電気化学デバイス
【課題】ケースのリングに対してリッドが位置ずれ無く結合された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において、リッド１２は該リッド１２に一体形成された環状部１２ａの内周面１２ａ１がリング１８の外周面１８ｂに密着するように焼き嵌めされており、環状部１２ａが位置決め手段として機能していることも相俟って該リッド１２がケース１１のリング１８に対して位置ずれ無く結合されている。
【解決手段】電気化学デバイス１０において、リッド１２は該リッド１２に一体形成された環状部１２ａの内周面１２ａ１がリング１８の外周面１８ｂに密着するように焼き嵌めされており、環状部１２ａが位置決め手段として機能していることも相俟って該リッド１２がケース１１のリング１８に対して位置ずれ無く結合されている。
【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キャパシタ等が用いられている。
【０００３】
この電気化学デバイスは、下記特許文献１〜４に開示されているように、凹部を有するケースと、ケースの上面に設けられたリッド溶接用のリングと、凹部を水密及び気密に閉塞するようにリングに溶接されたリッドと、リッドによって閉塞された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、ケースの下面（実装面）に設けられた正極端子及び負極端子と、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、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。
【０００４】
ところで、リングに対するリッドの溶接には、通常、シーム溶接やレーザ溶接が用いられているが、何れの溶接もリング及びリッドの一部を溶融させるステップを含むことから、該溶融ステップにおけるリッドの変位を原因として該リッドに位置ずれを生じることがある。この位置ずれ量が適正範囲内にあれば特段の問題は生じないが、位置ずれ量が該適正範囲を超えると、蓄電素子の態様異常に伴う充放電特性の低下や電解液の漏出に伴う機能障害等の問題を生じ得る。要するに、リッドがケースのリングに対して位置ずれ無く結合された電気化学デバイスが得られれば、リッドの位置ずれを原因として生じ得る諸問題を未然に防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２７８０６８号公報
【特許文献２】特開２００６−２２２２２１号公報
【特許文献３】特開２００６−２２２２２１号公報
【特許文献４】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】
【０００６】
本発明の目的は、ケースのリングに対してリッドが位置ずれ無く結合された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】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明は、凹部を有するケースと、前記ケースの上面に設けられたリングと、前記凹部を水密及び気密に閉塞するように前記リングに結合されたリッドと、前記リッドによって閉塞された前記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た電気化学デバイスにおいて、前記リッドは該リッドに一体形成された環状部の内周面が前記リングの外周面に密着するように焼き嵌めされている、ことをその特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、リッドは該リッドに一体形成された環状部の内周面がリングの外周面に密着するように焼き嵌めされており、環状部が位置決め手段として機能していることも相俟って該リッドがケースのリングに対して位置ずれ無く結合されているため、リッドの位置ずれを原因として生じ得る諸問題、例えば、蓄電素子の態様異常に伴う充放電特性の低下や電解液の漏出に伴う機能障害等の問題を未然に防止できる。
【０００９】
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】
【００１０】
【図１】図１は、本発明を適用した電気化学デバイス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）は、図１に示したリッドの焼き嵌め前の拡大断面図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示したリッドの拡大下面図である。
【図５】図５は、図１に示したリッドの焼き嵌め手順の説明図である。
【図６】図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、図４に示した焼き嵌め前のリッドの第１形状変形例を示すもので、図６（Ａ）は、焼き嵌め前のリッドの拡大断面図、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示したリッドの拡大下面図である。
【図７】図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、図４に示した焼き嵌め前のリッドの第２形状変形例を示すもので、図７（Ａ）は、焼き嵌め前のリッドの拡大断面図、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示したリッドの拡大下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
《本発明を適用した電気化学デバイス１０》
図１及び図２は、本発明を適用した電気化学デバイスを示す。同図に示した電気化学デバイス１０は、ケース１１と、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と備えており、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、リッド結合用リング１８と集電膜１９が設けられている。
【００１２】
〈ケース１１の構成〉
ケース１１は、アルミナ等の絶縁性材料から、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おり、その下面が実装面として利用される。また、ケース１１には、矩形状の開口輪郭を有し、且つ、所定の深さを有する凹部１１ａが形成されている。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。
【００１３】
正極端子１４は、金等の導電性材料から、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、金等の導電性材料から、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。
【００１４】
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、該密着力を高めるための密着補助層（例えば、ケース１１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の側面及び下面の端子形成位置に形成しておくと良い。
【００１５】
正極配線１６は、タングステン等の導電性材料から、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矩形状部（符号無し）と、該矩形状部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。また、各柱状部１６ｂの位置は、ケース１１の凹部１１ａの底面１１ａ１において異なっている。さらに、矩形状部におけるケース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おり、各柱状部１６ｂの上端は、集電膜１９の下面に電気的に接続されている。
【００１６】
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、該各柱状部１６ｂの上端と集電膜１９の下面とに十分な導通性が得られない場合には、該導通性を高めるための導通補助層（例えば、各柱状部１６ｂの上端側から順にニッケル膜と金膜が並ぶもの等）を予め各柱状部１６ｂの上端に形成しておくと良い。
【００１７】
負極配線１７は、タングステン等の導電性材料から、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内に位置する矩形状部（符号無し）と、該矩形状部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１１ｃ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、矩形状部におけるケース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、各扇状部１７ｃの上面は、リング１８の下面に電気的に接続されている。
【００１８】
リング１８は、コバール（鉄−ニッケル−コバルト合金）等の導電性材料から、ケース１１の上面輪郭よりも小さな矩形状の上面輪郭を有するように形成されている。また、リング１８は矩形状の開口輪郭を有する内孔１８ａを有しており、該内孔１８ａの開口輪郭はケース１１の凹部１１ａの開口輪郭と略一致している。このリング１８は、内孔１８ａが凹部１１ａと略合致するようにその下面をケース１１の上面に接合材を介して接合されているため、該内孔１８ａは凹部１１ａの上部と利用されている（以下、リング１８の内孔１８ａを含めてケース１１の凹部１１ａと称する）。
【００１９】
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の上面にリング１８の下面を接合材、例えば、金−銅合金等のロウ材を用いて直接接合しても十分な接合力が得られない場合には、該接合力を高めるための接合補助層（例えば、ケース１１の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の上面のリング接合位置に形成しておくと良い。また、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、該耐食性を高めるための耐食性膜（例えば、リング１８の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）を予めリング１８の表面（少なくとも上下面と内孔１８ａの内周面）に形成しておくと良い。
【００２０】
集電膜１９は、アルミニウム等の導電性材料から、ケース１１の凹部１１ａの底面１１ａ１に形成されており、その矩形状の上面輪郭は後記第１電極シート１３ａの下面輪郭と略一致している。この集電膜１９の形成には、該集電膜１９の材料やケース１１の材料等に応じて、溶射等の厚膜形成手法の他、ＣＶＤ等の薄膜形成手法を利用できる。
【００２１】
図示を省略したが、集電膜１９の上面輪郭は、後記第１電極シート１３ａの下面輪郭よりも小さくても大きくても良い。また、集電膜１９の上面輪郭は矩形状に限らず、矩形の４つの角に丸みがある形状や楕円または楕円に近い形状等であっても良い。
【００２２】
〈リッド１２の構成〉
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、リング１８の上面輪郭よりも大きな矩形状の上面輪郭を有するように形成されている。また、リッド１２の下面外周部分には、矩形状の下面輪郭を有する環状部１２ａが一体に形成されていて、該環状部１２ａの内周面１２ａ１は後記焼き嵌めによってリング１８の外周面１８ｂに密着しており、該密着によってリッド１２はリング１８に電気的に接続されている。図面には、リッド１２の上面中央部分が矩形状に盛り上がったものを示してあるが、平板状のものを該リッド１２として用いても良い。
【００２３】
ここで、焼き嵌め前のリッド１２’の環状部１２ａの内周面１２ａ１の寸法等を、リング１８の外周面１８ｂの寸法等と交えて説明する。
【００２４】
図２及び図３に示したように、リング１８の外周面１８ｂは所定の高さＨ１８ｂと長さＬ１８ｂと幅Ｗ１８ｂとを有しており、外周面１８ｂと上面とが成す角度θ１８ｂは略９０度である。リング１８の内周面１８ｂの高さＨ１８ｂと、リング１８の太さ（外周面１８ｂと内孔１８ａの内周面との間の寸法を指す）は、後記焼き嵌めに強度的に耐え得る範囲であれば特段の制限は無い。
【００２５】
一方、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示したように、焼き嵌め前のリッド１２’の環状部１２ａの内周面１２ａ１は、リング１８の外周面１８ｂの高さＨ１８ｂと略一致した高さＨ１２ａ１と、リング１８の外周面１８ｂの長さＬ１８ｂよりも僅かに小さな長さＬ１２ａ１と、リング１８の外周面１８ｂの幅Ｗ１８ｂよりも僅かに小さな幅Ｗ１２ａ１とを有しており、内周面１２ａ１とリング１８の上面と向き合う面とが成す角度θ１２ａ１は略９０度である。焼き嵌め前のリッド１２’の環状部１２ａの内周面１２ａ１の高さＨ１２ａ１と、環状部１２ａを含むリッド１２の厚さは、後記焼き嵌めに伴う膨張及び収縮が実現できる範囲であれば特段の制限は無い。
【００２６】
〈蓄電素子１３の構成〉
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。
【００２７】
第１電極シート１３ａの下面輪郭は、ケース１１の凹部１１ａの上面輪郭よりも小さい。第２電極シート１３ｂの上面輪郭は、ケース１１の凹部１１ａの上面輪郭よりも小さく、且つ、第１電極シート１３ａの下面輪郭と略一致している。セパレートシート１３ｃの上面輪郭は、ケース１１の凹部１１ａの上面輪郭よりも僅かに小さく、且つ、第１電極シート１３ａの下面輪郭及び第２電極シート１３ｂの上面輪郭よりも僅かに大きい。
【００２８】
また、第１電極シート１３ａ及び第２電極シート１３ｂは活性炭や黒鉛（グラファイト）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り、例えば、電気化学デバイス１０が電気二重層キャパシタの場合は第１電極シート１３ａと第２電極シート１３ｂの材料は同じで、電気化学デバイス１０がリチウムイオンキャパシタの場合は第１電極シート１３ａと第２電極シート１３ｂの材料は異なる。
【００２９】
この蓄電素子１３は、リッド１２によって閉塞されたケース１１の凹部１１ａの内側に、図示省略の電解液と一緒に封入されている。因みに、電解液の組成は電気化学デバイス１０の種類によって異なり、例えば、電気化学デバイス１０が電気二重層キャパシタの場合は電解質塩が溶媒に溶解した電解液が用いられ、電気化学デバイス１０がリチウムイオンキャパシタの場合はリチウム塩が溶媒に溶解した電解液が用いられる。
【００３０】
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（例えば、電気化学デバイス１０が電気二重層キャパシタの場合）、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の凹部１１ａ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。
【００３１】
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（例えば、電気化学デバイス１０がリチウムイオンキャパシタの場合）は、ケース１１の凹部１１ａ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。
【００３２】
図２から分かるように、蓄電素子１３の第１電極シート１３ａの下面は、第１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ている。一方、蓄電素子１３の第２電極シート１３ｂの上面は、第２導電性接着層２１を介して該リッド１２の下面に電気的に接続されている。第１導電性接着層２０及び第２導電性接着層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、炭素粒子（カーボンブラック）や黒鉛粒子（グラファイト粒子）等を含有したエポキシ系接着剤等が利用できる。
【００３３】
〈電気化学デバイス１０の組立方法〉
以下、ケース１１のリング１８とリッド１２がコバール（鉄−ニッケル−コバルト合金）で、第１導電性接着層２０と第２導電性接着層２１が炭素粒子（カーボンブラック）を含有したエポキシ系接着剤の硬化物である場合を例に挙げて、図１及び図２に示した電気化学デバイス１０の組み立て方法について説明する。
【００３４】
図１及び図２に示した電気化学デバイス１０を組み立てるときには、図３に示したケース１１と、蓄電素子１３を構成する第１電極シート１３ａ、第２電極シート１３ｂ及びセパレートシート１３ｃと、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した焼き嵌め前のリッド１２’を用意する。
【００３５】
そして、ケース１１の集電膜１９の上面に導電性接着剤を所定厚さで塗布し、該導電性接着剤に第１電極シート１３ａの下面を相対的に押し当てて密着させ、その後に第１電極シート１３ａを乾燥させ、且つ、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、焼き嵌め前のリッド１２’の下面中央に前記と同じ導電性接着剤を所定厚さで塗布し、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、その後に第２電極シート１３ｂを乾燥させ、且つ、導電性接着剤を硬化させる。因みに、電解液の注入は、リッド１２がリング１８に結合される前の適当なタイミングで行われる。
【００３６】
そして、図５に示したように、窒素雰囲気等の非酸化性雰囲気下で、第２電極シート１３ｂが接着されたリッド１２’を略３００℃に加熱して該リッド１２’を膨張させる。この膨張により、環状部１２ａの内周面１２ａ１の長さ（Ｌ１２ａ１）及び幅（Ｗ１２ｂ１）が図４に示した長さＬ１２ａ１及び幅Ｗ１２ｂ１よりも僅かに拡大し、該拡大に基づく嵌め代ＦＭが膨張状態のリッド１２”に確保される。ここでは加熱温度を略３００℃としたが、図５に示した嵌め代ＦＭが確保できるのであれば加熱温度は３００℃よりも低くても良い。
【００３７】
そして、図５に示したように、前記同様の非酸化性雰囲気下で、環状部１２ａがリング１８の外側に位置するように膨張状態のリッド１２”をリング１８上に載置し、該リッド１２”を常温まで冷却する。この冷却は自然冷却でも構わないが、冷風吹き付け等の強制冷却を行えば冷却時間の短縮を図れる。この冷却により、環状部１２ａの内周面１２ａ１の長さ（Ｌ１２ａ１）及び幅（Ｗ１２ｂ１）が図４に示した長さＬ１２ａ１及び幅Ｗ１２ｂ１に復帰して焼き嵌めが行われ、環状部１２ａの内周面１２ａ１の略全てがリング１８の外周面１８ｂに強く押し付けられて密着し、該密着によってリッド１２がリング１８に電気的に接続される。
【００３８】
膨張状態のリッド１２”の環状部１２ａの内周面１２ａ１の高さ（Ｈ１２ａ１）がリング１８の外周面１８ｂの高さＨ１８ｂと一致している場合、または、リング１８の外周面１８ｂの高さＨ１８ｂよりも僅かに小さい場合には、先に述べた載置ステップにおいてリッド１２のリング１８の上面と向き合う面はリング１８の上面に接触するため、焼き嵌め後のリッド１２のリング１８の上面と向き合う面とリング１８の上面との間に隙間が形成されることは無い。勿論、膨張状態のリッド１２”の環状部１２ａの内周面１２ａ１の高さ（Ｈ１２ａ１）がリング１８の外周面１８ｂの高さＨ１８ｂよりも僅かに大きい場合でも、先に述べた冷却ステップにおける環状部１２ａの内周面１２ａ１の高さ（Ｈ１２ａ１）の減少に伴ってリッド１２全体が自重により降下するため、焼き嵌め後のリッド１２のリング１８の上面と向き合う面とリング１８の上面との間に隙間が形成されることは無い。
【００３９】
また、先に述べた加熱ステップでは、リッド１２’に加えて第２電極シート１３ｂ及び第２導電性接着層２１も略同一温度に加熱されるが、該加熱を非酸化性雰囲気下で行っているため、リング１８に対するリッド１２の電気的接続に支障を生じるような酸化膜が該リッド１２に生成されることは無い。一方、活性炭等から成る第２電極シート１３ｂは耐熱性に富むため、充放電特性に影響を及ぼす変質が該第２電極シート１３ｂに生じることは無い。他方、エポキシ樹脂を主成分とした第２導電性接着層２１は加熱によって軟化するものの、先に述べた冷却ステップで再び硬化状態に戻るため、充放電特性に影響を及ぼす位置ずれ、例えば、蓄電素子１３に態様異常をもたらすような位置ずれを生じることは無い。
【００４０】
加えて、図１及び図２に示した電気化学デバイス１０をリフローハンダ付けによって回路基板等に表面実装するとき、ハンダが鉛フリーハンダの場合で該電気化学デバイス１０は２５０℃前後に加熱されるが、該加熱によってリッド１２のみならずケース１１やリング１８等も膨張するため、リフローハンダ付け過程で焼き嵌めされたリッド１２が外れることは無いし、リッド１２とリング１８との結合力が低下することも無い。
【００４１】
〈電気化学デバイス１０によって得られる効果〉
前記電気化学デバイス１０によれば、以下の効果１及び効果２を得ることができる。
【００４２】
（効果１）リッド１２は該リッド１２に一体形成された環状部１２ａの内周面１２ａ１がリング１８の外周面１８ｂに密着するように焼き嵌めされており、環状部１２ａが位置決め手段として機能していることも相俟って該リッド１２がケース１１のリング１８に対して位置ずれ無く結合されているため、リッド１２の位置ずれを原因として生じ得る諸問題、例えば、蓄電素子１３の態様異常に伴う充放電特性の低下や電解液の漏出に伴う機能障害等の問題を未然に防止できる。
【００４３】
（効果２）リッド１２の環状部１２ａの内周面１２ａ１の高さＨ１２ａ１はリング１８の外周面１８ｂの高さＨ１８ｂと略一致しており、焼き嵌めによって環状部１２ａの内周面１２ａ１の略全てがリング１８の外周面１８ｂに強く押し付けられて密着しているため、リッド１２とリング１８とに十分な結合力を確保できると共に、両者の電気的接続を的確に行える。
【００４４】
《焼き嵌め前のリッド１２’の第１形状変形例》
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した焼き嵌め前のリッド１２’に変えて使用可能な焼き嵌め前のリッド２２’を示す。同図に示した焼き嵌め前のリッド２２’の環状部２２ａの内周面２２ａ１は、リング１８の外周面１８ｂの高さＨ１８ｂと略一致した高さＨ２２ａ１と、リング１８の外周面１８ｂの長さＬ１８ｂよりも僅かに小さな長さＬ２２ａ１と、リング１８の外周面１８ｂの幅Ｗ１８ｂよりも僅かに小さな幅Ｗ２２ａ１とを有しており、内周面２２ａ１とリング１８の上面と向き合う面とが成す角度θ２２ａ１は略８５度である。
【００４５】
要するに、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示した焼き嵌め前のリッド２２’は、環状部２２ａが内側に向かって傾いている点において、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した焼き嵌め前のリッド１２’と形状を異にする。
【００４６】
この焼き嵌め前のリッド２２’を図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した焼き嵌め前のリッド１２’に変えて使用した場合の電気化学デバイスの組立方法は、前記〈電気化学デバイス１０の組立方法〉で説明した組立方法と基本的に同じであるが、先に述べた冷却ステップで環状部２２ａの内周面２２ａ１がリング１８の外周面１８ｂに密着する挙動が若干異なる。
【００４７】
即ち、焼き嵌め前のリッド２２’の環状部２２ａが内側に向かって傾いているため、冷却ステップで環状部２２ａの内周面２２ａ１がリング１８の外周面１８ｂに密着するときに、該環状部２２ａの内周面２２ａ１はその端縁（符号無し）がリング１８の外周面１８ｂに食い込むようにして密着する。
【００４８】
環状部２２ａの厚さ及び弾性にもよるが、該環状部２２ａの内周面２２ａ１とリング１８の上面と向き合う面とが成す角度θ２２ａ１をあまり小さくすると、例えば、略４５度とすると、先に述べた冷却ステップで環状部１２ａの内周面１２ａ１の略全てをリング１８の外周面１８ｂに密着させることが難しくなるため、密着面積を十分に確保したい場合には環状部２２ａの内周面２２ａ１とリング１８の上面と向き合う面とが成す角度θ２２ａ１は略７５度〜９０度未満の範囲内、好ましくはリング１８の外周面１８ｂに引っ掛かりが得られる程度で９０度に近い値に設定することが望ましい。
【００４９】
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示した焼き嵌め前のリッド２２’を図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した焼き嵌め前のリッド１２’に変えて使用した電気化学デバイスによれば、前記効果１に加えて、以下の効果３を得ることができる。
【００５０】
（効果３）リッド２２の環状部２２ａの内周面２２ａ１の端縁がリング１８の外周面１８ｂに食い込んでいるため、該食い込みによってリッド２２とリング１８との結合をより強化できると共に、両者の電気的接続をより的確に行える。
【００５１】
勿論、環状部２２ａの内周面２２ａ１とリング１８の上面と向き合う面とが成す角度θ２２ａ１を９０度に近い値に設定して、環状部２２ａの内周面２２ａ１の略全てがリング１８の外周面１８ｂに密着するようにすれば、前記効果２を併せて得られる。
【００５２】
《焼き嵌め前のリッド１２’の第２形状変形例》
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した焼き嵌め前のリッド１２’に変えて使用可能な焼き嵌め前のリッド３２’を示す。同図に示した焼き嵌め前のリッド３２’の環状部３２ａの内周面３２ａ１は、リング１８の外周面１８ｂの高さＨ１８ｂと略一致した高さＨ３２ａ１と、リング１８の外周面１８ｂの長さＬ１８ｂよりも僅かに小さな長さＬ３２ａ１と、リング１８の外周面１８ｂの幅Ｗ１８ｂよりも僅かに小さな幅Ｗ３２ａ１とを有しており、内周面３２ａ１とリング１８の上面と向き合う面とが成す角度θ３２ａ１は略９０度である。また、環状部３２ａの内周面３２ａ１の略高さ方向中央には、複数の凸部３２ａ２が長さ方向及び幅方向に間隔をおいて形成されている。
【００５３】
要するに、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示した焼き嵌め前のリッド３２’は、環状部３２ａの内周面３２ａ１に複数の凸部３２ａ２が形成されている点において、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した焼き嵌め前のリッド１２’と形状を異にする。
【００５４】
この焼き嵌め前のリッド３２’を図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した焼き嵌め前のリッド１２’に変えて使用した場合の電気化学デバイスの組立方法は、前記〈電気化学デバイス１０の組立方法〉で説明した組立方法と基本的に同じであるが、先に述べた冷却ステップで環状部３２ａの内周面３２ａ１がリング１８の外周面１８ｂに密着する挙動が若干異なる。
【００５５】
即ち、焼き嵌め前のリッド３２’の環状部３２ａの内周面３２ａ１に複数の凸部３２ａ２が形成されているため、冷却ステップで環状部３２ａの内周面３２ａ１がリング１８の外周面１８ｂに密着するときに、該環状部３２ａの内周面３２ａ１はその凸部３２ａ２がリング１８の外周面１８ｂに食い込むようにして密着する。
【００５６】
環状部２２ａ及びリング１８の硬度にもよるが、該環状部３２ａの内周面３２ａ１に形成した凸部３２ａ２の突出高さをあまり大きくすると、例えば、環状部３２ａの厚さの略１／２とすると、先に述べた冷却ステップで環状部１２ａの内周面１２ａ１の略全てをリング１８の外周面１８ｂに密着させることが難しくなるため、密着面積を十分に確保したい場合には各凸部３２ａ２の突出高さは環状部３２ａの厚さの略１／４０〜略１／５の範囲内、好ましくはリング１８の外周面１８ｂに引っ掛かりが得られる程度で極力小さな値に設定することが望ましく、また、各凸部３２ａ２の断面積も極力小さな値とすることが望ましい。
【００５７】
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示した焼き嵌め前のリッド３２’を図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した焼き嵌め前のリッド１２’に変えて使用した電気化学デバイスによれば、前記効果１に加えて、以下の効果４を得ることができる。
【００５８】
（効果４）リッド３２の環状部３２ａの内周面３２ａ１に形成された凸部３２ａ２がリング１８の外周面１８ｂに食い込んでいるため、該食い込みによってリッド３２とリング１８との結合をより強化できると共に、両者の電気的接続をより的確に行える。
【００５９】
勿論、各凸部３２ａ２の突出高さ及び断面積を極力小さな値に設定して、環状部２２ａの内周面２２ａ１の略全てがリング１８の外周面１８ｂに密着するようにすれば、前記効果２を併せて得られる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタに限らず、充放電可能な蓄電素子を用いた他の電気化学デバイス、例えば、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】
【００６１】
１０…電気化学デバイス、１１…ケース、１１ａ…凹部、１２…リッド（焼き嵌め後のリッド）、１２’，２２’，３２’…焼き嵌め前のリッド、１２”…膨張状態のリッド、１２ａ，２２ａ，３２ａ…リッドの環状部、１２ａ１，２２ａ１，３２ａ１…環状部の内周面、３２ａ２…環状部の内周面の凸部、１３…蓄電素子、１８…リング、１８ｂ…リングの外周面。
【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キャパシタ等が用いられている。
【０００３】
この電気化学デバイスは、下記特許文献１〜４に開示されているように、凹部を有するケースと、ケースの上面に設けられたリッド溶接用のリングと、凹部を水密及び気密に閉塞するようにリングに溶接されたリッドと、リッドによって閉塞された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、ケースの下面（実装面）に設けられた正極端子及び負極端子と、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、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。
【０００４】
ところで、リングに対するリッドの溶接には、通常、シーム溶接やレーザ溶接が用いられているが、何れの溶接もリング及びリッドの一部を溶融させるステップを含むことから、該溶融ステップにおけるリッドの変位を原因として該リッドに位置ずれを生じることがある。この位置ずれ量が適正範囲内にあれば特段の問題は生じないが、位置ずれ量が該適正範囲を超えると、蓄電素子の態様異常に伴う充放電特性の低下や電解液の漏出に伴う機能障害等の問題を生じ得る。要するに、リッドがケースのリングに対して位置ずれ無く結合された電気化学デバイスが得られれば、リッドの位置ずれを原因として生じ得る諸問題を未然に防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２７８０６８号公報
【特許文献２】特開２００６−２２２２２１号公報
【特許文献３】特開２００６−２２２２２１号公報
【特許文献４】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】
【０００６】
本発明の目的は、ケースのリングに対してリッドが位置ずれ無く結合された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】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明は、凹部を有するケースと、前記ケースの上面に設けられたリングと、前記凹部を水密及び気密に閉塞するように前記リングに結合されたリッドと、前記リッドによって閉塞された前記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た電気化学デバイスにおいて、前記リッドは該リッドに一体形成された環状部の内周面が前記リングの外周面に密着するように焼き嵌めされている、ことをその特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、リッドは該リッドに一体形成された環状部の内周面がリングの外周面に密着するように焼き嵌めされており、環状部が位置決め手段として機能していることも相俟って該リッドがケースのリングに対して位置ずれ無く結合されているため、リッドの位置ずれを原因として生じ得る諸問題、例えば、蓄電素子の態様異常に伴う充放電特性の低下や電解液の漏出に伴う機能障害等の問題を未然に防止できる。
【０００９】
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】
【００１０】
【図１】図１は、本発明を適用した電気化学デバイス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）は、図１に示したリッドの焼き嵌め前の拡大断面図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示したリッドの拡大下面図である。
【図５】図５は、図１に示したリッドの焼き嵌め手順の説明図である。
【図６】図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、図４に示した焼き嵌め前のリッドの第１形状変形例を示すもので、図６（Ａ）は、焼き嵌め前のリッドの拡大断面図、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示したリッドの拡大下面図である。
【図７】図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、図４に示した焼き嵌め前のリッドの第２形状変形例を示すもので、図７（Ａ）は、焼き嵌め前のリッドの拡大断面図、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示したリッドの拡大下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
《本発明を適用した電気化学デバイス１０》
図１及び図２は、本発明を適用した電気化学デバイスを示す。同図に示した電気化学デバイス１０は、ケース１１と、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と備えており、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、リッド結合用リング１８と集電膜１９が設けられている。
【００１２】
〈ケース１１の構成〉
ケース１１は、アルミナ等の絶縁性材料から、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おり、その下面が実装面として利用される。また、ケース１１には、矩形状の開口輪郭を有し、且つ、所定の深さを有する凹部１１ａが形成されている。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。
【００１３】
正極端子１４は、金等の導電性材料から、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、金等の導電性材料から、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。
【００１４】
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、該密着力を高めるための密着補助層（例えば、ケース１１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の側面及び下面の端子形成位置に形成しておくと良い。
【００１５】
正極配線１６は、タングステン等の導電性材料から、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矩形状部（符号無し）と、該矩形状部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。また、各柱状部１６ｂの位置は、ケース１１の凹部１１ａの底面１１ａ１において異なっている。さらに、矩形状部におけるケース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おり、各柱状部１６ｂの上端は、集電膜１９の下面に電気的に接続されている。
【００１６】
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、該各柱状部１６ｂの上端と集電膜１９の下面とに十分な導通性が得られない場合には、該導通性を高めるための導通補助層（例えば、各柱状部１６ｂの上端側から順にニッケル膜と金膜が並ぶもの等）を予め各柱状部１６ｂの上端に形成しておくと良い。
【００１７】
負極配線１７は、タングステン等の導電性材料から、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内に位置する矩形状部（符号無し）と、該矩形状部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１１ｃ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、矩形状部におけるケース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、各扇状部１７ｃの上面は、リング１８の下面に電気的に接続されている。
【００１８】
リング１８は、コバール（鉄−ニッケル−コバルト合金）等の導電性材料から、ケース１１の上面輪郭よりも小さな矩形状の上面輪郭を有するように形成されている。また、リング１８は矩形状の開口輪郭を有する内孔１８ａを有しており、該内孔１８ａの開口輪郭はケース１１の凹部１１ａの開口輪郭と略一致している。このリング１８は、内孔１８ａが凹部１１ａと略合致するようにその下面をケース１１の上面に接合材を介して接合されているため、該内孔１８ａは凹部１１ａの上部と利用されている（以下、リング１８の内孔１８ａを含めてケース１１の凹部１１ａと称する）。
【００１９】
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の上面にリング１８の下面を接合材、例えば、金−銅合金等のロウ材を用いて直接接合しても十分な接合力が得られない場合には、該接合力を高めるための接合補助層（例えば、ケース１１の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の上面のリング接合位置に形成しておくと良い。また、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、該耐食性を高めるための耐食性膜（例えば、リング１８の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）を予めリング１８の表面（少なくとも上下面と内孔１８ａの内周面）に形成しておくと良い。
【００２０】
集電膜１９は、アルミニウム等の導電性材料から、ケース１１の凹部１１ａの底面１１ａ１に形成されており、その矩形状の上面輪郭は後記第１電極シート１３ａの下面輪郭と略一致している。この集電膜１９の形成には、該集電膜１９の材料やケース１１の材料等に応じて、溶射等の厚膜形成手法の他、ＣＶＤ等の薄膜形成手法を利用できる。
【００２１】
図示を省略したが、集電膜１９の上面輪郭は、後記第１電極シート１３ａの下面輪郭よりも小さくても大きくても良い。また、集電膜１９の上面輪郭は矩形状に限らず、矩形の４つの角に丸みがある形状や楕円または楕円に近い形状等であっても良い。
【００２２】
〈リッド１２の構成〉
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、リング１８の上面輪郭よりも大きな矩形状の上面輪郭を有するように形成されている。また、リッド１２の下面外周部分には、矩形状の下面輪郭を有する環状部１２ａが一体に形成されていて、該環状部１２ａの内周面１２ａ１は後記焼き嵌めによってリング１８の外周面１８ｂに密着しており、該密着によってリッド１２はリング１８に電気的に接続されている。図面には、リッド１２の上面中央部分が矩形状に盛り上がったものを示してあるが、平板状のものを該リッド１２として用いても良い。
【００２３】
ここで、焼き嵌め前のリッド１２’の環状部１２ａの内周面１２ａ１の寸法等を、リング１８の外周面１８ｂの寸法等と交えて説明する。
【００２４】
図２及び図３に示したように、リング１８の外周面１８ｂは所定の高さＨ１８ｂと長さＬ１８ｂと幅Ｗ１８ｂとを有しており、外周面１８ｂと上面とが成す角度θ１８ｂは略９０度である。リング１８の内周面１８ｂの高さＨ１８ｂと、リング１８の太さ（外周面１８ｂと内孔１８ａの内周面との間の寸法を指す）は、後記焼き嵌めに強度的に耐え得る範囲であれば特段の制限は無い。
【００２５】
一方、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示したように、焼き嵌め前のリッド１２’の環状部１２ａの内周面１２ａ１は、リング１８の外周面１８ｂの高さＨ１８ｂと略一致した高さＨ１２ａ１と、リング１８の外周面１８ｂの長さＬ１８ｂよりも僅かに小さな長さＬ１２ａ１と、リング１８の外周面１８ｂの幅Ｗ１８ｂよりも僅かに小さな幅Ｗ１２ａ１とを有しており、内周面１２ａ１とリング１８の上面と向き合う面とが成す角度θ１２ａ１は略９０度である。焼き嵌め前のリッド１２’の環状部１２ａの内周面１２ａ１の高さＨ１２ａ１と、環状部１２ａを含むリッド１２の厚さは、後記焼き嵌めに伴う膨張及び収縮が実現できる範囲であれば特段の制限は無い。
【００２６】
〈蓄電素子１３の構成〉
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。
【００２７】
第１電極シート１３ａの下面輪郭は、ケース１１の凹部１１ａの上面輪郭よりも小さい。第２電極シート１３ｂの上面輪郭は、ケース１１の凹部１１ａの上面輪郭よりも小さく、且つ、第１電極シート１３ａの下面輪郭と略一致している。セパレートシート１３ｃの上面輪郭は、ケース１１の凹部１１ａの上面輪郭よりも僅かに小さく、且つ、第１電極シート１３ａの下面輪郭及び第２電極シート１３ｂの上面輪郭よりも僅かに大きい。
【００２８】
また、第１電極シート１３ａ及び第２電極シート１３ｂは活性炭や黒鉛（グラファイト）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り、例えば、電気化学デバイス１０が電気二重層キャパシタの場合は第１電極シート１３ａと第２電極シート１３ｂの材料は同じで、電気化学デバイス１０がリチウムイオンキャパシタの場合は第１電極シート１３ａと第２電極シート１３ｂの材料は異なる。
【００２９】
この蓄電素子１３は、リッド１２によって閉塞されたケース１１の凹部１１ａの内側に、図示省略の電解液と一緒に封入されている。因みに、電解液の組成は電気化学デバイス１０の種類によって異なり、例えば、電気化学デバイス１０が電気二重層キャパシタの場合は電解質塩が溶媒に溶解した電解液が用いられ、電気化学デバイス１０がリチウムイオンキャパシタの場合はリチウム塩が溶媒に溶解した電解液が用いられる。
【００３０】
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（例えば、電気化学デバイス１０が電気二重層キャパシタの場合）、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の凹部１１ａ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。
【００３１】
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（例えば、電気化学デバイス１０がリチウムイオンキャパシタの場合）は、ケース１１の凹部１１ａ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。
【００３２】
図２から分かるように、蓄電素子１３の第１電極シート１３ａの下面は、第１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ている。一方、蓄電素子１３の第２電極シート１３ｂの上面は、第２導電性接着層２１を介して該リッド１２の下面に電気的に接続されている。第１導電性接着層２０及び第２導電性接着層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、炭素粒子（カーボンブラック）や黒鉛粒子（グラファイト粒子）等を含有したエポキシ系接着剤等が利用できる。
【００３３】
〈電気化学デバイス１０の組立方法〉
以下、ケース１１のリング１８とリッド１２がコバール（鉄−ニッケル−コバルト合金）で、第１導電性接着層２０と第２導電性接着層２１が炭素粒子（カーボンブラック）を含有したエポキシ系接着剤の硬化物である場合を例に挙げて、図１及び図２に示した電気化学デバイス１０の組み立て方法について説明する。
【００３４】
図１及び図２に示した電気化学デバイス１０を組み立てるときには、図３に示したケース１１と、蓄電素子１３を構成する第１電極シート１３ａ、第２電極シート１３ｂ及びセパレートシート１３ｃと、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した焼き嵌め前のリッド１２’を用意する。
【００３５】
そして、ケース１１の集電膜１９の上面に導電性接着剤を所定厚さで塗布し、該導電性接着剤に第１電極シート１３ａの下面を相対的に押し当てて密着させ、その後に第１電極シート１３ａを乾燥させ、且つ、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、焼き嵌め前のリッド１２’の下面中央に前記と同じ導電性接着剤を所定厚さで塗布し、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、その後に第２電極シート１３ｂを乾燥させ、且つ、導電性接着剤を硬化させる。因みに、電解液の注入は、リッド１２がリング１８に結合される前の適当なタイミングで行われる。
【００３６】
そして、図５に示したように、窒素雰囲気等の非酸化性雰囲気下で、第２電極シート１３ｂが接着されたリッド１２’を略３００℃に加熱して該リッド１２’を膨張させる。この膨張により、環状部１２ａの内周面１２ａ１の長さ（Ｌ１２ａ１）及び幅（Ｗ１２ｂ１）が図４に示した長さＬ１２ａ１及び幅Ｗ１２ｂ１よりも僅かに拡大し、該拡大に基づく嵌め代ＦＭが膨張状態のリッド１２”に確保される。ここでは加熱温度を略３００℃としたが、図５に示した嵌め代ＦＭが確保できるのであれば加熱温度は３００℃よりも低くても良い。
【００３７】
そして、図５に示したように、前記同様の非酸化性雰囲気下で、環状部１２ａがリング１８の外側に位置するように膨張状態のリッド１２”をリング１８上に載置し、該リッド１２”を常温まで冷却する。この冷却は自然冷却でも構わないが、冷風吹き付け等の強制冷却を行えば冷却時間の短縮を図れる。この冷却により、環状部１２ａの内周面１２ａ１の長さ（Ｌ１２ａ１）及び幅（Ｗ１２ｂ１）が図４に示した長さＬ１２ａ１及び幅Ｗ１２ｂ１に復帰して焼き嵌めが行われ、環状部１２ａの内周面１２ａ１の略全てがリング１８の外周面１８ｂに強く押し付けられて密着し、該密着によってリッド１２がリング１８に電気的に接続される。
【００３８】
膨張状態のリッド１２”の環状部１２ａの内周面１２ａ１の高さ（Ｈ１２ａ１）がリング１８の外周面１８ｂの高さＨ１８ｂと一致している場合、または、リング１８の外周面１８ｂの高さＨ１８ｂよりも僅かに小さい場合には、先に述べた載置ステップにおいてリッド１２のリング１８の上面と向き合う面はリング１８の上面に接触するため、焼き嵌め後のリッド１２のリング１８の上面と向き合う面とリング１８の上面との間に隙間が形成されることは無い。勿論、膨張状態のリッド１２”の環状部１２ａの内周面１２ａ１の高さ（Ｈ１２ａ１）がリング１８の外周面１８ｂの高さＨ１８ｂよりも僅かに大きい場合でも、先に述べた冷却ステップにおける環状部１２ａの内周面１２ａ１の高さ（Ｈ１２ａ１）の減少に伴ってリッド１２全体が自重により降下するため、焼き嵌め後のリッド１２のリング１８の上面と向き合う面とリング１８の上面との間に隙間が形成されることは無い。
【００３９】
また、先に述べた加熱ステップでは、リッド１２’に加えて第２電極シート１３ｂ及び第２導電性接着層２１も略同一温度に加熱されるが、該加熱を非酸化性雰囲気下で行っているため、リング１８に対するリッド１２の電気的接続に支障を生じるような酸化膜が該リッド１２に生成されることは無い。一方、活性炭等から成る第２電極シート１３ｂは耐熱性に富むため、充放電特性に影響を及ぼす変質が該第２電極シート１３ｂに生じることは無い。他方、エポキシ樹脂を主成分とした第２導電性接着層２１は加熱によって軟化するものの、先に述べた冷却ステップで再び硬化状態に戻るため、充放電特性に影響を及ぼす位置ずれ、例えば、蓄電素子１３に態様異常をもたらすような位置ずれを生じることは無い。
【００４０】
加えて、図１及び図２に示した電気化学デバイス１０をリフローハンダ付けによって回路基板等に表面実装するとき、ハンダが鉛フリーハンダの場合で該電気化学デバイス１０は２５０℃前後に加熱されるが、該加熱によってリッド１２のみならずケース１１やリング１８等も膨張するため、リフローハンダ付け過程で焼き嵌めされたリッド１２が外れることは無いし、リッド１２とリング１８との結合力が低下することも無い。
【００４１】
〈電気化学デバイス１０によって得られる効果〉
前記電気化学デバイス１０によれば、以下の効果１及び効果２を得ることができる。
【００４２】
（効果１）リッド１２は該リッド１２に一体形成された環状部１２ａの内周面１２ａ１がリング１８の外周面１８ｂに密着するように焼き嵌めされており、環状部１２ａが位置決め手段として機能していることも相俟って該リッド１２がケース１１のリング１８に対して位置ずれ無く結合されているため、リッド１２の位置ずれを原因として生じ得る諸問題、例えば、蓄電素子１３の態様異常に伴う充放電特性の低下や電解液の漏出に伴う機能障害等の問題を未然に防止できる。
【００４３】
（効果２）リッド１２の環状部１２ａの内周面１２ａ１の高さＨ１２ａ１はリング１８の外周面１８ｂの高さＨ１８ｂと略一致しており、焼き嵌めによって環状部１２ａの内周面１２ａ１の略全てがリング１８の外周面１８ｂに強く押し付けられて密着しているため、リッド１２とリング１８とに十分な結合力を確保できると共に、両者の電気的接続を的確に行える。
【００４４】
《焼き嵌め前のリッド１２’の第１形状変形例》
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した焼き嵌め前のリッド１２’に変えて使用可能な焼き嵌め前のリッド２２’を示す。同図に示した焼き嵌め前のリッド２２’の環状部２２ａの内周面２２ａ１は、リング１８の外周面１８ｂの高さＨ１８ｂと略一致した高さＨ２２ａ１と、リング１８の外周面１８ｂの長さＬ１８ｂよりも僅かに小さな長さＬ２２ａ１と、リング１８の外周面１８ｂの幅Ｗ１８ｂよりも僅かに小さな幅Ｗ２２ａ１とを有しており、内周面２２ａ１とリング１８の上面と向き合う面とが成す角度θ２２ａ１は略８５度である。
【００４５】
要するに、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示した焼き嵌め前のリッド２２’は、環状部２２ａが内側に向かって傾いている点において、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した焼き嵌め前のリッド１２’と形状を異にする。
【００４６】
この焼き嵌め前のリッド２２’を図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した焼き嵌め前のリッド１２’に変えて使用した場合の電気化学デバイスの組立方法は、前記〈電気化学デバイス１０の組立方法〉で説明した組立方法と基本的に同じであるが、先に述べた冷却ステップで環状部２２ａの内周面２２ａ１がリング１８の外周面１８ｂに密着する挙動が若干異なる。
【００４７】
即ち、焼き嵌め前のリッド２２’の環状部２２ａが内側に向かって傾いているため、冷却ステップで環状部２２ａの内周面２２ａ１がリング１８の外周面１８ｂに密着するときに、該環状部２２ａの内周面２２ａ１はその端縁（符号無し）がリング１８の外周面１８ｂに食い込むようにして密着する。
【００４８】
環状部２２ａの厚さ及び弾性にもよるが、該環状部２２ａの内周面２２ａ１とリング１８の上面と向き合う面とが成す角度θ２２ａ１をあまり小さくすると、例えば、略４５度とすると、先に述べた冷却ステップで環状部１２ａの内周面１２ａ１の略全てをリング１８の外周面１８ｂに密着させることが難しくなるため、密着面積を十分に確保したい場合には環状部２２ａの内周面２２ａ１とリング１８の上面と向き合う面とが成す角度θ２２ａ１は略７５度〜９０度未満の範囲内、好ましくはリング１８の外周面１８ｂに引っ掛かりが得られる程度で９０度に近い値に設定することが望ましい。
【００４９】
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示した焼き嵌め前のリッド２２’を図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した焼き嵌め前のリッド１２’に変えて使用した電気化学デバイスによれば、前記効果１に加えて、以下の効果３を得ることができる。
【００５０】
（効果３）リッド２２の環状部２２ａの内周面２２ａ１の端縁がリング１８の外周面１８ｂに食い込んでいるため、該食い込みによってリッド２２とリング１８との結合をより強化できると共に、両者の電気的接続をより的確に行える。
【００５１】
勿論、環状部２２ａの内周面２２ａ１とリング１８の上面と向き合う面とが成す角度θ２２ａ１を９０度に近い値に設定して、環状部２２ａの内周面２２ａ１の略全てがリング１８の外周面１８ｂに密着するようにすれば、前記効果２を併せて得られる。
【００５２】
《焼き嵌め前のリッド１２’の第２形状変形例》
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した焼き嵌め前のリッド１２’に変えて使用可能な焼き嵌め前のリッド３２’を示す。同図に示した焼き嵌め前のリッド３２’の環状部３２ａの内周面３２ａ１は、リング１８の外周面１８ｂの高さＨ１８ｂと略一致した高さＨ３２ａ１と、リング１８の外周面１８ｂの長さＬ１８ｂよりも僅かに小さな長さＬ３２ａ１と、リング１８の外周面１８ｂの幅Ｗ１８ｂよりも僅かに小さな幅Ｗ３２ａ１とを有しており、内周面３２ａ１とリング１８の上面と向き合う面とが成す角度θ３２ａ１は略９０度である。また、環状部３２ａの内周面３２ａ１の略高さ方向中央には、複数の凸部３２ａ２が長さ方向及び幅方向に間隔をおいて形成されている。
【００５３】
要するに、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示した焼き嵌め前のリッド３２’は、環状部３２ａの内周面３２ａ１に複数の凸部３２ａ２が形成されている点において、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した焼き嵌め前のリッド１２’と形状を異にする。
【００５４】
この焼き嵌め前のリッド３２’を図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した焼き嵌め前のリッド１２’に変えて使用した場合の電気化学デバイスの組立方法は、前記〈電気化学デバイス１０の組立方法〉で説明した組立方法と基本的に同じであるが、先に述べた冷却ステップで環状部３２ａの内周面３２ａ１がリング１８の外周面１８ｂに密着する挙動が若干異なる。
【００５５】
即ち、焼き嵌め前のリッド３２’の環状部３２ａの内周面３２ａ１に複数の凸部３２ａ２が形成されているため、冷却ステップで環状部３２ａの内周面３２ａ１がリング１８の外周面１８ｂに密着するときに、該環状部３２ａの内周面３２ａ１はその凸部３２ａ２がリング１８の外周面１８ｂに食い込むようにして密着する。
【００５６】
環状部２２ａ及びリング１８の硬度にもよるが、該環状部３２ａの内周面３２ａ１に形成した凸部３２ａ２の突出高さをあまり大きくすると、例えば、環状部３２ａの厚さの略１／２とすると、先に述べた冷却ステップで環状部１２ａの内周面１２ａ１の略全てをリング１８の外周面１８ｂに密着させることが難しくなるため、密着面積を十分に確保したい場合には各凸部３２ａ２の突出高さは環状部３２ａの厚さの略１／４０〜略１／５の範囲内、好ましくはリング１８の外周面１８ｂに引っ掛かりが得られる程度で極力小さな値に設定することが望ましく、また、各凸部３２ａ２の断面積も極力小さな値とすることが望ましい。
【００５７】
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示した焼き嵌め前のリッド３２’を図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した焼き嵌め前のリッド１２’に変えて使用した電気化学デバイスによれば、前記効果１に加えて、以下の効果４を得ることができる。
【００５８】
（効果４）リッド３２の環状部３２ａの内周面３２ａ１に形成された凸部３２ａ２がリング１８の外周面１８ｂに食い込んでいるため、該食い込みによってリッド３２とリング１８との結合をより強化できると共に、両者の電気的接続をより的確に行える。
【００５９】
勿論、各凸部３２ａ２の突出高さ及び断面積を極力小さな値に設定して、環状部２２ａの内周面２２ａ１の略全てがリング１８の外周面１８ｂに密着するようにすれば、前記効果２を併せて得られる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタに限らず、充放電可能な蓄電素子を用いた他の電気化学デバイス、例えば、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】
【００６１】
１０…電気化学デバイス、１１…ケース、１１ａ…凹部、１２…リッド（焼き嵌め後のリッド）、１２’，２２’，３２’…焼き嵌め前のリッド、１２”…膨張状態のリッド、１２ａ，２２ａ，３２ａ…リッドの環状部、１２ａ１，２２ａ１，３２ａ１…環状部の内周面、３２ａ２…環状部の内周面の凸部、１３…蓄電素子、１８…リング、１８ｂ…リングの外周面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部を有するケースと、前記ケースの上面に設けられたリングと、前記凹部を水密及び気密に閉塞するように前記リングに結合されたリッドと、前記リッドによって閉塞された前記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た電気化学デバイスにおいて、
前記リッドは該リッドに一体形成された環状部の内周面が前記リングの外周面に密着するように焼き嵌めされている、
ことを特徴とする電気化学デバイス。
【請求項２】
前記リッドの環状部の内周面の高さは前記リングの外周面の高さと略一致している、
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】
前記リッドの環状部の内周面の端縁が前記リングの外周面に食い込んでいる、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電気化学デバイス。
【請求項４】
前記リッドの環状部の内周面に形成された凸部が前記リングの外周面に食い込んでいる、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電気化学デバイス。
【請求項１】
凹部を有するケースと、前記ケースの上面に設けられたリングと、前記凹部を水密及び気密に閉塞するように前記リングに結合されたリッドと、前記リッドによって閉塞された前記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た電気化学デバイスにおいて、
前記リッドは該リッドに一体形成された環状部の内周面が前記リングの外周面に密着するように焼き嵌めされている、
ことを特徴とする電気化学デバイス。
【請求項２】
前記リッドの環状部の内周面の高さは前記リングの外周面の高さと略一致している、
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】
前記リッドの環状部の内周面の端縁が前記リングの外周面に食い込んでいる、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電気化学デバイス。
【請求項４】
前記リッドの環状部の内周面に形成された凸部が前記リングの外周面に食い込んでいる、
ことを特徴とする請求項１または２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７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２２７４１８（Ｐ２０１２−２２７４１８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９４９４４（Ｐ２０１１−９４９４４）
【出願日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【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１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【出願人】（０００２０４２８４）太陽誘電株式会社 (964)
【Ｆターム（参考）】
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