(57)【要約】  【課題】  電池の容量を大きくする。  【解決手段】上面に凹部１３を有する第１電極１と、第１電極１から離間して第１電極１の上面側に配設された第２電極２と、第１電極１の凹部１３と第２電極２との間に位置して、凹部１３の底面および第２電極２の下面と接するセラミック部材４と、セラミック部材４を内側に位置させて凹部１３を取り囲むように第１電極１の上面と第２電極２の下面とを環状に接合した絶縁性の樹脂部材３とを備え、第１電極１、第２電極２および樹脂部材３によって囲まれた空間９に電解質部材を含む発電要素７が封入される電池用パッケージ１０である。樹脂部材３を幅広に形成することなく外部からの圧力に対する強度を向上させることができるので、発電要素７が封入される空間をより広く形成することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に凹部を有する第１電極と、
該第１電極から離間して前記第１電極の上面側に配設された第２電極と、
前記第１電極の前記凹部と前記第２電極との間に位置して、前記凹部の底面および前記第２電極の下面と接するセラミック部材と、
該セラミック部材を内側に位置させて前記凹部を取り囲むように前記第１電極の前記上面と前記第２電極の前記下面とを環状に接合した絶縁性の樹脂部材とを備え、
前記第１電極、前記第２電極および前記樹脂部材によって囲まれた空間に電解質部材を含む発電要素が封入される電池用パッケージ。
【請求項２】
前記セラミック部材は、外周面が前記樹脂部材の内周面に接している環状部材であることを特徴とする請求項１に記載の電池用パッケージ。
【請求項３】
前記第１電極は、前記凹部の底面に形成された凸部を有しており、前記セラミック部材は、前記凸部のうち前記凹部の周縁側の側面に接していることを特徴とする請求項１に記載の電池用パッケージ。
【請求項４】
前記第１電極の前記凹部を第１凹部としたときに、
前記第２電極は、下面に前記第１凹部に対向する第２凹部を有しており、
前記第１電極および前記第２電極を平面透視したときに、前記第１電極の前記第１凹部を取り囲む前記上面と、前記第２電極の前記第２凹部を取り囲む前記下面とが、少なくとも一部で重なり合っていることを特徴とする請求項１に記載の電池用パッケージ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の電池用パッケージと、該電池用パッケージの前記空間に封入された前記発電要素とを備えた電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池用パッケージおよびこれを用いた電池に関するものである。本発明の電池は、例えば携帯電話、携帯情報端末およびノート型パソコンのような電子機器の電源として用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
電解質部材を封入するための電池用パッケージとして、金属製の一対の電極および樹脂製の封止材から成る電池用パッケージが知られている。このような電池用パッケージとしては、例えば、特許文献１に記載の基板実装用電池が挙げられる。
【０００３】
特許文献１に記載の基板実装用電池は、正極端子を兼ねる電池ケースと負極端子を兼ねる封口板とが、樹脂性のガスケットを間に挟んで設けられている。さらに、電池ケース、封口板およびガスケットに囲まれた空間に正極材料、負極材料およびセパレータが設けられるとともに電解液（電解質部材）が封入されることで電池として用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１０６１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の基板実装用電池は、一対の電極を樹脂製のガスケットのみで保持していることから、外部からの圧力に対する強度を確保するために幅広なガスケットを用いる必要があった。そのため、電解質が封入される空間を広く形成することが困難であった。その結果、基板実装用電池の容量を大きくすることが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電池用パッケージは、上面に凹部を有する第１電極と、第１電極から離間して第１電極の上面側に配設された第２電極と、第１電極の凹部と第２電極との間に位置して、凹部の底面および第２電極の下面と接するセラミック部材と、セラミック部材を内側に位置させて凹部を取り囲むように第１電極の上面と第２電極の下面とを環状に接合した絶縁性の樹脂部材とを備えており、第１電極、第２電極および樹脂部材によって囲まれた空間に電解質部材を含む発電要素が封入されて用いられる。
【０００７】
本発明の電池は、本発明の電池用パッケージと、電池用パッケージの空間に封入された発電要素とを備えている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電池用パッケージによれば、第１電極および第２電極と接しているセラミック部材を備えていることから、樹脂部材を幅広に形成することなく外部からの圧力に対する強度を向上させることができる。そのため、電解質が封入される空間をより広く形成することができる。
【０００９】
本発明の電池によれば、電解質が封入される空間をより広く形成することができる電池用パッケージを備えていることから、電池の容量を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態の電池用パッケージおよびこれを用いた電池を示す斜視図である。
【図２】図１に示す電池用パッケージおよびこれを用いた電池の側面断面図である。
【図３】図２に示す電池用パッケージおよびこれを用いた電池をＡ−Ａ’線で切って上方向から見た断面図である。
【図４】一変形例に係る電池用パッケージおよびこれを用いた電池を示す断面図である。
【図５】一変形例に係る電池用パッケージおよびこれを用いた電池を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態に係る電池１００および電池用パッケージ１０について図面を参照して説明する。
【００１２】
＜電池の構成＞
図１〜３に示すように、本発明の一実施形態の電池１００は、電池用パッケージ１０と、電池用パッケージ１０に封入された、電解質部材（図示せず）を含む発電要素７とを備えている。
【００１３】
＜電池用パッケージの構成＞
本発明の一実施形態の電池用パッケージ１０は、第１電極１と、第１電極１の上面側に第１電極１と離間して設けられた第２電極２と、平面視した場合に環状となるように、第１電極１と第２電極２との間に設けられた樹脂部材３と、第１電極１、第２電極２および樹脂部材３に囲まれた空間９において第１電極１と第２電極２と接しているセラミック部材４とによって構成される。
【００１４】
第１電極１は、電池１００における正極または負極として用いられる部材であって、第１平板部１１と第１枠状部１２とによって構成されている。第１電極１は、外部の電子回路と電気的に接続されることによって電池１００の内部で発生した電気を電子回路に伝えるために設けられている。
【００１５】
第１平板部１１は、平板形状の部材であって、平面視したときの形状が円形状である。第１平板部１１は、上面と下面とに開口する貫通孔５を有している。貫通孔５は、電解質部材を電池用パッケージ１０の内部に封入する際の封入孔として用いられる。なお、電解質部材の封入を行なった後に、貫通孔５は、封止材６によって封止される。封止材６としては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂またはフラン樹脂等の樹脂材料を用いることができる。また、封止材６としては、金属片を用いることもできる。
【００１６】
第１平板部１１としては、例えば、ニッケル、銅、亜鉛、錫、金、白金、タングステンまたはアルミニウムのような金属材料を用いることができる。第１電極１を正極として用いる場合は、電解質部材に面する上面部分が、金、白金、タングステンまたはアルミニウムのような耐食性に優れる金属材料を用いることが望ましい。
【００１７】
第１枠状部１２は、第１電極１と樹脂部材３との接触面積を増やすことにより、第１電極１と樹脂部材３との間の接合を強固にするために形成されている。第１枠状部１２は、第１平板部１１の上面の外周部に沿って形成されている。第１枠状部１２は、平面視したときの形状が環状である。この第１枠状部１２の内周面および第１平板の上面によって第１凹部１３が形成されている。第１枠状部１２の内周面は、断面視したときに、第１平板部１１の上面に対して約９０度になるように形成されている。
【００１８】
第１枠状部１２としては、例えば、ニッケル、銅、亜鉛、錫、金、白金、タングステンまたはアルミニウムのような金属材料を用いることができる。第１電極１を正極として用いる場合は、少なくとも電解質部材に面する上面部分が、金、白金、タングステンまたはアルミニウムのような耐食性に優れる金属材料を用いることが望ましい。さらに望ましくは、第１枠状部１２と第１平板部１１とが同じ材料を用いて一体的に形成されていると良い。これにより、第１枠状と第１平板部１１との熱膨張率の差を小さくすることができるので、第１枠状部１２と第１平板部１１との間に生じる熱応力が緩和することができる。これにより、温度変化が激しい環境下における電池１００の信頼性を向上させることができる。
【００１９】
第２電極２は、電池１００における第１電極１が正極として用いられるときは負極として、逆に第１電極１が負極として用いられるときは正極として用いられる部材である。第２電極２は、第２平板部２１と第２枠状部２２とによって構成されている。第２電極２は、第１電極１の上面側に第１電極１と離間して配設されている。第２電極２は、外部の電子回路と電気的に接続されることによって電池１００の内部で発生した電気を電子回路に伝えるために設けられている。
【００２０】
第２平板部２１は、平板形状の部材であって、平面視したときの形状が円形状である。第２平板部２１は、上面と下面とに開口する貫通孔５を有している。貫通孔５は、電解質部材を電池用パッケージ１０の内部に封入する際の封入孔として用いられる。なお、電解質部材の封入を行なった後に、貫通孔５は、封止材６によって封止される。封止材６としては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂またはフラン樹脂等の樹脂材料を用いることができる。
【００２１】
第２平板部２１としては、例えば、ニッケル、銅、亜鉛、錫、金、白金、タングステンまたはアルミニウムのような金属材料を用いることができる。第２電極２を正極として用いる場合は、電解質部材に面する上面部分が、金、白金、タングステンまたはアルミニウムのような耐食性に優れる金属材料を用いることが望ましい。
【００２２】
第２枠状部２２は、第２電極２と樹脂部材３との接触面積を増やすことにより、第２電極２と樹脂部材３との間の接合を強固にするために形成されている。第２枠状部２２は、第２平板部２１の下面の外周部に沿って形成されている。第２枠状部２２は、平面視したときの形状が環状である。この第２枠状部２２の内周面および第２平板の下面によって第２凹部２３が形成されている。第２凹部２３は第１電極１の第１凹部１３と対向して形成されている。第２枠状部２２の内周面は、断面視したときに、第２平板部２１の下面に対して約９０度になるように形成されている。
【００２３】
本実施形態の電池用パッケージ１０は、平面透視したときに第１電極１の第１凹部１３を取り囲む上面と、第２電極の第２凹部を取り囲む下面とが、少なくとも一部で重なり合っている。言い換えれば、平面透視したときに、第１枠状部１２と、第２枠状部２２とが重なり合うように配置されている。これにより、電池用パッケージ１０を水平方向において小型化することができる。
【００２４】
第２枠状部２２としては、例えば、ニッケル、銅、亜鉛、錫、金、白金、タングステンまたはアルミニウムのような金属材料を用いることができる。第２電極２を正極として用いる場合は、少なくとも電解質部材に面する下面部分が、金、白金、タングステンまたはアルミニウムのような耐食性に優れる金属材料を用いることが望ましい。さらに望ましくは、第２枠状部２２と第２平板部２１とが同じ材料を用いて一体的に形成されていると良い。これにより、第２枠状と第２平板部２１との熱膨張率の差を小さくすることができるので、第２枠状部２２と第２平板部２１との間に生じる熱応力が緩和することができる。
これにより、温度変化が激しい環境下における電池１００の信頼性を向上させることができる。
【００２５】
樹脂部材３は、第１凹部１３を取り囲むように第１電極１の上面と第２電極２の下面とを環状に接合している。詳しくは、第１凹部１３の底面の周縁部と第２凹部２３の底面の周縁部との間にするように環状に形成されていることにより、第１電極１と第２電極２とを保持するとともに電解質部材が封入される空間９を形成している。
【００２６】
さらに、第１枠状部１２の内周面および外周面ならびに第２枠状部２２の内周面および外周面それぞれを挟むように樹脂部材３が形成されている。このように、複数の面に接するように樹脂部材３が形成されていることにより、第１電極１と第２電極２とをより強固に固定することができる。これにより、電池１００に外部から力が加わった際も第１電極１と第２電極２とを安定して保持し続けることができるので、電池１００の外部からの力に対する信頼性を向上させることができる。樹脂部材３としては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂またはフラン樹脂等の絶縁性の樹脂材料を用いることができる。
【００２７】
セラミック部材４は、樹脂部材３の内側であって第１電極１の第１凹部１３と第２電極２の第２凹部２３との間に位置して、第１凹部１３の底面および第２凹部２３の底面と接している。このように、第１電極１および第２電極２と接しているセラミック部材４を備えていることから、樹脂部材３を幅広に形成することなく外部からの圧力に対する強度を向上させることができる。そのため、発電要素７が封入される空間９をより広く形成することができる。
【００２８】
セラミック部材４は、空間９に面する樹脂部材３の内周面に接している環状部材である。具体的には、セラミック部材４は円筒状に形成されている。このように、セラミック部材４が環状であることにより、電池１００の外部から力が加わった際に樹脂部材３を介してセラミック部材４に力が伝わってきたとしても、セラミック部材４に囲まれた領域には力を伝え難くすることができる。その結果、空間９に封入される発電要素７を保護することができ、電池１００の外部からの力に対する信頼性を向上させることができる。
【００２９】
セラミック部材４としては、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化珪素質焼結体または窒化珪素質焼結体等のセラミック材料を用いることができる。
【００３０】
＜発電要素の構成＞
発電要素７は、第１電極１、第２電極２および樹脂部材３によって囲まれた空間９の内部に設けられている。発電要素７としては、正極側に設けられる正極物質７１、負極側に設けられる負極物質７３、正極物質７１と負極物質７３とを隔てるために設けられるセパレータ７２および空間９に封入される電解質部材とによって構成されている。正極物質７１としては、例えば、コバルト酸リチウムまたはマンガン酸リチウム等の正極活物、アセチレンブラックまたは黒鉛等の導電材を含むシート状の部材を用いることができる。負極物質７３としては、例えば、コークスまたは炭素繊維等の炭素材料を含むシート状の部材を用いることができる。セパレータ７２としては、ポリオレフィンの多孔膜等を用いることができる。電解質部材としては、例えば四フッ化ホウ酸リチウム等のリチウム塩、塩酸、硫酸または硝酸等の酸をジメトキシエタンまたはプロピレンカーボネート等の有機溶媒に溶解したものを用いることができる。
【００３１】
なお、本発明は上述の実施形態に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において種々の変更、改良等が可能である。例えば、本実施形態においては、第１平板部１１および第２平板部２１を平面視したときの形状が円形状であるが、四角形状、楕
円形状または多角形状であってもよい。また、本実施形態においては、第１平板部１１と第１枠状部１２とが一体的に形成されているが、第１平板部１１と第１枠状部１２とが異なる材料によって形成されていてもよい。また、本実施形態においては、第２平板部２１と第２枠状部２２とが一体的に形成されているが、第２平板部２１と第２枠状部２２とが異なる材料によって形成されていてもよい。
【００３２】
また、本実施形態においては、第１平板部１１の上面に対する第１枠状部１２の内周面の角度および第２平板部２１の下面に対する第２枠状部２２の内周面の角度が９０度に形成されているが、９０度よりも小さい角度であっても、９０度よりも大きい角度であってもよい。前述の角度が９０度よりも小さい場合は、樹脂部材３と第１枠状部１２および樹脂部材３と第２枠状部２２とが、互いに挟みあうように形成されることから、樹脂部材３と第１電極１および樹脂部材３と第２電極２との接合をより強固にすることができる。また、前述の角度が９０度よりも大きい場合は、樹脂部材３を広範囲にわたって設けることができるようになることから、空間９の気密性を高めることができる。
【００３３】
また、本実施形態においては、セラミック部材４が樹脂部材３と接するように設けられているが、樹脂部材３と接していないように設けられていてもよい。具体的には、第１凹部１３の底面の中心付近および第２凹部２３の底面の中心付近に設けられていてもよい。これにより、樹脂部材３によって保持されていない第１電極１および第２電極２それぞれの中心付近の強度をセラミック部材４によって向上させることができる。そのため、第１電極１または第２電極２の中心で撓みが生じる可能性を低減することができる。これにより、落下衝撃や振動による加圧力による衝撃に対する強度を向上させることができる。
【００３４】
また、本実施形態においては、セラミック部材４が筒状に設けられているが、セラミック部材４は棒状であってもよい。具体的には、一端が第１凹部と接しており、他端が第２凹部と接するように棒状のセラミック部材４を設けてもよい。これにより、筒状である場合と比較してセラミック部材４の強度が向上することから、第１電極１または第２電極２で撓みが生じる可能性をより低減することができる。
【００３５】
なお、本実施形態においては、電池用パッケージ１０に発電要素７を封入することによって電池として用いているが、空間９に発電要素７を封入せずにコンデンサとして用いることもできる。
【００３６】
＜変形例１＞
電池１００の変形例１について説明する。なお、本例の各構成において、前述の電池１００と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３７】
上述した実施形態に係る電池１００は、第１電極１の上面が平坦であったが、これに限られない。例えば、図４に示すように第１電極１が第１凹部１３の上面（底面）に形成された直方体形状の凸部１４を有していてもよい。
【００３８】
本変形例では、第１電極１が第１凹部１３の底面に形成された凸部１４を有しており、セラミック部材４が、凸部１４のうち第１凹部１３の周縁側の側面に接している。これにより、電池１００の外部から力が加わった際に樹脂部材３を介してセラミック部材４に力が伝わってきたとしても、セラミック部材４と凸部１４の側面とが接していることから、凸部１４によってセラミック部材４を支えることができる。このため、空間９の内部に力を伝え難くすることができる。その結果、電池１００の外部からの力に対する信頼性を向上させることができる。
【００３９】
なお、本変形例では、直方体形状の凸部１４が１つ設けられているが、これに限られるものではない。具体的には、凸部１４が１つではなく複数設けられていてもよい。また、凸部が直方体形状ではなく、セラミック部材４の内周面に沿って環状に形成されていてもよい。このように、凸部１４が環状に形成されていることによって、空間９の内部に力をより伝え難くすることができる。
【００４０】
＜変形例２＞
電池１００の変形例２について説明する。なお、本例の各構成において、前述の電池１００と同様の構成および機能を有する部材については、同じ参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４１】
本変形例３では、図５に示すように、第１枠状部１２および第２枠状部２２の内周面と外周面とに貫通する複数の微細孔８が設けられている。この微細孔８に樹脂部材３が入り込むように形成されている。これにより、第１電極１と樹脂部材３および第２電極２と樹脂部材３との接合をより強固に行なうことができる。その結果、電池１００の外部からの力に対する信頼性を向上させることができる。
【００４２】
＜電池の製造方法＞
まず、第１電極１および第２電極２の製造工程を説明する。初めに、第１電極１および第２電極２をプレス成形によって形成する。次に、第１枠状部１２および第２枠状部２２の表面に化学エッチング処理またはサンドブラスト処理を施すことによって表面を凹凸形状にする。さらに、下記の水溶液浸漬法を施すことによって超微細な凹凸を形成する。
【００４３】
水溶液浸漬法について説明する。第１枠状部１２および第２枠状部２２がアルミニウムによって形成されている場合は下記の方法を用いることができる。水溶液にはアンモニア水溶液を用いる。浸漬の条件は、常温で５〜３０分程度である。アンモニアの濃度は１０〜３０ｍｏｌ％に設定することができる。これらの水溶液で浸漬処理したのち、水洗を行ない乾燥させる。アンモニア水溶液にアルミニウムを浸漬することで、アルミニウムは水素を発泡しつつアルミン酸イオンとなって溶解される。これにより、超微細な凹凸を形成することができる。
【００４４】
次に、第１電極１の第１凹部１３に筒状のセラミック部材４を配設し、正極物質７１、負極物質７３およびセパレータ７２をセラミック部材４の内部に配設する。その後、第２電極２をセラミック部材４の上部に配置する。
【００４５】
次に、セラミック部材４の周囲に樹脂部材３を設け、第１電極１と第２電極２とを接合する工程について説明する。まず、超微細な凹凸が形成された第１枠状部１２および第２枠状部２２にエポキシ樹脂を塗布し、超微細な凹凸の間にエポキシ樹脂を浸透させる。その後、セラミック部材４を取り囲むようにさらにエポキシ樹脂を設け、これらのエポキシ樹脂を硬化させることによって樹脂部材３を形成する。
【００４６】
なお、浸透させるエポキシ樹脂には、この超微細な凹凸に入り込む程の大きさの粉末を含有させておくことが好ましい。これにより、エポキシ樹脂が硬化した際にエポキシ樹脂と凹凸との間に生じるアンカー効果をより大きくすることができる。その結果、樹脂部材３と第１電極１または第２電極２との間の接合をより強固にすることができる。粉末としては、例えば、酸化ケイ素等の無機材料を用いることができる。
【００４７】
その後、第１電極１および第２電極２の貫通孔５から電解質部材を封入する。最後に、貫通孔５を封止材６によって封止する。このようにして、電池１００を製造することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１：第１電極
１１：第１平板部
１２：第１枠状部
１３：第１凹部
１４：凸部
２：第２電極
２１：第２平板部
２２：第２枠状部
２３：第２凹部
３：樹脂部材
４：セラミック部材
５：貫通孔
６：封止材
７：発電要素
７１：正極物質
７２：セパレータ
７３：負極物質
８：微細孔
９：空間
１０：電池用パッケージ
１００：電池
【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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