JP4344556B2 - 電池用ケースおよび電池 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話などの通信機器に用いられ、実装性に優れるとともに電解液の漏れを有効に防止できる薄型の電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、携帯電話や携帯型コンピュータ、カメラ一体型ビデオテープレコーダー等に代表される携帯機器が目覚しく発達するとともに、より一層の小型化、軽量化が求められる傾向にある。そして、これらの携帯機器の電源としての電池の需要も増加の一途をたどるとともに、電池のエネルギー密度を高めることによる小型軽量化の研究が活発に行われている。特に、リチウム電池は、原子量が小さくかつイオン化エネルギーが大きなリチウムを用いる電池であることから、高エネルギー密度を得ることができて小型軽量化が図れ、さらに再充電が可能な電池とできることより盛んに研究され、現在に至っては携帯機器の電源をはじめとする広範囲な用途に用いられるようになってきた。
【0003】
また、電池には、大きく分けて円筒型と角型があり、その構造は正極と負極とを絶縁シートから成るセパレータを介して金属製の電槽缶内に挿着し、そこに有機電解液が注入されて封口された構造とされている。
【0004】
リチウム電池の正極には、例えば金属酸化物を正極活物質としてこれに導電材を添加したものが一般的に使用される。この正極活物質としては例えばコバルト酸リチウム(LiCoO2)やマンガン酸リチウム(LiMn2O4)などが使用され、また、導電材としては例えばアセチレンブラック(AB)や黒鉛などが使用される。電池の負極には、チタン酸リチウム(Li4Ti5O12)などのリチウムチタン複合酸化物やグラファイトまたは非晶質炭素などの活物質を樹脂で固めたものが一般的に使用される。
【0005】
リチウム電池においては、このLiCoO2やLiMn2O4などから成る正極活物質の充放電電圧が約4Vであり、これに対して炭素材料などからなる負極活物質の充放電電圧は0V付近であることから、これらの正極活物質と負極活物質と電解液とを組み合わせることによって約3.5Vの高放電電圧を達成している。
【0006】
電池の正極は上記活物質に上記導電材を加え、さらにポリテトラフルオロエチレンやポリフッ化ビニリデンなどのバインダを添加、混合してスラリー状となし、これを周知のドクターブレード法を用いてシート状に成形し、ついでこのシートを例えば円形状に裁断して作製される。
【0007】
また負極は上記活物質に、正極と同様にポリテトラフルオロエチレンやポリフッ化ビニリデンなどのバインダを添加、混合してスラリー状となし、これを周知のドクターブレード法を用いてシート状に成形し、ついでこのシートを例えば円形状に裁断して作製される。
【0008】
そして、このようにして作製された正極および負極をその間に耐熱温度が約150℃のポリオレフィン繊維製の不織布やポリオレフィン製の微多孔膜などからなるセパレータを介して電槽缶内に収容し、電解液を注入して電池が得られる。
【0009】
そして、このようにして作製される電池をさらに小型化、高密度化するために、図5に示すコイン型の電池Aが開発されている。
【0010】
この従来の電池Aは、円板状の正極11bを備えた例えばステンレスからなる正極缶11と、円板状の負極12bを備えた例えばステンレスからなる負極缶12とを電解液を含浸させたセパレータ14を介して対置させ、ついで例えば絶縁性のポリプロピレン樹脂からなるガスケット15を介して正極缶11の周囲と負極缶12の周囲とをかしめるようにして一体に結合させた電槽缶構造とされている。正極11bおよび負極12bにおける充放電は正極缶11および負極缶12に取着した外部接続端子部材を介して行われる(例えば、下記の特許文献1,2参照)。
【0011】
【特許文献1】
特開2000−106195号公報(第6−12頁、図1)
【0012】
【特許文献2】
特開2002−198019号公報(第3−4頁、図1)
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1,2に示されるような従来の電池Aは、長期間に亘って温度差が百数十度という温度サイクル試験(例えば−40℃〜85℃)に曝されると、例えばポリプロピレン樹脂からなるガスケット15と正極缶11と負極缶12との熱膨張率の差によりガスケット15を介して正極缶11および負極缶12の周囲をかしめた電槽缶の結合部位に隙間が生じて電解液が漏れ出す場合が有り、これにより電池Aの電池性能を劣化させたり、さらに漏れ出た電解液により外部電気回路基板上の銅(Cu)配線が腐食して断線するといった不具合を発生させたり、あるいは、この隙間から水分が電池A内部に侵入して電池性能を劣化させたりするという不具合が発生していた。
【0014】
さらに、従来の電池Aでは、電解液を正極缶11と負極缶12との内部に封入するに際して気泡が内部に残留し、この気泡が上記の温度サイクル試験に曝された場合に熱膨張と熱収縮を繰り返すことによってかしめて結合させた部位付近における上記隙間の発生を助長し、その結果、電解液漏れや水分の浸入によって電池性能をさらに劣化させていた。
【0015】
また、従来の電池Aは、充放電を行なうために、上下に外部接続端子部材を接続してこの外部接続端子部材を外部電気回路基板に接続しなければならず、外部電気回路基板への接続が繁雑であるという問題点を有していた。
【0016】
従って、本発明は上記問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、外部電気回路基板への接続が容易で量産性に優れるとともに、長期間の使用により電槽缶の結合部位に隙間が生じることにより電解液が漏れ出して電池性能を劣化させたり、漏出した電解液により外部電気回路基板が損傷を受けたりすることがなく、電解液を長期間にわたって良好に保持し電池性能が劣化しない電池用ケースおよび電池を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明の電池用ケースは、上面の中央部に直方体状の凹部が形成され、該凹部の内側面と底面との間に段差が形成されており、下面に第一の導体層および第二の導体層が互いに独立して設けられたセラミック基体と、前記段差の上面に形成された第一のメタライズ層と、前記凹部の底面に形成された第二のメタライズ層と、前記第一のメタライズ層から前記セラミック基体の外面にかけて形成された第一の接続導体と、前記第二のメタライズ層から前記セラミック基体の外面にかけて形成された第二の接続導体とを具備しており、前記第一の接続導体は、前記凹部の内側面と交差する部位が第一のセラミック層に覆われており、前記第二の接続導体は、前記凹部の内側面と交差する部位が第二のセラミック層に覆われており、前記第一のメタライズ層および前記第一の接続導体の前記凹部の内側の部位と、前記第二のメタライズ層および前記第二の接続導体の前記凹部の内側の部位とがアルミニウム層に覆われていることを特徴とするものである。
【0018】
本発明の電池用ケースは、上面の中央部に直方体状の凹部が形成され、この凹部の内側面と底面との間に段差が形成されており、下面に第一の導体層および第二の導体層が互いに独立して設けられたセラミック基体と、段差の上面に形成された第一のメタライズ層と、凹部の底面に形成された第二のメタライズ層と、第一のメタライズ層からセラミック基体の外面にかけて形成された第一の接続導体と、第二のメタライズ層からセラミック基体の外面にかけて形成された第二の接続導体とを具備しており、第一の接続導体は、凹部の内側面と交差する部位が第一のセラミック層に覆われており、第二の接続導体は、凹部の内側面と交差する部位が第二のセラミック層に覆われており、第一のメタライズ層および第一の接続導体の凹部の内側の部位と、第二のメタライズ層および第二の接続導体の凹部の内側の部位とがアルミニウム層に覆われていることから、気密性に優れるとともに耐熱性に優れるセラミック基体によって電解液が収容されているため、温度サイクル試験に曝された場合でもセラミック基体に隙間が生じて電解液が漏れることはない。また、セラミック基体によって気密性が良好に維持されるので、電池性能を劣化させる水分や酸素等が外部から電解液中に侵入するのを有効に抑制することができる。
【0019】
また、セラミック基体は有機溶剤や酸等を含む電解液に侵され難く、電解液中にセラミック基体から溶け出した不純物が混入しないので電解液を劣化させない。このため、電池性能を良好に維持することができる。
【0020】
さらに、電池の正負電極板にそれぞれ接続される第一および第二のメタライズ層に、それぞれ電気的に接続される第一および第二の導体層をともにセラミック基体の下面に設けることによって、外部接続端子部材等を用いることなく外部電気回路基板の表面の配線導体に表面実装によって容易に接続することが可能となり、量産性に優れたものとなる。
【0021】
さらに、本発明の電池用ケースは、第一の接続導体は、凹部の内側面と交差する部位が第一のセラミック層に覆われており、第二の接続導体は、凹部の内側面と交差する部位が第二のセラミック層に覆われており、第一のメタライズ層および第一の接続導体の凹部の内側の部位と、第二のメタライズ層および第二の接続導体の凹部の内側の部位とがアルミニウム層に覆われていることから、第一および第二のメタライズ層が電解液に曝されることがないので電解液によって腐食されることがなく、電解液中にメタライズ層の成分が溶出することがない。従って、電解液を長期間にわたって良好に保持できる電池用ケースとすることができる。
【0022】
また、本発明の電池は、上記本発明の電池用ケースと、前記第二のメタライズ層にこれを覆って接続された正電極板と、該正電極板の上面に電解液を含浸した絶縁シートを介して密着されているとともに一端部が前記第一のメタライズ層にこれを覆って電気的に接続された負電極板と、前記セラミック基体の上面に前記凹部を覆って取着された蓋体とを具備していることを特徴とするものである。
【0023】
本発明の電池は、上記本発明の電池用ケースを具備しているので、気密信頼性が高く、電解液中に不純物がほとんど溶出することのない安定した充放電が行なえるものとなる。
【0024】
【発明の実施の形態】
本発明の電池用ケースについて以下に詳細に説明する。図1は本発明の電池用ケースの実施の形態の一例を示し、(a)は本発明の電池用ケースの断面図であり、(b)は電池用ケースを下面側から見た斜視図である。また、図2は図1の電池用ケースの要部拡大断面図であり、(a)は凹部の内側面と底面との間に形成された段差の上面付近の拡大断面図であり、(b)は凹部の段差が形成された面と反対側の面の凹部底面付近の拡大断面図である。
【0025】
これらの図において、1はセラミック基体、1aはセラミック基体1の上面の中央部に直方体状に形成された凹部、1bはセラミック基体1の側壁、1cは凹部1aの底面に形成された第二のメタライズ層、1d−Aは凹部1aの内側面と底面との間に形成された段差、1d−Bは段差1d−Aの上面に形成された第一のメタライズ層、3aは第一の接続導体、3bは第二の接続導体、4aは第一のセラミック層、4bは第二のセラミック層である。また、5aはセラミック基体1の外側面に上下方向に形成された第一の溝の内面に形成され、第一の導体層3aと接続された第一の側面導体(いわゆるキャスタレーション導体)、5bは同様にしてセラミック基体1の外側面に上下方向に形成された第二の溝の内面に形成され、第二の導体層3bと接続された第二の側面導体(いわゆるキャスタレーション導体)、6は金属めっき層、7はアルミニウム層、Eは第一の接続導体3aと凹部1aの内側面とが交差する第一の交差部位、Fは第二の接続導体3bと凹部1aの内側面とが交差する第二の交差部位、Bは電池用ケースである。なお、それぞれの図において同一の部位を示す符号には同じ符号を付している。
【0026】
本発明の電池用ケースBは、セラミック基体1の上面の中央部に直方体状の凹部1aが形成され、この凹部1aの内側面と底面との間に段差1d−Aが形成されており、下面に第一の導体層Dおよび第二の導体層Cが互いに独立して設けられている。
【0027】
また、段差1d−Aの上面には第一のメタライズ層1d−Bが形成されており、凹部1aの底面には第二のメタライズ層1cが形成されている。さらに、第一のメタライズ層1d−Bから第一の導体層Dにかけて、および第二のメタライズ層1cから第二の導体層Cにかけてそれぞれ第一および第二の接続導体3a,3bならびに第一および第二の側面導体5a,5bによって電気的に接続されている。
【0028】
このようなセラミックス基体1は、アルミナ(Al2O3)質焼結体やムライト(3Al2O3・2SiO2)質焼結体,窒化アルミニウム(AlN)質焼結体,ガラスセラミックス等のセラミックスから成り、例えばセラミック基体1がアルミナ質焼結体から成る場合、以下のようにして作製される。すなわち、酸化アルミニウム(Al2O3),酸化珪素(SiO2),酸化マグネシウム(MgO),酸化カルシウム(CaO)等の原料粉末に適当な有機バインダ,溶剤等を添加混合してスラリー状の絶縁ペーストと成す。この絶縁ペーストをドクターブレード法やカレンダーロール法によってセラミックグリーンシート(以下、グリーンシートとも称す)と成し、所要の大きさに切断する。次に、その中から選ばれた複数のグリーンシートにおいて凹部1a、段差1d−A等を形成するために適当な打抜き加工を施す。
【0029】
そして、これらのグリーンシートにタングステン(W)等の金属粉末を主成分とする金属ペーストを所定の部分に印刷塗布して第一および第二のメタライズ層1d−B,1c、第一および第二の接続導体3a,3b、第一および第二の導体層D,Cとなる金属ペースト層を形成し、次いでセラミック層4a,4bとなる絶縁ペーストを第一および第二の接続導体3a,3bとなる金属ペースト層表面の第一および第二の交差部位E,Fにスクリーン印刷法等で印刷する。そして、これらの金属ペースト層や絶縁ペースト層を形成したグリーンシートを積層し、セラミック基体1の外側面に第一および第二の側面導体5a,5bとなる金属ペースト層を形成した後、約1600℃の温度で焼成することによってセラミック基体1が作製される。
【0030】
セラミック基体1は有機溶剤や酸等を含む電解液B−4に侵され難く、従って電解液B−4中にセラミック基体1から溶け出した不純物が混入して電解液B−4を劣化させることがない。このため電池性能を良好に維持することができる電池用ケースBを得ることができる。また、セラミック基体1をAlN質焼結体から成るものとした場合には、作動時の熱を効率よく外部に放散させることができるので、電解液B−4が熱変性することがほとんど無く、信頼性の高い電池用ケースBとすることができる。
【0031】
また、気密性に優れるとともに耐熱性に優れるセラミック基体1によって電解液B−4が収容されているため、温度サイクル試験に曝された場合でもセラミック基体1に隙間が生じて電解液B−4が漏れることはない。また、セラミック基体1によって気密性が良好に維持されるので、電池性能を劣化させる水分や酸素等が外部から電解液B−4中に浸入するのを有効に抑制することができる。
【0032】
そして、このようにして作製されたセラミック基体1に形成されたこれらの第一および第二のメタライズ層1d−B,1c、第一および第二の接続導体3a,3b、第一および第二の側面導体5a,5b、第一および第二の導体層D,Cの露出した表面には、耐食性に優れかつ半田との濡れ性に優れる金属、具体的には厚さ1〜12μmのニッケル(Ni)層および厚さ0.3〜5μmの金(Au)層からなる金属めっき層をめっき法等により順次被着させてもよい。
【0033】
特に電池用ケースBの内部に形成された第一および第二のメタライズ層1d−B,1cの表面に被着されたAuめっき層は酸性の電解液B−4に侵されにくい性質を有しているので、充放電による電圧で容易に第一および第二のメタライズ層1d−B,1cの金属主成分であるW等が電解液B−4中に溶出するのを有効に抑制する作用をなす。また、第一および第二の導体層D,Cに被着されたNiおよびAuめっき層は半田との濡れ性を良くする作用をなすので、外部電気回路基板(図示せず)の表面の配線導体との接合強度がより強固なものとなる。
【0034】
このように第一および第二の導体層D,Cが外部電気回路基板の表面の配線導体に半田を介して直接接合されるようにできることから、本発明の電池用ケースBによれば、外部接続端子部材等を用いることなく外部電気回路基板の表面の配線導体に表面実装によって容易に接続することが可能となり、量産性に優れたものとなる。
【0035】
Ni層の厚さが1μm未満であれば、メタライズから成る各導体の酸化腐蝕を防止したり各導体から金属成分が溶出したりするのを有効に抑制するのが困難になって電池性能が劣化し易く成る。また、Ni層の厚さが12μmを超えると、めっき形成に多大の時間がかかることになり量産性が低下し易くなるとともに電気抵抗が大きくなり易い。
【0036】
また、Au層の厚さが0.3μm未満であれば、均一な厚さのAu層を形成するのが困難となり、Au層がきわめて薄い部位やあるいはAu層が形成されていない部位が生じ易く、酸化腐食の防止効果や半田との濡れ性が低下し易くなる。またAu層の厚さが5μmを超えると、めっき形成に多大の時間がかかることになり量産性が低下し易くなる。
【0037】
さらに、第一のメタライズ層1d−Bおよび第一の接続導体3aの凹部1aの内側1aの部位ならびに第二のメタライズ層1cおよび第二の接続導体3bの凹部1aの内側の部位を、周知のスパッタリング法等によりアルミニウム層7で覆うことにより本発明の電池用ケースBが得られる。
【0038】
アルミニウム層7は、電解液B−4に腐食されにくいことから、アルミニウム層7は下層の第一および第二のメタライズ層1d−B,1cを保護し、これらが電解液B−4によって腐食されるのを防止する作用をなす。
【0039】
このアルミニウム層7はそれぞれ段差1d−Aの上面におけるセラミック表面,第一のメタライズ層1d−B,第一の接続導体3a,第一のセラミック層4aを覆うように形成され、第二のメタライズ層1c,第二の接続導体3b,第二のセラミック層4bおよび凹部1aの底面のこれら第二のメタライズ層1cおよび第二の導体層3bの周辺を覆うように形成されるのが好ましい。このように覆うことにより、アルミニウム層7が第一のメタライズ層1d−Bおよび第一の接続導体3aならびに第二のメタライズ層1cおよび第二の接続導体3bの位置よりずれて形成されても完全にこれら第一および第二のメタライズ層1d−B,1cおよび第一および第二の導体層3a,3bを覆うことができ、電解液B−4によるこれら第一および第二のメタライズ層1d−B,1cおよび第一および第二の導体層3a,3bの腐食を防止することができる。
【0040】
ここで、図4(a),図4(b)に示すように、段差1d−Aとなるグリーンシートおよび凹部1aの底面となるグリーンシートの上に側壁1bとなるグリーンシートを積層したときに、段差1d−Aとなるグリーンシートおよび凹部1aの底面となるグリーンシートの側壁1bとなるグリーンシートと接触する面が、積層するときの圧力により下方に押されて変形し、その上に形成された第一のメタライズ層1d−Bおよび第一の接続導体3aならびに第二のメタライズ層1cおよび第二の接続導体3bも同じように変形する。このように変形すると、これら第一および第二のメタライズ層1d−B,1cおよび第一および第二の導体層3a,3bの第一および第二の交差部位E,Fにめっき層やアルミニウム層7を形成することが困難となり、第一および第二の交差部位E,Fにおいて電解液B−4によって第一および第二のメタライズ層1d−B,1cおよび第一および第二の導体層3a,3bが腐食される場合がある。
【0041】
本発明の電池用ケースBによれば、第一の接続導体3aは、凹部1aの内側面と交差する第一の交差部位Eが第一のセラミック層4aに覆われており、第二の接続導体3bは、凹部1aの内側面と交差する第二の交差部位Fが第二のセラミック層4bに覆われているので、第一および第二の交差部位E,Fにおける第一のメタライズ層1d−Bおよび第一の接続導体3aならびに第二のメタライズ層1cおよび第二の接続導体3bが、電解液B−4によって腐食されることがない。
【0042】
次に、本発明の電池について以下に詳細に説明する。図3は本発明の電池の実施の形態の一例を示す断面図であり、B−1は正電極板、B−2は負電極板、B−3は絶縁シート、B−4は電解液、2は蓋体、Gは電池である。なお、図1、図2と同じ部位には同じ符号を付している。
【0043】
本発明の電池Gは、本発明の電池用ケースBと、第二のメタライズ層1cにこれを覆って接続された正電極板B−1と、この正電極板B−1の上面に電解液B−4を含浸した絶縁シートB−3を介して密着されているとともに一端部が第一のメタライズ層1d−Bにこれを覆って電気的に接続された負電極板B−2と、セラミック基体1の上面に凹部1aを覆って取着された蓋体2とを具備している。
【0044】
これにより、本発明の電池Gは上記本発明の電池用ケースBを具備しているので、気密信頼性が高く、電解液B−4中に不純物がほとんど溶出することのない、安定した充放電が行なえる電池Gとすることができる。
【0045】
正電極板B−1は、LiCoO2やLiMn2O4等から成る正極活物質およびアセチレンブラックや黒鉛等の導電材を含む板状やシート状のものであり、また、負電極板B−2はコークスや炭素繊維等の炭素材料から成る負極活物質を含む板状やシート状のものである。
【0046】
正電極板B−1は、上記正極活物質に上記導電材を加えたものにポリテトラフルオロエチレンやポリフッ化ビニリデンなどのバインダを添加、混合してスラリー状となし、これを周知のドクターブレード法を用いてシート状に成形し、ついでこのシートを例えば円形状に裁断して作製される。
【0047】
同様にして負電極板B−2は、上記負極活物質にポリテトラフルオロエチレンやポリフッ化ビニリデンなどのバインダを添加、混合してスラリー状となし、これを周知のドクターブレード法を用いてシート状に成形し、ついでこのシートを例えば円形状に裁断して作製される。
【0048】
また、絶縁シートB−3は、ポリオレフィン繊維製の不織布やポリオレフィン製の微多孔質膜などからなり、電解液B−4が含浸されるとともに正電極板B−1と負電極板B−2との間に配置されることにより、正電極板B−1と負電極板B−2とが直接接触することを防止するとともに正電極板B−1と負電極板B−2との間の電解液B−4の移動を可能として電流が流れることを可能とする。
【0049】
蓋体2は、アルミナ質焼結体等から成り、蓋体2の下面のセラミック基体1と接合される部位にメタライズ層を形成しておき、また、セラミック基体1の上面の凹部1aの周囲にもメタライズ層を形成しておき、これらのメタライズ層同士を半田等のロウ材でセラミック基体1の上面に凹部1aを覆って取着されることによって、セラミック基体1の凹部1aを気密に保つ。
【0050】
また、本発明においてセラミック基体1の側面や底面、あるいは蓋体2に、貫通孔1eを形成しておくとよい。これにより、電解液B−4を電池用ケースB内に注入する際、貫通孔1eから電解液B−4を注入することが容易となる。また、貫通孔1eより電解液B−4を注入することにより電解液B−4の注入スピードや注入量の調整が容易となり、電池用ケースB内部に大きな気泡を発生させることはない。これによって内部に気泡が残留して、その気泡が熱膨張することによって電池用ケースBに大きな圧力が加わることを抑制できるので、電池用ケースBにクラックが発生することを有効に防止できる。
【0051】
電解液B−4は、湿気をほとんど含まない例えばアルゴン(Ar)ガスを充填した容器内で例えばシリンジなどの注入手段を用いて貫通孔1eから電池Gの内部に注入される。そして、注入後に例えばポリプロピレン樹脂などの電解液B−4に対して侵され難い樹脂を封止材Hとして貫通孔1eに充填することにより、電池Gの内部を気密に封止することができる。
【0052】
電解液B−4を注入するに際しては、貫通孔1eが設けられた面を上にすると、電池用ケースBの内部に気泡が取り残されることがなく、また歩留り良く生産することができる。
【0053】
電解液B−4は、例えば四フッ化ホウ酸リチウム等のリチウム塩や塩酸,硫酸,硝酸等の酸をジメトキシエタンやプロピレンカーボネート等の有機溶媒に溶解したものが用いられる。
【0054】
このような電解液B−4は、腐食性や溶解性の高いものであるが、本発明の電池Gによれば、セラミック基体1は有機溶剤や酸等を含む電解液B−4に侵され難く、また、電解液B−4中に電池用ケースBから溶け出した不純物が混入して電解液B−4を劣化させることもなく、電池性能を良好に維持することができる。
【0055】
また、従来用いられていた金属製の電漕缶では図4に示すように正極缶11と負極缶12との周囲をポリプロピレン樹脂等から成るガスケット15を介してかしめることによって一体化しており、このかしめた部位があるために従来の電池Gでは正極缶11と負極缶12とセパレータ14とを合わせたかしめ部に2mm前後の寸法が必要であったのに対して、本発明によれば、かしめ部がないために電池Gの外形を小さくすることができ、携帯機器の小型化に大きく寄与できるものとなる。
【0056】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更は可能である。例えば、1つの凹部1aを有する電池用ケースBを用いた電池Gについて説明したが、複数の凹部1aを有する電池用ケースBとしてもよく、その場合、蓋体2は各凹部1aをすべて覆うように取着される1枚の蓋体2とするか、またはそれぞれの凹部1aを覆うように複数の蓋体2が取着されるようにすればよい。このように複数の凹部1aを有する電池用ケースBを用いる場合には、それぞれの凹部1aに作製された電池Gを並列接続することにより高容量の電池Gとすることができ、直列接続することにより高電圧を供給することができる電池Gとすることができる。
【0057】
【発明の効果】
本発明の電池用ケースは、上面の中央部に直方体状の凹部が形成され、この凹部の内側面と底面との間に段差が形成されており、下面に第一の導体層および第二の導体層が互いに独立して設けられたセラミック基体と、段差の上面に形成された第一のメタライズ層と、凹部の底面に形成された第二のメタライズ層と、第一のメタライズ層からセラミック基体の外面にかけて形成された第一の接続導体と、第二のメタライズ層からセラミック基体の外面にかけて形成された第二の接続導体とを具備しており、第一の接続導体は、凹部の内側面と交差する部位が第一のセラミック層に覆われており、第二の接続導体は、凹部の内側面と交差する部位が第二のセラミック層に覆われており、第一のメタライズ層および第一の接続導体の凹部の内側の部位と、第二のメタライズ層および第二の接続導体の凹部の内側の部位とがアルミニウム層に覆われていることから、気密性に優れるとともに耐熱性に優れるセラミック基体によって電解液が収容されているため、温度サイクル試験に曝された場合でもセラミック基体に隙間が生じて電解液が漏れることはない。また、セラミック基体によって気密性が良好に維持されるので、電池性能を劣化させる水分や酸素等が外部から電解液中に侵入するのを有効に抑制することができる。
【0058】
また、セラミック基体は有機溶剤や酸等を含む電解液に侵され難く、電解液中にセラミック基体から溶け出した不純物が混入しないので電解液を劣化させない。このため、電池性能を良好に維持することができる。
【0059】
さらに、電池の正負電極板にそれぞれ接続される第一および第二のメタライズ層に、それぞれ電気的に接続される第一および第二の導体層をともにセラミック基体の下面に設けることによって、外部接続端子部材等を用いることなく外部電気回路基板の表面の配線導体に表面実装によって容易に接続することが可能となり、量産性に優れたものとなる。
【0060】
さらに、本発明の電池用ケースは、第一の接続導体は、凹部の内側面と交差する部位が第一のセラミック層に覆われており、第二の接続導体は、凹部の内側面と交差する部位が第二のセラミック層に覆われており、第一のメタライズ層および第一の接続導体の凹部の内側の部位と、第二のメタライズ層および第二の接続導体の凹部の内側の部位とがアルミニウム層に覆われていることから、第一および第二のメタライズ層が電解液に曝されることがないので電解液によって腐食されることがなく、電解液中にメタライズ層の成分が溶出することがない。従って、電解液を長期間にわたって良好に保持できる電池用ケースとすることができる。
【0061】
また、本発明の電池は、上記本発明の電池用ケースと、前記第二のメタライズ層にこれを覆って接続された正電極板と、該正電極板の上面に電解液を含浸した絶縁シートを介して密着されているとともに一端部が前記第一のメタライズ層にこれを覆って電気的に接続された負電極板と、前記セラミック基体の上面に前記凹部を覆って取着された蓋体とを具備していることを特徴とするものである。
【0062】
本発明の電池は、上記本発明の電池用ケースを具備しているので、気密信頼性が高く、電解液中に不純物がほとんど溶出することのない、安定した充放電が行なえるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電池用ケースの実施の形態の一例を示し、(a)は電池用ケースの断面図、(b)は電池用ケースを下面側から見た斜視図である。
【図2】図1の電池用ケースの要部拡大断面図であり、(a)は凹部の内側面と底面との間に形成された段差の上面付近の拡大断面図であり、(b)は凹部の段差が形成された面と反対側の面の凹部底面付近の拡大断面図である。
【図3】本発明の電池の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図4】電池用ケースを構成するセラミック積層体の例を示す拡大断面図であり、(a)は段差付近の拡大断面図であり、(b)は凹部の段差が形成された面と反対側の面の凹部底面付近の拡大断面図である。
【図5】従来の電池の例を示す断面図である。
【符号の説明】
1:セラミック基体
1a:凹部
1b:側壁
1c:第二のメタライズ層
1d−A:段差
1d−B:第一のメタライズ層
2:蓋体
3a:第一の接続導体
3b:第二の接続導体
4a:第一のセラミック層
4b:第二のセラミック層
5a:第一の側面導体
5b:第二の側面導体
7:アルミニウム層
B:電池用ケース
B−1:正電極板
B−2:負電極板
B−3:絶縁シート
B−4:電解液
C:第二の導体層
D:第一の導体層
E:第一の交差部位
F:第二の交差部位
G:電池
Claims (2)
- 上面の中央部に直方体状の凹部が形成され、該凹部の内側面上に段差が形成されており、下面に第一の導体層および第二の導体層が互いに独立して設けられたセラミック基体と、
前記段差の上面に形成された第一のメタライズ層と、
前記凹部の底面に形成された第二のメタライズ層と、
前記第一のメタライズ層から前記セラミック基体の外面にかけて形成された第一の接続導体と、
前記第二のメタライズ層から前記セラミック基体の外面にかけて形成された第二の接続導体とを具備しており、
前記第一の接続導体は、前記凹部の内側面と交差する部位が第一のセラミック層に覆われており、
前記第二の接続導体は、前記凹部の内側面と交差する部位が第二のセラミック層に覆われており、
前記第一のメタライズ層および前記第一の接続導体の前記凹部の内側の部位と、前記第二のメタライズ層および前記第二の接続導体の前記凹部の内側の部位とがアルミニウム層に覆われていることを特徴とする電池用ケース。 - 請求項1記載の電池用ケースと、
前記第二のメタライズ層にこれを覆って接続された正電極板と、
該正電極板の上面に電解液を含浸した絶縁シートを介して密着されているとともに一端部が前記第一のメタライズ層にこれを覆って電気的に接続された負電極板と、
前記セラミック基体の上面に前記凹部を覆って取着された蓋体とを具備していることを特徴とする電池。
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