KR20090081411A - 전기화학 셀 - Google Patents

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KR20090081411A
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시즈아키 오카자키
기요시 효도
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기타가와 세이키 가부시키가이샤
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Abstract

면부 및 이 면부의 둘레 가장자리로부터 대략 수직방향으로 돌출하는 벽부를 구비한 제 1 및 제 2 금속 케이스와, 제 1 금속 케이스의 벽부의 선단부의 전체 둘레를 수용하는 슬릿을 갖고, 제 2 금속 케이스의 면부와 벽부에 의해 바닥면과 외측면이 각각 덮인 고리 형상의 개스킷을 구비하고, 제 1 금속 케이스의 벽부의 선단부는, 이 선단부가 개스킷을 제 2 금속 케이스측으로 밀고 들어가도록, 내측으로 둔각으로 절곡되어 있고, 제 2 금속 케이스의 면부에 덮인 개스킷의 바닥면에는, 이 면부의 둘레 가장자리와 동심으로 고리 형상의 돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기화학 셀.
개스킷, 전기화학 셀, 돌출부, 슬릿, 전지, 컨덴서

Description

전기화학 셀{ELECTROCHEMICAL CELL}
본 발명은 한 쌍의 대야 모양의 금속 케이스를 고리 형상의 개스킷을 통하여 조합하여 형성된 전기화학 셀에 관한 것이다.
리튬전지나 전기 이중층 컨덴서 등의 소형의 전기화학 셀은, 이동통신 기기나 노트북 등의 휴대용 전자제품의 보조전원 또는 주전원으로서 광범위하게 이용되고 있다. 이러한 전기화학 셀로서는 일본 특개 2005-123017호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 면부와 이 면부의 둘레 가장자리로부터 대략 수직하게 뻗는 벽부로 이루어지는 대야 모양의 금속 케이스 2개를 고리 형상의 개스킷(gasket)을 통하여 조합하여, 전체적으로 버튼 모양의 형상으로 한 것이 널리 이용되고 있다. 개스킷은 고무 등의 절연재료로 형성되어 있고, 이 개스킷을 통하여 금속 케이스를 조합함으로써, 금속 케이스의 각각이 전기화학 셀의 전극단자로서 기능한다.
일본 특개 2005-123017호 공보에 개시되어 있는 바와 같은 전기화학 셀에서는, 상측의 금속 케이스가 하측의 금속 케이스보다도 한층 작게 형성되어 있다. 또한, 개스킷에는 홈이 형성되어 있고, 하측의 금속 케이스의 벽부의 내주에 개스킷을 부착하고, 개스킷 상면의 폭방향 중앙에 형성된 홈에 상측의 금속 케이스의 벽부의 선단이 끼워 넣어지게 되어 있다. 그리고, 하측의 금속 케이스의 벽부의 상단 을 내측을 향하여 절곡함으로써, 개스킷이 빠지지 않도록 함과 아울러 상측의 금속 케이스를 하측의 금속 케이스에 밀어 넣어, 양 금속 케이스에 개스킷이 밀착하여 실링이 행해지게 되어 있다.
그러나, 이러한 종래의 구성에서는, 금속 케이스나 개스킷의 치수나 설치 정밀도, 상측의 금속 케이스의 벽부의 절곡 가공에서의 가공정밀도에는 어느 정도의 편차가 있다. 이 편차에 의해, 개스킷의 밀착부의 일부가 충분히 압박되지 않아, 그곳으로부터 전기화학 셀의 전해질이 누출되어 버릴 가능성이 있었다.
이 때문에, 종래는 아스팔트 프라이머와 같은 실링재를 개스킷의 표면에 도포하여 개스킷과 금속 케이스 사이에 개재시킴으로써, 전해질의 누출을 방지하고 있었다. 이때, 실링재의 도포 두께가 균일하지 않으면, 에이징 공정이나 실장시에 가해지는 열에 의해 전해질의 누출이 일어나기 쉽다라는 문제가 있다. 일반적으로, 실링재를 균일하게 도포하기 위해서는, 실링재에 용제를 첨가하여 점도를 낮게 하는 것이 바람직하다. 그렇지만, 개스킷에 용제를 많이 포함하는 실링제를 도포한 경우, 이 용제에 의해 개스킷이 용해되어 개스킷에 변형·경화·균열 등이 생기고, 그것에 의하여 전해질의 누출이 일어날 가능성이 있었다. 이 때문에, 종래의 전기 이중층 컨덴서의 제조에서는, 용제의 양을 억제한(즉, 점도가 높은) 실링재를 균등하게 도포하기 위한 특수한 수단을 필요로 하고 있었다.
(발명의 개시)
본 발명의 하나의 실시형태에 의해, 면부 및 면부의 둘레 가장자리로부터 대략 수직 방향으로 돌출하는 벽부를 구비한 제 1 및 제 2 금속 케이스와, 제 1 금속 케이스의 벽부의 선단부의 전체 둘레를 수용하는 슬릿을 갖고, 제 2 금속 케이스의 면부와 벽부에 의해 바닥면과 외측면이 각각 덮인 고리 형상의 개스킷을 구비하고, 제 1 금속 케이스의 벽부의 선단부는 선단부가 개스킷을 제 2 금속 케이스측으로 밀고 들어가도록, 내측으로 둔각으로 절곡되어 있고, 제 2 금속 케이스의 면부에 덮인 개스킷의 바닥면에는, 면부의 둘레 가장자리와 동심으로 고리 형상의 돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기화학 셀이 제공된다.
또한, 본 발명의 다른 실시형태에 의해, 면부 및 면부의 둘레 가장자리로부터 대략 수직으로 돌출하는 벽부를 구비한 제 1 및 제 2 금속 케이스와, 제 1 금속 케이스의 벽부의 선단부의 전체 주위를 수용하는 슬릿을 갖고, 제 2 금속 케이스의 면부와 벽부에 의해 바닥면과 외측면이 각각 덮인 고리 형상의 개스킷을 구비하고, 제 1 금속 케이스의 벽부의 선단부는, 선단부가 개스킷을 제 2 금속 케이스측으로 밀고 들어가도록, 내측으로 둔각으로 절곡되어 있고, 제 2 금속 케이스의 면부에 덮인 개스킷의 바닥면에는, 면부의 둘레 가장자리와 동심으로 고리 형상의 제 1 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기화학 셀이 제공된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태의 전기 이중층 컨덴서의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태의 전기 이중층 컨덴서의 단면도이다.
도 3A는 본 발명의 제 1 실시형태에서의, 코킹을 행하기 전의 개스킷 근방의 확대 단면도이다.
도 3B는 본 발명의 제 1 실시형태에서의, 코킹을 행한 후의 개스킷 근방의 확대 단면도이다.
도 3C는 본 발명의 제 1 실시형태의 변형예에서의, 코킹을 행하기 전의 개스킷 근방의 확대 단면도이다.
도 4A는 본 발명의 제 2 실시형태에서의, 코킹을 행하기 전의 개스킷 근방의 확대 단면도이다.
도 4B는 본 발명의 제 2 실시형태에서의, 코킹을 행한 후의 개스킷 근방의 확대 단면도이다.
도 5A는 본 발명의 제 3 실시형태에서의, 코킹을 행하기 전의 개스킷 근방의 확대 단면도이다.
도 5B는 본 발명의 제 3 실시형태에서의, 코킹을 행한 후의 개스킷 근방의 확대 단면도이다.
(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)
[제 1 실시형태]
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 전기 이중층 컨덴서의 사시도이다. 전기 이중층 컨덴서(Electric Double Layer Capacitor, EDLC)는 고체와 전해질의 계면에 형성되는 전기 이중층을 이용하여 전기에너지를 축적하는 전기화학 셀의 일종이다.
도 1에 도시되는 바와 같이, 제 1 실시형태의 전기 이중층 컨덴서(1)는, 전 체적으로는 버튼 모양의 형상으로 되어 있고, 그 상하면이 정·부극으로 되어 있다. 전기 이중층 컨덴서(1)의 외형은 상부 금속 케이스(3)와 하부 금속 케이스(4)를 조합시킨 형상으로 되어 있다. 상부 금속 케이스(3)는 원반부(3b)와, 이 원반부(3b)의 둘레 가장자리로부터 하방으로 대략 수직하게 돌출하는 벽부(3a)를 갖고 있고, 상부 금속 케이스(3)의 전체의 형상은 하향의 대야 모양으로 되어 있다. 또, 하부 금속 케이스(4)는 상부 금속 케이스(3)의 원반부(3b)보다도 한층 큰 원반부(4b)와, 이 원반부(4b)의 둘레 가장자리로부터 상방으로 대략 수직으로 돌출하는 벽부(4a)를 갖고 있고, 하부 금속 케이스(4)의 전체의 형상은 상향의 대야 모양으로 되어 있다.
전기 이중층 컨덴서(1)의 단면도를 도 2에 도시한다. 도 2에 도시되는 바와 같이, 상부 금속 케이스(3)와 하부 금속 케이스(4)에 둘러싸인 스페이스 속에, 전극이나 세퍼레이터 등이 넣어져 있다. 보다 구체적으로는, 상부 금속 케이스(3)와 하부 금속 케이스(4)의 원반부(3b, 4b)의 내측의 면에, 한 쌍의 전극(5, 6)이 각각 고착되어 있다. 또, 전극끼리의 접촉에 의한 쇼트를 방지하기 위한 세퍼레이터(7)가 전극(5)과 전극(6) 사이에 배치되어 있다. 또한, 도시되어 있는 바와 같이, 하부 전극(6)의 직경은 상부 금속 케이스(3)의 원반부(3b)의 직경과 같은 정도거나, 그것보다도 약간 작게 형성되어 있다. 또한, 상부 금속 케이스(3)의 벽부(3a)의 직경은 아래를 향하여 커지도록 구성되어 있다. 이 때문에, 하부 전극(6)의 상면의 높이에서는, 상부 금속 케이스(3)의 벽부(3a)의 내경은, 하부 전극(6)의 외경보다도 충분히 커져 있고, 상부 금속 케이스(3)와 하부 전극(6)이 접촉하지 않게 되어 있다.
상부 전극(5) 및 하부 전극(6)에는, 각각 전해질이 함침되어 있다. 이렇게 전해질을 포함한 한 쌍의 전극이 세퍼레이터(7)를 통하여 대향한다는 구성에 의해, 전기 이중층 컨덴서로서의 기능이 실현되어 있다. 상부 금속 케이스(3)와 하부 금속 케이스(4) 사이에는 개스킷(8)이 끼워 넣어져 있다. 이 개스킷(8)은 폴리프로필렌(PP)이나 폴리에틸렌(PE) 등의 수지로 형성되어 있다. 개스킷(8)은 상부 금속 케이스(3)와 하부 금속 케이스(4)가 직접 접촉하는 것에 의한 쇼트를 방지함과 아울러 금속 케이스(3, 4) 간의 간극을 막아 전해질의 누출을 방지하는 것이다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 개스킷(8)은 둥근 고리 형상의 부재로, 그 상면으로부터 하방을 향하여 연장되는 슬릿(8a)이 폭방향 중앙에 형성되어 있다. 개스킷(8)의 외주면을 하부 금속 케이스(4)의 벽부(4a)의 내주면에 접촉시키고, 또한 개스킷(8)의 슬릿(8a)에 상부 금속 케이스(3)의 벽부(3a)를 끼워 넣음으로써, 하부 금속 케이스(4)의 벽부(4a)의 내주와 상부 금속 케이스(3)의 벽부(3a)의 외주 사이가 개스킷(8)으로 밀봉된다. 이것에 의해, 전해질의 누출을 방지함고 아울러 상부 금속 케이스(3)와 하부 금속 케이스(4)의 접촉이 방지된다. 또한, 개스킷(8)이 하부 금속 케이스(4)로부터 벗어나지 않도록, 상부 금속 케이스(3)가 하부 금속 케이스(4)에 부착된 후에, 하부 금속 케이스(4)의 벽부(4a)의 상단이 하부 금속 케이스(4)의 원반부(4b)의 반경방향 내측을 향하여 절곡되고, 케이스가 코킹되어 있다.
또, 하부 금속 케이스(4)의 벽부(4a)의 상단을 절곡함으로써, 상부 금속 케 이스(3)가 하부 금속 케이스(4)의 벽부(4a)에 의해 하방으로 밀어 넣어진다. 이것에 의해, 개스킷(8)이 슬릿(8a)의 위치에서 상부 금속 케이스(3)의 벽부(3a)의 선단(3c)과 하부 금속 케이스(4)의 원반부(4b) 사이에 끼워지고, 양자에 밀착된다. 이 결과, 전해질의 누출이 방지된다. 또, 하부 금속 케이스(4)의 벽부(4a)를 코킹함으로써, 하부 금속 케이스(4)의 벽부(4a)의 상단의 위치에서, 개스킷(8)이 하부 금속 케이스(4)의 벽부(4a)와 상부 금속 케이스(3)의 벽부(3a) 사이에서 압박된다.
제 1 실시형태에서는, 개스킷(8)과 하부 금속 케이스(4)의 원반부(4b)의 밀착성을 향상시키기 위하여, 개스킷(8)의 바닥면에 돌출부가 형성되어 있다. 이하, 그 구조에 대하여 설명한다. 도 3A 및 3B는, 도 2의 단면도에서, 개스킷(8)과 하부 금속 케이스(4)의 원반부가 접촉하는 영역 부근을 확대하여 도시한 단면도이다. 또한, 도 3A는 하부 금속 케이스(4)의 벽부(4a)를 코킹하기 전의 상태를 도시한 것이며, 도 3B는 하부 금속 케이스(4)의 벽부(4a)를 코킹한 후의 상태를 도시한 것이다.
도 3A에 도시되어 있는 바와 같이, 개스킷(8)의 바닥면(8b)에는, 개스킷(8)의 외주와 거의 동심으로 형성된 둥근 고리 형상의 돌출부(8c)가 2개 형성되어 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 하부 금속 케이스(4)의 벽부(4a)를 코킹하기 전에는 돌출부(8c)의 선단은 하부 금속 케이스(4)의 원반부(4b)의 상면에 가볍게 접촉한 상태로 되어 있다.
이 상태로부터 하부 금속 케이스(4)의 벽부(4a)의 상단을 내측으로 절곡하여 코킹하면, 개스킷(8)의 상단을 통하여 상부 금속 케이스(3)의 벽부(3a)가 하방을 향하여 밀려 들어간다. 또한, 도 3A에 도시하는 바와 같이, 벽부(3a)는 그 단부에서 일단 외측으로 되꺾여 있다. 이것에 의해, 벽부(3a)에는, 그 상면이 하부 금속 케이스(4)의 원반부(4b)와 대략 평행하게 되는 단차부(3d)가 형성되어 있다. 또, 벽부(3a)의 선단부(3c)에도 하부 금속 케이스(4)의 원반부(4b)와 대략 평행하게 되는 평면이 형성되어 있다. 본 발명의 제 1 실시형태에서는, 이 단차부(3d)를 통하여 상부 금속 케이스(3)가 하방으로 밀려 들어가게 되어 있다. 즉, 본 발명의 제 1 실시형태에서는, 벽부(3a)에 하부 금속 케이스(4)의 원반부(4b)와 평행한 상면을 갖는 단차부(3d)를 설치함으로써, 단차부(3d)의 상면에 수직한 성분의 힘, 즉 상부 금속 케이스(3)를 하부 금속 케이스(4)에 근접시키는 힘을 효율적으로 상부 금속 케이스(3)에 가하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 상부 금속 케이스(3)의 벽부(3a)와 하부 금속 케이스(4)의 벽부(4a)가 개스킷을 통하여 걸어맞추기 쉽게 되어 있다. 또한, 벽부(3a)의 되꺾음에 의해 형성된 선단부(3c)에 하부 금속 케이스(4)의 원반부(4b)와 대략 평행한 평면이 형성됨에 따라, 상부 금속 케이스(3)에 주어진 힘을 이 평면과 원반부(4b)에 끼워진 개스킷의 부분을 압박하는 힘으로서 효율적으로 전달할 수 있다. 또, 상부 금속 케이스(3)의 벽부 선단부(3c)와 하부 금속 케이스(4)의 원반부(4b) 사이의 스페이스에 돌출부(8c)의 적어도 일부가 위치해 있기 때문에, 돌출부(8c)에 효율적으로 압박력을 가할 수 있다.
상기한 바와 같이 코킹을 행하면, 상부 금속 케이스(3a)가 하부 금속 케이스(4)의 원반부(4b)를 향하여 밀려 들어가, 도 3B와 같이, 슬릿(8a)의 위치에서 개스킷(8)이 상부 금속 케이스(3)의 벽부 선단부(3c)와 하부 금속 케이스(4)의 원반 부(4b)에 끼워져서 압박된다. 이 때, 돌출부(8c)에는 압박에 의한 하중이 집중되고, 크게 변형되어 하부 금속 케이스(4)의 원반부(4b)에 밀착되고, 양호한 실링성이 확보된다.
또한, 본 발명의 제 1 실시형태에서는, 전기 이중층 컨덴서(1)의 외경(하부 금속 케이스(4)의 원반부(4b)의 직경)이 4.75mm이고, 높이가 1.43mm이다. 이러한 치수의 전기 이중층 컨덴서에서는, 높이가 20㎛∼200㎛, 특히 80㎛ 전후의 돌출부(8c)를 2개 형성하는 경우에 가장 효과적으로 실링을 행할 수 있다.
또, 도 3A에 도시되는 바와 같이, 상부 금속 케이스(3)의 벽부(3a)의 선단부(3c)와 하부 금속 케이스(4)의 원반부(4b)에 끼워지는 개스킷(8)의 부분의 두께를 T, 폭을 W라고 했을 때에, 두께(T)를 폭(W)의 75% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 선단부(3c)와 원반부(4b)로 끼워지는 개스킷의 부분에 일정 이상의 두께를 부여함으로써, 상부 금속 케이스(3)의 선단부(3c)로부터의 압박에 대하여 당해 부분이 휘기 어렵게 된다. 이 때문에, 선단부(3c)로부터의 압박력이 당해 부분의 휨에 의해 크게 완화되지 않고, 하부 금속 케이스(4)의 원반부(4b)와의 접촉부인 돌출부(8c)에 전해진다. 따라서, 보다 큰 하중이 돌출부(8c)에 가해져서, 돌출부(8c)와 하부 금속 케이스(4)의 원반부(4b) 사이에서, 높은 실링성이 얻어진다.
전술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 하부 금속 케이스(4)의 원반부(4b)와 접촉하는 개스킷(8)의 면에, 개스킷(8)의 외주와 거의 동심으로 둥근 고리 형상의 돌출부(8c)를 형성함으로써, 개스킷(8)의 바닥면(8c)과 원반부(4b)의 밀착성을 향상시키고 있다. 동일한 방식으로, 상부 금속 케이스(3)의 벽부(3a)의 선단부(3c)와 접촉하는 개스킷(8)의 면에 개스킷(8)의 외주와 거의 동심으로 둥근 고리 형상의 돌출부(8u)를 형성함으로써, 개스킷(8)과 상부 금속 케이스(3)의 선단부(3c)의 밀착성을 향상시킬 수도 있다. 도 3C는, 이러한 돌출부(8u)를 더 설치한 것에 제 1 실시형태의 변형예를 도시하는 것이다.
도 3C는 코킹하기 전의 상태를 도시한, 도 3A에 상당하는 확대 단면도이다. 도 3C의 변형예에서는, 개스킷(8)에 형성된 슬릿(8a)의 바닥면의 대략 중앙에 개스킷(8)의 외주와 거의 동심으로 형성된 둥근 고리 형상의 돌출부(8u)가 1개 형성되어 있다. 본 변형예에서도, 전기 이중층 컨덴서(1)의 외경(하부 금속 케이스(4)의 원반부(4b)의 직경)은 4.75mm이며, 높이는 1.43mm이다. 이러한 치수의 전기 이중층 컨덴서에서는, 높이가 20㎛∼200㎛, 특히 80㎛ 전후의 돌출부(8c)를 1개 형성한 경우에 가장 효과적으로 실링을 행할 수 있다. 또한, 슬릿(8a)의 바닥면 전체에 걸치는 1개의 돌출부(8u)를 형성한 구성으로 해도 되고, 복수의 작은 돌출부(8u)를 형성한 구성으로 해도 된다.
또, 제 1 실시형태에서는, 개스킷(8)의 바닥면에 돌출부가 2개 형성되어 있지만, 1개 형성되어 있는 구성도 또한 본 발명의 범위에 포함된다. 이하에 설명하는 본 발명의 제 2 실시형태는, 그러한 형상의 개스킷을 구비한 전기 이중층 컨덴서이다.
[제 2 실시형태]
다음에 도 4A 및 4B를 참조하여, 본 발명의 제 2 실시형태에 대하여 설명한다. 제 2 실시형태의 전기 이중층 컨덴서는 제 1 실시형태의 것과는 개스킷(8)의 구성만이 상이하다. 따라서, 제 2 실시형태에 대해서는, 제 1 실시형태와의 차이점만을 설명하고, 제 1 실시형태와 공통되는 구성에 대해서는 설명을 생략한다. 또, 제 2 실시형태의 설명에서는, 제 1 실시형태와 공통 또는 대응하는 구성에는 동일 또는 유사한 인용부호를 사용한다.
본 발명의 제 2 실시형태에서는, 개스킷(8)의 바닥면의 대략 전체면에 걸쳐, 단면이 완만한 곡면으로 구성되는 1개의 돌출부(8d)가 형성되어 있다. 후술하는 바와 같이, 이 돌출부(8d)도 제 1 실시형태의 돌출부(8c)와 마찬가지로, 개스킷(8)과 하부 금속 케이스(4)의 원반부(4b)의 밀착성을 높이는 효과를 발휘한다. 이하, 그 구조에 대하여 설명한다. 도 4A 및 도 4B는 개스킷(8)과 하부 금속 케이스(4)의 원반부가 맞닿는 영역 부근을 확대하여 도시한 단면도이다. 도 4A는 하부 금속 케이스(4)의 벽부(4a)를 코킹하기 전의 상태를 도시하고 있고, 도 4B는 하부 금속 케이스(4)의 벽부(4a)를 코킹한 후의 상태를 도시하고 있다.
도 4A에 도시되어 있는 바와 같이, 개스킷(8)의 바닥면(8b)의 대략 전체면에 걸쳐, 개스킷(8)의 외주와 동축으로 형성된 1개의 둥근 고리 형상의 돌출부(8d)가 형성되어 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 하부 금속 케이스(4)의 벽부(4a)를 코킹하기 전에는, 돌출부(8d)의 선단이 하부 금속 케이스(4)의 원반부(4b)의 상면과 가볍게 접촉한 상태로 되어 있다. 또한, 돌출부(8d)의 선단은 상부 금속 케이스(3)의 벽부 선단부(3c)의 대략 바로 아래에 위치해 있다.
이 상태로부터 하부 금속 케이스(4)의 벽부(4a)의 상단을 내측으로 절곡하여 코킹을 행하면, 상부 금속 케이스(3)의 벽부(3a)가 하부 금속 케이스(4)의 원반 부(4b)를 향하여 밀려 들어간다. 이것에 의해, 도 4B에 도시되어 있는 바와 같이, 개스킷(8)이 슬릿(8a)의 바닥부에서 상부 금속 케이스(3)의 벽부 선단부(3c)와 하부 금속 케이스(4)의 원반부(4b)에 끼워져 압박된다. 이 때, 돌출부(8d)에 압박에 의한 하중이 집중되고, 크게 변형되어 하부 금속 케이스(4)의 원반부(4b)에 밀착하여, 양호한 실링성이 확보된다.
또한, 본 발명의 제 2 실시형태에서는, 전기 이중층 컨덴서(1)의 외경(하부 금속 케이스(4)의 원반부(4b)의 직경)이 4.75mm이며, 높이가 1.43mm이다. 이러한 치수의 전기 이중층 컨덴서에서는, 돌출부(8d)의 돌출량은 높이가 20㎛∼200㎛, 특히 80㎛ 전후로 설정한 경우에 가장 효과적으로 실링을 행할 수 있다.
[제 3 실시형태]
다음에, 도 5A 및 5B를 참조하여, 본 발명의 제 3 실시형태에 대하여 설명한다. 제 3 실시형태의 전기 이중층 컨덴서도, 제 1 실시형태의 것과는 개스킷(8)의 구성만이 상이하다. 따라서, 제 3 실시형태에 대해서도, 제 1 실시형태와의 차이점만을 설명하고, 제 1 실시형태와 공통되는 구성에 대해서는 설명을 생략한다. 또, 제 3 실시형태의 설명에서는, 제 1 실시형태와 공통 또는 대응하는 구성에는 동일 또는 유사한 인용 부호를 사용한다.
본 발명의 제 3 실시형태에서는, 개스킷(8)과 하부 금속 케이스(4)의 원반부(4b)와의 밀착성을 향상시키기 위하여, 개스킷(8)의 바닥면 및 슬릿(8a)의 바닥에 각각 홈이 형성되어 있다. 이하, 그 구조에 대하여 설명한다. 도 5A 및 도 5B는 개스킷(8)과 하부 금속 케이스(4)의 원반부가 맞닿는 영역 부근을 확대하여 도시한 단면도이다. 도 5A는 하부 금속 케이스(4)의 벽부(4a)를 코킹하기 전의 상태를 도시한 것이며, 도 5B는 하부 금속 케이스(4)의 벽부(4a)를 코킹한 후의 상태를 도시한 것이다.
도 5A에 도시되어 있는 바와 같이, 개스킷(8)의 바닥면(8b)에는, 개스킷(8)의 외주와 거의 동심으로 형성된 둥근 고리 형상의 홈(8e)이 형성되어 있다. 또한, 홈(8e)의 폭방향 중앙부 부근에는 홈(8f)이 설치되어 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 하부 금속 케이스(4)의 벽부(4a)를 코킹하기 전에는 홈(8e)의 가장자리부가 하부 금속 케이스(4)의 원반부(4b)의 상면에 가볍게 접촉한 상태로 되어 있다.
또, 개스킷(8)의 슬릿(8a) 중에도 개스킷(8)의 외주와 거의 동심으로 형성된 둥근 고리 형상의 홈(8g)이 형성되어 있다. 이 홈(8g)은, 도 5A에 도시되어 있는 바와 같이, 슬릿(8a)에 상부 금속 케이스(3)의 벽부(3a)가 수납되었을 때에 벽부(3a)의 선단부(3c)가 홈(8g)과 맞닿게 되어 있다.
이 상태로부터 하부 금속 케이스(4)의 벽부(4a)의 상단을 내측으로 절곡하여 코킹하면, 상부 금속 케이스(3)가 하부 금속 케이스(4)의 원반부(4b)를 향하여 밀려 들어가고, 도 5B와 같이, 홈(8g)이 압박되어 그 속의 공기가 빠지게 되어 있다. 그리고, 개스킷(8)의 복원력에 의해, 홈(8g)이 원래로 되돌아오려고 하기 때문에, 홈 속의 기압이 저하되어, 홈(8g)이 일종의 흡반으로서 기능한다. 즉, 이 부분에서 개스킷(8)이 상부 금속 케이스(3)의 벽부(3a)의 선단부(3c)에 강하게 흡착되게 되어 있다. 따라서, 선단부(3c)와 슬릿(8a)의 바닥부의 밀착력이 증대하여, 상부 금속 케이스(3)와 개스킷(8) 사이에서 양호한 실링성이 얻어진다.
마찬가지로, 하부 금속 케이스(4)의 원반부(4b)측에서도, 홈(8e와 8f)이 일종의 흡반으로서 기능하고, 이것에 의해 개스킷(8)이 하부 금속 케이스(4)의 원반부(4b)에 강하게 흡착되게 되어 있다. 따라서, 상부 금속 케이스(3)와 개스킷(8) 사이에서 양호한 실링성이 얻어진다. 또한, 본 발명의 제 3 실시형태에서, 개스킷(8)의 바닥부(8b)측의 홈을 8e와 8f의 2단 구조로 하고 있는 것은, 1단째의 홈(8e)의 전체가 하부 금속 케이스(4)의 원반부(4b)와 밀착한 경우이어도, 2단째의 홈(8f)이 흡반의 역할을 달성할 수 있도록 하기 위해서이다.
또한, 본 발명의 제 3 실시형태에서는, 전기 이중층 컨덴서(1)의 외경(하부 금속 케이스(4)의 원반부(4b)의 직경)이 4.75mm이며, 높이가 1.43mm이다. 이러한 치수의 전기 이중층 컨덴서에서는, 깊이 20∼200㎛, 특히 80㎛ 전후의 홈(8g)을 슬릿(8a)의 속에 형성하면, 개스킷(8)과 상부 금속 케이스(3)와의 실링을 가장 효과적으로 행할 수 있다. 또, 개스킷(8)의 바닥면(8b)에 설치된 홈(8e, 8f)의 깊이의 합계가 깊이 20∼200㎛이고 또한 폭이 300∼500㎛, 특히, 홈(8e)이 깊이 50㎛, 폭 400㎛ 전후이며, 이 홈(8g)의 대략 중앙부에 깊이 50㎛ 전후의 홈(8f)을 설치하도록 하면, 개스킷(8)과 하부 금속 케이스(4)의 실링을 가장 효과적으로 행할 수 있다.
또한, 상기의 실시형태에서는, 개스킷(8)을 전기 2중층 컨덴서에 적용하고 있는데, 유사한 형태의 다른 전기화학 셀, 예를 들면, 1차전지나 2차전지 등에 이 종류의 돌출부나 홈을 구비한 개스킷을 채용해도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 개스킷(8)의 바닥면(8b)에 돌출부나 홈이 형성되 어 있지만, 다른 부위, 예를 들면 슬릿(8a)의 속 등에 동일한 돌출부가 형성된 구성으로 해도 된다.
또, 상기의 실시형태에서는, 전기화학 셀(전기 이중층 컨덴서)로서 코인 형상의 것이 사용되고 있지만, 이 형상에 한정되는 것은 아니며, 다른 형상, 예를 들면, 각판 형상의 전기화학 셀에서도 동일한 돌출부를 가진 개스킷을 채용해도 된다.
이상이 본 발명의 실시형태의 설명이다. 지금까지 설명해 온 실시형태의 특징 중 몇 가지를 이하에 정리한다.
본 발명의 실시형태에 의한 전기화학 셀은, 면부 및 이 면부의 둘레 가장자리로부터 대략 수직방향으로 돌출하는 벽부를 구비한 제 1 및 제 2 금속 케이스와, 제 1 금속 케이스의 벽부의 선단부의 전체 둘레를 수용하는 슬릿을 갖고, 제 2 금속 케이스의 면부와 벽부에 의해 바닥면과 외측면이 각각 덮인 고리 형상의 개스킷을 구비하고, 제 1 금속 케이스의 벽부의 선단부는, 이 선단부가 개스킷을 제 2 금속 케이스측으로 밀고 들어가도록, 내측으로 둔각으로 절곡되어 있고, 제 2 금속 케이스의 면부에 덮인 개스킷의 바닥면에는, 이 면부의 둘레 가장자리와 동심으로 고리 형상의 돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 개스킷의 바닥면에 고리 형상의 돌출부를 형성함으로써, 개스킷에 가해지는 하향의 압박력이 돌출부에 집중되기 때문에, 돌출부와 제 2 금속 케이스의 면부와의 접촉부에서 높은 밀착성이 얻어지고, 따라서 실링제를 도포하지 않고 양호한 실링 성능을 갖는 전기화학 셀이 실현된다.
개스킷의 돌출부의 적어도 일부가, 제 1 금속 케이스의 벽부의 선단부와 제 2 금속 케이스의 면부 사이에 배치되어 있어도 된다. 이 배치로 하면, 개스킷의 휨이 적어져, 하향의 압박력을 효율적으로 돌출부에 전할 수 있기 때문에, 보다 높은 실링 성능이 얻어진다.
개스킷의 일부는, 제 1 금속 케이스의 벽부의 선단부와 제 2 금속 케이스의 면부에 끼워져 있고, 이 일부의 높이(T)가 폭(W)의 75% 이상인 것이 바람직하다. 이와 같이, 금속 케이스의 벽부의 선단부와 제 2 금속 케이스의 면부에 끼워지는 부분의 두께를 일정 이상으로 하면, 이 부분이 휘기 어렵게 되어, 하향의 압박력을 효율적으로 돌출부에 전할 수 있기 때문에, 보다 높은 실링 성능이 얻어진다.
돌출부가 복수형성되어 있어도 된다. 이 구성에 의해, 높은 밀착도를 갖는 부분을 다단으로 설치할 수 있기 때문에, 보다 확실한 실링 성능이 실현된다.
개스킷의 돌출부가 개스킷의 제 2 금속 케이스의 면부와 대향하는 면의 대략 전체면에 걸쳐 형성되어 있어도 된다. 이 구성에 의해, 개스킷에 국소적이고 현저한 응력집중이 발생하기 어렵게 되어, 개스킷의 수명을 연장시킬 수 있다.
개스킷의 돌출부의 정점은 제 1 금속 케이스의 벽부의 선단부와 제 2 금속 케이스의 면부 사이에 배치되어 있어도 된다. 이 배치에 의해, 개스킷을 휘게 하지 않고, 제 1 금속 케이스의 벽부의 선단부로부터 개스킷에 주어지는 하향의 압박력을, 효율적으로 돌출부에 전할 수 있다. 이 때문에, 보다 높은 실링 성능이 얻어진다.
돌출부의 높이는 20㎛∼200㎛인 것이 바람직하며, 80㎛ 전후이면 더욱 바람 직하다. 돌출부의 높이를 이 범위의 값으로 설정하면, 특히 양호한 실링 성능이 얻어진다.
개스킷의 슬릿의 바닥부에 제 2 돌출부가 형성되어 있어도 된다. 이것에 의해, 제 1 금속 케이스의 벽부의 선단부와 개스킷의 슬릿의 바닥부가 양호하게 밀착되어, 보다 높은 실링 성능이 얻어진다.
개스킷의 돌출부가 조립 전에 원호상의 단면 형상을 가지고 있어도 된다. 원호상의 단면 형상으로 함으로써, 개스킷의 형상이 다소 변형되어 있어도, 돌출부와 제 2 금속 케이스의 면부와의 접촉상태는 크게 바뀌지 않고, 따라서 실링 성능도 현저하게 저하되지 않는다. 이 때문에, 개스킷의 치수의 허용차를 크게 취할 수 있어, 개스킷의 제조 비용을 내릴 수 있다. 또, 조립시에 개스킷을 다소 변형한 상태에서 부착한 경우에도, 실링 성능이 현저하게 바뀌지 않는다. 따라서, 전기화학 셀의 조립의 수율이 향상된다.
본 발명의 실시형태에 의한 전기화학 셀은, 전해질이 함침되고, 제 1 및 제 2 금속 케이스의 내측 표면에 각각 밀착 또는 접합된, 2개의 분극성 전극과, 2개의 분극성 전극 간에 배치된 쇼트 방지용 세퍼레이터를 더 구비하고 있어도 된다. 이 구성에 의해, 실링 성능이 우수한 전기 이중층 컨덴서가 실현된다.
본 발명의 실시형태에 의한 전기화학 셀은, 면부 및 이 면부의 둘레 가장자리로부터 대략 수직으로 돌출하는 벽부를 구비한 제 1 및 제 2 금속 케이스와, 제 1 금속 케이스의 벽부의 선단부의 전체 주위를 수용하는 슬릿을 갖고, 제 2 금속 케이스의 면부와 벽부에 의해 바닥면과 외측면이 각각 덮인 고리 형상의 개스킷을 구비하고, 제 1 금속 케이스의 벽부의 선단부는, 이 선단부가 개스킷을 제 2 금속 케이스측으로 밀고 들어가도록 내측으로 둔각으로 절곡되어 있고, 제 2 금속 케이스의 면부에 덮인 개스킷의 바닥면에는, 이 면부의 둘레 가장자리와 동심으로 고리 형상의 제 1 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 개스킷의 바닥면에 고리 형상의 홈을 형성함으로써, 이 홈이 흡반으로서 기능하고, 개스킷과 제 2 금속 케이스의 면부와의 밀착성이 향상되고, 따라서 실링제를 도포하지 않고 양호한 실링 성능을 갖는 전기화학 셀이 실현된다.
제 1 홈의 중앙부에 제 2 홈이 더 형성되어 있어도 된다. 제 2 홈은, 제 2 금속 케이스의 면부와 밀착되지 않고, 비교적 큰 용적을 갖는 부압(負壓)의 공간을 형성한다. 따라서, 개스킷과 제 2 금속 케이스의 면부와의 밀착부에 기밀 상태가 약간 풀려도, 홈에 의한 흡착력이 완전히 소실되지 않아, 개스킷과 제 2 금속 케이스의 면부와의 보다 안정한 밀착성이 실현된다.
개스킷의 슬릿의 바닥부에 제 3 홈이 형성되어 있어도 된다. 제 3 홈도 흡반으로서 기능하기 때문에, 제 1 금속 케이스의 벽부의 선단부와 개스킷의 슬릿의 바닥부의 밀착성이 향상되어, 더욱 우수한 실링 특성이 얻어진다.
제 1, 제 2, 또는 제 3 홈의 깊이는 20㎛∼200㎛인 것이 바람직하다. 홈의 깊이를 이 범위의 값으로 설정하면, 특히 양호한 실링 성능이 얻어진다.
제 1 홈의 폭은 300∼500㎛인 것이 바람직하다. 홈의 폭을 이 범위의 값에 설정하면, 특히 양호한 실링 성능이 얻어진다.
본 발명의 실시형태에 의한 전기화학 셀은, 전해질이 함침되고, 제 1 및 제 2 금속 케이스의 내측 표면에 각각 밀착 또는 접합된 2개의 분극성 전극과, 2개의 전극 간에 배치된 쇼트 방지용 세퍼레이터를 더 구비한 전기 이중층 컨덴서이어도 된다. 이 구성에 의해, 실링 성능이 우수한 전기 이중층 컨덴서가 실현된다.
본 발명은 한 쌍의 대야 모양의 금속 케이스를 고리 형상의 개스킷을 통하여 조합하여 형성된 전기화학 셀에 관한 것이다.

Claims (17)

  1. 면부 및 이 면부의 둘레 가장자리로부터 대략 수직방향으로 돌출하는 벽부를 구비한 제 1 및 제 2 금속 케이스와,
    상기 제 1 금속 케이스의 벽부의 선단부의 전체 둘레를 수용하는 슬릿을 갖고, 상기 제 2 금속 케이스의 면부와 벽부에 의해 바닥면과 외측면이 각각 덮인 고리 형상의 개스킷을 구비하고,
    상기 제 1 금속 케이스의 벽부의 선단부는, 이 선단부가 상기 개스킷을 상기 제 2 금속 케이스측으로 밀고 들어가도록 내측으로 둔각으로 절곡되어 있고,
    상기 제 2 금속 케이스의 면부에 덮인 상기 개스킷의 바닥면에는, 이 면부의 둘레 가장자리와 동심으로 고리 형상의 돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기화학 셀.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 개스킷의 돌출부의 적어도 일부가, 상기 제 1 금속 케이스의 벽부의 선단부와 상기 제 2 금속 케이스의 면부 간에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기화학 셀.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 개스킷의 일부는 상기 제 1 금속 케이스의 벽부의 선단부와 상기 제 2 금속 케이스의 면부에 끼워져 있고, 이 일부의 높이(T)가 폭(W)의 75% 이상인 것을 특징으로 하는 전기화학 셀.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌출부가 복수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기화학 셀.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 돌출부의 높이는 20㎛∼200㎛인 것을 특징으로 하는 전기화학 셀.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개스킷의 돌출부가 상기 개스킷의 상기 제 2 금속 케이스의 면부와 대향하는 면의 대략 전체면에 걸쳐 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기화학 셀.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 개스킷의 돌출부의 정상점이 상기 제 1 금속 케이스의 벽부의 선단부와 상기 제 2 금속 케이스의 면부 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기화학 셀.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 돌출부의 높이가 20㎛∼200㎛인 것을 특징으로 하는 전기화학 셀.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개스킷의 슬릿의 바닥부에 제 2 돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기화학 셀.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개스킷의 돌출부가 조립 전에 원호상의 단면 형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전기화학 셀.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기화학 셀은
    전해질이 함침되고, 상기 제 1 및 제 2 금속 케이스의 내측 표면에 각각 밀착 또는 접합된 2개의 분극성 전극과,
    상기 2개의 분극성 전극 간에 배치된 쇼트 방지용 세퍼레이터를 더 구비한 전기 이중층 컨덴서인 것을 특징으로 하는 전기화학 셀.
  12. 면부 및 이 면부의 둘레 가장자리로부터 대략 수직으로 돌출하는 벽부를 구비한 제 1 및 제 2 금속 케이스와,
    상기 제 1 금속 케이스의 벽부의 선단부의 전체 주위를 수용하는 슬릿을 갖고, 상기 제 2 금속 케이스의 면부와 벽부에 의해 바닥면과 외측면이 각각 덮인 고리 형상의 개스킷을 구비하고,
    상기 제 1 금속 케이스의 벽부의 선단부는 이 선단부가 상기 개스킷을 상기 제 2 금속 케이스측으로 밀고 들어가도록, 내측으로 둔각으로 절곡되어 있고,
    상기 제 2 금속 케이스의 면부에 덮인 상기 개스킷의 바닥면에는, 이 면부의 둘레 가장자리와 동심으로 고리 형상의 제 1 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기화학 셀.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 홈의 중앙부에 제 2 홈이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기화학 셀.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 개스킷의 슬릿의 바닥부에 제 3 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기화학 셀.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2, 또는 제 3 홈의 깊이는 20㎛∼200㎛인 것을 특징으로 하는 전기화학 셀.
  16. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 홈의 폭은 300∼500㎛인 것을 특징으로 하는 전기화학 셀.
  17. 제 12 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기화학 셀은,
    전해질이 함침되고, 상기 제 1 및 제 2 금속 케이스의 내측 표면에 각각 밀착 또는 접합된 2개의 분극성 전극과,
    상기 2개의 분극성 전극 간에 배치된 쇼트 방지용 세퍼레이터를 더 구비한 전기 이중층 컨덴서인 것을 특징으로 하는 전기화학 셀.
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