特開 2015-106517 電気化学デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-106517(P2015-106517A)

(43)【公開日】2015年6月8日

(54)【発明の名称】電気化学デバイス

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/02 20060101AFI20150512BHJP

   H01G 11/80 20130101ALI20150512BHJP

   H01G 11/78 20130101ALI20150512BHJP

   H01G 11/74 20130101ALI20150512BHJP

   H01M 2/04 20060101ALI20150512BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/02 Z

   H01G11/80

   H01G11/78

   H01G11/74

   H01M2/04 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-248913(P2013-248913)

(22)【出願日】2013年12月2日

(71)【出願人】

【識別番号】000204284

【氏名又は名称】太陽誘電株式会社

(72)【発明者】

【氏名】河井 裕樹

(72)【発明者】

【氏名】萩原 直人

【テーマコード（参考）】

5E078

5H011

【Ｆターム（参考）】

5E078AA06

5E078AA08

5E078AA13

5E078AB02

5E078BA05

5E078BA13

5E078BA44

5E078BA53

5E078BB26

5E078DA02

5E078EA03

5E078EA09

5E078HA05

5E078HA14

5E078HA23

5E078HA27

5E078KA04

5E078KA06

5E078KA07

5H011AA13

5H011CC05

5H011FF03

5H011GG09

5H011HH08

(57)【要約】

【課題】金属封止材の腐食及びデバイス内での短絡を防止する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１００は、ケース１０と、リッド１２と、金属封止材１１と、蓄電素子１３と、隔壁部２０とを具備する。ケース１０は、絶縁性材料で構成され、凹部１０ａを有する。リッド１２は、導電性材料で構成され、凹部１０ａを閉塞する。金属封止材１１は、ケース１０とリッド１２の間に設けられ、環状の形状を有する。蓄電素子１３は、リッド１２に電気的に接続された負極電極シート１３ｂと、凹部１０ａの底面１０ｆに設けられ電解液を挟んで負極電極シート１３ｂと対向する正極電極シート１３ａとを有し、凹部１０ａに収容されている。隔壁部２０は、絶縁性材料で構成され、金属封止材１１と蓄電素子１３との間に設けられている。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

凹部を有する絶縁性のケースと、
前記凹部を閉塞する導電性のリッドと、
前記ケースと前記リッドとの間に設けられた環状の金属封止材と、
前記リッドに電気的に接続された第１の電極と、前記凹部の底面に設けられ電解液を挟んで前記第１の電極と対向する第２の電極とを有し、前記凹部に収容された蓄電素子と、
前記金属封止材と前記蓄電素子との間に設けられた絶縁性の隔壁部と
を具備する電気化学デバイス。

【請求項2】

請求項１に記載の電気化学デバイスであって、
前記ケースは、前記金属封止材が配置される第１の面をさらに有し、
前記隔壁部は、前記第１の面から前記リッド側へ突出するように前記ケースと一体的に形成されている
電気化学デバイス。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の電気化学デバイスであって、
前記隔壁部は、前記金属封止材の内周に沿って前記蓄電素子の周囲に環状に形成される
電気化学デバイス。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気化学デバイスであって、
前記ケースは、前記第１の面とは反対側の第２の面をさらに有し、
前記電気化学デバイスは、
前記第２の面に形成され前記金属封止材と電気的に接続される第１の外部電極端子と、
前記第２の面に形成され前記第２の電極と電気的に接続される第２の外部電極端子とをさらに具備する
電気化学デバイス。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気化学デバイスであって、
前記蓄電素子は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配置され前記電解液を保持するセパレータをさらに有する
電気化学デバイス。

【請求項6】

請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気化学デバイスであって、
前記金属封止材は、前記ケースと同等の熱膨張係数を有するクラッド材で構成される
電気化学デバイス。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気化学デバイスであって、
前記リッドは、前記金属封止材と同等の熱膨張係数を有するクラッド材で構成される
電気化学デバイス。

【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有する電気化学デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

充放電が可能な蓄電素子を備える電気化学デバイスは、バックアップ電源等に広く利用されている。このような電気化学デバイスは一般に、導電性のリッド（封口板）と絶縁性のケースにより蓄電素子と電解液とがケース内部に封入された構造となっており、リッドとケースとの間に設けられた金属リング（金属封止材）及びろう材を溶接することで封口を行っている（特許文献１参照、段落［００１１］、図１〜５）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４−２２７９５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の電気化学デバイス（非水電解質電池および電気二重層キャパシタ）は、金属リングがケース内部に露出した構造となっており、金属リングとケース内部に封入された電解液との接触が発生し得る。電解液が金属リングに接触すると、リングに使用されている金属や電解液の種類又は印加される電圧によっては、金属リングが腐食（電界腐食）され得る。また、当該電気化学デバイスの構造は、金属リングの溶接部に電解液が付着することも考えられ、溶接により十分な封口をすることができないおそれがある。

【0005】

さらに近年、モバイル機器の薄型・小型化の要求が高まっており、それに伴い機器内部の電子部品も同様の要求がなされている。しかしながら、特許文献１に記載の電気化学デバイスを薄型化することは困難である。例えば、当該電気化学デバイスにおいてケース及び蓄電素子を薄くしていくと、蓄電素子の正極と金属リングとの距離が近づいていく。この際、蓄電素子の正極が金属リングと接触し、短絡するおそれがある。一方、金属リングを薄くしてしまうと溶接時の熱がケースへ伝わり、金属部位との界面で剥離や破壊が生じ得る。

【0006】

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、金属封止材の腐食及びデバイス内での短絡を防止する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】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る電気化学デバイスは、ケースと、リッドと、金属封止材と、蓄電素子と、隔壁部とを具備する。
上記ケースは、絶縁性材料で構成され、凹部を有する。
上記リッドは、導電性材料で構成され、上記凹部を閉塞する。
上記金属封止材は、上記ケースと上記リッドの間に設けられ、環状の形状を有する。
上記蓄電素子は、上記リッドに電気的に接続された第１の電極と、上記凹部の底面に設けられ電解液を挟んで上記第１の電極と対向する第２の電極とを有し、上記凹部に収容されている。
上記隔壁部は、絶縁性材料で構成され、上記金属封止材と上記蓄電素子との間に設けられている。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態に係る電気化学デバイスの斜視図である。

【図2】上記電気化学デバイスのＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図3】上記電気化学デバイスのＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図4】本発明の第２の実施形態に係る電気化学デバイスの断面図である。

【図5】本発明の第１の実施形態の変形例に係る電気化学デバイスの断面図である。

【図6】本発明の第１の実施形態の変形例に係る電気化学デバイスの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明の一実施形態に係る電気化学デバイスは、ケースと、リッドと、金属封止材と、蓄電素子と、隔壁部とを具備する。
上記ケースは、絶縁性材料で構成され、凹部を有する。
上記リッドは、導電性材料で構成され、上記凹部を閉塞する。
上記金属封止材は、上記ケースと上記リッドの間に設けられ、環状の形状を有する。
上記蓄電素子は、上記リッドに電気的に接続された第１の電極と、上記凹部の底面に設けられ電解液を挟んで上記第１の電極と対向する第２の電極とを有し、上記凹部に収容されている。
上記隔壁部は、絶縁性材料で構成され、上記金属封止材と上記蓄電素子との間に設けられている。

【0010】

この構成によれば、金属封止材への電解液の到達が隔壁部によって妨げられ、金属封止材の腐食を防ぐことが可能となる。
また、この構成によれば、金属封止材とリッドの接合面に電解液が浸入することを防ぐことができるため、密着性の高い封口をすることが可能となる。
さらに、この構成によれば、ケースを低背化した場合であっても、金属封止材と第２の電極との接触を隔壁部によって避けることができるため、金属封止材の厚みを確保しつつケース内での短絡を防止することが可能となる。

【0011】

上記ケースは、上記金属封止材が配置される第１の面をさらに有し、上記隔壁部は上記第１の面から上記リッド側へ突出するように上記ケースと一体的に形成されてもよい。
この構成によれば、隔壁部はケースの切削あるいは研削等により形成される突出部とすることができるため、上記電気化学デバイスの部品点数が減少し、製造コストの低減が可能となる。

【0012】

上記隔壁部は、上記金属封止材の内周に沿って上記蓄電素子の周囲に環状に形成されてもよい。
この構成によれば、金属封止材と電解液との接触を、隔壁部によってより確実に避けることができるため、金属封止材の腐食をより効果的に防ぐことが可能となる。
また、この構成によれば、金属封止材とリッドの接触面に電解液が浸入することをより効果的に防ぐことができるため、より密着性の高い封口をすることが可能となる。
さらに、この構成によれば、ケースを低背化した場合であっても、金属封止材と第２の電極との接触を、隔壁部によってより確実に避けることができるため、ケース内での短絡をより効果的に防止することが可能となる。

【0013】

上記ケースは、上記第１の面とは反対側の第２の面をさらに有し、上記電気化学デバイスは、上記第２の面に形成され上記金属封止材と電気的に接続される第１の外部電極端子と、上記第２の面に形成され上記第２の電極と電気的に接続される第２の外部電極端子とをさらに具備してもよい。

【0014】

上記蓄電素子は、上記第１の電極と上記第２の電極との間に配置され上記電解液を保持するセパレータをさらに有する。これにより、上記両電極間の距離を維持することができ、上記両電極の接触による短絡を防止することが可能となる。また、上記両電極間の距離を小さくできるので、内部抵抗を低減することができる。

【0015】

上記金属封止材は、上記ケースと同等の熱膨張係数を有するクラッド材で構成されてもよい。これにより、溶接時の熱がケースへ伝わった場合であっても、材料の熱膨張係数の違いによる金属封止材とケースとの界面の剥離や破壊を防ぐことが可能となる。

【0016】

上記リッドは、上記金属封止材と同等の熱膨張係数を有するクラッド材で構成されてもよい。これにより、材料の熱膨張係数の違いによる金属封止材とリッドとの界面の剥離や破壊を防ぐことが可能となる。

【0017】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

【0018】

＜第１の実施形態＞
［電気化学デバイス１００の全体構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る電気化学デバイス１００を示す斜視図であり、図２は電気化学デバイス１００のＡ−Ａ線（図１）に沿う断面図である。なお各図において、Ｘ，Ｙ及びＺの各軸は相互に直交する３軸方向を示しており、このうちＺ軸方向はデバイスの厚み方向に対応する。

【0019】

これらの図に示すように、電気化学デバイス１００は、ケース１０、金属封止材１１、リッド１２、蓄電素子１３、正極接着層１４、正極配線１５、正極端子１６（第２の外部電極端子）、負極接着層１７、負極配線１８及び負極端子１９（第１の外部電極端子）を有する。

【0020】

図２に示すように、電気化学デバイス１００においては、ケース１０とリッド１２が金属封止材１１を介して接合されている。ケース１０、金属封止材１１及びリッド１２によって閉塞された凹部１０ａには、蓄電素子１３及び電解液が封入されている。正極配線１５は蓄電素子１３の正極と正極端子１６を電気的に接続し、負極配線１８は蓄電素子１３の負極と負極端子１９を電気的に接続している。

【0021】

ケース１０は、絶縁性材料で構成され、一方の面に凹部１０ａを有する。凹部１０ａはリッド１２により閉塞される。ケース１０は、壁部１０ｂと底部１０ｃとを有する。ケース１０は、壁部１０ｂと底部１０ｃとにより凹部１０ａを構成するように凹状に形成されるものとすることができ、例えば図２に示すような直方体形状や、円柱状形状等、他の形状とすることも可能である。本実施形態では、壁部１０ｂは矩形環状であり、底部１０ｃは矩形状となっている。

【0022】

壁部１０ｂは、凹部１０ａの側壁を構成し、底部１０ｃの外縁に沿って矩形環状に設けられている。壁部１０ｂは、凹部１０ａの側面と、金属封止材１１が配置される面（第１の面１０ｄ）と、第１の面１０ｄからリッド１２側へ突出するように形成された隔壁部２０とを含む。この隔壁部２０については後述する。

【0023】

底部１０ｃは、凹部１０ａの底を構成する矩形板状の部分であり、正極配線１５用のビア１０ｅが設けられている。底部１０ｃは、凹部１０ａの底面にあたる面である底面１０ｆと、底面１０ｆ及び第１の面１０ｄとは反対側の面（第２の面１０ｇ）とを含む。第２の面１０ｇには、正極端子１６及び負極端子１９が設けられている。

【0024】

ケース１０は、特に限定されないが、ＨＴＣＣ（High Temperature Co-fired Ceramics：高温焼成セラミックス）やＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics：低温焼成セラミックス）からなるものとすることができる。ＨＴＣＣプロセスやＬＴＣＣプロセスにおいては、ケース１０の内部に正極配線１６等を配設することが可能であるため、製造効率に優れる。
また、ケース１０は、積層構造であってもよく、単一の部材であってもよい。

【0025】

金属封止材１１は、ケース１０とリッド１２との間に配置され、ケース１０とリッド１２を接合して凹部１０ａを封止すると共に、負極端子１９からケース１０の外周に沿って形成された負極配線１８とリッド１２とを電気的に接続する。金属封止材１１は、図示しないろう材（金−銅合金等）による接着（ろう付け）によって第１の面１０ｄに接合されている。

【0026】

金属封止材１１は、レーザー溶接によってリッド１２と接合面１１ａで接合されている。金属封止材１１に対するリッド１２の接合には、シーム溶接等の直接接合法を利用できる他、導電性接合材を介した間接接合法を利用することができる。

【0027】

金属封止材１１は環状であり、そのＺ軸方向の全高（厚み）は例えば０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの大きさに設定される。金属封止材１１の厚みがこれよりも薄くなると、溶接時の熱がケース１０に伝導し、金属封止材１１とケース１０との界面の剥離や破壊を生じるおそれがある。

【0028】

金属封止材１１は、上述の範囲の厚みを有する連続した環状であれば、その形状は特に限定されず、本実施形態では第１の面１０ｄ上に矩形環状に形成されている。

【0029】

金属封止材１１を構成する材料は、典型的には任意の導電性材料からなるものとすることができ、例えばコバール（鉄−ニッケル−コバルト合金）からなるものとすることができる。電解腐食を防止するため、コバール等の母材がニッケル、白金、銀、金あるいはパラジウム等の耐腐食性の高い金属からなる被膜によって被覆されたクラッド材とすることも可能である。

【0030】

本実施形態においては、金属封止材１１は、ケース１０と同等の熱膨張係数を有するクラッド材で構成される。本明細書において、ケース１０と同等の熱膨張係数を有する材料とは、ケース１０と熱膨張係数が同一か、あるいは近似している材料をいう。例えば、ケース１０の材料として熱膨張係数６．５×１０^−６／Ｋ〜８．０×１０^−６／Ｋのセラミックスを用いる場合、金属封止材１１の材料としては熱膨張係数４．８×１０^−６／Ｋ〜６．２×１０^−６／Ｋのコバール等が用いられる。

【0031】

リッド１２は、金属封止材１１を介してケース１０と接合され、凹部１０ａを閉塞する。リッド１２は、金属封止材１１と同等の熱膨張係数を有するクラッド材で構成される。リッド１２を構成する材料は上記の材料に限らず、金属封止材１１の材料と同様の材料を用いることができる。

【0032】

リッド１２は、凹部１０ａの内部に蓄電素子１３が配置された後に、金属封止材１１を介してケース１０に接合され、凹部１０ａを閉塞する。

【0033】

蓄電素子１３は、凹部１０ａに収容され、電荷を蓄積し（蓄電）あるいは放出（放電）する。図２に示すように蓄電素子１３は、正極電極シート１３ａ（第２の電極）、負極電極シート１３ｂ（第１の電極）及びセパレートシート１３ｃ（セパレータ）を有し、正極電極シート１３ａ及び負極電極シート１３ｂによってセパレートシート１３ｃが挟まれた構成となっている。

【0034】

正極電極シート１３ａは、活物質を含むシートである。活物質は電解質イオン（例えばＢＦ_４⁻）をその表面に吸着させ、電気二重層を形成させる物質であり、例えば活性炭やＰＡＳ（Polyacenic Semiconductor：ポリアセン系有機半導体）であるものとすることができる。正極電極シート１３ａは、上記活物質、導電助剤（例えばケッチェンブラック）及びバインダ（例えば、ＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene））の混合物を圧延してシート状に形成し、それを裁断したものとすることができる。

【0035】

負極電極シート１３ｂは、正極電極シート１３ａと同様に活物質を含むシートであり、活物質、導電助剤及びバインダの混合物を圧延してシート状に形成し、それを裁断したものとすることができる。負極電極シート１３ｂは正極電極シート１３ａと同一の材料からなるものとすることもでき、異なる材料からなるものとすることもできる。

【0036】

セパレートシート１３ｃは、電極同士を電気的に絶縁するシートである。セパレートシート１３ｃは、ガラス繊維、セルロース繊維、プラスチック繊維等からなる多孔質シートであるものとすることができる。

【0037】

蓄電素子１３と共に凹部１０ａに収容される電解液は、任意に選択することが可能であり、例えば、ＢＦ_４⁻（四フッ化ホウ酸イオン）、ＰＦ_６⁻（六フッ化リン酸イオン）、（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２Ｎ⁻（ＴＦＳＡイオン）等のアニオンを含むものとすることができる。具体的には、５−アゾニアスピロ［４．４］ノナン−ＢＦ_４やエチルメチルイミダゾリウムノナン−ＢＦ_４の溶液等を用いることができる。

【0038】

正極接着層１４は、正極電極シート１３ａをケース１０に接着すると共に、正極電極シート１３ａと正極配線１５を電気的に接続する。正極接着層１４は、導電性接着材が硬化したものであり、導電性接着材は、導電性粒子を含有する合成樹脂であるものとすることができる。導電性粒子は例えば、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）等であり、合成樹脂はフェノール樹脂あるいはエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂であるものとすることができる。

【0039】

正極配線１５は、正極接着層１４を介して蓄電素子１３の正極電極シート１３ａ（正極）と正極端子１６とを電気的に接続する。具体的には、正極配線１５は、正極端子１６から蓄電素子１３の直下までケース１０の内部を通過し、ビア１０ｅを経由して正極接着層１４に接触し、正極接着層１４を介して蓄電素子１３に電気的に接続されるものとすることができる。正極配線１５と正極接着層１４との間には、正極配線１５を保護するため、アルミニウム等の弁金属でコーティングを行ってもよい。なお、ビア１０ｅがケース１０を貫通して形成されている場合等には、正極配線１５はビア１０ｅのみを経由する構造とすることも可能である。正極配線１５は、任意の導電性材料からなるものとすることができる。

【0040】

正極端子１６は、蓄電素子１３の正極と正極配線１５によって接続され、外部、例えば実装基板との接続に用いられる。正極端子１６は、任意の導電性材料からなるものとすることができ、図２に示すように、ケース１０の側面から下面側に向けて形成されるものとすることができる。

【0041】

負極接着層１７は、負極電極シート１３ｂをリッド１２に接着すると共に、負極電極シート１３ｂとリッド１２を電気的に接続する。負極接着層１７は、導電性接着材が硬化したものであり、導電性接着材は正極接着層１４のものと同様に、導電性粒子を含有する合成樹脂であるものとすることができる。なお負極接着層１７と正極接着層１４は、同種の導電性接着材からなるものとすることもでき、他種の導電性接着材からなるものとすることもできる。

【0042】

負極配線１８は、負極接着層１７を介して蓄電素子１３の負極電極シート１３ｂ（負極）と負極端子１９とを電気的に接続する。具体的には、負極配線１８は、負極端子１９からケース１０の外周に沿って形成され、金属封止材１１に接続されるものとすることができる。負極配線１８は、導電性を有する金属封止材１１、リッド１２及び負極接着層１７を介して負極電極シート１３ｂに電気的に接続される。負極配線１８は、任意の導電性材料からなるものとすることができる。

【0043】

負極端子１９は、蓄電素子１３の負極と負極配線１６によって接続され、外部、例えば実装基板との接続に用いられる。負極端子１７は、任意の導電性材料からなるものとすることができ、図２に示すように、ケース１１の側面から下面側に向けて形成されるものとすることができる。

【0044】

［隔壁部の構造について］
上述のように、壁部１０ｂには隔壁部２０が設けられている。隔壁部２０は、壁部１０ｂと一体的に形成されており、金属封止材１１の内周に沿って、蓄電素子１３の周囲に形成された連続した形状（環状）となっている。隔壁部２０は、金属封止材１１と蓄電素子１３との間を隔て、金属封止材１１への電解液の浸入を防ぐ効果を有する。

【0045】

隔壁部２０は、リッド１２と対向する対向面２０ａを有する。ここで、第２の面１０ｇから接合面１１ａまでの高さをＨ１とすると、第２の面１０ｇから対向面２０ａまでの高さ（Ｈ２）は、高さＨ１＝高さＨ２となるように構成されている。

【0046】

対向面２０ａは、リッド１２に近接するほど電解液の浸入防止効果が高まる。典型的には、対向面２０ａは接合面１１ａと同一の高さであるが、安定した接合作業性を確保するため対向面２０ａを接合面１１ａより若干低くしてもよい（図３を参照）。あるいは、リッド１２の形状やその周縁部の形態等によって隔壁部２０の高さを最適化してもよい。

【0047】

ただし、高さＨ２は、第２の面１０ｇから第１の面１０ｄまでの高さ（Ｈ３）と同じ高さになると、金属封止材１１への電解液の浸入を防止することができなくなる。そのため、高さＨ２は高さＨ３よりも大きい値に設定される。

【0048】

隔壁部２０は、金属封止材１１と対向する外周面２０ｂを有し、外周面２０ｂと金属封止材１１の内周面１１ｂとは、相互に接触していてもよく、接触していなくてもよい。例えば、外周面２０ｂと内周面１１ｂとが相互に接触している場合は、金属封止材１１及び隔壁部２０の間への電解液の浸入を防止することができる。一方、外周面２０ｂと内周面１１ｂとが接触していない場合は、金属封止材１１の組み付け性を向上させることができ、また、封口溶接時の熱膨張による隔壁部２０の破壊を防止することができる。

【0049】

隔壁部２０の形成方法は特に限られないが、例えば、壁部１０ｂに金属封止材１１を配置するためのスペースを切削あるいは研削等により環状に形成することで、金属封止材１１と蓄電素子１３との間に設けられた突出部として形成することができる。本実施形態では、図２に示すように隔壁部２０の断面形状が矩形となるように外形加工されるが、これ限られず、あらゆる断面形状を採用し得る。

【0050】

隔壁部２０の幅（図２及び図３において、隔壁部２０のＸ軸方向の長さ）は、当該隔壁部２０が金属封止材１１と蓄電素子１３との間に設けられていれば、特に限られない。隔壁部２０は、例えば、金属封止材１１の内周に沿って第１の面１０ｄからリッド１２側へ突出するように形成された薄板形状とすることもできる。この場合も、上述のように、外周面２０ｂと内周面１１ｂとは相互に接触していてもよく、接触していなくてもよい。

【0051】

より確実に金属封止材１１への電解液の浸入を防ぐために、対向面２０ａとリッド１２との間には、さらに絶縁性のシール部材を設けることもできる。

【0052】

［第１の実施形態の作用］
以上のように本実施形態によれば、金属封止材１１と蓄電素子１３との間に設けられた隔壁部２０によって、金属封止材１１への電解液の到達が妨げられ、当該金属封止材１１の腐食を防ぐことが可能となる。これにより、デバイスに隔壁部２０が無い場合と比べて、長期にわたる高い信頼性が得られる。

【0053】

また、本実施形態によれば、隔壁部２０によって金属封止材１１と蓄電素子１３との間に間隔が設けられているため、金属封止材１１とリッド１２の封口時に、接合面１１ａに電解液が浸入することを防ぎ、密着性の高い封口をすることができる。

【0054】

特に本実施形態によれば、隔壁部２０が環状に形成されており、金属封止材１１への電解液の到達をより確実に妨げることができるため、上述の各作用効果を高めることができる。

【0055】

本実施形態に係る蓄電素子１３は、セパレートシート１３ｃを有しているため、正極電極シート１３ａと負極電極シート１３ｂとの両電極間の距離を維持することができ、当該両電極の接触による短絡を防止することが可能となる。また、当該両電極間の距離を小さくできるので、内部抵抗を低減することができる。従って、デバイスの薄型・小型化にも対応することが可能となる。

【0056】

本実施形態では、金属封止材１１の材料は、ケース１０と同等の熱膨張係数を有するクラッド材で構成されているため、溶接時の熱がケース１０へ伝わった場合であっても、材料の熱膨張係数の違いによる金属封止材１１とケース１０との界面の剥離や破壊を防ぐことが可能となる。

【0057】

また、リッド１２の材料は、金属封止材１１と同等の熱膨張係数を有するクラッド材で構成されているため、材料の熱膨張係数の違いによる金属封止材１１とリッド１２との界面の剥離や破壊を防ぐことが可能となる。

【0058】

＜第２の実施形態＞
図４は、本発明の第２の実施形態に係る電気化学デバイス２００の断面図である。なお、本実施形態では、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、上述の第１の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。

【0059】

本実施形態に係る電気化学デバイス２００は、第１の実施形態に係る電気化学デバイス１００を厚み方向に低背化（薄型化）した構造となっている。具体的には、ケース２１０の壁部２１０ｂと蓄電素子２１３の構成が第１の実施形態と異なる。

【0060】

ここで、電気化学デバイス２００の低背化に際して、金属封止材１１の厚みは、第１の実施形態と同じ厚みに設定されている。これは上述のように、溶接時の溶接面の剥離や破壊を防ぐためである。そのため、本実施形態では壁部２１０ｂの厚みを小さくすることで電気化学デバイス２００の低背化を行っている。

【0061】

ケース２１０は、一方の面に凹部２１０ａを有する。凹部２１０ａはリッド１２により閉塞される。ケース２１０は、壁部２１０ｂと底部１０ｃとを有する。ケース２１０は、壁部２１０ｂと底部１０ｃとにより凹部２１０ａを構成するように凹状に形成されるものとすることができ、例えば図４に示すような直方体形状や、円柱状形状等、他の形状とすることも可能である。本実施形態では、壁部２１０ｂは矩形環状であり、底部１０ｃは矩形状となっている。

【0062】

壁部２１０ｂは、凹部２１０ａの側壁を構成し、底部１０ｃの外縁に沿って矩形環状に設けられている。壁部２１０ｂは、凹部２１０ａの側面と、金属封止材１１が配置される面（第１の面２１０ｄ）と、第１の面２１０ｄからリッド１２側へ突出するように形成された隔壁部２２０とを含む。

【0063】

隔壁部２２０は、壁部２１０ｂと一体的に形成されており、金属封止材１１の内周に沿って、蓄電素子２１３の周囲に形成された連続した形状（環状）となっている。

【0064】

隔壁部２２０は、リッドと対向する対向面２２０ａを有する。ここで、第２の面１０ｇから接合面１１ａまでの高さをＤ１、第２の面１０ｇから対向面２２０ａまでの高さをＤ２、第２の面１０ｇから第１の面２１０ｄまでの高さをＤ３とすると、高さＤ１、Ｄ２及びＤ３の間の大小関係は、それぞれ第１の実施形態に係る電気化学デバイス１００の高さＨ１、Ｈ２及びＨ３の間の大小関係と同様の設定にすることができる。

【0065】

壁部２１０ｂの厚み、すなわち高さＤ２及びＤ３は、それぞれ第１の実施形態に係る電気化学デバイス１００の高さＨ２及びＨ３よりも小さい値に設定される。これによって、金属封止材１１の厚みを維持しつつ、デバイスを低背化することができる。

【0066】

蓄電素子２１３（正極電極シート２１３ａ、負極電極シート２１３ｂ、及びセパレートシート２１３ｃ）は、ケースの低背化に伴い、第１の実施形態に係る蓄電素子１３（正極電極シート１３ａ、負極電極シート１３ｂ、及びセパレートシート１３ｃ）よりも薄化している。正極電極シート２１３ａは、セパレートシート２１３ｃと接触する接触面２１３ｄを有し、当該接触面２１３ｄは、第２の面１０ｇから接触面２１３ｄまでの高さＤ４を有する。蓄電素子２１３の厚みは、ケースの厚みに応じて適宜設定することができる。

【0067】

本実施形態では、デバイスの低背化に伴い金属封止材１１と正極電極シート２１３ａとの距離は近づいており、高さＤ４＞Ｄ３となっている。ここで、金属封止材１１と正極電極シート２１３ａとの間に隔壁部２２０が無い場合、両者が接触する恐れがある。本実施形態では、高さＤ２＞Ｄ４となるように隔壁部２２０が形成されているため、金属封止材１１と正極電極シート２１３ａとの接触を避けることができ、隔壁部２２０が無い場合と比べて短絡を効果的に防止することが可能となる。

【0068】

上記の構成によっても、第１の実施形態に係る電気化学デバイス１００と同様の効果を得ることができる。
さらに本実施形態によれば、金属封止材１１の厚みを確保しつつ、金属封止材１１と正極電極シート２１３ａとの短絡を起こすことなく、ケース２１０を低背化することが可能となる。

【0069】

以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は上述の各実施形態にのみ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内において種々変更を加え得ることは勿論である。

【0070】

［変形例］
以下、本発明の第１の実施形態に係る電気化学デバイス１００の変形例について説明する。変形例において、実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。なお、以下の変形例は電気化学デバイス１００を例に挙げて説明するが、第２の実施形態に係る電気化学デバイス２００にも適用可能である。

【0071】

図５は、第１の実施形態の変形例に係る電気化学デバイス１１０の断面図である。電気化学デバイス１１０において、隔壁部２１は金属封止材１１と蓄電素子１３との間、かつ、リッド１２と壁部１０ｂとの間に配置された矩形環状の部材となっている。他の構成は、電気化学デバイス１００と同様の構成となっている。

【0072】

隔壁部２１の幅は、当該隔壁部２１が金属封止材１１と蓄電素子１３との間に配置されていれば、特に限られない。隔壁部２１は、例えば、金属封止材１１の内周に沿って配置された薄板とすることもできる。この場合、隔壁部２１の外周面２１ｂと、内周面１１ｂとは相互に接触していてもよく、接触していなくてもよい。隔壁部２１は、典型的には連続した矩形環状の部材が用いられるが、複数の板状部材を組み合わせて用いることもできる。

【0073】

隔壁部２１は、リッド１２と対向する対向面２１ａを有する。第２の面１０ｇから対向面２１ａまでの高さをＨ２とすると、本変形例の高さＨ１、Ｈ２及びＨ３の間の大小関係は、それぞれ電気化学デバイス１００の高さＨ１、Ｈ２及びＨ３の間の大小関係と同様の設定にすることができる。

【0074】

図６は、第１の実施形態の変形例に係る電気化学デバイス１２０の断面図である。電気化学デバイス１２０において、隔壁部２２は金属封止材１１と蓄電素子１３との間、かつ、リッド１２と底面１０ｆとの間に配置された矩形環状の部材となっている。他の構成は電気化学デバイス１００と同様の構成となっている。

【0075】

隔壁部２２の幅は、当該隔壁部２２が金属封止材１１と蓄電素子１３との間に配置されていれば、特に限られない。隔壁部２２は、例えば、金属封止材１１の内周に沿って配置された薄板とすることもできる。この場合、隔壁部２２の外周面２２ｂと内周面１１ｂとは相互に接触していてもよく、接触していなくてもよい。隔壁部２２は、典型的には連続した矩形環状の部材が用いられるが、複数の板状部材を組み合わせて用いることもできる。

【0076】

隔壁部２２は、リッド１２と対向する対向面２２ａを有する。第２の面１０ｇから対向面２２ａまでの高さをＨ２とすると、本変形例の高さＨ１、Ｈ２及びＨ３の間の大小関係は、それぞれ電気化学デバイス１００の高さＨ１、Ｈ２及びＨ３の間の大小関係と同様の設定にすることができる。

【0077】

いずれの変形例においても隔壁部の材料はケース１０と同様の材料からなるものとすることもでき、他の絶縁性材料からなるものとすることもできる。各変形例における隔壁部の形状は、断面形状が矩形状となるものに限られず、あらゆる形状を採用し得る。

【0078】

より確実に金属封止材１１への電解液の浸入を防ぐために、各変形例における隔壁部とリッド１２との間あるいはケース１０との間には、さらに絶縁性のシール部材を設けることもできる。

【0079】

以上のいずれの変形例の構成によっても、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0080】

また、以上の各実施形態では、蓄電素子はセパレータを有するが、各実施形態の構成はセパレータを有しない電気化学デバイスにも適用可能である。

【0081】

以上の各実施形態では、隔壁部のリッドとの対向面を平面としたが、これに限らずあらゆる面形状とすることができる。

【0082】

また、第２の実施形態では、壁部２１０ｂと蓄電素子２１３の厚みを小さくすることでデバイスの低背化を行っているが、これに限らず、他の部材の厚みを小さくすることもできる。例えば、リッド１２の厚みを小さくしてもよい。この場合でも、金属封止材１１がある程度の厚みを有するので、溶接時の金属封止材１１とケース２１０との界面の剥離や破壊を防ぎつつデバイスの低背化を行うことができる。あるいは、底部１０ｃの厚みを小さくすることもでき、正極接着層１４及び負極接着層１７の厚みを小さくすることもできる。

【符号の説明】

【0083】

１０，２１０…ケース
１０ａ，２１０ａ…凹部
１１…金属封止材
１２…リッド
１３，２１３…蓄電素子
１３ａ，２１３ａ…正極電極シート
１３ｂ，２１３ｂ…負極電極シート
１３ｃ，２１３ｃ…セパレートシート
１５…正極配線
１６…正極端子
１８…負極配線
１９…負極端子
２０，２１，２２，２２０…隔壁部
１００，１１０，１２０，２００…電気化学デバイス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】