylindrical sidewall 15a, a bottom portion 15b extending inward from a lower edge of the sidewall 15a, and a folded portion 15c raised from an inner edge of the bottom portion 15b. When the coin type cell is &le;1.5 mm thick, the thickness d1 of the sidewall 15a of the gasket 15 is about 0.2 mm. The ratio (d2/d1) of the thickness d1 of the sidewall 15a of the gasket 15 to the thickness d2 of the bottom portion 15b is set to 1.2 to 3. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、コイン型セルに関し、特にブチルゴムからなるガスケットを用いて封止したコイン型セルに関する。   The present invention relates to a coin-type cell, and particularly to a coin-type cell sealed with a gasket made of butyl rubber.

電気二重層キャパシタに代表される電気化学素子として、コイン型セルが知られている。
このコイン型セルは、第一及び第二分極性電極をセパレータを介して積層してなる発電素体が、丸皿状の外装缶に電解液とともに収納され、外装缶の開口部は、負極キャップの外周部に環状のガスケットを配設したもので封口され、開口部周辺の部材はカシメ処理して内部封止された構成を有する。
As an electrochemical element typified by an electric double layer capacitor, a coin-type cell is known.
In this coin-type cell, a power generating element formed by laminating first and second polarizable electrodes through a separator is stored together with an electrolyte in a round dish-shaped outer can, and the opening of the outer can has a negative electrode cap. It is sealed with a ring gasket provided on the outer periphery of the member, and members around the opening are caulked and internally sealed.

環状のガスケットの素材には、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)やPPS(ポリフェニレンサルファイド)等の硬い樹脂が使用されることも多いが、コスト等の面から、安価なブチルゴムを使用することも検討されている(特許文献1〜3に記載)。
一般に、アルミ電解コンデンサに使用されてきた円筒形のブチルゴムガスケットは、肉厚が1mm以上あるのに対して、コイン型セルに用いられるガスケットは肉厚が薄く、厚み1.5mm以下のコイン型セルにおいては、一般に肉厚が0.2mm程度のガスケットが用いられている。
特開2007−207942号公報 特開2008−66407号公報 特開2007−324531号公報
Hard materials such as PEEK (polyetheretherketone) and PPS (polyphenylene sulfide) are often used as the material for the annular gasket, but it is also considered to use inexpensive butyl rubber from the standpoint of cost. (Described in Patent Documents 1 to 3).
In general, cylindrical butyl rubber gaskets used for aluminum electrolytic capacitors have a wall thickness of 1 mm or more, whereas gaskets used for coin-type cells have a thin wall thickness and a coin cell having a thickness of 1.5 mm or less. In general, a gasket having a wall thickness of about 0.2 mm is used.
JP 2007-207942 A JP 2008-66407 A Japanese Patent Laid-Open No. 2007-324531

このようなコイン型セルにおいて、セルの封止性を良くするためにはガスケットの材料として、JIS−A硬度75以上110以下の範囲にある硬い材料を選択する必要がある。
しかしながら、肉厚が薄く硬度の高いブチルゴムガスケットを用いると、製造時においてカシメ処理によって封口する時に、ガスケット切れが発生しやすい。
すなわち、コイン型セルを製造する工程の中で、負極キャップの外周縁からガスケットにかかる圧力や、封口用の金型からセルを押し出す(封口の際に金型内に入ったセルの正極缶が金型にかじりつくのでノック棒でセルを金型から押し出す)ときの圧力により、負極キャップの外周縁からガスケットの底部に過負荷がかかる。ここで、PEEKやPPS等の樹脂製ガスケットは強度が高いため、肉厚が0.2mm程度であっても過負荷によってガスケット切れは発生せず、また、硬度の低いブチルゴムガスケットを用いた場合もゴムが十分に伸びるので過負荷によるガスケット切れは発生しにくいが、肉厚が薄く硬度の高いブチルゴムガスケットを用いた場合は、過負荷によってガスケット切れが発生しやすいという問題がある。
In such a coin-type cell, in order to improve the sealing property of the cell, it is necessary to select a hard material having a JIS-A hardness of 75 or more and 110 or less as a gasket material.
However, when a butyl rubber gasket having a small thickness and a high hardness is used, the gasket is likely to be cut when sealed by caulking during manufacturing.
That is, in the process of manufacturing the coin-type cell, the pressure applied to the gasket from the outer periphery of the negative electrode cap, or the cell is pushed out from the mold for sealing (the positive electrode can of the cell that has entered the mold at the time of sealing is The pressure at the time of pushing the cell out of the mold with a knock bar because it bites into the mold) causes an overload from the outer peripheral edge of the negative electrode cap to the bottom of the gasket. Here, since resin gaskets such as PEEK and PPS have high strength, even if the wall thickness is about 0.2 mm, no gasket breakage occurs due to overload, and there is a case where a butyl rubber gasket with low hardness is used. Since the rubber is sufficiently stretched, it is difficult for the gasket to break due to overload. However, when a butyl rubber gasket having a small thickness and high hardness is used, there is a problem that the gasket is likely to break due to overload.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、比較的安価なガスケット材料を用い、ガスケットの封止性を良好に保ちながら、製造時におけるガスケット切れの発生を抑えることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and aims to suppress the occurrence of gasket breakage during manufacturing while using a relatively inexpensive gasket material and maintaining good sealing performance of the gasket. .

上記課題を解決するために、本発明は、セパレータを介して対向配置された一対の電極を有する電極体が、電解液とともに外装缶に収納され、当該外装缶の開口部が皿状の外装蓋で封口され、当該外装蓋の側壁部が円環状のガスケットを介して外装缶の側壁部の内側に嵌りこんだ状態でカシメ圧着されて封止されたコイン型セルにおいて、ガスケットを、ブチルゴムを含み、JIS−A硬度が75以上110以下である材料で構成され、外装蓋の側壁部と外装缶の側壁部との間に介挿される側壁部と、当該側壁部から内方に伸び外装蓋の側壁部の縁と外装缶の底面部との間に介挿される底部とを有する構成とし、ガスケットはセルに組み込む前の状態において、前記側壁部の肉厚に対する前記底部の肉厚の比率を、1.2以上に設定した。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides an electrode body having a pair of electrodes arranged opposite to each other with a separator interposed between an electrolyte and an outer can, and the outer can opening has a dish-shaped outer lid. In a coin-type cell that is sealed by crimping and sealed in a state where the side wall portion of the outer lid is fitted inside the side wall portion of the outer can through an annular gasket, the gasket includes butyl rubber. The JIS-A hardness is made of a material having a hardness of 75 or more and 110 or less, a side wall portion interposed between the side wall portion of the outer lid and the side wall portion of the outer can, and an inward extension of the outer lid from the side wall portion. It is configured to have a bottom portion interposed between the edge of the side wall portion and the bottom surface portion of the outer can, and in the state before the gasket is assembled in the cell, the ratio of the thickness of the bottom portion to the thickness of the side wall portion, It was set to 1.2 or higher.

ここでガスケットはセルに組み込む前の状態において、前記側壁部の肉厚に対する前記底部の肉厚の比率を、3以下に設定することが好ましい。   Here, it is preferable that the ratio of the thickness of the bottom portion to the thickness of the side wall portion is set to 3 or less before the gasket is assembled in the cell.

上記本発明のコイン型セルによれば、ガスケットにブチルゴムを用いているので、PEEKやPPSを用いたガスケットに比べて安価である。
また、ガスケットのJIS−A硬度が75〜110と硬いので、リフロー時にガスケットが軟化して変形することがない。従ってセルの封止を良好に行うことができ、保持特性も良好となる。
According to the coin-type cell of the present invention, since butyl rubber is used for the gasket, it is less expensive than a gasket using PEEK or PPS.
Moreover, since the gasket has a JIS-A hardness of 75 to 110, the gasket is not softened and deformed during reflow. Therefore, the cell can be sealed well and the holding characteristics are also good.

さらに、ガスケットの側壁部の肉厚に対する底部の肉厚の比率が1.2以上に設定されているので、ガスケットの側壁部の肉厚が0.2mm程度に薄くても、底部の肉厚は比較的大きく(0.24mm以上)確保される。従って、セル製造時においてカシメ処理によって封口する時に、負極キャップの外周縁からガスケットの底部に過負荷がかかっても、ガスケット切れが発生しにくい。   Further, since the ratio of the thickness of the bottom portion to the thickness of the side wall portion of the gasket is set to 1.2 or more, even if the thickness of the side wall portion of the gasket is as thin as about 0.2 mm, the thickness of the bottom portion is Relatively large (0.24 mm or more) is secured. Therefore, when sealing by caulking during cell manufacturing, even if an overload is applied from the outer peripheral edge of the negative electrode cap to the bottom of the gasket, it is difficult for the gasket to break.

これは、セル製造時の歩留りを向上して、製造コストを低減するのに寄与する。
ここで、ガスケットの側壁部の肉厚に対する底部の肉厚の比率が3より大きいと、圧縮変形されたガスケットがセル内部にせり出す量が多くなる。その場合、セル内部の容積が減少するのでセル内部の圧力が高くなる。この状態でリフローを実施するとセル厚みの上昇量も大きくなってしまう。これに対して、当該比率を3以下に設定すれば、ガスケットがセル内部にせり出す量が抑えられ、リフロー実施時のセル厚みの上昇量も抑えられる。
This contributes to improving the yield at the time of manufacturing the cell and reducing the manufacturing cost.
Here, if the ratio of the thickness of the bottom portion to the thickness of the side wall portion of the gasket is larger than 3, the amount of the compressed and deformed gasket that protrudes into the cell increases. In that case, the internal volume of the cell decreases, so the internal pressure of the cell increases. If reflow is performed in this state, the amount of increase in cell thickness also increases. On the other hand, if the ratio is set to 3 or less, the amount of gasket protruding into the cell is suppressed, and the increase in cell thickness during reflow is also suppressed.

本発明にかかるコイン型セルの一実施形態として、電気二重層キャパシタについて説明するが、本発明はこの形式に限定されるものでなく、発明の技術的範囲を逸脱しない範囲で適宜変更してもよい。
<コイン型セルの構成>
図1は、コイン型セル1の構成を示す断面図であり、図2は、コイン型セル1の構成を示す断面組図である。
An electric double layer capacitor will be described as an embodiment of a coin-type cell according to the present invention. However, the present invention is not limited to this type, and may be changed as appropriate without departing from the technical scope of the invention. Good.
<Composition of coin cell>
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the coin-type cell 1, and FIG. 2 is a cross-sectional set view showing the configuration of the coin-type cell 1.

図1に示すコイン型セル1は、414サイズ(直径Φ4mm,厚みt1.4mm)の電気二重層キャパシタであって、電極体3が電解液40と共に外装缶(正極缶)20に収納され、その開口部が、ガスケット15を装着した外装蓋(負極キャップ)10により封口されて構成されている。
電極体3は、セパレータ30を介して対向配置された一対の電極(第一分極性電極32および第二分極性電極34)で構成され、正極缶20には集電体33が、負極キャップ10には集電体31が設けられている。第一分極性電極32は負極キャップの集電体31に電気接触し、第二分極性電極34は正極缶20の集電体33に電気的接触している。
The coin-type cell 1 shown in FIG. 1 is an electric double layer capacitor of 414 size (diameter Φ4 mm, thickness t1.4 mm), and the electrode body 3 is housed in an outer can (positive electrode can) 20 together with the electrolytic solution 40. The opening is configured by being sealed by an exterior lid (negative electrode cap) 10 fitted with a gasket 15.
The electrode body 3 is composed of a pair of electrodes (a first polarizable electrode 32 and a second polarizable electrode 34) arranged to face each other with a separator 30 interposed therebetween. A current collector 33 is disposed in the positive electrode can 20, and a negative electrode cap 10. Is provided with a current collector 31. The first polarizable electrode 32 is in electrical contact with the current collector 31 of the negative electrode cap, and the second polarizable electrode 34 is in electrical contact with the current collector 33 of the positive electrode can 20.

第一及び第二分極性電極32,34は、いずれも活物質を結着剤で固めて円板状に成形され、そのサイズは、厚み0.5mm、直径2.4mmである。
電気二重層キャパシタに一般に用いられる材料を用いればよく、例えば、活物質としては、粉末状活性炭が挙げられ、結着剤としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなどが挙げられる。また、活物質に対して導電剤を添加してもよい。導電剤としては、炭素材料、例えば、鱗片状黒鉛や土状黒鉛等の天然黒鉛、人工黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維等が挙げられる。
The first and second polarizable electrodes 32 and 34 are both formed into a disk shape by solidifying the active material with a binder, and the size is 0.5 mm in thickness and 2.4 mm in diameter.
A material generally used for an electric double layer capacitor may be used. For example, the active material may be powdered activated carbon, and the binder may be polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, or the like. Further, a conductive agent may be added to the active material. Examples of the conductive agent include carbon materials such as natural graphite such as flaky graphite and earthy graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, and carbon fiber.

集電体31,33は、黒鉛粉末及び樹脂を混合してなる導電塗料を、負極キャップ10及び正極缶20の片面に塗布することにより形成された膜である。
セパレータ30は、良好なイオン流通性を有し、適度な機械的強度を持つ絶縁性の透過膜(微多孔膜)であって、ガラス繊維、PPS、PET、PA、PI等の材料からなり、厚みは10〜250μm程度、孔径は0.01〜5μm程度である。
The current collectors 31 and 33 are films formed by applying a conductive paint obtained by mixing graphite powder and a resin to one side of the negative electrode cap 10 and the positive electrode can 20.
The separator 30 is an insulating permeable membrane (microporous membrane) having good ion flowability and moderate mechanical strength, and is made of a material such as glass fiber, PPS, PET, PA, PI, The thickness is about 10 to 250 μm, and the pore diameter is about 0.01 to 5 μm.

正極缶20は、ステンレス材で構成され、円形状の底面部21および当該底面部21の外周縁から立ち上がった円筒状の側壁部22とからなり、当該側壁部22の先端縁部分は内向きに湾曲して湾曲部23が形成されている。
負極キャップ10は、正極缶20と同様のステンレス材が皿形状に成形されてなり、円形の主面部11と、当該主面部11の外周縁から立ち下がった円筒状の側壁部10aとを有している。
The positive electrode can 20 is made of a stainless steel material, and includes a circular bottom surface portion 21 and a cylindrical side wall portion 22 that rises from the outer peripheral edge of the bottom surface portion 21, and a tip edge portion of the side wall portion 22 faces inward. A curved portion 23 is formed by bending.
The negative electrode cap 10 is made of a stainless material similar to that of the positive electrode can 20 in a dish shape, and has a circular main surface portion 11 and a cylindrical side wall portion 10 a that falls from the outer peripheral edge of the main surface portion 11. ing.

図1に示されるように、負極キャップ10の側壁部10aの縁が二重に折り曲げ形成されている。
このような構成の負極キャップ10を用いると、側壁部10aの剛性が比較的増す。
ただし、本発明において、負極キャップ10の周縁部を二重に折り曲げることは必須ではない。また、正極缶20及び負極キャップ10の素材は、ステンレスに限られず、電気伝導性に優れる金属材料であればよく、鉄、アルミニウム、チタン、ニッケルなどの素材を用いることもできる。
As shown in FIG. 1, the edge of the side wall portion 10a of the negative electrode cap 10 is formed by being folded twice.
When the negative electrode cap 10 having such a configuration is used, the rigidity of the side wall portion 10a is relatively increased.
However, in the present invention, it is not essential to double-fold the peripheral edge of the negative electrode cap 10. Moreover, the raw material of the positive electrode can 20 and the negative electrode cap 10 is not restricted to stainless steel, What is necessary is just a metal material excellent in electrical conductivity, and raw materials, such as iron, aluminum, titanium, nickel, can also be used.

電解液40は、有機溶媒に支持塩を溶解させた溶液である。有機溶媒としては、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挙げられ、支持塩としては、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボーレイト(TEA−BF4)、トリエチルメチルアンモニウムテトラフルオロボーレイトなどが挙げられる。
(ガスケット15の詳細)
ガスケット15は、絶縁性材料が円環状に熱成型されてなり、ガスケット15の内径は、上記負極キャップ10の外径と同等である。
The electrolytic solution 40 is a solution in which a supporting salt is dissolved in an organic solvent. Examples of the organic solvent include cyclic esters, chain esters, cyclic ethers, chain ethers and the like, and examples of supporting salts include tetraethylammonium tetrafluoroborate (TEA-BF4), triethylmethylammonium tetrafluoroborate, and the like. Is mentioned.
(Details of gasket 15)
The gasket 15 is formed by thermoforming an insulating material in an annular shape, and the inner diameter of the gasket 15 is equal to the outer diameter of the negative electrode cap 10.

ガスケット15を構成する材料は、イソブチレンと少量のイソプレンを共重合させてなるブチルゴムを主成分とし、補強材、充填材、加硫材(架橋材)などが混合されたものである。
上記補強材としてはカーボンブラックが、充填材としてはシリカ系、マイカ系、クレー系が、加硫材としては樹脂、硫黄等が、老化防止剤としてはフェノール系、アミン系が、副資材としては、酸化亜鉛とステアリン酸の混合物等が挙げられる。
The material constituting the gasket 15 is mainly composed of butyl rubber obtained by copolymerizing isobutylene and a small amount of isoprene, and is mixed with a reinforcing material, a filler, a vulcanizing material (crosslinking material), and the like.
Carbon black as the reinforcing material, silica-based, mica-based, clay-based as the filler, resin, sulfur, etc. as the vulcanizing material, phenol-based, amine-based as the anti-aging agent, as auxiliary materials And a mixture of zinc oxide and stearic acid.

ガスケット15のJIS−A(3秒値)の硬度は75以上110以下の範囲内に設定されている。このガスケット15の硬度は、使用する補強材、充填材、加硫材の種類や混合比を調整することによって調整可能である。
ガスケット15は、図2に示すように、円環形状(高さの低い円筒形状)であるが、当該円環の断面が変形コの字形状である。すなわち、ガスケット15は、円筒状の側壁部15aと、当該側壁部15aの下縁から内方に伸びる底部15bと、当該底部15bの内縁から立ち上がった折り返し部15cとを有し、側壁部15aと折り返し部15cとの間に溝部15dが形成されている。
The hardness of JIS-A (3-second value) of the gasket 15 is set in the range of 75 to 110. The hardness of the gasket 15 can be adjusted by adjusting the type and mixing ratio of the reinforcing material, filler, and vulcanizing material to be used.
As shown in FIG. 2, the gasket 15 has an annular shape (cylindrical shape having a low height), and the cross section of the annular shape is a deformed U-shape. That is, the gasket 15 has a cylindrical side wall portion 15a, a bottom portion 15b extending inward from the lower edge of the side wall portion 15a, and a folded portion 15c rising from the inner edge of the bottom portion 15b. A groove 15d is formed between the folded portion 15c.

ガスケット15がセルに組み込まれた状態では、負極キャップ10の側壁部10aの先縁が溝部15dに嵌り込んでおり、側壁部15aは、負極キャップ10の側壁部10aと外装缶20の側壁部22との間に介在し、底部15bは負極キャップ10の側壁部10aの縁と正極缶20の底面部21との間に介在している。
そして、図1に示すように、ガスケット15の側壁部15aおよび底部15bは、負極キャップ10と正極缶20の間で圧縮変形されており、負極キャップ10と正極缶20との間を封止している。
In the state where the gasket 15 is incorporated in the cell, the leading edge of the side wall portion 10a of the negative electrode cap 10 is fitted into the groove portion 15d, and the side wall portion 15a includes the side wall portion 10a of the negative electrode cap 10 and the side wall portion 22 of the outer can 20. The bottom portion 15 b is interposed between the edge of the side wall portion 10 a of the negative electrode cap 10 and the bottom surface portion 21 of the positive electrode can 20.
As shown in FIG. 1, the side wall 15 a and the bottom 15 b of the gasket 15 are compressed and deformed between the negative electrode cap 10 and the positive electrode can 20, and seal between the negative electrode cap 10 and the positive electrode can 20. ing.

ガスケット15の肉厚について:
ガスケット15の側壁部15aの肉厚d1は、セルの内容積を大きくする上で薄く設定するのが望ましいが、ガスケットとしての機能を確保する上で最低限の肉厚は必要である。通常、コイン型セルの厚みが1.5mm以下の場合、ガスケット15の側壁部15aの肉厚d1は0.2mm程度である。
About the thickness of gasket 15:
The wall thickness d1 of the side wall portion 15a of the gasket 15 is preferably set to be thin in order to increase the internal volume of the cell, but a minimum wall thickness is necessary to ensure the function as a gasket. Usually, when the thickness of the coin-type cell is 1.5 mm or less, the wall thickness d1 of the side wall 15a of the gasket 15 is about 0.2 mm.

そして、ガスケット15の側壁部15aの肉厚d1に対する底部15bの肉厚d2の比率(d2/d1)は、1.2以上、3以下に設定されている。
なお、ここでいう比率(d2/d1)は、ガスケット15をセルに組み込む前の状態(力がかかっていない状態)での比率を指す。
詳しくは製造工程のところで述べるが、このようにガスケット15の底部15bの肉厚d2が、側壁部15aの肉厚d1に対して1.2倍以上に設定されているので、コイン型セル1を製造するときのカシメ工程において、ガスケット15の底部15bが切断されることがない。
The ratio (d2 / d1) of the thickness d2 of the bottom 15b to the thickness d1 of the side wall 15a of the gasket 15 is set to 1.2 or more and 3 or less.
The ratio (d2 / d1) here refers to the ratio in a state before the gasket 15 is assembled in the cell (a state in which no force is applied).
Although details will be described in the manufacturing process, the wall thickness d2 of the bottom portion 15b of the gasket 15 is set to 1.2 times or more than the wall thickness d1 of the side wall portion 15a as described above. In the caulking process when manufacturing, the bottom 15b of the gasket 15 is not cut.

一方、比率(d2/d1)が3より大きいと、圧縮変形されたガスケットがセル内部にせり出す量が多くなる。その場合、セル内部の容積が減少するのでセル内部の圧力が高くなる。この状態でリフローを実施するとセル厚みの上昇量も大きくなってしまう。これに対して、当該比率(d2/d1)を3以下に設定すれば、ガスケットがセル内部にせり出す量が抑えられ、リフロー実施時のセル厚みの上昇量も抑えられる。   On the other hand, if the ratio (d2 / d1) is greater than 3, the amount of the compressed and deformed gasket will protrude into the cell. In that case, the internal volume of the cell decreases, so the internal pressure of the cell increases. If reflow is performed in this state, the amount of increase in cell thickness also increases. On the other hand, if the ratio (d2 / d1) is set to 3 or less, the amount of gasket protruding into the cell can be suppressed, and the increase in cell thickness during reflow can also be suppressed.

<コイン型セルの製造工程>
コイン型セルの製造工程について、図3、4を用いて例示する。
まず、図3(a)に示すように、集電体31を設けた負極キャップ10の内面上に、第一分極性電極32及びセパレータ30を収納するとともに、負極キャップ10の外周にガスケット15を装着する。
<Manufacturing process of coin cell>
An example of the coin cell manufacturing process will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 3A, the first polarizable electrode 32 and the separator 30 are housed on the inner surface of the negative electrode cap 10 provided with the current collector 31, and the gasket 15 is disposed on the outer periphery of the negative electrode cap 10. Installing.

このとき負極キャップ10の側壁部10aの先縁が、ガスケット15の溝部15dに嵌り込む。そして、電解液40を注液し、セパレータ30の上に第二分極性電極34を載置する。
この第二分極性電極34の上から、集電体33を設けた外装缶20のもとになる有底筒部材20Xを被せることによって、カシメ前のセル1aが組み立てられる(図3(b))。
At this time, the leading edge of the side wall 10 a of the negative electrode cap 10 is fitted into the groove 15 d of the gasket 15. Then, the electrolytic solution 40 is injected, and the second polarizable electrode 34 is placed on the separator 30.
A cell 1a before caulking is assembled by covering the bottomed cylindrical member 20X on which the outer can 20 provided with the current collector 33 is placed from above the second polarizable electrode 34 (FIG. 3B). ).

なお、カシメ前のセル1aは、上記製法以外に、例えば、有底筒部材20Xに電極体3およびに電解液40を収納して、負極キャップ10にガスケット15を装着したものを被せて封止する方法で作製することもできる。
次に、封口用の金型を用いて作製したセル1aをカシメることよって封止する工程を行う。
In addition to the manufacturing method described above, the cell 1a before crimping is sealed by, for example, covering the electrode body 3 and the electrolytic solution 40 in the bottomed cylindrical member 20X and covering the negative electrode cap 10 with the gasket 15 attached thereto. It can also be produced by the method of
Next, a sealing step is performed by crimping the cell 1a produced using a sealing mold.

図4は、この封止工程を説明する図である。
封口用の金型100の下面には、傾斜した押圧面103が形成されている。また、金型100にはノック101がスライド可能に装着され、当該ノック101はバネ102で下方に付勢されている。
図4(a)に示すようにセル1aを載置して、金型100を押し下げると、肩高を下げる処理がなされる。すなわち、押圧面103が側壁部22の先端部23Xを下向き内方に押圧し、その結果、湾曲部23が形成されると共に封止がなされ、コイン型セル1が完成する((図3(b))。なお、このとき、ノック101は、負極キャップ10に突きあたるので、金型100が下降するのに伴って金型100に対して相対的に押し上げられる。
FIG. 4 is a diagram for explaining this sealing step.
An inclined pressing surface 103 is formed on the lower surface of the sealing mold 100. A knock 101 is slidably mounted on the mold 100, and the knock 101 is biased downward by a spring 102.
As shown in FIG. 4A, when the cell 1a is placed and the mold 100 is pushed down, the shoulder height is lowered. That is, the pressing surface 103 presses the distal end portion 23X of the side wall portion 22 inwardly, and as a result, the curved portion 23 is formed and sealed, thereby completing the coin-type cell 1 ((FIG. 3B). At this time, the knock 101 hits the negative electrode cap 10 and is pushed up relative to the mold 100 as the mold 100 descends.

コイン型セル1の外装缶20が金型100にかじりついているが、金型100を上に上げると、バネ102の付勢力でノック10がコイン型セル1を下方に押し出すので、コイン型セル1は金型100から離される(図3(c))。
<実施の形態のコイン型セルによる効果>
ガスケットにブチルゴムを用いているので、PEEKやPPSに比べて安価である。
Although the outer can 20 of the coin cell 1 is biting the mold 100, when the mold 100 is raised, the knock 10 pushes the coin cell 1 downward by the biasing force of the spring 102, so that the coin cell 1 Is separated from the mold 100 (FIG. 3C).
<Effects of coin-type cell of embodiment>
Since butyl rubber is used for the gasket, it is less expensive than PEEK or PPS.

ガスケットの硬度が低ければ、リフロー時に軟化しやすく変形しやすいので、保持特性悪くなりやすいが、本実施形態では、ガスケットのJIS−A硬度が75〜110と硬いので、保持特性が良好である。
ガスケット15の側壁部15aの肉厚d1に対する底部15bの肉厚d2の比率(d2/d1)が、1.2以上、3以下に設定されているので、ガスケットの側壁部15aの肉厚が0.2mm程度と薄くても、底部15bの肉厚は比較的大きく(0.24mm以上)確保される。
If the gasket has a low hardness, it tends to be softened and deformed easily during reflow, so the holding characteristics are likely to deteriorate. However, in this embodiment, the gasket has a high JIS-A hardness of 75 to 110, so the holding characteristics are good.
Since the ratio (d2 / d1) of the thickness d2 of the bottom 15b to the thickness d1 of the side wall 15a of the gasket 15 is set to 1.2 or more and 3 or less, the thickness of the side wall 15a of the gasket is 0. Even if it is as thin as about 2 mm, the thickness of the bottom portion 15b is relatively large (0.24 mm or more).

上記封止工程において、肩高を下げる処理のときに、底部15bは、負極キャップ10の側壁部10aと正極缶20の底面部21とで押圧され、底部15bに過負荷がかかる。また、ノック10がコイン型セル1を下方に押し出すときにも底部15bに過負荷がかかる。しかし、上記のように、ガスケットの底部15bの肉厚が比較的大きく(0.24mm以上)確保されているので、ガスケットの底部15bに切れが発生しにくい。   In the sealing step, when the shoulder height is lowered, the bottom 15b is pressed by the side wall 10a of the negative electrode cap 10 and the bottom 21 of the positive electrode can 20, and the bottom 15b is overloaded. Also, the bottom portion 15b is overloaded when the knock 10 pushes the coin cell 1 downward. However, as described above, since the thickness of the bottom portion 15b of the gasket is ensured to be relatively large (0.24 mm or more), the gasket bottom portion 15b is unlikely to be cut.

<性能確認試験>
以下のサンプルを作製して、性能確認試験を行った。
実施例1〜4、比較例1,2では、いずれもガスケットとして、ブチルゴムを主体としたものを用いてコイン型セルを作製した。
いずれもセルサイズは414サイズとし、電解液は、PC(プロピレンカーボネート)にTEA−BF4(ホウフッ化テトラエチルアンモニウム)を1mol/l溶解させたものを使用した。また、ガスケットの側壁部の肉厚d1は0.2mmと一律に設定した。
<Performance confirmation test>
The following samples were produced and a performance confirmation test was performed.
In each of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2, coin-type cells were produced using gaskets mainly composed of butyl rubber.
In either case, the cell size was 414, and the electrolyte used was 1 mol / l of TEA-BF 4 (tetraethylammonium borofluoride) dissolved in PC (propylene carbonate). Further, the wall thickness d1 of the side wall of the gasket was uniformly set to 0.2 mm.

そして、各実施例および比較例において、ガスケットの側壁部の肉厚d1に対する底部の肉厚d2の比率(d2/d1)、並びに硬度は、表1に記載した各値に設定した。   In each of the examples and comparative examples, the ratio (d2 / d1) of the bottom wall thickness d2 to the wall thickness d1 of the gasket and the hardness were set to the values shown in Table 1.

Figure 2009289968
試験内容:
各コイン型セルについて、10個作製した中で封口後のガスケット切れ発生数と、リフロー試験後におけるセルの厚み上昇を測定した。その試験結果は、上記表1に示すとおりである。
Figure 2009289968
contents of the test:
Among 10 coin-type cells, the number of occurrences of gasket breakage after sealing and the increase in cell thickness after the reflow test were measured. The test results are as shown in Table 1 above.

考察:
表1に示す試験結果に基づいて、以下のように考察した。
ガスケットの肉厚比率(d2/d1)が1である比較例1では、ガスケットの切れが10個中2個発生したが、肉厚比率(d2/d1)が1.2以上ある実施例1〜4では、硬度が75以上あるけれども、ガスケットの切れは発生していない。これより、ガスケットの肉厚比率(d2/d1)が1.2以上であれば、硬度が75以上と高くてもガスケットの切れが抑えられることがわかる。
Discussion:
Based on the test result shown in Table 1, it considered as follows.
In Comparative Example 1 in which the gasket thickness ratio (d2 / d1) is 1, 2 out of 10 gaskets occurred, but the thickness ratio (d2 / d1) was 1.2 or more. In No. 4, although the hardness is 75 or more, the gasket is not cut. From this, it can be seen that if the thickness ratio (d2 / d1) of the gasket is 1.2 or more, the gasket can be prevented from being cut even if the hardness is as high as 75 or more.

ガスケットの硬度が72と低い比較例2では、ガスケットの切れは発生しなかったが、セルの厚み上昇が、実施例1〜4および比較例1と比べて高くなっている。これは、ガスケットの硬度が低いとガスケットのせり出しが発生してセルの厚み上昇が生じやすいことを示している。
また、実施例2〜4同士でセルの厚み上昇を比較すると、実施例2,3,4の順で大きくなっている。これは、ガスケットの肉厚比率(d2/d1)が大きいほど、セルの厚み上昇が大きくなることを示している。
In Comparative Example 2 where the hardness of the gasket was as low as 72, the gasket was not cut, but the increase in cell thickness was higher than in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1. This indicates that when the hardness of the gasket is low, the gasket sticks out and the cell thickness is likely to increase.
Moreover, when the thickness increase of a cell is compared between Examples 2-4, it becomes large in order of Example 2,3,4. This indicates that the increase in the thickness of the cell increases as the wall thickness ratio (d2 / d1) of the gasket increases.

セルの厚み上昇が0.1mmを越えると、414サイズ(Φ4mm×t1.4mm)ではなくなり、別サイズ4.15サイズになってしまうが、実施例1〜4ではセルの厚み上昇は0.1mmよりはかなり低く抑えられている。なお、ガスケットの硬度が87のものでは、肉厚比率(d2/d1)が3以内であればセルの厚み上昇が0.1mmを越えないことがわかっている。   When the increase in cell thickness exceeds 0.1 mm, the size is not 414 size (Φ4 mm × t1.4 mm), but another size is 4.15, but in Examples 1 to 4, the cell thickness increase is 0.1 mm. Rather low. It is known that when the gasket has a hardness of 87, the cell thickness increase does not exceed 0.1 mm if the thickness ratio (d2 / d1) is within 3.

ガスケットの硬度が低い比較例2(硬度72)では、セルの厚み上昇が0.09mmと0.1mm近いとなっているので、セル厚みのバラツキ発生を考慮すると、セルの厚み上昇を0.1mm未満に抑えるには硬度は75以上が好ましいと考えられる。一方、ガスケットの硬度が高い実施例1(硬度91)では、セルの厚み上昇が低い値(0.01mm)を示している。なお、ガスケットの硬度が高い方がセルの厚み上昇は小さいが、当該硬度が高すぎると、ガスケットの伸びも悪くなり、ガスケット切れも発生しやすくなるので、ガスケットの硬度は110以下に設定することが好ましい。   In Comparative Example 2 (hardness 72) where the hardness of the gasket is low, the increase in cell thickness is 0.09 mm, which is close to 0.1 mm. Therefore, in consideration of the variation in cell thickness, the increase in cell thickness is 0.1 mm. It is considered that the hardness is preferably 75 or more in order to keep it below. On the other hand, in Example 1 (hardness 91) where the gasket has a high hardness, the cell thickness increase is low (0.01 mm). The higher the hardness of the gasket, the smaller the increase in the thickness of the cell. However, if the hardness is too high, the elongation of the gasket deteriorates and the gasket is likely to break. Therefore, the hardness of the gasket should be set to 110 or less. Is preferred.

<その他の事項>
上記実施の形態では、負極キャップ10の側壁部10aの縁が二重に折り曲げ形成されており、この点もガスケット切れを抑える効果に寄与すると考えられるが、本発明において、負極キャップ10の周縁部を二重に折り曲げることは必須ではなく、負極キャップ10の周縁部を二重に折り曲げないものでも、ガスケットの厚み比率(d2/d1)を1.2以上に設定することによってガスケット15の切れを抑える効果を奏する。
<Other matters>
In the above embodiment, the edge of the side wall portion 10a of the negative electrode cap 10 is double-folded, and this point is also considered to contribute to the effect of suppressing gasket breakage. It is not indispensable to bend the gasket 15, and even if the peripheral portion of the negative electrode cap 10 is not folded twice, the gasket 15 can be cut off by setting the gasket thickness ratio (d2 / d1) to 1.2 or more. There is an effect to suppress.

上記実施形態のコイン型セル1は、外装蓋を負極、外装缶を正極としたが、これと逆の極性になるように設定することも可能である。
本発明において、コイン型セルのサイズは414サイズに限定されるものではなく、或程度のサイズの範囲に適用できる。ただし、厚み1.5mm以下のコイン型セルには特に有効である。
In the coin-type cell 1 of the above embodiment, the outer lid is the negative electrode and the outer can is the positive electrode, but it can also be set to have the opposite polarity.
In the present invention, the size of the coin-type cell is not limited to the 414 size, but can be applied to a certain size range. However, this is particularly effective for a coin-type cell having a thickness of 1.5 mm or less.

上記実施の形態では、電気化学素子であるコイン型セルとして電気二重層キャパシタの構成を例示したが、本発明はこれに限定するものではなく、コイン型電池にも適用可能である。この場合、電極体は公知のコイン型電池のように、セパレータを介して負極及び正極を積層した発電要素で構成することができる。リチウム電池の場合には、正極剤として二酸化マンガン、負極剤として金属リチウム、セパレータとしてポリプロピレン製不織布をそれぞれ用いて構成することができる。   In the above embodiment, the configuration of the electric double layer capacitor is exemplified as the coin-type cell that is an electrochemical element, but the present invention is not limited to this and can be applied to a coin-type battery. In this case, the electrode body can be composed of a power generation element in which a negative electrode and a positive electrode are stacked via a separator, as in a known coin-type battery. In the case of a lithium battery, manganese dioxide can be used as the positive electrode agent, metallic lithium as the negative electrode agent, and a polypropylene nonwoven fabric as the separator.

本発明のコイン型セルは、小型の携帯通信機器のRTCや、パーソナルコンピュータのメモリバックパップ電源等として、電子回路基板上に実装して利用することが可能である。
また、ガスケット素材に比較的安価なブチルゴムを用いて、製造時の歩留りを確保できるので、製造コストを低減できるメリットがある。
The coin-type cell of the present invention can be mounted on an electronic circuit board and used as an RTC for a small portable communication device, a memory back-up power supply for a personal computer, or the like.
Moreover, since the yield at the time of manufacture can be ensured by using a relatively inexpensive butyl rubber as the gasket material, there is an advantage that the manufacturing cost can be reduced.

実施の形態に係るコイン型セルの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the coin-type cell which concerns on embodiment. コイン型セルの構造を示す一部断面組図である。It is a partial cross section assembly figure showing the structure of a coin type cell. コイン型セルの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of a coin-type cell. コイン型セルの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of a coin-type cell.

符号の説明Explanation of symbols

1 コイン型セル
3 電極体
10 負極キャップ
10a 負極キャップの側壁部
11 負極キャップの主面部
15 ガスケット
15a ガスケットの側壁部
15b ガスケットの底部
15c ガスケットの折り返し部
15d ガスケットの溝部
20 正極缶
21 正極缶の底面部
22 正極缶の側壁部
23X 側壁部の先端部
23 湾曲部
30 セパレータ
31 集電体
32 第一分極性電極
33 集電体
34 第二分極性電極
40 電解液
100 金型
101 ノック
102 バネ
103 金型の押圧面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Coin type cell 3 Electrode body 10 Negative electrode cap 10a Side wall part of negative electrode cap 11 Main surface part of negative electrode cap 15 Gasket 15a Side wall part of gasket 15b Bottom part of gasket 15c Folded part of gasket 15d Groove part of gasket 20 Positive electrode can 21 Bottom surface of positive electrode can Part 22 Side wall part of positive electrode can 23X End part of side wall part 23 Curved part 30 Separator 31 Current collector 32 First polarizable electrode 33 Current collector 34 Second polarizable electrode 40 Electrolytic solution 100 Mold 101 Knock 102 Spring 103 Gold Mold pressing surface

Claims (2)

セパレータを介して対向配置された一対の電極を有する電極体が、電解液とともに外装缶に収納され、当該外装缶の開口部が皿状の外装蓋で封口され、当該外装蓋の側壁部が円環状のガスケットを介して前記外装缶の側壁部の内側に嵌りこんだ状態でカシメ圧着されて封止されたコイン型セルであって、
前記ガスケットは、
ブチルゴムを含み、JIS−A硬度が75以上110以下である材料で構成され、
前記外装蓋の側壁部と前記外装缶の側壁部との間に介挿される側壁部と、当該側壁部から内方に伸び前記外装蓋の側壁部の縁と前記外装缶の底面部との間に介挿される底部とを有し、
前記ガスケットはセルに組み込む前の状態において、前記側壁部の肉厚に対する前記底部の肉厚の比率が、1.2以上であることを特徴とするコイン型セル。
An electrode body having a pair of electrodes arranged opposite to each other via a separator is housed in an outer can together with an electrolytic solution, the opening of the outer can is sealed with a dish-shaped outer lid, and the side wall of the outer lid is a circle. A coin-type cell that is crimped and sealed in a state of being fitted inside the side wall of the outer can through an annular gasket,
The gasket is
It is composed of a material containing butyl rubber and having a JIS-A hardness of 75 or more and 110 or less,
A side wall portion interposed between the side wall portion of the outer lid and the side wall portion of the outer can, and an inward extending from the side wall portion between the edge of the side wall portion of the outer lid and the bottom surface portion of the outer can And a bottom portion interposed between
The coin-type cell, wherein a ratio of the thickness of the bottom portion to the thickness of the side wall portion is 1.2 or more in a state before the gasket is incorporated into the cell.
前記ガスケットはセルに組み込む前の状態において、前記側壁部の肉厚に対する前記底部の肉厚の比率が、3以下であることを特徴とする請求項1に記載のコイン型セル。   2. The coin-type cell according to claim 1, wherein a ratio of a thickness of the bottom portion to a thickness of the side wall portion is 3 or less before the gasket is assembled into the cell.
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