專利名稱：電化學(xué)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電化學(xué)裝置。
背景技術(shù)：
以往的電化學(xué)裝置在由鋁構(gòu)成的封裝體中裝入了鋰離子電池(LIB)和雙電層電容器(EDLC)等的電池素體。即，在由鋁層壓板構(gòu)成的封裝體內(nèi)配置有電池素體，并且在封裝體內(nèi)對(duì)應(yīng)于需要導(dǎo)入電解液，最后密封封裝體的周邊部分。從電池素體延伸陽(yáng)極以及陰極的引線，該引線分別穿過(guò)封裝體的密封部的間隙從而延伸至外部。另外，在鋁層壓板的內(nèi)側(cè)設(shè)置有樹(shù)脂層，通過(guò)熱壓接密封部從而進(jìn)行密封。 關(guān)于該密封部和引線之間的構(gòu)造已有人做了若干研究。下述專利文獻(xiàn)1記載了在有關(guān)通過(guò)將多個(gè)孔設(shè)置于在密封部中的引線上，從而設(shè)法提高這些地方的接觸面積。另外，下述專利文獻(xiàn)2記載了在有關(guān)通過(guò)將密封部中的引線寬度變狹窄，從而設(shè)法提高這些地方的接觸面積。其他相關(guān)技術(shù)都被記載于專利文獻(xiàn)3 專利文獻(xiàn)7。
日本專利申請(qǐng)公開(kāi)2003-86153號(hào)公報(bào)日本專利申請(qǐng)公開(kāi)2003-86152號(hào)公報(bào)日本專利申請(qǐng)公開(kāi)2002-231217號(hào)公報(bào)日本專利申請(qǐng)公開(kāi)2002-246269號(hào)公報(bào)日本專利申請(qǐng)公開(kāi)2003-242961號(hào)公報(bào)日本專利申請(qǐng)公開(kāi)2007-18766號(hào)公報(bào)日本專利申請(qǐng)公開(kāi)2008-103^4號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)1[0005]專利文獻(xiàn)2[0006]專利文獻(xiàn)3[0007]專利文獻(xiàn)4[0008]專利文獻(xiàn)5[0009]專利文獻(xiàn)6[0010]專利文獻(xiàn)
實(shí)用新型內(nèi)容然而，根據(jù)本發(fā)明人的見(jiàn)解，在以往的這些發(fā)明技術(shù)中存在有在引線表面的毛邊等的凹凸形狀會(huì)損傷封裝體內(nèi)側(cè)的樹(shù)脂層，以至于到達(dá)金屬膜而形成短路·泄漏通道的情況、樹(shù)脂層在熱壓接時(shí)沒(méi)有被填充到彎曲面內(nèi)的空間內(nèi)的情況。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，由于上述原因，多數(shù)情況下，隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)，會(huì)發(fā)生裝置內(nèi)部的液體和氣體泄漏、引線短路等的不合格品，所以不能獲得高質(zhì)量的電化學(xué)裝置。本實(shí)用新型就是借鑒了這樣的課題而完成，其目的在于提供一種高質(zhì)量的電化學(xué)裝置以及其制造方法。為了解決上述課題，本實(shí)用新型所涉及的電化學(xué)裝置的特征在于，具備包含金屬膜的封裝體；被裝入到所述封裝體內(nèi)的電池素體；至少被設(shè)置于所述封裝體密封部?jī)?nèi)側(cè)的樹(shù)脂層；從所述電池素體通過(guò)所述封裝體的所述密封部的所述樹(shù)脂層間而延伸至所述封裝體外部的引線；所述引線的在所述密封部中的形狀是包含由相對(duì)的第1以及第2曲面分別構(gòu)成的表面以及背面，且所述第1表面與垂直于所述引線長(zhǎng)邊方向的平面的第1交線由第 1曲線所構(gòu)成，所述第1曲線為在遠(yuǎn)離所述引線的方向上凸起的連續(xù)的曲線，所述第2表面與垂直于所述引線長(zhǎng)邊方向的平面的第2交線由第2曲線構(gòu)成，所述第2曲線是在遠(yuǎn)離所述引線的方向上凸起的連續(xù)的曲線。另外，所述密封部中的在所述引線寬度方向中央位置附近的所述引線的最大厚度 Zl(ym)和在所述引線寬度方向端部位置上的厚度Zll (μ m)滿足以下所述關(guān)系式。第1質(zhì)量等級(jí)(等級(jí)(D))為以下條件。Zll < Zl更加卓越的第2質(zhì)量等級(jí)(等級(jí)(C))為以下條件。Zll < ZlZl 1 彡-3. 20 X 1(Γ5Ζ12+7· 20 X 1(Γ2Ζ1+184Zl 1 彡 1· 98 X 1(Γ5Ζ12+4· 72 X 1(Γ4Ζ1+23· 5更加卓越的第3質(zhì)量等級(jí)(等級(jí)(B))為以下所述條件。Zll < ZlZll < 34. 54Xh (Zl)-48. 87Zll > 25 Xexp (9. 51 X I(T4Zl)Zll < 200更加卓越的第4質(zhì)量等級(jí)(等級(jí)(A))為以下所述條件。Zll < ZlZll 彡-1. 09Χ 1(Γ4Ζ12+0· 18Ζ1+78. 1Zll ^ 8. 39X 1(Γ5Ζ12_4· 17X 1(Γ2Ζ1+79· 4根據(jù)該電化學(xué)裝置，表面以及背面一起是由曲面所構(gòu)成，優(yōu)選寬度方向的端部厚度被設(shè)定得比中央部附近薄(Zll < Zl)。因此，因?yàn)閷?shí)際上沒(méi)有冒尖的地方，所以具有周圍的樹(shù)脂層不會(huì)被損傷的效果。另外，因?yàn)闈M足了上述關(guān)系，所以具有在熱壓接時(shí)能夠維持引線的強(qiáng)度的效果。另外，所述厚度Zll —般為15 μ m以上，優(yōu)選為25 μ m以上。即，如果引線端部的厚度極其薄，那么在熱壓接時(shí)引線被切斷的概率就會(huì)變高。因此，在本實(shí)用新型中通過(guò)將端部厚度Zll調(diào)整到15 μ m以上從而就能夠降低被切斷的可能性。另外，上述電化學(xué)裝置的制造方法的特征在于具備以下工序輥壓加工至少位于所述引線的所述密封部的區(qū)域并使所述引線的表面以及背面變形為曲面的工序；將表面以及背面為曲面的所述引線配置于所述密封部的所述樹(shù)脂層間、并與所述封裝體一起進(jìn)行熱壓接的工序。在此情況下，在熱壓接時(shí)樹(shù)脂層發(fā)生軟化從而與引線的周圍緊貼，由于引線的表面和背面預(yù)先由輥壓而形成曲面，所以能夠抑制樹(shù)脂層發(fā)生損傷從而能夠制造高質(zhì)量電化
學(xué)裝置。另外，本實(shí)用新型所涉及的電化學(xué)裝置的制造方法優(yōu)選為，所述輥壓加工時(shí)的壓力Pp和所述熱壓接時(shí)的壓力Pt滿足以下關(guān)系Ρρ > ρτ。即，如果以比通常的熱壓接更高的壓力而進(jìn)行輥壓，那么就能夠使引線變形而形成彎曲面。另外，本實(shí)用新型所涉及的電化學(xué)裝置的制造方法優(yōu)選為，所述輥壓加工時(shí)的壓力Pp和所述熱壓接時(shí)的壓力Pt滿足以下關(guān)系1·96Χ105!^彡P(guān)p彡5. 88X IO5Pa以及 0. 98 X IO5Pa ^ Pt ^ 3. 92 X IO5Pa0在此情況下，具有能夠保留引線壓制加工時(shí)的引線形狀而進(jìn)行熱壓接的效果。[0036]實(shí)用新型效果根據(jù)本實(shí)用新型，能夠提供一種高質(zhì)量的電化學(xué)裝置。
圖1是電化學(xué)裝置的立體圖。圖2是圖1所示的電化學(xué)裝置的沿著II-II箭頭的截面圖。圖3是電化學(xué)裝置的密封部附近的放大立體圖。圖4是引線的彎曲面加工部的放大立體圖。圖5是在一個(gè)方向上進(jìn)行彎曲的引線縱截面圖㈧以及彎曲成S字型的引線縱截面圖(B)0圖6是輥壓加工時(shí)的引線縱截面圖。圖7是經(jīng)輥壓加工的引線縱截面圖。圖8是將寬度方向端部的角部平面地切落的引線縱截面圖。圖9是表示在使寬度方向端部的厚度Zll相對(duì)于厚度Zl的比率(％ )和中央部附近的最大厚度Zl發(fā)生變化的情況下的成品率(％ )的圖表。圖10是表示寬度方向端部的厚度Zll與厚度Zl的情況下成品率β的關(guān)系的圖表。圖11是表示厚度Zl以及Zll與成品率β之關(guān)系的圖表。圖12是表示厚度Zl以及Zll與成品率β之關(guān)系的圖表。圖13是表示厚度Zl以及Zll與成品率β之關(guān)系的圖表。圖14是表示厚度Zl以及Zll與成品率β之關(guān)系的圖表。[0052]圖15是各種各樣條件情況下的引接線縱截面圖。
具體實(shí)施方式
以下是就有關(guān)實(shí)施方式所涉及的電化學(xué)裝置進(jìn)行具體說(shuō)明。此外，在說(shuō)明過(guò)程中將相同符號(hào)標(biāo)注于同一個(gè)要素以省略重復(fù)說(shuō)明。圖1是電化學(xué)裝置的立體圖，圖2是圖1所示的電化學(xué)裝置的沿著II-II箭頭的截面圖，圖3是電化學(xué)裝置的密封部附近的放大立體圖。此外，在這些圖中，如圖示那樣設(shè)定有XYZ三維直角坐標(biāo)系。該電化學(xué)裝置是雙電層電容器(EDLC)，具備包含金屬膜Μ1，Μ2的封裝體P ；被裝入到封裝體P內(nèi)的電池素體20(參照?qǐng)D3)；至少被設(shè)置于封裝體P的密封部(最高密封 (top seal)部)Pl內(nèi)側(cè)的樹(shù)脂層Rl，R2(參照?qǐng)D2~)；從電池素體20通過(guò)封裝體P密封部 Pl的樹(shù)脂層Rl，R2之間而延伸至封裝體P外部的引線Al，Kl0引線Al，Kl是沿著X軸方向進(jìn)行延伸的，寬度方向與Y軸方向相一致，厚度方向與Z軸方向相一致。樹(shù)脂層Rl，R2被貼附于金屬膜Ml，M2內(nèi)側(cè)的整個(gè)面，其也可在位于長(zhǎng)方形封裝體 P四邊周圍的密封部Pl，P2，P3，P4之處的金屬膜Ml，M2處設(shè)置。這些密封部Pl，P2，P3， P4是由熱壓接進(jìn)行密封的。在被封裝體P四邊密封部P1，P2，P3，P4圍繞的中央?yún)^(qū)域PO內(nèi)部，配置有電池素體20。在作為陽(yáng)極的引線Al與作為陰極的引線Kl之間可以施加電壓來(lái)對(duì)電池素體20充電，另外，也能夠從這個(gè)電池素體20中取出已經(jīng)過(guò)充電的電力。[0057]參照?qǐng)D2，將密封部Pl中的引線Al (Kl)寬度方向中央部附近的最大厚度作為Z1， 將寬度方向端部的厚度作為Zl 1，將樹(shù)脂層R1，R2整體厚度作為Z2，將封裝體整體厚度作為 Z3。在此情況下，在密封部Pl中的在引線Al (Kl)寬度方向中央位置附近的引線Al (Kl)的最大厚度Z1，與在引線Al (Kl)寬度方向端部位置上的厚度Zll滿足Zll < Z1。另外，引線Al (Kl)的在密封部Pl中的形狀是包含由相對(duì)的第1以及第2曲面分別構(gòu)成的表面7A以及背面7B(參照?qǐng)D4)，且第1表面7A與垂直于引線長(zhǎng)邊方向(X軸)的平面( 平面)的第1交線(在圖2的TL截面上的引線上表面)是由在遠(yuǎn)離引線Al (Kl) 的方向上凸起的連續(xù)的第1曲線構(gòu)成，第2表面(圖4的7Β)與垂直于引線長(zhǎng)邊方向(X 軸)的平面( 平面)的第2交線(在圖2的TL截面上的引線下表面)是由在遠(yuǎn)離引線 Al(Kl)的方向上凸起的連續(xù)的第2曲線構(gòu)成。根據(jù)該電化學(xué)裝置，表面以及背面(引線的上表面以及下表面)是一起由曲面所構(gòu)成，且寬度方向的端部的厚度被設(shè)定得比中央部附近薄。因此，由于實(shí)際上沒(méi)有冒尖的地方，所以具有周圍的樹(shù)脂層R1，R2不會(huì)被損傷的效果。另外，因?yàn)槎瞬康暮穸萙ll比中央部附近的厚度Zl薄，所以端部損傷樹(shù)脂層的可能性降低并且成品率提高。進(jìn)而，以往在引線寬度方向的端部的附近，樹(shù)脂未被充分填充。存在由于密封不夠充分等而引起成品率降低的主要原因，而在本例中，端部的厚度Zll因?yàn)槭侵醒氩扛浇穸萙l的40%以下，所以在引線寬度方向的端部的附近，樹(shù)脂也變得容易被充分地填充。另外，厚度Zll優(yōu)選為15 μ m以上。即，引線端部的厚度如果變得極端薄，那么在給該處帶來(lái)銳利性，并且，在熱壓接的時(shí)候引線被切斷的概率變高。因此，在本例中將端部厚度Zll設(shè)定在15 μ m以上，優(yōu)選為25 μ m以上，由此降低被切斷的可能性。另外，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，還能夠抑制因端部的銳利性而損傷樹(shù)脂層的情況。另外，作為由圖3所示的電池素體20的結(jié)構(gòu)可以認(rèn)為有無(wú)數(shù)種結(jié)構(gòu)。在本例中作為陽(yáng)極(正極)側(cè)的電極是使用結(jié)合了由銅等金屬箔構(gòu)成的集電體1和由活性炭質(zhì)構(gòu)造體構(gòu)成的極化電極2的電極。另外，作為陰極(負(fù)極)側(cè)的電極是使用結(jié)合了由鋁等金屬箔構(gòu)成的集電體5和由活性炭質(zhì)構(gòu)造體構(gòu)成的極化電極4的電極。另外，在這正極與負(fù)極之間介在有隔板3。當(dāng)然，也可以層疊多個(gè)電池素體，在這里為了簡(jiǎn)化敘述而示出僅容納1個(gè)電池素體的例子。極化電極2，4由多孔質(zhì)材料構(gòu)成，將粘合劑樹(shù)脂混合于活性炭中而制造。作為粘合劑樹(shù)脂可以列舉聚四氟乙烯等的含氟的高分子化合物、或者像苯乙烯-丁二烯橡膠那樣的橡膠類高分子化合物。對(duì)應(yīng)于需要可以將炭黑、碳納米管、或石墨的微粒子、微細(xì)纖維作為導(dǎo)電助劑來(lái)加以調(diào)配。作為集電體1，5可以使用通過(guò)蝕刻銅箔和鋁箔的表面而對(duì)表面實(shí)施粗化加工了的金屬箔。此外，作為電極制造方法，除了是將導(dǎo)電助劑和粘合劑添加到活性炭并制作成薄片狀從而粘結(jié)于集電極的方法之外，還有例如將活性炭調(diào)制成漿狀并涂布到集電極的方法等無(wú)數(shù)種方法。隔板3例如是由含有重量比為10%以上的聚鏈烯烴類樹(shù)脂的無(wú)紡布或者多孔質(zhì)薄膜所構(gòu)成。在聚鏈烯烴類樹(shù)脂軟化點(diǎn)溫度以上的溫度環(huán)境下通過(guò)將壓力施加于一對(duì)極化電極，從而就能夠粘結(jié)極化電極和隔板。作為隔板可以使用纖維素?zé)o紡布或者芳綸纖維的無(wú)紡布。[0065]作為被填充于封裝體P內(nèi)的電解液LQ，眾所周知有水溶液類和有機(jī)類兩種電解液。作為有機(jī)類電解液的溶劑可以有碳酸丙烯酯以及乙腈等，作為溶質(zhì)眾所周知有銨鹽、胺鹽或者脒鹽等。另外，如圖3所示正極以及負(fù)極的集電體1，5分別與引線A1，K1結(jié)合。此外，它們也可以被制成由一體的金屬箔構(gòu)成。在引線A1，K1上設(shè)置有由輥壓加工而形成的彎曲面加工部7。該部分的厚度如以上所述被設(shè)定為該部分的厚度比外側(cè)的未加工部厚度薄，且在未加工部與彎曲面加工部7的邊界處形成有高低差。關(guān)于彎曲面加工部7，作為第1步驟是將引線Al，Kl插入到具有平坦相對(duì)的2個(gè)按壓面的壓機(jī)內(nèi)并通過(guò)壓制加工而使這些弓I線平坦化，之后，作為第2步驟是進(jìn)一步對(duì)該經(jīng)平坦化的表面上進(jìn)行輥壓加工。被用于輥壓的圓筒按壓面的軸與X軸方向平行并且圍繞X軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(參照?qǐng)D6)。此外，因?yàn)槊芊獠縋l 等也是用壓機(jī)進(jìn)行熱壓接加工，所以在第1步驟的平坦化加工中可使用以往的用于熱壓接壓機(jī)。圖4是引線的彎曲面加工部7的放大立體圖。圖3所示的密封部Pl的X軸方向的尺寸X2被設(shè)定為比圖4所示的彎曲面加工部 7的X軸方向的尺寸Xl稍長(zhǎng)一些。在密封部Pl中因?yàn)闃?shù)脂層Rl，R2被設(shè)置于全部區(qū)域， 所以彎曲面加工部7的上下面的高低差陷入到樹(shù)脂層R1，R2內(nèi)，從而限制了引線Al (Kl)在 X軸方向上的移動(dòng)。引線Al (Kl)的寬度Yl例如被設(shè)定為3.5mm。將引線Al (Kl)的彎曲面加?xùn)|部7的上表面(表面)作為7A，將下表面(背面)作為7B。這兩個(gè)面構(gòu)成了大體上以X軸作為中心的圓筒面。彎曲面加工部7的上下表面之間距離(厚度)在中央部附近為Z1，在端部為Z11。未加工部的上下表面之間的距離(厚度) 與位置無(wú)關(guān)而為Z0。此外，滿足關(guān)系Z1 < Z0。ZO的值例如被設(shè)定為100 μ m，而Zl的值例如被設(shè)定為80 μ m。接著，將有關(guān)上述的彎曲面加工部7的加工之前的TL截面形狀進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖5(A)是在一個(gè)方向上彎曲的引線縱截面圖( 截面)，圖5(B)是彎曲成S字型的引線縱截面圖αζ截面)。引線是通過(guò)將2枚刀片觸碰到金屬膜進(jìn)行細(xì)切割而形成的，在使2枚刀片觸碰的朝向是同一個(gè)面的情況下則只在一個(gè)方向上彎曲，如果是在不同的面的情況下彎曲成S字型。在圖5㈧中，將連接引線Al (Kl)的彎曲面的一個(gè)方向的圓弧的一端(點(diǎn)Α)和從該一端(點(diǎn)Α)延伸而接觸到引線Al (Kl)的點(diǎn)(點(diǎn)B)的線段長(zhǎng)度(AB)作為L(zhǎng)i，將從該線段(AB)到引線Al (Kl)的彎曲面(下表面7Β)為止的最短距離(點(diǎn)C和點(diǎn)D之間的距離) 的最大值作為L(zhǎng)2。此外，在彎曲面為圓弧的情況下，點(diǎn)D成為通過(guò)寬度方向中點(diǎn)的中央線與彎曲面的交點(diǎn)。同樣，在圖5(B)中，將連接引線Al (Kl)的彎曲面的一個(gè)方向的圓弧的一端(點(diǎn)X) 和從該一端(點(diǎn)X)延伸而接觸到引線Al (Kl)的點(diǎn)(點(diǎn)Y)的線段長(zhǎng)度(XY)作為L(zhǎng)i，將從該線段(XY)到引線Al (Kl)的彎曲面(下表面7Β)為止的最短距離(到垂直于線段XY的線段的端點(diǎn)W為止的距離)的最大值作為L(zhǎng)2。同樣，如果就有關(guān)線段TS作補(bǔ)充說(shuō)明，則將連接引線Al (Kl)的彎曲面的一個(gè)方向的圓弧的一端(點(diǎn)S)和從該一端(點(diǎn)S)延伸而接觸到引線Al (Kl)的點(diǎn)(點(diǎn)Τ)的線段長(zhǎng)度(ST)作為L(zhǎng)i，將從該線段(ST)到引線Al (Kl)的彎曲面(上表面7Α)為止的最短距離(到垂直于線段ST的線段點(diǎn)R為止的距離)的最大值作為L(zhǎng)2。此外，在構(gòu)成S字的彎曲面分別為圓弧的情況下，通過(guò)寬度方向中點(diǎn)的中央線與上下彎曲面的交點(diǎn)U, Z分別成為彎曲拐點(diǎn)。由刀片進(jìn)行切割而制造的引線上實(shí)施上述第1步驟的平坦化加工，在此情況下上下表面的平坦性提高，圖5㈧和圖5⑶的情況下，彎曲率R ( = L2/L1)將滿足0 < R彡3 %。 另外，引線中央部附近的厚度Zl相對(duì)于樹(shù)脂層厚度Z2的比率α ( = Ζ1/Ζ2)滿足30% 彡α彡60%。如果是在上述數(shù)值范圍內(nèi)，那么即使是在輥壓加工之前也能夠抑制引線端部Α，X， S的冒尖，且變得難以損傷處于特定范圍內(nèi)的厚度的樹(shù)脂層以及上下金屬膜Ml，Μ2。此外，如果是未加工的以往技術(shù)的情況，那么在如圖15的㈧和⑶所示引線 Al(Kl)的彎曲較大且樹(shù)脂層較薄的情況下，在圖中的區(qū)域J中，引線Al (Kl)會(huì)戳破樹(shù)脂層而接觸到金屬膜Μ2，因而會(huì)擔(dān)憂封裝體內(nèi)部的液體發(fā)生泄漏或者發(fā)生經(jīng)由金屬膜的引線 Al(Kl)的電路短路，根據(jù)上述的實(shí)施方式，上下表面因?yàn)槭怯善交膹澢鏄?gòu)成，所以這樣的不合格狀況就會(huì)得到顯著改善。另外，在圖5(A)中即在垂直于引線長(zhǎng)邊方向的截面內(nèi)，將由彎曲面(下表面7Β) 和線段(AB)圍起來(lái)的面積設(shè)定為Si，并且在圖5 (B)中即在垂直于引線長(zhǎng)邊方向的截面內(nèi)， 將由彎曲面(下表面7Β)和線段(XY)圍起來(lái)的面積設(shè)定為S2的話，那么按照以往的技術(shù)就會(huì)有樹(shù)脂難以被填充到這些區(qū)域中的問(wèn)題。另外，在本實(shí)用新型中，在第1步驟中實(shí)施平坦化加工并且在第2步驟中以成為凸起表面的方式進(jìn)行輥壓加工從而使上述的面積S1，S2 完全消失。因此，樹(shù)脂層變得容易被填充到引線的周圍，由此而具有提高封裝體密閉性的效
^ οS卩，如圖15(C)和(D)，所示在以往的技術(shù)中空氣會(huì)被填充于該空間中，在元件變成高溫的時(shí)候或者在由于電解液的電分解而使得內(nèi)壓升高的時(shí)候，就會(huì)觀察到從密封部有氣體和電解液泄漏的現(xiàn)象，但是在本實(shí)施方式中這樣的不合格狀況得到了明顯的改善。圖6是輥壓加工時(shí)的引線縱截面圖。壓制用的輥輪RA，RB的旋轉(zhuǎn)軸RAC，RAB平行于X軸，使這些圓筒形外周面分別接觸于引線Al (Kl)的上下表面，并在引線Al (Kl)厚度方向的朝著中心的方向(Z軸)上施加力FA，F(xiàn)B。輥輪外周面給到引線上下表面的壓力Pp比封裝體熱壓接時(shí)的壓力Pt大。一邊將壓力Pp給予引線表面，并且輥輪RA，RB —邊按箭頭方向旋轉(zhuǎn)一邊在引線表面上滾轉(zhuǎn)，沿著Y 軸方向作往返運(yùn)動(dòng)。由此，引線的截面形狀發(fā)生變形從而完成制作截面為透鏡形狀(酒桶形狀)的引線。通過(guò)像這樣的輥壓加工從而能夠容易地形成透鏡狀的截面。圖7是經(jīng)輥壓加工的引線Al (Kl)縱截面圖。引線Al (Kl)在H截面內(nèi)具有寬度方向的尺寸Y1、端部厚度Z11、中央部附近厚度 (最大值)Z1。如以上所述滿足15μπι<Ζ11。還有，Zl <Υ1，另外上下表面分別成為圓筒面，其中心軸位于引線的外側(cè)。另外，在端部與側(cè)面的邊界的角部上，因輥壓加工而附有微小的R圓角。即使是在這種情況下，Zll的值也采用微觀所看到的端部厚度最小值(最邊緣的位置的厚度)，但是在以微小連續(xù)而厚度為0 μ m的方式進(jìn)行連續(xù)以至于不能夠確定的情況下，端部厚度Zll是從給予厚度為Ομπι的寬度方向邊緣開(kāi)始IOOym內(nèi)側(cè)(從中心)的位置作為端部位置。[0085]圖8是將寬度方向端部的角部平面地切落的引線縱截面圖。像這樣，只切落角的情況下，一側(cè)的表面與切落下來(lái)的地方的邊界因?yàn)椴贿B續(xù)彎曲并且實(shí)際上殘留有突出部分，所以擔(dān)心會(huì)損傷周圍的樹(shù)脂層。在寬度方向上擴(kuò)大切落角的區(qū)域，并且截面形狀變?yōu)殄F形(taper)的情況也同樣存在著在邊界上的突出部分。另外，在由圖7所表示的實(shí)施方式中沒(méi)有實(shí)質(zhì)上的突出部分。由此，在與樹(shù)脂層的熱壓接時(shí)(樹(shù)脂熔融時(shí))損傷樹(shù)脂層而使得引線彼此通過(guò)鋁膜發(fā)生短路的可能性實(shí)質(zhì)上成為零。另外，從圖7所示的引線的中心到外周面的距離實(shí)質(zhì)上均勻地變近了，且引線的圍繞軸的旋轉(zhuǎn)位置變化的容許量變大了，因而進(jìn)一步降低了熱壓接時(shí)形成短路的可能性。上述電化學(xué)裝置的制造方法如以下所述。首先，引線A1，K1是如以上所述由壓機(jī)來(lái)進(jìn)行平坦化處理，接著進(jìn)行輥壓加工。其次，準(zhǔn)備電池素體20并將其正負(fù)電極與引線A1，K1連接。其次，準(zhǔn)備金屬膜M1，M2，其內(nèi)面形成有樹(shù)脂層Rl，R2。將電池素體20放入到封裝體P內(nèi)并由熱壓接來(lái)密封其一邊的密封部P1，對(duì)應(yīng)于需要開(kāi)放余下的密封部。其次，由熱壓接來(lái)由這些構(gòu)成的密封封裝體P的余下的2個(gè)地方的密封部，例如，在開(kāi)放最后一邊的密封部的階段注入電解液，在注入電解液之后進(jìn)行熱壓接余下的一邊的密封部。由此而完成對(duì)電化學(xué)裝置10的制作。如以上所說(shuō)明的那樣，上述實(shí)施方式的電化學(xué)裝置10的制造方法具備以下工序 在平坦的按壓面上壓制加工(平板壓制)至少位于引線Al，Kl的密封部Pl (參照?qǐng)D3)的區(qū)域，從而使引線Al，Kl的平坦性提高的工序；接著進(jìn)行輥壓加工并使引線的表面以及背面變形成曲面的工序；將經(jīng)輥壓加工的引線Al，Kl配置于密封部Pl的樹(shù)脂層R1，R2之間， 并將其與封裝體P —起進(jìn)行熱壓接的工序。在此情況下，在熱壓接的時(shí)候樹(shù)脂層Rl，R2發(fā)生軟化而與引線的周圍緊貼，因?yàn)橐€Al，Kl通過(guò)預(yù)先平板壓制加工而被平坦化，并且進(jìn)一步被輥壓加工，所以樹(shù)脂層難以被損傷而且與樹(shù)脂層Rl，R2的緊貼性提高了，由此而能夠制造出高質(zhì)量的電化學(xué)裝置10。另外，該電化學(xué)裝置10的制造方法中，上述壓制加工時(shí)的壓力Pp和熱壓接時(shí)的壓力Pt滿足Pp > Pt的關(guān)系。即，在比通常的熱壓接高的壓力下進(jìn)行輥壓，則能夠使引線變形從而形成彎曲面。另外，壓制加工時(shí)的壓力Pp和熱壓接時(shí)的壓力Pt優(yōu)選為滿足 1. 96 X IO5Pa 彡 Pp 彡 5. 88 X 105Pa、0. 98 X IO5Pa 彡 Pt 彡 3. 92 X IO5Pa0 在此情況下，能夠保留在引線的壓制加工時(shí)的引線形狀而進(jìn)行熱壓接，所以具有能夠使短路發(fā)生率降低的效果。如以上所述，根據(jù)上述制造方法，不會(huì)形成內(nèi)部氣體和電解液的泄漏通道，從而也就能夠制造出長(zhǎng)期穩(wěn)定的元件構(gòu)造。還有，作為上述金屬箔引線的材料鋁是適當(dāng)?shù)囊环N，也能夠使用銅等。另外，作為樹(shù)脂層Rl，R2的材料雖然熱熔融性樹(shù)脂或者熱可塑性樹(shù)脂的高分子樹(shù)脂(聚丙烯)是適當(dāng)?shù)模且部梢允褂闷渌臉?shù)脂。此外，上述電化學(xué)裝置也能夠適用于EDLC以外的鋰離子電池等。實(shí)驗(yàn)例進(jìn)行對(duì)上述電化學(xué)裝置進(jìn)行試制的實(shí)驗(yàn)。以下是與比較例一起就實(shí)施例加以說(shuō)明。(比較例1)[0099]首先，不對(duì)帶狀的引線進(jìn)行平板壓制加工以及輥壓加工而制造電化學(xué)裝置。作為引線的材料使用寬度Yl = 3. 5mm、厚度ZO = 100 μ m的鋁(Al)，將該鋁箔夾入到以聚丙烯樹(shù)脂層(單獨(dú)厚度100 μ m)涂布Al金屬膜內(nèi)面的封裝體內(nèi)，進(jìn)行熱壓接(0. 3MPa，溫度180°C， 7秒鐘)，由此制作了沒(méi)有注入電解液的電化學(xué)裝置(單電池cell)，發(fā)生了損傷樹(shù)脂層而使得引線之間產(chǎn)生短路的問(wèn)題。引線端子之間的電阻如果未滿100M Ω的情況下，則成為不合格品，在此情況下在50個(gè)試樣中成品率β 1成為60%。此外，將雙電層電容器用電解液(TEA-BF4/乙腈為1. 5mol/L的溶液)注入到封裝體內(nèi)，在_40°C 80°C的溫度區(qū)域中如果以電壓2. 5V IV以及電流50mA的條件進(jìn)行充放電試驗(yàn)的話，則會(huì)發(fā)現(xiàn)有電解液從引線部分泄漏出。將電解液重量減少率為未滿的制品 (沒(méi)有泄漏痕跡)作為合格品，除此之外算作為不合格品。即，如果將電解液重量減少率變成以上的情況作為不合格品的話，那么在50個(gè)試樣中將產(chǎn)生100%的不合格品，因而這時(shí)候的成品率也就變成了 β2 = 0%。此外，“TEA-BF4”是四乙基四氟硼酸銨，是一種由季銨鹽構(gòu)成的電解質(zhì)。gp，成為以下的結(jié)果。Zl = 100 μ mZll = 100 μ mZ2 = 160 μ m成品率β1=60%成品率β2 = 0%最終成品率β = β IX β2 = 0%(實(shí)施例1)實(shí)施例1中，在與比較例1相同的條件下，相對(duì)于熱壓接預(yù)定部分，如以上所述進(jìn)行平板壓制加工(寬度5mm)以及輥壓加工。在這些壓制加工中，以比后面所進(jìn)行的與Al 封裝體相熱壓接的壓力(0.3MPa)更高的壓力(0.4MPa)，對(duì)熱壓接預(yù)定范圍進(jìn)行壓制處理。 作為用于這些壓制加工的壓制材料使用不銹鋼材。通過(guò)第1步驟的平板壓制加工，平坦化處理后的Al引線的厚度被降低至80 μ m。通過(guò)下一步的輥壓加工變形成Zl = 80ym, Zll =40 μ m0接著，與比較例1相同地，對(duì)引線密封部進(jìn)行熱壓接。在成品率β 1的測(cè)定時(shí)未將電解液注入到封裝體內(nèi)。在成品率β2的測(cè)定時(shí)將電解液注入到封裝體內(nèi)。在實(shí)施例1中除了引線的壓制加工之外其余所有的條件都與比較例1相同。與比較例1相同地，將同一條件的電解液注入到封裝體內(nèi)，在進(jìn)行同一條件的充放電試驗(yàn)的情況下，電解液注入之前的成品率β 1被提高到100%，合格品的引線端子之間的電阻變成了 100ΜΩ以上。另外，在50個(gè)試樣中注液后發(fā)生電解液泄漏的不合格品減少至0%，因而這個(gè)情況下的成品率變成了 β2= 100%。SP，成為以下的結(jié)果。Zl = 80 μ mZll = 40 μ mZ2 = 200 μ m成品率β = 100%[0117]成品率β2 = 100%最終成品率β = β IX β2 = 100%同樣，變更Zl和Zll的值來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的情況的結(jié)果如圖9所表示那樣。還有，同一條件的試樣個(gè)數(shù)為20個(gè)。圖9是表示在使寬度方向端部的厚度Zll相對(duì)于厚度Zl的比率(％ )和中央部附近的最大厚度Zl發(fā)生變化的情況下的成品率(％)的圖表。(A)是表示樹(shù)脂層單獨(dú)厚度為80 μ m (合計(jì)厚度Ζ2 = 160 μ m)的情況，⑶是表示樹(shù)脂層單獨(dú)厚度為IOOym (合計(jì)厚度 Z2 = 200 μ m)的情況，(C)是表示樹(shù)脂層單獨(dú)厚度為120 μ m (合計(jì)厚度Z2 = 240 μ m)的情況。不論樹(shù)脂厚度，如果是在Z11/Z1為40%以上且Zl為80 μ m以上的情況下能夠獲得良好的結(jié)果，如果是在Z11/Z1為50%以上且Zl為60 μ m以上的情況下能夠獲得良好的結(jié)果， 如果是在Z11/Z1為60%以上且Zl為60 μ m以上的情況下能夠獲得良好的結(jié)果，如果是在 Z11/Z1為80%以上且Zl為40 μ m以上的情況下能夠獲得良好的結(jié)果。在圖9內(nèi)與成品率—起表示了實(shí)驗(yàn)的結(jié)果(〇，X)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果(〇) 是表示成品率β 1為65%以上的情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果(X)是表示成品率M為未滿65%的情況。如以上所述，由于引線之間發(fā)生短路而將引線之間的電阻成為未滿100ΜΩ的制品作為不合格品，將成為100ΜΩ以上的制品作為合格品。圖10是表示寬度方向端部的厚度Zll與厚度Zl的成品率β的關(guān)系的圖表，是表示規(guī)定各種質(zhì)量的等級(jí)[等級(jí)(A) (D)]的函數(shù)。各個(gè)等級(jí)的意義如以下所述。等級(jí)㈧成品率為最良好的情況，成品率β為70%以上的情況。等級(jí)(B)第1步驟的平坦化效果起到一個(gè)決定性的作用而沒(méi)有由第2步驟引起的減薄端部的效果的情況，成品率β為40%以上未滿70%的情況。等級(jí)(C)在熱壓接的時(shí)候引線容易發(fā)生切斷且成品率β為20%以上未滿40% 的情況。等級(jí)(D)在熱壓接的時(shí)候引線發(fā)生100%的切斷且成品率β為0%以上未滿 20%的情況。此外，圖11是表示等級(jí)(A)情況的β數(shù)據(jù)，圖12是表示等級(jí)(B)情況的β數(shù)據(jù)， 圖13是表示等級(jí)(C)情況的β數(shù)據(jù)，圖14是表示等級(jí)(D)情況的β數(shù)據(jù)，Zl以及Zll的值以外的條件與實(shí)施例1相同。另外，Zl和Zll每個(gè)等級(jí)都滿足以下的關(guān)系式。等級(jí)(A)的范圍能夠以全部滿足以下關(guān)系式(第1式、第7式以及第8式)的范圍來(lái)表示。此外，Zl至少能夠滿足10 1000 μ m的范圍。第1式Zll < Zl第7 式:Z11 ( -1. 09X 10々12+0· 18Ζ1+78. 1第8 式Zl 1 彡 8. 39 X 1(Γ5Ζ12_4· 17 X 10々1+79· 4等級(jí)⑶的范圍完全滿足以下關(guān)系式(第1式、第2式、第3式以及第4式)并且能夠以不包含等級(jí)(A)的集合的范圍(等級(jí)(A)的補(bǔ)集)來(lái)表示。此外，Zl至少能夠滿足 10 2000 μ m的范圍。第1式Zll < Zl[0136]第2 式Zl 1 < 34. 54 X In (Zl) -48. 87第3 式Zll > 25 Xexp (9. 51 X I(T4Zl)第4 式Zll <200等級(jí)(C)的范圍全部滿足以下關(guān)系式(第1式、第5式以及第6式)并且能夠以也不包含等級(jí)(A)以及等級(jí)(B)任意一個(gè)集合的范圍(等級(jí)(A)與(B)的并集的補(bǔ)集)來(lái)表示。還有，Zl (μ m)至少能夠滿足10 2000 μ m的范圍。第1式Zll < Zl第5 式:Z11 彡-3. 20X 1(Γ5Ζ12+7. 20X 1(Γ2Ζ1+184第6 式:Ζ11 彡 1. 98Χ 1(Γ5Ζ12+4· 72X 1(Γ4Ζ1+23· 5等級(jí)(D)的范圍滿足以下關(guān)系式(第1式)并且能夠以也不包含等級(jí)(A)、等級(jí) ⑶以及等級(jí)(C)任意一個(gè)集合的范圍(等級(jí)(A)、⑶以及(C)的并集的補(bǔ)集)來(lái)表示。 此夕卜，Zl ( μ m)至少能夠滿足10 2500 μ m的范圍。第1式Zll < Zl另外，即使對(duì)于像Zl (μ m) = 100 2500 μ m那樣厚的引線，在一定程度上通過(guò)對(duì)邊緣部分進(jìn)行減薄處理，也能夠提高成品率。此外，厚度ΖΙΙ(μπι)因?yàn)楫?dāng)在未滿15μπι的情況下會(huì)發(fā)生如上述那樣的不良狀況，所以以25 μ m以上的條件進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)。此外，這些關(guān)系式滿足圖9的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。(比較例2)與比較例1相比較，制作僅進(jìn)行了與實(shí)施例1相同的平板壓制加工、厚度被減薄至 80μπι的引線。該引線的寬度方向的四個(gè)角如圖8所示那樣被切除，被制作成ΖΙ(μπι)= 80 μ m, Zll ( μ m) = 40 μ m的截面為八邊形的引線。在其它條件都與比較例1相同的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。該情況下的成品率為β1=80%。然而，因?yàn)闆](méi)有進(jìn)行輥壓加工所以β2 = 70%。這是由于，一方面考慮為，邊的數(shù)目增加(截面上變成八邊形)而增大了穿透以及短路的發(fā)生幾率，其結(jié)果成品率比截面為光滑的透鏡型差。另外，還可考慮為要完全除去在切削時(shí)所產(chǎn)生的顆粒是困難的，這是引線表面附著和穿透的一個(gè)主要原因。在上述實(shí)施例中通過(guò)對(duì)鋁箔引線進(jìn)行平板加工從而就能夠減小鋁箔引線的彎曲或撓曲并且能夠使毛刺坍塌，進(jìn)而，因?yàn)橥ㄟ^(guò)輥壓加工從而表面的銳利性也得到明顯的減弱，其結(jié)果即使是在鋁封裝體被施以熱壓接的時(shí)候，在鋁箔引線上也還是受到均勻的壓力， 因而能夠減少由于引線而引起的樹(shù)脂層的穿透(減少短路)。另外，在實(shí)施例的情況下能夠提高與樹(shù)脂層的緊貼性并且能夠減少氣體/液體的泄漏。
權(quán)利要求1.一種電化學(xué)裝置，其特征在于 具備包含金屬膜的封裝體；被裝入所述封裝體內(nèi)的電池素體；至少被設(shè)置于所述封裝體的密封部的內(nèi)側(cè)的樹(shù)脂層；以及從所述電池素體通過(guò)所述封裝體的所述密封部的所述樹(shù)脂層間而延伸至所述封裝體的外部的引線，所述引線在所述密封部中的形狀包含由相對(duì)的第1以及第2曲面分別構(gòu)成的表面以及背面，所述第1表面與垂直于所述引線的長(zhǎng)邊方向的平面的第1交線由第1曲線構(gòu)成，所述第1曲線為在遠(yuǎn)離所述引線的方向上凸起的連續(xù)的曲線，所述第2表面與垂直于所述引線的長(zhǎng)邊方向的平面的第2交線由第2曲線構(gòu)成，所述第2曲線為在遠(yuǎn)離所述引線的方向上凸起的連續(xù)的曲線。
2.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其特征在于所述密封部中，所述引線的寬度方向中央位置附近的所述引線的最大厚度Zl和所述引線的寬度方向端部位置上的厚度Zll滿足以下關(guān)系式 Zll < Zl,其中，所述Zl、Zll的單位是ym。
3.如權(quán)利要求2所述的電化學(xué)裝置，其特征在于 Zl和Zll滿足以下關(guān)系式Zll 彡-3. 20X 1(Γ5Ζ12+7. 20X 1(Γ2Ζ1+184 Zll ^ 1. 98Χ 10_5Ζ12+4. 72X 10_4Ζ1+23. 5 其中，所述Zl、Zll的單位是ym。
4.如權(quán)利要求2所述的電化學(xué)裝置，其特征在于 Zl和Zll滿足以下關(guān)系式Zll < 34. 54X In (Zl)-48. 87 Zll > 25Xexp (9. 51X I(T4Zl) Zll < 200其中，所述Zl、Zll的單位是ym。
5.如權(quán)利要求2所述的電化學(xué)裝置，其特征在于 Zl和Zll滿足以下關(guān)系式Zll 彡-1. 09X 10_4Ζ12+0. 18Z1+78. 1 Zll ^ 8. 39X 10_5Ζ12-4. 17X 10_2Zl+79. 4 其中，所述Zl、Zll的單位是ym。
6.如權(quán)利要求1所述的電化學(xué)裝置，其特征在于 所述厚度Zll為15 μ m以上。
專利摘要本實(shí)用新型所涉及的電化學(xué)裝置，具備包含金屬膜的封裝體；被裝入到封裝體內(nèi)的電池素體；至少被設(shè)置于封裝體密封部?jī)?nèi)側(cè)的樹(shù)脂層、從電池素體通過(guò)封裝體密封部的樹(shù)脂層間而延伸至封裝體外部的引線；引線的在密封部中的形狀是表面和背面共同地由曲面所構(gòu)成。密封部中的在引線寬度方向中央位置附近的引線的最大厚度Z1和在引線寬度方向端部位置上的厚度Z11滿足Z11＜Z1的關(guān)系。該電化學(xué)裝置為高質(zhì)量的電子元件。
文檔編號(hào)H01G9/016GK201946438SQ201020639398
公開(kāi)日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2010年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月27日
發(fā)明者內(nèi)田清志, 塚本直人, 長(zhǎng)谷川浩昭 申請(qǐng)人:Tdk株式會(huì)社