JP5325820B2 - 電気化学デバイス - Google Patents

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Description

本発明は、蓄電素子をパッケージ内に封入した構造を備える電気化学デバイスに関する。
電気二重層キャパシタ等の電気化学デバイスにあっては、フィルムパッケージを用いて薄型化を図ったものが着目されており（特許文献１及び２を参照）、この薄型化に起因して（１）電気化学デバイスを回路基板にリフロー半田付けする要望や（２）電気化学デバイスをＩＣカード内に封入する要望が高まっている。
このフィルムパッケージは、概して、耐熱層とバリア層とヒートシール層とを順に有するラミネートフィルムを用いて作成されている。具体的には、端子が設けられた蓄電素子を用意し、端子の先端部分がフィルム端から突出するように蓄電素子をラミネートフィルムのヒートシール層側に置き、その上にヒートシール層が蓄電素子に向くように別のラミネートフィルムを重ね合わせ、両ラミネートフィルムの周囲を加熱してヒートシール層相互を熱融着して一体化することによって作成されている。また、２枚のラミネートフィルムを重ね合わせるのではなく、１枚のラミネートフィルムを２つ折りにするようにしたフィルムパッケージの作成方法も在る。
ところで、フィルムパッケージを採用した電気化学デバイスを回路基板にリフロー半田付けするときには、回路基板上に該電気化学デバイスを搭載して該回路基板をリフロー炉に投入する手順が一般に採用される。そのため、リフロー半田付けの温度プロファイルに伴った温度上昇が電気化学デバイスに生じて、該電気化学デバイスがリフロー半田付けのピーク温度或いはこれに近い温度まで上昇してしまう。
一方、フィルムパッケージを採用した電気化学デバイスをＩＣカード内に封入するときには、コアシートのデバイス収納部に該電気化学デバイスを収納して該コアシートの上下面それぞれにカバーシートをヒートシールする手順が一般に採用される。そのため、ヒートシールの温度プロファイルに伴った温度上昇が電気化学デバイスに生じて、該電気化学デバイスがヒートシールのピーク温度或いはこれに近い温度まで上昇してしまう。
しかしながら、前記フィルムパッケージに用いられるラミネートフィルムのヒートシール層には、ヒートシールが容易に行えることやヒートシール時にフィルムパッケージに温度上昇を生じないようにするために、ポリプロピレン等の熱可塑性プラスチック、即ち、さほど融点が高くない熱可塑性プラスチックが用いられている。
依って、フィルムパッケージを採用した電気化学デバイスを回路基板にリフロー半田付けする過程やＩＣカード内に封入する過程では、前記温度上昇によって「ヒートシール層相互を熱融着して一体化した部分」に軟化や溶融が生じ易い。また、これら過程では、フィルムパッケージの内圧が電解質の蒸気圧上昇等によって上昇するために、軟化や溶融を生じた部分から電解質やガス等が漏れ出し、該漏出を原因として周囲を汚してしまったり、また、電気化学デバイスの機能が低下してしまったりする等の不具合を生じる恐れがある。
また、フィルムパッケージを採用した電気化学デバイスにあっては、「ヒートシール層相互を熱融着して一体化した部分」を通じて端子の先端部分が外部に導出されているため、電解質やガス等の漏出は「ヒートシール層相互を熱融着して一体化した部分」と端子との界面において生じ易い。
特開２００８−１３５４４３号公報 特開２００５−２５２００３号公報
本発明の目的は、パッケージの薄型化が可能であることは勿論、電気化学デバイスを回路基板にリフロー半田付けする過程やＩＣカード内に封入する過程で該電気化学デバイスに温度上昇を生じても、内部空間内の電解質やガス等が外部に漏出することを確実に防止できる電気化学デバイスを提供することにある。
前記目的を達成するため、本発明は、蓄電素子をパッケージ内に封入した構造を備える電気化学デバイスであって、パッケージは、（１）貫通孔が形成された枠部と該枠部から外側に突出する端子部とを一体に有する第１端子プレートと、（２）貫通孔が形成された枠部と第１端子プレートの端子部とは異なる位置において該枠部から外側に突出する端子部とを一体に有する第２端子プレートと、（３）両端子プレートの貫通孔に対応した貫通孔を有し、且つ、第１端子プレートの枠部の一面と第２端子プレートの枠部の一面との間に介装される枠プレートと、（４）第１端子プレートの枠部の他面を覆って貫通孔を閉塞する第１カバープレートと、（５）第２端子プレートの枠部の他面を覆って貫通孔を閉塞する第２カバープレートとを、第１カバープレート、第１端子プレート、枠プレート、第２端子プレート、第２カバープレートの順序で重ね合わせて互いに向き合う面を結合することによって構成されており、蓄電素子は、両端子プレートの枠部の貫通孔と枠プレートの貫通孔とに基づいて両カバープレート間に形成された内部空間に封入されており、第１端子プレートの端子部の一部分と第２端子プレートの端子部の一部分は、パッケージから外部に露出している。
前記電気化学デバイスにあっては、パッケージが、第１カバープレート、第１端子プレート、枠プレート、第２端子プレート、及び第２カバープレートを同順序で重ね合わせて互いに向き合う面を結合した積層構造を有しており、蓄電素子は、両端子プレートの枠部の貫通孔と枠プレートの貫通孔とに基づいて両カバープレートの間に形成された内部空間に封入されている。
つまり、内部空間は両端子プレートの枠部の貫通孔と枠プレートの貫通孔とを利用して形成されるため、両端子プレートと枠プレートの厚さを薄くしても、蓄電素子を封入するのに十分な内部空間をパッケージ内に形成することができる。しかも、パッケージが積層構造物からなるため、各プレートの厚さを極力薄くしても、所期の剛性をパッケージに確保することができる。これにより、フィルムパッケージを採用した従来の電気化学デバイスに匹敵する薄型化を、前記電気化学デバイスにおいて実現することができる。
また、両端子プレートの枠部と枠プレートは切れ目の無い枠形状をしているため、温度上昇に伴って内部空間の内圧が上昇しても、該枠部と該枠プレートを通じて内部空間内の電解質やガス等が外部に漏出することは無い。これにより、前記電気化学デバイスを回路基板にリフロー半田付けする過程やＩＣカード内に封入する過程で該電気化学デバイスに温度上昇を生じても、内部空間内の電解質やガス等が外部に漏出することを確実に防止することができる。
本発明によれば、パッケージの薄型化が可能であることは勿論、電気化学デバイスを回路基板にリフロー半田付けするときやＩＣカード内に封入するときに該電気化学デバイスに温度上昇を生じても、内部空間内の電解質やガス等が外部に漏出することを確実に防止できる電気化学デバイスを提供することができる。
本発明の前記目的とそれ以外の目的と、構成特徴と、作用効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなる。
図１は本発明の第１実施形態に係る電気化学デバイスの上面図である。 図２は図１のＳ１１−Ｓ１１線に沿う断面図である。 図３は図２のＳ１２−Ｓ１２線に沿う断面図である。 図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は蓄電素子の構成部品の上面図、図４（Ｄ）及び図４（Ｅ）は蓄電素子の作成手順を示す図である。 図５（Ａ）〜図５（Ｅ）はパッケージの構成部品の上面図である。 図６は本発明の第２実施形態に係る電気化学デバイスの上面図である。 図７は図６のＳ２１−Ｓ２１線に沿う断面図である。 図８（Ａ）は本発明の第３実施形態に係る電気化学デバイスを構成する第１端子プレートの上面図、図８（Ｂ）は同第２端子プレートの上面図、図８（Ｃ）は図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示した第１端子プレート及び第２端子プレートを用いて作成された電気化学デバイスの上面図である。 図９（Ａ）は本発明の第４実施形態に係る電気化学デバイスを構成する第１端子プレートの上面図、図９（Ｂ）は同第２端子プレートの上面図、図９（Ｃ）は図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示した第１端子プレート及び第２端子プレートを用いて作成された電気化学デバイスの上面図である。
以下、図面を引用して発明を実施するための形態を説明するが、該説明では図１の左、右、下、上、手前、及び奥をそれぞれ前、後、左、右、上、及び下と称すると共に、他の図のこれらに相当する方向をそれぞれ前、後、左、右、上、及び下と称する。
［第１実施形態］
図１〜図５を引用して、本発明の第１実施形態に係る電気化学デバイスＲＢ１について説明する。この電気化学デバイスＲＢ１は、蓄電素子ＳＤをパッケージＰＡ内に封入した構造を有する。
蓄電素子ＳＤは、図４（Ａ）に示した第１シート（符号無し）と、図４（Ｂ）に示した第２シート（符号無し）と、図４（Ｃ）に示したセパレートシート１１ｅと、から構成されている。
第１シートは、図４（Ａ）に示したように、矩形状の第１集電極層１１ａと、第１集電極層１１ａの前後方向両端縁の左側に該第１集電極層１１ａと一体に、且つ、線対称形に設けられた２つの矩形状のタブ１１ａ１と、第１集電極層１１ａの上面の両タブ１１ａ１を除く領域に形成された矩形状の第１分極性電極層１１ｂと、を有する。
第２シートは、図４（Ｂ）に示したように、矩形状の第２集電極層１１ｃと、第２集電極層１１ｃの前後方向両端縁の右側に該第２集電極層１１ｃと一体に、且つ、線対称形に設けられた矩形状のタブ１１ｃ１と、第２集電極層１１ｃの下面の両タブ１１ｃ１を除く領域に形成された矩形状の第２分極性電極層１１ｄと、を有する。第２集電極層１１ｃとタブ１１ｃ１と第２分極性電極層１１ｄの外形寸法は、第１シートの第１集電極層１１ａとタブ１１ａ１と第１分極性電極層１１ｂの外形寸法と略同じである。この第２シートは、第１シートと同じものを裏返して使用することができる。
セパレートシート１１ｅは、図４（Ｃ）に示したように、第１シートの第１分極性電極層１１ｂ及び第２シートの第２分極性電極層１１ｄの外形寸法よりも大きな外形寸法を有する矩形状を成す。
因みに、第１集電極層１１ａ及び第２集電極層１１ｃはアルミニウムや白金等の導電材から成り、その厚さは５〜５０μｍである。また、第１分極性電極層１１ｂ及び第２分極性電極層１１ｄはＰＡＳ（ポリアセン系有機半導体）や活性炭等の活物質から成り、その厚さは１０〜１００μｍである。さらに、セパレートシート１１ｅはセルロース系フィルムやプラスチック系フィルム等のイオン透過フィルムから成り、その厚さは１０〜５０μｍである。
前記蓄電素子ＳＤを作成するときには、先ず、図４（Ｄ）に示したように、第１シートの第１分極性電極層１１ｂ上にセパートシート１１ｅをその前後左右縁が該第１分極性電極層１１ｂの前後左右縁から突出するように重ね、該セパートシート１１ｅ上に第２シートの第２分極性電極層１１ｄをその前後左右縁が第１分極性電極層１１ｂの前後左右縁に合致するように重ねる。
次に、図４（Ｅ）に示したように、重ね合わせたもの全体を前後方向中央のセンターラインＣＬ（図４（Ｄ）を参照）に沿って折り畳んで、第１集電極層１１ａの２つのタブ１１ａ１を重ね合わせ、且つ、第２集電極層１１ｃの２つのタブ１１ｃ１を重ね合わせる。
次に、重なり合う２つのタブ１１ａ１をスポット溶接や超音波溶接等の溶接手法により部分的に相互結合し、且つ、重なり合う２つのタブ１１ｃ１をスポット溶接や超音波溶接等の溶接手法により部分的に相互結合する。
作成後の蓄電素子ＳＤは、図２に示したように、最も外側に第１集電極層１１ａが位置し、その内側に第１分極性電極層１１ｂが位置し、その内側にセパートシート１１ｅが位置し、その内側に第２分極性電極層１１ｄが位置し、その内側に第２集電極層１１ａが位置するような積層構造（上下方向では１０層構造）となる。
図２には、各層を図示するために該各層の厚さ及び蓄電素子ＳＤの厚さ（上下寸法）を実際の厚さよりも厚く描いてあるが、先に述べたように各層の厚さは極めて薄いものであるため、実際の蓄電素子ＳＤの全体の厚さは１．０ｍｍにも満たない。また、実際の蓄電素子ＳＤの折り曲げ箇所の形態は各層が１８０度に近い角度で折り曲がった形態となり、タブ１１ａ１及びタブ１１ｃ１の形態は各々が上下方向で近接し、且つ、折れ曲がりを殆ど有しない形態となる。
パッケージＰＡは、図５（Ａ）に示した第１端子プレート１２と、図５（Ｂ）に示した第２端子プレート１３と、図５（Ｃ）に示した枠プレート１４と、図５（Ｄ）に示した第１カバープレート１５と、図５（Ｅ）に示した第２カバープレート１６と、図１〜図３に示した外装材１７と、から構成されている。
第１端子プレート１２は、図５（Ａ）に示したように、略矩形状の貫通孔１２ａ１が中央に形成された矩形枠状の枠部１２ａ（ここでの枠部１２ａは後記タブ接続部１２ｂ及び端子部１２ｃを除いた部分を指す）と、枠部１２ａの内側（貫通孔１２ａ１の前端縁の左側）に該枠部１２ａと一体に設けられた矩形状のタブ接続部１２ｂと、枠部１２ａの前端縁の左側に該前端縁から外側に突出し、且つ、該枠部１２ａと一体に設けられた矩形状の端子部１２ｃと、を有する。枠部１２ａの前後左右部分の幅は全て同じであり、該枠部１２ａとタブ接続部１２ｂと端子部１２ｃの上下面はそれぞれ同一平面にある。
第２端子プレート１３は、図５（Ｂ）に示したように、略矩形状の貫通孔１３ａ１が中央に形成された矩形枠状の枠部１３ａ（ここでの枠部１３ａは後記タブ接続部１３ｂ及び端子部１３ｃを除いた部分を指す）と、枠部１３ａの内側（貫通孔１３ａ１の前端縁の右側）に該枠部１３ａと一体に設けられた矩形状のタブ接続部１３ｂと、枠部１３の前端縁の右側に該前端縁から外側に突出し、且つ、該枠部１３ａと一体に設けられた矩形状の端子部１３ｃと、を有する。枠部１３ａとタブ接続部１３ｂと端子部１３ｃの外形寸法は第１端子プレート１２の枠部１２ａとタブ接続部１２ｂと端子部１２ｃの外形寸法と略同じであり、貫通孔１３ａ１の内形寸法（ここではタブ１３ｂを除いた場合の内形寸法を指す）は第１端子プレート１２の貫通孔１２ａ１の内形寸法（ここではタブ１２ｂを除いた場合の内形寸法を指す）と略同じであり、枠部１３ａの前後左右部分の幅は第１端子プレート１２の枠部１２ａの前後左右部分の幅と略同じである。この第２端子プレート１３は、第１端子プレート１２と同じものを裏返して使用することができる。
枠プレート１４は、図５（Ｃ）に示したように、矩形状の貫通孔１４ａが中央に形成された矩形枠状を成している。枠プレート１４の外形寸法は両端子プレート１２及び１３の枠部１２ａ及び１３ａの外形寸法と略同じであり、貫通孔１４ａの内形寸法は両端子プレート１２及び１３の貫通孔１２ａ１及び１３ａ１の内形寸法（ここではタブ１２ｂ及び１３ｂを除いた場合の内形寸法を指す）と略同じであり、前後左右部分の幅は両端子プレート１２及び１３の枠部１２ａ及び１３ａの前後左右部分の幅と略同じである。
第１カバープレート１５は、図５（Ｄ）に示したように、両端子プレート１２及び１３の枠部１２ａ及び１３ａの外形寸法と略同じ外形寸法を有する矩形状と成す。
第２カバープレート１６は、図５（Ｅ）に示したように、両端子プレート１２及び１３の枠部１２ａ及び１３ａの外形寸法と略同じ外形寸法を有する矩形状と成す。この第２カバープレート１６は、第１カバープレート１５と同じものを使用することができる。
外装材１７は、図２及び図３に示すように、パッケージＰＡの外面を形成するものであって両カバープレート１５及び１６によって挟み込まれた部分全体を覆っている。
因みに、両端子プレート１２及び１３はアルミニウムや白金等の導電材から成り、その厚さは５０〜１５０μｍである。また、枠プレート１４は耐熱性プラスチック（例えば、ポリイミドやポリアミドイミドやエポキシ樹脂）やセラミックス（例えば、アルミナやジルコニア）等の耐熱性絶縁材、好ましくは１５０℃以上の連続使用耐熱温度を有する耐熱性絶縁材から成り、その厚さは１００〜７００μｍである。さらに、両カバープレート１５及び１６はアルミニウムや白金等の導電材、または、枠プレート１４と同じ耐熱性絶縁材から成り、その厚さは５０〜１５０μｍである。さらに、外装材１７は耐熱性プラスチック（例えば、ポリイミドやポリアミドイミドやエポキシ樹脂）等の耐熱性絶縁材、好ましくは１５０℃以上の連続使用耐熱温度を有する耐熱性絶縁材から成り、その厚さは１００〜５００μｍである。
前記パッケージＰＡを作成するときには、先ず、第１端子プレート１２と第２端子プレート１３と枠プレート１４と第１カバープレート１５と第２カバープレート１６とを、図２に示したように、第１カバープレート１５、第１端子プレート１２、枠プレート１４、第２端子プレート１３、第２カバープレート１６の順序で重ね合わせて互いに向き合う面を結合する。
両端子プレート１２及び１３の枠部１２ａ及び１３ａには略同一形状の貫通孔１２ａ１及び１３ａ１が在り、該両端子プレート１２及び１３の間に介装された枠プレート１４には該貫通孔１２ａ１及び１３ａ１に対応した貫通孔１４ａが在る。また、第１カバープレート１５は第１端子プレート１２の枠部１２ａの上面を覆って貫通孔１２ａ１を閉塞し、第２カバープレート１６は第２端子プレート１３の枠部１３ａの下面を覆って貫通孔１３ａ１を閉塞する。
つまり、各プレートを重ね合わせると、各貫通孔１２ａ１、１３ａ１及び１４ａに基づく内部空間ＩＳ（図２及び図３を参照）が両カバープレート１５及び１６の間に形成される。
重ね合わせ途中にあっては、閉じられる前の内部空間ＩＳに蓄電素子ＳＤ（図４（Ｅ）を参照）を図３に示した向きで挿入し、該蓄電素子ＳＤのタブ１１ａ１を第１端子プレート１２のタブ接続部１２ｂにスポット溶接や超音波溶接等の溶接手法により部分的に相互結合し、且つ、タブ１１ｃ１を第２端子プレート１３のタブ接続部１３ｂにスポット溶接や超音波溶接等の溶接手法により部分的に相互結合する。
また、重ね合わせ途中にあっては、内部空間ＩＳが閉じられる前に、該内部空間ＩＳに電解質（例えば硼弗化トリエチルメチルアンモニウムを溶媒であるプロピレンカーボネイトに加えた液状のものやこれにポリアクリロニトリル等を加えてゲル状にしたもの等）を注入する。
各プレートの結合には、ポリイミド系接着剤やポリアミドイミド系接着剤等の耐熱性接着剤、好ましくは硬化状態で１５０℃以上の連続使用耐熱温度を有する耐熱性接着剤を用いる。結合の際に用いられるのは耐熱性の接着剤であって、その種類は各プレートの材質に応じたものを任意に選択できることから、各々の結合界面に高い結合強度を確保することは極めて容易である。
つまり、第１端子プレート１２の枠部１２ａの上面は耐熱性接着剤を介して第１カバープレート１５の下面周囲に結合され、且つ、該枠部１２ａの下面は耐熱性接着剤を介して枠シート１４の上面に結合される。また、第２端子プレート１３の枠部１３ａの上面は耐熱性接着剤を介して枠シート１４の下面に結合され、且つ、該枠部１３ａの下面は耐熱性接着剤を介して第２カバープレート１６の上面周囲に結合される。
次に、各プレートが結合された後のものを外装材１７の外形に整合したキャビティを有する型（図示省略）に挿入し、該キャビティ内に外装材１７の流動物を入れてこれを硬化させるか、或いは、各プレートが結合された後のものの外面全体に外装材１７の流動物を塗布や噴霧等のコーティング手法によって付着させてこれを硬化させる。
この手順に従ってパッケージＰＡを作成することによって、図１〜図３に示した電気化学デバイスＲＢ１、即ち、蓄電素子ＳＤがパッケージＰＡ内に封入され、両端子プレート１２及び１３の端子部１２ｃ及び１３ｃの前側部分がパッケージＰＡの前面から外部に露出した電気化学デバイスＲＢ１を得ることができる。
図２には、蓄電素子ＳＤの厚さ（上下寸法）を実際の厚さよりも厚く描いた関係から枠プレート１４の厚さ（上下寸法）も実際の厚さよりも厚く描いてあるが、先に述べたように各プレートの厚さ並びに外装材１７の厚さは極めて薄いものであるため、実際のパッケージＰＡの全体の厚さ（上下寸法）は２．５ｍｍにも満たないし、外装材１７を除けば１．５ｍｍにも満たない。
前記電気化学デバイスＲＢ１によって発揮される効果は以下の通りである。
（１）前記電気化学デバイスＲＢ１にあっては、パッケージＰＡの主体が、第１カバープレート１５、第１端子プレート１２、枠プレート１４、第２端子プレート１３、及び第２カバープレート１６を同順序で重ね合わせて互いに向き合う面を結合した積層構造を有しており、蓄電素子ＳＤは、両端子プレート１２及び１３の枠部１２ａ及び１３ａの貫通孔１２ａ１及び１３ａ１と枠プレート１４の貫通孔１４ａとに基づいて両カバープレート１５及び１６の間に形成された内部空間ＩＳに封入されている。
つまり、内部空間ＩＳは両端子プレート１２及び１３の枠部１２ａ及び１３ａの貫通孔１２ａ１及び１３ａ１と枠プレート１４の貫通孔１４ａとを利用して形成されるため、両端子プレート１２及び１３と枠プレート１４の厚さを薄くしても、蓄電素子ＳＤを封入するのに十分な内部空間ＩＳをパッケージＰＡ内に形成することができる。しかも、パッケージＰＡの主体が積層構造物からなるため、各プレートの厚さを極力薄くしても、所期の剛性をパッケージＰＡの主体に確保することができる。これにより、フィルムパッケージを採用した従来の電気化学デバイスに匹敵する薄型化を、前記電気化学デバイスＲＢ１において実現することができる。
また、両端子プレート１２及び１３の枠部１２ａ及び１３ａと枠プレート１４は切れ目の無い枠形状をしているため、温度上昇に伴って内部空間ＩＳの内圧が上昇しても、該枠部１２ａ及び１３ａと該枠プレート１４を通じて内部空間ＩＳ内の電解質やガス等が外部に漏出することは無い。これにより、前記電気化学デバイスＲＢ１を回路基板にリフロー半田付けする過程やＩＣカード内に封入する過程で該電気化学デバイスＲＢ１に温度上昇を生じても、内部空間ＩＳ内の電解質やガス等が外部に漏出することを確実に防止することができる。
（２）前記電気化学デバイスＲＢ１にあっては、パッケージＰＡの主体を構成する各プレートの互いに向き合う面が耐熱性接着剤を用いて結合されているが、該耐熱性接着剤には硬化状態で前記温度上昇に耐える連続使用耐熱温度を有するものを各プレートの材質に応じて適宜用いることができるので、各結合界面に高い結合強度を確保できることに加え、温度上昇に伴って内部空間ＩＳの内圧が上昇しても該各結合界面を通じて内部空間ＩＳ内の電解質やガス等が外部に漏出することを防止することができる。
（３）前記電気化学デバイスＲＢ１にあっては、各プレートの厚さを極力薄くしても所期の剛性をパッケージＰＡの主体に確保することができるので、該電気化学デバイスＲＢ１を回路基板にリフロー半田付けするときやＩＣカード内に封入するときのハンドリング時等において該電気化学デバイスＲＢ１の外面に力が加わっても、該パッケージＰＡに変形や損傷等を生じることを回避することができる。
（４）前記電気化学デバイスＲＢ１にあっては、パッケージＰＡの外面を形成する外装材１７を設けてあるので、該外装材１７によってパッケージＰＡの剛性をより高めることができると共に、該外装材１７によって電気化学デバイスＲＢ１の内部空間ＩＳにおける温度上昇を多少なりとも抑制或いは遅延することができる。
［第２実施形態］
図６及び図７を引用して、本発明の第２実施形態に係る電気化学デバイスＲＢ２について説明する。この電気化学デバイスＲＢ２が、前記電気化学デバイスＲＢ１と異なるところは、
・外装材１７を有しないパッケージＰＡ’を用いた点
にある。
パッケージＰＡ’は、図５（Ａ）に示した第１端子プレート１２と、図５（Ｂ）に示した第２端子プレート１３と、図７に示した枠プレート１４-1と、図７に示した第１カバープレート１５-1と、図７に示した第２カバープレート１６-1と、から構成されている。
枠プレート１４-1は、図７に示したように、矩形状の貫通孔１４ａ（符号の図示を省略）が中央に形成された矩形枠状を成している。枠プレート１４-1の外形寸法は両端子プレート１２及び１３の枠部１２ａ及び１３ａの外形寸法よりも大きく、貫通孔１４ａの内形寸法は両端子プレート１２及び１３の貫通孔１２ａ１及び１３ａ１の内形寸法（ここではタブ１２ｂ及び１３ｂを除いた場合の内形寸法を指す）と略同じであり、前後左右部分の幅は両端子プレート１２及び１３の枠部１２ａ及び１３ａの前後左右部分の幅よりも大きい。
第１カバープレート１５-1は、図７に示したように、枠プレート１４-1の外形寸法と略同じ外形寸法を有する矩形状と成す。
第２カバープレート１６-1は、図７に示したように、枠プレート１４-1の外形寸法と略同じ外形寸法を有する矩形状と成す。この第２カバープレート１６-1は、第１カバープレート１５-1と同じものを使用することができる。
因みに、枠プレート１４-1と両カバープレート１５-1及び１６-1の材質及び厚さは、前記第１実施形態で述べた枠プレート１４と両カバープレート１５及び１６の材質及び厚さと同じである。
前記パッケージＰＡ’を作成するときには、先ず、第１端子プレート１２と第２端子プレート１３と枠プレート１４-1と第１カバープレート１５-1と第２カバープレート１６-1とを、図７に示したように、第１カバープレート１５-1、第１端子プレート１２、枠プレート１４-1、第２端子プレート１３、第２カバープレート１６-1の順序で重ね合わせて互いに向き合う面を結合する。
両端子プレート１２及び１３の枠部１２ａ及び１３ａには略同一形状の貫通孔１２ａ１及び１３ａ１が在り、該両端子プレート１２及び１３の間に介装された枠プレート１４-1には該貫通孔１２ａ１及び１３ａ１に対応した貫通孔１４ａが在る。また、第１カバープレート１５-1は第１端子プレート１２の枠部１２ａの上面を覆って貫通孔１２ａ１を閉塞し、且つ、第２カバープレート１６-1は第２端子プレート１３の枠部１２ａの下面を覆って貫通孔１２ａ１を閉塞する。
つまり、各プレートを重ね合わせると、各貫通孔１２ａ１、１３ａ１及び１４ａに基づく内部空間ＩＳ（図７を参照）が両カバープレート１５及び１６の間に形成される。また、枠プレート１４-1と両カバープレート１５-1及び１６-１の外形寸法が両端子プレート１２及び１３の枠部１２ａ及び１３ａの外形よりも大きいため、枠プレート１４-1と両カバープレート１５-1及び１６-1の前後左右の各端縁は両端子プレート１２及び１３の枠部１２ａ及び１３ａの前後左右の各端縁よりも寸法差分だけ外側に張り出す。
重ね合わせ途中にあっては、閉じられる前の内部空間ＩＳに蓄電素子ＳＤ（図４（Ｅ）を参照）を図６に示した向きで挿入し、該蓄電素子ＳＤのタブ１１ａ１を第１端子プレート１２のタブ接続部１２ｂにスポット溶接や超音波溶接等の溶接手法により部分的に相互結合し、且つ、タブ１１ｃ１を第２端子プレート１３のタブ接続部１３ｂにスポット溶接や超音波溶接等の溶接手法により部分的に相互結合する。
また、重ね合わせ途中にあっては、内部空間ＩＳが閉じられる前に、該内部空間ＩＳに電解質（例えば硼弗化トリエチルメチルアンモニウムを溶媒であるプロピレンカーボネイトに加えた液状のものやこれにポリアクリロニトリル等を加えてゲル状にしたもの等）を注入する。
各プレートの結合には、ポリイミド系接着剤やポリアミドイミド系接着剤等の耐熱性接着剤、硬化状態で好ましくは１５０℃以上の連続使用耐熱温度を有する耐熱性接着剤を用いる。結合の際に用いられるのは耐熱性の接着剤であって、その種類は各プレートの材質に応じたものを任意に選択できることから、各々の結合界面に高い結合強度を確保することは極めて容易である。
つまり、第１端子プレート１２の枠部１２ａの上面は耐熱性接着剤を介して第１カバープレート１５-1の下面周囲に結合され、且つ、該枠部１２ａの下面は耐熱性接着剤を介して枠シート１４-1の上面に結合される。また、第２端子プレート１３の枠部１３ａの上面は耐熱性接着剤を介して枠シート１４-1の下面に結合され、且つ、該枠部１３ａの下面は耐熱性接着剤を介して第２カバープレート１６-1の上面周囲に結合される。
この手順に従ってパッケージＰＡ’を作成することによって、図６及び図７に示した電気化学デバイスＲＢ２、即ち、蓄電素子ＳＤがパッケージＰＡ’内に封入され、両端子プレート１２及び１３の端子部１２ｃ及び１３ｃの前側部分が該パッケージＰＡ’から外部に露出した電気化学デバイスＲＢ２を得ることができる。
この電気化学デバイスＲＢ２によれば、前記第１実施形態で述べた効果（１）〜（３）と同様の効果を得ることができる。また、両端子プレート１２及び１３の枠部１２ａ及び１３ａの前後左右の各端縁が枠プレート１４-1と両カバープレート１５-1及び１６-1の前後左右の各端縁よりも内側に引っ込んでいるため、外装材１７を設けなくても両端子プレート１２-1及び１３-1の枠部１２ａ及び１３ａの前後左右の各端縁が周囲機器等と接触することを防止できる利点がある。
［第３実施形態］
図８を引用して、本発明の第３実施形態に係る電気化学デバイスＲＢ３について説明する。この電気化学デバイスＲＢ３が、前記第１実施形態で述べた電気化学デバイスＲＢ１と異なるところは、
・第１端子プレート１２に代えて図８（Ａ）に示した第１端子プレート１２-1を用いた点
・第２端子プレート１３に代えて図８（Ｂ）に示した第２端子プレート１３-1を用いた点
にある。
第１端子プレート１２-1は、図８（Ａ）に示したように、略矩形状の貫通孔１２ａ１が中央に形成された矩形枠状の枠部１２ａ（ここでの枠部１２ａは後記タブ接続部１２ｂ及び端子部１２ｃを除いた部分を指す）と、枠部１２ａの内側（貫通孔１２ａ１の前端縁の左側）に該枠部１２ａと一体に設けられた矩形状のタブ接続部１２ｂと、枠部１２ａの前端縁の中央に該前端縁から外側に突出し、且つ、該枠部１２ａと一体に設けられた矩形状の端子部１２ｃと、を有する。枠部１２ａの前後左右部分の幅は全て同じであり、該枠部１２ａとタブ接続部１２ｂと端子部１２ｃの上下面はそれぞれ同一平面にある。
第２端子プレート１３-1は、図８（Ｂ）に示したように、略矩形状の貫通孔１３ａ１が中央に形成された矩形枠状の枠部１３ａ（ここでの枠部１３ａは後記タブ接続部１３ｂ及び端子部１３ｃを除いた部分を指す）と、枠部１３ａの内側（貫通孔１３ａ１の前端縁の右側）に該枠部１３ａと一体に設けられた矩形状のタブ接続部１３ｂと、枠部１３の後端縁の中央に該後端縁から外側に突出し、且つ、該枠部１３ａと一体に設けられた矩形状の端子部１３ｃと、を有する。枠部１３ａとタブ接続部１３ｂと端子部１３ｃの外形寸法は第１端子プレート１２の枠部１２ａとタブ接続部１２ｂと端子部１２ｃの外形寸法と略同じであり、貫通孔１３ａ１の内形寸法（ここではタブ１３ｂを除いた場合の内形寸法を指す）は第１端子プレート１２の貫通孔１２ａ１の内形寸法（ここではタブ１２ｂを除いた場合の内形寸法を指す）と略同じであり、枠部１３ａの前後左右部分の幅は第１端子プレート１２の枠部１２ａの前後左右部分の幅と略同じである。
因みに、両端子プレート１２-1及び１３-1の材質及び厚さは、前記第１実施形態で述べた両端子プレート１２及び１３の材質及び厚さと同じである。
パッケージＰＡは、両端子プレート１２-1及び１３-1を両端子プレート１２及び１３の代わりに用いた以外は、前記第１実施形態で述べた手順と同じ手順で作成される。この手順に従ってパッケージＰＡを作成することによって、図８（Ｃ）に示した電気化学デバイスＲＢ３、即ち、蓄電素子ＳＤがパッケージＰＡ内に封入され、第１端子プレート１２-1の端子部１２ｃの前側部分がパッケージＰＡの前面から外部に露出し、第２端子プレート１３-1の端子部１３ｃの後側部分がパッケージＰＡの後面から外部に露出した電気化学デバイスＲＢ３を得ることができる。
この電気化学デバイスＲＢ３によれば、前記第１実施形態で述べた効果（１）〜（４）と同様の効果を得ることができる。
また、前記電気化学デバイスＲＢ３によれば、端子部（１２ｃ及び１３ｃ）の位置が異なる両端子プレート１２-1及び１３-1を用いることによって、端子部（１２ｃ及び１３ｃの）露出位置が異なる電気化学デバイスＲＢ３を簡単に得ることができる。要するに、枠部１２ａ及び１３ａが矩形枠状であるが故に端子部の位置が異なる種々の端子プレートを簡単に得ることができるので、所望位置に端子部が形成された端子プレートをそれぞれ用いることによって、端子部の露出位置を簡単に変更することができる。
尚、前記第２実施形態で述べた電気化学デバイスＲＢ２の両端子プレート１２及び１３に代えて、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示した両端子プレート１２-1及び１３-1や、これとは異なる位置に端子部１２ｃ及び１３ｃが形成された端子プレートをそれぞれ用いれば、前記同様の効果を得ることができる。
［第４実施形態］
図９を引用して、本発明の第４実施形態に係る電気化学デバイスＲＢ４について説明する。この電気化学デバイスＲＢ４が、前記第１実施形態で述べた電気化学デバイスＲＢ１と異なるところは、
・第１端子プレート１２に代えて図９（Ａ）に示した第１端子プレート１２-2を用いた点
・第２端子プレート１３に代えて図９（Ｂ）に示した第２端子プレート１３-2を用いた点
にある。
第１端子プレート１２-2は、図９（Ａ）に示したように、略矩形状の貫通孔１２ａ１が中央に形成された矩形枠状の枠部１２ａ（ここでの枠部１２ａは後記タブ接続部１２ｂ及び端子部１２ｃを除いた部分を指す）と、枠部１２ａの内側（貫通孔１２ａ１の前端縁の左側）に該枠部１２ａと一体に設けられた矩形状のタブ接続部１２ｂと、枠部１２ａの前端縁の中央に該前端縁から外側に突出し、且つ、該枠部１２ａと一体に設けられた矩形状の端子部１２ｃと、枠部１２ａの右端縁の中央に該右端縁から外側に突出し、且つ、該枠部１２ａと一体に設けられた矩形状の端子部１２ｃ’と、を有する。枠部１２ａの前後左右部分の幅は全て同じであり、該枠部１２ａとタブ接続部１２ｂと端子部１２ｃ及び１２ｃ’の上下面はそれぞれ同一平面にある。
第２端子プレート１３-2は、図９（Ｂ）に示したように、略矩形状の貫通孔１３ａ１が中央に形成された矩形枠状の枠部１３ａ（ここでの枠部１３ａは後記タブ接続部１３ｂ及び端子部１３ｃを除いた部分を指す）と、枠部１３ａの内側（貫通孔１３ａ１の前端縁の右側）に該枠部１３ａと一体に設けられた矩形状のタブ接続部１３ｂと、枠部１３の後端縁の中央に該後端縁から外側に突出し、且つ、該枠部１３ａと一体に設けられた矩形状の端子部１３ｃと、枠部１３の左端縁の中央に該左端縁から外側に突出し、且つ、該枠部１３ａと一体に設けられた矩形状の端子部１３ｃ’と、を有する。枠部１３ａとタブ接続部１３ｂと端子部１３ｃ及び１３ｃ’の外形寸法は第１端子プレート１２の枠部１２ａとタブ接続部１２ｂと端子部１２ｃ及び１２ｃ’の外形寸法と略同じであり、貫通孔１３ａ１の内形寸法（ここではタブ１３ｂを除いた場合の内形寸法を指す）は第１端子プレート１２の貫通孔１２ａ１の内形寸法（ここではタブ１２ｂを除いた場合の内形寸法を指す）と略同じであり、枠部１３ａの前後左右部分の幅は第１端子プレート１２の枠部１２ａの前後左右部分の幅と略同じである。
因みに、両端子プレート１２-2及び１３-2の材質及び厚さは、前記第１実施形態で述べた両端子プレート１２及び１３の材質及び厚さと同じである。
パッケージＰＡは、両端子プレート１２-2及び１３-2を両端子プレート１２及び１３の代わりに用いた以外は、前記第１実施形態で述べた手順と同じ手順で作成される。この手順に従ってパッケージＰＡを作成することによって、図９（Ｃ）に示した電気化学デバイスＲＢ４、即ち、蓄電素子ＳＤがパッケージＰＡ内に封入され、第１端子プレート１２-2の端子部１２ｃの前側部分がパッケージＰＡの前面から外部に露出し、且つ、端子部１２ｃ’の右側部分がパッケージＰＡの右面から外部に露出し、第２端子プレート１３-2の端子部１３ｃの後側部分がパッケージＰＡの後面から外部に露出し、且つ、端子部１３ｃ’の左側部分がパッケージＰＡの左面から外部に露出した電気化学デバイスＲＢ４を得ることができる。
この電気化学デバイスＲＢ４によれば、前記第１実施形態で述べた効果（１）〜（４）と同様の効果を得ることができる。
また、前記電気化学デバイスＲＢ４によれば、端子部（１２ｃ、１２ｃ’、１３ｃ及び１３ｃ’）の数が異なる両端子プレート１２-2及び１３-2を用いることによって、端子部（１２ｃ、１２ｃ’、１３ｃ及び１３ｃ’）の露出数が異なる電気化学デバイスＲＢ４を簡単に得ることができる。要するに、枠部１２ａ及び１３ａが矩形枠状であるが故に端子部の数が異なる種々の端子プレートを簡単に得ることができるので、所望数の端子部が形成された端子プレートをそれぞれ用いることによって、端子部の露出数を簡単に変更することができる。
尚、前記第２実施形態で述べた電気化学デバイスＲＢ２の両端子プレート１２及び１３に代えて、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示した両端子プレート１２-2及び１３-2や、これとは異なる数の端子部１２ｃ及び１３ｃが形成された端子プレートをそれぞれ用いれば、前記同様の効果を得ることができる。
［他の実施形態］
（１）前記第１〜第４実施形態で述べた蓄電素子ＳＤは第１シートと第２シートとセパレートシートを重ね合わせて中央で折り畳んだ構成を有するが、集電極層と分極性電極層とセパレートシートとを所定順序で一方向に積層しただけの構成を有する非折り畳みタイプの蓄電素子を該蓄電素子ＳＤの代わりに用いても良い。また、蓄電素子ＳＤの積層数は、非折り畳みタイプの蓄電素子を用いる場合を含め、任意に変更できる。
（２）前記第１〜第４実施形態で述べた第１端子プレート１２、１２-1及び１２-2は貫通孔１２ａ１の前端縁の左側にタブ接続部１２ｂが設けられた構成を有し、第２端子プレート１３、１３-1及び１３-2は貫通孔１２ａ１及び１３ａ１の前端縁の右側にタブ接続部１３ｂが設けられた構成を有するが、各タブ接続部１２ｂ及び１３ｂの位置は蓄電素子（折り畳みタイプの蓄電素子ＳＤや非折り畳みタイプの蓄電素子を含む）のタブの位置に応じて任意に変更できる。
（３）前記第１〜第４実施形態で述べた第１端子プレート１２、１２-1及び１２-2は矩形枠状の枠部１２ａを備える構成を有し、第２端子プレート１３、１３-1及び１３-2は矩形枠状の枠部１３ａを備える構成を有するが、各枠部１２ａ及び１３ａの形状は、枠プレート１４及び１４-1の形状も含め、円形枠状や楕円形枠状等の他の形状としても良い。また、これら形状変更に合わせて、第１カバープレート１５及び１５-1の形状と第２カバープレート１６，１６-1の形状を円形や楕円形等の他の形状としても良い。
（４）前記第１〜第４実施形態で述べたパッケージＰＡ及びＰＡ’は各プレートの互いに向き合う面を耐熱性接着剤を用いて結合したが、該結合には下記のような他の結合方法を利用しても良い。
＜直接結合を使用する方法＞
第１端子プレート１２、１２-1及び１２-2の材質と第１カバープレート１５及び１５-1の材質とを、レーザ溶接や抵抗溶接や超音波溶接等の直接結合手法によって直接結合できる材質とする。これと共に、第２端子プレート１３、１３-1及び１３-2の材質と第２カバープレート１６及び１６-1の材質とを、レーザ溶接や抵抗溶接や超音波溶接等の直接結合手法によって直接結合できる材質とする。また、第１端子プレート１２、１２-1及び１２-2の下面が向き合う枠プレート１４及び１４-1の上面領域に、該第１端子プレート１２、１２-1及び１２-2が前記直接結合手法によって直接結合できる材質から成る層を、気相成長法や液相成長法等の薄膜形成手法、或いは、ペースト塗布及び焼付け等の厚膜形成手法により予め形成しておく。これと共に、第２端子プレート１３、１３-1及び１３-2の上面が向き合う枠プレート１４及び１４-1の下面領域に、該第２端子プレート１３、１３-1及び１３-2が前記直接結合手法によって直接結合できる材質から成る層を、気相成長法や液相成長法等の薄膜形成手法、或いは、ペースト塗布及び焼付け等の厚膜形成手法により予め形成しておく。
このようにすれば、第１端子プレート１２、１２-1及び１２-2と第１カバープレート１５及び１５-1とが向き合う面を前記直接結合手法によって直接結合できると共に、第２端子プレート１３、１３-1及び１３-2と第２カバープレート１６及び１６-1とが向き合う面を前記直接結合手法によって直接結合できる。また、第１端子プレート１２、１２-1及び１２-2と枠プレート１４及び１４-1とが向き合う面を前記直接結合手法によって直接結合できると共に、第２端子プレート１３、１３-1及び１３-2と枠プレート１４及び１４-1とが向き合う面を前記直接結合手法によって直接結合できる。要するに、各プレートの向き合う面を耐熱性接着剤を用いずに直接結合してパッケージＰＡ及びＰＡ’を作成することもできる。
＜直接結合と間接結合を併用する方法＞
第１端子プレート１２、１２-1及び１２-2の下面が向き合う枠プレート１４及び１４-1の上面領域に、該第１端子プレート１２、１２-1及び１２-2が前記直接結合手法、或いは、ロウ付け等の間接結合手法によって結合できる材質から成る層を、前記薄膜形成手法、或いは、前記厚膜形成手法により予め形成しておく。これと共に、第２端子プレート１３、１３-1及び１３-2の上面が向き合う枠プレート１４及び１４-1の下面領域に、該第２端子プレート１３、１３-1及び１３-2が前記直接結合手法、或いは、ロウ付け等の間接結合手法によって結合できる材質から成る層を、前記薄膜形成手法、或いは、前記厚膜形成手法により予め形成しておく。そして、第１端子プレート１２、１２-1及び１２-2と第２端子プレート１３、１３-1及び１３-2とが前記直接結合手法、或いは、前記間接結合手法によって結合された枠プレート１４及び１４-1を予め用意しておく。
このようにすれば、枠プレート１４及び１４-1に結合された第１端子プレート１２、１２-1及び１２-2と第１カバープレート１５及び１５-1とが向き合う面を前記直接結合手法によって直接結合し、枠プレート１４及び１４-1に結合された第２端子プレート１３、１３-1及び１３-2と第２カバープレート１６及び１６-1とが向き合う面を前記直接結合手法によって直接結合することによって、パッケージＰＡ及びＰＡ’を作成できる。
本発明は、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタやレドックスキャパシタやリチウムイオン電池等の各種電気化学デバイスに広く適用でき、該適用によって前記同様の作用，効果を得ることができる。
ＲＢ１，ＲＢ２，ＲＢ３，ＲＢ４…電気化学デバイス、ＳＤ…蓄電素子、ＰＡ，ＰＡ’…パッケージ、ＩＲ…内部空間、１１ａ…第１集電極層、１１ａ１…タブ、１１ｂ…第１分極性電極層、１１ｃ…第２集電極層、１１ｃ１…タブ、１１ｄ…第２分極性電極層１１ｄ、１１ｅ…セパレートシート、１２，１２-1，１２-2…第１端子プレート、１２ａ…枠部、１２ａ１…貫通孔、１２ｂ…タブ接続部、１２ｃ，１２ｃ’…端子部、１３，１３-1，１３-2…第２端子プレート、１３ａ…枠部、１３ａ１…貫通孔、１３ｂ…タブ接続部、１３ｃ，１３ｃ’…端子部、１４，１４-1…枠プレート、１４ａ…貫通孔、１５，１５-1…第１カバープレート、１６，１６-1…第２カバープレート、１７…外装材。

Claims (4)

  1. 蓄電素子をパッケージ内に封入した構造を備える電気化学デバイスであって、
    パッケージは、（１）貫通孔が形成された枠部と該枠部から外側に突出する端子部とを一体に有する第１端子プレートと、（２）貫通孔が形成された枠部と第１端子プレートの端子部とは異なる位置において該枠部から外側に突出する端子部とを一体に有する第２端子プレートと、（３）両端子プレートの貫通孔に対応した貫通孔を有し、且つ、第１端子プレートの枠部の一面と第２端子プレートの枠部の一面との間に介装される枠プレートと、（４）第１端子プレートの枠部の他面を覆って貫通孔を閉塞する第１カバープレートと、（５）第２端子プレートの枠部の他面を覆って貫通孔を閉塞する第２カバープレートとを、第１カバープレート、第１端子プレート、枠プレート、第２端子プレート、第２カバープレートの順序で重ね合わせて互いに向き合う面を結合することによって構成されており、
    蓄電素子は、両端子プレートの枠部の貫通孔と枠プレートの貫通孔とに基づいて両カバープレート間に形成された内部空間に封入されており、
    第１端子プレートの端子部の一部分と第２端子プレートの端子部の一部分は、パッケージから外部に露出している。
  2. 請求項１に記載の電気化学デバイスにおいて、
    パッケージはその外面を外装材によって覆われていて、第１端子プレートの端子部の一部と第２端子プレートの端子部の一部は該外装材から露出している。
  3. 請求項１または２に記載の電気化学デバイスにおいて、
    第１端子プレートと第２端子プレートはそれぞれ枠部の内側にタブ接続部を一体に有しており、
    蓄電素子は使用極性が異なる２種類のタブを有していて該タブを第１端子プレートのタブ接続部と第２端子プレートのタブ接続部にそれぞれ電気的に接続されている。
  4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の電気化学デバイスにおいて、
    各プレートの互いに向き合う面は耐熱性接着剤を用いて結合されていて、該耐熱性接着剤には硬化状態で１５０℃以上の連続使用耐熱温度を有するものが用いられている。
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