JP5923272B2 - 電気化学セル、蓋体及び電気化学セルの製造方法 - Google Patents
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Description
請求項1に記載の発明は、容器本体と、金属層が表面に形成された蓋体とを溶接して構成される電気化学セルであって、前記金属層はSn、Cu、Zn、Agから選択される少なくとも1つの金属または、Sn合金、Cu合金、Zn合金、Ag合金から選択される少なくとも1つの合金からなる厚さが1〜2μmのメッキ層であることを特徴とする電気化学セルである。
請求項1に記載の発明によれば、Sn、Cu、Zn、Agなどは、従来接合材として金属層に用いられていたNiよりも電気化学セル内に含まれる電解液への溶出が少ないため、充放電サイクルに伴う容量低下を防ぐことができる。
また、従来のNiの金属層を使用していたときよりも溶接時間を短くすることができる。これにより、容器本体や蓋体への熱的負荷が減少し、割れ、変形が抑制できる。よって、充放電サイクルに伴う容量低下を防ぐことができる。
請求項2に記載の発明によれば、シールリングを介して溶接されることにより密着性がよく、安定して形成できる。これにより、電解液の漏出が抑制できる。よって、充放電サイクルに伴う容量低下を防ぐことができる。
請求項3に記載の発明によれば、金属層は密着性がよく、安定して形成できる。また、従来のNiの金属層を使用していたときよりも溶接温度を下げることができる。これにより、容器本体や蓋体への熱的負荷が減少し、割れ、変形が抑制できる。また、Sn、Cu、Zn、Agなどは、従来金属層に用いられていたNiよりも電気化学セル内に含まれる電解液への溶出が少ない。よって、充放電サイクルに伴う容量低下を防ぐことができる。
請求項4に記載の発明によれば、融着部に含まれるSn、Cu、Zn、Agなどは、従来接合材として金属層に用いられていたNiよりも電気化学セル内に含まれる電解液への溶出が少ないため、充放電サイクルに伴う容量低下を防ぐことができる。
請求項5に記載の発明によれば、Sn、Cu、Zn、Agなどは、従来金属層に用いられていたNiよりも電気化学セル内に含まれる電解液への溶出が少ないため、充放電サイクルに伴う容量低下を防ぐことができる。
請求項6に記載の発明によれば、電気化学セル内に含まれる電解液への溶出をより抑えることができる。よって、充放電サイクルに伴う容量低下を防ぐことができる。
請求項7に記載の発明によれば、電気化学セル内に含まれる電解液への溶出をより抑えることができる。よって、充放電サイクルに伴う容量低下を防ぐことができる。
請求項8に記載の発明によれば、電気化学セル内に含まれる電解液への溶出をより抑えることができる。よって、充放電サイクルに伴う容量低下を防ぐことができる。
請求項9に記載の発明によれば、電気化学セル内に含まれる電解液への溶出をより抑えることができる。よって、充放電サイクルに伴う容量低下を防ぐことができる。
請求項10に記載の発明によれば、Sn、Cu、Zn、Agなどは、従来接合材として金属層に用いられていたNiよりも電気化学セル内に含まれる電解液への溶出が少ないため、充放電サイクルに伴う容量低下を防ぐことができる。
また、従来のNiの金属層を使用していたときよりも溶接時間を短くすることができる。これにより、容器本体や蓋体への熱的負荷が減少し、割れ、変形が抑制できる。よって、充放電サイクルに伴う容量低下を防ぐことができる。
本実施の形態の電気化学セルについて図面を参照して説明する。なお、以下では、実施の形態として電気二重層キャパシタを例として説明する。
図1は、実施形態の形態に係る電気二重層キャパシタ100の断面図である。この電気二重層キャパシタ100は、チップ型であり、直方体形状をしている。
図1に示した容器本体Pと蓋体Fを用いて電気二重層キャパシタを作製した。容器本体Pはアルミナ製で、外形のサイズは3.2×2.5×0.9mmの大きさである。容器本体Pの内部の深さのサイズは2.4×1.7×0.4mmとした。外部接続端子110、外部接続端子112及び集電体115は、タングステン層を形成した上にNi層を形成し、さらにその表面に金メッキを施して形成した。蓋体Fは、蓋体の基材3を厚さ0.1mmのコバール板とし、金属層4としてSnのメッキを約2μmの厚さで形成したものを用いた。
実施例2は、金属層4にCuを用いた。蓋体Fは、蓋体の基材3を厚さ0.1mmのコバール板とし、金属層4としてCuのメッキを約2μmの厚さで形成したものを用いた。その他については実施例1と同様に作製した。
(実施例3)
実施例3は、金属層4にZnを用いた。蓋体Fは、蓋体の基材3を厚さ0.1mmのコバール板とし、金属層4としてZnのメッキを約2μmの厚さで形成したものを用いた。その他については実施例1と同様に作製した。
(実施例4)
実施例4は、金属層4にAgを用いた。蓋体Fは、蓋体の基材3を厚さ0.1mmのコバール板とし、金属層4としてAgのメッキを約2μmの厚さで形成したものを用いた。その他については実施例1と同様に作製した。
比較例は、金属層4にNiを用いた。蓋体Fは、蓋体の基材3を厚さ0.1mmのコバール板とし、金属層4としてNiのメッキを約2μmの厚さで形成したものを用いた。その他については実施例1と同様に作製した。
(評価方法)
次に評価方法について説明する。はじめに、25±3℃の条件下で容量の測定を行った。次に、定電流で充電を開始し、最大電圧(3.3V)に達した時点で該電圧を一定時間保持した。この際、充電時間と保持時間との合計時間を2時間に設定した。次に、この2時間が経過した後、定電流で放電を開始し、最低電圧(0V)に達した時点で該電圧を一定時間保持した。この際も、放電時間と保持時間との合計時間を2時間に設定した。上記した1回の充電及び1回の放電を合わせて1サイクルとし、これを80サイクル繰り返し行った。充放電を行う際の電気化学セルの温度条件として、電解液の分解が生じない程度の温度である70±3℃に設定した。そして、充放電を80サイクル繰り返し行い、充電および放電に使用した電気容量の変化をモニタリングした。80サイクルの繰り返しが終了した後、25±3℃の条件下で容量の測定を行った。このようにして、充放電のサイクル特性の安定性について評価した。また、容量の維持率は、80サイクルの繰り返しが終了した後の容量を、はじめに測定した容量で割ったものである。
実施例1〜4及び比較例1の測定結果を表1に示した。
また、実施例には記載していないが、Sn合金、Cu合金、Zn合金、Ag合金から選択される少なくとも1つの合金を用いても容量低下を抑える効果があった。特にCu‐Snの合金が望ましい。
M、M2 密閉容器
P 容器本体
101、201 底壁部
102 周壁部
K 封止部
104、214 融着部
108、208 シールリング
F、F2 蓋体
3、203 蓋体の基材
4、204 金属層
113、213 収納空間
G、G2 電気化学素子
105、205 第一電極
106、206 第二電極
107、207 セパレータ
109、111 側面配線
109b、111b、209、211 貫通配線
110、112、210、212 外部接続端子
115、215 集電体
Claims (10)
- 容器本体と、金属層が少なくとも該容器本体と対向する表面の全面に形成された蓋体とを溶接して構成される電気化学セルであって、
前記金属層はSn、Cu、Zn、Agから選択される少なくとも1つの金属または、Sn合金、Cu合金、Zn合金、Ag合金から選択される少なくとも1つの合金からなる厚さが1〜2μmのメッキ層であることを特徴とする電気化学セル。 - 前記蓋体と前記容器本体はシールリングを介して溶接されることを特徴とする請求項1に記載の電気化学セル。
- 前記蓋体は、コバールからなることを特徴とする請求項1または2に記載の電気化学セル。
- 融着部はSn、Cu、Zn、Agから選択される少なくとも1つの金属または、Sn合金、Cu合金、Zn合金、Ag合金から選択される少なくとも1つの合金を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の電気化学セル。
- 前記蓋体と前記容器本体とにより形成される空間には第一電極と第二電極と、前記第一電極と前記第二電極を分離するセパレータと、電解液が収納されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の電気化学セル。
- 前記Sn合金はSn‐Ni合金であることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の電気化学セル。
- 前記Cu合金はCu‐Sn合金であることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の電気化学セル。
- 前記Zn合金はZn‐Ni合金であることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の電気化学セル。
- 前記Ag合金はAg‐Pd合金であることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の電気化学セル。
- 容器本体に溶接され、金属層が少なくとも該容器本体と対向する表面の全面に形成されている電気化学セル用蓋体であって、
前記金属層はSn、Cu、Zn、Agから選択される少なくとも1つの金属または、Sn合金、Cu合金、Zn合金、Ag合金から選択される少なくとも1つの合金からなる厚さが1〜2μmのメッキ層であることを特徴とする蓋体。
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