(57)【要約】【課題】セルの内部抵抗に占める外部端子の抵抗の寄与を低減し、回路基板に容易で且つ強固に接続でき、さらに高温での耐熱性および耐久性を備えた、内部抵抗の低い、リフロー自動実装による表面実装が可能な電気化学セルを提供すること。【解決手段】絶縁固定された端子３を備えた金属製の密閉外装体２の内部に、発電要素１６と電解質Eが収納され、該発電要素１６の正負の極が前記端子３又は前記外装体２と電気的に接続されている構造の単セルと、前記外装体２に接続されている固定端子６と、前記端子３を介して前記発電要素１６に接続されている外部端子５と、を備えた端子付電気化学セルであって、前記外部端子５が、前記端子３と同種の金属である第１の材料５１と、第１の材料５１よりも抵抗率の低い第２の材料５２とからなる多層構造であることを特徴とする、リフロー自動実装可能な端子付電気化学セルを提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁固定された１つ以上の端子を備えた金属製の外装体の内部に、発電要素と電解質が収納され、前記発電要素の正極及び負極が前記端子又は前記外装体と電気的に接続された単セルと、前記外装体に接続された固定端子と、前記端子を介して前記発電要素に接続された外部端子と、を備えた端子付電気化学セルであって、
前記外部端子が、前記端子と同種の金属である第１の材料と、第１の材料よりも抵抗率の低い第２の材料とからなる多層構造であることを特徴とする端子付電気化学セル。
【請求項２】
絶縁固定された１つ以上の端子を備えた金属製の密閉外装体の内部に、発電要素と電解質が収納され、前記発電要素の正極及び負極が前記端子又は前記外装体と電気的に接続された複数個の単セルと、前記外装体に接続された固定端子と、前記端子を介して前記発電要素に接続された外部端子及びバランス端子とを備え、各単セルが前記バランス端子を介して電気的に直列接続されている端子付電気化学セルであって、
前記外部端子および前記バランス端子が、前記端子と同種の金属である第１の材料と、第１の材料よりも抵抗率の低い第２の材料とからなる多層構造であることを特徴とする、リフロー自動実装可能な端子付電気化学セル。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の端子付電気化学セルにおいて、前記外部端子及び前記バランス端子が、前記第１の材料と、第１の材料に対して全面あるいは部分的に配置された前記第２の材料と、からなる多層構造であることを特徴とする端子付電気化学セル。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の端子付電気化学セルにおいて、前記外部端子及び前記バランス端子の前記第１の材料がステンレスから形成され、前記第２の材料が銅又は銅を含む合金から形成されていることを特徴とする端子付電気化学セル。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の端子付電気化学セルにおいて、前記外部端子の断面が、２つの水平部と１つの直立部を有するクランク形状若しくはコの字型か、平板形状か、又はＬ字形状であることを特徴とする端子付電気化学セル。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の端子付電気化学セルにおいて、前記バランス端子の断面が、２つの水平部と１つの直立部を有するクランク形状若しくはコの字型か、平板形状か、又は、Ｕ字形状若しくは開口端に水平部を有するＵ字型を逆さにした形状であることを特徴とする端子付電気化学セル。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の端子付電気化学セルにおいて、前記外部端子及び前記バランス端子と、前記端子又は前記外装体とがレーザスポット溶接により溶接され、各溶接箇所について複数の溶接点を備えていることを特徴とする端子付電気化学セル。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の端子付電気化学セルにおいて、前記端子と前記外部端子との接続箇所を有する面が、基板面に対して垂直に交差することを特徴とする端子付電気化学セル。
【請求項９】
請求項１に記載された端子付電気化学セルを製造する方法であって、
１つ以上の端子を備える金属製の外装体を作製する外装体作製工程と、
前記外装体の内部に前記発電要素を収納し、前記発電要素の正極と負極を前記端子又は前記外装体と接続することにより単セルを作製する工程と、
前記外装体に前記固定端子を接続する工程と、
前記外部端子と前記端子とを接続する工程と、
前記外装体内部に電解質を収納し封止する工程と、
を備えていることを特徴とする、端子付電気化学セルの製造方法。
【請求項１０】
請求項２に記載された端子付電気化学セルを製造する方法であって、
１つ以上の端子を備える金属製の外装体を作製する外装体作製工程と、
前記外装体の内部に前記発電要素を収納し、前記発電要素の正極と負極を前記端子又は前記外装体と接続することにより単セルを作製する工程と、
前記単セルを複数個連結する工程と、
前記外装体に前記固定端子を接続する工程と、
前記外部端子と前記端子とを接続する工程と、
前記バランス端子と前記端子又は前記外装体とを接続する工程と、
前記外装体内部に電解質を収納し封止する工程と、を備えていることを特徴とする、端子付電気化学セルの製造方法。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の端子付電気化学セルの製造方法において、前記外部端子及び前記バランス端子の前記第１の材料としてステンレスで形成されたものを用い、前記第２の材料として銅又は銅を含む合金で形成されたものを用いることを特徴とする端子付電気化学セルの製造方法。
【請求項１２】
請求項９又は１０に記載の端子付電気化学セルの製造方法において、前記外部端子及び前記バランス端子と、前記端子又は前記外装体とを接し、前記外部端子及び前記バランス端子の前記第１の材料に向けてレーザ光を照射することにより、前記外部端子及び前記バランス端子を前記端子又は外装体とレーザスポット溶接により溶接し、各溶接箇所について複数の溶接点で溶接することを特徴とする端子付電気化学セルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型で且つ内部抵抗の小さな端子付電気化学セルとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウム二次電池や電気二重層キャパシタ等の電気化学セルは、携帯電話、ＰＤＡ、携帯用ゲーム機等の各種小型電子機器において、主電源、主電源の補助用電源、メモリや時計機能のバックアップ用電源等として主に利用されている。
【０００３】
特に、主電源や、主電源の補助用電源等で、特に前記携帯機器の負荷の平準化等の用途では、数Ａの電流を瞬間的に放電したり、数十ｍＡの電流を数秒間放電する等して、モーターを駆動させる、発光体を点滅させる、圧電体を振動させる、電波を発生させる等の動作を行う。従って、これらの電気化学セルにおいては、上記用途として適切な容量（数十ｍＦから１Ｆ程度の範囲）で、かつ、数百ｍΩ、好ましくは１００ｍΩ以下の内部抵抗値が求められることから、リードや端子の材料として、アルミニウムや銅等の低抵抗の金属が用いられている。更に、回路基板への実装の際に、接触不良による抵抗を生じないよう、半田付け容易な金属の端子への形成や、接続箇所の保護などの対策がなされてきた。
【０００４】
従来、正極端子が少なくとも２種の金属の部分クラッド材で構成され、部分クラッド材の一方の金属と他方の金属との界面を接着フィルムで被覆し、正極のリード部と正極端子とを超音波溶接することにより、超音波溶接による正極端子の破断が生じない信頼性の高いポリマー電解質電池を提供するとしている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
また、正極リード端子が一方の面もしくは両面の少なくとも接続代に形成されたニッケル領域と、アルミニウム領域とを含む帯状のクラッド板であり、負極リード端子が一方の面もしくは両面の少なくとも接続代に形成されたニッケル領域と、銅領域とを含む帯状のクラッド板であることにより、強度および耐食性に優れ、半田付けやスポット溶接を容易に行え、安価な正極リード端子および負極リード端子を備えた電池を提供するとしている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１２６７０９号公報
【特許文献２】特開２００４−３９６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで近年、実装工程のさらなる効率化が望まれてきており、上記用途における電気化学セルにおいても、リフロー自動実装への対応が望まれてきている。ところが、特許文献１および特許文献２における電気化学セルの場合は、リフロー実装に対応しているものではなく、ラミネートフィルムなどの耐熱性が非常に低い外装体で構成されている。また、外部に引き出されている端子についても、アルミニウムや銅等の軟質金属材料であるため、リフロー自動実装には適さない。
【０００８】
そのため、本キャパシタの実装は、他の部品をリフロー処理で搭載した後に、半田付け等の作業で行わざるを得ない。そしてまた、外装体がラミネートフィルムであるため、実装後の落下衝撃特性などは満足できるものでない。
【０００９】
そのため、上記負荷平準化用途にリフロー自動実装に対応できる端子付の電気化学セルを作製するため、バックアップ用途のセルにおいてリフロー対応する場合と同様に、小型のコイン型のセルの材料に用いられているステンレスを外装体や端子として用いれば、高温での耐熱性や耐久性に優れているため、リフロー実装が可能となる。しかしながら、ステンレスはアルミニウムや銅等と比べ抵抗値が１０倍以上も高いため、セルの内部抵抗値を押し上げてしまう。
【００１０】
例えば、長辺８ｍｍ、幅２ｍｍ、厚み０．１５ｍｍのステンレスの板を屈曲加工して作製された外部端子の抵抗値は次のように計算される。
（抵抗値）＝（抵抗率）×（（長辺）／（幅×厚み））
＝７．２×１０-7Ωｍ×（８×１０-3ｍ／（２×１０-3ｍ×０．１５×１０-3ｍ））
＝１９．２ｍΩ
この外部端子が正負極一対に設けられた構造において、抵抗値は外部端子だけで４０ｍΩ近くにもなる。他方、セルの内部抵抗が数百Ω程度である小型のコイン型と異なり、携帯機器の負荷の平準化等に用いられる電気化学セルの場合には、数百ｍΩ、好ましくは１００ｍΩ以下の内部抵抗値が求められる。特に、数十ｍΩ以下の内部抵抗が求められる場合には、外部端子だけで抵抗値の大半を占めることになってしまう。
【００１１】
このように、リフロー実装可能な電気化学セルについて、抵抗値が小さく、且つリフロー実装時に高温時の耐久性を保つことのできる外部端子を作製する事が課題となってきていた。
【００１２】
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、セルの内部抵抗に占める外部端子の抵抗の寄与を低減し、回路基板に容易で且つ強固に接続でき、さらに高温での耐熱性および耐久性を備えた、内部抵抗の低い、リフロー自動実装による表面実装が可能な端子付電気化学セルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明に係る端子付電気化学セルは、絶縁固定された１つ以上の端子を備えた金属製の外装体の内部に、発電要素と電解質が収納され、前記発電要素の正極及び負極が前記端子又は前記外装体と電気的に接続された単セルと、前記外装体に接続された固定端子と、前記端子を介して前記発電要素に接続された外部端子と、を備えた端子付電気化学セルであって、前記外部端子が、前記端子と同種の金属である第１の材料と、第１の材料よりも抵抗率の低い第２の材料とからなる多層構造であることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る端子付電気化学セルの製造方法は、１つ以上の端子を備える金属製の外装体を作製する外装体作製工程と、前記外装体の内部に前記発電要素を収納し、前記発電要素の正極と負極を前記端子又は前記外装体と接続することにより単セルを作製する工程と、前記外装体に前記固定端子を接続する工程と、前記外部端子と前記端子とを接続する工程と、前記外装体内部に電解質を収納し封止する工程と、を備えていることを特徴とする。
【００１５】
本発明においては、外部端子の材料として、前記端子と同種の金属である第１の材料と、第１の材料よりも抵抗率の低い第２の材料とが含まれる多層構造の積層体が用いられる。特に、抵抗率の低い第２の材料の層により、外部端子の材料として第１の材料のみが用いられる場合に比べて、前記外部端子の抵抗値が低減される。また、第１の材料が前記端子と同種の金属であるため、前記外部端子と前記端子との溶接性も保持される。
【００１６】
また、本発明においては、金属製の外装体、および正極、負極、セパレータなどで構成される発電要素に耐熱性の高い部材が用いられていることにより、セルが、リフロー時における温度上昇や内圧上昇に対して耐えることができるので、内部抵抗値や容量の変化は僅かな範囲に抑制される。さらに、この端子付電気化学セルにおいて用いられる前記端子と、前記外部端子の第１の材料が同種であることから、リフロー時の加熱によっても形状が保持される。
【００１７】
本発明に係る端子付電気化学セルは、絶縁固定された１つ以上の端子を備えた金属製の密閉外装体の内部に、発電要素と電解質が収納され、前記発電要素の正極及び負極が前記端子又は前記外装体と電気的に接続された複数個の単セルと、前記外装体に接続された固定端子と、前記端子を介して前記発電要素に接続された外部端子及びバランス端子とを備え、各単セルが前記バランス端子を介して電気的に直列接続されている端子付電気化学セルであって、前記外部端子および前記バランス端子が、前記端子と同種の金属である第１の材料と、第１の材料よりも抵抗率の低い第２の材料とからなる多層構造であることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る端子付電気化学セルの製造方法は、１つ以上の端子を備える金属製の外装体を作製する外装体作製工程と、前記外装体の内部に前記発電要素を収納し、前記発電要素の正極と負極を前記端子又は前記外装体と接続することにより単セルを作製する工程と、前記単セルを複数個連結する工程と、前記外装体に前記固定端子を接続する工程と、前記外部端子と前記端子とを接続する工程と、前記バランス端子と前記端子又は前記外装体とを接続する工程と、前記外装体内部に電解質を収納し封止する工程と、を備えていることを特徴とする。
【００１９】
本発明においては、外部端子及びバランス端子の材料として、前記端子と同種の金属である第１の材料と、第１の材料よりも抵抗率の低い第２の材料とが含まれる多層構造の積層体が用いられる。特に抵抗率の低い第２の材料の層により、外部端子及びバランス端子の材料として第１の材料のみが用いられる場合に比べて、前記外部端子及び前記バランス端子の抵抗値が低減される。また、第１の材料が前記端子と同種の金属であるため、前記外部端子及び前記バランス端子と、前記端子との溶接性も保持される。
【００２０】
また、本発明においては、金属製の外装体、および正極、負極、セパレータなどで構成される発電要素に耐熱性の高い部材が用いられていることにより、各単セルが、リフロー時における温度上昇やセルの内圧上昇に対して耐えることができるので、電気化学セルの内部抵抗値や容量の変化は僅かな範囲に抑制される。さらに、この端子付電気化学セルにおいて用いられる前記端子と、前記外部端子及び前記バランス端子の第１の材料が同種であることから、リフロー時の加熱によっても形状が保持される。
【００２１】
本発明に係る端子付電気化学セルは、前記外部端子及び前記バランス端子が、前記第１の材料と、第１の材料に対して全面あるいは部分的に配置された前記第２の材料と、からなる多層構造であることを特徴とする。
【００２２】
本発明においては、外部端子及びバランス端子が、第１の材料と第２の材料からなる多層構造を備えている。第１の材料と第２の材料とは、全面で、あるいは第２の材料が部分的に接している。
【００２３】
特に、第２の材料が部分的に層を成し、第１の材料のみが存在する領域を備えている場合には、前記端子と、端子と同材質の前記第１の材料とが溶接等により電気的に接続される際、第２の材料を介さない同種金属同士での溶接が可能となるため、溶接がより強固なものとなる。
【００２４】
本発明に係る端子付電気化学セルは、前記外部端子及び前記バランス端子の前記第１の材料がステンレスから形成され、前記第２の材料が銅又は銅を含む合金から形成されていることを特徴とする。
【００２５】
本発明に係る端子付電気化学セルの製造方法は、前記外部端子及び前記バランス端子の前記第１の材料としてステンレスで形成されたものを用い、前記第２の材料として銅又は銅を含む合金で形成されたものを用いることを特徴とする。
【００２６】
本発明においては、外部端子及びバランス端子の第１の材料として、前記端子と同種のステンレスが用いられる。ステンレスは耐熱性、耐久性に優れているため、リフロー実装に適した材質である。また、熱伝導性が低く、放熱されにくいため、端子との溶接時に投入されるエネルギーが抑えられる。特に、レーザスポット溶接においては、照射出力が抑えられる他、レーザ溶接として一般的に用いられるＹＡＧレーザの波長領域（１０６４ｎｍ）での光吸収率が高いため、効率良く溶接が行われる。
【００２７】
また、第２の材料として、銅又は銅を含む合金が用いられる。銅の２９３Ｋにおける抵抗率は１．６８×１０-8Ωｍであり、ステンレスの抵抗率（７．２×１０-7Ωｍ）の十分の一以下であるため、外部端子の材料として用いられる場合、抵抗値が大幅に減少する。さらに、銅は回路基板の配線に用いられる材料であり、半田付けの際の濡れ性も良いため、回路基板と接する外部端子の材料としては好適である。
【００２８】
本発明によれば、上記の特性を備えたステンレスおよび銅からなる多層構造が外部端子およびバランス端子として用いられることにより、ステンレスで形成される場合と同様の耐熱性及び耐久性が保持されたまま、抵抗値の低い外部端子およびバランス端子となる。また、前記端子との溶接性も良く、表面実装時に回路基板と良好な接続が可能となり、それぞれ強固に接続される。
【００２９】
本発明に係る端子付電気化学セルは、前記外部端子の断面が、２つの水平部と１つの直立部を有するクランク形状若しくはコの字型か、平板形状か、又はＬ字形状であることを特徴とする。
【００３０】
本発明においては、前記外部端子が２つの水平部と１つの直立部を有するクランク形状である場合、前記外部端子と前記端子との位置合わせが容易で、接続作業が簡単にできる。また、前記外部端子がＬ字形状である場合には、前記端子が前記外装体の底面に平行でない場合においても、Ｌ字状の外部端子の底面を前記外装体の底面に平行になるように前記端子に接続できるので、端子付電気化学セルを実装する回路基板に平行に接続できる。更に、外装体の形状によっては、上記各形状への曲げ加工がなされない平板形状も可能である。
【００３１】
更にまた、外部端子がコの字型である場合には、クランク形状の場合と同様に接続作業が簡単である他、回路基板と接続する水平部が折り返されているため、セルの端子の延長方向の寸法を短縮することができるため、実用上好適である。この場合には、回路基板への実装の際に、回路基板のパターンと外装体底面が混触しないようパターンを設計する必要がある。
【００３２】
本発明に係る端子付電気化学セルは、前記バランス端子の断面が、２つの水平部と１つの直立部を有するクランク形状若しくはコの字型か、平板形状か、又は、Ｕ字形状若しくは開口端に水平部を有するＵ字型を逆さにした形状であることを特徴とする。
【００３３】
本発明においては、前記バランス端子が、２つの水平部と１つの直立部を有するクランク形状である場合、前記バランス端子と前記端子又は外装体との位置合わせが容易で、接続作業が簡単にできる。また、前記バランス端子がＵ字形状若しくは開口端に水平部を有するＵ字型を逆さまにした形状である場合には、前記端子が前記外装体の底面に平行でない場合においても、バランス端子の底面を前記外装体の底面に平行になるように前記端子に接続できる。これにより、端子付電気化学セルを実装する回路基板に平行に接続できる。更に、外装体の形状によっては、上記各形状への曲げ加工がなされない平板形状も可能である。
【００３４】
更にまた、外部端子がコの字型である場合には、クランク形状の場合と同様に接続作業が簡単である他、回路基板と接続する水平部が折り返されているため、セルの端子の延長方向の寸法を短縮することができるため、実用上好適である。この場合には、回路基板への実装の際に、回路基板のパターンと外装体底面が混触しないようパターンを設計する必要がある。
【００３５】
本発明に係る端子付電気化学セルは、前記外部端子及び前記バランス端子と、前記端子又は前記外装体とがレーザスポット溶接により溶接され、各溶接箇所について複数の溶接点を備えていることを特徴とする。
【００３６】
本発明に係る端子付電気化学セルの製造方法は、前記外部端子及び前記バランス端子と、前記端子又は前記外装体とを接し、前記外部端子及び前記バランス端子の前記第１の材料に向けてレーザ光を照射することにより、前記外部端子及び前記バランス端子を前記端子又は外装体とレーザスポット溶接により溶接し、各溶接箇所について複数の溶接点で溶接することを特徴とする。
【００３７】
本発明においては、外部端子およびバランス端子と前記端子又は外装体との溶接にレーザスポット溶接を採用している。レーザスポット溶接は、スポット径や溶接のパワー、照射時間の調節が容易であり、接合するワーク同士に必要十分な溶け込み深さを形成できる。かつ、溶接の対象領域近傍以外に熱的影響を与えることが少ないことも特徴であり、小型の端子付電気化学セルの製造に好適である。また、溶接箇所に２点以上の溶接点が、間隔を空けて形成されている。これにより、溶接後の各工程でのハンドリングや治具への装着における外力、回路基板への自動実装機械による搭載時のハンドリングや衝撃、電子機器へ組み込まれた後の落下衝撃等に対して、勝れた耐久性を持たせることが可能になる。
【００３８】
特に、本発明のような金属製の外装体を用いるセルにおいては、同サイズのアルミラミネートパッケージ等に比べて重量が２から３倍程度大きいため、上記の機械的衝撃の影響をより受けやすい。各溶接箇所での溶接点が１点の場合には、溶接箇所で外部端子等が剥離してしまう恐れがある。空間を空けて複数の溶接点で接続することにより、これを回避することができる。
【００３９】
更に、端子付電気化学セルの内部抵抗値は、外装体の内部に収納された発電要素と電解質から決定される抵抗値だけでなく、発電要素に接続されるリード、端子、外部端子及びバランス端子の材質、寸法、接続あるいは接合方法が大きく寄与している。従って外部端子と端子の接続及びバランス端子と端子の接続に、レーザスポット溶接を用いているので、溶接点では十分な溶け込み深さを形成でき、互いの材料の原子同士が拡散して接合されており、１ｍΩ以下の十分低い接合抵抗値になっている。
【００４０】
ここで、レーザ光を照射して溶接する場合、第１の材料に光を照射する。第２の材料は第１の材料よりも抵抗率が低いため、熱伝導性も高い傾向にある。そのため第２の材料にレーザ光を照射すると、第１の材料に照射する場合と比べて、熱エネルギーが拡散することにより、必要な照射出力が非常に大きくなってしまう。レーザ光を照射する際には、端子や外装体と第２の材料の面とを接して、第１の材料の側から照射することにより、効率よく照射箇所を溶解し、強固に溶接することができる。
【００４１】
また、外部端子やバランス端子が、第２の材料が部分的に層を成し、第１の材料のみが存在する領域を備えている場合には、第１の材料と端子とを、同種金属同士でレーザスポット溶接することにより、更に強固に接続することができる。
【００４２】
本発明に係る端子付電気化学セルは、前記端子と前記外部端子との接続箇所を有する面が、基板面に対して垂直に交差することを特徴とする。
【００４３】
本発明においては、前記端子と前記外部端子との接続箇所を有する面が、基板面に対して垂直に交差する場合、端子が下方向に傾いている場合でも外部端子の底面は水平に設置することができる。これにより、端子付電気化学セルを実装する回路基板に平行に接続できる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、セルの内部抵抗に占める外部端子の抵抗の寄与を低減し、回路基板に容易で且つ強固に接続でき、さらに高温での耐熱性および耐久性を備えた、内部抵抗の低い、リフロー自動実装による表面実装が可能な電気化学セルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る第１実施形態を示す電気二重層キャパシタの外観斜視図である。
【図２】図１に示す電気二重層キャパシタを構成する外部端子の外観斜視図である。
【図３】図２に示す外部端子のレーザスポット溶接の構成例を示す図である。
【図４】図１に示す電気二重層キャパシタを構成する外部端子と端子との接続形態の模式図である。
【図５】図１に示す電気二重層キャパシタを構成する固定端子の外観斜視図である。
【図６】本発明に係る第２実施形態を示す電気二重層キャパシタの外観斜視図である。
【図７】図６に示す電気二重層キャパシタを構成するバランス端子の外観斜視図である。
【図８】本発明に係る第３実施形態を示す電気二重層キャパシタの外観斜視図である。
【図９】本発明に係る第４実施形態を示す電気二重層キャパシタの外観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る実施形態を、図１から図５を参照して説明する。なお、本実施形態では、電気化学セルの一例として、電気二重層キャパシタを例に挙げて説明する。なお、その他に、一次電池または二次電池を構成することも可能である。
【００４７】
本実施形態の電気二重層キャパシタ１は、図１（ａ）に示すように、金属製の箱型の外装体２と、これに絶縁部材４により固定された一対の端子３と、外部端子５と、固定端子６と、正極、負極およびセパレータで構成される発電要素１６と、電解質Ｅとで構成され、正極および負極はキャパシタ内部で端子３と電気的に接続している。尚、図１（ａ）は、外装体２の内部を示すために、ケース１２を透明体で示してある。
【００４８】
なお、図１（ａ）は、端子付電気二重層キャパシタ１の外観斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＡ−Ａ’線に沿った端子付電気二重層キャパシタ１の断面図である（但し一部省略してある）。また、図１（ｃ）は、図１（ａ）の背面から示した外観斜視図である。
【００４９】
本実施形態において、金属製の外装体２は、ステンレス、具体的にはＳＵＳ３１６Ｌにより形成されている、長辺１５ｍｍ、短辺１０ｍｍ、高さ３ｍｍ、およびケース厚み０．３ｍｍの略直方体の小型容器である。また、外装体２は、複数の構成部材から構成されており、具体的にはケース１２と蓋部材１１とが、シーム溶接等によってケース１２の開口部を塞ぐように固定され、内部が気密状態に封止されている。
【００５０】
この蓋部材１１には、横幅方向に間隔を開けて上記一対の端子３が固定されている。この端子３は、蓋部材１１と同様にステンレス（ＳＵＳ３１６Ｌ）により形成された中実丸棒の細線であり、蓋部材１１を貫通するように配設されている。そして、これら一対の端子３は、ガラスを焼成した絶縁部材４によるハーメチックシール構造をなし、蓋部材１１に気密に固定されている。
【００５１】
特に、外装体２および端子３の材料が共に、電解質Ｅに対する耐食性を持ち、且つ耐熱性および耐久性の高い、該ステンレスにより形成されているため、リフロー実装が可能で信頼性の高いセルを作製することができる。
【００５２】
本実施形態の外部端子５の主要な材質は、ステンレス（ＳＵＳ３０４）から形成される第１の材料５１、および銅から形成される第２の材料５２が、全面で冷間圧接されて作製されるクラッド材であり、総厚み０．２ｍｍ、第１の材料の厚み０．１５ｍｍ、および第２の材料の厚み０．０５ｍｍとなっている。この基材が、平板に打ち抜かれ、クランク形状に屈曲加工されることにより外部端子５が形成され、回路基板と接続するための底面部５ｂと、前記端子の上部に接続する端子接続部５ａとが形成されている。この外部端子５と、端子３の上部とが、レーザスポット溶接により接続されている。特に、図１に示すように、レーザスポット溶接による溶接点２５を複数備えていることにより、接続が機械的に強固なものとなっており、かつ、接続による電気的な抵抗値を極めて低い値に抑制することが可能となる。
【００５３】
また、外部端子５は、長さ８ｍｍ、幅２ｍｍの平板から形成されており、第１の材料５１と第２の材料が全面的に圧接されている場合、抵抗値は下記のように算出され、ステンレスから構成される場合に比べて大幅に低減される。
（第１の材料の抵抗値）＝（抵抗率）×（（長辺）／（幅×厚み））
＝７．２×１０-7Ωｍ×（８×１０-3ｍ／（２×１０-3ｍ×０．１５×１０-3ｍ））
＝１９．２ｍΩ
（第２の材料の抵抗値）＝（抵抗率）×（（長辺）／（幅×厚み））
＝１．６８×１０-8Ωｍ×（８×１０-3ｍ／（２×１０-3ｍ×０．０５×１０-3ｍ））
＝１．３ｍΩ
（抵抗値）＝１／（１／（第１の材料の抵抗値）＋１／（第２の材料の抵抗値））
＝１．３ｍΩ
外部端子５は、第１の材料５１と、第２の材料５２とが全面的に層を成している他、特に図２に示すように、第２の材料５２が、第１の材料５１に部分的に接し、第１の材料５１のみの層が存在してもよい。この場合には、図３に示すように、端子接続部５ａが第１の材料５１のみで構成され、端子３の上部とレーザスポット溶接される。これにより、同種金属間の溶接が可能になるほか、レーザスポット溶接による溶接点２５を複数備えていることにより、接続が強固なものとなっている。
【００５４】
外部端子５の形状については、図２（ａ）に示すクランク形状の他、コの字型、Ｌ字形状、平板形状等、図２（ｂ）〜（ｄ）に示すような、表面実装に適した種々の形状を適用することができる。
【００５５】
図４において（ａ）は断面がクランク形状、（ｂ）はコの字型、（ｃ）はＬ字形状、（ｄ）は長方形状の、それぞれの外部端子５の接続形態を示す。図２に示す外部端子５と、端子３とは、図４（ａ）〜（ｄ）に示すような、種々の接続形態が可能となる。図１（ａ）において、クランク形状の外部端子５が、端子３の上を覆うように配設され、上方よりレーザスポット溶接されているが、図４（ａ）に示すように、外部端子５がクランク形状を保ちながらそれぞれの直立部を短縮し、端子接続部５ａが、端子３の下側で接続してもよい。また、図４（ｂ）のように、コの字型の外部端子５と端子３の接続であってもよい。あるいは、図４（ｃ）のように、Ｌ字形状の外部端子５と、端子３の端面とが接続してもよいし、図示しないが、端子３の側面との接続でもよい。更に、図４（ｄ）のように、外装体が薄い場合には、平板形状の外部端子５を用いることも可能である。
【００５６】
図５において（ａ）は断面がＬ字形状、（ｂ）コの字型、（ｃ）は長方形状の固定端子１１を示す。本実施形態の固定端子６は、図５（ａ）に示すように、ステンレス（ＳＵＳ３０４）の厚み０．１５ｍｍの平板がＬ字構造に曲げ加工されることにより形成され、回路基板に接続するための底面部６ｂと、外装体２と接続するための直立部６ａとを備えている。固定端子６の形状については、図５に示すように、Ｌ字形状の他、外装体の構造や回路基板の配置に合せて、コの字型や平板形状等、種々の形状が可能である。この固定端子６は、外装体２とレーザスポット溶接により接続している。
【００５７】
封止栓９は、図１（ｃ）に示す外装体２の１箇所に設けられた電解質の注入孔を塞ぐために用いられる。また、封止栓９は、電解質Ｅと接触するため、外装体２と同質のステンレス（ＳＵＳ３１６Ｌ）からなる円板で構成される。
【００５８】
外部端子５の底面部５ｂ、および固定端子６の底面部６ｂの高さは、回路基板へ水平に実装されるように等しくなっている。これら底面部によって形成される想定水平面、即ち、実装される回路基板の表面がなす水平面が、外装体の底面よりも低くなるように設計され、配設されている。図１（ｂ）に示す想定水平面と外装体底面とのクリアランスＨは、概ね０．２ｍｍより小さければ好適である。ただし、表面実装部品としての実装高さが制限される場合は、このクリアランスの数値は調整可能である。
【００５９】
発電要素１６は、外装体２の内部に収納されている。この発電要素１６は、セパレータを挟んで正極及び負極が配設されており、これらが交互に重ねられて、倦回または積層等により作製されたものである。正極及び負極は、電解質Ｅに対して耐食性を有し、且つリフロー実装工程における高温環境に耐えうる材料で構成されている。本実施形態においては、アルミニウム製の集電体に、活性炭等からなる正極活物質及び負極活物質が担持されたものが用いられている。また、セパレータは、機械的強度及び耐熱性を有する樹脂が用いられている。セパレータについては、前記の樹脂の他、ガラス繊維、セラミックの多孔質体等も用いることができる。
【００６０】
電解質Ｅは、気密状態の外装体２の内部に収納され、発電要素１６に浸透している。本実施形態においては、リフロー実装工程における高温環境に耐えうるよう、高沸点の非水系溶媒に支持塩が溶解している電解液が用いられる。非水系溶媒としては、例えば、環状エステル類、鎖状エステル類、環状エーテル類、鎖状エーテル類、等が含まれる。本実施形態においては、γ−ブチロラクトン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート等、沸点の高い溶媒から選ばれる単独又は複合物が用いられている。これにより、高温環境下において、外装体２内部の圧力を抑えることができる。また、支持塩については、リフロー温度に対する耐久性を備えた種々の塩の中から、上記溶媒との組み合わせにより導電率が最適となるものが用いられている。
【００６１】
電解質Ｅとしては上記の電解液の他、ポリマー電解液、無機固体電解質、イオン性液体、常温溶融塩等を用いることができる。
【００６２】
これらの発電要素１６および電解質Ｅが前述のサイズに収納されている電気二重層キャパシタ１は、１００ｍΩを下回る内部抵抗値となる。これにより、数Ａの電流を瞬間的に放電したり、数十ｍＡの電流を数秒間放電したりするなど、各種電子機器において、主電源の補助用電源等として好適に用いることができる。また、優れた耐熱性を備えることにより、リフロー実装工程による高温に晒されても電気的特性の変化を抑えることができる。
【００６３】
更にまた、作製した電気二重層キャパシタ１を、リフロー温度による熱処理を実施した後、携帯電話の中に組込み、１．５ｍの高さからコンクリート上に落下させる落下衝撃試験を行ったが、１００回落下を繰り返しても、外部端子が端子から外れることはなく、接続が保持された。
【００６４】
次に、上述したように構成された電気二重層キャパシタ１を製造する方法について、以下に説明する。
【００６５】
本実施形態の製造方法は、外装体作製工程と、発電要素を収納する工程と、固定端子および外部端子の各溶接工程と、封止工程とを備えている。これら各工程について、詳細に説明する。
【００６６】
はじめに、外装体を構成するケース１２及び蓋部材１１を製作する外装体作製工程を行う。ケース１２は、ステンレスの深絞り加工によって作成する。ここでは、トランスファー加工により、徐々に深く絞り、最後にサイジング加工を施して、ケースの開口面を精密に仕上げる。
【００６７】
一方、蓋部材１１の作製は、まず、ハーメチックシールを構成するためのガラスタブレット（焼結品）、端子用細棒、蓋部材用の穴付き板を準備する。前記穴付き板の穴に細棒を通したガラスタブレットを装着し、これらを位置決めするための焼成治具に配置し、焼成炉で熱処理する。このようにして、絶縁部材４で端子３が固定された一対のハーメチックシール構造を有する蓋部材１１を作成する。
【００６８】
次に、外装体２に発電要素１６を収納する工程を行う。まず、発電要素１６を構成する正極、負極、およびセパレータをそれぞれ準備しておく。そして、正極及び負極の集電体に１対のリード１７を溶接する工程を行う。
【００６９】
続いて、リード１７が接続された正極及び負極の集電体を、セパレータを間に挟んで交互に重ねた後、倦回、積層等して発電要素１６を作製する。続いて、１対のリード１７をそれぞれ前記端子３に接続する。これにより、発電要素１６と蓋部材１１とを一体化する。さらに、蓋部材１１を接続した発電要素１６を、ケース１２に押し込み、蓋部材１１とケース１２とをシーム溶接して外装体２を作製する。
この時点で、発電要素を収納する工程が終了する。
【００７０】
次に、固定端子６を外装体２と溶接する工程を行う。まず、固定端子６を準備する。具体的には、ステンレスの平板にニッケル及び金の部分メッキを施した後に、プレス等により打ち抜きと曲げ加工をする。これにより、固定端子６を得ることができる。
【００７１】
続いて、外装体２に固定端子６の直立部６ａをレーザスポット溶接によって溶接する工程を行う。詳細には、ケース１２の底面に、直立部６ａを重ね合わせる。そして、鉛直方向からＹＡＧレーザ光を照射し、直立部６ａと外装体２とを溶接する。溶接条件としては、例えば、出力１．２ｋＷ、照射時間１．５ｍｓｅｃにて、直立部６ａの四角形状の周縁部４点にＹＡＧレーザ光を照射する。少なくとも２〜３点以上は溶接点を設けることにより、固定端子６と外装体２とを強固に接続することができる。
【００７２】
次に、外部端子５を、外装体２に固定された端子３と溶接する溶接工程を行う。まず、外部端子５を作製して用意する。具体的には、第１の材料５１としてステンレスの板材と、第２の材料５２として銅の板材とを、それぞれ重ね合わせた後、両板材を圧接して組み合わせる。そして、圧接した板材をプレス等により打ち抜き屈曲加工する。これにより、外部端子５を得ることができる。ステンレスの板材と銅の板材とは、全面で圧接してもよいし、図２のようにステンレス板材に銅の板材を部分的に圧接してもよい。板材の組み合わせ方については、端子３との溶接条件や端子の抵抗などの設計条件に合わせて自由に選ぶことができる。
【００７３】
更に、銅は腐食しやすいことや、実装時に半田の濡れ性を良くし回路基板に対して実装をより容易にするために、第２の材料５２を被覆するように、圧接後から打ち抜き加工後までのいずれかの工程の間で、ニッケルメッキ及び金メッキが施される。
【００７４】
続いて、外装体２に固定された端子３に、外部端子５の端子接続部５ａをレーザスポット溶接によって溶接する工程を行う。
【００７５】
詳細には、図１（ｂ）のような配置により、端子３に外部端子５の端子接続部５ａを重ね合わせる。そして、第１の材料５１の面に向けて上方からＹＡＧレーザ光を照射し、端子接続部５ａと端子３とを溶接する。後述する溶接条件にて、照射箇所２５に示すように、隣接する２点にＹＡＧレーザ光を照射する。特に、２点以上の溶接点を設けることにより、外部端子５と端子３とを機械的に強固に接続することができ、かつ、電気的にも十分低い接続抵抗で接続できる。尚、本実施例では、外部端子５は、端子３の上を覆うように配設されている。外部端子５は、クランク形状を保ちながらそれぞれの直立部を短縮し、端子接続部５ａが、端子３の下側で接続しても良い。
【００７６】
端子３と外部端子５との溶接条件の調整の一例を示す。第１の材料５１と第２の材料５２とが全面で圧接されてなる外部端子５を用いる場合において、照射時間を１．５ｍｓｅｃに固定し、ピーク出力を変更し、溶接箇所における、端子３側への溶け込みの深さを断面観察により測定した。表１に示すように、本実施例においては、１．３−１．８ｋＷの範囲で溶け込みが良好で、この出力範囲で溶接が可能であった。一方、２．０ｋＷを超える出力では、溶接はなされたが、出力が強過ぎるためにスパッタリングが起こり、また溶け込みはほとんどなかった。このため、本実施例においては、好適な出力範囲における最小出力である１．３ｋＷで溶接を行う。
【００７７】
【表１】
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【００７８】
また、外部端子５が、図２に示すように、第２の材料が部分的に形成されている場合には、図３に示すように、端子接続部５ａの、第１の材料５１のみが形成されている箇所を端子３と重ねて溶接する。この場合にはステンレス同士の同種金属による溶接となり、例えば、固定端子６と外装体２との溶接条件と同様の条件、出力１．２ｋＷ、照射時間１．５ｍｓｅｃにて溶接する。一方、第１の材料と第２の材料とが全面で圧接されている構造の外部端子５の場合には、第２の材料に用いられている銅も合わせて溶け込むため、上述のように異なる溶接条件となる。
【００７９】
続いて、外装体２内への電解質Ｅの封入と、ケース１２と封止栓９との溶接と、を行って、内部に電解質Ｅおよび発電要素１６が収納された外装体２を作製する封止工程を行う。
【００８０】
この封止工程について、具体的に説明する。
まず、本実施形態では、電解質Ｅとして、非水溶媒中に溶解した支持塩からなる電解液を用い、外装体２のケース１２の１箇所に形成された注入孔から外装体２の内部に所定量注入する。所定量を注入するには、電解液の脱泡作業や外装体内部を減圧する作業及び加圧する作業を行い、発電要素の正負極材料に十分浸透させる。本実施例の場合は、約０．２ｇの電解液を注入した。
【００８１】
この後、注入孔の開口に付着した電解液を拭取り、封止栓９を注入孔に配置する。そして、封止栓９の外周をシーム溶接により封止する。
【００８２】
その結果、外装体２の内部に電解質Ｅおよび発電要素１６が収納された図１に示す端子付電気二重層キャパシタ１を得ることができる。
【００８３】
なお、上記製造工程で示した溶接条件は一例であり、出力や照射時間などの条件はこれに限定されず実施できる。ただし、端子３と外部端子５の溶接工程においては、ハーメチック構造をなすガラスからなる絶縁部材４にレーザ照射に起因する熱衝撃でクラックが発生し、リークに至る可能性がある。該クラックの発生しない適切な範囲で溶接を実施することが望ましい。
【００８４】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２の実施形態を、図６および図７を参照して説明する。なお、本実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００８５】
本実施形態の端子付電気二重層キャパシタ１０は、図６に示すように、小型の電気二重層キャパシタ単セル２個の直列接続体であり、各単セルは、金属製の箱型の外装体２と、これに絶縁部材４により固定された一対の端子３と、正極、負極およびセパレータで構成される発電要素と、電解質とで構成され、正極および負極は外装内部で端子３と電気的に接続している。
【００８６】
各単セル同士は、外装体２を形成する一側面であって端子を備える側面の面を揃えるように並置し、連結板８を介して固定される。さらに、外部端子５とバランス端子７により直列接続される。
【００８７】
本実施形態においては、図６に示すように、それぞれの単セルの外装体２の端子３を備える側面を揃え、これと直交する側面同士を密着して並置した状態で、連結板８を介してそれぞれの単セルが機械的に連結されている。
【００８８】
さらに合計４本の端子３のうち、最外部の２本の端子に正負を成す外部端子５が接続され、隣接する残りの２本の端子にバランス端子７が接続されている。
【００８９】
本実施形態における外部端子５の主要な材質については、第１実施形態と同様、ステンレスから形成される第１の材料５１、および銅から形成される第２の材料５２が、全面で冷間圧接されて作製されるクラッド材であり、総厚み０．２ｍｍ、第１の材料の厚み０．１５ｍｍ、および第２の材料の厚み０．０５ｍｍとなっている。この基材が、平板に打ち抜かれ、クランク形状に屈曲加工されることにより外部端子５が形成され、図２に示すように、回路基板と接続するための底面部５ｂと、前記端子の上部に接続する端子接続部５ａとが形成されている。
【００９０】
この外部端子５が、第１実施形態と同様、第１の材料５１と第２の材料５２とが全面で圧接されている、長さ８ｍｍ、幅２ｍｍの平板から形成される場合、抵抗値は１．３ｍΩと算出され、ステンレスから構成される場合（１９．２ｍΩ）に比べて大幅に低減される。
【００９１】
また、外部端子５については、第１実施形態と同様に、第１の材料５１と、第２の材料５２とが全面的に層を成しているほか、第２の材料５２が、第１の材料５１に部分的に接し、第１の材料５１のみの層が存在してもよい。この場合には、端子接続部５ａが第１の材料５１のみで構成され、端子３の上部とレーザスポット溶接される。これにより、同種金属間の溶接が可能になるほか、レーザスポット溶接による溶接点を複数備えていることにより、接続が強固なものとなっている。
【００９２】
バランス端子７の主要な材質は、ステンレス（ＳＵＳ３０４）から形成される第１の材料７１、および銅から形成される第２の材料７２が、全面で冷間圧接されて作製されるクラッド材であり、総厚み０．２ｍｍ、第１の材料の厚み０．１５ｍｍ、および第２の材料の厚み０．０５ｍｍとなっている。この基材が、平板に打ち抜かれ、クランク形状に屈曲加工されることによりバランス端子７が形成され、図７に示すように、回路基板と接続するための底面部７ｂと、前記端子の上部に接続する端子接続部７ａとが形成されている。このバランス端子７と、端子３の上部とが、レーザスポット溶接によりに接続されている。特に、レーザスポット溶接による溶接点を複数備えていることにより、前述したように、機械的な接続が強固なものになり、かつ、接続による電気的な抵抗値を極めて低い値に抑制することが可能である。
【００９３】
図７に示すバランス端子７が、第１の材料７１と第２の材料７２とが全面で圧接されている、長さ８ｍｍ、幅６ｍｍの平板から形成される場合、抵抗値は図２の外部端子５の場合と同様、０．４ｍΩと算出され、ステンレスから構成される場合（６．４ｍΩ）に比べて大幅に低減される。
【００９４】
外部端子５と同様に、バランス端子７は、第１の材料７１と、第２の材料７２とが全面的に層を成しているほか、特に図５に示すように、第２の材料７２が、第１の材料７１に部分的に接し、第１の材料７１のみの層が存在してもよい。この場合には、端子接続部７ａが第１の材料７１のみで構成され、端子３の上部とレーザスポット溶接される。これにより、同種金属間の溶接が可能になるほか、レーザスポット溶接による溶接点を複数備えていることにより、接続が強固なものとなっている。
【００９５】
外部端子５の形状については、図５で適用されるような、図２（ａ）に示すクランク形状の他、コの字型、Ｌ字形状、平板形状等、図２（ｂ）〜（ｄ）に示すような、表面実装に適した種々の形状を適用することができる。
【００９６】
また、バランス端子７の形状についても同様に、図７（ａ）に示すようなクランク形状に加えて、コの字型、平板形状、あるいは、Ｕ字形状若しくは開口部に水平部を有するＵ字型を逆さまにした形状等、例えば図７（ｂ）〜（ｄ）に示すような、表面実装に適した種々の形状を適用することができる。
【００９７】
図２に示す外部端子５と、端子３とは、図４（ａ）〜（ｄ）に示すような、種々の接続形態が可能となる。図１（ａ）において、クランク形状の外部端子５が、端子３の上を覆うように配設され、上方よりレーザスポット溶接されているが、図４（ａ）に示すように、外部端子５がクランク形状を保ちながらそれぞれの直立部を短縮し、端子接続部５ａが、端子３の下側で接続してもよい。また、図４（ｂ）のように、コの字型の外部端子５と端子３の接続であってもよい。あるいは、図４（ｃ）のように、Ｌ字形状の外部端子５と、端子３の端面とが接続してもよいし、図示しないが、端子３の側面との接続でもよい。更に、図４（ｄ）のように、外装体が薄い場合には、平板形状の外部端子５を用いることも可能である。
【００９８】
また、バランス端子７と端子３との接続形態についても、外部端子５と端子３と同様の種々の形態が可能である。
【００９９】
連結板８は、厚み０．１５ｍｍのステンレス（ＳＵＳ３０４）からなる平板であり、図６に示すように、２個の単セルの外装体２に跨り接続されている。
【０１００】
また、本実施形態において、連結板８の取り付け位置は、図６に示すような、外装体中の端子３を備える側面の他、外装体の他の面であってもよい。特に、図６のように、連結板８と固定端子６が対向して、複数の単セルに跨りそれぞれ接続されていることにより、単セル同士がより強固に固定されるほか、単セル間の位置や平行度が揃えられる。
【０１０１】
図６において示される端子付電気二重層キャパシタ１０の製造方法については、外装体作製工程と、発電要素を収納し単セルを作製する工程と、単セルを連結する工程と、固定端子、外部端子およびバランス端子の各溶接工程と、封止工程とを備えている。このうち、第１実施形態で示されている工程については詳細を省略し、本実施形態のみで用いられる工程について説明する。
【０１０２】
単セルを連結する工程について、下記の通り説明する。まず、連結板８は、ステンレスの板をプレス等で打ち抜き、所定の寸法に仕上げる。続いて、連結する複数の単セルを、図６に示す配置にて側面を揃えて並置する。この後、複数の単セルの外装体２に跨るように連結板８を重ね、連結板の鉛直方向からＹＡＧレーザ光を照射し、隣接する２つの外装体２と連結板８とを溶接する。溶接条件としては、例えば、出力１．２ｋＷ、照射時間１．５ｍｓｅｃにて、連結板８の四角形状の周縁部４点にＹＡＧレーザ光を照射する。少なくとも２〜３点以上は溶接点を設けることにより、連結板８と外装体２とを強固に接続することができる。
【０１０３】
次にバランス端子７と、外装体２に固定された端子３と溶接する溶接工程について、下記に説明する。まず、バランス端子７を作製して用意する。具体的には、ステンレスの板材と銅の板材とを重ね合わせた後、両板材を圧接して組み合わせる。そして、圧接した板材をプレス等により打ち抜き屈曲加工する。
【０１０４】
更に、銅は腐食しやすいことや、実装時に半田の濡れ性を良くし回路基板に対して実装をより容易にするために、第２の材料７２を被覆するように、圧接後から打ち抜き加工後までのいずれかの工程の間で、ニッケルメッキ及び金メッキが施される。これにより、図７に示すバランス端子７を得ることができる。
【０１０５】
続いて、外装体２に固定された端子３に、バランス端子７の端子接続部７ａをレーザスポット溶接によって溶接する工程を行う。外部端子５およびバランス端子７の溶接条件については、第１実施形態の外部端子５の溶接条件と同様である。
【０１０６】
（第３実施形態）
次に、上記実施形態とは更に異なる実施形態について図８に示す。上記各実施形態においては、外装体を箱型にて図示しているが、円筒形やボタン型などの円柱形状や、断面がトラック形状など種々の形状が実施可能である。図８においては、深さ方向の浅いボタン型形状が示されている。
【０１０７】
なお、図８（ａ）は、端子付電気二重層キャパシタ１の外観斜視図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すＢ−Ｂ’線に沿った端子付電気二重層キャパシタ１の断面図である。
【０１０８】
本実施形態に示す電気二重層キャパシタ２０は、図８（ａ）および（ｂ）に示すように、金属製のボタン型の外装体２１と、これに絶縁部材４１により固定された１個の端子３１と、外部端子５３と、固定端子６１と、正極、負極およびセパレータで構成される発電要素１８と、電解質Ｅとで構成されている。キャパシタ内部において、発電要素１８の正負極のうちの一方の極は、リード１９を介して端子３１と電気的に接続している。また他方の極は、リード１９を介して外装体２１と電気的に接続している。これにより、外装体２１は正負極のどちらかの電位を有している。
【０１０９】
外部端子５３は、ステンレスからなる第１の材料５４と、銅からなる第２の材料５５とからなる多層構造になっており、クランク形状を成している。この外部端子５３が、端子３１に接続されている。第１の材料に対して第２の材料が部分的に形成されているため、第１の材料５４と端子３１とが、同種のステンレス同士で溶接され、電気的な接続だけでなく、機械的にも強固に接続されている。
【０１１０】
また、外装体２１の底面には平板形状の固定端子６１が電気的に接続されている。正負極のいずれかの極が、固定端子６１により回路基板と電気的に接続可能になっており、固定端子６１は外部端子と同様の役割を果たす。このため、本実施形態において、固定端子６１もまた、第１の材料６２と第２の材料６３とからなる多層構造となっている。これにより、内部抵抗が低減されるばかりでなく、半田付けの容易な銅が第２の材料となっているため、実装する回路基板へ強固に取り付けられる。
【０１１１】
（第４実施形態）
次に、外部端子と端子との接続が異なる実施形態を図９に示す。前述した実施形態においては、図１（ａ）のように、クランク状の外部端子５が端子の上部に接続し、底面部５ｂが外装体２の長辺方向に伸びている構造を示したが、図９（ａ）のように、Ｌ字形状の外部端子５６と、端子３の側面とが溶接された構造の電気二重層キャパシタ３０であっても構わない。
【０１１２】
前述した外装体製作工程において、端子３が絶縁部材４で固定される際、端子３が傾いて固定される可能性がある。小型化の目的で、端子３の長さは４から５ｍｍ程度で、その直径も１ｍｍ以下の寸法が選択されて、焼成時に端子３の位置を固定するカーボン等の焼成治具との隙間公差がやや大きい場合には、僅かな角度であるが、端子３の傾きが発生しやすい。その場合、図１（ａ）で示すような、外部端子５の形状がクランク形状であると、端子３の水平面との傾きによって、外部端子５の底面高さにバラつきを生ずる可能性があり、回路基板に水平に実装できないか、あるいは接続強度が不足する恐れが生じる。
【０１１３】
従って、このような場合には、外部端子は、図９（ａ）に示す形状とし、端子３との溶接位置は、端子３の上面ではなく、側面にするのが良い。このようにすると、後述する様に端子３の傾きから発生する高さ方向のバラつきを抑えることが可能となる。また、外部端子５６が端子３の長さを超えることなく溶接できるように配置されれば、図９（ａ）に示す例のように、電気二重層キャパシタ３０の長辺方向の長さを短縮できるので、実装面積を縮小できる。
【０１１４】
ここで、外部端子５６と端子３との接続について説明する。２個の外部端子５６は、それらの底面５６ｂを１つの水平面に接するように端子３の側面に重ねて配置した後、端子３の傾きを考慮して、端子３の側面でレーザスポット溶接する。外部端子５６は、横方向からレーザ照射して溶接する。この時、端子３の傾きを予め画像処理技術などで認識しておけば、端子３の傾いた角度に応じて、溶接位置の高さを微調整することができる。
【０１１５】
図９（ｂ）は、この事情を説明した模式図であり、図９（ａ）に示すＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。絶縁部材４に固定された端子３は、水平面から僅かに下に傾いている（傾きをθとした）が、図面では誇張されて示されている。外部端子５６は、端子３と２つの溶接点２５ａ及び２５ｂで溶接されているが、第２の溶接点２５ｂの中心は、端子３の傾きθを考慮して、第１の溶接点２５ａとの水平間距離ｍと傾きθを勘案したｍ×ｔａｎ（θ）の距離分だけ下側に設定されている。
このようにして、端子３が傾いた場合においても、外部端子５６の底面５６ｂは、水平に設定でき、所定の高さに維持することが可能である。
【０１１６】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【０１１７】
例えば、上記各実施形態では、電気化学セルの一例として、電気二重層キャパシタを例に挙げて説明したが、この場合に限定されず、リチウム二次電池等の非水電解質二次電池等の他の電気化学セルでも適用可能である。
【０１１８】
また、上記各実施形態において、外部端子、バランス端子、固定端子、連結板のそれぞれの厚みや外寸、また端子の外寸や端子間のピッチはそれぞれ、最適な寸法や形状となるように適宜設計することが可能である。さらに、端子の取り出し位置や本数、直列接続における単セルの配置等についても制限されない。
【０１１９】
また、上記各実施形態において、外装体のケースについては、深絞り加工による製造方法を説明したが、ケースは、有底の形状でプレス加工や深絞り加工をする場合に限られず、中空の角や円筒のパイプを一定の長さに切断して、底板になる部材を溶接で接合させたものでもよい。
【０１２０】
また、上記各実施形態においては、外装体及び端子の材料を、強度及び耐食性の観点からオーステナイト系ステンレスであるＳＵＳ３１６Ｌとした。しかし、これに限られない。例えば、二相系のステンレスであるＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ等としても構わないし、それ以外のステンレスを選択することができる。また、外装体の材料と端子の材料をそれぞれ別に選択することも可能である。
【０１２１】
更にまた、外装体及び端子の材料は、ステンレス以外の材料を選択できる。例えば、外装体として、ニッケル等の耐食性材料でメッキされた冷間圧延鋼を選択できる。また、端子は、コバール等の材料を採用できる。
【０１２２】
また、上記各実施形態において、外部端子及びバランス端子の第２の材料としては、銅を用いているが、その他、ステンレスよりも抵抗率が低く、リフロー温度での耐熱性及び耐久性があり、回路基板への実装が容易であれば、他の金属を用いても構わない。例えば、ニッケルの２９３Ｋにおける抵抗率は、銅よりもやや高く６．９９×１０-8Ωｍであるが、ステンレスの約十分の一である。また、回路基板との実装も良好な材料である。
【０１２３】
また、上記各実施形態において、外部端子及びバランス端子については、ステンレス及び銅のクラッド材としているが、これに限らず、例えばメッキや印刷など、多層構造が形成できればいかなる作製方法であってもよい。
【０１２４】
また、上記各実施形態において、外部端子およびバランス端子は、第１の材料と第２の材料からなる多層構造であれば、第１の材料と第２の材料に加えて、更に他の材料を備えた多層構造であっても構わない。例えば、ステンレス／銅／ステンレスの３層構造や、ステンレス／銅／ニッケルの３層構造など、種々の構造により、端子との溶接性および回路基板との接続を向上させることができる。
【０１２５】
また、上記各実施形態において、固定端子については、ステンレスの平板から作製されているが、これに限らず、外装体にニッケルや金などの金属が、メッキ、蒸着、スパッタリング、またスクリーン印刷などにより部分的に形成された構造でも構わない。これにより、板状の固定端子と同様に、回路基板に複数の領域で実装可能であるほか、外装体の電位を回路基板で特定の電位に設定、あるいは接地することが可能となる。その際には、実装後の落下衝撃などに耐え得るよう、連結板などにより複数の単セルが強固に連結されていることが望ましい。
【０１２６】
また、上記各実施形態において、レーザスポット溶接により端子と外部端子及びバランス端子とを溶接したが、局所的なエネルギー照射により接続を行える方法であれば、レーザスポット溶接に必ずしも限定されるものではない。例えば、同じ非接触式であれば、十分な量のエネルギー照射が可能な電子ビーム溶接を採用することができる。あるいは、抵抗溶接による接続でもよい。
【０１２７】
また、上記各実施形態において、セルの直列接続時、外装体同士の連結方法について、連結板を介して溶接するとしているが、これに限らず、例えば抵抗溶接やレーザ溶接、電子ビーム溶接、アーク溶接などの種々の溶接、もしくはロウ付けや樹脂による接着などを利用して、外装体同士を直接固定することもできる。それぞれの溶接工程に際しては、外装体内部の発電要素や電解質への熱影響を避けるように溶接条件を設定する。その際には、溶接性を良くするために外装体同士が隙間なく隣接していることが望ましい。一方、連結板を介して外装体同士が強固に連結されていれば、外装体を必ずしも密着させる必要はない。
【符号の説明】
【０１２８】
１、１０、２０、３０…電気二重層キャパシタ
２、２１…外装体
２５、２５ａ、２５ｂ…溶接点
１１…蓋部材
１２…ケース
３、３１…端子
４、４１…絶縁部材
５、５３、５６…外部端子
５１、５４、６２、７１…第１の材料
５２、５５、６３、７２…第２の材料
５ａ、５６ａ…端子接続部
５ｂ、５６ｂ…底面部
６、６１…固定端子
６ａ…直立部
６ｂ…底面部
７…バランス端子
７ａ…端子接続部
７ｂ…底面部
８…連結板
９…封止栓
１６、１８…発電要素
１７、１９…リード
Ｅ…電解質
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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