电化学装置的制作方法

专利名称：电化学装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括多个层压型的电化学元件的电化学装置。
背景技术：
一直以来，作为层压型的电化学元件，已知有层压型的电池或双
电荷层电容器。例如，下述专利文献l (日本特开平第11-167930号公 报)公开了一种层压型电池。层压型电池具有具有层叠构造的电池 要素，将电池要素密封在内部的层压薄片(薄膜状封装)，以及为了能 够将电池要素与外部电连接而从电池要素向层压薄片的外部引出的自 动带焊(tab)型端子(电极端子)。

发明内容
然而，层压电池的自动带焊型端子通常由铝箔等薄的金属形成。 由于这样的箔状的自动带焊型端子能够容易地发生变形，因而，具有 能够吸收伴随着电池的热膨胀和热收縮的形变的优点。但是，由于自 动带焊型端子为箔状，因而，机械强度弱，难以将自动带焊型端子彼 此串联或并联地连接，而且，存在着自动带焊型端子易于切断等的问 题，难以应用于电池组等。
本发明是鉴于这些问题而提出的，其课题在于，提供一种加强了 层压型的电化学元件的电极端子的机械的强度，并且，层压型的电化 学元件的集成化容易的电化学装置。
为了解决上述问题，本发明涉及的电化学装置具备分别在两面 上具有第1和第2电极垫的绝缘性的板状基体、以及分别固定在板状
基体的两面上且具有箔状的第1和第2电极端子的层压型的电化学元 件，其中，第1电极端子电连接于第1电极垫，第2电极端子电连接 于第2电极垫。
在本发明涉及的电化学元件中，分别在绝缘性的板状基体的两面上固定有具有箔状的第1和第2电极端子的层压型的电化学元件，该 绝缘性的板状基体分别在两面上具有第1和第2电极垫。由于箔状的 电极端子能够吸收电化学元件的热膨胀和热收縮，因而，抑制了因这 些主要原因而导致的电极端子和电极垫之间的断线。另外，在该构造 中，能够将绝缘性的板状基体和2个层压型的电化学元件一体化，并 使2个层压型的电化学元件隔着板状基体而相互分离，同时，能够防 止2个层压型的电化学元件间的未预料到的短路。
另外，第1电极端子电连接于第1电极垫，第2电极端子电连接 于第2电极垫。这样，在板状基体的两面上，通过采用由第1和第2 电极垫支撑箔状的第1和第2电极端子的构造，能够加强分别固定在 板状基体的两面上的电化学元件的第1和第2电极端子的机械强度， 并且，层压型的电化学元件的集成化容易。
另外，优选，板状基体的一面的第1电极垫与板状基体的另一面 的第1和第2电极垫中的一个相对，板状基体的一面的第2电极垫与 板状基体的另一面的第1和第2电极垫的另一个相对，板状基体具有 将隔着板状基体而相对的一对电极垫的至少一组贯通的贯通孔，在板 状基体上，设有将隔着板状基体而相对的2个电极垫彼此贯通的贯通 孔，至少在l个贯通孔内配置有导电部件。
通过采用这样的构成，能够将隔着板状基体而相对的2个电极垫 彼此电连接。并且，由此，能够容易地将在板状基体的一面和另一面 上具有分别电连接于2个电极垫的2个电极端子的2个电化学元件串 联或并联地连接。
另外，导电部件优选为铆钉、金属镀层、或者焊锡材料。于是， 能够容易地将导电部件配置在板状基体的贯通孔内，能够通过导电部 件将相对的2个电极垫彼此电连接。
依照本发明，能够加强层压型的电化学元件的电极端子的机械的 强度，并且，层压型的电化学元件的集成化容易。


图1是第1实施方式涉及的电化学装置1A的立体图。 图2是从图1的箭头II方向看时的电化学装置1A的侧面图。图3是从图i的箭头m方向看时的电化学装置iA的侧面图。
图4是电化学装置1A的具体的利用方法的一个示例的示意图。 图5是本发明的第2实施方式涉及的电化学装置IB的立体图。 图6是用于说明电化学装置IB的电子电路部41的概略图。 图7是电化学装置1B的具体的利用方法的一个示例的示意图。
具体实施例方式
以下，参照附图，对本发明涉及的电化学装置的优选的实施方式 进行说明。并且，在附图的说明中，对同一或同等的要素使用同一符 号，并省略重复的说明。 (第1实施方式)
图1是第1实施方式涉及的电化学装置1A的立体图。另外，图2 是从图1的箭头II方向看时的电化学装置1A的侧面图，图3是从图1 的箭头III方向看时的电化学装置1A的侧面图。如图1 图3所示，第 1实施方式涉及的电化学装置1A具备保持基体(板状基体)3、以及 固定在保持基体3的两个面11、 13上的层压型的电化学元件25,、 252。
保持基体3为绝缘性的薄板(例如，印刷基板)，具有平坦的上面 11和下面13。保持基体3，由长方形的固定部3A和从固定部3A的一 个端部突出的长方形的突出部3a、 3b构成。突出部3a和突出部3b相 互分离，各个突出部3a、 3b的延伸的方向平行。
在保持基体3的上面11上，在突出部3a上设有电极垫5a (第1 电极垫)，在突出部3b上设有电极垫5b (第2电极垫)。另外，在保持 基体3的下面13上，在突出部3a上设有电极垫7a (第1电极垫)，在 突出部3b上设有电极垫7b (第2电极垫)。这样，隔着保持基体3， 电极垫5a与电极垫7a相对，电极垫5b与电极垫7b相对。此外，各 电极垫5a、 5b、 7a、 7b由铜形成，但是，也可以由铝等其它的金属形 成。
在保持基体3的突出部3a上，设有将上面ll的电极垫5a和下面 13的电极垫7a贯通的贯通孔21a。在贯通孔21a内，设有将电极垫5a、 保持基体3的突出部3a、以及电极垫7a捆扎且固定的导电部件(铆钉) 23a，导电部件23a将电极垫5a和电极垫7a电连接。另外，在保持基体3的突出部3b上，设有将上面11的电极垫5b 和下面13的电极垫7b贯通的贯通孔21b。在贯通孔21b内，设有将电 极垫5b、保持基体3的突出部3b、以及电极垫7b捆扎且固定的导电 部件(铆钉)23b，导电部件23b将电极垫5b和电极垫7b电连接。
优选，电极垫5a和7a延伸至突出部3a的端部(前端部)的附近， 电极垫5b和7b延伸至突出部3b的端部(前端部)的附近。从各个前 端部至各电极垫的最短距离，比从各个前端部至电极端子的连接位置 的最短距离短，电极端子不位于各电极垫的前端。在将电化学装置1A 的突出部3a和突出部3b作为阳连接器(male connector)而使用时， 通过将其插入支撑侧的阴连接器(female connector)内，能够容易地
将各电极垫5a、 5b、 7a、 7b和电极端子26p、 26山、262a、 262b与支 撑侧的阴连接器(102:参照图4)电连接。
层压型的电化学元件25,、 252为长方形薄板状的层压型锂离子二 次电池。电化学元件25x (X=l、 2)具有素体27和将素体27封入的 封入薄膜(薄膜状封装)29。素体27为大致平板状，至少具有负电极、 正电极、以及设在其间的隔板。作为一个示例，电化学元件25x(X-l、 2)的板厚分别为5mm左右。电化学元件25,固定在固定部3A的上面 11上，电化学元件252固定在固定部3A的下面13上。
负极用端子26p(第1电极端子)连接于电化学元件25,的负电极， 正极用端子26山(第2电极端子)连接于电化学元件25,的正电极。负 极用端子26,a和正极用端子26,b的各自的一个端部在封入薄膜29的 一侧露出，自动带焊型的负极用端子26ia、 26山在拉力不在两端间起 作用的缓和的状态下，连接于电极垫5a、 5b。负极用端子26!a和正极 用端子26山为箔状的铝制，为所谓的自动带焊型端子。
负极用端子26ia，通过导电性的粘合剂的粘合、超声波焊接、点 焊、激光焊接等方法而固定在电极垫5a上，并与电极垫5a电连接。 另外，正极用端子26山，通过导电性的粘合剂而固定在电极垫5b上， 并与电极垫5b电连接。
此外，优选，在封入薄膜29的一侧露出的自动带焊型的负极用端 子26,a和正极用端子26山的各自的一个端部大致延伸至电极垫5a和 电极垫5b的中心部。于是，在将电化学装置1A的突出部3a和3b的部分作为阳连接器而使用时，如上所述，支撑侧的阴连接器与负极用
端子26ia和正极用端子26山不接触，并能够将负极用端子26,a和正极 用端子26山连接于支撑侧的阴连接器。
负极用端子262a(第1电极端子)连接于电化学元件252的负电极， 正极用端子262b (第2电极端子)连接于电化学元件252的正电极。负 极用端子262a和正极用端子262b的各自的一个端部在封入薄膜29的 一侧露出，自动带焊型的负极用端子262a、 262b在拉力不在两端间起 作用的缓和的状态下，连接于电极垫7a、 7b。负极用端子262a和正极 用端子262b为箔状的铝制、铜制、或镍制，为所谓的自动带焊型端子。
负极用端子2623，通过导电性的粘合剂而固定在电极垫7a上，并 与电极垫7a电连接。另外，正极用端子262b，通过导电性的粘合剂而 固定在电极垫7b上，并与电极垫7b电连接。于是，电化学元件25! 和电化学元件252并联地连接。
优选，在封入薄膜29的一侧露出的负极用端子262a和正极用端子 262b的各自的一个端部大致延伸至电极垫7a和电极垫7b的中心部。 于是，在将电化学装置1A的突出部3a和3b的部分作为阳连接器而使 用时，支撑侧的阴连接器与负极用端子262a和正极用端子262b不接触， 并能够将负极用端子262a和正极用端子262b连接于支撑侧的阴连接 器。
在本实施方式涉及的电化学装置1A中，层压型的电化学元件25" 252的主表面分别通过粘合剂而固定在保持基体3的两面上。另外，保 持基体3为绝缘性。于是，能够将保持基体3和2个层压型的电化学 元件25,、 252—体化，并使2个层压型的电化学元件25,、 252隔着保 持基体3而相互分离，所以，能够防止电化学元件25,和电化学元件 252之间的未预料到的短路。
另外，电化学元件25i的负极用端子26,a和正极用端子26山分别 固定且电连接于电极垫5a和5b，电化学元件252的负极用端子262a和 正极用端子262b分别固定且电连接于电极垫7a和7b。这样，通过采 用由电极垫支撑电化学元件25,和电化学元件252的箔状的电极端子 (负极用端子和正极用端子)的构造，能够加强箔状的电极端子26^、 26,b、 262a、 262b的机械强度。另外，由于电极端子26,a、 26,b、 262a、262b为箔状，因而，具有相对于热膨胀和热收縮的优越性。即，抑制 了因电极垫5a、 5b、 7a、 7b和电化学元件本体之间的保持基体3或电 化学元件本体自身的热膨胀和热收縮而产生的这些电极端子的剥离等。
电极垫5a和7a隔着保持基体3而相互相对，并通过导电部件23a 而电连接，在这些电极垫5a和7a上分别电连接有负极用端子26ia和 负极用端子262a。另外，电极垫5b和7b隔着保持基体3而相互相对， 并通过导电部件23b而电连接，在这些电极垫5b和7b上分别电连接 有正极用端子26山和正极用端子262b。通过采用这样的构成，能够容 易地将电化学装置25,和252并联地连接。
图4显示了电化学装置1A的具体的利用方法。如图4所示，在搭 载电化学装置1A的物体(例如，电气设备或汽车等)中的基板100上， 并联地设置相对于基板100垂直地突出的多个支撑侧阴连接器102。 1 个阴连接器102由一对金属部件102a、 102b构成，该一对金属部件 102a、 102b由导电性的弹簧材料形成，如果将板状基体插入至这些金 属部件102a、 102b之间，则一对金属部件102a、 102b在内侧向板状 部件施加偏压并将其保持，金属部件102a、 102b接触于各电极垫。
这样，将各个电化学装置1A的突出部3a、 3b插入各个支撑侧阴 连接器102内。于是，能够沿着与支撑侧阴连接器102的突出方向相 垂直的方向将多个电化学装置1A层叠。于是，能够空间效率良好地将 电化学装置1A集聚。并且，通过将所层叠的多个电化学装置1A串联 地连接，也能够得到高电压。 (第2实施方式)
图5是本发明的第2实施方式涉及的电化学装置1B的立体图。如 该图所示，第2实施方式涉及的电化学装置1B和第1实施方式涉及的 电化学装置1A的不同点在于设有分别在其上面11和下面13上具有 电极垫5a、 5b和电极垫7a、 7b的1个突出部33，以替代相互分离地 设置的2个突出部3a、 3b，并且，在电极垫5a和电极垫5b之间还具 有电子电路部41。其它的构成与电化学装置1A的构成相同，因而， 标记同一符号，并省略重复说明。
图6是用于说明电子电路部41的概略图。如该图所示，电子电路部41由电压检测部43和温度检测部45构成。电压检测部43检测电 化学元件25,和252的电压，并联地连接在电极垫5a和电极垫5b之间。 电压检测部43向输出端子输出在电极垫5a和电极垫5b之间检测出的
电压值。
另外，温度检测部45检测具有电化学元件25i、 252的电化学装置 1B的温度，具有温度传感器(例如，热敏电阻)45,、以及将从温度传 感器45i输出的温度检测信号Vt转换为数字信号Dt并输出的A/D转 换器452。
通过这样的构成，除了得到与第1实施方式相同的效果以外，由 于电化学装置1B在电极垫5a和电极垫5b之间还具备由电压检测部43 和温度检测部45构成的电子电路部41，因而，能够得到以下的效果。 即，通过电压检测部43,能够正确地检测并联地连接的电化学元件25, 和电化学元件252的电压，同时，能够从外部电路向电化学元件25p 252适当地进行充电，并从电化学元件25。 252向电动机等电力消耗电 路进行适当的量的放电。即，在检测电压高于上限值的情况下，停止 充电，在低于下限值的情况下，停止放电，从而能够防止过度充电和 过度放电。另外，通过温度检测部45，能够正确地检测电化学装置1B 的温度，如果将检测值作为电池的充电时的电压控制值并将其反馈， 那么，能够抑制基板的急剧的温度上升等。即，如果在所检测的温度 超过阈值的情况下停止充电，那么，能够起到失效保护功能。
图7显示了电化学装置1B的具体的利用方法。与图4所示的电化 学装置1A的具体的利用方法相同，电化学装置1B也在搭载电化学装 置1B的物体(例如，电气设备或汽车等)的基板100上，并联地设置 相对于基板100垂直地突出的多个支撑侧阴连接器102，将具有电化学 元件25,、252的多个电化学装置1B的突出部33作为连接器(connector) 而使用，并插入支撑侧阴连接器102内。于是，能够沿着与支撑侧阴 连接器102的突出方向相垂直的方向将具有电子电路部41的电化学装 置1B层叠。于是，能够空间效率良好地将电化学装置1B集聚。并且， 通过将所层叠的多个电化学装置1B串联地连接，也能够得到高电压。
本发明不限于上述实施方式，能够进行各种变形。
例如，在第1实施方式中，电极垫5a (第1电极垫)和电极垫7a(第1电极垫)电连接且电极垫5b (第2电极垫)和电极垫7b (第2 电极垫)电连接，电化学元件25,和252并联地连接。但是，通过在l 个电化学装置上不进行一方的突出部的贯通孔的形成，也能够将单一 的电化学装置内的相对的2个电化学元件25,、 252串联连接。
艮口，通过使电极垫5a (第1电极垫)和电极垫7b (第2电极垫) 相对并连接，或者使电极垫5b (第2电极垫)和电极垫7a (第1电极 垫)相对并连接，从而能够将电化学元件25,和252串联地连接。在连 接电极垫5a (第l电极垫)和电极垫7b (第2电极垫)时，有必要除 去导电部件23b，在连接电极垫5b (第2电极垫)和电极垫7a (第1 电极垫)时，有必要除去导电部件23a。在此情况下，支撑侧的阴连接 器有必要具有从未通过导电部件连接的相互相对的2个电极垫分别读 出电压的构造。
另外，在各个贯通孔21a和21b内，配置有导电部件23a和23b， 它们由铆钉形成，但是，导电部件23a和23b可以由金属镀层或焊锡 材料形成，贯通孔21a、 21b可以由这些材料填充。于是，能够将隔着 保持基体3而相对的电极垫5a和电极垫7a电连接，并将电极垫5b和 电极垫7b电连接。
另外，在第2实施方式中，电子电路部41设在突出部33的上面 的电极垫5a和5b之间，但是，也可以设在突出部33的下面，还可以 设在上面和下面的双方上。另外，电子电路部41由电压检测部43和 温度检测部45构成，但是，也可以还包括其它的要素。例如，在电子 电路部41上，可以设有用于将电压检测部43和温度检测部45的信号 传送至外部的设备的端子(图中未显示)。
权利要求
1. 一种电化学装置，其特征在于，具备分别在两面上具有第1和第2电极垫的绝缘性的板状基体、以及分别固定在所述板状基体的所述两面上且具有箔状的第1和第2电极端子的层压型的电化学元件，其中，所述第1电极端子电连接于所述第1电极垫，所述第2电极端子电连接于所述第2电极垫。
2. 根据权利要求l所述的电化学装置，其特征在于， 所述板状基体的一面的所述第1电极垫与所述板状基体的另一面的所述第1和第2电极垫的一个相对，所述板状基体的所述一面的所述第2电极垫与所述板状基体的所 述另一面的所述第1和第2电极垫的另一个相对，所述板状基体具有将隔着所述板状基体而相对的一对所述电极垫 的至少一组贯通的贯通孔，至少在1个所述贯通孔中配置有导电部件。
3. 根据权利要求2所述的电化学装置，其特征在于， 所述导电部件为铆钉、金属镀层、或者焊锡材料。
全文摘要
电化学装置(1A)在突出部(3a、3b)的各自的上面(11)上具有第1和第2电极垫(5a、5b)，在突出部(3a、3b)的各自的下面(13)上具有第1和第2电极垫(7a、7b)。电化学装置(25₁)的箔状的第1和第2电极端子(26₁a、26₁b)分别电连接于第1和第2电极垫(5a、5b)。并且，电化学装置(25₂)的箔状的第1和第2电极端子(26₂a、26₂b)分别电连接于第1和第2电极垫(7a、7b)。
文档编号H01G9/016GK101533901SQ200910118180
公开日2009年9月16日 申请日期2009年3月11日 优先权日2008年3月11日
发明者须藤大辅 申请人:Tdk株式会社