JPH11312625A - 電気化学デバイス - Google Patents
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- JPH11312625A JPH11312625A JP10134636A JP13463698A JPH11312625A JP H11312625 A JPH11312625 A JP H11312625A JP 10134636 A JP10134636 A JP 10134636A JP 13463698 A JP13463698 A JP 13463698A JP H11312625 A JPH11312625 A JP H11312625A
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Secondary Cells (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 容積効率および重量効率が高く、しかも耐熱
性が良好で表面実装部品としての使用が可能な薄型の電
気化学デバイスを提供する。 【解決手段】 少なくとも一方が凹部を有する２枚の金
属板をそれぞれパッケージ半体として有し、少なくとも
表層部が熱可塑性エンジニアリングプラスチックからな
る融着性樹脂から構成されている環状の樹脂層により両
パッケージ半体が接着されて、前記凹部内が密封されて
おり、前記凹部内に電気化学デバイス要素が封入されて
いる電気化学デバイス。
性が良好で表面実装部品としての使用が可能な薄型の電
気化学デバイスを提供する。 【解決手段】 少なくとも一方が凹部を有する２枚の金
属板をそれぞれパッケージ半体として有し、少なくとも
表層部が熱可塑性エンジニアリングプラスチックからな
る融着性樹脂から構成されている環状の樹脂層により両
パッケージ半体が接着されて、前記凹部内が密封されて
おり、前記凹部内に電気化学デバイス要素が封入されて
いる電気化学デバイス。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウム電池、電
気二重層キャパシタ等の電気化学デバイスに関する。
気二重層キャパシタ等の電気化学デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の携帯機器の小型化に伴い、そこに
搭載される各種電源にも小型化、薄型化が要求されるよ
うになってきており、しかも、携帯機器の高性能化、多
機能化に伴い、電源の高容量化が要求されるようになっ
てきている。このため、小型かつ高容量の電源が望まれ
ている。
搭載される各種電源にも小型化、薄型化が要求されるよ
うになってきており、しかも、携帯機器の高性能化、多
機能化に伴い、電源の高容量化が要求されるようになっ
てきている。このため、小型かつ高容量の電源が望まれ
ている。
【０００３】従来の電池や電源用キャパシタは、円筒
型、角型、コイン型などの金属ケースに電気化学素子と
電解液とを封入した構成であるが、近年、金属箔や、金
属箔／合成樹脂ラミネートフィルムを用いた、いわゆる
シート型電気化学デバイスが開発されており、厚さを１
mm以下とすることも可能となっている。
型、角型、コイン型などの金属ケースに電気化学素子と
電解液とを封入した構成であるが、近年、金属箔や、金
属箔／合成樹脂ラミネートフィルムを用いた、いわゆる
シート型電気化学デバイスが開発されており、厚さを１
mm以下とすることも可能となっている。
【０００４】一方、各種電気機器用の電子部品の多くは
表面実装部品（ＳＭＤ）対応となっている。表面実装部
品は、リフロー炉を通すことによりプリント基板上に一
括してハンダ付けされる。しかし、現在のところ、主電
源やバックアップ電源として用いられる電池やキャパシ
タなどは、表面実装部品の装着後にプリント基板にハン
ダ付けされるか機械的に装着されており、生産性向上の
障害となっている。デバイス実装工程における生産性を
向上させるためには、電源デバイスも表面実装部品とす
る必要があるが、そのためには電源デバイスの耐熱性を
従来以上に高めることが必要である。
表面実装部品（ＳＭＤ）対応となっている。表面実装部
品は、リフロー炉を通すことによりプリント基板上に一
括してハンダ付けされる。しかし、現在のところ、主電
源やバックアップ電源として用いられる電池やキャパシ
タなどは、表面実装部品の装着後にプリント基板にハン
ダ付けされるか機械的に装着されており、生産性向上の
障害となっている。デバイス実装工程における生産性を
向上させるためには、電源デバイスも表面実装部品とす
る必要があるが、そのためには電源デバイスの耐熱性を
従来以上に高めることが必要である。
【０００５】薄型の電気化学デバイスとしては、例え
ば、以下に挙げるものが提案されている。
ば、以下に挙げるものが提案されている。
【０００６】特公昭５９−３８７０８号公報には、エチ
レン系共重合体からなる熱圧着性フィルムをラミネート
した外装フィルム内に、電池構成要素を封入した扁平型
電池が記載されている。この電池は、外装フィルムの一
部を切り欠いて正負極の端子部を設ける必要があるた
め、密閉性を確保する必要のあるデバイスには適用でき
ない。
レン系共重合体からなる熱圧着性フィルムをラミネート
した外装フィルム内に、電池構成要素を封入した扁平型
電池が記載されている。この電池は、外装フィルムの一
部を切り欠いて正負極の端子部を設ける必要があるた
め、密閉性を確保する必要のあるデバイスには適用でき
ない。
【０００７】特開昭４９−１２８２３２号公報には、電
池構成要素を挟んで２枚の平板状スチールリボンを非伝
導性プラスチックガスケットによりシールした扁平な電
池が記載されている。しかし、この電池では、電池構成
要素の厚さに依存してガスケットを厚くするため、ガス
ケットからの外気の透過が懸念され、また、容積効率が
低くなるという問題もある。また、同公報では、非伝導
性プラスチックガスケットを加熱することによりシール
を行っているが、同公報記載のプラスチックガスケット
の材質およびシール温度からみて、同公報記載の電池は
表面実装部品としての耐熱性を備えていないことが明ら
かである。
池構成要素を挟んで２枚の平板状スチールリボンを非伝
導性プラスチックガスケットによりシールした扁平な電
池が記載されている。しかし、この電池では、電池構成
要素の厚さに依存してガスケットを厚くするため、ガス
ケットからの外気の透過が懸念され、また、容積効率が
低くなるという問題もある。また、同公報では、非伝導
性プラスチックガスケットを加熱することによりシール
を行っているが、同公報記載のプラスチックガスケット
の材質およびシール温度からみて、同公報記載の電池は
表面実装部品としての耐熱性を備えていないことが明ら
かである。
【０００８】特開平９−６３５５０号公報には、導電性
板／熱融着性樹脂ラミネートフィルムの内外にリード部
を熱融着することで、リード部での密着強度低下を回避
した電池が記載されている。しかし、同公報では、外力
に対する耐性は考慮されているが、耐熱性は考慮されて
おらず、同公報記載の電池を表面実装部品として用いる
ことは不可能である。また、同公報記載の電池は、リー
ド部の熱融着が必要であるため、工程数が多くなり、低
コスト化が難しい。
板／熱融着性樹脂ラミネートフィルムの内外にリード部
を熱融着することで、リード部での密着強度低下を回避
した電池が記載されている。しかし、同公報では、外力
に対する耐性は考慮されているが、耐熱性は考慮されて
おらず、同公報記載の電池を表面実装部品として用いる
ことは不可能である。また、同公報記載の電池は、リー
ド部の熱融着が必要であるため、工程数が多くなり、低
コスト化が難しい。
【０００９】特開平１０−１２２００号公報には、パッ
ケージを１枚のフィルムから構成し、パッケージング法
を工夫することにより容積効率の向上をはかった電池が
記載されている。同公報では、パッケージの接合に融着
性樹脂を用いているが、同公報では表面実装部品への対
応は考慮されておらず、同公報には耐熱性の不十分な融
着性樹脂しか記載されていない。
ケージを１枚のフィルムから構成し、パッケージング法
を工夫することにより容積効率の向上をはかった電池が
記載されている。同公報では、パッケージの接合に融着
性樹脂を用いているが、同公報では表面実装部品への対
応は考慮されておらず、同公報には耐熱性の不十分な融
着性樹脂しか記載されていない。
【００１０】特開平９−２５１８６３号公報には、パッ
ケージを兼ねた集電体箔を、２種の高分子物質からなる
接着性フィルムで接合して密閉することにより、容積効
率の向上をはかった電池が記載されている。しかし、同
公報においても表面実装部品への対応は考慮されていな
い。例えば、同公報においてパッケージの融着に用いる
樹脂は、融点が２００℃以下の熱可塑性樹脂である。こ
のような樹脂は、ガラス転移温度が１００℃以下なの
で、ハンダリフロー工程における加熱に耐えることはで
きない。
ケージを兼ねた集電体箔を、２種の高分子物質からなる
接着性フィルムで接合して密閉することにより、容積効
率の向上をはかった電池が記載されている。しかし、同
公報においても表面実装部品への対応は考慮されていな
い。例えば、同公報においてパッケージの融着に用いる
樹脂は、融点が２００℃以下の熱可塑性樹脂である。こ
のような樹脂は、ガラス転移温度が１００℃以下なの
で、ハンダリフロー工程における加熱に耐えることはで
きない。
【００１１】なお、特開平８−３０６３８４号公報に
は、ガスケットに耐熱エンジニアリングプラスチックを
用いた電池が記載されている。しかし、この電池はコイ
ン型である。コイン型構造は、全重量に占めるケース重
量の比率が高く、重量効率が悪い。
は、ガスケットに耐熱エンジニアリングプラスチックを
用いた電池が記載されている。しかし、この電池はコイ
ン型である。コイン型構造は、全重量に占めるケース重
量の比率が高く、重量効率が悪い。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、容積
効率および重量効率が高く、しかも耐熱性が良好で表面
実装部品としての使用が可能な薄型の電気化学デバイス
を提供することである。
効率および重量効率が高く、しかも耐熱性が良好で表面
実装部品としての使用が可能な薄型の電気化学デバイス
を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、下記
（１）〜（６）のいずれかの構成により達成される。 （１） 少なくとも一方が凹部を有する２枚の金属板を
それぞれパッケージ半体として有し、少なくとも表層部
が熱可塑性エンジニアリングプラスチックからなる融着
性樹脂から構成されている環状の樹脂層により両パッケ
ージ半体が接着されて、前記凹部内が密封されており、
前記凹部内に電気化学デバイス要素が封入されている電
気化学デバイス。 （２） 前記融着性樹脂のガラス転移温度が１８０℃以
上である上記（１）の電気化学デバイス。 （３） 前記樹脂層が、前記融着性樹脂とは異なる絶縁
材を含む上記（１）または（２）の電気化学デバイス。 （４） 前記樹脂層が、前記凹部の内面まで延びこの内
面の一部を被覆する延長部を有し、この延長部が、前記
凹部を有するパッケージ半体と前記電気化学デバイス要
素とを絶縁している上記（１）〜（３）のいずれかの電
気化学デバイス。 （５） リチウム電池または電気二重層キャパシタであ
る上記（１）〜（４）のいずれかの電気化学デバイス。 （６） 表面実装部品として用いられる上記（１）〜
（５）のいずれかの電気化学デバイス。
（１）〜（６）のいずれかの構成により達成される。 （１） 少なくとも一方が凹部を有する２枚の金属板を
それぞれパッケージ半体として有し、少なくとも表層部
が熱可塑性エンジニアリングプラスチックからなる融着
性樹脂から構成されている環状の樹脂層により両パッケ
ージ半体が接着されて、前記凹部内が密封されており、
前記凹部内に電気化学デバイス要素が封入されている電
気化学デバイス。 （２） 前記融着性樹脂のガラス転移温度が１８０℃以
上である上記（１）の電気化学デバイス。 （３） 前記樹脂層が、前記融着性樹脂とは異なる絶縁
材を含む上記（１）または（２）の電気化学デバイス。 （４） 前記樹脂層が、前記凹部の内面まで延びこの内
面の一部を被覆する延長部を有し、この延長部が、前記
凹部を有するパッケージ半体と前記電気化学デバイス要
素とを絶縁している上記（１）〜（３）のいずれかの電
気化学デバイス。 （５） リチウム電池または電気二重層キャパシタであ
る上記（１）〜（４）のいずれかの電気化学デバイス。 （６） 表面実装部品として用いられる上記（１）〜
（５）のいずれかの電気化学デバイス。
【００１４】
【発明の実施の形態】表面実装部品をハンダリフロー工
程において装着する際に、部品が受ける熱は最高で２５
０℃程度に達することがあることから、電気化学デバイ
スを表面実装対応とするためには、電気化学デバイスの
パッケージの耐熱性を向上させると共に、加熱によるパ
ッケージの密閉性劣化を防ぐ必要がある。
程において装着する際に、部品が受ける熱は最高で２５
０℃程度に達することがあることから、電気化学デバイ
スを表面実装対応とするためには、電気化学デバイスの
パッケージの耐熱性を向上させると共に、加熱によるパ
ッケージの密閉性劣化を防ぐ必要がある。
【００１５】このような要求に対し、本発明では、ま
ず、パッケージとして薄い金属板を利用する。このた
め、樹脂パッケージやラミネートパッケージに比べ耐熱
性が良好となり、また、ボタン型電池に比べ重量効率が
高くなる。また、本発明では、パッケージに、電極、セ
パレータ等の電気化学デバイス要素を収容するための凹
部を設ける。このため、パッケージ内の無駄な空間が少
なくなって容積効率が向上し、また、内部の空間が少な
いために加熱時の内圧上昇が抑えられ、高信頼性が得ら
れる。また、凹部を設けない平板を２枚融着したパッケ
ージと異なり、デバイス要素を収容したときにパッケー
ジに応力が発生しにくいので、加熱による内圧上昇に強
く、また、融着用樹脂層を厚くする必要がないので気密
性が良好となる。
ず、パッケージとして薄い金属板を利用する。このた
め、樹脂パッケージやラミネートパッケージに比べ耐熱
性が良好となり、また、ボタン型電池に比べ重量効率が
高くなる。また、本発明では、パッケージに、電極、セ
パレータ等の電気化学デバイス要素を収容するための凹
部を設ける。このため、パッケージ内の無駄な空間が少
なくなって容積効率が向上し、また、内部の空間が少な
いために加熱時の内圧上昇が抑えられ、高信頼性が得ら
れる。また、凹部を設けない平板を２枚融着したパッケ
ージと異なり、デバイス要素を収容したときにパッケー
ジに応力が発生しにくいので、加熱による内圧上昇に強
く、また、融着用樹脂層を厚くする必要がないので気密
性が良好となる。
【００１６】本発明において、パッケージは、一対のパ
ッケージ半体を融着性樹脂により接着することにより形
成されるので、この融着性樹脂についても、耐熱性が要
求される。ハンダリフロー工程に耐えるためには、ガラ
ス転移温度が２５０℃以上の融着性樹脂を用いることが
必要であると一般には考えられているが、このような樹
脂は極めて少なく、高価である。これに対し本発明者ら
は、溶融温度において十分な機械的特性を有し、かつ、
金属製パッケージに対し十分な接着力を示す樹脂であれ
ば、ガラス転移温度が１８０℃程度と低くてもハンダリ
フロー工程における加熱に耐え得ることを見いだした。
ッケージ半体を融着性樹脂により接着することにより形
成されるので、この融着性樹脂についても、耐熱性が要
求される。ハンダリフロー工程に耐えるためには、ガラ
ス転移温度が２５０℃以上の融着性樹脂を用いることが
必要であると一般には考えられているが、このような樹
脂は極めて少なく、高価である。これに対し本発明者ら
は、溶融温度において十分な機械的特性を有し、かつ、
金属製パッケージに対し十分な接着力を示す樹脂であれ
ば、ガラス転移温度が１８０℃程度と低くてもハンダリ
フロー工程における加熱に耐え得ることを見いだした。
【００１７】以下、本発明の詳細について、電気二重層
キャパシタを例に挙げて説明する。
キャパシタを例に挙げて説明する。
【００１８】本発明を電気二重層キャパシタに適用した
場合の構成例を、図１に示す。図示する電気二重層キャ
パシタ１は、凹部２１ａを有するパッケージ半体２ａ
と、凹部２１ｂを有するパッケージ半体２ｂとからなる
パッケージを有する。パッケージ半体２ａ、２ｂは、い
ずれも金属板を形状加工したものである。両パッケージ
半体２ａ、２ｂは、それぞれの凹部２１ａ、２１ｂが向
き合うように樹脂層３により接着され、凹部２１ａ、２
１ｂにより構成される空間は密封されている。この空間
には、電気化学デバイス構成要素として、一対の分極性
電極１１ａ、１１ｂと、両分極性電極に挟まれたセパレ
ータ１２とが封入されている。
場合の構成例を、図１に示す。図示する電気二重層キャ
パシタ１は、凹部２１ａを有するパッケージ半体２ａ
と、凹部２１ｂを有するパッケージ半体２ｂとからなる
パッケージを有する。パッケージ半体２ａ、２ｂは、い
ずれも金属板を形状加工したものである。両パッケージ
半体２ａ、２ｂは、それぞれの凹部２１ａ、２１ｂが向
き合うように樹脂層３により接着され、凹部２１ａ、２
１ｂにより構成される空間は密封されている。この空間
には、電気化学デバイス構成要素として、一対の分極性
電極１１ａ、１１ｂと、両分極性電極に挟まれたセパレ
ータ１２とが封入されている。
【００１９】パッケージ半体２ａ、２ｂは、電気化学デ
バイスの集電板を兼ねている。図示例では、両パッケー
ジ半体共に凹部を設けてあるが、例えば図２に示すよう
に、一方のパッケージ２ａだけに凹部２ａを設ける構成
としてもよい。
バイスの集電板を兼ねている。図示例では、両パッケー
ジ半体共に凹部を設けてあるが、例えば図２に示すよう
に、一方のパッケージ２ａだけに凹部２ａを設ける構成
としてもよい。
【００２０】パッケージ半体の寸法および形状は特に限
定されないが、通常、最大長さは３mm〜３０cm程度、厚
さは０．０１〜１mm程度とし、形状は、円形、楕円形、
矩形などから適宜選択すればよい。
定されないが、通常、最大長さは３mm〜３０cm程度、厚
さは０．０１〜１mm程度とし、形状は、円形、楕円形、
矩形などから適宜選択すればよい。
【００２１】パッケージ半体の中央付近に設けられる凹
部の寸法は特に限定されない。凹部の深さは、樹脂層の
厚さおよび凹部内に封入される電気化学デバイス要素の
厚さに応じて適宜決定すればよいが、通常、０．５〜５
mm程度とする。凹部の平面寸法は、パッケージ半体同士
の接着強度を確保するために、凹部周囲の鍔状の平板部
が１mm以上の幅をもつように決定することが好ましい。
凹部は、機械的加工により形成すればよい。
部の寸法は特に限定されない。凹部の深さは、樹脂層の
厚さおよび凹部内に封入される電気化学デバイス要素の
厚さに応じて適宜決定すればよいが、通常、０．５〜５
mm程度とする。凹部の平面寸法は、パッケージ半体同士
の接着強度を確保するために、凹部周囲の鍔状の平板部
が１mm以上の幅をもつように決定することが好ましい。
凹部は、機械的加工により形成すればよい。
【００２２】パッケージ半体を構成する金属材料は特に
限定されず、例えばステンレススチール、Ａｌ、Ｎｉ、
Ｃｕなどから、機械的強度、加工性、価格等を考慮し、
かつ、充放電により溶解、溶出、腐食しないものを適宜
選択すればよい。なお、パッケージ半体の少なくとも一
方の面に、めっき膜を形成してもよい。
限定されず、例えばステンレススチール、Ａｌ、Ｎｉ、
Ｃｕなどから、機械的強度、加工性、価格等を考慮し、
かつ、充放電により溶解、溶出、腐食しないものを適宜
選択すればよい。なお、パッケージ半体の少なくとも一
方の面に、めっき膜を形成してもよい。
【００２３】パッケージ半体同士を接着するための樹脂
層は、少なくとも表層部を、熱可塑性エンジニアリング
プラスチックからなる融着性樹脂で構成する。本発明の
電気化学デバイスを表面実装部品として使用するために
は、ハンダリフロー工程において両パッケージ半体間の
絶縁が破壊されないように、ガラス転移温度が１８０℃
以上の融着性樹脂を用いることが好ましい。また、樹脂
層に用いる融着性樹脂には、電解液に対する耐性、金属
製のパッケージ半体に対する密着性、水分遮断性も要求
される。このような要求特性を満足する融着性樹脂とし
ては、例えば、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミ
ド、ポリイミドシロキサン、ポリエーテルサルホン、ポ
リサルホン、ポリアリレート、ポリジスルフィドが挙げ
られる。
層は、少なくとも表層部を、熱可塑性エンジニアリング
プラスチックからなる融着性樹脂で構成する。本発明の
電気化学デバイスを表面実装部品として使用するために
は、ハンダリフロー工程において両パッケージ半体間の
絶縁が破壊されないように、ガラス転移温度が１８０℃
以上の融着性樹脂を用いることが好ましい。また、樹脂
層に用いる融着性樹脂には、電解液に対する耐性、金属
製のパッケージ半体に対する密着性、水分遮断性も要求
される。このような要求特性を満足する融着性樹脂とし
ては、例えば、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミ
ド、ポリイミドシロキサン、ポリエーテルサルホン、ポ
リサルホン、ポリアリレート、ポリジスルフィドが挙げ
られる。
【００２４】樹脂層を介したパッケージ半体同士の接着
は、樹脂層の融着により行われるが、融着時に両パッケ
ージ半体間が短絡することは許されない。したがって、
融着時にも絶縁が確保できるように、融着時の条件およ
び融着性樹脂の特性に応じて、樹脂層の厚さを適宜決定
する。具体的には、単一の材質から構成されている樹脂
層の厚さは、１０〜３００μmであることが好ましい。
は、樹脂層の融着により行われるが、融着時に両パッケ
ージ半体間が短絡することは許されない。したがって、
融着時にも絶縁が確保できるように、融着時の条件およ
び融着性樹脂の特性に応じて、樹脂層の厚さを適宜決定
する。具体的には、単一の材質から構成されている樹脂
層の厚さは、１０〜３００μmであることが好ましい。
【００２５】融着時に短絡する危険性を排除するために
は、樹脂層に、上記融着性樹脂とは異なる絶縁材を含有
させることが好ましい。具体的には、樹脂層を、芯材の
両側に融着性樹脂層を形成した３層構造とする構成が挙
げられる。この場合の芯材としては、融着時に実質的に
溶融しない耐熱性の高い樹脂（ポリイミド、フェノール
樹脂、エポキシ樹脂等）からなるシートや、セラミック
ス等からなる無機絶縁シートが好ましい。なお、樹脂層
を４層以上に多層化してもよい。また、単層構造の樹脂
層中に、グラスウール等の絶縁性ウール、絶縁性ネッ
ト、絶縁性フィラーなど、各種無機材料や有機材料から
なる骨材を含有させる構成としてもよい。また、多層化
と骨材含有とを併用してもよい。
は、樹脂層に、上記融着性樹脂とは異なる絶縁材を含有
させることが好ましい。具体的には、樹脂層を、芯材の
両側に融着性樹脂層を形成した３層構造とする構成が挙
げられる。この場合の芯材としては、融着時に実質的に
溶融しない耐熱性の高い樹脂（ポリイミド、フェノール
樹脂、エポキシ樹脂等）からなるシートや、セラミック
ス等からなる無機絶縁シートが好ましい。なお、樹脂層
を４層以上に多層化してもよい。また、単層構造の樹脂
層中に、グラスウール等の絶縁性ウール、絶縁性ネッ
ト、絶縁性フィラーなど、各種無機材料や有機材料から
なる骨材を含有させる構成としてもよい。また、多層化
と骨材含有とを併用してもよい。
【００２６】樹脂層を多層構造とする場合、融着性をも
つ表層部の厚さは、５〜５０μmとすることが好まし
い。また、芯材の厚さは、１０〜２００μmとすること
が好ましい。
つ表層部の厚さは、５〜５０μmとすることが好まし
い。また、芯材の厚さは、１０〜２００μmとすること
が好ましい。
【００２７】樹脂層は、凹部を包囲する鍔状の平板部だ
けに設けてもよいが、必要に応じ、図２に例示する延長
部３１を設けてもよい。この延長部３１は、凹部２１ａ
の内面にまで延びて、この内面の一部を覆うものであ
る。図２では、一方のパッケージ半体２ａだけに凹部２
１ａが設けられており、この凹部２１ａ内に正負の分極
性電極１１ａ、１１ｂの両方が封入されているため、凹
部２１ａを設けたパッケージ半体２ａと分極性電極１１
ｂとが短絡しやすい。しかし、樹脂層３を凹部２１ａの
内面にまで延ばすことにより、短絡を防ぐことができ
る。
けに設けてもよいが、必要に応じ、図２に例示する延長
部３１を設けてもよい。この延長部３１は、凹部２１ａ
の内面にまで延びて、この内面の一部を覆うものであ
る。図２では、一方のパッケージ半体２ａだけに凹部２
１ａが設けられており、この凹部２１ａ内に正負の分極
性電極１１ａ、１１ｂの両方が封入されているため、凹
部２１ａを設けたパッケージ半体２ａと分極性電極１１
ｂとが短絡しやすい。しかし、樹脂層３を凹部２１ａの
内面にまで延ばすことにより、短絡を防ぐことができ
る。
【００２８】両パッケージ半体間の樹脂層は、樹脂フィ
ルムを両パッケージ半体間に挟んで加熱および加圧する
ことにより形成してもよく、少なくとも一方のパッケー
ジ半体に樹脂層をあらかじめ形成しておき、両パッケー
ジ半体を加熱しながら圧着することにより形成してもよ
い。樹脂層を多層構造とする場合、あらかじめラミネー
トした多層樹脂フィルムを用いてもよく、両パッケージ
半体にそれぞれ融着性樹脂層を形成しておき、間にフィ
ルム状の芯材を挟んで両パッケージ半体を加熱しながら
圧着する構成としてもよい。これら各場合において、パ
ッケージ半体への融着性樹脂層の形成は、樹脂を溶媒に
溶解して調製した塗布液をパッケージ半体に塗布し、こ
れを乾燥させることにより行うことができる。なお、パ
ッケージ半体への融着性樹脂層の形成は、凹部を形成す
る前であってもよく、後であってもよい。
ルムを両パッケージ半体間に挟んで加熱および加圧する
ことにより形成してもよく、少なくとも一方のパッケー
ジ半体に樹脂層をあらかじめ形成しておき、両パッケー
ジ半体を加熱しながら圧着することにより形成してもよ
い。樹脂層を多層構造とする場合、あらかじめラミネー
トした多層樹脂フィルムを用いてもよく、両パッケージ
半体にそれぞれ融着性樹脂層を形成しておき、間にフィ
ルム状の芯材を挟んで両パッケージ半体を加熱しながら
圧着する構成としてもよい。これら各場合において、パ
ッケージ半体への融着性樹脂層の形成は、樹脂を溶媒に
溶解して調製した塗布液をパッケージ半体に塗布し、こ
れを乾燥させることにより行うことができる。なお、パ
ッケージ半体への融着性樹脂層の形成は、凹部を形成す
る前であってもよく、後であってもよい。
【００２９】加熱および加圧により融着する際の条件は
特に限定されず、パッケージの形状、必要とされる耐圧
性、樹脂層の構成材料および厚さなどに応じて適宜設定
すればよいが、通常、加熱温度は２００〜３００℃、加
圧力は１〜１００kgf/cm2、加圧時間は０．１〜１００
秒間の範囲から選択すればよい。
特に限定されず、パッケージの形状、必要とされる耐圧
性、樹脂層の構成材料および厚さなどに応じて適宜設定
すればよいが、通常、加熱温度は２００〜３００℃、加
圧力は１〜１００kgf/cm2、加圧時間は０．１〜１００
秒間の範囲から選択すればよい。
【００３０】なお、樹脂層による融着は、超音波を利用
して行うことも可能である。
して行うことも可能である。
【００３１】次に、前記凹部内に封入される電気化学デ
バイス要素について説明する。図示例は電気二重層キャ
パシタなので、凹部内には、一対の分極性電極１１ａ、
１１ｂと、両分極性電極に挟まれたセパレータ１２が設
けられ、さらに、電解液が封入されている。
バイス要素について説明する。図示例は電気二重層キャ
パシタなので、凹部内には、一対の分極性電極１１ａ、
１１ｂと、両分極性電極に挟まれたセパレータ１２が設
けられ、さらに、電解液が封入されている。
【００３２】分極性電極には、一般に、活性炭等の導電
性活物質と、フッ素樹脂やフッ素ゴム等のバインダとを
混合して、シート状に成形したものを用いたり、活性炭
繊維を用いたりすればよい。
性活物質と、フッ素樹脂やフッ素ゴム等のバインダとを
混合して、シート状に成形したものを用いたり、活性炭
繊維を用いたりすればよい。
【００３３】セパレータには、一般に、多孔質のポリマ
ーフィルムや不織布等が用いられるが、フッ素化合物な
どの高分子物質からなるマトリックスに電解液を保持さ
せた高分子固体電解質を、セパレータとして用いてもよ
い。
ーフィルムや不織布等が用いられるが、フッ素化合物な
どの高分子物質からなるマトリックスに電解液を保持さ
せた高分子固体電解質を、セパレータとして用いてもよ
い。
【００３４】電解液としては、例えば、プロピレンカー
ボネート等の非水系溶媒に、四級アンモニウム塩等の電
解質を溶解したものを用いればよい。
ボネート等の非水系溶媒に、四級アンモニウム塩等の電
解質を溶解したものを用いればよい。
【００３５】なお、本発明は、パッケージ半体の構成材
質を適正に選択すれば、電気二重層キャパシタ以外の蓄
電デバイスや発電デバイス、例えばリチウム電池にも適
用でき、その場合でも、電気二重層キャパシタに適用し
た場合と同種および同等の効果が得られる。すなわち、
電気化学デバイス要素として、一対の電極と、これらを
隔絶するセパレータとを有し、集電体として働く上記各
パッケージ半体に各電極が直接または導電性接着層を介
して接触し、両パッケージ半体が上記樹脂層を介して接
着されている構成であれば、本発明の効果は実現する。
ただし、本発明は、有機系の電解質を用いた高耐電圧の
リチウム電池、電気二重層キャパシタに特に好適であ
る。
質を適正に選択すれば、電気二重層キャパシタ以外の蓄
電デバイスや発電デバイス、例えばリチウム電池にも適
用でき、その場合でも、電気二重層キャパシタに適用し
た場合と同種および同等の効果が得られる。すなわち、
電気化学デバイス要素として、一対の電極と、これらを
隔絶するセパレータとを有し、集電体として働く上記各
パッケージ半体に各電極が直接または導電性接着層を介
して接触し、両パッケージ半体が上記樹脂層を介して接
着されている構成であれば、本発明の効果は実現する。
ただし、本発明は、有機系の電解質を用いた高耐電圧の
リチウム電池、電気二重層キャパシタに特に好適であ
る。
【００３６】本発明の電気化学デバイスは、薄型で耐熱
性が高いため、表面実装部品としてプリント基板にハン
ダ付けが可能である。表面実装部品として用いる際に
は、プリント基板の配線と電気的に接続するために、一
対の端子電極を設ける構成とすることが好ましい。この
場合の構成例を、図３に示す。
性が高いため、表面実装部品としてプリント基板にハン
ダ付けが可能である。表面実装部品として用いる際に
は、プリント基板の配線と電気的に接続するために、一
対の端子電極を設ける構成とすることが好ましい。この
場合の構成例を、図３に示す。
【００３７】図３に示す電気二重層キャパシタは、図１
に示す電気二重層キャパシタ１に、一対の端子電極４
ａ、４ｂを追加したものである。各端子電極はクリップ
状であり、電気二重層キャパシタ１の相対する端部付近
を挟む構成である。一方の端子電極４ａは、一方のパッ
ケージ半体２ａと接続し、他方のパッケージ半体２ｂと
の間は絶縁材５ｂにより絶縁されている。他方の端子電
極４ｂは、他方のパッケージ半体２ｂと接続し、前記一
方のパッケージ半体２ａとの間は絶縁材５ａにより絶縁
されている。図３において、各端子電極は、パッケージ
半体に導電性接着剤により接着してもよいが、端子電極
自体の弾性によりパッケージを保持することも可能であ
る。弾性により保持する構成とした場合、パッケージを
交換することが可能なので、充放電の繰り返しにより電
気化学デバイス要素が劣化した場合には、パッケージご
と交換することができる。
に示す電気二重層キャパシタ１に、一対の端子電極４
ａ、４ｂを追加したものである。各端子電極はクリップ
状であり、電気二重層キャパシタ１の相対する端部付近
を挟む構成である。一方の端子電極４ａは、一方のパッ
ケージ半体２ａと接続し、他方のパッケージ半体２ｂと
の間は絶縁材５ｂにより絶縁されている。他方の端子電
極４ｂは、他方のパッケージ半体２ｂと接続し、前記一
方のパッケージ半体２ａとの間は絶縁材５ａにより絶縁
されている。図３において、各端子電極は、パッケージ
半体に導電性接着剤により接着してもよいが、端子電極
自体の弾性によりパッケージを保持することも可能であ
る。弾性により保持する構成とした場合、パッケージを
交換することが可能なので、充放電の繰り返しにより電
気化学デバイス要素が劣化した場合には、パッケージご
と交換することができる。
【００３８】
【実施例】実施例１ 以下に説明する手順で、図１に示す構成の電気二重層キ
ャパシタを作製した。
ャパシタを作製した。
【００３９】パッケージ半体２ａ、２ｂとして、それぞ
れ中央に円形の凹部２１ａ、２１ｂを設けた円板状ステ
ンレススチール板を２枚用意した。パッケージ半体の寸
法は、直径２０mm、厚さ２０μmとし、凹部の寸法は、
直径１４mm、深さ０．６mmとした。したがって、パッケ
ージ半体において、凹部周囲に存在する鍔部の幅は、３
mmである。この鍔部に、ポリイミドシロキサンのＮＭＰ
溶液を塗布して乾燥し、厚さ５０μmのポリイミドシロ
キサン層を形成した。なお、このポリイミドシロキサン
のガラス転移温度は、２０５℃であった。
れ中央に円形の凹部２１ａ、２１ｂを設けた円板状ステ
ンレススチール板を２枚用意した。パッケージ半体の寸
法は、直径２０mm、厚さ２０μmとし、凹部の寸法は、
直径１４mm、深さ０．６mmとした。したがって、パッケ
ージ半体において、凹部周囲に存在する鍔部の幅は、３
mmである。この鍔部に、ポリイミドシロキサンのＮＭＰ
溶液を塗布して乾燥し、厚さ５０μmのポリイミドシロ
キサン層を形成した。なお、このポリイミドシロキサン
のガラス転移温度は、２０５℃であった。
【００４０】次に、露点マイナス５０℃以下のドライ雰
囲気下で、上記両パッケージ半体間に、一対の分極性電
極とその間に挟んだセパレータとを挿入し、両パッケー
ジ半体の外周部を２５０℃に加熱して１０kgf/cm2の圧
力で１０秒間プレスして接着して、電気二重層キャパシ
タを得た。なお、分極性電極は、活性炭を主成分とし、
電解液を含浸させたものであり、厚さは０．５mm、直径
は１３mmとした。また、セパレータは、ガラスフィルタ
にＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）コポリマー系のゲ
ル系高分子固体電解質を含浸させたものであり、厚さは
０．２mm、直径は１５mmとした。
囲気下で、上記両パッケージ半体間に、一対の分極性電
極とその間に挟んだセパレータとを挿入し、両パッケー
ジ半体の外周部を２５０℃に加熱して１０kgf/cm2の圧
力で１０秒間プレスして接着して、電気二重層キャパシ
タを得た。なお、分極性電極は、活性炭を主成分とし、
電解液を含浸させたものであり、厚さは０．５mm、直径
は１３mmとした。また、セパレータは、ガラスフィルタ
にＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）コポリマー系のゲ
ル系高分子固体電解質を含浸させたものであり、厚さは
０．２mm、直径は１５mmとした。
【００４１】この電気二重層キャパシタは、良好な特性
を示し、また、２００℃で３０秒間熱処理した後も良好
な特性を維持していた。
を示し、また、２００℃で３０秒間熱処理した後も良好
な特性を維持していた。
【００４２】実施例２ 図２に示す構成の電気二重層キャパシタを作製した。パ
ッケージ半体２ａ、２ｂは、凹部２１ａの深さを１．０
mmとし、パッケージ半体２ｂに凹部を設けなかったほか
は、実施例１で用いたパッケージ半体と同様である。
ッケージ半体２ａ、２ｂは、凹部２１ａの深さを１．０
mmとし、パッケージ半体２ｂに凹部を設けなかったほか
は、実施例１で用いたパッケージ半体と同様である。
【００４３】パッケージ２ａの凹部２１ａを包囲する鍔
部から凹部２１ａの内側面にかけて、実施例１と同様に
してポリイミドシロキサンからなる樹脂層を形成した
後、両パッケージ半体を実施例１と同様にして接着し、
電気二重層キャパシタを得た。
部から凹部２１ａの内側面にかけて、実施例１と同様に
してポリイミドシロキサンからなる樹脂層を形成した
後、両パッケージ半体を実施例１と同様にして接着し、
電気二重層キャパシタを得た。
【００４４】この電気二重層キャパシタは、実施例１と
同様に良好な特性を示し、かつ、２００℃で３０秒間熱
処理した後も良好な特性を維持していた。
同様に良好な特性を示し、かつ、２００℃で３０秒間熱
処理した後も良好な特性を維持していた。
【００４５】実施例３ パッケージ半体にあらかじめポリイミドシロキサン層を
形成する替わりに、外径２０mm、内径１４mmの環状に切
り出した厚さ８０μmのポリイミドシロキサンフィルム
を用意し、このフィルムを両パッケージ半体間に挟んで
加熱および加圧することにより接着したほかは実施例１
と同様にして、電気二重層キャパシタを作製した。
形成する替わりに、外径２０mm、内径１４mmの環状に切
り出した厚さ８０μmのポリイミドシロキサンフィルム
を用意し、このフィルムを両パッケージ半体間に挟んで
加熱および加圧することにより接着したほかは実施例１
と同様にして、電気二重層キャパシタを作製した。
【００４６】この電気二重層キャパシタは、実施例１と
同様に良好な特性を示し、かつ、２００℃で３０秒間熱
処理した後も良好な特性を維持していた。
同様に良好な特性を示し、かつ、２００℃で３０秒間熱
処理した後も良好な特性を維持していた。
【００４７】実施例４ ポリイミドシロキサンフィルムの替わりに、厚さ２０μ
mのポリイミドフィルム（ガラス転移温度２８５℃）か
らなる芯材の両側に、厚さ３０μmのポリイミドシロキ
サンフィルムをラミネートした多層フィルムを用いたほ
かは実施例３と同様にして、電気二重層キャパシタを作
製した。
mのポリイミドフィルム（ガラス転移温度２８５℃）か
らなる芯材の両側に、厚さ３０μmのポリイミドシロキ
サンフィルムをラミネートした多層フィルムを用いたほ
かは実施例３と同様にして、電気二重層キャパシタを作
製した。
【００４８】この電気二重層キャパシタは、実施例１と
同様に良好な特性を示し、かつ、２１０℃で３０秒間熱
処理した後も良好な特性を維持していた。
同様に良好な特性を示し、かつ、２１０℃で３０秒間熱
処理した後も良好な特性を維持していた。
【００４９】実施例５ 実施例１で作製したあらかじめポリイミドシロキサン層
を形成したパッケージ半体を用い、両パッケージ半体の
間に、外径２０mm、内径１４mmの環状に切り出した環状
のポリイミドフィルム（ガラス転移温度２８５℃）を芯
材として挟んで加熱および加圧することにより接着した
ほかは実施例１と同様にして、電気二重層キャパシタを
作製した。なお、芯材であるポリイミドフィルムには、
ポリイミドシロキサン層に対する接着性を高めるため
に、両面を活性化処理したものを用いた。
を形成したパッケージ半体を用い、両パッケージ半体の
間に、外径２０mm、内径１４mmの環状に切り出した環状
のポリイミドフィルム（ガラス転移温度２８５℃）を芯
材として挟んで加熱および加圧することにより接着した
ほかは実施例１と同様にして、電気二重層キャパシタを
作製した。なお、芯材であるポリイミドフィルムには、
ポリイミドシロキサン層に対する接着性を高めるため
に、両面を活性化処理したものを用いた。
【００５０】この電気二重層キャパシタは、実施例１と
同様に良好な特性を示し、かつ、２１０℃で３０秒間熱
処理した後も良好な特性を維持していた。
同様に良好な特性を示し、かつ、２１０℃で３０秒間熱
処理した後も良好な特性を維持していた。
【００５１】比較例１ 凹部を設けない平板状の一対のパッケージ半体を用いた
ほかは実施例１と同様にして、電気二重層キャパシタを
作製した。
ほかは実施例１と同様にして、電気二重層キャパシタを
作製した。
【００５２】この電気二重層キャパシタは、作製直後は
良好な特性を示したが、２００℃で３０秒間熱処理する
ことにより融着部においてリークが発生した。
良好な特性を示したが、２００℃で３０秒間熱処理する
ことにより融着部においてリークが発生した。
【００５３】比較例２ ポリイミドシロキサンフィルムに替えてポリプロピレン
フィルムを用い、接着時の加熱温度を１５０℃としたほ
かは実施例３と同様にして、電気二重層キャパシタを作
製した。
フィルムを用い、接着時の加熱温度を１５０℃としたほ
かは実施例３と同様にして、電気二重層キャパシタを作
製した。
【００５４】この電気二重層キャパシタは、作製直後は
良好な特性を示したが、２００℃で３０秒間熱処理する
ことにより融着部においてリークが発生した。
良好な特性を示したが、２００℃で３０秒間熱処理する
ことにより融着部においてリークが発生した。
【００５５】
【発明の効果】本発明によれば、表面実装部品としての
使用が可能な耐熱性に優れた薄型電気化学デバイスが実
現する。また、本発明の電気化学デバイスは、容積効率
および重量効率が共に高い。また、本発明では、パッケ
ージが集電板を兼ねているので、パッケージに端子電極
を引き出す孔部を設ける必要がない。このため、密閉性
が良好であり、また、低コストで製造することができ
る。
使用が可能な耐熱性に優れた薄型電気化学デバイスが実
現する。また、本発明の電気化学デバイスは、容積効率
および重量効率が共に高い。また、本発明では、パッケ
ージが集電板を兼ねているので、パッケージに端子電極
を引き出す孔部を設ける必要がない。このため、密閉性
が良好であり、また、低コストで製造することができ
る。
【図１】本発明を電気二重層キャパシタに適用した場合
の構成例を示す断面図である。
の構成例を示す断面図である。
【図２】本発明を電気二重層キャパシタに適用した場合
の構成例を示す断面図である。
の構成例を示す断面図である。
【図３】図１に示す電気二重層キャパシタに、端子電極
を設ける場合の構成例を示す断面図である。
を設ける場合の構成例を示す断面図である。
１ 電気二重層キャパシタ ２ａ、２ｂ パッケージ半体 ２１ａ、２１ｂ 凹部 ３ 樹脂層 ３１ 延長部 ４ａ、４ｂ 端子電極 ５ａ、５ｂ 絶縁材 １１ａ、１１ｂ 分極性電極 １２ セパレータ
Claims (6)
- 【請求項１】 少なくとも一方が凹部を有する２枚の金
属板をそれぞれパッケージ半体として有し、少なくとも
表層部が熱可塑性エンジニアリングプラスチックからな
る融着性樹脂から構成されている環状の樹脂層により両
パッケージ半体が接着されて、前記凹部内が密封されて
おり、前記凹部内に電気化学デバイス要素が封入されて
いる電気化学デバイス。 - 【請求項２】 前記融着性樹脂のガラス転移温度が１８
０℃以上である請求項１の電気化学デバイス。 - 【請求項３】 前記樹脂層が、前記融着性樹脂とは異な
る絶縁材を含む請求項１または２の電気化学デバイス。 - 【請求項４】 前記樹脂層が、前記凹部の内面まで延び
この内面の一部を被覆する延長部を有し、この延長部
が、前記凹部を有するパッケージ半体と前記電気化学デ
バイス要素とを絶縁している請求項１〜３のいずれかの
電気化学デバイス。 - 【請求項５】 リチウム電池または電気二重層キャパシ
タである請求項１〜４のいずれかの電気化学デバイス。 - 【請求項６】 表面実装部品として用いられる請求項１
〜５のいずれかの電気化学デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10134636A JPH11312625A (ja) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | 電気化学デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10134636A JPH11312625A (ja) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | 電気化学デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11312625A true JPH11312625A (ja) | 1999-11-09 |
Family
ID=15133011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10134636A Pending JPH11312625A (ja) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | 電気化学デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11312625A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001196098A (ja) * | 2000-01-12 | 2001-07-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 汎用バッテリーパック |
| JP2005149882A (ja) * | 2003-11-14 | 2005-06-09 | Sii Micro Parts Ltd | 電気化学セル及びその製造方法 |
| JP2007311362A (ja) * | 2007-07-30 | 2007-11-29 | Dainippon Printing Co Ltd | 電池およびその製造方法 |
| JP2009181952A (ja) * | 2008-02-01 | 2009-08-13 | Taiyo Yuden Co Ltd | 電気化学デバイス及びその製造方法 |
| JP2009253093A (ja) * | 2008-04-08 | 2009-10-29 | Taiyo Yuden Co Ltd | 電気化学デバイス |
| JP2010073474A (ja) * | 2008-09-18 | 2010-04-02 | Hitachi Maxell Ltd | 扁平形電池 |
| JP2011138791A (ja) * | 2011-03-25 | 2011-07-14 | Dainippon Printing Co Ltd | 電池 |
| JP2012238515A (ja) * | 2011-05-12 | 2012-12-06 | Toppan Printing Co Ltd | 蓄電デバイス用外装材 |
| JP2019057473A (ja) * | 2017-09-22 | 2019-04-11 | セイコーインスツル株式会社 | 電気化学セル |
| US11201367B2 (en) | 2008-09-18 | 2021-12-14 | Maxell Holdings, Ltd. | Flat battery |
-
1998
- 1998-04-28 JP JP10134636A patent/JPH11312625A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001196098A (ja) * | 2000-01-12 | 2001-07-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 汎用バッテリーパック |
| JP2005149882A (ja) * | 2003-11-14 | 2005-06-09 | Sii Micro Parts Ltd | 電気化学セル及びその製造方法 |
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| JP2019057473A (ja) * | 2017-09-22 | 2019-04-11 | セイコーインスツル株式会社 | 電気化学セル |
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