JP2016181398A - 電気化学セルおよび電気化学セルモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】表面実装可能なチップ形電気化学セルの積層を目的とする。
【解決手段】凹状容器１の長さをＬ１とし、上面に設けた封口板２３の長さをＬ２とし、負極端子２５と正極端子１５の少なくとも一方における、凹状容器１の底面部に形成する端子長さＴをとした場合に、Ｌ１＞Ｌ２、Ｔ＜（Ｌ１−Ｌ２）／２とする。端子長さを短くすることで、底面の端子と、上面の封口板とが短絡しないため積層が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、非水電解質電池や電気二重層キャパシタなどの電気化学セルおよび電気化学セルモジュールに関するものである。

従来のチップ形の電気化学セルは、積層セラミックで形成した凹状容器上に、金属製のシールリングを配置し、内部に液体の電解質を入れ、金属製の封口板で溶接する態様が知られている。このような電気化学セルは、溶接部が液体の電解質で濡れていても、
気密封止でき、長期信頼性に優れた電気化学セルである。

図６は、従来の電気化学セル１００の断面図である。
セラミック（絶縁体）で形成された凹状容器１の上面（上端）にシールリング２４が形成され、内部には正極１０と負極２０、電解質３１が収納され、金属製（導電体）封口板２３で封止されている。正極１０は導電性接着剤１１〜内部配線１４〜正極端子１５を介して電気的接続されている。負極２０は導電性接着剤２１〜封口板２３〜シールリング２４〜負極端子２５を介して電気的接続されている。正極端子１５と負極端子２５は、プリント基板へ表面実装するため底面に形成されている。

電気化学セルの電圧は、電極や電解質の種類によるが、大きくても４．２Ｖ程度であり、これ以上の電圧で使用する場合は２つ以上のセルを直列接続する必要がある。また負荷電流が大きい場合は、２つ以上のセルを並列接続する必要がある。

しかし従来の電気化学セルは、封口板２３が金属で形成されると共に、正極端子１５と負極端子２５が共にセラミック製の凹状容器１の底面に形成されているため、チップ形電気化学セルを複数個用いて直列又は並列接続する場合、パターニングされたプリント基板平面に並べることしかできず、複数個分の実装面積が必要であった。一方、複数個のセルを基板平面の垂直方向に積層すれば、実装面積は１セル分で済む。しかしながら、一方のセルの底面に形成した正極端子１５と負極端子２５とが、他方のセルの金属製の封口板２３を介して短絡してしまうため、積層することができなかった。

特開２００１−２１６９５２号公報

本発明は、電気化学セルを積層可能にすることを目的とする。

（１）請求項１に記載の発明では、正極と、負極と、電解質と、前記正極と前記負極と前記電解質を収納する凹状容器と、前記凹状容器の側壁上に配設された環状金属と、前記凹状容器を前記環状金属を介して封口し、金属からなる封口板と、前記正極に接続し、前記凹状容器の底面に導通する正極端子と、前記負極に接続し、前記凹状容器の底面に導通する負極端子を備え、前記正極端子と前記負極端子のうち少なくとも一方の、前記凹状容器の底面における長さＴが、前記凹状容器の長さをＬ１、前記封口板の長さをＬ２としたとき、下記の関係式（ａ）、（ｂ）で表される、ことを特徴とする電気化学セルを提供する。
Ｌ１＞Ｌ２ （ａ）
Ｔ＜（Ｌ１−Ｌ２）／２ （ｂ）
（２）請求項２に記載の発明では、前記正極端子と前記負極端子のうちいずれか一方の前記長さＴが、前記関係式（ｂ）で表されることを特徴とする請求項１記載の電気化学セルを提供する。
（３）請求項３に記載の発明では、前記負極と前記負極端子および正極と正極端子は、断線しており、前記断線の箇所は、接続部材により接続される、ことを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の電気化学セルを提供する。
（４）請求項４に記載の発明では、前記凹状容器は表面に形成された穴部を備え、前記正極端子および負極端子は、前記穴部により断線されていることを特徴とする請求項３に記載の電気化学セルを提供する。
（５）請求項５に記載の発明では、請求項１から請求項４のいずれか１の請求項の前記電気化学セルを複数積層したことを特徴とする電気化学セルモジュールを提供する。
（６）請求項６に記載の発明では、前記積層した電気化学セルを、接続部材により直列接続した、ことを特徴とする請求項５に記載の電気化学セルモジュールを提供する。
（７）請求項７に記載の発明では、前記積層した電気化学セルを、接続部材により並列接続した、ことを特徴とする請求項５に記載の電気化学セルモジュールを提供する。
（８）請求項８に記載の発明では、前記接続部材は、はんだ、ロウ材、導電接着剤、金属線、金属板のいずれかからなる、ことを特徴とする請求項５、請求項６、又は請求項７に記載の電気化学セルモジュールを提供する。
（９）請求項９に記載の発明では、前記接続部材の有無により、正極端子または負極端子の結線および断線を選択できることを特徴とする請求項５、請求項６、又は請求項７に記載の電気化学セルモジュールを提供する。

本発明によれば、底面に設けた端子長さを封口板までの長さより短くすることで、チップ形電気化学セルの積層が可能となり、直列や並列接続が容易にできるようになる。
請求項２記載の発明によれば、正極端子と負極端子の長さを異なるように形成しておくと、底面から見るだけで正極端子と負極端子の識別が容易にできるようになる。
また、請求項５記載の発明によれば、接続部材の位置を変えるだけで、直列接続と並列接続を自由に変更できる。

第１実施形態の電気化学セルを直列接続した電気化学セルモジュールの断面図である。 第２実施形態の電気化学セルを並列接続した電気化学セルモジュールの断面図である。 第３実施形態の電気化学セルを直列接続した電気化学セルモジュールの断面図である。 第４実施形態の直列接続と並列接続を切り替え可能な電気化学セルモジュールの断面図である。 直列接続、並列接続における接続部材の有無を表した説明図である。 従来の電気化学セルの断面図である。

以下、本発明の電気化学セルにおける好適な実施形態について、図１から図５を参照して詳細に説明する。
図１は本実施形態における電気化学セルを２個積層して直列接続させた電気化学セルモジュールを示したものである。
この電気化学セル１００は、凹状容器１、凹状容器１の上面に形成されたシールリング（環状金属）２４、凹状容器１の凹部を封止する封口板２３、正極１０、負極２０、セパレータ３０、電解質３１、などにより構成されている。

凹状容器１の底面には、表面実装のための端子である正極端子１５及び負極端子２５が形成されている。正極端子１５は、凹状容器１の底面から側面にかけて形成され、凹状容器１の内部に形成された内部配線１４に接続している。また、負極端子２５は、凹状容器１の底面から側面及び上面の一部にかけて形成されている。負極端子２５は、後述のように、シールリング２４、又は、他の電気化学セル１００の凹状容器１に形成された負極端子２５と接続を選択できるように形成されている。

また、凹状容器１の凹部の底面には貫通孔１３ａ〜１３ｃが形成され、埋め込み電極が形成されている。図１においては貫通孔及び埋め込み電極が３個形成されているが、セルサイズや好ましい電気的特性に応じて個数は適宜調整してもよい。そして、凹部の底面において、この埋め込み電極を被覆するように保護膜１２が形成されている。この保護膜１２と正極１０とが導電性接着剤１１を介して接着され、正極１０と正極端子１５とが電気的に接続されている。また、負極２０と封口板２３とが導電性接着剤２１を介して接着され、負極２０と封口板２３及びシールリング２４とが電気的に接続されている。

負極端子２５は、凹状容器１の上面において、シールリング２４と接触しないように形成される。このように形成することで、別途接続部材４１を配置するか否かを選択し、シールリング２４と負極端子２５とを電気的に接続するか断線させたままにするかを選択することが可能となる。そして、後述の電気化学セルモジュールの形成の際に、このような接続形態を選択することができる。

本実施形態において、正極１０及び負極２０は、公知の活物質を利用できる。例えば、電気化学セルがリチウム一次電池であれば、正極にＭｎＯ２、負極にＬｉ等を用いることができる。また、リチウム二次電池であれば、正極にＬｉＣｏＯ２、Ｌｉ４Ｍｎ５Ｏ１２、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、負極にＬｉ、Ｌｉ−Ａｌ、Ｃ、Ｓｉ、ＳｉＯ、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、等を用いることができる。電気二重層キャパシタであれば、正極及び負極に活性炭を用いることができる。これら正極及び負極は、どのような組み合わせの活物質でも良く、特に限定されない。本実施形態における電気化学セルモジュールの場合、同じ活物質で構成した２つのセルを直列接続すれば電圧が２倍に、並列接続すれば２倍の負荷電流を供給できるようになると共に容量が２倍になる。
また、電解質３１は、上記の電気化学セルのそれぞれの種類及び正極と負極の活物質に合わせて、公知の材料を適宜選択することができる。

凹状容器１は、例えば、アルミナからなるセラミックスで構成されており、グリーンシートと呼ばれる柔軟性を有する複数枚のセラミックスのシート材１ａ〜１ｃを重ね、１５００°Ｃで焼結し一体化することにより形成される。
正極端子１５、負極端子２５は複数の層からなる膜で形成されている。表面層はプリント基板への表面実装時にはんだと濡れ性がよい材料が好ましい。このようにはんだ濡れ性のよい金属は銅、金、錫などが挙げられる。しかしながら、これらは融点が低いため、セラミックグリーンシートの焼結時に使用することができない。

そこで、正極端子１５及び負極端子２５を含む本実施形態の配線は次のようにして形成される。まず、融点が高いタングステン等の金属粉末を含有するペーストをセラミックグリーンシート１ａ〜１ｃにパターン印刷する。次いで、セラミックグリーンシート１ｂに形成された複数の穴１３ａ〜１３ｃへこのペーストを埋め込んでおく、そして、セラミックグリーンシート１ａ〜１ｃ積層してから焼結し凹状容器１とする。そして、凹状容器１上にシールリング２４を銀ロウで接合（図示しない）する。さらに、はんだ食われ防止のためのニッケルメッキ、はんだ濡れ性のよい金メッキを施す。このようにして、３層の薄膜からなる正極端子１５、負極端子２５とする。金は高価なため薄膜とするのがよい。
メッキは電解メッキとすると通電部分だけに膜形成され、セラミック上に膜形成されない。よってパターン印刷した部分とシールリング２４上、および銀ロウ上に形成される。
封口板２３は、セラミックスと熱膨張係数が近いコバール等からなる。また、封口板２３の表面にはニッケルメッキが形成されている。

また、シールリング２４も、セラミックスと熱膨張係数が近いコバール等からなる。シールリング２４は、上述のように、凹状容器１の上面に形成され、表面にニッケル及び金メッキが施されている。
凹状容器１と封口板２３とは、シールリング２４と封口板２３の溶接により接合される。このとき、シールリング２４上に形成されたニッケルメッキと金メッキ、及び、封口板２３に形成したニッケルメッキが溶解することにより接合が生じる。接合部はニッケル−金合金となる。金はニッケルの融点を下げる効果があるため接合が容易となる。

セパレータ３０は、凹状容器１の凹部において水平方向に配置され、正極１０と負極２０とを隔離している。このように水平方向に配置することにより、電極の対向面積が広くなり、セルの内部抵抗を小さくすることができる。また封口板２３で電極を押すと、電極とセパレータとが密着されるため、セルの内部抵抗を低減することができる。また封口板２３の接合は、溶接時の衝撃で位置がずれるため、封口板を必ず押さえながら溶接する必要がある。これらによりセパレータ３０を横に配置することが好ましい。
また、本実施形態においては、凹状容器１の凹部において、セパレータ３０の下側に正極１０、上側に負極２０がそれぞれ配置されている。この配置は、次の理由により決められるものである。

セパレータ３０から見て下側に露出する金属は、埋めこみ電極１３ａ〜１３ｃ上にメッキされた金属となるが、金は薄膜のためピンホールがある。その下のニッケルもピンホールがあるため、電解液と接触する金属は、金とニッケルとタングステンの３種類となる。
セパレータ３０から見て上側に露出する金属は、ニッケルと金とニッケル−金合金となるが、これらの膜もピンホールがあるため、加えて銀ロウも電解質と接触する。

これら金属を電解質と接触させ、電圧を加えるとタングステンの腐食が最も激しく、次いでニッケル、次いで金の順に弱くなる。また高い電圧が加えられる金属ほど耐食性のよい金属を用いる必要があり、これら全て正極側で充分な耐食性を備えていないため、電解質と接触しないよう保護する必要がある。
一方、保護膜の形成はセパレータ３０から見て上側と下側の両方に可能であるが、シールリング２４と封口板２３の接合部の温度はニッケルの融点付近となる。封口板２３とシールリング２４上に保護膜を形成する場合を考えると、保護膜はニッケルの融点に耐えられる材料としなければならない。またニッケルが溶解したとき保護膜が食われてしまい、ピンホールがない保護膜形成は困難となる。下側に保護膜を形成する場合を考えると、シールリング２４と封口板２３の溶接温度は、比較的熱伝導率が悪いセラミックを通り、かつ溶接部からの距離が遠いため、融点が低い材料で保護膜形成が可能になる。また短時間で溶接可能な方法であるほど熱影響が少ない。また溶接部と接触していないため、ニッケルの溶解で保護膜が食われることはない。以上説明したように保護膜はセパレータ３０から見て下側への形成がよい。

以上の理由により、耐食性を必要とする正極１０を下側に配置し、ピンホールが少ない保護膜１２を介して正極端子１５まで通電するようにし、比較的耐食性を必要としない負極２０を上側に配置した。仮に保護膜１２にピンホールがあったとしても、複数の埋め込み配線１３ａ〜１３ｃを準備しておけば、１つの埋め込み配線が断線しても、他の埋め込み配線で補うことができ、全ての埋め込み配線が断線する確率は非常に少なくなる。
このような保護膜１２としては、アルミニウム等の弁金属又は炭素材料を用いることができる。特にアルミニウムであれば、良好な耐食性を確保できることから好ましい。保護膜１２は、金属材料であれば、蒸着やスパッタリング等、また炭素材料であれば、樹脂と混合してペースト状としたものを塗布することにより形成される。

本実施形態において、２個のセルを直列接続し電気化学セルモジュールとする場合には、図１に示すように次の通り電気的接続がなされる。
まず、下側のセルの負極端子２５は、下側のセルの負極２０とは電気的に接続せず、上側のセルの負極端子２５と接続部材４２を介して接続されている。そして、上側のセルの負極端子２５は、上側のセルのシールリング２４と接続部材４１を介して接続されている。これにより、下側のセルの負極端子２５と、上側のセルの負極２０とが、電気的に接続されることになる。
一方、下側のセルの封口板２３と、上側のセルの接続端子１５とが接触し、かつ、接続部材４０を介して接続されている。これにより、下側のセルの負極２０と、上側のセルの正極１０とが電気的に接続されることになる。
このように接続部材４０、４１、４２を介することで、２個のセルを直列接続することができる。

接続部材４０、４１、４２は、はんだ、ロウ材、導電接着剤、金属線、金属板など接続容易な材料を用いる。例えば、はんだを溶かすと、正極負極端子に濡れやすく、セラミック表面に濡れない。エポキシ、フェノール、ウレタン、シリコン、アクリルなどの樹脂に銀、ニッケル、金、パラジウム、カーボンなどのフィラーを混ぜた導電接着剤は、正極負極端子、シールリングだけではなくセラミック表面にも濡れやすい。金属線や金属板は、接続の距離が長い場合に組み合わせて用いるとよい。
また凹状容器１の一部に穴を空けておき、その中に破片状、球状のはんだやロウ材入れ溶解させて接続してもよい。またペースト状の導電接着剤を入れ、硬化させても良い。穴中に接続部材を入れて形成すると、流れすぎを防止でき形成が容易となる。
接続部材４２が流れすぎ、下側の電気化学セル１００のシールリング２４や封口板２３に接触する場合は、あらかじめ絶縁性の樹脂でシールリング２４や封口板２３を覆う、または上側の電気化学セルと下側の電気化学セルとの間に絶縁性の樹脂を埋め込んでから、接続部材４２を形成してもよい。このようにすることで接続部材４２の流れすぎや、各部材の位置ずれによる短絡を防ぐことができる。
電気化学セルモジュールをプリント基板上にはんだ付けする前に直列接続や並列接続をしておく必要がある場合、接合部材は、はんだ融点以上のロウ材を用いるか、または熱硬化樹脂を使った導電性接着剤を用いるのが好ましい。電気化学セルモジュールをプリント基板上にはんだ付けした後、接合部材で直列接続や並列接続する場合は、この限りではない。
以上、凹状容器１をセラミックで形成した例を説明したが、ガラスや樹脂などの絶縁材料でも適用できる。

本実施形態において、負極端子２５の長さは、凹状容器１の底面において、封口板２３の配置される位置よりも短く形成されている。このように形成することで、セルを積層する場合に、一方のセルの負極端子２５と、他方のセルの封口板２３とが接触することがない。
具体的には、凹状容器１の長さをＬ１、封口板２３の長さをＬ２、負極端子２５の凹状容器１の底面における長さをＴとした場合に、次の関係式（ａ）、（ｂ）を満たしている。
Ｌ１＞Ｌ２ （ａ）
Ｔ＜（Ｌ１−Ｌ２）／２ （ｂ）
これにより、セルを積層しても負極端子２５が、他のセルの封口板２３と短絡することはない。また、封口板２３やシールリング２４は製造工程中で位置がずれる場合がある。この位置ずれを見込んで底面端子長さを短くするとよい。

なお、以上の説明では、負極端子２５の底面長さをＴとした場合について説明したが、正極端子１５の凹状容器１の底面における長さをＴとした場合、及び、負極端子２５と正極端子１５の両底面長さをＴとした場合においても、上記関係式（ａ）、（ｂ）を満たすようにすることで、金属製のシールリング２４や封口板２３と短絡しない構成とすることも可能である。

次に、第２実施形態について説明する。本実施形態においては、図１に示す直列接続の電気化学セルモジュールとする場合について説明してきたが、図２に示すような並列接続の電気化学セルモジュールを可能とする電気化学セルの構成であっても同様に説明することができる。
図１の例では、電気化学セル１００の凹状容器１の底面において、負極端子２５の長さＴを、Ｔ＜（Ｌ１−Ｌ２）／２の関係式（ｂ）で表されるように規定した。これに対し、図２の電気化学セル１００では、正極端子１５の長さＴを関係式（ｂ）で表されるように規定した。これにより、図１の例と同様に、セルを積層しても、一方のセルの正極端子２５が、他方のセルの封口板２３と接触し短絡することがない。

また、図２の電気化学セル１００では、正極端子１５が凹状容器１の底面、側面、及び上面に形成されている。凹状容器１の上面において、正極端子１５は、シールリング２４と接触しないような位置で形成されている。
負極端子２５は、凹状容器１の底面、側面、及び上面に形成され、シールリング２４と接続されている。これにより、負極２０と負極端子２５とが電気的に接続されている。
図２に示す並列接続の電気化学セルモジュールとする場合には、２個のセルの正極端子１５同士を、接続部材４０を介して接続し、２個のセルの負極端子２５同士を、接続部材４２を介して接続する構成となっている。これにより、下側のセルの正極端子１５と、２個のセルの正極１０とが電気的に接続され、下側のセルの負極端子２５と、２個のセルの負極２０とが電気的に接続され、並列接続の電気化学セルモジュールとすることができる。

次に、第３実施形態について説明する。
図１及び図２に示す電気化学セル及び電気化学セルモジュールの例では、正極端子１５及び負極端子２５の形成位置が共通する２つの電気化学セルの接続について説明した。これに対し、図３に示す例では、負極端子の形成位置の異なる２個の電気化学セル１００、１０１が直列接続している。
図３において、上側の電気化学セル１００の負極端子２５ａは、凹状容器１の底面、側面、及び上面に形成され、シールリングと接続している。そして、凹状容器１の底面側では、長さがＴ＜（Ｌ１−Ｌ２）／２の関係式（ｂ）で表されるように負極端子２５ａが形成されている。また、下側の電気化学セル１０１の負極端子２５ｂは、凹状容器１の底面、側面、及び上面に形成されているが、シールリングとは接続していない。
一方、２個の電気化学セル１００、１０１のそれぞれの正極端子１５は、凹状容器１の底面及び側面にかけて形成されている。

ここで、上側の電気化学セル１００の正極端子１５の凹状容器１の底面の部分と、下側の封口板とが接続部材４０を介して接続している。また、２個の電気化学セルの負極端子２５ａと２５ｂとが、接続部材４１を介して接続している。これにより、下側の電気化学セル１０１の正極端子１５と下側の電気化学セル１０１の正極とが電気的接続され、下側の電気化学セル１０１の負極端子２５ｂと上側の電気化学セル１００の負極２０とが電気的接続され、さらに、下側の電気化学セル１０１の負極と上側の電気化学セル１００の正極１０とが電気的接続され、電気化学セル１００、１０１が直列接続された構成となる。
なお、図３において、上側の電気化学セル１００の正極端子１５は、下側の電気化学セル１０１と同様に短くなっているが、下側の電気化学セル１０１の封口板と接する位置まで長い構成とすることも可能である。

図１の直列接続の例では、接続部材は３箇所設けられている。これに対し、図３の例においては、負極端子の形成位置の異なる２個のセルを直列接続することにより、接続部材を用いる箇所は２箇所と、より少なくて済む。
図１〜図３の例においては、正極端子１５と負極端子２５は、少なくとも何れかがＴ＜（Ｌ１−Ｌ２）／２の関係式（ｂ）で表される長さにより形成されている。一方がこの長さであり、他方が封口板の位置まで長くすることにより、適宜接続方法を選択できることに加えて、底面から見るだけで正極端子１５と負極端子２５の識別が容易にできるようになるという効果も奏する。
また、図１〜図３の例において、正極端子及び負極端子の結線または断線を接続部材で選択できることにより、直列接続と並列接続が接続部材で切り替えられる利点も有する。

端子の結線と断線は、あらかじめパターン印刷で形成してもよいし、パターン印刷で結線になるよう形成してから一部分を削って断線させてもよい。また断線になるようパターン印刷で形成しておいてから、接続部材で結線してもよい。削る方法としては、やすり、エッチング、レーザ、サンドブラストなどがある。結線する方法としては、はんだ、ロウ材、導電接着剤、金属線、金属板などを組み合わせればよい。
また、凹状容器１表面に穴を設けておくと、はんだやロウ材、ペースト状の導電接着剤を穴に入れておき、加熱やレーザ照射時に、これら材料の流れ過ぎを防ぐことができる。

次に第４実施形態について説明する。
以上のように、図１〜図３に示す例では、電気化学セルモジュールにおける各電気化学セル同士の接続として、接続端子４０〜４２を用いている。
本実施形態では、この接続端子を形成するために、凹状容器１表面に穴を設けて、穴中に接続部材を入れ接続した例を図４に示す。
この穴は穴部として機能し、凹状容器１を構成する側壁の上面、すなわち、封口板１００と並行な面に形成されている。穴の位置は特に限定されず、凹状容器の上面や側面または底面に形成しても良い。また正極端子または負極端子のどちらに形成しても良い。
図４は、同じパターンの電気化学セル１００を積層し、接続部材により直列接続と並列接続を切り替えられるようにした例である。

この電気化学セル１００は、正極端子１５が凹状容器１の底面及び側面に形成され、負極端子２５が凹状容器１の底面、側面、上面、及び穴部の側面に形成されている。そして、負極端子２５は、凹状容器１の穴部の対向面において、それぞれ２５ａ、２５ｂに分かれて形成されている。そして、負極端子の一部２５ｂが、シールリングと接続されている。
この凹状容器１の表面に形成される穴、及び、この穴部の対向面に形成される負極端子２５ａ、２５ｂは、セラミックグリーンシートにあらかじめ形成することにより作成することができる。
その他のセルの構成は、図１〜図３に示す例と同様である。

図５は、直列接続、並列接続における接続部材の有無を表したものである。
図５に示すように、本実施形態の直列接続及び並列接続は、図５に示すような各接続部材４０〜４４の形成の有無を選択することにより実現される。表中、「接続」と記載されている接続部材が、直列接続又は並列接続の際に形成される。

図４（ａ）に示すように、２個のセルの直列接続の場合は、接続部材４０、４１、４３を用いて接続されている。接続部材４１は凹状容器１表面の穴中に導電性接着剤を充填してもよいし、はんだを溶かして接合してもよいし、球状の金錫合金を入れて溶かして接合してもよい。また、直列接続の場合は下側のセルに接続部材４２を形成しない。凹状容器１表面の穴に接続部材４２が形成されていない場合には、負極端子２５と下側セルのシールリング２４を遮断する効果を有している。また、この穴は接続部材４３が流れ過ぎてシールリング２４への接続を防ぐ効果もある。
例えば接続部材を形成しない穴４２に導電性の異物が入ってしまう場合は、穴へ絶縁性の樹脂を充填してもよいし、シールリングや封口板を絶縁性の樹脂で覆ってもよい。

また図４（ｂ）に示すように、２個のセルの並列接続の場合は、接続部材４１〜４４を用いて接続されている。接続部材４１、４３は直列接続の場合同様に形成されるほか、負極端子２５と下側セルのシールリング２４を結線するための接続部材４２が形成されている。さらに、接続部材４４が並列接続のときのみ使用され、下側のセルのシールリング２４と接続しないように形成されている。
正極端子１５及び負極端子２５は、凹状容器１の底面において、いずれも上記関係式Ｔ＜（Ｌ１−Ｌ２）／２を満たすように長さが規定されている。
このように正極端子１５及び負極端子２５とも短く形成されているのは、いずれかの端子が長く形成されると、上述の形態で接続する場合、直列接続又は並列接続のいずれかでしか接続できなくなるためである。すなわち、図４（ａ）では、負極端子２５が長い場合、また図４（ｂ）では、正極端子１５が長い場合、それぞれ短絡が生じてしまうためである。

次に、本発明における電気化学セルモジュールの製造方法について、図１を例にして説明する。
まず、セラミックグリーンシート１ａ、１ｂ、１ｃに内部配線１４、正極端子１５、負極端子２５をタングステンペーストでパターン印刷する。このとき、セラミックグリーンシート１ａの底面における負極端子２５の長さＴを、上述した関係式Ｔ＜（Ｌ１−Ｌ２）／２の範囲としておく。またセラミックグリーンシート１ｃ上面の負極端子２５は、シールリング２４と電気的接続しないような位置で形成しておく。またセラミックグリーンシート１ｂの中央部に複数の貫通孔１３ａ、１３ｂ、１３ｃを形成しておき、これらの貫通孔中にタングステンペーストを充填しておく。これにより、貫通孔１３ａ〜１３ｃに埋め込み電極が形成される。このようにして形成した３枚のセラミックグリーンシート１ａ、１ｂ、１ｃを積層し１５００℃で焼結する。これにより、凹状容器１が形成される。

次に、凹状容器１の上面に、コバール製のシールリング２４を銀ロウ（図示しない）で接合する。次いで、全体をＮｉメッキ浴、次にＡｕメッキ浴に入れることにより、正極端子１５、負極端子２５、シールリング２４、銀ロウ部分、埋め込み電極の露出部分に、メッキを形成する。そして、アルミニウムを真空蒸着することにより保護膜１２を形成する。
次に、正極１０と保護膜１２とを、負極２０と封口板２３とを、それぞれ導電性接着剤１１、２１で接着し熱硬化させる。このとき、封口板２３は全面にＮｉメッキされたコバール製である。そして、電解質３１を凹状容器１の凹部に注入してから、封口板２３と、シールリング２４とを溶接することにより、電気化学セル１００が完成する。

このようにして形成した２個の電気化学セル１００を積層し、接続部材４０、４１、４２により電気的接続し、２直列接続された電気化学セルモジュールとする。
接続部材４０は、上に配置した電気化学セル１００の正極端子１５と下に配置した電気化学セル１００のシールリング２４との間に、フェノールとカーボンからなる導電性接着剤を充填し熱硬化する。また、接続部材４１、４２についても同様に導電性接着剤で充填してから、熱硬化させる。その後、積層した２個の電気化学セル１００からなる電気化学セルモジュールをプリント基板上に置き、このモジュールの底部である、下に配置した電気化学セルの正極端子１５及び負極端子２５を基板にはんだ付けする。
このように形成した２直列の電気化学セルモジュールは、上側に配置したセルと下側に配置したセルと同じパターンをもったセル同士で構成できる。

以上説明したように、本実施形態の電気化学セル及び電気化学セルモジュールによれば、次の効果を得ることができる。
（１）凹状容器１の底面に形成された正極端子又は負極端子のいずれかを封口板の配置される位置より短くしたため、複数の電気化学セルを積層することが可能となり、実装面積を小さくすることができる。
（２）正極端子と負極端子の凹状容器１底部における長さを異なるものとすると、正極端子、負極端子の識別が容易となる。
（３）積層したセルを接続部材で接続することで、直列接続、並列接続が可能となる。
（４）積層する複数のセルはパターンが同じセルを用いることができる。
（５）凹状容器１表面に穴を設けることで、接続部材の流れ過ぎを防ぐことができる。

１０ 正極
１１ 導電性接着剤
１２ 保護膜
１３ａ〜１３ｃ 貫通孔（埋め込み配線）
１４ 内部配線
１５ 正極端子
２０ 負極
２１ 導電性接着剤
２３ 封口板
２４ シールリング
２５、２５ａ、２５ｂ 負極端子
３０ セパレータ
３１ 電解質
４０〜４４ 接続部材
１００、１０１ 電気化学セル

Claims (9)

1. 正極と、負極と、電解質と、
   前記正極と前記負極と前記電解質を収納する凹状容器と、
   前記凹状容器の側壁上に配設された環状金属と、
   前記凹状容器を前記環状金属を介して封口し、金属からなる封口板と、
   前記正極に接続し、前記凹状容器の底面に導通する正極端子と、
   前記負極に接続し、前記凹状容器の底面に導通する負極端子を備え、
   前記正極端子と前記負極端子のうち少なくとも一方の、前記凹状容器の底面における長さＴが、前記凹状容器の長さをＬ１、前記封口板の長さをＬ２としたとき、下記の関係式（ａ）、（ｂ）で表される、
   ことを特徴とする電気化学セル。
   Ｌ１＞Ｌ２ （ａ）
   Ｔ＜（Ｌ１−Ｌ２）／２ （ｂ）
2. 前記正極端子と前記負極端子のうちいずれか一方の前記長さＴが、前記関係式（ｂ）で表されることを特徴とする請求項１記載の電気化学セル。
3. 前記負極と前記負極端子および正極と正極端子は、断線しており、
   前記断線の箇所は、接続部材により接続される、
   ことを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の電気化学セル。
4. 前記凹状容器は表面に形成された穴部を備え、
   前記正極端子および負極端子は、前記穴部により断線されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の電気化学セル。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１の請求項の前記電気化学セルを複数積層したことを特徴とする電気化学セルモジュール。
6. 前記積層した電気化学セルを、接続部材により直列接続した、
   ことを特徴とする請求項５に記載の電気化学セルモジュール。
7. 前記積層した電気化学セルを、接続部材により並列接続した、
   ことを特徴とする請求項５に記載の電気化学セルモジュール。
8. 前記接続部材は、はんだ、ロウ材、導電接着剤、金属線、金属板のいずれかからなる、
   ことを特徴とする請求項５、請求項６、又は請求項７に記載の電気化学セルモジュール。
9. 前記接続部材の有無により、正極端子または負極端子の結線および断線を選択できることを特徴とする請求項５、請求項６、又は請求項７に記載の電気化学セルモジュール。

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