電気化学デバイス
【課題】蓄電素子の配置位置が所期位置（設計で定めた位置）と異なることを原因として生じる抵抗値増加等の不具合を回避して充放電特性の悪化を防ぐことができる電気化学デバイスを提供する。
【解決手段】電気化学デバイス１０は、集電膜１９の上面に蓄電素子１３の第１電極シート１３ａの下面に向かって隆起する凸部１９ａが計３個形成されていて、該各凸部１９ａの先端部分が蓄電素子１３の第１電極シート１３ａの下面に食い込んでおり、該食い込みによって閉塞凹部１１ａ内における蓄電素子１３の配置位置が定められている。
【解決手段】電気化学デバイス１０は、集電膜１９の上面に蓄電素子１３の第１電極シート１３ａの下面に向かって隆起する凸部１９ａが計３個形成されていて、該各凸部１９ａの先端部分が蓄電素子１３の第１電極シート１３ａの下面に食い込んでおり、該食い込みによって閉塞凹部１１ａ内における蓄電素子１３の配置位置が定められている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充放電可能な蓄電素子を封入した電気化学デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やノートパソコンやビデオカメラやデジタルカメラ等の電子機器には、メモリバックアップ等の用途に適した電源として、表面実装可能な電気化学デバイス、例えば、電気二重層キャパシタやリチウムイオン電池等が用いられている。
【０００３】
この電気化学デバイスは、一般に、上面開口の凹部を有する絶縁性ケースと、該ケースの凹部を水密及び気密に閉塞した導電性リッドと、該閉塞凹部内に封入された充放電可能な蓄電素子及び電解液と、ケースの実装面に設けられた正極端子及び負極端子と、該正極端子と蓄電素子の正極側とを電気的に接続するための正極配線と、該負極端子と蓄電素子の負極側とを電気的に接続するための負極配線とを備えている（特許文献１及び２を参照）。
【０００４】
また、蓄電素子の一方極側が凹部の底面に向き合い、且つ、他方極側がリッドの内面に向き合う場合には、通常、凹部の底面には集電膜が設けられていて、該集電膜の上面に導電性接着層を介して蓄電素子の一方極側の面が電気的に接続され、且つ、リッドの下面に別の導電性接着層を介して蓄電素子の他方極側の面が電気的に接続されている（特許文献２を参照）。
【０００５】
因みに、集電膜の上面に導電性接着層を介して蓄電素子の一方極側の面を電気的に接続するとき、並びに、リッドの下面に別の導電性接着層を介して蓄電素子の他方極側の面が電気的に接続するとき、即ち、蓄電素子を配置する工程では、集電膜の上面に塗布された未硬化の導電性接着剤に一方極側の面を押し当てて該導電性接着剤を硬化させ、これに前後して、リッドの下面に塗布された未硬化の導電性接着剤に他方極側の面を押し当てて該導電性接着剤を硬化させる手法が採用されている。
【０００６】
しかしながら、未硬化の導電性接着剤は流動性を有するため、該導電性接着剤に一方極側の面や他方極側の面を押し当てる過程で、該一方極側が集電膜の上面と略平行な方向にずれたり、該他方極側がリッドの下面と略平行な方向にずれたりすることがある。加えて、面相互が導電性接着層を介して結合されていることから、実装前後の電気化学デバイスに衝撃が加わって該衝撃に基づくずれ応力が導電性接着層の界面に作用すると、閉塞凹部内に配置されている蓄電素子にずれを生じる恐れもある。
【０００７】
このような位置ずれを生じると閉塞凹部内における蓄電素子の配置位置が所期位置（設計で定めた位置）と異なってしまうため、該異なりを原因として抵抗値増加等の不具合を生じて充放電特性の悪化を将来する恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２７８０６８号公報
【特許文献２】特開２００６−２２２２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、蓄電素子の配置位置が所期位置（設計で定めた位置）と異なることを原因として生じる抵抗値増加等の不具合を回避して充放電特性の悪化を防ぐことができる電気化学デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため、本発明は、上面開口の凹部を有する絶縁性ケースと、該ケースの凹部を水密及び気密に閉塞した導電性リッドと、該閉塞凹部の底面に設けられた集電膜と、前記閉塞凹部内に封入された充放電可能な蓄電素子及び電解液とを備え、前記集電膜の上面に導電性接着層を介して前記蓄電素子の一方極側の面が電気的に接続され、且つ、前記リッドの下面に別の導電性接着層を介して前記蓄電素子の他方極側の面が電気的に接続された電気化学デバイスにおいて、前記集電膜の上面と前記リッドの下面の少なくとも一方には前記蓄電素子に向かって隆起する凸部が少なくとも１個形成されていて、該凸部の少なくとも先端部分は前記蓄電素子に食い込んでいる、ことをその特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、前記集電膜の上面と前記リッドの下面の少なくとも一方に形成された少なくとも１個の凸部の少なくとも先端部分が前記蓄電素子に食い込んでいて、該食い込みによって閉塞凹部内における蓄電素子の配置位置を定めることができるため、該蓄電素子の配置位置が所期位置（設計で定めた位置）と異なることを原因として生じる抵抗値増加等の不具合を回避して充放電特性の悪化を防ぐことができる。
【００１２】
本発明の前記目的とそれ以外の目的と、構成特徴と、作用効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明を適用した電気化学デバイス（第１実施形態）の外観斜視図である。
【図２】図２は、図１に示した電気化学デバイスのＳ１１−Ｓ１１線に沿う拡大断面図である。
【図３】図３は、図１に示したケースの拡大上面図である。
【図４】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、図２に示した蓄電素子の配置方法を説明するための図である。
【図５】図５は、本発明を適用した電気化学デバイス（第２実施形態）の図２対応の断面図である。
【図６】図６は、本発明を適用した電気化学デバイス（第３実施形態）の図２対応の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第１実施形態］
図１〜図４は、本発明を適用した電気化学デバイス（第１実施形態）を示す。図１及び図２に示した電気化学デバイス１０は、絶縁性ケース１１と、導電性リッド１２と、蓄電素子１３と、正極端子１４と、負極端子１５と、正極配線１６と、負極配線１７と、を具備しており、ケース１１には正極端子１４と負極端子１５と正極配線１６と負極配線１７が設けられている他、結合リング１８と集電膜１９が設けられている。
【００１５】
<ケースの構成>
ケース１１は、アルミナ等の絶縁体材料から成り、所定の長さ、幅及び高さを有する直方体形状を成すように形成されている。また、ケース１１の上面には、上面視輪郭が矩形で所定の深さを有する上面開口の凹部１１ａが形成されている。つまり、ケース１１はその下面が実装面として利用される。さらに、ケース１１を上から見たときの４つの角部には、上面視輪郭が略１／４円を成す切り欠き１１ｂが上下方向に形成されている。このケース１１には、正極端子１４と負極端子１５と正極配線１６と負極配線１７が設けられている他、結合リング１８と集電膜１９が設けられている。
【００１６】
正極端子１４は、金等の導電体材料から成り、ケース１１の長さ方向の一端面の中央から下面に及ぶ断面Ｌ字形を成すように、且つ、所定の幅を有するように形成されている。負極端子１５は、金等の導電体材料から成り、ケース１１の長さ方向の他端面の中央から下面に及ぶ断面Ｌ字形を成すように、且つ、正極端子１４と略同じ幅を有するように形成されている。
【００１７】
図示を省略したが、ケース１１の材料等を原因として、該ケース１１の側面及び下面に正極端子１４及び負極端子１５を直接形成しても十分な密着力が得られない場合には、該側面及び下面に対する正極端子１４及び負極端子１５の密着力を高めるための密着補助層（例えば、ケース側から順にタングステン膜とニッケル膜とが並ぶもの等）を予めケース１１の側面及び下面に形成しておくと良い。
【００１８】
正極配線１６は、タングステン等の導電体材料から成り、ケース１１の長さ方向の一端面の中央から集電膜１９の下面に至るように該ケース１１の内部に形成されている。詳しくは、図３に示したように、正極配線１６は、正極端子１４と略同じ幅を有する部分（符号無し）と、該部分から内側に延びる計３本の帯状部１６ａと、各帯状部１６ａの端から集電膜１９に向かって延びる計３個の柱状部１６ｂとを有している。各柱状部１６ｂの位置はケース１１の凹部１１ａの底面において異なっており、該各柱状部１６ｂの略半球形状の上端は該凹部１１ａの底面よりも上方に突出している。また、正極配線１６のケース１１の長さ方向の一端面から露出する部分は、正極端子１４の側面部分に電気的に接続されている。
【００１９】
負極配線１７は、タングステン等の導電体材料から成り、ケース１１の長さ方向の他端面の中央から該ケース１１の上面に至るようにその一部がケース１１の内部に形成され他部がケース１１の側面及び上面に形成されている。詳しくは、図３に示したように、負極配線１７は、負極端子１５と略同じ幅を有しケース１１内に位置する部分（符号無し）と、該部分から外側に延びケース１１内に位置する計２本の帯状部１７ａと、各帯状部１７ａと連続してケース１１の２つの切り欠き１１ｂの内面上に位置する計２本の帯状部１７ｂと、各帯状部１７ｂと連続してケース１１の上面上に位置する計２個の扇状部１７ｃとを有している。また、負極配線１７のケース１１の長さ方向の他端面から露出する部分は、負極端子１５の側面部分に電気的に接続されており、該負極配線１７のケース１１の上面に存する各扇状部１７ｃは、結合リング１８の下面に電気的に接続されている。
【００２０】
結合リング１８は、コバール（鉄−ニッケル−コバルト合金）等の導電体材料から成り、ケース１１の上面視輪郭よりも僅かに小さな上面視輪郭の矩形状を成すように形成されている。また、結合リング１８の内孔１８ａの上面視輪郭は、ケース１１の凹部１１ａの上面視輪郭と略一致している。この結合リング１８は、内孔１８ａが凹部１１ａと整合するようにケース１１の上面に接合材を介して結合されているため、該内孔１８ａは凹部１１ａとの協働によって実質的な凹部を構成することになる。
【００２１】
図示を省略したが、ケース１１の材料等を原因として、該ケース１１の上面に結合リング１８を接合材、例えば、金−銅合金等のロウ材を用いて直接結合しても十分な結合力が得られない場合には、該上面に対する結合リング１８の結合力を高めるための結合補助層（例えば、上面側から順にタングステン膜とニッケル膜とが順に並ぶもの等）を予めケース１１の上面に形成しておくと良い。また、結合リング１８が電解液に対する耐食性が低い材料から成る場合には、電解液に対する耐食性を高めるための耐食性膜（例えば、表面側からニッケル膜と金膜が順に並ぶものや、この金膜を白金や銀やパラジウム等の他の金属膜に変えたもの等）を結合リング１８の表面（少なくとも上下面と内孔１８ａの内面）に形成しておくと良い。
【００２２】
集電膜１９は、アルミニウム等の導電体材料から成り、ケース１１の凹部１１ａの底面に該底面の上面視輪郭よりも僅かに小さな上面視輪郭をもって形成されている。先に述べたように、正極配線１６の各柱状部１６ｂの上端はケース１１の凹部１１ａの底面よりも上向きに隆起しており、且つ、集電膜１９は該各柱状部１６ｂの上端を覆うように凹部１１ａの底面に形成されているため、該集電膜１９の上面には各柱状部１６ｂの突出部分に倣って隆起する略半球形状の凸部１９ａが存在する（図３及び図４（Ａ）を参照）。また、ケース１１の凹部１１ａの底面に形成された集電膜１９は、正極配線１６の各柱状部１６ｂの突出部分に電気的に接続されている。
【００２３】
図示を省略したが、正極配線１６の各柱状部１６ｂの材料等を原因として、ケース１１の凹部１１ａの底面に集電膜１９を形成しても該各柱状部１６ｂの突出部分とに十分な電気伝導が得られない場合には、該各柱状部１６ｂの突出部分と集電膜１９の電気伝導を高めるための導電補助層（例えば、突出部分の表面側から順にニッケル膜と金膜が並ぶもの等）を予め該突出部分の表面に形成しておくと良い。
【００２４】
<リッドの構成及び結合方法>
リッド１２は、コバール（鉄−ニッケル−コバルト合金）等の導電体材料から、好ましくは、コバール母材の上下面にニッケル膜を有するクラッド材やコバール母材の下面にニッケル膜を有するクラッド材や、これらのニッケル膜を白金や銀や金やパラジウム等の金属膜に変えたクラッド材等から成り、結合リング１８の上面視輪郭と略一致した上面視輪郭を有する矩形状に形成されている。図面には、リッド１２の中央部分が矩形状に盛り上がったものをリッド１２として示してあるが、平板形状を成すものを該リッド１２として用いても良い。
【００２５】
このリッド１２は、ケース１１の凹部１１ａ（結合リング１８の内孔１８ａを含む）の内側に蓄電素子１３を配置した後に、その下面の外周部分を結合リング１８の上面に電気的に導通するように結合され、該結合によってケース１１の各凹部１１ａ（結合リング１８の内孔１８ａを含む）は水密及び気密に閉塞される。因みに、結合リング１８に対するリッド１２の結合には、シーム溶接やレーザ溶接等の直接接合法を利用できる他、導電性接合材を介在した間接接合法を利用できる。
【００２６】
<蓄電素子の構成及び配置方法>
蓄電素子１３は、矩形状の第１電極シート１３ａと、矩形状の第２電極シート１３ｂと、両電極シート１３ａ及び１３ｂの間に介装された矩形状のセパレートシート１３ｃと、から構成されている。第１電極シート１３ａ及び第２電極シート１３ｂはケース１１の凹部１１ａの上面視輪郭よりも小さな上面視輪郭を有し、セパレートシート１３ｃは両電極シート１３ａ及び１３ｂの上面視輪郭よりも僅かに大きく、且つ、ケース１１の凹部１１ａの上面視輪郭よりも僅かに小さな上面視輪郭を有している。
【００２７】
第１電極シート１３ａ及び第２電極シート１３ｂは活性炭やＰＡＳ（ポリアセン系半導体）等の活物質から成り、セパレートシート１３ｃはガラス繊維やセルロース繊維やプラチック繊維等を主材料とした多孔質シートから成る。因みに、第１電極シート１３ａと第２電極シート１３ｂの材料は、電気化学デバイス１０の種類によって同じ場合と異なる場合とがある。
【００２８】
この蓄電素子１３は、リッド１２によって閉塞された凹部１１ａ（結合リング１８の内孔１８ａを含む）の内側に、図示省略の電解液（例えば、プロピレンカーボネイト（溶媒）に硼弗化トリエチルメチルアンモニウム（溶質）を加えたもの等）と一緒に封入されている。
【００２９】
蓄電素子１３を構成する第１電極シート１３ａと第２電極シート１３ｂに使用時の極性が定まっていない場合、即ち、第１電極シート１３ａを正極と負極の一方として選択的に使用でき、且つ、第２電極シート１３ｂを正極と負極の他方として選択的に使用できる場合には、ケース１１の各凹部１１ａ（結合リング１８の内孔１８ａを含む）の内側に蓄電素子１３を配置するときにその挿入順序を気にする必要は無い。
【００３０】
一方、蓄電素子１３を構成する第１電極シート１３ａと第２電極シート１３ｂに使用時の極性が予め定まっている場合には、ケース１１の各凹部１１ａ（結合リング１８の内孔１８ａを含む）の内側に蓄電素子１３を配置するときにその挿入順序に注意する。例えば、第１電極シート１３ａの極性が正極に定められ、且つ、第２電極シート１３ｂの極性が負極に定められている場合には、正極側の第１電極シート１３ａが集電膜１９の上面と向き合い、且つ、負極側の第２電極シート１３ｂがリッド１２の下面と向き合うようにする。
【００３１】
また、図２に示したように、蓄電素子１３の第１電極シート１３ａの下面は導電性接着層２０を介して集電膜１９の上面に電気的に接続され、第２電極シート１３ｂの上面は導電性接着層２１を介してリッド１２の下面に電気的に接続されている。この導電性接着層２０及び２１は導電性接着剤の硬化物であり、該導電性接着剤には、好ましくは、導電性粒子を含有した熱硬化性接着剤、例えば、グラファイト粒子を含有したエポキシ系接着剤等が利用できる。
【００３２】
ここで、蓄電素子１３を配置する方法について、（１）第１電極シート１３ａと第２電極シート１３ｂとセパレートシート１３ｃが一体物として作製されていない場合と、（２）第１電極シート１３ａと第２電極シート１３ｂとセパレートシート１３ｃを一体物として作製されている場合を例に挙げて説明する。
【００３３】
前記（１）の場合には、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示したように、集電膜１９の表面に未硬化の導電性接着剤２０’を塗布し、該導電性接着剤２０’に第１電極シート１３ａの下面を相対的に押し当てて密着させ、該導電性接着剤を硬化させる。そして、第１電極シート１３ａの上面にセパレートシート１３ｃを載置する。これに前後して、リッド１２の下面に前記と同じ未硬化の導電性接着剤を塗布し、該導電性接着剤に第２電極シート１３ｂの上面を相対的に押し当てて密着させ、該導電性接着剤を硬化させる。そして、リッド１２の下面の外周部分を結合リング１８の上面に重ねると同時に、第２電極シート１３ｂの下面をセパレートシート１３ｃの上面に重ね合わせる。そして、リッド１２を結合リング１８に結合する。
【００３４】
また、前記（２）の場合には、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示したように、集電膜１９の表面に未硬化の導電性接着剤２０’を塗布し、該導電性接着剤２０’に一体物（蓄電素子１３）の第１電極シート１３ａの下面を押し当てて密着させる。そして、リッド１２の下面に前記と同じ未硬化の導電性接着剤を塗布し、該導電性接着剤を一体物（蓄電素子１３）の第２電極シート１３ｂの上面に押し当てて密着させる。導電性接着剤の硬化は個別に行うか、或いは、一括（同時）に行う。そして、リッド１２を結合リング１８に結合する。
【００３５】
何れの配置方法の場合も、未硬化の導電性接着剤２０’に第１電極シート１３ａの下面を押し当てる過程を経るため、図２及び図４（Ｂ）に示したように、該押し当て過程で集電膜１９の各凸部１９ａの少なくとも先端部分が第１電極シート１３ａの下面に食い込み、該食い込みに応じた計３個の凹部１３ａ１が第１電極シート１３ａの下面に形成される。
【００３６】
活性炭やＰＡＳ（ポリアセン系半導体）等の活物質から成る第１電極シート１３ａはさほど硬くは無いため、例えば、図４（Ａ）に示した凸部１９ａの高さＨ１９ａを約５０μｍとした場合には、押し当て過程における押圧力を０．３ＭＰａ程度とすれば、各凸部１９ａを第１電極シート１３ａの下面に十分に食い込ませることができる。勿論、押し当て過程における押し込み量を変えることによって、図４（Ｂ）に示した凹部１３ａ１の深さＤ１３ａ１を変化させることもできる。
【００３７】
また、前記押し当て過程前の図４（Ａ）に示した未硬化の導電性接着剤２０’の厚さＴ２０’は該押し当て過程後に図４（Ｂ）に示した厚さＴ２０に減少するものの、前記押し込み量を変化させることによって、押し当て過程後の厚さＴ２０を調整することができる。つまり、各凸部１９ａの先端部分のみを第１電極シート１３ａの下面に食い込ませ、且つ、集電膜１９の上面と第１電極シート１３ａの下面との間に所定厚さの導電性接着層２０が介在する隙間を確保するようにすれば、該隙間に必要十分量の導電性接着層２０（導電性接着剤２０’）を残存させることができる。
【００３８】
因みに、図２及び図４（Ｂ）には、凸部１９ａの表面と凹部１３ａ１の内面とが若干離れているものを示してあるが、これは凸部１９ａの表面と凹部１３ａ１の内面との間に導電性接着剤２０’中の導電性粒子が挟み込まれていることを考慮したものである。勿論、凸部１９ａの表面（特に頂点）と凹部１３ａ１の内面（特に最深部）との間に導電性粒子が挟み込まれていない状態では、凸部１９ａの頂点と凹部１３ａ１の最深部とが直接的に接触し得る。
【００３９】
<電気化学デバイス（第１実施形態）によって得られる効果>
前記電気化学デバイスによれば、以下の（効果１）〜（効果３）を得ることができる。
【００４０】
（効果１）集電膜１９の上面に形成された計３個の凸部１９ａの先端部分が蓄電素子１３の第１電極シート１３ａの下面に食い込んでいて、該食い込みによって閉塞凹部１１ａ内における蓄電素子１３の配置位置を定めることができるため、蓄電素子１３を配置する工程で生じ得る位置ずれや実装前後の電気化学デバイス１０に衝撃が加わったときに生じ得る位置ずれ等を確実に防止でき、これにより、該蓄電素子１３の配置位置が所期位置（設計で定めた位置）と異なることを原因として生じる抵抗値増加等の不具合を回避して充放電特性の悪化を防ぐことができる。
【００４１】
（効果２）集電膜１９の上面に形成された凸部１９ａの数が３個であり、各凸部１９ａの位置は集電膜１９の上面において異なっているため、３点食い込みによって蓄電素子１３を配置する工程で生じ得る位置ずれ、具体的には直線変位、回転変位及び傾斜変位を的確に阻止できる。また、３点支持によって蓄電素子１３の姿勢を安定化できるため、実装前後の電気化学デバイス１０に衝撃が加わったときに生じ得る位置ずれをより一層確実に防止することができる。
【００４２】
（効果３）各凸部１９ａの先端部分のみを第１電極シート１３ａの下面に食い込ませることによって、集電膜１９の上面と第１電極シート１３ａの下面との間に所定厚さの導電性接着層２０が介在する隙間を確保できるので、該隙間に必要十分量の導電性接着層２０（導電性接着剤２０’）を残存させることができ、これにより、導電性接着層２０（導電性接着剤２０’）の量が不足して集電膜１９の上面と第１電極シート１３ａの下面との結合に面積不足や強度不足を生じる不具合を確実に回避することができる。
【００４３】
［第２実施形態］
図５は、本発明を適用した電気化学デバイス（第２実施形態）を示す。図５に示した電気化学デバイスが、前記［第１実施形態］で説明した電気化学デバイス１０と異なるところは、
・リッド１２の下面に該下面よりも下向きに隆起する計３個の凸部１２ａが、該リッド１ ２の下面において異なる位置に形成されている点
・各凸部１２ａの少なくとも先端部分が蓄電素子１３の第２電極シート１３ｂの上面に食 い込んでいて、該食い込みに応じた凹部１３ｂ１が第２電極シート１３ｂの上面に形成 されている点
にある。他の構成、並びに、蓄電素子１３の配置方法は前記［第１実施形態］で説明した電気化学デバイス１０と同じである。
【００４４】
各凸部１２ａは、リッド１２の中央部分に局部的なプレス加工を施すことによって形成されており、各々の下端は略半球形状を成している。
【００４５】
活性炭やＰＡＳ（ポリアセン系半導体）等の活物質から成る第２電極シート１３ｂはさほど硬くは無いため、例えば、凸部１２ａの高さを約５０μｍとした場合には、押し当て過程における押圧力を０．３ＭＰａ程度とすれば、各凸部１２ａを第２電極シート１３ｂの上面に十分に食い込ませることができる。勿論、押し当て過程における押し込み量を変えることによって、凹部１３ｂ１の深さを変化させることもできる。
【００４６】
また、押し当て過程前の未硬化の導電性接着剤の厚さは該押し当て過程後に減少するものの、前記押し込み量を変化させることによって、押し当て過程後の厚さを調整することができる。つまり、各凸部１２ａの先端部分のみを第２電極シート１３ｂの上面に食い込ませ、且つ、リッド１２の下面と第２電極シート１３ｂの上面との間に所定厚さの導電性接着層２１が介在する隙間を確保するようにすれば、該隙間に必要十分量の導電性接着層２１（導電性接着剤）を残存させることができる。
【００４７】
因みに、図５には、凸部１２ａの表面と凹部１３ｂ１の内面とが若干離れているものを示してあるが、これは凸部１２ａの表面と凹部１３ｂ１の内面との間に導電性接着剤中の導電性粒子が挟み込まれていることを考慮したものである。勿論、凸部１２ａの表面（特に頂点）と凹部１３ｂ１の内面（特に最深部）との間に導電性粒子が挟み込まれていない状態では、凸部１２ａの頂点と凹部１３ｂ１の最深部とが直接的に接触し得る。
【００４８】
<電気化学デバイス（第２実施形態）によって得られる効果>
前記電気化学デバイスによれば、前記［第１実施形態］で説明した（効果１）〜（効果３）に加えて、以下の（効果４）〜（効果６）を相乗的に得ることができる。
【００４９】
（効果４）リッド１２の下面に形成された計３個の凸部１２ａの先端部分が蓄電素子１３の第２電極シート１３ｂの上面に食い込んでいて、該食い込みによって閉塞凹部１１ａ内における蓄電素子１３の配置位置を定めることができるため、蓄電素子１３を配置する工程で生じ得る位置ずれや実装前後の電気化学デバイスに衝撃が加わったときに生じ得る位置ずれ等を確実に防止でき、これにより、該蓄電素子１３の配置位置が所期位置（設計で定めた位置）と異なることを原因として生じる抵抗値増加等の不具合を回避して充放電特性の悪化を防ぐことができる。
【００５０】
（効果５）リッド１２の下面に形成された凸部１２ａの数が３個であり、各凸部１２ａの位置はリッド１２の下面において異なっているため、３点食い込みによって蓄電素子１３を配置する工程で生じ得る位置ずれ、具体的には直線変位、回転変位及び傾斜変位を的確に阻止できる。また、３点支持によって蓄電素子１３の姿勢を安定化できるため、実装前後の電気化学デバイスに衝撃が加わったときに生じ得る位置ずれをより一層確実に防止することができる。
【００５１】
（効果６）各凸部１２ａの先端部分のみを第２電極シート１３ｂの上面に食い込ませることによって、リッド１２の下面と第２電極シート１３ｂの上面との間に所定厚さの導電性接着層２１が介在する隙間を確保できるので、該隙間に必要十分量の導電性接着層２１（導電性接着剤）を残存させることができ、これにより、導電性接着層２１（導電性接着剤）の量が不足してリッド１２の下面と第２電極シート１３ｂの上面との結合に面積不足や強度不足を生じる不具合を確実に回避することができる。
【００５２】
［第３実施形態］
図６は、本発明を適用した電気化学デバイス（第３実施形態）を示す。図６に示した電気化学デバイスが、前記［第１実施形態］で説明した電気化学デバイス１０と異なるところは、
・正極配線１６の各柱状部１６’として、各々の先端が凹部１１ａの底面よりも上方に突 出していないものを用いた点
・集電膜１９の上面には凸部が形成されていない点
の他、
・リッド１２の下面に該下面よりも下向きに隆起する計３個の凸部１２ａが、該リッド１ ２の下面において異なる位置に形成されている点
・各凸部１２ａの少なくとも先端部分が蓄電素子１３の第２電極シート１３ｂの上面に食 い込んでいて、該食い込みに応じた凹部１３ｂ１が第２電極シート１３ｂの上面に形成 されている点
にある。他の構成、並びに、蓄電素子１３の配置方法は前記［第１実施形態］で説明した電気化学デバイス１０と同じである。また、後者の２つの相違点は前記［第２実施形態］で説明した通りであるので、ここでの説明を省略する。
【００５３】
<電気化学デバイス（第３実施形態）によって得られる効果>
前記電気化学デバイスによれば、前記［第２実施形態］で説明した（効果４）〜（効果６）を得ることができる。
【００５４】
［他の実施形態］
（１）前記［第１実施形態］及び［第２実施形態］では、集電膜１９の上面に形成された凸部１９ａの数を計３個としたものを示したが、該凸部１９ａの数を計４個以上としても（効果１）〜（効果３）と同じ効果を得ることができるし、該凸部１９ａの数を２個または１個としても（効果１）及び（効果３）と同じ効果を得ることができる。また、凸部１９ａとして半球形状のものを示したが、該凸部１９ａの形状は半球形状以外の形状、例えば、円柱形状や円錐形状等としても良い。
【００５５】
（２）前記［第２実施形態］及び［第３実施形態］では、リッド１２の下面に形成された凸部１２ａの数を計３個としたものを説明したが、該凸部１２ａの数を計４個以上としても（効果４）〜（効果６）と同じ効果を得ることができるし、該凸部１２ａの数を２個または１個としても（効果４）及び（効果６）と同じ効果を得ることができる。また、凸部１２ａとして半球形状のものを示したが、該凸部１２ａの形状は半球形状以外の形状、例えば、円柱形状や円錐形状等としても良い。
【００５６】
（３）前記［第１実施形態］及び［第２実施形態］では、正極配線１６の各柱状部１６ｂの上端突出部分を利用して集電膜１９の上面に凸部１９ａを形成したものを示したが、前記［第３実施形態］と同様に正極配線１６の各柱状部１６’として各々の先端が凹部１１ａの底面よりも上方に突出していないものを用い、且つ、前記上端突出部分の代用となるものを凹部１１ａの底面に形成しておけば、該代用物を利用して集電膜１９の上面に凸部１９ａを形成することができる。勿論、このような代用物を用いずに、集電膜１９自体に局部的に隆起した部分を形成してこれを凸部１９ａとしても用いても良いし、集電膜１９の上面に凸部代用物を後付けしてこれを凸部１９ａとしても用いても良い。
【００５７】
（４）前記［第２実施形態］及び［第３実施形態］では、リッド１２の中央部分に局部的なプレス加工を施すことによって凸部１２ａを一体に形成したものを示したが、このようなプレス加工をせずに、リッド１２の下面に凸部代用物を後付けしてこれを凸部１２ａとしても用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、充放電可能な蓄電素子を用いた各種電気化学デバイス、例えば、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタやレドックスキャパシタやリチウムイオン電池等に広く適用でき、該適用によって前記［発明を解決しようとする課題］に記した目的を達成できる。
【符号の説明】
【００５９】
１０…電気化学デバイス、１１…ケース、１１ａ…凹部、１２…リッド、１２ａ…凸部、１３…蓄電素子、１３ａ…第１電極シート、１３ａ１…凹部、１３ｂ…第２電極シート、１３ｂ１…凹部、１９…集電膜、１９ａ…凸部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充放電可能な蓄電素子を封入した電気化学デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やノートパソコンやビデオカメラやデジタルカメラ等の電子機器には、メモリバックアップ等の用途に適した電源として、表面実装可能な電気化学デバイス、例えば、電気二重層キャパシタやリチウムイオン電池等が用いられている。
【０００３】
この電気化学デバイスは、一般に、上面開口の凹部を有する絶縁性ケースと、該ケースの凹部を水密及び気密に閉塞した導電性リッドと、該閉塞凹部内に封入された充放電可能な蓄電素子及び電解液と、ケースの実装面に設けられた正極端子及び負極端子と、該正極端子と蓄電素子の正極側とを電気的に接続するための正極配線と、該負極端子と蓄電素子の負極側とを電気的に接続するための負極配線とを備えている（特許文献１及び２を参照）。
【０００４】
また、蓄電素子の一方極側が凹部の底面に向き合い、且つ、他方極側がリッドの内面に向き合う場合には、通常、凹部の底面には集電膜が設けられていて、該集電膜の上面に導電性接着層を介して蓄電素子の一方極側の面が電気的に接続され、且つ、リッドの下面に別の導電性接着層を介して蓄電素子の他方極側の面が電気的に接続されている（特許文献２を参照）。
【０００５】
因みに、集電膜の上面に導電性接着層を介して蓄電素子の一方極側の面を電気的に接続するとき、並びに、リッドの下面に別の導電性接着層を介して蓄電素子の他方極側の面が電気的に接続するとき、即ち、蓄電素子を配置する工程では、集電膜の上面に塗布された未硬化の導電性接着剤に一方極側の面を押し当てて該導電性接着剤を硬化させ、これに前後して、リッドの下面に塗布された未硬化の導電性接着剤に他方極側の面を押し当てて該導電性接着剤を硬化させる手法が採用されている。
【０００６】
しかしながら、未硬化の導電性接着剤は流動性を有するため、該導電性接着剤に一方極側の面や他方極側の面を押し当てる過程で、該一方極側が集電膜の上面と略平行な方向にずれたり、該他方極側がリッドの下面と略平行な方向にずれたりすることがある。加えて、面相互が導電性接着層を介して結合されていることから、実装前後の電気化学デバイスに衝撃が加わって該衝撃に基づくずれ応力が導電性接着層の界面に作用すると、閉塞凹部内に配置されている蓄電素子にずれを生じる恐れもある。
【０００７】
このような位置ずれを生じると閉塞凹部内における蓄電素子の配置位置が所期位置（設計で定めた位置）と異なってしまうため、該異なりを原因として抵抗値増加等の不具合を生じて充放電特性の悪化を将来する恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２７８０６８号公報
【特許文献２】特開２００６−２２２２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、蓄電素子の配置位置が所期位置（設計で定めた位置）と異なることを原因として生じる抵抗値増加等の不具合を回避して充放電特性の悪化を防ぐことができる電気化学デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため、本発明は、上面開口の凹部を有する絶縁性ケースと、該ケースの凹部を水密及び気密に閉塞した導電性リッドと、該閉塞凹部の底面に設けられた集電膜と、前記閉塞凹部内に封入された充放電可能な蓄電素子及び電解液とを備え、前記集電膜の上面に導電性接着層を介して前記蓄電素子の一方極側の面が電気的に接続され、且つ、前記リッドの下面に別の導電性接着層を介して前記蓄電素子の他方極側の面が電気的に接続された電気化学デバイスにおいて、前記集電膜の上面と前記リッドの下面の少なくとも一方には前記蓄電素子に向かって隆起する凸部が少なくとも１個形成されていて、該凸部の少なくとも先端部分は前記蓄電素子に食い込んでいる、ことをその特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、前記集電膜の上面と前記リッドの下面の少なくとも一方に形成された少なくとも１個の凸部の少なくとも先端部分が前記蓄電素子に食い込んでいて、該食い込みによって閉塞凹部内における蓄電素子の配置位置を定めることができるため、該蓄電素子の配置位置が所期位置（設計で定めた位置）と異なることを原因として生じる抵抗値増加等の不具合を回避して充放電特性の悪化を防ぐことができる。
【００１２】
本発明の前記目的とそれ以外の目的と、構成特徴と、作用効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明を適用した電気化学デバイス（第１実施形態）の外観斜視図である。
【図２】図２は、図１に示した電気化学デバイスのＳ１１−Ｓ１１線に沿う拡大断面図である。
【図３】図３は、図１に示したケースの拡大上面図である。
【図４】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、図２に示した蓄電素子の配置方法を説明するための図である。
【図５】図５は、本発明を適用した電気化学デバイス（第２実施形態）の図２対応の断面図である。
【図６】図６は、本発明を適用した電気化学デバイス（第３実施形態）の図２対応の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第１実施形態］
図１〜図４は、本発明を適用した電気化学デバイス（第１実施形態）を示す。図１及び図２に示した電気化学デバイス１０は、絶縁性ケース１１と、導電性リッド１２と、蓄電素子１３と、正極端子１４と、負極端子１５と、正極配線１６と、負極配線１７と、を具備しており、ケース１１には正極端子１４と負極端子１５と正極配線１６と負極配線１７が設けられている他、結合リング１８と集電膜１９が設けられている。
【００１５】
<ケースの構成>
ケース１１は、アルミナ等の絶縁体材料から成り、所定の長さ、幅及び高さを有する直方体形状を成すように形成されている。また、ケース１１の上面には、上面視輪郭が矩形で所定の深さを有する上面開口の凹部１１ａが形成されている。つまり、ケース１１はその下面が実装面として利用される。さらに、ケース１１を上から見たときの４つの角部には、上面視輪郭が略１／４円を成す切り欠き１１ｂが上下方向に形成されている。このケース１１には、正極端子１４と負極端子１５と正極配線１６と負極配線１７が設けられている他、結合リング１８と集電膜１９が設けられている。
【００１６】
正極端子１４は、金等の導電体材料から成り、ケース１１の長さ方向の一端面の中央から下面に及ぶ断面Ｌ字形を成すように、且つ、所定の幅を有するように形成されている。負極端子１５は、金等の導電体材料から成り、ケース１１の長さ方向の他端面の中央から下面に及ぶ断面Ｌ字形を成すように、且つ、正極端子１４と略同じ幅を有するように形成されている。
【００１７】
図示を省略したが、ケース１１の材料等を原因として、該ケース１１の側面及び下面に正極端子１４及び負極端子１５を直接形成しても十分な密着力が得られない場合には、該側面及び下面に対する正極端子１４及び負極端子１５の密着力を高めるための密着補助層（例えば、ケース側から順にタングステン膜とニッケル膜とが並ぶもの等）を予めケース１１の側面及び下面に形成しておくと良い。
【００１８】
正極配線１６は、タングステン等の導電体材料から成り、ケース１１の長さ方向の一端面の中央から集電膜１９の下面に至るように該ケース１１の内部に形成されている。詳しくは、図３に示したように、正極配線１６は、正極端子１４と略同じ幅を有する部分（符号無し）と、該部分から内側に延びる計３本の帯状部１６ａと、各帯状部１６ａの端から集電膜１９に向かって延びる計３個の柱状部１６ｂとを有している。各柱状部１６ｂの位置はケース１１の凹部１１ａの底面において異なっており、該各柱状部１６ｂの略半球形状の上端は該凹部１１ａの底面よりも上方に突出している。また、正極配線１６のケース１１の長さ方向の一端面から露出する部分は、正極端子１４の側面部分に電気的に接続されている。
【００１９】
負極配線１７は、タングステン等の導電体材料から成り、ケース１１の長さ方向の他端面の中央から該ケース１１の上面に至るようにその一部がケース１１の内部に形成され他部がケース１１の側面及び上面に形成されている。詳しくは、図３に示したように、負極配線１７は、負極端子１５と略同じ幅を有しケース１１内に位置する部分（符号無し）と、該部分から外側に延びケース１１内に位置する計２本の帯状部１７ａと、各帯状部１７ａと連続してケース１１の２つの切り欠き１１ｂの内面上に位置する計２本の帯状部１７ｂと、各帯状部１７ｂと連続してケース１１の上面上に位置する計２個の扇状部１７ｃとを有している。また、負極配線１７のケース１１の長さ方向の他端面から露出する部分は、負極端子１５の側面部分に電気的に接続されており、該負極配線１７のケース１１の上面に存する各扇状部１７ｃは、結合リング１８の下面に電気的に接続されている。
【００２０】
結合リング１８は、コバール（鉄−ニッケル−コバルト合金）等の導電体材料から成り、ケース１１の上面視輪郭よりも僅かに小さな上面視輪郭の矩形状を成すように形成されている。また、結合リング１８の内孔１８ａの上面視輪郭は、ケース１１の凹部１１ａの上面視輪郭と略一致している。この結合リング１８は、内孔１８ａが凹部１１ａと整合するようにケース１１の上面に接合材を介して結合されているため、該内孔１８ａは凹部１１ａとの協働によって実質的な凹部を構成することになる。
【００２１】
図示を省略したが、ケース１１の材料等を原因として、該ケース１１の上面に結合リング１８を接合材、例えば、金−銅合金等のロウ材を用いて直接結合しても十分な結合力が得られない場合には、該上面に対する結合リング１８の結合力を高めるための結合補助層（例えば、上面側から順にタングステン膜とニッケル膜とが順に並ぶもの等）を予めケース１１の上面に形成しておくと良い。また、結合リング１８が電解液に対する耐食性が低い材料から成る場合には、電解液に対する耐食性を高めるための耐食性膜（例えば、表面側からニッケル膜と金膜が順に並ぶものや、この金膜を白金や銀やパラジウム等の他の金属膜に変えたもの等）を結合リング１８の表面（少なくとも上下面と内孔１８ａの内面）に形成しておくと良い。
【００２２】
集電膜１９は、アルミニウム等の導電体材料から成り、ケース１１の凹部１１ａの底面に該底面の上面視輪郭よりも僅かに小さな上面視輪郭をもって形成されている。先に述べたように、正極配線１６の各柱状部１６ｂの上端はケース１１の凹部１１ａの底面よりも上向きに隆起しており、且つ、集電膜１９は該各柱状部１６ｂの上端を覆うように凹部１１ａの底面に形成されているため、該集電膜１９の上面には各柱状部１６ｂの突出部分に倣って隆起する略半球形状の凸部１９ａが存在する（図３及び図４（Ａ）を参照）。また、ケース１１の凹部１１ａの底面に形成された集電膜１９は、正極配線１６の各柱状部１６ｂの突出部分に電気的に接続されている。
【００２３】
図示を省略したが、正極配線１６の各柱状部１６ｂの材料等を原因として、ケース１１の凹部１１ａの底面に集電膜１９を形成しても該各柱状部１６ｂの突出部分とに十分な電気伝導が得られない場合には、該各柱状部１６ｂの突出部分と集電膜１９の電気伝導を高めるための導電補助層（例えば、突出部分の表面側から順にニッケル膜と金膜が並ぶもの等）を予め該突出部分の表面に形成しておくと良い。
【００２４】
<リッドの構成及び結合方法>
リッド１２は、コバール（鉄−ニッケル−コバルト合金）等の導電体材料から、好ましくは、コバール母材の上下面にニッケル膜を有するクラッド材やコバール母材の下面にニッケル膜を有するクラッド材や、これらのニッケル膜を白金や銀や金やパラジウム等の金属膜に変えたクラッド材等から成り、結合リング１８の上面視輪郭と略一致した上面視輪郭を有する矩形状に形成されている。図面には、リッド１２の中央部分が矩形状に盛り上がったものをリッド１２として示してあるが、平板形状を成すものを該リッド１２として用いても良い。
【００２５】
このリッド１２は、ケース１１の凹部１１ａ（結合リング１８の内孔１８ａを含む）の内側に蓄電素子１３を配置した後に、その下面の外周部分を結合リング１８の上面に電気的に導通するように結合され、該結合によってケース１１の各凹部１１ａ（結合リング１８の内孔１８ａを含む）は水密及び気密に閉塞される。因みに、結合リング１８に対するリッド１２の結合には、シーム溶接やレーザ溶接等の直接接合法を利用できる他、導電性接合材を介在した間接接合法を利用できる。
【００２６】
<蓄電素子の構成及び配置方法>
蓄電素子１３は、矩形状の第１電極シート１３ａと、矩形状の第２電極シート１３ｂと、両電極シート１３ａ及び１３ｂの間に介装された矩形状のセパレートシート１３ｃと、から構成されている。第１電極シート１３ａ及び第２電極シート１３ｂはケース１１の凹部１１ａの上面視輪郭よりも小さな上面視輪郭を有し、セパレートシート１３ｃは両電極シート１３ａ及び１３ｂの上面視輪郭よりも僅かに大きく、且つ、ケース１１の凹部１１ａの上面視輪郭よりも僅かに小さな上面視輪郭を有している。
【００２７】
第１電極シート１３ａ及び第２電極シート１３ｂは活性炭やＰＡＳ（ポリアセン系半導体）等の活物質から成り、セパレートシート１３ｃはガラス繊維やセルロース繊維やプラチック繊維等を主材料とした多孔質シートから成る。因みに、第１電極シート１３ａと第２電極シート１３ｂの材料は、電気化学デバイス１０の種類によって同じ場合と異なる場合とがある。
【００２８】
この蓄電素子１３は、リッド１２によって閉塞された凹部１１ａ（結合リング１８の内孔１８ａを含む）の内側に、図示省略の電解液（例えば、プロピレンカーボネイト（溶媒）に硼弗化トリエチルメチルアンモニウム（溶質）を加えたもの等）と一緒に封入されている。
【００２９】
蓄電素子１３を構成する第１電極シート１３ａと第２電極シート１３ｂに使用時の極性が定まっていない場合、即ち、第１電極シート１３ａを正極と負極の一方として選択的に使用でき、且つ、第２電極シート１３ｂを正極と負極の他方として選択的に使用できる場合には、ケース１１の各凹部１１ａ（結合リング１８の内孔１８ａを含む）の内側に蓄電素子１３を配置するときにその挿入順序を気にする必要は無い。
【００３０】
一方、蓄電素子１３を構成する第１電極シート１３ａと第２電極シート１３ｂに使用時の極性が予め定まっている場合には、ケース１１の各凹部１１ａ（結合リング１８の内孔１８ａを含む）の内側に蓄電素子１３を配置するときにその挿入順序に注意する。例えば、第１電極シート１３ａの極性が正極に定められ、且つ、第２電極シート１３ｂの極性が負極に定められている場合には、正極側の第１電極シート１３ａが集電膜１９の上面と向き合い、且つ、負極側の第２電極シート１３ｂがリッド１２の下面と向き合うようにする。
【００３１】
また、図２に示したように、蓄電素子１３の第１電極シート１３ａの下面は導電性接着層２０を介して集電膜１９の上面に電気的に接続され、第２電極シート１３ｂの上面は導電性接着層２１を介してリッド１２の下面に電気的に接続されている。この導電性接着層２０及び２１は導電性接着剤の硬化物であり、該導電性接着剤には、好ましくは、導電性粒子を含有した熱硬化性接着剤、例えば、グラファイト粒子を含有したエポキシ系接着剤等が利用できる。
【００３２】
ここで、蓄電素子１３を配置する方法について、（１）第１電極シート１３ａと第２電極シート１３ｂとセパレートシート１３ｃが一体物として作製されていない場合と、（２）第１電極シート１３ａと第２電極シート１３ｂとセパレートシート１３ｃを一体物として作製されている場合を例に挙げて説明する。
【００３３】
前記（１）の場合には、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示したように、集電膜１９の表面に未硬化の導電性接着剤２０’を塗布し、該導電性接着剤２０’に第１電極シート１３ａの下面を相対的に押し当てて密着させ、該導電性接着剤を硬化させる。そして、第１電極シート１３ａの上面にセパレートシート１３ｃを載置する。これに前後して、リッド１２の下面に前記と同じ未硬化の導電性接着剤を塗布し、該導電性接着剤に第２電極シート１３ｂの上面を相対的に押し当てて密着させ、該導電性接着剤を硬化させる。そして、リッド１２の下面の外周部分を結合リング１８の上面に重ねると同時に、第２電極シート１３ｂの下面をセパレートシート１３ｃの上面に重ね合わせる。そして、リッド１２を結合リング１８に結合する。
【００３４】
また、前記（２）の場合には、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示したように、集電膜１９の表面に未硬化の導電性接着剤２０’を塗布し、該導電性接着剤２０’に一体物（蓄電素子１３）の第１電極シート１３ａの下面を押し当てて密着させる。そして、リッド１２の下面に前記と同じ未硬化の導電性接着剤を塗布し、該導電性接着剤を一体物（蓄電素子１３）の第２電極シート１３ｂの上面に押し当てて密着させる。導電性接着剤の硬化は個別に行うか、或いは、一括（同時）に行う。そして、リッド１２を結合リング１８に結合する。
【００３５】
何れの配置方法の場合も、未硬化の導電性接着剤２０’に第１電極シート１３ａの下面を押し当てる過程を経るため、図２及び図４（Ｂ）に示したように、該押し当て過程で集電膜１９の各凸部１９ａの少なくとも先端部分が第１電極シート１３ａの下面に食い込み、該食い込みに応じた計３個の凹部１３ａ１が第１電極シート１３ａの下面に形成される。
【００３６】
活性炭やＰＡＳ（ポリアセン系半導体）等の活物質から成る第１電極シート１３ａはさほど硬くは無いため、例えば、図４（Ａ）に示した凸部１９ａの高さＨ１９ａを約５０μｍとした場合には、押し当て過程における押圧力を０．３ＭＰａ程度とすれば、各凸部１９ａを第１電極シート１３ａの下面に十分に食い込ませることができる。勿論、押し当て過程における押し込み量を変えることによって、図４（Ｂ）に示した凹部１３ａ１の深さＤ１３ａ１を変化させることもできる。
【００３７】
また、前記押し当て過程前の図４（Ａ）に示した未硬化の導電性接着剤２０’の厚さＴ２０’は該押し当て過程後に図４（Ｂ）に示した厚さＴ２０に減少するものの、前記押し込み量を変化させることによって、押し当て過程後の厚さＴ２０を調整することができる。つまり、各凸部１９ａの先端部分のみを第１電極シート１３ａの下面に食い込ませ、且つ、集電膜１９の上面と第１電極シート１３ａの下面との間に所定厚さの導電性接着層２０が介在する隙間を確保するようにすれば、該隙間に必要十分量の導電性接着層２０（導電性接着剤２０’）を残存させることができる。
【００３８】
因みに、図２及び図４（Ｂ）には、凸部１９ａの表面と凹部１３ａ１の内面とが若干離れているものを示してあるが、これは凸部１９ａの表面と凹部１３ａ１の内面との間に導電性接着剤２０’中の導電性粒子が挟み込まれていることを考慮したものである。勿論、凸部１９ａの表面（特に頂点）と凹部１３ａ１の内面（特に最深部）との間に導電性粒子が挟み込まれていない状態では、凸部１９ａの頂点と凹部１３ａ１の最深部とが直接的に接触し得る。
【００３９】
<電気化学デバイス（第１実施形態）によって得られる効果>
前記電気化学デバイスによれば、以下の（効果１）〜（効果３）を得ることができる。
【００４０】
（効果１）集電膜１９の上面に形成された計３個の凸部１９ａの先端部分が蓄電素子１３の第１電極シート１３ａの下面に食い込んでいて、該食い込みによって閉塞凹部１１ａ内における蓄電素子１３の配置位置を定めることができるため、蓄電素子１３を配置する工程で生じ得る位置ずれや実装前後の電気化学デバイス１０に衝撃が加わったときに生じ得る位置ずれ等を確実に防止でき、これにより、該蓄電素子１３の配置位置が所期位置（設計で定めた位置）と異なることを原因として生じる抵抗値増加等の不具合を回避して充放電特性の悪化を防ぐことができる。
【００４１】
（効果２）集電膜１９の上面に形成された凸部１９ａの数が３個であり、各凸部１９ａの位置は集電膜１９の上面において異なっているため、３点食い込みによって蓄電素子１３を配置する工程で生じ得る位置ずれ、具体的には直線変位、回転変位及び傾斜変位を的確に阻止できる。また、３点支持によって蓄電素子１３の姿勢を安定化できるため、実装前後の電気化学デバイス１０に衝撃が加わったときに生じ得る位置ずれをより一層確実に防止することができる。
【００４２】
（効果３）各凸部１９ａの先端部分のみを第１電極シート１３ａの下面に食い込ませることによって、集電膜１９の上面と第１電極シート１３ａの下面との間に所定厚さの導電性接着層２０が介在する隙間を確保できるので、該隙間に必要十分量の導電性接着層２０（導電性接着剤２０’）を残存させることができ、これにより、導電性接着層２０（導電性接着剤２０’）の量が不足して集電膜１９の上面と第１電極シート１３ａの下面との結合に面積不足や強度不足を生じる不具合を確実に回避することができる。
【００４３】
［第２実施形態］
図５は、本発明を適用した電気化学デバイス（第２実施形態）を示す。図５に示した電気化学デバイスが、前記［第１実施形態］で説明した電気化学デバイス１０と異なるところは、
・リッド１２の下面に該下面よりも下向きに隆起する計３個の凸部１２ａが、該リッド１ ２の下面において異なる位置に形成されている点
・各凸部１２ａの少なくとも先端部分が蓄電素子１３の第２電極シート１３ｂの上面に食 い込んでいて、該食い込みに応じた凹部１３ｂ１が第２電極シート１３ｂの上面に形成 されている点
にある。他の構成、並びに、蓄電素子１３の配置方法は前記［第１実施形態］で説明した電気化学デバイス１０と同じである。
【００４４】
各凸部１２ａは、リッド１２の中央部分に局部的なプレス加工を施すことによって形成されており、各々の下端は略半球形状を成している。
【００４５】
活性炭やＰＡＳ（ポリアセン系半導体）等の活物質から成る第２電極シート１３ｂはさほど硬くは無いため、例えば、凸部１２ａの高さを約５０μｍとした場合には、押し当て過程における押圧力を０．３ＭＰａ程度とすれば、各凸部１２ａを第２電極シート１３ｂの上面に十分に食い込ませることができる。勿論、押し当て過程における押し込み量を変えることによって、凹部１３ｂ１の深さを変化させることもできる。
【００４６】
また、押し当て過程前の未硬化の導電性接着剤の厚さは該押し当て過程後に減少するものの、前記押し込み量を変化させることによって、押し当て過程後の厚さを調整することができる。つまり、各凸部１２ａの先端部分のみを第２電極シート１３ｂの上面に食い込ませ、且つ、リッド１２の下面と第２電極シート１３ｂの上面との間に所定厚さの導電性接着層２１が介在する隙間を確保するようにすれば、該隙間に必要十分量の導電性接着層２１（導電性接着剤）を残存させることができる。
【００４７】
因みに、図５には、凸部１２ａの表面と凹部１３ｂ１の内面とが若干離れているものを示してあるが、これは凸部１２ａの表面と凹部１３ｂ１の内面との間に導電性接着剤中の導電性粒子が挟み込まれていることを考慮したものである。勿論、凸部１２ａの表面（特に頂点）と凹部１３ｂ１の内面（特に最深部）との間に導電性粒子が挟み込まれていない状態では、凸部１２ａの頂点と凹部１３ｂ１の最深部とが直接的に接触し得る。
【００４８】
<電気化学デバイス（第２実施形態）によって得られる効果>
前記電気化学デバイスによれば、前記［第１実施形態］で説明した（効果１）〜（効果３）に加えて、以下の（効果４）〜（効果６）を相乗的に得ることができる。
【００４９】
（効果４）リッド１２の下面に形成された計３個の凸部１２ａの先端部分が蓄電素子１３の第２電極シート１３ｂの上面に食い込んでいて、該食い込みによって閉塞凹部１１ａ内における蓄電素子１３の配置位置を定めることができるため、蓄電素子１３を配置する工程で生じ得る位置ずれや実装前後の電気化学デバイスに衝撃が加わったときに生じ得る位置ずれ等を確実に防止でき、これにより、該蓄電素子１３の配置位置が所期位置（設計で定めた位置）と異なることを原因として生じる抵抗値増加等の不具合を回避して充放電特性の悪化を防ぐことができる。
【００５０】
（効果５）リッド１２の下面に形成された凸部１２ａの数が３個であり、各凸部１２ａの位置はリッド１２の下面において異なっているため、３点食い込みによって蓄電素子１３を配置する工程で生じ得る位置ずれ、具体的には直線変位、回転変位及び傾斜変位を的確に阻止できる。また、３点支持によって蓄電素子１３の姿勢を安定化できるため、実装前後の電気化学デバイスに衝撃が加わったときに生じ得る位置ずれをより一層確実に防止することができる。
【００５１】
（効果６）各凸部１２ａの先端部分のみを第２電極シート１３ｂの上面に食い込ませることによって、リッド１２の下面と第２電極シート１３ｂの上面との間に所定厚さの導電性接着層２１が介在する隙間を確保できるので、該隙間に必要十分量の導電性接着層２１（導電性接着剤）を残存させることができ、これにより、導電性接着層２１（導電性接着剤）の量が不足してリッド１２の下面と第２電極シート１３ｂの上面との結合に面積不足や強度不足を生じる不具合を確実に回避することができる。
【００５２】
［第３実施形態］
図６は、本発明を適用した電気化学デバイス（第３実施形態）を示す。図６に示した電気化学デバイスが、前記［第１実施形態］で説明した電気化学デバイス１０と異なるところは、
・正極配線１６の各柱状部１６’として、各々の先端が凹部１１ａの底面よりも上方に突 出していないものを用いた点
・集電膜１９の上面には凸部が形成されていない点
の他、
・リッド１２の下面に該下面よりも下向きに隆起する計３個の凸部１２ａが、該リッド１ ２の下面において異なる位置に形成されている点
・各凸部１２ａの少なくとも先端部分が蓄電素子１３の第２電極シート１３ｂの上面に食 い込んでいて、該食い込みに応じた凹部１３ｂ１が第２電極シート１３ｂの上面に形成 されている点
にある。他の構成、並びに、蓄電素子１３の配置方法は前記［第１実施形態］で説明した電気化学デバイス１０と同じである。また、後者の２つの相違点は前記［第２実施形態］で説明した通りであるので、ここでの説明を省略する。
【００５３】
<電気化学デバイス（第３実施形態）によって得られる効果>
前記電気化学デバイスによれば、前記［第２実施形態］で説明した（効果４）〜（効果６）を得ることができる。
【００５４】
［他の実施形態］
（１）前記［第１実施形態］及び［第２実施形態］では、集電膜１９の上面に形成された凸部１９ａの数を計３個としたものを示したが、該凸部１９ａの数を計４個以上としても（効果１）〜（効果３）と同じ効果を得ることができるし、該凸部１９ａの数を２個または１個としても（効果１）及び（効果３）と同じ効果を得ることができる。また、凸部１９ａとして半球形状のものを示したが、該凸部１９ａの形状は半球形状以外の形状、例えば、円柱形状や円錐形状等としても良い。
【００５５】
（２）前記［第２実施形態］及び［第３実施形態］では、リッド１２の下面に形成された凸部１２ａの数を計３個としたものを説明したが、該凸部１２ａの数を計４個以上としても（効果４）〜（効果６）と同じ効果を得ることができるし、該凸部１２ａの数を２個または１個としても（効果４）及び（効果６）と同じ効果を得ることができる。また、凸部１２ａとして半球形状のものを示したが、該凸部１２ａの形状は半球形状以外の形状、例えば、円柱形状や円錐形状等としても良い。
【００５６】
（３）前記［第１実施形態］及び［第２実施形態］では、正極配線１６の各柱状部１６ｂの上端突出部分を利用して集電膜１９の上面に凸部１９ａを形成したものを示したが、前記［第３実施形態］と同様に正極配線１６の各柱状部１６’として各々の先端が凹部１１ａの底面よりも上方に突出していないものを用い、且つ、前記上端突出部分の代用となるものを凹部１１ａの底面に形成しておけば、該代用物を利用して集電膜１９の上面に凸部１９ａを形成することができる。勿論、このような代用物を用いずに、集電膜１９自体に局部的に隆起した部分を形成してこれを凸部１９ａとしても用いても良いし、集電膜１９の上面に凸部代用物を後付けしてこれを凸部１９ａとしても用いても良い。
【００５７】
（４）前記［第２実施形態］及び［第３実施形態］では、リッド１２の中央部分に局部的なプレス加工を施すことによって凸部１２ａを一体に形成したものを示したが、このようなプレス加工をせずに、リッド１２の下面に凸部代用物を後付けしてこれを凸部１２ａとしても用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、充放電可能な蓄電素子を用いた各種電気化学デバイス、例えば、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタやレドックスキャパシタやリチウムイオン電池等に広く適用でき、該適用によって前記［発明を解決しようとする課題］に記した目的を達成できる。
【符号の説明】
【００５９】
１０…電気化学デバイス、１１…ケース、１１ａ…凹部、１２…リッド、１２ａ…凸部、１３…蓄電素子、１３ａ…第１電極シート、１３ａ１…凹部、１３ｂ…第２電極シート、１３ｂ１…凹部、１９…集電膜、１９ａ…凸部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面開口の凹部を有する絶縁性ケースと、該ケースの凹部を水密及び気密に閉塞した導電性リッドと、該閉塞凹部の底面に設けられた集電膜と、前記閉塞凹部内に封入された充放電可能な蓄電素子及び電解液とを備え、前記集電膜の上面に導電性接着層を介して前記蓄電素子の一方極側の面が電気的に接続され、且つ、前記リッドの下面に別の導電性接着層を介して前記蓄電素子の他方極側の面が電気的に接続された電気化学デバイスにおいて、
前記集電膜の上面と前記リッドの下面の少なくとも一方には前記蓄電素子に向かって隆起する凸部が少なくとも１個形成されていて、該凸部の少なくとも先端部分は前記蓄電素子に食い込んでいる、
ことを特徴とする電気化学デバイス。
【請求項２】
前記凸部は前記集電膜の上面に形成されていて、該凸部の少なくとも先端部分は前記蓄電素子の一方極側の面に食い込んでいる、
ことを特徴とする請求項１に記載の電気化学デバイス。
【請求項３】
前記凸部の数は３個以上であり、該各凸部の位置は前記集電膜の上面において異なっている、
ことを特徴とする請求項２に記載の電気化学デバイス。
【請求項４】
前記凸部は、前記集電膜の上面と前記蓄電素子の一方極側の面との間に所定厚さの導電性接着層が介在する隙間が確保されるように、その先端部分のみを前記蓄電素子の一方極側の面に食い込んでいる、
ことを特徴とする請求項２または３に記載の電気化学デバイス。
【請求項５】
前記凸部は前記リッドの下面に形成されていて、該凸部の少なくとも先端部分は前記蓄電素子の他方極側の面に食い込んでいる、
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の電気化学デバイス。
【請求項６】
前記凸部の数は３個以上であり、該各凸部の位置は前記リッドの下面において異なっている、
ことを特徴とする請求項５に記載の電気化学デバイス。
【請求項７】
前記凸部は、前記リッドの下面と前記蓄電素子の他方極側の面との間に所定厚さの導電性接着層が介在する隙間が確保されるように、その先端部分のみを前記蓄電素子の他方極側の面に食い込んでいる、
ことを特徴とする請求項５または６に記載の電気化学デバイス。
【請求項１】
上面開口の凹部を有する絶縁性ケースと、該ケースの凹部を水密及び気密に閉塞した導電性リッドと、該閉塞凹部の底面に設けられた集電膜と、前記閉塞凹部内に封入された充放電可能な蓄電素子及び電解液とを備え、前記集電膜の上面に導電性接着層を介して前記蓄電素子の一方極側の面が電気的に接続され、且つ、前記リッドの下面に別の導電性接着層を介して前記蓄電素子の他方極側の面が電気的に接続された電気化学デバイスにおいて、
前記集電膜の上面と前記リッドの下面の少なくとも一方には前記蓄電素子に向かって隆起する凸部が少なくとも１個形成されていて、該凸部の少なくとも先端部分は前記蓄電素子に食い込んでいる、
ことを特徴とする電気化学デバイス。
【請求項２】
前記凸部は前記集電膜の上面に形成されていて、該凸部の少なくとも先端部分は前記蓄電素子の一方極側の面に食い込んでいる、
ことを特徴とする請求項１に記載の電気化学デバイス。
【請求項３】
前記凸部の数は３個以上であり、該各凸部の位置は前記集電膜の上面において異なっている、
ことを特徴とする請求項２に記載の電気化学デバイス。
【請求項４】
前記凸部は、前記集電膜の上面と前記蓄電素子の一方極側の面との間に所定厚さの導電性接着層が介在する隙間が確保されるように、その先端部分のみを前記蓄電素子の一方極側の面に食い込んでいる、
ことを特徴とする請求項２または３に記載の電気化学デバイス。
【請求項５】
前記凸部は前記リッドの下面に形成されていて、該凸部の少なくとも先端部分は前記蓄電素子の他方極側の面に食い込んでいる、
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の電気化学デバイス。
【請求項６】
前記凸部の数は３個以上であり、該各凸部の位置は前記リッドの下面において異なっている、
ことを特徴とする請求項５に記載の電気化学デバイス。
【請求項７】
前記凸部は、前記リッドの下面と前記蓄電素子の他方極側の面との間に所定厚さの導電性接着層が介在する隙間が確保されるように、その先端部分のみを前記蓄電素子の他方極側の面に食い込んでいる、
ことを特徴とする請求項５または６に記載の電気化学デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１３４２９９（Ｐ２０１２−１３４２９９Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８４６９１（Ｐ２０１０−２８４６９１）
【出願日】平成２２年１２月２１日（２０１０．１２．２１）
【出願人】（０００２０４２８４）太陽誘電株式会社 (964)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２１日（２０１０．１２．２１）
【出願人】（０００２０４２８４）太陽誘電株式会社 (964)
【Ｆターム（参考）】
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