JP6284251B1 - 電気化学セル - Google Patents
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Abstract
【課題】小型化が可能な電気化学セルを提供する。【解決手段】キャパシタ1は、正極体および負極体を含む電極体10と、電極体10を密封する外装体20と、外装体20の内部において電極体10に接続され、外装体20の内部から外部へ引き出されたタブ30と、相手コネクタに接続可能なコネクタ40と、を備える。コネクタ40は、相手コネクタに嵌合されるハウジング41と、ハウジング41に保持されて相手コネクタが有する相手コンタクトに導通するコンタクト42と、を備える。コンタクト42は、タブ30にかしめられている。【選択図】図1
Description
本発明は、電気化学セルに関するものである。
非水電解質二次電池や電気二重層キャパシタ等の電気化学セルは、各種デバイスの電源等に利用されている。電気化学セルを各種デバイスに接続する方法の1つとして、リード線を介して電気化学セルと各種デバイスとを接続する方法がある(例えば特許文献1参照)。特許文献1に記載の電気化学セルは、正極および負極を有する電極体と、金属材料および樹脂材料を含むラミネートフィルムにより形成され、電極体を収容する外装体と、正極および負極にそれぞれ接続し外装体の外部へ導出された一対の電極端子(タブ)と、外装体の外部において、一対の電極端子と接続する一対のリード線と、を有し、リード線が保護回路基板のランドに超音波接合や抵抗溶接等により接続されている。
ところで、外部機器に対する電気化学セルの取り付けや交換を容易とするために、リード線の先端にコネクタを取り付ける場合がある。しかしながら、コネクタを備える電気化学セルにあっては、タブとコネクタとの間にリード線が設けられることで大型化する傾向にある。特に、電気化学セルの外装体の大きさが小さくなるに従い、電気化学セル全体におけるリード線が占める割合が大きくなるので、電気化学セルの小型化が困難になる。
そこで本発明は、小型化が可能な電気化学セルを提供するものである。
本発明の電気化学セルは、正極体および負極体を含む電極体と、前記電極体を密封する外装体と、前記外装体の内部において前記電極体に接続され、前記外装体の内部から外部へ引き出されたタブと、相手コネクタに接続可能なコネクタと、を備え、前記コネクタは、前記相手コネクタに嵌合されるハウジングと、前記ハウジングに保持されて前記相手コネクタが有する相手コンタクトに導通し、前記相手コンタクトに接触する接点部と、前記接点部と一体的に形成され前記タブにかしめられるかしめ部と、を備える圧着端子であるコンタクトと、を備え、前記コンタクトは、前記タブにかしめられている、ことを特徴とする。
また、本発明の電気化学セルは、正極体および負極体を含む電極体と、前記電極体を密封する外装体と、前記外装体の内部において前記電極体に接続され、前記外装体の内部から外部へ引き出されたタブと、相手コネクタに接続可能なコネクタと、を備え、前記コネクタは、前記相手コネクタに嵌合されるハウジングと、前記ハウジングに保持されて前記相手コネクタが有する相手コンタクトに導通するコンタクトと、を備え、前記タブは、前記外装体の外部において折り返されて重なり合う折り返し部を備え、前記コンタクトは、前記折り返し部にかしめられている、ことを特徴とする。
また、本発明の電気化学セルは、正極体および負極体を含む電極体と、前記電極体を密封する外装体と、前記外装体の内部において前記電極体に接続され、前記外装体の内部から外部へ引き出されたタブと、相手コネクタに接続可能なコネクタと、を備え、前記コネクタは、前記相手コネクタに嵌合されるハウジングと、前記ハウジングに保持されて前記相手コネクタが有する相手コンタクトに導通するコンタクトと、を備え、前記タブは、前記外装体の外部において折り返されて重なり合う折り返し部を備え、前記コンタクトは、前記折り返し部にかしめられている、ことを特徴とする。
本発明によれば、コネクタのコンタクトがタブにかしめられて直接接続されるので、コネクタのコンタクトがリード線を介してタブに接続される構成と比較して、電気化学セルを小型化することができる。
しかも、コネクタのコンタクトがリード線を介してタブに接続される構成において必要となるリード線とタブとの接合を行わないので、製造工程が簡略化され、電気化学セルの製造コストを削減することができる。
しかも、コネクタのコンタクトがリード線を介してタブに接続される構成において必要となるリード線とタブとの接合を行わないので、製造工程が簡略化され、電気化学セルの製造コストを削減することができる。
上記の電気化学セルにおいて、前記タブは、前記電極体とは別体で形成されている、ことが望ましい。
本発明によれば、タブを任意の厚さとすることができる。例えば、電極体の集電体より厚くしたタブでは、集電体と一体形成されたタブと比較して高強度とすることができる。これにより、タブの破断等を抑制できるので、電気化学セルの信頼性を向上させることができる。
上記の電気化学セルにおいて、前記電極体は、前記正極体および前記負極体を形成する一対の電極シートを含み、前記電極シートには、前記電極シートの厚み方向に貫通する連通部が形成され、前記タブは、前記厚み方向から見た前記連通部の内側で折り返され、前記電極シートを前記厚み方向の両側から挟んだ状態で前記電極シートに接合されている、ことが望ましい。
本発明によれば、タブが電極シートの片側のみに接合される構成と比較して、タブと電極シートとを離間しにくくすることができる。したがって、電極シートとタブとの接合強度を向上させることができる。
上記の電気化学セルにおいて、前記タブは、前記電極体と一体形成されている、ことが望ましい。
本発明によれば、タブを電極体とは別体で形成する構成と比較して、部品点数を削減することができる。
上記の電気化学セルにおいて、前記電極体は、前記正極体および前記負極体を形成する一対の電極シートを含み、前記タブは、前記電極シートに対して折り目を介して連なっている、ことが望ましい。
本発明によれば、電極シートとタブとが一体化した部品を、シート状の部材から切り出した後、電極シートになる部分とタブになる部分との間に切り込みを入れ、電極シートになる部分に対してタブになる部分を折り返すことで、電極シートおよびタブを形成できる。このため、電極シートとタブとが一体化した部品を、シート状の部材から例えば短冊状や矩形状に切り出すことが可能となる。これにより、シート状の部材から、電極シートとタブとが一体化した部品を隙間なく複数切り出すことが可能となる。したがって、電極シートおよびタブの製造時において材料を無駄なく利用でき、電気化学セルの製造コストを削減することができる。
上記の電気化学セルにおいて、前記外装体は、シートを所定方向に重ね合わせて形成され、前記外装体は、前記シートの間に前記電極体を収納した収納部と、前記収納部の周囲において前記シートを重ね合わせた周縁部と、を備え、前記コネクタは、前記所定方向から見て、前記周縁部と重なる位置に設けられている、ことが望ましい。
本発明によれば、所定方向から見た電気化学セルの外形を小さくすることができる。したがって、電気化学セルをより小型化することができる。
上記の電気化学セルにおいて、前記外装体は、シートを重ね合わせて形成され、前記外装体は、前記シートの間に前記電極体を収納した収納部と、前記収納部の周囲において前記シートを重ね合わせた周縁部と、を備え、前記タブは、前記周縁部において重ね合わされた前記シート間を通って前記外装体の内部から外部へ引き出され、前記外装体は、前記周縁部において前記シートと前記タブとの間に介在して前記タブを挟むシーラントフィルムをさらに備え、前記タブは、前記外装体の外部において折り返されて重なり合う折り返し部を備え、前記折り返し部は、一部が前記シーラントフィルムに挟まれて前記外装体から突出し、前記コンタクトは、前記折り返し部にかしめられている、ことが望ましい。
本発明によれば、タブのうち外装体の外部に位置する部分の全体が折り返し部となるので、外装体の外部におけるタブの強度を向上させることができる。これにより、タブの破断等を抑制できるので、電気化学セルの信頼性を向上させることができる。
本発明によれば、小型化が可能な電気化学セルを提供できる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、電気化学セルとして、電気二重層キャパシタ(以下、単に「キャパシタ」という。)を例に挙げて説明する。また、以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。
[第1実施形態]
最初に、第1実施形態のキャパシタ1について説明する。
図1は、第1実施形態に係るキャパシタの外観斜視図である。図2は、第1実施形態に係るキャパシタの使用例を示す外観斜視図である。
図1に示すように、キャパシタ1は、電極体10と、電極体10を密封する外装体20と、外装体20の内部において電極体10に接続され、外装体20の内部から外部へ引き出されたタブ30(正極タブ31および負極タブ32)と、外装体20の外部に配置され、相手コネクタ91(図2参照)に接続可能なコネクタ40と、を備えている。図2に示すように、キャパシタ1は、相手コネクタ91が設けられた例えば回路基板93等に取り付けられて使用される。
最初に、第1実施形態のキャパシタ1について説明する。
図1は、第1実施形態に係るキャパシタの外観斜視図である。図2は、第1実施形態に係るキャパシタの使用例を示す外観斜視図である。
図1に示すように、キャパシタ1は、電極体10と、電極体10を密封する外装体20と、外装体20の内部において電極体10に接続され、外装体20の内部から外部へ引き出されたタブ30(正極タブ31および負極タブ32)と、外装体20の外部に配置され、相手コネクタ91(図2参照)に接続可能なコネクタ40と、を備えている。図2に示すように、キャパシタ1は、相手コネクタ91が設けられた例えば回路基板93等に取り付けられて使用される。
図3は、第1実施形態に係る電極シートを展開した平面図である。
図1および図3に示すように、電極体10は、セパレータ(不図示)を介して対向配置された一対の電極シート11(正極体、負極体)を含む。電極体10は、一対の電極シート11を捲回させて、例えば直方体状に形成されている。一対の電極シート11は、正極用の電極シート11、および負極用の電極シート11である。
図1および図3に示すように、電極体10は、セパレータ(不図示)を介して対向配置された一対の電極シート11(正極体、負極体)を含む。電極体10は、一対の電極シート11を捲回させて、例えば直方体状に形成されている。一対の電極シート11は、正極用の電極シート11、および負極用の電極シート11である。
図3に示すように、電極シート11は、金属箔により形成された集電体12と、集電体12の一対の主面のうち少なくとも片面(本実施形態では両面)に塗工された活物質13と、を備えている。集電体12を形成する金属箔は、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金により形成されている。集電体12は、例えば10μm以上の厚みを有していることが望ましい。活物質13は、例えば活性炭や炭素である。活物質13は、導電補助剤やバインダ、分散剤等とともに混合されたペーストとして、集電体12の主面に塗工される。活物質13の層は、例えば50μm以下の厚みに設定されていることが望ましい。各電極シート11は、金属箔の表面に活物質13が塗工されたシート状の部材から、短冊状に切り出される。各電極シート11は、一端部の少なくとも片面に、活物質13が塗工されていない、集電体12が露出した未塗工部14を備えている。各電極シート11の未塗工部14には、タブ30が接合されている。
図1に示すように、外装体20は、電極体10および電解液(電解質)が収納される収納空間を形成し、電極体10および電解液を密封している。外装体20は、矩形状のシートを重ね合わせて形成されている。本実施形態では、外装体20は、1枚の矩形状のシートの第1シート部20aと第2シート部20bとの間を二つ折りにして、そのシート折り目20cを除く3辺に沿って第1シート部20aと第2シート部20bとを熱融着することで形成されている。なお、以下の説明では、第1シート部20aおよび第2シート部20bの重ね合わせ方向を上下方向(所定方向)と定義するとともに、第1シート部20aに対する第2シート部20b側を上側とする。
外装体20を形成するシートは、金属箔と、重ね合わせ面(内面)に設けられた樹脂層と、外面に設けられた保護層と、を有するラミネートフィルムである。金属箔は、例えばアルミニウムやステンレス等の外気や水蒸気を遮断する金属材料を用いて形成されている。重ね合わせ面の樹脂層は、例えば、ポリオレフィンのポリエチレンやポリプロピレン等の熱可塑性樹脂を用いて形成される。外面の保護層は、例えば、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、またはナイロン樹脂を用いて形成される。重ね合わせ面の樹脂層および外面の保護層は、それぞれ金属箔との間に接合層を介して、熱融着または接着剤により接合される。
外装体20は、第1シート部20aと第2シート部20bとの間に電極体10を収納した収納部21と、収納部21の周囲において第1シート部20aと第2シート部20bとを重ね合わせた周縁部22と、周縁部22において第1シート部20aと第2シート部20bとの間に配置されたシーラントフィルム25と、を有する。外装体20は、周縁部22において、上述したシートの樹脂層同士が接触するように重ね合わされている。収納部21は、周縁部22に対して上側に膨出するように形成されている。周縁部22のうち、シート折り目20cの延在方向において収納部21を挟む両側の部分は、それぞれ収納部21に沿うように、上側に向かって略直角に折り曲げられている。外装体20は、周縁部22において第1シート部20aと第2シート部20bとを溶着することにより、収納部21において電極体10を密封している。シーラントフィルム25については後述する。
タブ30は、電極体10から電力を取り出すための端子である。タブ30は、正極タブ31および負極タブ32を備えている。正極タブ31は、正極用の電極シート11(図3参照)に接続している。負極タブ32は、負極用の電極シート11に接続している。なお、正極タブ31および負極タブ32は、それぞれ同様に形成されているので、以下では正極タブ31および負極タブ32をまとめてタブ30と称する。
図3に示すように、タブ30は、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金により、略一定の幅で延在する帯状に形成されている。タブ30は、電極シート11の未塗工部14に、レーザー溶接、抵抗溶接、超音波溶接等により接合され、電極シート11の集電体12に導通している。タブ30は、電極体10の巻回軸方向における端部から、電極体10の巻回軸方向に沿って突出している。図1に示すように、タブ30は、外装体20の周縁部22における収納部21を挟んでシート折り目20cとは反対側において、第1シート部20aと第2シート部20bとの間を通って、外装体20の内部から外部に引き出されている。正極タブ31と負極タブ32とは、互いに平行かつ離間した状態で設けられている。
シーラントフィルム25は、外装体20を形成する第1シート部20aおよび第2シート部20bと、タブ30と、の間に介在している。シーラントフィルム25は、一対のフィルム材により形成され、上下方向から見て周縁部22と重なる位置において、正極タブ31および負極タブ32をまとめて挟んでいる。シーラントフィルム25を形成するフィルム材は、例えばポリオレフィンやポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂により形成されている。シーラントフィルム25は、周縁部22において第1シート部20aおよび第2シート部20b、並びに正極タブ31および負極タブ32に溶着されて固定されている。これにより、収納部21の内部の気密性および液密性が高められている。
コネクタ40は、相手コネクタ91(図2参照)に接続可能に設けられている。コネクタ40は、相手コネクタ91のベースに嵌合されるハウジング41と、ハウジング41に保持されて相手コネクタ91が有する相手コンタクトに導通する一対のコンタクト42と、を有する。
一方のコンタクト42は、正極タブ31における外装体20の外側に位置する端部にかしめられている。他方のコンタクト42は、負極タブ32における外装体20の外側に位置する端部にかしめられている。
図4は、タブとコンタクトとの接続を示す説明図であって、タブおよびコンタクトの平面図である。
図4に示すように、コンタクト42は、相手コネクタ91(図2参照)が有する相手コンタクトに接触する接点部42aと、接点部42aと一体的に形成され、タブ30にかしめられるかしめ部42bと、を備えている。かしめ部42bは、タブ30にかしめられていない状態でU字状に形成され、内側にタブ30の先端を配置した状態で開口を閉じるようにかしめることで、タブ30に圧着する。
図4に示すように、コンタクト42は、相手コネクタ91(図2参照)が有する相手コンタクトに接触する接点部42aと、接点部42aと一体的に形成され、タブ30にかしめられるかしめ部42bと、を備えている。かしめ部42bは、タブ30にかしめられていない状態でU字状に形成され、内側にタブ30の先端を配置した状態で開口を閉じるようにかしめることで、タブ30に圧着する。
図5は、コンタクトおよびリードフレームの平面図である。
図5に示すように、コンタクト42は、リードフレーム43に複数並んで連結された状態で準備される。リードフレーム43は、各コンタクト42と一体形成された板状の部材である。コネクタ40にタブ30を接続する場合には、タブ30をコンタクト42に接続させた後、コンタクト42をリードフレーム43から切り離して、コンタクト42をハウジング41に固定する。
図5に示すように、コンタクト42は、リードフレーム43に複数並んで連結された状態で準備される。リードフレーム43は、各コンタクト42と一体形成された板状の部材である。コネクタ40にタブ30を接続する場合には、タブ30をコンタクト42に接続させた後、コンタクト42をリードフレーム43から切り離して、コンタクト42をハウジング41に固定する。
このように、本実施形態によれば、コネクタ40のコンタクト42がタブ30に直接接続されるので、コンタクト42がリード線を介してタブ30に接続される構成と比較して、キャパシタ1を小型化することができる。
しかも、コンタクト42がリード線を介してタブ30に接続される構成において必要となるリード線とタブ30との接合を行わないので、製造工程が簡略化される。また、コンタクト42とタブ30とを接続するリード線が不要となるので、部品点数を削減できる。したがって、キャパシタ1の製造コストを削減することができる。
しかも、コンタクト42がリード線を介してタブ30に接続される構成において必要となるリード線とタブ30との接合を行わないので、製造工程が簡略化される。また、コンタクト42とタブ30とを接続するリード線が不要となるので、部品点数を削減できる。したがって、キャパシタ1の製造コストを削減することができる。
また、タブ30は、電極体10の電極シート11とは別体で形成されているので、任意の厚さとすることができる。例えば、電極体10の集電体12より厚くしたタブ30では、集電体12と一体形成されているタブと比較して高強度とすることができる。これにより、タブ30の破断等を抑制できるので、キャパシタ1の信頼性を向上させることができる。
また、電極シート11は、短冊状に形成されているので、シート状の部材から切り出す際に、隙間なく複数切り出すことが可能となる。したがって、電極シート11の製造時において材料を無駄なく利用でき、キャパシタ1の製造コストを削減することができる。
なお、図6に示す第1実施形態の変形例のように、タブ30が折り曲げられ、上下方向から見てコネクタ40が周縁部22と重なる位置に設けられていてもよい。コネクタ40は、周縁部22に対して上下方向における収納部21が膨出している側(すなわち上側)に配置されている。この場合、コネクタ40を周縁部22と重なる位置に設ける場合、周縁部22のうち上側に向かって折り曲げられた部分を、上下方向において、コネクタ40の高さよりも高くなるように形成することが望ましい。また、コネクタ40を、絶縁性を有する例えばUV硬化性の接着剤50により、外装体20に対して固定することが望ましい。さらに、コネクタ40を固定する接着剤50により、外装体20の外部に位置するタブ30を被覆することが望ましい。
この構成によれば、上下方向から見たキャパシタ1の外形を小さくすることができる。しかも、コネクタ40は、周縁部22に対して上下方向における収納部21が膨出している側(上側)に配置されているので、キャパシタ1の上下方向の寸法が、コネクタ40を周縁部22と重なるように配置することで増大することを抑制できる。したがって、キャパシタ1をより小型化することができる。
[第2実施形態]
次に、第2実施形態について説明する。
図7は、第2実施形態に係るタブおよび電極シートの斜視図である。
図7に示す第2実施形態では、タブ130が電極シート11を挟んだ状態で電極シート11に接合されている点で、第1実施形態と異なっている。
次に、第2実施形態について説明する。
図7は、第2実施形態に係るタブおよび電極シートの斜視図である。
図7に示す第2実施形態では、タブ130が電極シート11を挟んだ状態で電極シート11に接合されている点で、第1実施形態と異なっている。
図7に示すように、電極シート11は、少なくとも片面の全域に活物質13が塗工されている。電極シート11の一端部には、電極シート11の厚み方向に貫通する連通孔15(連通部)が形成されている。連通孔15は、タブ30を挿通可能に形成されている。
タブ30は、電極シート11の厚み方向から見た連通孔15の内側で折り返されている。タブ30は、電極シート11をその厚み方向の両側から挟んだ状態で、レーザー溶接、抵抗溶接、超音波溶接等により電極シート11に接合され、電極シート11の集電体12に導通している。タブ30のうち電極シート11を挟む両部は、電極シート11の厚み方向から見た電極シート11の外側において、互いに接合されていることが望ましい。
本実施形態によれば、タブ30が電極シート11の片側のみに接合される構成と比較して、タブ30と電極シート11とを離間しにくくすることができる。したがって、電極シート11とタブ30との接合強度を向上させることができる。
また、タブ30のうち電極シート11を挟む両部は、電極シート11の厚み方向から見た電極シート11の外側において互いに接合されているので、タブ30が連通孔15から脱落することを防止できる。
また、電極シート11は、短冊状に形成されているとともに、少なくとも片面の全域に活物質13が塗工されているので、表面全体に活物質が塗工された金属箔から、電極シート11を隙間なく複数切り出すことが可能となる。したがって、電極シート11の製造時において材料を無駄なく利用でき、キャパシタ1の製造コストを削減することができる。
なお、本実施形態では、タブ30が連通孔15の内側で折り返されているが、これに限定されない。タブ30は、例えば電極シート11の外縁に形成されたスリットの内側で折り返されていてもよい。すなわち、タブ30は、電極シート11をその厚み方向に貫通する連通部の内側で折り返されていればよい。
[第3実施形態]
次に、第3実施形態について説明する。
図8は、第3実施形態に係るキャパシタの説明図であって、図1のVIII−VIII線に相当する部分における断面図である。
図8に示すように、第3実施形態では、タブ30は、外装体20の外部において折り返されて重なり合う折り返し部34を備えている点で、第1実施形態と異なっている。折り返し部34は、外装体20の外部において互いに重なるように折り返されている。折り返し部34は、一部がシーラントフィルム25に挟まれて外装体20から突出している。コンタクト42は、タブ30の折り返し部34にかしめられている。
次に、第3実施形態について説明する。
図8は、第3実施形態に係るキャパシタの説明図であって、図1のVIII−VIII線に相当する部分における断面図である。
図8に示すように、第3実施形態では、タブ30は、外装体20の外部において折り返されて重なり合う折り返し部34を備えている点で、第1実施形態と異なっている。折り返し部34は、外装体20の外部において互いに重なるように折り返されている。折り返し部34は、一部がシーラントフィルム25に挟まれて外装体20から突出している。コンタクト42は、タブ30の折り返し部34にかしめられている。
本実施形態によれば、タブ30のうち外装体20の外部に位置する部分の全体が折り返し部34となるので、外装体20の外部におけるタブ30の強度を向上させることができる。これにより、タブ30の破断等を抑制できるので、キャパシタ1の信頼性を向上させることができる。
[第4実施形態]
次に、第4実施形態について説明する。
図9は、第4実施形態に係る電極シートを展開した平面図である。
図3に示す第1実施形態では、タブ30が電極体10の集電体12とは別体で設けられている。これに対して図9に示す第4実施形態では、タブ130が電極体110を形成する電極シート111の集電体12と一体形成されている点で、第1実施形態と異なっている。これにより、タブを電極体とは別体で形成する構成と比較して、部品点数を削減することができる。なお、この場合、電極シート111は、少なくとも片面の全域に活物質13が塗工されていることが望ましい。これにより、電極シート111の全体を充放電に用いることができるので、キャパシタ1のエネルギー密度を向上させることができる。また、タブ130が集電体12と一体形成されている場合、タブ130の強度を確保するために、集電体12およびタブ130の厚さを、例えば30μm以上とすることが望ましい。
次に、第4実施形態について説明する。
図9は、第4実施形態に係る電極シートを展開した平面図である。
図3に示す第1実施形態では、タブ30が電極体10の集電体12とは別体で設けられている。これに対して図9に示す第4実施形態では、タブ130が電極体110を形成する電極シート111の集電体12と一体形成されている点で、第1実施形態と異なっている。これにより、タブを電極体とは別体で形成する構成と比較して、部品点数を削減することができる。なお、この場合、電極シート111は、少なくとも片面の全域に活物質13が塗工されていることが望ましい。これにより、電極シート111の全体を充放電に用いることができるので、キャパシタ1のエネルギー密度を向上させることができる。また、タブ130が集電体12と一体形成されている場合、タブ130の強度を確保するために、集電体12およびタブ130の厚さを、例えば30μm以上とすることが望ましい。
なお、図10に示す第4実施形態の第1変形例のように、タブ130には、電極シート111と同様に、少なくとも片面の全域に活物質13が塗工されていてもよい。この場合、タブ130および電極シート111は、表面全体に活物質が塗工された金属箔から、短冊状の電極シート111にタブ130が連なった形状に切り出すことにより形成される。これにより、タブ130をより容易に形成できる。なお、タブ130とコンタクト42(図4参照)とは、コンタクト42をかしめることによりかしめ部42b(図4参照)がタブ130の表面に塗工された活物質13の層を貫いて導通する。
また、図11に示す第4実施形態の第2変形例のように、タブ130は、電極シート111に対して折り目116を介して連なっていてもよい。具体的に、タブ130は、表面全体に活物質が塗工された金属箔から短冊状に切り出された部材に対し、タブ130の一方の短辺および一対の長辺に対応する切り込みを入れ、切り込みに囲まれた部分を折り返すことで形成されている。よって、表面全体に活物質が塗工された金属箔から、電極シート111およびタブ130が一体化した部品を隙間なく複数切り出すことが可能となる。したがって、電極シート111およびタブ130の製造時において材料を無駄なく利用でき、キャパシタ1の製造コストを削減することができる。
[第5実施形態]
次に、第5実施形態について説明する。
図12は、第5実施形態に係る電極シートを展開した平面図である。図13は、第5実施形態に係るキャパシタの説明図であって、図1のVIII−VIII線に相当する部分における断面図である。
図3に示す第1実施形態では、タブ30が1つの部材により形成されている。これに対して図12に示す第5実施形態では、タブ230が複数の部材により形成されている点で、第1実施形態と異なっている。
次に、第5実施形態について説明する。
図12は、第5実施形態に係る電極シートを展開した平面図である。図13は、第5実施形態に係るキャパシタの説明図であって、図1のVIII−VIII線に相当する部分における断面図である。
図3に示す第1実施形態では、タブ30が1つの部材により形成されている。これに対して図12に示す第5実施形態では、タブ230が複数の部材により形成されている点で、第1実施形態と異なっている。
図12および図13に示すように、タブ230は、電極体110を形成する電極シート111から延出する延出部236と、延出部236とは別体で形成され、延出部236に接合された接合タブ237と、を備え、全体で帯状を呈している。延出部236は、略一定の幅で延在する帯状に形成され、電極シート111の集電体12と一体形成されている。延出部236は、電極シート111と同様に、少なくとも片面の全体に活物質13が塗工されている。延出部236の先端は、シーラントフィルム25により挟まれている。
接合タブ237は、例えばニッケルやアルミニウム等の金属材料により帯状に形成されている。接合タブ237の第1端部237aは、上下方向から見てシーラントフィルム25と重なる位置に配置され、延出部236の先端部に接合されている。すなわち、接合タブ237と延出部236との接合部は、シーラントフィルム25により挟まれている。これにより、タブ230における外装体20の外部に位置する部分は、接合タブ237により形成されている。接合タブの第2端部237bには、コンタクト42がかしめられる。
以下、接合タブ237と延出部236との接合について詳述する。
図14は、第5実施形態に係るタブの形成方法を示す斜視図である。
図13および図14に示すように、接合タブ237は、延出部236との接合部において延出部236を延出部236の厚み方向で挟む第1部分237cおよび第2部分237dを備えている。図14に示すように、接合前の接合タブ237は、直線状に延在する本体部238と、第1端部237aにおいて本体部238から本体部238に対して直交するように延びる延出片239と、を備えている。接合タブ237は、延出片239を折り返して延出部236の先端部を挟んだ状態で、延出部236に接合される。これにより、接合タブ237は、第1端部237aにおいて延出部236の先端部を第1部分237cおよび第2部分237d(図13参照)により挟んだ状態となる。この状態で、接合タブ237と延出部236とを、例えば超音波溶接や抵抗溶接、レーザー溶接、針かしめ等により接合する。
図14は、第5実施形態に係るタブの形成方法を示す斜視図である。
図13および図14に示すように、接合タブ237は、延出部236との接合部において延出部236を延出部236の厚み方向で挟む第1部分237cおよび第2部分237dを備えている。図14に示すように、接合前の接合タブ237は、直線状に延在する本体部238と、第1端部237aにおいて本体部238から本体部238に対して直交するように延びる延出片239と、を備えている。接合タブ237は、延出片239を折り返して延出部236の先端部を挟んだ状態で、延出部236に接合される。これにより、接合タブ237は、第1端部237aにおいて延出部236の先端部を第1部分237cおよび第2部分237d(図13参照)により挟んだ状態となる。この状態で、接合タブ237と延出部236とを、例えば超音波溶接や抵抗溶接、レーザー溶接、針かしめ等により接合する。
なお、延出部236の金属箔と接合タブ237との間には活物質13の層が介在するので、延出部236の金属箔と接合タブ237とを超音波溶接または抵抗溶接により接合することが困難である。このため、接合タブ237と延出部236とを超音波溶接または抵抗溶接により接合する場合には、接合タブ237の第1端部237aが延出部236の先端部よりも幅広となるように延出片239を形成し、延出部236を挟んだ幅方向の両側で接合タブ237同士を接合させることが望ましい。これにより、第1部分237cおよび第2部分237dは、延出部236を挟んだ幅方向の両側で互いに連結され、接合タブ237と延出部236とを離間しにくくすることができる。
このように本実施形態では、タブ230が電極シート111の集電体12とは別体で形成された接合タブ237を備え、接合タブ237は、タブ230における外装体20の外部に位置する部分を形成している。このため、接合タブ237を任意の部材により形成でき、高強度なタブ230を設けることができる。これにより、タブ230の破断等を抑制できるので、キャパシタ1の信頼性を向上させることができる。
しかも、接合タブ237の第1端部237aは、シーラントフィルム25に挟まれているので、接合タブ237が収納部21の内部で電解液に接触して腐食することを防止できる。
なお、接合タブ237と延出部236との接合は、上述した形態に限定されない。例えば、図15に示す第5実施形態の変形例のように、接合タブ237は、直線状に延在する本体部238と、例えばリールから供給される長尺帯状のフープ材60と、により延出部236の先端部を挟む構成であってもよい。この場合には、接合タブ237と延出部236との接合後に、フープ材の不要箇所を例えば図中の2点鎖線で示す位置において切断する。これにより、接合タブ237は、第1端部237aにおいて延出部236の先端部を第1部分237cおよび第2部分237d(図13参照)により挟んだ状態となる。
ただし、上述した第5実施形態と同様に、接合タブ237と延出部236とを超音波溶接または抵抗溶接により接合する場合は、延出部236の金属箔と接合タブ237とを接合することが困難である。このため、接合タブ237の第1端部237aが延出部236の先端部よりも幅広となるように、本体部238における少なくとも第1端部237aに対応する部分を延出部236よりも幅広に形成し、延出部236を挟んだ幅方向の両側で本体部238とフープ材60とを接合させることが望ましい。
なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態においては、電気化学セルとして電気二重層キャパシタを例に挙げて説明したが、これに限定されず、例えば非水電解質二次電池や一次電池等に上述した構成を適用してもよい。
例えば、上記実施形態においては、電気化学セルとして電気二重層キャパシタを例に挙げて説明したが、これに限定されず、例えば非水電解質二次電池や一次電池等に上述した構成を適用してもよい。
また、上記実施形態においては、タブ30が略一定の幅で延在しているが、これに限定されず、コンタクト42がかしめられる端部において幅狭となるように形成されていてもよい。
また、上記実施形態においては、外装体20が1枚のシートを二つ折りにすることにより形成されているが、これに限定されず、例えば2枚のシートを重ね合わせることにより形成されていてもよい。
また、上記実施形態においては、電極体10が直方体状に形成されているが、これに限定されず、例えば円柱状に形成されていてもよい。また、外装体20の収納部21の形状は、電極体10の形状に合わせて適宜変更可能である。
また、上記実施形態においては、電極体10が直方体状に形成されているが、これに限定されず、例えば円柱状に形成されていてもよい。また、外装体20の収納部21の形状は、電極体10の形状に合わせて適宜変更可能である。
また、上記実施形態においては、外装体20の周縁部22が収納部21に沿うように1回折り曲げられているが、これに限定されない。周縁部22は、第1シート部20aおよび第2シート部20bの端面を巻き込むように複数回折り曲げられていてもよい。これにより、外装体20を上下方向に大型化することなく、周縁部22の幅をより多く確保することが可能となり、収納部21の内部の気密性および液密性をより高めることが可能となる。また、周縁部22は、折り曲げられていなくてもよい。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した各実施形態および各変形例を適宜組み合わせてもよい。
1…キャパシタ(電気化学セル) 10,110…電極体 11,111…電極シート(正極体、負極体) 15…連通孔(連通部) 20…外装体 20a…第1シート部(シート) 20b…第2シート部(シート) 21…収納部 22…周縁部 25…シーラントフィルム 30,130,230…タブ 31…正極タブ(タブ) 32…負極タブ(タブ) 34…折り返し部 40…コネクタ 41…ハウジング 42…コンタクト 91…相手コネクタ 116…折り目
Claims (8)
- 正極体および負極体を含む電極体と、
前記電極体を密封する外装体と、
前記外装体の内部において前記電極体に接続され、前記外装体の内部から外部へ引き出されたタブと、
相手コネクタに接続可能なコネクタと、
を備え、
前記コネクタは、
前記相手コネクタに嵌合されるハウジングと、
前記ハウジングに保持されて前記相手コネクタが有する相手コンタクトに導通し、前記相手コンタクトに接触する接点部と、前記接点部と一体的に形成され前記タブにかしめられるかしめ部と、を備える圧着端子であるコンタクトと、
を備え、
前記コンタクトは、前記タブにかしめられている、
ことを特徴とする電気化学セル。 - 正極体および負極体を含む電極体と、
前記電極体を密封する外装体と、
前記外装体の内部において前記電極体に接続され、前記外装体の内部から外部へ引き出されたタブと、
相手コネクタに接続可能なコネクタと、
を備え、
前記コネクタは、
前記相手コネクタに嵌合されるハウジングと、
前記ハウジングに保持されて前記相手コネクタが有する相手コンタクトに導通するコンタクトと、
を備え、
前記タブは、前記外装体の外部において折り返されて重なり合う折り返し部を備え、
前記コンタクトは、前記折り返し部にかしめられている、
ことを特徴とする電気化学セル。 - 前記タブは、前記電極体とは別体で形成されている、
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。 - 前記電極体は、前記正極体および前記負極体を形成する一対の電極シートを含み、
前記電極シートには、前記電極シートの厚み方向に貫通する連通部が形成され、
前記タブは、前記厚み方向から見た前記連通部の内側で折り返され、前記電極シートを前記厚み方向の両側から挟んだ状態で前記電極シートに接合されている、
ことを特徴とする請求項3に記載の電気化学セル。 - 前記タブは、前記電極体と一体形成されている、
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。 - 前記電極体は、前記正極体および前記負極体を形成する一対の電極シートを含み、
前記タブは、前記電極シートに対して折り目を介して連なっている、
ことを特徴とする請求項5に記載の電気化学セル。 - 前記外装体は、シートを所定方向に重ね合わせて形成され、
前記外装体は、
前記シートの間に前記電極体を収納した収納部と、
前記収納部の周囲において前記シートを重ね合わせた周縁部と、
を備え、
前記コネクタは、前記所定方向から見て、前記周縁部と重なる位置に設けられている、 ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の電気化学セル。 - 前記外装体は、シートを重ね合わせて形成され、
前記外装体は、
前記シートの間に前記電極体を収納した収納部と、
前記収納部の周囲において前記シートを重ね合わせた周縁部と、
を備え、
前記タブは、前記周縁部において重ね合わされた前記シート間を通って前記外装体の内部から外部へ引き出され、
前記外装体は、前記周縁部において前記シートと前記タブとの間に介在して前記タブを挟むシーラントフィルムをさらに備え、
前記タブは、前記外装体の外部において折り返されて重なり合う折り返し部を備え、
前記折り返し部は、一部が前記シーラントフィルムに挟まれて前記外装体から突出し、
前記コンタクトは、前記折り返し部にかしめられている、
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の電気化学セル。
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