JPS6412062B2

JPS6412062B2 -

Info

Publication number: JPS6412062B2
Application number: JP55157363A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Horiie
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Ltd
Priority date: 1980-11-08
Filing date: 1980-11-08
Publication date: 1989-02-28
Also published as: JPS5780661A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は扁平型固体電解質電池の製造法に関
する。従来、扁平型形電池では、封口に際し、陽極缶
の開口端部を内方へ締め付けてその内周面を陰極
端子板の周辺部に嵌着させた合成樹脂製の環状ガ
スケツトに圧接させて封口する封口方法を採用し
ているが、この封口方法を採用するかぎり、電池
の厚さはせいぜい0.9〜1.0mm程度にしか薄くでき
ず、それ以下の超薄型化を指向する今後の要請に
対しては応じることができないという問題があ
る。そこで、発電要素の周囲に合成樹脂リングより
なる絶縁材を配置し、それらの上下にそれぞれ電
極端子板としての役目を兼ねる封口板を位置さ
せ、封口板の周縁部と絶縁材とをホツトメルト型
の接着剤で接着して封口した電池が提案されてい
るが、このような構成にすれば厚さが0.7mm程度
の超薄型の電池が得られるものの、絶縁材や接着
剤が有機物であるため、気体の透過をゆるし、ま
た長期保存中に劣化して、封口部から水蒸気その
他の気体が流入し、とくにリチウムを陰極活物質
とする固体電解質電池においては、リチウムが非
常に反応性に富むため、上記水蒸気その他の気体
が活物質に大きな影響を与え、放電容量の劣化が
著しくなる。そのため、発明者らは、固体電解質、リチウム
を陰極活物質とする陰極および陽極からなる発電
要素の周囲に位置させる絶縁材として劣化が少な
く、かつ気体透過性を有しないリング状のセラミ
ツクを用い、該リング状のセラミツクの被着面と
封口板の被着面を特定の構成にすることによつ
て、リング状のセラミツクと封口板の周縁部とを
ロウ材で溶着し、超薄型で、かつ５〜10年間程度
の長期貯蔵に耐えうる扁平型固体電解質電池を提
供し、それについて別途特許出願したが、さらに
研究を重ねた結果、該電池を製造するにあたり、
融点の異なる２種類のロウ材を用い、融点が高い
方のロウ材を先に使用して、一方の電極の端子板
を兼ねる封口板とリング状のセラミツクとの溶着
を行ない、他方の電極の端子板を兼ねる封口板と
上記リング状のセラミツクとの溶着を融点の低い
方のロウ材で行なうときは、気密性が高く長期貯
蔵に耐えうる超薄型の電池が容易に得られること
を見出し、この発明を完成するにいたつた。すなわち、上記扁平型固体電解質電池は、まず
一方の電極の端子板を兼ねる封口板の周縁部にリ
ング状のセラミツクをロウ材で溶着し、ついで該
リング状セラミツク内に発電要素を挿入したの
ち、他方の電極の端子板を兼ねる封口板を重ね、
該封口板と上記リング状のセラミツクとをロウ材
で溶着することによつて製造されるが、発電要素
挿入後における封口板とリング状のセラミツクと
の溶着に先に使用したロウ材より高い融点のロウ
材や同程度の融点のロウ材を使用すると溶着時の
加熱により、先に使用されたロウ材が再び溶融
し、ロウ材が流れ出て溶着が不均一になり気密性
が低下する。そこで、この発明においては、後で使用するロ
ウ材、すなわち発電要素挿入後における封口板と
リング状のセラミツクとの溶着に使用するロウ材
として、先に使用したロウ材より融点の低いもの
を使用し、後の溶着によつて先に使用されたロウ
材が再溶融するのを防ぎ、気密性が高い超薄型の
電池が容易に得られるようにしたものである。第１図はこの発明の方法により製造された扁平
型固体電解質電池の断面図で、第２図はその要部
拡大図であり、図面において、１は固体電解質
２、リチウムを陰極活物質とする陰極３および陽
極４からなる発電要素で、５は発電要素１の周囲
に位置するリング状のセラミツク、６，７はそれ
ぞれ発電要素１およびリング状のセラミツク５の
上部および下部に位置し、陰極端子板および陽極
端子板としての役目を兼ねる封口板である。そし
て、ロウ材は２種類使用されていて、陽極端子板
としての役目を兼ねる一方の封口板７の周縁部と
リング状のセラミツク５との間は融点が高い方の
ロウ材９で溶着され、陰極端子板としての役目を
兼ねる他方の封口板６の周縁部とリング状のセラ
ミツク５との間は融点が低い方のロウ材８で溶着
されている。なお、この発明においては、ロウ材８，９によ
る溶着に際し、封口板６，７やリング状のセラミ
ツク５は、第２図に詳示されるように、リング状
のセラミツク５はその上下両面にメタライズ層１
０，１１および金属メツキ層１２，１３が順次形
成され、封口板６，７の内部側にはそれぞれ金属
メツキ層１４，１５が設けられ、ロウ材８，９に
よる封口板６，７とリング状のセラミツク５との
溶着は、溶融したロウ材８，９が封口板６，７の
金属メツキ層１４，１５とリング状のセラミツク
５の金属メツキ層１２，１３とに結合することに
よつて行なわれている。この発明において、リング状のセラミツク５と
しては、たとえば酸化アルミニウム系のセラミツ
ク、ケイ酸ジルコニウム系のセラミツクなどによ
り形成されたものが用用いられる。メタライズ層
１０，１１としては、たとえばモリブデン・マン
ガン系のもの、タングステン系のものなどが用い
られ、メタライズ層１０，１１上の金属メツキ層
１２，１３としては、たとえばニツケルメツキ、
金メツキなどが好ましい。封口板６，７としては、たとえばニツケル―鉄
合金、コバルト―ニツケル―鉄合金、ステンレス
製のものなどが用いられ、封口板６，７に形成さ
れる金属メツキ層１４，１５としては、たとえば
ニツケルメツキ、金メツキなどが好ましい。この発明において用いるロウ材としては、たと
えば銀72重量％、銅28重量％からなる銀―銅合金
（融点約779℃）、金80重量％、錫20重量％からな
る金―錫合金（融点約280℃）、インジウム52重量
％、錫48重量％からなるインジウム―錫合金（融
点約117℃）、インジウム80重量％、鉛15重量％、
銀５重量％からなるインジウム―鉛―銀合金（融
点約149℃）、インジウム50重量％、鉛50重量％か
らなるインジウム―鉛合金（融点約209℃）、イン
ジウム25重量％、錫37.5重量％、鉛37.5重量％か
らなるインジウム―錫―鉛合金（融点約150℃）
などがあげられ、これらの中から融点の異なる２
種類のものが選ばれ前述のごとき順序で電池の組
立てに使用される。そして、これらのロウ材はリ
ング状に成形され、それぞれ所定位置に配置され
た状態で加熱され、前述のごとき態様で封口板
６，７とリング状のセラミツク５とを溶着する。
なお、図面中、１６は陽極４などが電池内で移動
するのを防止するために封口板７に設けられた凹
溝である。この発明において、リング状のセラミツク５と
封口板６，７との接合部の構成をこのような特定
の構成にしているのは、セラミツクはそのままで
はロウ材による溶着ができないので、リング状の
セラミツクの表面にたとえばモリブデンとマンガ
ンとの混合ペーストを塗布し、水素気流中で焼結
させ、リング状のセラミツクの表面にメタライズ
層を形成して金属との溶着を可能にし、メタライ
ズ層の酸化防止およびロウ材のぬれをよくするた
めにメタライズ層の表面に金属メツキ層を設け、
一方封口板の少なくとも内部側、すなわちロウ材
と接する側にもロウ材のぬれをよくするために金
属メツキ層を形成することに基づく。そして、この電池はたとえばつぎに示すように
してつくられる。まず、陽極側の封口板７の周縁
部に、たとえば銀―銅合金よりなり、リング状に
成形されたロウ材９を載置し、該ロウ材９上にリ
ング状のセラミツク５を載せ、上方より加圧しな
がらロウ材９の融点より約10℃高い温度に加熱し
て封口板７とリング状のセラミツク５とを溶着す
る。なお溶着に際し、封口板６，７の被着面には
たとえば厚さ2μmの金メツキ層が設けられ、リン
グ状のセラミツク５には上下両面にたとえば厚さ
10μmのメタライズ層および厚さ各2μmのニツケ
ルメツキ―金メツキ層が順次形成されている。つぎにリング状セラミツク５内に発電要素を挿
入し、ついでリング状のセラミツク５上に金―錫
合金よりなり、リング状に成形されたロウ材８を
載置したのち、陰極側の封口板６をそれらの上に
載せ、上方より加圧しながらロウ材８の融点より
約10℃高い温度に加熱し、リング状のセラミツク
５と封口板６の周縁部とを溶着して電池がつくら
れる。つぎの第１表は、前記のように先の溶着（すな
わち、封口板７とリング状のセラミツク５との溶
着）に銀―銅合金（融点約779℃）よりなるロウ
材を使用し、発電要素挿入後の封口板６とリング
状のセラミツク５との溶着に金―錫合金（融点約
280℃）よりなるロウ材を使用して製造したこの
発明の電池Ａと、先の溶着（すなわち、封口板７
とリング状のセラミツク５との溶着）にインジウ
ム―鉛―銀合金（融点約149℃）よりなるロウ材
を使用し、発電要素挿入後の封口板６とリング状
のセラミツク５との溶着に金―錫合金（融点約
280℃）よりなるロウ材を使用して製造した電池
Ｂおよび先の溶着（すなわち、封口板７とリング
状のセラミツク５との溶着）にも発電要素挿入後
の封口板６とリング状のセラミツク５との溶着に
も金―錫合金（融点約280℃）よりなるロウ材を
使用して製造した電池Ｃの貯蔵性を調べた結果を
示すものである。電池Ａ、電池Ｂおよび電池Ｃは
いずれもヨウ化リチウムからなる固体電解質、リ
チウムを陰極活物質とする陰極およびヨウ化鉛を
陽極活物質とする陽極からなる発電要素を用いた
厚さ0.7mm、直径20mmの円板形をした扁平型固体
電解質電池であり、第１表の貯蔵劣化電池個数
は、電池Ａ、電池Ｂおよび電池Ｃを各100個ずつ
60℃、相対湿度90％の雰囲気中で90日間貯蔵した
ときに放電容量の劣化率が10％以上あつた電池
（すなわち、貯蔵後の放電容量が貯蔵前の放電容
量の90％未満にまで低下した電池）の個数を示す
ものである。

【表】第１表に示す結果から理解されるように、この
発明の電池Ａでは、貯蔵による放電容量の劣化率
が10％以上に達したものがまつたくなかつたが、
融点の低いロウ材を先に使用した電池Ｂでは、貯
蔵による放電容量の劣化率が10％以上に達するも
のが37個もあつた。このように電池Ｂにおいて貯
蔵劣化を起こすものが多く発生したのは、発電要
素挿入後における溶着時に先の溶着に使用された
ロウ材が再溶融して溶着が不均一になり、気密性
が低下したためであると考えられる。また、先の
溶着にも発電要素挿入後の溶着にも同じロウ材を
使用した電池Ｃにも、貯蔵による放電容量の劣化
率が10％以上に達するものが14個発生した。この
ように、電池Ｃにおいても、貯蔵劣化を起こすも
のが発生したのは、発電要素挿入後における溶着
時に先の溶着に使用されたロウ材が一部再溶融し
て溶着が不均一になり、気密性が低下したためで
あると考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法により製造された扁平
型固体電解質電池の一例を示す断面図、第２図は
その要部拡大図である。１……発電要素、２……固体電解質、３……陰
極、４……陽極、５……リング状のセラミツク、
６，７……封口板、８，９……ロウ材。

Claims

【特許請求の範囲】

１一方の電極の端子板を兼ねる封口板７の周縁
部にリング状のセラミツク５をロウ材９で溶着
し、ついで該リング状のセラミツク５内に固体電
解質２、リチウムを陰極活物質とする陰極３およ
び陽極４からなる発電要素１を挿入したのち、上
記リング状のセラミツク５と他方の電極の端子板
を兼ねる封口板６の周縁部とをロウ材８で溶着す
る扁平型固体電解質電池の製造において、発電要
素１挿入後におけるリング状のセラミツク５と封
口板６との溶着に、先に封口板７とリング状のセ
ラミツク５との溶着に使用したロウ材９より融点
の低いロウ材８を使用することを特徴とする扁平
型固体電解質電池の製造法。