JPH1070053A - 角型電気化学素子およびその製造方法 - Google Patents

角型電気化学素子およびその製造方法

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JPH1070053A
JPH1070053A JP9139710A JP13971097A JPH1070053A JP H1070053 A JPH1070053 A JP H1070053A JP 9139710 A JP9139710 A JP 9139710A JP 13971097 A JP13971097 A JP 13971097A JP H1070053 A JPH1070053 A JP H1070053A
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光宏 中村
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Masanori Nakanishi
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Masaaki Suzuki
正章 鈴木
Takaaki Miyashita
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Kiyoyuki Kosugi
清幸 小杉
Masuo Kato
益生 加藤
Minoru Chishima
稔 千島
Hiroyuki Maeno
宏之 前野
Tatsuya Yamazaki
龍也 山崎
Kazuo Takada
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Yukiyoshi Oya
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Ikuo Ohashi
郁夫 大橋
Yasue Nishino
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄型用途に最適で、しかも耐振性、密閉性に
優れた高品質の角型電気化学素子とその製造方法を提供
する。 【解決手段】 角型形状の電極体1、1をプレス成形に
て形成し、該電極体1、1をリード部2a が付設された
集電ケース2、2に収納して電極部3、3を形成する。
これら電極部3、3の間にセパレータ4を介在させた
後、この電極部3、3を積層して電極群19を構成し、
前記電極群19の一方の電極部3に弾性体5を載置する
と共にこれら電極部3、3と弾性体5をテープ6で固定
して有底角型形状の外装ケース7に収納する。次いで、
前記外装ケース7内に電解液を注液し、前記集電ケース
2、2のリード部2a 、2a を夫々対応する前記蓋体1
0の正極端子8と負極端子9に電気的に接続して前記外
装ケース7を蓋体10で封口する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、角型電気化学素子
及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来型の電気化学素子は、図19に示す
ようなゴムパッキングを介して封口されたアルミケース
の円筒型、或いは図20に示すようなポリプロピレン
(PP)等による樹脂製ガスケットを介して封口された
ステンレスケースのコイン型が有る。いずれのタイプも
封口はカシメ方式であって、特に円筒型では、正極及び
負極端子がゴムパッキンに開けた孔より突出した構造で
あった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記円
筒型では、その形状から薄型用途には不向であり、しか
も、上述のように、封口構造がゴムパッキングを介した
カシメ方式であるため密閉性に欠け、温度サイクルで漏
液し易かった。
【0004】又、コイン型では、封口用ガスケットがP
P等樹脂製であるため、高温下の使用には不向きであ
り、又円筒型に比べて小型ではあるが内部電極群32の
収納効率が悪く、体積の割には容量減となっていた。
【0005】本発明の目的は、薄型用途に最適で、しか
も耐振性、密閉性に優れ、高温使用に耐える高品質の角
型電気化学素子とその製造方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】即ち、請求項1に記載の
本発明では、正極物質と負極物質の間にセパレータ
(4)を介在させた電極群(19)と、この電極群(1
9)を収納する樹脂製の外装ケース(7)と、正極端子
(8)及び負極端子(9)が付設された樹脂製の蓋体
(10)とで構成され、前記正極物質と前記負極物質の
リード部が夫々対応する前記蓋体(10)の正極端子
(8)と負極端子(9)に電気的に接続されると共に前
記外装ケース(7)が前記蓋体(10)にて封口されて
成ることを特徴とする。
【0007】又、請求項2に記載の本発明では、前記電
極群(19)は、角型形状の電極体(1、1)をリード
部(2a )が付設された集電ケース(2、2)に収納し
て正極用と負極用の電極部(3、3)を形成すると共
に、これら電極部(3、3)の間にセパレータ(4)を
介在させ、且つ前記電極体(1、1)の面同士を対向さ
せる形で形成されることを特徴とする。
【0008】又、請求項3に記載の本発明では、前記集
電ケース(2)は、その底面(2c)の周縁に枠部(2b
)を設けると共に前記リード部(2a )が該集電ケー
ス(2)と一体化されて成ることを特徴とする。
【0009】又、請求項4に記載の本発明では、前記リ
ード部(2a )が前記集電ケース(2)の枠部(2b )
又は底面(2c )の一部を延出させる形で形成されて成
ることを特徴とする。
【0010】又、請求項5に記載の本発明では、対向す
る集電ケース(2)間に隙間(G)が形成されて成るこ
とを特徴とする。
【0011】又、請求項6に記載の本発明では、前記電
極群(19)のいずれか一方の電極部(3)と外装ケー
ス(7)との間に弾性体(5)が介在されていることを
特徴とする。
【0012】又、請求項7に記載の本発明では、前記弾
性体(5)は長手方向に沿って連続的に高さを変えた複
数の突条部(5a )が形成された板状スプリングである
ことを特徴とする。
【0013】又、請求項8に記載の本発明では、前記弾
性体(5)が電極群(19)と共にテープ(6)によっ
て固定されて成ることを特徴とする。
【0014】又、請求項9に記載の本発明では、前記弾
性体(5)が負極用の電極部(3)の面上に設置されて
成ることを特徴とする。
【0015】又、請求項10に記載の本発明では、前記
弾性体(5)がステンレス製であることを特徴とする。
【0016】又、請求項11に記載の本発明では、前記
蓋体(10)の内側に突出する前記正極端子(8)の胴
部(8a )及び前記負極端子(9)の胴部(9a )の根
元を熱硬化性樹脂(11)により密封して成ることを特
徴とする。
【0017】又、請求項12に記載の本発明では、前記
胴部(8a 、9a )の根元周縁のボス部(10a )にV
溝(10b )が形成されて成ることを特徴とする。
【0018】又、請求項13に記載の本発明では、前記
ボス部分(10a )の外周に筒体(12)が嵌着されて
成ることを特徴とする。
【0019】又、請求項14に記載の本発明では、前記
ボス部(10a )の根元周縁に溝部(24)を設けて成
ることを特徴とする。
【0020】又、請求項15に記載の本発明では、前記
溝部(24)に複数の補強用のリブ(25)を放射状に
設けて成ることを特徴とする。
【0021】又、請求項16に記載の本発明では、前記
外装ケース(7)又は蓋体(10)の適宜箇所に肉薄部
(13)を設けて防爆機構としたことを特徴とする。
【0022】又、請求項17に記載の本発明では、前記
肉薄部(13)の中央に肉厚部(14)が形成されて成
ることを特徴とする。
【0023】又、請求項18に記載の本発明では、前記
外装ケース(7)の最も面積の大きい面に薄肉部(1
3)を設けて防爆機構としたことを特徴とする。
【0024】又、請求項19に記載の本発明では、前記
薄肉部(13)を外装ケース(7)の中央部分に設けた
ことを特徴とする。
【0025】又、請求項20に記載の本発明では、前記
薄肉部(13)がY字型形状又はJ字型形状又は−字型
形状であることを特徴とする。
【0026】又、請求項21に記載の本発明では、前記
外装ケース(7)の内壁面に前記電極部(3)に固着さ
れた弾性体(5)が嵌挿されるガイド溝(7a )が形成
され、且つ前記外装ケース(7)の外面の所定箇所に前
記外装ケース(7)の向きを判別するための凹部(7b
)が形成されて成ることを特徴とする。
【0027】又、請求項22に記載の本発明では、角型
形状の電極体(1、1)をプレス成形にて形成し、該電
極体(1、1)をリード部(2a )が付設された集電ケ
ース(2、2)に収納して電極部(3、3)を形成し、
これら電極部(3、3)の間にセパレータ(4)を介在
させた後、この電極部(3、3)を電極体(1、1)の
面同士を対向させる形で積層して電極群(19)を構成
し、次に、前記電極群(19)のいずれか一方の電極部
(3)の面上に弾性体(5)を載置すると共にこれら電
極部(3、3)と弾性体(5)をテープ(6)で固定し
て樹脂製の有底角型形状の外装ケース(7)に収納し、
次いで、前記外装ケース(7)内に電解液を注液し、そ
の後、前記集電ケース(2、2)のリード部(2a 、2
a )を夫々対応する前記蓋体(10)の正極端子(8)
と負極端子(9)に電気的に接続し、更に、前記外装ケ
ース(7)を樹脂製の蓋体(10)で封口するようにし
た。
【0028】又、請求項23に記載の本発明では、前記
集電ケース(2、2)の内面に導電性接着剤(15)を
塗布した後にその上に前記電極体(1、1)を設置し
た。
【0029】又、請求項24に記載の本発明では、前記
導電性接着剤(15)は黒鉛粉末とゴム系バインダーを
含有する導電性接着剤とした。
【0030】又、請求項25に記載の本発明では、前記
電極部(3、3)の間に前記集電ケース(2、2)より
サイズの大きいセパレータ(4)を介在させ、且つその
一端を前記集電ケース(2、2)のリード部(2a 、2
a )の反対側に突出させてベロ部(4a )を設け、この
ベロ部(4a )を内側に折り返した後に前記外装ケース
(7)に収納するようにした。
【0031】又、請求項26に記載の本発明では、前記
集電ケース(2、2)のリード部(2a 、2a )を熱収
縮チューブ(16)で被覆して所定形状にフォーミング
し、その後、前記リード部(2a 、2a )を夫々対応す
る前記蓋体(10)の正極端子(8)と負極端子(9)
に超音波溶接によって接続するようにした。
【0032】又、請求項27に記載の本発明では、前記
リード部(2a、2a )と前記正極端子(8)及び前記
負極端子(9)との接合部分を嵌着可能な形状とし、嵌
着後、それぞれを超音波溶接するようにした。
【0033】又、請求項28に記載の本発明では、前記
嵌着形状を角型形状又は円型形状とした。
【0034】又、請求項29に記載の本発明では、前記
蓋体(10)を製造する際、先ず、長さが異なるリード
棒(8c )と(9c )を金属製の胴部(8a )と(9a
)に夫々溶接して正極端子(8)及び負極端子(9)
を形成し、次に、前記正極端子(8)と負極端子(9)
を対として樹脂製の蓋体(10)にインサートモールド
するようにした。
【0035】又、請求項30に記載の本発明では、イン
サートモールドの際、前記正極端子(8)と前記負極端
子(9)から等距離の位置に設けたゲートより樹脂を射
出するようにした。
【0036】又、請求項31に記載の本発明では、前記
ゲートを蓋体(10)の正極端子(8)及び負極端子
(9)の突出面側に寄せて設けるようにした。
【0037】又、請求項32に記載の本発明では、前記
外装ケース(7)は、該外装ケース(7)の底面に設け
たゲートより樹脂を射出して成形するようにした。
【0038】又、請求項33に記載の本発明では、前記
外装ケース(7)と蓋体(10)を超音波溶接又は低周
波溶接又は熱融着により接合するようにした。
【0039】又、請求項34に記載の本発明では、前記
蓋体(10)の前記外装ケース(7)と接合する面(1
8)の外周部が、該接合面(18)より凸状に突出する
ようにした。
【0040】又、請求項35に記載の本発明では、前記
外装ケース(7)と前記蓋体(10)の樹脂がガラス繊
維を30%〜40%含有するポリフェニレンサルファイ
ド、又はポリブチレンテレフタレート、又はポリフェニ
レンエーテルであることを特徴とする。
【0041】又、請求項36に記載の本発明では、前記
外装ケース(7)と前記蓋体(10)に液晶ポリマーが
使用されていることを特徴とする。
【0042】又、請求項37に記載の本発明では、前記
液晶ポリマーがフィラーとしてガラス繊維又はタルクを
20〜50%含有することを特徴とする。
【0043】又、請求項38に記載の本発明では、前記
液晶ポリマーが全芳香族系ポリエステルであることを特
徴とする。
【0044】又、請求項39に記載の本発明では、前記
液晶ポリマーの引っ張り強度が1500kgf/cm2
以上であることを特徴とする。
【0045】更に、請求項40に記載の本発明では、請
求項1から請求項16のいずれかに記載された角型電気
化学素子に於いて、前記角型電気化学素子が固定された
組立治具(20)の適宜箇所に前記蓋体(10)に付設
された正極端子(8)又は負極端子(9)を検出するた
めのリード長検出センサ(21)と前記外装ケース
(7)の凹部(7b )を検出するための凹部検出センサ
(22)を夫々配設し、前記凹部検出センサ(22)に
よって外装ケース(7)の向きを検知し、該外装ケース
(7)内の電極部(3、3)の極性を判断すると共に前
記リード長検出センサ(21)によって前記蓋体(1
0)の装着向きを判断し、前記外装ケース(7)の向き
と前記蓋体(10)装着向との関係から、前記電極部
(3、3)極性と前記正極端子(8)及び負極端子
(9)の極性の整合性をチェックするようにした。
【0046】
【発明の実施の形態】先ず、本発明の角型電気化学素子
の構成について図1及至図13に基づいて説明する。
【0047】図1は本発明が適用された電気二重層コン
デンサの内部構造を示す断面図で、(a) は平断面図、
(b) は側断面図である。
【0048】図1によれば、1は活性炭を主成分とする
粉末体をプレス成形して形成した角型形状の電極体で、
この活性炭電極体1が個々の集電ケース2に収納されて
正極物質である正極用の電極部3及び負極物質である負
極用の電極部3が構成されている。前記集電ケース2は
金属製の箱型構造体であって、後述するように、箱体の
一部を延出させてリード部2a が形成されている。
【0049】前記電極部3が間にセパレータ4を介在
し、ケース内の電極面同士を密着させる形で積層される
と共にテープ6で固定されて1体の電極群19が構成さ
れ、更にその片面に弾性体5(板状スプリング5)を介
在させて有底角型形状の外装ケース7に収納されてい
る。
【0050】前記外装ケース7は樹脂製で、PPS(ポ
リフェニレンサルファイド)、PBT(ポリブタレンテ
レフタレート)、PP(ポリプロピレン)、PE(ポリ
エチレン)、PPE(ポリフェニレンエーテル)、ポリ
アミド、ABS等が用いられるが、特に、耐熱性、機械
的強度、難燃性の点でPPS、PBT、PPEが優れて
いる。
【0051】また、上記以外の素材として、液晶ポリマ
ー(特に、全芳香族系ポリエステル)の使用がより好適
である。この液晶ポリマーは、分子が樹脂表面に配向し
てスキン層と呼ばれる高度に配向した薄い固化層を形成
して水の分子の動きを抑制するため、空気中の水分が樹
脂を透過してセル内部に混入しづらくなる(水分がセル
内に混入すると、水が電気分解したり、有機電解液と化
学反応してガスを発生するため、セル内の圧力が上昇
し、内部抵抗が高くなる)。 液晶ポリマーは、強度に
対して強い異方性を示すが、フィラーとしてガラス繊維
やタルク等を20〜50%加えることによって異方性が
弱められて樹脂の強度を上げることができる。特に、引
っ張り強度が1500kgf/cm2 以上であれば、ケ
ースの強度は十分確保できる。
【0052】ところで、この外装ケース7は、射出成形
によって成形されたものであって、本実施形態では樹脂
を射出するゲートをこの外装ケース7の底面に設け(図
22(a)の矢印部分)、射出時の樹脂の流れを均一にす
ることでウエルドの発生を極力防止するようにしてお
り、特に前記した液晶ポリマーを使用した外装ケース7
においては、その異方性のためウエルド部分の強度が極
めて小さくなることから、上記射出方法はケースの強度
確保に極めて有効となる。
【0053】10は前記電極群19が収納された外装ケ
ース7を封口するための蓋体である。この蓋体10には
夫々長さの異なる一対の正極端子8及び負極端子9が付
設されており、これらが平担部又は丸部を介して夫々対
応する前記集電ケース2のリード部2a に溶接によって
接続されている。この蓋体10が外装ケース7の開口端
に嵌着され、超音波溶接又は低周波溶接又は熱融着によ
り溶着されている。又、前記蓋体10には正・負極端子
8、9の他に防爆機構となる肉薄部13が設けられてい
る。
【0054】図2の外観図に示すように、上記構成によ
る電気二重層コンデンサは薄い角型形状であるため、そ
の用途は極めて広いものとなる。
【0055】次に前記電気二重層コンデンサの細部の構
成について説明する。
【0056】前記角型形状の電極体1を収納する集電ケ
ース2は図3に示すように底面2cの四方周縁部に枠部
2b が形成された箱型構造であって、図3(a) に示すよ
うに、前記枠部2b の一角が外側に延出されて電極部3
のリード部2a が形成されている。このリード部2a は
既述したように蓋体10に固着された正極端子8及び負
極端子9と正・負極用の電極部3とを導通させるための
リード材であって、図3(a) に示すものの他に図3(b)
に示すように集電ケース2の底面2c の一部を延出させ
て形成したものでも良い。
【0057】このように、集電ケース2が箱型構造体で
あれば、図4に示すように外装ケース7に収納された電
極体1が周縁部の枠部2a で保護されるため、外部衝撃
等による電極体1の損傷(欠けや割れ等)が防止でき
る。又、前記リード部2a を集電ケース2の一部を延出
させた形とすれば、これら電極部3と端子8、9を接続
するための新たなリード材が不要となるため、リード材
の溶着作業を少なくできると共に部品点数も削減でき
る。
【0058】又、図4に示すように、枠部2a の高さを
収納する電極体1の厚さより幾分低くすることで対向す
る集電ケース2間に僅かな隙間Gが形成されるようにし
た。このように、対向する正・負の電極間に全周にわた
って隙間Gを設けることにより、外装ケース7との間に
介在させた板状スプリング5(図示せず)のバネ圧が電
極部3の全面に渡って均等に分散・荷重されるため、電
極部3の一部分に異常な押圧力が掛かって集電ケース2
が変形したり、この押圧力によって集電ケース2内部の
電極体1が破損されることが無くなり、且つ集電ケース
2の枠部2a同士が接触して正極と負極が短絡するとい
った事故も防止される。
【0059】図5は前記板状スプリング5の一実施形態
を示す図である。
【0060】この板状スプリング5の長手方向の両端2
か所に弾性作用を奏する突条部5aが形成されており、
更にこれら突条部5a の高さが夫々違えてある(H1 >
H2)。
【0061】又、別の実施形態として、図7に示すよう
にコの字形の切欠きを斜めに起こしたものや、図8に示
すように蛇腹状に屈曲させたもの等が適用可能である
が、いずれの場合も形成された突条部5a の高さが長手
方向に沿って連続的に変化させられている。いずれも、
使用される材質は耐腐食性や弾性に優れた例えばステン
レス等である。
【0062】ところで、図6に示すように、前記板状ス
プリング5は電極群19と共にテープ6で固定されて外
装ケース7に収納されるが、この際、突条部5a の低い
方が外装ケース7の奥側になるように挿入される。これ
は、外装ケース7を作製する際金型からの抜き形を容易
にするため、外装ケース7の底部より開口端側の方の隙
間を大きくしてあるためである。
【0063】上記構成であれば、積層された電極部3を
テープ6で固定することで、電極間の間隔を一定に抑え
ることができ、又電極群19も収納し易くなる。収納後
は、これに共締めされた前記板状スプリング5の弾性作
用によって外装ケース7と電極群19とが適切な圧接力
で確実に固定される。特に上述のように外装ケース7と
電極群19の隙間にアンバランスが生じても、介在する
板状スプリング5の突条部5a の高さを違えることで、
発生するバネ荷重を均等にできるため、外部の振動や衝
撃がより効果的に吸収できるようになる。
【0064】又、前記板状スプリング5は負極側の電極
部3に介在させ、電気的腐食作用が起こらないような構
成となっている。
【0065】次に、蓋体10に付設されている正極端子
8及び負極端子9の固着構造について説明する。図9
は、例えば正極端子8が固着されている蓋体部分の断面
図である。
【0066】図9によれば、例えば鉄製又は鋼製等によ
る金属製のリード棒8c が一端に平板部8b が形成され
た円筒状のアルミ製の胴部8a に溶接されて正極端子8
が形成され、この正極端子8のリード棒8c の付け根付
近から胴部8a の平板部8bを除く部分が樹脂モールド
されて蓋体10の円筒状のボス部10a に固着されてい
る。
【0067】ところで、この正極端子8の胴部8a が突
出する根元周縁のボス部10a にV字型の溝10b が形
成されており、このV溝10b にエポキシ樹脂等の熱硬
化性樹脂11(図9の点で示した部分で、以下ポッティ
ング材と呼ぶ)が充填されている。
【0068】このように、モ−ルドされた胴部10aの
基部にポッティング材11を充填することによって、金
属製の正極端子8と樹脂製の蓋体10とを確実に密着さ
せることができる。特に根元部分に形成したV溝10b
は、ポッティング材11の流れを良好にして胴部8a の
基部に盛り上がって溜ることなくボス部10a と胴部8
a の隙間に入り込ませるため、密着性がより改善される
と共にポッティング材11の充填作業も容易になる。
【0069】又、図10に示す別の実施形態によれば、
前記円筒状のボス部10a の外周に、このボス部10a
より突出する形で金属製の筒体12が嵌着されており、
更にこの突出部内側の空間部分に前記ポッティング材1
1が充填されている。
【0070】即ち、筒体12を嵌着することによって、
高温下でのボス部10a の変形や劣化が防止されて樹脂
部と金属部の接合面に隙間を生じさせない。更に、前記
突出部分の内側に充填されたポッティング材11の密着
作用との相乗効果によって、正極端子8のモールド部分
には、より高い密閉性が得られることとなる。勿論この
場合も、ボス部10a にはV溝10b が形成されてい
る。
【0071】係る固定構造は正極端子8だけでなく、当
然負極端子9にも適用されるものである。
【0072】又、図23は、例えば正極端子8が固着さ
れている蓋体部分の断面図であって、図9或いは図10
とは別の実施形態を示すものである。
【0073】本実施形態では、図23(a)に示すよう
に、蓋体10のボス部10aの根元周縁を囲むように溝
部24が形成されており、更に、この溝部24に複数
(本実施形態では4個とする)の補強用のリブ25がボ
ス部10aの根元より放射状に設けられている。このよ
うに、ボス部10aの周縁に溝を設けることによって、
両端子に樹脂が均一に密着するようになり、前記した正
極端子8と負極端子9の樹脂モールド(インサートモー
ルド)の際、成形時に冷えた樹脂が端子部分に絡み付い
て先に固化し、端子と樹脂の密着圧力が弱くなるといっ
た不具合が解消される。
【0074】又、溝部24に複数のリブ25を設けるこ
とにより、溝部24の形成で弱くなったボス部10aの
根元部分が補強され、ボス部10aの強度は確保でき
る。
【0075】図11は防爆機構の一実施形態を示す蓋体
10の部分断面図である。
【0076】前記防爆機構は、外装ケース7の内部圧力
が所定圧を越えた時に破断し、ケース内の気体を外部に
排出してケースの破裂を防止するものであって、図11
に示すように肉薄部13の中央部分に肉厚部14が形成
された構造を有するものである。
【0077】上述のように肉薄部13の中央部分を周囲
より厚くすることによって、蓋体10成形時の肉薄部分
の樹脂の流れを良好にして成形厚(肉薄部13の樹脂
厚)のばらつきを抑えることから、防爆機構の作動圧を
常に一定にできると共に、この肉厚部14によって肉薄
部13の強度が補強され、特に蓋体10と外装ケース7
を封口する際の破損事故が防止される。
【0078】本実施形態は、前記防爆機構が蓋体10に
設けられた場合であるが、この防爆機構が外装ケース7
に設けてあっても良い。
【0079】そこで、次に図21及び図22に基づき、
前記防爆機構を外装ケース7に設けた実施形態について
説明する。
【0080】セルの内圧が上昇した場合、外装ケース7
の内で最も変形しやすい箇所は最も面積の大きい面で、
且つ、その中央部分である。従って、図21(a)に示す
ように、この部分に薄肉部13を設けることにより、確
実に防爆機構を動作させることができる。外装ケース7
に薄肉部13を設ける場合、射出成形時に薄肉部13よ
り後に形成されるモールド部分にウエルド23が発生し
やすい。特に、外装ケース7の開口部付近にウエルド2
3が発生すると、蓋体10を溶着する際にその部分の溶
着強度が低くなり、セルの密閉性を損なうこととなる。
そこで、本実施形態では、前記薄肉部13を図22(a)
乃至図22(c)に示すように、Y字型形状、或いは逆J
字型形状、或いは−字型形状とした。薄肉部13をこの
ような形状にすることで、射出成形時に薄肉部13より
後に成形されるモールド部分にウエルド23が発生しな
くなる。尚、前記薄肉部13は図21(b)に示すような
V字溝により形成されている。
【0081】図12は電極群19を外装ケース7に収納
する状態を示す外観図、図13はこの電極群19が外装
ケース7に収納された状態を示し、図13(a)は正面図
、図13(b)は平面図である。
【0082】図12に於て、電極群19の略中央に板状
スプリング5が載置され、これらがテープ6によって固
定されている。一方、この板状スプリング5と対向する
外装ケース7の上部内壁面には前記電極群19の挿入方
向に沿って、この電極群19上に固定された板状スプリ
ング5部分が嵌挿でき得る凹型のガイド用溝7a が形成
され、且つ外装ケース7の裏面部外面の所定の位置に前
記電極群19の向きを判別するための凹部7b が形成さ
れている。
【0083】上記構成であれば、電極群19収納の際、
板状スプリング5を外装ケース7のガイド用溝7aに合
わせながら挿入することによって電極群19の挿入向
き、即ち、電極群19を構成する電極部3の極性を常に
同一に設定することができ、又、外装ケース外面に形成
した凹部7b の位置関係より内部の電極群19の収納向
きが判別可能であるため、前記凹部7b をセンサー等に
よって検知すれば、封口の際、蓋体10の正・負極端子
8、9とケース内に収納された正・負極電極部3との極
性の整合性が簡単に検査できる。
【0084】ところで、上述した極性検査は、例えば図
18に示すような検査治具を用いて実施可能である。
【0085】図18によれば、本発明の電気二重層コン
デンサがセットされた組立治具20の上部にリード長検
出センサ21が取り付けられており、更にこの組立治具
20の基台に凹部検出センサ22が取り付けられてい
る。本実施形態では凹部検出センサ22によって外装ケ
ース7の凹部7b の有無が検出されてケースの向きが判
断され、同時にリード長検出センサ21によって負極端
子9の先端部分が検出されて蓋体10の向きがチェック
される(蓋体10が逆向きにセットされた場合は、端子
先端部分が検知できない)。従って、前記凹部検出セン
サ22とリード長検出センサ21の検知出力から電極部
3の極性と正・負極端子8、9の極性を判別すること
で、その整合性の良否が判断でき、その場で誤接合が発
見できる。
【0086】次に、本発明が適用された電気二重層コン
デンサの製造方法について図14及至図17に基づいて
説明する。
【0087】図14(a) 〜図14(c) 及び図15(a) 〜
図15(d) は本発明の電気二重層コンデンサの製造工程
を示す図である。
【0088】先ず、活性炭粉末をプレスで成形して角型
形状の電極体1を形成する。次に、リード部2a を有す
る箱型の集電ケース2の内面に導電性の接着剤15を塗
布して電極体1を接着し、2個の電極部3、3を形成す
る(図14(a) )。
【0089】上記導電性接着剤15として、例えば黒鉛
粉末とゴム系バインダーを含有したものを用いると、ゴ
ム系バインダの接着作用と黒鉛粉末の導電作用とによっ
て電極体1と集電ケース2との電気的接続が確実にな
り、抵抗の低い電極部3が形成される。
【0090】次に、前記電極部3の間にセパレータ4を
挟んで電極面同士を密着させる形で組み合わせると共に
一方の電極部3の面上に弾性体5(板状スプリング5)
を載置し、これらをテープ6で一括して固定し、板状ス
プリング5付きの電極群19を構成する(図14(b)
)。
【0091】ところで、前記セパレータ4は集電ケース
2よりサイズの大きいものが使用されており、このセパ
レータ4が集電ケース2のリード部2a の反対側にベロ
部4a として突出するように配置され、この突出したベ
ロ部4a が折り返されてその先端部分が板状スプリング
5の下側に挟み込まれる。
【0092】このように、ベロ部4a を折り返すことに
よってテンションが与えられ、電極面と接するセパレー
タ4部分に皺ができにくくなるため、電極体1とセパレ
ータ4の間に隙間が生じなくなる。
【0093】又、セパレータ4を介して積層した電極部
3の外周をテープ6で固定すると、電極体1同士が確実
に密着・固定させられるため、電極体1の成形寸法が少
々ばらついたとしても、対向する電極体1間の隙間を常
に一定にできると共に後述する外装ケース7への収納も
容易になる。
【0094】前記セパレータ4の材質はポリプロピレン
(PP)、ポリエチレン(PE)、又はポリブチレンテ
レフタレート(PBT)等の樹脂やマニラ麻等の天然素
材、又はそれらの混合体であり、これが、不織布や微多
孔を有するフィルム状に加工され、更にノニオン系界面
活性剤等で表面処理される。
【0095】次に、電極部3のリード部2aに熱収縮チ
ューブを被せて加熱・収縮させた後、リード部2a を所
定の形状にフォーミングする(図14(b) 、図14(c)
)。リード部2aを樹脂チューブ16で被覆すること
で、リード部2a 同士の短絡が防止されると共に補強さ
れて折り曲げに強くなる。
【0096】次に、この電極群19を有底角型形状の外
装ケース7に収納する(図15(a))。
【0097】この際、前の工程でリード部2a がフォー
ミングされているため、収納の際にリード部2a の付け
根部分を無理に折り曲げて、これを破損させるといった
事故が防止される。
【0098】電極群19を収納した後、注液機17を用
いてケース内部に電解液を注液する(図15(b) )。
【0099】注液は減圧状態で行うと(減圧注液)電解
液の含浸性が向上し、注液時間が短縮される。
【0100】注液終了後、正極側の電極部3のリード部
2a と蓋体10の正極端子8の平板部8b を溶着すると
共に負極側の電極部3のリード部2a と負極端子9の平
板部9b を溶着する。溶着は超音波溶接又は低周波溶接
又は抵抗溶接又はレーザー溶接で行う(図15(c) )。
【0101】ところで、図15(c)では、リード部2aと
正・負両極端子の溶接部分(平板部8b、9b )を平板
状とし、これを互いに押し当てて溶接する構造とされて
いるが、図24及び図25に示す別の実施形態ように、
この押し当て部分を嵌着可能な形状(即ち、ファストン
構造)としても良い。
【0102】図24に示すものは、リード部2aの溶接
部(先端部分)をコの字型に曲成して、これに正・負両
極端子の平板部8b、9b を嵌入する角型形状の嵌着構
造であり、又、図25に示すものは、正・負極両端子の
溶接部分8b、9bを前例のように平板状に潰さずに円筒
状のままとすると共に、リード部2aの先端部分を筒状
に曲成した円型形状の嵌着構造である。このように、各
溶着部分を嵌着可能な形状とすることにより、リード部
2aと各端子の平板部8b、9b との位置決めが容易にな
ると共に、溶接時の位置ずれが無くなり、確実に溶着さ
れるようになる。特に、上記した円型形状の嵌着構造で
あれば、正・負極両端子の先端部分をわざわざ平板状に
加工する手間が無くなり、且つ、リード部2aを嵌入す
る際に方向性が無くなることから、溶接作業が容易とな
る。又、このように、平板部8b、9b が筒状であれ
ば、既述したボス部10aへのポッティング材11の充
填作業も前記平板状のものに比べて容易となる。
【0103】次に、前記蓋体10部分の製造方法につい
て図16に示す蓋体の構造図に基づき説明する。図16
(a) は蓋体10の正断面図、図16(b) は側断面図、図
16(c)は平面図である。
【0104】先ず、鉄製或いは鋼製等による金属製の正
極リード棒8c を平板部8b を有する円筒状のアルミ製
胴部8a に溶接して正極端子8を作製すると共に前記正
極リード棒8c より寸法の短い負極リード棒9c を用い
て負極端子9を作製する。
【0105】次に、前記正極端子8と負極端子9を対と
して樹脂製の角型形状の蓋体10に各リード棒8c 、9
c の付け根付近から、それらの胴部8a 、9a の平板部
8b、9b を除いた箇所まで射出成形によってインサー
トモールドする。
【0106】本実施形態では、正極端子8及び負極端子
9をインサートモールドする際、樹脂を射出するゲート
を正極端子8と負極端子9から等距離の位置(図16
(c)の矢印位置)に設け、射出された樹脂が両端子に均
等に流れ込むようにして、正極端子8と負極端子9の樹
脂の密着性がそれぞれ等しくなるようにすると共に、更
に上記ゲート位置を外装ケース7と蓋体10との接合面
から極力遠ざけた場所に設定して(即ち、各端子8、9
の突出面側に寄せて)、後述する蓋体10と外装ケース
7の溶着の際に、他のモールド部分より硬化しやすい射
出ゲート部分の樹脂が溶着の品質に悪影響しないように
考慮されている。
【0107】次に、各端子の胴部8a 、9a の根元に熱
硬化性樹脂を塗布する。これで、アルミ製の胴部8a 、
9a と樹脂製のボス部10a との接合面は接着剤によっ
て完全に封止される。
【0108】次いで、蓋体10を外装ケース7の開口端
に嵌着し、その接合部分18を超音波溶接又は低周波溶
接又は熱融着で溶着する(図15(d) )。
【0109】又、別の例として、図17(a) 、図17
(b) に示すような封口形態も可能である。
【0110】ところで、図15は周囲がフラットな面を
有する蓋体10と外装ケース7とを溶着する実施形態を
示すものであるが、図26に示すように、蓋体10の外
周部に凸部26を形成した構造としても良い。上記構造
であれば、蓋体10の凸部26に外装ケース10の縁部
や溶着時に発生するバリ27が引っかかるようになるた
め、セル内圧上昇によるセルの膨張が外装ケース10で
阻止される形となり、外装ケース10と蓋体10の接合
部分18にストレスが係りにくくなる。又、図26の本
実施形態のように、蓋体10のフラットな面に所定幅の
溝を設ける形にして、その外側を凸部26とする形状で
あれば、前記した低周波溶接(横振動が発生)の場合に
好適であるが、上記のような溝を設けずに、単に蓋体1
0の外周部を凸状に突出させた構造としても良い。
【0111】これで本発明の電気二重層コンデンサの製
造が完了する。
【0112】以上、本実施形態では本発明が適用された
電気二重層コンデンサについて説明したが、これに限定
されるものではなく、勿論電池等の電気化学素子にも適
用可能である。
【0113】
【発明の効果】以上説明したように請求項1及び請求項
2の発明によれば、角型電極体をリード部が付設された
集電ケースに収納して電極部(正極物質と負極物質)を
形成すると共に、これら電極部を間にセパレータを介在
させて積層した電極群と、該電極群に注液される電解液
と、該電極群を収納する樹脂製の外装ケースと、正極端
子及び負極端子が付設された樹脂製の蓋体とで成り、前
記外装ケースが前記蓋体にて封口される構成としたの
で、ケース内部の電極体同士を確実に密着でき、且つこ
れら電極体が集電ケースによって振動や衝撃から保護さ
れると共に外装ケースの開口端が蓋体で完全に密封され
るため信頼性が高く、且つ高性能な角型電気化学素子が
実現できる。しかも、この角型電気化学素子は薄い角型
形状であるため、その用途は極めて広いものである。
【0114】又、請求項3及び請求項4の発明によれ
ば、前記集電ケースに枠部を設けて箱体とすると共にそ
の一部を延出させてリード部を形成した。
【0115】その結果、電極体は周縁部の枠部で保護さ
れるため、外部衝撃等による損傷が防止される。又、リ
ード部と集電ケースを共有化したことから、リード材の
溶着作業を少なくできると共に部品点数が削減されるた
め、成形体の組み立てが簡略化され、作業性が向上す
る。
【0116】又、請求項5の発明によれば、対向する集
電ケース間に僅かな隙間Gが形成されるように構成した
ので、板状スプリングのバネ圧が電極部全体に均等に荷
重されるようになり、抵抗や容量にばらつきの少ない安
定した角型電気化学素子が実現できる。更に前記等分布
荷重の結果、集電ケースの変形や内部電極体の破損が防
止され、且つ電極同士が接触して正極と負極が短絡する
といった事故も防止される。
【0117】又、請求項6及至請求項10の発明によれ
ば、前記電極群のいずれか一方の電極部と外装ケースと
の間に弾性体を介在させて構成したので、外装ケースと
電極群とが適切な圧接力をもって確実に固定されるよう
になり、耐振動性、耐衝撃性に優れ、信頼性が向上す
る。
【0118】特に前記弾性体を長手方向に連続して高さ
を変えた複数の突条部が形成された板状スプリングで構
成すると、バネ圧が電極部全体に均等荷重されるため、
耐振動性、耐衝撃性がより向上するようになる。
【0119】又、前記弾性体を電極群と共にテープで固
定したので、電極群の収納が容易となると共に電極間の
間隔を常に一定に維持できることから、容量や内部抵抗
にばらつきの少ない安定した角型電気化学素子が実現で
きる。
【0120】又、前記弾性体を負極用の電極部に設置す
れば、電気化学的腐食作用は発生しないといった利点が
ある。
【0121】更に、前記弾性体がステンレス製である
と、優れた弾性作用と耐腐食性が確保される。
【0122】又、請求項11及至請求項13の発明によ
れば、蓋体の内側に突出する正・負極端子の胴部根元部
分を熱硬化性の樹脂で密封したので、金属製の端子と樹
脂製の蓋体との密着性は極めて高いものとなる。
【0123】又、ボス部にV字型の溝を形成したので、
塗布された熱硬化性樹脂の流れが良好となってボス部と
胴部の隙間に入り込むため、密着性がより改善されると
共に熱硬化性樹脂の充填も容易となり、作業性が向上す
る。
【0124】更に、前記ボス部に筒体を嵌着すると、こ
の筒体によってボス部の変形や劣化が防止されて樹脂部
と金属部の接合面に隙間が生じなくなると共にその内部
に充填された熱硬化性の樹脂の密着作用によってモール
ド部分はより優れた密閉性を得ることができる。
【0125】又、請求項14及び請求項15の発明によ
れば、前記ボス部の根元周縁に溝部を設けると共に、こ
の溝部に複数のリブを放射状に形成したので、蓋体に正
極端子及び負極端子を樹脂モールドする際、冷えた樹脂
の両端子への絡みつき現象が無くなり、樹脂が各端子に
均一に密着するようになる。その結果、樹脂と端子の間
の密閉性が更に向上するようになる。しかも、リブの形
成によりボス部の根元部分が補強されるので、ボス部の
強度は十分に確保される。
【0126】又、請求項16及び請求項17の発明によ
れば、外装ケース或いは蓋体に付設された防爆機構は、
肉薄部の中央部分に肉厚部が形成された構造とした。こ
の肉厚部が肉薄部分の樹脂の流れを良好にして成形厚の
ばらつきを抑えることから、防爆機構の作動圧を常に一
定にすることがきると共にこの肉厚部によって肉薄部分
の強度が補強され、特に蓋体と外装ケースを封口する際
の破損事故が効果的に防止できる。
【0127】又、請求項18乃至請求項20の発明によ
れば、外装ケースに防爆機構を設ける場合、セルの内圧
上昇で最も変形しやすい外装ケースの最も面積の大きい
面の中央部分に薄肉部を形成したので、防爆機構の動作
は確実となる。更に、この薄肉部の形状をY字型形状、
或いは逆J字型形状、或いは−字型形状としたから、射
出成形時に薄肉部より後に成形されるモールド部分にウ
エルドが発生しにくくなり、ケースの強度が十分確保で
きると共に、ウエルドが無ければ蓋体と外装ケースの溶
着も確実となり、セルの密閉性および安全性の向上が図
れる。
【0128】又、請求項21及び請求項40の発明によ
れば、前記外装ケースの内壁面に弾性体部分が嵌挿され
るガイド溝を形成し、且つ外面に電極部の向きを判別す
るための凹部を形成したので、封口の際、蓋体の正・負
極端子とケース内の正・負極用の電極部との極性のマッ
チングが簡単にチェックできるようになり、検査工数が
削減されると共に極性の誤接合が防止される。
【0129】又、請求項22及び請求項38の発明によ
れば、前記外装ケースと蓋体を超音波溶接又は低周波溶
接又は熱融着により接合するようにしたので、封口後の
密封性は極めて良く、液漏れは完全に防止される。更
に、前記外装ケースと蓋にガラス繊維を30%〜40%
含有するポリフェニレンサルファイド(PPS)、又は
ポリブチレンテレフタレート(PBT)、又はポリフェ
ニレンエーテル(PPE)等を使用すると上記効果は著
しい。
【0130】又、請求項23乃至請求項26の発明によ
れば、前記外装ケースと蓋体に液晶ポリマー(特に、全
芳香族系ポリエステル)を使用したので、空気中の水分
がケースよりセル内部に透過して、水が電気分解した
り、有機電解液と化学反応を起こすことが無くなり、信
頼性が向上する。又、この液晶ポリマーにフィラーとし
てガラス繊維やタルクを混入することで、液晶ポリマー
の有する異方性を弱めることができるため、樹脂強度が
向上する(特に、フィラーの含有率を20〜50%とす
ると強度に対して極めて好適である)と共に、引っ張り
強度が1500kgf/cm2 以上の液晶ポリマーを使
用することでケースの破壊強度を大幅に向上させること
ができる。
【0131】又、請求項27の発明によれば、角型電極
体をプレス成形にて形成し、前記電極体をリード部が付
設された集電ケースに収納して電極部を形成し、これら
電極部の間にセパレータを介在させた後、この電極部を
電極面同士を対向させる形で積層して電極群を構成し、
次に前記電極群の一方の電極部の面上に弾性体を載置す
ると共にこれら電極部と前記弾性体をテープで固定して
有底角型形状の樹脂製外装ケース内に収納し、該外装ケ
ース内に電解液を注液した後、前記集電ケースのリード
部を夫々対応する前記蓋体の正極端子と負極端子に電気
的に接続すると共に前記外装ケースを蓋体で封口するよ
うにして構成したので、内部抵抗が低く、且つ容量のば
らつきの少ないシール性に優れた高品質の電気二重コン
デンサを製造することが可能となる。
【0132】又、請求項28及び請求項29の発明によ
れば、前記集電ケースの内面に黒鉛粉末とゴム系バイン
ダーを含有する導電性接着剤を塗布し、前記電極体を載
置・接着するようにしたので、電極体と集電ケースとの
電気的接続が確実となり、セルの内部抵抗を低くでき
る。
【0133】又、請求項30の発明によれば、電極部の
間に大型サイズのセパレータを介在させ、そのベロ部を
折り返すようにしたので、電極面と接するセパレータに
テンションが与えられて皺が発生しにくくなる。その結
果、電極とセパレータの間に隙間が生じなくなり、セル
の内部抵抗を低くできる。又、外装ケースへの収納が容
易となる。
【0134】又、請求項31の発明によれば、前記集電
ケースのリード部を熱収縮チューブで被覆し、これをフ
ォーミングするようにしたので、リード部の短絡が防止
される共にリード部が補強されて折り曲げに強くなる。
又、リードフォーミングを行うことによってリード部の
付け根部分の折り曲がりが防止されると共に封口作業も
容易になる。
【0135】又、請求項32及び請求項33の発明によ
れば、集電ケースのリード部と正極端子及び負極端子と
の溶着部分を嵌着可能な形状としたので、リード部と各
端子の平板部 との位置決めが容易となると共に、溶接
時の位置ずれが無くなり、確実に溶着できるようにな
る。特に、円型形状の嵌着形状であれば、正・負両極端
子の先端部分をわざわざ平板状に加工する手間が無くな
り、且つ、リード部を嵌入する際の方向性を無視できる
ことから、溶接作業が容易となり工数低減が図れる。
又、平板部が筒状のものであれば、平板状のものに比べ
てボス部へのポッティング材の充填作業も容易となる。
【0136】又、請求項34の発明によれば、前記蓋体
を製造する際、先ず長さが異なるリード棒を平板部を有
する金属製の胴部に夫々溶接して正極端子及び負極端子
を形成し、次いで、前記正極端子及び負極端子を対とし
て蓋体にインサートモールドした。次に、各端子の胴部
の根元に熱硬化性樹脂を塗布した。これで、金属製の胴
部と樹脂製のボス部との接合面は接着剤で完全に封止さ
れるため、端子基部からの液漏れが確実に防止される。
【0137】又、請求項35又は請求項36の発明によ
れば、インサートモールドの際、樹脂を射出するゲート
を正極端子と負極端子から等距離の位置に設けたので、
射出された樹脂が両端子に均等に流れ込むようになり、
両極端子への樹脂の密着圧力が等しくなって耐圧のばら
つきを小さくできると共に、射出ゲート位置を外装ケー
スと蓋体の溶着面から極力遠ざけた場所に設定するよう
にしたので、ゲート部分の樹脂が他の部分より硬化して
も、これが溶着品質に悪影響することはなくなるため、
溶着部分の密閉性、信頼性が向上する。
【0138】又、請求項37の発明によれば、外装ケー
スを射出成形する際、外装ケースの底面より樹脂を射出
するようにしたので、樹脂の流れが均一となり、ウエル
ドの発生が防止されて、ケースの強度が向上する。特
に、異方性を有する液晶ポリマーを使用した外装ケース
においては、強度を極端に低下させるウエルドを防止で
きる点で極めて好適である。
【0139】更に、請求項39の発明によれば、蓋体の
外周部に凸部を形成した構造としたので、セルの内圧が
上昇してもセルが膨張しづらくなるため、外装ケースと
蓋体の溶着部分にストレスが係らなくなる。その結果、
従来のように、セルの内圧上昇によるストレスで外装ケ
ースと蓋体との密閉性が損なわれ、内部の電解液が漏れ
出ることが無くなり、信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電気二重層コンデンサの内部構造を示
す断面図で、(a) は平断面図、(b) は側断面図である。
【図2】同、電気二重層コンデンサの外観図である。
【図3】(a) は集電ケースの外観図、(b) は(a) とは別
の集電ケースの外観図である。
【図4】電極群の収納状態を示す外装ケースの断面図で
ある。
【図5】板状スプリングの実施形態を示す図で、(a) は
平面図、(b) は正面図である。
【図6】板状スプリングの収納状態を示す外装ケースの
断面図である。
【図7】図5とは別の板状スプリングの外観図である。
【図8】図7とは別の板状スプリングの外観図である。
【図9】蓋体の部分断面図である。
【図10】図9とは別の蓋体の部分断面図である。
【図11】防爆機構の断面図である。
【図12】電極群を外装ケースに収納する状態を示す外
観図である。
【図13】電極群が外装ケース収納された状態を示す図
で、(a) は正面図 、(b) は平面図である。
【図14】(a) 〜(c) は本発明の電気二重層コンデンサ
の製造工程を示す図である
【図15】(a) 〜(d) は本発明の電気二重層コンデンサ
の図14とは別の製造工程を示す図である。
【図16】蓋体の概略構成を示す図で、(a) は正断面
図、(b) は側断面図、(c) は平面図である。
【図17】(a) は封口の形態を示す図で、(b) は(a) と
は別の封口の形態を示す図ある。
【図18】検査治具を示す図で、(a) は正面図、(b) は
側面図である。
【図19】従来型の円筒型電気化学素子の断面図であ
る。
【図20】同、コイン型電気化学素子の断面図である。
【図21】(a)は防爆機構が設けられた外装ケースを示
す図、(b)は防爆機構を示す外装ケースの部分断面図で
ある。
【図22】外装ケースに設けた防爆機構の形状を示す図
で、(a)はY字型形状、(b)は逆J字型形状、(c)は−字
型形状の場合を示す。
【図23】蓋体のボス部の構造を示すで、(a)は正断面
図、(b)は底面図である。
【図24】集電体のリード部と正極端子及び負極端子の
嵌着構造を示す図である。
【図25】集電体のリード部と正極端子及び負極端子の
図24とは別の嵌着構造を示す図である。
【図26】蓋体と外装ケースの溶着状態を示す角型電気
化学素子の部分断面図である。
【符号の説明】
1 電極体 2 集電ケース 2a リード部 2b 枠部 2c 底面 3 電極部 4 セパレータ 4a セパレータのベロ部 5 弾性体(板状スプリング) 5a 突条部 6 テープ 7 外装ケース 7a ガイド溝 7b 凹部 8 正極端子 9 負極端子 8a 、9a 胴部 8b 、9b 平板部 8c 、9c リード棒 10 蓋体 10a ボス部 10b V溝 11 熱硬化性の樹脂(ポッティング材) 12 筒体 13 肉薄部 14 肉厚部 15 導電性接着剤 16 熱収縮チューブ 18 接合面 19 電極群 20 組立治具 21 リード長検出センサ 22 凹部検出センサ 24 溝部 25 リブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 正章 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (72)発明者 宮下 隆章 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (72)発明者 小杉 清幸 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (72)発明者 加藤 益生 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (72)発明者 千島 稔 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (72)発明者 前野 宏之 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (72)発明者 山崎 龍也 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (72)発明者 高田 和夫 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (72)発明者 大屋 幸由 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (72)発明者 大橋 郁夫 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (72)発明者 西野 靖江 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内

Claims (40)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正極物質と負極物質の間にセパレータ
    (4)を介在させた電極群(19)と、 この電極群(19)を収納する樹脂製の外装ケース
    (7)と、 正極端子(8)及び負極端子(9)が付設された樹脂製
    の蓋体(10)とで構成され、 前記正極物質と前記負極物質のリード部が夫々対応する
    前記蓋体(10)の正極端子(8)と負極端子(9)に
    電気的に接続されると共に前記外装ケース(7)が前記
    蓋体(10)にて封口されて成ることを特徴とする角型
    電気化学素子。
  2. 【請求項2】 前記電極群(19)は、角型形状の電極
    体(1、1)をリード部(2a )が付設された集電ケー
    ス(2、2)に収納して正極用と負極用の電極部(3、
    3)を形成すると共に、これら電極部(3、3)の間に
    セパレータ(4)を介在させ、且つ前記電極体(1、
    1)の面同士を対向させる形で形成されることを特徴と
    する請求項1に記載の角型電気化学素子。
  3. 【請求項3】 前記集電ケース(2)は、その底面(2
    c )の周縁に枠部(2b )を設けると共に前記リード部
    (2a )が該集電ケース(2)と一体化されて成ること
    を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の角型電気化
    学素子。
  4. 【請求項4】 前記リード部(2a )が前記集電ケース
    (2)の枠部(2b)又は底面(2c )の一部を延出さ
    せる形で形成されて成ることを特徴とする請求項1又は
    請求項2又は請求項3に記載の角型電気化学素子。
  5. 【請求項5】 対向する集電ケース(2)間に隙間
    (G)が形成されて成ることを特徴とする請求項1又は
    請求項2又は請求項3又は請求項4に記載の角型電気化
    学素子。
  6. 【請求項6】 前記電極群(19)のいずれか一方の電
    極部(3)と外装ケース(7)との間に弾性体(5)が
    介在されていることを特徴とする請求項1又は請求項2
    に記載の角型電気化学素子。
  7. 【請求項7】 前記弾性体(5)は長手方向に沿って連
    続的に高さを変えた複数の突条部(5a )が形成された
    板状スプリングであることを特徴とする請求項1又は請
    求項2又は請求項6に記載の角型電気化学素子。
  8. 【請求項8】 前記弾性体(5)が電極群(19)と共
    にテープ(6)によって固定されて成ることを特徴とす
    る請求項1又は請求項2又は請求項6又は請求項7に記
    載の角型電気化学素子。
  9. 【請求項9】 前記弾性体(5)が負極用の電極部
    (3)の面上に設置されて成ることを特徴とする請求項
    1又は請求項2又は請求項6又は請求項7又は請求項8
    に記載の角型電気化学素子。
  10. 【請求項10】 前記弾性体(5)がステンレス製であ
    ることを特徴とする請求項1又は請求項2又は請求項6
    又は請求項7又は請求項8又は請求項9に記載の角型電
    気化学素子。
  11. 【請求項11】 前記蓋体(10)の内側に突出する前
    記正極端子(8)の胴部(8a )及び前記負極端子
    (9)の胴部(9a )の根元を熱硬化性樹脂(11)に
    より密封して成ることを特徴とする請求項1に記載の角
    型電気化学素子。
  12. 【請求項12】 前記胴部(8a 、9a )の根元周縁の
    ボス部(10a )にV溝(10b )が形成されて成るこ
    とを特徴とする請求項1又は請求項11に記載の角型電
    気化学素子。
  13. 【請求項13】 前記ボス部分(10a )の外周に筒体
    (12)が嵌着されて成ることを特徴とする請求項1又
    は請求項11又は請求項12に記載の角型電気化学素
    子。
  14. 【請求項14】 前記ボス部(10a )の根元周縁に溝
    部(24)を設けて成ることを特徴とする請求項1又は
    請求項11又は請求項12又は請求項13に記載の角型
    電気化学素子。
  15. 【請求項15】 前記溝部(24)に複数の補強用のリ
    ブ(25)を放射状に設けて成ることを特徴とする請求
    項14に記載の角型電気化学素子。
  16. 【請求項16】 前記外装ケース(7)又は蓋体(1
    0)の適宜箇所に肉薄部(13)を設けて防爆機構とし
    たことを特徴とする請求項1に記載の角型電気化学素
    子。
  17. 【請求項17】 前記肉薄部(13)の中央に肉厚部
    (14)が形成されて成ることを特徴とする請求項1又
    は請求項16に記載の角型電気化学素子。
  18. 【請求項18】 前記外装ケース(7)の最も面積の大
    きい面に薄肉部(13)を設けて防爆機構としたことを
    特徴とする請求項1に記載の角型電気化学素子。
  19. 【請求項19】 前記薄肉部(13)を外装ケース
    (7)の中央部分に設けたことを特徴とする請求項1又
    は請求項18に記載の角型電気化学素子。
  20. 【請求項20】 前記薄肉部(13)がY字型形状又は
    J字型形状又は−字型形状であることを特徴とする請求
    項1又は請求項18又は請求項19に記載の角型電気化
    学素子。
  21. 【請求項21】 前記外装ケース(7)の内壁面に前記
    電極部(3)に固着された弾性体(5)が嵌挿されるガ
    イド溝(7a )が形成され、且つ前記外装ケース(7)
    の外面の所定箇所に前記外装ケース(7)の向きを判別
    するための凹部(7b )が形成されて成ることを特徴と
    する請求項1に記載の角型電気化学素子。
  22. 【請求項22】 前記外装ケース(7)と前記蓋体(1
    0)の樹脂がガラス繊維を30〜40%含有するポリフ
    ェニレンサルファイド、又はポリブチレンテレフタレー
    ト、又はポリフェニレンエーテルであることを特徴とす
    る請求項1に記載の角型電気化学素子。
  23. 【請求項23】 前記外装ケース(7)と前記蓋体(1
    0)に液晶ポリマーが使用されていることを特徴とする
    請求項1に記載の角形電気化学素子。
  24. 【請求項24】 前記液晶ポリマーがフィラーとしてガ
    ラス繊維又はタルクを20〜50%含有することを特徴
    とする請求項23に記載の角型電気化学素子。
  25. 【請求項25】 前記液晶ポリマーが全芳香族系ポリエ
    ステルであることを特徴とする請求項23又は請求項2
    4に記載の角型電気化学素子。
  26. 【請求項26】 前記液晶ポリマーの引っ張り強度が1
    500kgf/cm2 以上であることを特徴とする請求
    項23又は請求項24又は請求項25に記載の角型電気
    化学素子。
  27. 【請求項27】 角型形状の電極体(1、1)をプレス
    成形にて形成し、 該電極体(1、1)をリード部(2a )が付設された集
    電ケース(2、2)に収納して電極部(3、3)を形成
    し、 これら電極部(3、3)の間にセパレータ(4)を介在
    させた後、この電極部(3、3)を電極体(1、1)の
    面同士を対向させる形で積層して電極群(19)を構成
    し、 次に、前記電極群(19)のいずれか一方の電極部
    (3)の面上に弾性体(5)を載置すると共にこれら電
    極部(3、3)と弾性体(5)をテープ(6)で固定し
    て樹脂製の有底角型形状の外装ケース(7)に収納し、 次いで、前記外装ケース(7)内に電解液を注液し、 その後、前記集電ケース(2、2)のリード部(2a 、
    2a )を夫々対応する前記蓋体(10)の正極端子
    (8)と負極端子(9)に電気的に接続し、 更に、前記外装ケース(7)を樹脂製の蓋体(10)で
    封口するようにして構成したことを特徴とする角型電気
    化学素子の製造方法。
  28. 【請求項28】 前記集電ケース(2、2)の内面に導
    電性接着剤(15)を塗布した後にその上に前記電極体
    (1、1)を設置したことを特徴とする請求項27に記
    載の角型電気化学素子の製造方法。
  29. 【請求項29】 前記導電性接着剤(15)が黒鉛粉末
    とゴム系バインダーを含有する導電性接着剤であること
    を特徴とする請求項27又は請求項28に記載の角型電
    気化学素子の製造方法。
  30. 【請求項30】 前記電極部(3、3)の間に前記集電
    ケース(2、2)よりサイズの大きいセパレータ(4)
    を介在させ、且つその一端を前記集電ケース(2、2)
    のリード部(2a 、2a )の反対側に突出させてベロ部
    (4a )を設け、このベロ部(4a )を内側に折り返し
    た後に前記外装ケース(7)に収納するようにしたこと
    を特徴とする請求項27に記載の角型電気化学素子の製
    造方法。
  31. 【請求項31】 前記集電ケース(2、2)のリード部
    (2a 、2a )を熱収縮チューブ(16)で被覆して所
    定形状にフォーミングし、 その後、前記リード部(2a 、2a )を夫々対応する前
    記蓋体(10)の正極端子(8)と負極端子(9)に超
    音波溶接によって接続するようにしたことを特徴とする
    請求項27に記載の角型電気化学素子の製造方法。
  32. 【請求項32】 前記リード部(2a、2a )と前記正
    極端子(8)及び前記負極端子(9)との接合部分を嵌
    着可能な形状とし、嵌着後、それぞれを超音波溶接する
    ことを特徴とする請求項27又は請求項31に記載の角
    型電気化学素子の製造方法。
  33. 【請求項33】 前記嵌着形状が角型形状又は円型形状
    であることを特徴とする請求項32に記載の角型電気化
    学素子の製造方法。
  34. 【請求項34】 前記蓋体(10)を製造する際、先
    ず、長さが異なるリード棒(8c )と(9c )を金属製
    の胴部(8a )と(9a )に夫々溶接して正極端子
    (8)及び負極端子(9)を形成し、 次に、前記正極端子(8)と負極端子(9)を対として
    樹脂製の蓋体(10)にインサートモールドするように
    したことを特徴とする請求項27に記載の角型電気化学
    素子の製造方法。
  35. 【請求項35】 インサートモールドの際、前記正極端
    子(8)と前記負極端子(9)から等距離の位置に設け
    たゲートより樹脂を射出するようにしたことを特徴とす
    る請求項34に記載の角型電気化学素子の製造方法。
  36. 【請求項36】 前記ゲートが蓋体(10)の正極端子
    (8)及び負極端子(9)の突出面側に寄せて設けられ
    ていることを特徴とする請求項35に記載の角型電気化
    学素子の製造方法。
  37. 【請求項37】 前記外装ケース(7)が、該外装ケー
    ス(7)の底面に設けたゲートより樹脂を射出して成形
    されることを特徴とする請求項27に記載の角型電気化
    学素子の製造方法。
  38. 【請求項38】 前記外装ケース(7)と蓋体(10)
    を超音波溶接又は低周波溶接又は熱融着により接合する
    ようにしたことを特徴とする請求項27に記載の角型電
    気化学素子の製造方法。
  39. 【請求項39】 前記蓋体(10)の前記外装ケース
    (7)と接合する面(18)の外周部が、該接合面(1
    8)より凸状に突出していることを特徴とする請求項2
    7又は請求項38に記載の角型電気化学素子の製造方
    法。
  40. 【請求項40】 請求項1から請求項21のいずれかに
    記載された角型電気化学素子に於いて、 前記角型電気化学素子が固定された組立治具(20)の
    適宜箇所に前記蓋体(10)に付設された正極端子
    (8)又は負極端子(9)を検出するためのリード長検
    出センサ(21)と前記外装ケース(7)の凹部(7b
    )を検出するための凹部検出センサ(22)を夫々配
    設し、 前記凹部検出センサ(22)によって外装ケース(7)
    の向きを検知し、該外装ケース(7)内の電極部(3、
    3)の極性を判断すると共に前記リード長検出センサ
    (21)によって前記蓋体(10)の装着向きを判断
    し、 前記外装ケース(7)の向きと前記蓋体(10)装着向
    との関係から、前記電極部(3、3)極性と前記正極端
    子(8)及び負極端子(9)の極性の整合性をチェック
    するようにしたことを特徴とする角型電気化学素子の製
    造方法。
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