WO2005055259A1 - コイン形蓄電セル - Google Patents

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WO2005055259A1
WO2005055259A1 PCT/JP2004/017960 JP2004017960W WO2005055259A1 WO 2005055259 A1 WO2005055259 A1 WO 2005055259A1 JP 2004017960 W JP2004017960 W JP 2004017960W WO 2005055259 A1 WO2005055259 A1 WO 2005055259A1
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metal case
coin
ring
storage cell
shaped packing
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PCT/JP2004/017960
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Masayuki Sato
Masashige Ashizaki
Koichi Morikawa
Isamu Nishiyama
Nario Niibo
Masayuki Taniguchi
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

Definitions

  • the present invention relates to a coin-type capacitor, a battery, and the like used for various electronic devices.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional coin-type electric double layer capacitor.
  • a polarizable electrode 88 on the anode (positive electrode) side made of an activated carbon electrode and a polarizable electrode 87 on the cathode (negative electrode) side made of an activated carbon electrode are arranged to face each other with an insulating separator 91 interposed therebetween.
  • the electrodes are formed.
  • the polarizable electrode 88 on the anode side is provided with an anode current collector 90
  • the polarizable electrode 87 on the cathode side is provided with a cathode current collector 89.
  • the pair of polarizable electrodes 87 and 88 and the separator 91 are impregnated with an electrolytic solution 92 and stored in a storage space formed by an upper case 83 serving as a cathode terminal and a lower case 81 serving as an anode terminal.
  • a packing 85 having electrical insulation is arranged between the bent portion 84 formed on the outer peripheral portion of the upper case 83 and the outer peripheral portion of the lower case 81.
  • the knocking 85 wraps the bent portion 84 of the upper case 83 from the outside, and a storage space portion for storing the pair of polarizable electrodes 87, 88. It has a hermetically sealed port.
  • an electrode having a separator interposed between an anode and a cathode is housed in a combined metal container, and its external structure is the same as that of the electric double layer capacitor described above. It has the configuration of
  • the coin-type power storage cell is widely used as a main power supply and a power supply for memory backup of small mobile devices such as mobile phones. It is increasing every year. against this background, it is essential that coin-type storage cells, which are important components of electronic devices, maintain high reliability over a long period of time. [0006] In recent years, with the miniaturization of devices, high integration of electronic components including coin-type power storage cells has been progressing. As a soldering method suitable for this, surface mounting by reflow soldering is becoming mainstream. Reflow soldering is a method of soldering by passing the storage cells mounted on a printed circuit board on which solder is applied, together with the board, through a furnace in a high-temperature atmosphere of 200 ° C or higher.
  • Patent Document 1 discloses that a guide portion is provided around the polarizable electrode on the inner bottom of the lower case 81 so that the polarizable electrodes 87 and 88 are predetermined. A technique is disclosed in which the electrodes are adhered at the positions described above to prevent the electrodes from shifting.
  • Patent Document 2 discloses that the bent portion of the outer peripheral portion of the upper case 83 is flattened, and the width of the flat portion is 75 to 150% of the thickness of the upper case 83. A technique for improving the resistance to liquid leakage by setting the range as described above is disclosed.
  • the conventional electric double-layer capacitor according to Patent Documents 1 and 2 has a problem that the temperature of the organic electrolytic solution is high at the time of lead-free reflow soldering where the soldering temperature reaches 250 ° C or more. As the vapor pressure of the solvent in the upper and lower cases 81 and 83 rises significantly, a gap is created between the inner bottom surface of the lower case 81 and the bottom surface of the packing 85, and the electrolyte leaks to the outside. Then, there is a problem.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-22935
  • Patent Document 2 JP-A-2000-48780
  • a coin-type storage cell includes a pair of polarizable electrodes, an insulating separator interposed between the polarizable electrodes, the polarizable electrode and the cell.
  • An electrolytic solution impregnated in a parator a metal case for accommodating the polarizable electrode, an insulative ring-shaped packing disposed inside the metal case, and the metal case via the ring-shaped packing.
  • an upper lid which is caulked in a crucible, wherein an uneven portion is formed on the inner bottom surface of the metal case.
  • the unevenness is formed on the inner bottom surface of the metal case, and the ring-shaped packing is pressed by the upper lid to make close contact with the inner bottom surface of the metal case on which the unevenness is formed.
  • the upper lid, the ring-shaped packing and the metal case are integrally reinforced.
  • the ring-shaped packing is deformed in accordance with the unevenness, and in order to fill the unevenness, the adhesion between the metal case and the ring-shaped packing is increased, and the airtightness is improved.
  • the coin-type power storage cell according to one embodiment of the present invention has high heat resistance, can prevent leakage of an electrolytic solution or the like, and has stable characteristics over a long period of time.
  • a coin-type power storage cell includes a pair of polarizable electrodes, an insulating separator interposed between the polarizable electrodes, and impregnated in the polarizable electrodes and the separator.
  • a metal case accommodating the polarized electrolyte, the polarizable electrode, an insulating ring-shaped packing disposed inside the metal case, and a force integrally formed with the metal case via the ring-shaped packing.
  • a first annular ridge that is convex toward the metal case and formed on the bottom surface of the ring-shaped packing.
  • the first annular raised portion is formed on the bottom surface of the ring-shaped packing, and the first annular raised portion is formed by pressing the ring-shaped packing with the upper lid.
  • the top cover, ring-shaped packing and metal case are integrally reinforced by bringing the surface and the inner bottom surface of the metal case into close contact.
  • the first annular ridge formed in the ring-shaped packing is crushed, so that the adhesion between the metal case and the ring-shaped packing is increased, and the airtightness is improved.
  • the coin-type power storage cell according to another embodiment of the present invention has high heat resistance, can prevent leakage of the electrolyte or the like, and exhibits stable characteristics over a long period of time.
  • FIG. 1 is a perspective view in which external terminals are connected to a coin-type electric double layer capacitor.
  • FIG. 2 is a partial sectional view showing a configuration of a coin-type electric double-layer capacitor according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a configuration of a coin-type electric double-layer capacitor according to Embodiment 4.
  • FIG. 4 is a temperature profile diagram during reflow soldering.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the life time and the internal resistance of a coin-type electric double-layer capacitor.
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a configuration of a coin-type electric double-layer capacitor according to Embodiment 2.
  • FIG. 7 is a partially enlarged view of a ring-shaped packing used in Embodiment 2.
  • FIG. 8 is a partial sectional view showing a configuration of a coin-type electric double-layer capacitor according to a third embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional coin-type electric double layer capacitor.
  • FIG. 10 is an enlarged view of the vicinity of the annular ridge before the outer peripheral portion of the metal case is reinforced.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a state in which an external terminal is connected to a coin-type electric double-layer capacitor as an example of a coin-type power storage cell according to the present invention.
  • the external appearance of the coin-type electric double-layer capacitor 1 is composed of an upper lid 13 that forms a cathode (negative electrode) and a metal case 11 that forms an anode (positive electrode). The leaked electrolyte and the like do not leak.
  • An external terminal 101 on the cathode side is provided on the outer surface of the upper lid 13.
  • External terminals 102 on the anode side are connected to the outer surface of the metal case 11, respectively.
  • These external terminals 101 and 102 are connected to an electric circuit or the like (not shown) and configured to supply a desired voltage or the like. I have.
  • both of these external terminals 101 and 102 preferably have a substantially triangular shape.
  • the external terminals 101 and 102 have a substantially triangular shape, so that it is possible to perform welding while maintaining a large connection area with the upper lid 13 and the metal case 11.
  • the distance (dimension) between the terminals can be accurately maintained without deformation of 102, and the reliability of welding can be increased.
  • the external terminals 101 and 102 can be accurately connected even to a coin-type power storage cell having a small diameter of 3-5 mm ( ⁇ 3-5).
  • the coin-type electric double-layer capacitor 1 can be fixed stably and the connection area is large. Therefore, the contact resistance with the external terminal can be reduced.
  • the terms “upper” and “lower” mean, for example, that the upper direction in FIG. 1 is “upper”. That is, when viewed from the bottom surface of the metal case 11 in FIG. 1 (the lowest surface in FIG. 1), the upper cover 13 is located on the “upper side”, and conversely, when viewed from the upper cover 13, the bottom surface of the metal case 11 is “the lower side”. "It will be located here.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing the configuration of the coin-type electric double-layer capacitor according to the first embodiment.
  • the coin-type electric double-layer capacitor la has a metal case 11, an upper cover 13, a bent portion of the upper cover 14, a ring-shaped packing (ring packing) 15, a sealing aid 16, a polarizable electrode 17, 18, and a current collector 19, 20. , A separator 21 and an electrolytic solution 22.
  • the metal case 11 corresponds to the lower case of the coin-type electric double layer capacitor la, and constitutes an anode.
  • the upper lid 13 corresponds to the upper case of the coin-type electric double-layer capacitor la and constitutes a cathode.
  • these materials include various stainless steels (SUS), aluminum, and the like, which are preferably those having high electric conductivity and excellent corrosion resistance.
  • SUS stainless steels
  • aluminum aluminum
  • the like which are preferably those having high electric conductivity and excellent corrosion resistance.
  • the term “inner bottom surface” with respect to the upper lid 13 refers to the lower surface in FIG. 2, that is, the inner surface of the upper lid 13 (the side on which the polarizable electrodes 17, 18 and the like are stored).
  • the ring-shaped packing 15 keeps electrical insulation between the metal case 11 forming the anode and the upper lid 13 forming the cathode, and the electrolyte 22 and the like housed inside the coin-shaped electric double layer capacitor la.
  • Any function may be used as long as it has a function of preventing water from flowing out and preventing moisture and the like from entering the inside of the coin-type electric double layer capacitor 1 from the outside.
  • materials having these functions and excellent moldability and curability are polyethylene, polypropylene, polyamide, polyphenylene sulfide, polybutylene, polyimide, liquid crystal polymer, polyetheretherketone, and polyamideimide. Examples of such resins (plastics) are shown.
  • the “bottom surface” of the ring-shaped packing 15 refers to the lower surface in FIG. 2, that is, the surface facing the inner bottom surface of the metal case 11.
  • the seal auxiliary member 16 is disposed on the contact surface between the metal case 11 and the ring-shaped packing 15 as necessary, and has a function of improving the sealing property thereof. Therefore, asphalt pitch, styrene-butadiene rubber, butyl rubber, and the like, which are preferably materials that are easily compatible with metal, are exemplified.
  • the polarizable electrodes 17, 18 are made of, for example, a mixture of activated carbon powder and a binder, a woven fabric of activated carbon fibers, or the like.
  • the current collectors 19 and 20 electrically connect the polarizable electrode 17 and the upper cover 13 and the polarizable electrode 18 and the metal case 11 to keep the current flowing through the polarizable electrodes 17 and 18 (both positive and negative electrodes). It has the function of connecting properly. Therefore, graphite, carbon black, and the like, which are preferably materials having high electric conductivity and being chemically stable, are exemplified.
  • the separator 21 is a sheet-like material that separates the polarizable electrodes 17 and 18 from direct contact, and it is preferable to use a porous insulating material that allows the electrolyte 22 to freely flow.
  • Examples of the material of the separator 21 include olefin resin such as polypropylene, cellulose, and aramide resin.
  • electrolyte solution 22 propylene carbonate as a solvent, Y Buchirorataton, ethylene car
  • a mixture of two or more types is used.
  • electrolyte cation a quaternary ammonium, a quaternary host, a compound having an amidine group, or the like is used.
  • an electrolyte ion anion
  • BF-, PF-, CIO-, CF SO-, or N (CF SO)- is used. That is,
  • LiPF Lithium hexafluorophosphate
  • LiAsF lithium arsenic hexafluoride
  • a solution in which lithium (LiCF 2 SO 4) or the like is dissolved in the above solvent can be used.
  • the anode-side polarizable electrode 18 and the cathode-side polarizable electrode 17 are arranged to face each other with the insulating separator 21 interposed therebetween. A pair of electrodes is formed.
  • current collectors 19 and 20 are applied to the inner surfaces of the metal case 11 and the upper lid 13, respectively, and the metal case 11 and the upper lid 13 are so contacted that the pair of polarizable electrodes 17 and 18 contact the current collectors 19 and 20. It is stored in the space between them.
  • the pair of polarizable electrodes 17 and 18 and the separator 21 are impregnated with an electrolytic solution 22 and stored in a storage space formed by an upper lid 13 serving as a cathode (terminal) and a metal case 11 serving as an anode (terminal). Is done.
  • a ring-shaped packing 15 having electrical insulation is arranged between the bent portion 14 formed inside the metal case 11 and on the outer periphery of the upper lid 13 and the outer periphery of the metal case 11. . Then, by curling the outer peripheral portion 12 of the metal case of the metal case 11, the ring-shaped packing 15 also wraps the bent portion 14 of the upper lid 13 with the outside force, and the airtightness of the storage space for storing the pair of polarizable electrodes 17 and 18. Sealing is done. As described above, the metal case 11 and the upper lid 13 are integrally pressed through the ring-shaped To form an electric double layer capacitor 1.
  • the concavo-convex portion is formed, for example, by performing satin finish processing, or is formed by aligning the center of the ring with the center of the inner bottom surface of the metal case. U, prefer to be.
  • the satin finish is a process by a chemical or physical treatment, and is mainly performed by a blast method meaning sand blast, shot blast, or the like, or by a press machine that presses a mold having predetermined irregularities. And forming many fine irregularities on the surface of the sample.
  • a blast method meaning sand blast, shot blast, or the like
  • a press machine that presses a mold having predetermined irregularities. And forming many fine irregularities on the surface of the sample.
  • the satin force By applying the satin force, the outer peripheral portion 12 of the metal case and the bent portion 14 of the upper cover 13 are pressed from the outside, and when the upper cover 13 and the metal case 11 are integrally formed, the inner bottom surface of the metal case 11 is formed.
  • the ring-shaped packing 15 can be improved in adhesion.
  • the entire inner bottom surface of the metal case 11 is matted, the adhesion to the ring-shaped packing 15 is improved and the adhesion to the current collectors 19 and 20 is also improved. Can be reduced in internal
  • concentric circles By forming concavities and convexities on the inner bottom surface of the metal case 11 and facing the bottom surface of the ring-shaped packing 15 so as to form a plurality of circles having different radiuses!: Around the center C, the concentric circles are formed. A ring is formed. This concentric ring, for example, It is formed by pressing a metal mold having a predetermined annular shape against the inner bottom surface of the metal case 11.
  • the sealing performance can be further improved.
  • a material that is more easily deformable than the ring-shaped packing 15 is selected as the seal auxiliary material 16
  • the unevenness on the bottom surface of the metal case can be effectively filled, so that the metal case 11 and the ring-shaped packing 15 can be used.
  • the airtightness is improved.
  • the inner bottom surface of the metal case 11 is, for example, matted, and the ring-shaped packing 15 is pressed by the upper lid 13 to be in close contact with the inner bottom surface of the metal case 11, thereby obtaining the ring-shaped knocking.
  • Adhesion between 15 and metal case 11 is improved. Therefore, the airtightness of the case composed of the upper lid 13 and the metal case 11 is improved, and the intrusion of external moisture into the coin-type electric double layer capacitor la and the outflow of the electrolytic solution 22 to the outside can be suppressed. Therefore, the coin-type power storage cell 1 according to the embodiment of the present invention has high heat resistance and can prevent leakage of the electrolyte or the like, and exhibits stable characteristics over a long period of time.
  • the pair of polarizable electrodes 17 and 18 dissolve petroleum coatas-based activated carbon powder having an average particle diameter of 5 ⁇ m, and carbon black and carboxymethyl cellulose having an average particle diameter of 0.05 ⁇ m as a conductivity-imparting agent.
  • the water-soluble binder solution (concentration: 50%) thus obtained was mixed in a weight ratio of 10: 2: 1, kneaded well with a kneader, and the kneaded product was formed into pellets. What was dried for hours was used.
  • a pair of polarizable electrodes 17 and 18 was formed by interposing a separator 21 made of aramide resin between these two pellets, and these were impregnated with an electrolytic solution 22.
  • Table 1 shows the composition of this electrolytic solution 22. [Table 1]
  • a ring-shaped packing 15 that also has a polyphenylene sulfide (PPS) force is placed inside the metal case 11, and the outer periphery of the metal case 11 is curled with a SUS top cover 13 covered to form the ring-shaped packing 15.
  • PPS polyphenylene sulfide
  • Example 1 In Example 1 described above, except that the electrolytic solution having the composition shown in Table 2 below was used.
  • Example 1 the same procedure as in Example 1 was carried out except that a sealing auxiliary material 16 having a thickness of 30 m, which also became a petite rubber, was interposed between the metal case 11 and the ring-shaped packing 15. To obtain a coin-type electric double layer capacitor la.
  • the metal case 11 is different from the metal case 11 in that an annular ridge 25 that presses the upper lid 13 and the ring-shaped packing 15a intensively is provided on the outer peripheral portion 12a of the metal case as shown in FIG.
  • the annular ridge (also referred to as a second annular ridge or projection) 25 is formed on the outer peripheral portion 12a of the metal case so as to project toward the ring-shaped packing 15 and is formed in an annular shape over one circumference. Have been.
  • the cross section of the annular raised portion 25 before the outer peripheral portion 12a of the metal case is urged may be, for example, a triangular shape, a rectangular shape (and a polygonal shape of a quadrangle or more) whose bottom surface matches the inner surface of the metal case 11, a trapezoidal shape, Any shape such as a semi-cylindrical shape may be used.
  • the annular protruding portion 25 was formed by extruding the outside of the outer peripheral portion 12a of the metal case to the ring-shaped packing side with a press cap.
  • the annular protrusion 25 may be formed by, for example, integrally providing the metal case 11 with a protrusion.
  • FIG. 10 is an enlarged view of the vicinity of the annular raised portion 25 before caulking the outer peripheral portion 12a of the metal case.
  • the height of the convex portion of the annular raised portion 25 is indicated by a value (H) measured from the inner surface of the metal case 11 (the surface in close contact with the ring-shaped packing 15a).
  • the radius of curvature (R) of the convex portion of the annular ridge 25 is defined by the radius of the circle when the convex portion of the annular ridge 25 is replaced with an approximate circle. I do.
  • the height H of the annular raised portion 25 is preferably in the range of 0.05 to 1. Omm, and more preferably in the range of 0.05 to 0.5 mm. More preferably, it is in the range of 0.05-0.2 mm. In the fourth embodiment, the height H of the annular raised portion 25 is about 0.1 mm as measured from the inner surface of the metal case 11.
  • the radius of curvature R of the annular raised portion 25 is preferably in the range of 0.05-1. Omm, and more preferably in the range of 0.05-0.5mm. More preferably, it is in the range of 0.05-0.2 mm. In the fourth embodiment, the radius of curvature R of the annular raised portion 25 is about 0.1 mm. Thereby, the metal case 11a, the ring-shaped packing 15a, and the lid 13 can be effectively sealed. [0053] Further, it is preferable that the annular protrusion 25 is located above the end of the bent portion 14 of the upper lid 13.
  • a plurality of concentric circular rings having a plurality of circular forces are formed on the inner bottom surface of the metal case 11 in place of the matte force, and the center of the ring and the center of the metal case.
  • a coin-shaped electric double-layer capacitor 1a was obtained in the same manner as in Example 1, except that the concave and convex portions formed so as to match were provided by pressing. Due to the unevenness of the ring, the outflow path of the electrolytic solution 22 is lengthened, and the concave portion of the concentric circular unevenness stores the electrolytic solution 22. As a result, the electrolytic solution 22 flows out of the cell. It works. Regarding the adhesion between the metal case and the ring-shaped packing, the unevenness of the ring improves the adhesion particularly in the direction from the center of the inner bottom surface to the outside, that is, in the radial direction inside the inner bottom surface.
  • a coin-shaped electric double layer capacitor la was obtained in the same manner as in Example 1 except that the inner bottom surface of the metal case 11 was not modified.
  • FIG. 4 is a temperature profile diagram during reflow soldering. As shown in this figure, preheating was performed at 150 ° C for 2 minutes (min) and main heating was performed at 200 ° C or more for 40 seconds (sec). The maximum temperature was 250 ° C, and this temperature was maintained for 5 seconds.
  • the above temperature indicates the surface temperature of the negative electrode case of the coin-type electric double layer capacitors la and lb, that is, the upper lid 13.
  • FIG. 5 shows a case where a rated voltage (3.3V) is applied to the coin-shaped electric double layer capacitors la and lb for 500 hours in an atmosphere of high temperature and high humidity (temperature of 55 ° C and humidity of 95%).
  • Elapsed time (life FIG. 4 is a diagram showing a relationship between time, unit: time (h)) and internal resistance (unit: ⁇ ).
  • the internal resistance is very small immediately after the coin-type electric double-layer capacitor is manufactured, but, for example, external moisture that does not completely seal the metal case 11 It also increases as the liquid 22 deteriorates, and also increases as the position of the polarizable electrodes 17 and 18 and the state of contact with other members change over time.
  • a low internal resistance means that, for example, the state immediately after the production is maintained because the sealing property between the metal case 11 and the upper lid 13 is good, and that the internal resistance is large. This, on the other hand, means that the sealability is not good.
  • the coin-type electric double-layer capacitor of Example 14 according to the present invention has a higher temperature than the coin-type electric double-layer capacitor of Comparative Example 1 according to the prior art. Small change in internal resistance due to high humidity load test. That is, the coin-type electric double-layer capacitor according to the present invention is excellent in the sealing property between the metal case 11 and the upper lid 13 via the ring-shaped packing 15.
  • Table 3 shows the results of the liquid leakage resistance test performed by the reflow soldering and the high-temperature and high-humidity load test described above.
  • Example 1 ⁇ ⁇ 164.3
  • Example 2 o ⁇ 164.3
  • Example 3 ⁇ 1 78.5
  • Example 4 ⁇ ⁇ 184.2
  • Example 5 ⁇ @ 135.0 Comparative example 1 X X 64.3
  • the seal auxiliary member 16 is interposed between the metal case 11 and the ring-shaped packing 15 as in the third embodiment, or in the case where the outer peripheral portion 12a of the metal case is provided as in the fourth embodiment.
  • the annular raised portion 25 is provided, a coin-shaped electric double layer capacitor having particularly excellent sealing properties can be obtained.
  • the coin-type electric double-layer capacitor according to the first embodiment is excellent in reflow heat resistance, liquid leakage resistance, and life characteristics.
  • Table 3 also shows values of the peel strength (unit: g) in addition to the above-described liquid leakage resistance.
  • the peel strength was measured as follows. First, butyl rubber with a thickness of 0.1 mm is applied as a sealing aid to a plastic plate of the same material as a ring-shaped packing that also has polyphenylene sulfide (PPS) strength, and a SUS plate with a matte finish is applied on top. Cover and dry. Subsequently, the SUS plate is peeled off using a push bull gauge, and the peel strength at that time is measured. At this time, the measurement was performed three times in each of Examples and Comparative Examples, and the values shown in Table 3 are the average values thereof.
  • PPS polyphenylene sulfide
  • Example 1 There was no difference in the peel strength between Example 1 and Example 2 because the composition of the electrolyte solution was different.
  • the SUS plate having a matte finish used in Examples 14 to 14 according to the present invention has an adhesive strength as compared with a non-processed SUS plate as in the related art. 2. It turns out that it becomes 5 times or more.
  • the SUS plate having the concentric unevenness used in Example 5 according to the present invention similarly has an adhesive strength increased to about 2.1 times as compared with the related art.
  • the metal case of the coin-type electric double-layer capacitor has a matte finish! /
  • the concentric concavity and convexity increases the adhesive strength with the ring-shaped packing or seal auxiliary material, resulting in more airtightness.
  • the sealing can be performed, and the liquid leakage resistance is improved.
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a configuration of a coin-type electric double-layer capacitor according to Embodiment 2 of the present invention.
  • a pair of polarizable electrodes 17 and 18 have the same configuration as the coin-type electric double layer capacitor la of the first embodiment, but in this embodiment, the inner bottom surface of the metal case l ib is No pear ground power is applied.
  • the ring-shaped packing 15b also has a shape force as shown in FIG. 7 and is an annular ridge (also referred to as a first annular ridge or a projection) that is convex toward the metal case lib. 30 are provided.
  • the annular raised portion 30 provided on the ring-shaped packing 15b is crushed and adhered to the inner bottom surface of the metal case lib. High sealing can be performed.
  • the annular raised portion 30 is formed so as to have, as a center line, an average radius formed by connecting the midpoint between the inner radius and the outer radius of the bottom surface of the ring-shaped packing 15b. This is because, when the annular ridge 30 formed in the ring-shaped packing is crushed, the pressing force is efficiently applied, so that the annular ridge 30 is uniformly deformed, and the close contact between the metal case and the ring-shaped packing is achieved. This is because the airtightness is improved and the airtightness is improved.
  • the height of the annular raised portion 30 is preferably in the range of 0.05 to 1. Omm by measuring the bottom surface force of the ring-shaped packing 15b, and is preferably in the range of 0.05 to 0.5mm. Is more preferable. More preferably, it is in the range of 0.05-0.2 mm. Thereby, when the annular raised portion 30 formed in the ring-shaped knocking is crushed, the metal case lib and the ring-shaped packing 15b can be effectively sealed.
  • the radius of curvature of the annular raised portion 30 is preferably in the range of 0.05-1. Omm. It is more preferable that the force is in the range of 0.05 to 0.5 mm. More preferably, it is in the range of 0.05-0.2 mm. Thereby, the metal case lib and the ring-shaped packing 15b can be effectively sealed.
  • a coin-type electric double layer capacitor lc of the second embodiment was formed using the same material as in the first embodiment.
  • the height of the annular raised portion 30 is about 0.1 mm, and the radius of curvature is about 0.1 mm.
  • reflow soldering was performed on the printed circuit board according to the temperature profile shown in FIG. Inspection of liquid leakage after reflow soldering, and resistance to liquid leakage when the rated voltage (3.3V) is applied for 500 hours in a high-temperature, high-humidity (55 ° C, 95% humidity) atmosphere. A high-temperature and high-humidity load test was performed to confirm the above. As a result, the result of the liquid leakage test was!
  • the coin-type electric double layer capacitor lc of the second embodiment also has excellent reflow heat resistance, liquid leakage resistance, and life characteristics, similarly to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view showing a configuration of a coin-type electric double-layer capacitor according to Embodiment 3 of the present invention.
  • a pair of polarizable electrodes 17, 18 have the same configuration as the coin-type electric double layer capacitor la of the first embodiment, and the ring-shaped packing 15c is the same as that used in the second embodiment. Is the same.
  • the inner bottom surface of the metal case 11c is not coated with a matte liquor.
  • an annular ridge (second annular ridge) 25a for intensively pressing the upper lid 13 and the ring-shaped packing 15c is provided on the outer peripheral portion of the metal case 11c, and a ring is provided on the inner bottom surface of the metal case 11c.
  • annular raised portion (also referred to as a third annular raised portion or a convex annular raised portion) 35 that is convex toward the polarizing electrodes 17 and 18 is provided inside the position where the annular packing 15c is arranged. ing.
  • the annular raised portion 35 By providing the annular raised portion 35, the swelling of the metal case due to an increase in the internal pressure at a high temperature or the like can be concentrated inside the annular raised portion 35, that is, at the center of the coin-shaped power storage cell. Therefore, distortion of the metal case can be reduced. Therefore, a decrease in adhesion between the metal case and the ring-shaped packing can be suppressed.
  • the height of the annular raised portion 35 is also determined by measuring the inner bottom surface force of the metal case 11c. It is preferable that the thickness be in the range of 0.05 mm to 0.5 mm. More preferably, it is in the range of 0.05-0.2 mm. As a result, since the height of the annular raised portion 35 is appropriate, the swelling of the metal case 11c due to an increase in internal pressure at a high temperature or the like can be effectively concentrated on the center portion. It can be kept small.
  • the radius of curvature of the annular raised portion 35 is preferably in the range of 0.05-1. Omm, and more preferably in the range of 0.05-0.5 mm. More preferably, it is in the range of 0.05-0.2 mm.
  • a coin-type electric double layer capacitor lc of the third embodiment was formed using the same material as that of the first embodiment.
  • the height of the annular raised portion 25a is about 0.1 mm, and the radius of curvature thereof is about 0.1 mm.
  • the height of the annular ridge 35 formed by pre-casting is about 0.1 mm, and the radius of curvature thereof is about 0.1 mm.
  • the coin-shaped electric double layer capacitor Id of the third embodiment also has excellent reflow heat resistance, liquid leakage resistance, and life characteristics, similarly to the first and second embodiments. .
  • the inner bottom surface of the metal case 11c is not subjected to matte finish, and the ring-shaped packing 15c has the annular raised portion 30 as shown in FIG. Is used.
  • the embodiment of the present invention is not limited to this, but in the same manner as in the first embodiment, the inner surface of the metal case is coated with a matte finish, and the ring-shaped packing metal case is formed.
  • the contact surface may be flat. In such a case, it is preferable to dispose a seal auxiliary material 16 on the contact surface between the metal case 11 and the ring-shaped packing 15 because these sealing properties can be further improved.
  • a coin-type electric double-layer capacitor was described as an example of a coin-type power storage cell, but the embodiment of the present invention is not limited to this.
  • the present invention can be applied to an electronic device housed in a coin-shaped case that requires heat resistance and airtightness, such as a battery.
  • a thick battery is not used as a button battery and a thin battery is not used as a coin battery, but these are collectively referred to as a button battery.
  • the material of the cathode (polarizable electrode 17) for example, metal lithium, a lithium alloy, a lithium carrier, and the like are exemplified.
  • the lithium alloy include alloys of lithium (Li) and bismuth (Bi), lead (Pb), aluminum (A1), indium (In), and the like.
  • the lithium carrier include those obtained by firing organic polymer compounds such as cellulose and phenol resin, carbonaceous materials such as artificial graphite and natural graphite, lithium titanate, and tin composite oxide. And the like.
  • anode for example, an inorganic compound such as MnO, TiO, etc.
  • the inner bottom surface of the metal case 11 is subjected to the press processing of pressing a mold having a predetermined convexity and convexity to perform a matte finish.
  • the embodiment of the present invention is not limited to this.
  • the blast method the surface roughness can be easily changed by controlling the particle size and material of the abrasive, the pressure at which the abrasive is injected, and the like.
  • the surface roughness of the uneven portion formed on the inner bottom surface of the metal case 11 is to increase the adhesion between the metal case 11 and the ring-shaped packing 15 or the seal auxiliary material 16.
  • a coin-shaped storage cell includes a pair of polarizable electrodes, an insulating separator interposed between the polarizable electrodes, and an electrolytic solution impregnated in the polarizable electrodes and the separator.
  • a metal case accommodating the polarizable electrode; an insulating ring-shaped packing disposed inside the metal case; and an upper lid integrally crimped with the metal case via the ring-shaped packing.
  • An uneven portion is formed on the inner bottom surface of the metal case.
  • the coin-type power storage cell according to the embodiment of the present invention has high heat resistance.
  • it can prevent electrolyte and other liquids from leaking, and exhibits stable characteristics over a long period of time.
  • a coin-type power storage cell is a coin-type power storage cell (1), wherein the uneven portion is formed by performing satin finish processing.
  • a coin-shaped power storage cell is a coin-shaped power storage cell (1), wherein the uneven portion is a concentric circular ring having a plurality of circular forces, and the center of the circular ring and the metal case. It is characterized by being formed so as to coincide with the center of the inner bottom surface.
  • a certain coin-shaped power storage cell is any of coin-shaped power storage cells (1) to (3), wherein the uneven portion is formed only in a portion where the ring-shaped packing faces the metal case. It is characterized by being formed!
  • a coin-shaped power storage cell is a coin-shaped power storage cell (1) or (2), wherein the uneven portion is formed over the entire inner bottom surface of the metal case.
  • the coin-type storage cell is any one of the coin-type storage cells (1) to (5), wherein a seal auxiliary material is interposed between the metal case and the ring-shaped packing.
  • the metal case and the ring-shaped packing are directly pressed and brought into close contact with each other. Therefore, for example, if a material that is more easily deformable than the ring-shaped packing is selected as the seal auxiliary material, the unevenness on the inner bottom surface of the metal case can be effectively filled. The airtightness is improved.
  • a coin-type power storage cell is a coin-type power storage cell (6), wherein the seal auxiliary material is interposed only on a portion of the inner bottom surface that covers the uneven portion.
  • a coin-shaped storage cell includes a pair of polarizable electrodes, an insulating separator interposed between the polarizable electrodes, and an electrolytic solution impregnated in the polarizable electrodes and the separator.
  • a metal case accommodating the polarizable electrode; an insulating ring-shaped packing disposed inside the metal case; and an upper lid integrally crimped with the metal case via the ring-shaped packing.
  • a first annular ridge that is convex toward the metal case is formed on the bottom surface of the ring-shaped packing.
  • the first annular ridge is formed on the bottom surface of the ring-shaped packing, and the first annular ridge is formed by pressing the ring-shaped packing with the upper lid.
  • the top cover, ring-shaped packing and metal case are integrally reinforced by bringing the surface and the inner bottom surface of the metal case into close contact.
  • the first annular ridge formed in the ring-shaped packing is crushed, so that the adhesion between the metal case and the ring-shaped packing is increased, and the airtightness is improved.
  • This can suppress the intrusion of moisture from the external force into the cell and the outflow of the electrolyte out of the cell, so that the coin-type power storage cell according to the embodiment of the present invention has high heat resistance.
  • a coin-shaped power storage cell is a coin-shaped power storage cell (8), wherein the first annular protrusion is a midpoint between an inner radius and an outer radius of a bottom surface of the ring-shaped packing. Are formed so as to have, as a center line, an average radius formed by connecting.
  • a certain coin-shaped power storage cell is any of the coin-shaped power storage cells (1) to (9), and is integrated with an outer peripheral portion of the metal case to face the ring-shaped packing. It is characterized in that a convex second annular ridge is formed.
  • the second annular raised portion is formed on the outer peripheral portion of the metal case, and when the upper lid, the ring-shaped packing and the metal case are integrally caulked, the second circular shape is formed. Since the ring ridge effectively presses the ring-shaped packing, the adhesion between the metal case and the ring-shaped packing and the upper lid is enhanced, and the airtightness is improved.
  • a coin-shaped power storage cell is a coin-shaped power storage cell (10), wherein the second ring-shaped power storage cell is The raised portion is located above the end of the bent portion of the upper lid.
  • the second annular ridge wraps around the end of the bent portion of the upper lid via the ring-shaped packing. Since the metal case is effectively pressed, the metal case and the ring-shaped packing and the upper lid can be effectively sealed.
  • a coin-shaped power storage cell is any one of the coin-shaped power storage cells (1) to (11), and is located inside a position where a ring-shaped packing is arranged on the inner bottom surface of the metal case. It is characterized in that a third annular ridge that is convex toward the polarization electrode is formed.
  • the swelling of the metal case due to an increase in internal pressure at a high temperature or the like can be concentrated inside the third annular protrusion, that is, in the center of the coin-type power storage cell.
  • the distortion of the case can be reduced. Therefore, it is possible to suppress a decrease in adhesion between the metal case and the ring-shaped packing.
  • a coin-type power storage cell is any one of coin-type power storage cells (1) to (12), wherein the outer surface of the upper lid and the metal case can be connected to an external terminal having a substantially triangular shape. It is characterized by the following.
  • the coin-type power storage cell can be stably fixed, and the contact resistance of the external terminal can be improved. Can be reduced.
  • the coin-type power storage cell of the present invention has a sealing property that can withstand an increase in internal pressure during high-temperature reflow, and is used as a main power supply and a memory knock-up power supply for electronic devices that require surface mounting by lead-free reflow soldering. Useful.

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Abstract

 コイン形蓄電セル1は、一対の分極性電極17,18と、該分極性電極の間に介在された絶縁性のセパレータ21と、前記分極性電極17,18及びセパレータ21に含浸された電解液22と、前記分極性電極17,18を収納する金属ケース11と、前記金属ケースの内部に配置された絶縁性のリング状パッキング15と、前記リング状パッキング15を介して前記金属ケース11と一体的にかしめられた上蓋13と、を備えて構成されるコイン形蓄電セルであって、前記金属ケース11の内底面に凹凸部が形成されている。

Description

明 細 書
コイン形蓄電セル
技術分野
[0001] 本発明は、各種電子機器に使用されるコイン形のコンデンサや電池等に関するも のである。
背景技術
[0002] コイン形蓄電セルには電気二重層コンデンサやボタン電池等がある。図 9は従来の コイン形電気二重層コンデンサの構成を示す断面図である。同図において、活性炭 電極からなる陽極 (正極)側の分極性電極 88と、活性炭電極からなる陰極 (負極)側 の分極性電極 87とが絶縁性のセパレータ 91を介して対向配置し、一対の電極を形 成している。また、陽極側の分極性電極 88には陽極集電体 90が、陰極側の分極性 電極 87には陰極集電体 89がそれぞれ設けられている。
[0003] これら一対の分極性電極 87, 88及びセパレータ 91に電解液 92を含浸させ、陰極 端子となる上ケース 83と陽極端子となる下ケース 81とで構成される収納空間部に収 納する。このとき、上ケース 83の外周部に形成した折り曲げ部 84と下ケース 81の外 周部との間に電気絶縁性を有するパッキング 85を配置する。そして、下ケース 81の 外周部の先端部 82をカーリングすることにより、ノ ッキング 85で上ケース 83の折り曲 げ部 84を外側から包み込み、一対の分極性電極 87, 88を収納する収納空間部の 気密封口を行っている。
[0004] また、ボタン電池においても、陽極と陰極との間にセパレータを介した電極が 2つ合 わせの金属容器内に収容されており、その外観構造は上述した電気二重層コンデン サと同様の構成を有して 、る。
[0005] このコイン形蓄電セルは、携帯電話をはじめとする小型携帯機器の主電源及びメモ リバックアップ用電源として幅広く利用されており、その需要は、電子機器の小型化 の流れに乗って、年々増加傾向にある。このような時代背景を踏まえ、電子機器の重 要な構成要素であるコイン形蓄電セルは、長期にわたつて高 、信頼性を確保するこ とが不可欠である。 [0006] また、近年、機器の小型化に伴 、、コイン形蓄電セルを含む電子部品の高集積ィ匕 が進んでいる。これに適したノヽンダ付け方法として、リフローハンダ付けによる面実装 が主流となってきている。リフローハンダ付けとは、ハンダの塗布されたプリント基板に 載置した蓄電セルを基板ごと 200°C以上の高温雰囲気の炉内を通過させ、ハンダ付 けを行う方法である。さらに最近は、環境問題を考慮したノヽンダの鉛フリー化の進行 に伴い、鉛系ハンダよりも融点が 20°C程度高い錫系のハンダによるリフローハンダ付 けが行われるようになってきている。そのため、基板に搭載される電子部品に対して も、より高 、耐熱性及びリフロー後の長寿命化が求められるようになってきて 、る。
[0007] 前述の高!ヽ信頼性を確保する方法として、例えば、特許文献 1には、下ケース 81 内底部の分極性電極周囲にガイド部を設けることにより、分極性電極 87, 88を所定 の位置に接着し、それにより電極のずれを防止するという技術が開示されている。
[0008] また、上記以外にも、コイン形蓄電セルの耐漏液性の向上は品質上重要な課題で あり、この電解液の漏液は、蓄電セルの特性劣化の要因となるば力りでなぐ周辺回 路及び機器の故障を引き起こす可能性もある。
[0009] この耐漏液性の向上に対しては、例えば、特許文献 2に、上ケース 83の外周部折り 曲げ部分を平坦にし、その平坦部の幅を上ケース 83の厚みの 75— 150%の範囲に することにより、耐漏液性を向上させる技術が開示されている。
[0010] し力しながら、特許文献 1又は 2に係る従来の電気二重層コンデンサは、ハンダ付 け温度が 250°Cもしくはそれ以上に達する鉛フリーのリフローハンダ付け時に、高温 のため有機電解液の溶媒の蒸気圧が高まり、上下ケース 81, 83内の内圧が著しく上 昇することにより、下ケース 81の内底面とパッキング 85の底面との間に隙間が生じ、 電解液が外部に漏液すると 、う課題を有して 、る。
特許文献 1:特開 2003— 22935号公報
特許文献 2:特開 2000— 48780号公報
発明の開示
[0011] 本発明は、このような従来の課題を解決し、耐熱性が高ぐかつ電解液等の漏液を 防ぐことが可能であり、長期間に亘つて安定した特性を示すコイン形蓄電セルを提供 することを目的とする。 [0012] この目的のために本発明の一態様に係るコイン形蓄電セルは、一対の分極性電極 と、該分極性電極の間に介在された絶縁性のセパレータと、前記分極性電極及びセ パレータに含浸された電解液と、前記分極性電極を収納する金属ケースと、前記金 属ケースの内部に配置された絶縁性のリング状パッキングと、前記リング状パッキング を介して前記金属ケースと一体的にかしめられた上蓋と、を備え、前記金属ケースの 内底面に凹凸部が形成されていることを特徴とする。
[0013] この態様によれば、金属ケースの内底面に凹凸部が形成されており、リング状パッ キングを上蓋で押圧して当該凹凸部が形成された金属ケースの内底面に密着させる ことにより、上蓋、リング状パッキング及び金属ケースを一体的に力しめている。その ため、リング状パッキングが凹凸に合わせて変形し、凹凸を埋めるために、金属ケー スとリング状パッキングとの密着性が高まり、かつ気密性が向上する。これにより、本 発明の一態様に係るコイン形蓄電セルは、耐熱性が高ぐかつ電解液等の漏液を防 ぐことが可能であり、長期間に亘つて安定した特性を示す。
[0014] また、本発明の他の態様に係るコイン形蓄電セルは、一対の分極性電極と、該分 極性電極の間に介在された絶縁性のセパレータと、前記分極性電極及びセパレータ に含浸された電解液と、前記分極性電極を収納する金属ケースと、前記金属ケース の内部に配置された絶縁性のリング状パッキングと、前記リング状パッキングを介して 前記金属ケースと一体的に力しめられた上蓋と、を備え、前記リング状パッキングの 底面に、前記金属ケースに向力つて凸である第 1の円環隆起部が形成されていること を特徴とする。
[0015] この態様によれば、リング状パッキングの底面に第 1の円環隆起部が形成されてお り、リング状パッキングを上蓋で押圧して当該第 1の円環隆起部が形成された面と金 属ケースの内底面とを密着させることにより、上蓋、リング状パッキング及び金属ケー スを一体的に力しめている。その際、リング状パッキングに形成された第 1の円環隆 起部が押しつぶされるために、金属ケースとリング状パッキングとの密着性が高まり、 かつ気密性が向上する。これにより、本発明の他の態様に係るコイン形蓄電セルは、 耐熱性が高ぐかつ電解液等の漏液を防ぐことが可能であり、長期間に亘つて安定し た特性を示す。 [0016] 本発明の目的、特徴、局面、及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによつ て、より明白となる。
図面の簡単な説明
[0017] [図 1]図 1はコイン形電気二重層コンデンサに外部端子を接続した斜視図である。
[図 2]図 2は実施の形態 1によるコイン形電気二重層コンデンサの構成を示す部分断 面図である。
[図 3]図 3は実施例 4によるコイン形電気二重層コンデンサの構成を示す部分断面図 である。
[図 4]図 4はリフローハンダ付け時の温度プロファイル図である。
[図 5]図 5はコイン形電気二重層コンデンサのライフ時間と内部抵抗との関係を示す 図である。
[図 6]図 6は実施の形態 2によるコイン形電気二重層コンデンサの構成を示す部分断 面図である。
[図 7]図 7は実施の形態 2で用いたリング状パッキングの部分拡大図である。
[図 8]図 8は実施の形態 3によるコイン形電気二重層コンデンサの構成を示す部分断 面図である。
[図 9]図 9は従来のコイン形電気二重層コンデンサの構成を示す断面図である。
[図 10]図 10は金属ケースの外周部を力しめる前の円環隆起部の近傍を拡大した図 である。
発明を実施するための最良の形態
[0018] 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、各 図において同一の符号を付した構成は同様の構成であることを示し、その詳しい説 明を省略する。
[0019] 図 1は、本発明に係るコイン形蓄電セルの一例としてのコイン形電気二重層コンデ ンサに外部端子を接続した状態を示す斜視図である。コイン形電気二重層コンデン サ 1の外観は、陰極 (負極)を構成する上蓋 13と陽極 (正極)を構成する金属ケース 1 1とから成り、これらが密着させられていることにより、内部に収納された電解液等が 漏液しない構成となっている。そして、上蓋 13の外面には陰極側の外部端子 101が 、金属ケース 11の外面には陽極側の外部端子 102がそれぞれ接続され、これら外 部端子 101, 102は図略の電気回路等に接続され、所望の電圧等を供給するよう〖こ 構成されている。
[0020] ここで、図 1に示したように、これら外部端子 101, 102は共に略三角形状を有して いることが好ましい。これは、外部端子 101, 102が略三角形状を有していることによ り、上蓋 13及び金属ケース 11との接続面積を広く保ったままで溶接することが可能と なるため、外部端子 101 , 102が変形することなく端子間距離 (寸法)を精度良く維持 することができ、溶接の信頼性を高くすることができるからである。その結果、例えば、 直径が 3— 5mm ( φ 3-5)と小さいコイン形蓄電セルであっても、精度良く外部端子 101, 102を接続することができる。つまり、外部端子 101, 102の略三角形状を有す る面を上蓋 13及び金属ケース 11に取り付けた構成とすることにより、コイン形電気二 重層コンデンサ 1を安定に固定でき、かつ接続面積が広いため外部端子との接触抵 抗を低減することができる。
[0021] 以下、本発明に係るコイン形蓄電セルの一例としてのコイン形電気二重層コンデン サ 1の構成について、詳細に説明する。また、本明細書において、「上側」、「下側」と いうときは、例えば、図 1における上方向が「上側」である。つまり図 1における金属ケ ース 11の底面(図 1における最も下の面)から見ると上蓋 13は「上側」に位置し、反対 に、上蓋 13から見ると金属ケース 11の底面は「下側」〖こ位置することになる。
[0022] [実施の形態 1]
図 2は本実施の形態 1によるコイン形電気二重層コンデンサの構成を示した部分断 面図である。コイン形電気二重層コンデンサ laは、金属ケース 11、上蓋 13、その上 蓋の折り曲げ部 14、リング状パッキング (リングパッキン) 15、シール補助材 16、分極 性電極 17, 18、集電材 19, 20、セパレータ 21及び電解液 22を備えて構成される。
[0023] 金属ケース 11は、コイン形電気二重層コンデンサ laの下ケースに相当し、陽極を 構成するものである。また、上蓋 13は、コイン形電気二重層コンデンサ laの上ケース に相当し、陰極を構成するものである。これらの材質としては、電気伝導性が高ぐ耐 蝕性に優れるものが好ましぐ種々のステンレス (SUS)やアルミニウム等が例示され る。以下、本明細書において、金属ケース 11に対して「内底面」というときは、図 2に おける上側の面、つまり金属ケース 11の内側(分極性電極 17, 18等が収納される側 )の底面を指すものとする。同様に、上蓋 13に対して「内底面」というときは、図 2にお ける下側の面、つまり上蓋 13の内側(分極性電極 17, 18等が収納される側)の面を 指すものとする。
[0024] リング状パッキング 15は、陽極を構成する金属ケース 11と陰極を構成する上蓋 13 との電気的な絶縁を保ち、コイン形電気二重層コンデンサ laの内部に収納されてい る電解液 22等が外部に流出することを防ぎ、かつ外部より水分等がコイン形電気二 重層コンデンサ 1の内部へ侵入することを防ぐ機能を有するものであればよい。例え ば、これらの機能を有し、成形性及びカ卩ェ性に優れた材料として、ポリエチレン、ポリ プロピレン、ポリアミド、ポリフエ-レンサルファイド、ポリブチレン、ポリイミド、液晶ポリ マー、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミドイミド等の樹脂(プラスチック)が例示さ れる。また、本明細書において、リング状パッキング 15に対して「底面」というときは、 図 2における下側の面、つまり金属ケース 11の内底面と対向する面を指すものとする
[0025] シール補助材 16は、必要に応じて金属ケース 11とリング状パッキング 15との接触 面に配置され、これらの封口性を高める機能を有する。そのため、金属と馴染みやす い材質であることが好ましぐアスファルトピッチ、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム 等が例示される。分極性電極 17, 18は、例えば、活性炭粉末を結着材 (バインダ)と 混練したものや活性炭素繊維の織布等により構成される。
[0026] 集電材 19, 20は、分極性電極 17, 18 (正負の両極)に電流を流し続けるために、 分極性電極 17と上蓋 13、及び分極性電極 18と金属ケース 11とをそれぞれ電気的 に接続する機能を有する。そのため、電気伝導度が高ぐかつ化学的に安定な材料 であることが好ましぐ黒鉛、カーボンブラック等が例示される。
[0027] セパレータ 21は、分極性電極 17, 18が直接接触しないように隔てるシート状の材 料であり、電解液 22が自由に行き来できるような多孔性の絶縁材料を用いることが好 ましい。このセパレータ 21の材質としては、ポリプロピレン等のォレフィン系榭脂、セ ルロース、ァラミド榭脂等が例示される。
[0028] 電解液 22は、溶媒としてプロピレンカーボネート、 Ύ ブチロラタトン、エチレンカー ボネート、スルホラン、ァセトニトリル、ジメチルカーボネート、ジェチルカーボネート又 はメチルェチルカーボネート、 1, 2—ジメトキシメタン、 1, 3—ジメトキシプロパン、ジメ チルエーテル、テトラヒドロフラン、 2—メチルテトラヒドロフラン等カゝら選ばれる 1種類も しくは 2種類以上の混合物が用いられる。
[0029] また、電解質カチオン(陽イオン)としては、第四級アンモ-ゥム、第四級ホスト-ゥ ム、アミジン基を有する化合物等が使用され、一方、電解質ァ-オン (陰イオン)とし ては、 BF―、 PF―、 CIO―、 CF SO―、又は N (CF SO )—等が用いられる。つまり、
4 6 4 3 3 3 2 2
電解質として、六フッ化リン酸リチウム (LiPF )、六フッ化砒素リチウム (LiAsF )、過
6 6 塩素酸リチウム(LiClO )、ホウフッ化リチウム(LiBF )、トリフルォロメタンスルホン酸
4 4
リチウム (LiCF SO )等を上記溶媒に溶解させたものを用いることができる。
3 3
[0030] この中でも、溶媒としてプロピレンカーボネート又はスルホランを用いるのが好ましく 、これらを用いることで耐電圧の高い電気二重層コンデンサが得られる。また、電解 質にイミダゾリゥムを有する化合物の第四級塩を用いることにより、封口体の封口性 能を低下させる水酸ィ匕物イオンの生成を抑制できる。
[0031] 上記のような構成要素を備えるコイン形電気二重層コンデンサ laにおいては、陽極 側の分極性電極 18と陰極側の分極性電極 17とが絶縁性のセパレータ 21を介して 対向配置し、一対の電極を形成している。また、金属ケース 11と上蓋 13の内面側に 集電材 19, 20がそれぞれ塗布され、一対の分極性電極 17, 18が当該集電材 19, 2 0と接触するように金属ケース 11と上蓋 13との間の空間部に収納されている。そして 、これら一対の分極性電極 17, 18及びセパレータ 21は電解液 22を含浸し、陰極( 端子)となる上蓋 13と陽極 (端子)となる金属ケース 11とで構成される収納空間部に 収納される。
[0032] このとき、金属ケース 11の内部であり、かつ上蓋 13の外周部に形成した折り曲げ部 14と金属ケース 11の外周部との間に電気絶縁性を有するリング状パッキング 15を配 置する。そして、金属ケース 11の金属ケースの外周部 12をカーリングすることにより、 リング状パッキング 15で上蓋 13の折り曲げ部 14を外側力も包み込み、一対の分極 性電極 17, 18を収納する収納空間部の気密封口を行っている。以上のように、金属 ケース 11及び上蓋 13をリング状パッキング 15を介して一体的に力しめることで、コィ ン形電気二重層コンデンサ 1を形成する。
[0033] このとき、金属ケース 11の内底面のリング状パッキング 15と対向する面に凹凸部を 形成することが好ましい。凹凸部は、例えば、梨地加工を施すことにより形成するか、 あるいは複数の円力らなる同心円状の円環力 当該円環の中心と前記金属ケースの 内底面の中心とを一致させて形成されて 、ることが好ま U、。
[0034] 梨地加工とは、化学的又は物理的処理による加工であって、主にサンドブラストや ショットブラスト等を意味するブラスト法によって、又は、所定の凹凸を有する金型を押 圧するプレスカ卩ェによって、試料の表面に多数の微細な凹凸を形成するものである。 梨地力卩ェを施すことにより、金属ケースの外周部 12及び上蓋 13の折り曲げ部 14が 外側から押圧され、上蓋 13と金属ケース 11とが一体ィ匕される際に、金属ケース 11の 内底面とリング状パッキング 15との密着性を高めることができる。また、金属ケース 11 の内底面全体を梨地力卩ェすることにより、リング状パッキング 15との密着性を高める と共に、集電材 19, 20との接着力も向上するので、コイン形電気二重層コンデンサ 1 の内部抵抗を低減することができる。
[0035] また、梨地力卩ェにより形成された凹凸部の表面粗さ (Ra)は、 1. 0-4. O /z mの範 囲であることが好ましぐ Ra= l. 5-3. 0 mの範囲であることがより好ましい。さらに は、 Ra= l. 5-2. 5 mの範囲であることがより好ましい。これにより、リング状パツキ ング 15が凹凸に合わせて変形する際に、梨地加工による表面粗さが適度であるため に、有効に凹凸を埋めることができ、金属ケースとリング状パッキングとの密着性が高 まり、かつ気密性が向上する。
[0036] それとは異なり、金属ケース 11の内底面に、複数の円力もなる同心円状の円環を、 当該円環の中心と金属ケース 11の内底面の中心とを一致させて形成した場合、金 属ケースとリング状パッキングとに関しては、特に内底面の中心力も外側に向力 方 向、つまり内底面内での動径方向の密着性が向上する。ここで、図 2に示したように、 金属ケース 11の内底面の中心を Cとすると、同心円状の円環の中心も Cと一致して いる。そして、金属ケース 11の内底面であって、リング状パッキング 15の底面と対向 する部分において、 Cを中心として半径!:が異なる複数の円を形成するように凹凸を 設けることにより、同心円状の円環は形成される。この同心円状の円環は、例えば、 所定の円環を有する金型を金属ケース 11の内底面に押圧するプレス加ェにより形 成される。
[0037] さらに、金属ケース 11とリング状パッキング 15との接触面に金属と馴染みやすいシ ール補助材 16を配置することにより、さらに封口性を高めることができる。例えば、シ ール補助材 16としてリング状パッキング 15より変形しやすい材質のものを選べば、金 属ケース内底面の凹凸を有効に埋めることができるので、金属ケース 11とリング状パ ッキング 15との密着性が高まり、かつ気密性が向上する。このようにシール補助材 16 を配置する場合にも、梨地加工により形成された凹凸部の表面粗さ (Ra)は、 1. 0— 4. O /z mの範囲であることが好ましぐ Ra= l. 5— 3. 0 mの範囲であることがより 好ましい。さらには、 Ra= l. 5-2. 5 mの範囲であることがより好ましい。
[0038] このように金属ケース 11の内底面が、例えば梨地力卩ェされ、かつリング状パッキン グ 15を上蓋 13で押圧して金属ケース 11の内底面に密着させることにより、リング状 ノ ッキング 15と金属ケース 11との密着性が高まる。そのため、上蓋 13と金属ケース 1 1とで構成されるケースの気密性が向上し、コイン形電気二重層コンデンサ la内部へ の外部水分の侵入及び電解液 22の外部への流出を抑制することができるので、本 発明の実施の形態に係るコイン形蓄電セル 1は、耐熱性が高ぐかつ電解液等の漏 液を防ぐことが可能であり、長期間に亘つて安定した特性を示す。
[0039] 以下、コイン形電気二重層コンデンサ laの具体的な実施例を挙げ、それらの特性 について説明する。
実施例 1
[0040] 一対の分極性電極 17, 18としては、平均粒径 5 μ mの石油コータス系活性炭粉末 、導電性付与剤として平均粒径 0. 05 μ mのカーボンブラック、カルボキシメチルセ ルロースを溶解した水溶性バインダ溶液 (濃度: 50%)を 10: 2: 1の重量比に混合し て混練機で充分に混練し、この混練品をペレットに成形した後、 100°Cの大気中で 1 時間乾燥したものを用いた。
[0041] 次に、これら 2枚のペレットの間にァラミド榭脂からなるセパレータ 21を介在させて、 一対の分極性電極 17, 18を構成し、これらに電解液 22を含浸させた。この電解液 2 2の組成を表 1に示す。 [0042] [表 1]
Figure imgf000012_0001
[0043] 次に、 SUS製の金属ケース 11の内底面に表面粗さ Ra = 2. O /z mの凹凸を有する 金型を押圧し、金属ケース 11の内底面を梨地力卩ェする。その結果、金属ケース 11の 内底面に転写された梨地加工による凹凸部の表面粗さも、それと同程度 (Ra= 2. 0 m程度)であった。
[0044] 続いて、金属ケース 11及び上蓋 13の内底面に集電材 19, 20としてカーボンぺー ストを塗布した後、その表面に一対の分極性電極 17, 18を配置する。金属ケース 11 の内側にポリフエ-レンサルファイド(PPS)力もなるリング状パッキング 15を配置し、 SUS製の上蓋 13を被せて金属ケース 11の外周縁部をカーリングすることにより、リン グ状パッキング 15を金属ケース 11の内底面に密着させるとともに、金属ケース 11の 開口部を密封してコイン形電気二重層コンデンサ laを得た。そのサイズは、直径が 6 . 8mm、高さが 1. 4mmである。
実施例 2
[0045] 前述の実施例 1において、電解液を以下の表 2に示す組成のものを用いた以外は
、実施例 1と同様にしてコイン形電気二重層コンデンサ laを得た。
[0046] [表 2]
Figure imgf000012_0002
実施例 3
前述の実施例 1にお 、て、金属ケース 11とリング状パッキング 15との間にプチルゴ ムカもなる厚さ 30 mのシール補助材 16を介在させた以外は、実施例 1と同様にし てコイン形電気二重層コンデンサ laを得た。
実施例 4
[0048] 前述の実施例 1において、金属ケース 11を図 3に示すように、金属ケースの外周部 12aに上蓋 13及びリング状パッキング 15aを集中的に押圧する円環隆起部 25を設 けた以外は、実施例 1と同様にしてコイン形電気二重層コンデンサ lbを得た。この円 環隆起部(第 2の円環隆起部、突起部ともいう。) 25は、金属ケースの外周部 12aに、 リング状パッキング 15に向力つて凸であり、一周に亘り円環状に形成されている。金 属ケースの外周部 12aを力しめる前の円環隆起部 25の断面は、例えば、金属ケース 11の内面に底面を一致させる三角形状、四角形状 (及び四角形以上の多角形状)、 台形状、半円筒状等のいずれであっても構わない。
[0049] 実施例 4においては、この円環隆起部 25を、プレスカ卩ェにより金属ケースの外周部 12aの外側をリング状パッキング側に押し出すことで形成した。これ以外にも、円環隆 起部 25は、例えば、金属ケース 11に一体的に凸部を設けることにより形成してもよい
[0050] 図 10は、金属ケースの外周部 12aをかしめる前の円環隆起部 25の近傍を拡大し た図である。この図に示したように、円環隆起部 25の凸部の高さは、金属ケース 11の 内面 (リング状パッキング 15aと密着する面)から測った値 (H)で示す。また、円環隆 起部 25の凸部の曲率半径 (R)は、図に示したように、円環隆起部 25の凸部を近似 的な円で置き換えた場合の当該円の半径で定義する。
[0051] この円環隆起部 25の高さ Hは、 0. 05—1. Ommの範囲であることが好ましぐ 0. 0 5—0. 5mmの範囲であることがより好ましい。さらには、 0. 05—0. 2mmの範囲であ ることがより好ましい。この実施例 4においては、円環隆起部 25の高さ Hは、金属ケー ス 11の内面から測って約 0. 1mmである。
[0052] また、円環隆起部 25の曲率半径 Rは、 0. 05-1. Ommの範囲であることが好まし く、 0. 05— 0. 5mmの範囲であること力より好ましい。さらには、 0. 05—0. 2mmの 範囲であることがより好ましい。この実施例 4においては、円環隆起部 25の曲率半径 Rは、約 0. 1mmである。これにより、金属ケース 11aとリング状パッキング 15a及び上 蓋 13との封口を有効に行うことができる。 [0053] また、円環隆起部 25は、上蓋 13の折り曲げ部 14の端部よりも上側に位置すること が好ましい。これは、上蓋 13、リング状パッキング 15a及び金属ケース 11aを一体的 にかしめる際、円環隆起部 25がリング状パッキング 15aを介して上蓋 13の折り曲げら れた部分の端部を包み込む形で有効に押圧するので、金属ケース 11aとリング状パ ッキング 15a及び上蓋 13との封口を有効に行うことができる力もである。
実施例 5
[0054] 前述の実施例 1において、金属ケース 11の内底面に、梨地力卩ェの代わりに、複数 の円力 なる同心円状の円環であり、当該円環の中心と前記金属ケースの中心とを 一致させて形成された凹凸部をプレス加工により設けた以外は、実施例 1と同様にし てコイン形電気二重層コンデンサ 1 aを得た。この円環の凹凸により電解液 22の流出 パスが長くなり、同心円状の円環の凹凸の凹部が電解液 22を溜めることになる結果 、電解液 22がセルの外部へ流出しに《なるという効果を奏する。金属ケースとリング 状パッキングとの密着性に関しては、この円環の凹凸により、特に内底面の中心から 外側に向かう方向、つまり内底面内での動径方向の密着性が向上する。
比較例 1
[0055] 前述の実施例 1において、金属ケース 11の内底面をカ卩ェしないものを用いた以外 は、実施例 1と同様にしてコイン形電気二重層コンデンサ laを得た。
[0056] 実施例 1一 5及び比較例 1のコイン形電気二重層コンデンサ la, lbについて、図 1 に示すように外部端子 101, 102を上蓋 13及び金属ケース 11に取り付けた後、当該 外部端子 101, 102をプリント基板にリフローハンダ付けした。その後、高温高湿負 荷試験を行 ヽ、内部抵抗変化及び耐漏液性を確認した。
[0057] 図 4は、リフローハンダ付け時の温度プロファイル図である。この図に示すようにリフ ローは、予備加熱を 150°Cで 2分 (min)間行い、本加熱を 200°C以上で 40秒(sec) 間行った。また、最高温度は 250°Cであり、この温度で 5秒間保持した。ここで、上記 の温度は、コイン形電気二重層コンデンサ la, lbの負極ケース、つまり上蓋 13の表 面温度を示している。
[0058] 図 5は、コイン形電気二重層コンデンサ la, lbに、高温高湿(温度 55°C、湿度 95 %)の雰囲気下で、定格電圧(3. 3V)を 500時間印加した場合の経過時間(ライフ 時間、単位:時間 (h) )と内部抵抗 (単位: Ω )との関係を示す図である。内部抵抗は、 コイン形電気二重層コンデンサが作製された直後は非常に小さい値であるが、例え ば、金属ケース 11と上蓋 13との封口性が完全ではなぐ外部の水分が内部に侵入し 電解液 22が劣化することによつても増加するし、時間の経過に伴って分極性電極 17 , 18等の位置や他の部材との接触状態が変化することによつても増加する。つまり、 内部抵抗が小さいということは、例えば、金属ケース 11と上蓋 13との封口性が良好 であるために作製直後の状態が保たれて 、ることを意味し、内部抵抗が大き 、と 、う ことは、それとは反対に、封口性が良好ではないことを意味する。
[0059] 図 5に示した結果によれば、ライフ時間が 50時間では、いずれの例のコイン形電気 二重層コンデンサの内部抵抗も小さぐその差は僅かである。し力しながら、ライフ時 間が 250時間になると、従来技術による比較例 1のコンデンサの内部抵抗は上昇し 5 00 Ωを越えるが、本発明に係る実施例 1一 5のコンデンサの内部抵抗は、いずれも その半分 (およそ 250 Ω )程度と、抵抗変化は低く抑えられている。さらに時間が経過 して、ライフ時間が 500時間になると、比較例 1のコンデンサの内部抵抗は急激に上 昇し 3600 Ω程度となる力 実施例 1一 4のコンデンサの内部抵抗は 600— 800 Ω程 度と、実施例 5のコンデンサの内部抵抗は 1100 Ω程度と、従来技術によるものに比 ベ数分の 1に留まって!/、る。
[0060] この図 5から明らかなように、本発明に係る実施例 1一 4のコイン形電気二重層コン デンサは、従来技術による比較例 1のコイン形電気二重層コンデンサに比べて、高 温高湿負荷試験による内部抵抗変化が小さい。つまり、本発明に係るコイン形電気 二重層コンデンサは、リング状パッキング 15を介しての金属ケース 11と上蓋 13との 封口性に優れている。
[0061] 次に、上記したリフローハンダ付け、及び高温高湿負荷試験による耐漏液性の検 查結果を表 3に示す。
[0062] [表 3] リフローハンダ付 1¾温 r¾湿負 6式験
剥離強度 (g)
けによる耐漏液性 による耐漏液性
実施例 1 〇 〇 164.3 実施例 2 o 〇 164.3 実施例 3 ◎ 1 78.5 実施例 4 ◎ ◎ 184.2 実施例 5 © @ 135.0 比較例 1 X X 64.3
(© :最良、 〇:良、 X:不良)
[0063] この表 3においては、耐漏液性の結果を記号 (◎、〇、 X )で示した。◎ (最良)は液 漏れが無くほぼ完全に封口されていることを、〇(良)は僅かに液漏れが見られるが 封口性が良好であることを、そして X (不良)は少なからぬ液漏れが見られ封口性が 良好ではないことを意味する。したがって、この表 3から明らかなように、リフローハン ダ付け及び高温高湿負荷試験の 、ずれにお!、ても、本発明に係る実施例 1一 5によ れば、比較例 1のコイン形電気二重層コンデンサに比べて、リング状パッキングから 外部に漏液がほとんどなぐ封口性に優れた、極めて安定したコイン形電気二重層コ ンデンサを得ることができる。
[0064] また、実施例 3のように、金属ケース 11とリング状パッキング 15との間にシール補助 材 16を介在させた場合、あるいは、実施例 4のように、金属ケースの外周部 12aに円 環隆起部 25を設けた場合には、特に封口性に優れたコイン形電気二重層コンデン サが得られる。以上より、実施の形態 1のコイン形電気二重層コンデンサは、リフロー 耐熱性、耐漏液性及び寿命特性に優れて 、る。
[0065] 尚、表 3には、上記の耐漏液性以外に剥離強度(単位: g)の値も示してある。この剥 離強度は、以下のようにして測定した。まず、ポリフエ-レンサルファイド (PPS)力もな るリング状パッキングと同素材のプラスチック板にシール補助材として厚さ 0. 1mmの ブチルゴムを塗布し、その上に梨地力卩ェを施した SUS板を被せて乾燥する。続いて 、プッシュブルゲージを用いて SUS板を引き剥がし、そのときの剥離強度を測定する 。このとき、測定はそれぞれの実施例及び比較例において 3回ずつ行っており、表 3 に記載した値はこれらの平均値である。実施例 1と実施例 2とでは、電解液の組成が 異なるのみであるから、剥離強度の値に差はな 、。 [0066] この表 3に示した結果から、本発明に係る実施例 1一 4で用いた梨地力卩ェした SUS 板は、従来のように加工を施していないものと比較して接着強度が 2. 5倍以上になる ことがわかる。また、本発明に係る実施例 5で用いた同心円状の凹凸を形成した SU S板も同様に、従来と比較して接着強度が 2. 1倍程度に増大することがわかる。つま り、コイン形電気二重層コンデンサの金属ケースに梨地加ェある!/、は同心円状の凹 凸を施すことにより、リング状パッキング又はシール補助材との接着強度が増加し、よ り気密性の高 、封口を行うことができるため、耐漏液性が向上する。
[0067] [実施の形態 2]
図 6は、本発明の実施の形態 2におけるコイン形電気二重層コンデンサの構成を示 した部分断面図である。同図において、一対の分極性電極 17, 18は前述の実施の 形態 1のコイン形電気二重層コンデンサ laと同じ構成であるが、本実施の形態にお いては金属ケース l ibの内底面は梨地力卩ェを施していない。また、リング状パッキン グ 15bは、図 7に示すような形状力もなり、金属ケース l ibに向力つて凸である円環隆 起部 (第 1の円環隆起部、突起部ともいう。) 30が設けられている。そして、金属ケー ス l ibの外周部 12bをカーリングする際に、リング状パッキング 15bに設けた円環隆 起部 30が金属ケース l ibの内底面に押しつぶされて密着されるので、気密性の高 い封口を行うことができる。
[0068] この円環隆起部 30は、リング状パッキング 15bの底面の内半径と外半径との中点を 結んで形成される平均半径を中心線として持つように形成されていることが好ましい 。これは、リング状パッキングに形成された円環隆起部 30が押しつぶされる際に、押 圧する力が効率良くかかるため、円環隆起部 30が均等に変形し、金属ケースとリング 状パッキングとの密着性が高まり、かつ気密性が向上するからである。
[0069] また、円環隆起部 30の高さは、リング状パッキング 15bの底面力も測って、 0. 05— 1. Ommの範囲であることが好ましぐ 0. 05-0. 5mmの範囲であることがより好まし い。さらには、 0. 05-0. 2mmの範囲であることがより好ましい。これにより、リング状 ノ ッキングに形成された円環隆起部 30が押しつぶされた際に、金属ケース l ibとリン グ状パッキング 15bとの封口を有効に行うことができる。
[0070] さらに、円環隆起部 30の曲率半径は、 0. 05-1. Ommの範囲であることが好まし く、 0. 05— 0. 5mmの範囲であること力より好ましい。さらには、 0. 05—0. 2mmの 範囲であることがより好ましい。これにより、金属ケース l ibとリング状パッキング 15bと の封口を有効に行うことができる。
[0071] 続いて、本実施の形態 2のコイン形電気二重層コンデンサ lcを、実施例 1と同じ材 料を用いて構成した。このときの円環隆起部 30の高さは約 0. 1mmであり、曲率半径 は、約 0. 1mmである。そして、図 1に示すように外部端子 101, 102を上蓋 13及び 金属ケース l ibに取り付けた後、図 4に示した温度プロファイルに従ってプリント基板 にリフローハンダ付けを行った。そして、そのリフローハンダ付け後の漏液の検査と、 高温高湿(温度 55°C、湿度 95%)の雰囲気下で、定格電圧(3. 3V)を 500時間印 カロしたときの耐漏液性を確認する高温高湿負荷試験とを行った。その結果、漏液検 查結果は!、ずれの場合も最良(◎)であった。
[0072] これにより、本実施の形態 2のコイン形電気二重層コンデンサ lcもまた、実施の形 態 1と同様に、リフロー耐熱性、耐漏液性及び寿命特性に優れている。
[0073] [実施の形態 3]
図 8は、本発明の実施の形態 3におけるコイン形電気二重層コンデンサの構成を示 した部分断面図である。同図において、一対の分極性電極 17, 18は前述の実施の 形態 1のコイン形電気二重層コンデンサ laと同じ構成であり、また、リング状パッキン グ 15cは実施の形態 2で用いたものと同じである。そして、金属ケース 11cの内底面 は梨地力卩ェを施していない。さらに、金属ケース 11cの外周部には上蓋 13及びリン グ状パッキング 15cを集中的に押圧する円環隆起部 (第 2の円環隆起部) 25aを設け 、かつ金属ケース 11cの内底面にリング状パッキング 15cを配置する位置よりも内側 に、分極電極 17, 18に向力つて凸である円環隆起部 (第 3の円環隆起部、凸状円環 隆起部ともいう。) 35を設けている。
[0074] この円環隆起部 35を設けることにより、高温時等の内圧上昇に伴う金属ケースの膨 れを円環隆起部 35の内側、すなわちコイン形蓄電セルの中心部に集中することがで きるので、金属ケースの歪みを低減できる。そのため、金属ケースとリング状パッキン グとの密着性の低下を抑えることができる。
[0075] また、円環隆起部 35の高さは、金属ケース 11cの内底面力も測って、 0. 05- 1. 0 mmの範囲であることが好ましぐ 0. 05-0. 5mmの範囲であることがより好ましい。 さらには、 0. 05-0. 2mmの範囲であることがより好ましい。これにより、円環隆起部 35の高さが適切であるために、高温時等の内圧上昇に伴う金属ケース 11cの膨れを 中心部に有効に集中することができるので、金属ケース 11cの歪みを小さく抑えるこ とがでさる。
[0076] さらに、円環隆起部 35の曲率半径は、 0. 05-1. Ommの範囲であることが好まし く、 0. 05— 0. 5mmの範囲であること力より好ましい。さらには、 0. 05—0. 2mmの 範囲であることがより好まし 、。
[0077] 続いて、本実施の形態 3のコイン形電気二重層コンデンサ lcを、実施例 1と同じ材 料を用いて構成した。このときの円環隆起部 25aの高さは約 0. 1mmであり、その曲 率半径は約 0. 1mmである。また、プレスカ卩ェにより形成した円環隆起部 35の高さは 約 0. 1mmであり、その曲率半径は約 0. 1mmである。そして、図 1に示すように外部 端子 101, 102を上蓋 13及び金属ケース 11cに取り付けた後、図 4に示した温度プ 口ファイルに従ってプリント基板にリフローハンダ付けを行った。そして、そのリフロー ハンダ付け後の漏液の検査と、高温高湿 (温度 55°C、湿度 95%)の雰囲気下で、定 格電圧 (3. 3V)を 500時間印加したときの耐漏液性を確認する高温高湿負荷試験と を行った。その結果、漏液検査結果はいずれの場合も最良(◎)であった。
[0078] これにより、本実施の形態 3のコイン形電気二重層コンデンサ Idもまた、実施の形 態 1及び実施の形態 2と同様に、リフロー耐熱性、耐漏液性及び寿命特性に優れて いる。
[0079] また、本実施の形態 3においては、金属ケース 11cの内底面は梨地力卩ェを施して おらず、リング状パッキング 15cは図 7に示したように円環隆起部 30を有するものを用 いている。し力しながら、本発明の実施の形態はそれに限定されるものではなぐ実 施の形態 1と同様にして、金属ケースの内底面に梨地力卩ェを施し、リング状パッキン グの金属ケースと接する面は平坦であってもよい。その場合、金属ケース 11とリング 状パッキング 15との接触面にシール補助材 16を配置すると、これらの封口性をより 高めることができるので好まし!/、。
[0080] [その他の実施の形態] (A)上記本発明の実施の形態においては、コイン形蓄電セルの一例として、コイン 形電気二重層コンデンサを取り上げて説明したが、本発明の実施の形態はそれに限 定されるものではなぐボタン電池等のように、耐熱性及び気密性が要求されるコイン 形のケースに収納される電子機器に適用可能である。尚、本明細書においては、厚 い電池をボタン電池、薄い電池をコイン電池のように使い分けることをせず、それらを 総称してボタン電池と!/、う。
[0081] コイン形蓄電セルの一例としてボタン電池を構成する場合には、陰極 (分極性電極 17)の材料として、例えば、金属リチウム、リチウム合金及びリチウムの担持体等が例 示される。リチウム合金としては、リチウム (Li)と、ビスマス (Bi)、鉛 (Pb)、アルミ-ゥ ム (A1)、インジウム (In)等との合金が挙げられる。また、リチウムの担持体としては、 セルロース、フエノール榭脂等の有機高分子化合物等を焼成して得られるものや、人 造黒鉛や天然黒鉛等の炭素質材料、チタン酸リチウム、スズ複合酸化物等の金属酸 化物が挙げられる。
[0082] また、陽極 (分極性電極 18)の材料として、例えば、 MnO、 TiO等の無機化合物
2 2
や、リチウムとマンガン(Mn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル (Ni)等の遷移金属 との複合酸ィ匕物等が挙げられる。
[0083] (B)上記本発明の実施の形態 1においては、金属ケース 11の内底面に、所定の凹 凸を有する金型を押圧するプレス加工により、梨地力卩ェを行っていた。しかしながら、 本発明の実施の形態はそれに限定されるものではなぐ例えば、ブラスト法により金 属ケース 11の内底面に梨地力卩ェを行うことも可能である。ブラスト法では、研磨材の 粒径や材質等、又は研磨材を射出する圧力等を制御することで、表面粗さを容易に 変化させることができる。このブラスト法を用いた場合にも、金属ケース 11の内底面に 形成される凹凸部の表面粗さは、金属ケース 11と、リング状パッキング 15又はシー ル補助材 16との密着力を上げるために、 Raは 1. 0— 4. 0 mの範囲であることが好 ましく、 Ra= l. 5— 3. 0 mの範囲であること力より好ましい。さらには、 Ra= l. 5— 2. 5 mの範囲であることがより好ましい。
[0084] [実施の形態の概要]
本発明の実施の形態の概要を以下に記載する。 [0085] (1)あるコイン形蓄電セルは、一対の分極性電極と、該分極性電極の間に介在され た絶縁性のセパレータと、前記分極性電極及びセパレータに含浸された電解液と、 前記分極性電極を収納する金属ケースと、前記金属ケースの内部に配置された絶縁 性のリング状パッキングと、前記リング状パッキングを介して前記金属ケースと一体的 にかしめられた上蓋と、を備え、前記金属ケースの内底面に凹凸部が形成されてい ることを特徴とする。
[0086] この構成によれば、金属ケースの内底面に凹凸部が形成されており、リング状パッ キングを上蓋で押圧して当該凹凸部が形成された金属ケースの内底面に密着させる ことにより、上蓋、リング状パッキング及び金属ケースを一体的に力しめている。その ため、リング状パッキングが凹凸に合わせて変形し、凹凸を埋めるために、金属ケー スとリング状パッキングとの密着性が高まり、かつ気密性が向上する。これにより、セ ル内への外部力 の水分の侵入及び電解液のセル外部への流出を抑制することが できるので、本発明の実施の形態に係るコイン形蓄電セルは、耐熱性が高ぐかつ電 解液等の漏液を防ぐことが可能であり、長期間に亘つて安定した特性を示す。
[0087] (2)あるコイン形蓄電セルは、コイン形蓄電セル(1)であって、前記凹凸部は、梨地 加工を施すことにより形成されたことを特徴とする。
[0088] この構成によれば、凹凸が梨地力卩ェにより形成されたものであるために、金属ケー スの内底面には多数の微細な凹凸がランダムに形成されている。そのため、リング状 パッキングが凹凸に合わせて変形しやすぐ金属ケースとリング状パッキングとの密着 性が高まり、かつ気密性が向上する。
[0089] (3)あるコイン形蓄電セルは、コイン形蓄電セル(1)であって、前記凹凸部は複数 の円力 なる同心円状の円環であり、当該円環の中心と前記金属ケースの内底面の 中心とを一致させて形成されていることを特徴とする。
[0090] この構成によれば、金属ケースの内底面に同心円状の円環を設けた構成としてい るので、当該円環の凹凸により電解液の流出パスが長くなり、電解液のセル外部へ の流出を抑制することができる。また、金属ケースとリング状パッキングとの密着性に 関しては、特に内底面の中心力 外側に向力う方向、つまり内底面内での動径方向 の密着性が向上する。 [0091] (4)あるコイン形蓄電セルは、コイン形蓄電セル(1)乃至(3)のいずれかであって、 前記凹凸部は、前記リング状パッキングが前記金属ケースと対向する部分のみに形 成されて!/ヽることを特徴とする。
[0092] この構成によれば、リング状パッキングの底面と金属ケースの内底面における凹凸 部との面積が等しいので、有効に金属ケースとリング状パッキングとの密着性を高め ることがでさる。
[0093] (5)あるコイン形蓄電セルは、コイン形蓄電セル(1)又は(2)であって、前記凹凸部 は、前記金属ケースの内底面全面に亘つて形成されていることを特徴とする。
[0094] この構成によれば、金属ケースとリング状パッキングとの密着性が高まるだけでなく 、電極と金属ケース、及び電極と上蓋との密着性も向上するため、コイン形蓄電セル の内部抵抗を小さく抑えることができる。さらに、金属ケースと電解液との接する面の 表面積が増大するために流出パスが長くなり、電解液のセル外部への流出を抑制す ることがでさる。
[0095] (6)あるコイン形蓄電セルは、コイン形蓄電セル(1)乃至(5)のいずれかであって、 前記金属ケースとリング状パッキングとの間にシール補助材を介在させることを特徴 とする。
[0096] この構成によれば、金属ケースとリング状パッキングとを直接押圧して密着させるの ではなぐリング状パッキングとは別の部材であるシール補助材を介在させる。そのた め、例えば、シール補助材としてリング状パッキングより変形しやすい材質のものを選 ベば、金属ケース内底面の凹凸を有効に埋めることができるので、金属ケースとリン グ状パッキングとの密着性が高まり、かつ気密性が向上する。
[0097] (7)あるコイン形蓄電セルは、コイン形蓄電セル(6)であって、前記シール補助材 は、前記内底面上では前記凹凸部を覆う部分にのみ介在していることを特徴とする。
[0098] この構成によれば、シール補助材が電解液と接触することがなくなるので、金属ケ ースとリング状パッキングとの高 、密着性を保ったまま、電解液の劣化を防ぐことがで きる。
[0099] (8)あるコイン形蓄電セルは、一対の分極性電極と、該分極性電極の間に介在され た絶縁性のセパレータと、前記分極性電極及びセパレータに含浸された電解液と、 前記分極性電極を収納する金属ケースと、前記金属ケースの内部に配置された絶縁 性のリング状パッキングと、前記リング状パッキングを介して前記金属ケースと一体的 にかしめられた上蓋と、を備え、前記リング状パッキングの底面に、前記金属ケース に向力つて凸である第 1の円環隆起部が形成されていることを特徴とする。
[0100] この構成によれば、リング状パッキングの底面に第 1の円環隆起部が形成されてお り、リング状パッキングを上蓋で押圧して当該第 1の円環隆起部が形成された面と金 属ケースの内底面とを密着させることにより、上蓋、リング状パッキング及び金属ケー スを一体的に力しめている。その際、リング状パッキングに形成された第 1の円環隆 起部が押しつぶされるために、金属ケースとリング状パッキングとの密着性が高まり、 かつ気密性が向上する。これにより、セル内への外部力もの水分の侵入及び電解液 のセル外部への流出を抑制することができるので、本発明の実施の形態に係るコィ ン形蓄電セルは、耐熱性が高ぐかつ電解液等の漏液を防ぐことが可能であり、長期 間に亘つて安定した特性を示す。
[0101] (9)あるコイン形蓄電セルは、コイン形蓄電セル (8)であって、前記第 1の円環隆起 部は、前記リング状パッキングの底面の内半径と外半径との中点を結んで形成される 平均半径を中心線として持つように形成されていることを特徴とする。
[0102] この構成によれば、リング状パッキングに形成された第 1の円環隆起部が押しつぶ される際に、押圧する力が効率良くかかるため、第 1の円環隆起部は均等に変形す る。そのため、金属ケースとリング状パッキングとの密着性が高まり、かつ気密性が向 上する。
[0103] (10)あるコイン形蓄電セルは、コイン形蓄電セル(1)乃至(9)のいずれかであって 、前記金属ケースの外周部に一体的に、前記リング状パッキングに向力つて凸である 第 2の円環隆起部が形成されて ヽることを特徴とする。
[0104] この構成によれば、金属ケースの外周部に第 2の円環隆起部が形成されており、上 蓋、リング状パッキング及び金属ケースを一体的にかしめる際、当該第 2の円環隆起 部がリング状パッキングを有効に押圧するので、金属ケースとリング状パッキング及び 上蓋の密着性が高まり、かつ気密性が向上する。
[0105] (11)あるコイン形蓄電セルは、コイン形蓄電セル(10)であって、前記第 2の円環隆 起部は、上蓋の折り曲げられた部分の端部よりも上側に位置することを特徴とする。
[0106] この構成によれば、上蓋、リング状パッキング及び金属ケースを一体的に力しめる 際、第 2の円環隆起部がリング状パッキングを介して上蓋の折り曲げられた部分の端 部を包み込む形で有効に押圧するので、金属ケースとリング状パッキング及び上蓋と の封口を有効に行うことができる。
[0107] (12)あるコイン形蓄電セルは、コイン形蓄電セル(1)乃至(11)のいずれかであつ て、前記金属ケースの内底面にリング状パッキングを配置する位置よりも内側に、前 記分極電極に向力つて凸である第 3の円環隆起部が形成されていることを特徴とす る。
[0108] この構成によれば、高温時等の内圧上昇に伴う金属ケースの膨れを第 3の円環隆 起部の内側、すなわちコイン形蓄電セルの中心部に集中することができるので、金属 ケースの歪みを低減できる。そのため、金属ケースとリング状パッキングとの密着性の 低下を抑えることができる。
[0109] (13)あるコイン形蓄電セルは、コイン形蓄電セル(1)乃至(12)のいずれかであつ て、前記上蓋及び金属ケースの外面が略三角形状を有した外部端子と接続可能で あることを特徴とする。
[0110] この構成によれば、外部端子の略三角形状を有する面を上蓋及び金属ケースに取 り付けた構成とすることにより、コイン形蓄電セルを安定に固定でき、かつ外部端子の 接触抵抗を低減することができる。
[0111] 本発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、全ての局面において、例示であ つて、本発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例力 この発明の範囲力 外れることなく想定され得るものと解される。 産業上の利用可能性
[0112] 本発明のコイン形蓄電セルは、高温リフロー時の内圧上昇に耐えうるシール性を有し 、鉛フリーのリフローハンダ付けによる面実装が必要な電子機器の主電源及びメモリ ノ ックアップ電源として有用である。

Claims

請求の範囲
[1] コイン形蓄電セルであって、
一対の分極性電極と、
該分極性電極の間に介在された絶縁性のセパレータと、
前記分極性電極及びセパレータに含浸された電解液と、
前記分極性電極を収納する金属ケースと、
前記金属ケースの内部に配置された絶縁性のリング状パッキングと、
前記リング状パッキングを介して前記金属ケースと一体的に力しめられた上蓋と、を 備え、
前記金属ケースの内底面に凹凸部が形成されていることを特徴とするコイン形蓄電 セル。
[2] 前記凹凸部は、梨地加工を施すことにより形成されたことを特徴とする請求項 1記 載のコイン形蓄電セル。
[3] 前記凹凸部は複数の円力 なる同心円状の円環であり、当該円環の中心と前記金 属ケースの内底面の中心とを一致させて形成されていることを特徴とする請求項 1記 載のコイン形蓄電セル。
[4] 前記凹凸部は、前記リング状パッキングが前記金属ケースと対向する部分のみに 形成されていることを特徴とする請求項 1乃至 3のいずれかに記載のコイン形蓄電セ ル。
[5] 前記凹凸部は、前記金属ケースの内底面全面に亘つて形成されていることを特徴 とする請求項 1又は 2に記載のコイン形蓄電セル。
[6] 前記金属ケースとリング状パッキングとの間にシール補助材を介在させることを特徴 とする請求項 1乃至 5のいずれかに記載のコイン形蓄電セル。
[7] 前記シール補助材は、前記内底面上では前記凹凸部を覆う部分にのみ介在して いることを特徴とする請求項 6記載のコイン形蓄電セル。
[8] コイン形蓄電セルであって、
一対の分極性電極と、
該分極性電極の間に介在された絶縁性のセパレータと、 前記分極性電極及びセパレータに含浸された電解液と、
前記分極性電極を収納する金属ケースと、
前記金属ケースの内部に配置された絶縁性のリング状パッキングと、
前記リング状パッキングを介して前記金属ケースと一体的に力しめられた上蓋と、を 備え、
前記リング状パッキングの底面に、前記金属ケースに向力つて凸である第 1の円環 隆起部が形成されていることを特徴とするコイン形蓄電セル。
[9] 前記第 1の円環隆起部は、前記リング状パッキングの底面の内半径と外半径との中 点を結んで形成される平均半径を中心線として持つように形成されていることを特徴 とする請求項 8記載のコイン形蓄電セル。
[10] 前記金属ケースの外周部に一体的に、前記リング状パッキングに向力つて凸である 第 2の円環隆起部が形成されて 、ることを特徴とする請求項 1乃至 9の 、ずれかに記 載のコイン形蓄電セル。
[11] 前記第 2の円環隆起部は、上蓋の折り曲げられた部分の端部よりも上側に位置す ることを特徴とする請求項 10記載のコイン形蓄電セル。
[12] 前記金属ケースの内底面にリング状パッキングを配置する位置よりも内側に、前記 分極電極に向カゝつて凸である第 3の円環隆起部が形成されていることを特徴とする 請求項 1乃至 11の ヽずれかに記載のコイン形蓄電セル。
[13] 前記上蓋及び金属ケースの外面が略三角形状を有した外部端子と接続可能であ ることを特徴とする請求項 1乃至 12のいずれかに記載のコイン形蓄電セル。
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