CN109891628A - 电池和电子设备 - Google Patents

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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

提供一种电池和电子设备。所述电池具备电池元件、膜外包装材和碳纤维片，所述膜外包装材收容电池元件，所述碳纤维片设置于电池元件与膜外包装材之间，并且包含长纤维。

Description

电池和电子设备
技术领域
本技术涉及电池和电子设备。
背景技术
近年来，二次电池的用途从基本的如便携式电话机或平板电脑、小型电动工具等携带设备，扩大到电动自行车、混合动力汽车等电动车辆等。作为这种二次电池的一种已知有锂离子二次电池(例如，参照下述专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-140633号公报。
发明内容
发明要解决的课题
在二次电池领域中，一般希望通过提高抗冲击性来防止二次电池伴随冲击而变形导致正极和负极短路(short)、二次电池发热等现象。
因此，本技术的目的之一是提供一种电池和电子设备，提高抗冲击性以确保对于外力的高稳定性。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题，本技术提供一种电池，例如具备：
电池元件；
膜外包装材，收容电池元件；
碳纤维片，设置于所述电池元件与所述膜外包装材之间，并且包含长纤维。
本技术还可以是具有该电池的电子设备。
发明的效果
根据至少本技术的实施方式，能够在尽量不增加电池重量的情况下提高该电池的抗冲击性。此外，本说明书中所述的效果并不限于此，可以是本技术所述的任何效果。另外，本技术的内容不应被解释为仅限于所示示例的效果。
附图说明
图1是一种实施方式的电池的分解立体图。
图2是用于说明一种实施方式的电极体构成的图。
图3A是用于说明一种实施方式的正极集电体的图，图3B是用于说明一种实施方式的负极集电体的图。
图4是用于说明变形例的图。
图5是用于说明变形例的图。
图6是用于说明变形例的图。
图7是用于说明变形例的图。
图8A至图8D是用于说明变形例的图。
图9是用于说明应用例的图。
图10是用于说明应用例的图。外包装材
具体实施方式
下面，参考附图对本技术的实施方式等进行说明。并且，说明顺序如下。
<1.一种实施方式>
<2.变形例>
<3.应用例>
以下说明的实施方式等是本技术的优选具体例，本技术的内容并不限于这些实施方式等。
<1.一种实施方式>
[电池的构成]
图1是示出本技术的一种实施方式的非水电解质二次电池(以下，略称为“电池”)10的一个构成例的分解立体图。如图1所示，本技术的一种实施方式的电池10是所谓的层压膜式电池，在膜状外包装材30的内部收容有作为电池元件一例的扁平状或方形叠层式电极体(以下，适当略称为电极体)20和碳纤维片41A、41B，从而使小型化、轻量化和薄型化成为可能。
电极体20安装有正极引线11和负极引线12。俯视观察，电极体20具有大体矩形主表面20A和与主表面20A相反则的主表面20B。主表面20A具有长度方向的边部20C和宽度方向的边部20D。外包装材30与电极体20之间设置碳纤维片41A、41B。
(正极引线、负极引线)
从电池10的一方的短边侧向相同方向引出正极引线11和负极引线12。下面，将引出正极引线11和负极引线12的电极体20的短边侧称为顶侧，与其相反的短边侧称为底侧。另外，长边侧称为侧边侧。
正极引线11和负极引线12具有例如薄板状或网状。正极引线11和负极引线12由例如铝、铜、镍或不锈钢等金属材料构成。
外包装材30与正极引线11之间以及外包装材30与负极引线12之间分别插入有为防止外部空气侵入的紧贴膜13。紧贴膜13由相对于正极引线11和负极引线12具有紧贴性的材料构成，例如聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯或改性聚丙烯等聚烯烃树脂。
(外包装材)
外包装材30是具有柔韧性的层压膜。外包装材30具备长方形的膜状第一、第二外包装材30A、30B。第一、第二外包装材30A、30B具有相同大小，将其重叠使电极体20夹在其间。熔接重叠的第一、第二外包装材30A、30B的四边，在第一、第二外包装材30A、30B的周向边缘部形成熔接部。第一外包装材30A具有用于收容电极体20的收容部31。例如，利用深冲加工形成该收容部31。
外包装材30具有例如依次叠层热熔接树脂层、金属层和表面保护层的构成。此外，热熔接树脂层侧的表面是收容电极体20的侧的表面。作为该热熔接树脂层的材料可例举聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)。作为金属层的材料可例举铝。作为表面保护层的材料可例举尼龙(Ny)。具体地，例如，外包装材30依次由例如尼龙膜、铝箔和聚乙烯膜贴合的矩形铝层压膜构成。外包装材30例如配置成热熔接树脂层侧与电极体20相对，各外边缘部通过熔接或粘合剂彼此紧贴。
此外，代替上述层压膜，也可以由具有其他结构的层压膜、聚丙烯等的高分子膜或金属膜构成外包装材30。或者，也可以使用以铝制膜为芯材，在其一面或两面叠层高分子膜的层压膜。
另外，从美观的观点出发，作为外包装材30也可以使用还具备有色层的外包装材和/或选自热熔接树脂层和表面保护层的至少一层中包含着色材料的外包装材。热熔接树脂层与金属层之间以及表面保护层与金属层之间的至少一方设置有粘合层时，也可以使粘合层包含着色材料。
(碳纤维片)
在第一外包装材30A与电极体20的主表面20A之间设置有碳纤维片41A，在第二外包装材30B与电极体20的主表面20B之间设置有碳纤维片41B。此外，除非另有说明下面将关于碳纤维片41A进行说明，关于碳纤维片41B也同样。
碳纤维片41A由碳纤维构成。作为碳纤维可以适用公知的碳纤维，如聚丙烯腈系碳纤维或者沥青系碳纤维等。在本技术中碳纤维片是包含长纤维的片。长纤维是指例如相对于主表面20A的边部20D的长度具有50％～120％以上长度的碳纤维。长纤维是织造布或无纺布。作为使每个长纤维成为片状的方法，可以广泛适用公知的方法。也可以将排列方向一致的长纤维浸渍于作为粘合剂的树脂而使其成片状。另外，例如也可以将长纤维编织成片状。在这种情况下，无需将长纤维与塑料等混合等，可以得到不包含(非含有)粘合剂的碳纤维片。
长纤维的纤维直径是例如1～100μm，优选5～20μm。多根长纤维可以构成纤维束(细线)。并且，多根细线还可以构成束。另外，一种实施方式的碳纤维片41A的长纤维至少沿两个方向，更具体为，沿大体正交的两个方向排列。由此，能够确保碳纤维片41A的强度，并能够提高电池10的抗冲击性。另外，从相同的观点出发，相对于电极体20整体表面的碳纤维片41A、41B的覆盖率优选例如70％以上、110％以下。从确保电池容量的观点出发，碳纤维片41A的平均厚度优选20μm以上、200μm以下，更优选20μm以上的150μm。
(电极体)
图2示出电极体20构成的一例。电极体20具备正极21、负极22、设置于正极21与负极22之间的隔膜23、设置于正极21与隔膜23之间的电解质层24A、以及设置于负极22与隔膜23之间的电解质层24B。
(正极)
正极21具有在正极集电体21A的两面设置正极活性物质层21B的结构。此外，虽然图中没示出，也可以仅在正极集电体21A的一面设置正极活性物质层21B。
如图3A所示，正极集电体21A具备正极活性物质层形成部21M和正极集电体露出部21N。从垂直于正极集电体21A的主表面的方向俯视正极活性物质层形成部21M时，正极活性物质层形成部21M为矩形。在正极活性物质层形成部21M的两面设置正极活性物质层21B。从正极活性物质层形成部21M的一边的一部分延伸设置正极集电体露出部21N。此外，如图3A中的双点划线所示，也可以从正极活性物质层形成部21M的一边的整体延伸设置正极集电体露出部21N。在层叠正极21、负极22和隔膜23的状态下，相互接合多个正极集电体露出部21N，该接合的正极集电体露出部21N与正极引线11电连接。
正极集电体21A例如由铝箔、镍箔或者不锈钢箔等金属箔构成。正极活性物质层21B例如包含能够吸附和释放为电极反应物质的锂的正极活性物质。正极活性物质层21B根据需要还可以含有添加剂。作为添加剂例如可以使用导电剂和粘结剂中的至少一种。
作为能够吸附和释放锂(Li)的正极材料适宜使用含锂化合物，例如锂氧化物、锂磷酸盐、锂硫化物或者含锂的层间化合物等，也可以混合使用这些中的两种以上。为了提高能量密度优选包含锂(Li)、过渡金属元素和氧(O)的含锂化合物。作为这种含锂化合物，可例举式(A)所示的具有层状岩盐型结构的锂复合氧化物、式(B)所示的具有橄榄石型结构的锂复合磷酸盐等。作为含锂化合物更优选含有由钴(Co)、镍(Ni)、锰(Mn)和铁(Fe)组成的组中的至少一种作为过渡金属元素。作为这种含锂化合物可例举例如式(C)、式(D)或者式(E)所示的具有层状岩盐型结构的锂复合氧化物、式(F)所示的具有尖晶石型结构的锂复合氧化物、或式(G)所示的具有橄榄石型结构的锂复合磷酸盐等，具体有：LiNi0.50Co0.20Mn0.30O2、LiaCoO2(a≈1)、LibNiO2(b≈1)、Lic1Nic2Co1-c2O2(c1≈1，0<c2<1)、LidMn2O4(d≈1)或者LieFePO4(e≈1)等。
LipNi(1-q-r)MnqM1rO(2-y)Xz ……(A)
(其中，式(A)中，M1表示除镍(Ni)、锰(Mn)之外的选自2族～15族的元素中的至少一种。X表示除氧之外的16族元素和17族元素中的至少一种。p、q、y和z是满足0≤p≤1.5、0≤q≤1.0、0≤r≤1.0、－0.10≤y≤0.20和0≤z≤0.2范围的值。)
LiaM2bPO4 ……(B)
(其中，式(B)中，M2表示选自2族～15族的元素中的至少一种。a、b是满足0≤a≤2.0、0.5≤b≤2.0范围的值。)
LifMn(1-g-h)NigM3hO(2-j)Fk ……(C)
(其中，式(C)中，M3表示由钴(Co)、镁(Mg)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、锆(Zr)、钼(Mo)、锡(Sn)、钙(Ca)、锶(Sr)和钨(W)组成的组中的至少一种。f、g、h、j和k是满足0.8≤f≤1.2、0<g<0.5、0≤h≤0.5、g+h<1、－0.1≤j≤0.2和0≤k≤0.1范围的值。此外，锂(Li)的组成根据充放电状态而不同，f值表示完全放电状态下的值。)
LimNi(1-n)M4nO(2-p)Fq ……(D)
(其中，式(D)中，M4表示由钴(Co)、锰(Mn)、镁(Mg)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、锡(Sn)、钙(Ca)、锶(Sr)和钨(W)组成的组中的至少一种。m、n、p和q是满足0.8≤m≤1.2、0.005≤n≤0.5、－0.1≤p≤0.2和0≤q≤0.1范围的值。此外，锂(Li)的组成根据充放电状态而不同，m值表示完全放电状态下的值。)
LirCo(1-s)M5sO(2-t)Fu ……(E)
(其中，式(E)中，M5表示由镍(Ni)、锰(Mn)、镁(Mg)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、锡(Sn)、钙(Ca)、锶(Sr)和钨(W)组成的组中的至少一种。r、s、t和u是满足0.8≤r≤1.2、0≤s<0.5、－0.1≤t≤0.2和0≤u≤0.1范围的值。此外，锂(Li)的组成根据充放电状态而不同，r值表示完全放电状态下的值。)
LivMn2-wM6wOxFy ……(F)
(其中，式(F)中，M6表示由钴(Co)、镍(Ni)、镁(Mg)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、锡(Sn)、钙(Ca)、锶(Sr)和钨(W)组成的组中的至少一种。v、w、x和y是满足0.9≤v≤1.1、0≤w≤0.6、3.7≤x≤4.1和0≤y≤0.1范围的值。此外，锂(Li)的组成根据充放电状态而不同，v值表示完全放电状态下的值。)
LizM7PO4 ……(G)
(其中，式(G)中，M7表示由钴(Co)、锰(Mn)、铁(Fe)、镍(Ni)、镁(Mg)、铝(Al)、硼(B)、钛(Ti)、钒(V)、铌(Nb)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)、钙(Ca)、锶(Sr)、钨(W)和锆(Zr)组成的组中的至少一种。z是满足0.9≤z≤1.1范围的值。此外，锂(Li)的组成根据充放电状态而不同，z值表示完全放电状态下的值。)
作为含Ni的锂复合氧化物也可以使用含锂(Li)、镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)和氧(O)的锂复合氧化物(NCM)，及含锂(Li)、镍(Ni)、钴(Co)、铝(Al)和氧(O)的锂复合氧化物(NCA)等。具体地，可以使用以下的式(H)或式(I)所示的物质作为含Ni的锂复合氧化物。
Liv1Niw1M1’x1Oz1 ……(H)
(式中，0<v1<2、w1+x1≤1、0.2≤w1≤1、0≤x1≤0.7、0<z<3，M1’是由钴(Co)、铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、铝(Al)、铬(Cr)、钒(Ba)、钛(Ti)、镁(Mg)和锆(Zr)等过渡金属组成的元素的至少一种以上。)
Liv2Niw2M2’x2Oz2 ……(I)
(式中，0<v2<2、w2+x2≤1、0.65≤w2≤1、0≤x2≤0.35、0<z2<3，M2’是由钴(Co)、铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、铝(Al)、铬(Cr)、钒(Ba)、钛(Ti)、镁(Mg)和锆(Zr)等过渡金属组成的元素的至少一种以上。)
除此之外，作为能够吸附和释放锂(Li)的正极材料还可以例举MnO2(二氧化锰)、V2O5(五氧化二钒)、V6O13(十三氧化六钒)、NiS(硫化镍)和MoS(硫化钼)等不含锂的无机化合物。
能够吸附和释放锂(Li)的正极材料也可以是上述材料以外的材料。另外，还可以混合任意组合的两种以上上述示例的正极材料。
作为粘结材料使用选自例如聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯腈(PAN)、苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)和羧甲基纤维素(CMC)等树脂材料，以及以这些树脂材料为主体的共聚物等中的至少一种。
作为导电剂，可以例举石墨、炭黑或者科琴黑等碳材料，并混合使用其中的一种或两种以上。另外，除了碳材料之外，如果是具有导电性的材料，则也可以使用金属材料或者导电性高分子材料等。
(负极)
负极22具有在负极集电体22A的两面设置负极活性物质层22B的结构，配置成负极活性物质层22B与正极活性物质层21B相对。此外，虽图中没示出，也可以仅在负极集电体22A的一面设置负极活性物质层22B。
如图3B所示，负极集电体22A具备负极活性物质层形成部22M和负极集电体露出部22N。从垂直于负极集电体22A的主表面的方向俯视负极活性物质层形成部22M时，负极活性物质层形成部22M为矩形。在负极活性物质层形成部22M的两面或一面设置负极活性物质层22B。从负极活性物质层形成部22M的一边的一部分延伸设置负极集电体露出部22N。此外，如图3B中的双点划线所示，也可以从负极活性物质层形成部22M一边的整体延伸设置负极集电体露出部22N。在层叠正极21、负极22和隔膜23的状态下，相互接合多个负极集电体露出部22N，该接合的负极集电体露出部22N与负极引线12电连接。
负极集电体22A例如由铜箔、镍箔或者不锈钢箔等金属箔构成。负极活性物质层22B包含能够吸附和释放锂(Li)的一种或两种以上的负极活性物质。负极活性物质层22B根据需要还可以包含粘结剂或导电剂等添加剂。
此外，在该电池10中，负极22或负极活性物质的电化学当量与正极21的电化学当量相比增大，理论上优选充电途中不使锂金属析出在负极22中。
负极活性物质，可例举难石墨化碳、易石墨化碳、石墨、热解碳类、焦炭类、玻璃碳类、有机高分子化合物烧结体、碳纤维或者活性炭等碳材料。其中，焦炭类包括沥青焦炭、针状焦炭或者石油焦炭等。有机高分子化合物烧结体是指在适当的温度下煅烧酚醛树脂或呋喃树脂等高分子材料使其碳化的产物，还有一些被分类为难石墨化碳或易石墨化碳。优选这些碳材料，因为其在充放电时很少产生晶体结构的变化，能够获得高充放电容量，同时能够获得良好的循环特性。尤其优选石墨，因为其电化学当量大，且能够获得高能量密度。另外，优选难石墨化碳，因为其可以获得优异的循环特性。进而优选充放电电位低的物质，具体为充放电电位接近锂金属的物质，因为其能够容易地实现电池10的高能量密度化。
另外，作为能够高容量化的其他负极活性物质，可例举包含金属元素和半金属元素中的至少一种作为构成元素(例如、合金、化合物或混合物)的材料。因为使用这种材料能够获得高能量密度。尤其，更优选与碳材料一起使用，因为通过一起使用能够获得高能量密度的同时，能够获得优异的循环特性。此外，在本技术中，合金包括由两种以上金属元素形成的合金之外，还包括包含一种以上金属元素和一种以上半金属元素的合金。另外，可以含有非金属元素。其组织可以是固溶体，共晶(共熔混合物)、金属间化合物或其中的两种以上的共存物。
作为这种负极活性物质，可例举能够与锂(Li)形成合金的金属元素或半金属元素。具体地，可例举镁(Mg)、硼(B)、铝(Al)、钛(Ti)、镓(Ga)、铟(In)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)、铋(Bi)、镉(Cd)、银(Ag)、锌(Zn)、铪(Hf)、锆(Zr)、钇(Y)、钯(Pd)或者铂(Pt)。这些可以是晶体物质，也可以是非晶物质。
作为负极活性物质，优选包含周期表中短周期的4B族的金属元素或者半金属元素作为构成元素的物质，更优选至少含有硅(Si)和锡(Sn)中的一种作为构成元素的物质。因为硅(Si)和锡(Sn)的吸附和释放锂(Li)的能力大，且能够获得高能量密度。作为这种负极活性物质，可例举硅(Si)的单质、合金或化合物，或锡(Sn)的单质、合金或化合物，或至少一部分具有这些一种或两种以上的相的材料。
作为硅(Si)合金，可例举作为硅(Si)以外的第二构成元素包含由锡(Sn)、镍(Ni)、铜(Cu)、铁(Fe)、钴(Co)、锰(Mn)、锌(Zn)、铟(In)、银(Ag)、钛(Ti)、锗(Ga)、铋(Bi)、锑(Sb)和铬(Cr)组成的组中的至少一种的合金。作为锡(Sn)合金，可例举作为锡(Sn)以外的第二构成元素包含由硅(Si)、镍(Ni)、铜(Cu)、铁(Fe)、钴(Co)、锰(Mn)、锌(Zn)、铟(In)、银(Ag)、钛(Ti)、锗(Ga)、铋(Bi)、锑(Sb)和铬(Cr)组成的组中的至少一种的合金。
作为锡(Sn)化合物或者硅(Si)化合物，可例举包含氧(O)或者碳(C)的化合物，除锡(Sn)或硅(Si)之外，还可以包含上述第二构成元素。
其中，优选含有SnCoC的材料作为Sn系负极活性物质，该含SnCoC材料包含钴(Co)、锡(Sn)和碳(C)作为构成元素，碳含量为9.9质量％以上、29.7质量％以下，且相对于锡(Sn)和钴(Co)的总和钴(Co)的比例为30质量％以上、70质量％以下。这是因为可以在这种组成范围中获得高能量密度，同时能够获得优异的循环特性。
此含SnCoC材料根据需要还可以包含其他构成元素。作为其他构成元素，优选例如硅(Si)、铁(Fe)、镍(Ni)、铬(Cr)、铟(In)、铌(Nb)、锗(Ge)、钛(Ti)、钼(Mo)、铝(Al)、磷(P)、镓(Ga)或铋(Bi)，也可以包含两种以上。这是因为能够进一步提高容量或循环特性。
此外，此含SnCoC材料具有包含锡(Sn)、钴(Co)和碳(C)的相，该相优选具有结晶度低的结构或非晶质结构。另外，此含SnCoC材料中优选至少构成元素的碳(C)的一部分与其他构成元素的金属元素或半金属元素结合。这是因为，考虑到锡等的凝集或者结晶化会导致循环特性的降低，然而能够通过碳(C)与其他元素结合来抑制这样的凝集或者结晶化。
作为检查元素的结合状态的测量方法，可例举X射线光电子能谱(XPS)。对于XPS，在能量校准以获得金原子的4f轨道(Au4f)谱峰为84.0eV的装置中，碳的1s轨道(C1s)的谱峰，如为石墨时出现在284.5eV。如为表面污染碳时出现在284.8eV。对此，碳元素的电荷密度变高时，例如碳与金属元素或半金属元素结合的情况下，C1s的谱峰出现在比284.5eV低的区域中。即，对于含SnCoC材料得到的C1s合成波的谱峰出现在比284.5eV低的区域时，在含SnCoC材料中所包含碳的至少一部分与作为其他构成元素的金属元素或半金属元素结合。
此外，在XPS测量中，光谱能量轴的校正使用例如C1s的谱峰。一般来说，由于表面存在表面污染碳，将表面污染碳的C1s的谱峰作为284.8eV，以此作为基准能量。在进行XPS测量时，C1s的谱峰的波形作为包括表面污染碳的谱峰和含SnCoC材料中的碳的谱峰的形状而被获得，因此通过例如用市售软件分析，分离表面污染碳的谱峰与含SnCoC材料中的碳的谱峰。在波形分析中，将存在于最低束缚能量侧的主峰的位置作为基准能量(284.8eV)。
作为其他负极活性物质，可例举能够吸附和释放锂(Li)的金属氧化物或高分子化合物等。作为金属氧化物，可例举钛酸锂(Li4Ti5O12)等包含钛(Ti)和锂(Li)的锂钛氧化物、氧化铁、氧化钌或氧化钼等。作为高分子化合物，可例举聚乙炔、聚苯胺或聚吡咯等。
作为粘结剂，例如，使用选自聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、苯乙烯丁二烯橡胶和羧甲基纤维素等树脂材料，以及以这些树脂材料为主体的共聚物等中的至少一种。作为导电剂，可以使用与正极活性物质层21B一样的碳材料等。
(隔膜)
从垂直于隔膜23的主表面的方向俯视隔膜23时，隔膜23为长方形。隔膜23的尺寸大于正极21和负极22的尺寸，从垂直于电极体20的主表面方向俯视电极体20时，隔膜23的周向边缘位于正极21和负极22的周向边缘的外侧。
隔膜23防止由于正极21和负极22接触而电流短路，同时使锂离子透过。隔膜23是由例如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、这些的混合物或者共聚物等组成的合成树脂制多孔质膜、或陶瓷制多孔质膜，也可以层叠两种以上这些多孔质膜。其中，优选聚烯烃制多孔质膜，因为其防止短路效果优异，并且能够期待用其高温下的遮断效果来提高电池10的安全性，尤其优选聚乙烯制多孔膜。
(电解质层)
电解质层24A、24B包含非水电解液和作为保持该非水电解液的树脂材料的高分子化合物，用非水电解液溶胀高分子化合物。高分子化合物的含有比例可以适当调整。通过非水电解液溶胀的高分子化合物也可以变为凝胶状。优选凝胶状的电解质，因为其能够获得高离子传导率，同时能够抑制电池10漏液。
非水电解液包含非水溶剂和电解质盐。此外，为了提高电池特性，非水电解液还可以包含已知的添加剂。
作为非水溶剂，可以例举碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮、γ-丁内酯、γ-戊内酯、1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧戊环、4-甲基-1,3-二氧戊环、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、乙腈、丁二腈、己二腈、甲氧基乙腈、3-甲氧基丙腈、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基噁唑啉酮、硝基甲烷、硝基乙烷、环丁砜、二甲基亚砜、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、环硫乙烷、1,3-丙基磺酸内酯类等。其中，混合使用由4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯等组成的组中的至少一种，能够得到优异的充放电容量特性和充放电循环特性，因此优选。
电解质盐含有一种或两种以上锂盐。作为锂盐，可以例举六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、三氟甲磺酸锂、双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂、双(五氟乙磺酰基)亚胺基锂、三(三氟甲磺酰基)甲基锂、氯化锂、溴化锂等。
作为高分子化合物，可例举聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚磷腈、聚硅氧烷、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯-丁二烯橡胶、丁腈橡胶、聚苯乙烯或聚碳酸酯等。尤其，从电化学稳定性观点出发，优选聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、聚六氟丙烯或聚环氧乙烷。
[电池电压]
一种实施方式所述的电池10中，在完全充电的状态下，每对正极21和负极22的开路电压(即电池电压)可以在4.2V以下，也可以将范围设计成高于4.2V，优选4.4V以上、6.0V以下，更优选4.4V以上、5.0V以下。通过增加电池电压能够获得高能量密度。
[电池工作]
在具有上述构成的电池10中，进行充电时，例如从正极活性物质层21B释放锂离子，通过电解液吸附于负极活性物质层22B。另外，进行放电时，例如从负极活性物质层22B释放锂离子，通过电解液吸附于正极活性物质层21B。
[电池的制造方法]
接下来，关于本技术的一种实施方式的电池10的制造方法的一例进行说明。
(正极的制作工艺)
可用以下方式制作正极21。首先，例如混合正极活性物质、导电剂和粘结剂制备正极合剂，将该正极合剂分散到N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等溶剂中制作糊状正极合剂浆料。接下来，将该正极合剂浆料涂布于带状正极集电体21A的一侧的表面并使溶剂干燥，用辊压机等压缩成型，从而形成正极活性物质层21B，制作带状正极21。此时，要使正极集电体21A的露出部分留在正极21的宽度方向的一端。
接下来，将包含非水溶剂、电解质盐、高分子化合物和溶剂的前体溶液涂布于正极活性物质层21B，溶剂挥发后形成电解质层24A。接下来，切断该正极21使正极集电体露出部21N留在正极活性物质层21B的一端。此外，也可以在切断正极21后形成电解质层24A。
(负极的制作工艺)
可用以下方式制作负极22。首先，混合例如负极活性物质和粘结剂制备负极合剂，将该负极合剂分散到N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)或甲基乙基酮(MEK)等溶剂中制作糊状负极合剂浆料。接下来，将该负极合剂浆料涂布于带状负极集电体22A的一侧的表面并使溶剂干燥，用辊压机等压缩成型，从而形成负极活性物质层22B，制作带状负极22。此时，要使负极集电体22A的露出部分留在负极22的宽度方向的一端。
接下来，将包含溶媒、电解质盐、高分子化合物和溶剂的前体溶液涂布于负极活性物质层22B，溶剂挥发后形成电解质层24B。接下来，切断该负极22使正极集电体露出部21N留在负极活性物质层22B的一端。此外，也可以在切断负极22后形成电解质层24B。
(电极体的制作工艺)
可用以下方式制作电极体20。首先，将聚丙烯制微多孔膜等切成长方形，制作隔膜23。接下来，将以上述方法获得的多张正极21、负极22和隔膜23，如图2所示，按照隔膜23、正极21、隔膜23、负极22、隔膜23、……、隔膜23、负极22、隔膜23、正极21、隔膜23的顺序层叠，制作叠层式电极体20。
接下来，相互接合层叠的多个正极21的正极集电体露出部21N，同时将正极引线11电连接到该接合的正极集电体露出部21N。另外，相互接合层叠的多个负极22的负极集电体露出部22N，同时将负极引线12电连接到该接合的负极集电体露出部22N。作为连接方法，可例举超声波焊接、电阻焊接、钎焊等，考虑到热会损伤连接部，优选使用超声波焊接、电阻焊接等热影响较少的方法。
(密封工艺)
如以下方式通过外包装材30密封电极体20。首先，重叠第一、第二外包装材30A、30B的周向边缘部，使电极体20夹在第一、第二外包装材30A、30B之间。此时，将碳纤维片41A插入第一外包装材30A与电极体20的一方的主表面20A之间的同时，将碳纤维片41B插入第二外包装材30B与电极体20的另一方的主表面20B之间。另外，将紧贴膜13、13分别插入正极引线11与外包装材30之间和负极引线12与外包装材30之间。此外，紧贴膜13、13也可以分别预装于正极引线11和负极引线12。
接下来，通过热熔接将重叠在电极体20周围的外包装材30的封层贴合。由此，将电极体20和碳纤维片41A、41B密封于外包装材30，获得电池10。接下来，根据需要也可以热压获得的电池10。可以用热压通过热熔接树脂层贴合第一外包装材30A与碳纤维片41A，同时贴合第二外包装材30B与碳纤维片41B。
[效果]
根据以上说明的一种实施方式的电池，在电极体(电池元件)与膜外包装材之间设置有包含长纤维的碳纤维片，因此能够提高电池的抗冲击性，且能够提高电池对外力的稳定性。另外，通过使用碳纤维片能够尽可能地防止电池重量增加。另外，通过使用薄碳纤维片能够防止电池大型化。
<2.变形例>
以上，对于本技术的一种实施方式进行了详细的说明，但是本技术不局限于上述的一种实施方式，基于本技术的技术思想的各种变形是可能的。以下，对于变形例进行说明。
(变形例1)
如图4所示，外包装材30也可以由一张层压膜构成。外包装材30具有长方形状，各边从其中央部翻折而重叠。也可以在翻折边界预先设置切口等。把电极体20夹入翻折的外包装材30之间，外包装材30在电极体20周围的顶侧和侧边侧被熔接。外包装材30还可以在底侧被熔接。外包装材30在重叠的一方的表面具有用于收容电极体20的收容部31。例如用深冲加工形成该收容部31。
(变形例2)
如图5所示，正极21与隔膜23之间未设置电解质层24A，正极21与隔膜23也可以直接接触。另外，负极22与隔膜23之间未设置电解质层24B，负极22与隔膜23也可以直接接触。在这种情况下，正极21、负极22和隔膜23包含非水电解液。另外，作为电解质层24A、24B也可以使用固体电解质层。
(变形例3)
隔膜23的构成可以是具备基材和设置于基材的一面或两面的表面层的构成。在这种情况下，不设置电解质层24A、24B，也可以用非水电解液作为电解质。
表面层包含具有电绝缘性的无机粒子和树脂材料，该树脂材料将无机粒子粘结于基材表面的同时将无机粒子相互粘结在一起。该树脂材料也可以具有例如原纤化并且原纤维连续地彼此连接的三维网结构。无机粒子保持在具有该三维网结构的树脂材料中，从而能够保持分散状态而不相互连结。另外，树脂材料可以粘合基材表面或无机粒子之间而不原纤化。在这种情况下，能够获得更高的粘结性。如上所述通过在基材的一面或两面设置表面层能够赋予基材抗氧化性、耐热性和机械强度。
基材是具有多孔性的多孔质层。更具体地，基材是由绝缘性的膜构成的多孔质膜，所述绝缘性的膜离子渗透度大，具有预定机械强度，电解液保持在该基材的空孔中。基材优选作为隔膜的主要部分具有预定的机械强度，另一方面要求对于电解液的耐受性高、反应性低、难以膨胀的特性。
构成基材的树脂材料优选使用例如聚丙烯或聚乙烯等聚烯烃树脂、丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、聚酯树脂或尼龙树脂等。尤其，适合使用低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线性聚乙烯等聚乙烯、或这些的低分子量蜡组分、或聚丙烯等聚烯烃树脂，因为这些熔融温度适宜且易于入手。另外，可以是层叠两种以上这些多孔质膜的结构或者熔融混揉两种以上树脂材料而形成的多孔质膜。包括由聚烯烃树脂组成的多孔质膜的基材，正极21与负极22的分离性优异，能够进一步降低内部短路。
作为基材也可以使用无纺布。作为构成无纺布的纤维可以使用芳纶纤维、玻璃纤维、聚烯烃纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维或尼龙纤维等。另外，也可以混合两种以上的这些纤维作为无纺布。
无机粒子包含金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物和金属硫化物等中的至少一种。作为金属氧化物，可优选使用氧化铝(矾土、Al2O3)、勃姆石(水和氧化铝)、氧化镁(镁砂、MgO)、氧化钛(二氧化钛、TiO2)、氧化锆(二氧化锆、ZrO2)、氧化硅(二氧化硅、SiO2)或氧化钇(三氧化二钇、Y2O3)等。作为金属氮化物，可优选使用氮化硅(Si3N4)、氮化铝(AlN)、氮化硼(BN)或氮化钛(TiN)等。作为金属碳化物，可优选使用碳化硅(SiC)或碳化硼(B4C)等。作为金属硫化物，可优选使用硫酸钡(BaSO4)等。另外，可以使用沸石(M2/nO·Al2O3·xSiO2·yH2O，M是金属元素，x≥2、y≥0)等多孔质硅铝酸盐、层状硅酸盐、钛酸钡(BaTiO3)或钛酸锶(SrTiO3)等矿物质。其中，优选使用矾土、二氧化钛(尤其具有金红石结构的)、二氧化硅或镁砂，更优选使用矾土。无机粒子具备抗氧化性和耐热性，包含无机粒子的面向正极侧面的表面层对于充电时的正极附近的氧化环境也具有高耐受性。无机粒子的形状没有特别限制，可以使用球状、板状、纤维状、立方体状和无规则形状等中的任何一种。
作为构成表面层的树脂材料，可例举具有熔点和玻璃化转变温度中至少一种为180℃以上的高耐热性的树脂等，如聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯等含氟树脂、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物等含氟橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚物或其氢化物、丙烯腈-丁二烯共聚物或其氢化物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或其氢化物、甲基丙烯酸酯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯腈-丙烯酸酯共聚物、乙丙橡胶、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯等橡胶类、乙基纤维素、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素等纤维素衍生物、聚苯醚、聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、全芳香族聚酰胺(芳纶)等聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚醚、丙烯酸树脂或聚酯等。可以单独使用这些树脂材料，也可以两种以上混合使用。其中，从抗氧化性和柔韧性观点出发，优选聚偏二氟乙烯等氟系树脂，从耐热性观点出发，优选包含芳纶或聚酰胺酰亚胺的树脂。
无机粒子的粒径优选在1nm～10μm范围内。小于1nm，则难以入手，即使能入手其成本也不合适。另一方面，大于10μm，则电极间的距离变大，无法以有限的空间获得充分的活性物质填充量，使得电池10的容量变小。
作为表面层的形成方法，可以使用如下方法：例如，将由基质树脂、溶媒和无机物组成的浆料涂布于基材(多孔质膜)上，使其通过基质树脂的不良溶媒和上述溶媒的良溶媒浴进行相分离后干燥。
此外，上述的无机粒子也可以含有于作为基材的多孔脂膜。另外，表面层也可以仅由树脂材料构成而不含无机粒子。在上述的一种实施方式中，电解质层24A、24B可以包含上述无机粒子作为微粒子。
优选，通过设置于基材的一方的表面的表面层粘合正极21和基材，通过设置于基材的另一方的表面的表面层粘合负极22和基材。优选，含有于表面层的高分子化合物的一部分扩散到正极活性物质层21B和负极活性物质层22B，使隔膜23、正极21和负极22一体化。在这种情况下，能够提高正极21与负极22之间的粘合力，即使在反复弯曲电池10的情况下，也能够抑制正极21和负极22之间剥离的发生。因此，能够抑制在反复弯曲电池10时循环特性的降低。
(变形例4)
不应特别限制正极引线11和负极引线12的引出方向。可以向不同方向引出正极引线11和负极引线12。例如，可以分别从不同的短边侧引出正极引线11和负极引线12，也可以分别从不同的长边侧引出正极引线11和负极引线12，也可以从短边侧引出正极引线11和负极引线12中的一个，从长边侧引出另一个。另外，也可以从一个长边侧向相同方向引出正极引线11和负极引线12。
(变形例5)
在上述的一种实施方式中，对于在具有叠层式电极体20的电池10中适用本技术的示例进行了说明，但是电池结构不受特别限制，不限于此。例如，代替叠层式电极体20，可以使用具有通过隔膜折叠正极和负极结构的电极体。
(变形例6)
在上述的一种实施方式中，以具备集电体和活性物质层的电极构成为例进行了说明，但是电极构成并不限于此。例如，可以构成为电极仅由活性物质层构成。
(变形例7)
图6是示出变形例的电池10A的一种构成例的分解立体图。电池10A在具备卷绕式电极体50代替叠层式电极体20这点上，不同于一种实施方式的电池10。此外，用同一附图标记表示同一处，在此省略其说明。
图7是沿图6所示的卷绕式电极体50的VII-VII线的截面图。卷绕式电极体50是使隔膜53和电解质层54A、54B介于中间层叠正极51和负极52并卷绕而成的，最外周部被保护带55保护。此外、电解质层54A设置于正极51与隔膜53之间，电解质层54B设置于负极52与隔膜53之间。
[电池的制造方法]
接下来，对于电池10A的制造方法的一例进行说明。
首先，正极51和负极52分别涂布包含溶媒、电解质盐、高分子化合物和混合溶剂的前体溶液，混合溶剂挥发后形成电解质层54A、54B。接下来，通过焊接将正极引线11安装到正极集电体51A的端部的同时，通过焊接将负极引线12安装到负极集电体52A的端部。接下来，使隔膜53介于中间层叠分别形成有电解质层54A、54B的正极51和负极52，形成叠层体之后将该叠层体沿其长度方向卷绕，将保护带55粘合到最外周部形成卷绕式电极体50。最后，例如，将卷绕式电极体50和碳纤维片41A、41B夹入第一、第二外包装材30A、30B之间，通过热熔接等使第一、第二外包装材30A、30B的外边缘部之间紧贴从而封入其中。此时，将紧贴膜13插入到正极引线11及负极引线12与第一、第二外包装材30A、30B之间。由此，获得图6和图7所示的电池10A。
另外，可用以下方式制作该电池10A。首先，如上所述制作正极51和负极52，在正极51和负极52安装正极引线11和负极引线12。接下来，使隔膜53介于中间层叠正极51和负极52并卷绕，在最外周部粘合保护带55，形成卷绕式电极体50。接下来，将该卷绕式电极体50和碳纤维片41A、41B夹在第一、第二外包装材30A、30B，将除一边以外的外周向边缘部热熔接成袋状从而将卷绕式电极体50和碳纤维片41A、41B收纳在第一、第二外包装材30A、30B的内部。接下来，准备包含溶媒、电解质盐、作为高分子化合物的原料的单体、聚合引发剂、以及根据需要聚合抑制剂等其他材料的电解质组合物，注入到第一、第二外包装材30A、30B的内部。
接下来，将电解质组合物注入到第一、第二外包装材30A、30B内之后在真空气氛中热熔接并密封第一、第二外包装材30A、30B开口部。接着，通过加热使单体聚合成高分子化合物，形成凝胶状电解质层54A、54B。由以上方法获得图6和图7所示的电池10A。
(变形例8)
在上述的一种实施方式中，使用在第一外包装材30A与电极体20的主表面20A之间设置一个碳纤维片的构成，但是在第一外包装材30A与电极体20的主表面20A之间也可以设置两个以上碳纤维片。在这种情况下，分别包含于两个以上碳纤维片中的长纤维其排列方向可以不同。例如，在第一外包装材30A与电极体20的主表面20A之间设置两个碳纤维片，而使分别包含于碳纤维片中的长纤维的排列方向大体正交。对在第二外包装材30B与电极体20的主表面20B之间设置的碳纤维片同样适用。
(变形例9)
上述的一种实施方式的电池10，也可以是具备碳纤维片41A、41B中的任一个的构成。例如，可以是电池10具备一个碳纤维片41A的构成。如图8A、图8B所示，可以卷绕碳纤维片41A使其覆盖电极体20的周边(周向表面)，使截面成U形。在这种情况下，优选碳纤维片41A覆盖边缘EG，该边缘EG是容易随着外力引起的变形而造成损伤并短路的位置。另外，如图8C所示，也可以使碳纤维片41A覆盖电极体20的周边一圈以上。但是，为了防止电池10体积不必要地增加，如一种实施方式的说明，优选对于电极体20整体表面的碳纤维片41A的覆盖率的上限为110％以下。另外，如图8D所示，也可以使用例如截面为U形的两张碳纤维片41A、41B覆盖电极体20的边缘EG。
在俯视观察电极体20的情况下，形状为矩形以外的形状时，可以与短边方向不同的位置为基准规定长纤维的长度。例如，在俯视观察电极体20的情况下，形状为圆时，可以根据圆的直径或半径为基准规定长纤维的长度，在俯视观察电极体20的情况下，形状为椭圆时，可以根据椭圆的短径等为基准规定长纤维的长度，多角形时，可以根据任一边的长度为基准规定长纤维的长度。
(变形例10)
在上述的一种实施方式中，碳纤维片41A、41B设置在外包装材30的内部，但是也可以将碳纤维片41A、41B设置在外包装材30的外部。例如，可以使双面片材或粘合剂等的贴合层介于中间将碳纤维片41A、41B贴合到外包装材30的外部。但是，电池10的体积对应贴合层的比例增加，因此优选碳纤维片41A、41B设置于外包装材30的内部。
(其他变形例)
在上述一种实施方式中所例举的构成、方法、工艺(制造流程)、形状、材料和数值等仅仅是示例，可以根据需要使用与此不同的构成、方法、工艺(制造流程)、形状、材料和数值等。另外，可以组合使用上述的一种实施方式和变形例。另外，本技术可以适用于锂离子二次电池之外的二次电池(电池结构可以是圆筒型、硬币型、方型、钮扣型等任何结构)或一次电池。
实施例
接下来，对本技术的实施例进行说明，但是本技术不限于下述实施例。
(实施例1)
[制成电池]
[制作正极]
混合作为正极活性物质的97质量％的LiNi0.82Co0.15Al0.03O2、作为导电剂的1质量％的炭黑和作为粘结剂的2质量％的聚偏二氟乙烯(PVdF)而制备正极合剂，将此正极合剂分散在作为分散介质的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中作为正极合剂浆料。将此正极合剂浆料涂布于12μm厚的由带状铝箔形成的正极集电体的两面，使正极集电体的一部分露出。此后，通过使涂布的正极合剂浆料的分散介质蒸发干燥，用辊压机压缩成型，从而形成正极活性物质层。最后，将正极端子安装在正极集电体露出部而形成正极。
[制作负极]
将90质量％的平均粒径为20μm的粒状石墨粉和5质量％的SiO作为负极活性物质、作为粘结剂的1.5质量％的苯乙烯-丁二烯共聚物的丙烯酸改性物和2质量％的粒径为0.3μm的微粒子聚偏二氟乙烯(PVdF)、以及作为增稠剂的1.5质量％的羧甲基纤维素混合成为负极合剂，再加适量水搅拌，由此制备负极合剂浆料。将该负极合剂浆料涂布于由15μm厚的带状铜箔组成的负极集电体的两面，使负极集电体的一部分露出。此后，通过使涂布的负极合剂浆料的分散介质蒸发干燥，用辊压机压缩成型，形成负极活性物质层。最后，将负极端子安装在正极集电体露出部而形成负极。
[形成电解质层]
通过将作为电解质盐的六氟磷酸锂(LiPF6)以1mol/dm3浓度溶解于非水溶剂来制备非水电解液，所述非水溶剂是按30：69：0.5：0.5质量比混合碳酸亚乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(MEC)和碳酸亚乙烯酯(VC)而成。
[形成隔膜]
将按2：1的重量比含有PVdF和矾土的N-甲基吡咯烷酮溶液涂布于12微米厚的包含聚乙烯和聚丙烯的隔膜之后浸入水浴中，使PVdF溶液相分离，进一步进行温风干燥。
[形成叠层式电池单体]
接下来，如图1所示，把矩形正极和负极、以及隔膜设置成正极、隔膜、负极(其两面形成有PVdF层)、隔膜以及碳纤维片的方式，所述碳纤维片是由具有7微米的纤维直径的总厚度为大约40微米的碳纤维编织而成。
此外，可用下述设备测量碳纤维片的厚度。
制造商名称：三丰
型号：227-201
接触压力：5N
接下来，用具有软铝层的层压膜外包叠层电极体，热熔接并密封叠层电极体周边的正极端子和负极端子的引出边与其他三边，从而密闭。接着通过压制而成形为电池单体形状。
由此，制作层压膜型电池，该电池的形状为厚46mm、宽64mm、高88mm(466488尺寸)，电池容量为3600mAh。电池重量为60.7g。
上述电池单体在23℃的恒温槽中以(720mA－4.2V)的恒定电流和恒定电压进行充电，在充电电流降低至100mA阶段时终止充电。暂停30分钟后，以720mA的恒定电流进行放电，在2.5V的电池电压终止放电，求出初始容量。求出结果表示在表1。
上述电池单体在23℃的恒温槽中以(720mA－4.25V)的恒定电流和恒定电压进行充电，在充电电流降低至100mA阶段时终止充电。进行如下实验，以检查电池对于外力的稳定性。
边测量电池温度，边将15.8mm圆形棒放置于电池的接近中央部，使其与电池的电极面平行且与电池的上部端子方向成直角，从61cm的高度向圆棒掉落9.1kg重的物体。
实验后，经过5分钟之后的电池温度表示在表1中。
(实施例2)
以与实施例1相同的方式制作电池。但是，与实施例1不同，使用厚度为100μm的碳纤维片。并且，与实施例1相同地进行了电池重量、初始容量和稳定性的试验。得到的结果表示在表1中。
(实施例3)
以与实施例1相同的方式制作电池。但是，与实施例1不同，制作在电极体的周围卷绕一圈厚度为40微米的碳纤维片的电池。并且，以与实施例1相同的方式进行了电池重量、初始容量和稳定性的试验。得到的结果表示在表1中。
(比较例1)
以与实施例1相同的方式制作电池。但是，与实施例1不同，制作不包括碳纤维片的电池。并且，以与实施例1相同的方式进行了电池重量、初始容量和稳定性的试验。得到的结果表示在表1中。
(比较例2)
以与实施例1相同的方式制作电池。但是，与实施例1不同，制作用20微米厚的铜箔(Cu箔)代替碳纤维片的电池。并且，以与实施例1相同的方式进行了电池重量、初始容量和稳定性的试验。得到的结果表示在表1中。
(比较例3)
以与实施例1相同的方式制作电池。但是，与实施例1不同，制作用1mm厚铜板(Cu板)代替碳纤维片的电池。并且，以与实施例1相同的方式进行了电池重量、初始容量和稳定性的试验。得到的结果表示在表1中。
(比较例4)
以与实施例1相同的方式制作电池。但是，与实施例1不同，制作利用了聚酰亚胺膜的电池。并且，以与实施例1相同的方式进行了电池重量、初始容量和稳定性的试验。得到的结果表示在表1中。
(比较例5)
以与实施例1相同的方式制作电池。但是，与实施例1不同，制作用聚碳酸酯膜代替碳纤维片的电池。并且，以与实施例1相同的方式进行了电池重量、初始容量和稳定性的试验。得到的结果表示在表1中。
(比较例6)
以与实施例1相同的方式制作电池。但是，与实施例1不同，制作用聚苯硫醚膜代替碳纤维片的电池。并且，以与实施例1相同的方式进行了电池重量、初始容量和稳定性的试验。得到的结果表示在表1中。
[制作卷绕式电池单体]
将电极贴片焊接到以与实施例1相同的方式制作的正极和负极之后与隔膜一起卷绕，制作电极体。如图6所示在该卷绕体设置碳纤维片，该碳纤维片是由具有7微米的纤维直径、总厚度约为40微米的碳纤维编织而成。
接下来，用具有软铝层的层压膜外包电极体，通过热熔接并密封电极体周边的正极端子和负极端子的引出边与其他三边，进行了封闭。接着通过压制而成形为电池单体形状。
由此，制作层压膜型电池，该电池的形状为厚46mm、宽64mm、高88mm(466488尺寸)，电池容量为3600mAh。电池重量为60.7g。
(实施例4)
以与实施例1相同的方式制作电池。但是，与实施例1不同，制作将碳纤维片重叠在卷绕的元件(电极体)上的电池。以与实施例1相同的方式进行了电池重量、初始容量和稳定性的试验。得到的结果表示在表1中。
(比较例7)
以实施例4相同的方法制作电池。但是，与实施例4不同，制作不包括碳纤维片的电池。并且，以与实施例1相同的方式进行了电池重量、初始容量和稳定性的试验。得到的结果表示在表1中。
[表1]
[评价]
在实施例1～3中，确认了电池在未增加不必要的重量的同时维持轻量。另外，确认了在未发生外力导致的电池内短路的情况，稳定性试验之后的电池温度稳定。另外，在实施例4中，即使在元件形状为卷绕的情况下，也获得了与实施例1等相同的效果。
相反，在比较例1中，确认了没有碳纤维片会相应减轻电池重量，然而对于施加于电池的外力的稳定性差。这是因为施加外力时对电池的保护不充分，随着该外力的施加电池变形严重。可以认为，由于电池变形导致正极和负极的损伤从而发生短路，因此损失稳定性(电池温度变为高温)。
在比较例2中，确认了电池重量轻，然而对于施加于电池的外力的稳定性差。可以认为大约20微米厚的Cu箔虽然重量轻但是强度不足，当施加外力时电池变形严重导致正极和负极的损伤从而发生短路，因此损失稳定性。
在比较例3中，确认了对于施加于电池的外力显示高稳定性，然而增加了电池的重量。确认了大约1mm厚的Cu板虽然对外力显示高稳定性，但是电池非常重，不适合实际使用。
在比较例4中，确认了电池重量轻，然而对于施加于电池的外力的稳定性差。可以认为聚酰亚胺膜具有高强度，但是其延伸率大，因此在施加外力时电池变形严重导致正极和负极的损伤从而发生短路，因此损失稳定性。
在比较例5中，确认了电池重量轻，然而对于施加于电池的外力的稳定性差。可以认为聚碳酸酯膜具有高强度，但是其延伸大，在施加外力时电池变形严重，导致正极和负极的损伤从而发生短路，因此损失稳定性。
在比较例6中，确认了电池重量轻，然而对于施加于电池的外力的稳定性差。可以认为聚苯硫醚膜具有高强度，但是其延伸率大，在施加外力时电池变形严重，导致正极和负极的损伤从而发生短路，因此损失稳定性。
在比较例7中，确认了没有碳纤维片可以相应减轻电池重量，然而对于施加于电池的外力的稳定性差。这是因为施加外力时对电池的保护不充分，随着该外力的施加电池变形严重。可以认为，由于电池变形导致正极和负极的损伤从而发生短路，因此损失稳定性(电池温度变为高温)。
<3.应用例>
接下来，对本技术的应用例进行说明。但是，本技术不限于下述应用例。
[作为应用例的车辆蓄电系统]
参照图9，对适用本技术的车辆用蓄电系统的示例进行说明。图9示意性的示出了混合动力车辆的构成的一示例，该混合动力车辆采用了适用本技术的串联式混合动力系统。串联式混合动力系统是一种使用电力通过电力驱动力转换装置行驶的车，所述电力是由发动机驱动的发电机产生的电力，或者将其临时储存在电池组中的电力。
该混合动力车辆7200搭载有发动机7201、发电机7202、电力驱动力转换装置7203、驱动轮7204a、驱动轮7204b、车轮7205a、车轮7205b、电池组7208、车辆控制装置7209、各种传感器7210和充电口7211。电池组7208适用上述的本技术的一种实施方式的电池。
混合动力车辆7200以电力驱动力转换装置7203为动力源行驶。电力驱动力转换装置7203的一例为马达。电力驱动力转换装置7203用电池组7208的电力工作，该电力驱动力转换装置7203的旋转力传达到驱动轮7204a、7204b。此外，通过在所需位置利用直流－交流(DC-AC)或者逆转换(AC-DC转换)，电力驱动力转换装置7203可以适用交流马达，也可以适用直流马达。各种传感器7210通过车辆控制装置7209时而控制发动机转速，时而控制图中没有示出的节流阀的打开程度(节流阀开度)。各种传感器7210包括速度传感器、加速度传感器和发动机转速传感器等。
发动机7201的旋转力传送到发电机7202，能够用其旋转力将发电机7202生成的电力存储到电池组7208。
当混合动力车辆通过图中没示出的制动机构减速时，其减速时的阻力作为旋转力加到电力驱动力转换装置7203，用该旋转力将电力驱动力转换装置7203生成的再生电力存储到电池组7208。
通过将电池组7208连接到混合动力车辆的外部电源，还能够以充电口211作为输入端口从其外部电源接受供电，且存储接受到的电力。
虽然图中没示出，但也可以具备信息处理装置，该信息处理装置基于二次电池的相关信息进行与车辆控制相关的信息处理。作为这种信息处理装置有例如基于剩余电池电量的相关信息显示剩余电池电量的信息处理装置等。
此外，以上以一种使用电力通过马达行驶的串联式混合动力车为示例进行了说明，所述电力是由发动机驱动的发电机产生，或者是将其临时储存在电池组中的电力。然而，本技术还可以有效地适用于并联式混合动力车，该并联式混合动力车将发动机和马达的输出都用作驱动源，适当切换使用仅用发动机行驶的模式、仅用马达行驶的模式和用发动机与马达行驶的模式这3种行驶模式。进一步，本技术还可以有效地适用于不使用发动机仅以驱动马达的驱动行驶的所谓的电动车辆。
以上，对于能够适用本技术的相关技术的混合动力车辆7200的一例进行了说明。本技术的相关技术能够很好的适用于上述构成中的例如电池组7208。具体地，将一种实施方式的电池适用于电池组7208。
[作为应用例的住宅蓄电系统]
参照图10，对把本技术适用于住宅用蓄电系统的例子进行说明。例如，住宅9001用蓄电系统9100中，通过电网9009、信息网9012、智能电表9007及电力枢纽9008等从火力发电9002a、核能发电9002b、水力发电9002c等集中型电力系统9002向蓄电装置9003供电。与此同时，从家庭内发电装置9004等的独立电源向蓄电装置9003供电。将供应给蓄电装置9003的电力进行蓄电。使用蓄电装置9003提供住宅9001使用的电力。相同蓄电系统的使用不限于住宅9001，也可以用于高层建筑物。
在住宅9001设置有发电装置9004、功耗装置9005、蓄电装置9003、控制各装置的控制装置9010、智能电表9007和取得各种信息的传感器9011。各装置通过电网9009和信息网9012连接。发电装置9004利用太阳能电池和燃料电池等，将所产生的电力供给功耗装置9005和/或蓄电装置9003。功耗装置9005是冰箱9005a、空调装置9005b、电视机9005c和浴室9005d等。功耗装置9005还包括电动车辆9006。电动车辆9006是电动汽车9006a、混合动力汽车9006b和电动摩托车9006c。
蓄电装置9003适用上述的本技术的一种实施方式的电池。智能电表9007具备测量商用电力的使用量并将测量的使用量发送给电力公司的功能。电网9009可以使用直流输电、交流输电和非接触式输电中的一种或多种组合。
各种传感器9011包括例如人体传感器、亮度传感器、物体检测传感器、功耗传感器、振动传感器、接触传感器、温度传感器和红外线传感器等。通过各种传感器9011所获得的信息发送到控制装置9010。通过来自传感器9011的信息能够掌握天气状况和人的状态等，从而自动控制功耗装置9005使能量消耗最小化。进而，控制装置9010将与住宅9001相关的信息经由因特网发送给外部的电力公司等。
电力枢纽9008处理电力线的分支和直流交流转换等。连接于控制装置9010的信息网9012的通信方式有：使用UART(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter：非同步串行通信用收发电路)等通信接口的方法，及利用按照Bluetooth(注册商标)(蓝牙协议)、ZigBee(紫蜂协议)和Wi-Fi(无线热点)等无限通信标准的传感器网络的方法。Bluetooth方式适用于多媒体通信，能够进行一对多连接的通信。ZigBee使用IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers(电气电子工程师协会))802.15.4物理层。IEEE802.15.4是被称为PAN(PersonalArea Network(个人区域网络))或W(Wireless)PAN(无线个人区域网络)的短距离无线网络标准的名称。
控制装置9010与外部的服务器9013连接。该服务器9013可由住宅9001、电力公司和服务提供商中任何一方管理。服务器9013收发的信息包括例如功耗信息、生活模式信息、电费、天气信息、自然灾害信息和电力交易相关信息。这些信息也可以用家庭内功耗装置(例如电视接收机)收发信息，也可以用家庭外装置(例如便携式电话机等)收发信息。这些信息可以显示在具有显示功能的设备中，例如电视接收机、便携式电话机和PDA(PersonalDigital Assistants(个人数字助理))等。
控制各部的控制装置9010是由CPU(Central Processing Unit(中央处理器))、RAM(Random Access Memor(随机内存))、ROM(Read Only Memor(只读内存))等构成，在此例中，收纳于蓄电装置9003。控制装置9010与蓄电装置9003、家庭内发电装置9004、功耗装置9005、各种传感器9011和服务器9013经由信息网9012连接，且具有例如调整商用电力的使用量和发电量的功能。此外，还可以具备在电力市场中进行电力交易的功能等。
如上所述，蓄电装置9003不仅可以储存火力9002a、核能9002b、水力9002c等集中型电力系统9002的电力，还可以储家庭内发电装置9004(光伏发电、风力发电)生成的电力。因此，即使家庭内发电装置9004生成的电力波动，也能够控制使向外部输出的电量恒定或仅按需放电。例如也可以使用以下方法：将光伏发电所得的电力储存在蓄电装置9003的同时，在夜间将电费便宜的深夜电力储存在蓄电装置9003，白天电费贵的时间段放电并利用储存在蓄电装置9003中的电力。
此外，在此例中，以在蓄电装置9003内收纳控制装置9010为例进行了说明，但是也可以收纳在智能电表9007内，也可以是独立构成。进而，蓄电系统9100使用对象还可以是集合住宅中的多个家庭，也可以是多个独立住宅。
以上，对于能够适用本技术的相关技术的蓄电系统9100的一例进行了说明。在上述说明的构成中，本技术的相关技术能够很好地适用于蓄电装置9003。具体地，关于一种实施方式的电池可以适用于蓄电装置9003。
“其他应用例”
本技术不仅可以应用于大型电动车辆或航空器，也可以应用于电动摩托车、电动自行车、电动三轮车、电动小型飞行器(也称无人机等)等。另外，本技术还可以应用于能够使用二次电池的电子设备(PC、智能手机、便携式电话机、电动工具、玩具等)，也可以作为由上述电池供应电力的电子设备或具有上述电池的电子设备来实现本技术。
<3.变形例>
此外，本技术也可以采用如下构成。
(1)一种电池，具备：
电池元件；
膜外包装材，收容所述电池元件；
碳纤维片，设置于所述电池元件与所述膜外包装材之间，并且包含长纤维。
(2)根据(1)所述的电池，所述碳纤维片是长纤维的织造布或无纺布。
(3)根据(1)或(2)所述的电池，所述长纤维构成束。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的电池，所述长纤维至少沿两个方向排列。
(5)根据(4)所述的电池，所述长纤维沿大体正交的方向排列。
(6)根据(1)至(5)中任一项所述的电池，在所述电池元件与所述膜外包装材之间设置两个以上的所述碳纤维片。
(7)根据(6)所述的电池，分别包含于所述两个以上碳纤维片中的所述长纤维的排列方向不同。
(8)根据(1)至(7)中任一项所述的电池，
所述电池元件具有扁平形状或方形形状，
所述碳纤维片设置于所述电池元件的两个主表面与所述膜外包装材之间。
(9)根据(1)至(8)中任一项所述的电池，所述碳纤维片相对于所述电池元件整体表面的覆盖率为70％以上、110％以下。
(10)根据(1)至(8)中任一项所述的电池，所述碳纤维片围绕所述电池元件覆盖一圈以上。
(11)根据(1)至(10)中任一项所述的电池，所述电池元件具有叠层结构或卷绕结构。
(12)根据(1)至(11)中任一项所述的电池，所述碳纤维片不含有粘合剂。
(13)根据(1)至(12)中任一项所述的电池，所述碳纤维片的平均厚度为20μm以上、200μm以下。
(14)一种电子设备，具备根据(1)所述的电池。
附图标记说明
10、电池
20、电极体(电池元件)
20A、20B、主表面
30、外包装材
41A、41B、碳纤维片。

Claims (14)

1.一种电池，其特征在于，具备：
电池元件；
膜外包装材，收容所述电池元件；
碳纤维片，设置于所述电池元件与所述膜外包装材之间，并且包含长纤维。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述碳纤维片是长纤维的织造布或无纺布。
3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述长纤维构成束。
4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述长纤维至少沿两个方向排列。
5.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，所述长纤维沿大体正交的方向排列。
6.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，在所述电池元件与所述膜外包装材之间设置两个以上的所述碳纤维片。
7.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，分别包含于两个以上所述碳纤维片中的长纤维的排列方向不同。
8.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，
所述电池元件具有扁平形状或方形形状，
所述碳纤维片设置于所述电池元件的两个主表面与所述膜外包装材之间。
9.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述碳纤维片相对于所述电池元件整体表面的覆盖率为70％以上、110％以下。
10.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述碳纤维片围绕所述电池元件覆盖一圈以上。
11.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池元件具有叠层结构或卷绕结构。
12.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述碳纤维片不包含粘合剂。
13.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述碳纤维片的平均厚度为20μm以上、200μm以下。
14.一种电子设备，其特征在于，具备权利要求1所述的电池。
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