(57)【要約】【課題】一対の金属ケースを環状のガスケットを介して組み合わせて形成された電気化学セルであって、シーリング材を使用することなく良好なシール性能が得られるガスケットを備えたものを提供すること。【解決手段】第１の金属ケースの壁部の先端部の全周を収容するスリットを有すると共に第２の金属ケースの面部と壁部によって底面と外側面がそれぞれ覆われた環状のガスケットを備えており、第１の金属ケースの壁部の先端部は先端部が前記ガスケットを第２の金属ケース側へ押し込むように内側に鈍角に折り曲げられており、第２の金属ケースの面部に覆われたガスケットの底面には面部の周縁と同心に環状の突出部が形成されている。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
面部及び該面部の周縁から略垂直方向に突出する壁部を備えた第１及び第２の金属ケースと、
前記第１の金属ケースの壁部の先端部の全周を収容するスリットを有し、前記第２の金属ケースの面部と壁部によって底面と外側面がそれぞれ覆われた環状のガスケットと
を備え、
前記第１の金属ケースの壁部の先端部は、該先端部が前記ガスケットを前記第２の金属ケース側へ押し込むように、内側に鈍角に折り曲げられており、
前記第２の金属ケースの面部に覆われた前記ガスケットの底面には、該面部の周縁と同心に環状の突出部が形成されていることを特徴とする、電気化学セル。
【請求項２】
前記ガスケットの突出部の少なくとも一部が、前記第１の金属ケースの壁部の先端部と前記第２の金属ケースの面部との間に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項３】
前記ガスケットの一部は、前記第１の金属ケースの壁部の先端部と前記第２の金属ケースの面部とに挟まれており、該一部の高さＴが幅Ｗの７５％以上であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の電気化学セル。
【請求項４】
前記突出部が複数形成されていることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の電気化学セル。
【請求項５】
前記突出部の高さは２０μｍ〜２００μｍであることを特徴とする、請求項４に記載の電気化学セル。
【請求項６】
前記ガスケットの突出部が、前記ガスケットの前記第２の金属ケースの面部と対向する面の略全面にわたって形成されていることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の電気化学セル。
【請求項７】
前記ガスケットの突出部の頂点が、前記第１の金属ケースの壁部の先端部と前記第２の金属ケースの面部との間に配置されていることを特徴とする、請求項６に記載の電気化学セル。
【請求項８】
前記突出部の高さが２０μｍ〜２００μｍであることを特徴とする、請求項６又は請求項７に記載の電気化学セル。
【請求項９】
前記ガスケットのスリットの底部に第２の突出部が形成されていることを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれかに記載の電気化学セル。
【請求項１０】
前記ガスケットの突出部が、組み立て前に円弧状の断面形状を有していることを特徴とする、請求項１から請求項９のいずれかに記載の電気化学セル。
【請求項１１】
前記電気化学セルは、
電解質が含浸され、前記第１及び第２の金属ケースの内側表面にそれぞれ密着又は接合された、２つの分極性電極と、
前記２つの分極性電極間に配置されたショート防止用セパレータと、
をさらに備えた電気二重層コンデンサであることを特徴とする、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の電気化学セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の盥状の金属ケースを環状のガスケットを介して組み合わせて形成された電気化学セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウム電池や電気二重層コンデンサなどの小型の電気化学セルは、移動通信機器やノートブックパソコン等の携帯用電子製品の補助電源、又は、主電源として広範囲に利用されている。このような電気化学セルとしては、特許文献１に記載されているもののように、面部とこの面部の周縁から略垂直に伸びる壁部からなる盥状の金属ケースの２つを、環状のガスケットを介して組み合わせて、全体としてはボタン状の形状としたものが広く利用されている。ガスケットは、ゴムなどの絶縁材料にて形成されており、このガスケットを介して金属ケースを組み合わせることにより、金属ケースの各々が電気化学セルの電極端子として機能する。
【特許文献１】特開２００５−１２３０１７号
【０００３】
特許文献１に開示されているような電気化学セルにおいては、上側の金属ケースが下側の金属ケースよりも一回り小さく形成されている。また、ガスケットには溝が形成されており，下側の金属ケースの壁部の内周にガスケットを取り付け、ガスケット上面の幅方向中央に形成された溝に上側の金属ケースの壁部の先端が差し込まれるようになっている。そして、下側の金属ケースの壁部の上端を内側に向かって折り曲げることによって、ガスケットがはずれないようにすると共に、上側の金属ケースを下側の金属ケースに押し込み、両金属ケースにガスケットが密着してシールが行われるようになっている。
【０００４】
しかしながら、このような従来の構成においては、金属ケースやガスケットの寸法や取り付け精度、上側の金属ケースの壁部の折り曲げ加工における加工精度にはある程度のバラツキがある。このバラツキによって、ガスケットの密着部の一部が充分に圧迫されず、そこから電気化学セルの電解質が漏出してしまう可能性があった。
【０００５】
このため、従来は、アスファルトプライマのようなシーリング材をガスケットの表面に塗布し、ガスケットと金属ケースとの間に介在させることによって、電解質の漏出を防止していた。この際、シーリング材の塗布厚が不均一であると、エージング工程や実装時に加えられる熱によって電解質の漏出が起こりやすくなるという問題がある。一般には、シーリング材を均一に塗布するためには、シーリング材に溶剤を加えて粘度を低くすることが好ましい。しかしながら、ガスケットに溶剤を多く含むシーリング剤を塗布した場合、この溶剤によってガスケットが溶解して、ガスケットに変形・硬化・ひび割れ等が生じ、それによって電解質の漏出が起こる可能性があった。このため、従来の電気二重層コンデンサの製造においては、溶剤の量を抑えた（すなわち、粘度の高い）シーリング材を均等に塗布する為の特殊な手段を必要としていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、シーリング材を塗布することなく、良好なシール性能が得られるガスケットを備えた電気化学セルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の電気化学セルは、第１の金属ケースの壁部の先端部の全周を収容するスリットを有すると共に第２の金属ケースの面部と壁部によって底面と外側面がそれぞれ覆われた環状のガスケットを備えており、第１の金属ケースの壁部の先端部は先端部が前記ガスケットを第２の金属ケース側へ押し込むように内側に鈍角に折り曲げられており、第２の金属ケースの面部に覆われたガスケットの底面には面部の周縁と同心に環状の突出部が形成されている。
【０００８】
下部金属ケースの壁部を内側に折り曲げるとガスケットの外輪を介して上部金属ケースの壁部先端が下部金属ケースの面部に向って押圧され、その間に配置されているガスケットは下部金属ケースの面部に向って圧迫される。このとき、突出部の先端が専ら下部金属ケースの面部と当接することになる。突出部の面積はガスケット全体の底面積よりも十分に小さいため、ガスケットが上下方向に圧迫された時に、小さい突出部に集中的に応力が加わるようになり、下部金属ケース面部が突出部に密着し、良好なシール状態が得られる。
【０００９】
ガスケットの突出部の少なくとも一部が、第１の金属ケースの壁部の先端部と第２の金属ケースの面部との間に配置されていることが好ましい。このような構成とすると、ガスケットに上下方向の圧迫を加える上部金属ケースの壁部先端に突出部が近接し、突出部に加わる荷重が大きくなるので、より良好なシール状態が得られる。
【００１０】
ガスケットの一部が第１の金属ケースの壁部の先端部と第２の金属ケースの面部とに挟まれており、さらに、この一部の高さＴが幅Ｗの７５％以上であることが好ましい。このような構成とすると、スリットの底部付近のガスケットが撓みにくくなり、高い応力が突出部に加わって突出部と下部金属ケース面部とがより容易に密着するようになる。
【００１１】
また、突出部が複数形成されている構成とすると、複数の突出部によって少なくとも二重にシールされることになり、より好適なシール状態が得られる。
【００１２】
突出部の高さを２０μｍ〜２００μｍとすると、より好適なシール状態が得られる。
【００１３】
ガスケットの突出部が、ガスケットの第２の金属ケースの面部と対向する面の略全面にわたって形成されている構成としても、好適なシール状態が得られる。特に、ガスケットの突出部の頂点が、第１の金属ケースの壁部の先端部と第２の金属ケースの面部との間に配置されているようにすると、より効果的である。この時、突出部の高さが２０μｍ〜２００μｍであれば、シール性をさらに向上させることができる。
【００１４】
ガスケットのスリットの底部に第２の突出部が形成されている構成とすると、第１の金属ケースの壁部先端と第２の突出部とを密着させて、より好適なシール状態を得ることができる。
【００１５】
また、組み立て前のガスケットの突出部は、例えば円弧状の断面形状を有している。
【００１６】
電気化学セルは、例えば電解質が含浸され且つ第１及び第２の金属ケースの内側表面にそれぞれ密着又は接合された２つの分極性電極と、２つの分極性電極間に配置されたショート防止用セパレータと、をさらに備えた電気二重層コンデンサである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、突出部に応力が集中して突出部と下部金属ケースの面部とが容易に密着するので、シーリング材を使用せずに、電解質の漏出の虞のない電気化学セルが実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
［第１実施形態］
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態による電気二重層コンデンサの斜視図である。電気二重層コンデンサ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｌａｙｅｒ  Ｃａｐａｃｉｔｏｒ、ＥＤＬＣ）は、固体と電解質との界面に形成される電気二重層を利用して、電気エネルギーを蓄積する、電気化学セルの一種である。
【００１９】
図１に示されるように、第１実施形態の電気二重層コンデンサ１は、全体としてはボタン状の形状となっており、その上下面が正負極となっている。電気二重層コンデンサ１の外形は、上部金属ケース３と下部金属ケース４とを組み合わせた形状となっている。上部金属ケース３は、円盤部３ｂと、この円盤部３ｂの周縁から下方に略垂直に突出する壁部３ａとを有しており、上部金属ケース３の全体の形状は下向きの盥状となっている。また、下部金属ケース４は、上部金属ケース３の円盤部３ｂよりも一回り大きい円盤部４ｂと、この円盤部４ｂの周縁から上方に略垂直に突出する壁部４ａとを有しており、下部金属ケース４の全体の形状は上向きの盥状となっている。
【００２０】
電気二重層コンデンサ１の断面図を図２に示す。図２に示されるように、上部金属ケース３と下部金属ケース４とに囲まれたスペースの中に、電極やセパレータ等が収められている。より具体的には、上部金属ケース３と下部金属ケース４の円盤部３ｂ、４ｂの内側の面に、一対の電極５、６がそれぞれ固着されている。また、電極同士の接触によるショートを防止するためのセパレータ７が、電極５と電極６の間に配置されている。なお、図示されているように、下部電極６の径は上部金属ケース３の円盤部３ｂの径と同程度か、それよりも若干小さく形成されている。更に、上部金属ケース３の壁部３ａの径は、下に向かって大きくなるよう構成されている。このため、下部電極６の上面の高さにおいては、上部金属ケース３の壁部３ａの内径は、下部電極６の外径よりも充分大きくなっており、上部金属ケース３と下部電極６は接触しないようになっている。
【００２１】
上部電極５及び下部電極６には、それぞれ電解質が含浸されている。このような、電解質を含んだ一対の電極がセパレータ７を介して対向するという構成によって、電気二重層コンデンサとしての機能が実現されている。上部金属ケース３と下部金属ケース４との間にはガスケット８が嵌入されている。このガスケット８はポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレン（ＰＥ）等の樹脂から形成されている。ガスケット８は、上部金属ケース３と下部金属ケース４とが直接接触することによるショートを防止すると共に、金属ケース３、４間の隙間を塞いで電解質の漏出を防止するものである。
【００２２】
図２に示されているように、ガスケット８は円環状の部材であり、その上面から下方に向かって延びるスリット８ａが幅方向中央に形成されている。ガスケット８の外周面を下部金属ケース４の壁部４ａの内周面に接触させ、且つガスケット８のスリット８ａに上部金属ケース３の壁部３ａを嵌入することにより、下部金属ケース４の壁部４ａの外周と上部金属ケース３の壁部３ａの内周との間でガスケット８が両者と密着する。これにより、電解質の漏出を防止すると共に上部金属ケース３と下部金属ケース４との接触が防止される。更に、ガスケット８が下部金属ケース４から外れないように、上部金属ケース３が下部金属ケース４に取り付けられた後で、下部金属ケース４の壁部４ａの上端が下部金属ケース４の円盤部４ｂの半径方向内側に向かって折り曲げられて、ケースがかしめられている。
【００２３】
また、下部金属ケース４の壁部４ａの上端を折り曲げることによって、上部金属ケース３が下部金属ケース４の壁部４ａによって下方に押し込まれる。これによって、ガスケット８がスリット８ａの位置で上部金属ケース３の壁部３ａの先端３ｃと下部金属ケース４の円盤部４ｂとの間で挟まれ、両者と密着する。この結果、電解質の漏出が防止される。また、下部金属ケース４の壁部４ａをかしめることによって、下部金属ケース４の壁部４ａの上端の位置で、ガスケット８が下部金属ケース４の壁部４ａと上部金属ケース３の壁部３ａとの間で圧迫される。
【００２４】
第１実施形態においては、ガスケット８と下部金属ケース４の円盤部４ｂとの密着性を高めるため、ガスケット８の底面に突出部が形成されている。以下、その構造について説明する。図３は、図２の断面図において、ガスケット８と下部金属ケース４の円盤部とが接触する領域付近を拡大して示した断面図である。なお、図３（ａ）は下部金属ケース４の壁部４ａをかしめる前の状態を示したものであり、図３（ｂ）は下部金属ケース４の壁部４ａをかしめた後の状態を示したものである。
【００２５】
図３（ａ）に示されているように、ガスケット８の底面８ｂには、ガスケット８の外周とほぼ同心に形成された円環状の突出部８ｃが２本形成されている。図示されているように、下部金属ケース４の壁部４ａをかしめる前は、突出部８ｃの先端は下部金属ケース４の円盤部４ｂの上面に軽く接触した状態となっている。
【００２６】
この状態から下部金属ケース４の壁部４ａの上端を内側に折り曲げてかしめると、ガスケット８の上端を介して上部金属ケース３の壁部３ａが下方に向かって押し込まれることになる。なお、図３（ａ）に示されているように、壁部３ａはその端部で一旦外側に折り返されており、これによって、壁部３ａには、その上面が下部金属ケース４の円盤部４ｂと略平行となる段差部３ｄが形成されている。また、壁部３ａの先端部３ｃにも下部金属ケース４の円盤部４ｂと略平行となる平面が形成されている。本発明の第１実施形態においては、この段差部３ｄを介して上部金属ケース３が下方に押し込まれるようになっている。すなわち、本発明の第１実施形態においては、壁部３ａに下部金属ケース４の円盤部４ｂと平行な上面をもつ段差部３ｄを設けることによって、段差部３ｄの上面と垂直な成分の力、すなわち上部金属ケース３を下部金属ケース４へ近付ける力を効率的に上部金属ケース３に加えることが可能になる。従って、上部金属ケース３の壁部３ａと下部金属ケース４の壁部４ａとがガスケットを介して係合し易くなっている。更に、壁部３ａの折り返しによって形成された先端部３ｃに下部金属ケース４の円盤部４ｂと略平行な平面が形成されることよって、上部金属ケース３に与えられた力を該平面と円盤部４ｂとに挟まれたガスケットの部分を圧迫する力として効率的に伝達することができる。また、上部金属ケース３の壁部先端部３ｃと下部金属ケース４の円盤部４ｂとの間のスペースに突出部８ｃの少なくとも一部が位置しているため、突出部８ｃに効率的に圧迫力を加えることができる。
【００２７】
上記のようにかしめを行うと、上部金属ケース３ａが下部金属ケース４の円盤部４ｂに向かって押し込まれ、図３（ｂ）のように、スリット８ａの位置でガスケット８が上部金属ケース３の壁部先端部３ｃと下部金属ケース４の円盤部４ｂに挟まれて圧迫される。この時、突出部８ｃには圧迫による荷重が集中し、大きく変形して下部金属ケース４の円盤部４ｂに密着し、良好なシール性が確保される。
【００２８】
なお、本発明の第１実施形態においては、電気二重層コンデンサ１の外径（下部金属ケース４の円盤部４ｂの径）が４．７５ｍｍであり、高さが１．４３ｍｍである。このような寸法の電気二重層コンデンサにおいては、高さが２０μｍ〜２００μｍ、特に８０μｍ前後の突出部８ｃを２本形成する場合に最も効果的にシールを行うことができる。
【００２９】
また、図３（ａ）に示されるように、上部金属ケース３の壁部３ａの先端部３ｃと下部金属ケース４の円盤部４ｂとに挟まれるガスケット８の部分の厚さをＴ、幅をＷとしたときに、厚さＴを幅Ｗの７５％以上にすることが望ましい。このように先端部３ｃと円盤部４ｂとで挟まれるガスケットの部分に一定以上の厚さを与えることにより、上部金属ケース３の先端部３ｃからの圧迫に対して当該部分が撓みにくくなる。このため、先端部３ｃからの圧迫力が、当該部分の撓みによって大きく緩和されることなく、下部金属ケース４の円盤部４ｂとの接触部である突出部８ｃに伝えられる。従って、より大きい荷重が突出部８ｃに加わって、突出部８ｃと下部金属ケース４の円盤部４ｂとの間で、高いシール性が得られる。
【００３０】
上述のように、本実施形態においては、下部金属ケース４の円盤部４ｂと接触するガスケット８の面に、ガスケット８の外周とほぼ同心に円環状の突出部８ｃを形成することによって、ガスケット８の底面８ｃと円盤部４ｂとの密着性を向上させている。同様にして、上部金属ケース３の壁部３ａの先端部３ｃと接触するガスケット８の面に、ガスケット８の外周とほぼ同心に円環状の突出部８ｕを形成することによって、ガスケット８と上部金属ケース３の先端部３ｃとの密着性を向上させることもできる。図４は、このような突出部８ｕを更に設けたに第１実施形態の変形例を示すものである。
【００３１】
図４は、かしめる前の状態を示した、図３（ａ）に相当する拡大断面図である。図４の変形例では、ガスケット８に形成されたスリット８ａの底面の略中央に、ガスケット８の外周とほぼ同心に形成された円環状の突出部８ｕが１本形成されている。本変形例においても、電気二重層コンデンサ１の外径（下部金属ケース４の円盤部４ｂの径）は４．７５ｍｍであり、高さは１．４３ｍｍである。このような寸法の電気二重層コンデンサにおいては、高さが２０μｍ〜２００μｍ、特に８０μｍ前後の突出部８ｃを１本形成した場合に最も効果的にシールを行うことができる。なお、スリット８ａの底面全体にわたる１つの突出部を形成した構成にしてもよく、複数の小さな突出部を形成した構成にしてもよい。
【００３２】
また、第１実施形態においては、ガスケット８の底面に突出部が２本形成されているが、１本のみ形成されている構成もまた、本発明の範囲に含まれる。以下に説明する本発明の第２の実施の形態は、そのような形状のガスケットを備えた電気二重層コンデンサである。
【００３３】
［第２実施形態］
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態の電気二重層コンデンサは、第１実施形態のものとはガスケット８の構成のみが異なる。従って、第２実施形態については、第１実施形態との相違点のみを説明し、第１実施形態と共通する構成については説明を省略する。また、図５及び以下の説明においては、第１実施形態と共通または対応する構成には同一または類似の引用符号を使用する。
【００３４】
本発明の第２実施形態においては、ガスケット８の底面の略全面にわたって、断面が緩やかな曲面で構成される１つの突出部８ｄが形成されている。後述のように、この突出部８ｄも、第１実施形態の突出部８ｃと同様に、ガスケット８と下部金属ケース４の円盤部４ｂとの密着性を高める効果を発揮する。以下、その構造について説明する。図５は、ガスケット８と下部金属ケース４の円盤部とが当接する領域付近を拡大して示した断面図である。図５（ａ）は下部金属ケース４の壁部４ａをかしめる前の状態を示しており、図５（ｂ）は下部金属ケース４の壁部４ａをかしめた後の状態を示している。
【００３５】
図５（ａ）に示されているように、ガスケット８の底面８ｂの略全面にわたり、ガスケット８の外周と同軸に形成された１つの円環状の突出部８ｄが形成されている。図示されているように、下部金属ケース４の壁部４ａをかしめる前は、突出部８ｄの先端が下部金属ケース４の円盤部４ｂの上面と軽く接触した状態になっている。なお、突出部８ｄの先端は上部金属ケース３の壁部先端部３ｃの略真下に位置している。
【００３６】
この状態から下部金属ケース４の壁部４ａの上端を内側に折り曲げてかしめを行うと、上部金属ケース３の壁部３ａが下部金属ケース４の円盤部４ｂに向かって押し込まれる。これによって、図５（ｂ）に示されるように、ガスケット８がスリット８ａの底部において上部金属ケース３の壁部先端部３ｃと下部金属ケース４の円盤部４ｂとに挟まれて圧迫される。この時、突出部８ｄに圧迫による荷重が集中して、大きく変形して下部金属ケース４の円盤部４ｂに密着し、良好なシール性が確保される。
【００３７】
なお、本発明の第２実施形態においては、電気二重層コンデンサ１の外径（下部金属ケース４の円盤部４ｂの径）が４．７５ｍｍであり、高さが１．４３ｍｍである。このような寸法の電気二重層コンデンサにおいては、突出部８ｄの突出量は２０μｍ〜２００μｍ、特に８０μｍ前後に設定した場合に最も効果的にシールを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態の電気二重層コンデンサの斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態の電気二重層コンデンサの断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の電気二重層コンデンサにおける、かしめを行う前後のガスケット近傍の拡大断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態の別例の電気二重層コンデンサにおける、かしめを行う前後のガスケット近傍の拡大断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態の電気二重層コンデンサにおける、かしめを行う前のガスケット近傍の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    電気二重層コンデンサ
３    上部金属ケース
３ａ  壁部
３ｂ  円盤部
３ｃ  壁部先端
３ｄ  段差部
４    下部金属ケース
４ａ  壁部
４ｂ  円盤部
５    上部電極
６    下部電極
７    セパレータ
８    ガスケット
８ａ  スリット
８ｂ  底面
８ｃ  突出部
８ｄ  突出部
８ｕ  突出部
【図１】
2008147638.tif 000003
【図２】
2008147638.tif 000004
【図３】
2008147638.tif 000005
【図４】
2008147638.tif 000006
【図５】
2008147638.tif 000007