JPH03285258A - 面実装型電池及びその製造方法 - Google Patents

面実装型電池及びその製造方法

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JPH03285258A
JPH03285258A JP2084816A JP8481690A JPH03285258A JP H03285258 A JPH03285258 A JP H03285258A JP 2084816 A JP2084816 A JP 2084816A JP 8481690 A JP8481690 A JP 8481690A JP H03285258 A JPH03285258 A JP H03285258A
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JP
Japan
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battery
electrode active
battery container
inorganic material
container
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Application number
JP2084816A
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English (en)
Inventor
Takayuki Kitano
北野 隆之
Takeshi Hirakawa
平川 武
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Resonac Corp
Original Assignee
Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/209Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for prismatic or rectangular cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、プリント配線板上に面実装できる面実装型電
池及びその製造方法に関するものである。
[従来の技術] プリント配線板用の電池としては、主にメモリーバック
アップ用にリチウム電池、ニッケルカドミウム電池等が
使用されている。それらは、プリント配線板1のスルー
ホールを通して半田付けできるように、第14図に示す
如く電池2に専用の集電用電池端子3を取付けたり、第
15図に示す如くコイン形成いは偏平形の電池2を電池
ホルダー4等に内蔵させた状態にして、該電池ホルダー
4の底部から電池端子3を導出したり、第16図に示す
如く円筒形の電池2の両端に針状の電池端子3を設けた
りしていた。
電子機器の小型化に伴い、プリント配線板の実装密度は
高密度化している。各電子部品はさらに小型チップ化さ
れ、プリント配線板も面実装によるものが多くなってき
ている。コンデンサ、抵抗等の電子部品は、既にチップ
化されてクリーム半田により面実装することでプリント
配線板の実装密度を上げると共に、自動化して半田付け
にかかる労力を軽減している。
しかし、電池に関していえば、そのような面実装対応の
ものは実用化されていない。
E発明が解決しようとする課題] 電池の場合、スルーホールを通して半田付けするとき、
自動半田付は装置の半田浴に浸漬するという問題があり
、それを解決するためにも面実装方式を採用することは
都合が良い。
しかし、面実装型電池を実用化するためには、次のよう
な問題点がある。
■リチウム電池のような非水電解液を扱う電池の電池容
器としては、電解液に耐えられる材料で、且つ水分をき
らうため透湿のない材料に限られるため、そのような材
料で電池容器を構成するのは困難であった。
■従来の電池の開口部の封止方法は、主にかしめか溶接
によるもので、いずれも金属の電池容器を用いているが
、金属の電池容器では正、負極活物質を配置する際に短
絡の問題が常にあり、面実装できるような位置へ電池端
子を導出するのは困難であった。
■金属以外の材料を、今まで金属の電池容器を用いてい
た電池に使用した場合、従来の積層セラミックコンデン
サの作製方法では、熱の問題等があり電池には適用でき
ない。リチウム電池の場合、各種の条件によっても違う
が、電解液の沸点は約80℃であるので、最大でも周囲
温度200℃以下で数分間で、低温封止を行わなければ
ならない。
[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するための本発明の詳細な説明すると
、次の通りである。
請求項(1)に記載の面実装型電池は、電気絶縁性無機
材料からなる電池容器内に電池要素が内蔵され、前記電
池容器の少なくとも底面には前記電池要素に電気的に接
続された電池端子の平面部が設けられていることを特徴
とする 請求項(2)に記載の面実装型電池は、筒状をした電気
絶縁性無機材料製電池容器内に電池要素が内蔵され、前
記電池容器の両端の開口部には前記電池要素に電気的に
接続された電池端子が封止接続され、前記電池容器の少
なくとも底面には前記電池端子による平面部が設けられ
ていることを特徴とする 請求項(3)に記載の面実装型電池は、電池要素室が開
口された電気絶縁性無機材料製電池容器本体と前記電池
要素室の開口部を密封する電気絶縁性無機材料製平板と
で形成された電池容器内の前記電池要素室に電池要素が
内蔵され、前記平板には前記電池要素に電気的に接続さ
れた電池端子が設けられ、前記電池容器の少なくとも底
面には前記電池端子による平面部が設けられていること
を特徴とする 請求項(4)に記載の面実装型電池の製造方法は、電気
絶縁性無機材料製電池容器内にその開口部から電池要素
を内蔵し、前記開口部を金属製の電池端子又は電気絶縁
性無機材料製平板で封止する際に、前記電気絶縁性無機
材料で形成された部材側には予め金属部材をろう付けで
取付けておき、金属と金属とを突き合わせた状態でレー
ザ溶接又は電子ビーム溶接により封止を行うことを特徴
とする。
電気絶縁性無機材料としては、セラミックスやガラス等
を用いる。
[作用コ 請求項(1)に記載のように、ガラスやセラミックス等
の電気絶縁性無機材料を電池容器に使用すると、電解液
に対する耐久性が向上し、電池容器の電気化学的腐食等
による漏液が起こらなくなり、信頼性が増す。また、活
物質挿入時に電池容器を通じて短絡するということは皆
無となる。更に、電池容器の少なくとも底面には電池端
子による平面部が設けられているので、面実装時に決め
られた位置に固定し易く、ずれを防ぐことができる。
請求項(2)のように筒状の電池容器を用いる構造にす
ると、該電池容器の径と長さを容易に変えることができ
るので、プリント配線板の空きスペースに合った電池の
設計を容易に行える利点がある。
請求項(3)の構造にすると、電池容器が電池容器本体
と蓋とに分割されているので、電池要素の組込みが容易
となる。
請求項(4)の方法をとると、電池容器の主材料が電気
絶縁性材料でも、金属同士の溶接により容易に封止する
ことができる。
[実施例コ 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
第1図乃至第3図は、本発明に係る面実装型電池5の第
1実施例を示したものである。本実施例の面実装型電池
5は、円筒状をしたセラミック製電池容器6内に負極活
物質7と正極活物質8とが電解液を含浸したセパレータ
9を介して充填されている。これら負極活物質7.正極
活物質8及びセパレータ9にて電池要素10が構成され
ている。
電池容器6の両端は、ステンレス製の電池端子11.1
2で封止されている。電池容器6の底面側に位置する電
池端子11.12には、平面部13゜14が設けられて
いる。この場合、負極活物質7としてはリチウム/アル
ミニウム合金(1: 1)を用い、正極活物質8として
はマンガン酸化物を用い、セパレータ9としては2枚の
ガラス不織布にポリプロピレン製フィルム状セパレータ
を挾んだものを用い、電解液としてはプロピレンカーボ
ネイト:エチレンカーボネイト:ジメトキシエタン=1
:1:2の混合溶媒にLiPF5を溶かしたものを用い
た。
このような面実装型電池5は、平面部13,14をプリ
ント配線板1に対向させるようにして該プリント配線板
1上に位置決めし、半田15,16付けでリードパター
ン等に接続する。
このように面実装した電池5の充放電を行ったところ、
通常のリチウム電池の性能と変らず使用ができることが
確認できた。
第4図乃至第6図は、本発明に係る面実装型電池5の第
2実施例を示したものである。なお、本実施例では、電
池容器6が四角筒状で、電池端子11.12が四角形で
ある点で第1実施例と相違している。
このような四角形の構造にすると、丸形の構造に比べて
プリント配線板1上の同じ床面積に対して、電池容量の
大きいものを実装できる利点がある。
以上説明した第1図乃至第3図と第4図乃至第6図に示
す筒状の電池容器6を用いるタイプの面実装型電池5に
共通している長所は、電池容器6の径と長さを容易に変
えることができるので、プリント配線板1の空きスペー
スに応じた電池を設計できるということである。これは
電子部品の高密度実装が盛んに言われている中で、電池
については既存のコイン形や円筒形の形状のものの中か
ら、ユーザーが適当に選んで実装しなければならなかっ
たことを考えると画期的なことである。
次に、このような筒状タイプの面実装型電池5の製造方
法について説明する。まず、電池容器6の片方の開口部
に電池端子11を嵌め込み、両者の突き合せ部分をろう
付け17により封止したものを準備しておく。次に、電
池容器6内に他方の開口部から負極活物質7を所定の量
だけ詰めて、電池端子4に加圧接触されるように適当な
圧力でプレスする。負極活物質7を所定の厚さにプレス
したら、電解液を含浸したセパレータ9を詰めて、さら
にやはり電解液を含浸した正極活物質8を詰める。正極
活物質8は、マンガン酸化物に導電剤としてカーボンブ
ラック5%、粘着剤としてテトラフロロエチレンを10
%加えて、320℃で焼成したものを加圧しペレット化
したものである。その後、必要に応じてさらに電池容器
6内に電解液を少量加えて、開口部に電池端子12を挿
入して正極活物質8を押えて治具で固定し、低融点ガラ
ス18により封止する。電池端子11.12は、接触集
電し易いように、ステンレス製のバネを設けておくと、
充放電時に電極が膨張、収縮しても接触不良を起こすこ
となく良好な性能が得られる。
第7図及び第8図は、本発明に係る面実装型電池5の第
3実施例を示したものである。本実施例は、電池要素1
0の組込み後における低融点ガラス18による封止が熱
の問題で不可能な場合の対策である。即ち、この場合に
は、図示のような金属製枠19を、電池要素10の組込
み前の電池容器6にろう付け20等により予め接合して
おき、電池要素100組込み後に電池端子12を電池容
器6に取付け、レーザ光21によるレーザ溶接部22に
より封止する。この方法によれば、熱を局部的に絞って
溶接が行えるので、溶接熱が電池端子12に伝わりにく
いので、電池端子12の損傷或いは電解液の蒸発を防ぐ
ことができる。
耐水性を増し、接合部を補強するために、完全密封され
た電池5の表面をエポキシ樹脂等で極めて薄くコーティ
ングすることも考えられる。
第9図は、本発明に係る面実装型電池5の第4実施例を
示したものである。本実施例では、セラミックス製で片
面が開口された四角形の箱形状をした電池容器本体6A
と、該電池容器本体6Aの開口部を閉塞するセラミック
ス製の蓋23とで電池容器6が形成されている。負極活
物質7.セパレータ9.正極活物質8は、電池容器本体
6Aの深さ方向に対し直交する方向に並べて収容されて
いる。また、蓋23の両端の内外表面には、電池端子1
1.12が電気伝導性材料の蒸着により設けられている
。本実施例でも、電池端子11,12の下面に平面部1
3.14が設けられている。
このような電池5では、負極活物質7及び正極活物質8
を電池容器6内への充填がし易いようにペレット化して
おく。製造時には、電池容器本体6Aを第9図の状態と
は上下を逆にして開口部を上に向けた状態で、負極活物
質7.セパレータ9及び正極活物質8を詰める。しかる
後、該電池容器本体6Aの開口部に蓋23を被せ、両者
の接合部を低融点ろう剤又はポリオレフィン系のホット
メルト接着剤24により封止する。
第10図及び第11図は、本発明に係る面実装型電池5
の第5実施例を示したものである。本実施例では、四角
形をしたセラミックス又はポリオレフィン系樹脂製電池
容器本体6Aが上下開口された形状をしていて、下部の
開口部は前述した第9図と同様の電池端子11.12を
有するセラミックス製蓋蓋23で閉塞され、上部の開口
部はセラミックス製蓋25で閉塞されている。これら電
池容器本体6Aと蓋23.25とで電池容器6が形成さ
れている。電池容器本体6Aに対する蓋23.25の封
止は、ろう付は或いはホットメルト接着剤により行われ
ている。その他の点は、第9図に示す実施例と同様に構
成されている。
第12図は、本発明に係る面実装型電池5の第6実施例
を示したものである。本実施例では、蓋25の両端の上
下の面にも電池端子11.12が設けられ、該電池端子
11.12の上面にも平面部13.14が設けられてい
る。その他の点は、第11図に示す実施例と同様に構成
されている。
このような第6実施例の電池5によれば、上下逆にして
もプリント配線板1に取付けることができる。
第13図は、本発明に係る面実装型電池5の第7実施例
を示したものである。本実施例では、電池要素10を構
成している負極活物質7.セパレータ9.正極活物質8
が電池容器本体6Aの深さ方向(開口方向)に並べて収
納されている。これに伴い、蓋23の両端には電池端子
11が、蓋25の両端には電池端子12が設けられてい
る。また、これら電池端子11の直交する表面には平面
部13がそれぞれ設けられ、電池端子12の直交する表
面にも平面部14がそれぞれ設けられている。
このようにして形成された平板状又はさいの目状の面実
装型電池5も、メモリーバックアップ用電池として使用
できることを確認した。
[発明の効果コ 以上説明したように本発明に係る面実装型電池によれば
、下記のような効果を得ることができる。
請求項(1)によれば、面実装型電池を実現することが
できる。特に本発明では、ガラスやセラミックス等の電
気絶縁性無機材料を電池容器に使用しているので、電解
液に対する耐久性が向上し、電池容器の電気化学的腐食
等による漏液が起こらなくなり、信頼性の高い面実装型
電池を提供することができる。また、電気絶縁性無機材
料で電池容器を形成すると、活物質挿入時に電池容器を
通じて短絡するということは皆無となる。更に、電池容
器の少なくとも底面には平面部が設けられているので、
面実装時に決められた位置に固定し易く、ずれを防ぐこ
とができる。
請求項(2)では、特に筒状の電池容器を用いているの
で、該電池容器の径と長さを容易に変えることができ、
このためプリント配線板の空きスペースに合った電池の
設計を容易に行える利点がある。
請求項(3)では、電池容器本体と蓋とで形成された電
池容器を用いているので、電池要素の組込みが容易とな
る利点がある。
請求項(4)の方法によれば、電池容器の主材料が電気
絶縁性材料でも、金属同士の溶接により容易に封止する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る電池の第1実施例の縦断面図、第
2図は第1図の右側面図、第3図は第1実施例の電池の
斜視図、第4図は本発明に係る電池の第2実施例の縦断
面図、第5図は第4図の右側面図、第6図は第2実施例
の電池の斜視図、第7図は本発明に係る電池の第3実施
例の斜視図、第8図は第7図のA−A’線断面図、第9
図は本発明に係る電池の第4実施例の縦断面図、第10
図は本発明に係る電池の第5実施例の斜視図、第11図
は第10図の縦断面図、第12図及び第13図は本発明
に係る電池の第6.第7実施例の縦断面図、第14図乃
至第16図は従来の電池の3種の例を示す斜視図である
。 1・・・プリント配線板、2・・・面実装型電池、6・
・・電池容器、6A・・・電池容器本体、7・・・負極
活物質、8・・・正極活物質、9・・・セパレータ、1
0・・・電池要素、11.12・・・電池端子、13.
14・・・平面部、15.16・・・半田、17・・・
ろう付け、18・・・低融点ガラス、19・・・金属製
枠、20・・・ろう付け、21・・・レーザ光、22・
・・レーザ溶接部、23.25・・・蓋、24・・・ホ
ットメルト接着剤。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電気絶縁性無機材料からなる電池容器内に電池要
    素が内蔵され、前記電池容器の少なくとも底面には前記
    電池要素に電気的に接続された電池端子の平面部が設け
    られていることを特徴とする面実装型電池。
  2. (2)筒状をした電気絶縁性無機材料製電池容器内に電
    池要素が内蔵され、前記電池容器の両端の開口部には前
    記電池要素に電気的に接続された電池端子が封止接続さ
    れ、前記電池容器の少なくとも底面には前記電池端子に
    よる平面部が設けられていることを特徴とする面実装型
    電池。
  3. (3)電池要素室が開口された電気絶縁性無機材料製電
    池容器本体と前記電池要素室の開口部を密封する電気絶
    縁性無機材料製平板とで形成された電池容器内の前記電
    池要素室に電池要素が内蔵され、前記平板には前記電池
    要素に電気的に接続された電池端子が設けられ、前記電
    池容器の少なくとも底面には前記電池端子による平面部
    が設けられていることを特徴とする面実装型電池。
  4. (4)電気絶縁性無機材料製電池容器内にその開口部か
    ら電池要素を内蔵し、前記開口部を金属製の電池端子又
    は電気絶縁性無機材料製平板で封止する際に、前記電気
    絶縁性無機材料で形成された部材側には予め金属部材を
    ろう付けで取付けておき、金属と金属とを突き合わせた
    状態でレーザ溶接又は電子ビーム溶接により封止を行う
    ことを特徴とする面実装型電池の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005251632A (ja) * 2004-03-05 2005-09-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd チップ型電池

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5485338A (en) * 1977-12-20 1979-07-06 Seiko Instr & Electronics Sealed alkaline battery
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