JP5710287B2 - Electrochemical cell with terminal and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、小型の電気化学セルを複数個接続してなる端子付の電気化学セルとその製造方法に関する。 The present invention relates to an electrochemical cell with a terminal formed by connecting a plurality of small electrochemical cells and a method for producing the same.
リチウム二次電池や電気二重層キャパシタ等の電気化学セルは、使用する電解液の耐電圧を超えて電圧を加えた場合、電気的特性の劣化に留まらず、電解液の電気分解によるガスの発生により内圧が上昇し、パッケージの破損、あるいは漏液などによって、搭載する電子機器に対し多大な影響を及ぼす恐れがある。そのため、これらの電気化学セルにおいては、耐電圧特性を超えないような使用電圧を定めて使用されている。例えば、電気二重層キャパシタでは、最大動作電圧が水系溶媒で0.8〜0.9V、また非水系溶媒で3.2〜3.3V程度である。 Electrochemical cells such as lithium secondary batteries and electric double layer capacitors are not limited to the deterioration of their electrical characteristics when a voltage exceeding the withstand voltage of the electrolyte used is applied, and gas is generated by electrolysis of the electrolyte. As a result, the internal pressure rises, and there is a possibility that the mounted electronic apparatus will be greatly affected by package damage or leakage. Therefore, in these electrochemical cells, a working voltage that does not exceed the withstand voltage characteristic is determined and used. For example, in an electric double layer capacitor, the maximum operating voltage is about 0.8 to 0.9 V for an aqueous solvent and about 3.2 to 3.3 V for a non-aqueous solvent.
一方、上記電圧特性よりも高電圧で動作する電子機器にこれらの電気化学セルが搭載される場合、高電圧対応が求められる事がある。その場合は、複数個のセルを直列接続することにより使用電圧を上げることができるが、単セルで用いる場合に比べて、セル同士の接続方法や、充電時のセル間の電圧バランスを保つ方法等についての工夫が必要となる。 On the other hand, when these electrochemical cells are mounted on an electronic device that operates at a higher voltage than the above voltage characteristics, a high voltage response may be required. In that case, the operating voltage can be increased by connecting a plurality of cells in series, but compared to the case of using a single cell, the connection method between cells and the method of maintaining the voltage balance between cells during charging. Etc. need to be devised.
例えば、従来の電気二重層キャパシタモジュールにおいては、従来ラミネートフィルムで被覆した複数個の電気二重層コンデンサ(キャパシタ)を厚み方向に重ね合わせてケースに収納し、隣接端子間をねじ止めやカシメにより接続していた(例えば、特許文献1)。キャパシタを平面状に並置してケース内に収容したことにより、キャパシタ本体から導出された正極用端子および負極用端子の周囲に溶接ヘッドを配置するためのスペースを確保することができる。その結果、隣接する一方のキャパシタの正極用端子と他方のキャパシタの負極用端子を溶接により電気的に接続することが可能となり、正極用端子と負極用端子間の接触抵抗を可能な限り小さくして低抵抗化を図ることが容易となるとしている。 For example, in a conventional electric double layer capacitor module, a plurality of conventional electric double layer capacitors (capacitors) covered with a laminate film are stacked in the thickness direction and stored in a case, and adjacent terminals are connected by screwing or caulking. (For example, Patent Document 1). Since the capacitors are juxtaposed in a plane and accommodated in the case, a space for arranging the welding head around the positive electrode terminal and the negative electrode terminal derived from the capacitor body can be secured. As a result, the positive electrode terminal of one adjacent capacitor and the negative electrode terminal of the other capacitor can be electrically connected by welding, and the contact resistance between the positive electrode terminal and the negative electrode terminal is minimized. Therefore, it is easy to reduce the resistance.
また、別の例として、セル間の電圧バランスを保つための構造が開示されている(例えば特許文献2)。該特許文献では、直列接続された電気化学セルでは、使用されるうちに温度変化などにより各単セル間の抵抗差が大きくなり、充電電圧に差が出て動作電圧を超えてしまい、セルの故障の危険を高めてしまう。このため、各単セルの充電電圧を等しく充電するために、単セル同士を連結して、セル間の直列接続部分に中間接点を設け、各端子と中間接点の間にバランス抵抗を設けるとしている。この方法によって作製されたセルとして、図15のように、セル3および4を接続して、正負極端子45および46、および中間電位のタブ24を取り付け、さらに抵抗器を備えた抵抗バランス1を装着している構造が示されている。
As another example, a structure for maintaining a voltage balance between cells is disclosed (for example, Patent Document 2). In the patent document, in an electrochemical cell connected in series, a resistance difference between each single cell becomes large due to a temperature change or the like while being used, a difference in charging voltage occurs and the operating voltage is exceeded. It increases the risk of failure. For this reason, in order to charge the charging voltage of each single cell equally, the single cells are connected to each other, an intermediate contact is provided at a serial connection portion between the cells, and a balance resistance is provided between each terminal and the intermediate contact. . As a cell produced by this method, as shown in FIG. 15, the
一方、各電子部品においては、近年、部品の実装工程の効率化の観点からリフロー実装対応が強く求められてきている。この要請は電気化学セルにも及び、これに応える製品としては、電気二重層キャパシタやリチウム二次電池等において、正極缶と負極缶とガスケットからなる小型のコイン型の外装体に実装用の1対の外部端子を溶接してなる端子付の電気化学セルが周知である。これらは、小型電子機器のメモリや時計機能のバックアップ用電源として用いられている(例えば、特許文献3)。 On the other hand, for each electronic component, reflow mounting support has been strongly demanded in recent years from the viewpoint of improving the efficiency of the component mounting process. This requirement also extends to electrochemical cells, and products that respond to this demand include an electric double layer capacitor, a lithium secondary battery, etc., for mounting on a small coin-type outer package comprising a positive electrode can, a negative electrode can and a gasket. Electrochemical cells with terminals formed by welding a pair of external terminals are well known. These are used as a backup power source for a memory or a clock function of a small electronic device (for example, Patent Document 3).
しかしながら、前記特許文献1で示されて瞬時電圧低下対策装置の電源は、もともとリフロー対応を求められる分野の電気化学セルではなく、表面実装に関する示唆や提案はない。
However, the power source of the instantaneous voltage drop countermeasure device shown in
また、特許文献2の従来例で示される携帯機器の負荷の平準化等に用いられる低抵抗の電気二重層キャパシタは、ラミネートフィルムなどの耐熱性が非常に低い外装体で構成されている(例えば特許文献2)。そのため、本キャパシタの実装は、他の部品をリフロー処理で搭載した後に、ハンダ付け等の作業で行わざるを得ない。そしてまた、外装体がラミネートフィルムであるため、実装後の落下衝撃特性などは満足できるものでない。 Moreover, the low resistance electric double layer capacitor used for leveling the load of the portable device shown in the conventional example of Patent Document 2 is composed of an exterior body having a very low heat resistance such as a laminate film (for example, Patent Document 2). For this reason, the mounting of this capacitor is unavoidably performed by soldering or the like after other components are mounted by reflow processing. Moreover, since the exterior body is a laminate film, the drop impact characteristics after mounting are not satisfactory.
前記携帯機器の負荷の平準化等の用途では、数Aの電流を瞬間的に放電したり、数+mAの電流を数秒間放電する等して、モーターを駆動させる、発光体を点滅させる、圧電体を振動させる、電波を発生させる等の動作を行う。従って、電気化学セルとして適切な容量(数十mFから1F程度の範囲)で、かつ、数百ミリオーム、好ましくは100ミリオーム以下の内部抵抗値が求められる。 In applications such as leveling the load of the portable device, a current of several A is instantaneously discharged or a current of several + mA is discharged for several seconds to drive a motor, blink a light emitter, piezoelectric Perform actions such as vibrating the body and generating radio waves. Therefore, an internal resistance value of a capacity suitable for an electrochemical cell (in the range of several tens of mF to 1F) and several hundred milliohms, preferably 100 milliohms or less is required.
特許文献3で示される外部端子を持つ小型のコイン型の端子付電気化学セルは、容量と内部抵抗値が上記用途に及ばないこと、また、円形であるために実装面積が大きくなってしまう等の課題があった。
The small coin-type electrochemical cell with a terminal having an external terminal disclosed in
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、搭載される小型電子機器の使用電圧に対応し、回路基板に容易で且つ強固に接続でき、更に内部抵抗の低い、リフロー自動実装による表面実装が可能な電気化学セルを提供することである。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and the object thereof is to correspond to the operating voltage of a small electronic device to be mounted, can be easily and firmly connected to a circuit board, and has low internal resistance. Another object is to provide an electrochemical cell capable of surface mounting by automatic reflow mounting.
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明に係る端子付電気化学セルは、端子を備えた金属製の直方体である外装体と、前記端子に接続されたリードを備えた発電要素と、前記外装体に収納された電解質とからなる電気化学セルが複数個直列に接続された端子付電気化学セルであって、直列に接続された前記電気化学セルは、互いの側面同士を対向させ、かつ前記各電気化学セルの前記端子が設けられた面が略同一面となるように固定され、互いに接続する前記端子は、1枚のバランス端子に溶接され、互いに接続されない前記端子は、それぞれ外部端子に溶接され、互いの前記端子の設けられた面と対向する面が固定端子で固定され、前記バランス端子と、前記外部端子と、前記固定端子とが、それぞれ回路基板との実装面である底面部を備えていることを特徴とする。
The present invention provides the following means in order to solve the above problems.
An electrochemical cell with a terminal according to the present invention includes an exterior body that is a metal cuboid provided with a terminal, a power generation element that includes a lead connected to the terminal, and an electrolyte that is accommodated in the exterior body. The electrochemical cell with a terminal in which a plurality of electrochemical cells are connected in series, wherein the electrochemical cells connected in series are opposed to each other and provided with the terminals of the electrochemical cells. was surface is fixed so as to be substantially flush with the said terminals to be connected to each other, are welded to one balanced terminal, the said terminal not connected to each other, are welded to the external terminals, respectively, provided in the terminal of one another A surface facing the formed surface is fixed by a fixed terminal, and the balance terminal, the external terminal, and the fixed terminal each include a bottom surface portion that is a mounting surface with a circuit board. .
この構成によれば、各単セル同士は、外装体を形成する一側面であって端子を備える側面の面を揃えて連結されている。この連結された複数のセルの外装体に固定端子が設けられ、さらに各単セルの端子に、外部端子およびバランス端子が電気的に接続されている。これにより、複数箇所でセルと回路基板とが強固に接続される。そして、外部端子とバランス端子は、端子を備える側面の近傍に集約されて配設されているので、実装される回路基板のパターンが単純でコンパクトなものになる。
また、この構成によれば、固定端子が、外装体を形成する一側面であって端子を備える側面と対向する面側に配置されているので、外部端子とバランス端子が配設された領域と、固定端子が接続する領域との2つの領域で回路基板に実装される。
従って、搭載される小型電子機器の使用電圧に対応し、回路基板における設計が容易で、また回路基板と強固に接続でき、且つ内部抵抗の低い、リフロー自動実装による表面実装が可能な電気化学セルを得ることが可能になる。
According to this structure, each single cell is connected by aligning the side surface which is one side surface which comprises an exterior body, and is equipped with a terminal. A fixed terminal is provided on the exterior body of the plurality of connected cells, and an external terminal and a balance terminal are electrically connected to the terminals of each single cell. Thereby, a cell and a circuit board are firmly connected in several places. Since the external terminal and the balance terminal are arranged in the vicinity of the side surface including the terminals, the circuit board pattern to be mounted is simple and compact.
Further, according to this configuration, the fixed terminal is disposed on the side of the side that forms the exterior body and that faces the side including the terminal. The circuit board is mounted on the circuit board in two areas, the area where the fixed terminal is connected.
Therefore, the electrochemical cell can be used for surface mounting by automatic reflow mounting that can be easily designed on the circuit board, can be firmly connected to the circuit board, and has low internal resistance, corresponding to the operating voltage of the small electronic devices to be mounted. Can be obtained.
さらに、本発明に係る端子付電気化学セルは、端子を備えた金属製の直方体である外装体と、前記外装体に接続されたリードを備えた発電要素と、前記外装体に収納された電解質とからなる電気化学セル2個が直列に接続された端子付電気化学セルであって、直列に接続された前記電気化学セルは、互いの側面同士を対向させ、かつ前記各電気化学セルの前記端子が設けられた面が略同一面となるように固定され、前記外装体は、バランス端子と接続し、前記端子は、外部端子に溶接され、互いの前記端子の設けられた面と対向する面が固定端子で固定され、前記バランス端子と、前記外部端子と、前記固定端子とが、それぞれ回路基板との実装面である底面部を備えていることを特徴とする。 Furthermore, the electrochemical cell with a terminal according to the present invention includes an exterior body that is a metal rectangular parallelepiped provided with a terminal, a power generation element that includes a lead connected to the exterior body, and an electrolyte that is accommodated in the exterior body. The electrochemical cell with a terminal in which two electrochemical cells consisting of the above are connected in series, wherein the electrochemical cells connected in series are opposed to each other, and each of the electrochemical cells The surface on which the terminals are provided is fixed so as to be substantially the same surface, the exterior body is connected to a balance terminal, the terminals are welded to external terminals, and face each other on the surface on which the terminals are provided. A surface is fixed by a fixed terminal, and the balance terminal, the external terminal, and the fixed terminal each include a bottom surface portion that is a mounting surface with a circuit board .
この構成によれば、各単セル同士は、外装体を形成する一側面であって端子を備える側面の面を揃えて連結されている。この連結された2個のセルの外装体に固定端子が接続され、さらに各単セルの端子に、外部端子が電気的に接続されている。一方、バランス端子は、連結された2つの外装体を跨って接続されている。これにより、複数箇所でセルと回路基板とが強固に接続される。そして、外部端子とバランス端子は、端子を備える側面の近傍に集約されて配設されているので、実装される回路基板のパターンが単純でコンパクトなものになる。
また、この構成によれば、固定端子が、外装体を形成する一側面であって端子を備える側面と対向する面側に配置されているので、外部端子とバランス端子が配設された領域と、固定端子が接続する領域との2つの領域で回路基板に実装される。
従って、搭載される小型電子機器の使用電圧に対応し、回路基板における設計が容易で、また回路基板と強固に接続でき、且つ内部抵抗の低い、リフロー自動実装による表面実装が可能な電気化学セルを得ることが可能になる。
According to this structure, each single cell is connected by aligning the side surface which is one side surface which comprises an exterior body, and is equipped with a terminal. A fixed terminal is connected to the exterior body of the two connected cells, and an external terminal is electrically connected to a terminal of each single cell. On the other hand, the balance terminal is connected across two linked exterior bodies. Thereby, a cell and a circuit board are firmly connected in several places. Since the external terminal and the balance terminal are arranged in the vicinity of the side surface including the terminals, the circuit board pattern to be mounted is simple and compact.
Further, according to this configuration, the fixed terminal is disposed on the side of the side that forms the exterior body and that faces the side including the terminal. The circuit board is mounted on the circuit board in two areas, the area where the fixed terminal is connected.
Therefore, the electrochemical cell can be used for surface mounting by automatic reflow mounting that can be easily designed on the circuit board, can be firmly connected to the circuit board, and has low internal resistance, corresponding to the operating voltage of the small electronic devices to be mounted. Can be obtained.
さらに、本発明に係る端子付電気化学セルにおいて、前記端子と前記外部端子とは複数個所で溶接されていることを特徴とする。
この構成によれば、溶接箇所に2点以上の溶接点が、間隔を空けて形成されている。これにより、溶接後の各工程でのハンドリングや治具への装着における外力、回路基板への自動実装機械による搭載時のハンドリングや衝撃、電子機器へ組み込まれた後の落下衝撃等に対して、優れた耐久性を持たせることが可能になる。
特に、本発明のような金属製の外装体を用いるセルにおいては、同サイズのアルミラミネートパッケージ等に比べて重量が2から3倍程度大きいため、上記の機械的衝撃の影響をより受けやすい。各溶接箇所での溶接点が1点の場合には、溶接箇所で外部端子等が剥離してしまう恐れがある。空間を空けて複数の溶接点で接続することにより、これを回避することができる。
従って、回路基板と端子付電気化学セルを強固に接続することができる。
Furthermore, in the terminal with the electrochemical cell according to the present invention, it is characterized in that it is welded at a plurality of locations and the said terminal external terminal.
According to this configuration, two or more welding points are formed at intervals in the welding location. As a result, for external forces in handling and mounting on jigs in each process after welding, handling and impact at the time of mounting by automatic mounting machine on circuit board, drop impact after being incorporated in electronic equipment, etc. It becomes possible to have excellent durability.
In particular, in a cell using a metal outer package as in the present invention, the weight is about 2 to 3 times larger than that of an aluminum laminate package or the like of the same size. When the number of welding points at each welding point is one, there is a possibility that the external terminal or the like is peeled off at the welding point. This can be avoided by connecting a plurality of welding points with a space.
Therefore, the circuit board and the terminal-attached electrochemical cell can be firmly connected.
さらに、本発明に係る端子付電気化学セルは、前記外部端子の前記底面部によって形成される想定水平面と、前記バランス端子の前記底面部によって形成される想定水平面とが、略同一平面であり、当該平面と前記外装体の基板と対向する面との間に空隙を有することを特徴とする。
この構成によれば、溶接後の各工程でのハンドリングや治具への装着における外力、回路基板への自動実装機械による搭載時のハンドリングや衝撃、電子機器へ組み込まれた後の落下衝撃等に対して、優れた耐久性を持たせることが可能になる。
Furthermore, an electrochemical cell with terminals according to the present invention, the assumed horizontal plane formed by the bottom part of the external terminal, and assumes a horizontal surface formed by the bottom surface portion of said balance terminal, in substantially the same plane There is a space between the plane and the surface of the exterior body facing the substrate.
According to this configuration, external forces in handling and mounting on jigs in each process after welding, handling and impact during mounting by an automatic mounting machine on a circuit board, drop impact after being incorporated into an electronic device, etc. On the other hand, it is possible to have excellent durability.
さらに、本発明に係る端子付電気化学セルにおいて、前記バランス端子で接続された前記電気化学セルは、前記端子の設けられた面を連結板で固定されていることを特徴とする。
この構成によれば、単セル同士が機械的に強固に連結されるほか、電気的にも低抵抗で接続されている。また、単セルの位置や平行度が精度良く揃えられることにより、前記外部端子や前記バランス端子の位置合せを容易に行うことが可能となる。
Furthermore, in the terminal with the electrochemical cell according to the present invention, the said electrochemical cells connected in balanced terminal is characterized in that it is fixed to the surface provided with the said pin connecting plate.
According to this configuration, the single cells are mechanically firmly connected to each other and are also electrically connected with low resistance. Further, since the position and parallelism of the single cells are accurately aligned, the external terminals and the balance terminals can be easily aligned.
さらに、本発明に係る端子付電気化学セルは、前記端子と前記外部端子との接続箇所を有する面が、基板面に対して垂直に交差すること特徴とする。
この構成によれば、端子が下方向に傾いている場合でも外部端子の底面は水平に設定することができる。
Furthermore, the electrochemical cell with a terminal according to the present invention is characterized in that a surface having a connection portion between the terminal and the external terminal intersects the substrate surface perpendicularly.
According to this configuration, the bottom surface of the external terminal can be set horizontally even when the terminal is inclined downward.
さらに、本発明に係る端子付電気化学セルにおいて、前記バランス端子は、断面がクランク形状であること特徴とする。
この構成によれば、バランス端子と端子又は外装体との位置合わせが容易で、接続作業が簡単にできる。
さらに、本発明に係る端子付電気化学セルにおいて、前記バランス端子は、2つのバランス端子実装面を有し、当該2つのバランス端子実装面は溶接された2つの前記端子の外側に配置されていること特徴とする。
この構成によれば、端子が外装体の底面に平行でない場合においても、バランス端子の底面を外装体の底面に平行になるように端子に接続できる。これにより、端子付電気化学セルを実装する回路基板に平行に接続できる。
Furthermore, in the terminal with the electrochemical cell according to the present invention, said balance terminal, and wherein in cross section is crank-shaped.
According to this configuration, alignment between the balance terminal and the terminal or the exterior body is easy, and the connection work can be simplified.
Furthermore, in the terminal with the electrochemical cell according to the present invention, said balance terminal has two balanced terminals mounting surface, the two balanced terminal mounting surface is arranged on the outside of two of the terminals that are welded It is a feature.
According to this configuration, even when the terminal is not parallel to the bottom surface of the exterior body, the balance terminal can be connected to the terminal so that the bottom surface of the balance terminal is parallel to the bottom surface of the exterior body. Thereby, it can connect in parallel with the circuit board which mounts the electrochemical cell with a terminal.
さらに、本発明に係る端子付電気化学セルにおいて、前記外部端子は、断面が長方形であることを特徴とする。
この構成によれば、外装体の形状によって、曲げ加工がなされない平板形状の外部端子を用いることができる。
さらに、本発明に係る端子付電気化学セルにおいて、前記外部端子は、断面がコ字形状であることを特徴とする。
この構成によれば、接続作業が簡単である他、回路基板と接続する水平部が折り返されているため、セルの端子の延長方向の寸法を短縮することができるため、実用上好適である。
Furthermore, in the terminal with the electrochemical cell according to the present invention, the external terminal is characterized in that cross-section is rectangular.
According to this configuration, it is possible to use a flat plate-like external terminal that is not bent depending on the shape of the exterior body.
Furthermore, in the terminal with the electrochemical cell according to the present invention, the external terminal is characterized in that cross-section is U-shaped.
According to this configuration, in addition to simple connection work, since the horizontal portion connected to the circuit board is folded, the dimension of the cell terminal in the extending direction can be shortened, which is practically preferable.
さらに、本発明に係る端子付電気化学セルにおいて、前記外部端子は、断面がL字形状であることを特徴とする。
この構成によれば、端子が外装体の底面に平行でない場合においても、L字状の外部端子の底面を外装体の底面に平行になるように端子に接続できるので、端子付電気化学セルを実装する回路基板に平行に接続できる。
さらに、本発明に係る端子付電気化学セルにおいて、前記外部端子は、断面がクランク形状であることを特徴とする。
この構成によれば、外部端子と端子との位置合わせが容易で、接続作業が簡単にできる。
Furthermore, in the terminal with the electrochemical cell according to the present invention, the external terminal is characterized in that cross-section is L-shaped.
According to this configuration, even when the terminal is not parallel to the bottom surface of the exterior body, the bottom surface of the L-shaped external terminal can be connected to the terminal so as to be parallel to the bottom surface of the exterior body. It can be connected in parallel to the circuit board to be mounted.
Furthermore, in the terminal with the electrochemical cell according to the present invention, the external terminal is characterized in that cross-section is crank-shaped.
According to this configuration, it is easy to align the external terminal and the terminal, and the connection work can be simplified.
さらに、本発明に係る端子付電気化学セルは、前記バランス端子もしくは前記外部端子の少なくとも一方が、前記端子と同種の金属である第1の材料と、第1の材料よりも抵抗率の低い第2の材料とからなる多層構造であることを特徴とする。 Furthermore, the electrochemical cell with a terminal according to the present invention includes a first material in which at least one of the balance terminal or the external terminal is the same kind of metal as the terminal, and a resistivity lower than that of the first material. It is characterized by having a multilayer structure composed of two materials.
この構成によれば、抵抗率の低い第2の材料の層により、前記バランス端子もしくは外部端子の材料として第1の材料のみが用いられる場合と比較して前記バランス端子もしくは前記外部端子の抵抗値が低減される。また、前記端子と、前記バランス端子もしくは前記外部端子の第1の材料が同種であることから、リフロー時の加熱によっても形状が保持される。 According to this configuration, the resistance value of the balance terminal or the external terminal compared to the case where only the first material is used as the material of the balance terminal or the external terminal due to the second material layer having a low resistivity. Is reduced. In addition, since the first material of the terminal and the balance terminal or the external terminal is the same type, the shape is maintained even by heating during reflow.
さらに、本発明に係る端子付電気化学セルの製造方法は、端子を備える金属製の外装体を作製する外装体作製工程と、前記外装体の内部に発電要素を収納し、前記発電要素のリードを前記外装体に接続する接続工程と、複数の前記外装体の前記端子が設けられた面をそろえて連結する連結工程と、前記連結工程により連結された複数の前記外装体の面のうち、前記端子の設けられた面と対向する面に固定端子を溶接する工程と、前記端子と外部端子を複数の溶接点で溶接する外部端子溶接工程と、前記外装体とバランス端子を溶接するバランス端子溶接工程と、前記外装体内部に電解質を収納し封止する工程と、を有し、前記バランス端子と、前記外部端子と、前記固定端子とが、それぞれ回路基板との実装面である底面部を備えていることを特徴とする。 Furthermore, the manufacturing method of the electrochemical cell with a terminal according to the present invention includes an exterior body manufacturing step for manufacturing a metal exterior body having a terminal, a power generation element housed in the exterior body, and a lead for the power generation element A connecting step for connecting the outer body to the outer body, a connecting step for aligning and connecting the surfaces of the outer bodies provided with the terminals, and a plurality of the outer body surfaces connected by the connecting step , A step of welding a fixed terminal to a surface opposite to a surface provided with the terminal, an external terminal welding step of welding the terminal and the external terminal at a plurality of welding points, and a balance terminal for welding the exterior body and the balance terminal. a welding step, wherein possess the step of sealing accommodating exterior body inside the electrolyte, and a said balance terminal, the external terminal, wherein the fixed terminal, a bottom portion is a mounting surface of the circuit board, respectively Rukoto equipped with a And features.
さらに、本発明に係る端子付電気化学セルの製造方法は、端子を備える金属製の外装体を作製する外装体作製工程と、前記外装体の内部に発電要素を収納し、前記発電要素のリードを前記外装体に接続する接続工程と、複数の前記外装体の前記端子が設けられた面をそろえて連結する連結工程と、前記連結工程により連結された複数の前記外装体の面のうち、前記端子の設けられた面と対向する面に固定端子を溶接する工程と、前記端子と外部端子を複数の溶接点で溶接する外部端子溶接工程と、前記外装体とバランス端子を溶接するバランス端子溶接工程と、前記外装体内部に電解質を収納し封止する工程と、を有し、前記バランス端子と、前記外部端子と、前記固定端子とが、それぞれ回路基板との実装面である底面部を備えていることを特徴とする。 Furthermore, the manufacturing method of the electrochemical cell with a terminal according to the present invention includes an exterior body manufacturing step for manufacturing a metal exterior body having a terminal, a power generation element housed in the exterior body, and a lead for the power generation element A connecting step for connecting the outer body to the outer body, a connecting step for aligning and connecting the surfaces of the outer bodies provided with the terminals, and a plurality of the outer body surfaces connected by the connecting step , A step of welding a fixed terminal to a surface opposite to a surface provided with the terminal, an external terminal welding step of welding the terminal and the external terminal at a plurality of welding points, and a balance terminal for welding the exterior body and the balance terminal. a welding step, wherein possess the step of sealing accommodating exterior body inside the electrolyte, and a said balance terminal, the external terminal, wherein the fixed terminal, a bottom portion is a mounting surface of the circuit board, respectively Rukoto equipped with a And features.
さらに、本発明に係る端子付電気化学セルの製造方法において、前記連結工程及び前記固定端子を溶接する工程は、前記電気化学セルを連結板及び前記固定端子によって2箇所以上で連結することを特徴とする。
さらに、本発明に係る端子付電気化学セルの製造方法において、前記連結工程は、前記電気化学セルの外装体を直接溶接して連結することを特徴とする。
Further, in the method of manufacturing the terminal-connected electrochemical cells according to the present invention, the step of welding the coupling step and the fixed terminals, characterized by connecting at least two positions by a connecting plate and the fixed terminal the electrochemical cell It shall be the.
Furthermore, in the method for manufacturing an electrochemical cell with a terminal according to the present invention, the connecting step is characterized in that the outer packaging body of the electrochemical cell is directly welded and connected.
さらに、本発明に係る端子付電気化学セルの製造方法において、前記外部端子溶接工程は、前記外部端子の基板と接続する面と前記外装体の前記基板と対向する面との間に空隙を有し、前記バランス端子溶接工程は、前記バランス端子の前記基板と接続する面と前記外装体の前記基板と対向する面との間に空隙を有することを特徴とする。 Furthermore, in the method for manufacturing an electrochemical cell with a terminal according to the present invention, the external terminal welding step includes a gap between a surface of the external terminal connected to the substrate and a surface of the exterior body facing the substrate. And the said balance terminal welding process has a space | gap between the surface connected to the said board | substrate of the said balance terminal, and the surface facing the said board | substrate of the said exterior body, It is characterized by the above-mentioned.
本発明によれば、搭載される小型電子機器の使用電圧に対応し、回路基板における設計が容易で、また回路基板と強固に接続でき、且つ内部抵抗の低い、リフロー自動実装による表面実装が可能な電気化学セルを得ることができる。 According to the present invention, it is compatible with the operating voltage of the mounted small electronic device, can be easily designed on the circuit board, can be firmly connected to the circuit board, and has low internal resistance, and can be surface mounted by automatic reflow mounting. An electrochemical cell can be obtained.
(第1実施形態)
以下、本発明に係る実施形態を、図1から図9を参照して説明する。なお、本実施形態では、電気化学セルの一例として、電気二重層キャパシタを例に挙げて説明する。その他に、一次電池または二次電池を構成することも可能である。
(First embodiment)
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In the present embodiment, an electric double layer capacitor will be described as an example of an electrochemical cell. In addition, a primary battery or a secondary battery can be configured.
図1は本発明に係る第1実施形態を示す電気二重層キャパシタの外観斜視図である。 図1(a)は、端子付電気二重層キャパシタ10の外観斜視図である。図1(b)は、図1(a)に示すA−A’線に沿った端子付電気二重層キャパシタ10の断面図である(但し一部省略してある)。また、図1(c)は、図1(a)の背面から示した外観斜視図である。
FIG. 1 is an external perspective view of an electric double layer capacitor showing a first embodiment according to the present invention. FIG. 1A is an external perspective view of the electric
本実施形態の端子付電気二重層キャパシタ10は、図1(a)に示すように、小型の電気二重層キャパシタ単セル2個の直列接続体であり、各単セルは、金属製の箱型の外装体11と、これに絶縁部材15により固定された一対の端子14と、正極、負極およびセパレータで構成される発電要素16と、電解質Eとで構成され、正極および負極は外装内部で端子14と電気的に接続している。尚、図1(a)は、外装体11の内部を示すために、ケース13を透明体で示してある。
As shown in FIG. 1A, the electric
各単セル同士は、後述するように、外装体11を形成する一側面であって端子を備える側面の面を揃えるように並置し、連結板8を介して固定される。さらに、外部端子5とバランス端子7により直列接続される。
As will be described later, the single cells are juxtaposed so that the side surfaces of the
本実施形態において、金属製の外装体11は、ステンレス、具体的にはSUS316Lにより形成されている、長辺20mm、短辺10mm、高さ4mm、およびケース厚み0.3mmの略直方体の小型容器である。また、外装体11は、複数の構成部材から構成されており、具体的にはケース13と蓋部材12とが、シーム溶接等によってケース13の開口部を塞ぐように固定され、内部が気密状態に封止されている。
In the present embodiment, the
この蓋部材12には、横幅方向に間隔を開けて上記一対の端子14が固定されている。この端子14は、蓋部材12と同様にステンレス(SUS316L)により形成された中実丸棒の細線であり、蓋部材12を貫通するように配設されている。そして、これら一対の端子14は、ガラスを焼成した絶縁部材15によるハーメチックシール構造をなし、蓋部材12に気密に固定されている。
The pair of
特に、外装体11および端子14の材料が共に、電解質Eに対する耐食性を持ち、且つ耐熱性および耐久性の高い、該ステンレスにより形成されているため、リフロー実装が可能で信頼性の高いセルを作製することができる。
In particular, the material of the
本実施形態においては、図1(a)に示すように、端子14を備えるそれぞれの蓋部材12の面を揃え、ケース13の側面同士を密着して並置した状態で、連結板8を蓋部材12の面に跨り配置し、それぞれの単セルを機械的に接続している。
In this embodiment, as shown to Fig.1 (a), the surface of each
さらに合計4本の端子14のうち、最外部の2本の端子に正負を成す外部端子5が接続され、隣接する残りの2本の端子にバランス端子7が接続されている。
Further, out of a total of four
なお、本実施形態においては、蓋部材12が、「外装体11を形成する一側面であって端子14を備える側面」となる。また、図1(c)に示す様に、ケース13の底面であって、封止栓9が溶接された面が、「外装体11を形成する一側面であって端子14を備える側面の対向面」となる。
In the present embodiment, the
図2は、図1に示す電気二重層キャパシタを構成する外部端子の外観斜視図である。図2において、(a)は断面クランク形状、(b)は断面コの字型、(c)は断面L字形状、(d)は断面長方形状の外部端子5の形状を示す。本実施形態の外部端子5は、図2(a)に示すように、ステンレス(SUS304)の厚み0.15mmの平板がクランク形状に屈曲加工されることにより形成され、回路基板と接続するための底面部5bと、前記端子の上部に接続する端子接続部5aとが形成されている。また、底面部5bには、ニッケルメッキおよび金メッキが施されている。この外部端子5と、端子14の上部とが、レーザスポット溶接により接続されている。特に、図1に示すように、レーザスポット溶接による溶接点25を複数備えていることにより、接続が機械的に強固なものとなっており、かつ、接続による電気的な抵抗値を極めて低い値に抑制することが可能となる。
FIG. 2 is an external perspective view of an external terminal constituting the electric double layer capacitor shown in FIG. In FIG. 2, (a) shows a crank shape in cross section, (b) shows a U-shaped cross section, (c) shows an L-shaped cross section, and (d) shows the shape of the
外部端子5の形状については、図2(a)に示すクランク形状の他、図2(b)〜(d)に示すような、コの字型、L字形状、平板形状等、表面実装に適した種々の形状を適用することができる。
Regarding the shape of the
図3は、図1に示す電気二重層キャパシタを構成するバランス端子の外観斜視図である。図3(a)は断面がクランク形状のバランス端子、(b)コは断面字型のバランス端子、(c)は開口端に水平部を有するU字型を逆さにした形状を有するバランス端子、(d)は断面U字型のバランス端子、(e)は平板状型のバランス端子である。本実施形態のバランス端子7は、図3(a)に示すように、ステンレス(SUS304)の厚み0.15mmの平板がクランク形状に屈曲加工されることにより形成され、回路基板と接続するための底面部7bと、前記端子の上部に接続する端子接続部7aとが形成されている。また、底面部7bには、ニッケルメッキおよび金メッキが施されている。このバランス端子7と、端子14の上部とが、レーザスポット溶接によりに接続されている。特に、図1に示すように、レーザスポット溶接による溶接点25を複数備えていることにより、前述したように、機械的な接続が強固なものになり、かつ、接続による電気的な抵抗値を極めて低い値に抑制することが可能である。
3 is an external perspective view of a balance terminal constituting the electric double layer capacitor shown in FIG. 3A is a balance terminal having a crank shape in cross section, FIG. 3B is a balance terminal having a cross-sectional shape, and FIG. 3C is a balance terminal having an inverted U-shape having a horizontal portion at the opening end. (D) is a U-shaped balance terminal, and (e) is a flat-type balance terminal. As shown in FIG. 3A, the
バランス端子7の形状については、図3(a)に示すクランク形状の他、図3(b)〜(e)に示すような、コの字型、平板形状、U字形状若しくは開口端に水平部を有するU字型を逆さにした形状等、表面実装に適した種々の形状を適用することができる。
As for the shape of the
図4は、図1に示す電気二重層キャパシタを構成する外部端子と端子との接続形態の模式図である。図4において(a)はクランク形状、(b)はコの字型、(c)はL字形状、(d)は長方形状の、それぞれの外部端子5の接続形態を示す。図2に示す外部端子5と、端子14とは、図4(a)〜(d)に示すような、種々の接続形態が可能となる。図1(a)において、クランク形状の外部端子5が、端子14の上を覆うように配設され、上方よりレーザスポット溶接されているが、図4(a)に示すように、外部端子5がクランク形状を保ちながらそれぞれの直立部を短縮し、端子接続部5aが、端子14の下側で接続してもよい。また、図4(b)のように、コの字型の外部端子5と端子14の接続であってもよい。あるいは、図4(c)のように、L字形状の外部端子5と、端子14の端面とが接続してもよいし、後述の図6の変形例のように、端子14の側面との接続でもよい。更に、図4(d)のように、外装体が薄い場合には、平板形状の外部端子5を用いることも可能である。
FIG. 4 is a schematic diagram of a connection form between the external terminals and the terminals constituting the electric double layer capacitor shown in FIG. In FIG. 4, (a) is a crank shape, (b) is a U-shape, (c) is an L shape, and (d) is a rectangular shape, showing the connection form of each
また、バランス端子7と端子14との接続形態についても、外部端子5と端子14と同様の種々の形態が可能である。
Further, the connection form between the
図5は、図1に示す電気二重層キャパシタを構成する固定端子の外観斜視図である。図5において(a)はL字形状、(b)コの字型、(c)は長方形状の固定端子11を示す。本実施形態の固定端子6は、図5(a)に示すように、ステンレス(SUS304)の厚み0.15mmの平板がL字構造に曲げ加工されることにより形成され、回路基板に接続するための底面部6bと、外装体11と接続するための直立部6aとを備えている。固定端子6の形状については、図5に示すように、L字形状の他、外装体の構造や回路基板の配置に合せて、コの字型や平板形状等、種々の形状が可能である。この固定端子6は、外装体11とレーザスポット溶接により接続している。
FIG. 5 is an external perspective view of a fixed terminal constituting the electric double layer capacitor shown in FIG. In FIG. 5, (a) shows the L-shaped, (b) U-shaped, and (c) shows the rectangular fixed
固定端子6は、図1(c)で示すように、各単セルのケース13の底面に、複数の単セルに跨り接続されている。従って、本実施例では、固定端子6は、以下に述べる連結板8と同様に、2つの単セルを機械的に接続する役割を同時に担っているので、2つの単セル同士がより強固に接続される。
As shown in FIG. 1C, the fixed
また、本実施例では、固定端子6は金属(導電性材料)であるから、2つの単セルの外装体11は、同電位になる。従って、固定端子6の底面部6bが回路基板の所定のパターンに電気的に接続されれば、2つの単セルの外装体11の電位を該パターンの電位によって制御することが可能となっている。
In the present embodiment, the fixed
連結板8は、厚み0.15mmのステンレス(SUS304)からなる平板であり、図1(a)に示すように、2個の単セルの蓋部材12に跨り接続されている。外装体の蓋部材12に連結板8が、対向するケース13の底面に固定端子6が、複数の単セルに跨りそれぞれ接続されていることにより、単セル同士がより強固に固定されるほか、単セル間の位置や平行度が揃えられる。
The connecting
また、本実施形態において、連結板8の取り付け位置は、図1(a)に示すような、外装体中の蓋部材12の他、外装体の上面、底面、およびケース13の底面であっても構わない。特に、図6に示すように、連結板8が外装体2の上面に取り付けられている場合には、2個の単セル間の平行度や、各端子14間の平行度がさらに十分保たれる。ここで、図6は、図1に示す電気二重層キャパシタの変形例を示す外観斜視図である。
Further, in the present embodiment, the attachment position of the connecting
封止栓9は、図1(c)に示す外装体11の1箇所に設けられた電解質の注入孔を塞ぐために用いられる。また、封止栓9は、電解質Eと接触するため、外装体11と同一のステンレス(SUS316L)からなる円板で構成される。
The sealing
外部端子5の底面部5b、バランス端子7の底面部7b、および固定端子6の底面部6bの高さは、回路基板へ水平に実装されるように等しくなっている。これら底面部によって形成される想定水平面、即ち、実装される回路基板の表面がなす水平面が、外装体の底面よりも低くなるように設計され、配設されている。図1(b)に示す想定水平面と外装体底面とのクリアランスHは、概ね0.2mmより小さければ好適である。ただし、表面実装部品としての実装高さが制限される場合は、このクリアランスの数値は調整可能である。
The
発電要素16は、外装体11の内部に収納されている。この発電要素16は、セパレータを挟んで正極及び負極が配設されており、これらが交互に重ねられて、倦回または積層等により作製されたものである。正極及び負極は、電解質Eに対して耐食性を有し、且つリフロー実装工程における高温環境に耐えうる材料で構成されている。本実施形態においては、アルミニウム製の集電体に、活性炭等からなる正極活物質及び負極活物質が担持されたものが用いられている。また、セパレータは、機械的強度及び耐熱性を有する樹脂が用いられている。セパレータについては、前記の樹脂の他、ガラス繊維、セラミックの多孔質体等も用いることができる。
The
電解質Eは、気密状態の外装体11の内部に収納され、発電要素16に浸透している。本実施形態においては、リフロー実装工程における高温環境に耐えうるよう、高沸点の非水系溶媒に支持塩が溶解している電解液が用いられる。非水系溶媒としては、例えば、環状エステル類、鎖状エステル類、環状エーテル類、鎖状エーテル類、等が含まれる。本実施形態においては、γ−ブチロラクトン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート等、沸点の高い溶媒から選ばれる単独又は複合物が用いられている。これにより、高温環境下において、外装体11内部の圧力を抑えることができる。また、支持塩については、リフロー温度に対する耐久性を備えた種々の塩の中から、上記溶媒との組み合わせにより導電率が最適となるものが用いられている。
The electrolyte E is housed inside the hermetic
電解質Eとしては上記の電解液の他、ポリマー電解液、無機固体電解質、イオン性液体、常温溶融塩等を用いることができる。 As the electrolyte E, in addition to the above electrolytic solution, a polymer electrolytic solution, an inorganic solid electrolyte, an ionic liquid, a room temperature molten salt, or the like can be used.
これらの発電要素16および電解質Eが前述のサイズに収納されている電気二重層キャパシタ10は、単セルで50mΩを下回る内部抵抗値を備え、これが接続端子を介して直列接続されていることにより、100mΩ以下の内部抵抗値を備えている。これにより、数Aの電流を瞬間的に放電したり、数十mAの電流を数秒間放電したりするなど、各種電子機器において、主電源の補助用電源等として好適に用いることができる。また、優れた耐熱性を備えることにより、リフロー実装工程による高温に晒されても電気的特性の変化を抑えることができる。
The electric
更にまた、作製した電気二重層キャパシタ10を、リフロー温度による熱処理を実施した後、携帯電話の中に組込み、1.5mの高さからコンクリート上に落下させる落下衝撃試験を行ったが、100回落下を繰り返しても、外部端子が端子から外れることはなく、接続が保持された。
Furthermore, the fabricated electric
本実施形態における端子付電気二重層キャパシタ10は、図7に示すような配置で回路基板18に実装される。ここで、図7は、図1に示す電気二重層キャパシタが回路基板へ実装される際の配置を示す模式図である。1対の外部端子5は、回路基板の+Vと記されたパターンと0Vと記されたパターンに接続される。また、バランス端子7は+Vと0Vのパターンの中間に配置されたパターン(Bal.と記されている)に接続されている。このように、一対の外部端子5とバランス端子7は、端子を備える側面である蓋部材の近傍に集約されて配置されているので、回路基板のパターンは単純でコンパクトなものになる。一方、固定端子6に接続されている各セルの外装体は、回路上に設けられたダミーのパターンに電気的に接続され、電位はフローティング状態となっている。
The terminal-attached electric
バランス抵抗19は、バランス端子7が接続する回路上に配置される。バランス抵抗19は、2つの単セルの漏れ抵抗値と機器の回路設計に応じて、kΩ〜MΩ単位の高抵抗の抵抗器が用いられ、充電時に電圧が等分されることにより、単セル毎の充電電圧を均等にすることが可能となる。
The
図7では、端子付電気二重層キャパシタ10は、端子を備える側面とその対向面側で、即ち、外部端子およびバランス端子側と固定端子側の合計4箇所で回路基板と接続している。この結果、セルの長手方向に垂直に印加する外力と曲げモーメントに対しても基板への固着力は優れている。また、セルの垂直方向に作用する引き剥がし力に対しても優れており、実装後に搭載機器が落下等によって受ける機械的な衝撃に対して十分耐久性を有する。
In FIG. 7, the electric double layer capacitor with
次に、上述したように構成された端子付電気二重層キャパシタ10を製造する方法について、以下に説明する。
Next, a method for manufacturing the terminal-attached electric
本実施形態の製造方法は、外装体作製工程と、単セル作製工程と、セル連結工程と、固定端子、外部端子、およびバランス端子の各溶接工程と、封止工程とを備えている。これら各工程について、詳細に説明する。 The manufacturing method of this embodiment includes an exterior body manufacturing process, a single cell manufacturing process, a cell connecting process, a welding process of a fixed terminal, an external terminal, and a balance terminal, and a sealing process. Each of these steps will be described in detail.
はじめに、外装体を構成するケース13及び蓋部材12を製作する外装体作製工程を行う。ケース13は、ステンレスの深絞り加工によって作成する。ここでは、トランスファー加工により、徐々に深く絞り、最後にサイジング加工を施して、ケースの開口面を精密に仕上げる。
First, an exterior body manufacturing process for manufacturing the
一方、蓋部材12の作製は、まず、ハーメチックシールを構成するためのガラスタブレット(焼結品)、端子用細棒、蓋部材用の穴付き板を準備する。前記穴付き板の穴に細棒を通したガラスタブレットを装着し、これらを位置決めするための焼成治具に配置し、焼成炉で熱処理する。このようにして、絶縁部材15で端子14が固定された一対のハーメチックシール構造を有する蓋部材12を作成する。
On the other hand, the
次に、単セル作製工程を行う。まず、発電要素16を構成する正極、負極、およびセパレータをそれぞれ準備しておく。そして、正極及び負極の集電体に1対のリード17を溶接する工程を行う。
Next, a single cell manufacturing process is performed. First, the positive electrode, the negative electrode, and the separator which comprise the electric
続いて、リード17が接続された正極及び負極の集電体を、セパレータを間に挟んで交互に重ねた後、倦回、積層等して発電要素16を作製する。続いて、1対のリード17をそれぞれ前記端子14に接続する。これにより、発電要素16と蓋部材12とを一体化する。さらに、蓋部材12を接続した発電要素16を、ケース13内に押し込み、蓋部材12とケース13とをシーム溶接して外装体11を作製する。
この時点で、単セル作製工程が終了する。
Subsequently, the positive and negative electrode current collectors to which the leads 17 are connected are alternately stacked with the separator interposed therebetween, and then the
At this point, the single cell manufacturing process is completed.
次に、各単セル同士を連結する工程を行う。まず、連結板8は、ステンレスの板をプレス等で打ち抜き、所定の寸法に仕上げる。続いて、連結する複数の単セルを、蓋部材12の面を揃えて並置する。この後、複数の単セルの蓋部材12に跨るように連結板8を重ね、連結板の正面方向からYAGレーザ光を照射し、隣接する2つの外装体11と連結板8とを溶接する。溶接条件としては、例えば、出力1.2kW、照射時間1.5msecにて、連結板8の四角形状の周縁部4点にYAGレーザ光を照射する。少なくとも2〜3点以上は溶接点を設けることにより、連結板8と外装体11とを強固に接続することができる。
Next, the process of connecting each single cell is performed. First, the connecting
次に、固定端子6を外装体11と溶接する工程を行う。まず、固定端子6を準備する。具体的には、ステンレスの平板にニッケル及び金の部分メッキを施した後に、プレス等により打ち抜きと曲げ加工をする。これにより、図5に示す固定端子6を得ることができる。
Next, a process of welding the fixed
続いて、外装体11に固定端子6の直立部6aをレーザスポット溶接によって溶接する工程を行う。詳細には、ケース13の底面に、直立部6aを重ね合わせる。そして、直立部6aに鉛直な方向からYAGレーザ光を照射し、直立部6aと外装体11とを溶接する。溶接条件としては、例えば、出力1.2kW、照射時間1.5msecにて、直立部6aの四角形状の周縁部4点にYAGレーザ光を照射する。少なくとも2〜3点以上は溶接点を設けることにより、固定端子6と外装体11とを強固に接続することができる。
Then, the process of welding the
次に、外部端子5およびバランス端子7を、外装体11に固定された端子14と溶接する溶接工程を行う。まず、外部端子5およびバランス端子7を作製して用意する。具体的には、ステンレスの平板にニッケル及び金の部分メッキを施した後に、プレス等により打ち抜き屈曲加工する。これにより、図2に示す外部端子5、および図3に示すバランス端子7を得ることができる。
Next, a welding process is performed in which the
続いて、外装体11に固定された端子14に、外部端子5およびバランス端子7の端子接続部5aおよび7aをレーザスポット溶接によって溶接する工程を行う。以下、外部端子5と端子14との溶接を例に取り説明するが、バランス端子7と端子14との溶接においても同様である。
Then, the process of welding the
詳細には、図1(b)のような配置により、端子14に外部端子5の端子接続部5aを重ね合わせる。そして、上方からYAGレーザ光を照射し、端子接続部5aと端子14とを溶接する。溶接条件としては、例えば、出力1.2kW、照射時間1.5msecにて、照射箇所25に示すように、隣接する2点にYAGレーザ光を照射する。特に、2点以上の溶接点を設けることにより、外部端子5と端子14とを機械的に強固に接続することができ、かつ、電気的にも十分低い接続抵抗で接続できる。
Specifically, the
尚、本実施例では、外部端子5及びバランス端子7は、端子14の上を覆うように配設されている。外部端子5及びバランス端子7は、クランク形状を保ちながらそれぞれの直立部を短縮し、端子接続部5a及び7aが、端子14の下側で接続しても良い。
In the present embodiment, the
続いて、外装体11内への電解質Eの封入と、ケース13と封止栓9との溶接と、を行って、内部に電解質Eおよび発電要素16が収納された外装体11を作製する封止工程を行う。
Subsequently, sealing the electrolyte E into the
この封止工程について、具体的に説明する。
まず、本実施形態では、電解質Eとして、非水溶媒中に溶解した支持塩からなる電解液を用い、外装体11のケース13の1箇所に形成された注入孔から外装体11の内部に所定量注入する。所定量を注入するには、電解液の脱泡作業や外装体内部を減圧する作業及び加圧する作業を行い、発電要素の正負極材料に十分浸透させる。本実施例の場合は、約0.2gの電解液を注入した。
This sealing step will be specifically described.
First, in the present embodiment, an electrolyte solution made of a supporting salt dissolved in a nonaqueous solvent is used as the electrolyte E, and the inside of the
この後、注入孔の開口に付着した電解液を拭取り、封止栓9を注入孔に配置する。そして、封止栓9の外周をシーム溶接により封止する。
Thereafter, the electrolytic solution adhering to the opening of the injection hole is wiped off, and the sealing
その結果、外装体11の内部に電解質Eおよび発電要素16が収納された図1に示す端子付電気二重層キャパシタ10を得ることができる。
As a result, the terminal-attached electric
なお、上記製造工程で示した溶接条件は一例であり、出力や照射時間などの条件はこれに限定されず実施できる。ただし、端子14と外部端子5の溶接工程及び端子14とバランス端子7の溶接工程においては、ハーメチック構造をなすガラスからなる絶縁部材15にレーザ照射に起因する熱衝撃でクラックが発生し、リークに至る可能性がある。該クラックの発生しない適切な範囲で溶接を実施することが望ましい。
In addition, the welding conditions shown by the said manufacturing process are examples, and conditions, such as an output and irradiation time, are not limited to this but can be implemented. However, in the welding process of the terminal 14 and the
次に、外部端子及びバランス端子と端子との接続の変形例を示す。上述した実施形態においては、図1(a)のように、クランク状の外部端子5およびバランス端子7が端子の上部に接続し、各底面部5bおよび7bが外装体11の長辺方向に伸びている構造を示したが、図8(a)のように、L字形状の外部端子51および開口端に水平部を有するU字型を逆さまにした形状のバランス端子71と、端子14の側面とが溶接された構造の電気二重層キャパシタ20であっても構わない。ここで、図8は、図1に示す電気二重層キャパシタの変形例を示す外観斜視図である。
Next, a modified example of the connection between the external terminal and the balance terminal and the terminal will be shown. In the embodiment described above, as shown in FIG. 1A, the crank-shaped
先述した外装体製作工程において、端子14が絶縁部材15で固定される際、端子14が傾いて固定される可能性がある。小型化の目的で、端子の長さは4から5mm程度で、その直径も1mm以下の寸法が選択されて、焼成時に端子の位置を固定するカーボン等の焼成治具との隙間公差がやや大きい場合には、僅かな角度であるが、端子の傾きが発生しやすい。その場合、図1(a)で示すような、外部端子5およびバランス端子7の形状がクランク形状であると、端子14の水平面との傾きによって、外部端子及びバランス端子の底面高さにバラつきを生ずる可能性があり、回路基板に水平に実装できないか、あるいは接続強度が不足する恐れが生じる。
In the exterior body manufacturing process described above, when the terminal 14 is fixed by the insulating
従って、このような場合には、外部端子及びバランス端子は、図8(a)に示す形状とし、端子14との溶接位置は、端子14の上面ではなく、側面にするのが良い。このようにすると、後述する様に端子の傾きから発生する高さ方向のバラつきを抑えることが可能となる。 Therefore, in such a case, it is preferable that the external terminal and the balance terminal have the shape shown in FIG. 8A, and the welding position with the terminal 14 is not the top surface of the terminal 14 but the side surface. In this way, as will be described later, it is possible to suppress variations in the height direction that occur due to the inclination of the terminals.
また、外部端子51およびバランス端子71が端子14の長さを超えることなく溶接できるように配置されれば、図8(a)に示す例のように、端子付電気二重層キャパシタ20の長辺方向の長さを短縮できるので、実装面積を縮小できる。
If the
ここで、外部端子51及びバランス端子71と端子4との接続について説明する。2個の外部端子51およびバランス端子71は、それらの底面51b及び71bを1つの水平面に接するように端子14の側面に重ねて配置した後、端子の傾きを考慮して、端子の側面でレーザスポット溶接する。バランス端子71の場合は、やや斜め横方向からレーザを照射して溶接する。外部端子51は、横方向からレーザ照射して溶接する。この時、端子の傾きを予め画像処理技術などで認識しておけば、端子の傾いた角度に応じて、溶接位置の高さを微調整することができる。
Here, the connection between the
図8(b)は、この事情を説明した模式図であり、図8(a)に示すB−B’線に沿った断面図である。絶縁部材15に固定された端子14は、水平面から僅かに下に傾いている(傾きをθとした)が、図面では誇張されて示されている。外部端子51は、端子14と2つの溶接点25a及び25bで溶接されているが、第2の溶接点25bの中心は、端子14の傾きθを考慮して、第1の溶接点25aとの水平間距離mと傾きθを勘案したm×tan(θ)の距離分だけ下側に設定されている。
FIG. 8B is a schematic diagram for explaining this situation, and is a cross-sectional view taken along line B-B ′ shown in FIG. The terminal 14 fixed to the insulating
このようにして、端子が傾いた場合においても、外部端子51の底面51bは、水平に設定でき、所定の高さに維持することが可能である。バランス端子においても同様である。
In this way, even when the terminal is inclined, the
なお、バランス端子71の形状は、図8(a)では、開口端に水平部を有するU字型を逆さまにした形状で、開口端の水平部が回路基板と接続される。この他、図示しないが、U字形状のバランス端子でもよい。この場合は、U字の開口部を端子14の側面に接続し、U字の底の部分が回路基板に接続される。
The shape of the
以上の実施形態においては、2個の単セルが直列接続されているが、より多くの単セル同士についても直列接続が可能である。例えば、図9に示す端子付電気二重層キャパシタ30の通り、3個の単セルの接続により、単セルの耐電圧の3倍の電圧まで使用できる。それ以上の個数の直列接続も可能である。
In the above embodiment, two single cells are connected in series, but more single cells can be connected in series. For example, as shown in the electric
詳細には、単セルの外装体を形成する一側面であって端子を備える側面である蓋部材12の面を揃えて水平面内に3列に密着並置し、両脇のセルの外側の端子に外部端子5を接続し、その他の端子は隣接する2個の端子同士をバランス端子7により接続する。また、外装体同士は、連結板8および固定端子6を介して溶接などにより接続する。
In detail, the surface of the
このようにして、単セルの数が更に多くなった場合でも、端子付電気二重層キャパシタを構成することが可能である。そして、外部端子及びバランス端子は、端子を備える側面の側に集約されているので、実装する回路基板のパターンは単セルの数が多くなっても単純でコンパクトなものにできる。 In this way, even when the number of single cells is further increased, an electric double layer capacitor with terminals can be configured. Since the external terminals and the balance terminals are concentrated on the side surface including the terminals, the circuit board pattern to be mounted can be simple and compact even when the number of single cells is increased.
更にまた、本実施形態においては、各単セルを水平面内に並置し直列接続を行っているが、各単セルを高さ方向に重ねて直列接続しても構わない。 Furthermore, in the present embodiment, the single cells are juxtaposed in the horizontal plane and connected in series, but the single cells may be stacked in series in the height direction.
(第2実施形態)
次に、本発明に係る第2の実施形態を、図10および図11を参照して説明する。なお、本実施形態においては、第1実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図10に示すような端子付電気二重層キャパシタ40においては、2つの単セルの外装体21から各1箇所だけ端子14が固定され、発電要素16における正負極の一方の極が端子14と接続し、他方の極は外装体21に電気的に接続されている構造であり、単セル同士が連結板8を介して接続されている。さらに、単セルの端子14に正極負極の外部端子53及び52が接続され、また外装体21を跨ぐようにバランス端子72が接続されている。尚、図10は、外装体21の内部を示すために、ケース23を透明体で示してある。
In the electric
本実施例においては、外部端子52を0V、外部端子53を+Vにすると、外装体には、その半分の電位(+V/2)になる。例えば、外部端子53が5.2Vである時は、外装体の電位は2.6Vになる。第1の実施形態においては、外装体の電位は基本的にフローティングであったこととは大きく異なっている。
In the present embodiment, when the external terminal 52 is set to 0V and the
外部端子52、53とバランス端子72の配置を、外装体を形成する一側面であって端子を備える側面の近傍に集約されている。これによって、回路基板のパターンは、単純でコンパクトになる。
The arrangement of the
更に、前記端子を備える側面の対向面に固定端子6が接続されており、1対の外部端子、バランス端子及び固定端子により、回路基板に強固に接続できる構成である。
Furthermore, the fixed
本実施形態による電気二重層キャパシタ40を製造する方法を簡略に述べる。製造方法は、外装体作製工程と、単セル作製工程と、セル連結工程と、固定端子、外部端子、バランス端子の各溶接工程と、封止工程とを備えている。
A method for manufacturing the electric
はじめに、外装体を作製する外装体作製工程を実施する。本実施形態では、第1の実施形態と異なり端子は1本のみとなる。従って、蓋部材には、1個のハーメチックシール構造を形成すればよい。その他の構造は、第1の実施例と同様であり、前述した作成方法に従って製造する。 First, an exterior body manufacturing process for manufacturing an exterior body is performed. In the present embodiment, unlike the first embodiment, there is only one terminal. Therefore, it is only necessary to form one hermetic seal structure on the lid member. The other structure is the same as that of the first embodiment, and is manufactured according to the above-described production method.
次に、単セル作製工程を行う。まず、リード17が接続された発電要素16を第1実施形態と同様に作製した後、発電要素16の正負極のリード17の一方を、蓋部材22に固定された端子14と接続し、他方を、先のリード17が接続された側の蓋部材表面に電気的に接続する。これにより、発電要素16と蓋部材22とを一体化する。
Next, a single cell manufacturing process is performed. First, the
さらに、蓋部材22を接続した発電要素16をケース23内に押し込み、蓋部材22とケース23とをシーム溶接して外装体21を作製する。この時点で、単セル作製工程が終了する。
Further, the
次に、各単セル同士を連結するセル連結工程を行う。図10に示すように、外装体を形成する一側面であって端子を備える側面である蓋部材の面を揃えて水平面内に2個の単セルを密着並置する。そして、連結板8を2個の単セルに跨るように重ねて、連結板8に向かって鉛直な方向からYAGレーザを照射することにより連結板8と蓋部材22を溶接する。
Next, the cell connection process which connects each single cell is performed. As shown in FIG. 10, two single cells are placed in close contact with each other in a horizontal plane with the surface of the lid member, which is one side surface forming the exterior body and the side surface including the terminals, being aligned. Then, the connecting
次に、固定端子6と外装体21を溶接により接続する。続いて、端子14と、外部端子52、53とを溶接により接続する。本実施例では、外部端子52、53をそれぞれ端子14の上部でレーザスポット溶接する。次に、バランス端子72の端子接続部72aを、外装体21の上部と溶接し、電気的に接続する。このように、第2実施形態では、第1実施形態と異なり、バランス端子72は、外装体21と接続される。尚、固定端子、外部端子、バランス端子の接続の順序は前後してよい。
Next, the fixed
以上の各溶接条件については、第1実施形態で述べたYAGレーザの照射条件を用いればよい。また、端子14と外部端子との溶接の際には、少なくとも2点以上の溶接点を設けて、機械的な接続を強固にするともに、電気的にも十分低い接続抵抗で接続できる。
続いて、封止工程を行う。本工程は、第1実施形態と同じく、外装体21内へ電解質Eを封入した後に、封止栓をシーム溶接して封止する。
For each of the above welding conditions, the YAG laser irradiation conditions described in the first embodiment may be used. Further, at the time of welding the terminal 14 and the external terminal, at least two or more welding points are provided so that the mechanical connection can be strengthened and the connection can be electrically made with a sufficiently low connection resistance.
Subsequently, a sealing process is performed. In this step, as in the first embodiment, after the electrolyte E is sealed in the
このようにして、図10に示す、外装体21の内部に電解質Eおよび発電要素16が収納された端子付電気二重層キャパシタ40を得ることができる。
Thus, the electric
本実施形態は、図10に示すような、単セルが水平面内で並置され直列接続している場合に限らず、図11に示す端子付電気二重層キャパシタ50のように、単セルが垂直方向に積上げられて直列接続している構造であっても良い。その場合、それぞれの単セルの端子14の実装される回路基板からの高さが異なるため、正負極の外部端子54および55の高さ方向の寸法も異なる。尚、図11においては、外部端子54を示すため、バランス端子73を透明体で示してある。
This embodiment is not limited to the case where the single cells are juxtaposed in the horizontal plane and connected in series as shown in FIG. 10, but the single cells are vertically oriented like the electric
一方、固定端子61の直立部61aの高さ方向の寸法は、図10の直立部6aよりも長く設計されており、2つの単セルを機械的に接合する役割も同時に果たしている。これにより、回路基板に強固に接続可能となり、落下衝撃などによる機械的な負荷に対して耐久性の高い実装となる。
On the other hand, the dimension in the height direction of the
図11に示す構造の場合、端子付電気二重層キャパシタの高さ方向の寸法が増加する一方、実装面積を約半分に減らすことができる。使用する電子機器の設計上好ましい方法に応じて、水平面内もしくは垂直方向いずれによっても2個のセルの直列接続が可能である。 In the case of the structure shown in FIG. 11, the height dimension of the electric double layer capacitor with a terminal increases, while the mounting area can be reduced to about half. Two cells can be connected in series either in the horizontal plane or in the vertical direction, depending on the method preferred for the design of the electronic equipment to be used.
第2の実施形態においても、外部端子及びバランス端子が、端子を備える側面の側に集約されているので、実装する回路基板のパターンは単純でコンパクトなものにできる。 Also in the second embodiment, since the external terminals and the balance terminals are concentrated on the side surface including the terminals, the circuit board pattern to be mounted can be made simple and compact.
(第3実施形態)
次に、本発明に係る第3の実施形態を、図12から図15を参照して説明する。なお、本実施形態においては、第1実施形態における構成要素とほぼ同一であるため、同一の符号を付しその説明を省略する。図12に示すような端子付電気二重層キャパシタ60において、第1実施形態における構成要素と異なる点は外部端子56及びバランス端子74である。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, in this embodiment, since it is substantially the same as the component in 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. In the electric
本実施形態における外部端子56の主要な材質については、ステンレスから形成される第1の材料57、および銅から形成される第2の材料58が、全面で冷間圧接されて作製されるクラッド材であり、総厚み0.2mm、第1の材料の厚み0.15mm、および第2の材料の厚み0.05mmとなっている。この基材が、平板に打ち抜かれ、クランク形状に屈曲加工されることにより外部端子56が形成され、図12に示すように、回路基板と接続するための底面部56bと、前記端子の上部に接続する端子接続部56aとが形成されている。
As for the main material of the
第2の材料である銅の293Kにおける抵抗率は1.68×10-8Ωmであり、ステンレスの抵抗率(7.2×10-7Ωm)の十分の一以下であるため、外部端子の材料として用いられる場合、抵抗値が大幅に減少する。さらに、銅は回路基板の配線に用いられる材料であり、半田付けの際の濡れ性も良いため、回路基板と接する外部端子の材料としては好適である。 The resistivity of copper as the second material at 293K is 1.68 × 10 −8 Ωm, which is one tenth or less of the resistivity of stainless steel (7.2 × 10 −7 Ωm). When used as a material, the resistance value is greatly reduced. Furthermore, copper is a material used for wiring of a circuit board, and has good wettability during soldering, and thus is suitable as a material for an external terminal in contact with the circuit board.
例えば、長辺8mm、幅2mm、厚み0.15mmのステンレスの板を屈曲加工して作製された外部端子の抵抗値は次のように計算される。
(抵抗値)=(抵抗率)×((長辺)/(幅×厚み))
=7.2×10-7Ωm×(8×10-3m/(2×10-3m×0.15×10-3m))
=19.2mΩ
一方、本実施形態における外部端子56は、第1の材料57と第2の材料58とが全面で圧接されている。同様に、長さ8mm、幅2mmの平板から形成される場合、抵抗値は下記のように算出され、ステンレスから構成される場合に比べて大幅に低減される。
(第1の材料の抵抗値)=(抵抗率)×((長辺)/(幅×厚み))
=7.2×10-7Ωm×(8×10-3m/(2×10-3m×0.15×10-3m))
=19.2mΩ
(第2の材料の抵抗値)=(抵抗率)×((長辺)/(幅×厚み))
=1.68×10-8Ωm×(8×10-3m/(2×10-3m×0.05×10-3m))
=1.3mΩ
(抵抗値)=1/(1/(第1の材料の抵抗値)+1/(第2の材料の抵抗値))
=1.3mΩ
また、図14に示すように、外部端子56については、第1の材料57と、第2の材料58とが全面的に層を成しているほか、第2の材料58が、第1の材料57に部分的に接し、第1の材料57のみの層が存在してもよい。この場合には、端子接続部56aが第1の材料57のみで構成され、端子14の上部とレーザスポット溶接される。これにより、同種金属間の溶接が可能になるほか、レーザスポット溶接による溶接点を複数備えていることにより、接続が強固なものとなっている。
For example, the resistance value of an external terminal manufactured by bending a stainless steel plate having a long side of 8 mm, a width of 2 mm, and a thickness of 0.15 mm is calculated as follows.
(Resistance value) = (resistivity) × ((long side) / (width × thickness))
= 7.2 × 10 −7 Ωm × (8 × 10 −3 m / (2 × 10 −3 m × 0.15 × 10 −3 m))
= 19.2mΩ
On the other hand, in the
(Resistance value of the first material) = (resistivity) × ((long side) / (width × thickness))
= 7.2 × 10 −7 Ωm × (8 × 10 −3 m / (2 × 10 −3 m × 0.15 × 10 −3 m))
= 19.2mΩ
(Resistance value of second material) = (resistivity) × ((long side) / (width × thickness))
= 1.68 × 10 −8 Ωm × (8 × 10 −3 m / (2 × 10 −3 m × 0.05 × 10 −3 m))
= 1.3mΩ
(Resistance value) = 1 / (1 / (resistance value of the first material) + 1 / (resistance value of the second material))
= 1.3mΩ
Further, as shown in FIG. 14, for the
バランス端子74の主要な材質は、ステンレス(SUS304)から形成される第1の材料75、および銅から形成される第2の材料76が、全面で冷間圧接されて作製されるクラッド材であり、総厚み0.2mm、第1の材料の厚み0.15mm、および第2の材料の厚み0.05mmとなっている。この基材が、平板に打ち抜かれ、クランク形状に屈曲加工されることによりバランス端子74が形成され、図12に示すように、回路基板と接続するための底面部74bと、前記端子の上部に接続する端子接続部74aとが形成されている。このバランス端子74と、端子14の上部とが、レーザスポット溶接によりに接続されている。特に、レーザスポット溶接による溶接点を複数備えていることにより、前述したように、機械的な接続が強固なものになり、かつ、接続による電気的な抵抗値を極めて低い値に抑制することが可能である。
The main material of the
図12に示すバランス端子74が、第1の材料75と第2の材料76とが全面で圧接されている。長さ8mm、幅6mmの平板から形成される場合、抵抗値は図2の外部端子5の場合と同様、0.4mΩと算出され、ステンレスから構成される場合(6.4mΩ)に比べて大幅に低減される。
In the
外部端子56と同様に、バランス端子74は、第1の材料75と、第2の材料76とが全面的に層を成しているほか、特に図13に示すように、第2の材料76が、第1の材料75に部分的に接し、第1の材料75のみの層が存在してもよい。この場合には、端子接続部74aが第1の材料75のみで構成され、端子14の上部とレーザスポット溶接される。これにより、同種金属間の溶接が可能になるほか、レーザスポット溶接による溶接点を複数備えていることにより、接続が強固なものとなっている。
Similar to the
外部端子56の形状については、図12で適用されるような、図14(a)に示すクランク形状の他、コの字型、L字形状、平板形状等、図14(b)〜(d)に示すような、表面実装に適した種々の形状を適用することができる。
As for the shape of the
また、バランス端子74の形状についても同様に、図13(a)に示すようなクランク形状に加えて、コの字型、平板形状、あるいは、U字形状若しくは開口部に水平部を有するU字型を逆さまにした形状等、例えば図13(b)〜(d)に示すような、表面実装に適した種々の形状を適用することができる。
Similarly, the
図14に示す外部端子56と、端子14とは、図15(a)〜(d)に示すような、種々の接続形態が可能となる。図12(a)において、クランク形状の外部端子56が、端子14の上を覆うように配設され、上方よりレーザスポット溶接されているが、図15(a)に示すように、外部端子5がクランク形状を保ちながらそれぞれの直立部を短縮し、端子接続部56aが、端子14の下側で接続してもよい。また、図15(b)のように、コの字型の外部端子56と端子14.の接続であってもよい。あるいは、図15(c)のように、L字形状の外部端子56と、端子14の端面とが接続してもよいし、図示しないが、端子14の側面との接続でもよい。更に、図15(d)のように、外装体が薄い場合には、平板形状の外部端子56を用いることも可能である。
The
また、バランス端子74と端子14との接続形態についても、外部端子56と端子14と同様の種々の形態が可能である。
Further, the connection form between the
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記各実施形態では、電気化学セルの一例として、電気二重層キャパシタを例に挙げて説明したが、この場合に限定されず、リチウム二次電池等の非水電解質二次電池等の他の電気化学セルでも適用可能である。 For example, in each of the above embodiments, an electric double layer capacitor has been described as an example of an electrochemical cell. It can also be applied to other electrochemical cells.
また、上記各実施形態において、外部端子、バランス端子、固定端子、連結板のそれぞれの厚みや外寸、また端子の外寸や端子間のピッチはそれぞれ、最適な寸法や形状となるように適宜設計することが可能である。 In each of the above embodiments, the thickness and outer dimensions of the external terminal, balance terminal, fixed terminal, and connecting plate, and the outer dimensions of the terminals and the pitch between the terminals are appropriately set to have optimum dimensions and shapes. It is possible to design.
また、上記各実施形態においては、外装体の深さ方向の断面形状は、四角形にて図示しているが、これに限らず、円筒形やトラック形状など、他の形状であっても構わない。円筒形やトラック形状の外装体であっても、前述した連結板や固定端子を同様に適用でき、複数の単セルを強固に連結できる。 In each of the above embodiments, the cross-sectional shape in the depth direction of the exterior body is illustrated as a quadrangle, but is not limited thereto, and may be other shapes such as a cylindrical shape or a track shape. . Even in the case of a cylindrical or track-shaped exterior body, the connecting plate and the fixed terminal described above can be similarly applied, and a plurality of single cells can be firmly connected.
更にまた、外装体のケースについては、深絞り加工による製造方法を説明したが、ケースは、有底の形状でプレス加工や深絞り加工をする場合に限られず、中空の角や円筒のパイプを一定の長さに切断して、底板になる部材を溶接で接合させたものでもよい。 Furthermore, for the case of the exterior body, the manufacturing method by deep drawing has been described, but the case is not limited to the case of pressing or deep drawing with a bottomed shape, and a hollow corner or cylindrical pipe is used. What cut | disconnected to fixed length and joined the member used as a baseplate by welding may be used.
また、上記各実施形態においては、外装体及び端子の材料を、強度及び耐食性の観点からオーステナイト系ステンレスであるSUS316Lとした。しかし、これに限られない。例えば、二相系のステンレスであるSUS329J4L等としても構わないし、それ以外のステンレスを選択することができる。また、外装体の材料と端子の材料をそれぞれ別に選択することも可能である。 Moreover, in each said embodiment, the material of the exterior body and the terminal was set to SUS316L which is austenitic stainless steel from a viewpoint of intensity | strength and corrosion resistance. However, it is not limited to this. For example, SUS329J4L, which is a two-phase stainless steel, may be used, and other stainless steels can be selected. It is also possible to select the material of the exterior body and the material of the terminal separately.
更にまた、外装体及び端子の材料は、ステンレス以外の材料を選択できる。例えば、外装体として、ニッケル等の耐食性材料でメッキされた冷間圧延鋼を選択できる。また、端子は、コバール等の材料を採用できる。 Furthermore, materials other than stainless steel can be selected as materials for the outer package and the terminal. For example, cold rolled steel plated with a corrosion-resistant material such as nickel can be selected as the exterior body. The terminal can be made of a material such as Kovar.
また、上記各実施形態において、外部端子、バランス端子および固定端子の材質については、端子との溶接が容易で、且つ加工性や耐食性の良いステンレスとしたが、その他の各種金属の他、端子や外装体と溶接可能な材質であればこれに限定されない。また、回路基板との電気的接続が容易になるよう、底面部に金、錫、銅、ニッケル等の各種金属の被膜をメッキ処理などにより形成してもよい。 In each of the above embodiments, the external terminal, the balance terminal, and the fixed terminal are made of stainless steel that is easy to weld with the terminal and has good workability and corrosion resistance. The material is not limited to this as long as it can be welded to the exterior body. In addition, various metal films such as gold, tin, copper, and nickel may be formed on the bottom surface by plating so as to facilitate electrical connection with the circuit board.
また、上記各実施形態において、固定端子については、ステンレスの平板から作製されているが、これに限らず、外装体にニッケルや金などの金属が、メッキ、蒸着、スパッタリング、またスクリーン印刷などにより部分的に形成された構造でも構わない。これにより、板状の固定端子と同様に、回路基板に複数の領域で実装可能であるほか、外装体の電位を回路基板で特定の電位に設定、あるいは接地することが可能となる。その際には、実装後の落下衝撃などに耐え得るよう、連結板などにより複数の単セルが強固に連結されていることが望ましい。 Further, in each of the above embodiments, the fixed terminal is made of a stainless steel flat plate. A partially formed structure may be used. As a result, similar to the plate-like fixed terminal, the circuit board can be mounted in a plurality of regions, and the external body potential can be set to a specific potential or grounded on the circuit board. In that case, it is desirable that the plurality of single cells are firmly connected by a connecting plate or the like so as to withstand a drop impact after mounting.
また、上記各実施形態において、レーザスポット溶接により端子と外部端子とを溶接したが、局所的なエネルギー照射により接続を行える方法であれば、レーザスポット溶接に必ずしも限定されるものではない。例えば、同じ非接触式であれば、十分な量のエネルギー照射が可能な電子ビーム溶接を採用することができる。あるいは、抵抗溶接による接続でもよい。 Moreover, in each said embodiment, although the terminal and the external terminal were welded by laser spot welding, if it is a method which can be connected by local energy irradiation, it will not necessarily be limited to laser spot welding. For example, if it is the same non-contact type, electron beam welding capable of irradiating a sufficient amount of energy can be employed. Alternatively, connection by resistance welding may be used.
また、上記各実施形態において、外装体同士の連結方法について、連結板を介して溶接するとしているが、これに限らず、例えば抵抗溶接やレーザ溶接、電子ビーム溶接、アーク溶接などの種々の溶接、もしくはロウ付けや樹脂による接着などを利用して、外装体同士を直接固定することもできる。それぞれの溶接工程に際しては、外装体内部の発電要素や電解質への熱影響を避けるように溶接条件を設定する。その際には、溶接性を良くするために外装体同士が隙間なく隣接していることが望ましい。一方、連結板を介して外装体同士が強固に連結されていれば、外装体を必ずしも密着させる必要はない。 Moreover, in each said embodiment, although it is supposed that it welds via a connection board about the connection method of exterior bodies, For example, various welding, such as resistance welding, laser welding, electron beam welding, arc welding, is carried out. Alternatively, the exterior bodies can be directly fixed using brazing or resin bonding. In each welding process, the welding conditions are set so as to avoid the heat effect on the power generation element and the electrolyte inside the exterior body. In that case, in order to improve weldability, it is desirable that the exterior bodies are adjacent to each other without a gap. On the other hand, if the exterior bodies are firmly connected via the connecting plate, the exterior bodies do not necessarily have to be in close contact with each other.
10、20、30、40、50、60…電気二重層キャパシタ
11、21…外装体
12、22…蓋部材
13、23…ケース
14…端子
15…絶縁部材
16…発電要素
17…リード
E…電解質
18…回路基板
19…バランス抵抗
5、51、52、53、54、55、56…外部端子
5a、51a、52a、53a、54a、55a、56a…端子接続部
5b、51b、52b、53b、54b、55b、56b…底面部
6、61…固定端子
6a、61a…直立部
6b…底面部
7、71、72、73、74…バランス端子
7a、71a、72a、73a、74a…端子接続部
7b、71b、72b、73b、74b…底面部
57、75…第1の材料
58、76…第2の材料
8…連結板
9…封止栓
10, 20, 30, 40, 50, 60 ... Electric
Claims (18)
直列に接続された前記電気化学セルは、互いの側面同士を対向させ、かつ前記各電気化学セルの前記端子が設けられた面が略同一面となるように固定され、
互いに接続する前記端子は、1枚のバランス端子に溶接され、
互いに接続されない前記端子は、それぞれ外部端子に溶接され、
互いの前記端子の設けられた面と対向する面が固定端子で固定され、
前記バランス端子と、前記外部端子と、前記固定端子とが、それぞれ回路基板との実装面である底面部を備え
ていることを特徴とする端子付電気化学セル。 A plurality of electrochemical cells made of a metal cuboid provided with terminals, a power generation element having a lead connected to the terminals, and an electrolyte housed in the package were connected in series. An electrochemical cell with terminals,
It said electrochemical cells connected in series, are opposed to side surfaces of each other, and a surface of the terminal is provided for each electrochemical cell is fixed so as to be substantially flush,
The terminals connected to each other are welded to one balance terminal,
The terminals that are not connected to each other are each welded to an external terminal ,
The surface opposite to the surface on which the terminals are provided is fixed with a fixed terminal,
The terminal-equipped electrochemical cell , wherein the balance terminal, the external terminal, and the fixed terminal each include a bottom surface that is a mounting surface with a circuit board .
直列に接続された前記電気化学セルは、互いの側面同士を対向させ、かつ前記各電気化学セルの前記端子が設けられた面が略同一面となるように固定され、
前記外装体は、バランス端子と接続し、
前記端子は、外部端子に溶接され、
互いの前記端子の設けられた面と対向する面が固定端子で固定され、
前記バランス端子と、前記外部端子と、前記固定端子とが、それぞれ回路基板との実装面である底面部を備え、
ていることを特徴とする端子付電気化学セル。 Two electrochemical cells comprising an exterior body, which is a metal cuboid provided with terminals, a power generation element having a lead connected to the exterior body, and an electrolyte housed in the exterior body, are connected in series. Electrochemical cell with terminal,
It said electrochemical cells connected in series, are opposed to side surfaces of each other, and a surface of the terminal is provided for each electrochemical cell is fixed so as to be substantially flush,
The exterior body is connected to a balance terminal,
The terminal is welded to an external terminal ;
The surface opposite to the surface on which the terminals are provided is fixed with a fixed terminal,
The balance terminal, the external terminal, and the fixed terminal each include a bottom surface portion that is a mounting surface with a circuit board,
An electrochemical cell with terminals, characterized in that
前記外装体の内部に発電要素を収納し、前記発電要素のリードを前記外装体に取り付けられた端子に接続する接続工程と、
複数の前記外装体の前記端子が設けられた面をそろえて連結する連結工程と、
前記連結工程により連結された複数の前記外装体の面のうち、前記端子の設けられた面と対向する面に固定端子を溶接する工程と、
他の前記外装体と直接接続しない前記端子と外部端子を複数の溶接点で溶接する外部端子溶接工程と、
他の前記外装体と直接接続する前記端子とバランス端子を複数の溶接点で溶接するバランス端子溶接工程と、
前記外装体内部に電解質を収納し封止する工程と、
を有し、
前記バランス端子と、前記外部端子と、前記固定端子とが、それぞれ回路基板との実装面である底面部を備えていることを特徴とする端子付電気化学セルの製造方法。 An exterior body production process for producing a metal exterior body comprising a terminal;
A power generation element is housed inside the exterior body, and a connection step of connecting a lead of the power generation element to a terminal attached to the exterior body,
A connecting step of aligning and connecting the surfaces provided with the terminals of the plurality of exterior bodies;
Welding a fixed terminal to a surface facing the surface provided with the terminal among the surfaces of the plurality of exterior bodies connected by the connection step;
An external terminal welding step of welding the terminal and the external terminal not directly connected to the other exterior body at a plurality of welding points;
A balance terminal welding process of welding the terminal directly connected to the other exterior body and the balance terminal at a plurality of welding points;
Storing and sealing the electrolyte inside the exterior body;
I have a,
The balance terminal, the external terminal, wherein the fixed terminal, a method of producing the mounting surface and is provided with a bottom portion with a terminal electrochemical cell, wherein Rukoto the respective circuit board.
前記外装体の内部に発電要素を収納し、前記発電要素のリードを前記外装体に接続する接続工程と、
複数の前記外装体の前記端子が設けられた面をそろえて連結する連結工程と、
前記連結工程により連結された複数の前記外装体の面のうち、前記端子の設けられた面と対向する面に固定端子を溶接する工程と、
前記端子と外部端子を複数の溶接点で溶接する外部端子溶接工程と、
前記外装体とバランス端子を溶接するバランス端子溶接工程と、
前記外装体内部に電解質を収納し封止する工程と、
を有し、
前記バランス端子と、前記外部端子と、前記固定端子とが、それぞれ回路基板との実装面である底面部を備えていることを特徴とする端子付電気化学セルの製造方法。 An exterior body production process for producing a metal exterior body comprising a terminal;
A power generation element is housed inside the exterior body, and a connection step of connecting a lead of the power generation element to the exterior body,
A connecting step of aligning and connecting the surfaces provided with the terminals of the plurality of exterior bodies;
Welding a fixed terminal to a surface facing the surface provided with the terminal among the surfaces of the plurality of exterior bodies connected by the connection step;
An external terminal welding step of welding the terminal and the external terminal at a plurality of welding points;
A balance terminal welding step of welding the exterior body and the balance terminal;
Storing and sealing the electrolyte inside the exterior body;
I have a,
The balance terminal, the external terminal, wherein the fixed terminal, a method of producing the mounting surface and is provided with a bottom portion with a terminal electrochemical cell, wherein Rukoto the respective circuit board.
前記バランス端子溶接工程は、前記バランス端子の前記基板と接続する面と前記外装体の前記基板と対向する面との間に空隙を有することを特徴とする請求項14または請求項15に記載の端子付電気化学セルの製造方法。 The external terminal welding step has a gap between the surface of the external terminal connected to the substrate and the surface of the exterior body facing the substrate,
The said balance terminal welding process has a space | gap between the surface connected to the said board | substrate of the said balance terminal, and the surface facing the said board | substrate of the said exterior body, The Claim 14 or Claim 15 characterized by the above-mentioned. Manufacturing method of electrochemical cell with terminal.
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