CN109790951B - 绝热片及其制造方法以及使用该绝热片的二次电池 - Google Patents

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Abstract

绝热片具备：纤维片；树脂层，设置于纤维片的外周部的表面；以及二氧化硅干凝胶，配置于纤维片的空间。纤维片由配置成在中间形成空间的多个纤维构成。树脂层比纤维片致密且由热可塑性树脂构成。二氧化硅干凝胶由纤维片的多个纤维承载。该绝热片的粘接性优异，容易安装于保护片、用于固定的框体。

Description

绝热片及其制造方法以及使用该绝热片的二次电池
技术领域
本发明涉及作为热对策而使用的绝热片及其制造方法以及使用该绝热片的二次电池。
背景技术
近年来，大声呼吁节能化，作为其实现方法，也有通过设备的保温来提高能量效率。此外，在组合了多个电池单元的二次电池等中，在一个电池单元成为高温的情况下，为了不对相邻的电池单元造成影响，还要求对电池单元间进行绝热。为了应对这些，要求绝热效果优异的绝热片。因此，有时使用通过使无纺布承载二氧化硅干凝胶而使热传导率比空气低的绝热片。
例如，在专利文献1中公开了与上述的绝热片类似的以往的绝热片。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-136859号公报
发明内容
绝热片具备：纤维片；树脂层，设置于纤维片的外周部的表面；以及二氧化硅干凝胶，配置于纤维片的空间中。纤维片由配置成在中间形成空间的多个纤维构成。树脂层比纤维片致密且由热可塑性树脂构成。二氧化硅干凝胶由纤维片的多个纤维承载。
该绝热片的粘接性优异，容易安装于保护片、用于固定的框体。
附图说明
图1是实施方式中的绝热片的俯视图。
图2是图1所示的绝热片的线2-2处的剖视图。
图3是使用了实施方式中的绝热片的二次电池的立体图。
图4是实施方式中的二次电池的分解立体图。
图5是实施方式中的二次电池的放大剖视图。
具体实施方式
图1是实施方式中的绝热片11的俯视图。图2是图1所示的绝热片11的线2-2处的剖视图。
绝热片11由在内部具有空间112s的纤维片12、分别设置于纤维片12的外周部的表面12a、12b的致密的树脂层13a、13b、承载于纤维片12的空间112s的二氧化硅干凝胶91构成，具有约1mm的厚度。纤维片12由配置成在中间形成空间112s的多个纤维112构成。纤维112由平均纤维粗度约10μm的玻璃纤维构成。空间112s的体积相对于纤维片12的体积的比例约为90％。玻璃纤维以及二氧化硅干凝胶均为阻燃性，因此绝热片11也是阻燃性的。玻璃纤维比较短，因此在要求大的强度的情况下，纤维片12的纤维112也可以含有玻璃纤维即纤维112a和与纤维112a混合且比纤维112a长的聚对苯二甲酸乙二醇酯等纤维112b。纤维112b的平均纤维长大于纤维112a。纤维112b的阻燃性可以比纤维112a的阻燃性低，在这种情况下，也可以以不对阻燃性造成影响的程度将纤维112b与纤维112a混合来形成纤维片12，从而能够得到具有阻燃性的绝热片11。在将长纤维的纤维112b与阻燃性的纤维112a混合而得到纤维片12作为无纺布的情况下，优选按重量比将纤维片12的纤维112中的纤维112b的比例设为30％以上且70％以下。由此，能够得到阻燃性优异且具有强度的纤维片12。此外，在本实施方式中，纤维112a使用玻璃纤维，但即使使用具有阻燃性的碳纤维等也能够得到同样的效果。
在纤维片12的内部的空间112s填充有二氧化硅干凝胶91。二氧化硅干凝胶91在内部具有纳米尺寸的空间，因此绝热片11的热传导率成为0.018～0.024W/m·K，比空气的热传导率小。另外，二氧化硅干凝胶91是凝胶干燥后的状态的广义的干凝胶，不仅可以通过通常的干燥，还可以通过超临界干燥、冷冻干燥等方法而得到。
在纤维片12的外周部的相互相反侧的表面12a、12b分别设置有厚度约0.03mm的树脂层13a、13b。在实施方式中，树脂层13a、13b仅设置于纤维片12的外周部，并未设置于由外周部包围的内侧部分。树脂层13a、13b的表面致密，且比纤维片12致密。在此，表面变得致密是指成为不使二氧化硅干凝胶91自身或用于形成二氧化硅干凝胶91的凝胶、溶胶溶液等液体浸透的状态。在实施方式中，树脂层13a、13b不使二氧化硅干凝胶91自身或用于形成干凝胶91的溶胶溶液等液体浸透且不使其透过。此外，树脂层13a、13b由聚对苯二甲酸丁二醇酯(以下记作PBT)等热可塑性树脂构成，且渗入到纤维片12的表面12a、12b。
通过这样构成，在将保护片贴合于绝热片11时，能够将保护片贴合于树脂层13a、13b。此外，也能够在树脂层13a、13b固定框体。例如在用热可塑性树脂对框体进行成型的情况下，通过在其模具之中放入绝热片11进行成型，能够得到在内侧固定有绝热片11的框体。在这种情况下，优选由与对框体进行成型的树脂相同的材料来形成树脂层13a、13b、或者由熔点与对框体进行成型的树脂接近的材料来形成。由此，能够将绝热片11牢固地接合于框体。
前述的以往的绝热片缺乏粘接性，而且二氧化硅干凝胶容易脱离，因此需要保护片。此外，若想要配置在电池单元间，则容易引起位置偏移等，因此需要进行固定，但由于缺乏粘接性，因此难以固定。
如上所述，实施方式中的绝热片11能够牢固地接合保护片、框体。
通过将具有窗框形状的树脂膜重叠于纤维片12的表面12a、12b并进行热压，能够在纤维片12的表面12a、12b的一部分设置树脂层13a、13b。或者，通过在纤维片12的表面12a、12b放置熔融的树脂并施加压力而使树脂渗入到纤维片12之中，从而能够形成树脂层13a、13b。树脂层13a、13b固着于纤维片的纤维112。
此外，若树脂层13a、13b过薄，则与保护片、框体的接合强度就变弱，若树脂层13a、13b过厚，则纤维片12的夹在树脂层13a、13b之间的区域就变窄，因此二氧化硅干凝胶91就难以进入其间。因此，优选将树脂层13a、13b的厚度设为纤维片12的厚度的2％以上且20％以下。
此外，优选将设置树脂层13a、13b的面积设为纤维片12的表面12a、12b面积的2％以上且小于20％。当树脂层13a、13b的面积小于2％时，不易出现设置树脂层13a、13b的效果，相反地，当为20％以上时，则阻燃性有可能会出现问题。
在使二氧化硅干凝胶91浸入纤维片12的绝热片11中，由于二氧化硅干凝胶91在其表面露出，因此难以在表面设置粘合材料等。在实施方式的绝热片11中，即使不用保护片覆盖绝热片11的表面，通过在树脂层13a、13b设置粘合材料，也能够进行向其他部件的固定或临时固定，并且能够提高每单位厚度的绝热性。
接下来，对实施方式中的绝热片11的制造方法进行说明。
首先，准备由厚度约1mm的玻璃纤维即纤维112构成的纤维片12。在纤维片12的表面12a、12b上重叠厚度约0.03mm的由PBT构成的树脂膜。在这些树脂膜形成具有长方形形状的孔，从而具有窗框形状。
接下来，使设定为作为树脂膜的材料的PBT进行熔融的温度的按压板碰触树脂膜并施加压力。因此，树脂膜软化或熔融而通过表面12a、12b被塞入到纤维片12之中。之后，通过使树脂膜和纤维片12恢复成常温，从而在纤维片12的仅外周部的表面12a、12b形成致密的树脂层13a、13b。纤维片12和树脂层13a、13b构成基材片51。
接下来，将基材片51的纤维片12浸渍于例如在硅酸钠水溶液中添加盐酸而成的溶胶溶液中，使溶胶溶液浸入纤维片12的内部空间112s。溶胶溶液进入未设置树脂层13a、13b的部分的纤维片12的内部空间112s。在树脂层13a、13b的表面几乎不附着干凝胶。即使在树脂层13a、13b的表面附着一部分干凝胶，也能够简单地去除。通过使该溶胶溶液凝胶化，并进行疏水化、干燥，从而在纤维片12的内部空间112s填充二氧化硅干凝胶91。由此，得到具有设置于纤维片12的外周部的表面12a、12b的致密的树脂层13a、13b且在纤维片12的内部空间112s填充有二氧化硅干凝胶91的绝热片11。
接下来，对使用了绝热片11的二次电池进行说明。图3是使用了实施方式中的绝热片11的二次电池1001的立体图。图4是二次电池1001的分解立体图。图5是二次电池1001的放大剖视图。
二次电池1001具备：多个电池单元14；间隔件15，配置在多个电池单元14之间；以及外壳31，收容多个电池单元14和间隔件15。在图4中没有示出外壳31。间隔件15与相互相邻的电池单元14抵接。间隔件15由框体16和配置于框体16之中的绝热片11构成。绝热片11由在内部具有空间的纤维片12、设置于纤维片12的仅外周部的表面的致密的树脂层13a、13b、以及承载于纤维片12的空间的二氧化硅干凝胶91构成，绝热片11的厚度约为1mm。树脂层13a、13b由PBT构成，成为渗入到纤维片12的表面12a、12b附近的状态。框体16通过对作为热可塑性树脂的PBT进行成型而形成。通过将绝热片11配置在模具的规定位置进行成型，从而使框体16与绝热片11的树脂层13a、13b接合，由此构成间隔件15。框体16与树脂层13a、13b由相同的材料构成，因此框体16能够与树脂层13a、13b牢固地接合。另外，框体16可以由与树脂层13a、13b不同的材料形成，但优选由熔点与树脂层13a、13b相近的材料形成。这样，通过将未被保护片覆盖的绝热片11配置在电池单元14间，能够得到小型且可靠性优异的二次电池1001。
通过在电池单元14间配置间隔件15并将其固定于外壳31内，从而确保电池单元14间的绝缘性。即使多个电池单元14当中的一个电池单元14成为高温，也能够通过间隔件15的绝热片11来阻碍由高温的电池单元14产生的热的传递，能够抑制对其他电池单元14的坏的影响，得到可靠性高的二次电池1001。
即使绝热片的阻燃性优异，若覆盖绝热片的保护片容易燃烧，则整体的阻燃性也会变差。但是，在实施方式中的绝热片11中，即使不使用保护片，也能够固定或者临时固定于其他部件，并通过使树脂层13a、13b的面积小于绝热片11的面积的20％，能够确保充分的阻燃性。
另外，也可以在绝热片11的树脂层13a、13b的部分涂敷或者贴合粘合材料，并直接贴合于电池单元14。在这种情况下，可以不在绝热片11的整个外周部设置树脂层13a、13b，也可以仅在一边或者仅在对置的两边进行临时固定。在将绝热片11配置在电池单元14间的情况下，最终对电池单元14施加力而将其固定于外壳31内的情况较多，绝热片11只要能够临时固定为在组装时位置不会偏移即可。因此，可以不在绝热片11的整个外周部设置树脂层13a、13b，也可以仅在一边或者仅在对置的两边进行临时固定。
附图标记说明：
11：绝热片，
12：纤维片，
13a、13b：树脂层，
14：电池单元，
15：间隔件，
16：框体，
31：外壳。

Claims (10)

1.一种绝热片，具备：
纤维片，由配置成在中间形成空间的多个纤维构成；
树脂层，设置于所述纤维片的仅外周部的表面而未设置于由所述外周部包围的内侧部分，比所述纤维片致密且由热可塑性树脂构成；以及
二氧化硅干凝胶，配置于所述纤维片的所述空间并由所述多个纤维承载，
将设置所述树脂层的面积设为所述纤维片的表面的面积的2％以上且小于20％。
2.根据权利要求1所述的绝热片，其中，
所述树脂层的厚度为所述纤维片的厚度的2％以上且20％以下。
3.根据权利要求1或者2所述的绝热片，其中，
所述树脂层不使液体透过。
4.一种绝热片的制造方法，包括：
准备基材片，该基材片具有由配置成在中间形成空间的多个纤维构成的纤维片、和配置在所述纤维片的仅外周部的表面而未配置于由所述外周部包围的内侧部分且由比所述纤维片致密的热可塑性树脂构成的树脂层；以及
使干凝胶浸入所述纤维片的所述空间而得到绝热片，
将设置所述树脂层的面积设为所述纤维片的表面的面积的2％以上且小于20％。
5.根据权利要求4所述的绝热片的制造方法，其中，
准备所述基材片包括：
通过在所述树脂层软化的温度下对所述基材片进行热压，从而在所述纤维片的所述外周部的所述表面形成所述树脂层。
6.根据权利要求5所述的绝热片的制造方法，其中，
准备所述基材片包括：
通过在所述树脂层熔融的温度下对所述基材片进行热压，从而在所述纤维片的所述外周部的所述表面形成所述树脂层。
7.根据权利要求4～6中的任一项所述的绝热片的制造方法，其中，
得到所述绝热片包括：
通过将所述基材片浸渍于溶胶溶液，从而使所述干凝胶浸入所述纤维片的所述空间而得到所述绝热片。
8.根据权利要求7所述的绝热片的制造方法，其中，
所述树脂层不使所述溶胶溶液透过。
9.一种二次电池，具备：
多个电池单元；以及
间隔件，配置在所述多个电池单元之间，
所述间隔件具有绝热片和固定于所述绝热片的外周部的框体，
所述绝热片具有：
纤维片，由配置成在中间形成空间的多个纤维构成；
树脂层，设置于所述纤维片的仅外周部的表面而未设置于由所述外周部包围的内侧部分并固定于所述框体，比所述纤维片致密且由热可塑性树脂构成；以及
二氧化硅干凝胶，配置于所述纤维片的所述空间并由所述多个纤维承载，
将设置所述树脂层的面积设为所述纤维片的表面的面积的2％以上且小于20％。
10.根据权利要求9所述的二次电池，其中，
该二次电池还具备收容并固定所述多个电池单元和所述间隔件的外壳。
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