JP5588539B2 - 電気化学セル - Google Patents
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Description
本発明は、非水電解質電池又は電気二重層原理を利用した電気二重層キャパシタ等の発電もしくは蓄電機能を有する表面実装可能なチップ型の電気化学セルに関するものである。
非水電解質電池や電気二重層キャパシタ等の電気化学セルは、従来、時計機能や半導体メモリのバックアップ電源として、またマイクロコンピュータやＩＣメモリ等からなる電子装置の予備電源やソーラ時計の制御回路やモーター駆動用の電源などとして使用されており、近年は電気自動車の電源やエネルギー変換・貯蔵システムの補助蓄電ユニットなどとしても検討されている。
機器の小型化、軽量化、高機能化による部品の高密度実装化に伴い、その電源としての電気化学セルに対しても、ますます小型、薄型化の要望がされている。
図４のように、従来のコイン型やボタン型などの電気化学セルではセルの外装を構成する金属製ケース４０１と金属製フタ４０２が外部回路に電気的接続するための外部端子を兼ね、かつ上下に配置されているために回路基板上に実装を行う時、基板回路上の同一平面に正、負極の接続を、リードタブ端子Ａ４０３、リードタブ端子Ｂ４０４をケースにあらかじめ溶接しておきハンダ付けを行う必要があった。そのため、これらのリードタブ端子等の部品点数が多く製造工数の増加という点でコストアップとなり、電気化学セル本体及び基板上に、端子のスペースを設ける必要があり小型化が困難という問題があった。
これを解決すべく、耐熱性,耐磨耗性,絶縁性,機械的強度に優れるアルミナ製のセラミックスケースを小型化し、各電極をケース内から外側にかけてタングステンの導電性材料として一般的にパターンを形成している。リードタブ端子が無く軽薄短小のセラミックスケースを半導体素子や水晶振動子等の電子部品用として使用されている。（例えば特許文献1参照）
また、表面実装タイプの電気二重層キャパシタ素子を収納する外装体の構造として絶縁性のリング状外枠にその開口部を閉塞するように金属端子板にろう材を介して密着させ、該ろう材を介して外枠と金属端子板とが対向する部位にレーザー光線を照射することにより該外枠と端子板とを接合する検討もされている。また、上記の構成において熱膨張係数及び熱伝導率がアルミナと近似しているＮｉ或いはステンレスを金属端子板に使用し熱による歪が生じ難い例も検討されている。（例えば特許文献2参照）
また、表面実装タイプの電気二重層キャパシタ素子を収納する外装体の構造として絶縁性のリング状外枠にその開口部を閉塞するように金属端子板にろう材を介して密着させ、該ろう材を介して外枠と金属端子板とが対向する部位にレーザー光線を照射することにより該外枠と端子板とを接合する検討もされている。また、上記の構成において熱膨張係数及び熱伝導率がアルミナと近似しているＮｉ或いはステンレスを金属端子板に使用し熱による歪が生じ難い例も検討されている。（例えば特許文献2参照）
しかし、上記特許文献1における構成では、電気化学セル内部の集電体に高電圧がかかるため正極集電体のアノード腐食が発生しタングステンが溶解し電池特性の劣化が見られる。
また、導電性配線パターン材料とセラミックスを同時に１３００℃以上で焼成しセラミックスケースを得るため導電性材料は、高融点の材料を用いないと蒸発凝集され導電性機能を保持することが困難であった。
上記特許文献２における構成では、電池内の有効スペースはコイン型に比べて大きく取れるものの、外装ケースを兼ねる金属端子板が上下に配置されているため外部回路との電気的接続のために、リードタブ端子が必要であるという問題があった。金属端子Ｎｉを使用した場合でも、レーザー光線を照射することにより発熱し、Ｎｉの熱膨張係数が約１３×１０-6/℃とセラミックス４．０×１０-6/℃と差が大きいため、熱膨張と収縮による封口部に歪が発生し密閉性の高い封口が得られず内部抵抗、容量値、長期信頼性が十分に得られないという問題もあった。
非水電解質電池および電気二重層キャパシタは、外装ケースに封口板を接着し封口する方法としては、接着剤を用いる方法、ろう接法、圧接法及び融接法等がある。
しかし、非水電解質電池および電気二重層キャパシタは内部に電解液を含み高電圧が集電体にかかるため、正極、負極集電体のアノード、カソード腐食或いは長期信頼性を得るため密閉性の高い封口が必要とされ、電池特性及び封口特性を満足させるため、封止方法の選定に困難を有していた。
たとえば、外装ケース縁部に接着剤、ろう材またはハンダ材等の接合剤を、載せ封口板で挟み、この封口板を接着剤の硬化温度で加熱、或いはろう材またはハンダ材の融点以上で加熱することにより封口した場合、外装ケース中の電解液が加熱されると外装ケース外に揮発し、電池特性の容量低下及び十分な封口をすることができなかった。
本発明に係る電気化学セルは、セラミックス又はガラス製の外装ケースと、コバールからなる封口板と、前記外装ケース内部に収納された一対の電極と非水電解質と、前記外装ケースの外側の底面から側面にかけてパターン形成された接続端子と、前記外装ケースの内側の底面から前記外装ケースの壁面を貫通して前記外装ケースの外側の側面にかけてパターン形成され、前記接続端子と電気的に接続している導電性パターンとからなる電気化学セルであって、前記外装ケースと前記封口板とが抵抗溶接により封止され、前記導電性パターンは、アノード腐食に対する耐食性を備えており、前記外装ケースの内側の底面において前記導電性パターンと前記一対の電極の一方とが電気的に接続していることを特徴とする。
また、本発明に係る電気化学セルは、セラミックス又はガラス製の外装ケースと、該外装ケースに設けられた金属製リングと、コバールからなる封口板と、前記外装ケース内部に収納された一対の電極と非水電解質と、前記外装ケースの外側の底面から側面にかけてパターン形成された接続端子と、前記外装ケースの内側の底面から前記外装ケースの壁面を貫通して前記外装ケースの外側の側面にかけてパターン形成され、前記接続端子と電気的に接続している導電性パターンとからなる電気化学セルであって、前記金属製リングと前記封口板とが抵抗溶接により封止され、前記導電性パターンは、アノード腐食に対する耐食性を備えており、前記外装ケースの内側の底面において前記導電性パターンと前記一対の電極の一方とが電気的に接続していることを特徴とする。
さらにまた、本発明に係る電気化学セルは、前記導電性パターンの材料がアノード腐食に対する耐食性を備えていることが好ましい。特に、前記導電性パターンの材料がカーボンブラック又はＴｉＣであればより好ましい。
あるいはまた、本発明に係る電気化学セルは、前記外装ケースがセラミックスから形成されていることがより好ましい。
また、本発明に係る電気化学セルは、セラミックス又はガラス製の外装ケースと、該外装ケースに設けられた金属製リングと、コバールからなる封口板と、前記外装ケース内部に収納された一対の電極と非水電解質と、前記外装ケースの外側の底面から側面にかけてパターン形成された接続端子と、前記外装ケースの内側の底面から前記外装ケースの壁面を貫通して前記外装ケースの外側の側面にかけてパターン形成され、前記接続端子と電気的に接続している導電性パターンとからなる電気化学セルであって、前記金属製リングと前記封口板とが抵抗溶接により封止され、前記導電性パターンは、アノード腐食に対する耐食性を備えており、前記外装ケースの内側の底面において前記導電性パターンと前記一対の電極の一方とが電気的に接続していることを特徴とする。
さらにまた、本発明に係る電気化学セルは、前記導電性パターンの材料がアノード腐食に対する耐食性を備えていることが好ましい。特に、前記導電性パターンの材料がカーボンブラック又はＴｉＣであればより好ましい。
あるいはまた、本発明に係る電気化学セルは、前記外装ケースがセラミックスから形成されていることがより好ましい。
本発明に係る電気化学セルの前記抵抗溶接は、前記封口板周縁部が溶接されていることを特徴とする。
また、本発明に係る電気化学セルの前記封口板の周縁部は、前記外装ケースの縁部の外周より小さく、かつ、前記外装ケースの縁部の内周より大きいことを特徴とする。
本発明に係る電気化学セルは、前記外装ケースと前記封口板との間に金属製リングを備え、前記金属製リングの外周は、前記外装ケースの縁部の外周より小さく、かつ、前記外装ケースの縁部の内周より大きく、前記封口板の周縁部の外周は、前記金属製リングの外周より小さく、かつ、前記金属製リングの内周より大きいことを特徴とする。
さらに好ましくは本発明に係る電気化学セルは、前記導電性パターンの表面に、ＮｉまたはＡｕのメッキが形成されている。
本発明に係る電気化学セルでは、外装ケースに正極集電体を兼ねる導電性のパターンが形成され、導電性材料は、金属材料、炭素材料または導電性セラミックスを用いたことにより、充電又は過放電時による正極集電体の腐食に起因するセルの容量低下や内部抵抗増加等の性能劣化が極めて小さく、抵抗溶接によりセル封口の溶接時に封口板熱膨張及び収縮による歪が発生しないので漏液がなく外部水分浸入によるセルの性能劣化が極めて小さい従来にない信頼性のある電気化学セルを実現できる。
また、負極、正極の外部回路との接続のための接続リードを導電性のパターン配線とすることにより外装ケース底面に接続端子を直接パターン形成できる構造としたことにより容易でタブ端子等の取付けが不要であり小型、薄型化かつ高容量のセルが得られる等、優れた電気化学セルを実現できる。
本発明に係る電気化学セルの断面図を図１に示す。
負極集電体を兼ねる封口板１０１は、結晶粒径の均一化及び粒界腐食に起因するカソード腐食が起こりにくいコバールからなる。コバールは、セラミックス又はガラス製の外装ケース１０２と同等の熱膨張係数２〜１１×１０-6/℃（0〜300℃）を有するため、封口板にコバールを用いると抵抗溶接時の封口部歪が緩和され信頼性の高い封口が可能になり、漏液或いは外部水分の浸入を妨げることができる。
さらに抵抗溶接を行うため封口板1０１にＮｉメッキ1０５を施す。また外装ケース接合部には、Ａｕ或いはＮｉ等からなるメタライズ層１１１を形成し、封口板との溶接を行う。Ｎｉメッキの代わりにAu、Wメッキを用いても好ましい。また、Ｎｉメッキ１０５の上にろう材１０６を形成すると抵抗溶接の密着性を高めることができる。
図１の外装ケース１０２は、ガラス、セラミックスまたはセラミックスガラス等の耐熱材料が好ましく、封口板１０１と熱膨張係数の近いものが望ましい。
外装ケース１０２にセラミックスを用いた場合は、強度及び絶縁性が高いため薄型化が容易であり好ましい。セラミックスの中でもアルミナが強度、熱膨張の面で優れている。
導電性接着剤１０9を介して、外装ケース１０２の内側底面に形成された導電性パタ−ンＡ１１２と正極ペレット１０７を接着した。また導電性パターンＡ１１２は、正極集電体として作用する。導電性パターンＡ１１２は、外装ケース壁面を貫通し接続端子Ａ１０３に電気的に接続している。
負極集電体との配線は、外装ケース上面部から、側面の内部に貫通させた導電性パターンＢ１１３により、接続端子Ｂ１０４に電気的に接続した。正極及び負極と外部回路との接続のため、導電性パターンを外装ケースにメッキ或いは焼付けにより形成する。導電性パターンは、外装ケース底面、側面に形成可能である。このため、タブ端子等の取付けが不要となり、小型、薄型化が可能となる。
負極集電体との配線は、外装ケース上面部から、側面の内部に貫通させた導電性パターンＢ１１３により、接続端子Ｂ１０４に電気的に接続した。正極及び負極と外部回路との接続のため、導電性パターンを外装ケースにメッキ或いは焼付けにより形成する。導電性パターンは、外装ケース底面、側面に形成可能である。このため、タブ端子等の取付けが不要となり、小型、薄型化が可能となる。
また、導電性パターンが施しているセラミックスケースは、セラミックグリーンシート積層し焼成することにより作られている。導電性材料をグリーンシートに塗布することで、セラミックスケースの焼成と導電性パターンの焼き付けが同時に行われる。
グリーンシートは１３００℃以上で焼成される。このため、導電性材料の融点は１３００℃以上必要であり、かつ電気化学セルとした時に、アノード腐食を起こさない導電性材料であることが必要である。例えば金属では、Ｔａ,Ｎｂ,Ｔｉ,Ｈｆ,Ｚｒ等の弁作用金属、又はＭｏを０．５ｗｔ％以上含むステンレス等の合金であれば良い。また、炭素材料では天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛、カーボンブラック或いはガラス状カーボン等が良い。導電性セラミックスとしては、ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＴｉＢ２、WC、ＷＯ２、ＺｒＮ、ＮｂＳｉ2
、またはＴａＳｉ2がアノード腐食に優れ、複合セラミックスとしてはＡｌ２Ｏ３-ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＢ２、ＡｌＮ−ＴｉＮ（ＴｉＣ）、Ｓｉ３Ｎ４−ＴｉＣ（ＴｉＮ）等が好ましい。その導電性材料製の導電性パターン上にＮｉ、又はＡｕのメッキを被覆することも好ましい。
グリーンシートは１３００℃以上で焼成される。このため、導電性材料の融点は１３００℃以上必要であり、かつ電気化学セルとした時に、アノード腐食を起こさない導電性材料であることが必要である。例えば金属では、Ｔａ,Ｎｂ,Ｔｉ,Ｈｆ,Ｚｒ等の弁作用金属、又はＭｏを０．５ｗｔ％以上含むステンレス等の合金であれば良い。また、炭素材料では天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛、カーボンブラック或いはガラス状カーボン等が良い。導電性セラミックスとしては、ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＴｉＢ２、WC、ＷＯ２、ＺｒＮ、ＮｂＳｉ2
、またはＴａＳｉ2がアノード腐食に優れ、複合セラミックスとしてはＡｌ２Ｏ３-ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＢ２、ＡｌＮ−ＴｉＮ（ＴｉＣ）、Ｓｉ３Ｎ４−ＴｉＣ（ＴｉＮ）等が好ましい。その導電性材料製の導電性パターン上にＮｉ、又はＡｕのメッキを被覆することも好ましい。
正極ペレット１０７、負極ペレット１０８の活物質は炭素を導電性フィラーとする導電性接着剤１０９で接着した。集電体と正極ペレット１０７、負極ペレット１０８は必ずしも接着する必要はなく集電体上に正極ペレット１０７、負極ペレット１０８を載置し電気的接続がなされていれば良い。
また、抵抗溶接の密着性を良くするため図２に示すように、外装ケース２０２へ金属製リング２１０を設けても良い。外装ケース２０２と熱膨張係数が同等である金属製リング２１０を利用することにより、抵抗溶接時の封口部歪がなくなり安定した溶接を行うこともできるが、金属製リング２１０と正極ペレット２０６の活物質が接近してしまいショートし易くなる。また、金属製リング２１０があると薄型化、小型化が困難なため図1のように金属製リングがないものが好ましい。
電気化学セルの発電素子として非水電解質電池を構成する場合には、正極ペレット１０７の活物質として、TiS２、MoS２、NbSe３等の金属カルコゲン化物や、ＭｎＯ２、ＭｏＯ３、Ｖ２Ｏ５、ＬｉｘＣｏＯ２、ＬｉｘＮｉＯ２、ＬｉｘＭｎ２Ｏ４等の金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリパラフェニレン、ポリアセン等の導電性高分子、およびグラファイト層間化合物等のリチウムイオン及びアニオンを吸蔵放出可能な各種の物質を用いることができる。
また、負極ペレット１０８の活物質としては特に限定されないが、ＳｉＯ、ＷＯ2、ＷＯ3、ＳｎＯ、ＬｉＡｌ、Ｌｉまたは炭素材料等各種物質を用いることができる。
電気化学セルが電気二重層キャパシタの場合には、正負極ペレットの活物質に活性炭或いは活性炭繊維を用いることができる。
使用するセパレータ１１０は非水電解質への溶解や化学反応劣化がなく耐熱性のある不織布であることが好ましい。たとえば、ポリオレフィンのマイクロポーラスフィルム等のセパレータにおいては、非水電解液への溶解や腐食劣化等に対して安定であるが、抵抗溶接法を利用したシーム溶接時の熱で圧延方向に収縮してしまうため、内部ショートを起こしやすくなる等の問題があり耐熱性が不十分である。耐熱性のある樹脂ＰＰＳ、ＰＥＥＫまたはガラス繊維を用いたセパレータの場合、収縮がなく良好であった。また、セラミックスの多孔質体を用いることも良い。
電解液は非水溶媒としてプロピレンカーボネイト、ブチレンカーボネイト、スルホラン
、γ-ブチロラクトン、エチレンカーボネイト、アセトニトリル、ジメトキシエタン、メチルフォルメイト等の単独或いは適宣混合した有機溶媒に六フッ化リン酸リチウム、ホウフッ化リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、リチウムパーフルオロエチルスルホニルイミド、（Ｃ２Ｈ５）４ＰＢＦ４、（Ｃ３Ｈ７）４ＰＢＦ４、（ＣＨ３）（Ｃ２Ｈ５）３ＮＢＦ４、（Ｃ２Ｈ５）４ＮＢＦ４、（Ｃ２Ｈ５）４ＰＰＦ６、（Ｃ２Ｈ５）４ＰＣＦ３ＳＯ４、（Ｃ２Ｈ５）４ＮＰＦ６等を０.１〜３.０モル溶解したものを用いることができる。
、γ-ブチロラクトン、エチレンカーボネイト、アセトニトリル、ジメトキシエタン、メチルフォルメイト等の単独或いは適宣混合した有機溶媒に六フッ化リン酸リチウム、ホウフッ化リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、リチウムパーフルオロエチルスルホニルイミド、（Ｃ２Ｈ５）４ＰＢＦ４、（Ｃ３Ｈ７）４ＰＢＦ４、（ＣＨ３）（Ｃ２Ｈ５）３ＮＢＦ４、（Ｃ２Ｈ５）４ＮＢＦ４、（Ｃ２Ｈ５）４ＰＰＦ６、（Ｃ２Ｈ５）４ＰＣＦ３ＳＯ４、（Ｃ２Ｈ５）４ＮＰＦ６等を０.１〜３.０モル溶解したものを用いることができる。
外装ケース内部に正極ペレット１０７及び負極ペレット１０８、セパレータ１１０、電解液を収納し、封口板１０１で蓋をした後、抵抗溶接の原理を利用したパラレルシーム溶接機により、二辺に対向するローラー型の電極を加圧し、電流を流すことで封口板１０１と外装ケース１０２をスポット溶接し仮止めしたあと２辺ずつ溶接を行った。この方法により信頼性の高い封口が得られた。
電気化学セルの内部に材料がある場合の溶接においては、抵抗溶接法を利用したシーム溶接が特に好ましい。レーザー等の溶接では外装ケース１０２中の各材料が封口板１０１を押上げ外装ケース１０２の溶接部と封口板１０１が離れてしまい適切な溶接を得ることができない。それに対しシーム溶接は、電極のローラー型が封口板１０１を加圧することにより外装ケース１０２の溶接部と封口板１０１が密着し信頼性の高い封口が得られる。
本発明の非水電解質電池および電気二重層キャパシタの形状は基本的に自由である。従来の図４に示したかしめ封口による電気二重層キャパシタの形状はほぼ円形に限定される。そのため、角型状がほとんどである他の電子部品と同一の基板上に並べようとすると、デットスペースができ無駄であった。本発明の非水電解質電池および電気二重層キャパシタは角型の設計も可能で、端子等の突起物がないため、小型化及び効率的に基板上に配置することができ、上記のように構成された非水電解質電池および電気二重層キャパシタは、アノード腐食が起こりにくい信頼性の優れた電気化学セルを構成するようになる。
（実施例１）
実施例１として、熱膨張係数６．８×１０-6/℃（０〜３００℃）を有するアルミナ製
の外装ケース（幅７ｍｍ×奥行５ｍｍ×高さ０．９ｍｍ）を用いた。導電性材料としてカーボンブラックを使用し導電性パターンを形成し、導電性パターン上にＮｉメッキで被覆した。
外装ケースの底面に導電性接着剤１０９を塗布後、リチウム含有マンガン酸化物を用いた正極ペレット１０７（幅５ｍｍ×奥行３．２ｍｍ×高さ０．３ｍｍ）を接着し、その上にガラス繊維不織布を用いたセパレータ１１０（幅５．３ｍｍ×奥行３．５ｍｍ×高さ０．１ｍｍ）を載置し正極ユニットとした。また、コバール合金からなる封口板１０１（幅６．５ｍｍ×奥行４．５ｍｍ×高さ０．１ｍｍ）にＮｉメッキ１０５、更にろう材としてＡｇ-Ｃｕを施した。この封口板にシリコン酸化物ＳｉＯを活物質とする負極ペレット１０
８（幅５ｍｍ×奥行３ｍｍ×高さ０．１ｍｍ）に炭素を導電性フィラーとした導電性接着剤１０９で接着し、リチウム（幅５mm×奥行３．２mm×高さ０．１mm）を貼り付け、負極ユニットとした。正極ユニット及び負極ユニットのそれぞれにプロピレンカーボネート（ＰＣ）とエチレンカーボネート（ＥＣ）とジメトキシエタン（ＤＭＥ）の１：１：２の混合溶媒に支持塩として１Ｍの濃度の過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４)を溶解した電解液を注入した後に、正極ユニットと負極ユニットを一体化し、シーム溶接機により溶接電極のローラー型にて封口板周縁部を加圧しながら溶接封止を行い、非水電解質電池を作成した。
実施例１として、熱膨張係数６．８×１０-6/℃（０〜３００℃）を有するアルミナ製
の外装ケース（幅７ｍｍ×奥行５ｍｍ×高さ０．９ｍｍ）を用いた。導電性材料としてカーボンブラックを使用し導電性パターンを形成し、導電性パターン上にＮｉメッキで被覆した。
外装ケースの底面に導電性接着剤１０９を塗布後、リチウム含有マンガン酸化物を用いた正極ペレット１０７（幅５ｍｍ×奥行３．２ｍｍ×高さ０．３ｍｍ）を接着し、その上にガラス繊維不織布を用いたセパレータ１１０（幅５．３ｍｍ×奥行３．５ｍｍ×高さ０．１ｍｍ）を載置し正極ユニットとした。また、コバール合金からなる封口板１０１（幅６．５ｍｍ×奥行４．５ｍｍ×高さ０．１ｍｍ）にＮｉメッキ１０５、更にろう材としてＡｇ-Ｃｕを施した。この封口板にシリコン酸化物ＳｉＯを活物質とする負極ペレット１０
８（幅５ｍｍ×奥行３ｍｍ×高さ０．１ｍｍ）に炭素を導電性フィラーとした導電性接着剤１０９で接着し、リチウム（幅５mm×奥行３．２mm×高さ０．１mm）を貼り付け、負極ユニットとした。正極ユニット及び負極ユニットのそれぞれにプロピレンカーボネート（ＰＣ）とエチレンカーボネート（ＥＣ）とジメトキシエタン（ＤＭＥ）の１：１：２の混合溶媒に支持塩として１Ｍの濃度の過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４)を溶解した電解液を注入した後に、正極ユニットと負極ユニットを一体化し、シーム溶接機により溶接電極のローラー型にて封口板周縁部を加圧しながら溶接封止を行い、非水電解質電池を作成した。
（比較例１）
導電性パターンを形成する導電性材質をカーボンブラックからＷに変更した以外は同様に非水電解質電池を作成したものを比較例１とする。
導電性パターンを形成する導電性材質をカーボンブラックからＷに変更した以外は同様に非水電解質電池を作成したものを比較例１とする。
以上のようにして作製した非水電解質電池を、約１週間室温でエージングした後、充放電テストを行い充放電容量の確認をした。また、これらの非水電解質電池に３.３Ｖの電
圧を印加しながら１００日間６０℃で保存した後の容量を測定し、初期容量からの容量劣化率及びその時の内部抵抗の測定、外観を検査した結果を第１表に示した。
圧を印加しながら１００日間６０℃で保存した後の容量を測定し、初期容量からの容量劣化率及びその時の内部抵抗の測定、外観を検査した結果を第１表に示した。
実施例２として熱膨張係数６．８×１０-6/℃（０〜３００℃）であるアルミナ製の外
装ケース２０２（幅５ｍｍ×奥行３．２ｍｍ×高さ０．６ｍｍ）を用い、導電性パターンとして導電性セラミックスＴｉＣを使用しその上にＮｉメッキＡｕメッキされた全底面に、炭素を導電性フィラーとした導電性接着剤２０８を塗布後、正極活物質として活性炭を用いた正極ペレット２０６（幅３．８ｍｍ×奥行２．０ｍｍ×高さ０．１５ｍｍ）を接着し、その上にガラス繊維不織布を用いたセパレータ２０９（幅３．９ｍｍ×奥行２．１ｍｍ×高さ０．０５ｍｍ）を載置し正極ユニットとした。また、コバール合金からなる負極集電体を兼ねる封口板２０１（幅４．５ｍｍ×奥行２．７ｍｍ×高さ０．１ｍｍ）にＮｉメッキ２０５を施した。この封口板に活性炭を用いた負極ペレット２０７（幅３．８ｍｍ×奥行２．０ｍｍ×高さ０．１５ｍｍ）を導電性接着剤２０８で接着し負極ユニットとした。正極ユニット及び負極ユニットをそれぞれに、プロピレンカーボネイトの溶媒に支持塩として１Ｍの濃度（Ｃ２Ｈ５）４ＮＢＦ４を溶解した電解液を注入した後に、正極ユニットと負極ユニットを一体化し、パラレルシーム溶接機により溶接電極のローラー型にて封口板周縁部を加圧しながら溶接封止を行い、電気二重層キャパシタを作成した。
（比較例２）
導電性パターンの材質をＴｉＣからＷに変更した以外は同様に電気二重層キャパシタを作成したものを比較例２とした。
導電性パターンの材質をＴｉＣからＷに変更した以外は同様に電気二重層キャパシタを作成したものを比較例２とした。
以上のようにして作製した実施例と比較例を、充放電テストを行い充放電容量の確認をした。また、７０℃の雰囲気中で２.５Ｖ以上の電圧を印加しながら１０００時間保存し
た後の容量を測定し、初期容量からの容量劣化率及びその時の内部抵抗の測定、外観を検査した結果を第１表に示した。
た後の容量を測定し、初期容量からの容量劣化率及びその時の内部抵抗の測定、外観を検査した結果を第１表に示した。
第1表の結果から実施例1と比較例1を比較すると比較例１では容量劣化、内部抵抗増大及び漏液がみられ電気化学セルを分解し正極集電体をＳＥＭにて観察したところ孔食が確認された。一方、実施例1では腐食が見られなかった。また、実施例２と比較例２において、比較例２では容量劣化が大きく内部抵抗の著しい増加が見られた。しかし、実施例２では容量劣化や内部抵抗の増加は殆ど見られず優れていることが解る。比較例２の電気化学セルを分解し正極集電体をＳＥＭにて観察したところ孔食が確認された。しかし、実施例２では腐食が見られなかった。
１０１ 封口板
１０２ 外装ケース
１０３ 接続端子Ａ
１０４ 接続端子Ｂ
１０５ Ｎｉメッキ
１０６ ろう材
１０７ 正極ペレット
１０８ 負極ペレット
１０９ 導電性接着剤
１１０ セパレータ
１１１ メタライズ層
１１２ 導電性パターンＡ
１１３ 導電性パターンＢ
２０１ 封口板
２０２ 外装ケース
２０３ 接続端子Ａ
２０４ 接続端子Ｂ
２０５ Ｎｉメッキ
２０６ 正極ペレット
２０７ 負極ペレット
２０８ 導電性接着剤
２０９ セパレータ
２１０ 金属製リング
２１１ メタライズ層
２１２ 導電性パターンＡ
２１３ 導電性パターンＢ
３０１ 封口板
３０２ 外装ケース
３０３ 接続端子
４０１ 金属製ケ−ス
４０２ 金属製フタ
４０３ リードタブ端子Ａ
４０４ リードタブ端子Ｂ
１０２ 外装ケース
１０３ 接続端子Ａ
１０４ 接続端子Ｂ
１０５ Ｎｉメッキ
１０６ ろう材
１０７ 正極ペレット
１０８ 負極ペレット
１０９ 導電性接着剤
１１０ セパレータ
１１１ メタライズ層
１１２ 導電性パターンＡ
１１３ 導電性パターンＢ
２０１ 封口板
２０２ 外装ケース
２０３ 接続端子Ａ
２０４ 接続端子Ｂ
２０５ Ｎｉメッキ
２０６ 正極ペレット
２０７ 負極ペレット
２０８ 導電性接着剤
２０９ セパレータ
２１０ 金属製リング
２１１ メタライズ層
２１２ 導電性パターンＡ
２１３ 導電性パターンＢ
３０１ 封口板
３０２ 外装ケース
３０３ 接続端子
４０１ 金属製ケ−ス
４０２ 金属製フタ
４０３ リードタブ端子Ａ
４０４ リードタブ端子Ｂ
Claims (9)
- セラミックス又はガラス製の外装ケースと、コバールからなる封口板と、前記外装ケース内部に収納された一対の電極と非水電解質と、前記外装ケースの外側の底面から側面にかけてパターン形成された接続端子と、前記外装ケースの内側の底面から前記外装ケースの壁面を貫通して前記外装ケースの外側の側面にかけてパターン形成され、前記接続端子と電気的に接続している導電性パターンとからなる電気化学セルであって、
前記外装ケースと前記封口板とが抵抗溶接により封止され、
前記導電性パターンは、アノード腐食に対する耐食性を備えており、
前記外装ケースの内側の底面において前記導電性パターンと前記一対の電極の一方とが電気的に接続していることを特徴とする電気化学セル。 - セラミックス又はガラス製の外装ケースと、該外装ケースに設けられた金属製リングと、コバールからなる封口板と、前記外装ケース内部に収納された一対の電極と非水電解質と、前記外装ケースの外側の底面から側面にかけてパターン形成された接続端子と、前記外装ケースの内側の底面から前記外装ケースの壁面を貫通して前記外装ケースの外側の側面にかけてパターン形成され、前記接続端子と電気的に接続している導電性パターンとからなる電気化学セルであって、
前記金属製リングと前記封口板とが抵抗溶接により封止され、
前記導電性パターンは、アノード腐食に対する耐食性を備えており、
前記外装ケースの内側の底面において前記導電性パターンと前記一対の電極の一方とが電気的に接続していることを特徴とする電気化学セル。 - 前記導電性パターンの材料がアノード腐食に対する耐食性を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気化学セル。
- 前記導電性パターンの材料がカーボンブラック又はＴｉＣであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電気化学セル。
- 前記外装ケースがセラミックスから形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電気化学セル。
- 前記抵抗溶接は、前記封口板周縁部が溶接されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電気化学セル。
- 前記封口板の周縁部は、前記外装ケースの縁部の外周より小さく、かつ、前記外装ケースの縁部の内周より大きいことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の電気化学セル。
- 前記金属製リングの外周は、前記外装ケースの縁部の外周より小さく、かつ、前記外装ケースの縁部の内周より大きく、
前記封口板の周縁部の外周は、前記金属製リングの外周より小さく、かつ、前記金属製リングの内周より大きいことを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載の電気化学セル。 - 前記導電性パターンの表面に、Ｎｉ又はＡｕのメッキが形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の電気化学セル。
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