JP2010033892A - Lithium secondary battery and device having the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リチウム二次電池及びリチウム二次電池を備えた装置に関し、特に、リフロー半田付けを行うことの可能な表面実装タイプのリチウム二次電池及びリチウム二次電池を備えた装置に関する。 The present invention relates to a lithium secondary battery and a device including the lithium secondary battery, and more particularly to a surface-mount type lithium secondary battery capable of performing reflow soldering and a device including the lithium secondary battery.
近年、携帯情報端末、携帯電子機器、家庭用小型電力貯蔵装置、モーターを動力源とする自動二輪車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車等に用いられる高性能リチウム電池等の二次電池の需要が増加している。使用される用途が広がるのに伴い、二次電池の更なる安全性の向上及び高性能化が要求されている。
また、無機固体電解質は、その性質上一般に不燃で、通常使用される有機溶媒電解質と比較し安全性の高い材料であり、高い耐熱性を有している。そのため、該電解質を用いたリチウム電池の開発が望まれている。
一方、近年、様々な電子部品が電子基板に実装されているが、表面実装タイプのリチウム二次電池の開発も望まれている。
In recent years, there has been an increase in demand for secondary batteries such as high-performance lithium batteries used in personal digital assistants, portable electronic devices, small household power storage devices, motorcycles powered by motors, electric vehicles, hybrid electric vehicles, etc. ing. As the applications for use expand, further improvements in safety and performance of secondary batteries are required.
Inorganic solid electrolytes are generally nonflammable due to their properties, are highly safe materials compared to commonly used organic solvent electrolytes, and have high heat resistance. Therefore, development of a lithium battery using the electrolyte is desired.
On the other hand, in recent years, various electronic components have been mounted on an electronic substrate, and the development of a surface mount type lithium secondary battery is also desired.
たとえば、特許文献1には、固体電解質膜が正極膜と負極膜とによって挟まれるように、基板上に設けられた凹状の開口部内に、正極膜と固体電解質膜と負極膜とを順に積層する積層工程と、積層工程によって積層される正極膜および負極膜にそれぞれに接触するように、集電極をそれぞれ成膜する集電極成膜工程とを含んだことを特徴とする全固体型リチウム二次電池製造方法の技術が開示されている。 For example, in Patent Document 1, a positive electrode film, a solid electrolyte film, and a negative electrode film are sequentially stacked in a concave opening provided on a substrate so that the solid electrolyte film is sandwiched between the positive electrode film and the negative electrode film. An all-solid-state lithium secondary comprising: a stacking step; and a collector electrode film forming step of forming a collector electrode so as to be in contact with each of the positive electrode film and the negative electrode film stacked in the stacking step Techniques for battery manufacturing methods are disclosed.
また、特許文献2には、電気化学素子を搭載するダイパッドと、ダイパッドをフレームに固定するタイバーと、ダイパッドからフレームに向けて配したリードを有するリードフレームであって、ダイパッドに接続した少なくとも1つのリードと、ダイパッドの一部切り欠き部と、フレームから切り欠き部に伸ばした少なくとも1つのリードとを有することを特徴とするリードフレームの技術が開示されている。 Patent Document 2 discloses a lead frame having a die pad for mounting an electrochemical element, a tie bar for fixing the die pad to the frame, and a lead arranged from the die pad toward the frame, and at least one connected to the die pad. There is disclosed a lead frame technology characterized by having a lead, a partially cutout portion of a die pad, and at least one lead extending from the frame to the cutout portion.
さらに、この特許文献2には、上記のリードフレームのダイパッドと電気化学素子(たとえば、固体電解質を構成要素とする電池)の一方の電極とを接合する行程と、電気化学素子の他方の電極とダイパッドに直接接続しないリードとを接合する行程と、リード部とリードフレーム部とを除き絶縁材料で封止する行程と、タイバーおよびリードとの不要部を切断する行程を有することを特徴とする電気化学素子の製法の技術が開示されている。 Further, in this Patent Document 2, the process of joining the die pad of the lead frame and one electrode of an electrochemical element (for example, a battery having a solid electrolyte as a constituent element), the other electrode of the electrochemical element, Electricity comprising: a step of joining leads not directly connected to the die pad; a step of sealing with an insulating material except for the lead portion and the lead frame portion; and a step of cutting unnecessary portions of the tie bars and leads. Techniques for manufacturing chemical elements are disclosed.
しかしながら、上記特許文献1に記載された技術は、スパッタ等の積層技術を用いており、製造される電池は、いわゆる薄膜電池である。このため、高い電流密度を実現でき、また、作動電圧を安定させるといった要望を、十分に満足させることができないといった問題があった。また、一般的に、上記の積層技術は、高額な設備などを必要とし、製造原価のコストダウンを図ることができないといった問題があった。
また、上記特許文献2に記載された技術は、電池素子が保護されていないため、環境の影響を受けやすく、たとえば、リフロー半田付け等の処理を行うことは、ほぼ実用的でないといった問題があった。
However, the technique described in Patent Document 1 uses a lamination technique such as sputtering, and the manufactured battery is a so-called thin film battery. For this reason, there existed a problem that a high current density was realizable and the request | requirement of stabilizing an operating voltage cannot fully be satisfied. In general, the above-described stacking technique requires expensive equipment and the like, and there is a problem that it is not possible to reduce the manufacturing cost.
Further, the technique described in Patent Document 2 is not easily protected because the battery element is not protected. For example, the reflow soldering process is not practical. It was.
本発明は、係る課題に鑑みなされたものであり、高い電流密度を実現でき、また、作動電圧を安定させることができ、さらに、リフロー半田付けを行うことの可能な表面実装タイプのリチウム二次電池及びリチウム二次電池を備えた装置の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and can achieve a high current density, can stabilize an operating voltage, and can be reflow soldered, and can be reflow soldered. An object of the present invention is to provide a battery and a device including a lithium secondary battery.
上記目的を達成するために、本発明のリチウム二次電池は、第一電極層、第二電極層、及び、前記第一電極層と前記第二電極層によって挟まれた固体電解質層を有する電池素子と、前記第一電極層と当接する第一リードと、前記電池素子が収納される開口部を有し、前記開口部の底面に、前記第一リードが露出するように、一体的に成形されたパッケージと、前記第二電極層と電気的に接続される第二リードと、前記電池素子及び前記第二リードを封止する封止剤又は封止部材とを備える構成としてある。
このようにすると、薄膜電池と比べると、高い電流密度を実現でき、また、作動電圧を安定させることができる。さらに、電池素子が保護されているので、リフロー半田付けを行うことの可能な表面実装タイプのリチウム二次電池を提供することができる。
In order to achieve the above object, a lithium secondary battery of the present invention includes a first electrode layer, a second electrode layer, and a solid electrolyte layer sandwiched between the first electrode layer and the second electrode layer. An element, a first lead in contact with the first electrode layer, and an opening in which the battery element is accommodated, are integrally formed so that the first lead is exposed on the bottom surface of the opening And a second lead electrically connected to the second electrode layer, and a sealing agent or a sealing member for sealing the battery element and the second lead.
If it does in this way, compared with a thin film battery, a high current density can be implement | achieved and an operating voltage can be stabilized. Furthermore, since the battery element is protected, a surface mount type lithium secondary battery capable of reflow soldering can be provided.
また、好ましくは、前記電池素子が、押圧された状態で封止されるとよい。
このようにすると、電池素子が、押圧された状態で封止されることによって、少なくとも、第二電極層と固体電解質層との接触面圧、及び、固体電解質層と第一電極層との接触面圧を高めることができる。したがって、リチウム二次電池は、接触不良に起因する電流密度の低下を抑制することができる。
Preferably, the battery element is sealed in a pressed state.
In this case, the battery element is sealed in a pressed state, so that at least the contact surface pressure between the second electrode layer and the solid electrolyte layer and the contact between the solid electrolyte layer and the first electrode layer are obtained. The surface pressure can be increased. Therefore, the lithium secondary battery can suppress a decrease in current density due to poor contact.
また、好ましくは、前記固体電解質層の材料が、硫化物であるとよい。
このようにすると、電流密度を向上させることができる。
Preferably, the material of the solid electrolyte layer is a sulfide.
In this way, the current density can be improved.
また、好ましくは、前記開口部の開口断面積が、底面に向かって、小さくなるとよい。
このようにすると、電池素子を開口部に装入する際の作業性などを向上させることができる。
Preferably, the opening cross-sectional area of the opening portion is reduced toward the bottom surface.
If it does in this way, workability | operativity etc. at the time of inserting a battery element in an opening part can be improved.
また、好ましくは、前記開口部が、一つ以上の段付き部を有するとよい。
このようにすると、たとえば、段付き部を利用して、電池素子を開口部に装入する際の作業性などをさらに向上させることができる。
Preferably, the opening has one or more stepped portions.
If it does in this way, the workability | operativity etc. at the time of inserting a battery element into an opening part can be further improved using a stepped part, for example.
また、好ましくは、前記第二リードが前記第二電極層と当接することによって、あるいは、導電体を介して前記第二リードが前記第二電極と接続されることによって、前記第二リードが、前記第二電極層と電気的に接続されるとよい。
このようにすると、第二リードと第二電極層とを、容易に電気的に接続することができる。
Preferably, the second lead is brought into contact with the second electrode layer, or the second lead is connected to the second electrode through a conductor, so that the second lead is The second electrode layer is preferably electrically connected.
In this way, the second lead and the second electrode layer can be easily electrically connected.
また、本発明のリチウム二次電池を備えた装置は、上記請求項1〜5のいずれか一項に記載のリチウム二次電池を備えた構成としてある。
このようにすると、リチウム二次電池を、たとえば、基板などに直接的に表面実装することができるので、装置の生産性などを向上させることができる。さらに、リチウム二次電池が、接触不良に起因する電流密度の低下を抑制することができるので、装置の信頼性などを向上させることができる。
Moreover, the apparatus provided with the lithium secondary battery of this invention is set as the structure provided with the lithium secondary battery as described in any one of the said Claims 1-5.
In this way, since the lithium secondary battery can be directly surface-mounted on, for example, a substrate, the productivity of the device can be improved. Furthermore, since the lithium secondary battery can suppress a decrease in current density due to poor contact, the reliability of the device can be improved.
また、本発明は、リチウム二次電池の製造方法としても有効である。このリチウム二次電池の製造方法は、電池素子としての、第一電極層、固体電解質層及び第二電極層を積層する電池素子製造工程と、前記第一電極層と当接する第一リード、及び、前記第二電極層と当接する第二リードをプレス成形するリード製造工程と、前記電池素子が収納される開口部を有し、前記開口部の底面に、前記第一リードが露出するように、パッケージを一体的に成形するパッケージ製造工程と、前記パッケージの開口部に、前記電池素子を装入し、前記第二リードを前記第二電極層と当接させ、前記電池素子を押圧した状態で、前記電池素子及び前記第二リードを封止する組立工程とを有する方法としてある。
このようにすると、薄膜電池と比べると、高い電流密度を実現でき、また、作動電圧を安定させることができ、さらに、電池素子が保護されているので、リフロー半田付けを行うことの可能な表面実装タイプのリチウム二次電池を製造することができる。
The present invention is also effective as a method for manufacturing a lithium secondary battery. The method for manufacturing a lithium secondary battery includes a battery element manufacturing process in which a first electrode layer, a solid electrolyte layer, and a second electrode layer are stacked as a battery element, a first lead in contact with the first electrode layer, and A lead manufacturing process for press-molding a second lead that contacts the second electrode layer, and an opening for storing the battery element, wherein the first lead is exposed at the bottom of the opening. A package manufacturing process for integrally forming the package, and the battery element is inserted into the opening of the package, the second lead is brought into contact with the second electrode layer, and the battery element is pressed. Thus, there is an assembly process for sealing the battery element and the second lead.
In this way, compared with a thin film battery, a high current density can be realized, the operating voltage can be stabilized, and the battery element is protected, so that the surface on which reflow soldering can be performed A mounting type lithium secondary battery can be manufactured.
本発明におけるリチウム二次電池及びリチウム二次電池を備えた装置によれば、高い電流密度を実現でき、また、作動電圧を安定させることができ、さらに、電池素子が保護されているので、リフロー半田付けを行うことの可能な表面実装タイプのリチウム二次電池を提供することができる。 According to the lithium secondary battery and the device provided with the lithium secondary battery in the present invention, a high current density can be realized, the operating voltage can be stabilized, and the battery element is protected. It is possible to provide a surface-mounting type lithium secondary battery that can be soldered.
[リチウム二次電池の第一実施形態]
図1は、本発明の第一実施形態にかかるリチウム二次電池の概略図であり、(a)は平面図を示しており、(b)はA−A断面図を示している。
図1において、リチウム二次電池1は、電池素子2、パッケージ3、第一リード4、第二リード5及び封止剤6を備えている。
また、電池素子2は、第一電極層21、第二電極層23、及び、第一電極層21と第二電極層23によって挟まれた固体電解質層22を有している。
[First embodiment of lithium secondary battery]
1A and 1B are schematic views of a lithium secondary battery according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A shows a plan view and FIG. 1B shows an AA cross-sectional view.
In FIG. 1, a lithium secondary battery 1 includes a battery element 2, a
Further, the battery element 2 includes a first electrode layer 21, a second electrode layer 23, and a solid electrolyte layer 22 sandwiched between the first electrode layer 21 and the second electrode layer 23.
(固体電解質層)
固体電解質層22は、リチウムイオン伝導性固体電解質の薄膜である。本実施形態の固体電解質22は、硫化物系の無機固体電解質であり、この硫化物系の無機固体電解質は、イオン伝導度が他の無機化合物より高いことが知られている。したがって、リチウム二次電池1は、電流密度を向上させることができる。また、液状の電解質を用いる場合と比べると、リチウム二次電池1の安全性を向上させることができる。
固体電解質層22を構成する物質としては、たとえば、Li2SとSiS2、GeS2、P2S5、B2S3の組合せから成る無機固体電解質に、適宜、Li3PO4やハロゲン、ハロゲン化合物を添加した無機固体電解質を用いることができる。
(Solid electrolyte layer)
The solid electrolyte layer 22 is a lithium ion conductive solid electrolyte thin film. The solid electrolyte 22 of the present embodiment is a sulfide-based inorganic solid electrolyte, and this sulfide-based inorganic solid electrolyte is known to have a higher ionic conductivity than other inorganic compounds. Therefore, the lithium secondary battery 1 can improve the current density. In addition, the safety of the lithium secondary battery 1 can be improved as compared with the case where a liquid electrolyte is used.
Examples of the material constituting the solid electrolyte layer 22 include Li 3 PO 4 , halogen, and an inorganic solid electrolyte composed of a combination of Li 2 S and SiS 2 , GeS 2 , P 2 S 5 , and B 2 S 3 . An inorganic solid electrolyte to which a halogen compound is added can be used.
また、固体電解質層22は、ほぼ円形の薄板状の形状としてあり、下面が第一電極層(正極層)21と当接し、上面が第二電極層(負極層)23と当接し、さらに、側面がパッケージ3と当接する。
なお、固体電解質層22を構成する物質は、上記の無機固体電解質に限定されるものではない。また、本発明の固体電解質層22を構成する物質としては、有機化合物、無機化合物、又は、有機・無機両化合物からなる材料を用いることができ、リチウム二次電池の分野において、公知のものを使用することができる。
The solid electrolyte layer 22 has a substantially circular thin plate shape, the lower surface is in contact with the first electrode layer (positive electrode layer) 21, the upper surface is in contact with the second electrode layer (negative electrode layer) 23, A side surface contacts the
In addition, the substance which comprises the solid electrolyte layer 22 is not limited to said inorganic solid electrolyte. Moreover, as a substance which comprises the solid electrolyte layer 22 of this invention, the material which consists of an organic compound, an inorganic compound, or both organic and inorganic compounds can be used, and what is well-known in the field | area of a lithium secondary battery is used. Can be used.
(第一電極層)
第一電極層(正極層)21を構成する物質としては、電池分野において正極活物質として使用されているものを使用することができる。たとえば、硫化物系では、硫化チタン(TiS2)、硫化モリブデン(MoS2)、硫化鉄(FeS、FeS2)、硫化銅(CuS)及び硫化ニッケル(Ni3S2)等が使用される。好ましくは、TiS2が使用される。
また、酸化物系では、酸化ビスマス(Bi2O3)、鉛酸ビスマス(Bi2Pb2O5)、酸化銅(CuO)、酸化バナジウム(V6O13)、コバルト酸リチウム(LiCoO2)、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、マンガン酸リチウム(LiMnO2)等が使用される。なお、これらを混合して用いることも可能である。好ましくは、コバルト酸リチウムが使用される。
(First electrode layer)
As a substance which comprises the 1st electrode layer (positive electrode layer) 21, what is used as a positive electrode active material in the battery field | area can be used. For example, in the sulfide system, titanium sulfide (TiS 2 ), molybdenum sulfide (MoS 2 ), iron sulfide (FeS, FeS 2 ), copper sulfide (CuS), nickel sulfide (Ni 3 S 2 ), and the like are used. Preferably TiS 2 is used.
In the oxide system, bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), bismuth lead acid (Bi 2 Pb 2 O 5 ), copper oxide (CuO), vanadium oxide (V 6 O 13 ), lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) Lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMnO 2 ) and the like are used. It is also possible to use a mixture of these. Preferably, lithium cobaltate is used.
また、第一電極層21は、固体電解質層22とほぼ同じ円形の薄板状の形状としてあり、下面が第一リード4と当接し、上面が固体電解質層22と当接し、さらに、側面がパッケージ3と当接する。
なお、第一電極層21を構成する物質としては、上記の他に、セレン化ニオブ(NbSe3)が使用される。また、図示してないが、第一電極層21を構成する物質に、導電助剤として、電子が正極活物質内で円滑に移動するようにするための電気的に導電性を有す物質を適宜添加してもよい。上記の電気的に導電性を有する物質は、特に限定されるものではなく、たとえば、アセチレンブラック、カーボンブラック、カーボンナノチューブのような導電性物質又はポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロールのような導電性高分子を単独又は混合して用いることができる。
The first electrode layer 21 has a circular thin plate shape substantially the same as the solid electrolyte layer 22, the lower surface is in contact with the first lead 4, the upper surface is in contact with the solid electrolyte layer 22, and the side surface is a package. 3 abuts.
In addition to the above, niobium selenide (NbSe 3 ) is used as the material constituting the first electrode layer 21. In addition, although not shown in the figure, a substance having electrical conductivity for allowing electrons to move smoothly in the positive electrode active material as a conductive auxiliary agent to the substance constituting the first electrode layer 21. You may add suitably. The electrically conductive substance is not particularly limited. For example, a conductive substance such as acetylene black, carbon black, or carbon nanotube or a conductive polymer such as polyaniline, polyacetylene, or polypyrrole may be used. They can be used alone or in combination.
(第二電極層)
第二電極層(負極層)23を構成する物質としては、電池分野において、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質として使用されているものを使用することができる。たとえば、炭素材料、具体的には、人造黒鉛、黒鉛炭素繊維、樹脂焼成炭素、熱分解気相成長炭素、コークス、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、フルフリルアルコール樹脂焼成炭素、ポリアセン、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、天然黒鉛及び難黒鉛化性炭素が挙げられる。又はその混合物でもよい。好ましくは、人造黒鉛である。
また、金属リチウム、金属インジウム、金属アルミ、金属ケイ素や、これらの金属自体や他の元素、化合物と組み合わせた合金を、第二電極層23の材料として用いることができる。
さらに、第二電極層23に、固体電解質層22で使用する固体電解物質を混合して使用してもよい。
(Second electrode layer)
As a material constituting the second electrode layer (negative electrode layer) 23, a material used as a negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions in the battery field can be used. For example, carbon materials, specifically artificial graphite, graphite carbon fiber, resin-fired carbon, pyrolytic vapor-grown carbon, coke, mesocarbon microbeads (MCMB), furfuryl alcohol resin-fired carbon, polyacene, pitch-based carbon Examples include fibers, vapor grown carbon fibers, natural graphite, and non-graphitizable carbon. Or it may be a mixture thereof. Preferably, it is artificial graphite.
Further, metallic lithium, metallic indium, metallic aluminum, metallic silicon, or an alloy combined with these metals themselves, other elements, or compounds can be used as the material of the second electrode layer 23.
Further, the second electrode layer 23 may be used by mixing the solid electrolyte used in the solid electrolyte layer 22.
また、第二電極層23は、固体電解質層22とほぼ同じ円形の薄板状の形状としてあり、下面が固体電解質層22と当接し、上面が第二リード5と当接し、さらに、側面がパッケージ3と当接する。
なお、第二電極層23、固体電解質層22及び第一電極層21の形状や大きさは、特に限定されるものではない。
The second electrode layer 23 has a circular plate shape that is substantially the same as that of the solid electrolyte layer 22. The lower surface is in contact with the solid electrolyte layer 22, the upper surface is in contact with the second lead 5, and the side surface is a package. 3 abuts.
In addition, the shape and magnitude | size of the 2nd electrode layer 23, the solid electrolyte layer 22, and the 1st electrode layer 21 are not specifically limited.
(第一リード)
第一リード4は、通常、導電性の金属であり、第一電極層21と当接し電気的に接続される部分が、正極集電体として機能し、パッケージ3から突き出る部分(あるいは、露出する部分)が、外部端子(正極端子)として機能する。なお、第一電極層21と第一リード4の間に、金属または炭素材料からなる集電体(図示せず)を設けてもよい。
第一リード4の材料は、一般的に、銅、マグネシウム、ステンレス鋼、チタン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、ゲルマニウム、インジウム、リチウム、又は、これらの合金等である。なお、第一リード4は、上述したように、通常、金属製であるが、これに限定されるものではなく、たとえば、導電性材料でコートした樹脂材料からなる構成としてもよい。
(First lead)
The first lead 4 is usually a conductive metal, and the portion that is in contact with and electrically connected to the first electrode layer 21 functions as a positive electrode current collector and protrudes from the package 3 (or is exposed). Part) functions as an external terminal (positive electrode terminal). A current collector (not shown) made of a metal or a carbon material may be provided between the first electrode layer 21 and the first lead 4.
The material of the first lead 4 is generally copper, magnesium, stainless steel, titanium, iron, cobalt, nickel, zinc, aluminum, germanium, indium, lithium, or an alloy thereof. As described above, the first lead 4 is usually made of metal, but is not limited thereto, and may be made of a resin material coated with a conductive material, for example.
本実施形態の第一リード4は、第一電極層21の直径とほぼ同じ幅を有する細長い板状としてある。この第一リード4は、一方の端部が第一電極層21と当接し、他方の端部が、図示してないが、所定の(たとえば、表面実装に適した)リード形状に形成される。すなわち、第一リード4は、一方の端部がパッケージ3の開口部31の底面に露出し、他方の端部がパッケージ3から突き出るように、パッケージ3に埋設されている。
なお、第一リード4の形状や大きさは、特に限定されるものではない。たとえば、電池素子2の平面積が大きい場合、正極集電体として機能する一方の端部は、第一電極層21の形状や大きさに対応する形状や大きさに形成され、他方の端部は、上述したように、所定のリード形状に形成される。
The first lead 4 of the present embodiment is in the form of an elongated plate having a width substantially the same as the diameter of the first electrode layer 21. The first lead 4 has one end in contact with the first electrode layer 21 and the other end formed in a predetermined (for example, suitable for surface mounting) lead shape, although not shown. . That is, the first lead 4 is embedded in the
The shape and size of the first lead 4 are not particularly limited. For example, when the planar area of the battery element 2 is large, one end portion that functions as the positive electrode current collector is formed in a shape or size corresponding to the shape or size of the first electrode layer 21, and the other end portion Is formed in a predetermined lead shape as described above.
(第二リード)
第二リード5は、通常、導電性の金属であり、第二電極層23と当接し電気的に接続される部分が、負極集電体として機能し、パッケージ3から突き出る部分(あるいは、露出する部分)が、外部端子(負極端子)として機能する。なお、第二電極層23と第二リード5の間に、金属または炭素材料からなる集電体(図示せず)を設けてもよい。
第二リード5の材料は、一般的に、銅、マグネシウム、ステンレス鋼、チタン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、ゲルマニウム、インジウム、リチウム、又は、これらの合金等である。なお、第二リード5は、上述したように、通常、金属製であるが、これに限定されるものではなく、たとえば、導電性材料でコートした樹脂材料からなる構成としてもよい。
(Second lead)
The second lead 5 is usually a conductive metal, and the portion that is in contact with and electrically connected to the second electrode layer 23 functions as a negative electrode current collector and protrudes from the package 3 (or is exposed). Part) functions as an external terminal (negative electrode terminal). A current collector (not shown) made of a metal or a carbon material may be provided between the second electrode layer 23 and the second lead 5.
The material of the second lead 5 is generally copper, magnesium, stainless steel, titanium, iron, cobalt, nickel, zinc, aluminum, germanium, indium, lithium, or an alloy thereof. As described above, the second lead 5 is usually made of metal, but is not limited thereto, and may be made of a resin material coated with a conductive material, for example.
本実施形態の第二リード5は、第一電極層21の半径とほぼ同じ幅を有するほぼ細長い板状としてあり、一方の端部に、第二電極層23とほぼ同じ形状の円板(負極集電体として機能する円板)が形成されている。また、第二リード5は、上記の円板が第二電極層23と当接し、かつ、他方の端部がパッケージ3から突き出るように、円板の付根の部分からほぼ直角に(上方に向かって)折り曲げられ、さらに、パッケージ3の上面に対応する部分からほぼ直角に(水平方向に向かって)折り曲げられている。さらに、パッケージ3から突き出た他方の端部は、図示してないが、所定の(たとえば、表面実装に適した)リード形状に形成される。
この第二リード5は、一方の端部(円板)がパッケージ3の開口部31に装入された第二電極層23と当接するように、パッケージ3に取り付けられ、その後、封止剤6が開口部31に注入されることによって、パッケージ3に固定される。
なお、第二リード5の形状や大きさは、特に限定されるものではなく、たとえば、電池素子2の平面積が大きい場合には、負極集電体として機能する一方の端部は、第二電極層23の形状や大きさに対応する形状や大きさに形成され、他方の端部は、上述したように、所定のリード形状に形成される。
The second lead 5 of the present embodiment has a substantially elongated plate shape having substantially the same width as the radius of the first electrode layer 21, and a disc (negative electrode) having substantially the same shape as the second electrode layer 23 at one end. A disc functioning as a current collector) is formed. In addition, the second lead 5 is substantially perpendicular to the base of the disk (towards the upper side) so that the disk contacts the second electrode layer 23 and the other end protrudes from the
The second lead 5 is attached to the
The shape and size of the second lead 5 are not particularly limited. For example, when the planar area of the battery element 2 is large, one end that functions as the negative electrode current collector is the second end. The electrode layer 23 is formed in a shape and size corresponding to the shape and size of the electrode layer 23, and the other end is formed in a predetermined lead shape as described above.
(パッケージ)
パッケージ3は、上面のほぼ中央部に、円筒状の開口部31を有するほぼ直方体状としてある。この開口部31は、所定の深さ(電池素子2の高さと、封止剤6を充填するための深さとを合計した深さ)を有しており、上述した電池素子2が収納される。また、パッケージ3は、開口部31の底面に、第一リード4の一方の端部が露出するように、一体的に成形される。したがって、パッケージ3が成形されると、第一リード4の一方の端部がパッケージ3に埋設されている。
なお、パッケージ3の形状や大きさは、特に限定されるものではない。通常、形状は、円形状又は矩形状であり、大きさは、直径又は長辺の長さが1mm以上20mm以下程度である。
(package)
The
The shape and size of the
また、パッケージ3の材料は、絶縁性材料であり、通常、絶縁性の樹脂又は絶縁性のセラミックスが用いられる。このようにすると、たとえば、第一電極層21と第二電極層23とがショートするといった不具合を効果的に防止することができる。
上記の樹脂としては、たとえば、芳香族ナイロン、シンジオタクチックポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルニトリル等が挙げられ、ガラス転移点あるいは融点が、200℃以上のものが好ましく、さらに好ましくは、300℃以上である。また、無機酸化物のフィラーを含有していてもよい。
The material of the
Examples of the resin include aromatic nylon, syndiotactic polystyrene, polycarbonate, polyether nitrile and the like, and those having a glass transition point or melting point of 200 ° C. or higher are preferable, and more preferably 300 ° C. or higher. is there. Moreover, you may contain the filler of an inorganic oxide.
(封止剤)
本実施形態の封止剤6は、絶縁性の樹脂としてあり、上述した第二リード5の一方の端部(円板)が、開口部31に装入された電池素子2の第二電極層23と当接した状態で、開口部31に充填される。これにより、封止剤6は、電池素子2及び第二リード5の一方の端部を、開口部31に封止する。
封止剤6の材料は、上記の絶縁性の樹脂に限定されるものではなく、たとえば、低融点ガラスや金属等を使用してもよい。通常、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、(メタ)アクリル樹脂等が使用される。
(Sealing agent)
The sealing
The material of the
ここで、好ましくは、第二リード5の一方の端部(円板)を下方に押圧した状態で、封止するとよい。
このようにすると、第二リード5と第二電極層23との接触面圧、第二電極層23と固体電解質層22との接触面圧、固体電解質層22と第一電極層21との接触面圧、及び、第一電極層21と第一リード4との接触面圧を高めることができる。したがって、リチウム二次電池1は、接触不良に起因する電流密度の低下を抑制することができる。
Here, preferably, the sealing is performed in a state where one end portion (disk) of the second lead 5 is pressed downward.
In this way, the contact surface pressure between the second lead 5 and the second electrode layer 23, the contact surface pressure between the second electrode layer 23 and the solid electrolyte layer 22, and the contact between the solid electrolyte layer 22 and the first electrode layer 21. The surface pressure and the contact surface pressure between the first electrode layer 21 and the first lead 4 can be increased. Therefore, the lithium secondary battery 1 can suppress a decrease in current density due to poor contact.
また、本実施形態では、樹脂からなる封止剤6を開口部31に充填しているが、これに限定されるものではない。たとえば、開口部31に嵌入される封止部材(たとえば、セラミックや金属などの耐熱性に優れた材料からなる円板)を、接着剤とともに開口部31に埋め込む構成としてもよい。このようにすると、リフロー炉の熱やチップマウンタの衝撃から、電池素子2を効果的に保護することができる。
Moreover, in this embodiment, although the sealing
以上説明したように、本実施形態のリチウム二次電池1によれば、薄膜電池と比べると、高い電流密度を実現でき、また、作動電圧を安定させることができる。さらに、電池素子2が封止剤6によって保護されているので、たとえば、リフロー半田付けを行うことの可能な表面実装タイプのリチウム二次電池1を提供することができる。
As described above, according to the lithium secondary battery 1 of the present embodiment, a higher current density can be realized and the operating voltage can be stabilized as compared with the thin film battery. Furthermore, since the battery element 2 is protected by the
[リチウム二次電池の第二実施形態]
図2は、本発明の第二実施形態にかかるリチウム二次電池の概略図であり、(a)は平面図を示しており、(b)はB−B断面図を示している。
図2において、リチウム二次電池1aは、上述した第一実施形態のリチウム二次電池1と比べると、パッケージ3aが、開口部31の代わりに、截頭円錐を逆さにした形状の第一開口部32a及び第二開口部31aを有し、さらに、第一開口部32a及び第二開口部31aに対応した、電池素子2a、第一リード4a、第二リード5a及び封止剤6aを備えている点などが相違する。
なお、他の構成及び各部材の材質などは、上述したリチウム二次電池1とほぼ同様としてある。
[Second Embodiment of Lithium Secondary Battery]
FIG. 2 is a schematic view of a lithium secondary battery according to the second embodiment of the present invention, in which (a) shows a plan view and (b) shows a BB cross-sectional view.
In FIG. 2, the lithium secondary battery 1 a has a first opening having a shape in which a truncated cone is inverted instead of the
Other configurations and materials of the respective members are substantially the same as those of the lithium secondary battery 1 described above.
(パッケージ)
パッケージ3aは、上面のほぼ中央部に、截頭円錐を逆さにした形状の第二開口部31a及び第一開口部32aを有している。
第二開口部31aは、パッケージ3aの上面から底面に向かうほど、開口断面積が小さくなるように、截頭円錐を逆さにした形状としてある。これにより、第二開口部31aに電池素子2a(特に、第二電極層23a)を装入する際の作業性を向上させることができる。また、装入する際に、電池素子2aが第二開口部31aの側面と擦れる可能性が低減されるので、擦れによる異物の発生などが抑制され、リチウム二次電池1aの品質の信頼性を向上させることができる。
また、第二開口部31aの底面の位置は、電池素子2aを第二開口部31a及び第一開口部32aに装入した際の第二電極層23aの下面の位置とほぼ同じであるか、あるいは、前記の第二電極層23aの下面の位置より僅かに下方に位置している。このようにすると、たとえば、第一電極層21aと第一リード4aとの接触面圧が低下するといった不具合を回避することができる。
(package)
The
The
Further, the position of the bottom surface of the
第一開口部32aは、第二開口部31aの底面からパッケージ3aの底面に向かうほど、開口断面積が小さくなるように、截頭円錐を逆さにした形状としてある。これにより、第一開口部32aに電池素子2a(特に、第一電極層21a及び固体電解質層22a)を装入する際の作業性を向上させることができる。また、装入する際に、電池素子2aが第一開口部32aの側面と擦れる可能性が低減されるので、擦れによる異物の発生などが抑制され、リチウム二次電池1aの品質の信頼性を向上させることができる。
The
また、第一開口部32aは、その中心軸が第二開口部31aの中心軸と一致するように、形成されている。さらに、第一開口部32aの最上部の半径を、第一開口部32aの最下部の半径より、所定の長さだけ短くしてあるので、第二開口部31aと第一開口部32aとの間に、円環状の平面を有する段付き部が形成される。このようにすると、たとえば、段付き部を利用して、電池素子2a(特に、第一電極層21a及び固体電解質層22a)を第一開口部32aに装入する際の作業性をさらに向上させることができる。また、装入する際に、電池素子2aが第一開口部32aの側面と擦れる可能性が低減されるので、擦れによる異物の発生などが抑制され、リチウム二次電池1aの品質の信頼性をさらに向上させることができる。
The
(電池素子)
電池素子2aは、第一開口部32a及び第二開口部31aに対応した形状としてある。すなわち、第一電極層21a及び固体電解質層22aは、第一開口部32aの形状に対応して、その截頭円錐を逆さにした薄板状の形状としてあり、第二電極層23aは、第二開口部31aの形状に対応して、その截頭円錐を逆さにした薄板状の形状としてある。
また、電池素子2aは、第二開口部31a及び第一開口部32aに装入された際、第一電極層21aと第一リード4aとが確実に当接する必要があるので、通常、装入された電池素子2aの各側面は、第二開口部31a及び第一開口部32aの側面との間に、僅かな隙間が発生するように形成されている。このようにすると、たとえば、第一電極層21aと第一リード4aとの接触面圧が低下するといった不具合を回避することができる。
(Battery element)
The battery element 2a has a shape corresponding to the
In addition, when the battery element 2a is inserted into the
(第一リード)
本実施形態の第一リード4aは、第一電極層21aの下面の直径とほぼ同じ幅を有する細長い板状としてある。この第一リード4aは、一方の端部が第一電極層21aと当接し、他方の端部が、図示してないが、所定の(たとえば、表面実装に適した)リード形状に形成される。すなわち、第一リード4aは、一方の端部がパッケージ3aの第一開口部32aの底面に露出し、他方の端部がパッケージ3aから突き出るように、パッケージ3aに埋設されている。
(First lead)
The
(第二リード)
本実施形態の第二リード5aは、第二電極層23aの下面の直径より僅かに短い幅を有するほぼ細長い板状としてあり、一方の端部に、第二電極層23aの上面とほぼ同じ形状の円板(負極集電体として機能する円板)が形成されている。また、第二リード5aは、上記の円板が第二電極層23aと当接し、かつ、他方の端部がパッケージ3aから突き出るように、円板の付根の部分からほぼ直角に(上方に向かって)折り曲げられ、さらに、パッケージ3aの上面に対応する部分からほぼ直角に(水平方向に向かって)折り曲げられている。さらに、パッケージ3aから突き出た他方の端部は、図示してないが、所定の(たとえば、表面実装に適した)リード形状に形成される。
この第二リード5aは、一方の端部(円板)がパッケージ3aの第二開口部31aに装入された第二電極層23aと当接するように、パッケージ3aに取り付けられ、その後、封止剤6aが第二開口部31aに注入されることによって、パッケージ3aに固定される。
(Second lead)
The
The
(封止剤)
本実施形態の封止剤6aは、上述した第二リード5aの一方の端部(円板)が、第二開口部31aに装入された電池素子2aの第二電極層23aと当接した状態で、第二開口部31aに充填される。これにより、封止剤6aは、電池素子2a及び第二リード5aの一方の端部を、第二開口部31a及び第一開口部32aに封止する。
(Sealing agent)
In the
ここで、好ましくは、第二リード5aの一方の端部(円板)を下方に押圧した状態で、封止するとよい。
このようにすると、第二リード5aと第二電極層23aとの接触面圧、第二電極層23aと固体電解質層22aとの接触面圧、固体電解質層22aと第一電極層21aとの接触面圧、及び、第一電極層21aと第一リード4aとの接触面圧を高めることができる。したがって、リチウム二次電池1aは、接触不良に起因する電流密度の低下を抑制することができる。
Here, it is preferable that the
In this way, the contact surface pressure between the
また、第二リード5aの一方の端部(円板)を下方に押圧する際、上述したように、第二開口部31aの底面の位置を、電池素子2aを第二開口部31a及び第一開口部32aに装入した際の第二電極層23aの下面の位置より、僅かに(微少距離だけ)下方に位置する構成とするとよい。このようにすると、上記の微少距離を調整することによって、第二リード5aと第二電極層23aとの接触面圧、第二電極層23aと固体電解質層22aとの接触面圧、固体電解質層22aと第一電極層21aとの接触面圧、及び、第一電極層21aと第一リード4aとの接触面圧を、調整することができる。したがって、各接触面圧を制御でき、接触不良に起因する電流密度の低下を、より確実に抑制することができる。
Further, when one end (disk) of the
以上説明したように、本実施形態のリチウム二次電池1aによれば、第一実施形態とほぼ同様に、高い電流密度を実現でき、また、作動電圧を安定させることができる。さらに、電池素子2aが封止剤6aによって保護されているので、たとえば、リフロー半田付けを行うことの可能な表面実装タイプのリチウム二次電池1aを提供することができる。
さらに、截頭円錐を逆さにした形状の第二開口部31a及び第一開口部32aを有することにより、電池素子2aを第二開口部31a及び第二開口部31aに装入する際の作業性などを大幅に向上させることができる。
As described above, according to the lithium secondary battery 1a of the present embodiment, a high current density can be realized and the operating voltage can be stabilized in substantially the same manner as in the first embodiment. Furthermore, since the battery element 2a is protected by the
Furthermore, by having the
[リチウム二次電池の第三実施形態]
図3は、本発明の第三実施形態にかかるリチウム二次電池の概略図であり、(a)は平面図を示しており、(b)はC−C断面図を示している。
図3において、リチウム二次電池1bは、上述した第一実施形態のリチウム二次電池1と比べると、電池素子2bが接合板(集電体)24を有し、電池素子2bの第二電極層23bと第二リード5bが、接合板24及びワイヤ7を介して電気的に接続されている点などが相違する。
なお、他の構成及び各部材の材質などは、上述したリチウム二次電池1とほぼ同様としてある。
[Third embodiment of lithium secondary battery]
FIG. 3 is a schematic view of a lithium secondary battery according to a third embodiment of the present invention, where (a) shows a plan view and (b) shows a CC cross-sectional view.
In FIG. 3, the lithium
Other configurations and materials of the respective members are substantially the same as those of the lithium secondary battery 1 described above.
(電池素子)
電池素子2bは、ほぼ直方体状としてある。すなわち、第一電極層21b、固体電解質層22b及び第二電極層23bは、ほぼ同じ矩形の薄板状の形状としてある。
また、電池素子2bは、第二電極層23bの上面に、第二電極層23bとほぼ同じ矩形状の接合板(集電体)24を有している。この接合板24は、材質が、導電性の金属、たとえば、銅、マグネシウム、ステンレス鋼、チタン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、ゲルマニウム、インジウム、リチウム、又は、これらの合金等であり、第二電極層23bの集電体として機能する。また、接合板24のほぼ中央部には、ワイヤ7の一方の端部が接合される。
なお、本実施形態の電池素子2bは、ほぼ直方体状としてあるが、これに限定されるものではなく、たとえば、開口部31bに収納される形状であればよい。
(Battery element)
The battery element 2b has a substantially rectangular parallelepiped shape. That is, the first electrode layer 21b, the solid electrolyte layer 22b, and the second electrode layer 23b have substantially the same rectangular thin plate shape.
Further, the battery element 2b has a rectangular joining plate (current collector) 24 that is substantially the same as the second electrode layer 23b on the upper surface of the second electrode layer 23b. The
In addition, although the battery element 2b of the present embodiment has a substantially rectangular parallelepiped shape, it is not limited to this, and may be any shape as long as it is accommodated in the
(パッケージ)
パッケージ3bは、上面のほぼ中央部に、截頭円錐を逆さにした形状の開口部31bを有するほぼ直方体状としてある。この開口部31bは、所定の深さ(電池素子2bの高さと、封止剤6bを充填するための深さとを合計した深さ)を有しており、上述した電池素子2bが収納される。
また、パッケージ3bは、開口部31bの底面に、第一リード4bの一方の端部、及び、第二リード5bの一方の端部が露出するように、一体的に成形される。したがって、パッケージ3bが成形されると、第一リード4bの一方の端部、及び、第二リード5bの一方の端部がパッケージ3bに埋設されている。また、第一リード4bの一方の端部と第二リード5bの一方の端部とは、所定の距離だけ離れており、電気的に接続されてはいない。
(package)
The
The
また、開口部31bは、パッケージ3bの上面から底面に向かうほど、開口断面積が小さくなるように、截頭円錐を逆さにした形状としてある。
これにより、開口部31bに電池素子2bを装入する際の作業性を向上させることができる。また、装入する際に、電池素子2bが開口部31bの側面と擦れる可能性が低減されるので、擦れによる異物の発生などが抑制され、リチウム二次電池1bの品質の信頼性を向上させることができる。
The
Thereby, workability | operativity at the time of inserting the battery element 2b in the
(第一リード)
本実施形態の第一リード4bは、開口部31bの最上部の直径とほぼ同じ幅を有する細長い板状としてある。この第一リード4bは、一方の端部が第一電極層21bと当接し、他方の端部が、図示してないが、所定の(たとえば、表面実装に適した)リード形状に形成される。すなわち、第一リード4bは、一方の端部がパッケージ3bの開口部31bの底面に露出し、他方の端部がパッケージ3bから突き出るように、パッケージ3bに埋設されている。
(First lead)
The
(第二リード)
本実施形態の第二リード5bは、開口部31bの最上部の直径とほぼ同じ幅を有するほぼ細長い板状としてある。この第二リード5bは、一方の端部に、ワイヤ7の他方の端部が接合され、他方の端部が、図示してないが、所定の(たとえば、表面実装に適した)リード形状に形成される。すなわち、第二リード5bは、一方の端部がパッケージ3bの開口部31bの底面に露出し、他方の端部がパッケージ3bから突き出るように、パッケージ3bに埋設されている。
(Second lead)
The
(ワイヤ)
ワイヤ7は、通常、導電性に優れた金属からなる単線であり、ワイヤボンディングによって、電池素子2bの接合板24と第二リード5bの一方の端部とを電気的に接続している。このようにしても、電池素子2bの接合板(集電体)24と第二リード5bとを、容易に電気的に接続することができる。
(Wire)
The wire 7 is normally a single wire made of a metal having excellent conductivity, and electrically connects the joining
(封止剤)
本実施形態の封止剤6bは、電池素子2bの接合板24と第二リード5bの一方の端部とを、ワイヤ7によって電気的に接続した後に、開口部31bに充填される。これにより、封止剤6bは、電池素子2b及びワイヤ7を開口部31bに封止する。
(Sealing agent)
The sealing
ここで、好ましくは、接合板24を下方に押圧した状態で、封止するとよい。
このようにすると、接合板24と第二電極層23bとの接触面圧、第二電極層23bと固体電解質層22bとの接触面圧、固体電解質層22bと第一電極層21bとの接触面圧、及び、第一電極層21bと第一リード4bとの接触面圧を高めることができる。したがって、リチウム二次電池1bは、接触不良に起因する電流密度の低下を抑制することができる。
Here, the sealing is preferably performed in a state where the
In this way, the contact surface pressure between the
以上説明したように、本実施形態のリチウム二次電池1bによれば、第一実施形態とほぼ同様に、高い電流密度を実現でき、また、作動電圧を安定させることができる。さらに、電池素子2bが封止剤6bによって保護されているので、たとえば、リフロー半田付けを行うことの可能な表面実装タイプのリチウム二次電池1bを提供することができる。
As described above, according to the lithium
[リチウム二次電池を備えた装置の一実施形態]
本発明は、リチウム二次電池を備えた装置の発明としても有効である。すなわち、本実施形態のリチウム二次電池を備えた装置(図示せず)は、上述した第一実施形態のリチウム二次電池1を備えた装置としてある。
本実施形態のリチウム二次電池1を備えた装置は、各種携帯電子機器などに用いられる電源装置としてある。
ここで、上記の各種携帯電子機器は、特に限定されるものではなく、たとえば、ノート型パソコン,ノート型ワープロ,パームトップ(ポケット)パソコン,携帯電話,PHS,携帯ファックス,携帯プリンター,ヘッドフォンステレオ,ビデオカメラ,携帯テレビ,ポータブルCD,ポータブルMD,電動髭剃り機,電子手張,トランシーバー,電動工具,ラジオ,テープレコーダ,デジタルカメラ,携帯コピー機,携帯ゲーム機等である。
また、本実施形態のリチウム二次電池を備えた装置は、電気自動車,ハイブリッド自動車,自動販売機,電動カート,ロードレベリング用蓄電システム,家庭用蓄電器,分散型電力貯蔵機システム(据置型電化製品に内蔵),非常時電力供給システム等にも用いることができる。
[One Embodiment of an Apparatus Comprising a Lithium Secondary Battery]
The present invention is also effective as an invention of a device including a lithium secondary battery. That is, the apparatus (not shown) provided with the lithium secondary battery of this embodiment is an apparatus provided with the lithium secondary battery 1 of the first embodiment described above.
The device provided with the lithium secondary battery 1 of the present embodiment is a power supply device used for various portable electronic devices.
Here, the above-mentioned various portable electronic devices are not particularly limited. For example, a notebook personal computer, a notebook word processor, a palmtop (pocket) personal computer, a cellular phone, a PHS, a portable fax machine, a portable printer, a headphone stereo, Video cameras, portable TVs, portable CDs, portable MDs, electric shaving machines, electronic handrails, transceivers, electric tools, radios, tape recorders, digital cameras, portable copying machines, portable game machines, and the like.
In addition, the apparatus including the lithium secondary battery according to the present embodiment includes an electric vehicle, a hybrid vehicle, a vending machine, an electric cart, a load leveling power storage system, a household power storage device, a distributed power storage system (stationary appliance). It can also be used for emergency power supply systems.
さらに、本発明のリチウム二次電池を備えた装置は、上述した電源装置に限定されるものではなく、たとえば、様々な装置、機器、又は、システムでもよい。すなわち、本発明のリチウム二次電池は、たとえば、様々な装置、機器、又は、システムが有する基板に、表面実装によって、直接的に備え付けられることができる。
上記の様々な装置、機器、又は、システムとしては、各種携帯電子機器、たとえば、ノート型パソコン,ノート型ワープロ,パームトップ(ポケット)パソコン,携帯電話,PHS,携帯ファックス,携帯プリンター,ヘッドフォンステレオ,ビデオカメラ,携帯テレビ,ポータブルCD,ポータブルMD,電動髭剃り機,電子手張,トランシーバー,電動工具,ラジオ,テープレコーダ,デジタルカメラ,携帯コピー機,携帯ゲーム機等を挙げることができる。また、電気自動車,ハイブリッド自動車,自動販売機,電動カート,ロードレベリング用蓄電システム,家庭用蓄電器,分散型電力貯蔵機システム(据置型電化製品に内蔵),非常時電力供給システム等を挙げることができる。
Furthermore, the apparatus provided with the lithium secondary battery of the present invention is not limited to the power supply apparatus described above, and may be various apparatuses, devices, or systems, for example. That is, the lithium secondary battery of the present invention can be directly mounted on a substrate included in various apparatuses, devices, or systems by surface mounting, for example.
The various devices, devices or systems described above include various portable electronic devices such as notebook computers, notebook word processors, palmtop (pocket) computers, mobile phones, PHS, mobile faxes, mobile printers, headphone stereos, Video cameras, portable TVs, portable CDs, portable MDs, electric shaving machines, electronic handrails, transceivers, electric tools, radios, tape recorders, digital cameras, portable copying machines, portable game machines, and the like. In addition, electric vehicles, hybrid vehicles, vending machines, electric carts, load leveling power storage systems, household power storage devices, distributed power storage systems (built in stationary appliances), emergency power supply systems, etc. it can.
以上説明したように、本実施形態のリチウム二次電池を備えた装置は、リチウム二次電池1が、高い電流密度を実現でき、また、作動電圧を安定させることができるので、装置自体の性能を高めることができる。
また、電池素子2が保護されているので、たとえば、装置が有する基板などに直接的にリフロー半田付けを行うことができ、装置の生産性を向上させることができ、また、ソケットなどが不要となるので、製造原価のコストダウンを図ることができる。
さらに、リチウム二次電池1の電池素子2が、押圧された状態で封止されることによって、少なくとも、第二電極層23と固体電解質層22との接触面圧、及び、固体電解質層22と第一電極層21との接触面圧を高めることができる。したがって、リチウム二次電池1は、接触不良に起因する電流密度の低下を抑制することができる。これにより、装置自体の信頼性などを向上させることができる。
As described above, the device provided with the lithium secondary battery according to the present embodiment has the performance of the device itself because the lithium secondary battery 1 can achieve a high current density and can stabilize the operating voltage. Can be increased.
In addition, since the battery element 2 is protected, for example, reflow soldering can be performed directly on a substrate or the like included in the apparatus, the productivity of the apparatus can be improved, and a socket or the like is unnecessary. As a result, the manufacturing cost can be reduced.
Furthermore, by sealing the battery element 2 of the lithium secondary battery 1 in a pressed state, at least the contact surface pressure between the second electrode layer 23 and the solid electrolyte layer 22 and the solid electrolyte layer 22 The contact surface pressure with the first electrode layer 21 can be increased. Therefore, the lithium secondary battery 1 can suppress a decrease in current density due to poor contact. Thereby, the reliability of the apparatus itself can be improved.
[リチウム二次電池の製造方法の一実施形態]
図4は、本発明の一実施形態にかかるリチウム二次電池の製造方法の概略フローチャート図を示している。
図4において、本実施形態のリチウム二次電池の製造方法は、上述した第一実施形態のリチウム二次電池1を製造する方法としてある。
まず、電池素子製造工程において、電池素子2を構成する、第一電極層21、固体電解質層22及び第二電極層23を積層する(ステップS1)。
このように、第一電極層21、固体電解質層22及び第二電極層23をあらかじめ重ね合わせて、一つの電池素子2とすることにより、開口部31に電池素子2を装入する際の生産性を向上させることができる。
[One Embodiment of Manufacturing Method of Lithium Secondary Battery]
FIG. 4: has shown the schematic flowchart figure of the manufacturing method of the lithium secondary battery concerning one Embodiment of this invention.
In FIG. 4, the manufacturing method of the lithium secondary battery of this embodiment is a method for manufacturing the lithium secondary battery 1 of the first embodiment described above.
First, in the battery element manufacturing process, the first electrode layer 21, the solid electrolyte layer 22, and the second electrode layer 23 that constitute the battery element 2 are stacked (step S1).
In this way, the first electrode layer 21, the solid electrolyte layer 22, and the second electrode layer 23 are preliminarily overlapped to form one battery element 2, thereby producing the battery element 2 in the
次に、リード製造工程において、第一電極層21と当接する第一リード4、及び、第二電極層23と当接する第二リード5をプレス成形する(ステップS2)。
ここで、第一リード4及び第二リード5は、金属条材をプレス打抜き加工することによって、リードフレーム(図示せず)と連結された状態で成形される。このようにすると、第一リード4及び第二リード5のハンドリング性などが向上するので、製造工程を容易に自動化することができる。
Next, in the lead manufacturing process, the first lead 4 in contact with the first electrode layer 21 and the second lead 5 in contact with the second electrode layer 23 are press-molded (step S2).
Here, the 1st lead 4 and the 2nd lead 5 are shape | molded in the state connected with the lead frame (not shown) by carrying out the press punching process of the metal strip. In this way, since the handling properties of the first lead 4 and the second lead 5 are improved, the manufacturing process can be easily automated.
続いて、パッケージ製造工程において、電池素子2が収納される開口部31を有し、開口部31の底面に、第一リード4が露出するように、パッケージ3を一体的に成形する(ステップS3)。
ここで、パッケージ3は、通常、射出成形法を用いて成形され、リードフレームと連結された第一リード4がインサートモールド加工される。
なお、上記の電池素子2、第一リード4、第二リード5及びパッケージ3は、組立工程において必要な部材であるので、組立工程を開始するまでに用意されていればよい。
Subsequently, in the package manufacturing process, the
Here, the
Since the battery element 2, the first lead 4, the second lead 5, and the
次に、組立工程において、パッケージ3の開口部31に、電池素子2を装入し、リードフレームと連結された第二リード5を第二電極層23と当接させる。続いて、第二リード5の一方の端部(円板)を、複数の押圧ピン(図示せず)で下方に押圧した状態で、開口部31に封止剤6を充填し硬化させる。さらに、硬化した後、複数の押圧ピンを引き抜き、引き抜かれた押圧ピンの穴(図示せず)に、封止剤6を充填し、電池素子2及び第二リード5の一方の端部を封止する(ステップS4)。
このようにすると、第二リード5と第二電極層23との接触面圧、第二電極層23と固体電解質層22との接触面圧、固体電解質層22と第一電極層21との接触面圧、及び、第一電極層21と第一リード4との接触面圧を高めることができる。したがって、リチウム二次電池1は、接触不良に起因する電流密度の低下を抑制することができる。
Next, in the assembly process, the battery element 2 is inserted into the
In this way, the contact surface pressure between the second lead 5 and the second electrode layer 23, the contact surface pressure between the second electrode layer 23 and the solid electrolyte layer 22, and the contact between the solid electrolyte layer 22 and the first electrode layer 21. The surface pressure and the contact surface pressure between the first electrode layer 21 and the first lead 4 can be increased. Therefore, the lithium secondary battery 1 can suppress a decrease in current density due to poor contact.
なお、図示してないが、電池素子2及び第二リード5の一方の端部が封止されたパッケージ3は、第一リード4及び第二リード5の他方の端部が、所定の(たとえば、表面実装に適した)リード形状に形成される。
そして、マーキング工程や検査工程を経て、リチウム二次電池1が製造される。
Although not shown, the
And the lithium secondary battery 1 is manufactured through a marking process and an inspection process.
以上説明したように、本実施形態のリチウム二次電池の製造方法によれば、薄膜電池(図示せず)と比べると、高い電流密度を実現でき、また、作動電圧を安定させることができ、さらに、電池素子2が保護されているので、リフロー半田付けを行うことの可能な表面実装タイプのリチウム二次電池1を製造することができる。 As described above, according to the method for manufacturing a lithium secondary battery of this embodiment, compared to a thin film battery (not shown), a high current density can be realized, and the operating voltage can be stabilized. Furthermore, since the battery element 2 is protected, the surface mount type lithium secondary battery 1 capable of reflow soldering can be manufactured.
以上、本発明のリチウム二次電池及びリチウム二次電池を備えた装置ついて、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明に係るリチウムイオン電池及びリチウム二次電池を備えた装置は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
たとえば、図示してないが、リチウムイオン電池1は、パッケージ3に、一つの電池素子2を収納する構成としてあるが、この構成に限定されるものではなく、パッケージ3に、直列及び/又は並列に接続された複数の電池素子2を収納する構成としてもよい。このようにすると、様々な仕様に対応することができ、リチウム二次電池1の性能及び付加価値を向上させることができる。
As described above, the lithium secondary battery and the device including the lithium secondary battery according to the present invention have been described with reference to the preferred embodiments. However, the lithium ion battery and the device including the lithium secondary battery according to the present invention are described above. Needless to say, the present invention is not limited to the embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention.
For example, although not shown, the lithium ion battery 1 has a configuration in which one battery element 2 is accommodated in the
1、1a、1b リチウム二次電池
2、2a、2b 電池素子
3、3a、3b パッケージ
4、4a、4b 第一リード
5、5a、5b 第二リード
6、6a、6b 封止剤
7 ワイヤ
21、21a、21b 第一電極層
22、22a、22b 固体電解質層
23、23a、23b 第二電極層
24 接合板
31、31b 開口部
31a 第二開口部
32a 第一開口部
1, 1a, 1b Lithium secondary battery 2, 2a,
Claims (7)
前記第一電極層と当接する第一リードと、
前記電池素子が収納される開口部を有し、前記開口部の底面に、前記第一リードが露出するように、一体的に成形されたパッケージと、
前記第二電極層と電気的に接続される第二リードと、
前記電池素子及び前記第二リードを封止する封止剤又は封止部材と
を備えることを特徴とするリチウム二次電池。 A battery element having a first electrode layer, a second electrode layer, and a solid electrolyte layer sandwiched between the first electrode layer and the second electrode layer;
A first lead contacting the first electrode layer;
A package integrally formed so that the first lead is exposed on the bottom surface of the opening, the opening having the battery element stored therein;
A second lead electrically connected to the second electrode layer;
A lithium secondary battery comprising: a sealing agent or a sealing member for sealing the battery element and the second lead.
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