電池および電池用電極
【課題】電池を大型化させることなく容量を大きくした電池及び電極を提供する。
【解決手段】第１基板１０、第１基板１０の上面に設けられた第１枠体１１および第１枠体１１を囲むように設けられた第２枠体１２を有する第１電極１と、同様構成で第１枠体１１の上面と第３枠体２１の下面とが、および第２枠体１２の上面と第４枠体２２の下面とがそれぞれ対向するように第１電極１の上方に位置している第２電極２と、環状の第１樹脂部材３と、第１樹脂部材３の外周よりも外側の領域で第１電極１と第２電極２との間に充填された環状の第２樹脂部材４と、第１電極１、第２電極２および第１樹脂部材３によって囲まれた空間に設けられて第１電極１および第２電極２に電気的に繋がっている発電要素７とを有し、第２枠体１２の上面と第４枠体２２の下面との間隔が、第１枠体１１の上面と第３枠体２１の下面との間隔よりも大きい電池である。
【解決手段】第１基板１０、第１基板１０の上面に設けられた第１枠体１１および第１枠体１１を囲むように設けられた第２枠体１２を有する第１電極１と、同様構成で第１枠体１１の上面と第３枠体２１の下面とが、および第２枠体１２の上面と第４枠体２２の下面とがそれぞれ対向するように第１電極１の上方に位置している第２電極２と、環状の第１樹脂部材３と、第１樹脂部材３の外周よりも外側の領域で第１電極１と第２電極２との間に充填された環状の第２樹脂部材４と、第１電極１、第２電極２および第１樹脂部材３によって囲まれた空間に設けられて第１電極１および第２電極２に電気的に繋がっている発電要素７とを有し、第２枠体１２の上面と第４枠体２２の下面との間隔が、第１枠体１１の上面と第３枠体２１の下面との間隔よりも大きい電池である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池およびこれに用いられる電池用電極に関するものである。本発明の電池は、例えば携帯電話、携帯情報端末およびノート型パソコンのような電子機器の電源として用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
電池として、金属製の一対の電極および樹脂製の封止材から成る電池用パッケージの内部に発電要素が設けられたものが知られている。このような電池としては、例えば、特許文献１に記載の扁平形電池が挙げられる。
【０００３】
特許文献１に記載の扁平形電池は、正極缶にガスケットを介して負極缶を嵌めこむことで電池容器を形成している。さらに、電池容器に発電要素が収容されることで電池として用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２１５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に携帯型の電子機器の電源に用いられる電池は、電子機器の小型化に伴い容量を確保しながら小型化することが求められている。また、電子機器の落下等による衝撃によって、電池に圧力が加わることがある。
【０００６】
特許文献１に記載の扁平形電池は、一対の電極をガスケットで保持している。このため、扁平形電池に上下方向から圧力が加わった際に、ガスケットが電極の平面方向に変形して、発電要素に圧力が加わる可能性があった。幅広なガスケットを用いることによって、上記の圧力を抑制することができるが、その場合、扁平形電池の大きさを維持することが困難であった。また、扁平形電池の大きさを維持したまま、幅広なガスケットを用いると、発電要素が封入される空間を広く形成することが困難であった。これらのことから、扁平形電池を大型化させることなく、容量を大きくすることが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る電池は、第１基板、第１基板の上面に設けられた第１枠体および第１枠体を囲むように設けられた第２枠体を有する第１電極と、第２基板、第２基板の下面に設けられた第３枠体および第３枠体を囲むように設けられた第４枠体を有し、第１枠体の上面と第３枠体の下面とが、および第２枠体の上面と第４枠体の下面とがそれぞれ対向するように第１電極の上方に位置している第２電極と、第１枠体の上面と第３枠体の下面との間に位置して第１枠体および第３枠体を接合している環状の第１樹脂部材と、第１樹脂部材の外周よりも外側の領域で第１電極と第２電極との間に充填された環状の第２樹脂部材と、第１電極、第２電極および第１樹脂部材によって囲まれた空間に設けられて第１電極および第２電極に電気的に繋がっている発電要素とを有し、第２枠体の上面と第４枠体の下面との間隔が、第１枠体の上面と第３枠体の下面との間隔よりも大きい。
【０００８】
本発明の一態様に係る電池用電極は、第１基板、第１基板の上面に設けられた第１枠体および第１枠体を囲むように設けられた第２枠体を有する第１電極と、第２基板、第２基板の下面に設けられた第３枠体および第３枠体を囲むように設けられた第４枠体を有し、
第１枠体の上面と第３枠体の下面とが、および第２枠体の上面と第４枠体の下面とがそれぞれ対向するように第１電極の上方に位置して用いられる第２電極とからなり、第１枠体の上面と第３枠体の下面とを、および第２枠体の上面と第４枠体の下面とをそれぞれ対向させたときに、第２枠体の上面と第４枠体の下面との間隔が、第１枠体の上面と第３枠体の下面との間隔よりも大きい。
【発明の効果】
【０００９】
上記態様の電池によれば、第２枠体の上面と第４枠体の下面との間隔が、第１枠体の上面と第３枠体の下面との間隔よりも大きいことによって、電池に上下方向から圧力が加わった際に、第１樹脂部材および第２樹脂部材を電池の外周側に変形させやすくすることができる。これにより、第１樹脂部材および第２樹脂部材が電池の中心側に変形することを抑制することができる。したがって、第１樹脂部材および第２樹脂部材の幅を過度に大きくしなくても、内部に大きな圧力が加わることを抑制できる。その結果、電池の容量を大きくすることができる。
【００１０】
本発明の電池用電極によれば、第１電極と第２電極とを対向させたときに第２枠体の上面と第４枠体の下面との間隔が、第１枠体の上面と第３枠体の下面との間隔よりも大きい。これにより、第１枠体の上面と第３枠体の下面との間の領域およびこの領域よりも外側の領域に樹脂部材を設けて第１電極と第２電極とを接合して電池を作製したときに、容量の大きな電池とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態の電池および電池用電極を示す斜視図である。
【図２】図１に示す電池および電池用電極の断面図である。
【図３】一変形例に係る電池および電池用電極を示す断面図である。
【図４】一変形例に係る電池および電池用電極を示す断面図である。
【図５】一変形例に係る電池および電池用電極を示す断面図である。
【図６】一変形例に係る電池および電池用電極を示す断面図である。
【図７】一変形例に係る電池および電池用電極を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態に係る電池９９および電池用電極９８について図面を参照して説明する。
【００１３】
＜電池の構成＞
図１，２に示すように、本発明の一実施形態の電池９９は、電池用パッケージ９と、電池用パッケージ９に封入された、電解質部材（図示せず）を含む発電要素７とを備えている。
【００１４】
＜電池用パッケージの構成＞
電池用パッケージ９は、第１電極１と、第１電極１の上面側に第１電極１と離間して設けられた第２電極２と、平面視した場合に環状となるように、第１電極１と第２電極２とを接合した第１樹脂部材３と、第１電極１と第２電極２との間の領域であって、第１樹脂部材３よりも外周側の領域に充填された環状の第２樹脂部材４とによって構成される。
【００１５】
第１電極１は、電池９９における正極または負極として用いられる部材であって、第１基板１０、第１基板１０の上面に設けられた第１枠体１１および第１枠体１１を囲むように設けられた第２枠体１２とによって構成されている。第１電極１は、外部の電子回路と電気的に接続されることによって電池９９の内部で発生した電気を電子回路に伝えることができる。
【００１６】
第１基板１０は、平板形状の部材であって、平面視したときの形状が円形状である。第１基板１０は、上面と下面とに開口する貫通孔５を有している。貫通孔５は、電解質部材を電池用パッケージ９の内部の発電要素７を配置した領域に封入する際の封入孔として用いられる。なお、電解質部材の封入を行なった後に、貫通孔５は、封止材６によって封止される。封止材６としては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂またはフラン樹脂等の樹脂材料を用いることができる。また、封止材６としては、金属片を用いることもできる。
【００１７】
第１基板１０としては、例えば、ニッケル、ステンレスまたはアルミニウムのような導電性を有する金属材料を用いることができる。第１電極１を正極として用いる場合は、電解質部材に面する上面部分が、金、白金、タングステンまたはアルミニウムのような耐食性に優れる金属材料を用いることが望ましい。
【００１８】
第１枠体１１は、第２枠体１２と共に第２樹脂部材４が充填される空間を形成する機能を有している。第１枠体１１は、第１基板１０の上面に形成されている。第１枠体１１は、平面視したときの形状が環状である。第１枠体１１の内周面および外周面は、断面視したときに、第１基板１０の上面に対して角度が約９０度になるように形成されている。
【００１９】
第１枠体１１としては、例えば、ニッケル、ステンレスまたはアルミニウムのような金属材料を用いることができる。第１電極１を正極として用いる場合は、電解質部材に面する内周部分が、金、白金、タングステンまたはアルミニウムのような耐食性に優れる金属材料を用いることが望ましい。さらに望ましくは、第１枠体１１と第１基板１０とが同じ材料を用いて一体的に形成されていると良い。これにより、第１枠体１１と第１基板１０との熱膨張率の差を小さくできるので、第１枠体１１と第１基板１０との間に生じる熱応力を軽減させることができる。これにより、温度変化が激しい環境下における電池９９の信頼性を向上させることができる。
【００２０】
第２枠体１２は、第１電極１と第２樹脂部材４との接触面積を増やすことにより、第１電極１と第２樹脂部材４との間の接合を強固にするために設けられている。第２枠体１２は、第１基板１０の上面に、第１枠体１１と間隔を空けつつ、第１枠体１１を囲むように形成されている。第２枠体１２は、平面視したときの形状が環状である。第２枠体１２の内周面および外周面は、断面視したときに、第１基板１０の上面に対して角度が約９０度になるように形成されている。第２枠体１２は、外周面が第１基板１０の外周面と面一に形成されている。第２枠体１２の上面と第１基板１０の上面との間隔Ｄ２は、第１枠体１１の上面と第１基板１０の上面との間隔Ｄ１よりも小さく形成されている。
【００２１】
第２枠体１２としては、例えば、ニッケル、ステンレスまたはアルミニウムのような金属材料を用いることができる。望ましくは、第２枠体１２と第１基板１０とが同じ材料を用いて一体的に形成されていると良い。これにより、第２枠状と第１基板１０との熱膨張率の差を小さくできるので、第２枠体１２と第１基板１０との間に生じる熱応力を緩和させることができる。これにより、温度変化が激しい環境下における電池９９の信頼性を向上させることができる。
【００２２】
第１電極１の寸法としては、例えば、第１基板１０の径を５〜５０ｍｍ、第１基板１０の厚みを０．２５〜２．５ｍｍ、第１枠体１１の内周の径を３〜３０ｍｍ、第１枠体１１の外周の径を３．５〜３５ｍｍ、第２枠体１２の内周の径を４．５〜４５ｍｍに設定することができる。また、第１枠体１１の上面と第１基板１０の上面との間隔は０．５〜５ｍｍ、第２枠体１２の上面と第１基板１０の上面との間隔は０．２５〜２．５ｍｍに設定することができる。
【００２３】
第２電極２は、第１電極１と同様の構成を備えている。具体的には、第１基板１０に相当する部材が第２基板２０、第１枠体１１に相当する部材が第３枠体２１、第２枠体１２に相当する部材が第４枠体２２である。それぞれの形状および材料等は第１電極１の説明で述べた形状および材料等を用いることができる。第２電極２は、第１電極１の上面側に第１電極１と離間して、互いに向かい合うように配設されている。第３枠体２１は、下面が第１枠体１１の上面と対向するように位置している。第４枠体２２は、下面が第２枠体１２の上面と対向するように位置している。なお、本実施形態においては、第２電極２は第１電極１と同様の形状および材料で構成されているが、これに限られるものではない。
【００２４】
第１電極１と第２電極２とによって電池用電極９８が構成される。
【００２５】
第１樹脂部材３は、電気用電極９８間に発電要素７を気密に保つために設けられている。第１樹脂部材３は、第１枠体１１の上面と第３枠体２１の下面との間に位置している。第１樹脂部材３は、第１枠体１１および第３枠体２１を接合している。第１樹脂部材３が、第１枠体１１の上面と第３枠体２１の下面との間に環状に形成されていることにより、第１電極１と第２電極２とを保持するとともに発電要素７に対する気密性を保つことができる。第１樹脂部材３としては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂またはフラン樹脂等の絶縁性の樹脂材料を用いることができる。
【００２６】
第１樹脂部材３の寸法としては、例えば、厚みを０．２５〜２．５ｍｍに設定することができる。
【００２７】
第２樹脂部材４は、第１電極１と第２電極２とを保持するために設けられている。第２樹脂部材４は、第１樹脂部材３の外周よりも外側の領域で第１電極１と第２電極２との間に充填されている。第２樹脂部材４は平面透視したときの形状が環状である。第２樹脂部材４は、第１枠体１１の外周面、第３枠体２１の外周面および第１樹脂部材３の外周面に接するように設けられている。これにより、発電要素７に対する気密性を向上させることができる。
【００２８】
第２樹脂部材４は、第１基板１０の上面のうち第１枠体１１と第２枠体１２との間に位置する領域および第２基板２０の下面のうち第３枠体２１と第４枠体２２との間に位置する領域と接するように設けられている。そのため、第１電極１または第２電極２に上下方向からの力が加わった際も、第１電極１と第２電極２とを安定して保持し続けることができる。これにより、電池９９の耐久性を向上させることができる。
【００２９】
さらに、第２樹脂部材４は、第２枠体１２の内周面および外周面ならびに第４枠体２２の内周面および外周面をそれぞれ挟むように設けられている。このように、複数の面に接するように第２樹脂部材４が形成されていることにより、第１電極１と第２電極２とをより強固に固定することができる。これにより、電池９９に外部から力が加わった際も第１電極１と第２電極２とを安定して保持し続けることができるので、電池９９の耐久性をさらに向上させることができる。
【００３０】
第２樹脂部材４としては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂またはフラン樹脂等の絶縁性の樹脂材料を用いることができる。
【００３１】
本発明の一実施形態の電池９９は、第２枠体１２の上面と第４枠体２２の下面との間隔Ｌ２が、第１枠体１１の上面と第３枠体２１の下面との間隔Ｌ１よりも大きい。そのため、電池９９に上下方向から圧力が加わった際に、第１樹脂部材３および第２樹脂部材４が電池９９の外周側に変形しやすくなる。これにより、第１樹脂部材３および第２樹脂部材
４が電池９９の中心側に変形することを抑制することができる。したがって、第１樹脂部材３および第２樹脂部材４を過度に幅広に形成する必要がなくなることから、発電要素７を広範囲に設けることができる。その結果、電池９９の容量を大きくすることができる。
【００３２】
好ましくは、第１樹脂部材３は第２樹脂部材４よりも弾性率が大きいことがよい。これにより、第２樹脂部材４を電池９９の外周側に変形しやすくなる。そのため、第１樹脂部材３および第２樹脂部材４が電池９９の中心側に変形することをさらに抑制できる。
【００３３】
第１樹脂部材３と第２樹脂部材４の弾性率の調整は、例えば添加剤の量を調整することで行なうことができる。具体的には、第１樹脂部材３と第２樹脂部材４とがエポキシ樹脂からなる場合であれば、ゴム等の樹脂系への柔軟鎖を持つポリマーを添加することによってエポキシ樹脂の弾性率を低下させることができる。
【００３４】
弾性率の比較および測定には、例えば曲げ試験（ＪＩＳ Ｒ １６０２）を用いることができる。また、第１樹脂部材３または第２樹脂部材４の大きさおよび形状が上記曲げ試験の規格に満たない場合は、これに準拠した試験で比較することができる。具体的には、第１樹脂部材３と第２樹脂部材４とをそれぞれ同寸法の直方体の角材に加工し、この角材を２点の支点上に置き、支点間の中央の１点に荷重を加える。これにより、角材に生じた変位量を比較し、変位量が小さい方を弾性率が高いと見なすことができる。
【００３５】
また、さらに小さな材料を比較する場合は、ナノインデンテーション法を用いることができる。測定装置としては、例えば、アジレント社製の「ナノインデンターＧ２００」を用いることができる。この方法によって測定された弾性率の比較を行なう。
【００３６】
＜発電要素の構成＞
発電要素７は、第１電極１、第２電極２および第１樹脂部材３によって囲まれた空間の内部に設けられている。発電要素７としては、正極側に設けられる正極物質７１、負極側に設けられる負極物質７３、正極物質７１と負極物質７３とを隔てるために設けられるセパレータ７２および空間に封入される電解質部材によって構成されている。正極物質７１としては、例えば、コバルト酸リチウムまたはマンガン酸リチウム等の正極活物、アセチレンブラックまたは黒鉛等の導電材を含むシート状の部材を用いることができる。負極物質７３としては、例えば、コークスまたは炭素繊維等の炭素材料を含むシート状の部材を用いることができる。セパレータ７２としては、ポリオレフィンの多孔膜等を用いることができる。電解質部材としては、例えば四フッ化ホウ酸リチウム等のリチウム塩、塩酸、硫酸または硝酸等の酸をジメトキシエタンまたはプロピレンカーボネート等の有機溶媒に溶解したものを用いることができる。
【００３７】
なお、本発明は上述の実施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。例えば、本実施形態においては、第１基板１０および第２基板２０を平面視したときの形状が円形状であるが、楕円形状または四角形状などを含む多角形状であってもよい。また、本実施形態においては、第１基板１０、第１枠体１１および第２枠体１２が一体的に形成されているが、第１基板１０、第１枠体１１および第２枠体１２が異なる材料によって形成されていてもよい。また、本実施形態においては、第１枠体１１の横幅と第３枠体２１の横幅とが等しく形成されているが、これに限らない。第１枠体１１と第３枠体２１とが対向するように配置されていれば、例えば第１枠体１１の横幅が第３枠体２１の横幅よりも大きく形成されていてもよい。
【００３８】
また、本実施形態においては、第２基板２０、第３枠体２１および第４枠体２２が一体的に形成されているが、第２基板２０、第３枠体２１および第４枠体２２が異なる材料によって形成されていてもよい。
【００３９】
また、本実施形態においては、第１基板１０の上面に対する第２枠体１２の内周面の角度および第２基板２０の下面に対する第４枠体２２の内周面の角度が９０度に形成されているが、９０度よりも小さい角度であっても、９０度よりも大きい角度であってもよい。前述の角度が９０度よりも小さい場合は、第２樹脂部材４と第２枠体１２および第２樹脂部材４と第４枠体２２とが、互いに挟みあうように形成されることから、第２樹脂部材４と第１電極１および第２樹脂部材４と第２電極２との接合をより強固にすることができる。また、前述の角度が９０度よりも大きい場合は、第２樹脂部材４を広範囲にわたって設けることができるようになることから、発電要素７に対する気密性を高めることができる。
【００４０】
＜変形例１＞
電池９９の変形例１について説明する。なお、本例の各構成において、前述の電池９９と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４１】
上述した実施形態に係る電池９９は、第２枠体１２および第４枠体２２の断面が四角形状であったが、これに限られない。例えば、図３に示すように、第２枠体１２および第４枠体２２の内周側の角部に面取り部８１が形成されていてもよい。これにより、第２樹脂部材４の変形が第２枠体１２および第４枠体２２によって妨げられにくくなることから、電池９９に上下方向から圧力が加わった際に、第２樹脂部材４を電池９９の外周側にさらに変形させやすくすることができる。
【００４２】
＜変形例２＞
電池９９の変形例２について説明する。なお、本例の各構成において、前述の電池９９と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４３】
上述した実施形態に係る電池９９は、第１基板１０が厚みの一定な平板形状の部材であったが、これに限られない。例えば、図４に示すように、第１基板１０のうち第１枠体１１と第２枠体１２との間に位置する領域の厚みが、第１枠体１１よりも内側に位置する領域の厚みに比べて大きく形成されていてもよい。これにより、充填される第２樹脂部材４の量を減らすことができることから、電池９９に上下方向から圧力が加わった際に、第２樹脂部材４に生じる変形を抑制することができる。なお、図４においては、第１基板１０の厚みのみを前述の電池９９と比較して変化させているが、これに限られない。具体的には、第２基板２０のうち第３枠体２１と第４枠体２２との間に位置する領域が第３枠体２１よりも内側に位置する領域に比べて、厚みが大きく形成されていてもよい。
【００４４】
＜変形例３＞
電池９９の変形例３について説明する。なお、本例の各構成において、前述の電池９９と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４５】
上述した実施形態に係る電池９９は、第１基板１０が厚みの一定な平板形状の部材であったが、これに限られない。例えば、図５に示すように、第１基板１０のうち第１枠体１１と第２枠体１２との間に位置する領域の厚みが、第１枠体１１よりも内側に位置する領域の厚みに比べて小さく形成されていてもよい。これにより、充填される第２樹脂部材４が第１電極１と接する領域を広くすることができる。これにより、第１電極１と第２樹脂部材４とをより強固に接着することができる。なお、図５においては、第１基板１０の厚みのみを前述の電池９９と比較して変化させているが、これに限られない。具体的には、
第２基板２０のうち第３枠体２１と第４枠体２２との間に位置する領域が、第３枠体２１よりも内側に位置する領域に比べて厚みが小さく形成されていてもよい。
【００４６】
＜変形例４＞
電池９９の変形例４について説明する。なお、本例の各構成において、前述の電池９９と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４７】
上述した実施形態に係る電池９９は、第１枠体１１および第３枠体２１の幅が一定であったがこれに限られない。例えば、図６に示すように、第１枠体１１の下端および第３枠体２１の上端に鍔部８２が形成されていてもよい。これにより、発電要素７が封入される空間を広く保ちつつ、第１枠体１１および第３枠体２１の強度を向上させることができる。
【００４８】
＜変形例５＞
電池９９の変形例５について説明する。なお、本例の各構成において、前述の電池９９と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４９】
上述した実施形態に係る電池９９は、第１枠体１１および第３枠体２１の内側には発電要素７のみが設けられていたが、これに限られない。例えば、図７に示すように、第１枠体１１の内側に第１電極１と第２電極２と接するように配置される補強部材８３が設けられていてもよい。このように、補強部材８３を設けることによって、第１電極１と第２電極２をさらに強固に保持することができる。補強部材８３としては、例えば筒形状の部材を用いることができる。補強部材８３には例えばアルミナ等のセラミック材料またはエポキシ樹脂等の樹脂材料を用いることができる。
【００５０】
＜電池の製造方法１＞
まず、第１電極１および第２電極２の製造工程を説明する。初めに、第１電極１を作製する。最初に、第１基板１０および第１枠体１１をプレス成形によって作製し、第１基板１０に曲げ加工を施すことで第２枠体１２を形成する。次に、第１基板１０に第１枠体１１を接合することで第１電極１を作製する。第２電極２も第１電極１と同様の方法で作製する。
【００５１】
次に、第１枠体１１、第２枠体１２、第３枠体２１および第４枠体２２の表面に化学エッチング処理またはサンドブラスト処理を施すことによって表面を荒らす。さらに、下記の水溶液浸漬法を施すことによって超微細な凹凸を形成する。
【００５２】
ここで、水溶液浸漬法について説明する。第１枠体１１、第２枠体１２、第３枠体２１および第４枠体２２がアルミニウムによって形成されている場合は下記の方法を用いることができる。水溶液にはアンモニア水溶液を用いる。浸漬の条件は、常温で５〜３０分程度である。アンモニアの濃度は１０〜３０ｍｏｌ％に設定することができる。これらの水溶液で浸漬処理した後、水洗を行ない、乾燥させる。アンモニア水溶液にアルミニウムを浸漬することで、アルミニウムは水素を発泡しつつアルミン酸イオンとなって溶解される。これにより、超微細な凹凸を形成することができる。この超微細な凹凸は、エポキシ樹脂を間に浸透させることによって、エポキシ樹脂と第１電極１またはエポキシ樹脂と第２電極２との接合性を向上させるために形成される。
【００５３】
次に、第１電極１の上面のうち第１枠体１１に囲まれた領域に正極物質７１、負極物質７３およびセパレータ７２を配設する。その後、第１枠体１１の上面にエポキシ樹脂を塗
布し、第２電極２をセラミック部材の上部に配置した後、エポキシ樹脂を硬化させることで第１樹脂部材３を形成する。
【００５４】
次に、超微細な凹凸が形成された第１枠体１１の外周面、第２枠体１２の内周面、上面および外周面、第３枠体２１の外周面ならびに第４枠体２２の内周面、下面および外周面にエポキシ樹脂を塗布し、超微細な凹凸の間にエポキシ樹脂を浸透させる。その後、第１樹脂部材３の外周よりも外側の領域で第１電極１と第２電極２との間にエポキシ樹脂を充填し、このエポキシ樹脂を硬化させることで第２樹脂部材４を形成する。
【００５５】
なお、浸透させるエポキシ樹脂には、この超微細な凹凸に入り込む程の大きさの粉末を含有させておくことが好ましい。これにより、エポキシ樹脂が硬化した際にエポキシ樹脂と凹凸との間に生じるアンカー効果をより大きくすることができる。その結果、第２樹脂部材４と第１電極１または第２電極２との間の接合をより強固にすることができる。粉末としては、例えば、酸化ケイ素等の無機材料を用いることができる。
【００５６】
その後、第１電極１および第２電極２の貫通孔５から電解質部材を封入する。最後に、貫通孔５を封止材６によって封止する。このようにして、電池９９を製造することができる。
【００５７】
＜電池の製造方法２＞
電池９９の製造方法２について説明する。なお、本製造方法おいて、前述の製造方法１と同様の工程については、その詳細な説明を省略する。
【００５８】
上述した電池９９の製造方法１においては、第１枠体１１と第１基板１０との接合を行なった後に第１樹脂部材３を形成したが、これに限られない。
【００５９】
具体的には、下記の方法によって電池９９を作製することができる。まず、第１枠体１１と第３枠体２１とを、第１樹脂部材３を介して接合して一体化する。次に、第２枠体１２が形成された第１基板１０の上面に第１枠体１１と第３枠体２１と第１樹脂部材３との一体物を配置し、これらの部材に囲まれた領域に正極物質７１、負極物質７３およびセパレータ７２を配設する。その後、第４枠体２２が形成された第２基板２０を第３枠体２１の上面に配置した後、第２樹脂部材４を形成する。その後、第１電極１および第２電極２の貫通孔５から電解質部材を封入する。最後に、貫通孔５を封止材６によって封止する。このようにして、電池９９を製造することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１：第１電極
１０：第１基板
１１：第１枠体
１２：第２枠体
２：第２電極
２０：第２基板
２１：第３枠体
２２：第４枠体
３：第１樹脂部材
４：第２樹脂部材
５：貫通孔
６：封止材
７：発電要素
７１：正極物質
７２：セパレータ
７３：負極物質
８１：面取り部
８２：鍔部
８３：補強部材
９：電池用パッケージ
９８：電池用電極
９９：電池
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池およびこれに用いられる電池用電極に関するものである。本発明の電池は、例えば携帯電話、携帯情報端末およびノート型パソコンのような電子機器の電源として用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
電池として、金属製の一対の電極および樹脂製の封止材から成る電池用パッケージの内部に発電要素が設けられたものが知られている。このような電池としては、例えば、特許文献１に記載の扁平形電池が挙げられる。
【０００３】
特許文献１に記載の扁平形電池は、正極缶にガスケットを介して負極缶を嵌めこむことで電池容器を形成している。さらに、電池容器に発電要素が収容されることで電池として用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２１５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に携帯型の電子機器の電源に用いられる電池は、電子機器の小型化に伴い容量を確保しながら小型化することが求められている。また、電子機器の落下等による衝撃によって、電池に圧力が加わることがある。
【０００６】
特許文献１に記載の扁平形電池は、一対の電極をガスケットで保持している。このため、扁平形電池に上下方向から圧力が加わった際に、ガスケットが電極の平面方向に変形して、発電要素に圧力が加わる可能性があった。幅広なガスケットを用いることによって、上記の圧力を抑制することができるが、その場合、扁平形電池の大きさを維持することが困難であった。また、扁平形電池の大きさを維持したまま、幅広なガスケットを用いると、発電要素が封入される空間を広く形成することが困難であった。これらのことから、扁平形電池を大型化させることなく、容量を大きくすることが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る電池は、第１基板、第１基板の上面に設けられた第１枠体および第１枠体を囲むように設けられた第２枠体を有する第１電極と、第２基板、第２基板の下面に設けられた第３枠体および第３枠体を囲むように設けられた第４枠体を有し、第１枠体の上面と第３枠体の下面とが、および第２枠体の上面と第４枠体の下面とがそれぞれ対向するように第１電極の上方に位置している第２電極と、第１枠体の上面と第３枠体の下面との間に位置して第１枠体および第３枠体を接合している環状の第１樹脂部材と、第１樹脂部材の外周よりも外側の領域で第１電極と第２電極との間に充填された環状の第２樹脂部材と、第１電極、第２電極および第１樹脂部材によって囲まれた空間に設けられて第１電極および第２電極に電気的に繋がっている発電要素とを有し、第２枠体の上面と第４枠体の下面との間隔が、第１枠体の上面と第３枠体の下面との間隔よりも大きい。
【０００８】
本発明の一態様に係る電池用電極は、第１基板、第１基板の上面に設けられた第１枠体および第１枠体を囲むように設けられた第２枠体を有する第１電極と、第２基板、第２基板の下面に設けられた第３枠体および第３枠体を囲むように設けられた第４枠体を有し、
第１枠体の上面と第３枠体の下面とが、および第２枠体の上面と第４枠体の下面とがそれぞれ対向するように第１電極の上方に位置して用いられる第２電極とからなり、第１枠体の上面と第３枠体の下面とを、および第２枠体の上面と第４枠体の下面とをそれぞれ対向させたときに、第２枠体の上面と第４枠体の下面との間隔が、第１枠体の上面と第３枠体の下面との間隔よりも大きい。
【発明の効果】
【０００９】
上記態様の電池によれば、第２枠体の上面と第４枠体の下面との間隔が、第１枠体の上面と第３枠体の下面との間隔よりも大きいことによって、電池に上下方向から圧力が加わった際に、第１樹脂部材および第２樹脂部材を電池の外周側に変形させやすくすることができる。これにより、第１樹脂部材および第２樹脂部材が電池の中心側に変形することを抑制することができる。したがって、第１樹脂部材および第２樹脂部材の幅を過度に大きくしなくても、内部に大きな圧力が加わることを抑制できる。その結果、電池の容量を大きくすることができる。
【００１０】
本発明の電池用電極によれば、第１電極と第２電極とを対向させたときに第２枠体の上面と第４枠体の下面との間隔が、第１枠体の上面と第３枠体の下面との間隔よりも大きい。これにより、第１枠体の上面と第３枠体の下面との間の領域およびこの領域よりも外側の領域に樹脂部材を設けて第１電極と第２電極とを接合して電池を作製したときに、容量の大きな電池とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態の電池および電池用電極を示す斜視図である。
【図２】図１に示す電池および電池用電極の断面図である。
【図３】一変形例に係る電池および電池用電極を示す断面図である。
【図４】一変形例に係る電池および電池用電極を示す断面図である。
【図５】一変形例に係る電池および電池用電極を示す断面図である。
【図６】一変形例に係る電池および電池用電極を示す断面図である。
【図７】一変形例に係る電池および電池用電極を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態に係る電池９９および電池用電極９８について図面を参照して説明する。
【００１３】
＜電池の構成＞
図１，２に示すように、本発明の一実施形態の電池９９は、電池用パッケージ９と、電池用パッケージ９に封入された、電解質部材（図示せず）を含む発電要素７とを備えている。
【００１４】
＜電池用パッケージの構成＞
電池用パッケージ９は、第１電極１と、第１電極１の上面側に第１電極１と離間して設けられた第２電極２と、平面視した場合に環状となるように、第１電極１と第２電極２とを接合した第１樹脂部材３と、第１電極１と第２電極２との間の領域であって、第１樹脂部材３よりも外周側の領域に充填された環状の第２樹脂部材４とによって構成される。
【００１５】
第１電極１は、電池９９における正極または負極として用いられる部材であって、第１基板１０、第１基板１０の上面に設けられた第１枠体１１および第１枠体１１を囲むように設けられた第２枠体１２とによって構成されている。第１電極１は、外部の電子回路と電気的に接続されることによって電池９９の内部で発生した電気を電子回路に伝えることができる。
【００１６】
第１基板１０は、平板形状の部材であって、平面視したときの形状が円形状である。第１基板１０は、上面と下面とに開口する貫通孔５を有している。貫通孔５は、電解質部材を電池用パッケージ９の内部の発電要素７を配置した領域に封入する際の封入孔として用いられる。なお、電解質部材の封入を行なった後に、貫通孔５は、封止材６によって封止される。封止材６としては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂またはフラン樹脂等の樹脂材料を用いることができる。また、封止材６としては、金属片を用いることもできる。
【００１７】
第１基板１０としては、例えば、ニッケル、ステンレスまたはアルミニウムのような導電性を有する金属材料を用いることができる。第１電極１を正極として用いる場合は、電解質部材に面する上面部分が、金、白金、タングステンまたはアルミニウムのような耐食性に優れる金属材料を用いることが望ましい。
【００１８】
第１枠体１１は、第２枠体１２と共に第２樹脂部材４が充填される空間を形成する機能を有している。第１枠体１１は、第１基板１０の上面に形成されている。第１枠体１１は、平面視したときの形状が環状である。第１枠体１１の内周面および外周面は、断面視したときに、第１基板１０の上面に対して角度が約９０度になるように形成されている。
【００１９】
第１枠体１１としては、例えば、ニッケル、ステンレスまたはアルミニウムのような金属材料を用いることができる。第１電極１を正極として用いる場合は、電解質部材に面する内周部分が、金、白金、タングステンまたはアルミニウムのような耐食性に優れる金属材料を用いることが望ましい。さらに望ましくは、第１枠体１１と第１基板１０とが同じ材料を用いて一体的に形成されていると良い。これにより、第１枠体１１と第１基板１０との熱膨張率の差を小さくできるので、第１枠体１１と第１基板１０との間に生じる熱応力を軽減させることができる。これにより、温度変化が激しい環境下における電池９９の信頼性を向上させることができる。
【００２０】
第２枠体１２は、第１電極１と第２樹脂部材４との接触面積を増やすことにより、第１電極１と第２樹脂部材４との間の接合を強固にするために設けられている。第２枠体１２は、第１基板１０の上面に、第１枠体１１と間隔を空けつつ、第１枠体１１を囲むように形成されている。第２枠体１２は、平面視したときの形状が環状である。第２枠体１２の内周面および外周面は、断面視したときに、第１基板１０の上面に対して角度が約９０度になるように形成されている。第２枠体１２は、外周面が第１基板１０の外周面と面一に形成されている。第２枠体１２の上面と第１基板１０の上面との間隔Ｄ２は、第１枠体１１の上面と第１基板１０の上面との間隔Ｄ１よりも小さく形成されている。
【００２１】
第２枠体１２としては、例えば、ニッケル、ステンレスまたはアルミニウムのような金属材料を用いることができる。望ましくは、第２枠体１２と第１基板１０とが同じ材料を用いて一体的に形成されていると良い。これにより、第２枠状と第１基板１０との熱膨張率の差を小さくできるので、第２枠体１２と第１基板１０との間に生じる熱応力を緩和させることができる。これにより、温度変化が激しい環境下における電池９９の信頼性を向上させることができる。
【００２２】
第１電極１の寸法としては、例えば、第１基板１０の径を５〜５０ｍｍ、第１基板１０の厚みを０．２５〜２．５ｍｍ、第１枠体１１の内周の径を３〜３０ｍｍ、第１枠体１１の外周の径を３．５〜３５ｍｍ、第２枠体１２の内周の径を４．５〜４５ｍｍに設定することができる。また、第１枠体１１の上面と第１基板１０の上面との間隔は０．５〜５ｍｍ、第２枠体１２の上面と第１基板１０の上面との間隔は０．２５〜２．５ｍｍに設定することができる。
【００２３】
第２電極２は、第１電極１と同様の構成を備えている。具体的には、第１基板１０に相当する部材が第２基板２０、第１枠体１１に相当する部材が第３枠体２１、第２枠体１２に相当する部材が第４枠体２２である。それぞれの形状および材料等は第１電極１の説明で述べた形状および材料等を用いることができる。第２電極２は、第１電極１の上面側に第１電極１と離間して、互いに向かい合うように配設されている。第３枠体２１は、下面が第１枠体１１の上面と対向するように位置している。第４枠体２２は、下面が第２枠体１２の上面と対向するように位置している。なお、本実施形態においては、第２電極２は第１電極１と同様の形状および材料で構成されているが、これに限られるものではない。
【００２４】
第１電極１と第２電極２とによって電池用電極９８が構成される。
【００２５】
第１樹脂部材３は、電気用電極９８間に発電要素７を気密に保つために設けられている。第１樹脂部材３は、第１枠体１１の上面と第３枠体２１の下面との間に位置している。第１樹脂部材３は、第１枠体１１および第３枠体２１を接合している。第１樹脂部材３が、第１枠体１１の上面と第３枠体２１の下面との間に環状に形成されていることにより、第１電極１と第２電極２とを保持するとともに発電要素７に対する気密性を保つことができる。第１樹脂部材３としては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂またはフラン樹脂等の絶縁性の樹脂材料を用いることができる。
【００２６】
第１樹脂部材３の寸法としては、例えば、厚みを０．２５〜２．５ｍｍに設定することができる。
【００２７】
第２樹脂部材４は、第１電極１と第２電極２とを保持するために設けられている。第２樹脂部材４は、第１樹脂部材３の外周よりも外側の領域で第１電極１と第２電極２との間に充填されている。第２樹脂部材４は平面透視したときの形状が環状である。第２樹脂部材４は、第１枠体１１の外周面、第３枠体２１の外周面および第１樹脂部材３の外周面に接するように設けられている。これにより、発電要素７に対する気密性を向上させることができる。
【００２８】
第２樹脂部材４は、第１基板１０の上面のうち第１枠体１１と第２枠体１２との間に位置する領域および第２基板２０の下面のうち第３枠体２１と第４枠体２２との間に位置する領域と接するように設けられている。そのため、第１電極１または第２電極２に上下方向からの力が加わった際も、第１電極１と第２電極２とを安定して保持し続けることができる。これにより、電池９９の耐久性を向上させることができる。
【００２９】
さらに、第２樹脂部材４は、第２枠体１２の内周面および外周面ならびに第４枠体２２の内周面および外周面をそれぞれ挟むように設けられている。このように、複数の面に接するように第２樹脂部材４が形成されていることにより、第１電極１と第２電極２とをより強固に固定することができる。これにより、電池９９に外部から力が加わった際も第１電極１と第２電極２とを安定して保持し続けることができるので、電池９９の耐久性をさらに向上させることができる。
【００３０】
第２樹脂部材４としては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂またはフラン樹脂等の絶縁性の樹脂材料を用いることができる。
【００３１】
本発明の一実施形態の電池９９は、第２枠体１２の上面と第４枠体２２の下面との間隔Ｌ２が、第１枠体１１の上面と第３枠体２１の下面との間隔Ｌ１よりも大きい。そのため、電池９９に上下方向から圧力が加わった際に、第１樹脂部材３および第２樹脂部材４が電池９９の外周側に変形しやすくなる。これにより、第１樹脂部材３および第２樹脂部材
４が電池９９の中心側に変形することを抑制することができる。したがって、第１樹脂部材３および第２樹脂部材４を過度に幅広に形成する必要がなくなることから、発電要素７を広範囲に設けることができる。その結果、電池９９の容量を大きくすることができる。
【００３２】
好ましくは、第１樹脂部材３は第２樹脂部材４よりも弾性率が大きいことがよい。これにより、第２樹脂部材４を電池９９の外周側に変形しやすくなる。そのため、第１樹脂部材３および第２樹脂部材４が電池９９の中心側に変形することをさらに抑制できる。
【００３３】
第１樹脂部材３と第２樹脂部材４の弾性率の調整は、例えば添加剤の量を調整することで行なうことができる。具体的には、第１樹脂部材３と第２樹脂部材４とがエポキシ樹脂からなる場合であれば、ゴム等の樹脂系への柔軟鎖を持つポリマーを添加することによってエポキシ樹脂の弾性率を低下させることができる。
【００３４】
弾性率の比較および測定には、例えば曲げ試験（ＪＩＳ Ｒ １６０２）を用いることができる。また、第１樹脂部材３または第２樹脂部材４の大きさおよび形状が上記曲げ試験の規格に満たない場合は、これに準拠した試験で比較することができる。具体的には、第１樹脂部材３と第２樹脂部材４とをそれぞれ同寸法の直方体の角材に加工し、この角材を２点の支点上に置き、支点間の中央の１点に荷重を加える。これにより、角材に生じた変位量を比較し、変位量が小さい方を弾性率が高いと見なすことができる。
【００３５】
また、さらに小さな材料を比較する場合は、ナノインデンテーション法を用いることができる。測定装置としては、例えば、アジレント社製の「ナノインデンターＧ２００」を用いることができる。この方法によって測定された弾性率の比較を行なう。
【００３６】
＜発電要素の構成＞
発電要素７は、第１電極１、第２電極２および第１樹脂部材３によって囲まれた空間の内部に設けられている。発電要素７としては、正極側に設けられる正極物質７１、負極側に設けられる負極物質７３、正極物質７１と負極物質７３とを隔てるために設けられるセパレータ７２および空間に封入される電解質部材によって構成されている。正極物質７１としては、例えば、コバルト酸リチウムまたはマンガン酸リチウム等の正極活物、アセチレンブラックまたは黒鉛等の導電材を含むシート状の部材を用いることができる。負極物質７３としては、例えば、コークスまたは炭素繊維等の炭素材料を含むシート状の部材を用いることができる。セパレータ７２としては、ポリオレフィンの多孔膜等を用いることができる。電解質部材としては、例えば四フッ化ホウ酸リチウム等のリチウム塩、塩酸、硫酸または硝酸等の酸をジメトキシエタンまたはプロピレンカーボネート等の有機溶媒に溶解したものを用いることができる。
【００３７】
なお、本発明は上述の実施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。例えば、本実施形態においては、第１基板１０および第２基板２０を平面視したときの形状が円形状であるが、楕円形状または四角形状などを含む多角形状であってもよい。また、本実施形態においては、第１基板１０、第１枠体１１および第２枠体１２が一体的に形成されているが、第１基板１０、第１枠体１１および第２枠体１２が異なる材料によって形成されていてもよい。また、本実施形態においては、第１枠体１１の横幅と第３枠体２１の横幅とが等しく形成されているが、これに限らない。第１枠体１１と第３枠体２１とが対向するように配置されていれば、例えば第１枠体１１の横幅が第３枠体２１の横幅よりも大きく形成されていてもよい。
【００３８】
また、本実施形態においては、第２基板２０、第３枠体２１および第４枠体２２が一体的に形成されているが、第２基板２０、第３枠体２１および第４枠体２２が異なる材料によって形成されていてもよい。
【００３９】
また、本実施形態においては、第１基板１０の上面に対する第２枠体１２の内周面の角度および第２基板２０の下面に対する第４枠体２２の内周面の角度が９０度に形成されているが、９０度よりも小さい角度であっても、９０度よりも大きい角度であってもよい。前述の角度が９０度よりも小さい場合は、第２樹脂部材４と第２枠体１２および第２樹脂部材４と第４枠体２２とが、互いに挟みあうように形成されることから、第２樹脂部材４と第１電極１および第２樹脂部材４と第２電極２との接合をより強固にすることができる。また、前述の角度が９０度よりも大きい場合は、第２樹脂部材４を広範囲にわたって設けることができるようになることから、発電要素７に対する気密性を高めることができる。
【００４０】
＜変形例１＞
電池９９の変形例１について説明する。なお、本例の各構成において、前述の電池９９と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４１】
上述した実施形態に係る電池９９は、第２枠体１２および第４枠体２２の断面が四角形状であったが、これに限られない。例えば、図３に示すように、第２枠体１２および第４枠体２２の内周側の角部に面取り部８１が形成されていてもよい。これにより、第２樹脂部材４の変形が第２枠体１２および第４枠体２２によって妨げられにくくなることから、電池９９に上下方向から圧力が加わった際に、第２樹脂部材４を電池９９の外周側にさらに変形させやすくすることができる。
【００４２】
＜変形例２＞
電池９９の変形例２について説明する。なお、本例の各構成において、前述の電池９９と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４３】
上述した実施形態に係る電池９９は、第１基板１０が厚みの一定な平板形状の部材であったが、これに限られない。例えば、図４に示すように、第１基板１０のうち第１枠体１１と第２枠体１２との間に位置する領域の厚みが、第１枠体１１よりも内側に位置する領域の厚みに比べて大きく形成されていてもよい。これにより、充填される第２樹脂部材４の量を減らすことができることから、電池９９に上下方向から圧力が加わった際に、第２樹脂部材４に生じる変形を抑制することができる。なお、図４においては、第１基板１０の厚みのみを前述の電池９９と比較して変化させているが、これに限られない。具体的には、第２基板２０のうち第３枠体２１と第４枠体２２との間に位置する領域が第３枠体２１よりも内側に位置する領域に比べて、厚みが大きく形成されていてもよい。
【００４４】
＜変形例３＞
電池９９の変形例３について説明する。なお、本例の各構成において、前述の電池９９と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４５】
上述した実施形態に係る電池９９は、第１基板１０が厚みの一定な平板形状の部材であったが、これに限られない。例えば、図５に示すように、第１基板１０のうち第１枠体１１と第２枠体１２との間に位置する領域の厚みが、第１枠体１１よりも内側に位置する領域の厚みに比べて小さく形成されていてもよい。これにより、充填される第２樹脂部材４が第１電極１と接する領域を広くすることができる。これにより、第１電極１と第２樹脂部材４とをより強固に接着することができる。なお、図５においては、第１基板１０の厚みのみを前述の電池９９と比較して変化させているが、これに限られない。具体的には、
第２基板２０のうち第３枠体２１と第４枠体２２との間に位置する領域が、第３枠体２１よりも内側に位置する領域に比べて厚みが小さく形成されていてもよい。
【００４６】
＜変形例４＞
電池９９の変形例４について説明する。なお、本例の各構成において、前述の電池９９と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４７】
上述した実施形態に係る電池９９は、第１枠体１１および第３枠体２１の幅が一定であったがこれに限られない。例えば、図６に示すように、第１枠体１１の下端および第３枠体２１の上端に鍔部８２が形成されていてもよい。これにより、発電要素７が封入される空間を広く保ちつつ、第１枠体１１および第３枠体２１の強度を向上させることができる。
【００４８】
＜変形例５＞
電池９９の変形例５について説明する。なお、本例の各構成において、前述の電池９９と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４９】
上述した実施形態に係る電池９９は、第１枠体１１および第３枠体２１の内側には発電要素７のみが設けられていたが、これに限られない。例えば、図７に示すように、第１枠体１１の内側に第１電極１と第２電極２と接するように配置される補強部材８３が設けられていてもよい。このように、補強部材８３を設けることによって、第１電極１と第２電極２をさらに強固に保持することができる。補強部材８３としては、例えば筒形状の部材を用いることができる。補強部材８３には例えばアルミナ等のセラミック材料またはエポキシ樹脂等の樹脂材料を用いることができる。
【００５０】
＜電池の製造方法１＞
まず、第１電極１および第２電極２の製造工程を説明する。初めに、第１電極１を作製する。最初に、第１基板１０および第１枠体１１をプレス成形によって作製し、第１基板１０に曲げ加工を施すことで第２枠体１２を形成する。次に、第１基板１０に第１枠体１１を接合することで第１電極１を作製する。第２電極２も第１電極１と同様の方法で作製する。
【００５１】
次に、第１枠体１１、第２枠体１２、第３枠体２１および第４枠体２２の表面に化学エッチング処理またはサンドブラスト処理を施すことによって表面を荒らす。さらに、下記の水溶液浸漬法を施すことによって超微細な凹凸を形成する。
【００５２】
ここで、水溶液浸漬法について説明する。第１枠体１１、第２枠体１２、第３枠体２１および第４枠体２２がアルミニウムによって形成されている場合は下記の方法を用いることができる。水溶液にはアンモニア水溶液を用いる。浸漬の条件は、常温で５〜３０分程度である。アンモニアの濃度は１０〜３０ｍｏｌ％に設定することができる。これらの水溶液で浸漬処理した後、水洗を行ない、乾燥させる。アンモニア水溶液にアルミニウムを浸漬することで、アルミニウムは水素を発泡しつつアルミン酸イオンとなって溶解される。これにより、超微細な凹凸を形成することができる。この超微細な凹凸は、エポキシ樹脂を間に浸透させることによって、エポキシ樹脂と第１電極１またはエポキシ樹脂と第２電極２との接合性を向上させるために形成される。
【００５３】
次に、第１電極１の上面のうち第１枠体１１に囲まれた領域に正極物質７１、負極物質７３およびセパレータ７２を配設する。その後、第１枠体１１の上面にエポキシ樹脂を塗
布し、第２電極２をセラミック部材の上部に配置した後、エポキシ樹脂を硬化させることで第１樹脂部材３を形成する。
【００５４】
次に、超微細な凹凸が形成された第１枠体１１の外周面、第２枠体１２の内周面、上面および外周面、第３枠体２１の外周面ならびに第４枠体２２の内周面、下面および外周面にエポキシ樹脂を塗布し、超微細な凹凸の間にエポキシ樹脂を浸透させる。その後、第１樹脂部材３の外周よりも外側の領域で第１電極１と第２電極２との間にエポキシ樹脂を充填し、このエポキシ樹脂を硬化させることで第２樹脂部材４を形成する。
【００５５】
なお、浸透させるエポキシ樹脂には、この超微細な凹凸に入り込む程の大きさの粉末を含有させておくことが好ましい。これにより、エポキシ樹脂が硬化した際にエポキシ樹脂と凹凸との間に生じるアンカー効果をより大きくすることができる。その結果、第２樹脂部材４と第１電極１または第２電極２との間の接合をより強固にすることができる。粉末としては、例えば、酸化ケイ素等の無機材料を用いることができる。
【００５６】
その後、第１電極１および第２電極２の貫通孔５から電解質部材を封入する。最後に、貫通孔５を封止材６によって封止する。このようにして、電池９９を製造することができる。
【００５７】
＜電池の製造方法２＞
電池９９の製造方法２について説明する。なお、本製造方法おいて、前述の製造方法１と同様の工程については、その詳細な説明を省略する。
【００５８】
上述した電池９９の製造方法１においては、第１枠体１１と第１基板１０との接合を行なった後に第１樹脂部材３を形成したが、これに限られない。
【００５９】
具体的には、下記の方法によって電池９９を作製することができる。まず、第１枠体１１と第３枠体２１とを、第１樹脂部材３を介して接合して一体化する。次に、第２枠体１２が形成された第１基板１０の上面に第１枠体１１と第３枠体２１と第１樹脂部材３との一体物を配置し、これらの部材に囲まれた領域に正極物質７１、負極物質７３およびセパレータ７２を配設する。その後、第４枠体２２が形成された第２基板２０を第３枠体２１の上面に配置した後、第２樹脂部材４を形成する。その後、第１電極１および第２電極２の貫通孔５から電解質部材を封入する。最後に、貫通孔５を封止材６によって封止する。このようにして、電池９９を製造することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１：第１電極
１０：第１基板
１１：第１枠体
１２：第２枠体
２：第２電極
２０：第２基板
２１：第３枠体
２２：第４枠体
３：第１樹脂部材
４：第２樹脂部材
５：貫通孔
６：封止材
７：発電要素
７１：正極物質
７２：セパレータ
７３：負極物質
８１：面取り部
８２：鍔部
８３：補強部材
９：電池用パッケージ
９８：電池用電極
９９：電池
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板、該第１基板の上面に設けられた第１枠体および該第１枠体を囲むように設けられた第２枠体を有する第１電極と、
第２基板、該第２基板の下面に設けられた第３枠体および該第３枠体を囲むように設けられた第４枠体を有し、前記第１枠体の上面と前記第３枠体の下面とが、および前記第２枠体の上面と前記第４枠体の下面とがそれぞれ対向するように前記第１電極の上方に位置している第２電極と、
前記第１枠体の上面と前記第３枠体の下面との間に位置して前記第１枠体および前記第３枠体を接合している環状の第１樹脂部材と、
該第１樹脂部材の外周よりも外側の領域で前記第１電極と前記第２電極との間に充填された環状の第２樹脂部材と、
前記第１電極、前記第２電極および前記第１樹脂部材によって囲まれた空間に設けられて前記第１電極および前記第２電極に電気的に繋がっている発電要素とを有し、
前記第２枠体の上面と前記第４枠体の下面との間隔が、前記第１枠体の上面と前記第３枠体の下面との間隔よりも大きいことを特徴とする電池。
【請求項２】
前記第１樹脂部材は前記第２樹脂部材よりも弾性率が大きいことを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項３】
第１基板、該第１基板の上面に設けられた第１枠体および該第１枠体を囲むように設けられた第２枠体を有する第１電極と、
第２基板、該第２基板の下面に設けられた第３枠体および該第３枠体を囲むように設けられた第４枠体を有し、前記第１枠体の上面と前記第３枠体の下面とが、および前記第２枠体の上面と前記第４枠体の下面とがそれぞれ対向するように前記第１電極の上方に位置して用いられる第２電極とからなり、
前記第１枠体の上面と前記第３枠体の下面とを、および前記第２枠体の上面と前記第４枠体の下面とをそれぞれ対向させたときに、前記第２枠体の上面と前記第４枠体の下面との間隔が、前記第１枠体の上面と前記第３枠体の下面との間隔よりも大きいことを特徴とする電池用電極。
【請求項１】
第１基板、該第１基板の上面に設けられた第１枠体および該第１枠体を囲むように設けられた第２枠体を有する第１電極と、
第２基板、該第２基板の下面に設けられた第３枠体および該第３枠体を囲むように設けられた第４枠体を有し、前記第１枠体の上面と前記第３枠体の下面とが、および前記第２枠体の上面と前記第４枠体の下面とがそれぞれ対向するように前記第１電極の上方に位置している第２電極と、
前記第１枠体の上面と前記第３枠体の下面との間に位置して前記第１枠体および前記第３枠体を接合している環状の第１樹脂部材と、
該第１樹脂部材の外周よりも外側の領域で前記第１電極と前記第２電極との間に充填された環状の第２樹脂部材と、
前記第１電極、前記第２電極および前記第１樹脂部材によって囲まれた空間に設けられて前記第１電極および前記第２電極に電気的に繋がっている発電要素とを有し、
前記第２枠体の上面と前記第４枠体の下面との間隔が、前記第１枠体の上面と前記第３枠体の下面との間隔よりも大きいことを特徴とする電池。
【請求項２】
前記第１樹脂部材は前記第２樹脂部材よりも弾性率が大きいことを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項３】
第１基板、該第１基板の上面に設けられた第１枠体および該第１枠体を囲むように設けられた第２枠体を有する第１電極と、
第２基板、該第２基板の下面に設けられた第３枠体および該第３枠体を囲むように設けられた第４枠体を有し、前記第１枠体の上面と前記第３枠体の下面とが、および前記第２枠体の上面と前記第４枠体の下面とがそれぞれ対向するように前記第１電極の上方に位置して用いられる第２電極とからなり、
前記第１枠体の上面と前記第３枠体の下面とを、および前記第２枠体の上面と前記第４枠体の下面とをそれぞれ対向させたときに、前記第２枠体の上面と前記第４枠体の下面との間隔が、前記第１枠体の上面と前記第３枠体の下面との間隔よりも大きいことを特徴とする電池用電極。
【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２０１２−２４８４９７（Ｐ２０１２−２４８４９７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２１２４５（Ｐ２０１１−１２１２４５）
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]