专利名称：电化学装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及将可充放电的蓄电元件封入在内部的电化学装置。
背景技术：
在便携式电话、笔记本电脑、摄像机及数码相机等电子设备中，使用电力双层电容器或锂离子电池等电化学装置作为电源。此种电化学装置能够相对于基板进行表面安装。以往电化学装置通常具备具有上表面开口的凹部的绝缘性壳体；水密及气密地密闭该壳体的凹部的导电性盖；被封入在该密闭凹部内的可充放电的蓄电元件；在壳体的安装面上设置的正极端子及负极端子；用于将该正极端子与蓄电元件的正极侧电连接的正极配线；用于将该负极端子和蓄电元件的负极侧电连接的负极配线(参照日本特开 2009-278068号公报及日本特开2006-222221号公报)。如日本特开2006-222221号公报公开那样，例如，电化学装置构成为使蓄电元件的正极片和负极片中的一方面向凹部的底面，另一方面向盖的内表面。在如此构成的电化学装置中，通常，在凹部的底面设置集电膜。并且，在该集电膜的上表面隔着导电性粘结层而电连接有蓄电元件的例如正极片，蓄电元件的负极片隔着另一导电性粘结层而与盖的下表面电连接可以将正极片和负极片相互替换。在配置蓄电元件时，将例如正极片按压到在集电膜的上表面涂敷的未硬化的导电性粘结剂上，在该状态下使该导电性粘结剂硬化，且将蓄电元件的负极片按压到在盖的下表面涂敷的未硬化的导电性粘结剂上，在该状态下使该导电性粘结剂硬化。然而，由于未硬化的导电性粘结剂具有流动性，因此在将蓄电元件按压到在集电膜上表面或盖下表面涂敷的导电性粘结剂上时，有时会发生该蓄电元件沿着与集电膜的上表面或盖的下表面大致平行的方向错动的情况。而且，当电化学装置会受到冲击时，该冲击所产生的错动应力作用于导电性粘结层与集电膜的界面、或导电性粘结层与盖的界面，蓄电元件可能会从集电膜或盖错动。当产生这样的位置错动时，蓄电元件与正极端子及/或负极端子之间的电阻值增加，从而可能会发生充放电特性的恶化。
发明内容
通过本发明的各种实施方式，提供一种能够防止蓄电元件从规定的位置错动的情况的电化学装置。本发明的一实施方式的电化学装置是能够充放电的蓄电元件，包括具有上表面开口的凹部的绝缘性壳体；水密及气密地将所述凹部密闭的导电性盖；在所述凹部的底面设置的集电膜；包括第一电极和第二电极在内的能够充放电的蓄电元件，所述第一电极经由第一导电性粘结层而与所述集电膜的上表面电连接，且所述第二电极经由第二导电性粘结层而与所述盖的下表面电连接；在所述集电膜的上表面和所述盖的下表面的至少一方形成至少一个朝向所述蓄电元件隆起的凸部。
发明效果根据本发明的实施方式，提供一种能够防止蓄电元件从规定的设计位置错动的电
化学装置。
图1是本发明的一实施方式的电化学装置的外观立体图。图2是图1所示的电化学装置的沿着Sll-Sll线的放大剖视图。图3是图1所示的壳体的放大俯视图。图4㈧及图4(B)是用于说明图2所示的蓄电元件的配置方法的图。图5是本发明的另一实施方式的电化学装置的剖视图。图6是本发明的又一实施方式的电化学装置的剖视图。符号说明10…电化学装置11…壳体Ila…凹部12 …盖12a···凸部13…蓄电元件13a…第一电极片13al …凹部1 …第二电极片13bl …凹部19…集电膜19a...凸部
具体实施例方式本申请主张基于2010年12月21日提出申请的日本国特许出愿第2010484691 号的巴黎条约上的优先权。该优先权的内容通过参照作为整体而成为本申请的一部分。在本说明书中，彼此关联或类似的构成要素即使出现在不同的实施方式或不同的附图中的情况下，也使用相同或类似的参照符号来表示。本说明书的说明及附图用于说明本发明的各种实施方式，并未将本发明限定为说明书或附图所记载的具体的例子。图1 图4表示适用了本发明的电化学装置。如图所示，电化学装置10具备绝缘性壳体11、导电性盖12、蓄电元件13、正极端子14、负极端子15、正极配线16及负极配线 17。在壳体11上设有正极端子14、负极端子15、正极配线16及负极配线17、结合环18和集电膜19。壳体11由氧化铝等绝缘体材料构成，形成为具有规定的长度、宽度及高度的长方体形状。而且，在壳体11的上表面形成有俯视轮廓为矩形且具有规定的深度的凹部11a。 即，壳体11的下表面用作为安装面。而且，在壳体11的沿上下方向延伸的四条边分别形成有切口 lib。切口 lib形成为俯视轮廓成为大致1/4圆形状。
正极端子14由金等导电体材料构成，形成为截面L字形。该正极端子14以与壳体11的长度方向的一端面(图2的左端的面)的中央及壳体11的下表面相接的方式配置。 负极端子15由金等导电体材料构成，形成为截面L字形。该负极端子15以与壳体11的长度方向的另一端面(图2的右端的面)的中央及壳体11的下表面相接的方式配置。在一实施方式中，正极端子14和负极端子15具有大致相同宽度。在一实施方式中，为了提高正极端子14及负极端子15对于壳体11的密接力，可以经由密接辅助层(未图示)将正极端子14及负极端子15密接于壳体11的端面及下表面。该密接辅助层例如可以从壳体11侧依次层叠钨膜和镍膜来构成。正极配线16由钨等导电体材料构成，以从壳体11的长度方向的一端面的中央直至集电膜19的下表面的方式形成在该壳体11的内部。如图3所示，该正极配线16包括具有与正极端子14大致相同宽度的部分(未标注符号)、从该部分向内侧延伸的总计三根带状部16a以及从各带状部16a的端部朝向集电膜19延伸的总计三个柱状部16b。各柱状部 16b的位置在壳体11的凹部Ila的底面上不同，该各柱状部16b的大致半球形状的上端比该凹部Ila的底面向上方突出。而且，正极配线16的壳体11的长度方向的端部与正极端子14的侧面部分电连接。负极配线17由钨等导电体材料形成，以从壳体11的长度方向的另一端面的中央直至该壳体11的上表面的方式形成。如图3所示，该负极配线17包括具有与负极端子 15大致相同宽度且位于壳体11内的部分(未标注符号)、从该部分向壳体11的宽度方向外侧延伸的一对带状部17a、从各带状部17a的外侧端部以与两个切口 lib平行的方式向上方延伸的一对带状部17b、以及与各带状部17b的上端连接的一对扇状部17c。扇状部17c 分别配置在壳体U的上表面。负极配线17的壳体11的长度方向的端部从壳体11的端面露出，该露出部分与负极端子15的端部电连接。扇状部17c分别与后述的结合环18的下表面电连接。结合环18由科瓦铁镍钴合金(铁-镍-钴合金)等导电体材料构成，形成为比壳体11的俯视轮廓略小的俯视轮廓的矩形形状。而且，结合环18的内孔18a的俯视轮廓与壳体11的凹部Ila的俯视轮廓大体一致。结合环18经由金-铜合金等接合材料而与壳体 11的上表面结合。通过如此配置结合环18，而在壳体11内形成结合环18内部的内孔18a 与凹部Ila成为一体的凹部。在一实施方式中，为了提高壳体11的上表面与结合环18的结合力，而在壳体11 的上表面形成结合辅助层(未图示)，能够经由该结合辅助层而将结合环18与壳体11的上表面结合。该结合辅助层例如从壳体11上表面侧依次层叠钨膜和镍膜来构成。在一实施方式中，为了提高对电解液的耐腐蚀性，而在结合环18的表面形成耐腐蚀性膜。该耐腐蚀性膜例如从结合环18的表面依次层叠镍膜和金膜来构成。该金膜可以由钼、银、钯等其他的金属膜来置换。耐腐蚀性膜优选形成在面向结合环18的内孔18a的侧面、上表面及/或下表面。集电膜19由铝等导电体材料构成，以具有比壳体11的凹部Ila的底面的俯视轮廓略小的俯视轮廓的方式形成。如上所述，正极配线16的各柱状部16b的上端从壳体11 的凹部Ila的底面向上隆起，且集电膜19以覆盖该各柱状部16b的上端的方式从凹部Ila 的底面向上突出形成，因此如图4(A)所示，在该集电膜19的上表面形成有与各柱状部16b的突出部分的形状对应的形状的大致半球形状的凸部19a。集电膜19与正极配线16的各柱状部16b的突出部分电连接。为了提高各柱状部16b的突出部分与集电膜19的电传导，可以在该突出部分的表面上形成导电辅助层(未图示)。该导电辅助层可以从突出部分的表面侧依次层叠例如镍膜和金膜而构成。盖12由科瓦铁镍钴合金(铁-镍-钴合金)等导电体材料构成，形成为具有与结合环18的俯视轮廓大体一致的俯视轮廓。作为盖12用的导电体材料，可以使用例如由在科瓦铁镍钴合金母材的上表面及/或下表面设有金属膜的包层材料。作为该金属膜，可以使用例如镍膜、钼膜、银膜、金膜、钯膜或这以外的金属膜。盖12的形状并不局限于图示的形状，而可以形成为任意的形状。例如盖12形成为平板形状。将蓄电元件13配置在壳体11的凹部Ila(包括结合环18的内孔18a)之后，将该盖12与壳体11结合。具体而言，盖12的下表面的外周部分与结合环18的上表面结合。通过该结合而将壳体11的凹部Ila水密及气密地密闭。盖12与结合环18的上表面以电导通的方式结合。在结合环18与盖12的结合中，可以利用缝焊、激光焊接等直接接合法、设置有导电性接合材料的间接接合法、以及其他优选的接合法。蓄电元件13包括矩形形状的第一电极片13a、矩形形状的第二电极片13b、夹装在两电极片13a与1 之间的矩形形状的隔片13c。第一电极片13a及第二电极片1 具有比壳体11的凹部Ila的俯视轮廓小的俯视轮廓，隔片13c具有比两电极片13a及13b的俯视轮廓略大，且比壳体11的凹部Ila的俯视轮廓略小的俯视轮廓。第一电极片13a及第二电极片13b由活性炭、PAS (聚并苯系半导体)等活性物质构成。隔片13c由以玻璃纤维、纤维素纤维、及/或塑料纤维等为主材料的多孔片构成。第一电极片13a和第二电极片1 根据电化学装置10的种类的不同，既可以使用彼此相同的材料，也可以使用彼此不同的材料。该蓄电元件13与电解液(未图示)一起被封入到由盖12密闭的凹部Ila中。作为该电解液，例如使用在碳酸亚丙酯(溶剂)中添加有硼氟化三乙基甲基铵(溶质)而得到的电解液。蓄电元件13配置在与第一电极片13a和第二电极片13b的极性对应的方向。艮口， 在第一电极片13a的极性被确定为正极且第二电极片13b的极性被确定为负极时，正极侧的第一电极片13a面向集电膜19的上表面，且负极侧的第二电极片1 面向盖12的下表面。若第一电极片13a和第二电极片1 的使用时的极性未确定，则蓄电元件13可以配置成任意的方向。如图2所示，第一电极片13a的下表面隔着导电性粘结层20而与集电膜19的上表面电连接，第二电极片1 的上表面隔着导电性粘结层21而与盖12的下表面电连接。该导电性粘结层20及21为使导电性粘结剂硬化后的硬化物。作为该导电性粘结剂，可以利用例如含有石墨粒子的环氧系粘结剂等含有导电性粒子的热硬化性粘结剂。在一实施方式中，将第一电极片13a、第二电极片1 及隔片13c —体结合而形成蓄电元件13，可以将该一体化后的蓄电元件13收容在电化学装置10内。在收容如此一体化的蓄电元件13时，首先，如图4(A)所示，在集电膜19的表面涂敷未硬化的导电性粘结剂 20’，将该一体化的蓄电元件13的第一电极片13a的下表面向该导电性粘结剂20’按压而使其密接。接着，在盖12的下表面涂敷未硬化的导电性粘结剂20’，将蓄电元件13的第二电极片13b的上表面向该盖12的下表面的导电性粘结剂20’按压，而使盖12的下表面的导电性粘结剂20’与第二电极片1 密接。盖12被定位在其下表面的外周部分与结合环 18重合的位置。接着，使集电膜19的表面的导电性粘结剂20’及盖12的下表面的导电性粘结剂20’同时或分别硬化。接着，将盖12与结合环18结合。由此，将蓄电元件13收容在电化学装置10内。在另一实施方式中，通过将第一电极片13a、第二电极片1 及隔片13c与壳体11 及盖12分别接合而能够将蓄电元件13收容在电化学装置10内。具体而言，首先，分别准备第一电极片13a、第二电极片1 及隔片13c。接着，如图4(A)所示，在集电膜19的表面涂敷未硬化的导电性粘结剂20’，将第一电极片13a的下表面向该导电性粘结剂20’按压而使其密接，然后，使该导电性粘结剂硬化。接着，在第一电极片13a的上表面载置隔片13c。 而且，在盖12的下表面涂敷未硬化的导电性粘结剂20’，将第二电极片1 的上表面向该导电性粘结剂按压而使其密接，然后，使该导电性粘结剂硬化。接着，将盖12的下表面的外周部分配置在结合环18的上表面。由此，使第二电极片1 的下表面与隔片13c的上表面重合。接着，通过将盖12与结合环18结合，而将蓄电元件13收容在电化学装置10内。为了将蓄电元件13收容在电化学装置10内而可以使用各种方法。上述的工序只不过是一例， 在上述的收容方法中，可以更替各工序的顺序或同时执行多个工序。如此，将第一电极片13a的下表面向未硬化的导电性粘结剂20’按压，因此如图2 及图4(B)所示，在将第一电极片13a向导电性粘结剂20’按压的按压过程中，集电膜19的各凸部19a的至少前端部分陷入第一电极片13a的下表面，在第一电极片13a的下表面上形成与该陷入对应的总计三个凹部13al。由活性炭或PAS (聚并苯系半导体)等构成的第一电极片13a的硬度比较低，因此在按压过程中通过使用0. 左右的按压力，而能够使凸部19a陷入第一电极片13a的下表面。凸部19a例如以其高度H19a成为约50 μ m的方式形成。可以使图4(B)所示的凹部 13al的深度D13al根据按压过程中的压入量进行变化。另外，集电膜19与第一电极片13a之间的导电性粘结剂的厚度在按压过程前如图 4(A)所示为厚度T20’，但在按压过程后如图4(B)所示成为厚度T20。从图4(A)及图4(B) 可知，由于按压过程，集电膜19与第一电极片13a之间的导电性粘结剂的厚度减少。通过使按压过程中的压入量变化，而能够调整按压过程后的厚度T20。因此，通过调整压入量，而使各凸部19a的前端部分陷入第一电极片13a的下表面，且能够在集电膜19与第一电极片 13a的下表面之间残留有规定厚度的导电性粘结层20。在一实施方式中，在各柱状部16b 的上端与第一电极片13a的下表面之间未残留导电性粘结层20，而能够使凸部19a的顶点与凹部13al直接接触。如以上说明所示，在集电膜19的上表面形成的总计三个凸部19a的前端部分陷入蓄电元件13的第一电极片13a的下表面，因此能够有效地防止电化学装置10的制造工序或电化学装置10受到冲击时可能产生的位置错动。由此，能够防止由于蓄电元件13的设计位置错动引起的电阻值的增加，能够防止电化学装置10的充放电特性的恶化。在一实施方式中，在集电膜19的上表面形成有三个凸部19a，因此通过各个凸部 19a,能够有效地防止电化学装置10的制造工序或电化学装置10受到冲击时可能产生的位置错动。具体而言能够抑制蓄电元件13沿着与集电膜19的表面平行的方向位移的情况、 蓄电元件13相对于集电膜19旋转的情况、以及蓄电元件13相对于集电膜19倾斜的情况。图5表示本发明的另一实施方式的电化学装置。在图5所示的电化学装置中，在盖12的下表面形成有比该下表面向下隆起的总计三个凸部12a。各凸部1 的至少前端部分陷入蓄电元件13的第二电极片13b的上表面，而在第二电极片13b的上表面上形成与该陷入对应的形状的凹部13bl。在一实施方式中，各凸部1 通过对盖12的中央部分实施局部性的冲压加工而形成。与上述的第一电极片13a同样地，向未硬化的导电性粘结剂21按压第二电极片 13b的按压过程中，通过使用0. 左右的按压力，能够使凸部1 陷入第二电极片1 的上表面。凸部12a以其高度成为约50 μ m的方式形成。如上所述，与上述的凹部13al同样地，凹部13bl的深度根据按压过程中的压入量等进行变化。而且，通过改变按压过程中的压入量，而能够调整各凸部12a的下端与第二电极片1 之间的导电性粘结剂的厚度。根据上述结构，通过在集电膜19的上表面形成的三个凸部19a和在盖12的下表面形成的总计三个凸部12a，能够有效地防止电化学装置的制造工序或电化学装置受到冲击时可能产生的位置错动。图6表示本发明的另一实施方式的电化学装置。在图6所示的电化学装置中，各柱状部16’以不从凹部Ila的底面向上方突出的方式构成。由此，在集电膜19的上表面未形成凸部。另一方面，与图5的电化学装置同样地，在盖12的下表面形成有总计三个凸部 12a。根据上述结构，通过在盖12的下表面形成的总计三个凸部12a，能够有效地防止电化学装置的制造工序或电化学装置受到冲击时可能产生的位置错动。本发明的实施方式不局限于以上明示叙述的形态，而对于在本说明书中说明的实施方式，在不脱离本发明范围的范围内能够进行各种变更。例如，凸部19a或凸部12a的数目可以为四个以上，也可以为一个或两个。而且，凸部19a或凸部12a的形状可以形成为圆柱形状或圆锥形状等任意的形状。而且，取代凸部19a或凸部12a，或在此基础上，可以利用各种方法来形成陷入第一电极片13a及/或第二电极片13b的凸部。例如，与柱状部16’ 不同地，可以在凹部Ila的底面形成与正极配线16未连接的凸部。而且，也可以使集电膜 19隆起，并使该隆起的部分陷入第一电极片13a。也可以在集电层19的上表面设置由集电层19以外的构件形成的凸部。而且，在盖12的下表面也可以设置由与盖12不同的构件组成的凸部。工业实用性本发明能够广泛地适用于使用了可充放电的蓄电元件的各种电化学装置、例如电力双层电容器、锂离子电容器、氧化还原电容器或锂离子电池等，根据该适用而能够实现上述“发明内容”所记载的目的。
8
权利要求
1.一种电化学装置，具备具有上表面开口的凹部的绝缘性壳体； 水密及气密地将所述凹部密闭的导电性盖； 在所述凹部的底面设置的集电膜；包括正极板及负极板的能够充放电的蓄电元件，将所述正极板及负极板中的任一方隔着第一导电性粘结层而与所述集电膜的上表面电连接，并将另一方隔着第二导电性粘结层而与所述盖的下表面电连接；在所述集电膜的上表面和所述盖的下表面的至少一方以朝向所述蓄电元件隆起的方式形成的至少一个凸部。
2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中， 所述凸部的数目为三个以上。
3.根据权利要求1或2所述的电化学装置，其中， 在所述凸部与所述蓄电元件之间夹设有导电性粘结层。
全文摘要
本发明提供一种电化学装置，其能够防止蓄电元件从规定的设计位置偏离。在电化学装置(10)中，在集电膜(19)的上表面上形成朝向蓄电元件(13)的第一电极片(13a)的下表面隆起的三个凸部(19a)。该凸部(19a)的各自的前端部分陷入蓄电元件(13)的第一电极片(13a)的下表面，通过该陷入而固定密闭凹部(11a)内的蓄电元件(13)的配置位置。
文档编号H01G9/04GK102568832SQ20111043037
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月20日 优先权日2010年12月21日
发明者河井裕树 申请人:太阳诱电株式会社