JP2011216859A - 端子付電気化学セルとその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】絶縁固定された端子3を備えた金属製の密閉外装体2の内部に、発電要素16と電解質Eが収納され、該発電要素16の正負の極が前記端子3又は前記外装体2と電気的に接続されている構造の単セルと、前記外装体2に接続されている固定端子6と、前記端子3を介して前記発電要素16に接続されている外部端子5と、を備えた端子付電気化学セルであって、前記外部端子5が、前記端子3と同種の金属である第1の材料51と、第1の材料51よりも抵抗率の低い第2の材料52とからなる多層構造であることを特徴とする、リフロー自動実装可能な端子付電気化学セルを提供する。
【選択図】図1
Description
(抵抗値)=(抵抗率)×((長辺)/(幅×厚み))
=7.2×10-7Ωm×(8×10-3m/(2×10-3m×0.15×10-3m))
=19.2mΩ
この外部端子が正負極一対に設けられた構造において、抵抗値は外部端子だけで40mΩ近くにもなる。他方、セルの内部抵抗が数百Ω程度である小型のコイン型と異なり、携帯機器の負荷の平準化等に用いられる電気化学セルの場合には、数百mΩ、好ましくは100mΩ以下の内部抵抗値が求められる。特に、数十mΩ以下の内部抵抗が求められる場合には、外部端子だけで抵抗値の大半を占めることになってしまう。
本発明に係る端子付電気化学セルは、絶縁固定された1つ以上の端子を備えた金属製の外装体の内部に、発電要素と電解質が収納され、前記発電要素の正極及び負極が前記端子又は前記外装体と電気的に接続された単セルと、前記外装体に接続された固定端子と、前記端子を介して前記発電要素に接続された外部端子と、を備えた端子付電気化学セルであって、前記外部端子が、前記端子と同種の金属である第1の材料と、第1の材料よりも抵抗率の低い第2の材料とからなる多層構造であることを特徴とする。
以下、本発明に係る実施形態を、図1から図5を参照して説明する。なお、本実施形態では、電気化学セルの一例として、電気二重層キャパシタを例に挙げて説明する。なお、その他に、一次電池または二次電池を構成することも可能である。
(第1の材料の抵抗値)=(抵抗率)×((長辺)/(幅×厚み))
=7.2×10-7Ωm×(8×10-3m/(2×10-3m×0.15×10-3m))
=19.2mΩ
(第2の材料の抵抗値)=(抵抗率)×((長辺)/(幅×厚み))
=1.68×10-8Ωm×(8×10-3m/(2×10-3m×0.05×10-3m))
=1.3mΩ
(抵抗値)=1/(1/(第1の材料の抵抗値)+1/(第2の材料の抵抗値))
=1.3mΩ
外部端子5は、第1の材料51と、第2の材料52とが全面的に層を成している他、特に図2に示すように、第2の材料52が、第1の材料51に部分的に接し、第1の材料51のみの層が存在してもよい。この場合には、図3に示すように、端子接続部5aが第1の材料51のみで構成され、端子3の上部とレーザスポット溶接される。これにより、同種金属間の溶接が可能になるほか、レーザスポット溶接による溶接点25を複数備えていることにより、接続が強固なものとなっている。
この時点で、発電要素を収納する工程が終了する。
まず、本実施形態では、電解質Eとして、非水溶媒中に溶解した支持塩からなる電解液を用い、外装体2のケース12の1箇所に形成された注入孔から外装体2の内部に所定量注入する。所定量を注入するには、電解液の脱泡作業や外装体内部を減圧する作業及び加圧する作業を行い、発電要素の正負極材料に十分浸透させる。本実施例の場合は、約0.2gの電解液を注入した。
次に、本発明に係る第2の実施形態を、図6および図7を参照して説明する。なお、本実施形態においては、第1実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
次に、上記実施形態とは更に異なる実施形態について図8に示す。上記各実施形態においては、外装体を箱型にて図示しているが、円筒形やボタン型などの円柱形状や、断面がトラック形状など種々の形状が実施可能である。図8においては、深さ方向の浅いボタン型形状が示されている。
次に、外部端子と端子との接続が異なる実施形態を図9に示す。前述した実施形態においては、図1(a)のように、クランク状の外部端子5が端子の上部に接続し、底面部5bが外装体2の長辺方向に伸びている構造を示したが、図9(a)のように、L字形状の外部端子56と、端子3の側面とが溶接された構造の電気二重層キャパシタ30であっても構わない。
このようにして、端子3が傾いた場合においても、外部端子56の底面56bは、水平に設定でき、所定の高さに維持することが可能である。
2、21…外装体
25、25a、25b…溶接点
11…蓋部材
12…ケース
3、31…端子
4、41…絶縁部材
5、53、56…外部端子
51、54、62、71…第1の材料
52、55、63、72…第2の材料
5a、56a…端子接続部
5b、56b…底面部
6、61…固定端子
6a…直立部
6b…底面部
7…バランス端子
7a…端子接続部
7b…底面部
8…連結板
9…封止栓
16、18…発電要素
17、19…リード
E…電解質
Claims (12)
- 絶縁固定された1つ以上の端子を備えた金属製の外装体の内部に、発電要素と電解質が収納され、前記発電要素の正極及び負極が前記端子又は前記外装体と電気的に接続された単セルと、前記外装体に接続された固定端子と、前記端子を介して前記発電要素に接続された外部端子と、を備えた端子付電気化学セルであって、
前記外部端子が、前記端子と同種の金属である第1の材料と、第1の材料よりも抵抗率の低い第2の材料とからなる多層構造であることを特徴とする端子付電気化学セル。 - 絶縁固定された1つ以上の端子を備えた金属製の密閉外装体の内部に、発電要素と電解質が収納され、前記発電要素の正極及び負極が前記端子又は前記外装体と電気的に接続された複数個の単セルと、前記外装体に接続された固定端子と、前記端子を介して前記発電要素に接続された外部端子及びバランス端子とを備え、各単セルが前記バランス端子を介して電気的に直列接続されている端子付電気化学セルであって、
前記外部端子および前記バランス端子が、前記端子と同種の金属である第1の材料と、第1の材料よりも抵抗率の低い第2の材料とからなる多層構造であることを特徴とする、リフロー自動実装可能な端子付電気化学セル。 - 請求項1又は2に記載の端子付電気化学セルにおいて、前記外部端子及び前記バランス端子が、前記第1の材料と、第1の材料に対して全面あるいは部分的に配置された前記第2の材料と、からなる多層構造であることを特徴とする端子付電気化学セル。
- 請求項1又は2に記載の端子付電気化学セルにおいて、前記外部端子及び前記バランス端子の前記第1の材料がステンレスから形成され、前記第2の材料が銅又は銅を含む合金から形成されていることを特徴とする端子付電気化学セル。
- 請求項1又は2に記載の端子付電気化学セルにおいて、前記外部端子の断面が、2つの水平部と1つの直立部を有するクランク形状若しくはコの字型か、平板形状か、又はL字形状であることを特徴とする端子付電気化学セル。
- 請求項1又は2に記載の端子付電気化学セルにおいて、前記バランス端子の断面が、2つの水平部と1つの直立部を有するクランク形状若しくはコの字型か、平板形状か、又は、U字形状若しくは開口端に水平部を有するU字型を逆さにした形状であることを特徴とする端子付電気化学セル。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載の端子付電気化学セルにおいて、前記外部端子及び前記バランス端子と、前記端子又は前記外装体とがレーザスポット溶接により溶接され、各溶接箇所について複数の溶接点を備えていることを特徴とする端子付電気化学セル。
- 請求項1から7のいずれか1項に記載の端子付電気化学セルにおいて、前記端子と前記外部端子との接続箇所を有する面が、基板面に対して垂直に交差することを特徴とする端子付電気化学セル。
- 請求項1に記載された端子付電気化学セルを製造する方法であって、
1つ以上の端子を備える金属製の外装体を作製する外装体作製工程と、
前記外装体の内部に前記発電要素を収納し、前記発電要素の正極と負極を前記端子又は前記外装体と接続することにより単セルを作製する工程と、
前記外装体に前記固定端子を接続する工程と、
前記外部端子と前記端子とを接続する工程と、
前記外装体内部に電解質を収納し封止する工程と、
を備えていることを特徴とする、端子付電気化学セルの製造方法。 - 請求項2に記載された端子付電気化学セルを製造する方法であって、
1つ以上の端子を備える金属製の外装体を作製する外装体作製工程と、
前記外装体の内部に前記発電要素を収納し、前記発電要素の正極と負極を前記端子又は前記外装体と接続することにより単セルを作製する工程と、
前記単セルを複数個連結する工程と、
前記外装体に前記固定端子を接続する工程と、
前記外部端子と前記端子とを接続する工程と、
前記バランス端子と前記端子又は前記外装体とを接続する工程と、
前記外装体内部に電解質を収納し封止する工程と、を備えていることを特徴とする、端子付電気化学セルの製造方法。 - 請求項9又は10に記載の端子付電気化学セルの製造方法において、前記外部端子及び前記バランス端子の前記第1の材料としてステンレスで形成されたものを用い、前記第2の材料として銅又は銅を含む合金で形成されたものを用いることを特徴とする端子付電気化学セルの製造方法。
- 請求項9又は10に記載の端子付電気化学セルの製造方法において、前記外部端子及び前記バランス端子と、前記端子又は前記外装体とを接し、前記外部端子及び前記バランス端子の前記第1の材料に向けてレーザ光を照射することにより、前記外部端子及び前記バランス端子を前記端子又は外装体とレーザスポット溶接により溶接し、各溶接箇所について複数の溶接点で溶接することを特徴とする端子付電気化学セルの製造方法。
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