WO2025258331A1 - 蓋体、全固体電池用容器及び全固体電池 - Google Patents

蓋体、全固体電池用容器及び全固体電池

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WO2025258331A1
WO2025258331A1 PCT/JP2025/018010 JP2025018010W WO2025258331A1 WO 2025258331 A1 WO2025258331 A1 WO 2025258331A1 JP 2025018010 W JP2025018010 W JP 2025018010W WO 2025258331 A1 WO2025258331 A1 WO 2025258331A1
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WO
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lid
container
central region
region
electronic component
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PCT/JP2025/018010
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French (fr)
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雄介 川端
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Maxell Ltd
Original Assignee
Maxell Ltd
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Publication date
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • 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 a lid for an all-solid-state battery container that seals a power-generating element in a vacuum or reduced-pressure state, an all-solid-state battery container having a lid, and an all-solid-state battery in which a power-generating element is housed in the all-solid-state battery container.
  • a power generating element is housed in an internal space formed by a recessed container and a lid that covers the opening of the recessed container.
  • Patent Document 1 discloses an electronic component package.
  • the electronic component package hermetically seals the electronic component mounted inside by laser-melting the lid to a metal plating layer formed on the top of the container opening. Before the lid is fused, grooves are formed on the inner main surface of the lid, extending from opposing edges to the interior space of the container, and are laser-melted at least in a vacuum. This allows gas and moisture inside the package to be drawn out, solving the problem of ease of use when achieving the desired degree of vacuum inside the package.
  • the electronic component package in Patent Document 1 does not consider lid (covering body) deflection caused by air pressure differences. That is, after being laser-welded in a vacuum, when the electronic component package housing an electronic component is released from the vacuum to the atmosphere, the pressure difference between the air pressure inside the package, which has the desired degree of vacuum, and atmospheric pressure could cause the lid to deflect toward the inside of the package, resulting in contact between the lid and the electronic component. Contact between the lid and the electronic component could compress the electronic component and adversely affect it, or cause malfunctions in the electrical circuit due to contact with metal parts of the electronic component.
  • the lid also has a polarity, which could result in a short circuit between the lid and an external terminal with the opposite polarity to that of the lid during handling.
  • the present disclosure aims to provide a lid for a container used in an all-solid-state battery that can minimize the amount of deflection while keeping the thickness as small as possible, a container for an all-solid-state battery, and an all-solid-state battery.
  • the lid according to the present disclosure is a lid that covers an opening of a container body used in an all-solid-state battery.
  • the lid is joined to the top surface of the opening of the container body via a seal ring, and includes, in a plan view, an overlapping region that overlaps with the seal ring and a central region that is rectangular in a plan view and surrounded by the overlapping region.
  • d represents the length d (mm) of the diagonal of the central region in a plan view
  • t represents the thickness (mm) of the central region
  • E represents the Young's modulus (GPa) of the material of the central region 122
  • c represents a predetermined coefficient.
  • the coefficient c is calculated using the following formulas (2) to (4).
  • a represents the length of the short side of the central region in a plan view
  • b represents the length of the long side.
  • the lid body disclosed herein can minimize the amount of deflection while keeping the thickness as small as possible.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an electronic component according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the electronic component of FIG.
  • FIG. 3 is a perspective conceptual diagram showing a modification of the central region of FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the amount of deflection of the cover shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a first modification of the electronic component.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a second modification of the electronic component.
  • 7 is a perspective view of the lid of the electronic component shown in FIG. 6.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a third modification of the electronic component.
  • 9 is a perspective view of the lid of the electronic component shown in FIG. 8.
  • the inventors considered making the thickness of the lid body of the container used in the all-solid-state battery relatively large.
  • the lid body is made relatively large in thickness, for example, when the lid body and the open top of the container body are welded with a seal ring, the relatively thick lid body can hinder heating of the seal ring, resulting in insufficient welding between the lid body and the container body with the seal ring and reduced airtightness inside the container for electronic components.
  • making the lid body relatively large in thickness also hinders the miniaturization of the all-solid-state battery.
  • the inventors investigated a lid that can reduce the amount of deflection of the lid while keeping the thickness of the lid relatively small. After extensive research, the inventors discovered that for all-solid-state battery containers of various sizes and shapes, by considering the balance of various conditions such as the diagonal length, aspect ratio, and thickness of the lid, and the Young's modulus of the lid material, it is possible to reduce the amount of deflection of the lid while keeping its thickness small, and thus completed the present invention.
  • a lid according to an embodiment of the present disclosure is a lid for covering an opening of a container body used in an all-solid-state battery.
  • the lid is joined to the top surface of the opening of the container body via a seal ring, and includes, in plan view, an overlapping region that overlaps with the seal ring and a central region that is rectangular in plan view and is surrounded by the overlapping region.
  • the central region satisfies the following formula (1).
  • examples of the "joining" method include welding, fusion bonding, and adhesion.
  • d represents the length (mm) of the diagonal of the central region in a plan view
  • t represents the thickness (mm) of the central region
  • E represents the Young's modulus (GPa) of the material of the central region 122
  • c represents a predetermined coefficient.
  • the coefficient c is calculated using the following formulas (2) to (4).
  • a represents the length of the short side of the central region in a plan view
  • b represents the length of the long side.
  • the central region has a greater thickness than the overlapping region.
  • a step may be formed between the central region and the overlapping region on the main surface of the lid facing the container body due to the difference in thickness between the central region and the overlapping region.
  • the thickness of the central region relatively large, the amount of deflection of the lid can be reduced.
  • the seal ring can be sufficiently heated when joining the lid and the open top of the container body with a seal ring, thereby sufficiently joining the lid and the container body with the seal ring and ensuring sufficient airtightness inside the electronic component container.
  • the step acts as a guide, making it easier to position the lid.
  • the central region may have a step region rising substantially vertically from the outer peripheral edge of the central region.
  • the overlapping region may extend continuously from the step region. This prevents the lid from expanding and deforming in the direction opposite to the electronic component body.
  • the step region also serves as a guide, making it easier to position the lid.
  • the lid may include a tapered region tapering toward a central region.
  • the tapered region may be positioned between the overlapping region and the central region. This can prevent the lid from expanding and deforming in a direction opposite to the electronic component body.
  • the tapered region also serves as a guide, making it easier to position the lid.
  • a container for an all-solid-state battery includes a lid body having any one of configurations 1 to 4 and a container body having an opening covered by the lid body and accommodating a power-generating element in an internal space, thereby making it possible to reduce the amount of deflection of the lid body while reducing its thickness, and to prevent contact between the lid body and the power-generating element.
  • the lid may have a deflection of 0.6 mm or less toward the inside of the container body. This reduces the deflection of the lid and prevents contact between the lid and the power-generating element. Therefore, the all-solid-state battery container can be suitably used as a container for an all-solid-state battery because it prevents contact between the lid and the power-generating element.
  • An all-solid-state battery includes an all-solid-state battery container having the configuration 5 or 6 and a power-generating element housed in the all-solid-state battery container, thereby reducing the amount of deflection of the lid body and suppressing contact between the lid body and the power-generating element.
  • the electronic component 1 has an electronic component container 10 and an electronic component main body 20 housed in the internal space of the electronic component container 10.
  • the electronic component body 20 is the power-generating element of the all-solid-state battery. Therefore, the electronic component 1 is an all-solid-state battery.
  • the electronic component body (power-generating element) 20 has a positive electrode layer 21, a negative electrode layer 22, and a solid electrolyte layer 23 disposed between the positive electrode layer 21 and the negative electrode layer 22.
  • the container body 11 of the electronic component container 10 described below includes a positive electrode terminal (not shown) and a negative electrode terminal disposed spaced apart from the positive electrode terminal on its outer surface.
  • the positive electrode layer 21 is connected to the positive electrode terminal via a positive electrode conductor (not shown).
  • the negative electrode layer 22 is connected to the negative electrode terminal via a negative electrode conductor (not shown).
  • the electronic component 1 is not limited to an all-solid-state battery, but may be any electronic component 1 including a sealed electronic component container 10.
  • the electronic component body 20 is not limited to the power-generating element of a battery, but may be an outer can, a sealed can, or a flat battery including a power-generating element housed inside the can and the sealed can. In this disclosure, flat batteries are also described as power generating elements.
  • the electronic component container 10 has a concave container body 11 and a lid body 12.
  • the electronic component container 10 houses a power generating element inside, it can also be referred to as a container for an all-solid-state battery.
  • the container body 11 is made of ceramic.
  • the container body 11 includes a bottom 111 that is rectangular in plan view, and a side wall 112 that is rectangular and extends continuously from the outer periphery of the bottom 111, and has a cylindrical space inside for housing the electronic component body 20.
  • the side wall 112 is arranged to extend approximately perpendicular to the bottom 111 in a vertical cross-sectional view.
  • the material of the container body 11 is not particularly limited, and various materials can be used, such as resin, glass (borosilicate glass, glass ceramics, etc.), metal, and ceramics. It may also be a composite material in which ceramic or glass powder is dispersed in resin.
  • the container body 11 is made of a metal material, it is preferable to coat the inner surface of the bottom 111 and the inner circumferential surface of the side wall 112 of the container body 11 with an insulating material such as a resin material or glass to ensure insulation between the container body 11 and the electronic component body 20.
  • the container body 11 is not limited to a rectangular shape in a plan view, but may be a circular, elliptical, polygonal, or other shape.
  • the internal space for accommodating the electronic component body 20 is not limited to a cylindrical shape, but may be formed into a polygonal cylindrical shape such as a rectangular cylindrical shape depending on the shape of the electronic component body 20.
  • the lid 12 is a metal thin plate that is rectangular in plan view and covers the opening of the container body 11. As shown in Figures 1 and 2, the lid 12 is joined (seam welded) to the container body 11 by a square frame-shaped seal ring 13 that is arranged between the underside of the outer peripheral edge of the lid 12 and the top surface of the opening of the container body 11, i.e., the upper end surface of the side wall portion 112. This completely seals the internal space of the electronic component container 10.
  • the internal space of the electronic component container 10 is preferably a vacuum atmosphere or an inert gas atmosphere such as nitrogen.
  • the lid 12 is not limited to a metal thin plate as long as it can cover the opening of the container body 11.
  • the lid 12 is not limited to a rectangular shape and can be variously modified, such as a circle, ellipse, or polygon, depending on the shape of the container body 11 in plan view.
  • the lid 12 has an overlapping region 121 and a central region 122.
  • the boundary between the overlapping region 121 and the central region 122 is indicated by a dashed line.
  • the overlapping region 121 is the region that overlaps with the seal ring 13 in a plan view. Therefore, the overlapping region 121 is formed in the shape of a rectangular frame in a plan view. In this embodiment, the overlapping region 121 is the outer peripheral edge of the lid body 12. When the overlapping region 121 constitutes the outer peripheral edge of the lid body 12, the outer peripheral edge of the overlapping region 121 in a plan view has a shape that is the same as the outer peripheral edge of the lid body 12. On the other hand, when the central region 122 is formed continuously from the overlapping region 121, the inner peripheral edge of the overlapping region 121 in a plan view has a rectangular shape in a plan view.
  • the central region 122 has a rectangular shape in a planar view.
  • the central region 122 is an area surrounded by the overlapping region 121 in a planar view.
  • the central region 122 satisfies the following formula (1).
  • d 4/3 /t/E 1/3 /c ⁇ 120
  • d represents the diagonal length (mm) of the central region 122 in a planar view
  • t represents the thickness (mm) of the central region 122
  • E represents the Young's modulus (GPa) of the material of the central region 122
  • c represents a predetermined coefficient.
  • the thickness t is an average thickness and can be determined as follows: First, the central region 122 is divided into four equal parts in the vertical and horizontal directions in a plan view, and the thicknesses of the nine intersections, excluding the outer periphery, are measured with a micrometer.
  • the average value of the thicknesses at seven points, excluding the maximum and minimum values, is calculated, and this average value can be used as the thickness t.
  • l is the common logarithm of the aspect ratio r, and can be calculated by log 10 r as shown in the following formula (3).
  • l log10r (3)
  • the aspect ratio r can be calculated by b/a, where a is the length of the short side of the central region 122 having a rectangular shape in a plan view and b is the length of the long side, as shown in the following formula (4).
  • central region 122 by having central region 122 satisfy formula (1), it is possible to reduce the amount of deflection of lid body 12, i.e., the amount of displacement in the axial direction of the electronic component in lid body 12 (the up-down direction in the figure) (see deflection amount D in FIG. 4 ), while keeping the thickness of the lid body as small as possible. That is, from the viewpoint of reducing the amount of deflection D, it is preferable that the value obtained by the left side of formula (1) (d 4/3 /t/E 1/3 /c) be 120 or less. Furthermore, from the viewpoint of further reducing the amount of deflection D, it is preferable that the value obtained by the left side of formula (1) be 100 or less, more preferably 80 or less, and particularly preferably 60 or less.
  • a rectangle is a quadrilateral with all corners at right angles, and as mentioned above, includes a square.
  • the term "rectangle” also includes shapes with notched corners (chamfered shapes).
  • at least one of the four corners of a central region 122 that is rectangular in plan view may be curved.
  • the intersection of the curved corner and an imaginary line (shown by a dashed line in FIG. 3) extending from the adjacent side can be defined as a virtual corner of the rectangle.
  • the lengths of the short side a and the long side b can each be the length of a line including the imaginary line.
  • the length of the diagonal line d can be measured with the imaginary corner as one of its endpoints. This also applies to variations 1 to 3 of the electronic component, which will be described later.
  • Electronic component 1 is manufactured by placing electronic component body 20 in the internal space of container body 11 in a vacuum or reduced-pressure environment, joining the open top surface of container body 11 to lid 12 via seal ring 13 to seal the internal space of electronic component container 10, and then opening the container from the vacuum or reduced-pressure environment to the atmosphere.
  • lid 12 of electronic component container 10 deforms so as to bend toward the inside of electronic component container 10 (see Figure 4).
  • the air pressure inside electronic component 1 is lower than standard atmospheric pressure.
  • the electronic component 1 can form a gap between the lid 12 and the electronic component body 20, as shown in Figure 1. This prevents the lid 12 from coming into contact with the electronic component body 20, which could result in a decrease in functionality or damage to the electronic component body 20.
  • the deflection amount D of the lid body 12 is preferably 0.6 mm or less, as shown in Figure 4.
  • the deflection amount D of the lid body 12 can be kept to 0.6 mm or less while reducing the thickness of the lid body 12, thereby preventing contact between the lid body 12 and the electronic component body 20.
  • a pressing member for pressing the electronic component body (power-generating element) 20 toward the bottom 111 of the container body 11 may be disposed between the lid body 12 and the electronic component body 20 inside the electronic component container 10. In this case, reducing the deflection amount D of the lid body 12 can prevent contact between the lid body 12 and the pressing member.
  • the central region 122 of the lid 12 of the electronic component 1 of variant 1 has a thickness t that is greater than that of the overlapping region 121. This allows the amount of deflection of the lid 12 to be reduced. In other words, the thickness of the overlapping region 121 is smaller than the thickness of the central region 122.
  • the seal ring 13 can be sufficiently heated when joining the lid 12 and the open top of the container body 11 with the seal ring 13. This allows the lid 12 and the container body 11 to be sufficiently joined by the seal ring 13, ensuring sufficient airtightness within the electronic component container 10.
  • a step 12a is formed between the overlapping region 121 and the central region 122 on the main surface of the lid 12 corresponding to the container body 11 or the housed electronic component body 20.
  • the step 12a is fitted along the inner surface of the seal ring 13, whereby the step 12a acts as a guide, making it easier to position the lid 12.
  • the step 12a may be formed by a surface extending perpendicular to the underside of the overlapping region 121 or the underside of the central region 122.
  • At least the lower end of the step 12a i.e., the end on the central region 122 side, may be formed by a tapered surface that slopes outward from the central region 122 side toward the overlapping region 121. This allows the step 12a to function more effectively as a guide when fitting the lid 12, making positioning easier.
  • the central region 122 of the lid 12 of the electronic component 1 of Variation 2 has a stepped region 122a.
  • the stepped region 122a is a sidewall formed to rise in a substantially vertical direction from the outer peripheral edge of the central region 122.
  • the overlapping region 121 is formed to extend continuously from the upper end of the stepped region 122a.
  • the step region 122a acts as a guide, making it easier to position the lid body 12.
  • the step region 122a also prevents the lid body 12 from expanding and deforming upward, i.e., on the side opposite the electronic component body 20. This prevents the electronic component 1 from deforming outward.
  • the central region 122 may have a thickness t greater than that of the overlap region 121.
  • the lid 12 of the electronic component 1 of variant example 3 has a tapered region 123 between the overlapping region 121 and the central region 122.
  • the outer peripheral edge of the tapered region 123 in a plan view has a shape that follows the inner peripheral edge of the overlapping region 121.
  • the inner peripheral edge of the tapered region 123 in a plan view has a rectangular shape in a plan view.
  • the tapered region 123 has a tapered shape that tapers toward the central region 122, and is an inclined surface that slopes downward from the overlapping region 121, i.e., toward the inside of the container body 11.
  • the tapered region 123 acts as a guide when placing the lid 12 from above the seal ring 13, making it easier to position the lid 12.
  • the tapered region 123 also prevents the lid 12 from expanding and deforming upward, i.e., toward the side opposite the electronic component body 20. This prevents the electronic component 1 from deforming outward.
  • the central region 122 may have a thickness t greater than that of the overlapping region 121.
  • the tapered region 123 may also have a thickness greater than that of the overlapping region 121.
  • a step 12a may be provided between the overlapping region 121 and the tapered region 123 on the main surface of the lid 12 facing the container body 11.
  • this invention can contribute to the achievement of Goal 7 of the United Nations' Sustainable Development Goals (SDGs), which aims to "Ensure access to affordable, reliable, sustainable and modern energy for all," and Goal 12, which aims to "Ensure sustainable consumption and production patterns.”
  • SDGs Sustainable Development Goals
  • Example 10 Containers for electronic components of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 5, as shown in FIG. 1, were fabricated, and a test was conducted to measure the deflection amount D of each container. More specifically, in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 5, electronic component containers were fabricated by joining each lid in the Examples and Comparative Examples to a seal ring provided on the upper end surface of a concave container as shown in FIG. 2 in a vacuum atmosphere (atmospheric pressure of approximately 1 kPa) under the conditions shown in Table 1 below. In Example 9, an electronic component container was fabricated as shown in the above-mentioned Variation 1 (FIG. 5), in Example 10, an electronic component container was fabricated as shown in the above-mentioned Variation 2 (FIG.
  • Example 6 an electronic component container was fabricated as shown in the above-mentioned Variation 3 (FIG. 8). After each electronic component container was removed into atmospheric pressure, the deflection amount D of the lid was measured. In these examples, a deflection amount D exceeding 0.6 mm was considered to be large, and a deflection amount D of 0.6 mm or less was considered to be small. In Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 5, the pressure difference between the inside and outside of the container for electronic components was 0.1 MPa as shown in Table 1.
  • Example 1 A container for electronic components was produced by joining a lid having a thickness t of 0.1 mm and a Young's modulus of 159 GPa made of Kovar to a seal ring of a concave container as shown in Figures 1 or 2 in a vacuum atmosphere (atmospheric pressure of approximately 1 kPa).
  • the value of the above formula (1) was 53.2.
  • the deflection amount D of the lid after the container for electronic components of Example 1 was removed into atmospheric pressure was 0.05 mm.
  • Example 2 Except for changing the thickness t of the lid to 0.06 mm, a container for electronic components was produced in the same manner as in Example 1.
  • the value of the above-mentioned formula (1) was 88.7, and the deflection amount D of the lid after the container for electronic components of Example 2 was taken out into atmospheric pressure was 0.24 mm.
  • Example 3 Except for changing the material of the lid to aluminum (Young's modulus 70 GPa), containers for electronic components were produced in the same manner as in Example 1.
  • the value of the above-mentioned formula (1) was 70.0, and the deflection amount D of the lid after the container for electronic components of Example 3 was taken out into atmospheric pressure was 0.12 mm.
  • Example 4 Except for changing the material of the lid body to aluminum (Young's modulus 70 GPa) and changing the thickness t of the lid body to 0.06 mm, containers for electronic components were produced in the same manner as in Example 1.
  • the value of the above-mentioned formula (1) was 116.6, and the deflection amount D of the lid body after the container for electronic components of Example 4 was taken out into atmospheric pressure was 0.55 mm.
  • the value of the above-mentioned formula (1) was 66.9, and the deflection D of the lid after the container for electronic components of Example 5 was taken out into atmospheric pressure was 0.10 mm.
  • the value of the above-mentioned formula (1) was 67.8, and the deflection D of the lid after the container for electronic components of Example 6 was taken out into atmospheric pressure was 0.11 mm.
  • the value of the above-mentioned formula (1) was 97.0, and the deflection D of the lid after the container for electronic components of Example 7 was taken out into atmospheric pressure was 0.32 mm.
  • the value of the above-mentioned formula (1) was 97.7, and the deflection amount D of the lid after the container for electronic components of Example 8 was taken out into atmospheric pressure was 0.32 mm.
  • Example 9 A container for electronic components was produced in the same manner as in Example 1, except that the shape of the lid was changed to that shown in Modification 1.
  • the value of the above-mentioned formula (1) was 53.2, and the deflection amount D of the lid after the container for electronic components of Example 9 was taken out into atmospheric pressure was 0.05 mm.
  • Example 10 Containers for electronic components were produced in the same manner as in Example 1, except that the shape of the lid was changed to that shown in Modification 2.
  • the value of the above-mentioned formula (1) was 53.2, and the deflection D of the lid after the container for electronic components of Example 9 was taken out into atmospheric pressure was 0.05 mm.
  • the value of the above-mentioned formula (1) was 43.8, and the deflection amount D of the lid body after the container for electronic components of Example 11 was taken out into atmospheric pressure was 0.03 mm.
  • Comparative Example 1 Except for changing the thickness t of the lid to 0.04 mm, containers for electronic components were produced in the same manner as in Example 1.
  • the value of the above-mentioned formula (1) was 133.1, and the deflection amount D of the lid after the container for electronic components of Comparative Example 1 was taken out into atmospheric pressure was 0.81 mm.
  • Comparative Example 2 Except for changing the thickness t of the lid to 0.05 mm, containers for electronic components were produced in the same manner as in Example 5.
  • the value of the above-mentioned formula (1) was 133.8, and the deflection amount D of the lid after the container for electronic components of Comparative Example 2 was taken out into atmospheric pressure was 0.83 mm.
  • Comparative Example 3 Except for changing the thickness t of the lid to 0.05 mm, containers for electronic components were produced in the same manner as in Example 6.
  • the value of the above-mentioned formula (1) was 135.7, and the deflection amount D of the lid of Comparative Example 3 after being taken out into atmospheric pressure was 0.85 mm.
  • Comparative Example 4 Except for changing the thickness t of the lid to 0.07 mm, containers for electronic components were produced in the same manner as in Example 7.
  • the value of the above-mentioned formula (1) was 138.6, and the deflection amount D of the lid after the container for electronic components of Comparative Example 4 was taken out into atmospheric pressure was 0.92 mm.
  • Comparative Example 5 Except for changing the thickness t of the lid to 0.12 mm, containers for electronic components were produced in the same manner as in Example 8.
  • the value of the above-mentioned formula (1) was 122.1, and the deflection amount D of the lid of Comparative Example 5 after being taken out into atmospheric pressure was 0.63 mm.

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Abstract

厚みをできるだけ小さくしながらも、撓み量を小さくすることができる蓋体及び蓋体を有する電子部品用容器並びに電子部品用容器に電子部品本体を収容した電子部品を提供する。電子部品は、例えば、全固体電池である。電子部品用容器１０は、容器本体１１と蓋体１２とを有する。蓋体１２は、容器本体１１の開口頂面にシールリング１３を介して接合され、平面視において、シールリング１３と重なる重なり領域１２１と、重なり領域１２１に囲まれた平面視矩形状の中央領域１２２とを含む。中央領域１２２の厚みｔは、中央領域の対角線の長さ、アスペクト比及び素材のヤング率のバランスを考慮し、比較的小さくなるように決定される。

Description

蓋体、全固体電池用容器及び全固体電池
　本開示は、発電要素を真空又は減圧状態で封止する全固体電池用容器の蓋体と、蓋体を有する全固体電池用容器と、全固体電池用容器に発電要素を収容した全固体電池に関する。
　従来、凹状容器及び凹状容器の開口を覆う蓋体によって形成された内部空間に発電要素が収容された電池が種々開示されている。
　特開２００４－３０４０１７号公報（特許文献１）は、電子部品パッケージを開示している。電子部品パッケージは、容器開口頂部に形成した金属メッキ層とリッドとをレーザ溶融接合し、内部に搭載した電子部品を気密封止する。電子部品パッケージは、溶融接合される前のリッドの内側主面上において、少なくとも真空中でレーザ溶融接合される、相対した辺縁部から容器内部空間に至る溝が形成されている。これにより、パッケージ内部の気体や水分をパッケージ外に引き出し、パッケージ内を所望の真空度にする際の作業性の問題を解決している。
特開２００４－３０４０１７号公報
　しかしながら、特許文献１の電子部品パッケージは、気圧差によって生じるリッド（蓋体）の撓みについては検討されていない。すなわち、真空中でレーザ溶接された後、電子部品を収容した電子部品パッケージを真空中から大気中に開放した際、所望の真空度を有するパッケージ内部の気圧と大気圧との圧力差によってリッドがパッケージ内部に向かって撓み、リッドと電子部品とが接触するおそれがあった。リッドと電子部品との接触は、電子部品を圧迫して電子部品に悪影響を与えたり、電子部品の金属部位との接触により電気回路上に不具合を生じさせたり、電子部品が電池であって、電子部品（電池）のリッドとの接触面が正極又は負極のどちらかの極性を持っている場合には、リッドも極性を持つことになり、ハンドリング中に、「リッド」と「リッドとは反対の極性を持つ外部端子」との間で短絡が生じたりするおそれがあった。
　本開示は、厚みをできるだけ小さくしながらも撓み量を小さくすることができる全固体電池に用いられる容器の蓋体、全固体電池用容器及び全固体電池を提供することを課題とする。
　上記課題を解決するために、本開示は次のように構成した。すなわち、本開示に係る蓋体は、全固体電池に用いられる容器本体の開口を覆う蓋体である。蓋体は、容器本体の開口頂面にシールリングを介して接合され、平面視において、シールリングと重なる重なり領域と、重なり領域に囲まれた平面視矩形状の中央領域とを含む。中央領域は、以下の式（１）を満たす。
 
　ｄ４／３／ｔ／Ｅ１／３／ｃ≦１２０　　（１）
　ｃ＝１．４３×ｌ６＋３．５２×ｌ４＋４．８１×ｌ２＋１　　（２）
　ｌ＝ｌｏｇ１０ｒ　　（３）
　ｒ＝ｂ／ａ（ただし、１≦ｒ≦１０）　　（４）
 
　式（１）において、ｄは、平面視における中央領域の対角線の長さｄ（ｍｍ）を示し、ｔは、中央領域の厚み（ｍｍ）を示し、Ｅは、中央領域１２２の材料のヤング率（ＧＰａ）を示し、ｃは、所定の係数を示す。係数ｃは、以下の式（２）～（４）により求められる。式（４）において、ａは、平面視における中央領域の短辺の長さを示し、ｂは、長辺の長さを示す。
　本開示に係る蓋体によれば、厚みをできるだけ小さくしながらも撓み量を小さくすることができる。
図１は、本開示に係る実施形態の電子部品を示す断面図である。 図２は、図１の電子部品を示す斜視図である。 図３は、図２の中央領域の変形例を示す斜視概念図である。 図４は、図１に示す蓋体の撓み量を示す断面図である。 図５は、電子部品の変形例１を示す断面図である。 図６は、電子部品の変形例２を示す断面図である。 図７は、図６に示す電子部品における蓋体の斜視図である。 図８は、電子部品の変形例３を示す断面図である。 図９は、図８に示す電子部品における蓋体の斜視図である。
　本発明者らは、上述の特許文献１におけるリッドの撓みの問題を解決するべく、全固体電池に用いられる容器における蓋体の厚みを比較的大きくすることを考えた。しかしながら、蓋体の厚みを比較的大きくすると、例えば、蓋体と容器本体の開口頂部とをシールリングにより溶着する場合には、比較的厚みが大きい蓋体によってシールリングへの加熱が阻害され、蓋体と容器本体とのシールリングによる溶着が不十分になって電子部品用容器内部の気密性が低下し得る。また、蓋体の厚みを比較的大きくすると、全固体電池の小型化も阻害される。
　本発明者らは、上記の観点から、蓋体の厚みを比較的小さくしながらも、蓋体の撓み量を小さくすることができる蓋体について検討した。本発明者らは、鋭意検討の結果、種々のサイズや形状を有する全固体電池用容器において、蓋体の対角線の長さ、アスペクト比、厚み及び蓋体の素材のヤング率といった各条件のバランスを考慮すれば、蓋体の厚みを小さくしながらも撓み量を小さくできることを見出し、本発明を完成させた。
（構成１）
　本開示の実施形態に係る蓋体は、全固体電池に用いられる容器本体の開口を覆う蓋体である。蓋体は、容器本体の開口頂面にシールリングを介して接合され、平面視において、シールリングと重なる重なり領域と、重なり領域に囲まれた平面視矩形状の中央領域とを含む。中央領域は、以下の式（１）を満たす。なお、本開示において、「接合」の方法として、溶接、溶着又は接着等が挙げられる。
 
　ｄ４／３／ｔ／Ｅ１／３／ｃ≦１２０　　（１）
　ｃ＝１．４３×ｌ６＋３．５２×ｌ４＋４．８１×ｌ２＋１　　（２）
　ｌ＝ｌｏｇ１０ｒ　　（３）
　ｒ＝ｂ／ａ（ただし、１≦ｒ≦１０）　　（４）
 
　式（１）において、ｄは、平面視における中央領域の対角線の長さ（ｍｍ）を示し、ｔは、中央領域の厚み（ｍｍ）を示し、Ｅは、中央領域１２２の材料のヤング率（ＧＰａ）を示し、ｃは、所定の係数を示す。係数ｃは、以下の式（２）～（４）により求められる。式（４）において、ａは、平面視における中央領域の短辺の長さを示し、ｂは、長辺の長さを示す。
　これにより、種々の形状やサイズを有する全固体電池に用いられる容器の蓋体において、蓋体の厚みを小さくしながらも撓み量を小さくすることができる。
（構成２）
　構成１の蓋体において、中央領域は、重なり領域よりも大きい厚みを有する。容器本体に対向する蓋体の主面において、中央領域と重なり領域との間には中央領域の厚みと重なり領域の厚みとの差による段差が形成されてよい。中央領域の厚みを比較的大きくすることにより、蓋体の撓み量をより小さくすることができる。また、重なり領域の厚みを比較的小さくすることにより、蓋体と容器本体の開口頂部とをシールリングにより接合する際、シールリングに対して十分に加熱することができ、シールリングによって蓋体と容器本体とを十分に接合して、電子部品用容器内部の十分な気密性を確保することができる。さらに、蓋体の容器本体に対向する主面に段差を設けたことにより、段差がガイドとなって蓋体の位置決めを容易にすることができる。
（構成３）
　構成１の蓋体において、中央領域は、中央領域の外周端部から略垂直方向に立ち上がる段部領域を有してよい。重なり領域は、段部領域から連続して延びていてよい。これにより、蓋体が電子部品本体とは反対側に膨張変形することを抑制することができる。また、段部領域がガイドとなって蓋体の位置決めを容易にすることができる。
（構成４）
　構成１の蓋体において、蓋体は、中央領域に向かって先細りのテーパ領域を含んでよい。テーパ領域は、重なり領域と前記中央領域との間に位置づけられてよい。これにより、蓋体が電子部品本体とは反対側に膨張変形することを抑制することができる。また、テーパ領域がガイドとなって蓋体の位置決めを容易にすることができる。
（構成５）
　本開示の実施形態に係る全固体電池用容器は、構成１～４のいずれか１つの蓋体と、蓋体によって覆われる開口を有し、内部空間に発電要素を収容する容器本体とを有する。これにより、蓋体の厚みを小さくしながらも撓み量を小さくすることができ、蓋体と発電要素との接触を抑制することができる。
（構成６）
　構成５の全固体電池用容器において、蓋体は、容器本体の内部に向かって０．６ｍｍ以下の撓み量を有してよい。これにより、蓋体の撓み量を小さくすることができ、蓋体と発電要素との接触を抑制することができる。そのため、全固体電池用容器は、蓋体と発電要素との接触を抑制できるため、全固体電池の容器として好適に用いることができる。
（構成７）
　本開示の実施形態に係る全固体電池は、構成５又は６の全固体電池用容器と、全固体電池用容器に収容される発電要素とを有する。これにより、蓋体の撓み量を小さくすることができ、蓋体と発電要素との接触を抑制することができる。
（構成８）
　構成６又は７の全固体電池において、発電要素と蓋体との間には隙間が形成されてよい。これにより、蓋体の撓み量を小さくすることができ、蓋体と電子部品本体との接触を抑制することができる。
　以下、本開示の実施形態について、図１～図９を用いて具体的に説明する。なお、図中同一及び相当する構成については同一の符号を付し、同じ説明を繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。
　まず、図１及び図２に示すように、電子部品１は、電子部品用容器１０と、電子部品用容器１０の内部空間に収容される電子部品本体２０とを有する。
　なお、本実施形態において、電子部品本体２０は、全固体電池の発電要素である。したがって、電子部品１は、全固体電池である。電子部品本体（発電要素）２０は、正極層２１、負極層２２、並びに、正極層２１及び負極層２２の間に配置された固体電解質層２３を有する。後述する電子部品用容器１０の容器本体１１は、外側面に図示しない正極端子及び正極端子に離間して配置された負極端子を含む。正極層２１は、図示しない正極導通体を介して正極端子に接続される。負極層２２は、図示しない負極導通体を介して負極端子に接続される。ただし、電子部品１は、全固体電池に限られるものではなく、密閉された電子部品用容器１０を備える電子部品１であればよい。また、電子部品本体２０は、電池の発電要素に限られるものではなく、外装缶、封口缶、並びに、缶及び封口缶の内部に収容された発電要素を含む扁平形電池であってもよい。本開示においては、この扁平形電池も発電要素であるとして説明する。
　電子部品用容器１０は、凹状の容器本体１１と蓋体１２とを有する。電子部品用容器１０は、内部に発電要素を収容するとき、全固体電池用容器と言い換えることができる。容器本体１１は、セラミックス製である。容器本体１１は、平面視四角形状の底部１１１と、底部１１１の外周から連続して形成され、内部に電子部品本体２０を収容するための円筒形状の空間を有する四角筒形状の側壁部１１２とを含んでいる。側壁部１１２は、縦断面視で、底部１１１に対して略垂直に延びるように設けられている。なお、容器本体１１の材質は、特に限定されず、樹脂、ガラス（硼珪酸ガラス、ガラスセラミックスなど）、金属及びセラミックス等、種々のものを例示することができる。また、樹脂中にセラミックスやガラスの粉末が分散された複合材であってもよい。容器本体１１を金属材料で構成する場合は、容器本体１１と電子部品本体２０との絶縁を確保するため、容器本体１１の底部１１１の内面及び側壁部１１２の内周面を樹脂材料又はガラス等の絶縁材で被覆することが好ましい。また、容器本体１１は、平面視において四角形状に限られず、円形状、楕円形状及び多角形状などであってもよい。電子部品本体２０を収容するための内部の空間は、円筒形状に限られず、電子部品本体２０の形状に応じて四角筒形状など多角筒形状に形成されてもよい。
　蓋体１２は、容器本体１１の開口を覆う平面視四角形状の金属製薄板である。蓋体１２は、図１及び図２に示すように、その外周端部の下面と容器本体１１の開口頂面、すなわち、側壁部１１２の上端面との間に配された四角枠状のシールリング１３によって容器本体１１に接合（シーム溶接）されている。これにより、電子部品用容器１０の内部空間は完全に密閉される。電子部品用容器１０の内部空間は、電子部品本体２０への影響を考慮して真空雰囲気或いは窒素等の不活性ガス雰囲気であることが好ましい。なお、蓋体１２は、容器本体１１の開口を覆うことができれば、金属製薄板に限られるものではない。蓋体１２は、四角形状に限られず、容器本体１１の平面視における形状に応じて、円形状、楕円形状及び多角形状等に種々変更することができる。
　蓋体１２は、重なり領域１２１と、中央領域１２２とを有する。図２において、重なり領域１２１と中央領域１２２との境界を一点鎖線で示す。
　重なり領域１２１は、平面視においてシールリング１３と重なる領域である。したがって、重なり領域１２１は、平面視において、四角枠状に形成されている。本実施形態において、重なり領域１２１は、蓋体１２の外周端部である。重なり領域１２１の平面視における外周縁端は、重なり領域１２１が蓋体１２の外周端部を構成する場合、蓋体１２の外周縁端と共通する平面視形状を有する。一方、重なり領域１２１の平面視における内周縁端は、中央領域１２２が重なり領域１２１から連続して形成される場合、平面視矩形状を有する。
　中央領域１２２は、平面視矩形状を有する。中央領域１２２は、平面視において重なり領域１２１に囲まれた領域である。
　中央領域１２２は、以下の式（１）を満たす。
 
　ｄ４／３／ｔ／Ｅ１／３／ｃ≦１２０　　（１）
 
　上述の式（１）において、ｄは、平面視における中央領域１２２の対角線の長さ（ｍｍ）を示し、ｔは、中央領域１２２の厚み（ｍｍ）を示し、Ｅは、中央領域１２２の材料のヤング率（ＧＰａ）を示し、ｃは、所定の係数を示す。
 
　厚みｔは、本開示において平均厚みであり、以下のように求めることができる。まず、中央領域１２２を平面視において縦方向及び横方向に４等分し、外周部分を除く９つの交点の厚みをマイクロメータで測定する。９つの交点における各々の厚みのうち最大値及び最小値を除いた７点の厚みの平均値を算出し、この平均値を厚みｔとすることができる。
 
　係数ｃは、以下の式（２）により求めることができる。
 
　ｃ＝１．４３×ｌ６＋３．５２×ｌ４＋４．８１×ｌ２＋１　　（２）
 
　上述の式（２）において、ｌは、アスペクト比ｒの常用対数であり、以下の式（３）の通り、ｌｏｇ１０ｒにより求めることができる。
 
　ｌ＝ｌｏｇ１０ｒ　　（３）
 
　上述の式（３）において、アスペクト比ｒは、以下の式（４）の通り、平面視矩形状を有する中央領域１２２の短辺の長さをａ、長辺の長さをｂとしたとき、ｂ／ａにより求めることができる。ただし、アスペクト比ｒは１０以下とする。また、平面視矩形状を有する中央領域１２２の縦辺及び横辺が同じ長さである場合、すなわち中央領域１２２が正方形の平面視形状を有する場合は、アスペクト比ｒは、１となる。そのため、本開示では、中央領域１２２が正方形の平面視形状を有する場合は、縦辺及び横辺のいずれか一方を長辺とし、縦辺及び横辺のいずれか他方を短辺として式（４）におけるアスペクト比を算出するものとする。
 
　ｒ＝ｂ／ａ（ただし、１≦ｒ≦１０）　　（４）
 
　このように、中央領域１２２が式（１）を満たすことにより、蓋体の厚みをできるだけ小さくしながらも、蓋体１２の撓み量、すなわち、蓋体１２における電子部品の軸方向（図示の上下方向）における変位量（図４の撓み量Ｄを参照。）を小さくすることができる。すなわち、撓み量Ｄを小さくするという観点から、式（１）の左辺（ｄ４／３／ｔ／Ｅ１／３／ｃ）により求められる値は、１２０以下とするのがよい。また、撓み量Ｄをさらに小さくするという観点から、式（１）の左辺により求められる値は、好ましくは１００以下とするのがよく、より好ましくは８０以下とするのがよく、特に好ましくは６０以下とするのがよい。
　なお、矩形とは、全ての角が直角である四角形であり、上述の通り、正方形を含むものであることを明示しておく。また、本開示において、矩形状には、角部が切り欠かれた形状（面取り形状）も含まれるものとする。例えば、図３に示すように、平面視矩形状の中央領域１２２の４つの角部のうち、少なくとも１つは曲線状に形成されていてもよい。この際、曲線状に形成された角部と隣り合う辺を延長した仮想線（図３において破線で示す。）の交点を矩形状の仮想の角とすることができる。短辺a及び長辺ｂの長さは各々、仮想線を含む線の長さとすることができる。対角線ｄの長さは、仮想の角を一方の端点として測定することができる。これは、後述する電子部品の変形例１～３においても同様である。
　電子部品１は、真空中又は減圧環境下において、容器本体１１の内部空間に電子部品本体２０を収容し、シールリング１３を介して容器本体１１の開口頂面と蓋体１２とを接合させて電子部品用容器１０の内部空間を封止したのち、真空中又は減圧環境下から大気中に開放するようにして製造される。これにより、電子部品用容器１０の蓋体１２は、電子部品用容器１０の内部に向かって撓むように変形する（図４を参照。）。このとき、電子部品１の内部の気圧は、標準大気圧よりも低い。
　電子部品１は、蓋体１２の撓み量を小さくすることにより、図１に示すように、蓋体１２と電子部品本体２０との間に隙間を形成することができる。これにより、蓋体１２が電子部品本体２０に接触し、電子部品本体２０の機能の低下又は破損等を生じることを抑制することができる。
　電子部品本体２０が電池の発電要素である場合、すなわち、電子部品１が電池である場合、一般的なサイズの電池であれば、図４に示すように、蓋体１２の撓み量Ｄは、０．６ｍｍ以下であることが好ましい。電子部品１が電池である場合、中央領域１２２が式（１）を満たすことにより、蓋体１２の厚みを小さくしながらも蓋体１２の撓み量Ｄを０．６ｍｍ以下に抑制することができ、蓋体１２と電子部品本体２０との接触を抑制することができる。なお、電池において、電子部品用容器１０の内部には電子部品本体（発電要素）２０を容器本体１１の底部１１１に向かって押圧するための押圧部材が蓋体１２と電子部品本体２０との間に配されることがある。この場合において、蓋体１２の撓み量Ｄを小さくすることにより、蓋体１２と押圧部材との接触を抑制することができる。
（変形例１）
　次に、図５を用いて、変形例１の電子部品１について説明する。上述の電子部品１の構成と同じ構成については説明を省略し、基本的には上述の電子部品１とは異なる構成についてのみ詳しく説明する。
　変形例１の電子部品１に係る蓋体１２の中央領域１２２は、図５に示すように、重なり領域１２１よりも大きい厚みｔを有する。これにより、蓋体１２の撓み量をより小さくすることができる。また、言い換えれば、重なり領域１２１の厚みは、中央領域１２２の厚みよりも小さい。このように重なり領域１２１の厚みを比較的小さくすることにより、蓋体１２と容器本体１１の開口頂部とをシールリング１３により接合する際、シールリング１３に対して十分に加熱することができ、シールリング１３によって蓋体１２と容器本体１１とを十分に接合して、電子部品用容器１０内部の十分な気密性を確保することができる。
　このような重なり領域１２１と中央領域１２２との厚みの差により、蓋体１２の容器本体１１又は収容された電子部品本体２０に対応する主面において、重なり領域１２１と中央領域１２２との間には段差１２ａが形成される。電子部品１の製造工程において、シールリング１３の上方から蓋体１２を載置する際、段差１２ａをシールリング１３の内側面に沿って嵌め込むことにより、段差１２ａがガイドとなって蓋体１２の位置決めを容易にすることができる。なお、段差１２ａは、図５に示すように、重なり領域１２１の下面又は中央領域１２２の下面に対して垂直方向に延びる面で形成されてもよい。ただし、特に図示はしないが、段差１２ａの少なくとも下端部、すなわち、中央領域１２２側の端部は、中央領域１２２側から重なり領域１２１に向かって外方に傾斜するテーパ面により構成されてもよい。これにより、蓋体１２の嵌め込みの際に、段差１２ａをより効果的にガイドとして機能させ、より容易に位置決めすることができる。
（変形例２）
　次に、図６及び図７を用いて、変形例２の電子部品１について説明する。上述の電子部品１の構成と同じ構成については説明を省略し、基本的には上述の電子部品１とは異なる構成についてのみ詳しく説明する。
　変形例２の電子部品１に係る蓋体１２の中央領域１２２は、図６及び図７に示すように、段部領域１２２ａを有する。段部領域１２２ａは、中央領域１２２の外周端部から略垂直方向に立ち上がるように形成された側壁である。段部領域１２２ａの上端部からは連続して重なり領域１２１が延びるように形成されている。
　このように段部領域１２２ａを設けたことにより、上述した変形例１の段差１２ａと同様に、シールリング１３の上方から蓋体１２を載置する際、段部領域１２２ａがガイドとなって蓋体１２の位置決めを容易にすることができる。また、段部領域１２２ａは、蓋体１２が上方、すなわち、電子部品本体２０とは反対側に膨張変形することを抑制する。これにより、電子部品１の外方への変形を抑制することができる。なお、変形例２の蓋体１２においても、変形例１の蓋体１２と同様に、中央領域１２２は、重なり領域１２１よりも大きい厚みｔを有してもよい。
（変形例３）
　次に、図８及び図９を用いて、変形例３の電子部品１について説明する。上述の電子部品１の構成と同じ構成については説明を省略し、基本的には上述の電子部品１とは異なる構成についてのみ詳しく説明する。
　変形例３の電子部品１に係る蓋体１２は、図８及び図９に示すように、重なり領域１２１と中央領域１２２との間にテーパ領域１２３を有する。テーパ領域１２３の平面視における外周縁端は、重なり領域１２１の内周縁端に沿う平面視形状を有する。一方、テーパ領域１２３の平面視における内周縁端は、中央領域１２２がテーパ領域１２３から連続して形成される場合、平面視矩形状を有する。テーパ領域１２３は、中央領域１２２に向かって先細りの先細り形状を有し、重なり領域１２１から下方、すなわち、容器本体１１の内部に向かって傾斜する傾斜面である。
　このようにテーパ領域１２３を設けたことにより、上述した変形例１の段差１２ａと同様に、シールリング１３の上方から蓋体１２を載置する際、テーパ領域１２３がガイドとなって蓋体１２の位置決めを容易にすることができる。また、テーパ領域１２３は、蓋体１２が上方、すなわち、電子部品本体２０とは反対側に膨張変形することを抑制する。これにより、電子部品１の外方への変形を抑制することができる。なお、変形例３の蓋体１２においても、変形例１の蓋体１２と同様に、中央領域１２２は、重なり領域１２１よりも大きい厚みｔを有してもよい。また、テーパ領域１２３は、重なり領域１２１よりも大きい厚みを有してもよい。蓋体１２の容器本体１１に対向する主面において、重なり領域１２１とテーパ領域１２３との間に段差１２ａを設けてもよい。
　なお、本発明によれば、国連の提唱する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ：Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｇｏａｌｓ）の目標７「すべての人々の、安価かつ信頼できる持続可能な近代的なエネルギーへのアクセスを確保する」および目標１２「持続可能な消費生産形態を確保する」に寄与することができる。
　以上、実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
（実施例）
　図１に示すような実施例１～１１及び比較例１～５の電子部品用容器を作製し、各々の撓み量Ｄを測定する試験を行った。より具体的には、実施例１～８及び比較例１～５では、下記の表１に示す条件で実施例及び比較例における各々の蓋体を、真空雰囲気中（気圧約１ｋＰａ）において、図２に示すように凹状容器の上端面に設けられたシールリングに接合して電子部品用容器を作製した。また、実施例９では、上述の変形例１（図５）に示すような電子部品用容器を作製し、実施例１０では、上述の変形例２（図６）に示すような電子部品用容器を作製し、実施例１１では、上述の変形例３（図８）に示すような電子部品用容器を作製した。各々の電子部品用容器を大気圧中に取り出した後、蓋体の撓み量Ｄを測定した。本実施例では、撓み量Ｄが０．６ｍｍを超えた場合を撓み量Ｄが大きくなったと判断し、撓み量Ｄが０．６ｍｍ以下である場合を撓み量Ｄが小さくなったと判断した。なお、実施例１～１１及び比較例１～５において電子部品用容器の内部と外部との気圧差は、表１に示すように０．１ＭＰａであった。
（実施例１）
　図１又は２に示すような凹状容器のシールリングに、０．１ｍｍの厚みｔ及びコバールを材料とする１５９ＧＰａのヤング率を有する蓋体を、真空雰囲気中（気圧約１ｋＰａ）で接合して電子部品用容器を作製した。蓋体の中央領域は、平面視において一辺がａ＝ｂ＝８．８ｍｍの正方形状であり、対角線ｄ＝１２．４５ｍｍであった。実施例１において上述の式（１）の値は、５３．２であった。実施例１の電子部品用容器を大気圧中に取り出した後の蓋体の撓み量Ｄは、０．０５ｍｍであった。
（実施例２）
　蓋体の厚みｔを０．０６ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様に電子部品用容器を作製した。実施例２において上述の式（１）の値は８８．７であり、実施例２の電子部品用容器を大気圧中に取り出した後の蓋体の撓み量Ｄは、０．２４ｍｍであった。
（実施例３）
　蓋体の材質をアルミニウム製（ヤング率７０ＧＰａ）に変更した以外は、実施例１と同様に電子部品用容器を作製した。実施例３において上述の式（１）の値は７０．０であり、実施例３の電子部品用容器を大気圧中に取り出した後の蓋体の撓み量Ｄは、０．１２ｍｍであった。
（実施例４）
　蓋体の材質をアルミニウム製（ヤング率７０ＧＰａ）に変更し、蓋体の厚みｔを０．０６ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様に電子部品用容器を作製した。実施例４において上述の式（１）の値は１１６．６であり、実施例４の電子部品用容器を大気圧中に取り出した後の蓋体の撓み量Ｄは、０．５５ｍｍであった。
（実施例５）
　蓋体の中央領域をａ＝８．８ｍｍ、ｂ＝１７．６ｍｍのアスペクト比が２の長方形（対角線ｄ＝１９．６８ｍｍ）に変更した以外は、実施例１と同様に電子部品用容器を作製した。実施例５において上述の式（１）の値は６６．９であり、実施例５の電子部品用容器を大気圧中に取り出した後の蓋体の撓み量Ｄは、０．１０ｍｍであった。
（実施例６）
　蓋体の中央領域をａ＝８．８ｍｍ、ｂ＝２６．４ｍｍのアスペクト比が３の長方形（対角線ｄ＝２７．８３ｍｍ）に変更した以外は、実施例１と同様に電子部品用容器を作製した。実施例６において上述の式（１）の値は６７．８であり、実施例６の電子部品用容器を大気圧中に取り出した後の蓋体の撓み量Ｄは、０．１１ｍｍであった。
（実施例７）
　蓋体の中央領域をａ＝１３．８ｍｍ、ｂ＝１３．８ｍｍの正方形（対角線ｄ＝１９．５２ｍｍ）に変更した以外は、実施例１と同様に電子部品用容器を作製した。実施例７において上述の式（１）の値は９７．０であり、実施例７の電子部品用容器を大気圧中に取り出した後の蓋体の撓み量Ｄは、０．３２ｍｍであった。
（実施例８）
　蓋体の厚みｔを０．１５ｍｍに変更し、蓋体の中央領域をａ＝１８．８ｍｍ、ｂ＝１８．８ｍｍの正方形（対角線ｄ＝２６．５９ｍｍ）に変更した以外は、実施例１と同様に電子部品用容器を作製した。実施例８において上述の式（１）の値は９７．７であり、実施例８の電子部品用容器を大気圧中に取り出した後の蓋体の撓み量Ｄは、０．３２ｍｍであった。
（実施例９）
　蓋体を変形例１に示す形状に変更した以外は、実施例１と同様に電子部品用容器を作製した。実施例９において上述の式（１）の値は５３．２であり、実施例９の電子部品用容器を大気圧中に取り出した後の蓋体の撓み量Ｄは、０．０５ｍｍであった。
（実施例１０）
　蓋体を変形例２に示す形状に変更した以外は、実施例１と同様に電子部品用容器を作製した。実施例１０において上述の式（１）の値は５３．２であり、実施例９の電子部品用容器を大気圧中に取り出した後の蓋体の撓み量Ｄは、０．０５ｍｍであった。
（実施例１１）
　蓋体を変形例３に示す形状に変更し、中央領域をａ＝ｂ＝７．６ｍｍの正方形（対角線ｄ＝１０．７５ｍｍ）とした以外は、実施例１と同様に電子部品用容器を作製した。実施例１１において上述の式（１）の値は４３．８であり、実施例１１の電子部品用容器を大気圧中に取り出した後の蓋体の撓み量Ｄは、０．０３ｍｍであった。
（比較例１）
　蓋体の厚みｔを０．０４ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様に電子部品用容器を作製した。比較例１において上述の式（１）の値は１３３．１であり、比較例１の電子部品用容器を大気圧中に取り出した後の蓋体の撓み量Ｄは、０．８１ｍｍであった。
（比較例２）
　蓋体の厚みｔを０．０５ｍｍに変更した以外は、実施例５と同様に電子部品用容器を作製した。比較例２において上述の式（１）の値は１３３．８であり、比較例２の電子部品用容器を大気圧中に取り出した後の蓋体の撓み量Ｄは、０．８３ｍｍであった。
（比較例３）
　蓋体の厚みｔを０．０５ｍｍに変更した以外は、実施例６と同様に電子部品用容器を作製した。比較例３において上述の式（１）の値は１３５．７であり、比較例３の電子部品用容器を大気圧中に取り出した後の蓋体の撓み量Ｄは、０．８５ｍｍであった。
（比較例４）
　蓋体の厚みｔを０．０７ｍｍに変更した以外は、実施例７と同様に電子部品用容器を作製した。比較例４において上述の式（１）の値は１３８．６であり、比較例４の電子部品用容器を大気圧中に取り出した後の蓋体の撓み量Ｄは、０．９２ｍｍであった。
（比較例５）
　蓋体の厚みｔを０．１２ｍｍに変更した以外は、実施例８と同様に電子部品用容器を作製した。比較例５において上述の式（１）の値は１２２．１であり、比較例５の電子部品用容器を大気圧中に取り出した後の蓋体の撓み量Ｄは、０．６３ｍｍであった。
　上述の式（１）の値が１２０以下である実施例１～１１の電子部品用容器では、撓み量Ｄがいずれも０．６ｍｍ以下と小さく、上述の式（１）の値が１２０を超える比較例１～５の電子部品用容器では、撓み量Ｄがいずれも０．６ｍｍ超と大きくなった。このように、式（１）の値が１２０以下である場合、すなわち、式（１）を満たせば、厚みｔを比較的小さくしながらも撓み量Ｄを少なくできることを確認できた。
　１　電子部品（全固体電池）、　１０　電子部品用容器（全固体電池用容器）、１１　容器本体、１１１　底部、１１２　側壁部、１２　蓋体、１２ａ　段差、１２１　重なり領域、１２２　中央領域、１２２ａ　段部領域、１２３　テーパ領域、１３　シールリング、２０　電子部品本体（発電要素）、ｔ　厚み、ｄ　対角線の長さ、Ｄ　撓み量
 

Claims (8)

  1. 　全固体電池に用いられる容器本体の開口を覆う蓋体であって、
    　前記蓋体は、前記容器本体の開口頂面にシールリングを介して接合され、平面視において、前記シールリングと重なる重なり領域と、前記重なり領域に囲まれた平面視矩形状の中央領域とを含み、
    　前記中央領域は、以下の式（１）を満たす、蓋体。
     
    　ｄ４／３／ｔ／Ｅ１／３／ｃ≦１２０　　（１）
    　ｃ＝１．４３×ｌ６＋３．５２×ｌ４＋４．８１×ｌ２＋１　　（２）
    　ｌ＝ｌｏｇ１０ｒ　　（３）
    　ｒ＝ｂ／ａ（ただし、１≦ｒ≦１０）　　（４）
     
    　前記式（１）において、ｄは、平面視における中央領域の対角線の長さｄ（ｍｍ）を示し、ｔは、中央領域の厚み（ｍｍ）を示し、Ｅは、中央領域１２２の材料のヤング率（ＧＰａ）を示し、ｃは、所定の係数を示す。係数ｃは、以下の式（２）～（４）により求められる。前記式（４）において、ａは、平面視における中央領域の短辺の長さを示し、ｂは、長辺の長さを示す。
  2. 　請求項１に記載の蓋体であって、
    　前記中央領域は、前記重なり領域よりも大きい厚みを有し、
    　前記容器本体に対向する前記蓋体の主面において、前記中央領域と前記重なり領域との間には前記中央領域の厚みと前記重なり領域の厚みとの差による段差が形成されている、蓋体。
  3. 　請求項１に記載の蓋体であって、
    　前記中央領域は、前記中央領域の外周端部から略垂直方向に立ち上がる段部領域を有し、
    　前記重なり領域は、前記段部領域から連続して延びている、蓋体。
  4. 　請求項１に記載の蓋体であって、
    　前記蓋体は、前記中央領域に向かって先細りのテーパ領域を含み、
    　前記テーパ領域は、前記重なり領域と前記中央領域との間に位置づけられる、蓋体。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の蓋体と、
    　前記蓋体によって覆われる開口を有し、内部空間に発電要素を収容する容器本体とを有する全固体電池用容器。
  6. 　請求項５に記載の全固体電池用容器であって、
    　前記蓋体は、前記容器本体の内部に向かって０．６ｍｍ以下の撓み量を有する、電子部品用容器。
  7. 　請求項５に記載の全固体電池用容器と、
    　前記全固体電池用容器に収容される発電要素とを有する、全固体電池。
  8. 　請求項７に記載の全固体電池であって、
    　前記発電要素と前記蓋体との間には隙間が形成されている、全固体電池。
     
     
    　
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JP2010118159A (ja) * 2008-11-11 2010-05-27 Sumitomo Electric Ind Ltd 固体電池及び固体電池の製造方法
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