WO2022145125A1 - 電気デバイス - Google Patents

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WO2022145125A1
WO2022145125A1 PCT/JP2021/039562 JP2021039562W WO2022145125A1 WO 2022145125 A1 WO2022145125 A1 WO 2022145125A1 JP 2021039562 W JP2021039562 W JP 2021039562W WO 2022145125 A1 WO2022145125 A1 WO 2022145125A1
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current collector
electrical device
battery
solder material
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英一 古賀
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • This disclosure relates to electrical devices.
  • Patent Document 1 discloses a heat blocking mechanism that cuts off an electrical connection between a battery cell terminal and a current collector when the battery cell generates heat. .. Specifically, in this heat cutoff mechanism, the terminal of the lead connecting the terminal of the battery cell and the current collector is soldered to the bottom surface of the exterior on the negative electrode side, which is the terminal of the battery cell, and is equal to or higher than the melting temperature of the solder.
  • Patent Document 2 discloses a battery in which a solder material, which is a low melting point material, is provided between a positive electrode plate and a terminal of a safety element electrically connected to the positive electrode plate. In the battery of Patent Document 2, the solder material melts as the battery temperature rises, so that the electrical connection between the positive electrode plate and the terminal of the safety element is cut off.
  • a solder material which is a low melting point material
  • An electric device equipped with an electric element such as a battery is required to prevent ignition or smoke combustion due to abnormal heat generation of the electric element.
  • conventional electrical devices equipped with the above-mentioned mechanism for dealing with this problem are not sufficiently reliable and have room for improvement.
  • the present disclosure provides an electric device having high reliability.
  • the electrical devices of the present disclosure are An electrical element with a current collector, A lead terminal electrically connected to the current collector, A joint portion containing a conductive resin material and joining the current collector and the lead terminal, and a hot melt portion located between the joint portion and the lead terminal and containing a solder material. To prepare for.
  • the present disclosure provides an electrical device with high reliability.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a battery 1100 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the battery 1200 according to the second embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the joint portion in the battery 1300 according to the third embodiment.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the joint portion in the battery 1300A of the modified example of the battery 1300 according to the third embodiment. It is a figure which shows the schematic structure.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the joint portion in the battery 1400 according to the fourth embodiment. It is a figure which shows the schematic structure.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the joint portion in the battery 1500 according to the fifth embodiment.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose a battery using a technique for suppressing an increase in battery temperature.
  • Patent Document 1 as a heat cutoff mechanism, the terminal of the lead connecting the terminal of the battery cell and the current collector is soldered to the bottom surface of the exterior on the negative electrode side, which is the terminal of the battery cell, and is equal to or higher than the melting temperature of the solder. Disclosed is a mechanism in which the electrical connection between the battery cell and the current collector is cut off when the lead terminal is separated from the battery cell terminal.
  • the all-solid-state battery at such a short distance where heat is easily transferred or directly to the all-solid-state battery, cracks are likely to occur at the interface between the electrode layer and the solid electrolyte in the all-solid-state battery, for example, due to thermal impact.
  • Patent Document 2 discloses a battery in which a solder material, which is a low melting point material, is provided between a positive electrode plate and a terminal of a safety element electrically connected to the positive electrode plate. Specifically, a solder material, which is a low melting point material, is provided between the positive electrode plate of the battery element, the positive electrode terminal connected via the positive electrode current collecting member, and the terminal provided in the safety element. In the battery of Patent Document 2, the solder material melts as the battery temperature rises, so that the electrical connection between the positive electrode plate and the terminal of the safety element is cut off.
  • a solder material which is a low melting point material
  • the present inventor has diligently studied an electric device equipped with an electric element, such as a battery equipped with a battery element, in order to solve the above-mentioned problems of the prior art and further improve the reliability. As a result, the present inventor has completed the electric device of the present disclosure shown below.
  • each figure is not necessarily exactly illustrated.
  • substantially the same configuration is designated by the same reference numerals, and duplicate description is omitted or simplified.
  • the x-axis, y-axis, and z-axis indicate the three axes of the three-dimensional Cartesian coordinate system.
  • the z-axis direction is the thickness direction of the battery, which is an example of an electric device.
  • the "thickness direction” is a direction perpendicular to the surface on which each layer is laminated.
  • planar view means a case where the battery is viewed along the stacking direction in a battery which is an example of an electric device
  • thickness in the present specification means the stacking of the battery and each layer. The length in the direction.
  • inside and “outside” in “inside” and “outside” mean that the center side of the battery is “inside” when the battery is viewed along the stacking direction in a battery which is an example of an electric device. And the peripheral side of the battery is “outside”.
  • up and down in a battery configuration refer to up (ie, vertically up) and down (ie, vertically down) in absolute spatial perception. It does not refer to it, but is used as a term defined by the relative positional relationship based on the stacking order in the stacking configuration.
  • the terms “upper” and “lower” are used not only when the two components are spaced apart from each other and another component exists between the two components, but also when the two components are present. It also applies when the two components are placed in close contact with each other and touch each other.
  • the electric device includes an electric element provided with a current collector, a joint portion, a heat melting portion, and a lead terminal.
  • the lead terminal is electrically connected to the current collector.
  • the joint portion contains a conductive resin material and joins the current collector and the lead terminal.
  • the hot melt portion is located between the joint portion and the lead terminal and contains a solder material. That is, the current collector and the lead terminal are joined to each other via a joint portion and a heat melting portion.
  • the electric device when the electric device generates heat due to abnormal heat generation of the electric element, the solder material of the heat melting part melts and the lead terminal is separated from the joint part. As a result, the electrical device can be electrically disconnected from the external circuit. Further, in the electric device according to the first embodiment, since the current collector and the lead terminal are joined by the joint portion containing the conductive resin material, when the lead terminal is soldered to the current collector as in the prior art. It is possible to suppress the generation of cracks due to the thermal shock of. As described above, the electric device according to the first embodiment includes a mechanism for cutting off the current due to abnormal heat generation without deteriorating the performance of the electric device. The electrical device according to the first embodiment is suppressed from firing or emitting smoke and has high reliability.
  • a battery equipped with a battery element such as a secondary battery element as an electric element
  • the electric device of the present disclosure is not limited to the following batteries.
  • the following description may apply to all electrical devices equipped with electrical elements.
  • Other examples of electrical elements are power generation elements such as solar cell elements and fuel cell elements, storage elements such as capacitors, and the like.
  • Other examples of the electrical devices of the present disclosure are power generation devices such as solar cells and fuel cells, power storage devices, and the like.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a battery 1100 according to the first embodiment.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view of the battery 1100 according to the first embodiment.
  • FIG. 1B is a plan view of the battery 1100 as viewed from above in the z-axis direction.
  • FIG. 1 (a) shows a cross section at the position indicated by the line I-I of FIG. 1 (b).
  • the battery 1100 includes a battery element 10, a joint portion 16, a heat melting portion 17, and a lead terminal 18.
  • the battery element 10 includes a first current collector 11 and a second current collector 15.
  • the first current collector 11, the joint portion 16, the heat melting portion 17, and the lead terminal 18 of the battery element 10 are provided in this order.
  • the hot melting portion 17 may be in contact with the lead terminal 18.
  • the hot melting section 17 may cover the entire surface of the lead terminal 18 as shown in FIG.
  • the lead terminal 18 coated on the hot melting portion 17 is hereinafter referred to as "lead terminal 18 having the hot melting portion 17".
  • the battery element 10 includes a first current collector 11, a first active material layer 12, a solid electrolyte layer 13, a second active material layer 14, and a second current collector 15 in this order.
  • the solid electrolyte layer 13 is arranged between the first active material layer 12 and the second active material layer 14.
  • the first current collector 11, the first active material layer 12, the solid electrolyte layer 13, the second active material layer 14, and the second current collector 15 are all rectangular in a plan view.
  • the shapes of the first current collector 11, the first active material layer 12, the solid electrolyte layer 13, the second active material layer 14, and the second current collector 15 in a plan view are not particularly limited. Examples of non-rectangular shapes are circles, ellipses, or polygons.
  • the first current collector 11 and the second current collector 15 may be collectively referred to as a "current collector”.
  • the current collector may be formed of a conductive material.
  • the current collector is, for example, stainless steel, nickel, aluminum, iron, titanium, copper, palladium, gold, platinum, or an alloy of two or more of these.
  • a foil-like body, a plate-like body, a mesh-like body, or the like of these materials may be used as a current collector.
  • the material of the current collector can be selected in consideration of the manufacturing process, working temperature, working pressure, battery operating potential applied to the current collector, or conductivity. Further, the material of the current collector may be selected in consideration of the tensile strength or heat resistance required for the battery.
  • the current collector may be, for example, a high-strength electrolytic copper foil or a clad material in which dissimilar metal foils are laminated.
  • the current collector may have a thickness of, for example, 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the surface of the current collector is processed into an uneven rough surface in order to improve the adhesion to the active material layer (that is, the first active material layer 12 or the second active material layer 14) or the joint portion 16. May be good. This enhances, for example, the zygosity of the current collector interface and improves the mechanical and thermal reliability and cycle characteristics of the battery. Further, since the contact area between the current collector and the joint portion 16 is increased, the electric resistance is reduced.
  • the joint portion 16 contains a conductive resin material.
  • the conductive resin material is, for example, a mixture of a resin material and a conductive material.
  • a thermosetting resin or a thermoplastic resin can be used as the resin material.
  • thermosetting resin is (I) Amino resins such as urea resin, melamine resin, and guanamine resin, (Ii) Epoxy resins such as bisphenol A type, bisphenol F type, phenol novolac type, alicyclic type, etc. (Iii) Oxetane resin, (Iv) a phenol resin such as a resole type or a novolak type, or (v) a silicone-modified organic resin such as a silicone epoxy or a silicone polyester. Only one of these materials may be used for the resin, or two or more of these materials may be used in combination.
  • thermoplastic resin for example, a resin having a softening point higher than the melting point of the solder material contained in the heat melting portion 17 is selected.
  • metal particles of silver, copper, nickel, zinc, aluminum, palladium, gold, platinum, or an alloy obtained by combining these metals can be used.
  • the shape of the metal particles may be any shape such as spherical, flaky, needle-shaped and the like.
  • metal particles having a smaller particle size allow the alloy reaction and diffusion to proceed at a lower temperature. Therefore, the particle size and shape of the metal particles are appropriately selected in consideration of the influence of the thermal history on the process design and the battery characteristics.
  • the curing temperature of the conductive resin material is lower than the melting point of the solder material contained in the hot melted portion 17.
  • the conductive resin material is, for example, a thermosetting conductive resin material containing a thermosetting resin, and may contain at least one selected from the group consisting of silver and copper.
  • the joint portion 16 is in contact with, for example, the first current collector 11 and the hot melting portion 17.
  • the joint portion 16 is not formed on, for example, the opposite surface of the lead terminal 18 facing the first current collector 11.
  • the joint portion 16 may have a thickness of, for example, 1 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • a heat resistant temperature or higher for example, 200 ° C.
  • cracks or the like occur in the tissue and the resistance increases. Therefore, in the battery 1100, in addition to the lead terminals 18 being separated by the joint portion 16 when the temperature rises, the joint portion 16 containing the conductive resin material also has an effect of suppressing electrical connection with the outside.
  • the conductive resin material constituting the joint portion 16 has a Young's modulus lower than that of the material constituting the current collector, the heat melting portion 17, and the lead terminal 18. good. That is, the conductive resin material constituting the joint portion 16 may be softer than the material constituting the current collector, the heat melting portion 17, and the lead terminal 18. This alleviates the stress at the interface between the battery element 10 or the first current collector 11 and the junction 16 caused by temperature changes or external stress. As a result, the connection reliability between the first current collector 11 and the lead terminal 18 having the hot melting portion 17 is improved. This relative relationship of Young's modulus can be evaluated from the displacement characteristics with respect to the pressure when the probe is pushed in or the magnitude of the dent.
  • the joint portion 16 is formed by adjusting the type, shape, and composition of components in consideration of ease of manufacture in the manufacturing process or stress relaxation performance, that is, heat impact resistance or cold heat cycle resistance. obtain.
  • the joint portion 16 may have pores.
  • the Young's modulus of the junction 16 can be adjusted by the pores.
  • the state of the pores at the junction 16 can be confirmed by a conventional cross-section observation technique such as an optical microscope and an electron microscope.
  • any cross section can be analyzed by means such as CT-scan.
  • the joint portion 16 may further contain another conductive material in addition to the conductive resin material.
  • the conductive material may be, for example, a metal powder such as silver, copper, nickel, palladium, and platinum, which is generally used as an electrode.
  • a metal powder such as silver, copper, nickel, palladium, and platinum, which is generally used as an electrode.
  • the metal powder one in which a plurality of metals having different materials or particle sizes are blended or alloyed may be used after being adjusted to the extent that conductivity or ohmic contact can be ensured.
  • the joint portion 16 may further contain particles of a solid electrolyte, an active material, or a current collector material in addition to the conductive resin material.
  • the range of the joining portion 16 is not limited as long as the first current collector 11 and the lead terminal 18 can be joined to each other via the hot melting portion 17. Therefore, the joint portion 16 may be formed in at least a part between the first current collector 11 and the heat melting portion 17.
  • the joint portion 16 may be formed by pattern printing on the surface of the first current collector 11 or the heat melting portion 17, and may be partially formed.
  • the structure of the joint portion 16 is not particularly limited as long as the lead terminal 18 can be separated from the joint portion 16 when the hot melt portion 17 is melted by heat generation.
  • the joint portion 16 may be composed of a plurality of different conductive materials.
  • conductive materials having different coefficients of thermal expansion or hardness may be laminated. As a result, the stress due to the difference in the coefficient of thermal expansion from the current collector or the lead terminal 18 can be further relaxed, and the connection reliability can be improved.
  • the specific gravity of the joint portion 16 is not particularly limited, but it is preferably smaller from the viewpoint of weight energy density. From the viewpoint of weight energy density, a conductive resin material having a small specific gravity is suitable.
  • the heat melting unit 17 contains a solder material. As shown in FIG. 1, in the battery 1100 according to the present embodiment, the heat melting unit 17 is in contact with the lead terminal 18.
  • the lead terminal 18 may be covered with, for example, a solder material that melts at a low temperature. That is, as shown in FIG. 1, the surface of the lead terminal 18 may be covered with the heat melting portion 17.
  • the solder material has a low melting point.
  • the solder material may have, for example, a melting point of less than 150 ° C. in order to facilitate the separation of the lead terminal 18 from the bonded body 16 prior to ignition or smoke generation.
  • the solder material may contain Sn and Bi.
  • the solder material may contain Sn and In. Examples of the solder material having a melting point of less than 150 ° include, for example, a material having Sn42% -Bi58% or Sn48% -In52%.
  • the thickness of the heat melting portion 17 may be, for example, 0.3 ⁇ m or more and 10 ⁇ m, or 1 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less.
  • the lead terminal 18 may be covered with plating of a solder material. That is, the heat melting portion 17 may be a plating film of a solder material. Hereinafter, plating of a solder material is referred to as "solder plating". From the viewpoint of heat capacity, it is desirable that the heat melting portion 17 is thin.
  • the thin heat-melting portion 17 can improve the temperature accuracy and responsiveness at which the lead terminal 18 is separated from the joint portion 16 when heat is generated.
  • the thin heat-melting portion 17 is also desirable from the viewpoint of volumetric energy density. According to solder plating, the heat-melting portion 17 can be coated on the lead terminal 18 so as to have a thickness of, for example, 0.5 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the entire surface of the lead terminal 18 is covered with the heat melting portion 17, but the lead terminal 18 is partially such as only a portion in contact with the joint portion 16 or a joint surface. May be covered with a heat melting portion 17. That is, the lead terminal 18 may be partially plated only at the joint portion by a general partial plating process, such as partial plating at a portion in contact with the joint portion 16 or only at the joint surface. That is, the hot melt portion 17 may be provided only at the joint portion with the joint portion 16 on the surface of the lead terminal 18. This makes it possible to omit extra solder material. As a result, it is possible to suppress a decrease in volume energy density or weight energy density.
  • a solder material may be present on the joint surface of the lead terminal 18 and the side surface of the lead terminal 18 via the ridge line.
  • the joint surface of the lead terminal 18 is a surface facing the first current collector 11.
  • the side surface via the joint surface and the ridgeline is a side surface with respect to the joint surface, that is, a side surface when the joint surface is the front surface.
  • the hot melt portion 17 may be in contact with the joint surface and the side surface of the lead terminal 18.
  • the lead terminal 18 is provided with the heat melting portion 17 on the side surface as well, so that the lead terminal 18 is connected to the joint portion 16 when heat is generated.
  • the temperature of the joint surface of the lead terminal 18 and the side surface of the lead terminal 18 via the ridgeline tends to be lower than that of the joint surface that is in direct contact with the heat generation source. Therefore, it is desirable that the melting temperature of the solder material contained in the heat melting portion 17 provided on the side surface is lower than the melting temperature of the solder material contained in the heat melting portion 17 provided on the joint surface. That is, when the heat melting portion 17 is provided in contact with the joint surface and the side surface of the lead terminal 18, the solder material constituting the heat melting portion 17 has a melting point lower than that of the first solder material and the first solder material. It is desirable that the first solder material is in contact with the joint surface and the second solder material is in contact with the side surface, including the two solder materials.
  • the melting temperature of the solder material can be adjusted by selecting the composition ratio of the contained element (for example, Sn, Bi, or In).
  • the lead terminal 18 may be a conductor and is not particularly limited, but a lead terminal 18 having a low resistance and a high thermal conductivity is particularly preferable.
  • Examples of materials for the lead terminal 18 are stainless steel, nickel, aluminum, iron, titanium, copper, or phosphor bronze.
  • the lead terminal 18 may have a thickness of, for example, 200 ⁇ m or more and 3000 ⁇ m or less. From the viewpoint of weight and volume, the lead terminal 18 may have a thickness of, for example, 500 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less.
  • the lead terminal 18 may be formed by punching with a die, or may be formed by etching. In the lead terminal 18, it is desirable that spine-shaped processing burrs having a length of several tens of ⁇ m on the end face are removed by polishing, brushing, or the like. This makes it possible to prevent unnecessary contact with the first current collector 11 after the lead terminal 18 is separated from the first current collector 11 and damage to the first current collector 11.
  • the joint surface of the lead terminal 18 is not limited to a flat surface, and may have an uneven structure.
  • the joint surface of the lead terminal 18 may have irregularities having a height difference of 1 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less.
  • the joining area between the lead terminal 18 and the joining portion 16 increases, so that the electrical resistance between the lead terminal 18 and the joining portion 16 decreases and the joining strength increases.
  • the connection reliability can be further improved while reducing the influence on the battery characteristics due to the provision of the joint portion 16 and the heat melting portion 17.
  • the shape of the lead terminal 18 is not limited.
  • the cross section of the lead terminal 18 may be rectangular.
  • the cross section of the lead terminal 18 may be trapezoidal.
  • the surface corresponding to the shorter base of the trapezoid in the cross section is used as the joint surface with the first current collector 11, that is, is bonded to the joint portion 16 via the hot melt portion 17. If so, the frictional resistance on the side surface when the lead terminal 18 is separated from the joint portion 16 is reduced. As a result, the responsiveness in which the lead terminal 18 is separated from the joint portion 16 due to heat generation is improved.
  • the cross section of the lead terminal 18 may be triangular.
  • the lead terminal 18 is arranged so that the surface including the apex of the triangle in the cross section faces the first current collector 11. That is, in this case, for example, at the lead terminal, the surface including the apex of the triangle in the cross section is joined to the joining portion 16 via the hot melting portion 17.
  • the lead terminal 18 may be bent. By having such a bent shape, the lead terminal 18 is easily separated from the joint portion 16 when the hot melt portion 17 is melted.
  • the first active material layer 12 is in contact with, for example, the first current collector 11.
  • the first active material layer 12 contains, for example, a positive electrode active material. That is, the first active material layer 12 is, for example, a positive electrode active material layer.
  • the positive electrode active material is a substance in which metal ions such as lithium (Li) ions and magnesium (Mg) ions are inserted or removed from the crystal structure at a higher potential than that of the negative electrode, and oxidation or reduction is performed accordingly.
  • the positive electrode active material is a substance in which lithium (Li) ions are inserted or removed, and oxidation or reduction is performed accordingly.
  • the positive electrode active material is, for example, a compound containing lithium and a transition metal element.
  • the compound is, for example, an oxide containing lithium and a transition metal element, or a phosphoric acid compound containing lithium and a transition metal element.
  • oxides containing lithium and transition metal elements are LiNi x M 1-x O 2 (where M is Co, Al, Mn, V, Cr, Mg, Ca, Ti, Zr, Nb, Mo). , And at least one selected from the group consisting of W, such as lithium nickel composite oxides such as 0 ⁇ x ⁇ 1), lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), and lithium nickel oxide (LiNiO 2 ). ), Or a lithium manganate with a spinel structure (eg, LiMn 2 O 4 , Li 2 MnO 3 , or LiMn O 2 ).
  • An example of a phosphoric acid compound containing lithium and a transition metal element is lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) having an olivine structure.
  • Sulfides such as sulfur ( S) and lithium sulfide (Li 2S) may be used as the positive electrode active material.
  • lithium niobate (LiNbO 3 ) or the like may be coated or added to the positive electrode active material particles.
  • the positive electrode active material only one of these materials may be used, or two or more of these materials may be used in combination.
  • the first active material layer 12 may contain a material other than the positive electrode active material in addition to the positive electrode active material. That is, the first active material layer 12 may be a mixture layer. Examples of such materials are inorganic solid electrolytes, solid electrolytes such as sulfide solid electrolytes, conductive auxiliary materials such as acetylene black, or binding binders such as polyethylene oxide and polyvinylidene fluoride.
  • the first active material layer 12 may have a thickness of, for example, 5 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less.
  • the second active material layer 14 is in contact with, for example, the second current collector 15.
  • the second active material layer 14 contains, for example, a negative electrode active material. That is, the second active material layer 14 is, for example, a negative electrode active material layer.
  • the negative electrode active material is a substance in which metal ions such as lithium (Li) ions and magnesium (Mg) ions are inserted or removed from the crystal structure at a lower potential than that of the positive electrode, and oxidation or reduction is performed accordingly.
  • the negative electrode active material is a substance in which lithium (Li) ions are inserted or removed, and oxidation or reduction is performed accordingly.
  • the negative electrode active material are carbon materials such as natural graphite, artificial graphite, graphite carbon fiber, and resin calcined carbon, or alloy-based materials that are compounded with a solid electrolyte.
  • alloy-based materials include LiAl, LiZn, Li 3 Bi, Li 3 Cd, Li 3 Sb, Li 4 Si, Li 4.4 Pb, Li 4.4 Sn, Li 0.17 C, and Lithium alloys such as Li C 6 , titanium acid. It is an oxide of lithium and a transition metal element such as lithium (Li 4 Ti 5 O 12 ), or a metal oxide such as zinc oxide (ZnO) or silicon oxide (SiO x ).
  • the negative electrode active material only one of these materials may be used, or two or more of these materials may be used in combination.
  • the second active material layer 14 may contain a material other than the negative electrode active material in addition to the negative electrode active material.
  • materials are inorganic solid electrolytes, solid electrolytes such as sulfide solid electrolytes, conductive auxiliary materials such as acetylene black, or binding binders such as polyethylene oxide and polyvinylidene fluoride.
  • the second active material layer 14 may have a thickness of, for example, 5 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less.
  • the first current collector 11, the first active material layer 12, the solid electrolyte layer 13, the second active material layer 14, and the second current collector 15 are, for example, in shape, position, and size in a plan view. Are the same as each other.
  • the solid electrolyte layer 13 is in contact with, for example, the first active material layer 12 and the second active material layer 14.
  • the solid electrolyte layer 13 contains a solid electrolyte.
  • the solid electrolyte layer 13 contains, for example, a solid electrolyte as a main component.
  • the main component is the component contained most in the solid electrolyte layer 13 in terms of mass ratio.
  • the solid electrolyte layer 13 may be composed of only the solid electrolyte.
  • the solid electrolyte may be a known solid electrolyte for batteries having ionic conductivity.
  • As the solid electrolyte for example, a solid electrolyte that conducts metal ions such as lithium ion and magnesium ion can be used.
  • an inorganic solid electrolyte such as a sulfide-based solid electrolyte and an oxide-based solid electrolyte can be used.
  • the sulfide-based solid electrolyte is, for example, a lithium-containing sulfide.
  • lithium-containing sulfides are Li 2 SP 2 S 5 series, Li 2 S-SiS 2 series, Li 2 SB 2 S 3 series, Li 2 S-GeS 2 series, Li 2 S-SiS 2 -Li I series, Li 2 S-SiS 2 -Li 3 PO 4 series, Li 2 S-Ge 2 S 2 series, Li 2 S-GeS 2 -P 2 S 5 series, or Li 2 S-GeS 2 -ZnS series Is.
  • the oxide-based solid electrolyte is, for example, a lithium-containing metal oxide, a lithium-containing metal nitride, lithium phosphate (Li 3 PO 4 ), or a lithium-containing transition metal oxide.
  • lithium-containing metal oxides are Li 2 O-SiO 2 or Li 2 O-SiO 2 -P 2 O 5 .
  • An example of a lithium-containing metal nitride is Li x P y O 1-z N z .
  • An example of a lithium-containing transition metal oxide is lithium titanium oxide.
  • solid electrolyte only one of these materials may be used, or two or more of these materials may be used in combination.
  • the solid electrolyte layer 13 may contain a binder such as polyethylene oxide and polyvinylidene fluoride in addition to the above solid electrolyte.
  • the solid electrolyte layer 13 may have a thickness of, for example, 5 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less.
  • the material of the solid electrolyte may be composed of agglomerates of particles.
  • the material of the solid electrolyte may be composed of a sintered structure.
  • the joint portion 16 and the hot melt portion 17 have the same shape, position, and width in a plan view, but are not limited thereto. It is sufficient that the strength and electrical resistance of the joint satisfy the practicality.
  • the joint portion 16 and the heat melting portion 17 may be circular or elliptical.
  • the joint portion 16 may have a shape different from that of the hot melt portion 17.
  • the battery 1100 has high reliability capable of suppressing heat generation and overcurrent.
  • the first current collector 11 and the lead terminal 18 are joined by a joining portion 16 containing a conductive resin material, and the lead terminal 18 and the connecting portion 16 are joined to each other.
  • a hot melting section 17 containing a solder material is provided.
  • This configuration of the battery 1100 is different from the battery configuration disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2.
  • the battery configurations disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 and the problems they have are as described above.
  • the lead terminal 18 provided with the heat melting portion 17 is joined to the first current collector 11 by the joining portion 16 containing the conductive resin material without giving a thermal shock. ing. Therefore, it is clear that the battery 1100 according to the present embodiment does not have the problems of cracks and responsiveness due to thermal shock, which are the problems of the batteries disclosed in Patent Documents 1 and 2. ..
  • the first active material layer 12 is described as a positive electrode active material layer
  • the second active material layer 14 is described as a negative electrode active material layer.
  • a glass powder of Li 2 SP 2 S 5 sulfide having an average particle diameter of about 10 ⁇ m and containing a triclinic crystal as a main component is prepared. Will be done.
  • glass powder having high ionic conductivity for example, 2 ⁇ 10 -3 S / cm to 3 ⁇ 10 -3 S / cm
  • the positive electrode active material for example, a powder of a Li / Ni / Co / Al composite oxide (for example, LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 ) having an average particle size of about 5 ⁇ m and having a layered structure is used.
  • a paste for a positive electrode active material layer is produced by dispersing a mixture containing the above-mentioned positive electrode active material and the above-mentioned glass powder in an organic solvent or the like.
  • the negative electrode active material for example, natural graphite powder having an average particle diameter of about 10 ⁇ m is used.
  • a paste for a negative electrode active material layer is produced by dispersing a mixture containing the above-mentioned negative electrode active material and the above-mentioned glass powder in an organic solvent or the like.
  • the first current collector 11 and the second current collector 15 for example, a copper foil having a thickness of about 30 ⁇ m is prepared.
  • the first current collector 11 is described as a positive current collector
  • the second current collector 15 is described as a negative electrode current collector.
  • the paste for the positive electrode active material layer and the paste for the negative electrode active material layer are printed on one surface of each copper foil so as to have a predetermined shape and a thickness of about 50 ⁇ m to 100 ⁇ m, respectively. ..
  • the positive electrode active material layer paste and the negative electrode active material layer paste are dried at 80 ° C. to 130 ° C. to a thickness of 30 ⁇ m to 60 ⁇ m.
  • a current collector for example, copper foil
  • the first active material layer 12 for example, the positive electrode active material layer
  • the second active material layer 14 for example, the negative electrode active material layer
  • a paste for a solid electrolyte layer is prepared by dispersing the above-mentioned mixture containing the glass powder in an organic solvent or the like.
  • the above-mentioned paste for the solid electrolyte layer is printed on the surfaces of the first active material layer 12 and the second active material layer 14 using a metal mask so as to have a thickness of, for example, about 100 ⁇ m.
  • the solid electrolyte layer paste is then dried at 80 ° C to 130 ° C.
  • the solid electrolyte layer printed on the first active material layer 12 and the solid electrolyte layer printed on the second active material layer 14 are laminated so as to be in contact with each other and face each other.
  • an elastic sheet (thickness of 70 ⁇ m) having an elastic modulus of about 5 ⁇ 10 6 Pa having a size divided into three in the longitudinal direction is inserted into the upper surface of the current collector between the pressure die plate and the current collector.
  • a heat-curable conductor resin paste containing silver particles having an average particle diameter of 0.5 ⁇ m, which is a joint portion 16, is printed on the surface of the first current collector 11 with a metal mask to a thickness of about 20 ⁇ m.
  • the lead terminal 18 whose surface is solder-plated in advance is set in the joint portion 16, placed in a dryer so as not to move, and heated to, for example, 120 ° C. in 30 minutes, and then heat-cured for 1 hour. And cool to room temperature.
  • the battery 1100 can be obtained.
  • the battery 1100 according to the present embodiment is provided with a lead terminal mechanism by suppressing thermal shock and thermal stress because soldering is not directly performed on the battery element 10 on which the current collector is formed in the manufacturing process. Can be done.
  • the method and order of forming the battery 1100 is not limited to the above example.
  • a paste for a positive electrode active material layer for example, a paste for a negative electrode active material layer, a paste for a solid electrolyte layer, and a conductor paste by printing is shown, but the present invention is not limited to this.
  • the printing method for example, a doctor blade method, a calendar method, a spin coating method, a dip coating method, an inkjet method, an offset method, a die coating method, a spray method and the like can be used.
  • thermosetting conductor paste containing silver metal particles is shown as an example of the conductor resin paste, but the present invention is not limited to this.
  • the metal component of the conductor paste for example, silver, copper, nickel, zinc, aluminum, palladium, gold, platinum or an alloy obtained by combining these metals can be used.
  • the shape of the metal particles may be any shape such as spherical, flaky, needle-shaped and the like. For example, the smaller the particle size, the lower the temperature at which the alloy reaction and diffusion proceed. Therefore, the particle size and shape of the metal particles are appropriately selected in consideration of the influence of the thermal history on the process design and the battery characteristics.
  • the resin used for the thermosetting conductor resin paste may be any resin as long as it functions as a binder for binding, and an appropriate resin is selected depending on the manufacturing process to be adopted, such as printability and coatability.
  • the resin used for the thermosetting conductor paste includes, for example, a thermosetting resin.
  • An example of thermosetting resin is (I) Amino resins such as urea resin, melamine resin, and guanamine resin, (Ii) Epoxy resins such as bisphenol A type, bisphenol F type, phenol novolac type, alicyclic type, etc.
  • Oxetane resin (Iii) Oxetane resin, (Iv) a phenol resin such as a resole type or a novolak type, or (v) a silicone-modified organic resin such as a silicone epoxy or a silicone polyester. Only one of these materials may be used for the resin, or two or more of these materials may be used in combination.
  • the battery according to the second embodiment is a modification of the battery according to the first embodiment.
  • the matters described in the first embodiment may be omitted.
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the battery 1200 according to the second embodiment.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view of the battery 1200 according to the second embodiment.
  • FIG. 2B is a plan view of the battery 1200 as viewed from below in the z-axis direction.
  • FIG. 2 (a) shows a cross section at the position indicated by the line II-II of FIG. 2 (b).
  • the lead terminal 20 is partially plated with a solder material. That is, in the battery 1200, the hot melting portion 19 is formed by the plating film of the solder material. The hot melting portion 19 partially covers the surface of the lead terminal 20. The hot melt portion 19 has a larger area than the joint portion 16. In addition to the joint surface, the lead terminal 20 is also covered with a heat melting portion 19 on its side surface.
  • the battery 1200 has high reliability that can suppress heat generation and overcurrent.
  • the battery according to the third embodiment is a modification of the battery according to the first embodiment.
  • the matters described in the first embodiment may be omitted.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the joint portion in the battery 1300 according to the third embodiment.
  • the shape of the cross section of the lead terminal 21 is trapezoidal.
  • the lead terminal 21 is partially plated with a solder material, similar to the lead terminal 20 of the battery 1200 according to the second embodiment.
  • the hot melting portion 21 is formed by the plating film of the solder material.
  • the surface corresponding to the shorter bottom of the trapezoid in the cross section is joined to the joining portion 16 via the heat melting portion 22.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the joint portion in the battery 1300A, which is a modification of the battery 1300 according to the third embodiment.
  • the cross section of the lead terminal 21 may be triangular.
  • the lead terminal 21 is arranged so that the surface including the apex of the triangle in the cross section faces the first current collector 11. That is, in this case, for example, in the lead terminal 21, the surface including the apex of the triangle in the cross section is joined to the joining portion 16 via the hot melting portion 22.
  • the battery 1300 has high reliability capable of suppressing heat generation and overcurrent.
  • the battery according to the fourth embodiment is a modification of the battery according to the first embodiment.
  • the matters described in the first embodiment may be omitted.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the joint portion in the battery 1400 according to the fourth embodiment.
  • the shape of the joint surface of the lead terminal 23 is uneven. Therefore, in the battery 1400, the lead terminal 23 is joined to the joining portion 16 via the heat melting portion 24 on the surface having the uneven structure.
  • the uneven structure in FIG. 5 is an example, and the uneven structure may have a ⁇ shape.
  • the joining area between the lead terminal 23 and the joining portion 16 is increased, so that the connection resistance between the lead terminal 23 and the joining portion 16 is reduced.
  • the influence on the battery characteristics due to the provision of the joint portion 16 and the heat melting portion 24 can be reduced, and the connection strength can be further improved.
  • the battery according to the fifth embodiment is a modification of the battery according to the first embodiment.
  • the matters described in the first embodiment may be omitted.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the joint portion in the battery 1500 according to the fifth embodiment.
  • the lead terminal 25 is covered with the first solder material 26 and the second solder material 27. That is, the lead terminal 25 is covered with two kinds of solder materials.
  • the first solder material 26 is in contact with the joint surface of the lead terminal 25.
  • the second solder material 27 is in contact with the side surface of the lead terminal 25.
  • the second solder material 27 has a lower melting point than the first solder material 26.
  • the lead terminal 25 can be easily separated from the joint body 16. Further, the temperature accuracy and responsiveness in which the lead terminal 25 is separated from the joint portion 16 due to heat generation are improved.
  • the electric device of the present disclosure can be used, for example, as a secondary battery used in various electronic devices, automobiles, and the like.

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Abstract

本開示の電気デバイスの一例である電池１１００は、集電体１１を備えた電池素子１０のような、集電体を備えた電気素子、集電体１１に電気的に接続されたリード端子１８、導電性樹脂材料を含有し、かつ集電体１１とリード端子１８とを接合する接合部１６、および接合部１６とリード端子１８との間に位置し、かつ半田材料を含有する熱溶融部１７、を備える。熱溶融部１７は、リード端子１８に接していてもよい。接合部１６は、集電体１１および熱溶融部１７に接していてもよい。

Description

電気デバイス
　本開示は、電気デバイスに関する。
　電気素子を備えた電気デバイスでは、電気素子の急激な発熱により、不具合が生じる場合がある。例えば、電池は、短絡などによって急激に発熱する場合がある。このような電池温度の上昇を抑制する技術として、例えば、特許文献１は、電池セルの端子と集電体との電気的な接続を電池セルの発熱時に遮断する熱遮断機構を開示している。この熱遮断機構は、具体的には、電池セルの端子と集電体とを接続するリードの端子が、電池セルの端子である負極側外装底面へ半田付けされており、半田の溶融温度以上でリードの端子が電池セルの端子から離れることによって電池セルと集電体との電気的接続が切断される機構である。特許文献２には、正極板と、当該正極板に電気的に接続された安全素子の端子との間に、低融点材料である半田材料が設けられた電池が開示されている。特許文献２の電池では、電池温度の上昇によって半田材料が融解することによって、正極板と、安全素子の端子との電気的接続が切断される。
国際公開第２０１８／０９６９２６号 特開２０１３－０９８０９３号公報
　電池のような電気素子を備えた電気デバイスには、電気素子の異常な発熱による発火または発煙燃焼を防止することが求められている。しかし、この問題に対処するための上記のような機構を備えた従来の電気デバイスは、信頼性が十分でなく、改善の余地があった。
　そこで、本開示は、高い信頼性を有する電気デバイスを提供する。
　本開示の電気デバイスは、
　集電体を備えた電気素子、
　前記集電体に電気的に接続されたリード端子、
　導電性樹脂材料を含有し、かつ前記集電体と前記リード端子とを接合する接合部、および
　前記接合部と前記リード端子との間に位置し、かつ半田材料を含有する熱溶融部、
を備える。
　本開示は、高い信頼性を有する電気デバイスを提供する。
図１は、第１実施形態による電池１１００の概略構成を示す図である。 図２は、第２実施形態による電池１２００の概略構成を示す図である。 図３は、第３実施形態による電池１３００における接合部周辺の拡大断面図である。 図４は、第３実施形態による電池１３００の変形例の電池１３００Ａにおける接合部周辺の拡大断面図である。概略構成を示す図である。 図５は、第４実施形態による電池１４００における接合部周辺の拡大断面図である。概略構成を示す図である。 図６は、第５実施形態による電池１５００における接合部周辺の拡大断面図である。
　（本開示の基礎となった知見）
　［背景技術］の欄に記載したとおり、特許文献１および２には、電池温度の上昇を抑制する技術が用いられた電池が開示されている。
　特許文献１には、熱遮断機構として、電池セルの端子と集電体とを接続するリードの端子が、電池セルの端子である負極側外装底面へ半田付けされており、半田の溶融温度以上でリードの端子が電池セルの端子から離れることによって電池セルと集電体との電気的接続が切断される機構が開示されている。しかし、このように熱が伝わりやすい近距離で、あるいは直接、全固体電池へ半田付けをすると、熱衝撃により、例えば、全固体電池における電極層と固体電解質との界面にクラックが生じやすくなる。このような熱衝撃によるクラックは、固体材料を緻密化したときに顕在化する。このため、緻密化させると性能が向上するような全固体電池の高性能化と背反して、電池の信頼性が低下してしまう。このように、リード端子を全固体電池へ直接半田付けして接合する従来技術には、課題がある。
　特許文献２には、正極板と、当該正極板に電気的に接続された安全素子の端子との間に、低融点材料である半田材料が設けられた電池が開示されている。具体的には、電池素子の正極板と正極集電部材を介して接続された正極端子と、安全素子に設けられた端子との間に、低融点材料である半田材料が設けられている。特許文献２の電池では、電池温度の上昇によって半田材料が融解することによって、正極板と安全素子の端子との電気的接続が切断される。しかし、正極板と正極集電体を介して接続された正極端子と、安全素子の端子との間に半田材料を配置すると、電池が異常発熱時した場合、正極板から正極端子までの熱伝導経路での損失と、その過程での放熱により、応答性が悪くなる。したがって、最悪の場合は、半田材料が溶融しないという問題を招く。特に、外気温が低く、放熱量が大きい環境の場合には、半田材料は溶融温度まで上昇せず、正極板と安全素子の端子との間の導電経路を切断できないことにも至る。
　そこで、本発明者は、電池素子を備えた電池のような、電気素子を備えた電気デバイスについて、従来技術の上記課題を解決して信頼性をより向上させるために、鋭意検討した。その結果、本発明者は、以下に示す本開示の電気デバイスを完成させるに至った。
　（本開示の実施形態）
　以下、本開示の実施形態が図面を参照しながら具体的に説明される。
　なお、以下で説明する実施形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。
　また、各図は、必ずしも厳密に図示したものではない。各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略または簡略化する。
　本明細書および図面において、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は、三次元直交座標系の三軸を示している。各実施形態では、ｚ軸方向を、電気デバイスの一例である電池の厚み方向としている。また、本明細書において、「厚み方向」とは、各層が積層された面に垂直な方向のことである。
　また、本明細書において「平面視」とは、電気デバイスの一例である電池における積層方向に沿って電池を見た場合を意味し、本明細書における「厚み」とは、電池および各層の積層方向の長さである。
　本明細書において「内側」および「外側」などにおける「内」および「外」とは、電気デバイスの一例である電池における積層方向に沿って電池を見た場合において、電池の中心側が「内」であり、電池の周縁側が「外」である。
　本明細書において、電気デバイスの一例である電池の構成における「上」および「下」という用語は、絶対的な空間認識における上方向（すなわち、鉛直上方）および下方向（すなわち、鉛直下方）を指すものではなく、積層構成における積層順を基に相対的な位置関係により規定される用語として用いる。また、「上方」および「下方」という用語は、２つの構成要素が互いに間隔を空けて配置されて２つの構成要素の間に別の構成要素が存在する場合のみならず、２つの構成要素が互いに密着して配置されて２つの構成要素が接する場合にも適用される。
　（第１実施形態）
　第１実施形態による電気デバイスについて説明する。
　第１実施形態による電気デバイスは、集電体を備えた電気素子、接合部、熱溶融部、およびリード端子を備える。リード端子は、集電体に電気的に接続されている。接合部は、導電性樹脂材料を含有し、かつ集電体とリード端子とを接合する。熱溶融部は、接合部とリード端子との間に位置し、かつ半田材料を含有する。すなわち、集電体とリード端子とは、接合部および熱溶融部を介して互いに接合されている。
　以上の構成によれば、例えば電気素子の異常な発熱により電気デバイスに発熱があった場合、熱溶融部の半田材料が溶融してリード端子が接合部から離間される。その結果、電気デバイスを外部回路と電気的に切り離すことができる。さらに、第１実施形態による電気デバイスは、導電性樹脂材料を含有する接合部によって集電体とリード端子とが接合されるため、従来技術のようにリード端子を集電体に半田付けするときの熱衝撃によるクラック発生を抑制できる。このように、第１実施形態による電気デバイスは、電気デバイスの性能を低下させることなく、異常発熱で電流を遮断する機構を備えている。第１実施形態による電気デバイスは、発火または発煙することが抑制され、高い信頼性を有する。
　以下、電気デバイスとして、二次電池素子のような電池素子を電気素子として備えた電池を例に挙げて説明する。ただし、本開示の電気デバイスは、以下の電池に限定されない。以下の説明は、電気素子を備えた全ての電気デバイスに適用され得る。電気素子の他の例は、太陽電池素子および燃料電池素子のような発電素子、キャパシタのような蓄電素子、などである。本開示の電気デバイスの他の例は、太陽電池および燃料電池のような発電デバイス、蓄電デバイス、などである。
　図１は、第１実施形態による電池１１００の概略構成を示す図である。
　図１（ａ）は、第１実施形態による電池１１００の断面図である。図１（ｂ）は、電池１１００をｚ軸方向上側から見た平面視図である。図１（ａ）には、図１（ｂ）のＩ－Ｉ線で示される位置での断面が示されている。
　図１に示されるように、電池１１００は、電池素子１０、接合部１６、熱溶融部１７、およびリード端子１８を備える。電池素子１０は、第１集電体１１および第２集電体１５を備える。電池素子１０の第１集電体１１、接合部１６、熱溶融部１７、およびリード端子１８が、この順で設けられている。
　図１に示されるように、熱溶融部１７は、リード端子１８に接していてもよい。例えば、熱溶融部１７は、図１に示されるように、リード端子１８の表面全体を覆っていてもよい。本実施形態においては、以下、熱溶融部１７に被覆されたリード端子１８が、「熱溶融部１７を有するリード端子１８」と称される。
　電池素子１０は、第１集電体１１、第１活物質層１２、固体電解質層１３、第２活物質層１４、および第２集電体１５をこの順で備える。固体電解質層１３は、第１活物質層１２および第２活物質層１４の間に配置されている。
　第１集電体１１、第１活物質層１２、固体電解質層１３、第２活物質層１４、および第２集電体１５は、いずれも平面視で矩形である。第１集電体１１、第１活物質層１２、固体電解質層１３、第２活物質層１４、および第２集電体１５の平面視での形状は、特に制限されない。矩形以外の形状の例は、円形、楕円形、または多角形である。
　本明細書において、第１集電体１１および第２集電体１５を総称して、単に「集電体」と称する場合がある。
　集電体は、導電性を有する材料から形成されていればよい。
　集電体は、例えば、ステンレス、ニッケル、アルミニウム、鉄、チタン、銅、パラジウム、金、白金、または、これらの２種以上の合金である。これらの材料の箔状体、板状体、もしくは網目状体などが集電体として用いられてもよい。
　集電体の材料は、製造プロセス、使用温度、使用圧力、集電体にかかる電池動作電位、または導電性を考慮して選択され得る。また、集電体の材料は、電池に要求される引張強度または耐熱性を考慮して選択され得る。集電体は、例えば、高強度電解銅箔、または、異種金属箔を積層したクラッド材であってもよい。
　集電体は、例えば、１０μｍ以上かつ１００μｍ以下の厚みを有していてもよい。
　集電体の表面は、活物質層（すなわち、第１活物質層１２または第２活物質層１４）または接合部１６との密着性を高めるために、凹凸のある粗面に加工されていてもよい。これにより、例えば、集電体界面の接合性が強化され、電池の機械的ならびに熱的信頼性およびサイクル特性が向上する。また、集電体と接合部１６との接触面積が増加するため、電気抵抗が低減される。
　接合部１６は、導電性樹脂材料を含有する。導電性樹脂材料は、例えば、樹脂材料と、導電性材料との混合物である。樹脂材料には、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂が使用可能である。
　熱硬化性樹脂の例は、
（ｉ）尿素樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂等のアミノ樹脂、
（ｉｉ）ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、フェノールノボラック型、脂環式等のエポキシ樹脂、
（ｉｉｉ）オキセタン樹脂、
（ｉｖ）レゾール型、ノボラック型等のフェノール樹脂、または
（ｖ）シリコーンエポキシ、シリコーンポリエステル等のシリコーン変性有機樹脂
である。樹脂には、これらの材料の１種のみが用いられてもよいし、これらの材料のうちの２種以上が組み合わされて用いられてもよい。
　熱可塑性樹脂が用いられる場合は、例えば、熱溶融部１７に含まれる半田材料の融点よりも高い軟化点を有する樹脂が選択される。
　導電性材料には、銀、銅、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、パラジウム、金、プラチナ、またはこれらの金属を組み合わせた合金の金属粒子が用いられ得る。なお、金属粒子の形状は、球状、りん片状、針状等、どのような形状のものであってもよい。例えば、粒子サイズの小さい金属粒子の方が、低温度で合金反応および拡散が進行する。そのため、プロセス設計および電池特性への熱履歴の影響を考慮し、金属粒子の粒子サイズおよび形状が適宜選択される。
　導電性樹脂材料の硬化温度は、熱溶融部１７に含まれる半田材料の融点よりも低いことが望ましい。この構成により、表面にあらかじめ熱溶融部１７が形成されたリード端子１８を第１集電体１１に接合する際に、熱溶融部１７における半田材料を溶融させない温度で接合部１６を形成できる。
　導電性樹脂材料は、例えば、熱硬化性樹脂を含む熱硬化性導電性樹脂材料であり、かつ、銀および銅からなる群より選択される少なくとも１つを含有していてもよい。
　図１に示すように、接合部１６は、例えば、第１集電体１１および熱溶融部１７に接している。
　図１に示すように、接合部１６は、例えば、リード端子１８における第１集電体１１と対向する面の反対面には形成されていない。
　接合部１６は、例えば、１μｍ以上かつ５０μｍ以下の厚みを有していてもよい。なお、接合部１６が薄い方が、電池１１００の抵抗が低減される。このため、接合部１６が薄い方が、電池特性においては抵抗損失が小さく有利であり、かつ、発熱によってリード端子１８が接合部１６から離間する温度精度および応答性が向上する。したがって、接合部１６の製造プロセス、または信頼性が確保できる範囲で、接合部１６を薄くしてもよい。なお、導電性樹脂材料は、一般に、耐熱温度以上（例えば２００℃）に曝されると、組織にクラックなどが生じて抵抗が増加する。そのため、電池１１００では、温度上昇時に、リード端子１８が接合部１６で離間することに加えて、導電性樹脂材料を含む接合部１６によって外部との電気的接続を抑制する作用も得られる。
　電池１１００の信頼性を高めるために、接合部１６を構成する導電性樹脂材料は、集電体、熱溶融部１７、およびリード端子１８を構成する材料よりも低いヤング率を有していてもよい。すなわち、接合部１６を構成する導電性樹脂材料は、集電体、熱溶融部１７、およびリード端子１８を構成する材料よりも柔らかくてもよい。これにより、温度変化または外的ストレスによって生じる、電池素子１０または第１集電体１１と、接合部１６との間の界面の応力が緩和される。その結果、第１集電体１１と熱溶融部１７を有するリード端子１８との接続信頼性が向上する。このヤング率の相対的関係は、プローブを押し込んだときの圧力に対する変位特性または凹みの大小から評価できる。
　接合部１６は、製造プロセス上の作製しやすさ、または応力の緩和性能、すなわち、耐熱衝撃性または耐冷熱サイクル性を鑑みて、材料の種類、形状、および成分の配合を調整して形成され得る。
　接合部１６は、気孔を有していてもよい。気孔によって接合部１６のヤング率が調整され得る。接合部１６における気孔の状態は、光学顕微鏡および電子顕微鏡のような通常の断面観察手法によって確認できる。また、ＣＴ－スキャンなどの手段によっても任意の断面で解析することもできる。
　接合部１６は、導電性樹脂材料に加えて、別の導電性材料をさらに含有していてもよい。当該導電性材料としては、例えば、一般に電極として使用される、銀、銅、ニッケル、パラジウム、および白金などの金属粉であってもよい。当該金属粉として、異なる材料または粒子径を有する複数の金属がブレンドされたものまたは合金化されたものが、導電率またはオーミック接触を確保できる範囲で調整されて使用されてもよい。
　接合部１６は、導電性樹脂材料に加えて、固体電解質、活物質材料、または集電体材料の粒子をさらに含有していてもよい。これにより、温度変化または充放電による電池素子１０の膨張または収縮によって生じる、接合部１６と集電体および熱溶融部１７を有するリード端子１８との間の界面の応力を、電池素子１０と近づけることができる。このため、接合部１６による応力の緩和性能が一層向上し、高い信頼性で集電体とリード端子１８とを接合できる。
　第１集電体１１とリード端子１８とを熱溶融部１７を介して互いに接合できる限り、接合部１６の範囲は限定されない。したがって、接合部１６は、第１集電体１１および熱溶融部１７の間の少なくとも一部に形成されていてもよい。例えば、接合部１６は、第１集電体１１または熱溶融部１７の表面上にパターン印刷によって形成され、部分的に形成されていてもよい。熱溶融部１７が発熱によって溶融したときに、リード端子１８を接合部１６から離間させることができる限り、接合部１６の構造は特に限定されない。
　接合部１６は、複数の異なる導電性材料から構成されていてもよい。例えば、熱膨張率または硬さの異なる導電性材料が積層されていてもよい。これにより、集電体またはリード端子１８との熱膨張係数差による応力をさらに緩和して、接続信頼性を高めることができる。
　接合部１６の比重は、特に限定されないが、重量エネルギー密度の観点から、小さい方が望ましい。重量エネルギー密度の観点から、小さい比重を有する導電性樹脂材料は好適である。
　熱溶融部１７は、半田材料を含有する。図１に示されるように、本実施形態による電池１１００においては、熱溶融部１７はリード端子１８に接している。リード端子１８は、例えば、低温で溶融する半田材料によって被覆されていてもよい。すなわち、図１に示されるように、リード端子１８は、熱溶融部１７によって表面が被覆されていてもよい。
　半田材料は、低い融点を有することが望ましい。異常発熱があった場合、発火または発煙に至る前に、リード端子１８を接合体１６から離間しやすくするために、半田材料は、例えば、１５０℃未満の融点を有していてもよい。半田材料は、ＳｎおよびＢｉを含有していてもよい。半田材料は、ＳｎおよびＩｎを含有していてもよい。融点が１５０°未満の半田材料として、例えば、Ｓｎ４２％－Ｂｉ５８％またはＳｎ４８％－Ｉｎ５２％の材料が例示される。
　熱溶融部１７の厚みは、例えば、０．３μｍ以上かつ１０μｍであってもよく、１μｍ以上かつ３μｍ以下であってもよい。リード端子１８は、半田材料のメッキによって被覆されていてもよい。すなわち、熱溶融部１７は、半田材料のメッキ膜であってもよい。以下、半田材料のメッキを、「半田メッキ」という。熱容量の観点から、熱溶融部１７は薄い方が望ましい。薄い熱溶融部１７は、発熱時にリード端子１８が接合部１６から離間する温度精度と、応答性とをよくすることができる。薄い熱溶融部１７は、体積エネルギー密度の観点からも望ましい。半田メッキによれば、熱溶融部１７は、例えば、０．５μｍ以上かつ５μｍ以下の厚みを有するように、リード端子１８に被覆形成され得る。
　図１に示された電池１１００においては、リード端子１８の表面全体が熱溶融部１７によって被覆されているが、リード端子１８は、接合部１６と接する部分または接合面だけのように、部分的に熱溶融部１７によって被覆されていてもよい。すなわち、リード端子１８は、接合部１６と接する部分または接合面だけの部分メッキなど、接合部分だけが一般的な部分メッキ処理によって部分メッキされていてもよい。すなわち、リード端子１８の表面における接合部１６との接合部分にのみ、熱溶融部１７が設けられてもよい。これにより、余計な半田材料を省くことができる。その結果、体積エネルギー密度または重量エネルギー密度の低下を抑制できる。なお、リード端子１８の接合面と稜線を介する側面に、半田材料が存在していてもよい。なお、リード端子１８の接合面とは、第１集電体１１に対向する面のことである。接合面と稜線を介する側面とは、接合面に対する側面、すなわち接合面を正面としたときの側面のことである。このように、熱溶融部１７は、リード端子１８における接合面および側面に接していてもよい。これにより、リード端子１８の側面に接合部１６を構成する導電性樹脂材料が濡れ広がってしまった場合でも、当該側面にも熱溶融部１７が設けられることにより発熱時にリード端子１８が接合部１６から離間しやすくなる。また、リード端子１８の接合面と稜線を介する側面は、発熱源に直接接する接合面よりも温度が低くなる傾向がある。このため、側面に設けられる熱溶融部１７に含有される半田材料の溶融温度は、接合面に設けられる熱溶融部１７に含有される半田材料の溶融温度よりも、低い方が望ましい。すなわち、熱溶融部１７がリード端子１８における接合面および側面に接して設けられる場合、熱溶融部１７を構成する半田材料が、第１半田材料と、第１半田材料よりも低い融点を有する第２半田材料とを含み、第１半田材料が接合面に接し、かつ第２半田材料が側面に接することが望ましい。
　半田材料の溶融温度は、含有する元素（例えば、Ｓｎ、Ｂｉ、またはＩｎ）の組成比を選択することによって調整できる。
　リード端子１８は、導体であればよく、特に限定されないが、抵抗が低く、熱伝導率が高いものが特に好適である。
　リード端子１８の材料の例は、ステンレス、ニッケル、アルミニウム、鉄、チタン、銅、またはリン青銅である。
　リード端子１８は、例えば、２００μｍ以上かつ３０００μｍ以下の厚みを有していてもよい。重量および体積の観点から、リード端子１８は、例えば、５００μｍ以上かつ１０００μｍ以下の厚みを有していてもよい。
　リード端子１８は、金型で打ち抜き加工されて形成されてもよく、エッチング加工で形成されてもよい。リード端子１８おいて、端面の数十μｍの棘状の加工バリが、研磨またはブラッシング等によって除去されていることが望ましい。これにより、リード端子１８が第１集電体１１から離間した後の第１集電体１１との不要な接触、および第１集電体１１の損傷を防止することができる。
　リード端子１８の接合面は、平面に限定されることなく、凹凸構造を有していてもよい。例えば、リード端子１８の接合面は、１μｍ以上かつ１０００μｍ以下の高低差を有する凹凸を有していてもよい。これにより、リード端子１８と接合部１６との接合面積が増大するため、リード端子１８と接合部１６との電気抵抗は減少し、接合強度は増大する。その結果、接合部１６および熱溶融部１７が設けられたことによる電池特性への影響を低減させながら、接続信頼性を一層高めることができる。
　リード端子１８の形状は限定されない。リード端子１８の断面は矩形であってもよい。リード端子１８の断面は、台形であってもよい。この場合、リード端子１８において、断面の台形の短い方の底辺に相当する面が、第１集電体１１との接合面として用いられる、すなわち熱溶融部１７を介して接合部１６と接合されていると、リード端子１８が接合部１６から離間する時の側面での摩擦抵抗が減少する。その結果、発熱によってリード端子１８が接合部１６から離間する応答性が向上する。
　リード端子１８の断面は、三角形であってもよい。この場合、例えば、リード端子１８において、断面の三角形の頂点を含む面が、第１集電体１１と対向するようにリード端子１８が配置される。すなわち、この場合、例えば、リード端子において、断面の三角形の頂点を含む面が、熱溶融部１７を介して接合部１６と接合される。この構成により、リード端子１８が第１集電体１１から離間する時の側面での摩擦抵抗が減少する。その結果、発熱によってリード端子１８が接合部１６から離間する応答性が向上する。
　図１に示されるように、リード端子１８は、屈曲していてもよい。このような屈曲した形状を有することにより、熱溶融部１７が溶融した際に、リード端子１８が接合部１６から離間しやすくなる。
　第１活物質層１２は、例えば、第１集電体１１に接している。第１活物質層１２は、例えば正極活物質を含有する。すなわち、第１活物質層１２は、例えば正極活物質層である。
　正極活物質は、負極よりも高い電位で結晶構造内にリチウム（Ｌｉ）イオンおよびマグネシウム（Ｍｇ）イオンのような金属イオンが挿入または離脱され、それに伴って酸化または還元が行われる物質である。
　電池素子１０が例えばリチウム二次電池である場合、正極活物質は、リチウム（Ｌｉ）イオンが挿入または離脱され、それに伴って酸化または還元が行われる物質である。この場合、正極活物質は、例えば、リチウムと遷移金属元素とを含む化合物である。当該化合物は、例えば、リチウムと遷移金属元素とを含む酸化物、またはリチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物である。
　リチウムと遷移金属元素とを含む酸化物の例は、ＬｉＮｉxＭ1-xＯ2（ここで、Ｍは、Ｃｏ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、およびＷからなる群より選択される少なくとも１つであり、０＜ｘ≦１が充足される）のようなリチウムニッケル複合酸化物、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）、およびニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）のような層状酸化物、またはスピネル構造を持つマンガン酸リチウム（例えば、ＬｉＭｎ2Ｏ4、Ｌｉ2ＭｎＯ3、またはＬｉＭｎＯ2）である。
　リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物の例は、オリビン構造を持つリン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ4）である。
　正極活物質として、硫黄（Ｓ）および硫化リチウム（Ｌｉ2Ｓ）のような硫化物が使用されてもよい。この場合、正極活物質粒子に、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）などをコーティング、または、添加されていてもよい。
　正極活物質には、これらの材料の１種のみが用いられてもよいし、これらの材料のうちの２種以上が組み合わされて用いられてもよい。
　リチウムイオン導電性または電子伝導性を高めるために、第１活物質層１２は、正極活物質に加えて、正極活物質以外の材料を含有していてもよい。すなわち、第１活物質層１２は、合剤層であってもよい。当該材料の例は、無機系固体電解質、硫化物系固体電解質のような固体電解質、アセチレンブラックのような導電助材、またはポリエチレンオキシドおよびポリフッ化ビニリデンのような結着用バインダーである。
　第１活物質層１２は、例えば、５μｍ以上かつ３００μｍ以下の厚みを有していてもよい。
　第２活物質層１４は、例えば、第２集電体１５に接している。第２活物質層１４は、例えば負極活物質を含有する。すなわち、第２活物質層１４は、例えば負極活物質層である。
　負極活物質は、正極よりも低い電位で結晶構造内にリチウム（Ｌｉ）イオンおよびマグネシウム（Ｍｇ）イオンのような金属イオンが挿入または離脱され、それに伴って酸化または還元が行われる物質をいう。
　電池素子１０が例えばリチウム二次電池である場合、負極活物質は、リチウム（Ｌｉ）イオンが挿入または離脱され、それに伴って酸化または還元が行われる物質である。この場合、負極活物質の例は、天然黒鉛、人造黒鉛、黒鉛炭素繊維、および樹脂焼成炭素のような炭素材料、または固体電解質と合剤化される合金系材料である。合金系材料の例は、ＬｉＡｌ、ＬｉＺｎ、Ｌｉ3Ｂｉ、Ｌｉ3Ｃｄ、Ｌｉ3Ｓｂ、Ｌｉ4Ｓｉ、Ｌｉ4.4Ｐｂ、Ｌｉ4.4Ｓｎ、Ｌｉ0.17Ｃ、およびＬｉＣ6のようなリチウム合金、チタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）のようなリチウムと遷移金属元素との酸化物、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、または酸化ケイ素（ＳｉＯx）のような金属酸化物である。
　負極活物質には、これらの材料の１種のみが用いられてもよいし、これらの材料のうちの２種以上が組み合わされて用いられてもよい。
　リチウムイオン導電性または電子伝導性を高めるために、第２活物質層１４は、負極活物質に加えて、負極活物質以外の材料を含有していてもよい。当該材料の例は、無機系固体電解質、硫化物系固体電解質のような固体電解質、アセチレンブラックのような導電助材、またはポリエチレンオキシドおよびポリフッ化ビニリデンのような結着用バインダーである。
　第２活物質層１４は、例えば、５μｍ以上かつ３００μｍ以下の厚みを有していてもよい。
　図１において、第１集電体１１、第１活物質層１２、固体電解質層１３、第２活物質層１４、および第２集電体１５は、例えば、平面視において形状、位置、および大きさが互いに同じである。固体電解質層１３は、例えば、第１活物質層１２および第２活物質層１４に接している。
　固体電解質層１３は、固体電解質を含有する。固体電解質層１３は、例えば、主成分として固体電解質を含有する。ここで、主成分とは、固体電解質層１３において、質量割合で最も多く含まれる成分のことである。固体電解質層１３は、固体電解質のみからなっていてもよい。
　固体電解質は、イオン導電性を有する公知の電池用の固体電解質であってもよい。固体電解質としては、例えば、リチウムイオンおよびマグネシウムイオンのような金属イオンを伝導する固体電解質が用いられうる。
　固体電解質として、例えば、硫化物系固体電解質および酸化物系固体電解質のような無機系固体電解質が用いられうる。
　硫化物系固体電解質は、例えば、リチウム含有硫化物である。リチウム含有硫化物の例は、Ｌｉ2Ｓ－Ｐ2Ｓ5系、Ｌｉ2Ｓ－ＳｉＳ2系、Ｌｉ2Ｓ－Ｂ2Ｓ3系、Ｌｉ2Ｓ－ＧｅＳ2系、Ｌｉ2Ｓ－ＳｉＳ2－ＬｉＩ系、Ｌｉ2Ｓ－ＳｉＳ2－Ｌｉ3ＰＯ4系、Ｌｉ2Ｓ－Ｇｅ2Ｓ2系、Ｌｉ2Ｓ－ＧｅＳ2－Ｐ2Ｓ5系、またはＬｉ2Ｓ－ＧｅＳ2－ＺｎＳ系である。
　酸化物系固体電解質は、例えば、リチウム含有金属酸化物、リチウム含有金属窒化物、リン酸リチウム（Ｌｉ3ＰＯ4）、またはリチウム含有遷移金属酸化物である。リチウム含有金属酸化物の例は、Ｌｉ2Ｏ－ＳｉＯ2またはＬｉ2Ｏ－ＳｉＯ2－Ｐ2Ｏ5である。リチウム含有金属窒化物の例は、ＬｉxＰyＯ1-zＮzである。リチウム含有遷移金属酸化物の例は、リチウムチタン酸化物である。
　固体電解質には、これらの材料の１種のみが用いられてもよいし、これらの材料のうちの２種以上が組み合わされて用いられてもよい。
　固体電解質層１３は、上記固体電解質に加えて、ポリエチレンオキシドおよびポリフッ化ビニリデンのような結着用バインダーを含有していてもよい。
　固体電解質層１３は、例えば、５μｍ以上かつ１５０μｍ以下の厚みを有していてもよい。
　固体電解質の材料は、粒子の凝集体で構成されていてもよい。または、固体電解質の材料は、焼結組織で構成されていてもよい。
　図１において、接合部１６および熱溶融部１７は、平面視において、形状、位置、および幅が互いに同じであるが、これに限定されない。接合の強度および電気抵抗が実用性を満たしていればよい。接合部１６および熱溶融部１７は、円形または楕円形であってもよい。接合部１６は、熱溶融部１７とは異なる形状を有していてもよい。
　以上の構成によれば、電池１１００は、発熱および過電流を抑制できる、高い信頼性を有する。
　本実施形態による電池１１００は、第１集電体１１とリード端子１８とが、導電性樹脂材料を含有する接合部１６によって接合されており、かつリード端子１８と接合部１６との間には、半田材料を含有する熱溶融部１７が設けられている。電池１１００のこの構成は、特許文献１および特許文献２に開示されている電池の構成とは異なる。なお、特許文献１および特許文献２に開示されている電池の構成およびそれらが有する課題は、上述のとおりである。本実施形態による電池１１００は、上記構成により、熱衝撃を与えることなく、熱溶融部１７が設けられたリード端子１８が導電性樹脂材料を含む接合部１６によって第１集電体１１に接合されている。したがって、本実施形態による電池１１００においては、特許文献１および特許文献２に開示されている電池が有する課題のような、熱衝撃によるクラックおよび応答性の問題が生じることがないのは明らかである。
　以下、本実施形態による電池１１００の製造方法の一例を説明する。なお、以下に記載する具体的な物質および具体的な数値は一例であり、電池１１００の製造方法はそれらに限定されない。
　まず、第１活物質層１２および第２活物質層１４を印刷形成するために用いるペーストを作製する。以下、第１活物質層１２が正極活物質層と記載され、第２活物質層１４が負極活物質層と記載される。
　活物質層の合剤に用いる固体電解質原料として、例えば、平均粒子径が約１０μｍであり、三斜晶系結晶を主成分とするＬｉ2Ｓ－Ｐ2Ｓ5系硫化物のガラス粉末が準備される。固体電解質原料として、例えば、高いイオン導電性（例えば、２×１０-3Ｓ／ｃｍから３×１０-3Ｓ／ｃｍ）を有するガラス粉末が使用されうる。
　正極活物質として、例えば、平均粒子径が約５μｍであり、層状構造を有するＬｉ・Ｎｉ・Ｃｏ・Ａｌ複合酸化物（例えば、ＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.15Ａｌ0.05Ｏ2）の粉末が、用いられる。上述の正極活物質と上述のガラス粉末とを含有させた合剤を有機溶剤等に分散させることにより、正極活物質層用ペーストが作製される。
　負極活物質として、例えば、平均粒子径が約１０μｍである天然黒鉛の粉末が用いられる。上述の負極活物質と上述のガラス粉末とを含有させた合剤を有機溶剤等に分散させることにより、負極活物質層用ペーストが作製される。
　次いで、第１集電体１１および第２集電体１５として用いられる材質として、例えば、約３０μｍの厚みを有する銅箔が準備される。以下、第１集電体１１が正極集電体と記載され、第２集電体１５が負極集電体と記載される。
　スクリーン印刷法により、正極活物質層用ペーストおよび負極活物質層用ペーストが、それぞれの銅箔の片方の表面上に、それぞれ所定形状、および、約５０μｍから１００μｍの厚みを有するように印刷される。正極活物質層用ペーストおよび負極活物質層用ペーストは、８０℃から１３０℃で乾燥され、３０μｍから６０μｍの厚みになる。これにより、第１活物質層１２（例えば、正極活物質層）と第２活物質層１４（例えば、負極活物質層）とがそれぞれ形成された集電体（例えば、銅箔）が得られる。
　次いで、上述のガラス粉末を含有させた合剤を有機溶剤等に分散させた固体電解質層用ペーストが作製される。第１活物質層１２および第２活物質層１４の面上に、メタルマスクを用いて、上述の固体電解質層用ペーストが、例えば、約１００μｍの厚みを有するように、印刷される。その後、固体電解質層用ペーストは、８０℃から１３０℃で乾燥される。
　次いで、第１活物質層１２上に印刷された固体電解質層と第２活物質層１４上に印刷された固体電解質層とが、互いに接して対向するようにして積層される。
　次いで、加圧金型板との間に、集電体上面に、長手方向を３分割するサイズの弾性率５×１０6Ｐａ程度の弾性体シート（７０μｍ厚み）が挿入される。
　その後、加圧金型を圧力３００ＭＰａにて５０℃に加温しながら、９０秒間加圧する。
　次いで、さらに、接合部１６となる、平均粒子径が０．５μｍの銀粒子を含む熱硬化性の導体樹脂ペーストを、第１集電体１１の表面に、メタルマスクで約２０μｍの厚みで印刷して形成する。次いで、あらかじめ表面が半田メッキされているリード端子１８を、接合部１６にセットし、動かないように乾燥機に入れて、例えば１２０℃まで３０分で昇温させた後に１時間、熱硬化処理を施し、室温まで冷却する。
　以上のようにして、電池１１００が得られる。このように、本実施形態による電池１１００は、製造プロセスにおいて、半田付けを集電体が形成された電池素子１０に直接行わないため、熱衝撃および熱応力を抑制してリード端子機構を備えることができる。
　なお、電池１１００の形成の方法および順序は、上述の例に限られない。
　なお、上述の製造方法では、正極活物質層用ペースト、負極活物質層用ペースト、固体電解質層用ペーストおよび導体ペーストを印刷により塗布する例を示したが、これに限られない。印刷方法としては、例えば、ドクターブレード法、カレンダー法、スピンコート法、ディップコート法、インクジェット法、オフセット法、ダイコート法、スプレー法などが用いられ得る。
　上述の製造方法では、導体樹脂ペーストとして、銀の金属粒子を含む熱硬化性の導体ペーストを例に示したが、これに限らない。導体ペーストの金属成分としては、例えば、銀、銅、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、パラジウム、金、プラチナまたはこれらの金属を組み合わせた合金が用いられ得る。なお、金属粒子の形状は、球状、りん片状、針状等、どのような形状のものであってもよい。例えば、粒子サイズの小さい方が、低温度で合金反応および拡散が進行する。そのため、プロセス設計および電池特性への熱履歴の影響を考慮し、金属粒子の粒子サイズおよび形状が適宜選択される。
　熱硬化性の導体樹脂ペーストに用いられる樹脂は、結着用バインダーとして機能するものであればよく、さらには印刷性および塗布性など、採用する製造プロセスによって適当なものが選択される。熱硬化性の導体ペーストに用いられる樹脂は、例えば、熱硬化性樹脂を含む。熱硬化性樹脂の例は、
（ｉ）尿素樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂等のアミノ樹脂、
（ｉｉ）ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型、フェノールノボラック型、脂環式等のエポキシ樹脂、
（ｉｉｉ）オキセタン樹脂、
（ｉｖ）レゾール型、ノボラック型等のフェノール樹脂、または
（ｖ）シリコーンエポキシ、シリコーンポリエステル等のシリコーン変性有機樹脂
である。樹脂には、これらの材料の１種のみが用いられてもよいし、これらの材料のうちの２種以上が組み合わされて用いられてもよい。
　（第２実施形態）
　以下、第２実施形態による電池が説明される。第２実施形態による電池は、第１実施形態による電池の変形例である。第１実施形態で説明された事項は、省略され得る。
　図２は、第２実施形態による電池１２００の概略構成を示す図である。図２（ａ）は、第２実施形態による電池１２００の断面図である。図２（ｂ）は、電池１２００をｚ軸方向下側から見た平面視図である。図２（ａ）には、図２（ｂ）のII－II線で示される位置での断面が示されている。
　図２に示されるように、電池１２００においては、リード端子２０が、半田材料によって部分的にメッキされている。すなわち、電池１２００においては、半田材料のメッキ膜によって熱溶融部１９が形成されている。熱溶融部１９は、リード端子２０の表面を部分的に被覆している。なお、熱溶融部１９は、接合部１６よりも大きい面積を有する。リード端子２０は、接合面に加え、その側面も熱溶融部１９によって被覆されている。
　電池１２００は、発熱および過電流を抑制できる高い信頼性を有する。
　（第３実施形態）
　以下、第３実施形態による電池が説明される。第３実施形態による電池は、第１実施形態による電池の変形例である。第１実施形態で説明された事項は、省略され得る。
　図３は、第３実施形態による電池１３００における接合部周辺の拡大断面図である。
　図３に示されるように、電池１３００においては、リード端子２１の断面の形状が台形である。リード端子２１は、第２実施形態による電池１２００のリード端子２０と同様に、半田材料によって部分的にメッキされている。電池１３００においては、半田材料のメッキ膜によって熱溶融部２１が形成されている。リード端子２１において、断面の台形の短い方の底辺に相当する面が、熱溶融部２２を介して接合部１６に接合されている。
　図４は、第３実施形態による電池１３００の変形例の電池１３００Ａにおける接合部周辺の拡大断面図である。図４に示されるように、リード端子２１の断面は、三角形であってもよい。この場合、例えば、リード端子２１において、断面の三角形の頂点を含む面が第１集電体１１と対向するように、リード端子２１が配置される。すなわち、この場合、例えば、リード端子２１において、断面の三角形の頂点を含む面が、熱溶融部２２を介して接合部１６と接合される。
　以上のような構成により、リード端子２１の側面において、導電性樹脂材料がリード端子２１へ付着していた場合でも、摩擦抵抗が低減され、発熱時にリード端子２１は接合部１６から離間しやすくなる。
　このように、電池１３００は、発熱および過電流を抑制できる高い信頼性を有する。
　（第４実施形態）
　以下、第４実施形態による電池が説明される。第４実施形態による電池は、第１実施形態による電池の変形例である。第１実施形態で説明された事項は、省略され得る。
　図５は、第４実施形態による電池１４００における接合部周辺の拡大断面図である。
　図５に示されるように、電池１４００においては、リード端子２３の接合面の形状が凹凸である。したがって、電池１４００においては、リード端子２３が、凹凸構造を有する面で、熱溶融部２４を介して接合部１６と接合されている。
　図５における凹凸構造は一例であり、凹凸構造は△の形状であってもよい。
　このような構成により、リード端子２３と接合部１６との接合面積が増大するため、リード端子２３と接合部１６との接続抵抗が減少する。その結果、接合部１６および熱溶融部２４が設けられたことによる電池特性への影響を低減でき、さらに、接続強度を向上することができる。
　（第５実施形態）
　以下、第５実施形態による電池が説明される。第５実施形態による電池は、第１実施形態による電池の変形例である。第１実施形態で説明された事項は、省略され得る。
　図６は、第５実施形態による電池１５００における接合部周辺の拡大断面図である。
　電池１５００においては、リード端子２５は、第１半田材料２６および第２半田材料２７によって被覆されている。すなわち、リード端子２５は、２種の半田材料によって被覆されている。第１半田材料２６は、リード端子２５の接合面に接している。第２半田材料２７は、リード端子２５の側面に接している。第２半田材料２７は、第１半田材料２６よりも低い融点を有する。
　このような構成により、接合部１６がリード端子２５の側面に設けられている場合でもリード端子２５を接合体１６から離間しやすくできる。さらに、発熱によってリード端子２５が接合部１６から離間する温度精度および応答性が向上する。
　以上、本開示の電気デバイスについて、実施形態に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施形態に限定されるものではない。本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態に施したもの、および実施の形態における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本開示の範囲に含まれる。
　また、上記の実施の形態は、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
　本開示の電気デバイスは、例えば、各種の電子機器または自動車などに用いられる二次電池として利用され得る。

Claims (18)

  1. 　集電体を備えた電気素子、
    　前記集電体に電気的に接続されたリード端子、
    　導電性樹脂材料を含有し、かつ前記集電体と前記リード端子とを接合する接合部、および
    　前記接合部と前記リード端子との間に位置し、かつ半田材料を含有する熱溶融部、
    を備えた電気デバイス。
  2. 　前記半田材料の融点は、１５０℃未満である、
    請求項１に記載の電気デバイス。
  3. 　前記半田材料は、ＳｎおよびＢｉを含有する、
    請求項１または２に記載の電気デバイス。
  4. 　前記半田材料は、ＳｎおよびＩｎを含有する、
    請求項１または２に記載の電気デバイス。
  5. 　前記熱溶融部は、前記リード端子に接している、
    請求項１から４のいずれか一項に記載の電気デバイス。
  6. 　前記熱溶融部は、前記リード端子の表面全体を覆っている、
    請求項１から５のいずれか一項に記載の電気デバイス。
  7. 　前記熱溶融部は、メッキ膜である、
    請求項１から６のいずれか一項に記載の電気デバイス。
  8. 　前記接合部は、前記集電体および前記熱溶融部に接している、
    請求項１から７のいずれか一項に記載の電気デバイス。
  9. 　前記接合部は、前記リード端子における前記集電体と対向する面の反対面には形成されていない、
    請求項１から８のいずれか一項に記載の電気デバイス。
  10. 　前記リード端子は、前記集電体に対向する接合面と、当該接合面に対する側面とを含み、
    　前記熱溶融部は、前記接合面および前記側面に接している、
    請求項１から９のいずれか一項に記載の電気デバイス。
  11. 　前記半田材料は、第１半田材料および第２半田材料を含み、
    　前記第１半田材料は、前記接合面に接し、
    　前記第２半田材料は、前記側面に接し、
    　前記第２半田材料は、前記第１半田材料よりも低い融点を有する、
    請求項１０に記載の電気デバイス。
  12. 　前記導電性樹脂材料の硬化温度は、前記半田材料の融点よりも低い、
    請求項１から１１のいずれか一項に記載の電気デバイス。
  13. 　前記導電性樹脂材料は、熱硬化性導電性樹脂材料であり、かつ、銀および銅からなる群より選択される少なくとも１つを含有する、
    請求項１から１２のいずれか一項に記載の電気デバイス。
  14. 　前記リード端子は、前記リード端子の前記集電体に対向する接合面において、凹凸構造を有する、
    請求項１から１３のいずれか一項に記載の電気デバイス。
  15. 　前記リード端子の断面の形状は、台形であり、
    　前記リード端子において、前記台形の短い方の底辺に相当する面は、前記熱溶融部を介して前記接合部に接合されている、
    請求項１から１４のいずれか一項に記載の電気デバイス。
  16. 　前記リード端子の断面の形状は、三角形であり、
    　前記リード端子において、前記三角形の頂点を含む面は、前記熱溶融部を介して前記接合部に接合されている、
    請求項１から１４のいずれか一項に記載の電気デバイス。
  17. 　前記リード端子は、屈曲している、
    請求項１から１６のいずれか一項に記載の電気デバイス。
  18. 　前記集電体は、正極集電体であり、
    　前記リード端子は、前記正極集電体に電気的に接続されている、
    請求項１から１７のいずれか一項に記載の電気デバイス。
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