(57)【要約】接続（１）は、平面状のアルミニウム端子（２）の形の導電性基板と、多層体（３）との間に設けられる。多層体は、端子（２）に固定され、ポリマー層（４）の形の第１のプラスチック層、および層４に隣接し、かつ層４から外側に配置される導電アルミニウム層（５）を有する。層（４、５）は、端子（２）に重なる開口部（７）を規定する共通の円形の端縁（６）で終わる。接続（１）は、端縁（６）の上に延在して端子（２）から層（５）を電気的に絶縁するグロメットの形の絶縁体を含む。
2004515084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基板と多層体との接続であって、前記多層体は、
前記基板に固定される第１のプラスチック層と、
前記第１の層に隣接して配置され、かつ前記基板から間隔をあけられる導電層とを有し、
これらの層は、前記基板に重なる共通の端縁で終端し、前記接続は、前記端縁の上に延在して前記基板から前記導電層を電気的に絶縁する絶縁体を含む、接続。
【請求項２】
前記共通の端縁は、前記の層を通って延在する開口部の周辺部によって規定される、請求項１に記載の接続。
【請求項３】
前記多層体は、前記導電層を挟む第２のプラスチック層および第３のプラスチック層を含み、前記第３のプラスチック層は、前記導電層と前記第１の層との間にある、請求項１に記載の接続。
【請求項４】
前記多層体は、前記第１のプラスチック層と前記第３のプラスチック層との間に配置される第４のプラスチック層を含む、請求項３に記載の接続。
【請求項５】
前記絶縁体は、前記第１の層および前記第４の層のうちの１つまたは両方と一体として形成されるグロメットである、請求項４に記載の接続。
【請求項６】
前記グロメットは、前記第４の層と一体として形成される、請求項４に記載の接続。
【請求項７】
前記共通の端縁は、前記基板の上を通る前記多層体のまっすぐな端縁の一部である、請求項１に記載の接続。
【請求項８】
前記多層体内のすべての前記層は、同じ広がりを持ち、かつ同じ境界を持つ、請求項１に記載の接続。
【請求項９】
前記第１の層、第２の層、第３の層、第４の層および導電層は、接着性を有する融点の低いポリマー、ＰＥＴ、ＰＥＴ、ポリエチレンおよびアルミニウムをそれぞれ含む、請求項４に記載の接続。
【請求項１０】
前記第４の層の厚みは、前記第２の層、第３の層および導電層を合わせた厚みより大きいか、またはそれに等しい、請求項４に記載の接続。
【請求項１１】
前記第１の層は、商標ニュクレルの下に販売されるポリマーである、請求項１に記載の接続。
【請求項１２】
前記共通の端縁のすべてが前記基板に重なる、請求項１に記載の接続。
【請求項１３】
前記共通の端縁の一部分のみが前記基板に重なる、請求項１に記載の接続。
【請求項１４】
エネルギー貯蔵装置であって、
内部プラスチック層および前記内部層の外側に配置される導電層を有する多層体ハウジングを含み、これらの層は共通の端縁で終端し、前記エネルギー貯蔵装置はさらに、
前記ハウジング内に配置されるエネルギー貯蔵セルと、
前記セルから延在し、かつ前記ハウジングの外側からアクセス可能である、外部から前記セルに対する電気的な接続を可能にするための２つの端子とを含み、前記端子のうちの少なくとも１つは、前記共通の端縁で、または前記端縁の近くで前記第１の層に固定され、前記エネルギー貯蔵装置はさらに、
前記端縁の上に延在して、前記少なくとも１つの端子から前記導電層を電気的に絶縁する絶縁体を含む、エネルギー貯蔵装置。
【請求項１５】
導電性基板と多層体との接続を提供するための方法であって、
前記多層体の第１のプラスチック層を前記基板に固定するステップと、
前記多層体の前記導電層を前記第１の層に隣接させ、前記基板から間隔をあけて配置するステップと、
基板に重なる共通の端縁でこれらの層を終端させるステップと、
前記端縁の上に延在する絶縁体を用いて、前記導電層を前記基板から電気的に絶縁するステップとを含む、方法。
【請求項１６】
エネルギー貯蔵装置を製造する方法であって、
内部プラスチック層および前記内部層の外側に配置される導電層を有する多層体ハウジングを設けるステップを含み、これらの層は共通の端縁で終端し、前記方法はさらに、
エネルギー貯蔵セルを前記ハウジング内に配置するステップと、
前記セルから延在し、かつ前記ハウジングの外側からアクセス可能である、２つの端子を用いて外部から前記セルへの電気的な接続を可能にするステップとを含み、前記端子のうちの少なくとも１つは、前記共通の端縁で、または前記共通の端縁の近くで第１の層に固定され、前記方法はさらに、
前記端縁の上に延在する絶縁体を用いて、前記少なくとも１つの端子から前記導電層を電気的に絶縁するステップとを含む、方法。
【請求項１７】
エネルギー貯蔵装置であって、
少なくとも１つのエネルギー貯蔵セルと、
前記セルと当接するための内部プラスチック層、前記内部層にわたって延在する外部プラスチック層、および前記内部層と前記外部層との間に延在するバリア層を有するハウジングと、
これらの層を通って延在する、前記ハウジング内の間隔をあけられた２つの開口部と、
前記セルから延在し、かつそれぞれの開口部を覆って、外部から前記セルへの電気的な接続を可能にする２つの端子と、
前記開口部のまわりに延在して、前記端子を前記バリア層から電気的に絶縁するグロメットとを含む、エネルギー貯蔵装置。
【請求項１８】
エネルギー貯蔵装置のための端子であって、
導電性接触面と、
前記面と当接し、かつ封止的に係合するための第１のプラスチック層と、
前記プラスチック層の外側のバリア層と、
前記バリア層の外側の第２のプラスチック層と、
前記面への電気的なアクセスを可能にするための、これらの層を通る開口部と、
前記開口部のまわりに延在して、前記接触面を前記バリア層から電気的に絶縁するグロメットとを含む、端子。
【請求項１９】
エネルギー貯蔵装置を製造する方法であって、
少なくとも１つのエネルギー貯蔵セルと、
前記セルに当接するための内部プラスチック層、前記内部層にわたって延在する外部プラスチック層、および前記内部層と外部層の間に延在するバリア層を有するハウジングと、
これらの層を通って延在する、前記ハウジング内の間隔をあけられた２つの開口部と、
前記セルから延在し、かつそれぞれの開口部を覆って、外部から前記セルへの電気的な接続を可能にする２つの端子と、
前記開口部のまわりに延在して、前記バリア層から前記端子を電気的に絶縁するグロメットとを含む、方法。
【請求項２０】
エネルギー貯蔵装置のための端子を製造する方法であって、前記端子は、
導電性接触面を設けるステップと、
第１のプラスチック層を前記面と当接させ、かつ封止的に係合するステップと、
前記プラスチック層の外側にバリア層を設けるステップと、
前記バリア層の外側に第２のプラスチック層を設けるステップと、
これらの層を通る開口部を介して前記面への電気的なアクセスを可能にするステップと、
前記開口部のまわりに延在するグロメットを用いて、前記バリア層から前記接触面を電気的に絶縁するステップとを含む、方法。
【請求項２１】
エネルギー貯蔵装置であって、
エネルギー貯蔵セルと、
前記セルを内蔵するためのハウジングとを含み、前記ハウジングはともに封止される２つの当接する部分を有し、前記当接する部分は、全体的な厚みが実質的に均一であり、前記エネルギー貯蔵装置はさらに、
前記セルに接続されて外部から前記セルへの電気的な接続を可能にする２つの端子とを含む、エネルギー貯蔵装置。
【請求項２２】
前記ハウジングは、前記それぞれの端子によって覆われる２つの開口部、および前記開口部を囲み、かつ前記開口部に隣接する、２つの封止部分を含む、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記端子は平面状で、前記封止部分は、前記端子に重なり、前記端子と封止的に係合する、請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
前記封止的な係合は、熱によって行なわれる、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
エネルギー貯蔵装置であって、
エネルギー貯蔵セルと、
前記セルに接続されて外部から前記セルへの電気的な接続を可能にする２つの端子とを含み、各端子は少なくとも１つの実質的に平面状の面を有し、前記エネルギー貯蔵装置はさらに、
前記セルおよび前記端子のいくつかを内蔵するためのハウジングを含み、前記ハウジングは前記面に封止的に当接する、エネルギー貯蔵装置。
【請求項２６】
前記ハウジングは、前記端子に隣接する第１のプラスチック層、前記第１の層の上に延在する外部プラスチック層、および前記第１の層と前記外部層との間に延在するバリア層を含む、請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
前記開口部は、前記層のすべてを通って延在し、前記ハウジングは、前記開口部のまわりに延在して、中間層を前記端子から電気的に絶縁するグロメットを含む、請求項２５に記載の装置。
【請求項２８】
導電性基板と、前記基板に固定される第１のプラスチック層、および前記第１の層に隣接しかつ前記基板から間隔をあけられて配置されるバリア層を有する多層体との接続であって、前記層は、前記基板に重なる共通の端縁で終端し、前記接続は、前記端縁の上に延在して前記基板から前記バリア層を電気的に絶縁する絶縁体を含む、接続。
【請求項２９】
前記バリア層は導電性である、請求項２８に記載の接続。
【請求項３０】
前記多層体は、前記第１のプラスチック層に対して金属層の反対側に配置される第２のプラスチック層を含み、前記第２の層の融点は、前記第１の層の融点よりも低い、請求項２８に記載の接続。
【請求項３１】
前記第２の層の前記融点は、前記第１の層の前記融点よりも少なくとも３０℃低い、請求項３０に記載の接続。
【請求項３２】
前記第２の層の前記融点は、前記第１の層の前記融点よりも少なくとも５０℃低い、請求項３０に記載の接続。
【請求項３３】
導電性基板と、第１のプラスチック層、第２のプラスチック層、および前記第１の層と前記第２の層との間に配置されるバリア層を有する多層体との接続を提供する方法であって、これらの層は共通の端縁を有し、前記方法は、
前記基板が前記共通の端縁を超えて延在するように、前記第１の層を前記基板に当接させるステップと、
前記多層体を加熱して前記第２の層を優先的に軟化させ、その層が金属層と前記基板との間に絶縁バリアを形成するようにするステップとを含む、方法。
【請求項３４】
前記第１の層は第１の融点を含み、前記第２の層は前記第１の融点よりも低い第２の融点を含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記第２の融点は、前記第１の融点よりも少なくとも３０℃低い、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記第２の融点は、前記第１の融点よりも少なくとも５０℃低い、請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記第２の層の前記優先的な軟化は、前記多層体の局所的な加熱によって達成される、請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
前記加熱には、同時に前記多層体を前記基板に圧縮することが伴う、請求項３４に記載の方法。
【請求項３９】
前記共通の端縁は、前記第１の層が前記端縁の近くで凸形になるように前記多層体から離れて傾く、請求項３４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
この発明は接続に関し、特に、導電性基板と多層体との接続に関する。
【０００２】
この発明は、主に、スーパーキャパシタなどのエネルギー貯蔵装置の多層体ハウジングと金属端子とをともに接続するために展開されており、これ以降、その応用例に関してこの発明を記載する。しかしながら、この発明は、この特定の分野での使用に限られるのではなく、電池、キャパシタ、燃料電池等のその他のエネルギー貯蔵装置、および金属と複合積層材料との封止またはその他の接続を必要とするその他の装置にも適用可能であることが理解されるであろう。
【０００３】
【先行技術の検討】
近年、電池などのエネルギー貯蔵装置、および場合によってはスーパーキャパシタなどのエネルギー貯蔵装置は、柔軟性のあるパッケージングを使用している。そのようなパッケージングには、従来のハードケースを上回るかなりの利点があるが、欠点も多い。当業者には理解されるように、パッケージングの役目は、しばしば腐食性のある電解液が環境に漏れ出すことを防ぐこと、そして、さらに重要であるのが、環境からの汚染物質がパッケージングに入り込むことを防ぐことである。つまり、ごく少量の汚染物質であっても装置の性能に多大な影響を与え得る。
【０００４】
これらの課題に対処するため、金属のバリア層を含むラミネートパッケージングが使用されてきた。このパッケージングは、エネルギー貯蔵セルを挟む２つの多層体シートから形成され、これらシートはそれらの周辺部で当接され、熱封止される。このことによって、一般に、流体がシートの間を通ることに対する極めて良好な耐性が得られるが、装置の端子のまわりで発生する漏れの主要領域に対する支援は得られない。つまり、装置を外部回路に接続するのを可能にするには、ハウジング内の第１の端部からハウジング外の第２の端部に延在する端子を有する必要がある。上記のアプローチを用いると、このことは、端子がシートの間から延在することを必要とする。このことによって、この場合はアルミニウム端子である、導電性材料を、この場合はパッケージングの最も内側の層である、非導電性の材料に接合することが必要となる。
【０００５】
場合によっては、接着剤および／または充填剤がシートの周辺部に事前に塗布されるが、これは、さもなければシートが一旦端子にかぶされた場合に隣接する周辺部の間に形成され得る空洞を埋めるためである。次に、シートの周辺部近くが加熱され、これらの面を互いにかつ端子に熱封止する。このプロセスは、
１．端縁および端子の位置づけ
２．端子の厚み、したがって、シートの対向する周辺部を端子の端縁のまわりで鋭く曲げて、それら周辺部を端縁のできるだけ近くで互いに接触させる必要性
３．接着剤および／または充填剤の品質および量
に対して非常に敏感である。
【０００６】
これら要因は、一貫した品質および性能のパッケージングを生産することを特に難しくしている。さらに、これら要因はパッケージングの自動生産の大きな障害となっている。
【０００７】
この明細書を通して先行技術を論じることは、そのような先行技術が広く知られていること、またはそのような先行技術が当該分野の一般常識の一部を形成することを認めるものとみなされるべきではない。
【０００８】
【発明の簡単な説明】
少なくとも好ましい実施例においては、先行技術の不都合な点のうちの１つまたは複数を克服または実質的に改善することがこの発明の目的である。
【０００９】
この発明の第１の局面によると、導電性基板と多層体との接続が提供され、この多層体は、
上記の基板に固定される第１のプラスチック層と、
この第１の層に隣接して配置され、かつ基板から間隔をあけられる導電層とを有し、
これらの層は、基板に重なる共通の端縁で終端し、上記の接続は、端縁の上に延在して導電層を基板から電気的に絶縁する絶縁体を含む。
【００１０】
上記の共通の端縁は、上記の層を通って延在する開口部の周辺部によって規定されるのが好ましい。多層体は、導電層を挟む第２のプラスチック層および第３のプラスチック層を含むことがさらに好ましく、第３のプラスチック層は、導電層と第１の層との間にある。
【００１１】
多層体は、第１のプラスチック層と第３のプラスチック層との間に配置される第４のプラスチック層を含むことが好ましい。
【００１２】
絶縁体は、第１の層および第４の層のうちの１つまたは両方と一体として形成されるグロメット（ｇｒｏｍｍｅｔ）であることが好ましい。グロメットは、第４の層と一体として形成されるのがさらに好ましい。
【００１３】
他の実施例では、共通の端縁は、基板の上を通る多層体のまっすぐな端縁の一部である。
【００１４】
また、多層体内のすべての層は、同じ広がりを持ち、同じ境界を持つことが好ましい。
【００１５】
好ましい形では、第１の層、第２の層、第３の層、第４の層および導電層は、接着性を有する融点の低いポリマー、ＰＥＴ、ＰＥＴ、ポリエチレンおよびアルミニウムをそれぞれ含む。第４の層の厚みは、第２の層、第３の層および導電層を合わせた厚みより大きいか、またはそれに等しいことがさらに好ましい。
【００１６】
第１の層は、商標ニュクレル（Ｎｕｃｒｅｌ）（Ｒ）の下に販売されるポリマーであることが好ましい。
【００１７】
共通の端縁のすべてが基板に重なることが好ましい。しかしながら、他の実施例では、共通の端縁の一部のみが基板に重なる。
【００１８】
この発明の第２の局面によると、エネルギー貯蔵装置が提供され、このエネルギー貯蔵装置は、
内部プラスチック層およびこの内部層の外側に配置される導電層を有する多層体ハウジングを含み、これらの層は共通の端縁で終端し、このエネルギー貯蔵装置はさらに、
上記のハウジング内に配置されるエネルギー貯蔵セルと、
このセルから延在し、ハウジングの外側からアクセス可能であって、外部からこのセルへの電気的な接続を可能にするため２つの端子とを含み、これら端子のうちの少なくとも１つは、共通の端縁または共通の端縁の近くで第１の層に固定され、このエネルギー貯蔵装置はさらに、
端縁の上に延在して、上記の少なくとも１つの端子から導電層を電気的に絶縁するために絶縁体を含む。
【００１９】
この発明の第３の局面によると、導電性基板と多層体との接続を提供するための手段が提供され、この方法は、
上記の多層体の第１のプラスチック層を上記の基板に固定するステップと、
その多層体の導電層を第１の層に隣接させ、かつ基板から間隔をあけて配置するステップと、
これらの層を基板に重なる共通の端縁で終端させるステップと、
端縁の上に延在する絶縁体を用いて、導電層を基板から電気的に絶縁するステップとを含む。
【００２０】
この発明の第４の局面によると、エネルギー貯蔵装置を製造するための方法が提供され、この方法は、
内部プラスチック層およびこの内部層の外側に配置される導電層を有する多層体ハウジングを提供するステップを含み、これらの層は共通の端縁で終端し、この方法はさらに、
エネルギー貯蔵セルをそのハウジング内に配置するステップと、
このセルから延在し、かつハウジングの外側からアクセス可能な２つの端子を用いて、外部でこのセルへの電気的な接続を可能にするステップとを含み、これら端子のうちの少なくとも１つは、共通の端縁で、またはその近くで第１の層に固定され、この方法はさらに、
端縁の上に延在する絶縁体を用いて、上記の少なくとも１つの端子から導電層を電気的に絶縁するステップとを含む。
【００２１】
この発明の第５の局面によると、エネルギー貯蔵装置が提供され、このエネルギー貯蔵装置は、
少なくとも１つのエネルギー貯蔵セルと、
このセルに当接するための内部プラスチック層、この内部層にわたって延在する外部プラスチック層、およびこれら内部層と外部層との間に延在するバリア層を有するハウジングと、
これらの層を通って延在する、そのハウジング内の間隔をあけられた２つの開口部と、
上記のセルから延在し、かつそれぞれの開口部を覆って、外部からそのセルへの電気的な接続を可能にするために２つの端子と、
開口部のまわりに延在して、バリア層からこれら端子を電気的に絶縁するグロメットとを含む。
【００２２】
この発明の第６の局面によると、エネルギー貯蔵装置のための端子が提供され、この端子は、
導電性接触面と、
この面に当接し、かつ封止的に係合するための第１のプラスチック層と、
このプラスチック層の外側のバリア層と、
このバリア層の外側の第２のプラスチック層と、
上記の面に電気的にアクセスすることを可能にするための、これらの層を通る開口部と、
この開口部のまわりに延在して、バリア層から上記の接触面を電気的に絶縁するためのグロメットとを含む。
【００２３】
この発明の第７の局面によると、エネルギー貯蔵装置を製造するための方法が提供され、この方法は、
少なくとも１つのエネルギー貯蔵セルと、
このセルに当接するための内部プラスチック層、この内部層にわたって延在する外部プラスチック層、およびこれら内部層と外部層の間に延在するバリア層を有するハウジングと、
これらの層を通って延在する、上記のハウジング内の間隔をあけられた２つの開口部と、
上記のセルから延在し、かつそれぞれの開口部を覆って、外部からそのセルへの電気的な接続を可能にする２つの端子と、
上記の開口部のまわりに延在して、バリア層からこれら端子を電気的に絶縁するグロメットとを含む。
【００２４】
この発明の第８の局面によると、エネルギー貯蔵装置のための端子を製造する方法が提供され、この端子は、
導電性接触面を設けるステップと、
第１のプラスチック層をこの面に当接し、かつ封止的に係合するステップと、
上記のプラスチック層の外側にバリア層を設けるステップと、
このバリア層の外側に第２のプラスチック層を設けるステップと、
これらの層を通る開口部を介して前記面への電気的なアクセスを可能にするステップと、
上記の開口部のまわりに延在するグロメットを用いて、バリア層から接触面を電気的に絶縁するステップとを含む。
【００２５】
この発明の第９の局面によると、エネルギー貯蔵装置が提供され、このエネルギー貯蔵装置は、
エネルギー貯蔵セルと、
このセルを内蔵するためのハウジングとを含み、このハウジングはともに封止される２つの当接する部分を有し、これら当接する部分は全体的な厚みが実質的に均一であり、このエネルギー貯蔵装置はさらに、
上記のセルに接続され、外部からそのセルへの電気的な接続を可能にする、２つの端子とを含む。
【００２６】
ハウジングは、それぞれの端子によって覆われる２つの開口部、およびこれら開口部を囲み、かつこれら開口部に隣接する２つの封止部を含むのが好ましい。端子は平面状で、封止部は端子に重なり、端子に封止的に係合することがさらに好ましい。封止的な係合は、熱によって行なわれるのがさらに好ましい。
【００２７】
この発明の第１０の局面によると、エネルギー貯蔵装置が提供され、このエネルギー貯蔵装置は、
エネルギー貯蔵セルと、
このセルに接続され外部からそのセルへの電気的な接続を可能にする２つの端子とを含み、各端子は少なくとも１つの実質的に平面状の面を有し、このエネルギー貯蔵装置はさらに、
上記のセルと、端子のいくつかとを内蔵するためのハウジングを含み、このハウジングは上記の面に封止的に当接する。
【００２８】
ハウジングは、端子に隣接する第１のプラスチック層、この第１の層の
上に延在する外部プラスチック層、および上記の第１の層と外部層との間に延在するバリア層を含むことが好ましい。開口部はすべての層を通って延在し、ハウジングは、開口部のまわりに延在して、端子から中間層を電気的に絶縁するグロメットを含むことがさらに好ましい。
【００２９】
この発明の第１１の局面によると、導電性基板と、この基板に固定される第１のプラスチック層およびこの第１の層に隣接して配置され基板から間隔をあけられるバリア層を有する多層体との接続が提供され、これらの層は、上記の基板に重なる共通の端縁で終端し、この接続は、端縁の上に延在して、基板からバリア層を電気的に絶縁する絶縁体を含む。
【００３０】
バリア層は、導電性であることが好ましい。
多層体は、第１のプラスチック層に対して金属層の反対側に配置される第２のプラスチック層を含み、この第２の層の融点は第１の層の融点よりも低いのが好ましい。第２の層の融点は、第１の層の融点よりも少なくとも３０℃低いのがさらに好ましい。第２の層の融点は、第１の層の融点よりも少なくとも５０℃低いのがさらに好ましい。
【００３１】
この発明の第１２の局面によると、導電性基板と、第１のプラスチック層、第２のプラスチック層、およびこれら第１の層と第２の層との間に配置されるバリア層を有する多層体との接続を設ける方法が提供され、これら層は共通の端縁を有し、この方法は、
上記の基板が上記の共通の端縁を越えて延在するように、第１の層を基板に当接させるステップと、
多層体を加熱して第２の層を優先的に軟化させ、その層が金属層と上記の基板との間に絶縁バリアを形成するようにするステップとを含む。
【００３２】
第１の層は、第１の融点を含み、第２の層は、第１の融点よりも低い第２の融点を含む。第２の融点は、第１の融点よりも少なくとも３０℃低いのが好ましい。第２の融点は、第１の融点よりも少なくとも５０℃低いことがさらに好ましい。しかしながら、他の実施例では、第２の層を優先的に軟化させるために局所的な加熱が行なわれる。
【００３３】
加熱に伴って、同時に多層体を基板に圧縮することが好ましい。
好ましい形では、共通の端縁は、第１の層が端縁の近くで凸形になるように多層体から離れて傾く。
【００３４】
添付の図面を参照して、この発明の好ましい実施例を単に例として示す。すべての図面は概略的であり、必ずしも正しい縮尺または比率ではない。
【００３５】
【好ましい実施例の詳細な説明】
図１、２および図３を参照すると、平面状のアルミニウム端子２の形の導電性基板と多層体３との接続１が示される。多層体は、端子２に固定されるポリマー層４の形の第１のプラスチック層、および層４に隣接し、かつ層４から外側に配置される導電性アルミニウム層５を有する。層４および層５は、共通の円形の端縁６で終端し、これは、端子２に重なる開口部７を規定する。接続１は、端縁６の上に延在して層５を端子２から電気的に絶縁するグロメット８の形の絶縁体を含む。
【００３６】
多層体３は、層４と層５との間に配置され、かつ層４および層５と同じ広がりを持つ、ポリエチレン層１０の形の第２のプラスチック層も含む。図３に最もよく示されるように、グロメット８は、層４および層１０と一体として形成され、端縁６を越えて開口部７の方に半径方向内側に延在する。グロメット８の最も内側の径方向限界は、端縁１２と称される。グロメット８の形成は、詳しく後述する。
【００３７】
開口部７の直径は約４ｍｍである。他の実施例では、異なる直径が使用される。さらに、代替の実施例では、非円形の開口部が使用される。
【００３８】
多層体３は、外部ＰＥＴ層１３も含み、これは、層４とともに層５を挟む。さらに、多層体３は、層５と層１０との間に配置される、ＰＥＴ層１４の形の第３のプラスチック層を含む。これらの層の役目は、後に詳しく説明する。
【００３９】
この実施例では、層４、層５、層１０、層１３および層１４は、同じ広がりを持ち、それぞれの外面１６、１７、１８、１９および２０を含む。これらのうち、面１６、１７、１８および２０は、隣接する層のそれぞれの内面に結合されるか、または他の態様で固定される。
【００４０】
グロメット８の形成は、面１９および端子２の両方に熱および圧力を加えることによって行なわれる。しかしながら、他の実施例では、面１９のみが加熱される。形成動作は、詳しく後述する。
【００４１】
他の実施例では、グロメット８は、層４および層１０のうちの１つのみと一体として形成されることが理解されるであろう。さらなる実施例では、グロメット８は、層１３および層１４とも一体として形成される。これら後者の場合では、層の構成または加熱は、グロメットを形成するため、優先的な軟化およびそれぞれの層の流動を確実にするものでなければならない。
【００４２】
さらなる実施例では、グロメット８は、層４、層１０、層１３および層１４のすべてと一体として形成される。
【００４３】
この実施例では、層４は、商標ニュクレル（Ｎｕｃｒｅｌ）（Ｒ）の下に販売されるポリマーである。他の実施例では、商標サーリン（Ｓｕｒｌｙｎ）（Ｒ）の下に販売されるもののような、代替のポリマーが使用される。
【００４４】
端子２は、上方平面２５および下方平面２６を含む固体の長方形の角柱である。図２に最もよく示されるように、端子２は、同様であるが鏡像の２つの接続１がある場所であり、１つが面２５および２６の各々に関連づけられている。これら接続は、同じ参照番号によって示される同じ特徴を有する。
【００４５】
図３を参照すると、ほぼ環状のグロメット８は、面２５から軸方向に延在し、開口部７を通って外端縁２７で終わる。端縁２７は、この端縁２７が面１９を越えて延在するという点において、開口部７を越えて軸方向に突出する。このことによって、グロメット８は端縁６のすべてを覆い、層５と端子２との電気的な接触に対する物理的な障壁が得られる。他の実施例では、端縁２７は端縁６のすべてを覆うように軸方向に延在しないが、それでも十分に面１７まで軸方向に延在する。つまり、グロメットは、小型ではあるが、層５の端縁６を覆い、層５と端子２との偶発的な短絡を防止する。
【００４６】
多層体３は、その周辺部のまわりで熱封止されて、封止的にエネルギー貯蔵セル（図示せず）を含む、折り畳まれたシートである。エネルギー貯蔵セル、ならびにそのセルおよびハウジングによって規定される結果的なエネルギー貯蔵装置は、２０００年１２月６日出願のオーストラリア仮特許出願ＰＲ１９４４、およびその仮特許出願からの優先権を主張し、２００１年１２月６日出願の後続のＰＣＴ出願に記載される。これら特許出願の両方の内容は、相互参照によってここに含まれる。
【００４７】
図１に最もよく示されるように、ハウジングは３つの周辺端縁２８、２９および３０を含み、端縁３０は多層体３の折線を規定する。熱封止は、参照番号３１によって示される、端縁２８および２９ならびに端縁３０の小さな部分のすべてに沿って延在し、影をつけた領域で行なわれる。領域３１内の当接する層は層４と同様であるため、熱封止を行なうのは、合理的で単純な動作である。特に、当接する多層体は、領域３１のすべてにわたって全体的な厚みが実質的に均一であるため、外形の変化から生じる複雑な問題はない。このことは、先行技術の配置を上回る大きな利点である。
【００４８】
他の実施例では、多層体３は、他方に当接し、かつともに封止されるそれぞれの周辺部を有する２つの別々のシートを含む。
【００４９】
ハウジングは、間隔をあけられた複数の開口部７を含む。図２は、これら開口部のうちの１つの対を示しているが、通常、ハウジングは、対向する開口部７の同様だが別の対にわたって同様に延在する同様の端子（図示せず）を収容する。再び上記の特許出願を相互参照する。ハウジングによっては、より多くの端子および対応する開口部の対を有するものもある。
【００５０】
端子２は、開口部７から、エネルギー貯蔵セルに接続される遠端端部（図示せず）まで延在する。この実施例では、このセルはスーパー容量性電池であるが、他の実施例では、これは、燃料電池、容量性電池または電気化学的電池である。
【００５１】
面２５および面２６は、多層体３を端子２に熱封止するためのそれぞれの場所を提供する。より具体的には、参照番号３６で示される、図１の網掛けの領域が加熱される。この領域は、開口部７を囲み、結果的に端子２と多層体３との間に形成されている封止となる。この封止は、端縁６のすべてに沿って延在する。重要なのは、領域３６は、それぞれの面２５および面２６を越えて延在しないことである。
【００５２】
面２５および２６は、実質的に平面状であるため、加熱される材料の全体的な厚みは、領域３６の全体にわたって比較的均一である。このことによって、端子２と多層体３とをより良く封止することが容易になり、封止を行なうプロセスがより強力となり、製造環境に適用するのがより容易になる。つまり、多層体３は、封止にすぐ隣接する領域では等高線が形成されないため、封止プロセスの不具合の影響を受けにくい。
【００５３】
この実施例の層１０の厚みは、適切にグロメット８を形成するために十分な材料があるように、層５、層１３および層１４を合わせた厚みよりも大きい。他の実施例では、層１０はより薄いが、どのような場合でも、グロメットの形成が可能となるのに十分な厚みでなければならない。
【００５４】
さらなる実施例では、層１０の厚みは減少しているが、層１０と層４とを合わせた厚みは、層５、層１３および層１４を合わせた厚みより大きい。
【００５５】
図示の実施例では、層４、層５、層１０、層１３および層１４の名目上の厚みは、２０ミクロン、２０ミクロン、６０ミクロン、２０ミクロン、２０ミクロンであり、このことは、装置の寿命の間ハウジングが適切な性能を持ち、製造のむらに対して十分な耐性を持つことを可能にすることがわかっている。これらの層のこれらの厚みは、熱封止前の多層体の厚みであることが理解されるであろう。熱封止動作の熱および圧力の影響を受ける多層体のこれら領域は、優先的な軟化および後続の、特に層４および層１０の流動によって厚みが減少する。これは、図２および図３に示され、ここでは、多層体３は、領域３１および３６において、「扁平に」されているのがはっきりと示されている。
【００５６】
代替の実施例では、異なる厚みの層を含む異なる多層体が使用される。
比較のために述べると、端子２の厚みは、約１５０ミクロンである。他の実施例では、異なる端子の厚みが使用され、通常の範囲は、約１００ミクロンから３００ミクロンの間である。
【００５７】
接続１を形成するステップのうちの１つを示す、図４を参照する。図示のように、多層体３は、開口部７が互いに重なり合い、それぞれの面２５および２６に重なるように、端子２のまわりで折られる。つまり、端縁６は、互いにほぼ整列する。さらに、端縁２９は接合部まで延びている。次のステップは、領域３１および３６に同時に圧縮力および熱を加えることである。これは、少なくとも４つの加熱圧力プレート４１、４２、４３および４４を含む形成ステーションによって達成される。つまり、プレート４１および４２は、互いに対向し、互いの方に進んで領域３６内に熱封止を形成し、プレート４３および４４は、互いに対向し、互いの方に進んで熱封止を領域３１に形成する。封止動作を容易にするため、実施例によっては、端子２の遠端端部に接続される付加的な加熱体を含む。このことによって、多層体３は内側と外側の両方から加熱される。いくつかの実施例では、アプリケータは誘導加熱器である。他のアプリケータは、ペルチェ効果素子を使用する。
【００５８】
多層体３内の層の相対的な軟化、およびそれらの融点のため、熱および圧縮を加えることによって、層４および１０、特に後者が優先的に軟化され流れることになる。したがって、領域３６において、多層体３は、層１０が対応して細くなることの結果として、細くなる。つまり、層４および１０の一部は開口部７に流れ込み、さらに端縁６にわたって流れてグロメット８を形成する。
【００５９】
読者のために述べると、ＰＥＴの融点は約２６５℃であり、ＰＥおよびニュクレル（Ｎｕｃｒｅｌ）（Ｒ）ポリマーの融点は約１３０℃である。それぞれの材料について、融点がこのようにばらついていることによって、グロメット８が形成され、これが電極２と層５との間の効果的な絶縁バリアとなることがわかっている。他の実施例では、融点が同じようにばらつく代替の材料が使用される。しかしながら、さらなる実施例では、第２の層を優先的に軟化させるために、局所的な加熱が行なわれる。
【００６０】
圧縮力は、プレート４１と４２との間隔が予め定めた距離になるまで維持される。このことによって、層４および層１０は、領域３６において過度に細くなることはない。どのような場合でも、層１４の融点が層４および層１０の融点よりもかなり高いため、後者の層のすべてが領域３６の一部で枯渇した場合でも、このことが層５が端子２と接触することにはつながらない。
【００６１】
このプロセスでは、端子と層５との電気的な短絡が起こる危険を不必要に増やすことなく、はるかに大きな圧縮を行なうことが可能となるため、端子および多層体の異なる材料間で優れた結合と封止を行なうことが可能となる。
【００６２】
一旦熱が取除かれると、プレート４１、４２、４３および４４を多層体３との係合から後退させることによって、多層体および端子は冷却され、グロメットは図１に示される形になる。
【００６３】
接続を形成するプロセスは、非常に強力で、通常の製造上のばらつきに対応するためのかなりの安全上の余裕をもたらす。
【００６４】
上で暗示されるように、プレート４３および４４は、領域３１において、互いの方にも進んで、多層体をそれ自身に熱封止する。しかしながら、これらプレートに加えられる圧縮力は、プレート４１と４２との間の力よりも小さい。つまり、グロメットの形成が必要とされないため、隣接層４の間の熱封止を形成するのはかなり容易である。しかしながら、いくつかの実施例では、プレート４３および４４は、プレート４１および４２と同様に互いのほうに進み、端縁２８および２９のまわりでグロメットの形成を行なう。
【００６５】
エネルギー貯蔵セルと外部回路との導電性を良くするには、端子２をできるだけ厚くすることが好ましい。先行技術のシステムでは、このことは固有の妥協につながった。これは、端子を厚くするほど、多層体に作られる外形が大きくなり、それに伴って、その２つをともに適切に封止することに関する問題が大きくなったためである。しかしながら、この実施例では、平面状であり、かつ材料の厚みが実質的に均一である領域に熱封止を行なうことによって、これらの困難および妥協を未然に防ぐ。
【００６６】
セルを外部回路に電気的に接続するため、超音波を用いてまたはその他の方法で、コンタクトまたはワイヤが面２５および面２６のうちの１つまたは両方に溶接されるか、はんだ付けされる。この溶接またははんだ付けは、これら面のうち、それぞれの開口部７を通じて露出されている部分で行なわれる。したがって、グロメットは、そのコンタクトまたはワイヤと層５との間の短絡に対する障壁も提供する。
【００６７】
いくつかの実施例では、面２５は、同様のエネルギー貯蔵装置の面２６に直接電気的に接続される。
【００６８】
領域３６および３１における多層体３の厚みは、熱、圧縮および層４ならびに層１０の軟化および流動が組合わさることによって、減少する。
【００６９】
層４の役目は、端子２と多層体３との結合を改良することである。これは、後に形成されるハウジング内の電解液が、グロメットが端子２の面に当接し、かつ封止する領域において、グロメット８に接触することを防止する働きもする。
【００７０】
層１０の役目は、加熱された際に軟化し流動して、グロメット８を形成することである。このような軟化は、層１３および層１４の軟化よりは十分前だが、層４の軟化とほぼ同時に起こる。当業者には、他の層の軟化を引起こす温度では、アルミニウム層５は実質的に影響を受けないことが理解されるであろう。この実施例の層１０は、十分に厚く、十分に融点が低いため、結果としてできるグロメット８は、層４の広がりを越えて半径方向内側に延在し、かつ端子２と封止的に当接する。このことによって、層４は、環境から、特にこの層を汚染して急速に劣化させ得る酸素から、遮蔽され、保護される。
【００７１】
層１４の役目は、層５と層１０との間に非導電性のフレキシブルな層を提供することである。層１４は、ＰＥＴであり、層４および層１０に対して高い融点を有し、したがって、自動化装置によって接続１を加熱する間に層５が端子２と短絡する危険を低減する。つまり、層１０および層４のすべてが層１４の下方部分から流動して、それら部分が面２５と当接しても、層５と端子２との間に電気的な係合は起きない。つまり、層１４を含めることによって、自動熱封止プロセスにおいて、多層体３が破損する率が低減される。
【００７２】
層５は、バリア層の役目を果たし、ハウジング内への異物の侵入およびハウジングから電解液が出ていくことを防止するためのものである。アルミニウム以外の材料も使用可能である。
【００７３】
層１３の役目は、エネルギー貯蔵装置に非導電性の外部保護層を提供することである。これは、層４および層１０の融点に対して比較的高い融点を有さなければならない。つまり、層１３はいくらかの軟化および流動に耐え得るが、流動のすべてではないにしろ、その大半は、層４および層１０に限られることが強く望まれる。いくつかの実施例では、層１３はコロナ処理を施され、印刷された情報を保持するのに好適な基板を提供する。
【００７４】
接続１の他の実施例も、２つの多層体シートの間から外側に電極が延在する先行技術の構成を使用するエネルギー貯蔵装置に好適である。たとえば、図５に示されるように、スーパーキャパシタ４５は、同様の２つの多層体シート４６および４７を含み、これらは対向し、エネルギー貯蔵セル（図示せず）を挟む。端子４８は、セルから外側に延在し、かつシート４６および４７の共通の当接する端縁の間から延在する。この端子のため、多層体シートには等高線が形成される。しかしながら、グロメット４９は、シート４６および４７の、さもなければ露出される共通の端縁にわたって延在するように形成されるため、シート内の導電層と端子とが短絡する危険性は、排除されないにせよ、大きく低減される。したがって、上記の他の実施例と同じように、この好ましい実施例は、公知の装置よりも、自動生産および生産の再現性にはるかに好適である。つまり、同じ内蔵型の保護が、製造プロセス中の導電性素子の短絡に対して設けられる。
【００７５】
多層体と端子との接続に話を向けると、それが図１の実施例のものであれ、図５の実施例のものであれ、多層体は、共通の端縁６を形成するために切断、またはさもなければトリミングされる。図１の例では、共通の端縁６は、開口部７を作るパンチング動作によって形成される。図５の例では、まっすぐな共通の端縁は、切断動作によって形成される。しかしながら、他の実施例では、多層体にはせん断動作が行なわれる。
【００７６】
多層体を一定の大きさに作るために使用される方法にかかわらず、多層体の共通の端縁が多層体の想像上の面に対して垂直でなくなるという点において、その端縁がしばしば変形するということがわかっている。さらに、金属層５の引張り強度およびせん断強度が大きく、層５と他の層との延性の差が大きいことから、層５がしばしば変形し、またはさもなければ他の層によって設けられる共通の端縁を超えて延びることがわかっている。一定の大きさに作るために切断され、上記の変形が起きた２つの多層体を概略的に示したものが図７（ａ）および図７（ｂ）に示される。つまり、共通の端縁６は、多層体の想像上の平面から偏向し、層５は、まわりの層４および層１３の端縁６を超えて端縁６０まで延在する。
【００７７】
層５の変形は、使用される切断動作に固有のものであることもあれば、または磨耗した切断装置を使用する結果であることもあり得る。どちらにしても、層５の端縁６０が端子２と接触して短絡を起こす可能性がある。このような短絡が起きた場合、これは、後に行なわれるグロメット８の形成中に取除かれる。それにもかかわらず、多層体は、図７（ａ）に示されるように端子２に当接することが依然として好ましい。つまり、多層体を一定の大きさに作る動作によって上記の変形が生じることが理解されれば、層１３が端縁６の近くで凹形になり、かつ層４が端縁６の近くで凸形になるようにその動作は行なわれる。このことによって、端縁６および端縁６０は間隔をあけられ、端子２から離れる方に傾けられる効果が得られる。
【００７８】
いくつかの実施例では、図７（ａ）に示される変形を故意に取入れるように多層体をある大きさにすることが選ばれる。
【００７９】
この発明を具体的な例を参照して説明してきたが、当業者には、これは多くの他の形で実現可能であることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の局面による接続の平面図である。
【図２】図１の線２−２での断面図である。
【図３】図２の線３−３での拡大断面図である。
【図４】図２と類似であるが、熱封止前の断面図である。
【図５】この発明の代替の実施例の一部分の斜視図である。
【図６】図５の線６−６での断面図である。
【図７（ａ）】切断前の多層体の端子上での好ましい位置付けの概略断面図である。
【図７（ｂ）】切断前の多層体の端子上での好ましくない位置付けの概略断面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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2004515084.tif 000034
2004515084.tif 000035
2004515084.tif 000036