JP5815951B2 - 端子付電気化学セル及びその製造方法 - Google Patents
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Description
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外装体と、前記端子または前記外装体にリードが接続され、前記外装体に収納された発電要素と、前記外装体に収納された電解質と、実装時に基板表面に接する実装面を有し、複数箇所の溶接により前記端子に固定された外部端子と、を備え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。
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。
この構成によれば、外装体と固定端子間の接続方法を幅広く選択できるほか、前記外装体を、前記固定端子を介して実装される回路基板のパターンと電気的に接続できる。これにより、前記外装体の電位を回路基板で特定の電位に設定できる他、接地(GND)することが可能になる。またフローティング状態にすることも可能である。
この構成によれば、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と比較して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。
この構成によれば、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、1ミリオーム以下の十分低い接合抵抗値にすることができる。
この構成によれば、本発明に係る端子付電気化学セルを回路基板に実装するときに接続安定性を良くすることができる。
この構成によれば、本発明に係る端子付電気化学セルを回路基板に実装するときに接続安定性を良くすることができる。
この構成によれば、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、上記各形状への加工がなされない長方形状も可能である。
この構成によれば、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。更に、外装体の形状によっては、上記各形状への加工がなされない長方形状も可能である。
この構成によれば、クランク形状の場合と同様に接続作業が簡単である。その上、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、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。
さらに、前記接続工程は、前記発電要素の正極及び負極のリードの各々を端子に接続することを特徴とする。
これらの構成によれば、特に、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ので、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、端子付電気化学セルの内部抵抗値や容量の変化を僅かな範囲に抑制した端子付電気化学セルを製造することができる。
以下、本発明に係る第1の実施形態を、図1から図6を参照して説明する。なお、本実施形態では、端子付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。一次電池、二次電池でも同様に実施可能である。
この時点で、発電要素を収納する工程が終了する。
この封止工程について、具体的に説明する。
次に、本発明に係る第2の実施形態を、図7および図8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。
(第3実施形態)
以下、本発明に係る第3の実施形態を、図9から図12を参照して説明する。なお、図9(a)は、端子付電気二重層キャパシタ30の外観斜視図である。図9(b)は、図9(a)に示すC−C’線に沿った端子付電気二重層キャパシタ30の断面図である(但し一部省略してある)。また、図9(c)は、図9(a)の背面から示した外観斜視図である。
(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、本実施形態の外部端子52は、長さ8mm、幅2mmの平板から形成されており、第1の材料53と第2の材料54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
2、23…外装体
21、24…蓋部材
22…ケース
3…端子
4…絶縁部材
5、51、52…外部端子
5a、51a、52a…端子接続部
5b、51b、52b…底面部
53…第1の材料
54…第2の材料
11…固定端子
11a…直立部
11b…底面部
7、71…発電要素
8、81…リード
9…封止栓
E…電解質
31、33…回路基板
32、34…バランス抵抗
Claims (14)
- 端子を備えた金属製の外装体と、
前記端子または前記外装体にリードが接続され、前記外装体に収納された発電要素と、
前記外装体に収納された電解質と、
実装時に基板表面に接する実装面を有し、複数箇所の溶接により前記端子に固定された外部端子と、
を備え、
前記外部端子の前記実装面を含む基板実装平面と、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端子付電気化学セル。 - 端子を備えた金属製の外装体と、
前記端子または前記外装体にリードが接続され、前記外装体に収納された発電要素と、
前記外装体に収納された電解質と、
実装時に基板表面に接する実装面を有し、複数箇所の溶接により前記端子に固定された外部端子と、
を備え、
前記外部端子が、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端子付電気化学セル。 - 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請求項1または請求項2に記載の端子付電気化学セル。
- 前記外装体に直接固定された導電性の固定端子を備えること特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の端子付電気化学セル。
- 前記溶接はレーザスポット溶接により溶接されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の端子付電気化学セル。
- 前記外装体には前記端子が複数配設され、前記各端子はそれぞれ前記外部端子と固定されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の端子付電気化学セル。
- 前記一の端子と前記他の端子とが前記外装体の中心に対し対向する位置に配置されていること特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の端子付電気化学セル。
- 前記外部端子は、断面が長方形であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の端子付電気化学セル。
- 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請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の端子付電気化学セル。
- 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請求項1から請求項3のいず
れか一項に記載の端子付電気化学セル。 - 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請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の端子付電気化学セル。
- 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または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、
前記外装体に固定端子を接続する工程と、
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、
前記端子と前記外部端子とを複数の溶接点で溶接する工程において、前記外部端子の前記実装面を含む基板実装平面と、前記外装体の基板と対向する面との間に空隙を有するように、前記端子と前記外部端子を溶接することを特徴とする端子付電気化学セルの製造方法。 - 前記接続工程は、前記発電要素の正極または負極のリードの一方を前記端子に接続し、他方を前記外装体に接続することを特徴とする請求項12に記載の端子付電気化学セルの製造方法。
- 前記接続工程は、前記発電要素の正極及び負極のリードの各々を前記端子に接続することを特徴とする請求項12に記載の端子付電気化学セルの製造方法。
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