JP2005209640A - Battery case and battery, and electric double layer capacitor case and electric double layer capacitor - Google Patents
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Abstract
【課題】 長期間の使用により電解液が漏れ出して電池性能を劣化させたり、漏出した電解液により外部電気回路基板が損傷を受けたりすることがなく、外部電気回路基板への接続が容易で量産性に優れた電池用ケースおよび電池ならびに電気二重層キャパシタ用ケースおよび電気二重層キャパシタを提供すること。
【解決手段】 電池用ケースおよび電気二重層キャパシタ用ケースは、複数のセラミックグリーンシート1−Bが積層され焼成されて成り、上面の中央部に直方体状の凹部1aが形成された基体1を有しており、凹部1aは、基体1の上側に向かうに伴って内寸法が段階的に大きくなっていることにより内側面に段差部1−Cが形成されており、段差部1−Cの凹んだ角部に全周にわたってセラミック層4が形成されている。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To easily connect to an external electric circuit board without leaking the electrolyte performance due to long-term use and degrading the battery performance or damaging the external electric circuit board due to the leaked electrolyte. To provide a battery case and battery excellent in mass productivity, and an electric double layer capacitor case and electric double layer capacitor.
A battery case and an electric double layer capacitor case have a base body 1 in which a plurality of ceramic green sheets 1-B are stacked and fired, and a rectangular parallelepiped recess 1a is formed at the center of the upper surface. The concave portion 1a has a stepped portion 1-C formed on the inner side surface as the inner dimension increases stepwise toward the upper side of the base 1, and the stepped portion 1-C is depressed. The ceramic layer 4 is formed over the entire circumference at the corner.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、充電式電池等に使用される電池用ケースおよび電池ならびに電気二重層キャパシタ用ケースおよび電気二重層キャパシタに関し、より詳しくは携帯電話などの小型電子機器に用いられる薄型の電池用ケースおよび電池ならびに半導体メモリーのバックアップ電源、小型電子機器の予備電源等に用いられる電気二重層キャパシタ用ケースおよび電気二重層キャパシタに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a battery case and a battery used for a rechargeable battery and the like, and an electric double layer capacitor case and an electric double layer capacitor, and more specifically, a thin battery case used for a small electronic device such as a mobile phone and the like. The present invention relates to a case for an electric double layer capacitor and an electric double layer capacitor used as a backup power source for batteries and semiconductor memories, a standby power source for small electronic devices, and the like.
近年、携帯電話や携帯型コンピュータ、カメラ一体型ビデオテープレコーダー等に代表される携帯機器が目覚しく発達するとともに、より一層の小型化、軽量化が求められる傾向にある。そして、これらの携帯機器の電源としての電池の需要も増加の一途をたどるとともに、電池のエネルギー密度を高めることによる小型軽量化の研究が活発に行われている。特に、リチウム電池は、原子量が小さくかつイオン化エネルギーが大きなリチウムを用いる電池であることから、高エネルギー密度を得ることができて小型軽量化が図れ、さらに再充電が可能な電池とできることより盛んに研究され、現在に至っては携帯機器の電源をはじめとする広範囲な用途に用いられるようになってきた。 In recent years, portable devices typified by mobile phones, portable computers, camera-integrated video tape recorders, etc. have been remarkably developed, and further miniaturization and weight reduction have been demanded. In addition, the demand for batteries as power sources for these portable devices continues to increase, and research on reducing the size and weight by increasing the energy density of the batteries is actively conducted. In particular, the lithium battery is a battery using lithium with a small atomic weight and a large ionization energy, so that it is possible to obtain a high energy density, to achieve a reduction in size and weight, and to be a battery that can be recharged more actively. It has been researched and has now been used for a wide range of applications including power supplies for portable devices.
また、電池には、大きく分けて円筒型と角型があり、その構造は正極と負極とを絶縁シートから成るセパレータを介して金属製の電槽缶内に収容し、そこに電解液が注入されて封口された構造とされている。 Batteries can be broadly divided into cylindrical and square types. The structure is that the positive and negative electrodes are housed in a metal battery case through a separator made of an insulating sheet, and an electrolyte is injected there. It is a sealed structure.
リチウム電池の正極には、例えば金属酸化物を正極活物質としてこれに導電材を添加したものが一般的に使用される。この正極活物質としては例えばコバルト酸リチウム(LiCoO2)やマンガン酸リチウム(LiMn2O4)などが使用され、また、導電材としては例えばアセチレンブラック(AB)や黒鉛などが使用される。電池の負極には、チタン酸リチウム(Li4Ti5O12)などのリチウム−チタン複合酸化物やグラファイトまたは非晶質炭素などの活物質を樹脂で固めたものが使用される。 As a positive electrode of a lithium battery, for example, a metal oxide used as a positive electrode active material and a conductive material added thereto is generally used. For example, lithium cobaltate (LiCoO 2 ) or lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) is used as the positive electrode active material, and acetylene black (AB) or graphite is used as the conductive material. For the negative electrode of the battery, a lithium-titanium composite oxide such as lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ) or an active material such as graphite or amorphous carbon solidified with a resin is used.
リチウム電池においては、このLiCoO2やLiMn2O4などから成る正極活物質の充放電電圧が約4Vであり、これに対して炭素材料などから成る負極活物質の充放電電圧は0V付近であることから、これらの正極活物質と負極活物質と電解液とを組み合わせることによって約3.5Vの高放電電圧を達成している。 In the lithium battery, the charge / discharge voltage of the positive electrode active material made of LiCoO 2 or LiMn 2 O 4 is about 4V, while the charge / discharge voltage of the negative electrode active material made of a carbon material or the like is around 0V. For this reason, a high discharge voltage of about 3.5 V is achieved by combining these positive electrode active material, negative electrode active material, and electrolytic solution.
電池の正極は上記活物質に上記導電材を加え、さらにポリテトラフルオロエチレンやポリフッ化ビニリデンなどのバインダを添加、混合してスラリー状となし、これを周知のドクターブレード法を用いてシート状に成形し、ついでこのシートを例えば円形状に裁断して作製される。 For the positive electrode of the battery, the conductive material is added to the active material, and a binder such as polytetrafluoroethylene or polyvinylidene fluoride is added and mixed to form a slurry, which is formed into a sheet using a well-known doctor blade method. The sheet is formed and then cut into, for example, a circular shape.
また負極は上記活物質に、正極と同様にポリテトラフルオロエチレンやポリフッ化ビニリデンなどのバインダを添加、混合してスラリー状となし、これを周知のドクターブレード法を用いてシート状に成形し、ついでこのシートを例えば円形状に裁断して作製される。 Also, the negative electrode is added to the above active material, as in the positive electrode, a binder such as polytetrafluoroethylene or polyvinylidene fluoride, mixed to form a slurry, and this is formed into a sheet using a known doctor blade method, Next, this sheet is cut into a circular shape, for example.
そして、このようにして作製された正極および負極をその間に耐熱温度が約150℃のポリオレフィン繊維製の不織布やポリオレフィン製の微多孔膜などからなるセパレータを介して電槽缶内に収容し、電解液を注入して電池が得られる。 Then, the positive electrode and the negative electrode thus prepared are accommodated in a battery case via a separator made of a polyolefin fiber nonwoven fabric or a polyolefin microporous film having a heat resistant temperature of about 150 ° C. A battery is obtained by injecting the liquid.
そして、このようにして作製される電池をさらに小型化、高密度化するために、図5に示すコイン型の電池Aが開発されている。 In order to further reduce the size and density of the battery thus manufactured, a coin-type battery A shown in FIG. 5 has been developed.
この従来の電池Aは、円板状の正極11bを備えた例えばステンレスからなる正極缶11と、円板状の負極12bを備えた例えばステンレスからなる負極缶12とを電解液を含浸させたセパレータ14を介して対置させ、ついで例えば絶縁性のポリプロピレン樹脂からなるガスケット15を介して正極缶11の周囲と負極缶12の周囲とをかしめるようにして一体に結合させた電槽缶構造とされている。正極11bおよび負極12bにおける充放電は正極缶11および負極缶12に取着した外部接続端子部材を介して行われる(例えば、下記の特許文献1,2参照)。
This conventional battery A is a separator in which a positive electrode can 11 made of, for example, stainless steel provided with a disk-shaped positive electrode 11b and a negative electrode can 12 made of, for example, stainless steel provided with a disk-shaped
また、電気二重層キャパシタにおいても、電気二重層用キャパシタを小型化、高密度化するために、上記電池と同様の図5に示す形状の、内部に電解液が封入された第一の電極缶11と第二の電極缶12とをかしめて形成されたコイン型の電気二重層キャパシタが開発されている。 Also, in the electric double layer capacitor, in order to reduce the size and density of the electric double layer capacitor, the first electrode can having the shape shown in FIG. A coin-type electric double layer capacitor formed by crimping 11 and the second electrode can 12 has been developed.
この電気二重層キャパシタは、円板状の第一の電極11bを備えた例えばステンレスからなる第一の電極缶11と、第二の電極12bを備えた例えばステンレスからなる第二の電極缶12とを、電解液を含有するセパレータ14を第一の電極11bと第二の電極12bとの間に挟んだ状態で、第一の電極缶11の縁と第二の電極缶12の縁とをガスケット15を介して互いにかしめて接合することで形成されている。第一の電極11bおよび第二の電極12bにおける充放電は第一の電極缶11および第二の電極缶12に取着した外部接続端子部材を介して行われる(例えば、下記の特許文献3,4参照)。
しかしながら、特許文献1,2に示されるような従来の電池Aは、長期間に亘って温度幅が百数十度という温度サイクル(例えば−40℃〜85℃)に曝されると、例えばポリプロピレン樹脂からなるガスケット15と正極缶11と負極缶12との熱膨張率の差によりガスケット15を介して正極缶11および負極缶12の周囲をかしめた電槽缶の結合部位に隙間が生じて電解液が漏れ出す場合が有り、これにより電池Aの電池性能を劣化させたり、さらに漏れ出た電解液により外部電気回路基板上の銅(Cu)配線が腐食して断線するといった不具合が発生したり、あるいは、この隙間から水分が電池A内部に侵入して電池性能を劣化させるという不具合が発生していた。
However, when the conventional battery A as shown in
また、特許文献3,4に示されるような従来の電気二重層キャパシタにおいても、従来の電池と同様、長期間に亘って温度幅が百数十度という温度サイクル試験(例えば−40℃〜85℃)に曝されると、例えばポリプロピレン樹脂からなるガスケット15と第一の電極缶11と第二の電極缶12との熱膨張率の差によりガスケット15を介して第一の電極缶11および第二の電極缶12の周囲をかしめた電槽缶の結合部位に隙間が生じて電解液が漏れ出す場合が有り、これにより電気二重層キャパシタの性能を劣化させたり、さらに漏れ出た電解液により外部電気回路基板上のCu配線が腐食して断線するといった不具合が発生したり、あるいは、この隙間から水分が電気二重層キャパシタ内部に侵入して電池電気二重層キャパシタ性能を劣化させるという不具合が発生していた。
Also, in the conventional electric double layer capacitor as shown in
従って、本発明は上記問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、長期間の使用により電槽缶の結合部位に隙間が生じることにより電解液が漏れ出して電池性能を劣化させたり、漏出した電解液により外部電気回路基板が損傷を受けたりすることがなく、外部電気回路基板への接続が容易で量産性に優れた電池用ケースおよび電池ならびに電気二重層キャパシタ用ケースおよび電気二重層キャパシタを提供することにある。 Accordingly, the present invention has been completed in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to deteriorate the battery performance due to leakage of the electrolyte due to the formation of a gap in the joint portion of the battery case due to long-term use. The battery case and the battery, and the electric double layer capacitor case and the electricity can be easily connected to the external electric circuit board and have excellent mass productivity without being damaged by the leaked electrolyte. It is to provide a double layer capacitor.
本発明の電池用ケースは、複数のセラミックグリーンシートが積層され焼成されて成り、上面の中央部に凹部が形成され、下面に第一の導体層および第二の導体層が互いに独立して形成された基体と、前記凹部の底面に形成された第一のメタライズ層と、前記凹部の内側面と底面との間に形成された段差の上面に形成された第二のメタライズ層と、前記第一のメタライズ層と前記第一の導体層とを電気的に接続する第一の接続導体および前記第二のメタライズ層と前記第二の導体層とを電気的に接続する第二の接続導体を具備しており、前記凹部は、前記基体の上側に向かうに伴って内寸法が段階的に大きくなっていることにより内側面に段差部が形成されており、この段差部の凹んだ角部に全周にわたってセラミック層が形成されていることを特徴とする。 The battery case of the present invention is formed by laminating and firing a plurality of ceramic green sheets, a recess is formed in the center of the upper surface, and a first conductor layer and a second conductor layer are formed independently on the lower surface. A first metallization layer formed on the bottom surface of the recess, a second metallization layer formed on the top surface of the step formed between the inner surface and the bottom surface of the recess, A first connection conductor that electrically connects one metallization layer and the first conductor layer, and a second connection conductor that electrically connects the second metallization layer and the second conductor layer; The concave portion has a stepped portion formed on the inner surface due to the stepwise increase in internal dimensions as it goes upward of the base, and the concave corner portion of the stepped portion is formed. A ceramic layer is formed over the entire circumference. The features.
また、本発明の電池は、上記構成の電池用ケースと、前記第一のメタライズ層に接続された正電極板と、この正電極板の上面に電解液を含浸した絶縁シートを介して密着するように載置されるとともに前記第二のメタライズ層に接続された負電極板と、前記凹部を覆うようにして接合された蓋体とを具備していることを特徴とする。 The battery of the present invention is in close contact with the battery case having the above-described configuration, a positive electrode plate connected to the first metallization layer, and an insulating sheet impregnated with an electrolyte on the upper surface of the positive electrode plate. And a negative electrode plate connected to the second metallized layer and a lid joined so as to cover the recess.
また、本発明の電池用ケースは、複数のセラミックグリーンシートが積層され焼成されて成り、上面の中央部に凹部が形成され、下面に第一の導体層および第二の導体層が互いに独立して形成された基体と、前記凹部の底面に形成された第一のメタライズ層と、前記基体の上面の前記凹部の周囲に形成された第二のメタライズ層と、前記第一のメタライズ層と前記第一の導体層とを電気的に接続する第一の接続導体および前記第二のメタライズ層と前記第二の導体層とを電気的に接続する第二の接続導体とを具備しており、前記凹部は、前記基体の上側に向かうに伴って内寸法が段階的に大きくなっていることにより内側面に段差部が形成されており、該段差部の凹んだ角部に全周にわたってセラミック層が形成されていることを特徴とする。 The battery case of the present invention is formed by laminating and firing a plurality of ceramic green sheets, a recess is formed in the center of the upper surface, and the first conductor layer and the second conductor layer are independent of each other on the lower surface. The first metallization layer formed on the bottom surface of the recess, the second metallization layer formed around the recess on the upper surface of the substrate, the first metallization layer, A first connection conductor that electrically connects the first conductor layer and a second connection conductor that electrically connects the second metallization layer and the second conductor layer; The concave portion has a stepped portion formed on the inner surface due to the stepwise increase in inner dimension toward the upper side of the base, and the ceramic layer is formed over the entire circumference at the concave corner portion of the stepped portion. Is formed
また、本発明の電池は、上記構成の電池用ケースと、前記第一のメタライズ層に接続された正電極板と、該正電極板の上面に電解液を含浸した絶縁シートを介して密着するように載置された負電極板と、前記凹部を覆うようにして接合されるとともに少なくとも下側主面が導電性とされ、前記負電極板および前記第二のメタライズ層に接続された蓋体とを具備していることを特徴とする。 The battery of the present invention is in close contact with the battery case having the above-described configuration, the positive electrode plate connected to the first metallization layer, and the upper surface of the positive electrode plate via an insulating sheet impregnated with an electrolyte. The negative electrode plate placed so as to cover the recess, and at least the lower main surface is made conductive, and the lid is connected to the negative electrode plate and the second metallization layer. It is characterized by comprising.
本発明の電気二重層キャパシタ用ケースは、複数のセラミックグリーンシートが積層され焼成されて成り、上面の中央部に凹部が形成され、下面に第一の導体層および第二の導体層が互いに独立して形成された基体と、前記凹部の底面に形成された第一のメタライズ層と、前記凹部の内側面と底面との間に形成された段差の上面に形成された第二のメタライズ層と、前記第一のメタライズ層と前記第一の導体層とを電気的に接続する第一の接続導体および前記第二のメタライズ層と前記第二の導体層とを電気的に接続する第二の接続導体を具備しており、前記凹部は、前記基体の上側に向かうに伴って内寸法が段階的に大きくなっていることにより内側面に段差部が形成されており、該段差部の凹んだ角部に全周にわたってセラミック層が形成されていることを特徴とする。 The electric double layer capacitor case of the present invention is formed by laminating and firing a plurality of ceramic green sheets, a recess is formed in the center of the upper surface, and the first conductor layer and the second conductor layer are independent of each other on the lower surface. And a second metallization layer formed on the upper surface of the step formed between the inner side surface and the bottom surface of the recess, and a base metal layer formed on the bottom surface of the recess. , A first connection conductor for electrically connecting the first metallized layer and the first conductor layer, and a second for electrically connecting the second metallized layer and the second conductor layer. A connecting conductor is provided, and the concave portion has a stepped portion formed on an inner surface due to a stepwise increase in inner dimension toward the upper side of the base, and the stepped portion is recessed. A ceramic layer is formed around the entire corner. Characterized in that it is.
また、本発明の電気二重層キャパシタは、上記構成の電気二重層キャパシタ用ケースと、前記第一のメタライズ層に接続された第一の電極と、該第一の電極の上面に電解液を含浸したセパレータを介して密着するように載置されるとともに前記第二のメタライズ層に接続された第二の電極と、前記凹部を覆うようにして接合された蓋体とを具備していることを特徴とする。 The electric double layer capacitor of the present invention includes an electric double layer capacitor case configured as described above, a first electrode connected to the first metallization layer, and an upper surface of the first electrode impregnated with an electrolyte. A second electrode connected to the second metallization layer and a lid joined so as to cover the recess. Features.
また、本発明の電気二重層キャパシタ用ケースは、複数のセラミックグリーンシートが積層され焼成されて成り、上面の中央部に凹部が形成され、下面に第一の導体層および第二の導体層が互いに独立して形成された基体と、前記凹部の底面に形成された第一のメタライズ層と、前記基体の上面の前記凹部の周囲に形成された第二のメタライズ層と、前記第一のメタライズ層と前記第一の導体層とを電気的に接続する第一の接続導体および前記第二のメタライズ層と前記第二の導体層とを電気的に接続する第二の接続導体とを具備しており、前記凹部は、前記基体の上側に向かうに伴って内寸法が段階的に大きくなっていることにより内側面に段差部が形成されており、該段差部の凹んだ角部に全周にわたってセラミック層が形成されていることを特徴とする。 The case for the electric double layer capacitor of the present invention is formed by laminating and firing a plurality of ceramic green sheets, a recess is formed in the center of the upper surface, and the first conductor layer and the second conductor layer are formed on the lower surface. A base formed independently of each other, a first metallization layer formed on the bottom surface of the recess, a second metallization layer formed around the recess on the top surface of the base, and the first metallization A first connection conductor that electrically connects the layer and the first conductor layer, and a second connection conductor that electrically connects the second metallization layer and the second conductor layer. The concave portion has a stepped portion formed on the inner surface due to the stepwise increase in inner dimension toward the upper side of the base, and the entire circumference is formed in the concave corner portion of the stepped portion. A ceramic layer is formed over And wherein the door.
また、本発明の電気二重層キャパシタは、上記構成の電気二重層キャパシタ用ケースと、前記第一のメタライズ層に接続された第一の電極と、該第一の電極の上面に電解液を含浸したセパレータを介して密着するように載置された第二の電極と、前記凹部を覆うようにして接合されるとともに少なくとも下側主面が導電性とされ、前記第二の電極および前記第二のメタライズ層に接続された蓋体とを具備していることを特徴とする。 The electric double layer capacitor of the present invention includes an electric double layer capacitor case configured as described above, a first electrode connected to the first metallization layer, and an upper surface of the first electrode impregnated with an electrolyte. The second electrode placed so as to be in close contact via the separator is joined so as to cover the recess, and at least the lower main surface is made conductive, and the second electrode and the second electrode And a lid connected to the metallized layer.
本発明の電池用ケースは、複数のセラミックグリーンシートが積層され焼成されて成り、上面の中央部に凹部が形成され、下面に第一の導体層および第二の導体層が互いに独立して形成された基体と、凹部の底面に形成された第一のメタライズ層と、凹部の内側面と底面との間に形成された段差の上面に形成された第二のメタライズ層と、第一のメタライズ層と第一の導体層とを電気的に接続する第一の接続導体および第二のメタライズ層と第二の導体層とを電気的に接続する第二の接続導体を具備していることにより、電解液が気密性に優れるとともに耐熱性に優れるセラミックスから成る基体によって収容されることとなり、電解液を良好に収容することができ、温度サイクルに曝された場合でも隙間が生じて電解液が漏れることがない。また、気密性が維持されるので、電池性能を劣化させる水分や酸素等が外部から電解液中に浸入するのを有効に抑制することができる。 The battery case of the present invention is formed by laminating and firing a plurality of ceramic green sheets, a recess is formed in the center of the upper surface, and a first conductor layer and a second conductor layer are formed independently on the lower surface. A first metallization layer formed on the bottom surface of the recess, a second metallization layer formed on the top surface of the step formed between the inner surface and the bottom surface of the recess, and the first metallization A first connection conductor that electrically connects the layer and the first conductor layer, and a second connection conductor that electrically connects the second metallization layer and the second conductor layer. The electrolytic solution is accommodated by a base made of ceramics that is excellent in air tightness and heat resistance, so that the electrolytic solution can be accommodated satisfactorily, and even when exposed to a temperature cycle, a gap is generated and the electrolytic solution is Never leakMoreover, since airtightness is maintained, it is possible to effectively prevent moisture, oxygen, or the like that deteriorates battery performance from entering the electrolytic solution from the outside.
また、基体は有機溶剤や酸等を含む電解液に侵され難く、電解液中に基体から溶け出した不純物が混入しないので電解液を劣化させることもない。このため電池性能を良好に維持することができる。 In addition, the substrate is not easily attacked by an electrolytic solution containing an organic solvent, an acid, and the like, and impurities dissolved from the substrate are not mixed in the electrolytic solution, so that the electrolytic solution is not deteriorated. For this reason, battery performance can be maintained satisfactorily.
さらに、従来のように樹脂を介してかしめる部位を必要としないことから電池の外形を極限まで小さくすることができ、近時の小型化に適するものとなる。 Furthermore, since a portion that is caulked through a resin as in the prior art is not required, the outer shape of the battery can be reduced to the limit, which is suitable for recent miniaturization.
また、下面に第一の導体層および第二の導体層が形成されていることにより、第一および第二の導体層を外部電気回路基板の表面の配線導体に半田を介して接合させることによって、平板状の外部電気回路基板の配線導体と電池とを容易に接続させることができるので、外部電気回路基板の量産性に非常にすぐれたものとなる。 Further, by forming the first conductor layer and the second conductor layer on the lower surface, the first and second conductor layers are joined to the wiring conductor on the surface of the external electric circuit board via solder. Since the wiring conductor of the flat external electric circuit board and the battery can be easily connected, the mass production of the external electric circuit board is very good.
また、本発明の電池用ケースは、凹部は、基体の上側に向かうに伴って内寸法が段階的に大きくなっていることにより内側面に段差部が形成されており、この段差部の凹んだ角部に全周にわたってセラミック層が形成されていることにより、基体を構成するセラミックグリーンシート同士を強固に密着させることができ、基体の気密信頼性を高め、電解液が漏れるのをより有効に防止できる。 Further, in the battery case of the present invention, the recess has a stepped portion formed on the inner surface due to the stepwise increase in the inner dimension toward the upper side of the base, and the stepped portion is recessed. The ceramic layers are formed at the corners over the entire circumference, so that the ceramic green sheets constituting the bases can be firmly adhered to each other, the airtight reliability of the bases is improved, and the electrolyte leaks more effectively. Can be prevented.
本発明の電池は、上記構成の電池用ケースと、第一のメタライズ層に接続された正電極板と、正電極板の上面に電解液を含浸した絶縁シートを介して密着するように載置されるとともに第二のメタライズ層に接続された負電極板と、凹部を覆うようにして接合された蓋体とを具備していることにより、上記構成の電池用ケースを用いた気密信頼性が高く、量産性に優れるものとなる。また、所望の電池性能を発揮させることができ、信頼性が高く、長期間に亘って安定して充放電することができるものとなる。 The battery of the present invention is placed in close contact with the battery case having the above configuration, the positive electrode plate connected to the first metallization layer, and the upper surface of the positive electrode plate via an insulating sheet impregnated with an electrolyte. And having a negative electrode plate connected to the second metallization layer and a lid joined so as to cover the recess, airtight reliability using the battery case having the above-described configuration is achieved. High and excellent in mass productivity. In addition, desired battery performance can be exhibited, reliability is high, and charging and discharging can be performed stably over a long period of time.
また、本発明の電池用ケースは、複数のセラミックグリーンシートが積層され焼成されて成り、上面の中央部に凹部が形成され、下面に第一の導体層および第二の導体層が互いに独立して形成された基体と、凹部の底面に形成された第一のメタライズ層と、基体の上面の凹部の周囲に形成された第二のメタライズ層と、第一のメタライズ層と第一の導体層とを電気的に接続する第一の接続導体および第二のメタライズ層と第二の導体層とを電気的に接続する第二の接続導体とを具備していることにより、第二のメタライズ層を凹部の内側面と底面との間に形成する必要がなく、凹部の内側の段差を省略でき、凹部内を広く有効に活用することができるので、電池用ケースの外形を小型化することができる。 The battery case of the present invention is formed by laminating and firing a plurality of ceramic green sheets, a recess is formed in the center of the upper surface, and the first conductor layer and the second conductor layer are independent of each other on the lower surface. The first metallization layer formed on the bottom surface of the recess, the second metallization layer formed around the recess on the upper surface of the substrate, the first metallization layer, and the first conductor layer. A second connection layer electrically connecting the second connection layer and the second connection layer electrically connecting the second connection layer and the second connection layer. Is not required to be formed between the inner surface and the bottom surface of the recess, the step inside the recess can be omitted, and the inside of the recess can be used widely and effectively. it can.
また、本発明の電池は、上記構成の電池用ケースと、第一のメタライズ層に接続された正電極板と、正電極板の上面に電解液を含浸した絶縁シートを介して密着するように載置された負電極板と、凹部を覆うようにして接合されるとともに少なくとも下側主面が導電性とされ、負電極板および第二のメタライズ層に接続された蓋体とを具備していることにより、上記構成の電池用ケースを用いた気密信頼性が高いものとできるとともに、凹部の内側の段差を省略でき、凹部内を広く有効に活用することができるので、電池の外形を小型化することができる。また、第二のメタライズ層が凹部を気密に封止するための蓋体が接合される接合部として機能するとともに、蓋体の少なくとも下側主面が導電性であることから、負電極板を蓋体の下側主面に当接させるだけで負電極板と第二のメタライズ層との電気的な接続が可能となり導電路として機能する。その結果、第二のメタライズ層と負電極板との電気的な接続と、凹部の気密封止が一つの工程で行えるようになって、電池の作製が容易となり、電池の量産に適したものとさせることができる。 Further, the battery of the present invention is in close contact with the battery case having the above configuration, the positive electrode plate connected to the first metallization layer, and the upper surface of the positive electrode plate via an insulating sheet impregnated with an electrolytic solution. A negative electrode plate mounted thereon, and a lid that is joined so as to cover the concave portion and at least the lower main surface is conductive, and is connected to the negative electrode plate and the second metallized layer. As a result, the airtight reliability using the battery case having the above configuration can be made high, the step inside the recess can be omitted, and the inside of the recess can be used widely and effectively. Can be In addition, the second metallization layer functions as a joining portion to which a lid for sealing the recesses in an airtight manner, and at least the lower main surface of the lid is conductive, so that the negative electrode plate By simply contacting the lower main surface of the lid, the negative electrode plate and the second metallized layer can be electrically connected to function as a conductive path. As a result, electrical connection between the second metallized layer and the negative electrode plate and hermetic sealing of the recesses can be performed in a single process, making the battery easy and suitable for mass production of batteries. It can be made.
本発明の電気二重層キャパシタ用ケースは、複数のセラミックグリーンシートが積層され焼成されて成り、上面の中央部に直方体状の凹部が形成され、下面に第一の導体層および第二の導体層が互いに独立して形成された基体と、凹部の底面に形成された第一のメタライズ層と、凹部の内側面と底面との間に形成された段差の上面に形成された第二のメタライズ層と、第一のメタライズ層と第一の導体層とを電気的に接続する第一の接続導体および第二のメタライズ層と第二の導体層とを電気的に接続する第二の接続導体を具備していることにより、電解液が気密性に優れるとともに耐熱性に優れるセラミックスから成る基体によって収容されることとなり、電解液を良好に収容することができ、温度サイクルに曝された場合でも隙間が生じて電解液が漏れることがない。また、気密性が維持されるので、電気二重層キャパシタの性能を劣化させる水分や酸素等が外部から電解液中に浸入するのを有効に抑制することができる。 The electric double layer capacitor case of the present invention is formed by laminating and firing a plurality of ceramic green sheets, a rectangular parallelepiped recess is formed in the center of the upper surface, and the first conductor layer and the second conductor layer on the lower surface. Are formed independently of each other, a first metallization layer formed on the bottom surface of the recess, and a second metallization layer formed on the top surface of the step formed between the inner surface and the bottom surface of the recess. And a first connecting conductor that electrically connects the first metallized layer and the first conductor layer, and a second connecting conductor that electrically connects the second metallized layer and the second conductor layer. As a result, the electrolytic solution is accommodated by a substrate made of ceramics that is excellent in air tightness and heat resistance, so that the electrolytic solution can be accommodated satisfactorily even when exposed to a temperature cycle. Arise There is no possibility that the electrolyte leakage. In addition, since airtightness is maintained, it is possible to effectively prevent moisture, oxygen, and the like that deteriorate the performance of the electric double layer capacitor from entering the electrolyte from the outside.
また、下面に第一の導体層および第二の導体層が形成されていることにより、第一および第二の導体層を外部電気回路基板の表面の配線導体に半田を介して接合させることによって、平板状の外部電気回路基板の配線導体と電池とを容易に接続させることができるので、外部電気回路基板の量産性に非常に優れたものとなる。 Further, by forming the first conductor layer and the second conductor layer on the lower surface, the first and second conductor layers are joined to the wiring conductor on the surface of the external electric circuit board via solder. Since the wiring conductor of the flat external electric circuit board and the battery can be easily connected, the mass production of the external electric circuit board is extremely excellent.
また、本発明の電気二重層キャパシタ用ケースは、凹部は、基体の上側に向かうに伴って内寸法が段階的に大きくなっていることにより内側面に段差部が形成されており、この段差部の凹んだ角部に全周にわたってセラミック層が形成されていることにより、基体を構成するセラミックグリーンシート同士を強固に密着させることができ、基体の気密信頼性を高め、電解液が漏れるのをより有効に防止できる。 Further, in the case for the electric double layer capacitor of the present invention, the recess has a stepped portion formed on the inner surface due to the stepwise increase in the inner dimension toward the upper side of the substrate. Since the ceramic layer is formed on the corners of the recesses over the entire circumference, the ceramic green sheets constituting the base can be firmly adhered to each other, the airtight reliability of the base is improved, and the electrolyte leaks. This can be prevented more effectively.
本発明の電気二重層キャパシタは、上記構成の電気二重層キャパシタ用ケースと、第一のメタライズ層に接続された第一の電極と、第一の電極の上面に電解液を含浸したセパレータを介して密着するように載置されるとともに第二のメタライズ層に接続された第二の電極と、凹部を覆うようにして接合された蓋体とを具備していることから、上記構成の電気二重層キャパシタ用ケースを用いた気密信頼性が高く、量産性に優れるものとなる。また、所望の電気二重層キャパシタの性能を発揮させることができ、信頼性が高く、長期間に亘って安定して充放電することができるものとなる。 The electric double layer capacitor of the present invention includes an electric double layer capacitor case having the above structure, a first electrode connected to the first metallization layer, and a separator in which the upper surface of the first electrode is impregnated with an electrolyte. The second electrode connected to the second metallization layer and the lid joined so as to cover the concave portion. The airtight reliability using the multilayer capacitor case is high and the mass productivity is excellent. Further, the desired performance of the electric double layer capacitor can be exhibited, the reliability is high, and charging and discharging can be stably performed over a long period of time.
また、本発明の電気二重層キャパシタ用ケースは、複数のセラミックグリーンシートが積層され焼成されて成り、上面の中央部に凹部が形成され、下面に第一の導体層および第二の導体層が互いに独立して形成された基体と、凹部の底面に形成された第一のメタライズ層と、基体の上面の凹部の周囲に形成された第二のメタライズ層と、第一のメタライズ層と第一の導体層とを電気的に接続する第一の接続導体および第二のメタライズ層と第二の導体層とを電気的に接続する第二の接続導体とを具備していることにより、第二のメタライズ層を凹部の内側面と底面との間に形成する必要がなく、凹部の内側の段差を省略でき、凹部内を広く有効に活用することができるので、電気二重層キャパシタ用ケースの外形を小型化することができる。 The case for the electric double layer capacitor of the present invention is formed by laminating and firing a plurality of ceramic green sheets, a recess is formed in the center of the upper surface, and the first conductor layer and the second conductor layer are formed on the lower surface. A base formed independently of each other, a first metallization layer formed on the bottom surface of the recess, a second metallization layer formed around the recess on the top surface of the base, the first metallization layer, and the first And a second connection conductor for electrically connecting the second metallization layer and the second conductor layer. It is not necessary to form a metallized layer between the inner side surface and the bottom surface of the recess, the step inside the recess can be omitted, and the inside of the recess can be used widely and effectively. Can be miniaturized.
また、本発明の電気二重層キャパシタは、上記構成の電気二重層キャパシタ用ケースと、第一のメタライズ層に接続された第一の電極と、第一の電極の上面に電解液を含浸したセパレータを介して密着するように載置された第二の電極と、凹部を覆うようにして接合されるとともに少なくとも下側主面が導電性とされ、第二の電極および第二のメタライズ層に接続された蓋体とを具備していることから、上記構成の電気二重層キャパシタ用ケースを用いた気密信頼性が高いものとできるとともに、凹部の内側の段差を省略でき、凹部内を広く有効に活用することができるので、電気二重層キャパシタの外形を小型化することができる。凹部を気密に封止するための蓋体が接合される接合部として機能するとともに、蓋体の少なくとも下側主面を導電性とすることで、第二の電極を蓋体の下側主面に当接させるだけで第二の電極と第二のメタライズ層との電気的な接続が可能となり導電路として機能する。その結果、第二のメタライズ層と第二の電極との電気的な接続と、凹部の気密封止が一つの工程で行えるようになって、電気二重層キャパシタの作製が容易となり、電気二重層キャパシタの量産に適したものとさせることができる。 The electric double layer capacitor of the present invention includes an electric double layer capacitor case having the above structure, a first electrode connected to the first metallization layer, and a separator in which an upper surface of the first electrode is impregnated with an electrolyte. The second electrode placed so as to be in close contact with each other and joined so as to cover the recess, and at least the lower main surface is made conductive, and is connected to the second electrode and the second metallized layer. Since the airtight reliability using the electric double layer capacitor case having the above-described structure can be improved, the step inside the recess can be omitted, and the inside of the recess can be effectively and widely used. Since it can be utilized, the external shape of the electric double layer capacitor can be reduced in size. The lid serves to join a lid for hermetically sealing the recess, and at least the lower main surface of the lid is made conductive so that the second electrode is the lower main surface of the lid The second electrode and the second metallized layer can be electrically connected only by being brought into contact with each other and function as a conductive path. As a result, the electrical connection between the second metallized layer and the second electrode and the hermetic sealing of the recesses can be performed in a single process, facilitating the production of the electric double layer capacitor, and the electric double layer. It can be made suitable for mass production of capacitors.
本発明の電池用ケースの実施の形態の一例について以下に詳細に説明する。図1において、(a)は本発明の電池用ケースの実施の形態の一例を示す断面図であり、(b)は(a)の電池用ケースの平面図を示す。また、図2は本発明の電池の実施の形態の一例を示す断面図である。 An example of an embodiment of a battery case of the present invention will be described in detail below. 1A is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a battery case of the present invention, and FIG. 1B is a plan view of the battery case of FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of the battery of the present invention.
本発明の電池用ケースは、図1に示されるように、複数のセラミックグリーンシート1−Bが積層され焼成されて成り、上面の中央部に直方体状,角柱状または円柱状等の凹部1aが形成され、下面に第一の導体層1dおよび第二の導体層1eが互いに独立して形成された基体1と、凹部1aの底面に形成された第一のメタライズ層1bと、凹部1aの内側面と底面との間に形成された段差1−Aの上面に形成された第二のメタライズ層1cと、第一のメタライズ層1bと第一の導体層1dとを電気的に接続する第一の接続導体2bおよび第二のメタライズ層1cと第二の導体層1eとを電気的に接続する第二の接続導体2cを具備しており、凹部1aは、基体1の上側に向かうに伴って内寸法が段階的に大きくなっていることにより内側面に段差部1−Cが形成されており、段差部1−Cの凹んだ角部に全周にわたってセラミック層4が形成されている。
As shown in FIG. 1, the battery case of the present invention is formed by laminating and firing a plurality of ceramic green sheets 1-B, and a
また、本発明の電池Cは、図2に示されるように、上記構成の電池用ケースと、第一のメタライズ層1bに接続された正電極板B−1と、この正電極板B−1の上面に電解液B−4を含浸した絶縁シートB−3を介して密着するように載置されるとともに第二のメタライズ層1cに接続された負電極板B−2と、凹部1aを覆うようにして接合された蓋体3とを具備している。
Further, as shown in FIG. 2, the battery C of the present invention includes a battery case having the above-described configuration, a positive electrode plate B-1 connected to the
本発明の電池用ケースは、基体1は、セラミックスから成るため、有機溶剤や酸等を含む電解液B−4に侵され難く、従って電解液B−4中に基体1から溶け出した不純物が混入して電解液B−4を劣化させることがない。このため電池性能を良好に維持することができる電池用ケースを得ることができる。
In the battery case of the present invention, since the
また、電解液B−4が気密性に優れるとともに耐熱性に優れるセラミックスから成る基体1によって収容されることとなり、電解液B−4を良好に収容することができ、温度サイクルに曝された場合でも隙間が生じて電解液B−4が漏れることがない。また、気密性が維持されるので、電池性能を劣化させる水分や酸素等が外部から電解液B−4中に浸入するのを有効に抑制することができる。
Further, when the electrolytic solution B-4 is accommodated by the
また、第一および第二の導体層1d,1eが基体1の下面に形成されていることにより、第一および第二の導体層1d,1eを外部電気回路基板の表面の配線導体に半田を介して接合させることによって、平板状の外部電気回路基板の配線導体と電池とを容易に接続させることができるので、外部電気回路基板の量産性がよくなる。
Further, since the first and second conductor layers 1d and 1e are formed on the lower surface of the
また、凹部1aは、基体1を構成するセラミックグリーンシート1−Bに設けられた凹部1aとなる開口が基体1の上側に向かうに伴って開口の内寸法が段階的に大きくなっていることにより内側面に段差部1−Cが形成されており、この段差部1−Cの凹んだ角部に全周にわたってセラミック層4が形成されていることにより、基体1を構成するセラミックグリーンシート1−B同士を強固に密着させることができ、基体1の気密信頼性を高め、電解液B−4が漏れるのをより有効に防止できる。
Further, the
さらに、この焼成後のペースト状セラミック層4の高さは5〜50μmであるのがよく、この構成により、第一のメタライズ層1bと第二のメタライズ層1cが凹部の外周部のセラミックグリーンシート1−Bの層間に入りこむ部位において、セラミックグリーンシート1−B間に隙間が生ずるのを有効に防止することができる。よって、この構成により気密信頼性により優れた電池用ケースとすることができる。
Further, the height of the paste-like
また、本発明の電池用ケースおよび電池の実施の形態の他の例を図3に示す。同図において、(a)は電池用ケースの断面図、(b)は電池用ケースの平面図である。また、図4は本発明の電池Dの実施の形態の他の例を示す断面図である。これら図3および図4において、図1および図2と同じ部位を示す部位には同じ符号を付している。 Moreover, the other example of embodiment of the battery case and battery of this invention is shown in FIG. In the figure, (a) is a cross-sectional view of the battery case, and (b) is a plan view of the battery case. FIG. 4 is a cross-sectional view showing another example of the embodiment of the battery D of the present invention. 3 and 4, the same reference numerals are assigned to the same parts as those in FIGS. 1 and 2.
本発明の電池用ケースの実施の形態の他の例においては、複数のセラミックグリーンシート1−Bが積層され焼成されて成り、上面の中央部に直方体状,角柱状または円柱状等の凹部1aが形成され、下面に第一の導体層1dおよび第二の導体層1eが互いに独立して形成された基体1と、前記凹部1aの底面に形成された第一のメタライズ層1bと、基体1の上面の凹部1aの周囲に形成された第二のメタライズ層1cと、第一のメタライズ層1bと第一の導体層1dとを電気的に接続する第一の接続導体2bおよび第二のメタライズ層1cと第二の導体層1eとを電気的に接続する第二の接続導体2cとを具備しており、凹部1aは、基体1の上側に向かうに伴って内寸法が段階的に大きくなっていることにより内側面に段差部1−Cが形成されており、段差部1−Cの凹んだ角部に全周にわたってセラミック層4が形成されている。
In another example of the embodiment of the battery case of the present invention, a plurality of ceramic green sheets 1-B are laminated and fired, and a
本発明の電池用ケースの実施の形態例においては、図1の実施の形態例に加えて、第二のメタライズ層1cが基体1の上面の凹部1aの周囲に形成されていることから、凹部1aの内側の段差1−Aを省略でき、凹部1a内を広く有効に活用することができるので、電池用ケースの外形を小型化することができる。
In the embodiment of the battery case of the present invention, since the
また、本発明の電池Dは、図4に示されるように、上記構成の電池用ケースと、第一のメタライズ層1bに接続された正電極板B−1と、この正電極板B−1の上面に電解液B−4を含浸した絶縁シートB−3を介して密着するように載置された負電極板B−2と、凹部1aを覆うようにして接合されるとともに少なくとも下側主面が導電性とされ、負電極板B−2および第二のメタライズ層1cに接続された蓋体3とを具備している。
Further, as shown in FIG. 4, the battery D of the present invention includes a battery case having the above-described configuration, a positive electrode plate B-1 connected to the
なお、本実施の形態例において、基体1の外形は、縦0.5〜10mm×横2〜20mm×奥行き2〜20mm程度の直方体状のものである。形状は、直方体に限られるものではなく、例えば縦0.5〜10mm×直径2〜20mmの円筒状のもの、その他、用途に応じて適宜の形状にすればよいことは言うまでもない。
In the present embodiment, the outer shape of the
また、本発明の電池用ケースおよび電池C,Dは、図1〜図4に示すような直方体状の形状のものを例として示しているが、上下方向に多角柱形状,円柱形状等のものであっても何等問題はなく、上記凹部1aや導体層等の平面視形状も所要の形状に変更することによって所望の形状とすることができる。
In addition, the battery case and the batteries C and D of the present invention are illustrated in the shape of a rectangular parallelepiped as shown in FIGS. However, there is no problem, and it is possible to obtain a desired shape by changing the shape of the
このような基体1は、アルミナ質焼結体等のセラミックスから成り、以下のようにして作製される。例えば、基体1がアルミナ質焼結体から成る場合、酸化アルミニウム(Al2O3),酸化珪素(SiO2),酸化マグネシウム(MgO),酸化カルシウム(CaO)等の原料粉末に適当な有機バインダ,溶剤等を添加混合してスラリーと成す。このスラリーをドクターブレード法やカレンダーロール法によってセラミックグリーンシート1−Bと成し、所要の大きさに切断する。次に、その中から選ばれた複数のセラミックグリーンシート1−Bにおいて凹部1a,段差1−A,段差部1−C等を形成するために適当な打抜き加工を施す。
Such a base |
そして、これらのセラミックグリーンシート1−Bにタングステン(W)等の金属粉末を主成分とする金属ペーストを印刷塗布して第一のメタライズ層1b,第一の接続導体2b,第一の導体層1d,第二のメタライズ層1c,第二の接続導体2c,第二の導体層1e等の導体層となる印刷パターンを形成し、次いでこれらの印刷パターンを形成したセラミックグリーンシート1−Bを積層し、段差部1−Cの凹んだ角部全周にわたってセラミック層4となるペースト状のスラリーを塗布し、約1600℃の温度で焼成することによって導体層を備えた基体1が作製される。
Then, a metal paste mainly composed of a metal powder such as tungsten (W) is printed and applied to these ceramic green sheets 1-B to form a
第二のメタライズ層1cは、内側の段差部1−Cのいずれの上面に形成しても差し支えないが、通常は、基体1の上面に最も近い段差1−Aの上面に形成される。これにより、負電極板B−2の第二のメタライズ層1cと電気的に接続される突出部を電池ケースの上面側に位置させることができ、正電極板B−1との距離をできるだけ隔絶させやすくできる。
The
ここで、第一の接続導体2bと第二の接続導体2cは、基体1となるセラミックグリーンシート1−Bの外周部に溝部となる打ち抜き加工を予め施しておき、この打ち抜き部内面に形成されるキャスタレーション導体の形態であっても良い。この構成により、従来周知のキャスタレーション導体形成法を用いて、第一の接続導体2bと第二の接続導体2cを効率よく製造することができるとともに、打ち抜き加工時に同時に溝部を形成できるので、基体1の外周部の側面の所望の位置に正確に形成することができるようになる。
Here, the first connecting
キャスタレーション導体によることにより、基体1の外周部の側面に第一の接続導体2bと第二の接続導体2cを単に塗布形成する場合に比べて幅を広くとることができ、電気抵抗を小さくして電池性能が第一の接続導体2bと第二の接続導体2cにおいて損なわれるのを有効に防止できる。
By using the castellation conductor, the width can be increased compared to the case where the
第一の導体層1dは、第一の接続導体2bを介して第一のメタライズ層1bと電気的に接続され、第二の導体層1eは第二の接続導体2cを介して第二のメタライズ層1cと電気的に接続される。そして、第一の導体層1dは電池の正極として用いられ、第二の導体層1eは負極として用いられる。この第一の導体層1dおよび第二の導体層1eが外部電気回路基板の表面の配線導体に半田を介して接合されることによって電池が外部の電気回路と電気的に接続される。
The
また、このようにして作製された基体1に形成されたこれら導体層の露出した表面には、耐食性に優れかつ半田との濡れ性に優れる金属、具体的には厚さ1〜12μmのニッケル(Ni)層および厚さ0.3〜5μmの金(Au)層をめっき法等により順次被着しておくのがよい。これにより、特に電池用ケースの内部に形成された第一のメタライズ層1bおよび第2のメタライズ層1cの金属成分が充放電による電圧で容易に溶出するのを有効に抑制できる。また、第一および第二の導体層1d,1eにおいては半田との濡れ性が良くなり、外部電気回路基板上の配線導体との半田を介した接合強度がより強固なものとなる。
Further, the exposed surfaces of these conductor layers formed on the
Ni層の厚さが1μm未満であれば、メタライズ層から成る各導体の酸化腐蝕を防止したり導体から金属成分が溶出したりするのを有効に抑制するのが困難になって電池性能が劣化し易くなる。また、Ni層の厚さが12μmを超えると、めっき形成に多大の時間がかかることになり量産性が低下し易くなるとともに電気抵抗が大きくなり易い。 If the thickness of the Ni layer is less than 1 μm, it becomes difficult to prevent the oxidative corrosion of each conductor made of the metallized layer and to effectively prevent the metal component from eluting from the conductor, and the battery performance deteriorates. It becomes easy to do. On the other hand, if the thickness of the Ni layer exceeds 12 μm, it takes a long time to form the plating, so that the mass productivity is likely to be lowered and the electric resistance is likely to be increased.
また、Au層の厚さが0.3μm未満であれば、均一な厚さのAu層を形成するのが困難となり、Au層がきわめて薄い部位やあるいはAu層が形成されていない部位が生じ易く、酸化腐食の防止効果や半田との濡れ性が低下し易くなる。Au層の厚さが5μmを超えると、めっき形成に多大の時間がかかることになり量産性が低下し易くなる。 Further, if the thickness of the Au layer is less than 0.3 μm, it is difficult to form an Au layer having a uniform thickness, and a portion where the Au layer is extremely thin or a portion where the Au layer is not formed is likely to occur. The effect of preventing oxidative corrosion and the wettability with solder are likely to decrease. If the thickness of the Au layer exceeds 5 μm, it takes a lot of time to form the plating, and the mass productivity tends to decrease.
また、第一のメタライズ層1bと第二のメタライズ層1cが凹部1aの外周部のセラミックグリーンシート1−Bの層間に入りこむ部位においてセラミック層4が形成されていることによって、セラミックグリーンシート1−B同士を密着し難い第一のメタライズ層1bと第二のメタライズ層1cとが凹部1aの外周部のセラミックグリーンシート1−Bの層間に入りこむ部位においても、基体1の気密信頼性を高め、電解液が漏れるのを有効に防止できる。加えて、セラミック層4は層間の気密信頼性を高めることができるので、第一のメタライズ層と第二のメタライズ層とを極力幅広とすることができ、第一のメタライズ層1bと第二のメタライズ層1cが有する抵抗値を最小限に抑えることもできる。
Further, the
このセラミック層4は、例えば、基体1を形成する材料を主成分とするものである。例えば、基体1がアルミナ質焼結体から成る場合、セラミック層4もアルミナ質であり、Al2O3,SiO2,MgO,CaO等の原料粉末に適当な有機バインダ,溶剤等を添加混合して、ペースト状に形成される。そして、このペースト状のものを印刷塗布し、第一のメタライズ層1b,第一の接続導体2b,第一の導体層1d,第二のメタライズ層1c,第二の接続導体2c,第二の導体層1e等の導体層となる印刷パターンとなる金属ペーストと同時に高温で焼成することによって、セラミックグリーンシート1−B同士を密着させ、基体1内部を気密に保持できるものとなる。
The
この焼成後のセラミック層4の高さは5〜50μmであるのがよく、この構成により、第一のメタライズ層1bと第二のメタライズ層1cが凹部の外周部のセラミックグリーンシート1−Bの層間に入りこむ部位において、セラミックグリーンシート1−B間に隙間が生ずるのを有効に防止することができる。5μm未満であると、第一のメタライズ層1bと第二のメタライズ層1cが凹部の外周部のセラミックグリーンシート1−Bの層間に入りこむ部位の隙間を埋めるのが困難となる傾向にあり、50μmを超える場合、セラミック層4を形成するのが困難となる傾向にある。
The height of the fired
次に、本発明の電池の実施の形態の一例について以下に詳細に説明する。 Next, an example of an embodiment of the battery of the present invention will be described in detail below.
正電極板B−1は、LiCoO2やLiMn2O4等から成る正極活物質およびアセチレンブラックや黒鉛等の導電材を含む板状やシート状のものであり、また、負電極板B−2はコークスや炭素繊維等の炭素材料から成る負極活物質を含む板状やシート状のものである。 The positive electrode plate B-1 is a plate or sheet including a positive electrode active material made of LiCoO 2 or LiMn 2 O 4 and a conductive material such as acetylene black or graphite, and the negative electrode plate B-2 Is a plate or sheet including a negative electrode active material made of a carbon material such as coke or carbon fiber.
正電極板B−1は、上記正極活物質に上記導電材を加えたものにポリテトラフルオロエチレンやポリフッ化ビニリデンなどのバインダを添加、混合してスラリー状となし、これを周知のドクターブレード法等を用いてシート状に成形し、ついでこのシートを例えば四角形状や円形状に裁断して作製される。 The positive electrode plate B-1 is obtained by adding a binder such as polytetrafluoroethylene or polyvinylidene fluoride to the positive electrode active material added with the conductive material, and mixing it to form a slurry. This is a well-known doctor blade method. And the like, and then the sheet is cut into, for example, a square shape or a circular shape.
同様にして負電極板B−2は、上記負極活物質にポリテトラフルオロエチレンやポリフッ化ビニリデンなどのバインダを添加、混合してスラリー状となし、これを周知のドクターブレード法等を用いてシート状に成形し、ついでこのシートを例えば四角形状や円形状に裁断して作製される。 Similarly, the negative electrode plate B-2 is made into a slurry by adding and mixing a binder such as polytetrafluoroethylene or polyvinylidene fluoride to the negative electrode active material, and this is made into a sheet using a known doctor blade method or the like. The sheet is then formed into a rectangular shape or a circular shape.
また、絶縁シートB−3は、ポリオレフィン繊維製の不織布やポリオレフィン製の微多孔膜などから成り、電解液B−4が含浸されるとともに正電極板B−1と負電極板B−2との間に配置されることにより、正電極板B−1と負電極板B−2とが直接接触することを防止するとともに正電極板B−1と負電極板B−2との間の電解液B−4の移動を可能として電流が流れることを可能とする。 The insulating sheet B-3 is made of a non-woven fabric made of polyolefin fiber, a microporous membrane made of polyolefin, and the like, impregnated with the electrolytic solution B-4, and between the positive electrode plate B-1 and the negative electrode plate B-2. By being disposed between the positive electrode plate B-1 and the negative electrode plate B-2, the electrolytic solution between the positive electrode plate B-1 and the negative electrode plate B-2 is prevented. The movement of B-4 is enabled to allow a current to flow.
電解液B−4は、例えば、四フッ化ホウ酸リチウム等のリチウム塩や塩酸,硫酸,硝酸等の酸をジメトキシエタンやプロピレンカーボネート等の有機溶媒に溶解したものである。 The electrolytic solution B-4 is obtained by, for example, dissolving a lithium salt such as lithium tetrafluoroborate or an acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, or nitric acid in an organic solvent such as dimethoxyethane or propylene carbonate.
このような電解液B−4は、腐食性や溶解性の高いものであるが、本発明の電池用ケースを用いることにより、基体1は耐薬品性に優れているため、有機溶剤や酸等を含む電解液B−4に侵され難く、電解液B−4中に電池用ケースから溶け出した不純物が混入して電解液B−4を劣化させることもなく、電池性能を良好に維持することができる。
Such an electrolytic solution B-4 is highly corrosive and soluble, but by using the battery case of the present invention, the
電解液B−4は、湿気をほとんど含まない例えばアルゴン(Ar)ガスを充填した容器内でシリンジなどの注入手段を用いて凹部1aの上面から電池Cの内部に注入される。そして、注入後に基体1の上面に蓋体3を溶接接合することによって、電池Cの内部を気密に封止することができる。
The electrolytic solution B-4 is injected into the inside of the battery C from the upper surface of the
蓋体3は、アルミナ質焼結体,ムライト質焼結体等のセラミックスやアルミニウム(Al),銅(Cu),カーボン,鉄(Fe)−Ni−コバルト(Co)合金,Fe−Ni合金等の金属から成り、Alロウ,銀(Ag)ロウ,Au−錫(Sn)半田等を用いたロウ付けや樹脂接着材等を用いた接着等の方法によって基体1の上面に凹部1aを覆うように接合される。または、アルミナ質焼結体,ムライト質焼結体等のセラミックスから成る。
The
従来用いられていた金属用ケースでは図5に示すように正極缶11と負極缶12とをそれらの周囲をポリプロピレン樹脂等から成るガスケット15を介してかしめることによって一体化しており、このかしめた部位があるために従来の電池では正極缶11と負極缶12とセパレータ14とを合わせたかしめ部に2mm前後の寸法が必要であったのに対して、本発明によれば蓋体3が接合され、かしめ部がないために電池C,Dの外形を小さくすることができ、携帯機器の小型化に大きく寄与できるものとなる。また、気密信頼性が高く、量産性に優れるものとなる。
In the metal case that has been used conventionally, as shown in FIG. 5, the positive electrode can 11 and the negative electrode can 12 are integrated by caulking them with a
また、気密性および耐熱性に優れる基体1の上面に蓋体3をポリプロピレンのような樹脂接着剤や半田接合,シーム溶接接合等により強固に接合できるので、電解液を良好に収容することができ、温度サイクル等に曝された場合でも隙間が生じて電解液が漏れることがない。また、気密性が維持されるので、電池性能を劣化させる水分や酸素等が外部から電解液中に進入するのを有効に抑制することができる。
In addition, since the
また、電池Dにおいて、凹部1aの内側の段差1−Aを省略でき、凹部1a内を広く有効に活用することができるので、電池の外形を小型化することができる。さらに、第二のメタライズ層1cが凹部1aを気密に封止するための蓋体3が接合される接合部として機能するとともに、蓋体3の少なくとも下側主面が導電性であることから、負電極板B−2を蓋体3の下側主面に当接させるだけで負電極板B−2と第二のメタライズ層1cとの電気的な接続が可能となり導電路として機能する。その結果、第二のメタライズ層1cと負電極板B−2との電気的な接続と、凹部1aの気密封止が一つの工程で行えるようになって、電池の作製が容易となり、電池の量産に適したものとさせることができる。
Further, in the battery D, the step 1-A inside the
また、好ましくは、蓋体3は基体1側の下側主面のほぼ全面にW等のメタライズ層が形成された、アルミナ質焼結体,ムライト質焼結体等の基体1と同じ材質のセラミックスから成るのがよい。そして、メタライズ層3aが第二のメタライズ層1cと電気的に接続されて基体1の上面に凹部1aを覆うようにして接合される。この構成によって、蓋体3の上側主面が導電性とされず、蓋体3の上面に不要な電流が流れるのを防止することができる。従って、蓋体3の上側主面に導電性の部材が接触しても電気的短絡等の不具合が発生するのを有効に防止できる。また、蓋体3の熱膨張率が基体1の熱膨張率とほぼ同一となることから、電池用ケースに熱が加わっても基体1と蓋体3の接合部に熱膨張差による応力が大きく加わることを防止し、基体1にクラック等の破損が生ずるのを有効に防止することができ、気密信頼性に優れた電池用ケースとすることができる。
Preferably, the
次に、本発明の電気二重層キャパシタ用ケースおよび電気二重層キャパシタCは、上記電池用ケースおよび電池Cと同様の構成およびその作用効果を有するものである。 Next, the electric double layer capacitor case and electric double layer capacitor C of the present invention have the same configuration and operational effects as the battery case and battery C described above.
すなわち、本発明の電気二重層キャパシタ用ケースは、基体1の上面の中央部に直方体状,角柱状または円柱状等の凹部1aが形成されている。そして、基体1の凹部1aの底面に第一のメタライズ層1bが、凹部1aの内側面と底面との間に形成された段差1−Aの上面には第二のメタライズ層1cが、基体1の下面に第一の導体層1dおよび第二の導体層1eが互いに独立して形成され、第一のメタライズ層1bと第一の導体層1dとを電気的に接続する第一の接続導体2bおよび第二のメタライズ層1cと第二の導体層1eとを電気的に接続する第二の接続導体2cが形成されている。凹部1aは、基体1の上側に向かうに伴って内寸法が段階的に大きくなっていることにより内側面に段差部1−Cが形成されており、段差部1−Cの凹んだ角部に全周にわたってセラミック層4が形成されている。
In other words, the electric double layer capacitor case of the present invention has a rectangular parallelepiped, prismatic or
また、本発明の電気二重層キャパシタCは、上記電気二重層キャパシタ用ケースと、第一のメタライズ層1bの上面に載置されて第一のメタライズ層1bに電気的に接続された第一の電極B−1と、この第一の電極B−1上に電解液B−4を含浸したセパレータB−3を介して密着するように載置されるとともに第二のメタライズ層1cに電気的に接続された第二の電極B−2と、凹部1aを覆うようにして接合された蓋体3とを具備している。
In addition, the electric double layer capacitor C of the present invention is the first electric double layer capacitor case and the
また、本発明の電気二重層キャパシタ用ケースおよび電気二重層キャパシタの実施の形態の他の例は、上記電池用ケースおよび電池Dと同様の構成およびその作用効果を有するものである。 In addition, another example of the electric double layer capacitor case and electric double layer capacitor embodiment of the present invention has the same configuration and operational effects as the battery case and battery D described above.
すなわち、本発明の電気二重層キャパシタ用ケースは、複数のセラミックグリーンシートが積層され焼成されて成る基体1の上面の中央部に直方体状,角柱状または円柱状等の凹部1aが形成されている。そして、基体1の凹部1aの底面に第一のメタライズ層1bが、基体1の上面の凹部1aの周囲に第二のメタライズ層1cが、基体1の下面に第一の導体層1dおよび第二の導体層1eが互いに独立して形成され、第一のメタライズ層1bと第一の導体層1dとを電気的に接続する第一の接続導体2bおよび第二のメタライズ層1cと第二の導体層1eとを電気的に接続する第二の接続導体2cが形成されている。凹部1aは、基体1の上側に向かうに伴って内寸法が段階的に大きくなっていることにより内側面に段差部1−Cが形成されており、段差部1−Cの凹んだ角部に全周にわたってセラミック層4が形成されている。
That is, in the case for the electric double layer capacitor of the present invention, a
この形態によれば、凹部1aの内側の段差1−Aを省略できることから、凹部1a内を広く有効に活用することができるので、電気二重層キャパシタ用ケースの外形を小型化することができる。
According to this embodiment, since the step 1-A inside the
また、本発明の電気二重層キャパシタDは、上記構成の電気二重層キャパシタ用ケースと、第一のメタライズ層1bの上面に載置されて第一のメタライズ層1bに電気的に接続された第一の電極B−1と、この第一の電極B−1の上面に電解液B−4を含浸したセパレータB−3を介して密着するように載置された第二の電極B−2と、凹部1aを覆うようにして接合されるとともに少なくとも下側主面が導電性とされ、第二の電極B−2および第二のメタライズ層1cに接続された蓋体3とを具備している。
In addition, the electric double layer capacitor D of the present invention is the electric double layer capacitor case configured as described above and a
この形態によれば、第二のメタライズ層1cが凹部1aを気密に封止するための蓋体3が接合される接合部として機能するとともに、蓋体3の少なくとも下側主面が導電性であることから、第二の電極B−2を蓋体3の下側主面に当接させるだけで第二の電極B−2と第二のメタライズ層1cとの電気的な接続が可能となり導電路として機能する。その結果、第二のメタライズ層1cと負電極板B−2との電気的な接続と、凹部1aの気密封止が一つの工程で行えるようになって、電気二重層キャパシタの作製が容易となり、電気二重層キャパシタの量産に適したものとさせることができる。
According to this embodiment, the
好ましくは、蓋体3は基体1側の下側主面のほぼ全面にW等のメタライズ層が形成され、アルミナ質焼結体,ムライト質焼結体等の基体1と同じ材質のセラミックスから成るのがよい。そして、メタライズ層3aが第二のメタライズ層1cと電気的に接続されて基体1の上面に凹部1aを覆うようにして接合される。この構成によって、蓋体3の上側主面が導電性とされず、蓋体3の上面に不要な電流が流れるのを防止することができる。従って、蓋体3の上側主面に導電性の部材が接触しても電気的短絡等の不具合が発生するのを有効に防止できる。また、蓋体3の熱膨張率が基体1の熱膨張率とほぼ同一となることから、電池用ケースに熱が加わっても基体1と蓋体3の接合部に熱膨張差による応力が大きく加わることを防止し、基体1にクラック等の破損が生ずるのを有効に防止することができ、気密信頼性に優れた電池用ケースとすることができる。
Preferably, the
本発明の電気二重層キャパシタC,Dにおいて、第一の電極B−1および第二の電極B−2は、例えばフェノール樹脂繊維(ノボロイド繊維)を炭化賦活して得られるものであり、賦活はこの繊維を800〜1000℃の高温雰囲気下で高温水蒸気などの賦活ガスに接触させることにより行われ、炭化物中の揮発成分、あるいは炭素原子の一部をガス化し、主に1〜10nmの微細構造を発達させ内部表面積を1×106m2/kg以上にまでする工程で作製される。本発明の電気二重層キャパシタCは、第一および第二の導体層1d,1eにおける極性はなく、第一の導体層1d側を陽極、第二の導体層1e側を陰極として使用できるし、その逆の極性でも使用できる。
In the electric double layer capacitors C and D of the present invention, the first electrode B-1 and the second electrode B-2 are obtained by, for example, carbonizing activation of phenol resin fibers (novoloid fibers). This fiber is made by contacting it with an activation gas such as high-temperature steam under a high-temperature atmosphere of 800 to 1000 ° C., and gasifies a part of volatile components in the carbide or carbon atoms, mainly having a fine structure of 1 to 10 nm. To develop an internal surface area of 1 × 10 6 m 2 / kg or more. The electric double layer capacitor C of the present invention has no polarity in the first and second conductor layers 1d and 1e, and can be used as an anode on the
電解液B−4は、例えば6フッ化リン酸リチウム(LiPF6)などのリチウム塩や、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート((C2H5)4NBF4)などの第4級アンモニウム塩をプロピレンカーボネート(PC)やスルホラン(SLF)などの溶媒中に溶解したものである。 The electrolytic solution B-4 is, for example, a lithium salt such as lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) or a quaternary ammonium salt such as tetraethylammonium tetrafluoroborate ((C 2 H 5 ) 4 NBF 4 ) using propylene carbonate. It is dissolved in a solvent such as (PC) or sulfolane (SLF).
また、セパレータB−3には、例えばガラス繊維やポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド等の耐熱性を有する樹脂等が用いられる。 In addition, for the separator B-3, for example, glass fiber, polyphenylene sulfide, polyethylene terephthalate, polyamide or other heat-resistant resin is used.
そして、電気二重層キャパシタCは、第一のメタライズ層1bの上面に、第一の電極B−1,セパレータB−3,第二の電極B−2,蓋体3が互いに密着するように載置し、電解液B−4を注入した後に、Alロウ,Agロウ,Au−Sn半田等を用いたロウ付けや樹脂接着材等を用いた接着等の方法によって基体1の上面に凹部1aを覆うように接合され電気二重層キャパシタCとなる。
The electric double layer capacitor C is mounted on the upper surface of the
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更は可能である。例えば、1つの凹部1aを有する電池用ケースまたは電気二重層キャパシタ用ケースを用いた電池または電気二重層キャパシタCについて説明したが、複数の凹部1aを有する電池用ケースまたは電気二重層キャパシタ用ケースとしてもよく、その場合、蓋体3は各凹部1aをすべて覆う一枚の蓋体3とするか、またはそれぞれの凹部1aを覆う複数の蓋体3が取着されるようにすればよい。このように複数の凹部1aを有する電池用ケースまたは電気二重層キャパシタ用ケースAを用いる場合には、それぞれの凹部1aに作製された電池または電気二重層キャパシタCを並列接続することにより高容量の電池または電気二重層キャパシタCとすることができ、また、直列接続することにより高電圧を供給することができる電池Cとすることができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, the battery case or the electric double layer capacitor C using the battery case having one
1:基体
1a:凹部
1−A:段差
1−B:セラミックグリーンシート
1−C:段差部
1b:第一のメタライズ層
1c:第二のメタライズ層
1d:第一の導体層
1e:第二の導体層
2b:第一の接続導体
2c:第二の接続導体
3:蓋体
4:セラミック層
B−1:正電極板,第一の電極
B−2:負電極板,第二の電極
B−3:絶縁シート,セパレータ
B−4:電解液
C,D:電池,電気二重層キャパシタ
1:
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