KR100897638B1 - 코인형 전기화학 소자의 제조방법 및 코인형 전기화학 소자 - Google Patents

코인형 전기화학 소자의 제조방법 및 코인형 전기화학 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코인형 전기화학 소자의 제 1 덮개부와 제 2 덮개부에 대한 외부 리드 단자부의 설치를 정밀하게 확실히 할 수 있는 코인형 전기화학 소자 및 그 제조방법을 제공한다. 코인형 전기 이중층 콘덴서(11)는 제 1 덮개부(19) 및 제 2 덮개부(18)를 구비한다. 이들 덮개부의 외표면에 대략 삼각 형상을 갖은 외부 리드 단자부(28, 33)를 각각 접속한다. 삼각 형상을 갖은 외부 리드 단자부(28), (33)를 설치함으로써, 용접부(35)의 면적이 넓어지기 때문에, 작은 크기의 코인형 전기화학 소자라도 정밀하게 확실히 용접할 수 있어, 신뢰성이 우수한 코인형 전기화학 소자를 제공할 수 있다.

Description

코인형 전기화학 소자의 제조방법 및 코인형 전기화학 소자{METHOD OF PRODUCING COIN-SHAPED ELECTROCHEMICAL ELEMENT AND COIN-SHAPED ELECTROCHEMICAL ELEMENT}
본 발명은, 예컨대 면실장용으로 이용되는, 외부 리드 단자부를 갖는 코인형 전기화학 소자의 제조방법 및 코인형 전기화학 소자에 관한 것이다.
이러한 종류의 코인형 전기화학 소자로는 전기 이중층 콘덴서나 버튼 전지 등이 알려져 있다. 도 4는 종래의 전기 이중층 콘덴서의 구성을 나타내는 일부 잘라낸 사시도이다. 한 쌍의 전기 이중층 전극(41a, 41b)이 절연성의 세퍼레이터(44)를 통해 대향 배치되어 있다. 전기 이중층 전극(41a)은 디스크상의 시트 또는 박(이하, 이들을 시트로 칭한다)(42a)을 갖고, 시트(42a)에는 활성 탄소층의 분극성 전극(43a)이 형성되어 있다. 또한, 전기 이중층 전극(41b)은 시트(42b)를 갖고, 시트(42b)에는 활성 탄소층의 분극성 전극(43b)이 형성되어 있다.
밸브 금속의 디스크상 시트(42a)의 일주면 측에는 금속 용기의 위 덮개부(46)가, 밸브 금속의 디스크상 시트(42b)의 일주면 측에는 금속 용기의 아래 덮 개부(45)가 각각 형성되어 있다. 또한, 도시하지 않은 비수성 전해액이 전기 이중층 전극(41a, 41b) 및 세퍼레이터(44)에 충전되어 있다. 아래 덮개부(45)와 위 덮개부(46)는 각각 주연부에 설치된 절연성의 링 패킹(47)을 통해 밀폐되도록 접합되어 있다.
도 5A는 상기 전기 이중층 콘덴서에 외부 리드 단자부를 접속한 평면부이다. 도 5B는 상기 전기 이중층 콘덴서에 외부 리드 단자부를 접속한 측면도이다.
도 5A 및 도 5B를 참조하면, 상기 전기 이중층 콘덴서에, 이미 가공되어 개개의 단편으로 절단된 외부 리드 단자부(48, 49)가 파트 피더(part feeder) 등으로 정렬되어, 척으로 공급된 후, 아래 덮개부(45) 및 위 덮개부(46)의 일부에 용접(도시하지 않음)된 상태를 나타낸다.
도 6A, 도 6B 및 도 6C는 모두 상기 외부 리드 단자를 프린트 기판에 실장했을 때의 측면도이다. 도 6A는 전기 이중층 콘덴서를 세로로 둔 상태를 나타낸다. 즉, 아래 덮개부(45) 및 위 덮개부(46)가 모두 기판(53)과 직교하도록 배치된 상태를 나타내고 있다.
전기 이중층 콘덴서(50)의 아래 덮개부(45) 및 위 덮개부(46)의 외면부에 각기 외부 리드 단자부(51, 52)를 접속한다. 외부 리드 단자부(51, 52)를 프린트 기판(53)에 설치한 구멍에 삽입하고, 그 삽입한 개소에 땜납을 행하여 실장한다.
도 6B는 전기 이중층 콘덴서를 가로로 둔 것이다. 즉, 아래 덮개부(45) 및 위 덮개부(46) 모두를 프린트 기판(58)과 병행하여 배치한다. 전기 이중층 콘덴서(55)의 아래 덮개부(45) 및 위 덮개부(46)의 외면부에 각각 외부 리드 단자 부(56, 57)를 접속한다. 즉, 외부 리드 단자부(56, 57)를 프린트 기판(58)의 구멍에 삽입하고, 그 삽입된 개소를 땜납하여 실장한다.
도 6C는 도 6B와 마찬가지로 전기 이중층 콘덴서(61)를 가로로 두어 배치한 것이다. 아래 덮개부(45) 및 위 덮개부(46)의 외면에 외부 리드 단자부(62, 63)를 접속한다. 도 6C와 도 6B의 다른 점은, 외부 리드 단자부(62, 63)의 각각의 선단부를 프린트 기판(64)의 접속 랜드면과 거의 평행하게 배치하여 리플로우 공정에 의해 땜납하여 실장했다는 것이다.
상술한 것이 전기 이중층 콘덴서의 일례이다. 버튼 전지에 있어서도, 양극과 음극 사이에 세퍼레이터를 개재한 전극이 2개의 매칭된 금속 용기의 아래 덮개부 및 위 덮개부에 수용되어 있고, 그의 외관 구조는 상기 전기 이중층 콘덴서와 같은 구성을 갖는다.
이러한 구조의 전기 이중층 콘덴서나 버튼 전지에 관해서는, 예컨대 일본 특허공개 제1991-163813호 공보 및 일본 특허공개 제1996-203497호 공보에 소개되어 있다.
그러나, 상기 코인형 전기화학 소자에 있어서는, 외부 리드 단자부의 양극(+극) 측과 음극(_극) 측이 대향하여 있는 것이 일반적이다. 이러한 구성의 외부 리드 단자부를 이용하면, 코인형 전기화학 소자의 아래 덮개부와 위 덮개부에 용접하는 공정이 매우 번잡하게 된다. 이 때문에, 어느 쪽의 외부 리드 단자부를 분단하여 개개의 단편에 의해 공급해야만 한다는 단점이 생긴다.
또한, 이러한 구성의 코인형 전기화학 소자에 있어서는, 아래 덮개부 및 위 덮개부에 용접된 외부 리드 단자부에 위치 어긋남이 생기며, 특히 소형 사이즈의 제품에서는 외부 리드 단자부도 작아지기 때문에, 코인형 전기화학 소자를 공급하거나 위치 결정하거나 하는데 곤란이 따른다.
또한, 종래의 외부 리드 단자부와 코인형 전기화학 소자와의 접촉 면적을 넓게 할 수 없기 때문에 용접 강도가 약해지는 경우가 있다.
발명의 개시
본 발명은 이러한 종래의 단점을 극복하여, 코인형 전기화학 소자의 제 1 덮개부(아래 덮개부)와 제 2 덮개부(위 덮개부)에 대한 외부 리드 단자부의 부착을 정밀하게 확실히 행한다. 또한, 프린트 기판의 실장 면적을 최소한으로 할 수 있어, 생산성 및 신뢰성이 우수한 코인형 전기화학 소자를 제공한다.
본 발명은, 긴 방향에 연속하여 외부 리드 단자부를 갖는 제 1 금속 리드 프레임의 단자부에 코인형 전기화학 소자의 제 1 덮개부를 배치하여 용접하는 공정과, 코인형 전기화학 소자의 제 2 덮개부에 제 2 금속 리드 프레임의 외부 리드 단자부를 용접하는 공정과, 코인형 전기화학 소자에 용접한 각각의 제 1 및 제 2 금속 리드 프레임과 외부 리드 단자부를 떼어내는 공정을 구비한 코인형 전기화학 소자의 제조방법이다.
또한, 제 1 및 제 2 덮개부의 외표면에 대략 삼각 형상을 갖은 외부 리드 단자부를 접속한 코인형 전기화학 소자이다.
본 발명은, 제 1 금속 리드 프레임의 외부 리드 단자부에 코인형 전기화학 소자의 제 1 덮개부를 배치하여 용접한 후, 코인형 전기화학 소자의 제 2 덮개부에 제 2 금속 리드 프레임의 외부 리드 단자부를 배치하여 용접한다. 이에 의해, 코인형 전기화학 소자의 제 1 덮개부와 제 2 덮개부에 대한 외부 리드 단자의 부착을 정밀하게 확실히 행할 수 있다는 작용 효과를 갖는다.
또한, 외부 리드 단자부의 형상을 대략 삼각 형상으로 했기 때문에, 외부 리드 단자부와 제 1 덮개부 및 제 2 덮개부에 대한 용접 면적이 넓어져, 용접의 신뢰성을 높게 할 수 있다. 특히, 코인형 전기화학 소자의 크기가 작은(직경(φ)이 3 내지 5㎜) 것까지 정밀하게 외부 리드 단자부를 접속할 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 덮개부를 구성하는 재질로 스테인레스재에 포함되는 Ni와 Cr 및 Mo가 위 덮개부보다도 아래 덮개부 쪽이 많이 포함되어 있다. 이에 의해, 코인형 전기화학 소자에 있어서, 고전압, 예컨대 2.8V를 넘는 충전 환경이더라도 충분한 내식성을 발휘한다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 코인형 전기 이중층 콘덴서의 구성을 나타내는 일부 잘라낸 측면도이다.
도 2A는 본 발명의 실시형태 2에 따른 제 1 금속 리드 프레임의 평면도이다.
도 2B는 본 발명의 실시형태 2에 따른 코인형 전기 이중층 콘덴서를 접속한 평면도이다.
도 2C는 본 발명의 실시형태 2에 따른 코인형 전기 이중층 콘덴서의 제 2 금속 리드 프레임의 평면도이다.
도 2D는 본 발명의 실시형태 2에 따른 코인형 전기 이중층 콘덴서에 금속 리드 프레임을 접속한 평면도이다.
도 2E는 본 발명의 실시형태 2에 의해 제작된 실장용의 코인형 전기 이중층 콘덴서의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3A는 본 발명의 실시형태 2에 따른 실장용의 코인형 전기 이중층 콘덴서의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3B는 본 발명의 실시형태 2에 따른 실장용의 코인형 전기 이중층 콘덴서의 구성을 나타내는 다른 사시도이다.
도 4는 종래의 코인형 전기 이중층 콘덴서의 일부 잘라낸 사시도이다.
도 5A는 종래의 코인형 전기 이중층 콘덴서를 실장했을 때의 평면도이다.
도 5B는 도 5A에 나타낸 종래의 코인형 전기 이중층 콘덴서를 실장했을 때의 상태를 나타내는 측면도이다.
도 6A는 종래의 면실장용의 코인형 전기 이중층 콘덴서를 세로로 두었을 때의 상태를 나타내는 측면도이다.
도 6B는 종래의 면실장용의 코인형 전기 이중층 콘덴서를 가로로 두었을 때의 상태를 나타내는 측면도이다.
도 6C는 종래의 면실장용의 코인형 전기 이중층 콘덴서를 가로로 두었을 때의 또 하나의 상태를 나타내는 측면도이다.
부호의 설명
11: 코인형 전기 이중층 콘덴서
12, 13: 분극성 전극
14: 세퍼레이터
15, 16: 집전체
17: 전해액
18: 위 덮개부
19: 아래 덮개부
20: 링 패킹
21: 절곡부
22: 선단부
25: 제 1 금속 리드 프레임
30: 제 2 금속 리드 프레임
26, 31: 파일럿 핀 구멍
27, 32: 개구부
28, 33: 외부 리드 단자부
29, 34: 외부 접속부
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
(실시형태 1)
도 1은, 면실장용의 코인형 전기 이중층 콘덴서의 구성을 나타내는 일부 잘라낸 측면도이다. 코인형 전기 이중층 콘덴서(11)는, 활성탄 전극으로 이루어진 양극 측의 분극성 전극(12)과, 활성탄 전극으로 이루어진 음극 측의 분극성 전극(13)을 세퍼레이터(14)를 통해 대향 배치한다. 양극 측의 분극성 전극(12)에는 양극의 집전체(15)를, 음극 측의 분극성 전극(13)에는 음극의 집전체(16)를 각각 설치한다. 평균 입경 5㎛의 석유 코크스계 활성탄 분말과, 도전성 부여제로서 평균 입경 0.05㎛의 카본블랙, 카복시메틸셀룰로스를 용해한 수용성 바인더 용액(농도: 50%)을 10:2:1의 중량비로 혼합하여 혼련기로 충분히 혼련한다. 이렇게 하여 제작된 혼련품을 펠렛으로 성형한 후, 이 펠렛을 100℃의 대기 중에서 1시간 건조한다. 다음으로, 이 펠렛 2장의 사이에 세퍼레이터를 개재시켜 한 쌍의 분극성 전극을 형성한다. 그 후, 프로필렌 카보네이트를 75중량%, EMIBF4(1-에틸-3-메틸이미다졸륨 테트라플루오로보레이트)를 20중량%, 4-에틸암모늄 4불화붕소: 5중량%의 전해액(17)을, 한 쌍의 분극성 전극(12, 13) 및 세퍼레이터(14)에 함침시키고, 이들을 음극 단자가 되는 위 덮개부(18)와 양극 단자가 되는 아래 덮개부(19)로 구성되는 수납 공간부에 수납한다.
위 덮개부(18)는 SUS304의 스테인레스재로 이루어지고, 아래 덮개부(19)는 SUS304의 스테인레스재에 포함되는 Ni가 8.29중량%, Cr이 18.12중량%, Mo가 0.19중량%로 이루어진 것을 이용하고 있다.
다음으로, 위 덮개부(18)의 외주부에 형성된 절곡부(21)와 아래 덮개부(19)의 외주부와의 사이에 전기 절연성을 갖는 링 패킹(20)을 배치하여 아래 덮개부(19)의 외주부의 선단부(22)를 컬링한다. 이에 의해, 링 패킹(20)에서 위 덮개부(18)의 절곡부(21)를 외측에서 감싸 한 쌍의 분극성 전극(12, 13)을 수납하고 있는 수납 공간부의 기밀 봉구를 행하도록 하여 코인형 전기 이중층 콘덴서(11)를 제작한다.
다음으로, 실장용의 코인형 전기 이중층 콘덴서의 제조방법에 대하여 설명한다.
도 2A는 실시형태 1에 따른 제 1 금속 리드 프레임의 평면도이다. 도 2B는 동 코인형 전기 이중층 콘덴서를 제 1 금속 리드 프레임에 접속한 상태를 나타내는 평면도이다. 도 2C는 제 2 금속 리드 프레임의 평면도이다. 도 2D는 제 1 금속 리드 프레임 및 제 2 금속 리드 프레임에 코인형 전기 이중층 콘덴서를 접속한 평면도이다. 도 2E는 실장용의 코인형 전기 이중층 콘덴서를 나타내는 사시도이다.
도 2A에 나타낸 바와 같이, 제 1 금속 리드 프레임(25)에는, 보낼 위치를 결정하는 파일럿 핀 구멍(26)을 설치한다. 제 1 금속 리드 프레임(25)의 거의 중앙부에 개구부(27)를 설치한다. 파일럿 핀 구멍(26)으로부터 떨어진 위치에 대략 삼각 형상의 외부 리드 단자부(28)와, 그 선단에는 외부 접속부(29)를 설치한다. 외부 접속부(29)는 금속 리드 프레임(25)의 긴 방향에 직교하는 방향, 즉 제 1 금속 리드 프레임(25)의 짧은 방향에 설치한다.
한편, 제 1 금속 리드 프레임(25)으로 반송할 때, 또는 임의 처리를 실시할 때, 도 2A를 정면에서 보아 오른쪽에서 왼쪽으로 향해, 또는 그 반대 방향으로 제 1 금속 리드 프레임(25)을 이동시킨다. 파일럿 핀 구멍(26)은 제 1 금속 리드 프레임(25)의 이동 및 위치 맞춤 중 적어도 하나의 처리시에 이용할 수 있다. 그러나, 파일럿 핀 구멍(26)은 반드시 불가결한 구성 요건이 아니다. 예컨대, 제 1 금속 리드 프레임(25)의 이동이나 소정 위치에 맞추기 위해 파일럿 핀 구멍(26)을 이용하지 않고서, 개구부(27) 또는 개구부(27)의 일부를 변형시켜 변형부를 설치하고, 이 변형부를 사용할 수도 있다.
도 2B는 제 1 금속 리드 프레임(25)의 대략 삼각 형상의 외부 리드 단자부(28)에 코인형 전기 이중층 콘덴서(11)를 배치하고, 외부 리드 단자부(28) 측에서 레이저 용접에 의해 코인형 전기 이중층 콘덴서(11)의 아래 덮개부에 접속한 상태를 나타낸다.
다음으로, 도 2C에 나타낸 바와 같이 제 2 금속 리드 프레임(30)을 준비한다. 제 2 금속 리드 프레임(30)은, 먼저 준비한 제 1 금속 리드 프레임(25)과 기본적으로는 같은 형상 및 같은 크기이다. 즉, 제 2 금속 리드 프레임(30)은 파일럿 핀 구멍(31) 및 개구부(32)를 갖는다. 또한, 외부 리드 단자부(33)와 외부 접속부(34)의 사이에서 절곡하여, 외부 접속부(34)와 외부 접속부(29)가 면 위치가 되도록 한다. 즉, 이들 양자의 접속부를 같은 면에 설치한다.
다음으로, 도 2D에 나타낸 바와 같이 제 1 금속 리드 프레임(25)에 접속된 코인형 전기 이중층 콘덴서(11)의 위 덮개부에 제 2 금속 리드 프레임(30)의 외부 리드 단자부(33)를 배치한다. 이 때에는, 파일럿 핀 구멍(26, 31)을 이용하여 위치 맞춤하여 외부 리드 단자부(33)를 레이저 용접부(35)에서 고착한다. 한편, 파일럿 핀 구멍(26, 31)을 이용한다고 해도 제 1 금속 리드 프레임(25) 및 제 2 금속 리드 프레임(30)의 적어도 한 쪽에 설치하면 좋다.
마지막으로, 치구나 도구를 이용하여, 제 1 금속 리드 프레임(25)의 개구부(27)로부터, 외부 리드 단자부(28)를 떼어내고, 또한 한 쪽의 제 2 금속 리드 프레임(30)도 같이 떼어내어, 도 2E에 나타낸 바와 같은 실장용의 코인형 전기 이중층 콘덴서(11)를 얻는다.
본 발명은, 외부 리드 단자부(28, 33)를 금속 리드 프레임(25, 30)의 짧은 방향에 대하여 돌출시킨 구조의 것으로 하고, 코인형 전기 이중층 콘덴서(11)를 실장함으로써, 위 덮개부와 아래 덮개부에의 용접 면적이 넓어져 용접의 신뢰성을 높게 할 수 있다. 이러한 구조의 제 1 금속 리드 프레임(25) 및 제 2 금속 리드 프레임(30)은 특히 코인형 전기 이중층 콘덴서(11)의 크기가 작은(직경(φ)이 3 내지 5㎜) 것까지 정밀하게 외부 리드 단자부(28, 33)를 접속할 수 있기 때문에, 제조 시간을 종래에 비해 1/3로 단축할 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 금속 리드 프레임(25, 30)은 파일럿 핀 구멍(26, 31)을 설치한 연속 후프로 되어 있기 때문에, 용접시의 외부 리드 단자부(28, 33)의 누름이 용이하게 된다. 이에 의해, 용접 위치의 어긋남을 미연에 억지하여, 이들 리드 단자부를 확실히 접속할 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 금속 리드 프레임(25, 30)의 외부 리드 단자부(28, 33)끼리가 대향하여 코인형 전기화학 소자(11)와 용접되기 때문에, 외부 리드 단자부(28, 33)와 제 1 및 제 2 금속 리드 프레임(25, 30)의 떼어내는 작업이 용이하게 된다. 또한, 떼어낸 부분이 둔각(도 2E, θ로 나타낸 각도)으로 인해 포장재에의 반입도 용이하게 될 수 있어 안전성도 우수하다.
한편, 도 2C에 나타낸 제 2 금속 리드 프레임(30)의 외부 접속부(34)에 잘라낸 것을 설치한 것일 수 있다.
또한, 실시형태 1에서 이용한 제 1 및 제 2 금속 리드 프레임(25, 30)을 상하 반대로 이용하여도 상관없다. 한편, 실시형태 1에서는 코인형 전기 이중층 콘덴서(11)에 대하여 예시했지만, 버튼 전지 등에도 이용할 수 있다.
(실시형태 2)
도 3A, 도 3B는 실시형태 2에 따른 코인형 전기 이중층 콘덴서의 사시도이다.
도 3A에는, 코인형 전기 이중층 콘덴서(11), 위 덮개부(18), 아래 덮개부(19),음극 측의 외부 리드 단자부(33) 및 양극 측의 외부 리드 단자부(28)를 나타낸다. 외부 리드 단자부(28, 33)는 대략 삼각 형상이며, 그들은 모두 두께가 0.10㎜이다. 양극 측의 외부 리드 단자부(28)는 코인형 전기 이중층 콘덴서(11)의 아래 덮개부(19)가, 음극 측의 외부 리드 단자부(33)는 위 덮개부(18)에 용접부(35)로 각각 스폿 용접 또는 레이저 용접된 것으로 된다.
또한, 외부 리드 단자부(33)는 양극 측의 외부 리드 단자부(28)와 병행하여 부착된다. 또한, 음극 측의 외부 리드 단자부(33)는 외부 접속면(36) 일부를 L자 형상으로 절곡하고, 그의 면실장의 접속부가 대향하도록 배치한다.
또한, 도 3B에 나타낸 바와 같이, 음극 측의 외부 리드 단자부(33)는 그 측면 및 바닥면의 적어도 한 쪽의 일부에 잘라낸 부분(33a)을 설치한다. 그의 일부 잘라낸 외부 접속면(37)을 U자 형상으로 구부려, 그 면실장의 접속부가 동일 방향이 되도록 배치한다. 이 때, 음극 측의 외부 리드 단자부(33)의 측면에는 일부 잘라낸 부분(33a)을 설치하고 있기 때문에, 아래 덮개(19)의 측면에 가까이 할 수 있어, 전체 크기를 작게 할 수 있다.
상술한 구성에 있어서, 외부 리드 단자부(28, 33)의 형상을 예컨대 대략 삼각 형상으로 하면, 용접 면적을 넓게 할 수 있다. 면실장용의 코인형 전기 이중층 콘덴서(11)의 아래 덮개(19) 및 위 덮개(18)와의 접속을 확실히 행할 수 있다. 또한, 면실장용의 코인형 전기 이중층 콘덴서(11)가 작은 크기(직경(φ)이 3 내지 5㎜)이어도 정밀하게 확실히 용접할 수 있다.
또한, 외부 리드 단자부(28, 33)의 형상을 대략 삼각형으로 형성하고, 또한 상기 음극 측의 외부 리드 단자부(33)의 측면에 일부 잘라낸 부분(33a)을 설치한다. 이에 의해, 면실장용의 코인형 전기화학 소자(11)의 아래 덮개(19)를 음극 측의 외부 리드 단자(33)와 접촉시키는 일 없이 확실히 접속할 수 있다. 이에 의해, 퓨린 기판의 실장 면적을 최소한으로 할 수 있어 고밀도 실장을 실현할 수 있다. 또한, 양극 측 및 음극 측의 외부 리드 단자부(28, 33) 사이의 피치를 작게 할 수도 있다.
또한, 음극 측의 외부 리드 단자부(33)의 면실장의 접속부(36)에 잘라낸 부분(33a)을 설치함으로써, 솔더 필렛이 생기는 것을 억제할 수 있기 때문에, 코인형 전기화학 소자(11)와 음극 측의 외부 리드 단자부(33)와의 단락을 방지할 수 있다.
한편, 음극 측의 외부 리드 단자부(33)의 측면과 아래 덮개(19)와의 간격은 1.0 내지 1.5㎜로 하는 것이 바람직하다.
또한, 아래 덮개 및 위 덮개 모두 SUS304를 채용하는 경우, 아래 덮개의 스테인레스재에 포함되는 Ni, Cr 및 Mo를 위 덮개의 것보다도 많이 포함되도록 구성한다. 이에 의해, 코인형 전기화학 소자에 있어서, 고전압의 충전 환경, 예컨대 2.8V를 넘는 경우에도 충분한 내식성을 발휘할 수 있다.
또한, 아래 덮개(19)의 재질과 위 덮개(18)의 그것을 다른 재질로 구성함으로써, 고전압 충전, 예컨대 3.3V로 행하여도 부식되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 신뢰성이 우수한 제품을 제공할 수 있다. 또한, 외부 리드 단자부의 형상을 대략 삼각 형상으로 하면 외부 접속면(36, 37)은 L자 형상 또는 U자 형상이어도 상관없다.
다음으로, 본 발명의 제조방법에 근거하여, 몇 개의 코인형 전기화학 소자를 제작하여, 그들의 전기적 특성을 종래의 비교예와 비교하여 보았다.
(실시예 1)
실시형태 1에 기초하여, 정격 3.3V에서 용량이 0.2F인 코인형 전기 이중층 콘덴서를 제작했다.
(실시예 2)
실시형태 1에 기초하여, 아래 덮개부(19)의 스테인레스재에 포함되는 Ni를 10.75중량%, Cr을 16.84중량%, Mo를 2.13중량%로 하여, 실시예 1과 같은 코인형 전 기 이중층 콘덴서를 제작했다.
(실시예 3)
실시형태 1에 기초하여, 아래 덮개부(19)의 스테인레스재에 포함되는 Ni를 22.51중량%, Cr을 21.37중량%, Mo를 5.13중량%로 했다. 그 밖의 조건은 실시예 1과 같은 코인형 전기 이중층 콘덴서를 제작했다.
(실시예 4)
실시형태 1에 기초하여, 아래 덮개부(19)의 스테인레스재에 포함되는 Ni를 17.73중량%, Cr을 20.01중량%, Mo를 6.07중량%로 했다. 그 밖의 조건은 실시예 1과 같은 코인형 전기 이중층 콘덴서를 제작했다.
(실시예 5)
실시형태 1에 기초하여, 아래 덮개부(19)의 스테인레스재에 포함되는 Ni를 24.19중량%, Cr을 23.00중량%, Mo를 5.54중량%로 했다. 그 밖의 조건은 실시예 1과 같이 한 코인형 전기 이중층 콘덴서를 제작했다.
(실시예 6)
실시형태 1에 기초하여, 아래 덮개부(19)의 스테인레스재에 포함되는 Ni를 35.47중량%, Cr을 23.27중량%, Mo를 7.48중량%로 했다. 그 밖의 조건은 실시예 2와 같이 한 코인형 전기 이중층 콘덴서를 제작했다.
(비교예)
상기 본 발명에 따른 시험 샘플과 비교하기 위해서 비교예를 준비했다. 비교예는, 아래 덮개부(19)의 스테인레스재에 포함되는 Ni를 8.12중량%, Cr을 18.22 중량%로 했다. Mo는 포함하지 않은 것으로 했지만, 그 밖의 조건은 실시예 1과 같이 하여 코인형 전기 이중층 콘덴서를 제작했다.
이렇게 하여 준비한 본 발명에 따른 실시예 1 내지 6 및 비교예의 면실장용의 코인형 전기 이중층 콘덴서에 대하여, 고온 고습하에서 정격 전압을 인가한 상태에서의 내누액성을 확인하는 고온 고습 부하 시험을 행했다. 그 누액 검사 결과를 표 1에 나타낸다.
또한, 전해액의 온도가 60℃가 되도록 항온으로 유지하여, 24시간 인가 후, 양극의 표면을 금속 현미경으로 관찰하여, 부식 손상의 유무의 판정했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1에 있어서, ◎은 결과가 매우 양호, ○은 양호, ×는 불량인 것을 나타낸다.
Figure 112007037470013-pct00001
표 1로부터 분명한 바와 같이, 아래 덮개의 재질에 Mo를 함유하지 않은 비교예는 내식성이 양호하지 않고, Mo를 함유한 본 발명에 따른 실시예 1 내지 6은 내식성이 우수한 것을 알 수 있다.
한편, 아래 덮개의 재질에 대하여, Ni는 σ 상이나 χ 상 등의 금속간 화합물의 석출을 억제하는데 있어서 유효하다. 또한, 조직을 오스테나이트로 하는 경우에는 필수적인 원소이기 때문에, 적어도 20중량% 이상의 함유량이 요구된다. 그러나, 40중량%를 초과하면 열간 가공성의 열화나 열간 변형 저항이 증대하여 제조성이 열화되기 때문에, 그 상한을 40중량%로 했다. 바람직하게는 24 내지 37중량%이며, 30 내지 36중량%이면 더욱 바람직하다.
Cr은 내식성을 향상시키는 원소이며, 그 효과를 얻기 위해서는 20중량% 이상 함유할 필요가 있으나, 30중량%를 초과하여 함유하면 σ 상이나 χ 상 등의 금속간 화합물의 형성을 조장하여 오히려 내식성을 열화시키기 때문에, Cr의 함유량을 20 내지 30중량%로 했다.
Mo는 내식성을 향상시키는 데 유효한 원소이며, 그 효과를 얻기 위해서는 5중량% 이상 함유할 필요가 있다. 그러나, 10중량%를 초과하여 함유하면, 금속간 화합물의 석출을 조장하여 내식성을 반대로 열화시켜 버리기 때문에, 그 범위를 5 내지 10중량%로 했다. Mo의 함유량은 6중량% 이상인 것이 바람직하고, 7중량% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 따른 코인형 전기화학 소자의 제조방법 및 코인형 전기화학 소자에 의하면, 작은 제품 크기의 면실장품이 얻어져, 휴대전화나 디지털 카메라 등 전원의 백업이나 보조용 전원으로서의 회로부의 소형화를 도모할 수 있기 때문에, 그 의 산업상 이용 가능성은 높다.

Claims (16)

  1. 긴 방향에 연속하여 외부 리드 단자부를 갖는 제 1 금속 리드 프레임의 상기 외부 리드 단자부에 코인형 전기화학 소자의 제 1 덮개부를 배치하여 용접하는 공정,
    상기 코인형 전기화학 소자의 제 2 덮개부에 제 2 금속 리드 프레임의 상기 외부 리드 단자부를 배치하여 용접하는 공정, 및
    상기 코인형 전기화학 소자에 용접한 각각의 금속 리드 프레임과 외부 리드 단자부를 떼어내는 공정을 구비하며,
    상기 제 1 덮개부와 제 2 덮개부에 용접된 상기 제 1 및 제 2 금속 리드 프레임의 외부 리드 단자부는 삼각 형상으로 되도록 떼어내어지는 코인형 전기화학 소자의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 리드 단자부에 설치되는 외부 접속부는 제 1 및 제 2 금속 리드 프레임의 긴 방향에 대하여 직교하는 방향의 선단에 설치된 코인형 전기화학 소자의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 금속 리드 프레임의 외부 리드 단자부는 상기 코인형 전기화학 소자를 협지하여 대향 배치되어, 상기 코인형 전기화학 소자의 덮개부에 용접되는 코인형 전기화학 소자의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 금속 리드 프레임의 적어도 한 쪽의 금속 리드 프레임의 긴 방향에 복수의 파일럿 핀 구멍을 설치하고, 상기 파일럿 핀 구멍을 이용하여, 상기 한 쪽의 금속 리드 프레임을 이동시키는 코인형 전기화학 소자의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 덮개부의 적어도 하나가 용접된 외부 리드 단자부가 U자 형상을 이루고, 상기 외부 리드 단자부의 적어도 측면부의 일부로서, 프린트 기판에 실장하는 부분에 잘라낸 부분을 설치하는 코인형 전기화학 소자의 제조방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 덮개부의 적어도 하나가 용접된 외부 리드 단자부가 U자 형상을 이루고, 상기 외부 리드 단자부의 적어도 측면부의 일부로서, 프린트 기판에 실장하는 부분에 잘라낸 부분을 설치하는 코인형 전기화학 소자의 제조방법.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 덮개부의 적어도 하나가 용접된 외부 리드 단자부가 U자 형상을 이루고, 상기 외부 리드 단자부의 적어도 측면부의 일부로서, 프린트 기판에 실장하는 부분에 잘라낸 부분을 설치하는 코인형 전기화학 소자의 제조방법.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 덮개부의 적어도 하나가 용접된 외부 리드 단자부가 U자 형상을 이루고, 상기 외부 리드 단자부의 적어도 측면부의 일부로서, 프린트 기판에 실장하는 부분에 잘라낸 부분을 설치하는 코인형 전기화학 소자의 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 덮개부의 적어도 하나가 용접된 외부 리드 단자부의 측면에 일부 잘라낸 부분을 설치하는 코인형 전기화학 소자의 제조방법.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 덮개부의 적어도 하나가 용접된 외부 리드 단자부의 측면에 일부 잘라낸 부분을 설치하는 코인형 전기화학 소자의 제조방법.
  12. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 덮개부의 적어도 하나가 용접된 외부 리드 단자부의 측면에 일부 잘라낸 부분을 설치하는 코인형 전기화학 소자의 제조방법.
  13. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 덮개부의 적어도 하나가 용접된 외부 리드 단자부의 측면에 일부 잘라낸 부분을 설치하는 코인형 전기화학 소자의 제조방법.
  14. 한 쌍의 전극이 절연성의 세퍼레이터를 통해서 대면하도록 배치된 소자,
    이 소자에 전해액을 함침시켜 수납하는 제 1 덮개부와 상기 제 1 덮개부의 개구부를 절연성의 링 패킹을 통해서 밀봉하는 제 2 덮개부, 및
    상기 제 1 덮개부 및 제 2 덮개부의 외표면에 용접된 삼각 형상을 갖는 외부 리드 단자부를 가지며,
    상기 제 1 및 제 2 덮개부를 구성하는 재질이 스테인레스재를 포함하고, 상기 제 1 덮개부의 스테인레스재에 포함되는 Ni, Cr 및 Mo가 제 2 덮개부보다도 많이 포함되어 있는 코인형 전기화학 소자.
  15. 삭제
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 덮개부의 스테인레스재는 Mo를 5 내지 10중량%, Cr을 20 내지 30중량%, Ni를 20 내지 40중량% 포함하는 것인 코인형 전기화학 소자.
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