电气器件的制作方法

1.本公开涉及电气器件。


背景技术：

2.就具备电气元件的电气器件而言，有时因电气元件的急剧的发热而产生不良情况。例如，电池有时因短路等而急剧地发热。作为抑制这样的电池温度的上升的技术，例如专利文献1公开了将电池单元的端子与集电体的电连接在电池单元的发热时阻断的热阻断机构。该热阻断机构具体而言是下述机构：将电池单元的端子与集电体连接的引线的端子被软钎焊于电池单元的端子即负极侧外装底面，在软钎料的熔融温度以上时通过引线的端子从电池单元的端子脱离而电池单元与集电体的电连接被切断。在专利文献2中，公开了在正极板和与该正极板电连接的安全元件的端子之间设置有作为低熔点材料的软钎料材料的电池。就专利文献2的电池而言，通过因电池温度的上升而软钎料材料熔化，从而正极板与安全元件的端子的电连接被切断。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：国际公开第2018/096926号
6.专利文献2：日本特开2013-098093号公报


技术实现要素：

7.发明所要解决的课题
8.对于电池那样的具备电气元件的电气器件，要求防止因电气元件的异常发热而引起的起火或发烟燃烧。但是，用于应对该问题的具备上述那样的机构的以往的电气器件的可靠性不充分，存在改善的余地。
9.于是，本公开提供具有高可靠性的电气器件。
10.用于解决课题的手段
11.本公开的电气器件具备：
12.具备集电体的电气元件；
13.与上述集电体电连接的引线端子；
14.接合部，其含有导电性树脂材料，并且将上述集电体与上述引线端子接合；及
15.热熔融部，其位于上述接合部与上述引线端子之间，并且含有软钎料材料。
16.发明效果
17.本公开提供具有高可靠性的电气器件。
附图说明
18.图1是表示第1实施方式的电池1100的概略构成的图。
19.图2是表示第2实施方式的电池1200的概略构成的图。
20.图3是第3实施方式的电池1300中的接合部周边的放大截面图。
21.图4是第3实施方式的电池1300的变形例的电池1300a中的接合部周边的放大截面图。是表示概略构成的图。
22.图5是第4实施方式的电池1400中的接合部周边的放大截面图。是表示概略构成的图。
23.图6是第5实施方式的电池1500中的接合部周边的放大截面图。
具体实施方式
24.(成为本公开的基础的见识)
25.如[背景技术]的栏中记载的那样，专利文献1及2中公开了采用了抑制电池温度的上升的技术的电池。
[0026]
在专利文献1中，作为热阻断机构，公开了下述机构：将电池单元的端子与集电体连接的引线的端子被软钎焊于电池单元的端子即负极侧外装底面，在软钎料的熔融温度以上时通过引线的端子从电池单元的端子脱离而电池单元与集电体的电连接被切断。但是，若以像这样热容易传导的近距离、或直接在全固体电池上进行软钎焊，则通过热冲击，例如变得容易在全固体电池中的电极层与固体电解质的界面产生裂纹。这样的由热冲击产生的裂纹在使固体材料致密化时明显化。因此，若致密化则与性能提高那样的全固体电池的高性能化相违背，电池的可靠性降低。像这样，将引线端子在全固体电池上直接进行软钎焊而接合的以往技术存在课题。
[0027]
在专利文献2中，公开了在正极板和与该正极板电连接的安全元件的端子之间设置有作为低熔点材料的软钎料材料的电池。具体而言，在与电池元件的正极板经由正极集电构件而连接的正极端子与设置于安全元件上的端子之间设置有作为低熔点材料的软钎料材料。在专利文献2的电池中，通过因电池温度的上升而软钎料材料熔化，从而正极板与安全元件的端子的电连接被切断。但是，若在与正极板经由正极集电体而连接的正极端子与安全元件的端子之间配置软钎料材料，则在电池异常发热时的情况下，因从正极板至正极端子为止的热传导路径中的损失和该过程中的散热，响应性变差。因此，最差的情况下，导致软钎料材料不熔融的问题。特别是在户外空气温度低、散热量大的环境的情况下，还会导致软钎料材料未上升至熔融温度而无法切断正极板与安全元件的端子之间的导电路径。
[0028]
于是，本发明者对于具备电池元件的电池那样的具备电气元件的电气器件，为了解决以往技术的上述课题而更加提高可靠性进行了深入研究。其结果是，本发明者达到完成以下所示的本公开的电气器件。
[0029]
(本公开的实施方式)
[0030]
以下，本公开的实施方式在参照附图的同时进行具体说明。
[0031]
需要说明的是，以下说明的实施方式都表示总括的或具体的例子。以下的实施方式中所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置及连接形态等为一个例子，主旨并非限定本公开。
[0032]
此外，各图未必进行了严密图示。在各图中，对于实质上同一构成标注同一符号，重复的说明省略或简化。
[0033]
在本说明书及附图中，x轴、y轴及z轴表示三维正交坐标系的三轴。在各实施方式
中，将z轴方向设定为电气器件的一个例子即电池的厚度方向。此外，在本说明书中，“厚度方向”是与各层被层叠的面垂直的方向。
[0034]
此外，本说明书中“俯视”是指沿着电气器件的一个例子即电池中的层叠方向来观察电池的情况，本说明书中的“厚度”是电池及各层的层叠方向的长度。
[0035]
本说明书中“内侧”及“外侧”等中的“内”及“外”在沿着电气器件的一个例子即电池中的层叠方向来观察电池的情况下，电池的中心侧为“内”，电池的周缘侧为“外”。
[0036]
本说明书中，电气器件的一个例子即电池的构成中的“上”及“下”这样的术语并非是指绝对的空间认识中的上方向(即，铅直上方)及下方向(即，铅直下方)，而是作为基于层叠构成中的层叠顺序通过相对的位置关系规定的术语来使用。此外，“上方”及“下方”这样的术语不仅适用于2个构成要素彼此空开间隔配置并在2个构成要素之间存在另外的构成要素的情况，而且还适用于2个构成要素彼此密合配置且2个构成要素相接触的情况。
[0037]
(第1实施方式)
[0038]
对第1实施方式的电气器件进行说明。
[0039]
第1实施方式的电气器件具有具备集电体的电气元件、接合部、热熔融部及引线端子。引线端子与集电体电连接。接合部含有导电性树脂材料，并且将集电体与引线端子进行接合。热熔融部位于接合部与引线端子之间，并且含有软钎料材料。即，集电体与引线端子经由接合部及热熔融部而彼此接合。
[0040]
如果利用以上的构成，则例如因电气元件的异常的发热而在电气器件中存在发热的情况下，热熔融部的软钎料材料熔融而引线端子从接合部离开。其结果是，能够将电气器件与外部电路在电上切断。进而，第1实施方式的电气器件由于通过含有导电性树脂材料的接合部将集电体与引线端子接合，因此能够抑制像以往技术那样将引线端子与集电体进行软钎焊时的由热冲击引起的裂纹产生。像这样，第1实施方式的电气器件具备不会使电气器件的性能降低地通过异常发热将电流阻断的机构。第1实施方式的电气器件可抑制起火或发烟，具有高可靠性。
[0041]
以下，作为电气器件，列举出具备二次电池元件那样的电池元件作为电气元件的电池为例进行说明。但是，本公开的电气器件并不限定于以下的电池。以下的说明可适用于具备电气元件的全部电气器件。电气元件的其他例子为太阳能电池元件及燃料电池元件那样的发电元件、电容器那样的蓄电元件等。本公开的电气器件的其他例子为太阳能电池及燃料电池那样的发电器件、蓄电器件等。
[0042]
图1是表示第1实施方式的电池1100的概略构成的图。
[0043]
图1(a)是第1实施方式的电池1100的截面图。图1(b)是从z轴方向上侧观察电池1100的俯视图。图1(a)中，示出了图1(b)的以i-i线表示的位置处的截面。
[0044]
如图1中所示的那样，电池1100具备电池元件10、接合部16、热熔融部17及引线端子18。电池元件10具备第1集电体11及第2集电体15。电池元件10的第1集电体11、接合部16、热熔融部17及引线端子18被依次设置。
[0045]
如图1中所示的那样，热熔融部17也可以与引线端子18相接触。例如，热熔融部17也可以如图1中所示的那样将引线端子18的表面整体覆盖。本实施方式中，以下，将被热熔融部17覆盖的引线端子18称为“具有热熔融部17的引线端子18”。
[0046]
电池元件10依次具备第1集电体11、第1活性物质层12、固体电解质层13、第2活性
物质层14及第2集电体15。固体电解质层13配置于第1活性物质层12及第2活性物质层14之间。
[0047]
第1集电体11、第1活性物质层12、固体电解质层13、第2活性物质层14及第2集电体15都在俯视中为矩形。第1集电体11、第1活性物质层12、固体电解质层13、第2活性物质层14及第2集电体15的在俯视中的形状没有特别限制。矩形以外的形状的例子为圆形、椭圆形或多边形。
[0048]
本说明书中，有时将第1集电体11及第2集电体15总称地简称为“集电体”。
[0049]
集电体只要由具有导电性的材料形成即可。
[0050]
集电体例如为不锈钢、镍、铝、铁、钛、铜、钯、金、铂或它们的2种以上的合金。也可以使用这些材料的箔状体、板状体或网眼状体等作为集电体。
[0051]
集电体的材料可考虑制造工艺、使用温度、使用压力、对集电体施加的电池工作电位或导电性来选择。此外，集电体的材料可考虑对电池要求的抗拉强度或耐热性来选择。集电体例如也可以为高强度电解铜箔、或将异种金属箔层叠而成的包层材。
[0052]
集电体例如也可以具有10μm以上且100μm以下的厚度。
[0053]
集电体的表面为了提高与活性物质层(即，第1活性物质层12或第2活性物质层14)或接合部16的密合性，也可以被加工成具有凹凸的粗糙面。由此，例如，集电体界面的接合性被强化，电池的机械以及热可靠性及循环特性提高。此外，由于集电体与接合部16的接触面积增加，因此电阻降低。
[0054]
接合部16含有导电性树脂材料。导电性树脂材料例如为树脂材料与导电性材料的混合物。对于树脂材料，可以使用热固化性树脂或热塑性树脂。
[0055]
热固化性树脂的例子为：
[0056]
(i)尿素树脂、三聚氰胺树脂、胍胺树脂等氨基树脂、
[0057]
(ii)双酚a型、双酚f型、线型酚醛清漆型、脂环式等环氧树脂、
[0058]
(iii)氧杂环丁烷树脂、
[0059]
(iv)甲阶型、酚醛清漆型等酚醛树脂、或
[0060]
(v)有机硅环氧、有机硅聚酯等有机硅改性有机树脂。
[0061]
对于树脂，可以仅使用这些材料的1种，也可以将这些材料中的2种以上组合使用。
[0062]
在使用热塑性树脂的情况下，例如选择具有比热熔融部17中所含的软钎料材料的熔点高的软化点的树脂。
[0063]
对于导电性材料，可使用银、铜、镍、锌、铝、钯、金、铂、或将这些金属组合而成的合金的金属粒子。需要说明的是，金属粒子的形状可以为球状、鳞片状、针状等任意的形状。例如，粒子尺寸小的金属粒子更在低温下进行合金反应及扩散。因此，考虑工艺设计及对电池特性的热历程的影响，适当选择金属粒子的粒子尺寸及形状。
[0064]
导电性树脂材料的固化温度优选比热熔融部17中所含的软钎料材料的熔点低。通过该构成，将在表面预先形成有热熔融部17的引线端子18与第1集电体11接合时，能够以不使热熔融部17中的软钎料材料熔融的温度形成接合部16。
[0065]
导电性树脂材料例如为包含热固化性树脂的热固化性导电性树脂材料，并且，也可以含有选自由银及铜构成的组中的至少1者。
[0066]
如图1中所示的那样，接合部16例如与第1集电体11及热熔融部17相接触。
[0067]
如图1中所示的那样，接合部16例如未形成于引线端子18中的与第1集电体11相向的面的相反面。
[0068]
接合部16例如也可以具有1μm以上且50μm以下的厚度。需要说明的是，接合部16薄时，电池1100的电阻降低。因此，接合部16薄在电池特性方面电阻损失小，是有利的，并且，通过发热而引线端子18从接合部16离开的温度精度及响应性提高。因此，也可以在可确保接合部16的制造工艺、或可靠性的范围内减薄接合部16。需要说明的是，导电性树脂材料一般若暴露于耐热温度以上(例如200℃)，则在组织中产生裂纹等而电阻增加。因此，就电池1100而言，除了在温度上升时，引线端子18以接合部16离开以外，还可得到通过包含导电性树脂材料的接合部16而抑制与外部的电连接的作用。
[0069]
为了提高电池1100的可靠性，构成接合部16的导电性树脂材料也可以具有比构成集电体、热熔融部17及引线端子18的材料低的杨氏模量。即，构成接合部16的导电性树脂材料也可以比构成集电体、热熔融部17及引线端子18的材料柔软。由此，通过温度变化或外部的应力而产生的电池元件10或第1集电体11与接合部16之间的界面的应力被缓和。其结果是，第1集电体11与具有热熔融部17的引线端子18的连接可靠性提高。该杨氏模量的相对关系可以由压入探针时的相对于压力的位移特性或凹陷的大小来评价。
[0070]
接合部16可以鉴于制造工艺上的易制作性、或应力的缓和性能、即耐热冲击性或耐冷热循环性，调整材料的种类、形状及成分的配合来形成。
[0071]
接合部16也可以具有气孔。通过气孔可调整接合部16的杨氏模量。接合部16中的气孔的状态可以通过光学显微镜及电子显微镜那样的通常的截面观察方法来确认。此外，也可以通过ct-扫描等手段以任意的截面进行解析。
[0072]
接合部16除了含有导电性树脂材料以外，还可以进一步含有别的导电性材料。作为该导电性材料，例如也可以为一般作为电极来使用的银、铜、镍、钯及铂等金属粉。作为该金属粉，具有不同材料或粒径的多种金属共混而成的物质或合金化而成的物质也可以在可确保导电率或欧姆接触的范围内调整使用。
[0073]
接合部16除了含有导电性树脂材料以外，还可以进一步含有固体电解质、活性物质材料或集电体材料的粒子。由此，能够使通过因温度变化或充放电而引起的电池元件10的膨胀或收缩而产生的接合部16与集电体及具有热熔融部17的引线端子18之间的界面的应力接近电池元件10。因此，由接合部16带来的应力的缓和性能进一步提高，能够以高可靠性将集电体与引线端子18接合。
[0074]
只要能够将第1集电体11与引线端子18经由热熔融部17而彼此接合，则接合部16的范围没有限定。因此，接合部16也可以形成于第1集电体11及热熔融部17之间的至少一部分上。例如，接合部16通过图案印刷而形成于第1集电体11或热熔融部17的表面上，可以部分地形成。只要在热熔融部17通过发热而熔融时，能够使引线端子18从接合部16离开，则接合部16的结构没有特别限定。
[0075]
接合部16也可以由多种不同的导电性材料来构成。例如，也可以将热膨胀率或硬度不同的导电性材料层叠。由此，能够进一步缓和由与集电体或引线端子18的热膨胀系数差引起的应力，提高连接可靠性。
[0076]
接合部16的比重没有特别限定，但从重量能量密度的观点出发，优选小者。从重量能量密度的观点出发，具有小比重的导电性树脂材料适宜。
[0077]
热熔融部17含有软钎料材料。如图1中所示的那样，在本实施方式的电池1100中，热熔融部17与引线端子18相接触。引线端子18例如也可以被在低温下熔融的软钎料材料覆盖。即，如图1中所示的那样，引线端子18也可以通过热熔融部17将表面覆盖。
[0078]
软钎料材料优选具有低熔点。在存在异常发热的情况下，为了在达到起火或发烟之前，使引线端子18容易从接合体16离开，软钎料材料例如也可以具有低于150℃的熔点。软钎料材料也可以含有sn及bi。软钎料材料也可以含有sn及in。作为熔点低于150
°
的软钎料材料，例如可例示出sn42％-bi58％或sn48％-in52％的材料。
[0079]
热熔融部17的厚度例如可以为0.3μm以上且10μm，也可以为1μm以上且3μm以下。引线端子18也可以通过软钎料材料的镀层而覆盖。即，热熔融部17也可以为软钎料材料的镀覆膜。以下，将软钎料材料的镀层称为“软钎料镀层”。从热容量的观点出发，热熔融部17优选薄者。薄的热熔融部17能够改良在发热时引线端子18从接合部16离开的温度精度和响应性。薄的热熔融部17从体积能量密度的观点出发也优选。如果利用软钎料镀层，则热熔融部17例如可按照具有0.5μm以上且5μm以下的厚度的方式覆盖形成于引线端子18上。
[0080]
在图1中所示的电池1100中，引线端子18的表面整体被热熔融部17覆盖，但引线端子18也可以像仅与接合部16相接触的部分或接合面那样部分地被热熔融部17覆盖。即，引线端子18也可以仅与接合部16相接触的部分或接合面的部分镀覆等仅接合部分通过一般的部分镀覆处理而被部分镀覆。即，也可以仅在引线端子18的表面中的与接合部16的接合部分设置热熔融部17。由此，能够节省多余的软钎料材料。其结果是，能够抑制体积能量密度或重量能量密度的降低。需要说明的是，也可以在引线端子18的与接合面隔着棱线的侧面存在软钎料材料。需要说明的是，引线端子18的接合面是与第1集电体11相向的面。与接合面隔着棱线的侧面是相对于接合面的侧面、即将接合面设定为正面时的侧面。像这样，热熔融部17也可以与引线端子18中的接合面及侧面相接触。由此，即使是构成接合部16的导电性树脂材料润湿扩展到引线端子18的侧面的情况下，通过在该侧面也设置热熔融部17，在发热时引线端子18也变得容易从接合部16离开。此外，引线端子18的与接合面隔着棱线的侧面和与发热源直接相接触的接合面相比存在温度变低的倾向。因此，设置于侧面的热熔融部17中含有的软钎料材料的熔融温度与设置于接合面的热熔融部17中含有的软钎料材料的熔融温度相比优选低者。即，在热熔融部17与引线端子18中的接合面及侧面相接触地设置的情况下，构成热熔融部17的软钎料材料优选包含第1软钎料材料和具有比第1软钎料材料低的熔点的第2软钎料材料，第1软钎料材料与接合面相接触，并且第2软钎料材料与侧面相接触。
[0081]
软钎料材料的熔融温度可以通过选择所含有的元素(例如sn、bi或in)的组成比来调整。
[0082]
引线端子18只要为导体即可，没有特别限定，但电阻低、热传导率高的引线端子特别适宜。
[0083]
引线端子18的材料的例子为不锈钢、镍、铝、铁、钛、铜或磷青铜。
[0084]
引线端子18例如也可以具有200μm以上且3000μm以下的厚度。从重量及体积的观点出发，引线端子18例如也可以具有500μm以上且1000μm以下的厚度。
[0085]
引线端子18可以通过模具进行冲裁加工而形成，也可以通过蚀刻加工而形成。在引线端子18中，端面的数十μm的刺状的加工飞翅优选通过研磨或用刷抛光等而除去。由此，
能够防止引线端子18从第1集电体11离开后的与第1集电体11的无用的接触及第1集电体11的损伤。
[0086]
引线端子18的接合面并不限定于平面，也可以具有凹凸结构。例如，引线端子18的接合面也可以具备具有1μm以上且1000μm以下的高低差的凹凸。由此，由于引线端子18与接合部16的接合面积增大，因此引线端子18与接合部16的电阻减少，接合强度增大。其结果是，能够降低由设置接合部16及热熔融部17产生的对电池特性的影响，进一步提高连接可靠性。
[0087]
引线端子18的形状没有限定。引线端子18的截面也可以为矩形。引线端子18的截面也可以为梯形。该情况下，在引线端子18中，若截面的相当于梯形的较短的底边的面作为与第1集电体11的接合面来使用、即经由热熔融部17与接合部16接合，则引线端子18从接合部16离开时的侧面中的摩擦阻力减少。其结果是，通过发热而引线端子18从接合部16离开的响应性提高。
[0088]
引线端子18的截面也可以为三角形。该情况下，例如，在引线端子18中，按照截面的包含三角形的顶点的面与第1集电体11相向的方式配置引线端子18。即，该情况下，例如在引线端子中，截面的包含三角形的顶点的面经由热熔融部17与接合部16接合。通过该构成，引线端子18从第1集电体11离开时的侧面中的摩擦阻力减少。其结果是，通过发热而引线端子18从接合部16离开的响应性提高。
[0089]
如图1中所示的那样，引线端子18也可以弯曲。通过具有这样的弯曲的形状，在热熔融部17熔融时，引线端子18变得容易从接合部16离开。
[0090]
第1活性物质层12例如与第1集电体11相接触。第1活性物质层12例如含有正极活性物质。即，第1活性物质层12例如为正极活性物质层。
[0091]
正极活性物质是在比负极高的电位下在晶体结构内嵌入或脱嵌锂(li)离子及镁(mg)离子那样的金属离子、伴随于此进行氧化或还原的物质。
[0092]
在电池元件10例如为锂二次电池的情况下，正极活性物质是嵌入或脱嵌锂(li)离子、伴随于此进行氧化或还原的物质。该情况下，正极活性物质例如为包含锂和过渡金属元素的化合物。该化合物例如为包含锂和过渡金属元素的氧化物、或包含锂和过渡金属元素的磷酸化合物。
[0093]
包含锂和过渡金属元素的氧化物的例子为lini
xm1-x
o2(其中，m为选自由co、al、mn、v、cr、mg、ca、ti、zr、nb、mo及w构成的组中的至少1种，满足0《x≤1)那样的锂镍复合氧化物、钴酸锂(licoo2)及镍酸锂(linio2)那样的层状氧化物、或具有尖晶石结构的锰酸锂(例如limn2o4、li2mno3或limno2)。
[0094]
包含锂和过渡金属元素的磷酸化合物的例子为具有橄榄石结构的磷酸铁锂(lifepo4)。
[0095]
作为正极活性物质，也可以使用硫(s)及硫化锂(li2s)那样的硫化物。该情况下，也可以对正极活性物质粒子涂敷或添加铌酸锂(linbo3)等。
[0096]
对于正极活性物质，可以仅使用这些材料的1种，也可以将这些材料中的2种以上组合使用。
[0097]
为了提高锂离子导电性或电子传导性，第1活性物质层12除了含有正极活性物质以外，还可以含有正极活性物质以外的材料。即，第1活性物质层12也可以为合剂层。该材料
的例子为无机系固体电解质、硫化物系固体电解质那样的固体电解质、乙炔黑那样的导电助材、或聚环氧乙烷及聚偏氟乙烯那样的粘结用粘合剂。
[0098]
第1活性物质层12例如也可以具有5μm以上且300μm以下的厚度。
[0099]
第2活性物质层14例如与第2集电体15相接触。第2活性物质层14例如含有负极活性物质。即，第2活性物质层14例如为负极活性物质层。
[0100]
负极活性物质是指在比正极低的电位下在晶体结构内嵌入或脱嵌锂(li)离子及镁(mg)离子那样的金属离子、伴随于此进行氧化或还原的物质。
[0101]
在电池元件10例如为锂二次电池的情况下，负极活性物质是嵌入或脱嵌锂(li)离子、伴随于此进行氧化或还原的物质。该情况下，负极活性物质的例子为天然石墨、人造石墨、石墨碳纤维及树脂烧成碳那样的碳材料、或与固体电解质合剂化的合金系材料。合金系材料的例子为lial、lizn、li3bi、li3cd、li3sb、li4si、li
4.4
pb、li
4.4
sn、li
0.17
c及lic6那样的锂合金、钛酸锂(li4ti5o
12
)那样的锂与过渡金属元素的氧化物、氧化锌(zno)或氧化硅(sio
x
)那样的金属氧化物。
[0102]
对于负极活性物质，可以仅使用这些材料的1种，也可以将这些材料中的2种以上组合使用。
[0103]
为了提高锂离子导电性或电子传导性，第2活性物质层14除了含有负极活性物质以外，还可以含有负极活性物质以外的材料。该材料的例子为无机系固体电解质、硫化物系固体电解质那样的固体电解质、乙炔黑那样的导电助材、或聚环氧乙烷及聚偏氟乙烯那样的粘结用粘合剂。
[0104]
第2活性物质层14例如也可以具有5μm以上且300μm以下的厚度。
[0105]
在图1中，第1集电体11、第1活性物质层12、固体电解质层13、第2活性物质层14及第2集电体15例如在俯视中形状、位置及大小彼此相同。固体电解质层13例如与第1活性物质层12及第2活性物质层14相接触。
[0106]
固体电解质层13含有固体电解质。固体电解质层13例如含有固体电解质作为主要成分。这里，主要成分是在固体电解质层13中以质量比例计包含最多的成分。固体电解质层13也可以仅由固体电解质制成。
[0107]
固体电解质也可以为具有离子导电性的公知的电池用的固体电解质。作为固体电解质，例如可使用传导锂离子及镁离子那样的金属离子的固体电解质。
[0108]
作为固体电解质，例如可使用硫化物系固体电解质及氧化物系固体电解质那样的无机系固体电解质。
[0109]
硫化物系固体电解质例如为含锂硫化物。含锂硫化物的例子为li2s-p2s5系、li2s-sis2系、li2s-b2s3系、li2s-ges2系、li2s-sis
2-lii系、li2s-sis
2-li3po4系、li2s-ge2s2系、li2s-ges
2-p2s5系、或li2s-ges
2-zns系。
[0110]
氧化物系固体电解质例如为含有锂的金属氧化物、含有锂的金属氮化物、磷酸锂(li3po4)、或含有锂的过渡金属氧化物。含有锂的金属氧化物的例子为li2o-sio2或li2o-sio
2-p2o5。含有锂的金属氮化物的例子为li
x
pyo
1-z
nz。含有锂的过渡金属氧化物的例子为锂钛氧化物。
[0111]
对于固体电解质，可以仅使用这些材料的1种，也可以将这些材料中的2种以上组合使用。
[0112]
固体电解质层13除了含有上述固体电解质以外，还可以含有聚环氧乙烷及聚偏氟乙烯那样的粘结用粘合剂。
[0113]
固体电解质层13例如也可以具有5μm以上且150μm以下的厚度。
[0114]
固体电解质的材料也可以由粒子的凝聚体来构成。或者，固体电解质的材料也可以由烧结组织来构成。
[0115]
在图1中，接合部16及热熔融部17在俯视中形状、位置及宽度彼此相同，但并不限定于此。只要接合的强度及电阻满足实用性即可。接合部16及热熔融部17也可以为圆形或椭圆形。接合部16也可以具有与热熔融部17不同的形状。
[0116]
如果利用以上的构成，则电池1100具有能够抑制发热及过电流的高可靠性。
[0117]
本实施方式的电池1100将第1集电体11与引线端子18通过含有导电性树脂材料的接合部16而接合，并且在引线端子18与接合部16之间，设置有含有软钎料材料的热熔融部17。电池1100的该构成与专利文献1及专利文献2中公开的电池的构成不同。需要说明的是，专利文献1及专利文献2中公开的电池的构成及它们所具有的课题如上所述。本实施方式的电池1100通过上述构成，在不给予热冲击的情况下，设置有热熔融部17的引线端子18通过包含导电性树脂材料的接合部16与第1集电体11接合。因此，在本实施方式的电池1100中，显然不会产生专利文献1及专利文献2中公开的电池所具有的课题那样的由热冲击引起的裂纹及响应性的问题。
[0118]
以下，对本实施方式的电池1100的制造方法的一个例子进行说明。需要说明的是，以下记载的具体物质及具体的数值为一个例子，电池1100的制造方法并不限定于这些。
[0119]
首先，制作为了印刷形成第1活性物质层12及第2活性物质层14而使用的糊剂。以下，第1活性物质层12记载为正极活性物质层，第2活性物质层14记载为负极活性物质层。
[0120]
作为活性物质层的合剂中使用的固体电解质原料，例如准备平均粒径为约10μm、以三斜晶系结晶作为主要成分的li2s-p2s5系硫化物的玻璃粉末。作为固体电解质原料，例如可使用具有高的离子导电性(例如2
×
10-3
s/cm～3
×
10-3
s/cm)的玻璃粉末。
[0121]
作为正极活性物质，例如使用平均粒径为约5μm、具有层状结构的li
·
ni
·
co
·
al复合氧化物(例如lini
0.8
co
0.15
al
0.05
o2)的粉末。通过使含有上述的正极活性物质和上述的玻璃粉末的合剂分散于有机溶剂等中，来制作正极活性物质层用糊剂。
[0122]
作为负极活性物质，例如使用平均粒径为约10μm的天然石墨的粉末。通过使含有上述的负极活性物质和上述的玻璃粉末的合剂分散于有机溶剂等中，来制作负极活性物质层用糊剂。
[0123]
接着，作为用作第1集电体11及第2集电体15的材质，例如准备具有约30μm的厚度的铜箔。以下，第1集电体11记载为正极集电体，第2集电体15记载为负极集电体。
[0124]
通过丝网印刷法，正极活性物质层用糊剂及负极活性物质层用糊剂分别按照具有规定形状、及约50μm～100μm的厚度的方式印刷于各个铜箔的一侧的表面上。正极活性物质层用糊剂及负极活性物质层用糊剂在80℃～130℃下被干燥，成为30μm～60μm的厚度。由此，得到分别形成有第1活性物质层12(例如正极活性物质层)和第2活性物质层14(例如负极活性物质层)的集电体(例如铜箔)。
[0125]
接着，制作使含有上述的玻璃粉末的合剂分散于有机溶剂等中而得到的固体电解质层用糊剂。在第1活性物质层12及第2活性物质层14的面上，使用金属掩模，例如按照具有
约100μm的厚度的方式印刷上述的固体电解质层用糊剂。之后，固体电解质层用糊剂在80℃～130℃下被干燥。
[0126]
接着，印刷于第1活性物质层12上的固体电解质层与印刷于第2活性物质层14上的固体电解质层按照彼此相接触地相向的方式层叠。
[0127]
接着，在与加压模具板之间，在集电体上表面，插入将长度方向进行3分割的尺寸的弹性模量5
×
106pa左右的弹性体片材(70μm厚度)。
[0128]
之后，将加压模具在压力300mpa下加温至50℃，同时进行90秒钟加压。
[0129]
接着，进一步将成为接合部16的包含平均粒径为0.5μm的银粒子的热固化性的导体树脂糊剂通过金属掩模以约20μm的厚度印刷形成于第1集电体11的表面。接着，将表面预先被软钎料镀覆的引线端子18固定于接合部16上，按照不活动的方式放入干燥机中，例如用30分钟升温至120℃后实施1小时热固化处理，冷却至室温。
[0130]
如以上那样操作，得到电池1100。像这样，本实施方式的电池1100由于在制造工艺中不对形成有集电体的电池元件10直接进行软钎焊，因此能够抑制热冲击及热应力而具备引线端子机构。
[0131]
需要说明的是，电池1100的形成的方法及顺序并不限于上述的例子。
[0132]
需要说明的是，在上述的制造方法中，示出了通过印刷来涂布正极活性物质层用糊剂、负极活性物质层用糊剂、固体电解质层用糊剂及导体糊剂的例子，但并不限于此。作为印刷方法，例如可使用刮刀法、压延法、旋转涂布法、浸渍涂布法、喷墨法、胶版法、模涂布法、喷雾法等。
[0133]
在上述的制造方法中，作为导体树脂糊剂，例示出了包含银的金属粒子的热固化性的导体糊剂，但并不限于此。作为导体糊剂的金属成分，例如可使用银、铜、镍、锌、铝、钯、金、铂或将这些金属组合而成的合金。需要说明的是，金属粒子的形状可以为球状、鳞片状、针状等任意的形状。例如，粒子尺寸小更在低温下进行合金反应及扩散。因此，考虑工艺设计及对电池特性的热历程的影响，适当选择金属粒子的粒子尺寸及形状。
[0134]
热固化性的导体树脂糊剂中使用的树脂只要是作为粘结用粘合剂发挥功能的树脂即可，进一步根据印刷性及涂布性等所采用的制造工艺来选择适当的树脂。热固化性的导体糊剂中使用的树脂例如包含热固化性树脂。热固化性树脂的例子为：
[0135]
(i)尿素树脂、三聚氰胺树脂、胍胺树脂等氨基树脂、
[0136]
(ii)双酚a型、双酚f型、线型酚醛清漆型、脂环式等环氧树脂、
[0137]
(iii)氧杂环丁烷树脂、
[0138]
(iv)甲阶型、酚醛清漆型等酚醛树脂、或
[0139]
(v)有机硅环氧、有机硅聚酯等有机硅改性有机树脂。
[0140]
对于树脂，可以仅使用这些材料的1种，也可以将这些材料中的2种以上组合使用。
[0141]
(第2实施方式)
[0142]
以下，对第2实施方式的电池进行说明。第2实施方式的电池是第1实施方式的电池的变形例。第1实施方式中说明的事项可省略。
[0143]
图2是表示第2实施方式的电池1200的概略构成的图。图2(a)是第2实施方式的电池1200的截面图。图2(b)是从z轴方向下侧观察电池1200的俯视图。图2(a)中，示出了图2(b)的以ii-ii线表示的位置处的截面。
[0144]
如图2中所示的那样，在电池1200中，引线端子20通过软钎料材料被部分地镀覆。即，在电池1200中，通过软钎料材料的镀覆膜而形成热熔融部19。热熔融部19将引线端子20的表面部分地覆盖。需要说明的是，热熔融部19具有比接合部16大的面积。引线端子20除了接合面以外，其侧面也被热熔融部19覆盖。
[0145]
电池1200具有能够抑制发热及过电流的高可靠性。
[0146]
(第3实施方式)
[0147]
以下，对第3实施方式的电池进行说明。第3实施方式的电池是第1实施方式的电池的变形例。第1实施方式中说明的事项可省略。
[0148]
图3是第3实施方式的电池1300中的接合部周边的放大截面图。
[0149]
如图3中所示的那样，在电池1300中，引线端子21的截面的形状为梯形。引线端子21与第2实施方式的电池1200的引线端子20同样地通过软钎料材料被部分地镀覆。在电池1300中，通过软钎料材料的镀覆膜而形成热熔融部21。在引线端子21中，截面的相当于梯形的较短的底边的面经由热熔融部22与接合部16接合。
[0150]
图4是第3实施方式的电池1300的变形例的电池1300a中的接合部周边的放大截面图。如图4中所示的那样，引线端子21的截面也可以为三角形。该情况下，例如，在引线端子21中，按照截面的包含三角形的顶点的面与第1集电体11相向的方式配置引线端子21。即，该情况下，例如在引线端子21中，截面的包含三角形的顶点的面经由热熔融部22与接合部16接合。
[0151]
通过以上那样的构成，在引线端子21的侧面中，即使是导电性树脂材料附着于引线端子21上的情况下，摩擦阻力也降低，在发热时引线端子21变得容易从接合部16离开。
[0152]
像这样，电池1300具有能够抑制发热及过电流的高可靠性。
[0153]
(第4实施方式)
[0154]
以下，对第4实施方式的电池进行说明。第4实施方式的电池是第1实施方式的电池的变形例。第1实施方式中说明的事项可省略。
[0155]
图5是第4实施方式的电池1400中的接合部周边的放大截面图。
[0156]
如图5中所示的那样，在电池1400中，引线端子23的接合面的形状为凹凸。因此，在电池1400中，引线端子23以具有凹凸结构的面经由热熔融部24与接合部16接合。
[0157]
图5中的凹凸结构为一个例子，凹凸结构也可以为
△
的形状。
[0158]
通过这样的构成，由于引线端子23与接合部16的接合面积增大，因此引线端子23与接合部16的连接电阻减少。其结果是，能够降低由设置接合部16及热熔融部24带来的对电池特性的影响，进一步提高连接强度。
[0159]
(第5实施方式)
[0160]
以下，对第5实施方式的电池进行说明。第5实施方式的电池是第1实施方式的电池的变形例。第1实施方式中说明的事项可省略。
[0161]
图6是第5实施方式的电池1500中的接合部周边的放大截面图。
[0162]
在电池1500中，引线端子25被第1软钎料材料26及第2软钎料材料27覆盖。即，引线端子25被2种软钎料材料覆盖。第1软钎料材料26与引线端子25的接合面相接触。第2软钎料材料27与引线端子25的侧面相接触。第2软钎料材料27具有比第1软钎料材料26低的熔点。
[0163]
通过这样的构成，即使是接合部16设置于引线端子25的侧面的情况下，也能够使
引线端子25容易从接合体16离开。进而，通过发热而引线端子25从接合部16离开的温度精度及响应性提高。
[0164]
以上，对于本公开的电气器件，基于实施方式进行了说明，但本公开并不限定于这些实施方式。只要不脱离本公开的主旨，则对实施方式施加本领域技术人员所想到的各种变形而得到的方式、及将实施方式中的一部分构成要素组合而构筑的其他方式也包含于本公开的范围内。
[0165]
此外，上述的实施方式可以在权利要求书或其同等范围内进行各种变更、置换、附加、省略等。
[0166]
产业上的可利用性
[0167]
本公开的电气器件例如可作为各种电子器件或汽车等中使用的二次电池来利用。

技术特征：
1.一种电气器件，其具备：具备集电体的电气元件；与所述集电体电连接的引线端子；接合部，其含有导电性树脂材料，并且将所述集电体与所述引线端子接合；及热熔融部，其位于所述接合部与所述引线端子之间，并且含有软钎料材料。2.根据权利要求1所述的电气器件，其中，所述软钎料材料的熔点低于150℃。3.根据权利要求1或2所述的电气器件，其中，所述软钎料材料含有sn及bi。4.根据权利要求1或2所述的电气器件，其中，所述软钎料材料含有sn及in。5.根据权利要求1～4中任一项所述的电气器件，其中，所述热熔融部与所述引线端子相接触。6.根据权利要求1～5中任一项所述的电气器件，其中，所述热熔融部将所述引线端子的表面整体覆盖。7.根据权利要求1～6中任一项所述的电气器件，其中，所述热熔融部为镀覆膜。8.根据权利要求1～7中任一项所述的电气器件，其中，所述接合部与所述集电体及所述热熔融部相接触。9.根据权利要求1～8中任一项所述的电气器件，其中，所述接合部未形成于所述引线端子中的与所述集电体相向的面的相反面。10.根据权利要求1～9中任一项所述的电气器件，其中，所述引线端子包含与所述集电体相向的接合面和相对于该接合面的侧面，所述热熔融部与所述接合面及所述侧面相接触。11.根据权利要求10所述的电气器件，其中，所述软钎料材料包含第1软钎料材料及第2软钎料材料，所述第1软钎料材料与所述接合面相接触，所述第2软钎料材料与所述侧面相接触，所述第2软钎料材料具有比所述第1软钎料材料低的熔点。12.根据权利要求1～11中任一项所述的电气器件，其中，所述导电性树脂材料的固化温度比所述软钎料材料的熔点低。13.根据权利要求1～12中任一项所述的电气器件，其中，所述导电性树脂材料为热固化性导电性树脂材料，并且含有选自由银及铜构成的组中的至少1种。14.根据权利要求1～13中任一项所述的电气器件，其中，所述引线端子在所述引线端子的与所述集电体相向的接合面中具有凹凸结构。15.根据权利要求1～14中任一项所述的电气器件，其中，所述引线端子的截面的形状为梯形，在所述引线端子中，相当于所述梯形的较短的底边的面经由所述热熔融部与所述接合部接合。16.根据权利要求1～14中任一项所述的电气器件，其中，所述引线端子的截面的形状为三角形，在所述引线端子中，包含所述三角形的顶点的面经由所述热熔融部与所述接合部接合。
17.根据权利要求1～16中任一项所述的电气器件，其中，所述引线端子弯曲。18.根据权利要求1～17中任一项所述的电气器件，其中，所述集电体为正极集电体，所述引线端子与所述正极集电体电连接。

技术总结
本公开的电气器件的一个例子即电池(1100)具备具有集电体(11)的电池元件(10)那样的具备集电体的电气元件、与集电体(11)电连接的引线端子(18)、含有导电性树脂材料并且将集电体(11)与引线端子(18)接合的接合部(16)、及位于接合部(16)与引线端子(18)之间并且含有软钎料材料的热熔融部(17)。热熔融部(17)也可以与引线端子(18)相接触。接合部(16)也可以与集电体(11)及热熔融部(17)相接触。与集电体(11)及热熔融部(17)相接触。与集电体(11)及热熔融部(17)相接触。


技术研发人员：古贺英一
受保护的技术使用者：松下知识产权经营株式会社
技术研发日：2021.10.26
技术公布日：2023/8/24