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公開番号2025009520
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2023112576
出願日2023-07-07
発明の名称電気化学素子
出願人マクセル株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 10/058 20100101AFI20250110BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】優れた信頼性を確保することができる電気化学素子を提供する。
【解決手段】電気化学素子1は、底部111及び側壁部112を有する凹状容器11と凹状容器11の開口を覆う蓋材12とを有するケース10と、電極層21と電極層22と固体電解質層23とを積層した積層体を有し、底部111と電極層21とが対向するようにケース11の内部空間に収容される発電要素20と、凹状容器11の開口側において、電極層22と蓋材12との間に配置される導電板30とを備える。蓋材12は、ケース10の内部空間が減圧されていることにより、導電板に向かって凹んでいる。12蓋材における凹みの深さDは、0.02mm以上である。導電板と蓋材との間には、0.05mm以上の大きさの隙間Gが形成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
底部及び側壁部を有する凹状容器と前記凹状容器の開口を覆う金属製の蓋材とを有するケースと、
前記ケース内に封止され、前記底部側に配置された第１電極層と前記蓋材側に配置された第２電極層と前記第１電極層及び前記第２電極層の間に配置された隔離層とを有する発電要素と、
前記発電要素と前記蓋材との間に配置された導電板とを備えた電気化学素子であって、
前記第１電極層は、前記ケースの内部から外部に通じる第１導通経路と電気的に接続されており、
前記第２電極層は、前記導電板を介して前記ケースの内部から外部に通じる第２導通経路と電気的に接続されており、
前記蓋材は、前記ケースの内部空間が前記ケースの外部空間よりも減圧されていることにより、前記導電板に向かって凹んでおり、
前記蓋材における凹みの深さは、０．０２ｍｍ以上であり、
前記導電板と前記蓋材との間には、０．０５ｍｍ以上の大きさの隙間が形成されている、電気化学素子。
続きを表示（約 780 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電気化学素子であって、
前記導電板は、前記発電要素に対向する平面部と、前記平面部から立ち上がり前記発電要素を前記凹状容器の底部方向へ押圧するバネ部とを含む、電気化学素子。
【請求項３】
請求項２に記載の電気化学素子であって、
前記バネ部は、前記平面部に片持ち支持され、かつ、前記発電要素を前記凹状容器の底部方向へ押圧するバネ片を有する、電気化学素子。
【請求項４】
請求項３に記載の電気化学素子であって、
前記バネ片の先端部は、前記発電要素とは反対方向に折り曲げられている、電気化学素子。
【請求項５】
請求項１に記載の電気化学素子であって、
前記導電板は、平面視で前記発電要素の外縁よりも外方において前記凹状容器の側壁部に係止されている、電気化学素子。
【請求項６】
請求項１に記載の電気化学素子であって、
前記蓋材における凹みの深さは、０．２ｍｍ以下である、電気化学素子。
【請求項７】
請求項１に記載の電気化学素子であって、
前記導電板と前記蓋材との間に形成されている隙間の大きさは、０．５ｍｍ以下である、電気化学素子。
【請求項８】
請求項１に記載の電気化学素子であって、
前記発電要素は、前記第２電極層の表面にさらに多孔質金属層を有する、電気化学素子。
【請求項９】
請求項１～８のいずれか１項に記載の電気化学素子であって、
日本産業規格ＪＩＳ－Ｚ２３３１に記載された「ヘリウム漏れ試験方法」（ボンビング法）に基づくヘリウムガスのリーク量が、１×１０
－１０
Ｐａ・ｍ
３
／ｓ以下である、電気化学素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ケース内に発電要素を封止した電気化学素子に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、凹状容器及び凹状容器の開口を覆う蓋材によって形成された内部空間に発電要素が収容された電池が種々開示されている。
【０００３】
特開２０１２－６９５０８号公報（特許文献１）は、電気化学特性が安定した電気化学セルを開示している。電気化学セルは、密封容器を有する。密封容器は、ベース部材とリッド部材とからなる。両部材の間には電気化学素子（電極体）が収納される収納空間が形成されている。リッド部材と電気化学素子との間には、電気化学素子を押圧する弾性部材が配設されている。特許文献１は、弾性部材として断面視においてＶ字形に屈曲した板バネ、よじれに起因する弾性復元力を利用するトーションバーユニット、又は、中央部から外周縁部に向かうにしたがって反った凹曲面状に形成されたダイヤフラム状バネなどを用いた実施態様を開示している。
【０００４】
また、国際公開第２０２２／０３０４２４号（特許文献２）は、電池用パッケージ及び電池モジュールを開示している。電池用パッケージは、第１面の中央部に凹部が形成されたセラミックスから成る絶縁基板と、前記第１面において凹部を囲む枠部と、前記枠部を塞ぐ蓋体とを具備する。電池用パッケージと、その内部に収容された電池により電池モジュールが構成される。電池用パッケージの蓋体と電池との間には、電池を押圧しながら電池と電気的な接続を維持する金属製の導電性シートが配置される。導電性シートは、導電性接着剤などで構成された導電性接合材を介して、第１面上に設けられた第２電極と接合されており、外部端子である第２外部電極と電池の一方の電極とが電気的に接続されている。また、特許文献２では、蓋体に外部から応力が加わった場合などに備えるため、平板状の蓋体と導電性シートとのギャップ量は、組立て時に例えば０．１ｍｍ～０．８ｍｍに設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１２－６９５０８号公報
国際公開第２０２２／０３０４２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記電池パッケージ内に収容される電池が水分と反応し易い材料を含む場合には、真空となる環境下において、電池パッケージの封止を行うことも考えられる。しかしながら、特許文献２の電池モジュールを真空となる環境下で封止した場合には、組立て後の電池モジュールを常圧環境に置くと、金属製の蓋体が内方（電池側）に変形してしまうことが分かった。そのため、組立て時に蓋体と導電性シートとの間に予め一定の隙間を設けた場合であっても、常圧環境下で電池モジュールを封止した場合に比べると、電池モジュールに強い衝撃が加えられた場合等には、蓋体と導電性シートとが接触するおそれが高くなり、電池モジュールの信頼性を確保しにくくなる。なお、真空とは、常圧（１気圧）よりも減圧された状態である。
【０００７】
また、電池モジュールが確実に封止されたか否かについて、蓋体の変形の状態から確認することは可能である。しかしながら、電池モジュールが真空環境下で正しく封止された場合でも、電池モジュールを常圧環境に置いた際における蓋体の変形量が小さい場合には良好に封止されているか否かを判断しにくくなる。すなわち、電池モジュールの信頼性を確保しにくくなる。そのため、良好な封止状態を確認することも考慮すると、真空環境下で封止された電池モジュールを常圧環境に置いた際に、蓋体が一定以上変形することが望ましい。
【０００８】
特許文献２は、電池モジュールが真空環境下で封止された場合において、蓋体の変形量と、変形後の蓋体及び導電性シートのギャップ量とをどのように設定すれば、上述した電池モジュールの信頼性を確保することができるかについて提案していない。
【０００９】
そこで、本開示は、凹状容器と金属製の蓋材とで構成されたケースの内部空間が減圧された状態で封止される電気化学素子において、優れた信頼性を確保することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本開示は次のように構成した。すなわち、本開示に係る電気化学素子は、底部及び側壁部を有する凹状容器と凹状容器の開口を覆う金属製の蓋材とを有するケースと、ケース内に封止され、底部側に配置された第１電極層と蓋材側に配置された第２電極層と第１電極層及び第２電極層の間に配置された隔離層とを有する発電要素と、発電要素と蓋材との間に配置された導電板とを備えている。第１電極層は、ケースの内部から外部に通じる第１導通経路と電気的に接続されている。第２電極層は、導電板を介して前記ケースの内部から外部に通じる第２導通経路と電気的に接続されている。蓋材は、ケースの内部空間がケースの外部空間よりも減圧されていることにより、導電板に向かって凹んでいる。蓋材における凹みの深さは、０．０２ｍｍ以上である。導電板と前記蓋材との間には、０．０５ｍｍ以上の大きさの隙間が形成されている。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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