CN102055009A - 非水电解质电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非水电解质电池，包括电池元件和封装所述电池元件的封装组件，在所述非水电解质电池中，所述封装组件包括含有能够利用黑体辐射的黑体材料并且发射率大于等于0.6的层。

Description

非水电解质电池
相关申请的参考
本发明包含于2009年10月30日向日本专利局提交的日本优先专利申请第JP 2009-250418号所披露的主题，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明涉及非水电解质电池，具体而言，涉及具有高散热性能的非水电解质电池。
背景技术
近年来，移动信息终端，如移动电话、笔记本型个人电脑和个人数字助手(PDA)的尺寸和重量在迅速减小，因此，强烈要求用作其驱动电源的电池具有更高的容量。以锂离子二次电池为代表的非水电解质电池，因具有高能量密度和高容量，而被广泛用作上述移动信息终端的驱动电源。
考虑到各种错误使用的情况，有关锂离子电池的安全性的技术开发正在进行。针对抑制发热的问题，可以进一步将上述技术开发粗略地分为两类，即对电池材料性能的改进和对电池结构与机制的改进。阻燃电解质的开发、产生少量热的正的和负的活性材料的利用等等归为前一类，利用外部保护电路来防止过度充电和过度放电、利用安全阀排除气体以降低内部压力等等归为后一类。
例如，如日本未经审查专利申请公开第2002-208439号中所披露的，就用于改善热传导的结构而言，提出了一种将阳极或阴极与金属封装进行热接触的技术。
发明内容
但是，在日本未经审查专利申请公开第2002-208439号中，就提升散热性而言，只考虑了电池内的热传导和电池外表面与外部环境间的热传递，因此，还未开发出一种新的效果显著的技术。因此，考虑到与诸如电池容量的性能的平衡以及寻找新型材料所需要的时间，对具有高安全性的电池材料的利用是一个相当困难的课题。另外，对于通过新的电池结构和机制来抑制发热而言，也需要一种新的效果显著的技术。
考虑到提升散热性是安全性技术开发的另一个途径，有人认为使用一种具有优良的热导率的电池材料将导致提升散热性(例如，见日本未经审查专利申请公开第62-119859号)。但是，考虑到与性能的平衡，也很难改变电池材料。
就散热性而言，除了由与温度差成正比的热通量引起的热传导和热传递以外，热辐射产生的热通量与温度的四次方的差成正比是一个众所周知的现象；但是，却几乎没有利用这一现象的尝试。原因可能是当温度相对于室温非常高(例如，几千摄氏度)时，辐射占主导地位，所以存在辐射对充其量几百摄氏度的电池的内部发热不起作用的偏见。
考虑到上述问题，期望提供一种能够改善散热性以及即使电池内部产生热量也能表现出高度安全性的非水电解质电池。
根据本发明的实施方式，提供了一种非水电解质电池，包含电池元件和用来封装电池元件的封装组件，在这种非水电解质电池中，封装组件具有含有能够利用黑体辐射的黑体材料且发射率大于等于0.6的层。
优选封装组件包括外层膜、金属箔、内层膜和粘接层，外层膜、内层膜和粘接层中的至少一种含有黑体材料，或者封装组件包括外层膜与金属箔之间或者金属箔与内层膜之间的含有黑体材料的黑体材料层。
优选在金属箔与外层膜之间设置含有黑体材料的黑体材料层，或者外层膜含有黑体材料。
优选黑体材料包括碳材料、硅酸盐材料和金属氧化物材料中的至少一种，其平均粒径小于等于1.0μm。
本发明中，由于包含黑体材料的层设置在层压膜中，从而形成电池元件的封装组件，所以能够改善通过辐射带来的散热性能。
根据本发明，可以抑制非水电解质电池的温度升高，并且能够改善其安全性。
附图说明
图1是示出了根据本发明的第一实施方式的非水电解质电池的结构实例的分解透视图；
图2是示出了根据本发明第一实施方式的电池元件的结构实例的截面图；
图3是示出了用于根据本发明第一实施方式的非水电解质电池的封装组件的结构实例的截面图；
图4是示出了用于根据本发明第一实施方式的非水电解质电池的封装组件的另一个结构实例的截面图；
图5是示出了用于根据本发明第一实施方式的非水电解质电池的封装组件的再一个结构实例的截面图；
图6是示出了用于根据本发明第一实施方式的非水电解质电池的封装组件的又一个结构实例的截面图；
图7是示出了根据本发明第二实施方式的非水电解质电池的结构实例的示意性透视图；
图8A、图8B和图8C是示出了根据本发明第二实施方式的非水电解质电池的结构实例的示图；
图9是示出了根据本发明第二实施方式的非水电解质电池的结构实例的截面图；以及
图10是示出了根据本发明第二实施方式的非水电解质电池的结构实例的示意性透视图。
具体实施方式
下文中，将描述用于实现本发明的最佳方式(下文中，被称作“实施方式”)。
(1)第一实施方式(包括作为封装组件的层压膜的非水电解质电池的实例)
(2)第二实施方式(包括作为封装组件的硬层压膜和软层压膜的非水电解质电池的实例)
(1)第一实施方式
(1-1)非水电解质电池的结构
首先，将描述根据本发明第一实施方式的非水电解质电池的结构。图1是示出了非水电解质电池20的结构的分解透视图，图2是示出了图1中所示的非水电解质电池20的重要部分的沿着线II-II的截面图。本实施方式中所描述的非水电解质电池20为所谓的锂离子二次电池，其中，例如，负极容量是由基于轻金属(如锂)的吸藏和释放的容量分量来表示的。
如图1所示，这种非水电解质电池20具有薄型电池结构，其中，在层压膜17之间容纳了设置有正极端子15A和负极端子15B的电池元件10。非水电解质电池20以这种方式构成，通过将电池元件10容纳在电池元件容纳部件18(通过层压膜17形成的凹部，用于容纳电池元件)中，随后密封电池元件10的外围部分而将其封装。每一个层压膜17都具有由树脂材料制成的热熔层(面向电池元件10)。然后，将两层层压膜17(配置成使其热熔层彼此相对)夹在金属等的加热块中间；因此，层压膜17的热熔层熔化，使得层压膜17彼此粘接。随后，将描述层压膜17的详细结构。电池元件的结构
下文中，将描述电池元件10的结构。
如图2的截面图所示，在根据本发明第一实施方式的电池元件10中，带状正极11、隔膜13、带状负极12和隔膜13以此顺序层压并纵向缠绕。另外，与正极11连接的正极端子15A及与负极12连接的负极端子15B(除非特别指明，下文中，均称为“电极端子15”)从电池元件10中伸出。均为密封组件从而改善粘接性的密封组件16设置在正极和负极端子15A和15B的层压膜17相互熔接的地方，层压膜17均用作封装电池元件10的封装组件。就密封组件16而言，例如，可使用由聚丙烯(PP)等形成的树脂膜。另外，也可以使用与由金属构成的电极端子15具有高粘接性的改性树脂材料制成的树脂膜。
例如，正极端子15A和负极端子15B都从层压膜17的内部向外部的相同方向上伸出。例如，正极端子15A由诸如铝(Al)的金属材料构成，并且具有薄板或者网状结构。由于铝(Al)在钝化后不容易被溶解，并具有优良的导电性而被优选。例如，负极端子15B由诸如铜(Cu)、镍(Ni)或者不锈钢的金属材料构成，并且具有薄板或者网状结构。由于不会与锂形成合金而优选铜(Cu)、镍(Ni)、不锈钢等。上述中，由于铜具有较高的电导率而特别优选铜。正极
例如，正极11包括正极集电体11A和在其两个表面上设置的正极活性材料层11B。例如，正极集电体11A由诸如铝(Al)的金属材料构成。正极活性材料层11B包含正极活性材料和粘接剂，必要时可以进一步包含导电剂等。
正极活性材料包含至少一种正极材料，这种材料可以吸藏和释放作为电极反应材料的锂，其相对于锂的反应电位例如为3V至4.5V。就上述的正极材料而言，例如，会提到一种含有锂的复合氧化物。具体地，就锂与过渡金属的复合氧化物而言，可以使用具有层状结构的钴酸锂(LiCoO2)或者镍酸锂(LiNiO2)，或者也可以替代地使用含有上述氧化物的固溶体(LiNixCoyMnzO2，在这个化学式中，x、y和z满足0＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜1，并且x+y+z＝1)。
另外，就正极材料而言，例如，可以使用具有尖晶石结构的锰酸锂(LiMn2O4)或者其固溶体(Li(Mn2-vNiv)O4，在这个化学式中，v小于2)。此外，就正极材料而言，例如，可以使用具有橄榄石结构的诸如磷酸锂铁(LiFePO4)的磷酸盐化合物。使用它的理由是会得到较高的能量密度。另外，就正极材料而言，除了上述材料以外，例如，也可以使用诸如氧化钛、氧化钒或者氧化镁的氧化物；诸如二硫化铁、二硫化钛或者二硫化钼的二硫化物；硫；或者诸如聚苯胺或聚噻吩的导电聚合物。
就正极粘接剂而言，包含具有作为组分的偏二氟乙烯(VdF)的聚合物。使用它的理由是，在电解质层14中，当偏二氟乙烯作为组分之一时，改善了电解质层14与正极11的粘接性。这种聚合物可以为单聚物(聚偏二氟乙烯)或者包含偏二氟乙烯作为组分的共聚物。尽管对正极活性材料层11B中的正极粘接剂的含量没有具体限制，但是例如含量为1wt％至10wt％的范围内。当形成正极粘接剂的聚合物的重均分子量高时，优选其含量较低，另一方面，当上述重均分子量低时，优选其含量较高。另外，例如，除了含有偏二氟乙烯作为一种组分的聚合物以外，粘接剂还可以包括至少一种其它的聚合物或者共聚物。就导电剂而言，例如，可以提及诸如石墨和乙炔黑的碳材料。
负极
例如，负极12包括负极集电体12A和在其两个表面上设置的负极活性材料层12B。例如，由诸如铜、镍或者不锈钢的金属材料构成负极集电体12A。负极活性材料层12B包含负极活性材料和负极粘接剂，必要时也可以包含导电剂(诸如碳材料)等。
负极活性材料包含至少一种负极材料，这种材料可以吸藏和释放锂。就此负极材料而言，例如，可以提及碳材料、金属、金属氧化物、硅或者聚合物材料。就碳材料而言，例如，可以使用非石墨化碳、易石墨化碳、石墨、热解石墨、焦炭、玻碳、烧结的有机高分子化合物、碳纤维和活性炭中的至少一种。具体地，由于其具有优良的化学稳定性，能够稳定地重复锂离子的嵌入/脱嵌反应，并且可从市场上买到，所以诸如天然石墨和人造石墨的石墨被广泛应用于锂离子电池中。另外，就石墨的类型而言，例如，可以提及天然石墨和人造石墨，例如中间相碳微球、碳纤维和焦炭。由于在由锂的吸藏和释放所引起的晶体结构的变化微小，且具有导电剂的功能，所以优选使用碳材料。
另外，就负极材料而言，例如，可以提及包含金属元素和半金属元素(它们都能与锂形成合金)中的至少一种作为组成元素的材料。这种类型的材料由于能够获取高能量密度而被优选。就此负极材料而言，可以使用金属或半金属的单质、合金或化合物，也可以使用至少部分地含有上述的至少一相的材料。另外，就根据本发明的实施方式的合金而言，除了由至少两种金属元素组成的合金以外，也可以使用由至少一种金属元素和至少一种半金属元素所组成的合金。当然，合金也可以包含一种非金属元素。在该结构中，在某些情况下可以存在固溶体、共晶体(共晶混合物)、金属间化合物或者上述至少两种的混合物。
就含有金属元素和半金属元素中的至少一种作为组成元素的材料而言，例如，可以提到含有硅或者锡的材料。原因是上述材料因具有较高的吸藏和释放锂的能力而产生高能量密度。这些材料可以单独使用或者组合使用。
就这些材料的具体实例而言，例如，优选含有锡作为第一组成元素并且还含有第二和第三组成元素的材料，具体地，优选含有锡、钴和碳作为组成元素的材料(CoSnC材料)。原因是可以获取优良的循环性能以及高能量密度。必要时，这种含有CoSnC的材料还可包含另外一种组成元素。原因是进一步提高了电池容量和循环性能。
另外，就上述材料的具体实例而言，例如，可以提及锡的单质、合金或化合物，或者硅的单质、合金或化合物。在这种情况中，例如，优选通过气相法、液相法、火焰喷涂法、烧成法、或者使用上述至少两种的方法形成负极活性材料层12B，并且至少在负极活性材料层12B和负极集电体12A二者间的界面部分形成合金。原因是负极活性材料层12B不会因为充放电引起的膨胀和收缩而开裂，且改善了负极集电体12A和负极活性材料层12B之间的导电性。就气相法而言，例如，可以提及物理沉积法和化学沉积法，具体而言，可以提及真空沉积法、溅射法、离子镀法、激光烧蚀法、热化学气相沉积法(CVD)或者等离子化学气相沉积法。就液相法而言，可以使用诸如电镀或者化学镀的常用方法。就烧成法而言，例如，提到这样一种方法：在粒子形式的负极活性材料、粘接剂等等混合在一起并且分散在溶剂中以后，涂布这样所获取的分散体，随后，在比负极粘接剂等的熔点更高的温度下执行热处理。就烧成法而言，也可以使用常用方法，例如，可以提及空气烧成法、反应烧成法或者热压烧成法。
就负极粘接剂而言，例如，可以使用聚偏二氟乙烯(PVdF)。
在这种二次电池中，因为负极活性材料的充电容量比正极活性材料的大，所以调节正极11和负极12之间的充电容量关系，使得即使在完全充电状态下，金属锂也不会在负极12上沉积。
隔膜
隔膜13将正极11与负极12分开，在防止由两个电极间的接触所导致的短路的同时允许锂离子穿过。此隔膜13由诸如聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯(PP)或者聚乙烯(PE)的合成树脂多孔膜或者陶瓷等的多孔膜构成。隔膜13可以是由上述至少两种多孔膜组成的层压膜。
电解质
电解质层14含有电解质溶液和含有高分子化合物的保持体(保持这种电解质溶液)，从而形成所谓的凝胶。电解质溶液含有电解质盐和溶解这种电解质盐的溶剂。就电解质盐而言，可以使用锂盐。就锂盐而言，例如，可以提及诸如六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、六氟锑酸锂(LiSbF6)、高氯酸锂(LiClO4)或者四氯铝酸锂(LiAlCl4)的无机锂盐，或者诸如三氟甲磺酸锂(LiCF3SO3)、2-三氟甲磺酰亚胺锂(LiN(CF3SO2)2)、2-五氟乙磺酰亚胺锂(LiN(C2F5SO2)2)或者3-三氟甲磺酰甲基锂(LiC(CF3SO2)3)的全氟磺酸衍生物。上述这些化合物可以单独使用或者组合使用。上述这些化合物中，优选六氟磷酸锂(LiPF6)，因为由此可以获得高离子导电性以及改善循环性能。
就溶剂而言，可以使用非水溶剂，具体而言，例如，可以使用：诸如γ-丁内酯、γ-戊内酯、δ-丁内酯或者ε-己内酯的内酯溶剂；诸如碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯或者碳酸二乙酯的碳酸酯溶剂；诸如1，2-二甲氧基乙烷、1-乙氧基-2-甲氧基乙烷、1，2-二乙氧基乙烷、四氢呋喃或者2-甲基四氢呋喃的醚类溶剂；诸如丙烯腈的腈类溶剂；环丁砜溶剂；磷酸类；磷酸酯溶剂；或者吡咯烷酮类。就溶剂而言，上述这些可以单独使用或者组合使用。
另外，就溶剂而言，优选包含其中环状酯或链状酯上的氢原子部分地或者完全地被氟取代的化合物。就此种氟化化合物而言，优选使用碳酸二氟亚乙酯(4，5-二氟-1，3-二氧戊环-2-酮)。原因是即使当使用含有硅(Si)、锡(Sn)、锗(Ge)等的化合物作为负极活性材料的负极12时，充放电循环性能也可以改善，具体地，碳酸二氟亚乙酯具有优良的循环性能改进效果。
就高分子化合物而言，可以使用任何能吸收溶剂并且转换成凝胶的化合物，例如，可以提到诸如聚偏二氟乙烯或者二氟乙烯与六氟丙烯的共聚物的氟化聚合物，诸如含有聚环氧乙烷的交联化合物或聚环氧乙烷的醚类聚合物、或者含有丙烯腈、环氧丙烷或者甲基丙烯酸甲酯作为重复单元的高分子化合物。上述高分子化合物可以单独使用或者组合使用。具体地，考虑到氧化还原稳定性，优选氟化聚合物，特别优选含有偏二氟乙烯和六氟丙烯作为组分的共聚物。
层压膜
层压膜17包括金属箔和在其两个表面上设置的树脂膜。另外，层压膜17具有含有黑体材料(具有能够利用黑体辐射的性能)的层。下文中，将详述层压膜。
就层压膜17而言，例如，将具有作为保护层的外层膜、金属箔和作为热熔层的内层膜的层压膜用作基本结构。另外，可以在各层间设置粘接层。本发明中，层压膜17还含有具有能够利用黑体辐射的性能的黑体材料的黑体材料层，或者黑体材料包含在外层膜、内层膜和粘接层中的至少一种中。另外，必要时，为了将诸如强度的其它性能赋予封装材料，也可以使用在外层膜和金属箔之间或者在内层膜和金属箔之间设置中间树脂层的结构。这种情况下，对树脂的性能没有具体限制，根据期望赋予封装材料的性能，可以选择树脂的性质(诸如树脂的类型、机械性能、厚度、结晶度以及多层形成能力)。
就层压膜17而言，例如，可以提及以下结构。
(1)外层膜/黑体材料层/粘接层/金属箔/粘接层/内层膜
(2)外层膜/粘接层/黑体材料层/金属箔/粘接层/内层膜
(3)分散有黑体材料的外层膜/粘接层/金属箔/粘接层/内层膜
(4)外层膜/分散有黑体材料的粘接层/金属箔/粘接层/内层膜
(5)外层膜/黑体材料层/外层膜/粘接层/金属箔/粘接层/内层膜
(6)外层膜/粘接层/金属箔/粘接层/黑体材料层/内层膜
(7)外层膜/粘接层/金属箔/黑体材料层/粘接层/内层膜
(8)外层膜/粘接层/金属箔/粘接层/分散有黑体材料的内层膜
(9)外层膜/粘接层/金属箔/分散有黑体材料的粘接层/内层膜
例如，这种非水电解质电池20具有这样的结构，其中，两个矩形层压膜17的外围部分相互熔接或者通过在两者之间加入粘接剂而彼此粘接，这样使其内层膜面向电池元件10。
就黑色的黑体材料而言，例如，可以使用诸如石墨和富勒烯的碳材料、硅酸盐材料和诸如氧化铁(磁铁矿：四氧化三铁)、铜(Cu)和铬(Cr)的复合氧化物以及铜(Cu)、铬(Cr)、锌(Zn)和钛(Ti)的复合氧化物的黑色金属氧化物材料。具体地，可以使用炭黑、石墨、苯胺黑、铁黑(FeOFe2O3)、铬铁矿尖晶石固溶体等等。另外，也可以使用其它具有足够的能利用黑体辐射的性能的材料。
附带说明，黑色是指在CMY色模型中，C(青色)、M(紫红色)和Y(黄色)值均大于等于70的颜色。
黑体材料的粒径优选小于等于1.0μm，更优选为小于等于0.5μm。当设置了黑体材料层时，通过尽可能地减小其厚度，可以抑制外层材料的性能下降。另外，辐射量与表面积成正比。由于以上原因，优选减小粒径。
下文中，将描述各种结构。
(a)设置了黑体材料层的情况
下文中，将描述设置了黑体材料层的结构(诸如(1)、(2)、(5)、(6)或(7))。例如，图3中示出了结构(1)。如图3所示，具有结构(1)的层压膜17包括金属箔17a、外层膜17b、内层膜17c、黑体材料层17d以及粘接层17e。
黑体材料层17d包括黑体材料和基底树脂，且单独具有大于等于0.6的发射率。必要时可以在黑体材料层17d中加入添加剂。就基底树脂而言，例如，可以使用丙烯酸类树脂、聚氨酯或者环氧树脂。就添加剂而言，可以使用固化剂、抗氧化剂等。
另外，在铝(Al)箔表面上形成了厚度为10μm的含有黑体材料的材料后，用反射测量法测量这样形成的含有黑体材料的层的表面发射率。通过以下方法获取发射率，其中，通过用傅里叶变换红外(RT-IR)光谱仪获取在4μm至24μm(2500cm-1至400cm-1)的波长范围内的平均反射强度来测量反射系数，然后通过方程：(1-反射率)获取发射率(在0至1的范围内)。
附带说明，发射率由黑体材料的类型决定。另外，当由相同的材料形成黑体材料时，尽管发射率不会随含黑体材料的层的厚度而变化，但是辐射量会改变。因此，可以认为只要含有同种黑体材料，由厚度为10μm的含黑体材料的层所测量的发射率与厚度为2μm的含黑体材料的层的发射率相等。
另外，为了抑制封装组件的性能劣化，黑体材料层17d的厚度优选设定在1μm至10μm的范围内。在保持发射率大于等于0.6时，优选尽可能薄地形成黑体材料层17d。
金属箔17a用于通过阻止湿气、氧气和光来保护电池元件10并且用于提高封装组件的强度。就金属箔17a而言，使用软金属材料，例如，可以适当地使用铝(Al)、不锈钢(SUS)、钛(Ti)、铜(Cu)、或者镀上了锡(Sn)、锌(Zn)或镍(Ni)的铁(Fe)。上述材料中，例如，优选使用经过退火处理的铝(例如JIS A8021P-O或JIS A8079P-O)。
金属箔17a的厚度优选设定在50μm至150μm范围内。当厚度小于50μm时，材料的强度下降。另一方面，当厚度大于150μm时，可加工性严重下降，另外，由于层压膜17的厚度增加，非水电解质电池20的容积效率下降。
外层膜17b需要有干净精美的外观、坚固、有弹性等等，例如，可以使用尼龙(Ny)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)或聚萘二甲酸丁二酯(PBN)。
外层膜17b的厚度优选设定在5μm至30μm范围内。当外层膜的厚度太大时，散热性变差。另一方面，当外层膜厚度太小时，作为保护层的功能在某些情况下会下降。
当需要时，字符、图案等可以绘制在外层膜17b的外表面。另外，可以通过在除了所述字符、图案等之外的地方涂布形成黑体材料层17d。字符、图案等的颜色、形状和排列不被具体限制，字符和图案可以不集中在外表面的一部分上。不管字符和图案的模式如何，能够获取与在外表面所暴露的黑体材料的面积成比例的散热效果。需要考虑散热效果来设计字符和图案。
内层膜17c为通过热和/或超声波所熔化的膜，并且内层膜17c彼此熔接，例如，可以使用聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、流延聚丙烯(CPP)或聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。另外，可以选择并使用多种上述聚合物。就聚乙烯(PE)而言，可以使用低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)。
内层膜17c的厚度优选设定在10μm至50μm范围内。当内层膜17c太厚时，从电池元件10到金属箔17a的热导率低，因此散热性能降低。另外，当内层膜17c太薄时，当电池元件10通过封装而密封时，密封性降低。
就粘接层17e所使用的粘接材料而言，可以使用用于形成层压膜的聚氨酯树脂、丙烯酸类树脂、苯乙烯树脂等的粘接剂。另外，当使用对于金属具有热粘接效果的树脂材料时，可以通过热辊子进行直接粘接，也可以通过使用挤出等方法涂覆熔融的或由溶剂稀释的树脂材料来进行粘接。
在设置了黑体材料层17d的结构中，因为黑体材料层17d直接设置在相关的基础结构中，所以与基础结构的性能差异很小，因此其生产和使用易于进行。另外，在某些情况下可以不使用粘接层17e，但是如果对于形成层压结构是必须的，则可以使用。(b)使用含有分散在其中的黑体材料的外层膜的情况
下文中，将描述使用分散有黑体材料的外层膜的结构(诸如(3))。图4示出了结构(3)。如图4所示，具有如(3)那样的结构的层压膜17包括金属箔17a、分散有黑体材料的外层膜17b′、内层膜17c和粘接层17e。
就分散有黑体材料的外层膜17b′而言，例如，可以使用通过在诸如尼龙(Ny)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)或聚萘二甲酸丁二酯(PBN)的材料中分散黑体材料所形成的膜层。
此情况中，外层膜17b′单独具有大于等于0.6的发射率。外层膜17b′中黑体材料的含量优选为外层膜17b′的重量的50％至80％。当黑体材料的含量太低时，散热性能下降。另一方面，当黑体材料的含量太高时，某些情况下外层膜的强度和功能性会降低。
另外，除了使用分散有黑体材料的外层膜17b′以及不设置黑体材料层以外，可以形成类似于(a)的结构。另外，在某些情况下可以不使用粘接层17e，但是如果对于形成层压结构是必须的，则可以使用。
(c)使用包含分散在其中的黑体材料的内层膜的情况
下文中，将描述使用分散有黑体材料的内层膜的结构(诸如(8))。图5示出了结构(8)。如图5所示，具有如(8)那样的结构的层压膜17包括金属箔17a、外层膜17b、分散有黑体材料的内层膜17c′和粘接层17e。
就分散有黑体材料的内层膜17c′而言，可以使用通过在诸如聚丙烯(PP)、流延聚丙烯(CPP)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)或线性低密度聚乙烯(LLDPE)的材料中分散黑体材料所形成的膜层。
此情况中，内层膜17c′单独具有大于等于0.6的发射率。内层膜17c′中黑体材料的含量优选为内层膜17b′的重量的60％至80％。当黑体材料的含量太低时，散热性能下降。另一方面，当黑体材料的含量太高时，某些情况下内层膜的强度和功能性会降低。
另外，除了使用分散有黑体材料的内层膜17c′以及不设置黑体材料层17d以外，可以形成类似于(a)的结构。另外，在某些情况下可以不使用粘接层17e，但是如果对于形成层压结构是必须的，则可以使用。
(d)使用包含分散在其中的黑体材料的粘接层的情况
下文中，将描述使用分散有黑体材料的粘接层的结构(诸如(4)和(9))。作为实例，图6示出了结构(4)。如图6所示，具有如(4)那样的结构的层压膜17包括金属箔17a、外层膜17b、内层膜17c和分散有黑体材料的粘接层17e′。
分散有黑体材料的粘接层17e′可以由在诸如聚氨酯树脂、丙烯酸类树脂或苯乙烯树脂的材料中分散了黑体材料的粘接层构成。此情况中，粘接层17e′单独具有大于等于0.6的发射率。粘接层17e′中黑体材料的含量优选为粘接层17e′的重量的60％至80％。当黑体材料的含量太低时，散热性能下降。另一方面，当黑体材料的含量太高时，某些情况下粘接层的功能性会降低。
除了形成分散有黑体材料的粘接层17e′以及不设置黑体材料层17d以外，可形成类似于(a)的结构。
如上所述，由于使用了具有含黑体材料的层的层压膜17，所以能够增强通过利用黑体辐射向外部散热的散热效果。另外，在上述结构(1)至(9)中，优选结构(1)至(5)，其中，在金属箔17a外侧(在电池元件10封装后的电池外侧的方向上)设置了含有黑体材料的膜层。原因是当含有黑体材料的层设置在金属箔外侧时，释放的热量传递到外表面所需的时间会减少。
另外，当含有黑体材料的层设置在金属箔外侧时，外层膜侧的层压膜17的外观可以形成为黑色。因此，可以很容易检测到层压膜17中所产生的针孔和裂纹；因此，更优选它。
(1-2)制造非水电解质电池的方法
例如，可以由以下步骤制造这种非水电解质电池20。
形成正极
将正极活性材料、粘接剂和导电剂均匀混合在一起来形成正极混合物，将此正极混合物分散在溶剂中形成浆体。此情况中，只要正极活性材料、粘接剂和导电剂均匀混合在一起即可，其间的混合比例没有具体限制。接下来，用刮刀法等将浆体均匀地涂在正极集电体11A上以后，在高温下通过辊压机等进行压缩和烘干来去除溶剂，从而形成正极活性材料层11B。例如，正极活性材料层11B设置在正极集电体11A的两个表面上。根据电池元件10的结构，正极活性材料层11B可以设置在正极集电体11A的一个表面上。另外，就溶剂而言，例如，可以使用N-甲基-2-吡咯烷酮。最后，将正极端子15A装配到正极集电体11A的没有形成正极活性材料层11B的部位上。
形成负极
将负极活性材料和由双组分共聚物组成的粘接剂均匀混合在一起来形成负极混合物，将此负极混合物均匀分散在溶剂中来形成浆体。此情况下，只要负极活性材料和粘接剂均匀地混合在一起即可，其中的混合比例没有具体限制。另外，必要时可添加导电剂。随后，用刮刀法等将浆体均匀地涂在负极集电体上以后，在高温下通过辊压机等进行压缩和烘干来去除溶剂，从而形成负极活性材料层。如正极11的结构一样，负极活性材料层12B可以设置在负极集电体12A的至少一个表面上。最后，将负极端子15B装配到负极集电体12A的没有形成负极活性材料层12B的部位上。
形成电池元件
凝胶电解质层14在这样形成的正极11的正极活性材料层11B的表面和这样形成的负极12的负极活性材料层12B的表面上形成。首先，制备含有电解质、高分子化合物和稀释剂的溶胶前体溶液。就高分子化合物而言，使用由三组分共聚物所组成的材料。随后，将溶胶前体溶液涂在正极活性材料层11B和负极活性材料层12B的各个表面，然后蒸发前体溶液中的稀释剂。结果，形成了凝胶电解质层14。
然后，设置了电解质层14的正极11和设置了电解质层14的负极12与插入其间的隔膜13一起进行层压，并在纵向缠绕。此阶段，这样所缠绕的电极等被保护带19固定。因此，形成了电池元件10。
形成层压膜
(a)设置了黑体材料层的情况
例如，通过在外层膜17b、内层膜17c或金属箔17a上涂覆或喷涂含有黑体材料、基底树脂和溶剂的涂料，随后去除溶剂，从而形成黑体材料层17d。就在这种情况中所使用的溶剂而言，例如，可以使用甲苯、乙酸乙酯、二甲苯和2-丁酮。
随后，例如，通过在其间设置的粘接层17e将外层膜17b、金属箔17a和内层膜17c彼此粘接，从而形成层压膜17。此阶段，控制在外层膜17b、金属箔17a或内层膜17c的一个表面上所形成的黑体材料层17d以便将其置于期望的位置处。
(b)使用包含分散在其中的黑体材料的外层膜的情况
当形成外层膜17b′时，将黑体材料混入膜材料来形成外层膜17b′。然后，外层膜17b′、金属箔17a和内层膜17c通过插入其中的粘接层17e彼此粘接，从而形成层压膜17。
(c)使用包含分散在其中的黑体材料的内层膜的情况
当形成内层膜17c′时，将黑体材料混入膜材料来形成内层膜17c′。然后，外层膜17b、金属箔17a和内层膜17c′通过插入其中的粘接层17e彼此粘接，从而形成层压膜17。
(d)使用包含分散在其中的黑体材料的粘接层的情况
通过使用含有黑体材料的粘接剂，外层膜17b、金属箔17a和内层膜17c通过插入其中的粘接层17e′彼此粘接，从而形成层压膜17。
随后，利用从内层膜17c一侧到外层膜17b一侧的深冲压(deepdrawing)使层压膜17形成电池元件容纳部18。另外，在电池元件10容纳在电池元件容纳部18中且被层压膜17封装以后，层压膜17的外围部分通过热熔等方法相互粘接，从而密封电池元件10。此阶段，密封组件16设置在正极端子15A和负极端子15B上，此处层压膜17被相互熔接。因此，完成了图1和图2所示的非水电解质电池20。
(2)第二实施方式
(2-1)非水电解质电池的结构
在第二实施方式中，将通过使用与第一实施方式类似的电池元件10来描述电池元件10被硬层压膜和软层压膜封装的非水电解质电池30。在第二实施方式中，将省略与第一实施方式类似的结构部的描述。
在第二实施方式中，被硬层压膜和软层压膜封装的电池元件称为非水电解质电池，连接至电路板并装配有顶盖和底盖的非水电解质电池称作电池组。在电池组和非水电解质电池中，正极端子和负极端子一侧称为顶部，与顶部相对的一侧称为底部，其它部分称为侧部。另外，侧面方向的长度称为宽度，顶部至底部方向的长度称为高度。
(2-2)电池组的结构
图7示出了根据本发明第二实施方式的电池组40的一个结构例。例如，电池组40为具有矩形或平面形状的锂离子聚合物二次电池的电池组。如图7所示，此电池组40包括两端开口的非水电解质电池30，其中，电池元件10被封装组件、顶盖25a和底盖25b容纳，这些盖子与非水电解质电池30的两端开口相匹配。
图8示出了在制造过程中的根据第二实施方式的非水电解质电池30。封装组件整体上具有平面形状，包括当从平面方向观察时为矩形形状的硬层压膜26和为矩形形状的软层压膜27，软层压膜27在高度方向上的长度比硬层压膜26的小。非水电解质电池30两端的开口整体上均为矩形形状，其两个短边均向外突出，形成椭圆弧。
非水电解质电池30包括具有电池元件容纳部28的软层压膜27、容纳在电池元件容纳部28中的电池元件10和硬层压膜26(设置以用来盖住容纳电池元件10的电池元件容纳部28的开口)。
另外，电池元件10的分别电连接至正极和负极的正极端子15A和负极端子15B从硬层压膜26和软层压膜27彼此密封的密封部伸出。
顶盖25a和底盖25b具有能够与非水电解质电池30的两端的各开口相匹配的形状。具体地，当从正面观察时，每个盖子整体上都具有矩形形状，每个盖子的两个短边向外突出从而形成椭圆弧。另外，正面指的是当从顶部侧观察非水电解质电池30时的方向。
下文中，将参照图7至图10描述封装组件、电路基板、顶盖25a和底盖25b。
封装组件
如图7和图8所示，这个封装组件包括具有(容纳电池元件10的)电池元件容纳部28的软层压膜27和设置在软层压膜27上的(用来覆盖电池元件容纳部28的)硬层压膜26。
下文中，将描述硬层压膜26。
硬层压膜26为矩形，且具有长度彼此相等的顶长边36a和底长边36b以及长度彼此相等的两个短边36c和36d。如图9所示，在硬层压膜26环绕(容纳电池元件10的)电池元件容纳部28时的状态下，将硬层压膜26的顶长边36a和底长边36b设计成使得两个短边36c和36d互相接触或者相互面对且中间留有微小的缝隙。
另外，如图8所示，可以为硬层压膜26的顶长边36a设置凹槽部38。如图7所示，当从正面观察时，凹槽部38可设置在位于非水电解质电池30的两个短边处。因为设置了凹槽部38，所以能够轻松进行顶盖25a的配合。
除了金属箔26a是硬金属箔以外，硬层压膜26与层压膜17的结构相同。即，硬层压膜26至少包括金属箔26a、外层膜26b和内层膜26c，例如，如在上述(1)中一样，设置了黑体材料层26d。另外，如层压膜17一样，也可以形成与上述(2)至(9)的其中一个类似的结构。
硬层压膜26的金属箔26a具有在被弯曲之后维持形状和抵御外力所导致的变形的功能，可以适当使用诸如铝(Al)、不锈钢(SUS)、铁(Fe)、铜(Cu)或镍(Ni)的硬金属材料。上述中，最优选铝(Al)和不锈钢(SUS)，具体地，例如，优选使用未经退火处理的硬铝(JIS A3003P-H18或JIS A3004P-H18)或者奥氏体不锈钢(SUS304)。
金属箔26a的厚度优选设定在50μm至150μm的范围内。当厚度小于50μm时，材料的强度下降。另一方面，当厚度大于150μm时，可加工性严重下降，另外，由于硬层压膜26的厚度增加，电池组40的容积效率下降。
下文中，将描述软层压膜27。
软层压膜27的层压结构与层压膜17类似地设定。即，软层压膜27至少包括金属箔27a、外层膜27b和内层膜27c，例如，如上述(1)结构一样，设置了黑体材料层27d。另外，如层压膜17一样，也可以形成类似于上述(2)至(9)其中一个的结构。
软层压膜27为矩形，且具有长度彼此相等的顶长边37a和底长边37b以及长度彼此相等的两个短边37c和37d，在软层压膜27的中心部分，容纳电池元件10的电池元件容纳部28由冲压等方法形成。软层压膜27的顶长边37a和底长边37b的长度设定得比容纳电池元件10的电池元件容纳部28的宽度大。另外，根据本实施方式，软层压膜27的在顶边和底边处的两个相对边都作为长边，与其正交的两个相对边均作为短边；但是，根据电池元件10的形状，顶边和底边可以用作短边，与其正交的边可以作为长边。
另外，将软层压膜27的两个短边37c和37d设定为比硬层压膜26的两个短边36c和36d略小。因此，可以将软层压膜27层压到硬层压膜26上，使得在非水电解质电池30的顶边和底边处只存在硬层压膜26。在只存在硬层压膜26的部分，其内层膜26c暴露出来；因此，当顶盖25a和底盖25b相配合时，内层膜26c能够通过热熔而粘接至顶盖25a和底盖25b。
电路基板
电路基板34是电池元件10的正极端子15A和负极端子15B与之电连接的基板。电路基板34上，除了包含(诸如保险丝、正温度系数(PCT)元件和热敏电阻的温度保护元件的)保护电路之外，例如，安装了用来区别电池组的ID电阻器，还形成了多个(如三个)连接部。保护电路中，设置了充放电控制场效应晶体管(FET)、用来监控电池元件10和控制充放电控制FET的集成电路(IC)等。
PCT元件串联至电池元件10，当电池温度升高至高于设定温度时，PCT元件的电阻迅速升高，使得流过电池的电流几乎停止。保险丝也串联至电池元件10，当过载电流流经电池时，保险丝被流经其中的电流熔断，使得电流停止。另外，在保险丝附近设置了加热电阻器，由于加热电阻器的温度在过电压的情况下升高，所以保险丝熔断，使得电流停止。
另外，当电池元件10的端子电压高于4.3V至4.4V时，某些情况下会发生诸如发热和着火的危险事件。因此，采用保护电路来监控电池元件10的电压，在电压高于4.3V至4.4V的过度充电状态下，将充电控制FET设定为关闭状态，从而禁止充电。此外，当电池元件10的端子电压过度放电至放电抑制电压以下时，在电池元件10的电压为0V时，电池元件10处于内部短路状态，结果，某些情况下不能进行再次充电。因此，监控电池元件10的电压，当电池元件10处于过度放电状态时，将放电控制FET设定为关闭状态，从而禁止放电。
顶盖
顶盖25a与非水电解质电池30的上边开口相配合，当从正面方向观察时，其整体上具有矩形形状，顶盖25a的两个短边均向外伸展从而形成椭圆弧。在电池元件10一边的顶盖25a的表面上设置与上边开口配合的侧壁。部分地或完全地沿着顶盖25a的外围设置此侧壁，且通过热熔将其与硬层压膜26的端部相粘接。
电路基板34容纳在顶盖25a中。为了将电路基板34的多个接触点暴露在外面，在顶盖25a中相应于接触点的位置处设置了多个开口。电路基板34的接触点通过顶盖25a的开口与电子设备相接触。因此，电池组40和电子设备相互电接触。预先通过注射成型法形成如上所述的顶盖25a。
底盖
底盖25b与非水电解质电池30的下边开口相配合，从正面观察时，其整体上具有矩形形状，底盖25b的两个短边均向外伸展从而形成椭圆弧。在电池元件10一边的底盖25b的表面上设置与下边开口相配合的侧壁。部分地或完全地沿着底盖25b的外围设置此侧壁，且通过热熔将其粘接至硬层压膜26的端部。
底盖25上，从面对电池元件10的表面到与之相对的表面，设置至少一个通孔，优选设置至少两个通孔。此情况下，当热熔树脂通过通孔注入时，非水电解质电池30和底盖25b可以更紧密地彼此粘接。如果设置至少两个通孔，当充入树脂时，至少一个通孔可以用来除去存在于电池元件10和底盖25b之间的空气，因此可以改善树脂的填充性能。
预先通过注射成型法形成如上所述的底盖25b。另外，也可以使用将底盖25b与非水电解质电池30一体地成型的方法，其中，将非水电解质电池30置于模子中，并将热熔树脂灌入其下部。(2-3)形成电池组的方法
下文中，将描述用于制造电池组40的方法。
电池元件的形成
电池元件10可以与第一实施方式类似的方式形成。
然后，如图9和图10所示，硬层压膜26的内层膜26c和软层压膜27的内层膜27c彼此面对放置。另外，电池元件10容纳在电池元件容纳部28以后，硬层压膜26叠加在软层压膜27上，来盖住电池元件容纳部28的开口。随后，沿着电池元件容纳部28的外围密封硬层压膜26与软层压膜27之间的重叠部分。在真空条件下使用金属加热头(未示出)将硬层压膜26的内层膜26c和软层压膜27的内层膜27c热熔来执行密封。
然后，如图9所示，使硬层压膜26变形，使其短边36c和36d彼此接触。此情况中，因为粘接膜29设置在(软层压膜27(其中，变形的软层压膜27的短边37c和37d彼此面对)中设置的)电池元件容纳部28的底部的外表面上，并随后用加热头加热，所以软层压膜27的外层膜27b的各部分彼此粘接，从而形成非水电解质电池30。当不必要的高温施加至电池元件10时，电池元件10会由此而被损坏。因此，将加热头的温度设定为能够熔化粘接膜29的树脂材料的温度。粘接膜29优选由可以在电池元件10不会损坏的温度下被熔化的材料形成。
电池组的形成
接下来，如图7所示，将正极端子15A和负极端子15B连接至电路基板34后，用成型为与顶盖25a嵌合的夹具25c将电路基板34容纳在顶盖25a。另外，在将夹具25c配置在位于非水电解质电池30侧之后，将顶盖25a与非水电解质电池30的上边开口相匹配。另外，将底盖25b与非水电解质电池30的下边开口相匹配。
最后，用加热头加热顶盖25a和底盖25b的匹配部分，使得顶盖25a和底盖25b粘接至硬层压膜26的内层膜26c。结果，形成具有如图10所示外观的电池组40。
如第二实施方式中所述，当硬层压膜26和软层压膜27中设置了含有黑体材料的层时，在根据第二实施方式的电池组中，也能改善散热性能。
实施例
下文中，将详细描述本发明的具体实施例；但是，本发明并不限于这些实施例。
就在以下实施例中所使用的层压膜而言，使用具有结构(1)至(9)的其中一种层压膜。
(1)外层膜/黑体材料层/粘接层/金属箔/粘接层/内层膜
(2)外层膜/粘接层/黑体材料层/金属箔/粘接层/内层膜
(3)分散有黑体材料的外层膜/粘接层/金属箔/粘接层/内层膜
(4)外层膜/分散有黑体材料的粘接层/金属箔/粘接层/内层膜
(5)外层膜/黑体材料层/外层膜/粘接层/金属箔/粘接层/内层膜
(6)外层膜/粘接层/金属箔/粘接层/黑体材料层/内层膜
(7)外层膜/粘接层/金属箔/黑体材料层/粘接层/内层膜
(8)外层膜/粘接层/金属箔/粘接层/分散有黑体材料的内层膜
(9)外层膜/粘接层/金属箔/分散有黑体材料的粘接层/内层膜
(基本结构)外层膜/粘接层/金属箔/粘接层/内层膜
实施例1
实施例1中，使用通过改变黑体材料所形成的层压膜来形成电池组，并测量高温储藏时电池的表面温度。
实施例1-1
正极的形成
将92wt％的钴酸锂(LiCoO2)、3wt％的粉状聚偏二氟乙烯和5wt％的粉状石墨均匀混合在一起后，将这样所形成的混合物分散在N-甲基-2-比咯烷酮中，这样制备出浆体状的正极混合物。将此正极混合物均匀地涂在作为正极集电体使用的铝箔的两个表面上，随后在100℃下真空干燥24小时，由此形成正极活性材料层。
随后，在通过辊压机压按成型正极活性材料层从而形成正极片后，将正极片切割成带状而成为正极，将由铝膜形成的正极端子焊接在没有涂覆活性材料的位置处。此外，将由聚丙烯树脂所形成的紧密粘接组件粘接至当由此执行封装时、层压膜的热熔层彼此面对的正极端子处。
负极的形成
在91wt％的人造石墨和9wt％的粉状聚偏二氟乙烯均匀混合在一起后，将这样所形成的混合物分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中，这样制备出浆体状的负极混合物。将此负极混合物均匀地涂在作为负极集电体使用的铜箔的两个表面上，随后，在120℃下真空干燥24小时，从而形成负极活性材料层。
随后，在通过辊压机压按成型所形成的负极活性材料层后，将负极片切割成带状而成为负极，将由镍箔形成的负极端子焊接在没有涂覆活性材料的位置处。此外，将由聚丙烯树脂形成的密封胶粘接至当如此执行封装时、层压膜的热熔层彼此面对的负极端子处。
电解质的形成
将碳酸亚乙酯(EC)和碳酸亚丙酯(PC)以重量比6∶4混合在一起，然后溶解在浓度为0.8mol/kg的LiPF64中，从而形成电解质。对于分散到这种电解质中的基体聚合物，使用通过聚合相对于偏二氟乙烯(VdF)浓度为7wt％的六氟丙烯(HFP)所获取的共聚物。
将上述基体聚合物、电解质和稀释剂按重量比1∶10∶10混合到一起，从而形成溶胶状的前体溶液。就稀释溶液而言，使用碳酸二甲酯(DMC)。在这种溶胶前体溶液涂在正极活性材料层和负极活性材料层后，在100℃下蒸发稀释溶液，从而在正极和负极上都形成厚度为15μm的凝胶电解质层。
层压膜的形成
如上述(1)所示，形成具有外层膜/黑体材料层/粘接层/金属箔/粘接层/内层膜结构的层压膜。此情况中，就金属箔而言，使用厚度为50μm的铝箔，就内层膜而言，使用厚度为30μm的聚丙烯(PP)。
另外，就外层膜而言，使用黑体材料层设置在厚度为30μm的聚对苯二甲酸乙二酯的金属箔侧表面上的膜。通过将黑体溶液涂在外层膜的一个表面上，形成厚度为2.0μm的黑体材料层，在所述黑体溶液中，混合了70wt％的平均粒径D50为0.5μm的、用作黑体材料的炭黑和30wt％的丙烯酸类树脂。
此情况中，黑体材料层形成在铝箔的一个表面上，厚度为10μm，通过反射测量法获取黑体材料层表面的发射率。通过使用傅里叶变换红外(RT-IR)光谱仪获取波长范围在4μm至24μm(2500cm-1至400cm-1)的平均反射强度来测量反射率的方式来获取发射率，通过方程：(1-反射率)获取发射率(在0至1的范围内)。在实施例1-1中，发射率为0.82。
设置有黑体材料层的外层膜和内层膜通过其间的厚度为5μm的粘接层粘接至金属箔。此情况中，外层膜上所设置的黑体材料层配置在位于在金属箔一侧。
非水电解质电池的组装
将均设置了凝胶电解质层的正极和负极进行层压，并与插入其中的多孔聚乙烯隔膜一起进行缠绕，从而形成平板电池元件。此情况中，形成高度为60mm、宽度为40mm、厚度为5mm的电池元件，当完全充电电压和放电终止电压分别设定为4.2V和3.0V时，放电容量为900mAh。使用炭黑作为上面的黑体材料，通过由铝层压膜所构成的封装组件来封装这个电池元件。电池元件容纳在铝层压膜中所形成的凹部并被封装以后，将沿着电池元件外围的层压膜的各个边通过热熔法彼此粘接并进行真空密封，从而形成测试电池。
实施例1-2
除了在形成层压膜时，将石墨用作黑体材料以外，以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。另外，当如实施例1-1一样地测量使用石墨的黑体材料层的发射率时，发射率为0.85。
实施例1-3
除了在形成层压膜时，将铁黑(FeOFe2O3)用作黑体材料以外，以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。另外，当如实施例1-1一样地测量使用铁黑(FeOFe2O3)的黑体材料层的发射率时，发射率为0.79。
实施例1-4
除了在形成层压膜时，将铬铁矿尖晶石固溶体用作黑体材料以外，以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。另外，当如实施例1-1一样地测量使用铬铁矿尖晶石固溶体的黑体材料层的发射率时，发射率为0.81。
实施例1-5
除了在形成层压膜时，将苯胺黑用作黑体材料以外，以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。另外，当如实施例1-1一样地测量使用苯胺黑的黑体材料层的发射率时，发射率为0.83。
比较例1-1
除了形成像上面的基本结构一样的没有设置黑体材料层的层压膜以外，以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。另外，由于在比较例1-1中没有设置黑体材料层，所以当如实施例1-1一样地测量铝金属层的发射率时，发射率为0.12。
比较例1-2
除了在形成层压膜时，将炭黑用作黑体材料，且黑体材料层中炭黑的含量为45wt％以外，以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。另外，当如实施例1-1一样地测量比较例1-2中使用炭黑的黑体材料层的发射率时，发射率为0.53。
电池的评价
(a)高温储存测试
将上述实施例和比较例的测试电池均充电至4.35V的电压，然后保持在环境温度为130℃的烘箱内。随后，在测试电池均在环境温度为130℃下保持30分钟或者60分钟后，测量每个测试电池的表面温度。通过将热电偶压在其表面测量每个测试电池的表面温度。
在下面表1中，示出了上述评价结果。
表1
Figure BSA00000331104200291
从表1中可以发现，当在层压膜中设置含有黑体材料的层时，散热性能得到改善，高温储藏后，电池的表面温度不易升高。另外，也可以发现，当实施例1-1至1-5中的发射率大于等于0.6时，与比较例1-2相比较，能够获取特别显著的效果。
实施例2
实施例2中，通过改变层压膜的结构形成电池组，并测量高温储藏时电池的表面温度。
实施例2-1
以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。
实施例2-2
如上述(2)所示，形成由外层膜/粘接层/黑体材料层/金属箔/粘接层/内层膜所构成的层压膜。此情况中，在金属箔的外层膜一侧形成黑体材料层。通过将含有30wt％的丙烯酸类树脂和70wt％的炭黑的黑体溶液涂在金属箔的一个表面上从而具有2.0μm的厚度来形成黑体材料层，将炭黑用作黑体材料，其平均粒径D50为0.5μm。除上述以外，以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。
实施例2-3
如上述(3)所示，形成由分散有黑体材料的外层膜/粘接层/金属箔/粘接层/内层膜所构成的层压膜。此情况中，就分散有黑体材料的外层膜而言，使用含有70wt％的黑体材料且厚度为30μm的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜。除上述以外，以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。
实施例2-4
如上述(4)所示，形成由外层膜/分散有黑体材料的粘接层/金属箔/粘接层/内层膜所构成的层压膜。此情况中，就分散有黑体材料的粘接层而言，使用含有70wt％的黑体材料且厚度为5μm的粘接层。除上述以外，以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。
实施例2-5
如上述(5)所示，形成由外层膜/黑体材料层/外层膜/粘接层/金属箔/粘接层/内层膜所构成的层压膜。此情况中，黑体材料层在外层膜的一个表面上形成，且厚度为30μm的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜在外层膜上所设置的黑体材料层的表面上形成。除上述以外，以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。
实施例2-6
如上述(6)所示，形成由外层膜/粘接层/金属箔/粘接层/黑体材料层/内层膜所构成的层压膜。此情况中，黑体材料层在内层膜的金属箔一侧形成。除上述以外，以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。
实施例2-7
如上述(7)所示，形成由外层膜/粘接层/金属箔/黑体材料层/粘接层/内层膜所构成的层压膜。此情况中，黑体材料层在金属箔的内层膜一侧形成。除上述以外，以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。
实施例2-8
如上述(8)所示，形成由外层膜/粘接层/金属箔/粘接层/分散有黑体材料的内层膜所构成的层压膜。此情况中，就分散有黑体材料的内层膜而言，使用含有70wt％的黑体材料且厚度为30μm的聚丙烯(PP)膜。除上述以外，以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。
实施例2-9
如上述(9)所示，形成由外层膜/粘接层/金属箔/分散有黑体材料的粘接层/内层膜所构成的层压膜。此情况中，就分散有黑体材料的粘接层而言，使用含有70wt％的黑体材料且厚度为5μm的粘接层。除上述以外，以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。
比较例2-1
除了形成像基本结构中一样的没有包含黑体材料的、由外层膜/粘接层/金属箔/粘接层/内层膜所构成的层压膜外，以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。
电池评价
(a)高温储藏测试
将上述实施例和比较例中的测试电池均充电至电压为4.35V，然后保持在环境温度为130℃的烘箱内。随后，在测试电池均在环境温度为130℃下保持5分钟、10分钟、30分钟或者60分钟之后，测量每个测试电池的表面温度。通过将热电偶压在其表面测量每个测试电池的表面温度。
在下面表2中，示出了上述评价结果。
表2
Figure BSA00000331104200331
从表2中可以发现，当在层压膜中设置含有黑体材料的层时，散热性能得到改善，高温储藏后电池的表面温度不易升高。具体地，也可以发现，当含有黑体材料的膜层相对于层压膜的金属箔设置在电池外侧时，散热效果进一步得到改善。原因是当含有黑体材料的膜层设置在金属箔外侧时，能够减小将释放的热量传输到外表面的时间。
另外，与外层膜、内层膜或粘接层中含有黑体材料的情况相比较而言，优选设置黑体材料层。原因是，当外层膜、内层膜或粘接层中含有黑体材料时，很难维持含有黑体材料的膜的性能，且膜的性能容易下降。例如，当粘接层中含有黑体材料时，某些情况下其粘接效果会下降。
可以发现，与分别在外层膜和粘接层中含有黑体材料的结构(3)和(4)相比，根据其中设置了黑体材料层的结构(1)和(2)，能够获取显著的高散热性能，具体地，在高温储藏开始后的10分钟期间内。另外，在两个外层膜之间插入了黑体材料层的结构(5)中，尽管散热效果由于外层膜的厚度的增加而下降，然而与在金属箔内侧设置含有黑体材料的膜层的结构(6)至(9)相比，散热效果较好。
另外，即使在金属箔内侧设置含有黑体材料的膜层的情况下，当使用设置了黑体材料层的层压膜时，也能获取更好的散热效果。
实施例3
实施例3中，使用黑体材料的粒径改变的层压膜来形成电池组，并测量高温储藏时的电池表面温度。
实施例3-1
除将用作黑体材料的炭黑的粒径D50设定为0.1μm以外，以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。
实施例3-2
除将用作黑体材料的炭黑的粒径D50设定为0.3μm以外，以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。
实施例3-3
除将用作黑体材料的炭黑的粒径D50设定为0.5μm以外，以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。
实施例3-4
除将用作黑体材料的炭黑的粒径D50设定为0.75μm以外，以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。
实施例3-5
除将用作黑体材料的炭黑的粒径D50设定为1.0μm以外，以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。
实施例3-6
除将用作黑体材料的炭黑的粒径D50设定为2.0μm以外，以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。
实施例3-7
除将用作黑体材料的炭黑的粒径D50设定为3.0μm以外，以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。
比较例3-1
除如上述基本结构一样，没有在层压膜中设置黑体材料层以外，以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。
电池评价
(a)高温储藏测试
将上述实施例和比较例中的测试电池均充电至电压为4.35V，然后保持在环境温度为130℃的烘箱内。随后，测试电池均在环境温度为130℃下保持30分钟或者60分钟，测量每个测试电池的表面温度。通过将热电偶按压在其表面测量每个测试电池的表面温度。
在下面表3中，示出了上述评价结果。
表3
Figure BSA00000331104200361
从表3中可以发现，在设置了黑体材料层的实施例3-1至实施例3-7中，随着黑体材料的粒径的减小，散热性能提高，随着粒径的增大，很难获得散热效果。另外，当黑体材料的粒径增大时，有必要增加黑体材料层的厚度来获取其稳定性，结果，某些情况下电池组的容积效率下降。
实施例4
实施例4中，通过改变层压膜的内层膜的厚度来确认电池组的散热效果。
实施例4-1
如实施例1-1中的情况一样，使用厚度为30μm的内层膜形成测试电池。
实施例4-2
除将内层膜的厚度设定为40μm以外，以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。
实施例4-3
除将内层膜的厚度设定为50μm以外，以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。
实施例4-4
除将内层膜的厚度设定为60μm以外，以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。
实施例4-5
除将内层膜的厚度设定为75μm以外，以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。
实施例4-6
除将内层膜的厚度设定为100μm以外，以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。
比较例4-1
除如上述基本结构一样，没有在层压膜中设置黑体材料层以外，以与实施例1-1类似的方式形成测试电池。
电池评价
(a)高温储藏测试
将上述实施例和比较例中的测试电池均充电至电压为4.35V，然后保持在环境温度为130℃的烘箱内。随后，测试电池均在环境温度为130℃下保持30分钟或者60分钟，测量每个测试电池的表面温度。通过将热电偶压在其表面测量每个测试电池的表面温度。
在下面表4中，示出了上述评价结果。
表4
Figure BSA00000331104200381
如表4中所示，与比较例4-1(使用具有与例4-1中相等厚度的内层膜并且不含黑体材料层的层压膜)相比，在使用含有黑体材料层的层压膜的实施例4-1中，获取了高散热效果。另外，可以发现，当设置了黑体材料层，且改变内层膜厚度时，随着内层膜的厚度的减小，获取到更好的散热效果。也可以发现，当内层膜的厚度很大时，电池元件的热传导率变低，因此，电池元件中所产生的热无法有效散逸。
实施例5
实施例5中，在设置或不设置黑体材料层时改变层压膜的表面颜色，并且确认针孔的测试准确度。
实施例5-1
如上述(1)中所示，形成具有外层膜/黑体材料层/粘接层/金属箔/粘接层/内层膜的结构的层压膜。
比较例5-1
如上述基本结构所示，形成具有外层膜/粘接层/金属箔/粘接层/内层膜的结构的层压膜。
(b)确认针孔直径的检测极限
在实施例和比较例的层压膜中形成针孔以后，光从内层膜一侧照射，用肉眼从外层膜一侧确认针孔的存在。逐渐减小针孔的直径，由上述方法，通过肉眼从外层膜一侧确认针孔直径的检测极限。
下面表5中，示出了上述评价结果。
表5
如表5所示，在实施例5-1中，表面颜色由于黑体材料层而呈黑色，针孔直径的检测极限为0.275mm，因此与比较例5-1(表面颜色呈银色，且针孔直径的检测极限为0.450mm)相比，确认为足够小的针孔。
如上所述，当在金属箔外侧设置黑体材料层时，电池组的表面颜色为黑色，因此针孔、裂纹等的检测准确度得到改善。
已经参照实施方式和实施例描述了本发明；但是，本发明并不限于上面的实施方式和实施例，在不脱离本发明范围的情况下可以进行各种修改。例如，仅仅以示例的方式描述了电池元件和层压膜的材料和数值，然而，也可以使用不同的材料和数值。
另外，就包括含有黑体材料的层的层压膜的结构而言，也可以使用除本发明实施方式中示出的以外的结构。
对于本领域的技术人员来说，根据设计要求和其它因素，本发明可以有各种修改、组合、子组合和变化等，均应包含在本发明的所附权利要求或其等价物的范围之内。

Claims (13)

1.一种非水电解质电池，包括：
电池元件；和
封装组件，用来封装所述电池元件，
其中，所述封装组件包括含有能够利用黑体辐射的黑体材料并且发射率大于等于0.6的层。
2.根据权利要求1所述的非水电解质电池，
其中，所述封装组件包括外层膜、金属箔、内层膜和粘接层，且
所述外层膜、所述内层膜和所述粘接层中的至少一种含有所述黑体材料，或
所述封装元件包括在所述外层膜和所述金属箔之间或者在所述金属箔和所述内层膜之间的含有所述黑体材料的黑体材料层。
3.根据权利要求2所述的非水电解质电池，
其中，含有所述黑体材料的所述黑体材料层设置在所述金属箔和所述外层膜之间，或者
所述外层膜含有所述黑体材料。
4.根据权利要求3所述的非水电解质电池，
其中，所述黑体材料包括碳材料、硅酸盐材料和金属氧化物材料中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的非水电解质电池，
其中，所述黑体材料的平均粒径小于等于1.0μm。
6.根据权利要求2所述的非水电解质电池，
其中，所述内层膜的厚度为10μm至50μm。
7.根据权利要求2所述的非水电解质电池，
其中，所述黑体材料层包括所述黑体材料和基底树脂，且
所述基底树脂是丙烯酸类树脂、聚氨酯树脂和环氧树脂中的至少一种。
8.根据权利要求2所述的非水电解质电池，
其中，分散有所述黑体材料的所述外层膜为所述黑体材料分散在尼龙Ny、聚对苯二甲酸乙二酯PET、聚萘二甲酸乙二酯PEN、聚对苯二甲酸丁二酯PBT或聚萘二甲酸丁二酯PBN中的膜。
9.根据权利要求8所述的非水电解质电池，
其中，所述黑体材料的含量为所述外层膜的重量的50％至80％。
10.根据权利要求2所述的非水电解质电池，
其中，分散有所述黑体材料的所述内层膜为所述黑体材料分散在聚丙烯PP、流延聚丙烯CPP、聚对苯二甲酸乙二酯PET、低密度聚乙烯LDPE、高密度聚乙烯HDPE、线性低密度聚乙烯LLDPE中的膜。
11.根据权利要求10所述的非水电解质电池，
其中，所述黑体材料的含量为所述内层膜的重量的60％至80％。
12.根据权利要求2所述的非水电解质电池，
其中，分散有所述黑体材料的所述粘接层包括所述黑体材料分散在聚氨酯树脂、丙烯酸类树脂或苯乙烯树脂中的粘接剂。
13.根据权利要求12所述的非水电解质电池，
其中，所述黑体材料的含量为所述粘接层的重量的60％至80％。
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