(57)【要約】【課題】長期信頼性に優れ、かつ低抵抗な電気化学デバイス及び製造方法を提供すること。【解決手段】電気化学デバイス１００は、ケース１０と、蓄電素子１３と、第１の接着層１９とを具備する。ケース１０は、端子部１４が設けられた第１の内面１１ａを有するケース本体１１と、ケース本体１１に接合された導電性のリッド１２と、ケース本体１１とリッド１２との間に区画された液室Ａと、を有する。蓄電素子１３は、第１の内面１１ａに固定された正極電極シート１３ａと、正極電極シート１３ａと対向する負極電極シート１３ｂとを有する。第１の接着層１９は、正極電極シート１３ａと端子部１４とを電気的に接続する導電性接着剤の硬化物で構成され、液室Ａと第１の電極１３ａとに各々連通する第１の空間部１９ｃを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端子部と、前記端子部が設けられた第１の内面を有するケース本体と、前記ケース本体に接合され前記第１の内面と対向する第２の内面を有する導電性のリッドと、前記ケース本体と前記リッドとの間に区画された液室と、を有するケースと、
前記第１の内面に固定され前記第１の内面と対向する第１の接合面を有する第１の電極と、前記第２の内面に固定され前記第１の電極と対向する第２の電極と、前記液室に封入された電解液と、を有する蓄電素子と、
前記第１の電極と前記第１の内面との間に配置され、前記第１の電極と前記端子部とを電気的に接続し、導電性接着材の硬化物で構成された、前記液室と前記第１の接合面とに各々連通する第１の空間部を有する第１の接着層と
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、
前記第１の接着層は、前記第１の内面に設けられ第１の厚みを有する第１のベース層と、前記第１のベース層に設けられ第２の厚みを有し前記第１の接合面と接合する少なくとも１つの第１の突出部とを含み、
前記第１の空間部は、少なくとも前記第１の接合面と前記第１のベース層との間に形成されている
電気化学デバイス。
【請求項３】
請求項２に記載の電気化学デバイスであって、
前記第１の突出部は、前記第１のベース層に設けられた複数の突出部を含む
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、
前記ケース本体は、絶縁性材料で構成され、
前記ケースは、前記ケース本体の外面に配置され前記端子部と電気的に接続された外部端子をさらに有し、
前記端子部は、前記第１の内面に露出し前記第１の接着層で被覆される第１の端部と、前記外部端子と電気的に接続される第２の端部とを有する
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、
前記ケース本体は、前記第１の接合面の一部と対向し前記第１の接着層で被覆される凹部を前記第１の内面に有する
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、
前記第２の電極は、前記第２の内面と対向する第２の接合面を有し、
前記電気化学デバイスは、
前記第２の電極と前記第２の内面との間に配置され、前記第２の電極と前記第２の内面とを電気的に接続し、導電性接着材の硬化物で構成された、前記液室と前記第２の接合面とに各々連通する第２の空間部を有する前記第２の接着層をさらに具備する
電気化学デバイス。
【請求項７】
端子部が設けられた第１の内面を有する液室を有するケース本体を準備し、
前記第１の内面に第１の導電性接着材を一部が厚くなるように塗布することで、一部に突出部を有し前記端子部を被覆する保護層を形成し、
前記保護層上に第２の導電性接着材を塗布した後、前記第２の導電性接着材上に蓄電素子の第１の電極を載置し、
前記第２の導電性接着材を硬化させることで、前記第１の電極と前記保護層との間に前記液室と連通する第１の空間部を有する第１の接着層を形成し、
前記液室に電解液を注入し、
前記ケース本体に前記第１の電極と対向する第２の電極が接合されたリッドを接合する
電気化学デバイスの製造方法。
【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及び製造方法に関する。
【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の一つとして、蓄電素子と電解液が絶縁性のケースに封入された構造を有する電気化学デバイスがある。絶縁性のケースには配線が施され、封入された蓄電素子と導通するように構成されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、凹状容器の内部底面に集電体を介して固定された正極としての第１の電極と、封口板の内面に集電体を介して固定された負極としての第２の電極とを有し、第１の電極と第２の電極とを間隔をあけて相互に対向配置させた電子部品が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−４８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような電気化学デバイスは、継続的な使用及び長期信頼性試験を行うと、電解液が分解され減少することで容量の低下が起こる。そのため、長期信頼性を得るためには、電解液が分解により減少（液枯れ）した際にも電極に電解液を供給可能な、電解液の保持スペースを設けることが必要となる。
【０００６】
一方、特許文献１に記載の電気二重層キャパシタのように、電極間にスペースを設けた構造では、電極間距離が広がってしまうために内部抵抗が上昇するという問題がある。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、長期信頼性に優れ、かつ内部抵抗の上昇を抑制することができる電気化学デバイス及び製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、蓄電素子と、第１の接着層とを具備する。
上記ケースは、端子部と、ケース本体と、リッドと、液室とを有する。上記ケース本体は、上記端子部が設けられた第１の内面を有する。上記リッドは、導電性のリッドであって、上記ケース本体に接合され、上記第１の内面と対向する第２の内面を有する。上記液室は、上記ケース本体と上記リッドとの間に区画される。
上記蓄電素子は、第１の電極と、第２の電極と、電解液とを有する。上記第１の電極は、上記第１の内面に固定され、上記第１の内面と対向する第１の接合面を有する。上記第２の電極は、上記第２の内面に固定され、上記第１の電極と対向する。上記電解液は、上記液室に封入される。
上記第１の接着層は、上記第１の電極と上記第１の内面との間に配置され、上記第１の電極と上記端子部とを電気的に接続し、導電性接着材の硬化物で構成される。上記第１の接着層は、上記液室と上記第１の接合面とに各々連通する第１の空間部を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【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縦断面図である。
【図３】上記電気化学デバイスのケース本体の平面図である。
【図４】上記電気化学デバイスの正極接着層周辺の拡大縦断面図である。
【図５】上記正極接着層が設けられたケース本体の平面図である。
【図６】上記電気化学デバイスの製造方法を説明する図であって、正極接着層の形成工程を示す平面図である。
【図７】上記電気化学デバイスの製造方法を説明する図であって、正極接着層の形成工程を示す平面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る電気化学デバイスの縦断面図である。
【図９】上記電気化学デバイスにおける正極接着層が設けられたケース本体の平面図である。
【図１０】上記電気化学デバイスの製造方法を説明する図であって、正極接着層の形成工程を示す平面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る電気化学デバイスの縦断面図である。
【図１２】本発明の変形例に係る電気化学デバイスの正極接着層の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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、蓄電素子と、第１の接着層とを具備する。
上記ケースは、端子部と、ケース本体と、リッドと、液室とを有する。上記ケース本体は、上記端子部が設けられた第１の内面を有する。上記リッドは、導電性のリッドであって、上記ケース本体に接合され、上記第１の内面と対向する第２の内面を有する。上記液室は、上記ケース本体と上記リッドとの間に区画される。
上記蓄電素子は、第１の電極と、第２の電極と、電解液とを有する。上記第１の電極は、上記第１の内面に固定され、上記第１の内面と対向する第１の接合面を有する。上記第２の電極は、上記第２の内面に固定され、上記第１の電極と対向する。上記電解液は、上記液室に封入される。
上記第１の接着層は、上記第１の電極と上記第１の内面との間に配置され、上記第１の電極と上記端子部とを電気的に接続し、導電性接着材の硬化物で構成される。上記第１の接着層は、上記液室と上記第１の接合面とに各々連通する第１の空間部を有する。
【００１１】
この構成によれば、液室と連通する第１の空間部を有するため、当該第１の空間部が電解液を保持し第１の電極に供給することができる。これにより、電解液が分解し減少することにより生じる液枯れを長期間防ぐことができ、長期信頼性を得ることが可能となる。さらに、電解液を保持する空間部を電極間にのみ設けた場合と比べて、電極間距離を短縮することができるため、内部抵抗を低下させることが可能となる。
【００１２】
上記第１の接着層は、第１のベース層と、少なくとも１つの第１の突出部とを含んでもよい。上記第１のベース層は、上記第１の内面に設けられ、第１の厚みを有する。上記第１の突出部は、上記第１のベース層に設けられ、第２の厚みを有し、上記第１の接合面と接合する。上記第１の空間部は、少なくとも上記第１の接合面と上記第１のベース層との間に形成されてもよい。
【００１３】
上記第１の突出部は、上記第１のベース層に設けられた複数の突出部を含んでいてもよい。
【００１４】
上記ケース本体は、絶縁性材料で構成されてもよい。上記ケースは、上記ケース本体の外面に配置され上記端子部と電気的に接続された外部端子をさらに有してもよい。上記端子部は、上記第１の内面に露出し上記第１の接着層で被覆される第１の端部と、上記外部端子と電気的に接続される第２の端部とを有していてもよい。
【００１５】
この構成によれば、端子部が第１の接着層に被覆されるため、電解液から端子部を保護することが可能となる。
【００１６】
上記ケース本体は、上記第１の接合面の一部と対向し上記第１の接着層で被覆される凹部を上記第１の内面に有しもよい。
【００１７】
この構成によれば、電極間距離を広げることなくより多くの電解液を保持し第１の電極に供給することができるため、内部抵抗の上昇を抑制しつつ液枯れに対して長期の信頼性を得ることが可能となる。
【００１８】
上記第２の電極は、上記第２の内面と対向する第２の接合面を有してもよい。この場合、上記電気化学デバイスは、第２の接着層をさらに具備してもよい。上記第２の接着層は、上記第２の電極と上記第２の内面との間に配置され、上記第２の電極と上記第２の内面とを電気的に接続し、導電性接着材の硬化物で構成される。上記第２の接着層は、上記液室と上記第２の接合面とに各々連通する第２の空間部を有する。
【００１９】
この構成によれば、第２の空間部が電解液を保持し第２の電極に電解液を供給することができるため、液枯れに対してより長期の信頼性を得ることが可能となる。
【００２０】
本発明の一実施形態に係る電気化学デバイスの製造方法は、端子部が設けられた第１の内面を有する液室を有するケース本体を準備することを含む。
上記第１の内面に第１の導電性接着材を一部が厚くなるように塗布することで、一部に突出部を有し上記端子部を被覆する保護層が形成される。
上記保護層上に第２の導電性接着材が塗布された後、上記第２の導電性接着材上に蓄電素子の第１の電極が載置される。
上記第２の導電性接着材を硬化させることで、上記第１の電極と上記保護層との間に上記液室と連通する第１の空間部を有する第１の接着層が形成される。
上記液室に電解液が注入される。
上記ケース本体に上記第１の電極と対向する第２の電極が接合されたリッドが接合される。
【００２１】
この製造方法によれば、電解液を保持可能な第１の空間部を有する電気化学デバイスを製造することができ、これにより液枯れに対して長期の信頼性を得ることが可能となる。
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００２３】
［電気化学デバイスの構成］
【００２４】
図１は、本実施形態に係る電気化学デバイス１００の斜視図であり、図２は電気化学デバイス１００の縦断面図である。図３は電気化学デバイス１００のケース本体１１の平面図である。
【００２５】
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、蓄電素子１３、正極接着層１９（第１の接着層）及び負極接着層２０（第２の接着層）を有する。
【００２６】
ケース１０は、ケース本体１１、リッド１２、液室Ａ、正極配線１４（端子部）、外部正極端子１５（第１の外部端子）、負極配線１６、外部負極端子１７（第２の外部端子）及び結合リング１８を有する。
【００２７】
図２に示すように、電気化学デバイス１００においては、ケース本体１１とリッド１２が結合リング１８を介して接合され、ケース１０を構成している。ケース本体１１とリッド１２との間に区画されたケース１０の内部（液室Ａ）には、電解液を含む蓄電素子１３が封入されている。
【００２８】
ケース本体１１は、セラミックス等の絶縁性材料からなり、リッド１２と共に液室Ａを形成する。本実施形態においてケース本体１１は、各々所定形状に加工された複数のセラミックスシートの積層体で構成される。ケース本体１１は、液室Ａを構成するように凹状に形成され、例えば図１に示すような直方体形状に形成される。これに限られず、ケース本体１１は円柱状等の他の形状に形成されてもよい。ケース本体１１は、液室Ａの底面を形成する第１の内面１１ａを有する。
【００２９】
リッド１２は、第１の内面１１ａと対向する第２の内面１２ａを有し、結合リング１８を介してケース本体１１の開口端部（上面）と接合されることで、液室Ａを封止する。結合リング１８に対するリッド１２の結合には、シーム溶接やレーザ溶接等の直接接合法を利用できる他、導電性接合材を介在した間接接合法を利用することができる。
【００３０】
リッド１２は、各種金属等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。また、リッド１２は、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。
【００３１】
蓄電素子１３は、液室Ａに収容され、電荷を蓄積（蓄電）し、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１の電極）、負極電極シート１３ｂ（第２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が挟まれた構成を有する。
【００３２】
本実施形態において、蓄電素子１３は、第１の内面１１ａと対向する第１の接合面１３１ａを有する正極電極シート１３ａがケース本体１１側となるように第１の内面１１ａに接合され、負極電極シート１３ｂがリッド１２側となるように第２の内面１２ａに接合される。
【００３３】
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ＢＦ４−）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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。なおデバイスの種類によっては、セパレートシート１３ｃは、省略することもできる。
【００３６】
蓄電素子１３と共に液室Ａに封入される電解液は、任意に選択することが可能であり、例えば、ＢＦ４−（四フッ化ホウ酸イオン）、ＰＦ６−（六フッ化リン酸イオン）、（ＣＦ３ＳＯ２）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−ＢＦ４やエチルメチルイミダゾリウム−ＢＦ４の溶液等を用いることができる。
【００３７】
上述のように、ケース１０は、正極配線１４及び負極配線１６を有する。ケース本体１１の上記開口端部とは反対側の端部（下面）には、正極配線１４と電気的に接続される外部正極端子１５と、負極配線１６と電気的に接続される外部負極端子１７とがそれぞれ設けられている。
【００３８】
正極配線１４は、ビア１４ａ、内部正極端子１４ｂ（第１の端部）、及び第２の端部１４ｃを有し、正極電極シート１３ａと外部正極端子１５とを電気的に接続する。ビア１４ａは、外部正極端子１５から第１の内面１１ａの直下までケース本体１１の底部を貫通して形成されており、内部正極端子１４ｂを経由して正極接着層１９に接触し、正極接着層１９を介して正極電極シート１３ａに電気的に接続される。正極配線１４は、ケース本体１１内部に形成された、ビア１４ａ以外の配線パターンを有していてもよい。正極配線１４は、任意の導電性材料からなるものとすることができる。
【００３９】
内部正極端子１４ｂは、第１の内面１１ａに設けられ、正極電極シート１３ａとビア１４ａとを電気的に接続する。内部正極端子１４ｂは、典型的には、上面から見て円形状に形成される（図３）。これに限られず、内部正極端子１４ｂは、上面から見て矩形形状等の他の形状に形成されてもよい。
【００４０】
内部正極端子１４ｂは、正極接着層１９に被覆されることで、電解液による腐食から保護される。このため、内部正極端子１４ｂの材料は耐食性に関わらず幅広い材料から選択することが可能である。例えば、ビア１４ａはタングステンからなるものとすることができ、内部正極端子１４ｂはタングステン上にニッケル膜及び金膜が成膜されたものとすることができる。内部正極端子１４ｂは省略することもでき、この場合にはビア１４ａが第１の内面１１ａに露出する。
【００４１】
第２の端部１４ｃは、ビア１４ａの末端であり、ケース本体１１の下面に設けられ、ビア１４ａと外部正極端子１５とを電気的に接続する。
【００４２】
外部正極端子１５は、正極配線１４によって蓄電素子（正極電極シート１３ａ）に電気的に接続され、外部回路、例えば実装基板との接続に用いられる。外部正極端子１５は、任意の導電性材料からなるものとすることができ、ケース本体１１の任意の位置に設けられる。本実施形態では外部正極端子１５は、図２に示すように、ケース本体１１の外面、具体的には下面に形成される。
【００４３】
負極配線１６は、負極電極シート１３ｂと外部負極端子１７とを電気的に接続する。具体的には、負極配線１６は、外部負極端子１７から結合リング１８の直下までケース本体１１の側壁部を貫通して形成されているビアであり、結合リング１８、リッド１２及び負極接着層２０を介して負極電極シート１３ｂに導通する。負極配線１６は、ケース本体１１に形成された、ビア以外の配線パターンを有していてもよい。負極配線１６は任意の導電性材料からなるものとすることができる。
【００４４】
外部負極端子１７は、負極配線１６によって蓄電素子（負極電極シート１３ｂ）に電気的に接続され、外部、例えば実装基板との接続に用いられる。外部負極端子１７は、任意の導電性材料からなるものとすることができ、ケース本体１１の任意の位置に設けられる。本実施形態では外部負極端子１７は、図２に示すように、ケース本体１１の外面、具体的には下面に形成される。
【００４５】
結合リング１８は、ケース本体１１とリッド１２を接続して液室Ａを封止すると共に、リッド１２と負極配線１６とを電気的に接続する。結合リング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なるものとすることができる。また、結合リング１８の表面には、耐食性膜（例えば、ニッケル膜及び金膜等）が形成されるものとすることができる。結合リング１８は、ロウ材（金−銅合金等）を介してケース本体１１及びリッド１２に接合されるものとすることができる。
【００４６】
正極接着層１９（第１の接着層）は、正極電極シート１３ａをケース本体１１に接合すると共に、正極電極シート１３ａと正極配線１４とを電気的に接続する。正極接着層１９は、正極電極シート１３ａと第１の内面１１ａとの間に配置され、第１の内面１１ａに露出する内部正極端子１４ｂを被覆する。これにより、液室Ａに封入された電解液との接触による電解腐食から内部正極端子１４ｂが保護される。
【００４７】
また、正極接着層１９は、第１の空間部１９ｃを有する。第１の空間部１９ｃの詳細については後述する。
【００４８】
正極接着層１９は、導電性接着材の硬化物であり、当該導電性接着材は、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。
【００４９】
上記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。特にフェノール樹脂は、電解液に対する膨潤性が小さい、耐熱性が高い、化学的安定性が高い等の点から好適である。上記導電性接着材はこの他にも、導電性を有し、硬化させることができるものであればよい。
【００５０】
第１の内面１１ａと対向するリッド１２の内面（第２の内面１２ａ）には、負極接着層２０を介して負極電極シート１３ｂが接合されている。
【００５１】
負極接着層２０は、負極電極シート１３ｂをリッド１２に接合すると共に、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２０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１９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２０と正極接着層１９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。
【００５２】
［第１の空間部について］
図４は電気化学デバイス１００の正極接着層１９周辺の拡大縦断面図であり、図５は、正極接着層１９が設けられたケース本体の平面図である。図４及び図５に示すように、正極接着層１９には第１の空間部１９ｃが形成されている。
【００５３】
正極接着層１９は、具体的には、第１のベース層１９ａと第１の突出部１９ｂとを有する。
【００５４】
第１のベース層１９ａは、第１の内面１１ａに設けられ、第１の厚みＴ１を有し、電解液との接触による電解腐食から内部正極端子１４ｂを保護する。第１の厚みＴ１は特に限定されず、例えば、１０〜１００μｍ、好ましくは４０μｍ程度とすることができる。
【００５５】
第１の突出部１９ｂは、第１のベース層１９ａの一部に設けられ、第２の厚みＴ２を有し、第１の接合面１３１ａと第１のベース層１９ａとを電気的に接続すると共に正極電極シート１３ａを支持する。第２の厚みＴ２は特に限定されず、例えば、１０〜１００μｍ、好ましくは４０μｍ程度とすることができる。
【００５６】
第１の突出部１９ｂは、図４及び図５に示すように、第１のベース層１９ａの一部を覆うように設けられる。第１の突出部１９ｂの横断面形状は、本実施形態では円形状を有するが、これに限られず、楕円形、矩形等、他の形状に形成されてもよい。また、本実施形態では、４つの第１の突出部１９ｂが相互に間隔をあけて第１のベース層１９ａ上に設けられている。第１の突出部１９ｂの数は特に限定されず、複数、単数のいずれであってもよい。
【００５７】
第１の空間部１９ｃは、正極電極シート１３と、第１のベース層１９ａと、第１の突出部１９ｂとの間に形成される。第１の空間部１９ｃは、正極電極シート１３ａの第１の接合面１３ａと液室Ａとに各々連通している。このため第１の空間部１９ｃは、電解液を保持し正極電極シート１３ａに供給する機能を有する。これにより、電気化学デバイス１００の使用により電解液が分解し減少することにより生じる液枯れを長期にわたり防ぐことが可能となる。
【００５８】
第１の空間部１９ｃは、典型的には、第１の接合面１３１ａと第１のベース層１９ａとの間に形成されるが、これに限られず、第１の接合面１３１ａとケース本体１１（第１の内面１１ａ）との間に形成されてもよい。
【００５９】
第１の空間部１９ｃの厚みは、第１の厚みＴ１及び／又は第２の厚みＴ２を変えることで所望の厚みに形成することが可能である。また、横断面における第１の空間部の面積は、第１の突出部１９ｂの大きさあるいは数を変えることで所望の面積にすることが可能である。これらにより、第１の空間部１９ｃは、容易に所望の容積にすることが可能である。
【００６０】
第１の空間部１９ｃは、正極電極シート１３ａと第１の内面１１ａとの間に形成されているため、電解液を保持するための空間部を電極間に設けた場合と比べて、電極間距離を短縮することができる。これにより、電気化学デバイス１００の内部抵抗の上昇を抑制することが可能となる。
【００６１】
以上のように、本実施形態に係る電気化学デバイス１００によれば、第１の空間部１９ｃが電解液を保持し、当該電解液を正極電極シート１３ａに供給する機能を有するため、電解液が分解し減少することにより生じる液枯れを長時間防ぐことができ、高い信頼性を得ることが可能となる。さらに、電解液を保持する空間部を電極間に設けた場合と比べて、電極間距離を短縮することができるため、電気化学デバイス１００の内部抵抗を低下させることが可能となる。
【００６２】
［電気化学デバイスの製造方法］
次に、本実施形態の電気化学デバイス１００の製造方法について説明する。
【００６３】
本実施形態に係る電気化学デバイス１００の製造方法は、ケース本体の準備工程と、正極接着層の形成工程と、封止工程とを有する。なお、以下の製造方法において、正極接着層１９及び負極接着層２０を形成するための導電性接着材は、全て同種のフェノール系導電性接着材を用いることとする。
【００６４】
（ケース本体の準備工程）
ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics：低温焼結セラミックス）基板やＨＴＣＣ（High Temperature Co-fired Ceramics：高温焼結セラミックス）基板の製造プロセスによって、積層されたセラミックスの内部及び外面に図２に示すような配線パターン（正極配線１４、外部正極端子１５、負極配線１６及び外部負極端子１７）を有し、凹形状を有するケース本体１１を製造する。
【００６５】
（正極接着層の形成工程）
図６及び図７は、正極接着層の形成工程を説明する図である。正極接着層の形成工程は、保護層を形成する工程と、導電性接着材を保護層上に塗布する工程と、正極を載置し導電性接着材を硬化させる工程とを有する。
【００６６】
まず、第１の導電性接着材１９１を第１の内面１１ａ上に１０〜１００μｍ、好ましくは４０μｍ厚程度塗布する。このとき、第１の導電性接着材１９１は、少なくとも内部正極端子１４ｂの全体を被覆するように塗布され、本実施形態では、正極電極シート１３ａと対向する第１の内面１１ａ上の領域全域にわたって塗布される。
【００６７】
次に、所定の温度で加熱処理することで第１の導電性接着材１９１を硬化させ、図６のように内部正極端子１４ｂを被覆しつつ第１の内面１１ａに接合する第１のベース層１９ａ（保護層）を形成する。
【００６８】
次に、保護層上の一部に第２の導電性接着材１９２を１０〜１００μｍ、好ましくは４０μｍ厚程度塗布する。ここで、第２の導電性接着材１９２の塗布量によって、熱硬化後の第１の突出部１９ｂの大きさを調整することができ、これにより第１の空間部１９ｃの大きさを調整することが可能となる。本実施形態では、第２の導電性接着材１９２は保護層上の４箇所に塗布される。
【００６９】
次に、図７に示すように第２の導電性接着材１９２上に正極電極シート１３ａを第１の接合面１３１ａ側から載置し、所定の温度で加熱処理することで第２の導電性接着材１９２を硬化させ、第１の接合面１３１ａと第１のベース層１９ａとの間に第１の突出部１９ｂと、液室Ａと連通する第１の空間部１９ｃとを有する正極接着層１９を形成する。
【００７０】
本工程において、第１の導電性接着材１９１及び／又は第２の導電性接着材１９２の塗布厚を変えることで、第１の空間部１９ｃの形成位置を第１の内面１１ａから所望の高さに調整することが可能となる。
【００７１】
なお、第１の導電性接着材１９１及び第２の導電性接着材１９２は、同種の導電性接着材を用いてもよく、他種の導電性接着材を用いてもよい。
【００７２】
（封止工程）
封止工程では、ケース本体１１とリッド１２とを接合することにより、液室Ａを封止する。まず、第２の内面１２ａに導電性接着材を塗布し、負極電極シート１３ｂを載置して導電性接着材を熱硬化させることで、負極接着層２０を介してリッド１２に負極電極シート１３ｂを接合する。
【００７３】
次に、正極電極シート１３ａ上にセパレートシート１３ｃを載置した後、液室Ａに電解液を注入する。負極電極シート１３ｂにも電解液を注入し、上述の各接合法により第２の内面１２ａの縁部と結合リング１８とを接合することで、液室Ａを封止する。
【００７４】
以上のようにして、正極接着層１９の少なくとも第１の接合面１３１ａと第１のベース層１９ａとの間に、液室Ａと連通する第１の空間部１９ｃが形成された電気化学デバイス１００を製造することができる。本実施形態によれば、第１の空間部１９ｃが電解液を保持し正極電極シート１３ａに供給する機能を有するため、電解液が分解し減少することにより生じる液枯れを長時間防ぐことができ、高い信頼性を得ることが可能となる。さらに、電解液を保持する空間部を電極間に設けた場合と比べて、電極間距離を短縮することができるため、内部抵抗の低減を図ることが可能となる。
【００７５】
なお、以上説明した実施形態では、正極接着層の形成工程において、第２の導電性接着材１９２を保護層上に塗布したが、第１の接合面１３１ａに塗布してもよい。この場合でも、上述の方法によるものと同様の正極接着層１９を形成することができる。
【００７６】
また、正極接着層の形成工程において、第１の導電性接着材１９１を第１の内面１１ａ上に平坦に塗布して形成した保護層上の一部に、第２の導電性接着材１９２を塗布することでも、上述の方法によるものと同様の正極接着層１９を形成することができる。
【００７７】
＜第２の実施形態＞
図８は、本発明の第２の実施形態に係る電気化学デバイス１１０の縦断面図である。また、図９は本実施形態に係る電気化学デバイス１１０における正極接着層１９が設けられたケース本体１１の平面図である。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、上述の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略又は簡略化する。
【００７８】
本実施形態に係る電気化学デバイス１１０は、主にケース本体の形状が第１の実施形態と異なる構造となっている。具体的には、図８及び図９に示すように、本実施形態のケース本体１１１は、第１の内面１１ａに凹部１１ｂを有する。なお、本実施形態では内部正極端子１４ｂは、第１の内面１１ａに設けられているが、凹部１１ｂの内面に設けられてもよい。
【００７９】
凹部１１ｂは、第１の内面１１ａに複数形成されていてもよい。また、凹部１１ｂの形状は、典型的には円柱形状に形成されるが、直方体形状等の他の形状に形成されることも可能である。
【００８０】
凹部１１ｂの直径は、第１の接合面１３１ａの横幅よりも小さい値に設定され、凹部１１ｂの深さは特に限定されず、例えば、２０〜２００μｍ、好ましくは５０〜１００μｍの範囲で設定することができる。これにより、蓄電素子１３の凹部１１ｂへの入り込みを防ぐことができる。
【００８１】
凹部１１ｂは、第１の内面１１ａと共に第１のベース層１９ａにより被覆されており、第１の突出部１９ｂは第１の内面１１ａ上の第１のベース層１９ａの一部に設けられている。これにより、第１の接合面１３１ａと第１のベース層１９ａとの間に、液室Ａと連通する第１の実施形態よりも大きな空間部１９０ｃが形成される。
【００８２】
以上のように、本実施形態に係る電気化学デバイス１１０によれば、ケース本体１１の第１の内面１１ａに凹部１１ｂが設けられることにより、電極間距離を広げることなく、容積の大きい空間部１９０ｃが形成される。この空間部の形態によっても、上述の第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。本実施形態ではさらに、空間部１９０ｃにより多くの電解液を保持することができるため、液枯れをより長時間防ぐことが可能となる。
【００８３】
次に、電気化学デバイス１１０の製造方法について説明する。なお、封止工程については第１の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００８４】
ケース本体１１１は、第１の実施形態と同様のプロセスによって製造することができ、本実施形態では、第１の内面１１ａに凹部１１ｂを有する構造に製造される。
【００８５】
図１０に示すように、正極接着層の形成工程において、まず第１の導電性接着材１９１を、凹部１１ｂ及び内部正極端子１４ｂを被覆するように第１の内面１１ａ上に１０〜１００μｍ、好ましくは４０μｍ厚程度塗布し熱硬化させることで、第１の内面１１ａ及び凹部１１ｂの内面を覆う第１のベース層１９ａ（保護層）を形成する。
【００８６】
次に、第１の内面１１ａ上の保護層の一部に第２の導電性接着材１９２を１０〜１００μｍ、好ましくは４０μｍ厚程度塗布し、正極電極シート１３ａを載置する。以降、第１の実施形態と同様の工程により、電気化学デバイス１１０が製造される。
【００８７】
本実施形態によれば、第１の内面１１ａに凹部１１ｂを有することで、第１の接合面１３１ａと第１のベース層１９ａとの間に、第１の実施形態よりも容積の大きな空間部１９０ｃが形成された電気化学デバイス１１０を製造することができる。
【００８８】
＜第３の実施形態＞
図１１は本発明の第３の実施形態に係る電気化学デバイス１２０の縦断面図である。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、第１の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略又は簡略化する。
【００８９】
本実施形態に係る電気化学デバイス１２０は、主に負極接着層２０が第１の実施形態と異なる。図１１に示したように、本実施形態では、負極接着層２０が液室Ａと負極電極シート１３ｂとに各々連通する空間部（第２の空間部２０ｃ）を有する。
【００９０】
負極接着層２０は、具体的には、第２のベース層２０ａと第２の突出部２０ｂを有する。また、負極電極シート１３ｂは、第２の内面１２ａと対向する第２の接合面１３１ｂを有する。
【００９１】
第２のベース層２０ａ及び第２の突出部２０ｂは、第１のベース層１９ａ及び第１の突出部１９ｂと略同様の構造及び機能を有する。
【００９２】
第２のベース層２０ａは、第２の内面１２ａに設けられ、電解液との接触による電解腐食からリッド１２を保護する。
【００９３】
第２の突出部２０ｂは、第２のベース層２０ａの一部に設けられ、第２の接合面１３１ｂと第２のベース層２０ａとを電気的に接続すると共に負極電極シート１３ｂを支持する。なお、第２のベース層２０ａ及び第２の突出部２０ｂの厚みは、典型的には第１の厚みＴ１及び第２の厚みＴ２と同様の厚みに設定されるが、これに限られず、所望の厚みに適宜設定することができる。
【００９４】
第２の空間部２０ｃは、第１の空間部１９ｃと同様の構造及び機能を有する。これにより、第２の空間部２０ｃが電解液を保持し負極電極シート１３ｂに供給することができるため、液枯れに対して高い信頼性を得ることが可能となる。
【００９５】
以上のように本実施形態に係る電気化学デバイス１２０によれば、正極接着層１９及び負極接着層２０にそれぞれ第１及び第２の空間部を有しており、この空間部の形態によっても第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。さらに本実施形態によれば、負極接着層２０に液室Ａと連通する第２の空間部２０ｃを有するため、第１の実施形態より多くの電解液を保持し、電極へ供給することができる。これにより、液枯れをより長時間防ぐことができ、さらに高い信頼性を得ることが可能となる。
【００９６】
次に、電気化学デバイス１２０の製造方法について説明する。本実施形態では、負極接着層２０に第２の空間部２０ｃを形成するための、負極接着層の形成工程をさらに有する。なお、ケース本体の準備工程及び正極接着層の形成工程については第１の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００９７】
負極接着層の形成工程では、正極接着層の形成工程と同様の工程により、第２のベース層２０ａ及び第２の突出部２０ｂを有し、第２の空間部２０ｃが設けられた負極接着層２０が形成される。負極接着層の形成工程は、典型的には正極接着層の形成工程と同時に行われるが、工程の順序は問わない。
【００９８】
封止工程では、正極電極シート１３ａ上にセパレートシート１３ｃを載置した後、液室Ａに電解液を注入する。負極電極シート１３ｂにも電解液を注入し、上述の各接合法により第２の内面１２ａの縁部と結合リング１８とを接合することで、液室Ａを封止する。
【００９９】
本実施形態によれば、正極接着層１９に第１の空間部１９ｃが設けられ、負極接着層２０に第２の空間部２０ｃが設けられた電気化学デバイス１２０を製造することができる。
【０１００】
以上、本発明の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。
【０１０１】
第３の実施形態では、正極接着層１  ９及び負極接着層２０の両方に空間部を設けたが、負極接着層２０にのみ空間部を設けてもよい。これによっても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０２】
上記の各実施形態において、第１の突出部１９ｂは、正極電極シート１３ａを支持し、第１の接合面１３１ａと第１のベース層１９ａとの間に液室Ａと連通する第１の空間部１９ｃを有していれば、どのような横断面形状としてもよい。第１の突出部１９ｂは、例えば、図１２Ａ〜Ｃに示したような横断面形状とすることができる。第３の実施形態における第２の突出部２０ｂについても同様の形状とすることができる。第２の実施形態においても、凹部１１ｂの数、大きさや位置に応じて、第１の突出部１９ｂの横断面形状を適宜設定することができる。
【０１０３】
以上の各実施形態では、空間部を有する正極接着層１９及び負極接着層２０は単層の導電性接着層で形成されてもよい。この場合には、流動性の低い導電性接着材を用いることで、導電性接着材の流動を防ぎ、突出部及び空間部を形成し易くすることが可能となる。
【０１０４】
また、以上の各実施形態では、絶縁性のケース本体１１を用いたが、導電性のケース本体を用いた構成とすることも可能である。この場合、上記各実施形態における配線パターンを省略することができ、リッド及びケース本体を外部電極端子とした電気化学デバイスとすることができる。
【符号の説明】
【０１０５】
１００、１１０、１２０…電気化学デバイス
１０…ケース
１１、１１１…ケース本体
１１ａ…第１の内面
１１ｂ…凹部
１２…リッド
１２ａ…第２の内面
１３…蓄電素子
１３ａ…正極電極シート
１３１ａ…第１の接合面
１３ｂ…負極電極シート
１３１ｂ…第２の接合面
１３ｃ…セパレートシート
１４…正極配線
１４ａ…ビア
１４ｂ…内部正極端子（第１の端部）
１４ｃ…第２の端部
１５…外部正極端子
１６…負極配線
１７…外部負極端子
１８…結合リング
１９…正極接着層（第１の接着層）
１９１…第１の導電性接着材
１９２…第２の導電性接着材
１９ａ…第１のベース層
１９ｂ…第１の突出部
１９ｃ…第１の空間部
１９０ｃ…空間部
２０…負極接着層
２０ａ…第２のベース層
２０ｂ…第２の突出部
２０ｃ…第２の空間部
Ａ…液室
Ｔ１…第１の厚み
Ｔ２…第２の厚み
【図１】
2015162539.tif 000003
【図２】
2015162539.tif 000004
【図３】
2015162539.tif 000005
【図４】
2015162539.tif 000006
【図５】
2015162539.tif 000007
【図６】
2015162539.tif 000008
【図７】
2015162539.tif 000009
【図８】
2015162539.tif 000010
【図９】
2015162539.tif 000011
【図１０】
2015162539.tif 000012
【図１１】
2015162539.tif 000013
【図１２】
2015162539.tif 000014