JP2017028275A - Electrochemical cell - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrochemical cell having high reliability, in which conductivity and capacitance density can be increased and reflow soldering can be performed.SOLUTION: The electrochemical cell includes a base container, a cell element stored in the base container, a plurality of cell leads as an extension of the cell element, a pad film made of a valve metal formed on an inner bottom of the base container, a base internal wiring connected to the pad film and formed in an area from the inner bottom to a lower surface of the base container. The cell element includes a positive electrode and a negative electrode disposed to interpose a separator and contains a non-aqueous electrolyte. At least one of the positive electrode and the negative electrode comprises an aluminum collector and a conductive particle layer having a total thickness of 1 to 15 μm and comprising conductive particles fixed by a compound of aluminum and carbon on the aluminum collector. The non-aqueous electrolyte has a composition comprising 8 to 43 mass% of a supporting electrolyte and a balance solvent; and the balance solvent comprises, on a mass ratio basis, 26 to 57 mass% of PC, 0 to 43 mass% of EC and 16 to 48 mass% of DMC.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、リフローはんだ付けが可能で信頼性の高い電気化学セルに関する。   The present invention relates to a highly reliable electrochemical cell capable of reflow soldering.

瞬停発生時のメモリへのデータ書き込みサポートや、回路電圧の平滑化のために用いられ、巻回・積層等により低抵抗化した電気二重層キャパシタ等の電気化学セルが知られている。また、これら電気化学セルのパッケージとして、従来から、ラミネートタイプのパッケージが知られている。
この種の電気化学セルのパッケージにおいて、封止性に優れ、長期信頼性を向上させるとともにリフローはんだ付けに対応できるセラミックパッケージが提案されている(特許文献1参照)。
また、この種の電気化学セルの電極として、活物質と集電体との密着性を向上させ、表面抵抗値を抑制した構造が知られている(特許文献2参照)。
There are known electrochemical cells such as an electric double layer capacitor that is used for data writing support to a memory at the time of a momentary power failure or for smoothing a circuit voltage and has a low resistance by winding or stacking. Conventionally, a laminate type package is known as a package of these electrochemical cells.
In this type of electrochemical cell package, there has been proposed a ceramic package that is excellent in sealing performance, improves long-term reliability, and is compatible with reflow soldering (see Patent Document 1).
As an electrode of this type of electrochemical cell, a structure in which the adhesion between the active material and the current collector is improved and the surface resistance value is suppressed is known (see Patent Document 2).

特開2013−30750号公報JP 2013-30750 A 国際公開第2010/109783号International Publication No. 2010/109783

従来、この種の電気化学セルに用いられるセラミックパッケージでは、製造上と耐久性の要請から一定の容器壁厚が求められていた。さらに、容器のパッド膜に内部で接続する素子のリードが一定の厚みを有しているため、容器に収容できる素子の大きさはさらに制約を受ける問題がある。
このため、従来のラミネートタイプと同様の用途に用いられ、同様の搭載空間にセラミックパッケージを備えた電気化学セルを配置するためには、導電性や容量密度を従来の構成よりも高める必要があった。
また、この種の電気化学セルにおいて、セルを急速に昇圧する(短い充電時間とする)必要がある場合、従来の活性炭塗工電極では過剰な容量のために充填に時間がかかる問題がある。更に、電極量(集電体の大きさ)を減らして充電時間を減らそうとすると抵抗が大きくなってしまう問題が生じる。
さらに、この種の電気化学セルにおいて、リフローはんだ付けを行うと、はんだの熱によって内部抵抗が上昇するなどの問題が生じ、電気化学セルがリフローはんだ工程によって特性劣化するという課題があった。例えば、セラミックパッケージを用いた電気化学セルにおいて、パッケージを封止する際に封止部分周囲に溶接の熱が伝わることがあるので、電解液の組成によっては熱を受けた電解液が一部蒸発し、特性が劣化するおそれがあった。
Conventionally, in a ceramic package used for this type of electrochemical cell, a constant container wall thickness has been required from the viewpoint of manufacturing and durability. Furthermore, since the lead of the element connected to the pad film of the container has a certain thickness, there is a problem that the size of the element that can be accommodated in the container is further restricted.
For this reason, in order to arrange an electrochemical cell having a ceramic package in the same mounting space that is used for the same application as the conventional laminate type, it is necessary to increase the conductivity and capacity density compared to the conventional configuration. It was.
In addition, in this type of electrochemical cell, when it is necessary to rapidly pressurize the cell (with a short charging time), the conventional activated carbon coated electrode has a problem that it takes time to fill due to an excessive capacity. Furthermore, if the amount of electrodes (the size of the current collector) is reduced to reduce the charging time, there arises a problem that the resistance increases.
Further, in this type of electrochemical cell, when reflow soldering is performed, there is a problem that the internal resistance is increased due to the heat of the solder, and there is a problem that the characteristics of the electrochemical cell deteriorate due to the reflow soldering process. For example, in an electrochemical cell using a ceramic package, when the package is sealed, the heat of welding may be transmitted around the sealed portion. Therefore, depending on the composition of the electrolyte, the electrolyte that receives the heat partially evaporates. However, the characteristics may be deteriorated.

本発明は、従来の実情に鑑みなされたものであり、リフローはんだに耐える構成を採用し、導電性、容量密度を高め、小さな素子形状であっても信頼性の高い電気化学セルを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the conventional situation, and adopts a structure that can withstand reflow soldering, to increase conductivity and capacity density, and to provide a highly reliable electrochemical cell even in a small element shape. With the goal.

本発明は前述の課題を解決するために、ベース容器と、前記ベース容器の中に収納されるセル要素と、前記セル要素の延長部である複数のセルリードと、前記ベース容器の内底面に形成された弁金属からなるパッド膜と、前記パッド膜と接続され、かつ前記ベース容器の内底面から下面にかけて形成されたベース内配線と、前記ベース容器を気密に閉じるリッドを少なくとも有する電気化学セルであり、前記セル要素において正極と負極がセパレータを挟んで配置され、さらに、非水電解液が含有されており、前記正極と負極の少なくとも一方がアルミニウム集電体と、該アルミニウム集電体上にアルミニウムと炭素の化合物により固定された導電粒子を含む総厚み1〜15μmの導電粒子層を含み、前記非水電解液が、支持塩8〜43質量%、残部溶媒であり、残部溶媒質量比率において、プロピレンカーボネート:26〜57質量%、エチレンカーボネート:0〜43質量%、ジメチルカーボネート:16〜48質量%の組成を有することを特徴とする。
気密構造のベース容器にセル要素と電解液を収容し、支持塩とプロピレンカーボネートとエチレンカーボネートとジメチルカーボネートを好適な割合とする電解液としているので、支持塩の溶解性が高く、リフローはんだの熱を受けても内部抵抗の上昇割合が低く、容量劣化の少ない耐熱性を高めた電気化学セルを提供できる。
また、総厚み1〜15μmの好適な厚みの導電粒子層とアルミニウム集電体との界面をアルミニウムと炭素の化合物を利用して固定しているので、正極又は負極において導電粒子層と集電体の間の抵抗が低いため、充電時の特性に優れた電気化学セルが得られる。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is formed on a base container, a cell element housed in the base container, a plurality of cell leads which are extensions of the cell element, and an inner bottom surface of the base container. An electrochemical cell having at least a pad film made of a valve metal, a base wiring connected to the pad film and formed from an inner bottom surface to a lower surface of the base container, and a lid for hermetically closing the base container In the cell element, a positive electrode and a negative electrode are disposed with a separator interposed therebetween, and further, a non-aqueous electrolyte is contained. At least one of the positive electrode and the negative electrode is an aluminum current collector, and the aluminum current collector is disposed on the aluminum current collector. A conductive particle layer having a total thickness of 1 to 15 μm including conductive particles fixed by a compound of aluminum and carbon, and the non-aqueous electrolyte is 8 to 43 mass of the supporting salt. A remainder solvent, in the balance solvent weight ratio of propylene carbonate: 26 to 57 wt%, ethylene carbonate: 0-43 wt%, dimethyl carbonate: characterized by having a composition of 16 to 48 wt%.
Since the cell element and the electrolyte solution are contained in an airtight base container, and the support salt, propylene carbonate, ethylene carbonate, and dimethyl carbonate are used in an appropriate ratio, the support salt has high solubility and the heat of the reflow soldering Even if it receives, the increase rate of internal resistance is low, and the electrochemical cell which improved heat resistance with little capacity degradation can be provided.
In addition, since the interface between the conductive particle layer having an appropriate thickness of 1 to 15 μm and the aluminum current collector is fixed using a compound of aluminum and carbon, the conductive particle layer and the current collector in the positive electrode or the negative electrode Therefore, an electrochemical cell having excellent characteristics during charging can be obtained.

本発明において、前記リッドが前記ベース容器に溶接されている構造を採用できる。
リッドをベース容器にシーム溶接などの溶接法で溶接する場合、ベース容器に収容されている電解液の一部に溶接時の熱が伝わる。しかし、前記組成比の溶媒であるならば、プロピレンカーボネートとエチレンカーボネートとジメチルカーボネートを好適な割合とする電解液としているので溶接時の熱を受けても電解液の一部成分蒸発の影響が少なく、目的の高容量を得やすく、低抵抗かつリフローはんだの熱を受けても特性劣化の少ない電気化学セルを提供できる。
In the present invention, a structure in which the lid is welded to the base container can be employed.
When the lid is welded to the base container by a welding method such as seam welding, heat during welding is transmitted to a part of the electrolyte contained in the base container. However, if it is a solvent having the above composition ratio, propylene carbonate, ethylene carbonate, and dimethyl carbonate are used as an appropriate ratio, so that the influence of evaporation of some components of the electrolyte is small even when receiving heat during welding. Therefore, it is possible to provide an electrochemical cell that is easy to obtain the desired high capacity, has low resistance, and has little characteristic deterioration even when subjected to the heat of reflow soldering.

本発明において、前記導電粒子層は、前記アルミニウムと炭素の化合物により固定された弁金属の酸化物の導電粒子を含む構成を採用できる。
本発明において、前記導電粒子層が酸化チタン粒子の層である構成を採用できる。
本発明において、前記アルミニウム集電体の表面部分に前記アルミニウムと炭素の化合物を含む介在層が形成され、前記介在層から外側に向かって延在する第2の表面部分が形成され、該第2の表面部分に複数の導電粒子が固定された構造を採用することで、熱を受けても導電粒子がアルミニウム集電体から分離しない電極構造にできる。このため、リフローはんだの熱を受けてもアルミニウム集電体表面における導電粒子の密着性が低下し難いので、耐熱性の高い電気化学セルを提供できる。
本発明において、前記第2の表面部分に活性炭を含む活物質が固定されてなる構成を採用できる。
本発明において、前記支持塩が、4級アンモニウム塩または4級ホスホニウム塩である構成を採用できる。
これらの支持塩であるならば、電解液中の支持塩の高い溶解性を得ることができ、電気伝導度の高い溶媒とすることができる。
In the present invention, the conductive particle layer may include a valve metal oxide conductive particle fixed by a compound of aluminum and carbon.
In the present invention, a configuration in which the conductive particle layer is a layer of titanium oxide particles can be employed.
In the present invention, an intermediate layer containing the compound of aluminum and carbon is formed on the surface portion of the aluminum current collector, and a second surface portion extending outward from the intermediate layer is formed. By adopting a structure in which a plurality of conductive particles are fixed to the surface portion, an electrode structure in which the conductive particles are not separated from the aluminum current collector even when subjected to heat can be obtained. For this reason, even if it receives the heat of reflow solder, since the adhesiveness of the conductive particles on the surface of the aluminum current collector is hardly lowered, an electrochemical cell having high heat resistance can be provided.
In the present invention, a configuration in which an active material containing activated carbon is fixed to the second surface portion can be adopted.
In the present invention, a configuration in which the supporting salt is a quaternary ammonium salt or a quaternary phosphonium salt can be employed.
If these supporting salts are used, a high solubility of the supporting salt in the electrolytic solution can be obtained, and a solvent having high electrical conductivity can be obtained.

本発明の電気化学セルは、セル要素のアルミニウム集電体と望ましい厚さの導電粒子層との界面をアルミニウムと炭素の化合物により固定した構造の電極を備えているので、アルミニウム集電体と導電粒子層との良好な密着性を有し、アルミニウム集電体と導電粒子層との界面抵抗の増加を抑制できる。このため、アルミニウム集電体上に直接活物質や導電助剤、バインダーを含むスラリーを塗工していた従来構造の電気化学セルよりも導電性と容量密度を高め、急速充電性にも優れた電気化学セルを提供できる。また、アルミニウム集電体と導電粒子との良好な密着性はリフローはんだの熱を受けても低下するおそれが少ないので、セル要素をベース容器の中に収容し、ベース容器に配線を有した小さな素子形状であっても信頼性の高いリフローはんだ付けが可能な電気化学セルを提供できる。   The electrochemical cell of the present invention includes an electrode having a structure in which an interface between an aluminum current collector of a cell element and a conductive particle layer having a desired thickness is fixed by a compound of aluminum and carbon. It has good adhesion to the particle layer and can suppress an increase in interface resistance between the aluminum current collector and the conductive particle layer. For this reason, the conductivity and capacity density are increased and the quick chargeability is superior to the electrochemical cell of the conventional structure in which the slurry containing the active material, the conductive additive, and the binder is directly coated on the aluminum current collector. An electrochemical cell can be provided. In addition, since the good adhesion between the aluminum current collector and the conductive particles is less likely to decrease even when subjected to the heat of reflow solder, the cell element is accommodated in the base container, and the base container is provided with wiring. An electrochemical cell capable of highly reliable reflow soldering even in the element shape can be provided.

本発明に係る第1実施形態の電気化学セルを示すもので、(a)は斜視図、(b)は部分断面図。The electrochemical cell of 1st Embodiment which concerns on this invention is shown, (a) is a perspective view, (b) is a fragmentary sectional view. 同電気化学セルのパッド膜とビア配線と接続端子の関係を示すもので、(a)はパッド膜側から見た図、(b)は接続端子側から見た図。The relationship between the pad film, via wiring, and connection terminal of the electrochemical cell is shown, (a) is a view from the pad film side, and (b) is a view from the connection terminal side. 同電気化学セルのセルリードとパッド膜の接続状態を示すもので、(a)は接続部分の平面図、(b)は溶接用チップにより溶接する状態の一例を示す断面図。The cell lead of the same electrochemical cell and the connection state of a pad film | membrane are shown, (a) is a top view of a connection part, (b) is sectional drawing which shows an example of the state welded with the chip | tip for welding. 同電気化学セルに収容されるセル要素の構成を示すもので、(a)は構成図、(b)は集電体と導電粒子層の部分拡大図。The structure of the cell element accommodated in the same electrochemical cell is shown, (a) is a block diagram, (b) is the elements on larger scale of a collector and an electroconductive particle layer. 本発明に係る第2実施形態の電気化学セルを示す構成図。The block diagram which shows the electrochemical cell of 2nd Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第3実施形態の電気化学セルを示す構成図。The block diagram which shows the electrochemical cell of 3rd Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第4実施形態の電気化学セルを示すもので、(a)はベース容器の斜視図、(b)は前記ベース容器を備えた電気化学セルの断面図、(c)は他の例の電気化学セルを示す断面図。The electrochemical cell of 4th Embodiment which concerns on this invention is shown, (a) is a perspective view of a base container, (b) is sectional drawing of the electrochemical cell provided with the said base container, (c) is other Sectional drawing which shows the electrochemical cell of an example. 実施例2、3、4の電気化学セルと比較例2、3の電気化学セルについてリフローはんだテスト後の内部抵抗を示すグラフ。The graph which shows the internal resistance after a reflow solder test about the electrochemical cell of Examples 2, 3, and 4 and the electrochemical cell of Comparative Examples 2 and 3. FIG. 実施例2、3、4と比較例2、3の電気化学セルについてリフローはんだテスト後の放電時間を示すグラフ。The graph which shows the discharge time after a reflow solder test about the electrochemical cell of Examples 2, 3, and 4 and Comparative Examples 2 and 3. FIG. 実施例2、3、4と比較例2、3の電気化学セルについてリフローはんだテスト後の充電時間を示すグラフ。The graph which shows the charge time after a reflow solder test about the electrochemical cell of Examples 2, 3, and 4 and Comparative Examples 2 and 3. FIG. 実施例5〜8と比較例4の電気化学セルについてリフローはんだテスト後の内部抵抗を示すグラフ。The graph which shows the internal resistance after the reflow soldering test about the electrochemical cell of Examples 5-8 and the comparative example 4. FIG. 実施例5〜8と比較例4の電気化学セルについてリフローはんだテスト後の放電時間を示すグラフ。The graph which shows the discharge time after a reflow solder test about the electrochemical cell of Examples 5-8 and Comparative Example 4. FIG. 実施例5〜8と比較例4の電気化学セルについてリフローはんだテスト後の充電時間を示すグラフ。The graph which shows the charge time after a reflow solder test about the electrochemical cell of Examples 5-8 and the comparative example 4. FIG. 実施例9〜12と比較例5、6の電気化学セルについてリフローはんだテスト後の内部抵抗を示すグラフ。The graph which shows the internal resistance after a reflow solder test about the electrochemical cell of Examples 9-12 and Comparative Examples 5 and 6. FIG. 実施例9〜12と比較例5、6の電気化学セルについてリフローはんだテスト後の放電時間を示すグラフ。The graph which shows the discharge time after a reflow solder test about the electrochemical cell of Examples 9-12 and Comparative Examples 5 and 6. FIG. 実施例9〜12と比較例5、6の電気化学セルについてリフローはんだテスト後の充電時間を示すグラフ。The graph which shows the charge time after a reflow solder test about the electrochemical cell of Examples 9-12 and Comparative Examples 5 and 6. FIG. 実施例1、13、14と比較例7、8の電気化学セルについてリフローはんだテスト前後の内部抵抗を示すグラフ。The graph which shows the internal resistance before and behind the reflow solder test about the electrochemical cell of Examples 1, 13, and 14 and Comparative Examples 7 and 8. FIG. 実施例1、13、14と比較例7、8の電気化学セルについてリフローはんだテスト前後の放電時間を示すグラフ。The graph which shows the discharge time before and behind the reflow solder test about the electrochemical cell of Examples 1, 13, and 14 and Comparative Examples 7 and 8. FIG. 実施例1、13、14と比較例7、8の電気化学セルについてリフローはんだテスト前後の充電時間を示すグラフ。The graph which shows the charge time before and behind the reflow solder test about the electrochemical cell of Examples 1, 13, and 14 and Comparative Examples 7 and 8. FIG. 実施例1、13、14と比較例7、8の電気化学セルについて充電時間の違いによる放電時間の変化を測定した結果を示すグラフ。The graph which shows the result of having measured the change of the discharge time by the difference in charge time about the electrochemical cell of Examples 1, 13, and 14 and Comparative Examples 7 and 8. FIG. 実施例1、13、14と比較例7、8の電気化学セルについて10000sec充電時を100とした場合の放電時間を示すグラフ。The graph which shows the discharge time when the time of 10000 sec charge is set to 100 about the electrochemical cell of Examples 1, 13, and 14 and Comparative Examples 7 and 8. FIG.

以下、本発明の第1実施形態に係る電気化学セルについて図面に基づいて説明する。
本第1実施形態の電気化学セル1は、主にパーソナルコンピューターや小型の携帯機器内部の基板に実装されて用いられる。
(電気化学セル1)
図1(a)は、本実施形態の電気化学セル1の外観図である。
図1に示すように電気化学セル1は一例として直方体の形状で示されているが、トラック形状や円筒形状であってもよい。本実施形態の電気化学セル1は、発電要素であるセル要素6を収納して容器として機能するベース容器2と、その開口部を気密に塞ぐための封口板として機能するリッド(蓋体)10を外装部品として備えている。電気化学セル1の外装容器は、前記ベース容器2とベース容器2の開口部を封止するリッド10とから構成されている。
Hereinafter, an electrochemical cell according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The electrochemical cell 1 of the first embodiment is mainly used by being mounted on a substrate inside a personal computer or a small portable device.
(Electrochemical cell 1)
Fig.1 (a) is an external view of the electrochemical cell 1 of this embodiment.
As shown in FIG. 1, the electrochemical cell 1 is shown as a rectangular parallelepiped shape as an example, but may be a track shape or a cylindrical shape. The electrochemical cell 1 of the present embodiment includes a base container 2 that functions as a container that houses a cell element 6 that is a power generation element, and a lid (lid) 10 that functions as a sealing plate for hermetically closing the opening. Are provided as exterior parts. The exterior container of the electrochemical cell 1 is composed of the base container 2 and a lid 10 that seals the opening of the base container 2.

図1(b)は、図1(a)のAA線に沿う断面図である。凹状のベース容器2の中にセル要素6が収納され、さらに電解液7が充填され、ベース容器2の開口部上面を一周するように設けられたシールリング9に押し当てられたリッド10によってベース容器2が気密に封止されている。ベース容器2のベース内底面2cには、一対の集電体金属膜であるパッド膜5が並置されている。また、パッド膜5の底面側であって、ベース内底面2cからベース下面2dにかけてベース容器底壁を貫通するように複数のビア配線3が形成されている。これらのビア配線3は、パッド膜5とベース下面2dに形成された接続端子4を電気的に接続している。   FIG.1 (b) is sectional drawing which follows the AA line of Fig.1 (a). The cell element 6 is accommodated in the concave base container 2, and further filled with the electrolytic solution 7, and the base is formed by the lid 10 pressed against the seal ring 9 provided so as to go around the upper surface of the opening of the base container 2. The container 2 is hermetically sealed. A pad film 5, which is a pair of current collector metal films, is juxtaposed on the base inner bottom surface 2 c of the base container 2. Also, a plurality of via wirings 3 are formed on the bottom surface side of the pad film 5 so as to penetrate the base container bottom wall from the base inner bottom surface 2c to the base lower surface 2d. These via wirings 3 electrically connect the pad film 5 and connection terminals 4 formed on the base lower surface 2d.

一方、ベース容器2内にはセル要素6が収容されている。このセル要素6は、弁金属の酸化物からなる導電粒子層を固定した金属シートの集電体からなる一組の電極シートを絶縁性のセパレータを挿んで巻回するか、あるいは、積層するか、などの方法により作成されたものである。正極及び負極の集電体の各端部には、金属板からなるセルリード8が接続されている。正極、負極のそれぞれのセルリード8は、一対のパッド膜5のそれぞれに対して、例えば溶接により固定されている。セル要素6の正極、負極は接続端子4によって実装される基板の実装用パターンに電気的に接続されることになる。   On the other hand, the cell element 6 is accommodated in the base container 2. The cell element 6 is formed by winding or laminating a set of electrode sheets made of a current collector of a metal sheet to which a conductive particle layer made of an oxide of a valve metal is fixed, with an insulating separator interposed therebetween. , And so on. A cell lead 8 made of a metal plate is connected to each end of the positive and negative current collectors. The cell leads 8 of the positive electrode and the negative electrode are fixed to the pair of pad films 5 by welding, for example. The positive electrode and the negative electrode of the cell element 6 are electrically connected to the mounting pattern of the substrate mounted by the connection terminal 4.

(ベース容器2)
ベース容器2は上方を開口部とした箱体状のセラミックからなる容器であって、長方形状のベース底部2aと、ベース底部2aの外縁に立設された長方形枠状のベース周壁部2bを有している。このベース容器2は一辺5〜20mm程度、高さ1〜3mm程度とすることができる。図2(a)、(b)は、それぞれベース容器2のベース内底面2cとベース下面2dを示す図である。図2(a)に示すベース内底面2cには、導電性材料からなる一対のパッド膜5が配置されている。パッド膜5の下面には、破線で示されるビア配線3がそれぞれ4個隣接して設けられ、これらビア配線3はそれぞれベース下面2dに配置された接続端子4(同じく破線で示す)に接続されている。
(Base container 2)
The base container 2 is a container made of a box-shaped ceramic with an opening at the top, and has a rectangular base bottom 2a and a rectangular frame-shaped base peripheral wall 2b erected on the outer edge of the base bottom 2a. doing. The base container 2 can have a side of about 5 to 20 mm and a height of about 1 to 3 mm. 2A and 2B are views showing the base inner bottom surface 2c and the base lower surface 2d of the base container 2, respectively. A pair of pad films 5 made of a conductive material are disposed on the base inner bottom surface 2c shown in FIG. Four via wirings 3 indicated by broken lines are provided adjacent to each other on the lower surface of the pad film 5, and these via wirings 3 are respectively connected to connection terminals 4 (also indicated by broken lines) arranged on the lower surface 2d of the base. ing.

なお、ベース容器2の構成材料としては、アルミナ、窒化ケイ素、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化アルミ、ムライト及びこれらの複合材料からなる群から選ばれた少なくとも1種類を含むセラミックが挙げられるが、構成材料はこれに限らない。ソーダライムガラスや耐熱ガラスなども使用可能である。ガラスは素材として長尺のものが利用できるので、小型のパッケージの場合は、1枚のガラスに多くの取り個数を設定することができ、ベース部材の低コスト化が期待できる。
本実施形態のベース容器2は、例えば、長方形状に打ち抜かれたベース底部2aに対応するセラミックグリーンシートに、長方形枠状に打ち抜かれたベース周壁部2bに対応するセラミックグリーンシートを貼り合せた後、焼成することにより形成される。なお、ベース底部2bに対応するセラミックグリーンシートにパンチングによりあらかじめ孔を開けることにより貫通孔を形成することができ、この貫通孔を利用してビア配線3を形成することができる。
The constituent material of the base container 2 includes a ceramic containing at least one selected from the group consisting of alumina, silicon nitride, zirconia, silicon carbide, aluminum nitride, mullite, and composite materials thereof. Is not limited to this. Soda lime glass and heat-resistant glass can also be used. Since a long glass can be used as a material, in the case of a small package, a large number of pieces can be set for one glass, and cost reduction of the base member can be expected.
In the base container 2 of the present embodiment, for example, a ceramic green sheet corresponding to the base bottom portion 2a punched into a rectangular shape is bonded to a ceramic green sheet corresponding to the base peripheral wall portion 2b punched into a rectangular frame shape. It is formed by firing. A through hole can be formed by punching a ceramic green sheet corresponding to the base bottom 2b in advance by punching, and the via wiring 3 can be formed using the through hole.

(ビア配線3)
ビア配線3は、ベース容器2のベース内底面2cからベース下面2dにかけて形成された配線である。このビア配線3は、まず、ベース底部2aに、ベース内底面2cとベース下面2dとを略垂直に貫通して接続する貫通孔を設け、貫通孔にタングステンなどの金属の配線用ペーストを充填することにより形成される。また、ビア配線3を形成することにより、貫通孔の気密が満たされている。
なお、ビア配線3に使用する導電性ペーストとして、炭素と樹脂を混合したペーストや、タングステン、モリブデン、ニッケル、金、又はこれら金属の複合材料と樹脂を混合したペーストを用いることができる。
(Via wiring 3)
The via wiring 3 is a wiring formed from the base inner bottom surface 2 c of the base container 2 to the base lower surface 2 d. In the via wiring 3, first, a through hole for connecting the base inner bottom surface 2 c and the base lower surface 2 d through substantially perpendicularly is provided in the base bottom portion 2 a, and the through hole is filled with a metal wiring paste such as tungsten. Is formed. Further, by forming the via wiring 3, the airtightness of the through hole is satisfied.
As the conductive paste used for the via wiring 3, a paste in which carbon and a resin are mixed, or a paste in which tungsten, molybdenum, nickel, gold, or a composite material of these metals and a resin are mixed can be used.

貫通孔に充填されたペーストは、ベース容器2となるセラミックグリーンシートと共に焼成することによりビア配線3となる。
なお、前述のとおり、ベース容器2をソーダライムガラスや耐熱ガラスなどのガラス素材で形成する場合、これらのガラスに凹部や貫通孔を形成する手段としては、化学的なエッチング法、サンドブラストのような物理的方法、あるいは高温雰囲気において型を用いて凹部と貫通孔を同時に形成することができる。そして、貫通孔の内面にアルミニウム膜を形成した後、熱膨張係数をマッチングさせたガラスペーストを貫通孔に充填し、脱バインダー及び焼成を実施することにより、気密で導電性を有するビア配線3を形成することができる。このような場合は、ビア配線3が後述する電解液7により溶解するという懸念はない。また、ビア配線3の内面を形成する膜はアルミニウムに限定されることなく、チタンなどのその他の弁金属を含む膜であってよい。
The paste filled in the through hole becomes the via wiring 3 by firing together with the ceramic green sheet to be the base container 2.
As described above, when the base container 2 is formed of a glass material such as soda lime glass or heat-resistant glass, means for forming recesses and through-holes in these glasses include chemical etching and sandblasting. The concave portion and the through hole can be formed simultaneously using a mold in a physical method or in a high temperature atmosphere. Then, after forming an aluminum film on the inner surface of the through hole, the via hole 3 is filled with a glass paste having a matching thermal expansion coefficient, and is subjected to binder removal and firing, thereby forming an airtight and conductive via wiring 3. Can be formed. In such a case, there is no concern that the via wiring 3 is dissolved by the electrolyte solution 7 described later. The film forming the inner surface of the via wiring 3 is not limited to aluminum, and may be a film containing other valve metal such as titanium.

(接続端子4)
図2(b)に示すベース下面2dには、パッド膜5に対向するように一対の接続端子4が設けられている。接続端子4は、リフロー処理などにより、実装基板のパターンに設けられたクリームハンダなどで基板に固着される。
本実施形態では、ベース容器2となるセラミックグリーンシートにあらかじめタングステンによる電極のパターンを印刷し、当該セラミックグリーンシートを焼成することにより、接続端子4を形成することができる。また、接続端子4は、印刷法により形成したタングステンのパターンに、ニッケルと金とからなるメッキ膜が施されていることが好ましい。さらに、ベース側面2eの凹部にもタングステンやこれらメッキ材料がパターニングされ、これらが接続端子の一部として機能する。
(Connection terminal 4)
A pair of connection terminals 4 are provided on the base lower surface 2 d shown in FIG. 2B so as to face the pad film 5. The connection terminal 4 is fixed to the substrate by cream solder or the like provided on the pattern of the mounting substrate by reflow processing or the like.
In this embodiment, the connection terminal 4 can be formed by printing the electrode pattern by tungsten beforehand on the ceramic green sheet used as the base container 2, and baking the said ceramic green sheet. Moreover, it is preferable that the connection terminal 4 is provided with a plating film made of nickel and gold on a tungsten pattern formed by a printing method. Furthermore, tungsten and these plating materials are also patterned in the concave portion of the base side surface 2e, and these function as a part of the connection terminal.

(パッド膜5)
パッド膜5は、ベース内底面2cの2箇所に配置される導電性材料からなる略矩形状の膜である。このパッド膜5は、ビア配線3の上端部と電解液7との直接の接触を防止するとともに、セルリード8を溶接により接続するための溶接部分を有している。
なお、本実施形態のパッド膜5は、ベース容器2の長手方向に並置されているが、短辺方向に並置することや、長手方向の対角線方向に並べることも可能である。
パッド膜5は、アルミニウムやチタン等の化学的に安定な弁金属からなる膜であり、電解液7に溶解し難い材料からなる。これらの膜は、例えば、蒸着、イオンプレーティングやスパッタリングなどの周知の膜形成方法によって設けることができる。これらの方法による場合は、まず、タングステンなどの金属を貫通孔に印刷法等により充填・焼成し、気密なビア配線3を仕上げた後に形成する。真空中で成膜する場合は、例えば、正負のパッド膜5をそれぞれ構成するように、互いに空間的に分離した2つの開口を持つようにパターニングした金属製等のマスクを準備して、成膜装置のチャンバーの中に収納し、真空排気系で所定の真空度に排気した後、弁金属材料を蒸着させるか、弁金属材料からなるターゲットを物理的にイオンで叩いて弁金属材料を飛ばして、ベース内底面2cに成膜する。これらの成膜法では、成膜の条件が制御し易いので、形成した膜の抵抗率が低く、かつ液体が浸透しにくい高密度な膜が形成できる。
(Pad film 5)
The pad film 5 is a substantially rectangular film made of a conductive material disposed at two locations on the base inner bottom surface 2c. The pad film 5 has a welded portion for preventing direct contact between the upper end portion of the via wiring 3 and the electrolytic solution 7 and connecting the cell lead 8 by welding.
In addition, although the pad film | membrane 5 of this embodiment is juxtaposed in the longitudinal direction of the base container 2, it can also be juxtaposed in a short side direction, and can be arranged in the diagonal direction of a longitudinal direction.
The pad film 5 is a film made of a chemically stable valve metal such as aluminum or titanium, and is made of a material that is difficult to dissolve in the electrolytic solution 7. These films can be provided by a known film forming method such as vapor deposition, ion plating, or sputtering. In the case of these methods, first, a metal such as tungsten is filled and fired in a through hole by a printing method or the like, and the airtight via wiring 3 is finished and then formed. In the case of film formation in a vacuum, for example, a mask made of metal or the like patterned so as to have two openings spatially separated from each other is prepared to form the positive and negative pad films 5, respectively. After being stored in the chamber of the device and evacuated to a predetermined degree of vacuum by a vacuum exhaust system, the valve metal material is deposited or the target made of the valve metal material is physically hit with ions to fly the valve metal material. Then, a film is formed on the base inner bottom surface 2c. In these film forming methods, since the film forming conditions are easily controlled, a high-density film having a low resistivity and a low liquid penetration property can be formed.

また、アルミニウムの膜はスクリーン印刷法によっても形成可能である。高温では酸化しやすいアルミニウムにおいても、150℃以下の温度で配線パターンを形成可能な技術が開発されている。この方法は印刷法であるので、蒸着法などの薄膜形成技術に比較し、より厚い膜を形成可能であり、数十μmの厚膜も容易に得ることができる。さらに、アルミニウム膜は電気メッキ法により作製することも可能である。ジメチルスルホンと塩化アルミニウムからなるメッキ液を用いて、約40μmの膜厚で形成した膜であれば、表面が平滑で、膜の内部も均一な膜を得ることができる。   The aluminum film can also be formed by screen printing. A technique has been developed that can form a wiring pattern at a temperature of 150 ° C. or lower even for aluminum that is easily oxidized at a high temperature. Since this method is a printing method, a thicker film can be formed and a thick film of several tens of μm can be easily obtained as compared with a thin film forming technique such as a vapor deposition method. Further, the aluminum film can be produced by electroplating. A film formed with a film thickness of about 40 μm using a plating solution comprising dimethylsulfone and aluminum chloride can provide a film having a smooth surface and a uniform film interior.

続いて、パッド膜5の膜厚は5μm以上でかつ100μm以下が望ましい。好ましくは、10μm以上で30μm以下の範囲がより望ましい。膜厚が薄いと膜内部に存在する微細なポーラスが繋がって電解液7がパッド膜の下にあるタングステンのビア配線3に浸透してタングステンの電解腐食を引き起こしやすいこと、及び、後述のように、溶接でセルリード8と接続される場合、溶接の条件が極めて限定され、信頼性ある接合の実現が難しくなることによる。ここで、厚さ約1.3mmのソーダライムガラス板に、パッド膜5として厚み5μmのアルミニウム膜をイオンプレーティング法により形成したのち、厚み80μmのアルミニウムの薄板を超音波溶接で溶接させる実験を実施した。
この結果、セルリード5個中1個のサンプルにおいて、ガラス板に微小なクラックを発生することが認められた。従って、5μmはパッド膜5の膜厚としては実用上の下限値であると推定できる。実用的にパッド膜5の膜厚を10μm以上とすることが望ましい。
Subsequently, the film thickness of the pad film 5 is desirably 5 μm or more and 100 μm or less. Preferably, the range of 10 μm or more and 30 μm or less is more desirable. When the film thickness is thin, fine porous existing inside the film is connected, and the electrolytic solution 7 easily penetrates into the tungsten via wiring 3 under the pad film and easily causes electrolytic corrosion of tungsten. When the cell lead 8 is connected by welding, the welding conditions are extremely limited, and it is difficult to realize reliable joining. Here, after forming an aluminum film having a thickness of 5 μm as a pad film 5 on a soda-lime glass plate having a thickness of about 1.3 mm by an ion plating method, an experiment in which a thin plate of aluminum having a thickness of 80 μm is welded by ultrasonic welding. Carried out.
As a result, it was confirmed that a minute crack was generated in the glass plate in one sample out of five cell leads. Therefore, it can be estimated that 5 μm is a practical lower limit for the thickness of the pad film 5. Practically, it is desirable that the thickness of the pad film 5 be 10 μm or more.

(セル要素6)
続いて、セル要素6について説明する。セル要素6は、厚み5μm〜100μmのアルミニウム箔を集電体とし、その表面に導電粒子層を設けた正極と負極の一対の電極シートを、絶縁物からなるセパレータを挟んで巻回、積層、折畳みなどの手法で一体化した発電要素である。
本実施形態のセル要素6は、後述するようにアルミニウム集電体の表面部分にアルミニウムと炭素の化合物を含む介在層が形成され、前記介在層から外側に向かって延在する第2の表面部分が形成され、該第2の表面部分に固定している複数の導電粒子を含む総厚み1〜15μmの導電粒子層が形成された特殊な構造の電極シートを備えている。なお、導電粒子層の総厚みとは、アルミニウム箔の片面側のみに導電粒子層を形成する場合はその導電粒子層の厚みを、アルミニウム箔の両面側に導電粒子層を形成する場合は両面に形成したそれぞれの導電粒子層の厚みの合計をいう。また、本発明における導電粒子層には活物質を含んでいてもよく、活物質を含んでいる場合は活物質層の厚みも含んだ厚みを総厚みという。
(Cell element 6)
Next, the cell element 6 will be described. The cell element 6 is made of an aluminum foil having a thickness of 5 μm to 100 μm as a current collector, and a pair of electrode sheets of a positive electrode and a negative electrode provided with a conductive particle layer on the surface thereof are wound and laminated with a separator made of an insulator interposed therebetween, It is a power generation element that is integrated by a method such as folding.
In the cell element 6 of the present embodiment, as will be described later, an intervening layer containing an aluminum and carbon compound is formed on the surface portion of the aluminum current collector, and the second surface portion extends outward from the intervening layer. The electrode sheet having a special structure in which a conductive particle layer having a total thickness of 1 to 15 μm including a plurality of conductive particles fixed to the second surface portion is formed. The total thickness of the conductive particle layer is the thickness of the conductive particle layer when the conductive particle layer is formed only on one side of the aluminum foil, and the both sides when the conductive particle layer is formed on both sides of the aluminum foil. It means the total thickness of the formed conductive particle layers. Further, the conductive particle layer in the present invention may contain an active material. When the active material is contained, the thickness including the thickness of the active material layer is referred to as the total thickness.

この電極シートは、例えばWO2007/055121等を参照して製作することができる。具体的には、アルミニウム箔の表面に弁金属の酸化物粒子などの導電粒子を塗布した後、炭化水素雰囲気中で300〜650℃程度に加熱することで得ることができる。
この熱処理によりアルミニウム箔の表面にアルミニウムと炭素の化合物を生成させることができ、このアルミニウムと炭素の化合物により弁金属の酸化物からなる導電粒子をアルミニウム箔表面に固定することができる。アルミニウムと炭素の化合物は特にアルミニウム炭化物(Al)が好ましい。また、導電粒子は、弁金属の酸化物に限らず、炭素粒子などの炭素材料からなる導電粒子であっても良い。
より具体的には弁金属であるチタンの酸化物粒子層を用いた東洋アルミニウム株式会社製トーヤルチタン(登録商標)を用いることができる。
また、上記実施形態において、第2の表面部分にアルミニウムと炭素の化合物により活性炭を含む活物質を固定した電極シートを形成することにより、電気化学セルの容量を大きくすることができる。この場合でも、リフローはんだの熱を受けてもアルミニウム集電体表面における導電粒子の密着性が低下し難いため、耐熱性の高い電気化学セルとすることができる。
This electrode sheet can be manufactured with reference to, for example, WO2007 / 051211, etc. Specifically, it can be obtained by applying conductive particles such as valve metal oxide particles on the surface of the aluminum foil and then heating to about 300 to 650 ° C. in a hydrocarbon atmosphere.
By this heat treatment, a compound of aluminum and carbon can be generated on the surface of the aluminum foil, and the conductive particles made of the valve metal oxide can be fixed to the surface of the aluminum foil by the compound of aluminum and carbon. The aluminum and carbon compound is particularly preferably aluminum carbide (Al 4 C 3 ). The conductive particles are not limited to oxides of valve metals, and may be conductive particles made of a carbon material such as carbon particles.
More specifically, TOYAL Titanium (registered trademark) manufactured by Toyo Aluminum Co., Ltd. using a titanium oxide particle layer which is a valve metal can be used.
Moreover, in the said embodiment, the capacity | capacitance of an electrochemical cell can be enlarged by forming the electrode sheet which fixed the active material containing activated carbon with the compound of aluminum and carbon in the 2nd surface part. Even in this case, since the adhesion of the conductive particles on the surface of the aluminum current collector is unlikely to be lowered even when receiving heat from the reflow solder, an electrochemical cell having high heat resistance can be obtained.

セル要素6を巻回構造とした一例について図4に概略構造を示す。
セル要素6は図4(a)に示すように、弁金族の酸化物粒子あるいは炭素材料などの粒子からなる導電粒子の集合体を含む導電粒子層30及びアルミニウム箔の正極集電体31からなるフィルム状の正極体(正極)32と、弁金族の酸化物粒子あるいは炭素材料などの粒子からなる導電粒子の集合体を含む導電粒子層40及びアルミニウム箔の負極集電体41からなるフィルム状の負極体(負極)42と、これら正極体32と負極体42との間に設けられるフィルム状のセパレータ35とが積層されたラミネート構造を有している。即ち、セル要素6は、フィルム状の正極体32と負極体42とが、セパレータ35を介し対向して重ね合わせられ、このラミネート状の積層体が、同方向に巻回されたスパイラル構造とされている。
セル要素6に設けられている導電粒子層30、40は、それぞれ1〜15μmの総厚みを有しているが、導電粒子層30、40の総厚みがこの範囲であれば、必要以上に容量を大きくすることがなく、充電時間を短くできる。導電粒子層30、40の総厚みが1μm未満では、層厚が不足するため、リフローはんだの熱によって抵抗が上昇するおそれがあり、15μmを超えて厚い場合、容量の増加に伴い電気化学セルとしての充電時間が長くなる。
また、正極集電体31の一部に正極用のセルリード8が接合され、負極集電体41の一部に負極用のセルリード8が接合され、これらがスパイラル構造体の外部に引き出されて図4(a)に示すセル要素6が構成されている。
FIG. 4 shows a schematic structure of an example in which the cell element 6 is wound.
As shown in FIG. 4 (a), the cell element 6 includes a conductive particle layer 30 including an assembly of conductive particles made of valve group oxide particles or particles of a carbon material, and an aluminum foil positive electrode current collector 31. A film comprising a film-like positive electrode body (positive electrode) 32, a conductive particle layer 40 including an aggregate of conductive particles made of valve group oxide particles or carbon material, and an aluminum foil negative electrode current collector 41 A negative electrode body (negative electrode) 42 and a film-like separator 35 provided between the positive electrode body 32 and the negative electrode body 42 are laminated. That is, the cell element 6 has a spiral structure in which a film-like positive electrode body 32 and a negative electrode body 42 are overlapped with each other with a separator 35 therebetween, and this laminate-like laminate is wound in the same direction. ing.
The conductive particle layers 30 and 40 provided in the cell element 6 each have a total thickness of 1 to 15 μm. If the total thickness of the conductive particle layers 30 and 40 is within this range, the capacity is more than necessary. The charging time can be shortened without increasing the charging time. If the total thickness of the conductive particle layers 30 and 40 is less than 1 μm, the layer thickness is insufficient, so that the resistance may increase due to the heat of the reflow solder. If the thickness exceeds 15 μm, the electrochemical cell will increase as the capacity increases. The charging time will be longer.
In addition, the positive electrode cell lead 8 is bonded to a part of the positive electrode current collector 31, and the negative electrode cell lead 8 is bonded to a part of the negative electrode current collector 41, and these are drawn to the outside of the spiral structure. The cell element 6 shown in 4 (a) is configured.

アルミニウム箔として用いるアルミニウムは、特に限定されず、純アルミニウムまたはアルミニウム合金を広く用いることができる。本実施形態で用いられるアルミニウムは、その組成として、鉛(Pb)、珪素(Si)、鉄(Fe)、銅(Cu)、マンガン(Mn)、マグネシウム(Mg)、クロム(Cr)、亜鉛(Zn)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、ガリウム(Ga)、ニッケル(Ni)およびホウ素(B)の少なくとも1種の合金元素を必要範囲内において添加したアルミニウム合金、または、不可避的不純物元素を含有したアルミニウムも含む。   Aluminum used as the aluminum foil is not particularly limited, and pure aluminum or an aluminum alloy can be widely used. Aluminum used in the present embodiment has a composition of lead (Pb), silicon (Si), iron (Fe), copper (Cu), manganese (Mn), magnesium (Mg), chromium (Cr), zinc ( Zn alloy, titanium (Ti), vanadium (V), gallium (Ga), nickel (Ni), and aluminum alloy to which at least one alloy element is added within the necessary range, or an inevitable impurity element Including aluminum containing selenium.

アルミニウム箔の厚みは、特に限定されないが、5μm以上100μm以下の範囲とすることができ、例えば、5μm以上20μm以下の範囲内とすることができる。
正極集電体31と導電粒子層30との関係は図4(b)に拡大して示す構造とされている。すなわち、正極集電体31の表面部分に弁金属の酸化物などからなる導電粒子の集合体を含む導電粒子層30が形成され、正極集電体31と導電粒子層30との間に介在層33が形成されている。介在層33は、アルミニウムからなる正極集電体31の表面の少なくとも一部の領域に形成されたアルミニウムと炭素の化合物を含む第1の表面部分を構成している。導電粒子層30は介在層33のアルミニウムと炭素の化合物から外側に向かって伸びるように延在されたアルミニウムと炭素の化合物の第2の表面部分34を含む。この第2の表面部分34に酸化チタン粒子あるいは炭素粒子などの導電粒子36が固定されて、該導電粒子を含む導電粒子層30が構成されている。この導電粒子層30は、図4(a)に示すように正極集電体31の一つの面に形成されていても良く、両面に形成されていても良い。
また、本実施形態において、導電粒子層内には、導電粒子36上にさらに、活性炭、導電助剤、バインダーからなる活物質層が総厚みの範囲内で形成されていても良い。
負極集電体41と導電粒子層40との関係も同様に、負極集電体41の表面に介在層(第1の表面部分)33が形成され、その上に第2の表面部分34が形成され、第2の表面部分34に複数の酸化チタン粒子などの導電粒子36が固定されて、該導電粒子を含む導電粒子層40が構成されている。この導電粒子層40内にも活性炭、導電助剤、バインダーからなる活物質層が総厚みの範囲内で形成されていても良い。また、導電粒子層40は、図4(a)に示すように負極集電体41の一つの面に形成されていても良く、両面に形成されていても良い。
The thickness of the aluminum foil is not particularly limited, but can be in the range of 5 μm to 100 μm, for example, in the range of 5 μm to 20 μm.
The relationship between the positive electrode current collector 31 and the conductive particle layer 30 has a structure shown in an enlarged manner in FIG. That is, a conductive particle layer 30 including an aggregate of conductive particles made of a valve metal oxide or the like is formed on the surface portion of the positive electrode current collector 31, and an intermediate layer is interposed between the positive electrode current collector 31 and the conductive particle layer 30. 33 is formed. The intervening layer 33 constitutes a first surface portion containing a compound of aluminum and carbon formed in at least a partial region of the surface of the positive electrode current collector 31 made of aluminum. Conductive particle layer 30 includes a second surface portion 34 of an aluminum and carbon compound that extends outwardly from the aluminum and carbon compound of intervening layer 33. Conductive particles 36 such as titanium oxide particles or carbon particles are fixed to the second surface portion 34 to form a conductive particle layer 30 containing the conductive particles. As shown in FIG. 4A, the conductive particle layer 30 may be formed on one surface of the positive electrode current collector 31, or may be formed on both surfaces.
Moreover, in this embodiment, the active material layer which consists of activated carbon, a conductive support agent, and a binder may be further formed in the range of total thickness on the conductive particle 36 in the conductive particle layer.
Similarly, the relationship between the negative electrode current collector 41 and the conductive particle layer 40 is such that an intervening layer (first surface portion) 33 is formed on the surface of the negative electrode current collector 41 and the second surface portion 34 is formed thereon. In addition, a plurality of conductive particles 36 such as titanium oxide particles are fixed to the second surface portion 34 to form a conductive particle layer 40 including the conductive particles. An active material layer made of activated carbon, a conductive additive, and a binder may be formed within the total thickness within the conductive particle layer 40. The conductive particle layer 40 may be formed on one surface of the negative electrode current collector 41 as shown in FIG. 4A, or may be formed on both surfaces.

セパレータ35は、正極体32及び負極体42の直接的な接触を規制するものであり、大きなイオン透過度を有し、所定の機械的強度を有する絶縁膜が用いられる。例えば、耐熱性が求められる環境においては、ガラス繊維の他、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド等の樹脂を用いることができる。また、セパレータの孔径、厚みに関しては、特に限定されるものではないが、使用機器の電流値や、電気化学セル1の内部抵抗に基づいて決定される。また、セラミックスの多孔質体をセパレータとして用いることも可能である。
なお、図4(a)に示すセル要素6の構成は、巻回型のセル要素の一般例であるが、セル要素は積層型、折り畳み型等、いずれの構成を採用しても良い。
The separator 35 regulates direct contact between the positive electrode body 32 and the negative electrode body 42, and an insulating film having a large ion permeability and a predetermined mechanical strength is used. For example, in an environment where heat resistance is required, resins such as polytetrafluoroethylene, polyphenylene sulfide, polyethylene terephthalate, polyamide, and polyimide can be used in addition to glass fibers. The pore diameter and thickness of the separator are not particularly limited, but are determined based on the current value of the equipment used and the internal resistance of the electrochemical cell 1. It is also possible to use a porous ceramic body as a separator.
The configuration of the cell element 6 shown in FIG. 4A is a general example of a wound cell element, but the cell element may adopt any configuration such as a stacked type and a folded type.

(電解液7)
電解液7は、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)からなる混合溶媒に支持塩を溶解した混合電解液を用いることが好ましい。ただし、エチレンカーボネート(EC)は混合溶媒に含まない場合がある。
支持塩は、4級アンモニウム塩、4級ホスホニウム塩などが挙げられる。より具体的には、4級アンモニウム塩の内、脂肪鎖のみを有する化合物としては、例えば、トリエチルメチルアンモニウム(TEMA)塩、テトラエチルアンモニウム(TEA)塩等が挙げられる。スピロ化合物としては、例えば、5−アゾニアスピロ[4,4]ノナンテトラフルオロボレート(スピロ−(1,1’)−ビピロリジニウム:SBP−BF4)、6−アゾニアスピロ[5,5]ウンデカンテトラフルオロボレート、3−アゾニアスピロ[2,6]ノナンテトラフルオロボレート、4−アゾニアスピロ[3,5]ノナンテトラフルオロボレート等が挙げられる。また、4級ホスホニウム塩としては、5−ホスホニルスピロ[4,4]ノナンテトラフルオロボレートが挙げられる。
支持塩としては、4級アンモニウム塩が好ましく、スピロ化合物がより好ましく、5−アゾニアスピロ[4,4]ノナンテトラフルオロボレートがさらに好ましい。4級アンモニウム塩のスピロ化合物は電気伝導率が高いため、放電容量を増大できる。
(Electrolytic solution 7)
The electrolytic solution 7 is preferably a mixed electrolytic solution in which a supporting salt is dissolved in a mixed solvent composed of propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), and dimethyl carbonate (DMC). However, ethylene carbonate (EC) may not be included in the mixed solvent.
Examples of the supporting salt include quaternary ammonium salts and quaternary phosphonium salts. More specifically, examples of the compound having only a fatty chain in the quaternary ammonium salt include triethylmethylammonium (TEMA) salt and tetraethylammonium (TEA) salt. Examples of the spiro compound include 5-azonia spiro [4,4] nonanetetrafluoroborate (spiro- (1,1 ′)-bipyrrolidinium: SBP-BF4), 6-azoniaspiro [5,5] undecanetetrafluoroborate, 3 -Azonia spiro [2, 6] nonane tetrafluoroborate, 4-azonia spiro [3, 5] nonane tetrafluoroborate, etc. are mentioned. Examples of the quaternary phosphonium salt include 5-phosphonyl spiro [4,4] nonanetetrafluoroborate.
As the supporting salt, a quaternary ammonium salt is preferable, a spiro compound is more preferable, and 5-azonia spiro [4,4] nonanetetrafluoroborate is more preferable. Since the quaternary ammonium salt spiro compound has high electrical conductivity, the discharge capacity can be increased.

電解液7は、例えば、支持塩8〜43質量%、残部溶媒の組成であり、残部溶媒比率において、プロピレンカーボネート:26〜57質量%、エチレンカーボネート:0〜43質量%、ジメチルカーボネート:16〜48質量%の組成を有する電解液であることが好ましい。なお、本実施形態において質量%の上限と下限を16〜48質量%のように表記する場合、特に注記しない限り、上限と下限を含むこととする。よって、16〜48質量%は、16質量%以上、48質量%以下を意味する。
例えば、電解液全体の質量に対し質量比(%)において支持塩25質量%、残部溶媒として、溶媒の比率においてPC:EC:DMC=39質量%:32質量%:29質量%の割合で混合した電解液を用いることができる。
また、電解液全体の質量に対し支持塩の質量は、22〜27質量%の範囲がより好ましい。
また、溶媒全体に対する各成分の質量比については、PC=33〜42質量%、EC=27〜36質量%、DMC=28〜32質量%の範囲が更に好ましく、PC=37〜40質量%、EC=31〜33質量%、DMC=28〜31質量%の範囲が最も好ましい。
The electrolyte solution 7 is, for example, the composition of the supporting salt 8 to 43% by mass and the remaining solvent, and in the remaining solvent ratio, propylene carbonate: 26 to 57% by mass, ethylene carbonate: 0 to 43% by mass, dimethyl carbonate: 16 to An electrolytic solution having a composition of 48% by mass is preferable. In the present embodiment, when the upper and lower limits of mass% are expressed as 16 to 48 mass%, unless otherwise noted, the upper and lower limits are included. Therefore, 16 to 48 mass% means 16 mass% or more and 48 mass% or less.
For example, the support salt is 25% by mass in the mass ratio (%) with respect to the total mass of the electrolyte, and the remaining solvent is PC: EC: DMC = 39% by mass: 32% by mass: 29% by mass in the solvent ratio. The electrolytic solution can be used.
Further, the mass of the supporting salt is more preferably in the range of 22 to 27 mass% with respect to the mass of the entire electrolyte solution.
Moreover, about mass ratio of each component with respect to the whole solvent, the range of PC = 33-42 mass%, EC = 27-36 mass%, DMC = 28-32 mass% is still more preferable, PC = 37-40 mass%, The ranges of EC = 31 to 33% by mass and DMC = 28 to 31% by mass are most preferable.

リッド10をベース容器2にシーム溶接などの溶接法で溶接する場合、ベース容器2に収容されている電解液7の一部に溶接時の熱が伝わる。しかし、前記組成比の溶媒を有する電解液7であるならば、プロピレンカーボネートとエチレンカーボネートとジメチルカーボネートを好適な割合とする電解液7としているので、溶接時の熱を受けても電解液の一部成分、例えば、3成分のうち、沸点の最も低いジメチルカーボネート蒸発のおそれが少なく、目的の高容量を得やすく、低抵抗かつリフローはんだの熱を受けても特性劣化の少ない電気化学セル1を提供できる。   When the lid 10 is welded to the base container 2 by a welding method such as seam welding, heat at the time of welding is transmitted to a part of the electrolytic solution 7 accommodated in the base container 2. However, if the electrolyte solution 7 has a solvent having the above composition ratio, the electrolyte solution 7 has a suitable ratio of propylene carbonate, ethylene carbonate, and dimethyl carbonate. The electrochemical cell 1 is less likely to evaporate dimethyl carbonate, which has the lowest boiling point among the three components, for example, easily obtains the desired high capacity, and has low resistance and low characteristic deterioration even when subjected to the heat of reflow soldering. Can be provided.

(セルリード8)
セルリード8は、セル要素6から電力を取り出すための端子である。このセルリード8は、集電体そのものを細く延長させた延長部や、別の細く薄い板やワイヤ状のリードを機械的に接続して延長部を形成したものが用いられる。本実施形態のセルリード8は、集電体そのものを延長させたものが望ましく、このセルリード8の一部分である溶接領域8aがパッド膜5の溶接部分5aに溶接により固定される。
本実施形態のセルリード8は、図3(a)、(b)に示すように、セル6をベース容器2の外に置くことができる程度の長さであって、パッド膜5と溶接する際に溶接用チップ20の移動の妨げにならない程度の長さにすることが望ましい。過度に長くすると内部抵抗が増加するからである。なお、セル要素6は、セルリード8とパッド膜5とを溶接した後、ベース容器2の中に収納されるが、この際、セルリード8はベース容器2の内部で折りたたまれる。
また、セルリード8を折りたたむ際は、セル要素6のショートを回避するため、セルリード8がシールリング9に混触しないように注意する必要がある。
(Cell Lead 8)
The cell lead 8 is a terminal for taking out electric power from the cell element 6. The cell lead 8 may be an extension part obtained by thinly extending the current collector itself, or an extension part formed by mechanically connecting another thin thin plate or a wire-like lead. The cell lead 8 of the present embodiment is preferably an extension of the current collector itself, and a welding region 8a which is a part of the cell lead 8 is fixed to the welding portion 5a of the pad film 5 by welding.
As shown in FIGS. 3A and 3B, the cell lead 8 of the present embodiment is long enough to place the cell 6 outside the base container 2, and is welded to the pad film 5. It is desirable that the length of the welding tip 20 does not hinder the movement of the welding tip 20. This is because an excessively long internal resistance increases. The cell element 6 is stored in the base container 2 after the cell lead 8 and the pad film 5 are welded. At this time, the cell lead 8 is folded inside the base container 2.
Further, when the cell lead 8 is folded, care must be taken so that the cell lead 8 does not come into contact with the seal ring 9 in order to avoid short circuit of the cell element 6.

(シールリング9)
シールリング9は、図1に示すように、ベース容器2のベース壁部2bの上端面の形状に合わせた四角枠状の断面を有しており、ベース壁部2bの上端面にロウ材を介して接合されている。このシールリング9は、熱膨張係数がセラミックの熱膨張係数と近い材料、例えば、鉄・コバルト・ニッケル合金であるコバール(ウェスティングハウス社商品名)などを用いることができる。また、ロウ材は、Ag−Cu合金やAu−Cu合金などから形成されている。
(Seal ring 9)
As shown in FIG. 1, the seal ring 9 has a square frame-like cross section that matches the shape of the upper end surface of the base wall 2b of the base container 2, and a brazing material is applied to the upper end surface of the base wall 2b. Are joined through. The seal ring 9 can be made of a material having a thermal expansion coefficient close to that of ceramic, for example, Kovar (trade name of Westinghouse), which is an iron / cobalt / nickel alloy. The brazing material is made of an Ag—Cu alloy, an Au—Cu alloy, or the like.

(リッド10)
リッド10は、図1に示すように、シールリング9の上面に接合されており、ベース容器2を密封している。リッド10は、熱膨張係数においてセラミックの熱膨張係数と近いコバールや42alloyなどの合金にニッケルメッキを施したものが使用される。より具体的には、コバールからなる0.1mm〜0.2mm程度の厚みを有する薄板で、表面に2μm〜4μm程度の厚みで電解ニッケルメッキや無電解ニッケルメッキを施したものが用いられる。このような材料を用いたリッド10は、例えば、抵抗シーム溶接、レーザーシーム溶接などによってシールリング9に溶接することができ、塞がれた状態のベース容器2内部の気密性を向上できる。このリッド10によりベース容器2が気密に閉じられている。
(Lid 10)
As shown in FIG. 1, the lid 10 is joined to the upper surface of the seal ring 9 and seals the base container 2. The lid 10 is made of a nickel-plated alloy such as Kovar or 42alloy that has a thermal expansion coefficient close to that of ceramic. More specifically, a thin plate made of Kovar having a thickness of about 0.1 mm to 0.2 mm and having a surface subjected to electrolytic nickel plating or electroless nickel plating with a thickness of about 2 μm to 4 μm is used. The lid 10 using such a material can be welded to the seal ring 9 by, for example, resistance seam welding, laser seam welding, and the like, and the airtightness inside the base container 2 in a closed state can be improved. The base 10 is hermetically closed by the lid 10.

リッド10とシールリング9を溶接する方法として用いられる抵抗シーム溶接では、リッド10をシールリング9に当接させた後に、リッド10の長辺側の略中心の2点に、対向した台形形状のローラー電極を配置して低電圧大電流を短時間流し、リッド10の仮溶接(スポット溶接)が行われる。このようにして、リッド10は仮に固定され、溶接作業中の振動等で位置がずれることはない。
続いて、例えば、長辺の端からローラー電極で長辺がなぞられるようにベース容器2とリッド10が移動して溶接される。次に、ベース容器2とリッド10は90度回転され、同様に短辺が溶接される。このようにして、リッド10の一周に亘って溶接が行われる。前述した仮固定においても、本抵抗シーム溶接においても、リッド10とシールリング9との界面で、金とニッケルの拡散が発生し、気密で強固な拡散接合層が形成される。これにより、リッド10は、ベース容器2を高い気密性でもって封止する。
In resistance seam welding used as a method of welding the lid 10 and the seal ring 9, the lid 10 is brought into contact with the seal ring 9, and then the trapezoidal shape opposed to two points at the approximate center on the long side of the lid 10. The roller electrode is arranged and a low voltage and large current is allowed to flow for a short time, and the temporary welding (spot welding) of the lid 10 is performed. In this way, the lid 10 is temporarily fixed and the position does not shift due to vibration or the like during the welding operation.
Subsequently, for example, the base container 2 and the lid 10 are moved and welded so that the long side is traced by the roller electrode from the end of the long side. Next, the base container 2 and the lid 10 are rotated 90 degrees, and the short sides are similarly welded. In this way, welding is performed over the entire circumference of the lid 10. In both the above-described temporary fixing and the resistance seam welding, gold and nickel are diffused at the interface between the lid 10 and the seal ring 9, and an airtight and strong diffusion bonding layer is formed. Thereby, the lid 10 seals the base container 2 with high airtightness.

リッド10とシールリング9の溶接は、レーザーの走査照射を用いても可能である。仮溶接を前述と同様に実施した後、レーザーを、リッド10を一周するように走査照射する。これにより、リッド10とシールリング9の界面で拡散接合層が形成される。この場合、リッド10の接合側の面に銀と銅からなるロウ材のシートを貼ることにより、溶融温度をロウ材の温度まで低下させることも可能である。
なお、電解液7が常温で液体状の溶媒や支持塩からなり、リッド10を封止する前に電解液7を充填する工程を採用する場合は、液体がリッド10とシールリング9の界面に存在する場所があり得る。このような場合でも、シーム溶接を用いた接合は可能である。
シーム溶接は、ローラー電極を使用するものでも、レーザーの走査照射を用いるものでもかまわない。
前記界面に液体が存在しても気密な溶接が可能となるのは、界面に存在する液体は、溶接時に近傍の温度が急激に上昇するので蒸発して飛散することによるものと考えられる。なお、シールリング9を使用せず、ベース容器2の上端面とリッド10とをロウ材を介して接合させてもよい。
The lid 10 and the seal ring 9 can be welded using laser scanning irradiation. After carrying out the temporary welding in the same manner as described above, the laser is scanned and irradiated so as to go around the lid 10 once. As a result, a diffusion bonding layer is formed at the interface between the lid 10 and the seal ring 9. In this case, it is possible to lower the melting temperature to the temperature of the brazing material by sticking a brazing material sheet made of silver and copper on the surface of the lid 10 on the joining side.
In addition, when the electrolytic solution 7 is made of a liquid solvent or a supporting salt at room temperature and the step of filling the electrolytic solution 7 before sealing the lid 10 is adopted, the liquid is at the interface between the lid 10 and the seal ring 9. There can be a place to exist. Even in such a case, joining using seam welding is possible.
Seam welding may be performed using a roller electrode or using laser scanning irradiation.
The reason why airtight welding is possible even if liquid exists at the interface is considered to be that the liquid present at the interface evaporates and scatters because the temperature in the vicinity of the liquid increases rapidly during welding. Note that the upper end surface of the base container 2 and the lid 10 may be joined via a brazing material without using the seal ring 9.

以上のように構成された電気化学セル1は、セル要素6を構成するアルミニウムからなる集電体31、41上に固定された弁金属の酸化物粒子(酸化チタン粒子)あるいは炭素粒子などの導電粒子を含む導電粒子層30、40を備えた正極体32、負極体42を備えているので、アルミニウムの集電体31、41と導電粒子層30、40との良好な密着性を有し、アルミニウムの集電体31、41と導電粒子層30、40との界面抵抗の増加を抑制できる。このため、アルミニウムの集電体上に直接、活物質や導電助剤、バインダーなどを含むスラリーを塗工していた従来構造の電気化学セルよりも導電性と容量密度を高めた電気化学セル1を提供できる。また、アルミニウムの集電体31、41と導電粒子層30、40との良好な密着性はリフローはんだの熱を受けても低下するおそれが少ないので、セル要素6をベース容器2の中に収容し、ベース容器2に配線を有した小さな素子形状であっても信頼性の高いリフローはんだ付けが可能な電気化学セル1を提供できる。   The electrochemical cell 1 configured as described above has a conductive property such as valve metal oxide particles (titanium oxide particles) or carbon particles fixed on aluminum current collectors 31 and 41 constituting the cell element 6. Since the positive electrode body 32 and the negative electrode body 42 including the conductive particle layers 30 and 40 including particles are provided, the aluminum current collectors 31 and 41 and the conductive particle layers 30 and 40 have good adhesion. An increase in interface resistance between the aluminum current collectors 31 and 41 and the conductive particle layers 30 and 40 can be suppressed. For this reason, the electrochemical cell 1 has higher conductivity and capacity density than the conventional electrochemical cell in which a slurry containing an active material, a conductive additive, a binder and the like is directly coated on an aluminum current collector. Can provide. In addition, since the good adhesion between the aluminum current collectors 31 and 41 and the conductive particle layers 30 and 40 is less likely to deteriorate even when subjected to the heat of the reflow solder, the cell element 6 is accommodated in the base container 2. And the electrochemical cell 1 which can perform the reflow soldering with high reliability even if it is a small element shape which has wiring in the base container 2 can be provided.

本実施形態の電気化学セル1は、支持塩8〜43質量%、残部溶媒の組成であり、残部溶媒質量比率において、プロピレンカーボネート:26〜57質量%、エチレンカーボネート:0〜43質量%、ジメチルカーボネート:16〜48質量%の組成を有する非水電解液7を備えているので、導電性および容量密度が高く充電特性に優れた電気化学セル1を提供できる。
また、セル要素6を収容したベース容器2をリッド10でレーザー溶接やシーム溶接あるいはロウ付けなどの方法で封止する場合、封止のための熱がリッド近くの非水電解液7に伝わったとしても、上述の組成の非水電解液7が蒸発し難く、非水電解液7の変質による抵抗上昇の生じ難い電気化学セル1を提供できる。
The electrochemical cell 1 of the present embodiment has a composition of a supporting salt of 8 to 43% by mass and a remaining solvent, and in the remaining solvent mass ratio, propylene carbonate: 26 to 57% by mass, ethylene carbonate: 0 to 43% by mass, dimethyl Since the nonaqueous electrolytic solution 7 having a composition of carbonate: 16 to 48% by mass is provided, the electrochemical cell 1 having high conductivity and high capacity density and excellent charging characteristics can be provided.
When the base container 2 containing the cell element 6 is sealed with a lid 10 by a method such as laser welding, seam welding or brazing, heat for sealing is transferred to the non-aqueous electrolyte 7 near the lid. However, it is possible to provide the electrochemical cell 1 in which the nonaqueous electrolytic solution 7 having the above-described composition is difficult to evaporate and resistance is not easily increased due to alteration of the nonaqueous electrolytic solution 7.

また、アルミニウム集電体31、41の表面に総厚み1〜15μmの好適な厚さの導電粒子層30、40を備えていて、弁金属の酸化物粒子または炭素粒子を含む導電粒子層がこの厚み範囲であれば、低抵抗を示し、優れた急速充電性を兼ね備えることができる。   Further, the surface of the aluminum current collectors 31 and 41 is provided with conductive particle layers 30 and 40 having a suitable thickness of 1 to 15 μm in total, and the conductive particle layer containing oxide particles or carbon particles of the valve metal When the thickness is within the range, low resistance is exhibited and excellent quick chargeability can be provided.

本発明に係る電気化学セルの第2実施形態について図5を用いて説明する。
図5に示す電気化学セル15では、ビア配線3をベース内底面2cからベース下面2dに直接貫通させたものではなく、ベース底部2aを構成する2枚の板であるベース第1底部2fとベース第2底部2gとの界面でビア配線3を止めた構造になっている。この界面には、配線パターン18が設けられている。配線パターン18は、ビア配線3と接続し、水平に延出して外面に露出し、更に接続端子4に接続した構成である。
パッド膜5は、前述した第1実施形態と同様に、アルミニウム膜が5μmから100μmの厚みで形成されたものである。セル要素6に接続する一対のセルリード8は、パッド膜5に溶接で接続されている。また、電解液7が充填された後、ベース容器2はリッド10によって気密に封止され、外装容器を構成している。
A second embodiment of the electrochemical cell according to the present invention will be described with reference to FIG.
In the electrochemical cell 15 shown in FIG. 5, the via wiring 3 is not directly penetrated from the base inner bottom surface 2c to the base lower surface 2d, but the base first bottom portion 2f and the base which are two plates constituting the base bottom portion 2a. The via wiring 3 is stopped at the interface with the second bottom 2g. A wiring pattern 18 is provided at this interface. The wiring pattern 18 is connected to the via wiring 3, extends horizontally, is exposed on the outer surface, and is further connected to the connection terminal 4.
The pad film 5 is made of an aluminum film having a thickness of 5 μm to 100 μm, as in the first embodiment. A pair of cell leads 8 connected to the cell element 6 is connected to the pad film 5 by welding. Further, after the electrolytic solution 7 is filled, the base container 2 is hermetically sealed by the lid 10 to constitute an outer container.

図5に示す電気化学セル15において、その他の構成は先の第1実施形態の電気化学セル1と同等である。
図5に示す構成の電気化学セル15においても、先の電気化学セル1と同様に、導電性と容量密度が高く、小さな素子形状であっても信頼性の高いリフローはんだ付けが可能な電気化学セル15を提供できる。また、導電性および容量密度が高く充電特性に優れ、気密封止構造であっても非水電解液の変質による抵抗劣化の生じ難い電気化学セル15を提供できる。
The other configuration of the electrochemical cell 15 shown in FIG. 5 is the same as that of the electrochemical cell 1 of the first embodiment.
Also in the electrochemical cell 15 having the configuration shown in FIG. 5, as in the previous electrochemical cell 1, the electrochemical property is high in conductivity and capacity density, and can be reflow soldered with high reliability even in a small element shape. A cell 15 can be provided. Further, it is possible to provide the electrochemical cell 15 having high conductivity and capacity density, excellent charging characteristics, and hardly causing resistance deterioration due to alteration of the non-aqueous electrolyte even in an airtight sealed structure.

本発明に係る電気化学セルの第3実施形態について図6を用いて説明する。
図6に示す電気化学セル16では、セラミックスの平板のみからなるベース容器2と、凹状の形状からなる金属製のキャビティ型リッド10aから外装容器を構成したものであり、図6は断面構造を示している。外装容器の内部には、先の実施形態と同様に、セル要素6と、一対のセルリード8と、電解液7とが収納され、セルリード8とベース容器2に形成されたパッド膜5とは溶接により接続されている。
A third embodiment of the electrochemical cell according to the present invention will be described with reference to FIG.
In the electrochemical cell 16 shown in FIG. 6, an outer container is constituted by a base container 2 made only of a ceramic flat plate and a metal cavity lid 10a having a concave shape, and FIG. 6 shows a sectional structure. ing. As in the previous embodiment, the cell element 6, the pair of cell leads 8, and the electrolytic solution 7 are accommodated in the exterior container, and the cell leads 8 and the pad film 5 formed on the base container 2 are welded. Connected by.

図6に示すように、キャビティ型リッド10aは、セル要素6等を覆うように、その開口部をベース容器2の周囲に設けられたシールリング9に当接させて溶接されている。この溶接には、レーザーによるシーム溶接が好ましい。また、シーム溶接を行う際は、図6の矢印方向からレーザーを走査照射する。ローラー電極を用いた抵抗シーム溶接では、ローラー電極がキャビティ型リッド10aの段差に接触しやすく、ローラー電極を接合部に適切に当接させることが難しくなる。
キャビティ型リッド10aでは、キャビティ型リッド10aの底面部(図中では上端部)に小孔を設けている。これは、ベース容器2とキャビティ型リッド10aを溶接した後に、電解液7をこの小孔から充填し、その後に封止栓10bを用いて気密に封止できるように意図されたものである。
これにより、シールリング9とキャビティ型リッド10aの接合面との間に電解液7が存在することによる、封止作業の能率低下を防ぐことができる。ベース容器2の内側面に形成されるパッド膜5の材料やその厚みの範囲、ビア配線3の構造やその個数、セルリード8とパッド膜5との接合手段は、前述と同様であるので記載を省略する。
As shown in FIG. 6, the cavity lid 10 a is welded so that its opening is in contact with a seal ring 9 provided around the base container 2 so as to cover the cell element 6 and the like. For this welding, laser seam welding is preferred. When performing seam welding, laser irradiation is performed from the direction of the arrow in FIG. In resistance seam welding using a roller electrode, the roller electrode is likely to come into contact with the step of the cavity-type lid 10a, and it becomes difficult to properly bring the roller electrode into contact with the joint.
In the cavity-type lid 10a, a small hole is provided in the bottom surface portion (the upper end portion in the drawing) of the cavity-type lid 10a. This is intended so that after the base container 2 and the cavity type lid 10a are welded, the electrolyte solution 7 is filled from the small holes, and then sealed airtightly using the sealing plug 10b.
Thereby, the efficiency fall of the sealing work by the electrolyte solution 7 existing between the sealing ring 9 and the joining surface of the cavity type lid 10a can be prevented. The material and the range of the thickness of the pad film 5 formed on the inner surface of the base container 2, the structure and number of the via wirings 3, and the bonding means between the cell leads 8 and the pad film 5 are the same as described above. Omitted.

図6に示す電気化学セル16において、その他の構成は先の第1実施形態の電気化学セル1と同等である。
図6に示す構成の電気化学セル16においても、先の電気化学セル1と同様に、導電性と容量密度が高く、小さな素子形状であっても信頼性の高いリフローはんだ付けが可能な電気化学セル16を提供できる。また、導電性および容量密度が高く充電特性に優れ、気密封止構造であっても非水電解液の変質による抵抗劣化の生じ難い電気化学セル16を提供できる。
The other configuration of the electrochemical cell 16 shown in FIG. 6 is the same as that of the electrochemical cell 1 of the first embodiment.
Also in the electrochemical cell 16 having the configuration shown in FIG. 6, as in the previous electrochemical cell 1, the electrochemical property has high conductivity and capacity density, and can perform reflow soldering with high reliability even in a small element shape. A cell 16 can be provided. Further, it is possible to provide the electrochemical cell 16 having high conductivity and capacity density, excellent charging characteristics, and hardly causing resistance deterioration due to alteration of the nonaqueous electrolytic solution even in a hermetic sealing structure.

本発明に係る電気化学セルの第4実施形態について図7を用いて説明する。
図7(a)に、第4実施形態で用いるベース容器2を示した。本実施形態では、ベース容器2が、セラミックス製の平板と、平板に接合された金属製の筒状の金属側壁12から構成されており、これによって凹状の容器を成している。ベース容器2のベース内底面2cには、ベース底部2aを直接貫通するビア配線3が設けられ、その上にパッド膜5が一対配置されている。金属製の金属側壁12は、熱膨張率がベース容器2とマッチングするように選択され、平板にロウ材で接合されている。
一方、ベース容器2において反対側の開口部は、リッド10の接合面を形成している。本変形例では、リッド10を封止するための第1実施形態のシールリング9は不要であり、金属側壁12それ自体がシールリング9の役割も果たしている。そのため、金属側壁12において少なくともリッド10と接合する面には、ニッケルと金のメッキ膜が施されており、リッド10は、メッキ面に当接されて、抵抗シーム溶接やレーザーシーム溶接を用いて接合が可能なように構成されている。
A fourth embodiment of the electrochemical cell according to the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 7A shows the base container 2 used in the fourth embodiment. In this embodiment, the base container 2 is composed of a ceramic flat plate and a metal cylindrical metal side wall 12 joined to the flat plate, thereby forming a concave container. A via wiring 3 that directly penetrates the base bottom portion 2a is provided on the base inner bottom surface 2c of the base container 2, and a pair of pad films 5 are disposed thereon. The metal metal side wall 12 is selected so that the coefficient of thermal expansion matches that of the base container 2 and is joined to the flat plate with a brazing material.
On the other hand, the opening on the opposite side of the base container 2 forms a joint surface of the lid 10. In the present modification, the seal ring 9 of the first embodiment for sealing the lid 10 is not necessary, and the metal side wall 12 itself also serves as the seal ring 9. Therefore, at least a surface of the metal side wall 12 to be joined to the lid 10 is provided with a nickel and gold plating film. The lid 10 is in contact with the plating surface, and resistance seam welding or laser seam welding is used. It is comprised so that joining is possible.

図7(b)は、平板状のベース容器2を用いた電気化学セル17の断面構造を示す。セル要素6に接続する一対のセルリード8が溶接手段でパッド膜5に接続され、ビア配線3によって、接続端子4に接続されている。外装容器内には、電解液7が充填されて、リッド10により気密に封止されている。パッド膜の材質やその厚みは前述と同様である。金属側壁12は、金属製であるので、様々な形状に加工することが可能である。またその形状は、角、トラック形状、楕円、円等の選択が可能である。特に、規格品の中空パイプを任意の長さで切断して用いると、電気化学セル17の高さが自由に決定することができる上、製造コストの低減を図ることができる。
図7(c)に示す電気化学セル17では、図7(b)と同様に金属側壁12を用いているが、パッド膜5は正極側にのみ形成されている。正極セルリード8bはパッド膜5に超音波溶接で接続される一方で、負極セルリード8cは、金属側壁12の内側に溶接で接続されている。金属側壁12が金属製で、かつ、電流の流れる経路が大きいので、負極側の配線抵抗値は低く抑えられる。従って、本実施の形態の電気化学セル17は大電流放電が可能となる。
FIG. 7B shows a cross-sectional structure of the electrochemical cell 17 using the flat base container 2. A pair of cell leads 8 connected to the cell element 6 are connected to the pad film 5 by welding means, and connected to the connection terminal 4 by the via wiring 3. The exterior container is filled with the electrolytic solution 7 and hermetically sealed with the lid 10. The material and thickness of the pad film are the same as described above. Since the metal side wall 12 is made of metal, it can be processed into various shapes. As the shape, a corner, a track shape, an ellipse, a circle, or the like can be selected. In particular, when a standard hollow pipe is cut to an arbitrary length and used, the height of the electrochemical cell 17 can be freely determined and the manufacturing cost can be reduced.
In the electrochemical cell 17 shown in FIG. 7C, the metal side wall 12 is used as in FIG. 7B, but the pad film 5 is formed only on the positive electrode side. The positive electrode cell lead 8 b is connected to the pad film 5 by ultrasonic welding, while the negative electrode cell lead 8 c is connected to the inside of the metal side wall 12 by welding. Since the metal side wall 12 is made of metal and the path through which current flows is large, the wiring resistance value on the negative electrode side can be kept low. Therefore, the electrochemical cell 17 of the present embodiment can discharge a large current.

図7に示す電気化学セル17において、その他の構成は先の第1実施形態の電気化学セル1と同等である。
図7に示す構成の電気化学セル17においても、先の電気化学セル1と同様に、導電性と容量密度が高く、小さな素子形状であっても信頼性の高いリフローはんだ付けが可能な電気化学セル17を提供できる。また、導電性および容量密度が高く充電特性に優れ、気密封止構造であっても非水電解液の変質による抵抗劣化の生じ難い電気化学セル17を提供できる。
The other configuration of the electrochemical cell 17 shown in FIG. 7 is the same as that of the electrochemical cell 1 of the first embodiment.
Also in the electrochemical cell 17 having the configuration shown in FIG. 7, as in the previous electrochemical cell 1, the electrochemical property has high conductivity and capacity density, and can perform reflow soldering with high reliability even in a small element shape. A cell 17 can be provided. Further, it is possible to provide the electrochemical cell 17 that has high conductivity and high capacity density, excellent charging characteristics, and hardly undergoes resistance deterioration due to alteration of the nonaqueous electrolytic solution even in a hermetically sealed structure.

図1(a)、(b)に示す凹形状のベース容器2とリッド10を準備した。ベース容器2は長辺10mm、短辺8mm、高さ1.8mm、底壁の厚み0.38mmのアルミナからなる箱型の容器を用いた。
ベース容器2は、セラミックグリーンシートに長方形枠状に打ち抜いた壁部2cに対応するセラミックグリーンシートを貼り合わせ、約1500℃で焼成することにより形成した。ビア配線3は外径0.2mmのものをベース内底面2cとベース下面2dを直接貫通するように正極側と負極側にそれぞれ4個ずつ設けた。ビア配線3の表面にニッケルと金のめっきを施した。ベース下面2dには一対の接続端子4を配置し、ビア配線3に接続した。接続端子4にはニッケルを下地とした金めっきを施した。
A concave base container 2 and a lid 10 shown in FIGS. 1A and 1B were prepared. The base container 2 was a box-shaped container made of alumina having a long side of 10 mm, a short side of 8 mm, a height of 1.8 mm, and a bottom wall thickness of 0.38 mm.
The base container 2 was formed by laminating a ceramic green sheet corresponding to the wall 2c punched into a rectangular frame shape on the ceramic green sheet and firing it at about 1500 ° C. Four via wirings 3 having an outer diameter of 0.2 mm were provided on each of the positive electrode side and the negative electrode side so as to directly penetrate the base inner bottom surface 2c and the base lower surface 2d. The surface of the via wiring 3 was plated with nickel and gold. A pair of connection terminals 4 are arranged on the base lower surface 2 d and connected to the via wiring 3. The connection terminal 4 was subjected to gold plating with nickel as a base.

次に、ベース内底面2cに、アルミニウムの蒸着膜からなる一対のパッド膜5を形成した。パッド膜5の寸法は、短辺2.4mm、長辺3mmで厚みは約15μmである。一方、リッド10は、長辺9mm、短辺7mm、厚み0.125mmのコバール板を準備し、表面に電解ニッケルメッキを施した。続いてセル要素6の準備をする。
電極体の1例として、20μmの厚みを持つアルミニウム箔からなる集電体表面にアルミニウム炭化物(Al)で酸化チタン粒子からなる片面当りの厚さ6μmの導電粒子層を両面に支持した構造のシート電極(東洋アルミニウム株式会社製トーヤルチタン(登録商標))を用いた。
Next, a pair of pad films 5 made of an aluminum vapor deposition film was formed on the base inner bottom surface 2c. The pad film 5 has a short side of 2.4 mm, a long side of 3 mm, and a thickness of about 15 μm. On the other hand, for the lid 10, a Kovar plate having a long side of 9 mm, a short side of 7 mm, and a thickness of 0.125 mm was prepared, and the surface was subjected to electrolytic nickel plating. Subsequently, the cell element 6 is prepared.
As an example of an electrode body, a conductive particle layer having a thickness of 6 μm per side made of titanium oxide particles is supported on both surfaces of a current collector surface made of an aluminum foil having a thickness of 20 μm with aluminum carbide (Al 4 C 3 ). A sheet electrode having a structure (Toyal Titanium (registered trademark) manufactured by Toyo Aluminum Co., Ltd.) was used.

このシート電極を適切な長さに切断した後、その一端に、厚みが80μmで幅が1.5mm、長さ4mmのアルミニウムの薄板を超音波溶接で取り付けてセルリード8とした。セルリード8が溶接された正極及び負極一対のシート電極に、PTFE/ガラス/PPA/ナイロン/PEEK/PBT(PTFE:ポリテトラフルオロエチレン、PPA:ポリフタルアミド、PEEK:ポリエーテルエーテルケトン、PBT:ポリブチレンテレフタレート)なる積層構造のセパレータを挟持させた後、巻芯を入れて、正負一対の電極をトラック状に巻回した。その後、巻芯を取り出し、隙間を軽くつぶして巻回型のセル要素6とした。   After this sheet electrode was cut to an appropriate length, an aluminum thin plate having a thickness of 80 μm, a width of 1.5 mm, and a length of 4 mm was attached to one end thereof by ultrasonic welding to form a cell lead 8. PTFE / glass / PPA / nylon / PEEK / PBT (PTFE: polytetrafluoroethylene, PPA: polyphthalamide, PEEK: polyetheretherketone, PBT: poly) After sandwiching a separator having a laminated structure of (butylene terephthalate), a core was inserted, and a pair of positive and negative electrodes were wound in a track shape. Thereafter, the winding core was taken out and the gap was lightly crushed to form a wound type cell element 6.

続いて、超音波溶接を行う。先に準備した複数のベース容器2のいずれかのパッド膜5の表面に、前述の2種類のどちらかのセルリード8を密着させて位置決めした。超音波溶接は、セルリード8を片方ずつ行った。超音波溶接機の発振周波数は40kHzとした。溶接ホーンは鉄製であり、同じ材料からなる超音波溶接用チップ20はホーンの先端に一体型に設けられている。超音波溶接用チップ20の表面には、2.0×1.5mmの領域に、0.2mmピッチの千鳥格子状の凹凸パターン(ナール)を設けた。山の高さと谷底の差は0.2mmである。溶接のモードは、溶接中にセルリード8に供給するエネルギーを制御するモードとし、溶接エネルギーの設定値を0.5〜100Jの範囲とし、溶接時間を50〜2000msecの範囲とした。超音波溶接用チップ20をエアー機構によりアルミニムからなるセルリード8の表面に降下させた後、セルリード8の表面に食い込んで、セルリード8とパッド膜5の界面の間で振動させることにより溶接した。   Subsequently, ultrasonic welding is performed. One of the above-described two types of cell leads 8 was brought into close contact with the surface of any one of the pad films 5 of the plurality of base containers 2 prepared in advance. Ultrasonic welding performed the cell leads 8 one by one. The oscillation frequency of the ultrasonic welder was 40 kHz. The welding horn is made of iron, and the ultrasonic welding tip 20 made of the same material is integrally provided at the tip of the horn. On the surface of the ultrasonic welding tip 20, a staggered concavo-convex pattern (Nar) having a pitch of 0.2 mm was provided in an area of 2.0 × 1.5 mm. The difference between the height of the mountain and the bottom of the valley is 0.2 mm. The welding mode was a mode for controlling the energy supplied to the cell lead 8 during welding, the welding energy set value was in the range of 0.5 to 100 J, and the welding time was in the range of 50 to 2000 msec. The ultrasonic welding tip 20 was lowered onto the surface of the cell lead 8 made of aluminum by an air mechanism, and then was cut into the surface of the cell lead 8 and welded by vibrating between the interface of the cell lead 8 and the pad film 5.

超音波溶接終了後、それぞれのセルリード8を折りたたむようにしてセル要素6をベース容器2の中に収納した。この時に、セルリード8がシールリング9に接触しないように注意した。電気化学セルの内部ショートを回避するためである。
次に、それぞれのセル要素6が収納された複数のベース容器2を、液体の電解液7の中に浸漬させ、1分間真空脱泡した。ここで、電解液7の支持塩はSBP・BF4(5−アゾニアスピロ[4.4]ノナン テトラフルホロボラート)を用い、溶媒としてプロピレンカーボネート(PC)とエチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)の混合液を以下の割合で混合し、混合電解液として用いた。混合の割合は、電解液7全体の質量に対し25質量%の支持塩、残部溶媒の組成であり、溶媒はPC:EC:DMC=39質量%:32質量%:29質量%の割合で混合した溶媒としている。
続いて、大気圧に戻して、セル要素6を収納したベース容器2を電解液7から取り出した後に、窒素雰囲気下でリッド10をシールリング9に当接し、長辺側の2点の仮溶接を行い、続いて長辺側と短辺側をこの順に連続して抵抗シーム溶接を行い、ベース容器2を気密に封止した。このようにして実施例1の電気化学セルを作製した。
作製した第1実施例の電気化学セルについて後述する電気特性試験を行った。
After the ultrasonic welding, the cell elements 6 were accommodated in the base container 2 so that the respective cell leads 8 were folded. At this time, care was taken so that the cell lead 8 did not contact the seal ring 9. This is to avoid an internal short circuit of the electrochemical cell.
Next, the plurality of base containers 2 in which the respective cell elements 6 were accommodated were immersed in a liquid electrolyte solution 7 and vacuum degassed for 1 minute. Here, SBP · BF4 (5-azoniaspiro [4.4] nonane tetrafluoroborate) is used as the supporting salt of the electrolytic solution 7, and propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), and dimethyl carbonate (DMC) are used as solvents. ) Was mixed at the following ratio and used as a mixed electrolyte. The mixing ratio is the composition of the supporting salt and the remaining solvent of 25% by mass with respect to the total mass of the electrolyte solution 7, and the solvent is mixed at a ratio of PC: EC: DMC = 39% by mass: 32% by mass: 29% by mass. As a solvent.
Subsequently, after returning to atmospheric pressure and taking out the base container 2 containing the cell elements 6 from the electrolyte solution 7, the lid 10 is brought into contact with the seal ring 9 in a nitrogen atmosphere, and two points on the long side are temporarily welded. Subsequently, resistance seam welding was continuously performed on the long side and the short side in this order, and the base container 2 was hermetically sealed. Thus, the electrochemical cell of Example 1 was produced.
The electrical characteristics test described later was performed on the fabricated electrochemical cell of the first example.

<支持塩比率変更試験>
実施例1の電気化学セルを作製する際、適用する電解液中の支持塩の質量比について、15質量%に設定した電解液を用いた実施例2の電気化学セルと、40質量%に設定した電解液を用いた実施例3の電気化学セルと、10質量%に設定した電解液を用いた実施例4の電気化学セルと、45質量%に設定した電解液を用いた比較例2の電気化学セルと、5質量%に設定した比較例3の電気化学セルを作製した。
作製した各電気化学セルについてリフローはんだに対する耐性を評価するために、電気化学セル全体を260℃に5秒間保持するリフローはんだテストを行い、リフローはんだテスト後の内部抵抗(Ω)を測定した。内部抵抗は交流1kHzにおけるインピーダンスを測定することにより求めた(以下に示す内部抵抗の測定も同様である)。その結果を以下の表1と図8に記載する。
<Supported salt ratio change test>
When producing the electrochemical cell of Example 1, the mass ratio of the supporting salt in the applied electrolyte is set to 40% by mass with the electrochemical cell of Example 2 using the electrolyte set to 15% by mass. Of the electrochemical cell of Example 3 using the electrolytic solution prepared, the electrochemical cell of Example 4 using the electrolytic solution set to 10% by mass, and Comparative Example 2 using the electrolytic solution set to 45% by mass An electrochemical cell and an electrochemical cell of Comparative Example 3 set to 5% by mass were produced.
In order to evaluate the resistance against reflow soldering for each of the produced electrochemical cells, a reflow solder test was performed by holding the entire electrochemical cell at 260 ° C. for 5 seconds, and the internal resistance (Ω) after the reflow solder test was measured. The internal resistance was determined by measuring the impedance at an alternating current of 1 kHz (the same applies to the measurement of the internal resistance described below). The results are shown in Table 1 below and FIG.

Figure 2017028275
Figure 2017028275

表1と図8に示す結果から明らかなように、支持塩の質量比を8〜43質量%の範囲に設定した電解液を有する電気化学セルはリフローはんだを経ても低い抵抗を示した。支持塩の質量比を本発明の望ましい範囲(8〜43質量%)より少なくした比較例3の電気化学セルは電解液の導電率が減少し、抵抗が増大した。また、支持塩の質量比を前記範囲より大きくした比較例2の電気化学セルは加熱による溶媒分解の影響が大きくなり、リフローはんだ後の抵抗が上昇した。   As is apparent from the results shown in Table 1 and FIG. 8, the electrochemical cell having the electrolytic solution in which the mass ratio of the supporting salt was set in the range of 8 to 43 mass% showed low resistance even after the reflow soldering. In the electrochemical cell of Comparative Example 3 in which the mass ratio of the supporting salt was less than the desirable range of the present invention (8 to 43 mass%), the conductivity of the electrolyte decreased and the resistance increased. Further, the electrochemical cell of Comparative Example 2 in which the mass ratio of the supporting salt was larger than the above range was greatly affected by solvent decomposition due to heating, and the resistance after reflow soldering was increased.

前述の実施例2〜4、比較例2、3と同等構造の電気化学セルを用い、リフローはんだテスト後の放電時間(sec)を計測した。その結果を以下の表2と図9に示す。
各実施例及び比較例の電気化学セルは充電電圧2.5V/充電電流10mAで10分間充電後、放電電流1mA、放電終止電圧1.4Vの条件にてリフローはんだテスト後の放電時間(sec)を計測した。
Using an electrochemical cell having the same structure as in Examples 2 to 4 and Comparative Examples 2 and 3, the discharge time (sec) after the reflow solder test was measured. The results are shown in Table 2 below and FIG.
The electrochemical cell of each example and comparative example was charged for 10 minutes at a charging voltage of 2.5 V / charging current of 10 mA, and then discharged after a reflow solder test under the conditions of a discharging current of 1 mA and a discharge end voltage of 1.4 V (sec). Was measured.

Figure 2017028275
Figure 2017028275

表2と図9に示す結果から、各実施例及び比較例において、支持塩(SBP・BF4)の重量比の変動による放電時間(容量)の変化は小さいことが分かった。これにより、支持塩の含有量が、電気化学セルの抵抗を低く抑えることのできる本願の好ましい範囲(8〜43質量%)であれば、リフローはんだの加熱環境に晒されたとしても、容量の大きい電気化学セルを提供できる。   From the results shown in Table 2 and FIG. 9, it was found that the change in discharge time (capacity) due to the change in the weight ratio of the supporting salt (SBP · BF4) was small in each Example and Comparative Example. Accordingly, if the content of the supporting salt is within a preferable range (8 to 43% by mass) of the present application that can keep the resistance of the electrochemical cell low, the capacity of the supporting salt can be reduced even when exposed to the reflow soldering environment. A large electrochemical cell can be provided.

各実施例及び比較例と同等構造の電気化学セルを用い、2.5Vに達するまでの充電時間を測定した。充電電流を100μAに設定した場合について試験した。その結果を以下の表3に示すとともに、充電電流を100μAに設定した場合の結果について図10に示す。   Using an electrochemical cell having the same structure as each example and comparative example, the charging time until reaching 2.5 V was measured. The case where the charging current was set to 100 μA was tested. The results are shown in Table 3 below, and FIG. 10 shows the results when the charging current is set to 100 μA.

Figure 2017028275
Figure 2017028275

表3と図10に示す結果から、各実施例及び比較例において、支持塩(SBP・BF4)の重量比の変動による充電に要する時間の変化は小さいことが分かった。これにより、支持塩の含有量が、電気化学セルの抵抗を低く抑えることのできる本願の好ましい範囲(8〜43質量%)であれば、急速充電が可能である。
上記のように、表1〜3及び図8〜10から、支持塩の含有量を本願の好ましい範囲(8〜43質量%)とすることで、内部抵抗の小さい電気化学セルを提供することができる。
From the results shown in Table 3 and FIG. 10, it was found that the change in time required for charging due to the change in the weight ratio of the supporting salt (SBP · BF4) was small in each Example and Comparative Example. Thereby, if the content of the supporting salt is within the preferred range (8 to 43% by mass) of the present application that can keep the resistance of the electrochemical cell low, rapid charging is possible.
As described above, from Tables 1 to 3 and FIGS. 8 to 10, it is possible to provide an electrochemical cell having a small internal resistance by setting the content of the supporting salt within a preferable range (8 to 43 mass%) of the present application. it can.

<溶媒比率変更試験>
前記構成の電気化学セルを作製する場合、支持塩として25質量%のSBP・BF4(5−アゾニアスピロ[4.4]ノナン テトラフルホロボラート)を用い、非水溶媒としてプロピレンカーボネート(PC)とエチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)の混合液を以下の割合で混合し、混合電解液として用いた。
混合の割合は、電解液7全体の質量に対し25質量%の支持塩、残部溶媒の組成であり、溶媒としてPC:EC:DMC=47質量%:20質量%:23質量%の割合で混合した溶媒を用いた電気化学セルを実施例5として用いた。
支持塩を前記同等組成比、溶媒としてPC:EC:DMC=31質量%:40質量%:29質量%の割合で混合した溶媒を用いた電気化学セルを実施例6として用いた。
支持塩を前記同等組成比、溶媒としてPC:EC:DMC=53質量%:0質量%:47質量%の割合で混合した溶媒を用いた電気化学セルを実施例7として用いた。
支持塩を前記同等組成比、溶媒としてPC:EC:DMC=55質量%:16質量%:29質量%の割合で混合した溶媒を用いた電気化学セルを実施例8として用いた。
支持塩を前記同等組成比、溶媒としてPC:EC:DMC=25質量%:45質量%:30質量%の割合で混合した溶媒を用いた電気化学セルを比較例4として用いた。
<Solvent ratio change test>
When the electrochemical cell having the above-described structure is prepared, 25% by mass of SBP · BF4 (5-azoniaspiro [4.4] nonane tetrafluoroborate) is used as a supporting salt, and propylene carbonate (PC) is used as a nonaqueous solvent. A mixed solution of ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) was mixed at the following ratio and used as a mixed electrolyte.
The mixing ratio is the composition of the supporting salt of 25% by mass and the remaining solvent with respect to the total mass of the electrolyte solution 7. The solvent is PC: EC: DMC = 47% by mass: 20% by mass: 23% by mass. An electrochemical cell using the prepared solvent was used as Example 5.
An electrochemical cell using a solvent in which the supporting salt was mixed in the same composition ratio as a solvent in the ratio of PC: EC: DMC = 31 mass%: 40 mass%: 29 mass% was used as Example 6.
An electrochemical cell using a solvent in which the supporting salt was mixed at the same composition ratio and in the ratio of PC: EC: DMC = 53 mass%: 0 mass%: 47 mass% was used as Example 7.
An electrochemical cell using a solvent in which the supporting salt was mixed at the same composition ratio and in the ratio of PC: EC: DMC = 55% by mass: 16% by mass: 29% by mass was used as Example 8.
As Comparative Example 4, an electrochemical cell using a solvent in which the supporting salt was mixed at the same composition ratio and the solvent was PC: EC: DMC = 25 mass%: 45 mass%: 30 mass% was used.

各実施例及び比較例の電気化学セルについてリフローはんだ後の内部抵抗(Ω)を測定した。その結果を以下の表4と図11に記載する。   The internal resistance (Ω) after reflow soldering was measured for the electrochemical cells of each Example and Comparative Example. The results are shown in Table 4 below and FIG.

Figure 2017028275
Figure 2017028275

表4と図11に示すように、本願の好ましい範囲(0〜43質量%)でECを含有させることにより、リフローはんだの加熱環境に晒されたとしても内部抵抗の小さい電気化学セルを提供することができる。これに対し、ECの多い比較例4は混合電解液の粘度の増大により内部抵抗が増大した。   As shown in Table 4 and FIG. 11, by including EC within the preferred range (0 to 43% by mass) of the present application, an electrochemical cell having a low internal resistance is provided even when exposed to a reflow soldering heating environment. be able to. On the other hand, in Comparative Example 4 having a large EC, the internal resistance increased due to the increase in the viscosity of the mixed electrolyte.

各実施例及び比較例と同等構造の電気化学セルを用い、リフローはんだテスト後の放電時間(sec)を計測した。その結果を以下の表5と図12に示す。
充電条件として、各実施例及び比較例の電気化学セルは充電電圧2.5V/充電電流10mAで10分間充電後、放電電流1mA、放電終止電圧1.4Vの条件にてリフローはんだテスト後の放電時間(sec)を計測した。
Using an electrochemical cell having the same structure as each example and comparative example, the discharge time (sec) after the reflow solder test was measured. The results are shown in Table 5 below and FIG.
As charging conditions, the electrochemical cells of each Example and Comparative Example were charged after charging for 10 minutes at a charging voltage of 2.5 V / charging current of 10 mA, and then discharged after a reflow solder test under the conditions of a discharging current of 1 mA and a discharge end voltage of 1.4 V. Time (sec) was measured.

Figure 2017028275
Figure 2017028275

表5と図12に示すように、各実施例及び比較例において、エチレンカーボネートの含有量が多くなるほど、誘電率の増大により容量が大きい傾向がみられた。ただし、本願の好ましい範囲(0〜43質量%)においては、いずれの実施例と同等構造の電気化学セルでも充分実用に適した容量となった。   As shown in Table 5 and FIG. 12, in each of the examples and comparative examples, as the content of ethylene carbonate increased, the capacity tended to increase due to the increase in dielectric constant. However, within the preferable range (0 to 43% by mass) of the present application, an electrochemical cell having a structure equivalent to any of the examples had a capacity suitable for practical use.

各実施例及び比較例と同等構造の電気化学セルを用い、2.5Vに達するまでの充電時間を測定した。充電電流を100μAに設定した場合について試験した。その結果を以下の表6に示すとともに、充電電流を100μAに設定した場合の結果について図13に示す。   Using an electrochemical cell having the same structure as each example and comparative example, the charging time until reaching 2.5 V was measured. The case where the charging current was set to 100 μA was tested. The results are shown in Table 6 below, and FIG. 13 shows the results when the charging current is set to 100 μA.

Figure 2017028275
Figure 2017028275

表6と図13に示す結果から、エチレンカーボネートを0質量%〜43質量%の範囲とすることで、急速充電特性に優れていることがわかる。これに対し、エチレンカーボネートの含有量の大きな比較例4は、誘電率の増大により容量が大きくなったことに伴い、充電に要する時間が増大した。
上記のように、表4〜6及び図11〜13に示す結果から、エチレンカーボネートの含有量を本願の好ましい範囲(0〜43質量%)とすることで、内部抵抗が小さく、かつ、充電時間の短い電気化学セルを提供できることがわかる。
From the results shown in Table 6 and FIG. 13, it can be seen that by setting ethylene carbonate in the range of 0% by mass to 43% by mass, the quick charge characteristics are excellent. On the other hand, in Comparative Example 4 having a large ethylene carbonate content, the time required for charging increased as the capacity increased due to an increase in the dielectric constant.
As described above, from the results shown in Tables 4 to 6 and FIGS. 11 to 13, by setting the content of ethylene carbonate to a preferred range (0 to 43 mass%) of the present application, the internal resistance is small and the charging time is It can be seen that a short electrochemical cell can be provided.

前記構成の電気化学セルを作製する場合、支持塩として25質量%のSBP・BF4(5−アゾニアスピロ[4.4]ノナン テトラフルホロボラート)を用い、非水溶媒としてプロピレンカーボネート(PC)とエチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)の混合液を以下の割合で混合し、混合電解液として用いた。
混合の割合は、電解液7全体の質量に対し25質量%の支持塩、残部溶媒の組成であり、溶媒としてPC:EC:DMC=39質量%:32質量%:29質量%の割合で混合した溶媒を用いた電気化学セルを実施例9として用いた。
支持塩を前記同等組成比、溶媒としてPC:EC:DMC=32質量%:23質量%:45質量%の割合で混合した溶媒を用いた電気化学セルを実施例10として用いた。
支持塩を前記同等組成比、溶媒としてPC:EC:DMC=44質量%:36質量%:20質量%の割合で混合した溶媒を用いた電気化学セルを実施例11として用いた。
支持塩を前記同等組成比、溶媒としてPC:EC:DMC=34質量%:28質量%:38質量%の割合で混合した溶媒を用いた電気化学セルを実施例12として用いた。
支持塩を前記同等組成比、溶媒としてPC:EC:DMC=47質量%:43質量%:10質量%の割合で混合した溶媒を用いた電気化学セルを比較例5として用いた。
支持塩を前記同等組成比、溶媒としてPC:EC:DMC=29質量%:21質量%:50質量%の割合で混合した溶媒を用いた電気化学セルを比較例6として用いた。
When the electrochemical cell having the above-described structure is prepared, 25% by mass of SBP · BF4 (5-azoniaspiro [4.4] nonane tetrafluoroborate) is used as a supporting salt, and propylene carbonate (PC) is used as a nonaqueous solvent. A mixed solution of ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC) was mixed at the following ratio and used as a mixed electrolyte.
The mixing ratio is the composition of the supporting salt of 25% by mass and the remaining solvent with respect to the total mass of the electrolyte solution 7. The solvent is PC: EC: DMC = 39% by mass: 32% by mass: 29% by mass. An electrochemical cell using the prepared solvent was used as Example 9.
An electrochemical cell using a solvent in which the supporting salt was mixed at the same composition ratio and PC: EC: DMC = 32 mass%: 23 mass%: 45 mass% as a solvent was used as Example 10.
An electrochemical cell using a solvent in which the supporting salt was mixed at the same composition ratio and in the ratio of PC: EC: DMC = 44% by mass: 36% by mass: 20% by mass was used as Example 11.
An electrochemical cell using a solvent in which the supporting salt was mixed at the same composition ratio and in the ratio of PC: EC: DMC = 34% by mass: 28% by mass: 38% by mass was used as Example 12.
As Comparative Example 5, an electrochemical cell using a solvent in which the supporting salt was mixed at the same composition ratio and the solvent was PC: EC: DMC = 47% by mass: 43% by mass: 10% by mass was used.
As Comparative Example 6, an electrochemical cell using a solvent in which the supporting salt was mixed at the same composition ratio and the solvent was PC: EC: DMC = 29 mass%: 21 mass%: 50 mass% was used.

各実施例及び比較例の電気化学セルについてリフローはんだ後の内部抵抗(Ω)を測定した。その結果を以下の表7と図14に記載する。   The internal resistance (Ω) after reflow soldering was measured for the electrochemical cells of each Example and Comparative Example. The results are shown in Table 7 below and FIG.

Figure 2017028275
Figure 2017028275

表7と図14に示すように本願の好ましい範囲(16〜48質量%)よりジメチルカーボネートの少ない比較例5は粘性が増大し、抵抗が増大した。また、ジメチルカーボネートの多い比較例6でも、内部抵抗が大きな値となった。これはリッド10をシーム溶接する際に、溶接熱による溶媒蒸発の影響が大きいことによるものである。   As shown in Table 7 and FIG. 14, in Comparative Example 5 having less dimethyl carbonate than the preferred range (16 to 48% by mass) of the present application, the viscosity increased and the resistance increased. Further, in Comparative Example 6 having a large amount of dimethyl carbonate, the internal resistance was a large value. This is because when the lid 10 is seam welded, the influence of solvent evaporation due to welding heat is large.

各実施例及び比較例と同等構造の電気化学セルを用い、リフローはんだテスト後の放電時間(sec)を計測した。その結果を以下の表8と図15に示す。
充電条件として、各実施例及び比較例の電気化学セルは充電電圧2.5V/充電電流10mAで10分間充電後、放電電流1mA、放電終止電圧1.4Vの条件にてリフローはんだテスト後の放電時間(sec)を計測した。
Using an electrochemical cell having the same structure as each example and comparative example, the discharge time (sec) after the reflow solder test was measured. The results are shown in Table 8 below and FIG.
As charging conditions, the electrochemical cells of each Example and Comparative Example were charged after charging for 10 minutes at a charging voltage of 2.5 V / charging current of 10 mA, and then discharged after a reflow solder test under the conditions of a discharging current of 1 mA and a discharge end voltage of 1.4 V. Time (sec) was measured.

Figure 2017028275
Figure 2017028275

表8と図15に示すように、ジメチルカーボネートの含有量が本願の好ましい範囲(16〜48質量%)であれば、容量の変化が少ない電気化学セルとなった。これに対し、ジメチルカーボネートの多い比較例6は、電解液の誘電率減少に伴い容量が小さい値となった。   As shown in Table 8 and FIG. 15, when the content of dimethyl carbonate was within the preferred range of the present application (16 to 48% by mass), an electrochemical cell with little change in capacity was obtained. On the other hand, Comparative Example 6 with a large amount of dimethyl carbonate had a smaller capacity as the dielectric constant of the electrolyte decreased.

各実施例及び比較例と同等構造の電気化学セルを用い、2.5Vに達するまでの充電時間を測定した。充電電流を100μAに設定した場合について試験した。その結果を以下の表9と図16に示す。   Using an electrochemical cell having the same structure as each example and comparative example, the charging time until reaching 2.5 V was measured. The case where the charging current was set to 100 μA was tested. The results are shown in Table 9 below and FIG.

Figure 2017028275
Figure 2017028275

表9と図16に示す結果から、ジメチルカーボネートの含有量が本願の好ましい範囲(16〜48質量%)であれば、他の実施例と同等の充電時間となり、急速充電特性に優れていることがわかる。なお、ジメチルカーボネートの含有量の多い比較例6では、表8に示すような容量の減少に伴い、表9に示すように充電に要する時間が減少した。
上記のように、表7〜9及び図14〜16から、ジメチルカーボネートの含有量を本願の好ましい範囲(16〜48質量%)とすることで、内部抵抗の小さな電気化学セルを提供することができる。
From the results shown in Table 9 and FIG. 16, if the content of dimethyl carbonate is within the preferred range of the present application (16 to 48% by mass), the charging time is equivalent to that of the other examples, and the rapid charging characteristics are excellent. I understand. In Comparative Example 6 having a high dimethyl carbonate content, the time required for charging decreased as shown in Table 9 as the capacity decreased as shown in Table 8.
As described above, from Tables 7 to 9 and FIGS. 14 to 16, it is possible to provide an electrochemical cell having a small internal resistance by setting the content of dimethyl carbonate within the preferable range (16 to 48% by mass) of the present application. it can.

<従来塗工電極との対比>
また、シート電極の他の例として実施例13は、20μmの厚みを持つアルミニウム箔からなる集電体表面に、アルミニウム炭化物(Al)で粒子径6μmの活性炭粒子を片面のみ10μmになるように層状に固定した構造のシート電極を用いた。実施例14、比較例7は、20μmの厚みを持つアルミニウム箔からなる集電体表面にアルミニウム炭化物(Al)で炭素粒子からなる片面当りの厚さ1μmの導電粒子層を両面に支持した構造のシート電極(東洋アルミニウム株式会社製トーヤルカーボ(登録商標))を集電体とし、粒子径6μmの活性炭85質量%、導電助剤(ケッチェンブラック、8質量%)及びバインダー(ポリテトラフルロエチレン、7質量%)からなる活物質層をそれぞれ、片面のみに10μm(実施例14)、30μm(比較例7)になるように塗工した。
比較のためにさらに、20μm厚みのアルミニウム集電体上に比較例7と同様の粒子径6μmの活性炭85質量%、導電助剤(ケッチェンブラック、8質量%)及びバインダー(ポリテトラフルオロエチレン、7質量%)からなる厚み30μmの活物質を塗工した従来電極を用いた(比較例8)。これらの実施例及び比較例のシート電極を備えた電気化学セルを作製し、以下の試験に供した。
<Contrast with conventional coated electrode>
As another example of the sheet electrode, in Example 13, activated carbon particles having a particle diameter of 6 μm made of aluminum carbide (Al 4 C 3 ) are formed on the surface of a current collector made of an aluminum foil having a thickness of 20 μm on only one side. Thus, a sheet electrode having a structure fixed in layers was used. In Example 14 and Comparative Example 7, a conductive particle layer having a thickness of 1 μm per side made of carbon particles with aluminum carbide (Al 4 C 3 ) is supported on both surfaces on a current collector surface made of an aluminum foil having a thickness of 20 μm. The sheet electrode (Toyaru Carbo (registered trademark) manufactured by Toyo Aluminum Co., Ltd.) having the above structure is used as a current collector, 85% by mass of activated carbon having a particle diameter of 6 μm, a conductive additive (Ketjen Black, 8% by mass), and a binder (polytetraflur) An active material layer made of (ethylene, 7% by mass) was applied on only one side so as to be 10 μm (Example 14) and 30 μm (Comparative Example 7).
For comparison, 85 mass% activated carbon having a particle diameter of 6 μm, a conductive auxiliary agent (Ketjen black, 8 mass%) and a binder (polytetrafluoroethylene, A conventional electrode coated with an active material having a thickness of 30 μm was used (Comparative Example 8). Electrochemical cells equipped with the sheet electrodes of these examples and comparative examples were prepared and subjected to the following tests.

各実施例及び比較例の電気化学セルについて、リフローはんだに対する耐性も考慮し、電気化学セル全体を260℃に5秒間保持するリフローはんだテストを行い、リフローはんだテスト後に内部抵抗(Ω)を測定した。内部抵抗は交流1kHzにおけるインピーダンス(抵抗)を測定することにより求めた。
また、各実施例及び比較例の電気化学セル対し、先の例と同等のリフローはんだテストを行い、充電電圧2.5V/充電電流10mAで10分間充電後、放電電流1mA、放電終止電圧1.4Vの条件にてリフローはんだテスト後の放電時間(sec)を計測した。
さらに、各実施例及び比較例の電気化学セルについて、先の例と同等のリフローはんだテストを行い、充電電流100μAで2.5Vに達するまでの充電時間を測定した。
これらの結果を以下の表10〜表12、図17〜図19に示す。
For the electrochemical cells of each Example and Comparative Example, the reflow solder test was performed by holding the entire electrochemical cell at 260 ° C. for 5 seconds in consideration of the resistance to reflow solder, and the internal resistance (Ω) was measured after the reflow solder test. . The internal resistance was determined by measuring the impedance (resistance) at an alternating current of 1 kHz.
In addition, the electrochemical cell of each Example and Comparative Example was subjected to a reflow solder test equivalent to the previous example, and after charging for 10 minutes at a charging voltage of 2.5 V / charging current of 10 mA, a discharging current of 1 mA and a discharging end voltage of 1. The discharge time (sec) after the reflow solder test was measured under the condition of 4V.
Furthermore, about the electrochemical cell of each Example and the comparative example, the reflow soldering test equivalent to the previous example was done, and the charging time until it reached 2.5V with a charging current of 100 μA was measured.
These results are shown in Tables 10 to 12 and FIGS.

Figure 2017028275
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表10と図17に示す結果から、実施例1、13、14、比較例7に示すような電極及び電解液とすることで、比較例8に示す従来の電極に対し、リフロー後の抵抗の上昇を抑制することができる。つまり、これら酸化チタン粒子層を固定した構造のシート電極あるいは、アルミニウム炭化物(Al)で炭素材料を固定した構造のシート電極を備えた電気化学セルは、リフローはんだによる加熱環境に晒されたとしても、比較例8が示す従来塗工電極に比べ内部抵抗の上昇が小さい。 From the results shown in Table 10 and FIG. 17, by using the electrodes and electrolytes as shown in Examples 1, 13, 14 and Comparative Example 7, the resistance after reflowing was compared with the conventional electrode shown in Comparative Example 8. The rise can be suppressed. That is, an electrochemical cell having a sheet electrode having a structure in which these titanium oxide particle layers are fixed or a sheet electrode having a structure in which a carbon material is fixed with aluminum carbide (Al 4 C 3 ) is exposed to a heating environment by reflow soldering. Even so, the increase in internal resistance is small compared to the conventional coated electrode shown in Comparative Example 8.

また、表11と図18に示す結果から、実施例1、13、14、比較例7に示すような電極及び電解液とすることで、比較例8に示す従来の電極に対し、リフロー後の放電時間(容量)の低下を抑制することができる。つまり、これら酸化チタン粒子層を固定した構造のシート電極あるいは、アルミニウム炭化物(Al)で炭素材料を固定した構造のシート電極を備えた電気化学セルは、リフローはんだの加熱環境に晒されたとしても、放電時間の減少が小さく、容量劣化が少ない。 Further, from the results shown in Table 11 and FIG. 18, by using the electrodes and electrolytes as shown in Examples 1, 13, 14 and Comparative Example 7, the conventional electrode shown in Comparative Example 8 was reflowed. A decrease in discharge time (capacity) can be suppressed. That is, an electrochemical cell having a sheet electrode having a structure in which these titanium oxide particle layers are fixed or a sheet electrode having a structure in which a carbon material is fixed with aluminum carbide (Al 4 C 3 ) is exposed to a reflow soldering heating environment. Even so, the decrease in discharge time is small and the capacity degradation is small.

さらに、表12と図19に示す結果から、実施例1、13、14、比較例7に示すような電極及び電解液とすることで、比較例8に示す従来の電極に対し、リフロー後の充電時間の低下を抑制することができる。   Furthermore, from the results shown in Table 12 and FIG. 19, the electrodes and electrolytes shown in Examples 1, 13, and 14 and Comparative Example 7 were used, so that the conventional electrode shown in Comparative Example 8 was reflowed. A decrease in charging time can be suppressed.

一方、実施例1に示すように、酸化チタン粒子層を固定した構造のシート電極を備えた電気化学セルは、炭素材料を固定した構造のシート電極を備えた電気化学セル(実施例13、実施例14、比較例7)よりも短時間で昇圧される。また、実施例13、実施例14、比較例7に示すように、導電粒子層内に形成された活物質層の厚みが小さいシート電極であるほど、電気化学セルの昇圧は短時間で成される。   On the other hand, as shown in Example 1, an electrochemical cell including a sheet electrode having a structure in which a titanium oxide particle layer is fixed is an electrochemical cell including a sheet electrode having a structure in which a carbon material is fixed (Example 13, Implementation). The pressure is increased in a shorter time than in Example 14 and Comparative Example 7). Moreover, as shown in Example 13, Example 14, and Comparative Example 7, the electrochemical cell is boosted in a shorter time as the thickness of the active material layer formed in the conductive particle layer is smaller. The

次に、実施例1、13、14、比較例7、8の電気化学セルにおいて、充電電圧の違い(充電した時間の違い)による放電時間の変化を測定した。この測定において、放電電流1mA、終止電圧1.4Vとした。その結果を表13及び図20に示す。
また、実施例1、13、14、比較例7、8の電気化学セルにおいて、充電時間を10000secとしたときの各電気化学セルの放電時間を100とした場合、各電気化学セルの放電時間の相対値について、以下の表14及び図21に示す。
Next, in the electrochemical cells of Examples 1, 13, 14 and Comparative Examples 7 and 8, the change in discharge time due to the difference in charge voltage (difference in charge time) was measured. In this measurement, the discharge current was 1 mA and the final voltage was 1.4V. The results are shown in Table 13 and FIG.
In addition, in the electrochemical cells of Examples 1, 13, 14 and Comparative Examples 7 and 8, when the discharge time of each electrochemical cell when the charge time is 10,000 sec is 100, the discharge time of each electrochemical cell is The relative values are shown in Table 14 below and FIG.

Figure 2017028275
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表13、表14、図20、図21に示す結果から、実施例1に示すように、酸化チタン粒子層を固定した構造のシート電極を備えた電気化学セルは、短時間充電でも放電容量を大きく維持することができる。
これは活性炭よりも容量密度が小さい酸化チタン粒子からなる活物質を用いることに加えて、活物質層等の厚みを従来よりも小さく制御することができるためである。これにより、実施例1の構造を採用することで急速充電特性に特に優れた電気化学セルとすることができることがわかる。
一方、実施例13、14に示すように、導電粒子層を炭素材料で構成したシート電極であっても、導電粒子層の総厚みを小さくすることにより、短時間充電でも放電容量を大きく維持することができる。
これにより、導電粒子層の総厚みを本願の好ましい範囲である15μm以下、より好ましくは10μm以下とするシート電極を用いることでも、急速充電特性に優れる電気化学セルを提供することができる。
From the results shown in Table 13, Table 14, FIG. 20, and FIG. 21, as shown in Example 1, the electrochemical cell including the sheet electrode having a structure in which the titanium oxide particle layer is fixed has a discharge capacity even in a short-time charge. Can be kept large.
This is because, in addition to using an active material made of titanium oxide particles having a smaller capacity density than that of activated carbon, the thickness of the active material layer and the like can be controlled to be smaller than in the past. Thereby, it turns out that it can be set as the electrochemical cell excellent in the quick charge characteristic by employ | adopting the structure of Example 1. FIG.
On the other hand, as shown in Examples 13 and 14, even in the case of a sheet electrode in which the conductive particle layer is made of a carbon material, the discharge capacity is maintained large even during short-time charging by reducing the total thickness of the conductive particle layer. be able to.
Thereby, an electrochemical cell excellent in rapid charge characteristics can be provided even by using a sheet electrode in which the total thickness of the conductive particle layer is 15 μm or less, more preferably 10 μm or less, which is the preferred range of the present application.

1…電気化学セル、2…ベース容器、2a…ベース底部、2b…ベース壁部、2c…ベース内底面、2d…ベース下面、2e…ベース側面、2f…ベース第1底部、2g…ベース第2底部、3…ビア配線、4…接続端子、4b…延設部、5…パッド膜、5a…溶接部分、6…セル要素、7…電解液、8…セルリード、8a…溶接領域、8b…正極セルリード、8c…負極セルリード、9…シールリング、10…リッド、10a…キャビティ型リッド、10b…封止栓、15、16、17…電気化学セル、20…超音波チップ、20a…チップ先端、30…導電粒子層、31…正極集電体、33…介在層(第1の表面部分)、34…第2の表面部分、32…正極体(正極)、35…セパレータ、36…導電粒子、40…導電粒子層、41…負極集電体、42…負極体(負極)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electrochemical cell, 2 ... Base container, 2a ... Base bottom part, 2b ... Base wall part, 2c ... Base bottom face, 2d ... Base bottom face, 2e ... Base side face, 2f ... Base 1st bottom part, 2g ... Base 2nd Bottom part, 3 ... via wiring, 4 ... connecting terminal, 4b ... extension part, 5 ... pad film, 5a ... welded part, 6 ... cell element, 7 ... electrolyte, 8 ... cell lead, 8a ... welded region, 8b ... positive electrode Cell lead, 8c ... Negative electrode cell lead, 9 ... Seal ring, 10 ... Lid, 10a ... Cavity type lid, 10b ... Seal plug, 15, 16, 17 ... Electrochemical cell, 20 ... Ultrasonic tip, 20a ... Tip tip, 30 ... conductive particle layer, 31 ... positive electrode current collector, 33 ... intervening layer (first surface portion), 34 ... second surface portion, 32 ... positive electrode body (positive electrode), 35 ... separator, 36 ... conductive particles, 40 ... conductive particle layer, 41 ... negative electrode Collector, 42 ... negative electrode body (negative electrode).

Claims (7)

ベース容器と、前記ベース容器の中に収納されるセル要素と、前記セル要素の延長部である複数のセルリードと、前記ベース容器の内底面に形成された弁金属からなるパッド膜と、前記パッド膜と接続され、かつ前記ベース容器の内底面から下面にかけて形成されたベース内配線と、前記ベース容器を気密に閉じるリッドを少なくとも有する電気化学セルであり、
前記セル要素において正極と負極がセパレータを挟んで配置され、さらに、非水電解液が含有されており、前記正極と負極の少なくとも一方がアルミニウム集電体と、該アルミニウム集電体上にアルミニウムと炭素の化合物により固定された導電粒子を含む総厚み1〜15μmの導電粒子層を含み、
前記非水電解液が、支持塩8〜43質量%、残部溶媒であり、残部溶媒質量比率において、プロピレンカーボネート:26〜57質量%、エチレンカーボネート:0〜43質量%、ジメチルカーボネート:16〜48質量%の組成を有することを特徴とする電気化学セル。
A base container; a cell element housed in the base container; a plurality of cell leads which are extensions of the cell element; a pad film made of a valve metal formed on the inner bottom surface of the base container; and the pad An electrochemical cell having at least a base internal wiring connected to a membrane and formed from an inner bottom surface to a lower surface of the base container, and a lid for hermetically closing the base container;
In the cell element, a positive electrode and a negative electrode are disposed with a separator interposed therebetween, and further, a non-aqueous electrolyte is contained, at least one of the positive electrode and the negative electrode is an aluminum current collector, and aluminum is disposed on the aluminum current collector. Including a conductive particle layer having a total thickness of 1 to 15 μm including conductive particles fixed by a carbon compound;
The non-aqueous electrolyte is a supporting salt of 8 to 43% by mass and the remaining solvent, and in the remaining solvent mass ratio, propylene carbonate: 26 to 57% by mass, ethylene carbonate: 0 to 43% by mass, dimethyl carbonate: 16 to 48%. An electrochemical cell having a composition by mass.
前記リッドが前記ベース容器に溶接されてなることを特徴とする請求項1に記載の電気化学セル。   The electrochemical cell according to claim 1, wherein the lid is welded to the base container. 前記導電粒子層が前記アルミニウムと炭素の化合物により固定された弁金属の酸化物の導電粒子を含むことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電気化学セル。   3. The electrochemical cell according to claim 1, wherein the conductive particle layer includes conductive particles of valve metal oxide fixed by the compound of aluminum and carbon. 4. 前記導電粒子層が酸化チタン粒子の層であることを特徴とする請求項3に記載の電気化学セル。   The electrochemical cell according to claim 3, wherein the conductive particle layer is a layer of titanium oxide particles. 前記アルミニウム集電体の表面部分に前記アルミニウムと炭素の化合物を含む介在層が形成され、前記介在層から外側に向かって延在する第2の表面部分が形成され、該第2の表面部分に固定している複数の導電粒子を含む前記導電粒子層が形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の電気化学セル。   An intervening layer containing the aluminum and carbon compound is formed on the surface portion of the aluminum current collector, a second surface portion extending outward from the intervening layer is formed, and the second surface portion The electrochemical cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the conductive particle layer including a plurality of fixed conductive particles is formed. 前記第2の表面部分に活性炭を含む活物質が固定されてなることを特徴とする請求項5に記載の電気化学セル。   The electrochemical cell according to claim 5, wherein an active material containing activated carbon is fixed to the second surface portion. 前記支持塩が、4級アンモニウム塩または4級ホスホニウム塩であることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の電気化学セル。   The electrochemical cell according to any one of claims 1 to 6, wherein the supporting salt is a quaternary ammonium salt or a quaternary phosphonium salt.
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