Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6162828B2 - 電気化学セル用パッケージおよび電気化学セル - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6162828B2 - 電気化学セル用パッケージおよび電気化学セル - Google Patents

電気化学セル用パッケージおよび電気化学セル Download PDF

Info

Publication number
JP6162828B2
JP6162828B2 JP2015562889A JP2015562889A JP6162828B2 JP 6162828 B2 JP6162828 B2 JP 6162828B2 JP 2015562889 A JP2015562889 A JP 2015562889A JP 2015562889 A JP2015562889 A JP 2015562889A JP 6162828 B2 JP6162828 B2 JP 6162828B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrochemical cell
layer
electrode layer
slit
wiring conductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2015562889A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2015122529A1 (ja
Inventor
横井　清孝
清孝 横井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Publication of JPWO2015122529A1 publication Critical patent/JPWO2015122529A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6162828B2 publication Critical patent/JP6162828B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/14—Arrangements or processes for adjusting or protecting hybrid or EDL capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/54—Electrolytes
    • H01G11/58—Liquid electrolytes
    • H01G11/60—Liquid electrolytes characterised by the solvent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/74—Terminals, e.g. extensions of current collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/78—Cases; Housings; Encapsulations; Mountings
    • H01G11/80—Gaskets; Sealings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/78—Cases; Housings; Encapsulations; Mountings
    • H01G11/82—Fixing or assembling a capacitive element in a housing, e.g. mounting electrodes, current collectors or terminals in containers or encapsulations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566—Liquid materials
    • H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/1245—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure characterised by the external coating on the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/14—Primary casings; Jackets or wrappings for protecting against damage caused by external factors
    • H01M50/145—Primary casings; Jackets or wrappings for protecting against damage caused by external factors for protecting against corrosion
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/186—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/19—Sealing members characterised by the material
    • H01M50/191—Inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

本発明は、電気化学セル用パッケージおよび電気化学セルに関する。
表面実装可能な電気化学セルは、スマートフォンに用いられる時計機能のバックアップ電源や半導体メモリのバックアップ電源などに使用されている。かかる電気化学セルとしては、セラミック容器を用いたものが開発されている。
かかる電気化学セルは、内部に正極または負極として用いられる活物質や非水溶媒を用いた電解質が設けられている。電気化学セル用パッケージ内には、配線導体が引き回れており、配線導体が活物質や電解質内に溶け出さないように、配線導体の一部をセラミックコート層で覆い、残りを防食性の導電材料で覆う技術が開示されている（例えば、特開２００７−５２７８号公報参照）。
このような電気化学セル用パッケージにおいては、セラミックコート層と、配線導体や防食性の導電材料との熱膨張の違いにより、セラミックコート層にクラックが発生したり、防食性の導電材料がセラミックコート層から剥離して、配線導体が電解質内に溶け出したりして、製品寿命が短くなるおそれがある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、製品の寿命を良好に維持することが可能な電気化学セル用パッケージおよび電気化学セルを提供することを目的とする。
本発明の一実施形態に係る電気化学セル用パッケージは、上面および下面を有し、前記上面から前記下面に向かって設けられたビア導体を有する長方形状の基板と、前記上面に設けられた、平面視して前記ビア導体を取り囲む長方形状の枠体とを備えている。また、前記上面のうち前記枠体で囲まれる、中央領域および周辺領域において、前記周辺領域を除いて、前記ビア導体上から前記中央領域にかけて設けられた配線導体と、前記配線導体上から前記周辺領域にかけて設けられた、前記中央領域に形成された貫通孔および前記周辺領域に形成されたスリットを有する、セラミックコート層とを備えている。さらに、前記中央領域において、前記セラミックコート層上から前記貫通孔内にかけて設けられた、前記配線導体に電気的に接続された長方形状の防食電極層を備えている。そして、前記スリットは、前記周辺領域のうち前記防食電極層の対角線の延長線を横切るように四隅に形成されている。
本発明の一実施形態に係る電気化学セルは、前記電気化学セル用パッケージと、前記電気化学セル用パッケージに収容された、正極または負極として用いる活物質および非水溶媒を用いた電解質とを備えている。
本実施形態に係る電気化学セルの外観を示す斜視図である。 本実施形態に係る電気化学セル用パッケージの外観を示す上方斜視図である。 本実施形態に係る電気化学セル用パッケージの外観を示す下方斜視図である。 本実施形態に係る電気化学セル用パッケージの内部を示す平面図である。 図１のＸ−Ｘ線に沿った電気化学セルの断面図である。 図２のＹ−Ｙ線に沿った電気化学セル用パッケージの断面図である。 本実施形態に係る電気化学セル用パッケージの内部を示す平面図の一例である。
添付図面を参照して、本発明にかかる電気化学セル用パッケージおよび電気化学セルの実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係る電気化学セルの外観斜視図である。図２は、本実施形態に係る電気化学セル用パッケージの外観斜視図である。図３は、本実施形態に係る電気化学セル用パッケージの下面を示した外観斜視図である。図４は、本実施形態に係る電気化学セル用パッケージの上面を示した平面図であって、破線が導電層やセラミックコート層で覆われた箇所に設けられた、ビア導体、配線導体およびめっき層を示している。図５は、図１のＸ−Ｘ線に沿った電気化学セルの断面図である。図６は、図２のＹ−Ｙ線に沿った電気化学セル用パッケージの断面図である。図７は、本実施形態に係る電気化学セル用パッケージの内部を示す平面図の一例である。
＜電気化学セルの構成＞
本実施形態の電気化学セルは、非水電解質電池または電気二重層キャパシタ等に用いるものであって、発電機能または蓄電機能を有するものである。電気化学セルは、時計または半導体メモリのバックアップ電源、あるいはマイクロコンピュータまたはＩＣメモリ等からなる電子装置の予備電源、あるいはソーラー時計の制御回路またはモーター駆動用の電源等として用いることができる。さらに、電気化学セルは、電気自動車の電源、エネルギー変換・貯蔵システムの補助蓄電ユニット等として用いることができる。
本実施形態に係る電気化学セル１は、電気化学セル用パッケージ２と、電気化学セル用パッケージ２内に設けた正極または負極として用いる活物質３および非水溶媒を用いた電解質４とを備えている。
電気化学セル用パッケージ２は、ビア導体５１を有する長方形状の基板５と、基板５の上面に設けられた、ビア導体５１を取り囲む長方形状の枠体６とを備えている。また、基板５の上面のうち枠体６で囲まれる、中央領域および周辺領域において、周辺領域を除いてビア導体５１上から中央領域にかけて設けられた配線導体７と、配線導体７上から周辺領域にかけて設けられた、中央領域に形成された貫通孔Ｈ１および周辺領域に形成されたスリットＨ２を有する、セラミックコート層８と、中央領域において、セラミックコート層８上から貫通孔Ｈ１内にかけて設けられた、配線導体７に電気的に接続された長方形状の防食電極層１０とを備えている。スリットＨ２は、周辺領域のうち防食電極層１０の対角線の延長線Ｌ１，Ｌ２を横切るように四隅に形成されている。
基板５は、上面および下面を有し、上面から下面に向かって設けられたビア導体５１を有する。基板５は、外形が長方形状であって、絶縁性の複数の絶縁層を積層したものである。基板５は、例えば、アルミナ、ムライトまたは窒化アルミ等のセラミック材料、あるいはガラスセラミック材料等からなる。または、これらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料から成る。また、基板５の厚みは、例えば、０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定されている。
基板５には、ビア導体５１が設けられている。ビア導体５１は、図５または図６に示すように、基板５を貫通して設けられているが、これに限られない。配線導体７に電気的に接続されるのであれば、基板５の上面から下面までの間の途中までに設けられていてもよい。具体的には、基板５の上面から基板５内にかけてビア導体５１が設けられ、ビア導体５１の下端から基板５の側面にかけて内部導電層を設けて、内部導電層から基板５の側面に設けられた側面導電層まで電気的に引き回すようにしてもよい。さらに、ビア導体５１は、電気化学セル用パッケージ２において貫通孔Ｈ１と重なる基板５の上面から基体５内にかけて設けられ、ビア導体５１の上端に配線導体７が設けられ、ビア導体５１の下端から基板５の側面にかけて内部導電層が設けられるとともに、内部導電層から基板５の側面に設けられた側面導電層まで電気的に引き回すように設けられて下面電極１４と電気的に接続されてもよい。これにより、配線導体７の長さや面積を小さくすることができることから、基板５と配線導体７およびセラミックコート層８との熱膨張の差によって生じる応力を小さくでき、配線導体７が基板５、セラミックコート層８またはビア導体５１から剥離したり、電気的に断線したりすることを抑制できる。
ビア導体５１は、導電性の材料からなり、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、ニッケル、銅、銀または金等の金属材料、あるいはそれらの合金、あるいはこれらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料、あるいはそれらの材料の複合層からなる。ビア導体５１は、直径が例えば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下に設定されている。
基板５上には、枠体６が設けられている。枠体６は、平面視してビア導体５１を取り囲むように設けられている。枠体６は、絶縁性の複数の枠板を積層したものである。枠体６は、例えば、アルミナ、ムライトまたは窒化アルミ等のセラミック材料、あるいはガラスセラミック材料等からなる。または、これらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料からなる。また、枠体６の厚みは、例えば、０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定されている。
配線導体７は、基板５の上面に設けられている。配線導体７は、ビア導体５１の上端に接続されている。配線導体７は、ビア導体５１上から基板５の上面にかけて設けられており、基板５の上面の一部を露出している。配線導体７は、ビア導体５１と同様の導電材料からなり、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、ニッケル、銅、銀または金等の金属材料、あるいはそれらの合金、あるいはこれらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料、あるいはそれらの材料の複合層からなる。なお、配線導体７の厚みは、例えば２μｍ以上２０μｍ以下に設定されている。配線導体７の熱膨張係数は、例えば４．５×１０−６／Ｋ以上５３×１０−６／Ｋ以下に設定されている。
セラミックコート層８は、枠体６で囲まれる領域内であって、配線導体７上から基板５の上面の露出箇所にかけて設けられている。セラミックコート層８は、配線導体７の多くを覆うことで、配線導体７が電解質の電解液によって腐食されにくくするものである。セラミックコート層８には、図４に示すように、平面視して配線導体７と重なる箇所に形成された貫通孔Ｈ１と、基板５の露出箇所と重なる箇所に形成されたスリットＨ２とを有している。なお、セラミックコート層８は、電気化学セル用パッケージ２において枠体６と重なる基板５の上面にかけて設けられてもよい。これにより、電気化学セル用パッケージ２に充填される電解質４が基板５と枠体６との接合部に浸入することを抑制できることから、例えば基板５の上面や内部に設けられる金属層や貫通導体が電解質４で腐食されることを抑制できる。
セラミックコート層８となるセラミックペーストは、アルミナ粉末に、酸化マンガン、酸化銅や酸化ケイ素等の焼結助剤を適量加え、これにアクリル樹脂等からなるバインダー等の添加物をトルエン等の有機溶剤とともに添加して、ボールミルで混練することによって得られたペーストを用いる。なお、セラミックコート層８の厚みは、例えば３μｍ以上１５μｍ以下に設定されている。セラミックコート層８の熱膨張係数は、例えば７×１０−６／Ｋ以上８×１０−６／Ｋ以下に設定されている。
セラミックコート層８は、配線導体７上から周辺領域にかけて設けられており、中央領域に形成された貫通孔Ｈ１および周辺領域に形成されたスリットＨ２を有している。貫通孔Ｈ１は、配線導体７と重なる箇所に設けられており、貫通孔Ｈ１は、めっき層９を設けるためのものである。例えば直径が０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下の大きさに設定されている。貫通孔Ｈ１の深さは、例えば３μｍ以上１５μｍ以下に設定されている。また、スリットＨ２は、基板５の上面の露出した箇所に重なって設けられている。スリットＨ２は、セラミックコート層８の焼結時の熱応力、電気化学セル用パッケージ２の環境試験時の熱応力、または電気化学セル１の作動時の熱応力を分散させたり、セラミックコート層８の厚みを計測するのに用いるものである。なお、スリットＨ２は、枠体６で囲まれる領域内に、枠体６の縁に沿って設けられている。スリットＨ２の深さは、例えば３μｍ以上１５μｍ以下に設定されている。
スリットＨ２は、図４，図７に示すように、防食電極層１０が長方形状に形成されており、防食電極層１０の対角線の延長線Ｌ１，Ｌ２を横切るように少なくとも四隅に形成されている。防食電極層１０とセラミックコート層８との熱膨張の違いにより、セラミックコート層８にクラックが発生したり、防食電極層１０がセラミックコート層８から剥離したりするおそれがあるが、防食電極層１０の対角線方向における熱膨張や熱収縮により、防食電極層１０の角部に生じる熱応力を、スリットＨ２によって緩和あるいは分断させることができる。なお、防食電極層１０の対角線の延長線Ｌ１，Ｌ２上が、防食電極層１０において最も熱膨張や熱収縮が大きくなる位置であり、その箇所にスリットＨ２を設けることによって、防食電極層１０やセラミックコート層８に生じる熱応力を効果的に緩和し、分断することができる。図７に示すように、防食電極層１０の四隅の１つのスリットＨ２は、例えば、防食電極層１０の長辺が１．８ｍｍであって、防食電極層１０の短辺が０．５ｍｍであって、防食電極層１０の厚みが０．０１５ｍｍのとき、スリットＨ２の幅が０．０５ｍｍで、スリットＨ２の長さが０．１５ｍｍに形成されている。
貫通孔Ｈ１とスリットＨ２の深さの差は、５μｍ以下に設定されている。スリットＨ２の深さを貫通孔Ｈ１の深さと同じにできれば、スリットＨ２の深さを計測すれば、貫通孔Ｈ１の深さを推定することができる。貫通孔Ｈ１は、配線導体７上に形成しなければならず、しかも、めっき層９の熱応力を小さくするために貫通孔Ｈ１の面積を大きくすることができない。また、平面視した貫通孔Ｈ１の面積を大きくすれば、めっき層９を形成するまでは、貫通孔Ｈ１から露出する配線導体７の上面の一部が外部に晒され、かかる箇所を中心に配線導体７が酸化するおそれが大きくなる。本実施形態に係る電気化学セル用パッケージ２は、平面視した貫通孔Ｈ１の面積の大きさを小さく設定することで、めっき層９に生じる熱応力を小さくできるとともに配線導体７が酸化するのを抑制することができる。しかしながら、貫通孔Ｈ１の面積を小さくすればするほど、貫通孔Ｈ１を探して、貫通孔Ｈ１の深さを計測することが困難になる。そこで、スリットＨ２を、貫通孔Ｈ１とは別に設けることで、スリットＨ２の深さを測定して、貫通孔Ｈ１の深さを推定することができる。
スリットＨ２は、図４に示すように、防食電極層１０を間に挟んで防食電極層１０の両側にそれぞれに設けられていてもよい。また、スリットＨ２は、スリットＨ２と交わる方向にレーザー光を走らせれば、スリットＨ２にレーザー光が必ず当たり、それに基づいてスリットＨ２の深さを測定することができる。その結果、貫通孔Ｈ１の深さを推定することができる。
また、スリットＨ２は、図４に示すように、平面視して防食電極層１０の長手方向に直交する方向に沿って繋がっていてもよい。スリットＨ２が、防食電極層１０の長手方向に直交する方向に沿って繋がっていることで、防食電極層１０の熱膨張または熱収縮が大きくなる防食電極層１０の長手方向において、防食電極層１０と枠体６の間に位置するセラミックコート層８に生じる熱応力を低減できるという作用効果を奏する。
また、スリットＨ２は、周辺領域の四隅に形成されている部分がそれぞれ防食電極層１０の角に沿って曲がっていてもよい。また、スリットＨ２は、直線状であってもよい。スリットＨ２が防食電極層１０の角に沿って曲がっていることで、防食電極層１０の角部と枠体６との間に位置するセラミックコート層８に生じる熱応力が曲がったスリットＨ２の形状に沿って一部に集中することなく分散するという作用効果を奏する。なお、スリットＨ２は、図４に示すように、防食電極層１０の角に沿って、枠体６の方向に膨らむ曲線状に曲がって設けられてもよい。これにより、スリットＨ２によって防食電極層１０の角部と枠体６との間に位置するセラミックコート層８に生じる熱応力を分散できるという作用効果を奏する。
また、セラミックコート層８に防食電極層１０の長手方向と直交する方向に沿って繋がるようにスリットＨ２を設けることで、防食電極層１０とセラミックコート層８との熱膨張の差や、電気化学セル用パッケージ２の製造時、環境試験時、または電気化学セル１の作動時に生じる防食電極層１０の熱膨張および熱収縮に基づき、セラミックコート層８が引き延ばされたり、縮められたりしようとする応力をスリットＨ２を境界にして分散させることができる。その結果、防食電極層１０の長手方向における、防食電極層１０と枠体６との間に設けられるセラミックコート層８に応力が集中して、セラミックコート層８が割れたり、防食電極層１０がセラミックコート層８から剥離したりすることを抑制することができる。セラミックコート層８が割れたり、防食電極層１０がセラミックコート層８から剥離したりすると、電解質が配線導体７にまで浸み込んだりするが、セラミックコート層８を割れにくくし、防食電極層１０をセラミックコート層８から剥離しにくくすることで、配線導体７の劣化を抑制し、製品寿命の向上に寄与することが可能な電気化学セル用パッケージ２および電気化学セル１を提供することができる。
めっき層９は、貫通孔Ｈ１内に設けられる。めっき層９は、例えば２層構造であって、下層が配線導体７との接続性および腐食性に優れた材料からなり、上層が下層との接続性に優れた低抵抗な材料からなる。
防食電極層１０は、セラミックコート層８上にかけて設けられている。防食電極層１０は、めっき層９と同時に形成されるものであって、同じ材料からなる。また、防食電極層１０は、防食電極層１０の長手方向における、防食電極層１０とセラミックコート層８との間に生じる熱応力を抑制することを目的として、スリットＨ２と重なる箇所には設けられていない。防食電極層１０は、電池としての一方の電極として機能し、他方の電極との間で充電時と放電時とでは逆の電位差が生じるものである。なお、防食電極層１０は、例えば、耐蝕性に優れ、かつ電気抵抗が小さい金、銀、チタンまたはアルミニウム等の金属材料、あるいはそれらの材料の複合層からなる。なお、貫通孔Ｈ１内に形成された防食電極層１０の一部をめっき層９としている。
枠体６上には、金属層およびろう材等の接合材を介してシールリング１１がろう付けされる。なお、ろう材は、例えば、銀、銅、金、アルミニウムまたはマグネシウム等からなり、ニッケル、カドミウムまたは燐等の添加物を含有させてもよい。シールリング１１は、平面視したとき、基板５の上に設けた枠体６と重なる枠状部材である。シールリング１１は、例えば、銅、鉄、タングステン、モリブデン、ニッケルまたはコバルト等の熱伝導性の優れた緩衝材料からなる。なお、シールリング１１は、枠体６に対して固形の接合材を用いて接続される。枠体６の上面に設けられた金属層上に接合材を配置し、この接合材上にシールリング１１を重ねて、シールリング１１に熱を加えることで、接合材が溶けてシールリング１１と金属層とが接続される。さらに、溶融した接合材が冷やされて固化することで、シールリング１１が金属層および接合材を介して枠体６に固定され、電気的に導通される。
また、シールリング１１上には、蓋体１２が設けられる。蓋体１２は、基板５の上面であって枠体６で囲まれる領域に正極３ａ、セパレータ１３、負極３ｂが積層され、電解質４が充填された状態で、シールリング１１上に設けられる。蓋体１２は、基板５と枠体６とで囲まれる空間を封止する機能を備えている。蓋体１２は、例えばろう材を介して枠体６上にろう付けされる。あるいは、蓋体１２は、抵抗シーム溶接、レーザーシーム溶接や電子ビーム溶接などによってシールリング１１に溶接される。なお、蓋体１２は、例えば、銅、鉄、タングステン、モリブデン、ニッケルまたはコバルト等の金属材料、あるいはこれらの金属材料を含有する合金からなる。
基板５上であって枠体６で囲まれる領域には、配線導体７側から順に、正極３ａ、セパレータ１３、負極３ｂが積層されて、電解質４が充填されている。基板５上であって枠体６で囲まれる領域に、正極３ａ、セパレータ１３、負極３ｂおよび電解質４を順番に収容し、シールリング１１を介して蓋体１２を接続することで、電気化学セル用パッケージ２内に正極３ａ、セパレータ１３、負極３ｂおよび電解質４を封止することができる。なお、正極３ａまたは負極３ｂが活物質３として用いられる。
正極３ａは、防食電極層１０と電気的に接続されている。そして、防食電極層１０は、めっき層９、配線導体７およびビア導体５１を介して基板２の下面に形成された正極となる下面電極１４ａと電気的に接続される。また、負極３ｂは、蓋体１２または枠体６の上面に形成した金属層と電気的に接続される。そして、蓋体１２や金属層は、枠体６の側面および基板２の側面を通って、基板２の下面にまで引き延ばされる。そして、基板２の下面に形成された負極となる下面電極１４ｂと電気的に接続される。
電気化学セル１を発電素子である非水電解質電池とする場合は、正極３ａには、例えば、二硫化チタン等の金属カルコゲン化合物、酸化マンガンまたは酸化モリブデン等の金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロールまたはポリパラフェニレン等の導電性高分子、あるいはリチウムイオンおよびアニオンを吸蔵放出可能な各種の物質を用いることができる。また、負極３ｂには、例えば、酸化珪素、三酸化タングステンまたは酸化錫等の各種物質を用いることができる。
電気化学セル１を電気二重層キャパシタとする場合は、正極３ａおよび負極３ｂの活物質には、活性炭または活性炭繊維を用いることができる。また、セパレータ１３は、非水電解質への溶解または化学反応が少なく、耐熱性のある不織布を用いることができる。
セパレータ１３は、大きなイオン透過度を有し、機械的強度を有する絶縁膜である。セパレータ１３は、例えば、ポリオレフィン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン等の樹脂、あるいはガラス繊維、あるいはセラミック多孔質体を用いることができる。
非水溶媒の電解質４は、例えば、プロピレンカーボネイト、ブチレンカーボネイト、スルホラン、エチレンカーボネイト、アセトニトリル、ジメトキシエタン、メチルフォルメイト等の単独あるいは適宣混合した有機溶媒に、六フッ化リン酸リチウム、ホウフッ化リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、リチウムパーフルオロエチルスルホニルイミド等を溶解したものを用いることができる。
本実施形態に係る電気化学セル１は、セラミックコート層８に、平面視して配線導体７と重なる箇所に形成された貫通孔Ｈ１および露出箇所と重なる箇所に形成されたスリットＨ２を設けることで、貫通孔Ｈ１の深さをスリットＨ２の深さに基づき推定することができ、めっき層９の厚さを任意に制御することができるとともに、セラミックコート層８上およびめっき層９上に連続した防食電極層１０を形成することができる。その結果、めっき層９とセラミックコート層８との境界から配線導体７に内部の溶液等が染み出にくくすることができる。また、活物質３および電解質４に配線導体７の材料が溶け出すのを抑制することができ、活物質３および電解質４の劣化を抑え、製品寿命の向上に寄与することができる。
なお、本発明は上述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において種々の変更、改良等が可能である。
＜電気化学セルの製造方法＞
ここで、図１に示す電気化学セル１の製造方法について説明する。まず、基板５および枠体６を準備する。基板５および枠体６は、複数のグリーンシートを積層して焼結させたものである。基板５および枠体６を構成するグリーンシートは、例えば酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウムおよび酸化カルシウム等の原料粉末に、有機バインダー、可塑剤および溶剤等を添加混合して得た混合物を成型することで得られる。
次に、金属ペーストを準備する。金属ペーストは、タングステンまたはモリブデン等の高融点金属粉末を準備し、この粉末に有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して得られる。
そして、基板５や枠体６となる複数のグリーンシートに対して、例えばスクリーン印刷法を用いて金属ペーストを塗って、ビア導体５１や配線導体７、枠体６の上面に設けられる金属層を形成する。さらに、基板５上および配線導体７上に、貫通孔Ｈ１およびスリットＨ２が設けられるようにセラミックコート層８をスクリーン印刷法で形成しておく。
次に、準備した焼結前の基板５や枠体６となるグリーンシートを積層した状態で、約１６００℃の温度で焼成した後、所定形状に加工されたシールリング１１をろう材を介して枠体６の上面に設けられた金属層に接合する。そして、貫通孔Ｈ１にめっき層９を形成し、セラミックコート層８上に防食電極層１０を設け、所要のめっき、ろう付け等を行うことによって電気化学セル用パッケージ２を作製することができる。そして、枠体６内に、正極３ａ、セパレータ１３および負極３ｂを順番に設け、電解質４を充填する。
次に、蓋体１２を準備して、枠体６の開口を塞ぐようにシールリング１１を介して蓋体１２を固定することで、電気化学セル１を作製することができる。

Claims (5)

  1. 上面および下面を有し、前記上面から前記下面に向かって設けられたビア導体を有する長方形状の基板と、
    前記上面に設けられた、平面視して前記ビア導体を取り囲む長方形状の枠体と、
    前記上面のうち前記枠体で囲まれる、中央領域および周辺領域において、前記周辺領域を除いて前記ビア導体上から前記中央領域にかけて設けられた配線導体と、
    前記配線導体上から前記周辺領域にかけて設けられた、前記中央領域に形成された貫通孔および前記周辺領域に形成されたスリットを有する、セラミックコート層と、
    前記中央領域において、前記セラミックコート層上から前記貫通孔内にかけて設けられた、前記配線導体に電気的に接続された長方形状の防食電極層とを備え、
    前記スリットは、前記周辺領域のうち前記防食電極層の対角線の延長線を横切るように四隅に形成されていることを特徴とする電気化学セル用パッケージ。
  2. 請求項１に記載の電気化学セル用パッケージであって、
    前記スリットは、前記防食電極層の長手方向に直交する方向に沿って繋がるように形成されていることを特徴とする電気化学セル用パッケージ。
  3. 請求項２に記載の電気化学セル用パッケージであって、
    前記スリットは、四隅に形成されている部分がそれぞれ前記防食電極層の角に沿って曲がっていることを特徴とする電気化学セル用パッケージ。
  4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電気化学セル用パッケージであって、
    前記防食電極層は、アルミ蒸着めっきからなることを特徴とする電気化学セル用パッケージ。
  5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電気化学セル用パッケージと、
    前記電気化学セル用パッケージに収容された、正極または負極として用いる活物質および非水溶媒を用いた電解質とを備えた電気化学セル。
JP2015562889A 2014-02-17 2015-02-17 電気化学セル用パッケージおよび電気化学セル Expired - Fee Related JP6162828B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014027332 2014-02-17
JP2014027332 2014-02-17
PCT/JP2015/054238 WO2015122529A1 (ja) 2014-02-17 2015-02-17 電気化学セル用パッケージおよび電気化学セル

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2015122529A1 JPWO2015122529A1 (ja) 2017-03-30
JP6162828B2 true JP6162828B2 (ja) 2017-07-12

Family

ID=53800266

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015562889A Expired - Fee Related JP6162828B2 (ja) 2014-02-17 2015-02-17 電気化学セル用パッケージおよび電気化学セル

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20170179446A1 (ja)
JP (1) JP6162828B2 (ja)
WO (1) WO2015122529A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5997393B2 (ja) * 2013-09-27 2016-09-28 京セラ株式会社 蓋体、パッケージおよび電子装置
JP6936670B2 (ja) * 2017-09-14 2021-09-22 三洋化成工業株式会社 リチウムイオン電池用セパレータ
CN109841906B (zh) * 2019-03-11 2025-05-27 深圳腾跃信息科技服务有限公司 一种锂电池的封装装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4903421B2 (ja) * 2005-02-23 2012-03-28 京セラ株式会社 セラミック容器およびこれを用いた電池または電気二重層キャパシタ
JP2008288536A (ja) * 2007-05-21 2008-11-27 Panasonic Electric Works Co Ltd 表面実装型セラミック基板
JP5108740B2 (ja) * 2008-12-10 2012-12-26 太陽誘電株式会社 電気化学デバイス
JP2012151243A (ja) * 2011-01-18 2012-08-09 Murata Mfg Co Ltd 多層セラミック基板
JP5202753B1 (ja) * 2012-10-16 2013-06-05 太陽誘電株式会社 電気化学キャパシタ
JP6105325B2 (ja) * 2013-02-27 2017-03-29 京セラ株式会社 電極用基板、電池用ケースおよび電池

Also Published As

Publication number Publication date
US20170179446A1 (en) 2017-06-22
JPWO2015122529A1 (ja) 2017-03-30
WO2015122529A1 (ja) 2015-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6445566B2 (en) Power source element
US10074830B2 (en) Battery housing structure
JP4527366B2 (ja) 電気化学セルの製造方法
JP2016092344A (ja) 電気化学セル
JP6162828B2 (ja) 電気化学セル用パッケージおよび電気化学セル
JP2006049289A (ja) 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
JP4817778B2 (ja) 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
US11942605B2 (en) Solid-state battery
JP5588539B2 (ja) 電気化学セル
JP4845388B2 (ja) 電気化学セル
JP2005183373A (ja) 電池用ケース、その製造方法および電池ならびに電気二重層キャパシタ用ケース、その製造方法および電気二重層キャパシタ
JP7639898B2 (ja) 固体電池パッケージ
JP6489544B2 (ja) 電気化学セル
JP2006156124A (ja) セラミック容器ならびに電池または電気二重層キャパシタ
JP4606066B2 (ja) 電池用ケースおよび電池
JP6202526B2 (ja) 電気化学セル
JP2012185982A (ja) 電気化学セル用パッケージおよび電気化学セル
JP4671652B2 (ja) 電池用ケースおよび電池
JP6362063B2 (ja) 電気化学セル
JP2005209640A (ja) 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
JP4762074B2 (ja) 容器およびこれを用いた電池または電気二重層キャパシタならびに電子装置
JP6579687B2 (ja) 電気化学セルおよび電気化学セルモジュール
JP2014220070A (ja) 電気化学セル
JP5813821B2 (ja) 電気化学セル
JP6105325B2 (ja) 電極用基板、電池用ケースおよび電池

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170516

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170615

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6162828

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees