JP5731836B2 - Electrochemical cell with terminal and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、小型で且つ内部抵抗の小さな端子付電気化学セルとその製造方法に関する。 The present invention relates to a terminal-attached electrochemical cell having a small size and low internal resistance, 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、携帯電話、PDA、携帯用ゲーム機等の各種小型電子機器において、主電源、主電源の補助用電源、メモリや時計機能のバックアップ用電源等として主に利用されている。 Electrochemical cells such as lithium secondary batteries and electric double layer capacitors are used for main power, auxiliary power for main power, memory and clock function backup in various small electronic devices such as mobile phones, PDAs and portable game machines. It is mainly used as a power source.
特に、主電源や、主電源の補助用電源等で、特に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、数十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、これらの電気化学セルにおいては、上記用途として適切な容量(数十mFから1F程度の範囲)で、かつ、数百mΩ、好ましくは100mΩ以下の内部抵抗値が求められることから、リードや端子の材料として、アルミニウムや銅等の低抵抗の金属が用いられている。更に、回路基板への実装の際に、接触不良による抵抗を生じないよう、半田付け容易な金属の端子への形成や、接続箇所の保護などの対策がなされてきた。 Especially for main power supply, auxiliary power supply for main power supply, etc., especially in applications such as load leveling of the portable device, a current of several A is instantaneously discharged or a current of several tens of mA is discharged for several seconds. Thus, operations such as driving the motor, blinking the light emitter, vibrating the piezoelectric body, and generating radio waves are performed. Therefore, in these electrochemical cells, the capacity (approx. Tens of mF to 1F) suitable for the above-mentioned use and an internal resistance value of several hundred mΩ, preferably 100 mΩ or less are required. A low resistance metal such as aluminum or copper is used as a material for the terminal. Further, when mounting on a circuit board, measures such as formation of a metal terminal that is easy to solder and protection of a connection portion have been taken so as not to cause resistance due to contact failure.
従来、正極端子が少なくとも2種の金属の部分クラッド材で構成され、部分クラッド材の一方の金属と他方の金属との界面を接着フィルムで被覆し、正極のリード部と正極端子とを超音波溶接することにより、超音波溶接による正極端子の破断が生じない信頼性の高いポリマー電解質電池を提供するとしている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, the positive electrode terminal is composed of at least two kinds of metal partial clad materials, the interface between one metal and the other metal of the partial clad material is covered with an adhesive film, and the positive electrode lead portion and the positive electrode terminal are ultrasonicated. By welding, it is supposed to provide a highly reliable polymer electrolyte battery in which the positive electrode terminal is not broken by ultrasonic welding (for example, Patent Document 1).
また、正極リード端子が一方の面もしくは両面の少なくとも接続代に形成されたニッケル領域と、アルミニウム領域とを含む帯状のクラッド板であり、負極リード端子が一方の面もしくは両面の少なくとも接続代に形成されたニッケル領域と、銅領域とを含む帯状のクラッド板であることにより、強度および耐食性に優れ、半田付けやスポット溶接を容易に行え、安価な正極リード端子および負極リード端子を備えた電池を提供するとしている(例えば、特許文献2)。 The positive electrode lead terminal is a strip-shaped clad plate including a nickel region formed on at least one surface or both surfaces of the connection allowance and an aluminum region, and the negative electrode lead terminal is formed on at least the connection allowance on one surface or both surfaces. By using a strip-like clad plate containing a nickel region and a copper region, a battery having excellent positive and negative lead terminals that is excellent in strength and corrosion resistance, can be easily soldered and spot welded, etc. It is supposed to be provided (for example, Patent Document 2).
ところで近年、実装工程のさらなる効率化が望まれてきており、上記用途における電気化学セルにおいても、リフロー自動実装への対応が望まれてきている。ところが、特許文献1および特許文献2における電気化学セルの場合は、リフロー実装に対応しているものではなく、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。また、外部に引き出されている端子についても、アルミニウムや銅等の軟質金属材料であるため、リフロー自動実装には適さない。
By the way, in recent years, further improvement in the efficiency of the mounting process has been desired, and it has been desired that the electrochemical cell for the above-mentioned use also supports reflow automatic mounting. However, the electrochemical cells in
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、半田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。 For this reason, mounting of this capacitor is unavoidable by soldering or the like after mounting other components by reflow processing. Moreover, since the exterior body is a laminate film, the drop impact characteristics after mounting are not satisfactory.
そのため、上記負荷平準化用途にリフロー自動実装に対応できる端子付の電気化学セルを作製するため、バックアップ用途のセルにおいてリフロー対応する場合と同様に、小型のコイン型のセルの材料に用いられているステンレスを外装体や端子として用いれば、高温での耐熱性や耐久性に優れているため、リフロー実装が可能となる。しかしながら、ステンレスはアルミニウムや銅等と比べ抵抗値が10倍以上も高いため、セルの内部抵抗値を押し上げてしまう。
Therefore, in order to produce an electrochemical cell with terminals that can be used for reflow automatic mounting in the above load leveling application, it is used as a material for small coin-type cells, as in the case of reflowing in a backup application cell. If stainless steel is used as an exterior body or terminal, it is excellent in heat resistance and durability at high temperatures, so that reflow mounting is possible. However, since stainless steel has a
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
この外部端子が正負極一対に設けられた構造において、抵抗値は外部端子だけで40mΩ近くにもなる。他方、セルの内部抵抗が数百Ω程度である小型のコイン型と異なり、携帯機器の負荷の平準化等に用いられる電気化学セルの場合には、数百mΩ、好ましくは100mΩ以下の内部抵抗値が求められる。特に、数十mΩ以下の内部抵抗が求められる場合には、外部端子だけで抵抗値の大半を占めることになってしまう。
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
In the structure in which the external terminals are provided in a pair of positive and negative electrodes, the resistance value is close to 40 mΩ only with the external terminals. On the other hand, unlike a small coin type in which the internal resistance of the cell is about several hundred Ω, in the case of an electrochemical cell used for leveling the load of a portable device, the internal resistance is several hundred mΩ, preferably 100 mΩ or less. A value is determined. In particular, when an internal resistance of several tens of mΩ or less is required, only the external terminal occupies most of the resistance value.
このように、リフロー実装可能な電気化学セルについて、抵抗値が小さく、且つリフロー実装時に高温時の耐久性を保つことのできる外部端子を作製する事が課題となってきていた。 As described above, it has been a problem to produce an external terminal having a small resistance value and capable of maintaining durability at a high temperature during reflow mounting for an electrochemical cell that can be reflow mounted.
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、セルの内部抵抗に占める外部端子の抵抗の寄与を低減し、回路基板に容易で且つ強固に接続でき、さらに高温での耐熱性および耐久性を備えた、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端子付電気化学セルを提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to reduce the contribution of the resistance of the external terminal to the internal resistance of the cell, and to easily and firmly connect to the circuit board. It is an object of the present invention to provide an electrochemical cell with a terminal having low internal resistance and capable of surface mounting by automatic reflow mounting, which has heat resistance and durability at.
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、対向する2つの平面を有する金属製の外装体の一方の平面にガラスハーメチックシールで絶縁固定された1つ以上の端子を備え、前記外装体の内部に発電要素と電解質が収納され、前記発電要素の正極及び負極が前記端子又は前記外装体と電気的に接続された単セルと、前記外装体の他方の平面に接続された固定端子と、前記端子を介して前記発電要素に電気的に接続された外部端子と、を備えた端子付電気化学セルであって、前記固定端子は、回路基板との実装面である底面部を備え、前記外部端子は、前記端子と接続する端子接続部及び回路基板との実装面である底面部を備え、前記端子と同種の金属である第1の材料と、前記第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。
The present invention provides the following means in order to solve the above problems.
Terminal with the electrochemical cell according to the present invention comprises one or more terminals which are insulated fixed glass hermetic seal on one plane of the metal outer body having two plane faces, the interior of the outer body is accommodated power generation elements and an electrolyte, wherein a single cell positive electrode and the negative electrode is connected the terminal or the in the outer package and electrically the power generating element, and a fixed terminal connected to the other of the plane of said outer body, said An external terminal electrically connected to the power generation element via a terminal, wherein the fixed terminal includes a bottom surface portion that is a mounting surface with a circuit board, and the external terminal terminal is provided with a bottom portion is a mounting surface of the terminal connecting portion and the circuit board to be connected to the terminals, a first material said a metal terminal and the like, lower resistivity than said first material It has a multilayer structure consisting of the second material The features.
本発明に係る端子付電気化学セルの製造方法は、対向する2つの平面を有する金属製の外装体の一方の平面にガラスハーメチックシールで絶縁固定された1つ以上の端子を備える金属製の外装体を構成するケース及び蓋部材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、前記発電要素の正極と負極を前記端子又は前記外装体と接続し、前記ケースと前記蓋部材とを溶接することにより単セルを作製する工程と、前記外装体の他方の平面に固定端子を接続する工程と、外部端子と前記端子とを接続する工程と、前記外装体内部に電解質を収納し封止する工程と、を備える端子付電気化学セルの製造方法であって、前記外部端子は、前記端子と接続する端子接続部及び回路基板との実装面である底面部を備え、前記端子と同種の金属である第1の材料と、前記第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。 The manufacturing method of the electrochemical cell with a terminal which concerns on this invention is a metal exterior provided with one or more terminals insulated and fixed by the glass hermetic seal to one plane of the metal exterior body which has two opposing planes. and the outer body preparing step of preparing a case and a lid member constituting the body, accommodating the power generation element into the interior of the outer body, a positive electrode and a negative electrode of the power generating element is connected to the terminal or the outer body, said case and a step of preparing a single cell by welding and said cover member, a step of connecting the fixed terminal on the other plane of the exterior body, a step of connecting the outer portions pin, the outer a step of sealing housing the electrolyte in the body part, a method for producing a terminal with an electrochemical cell Ru wherein the external terminal is the mounting surface of the terminal connecting portion and the circuit board to be connected to the terminal A bottom portion, and the terminal It characterized in that the first material is a kind of metal, a multi-layer structure consisting of a second material which has lower resistivity than said first material.
本発明においては、外部端子の材料として、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の材料とが含まれる多層構造の積層体が用いられる。特に、抵抗率の低い第2の材料の層により、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に比べて、前記外部端子の抵抗値が低減される。また、第1の材料が前記端子と同種の金属であるため、前記外部端子と前記端子との溶接性も保持される。 In the present invention, as a material for the external terminal, a multilayer structure including a first material that is the same kind of metal as the terminal and a second material having a resistivity lower than that of the first material is used. It is done. In particular, the resistance value of the external terminal is reduced by the layer of the second material having a low resistivity as compared with the case where only the first material is used as the material of the external terminal. Further, since the first material is the same kind of metal as the terminal, the weldability between the external terminal and the terminal is also maintained.
また、本発明においては、金属製の外装体、および正極、負極、セパレータなどで構成される発電要素に耐熱性の高い部材が用いられていることにより、セルが、リフロー時における温度上昇や内圧上昇に対して耐えることができるので、内部抵抗値や容量の変化は僅かな範囲に抑制される。さらに、この端子付電気化学セルにおいて用いられる前記端子と、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。 Further, in the present invention, since a highly heat-resistant member is used for a power generation element composed of a metal exterior body, a positive electrode, a negative electrode, a separator, and the like, the temperature of the cell during reflow and the internal pressure are increased. Since it can withstand the rise, changes in internal resistance and capacitance are suppressed to a slight range. Furthermore, since the terminal used in the electrochemical cell with terminal and the first material of the external terminal are of the same type, the shape is maintained by heating during reflow.
本発明に係る端子付電気化学セルは、直方体形状である金属製の外装体の一つの平面にガラスハーメチックシールで絶縁固定された1つ以上の端子を備え、前記外装体の内部に発電要素と電解質が収納され、前記発電要素の正極及び負極が前記端子又は前記外装体と電気的に接続された複数個の単セルと、前記外装体の前記一つの平面との対向面に接続された固定端子と、前記端子を介して前記発電要素に電気的に接続された外部端子及びバランス端子とを備え、各単セルが前記一つの平面及び前記対向面がそれぞれ略同一平面となるように連結され、前記バランス端子を介して電気的に直列接続されている端子付電気化学セルであって、前記固定端子は、回路基板との実装面である底面部を備え、前記対向面で前記複数個の単セルに跨り接続され、前記外部端子および前記バランス端子は、前記端子と接続する端子接続部及び回路基板との実装面である底面部を備え、前記端子と同種の金属である第1の材料と、前記第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。 Electrochemical cell with terminals according to the present invention comprises one or more terminals which are insulated fixed glass hermetic seal in a single plane of metal outer package is parallelepiped-shaped, power generation elements inside the outer body And the electrolyte, the positive electrode and the negative electrode of the power generation element are connected to the opposing surface of the plurality of single cells electrically connected to the terminal or the exterior body and the one plane of the exterior body A fixed terminal, and an external terminal and a balance terminal electrically connected to the power generation element via the terminal, and each single cell is connected so that the one plane and the facing surface are substantially in the same plane. The terminal-attached electrochemical cell electrically connected in series via the balance terminal, wherein the fixed terminal includes a bottom surface portion that is a mounting surface with a circuit board, Across a single cell Is, the external terminal and the balanced terminals is provided with a bottom portion is a mounting surface of the terminal connecting portion and the circuit board to be connected to the terminal, and the first material is a metal of the terminal and the same type, the first It is characterized in that it has a multilayer structure composed of a second material having a resistivity lower than that of the above material.
本発明に係る端子付電気化学セルの製造方法は、直方体形状である金属製の外装体の一つの平面にガラスハーメチックシールで絶縁固定された1つ以上の端子を備える金属製の外装体を構成するケース及び蓋部材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、前記発電要素の正極と負極を前記端子又は前記外装体と接続し、前記ケースと前記蓋部材とを溶接することにより単セルを作製する工程と、前記単セルを前記一つの平面及び前記対向面がそれぞれ略同一平面となるように複数個連結する工程と、前記外装体の前記一つの平面との対向面に固定端子を接続する工程と、外部端子と前記端子とを接続する工程と、バランス端子と前記端子又は前記外装体とを接続する工程と、前記外装体内部に電解質を収納し封止する工程と、を備える端子付電気化学セルの製造方法であって、前記外部端子および前記バランス端子は、前記端子と接続する端子接続部及び回路基板との実装面である底面部を備え、前記端子と同種の金属である第1の材料と、前記第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。 Method for producing a terminal with an electrochemical cell according to the present invention, constitutes a metal outer body having one or more terminals which are insulated fixed glass hermetic seal in a single plane of metal outer body is rectangular parallelepiped and the outer body preparing step of preparing a case and a lid member, houses a power generation element inside the outer body, a positive electrode and a negative electrode of the power generating element is connected to the terminal or the outer body, the said casing lid A step of manufacturing a single cell by welding a member, a step of connecting a plurality of the single cells such that the one plane and the opposing surface are substantially the same plane, and the one of the exterior bodies . a step of connecting the fixed terminal on the opposed surfaces of the plane, and the step of connecting the outer portions pin, a step of connecting the balance terminal and the terminal or the exterior body, inside the outer body Contains and seals electrolyte And that step a method for producing a terminal with an electrochemical cell Ru wherein the external terminal and the balanced terminals is provided with a bottom portion is a mounting surface of the terminal connecting portion and the circuit board to be connected to the terminal, It is a multilayer structure composed of a first material that is the same kind of metal as the terminal and a second material having a resistivity lower than that of the first material .
本発明においては、外部端子及びバランス端子の材料として、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の材料とが含まれる多層構造の積層体が用いられる。特に抵抗率の低い第2の材料の層により、外部端子及びバランス端子の材料として第1の材料のみが用いられる場合に比べて、前記外部端子及び前記バランス端子の抵抗値が低減される。また、第1の材料が前記端子と同種の金属であるため、前記外部端子及び前記バランス端子と、前記端子との溶接性も保持される。 In the present invention, as a material for the external terminal and the balance terminal, a multilayer structure including a first material that is the same kind of metal as the terminal and a second material having a lower resistivity than the first material. The body is used. In particular, the second material layer having a low resistivity reduces the resistance values of the external terminal and the balance terminal as compared with the case where only the first material is used as the material of the external terminal and the balance terminal. Moreover, since the first material is the same type of metal as the terminal, the weldability between the external terminal, the balance terminal, and the terminal is also maintained.
また、本発明においては、金属製の外装体、および正極、負極、セパレータなどで構成される発電要素に耐熱性の高い部材が用いられていることにより、各単セルが、リフロー時における温度上昇やセルの内圧上昇に対して耐えることができるので、電気化学セルの内部抵抗値や容量の変化は僅かな範囲に抑制される。さらに、この端子付電気化学セルにおいて用いられる前記端子と、前記外部端子及び前記バランス端子の第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。 Further, in the present invention, since a highly heat-resistant member is used for a power generation element composed of a metal exterior body, a positive electrode, a negative electrode, a separator, etc., each single cell has a temperature rise during reflow. In addition, the internal resistance value and capacity of the electrochemical cell can be suppressed to a slight range. Furthermore, since the first material of the terminal used in the electrochemical cell with terminal, the external terminal, and the balance terminal is the same type, the shape is maintained by heating during reflow.
本発明に係る端子付電気化学セルは、前記多層構造が、前記第1の材料と、前記第1の材料に対して全面あるいは部分的に配置された前記第2の材料と、から構成された構造であることを特徴とする。 Electrochemical cell with terminals according to the present invention, the multilayer structure, said first material, said second material entirely or partially disposed relative to the first material, which is composed of and wherein the structure der Rukoto.
本発明においては、外部端子及びバランス端子が、第1の材料と第2の材料からなる多層構造を備えている。第1の材料と第2の材料とは、全面で、あるいは第2の材料が部分的に接している。 In the present invention, the external terminal and the balance terminal have a multilayer structure made of the first material and the second material. The first material and the second material are in contact with each other over the entire surface or the second material.
特に、第2の材料が部分的に層を成し、第1の材料のみが存在する領域を備えている場合には、前記端子と、端子と同材質の前記第1の材料とが溶接等により電気的に接続される際、第2の材料を介さない同種金属同士での溶接が可能となるため、溶接がより強固なものとなる。 In particular, when the second material is partially layered and has a region where only the first material exists, the terminal and the first material of the same material as the terminal are welded or the like. Therefore, welding with the same kind of metal without using the second material becomes possible, so that the welding becomes stronger.
本発明に係る端子付電気化学セルは、前記第1の材料がステンレスから形成され、前記第2の材料が銅又は銅を含む合金から形成されていることを特徴とする。 Electrochemical cell with terminals according to the present invention, prior Symbol first material is formed from stainless steel, the second material is characterized in that it is formed from copper or an alloy containing copper.
本発明に係る端子付電気化学セルの製造方法は、前記第1の材料としてステンレスで形成されたものを用い、前記第2の材料として銅又は銅を含む合金で形成されたものを用いることを特徴とする。 Method for producing a terminal with an electrochemical cell according to the present invention, the use of those prior Symbol stainless with those formed by a first material, which is formed of an alloy containing copper or copper as the second material It is characterized by.
本発明においては、外部端子及びバランス端子の第1の材料として、前記端子と同種のステンレスが用いられる。ステンレスは耐熱性、耐久性に優れているため、リフロー実装に適した材質である。また、熱伝導性が低く、放熱されにくいため、端子との溶接時に投入されるエネルギーが抑えられる。特に、レーザスポット溶接においては、照射出力が抑えられる他、レーザ溶接として一般的に用いられるYAGレーザの波長領域(1064nm)での光吸収率が高いため、効率良く溶接が行われる。 In the present invention, the same kind of stainless steel as the terminal is used as the first material of the external terminal and the balance terminal. Stainless steel is suitable for reflow mounting because of its excellent heat resistance and durability. Moreover, since heat conductivity is low and it is hard to radiate heat, the energy input at the time of welding with a terminal is suppressed. In particular, in laser spot welding, the irradiation output is suppressed, and since the light absorptance is high in the wavelength region (1064 nm) of a YAG laser generally used as laser welding, welding is performed efficiently.
また、第2の材料として、銅又は銅を含む合金が用いられる。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。 Moreover, copper or an alloy containing copper is used as the second material. Since the resistivity of copper 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 for an external terminal, 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.
本発明によれば、上記の特性を備えたステンレスおよび銅からなる多層構造が外部端子およびバランス端子として用いられることにより、ステンレスで形成される場合と同様の耐熱性及び耐久性が保持されたまま、抵抗値の低い外部端子およびバランス端子となる。また、前記端子との溶接性も良く、表面実装時に回路基板と良好な接続が可能となり、それぞれ強固に接続される。 According to the present invention, the multi-layer structure made of stainless steel and copper having the above characteristics is used as the external terminal and the balance terminal, so that the same heat resistance and durability as when formed with stainless steel are maintained. The external terminal and the balance terminal have a low resistance value. Also, the weldability with the terminal is good, and a good connection with the circuit board is possible at the time of surface mounting, and each is firmly connected.
本発明に係る端子付電気化学セルは、前記外部端子の断面が、2つの水平部と1つの直立部を有するクランク形状若しくはコの字型か、平板形状か、又はL字形状であることを特徴とする。 In the electrochemical cell with a terminal according to the present invention, the cross section of the external terminal is a crank shape having two horizontal portions and one upright portion, a U shape, a flat plate shape, or an L shape. Features.
本発明においては、前記外部端子が2つの水平部と1つの直立部を有するクランク形状である場合、前記外部端子と前記端子との位置合わせが容易で、接続作業が簡単にできる。また、前記外部端子がL字形状である場合には、前記端子が前記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前記外装体の底面に平行になるように前記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。更に、外装体の形状によっては、上記各形状への曲げ加工がなされない平板形状も可能である。 In the present invention, when the external terminal has a crank shape having two horizontal portions and one upright portion, alignment between the external terminal and the terminal is easy, and connection work can be simplified. When the external terminal is L-shaped, the bottom surface of the L-shaped external terminal is parallel to the bottom surface of the exterior body even when the terminal is not parallel to the bottom surface of the exterior body. Since it can connect to the said terminal, it can connect in parallel with the circuit board which mounts the electrochemical cell with a terminal. Furthermore, depending on the shape of the exterior body, a flat plate shape that is not bent into each of the above shapes is possible.
更にまた、外部端子がコの字型である場合には、クランク形状の場合と同様に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。この場合には、回路基板への実装の際に、回路基板のパターンと外装体底面が混触しないようパターンを設計する必要がある。 Furthermore, when the external terminal is U-shaped, the connection work is simple as in the case of the crank shape, and the horizontal part connected to the circuit board is folded, so that the extension of the cell terminal Since the direction dimension can be shortened, it is practically preferable. In this case, when mounting on the circuit board, it is necessary to design the pattern so that the pattern of the circuit board and the bottom surface of the exterior body do not come into contact with each other.
本発明に係る端子付電気化学セルは、前記バランス端子の断面が、2つの水平部と1つの直立部を有するクランク形状若しくはコの字型か、平板形状か、又は、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であることを特徴とする。 In the electrochemical cell with a terminal according to the present invention, the balance terminal has a crank-shaped or U-shaped cross section having two horizontal portions and one upright portion, a flat plate shape, a U-shaped shape, or an open end. It is the shape which made the U-shape which has a horizontal part in reverse.
本発明においては、前記バランス端子が、2つの水平部と1つの直立部を有するクランク形状である場合、前記バランス端子と前記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。また、前記バランス端子がU字形状若しくは開口端に水平部を有するU字型を逆さまにした形状である場合には、前記端子が前記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前記外装体の底面に平行になるように前記端子に接続できる。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。更に、外装体の形状によっては、上記各形状への曲げ加工がなされない平板形状も可能である。 In the present invention, when the balance terminal has a crank shape having two horizontal portions and one upright portion, the balance terminal and the terminal or the exterior body can be easily aligned and connection work can be simplified. . Further, when the balance terminal has a U-shape or a shape in which a U-shape having a horizontal portion at the open end is turned upside down, the bottom surface of the balance terminal even when the terminal is not parallel to the bottom surface of the exterior body. Can be connected to the terminal so as to be 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. Furthermore, depending on the shape of the exterior body, a flat plate shape that is not bent into each of the above shapes is possible.
更にまた、外部端子がコの字型である場合には、クランク形状の場合と同様に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。この場合には、回路基板への実装の際に、回路基板のパターンと外装体底面が混触しないようパターンを設計する必要がある。 Furthermore, when the external terminal is U-shaped, the connection work is simple as in the case of the crank shape, and the horizontal part connected to the circuit board is folded, so that the extension of the cell terminal Since the direction dimension can be shortened, it is practically preferable. In this case, when mounting on the circuit board, it is necessary to design the pattern so that the pattern of the circuit board and the bottom surface of the exterior body do not come into contact with each other.
本発明に係る端子付電気化学セルは、前記端子接続部がレーザスポット溶接による複数の溶接点を備えていることを特徴とする。 Electrochemical cell with terminals according to the present invention is characterized in that said terminal connecting portion is provided with a plurality of weld points that by the laser spot welding.
本発明に係る端子付電気化学セルの製造方法は、前記外部端子と、前記端子とを接し、前記外部端子の前記第1の材料に向けてレーザ光を照射することにより、前記外部端子と前記端子とをレーザスポット溶接により溶接し、各溶接箇所について複数の溶接点で溶接することを特徴とする。
また、本発明に係る端子付電気化学セルの製造方法は、前記外部端子及び前記バランス端子と、前記端子とを接し、前記外部端子及び前記バランス端子の前記第1の材料に向けてレーザ光を照射することにより、前記外部端子及び前記バランス端子と前記端子とをレーザスポット溶接により溶接し、各溶接箇所について複数の溶接点で溶接することを特徴とする。
Method for producing a terminal with an electrochemical cell according to the present invention has a front Kigaibu pin, contact and said pin, by irradiating a laser beam toward the first material of the outer end terminal, wherein and said pin and an external terminal was welded by laser spot welding, and wherein the welding at a plurality of welding points for each weld point.
In the method for manufacturing an electrochemical cell with a terminal according to the present invention, the external terminal and the balance terminal are in contact with the terminal, and laser light is directed toward the first material of the external terminal and the balance terminal. By irradiating, the external terminal, the balance terminal, and the terminal are welded by laser spot welding, and welding is performed at a plurality of welding points for each welding point.
本発明においては、外部端子およびバランス端子と前記端子又は外装体との溶接にレーザスポット溶接を採用している。レーザスポット溶接は、スポット径や溶接のパワー、照射時間の調節が容易であり、接合するワーク同士に必要十分な溶け込み深さを形成できる。かつ、溶接の対象領域近傍以外に熱的影響を与えることが少ないことも特徴であり、小型の端子付電気化学セルの製造に好適である。また、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、勝れた耐久性を持たせることが可能になる。 In the present invention, laser spot welding is employed for welding the external terminal and balance terminal to the terminal or the exterior body. In laser spot welding, the spot diameter, welding power, and irradiation time can be easily adjusted, and a necessary and sufficient penetration depth can be formed between workpieces to be joined. In addition, it is also characterized by little thermal influence outside the vicinity of the welding target region, and is suitable for manufacturing a small electrochemical cell with a terminal. In addition, 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 is possible to have excellent durability.
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。 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.
更に、端子付電気化学セルの内部抵抗値は、外装体の内部に収納された発電要素と電解質から決定される抵抗値だけでなく、発電要素に接続されるリード、端子、外部端子及びバランス端子の材質、寸法、接続あるいは接合方法が大きく寄与している。従って外部端子と端子の接続及びバランス端子と端子の接続に、レーザスポット溶接を用いているので、溶接点では十分な溶け込み深さを形成でき、互いの材料の原子同士が拡散して接合されており、1mΩ以下の十分低い接合抵抗値になっている。 Furthermore, the internal resistance value of the electrochemical cell with terminals is not only the resistance value determined from the power generation element and electrolyte housed in the exterior body, but also leads, terminals, external terminals and balance terminals connected to the power generation element. The material, dimensions, connection, or joining method of the material greatly contributes. Therefore, since laser spot welding is used for the connection between the external terminal and the terminal and the connection between the balance terminal and the terminal, a sufficient penetration depth can be formed at the welding point, and atoms of each material are diffused and joined together. The junction resistance value is sufficiently low, 1 mΩ or less.
ここで、レーザ光を照射して溶接する場合、第1の材料に光を照射する。第2の材料は第1の材料よりも抵抗率が低いため、熱伝導性も高い傾向にある。そのため第2の材料にレーザ光を照射すると、第1の材料に照射する場合と比べて、熱エネルギーが拡散することにより、必要な照射出力が非常に大きくなってしまう。レーザ光を照射する際には、端子や外装体と第2の材料の面とを接して、第1の材料の側から照射することにより、効率よく照射箇所を溶解し、強固に溶接することができる。 Here, when welding is performed by irradiating laser light, the first material is irradiated with light. Since the second material has a lower resistivity than the first material, the thermal conductivity tends to be high. Therefore, when the second material is irradiated with laser light, the required irradiation output becomes very large due to the diffusion of thermal energy as compared with the case where the second material is irradiated. When irradiating laser light, contact the terminal or exterior body with the surface of the second material, and irradiate from the first material side, so that the irradiated part can be efficiently melted and welded firmly. Can do.
また、外部端子やバランス端子が、第2の材料が部分的に層を成し、第1の材料のみが存在する領域を備えている場合には、第1の材料と端子とを、同種金属同士でレーザスポット溶接することにより、更に強固に接続することができる。 Further, when the external terminal or the balance terminal includes a region where the second material is partially layered and only the first material is present, the first material and the terminal are made of the same kind of metal. By laser spot welding with each other, it is possible to connect more firmly.
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を特徴とする。 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.
本発明においては、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場合、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置することができる。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。 In the present invention, when the surface having the connection portion between the terminal and the external terminal intersects perpendicularly to the substrate surface, the bottom surface of the external terminal is installed horizontally even when the terminal is inclined downward. be able to. Thereby, it can connect in parallel with the circuit board which mounts the electrochemical cell with a terminal.
本発明によれば、セルの内部抵抗に占める外部端子の抵抗の寄与を低減し、回路基板に容易で且つ強固に接続でき、さらに高温での耐熱性および耐久性を備えた、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, the contribution of the resistance of the external terminal to the internal resistance of the cell is reduced, it can be easily and firmly connected to the circuit board, and has low heat resistance and high temperature resistance and durability. An electrochemical cell capable of surface mounting by automatic reflow mounting 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5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。なお、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)
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. In the present embodiment, an electric double layer capacitor will be described as an example of an electrochemical cell. In addition, it is also possible to configure a primary battery or a secondary battery.
本実施形態の電気二重層キャパシタ1は、図1(a)に示すように、金属製の箱型の外装体2と、これに絶縁部材4により固定された一対の端子3と、外部端子5と、固定端子6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、正極および負極はキャパシタ内部で端子3と電気的に接続している。尚、図1(a)は、外装体2の内部を示すために、ケース12を透明体で示してある。
As shown in FIG. 1A, the electric
なお、図1(a)は、端子付電気二重層キャパシタ1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1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. 1A is an external perspective view of the electric
本実施形態において、金属製の外装体2は、ステンレス、具体的にはSUS316Lにより形成されている、長辺15mm、短辺10mm、高さ3mm、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2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12と蓋部材11とが、シーム溶接等によってケース12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11には、横幅方向に間隔を開けて上記一対の端子3が固定されている。この端子3は、蓋部材11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11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3は、ガラスを焼成した絶縁部材4によるハーメチックシール構造をなし、蓋部材11に気密に固定されている。
The pair of
特に、外装体2および端子3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, both the
本実施形態の外部端子5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51、および銅から形成される第2の材料52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5が形成され、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。この外部端子5と、端子3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。
The main material of the
また、外部端子5は、長さ8mm、幅2mmの平板から形成されており、第1の材料51と第2の材料が全面的に圧接されている場合、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
外部端子5は、第1の材料51と、第2の材料52とが全面的に層を成している他、特に図2に示すように、第2の材料52が、第1の材料51に部分的に接し、第1の材料51のみの層が存在してもよい。この場合には、図3に示すように、端子接続部5aが第1の材料51のみで構成され、端子3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25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。
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
In 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、コの字型、L字形状、平板形状等、図2(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
図4において(a)は断面がクランク形状、(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3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3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3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3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3の端面とが接続してもよいし、図示しないが、端子3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。
In FIG. 4, (a) shows the connection form of the respective
図5において(a)は断面が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2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2とレーザスポット溶接により接続している。
In FIG. 5, (a) shows a fixed
封止栓9は、図1(c)に示す外装体2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2と同質のステンレス(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、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 heights of the
発電要素16は、外装体2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2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2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1は、100mΩを下回る内部抵抗値となる。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1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
次に、上述したように構成された電気二重層キャパシタ1を製造する方法について、以下に説明する。
Next, a method for manufacturing the electric
本実施形態の製造方法は、外装体作製工程と、発電要素を収納する工程と、固定端子および外部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 according to the present embodiment includes an exterior body manufacturing process, a process of storing a power generation element, a welding process of a fixed terminal and an external 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12及び蓋部材11を製作する外装体作製工程を行う。ケース12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11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4で端子3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11を作成する。
On the other hand, the
次に、外装体2に発電要素16を収納する工程を行う。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 step of housing the
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3に接続する。これにより、発電要素16と蓋部材11とを一体化する。さらに、蓋部材11を接続した発電要素16を、ケース12に押し込み、蓋部材11とケース12とをシーム溶接して外装体2を作製する。
この時点で、発電要素を収納する工程が終了する。
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 process of storing the power generation element is completed.
次に、固定端子6を外装体2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、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2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12の底面に、直立部6aを重ね合わせる。そして、鉛直方向からYAGレーザ光を照射し、直立部6aと外装体2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2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を、外装体2に固定された端子3と溶接する溶接工程を行う。まず、外部端子5を作製して用意する。具体的には、第1の材料51としてステンレスの板材と、第2の材料52として銅の板材とを、それぞれ重ね合わせた後、両板材を圧接して組み合わせる。そして、圧接した板材をプレス等により打ち抜き屈曲加工する。これにより、外部端子5を得ることができる。ステンレスの板材と銅の板材とは、全面で圧接してもよいし、図2のようにステンレス板材に銅の板材を部分的に圧接してもよい。板材の組み合わせ方については、端子3との溶接条件や端子の抵抗などの設計条件に合わせて自由に選ぶことができる。
Next, a welding process for welding the
更に、銅は腐食しやすいことや、実装時に半田の濡れ性を良くし回路基板に対して実装をより容易にするために、第2の材料52を被覆するように、圧接後から打ち抜き加工後までのいずれかの工程の間で、ニッケルメッキ及び金メッキが施される。
Further, copper is easily corroded, and after the press-bonding process is performed so as to cover the
続いて、外装体2に固定された端子3に、外部端子5の端子接続部5aをレーザスポット溶接によって溶接する工程を行う。
Then, the process of welding the
詳細には、図1(b)のような配置により、端子3に外部端子5の端子接続部5aを重ね合わせる。そして、第1の材料51の面に向けて上方からYAGレーザ光を照射し、端子接続部5aと端子3とを溶接する。後述する溶接条件にて、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3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。尚、本実施例では、外部端子5は、端子3の上を覆うように配設されている。外部端子5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が、端子3の下側で接続しても良い。
Specifically, the
端子3と外部端子5との溶接条件の調整の一例を示す。第1の材料51と第2の材料52とが全面で圧接されてなる外部端子5を用いる場合において、照射時間を1.5msecに固定し、ピーク出力を変更し、溶接箇所における、端子3側への溶け込みの深さを断面観察により測定した。表1に示すように、本実施例においては、1.3−1.8kWの範囲で溶け込みが良好で、この出力範囲で溶接が可能であった。一方、2.0kWを超える出力では、溶接はなされたが、出力が強過ぎるためにスパッタリングが起こり、また溶け込みはほとんどなかった。このため、本実施例においては、好適な出力範囲における最小出力である1.3kWで溶接を行う。
An example of adjustment of welding conditions between the terminal 3 and the
また、外部端子5が、図2に示すように、第2の材料が部分的に形成されている場合には、図3に示すように、端子接続部5aの、第1の材料51のみが形成されている箇所を端子3と重ねて溶接する。この場合にはステンレス同士の同種金属による溶接となり、例えば、固定端子6と外装体2との溶接条件と同様の条件、出力1.2kW、照射時間1.5msecにて溶接する。一方、第1の材料と第2の材料とが全面で圧接されている構造の外部端子5の場合には、第2の材料に用いられている銅も合わせて溶け込むため、上述のように異なる溶接条件となる。
Further, in the case where the external material is partially formed of the second material as shown in FIG. 2, only the
続いて、外装体2内への電解質Eの封入と、ケース12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2を作製する封止工程を行う。
Subsequently, sealing of 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2のケース12の1箇所に形成された注入孔から外装体2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2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1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3と外部端子5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4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
(第2実施形態)
次に、本発明に係る第2の実施形態を、図6および図7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.
本実施形態の端子付電気二重層キャパシタ10は、図6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2と、これに絶縁部材4により固定された一対の端子3と、正極、負極およびセパレータで構成される発電要素と、電解質とで構成され、正極および負極は外装内部で端子3と電気的に接続している。
As shown in FIG. 6, the electric
各単セル同士は、外装体2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。
The single cells are arranged side by side so as to align the surfaces of the side surfaces that form the
本実施形態においては、図6に示すように、それぞれの単セルの外装体2の端子3を備える側面を揃え、これと直交する側面同士を密着して並置した状態で、連結板8を介してそれぞれの単セルが機械的に連結されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the side surfaces including the
さらに合計4本の端子3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
本実施形態における外部端子5の主要な材質については、第1実施形態と同様、ステンレスから形成される第1の材料51、および銅から形成される第2の材料52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5が形成され、図2に示すように、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。
As for the main material of the
この外部端子5が、第1実施形態と同様、第1の材料51と第2の材料52とが全面で圧接されている、長さ8mm、幅2mmの平板から形成される場合、抵抗値は1.3mΩと算出され、ステンレスから構成される場合(19.2mΩ)に比べて大幅に低減される。
When the
また、外部端子5については、第1実施形態と同様に、第1の材料51と、第2の材料52とが全面的に層を成しているほか、第2の材料52が、第1の材料51に部分的に接し、第1の材料51のみの層が存在してもよい。この場合には、端子接続部5aが第1の材料51のみで構成され、端子3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。
As for the
バランス端子7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71、および銅から形成される第2の材料72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7が形成され、図7に示すように、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。このバランス端子7と、端子3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7に示すバランス端子7が、第1の材料71と第2の材料72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。
When the
外部端子5と同様に、バランス端子7は、第1の材料71と、第2の材料72とが全面的に層を成しているほか、特に図5に示すように、第2の材料72が、第1の材料71に部分的に接し、第1の材料71のみの層が存在してもよい。この場合には、端子接続部7aが第1の材料71のみで構成され、端子3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5の形状については、図5で適用されるような、図2(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2(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7の形状についても同様に、図7(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7(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2に示す外部端子5と、端子3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3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3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3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3の端面とが接続してもよいし、図示しないが、端子3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。
Various connection forms as shown in FIGS. 4A to 4D are possible for the
また、バランス端子7と端子3との接続形態についても、外部端子5と端子3と同様の種々の形態が可能である。
Further, the connection form between the
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6に示すように、2個の単セルの外装体2に跨り接続されている。
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6に示すような、外装体中の端子3を備える側面の他、外装体の他の面であってもよい。特に、図6のように、連結板8と固定端子6が対向して、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。
Moreover, in this embodiment, the attachment position of the connecting
図6において示される端子付電気二重層キャパシタ10の製造方法については、外装体作製工程と、発電要素を収納し単セルを作製する工程と、単セルを連結する工程と、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。このうち、第1実施形態で示されている工程については詳細を省略し、本実施形態のみで用いられる工程について説明する。
As for the method of manufacturing the electric double layer capacitor with
単セルを連結する工程について、下記の通り説明する。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、図6に示す配置にて側面を揃えて並置する。この後、複数の単セルの外装体2に跨るように連結板8を重ね、連結板の鉛直方向からYAGレーザ光を照射し、隣接する2つの外装体2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2とを強固に接続することができる。
The process of connecting the single cells will be described as follows. First, the connecting
次にバランス端子7と、外装体2に固定された端子3と溶接する溶接工程について、下記に説明する。まず、バランス端子7を作製して用意する。具体的には、ステンレスの板材と銅の板材とを重ね合わせた後、両板材を圧接して組み合わせる。そして、圧接した板材をプレス等により打ち抜き屈曲加工する。
Next, the welding process for welding the
更に、銅は腐食しやすいことや、実装時に半田の濡れ性を良くし回路基板に対して実装をより容易にするために、第2の材料72を被覆するように、圧接後から打ち抜き加工後までのいずれかの工程の間で、ニッケルメッキ及び金メッキが施される。これにより、図7に示すバランス端子7を得ることができる。
In addition, copper is easily corroded, and after stamping to cover the
続いて、外装体2に固定された端子3に、バランス端子7の端子接続部7aをレーザスポット溶接によって溶接する工程を行う。外部端子5およびバランス端子7の溶接条件については、第1実施形態の外部端子5の溶接条件と同様である。
Then, the process of welding the
(第3実施形態)
次に、上記実施形態とは更に異なる実施形態について図8に示す。上記各実施形態においては、外装体を箱型にて図示しているが、円筒形やボタン型などの円柱形状や、断面がトラック形状など種々の形状が実施可能である。図8においては、深さ方向の浅いボタン型形状が示されている。
(Third embodiment)
Next, an embodiment further different from the above embodiment is shown in FIG. In each of the above embodiments, the exterior body is illustrated in a box shape, but various shapes such as a cylindrical shape such as a cylindrical shape or a button shape, or a cross-sectional shape such as a track shape can be implemented. FIG. 8 shows a shallow button shape in the depth direction.
なお、図8(a)は、端子付電気二重層キャパシタ1の外観斜視図である。図8(b)は、図8(a)に示すB−B’線に沿った端子付電気二重層キャパシタ1の断面図である。
FIG. 8A is an external perspective view of the electric
本実施形態に示す電気二重層キャパシタ20は、図8(a)および(b)に示すように、金属製のボタン型の外装体21と、これに絶縁部材41により固定された1個の端子31と、外部端子53と、固定端子61と、正極、負極およびセパレータで構成される発電要素18と、電解質Eとで構成されている。キャパシタ内部において、発電要素18の正負極のうちの一方の極は、リード19を介して端子31と電気的に接続している。また他方の極は、リード19を介して外装体21と電気的に接続している。これにより、外装体21は正負極のどちらかの電位を有している。
As shown in FIGS. 8A and 8B, the electric
外部端子53は、ステンレスからなる第1の材料54と、銅からなる第2の材料55とからなる多層構造になっており、クランク形状を成している。この外部端子53が、端子31に接続されている。第1の材料に対して第2の材料が部分的に形成されているため、第1の材料54と端子31とが、同種のステンレス同士で溶接され、電気的な接続だけでなく、機械的にも強固に接続されている。
The
また、外装体21の底面には平板形状の固定端子61が電気的に接続されている。正負極のいずれかの極が、固定端子61により回路基板と電気的に接続可能になっており、固定端子61は外部端子と同様の役割を果たす。このため、本実施形態において、固定端子61もまた、第1の材料62と第2の材料63とからなる多層構造となっている。これにより、内部抵抗が低減されるばかりでなく、半田付けの容易な銅が第2の材料となっているため、実装する回路基板へ強固に取り付けられる。
A flat plate-shaped fixed
(第4実施形態)
次に、外部端子と端子との接続が異なる実施形態を図9に示す。前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が端子の上部に接続し、底面部5bが外装体2の長辺方向に伸びている構造を示したが、図9(a)のように、L字形状の外部端子56と、端子3の側面とが溶接された構造の電気二重層キャパシタ30であっても構わない。
(Fourth embodiment)
Next, an embodiment in which the connection between the external terminal and the terminal is different is shown in FIG. In the above-described embodiment, as shown in FIG. 1A, the crank-shaped
前述した外装体製作工程において、端子3が絶縁部材4で固定される際、端子3が傾いて固定される可能性がある。小型化の目的で、端子3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3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3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の形状がクランク形状であると、端子3の水平面との傾きによって、外部端子5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
従って、このような場合には、外部端子は、図9(a)に示す形状とし、端子3との溶接位置は、端子3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3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。また、外部端子56が端子3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9(a)に示す例のように、電気二重層キャパシタ30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。
Therefore, in such a case, it is preferable that the external terminal has a shape shown in FIG. 9A and the welding position with the
ここで、外部端子56と端子3との接続について説明する。2個の外部端子56は、それらの底面56bを1つの水平面に接するように端子3の側面に重ねて配置した後、端子3の傾きを考慮して、端子3の側面でレーザスポット溶接する。外部端子56は、横方向からレーザ照射して溶接する。この時、端子3の傾きを予め画像処理技術などで認識しておけば、端子3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9(b)は、この事情を説明した模式図であり、図9(a)に示すB−B’線に沿った断面図である。絶縁部材4に固定された端子3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56は、端子3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3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。
このようにして、端子3が傾いた場合においても、外部端子56の底面56b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。
FIG. 9B is a schematic diagram for explaining this situation, and is a cross-sectional view taken along the line BB ′ shown in FIG. The
Thus, even when 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。さらに、端子の取り出し位置や本数、直列接続における単セルの配置等についても制限されない。 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. Further, the position and number of terminals to be taken out and the arrangement of single cells in series connection are not limited.
また、上記各実施形態において、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。 Further, in each of the embodiments described above, the manufacturing method by deep drawing has been described for the case of the exterior body. However, the case is not limited to the case of pressing or deep drawing with a bottomed shape, and a hollow corner. Alternatively, a cylindrical pipe may be cut into a certain length, and a member to be a bottom plate may be joined by welding.
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、外部端子及びバランス端子の第2の材料としては、銅を用いているが、その他、ステンレスよりも抵抗率が低く、リフロー温度での耐熱性及び耐久性があり、回路基板への実装が容易であれば、他の金属を用いても構わない。例えば、ニッケルの293Kにおける抵抗率は、銅よりもやや高く6.99×10-8Ωmであるが、ステンレスの約十分の一である。また、回路基板との実装も良好な材料である。 In each of the above embodiments, copper is used as the second material of the external terminal and the balance terminal, but in addition, the resistivity is lower than that of stainless steel, and it has heat resistance and durability at the reflow temperature. Other metals may be used as long as mounting on a circuit board is easy. For example, the resistivity of nickel at 293K is slightly higher than that of copper, which is 6.99 × 10 −8 Ωm, which is about one tenth of that of stainless steel. It is also a good material for mounting on a circuit board.
また、上記各実施形態において、外部端子及びバランス端子については、ステンレス及び銅のクラッド材としているが、これに限らず、例えばメッキや印刷など、多層構造が形成できればいかなる作製方法であってもよい。 In each of the above embodiments, the external terminals and the balance terminals are made of stainless steel and copper clad materials. However, the present invention is not limited to this, and any manufacturing method may be used as long as a multilayer structure such as plating or printing can be formed. .
また、上記各実施形態において、外部端子およびバランス端子は、第1の材料と第2の材料からなる多層構造であれば、第1の材料と第2の材料に加えて、更に他の材料を備えた多層構造であっても構わない。例えば、ステンレス/銅/ステンレスの3層構造や、ステンレス/銅/ニッケルの3層構造など、種々の構造により、端子との溶接性および回路基板との接続を向上させることができる。 In each of the above embodiments, if the external terminal and the balance terminal have a multilayer structure composed of the first material and the second material, in addition to the first material and the second material, further other materials are used. It may be a multilayer structure provided. For example, various structures such as a three-layer structure of stainless steel / copper / stainless steel and a three-layer structure of stainless steel / copper / nickel can improve weldability with a terminal and connection with a 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及びバランス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, the external terminal, and the balance 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、セルの直列接続時、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, it is supposed that it will weld via a connection board about the connection method of exterior bodies at the time of series connection of a cell, but it is not restricted to this, For example, resistance welding, laser welding, electron beam welding, arc The exterior bodies can also be directly fixed using various types of welding such as welding, brazing, adhesion with resin, or the like. 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.
1、10、20、30…電気二重層キャパシタ
2、21…外装体
25、25a、25b…溶接点
11…蓋部材
12…ケース
3、31…端子
4、41…絶縁部材
5、53、56…外部端子
51、54、62、71…第1の材料
52、55、63、72…第2の材料
5a、56a…端子接続部
5b、56b…底面部
6、61…固定端子
6a…直立部
6b…底面部
7…バランス端子
7a…端子接続部
7b…底面部
8…連結板
9…封止栓
16、18…発電要素
17、19…リード
E…電解質
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記固定端子は、回路基板との実装面である底面部を備え、
前記外部端子は、前記端子と接続する端子接続部及び回路基板との実装面である底面部を備え、前記端子と同種の金属である第1の材料と、前記第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端子付電気化学セル。 Comprising one or more terminals which are insulated fixed glass hermetic seal on one plane of the metal outer body having two plane faces, power generation elements and an electrolyte are housed inside the outer package, the generator A single cell in which a positive electrode and a negative electrode of the element are electrically connected to the terminal or the exterior body, a fixed terminal connected to the other plane of the exterior body , and the power generation element electrically via the terminal A terminal-attached electrochemical cell comprising connected external terminals,
The fixed terminal includes a bottom surface portion that is a mounting surface with a circuit board,
The external terminal has a bottom portion which is the mounting surface of the terminal connecting portion and the circuit board to be connected to the terminal, and the first material is a metal of the terminal and the same type, resistivity than the first material A terminal-attached electrochemical cell having a multi-layer structure made of a second material having a low level.
前記固定端子は、回路基板との実装面である底面部を備え、前記対向面で前記複数個の単セルに跨り接続され、
前記外部端子および前記バランス端子は、前記端子と接続する端子接続部及び回路基板との実装面である底面部を備え、前記端子と同種の金属である第1の材料と、前記第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端子付電気化学セル。 Comprising one or more terminals which are insulated fixed glass hermetic seal in a single plane of metal outer package is parallelepiped-shaped, power generation elements and an electrolyte are housed inside the outer body, the positive electrode of the power generating element And a plurality of unit cells in which the negative electrode is electrically connected to the terminal or the exterior body, a fixed terminal connected to a surface facing the one plane of the exterior body , and the power generation via the terminal An external terminal and a balance terminal electrically connected to the element, each unit cell is connected so that the one plane and the facing surface are substantially the same plane, and electrically connected via the balance terminal An electrochemical cell with terminals connected in series,
The fixed terminal includes a bottom surface portion that is a mounting surface with a circuit board, and is connected across the plurality of single cells on the facing surface,
Said external terminal and said balanced terminals is provided with a bottom portion is a mounting surface of the terminal connecting portion and the circuit board to be connected to the terminal, and the first material is a metallic of the terminal and the same type, the first material end child with electrochemical cells you being a multilayer structure composed of a low resistivity second material than.
前記外部端子は、前記端子と接続する端子接続部及び回路基板との実装面である底面部を備え、前記端子と同種の金属である第1の材料と、前記第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端子付電気化学セルの製造方法。 Production of exterior body for producing case and lid member constituting metal exterior body including one or more terminals insulated and fixed by glass hermetic seal on one plane of metal exterior body having two opposed planes Preparation and steps, houses a power generation element inside the outer body, a positive electrode and a negative electrode of the power generating element is connected to the terminal or the outer body, a single cell by welding and said cover member and said casing a step of a step of connecting the fixed terminal on the other plane of the exterior body, a step of connecting the outer portions pin, a step of sealing accommodating said exterior body inside the electrolyte, the a method for producing an electrochemical cell with with Ru terminal,
The external terminal includes a terminal connection portion connected to the terminal and a bottom surface portion that is a mounting surface of the circuit board, and has a first material that is the same kind of metal as the terminal, and a resistivity higher than that of the first material. method for producing an electrochemical cell with terminals with you, characterized in that the a low multi-layer structure comprising a second material.
前記外部端子および前記バランス端子は、前記端子と接続する端子接続部及び回路基板との実装面である底面部を備え、前記端子と同種の金属である第1の材料と、前記第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端子付電気化学セルの製造方法。 And the outer body preparing step of preparing a case and a lid member constituting the metal outer body comprising one or more terminals which are insulated fixed glass hermetic seal in a single plane of metal outer body is a rectangular parallelepiped shape, accommodating the power generation element into the interior of the outer body, a positive electrode and a negative electrode of the power generating element is connected to the terminal or the exterior body, a process of forming a single cell by welding and said cover member and said casing a step plane and the facing surface of said one said unit cell to connect the step of plurality linked so that substantially the same plane, respectively, the fixed terminal on the surface facing the said one plane of said outer body a step of connecting the outer portions pin, Ru comprising a step of connecting the balance terminal and the terminal or the exterior body, a step of sealing accommodating said exterior body inside the electrolyte, the terminal Of attached electrochemical cells A law,
The external terminal and the balance terminal each include a bottom surface portion that is a mounting surface of a terminal connection portion and a circuit board that are connected to the terminal, and a first material that is the same type of metal as the terminal, and the first material method for producing an electrochemical cell with terminals with you being a multilayer structure composed of a low resistivity second material than.
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