专利名称：电池组及其制备方法
技术领域：
本发明涉及包括非水电解质二次电池在内的电池组(battery pack)及其制备方法。更具体地，本发明涉及包括电池和保护性电路板在内的电池组及其制备方法，所述电池和保护性电路板和包装材料整合成一个部件，其中所述电池包括由包装件包覆的电池单元，其中该电池单元包括经由隔板彼此螺旋盘绕在一起或彼此堆叠的正极和负极。
背景技术：
近年来，各种类型的便携式电子设备，如照相机集成磁带录像机、便携式电话和膝上型计算机，已经投放市场，而且正在开发那些尺寸更小、重量更轻的便携式电子设备。由于便携式电子设备尺寸和重量的减小，用作电子设备之便携式电源的电池组需要具有增加了的能量以及降低了的尺寸和重量。作为用于这类电池组中的电池的实例，可以提及具有高容量的锂离子二次电池。
锂离子二次电池包括电池单元，该电池单元具有能够掺杂和去掺杂锂离子的正极和负极，其中该电池单元密封在金属罐或金属层压膜中，并由与该电池单元电连接的电路板控制。
一些已知的锂离子二次电池构成电池组，该电池组包含密封于金属罐或金属层压膜中的电池单元和电路板，它们均容纳在具有分开的上部空间和下部空间的外壳中(参见例如专利文件1～3)。
[专利文件1]JP 3556875 [专利文件2]JP 3614767 [专利文件3]JP 3643792
发明内容
在上述已知的锂离子二次电池中，电池单元密封于金属罐中的电池容易实现高尺寸精密度，但是该电池具有电池厚度或重量可能增加的问题。
另一方面，电池单元密封于金属层压膜中的电池的厚度和重量比采用金属罐的电池小，但是该电池的问题在于电池单元的尺寸变化大因而难以提高尺寸精密度，以及该电池的机械强度低。
在具有锂离子二次电池的已知电池组中，其中所述锂离子二次电池包括密封于金属罐或金属层压膜中的电池单元和容纳在外壳中的电路板，为了使电池和电路板免于外部冲击等，要求外壳具有令人满意的厚度。而且，在利用双面胶带或超声波焊接将分开的上部和下部外壳结合起来的接合中，各外壳需要具有使之便于接合的令人满意的厚度，而整个电池组的厚度或重量不可避免地增加，该电池组的问题在于其不适合于便携式电源。
本发明解决了正在开发的技术中的上述问题。需要提供这样的电池组及其制备方法，该电池组不仅在高尺寸精密度和高机械强度方面是有利的，而且在降低尺寸和重量方面也是有利的。
针对上述问题，本发明人进行了广泛和深入的研究。结果发现，上述问题可如此解决，即采用特殊的聚氨酯树脂作为包覆整合为单一部件的电池和保护性电路板的包装材料中的形状保持聚合物(shape-retaining polymer)，并由此完成本发明。
根据本发明的一方面，提供一种电池组，该电池组包括电池和包装材料，所述电池包括由包装件包覆的电池单元和电池的保护性电路板，且所述包装材料共同地包覆电池和保护性电路板。该电池单元包括经由隔板彼此螺旋盘绕在一起或彼此堆叠的正极和负极。该包装材料包括形状保持聚合物。该形状保持聚合物包含绝缘的可固化的聚氨酯树脂，该聚氨酯树脂包含多元醇和多异氰酸酯。
根据本发明的另一方面，提供一种制备电池组的方法，该方法包括如下步骤将电池和电池的保护性电路板放置在模具腔中；及将包含树脂在内的外壳材料注射到其中包含电池和电池保护性电路板的模具腔中并固化该树脂，由此形成具有用于共同地包覆电池和保护性电路板的包装材料的电池组，使得该电池组处于接线端导电地伸出到该电池组外部的状态。所述电池包括由包装件包覆的电池单元，其中该电池单元包括经由隔板彼此螺旋盘绕在一起或彼此堆叠的正极和负极。所述树脂为形状保持聚合物，该形状保持聚合物包含绝缘的可固化的聚氨酯树脂，该聚氨酯树脂包含多元醇和多异氰酸酯。
本发明的上述内容不打算描述本发明的每个示例性实施方案或者每种实施方式。接下来的附图和具体说明更具体地举例说明这些实施方案。
图1是在根据本发明实施方案的电池组中的电池在以包装材料包覆之前的分解透视图。
图2是要以包装件包覆并且容纳在包装件(层压膜)之中的电池单元的结构的透视图。
图3A和3B是图1所示电池的侧壁周围部分的端视图。
图4A至4C是用包装材料包覆电池以形成电池组的工艺的示例性俯视图。
图5A和5B是电池组的截面图。
具体实施例方式 下文中将详述根据本发明实施方案的电池组。在本说明书中，就浓度、含量、数量及其它量而言，“％”是按质量给出的，除非另外说明。
根据该实施方案的电池组包括电池，该电池包括由包装件包覆的电池单元，其中该电池单元包括经由隔板彼此螺旋盘绕在一起或彼此堆叠的正极和负极；电池的保护性电路板；及包装材料，该包装材料共同地包覆电池和保护性电路板。所述包装材料包括形状保持聚合物，该形状保持聚合物包含绝缘的可固化聚氨酯树脂，该聚氨酯树脂包含多元醇和多异氰酸酯。
为了使用包含树脂的包装材料，一般的方法是通过模制热熔体法等用包装材料共同地包覆电池和保护性电路板。这种情况下，选用加热液化且冷却固化的热塑性树脂，或者可通过加热等固化的固化性树脂。
然而，热塑性树脂在加热至比其熔化温度或者玻璃化转变温度高50～150℃的温度时具有流动性，因此一般需要加热至高达180～450℃。而且，热塑性树脂在其置于模具中的时间点开始固化，因此，如果制备厚度减小的模制树脂，将几秒内于注入孔附近固化的树脂由非常窄的缝隙倒入大面积中的工艺是不利的。为此，对于热塑性树脂而言，相比于采用金属罐的电池组，即使通过加热至高温使其粘度降低时，树脂的注入压力也会增加，或者模具中注入孔的数目会增加，故难以制备具有大面积并且具有降低至250μm或更小的厚度的电池组，而只能制备低体积能量密度的电池组。
另一方面，为了采用已知的热固性树脂，固化温度高达约150℃，且固化热固性树脂费时，因此采用热固性树脂降低生产率。
非水电解质二次电池常用的聚乙烯基隔板通常在120～140℃的温度下闭合(shut down)，并且转化成不可渗透离子的膜，因而隔板可能起不到隔板的作用。
构成电池的电解质(如用作非水电解质的聚偏二氟乙烯)的物理性质可能发生变化，或者该变化可能导致电池变形。
此外，关于具有模制在一体中的电池和保护性电路板的电池组，还存在这样的可能性，即加到保护电路中的作为在电流异常流动时工作的控制部件的装置如PCT(正温度系数；术语“正温度系数”意指使得电池电阻随温度升高而增加所以出现正的系数变化的特性)装置或者温度熔断器损坏，使得保护性电路板不能起到保护性电路板的作用。
根据本发明的实施方案，通过利用包含多元醇和多异氰酸酯的绝缘的可固化的聚氨酯树脂作为构成包装材料的形状保持聚合物，电池和保护性电路板可以在较低温度(如120℃或更低)用包装材料共同包覆，不会损坏电池和保护性电路板，故可以提供不仅有利于高尺寸精密度和高机械强度而且有利于降低的尺寸和重量的电池组。
此外，根据本发明的实施方案，利用含绝缘的可固化的聚氨酯树脂的包装材料，可以提高尺寸精密度，因而使包装材料具有小于金属板的厚度并且提高产量，故可以提高所得电池组的能量密度。
而且，根据本发明的实施方案，利用包含绝缘的可固化的聚氨酯树脂的包装材料，可以提高生产率并提供优异的可加工性，因此可以制备尺寸、形状、强度等符合各种应用的电池组，并增加设计的自由度。
包装材料；形状保持聚合物 构成本实施方案之电池组中的包装材料的形状保持聚合物包含绝缘的可固化的聚氨酯树脂，该聚氨酯树脂包含多元醇和多异氰酸酯。
本文所用术语“绝缘的可固化的聚氨酯树脂”意指这样的聚氨酯树脂，其形成在25±5℃和65±5％RH下测量的体积电阻率(Ω·cm)为1010Ω·cm或更大的固化产物，优选该绝缘的可固化的聚氨酯树脂形成体积电阻率为1011Ω·cm或更大的固化产物。而且，更优选该绝缘的可固化的聚氨酯树脂形成介电常数为6或更小(1MHz)且介电击穿电压为15kV/mm或更大的固化产物。
体积电阻率根据JIS C2105方法测量，其中在25±5℃和65±5％RH下将500V的测量电压施加于样品(厚度3mm)，并于60秒之后测量体积电阻率。
构成绝缘的可固化的聚氨酯树脂的多元醇具有优选30％或更小，更优选20％或更小的氧含量。
当多元醇的氧含量为30％或更小时，所得固化产物的物理性质不易于发生改变、具有优异的耐湿热性并且高度绝缘，因而包含这种多元醇的绝缘的可固化的聚氨酯树脂可以有利地用作构成电池组的包装材料。
多元醇的氧含量(％)由下式确定 多元醇的氧含量(％)＝(用于制备多元醇的原料中氧 的总重量)/(多元醇的原料的总重量)×(多元醇的收率) 构成的绝缘的可固化的聚氨酯树脂的多元醇具有优选200或更小，更优选150或更小的碘值。
当用于构成包装材料的形状保持聚合物的多元醇具有200或更小的碘值时，所得固化产物具有如此优异的耐热性，即使将其置于高温环境中，固化产物也不硬化或变脆，因而该包含多元醇的绝缘的可固化的聚氨酯树脂可以有利地用作包装材料，用于共同地包覆电池和保护性电路板。
碘值是根据JIS K3331-1995中所述的方法测量的。
关于构成绝缘的可固化的聚氨酯树脂的多元醇，优选使用聚酯多元醇，聚醚多元醇，主链由碳-碳键构成的多元醇，或者它们的混合物。
聚酯多元醇由脂肪酸与多元醇的反应产物构成，所述脂肪酸优选为例如至少一种选自下列的具有羟基的长链脂肪酸蓖麻醇酸，羟基己酸，羟基癸酸，羟基十一烷酸，羟基亚油酸，羟基硬脂酸，及羟基十六烷酸(oxyhexanedecenoic acid)。
与脂肪酸反应的多元醇优选为例如选自下列中的至少一种二醇如乙二醇、丙二醇、丁二醇、六亚甲基二醇或二甘醇，三官能多元醇如甘油、三羟甲基丙烷或三乙醇胺，四官能多元醇如二甘油或季戊四醇，六官能多元醇如山梨醇，及八官能多元醇如麦芽糖或蔗糖。而且，实例包括对应于上述多元醇的氧化烯与脂肪族、脂环族或芳族胺的加聚产物，以及上述氧化烯与聚酰胺多胺(polyamide polyamine)的加聚产物。
这些当中，优选使用蓖麻醇酸甘油酯，蓖麻醇酸与1，1，1-三羟甲基丙烷的聚酯多元醇等。
聚醚多元醇由醇与氧化烯的加聚产物构成，所述醇优选为例如选自下列中的至少一种乙二醇，二甘醇，丙二醇，一缩二丙二醇，二元醇如1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、4，4’-二羟苯基丙烷或4，4’-二羟苯基甲烷，及三元以上的醇如甘油、1，1，1-三羟甲基丙烷、1，2，5-己烷三醇或季戊四醇。所述氧化烯优选为例如选自下列中的至少一种氧化乙烯，氧化丙烯，氧化丁烯，及α-烯烃氧化物。
主链由碳-碳键构成的多元醇优选为例如选自下列中的至少一种丙烯酸类多元醇，聚丁二烯多元醇，聚异戊二烯多元醇，氢化聚丁二烯多元醇，聚碳酸酯多元醇，通过将丙烯腈(AN)或苯乙烯单体(SM)接枝聚合在由碳-碳键构成的多元醇上而得到的多元醇，及聚四亚甲基二醇(PTMG)。
优选构成绝缘的可固化的聚氨酯树脂的多元醇包含粉末材料。
由于多元醇中所包含的粉末材料，所以当用包装材料共同包覆电池和保护性电路板时，该包括含有粉末材料的多元醇和多异氰酸酯的绝缘可固化聚氨酯树脂具有优异的触变性，进而提高了可加工性。而且，由于多元醇中所包含的粉末材料，利用包括含有粉末材料的多元醇和多异氰酸酯的绝缘可固化聚氨酯树脂所形成的包装材料具有表面硬度、耐热性和热散逸得到提高的优点。
粉末材料的实例包括碳酸钙、氢氧化铝、氧化铝、氧化硅、氧化钛、碳化硅、氮化硅、硅酸钙、硅酸镁或碳的无机颗粒，以及诸如聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚氨酯或聚酚等的有机聚合物颗粒。这些粉末材料可单独使用或组合使用。构成粉末材料的每种颗粒可经表面处理，且用作粉末材料的聚氨酯或聚酚可以呈发泡粉状。此外，粉末材料包括多孔的粉末材料。
关于构成绝缘的可固化的聚氨酯树脂的多异氰酸酯，优选使用芳族多异氰酸酯，脂肪族多异氰酸酯，脂环族多异氰酸酯，或者它们的混合物。
芳族多异氰酸酯的实例包括二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)，多亚甲基多亚苯基多异氰酸酯(粗MDI)，甲苯二异氰酸酯(TDI)，多亚甲苯多异氰酸酯(粗TDI)，二甲苯二异氰酸酯(XDI)，及萘二异氰酸酯(NDI)。
脂肪族多异氰酸酯的实例包括六亚甲基二异氰酸酯(HDI)。
脂环族多异氰酸酯的实例包括异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)。
多异氰酸酯的更多实例包括通过用碳二亚胺改性上述多异氰酸酯而得到的碳二亚胺改性的多异氰酸酯，通过用异氰尿酸酯改性多异氰酸酯而得到的异氰尿酸酯改性的多异氰酸酯，及分子末端具有异氰酸酯基的尿烷(urethane)聚合物，其为多元醇与过量的多异氰酸酯的反应产物。
这些多异氰酸酯可以单独使用或者组合使用。
这些当中，优选使用二苯甲烷二异氰酸酯，多亚甲基多亚苯基多异氰酸酯，或者碳二亚胺改性的多异氰酸酯。
绝缘的可固化的聚氨酯树脂可包含催化剂以促进多元醇和多异氰酸酯的反应或者异氰酸酯的二聚或三聚作用。关于所述催化剂，可以使用促进上述反应公知的催化剂，其实例包括胺催化剂，形成氰尿酸酯的金属催化剂，及有机锡化合物。
胺催化剂的实例包括叔胺，如三亚乙基二胺，2-甲基三亚乙基二胺，四甲基己二胺，五甲基二亚乙基三胺，五甲基二亚丙基三胺，五甲基己二胺，二甲氨基乙基醚，三甲基氨基丙基乙醇胺，三-二甲基氨基丙基六氢三嗪，及叔铵盐。
形成氰尿酸酯的金属催化剂的实例包括脂肪酸的金属盐，其具体实例包括二月桂酸二丁基锡，辛酸铅，蓖麻醇酸钾，蓖麻醇酸钠，硬脂酸钾，硬脂酸钠，油酸钾，油酸钠，乙酸钾，乙酸钠，环烷酸钾，环烷酸钠，辛酸钾，辛酸钠，及它们的混合物。
当使用形成氰尿酸酯的金属催化剂时，可将异氰尿酸酯环引入到绝缘可固化的聚氨酯树脂的分子中。由于分子中存在异氰尿酸酯环，所得固化产物有利地提高了阻燃性和耐热性。
优选的是，形成氰尿酸酯的金属催化剂以范围为0.5～20重量份的量使用，相对于100重量份的多元醇。当形成异氰尿酸酯的金属催化剂的用量小于0.5重量份时，不形成令人满意的异氰尿酸酯。另一方面，即使当相对于100重量份的多元醇形成异氰尿酸酯的金属催化剂的用量大于20重量份，也不能得到如此大量的催化剂所期待的效果。
有机锡化合物的实例包括乙酸三正丁基锡，正丁基锡三氯化物，二甲基锡二氯化物，二丁基锡二氯化物，及氢氧化三甲基锡。
催化剂可直接使用，也可以在溶剂(如乙酸乙酯)中的溶液形式使用，所述溶液具有0.1～20％的浓度，并且相对于100重量份的异氰酸酯以0.01～5重量份的量加入，按固含量计。当催化剂直接使用或者以溶液形式使用时，催化剂相对于100重量份的异氰酸酯的添加量优选为0.01～5重量份，特别优选为0.05～1重量份，按固含量计。如果催化剂的用量太小如小于0.01重量份，则聚氨酯树脂的固化太慢，难以获得树脂状态。另一方面，如果催化剂的添加量大于5重量份，则树脂形成极其迅速，因而难以将树脂模制成构成电池组包装材料的形状保持聚合物。
电池组包装材料中所使用的形状保持聚合物，除了绝缘的可固化的聚氨酯之外，还可以不牺牲固化性能的量包含添加剂如填料、阻燃剂、消泡剂、防菌剂、稳定剂、增塑剂、增稠剂、防霉剂，或者其它树脂。
在添加剂中，例如，就阻燃剂而言，可以使用磷酸三乙酯，磷酸三(2，3-二溴丙酯)等。
关于其它添加剂，可以使用填料如三氧化锑或沸石，或者着色剂如颜料或染料。
包装材料；填充材料 优选的是，构成电池组的包装材料除形状保持聚合物之外，还可以包含包括金属氧化物、金属氮化物等在内的填充材料。因此，包含绝缘的可固化的聚氨酯树脂的形状保持聚合物优选对填充材料具有亲合性、相容性和反应性。还优选形状保持聚合物具有对金属层压膜的优异粘附力以及优异的尺寸稳定性或成型性。
关于填充材料，可以使用陶瓷填料，金属氧化物填料，或者金属氮化物填料。
金属氧化物填料或金属氮化物填料的实例包括硅(Si)、铝(Al)、钛(Ti)、锆(Zr)、锌(Zn)或镁(Mg)的氧化物或氮化物，以及上述氧化物或氮化物的任意混合物。金属氧化物或金属氮化物填料提高包装材料的硬度和热传导，包含金属氧化物填料或金属氮化物填料的层可布置成与包含形状保持聚合物的层接触，也可以将金属氧化物填料或金属氮化物填料混合到包含形状保持聚合物的层中。这种情况下，优选金属氧化物填料或金属氮化物填料均匀地分散在形状保持聚合物的整个层中。
所混合的填充材料的量可以依据形状保持聚合物的类型而适当地改变，但是优选该量为3～60％，基于形状保持聚合物的总质量。当所混合的填充材料的量小于3％时，可能得不到具有令人满意硬度的包装材料。另一方面，当所混合的填充材料的量大于60％时，则可能出现生产中的成型性或者陶瓷脆性问题。
如果填充材料的平均粒度太小，则包装材料的硬度增加，但是模制时模具的材料填充会受到不利的影响，这会导致生产率方面的问题。另一方面，如果填充材料的平均粒度太大，则难以获得所需要的强度，故存在电池组不能获得令人满意的尺寸精密度的可能性。因此，填充材料具有优选0.5～40μm，更优选2～20μm的平均粒度。
关于填充材料的形状，可以采用各种形状，如球形、片状、板状和针状。尽管没有特别的限制，但是优选球形的填充材料，因为其容易制备且可以低成本得到具有均匀平均粒度的填充材料；而且优选具有高纵横比的针状填充材料，因为该填充材料容易提高强度。优选片状的填充材料，因为当所混合的填充材料的量增加时可以改善填充性能。根据用途或材料，可以混合使用具有不同平均粒度或形状的填充材料。
包装材料除了形状保持聚合物和填充材料之外还可以包含添加剂。例如，可与形状保持聚合物一起使用固化剂，紫外线吸收剂，光稳定剂，或者它们的任意混合物。
包装材料的性质 利用含绝缘的可固化的聚氨酯树脂作为形状保持聚合物的包装材料，根据该实施方案的电池组的优点不仅在于其具有高尺寸精密度和高抗冲击性以及高机械强度，而且在于其可以降低尺寸(厚度)和重量。
优选该包装材料具有如下所示数值的物理性质。
含可固化聚氨酯树脂(即绝缘的形状保持聚合物)的包装材料具有优选45～130℃，更优选65～120℃，最优选75～110℃的玻璃化转变温度(Tg)，通过差示扫描量热法(DSC)进行测量。
优选的是，包装材料在常规操作中具有优异的抗冲击性和优异的机械强度，相反，在异常操作中，包装材料容易开孔，使电池产生的气体易于离开电池组。关于构成上述包装材料的形状保持聚合物，优选使用可固化的聚氨酯树脂。
为了满足上述要求，优选的是，包含形状保持聚合物的包装材料具有这样的玻璃化转变温度，其等于或者高于电池组常规操作时的温度，并且等于或者低于异常操作时的温度。
当玻璃化转变温度低于45℃时，包含形状保持聚合物的包装材料的玻璃化转变温度可能低于常规操作中的温度，几乎经不起常规操作中构成形状保持聚合物的聚合物的热运动，所以难以保持硬度，因而不利的是难以实现优异的机械强度。
另一方面，如果玻璃化转变温度高于130℃，则包含形状保持聚合物的包装材料的玻璃化转变温度可能高于异常操作时的温度，经得起异常操作中构成形状保持聚合物的聚合物的热运动，所以包装材料几乎不开孔，因而不利的是难以使异常操作中产生的气体迅速离开电池组。
包含形状保持聚合物的包装材料具有优选10～120MPa，更优选20～110MPa，最优选70～100MPa的挠曲强度，按照JIS K7171中所述的塑料挠曲性能试验方法进行测量。
包含形状保持聚合物的包装材料具有优选30～3000MPa，更优选900～2550MPa，最优选1000～2500MPa的挠曲模量，根据JIS K7171中所述的塑料挠曲性能试验方法进行测量。
包含形状保持聚合物的包装材料具有优选D30～D99，更优选D60～D90，最优选D60～D85的表面硬度，根据JIS K7215中所述的塑料肖氏硬度试验方法进行测量。
关于肖氏硬度D，当包装材料具有D30～D99，该包装材料有利地具有高抗冲击性和高机械强度。
优选的是，包装材料的肖氏硬度D，当在异常操作时的温度如在60℃或更高温度测量时，其小于在JIS K7215中所述的参考环境(23±2℃的温度和50±5％RH)中测量的肖氏硬度D。如果包装材料在异常操作温度的硬度小于在正常操作温度的硬度，则包装材料容易因为异常操作中产生的气体而开孔，而当包装材料开孔时，可以使该气体迅速地离开电池组。
包装材料在诸如便携式电子设备所使用的长方形电池的最大一侧的包装部分具有降低的厚度，例如1000μm或更小的厚度。
当包装材料的厚度大于1000μm时，利用该包装材料制备的电池组不可避免地牺牲体积能量密度指标。
包装材料进一步优选具有300μm或更小的厚度，且优选具有更小的厚度，只要能够实现电池组所需要的抗冲击性和机械强度即可。
当于包装材料中使用形状保持聚合物和填料的组合时，可以获得比常规的使用铝金属或者热塑性树脂与金属的组合时所获得的强度和抗冲击性更高的强度和更优异的抗冲击性，因此，当需要相等的强度时，可以制得厚度小于常规包装材料的包装材料，进而提高体积能量密度。厚度增加的包装材料实现强度和可靠性比常规包装材料更高的电池组。此外，电池的尺寸和形状可任意地选取，而且该电池可应用于大型的自行车、汽车或后备电源的电池，并且具有设计上的自由，使得可将包装材料设计成所需部分需要具有的强度。
现参照附图，描述采用上述包装材料的根据该实施方案的电池组如下。
图1是根据本发明实施方案的电池组中非水电解质二次电池以包装材料包覆之前的分解透视图。
该图中，电池20包括由作为包装件实例的金属层压膜17包覆的电池单元10，该电池单元10容纳在形成于层压膜17中的容器部分17a(空余部分17a)中，且密封住层压膜的边缘部分。在本实施方案中，空余部分17a具有与矩形板形状的电池单元10一致的矩形板形空间。
关于包覆电池单元10的包装件，可以使用众所周知的金属层压膜，特别优选使用铝层压膜。关于铝层压膜，优选使用适于拉伸并适于形成容纳电池单元10的容器部分17a的膜。
优选的是，用于包覆电池单元10的包装件是由一层、两层或更多层构成的，并且包括聚烯烃膜。
例如，可以使用具有叠层结构的铝层压膜，其包括布置在铝层两侧的粘接层和表面保护层。优选使用的铝层压膜使得，自电池单元10的内侧即表面一侧，布置作为粘接层的聚丙烯层(PP层)，作为金属层的铝层，及作为表面保护层的尼龙层或聚对苯二甲酸乙二醇酯层(PET层)。
下面描述电池单元10的结构。
图2是要包覆并容纳在作为包装件的层压膜17中的电池单元10的结构的透视图。在该图中，电池单元10包括条形正极11，隔板13a，与正极11相向布置的条形负极12，及隔板13b，它们彼此堆叠并沿纵向螺旋盘绕在一起，凝胶电解质14施用于正极11和负极12各自的两侧。
自电池单元10导电地伸出与正极11连接的正极接线端15a和与负极12连接的负极接线端15b(下文中除非另外说明称之为“电极接线端15”)，而且正极接线端15a和负极接线端15b各自覆以密封剂层16a和16b(下文中除非另外说明一般称之为“密封剂层16”)，其为马来酸酐-改性聚丙烯(PPa)等构成的树脂片，用于提高与随后包覆电池单元的层压膜17的粘附力。
下文中详细说明上述电池(用包装材料包覆之前)的各组成部分。
正极 正极包括正极活性物质层，该正极活性物质层含有正极活性物质并形成于正极集电体的两侧。正极集电体由金属箔如铝(Al)箔构成。另一方面，正极活性物质层包括，例如，正极活性物质，导电剂，及粘结剂。正极活性物质，导电剂，粘结剂，及溶剂可以任意量混合，只要它们均匀地分散即可。
关于正极活性物质，可以根据所需电池的类型使用金属氧化物，金属硫化物，或者特定的聚合物。例如，当形成锂离子电池时，可主要使用锂与过渡金属的复合氧化物，如下面的式(1)所示 LiXMO2 (1) 式中M代表至少一种过渡金属，X依电池的充电和放电状态而变化，且通常为0.05～1.10。
关于构成锂复合氧化物的过渡金属(M)，可以使用钴(Co)、镍(Ni)、锰(Mn)等。
锂复合氧化物的具体实例包括LiCoO2，LiNiO2，LiMn2O4，及LiNiyCo1-yO2(0＜y＜1)。
可以使用以另一种元素置换锂复合氧化物中部分过渡金属元素而得到的固溶体，该固溶体的实例包括LiNi0.5Co0.5O2和LiNi0.8Co0.2O2。这些锂复合氧化物可产生高电压并具有优异的能量密度。作为选择，关于正极活性物质，可以使用不含锂的金属硫化物或氧化物，如TiS2、MoS2、NbSe2或V2O5。这些正极活性物质可以单独使用或组合使用。
关于导电剂，可以使用碳材料，如炭黑或石墨。关于粘结剂，例如，可以使用聚偏二氟乙烯(PVDF)或聚四氟乙烯。关于溶剂，例如，可以使用N-甲基吡咯烷酮。
将正极活性物质、粘结剂和导电剂均匀地混合在一起，制得正极混合物，将所制备的正极混合物分散在溶剂中形成浆料。然后，将所得浆料通过刮刀法等均匀地涂布在正极集电体，并于高温下干燥以除去溶剂，接着进行压制，由此形成正极活性物质层。
正极11具有通过点焊或超声波焊接与正极集电体一端相连的正极接线端15a。正极接线端15a优选由金属箔或网构成，但是接线端可以由金属之外的任何其它材料构成，只要该材料是电化学和化学稳定的并且能够实现导电即可。用于正极接线端15a的材料的实例包括铝。
负极 负极包括负极活性物质层，该负极活性物质层包含负极活性物质并形成在负极集电体的两侧。负极集电体由金属箔如铜(Cu)箔、镍箔或不锈钢箔构成。
负极活性物质层包括，例如，负极活性物质，以及任选的导电剂和粘结剂。如正极活性物质一样，负极活性物质、导电剂、粘结剂和溶剂可以任意量混合。
关于负极活性物质，可以使用锂金属，锂合金，能够掺杂或去掺杂锂的碳材料，或者金属材料与碳材料的复合材料。
能够掺杂或去掺杂锂的碳材料的具体实例包括石墨，难于石墨化的碳，及易于石墨化的碳。更具体地，可以使用碳材料，如热解碳，焦炭(沥青焦炭、针状焦炭或石油焦)，石墨，玻璃碳，有机高分子化合物的煅烧产物(通过在适当温度碳化酚醛树脂、呋喃树脂等而得到)，碳纤维，或者活性炭。
而且，关于能够掺杂或去掺杂锂的材料，可以使用聚合物如聚乙炔或聚吡咯，或者氧化物如SnO2。
关于能够与锂合金化的材料，可以使用各类金属，但是经常使用锡(Sn)、钴(Co)、铟(In)、铝、硅(Si)或者其合金。当使用锂金属时，不一定需要将锂粉与粘结剂混合以形成涂覆膜，而且可以采用其中轧制的锂金属箔通过压制与集电体结合在一起的方法。
关于粘结剂，例如，可以使用聚偏二氟乙烯或苯乙烯-丁二烯橡胶。关于溶剂，例如，可以是N-甲基吡咯烷酮或甲基乙基酮。
将负极活性物质、粘结剂和导电剂均匀地混合在一起，制得负极混合物，将所制备的负极混合物分散在溶剂中形成浆料。然后，将所得浆料通过与正极相同的方法均匀地涂布在负极集电体，并在高温下干燥以除去溶剂，接着进行压制，由此形成负极活性物质层。
如正极11的情形，负极12具有通过点焊或超声波焊接而连接到集电体一端的负极接线端15b，该负极接线端15b可由除金属之外任何其它材料构成，只要该材料在电化学和化学上是稳定的并且能够实现导电即可。负极接线端15b的材料的实例包括铜和镍。
正极接线端15a和负极接线端15b导电地自同一侧伸出，而且当电池单元10为矩形板形状例如如图2中所示时，优选正极接线端15a和负极接线端15b导电地自同一侧(通常是短的一侧)伸出，但是它们可自任何一侧导电地伸出，只要不发生短路等并且对电池性能没有不利的影响即可。
关于正极接线端15a和负极接线端15b的接合，其接合位置和接合方法不限于上述实例，只要能够电接触即可。
电解质溶液 在电解质溶液中，可以使用锂离子电池中常用的电解质盐和非水溶剂。
非水溶剂的具体实例包括碳酸乙二醇酯，碳酸丙二醇酯，γ-丁内酯，碳酸二甲酯，碳酸二乙酯，碳酸甲乙酯，碳酸二丙酯，碳酸乙丙酯，及通过用卤素置换上述碳酸酯中的氢而得到的溶剂。这些溶剂可以单独使用或组合使用。
关于作为电解质盐实例的锂盐，可以使用一般电池电解质溶液中使用的材料。具体实例包括LiCl，LiBr，LiI，LiClO3，LiClO4，LiBF4，LiPF6，LiNO3，LiN(CF3SO2)2，LiN(C2F5SO2)2，LiAsF6，LiCF3SO3，LiC(SO2CF3)3，LiAlCl4，及LiSiF6。从实现优异氧化稳定性的观点来看，优选LiPF6或LiBF4。这些锂盐可以单独使用或组合使用。
溶解于非水溶剂中的锂盐的浓度可以为任意浓度，只要锂盐能够溶解在上述非水溶剂中即可，但是优选非水溶剂中锂离子的浓度为0.4～2.0mol/kg。
当采用凝胶电解质时，电解质溶液用基质聚合物胶凝，得到凝胶电解质。
关于基质聚合物，可以使用任何聚合物，该聚合物与包含溶解于非水溶剂中的电解质盐的非水电解质溶液相容并且可以胶凝。基质聚合物的实例包括重复单元中包含聚偏二氟乙烯，聚氧化乙烯，聚氧化丙烯，聚丙烯腈，或者聚甲基丙烯腈的聚合物。这些聚合物可以单独使用或组合使用。
这些当中，优选的基质聚合物为聚偏二氟乙烯或者聚偏二氟乙烯中引入数量为7.5％或更小六氟丙烯的共聚物。该聚合物通常具有5.0×105～7.0×105(500000～700000)的数均分子量或者2.1×105～3.1×105(210000～310000)的重均分子量以及1.7～2.1dl/g的特性粘度。
隔板 隔板是由下列材料构成的，例如，聚烯烃材料(如聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE))制成的多孔膜，或者无机材料(如陶瓷无纺布)制成的多孔膜，并且可以由堆叠成层状结构的两层或更多层多孔膜构成。这些当中，由聚乙烯或聚丙烯制成的多孔膜可能更有效。
一般地，可使用的隔板具有优选5～50μm，更优选7～30μm的厚度。当隔板厚度太大时，活性物质与隔板的比例减小，降低电池容量，而且离子传导性能差，所以电流性能不良。另一方面，如果隔板厚度太小，则隔板膜的机械强度降低。
电池的制造 将如此制备的凝胶电解质溶液均匀地涂布在正极1l和负极12上，使得正极活性物质层和负极活性物质层均浸渍有凝胶电解质溶液，接着将其贮存在室温下或干燥，形成凝胶电解质层14。
然后，利用各自具有形成于其上的凝胶电解质层14的正极11和负极12，将正极11、隔板13a、负极12和隔板13b按该顺序相互堆叠，然后螺旋盘绕在一起，形成电池单元10。
随后，将电池单元10容纳在层压膜17的容器部分(空余部分)17a中，并以该膜包覆，得到非水凝胶电解质二次电池。
在本实施方案中，如图1和2中所示，电池单元10按上面所述包覆以层压膜17，并将电池单元10周围的膜热封，形成电池20。
将电池单元10用铝层压膜17包覆并将该膜密封，然后按图3A和3B中所示，沿容器部分17a的方向弯曲容纳有电池单元10的容器部分17a两侧的部分17b(下文中常称之为“侧面密封部分”)。
优选的是，弯曲角θ为80～100°。
当弯曲角小于80°时，容器部分17a两侧的侧面密封部分17b张开如此之宽，使得电池20的宽度增加，因而难以降低电池20的尺寸和提高电池容量。作为上限的100°弯曲角是依据容器部分17a的形状确定的，而且当容器部分中容纳有扁平型电池单元10时，弯曲角的上限为约100°。侧面密封部分17b的热封宽度优选为0.5～2.5mm，更优选为1.5～2.5mm。
为了减小电池20的尺寸和提高电池容量，优选侧面密封部分17b的弯曲宽度D等于或小于容器部分17a的高度h或者电池单元10的厚度。而且，为了降低电池20的尺寸并提高电池容量，优选弯曲的数目为1。
接下来，描述制备根据本发明实施方案的电池组的方法。
在制备本发明的电池组的方法中，将如此制备的非水电解质二次电池连同能够控制电池电压和电流的保护性电路板和垫片置于模具腔(模腔)中，并利用垫片将电池和保护性电路板布置在模腔内的预定位置，然后用包含形状保持聚合物和填充材料的外壳材料填充模腔，并固化该外壳材料，由此得到包覆有包装材料的电池组。
关于包括含有绝缘的可固化聚氨酯树脂的形状保持聚合物和填充材料的外壳材料，为了防止电池遭受热破坏和提高生产效率，将外壳材料注入模腔的温度优选为室温至120℃，更优选为室温至90℃。
在用外壳材料、特别是具有高粘度的外壳材料填充模腔的过程中，为了防止该材料与腔内模具之间形成缝隙，一般需要在向材料施以预定压力的同时，用外壳材料填充模腔。
这种情况下，为了防止放置在模腔中的电池和保护性电路板因施压填充的外壳材料而偏离预定的位置，可以采用很多方法。作为这些方法的实例，可以提及在模具中提供定位突起的方法，以及下述方法，其中外壳材料分两部分或更多部分添加到模具腔中，而且电池和保护性电路板可以停留在模具腔中未填充该材料的部分的预定位置，然后再将整个模具腔填充外壳材料。
另外，还可以提及这样的方法，其中用胶带、橡胶条或格网部件缠绕电池，并用作定位部件，所述胶带、橡胶条或格网部件与电池和保护性电路板一起覆有包装材料。也可以提及下述方法，其中将金属片如铝、铁或SUS板布置在电池的一侧，除金属片之外的其它部分共同用外壳材料密封，由此将电池和保护性电路板定位。
而且，还可以这样的方法，其中包括覆有包装件的电池单元的电池与构成电池组的另一构件，如框架树脂部件或包含顶部基底的顶盖部件结合，并将与该构件结合的电池和保护性电路板放置在模腔中，使得它们可以保持在模具腔内预定的位置。
关于上述实施方案中使用的模具，没有具体的限制，只要覆以铝层压膜17的电池20、保护性电路板及任选使用的缓冲材料(见后面)能够布置在模具腔中即可。模具一般具有两个或更多个铸口，用于将后硬化的模制材料引入到模具腔中。因此，在所得电池组中，依照铸口而固化的过量模制材料残留在包装材料的任何部分。
在本实施方案中，将过量的模制材料修整掉，而仅留下轻微的树脂填充痕迹。
保护电路一般布置在正极接线端15a和负极接线端15b的上部(参见图1)。当电池20为矩形板形状(要形成的包装材料为矩形)时，缓冲材料布置在导电地伸出接线端15a和15b的一侧或相反一侧或者两侧。
具体地，在图1中，缓冲材料布置在矩形板形状电池20的一个短侧面或者两个短侧面上。
保护性电路板和如此布置的缓冲材料通过模制材料与电池20模制成一体。
缓冲材料不仅保护电池和保护性电路板，而且提高所得电池组的抗冲击性。
因此，作为缓冲材料的材料，优选使用具有抗冲击性和优异尺寸精密度的树脂如聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂、聚丙烯或聚乙烯，金属如铝或不锈钢，或者其中具有嵌入模制金属材料如铝的树脂材料。
图4A～4C是用包装材料包覆电池以形成根据本实施方案的电池组的工艺的示例性俯视图。
电池20先沿图中所示的虚线弯曲(见图4A和4B)，将保护性电路板32和顶侧缓冲材料34布置在顶侧和将底侧缓冲材料33布置在底侧，并放置未示出的模具。然后，向模具中注入包括形状保持聚合物和填料的外壳材料，同时向该材料施压并使之固化，由此得到根据本实施方案的具有由包装材料18包覆的铝层压膜17的电池组30(见图4C)。
沿平行于底部的直线截取的所得电池组30的截面图示于图5A中，沿电极接线端截取的电池组的截面图示于图5B中。
在上述实施方案中，描述了采用凝胶电解质的非水电解质二次电池20，但是本发明的实施方案可应用于采用电解质溶液的层压膜包覆的电池。这种情况下，省略上述实施方案中将凝胶电解质涂布到正极和负极表面的步骤，并将填充电解质溶液的步骤插入到层压膜的热封步骤中。
更具体地，将矩形板形状的电池单元10的三侧热封，然后通过余下的开口一侧注入电解质溶液，接着热封该开口一侧。所形成的密封部分总体上具有矩形框架形状。
根据本发明的实施方案，可以得到这样的电池组，该电池组的优点不仅在于其具有高尺寸精密度和高机械强度，而且在于其具有降低的尺寸和重量。该电池组通常具有将电池连接到外部电子装置的接线端，但是在上述实施方案中省略了有关说明。
根据本发明的实施方案，采用包括含有绝缘可固化聚氨酯树脂的形状保持聚合物的包装材料，因此电池组的优点不仅在于其具有高尺寸精密度和高机械强度，而且在于其具有降低的尺寸和重量。因此，该电池组可有利地用作移动电子设备如便携式电话、膝上型计算机、数字相机和手持式摄像机的电池，大功率应用如电动汽车和混合动力汽车的二次电池，或者电动工具的电池。
实施例 下文中将参照下面的实施例和对比例更具体地说明本发明，这些实施例和对比例不应解释为是对本发明的范围的限制。
实施例1～6 分别采用绝缘的可固化的聚氨酯树脂，该聚氨酯树脂各自包含表1所示的由碳-碳键构成的多元醇和多异氰酸酯。多元醇和多异氰酸酯以1∶2的比例(多元醇多异氰酸酯当量比)混合，并彼此在90℃反应1小时，得到绝缘的端部具有NCO基团的尿烷预聚物。
当使用两种类型的多异氰酸酯(多异氰酸酯原料1和多异氰酸酯原料2)时，选择多异氰酸酯原料1和多异氰酸酯原料2的混合比，使得多元醇中OH基团的数目与多异氰酸酯中NCO基团的数目相同。
接下来，制备表1所示的各覆膜电池，并将该电池与能够控制电池电压和电流的保护性电路板连接，以该状态，将它们连同缓冲材料和垫片一起嵌入模具腔中并固定在预定位置。然后，自三个位于模具上部孔径均为0.5mm的树脂注入孔，以表1所示温度向模腔中注入含绝缘尿烷预聚物的外壳材料，同时向该材料施压(0.1MPa)，并在过量树脂从位于模具下部的三个树脂排出孔排出的时间点，固化模腔中的外壳材料以形成包装材料，并将残余在排出孔中的过量树脂截除，由此制得各实施例中的电池组。
实施例7～19 按与实施例1～6相同的方式分别得到绝缘的尿烷预聚物，所不同的是，分别采用各自包含表1所示的聚酯多元醇和多异氰酸酯的绝缘的可固化的聚氨酯树脂。关于聚酯多元醇，采用多元醇原料1(脂肪酸)和多元醇原料2(多元醇)的比例为80∶20(重量比)的混合物。
按与实施例1～6相同的方式分别得到各实施例的电池组，所不同的是，分别采用绝缘的尿烷预聚物。
实施例20～31 按与实施例1～6相同的方式分别得到绝缘的尿烷预聚物，所不同的是，分别采用包含表2中所示的聚醚多元醇和多异氰酸酯绝缘的可固化的聚氨酯树脂。
关于聚醚多元醇，采用多元醇原料1(氧化烯)和多元醇原料2(多元醇)以80∶20比例(重量比)的混合物。
换言之，关于聚醚多元醇，采用预定比例的混合物，使得(每个多元醇原料2分子的羟基数目)/(多元醇原料2的分子量)＝(每个多元醇原料1分子的氧化烯官能团数目)/(多元醇原料1的分子量)，即羟基与氧化烯平衡。
按与实施例1～6相同的方式分别得到实施例的电池组，所不同的是，分别采用绝缘的尿烷预聚物。
对比例1～4 按与实施例1～6相同的方式分别获得对比例的电池组，所不同的是，分别采用表2中所示的树脂作为形状保持聚合物。在对比例3中，使用包含热塑性丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂的形状保持聚合物，并将于120℃熔化的该形状保持聚合物挤出以用该聚合物填充模腔。在对比例4中，使用包含热塑性聚氨酯的形状保持聚合物，并将于110℃熔化的该形状保持聚合物挤出以用该聚合物填充模腔。
关于实施例和对比例中的每个电池组，表1和2中示出了构成包装材料的外壳材料注入到模腔中的温度，外壳材料的固化时间(自填充至脱模)，根据差示扫描量热法测量的玻璃化转变温度(Tg)，根据JIS K7215中所述方法测量的肖氏硬度D，根据JIS K7171中所述方法测量的挠曲强度和挠曲模量，体积电阻率，及包装材料一侧的最大厚度。
体积电阻率的测量(Ω·cm) 体积电阻率根据JIS C2105测量，在测量方法中在25±5℃和65±5％RH下向样品(面积50mm×50mm；厚度3mm)施加500V的测量电压，60秒之后，用绝缘电阻测试器(SM-8220；HIOKI E.E.CORPORATION制造和出售)测量体积电阻率。
热塑性树脂硬度的测量 关于对比例3和4的电池组包装材料中所使用的热塑性树脂，硬度是根据JIS K6253测量的，在测量方法中将两片样品(面积50mm×50mm；厚度3mm)堆叠(厚度6mm)，并用硬度计(型号WR-105D；Nishi TokyoSeimitsu Co.，Ltd.制售)测量该堆叠样品的硬度。
而且，关于实施例和对比例中的每个电池组，通过下列方法评价电池性能。结果示于表1和2中。
电池性能的评价 (1)额定能量密度(Wh/l) 在23℃，反复进行以下循环以1C的恒流和恒压以4.2V的上限充电15小时并放电至2.5V的最终电压，并由第一循环的放电容量确定额定能量密度。
额定能量密度(Wh/l)＝(平均放电电压(V)×额定容量(Ah))/电池体积 1C是指1小时内使电池的理论容量放出的电流。
(2)跌落试验(A) 为了观察实施例和对比例中电池组的机械强度的变化，每个实例中制备十个电池组，并使所有十个电池组自2米的高度自由地落在混凝土地板上。每个电池组进行十次试验，使得电池组的六个平面表面分别撞击地板。将没有损坏的电池组数目记为OK，并将碎裂或遭受部件移动的电池组数目记为NG。
(3)跌落试验(B) 关于各实施例和对比例，电池组自1.2米的高度自由落到地水泥板上50次，然后测量尺寸变化(Δt)。
在表1和2所示的实施例1～31的电池组中，通过采用包含多元醇和多异氰酸酯的绝缘的可固化的聚氨酯树脂作为构成包装材料的形状保持聚合物，电池和保护性电路板可以在较低温度(如在120℃或更低)共同地用包装材料包覆，使得电池和保护性电路板不受到破环，因而可以提供优点不仅在于具有高尺寸精密度和高机械强度，而且在于具有降低的尺寸和重量使得厚度为300μm或更小的电池组。在实施例1～31中，包装材料的固化温度为120℃或更低，因此，在避免电池热损坏的同时，还可以制备生产效率得到提高的电池组，例如固化时间可以短到30分钟或更小。而且，实施例1～31的电池组各个具有高达500(Wh/l)或更大的电池容量。
相反，已经由跌落试验的结果确认，对比例1和2的电池组均具有长的固化时间和低的机械强度。对比例3和4的电池组均无电池容量。
实施例32～44 分别使用各自包含表3中所示的多元醇和多异氰酸酯的绝缘可固化聚氨酯树脂。多元醇和多异氰酸酯按与实施例1～31相同的比例反应，得到端部具有NCO基团的绝缘的尿烷预聚物。按与实施例1～31相同的方式分别制备这些实施例中的电池组，所不同的是，分别使用所述的绝缘的尿烷预聚物。
通过上述方法测量多元醇的氧含量和碘值，结果列于表3中。关于这些实施例中的每个电池组，表3中示出了构成包装材料的外壳材料注入模腔时的温度，外壳材料的固化时间(从填充至脱模的时间)，体积电阻率和包装材料一侧的最大厚度，以及电池性能的评价。
在表3所示的实施例32～44的电池组中，包装材料中所包含的多元醇具有分别处于优选范围的氧含量和碘值，因而可以制备优点不仅在于具有高尺寸精密度和高机械强度，而且还在于具有降低的尺寸和重量使得厚度为300μm或更小的电池组。在实施例32～44中，在避免电池热损坏的同时，可以提供生产效率得到改进的电池组。而且，实施例32～44的电池组各自具有高达500(Wh/l)或更大的电池容量。
根据本发明的实施方案，由于上述构造，可以提供优点不仅在于具有高尺寸精密度和高机械强度，而且还在于具有降低的尺寸和重量的电池组，及其制备方法。
本领域的技术人员应当理解，在权利要求或与之等同的范围内，可以依据设计要求和其它因素出现各种修改、组合、次级组合和变换。
权利要求
1.一种电池组，包括
电池，该电池包括由包装件包覆的电池单元，该电池单元包括经由隔板彼此螺旋盘绕在一起或彼此堆叠的正极和负极；
电池的保护性电路板；及
包装材料，该包装材料共同地包覆所述电池和保护性电路板，
其中所述包装材料包含形状保持聚合物，且
所述形状保持聚合物包括绝缘的可固化聚氨酯树脂，该聚氨酯树脂含有多元醇和多异氰酸酯。
2.根据权利要求1的电池组，其中所述多元醇的氧含量为30％质量或更小。
3.根据权利要求1的电池组，其中所述多元醇的碘值为200或更小。
4.根据权利要求1的电池组，其中所述多元醇为选自下列中的至少一种聚酯多元醇，聚醚多元醇，及主链由碳-碳键构成的多元醇。
5.根据权利要求4的电池组，其中所述聚酯多元醇由脂肪酸与多元醇的反应产物构成，
其中所述脂肪酸为至少一种选自下列的具有羟基的长链脂肪酸蓖麻醇酸，羟基己酸，羟基癸酸，羟基十一烷酸，羟基亚油酸，羟基硬脂酸，及羟基十六烷酸，以及
其中所述多元醇为选自下列中的至少一种乙二醇，丙二醇，丁二醇，六亚甲基二醇，二甘醇，包括甘油、三羟甲基丙烷或三乙醇胺在内的三官能多元醇，包括二甘油或季戊四醇在内的四官能多元醇，包括山梨醇在内的六官能多元醇，及包括麦芽糖或蔗糖在内的八官能多元醇。
6.根据权利要求4的电池组，其中所述聚醚多元醇是由醇和氧化烯的加聚产物构成的，
其中所述醇为选自下列中的至少一种乙二醇，二甘醇，丙二醇，一缩二丙二醇，包括1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、4，4’-二羟苯基丙烷或4，4’-二羟苯基甲烷在内的二元醇，及包括甘油、1，1，1-三羟甲基丙烷、1，2，5-己烷三醇或季戊四醇在内的三元以上的醇，以及
其中所述氧化烯为选自下列中的至少一种氧化乙烯，氧化丙烯，氧化丁烯，及α-烯烃氧化物。
7.根据权利要求4的电池组，其中所述主链由碳-碳键构成的多元醇为选自下列中的至少一种丙烯酸类多元醇，聚丁二烯多元醇，聚异戊二烯多元醇，氢化聚丁二烯多元醇，聚碳酸酯多元醇，及聚四亚甲基二醇(PTMG)。
8.根据权利要求1的电池组，其中所述多异氰酸酯为选自下列中的至少一种芳族多异氰酸酯，脂肪族多异氰酸酯，及脂环族多异氰酸酯。
9.根据权利要求8的电池组，其中所述芳族多异氰酸酯为选自下列中的至少一种二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)，多亚甲基多亚苯基多异氰酸酯(粗MDI)，甲苯二异氰酸酯(TDI)，多亚甲苯多异氰酸酯(粗TDI)，二甲苯二异氰酸酯(XDI)，及萘二异氰酸酯(NDI)。
10.根据权利要求8的电池组，其中所述脂肪族多异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯(HDI)。
11.根据权利要求8的电池组，其中所述脂环族多异氰酸酯为异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)。
12.根据权利要求8的电池组，其中所述多异氰酸酯为选自下列中的至少一种通过用碳二亚胺改性多异氰酸酯而得到的碳二亚胺改性的多异氰酸酯，通过用异氰尿酸酯改性多异氰酸酯而得到的异氰尿酸酯改性的多异氰酸酯，及分子末端具有异氰酸酯基的尿烷聚合物，其为多元醇与过量的多异氰酸酯的反应产物。
13.根据权利要求1的电池组，其中所述包装材料为包含形状保持聚合物和填充材料的复合材料。
14.根据权利要求1的电池组，其中所述包装材料根据差示扫描量热法(DSC)进行测量时，具有45～130℃的玻璃化转变温度(Tg)。
15.根据权利要求1的电池组，其中所述包装材料根据JIS K7171中所述的塑料挠曲性能试验方法进行测量时，具有10～120MPa的挠曲强度和30～3000MPa的挠曲模量。
16.根据权利要求1的电池组，其中所述包装材料根据JIS K7215中所述的塑料肖氏硬度试验方法进行测量时，具有D30～D99的表面硬度。
17.根据权利要求1的电池组，其中所述用于包覆电池单元的包装件为铝层压膜。
18.根据权利要求1的电池组，其中所述用于包覆电池单元的包装件是由一层、两层或多层组成的膜，并且包括聚烯烃膜。
19.一种制备电池组的方法，该方法包括下列步骤
将电池和电池的保护性电路板放置在模具腔中，所述电池包括包装件包覆的电池单元，该电池单元包括经由隔板螺旋盘绕在一起或堆叠的正极和负极；及
将包含树脂在内的外壳材料注射到其中包含电池和电池保护性电路板的模具腔中并固化所述树脂，由此形成具有用于共同地包覆电池和保护性电路板的包装材料的电池组，使得该电池组处于接线端导电地伸出到该电池组外部的状态，
其中所述树脂为形状保持聚合物，
其中该形状保持聚合物包含绝缘的可固化聚氨酯树脂，该聚氨酯树脂包含多元醇和多异氰酸酯。
20.根据权利要求19的方法，其中所述外壳材料注射到模具腔中的温度为120℃或更低。
全文摘要
一种电池组及其制备方法，包括电池，该电池包括由包装件包覆的电池单元，该电池单元包括经由隔板彼此螺旋盘绕在一起或彼此堆叠的正极和负极；电池的保护性电路板；及包装材料，该包装材料共同地包覆所述电池和保护性电路板。所述包装材料包含形状保持聚合物。该形状保持聚合物包括绝缘的可固化聚氨酯树脂，该聚氨酯树脂含有多元醇和多异氰酸酯。
文档编号H01M2/02GK101692503SQ20091000984
公开日2010年4月7日 申请日期2009年1月24日 优先权日2008年1月30日
发明者山本鉴, 瀬川健, 斋藤俊介 申请人:索尼株式会社