KR20240027807A - 전기 화학 소자 - Google Patents

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KR20240027807A
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가즈키 후루카와
고지 야마구치
세이지 사토
다쿠미 오츠카
슌페이 마스다
šœ페이 마스다
히로요시 아오키
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맥셀 주식회사
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Abstract

양호한 전기적 접속을 유지할 수 있으며, 봉지성이 우수한 전기 화학 소자를 제공한다. 전기 화학 소자(1)는, 바닥부(111) 및 측벽부(112)를 가지는 오목형 용기(11)와 오목형 용기(11)의 개구를 덮는 덮개재(12)를 가지는 케이스(10)와, 전극층(21)과 전극층(22)과 고체 전해질층(23)을 적층한 적층체를 가지고, 바닥부(111)와 전극층(21)이 대향하도록 케이스(11)의 내부 공간에 수용되는 발전 요소(20)와, 오목형 용기(11)의 개구측에 있어서, 전극층(22)과 덮개재(12)의 사이에 배치되는 도전판(30)을 구비한다. 오목형 용기(11)는, 측벽부(112)의 내주면에 복수의 지지부(115)를 가진다. 도전판(30)은, 그 가장자리단에 각각의 지지부(115)의 위치에 대응하는 복수의 피지지부(31)를 가진다. 각각의 피지지부(31)가 지지부(115)에 지지된 상태에서, 도전판(30)의 스프링편(33)에 의해 발전 요소(20)가 오목형 용기(11)의 바닥부(111)측으로 가압된다.

Description

전기 화학 소자
본 개시는, 케이스 내에 발전 요소를 봉지(封止)한 전기 화학 소자에 관한 것이다.
종래, 오목형 용기 및 오목형 용기의 개구를 덮는 덮개재에 의해 형성된 내부 공간에 발전 요소가 수용된 전지가 다양하게 개시되어 있다.
일본국 공개특허 특개2012-69508호 공보(특허문헌 1)는, 전기 화학 특성이 안정한 전기 화학 셀을 개시하고 있다. 전기 화학 셀은, 밀봉 용기를 가진다. 밀봉 용기는, 베이스 부재와 리드 부재로 이루어진다. 양 부재의 사이에는 전기 화학 소자(전극체)가 수납되는 수납 공간이 형성되어 있다. 리드 부재와 전기 화학 소자의 사이에는, 전기 화학 소자를 가압하는 탄성 부재가 배치하여 마련되어 있다. 특허문헌 1은, 탄성 부재로서 단면에서 보았을 때에 있어서 V자형으로 굴곡한 판 스프링, 비틀림에 기인하는 탄성 복원력을 이용하는 토션 바 유닛, 또는, 중앙부로부터 외주연부(外周緣部)를 향함에 따라 뒤집힌 오목 곡면상(狀)으로 형성된 다이어프램상(狀) 스프링 등을 이용한 실시양태를 개시하고 있다.
또한, 일본국 공개특허 특개2010-56067호 공보(특허문헌 2)는, 제 1 전극과 고체 전해질과 제 2 전극을 가지는 전지 소자를, 금속제 케이스와 금속제 밀봉판과 그들의 사이에 개재하는 개스킷을 가지는 용기 내에 봉입(封入)하고, 상기 전지 소자와 금속제 케이스 또는 금속제 밀봉판과의 사이에 도전성의 탄성체를 배치한 코인형(型) 리튬 2차 전지를 개시하고 있다. 도전성의 탄성체는, 0.1㎫ 이상의 압력으로 상기 적층체를 가압할 수 있으며, 제 1 전극 및 제 2 전극과 고체 전해질의 접촉면압을 높일 수 있다. 그 결과, 전류 밀도의 저하를 억제할 수 있다.
일본국 공개특허 특개2012-69508호 공보 일본국 공개특허 특개2010-56067호 공보
그러나, 특허문헌 1의 전기 화학 셀에 있어서, 탄성 부재가 리드 부재에 의해 위치 규제된 상태에서 전극체를 가압하는 실시양태에서는, 전기 화학 셀을 봉지할 때에, 리드 부재가 탄성 부재를 가압한 상태에서 리드 부재와 베이스 부재를 접합할 필요가 있다. 그 때문에, 리드 부재가 탄성 부재로부터의 반력을 받아서 기울기 쉬워져, 리드 부재와 베이스 부재의 접합이 불균일해질 우려가 있다. 또한, 탄성 부재가 리드 부재나 전극체에 고정되어 있지 않은 경우에는, 봉지 시에 탄성 부재가 위치가 어긋날 우려가 있다. 한편, 탄성 부재(다이어프램상 스프링)를 시일 링이나 베이스 부재에 계지(係止)시켜, 탄성 부재와 리드 부재를 이간시키는 실시양태에서는, 높이 방향에 있어서 중앙부로부터 외주연부까지의 폭(스프링 전체의 두께)이 커지고, 또한, 스프링의 계지 위치가 높이 방향의 상단인 외주연부가 되기 때문에, 탄성 부재와 리드 부재의 극간(隙間)도 포함하여, 리드 부재와 전기 화학 소자의 사이에 큰 공극을 생기게 하여, 전기 화학 셀의 고용량화를 방해하는 요인이 된다.
또한, 특허문헌 2의 코인형 리튬 2차 전지에서는, 개스킷에 적절한 가압력을 생기게 하면서, 도전성의 탄성체에 의해 전지 소자를 일정 이상의 가압력으로 누르도록 금속제 케이스를 코킹(cauking)할 필요가 있다. 특히, 금속제 밀봉판의 중앙부만이 탄성체를 가압하는 형태에서는, 개스킷 전체에 균일하게 가압력을 생기게 하는 것이 어려워, 봉지성이 저하되기 쉬워진다.
그래서, 본 개시는, 양호한 전기적 접속을 유지할 수 있고, 또한, 봉지성이 우수한 전기 화학 소자를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 개시는 다음과 같이 구성하였다. 즉, 본 개시와 관련되는 전기 화학 소자는, 바닥부 및 측벽부를 가지는 오목형 용기와 오목형 용기의 개구를 덮는 덮개재를 가지는 케이스와, 케이스 내에 봉지되며, 바닥부측에 배치된 제 1 전극층과 덮개재측에 배치된 제 2 전극층과 제 1 전극층 및 제 2 전극층의 사이에 배치된 격리층을 가지는 발전 요소와, 발전 요소와 덮개재의 사이에 배치된 도전판을 구비하고 있다. 제 1 전극층은, 케이스의 내부로부터 외부로 통하는 제 1 도통 경로와 전기적으로 접속되어 있다. 제 2 전극층은, 도전판을 개재하여 상기 케이스의 내부로부터 외부로 통하는 제 2 도통 경로와 전기적으로 접속되어 있다. 도전판은, 발전 요소에 대향하는 평면부와, 평면부로부터 솟아올라서 발전 요소를 오목형 용기의 바닥부 방향으로 가압하는 스프링부를 포함하며, 평면에서 보았을 때에 발전 요소보다도 직경 방향의 외방에 있어서 오목형 용기의 측벽부에 계지되어 있는 도전판과 덮개재의 사이에는 극간이 형성되어 있다.
본 개시와 관련되는 전기 화학 소자에 의하면, 양호한 전기적 접속을 유지시킬 수 있고, 또한, 우수한 봉지성을 얻을 수 있다.
도 1은, 제 1 실시형태와 관련되는 전기 화학 소자를 나타내는 단면도이다.
도 2는, 도 1의 전기 화학 소자의 오목형 용기를 나타내는 외관 사시도이다.
도 3은, 전기 화학 소자의 다른 오목형 용기를 나타내는 외관 사시도이다.
도 4는, 도 1의 전기 화학 소자(덮개재 및 도전판을 제외한다.)를 나타내는 평면도이다.
도 5는, 변형예 1과 관련되는 도전판을 나타내는 단면도이다.
도 6은, 도 5의 도전판을 나타내는 사시도이다.
도 7은, 변형예 2와 관련되는 도전판을 나타내는 평면도이다.
도 8은, 변형예 3과 관련되는 도전판을 나타내는 평면도이다.
도 9는, 변형예 4와 관련되는 도전판을 나타내는 단면도이다.
도 10은, 변형예 5와 관련되는 도전판을 나타내는 평면도이다.
도 11은, 변형예 6과 관련되는 도전판을 나타내는 평면도이다.
도 12는, 변형예 7과 관련되는 도전판을 나타내는 평면도이다.
도 13은, 변형예 8과 관련되는 도전판을 나타내는 평면도이다.
도 14는, 변형예 9와 관련되는 도전판을 나타내는 평면도이다.
도 15는, 변형예 10과 관련되는 도전판을 나타내는 단면도이다.
도 16은, 도 15의 도전판을 나타내는 평면도이다.
도 17은, 제 2 실시형태와 관련되는 전기 화학 소자를 나타내는 단면도이다.
도 18은, 제 3 실시형태와 관련되는 전기 화학 소자를 나타내는 단면도이다.
도 19는, 제 4 실시형태와 관련되는 전기 화학 소자를 나타내는 단면도이다.
(구성 1)
본 개시의 실시형태와 관련되는 전기 화학 소자는, 바닥부 및 측벽부를 가지는 오목형 용기와 오목형 용기의 개구를 덮는 덮개재를 가지는 케이스와, 케이스 내에 봉지되며, 바닥부측에 배치된 제 1 전극층과 덮개재측에 배치된 제 2 전극층과 제 1 전극층 및 제 2 전극층의 사이에 배치된 격리층을 가지는 발전 요소와, 발전 요소와 덮개재의 사이에 배치된 도전판을 구비하고 있다. 제 1 전극층은, 케이스의 내부로부터 외부로 통하는 제 1 도통 경로와 전기적으로 접속되어 있다. 제 2 전극층은, 도전판을 개재하여 상기 케이스의 내부로부터 외부로 통하는 제 2 도통 경로와 전기적으로 접속되어 있다. 도전판은, 발전 요소에 대향하는 평면부와, 평면부로부터 솟아올라서 발전 요소를 오목형 용기의 바닥부 방향으로 가압하는 스프링부를 포함하며, 평면에서 보았을 때에 발전 요소보다도 직경 방향의 외방에 있어서 오목형 용기의 측벽부에 계지되어 있다. 도전판과 덮개재의 사이에는 극간이 형성되어 있다.
이와 같이, 도전판은, 평면에서 보았을 때에 발전 요소보다도 직경 방향의 외방에 있어서 오목형 용기의 측벽부에 계지되어서 고정되어 있으며, 도전판의 스프링부가 발전 요소를 오목형 용기의 바닥부측으로 가압함으로써, 진동 등에 의해 도전판에 위치 어긋남이 생기는 일 없이, 도전판은 발전 요소를 제 1 도통 경로 및 제 2 도통 경로보다 안정적으로 도통시킬 수 있다. 이에 의해, 전기 화학 소자는, 양호한 전기적 접속을 유지시킬 수 있다. 또한, 덮개재가 도전판과 맞닿지 않기 때문에, 봉지 시에 덮개재가 도전판으로의 가압 등의 영향을 받지 않게 되어, 케이스의 봉지성을 향상시킬 수 있다.
(구성 2)
구성 1의 전기 화학 소자에 있어서, 스프링부는, 평면부에 외팔보 지지되고, 또한, 발전 요소를 오목형 용기의 바닥부 방향으로 가압하는 스프링편(片)을 가져도 된다. 이에 의해, 도전판의 평면부의 일부에 스프링편을 형성하면 되기 때문에, 도전판의 제조, 즉, 전기 화학 소자의 제조를 용이하게 행할 수 있다.
(구성 3)
구성 1의 전기 화학 소자에 있어서, 도전판은, 평면부로부터 솟아올라서 발전 요소를 오목형 용기의 바닥부 방향으로 가압하는 복수의 스프링부를 가져도 된다. 이에 의해, 도전판과 발전 요소의 도통 개소가 늘어나기 때문에, 전기 저항을 저감시키는 것과 함께, 전기적 접속을 보다 확실하게 행할 수 있다. 또한, 발전 요소의 가압 개소를 분산시키는 것과 함께, 전체의 가압력을 높일 수 있다.
(구성 4)
구성 3의 전기 화학 소자에 있어서, 복수의 스프링부는 각각, 평면부에 외팔보 지지되고, 또한, 발전 요소를 오목형 용기의 바닥부 방향으로 가압하는 스프링편을 가져도 된다. 이에 의해, 도전판의 평면부의 복수 개소에 스프링편을 형성하면 되기 때문에, 도전판의 제조, 즉, 전기 화학 소자의 제조를 용이하게 행할 수 있다.
(구성 5)
구성 4의 전기 화학 소자에 있어서, 복수의 스프링편은 각각, 평면에서 보았을 때에 선 대칭 또는 점 대칭이 되도록 배치되어도 된다. 즉, 복수의 스프링편은 각각, 평면에서 보았을 때에 선 대칭 및 점 대칭의 적어도 어느 일방이 되도록 배치되어도 된다. 이에 의해, 스프링편의 선단부와 발전 요소의 접촉 개소가 대조적으로 배치되기 때문에, 스프링편의 발전 요소로의 가압력을 균등하게 분산시킬 수 있다.
(구성 6)
구성 4의 전기 화학 소자에 있어서, 복수의 스프링부에 있어서의 스프링편은 각각, 평면에서 보았을 때에 방사상(放射狀)으로 배치되어도 된다. 이에 의해, 스프링편의 선단부와 발전 요소의 접촉 개소가 대조적으로 배치되기 때문에, 스프링편의 발전 요소로의 가압력을 균등하게 분산시킬 수 있다.
(구성 7)
구성 2의 전기 화학 소자에 있어서, 스프링편은, 평면부에 외팔보 지지되어 있는 폭이 선단부의 폭보다도 넓어지도록 형성되어도 된다. 이에 의해, 외팔보 지지되어 있는 개소로의 응력 집중을 완화하여, 스프링편의 파손을 억제할 수 있다. 또한, 스프링편에 있어서 제 2 전극층과 도통시키는 선단부의 폭을, 평면부에 외팔보 지지되어 있는 폭보다도 좁게 함으로써, 스프링편의 선단부가 휘기 쉬워져, 발전 요소의 두께의 편차나 오목형 용기의 측벽부의 높이의 편차 등을 용이하게 흡수할 수 있다.
(구성 8)
구성 2의 전기 화학 소자에 있어서, 스프링편은, 선단부의 폭이 평면부에 외팔보 지지되어 있는 폭보다도 넓어지도록 형성되어도 된다. 이에 의해, 스프링편과 발전 요소의 도통 개소가 넓어지기 때문에, 전기 저항을 저감시킬 수 있다.
(구성 9)
구성 2의 전기 화학 소자에 있어서, 스프링편은, 접시 스프링이어도 된다. 이에 의해, 스프링편의 두께를 얇게 하여도, 스프링편의 발전 요소로의 가압력을 향상시킬 수 있다.
(구성 10)
구성 2, 4~9의 어느 것의 전기 화학 소자에 있어서, 스프링편의 선단부는, 발전 요소와는 반대 방향으로 절곡되어도 된다. 이에 의해, 스프링편의 선단부의 예리한 개소가 발전 요소에 접촉하여 상처를 입히는 것을 막을 수 있다.
(구성 11)
구성 1~10의 어느 것의 전기 화학 소자에 있어서, 발전 요소는, 제 2 전극층의 표면에 추가로 다공질 금속층을 가져도 된다. 이에 의해, 도전판으로부터 가압된 다공질 금속층이 일정량 압축되어, 발전 요소의 두께 또는 케이스의 높이 등의 편차를 충분하게 흡수할 수 있으며, 그 결과, 내부 저항의 값의 편차를 억제할 수 있다. 혹은, 다공질 금속층이 미리 제 2 전극층과 일체화되어 있는 경우에는, 스프링부와 발전 요소의 도통 개소의 전기 저항을 저감할 수 있다.
(구성 12)
본 개시의 다른 실시형태와 관련되는 전기 화학 소자는, 바닥부 및 측벽부를 가지는 오목형 용기와 오목형 용기의 개구를 덮는 덮개재를 가지는 케이스와, 케이스 내에 봉지되며, 바닥부측에 배치된 제 1 전극 단자 및 덮개재측에 배치된 제 2 전극 단자를 포함하는 외장재와, 외장재의 내부에 봉입되며, 제 1 전극층과 제 2 전극층과 제 1 전극층 및 제 2 전극층의 사이에 배치된 격리층을 포함하는 발전 요소를 가지는 편평형 소자와, 편평형 소자와 덮개재의 사이에 배치된 도전판을 구비하고 있다. 제 1 전극 단자는, 케이스의 내부로부터 외부로 통하는 제 1 도통 경로와 전기적으로 접속되어 있다. 제 2 전극 단자는, 도전판을 개재하여 케이스의 내부로부터 외부로 통하는 제 2 도통 경로와 전기적으로 접속되어 있다. 도전판은, 편평형 소자에 대향하는 평면부와, 평면부로부터 솟아올라서 편평형 소자를 오목형 용기의 바닥부 방향으로 가압하는 스프링부를 포함하며, 평면에서 보았을 때에 편평형 소자보다도 직경 방향의 외방에 있어서 오목형 용기의 측벽부에 계지되어 있다. 도전판과 상기 덮개재의 사이에는 극간이 형성되어 있다. 이에 의해, 전기 화학 소자는, 진동 등에 의해 도전판에 위치 어긋남이 생기는 일 없이, 양호한 전기적 접속을 유지시킬 수 있다. 또한, 덮개재가 도전판과 맞닿지 않기 때문에, 봉지 시에 덮개재가 도전판으로부터의 가압 등의 영향을 받지 않게 되어, 케이스의 봉지성을 향상시킬 수 있다.
(구성 13)
구성 13의 전기 화학 소자에 있어서, 스프링부는, 평면부에 외팔보 지지되고 또한 편평형 소자를 오목형 용기의 바닥부 방향으로 가압하는 스프링편을 가져도 된다. 이에 의해, 도전판의 평면부의 일부에 스프링편을 형성하면 되기 때문에, 도전판의 제조, 즉, 전기 화학 소자의 제조를 용이하게 행할 수 있다.
(제 1 실시형태)
이하, 본 개시의 제 1 실시형태에 대하여, 전기 화학 소자가 전고체전지인 경우를 예로 하여, 도 1~도 16을 이용하여 구체적으로 설명한다. 우선, 도 1에 나타내는 바와 같이, 전기 화학 소자(1)는, 케이스(10)와, 케이스(10)에 수용되는 발전 요소(20) 및 도전판(30)과, 케이스(10)의 외표면에 배치되는 외부 단자(13) 및 외부 단자(14)로 구성되어 있다.
케이스(10)는, 오목형 용기(11)와 덮개재(12)를 가진다. 오목형 용기(11)는, 세라믹스제이다. 오목형 용기(11)는, 사각 형상의 바닥부(111)와, 바닥부(111)의 외주로부터 연속하여 형성되며, 내부에 발전 요소(20)를 수용하기 위한 원통형상의 공간을 가지는 4각 통형상의 측벽부(112)를 포함하고 있다. 측벽부(112)는, 종단면에서 보았을 때, 바닥부(111)에 대하여 대략 수직하게 연장되도록 마련되어 있다. 바닥부(111)의 내부에는, 도체부(113)가 형성되어 있다. 도체부(113)는, 발전 요소(20)에 도전 접속되도록 발전 요소(20)와 바닥부(111)의 사이에 연장하여 마련되어 있으며, 전극층(21)에 대응하는 도통 경로를 형성하고 있다. 측벽부(112)의 내부에는, 도체부(114)가 형성되어 있다. 도체부(114)의 일부는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 측벽부(112)의 내주면에 있어서, 후술하는 지지부(115)의 하면 및 측면에 노출하여 형성되어 있으며, 전극층(22)에 대응하는 도통 경로를 형성하고 있다. 오목형 용기(11)의 제조 방법에 대해서는, 후술한다. 또한, 오목형 용기(11)의 재질은, 특별하게 한정되지 않으며, 수지, 글라스(붕규산 글라스, 글라스 세라믹스 등), 금속 및 세라믹 등, 다양한 것을 예시할 수 있다. 수지 중에 세라믹스나 글라스의 분말이 분산된 복합재여도 된다. 오목형 용기(11)를 금속 재료로 구성하는 경우는, 오목형 용기(11)와 발전 요소(20)의 절연, 혹은, 오목형 용기(11)와 후술하는 편평형 소자(50)(도 19를 참조.)의 절연을 확보하기 위하여, 오목형 용기(11)의 바닥부(111)의 내면 및 측벽부(112)의 내주면을 수지 재료 또는 글라스 등의 절연재로 피복하는 것이 바람직하다. 또한, 오목형 용기(11)는, 평면에서 보았을 때에 있어서 사각 형상에 한정되지 않으며, 원 형상, 타원 형상 및 다각 형상 등이어도 된다. 발전 요소(20)를 수용하기 위한 내부의 공간은, 원통형상에 한정되지 않으며, 발전 요소(20)의 형상에 따라 4각 통형상 등 다각 통형상으로 형성되어도 된다. 또한, 도체부(114)는, 측벽부(112)의 내부가 아닌, 측벽부(112)의 내면에 형성하고, 추가로 바닥부(111)의 내부를 관통시켜서 외부 단자(14)와 도통시켜도 된다. 이 경우, 발전 요소(20)의 외주면과 도체부(114)가 접촉하지 않도록, 발전 요소(20)의 외주면과 도체부(114)의 사이, 예를 들면, 도체부(114)의 내표면에 절연층을 형성하는 것이 바람직하다.
측벽부(112)는, 후술하는 도전판(30)을 지지하는 복수의 지지부(115)를 가지고 있다. 본 실시형태에 있어서, 지지부(115)는, 측벽부(112)의 내주면의 상단부에 형성되며, 내주면의 둘레 방향을 따라 돌출한 돌출부이다. 보다 구체적으로, 지지부(115)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 측벽부(112)의 내주면에 있어서 직경 방향 외방을 향하여 형성된 복수의 오목한 천벽(天壁)이다. 이에 의해, 지지부(115)는, 내주면의 둘레 방향으로 돌출하도록 형성된다. 각각의 지지부(115)의 하면, 즉, 각각의 천벽의 하면은, 평면에서 보았을 때에 발전 요소(20)보다도 직경 방향의 외방에 있어서, 후술하는 도전판(30)의 피지지부(31)를 계지하여 지지할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는 4개의 지지부(115)가 마련되어 있지만, 그 수는 한정되지 않으며, 예를 들면, 도전판(30)의 피지지부(31)를 2개로 한 경우에는, 피지지부(31)에 대응하는 위치에 2개의 지지부(115)를 마련하면 된다.
덮개재(12)는, 오목형 용기(11)의 개구를 덮는 사각 형상의 금속제 박판이다. 덮개재(12)는, 도 1 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 그 외주단부의 하면과 오목형 용기(11)의 상단의 사이에 배치된 사각 프레임 형상의 시일 링(15)에 의해 오목형 용기(11)에 접합(심(seam)용접)되어 있다. 이에 의해, 케이스(10)의 내부 공간은 완전하게 밀폐된다. 케이스(10)의 내부 공간은, 발전 요소(20)에 대한 영향을 고려하여 진공 분위기 혹은 질소 등의 불활성 가스 분위기인 것이 바람직하다. 또한, 덮개재(12)는, 오목형 용기(11)의 개구를 덮을 수 있으면, 금속제 박판에 한정되는 것은 아니다. 덮개재(12)는, 사각 형상에 한정되지 않으며, 오목형 용기(11)의 평면에서 보았을 때에 있어서의 형상에 따라, 원 형상, 타원 형상 및 다각 형상 등으로 다양하게 변경할 수 있다. 또한, 덮개재(12)는, 평판 이외의 형상이어도 된다. 또한, 덮개재(12)는, 접착제에 의해 오목형 용기(11)와 접착되어도 되고, 케이스(10)의 내부 공간을 밀폐할 수 있으면 덮개재(12)와 오목형 용기(11)의 접합 방법은 특별하게 한정되지 않는다.
외부 단자(13)는, 오목형 용기(11)의 바닥부(111)의 외면에 배치되어 있다. 외부 단자(13)는, 도체부(113)를 개재하여 후술하는 전극층(21)에 전기적으로 접속되어 있다. 전극층(21)은, 후술하는 바와 같이 정극층으로서 기능한다. 따라서, 도체부(113)는, 외부 단자(13)와 정극층을 도통시키는 도통 경로가 되고, 외부 단자(13)는, 정극의 단자로서 기능한다.
외부 단자(14)는, 오목형 용기(11)의 바닥부(111)의 외면에 외부 단자(13)로부터 떨어져서 배치되어 있다. 외부 단자(14)는, 도체부(114)를 개재하여 후술하는 도전판(30)의 피지지부(31)와 전기적으로 접속되어 있다. 후술하는 바와 같이, 도전판(30)은, 부극층으로서 기능하는 전극층(22)에 전기적으로 접속된다. 따라서, 도체부(114)는, 외부 단자(14)와 부극층을 도통시키는 도통 경로가 되고, 도전판(30)은, 이 도통 경로와 전극층(22)를 도통시키는 접속 단자가 되기 때문에, 외부 단자(14)는, 부극의 단자로서 기능한다. 또한, 외부 단자(13) 및 외부 단자(14)의 배치는, 상기에 한정되지 않으며, 오목형 용기(11)의 측벽부(112)의 외면에 배치되어도 되고, 덮개재(12)를 도체부(114)로서 기능시켜, 외부 단자(14)를 덮개재(12)의 외면에 형성하는 것도 가능하다. 단, 이들 양 단자를 오목형 용기(11)의 바닥부(111)의 외면에 일정한 간격을 마련하여 배치함으로써, 회로 기판의 표면으로의 실장이 용이해진다.
여기서, 오목형 용기(11)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 우선, 세라믹의 그린 시트에 금속 페이스트를 인쇄 도포하여 도체부(113) 및 도체부(114)가 되는 인쇄 패턴을 형성한다. 다음으로, 이들의 인쇄 패턴을 형성한 그린 시트를 복수 적층하고, 소성한다. 형상이 다른 복수의 그린 시트를 적층함으로써, 상기 서술한 지지부(115)가 형성된다. 이에 의해, 내부에 도체부(113) 및 도체부(114)를 가지고, 또한, 측벽부(112)의 내주면에 상기 서술한 지지부(115)를 가지는 오목형 용기(11)를 제조할 수 있다. 또한, 측벽부(112)의 내주면에 지지부(115)를 형성할 수 있으면, 이러한 제법(製法)에 한정되는 것은 아니다. 또한, 외부 단자(13) 및 외부 단자(14)는, 이 금속 페이스트의 인쇄 패턴에 의해 형성할 수도 있다.
발전 요소(20)는, 전극층(정극층)(21)과 전극층(부극층)(22)과 고체 전해질층(23)을 적층한 적층체를 포함하고 있다. 고체 전해질층(23)은, 격리층으로서 전극층(21)과 전극층(22)의 사이에 배치되어 있다. 즉, 본 실시형태에 있어서, 격리층은, 고체 전해질층(23)이다. 발전 요소(20)는, 원기둥 형상으로 형성되어 있다. 발전 요소(20)는, 오목형 용기(11)의 바닥부(111)측(도시의 하방)으로부터 전극층(21), 고체 전해질층(23), 전극층(22)의 순으로 적층되어 있다. 즉, 발전 요소(20)는, 그 일방의 단부인 전극층(21)이 오목형 용기(11)의 바닥부(111)측이 되도록 배치되고, 또한, 그 타방의 단부인 전극층(22)이 덮개재(12)측이 되도록 배치되어, 케이스(10)의 내부 공간에 수용되어 있다. 또한, 발전 요소(20)는, 원기둥 형상에 한정되지 않으며, 직방체 형상이나 다각 기둥 형상 등, 다양하게 변경할 수 있다. 또한, 발전 요소(20)는, 복수의 적층체를 가지고 있어도 된다. 복수의 적층체는, 직렬로 접속되도록 적층되어 있어도 된다.
전극층(21)은, 정극활물질로서, 코발트산 리튬과, 황화물계 고체 전해질과, 도전조제인 그래핀을 질량비로 65:30:5의 비율로 함유한 정극합제를 원기둥 형상으로 성형한 정극 펠릿이다. 또한, 전극층(21)의 정극활물질은, 발전 요소(20)의 정극층으로서 기능할 수 있으면, 특별하게 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 니켈산 리튬, 망간산 리튬, 리튬니켈코발트망간 복합 산화물, 올리빈형 복합 산화물 등이어도 되고, 이들을 적절히 혼합한 것이어도 된다. 다른 구성재나 비율에 대해서도, 특별히 한정되는 것은 아니다. 또한, 전극층(21)의 사이즈나 형상은, 원기둥 형상에 한정되는 것은 아니며, 전기 화학 소자(1)의 사이즈나 형상에 따라 다양하게 변경 가능하다.
전극층(22)은, 리튬 이온 이차 전지에 이용되는 부극활물질로서, LTO(Li4Ti5O12, 티탄산 리튬)와, 황화물계 고체 전해질과, 그래핀을 중량비로 50:40:10의 비율로 함유한 부극합제를 원기둥 형상으로 성형한 부극 펠릿이다. 또한, 전극층(22)의 부극활물질은, 발전 요소(20)의 부극층으로서 기능할 수 있으면, 특별하게 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 금속 리튬, 리튬 합금 외, 흑연, 저(低)결정 카본 등의 탄소 재료나, SiO 등의 산화물 등이어도 되고, 이들을 적절히 혼합한 것이어도 된다. 다른 구성재나 비율에 대해서도, 특별히 한정되는 것은 아니다. 또한, 전극층(22)의 사이즈나 형상은, 원기둥 형상에 한정되는 것은 아니며, 전기 화학 소자(1)의 사이즈나 형상에 따라 다양하게 변경 가능하다.
고체 전해질층(격리층)(23)은, 황화물계 고체 전해질을 포함한다. 고체 전해질층(23)은, 원기둥 형상으로 성형되어 있다. 또한, 전극층(21), 전극층(22) 및 고체 전해질층(23)에 포함되는 고체 전해질은, 특별히 한정은 되지 않지만, 이온 전도성의 점에서 황화물계 고체 전해질, 특히 아지로다이트형의 황화물계 고체 전해질이 바람직하게 이용된다. 황화물계 고체 전해질을 이용하는 경우에는, 정극활물질과의 반응을 막기 위하여, 정극활물질의 표면을 니오브산화물 등의 리튬 이온 전도성 재료로 피복하는 것이 바람직하다. 또한, 고체 전해질층(23), 전극층(21) 및 전극층(22)에 포함되는 고체 전해질은, 수소화물계 고체 전해질이나 산화물계 고체 전해질 등이어도 된다. 또한, 고체 전해질층(23)의 사이즈나 형상은, 원기둥 형상에 한정되는 것은 아니며, 전기 화학 소자(1)의 사이즈나 형상에 따라 다양하게 변경 가능하다.
도전판(30)은, 도 1 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 케이스(10)의 오목형 용기(11)의 개구부에 설치되는 금속제의 평면에서 보았을 때에 있어서 사각 형상의 판재이다. 도전판(30)은, 평면에서 보았을 때에 발전 요소(20)보다도 직경 방향의 외방에 있어서, 상기 서술한 각각의 지지부(115)의 위치에 대응하는 복수의 피지지부(31)를 가진다. 본 실시형태에 있어서, 피지지부(31)는, 상기 서술한 지지부(115), 즉, 천벽의 하면에 계지되는 훅(hook)상(狀)의 계지편이다. 보다 구체적으로, 피지지부(31)는, 도전판(30)의 가장자리단(端)으로부터 상기 서술의 지지부(115)를 향하여(도 1의 하방으로) 연장되어 있다. 피지지부(31)는, 지지부(115), 즉, 천벽의 하면을 향하여 되접어 꺾인 선단을 가지고 있다. 피지지부(31)의 선단은, 상기 서술의 천벽의 하면 및 측면에 있어서 노출한 도체부(114)에 접촉하고 있다. 이에 의해, 도전판(30)은, 집전체로서 기능하는 것과 함께, 전극층(22)과 외부 단자(14)에 연결되는 도통 경로를 전기적으로 접속하는 접속 단자로서 기능한다. 도전판(30)은, 오목형 용기(11)의 내주면에 형성된 지지부(115)에 지지되며, 오목형 용기(11)의 개구의 일부를 덮는다. 도전판(30)의 평면에서 보았을 때에 있어서의 면적은, 오목형 용기(11)의 개구 면적보다도 작다. 또한, 훅상의 계지편이 천벽의 하면에 계지되어 있지 않아도, 훅상의 계지편이 측벽부(112)의 내주면에 형성된 오목부에 압입된 상태에서 도전판(30)을 고정할 수 있으면, 도전판(30)은, 오목형 용기(11)의 측벽부(112)에 계지되어 있는 것으로 한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 도전판(30)은, 발전 요소(20)의 다른 일방의 단부인 전극층(22)의 상면과 접촉하도록, 도전판(30)의 평면부(32)로부터 발전 요소(20)의 전극층(22)을 향하여 솟아오르는 스프링부(33)를 가진다. 스프링부(33)의 형상은, 발전 요소(20)를 오목형 용기(11)의 바닥부(111)의 방향으로 가압할 수 있으면, 특별히 한정은 되지 않는다. 본 실시형태에서는, 스프링부(33)는, 평면부(32)로부터 발전 요소(20)의 전극층(22)을 향하여 경사져 있는 스프링편이다(이하, 스프링부(33)를 스프링편(33)이라고 칭하는 경우가 있다.). 도 4에 나타내는 바와 같이, 스프링편(33)은, 평면부(32)의 일부를 ㄷ자형으로 컷아웃하여 형성되며, 평면부(32)에 외팔보 지지되어 있다. 즉, 본 실시형태에 있어서, 스프링편(33)은, 판 스프링이다. 이처럼, 평면부(32)의 일부에 스프링편(33)을 형성하면 되기 때문에, 도전판의 제조, 즉, 전기 화학 소자의 제조를 용이하게 행할 수 있다. 또한, 평면부(32)를 컷아웃하여 스프링편(33)을 형성함으로써, 도전판의 제조, 즉, 전기 화학 소자의 제조를 더욱 용이하게 행할 수 있다. 스프링편(33)은, 평면부(32)와의 경계(331)와, 발전 요소(20)의 전극층(22)에 접촉시킴으로써 전극층(22)과 도통시키는 선단부(332)를 가진다. 스프링편(33)은, 경계(331)에 있어서 절곡되어 있으며, 경계(331)로부터 선단부(332)를 향하여 발전 요소(20)측으로 경사져 있다. 전기 화학 소자(1)를 조립하기 전의 평면부(32)의 바닥면으로부터 선단부(332)까지의 높이(스프링부(33)의 높이)는, 전기 화학 소자(1)를 조립한 후의 평면부(32)의 바닥면으로부터 발전 요소(20)까지의 높이보다도 크다. 이에 의해, 스프링편(33)의 선단부(332)에 의해 발전 요소(20)를 가압할 수 있고, 도전판(30)과 발전 요소(20)의 양호한 전기적 접속을 유지할 수 있다. 또한, 스프링부(33)를 스프링편으로 구성한 것에 의해, 피지지부(31)를 제외한 도전판(30)의 두께를 얇게 할 수 있다. 예를 들면, 전기 화학 소자(1)를 조립하기 전에 있어서, 피지지부(31)를 제외한 도전판(30)의 두께는, 평면부(32)를 구성하는 판재의 두께와, 스프링편(33)의 높이의 합이라고 할 수 있다. 구체적으로는, 판재의 두께 : 0.2㎜와 스프링편(33)의 높이 : 0.5㎜를 합쳐서, 피지지부(31)를 제외한 도전판(30)의 두께를 0.7㎜로 할 수 있다. 또한, 스프링편(33)의 폭을 1.5㎜로 하고, 길이를 3㎜ 등으로 할 수 있다. 또한, 스프링편(33)을 복수 마련하는 경우에는, 공진(共振)을 막는 등의 이유로, 스프링편(33)의 폭이나 길이 등을 포함하는 형상은, 개별적으로 달라도 된다. 피지지부(31)를 제외한 도전판(30)의 두께는, 1.2㎜ 이하인 것이 바람직하고, 1㎜ 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.8㎜ 이하인 것이 특히 바람직하다. 한편, 스프링부(33)에 필요한 가압력을 생기게 하기 위하여, 피지지부(31)를 제외한 도전판(30)의 두께는, 0.3㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.4㎜ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.5㎜ 이상으로 하는 것이 특히 바람직하다.
추가로, 도전판(30)의 가장자리단, 즉, 피지지부(31)의 위치는, 높이 방향(도전판(30)의 두께 방향)으로 자유롭게 설정할 수 있기 때문에, 덮개재(12)와 도전판(30)의 사이에 극간을 형성한 경우에도, 덮개재(12)와 스프링편(33)의 선단부(332)의 거리가 커지지 않는다. 그 결과, 덮개재(12)와 발전 요소(20)의 사이의 공극이 커지는 것을 억제할 수 있기 때문에, 전기 화학 소자(1)의 고용량화를 도모할 수 있다. 여기에서, 피지지부(31)를 포함시킨 도전판(30)의 전체의 두께는, 오목형 용기(11)의 측벽부(112)에 있어서의 바닥부(111)로부터의 높이에 따라 적절히 조정할 수 있다. 피지지부(31)는, 지지부(115)로의 계지에 필요로 되는 높이를 가지고 있으면 된다. 그 때문에, 피지지부(31)를 포함시킨 도전판(30)의 전체의 두께는, 예를 들면, 3㎜ 이하로 할 수 있고, 2.7㎜ 이하인 것이 바람직하고, 2.5㎜ 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 두께 방향이란, 도 1의 상하 방향(전기 화학 소자(1)의 높이 방향)이며, 도시에 있어서 평면부(32)의 바닥면에 대하여 직교하는 방향이라고도 말할 수가 있다. 또한, 스프링편(33)은, 상기 서술한 바와 같이 평면부(32)를 컷아웃하여 형성하여도 되고, 후술하는 변형예도 마찬가지로, 평면상(狀)의 평면부(32)의 바닥면에 별도 스프링편(33)을 용착(溶着)하는 등에 의해 장착하여도 된다. 또한, 평면부(32)와는 별도로 스프링편(33)을 장착하기 위한 기부(基部)를 미리 마련해 두고, 기부에 스프링편(33)을 장착하여 전체를 스프링부로 하여도 된다. 즉, 스프링편(33)은, 평면부(32)로부터 직접 솟아올라도 되고, 기부와 같은 다른 요소를 개재시켜서 평면부(32)로부터 솟아오르도록 하여도 된다. 또한, 스프링편(33)은, 발전 요소(20)를 향하여 볼록의 형상이 되도록 스프링편(33)의 양단이 평면부(32)에 지지되는 것이어도 된다.
도전판(30)을 구성하는 금속은, 니켈, 철, 구리, 크롬, 코발트, 티탄, 알루미늄 및 이들의 합금 등이 예시되며, 판 스프링으로서의 기능을 발휘시키기 쉽게 하기 위하여, SUS301-CSP, SUS304-CSP, SUS316-CSP, SUS420J2-CSP, SUS631-CSP 및 SUS632J1-CSP 등의 스프링용 스테인리스강이 바람직하게 이용된다.
또한, 도전판(30)의 판재의 두께는, 발전 요소(20)로의 가압력을 일정 이상으로 하기 위하여, 0.05㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.07㎜ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.1㎜ 이상으로 하는 것이 특히 바람직하다. 한편, 도전판(30)의 두께가 지나치게 두꺼워져서 케이스(10) 내의 수용 용적이 커지는 것을 막고, 또한, 도전판(30)을 변형하기 쉽게 하여 측벽부(112)에 용이하게 계지할 수 있게 하기 위하여, 도전판(30)의 두께는, 0.5㎜ 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.4㎜ 이하로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.3㎜ 이하로 하는 것이 특히 바람직하다.
도전판(30)은, 오목형 용기(11)의 내부에 발전 요소(20)가 수용된 후, 발전 요소(20)의 상면에 재치된다. 도전판(30)이 발전 요소(20)의 상면에 재치된 상태에서, 피지지부(31)의 선단은, 발전 요소(20)의 축방향(도 1의 상하 방향)에 있어서, 발전 요소(20)의 상면과 지지부(115), 즉, 천벽의 하면과의 사이에 위치를 부여할 수 있다. 그리고, 도전판(30)의 피지지부(31)를 오목형 용기(11)의 바닥부(111)의 방향으로 밀어 넣으면서, 피지지부(31)를 지지부(115)에 지지시킨다. 보다 구체적으로는, 피지지부(31)의 선단을 지지부(115), 즉, 천벽의 하면에 계지시킨다. 도전판(30)의 스프링편(33)은, 피지지부(31)가 하방으로 밀어 넣어지기 때문에, 발전 요소(20)에 접촉한 상태에서 전극층(22)과는 반대 방향으로 밀린다. 스프링편(33)은, 그 탄성력에 의해 오목형 용기(11)의 바닥부(111)의 방향으로 발전 요소(20)를 가압한다. 이에 의해, 도전판(30)은, 발전 요소(20)와 보다 안정적으로 접촉하고, 진동 등에 의해 위치 어긋남이 생기는 일 없이, 양호한 전기적 접속을 유지할 수 있다. 스프링편(33)은, 그 탄성력에 의해 발전 요소(20)를 오목형 용기(11)의 바닥부(111)측으로 가압할 수 있으면, 특별히 한정되는 것은 아니다. 또한, 오목형 용기(11)는 2개의 지지부(115)를 가지고 있지만, 지지부(115)의 수는 2개 이상이어도 된다. 피지지부(31)는, 지지부(115)의 수에 따라 형성하면 된다. 또한, 도전판(30)의 가장자리단(피지지부(31))을 오목형 용기(11)의 측벽부(112)의 내주면에 고정하는 방법으로서는, 오목형 용기(11)의 측벽부(112)의 내주면에 도전판(30)의 가장자리단을 접착하는 방법 등도 예시된다.
도전판(30)과 덮개재(12)의 사이에는 극간이 형성된다. 즉, 도전판(30)과 덮개재(12)는 접촉하지 않는다. 이에 의해, 발전 요소(20)의 체적 변화에 의해 도전판(30)이 덮개재(12)측으로 밀렸을 경우여도, 덮개재(12)의 변형을 억제할 수 있다. 또한, 덮개재(12)와 오목형 용기(11)는, 상기 서술한 바와 같이 시일 링(15)을 개재하여 용접된다. 도전판(30)과 덮개재(12)의 사이에 극간을 마련한 것에 의해, 발전 요소(20)로의 용접열의 영향을 억제할 수 있다. 추가로, 도전판(30)과 덮개재(12)가 접촉하지 않기 때문에, 오목형 용기(11)의 측벽부(112)의 상단면에 덮개재(12)를 접합할 때에 도전판(30)으로부터의 가압의 영향을 받지 않게 되어, 케이스(10)의 봉지성을 보다 향상시킬 수 있다.
여기서, 도전판(30)의 변형예 1~10에 대하여 설명한다. 또한, 여기에서는, 상기 서술한 도전판(30)과 같은 구성에 대해서는 설명을 생략하고, 기본적으로는 상기 서술한 도전판(30)과 다른 구성에 대해서만 설명한다.
(변형예 1)
도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 변형예 1의 도전판(30)은, 2개의 스프링편(33)을 가진다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 2개의 스프링편(33)은, 평면에서 보았을 때에 있어서 선 대칭이 되도록 배치되어 있다. 보다 구체적으로는, 2개의 스프링편(33)은, 평면부(32) 상의 소정의 가상 축선(A)에 대하여 선 대칭이 되도록 형성되어 있다. 즉, 2개의 스프링편(33)은 각각, 도면 중의 경사 방향(D)으로 나타내는 바와 같이, 가상 축선(A)을 향하여 평면부(32)로부터 발전 요소(20)의 전극층(22)으로 경사져 있다. 따라서, 2개의 스프링편(33)의 각각의 선단부(332)는, 가상 축선(A)을 개재하여 대향하고 있다. 바꿔 말하면, 2개의 스프링편(33)은, 마주보고 젖혀짐이 가능하게 형성되어 있다. 이러한 2개의 스프링편(33)은, 가상 축선(A)을 따른 방향으로 복수 배열하여도 된다. 예를 들면, 변형예 1의 2개의 스프링편(33)을 가상 축선(A)을 따른 방향으로 5열 배치하였을 경우, 10개의 스프링편(33)이 형성된다. 이처럼 소정의 가상 축선(A)에 대하여 선 대칭이 되도록 복수의 스프링편(33)을 마련한 것에 의해, 스프링편(33)의 선단부(332)와 전극층(22)의 접촉 개소가 늘어나기 때문에, 전기 저항을 저감시킬 수 있다. 또한, 스프링편(33)의 선단부(332)와 전극층(22)의 접촉 개소가 대칭적으로 배치되기 때문에, 스프링편(33)의 전극층(22)으로의 가압력을 균등하게 분산시키는 것과 함께, 전체의 가압력을 높일 수 있다. 또한, 가상 축선(A)의 위치는, 복수의 스프링편(33)을 형성할 수 있고, 또한, 발전 요소(20)를 적절하게 가압할 수 있으면, 임의로 정할 수 있다.
(변형예 2)
도 7에 나타내는 바와 같이, 변형예 2의 도전판(30)은, 2개의 스프링편(33)을 가진다. 2개의 스프링편(33)은, 평면에서 보았을 때에 있어서 점 대칭이 되도록 배치되어 있다. 보다 구체적으로는, 2개의 스프링편(33)은, 평면부(32) 상의 가상점(C)에 대하여 점 대칭이 되도록 형성되어 있다. 도면 중의 경사 방향(D)으로 나타내는 바와 같이, 2개의 스프링편(33)은, 각각 평행한 경사 방향을 가지고, 또한, 일방의 스프링편(33)은 타방의 스프링편(33)과는 반대 방향의 경사 방향(D)을 가지도록 배열되어 있다. 변형예 2의 도전판(30)은, 2개 또는 3개 이상의 복수의 스프링편(33)을 가져도 된다. 이 경우, 스프링편(33)의 경사 방향(D)이 평행하고, 또한, 이웃하는 스프링편(33)끼리의 경사 방향이 번갈아 복수의 스프링편(33)이 병설된다. 복수의 스프링편(33)에 있어서의 각각의 경사 방향(D)의 길이는 같다. 이에 의해, 스프링편(33)의 선단부(332)와 전극층(22)의 접촉 개소가 늘고, 또한, 이웃하는 스프링편(33)끼리의 경사 방향이 번갈아 복수의 스프링편(33)이 배열되기 때문에, 전기 저항을 저감시킬 수 있다. 또한, 스프링편(33)의 선단부(332)와 전극층(22)의 접촉 개소가 대칭적으로 배치되기 때문에, 스프링편(33)의 전극층(22)으로의 가압력을 균등하게 분산시키는 것과 함께, 전체의 가압력을 높일 수 있다. 또한, 가상점(C)의 위치는, 복수의 스프링편(33)을 평면부(32)에 형성할 수 있고, 또한, 발전 요소(20)를 적절하게 가압할 수 있으면, 임의로 정할 수 있다. 단, 가상점(C)은, 평면부(32)에 있어서 발전 요소(20)의 기하 중심에 상당하는 위치로 정하는 것이 바람직하다.
(변형예 3)
도 8에 나타내는 바와 같이, 변형예 3의 도전판(30)은, 4개의 스프링편(33)을 가진다. 4개의 스프링편(33)은, 평면부(32)를 십자 형상으로 컷아웃하여 형성되어 있다. 각각의 스프링편(33)은, 중심점(P)으로부터 연장되는 가상 방사선 상에 배치되어 있다. 4개의 스프링편(33)의 경사 방향(D)은 각각, 중심점(P)을 향하고 있다. 즉, 4개의 스프링편(33) 중, 대향하는 2개의 스프링편(33)의 경사 방향(D)을 연결하는 선은 교차하고 있다. 4개의 스프링편(33)은, 각각의 스프링편(33)은, 중심점(P)에 대하여 등각(等角)이 되도록 가상 방사선 상에 배치되어 있다. 본 변형예 3에서는, 이웃하는 스프링편(33)의 중심점(P)에 대한 각도(θ)는, 90℃이다. 각각의 스프링편(33)의 경계(331)는, 중심점(P)을 중심으로 하는 원의 접선으로 할 수 있다. 또한, 각각의 스프링편(33)의 경사 방향(D)의 길이는 같아도 된다. 변형예 3의 도전판(30)은 4개의 스프링편(33)을 가지는 것에 한정되는 것은 아니며, 2개, 3개, 또는 5개 이상의 복수의 스프링편(33)을 가지고 있어도 된다. 이에 의해, 전기 저항을 저감시킬 수 있고, 추가로, 스프링편(33)의 전극층(22)으로의 가압력을 균등하게 분산시키는 것과 함께, 전체의 가압력을 높일 수 있다.
(변형예 4)
도 9에 나타내는 바와 같이, 변형예 4의 도전판(30)은, 선단부(332)가 전극층(22)과는 반대 방향으로 절곡된 스프링편(33)을 가진다. 즉, 선단부(332)는, 전극층(22)을 향하여 볼록 형상으로 형성되어 있다. 선단부(332)는, 전극층(22)을 향하여 볼록 형상의 곡면을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 선단부(332)를 복수 절곡하는 것에 의해, 선단부(332)와 전극층(22)이 면으로 접촉하도록 하여도 된다. 예를 들면, 선단부(322)를 2회 절곡하면, 선단부(332)에 전극층(22)과의 접촉면을 형성할 수 있다. 이에 의해, 전극층(22)에 대하여 선단부(332)의 예리한 개소가 접촉하여 상처를 입히는 것을 막을 수 있다. 또한, 다른 변형예의 스프링편(33)의 선단부(332)를 마찬가지로 절곡하여도 된다.
(변형예 5)
도 10에 나타내는 바와 같이, 변형예 5의 도전판(30)은, 사다리꼴 형상의 스프링편(33)을 가진다. 경계(331)의 폭(L1)은, 선단부(332)의 폭(L2)보다도 넓다. 경계(331)의 폭(L1)은, 평면부(32)에 대하여 절곡된 스프링편(33)의 절곡 개소의 폭, 혹은, 평면부(32)에 외팔보 지지되어 있는 폭이라고 바꿔 말하여도 된다. 선단부(332)의 폭(L1)은, 발전 요소(20)의 전극층(22)에 접촉하는 개소(즉, 전극층(22)과 도통하는 개소)의 폭이라고 바꿔 말하여도 된다. 또한, 사다리꼴 형상의 스프링편(33)의 대변(對邊) 중, 비교적 긴 변이 경계(331)이며, 비교적 짧은 변이 선단부(332)라고 바꿔 말하여도 된다. 이에 의해, 스프링편(33)이 전극층(22)에 접촉하였을 때, 비교적 폭이 좁은 선단부(332)가 전극층(22)과는 반대 방향으로 휘기 쉬워져, 발전 요소(20)의 두께의 편차 또는 오목형 용기(11)의 측벽부(112)의 높이의 편차 등을 용이하게 흡수할 수 있다. 또한, 절곡 개소인 경계(331)를 비교적 길게 형성한 것에 의해, 경계(331)로의 응력 집중을 완화하여, 스프링편(33)이 평면부(32)로부터 이탈하는 등, 도전판(30)의 파손을 억제할 수 있다.
(변형예 6)
도 11에 나타내는 바와 같이, 변형예 6의 도전판(30)은, 역(逆)사다리꼴 형상의 스프링편(33)을 가진다. 선단부(332)의 폭(L2)은, 경계(331)의 폭(L1)보다도 넓다. 이에 의해, 스프링편(33)의 선단부(332)와 전극층(22)의 접촉 개소가 늘기 때문에, 전기 저항을 저감시킬 수 있는 것과 함께, 스프링편(33)의 전극층(22)으로의 가압력을 높일 수 있다. 또한, 상기 서술의 변형예 5 및 변형예 6의 스프링편(33)에 있어서, 변형예 4의 스프링편(33)과 같이 선단부(332)를 절곡하였을 경우, 혹은, 전극층(22)과의 접촉에 의해 선단부(332)가 휘었을 경우, 스프링편(33)은, 선단보다도 경계(331)측에 있어서, 전극층(22)과 접촉한다. 이 경우, 스프링편(33)이 전극층(22)과 접촉하는 개소, 즉, 스프링편(33)과 전극층(22)이 도통하는 개소의 폭을, 선단부(332)의 폭(L2)으로 간주하는 것으로 한다.
(변형예 7)
도 12에 나타내는 바와 같이, 변형예 7의 도전판(30)은, 경계(331)의 근방에 있어서 평면에서 보았을 때 곡선 형상으로 컷아웃되어 있다. 즉, 경계(331)의 폭(L1)은, 선단부(332)의 폭(L2)보다도 넓다. 이에 의해, 변형예 5의 스프링편(33)과 마찬가지의 효과를 가질 수 있다.
(변형예 8)
도 13에 나타내는 바와 같이, 변형예 8의 도전판(30)은, 삼각 형상의 스프링편(33)을 가진다. 경계(331)는 삼각 형상의 스프링편(33) 중 소정의 1변이며, 선단부(332)는 삼각 형상의 스프링편(33)의 정점(頂点)이다. 즉, 삼각 형상의 스프링편(33)은, 경계(331)로부터 선단부(332)를 향하여 앞이 좁게 되어 있다. 여기에서, 선단부(332)는 정점이지만, 실제로는 전극층(22)과 접촉하는 소정의 폭(L2)(도시 생략.)을 가진다. 따라서, 변형예 8의 스프링편(33)에 있어서도, 경계(331)의 폭(L1)은, 선단부(332)의 폭(L2)보다도 넓다고 말할 수가 있다. 이에 의해, 변형예 5의 스프링편(33)과 마찬가지의 효과를 가질 수 있다.
(변형예 9)
도 14에 나타내는 바와 같이, 변형예 9의 도전판(30)은, 반타원 형상의 스프링편(33)을 가진다. 반타원 형상의 스프링편(33)은, 평면부(32)를 U자형으로 컷아웃하여 형성되어 있다. 반타원 형상의 스프링편(33)은, 경계(331)로부터 선단부(332)를 향하여 앞이 좁게 되어 있다. 여기에서, 선단부(332)는 평면에서 보았을 때 곡선 형상이지만, 실제로는 전극층(22)과 접촉하는 소정의 폭(L2)(도시 생략.)을 가진다. 따라서, 변형예 9의 스프링편(33)에 있어서도, 경계(331)의 폭(L1)은, 선단부(332)의 폭(L2)보다도 넓다고 말할 수가 있다. 이에 의해, 변형예 5의 스프링편(33)과 마찬가지의 효과를 가질 수 있다.
(변형예 10)
도 15 및 도 16에 나타내는 바와 같이, 변형예 10의 스프링편(33)은, 접시 스프링이며, 평면부(32)로부터 발전 요소(20)를 향하여 서서히 직경이 작아지는 원뿔대의 둘레벽이다. 즉, 경계(331)의 직경은, 선단부(332)의 직경보다도 크고, 경계(331)의 길이는, 선단부(332)의 길이보다도 길다. 이에 의해, 변형예 5의 스프링편(33)과 마찬가지의 효과를 가질 수 있다.
제 1 실시형태의 스프링편(33) 및 그 변형예 1~10의 스프링편(33)은, 도전판(30)에 대하여 다양하게 조합하여 마련하여도 된다.
(제 2 실시형태)
다음으로, 제 2 실시형태의 전기 화학 소자(1)에 대하여, 도 17을 이용하여 구체적으로 설명한다. 본 실시형태의 전기 화학 소자(1)에 있어서, 제 1 실시형태의 전기 화학 소자(1)와 같은 구성에 대해서는 기본적으로는 설명을 생략하고, 제 1 실시형태의 전기 화학 소자(1)와는 다른 구성에 대해서만 설명한다.
본 실시형태의 전기 화학 소자(1)에 있어서, 발전 요소(20)는, 다공질 금속층(24)을 가진다. 다공질 금속층(24)은, 전극층(22)의 표면에 배치되어 있으며, 스프링편(33)의 선단부(332)와 접촉함으로써, 전극층(22)과 도전판(30)을 도통시키고 있다.
다공질 금속층(24)은, 발포상 금속 다공질체와 같이, 공극률이 높고, 일방의 면으로부터 타방의 면으로 관통하는 공공(空孔)을 가지는 다공질의 금속 기체이며, 가압하여 압축할 수 있고, 집전체로서 기능하는 것이다. 다공질 금속층(24)은, 전극층(22)의 표면을 피복하고 있다. 전기 저항을 저하시키기 위해서는, 다공질 금속층(24)은, 전극층(22)과 접촉하고 있을 뿐만 아니라, 그 일부가 전극층(22)의 부극합제에 매설(埋設)되어서 전극층(22)과 일체화하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 도 17에 나타내는 바와 같이, 전극층(22)의 하면, 즉, 바닥부(111)측에 있어서, 전극층(21)의 표면에 다공질 금속층(24)을 배치하여도 되고, 그 일부가 전극층(21)의 정극합제에 매설되어서 전극층(21)과 일체화하도록 다공질 금속층(24)을 마련하여도 된다.
다공질 금속층(24)의 공극률은, 압축에 의한 발전 요소(20)의 두께의 편차 등을 조정하기 쉽게 하기 위하여, 80% 이상인 것이 바람직하고, 90% 이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, 양호한 도전성을 확보하기 위하여, 다공질 금속층(24)의 공극률은, 99% 이하인 것이 바람직하다. 전기 화학 소자(1)를 조립하기 전의 다공질 금속층(24)의 두께는, 0.1㎜ 이상인 것이 바람직하고, 0.3㎜ 이상인 것이 보다 바람직하고, 0.5㎜ 이상인 것이 특히 바람직하고, 한편, 3㎜ 이하인 것이 바람직하고, 2㎜ 이하인 것이 보다 바람직하고, 1.5㎜ 이하인 것이 특히 바람직하다.
이와 같이 다공질 금속층(24)을 마련한 것에 의해, 발전 요소(20)의 두께 또는 케이스(10)의 높이 등의 편차를 충분하게 흡수할 수 있으며, 그 결과, 내부 저항의 값의 편차를 억제할 수 있다. 혹은, 다공질 금속층(24)이 미리 제 2 전극층과 일체화되어 있는 경우에는, 스프링부(33)와 발전 요소(20)의 도통 개소의 전기 저항을 저감할 수 있다.
(제 3 실시형태)
다음으로, 제 2 실시형태의 전기 화학 소자(1)에 대하여, 도 18을 이용하여 구체적으로 설명한다. 본 실시형태의 전기 화학 소자(1)에 있어서, 제 1 실시형태의 전기 화학 소자(1)와 같은 구성에 대해서는 기본적으로는 설명을 생략하고, 제 1 실시형태의 전기 화학 소자(1)와는 다른 구성에 대해서만 설명한다.
본 실시형태의 전기 화학 소자(1)는, 전극층(22)과 도전판(30)의 사이에 도전 시트(40)를 가진다. 도전 시트(40)는, 본 실시형태에 있어서, 팽창 흑연에 의해 구성된 도전성의 카본 시트, 즉, 흑연 시트이다. 흑연 시트는, 이하와 같이 제조된다. 우선, 천연 흑연에 산처리를 실시한 산처리 흑연의 입자를 가열한다. 그렇게 하면, 산처리 흑연은, 그 층간에 있는 산이 기화하여 발포함으로써 팽창한다. 이 팽창화한 흑연(팽창 흑연)을 펠트상(狀)으로 성형하고, 추가로, 롤 압연기를 이용하여 압연함으로써 시트체를 형성한다. 도전 시트(40)는, 이 팽창 흑연의 시트체를 원 형상으로 도려냄으로써 제조된다. 상기 서술한 바와 같이, 팽창 흑연은, 산이 기화하여 산처리 흑연이 발포함으로써 형성된다. 그 때문에, 흑연 시트는, 다공질 형상으로 형성되어 있다. 따라서, 흑연 시트는, 흑연 자체가 가지는 도전성과 함께, 종래의 흑연 제품에는 없는 유연성도 가진다. 또한, 흑연 시트의 제조 방법은 이에 한정되지 않으며, 팽창 흑연 이외의 재료로 구성되어도 되고, 어떤 방법으로 흑연 시트를 제조하여도 된다.
흑연 시트의 외관 밀도는, 0.3g/㎤ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.7g/㎤ 이상이며, 1.5g/㎤ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.3g/㎤ 이하로 하면 된다. 흑연 시트의 외관 밀도가 지나치게 낮으면 흑연 시트가 파손되기 쉬워지고, 외관 밀도가 지나치게 높으면 유연성이 저하되기 때문이다. 또한, 외관 밀도는, 흑연 시트에 한정되는 것은 아니며, 도전성 테이프 등 다른 소재에 의해 형성된 도전 시트(40)에 있어서도 적용 가능하다.
흑연 시트의 두께는, 0.05㎜ 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.07㎜ 이상으로 하면 되고, 0.5㎜ 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2㎜ 이하로 하면 된다. 흑연 시트의 두께가 지나치게 작으면 흑연 시트가 파손되기 쉬워지고, 두께가 지나치게 크면 흑연 시트가 발전 요소(20)를 수용하는 케이스(10)의 내부 공간을 좁혀, 수용할 수 있는 발전 요소(20)의 용적(두께)이 감소하기 때문이다.
이와 같이, 도전판보다도 유연성이 높은, 즉 변형 용이한 도전 시트(40)를 마련한 것에 의해, 상기 서술한 도전판(30)의 스프링편(33)의 가압력이 보다 균일하게 발전 요소(20)에 전해지고, 발전 요소(20)의 파손을 억제하는 것과 함께, 전기적 접속의 안정화를 도모할 수 있다. 또한, 도전 시트(40)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 전극층(21)과 오목형 용기(11)의 바닥부(111)의 사이에 배치되어도 된다. 이에 의해, 추가로 발전 요소(20)의 파손의 억제 및 전기적 접속의 안정화를 도모할 수 있다.
(제 4 실시형태)
다음으로, 제 3 실시형태의 전기 화학 소자(1)에 대하여, 도 19를 이용하여 구체적으로 설명한다. 본 실시형태의 전기 화학 소자(1)에 있어서, 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태의 전기 화학 소자(1)와 같은 구성에 대해서는 기본적으로는 설명을 생략하고, 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태의 전기 화학 소자(1)와는 다른 구성에 대해서만 설명한다.
본 실시형태의 전기 화학 소자(1)는, 케이스(10)의 내부 공간에 편평형 소자(50)를 수용하고 있다. 편평형 소자(50)는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 외장캔(전극 단자)(51), 밀봉캔(전극 단자)(52), 상기 서술의 발전 요소(20) 및 개스킷(53)을 가지고 있다.
외장캔(51)은, 원 형상의 평면부(511)와, 평면부(511)의 외주로부터 연속하여 형성되는 원통상의 통형상 측벽부(512)를 구비한다. 통형상 측벽부(512)는, 종단면에서 보았을 때, 평면부(511)에 대하여 대략 수직하게 연장되도록 마련되어 있다. 외장캔(51)은, 스테인리스 등의 금속 재료에 의해 형성되어 있다. 외장캔(51)은, 오목형 용기(11)의 바닥부(111)측에 배치되어 있다.
밀봉캔(52)은, 원 형상의 평면부(521)와, 평면부(521)의 외주로부터 연속하여 형성되는 원통상의 둘레벽부(522)를 구비한다. 밀봉캔(52)의 개구는, 외장캔(51)의 개구와 대향하고 있다. 밀봉캔(52)은, 스테인리스 등의 금속 재료에 의해 형성되어 있다. 밀봉캔(52)은, 덮개재(12)측에 배치되어 있다. 외장캔(51)과 밀봉캔(52)의 사이에는, 발전 요소(20)가 수용된다. 따라서, 외장캔(51)은, 도체부(113)에 접속되는 전극 단자로서 기능하고, 밀봉캔(52)은, 도전판(30)에 접속되는 다른 일방의 전극 단자로서 기능한다.
외장캔(51)과 밀봉캔(52)은, 발전 요소(20)를 내부 공간에 수용한 후, 외장캔(51)의 통형상 측벽부(512)와 밀봉캔(52)의 둘레벽부(522)의 사이에 개스킷(53)을 개재하여 코킹된다. 보다 구체적으로는, 외장캔(51)과 밀봉캔(52)은, 외장캔(51)과 밀봉캔(52)의 서로의 개구를 대향시키고, 외장캔(51)의 통형상 측벽부(512)의 내측으로 밀봉캔(52)의 둘레벽부(522)를 삽입한 후, 통형상 측벽부(512)와 둘레벽부(522)의 사이에 개스킷(53)을 개재하여 코킹된다. 이에 의해, 외장캔(51)과 밀봉캔(52)에 의해 형성된 내부 공간은, 밀폐 상태가 된다. 즉, 외장캔(51) 및 밀봉캔(52)은, 그 내부 공간에 발전 요소(20)를 봉입하는 외장재이다. 또한, 외장캔(51) 및 밀봉캔(52)은 각각, 평면에서 보았을 때에 있어서 원 형상에 한정되지 않으며, 타원 형상 또는 다각 형상 등, 다양하게 변경할 수 있다.
개스킷(53)은, 폴리아미드계 수지, 폴리프로필렌 수지 또는 폴리페닐렌술파이드 수지 등의 수지 재료에 의해 구성되어 있다. 또한, 외장캔(51)과 밀봉캔(52)에 의해 형성된 내부 공간을 밀폐 상태로 하는 방법은, 개스킷(53)을 개재한 코킹에 한정되지 않으며, 다른 방법에 의해 이루어지는 것이어도 된다. 예를 들면, 외장캔(51)의 통형상 측벽부(512)와 밀봉캔(52)의 둘레벽부(522)의 사이에 열용융성 수지나 접착제 등을 개재시켜서 접합하여, 봉지하는 것이어도 된다.
도전판(30)은, 오목형 용기(11)의 내부에 편평형 소자(50)가 수용된 후, 편평형 소자(50)의 상면에 재치되며, 피지지부(31)를 지지부(115)에 계지시켜서 지지시킨다. 이 때, 도전판(30)의 스프링편(33)은, 밀봉캔(52)의 평면부(521)에 접촉한 상태에서 편평형 소자(50)와는 반대 방향으로 휜다. 스프링편(33)은, 그 탄성력에 의해 오목형 용기(11)의 바닥부(111)의 방향으로 편평형 소자(50)를 가압한다. 이에 의해, 도전판(30)은, 진동 등에 의해 위치 어긋나는 일 없이, 편평형 소자(50)와 보다 안정적으로 접촉하고, 상기 서술의 제 1 실시형태의 전기 화학 소자(1)와 마찬가지로, 진동 등에 의해 위치 어긋남이 생기는 일 없이, 양호한 전기적 접속을 유지할 수 있다.
본 실시형태의 전기 화학 소자(1)에 있어서도, 특히 도시하지 않았지만, 편평형 소자(50)와 도전판(30)의 사이에 상기 서술한 다공질 금속층(24) 혹은 도전 시트(40)를 배치하여도 된다. 또한, 편평형 소자(50)와 오목형 용기(11)의 바닥부(111)의 사이에 다공질 금속층(24) 혹은 도전 시트(40)를 배치하여도 된다.
편평형 소자(50)는, 고체 전해질층을 가지는 전고체전지에 한정되는 것은 아니며, 리튬 이온 이차 전지 등의 비수전해질 전지나, 그 외 편평 형상을 가지는 전지, 혹은, 리튬 이온 커패시터 등의 커패시터여도 된다.
상기 서술의 제 1~4 실시형태에 있어서, 전극층(21)을 정극층으로서 기능시키고, 전극층(22)을 부극층으로서 기능시켰지만, 전극층(21)을 부극층으로서 기능시키고, 전극층(22)을 부극층으로서 기능시켜도 된다. 이 경우, 외부 단자(13)가 부극의 단자로서 기능하고, 외부 단자(14)가 정극의 단자로서 기능한다.
상기 서술의 제 4 실시형태에 있어서, 편평형 소자(50)는, 외장캔(51)이 오목형 용기(11)의 바닥부(111)측에 배치되도록 케이스(10)의 내부 공간에 수용하였지만, 밀봉캔(52)이 오목형 용기(11)의 바닥부(111)측에 배치되도록 수용하여도 된다. 즉, 편평형 소자(50)는, 도 6에 나타내는 편평형 소자(50)의 위아래를 반전시킨 상태로, 케이스(10)의 내부 공간에 수용되어도 된다.
상기 서술의 제 1~4 실시형태에서는, 발전 요소(20)를, 전극층(21)과 전극층(22)과 고체 전해질층(23)을 적층한 적층체로 구성하였지만, 격리층으로서, 고체 전해질층(23) 대신에 세퍼레이터(도시 생략.)를 마련하고, 케이스(10)의 내부 공간에 발전 요소(20)와 함께 전해액을 수용함으로써, 전기 화학 소자를 리튬 이온 이차 전지, 리튬 이온 커패시터, 전기 이중층 커패시터 등으로 할 수 있다. 이 경우, 세퍼레이터 및 전해액은, 리튬 이온 이차 전지, 리튬 이온 커패시터 또는 전기 이중층 커패시터 등에서 통상에 이용되는 것이다. 또한, 전극층(21)과 전극층(22)은, 각종의 전기 화학 소자(1)에서 통상에 이용되는 정극 및 부극의 합제층으로 치환하면 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 유엔이 제창하는 지속 가능한 개발 목표(SDGs : Sustainable Development Goals)의 목표 7 「에너지를 모두에게 그리고 클린하게」 및 목표 12 「만드는 책임 사용할 책임」에 기여할 수 있다.
(실시예)
〔내(耐)진동성의 평가〕
두께 0.2㎜의 SUS304-CSP로 구성된 도전판을 이용하고, 도 9에 나타내어지는 전기 화학 소자(전고체전지)를 제조하였다. 이 실시예의 전기 화학 소자에 대하여, 이하와 같이 하여 진동 시험을 행하여, 내진동성을 평가하였다.
실시예의 전기 화학 소자의 세로, 가로 및 높이의 3방향에 대하여, 순서대로, 정현파의 진동을 가하는 시험을 행하였다. 정현파의 소인(掃引)은, 주파수를 변화시키면서 7㎐~200㎐의 범위를 15분간으로 왕복하는 대수 소인으로 하여, 당해 소인을 3방향에 대하여 각각 12회 반복하였다. 또한, 7㎐~18㎐의 사이에는, 피크 가속도가 1G에 유지되도록 소인하고, 18㎐로부터는, 모든 진폭을 0.8㎜에 유지하면서 피크 가속도가 8G에 도달하는 주파수(약 50㎐)까지 소인을 행하고, 추가로, 200㎐까지의 사이에는, 피크 가속도가 1G에 유지되도록 소인을 행하였다.
진동 시험을 행한 실시예의 전기 화학 소자에 대하여, 인가 전압 10㎷로 1㎑에서의 교류 임피던스를 측정하고, 진동 시험 전에 측정한 교류 임피던스의 값과 비교하였지만, 변화는 인지되지 않고, 오목형 용기의 측벽부에 계지한 도전판에 의해, 전기적 접속이 양호하게 유지되어 있는 것을 확인하였다.
〔봉지성의 평가〕
내진 시험과는 별도로, JIS-Z2331에 기재된 「헬륨 누설 시험 방법」(봄빙법(bombing method))에 의해, 실시예의 전기 화학 소자의 케이스의 봉지성을 확인하였다. 탱크 내에 전기 화학 소자를 넣어서 헬륨 가스에서 2시간 가압한 후, 진공 챔버 내에서 전기 화학 소자의 주위를 1분간 진공 배기하여 헬륨 가스의 리크량을 구한 바, 10분 후에는 리크량이 1×10-10Pa·㎥/s 이하가 되어, 우수한 봉지성을 가지는 것이 확인되었다.
이상, 실시형태에 대하여 설명하였지만, 본 개시는, 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 그 취지를 일탈하지 않는 한에 있어서 다양하게 변경이 가능하다.
1 전기 화학 소자
10 케이스
11 오목형 용기
12 덮개재
13 외부 단자
14 외부 단자
15 시일 링
111 바닥부
112 측벽부
113 도체부
114 도체부
115 지지부
20 발전 요소
30 도전판
31 피지지부
32 평면부
33 스프링편
331 경계
332 선단부
40 도전 시트
50 편평형 소자
51 외장캔
511 평면부
52 밀봉캔
521 평면부
53 개스킷
A 가상 축선
C 가상점
P 중심점

Claims (13)

  1. 바닥부 및 측벽부를 가지는 오목형 용기와 상기 오목형 용기의 개구를 덮는 덮개재를 가지는 케이스와,
    상기 케이스 내에 봉지되며, 상기 바닥부측에 배치된 제 1 전극층과 상기 덮개재측에 배치된 제 2 전극층과 상기 제 1 전극층 및 상기 제 2 전극층의 사이에 배치된 격리층을 가지는 발전 요소와,
    상기 발전 요소와 상기 덮개재의 사이에 배치된 도전판을 구비하고,
    상기 제 1 전극층은, 상기 케이스의 내부로부터 외부로 통하는 제 1 도통 경로와 전기적으로 접속되어 있으며,
    상기 제 2 전극층은, 상기 도전판을 개재하여 상기 케이스의 내부로부터 외부로 통하는 제 2 도통 경로와 전기적으로 접속되어 있으며,
    상기 도전판은, 상기 발전 요소에 대향하는 평면부와, 상기 평면부로부터 솟아올라서 상기 발전 요소를 상기 오목형 용기의 바닥부 방향으로 가압하는 스프링부를 포함하며, 평면에서 보았을 때에 상기 발전 요소보다도 직경 방향의 외방에 있어서 상기 오목형 용기의 측벽부에 계지되어 있으며,
    상기 도전판과 상기 덮개재의 사이에는 극간이 형성되어 있는, 전기 화학 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스프링부는, 상기 평면부에 외팔보 지지되고, 또한, 상기 발전 요소를 상기 오목형 용기의 바닥부 방향으로 가압하는 스프링편을 가지는, 전기 화학 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전판은, 상기 평면부로부터 솟아올라서 상기 발전 요소를 상기 오목형 용기의 바닥부 방향으로 가압하는 복수의 스프링부를 가지는, 전기 화학 소자.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 스프링부는 각각, 상기 평면부에 외팔보 지지되고, 또한, 상기 발전 요소를 상기 오목형 용기의 바닥부 방향으로 가압하는 스프링편을 가지는, 전기 화학 소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 스프링부에 있어서의 스프링편은 각각, 평면에서 보았을 때에 선 대칭 또는 점 대칭이 되도록 배치되어 있는, 전기 화학 소자.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 스프링부에 있어서의 스프링편은 각각, 평면에서 보았을 때에 방사상으로 배치되어 있는, 전기 화학 소자.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 스프링편은, 상기 평면부에 외팔보 지지되어 있는 폭이 상기 선단부의 폭보다도 넓어지도록 형성되어 있는, 전기 화학 소자.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 스프링편은, 상기 선단부의 폭이 상기 평면부에 외팔보 지지되어 있는 폭보다도 넓어지도록 형성되어 있는, 전기 화학 소자.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 스프링편은, 접시 스프링인, 전기 화학 소자.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 스프링편의 선단부는, 상기 발전 요소와는 반대 방향으로 절곡되어 있는, 전기 화학 소자.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발전 요소는, 상기 제 2 전극층의 표면에 추가로 다공질 금속층을 가지는, 전기 화학 소자.
  12. 바닥부 및 측벽부를 가지는 오목형 용기와 상기 오목형 용기의 개구를 덮는 덮개재를 가지는 케이스와,
    상기 케이스 내에 봉지되며, 상기 바닥부측에 배치된 제 1 전극 단자 및 상기 덮개재측에 배치된 제 2 전극 단자를 포함하는 외장재와, 상기 외장재의 내부에 봉입되며, 제 1 전극층과 제 2 전극층과 상기 제 1 전극층 및 상기 제 2 전극층의 사이에 배치된 격리층을 포함하는 발전 요소를 가지는 편평형 소자와,
    상기 편평형 소자와 상기 덮개재의 사이에 배치된 도전판을 구비하고,
    상기 제 1 전극 단자는, 상기 케이스의 내부로부터 외부로 통하는 제 1 도통 경로와 전기적으로 접속되어 있으며,
    상기 제 2 전극 단자는, 상기 도전판을 개재하여 상기 케이스의 내부로부터 외부로 통하는 제 2 도통 경로와 전기적으로 접속되어 있으며,
    상기 도전판은, 상기 편평형 소자에 대향하는 평면부와, 상기 평면부로부터 솟아올라서 상기 편평형 소자를 상기 오목형 용기의 바닥부 방향으로 가압하는 스프링부를 포함하며, 평면에서 보았을 때에 상기 편평형 소자보다도 직경 방향의 외방에 있어서 상기 오목형 용기의 측벽부에 계지되어 있으며,
    상기 도전판과 상기 덮개재의 사이에는 극간이 형성되어 있는, 전기 화학 소자.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 스프링부는, 상기 평면부에 외팔보 지지되고, 또한, 상기 편평형 소자를 상기 오목형 용기의 바닥부 방향으로 가압하는 스프링편을 가지는, 전기 화학 소자.
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