JP2009266402A - Battery pack - Google Patents

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Kazuya Iwamoto
和也 岩本
Taisuke Yamamoto
泰右 山本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery pack absorbing heat in abnormal heat generation a secondary battery and suppressing temperature rising of a battery pack outside wall surface while keeping the shape of the battery pack. <P>SOLUTION: The battery pack 1 has structure forming a heat absorbing layer 12 coming in contact with the inside of a resin molded body 11 composing the battery pack 1, that is, the inside wall surface of the battery pack, and a gap 13 for diffusing heat to the inside of the battery pack. By the structure, heat in abnormal heat generation of secondary batteries housed inside can be absorbed while suppressing the concentration to the periphery of the secondary batteries 2. In order to furthermore effectively absorb heat of the secondary batteries and suppress temperature rising on the outside wall surface of the battery pack 1, the heat absorbing layer is formed on the outside of the secondary batteries in addition to the inside wall surface of the battery pack. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、異常時に熱を発生するおそれのある電池を収納した電池パックに関するものである。   The present invention relates to a battery pack that houses a battery that may generate heat in the event of an abnormality.

近年、ノート型パソコン、携帯電話等のポータブル機器の普及により、その電源である電池の需要が高まっている。特に、小型かつ軽量でエネルギー密度が高く、繰り返し充放電が可能な二次電池の需要が高まっている。このような電池として非水溶媒を電解液に用いるリチウムイオン二次電池の研究開発が活発に行われている。   In recent years, with the widespread use of portable devices such as notebook computers and mobile phones, the demand for batteries as power sources is increasing. In particular, there is an increasing demand for secondary batteries that are small and lightweight, have high energy density, and can be repeatedly charged and discharged. As such a battery, research and development of a lithium ion secondary battery using a non-aqueous solvent as an electrolyte is being actively conducted.

これらのリチウムイオン二次電池は、ポータブル機器の高機能化に伴い、より大きなエネルギーを保有するようになってきており、潜在的な異常時の発熱量もそれに比例して大きなものとなっている。   These lithium-ion secondary batteries have come to hold more energy as the functionality of portable devices increases, and the amount of heat generated at the time of potential abnormalities is proportionally larger. .

このような電池を収納する電池パックとしてはハロゲン系難燃剤を混合したポリカーボネート樹脂を成型したもの(例えば、特許文献1参照)や、リン酸エステル系難燃剤を混合したポリフェニレンエーテルにスチレン系樹脂をブレンドした樹脂組成物を成型したものが用いられていた(例えば、特許文献2参照)。   As a battery pack for storing such a battery, a styrene resin is added to a molded polycarbonate resin mixed with a halogen-based flame retardant (see, for example, Patent Document 1) or polyphenylene ether mixed with a phosphate ester-based flame retardant. What molded the blended resin composition was used (for example, refer patent document 2).

また、難燃性をさらに高めるために水酸化マグネシウム(Mg(OH))や水酸化アルミニウム(Al(OH))、ドーソナイト(NaAl(OH)CO)などの無機水和物を樹脂組成物中に混合することも提案されている(例えば、特許文献2 段落23参照)。 In order to further enhance the flame retardancy, inorganic hydrates such as magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ), aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ), and dawsonite (NaAl (OH) 2 CO 3 ) are used as resin. Mixing in a composition has also been proposed (see, for example, paragraph 23 of Patent Document 2).

水酸化マグネシウムや水酸化アルミニウムは加熱されると水(H2O)を放出する際の吸熱反応を利用して燃焼熱の低減をはかり難燃効果を生じせしめるものである。このような吸熱反応を利用する方法として、素電池の被覆体を構成する高分子材料が電池の発熱時において融解する際の溶融潜熱を利用したものも提案されている(例えば、特許文献3)。
特開平10−46015号公報 特許第3408676号公報 特開2004−228047号公報
When magnesium hydroxide or aluminum hydroxide is heated, it uses an endothermic reaction when water (H 2 O) is released to reduce the heat of combustion and produce a flame retardant effect. As a method using such an endothermic reaction, a method using latent heat of fusion when the polymer material constituting the covering of the unit cell melts when the battery generates heat has been proposed (for example, Patent Document 3). .
Japanese Patent Laid-Open No. 10-46015 Japanese Patent No. 3408676 JP 2004-228047 A

しかしながら、ハロゲン系難燃剤は燃焼条件によってはダイオキシン等の環境負荷の大きな物質が生成する可能性があるために、ハロゲン系難燃剤は使用されなくなってきている。一方、この課題に対し、ノンハロゲン化難燃剤としてリン酸エステルが多く用いられるようになり、環境負荷の課題は小さくなっていると考えられる。しかしながら、これらハロゲン系、ノンハロゲン系の難燃剤を混合した樹脂組成物は電池が異常発熱した場合には、燃焼性は著しく低下するものの、樹脂が軟化し、流動性を発現し、電池パックの形状が損なわれ、高温になった電池が露出する恐れがある。   However, halogen-based flame retardants are not used because halogen-based flame retardants may generate substances with a large environmental load, such as dioxins, depending on combustion conditions. On the other hand, it is considered that the phosphoric acid ester is often used as a non-halogenated flame retardant for this problem, and the problem of environmental burden is considered to be small. However, the resin composition in which these halogen-based and non-halogen-based flame retardants are mixed, when the battery abnormally generates heat, the flammability is remarkably reduced, but the resin softens and exhibits fluidity, and the shape of the battery pack May be damaged, and the battery that has become hot may be exposed.

そこで、吸熱剤を用いて二次電池の熱を吸熱させる方法があるが、従来のように、二次電池と成型体との間に吸熱剤を充填させる方法を用いると、二次電池の周辺や内部に熱を滞留させてしまい、熱が局所的に集中してしまう問題がある。   Therefore, there is a method of absorbing the heat of the secondary battery using an endothermic agent, but if a method of filling the endothermic agent between the secondary battery and the molded body is used as in the past, the periphery of the secondary battery There is a problem that heat is accumulated inside and heat is concentrated locally.

また、樹脂組成物中に水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の無機水和物を混合する場合には、後工程で樹脂を成型する際の流れ性、成形性を維持する必要があるために多量に含有させることができなかったり、射出成型する温度領域で吸熱反応を起こしてしまったりするために十分な吸熱特性を得ることができないという問題もある。   In addition, when inorganic hydrates such as magnesium hydroxide and aluminum hydroxide are mixed in the resin composition, it is necessary to maintain flowability and moldability when molding the resin in the subsequent process, so that a large amount There is also a problem that sufficient endothermic characteristics cannot be obtained because it cannot be contained in the resin or an endothermic reaction is caused in the temperature range of injection molding.

そこで、本発明は、電池パックの形状を損なうことなく、十分な吸熱性能を有し、二次電池内部に熱が籠ることを抑制する電池パックを提供するものである。   Therefore, the present invention provides a battery pack that has sufficient heat absorption performance without impairing the shape of the battery pack and suppresses heat from being generated inside the secondary battery.

上記の従来の課題を解決するために、本発明は、内部に二次電池を収容する成型体と、成型体の内壁に形成された第1吸熱層と、成型体内部に空隙とを有する、充放電可能な二次電池を収容する電池パックである。   In order to solve the above-described conventional problems, the present invention includes a molded body that houses a secondary battery therein, a first heat absorbing layer formed on the inner wall of the molded body, and a void inside the molded body. The battery pack accommodates a chargeable / dischargeable secondary battery.

このような構成によって、二次電池から放熱された熱を、空隙によって拡散してから、第1吸熱層で吸熱する。したがって、二次電池の周囲に熱が滞留することを抑制することが出来るため、二次電池周辺の熱の集中を抑制することが出来る。   With such a configuration, the heat radiated from the secondary battery is diffused by the air gap and then absorbed by the first heat absorbing layer. Therefore, it is possible to suppress heat from staying around the secondary battery, and thus it is possible to suppress the concentration of heat around the secondary battery.

さらに、二次電池を収容する成型体の表面に、成型体などに吸熱剤を含ませる場合と比較して、高密度に吸熱剤を有する吸熱層を形成することが出来る。さらに、射出成形などによる加熱工程を必要とせず、十分な吸熱特性を有したまま吸熱層を形成することが出来る。   Furthermore, an endothermic layer having an endothermic agent can be formed at a higher density on the surface of the molded body that houses the secondary battery than when the molded body or the like contains an endothermic agent. Furthermore, the heat absorption layer can be formed while having sufficient heat absorption characteristics without requiring a heating step such as injection molding.

つまり、従来技術と比べて、内部に収容する二次電池の異常発熱時の熱を、二次電池周辺への集中を抑制しながら吸収することが出来る。したがって、電池パックの形状を維持しつつ、電池パック外側壁面の温度上昇を抑制することができる。   That is, as compared with the prior art, heat at the time of abnormal heat generation of the secondary battery accommodated therein can be absorbed while suppressing concentration on the periphery of the secondary battery. Therefore, the temperature rise of the battery pack outer wall surface can be suppressed while maintaining the shape of the battery pack.

また、さらに効果的に二次電池の熱を吸熱し、電池パックの外側壁面の温度上昇を抑制するためには、電池パック内側壁面に加えて、二次電池の外側にも吸熱層を設けることがこのましい。   Further, in order to absorb the heat of the secondary battery more effectively and suppress the temperature rise of the outer wall surface of the battery pack, an endothermic layer is provided on the outer side of the secondary battery in addition to the inner wall surface of the battery pack. Is this.

本発明の電池パックによれば、二次電池の異常発熱時に、二次電池周辺への集中を抑制しながら熱を吸熱層で吸収する。したがって、電池パックの形状を維持しつつ、電池パック外側壁面の温度上昇を抑制することができる。   According to the battery pack of the present invention, when the secondary battery is abnormally heated, heat is absorbed by the endothermic layer while suppressing concentration around the secondary battery. Therefore, the temperature rise of the battery pack outer wall surface can be suppressed while maintaining the shape of the battery pack.

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における電池パック1の構成図である。電池パック1は、最外側は樹脂成型体11からなり、その内壁に接触して第1吸熱層12が設けられた構成としている。この2層構造の電池パック1内に充放電可能な二次電池2が収容されている。第1吸熱層12と二次電池表面の間には空隙13が形成されている。この空隙13によって二次電池で発熱した熱は、電池パック内を拡散し、成型体11の内壁に設けられた第1吸熱層12で、吸熱する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a battery pack 1 according to Embodiment 1 of the present invention. The battery pack 1 has a configuration in which the outermost side is formed of a resin molded body 11 and a first heat absorbing layer 12 is provided in contact with the inner wall. A chargeable / dischargeable secondary battery 2 is accommodated in the battery pack 1 having the two-layer structure. A gap 13 is formed between the first endothermic layer 12 and the secondary battery surface. The heat generated in the secondary battery by the gap 13 diffuses in the battery pack and absorbs heat in the first heat absorbing layer 12 provided on the inner wall of the molded body 11.

さらに、吸熱層は、難燃性である結着剤と吸熱剤とを有していることが好ましい。難燃性である結着剤を用いることによって、結着剤の溶融を抑制しながら吸熱剤で吸熱することが出来る。つまり、高分子材料の溶融潜熱などを吸熱反応として用いる場合と比較して、高分子材料の溶融によって起こる吸熱層の軟化を抑制することができる。つまり、高分子材料が軟化し、流動性を発現すると同時に体積収縮による、発熱した二次電池が露出を抑制することが出来る。したがって、より高い温度まで耐久性を持つ吸熱層を形成することが可能である。   Furthermore, the endothermic layer preferably has a flame retardant binder and an endothermic agent. By using a flame retardant binder, the endothermic agent can absorb heat while suppressing melting of the binder. That is, softening of the endothermic layer caused by melting of the polymer material can be suppressed as compared with the case where the latent heat of fusion of the polymer material is used as the endothermic reaction. That is, the polymer material is softened and exhibits fluidity, and at the same time, the secondary battery that has generated heat due to volume shrinkage can suppress exposure. Therefore, it is possible to form an endothermic layer having durability up to a higher temperature.

このような、二次電池2を収容した電池パック1を、次のように作製した。   Such a battery pack 1 containing the secondary battery 2 was produced as follows.

(A)充放電可能な二次電池2を収容する成型体11を形成する工程と、
(B)硫酸カルシウム二水和物(CaSO・2HO)、炭酸水素ナトリウム(NaHCO)、水酸化アルミニウム(Al(OH))、水酸化マグネシウム(Mg(OH))、炭酸カルシウム(CaCO)のうち少なくとも一つの吸熱剤と、
ポリ塩化ビニリデンまたはポリフッ化ビニリデンのN−メチルピロリドン(1−メチル−2−ピロリドン)溶液の少なくとも一つとを混合、あるいは、硫酸カルシウム二分の一水和物(CaSO・0.5HO)と水とを練り合わせものと混合し、ペーストを作製する工程と、
(C)前記ペーストを前記成型体11の内壁に塗布し、乾燥させる工程と、を含む。
(A) a step of forming a molded body 11 that houses a chargeable / dischargeable secondary battery 2;
(B) Calcium sulfate dihydrate (CaSO 4 .2H 2 O), sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ), aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ), magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ), calcium carbonate At least one endothermic agent of (CaCO 3 );
Mixing with at least one solution of polyvinylidene chloride or polyvinylidene fluoride in N-methylpyrrolidone (1-methyl-2-pyrrolidone), or calcium sulfate dihydrate (CaSO 4 .0.5H 2 O) and Mixing water with a kneaded product to make a paste,
(C) applying the paste to the inner wall of the molded body 11 and drying the paste.

まず、工程(A)において、二次電池2を収容する成型体11は樹脂を用いて形成する。樹脂成型体11は、UL−94規格のV−0以上の難燃性樹脂であることが好ましく、これについては「ノート型PCにおけるリチウムイオン二次電池の安全利用に関する手引書」((社)電子情報技術産業協会、(社)電池工業会)でも求められている。したがって本発明の実施の形態においても樹脂成型体11については、難燃化を図られた高分子材料を用いることとした。高分子材料としては、ポリカーボネート(PC)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)などに難燃化処理を施したものを用いる。   First, in the step (A), the molded body 11 that houses the secondary battery 2 is formed using a resin. The resin molded body 11 is preferably a flame retardant resin of V-0 or higher of UL-94 standard, and this is referred to as “Guide for Safe Use of Lithium Ion Secondary Batteries in Notebook PCs” (Corporation). Japan Electronics and Information Technology Industries Association, Battery Industry Association). Therefore, also in the embodiment of the present invention, the resin molded body 11 is made of a polymer material that is made flame retardant. As the polymer material, polycarbonate (PC), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), or the like subjected to flame retardant treatment is used.

続いて工程(B)において、吸熱剤である硫酸カルシウム二水和物(CaSO・2HO)、炭酸水素ナトリウム(NaHCO)、水酸化アルミニウム(Al(OH))、水酸化マグネシウム(Mg(OH))、炭酸カルシウム(CaCO)のうち少なくとも一つと、難燃性である結着剤のポリ塩化ビニリデンまたはポリフッ化ビニリデンのN−メチルピロリドン(1−メチル−2−ピロリドン)溶液、あるいは硫酸カルシウム二分の一水和物(CaSO・0.5HO)と水とを練り合わせたものでペーストを作製した。 Subsequently, in step (B), calcium sulfate dihydrate (CaSO 4 .2H 2 O), sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ), aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ), magnesium hydroxide (which is an endothermic agent) An N-methylpyrrolidone (1-methyl-2-pyrrolidone) solution of at least one of Mg (OH) 2 ) and calcium carbonate (CaCO 3 ) and a flame retardant binder of polyvinylidene chloride or polyvinylidene fluoride Alternatively, a paste was prepared by kneading calcium sulfate half hydrate (CaSO 4 .0.5H 2 O) and water.

そして、工程(C)では、上記のペーストを成型体の内壁に塗布することで吸熱層12を形成した。   In step (C), the endothermic layer 12 was formed by applying the above paste to the inner wall of the molded body.

このような製造方法によって、吸熱剤が、硫酸カルシウム二水和物(CaSO・2HO)、炭酸水素ナトリウム(NaHCO)、水酸化アルミニウム(Al(OH))、水酸化マグネシウム(Mg(OH))、炭酸カルシウム(CaCO)のうち少なくとも一つを含み、結着剤が、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、硫酸カルシウム二水和物のうち少なくとも一つを含む吸熱層12を、成型体11の表面に形成することが出来る。 By such a production method, the endothermic agent is calcium sulfate dihydrate (CaSO 4 .2H 2 O), sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ), aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ), magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ), an endothermic layer 12 containing at least one of calcium carbonate (CaCO 3 ), and the binder containing at least one of polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, and calcium sulfate dihydrate. It can be formed on the surface of the molded body 11.

それぞれの吸熱剤の吸熱反応温度は、硫酸カルシウム二水和物は80−150℃、炭酸水素ナトリウムは100−230℃、水酸化アルミニウムは230−350℃、水酸化マグネシウムは350−450℃、炭酸カルシウムは690−850℃である。これらを適宜組み合わせることによって連続的に吸熱反応を維持させることも可能である。   The endothermic reaction temperature of each endothermic agent is as follows: calcium sulfate dihydrate 80-150 ° C, sodium bicarbonate 100-230 ° C, aluminum hydroxide 230-350 ° C, magnesium hydroxide 350-450 ° C, carbonic acid Calcium is 690-850 ° C. It is also possible to maintain an endothermic reaction continuously by appropriately combining these.

本実施の形態で用いたポリ塩化ビニリデンおよびポリフッ化ビニリデンはそれ自体難燃性樹脂であり、結着剤として好ましい材料である。また、硫酸カルシウム二分の一水和物はいわゆる「焼石膏」であって、骨折時の治療用具としてのギプス、型取り用の石膏は、粉末状の焼石膏を水と反応させ、硬化させたものであることからも明らかなように水と混練し乾燥させると結着させることができる。それと同時に、乾燥後は硫酸カルシウム二水和物となるために吸熱剤としても作用することから好ましい結着剤であるといえる。吸熱剤と結着剤の比率は成型性と形状保持性、包含する二次電池2の発熱量、熱容量、吸熱剤と結着剤の材料の組み合わせによって変化すべきものであって、一義的に決定することができないので、所望する特性に合わせて配合すべきものである。   Polyvinylidene chloride and polyvinylidene fluoride used in this embodiment are themselves flame retardant resins and are preferable materials as a binder. In addition, calcium sulfate half hydrate is so-called “calcined gypsum”. Gypsum as a treatment tool at the time of fracture, mold gypsum was made by reacting powdered calcined gypsum with water and hardening it. As is clear from the fact that the material is kneaded with water, it can be bound by drying. At the same time, since it becomes calcium sulfate dihydrate after drying, it can also be said to be a preferable binder because it acts as an endothermic agent. The ratio between the endothermic agent and the binder should be changed according to the moldability and shape retention, the calorific value of the secondary battery 2 to be included, the heat capacity, and the combination of the materials of the endothermic agent and the binder. Therefore, it should be blended according to the desired characteristics.

さらに、図2に示すように二次電池の外壁に第2吸熱層21を設けることも出来る。このように、二次電池2の外側にも第2吸熱層21を設けることで電池パック1へ伝熱する以前から吸熱を開始することができるため、さらに効果的に二次電池2の熱を吸熱し、電池パック1の外側壁面の温度上昇を抑制することが可能となる。   Furthermore, as shown in FIG. 2, the 2nd heat absorption layer 21 can also be provided in the outer wall of a secondary battery. As described above, by providing the second heat absorbing layer 21 also on the outside of the secondary battery 2, heat absorption can be started before the heat is transferred to the battery pack 1, so that the heat of the secondary battery 2 can be more effectively reduced. It absorbs heat and can suppress the temperature rise of the outer wall surface of the battery pack 1.

(実施の形態2)
実施の形態2は、吸熱層の製造方法以外は、実施の形態1と同様である。ここでは、実施の形態2と異なる点のみ説明し、同一部分については省略する。
(Embodiment 2)
The second embodiment is the same as the first embodiment except for the method of manufacturing the endothermic layer. Here, only differences from the second embodiment will be described, and the same parts will be omitted.

まず、(A) 充放電可能な二次電池2を収容する成型体11を形成する。続いて、(B‘) 硫酸カルシウム二分の一水和物(CaSO・0.5HO)と水とを練り合わせ、ペーストを作製し、最後に (C) 前記ペーストを前記成型体11に塗布し、乾燥させる。工程(A)と工程(C)については、実施の形態1と同様なので、ここでは説明は省略する。 First, (A) a molded body 11 that houses a chargeable / dischargeable secondary battery 2 is formed. Subsequently, (B ′) calcium sulfate half hydrate (CaSO 4 .0.5H 2 O) and water are kneaded to prepare a paste, and finally (C) the paste is applied to the molded body 11. And dry. Since step (A) and step (C) are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted here.

工程(B‘)は、硫酸カルシウム二分の一水和物(CaSO・0.5HO)と水とを練り合わせ、ペーストを作製する工程であるが、硫酸カルシウム二分の一水和物は、いわゆる「焼石膏」であって、骨折時の治療用具としてのギプス、型取り用の石膏は、粉末状の焼石膏を水と反応させ、硬化させたものであることからも明らかなように水と混練し乾燥させると結着させることが出来る。 The step (B ′) is a step of kneading calcium sulfate half hydrate (CaSO 4 .0.5H 2 O) and water to produce a paste. It is so-called “calcined gypsum”, and casts and cast gypsum as a treatment tool at the time of fracture are obtained by reacting powdered calcined gypsum with water and hardening it. Can be bound by kneading and drying.

つまり、このように、硫酸カルシウム二分の一水和物(CaSO・0.5HO)と水とを練り混ぜたペーストを用いることによってことによって、樹脂成型体11の表面に、吸着剤を塗り固める事が出来る。したがって、実施の形態2では、硫酸カルシウム2水和物が結着剤と吸着剤の両方の役割を担うことが出来る。つまり、吸熱剤と結着剤を用いた吸熱層よりも、吸着剤密度を高めることができる。さらに、吸着剤と結着剤を混ぜる工程を必要なく、より簡便に吸熱層を形成することが出来る。 That is, in this way, by using a paste in which calcium sulfate half hydrate (CaSO 4 .0.5H 2 O) and water are mixed, an adsorbent is applied to the surface of the resin molded body 11. Can be painted. Therefore, in Embodiment 2, calcium sulfate dihydrate can serve as both a binder and an adsorbent. That is, the adsorbent density can be increased as compared with the endothermic layer using the endothermic agent and the binder. Furthermore, it is possible to form the endothermic layer more easily without the need to mix the adsorbent and the binder.

以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例により何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更し実施することができる。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail based on an Example, this invention is not limited at all by the following Example, In the range which does not change the summary, it can change suitably and can implement.

(実施例1)
炭酸水素ナトリウム(和光純薬製 特級試薬)12gとKFポリマー#1120(ポリフッ化ビニリデン 12% N−メチルピロリドン溶液、(株)クレハ製)10gを混合攪拌の後、ポリカーボネート板(厚さ1mm)に塗布し、大気中、室温にて乾燥させた。
Example 1
12 g of sodium bicarbonate (special grade reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries) and 10 g of KF polymer # 1120 (polyvinylidene fluoride 12% N-methylpyrrolidone solution, manufactured by Kureha Co., Ltd.) were mixed and stirred, and then placed on a polycarbonate plate (thickness 1 mm). It was applied and dried at room temperature in the air.

得られた吸熱層厚さは1mmであった。該試料を10mm角に切り出し、その吸熱層側にセラミックヒーター(坂口電熱(株)製、MS−1000)を配置し、電圧を印加して100℃/minで昇温し、ポリカーボネート板側の温度を測定し、吸熱に伴う温度プラトーとその持続時間を確認するとともに、温度プラトー観測末期のポリカーボネート板の変形度合いを目視で観察した。   The endothermic layer thickness obtained was 1 mm. The sample was cut into a 10 mm square, a ceramic heater (MS-1000, manufactured by Sakaguchi Electric Heat Co., Ltd.) was placed on the endothermic layer side, a voltage was applied, the temperature was raised at 100 ° C./min, and the temperature on the polycarbonate plate side The temperature plateau accompanying the endotherm and its duration were confirmed, and the degree of deformation of the polycarbonate plate at the end of the temperature plateau observation was visually observed.

(比較例1)
実施例1の吸熱層を除きポリカーボネート板に直接セラミックヒーターを接触させた以外は実施例1と同様の試験を行った。
(Comparative Example 1)
The same test as in Example 1 was performed except that the ceramic heater was directly brought into contact with the polycarbonate plate except for the endothermic layer of Example 1.

(実施例2)
水酸化アルミニウム(和光純薬製 特級試薬)を6gと、KFポリマー#1120を10gとを混合攪拌の後、ポリカーボネート板(厚さ1mm)に塗布し、大気中、室温にて乾燥させた。以降、実施例1と同様の試験を行った。
(Example 2)
6 g of aluminum hydroxide (special grade reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries) and 10 g of KF polymer # 1120 were mixed and stirred, then applied to a polycarbonate plate (thickness 1 mm), and dried in the atmosphere at room temperature. Thereafter, the same test as in Example 1 was performed.

(実施例3)
水酸化マグネシウム(和光純薬製 特級試薬)を6gと、KFポリマー#1120を10gとを混合攪拌の後、ポリカーボネート板(厚さ1mm)に塗布し、大気中、室温にて乾燥させた。以降、実施例1と同様の試験を行った。
(Example 3)
6 g of magnesium hydroxide (special grade reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries) and 10 g of KF polymer # 1120 were mixed and stirred, then applied to a polycarbonate plate (thickness 1 mm), and dried in the atmosphere at room temperature. Thereafter, the same test as in Example 1 was performed.

(実施例4)
硫酸カルシウム二水和物(和光純薬製 特級試薬)を6gと、KFポリマー#1120を10gとを混合攪拌の後、ポリカーボネート板(厚さ1mm)に塗布し、大気中、室温にて乾燥させた。以降、実施例1と同様の試験を行った。
Example 4
6 g of calcium sulfate dihydrate (special grade reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries) and 10 g of KF polymer # 1120 are mixed and stirred, and then applied to a polycarbonate plate (thickness 1 mm) and dried in the air at room temperature. It was. Thereafter, the same test as in Example 1 was performed.

(実施例5)
硫酸カルシウム二分の一水和物((株)高純度化学研究所製)と純水を体積比で1:1となるように混練し、ポリカーボネート板(厚さ1mm)に塗布し、大気中、室温にて乾燥させた。以降、実施例1と同様の試験を行った。
(Example 5)
Calcium sulfate half hydrate (manufactured by Kojundo Chemical Laboratory Co., Ltd.) and pure water were kneaded so as to have a volume ratio of 1: 1, applied to a polycarbonate plate (thickness 1 mm), Dry at room temperature. Thereafter, the same test as in Example 1 was performed.

(実施例6)
炭酸カルシウム(和光純薬製 特級試薬)を6gと、KFポリマー#1120を10gとを混合攪拌の後、ポリカーボネート板(厚さ1mm)に塗布し、大気中、室温にて乾燥させた。以降、実施例1と同様の試験を行った。
(Example 6)
6 g of calcium carbonate (special grade reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries) and 10 g of KF polymer # 1120 were mixed and stirred, and then applied to a polycarbonate plate (thickness 1 mm) and dried at room temperature in the atmosphere. Thereafter, the same test as in Example 1 was performed.

(実施例7)
ポリ塩化ビニリデン(サランラップ(R)旭化成製)6gをN−メチルピロリドン(和光純薬製 特級試薬)50gに熔解させポリ塩化ビニリデン12%N−メチルピロリドン溶液を作製した。該溶液を用いた以外は実施例2と同様の試料を作製、試験を行った。
(Example 7)
6 g of polyvinylidene chloride (saran wrap (R) Asahi Kasei) was dissolved in 50 g of N-methylpyrrolidone (special grade reagent manufactured by Wako Pure Chemical) to prepare a 12% N-methylpyrrolidone solution of polyvinylidene chloride. A sample similar to Example 2 was prepared and tested except that the solution was used.

(実施例8)
実施例5で得られた硫酸カルシウムペーストと水酸化マグネシウムを体積比で1:1になるように混合攪拌の後、ポリカーボネート板(厚さ1mm)に塗布し、大気中、室温にて乾燥させた。以降、実施例1と同様の試験を行った。
(Example 8)
After mixing and stirring the calcium sulfate paste and magnesium hydroxide obtained in Example 5 so as to have a volume ratio of 1: 1, the mixture was applied to a polycarbonate plate (thickness 1 mm) and dried at room temperature in the air. . Thereafter, the same test as in Example 1 was performed.

(実施例9)
炭酸水素ナトリウム4gと、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムを各2gとKFポリマー#1120を10gとを混合攪拌の後、ポリカーボネート板(厚さ1mm)に塗布し、大気中、室温にて乾燥させた。以降、実施例1と同様の試験を行った。
Example 9
4 g of sodium bicarbonate, 2 g of aluminum hydroxide and magnesium hydroxide, and 10 g of KF polymer # 1120 were mixed and stirred, and then applied to a polycarbonate plate (thickness 1 mm) and dried in the atmosphere at room temperature. . Thereafter, the same test as in Example 1 was performed.

以上の実施例の結果を表1にまとめて示す。   The results of the above examples are summarized in Table 1.

Figure 2009266402
Figure 2009266402

吸熱層を設けることで、ヒーター温度と樹脂側温度の間に20℃から200℃程度の温度差を確保することができ、仮に電池パック1外装樹脂が軟化しても吸熱層が構造材の役割を果たし、変形にはいたらなかった。このことから、吸熱層を電池パック1内壁に設けることは電池パック1内部で二次電池2が以上発熱した場合にでも、外部への伝熱を抑制することができる。   By providing the endothermic layer, a temperature difference of about 20 ° C. to 200 ° C. can be secured between the heater temperature and the resin side temperature. Even if the battery pack 1 exterior resin is softened, the endothermic layer functions as a structural material. I did not want to transform. Therefore, providing the heat absorption layer on the inner wall of the battery pack 1 can suppress heat transfer to the outside even when the secondary battery 2 generates heat in the battery pack 1.

(実施例10)
実施例3で作製したペーストを角型電池ケース(5.2mmx34mmx50mm)外部に塗布し、該電池ケース内にセラミックヒーター(坂口電熱(株)製、MS−M5)を配設した。該電池ケースを実施例2で作製したペーストを内壁に塗布したポリカーボネート製の電池パック1に封入した。外部からセラミックヒーターに通電し、100℃/minで昇温し、電池パック1外側の温度を測定し、吸熱に伴う温度プラトーとその持続時間を確認するとともに、温度プラトー観測末期のポリカーボネート板の変形度合いを目視で観察した。
(Example 10)
The paste produced in Example 3 was applied to the outside of a rectangular battery case (5.2 mm × 34 mm × 50 mm), and a ceramic heater (MS-M5, manufactured by Sakaguchi Denki Co., Ltd.) was disposed in the battery case. The battery case was sealed in a battery pack 1 made of polycarbonate in which the paste produced in Example 2 was applied to the inner wall. Energize the ceramic heater from the outside, raise the temperature at 100 ° C / min, measure the temperature outside the battery pack 1, check the temperature plateau accompanying the endotherm and its duration, and deform the polycarbonate plate at the end of the temperature plateau observation The degree was visually observed.

その結果、電池パック1外側の温度はヒーター温度300−700℃の間において220−240℃を維持し、電池パック1外装樹脂の変形は認められなかった。   As a result, the temperature outside the battery pack 1 was maintained at 220-240 ° C. between the heater temperatures of 300-700 ° C., and no deformation of the battery pack 1 exterior resin was observed.

以上のことから、電池パック1内壁と二次電池2外壁の双方に吸熱層を設けることでより効果的に電池パック1外部への伝熱を抑制することができる。   From the above, heat transfer to the outside of the battery pack 1 can be more effectively suppressed by providing heat absorption layers on both the inner wall of the battery pack 1 and the outer wall of the secondary battery 2.

実施例では電池パック1を構成する樹脂成型体11として最もよく用いられるポリカーボネートを使用したが、これ以外にプロピレンカーボネート、ポリエチレンテレフタレートを用いても同様の効果が得られることは自明であり、ポリカーボネートに限定されるものではない。   In the examples, the polycarbonate most often used as the resin molded body 11 constituting the battery pack 1 was used, but it is obvious that the same effect can be obtained even if propylene carbonate or polyethylene terephthalate is used. It is not limited.

本発明にかかる電池パックは二次電池の異常発熱時の熱を吸収し、電池パックの形状を維持しつつ、電池パック外側壁面の温度上昇を抑制する機能を有し、特に携帯機器用の電池パック材料として有用である。また電気自動車等の大型二次電池の安全性を高めた外装材用途にも応用できる。   The battery pack according to the present invention has a function of absorbing heat at the time of abnormal heat generation of the secondary battery and suppressing the temperature rise of the outer wall surface of the battery pack while maintaining the shape of the battery pack. Useful as a pack material. It can also be applied to exterior materials that have improved the safety of large secondary batteries such as electric vehicles.

本発明の実施の形態1における電池パックの断面図Sectional drawing of the battery pack in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態2における電池パックの断面図Sectional drawing of the battery pack in Embodiment 2 of this invention

符号の説明Explanation of symbols

1 電池パック
2 二次電池
11 樹脂成型体
12 第1吸熱層
13 空隙
21 第2吸熱層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery pack 2 Secondary battery 11 Resin molding 12 1st heat absorption layer 13 Cavity 21 2nd heat absorption layer

Claims (6)

内部に二次電池を収容する成型体と、
前記成型体の内壁に形成された第1吸熱層と、
前記成型体内部に空隙とを有する、充放電可能な二次電池を収容する電池パック。
A molded body containing a secondary battery inside;
A first endothermic layer formed on the inner wall of the molded body;
A battery pack that houses a chargeable / dischargeable secondary battery having a void inside the molded body.
前記二次電池の外壁にさらに第2吸熱層とを有する、充放電可能な二次電池を収容する電池パック。 A battery pack for storing a chargeable / dischargeable secondary battery, further comprising a second heat absorbing layer on an outer wall of the secondary battery. 前記吸熱層が難燃性である結着剤と吸熱剤とを有する、請求項1または2のいずれかに記載の充放電可能な二次電池を収容する電池パック。 3. The battery pack containing the chargeable / dischargeable secondary battery according to claim 1, wherein the endothermic layer has a flame retardant binder and an endothermic agent. 前記吸熱剤が、硫酸カルシウム二水和物(CaSO・2HO)、炭酸水素ナトリウム(NaHCO)、水酸化アルミニウム(Al(OH))、水酸化マグネシウム(Mg(OH))、炭酸カルシウム(CaCO)のうち少なくとも一つを含み、
前記難燃性である結着剤が、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、硫酸カルシウム二水和物のうち少なくとも一つを含む請求項1〜3のいずれかに記載の電池パック。
The endothermic agent is calcium sulfate dihydrate (CaSO 4 .2H 2 O), sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ), aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ), magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ), Including at least one of calcium carbonate (CaCO 3 ),
The battery pack according to any one of claims 1 to 3, wherein the flame retardant binder includes at least one of polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, and calcium sulfate dihydrate.
(A)充放電可能な二次電池を収容する成型体を形成する工程と、
(B)硫酸カルシウム二水和物(CaSO・2HO)、炭酸水素ナトリウム(NaHCO)、水酸化アルミニウム(Al(OH))、水酸化マグネシウム(Mg(OH))、炭酸カルシウム(CaCO)のうち少なくとも一つの吸熱剤と、
ポリ塩化ビニリデンまたはポリフッ化ビニリデンのN−メチルピロリドン(1−メチル−2−ピロリドン)溶液の少なくとも一つと混合、あるいは、硫酸カルシウム二分の一水和物(CaSO・0.5HO)と水とを練り合わせものと混合し、ペーストを作製する工程と、
(C)前記ペーストを前記成型体の内壁に塗布し、乾燥させる工程と、
を有する、充放電可能な二次電池を収容する電池パックの製造方法。
(A) forming a molded body that houses a chargeable / dischargeable secondary battery;
(B) Calcium sulfate dihydrate (CaSO 4 .2H 2 O), sodium hydrogen carbonate (NaHCO 3 ), aluminum hydroxide (Al (OH) 3 ), magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ), calcium carbonate At least one endothermic agent of (CaCO 3 );
Mixed with at least one of polyvinylidene chloride or polyvinylidene fluoride in N-methylpyrrolidone (1-methyl-2-pyrrolidone) solution, or calcium sulfate half hydrate (CaSO 4 .0.5H 2 O) and water And mixing with a kneaded product to make a paste,
(C) applying the paste to the inner wall of the molded body and drying;
The manufacturing method of the battery pack which accommodates the secondary battery which can be charged / discharged.
(A)充放電可能な二次電池を収容する成型体を形成する工程と、
(B‘)硫酸カルシウム二分の一水和物(CaSO・0.5HO)と水とを練り合わせ、ペーストを作製する工程と、
(C)前記ペーストを前記成型体の内壁に塗布し、乾燥させる工程と、
を有する、充放電可能な二次電池を収容する電池パックの製造方法。
(A) forming a molded body that houses a chargeable / dischargeable secondary battery;
(B ′) a step of kneading calcium sulfate half hydrate (CaSO 4 .0.5H 2 O) and water to prepare a paste;
(C) applying the paste to the inner wall of the molded body and drying;
The manufacturing method of the battery pack which accommodates the secondary battery which can be charged / discharged.
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