JP4606066B2

JP4606066B2 - 電池用ケースおよび電池

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Publication number: JP4606066B2
Application number: JP2004156200A
Authority: JP
Inventors: 義明植田; 信幸田中; 学宮石
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-07-28
Filing date: 2004-05-26
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2024-05-26
Also published as: JP2005063942A

Description

本発明は、携帯電話などの通信機器に用いられ、容易に外部電気回路基板に接続することができるとともに電解液の漏れを有効に防止することのできる薄型の電池用ケースおよび電池に関する。

近年、携帯電話やラップトップコンピュータ装置端末、カメラ一体型ビデオテープレコーダー等に代表される携帯機器が目覚しく発達するに伴ない、その小型化、軽量化が図られている。そして、これらの携帯機器の電源としての電池の需要も増加の一途をたどり、また、電池のエネルギー密度を高めるための研究も活発に行われ、特に、リチウム電池は原子量が小さく、かつイオン化エネルギーが大きなリチウムを用いる電池であることから、高エネルギー密度を得ることができ、さらに再充電が可能な電池として盛んに研究され、現在に至っては携帯機器の電源をはじめとして広範囲に用いられている。

このような電池は、正極と負極とを絶縁シートから成るセパレータを介して電槽缶内に挿着し、そこに有機電解液が注入されて封口された構造となっている。

そして、正極は、例えば金属酸化物を正極活物質として、これに導電材を添加したものが一般的であり、この正極活物質としてコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）やマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）などを挙げることができ、また、導電材としてアセチレンブラック（ＡＢ）や黒鉛などを挙げることができる。一方、負極は、負極活物質に導電材を添加したものが用いられ、負極活物質としては、例えばコークスや炭素繊維などの炭素材料が用いられている。

このＬｉＣｏＯ_２やＬｉＭｎ_２Ｏ_４などからなる正極活物質の充放電電圧は約４Ｖである。これに対して炭素材料などからなる負極活物質の充放電電圧は０Ｖ付近であり、これらの正極活物質と負極活物質と電解液とを組み合わせることでリチウム電池は約3.5Ｖの高放電電圧を達成している。

電池の正極および負極はこれらの正極活物質または負極活物質に上記導電材を加え、さらにポリテトラフルオロエチレンやポリフッ化ビニリデンなどのバインダを添加、混合してスラリー状となし、これを周知のドクターブレード法を用いてシート状に成形し、ついでこのシートを例えば円形状に裁断して作製されるのが一般的である。

そして、このようにして作製された正極、および負極をその間に耐熱温度が約150℃のポリオレフィン繊維製の不織布やポリオレフィン製の微多孔膜などからなるセパレータを介して電槽缶内に対置させて載置し、電解液を注入して、電池が得られる。

そして、このようにして作製される電池をさらに小型化、高密度化するために、従来より、コイン型電池Ａの開発が進められ、図４に示すように、円板状の正極11ｂを備えた例えばステンレスからなる正極缶11と、円板状の負極12ｂを備えた例えばステンレスからなる負極缶12とを電解液を含浸させたセパレータ14を介して対置させ、ついで例えば絶縁性のポリプロピレン樹脂からなるガスケット15を介して正極缶11の周囲と負極缶12の周囲とをかしめるようにして一体化した構造のものが知られている。正極11ｂおよび負極12ｂにおける充放電は正極缶11および負極缶12に取着した外部接続端子部材のリード部を介して行われる（例えば、下記の特許文献１，２参照）。
特開2000−106195号公報（第６−12頁、図1）特開2002−198019号公報（第３−４頁、図１）

しかしながら、特許文献１，２に示されるような従来の電池Ａは、長期間に亘って温度幅が百数十度という温度サイクル試験（例えば−40℃〜85℃）に曝されると、その際、例えばポリプロピレン樹脂からなるガスケット15と正極缶11と負極缶12との熱膨張率の差によりガスケット15と正極缶11および負極缶12の周囲のかしめた部位との境界に隙間が生じて電解液が漏れ出すという問題点が有り、これにより電池Ａの電池性能を劣化させたり、さらに漏れ出た電解液により外部電気回路基板上の銅（Ｃｕ）配線が腐食して断線するといった不具合が発生したり、あるいは、この隙間から水分が内部に侵入して電池性能を劣化させたりするという不具合が発生していた。

また、従来の電池Ａは、充放電を行なうために、上下にリード部を接続してこのリード部を外部電気回路基板へ接続しなければならず、外部電気回路基板への接続が繁雑であるという問題点を有していた。

また、従来の電池Ａはガスケット15と正極缶11および負極缶12の周囲を隙間なく確実にかしめるために平面視形状を円形にしなければならず、平面視形状を多角形等の種々の形状とすることができなかった。近年、装置の小型化に伴い、電池の小型化，省スペース化の市場要求も大きくなってきており、例えば、外部電気回路基板に省スペースで実装するため電池の平面視形状を四角形とするといった要求に応えられないものとなっていた。

従って、本発明は上記問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、長期間の使用により電池に隙間が生じて電解液が漏れ出して電池性能を劣化させたり、外部電気回路基板に損傷を与えたりすることがなく、外部電気回路基板への接続を容易にするとともに、電池を小型化することができ、かつ量産性に優れた電池用ケースおよび電池を提供することにある。

本発明の電池用ケースは、上面の中央部に直方体状の凹部が形成され、該凹部の内側面と底面との間に段差が形成されたセラミック基体と、前記段差の上面に形成された第一のメタライズ層と、前記凹部の底面に形成された第二のメタライズ層と、前記セラミック基体の外面に設けられた第一の導体層および第二の導体層と、前記第一のメタライズ層から前記第一の導体層にかけて、および前記第二のメタライズ層から前記第二の導体層にかけてそれぞれ形成された内部導体とを具備し、前記セラミック基体の上面に前記凹部を取り囲むようにして金属製の枠状部材がロウ付けされていることを特徴とする。

本発明の電池用ケースにおいて、好ましくは、前記セラミック基体は、その上面の前記凹部側の端に全周にわたって凸部が形成されており、前記枠状部材は、その内周面が前記凸部の外周面に接してロウ付けされていることを特徴とする。

本発明の電池は、上記本発明の電池用ケースと、前記第二のメタライズ層にこれを覆って接続された正電極板と、該正電極板の上面に電解液を含浸した絶縁シートを介して密着されているとともに一端部が前記第一のメタライズ層にこれを覆って電気的に接続された負電極板と、前記枠状部材の上面に前記凹部を覆って溶接法によって取着された金属製の蓋体とを具備していることを特徴とする。

本発明の電池において、好ましくは、前記枠状部材および前記蓋体がアルミニウムから成ることを特徴とする。

本発明の電池用ケースは、上面の中央部に直方体状の凹部が形成され、この凹部の内側面と底面との間に段差が形成されたセラミック基体と、段差の上面に形成された第一のメタライズ層と、凹部の底面に形成された第二のメタライズ層と、セラミック基体の外面に設けられた第一の導体層および第二の導体層と、第一のメタライズ層から第一の導体層にかけて、および第二のメタライズ層から第二の導体層にかけてそれぞれ形成された内部導体とを具備していることから、気密性に優れるとともに耐熱性に優れるセラミック基体によって電解液が収容されているため、温度サイクル試験に曝された場合でも隙間が生じて電解液が漏れることはなく、電解液を良好に収容することができる。また、セラミック基体の平面視形状を四角形等種々の形状としても、気密性が維持されるので、市場要求に応じてセラミック基体を種々の形状とすることができるとともに、電池性能を劣化させる水分や酸素等が外部から電解液中に侵入するのを有効に抑制することができる。

また、セラミック基体は耐薬品性に優れているため、有機溶剤や酸等を含む電解液に侵され難く、電解液中に電池用ケースから溶け出した不純物が混入して電解液を劣化させることもなく、電池性能を良好に維持することができる。

また、セラミック基体の上面に凹部を取り囲むようにして金属製の枠状部材がロウ付けされていることから、金属製の枠状部材に金属製の蓋体を溶接することによりセラミック基体の凹部を覆うことができ、セラミック基体内部を確実に気密封止することが可能となる。従って、外部から水分や酸素等がセラミック基体と蓋体との界面を通ってセラミック基体内部の電解液中に侵入するのをより有効に抑制することができる。また、接着剤等の接合材を用いてセラミック基体に蓋体を接合する必要がないため、接合材が有機溶剤や酸等を含む電解液に侵されることによって気密性が低下し、電解液が漏れ出すということもない。

本発明の電池用ケースは、セラミック基体の上面の凹部側の端に全周にわたって凸部が形成されており、枠状部材の内周面が凸部の外周面に接してロウ付けされていることから、セラミック基体の上面に枠状部材をロウ付けした際に電解液が凸部の外周面と枠状部材の内周面との間を通ってロウ付けされたセラミック基体の上面に達し難く、また、ロウ材の一部を凸部と枠状部材の内周面との間に入り込ませることができ、この入り込んだロウ材と凸部とによって、枠状部材の下面とセラミック基体の上面との接合部が直接、電解液に侵されるのを防止することができる。その結果、枠状部材とセラミック基体との接合信頼性を高め、きわめて気密信頼性に優れた電池用ケースとすることができる。

本発明の電池は、上記本発明の電池用ケースと、第二のメタライズ層にこれを覆って接続された正電極板と、この正電極板の上面に電解液を含浸した絶縁シートを介して密着されているとともに一端部が第一のメタライズ層にこれを覆って電気的に接続された負電極板と、枠状部材の上面に凹部を覆って溶接法によって取着された金属製の蓋体とを具備していることにより、上記本発明の電池用ケースを用いた気密信頼性の高いものとなる。

本発明の電池は、枠状部材および蓋体がアルミニウムから成ることにより、枠状部材および蓋体が耐腐食性に優れる不動態皮膜を表面に形成することができ、電解液または外部の雰囲気によって腐食されるのを非常に有効に防止し、電池内部の気密信頼性を非常に優れたものとすることができる。

本発明の電池用ケースについて以下に詳細に説明する。図１において、（ａ）は本発明の電池用ケースについて実施の形態の一例を示す断面図であり、（ｂ）は電池用ケースの平面図を示す。これらの図において、１はセラミック基体、１ａは凹部、１ｂは第二のメタライズ層、１ｃは段差、１ｄは第一のメタライズ層、２は内部導体、３は枠状部材、４は蓋体、Ｂは電池用ケースである。

本発明の電池用ケースＢは、セラミック基体１の上面の中央部に直方体状の凹部１ａが形成され、この凹部１ａの内側面と底面との間に段差１ｃが形成されている。段差１ｃの上面には第一のメタライズ層１ｄが形成されており、凹部１ａの底面には第二のメタライズ層１ｂが形成されている。さらに、セラミック基体１の外面には、第一の導体層Ｄおよび第二の導体層Ｃが設けられており、第一のメタライズ層１ｄから第一の導体層Ｄにかけて、および第二のメタライズ層１ｂから第二の導体層Ｃにかけて内部導体２がそれぞれ形成されている。

また、セラミック基体１の上面に凹部１ａを取り囲むようにして金属製の枠状部材３がロウ付けされている。

このようなセラミックス基体１は、アルミナ質焼結体等のセラミックスから成り、以下のようにして作製される。例えば、セラミックス基体１がアルミナ質焼結体から成る場合、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３），酸化珪素（ＳｉＯ_２），酸化マグネシウム（ＭｇＯ），酸化カルシウム（ＣａＯ）等の原料粉末に適当な有機バインダ、溶剤等を添加混合してスラリーと成す。このスラリーをドクターブレード法やカレンダーロール法によってグリーンシートと成し、所要の大きさに切断する。次に、その中から選ばれた複数のグリーンシートにおいて凹部１ａ、段差１ｃ等を形成するために適当な打抜き加工を施す。

そして、これらのグリーンシートにタングステン（Ｗ）等の金属粉末を主成分とする金属ペーストを印刷塗布して第一および第二のメタライズ層１ｄ，１ｂ、内部導体２、第一および第二の導体層Ｄ，Ｃとなる導体層を形成し、次いでこれらの導体層を形成したグリーンシートを積層し、約1600℃の温度で焼成することによってセラミック基体１が作製される。

図１（ａ）では、第一および第二の導体層Ｄ，Ｃがセラミック基体１の下面に形成される例を示しているが、第一および第二の導体層Ｄ，Ｃはセラミック基体１の側面に形成されていてもよい。第一および第二の導体層Ｄ，Ｃがセラミック基体１の下面に形成される場合は、セラミック基体１を平板状の外部電気回路基板の上面に載置し、半田付け等して容易に外部電気回路に接続できるという利点がある。また、第一および第二の導体層Ｄ，Ｃがセラミック基体１の側面に形成される場合は、外部電気回路基板の配線導体に突部を設け、この突部に第一および第二の導体層Ｄ，Ｃを当接させるように接続することによって、容易かつ確実に外部電気回路基板に接続することが可能となるという利点がある。

また内部導体２は、図１では第一および第二の導体層Ｄ，Ｃに対して垂直な貫通接続導体のみで形成されているが、セラミック基体１内に第一の導体層Ｄと平行な内部配線層と組み合わせて形成されていてもよく、これによってセラミック基体１内に電気回路を引き回すことができる。

また、このようにして作製されたセラミック基体１に形成されたこれらの導体の露出した表面には、耐食性に優れかつ半田との濡れ性に優れる金属、具体的には厚さ１〜12μｍのニッケル（Ｎｉ）層および厚さ0.3〜５μｍの金（Ａｕ）層をめっき法等により順次被着しておくのがよい。これにより、特に電池用ケースＢの内部に形成された第一および第二のメタライズ層１ｄ，１ｂが充放電による電圧で容易に溶出するのを有効に抑制できる。また、第一および第二の導体層Ｄ，Ｃにおいては半田との濡れ性が良くなり、外部電気回路基板上の配線導体との接合強度がより強固なものとなる。

Ｎｉ層の厚さが１μｍ未満であれば、メタライズから成る各導体の酸化腐蝕を防止したり各導体から金属成分が溶出したりするのを有効に抑制するのが困難になって電池性能が劣化し易くなる。また、Ｎｉ層の厚さが12μｍを超えると、めっき形成に多大の時間がかかることになり量産性が低下し易くなるとともに電気抵抗が大きくなり易い。

また、Ａｕ層の厚さが0.3μｍ未満であれば、均一な厚さのＡｕ層を形成するのが困難となり、Ａｕ層がきわめて薄い部位やあるいはＡｕ層が形成されていない部位が生じ易く、酸化腐食の防止効果や半田との濡れ性が低下し易くなる。またＡｕ層の厚さが５μｍを超えると、めっき形成に多大の時間がかかることになり量産性が低下し易くなる。

また、セラミック基体１の上面には凹部１ａを取り囲むようにして鉄（Ｆｅ）−Ｎｉ−コバルト（Ｃｏ）合金やアルミニウム（Ａｌ）等からなる金属製の枠状部材３が銀（Ａｇ）ロウ，Ａｌロウ等を介してロウ付けされている。セラミック基体１の上面の枠状部材３がロウ付けされる部位には、Ｗ等からなるメタライズ層が形成され、その表面にＮｉ等のめっきが施されているのがよく、この構成によりセラミック基体１上面のロウ材との濡れ性が良くなり、セラミック基体１上面と枠状部材３との接合強度がより強固なものとなる。また、枠状部材３は、鉄−ニッケル−コバルト合金の表面にアルミニウム層を形成したものでもよく、アルミニウム層により電解液に侵されにくいものとできる。

好ましくは、枠状部材３は断面が上下方向に長い長方形状であるのがよい。枠状部材３に蓋体４を溶接接合する際に、蓋体４の外周部が熱膨張し、基体１と蓋体４との熱膨張差が発生するが、この構成により、セラミック基体１と蓋体４との熱膨張差を枠状部材３で吸収させ易くでき、セラミック基体１に蓋体４との熱膨張差による熱応力が加わるのを有効に防止することができる。その結果、セラミック基体１にクラック等の破損が発生するのを防止し、凹部１ａ内部を確実に気密に保持することができる。

好ましくは、セラミック基体１は、図２（ａ）に示すように、その上面の凹部１ａ側の端に全周にわたって凸部１ｅが形成されており、枠状部材３は、その内周面が凸部１ｅの外周面に接した状態で下面がセラミック基体の上面にロウ付けされているのがよい。これにより、セラミック基体１の上面に枠状部材３をロウ付けした際に電解液が凸部の外周面と枠状部材の内周面との間を通ってロウ付けされた枠状部材３の下面とセラミック基体の上面との間に達し難く、また、ロウ材３ａの一部を枠状部材３の内周面に沿って凸部１ｅと枠状部材３の内周面との間に入り込ませることができ、この入り込んだロウ材３ａと凸部１ｅとによって、枠状部材３の下面とセラミック基体１の上面との接合部が直接、電解液に接触するのを防止して、接合部が電解液に侵されるのを防止することができる。その結果、枠状部材３とセラミック基体１との接合信頼性を高め、きわめて気密信頼性に優れた電池用ケースＢとすることができる。

また好ましくは、図２（ａ）の構成において、枠状部材３の上面に予めＡｌロウ等のロウ材を溶着させておくのがよい。この構成により、蓋体４を溶接接合する際にこの溶着されたロウ材が溶融し、枠状部材３と蓋体４とがロウ付け接合されるとともに、ロウ材が蓋体４に沿って凸部１ｅ側へ濡れ広がり、蓋体４と凸部１ｅの上面との間の隙間を埋めるので電解液がこの隙間へ入り込みにくくなり、蓋体４と枠状部材３との接合をより強固なものとすることができる。さらに好ましくは、凸部１ｅの上面にメタライズ層を形成しておくのがよく、毛細管現象によってロウ材が凸部１ｅの上面と蓋体４の下面との間に流れ込んで凸部１ｅの上面と蓋体４の下面とが接合されるので、蓋体４とセラミック基体１との接合信頼性も高めることができる。

さらに好ましくは、ロウ材はＡｌロウであるのがよく、これにより、ロウ材が凹部１ａ内部に封入される電解液に対して腐食し難くなるという効果がある。その結果、きわめて気密信頼性に優れた電池用ケースＢとすることができる。

また、図２（ｂ）に示すように凸部１ｅの上面に、枠状部材３の上面よりその上面が高くなるように弾性部材５が設置されているのがよい。そして、この弾性部材５に蓋体４を押し付けるようにして蓋体４を枠状部材３に溶接接合すれば、弾性部材５に遮られて、枠状部材３側に電解液が流れ込むのを確実に防止できる。弾性部材５は弾性を有しかつ電解液で腐食することのない材質とするのがよく、例えばフッ素ゴム，エチレンプロピレンゴム，クロロプロピレンゴム，クロロスルフォン化ポリエチレン，ブチルゴム等から成るのがよい。

また、枠状部材３は、その下面と外周面との間に全周にわたって、段差が形成されているのがよい。これにより、枠状部材３をセラミック基体１にロウ付けする際に、ロウ材を段差側に移動し易くすることができ、余分なロウ材が枠状部材３の内周面側にはみ出るのを有効に抑制することができる。その結果、ロウ材と電解液との接触面積を小さくして、ロウ材が電解液により侵されるのを有効に抑制することができる。さらに、段差部にロウ材の大きな体積のメニスカスを形成することができるので、枠状部材３とセラミック基体１との接合強度も著しく向上させることができる。

そして、枠状部材３にＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＡｌ合金等の金属製の蓋体４を溶接接合しセラミック基体１の凹部１ａを覆うことによって、セラミック基体１内部を確実に気密封止できるようになる。従って、外部から水分や酸素等がセラミック基体１と蓋体４との界面を通ってセラミック基体１内部の電解液中に侵入するのをより有効に抑制することができる。

次に、本発明の電池について以下に詳細に説明する。図３は本発明の電池の実施の形態の一例を示す断面図であり、Ｂ−１は正電極板、Ｂ−２は負電極板、Ｂ−３は絶縁シート、Ｂ−４は電解液、Ｅは電池である。

本発明の電池Ｅは、上記の電池用ケースＢと、第二のメタライズ層１ｂにこれを覆って接続された正電極板Ｂ−１と、この正電極板Ｂ−１の上面に電解液Ｂ−４を含浸した絶縁シートＢ−３を介して密着されているとともに一端部が第一のメタライズ層１ｄにこれを覆って電気的に接続された負電極板Ｂ−２と、枠状部材３の上面に凹部１ａの周囲を覆って取着された蓋体４とを具備している。

これにより、上記本発明の電池用ケースＢを用いた気密信頼性が高く、量産性に優れるものとなる。また、第一および第二のメタライズ層１ｄ，１ｂを負電極板Ｂ−２および正電極板Ｂ−１にそれぞれ覆われるように接続することができ、その結果、第一および第二のメタライズ層１ｄ，１ｂが電解液Ｂ−４の酸成分等によって腐食するのを有効に抑えることができる。

正電極板Ｂ−１は、ＬｉＣｏＯ_２やＬｉＭｎ_２Ｏ_４等の正極活物質およびアセチレンブラックや黒鉛等の導電材を含む板状やシート状のものであり、また、負電極板Ｂ−２はコークスや炭素繊維等の炭素材料から成る負極活物質を含む板状やシート状のものである。

正電極板Ｂ−１および負電極板Ｂ−２はこれらの正極活物質または負極活物質に上記導電材を加え、さらにポリテトラフルオロエチレンやポリフッ化ビニリデンなどのバインダを添加、混合してスラリー状となし、これを周知のドクターブレード法を用いてシート状に成形し、ついでこのシートを例えば円形状に裁断して作製される。

また、絶縁シートＢ−３は、ポリオレフィン繊維製の不織布やポリオレフィン製の微多孔膜などからなり、電解液Ｂ−４が含浸されるとともに正電極板Ｂ−１と負電極板Ｂ−２との間に載置されることにより、正電極板Ｂ−１と負電極板Ｂ−２との接触を防止するとともに正電極板Ｂ−１と負電極板Ｂ−２との間の電解液Ｂ−４の移動を可能とする。

蓋体４は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金やＡｌ合金等の金属からなり、枠状部材３の上面に溶接接合しセラミック基体１の凹部１ａを覆うことによって、セラミック基体１内部を気密封止する。

電解液Ｂ−４は、例えばシリンジなどの注入手段を用いて凹部１ａの上面から電池Ｅの内部に注入される。そして、注入後に枠状部材３の上面に蓋体４を気密に溶接接合することによって、電池Ｅの内部を気密に封止することができる。

好ましくは、枠状部材３および蓋体４の少なくともその表面はＡｌから成るのがよい。この構成により、枠状部材３および蓋体４が耐腐食性に優れる不動態皮膜を表面に形成することができ、電解液Ｂ−４または外部の雰囲気によって腐食されるのを非常に有効に防止し、電池Ｅ内部の気密信頼性を非常に優れたものとすることができる。

蓋体４は、Ａｌから成る板材や、セラミックスの下面にＡｌ層が形成された板材や、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金やニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金等の板材の下面にＡｌ層が形成されたものであってもよい。また、蓋体４の下面の外周部に全周にわたって突条（線状に突出した部位）が形成されるのが好ましい。この突条は、蓋体４がＡｌから成る板材であれば、蓋体４をプレス機で打ち抜く際に突条を同時に形成したり、打ち抜き後に所謂コイニング法（被加工物の側方を拘束して肉の逃げ場を限定するとともに凹凸部を型面に形成した金型と被加工材とを重ね合わせて上下から押圧することにより金型の凹凸模様を被加工材の表面に転写する方法）により例えば高さが0.1ｍｍ程度で断面が下に凸の三角形状に形成したりすることにより設けられる。

また、蓋体４がＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の下面にＡｌ層が形成された板材から成るのであれば、これらの金属のインゴットを圧延して、例えば、厚さが0.2〜0.5ｍｍの板材とするときにその表面に例えば厚さが0.1ｍｍのＡｌ板をクラッド接合し、その後、突条を上記コイニング法により形成することにより設けることができる。

そして、セラミック基体１の上面の凹部１ａ側の端に全周にわたって形成された凸部１ｅの外周面に接してロウ付けされた枠状部材３の上面に蓋体４の外周部に形成された突条を当接させて蓋体４を載置し、蓋体４の上面から数十ｋＨｚ程度の超音波をあてることにより、蓋体４の下面の突条が、枠状部材３の上面の凹凸に沿って潰れながら枠状部材３の表面のＡｌ層に接合される。このとき、セラミック基体１の上面が反っていたり、うねっていたりする場合においても突条の潰れの大きさが異なることにより接合される。そして、この超音波接合方法によれば電池Ｅの凹部１ａ内の気密性を損なうことなく、蓋体４を強固に接合することを可能とする。

超音波接合法は、より詳細には例えば次の様にして実施される。すなわち、接合対象物であるセラミック基体１と蓋体４とを先端の下部に振動の媒体となるチップを有するホーン（角状固定台）とアンビル（金敷き）との間にセットし、チップを介して例えば30〜50Ｎ程度の圧力を垂直に加えながら15〜30ｋＨｚの水平方向の超音波振動を蓋体２の外周に沿って連続的に移動させながら加えることにより行われる。また、チップの形状をライン状として垂直方向の圧力を大きくすることにより、一定長さの接合を短時間で行なう方法であってもよい。

超音波接合法では、超音波振動が印加される初期段階において接合部表面の酸化被膜や汚れが接合部の外側方向に押し出されるとともに、蓋体４および枠状部材３のＡｌ結晶粒同士が原子間距離になるまで接近することによって原子間に相互引力が作用して強固な接合を得る。このとき、通常の金属を溶融接合する方法における金属の融点の１／３以下の温度が局部的に発生するが、この程度の熱であれば電解液Ｂ−４がほとんど変質することがなく、よって電池の寿命を長くすることができる。

さらに、超音波接合法によれば、Ａｌ中に他の金属がほとんど拡散することがなく、よって電解液Ｂ−４に対してさらに耐腐食性のある接合部を形成することができる。

電解液Ｂ−４は、四フッ化ホウ酸リチウム等のリチウム塩や塩酸，硫酸，硝酸等の酸をジメトキシエタンやプロピレンカーボネート等の有機溶媒に溶解したものである。

このような電解液Ｂ−４は、腐食性や溶解性の高いものであるが、本発明の電池Ｅをもちいることにより、セラミック基体１は耐薬品性に優れているため、有機溶剤や酸等を含む電解液Ｂ−４に侵され難く、電解液Ｂ−４中に電池用ケースＢから溶け出した不純物が混入して電解液Ｂ−４を劣化させることもなく、電池性能を良好に維持することができる。

また、従来用いられていた金属用ケースでは図４に示すように正極缶11と負極缶12とをそれらの周囲をポリプロピレン樹脂等から成るガスケット15を介してかしめることによって一体化しており、このかしめた部位における厚さが正極缶11と負極缶12とセパレータ14とを併せて２ｍｍ前後となっていたのに対して、本発明によれば、かしめる必要がないために厚さを１ｍｍ以下にすることができ、携帯機器の薄型化に大きく寄与できるものとなる。

なお、本発明は上記実施の形態の例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内であれば種々の変更は可能である。例えば、本発明では電池用ケースＢのセラミック基体１の材質をアルミナ質焼結体として説明したが、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体やガラスセラミックス等などの他のセラミックスから成っていてもよく、ＡｌＮ質焼結体からなる成る場合には作動時の熱を効率よく外部に放散させることができる。

（ａ）は本発明の電池用ケースの実施の形態の一例を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の上面図である。（ａ）および（ｂ）は本発明の電池用ケースの実施の形態の他の例を示す断面図である。本発明の電池について実施の形態の一例を示す断面図である。従来の電池の断面図である。

符号の説明

１：セラミック基体
１ａ：凹部
１ｂ：第二のメタライズ層
１ｃ：段差
１ｄ：第一のメタライズ層
１ｅ：凸部
２：内部導体
３：枠状部材
４：蓋体
Ｂ：電池用ケース
Ｂ−１：正電極板
Ｂ−２：負電極板
Ｂ−３：絶縁シート
Ｂ−４：電解液
Ｃ：第二の導体層
Ｄ：第一の導体層
Ｅ：電池

Claims

上面の中央部に直方体状の凹部が形成され、該凹部の内側面と底面との間に段差が形成されたセラミック基体と、前記段差の上面に形成された第一のメタライズ層と、前記凹部の底面に形成された第二のメタライズ層と、前記セラミック基体の外面に設けられた第一の導体層および第二の導体層と、前記第一のメタライズ層から前記第一の導体層にかけて、および前記第二のメタライズ層から前記第二の導体層にかけてそれぞれ形成された内部導体とを具備し、前記セラミック基体の上面に前記凹部を取り囲むようにして金属製の枠状部材がロウ付けされていることを特徴とする電池用ケース。
前記セラミック基体は、その上面の前記凹部側の端に全周にわたって凸部が形成されており、前記枠状部材は、その内周面が前記凸部の外周面に接してロウ付けされていることを特徴とする請求項１記載の電池用ケース。
請求項１または請求項２記載の電池用ケースと、前記第二のメタライズ層にこれを覆って接続された正電極板と、該正電極板の上面に電解液を含浸した絶縁シートを介して密着されているとともに一端部が前記第一のメタライズ層にこれを覆って電気的に接続された負電極板と、前記枠状部材の上面に前記凹部を覆って溶接法によって取着された金属製の蓋体とを具備していることを特徴とする電池。
前記枠状部材および前記蓋体がアルミニウムから成ることを特徴とする請求項３記載の電池。