CN113557628A - 多层片材及具备该多层片材的单体单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够降低多个热源彼此之间的热传导，且能够提高从热源向冷却部位的传热效率的多层片材及具备该多层片材的单体单元。本发明涉及多层片材(1)及具备该多层片材(1)的单体单元，多层片材(1)至少配置在多个热源彼此之间，并能够传导来自热源的热，其特征在于，具备：橡胶片(13)，由橡胶状弹性体构成；绝热片(12)，层叠于橡胶片(13)的两面，能够降低相邻的多个热源之间的热的传导；以及第一热传导片(11)，分离地层叠于绝热片(12)的外侧，热传导性比橡胶片(13)及绝热片(12)优异，绝热片(12)具有包住橡胶片(13)的袋形状。

Description

多层片材及具备该多层片材的单体单元
交叉参考
本申请基于2020年2月19日在日本提出申请的日本特愿2020-025896主张优先权，该申请所记载的内容被引用到本说明书中。另外，本申请中所引用的专利、专利申请及文献所记载的内容被引用到本说明书中。
技术领域
本发明涉及多层片材及具备该多层片材的单体单元。
背景技术
目前，在世界范围内，以减轻对地球环境的负荷为目的，想要将以往的汽油车或柴油车逐渐转变为电动汽车的动向正在活跃。特别是，除了以法国、荷兰、德国为首的欧洲各国以外，在中国也正在推进电动汽车的普及。电动汽车的普及除了高性能电池的开发以外，还存在大量的充电站的设置等课题。特别是，用于提高锂系的汽车用电池的充放电能力的技术开发成为较大的课题。众所周知，上述汽车电池在摄氏60度以上的高温下不能充分发挥充放电的功能。因此，在电池中，重要的是提高散热性。
另一方面，汽车用电池等各种电池有可能由于内部短路等原因而致使电池热失控，发生起火或冒烟等。近年来，作为汽车用电池，已知有在壳体内并列安装有多个电池单体的电池。在这样的排列安装有多个电池单体的电池中，在一个电池单体发生了起火或冒烟等的情况下，由于热会传递到周围的电池单体，因而有可能产生更大的起火、冒烟、爆炸等不良情况。为了将这样的不良情况所引起的损害抑制到最小限度，研究了使成为异常高温的电池单体的热量不易传递到周围的电池单体的方法，例如，已知有在多个电池单体彼此之间设置耐火材料或绝热层等的方法(参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-206604号公报
发明内容
发明所要解决的问题
如上所述，在电池单体的异常高温或起火时，电池单体有可能因发热而膨胀。考虑到这一点，可想到在如上述那样的电池中，例如将在橡胶片的两面层叠有耐火材料或绝热层等的多层片材设置在多个电池单体彼此之间。若这样构成，则通过橡胶片追随电池单体的变形，能够降低由膨胀引起的电池单体的变形的影响。但是，在具备这样的多层片材的电池中，由于橡胶片的端面成为未层叠耐火材料或绝热层等而露出的结构，因此有可能从橡胶片的端面起火。
因此，在电池单体的异常高温或起火时，需要抑制电池单体之间以及电池单体与橡胶片之间的热的传递。另一方面，在电池单体的异常高温或起火之外的平常时，期望提高从电池单体那样的热源向冷却部位的传热效率。上述要求不仅针对电池单体，而且还是电路基板、电子部件或电子设备主体的其他热源共同的要求。
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够降低多个热源彼此之间以及热源与橡胶片之间的热传导，并且能够提高从热源向冷却部位的传热效率的多层片材及具备该多层片材的单体单元。
用于解决问题的手段
(1)用于实现上述目的的一个实施方式所涉及的多层片材是至少配置在多个热源彼此之间，并能够传导来自所述热源的热量的多层片材，其具备：橡胶片，其由橡胶状弹性体构成；绝热片，其层叠于所述橡胶片的两面，并能够降低相邻的多个所述热源之间的热的传导；以及第一热传导片，其分离地层叠于所述绝热片的外侧，并且热传导性比所述橡胶片及所述绝热片的热传导性优异，所绝热片具有包住所述橡胶片的袋形状。
(2)在另一实施方式所涉及的多层片材中，优选地，所述绝热片具备接合部，该接合部比所述橡胶片的边缘部更向外侧延伸出，夹着所述橡胶片对置的所述接合部彼此接合。
(3)在另一实施方式所涉及的多层片材中，优选地，在所述接合部彼此接合的状态下形成有凹凸。
(4)在另一实施方式所涉及的多层片材中，优选地，所述绝热片的夹着所述橡胶片对置的两个所述接合部当中的至少一个所述接合部向另一个所述接合部侧折回而接合。
(5)在另一实施方式所涉及的多层片材中，优选地，所述多层片材还具备热传导构件，该热传导构件与所述第一热传导片的至少端面接触且在该端面的长度方向上较长，所述热传导构件具备覆盖其外侧面的第二热传导片。
(6)在另一实施方式所涉及的多层片材中，优选地，所述热传导构件具备沿着其长度方向的中空部，所述热传导构件是沿着所述中空部的外周以非接触状态卷绕超过一周而成的筒状构件。
(7)在另一实施方式所涉及的多层片材中，优选地，所述热传导构件具备缓冲构件，该缓冲构件设置于所述第二热传导片的内侧，并且与所述第二热传导片相比更容易变形。
(8)在另一实施方式所涉及的多层片材中，优选地，所述热传导构件具备沿着其长度方向的中空部，所述缓冲构件是具备在所述热传导构件的长度方向上较长的所述中空部的筒状缓冲构件。
(9)在另一实施方式所涉及的多层片材中，优选地，所述第一热传导片和所述第二热传导片是连续的片材。
(10)在另一实施方式所涉及的多层片材中，优选地，所述热传导构件是使所述橡胶片、所述绝热片及所述第一热传导片延长而成的。
(11)在另一实施方式所涉及的多层片材中，优选地，所述绝热片是二氧化硅气凝胶的片材或包含二氧化硅气凝胶的片材。
(12)在另一实施方式所涉及的多层片材中，优选地，所述橡胶片是包含硅橡胶的片材。
(13)在另一实施方式所涉及的多层片材中，优选地，所述橡胶片是发泡橡胶的片材。
(14)一个实施方式所涉及的单体单元具备：多个作为热源的单体；以及上述任一种多层片材，其至少配置在多个所述单体彼此之间。
发明效果
根据本发明，能够提供一种能够降低多个热源彼此之间以及热源与橡胶片之间的热传导，并且能够提高从热源向冷却部位的传热效率的多层片材及具备该多层片材的单体单元。
附图说明
图1表示第一实施方式所涉及的多层片材的局部分解立体图。
图2表示第一实施方式所涉及的多层片材的立体图。
图3表示图2中的A-A线剖视图。
图4表示第二实施方式所涉及的多层片材的与图3相同视角的剖视图。
图5表示第三实施方式所涉及的多层片材的与图3相同视角的剖视图。
图6表示第四实施方式所涉及的多层片材的与图3相同视角的剖视图。
图7表示第五实施方式所涉及的多层片材的立体图。
图8分别表示图7中的B-B线剖视图及其一部分C的放大图。
图9分别表示第六实施方式所涉及的多层片材的与图2相同视角的剖视图及其一部分D的放大图。
图10表示第一实施方式所涉及的单体单元的立体图。
图11表示图10中的E-E线剖视图。
图12表示具备第一实施方式所涉及的单体单元的电池的纵剖视图。
图13表示第二实施方式所涉及的单体单元的与图11相同视角的剖视图。
图14表示具备第二实施方式所涉及的单体单元的电池的纵剖视图。
图15表示第三实施方式所涉及的单体单元的立体图。
图16表示图15中的F-F线剖视图。
图17表示具备第三实施方式所涉及的单体单元的电池的纵剖视图。
图18表示图17的区域G的放大图。
图19表示具备第三实施方式所涉及的单体单元的电池的变形例中的与图17的区域G相同的区域的放大图。
图20表示第四实施方式所涉及的单体单元的与图16相同视角的剖视图。
图21表示具备第四实施方式所涉及的单体单元的电池的纵剖视图。
符号说明
1、1a、1b、1c、1d、1e…多层片材，5、5a…接合部，11…第一热传导片，12、12a、12b、12c…绝热片，13…橡胶片，20、20a…热传导构件，21…第二热传导片，26…缓冲构件(筒状缓冲构件为其一例)，27、27a…中空部、30、30a、30b、30c…单体单元，50…单体(热源的一例)。
具体实施方式
接下来，参照附图对本发明的各实施方式进行说明。此外，以下说明的各实施方式并不对权利要求书所涉及的发明进行限定，另外，各实施方式中所说明的各要素及其全部组合并不一定都是本发明的解决手段所必须的。
1.多层片材
(第一实施方式)
图1表示第一实施方式所涉及的多层片材的局部分解立体图。图2表示第一实施方式所涉及的多层片材的立体图。图3表示图2中的A-A线剖视图。
(1)多层片材的概略结构
本实施方式所涉及的多层片材1是至少配置在多个(在此为两个)热源彼此之间，并能够传导来自热源的热的片材。多层片材1具备：橡胶片13；绝热片12，其层叠于橡胶片13的两面，能够降低相邻的多个热源之间的热的传导；以及第一热传导片11，其分离地层叠于绝热片12的外侧，并且热传导性比橡胶片13及绝热片12的热传导性优异。另外，绝热片12具有包住橡胶片13的袋形状。
接着，对多层片材1的各构成要素进行说明。
(2)第一热传导片
第一热传导片11是分离地层叠于绝热片12的外侧的片材，即，是形成多层片材1的最外层的片材。第一热传导片11的构成材料是任意的，优选为含有碳的片材，更优选为90质量％以上由碳构成的片材。例如，第一热传导片11可以使用将树脂烧成而成的石墨制的薄膜。但是，第一热传导片11也可以是包含碳和树脂的片材。在该情况下，树脂可以是合成纤维，在该情况下，作为树脂可以优选地使用芳纶纤维。本申请中所说的“碳”广义地解释为也包含石墨、结晶性比石墨的结晶性低的炭黑、金刚石、具有接近金刚石的构造的类金刚石碳等由碳(元素符号：C)构成的任何结构的物质。在本实施方式中，第一热传导片11可以设为使在树脂中混合分散有石墨纤维或碳颗粒所得的材料固化而成的薄片。第一热传导片11可以是编织成网眼状的碳纤维，还可以是混纺或混编。另外，石墨纤维、碳颗粒或碳纤维之类的各种填料也全部包含在碳填料的概念中。
在将第一热传导片11设为具备碳和树脂的片材的情况下，该树脂相对于第一热传导片11的总质量可以超过50质量％，或者也可以为50质量％以下。即，第一热传导片11只要对热传导没有大的障碍，则不管是否以树脂为主材。作为树脂，例如可以优选使用热塑性树脂。作为热塑性树脂，优选为具有在传导来自热源的热时不会熔融的程度的高熔点的树脂，例如，可以优选举出聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、芳族聚酰胺(芳纶纤维)等。在第一热传导片11成形前的状态下，树脂以例如颗粒状或纤维状分散于碳填料的间隙。第一热传导片11除了碳填料、树脂以外，还可以分散有AlN或金刚石，作为用于进一步提高热传导的填料。另外，也可以使用比树脂柔软的弹性体来代替树脂。第一热传导片11还可以为代替上述那样的碳或与碳一起包含金属和/或陶瓷的片材。作为金属，可以选择铝、铜、包含它们当中的至少一种的合金等热传导性比较高的金属。另外，作为陶瓷，可以选择Al2O3、AlN、cBN、hBN等热传导性较高的陶瓷。
第一热传导片11的导电性是否优异均不限。第一热传导片11的热传导率优选为10W/mK以上。在本实施方式中，第一热传导片11优选为石墨制的薄膜，由热传导性和导电性优异的材料构成。第一热传导片11优选为弯曲性(或屈曲性)优异的片材，其厚度没有限制，但优选为0.02～3mm，更优选为0.1～0.5mm。但是，第一热传导片11的热传导率随着其厚度增加在厚度方向上会降低，但由于厚度越厚热传递量越多，因此优选综合地考虑片材的强度、挠性及热传导性来决定其厚度。第一热传导片11对层叠于绝热片12的面的大小没有限制，但优选为绝热片12的层叠面的大小以下，更优选为与绝热片12的层叠面相同的大小。但是，第一热传导片11优选考虑热源的大小等来决定层叠于绝热片12的面的大小。
(3)绝热片
绝热片12是层叠于第一热传导片11的内侧且橡胶片13的外侧的片材。绝热片12优选具备比橡胶片13的缘部更向外侧延伸出的接合部5。多层片材1优选为夹着橡胶片13对置的接合部5彼此接合。接合部5可以通过热压接进行接合，也可以使用耐热性的粘接剂、双面胶带等固定单元进行接合。在本实施方式中，绝热片12具备从形成橡胶片13的外周的四条边分别向外侧延伸出的四个接合部5。即，绝热片12具有四个接合部5与夹着橡胶片13分别对置的接合部5接合的密封形状(参照图2)。另外，在多层片材1中，垂直于A-A线剖面(参照图2)的方向的剖视图与图3相同，因此省略图示。在以后的实施方式中也是同样的。另外，绝热片12只要具有包住橡胶片13的袋形状，则对其形态没有限制，例如，也可以是具备从形成橡胶片13的外周的四条边中的三条边分别向外侧延伸出的三个接合部5，并且三个接合部5彼此接合的形态。在该情况下，绝热片12具有不具备接合部5的边开口的袋形状。
绝热片12优选为以片状纤维块为担载体的二氧化硅气凝胶。作为片状纤维块，可以使用通过抄造法将玻璃纤维、二氧化硅纤维、氧化铝纤维、二氧化钛纤维、碳化硅纤维等陶瓷纤维；金属纤维；石棉、玄武岩纤维等人造矿物纤维；碳纤维；晶须等制成纸状或板状，或者适当添加粘结剂而成形为片状所得的无纺布、垫子、毛毡等片状成形物。其中，为了有效地获得二氧化硅气凝胶的绝热效果，更优选为即使在二氧化硅气凝胶的耐热温度(750℃左右)下也能够保持作为担载体的形状的担载体。二氧化硅气凝胶的孔隙率优选为60％以上，更优选为80％以上。二氧化硅气凝胶可以仅简单地含浸并分散在片状纤维块中，也可以使用粘结剂等以片状纤维块的构成纤维状被担载。另外，绝热片12只要是含有二氧化硅气凝胶的片材就没有特别限制，也可以是还含有以片状纤维块为担载体的二氧化硅气凝胶之外的材料的片材。
绝热片12的热传导率优选为0.2W/mK以下，更优选为0.1W/mK以下。绝热片12由于基于担载体的孔隙内的对流及其较低的热传导率而示出优异的绝热性。绝热片12对其厚度没有限制，优选为0.1～2mm，更优选为0.3～1.0mm。但是，绝热片12的厚度越薄，所担载的二氧化硅和空气层的量越少，因而绝热性降低。因此，关于绝热片12的厚度，优选综合地考虑片材的强度、挠性及绝热性来决定其厚度。接合部5只要是接合部5彼此能够接合的大小，则对其大小没有特别限制。另外，作为绝热片12，也可以使用除了二氧化硅气凝胶之外，还具备滑石(MgO·SiO2)、氧化锆(ZrO2)、堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)、镁橄榄石(2MgO·SiO2)或莫来石(3Al2O3·2SiO2)中的一种或两种以上的片材。
(4)橡胶片
橡胶片13是层叠于绝热片12的内侧、即被绝热片12夹持而配置的片材。橡胶片13的至少一部分被绝热片12包围。橡胶片13是由橡胶状弹性体构成的片材。也可以使用“弹性体”或“缓冲构件”这样的用语来代替“橡胶状弹性体”这样的用语。橡胶片13具有在多个热源彼此之间发挥缓冲性而提高热源与第一热传导片11的紧贴性的功能、和作为使得第一热传导片11及绝热片12不会因施加于第一热传导片11及绝热片12的载荷而破损的保护构件的功能。橡胶片13是热传导性比第一热传导片11低的构件。
橡胶片13可以是在其内部具有气泡的海绵状的构件或不含气泡的橡胶状弹性体中的任一种，但更优选为海绵状的构件。橡胶片13优选构成为包含：硅橡胶、聚氨酯橡胶、异戊二烯橡胶、伸乙丙烯橡胶、天然橡胶、三元伸乙丙烯橡胶、丁腈橡胶(NBR)或苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)等热固化性弹性体；聚氨酯系、酯系、苯乙烯系、烯烃系、丁二烯系、氟系等热塑性弹性体；或者它们的复合物等。橡胶片13优选由不会由于在第一热传导片11及绝热片12中传递的热发生熔融或分解等而能够维持其形态的程度的耐热性高的材料构成。在本实施方式中，橡胶片13更优选为作为硅橡胶的发泡体片的硅胶海绵片。橡胶片13为了尽可能提高其热传导性，也可以在橡胶中分散以Al2O3、AlN、cBN、hBN、金刚石的颗粒等为代表的填料而构成。
第一热传导片11、绝热片12和橡胶片13可以使用耐热性的粘接剂、双面胶带等固定单元进行固定，也可以不使用任何固定单元进行固定。
对于这种构造的多层片材1，即使在配置于多个热源彼此之间的情况下，也能够通过绝热片12来降低多个热源彼此之间的热传导。另外，绝热片12由于以包住橡胶片13的方式将接合部5彼此接合，因此能够降低热源与橡胶片13之间的热传导，防止橡胶片13的燃烧。
(第二实施方式)
接着，对第二实施方式所涉及的多层片材进行说明。对于与前面的实施方式共同的部分标注相同的符号并省略重复的说明。
图4表示第二实施方式所涉及的多层片材的与图3相同视角的剖视图。
第二实施方式所涉及的多层片材1a具有与第一实施方式所涉及的多层片材1类似的构造，但在具备绝热片12a来代替绝热片12这一点上与第一实施方式所涉及的多层片材1不同。
绝热片12a除了接合部5的接合方法之外，是与第一实施方式的绝热片12相同的结构，因此省略详细的说明。绝热片12a与第一实施方式的绝热片12同样地，具备从形成橡胶片13的外周的四条边分别向外侧延伸出的四个接合部5。多层片材1a在夹着橡胶片13对置的接合部5彼此接合的状态下形成有凹凸。即，绝热片12a在四个接合部5与夹着橡胶片13分别对置的接合部5接合的状态下形成有凹凸。接合部5可以通过热压接进行接合，也可以使用耐热性的粘接剂、双面胶带等固定单元进行接合。多层片材1a通过在接合部5彼此接合的状态下形成凹凸，从而接合部5彼此的接合变得更牢固，能够进一步降低热源与橡胶片13之间的热传导，防止橡胶片13的燃烧。另外，绝热片12a的接合部5只要形成有至少一个以上的凹凸，则凹凸的数量没有限定。另外，接合部5的凹凸的形状并不限定于矩形，例如也可以是半圆形、三角形、多边形等。另外，形成于接合部5的凹凸的高度优选为1.0mm～5.0mm，更优选为1.5mm～2.5mm。另外，形成于接合部5的凹凸的宽度优选为1.0～10mm，更优选为2.0mm～4.0mm。
(第三实施方式)
接着，对第三实施方式所涉及的多层片材进行说明。对于与前面的实施方式共同的部分标注相同的符号并省略重复的说明。
图5表示第三实施方式所涉及的多层片材的与图3相同视角的剖视图。
第三实施方式所涉及的多层片材1b具有与第二实施方式所涉及的多层片材1a类似的构造，但在具备绝热片12b来代替绝热片12a这一点上，与第二实施方式所涉及的多层片材1a不同。
绝热片12b具备从形成橡胶片13的外周的四条边中的三条边(在本实施方式中为下边之外的三条边)分别向外侧延伸出的三个接合部5。另外，绝热片12b在三个接合部5与夹着橡胶片13对置的接合部5接合的状态下形成有凹凸。即，绝热片12b具有不具备接合部5的边(在本实施方式中为下边)开口的袋形状。因此，多层片材1b构成为具有袋形状的绝热片12b包住橡胶片13。在这样构成的多层片材1b中，在下边与冷却部位侧相接的情况下，也起到与上述的实施方式同样的效果。另外，在多层片材1b中，与垂直于A-A线截面(参照图2)的方向的截面相同视角的剖视图由于与第二实施方式所涉及的多层片材1a的剖视图(参照图4)相同，因此省略图示。
(第四实施方式)
接着，对第四实施方式所涉及的多层片材进行说明。对于与前面的实施方式共同的部分标注相同的符号并省略重复的说明。
图6表示第四实施方式所涉及的多层片材的与图3相同视角的剖视图。
第四实施方式所涉及的多层片材1c具有与第一实施方式所涉及的多层片材1类似的构造，但与第一实施方式所涉及的多层片材1的不同点在于，在橡胶片13的一个面层叠绝热片12c来代替绝热片12。
多层片材1c在橡胶片13的一个面层叠有第一实施方式的绝热片12，在另一个面层叠有绝热片12c。另外，多层片材1c在绝热片12、12c的外侧分离地层叠有第一热传导片11。绝热片12c具备从形成橡胶片13的外周的四条边分别向外侧延伸出的四个接合部5a。接合部5a比绝热片12的接合部5更向外侧延伸出。在多层片材1c中，夹着橡胶片13对置的接合部5、5a中的绝热片12c的接合部5a向绝热片12的接合部5侧折回而接合。即，多层片材1c的绝热片12c的四个接合部5a向夹着橡胶片13分别对置的绝热片12的接合部5侧折回而接合。接合部5、5a可以通过热压接进行接合，也可以使用耐热性的粘接剂、双面胶带等固定单元进行接合。另外，绝热片12、12c只要具有包住橡胶片13的袋形状则对其形态没有限制，例如，也可以是具备从形成橡胶片13的外周的四条边中的三条边分别向外侧延伸出的三个接合部5、5a，并且接合部5和接合部5a分别折回而接合的形态。在该情况下，绝热片12、12c具有不具备接合部5、5a的边开口的袋形状。多层片材1c通过将接合部5a向夹着橡胶片13对置的接合部5侧折回而接合，从而接合部5、5a彼此的接合变得更牢固，能够进一步降低热源与橡胶片13之间的热传导，防止橡胶片13的燃烧。
(第五实施方式)
接着，对第五实施方式所涉及的多层片材进行说明。对于与前面的实施方式共同的部分标注相同的符号并省略重复的说明。
图7表示第五实施方式所涉及的多层片材的立体图。图8分别表示图7中的B-B线剖视图及其一部分C的放大图。
第五实施方式所涉及的多层片材1d具备与第一实施方式所涉及的多层片材1同样地构成的第一片材构件10、以及与第一热传导片11的至少端面接触且在该端面的长度方向上较长的热传导构件20。第一片材构件10是与第一实施方式所涉及的多层片材1同样地构成的构件，并且是除去了多层片材1所具备的四个接合部5中的一个接合部5(在本实施方式中为下方的接合部5)的构件。热传导构件20是与第一热传导片11中的不具备绝热片12的接合部5的一侧(在本实施方式中为下侧)的端面接触的构件。
热传导构件20优选具备沿着其长度方向(相当于第一片材构件10的宽度方向)的中空部27。另外，热传导构件20优选为第二片材构件24沿着中空部27的外周以非接触状态卷绕超过一周而成的筒状构件。即，热传导构件20具备超过中空部27的外侧面的周长而能够以非粘接状态重叠的剩余区域25。“剩余区域”也可以改称为“重复区域”或“舌片部位”。热传导构件20的剩余区域25具有即使热传导构件20在热源与冷却部位之间被压缩而变得扁平，也能够在中空部27的周向上使第二片材构件24彼此维持接触足够的长度。其结果是，在从热传导构件20的长度方向端面观察时，能够可靠地向左右两方向形成从热源向冷却部位的热量的移动路径。在本实施方式中，剩余区域25设置成与第一片材构件10的端面接触。另外，剩余区域25也可以不设置于图7所示的位置，而设置于与第一片材构件10的端面相反一侧(图7中的下侧)。
热传导构件20具备覆盖其外侧面的第二热传导片21。第一热传导片11和第二热传导片21优选为连续的片材。另外，热传导构件20优选为将橡胶片13、绝热片12及第一热传导片11延长而成的构件。即，构成热传导构件20的第二片材构件24与第一片材构件10同样地，由第一热传导片11(第二热传导片21)、绝热片12及橡胶片13构成。另外，第一片材构件10和第二片材构件24优选为连续的片材。因此，多层片材1d成为第一片材构件10和热传导构件20由一张片材形成的构件，所述热传导构件20是第二片材构件24沿着中空部27的外周以非接触状态卷绕超过一周而成的。另外，热传导构件20也可以将从其开口部观察的形状设为椭圆形、长圆形或长方形。对于后述的热传导构件也是同样的。
(第六实施方式)
接着，对第六实施方式所涉及的多层片材进行说明。对于与前面的实施方式共同的部分标注相同的符号并省略重复的说明。
图9分别表示第六实施方式所涉及的多层片材的与图2相同视角的剖视图及其一部分D的放大图。
第六实施方式所涉及的多层片材1e与第五实施方式同样地，具备第一片材构件10、以及与第一热传导片11的至少端面接触且在该端面的长度方向上较长的热传导构件20a。多层片材1e在热传导构件20a具备缓冲构件26这一点上与第五实施方式所涉及的多层片材1d不同。关于其他结构，由于与前述的实施方式相同，因此省略详细的说明。
热传导构件20a具备缓冲构件26，该缓冲构件26设置于第二热传导片21的内侧，优选设置于第二片材构件24的内侧，并且与第二热传导片21相比更容易变形。缓冲构件26是具备在热传导构件20a的长度方向上较长的中空部27a的筒状缓冲构件。在本实施方式中，中空部27a是沿缓冲构件26的长度方向贯通的贯通路。但是，中空部27a也可以将其长度方向的两端的至少一方封闭。另外，缓冲构件26也可以在其长度方向上不具备中空部27a而具有实心的形状(也称为柱状形状)。
缓冲构件26的重要功能是变形容易性和恢复力。恢复力取决于缓冲构件26的弹性变形性。变形容易性是为了追随热源的形状所需要的特性，特别是在锂离子电池等将半固体物、还具有液体性状的内容物等收纳于容易变形的封装件那样的电池单体的情况下，在设计尺寸上也大多为不定形或不能提高尺寸精度。因此，缓冲构件26的变形容易性和用于保持追随力的恢复力的保持是重要的。
缓冲构件26具有即使在与热传导构件20a接触的热源不平坦的情况下，也使第二热传导片21与热源的接触良好的功能。而且，中空部27a使缓冲构件26的变形容易，并且有助于多层片材1a的轻量化。缓冲构件26还具有作为保护构件的功能，该保护构件使得第二热传导片21不会由于从热源施加于第二热传导片21的载荷而发生破损等。缓冲构件26与第二热传导片21相比更容易弹性变形，不易由于来自热源的按压及该按压的释放所引起的变形而产生裂纹或龟裂。因此，缓冲构件26能够抑制在第二热传导片21产生龟裂的事态。另外，缓冲构件26是热传导性比第二热传导片21低的构件。
缓冲构件26优选构成为包含：硅橡胶、聚氨酯橡胶、异戊二烯橡胶、伸乙丙烯橡胶、天然橡胶、三元伸乙丙烯橡胶、丁腈橡胶(NBR)或苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)等热固化性弹性体；聚氨酯系、酯系、苯乙烯系、烯烃系、丁二烯系、氟系等热塑性弹性体；或者它们的复合物等。缓冲构件26优选由不会由于在第二片材构件24中传递的热量发生熔融或分解等而能够维持其形态的程度的耐热性高的材料构成。在本实施方式中，缓冲构件26更优选由在聚氨酯系弹性体中含浸硅酮所得的材料、或者硅橡胶构成。缓冲构件26为了尽可能提高其热传导性，也可以在橡胶中分散以Al2O3、AlN、cBN、hBN、金刚石的颗粒等为代表的填料而构成。缓冲构件26在其内部含有气泡，或者也可以不含气泡。另外，“缓冲构件”意味着富有柔软性且能够以能与热源的表面紧贴的方式弹性变形的构件，从这个意义上讲也可以改称为“橡胶状弹性体”。另外，作为缓冲构件26的变形例，也可以不使用上述橡胶状弹性体，而使用金属来构成。缓冲构件26也可以通过由树脂或橡胶等形成的海绵或实心体(不是像海绵那样的多孔质的构造)而构成。
2.单体单元和电池
接着，对本发明所涉及的单体单元及具备该单体单元的电池的优选实施方式进行说明。
(第一实施方式)
图10表示第一实施方式所涉及的单体单元的立体图。图11表示图10中的E-E线剖视图。图12表示具备第一实施方式所涉及的单体单元的电池的纵剖视图。在此，“纵剖视图”意味着沿电池的壳体内部的电池单体的长度方向切断电池的图。
本实施方式所涉及的单体单元30是具备前述的第一实施方式所涉及的多层片材1的单体单元。单体单元30具备多个作为热源的电池单体(以下称为“单体”)50和至少配置在多个单体50彼此之间的多层片材1。单体单元30优选为在使多个多层片材1如褶皱那样竖立设置的状态下，在多层片材1彼此之间配置有单体50的构件。另外，单体单元30也可以具备载置多个多层片材1和单体50的基片。即，单体单元30也可以在基片上竖立设置有多个多层片材1的状态下，在多层片材1彼此之间配置有单体50。在该情况下，基片可以是与第一热传导片11和/或第二热传导片21相同的结构，也可以是与多层片材1相同的结构。
具备本实施方式所涉及的单体单元30的电池40在具有使冷却剂45流通的构造的壳体41内具备单体单元30。电池40例如是电动汽车用的电池，具备多个单体50。电池40优选具备在一个方向开口的有底型的壳体41。壳体41优选由铝或铝基合金构成。单体50配置于壳体41的内部44。在单体50的上方突出设置有电极(未图示)。多个单体50优选在壳体41内从其两侧利用螺钉等向压缩的方向施力而相互紧贴(未图示)。在壳体41的底部42(冷却部位的一例)，为了使作为冷却剂45的一例的冷却水流通而设置有一个或多个水冷管43。冷却剂45也可以称为冷却介质或冷却材料。单体50以与相邻的单体50之间夹持多层片材1的方式配置在壳体41内。
在这种构造的电池40中，单体50通过多层片材1向壳体内41传热，通过水冷而被有效地除热。另外，电池40由于在单体50彼此之间配置多层片材1，因此即使在一个单体50异常发热或起火的情况下，也能够通过构成多层片材1的绝热片12来降低向相邻的单体50的热传导。另外，由于绝热片12以包住橡胶片13的方式将接合部5彼此接合，因此能够降低单体50与橡胶片13之间的热传导。另外，即使在单体50充放电时(发热时)单体50发生了膨胀的情况下，多层片材1也能够通过橡胶片13来追随单体50的形状。因此，能够降低多个单体50之间以及单体50与橡胶片13之间的热传导，并且能够提高来自单体50的传热效率。另外，冷却剂45不限于冷却水，可解释为还包括液氮、乙醇等有机溶剂。冷却剂45在用于冷却的状况下并不限于液体，也可以是气体或固体。另外，单体单元30也可以具备多个前述的第二实施方式或第四实施方式所涉及的多层片材1a、1c来代替多层片材1。另外，单体单元30也可以混合具备多层片材1、1a、1c中的两种以上的片材。
(第二实施方式)
接着，对第二实施方式所涉及的单体单元及具备该单体单元的电池进行说明。对于与前面的实施方式共同的部分标注相同的符号并省略重复的说明。
图13表示第二实施方式所涉及的单体单元的与图11相同视角的剖视图。图14表示具备第二实施方式所涉及的单体单元的电池的纵剖视图。
本实施方式所涉及的单体单元30a是具备前述的第三实施方式所涉及的多层片材1b的单体单元。单体单元30a具备多个作为热源的单体50和至少配置在多个单体50彼此之间的多层片材1b。单体单元30a优选为在使多个多层片材1b如褶皱那样竖立设置的状态下，在多层片材1b彼此之间配置有单体50的构件。另外，单体单元30a与前述的第一实施方式的单体单元30同样地，也可以具备载置多个多层片材1b及单体50的基片。
具有本实施方式所涉及的单体单元30a的电池40a与第一实施方式的电池40同样地，在具有使冷却剂45流通的构造的壳体41内具备单体单元30a。单体50以与相邻的单体50之间夹持多层片材1b的方式配置在壳体41内。多层片材1b以不具备绝热片12b的接合部5的一侧(在本实施方式中为下侧)的端面与底部42接触的方式配置在壳体41内。在这种构造的电池40a中，单体50通过多层片材1b向壳体内41传热，通过水冷而被有效地除热。另外，由于绝热片12b以包住橡胶片13的方式将接合部5彼此接合，因此能够降低单体50与橡胶片13之间的热传导。另外，多层片材1b由于配置成不具备接合部5的一侧的端面与底部42接触，因而由于单体50的异常发热或起火而产生的热量在向橡胶片13传递之前，经过冷却部位(底部42)通过水冷而被除热。因此，在电池40a中，也与第一实施方式所涉及的电池40同样地，能够降低多个单体50之间以及单体50与橡胶片13之间的热传导，并且能够提高来自单体50的传热效率。另外，单体单元30a也可以具备多个前述的第一实施方式或第四实施方式所涉及的多层片材1、1c所具备的四个接合部5、5a中的一个接合部5、5a被除去的片材来代替多层片材1b。在该情况下，单体单元30a优选以不具备接合部5、5a的一侧的端面与底部42接触的方式配置在壳体41内。
(第三实施方式)
接着，对第三实施方式所涉及的单体单元及具备该单体单元的电池进行说明。对于与前面的实施方式共同的部分标注相同的符号并省略重复的说明。
图15表示第三实施方式所涉及的单体单元的立体图。图16表示图15中的F-F线剖视图。图17表示具备第三实施方式所涉及的单体单元的电池的纵剖视图。
本实施方式所涉及的单体单元30b是具备前述的第五实施方式所涉及的多层片材1d的单体单元。单体单元30b具备多个作为热源的单体50和至少配置在多个单体50彼此之间的多层片材1d。单体单元30b优选为以使多个多层片材1d竖立设置的状态配置。单体50配置在多层片材1d彼此之间。
具有本实施方式所涉及的单体单元30b的电池40b与前述的各实施方式的电池40、40a同样地，在具有使冷却剂45流通的构造的壳体41内具备单体单元30b。单体50以与底部42之间夹着热传导构件20的方式配置在壳体41内。另外，单体50以与相邻的单体50之间夹持第一片材构件10的方式配置在壳体41内。在多层片材1d中，热传导构件20具备剩余区域25。热传导构件20设置在单体50与壳体41之间，使得热传导构件20的剩余区域25与单体50或壳体41(具体而言，在本实施方式中为底部42)中的任意一者接触。在本实施方式中，热传导构件20以使剩余区域25朝向单体50侧而被夹持在单体50与底部42之间的状态设置在壳体41内。
图18表示图17的区域G的放大图。另外，在图18中，放大表示一部分热传导构件20。
在电池40b中，单体50通过多层片材1d向壳体内41传热，通过水冷而被有效地除热。更具体而言，热传导构件20以使剩余区域25朝向单体50侧而被夹持在单体50与底部42之间的状态设置在壳体41内。因此，来自单体50的热从剩余区域25沿着两侧的周向朝底部42传递(参照图中的H1及H2的路径)。因此，能够可靠地增大热的传递路径，据此能够进一步提高来自单体50的散热性。另外，电池40b由于在单体50彼此之间配置多层片材1d的第一片材构件10，因此即使在一个单体50发生异常发热或起火等的情况下，也能够通过构成第一片材构件10的绝热片12来降低向相邻的单体50的热传导。另外，由于绝热片12以包住橡胶片13的方式将接合部5彼此接合，因此能够降低单体50与橡胶片13之间的热传导。另外，即使在单体50的充放电时(发热时)单体50发生了膨胀的情况下，多层片材1d也能够通过橡胶片13追随单体50的形状。因此，能够降低多个单体50彼此之间的热传导，并且能够提高来自单体50的传热效率。
(第三实施方式的变形例)
接着，对第三实施方式所涉及的单体单元及具备该单体单元的电池的变形例进行说明。对于与前面的实施方式共同的部分标注相同的符号并省略重复的说明。
图19表示具备第三实施方式所涉及的单体单元的电池的变形例中的与图17的区域G相同的区域的放大图。另外，在图19中，放大表示一部分热传导构件20。
在该变形例中，单体单元30b与第三实施方式所涉及的单体单元30b的不同点在于，多层片材1d的剩余区域25设置于与第一片材构件10的端面相反的一侧(图19中的下侧)。因此，在该变形例的电池40b中，热传导构件20配置为剩余区域25朝向底部42侧。即使是这样的配置形式，来自单体50的热也在热传导构件20的周向两侧传递而向底部42传递(参照图中的H1及H2的路径)。因此，与第三实施方式同样地，能够进一步提高来自单体50的散热性。
(第四实施方式)
接着，对第四实施方式所涉及的单体单元及具备该单体单元的电池进行说明。对于与前面的实施方式共同的部分标注相同的符号并省略重复的说明。
图20表示第四实施方式所涉及的单体单元的与图16相同视角的剖视图。图21表示具备第四实施方式所涉及的单体单元的电池的纵剖视图。
本实施方式所涉及的单体单元30c是具备前述的第六实施方式所涉及的多层片材1e的单体单元。单体单元30c具备多个作为热源的单体50和至少配置在多个单体50彼此之间的多层片材1e。单体单元30c与第三实施方式所涉及的单体单元30b的不同点在于，代替多层片材1d而具备多层片材1e。更详细而言，单体单元30c在多层片材1e的热传导构件20a具备缓冲构件26这一点上与第三实施方式所涉及的单体单元30b不同。关于其他结构，由于与前述的第三实施方式相同，因此省略详细的说明。
具备本实施方式所涉及的单体单元30c的电池40c与第三实施方式的电池40b同样地，在具有使冷却剂45流通的构造的壳体41内具备单体单元30c。单体50以与底部42之间夹着热传导构件20a的方式配置在壳体41内。另外，单体50以与相邻的单体50之间夹持第一片材构件10的方式配置在壳体41内。在多层片材1e中，热传导构件20a具备剩余区域25。热传导构件20a设置在单体50与壳体41之间，使得热传导构件20a的剩余区域25与单体50或壳体41(具体而言，在本实施方式中为底部42)中的任意一者接触。在本实施方式中，热传导构件20a以使剩余区域25朝向单体50侧而被夹持在单体50与底部42之间的状态设置在壳体41内。另外，也可以与前述的第三实施方式所涉及的单体单元30b及电池40b的变形例(参照图19)同样地，将热传导构件20a以使剩余区域25朝向底部42侧而被夹持在单体50与底部42之间的状态设置在壳体41内。
3.其他实施方式
如上所述，对本发明的优选的各实施方式进行了说明，但本发明并不限定于此，可以进行各种变形来实施。
在前述的各实施方式所涉及的多层片材1、1a、1b、1c、1d、1e中，绝热片12、12a、12b、12c所具备的三个或四个接合部5、5a的接合方法也可以不是全部相同的方式。例如，多层片材1、1a、1b、1c、1d、1e也可以具备像第二实施方式那样形成凹凸的接合部5、和像第四实施方式那样折回而接合的接合部5a。
另外，在第四实施方式所涉及的多层片材1c中，绝热片12c的接合部5a向夹着橡胶片13对置的绝热片12的接合部5侧折回而接合，但只要对置的两个接合部中的一个接合部向另一个接合部侧折回而接合，则对其接合方法没有限制。例如，在多层片材1c中，绝热片12、12c也可以将接合部5、5a均向接合部5侧或接合部5a侧折回。另外，在第一实施方式所涉及的多层片材1中，绝热片12也可以将接合在一起的接合部5彼此向任一接合部5侧折回。
另外，绝热片12、12a、12b、12c只要具有包住橡胶片13的袋形状，则对其形态没有限制，例如，也可以是橡胶片13被绝热片12、12a、12b、12c以包袱皮状包住的形态。
另外，在第五实施方式及第六实施方式所涉及的多层片材1d、1e中，第一片材构件10和第二片材构件24由连续的片材形成，但第一片材构件10和第二片材构件24也可以不由连续的片材形成。即，第一片材构件10和第二片材构件24由不同的片材形成，既可以使用耐热性的粘接剂、双面胶带等固定单元进行固定，也可以不使用任何固定单元而接触。
另外，在第五实施方式及第六实施方式所涉及的多层片材1d、1e中，第二片材构件24与第一片材构件10同样地，由第二热传导片21、绝热片12及橡胶片13构成，但只要至少具备第二热传导片21，既可以具备绝热片12及橡胶片13中的任一方，也可以不具备绝热片12及橡胶片13。另外，第二热传导片21只要是至少热传导性比绝热片12及橡胶片13的热传导性优异的片材，则也可以不是与第一热传导片11相同成分的片材。
另外，在第五实施方式及第六实施方式所涉及的多层片材1d、1e中，热传导构件20、20a具备中空部27、27a，但也可以不具备中空部27、27a。
另外，在第五实施方式及第六实施方式所涉及的多层片材1d、1e中，具备与第一实施方式所涉及的多层片材1同样地构成的第一片材构件10，但本发明并不限定于此，也可以具备与第二实施方式至第四实施方式所涉及的多层片材1a、1b、1c同样地构成的构件作为第一片材构件10。
另外，在具备第三实施方式及第四实施方式所涉及的单体单元30b、30c的电池40b、40c中，全部热传导构件20、20a的剩余区域25朝向单体50的下端侧或壳体41的底部42侧。但是，也可以使一部分热传导构件20、20a的剩余区域25朝向单体50的下端侧，使其余的热传导构件20、20a的剩余区域25朝向底部42侧。
另外，在第五实施方式及第六实施方式所涉及的多层片材1d、1e中，热传导构件20、20a具备剩余区域25，但也可以不具备剩余区域25。即，热传导构件20、20a也可以是第二片材构件24沿着中空部27或缓冲构件26的外周卷绕一周而成的筒状构件。另外，在具备第三实施方式及第四实施方式所涉及的单体单元30b、30c的电池40b、40c中，全部热传导构件20、20a具备剩余区域25，但也可以是仅一部分热传导构件20、20a具备剩余区域25。另外，热传导构件20、20a也可以是从其开口部观察时如闭合的圆形、闭合的椭圆形、闭合的长圆形或闭合的长方形那样闭合的筒状或柱状的构件。
另外，热源不仅包括单体50，还包括电路基板或电子设备主体等产生热量的全部对象物。例如，热源也可以是电容器及IC芯片等电子部件。同样地，冷却剂45不仅可以是冷却用的水，也可以是有机溶剂、液氮、冷却用的气体。另外，多层片材1、1a、1b、1c、1d、1e及单体单元30、30a、30b、30c也可以配置于电池40之外的构造物，例如电子设备、家电、发电装置等。
另外，上述各实施方式的多个构成要素除了不能相互组合的情况之外，能够自由组合。例如，多层片材1a也可以设置于单体单元30。
产业上的可利用性
本发明所涉及的多层片材及单体单元例如除了用于汽车用电池以外，还可以用于汽车、工业用机器人、发电装置、PC、家用电器等各种电子设备。另外，本发明所涉及的多层片材及单体单元除了用于汽车用的电池以外，还可以用于家庭用的能够充放电的电池、PC等电子设备用的电池。

Claims (14)

1.一种多层片材，至少配置在多个热源彼此之间，并能够传导来自所述热源的热量，其特征在于，具备：
橡胶片，其由橡胶状弹性体构成；
绝热片，其层叠于所述橡胶片的两面，并能够降低相邻的多个所述热源之间的热的传导；以及
第一热传导片，其分离地层叠于所述绝热片的外侧，并且热传导性比所述橡胶片及所述绝热片的热传导性优异，
所述绝热片具有包住所述橡胶片的袋形状。
2.根据权利要求1所述的多层片材，其特征在于，
所述绝热片具备接合部，该接合部比所述橡胶片的边缘部更向外侧延伸出，
夹着所述橡胶片对置的所述接合部彼此接合。
3.根据权利要求2所述的多层片材，其特征在于，
在所述接合部彼此接合的状态下形成有凹凸。
4.根据权利要求2所述的多层片材，其特征在于，
所述绝热片的夹着所述橡胶片对置的两个所述接合部当中的至少一个所述接合部向另一个所述接合部侧折回而接合。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的多层片材，其特征在于，
所述多层片材还具备热传导构件，该热传导构件与所述第一热传导片的至少端面接触且在该端面的长度方向上较长，
所述热传导构件具备覆盖其外侧面的第二热传导片。
6.根据权利要求5所述的多层片材，其特征在于，
所述热传导构件具备沿着其长度方向的中空部，
所述热传导构件是沿着所述中空部的外周以非接触状态卷绕超过一周而成的筒状构件。
7.根据权利要求5或6所述的多层片材，其特征在于，
所述热传导构件具备缓冲构件，该缓冲构件设置于所述第二热传导片的内侧，并且与所述第二热传导片相比更容易变形。
8.根据权利要求7所述的多层片材，其特征在于，
所述热传导构件具备沿着其长度方向的中空部，
所述缓冲构件是具备在所述热传导构件的长度方向上较长的所述中空部的筒状缓冲构件。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的多层片材，其特征在于，
所述第一热传导片和所述第二热传导片是连续的片材。
10.根据权利要求9所述的多层片材，其特征在于，
所述热传导构件是使所述橡胶片、所述绝热片以及所述第一热传导片延长而成的。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的多层片材，其特征在于，
所述绝热片是二氧化硅气凝胶的片材或包含二氧化硅气凝胶的片材。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的多层片材，其特征在于，
所述橡胶片是包含硅橡胶的片材。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的多层片材，其特征在于，
所述橡胶片是发泡橡胶的片材。
14.一种单体单元，其具备：
多个作为热源的单体；以及
权利要求1至13中任一项所述的多层片材，其至少配置在多个所述单体彼此之间。
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