(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と負極と非水溶媒、支持塩を含む電解液とセパレータ等を内部に含み、エンジニアリングプラスチック製のガスケットを介し正極缶と負極缶でかしめ封口してなる電気化学セルにおいて、
前記ガスケットは、負極缶の内面の段部分に接し、
前記ガスケットの外側立ち上がり上部の厚さＢが、立ち上がり下部の厚さＡより厚いことを特徴とする電気化学セル。
【請求項２】
前記ガスケットの前記厚さＢである肉厚部の内径が、前記負極缶外径の９７±１．５％であ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】
前記ガスケット立ち上がりの前記厚さＢである肉厚部の肉厚開始部が、組み込まれる負極缶の折り返し頂点より下であることを特徴とする請求項１または２に記載の電気化学セル。
【請求項４】
前記ガスケット立ち上がり上端にガスケット中心方向に向かう傾斜を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電気化学セル。
【請求項５】
前記ガスケット立ち上がり上端の傾斜開始部の径が、組み込まれる負極缶外径より大きいことを特徴とする請求項４記載の電気化学セル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リチウムを吸蔵放出可能な物質、リチウム金属または合金負極を負極活物質とし、リチウムを吸蔵放出可能な物質を正極の活物質とし、リチウムイオン導電性の非水電解質を用いるコイン型（ボタン型）非水電解質二次電池のなかでリフローはんだ付け実装可能な非水電解質二次電池、または、活性炭等を電極活物質とするリフローはんだ付け実装可能な電気二重層キャパシタ等の電気化学セルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりコイン型（ボタン型）非水電解質二次電池または電気二重層キャパシタは、高エネルギー密度、軽量であるといった特徴により、機器のバックアップ用の電源としての用途が増加している。
【０００３】
該電池またはキャパシタは、主にメモリーバックアップ電源として用いる場合、該電池またはキャパシタにハンダ付用の端子を溶接した後、メモリー素子とともにプリント基板上にハンダ付け実装されることが多い。従来、プリント基板上へのハンダ付は、ハンダこてを用いて行なわれていたが、機器の小型化あるいは高機能化にともない、プリント基板の同一面積内に搭載される電子部品を多くする必要が生じハンダ付のためにハンダこてを挿入する隙間を確保することが困難となってきた。また、ハンダ付け作業もコストダウンのため自動化が求められていた。
【０００４】
そこであらかじめプリント基板上のハンダ付を行なう部分にハンダクリーム等を塗布しておきその部分に部品を載置するか、あるいは、部品を載置後ハンダ小球をハンダ付部分に供給し、ハンダ付部分がハンダの融点以上、例えば、２００〜２６０℃となるように設定された高温雰囲気の炉内に部品を搭載したプリント基板を通過させることにより、ハンダを溶融させてハンダ付を行なう方法が用いられている（以下リフローハンダ付という）。
【０００５】
リフローハンダ付けを行うためには、電池またはキャパシタ部材も耐熱性のものを用いなければならない。とりわけ、ガスケットは、ポリプロピレン（ＰＰ）から、耐熱性が高く硬質のエンジニアリングプラスチックが用いられるようになった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
コイン型（ボタン型）でリフローハンダ付け実装可能な非水電解質二次電池または電気二重層キャパシタを製造する場合、内容積を大きくするため、ガスケットの立ち上がり部の厚さはできる限り薄く設計されてきた。
【０００７】
フローハンダ付け実装可能な非水電解質二次電池のガスケットは、硬くてもろいエンジニアリングプラスチックを用いているため、ＰＰ製のガスケットに比べ、かしめ封口の衝撃で、切れやすくなっている。また、リフロー時においても、正負極缶の金属の熱膨張とエンジニアリングプラスチックの熱膨張が違うため切れやすくなっている。
【０００８】
そのため、封口の適正条件を求めるのが非常に困難であった。負極缶の折り返しの寸法がばらつくと切れが発生し製造歩留まりを低下させたり、切れないように封口をあまくすると気密が低下し、電池性能が劣化することがあった。特にガスケットの負極缶折り返し頂点と正極缶で圧縮される部分は、非常に切れやすい構造となっている。かしめ封口やリフローはんだ付けにより、ガスケットが切れると、電池がショートしたり、ガスケットの気密性が低下し漏液（電解液が電池またはキャパシタ外部に漏れること）することがあった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
図１に本発明のエンジニアリングプラスチック製ガスケットを用いたリフローハンダ付け実装可能な非水電解質二次電池のかしめ封口前における断面図を示した。
【００１０】
ガスケット１０６に肉厚部２０５を設けた。肉厚開始部２０２は、負極缶折り返し頂点２０６より下になるようにした。また、ガスケットに肉厚部を設けても、負極が組み込みにくくならないよう、ガスケット立ち上がり上端に傾斜部を設けた。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図２に本発明のエンジニアリングプラスチック製ガスケットを用いたリフローハンダ付け実装可能な非水電解質二次電池のかしめ封口後における断面図を示した。
【００１２】
ガスケット立ち上がり部を全体的に肉厚にすればかしめ封口時に、ガスケットが切れにくくなる。しかし、寸法規格の決まった電池やキャパシタにおいては、ガスケットを厚くするとその分負極缶を小さくしなければならず、結果として電池内容積が小さくなり、電池容量も小さくなってしまう。そこで本発明においては、ガスケット上部を、ガスケット内径方向に厚くすることを試みた。
【００１３】
ガスケット１０６に肉厚部２０５を設けたことにより、ガスケット最大圧縮部２０８が締めすぎにより切れにくい構造となった。ガスケット最大圧縮部２０８の肉厚を増加するには、肉厚開始部２０２を負極缶折り返し頂点２０６より下にすることが重要である。封口時に負極缶が多少ガスケット１０６底面に沈み込むため、その分を考慮し肉厚開始部２０２を決める必要がある。
【００１４】
また、肉厚部２０５を設けることにより負極缶くぼみ２０７に隙間がでにくくなり、電解液が隙間にたまりリフロー時にでてきたり、使用中に電解液で缶を腐食することがなくなった。
【００１５】
肉厚部２０５の厚さＢ２０３は、なるべく厚い方がよいが、厚すぎると負極缶１０１を組み込めなくなる。ガスケット立ち上がりの厚さＢ２０３である肉厚部２０５の内径は、組み込まれる負極缶外径の９５％以上の比率がよい。この内径が小さいと負極缶が組み込めない。内径が大きいと厚さＢ２０３を厚くすることができず効果が出ない。組み込み性および、ガスケットの肉厚の観点から、前記比率は９７±１．５％が良好であった。
【００１６】
組み込み性を向上させるため、ガスケット１０６上端に傾斜部２０４を設けることは有効である。この場合、ガスケット１０６立ち上がり上端の傾斜開始部の径は、組み込まれる負極缶１０１の外径より大きいこ方が、組み込みを容易にできるため、より肉厚部２０５を厚く設定できる。
【００１７】
本発明は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルニトリル樹脂（ＰＥＮ）等の高耐熱、硬質エンジニアリングプラスチックを用いたガスケットにおいて有効である。
【００１８】
また、この材料に３０重量％程度以下の添加量でガラス繊維、マイカウイスカー、セラミック微粉末等を添加したものであっても、本実験と同様の効果を発揮することが実験によって判明している。ガスケットの製造方法としては、射出成型法、熱圧縮法等がある。
【００１９】
一般に、リフローはんだ付けを行うために、電池にはあらかじめ端子が取り付けられる。電極端子は、金属製で主に０．１〜０．３ｍｍ程度の板状のステンレス鋼が加工して用いられる。端子の回路基板とハンダ付けされる部分には、金めっき、ニッケルめっき、ハンダめっき等が施されることが多い。電池への溶接は、抵抗溶接法、レーザー溶接法などが用いられる。
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
【００２０】
【実施例】
本実施例は、正極活物質としてＭｏＯ３、負極活物質としＳｉＯを用いた場合である。下記のようにして作製した正極、負極及び電解液を用いた。また、電池の大きさは外径４．８ｍｍ、厚さ１．４ｍｍであった。
【００２１】
実施例１〜４として、正極は次の様にして作製した。 市販のＭｏＯ３を粉砕したものに導電剤としてグラファイトを、結着剤としてポリアクリル酸を重量比ＭｏＯ３：グラファイト：ポリアクリル酸＝５３：４５：２の割合で混合して正極合剤とし、次にこの正極合剤５ｍｇを２ｔｏｎ／ｃｍ2で直径２．４ｍｍのペレットに加圧成形した。その後、この様にして得られた正極ペレット１０４を炭素を含む導電性樹脂接着剤からなる電極集電体を用いて正極ケース１０５に接着し一体化した（正極ユニット化）後、２５０℃で８時間減圧加熱乾燥した。
【００２２】
塗布する液体シール剤は、市販のブチルゴム系接着剤（ブチルゴム３０重量％、残りトルエン）とブローンアスファルトをトルエンに溶かしたものを正極缶の内側に注射器により塗布し、ドライルーム内で１２０℃乾燥して用いた。
【００２３】
負極は、次の様にして作製した。市販のＳｉＯを粉砕したものを作用極の活物質として用いた。この活物質に導電剤としてグラファイトを、結着剤としてポリアクリル酸をそれぞれ重量比４５：４０：１５の割合で混合して負極合剤とした。合剤１．１ｍｇを２ｔｏｎ／ｃｍ2で直径２．１ｍｍのペレットに加圧成形したものを用いた。その後、この様にして得られた負極ペレット１０２を炭素を導電性フィラーとする導電性樹脂接着剤からなる電極集電体を用いて負極缶１０１に接着し一体化した（負極ユニット化）後、２５０℃で８時間減圧加熱乾燥した。さらに、ペレット上にリチウムフォイルを直径２ｍｍ、厚さ０．２ｍｍに打ち抜いたものを圧着し、リチウム−負極ペレット積層電極とした。厚さ０．２ｍｍのガラス繊維からなる不織布を乾燥後φ３ｍｍに打ち抜きセパレータ１０３とした。負極缶１０１の外径は４．２１mmで折り返し頂点の高さは０．５６のものを用いた。
【００２４】
ガスケット１０６は、外径４．５４mmで、肉厚部２０５の厚さＢ２０３は、０．２０mm、厚さＡ２０１は０．１６５mmとした。肉厚部２０５の内径は、負極缶１０１外径の９８．３％の比率であった。ガスケット１０１立ち上がり上端にガスケット中心方向に向かう傾斜は４５度とした。立ち上がり上端の傾斜開始部の径は、４．３４mmとした。
【００２５】
比較例１〜４として、ガスケットの立ち上がり部の厚さが０．１６５mmで他の構成は同じ電池を作製した。ガスケット立ち上がり上端の中心方向に向かう傾斜は、設けなかった。ガスケット材質については表１に示した。
【００２６】
【表１】
0004976623.tif 000002
【００２７】
塗布する液体シール剤は、市販のブチルゴム系接着剤（ブチルゴム３０重量％、残りトルエン）とブローンアスファルトをトルエンに溶かしたものをガスケットの溝に注射器により塗布し、ドライルーム内で１２０℃乾燥して用いた。
【００２８】
電解液は、エチレンカーボネート（ＥＣ）：γ−ブチロラクトン（γＢＬ）の体積比１：１混合溶媒にホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ4）を１モル／ｌ溶解したもの６μＬ、電池缶内に入れた。正極ユニットと負極ユニットを重ねかしめ封口することにより電池を作製した。電池は実施例も比較例もそれぞれ５００個作製した。
作製した電池は、予備加熱１８０℃、３分、到達温度２４０℃のリフロー炉を通過させ、漏液とガスケット切れを評価した。
【００２９】
結果を表１に示した。肉厚部を設けることにより、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルニトリル樹脂（ＰＥＮ）を用いたガスケットで漏液、ガスケット切れがなくなることがわかった。特に切れやすい液晶ポリマーを用いたガスケットの場合は、多少肉厚部を厚くすることが好ましい。
【００３０】
本実施例では、リフローはんだ付け実装可能な非水電解質二次電池についてのみ説明したが、実施例同様の正極缶、負極缶、ガスケットを用いた電気二重層キャパシタにおいても同様の効果が確認できた。
【００３１】
【発明の効果】
コイン型（ボタン型）でリフローハンダ付け実装可能な非水電解質二次電池または電気二重層キャパシタのガスケットにエンジニアリングプラスチックを用いた場合、かしめ封口やリフローはんだ付けにより、ガスケットが切れやすいという問題があったが、ガスケットに肉厚部を設けることにより切れにくくすることができた。また、ガスケットに肉厚部を設けても、負極が組み込みにくくならないよう、ガスケット立ち上がり上端に傾斜部を設け、より肉厚にできるようにした。
【００３２】
これにより、かしめ封口やリフローはんだ付けで、ガスケットが切れて、電池がショートしたり、ガスケットの気密性が低下し漏液（電解液が電池外部に漏れること）することがなくなった。また、負極缶の製造による寸法ばらつきや、かしめ条件のばらつきも吸収できることになり、製造歩留まりが格段に向上した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリフローはんだ付け実装可能な電気化学セルの封口前断面図
【図２】本発明のリフローはんだ付け実装可能な電気化学セルの封口後断面図
【符号の説明】
１０１  負極缶
１０２  負極ペレット
１０３  セパレータ
１０４  正極ペレット
１０５  正極缶
１０６  ガスケット
２０１  厚さＡ
２０２  肉厚開始部
２０３  厚さＢ
２０４  傾斜部
２０５  肉厚部
２０６  折り返し頂点
２０７  負極缶くぼみ
２０８  ガスケット最大圧縮部
【図１】
0004976623.tif 000003
【図２】
0004976623.tif 000004