JP6308578B2 - Electrochemical cell - Google Patents
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Description
本発明は表面実装可能な電気化学セルに関するものである。 The present invention relates to a surface mountable electrochemical cell.
電気二重層キャパシタや電池等の電気化学セルは、時計や半導体メモリのバックアップ用電源としてプリント基板上に実装されている。これらの実装機器の小型化に伴い、電気化学セル自体の小型化や実装面積の縮小化に対応すべく、従前の丸形状であるコイン型やボタン型の電気化学セルに代わって、四角形状であるチップ型の電気化学セルが提供されている。
チップ型の電気化学セルは、ケースに凹状容器が用いられている。この凹状容器の凹部(収容部)には正極及び負極からなる一対の電極、両電極の間に設けたセパレータ及び電解質が収容されている。また凹状容器の上面にシールリングを設け、その上に板状の蓋を被せることにより、容器として形成されている。
Electrochemical cells such as electric double layer capacitors and batteries are mounted on a printed circuit board as a backup power source for watches and semiconductor memories. Along with the miniaturization of these mounting devices, in order to cope with the miniaturization of the electrochemical cell itself and the reduction of the mounting area, instead of the conventional round coin-shaped or button-shaped electrochemical cell, it has a rectangular shape. A chip-type electrochemical cell is provided.
In the chip-type electrochemical cell, a concave container is used for the case. A concave portion (accommodating portion) of the concave container accommodates a pair of electrodes composed of a positive electrode and a negative electrode, a separator provided between both electrodes, and an electrolyte. In addition, a seal ring is provided on the upper surface of the concave container, and a plate-like lid is placed thereon, thereby forming a container.
特許文献1には、小型化及び高容量を実現した電気化学セルが開示されている。凹状容器の収容部の底面に設けられた正極集電体は、電解質と直接接触した状態で使用すると表面が腐食し断線が生じる。そのためこの電気化学セルでは、正極集電体をアルミニウム等からなる保護膜で覆うことで信頼性の向上を実現している。 Patent Document 1 discloses an electrochemical cell that achieves miniaturization and high capacity. When the positive electrode current collector provided on the bottom surface of the housing portion of the concave container is used in a state of being in direct contact with the electrolyte, the surface is corroded and disconnection occurs. Therefore, in this electrochemical cell, reliability improvement is realized by covering the positive electrode current collector with a protective film made of aluminum or the like.
近年、上記電気化学セルの小型化の要請があるものの、電気化学セルを小型化しようとした場合、全体の厚さを薄くする必要が生じている。
一方、この電気化学セルを密閉するためには、シールリングに蓋を重ねて、抵抗溶接やレーザー溶接等で接合する必要がある。このとき、容器に加えられる熱により、セラミック製の容器は膨張及び収縮するが、容器の壁部を薄くした場合、長辺側の壁部あるいは底部周面に熱応力がかかることで割れが発生することがある。
そこで、本発明は上記の問題点を解決すべく、容器の小型化、薄型化を図っても、熱に強く側壁部に割れが発生しない信頼性の高い電気化学セルの提供を目的とする。
In recent years, there has been a demand for miniaturization of the electrochemical cell, but when the electrochemical cell is to be miniaturized, it is necessary to reduce the overall thickness.
On the other hand, in order to seal this electrochemical cell, it is necessary to put a lid on the seal ring and join it by resistance welding or laser welding. At this time, the ceramic container expands and contracts due to the heat applied to the container, but when the container wall is thinned, cracking occurs due to thermal stress on the long side wall or bottom peripheral surface. There are things to do.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a highly reliable electrochemical cell that is resistant to heat and does not crack on the side wall even when the container is reduced in size and thickness.
(第1の発明)
本発明のうち第1の発明は、内部を収容部2aとし、絶縁性を有する凹状容器2と、凹状容器2の上端面に接合されたシールリング3と、シールリング3の上面に接合され、かつ、シールリング3の上面を塞ぐ蓋部4とから形成され、凹状容器2は、長方形板状の底部2bと、底部2bの外縁に立設した長方形枠状の壁部2cとから構成されており、壁部2cの内側壁面は連続した面により構成されており、凹状容器2の短辺側の外側壁面には、凹状容器2の内部に収容された電極(正極8)と接続される配線(正極外部端子6e)が配設可能であって、かつ収容部2a側に向けて欠く切欠き部(配線接続部14b)が設けられ、凹状容器2の長辺側の外側壁面には、非平面部14aが設けられている。これにより、この非平面部14aが熱応力に伴うひずみを吸収すると共に放熱を高めるので、蓋部4をシールリング3に溶接する際の熱応力による長辺側の割れを防止することができる。また、割れが防止できることで、壁部2cを薄くすることができるため、容器の小型化や薄型化を図った電気化学セルの提供が可能となる。
(First invention)
The first invention of the present invention has a housing portion 2a inside, a concave container 2 having insulation, a seal ring 3 joined to the upper end surface of the concave container 2, and a top surface of the seal ring 3, The concave container 2 is formed of a rectangular plate-shaped bottom portion 2b and a rectangular frame- shaped wall portion 2c erected on the outer edge of the bottom portion 2b. The inner wall surface of the wall portion 2c is formed by a continuous surface, and the wiring connected to the electrode (positive electrode 8) accommodated in the concave container 2 is formed on the outer wall surface on the short side of the concave container 2 (Positive electrode external terminal 6e) can be disposed, and a notch portion (wiring connection portion 14b) that is notched toward the housing portion 2a side is provided. A flat surface portion 14a is provided. As a result, the non-planar portion 14a absorbs the distortion caused by the thermal stress and enhances heat dissipation, so that it is possible to prevent cracking on the long side due to the thermal stress when the lid portion 4 is welded to the seal ring 3. In addition, since the wall portion 2c can be thinned by preventing cracking, it is possible to provide an electrochemical cell in which the container is reduced in size and thickness.
(第2の発明)
本発明のうち第2の発明は、上記の第1の発明の特徴点に加えて、次の点を特徴とする。すなわち、非平面部14aは、長辺側の外側壁面の少なくとも1箇所以上に設けられた上下方向に延びる溝又はリブであることを特徴とする。
本発明では例えば、長方形状の電気化学セル1において、凹状容器2の底部2b又は壁部2c若しくは双方の外周面のうち長辺側の外周面に、上面視にて半円状の切欠き又は突出部からなる非平面部14aを少なくとも1箇所以上設けている。これにより、この非平面部14aが熱応力に伴うひずみを吸収すると共に、長辺側の外周面の表面積が増大するため、より放熱性を高めることができる。
(Second invention)
The second aspect of the present invention is characterized by the following points in addition to the characteristic points of the first aspect described above. That is, the non-planar portion 14a is a groove or a rib provided in at least one place on the outer wall surface on the long side and extending in the vertical direction .
In the present invention , for example , in the rectangular electrochemical cell 1, the bottom 2b or the wall 2c of the concave container 2 or the outer peripheral surface of the long side of the outer peripheral surfaces of both, a semicircular notch or At least one or more non-planar portions 14a made of protruding portions are provided. As a result, the non-planar portion 14a absorbs the distortion caused by the thermal stress and the surface area of the outer peripheral surface on the long side increases, so that the heat dissipation can be further improved.
(第3の発明)
本発明のうち第3の発明は、上記の第1の発明の特徴点に加えて、次の点を特徴とする。非平面部14aは、長辺側の外側壁面の少なくとも1箇所以上に設けられた凹み又は突起であることを特徴とする。
本発明では例えば、長方形状の電気化学セル1において、凹状容器2の底部2b又は壁部2c若しくは双方の外周面のうち長辺側の外周面に、半球状の凹み又は突起からなる非平面部14aを少なくとも1箇所以上設けている。これにより、長辺側の外周面の表面積が増大するため、熱応力に伴うひずみの吸収個所が増加するだけでなく、より放熱性を高めることができる。
(Third invention)
The third aspect of the present invention is characterized by the following points in addition to the characteristic points of the first aspect described above. The non-planar portion 14a is a dent or protrusion provided at least at one place on the outer wall surface on the long side .
In the present invention , for example , in the rectangular electrochemical cell 1, the non-planar portion formed of a hemispherical recess or protrusion on the outer peripheral surface on the long side of the outer peripheral surface of the bottom 2b or the wall 2c of the concave container 2 or both At least one 14a is provided. Thereby, the surface area of the outer peripheral surface on the long side increases, so that not only the number of strain absorption points due to thermal stress increases, but also the heat dissipation can be improved.
本発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
本発明に係る電気化学セルによれば、壁部に非平面部を設けることで、製造時に蓋部を被蓋する際、シールリングと蓋部を重ねて抵抗溶接やレーザー溶接等で接合しても壁部に割れが発生しない。このため、容器の小型化、薄型化を図っても、信頼性の高い電気化学セルを提供することができる。
Since this invention is comprised as mentioned above, there exists an effect as described below.
According to the electrochemical cell of the present invention, by providing a non-planar portion on the wall portion, when the lid portion is covered during manufacturing, the seal ring and the lid portion are overlapped and joined by resistance welding, laser welding, or the like. No cracks in the wall. Therefore, a highly reliable electrochemical cell can be provided even if the container is made smaller and thinner.
(第1の実施形態)
本発明の電気化学セル1は、その外観が略立方形状である。図1に示すとおり、電気化学セル1は、内部に収容部2aを有する絶縁材料からなる有底四角筒状の凹状容器2と、凹状容器2の上端面に接合された四角枠状のシールリング3と、シールリング3の上面に接合され、かつ、シールリング3の上面を塞ぐ四角板状の蓋部4とから構成されている。
凹状容器2は、上方を開放した箱体状のセラミックからなる容器であって、長方形状の底部2bと、底部2bの外縁に立設した長方形枠状の壁部2cを有している。図2(A)に示すとおり、凹状容器2の収容部2aの底面には正極8と電気的に接続される正極集電体6bが4箇所形成されている。また、図1に示すとおり、収容部2aの底面から底部2bの厚さの半分の深さまでビア配線6cが4箇所形成されている。そして、各ビア配線6cの上面が正極集電体6bとして収容部2aの底面に露出している。収容部2aの底面と底部2bの下面との中間部分には層間配線6dが形成されている。この層間配線6dは、一端はビア配線6cに接続され、他端は凹状容器2の側面に露出している。そして、この層間配線6dの露出部分から底部2bの下面にかけて正極外部端子6eが形成されている。さらに、正極外部端子6eのある凹状容器2の側面と反対側の側面の上端部から、壁部2cを経て底部2bの下面にかけて負極外部端子7bが形成されている。
(First embodiment)
The electrochemical cell 1 of the present invention has a substantially cubic appearance. As shown in FIG. 1, the electrochemical cell 1 includes a bottomed rectangular tube-like concave container 2 made of an insulating material having an accommodating portion 2 a inside, and a square frame-shaped seal ring joined to the upper end surface of the concave container 2. 3 and a quadrangular plate-like lid portion 4 that is joined to the upper surface of the seal ring 3 and closes the upper surface of the seal ring 3.
The concave container 2 is a container made of a box-shaped ceramic with the top opened, and has a rectangular bottom 2b and a rectangular frame-shaped wall 2c standing on the outer edge of the bottom 2b. As shown in FIG. 2A, four positive electrode current collectors 6 b that are electrically connected to the positive electrode 8 are formed on the bottom surface of the housing portion 2 a of the concave container 2. In addition, as shown in FIG. 1, four via wirings 6c are formed from the bottom surface of the housing portion 2a to a depth half the thickness of the bottom portion 2b. The upper surface of each via wiring 6c is exposed as the positive electrode current collector 6b on the bottom surface of the housing portion 2a. Interlayer wiring 6d is formed at an intermediate portion between the bottom surface of the accommodating portion 2a and the bottom surface of the bottom portion 2b. The interlayer wiring 6d has one end connected to the via wiring 6c and the other end exposed at the side surface of the concave container 2. A positive external terminal 6e is formed from the exposed portion of the interlayer wiring 6d to the lower surface of the bottom 2b. Further, a negative electrode external terminal 7b is formed from the upper end portion of the side surface opposite to the side surface of the concave container 2 having the positive electrode external terminal 6e, through the wall portion 2c to the lower surface of the bottom portion 2b.
凹状容器2は、アルミナ、窒化ケイ素、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化アルミ、ムライト及びこれらの複合材料からなる群から選ばれた少なくとも1種類を含むセラミックから構成されている。また、凹状容器2は、ガラスやガラスセラミックスなどの耐熱材料を用いることができる。一方、ビア配線6c、層間配線6d、正極外部端子6e及び負極外部端子7bは、タングステン、モリブデン、ニッケル、金及びこれらの複合材料から形成されている。
この凹状容器2は、長方形状に打ち抜かれた底部2bに対応するセラミックグリーンシートに、長方形枠状に打ち抜かれた壁部2cに対応するセラミックグリーンシートを貼り合せた後、焼成することにより形成される。この際、あらかじめセラミックグリーンシートに電極のパターンを印刷しておけば、ビア配線6c、層間配線6d、正極外部端子6e及び負極外部端子7bを形成することができる。また、ビア配線6cは、あらかじめ各ビアホールに炭素と樹脂を混合したペーストを充填し、凹状容器2となるセラミックグリーンシートと共に焼成することにより形成してもよい。
The concave container 2 is made of a ceramic containing at least one selected from the group consisting of alumina, silicon nitride, zirconia, silicon carbide, aluminum nitride, mullite, and composite materials thereof. The concave container 2 can be made of a heat resistant material such as glass or glass ceramics. On the other hand, the via wiring 6c, the interlayer wiring 6d, the positive external terminal 6e and the negative external terminal 7b are made of tungsten, molybdenum, nickel, gold and a composite material thereof.
The concave container 2 is formed by bonding a ceramic green sheet corresponding to the wall 2c punched into a rectangular frame shape to a ceramic green sheet corresponding to the bottom 2b punched into a rectangular shape, and then firing it. The At this time, if an electrode pattern is printed on the ceramic green sheet in advance, the via wiring 6c, the interlayer wiring 6d, the positive external terminal 6e, and the negative external terminal 7b can be formed. Further, the via wiring 6c may be formed by filling each via hole with a paste in which carbon and resin are mixed in advance and firing together with the ceramic green sheet to be the concave container 2.
シールリング3は、凹状容器2の壁部2cの上端面の形状に合わせた四角枠状の断面を有しており、壁部2cの上端面にロウ材5を介して接合されている。このシールリング3は、熱膨張係数がセラミックの熱膨張係数と近いコバールなどを用いることができる。また、ロウ材5は、Ag−Cu合金やAu−Cu合金などから形成されている。
なお、ロウ材5を使用せず、壁部2cの上端面とシールリング3とを直接接合してもよい。
蓋部4は、シールリング3の上面に接合されており、凹状容器2の収容部2aを密封している。蓋部4には、熱膨張係数がセラミックの熱膨張係数と近いコバールや42alloyなどの合金にニッケルメッキを施したものが使用される。このような材料を用いた蓋部4は、例えば、抵抗シーム溶接、レーザーシーム溶接、電子ビーム溶接などによってシールリング3に溶接させることができ、塞がれた状態の収容部2aの気密性を向上させる。なお、シールリング3を使用せず、壁部2cの上端面と蓋部4とをロウ材で直接接合させてもよい。
The seal ring 3 has a square frame-shaped cross section that matches the shape of the upper end surface of the wall 2c of the concave container 2, and is joined to the upper end surface of the wall 2c via a brazing material 5. The seal ring 3 may be made of Kovar having a thermal expansion coefficient close to that of ceramic. The brazing material 5 is made of an Ag—Cu alloy, an Au—Cu alloy, or the like.
Note that the upper end surface of the wall 2c and the seal ring 3 may be directly joined without using the brazing material 5.
The lid portion 4 is joined to the upper surface of the seal ring 3, and seals the accommodating portion 2a of the concave container 2. The lid 4 is made of a nickel-plated alloy such as Kovar or 42alloy whose thermal expansion coefficient is close to that of ceramic. The lid portion 4 using such a material can be welded to the seal ring 3 by, for example, resistance seam welding, laser seam welding, electron beam welding, etc., and the hermeticity of the closed accommodating portion 2a is improved. Improve. Instead of using the seal ring 3, the upper end surface of the wall 2c and the lid 4 may be directly joined with a brazing material.
本実施の形態の蓋部4は、導電性を有する材料であるため、蓋部4自体が負極集電体としての役割を果たしている。一方、蓋部4に耐熱樹脂、ガラス、セラミック又はセラミックガラス等の材料を使用した場合、蓋部4の下面に負極集電体を形成する必要がある。この負極集電体は、耐食性に優れかつ膜厚法での形成が可能なタングステン、銀や金を使用することが好ましい。
凹状容器2の収容部2aには、正極及び負極からなる一対の電極と電解質などが収容されている。具体的には、収容部2aは図1に示すように、正極集電体6bの上面とその周囲に形成された保護膜6aと、この保護膜6aに接合される正極8と、正極8の上に設置されるセパレータ10と、セパレータ10により正極8と隔離された負極9と、負極9と蓋部4との間位に設けられた接着部7aとから構成されている。また、収容部2a内は、電解質11で満たされている。
Since the lid portion 4 of the present embodiment is a conductive material, the lid portion 4 itself serves as a negative electrode current collector. On the other hand, when a material such as a heat-resistant resin, glass, ceramic, or ceramic glass is used for the lid 4, it is necessary to form a negative electrode current collector on the lower surface of the lid 4. The negative electrode current collector is preferably made of tungsten, silver or gold which has excellent corrosion resistance and can be formed by a film thickness method.
The accommodating portion 2a of the concave container 2 accommodates a pair of electrodes composed of a positive electrode and a negative electrode, an electrolyte, and the like. Specifically, as shown in FIG. 1, the housing portion 2 a includes an upper surface of the positive electrode current collector 6 b and a protective film 6 a formed around the upper surface, a positive electrode 8 bonded to the protective film 6 a, and a positive electrode 8. The separator 10 is disposed above, the negative electrode 9 separated from the positive electrode 8 by the separator 10, and the adhesive portion 7 a provided between the negative electrode 9 and the lid portion 4. In addition, the inside of the accommodating portion 2a is filled with the electrolyte 11.
保護膜6aは、正極集電体6bと正極8とを接着する導通性接着剤であるとともに、正極集電体6bと電解質11との直接の接触を防止することにより、充電や放電による正極集電体6bの腐食を抑制するために設けられている。保護膜6aは、耐腐食性が高く、導電性を有するアルミニウム又は炭素を主体とした材料から構成されている。アルミニウムからなる保護膜6aの場合、JISにより規定された純アルミニウム系、Al−Cu系合金、Al−Mn系合金、Al−Mg系合金などを用いた蒸着、スパッタ、容射、ペースト塗布などの方法で形成することができる。
また、蓋部4と負極9との間に設けられた接着部7aは、導通性接着剤から形成されており、この導通性接着剤については、保護膜6aに使用される導通性接着剤と同様のものを用いることができる。
The protective film 6a is a conductive adhesive that bonds the positive electrode current collector 6b and the positive electrode 8, and prevents positive contact with the positive electrode current collector 6b and the electrolyte 11, thereby preventing the positive electrode current collector by charging or discharging. It is provided to suppress corrosion of the electric body 6b. The protective film 6a is made of a material mainly composed of aluminum or carbon having high corrosion resistance and conductivity. In the case of the protective film 6a made of aluminum, vapor deposition, sputtering, spraying, paste coating, etc. using pure aluminum system, Al-Cu system alloy, Al-Mn system alloy, Al-Mg system alloy specified by JIS, etc. Can be formed by a method.
Further, the adhesive portion 7a provided between the lid portion 4 and the negative electrode 9 is formed of a conductive adhesive, and for this conductive adhesive, the conductive adhesive used for the protective film 6a and Similar ones can be used.
正極8と負極9は、電気化学セルを電気二重層キャパシタとして使用する場合には、それぞれおが屑、椰子殻、ピッチなどを賦活処理して得られる活性炭粉末を、適当なバインダーと一緒にプレス成型、又は圧延ロールしたものを用いることができる。また、フェノール系、レーヨン系、アクリル系、ピッチ系などの繊維を、不融化及び炭化賦活処理して活性炭又は活性炭繊維とし、これをフェルト状、繊維状、紙状、又は焼結体状にして用いてもよい。またポリアニリン(PAN)やポリアセンなども用いてもよい。
また、正極8は、電気化学セルを電池として使用する場合には、リチウム含有マンガン酸化物、リチウム含有コバルト酸化物、リチウム含有ニッケル酸化物、リチウム含有チタン酸化物、三酸化モリブデン、五酸化ニオブなど、従来から知られている活物質に適当なバインダーと導電助剤であるグラファイトを混合したものを用いることができる。
When using the electrochemical cell as an electric double layer capacitor, the positive electrode 8 and the negative electrode 9 are obtained by press molding together with an appropriate binder, activated carbon powder obtained by activating sawdust, coconut shell, pitch, etc. Or what was rolled and rolled can be used. Also, phenol, rayon, acrylic, pitch, etc. fibers are infusibilized and carbonized to form activated carbon or activated carbon fibers, which are made into a felt, fiber, paper, or sintered body. It may be used. Polyaniline (PAN) or polyacene may also be used.
Further, when the electrochemical cell is used as a battery, the positive electrode 8 is composed of lithium-containing manganese oxide, lithium-containing cobalt oxide, lithium-containing nickel oxide, lithium-containing titanium oxide, molybdenum trioxide, niobium pentoxide, etc. A mixture of a conventionally known active material and a suitable binder and graphite as a conductive aid can be used.
また、負極9は、電気化学セルを電池として使用する場合には、炭素、リチウム−アルミニウムなどのリチウム合金、シリコンやシリコン酸化物など従来から知られている活物質に適当なバインダーと導電助剤であるグラファイトを混合したものを用いることができる。
セパレータ10には、大きなイオン透過度を有し、機械的強度を有する絶縁膜を用いることができる。リフローハンダ付けにおける炉での実装と、蓋部4との溶接による熱影響を考慮すると、セパレータ10は、熱的、機械的耐性に優れたガラス繊維を用いることができる。また、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミド、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレンなどの樹脂を用いてもよい。
In addition, when the electrochemical cell is used as a battery, the negative electrode 9 is a binder and a conductive auxiliary agent suitable for conventionally known active materials such as carbon, lithium alloys such as lithium-aluminum, silicon and silicon oxide. What mixed graphite which is can be used.
As the separator 10, an insulating film having a large ion permeability and mechanical strength can be used. Considering mounting in a furnace in reflow soldering and thermal effects due to welding with the lid 4, the separator 10 can be made of glass fiber having excellent thermal and mechanical resistance. Further, a resin such as polyphenylene sulfide, polyamide, polyimide, polytetrafluoroethylene may be used.
電解質11は、公知の電気二重層キャパシタや非水電解質二次電池に用いられる液体状、ゲル状のものが好ましい。
液体状及びゲル状の電解質11に用いられる有機溶媒には、アセトニトリル、ジエチルエーテル、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボーネート、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、γ−ブチロラクトン(γBL)などがある。
液体状及びゲル状の電解質11に含まれる材料には、(C2H5)4PBF4、(C3H7)4PBF4、(CH3)(C2H5)3NBF4、(C2H5)4NBF4、(C2H5)4PPF6、(C2H5)4PCF3SO4、(C2H5)4NPF6、過塩素酸リチウム(LiClO4)、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、ホウフッ化リチウム(LiBF4)、六フッ化砒素リチウム(LiAsF6)、トリフルオロメタスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム[LiN(CF3SO2)2]、チオシアン塩、アルミニウムフッ化塩、リチウム塩などを用いることができるが、これらに限定するものではない。
The electrolyte 11 is preferably a liquid or gel used for known electric double layer capacitors and non-aqueous electrolyte secondary batteries.
Organic solvents used for the liquid and gel electrolyte 11 include acetonitrile, diethyl ether, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), and γ-butyrolactone (γBL).
The materials contained in the liquid and gel electrolyte 11 include (C 2 H 5 ) 4 PBF 4 , (C 3 H 7 ) 4 PBF 4 , (CH 3 ) (C 2 H 5 ) 3 NBF 4 , ( C 2 H 5) 4 NBF 4 , (C 2 H 5) 4 PPF 6, (C 2 H 5) 4 PCF 3 SO 4, (C 2 H 5) 4 NPF 6, lithium perchlorate (LiClO 4), Lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium borofluoride (LiBF 4 ), lithium hexafluoroarsenide (LiAsF 6 ), lithium trifluorometasulfonate (LiCF 3 SO 3 ), lithium bistrifluoromethylsulfonylimide [LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ], thiocyanate, aluminum fluoride, lithium salt and the like can be used, but are not limited thereto.
また、ゲル状の電解質11は、液体状の電解質をポリマーゲルに含浸させたものである。ポリマーゲルとしては、ポリエチレンオキシド、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデンが適しているが、これらに限定するものではない。
更に、ピリジン系や脂環式アミン系、脂肪族アミン系やイミダゾリウム系のイオン性液体やアミジン系等の常温溶融塩を用いても構わない。
非平面部14aは、図2に示すとおり、凹状容器2の壁部2cの長辺側の外周面の中央部に設けられており、上面視にて半円状の切欠きである。なお、この切欠きは、凹状容器2の強度を保つべく、壁部2cに限定して形成することが望ましいが、底部2bまで連続して形成することができる。
The gel electrolyte 11 is obtained by impregnating a polymer gel with a liquid electrolyte. Polyethylene oxide, polymethyl methacrylate, and polyvinylidene fluoride are suitable as the polymer gel, but are not limited thereto.
Furthermore, pyridine-based, alicyclic amine-based, aliphatic amine-based or imidazolium-based ionic liquids or amidine-based room temperature molten salts may be used.
As shown in FIG. 2, the non-planar portion 14a is provided at the center of the outer peripheral surface on the long side of the wall portion 2c of the concave container 2, and is a semicircular notch in a top view. The notch is preferably formed only on the wall 2c in order to maintain the strength of the concave container 2, but can be formed continuously up to the bottom 2b.
更に、非平面部14aは、底部2bの長辺側の外周面のみに、あるいは壁部2c及び底部2bの長辺側の外周面に形成することもできる。
非平面部14aは、セラミックグリーンシートをくり貫くことにより形成することができる。これを上述のように容器の形状として焼成することにより、凹状容器2が完成する。
配線接続部14bは、凹状容器2の壁部2cの短辺側の側面の中央に設けられた上面視にて略長方形の切欠きである。配線接続部14bは、電気化学セル1を基板に実装する際に配線を接続できるように、壁部2cのみならず底部2bまで連続して形成されている。
配線形成部14cは、凹状容器2の壁部2cの短辺側の側面の角部に設けられた上面視にて半円状の切欠きである。配線形成部14cは、凹状容器2に配線を形成するため壁部2cのみならず底部2bまで連続して形成されている。
Furthermore, the non-planar portion 14a can be formed only on the outer peripheral surface on the long side of the bottom portion 2b, or on the outer peripheral surface on the long side of the wall portion 2c and the bottom portion 2b.
The non-planar portion 14a can be formed by cutting through a ceramic green sheet. By firing this as a container shape as described above, the concave container 2 is completed.
The wiring connection portion 14b is a substantially rectangular cutout in a top view provided in the center of the side surface on the short side of the wall portion 2c of the concave container 2. The wiring connection portion 14b is formed continuously from the wall portion 2c to the bottom portion 2b so that wiring can be connected when the electrochemical cell 1 is mounted on the substrate.
The wiring forming portion 14c is a semicircular cutout in a top view provided at the corner of the side surface on the short side of the wall 2c of the concave container 2. The wiring forming portion 14c is formed continuously from the wall 2c to the bottom 2b in order to form wiring in the concave container 2.
前述のように、電気化学セル1を密閉する際には、シールリング3に蓋部4を重ねて、抵抗溶接やレーザー溶接等で接合する必要がある。このとき、加えられる熱により、凹状容器2は膨張及び収縮する。容器の壁部2cの高さを低く、あるいは、壁部2cの厚さを薄くした場合には、非平面部14aが設けられていなければ、壁部2cの長辺側に熱応力がかかることで割れが発生することがある。そこで、このような壁部2cあるいは底部2bの長辺側に非平面部14aを設けることにより、この非平面部14aによって熱応力により生じる歪みが吸収され、割れの発生が軽減される。
なお、非平面部14aの切欠きについては、上面視にて半円状の他に三角形状、台形状であってもよい。さらに、非平面部14aは、切欠きに限らず上記形状をした突出部であってもよい。
As described above, when the electrochemical cell 1 is sealed, it is necessary to overlap the seal portion 3 on the seal ring 3 and join them by resistance welding or laser welding. At this time, the concave container 2 expands and contracts due to the applied heat. When the height of the wall 2c of the container is lowered or the thickness of the wall 2c is reduced, thermal stress is applied to the long side of the wall 2c unless the non-planar part 14a is provided. May cause cracks. Therefore, by providing the non-planar portion 14a on the long side of the wall 2c or the bottom 2b, strain caused by thermal stress is absorbed by the non-planar portion 14a, and the occurrence of cracks is reduced.
The cutout of the non-planar portion 14a may be triangular or trapezoidal in addition to a semicircular shape when viewed from above. Further, the non-planar portion 14a is not limited to the notch and may be a protruding portion having the above shape.
(第2の実施形態)
本実施形態に係る電気化学セル1は、第1の実施形態と同様の基本構造であるが、次の点において異なる。すなわち、第1の実施形態では、壁部2cの長辺側の外周面には非平面部14aを1箇所にしか形成していないのに対し、第2の実施形態では図3のように長辺1辺につき7箇所ずつ計14箇所形成している。なお、非平面部14aは図3のような長辺1辺につき7箇所に限られず、複数形成されていればよい。
非平面部14aを複数形成することにより、熱応力の分散に加え、側面の表面積が増大することにより、より放熱性を高めることができる。
(Second Embodiment)
The electrochemical cell 1 according to this embodiment has the same basic structure as that of the first embodiment, but differs in the following points. That is, in the first embodiment, the non-planar portion 14a is formed only in one place on the outer peripheral surface on the long side of the wall portion 2c, whereas in the second embodiment, as shown in FIG. A total of 14 locations are formed, 7 locations per side. In addition, the non-planar part 14a is not restricted to seven places per long side like FIG. 3, What is necessary is just to form two or more.
By forming a plurality of non-planar portions 14a, heat dissipation can be further improved by increasing the surface area of the side surface in addition to the dispersion of thermal stress.
(第3の実施形態)
本実施形態に係る電気化学セル1は、第2の実施形態と同様の基本構造であるが、次の点において異なる。すなわち、第2の実施形態における半円状の切欠きの代わりに図4のような半球状の凹みを長辺1辺の外周面につき7箇所ずつ計14箇所形成している。
第2の実施形態と同様に、非平面部14aを複数形成することにより、熱応力の分散に加え、側面の表面積が増大することにより、より放熱性を高めることができる。なお、非平面部14aは図4のような長辺1辺につき7箇所に限られない。また、非平面部14aは図4のような半球状に限られず、側面の表面積を増大させる形状であれば、放熱性を高めることができ好ましい。
(Third embodiment)
The electrochemical cell 1 according to this embodiment has the same basic structure as that of the second embodiment, but differs in the following points. That is, in place of the semicircular notch in the second embodiment, a hemispherical recess as shown in FIG. 4 is formed at a total of 14 locations, 7 locations on the outer peripheral surface of one long side.
Similarly to the second embodiment, by forming a plurality of non-planar portions 14a, heat dissipation can be further improved by increasing the surface area of the side surface in addition to the dispersion of thermal stress. In addition, the non-planar part 14a is not restricted to seven places per long side like FIG. Further, the non-planar portion 14a is not limited to a hemispherical shape as shown in FIG. 4, and a shape that increases the surface area of the side surface is preferable because heat dissipation can be improved.
1 電気化学セル 2 凹状容器 2a 収容部
2b 底部 2c 壁部
3 シールリング 4 蓋部 5 ロウ材
6a 保護膜 6b 正極集電体 6c ビア配線
6d 層間配線 6e 正極外部端子
7a 接着部 7b 負極外部端子
8 正極 9 負極 10 セパレータ
11 電解質 14a 非平面部 14b 配線接続部
14c 配線形成部
1 Electrochemical cell 2 Recessed container 2a Housing
2b Bottom 2c Wall
3 Seal ring 4 Lid 5 Brazing material
6a Protective film 6b Positive electrode current collector 6c Via wiring
6d Interlayer wiring 6e Positive external terminal
7a Bonding part 7b Negative external terminal
8 Positive electrode 9 Negative electrode 10 Separator
11 Electrolyte 14a Non-planar part 14b Wiring connection part
14c Wiring formation part
Claims (3)
前記凹状容器の上端面に接合されたシールリングと、
前記シールリングの上面に接合され、かつ、前記シールリングの上面を塞ぐ蓋部とから形成され、
前記凹状容器は、長方形板状の底部と、前記底部の外縁に立設した長方形枠状の壁部とから構成されており、
前記壁部の内側壁面は連続した面により構成されており、
前記凹状容器の短辺側の外側壁面には、前記凹状容器の内部に収容された電極と接続される配線が配設可能であって、かつ前記収容部側に向けて欠く切欠き部が設けられ、
前記凹状容器の長辺側の外側壁面には、非平面部が設けられていることを特徴とする電気化学セル。 A concave container having an inside as a housing part and having an insulating property;
A seal ring joined to the upper end surface of the concave container;
A lid portion joined to the upper surface of the seal ring and closing the upper surface of the seal ring;
The concave container is composed of a rectangular plate-shaped bottom portion and a rectangular frame- shaped wall portion erected on the outer edge of the bottom portion,
The inner wall surface of the wall portion is composed of a continuous surface,
On the outer side wall surface on the short side of the concave container, a wiring connected to an electrode accommodated in the concave container can be disposed, and a notch portion notched toward the accommodating portion side is provided. And
A non-planar portion is provided on an outer wall surface on the long side of the concave container .
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