專利名稱：電化學裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種密封在容器內的有一對電極層的電化學元件的電化學裝置。
背景技術：
硬幣型電池等是在薄型圓筒狀的容器內封入具有一對電極層的電化學元件，也就是公知的被稱為硬幣型或紐扣型電化學裝置。這種硬幣型電化學裝置的容器具有例如收容電化學元件的下蓋，和用于密封該下蓋的上蓋。然后，在下蓋與上蓋之間設置墊片，并彎曲上蓋的端部，通過斂縫從外側夾住下蓋的端部，密封電化學元件。
另外，現在一般使用的硬幣型電化學裝置的容器的上蓋和下蓋的材料的厚度是200～300μm。
發明內容
近年來，伴隨著電化學裝置的小型輕量化的潮流，人們希望使這種硬幣型電化學裝置整體的厚度薄型化，例如不足1mm等。為此，有必要使容器的上蓋和下蓋的材料的厚度非常地薄。但是，如果將上蓋和下蓋的材料的厚度變薄，上蓋和下蓋的強度就會變弱，斂縫的部分有容易剝離的傾向。
本發明就是鑒于上述課題而完成的，目的是提供一種即使容器的材料變薄斂縫部分也不容易剝離的電化學裝置。
本發明的電化學裝置，其特征在于，具有有一對電極層的電化學元件，包圍電化學元件的一對金屬制的容器部件，介于一對容器部件之間的使容器部件之間電絕緣的電絕緣性墊片；通過將一個容器部件的端部，在該容器部件的端部與另一個容器部件的端部間夾著墊片的狀態下，相對另一個容器部件的端部斂縫，以密封電化學元件，一對電極層的一個與一個容器部件電連接，一對電極層的另一個與另一個容器部件電連接，一個容器部件的端部與另一個容器部件的端部通過墊片粘接。
根據本發明的電化學裝置，墊片粘接一個容器部件的端部與另一個容器部件的端部，所以一個容器部件的斂縫部分的端部不容易剝離。所以，即使使容器部件的厚度變薄，也容易維持化學裝置的密封性能。
這里，優選墊片含酸改性聚丙烯及酸改性聚乙烯的至少一種。
據此，通過對斂縫后的墊片加熱，可以使一個容器部件的端部與另一個容器部件的端部相互容易粘接。
另外，優選通過將一個容器部件的端部相對另一個容器部件的端部斂縫后加熱，使一個容器部件與另一個容器部件粘接。如此，可以容易地進行粘接操作。
另外，本發明的另一電化學裝置，其特征在于，具有有一對電極層的電化學元件，包圍電化學元件的一對金屬制的容器部件，介于一對容器部件之間的使容器部件之間電絕緣的電絕緣性墊片；通過將一個容器部件的端部，在該容器部件的端部與另一個容器部件的端部間夾著墊片的狀態下，相對另一個容器部件的端部斂縫，以密封電化學元件，一對電極層的一個與一個容器部件電連接，一對電極層的另一個與另一個容器部件電連接，為了覆蓋一個容器部件與另一個容器部件的接縫，具有粘接一個容器部件至另一個容器部件的電絕緣性的樹脂部。
根據本發明的另一電化學裝置，一個容器部件的斂縫部分的端部被樹脂部保護，不容易剝離。所以，即使將容器部件和蓋部件的厚度變薄，也容易維持化學裝置的密封性能。
這里，優選一個容器部件的端部與另一個容器部件的端部通過墊片粘接。
此時，由于各容器部件的端部之間還通過墊片粘接，所以一個容器部件的端部更不容易剝離。
圖1是表示第1實施方式的雙電層電容器的截面圖。
圖2A是表示圖1的雙電層電容器的制造方法的說明圖。
圖2B是表示圖1的制造方法的圖2A的繼續說明圖。
圖3是表示第2實施方式的雙電層電容器的截面圖。
圖4是表示圖3的雙電層電容器的實際安裝例的截面圖。
圖5是表示實施例及比較例的雙電層電容器的內部電阻、放電容量、載荷試驗結果的表。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發明的電化學裝置的具體實施方式
進行詳細說明。另外，關于
，對相同或相應的部分用同一符號表示，省略重復說明。
(第1實施方式)圖1為本發明實施方式的電化學裝置硬幣型雙電層電容器100。
該雙電層電容器100主要包括雙電層電容器元件(電化學元件)30，從上下夾持雙電層電容器元件30的密封容器的上蓋(容器部件的一個)10及下蓋(容器部件的另一個)20，使上蓋10和下蓋20電絕緣的墊片40。
雙電層電容器元件30主要包括平板狀的隔離物34，夾持該隔離部件34且相對的陽極(電極層)32以及陰極(電極層)36。
陽極32及陰極36分別由在具有各電子傳導性的多孔體內含電解質溶液構成。作為這樣的多孔體，例如可以使用以對原料碳(例如，以石油系重質油的流動接觸分解裝置的底油或者減壓蒸餾裝置的殘油為原料油，通過延遲焦化裝置(delayed coker)制造的石油焦碳等)進行活化處理得到的碳材料為構成材料的主要成分的材料。
該陽極32通過集電體層37與上蓋10電連接。另外，陰極36通過集電體層38與下蓋20電連接。另外，集電體層37、38只要是能夠充分地使電荷向陽極32、陰極36的移動進行的良導體即可，并沒有特別的限定，例如，可以利用鋁等的金屬箔等。
隔離物34為具有離子透過性且具有絕緣性的多孔體，例如，可以利用由聚乙烯、聚丙烯或聚烯烴構成的薄膜的電化學元件和上述樹脂的混合物的延伸膜，或者，由選自纖維素、聚酯及聚丙烯中的至少1種的構成材料構成的纖維無紡布等。在隔離物34的內部含有電解質溶液。
陽極32、陰極36、隔離物34所含的電解質溶液沒有特別的限定，可以使用公知的雙電層電容器等電化學裝置使用的電解質溶液(電解質水溶液、使用有機溶劑的電解質溶液)。例如，作為代表性的例子，可以使用在碳酸亞丙基酯、碳酸二亞乙基酯、乙腈等有機溶劑中溶解了像四乙基銨四氟化硼那樣的季銨鹽的溶液。
上蓋10及下蓋20將雙電層電容器元件30從上下方向夾住，包圍雙電層電容器元件30。
下蓋20由鋁等的金屬箔形成。該下蓋20有下端封閉上端開放的圓筒狀的圓筒部20a，和從該圓筒部20a的上端部向外側突出地形成的圓環狀的凸部20b(端部)。下蓋20的圓筒部20a的底部與集電體層38連接。
上蓋10由鋁等的金屬箔形成，有覆蓋下蓋20的開口部的同時與集電體層37連接的板狀的中央部10a，和沿著該中央部10a的周圍邊緣設置并從上下方向將下蓋的凸部20b夾住斂縫的斂縫部(端部)10b。
具體的是，上蓋10的斂縫部10b與下蓋20的凸部20b之間有絕緣性的墊片40，上蓋10的斂縫部10b沿著下蓋20的凸部20b的圖示上面向外側延伸，在凸部20b的外側端向下方彎曲，并沿著凸部20b的下面向內側延伸。即，該斂縫部10b與凸部20b之間有絕緣性墊片40，并且，該斂縫部10b相對凸部20b被斂縫著，從而從上下夾住凸部20b。如此，雙電層電容器元件30被密封在由上蓋10和下蓋20形成的外殼的內部。
另外，上蓋10的中央部10a通過集電體層37與雙電層電容器元件30的陽極32電連接，所以上蓋10起著雙電層電容器100的負極的功能。另外，下蓋20的圓筒部20a的底部通過集電體層38與雙電層電容器元件30的負極36電連接，所以下蓋20起著雙電層電容器100的正極的功能。墊片40使上蓋10與下蓋20之間電絕緣。
另外，特別地，在本實施方式中，上蓋10的斂縫部10b與下蓋20的凸部20b通過墊片40粘接。
作為這種墊片40，可以利用與金屬粘接的樹脂。例如，優選酸改性聚丙稀，酸改性聚乙烯等樹脂。使用像這樣的通過加熱與金屬粘接的樹脂作為墊片40，在夾著墊片40將上蓋10的斂縫部10b相對下蓋20的凸部20b斂縫后，通過從外部加熱該墊片40，可以容易地通過墊片40使上蓋10及下蓋20粘接。另外，作為墊片40，也可以利用環氧樹脂等粘接劑，也可以同時進行斂縫和粘接。
根據本實施方式的雙電層電容器，由于墊片40粘接上蓋10的斂縫部10b和下蓋20的凸部20b，所以上蓋10的斂縫部10b不容易被剝離。所以，即使上蓋10和下蓋20的厚度比現有的薄很多，也容易維持雙電層電容器的密封性能。從而也可以減少漏液等事故。
下面，對作為該種電化學裝置的雙電層電容器元件30的一例制造方法進行說明。首先，準備整形金屬箔帶凸部20b的圓筒狀的下蓋20，和平板狀的上蓋10d。然后，將設有集電體層37、38的雙電層電容器元件30收容在下蓋20內，在下蓋20的凸部20b上設置含有通過加熱呈現與金屬的粘接性的材料的電絕緣性墊片40，用上蓋10覆蓋下蓋20的開口(參照圖2(a))。
然后，將上蓋10d的端部10e向下方彎曲，從上下夾住凸部20b，使端部10e相對凸部20b斂縫形成斂縫部10b，密封雙電層電容器元件30(參照圖2(b))。
接著，從外部加熱斂縫部10b，使墊片40熔融，通過墊片40將上蓋10及下蓋20粘接。如此，完成如圖1所示的雙電層電容器100。
另外，在上述實施方式中，雖然使用通過加熱表現與金屬的粘接性的墊片40，在斂縫后通過實施熱處理進行粘接，但是，例如也可以在凸部20b的上下面涂覆呈現粘接性的電絕緣樹脂作為墊片后，再將上蓋放置并斂縫。
(第2實施方式)下面，參照圖3對第2實施方式的作為電化學裝置的硬幣型雙電層電容器200進行說明。本實施方式的雙電層電容器200與第1實施方式的不同點在于，為了覆蓋上蓋10與下蓋20的接縫99，還具有用于粘接上蓋10的端部10b至下蓋20的電絕緣性樹脂部90。
該樹脂部90可以通過例如涂覆環氧樹脂等的粘接劑而容易地制得。
據此，上蓋10的斂縫部10b的端部與第1實施方式相比更不容易剝離。
另外，在形成這樣的樹脂部90時，如圖4所示，具有有利于將雙電層電容器200使用回流用焊部215、216安裝在基板210上的效果。
首先，在雙電層電容器200的下蓋20的下面和基板210的型板206之間設置回流用焊部216，上蓋10的斂縫部10b的下面側與基板210的型板205之間設置回流用焊部215。接著，將雙電層電容器200與基板210放入回流爐內加熱，使回流用焊部215、216回流，在用焊錫將下蓋20與型板206連接的同時，用焊錫連接上蓋10與型板205。
此時，在雙電層電容器200中形成有覆蓋上蓋10與下蓋20的接縫99的電絕緣性樹脂部90，所以在使回流用焊部215、216回流時，相互不容易發生短路。
在本實施方式中，斂縫部10b的剝離得到更有效的抑制，上蓋10的斂縫部10b與下蓋20的凸部20b通過墊片40粘接。但是，在具有樹脂部90時，即使上蓋10與下蓋20不通過墊片40粘接，與現有技術相比，也具有抑制斂縫部10b的剝離的效果。
另外，本發明的電化學裝置并不限定于上述實施方式，可以采取各種變形方式。例如，在本實施方式中，作為雙電層電容器元件，除了3層結構外，還可以是表現電容器功能的交替層積多個電極與隔離物的5層以上的結構。另外，作為隔離物也可以使用例如固體電介質膜(由固體高分子電介質構成的膜或含離子傳導性無機材料的膜)。
另外，密封在容器內的電化學元件不限于雙電層電容器元件30，也可以是準電容器(Pseudocapacitor)、氧化還原電容器等。另外，作為電化學元件，也可以使用一次電池元件、鋰離子二次電池元件等二次電池元件，在這種情況下，得到作為電化學裝置的一次電池、二次電池等。
接著，對本實施方式的雙電層電容器的實施例進行說明。
(實施例1-1～1-5)首先，將厚度80μm的鋁箔沖壓成圓形，作為上蓋。然后，將同樣的鋁箔沖壓成圓形，再進行拉深加工，形成圓筒部和凸部，形成下蓋。然后，準備厚度350μm的雙電層電容器元件。
該雙電層電容器元件按正極、隔離物、負極的順序層積，正極及負極是多孔質活性炭，隔離物是多孔質樹脂，它們含1.8mol/L的三乙基甲基銨四氟化硼鹽的碳酸亞丙基酯溶液的電解質溶液。
接著，將該雙電層電容器元件收容到下蓋內后，將酸改性聚乙烯制的圓環狀的墊片夾在之間，疊合上蓋，將上蓋的端部彎曲相對下蓋斂縫，密封雙電層電容器元件。
接著，加熱墊片，使上蓋與下蓋通過墊片粘接。按照這樣的順序作成5個雙電層電容器元件，將其作為實施例1-1～1-5。
(實施例2-1～2-5)在與實施例1-1相同地制作完成的雙電層電容器元件上，再設置覆蓋上蓋與下蓋的接縫的樹脂制的粘接劑，將其作為實施例2-1～2-5的雙電層電容器。
(實施例3-1～3-5)除了不加熱墊片以外，其他都與實施例1-1相同地制造雙電層電容器，再對該雙電層電容器粘接用于覆蓋上蓋與下蓋的接縫的樹脂，將其作為實施例3-1～3-5的雙電層電容器。
(比較例4-1～4-5)除了不加熱墊片以外，其他都與實施例1-1相同地制造雙電層電容器，將其作為實施例4-1～4-5的雙電層電容器。
對如此得到的雙電層電容器的初期內部電阻及放電容量進行測定后，在室溫60℃、濕度90％的環境中放置100小時，然后測定了內部電阻及放電容量。進一步，在上蓋的斂縫部的一部分施加50g的載荷，調查斂縫部是否剝離。進一步，在不能測定放電容量的情況下，對于雙電層電容器元件確認是否為電解液干燥的干涸狀態。
將各實施例、比較例的雙電層電容器的初期內部電阻及放電容量、環境試驗后的內部電阻及放電容量、載荷試驗結果、以及是否干涸的結果全都表示在圖5的表中。
在比較例1-1，1-3，1-4中，通過載荷試驗斂縫部發生剝離。另外，比較例1-4中顯示，環境試驗后的內部電阻顯著增加，另外，環境試驗后的放電容量顯著減少，密封性不好。在比較例1-2，比較例1-5中，不能測定環境試驗后的放電容量，電解液的溶劑幾乎都蒸發掉了(干涸)。
另一方面，實施例1-1～1-5，實施例2-1～2-5，實施例3-1～3-5的任一雙電層電容器，其環境試驗后的內部電阻和放電容量都在合適的范圍內，并且在載荷試驗中斂縫部沒有剝離。
所以，可以確認本發明提供了一種即使容器和蓋的材料變薄斂縫部也不容易剝離的電化學裝置。
產業上利用的可能性根據本發明的電化學裝置，墊片粘接一個容器部件的端部和另外的容器部件的端部，或者，為了覆蓋一個容器部件與另外的容器部件的接縫，從一個容器部件至另外的容器部件用電絕緣性樹脂粘接。為此，一個容器部件的斂縫部分的端部不容易剝離。所以，即使是容器部件和蓋部件的厚度變薄的情況下，也容易維持電化學裝置的密封性能。
權利要求
1.一種電化學裝置，其特征在于，包括有一對電極層的電化學元件，包圍所述電化學元件的一對金屬制的容器部件，介于所述一對容器部件之間使所述容器部件之間電絕緣的電絕緣性墊片；通過將一個所述容器部件的端部，在該所述容器部件的端部與另外的所述容器部件的端部之間夾著所述墊片的狀態下，相對另外的所述容器部件的端部斂縫，以密封所述電化學元件，所述一對電極層的一個與一個所述容器部件電連接，所述一對電極層的另外一個與另外的所述容器部件電連接，所述容器部件的一個的端部與另外的所述容器部件的端部通過所述墊片粘接。
2.如權利要求1所述的電化學裝置，其特征在于，所述墊片含酸改性聚丙烯及酸改性聚乙烯中的至少一種。
3.如權利要求1或2所述的電化學裝置，其特征在于，在將一個所述容器部件的端部對另外的所述容器部件的端部斂縫后，通過加熱墊片，使一個所述容器部件與另外的所述容器部件粘接。
4.一種電化學裝置，其特征在于，包括有一對電極層的電化學元件，包圍所述電化學元件的一對金屬制的容器部件，介于所述一對容器部件之間的使所述容器部件之間電絕緣的電絕緣性墊片；通過將一個所述容器部件的端部，在該所述容器部件的端部與另外的所述容器部件的端部之間夾著所述墊片的狀態下，相對另外的所述容器部件的端部斂縫，以密封所述電化學元件，所述一對電極層的一個與一個所述容器部件電連接，所述一對電極層的另一個與另一個所述容器部件電連接，具備粘接所述容器部件的一個至所述容器部件的另一個的電絕緣性樹脂，其覆蓋所述容器部件的一個與所述容器部件的另一個的接縫。
5.如權利要求4所述的電化學裝置，其特征在于，所述容器部件的一個的端部與所述容器部件的另一個的端部通過所述墊片粘接。
全文摘要
本發明為包括有一對電極層(32)、(36)的電化學元件(30)，包圍電化學元件(30)的一對金屬制的容器部件(10)、(20)，介于一對容器部件(10)、(20)之間使容器部件(10)、(20)之間電絕緣的電絕緣性墊片(40)，通過將一個容器部件(10)的斂縫部(10b)，在與另一個的容器部件(20)的凸部(20b)之間存在墊片(40)的狀態下，相對另一個的容器部件(20)的凸部(20b)斂縫密封電化學元件(30)的雙電層電容器(100)，一個的容器部件(10)的斂縫部(10b)與另一個的容器部件(20)的凸部(20b)通過墊片(40)粘接。
文檔編號H01M2/08GK1806305SQ20048001659
公開日2006年7月19日 申請日期2004年6月11日 優先權日2003年6月13日
發明者高橋哲哉, 宮木陽輔, 小須田敦子, 大塚正幸, 宮原邦男 申請人:Tdk株式會社