JP2014099410A - 電池パック - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の電池パック1は、二次電池2と、二次電池を内部に収容する成形体11と、二次電池と成形体の内表面との間に設けられ、所定の温度以上で発泡して発泡断熱層を形成する発泡可能層12と、を有する。
【選択図】図2
Description
図1は、本発明の実施の形態1における電池パック1の断面構成図である。電池パック1の最外側は樹脂成形体11からなり、その内壁に接触して、無機材料からなる発泡可能層12が設けられている。この2層構造の内部に、充放電可能な二次電池2が複数個収容されて、電池パック1を構成している。
実施の形態1に係る電池パック1は図1のような構造を持ち、以下の工程により製造できる。
(A) 充放電可能な二次電池2を収容できるよう、内部に収容空間を有する成形体11を形成する工程。
(B) アルカリ金属のケイ酸塩と、必要により発泡促進剤及び/又は構造材と、水とを練り合わせたものでペーストを作製する工程。
(C) 前記ペーストを前記成形体の内壁に塗布し、乾燥させて、発泡可能層12を形成する工程。
(D) 前記発泡可能層12の内表面側に、二次電池2を収容する工程。
近年の電池の高容量化、高エネルギー密度化に伴い、リチウム二次電池の負極として、グラファイトの代わりに、極めて大きな容量を潜在的に有する、珪素やスズ、又は、これらの合金や酸化物が用いられるようになってきた。
実施の形態2に係る電池パック1は図2のような構造を持ち、以下の工程により製造できる。
(A) 充放電可能な二次電池2を収容できるよう、内部に収容空間を有する成形体11を形成する工程。
(B) アルカリ金属のケイ酸塩と、必要により発泡促進剤及び/又は構造材と、水とを練り合わせたものでペーストを作製する工程。
(C) 前記ペーストを前記成形体の内壁に塗布し、乾燥させて、発泡可能層12を形成する工程。
(D) 前記発泡可能層12の内表面(前記収容空間に接する表面)側に、耐熔融アルカリ塩の素材からなるブロック層13を設置する工程。
(E) 前記ブロック層13の内表面側に、二次電池2を収容する工程。
難燃性規格UL94 V−0グレードのポリカーボネート(厚さ0.7mm)から形成された一辺が30mmの板の表面に、珪酸ソーダ(大阪硅曹製3号)を塗布し、一昼夜自然乾燥させることで、ポリカーボネート板表面に発泡可能層を形成した。乾燥後の発泡可能層の膜厚は0.2mmであった。
珪酸ソーダ(大阪硅曹製3号)を塗布しなかったこと以外は試験例1と同様の試験を行った。セラミックヒーター温度が150℃を超えた付近からポリカーボネート板が軟化し始め、形状が著しく損なわれた。
試験例1のポリカーボネート板を60%水酸化マグネシウム−40%ポリプロピレン板(以下PP−Mg板という)に代えた以外は試験例1と同様の試験を行った。乾燥後の発泡可能層の厚さは0.25mmであった。
発泡可能層を形成しなかったこと以外は試験例2と同様の試験を行った。
試験例2の珪酸ソーダ(大阪硅曹製3号)に代えて市販の無機発泡断熱材アクセラコートF((株)アクセス製、珪酸ソーダベース、構造材他含有)を塗布した(乾燥後の発泡可能層の厚さ:0.5mm)以外は試験例1と同様の試験を行った。なお、アクセラコートFは、XRD測定、TG−DTAによる熱分析、及び、ICP発光分光分析による組成分析から次の成分より構成されるものと推定された:水ガラス3号61.4重量%、セピオライト22.2重量%、炭酸カルシウム8.3重量%、酸化チタン8.1重量%。
珪酸ソーダ(大阪硅曹製3号)、セピオライト、炭酸カルシウム、及び、二酸化チタンをそれぞれ重量比で、62%、22%、8%、8%秤量し、プラネタリーミキサーで十分混合して発泡可能性ペーストを作製した。該ペーストを試験例3のアクセラコートFに代えて、PP−Mg板に塗布した(乾燥後の発泡可能層の厚さ:0.5mm)以外は試験例1と同様の試験を行った。
PP−Mg板(厚さ1mm)からなる一辺が20mmの立方体状の容器(以降「カップ」という)を耐熱接着剤(東亜合成製 アロンセラミックE)による張り合わせで作製し、その内壁に珪酸ソーダ(大阪硅曹製3号)を塗布し乾燥させた。乾燥後の発泡可能層の厚さは0.3mmであった。
まず、ブロック層13の材料となる熔融アルカリ塩に耐性を有する材料を選定するために、以下の選定法を実施した。
まず、各材料からなる金属箔(厚さ50μm)を準備した。これらの金属箔から、一辺が20mmの立方体状のカップを、溶接加工を適用して作製した。
試験例5では、試験例4で作製したカップの発泡可能層の内側に、さらに耐熔融アルカリ塩素材からなるブロック層を形成した。
PP−Mg板(厚さ1mm)からなる立方体状のカップを作製し、該カップに熔融オルト珪酸リチウムを直接投入した。PP−Mg板は熔融し、熔融オルト珪酸リチウムが流出した。
PP−Mg板(厚さ1mm)からなる立方体状のカップを作製し、その内側に、SUS304(40μm厚さ)のカップを挿入した2層構造のカップを作製した。
PP−Mg板(厚さ1mm)から一辺が20mmの立方体状のカップを作製し、その内側に市販の無機発泡耐火断熱材アクセラコートF((株)アクセス製、珪酸ソーダベース、構造材他含有)を塗布し(乾燥後の発泡可能層の厚さ:0.5mm)、2層構造のカップを作製した。該カップの中に1450℃で熔融したオルト珪酸リチウムを投入した後、熔融物の流出の有無と最外壁温度を調べた。
PP−Mg板(厚さ1mm)から一辺が20mmの立方体状のカップを作製し、その内側に市販の無機発泡耐火断熱材アクセラコートF((株)アクセス製、珪酸ソーダベース、構造材他含有)を塗布し(乾燥後の発泡可能層の厚さ:0.5mm)、さらにその内側にSUS304(40μm厚さ)のカップを挿入して3層構造のカップを作製した。該カップの中に、1450℃で熔融したオルト珪酸リチウムを投入した後、熔融物の流出の有無と最外壁温度を調べた。
2 二次電池
11 樹脂成形体
12 発泡可能層
13 ブロック層
Claims (7)
- 負極に、珪素、スズ、又は、これらの合金若しくは酸化物を含む、二つ以上の円筒型の二次電池と、
前記二次電池を内部に収容する成形体と、
前記二次電池と前記成形体の内表面との間に設けられ、所定の温度以上で発泡して発泡断熱層を形成する発泡可能層と、
前記二次電池と前記発泡可能層との間に設けられ、熔融アルカリ塩に耐性を有する素材で形成されているブロック層と、
を有し、
前記発泡可能層がアルカリ金属のケイ酸塩を含み、
前記二つ以上の円筒型の二次電池と前記成形体との間に空間を有している、
電池パック。 - 前記アルカリ金属がナトリウムである、請求項1に記載の電池パック。
- 前記発泡可能層が、さらに発泡促進剤と構造材とを含む、請求項1又は2に記載の電池パック。
- 前記発泡促進剤が、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、明礬、硫酸ナトリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、及び、炭酸バリウムからなる群より選ばれる少なくとも一つを含む、請求項3に記載の電池パック。
- 前記構造材が、珪酸アルミニウム、珪フッ化ナトリウム、ベントナイト、モンモリロナイト、カオリナイト、ムライト、珪藻土、アルミナ、シリカ、雲母、酸化チタン、バーミキュライト、パーライト、マグライト、セピオライト、タルク、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、硫酸カルシウム、及び、セメントからなる群より選ばれる少なくとも一つを含む、請求項3又は4に記載の電池パック。
- 前記アルカリ金属のケイ酸塩の発泡温度より、前記発泡促進剤の気体放出温度が高い、請求項3〜5のいずれか1項に記載の電池パック。
- 前記熔融アルカリ塩に耐性を有する素材が、鉄、チタン、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、モリブデン、タンタル、タングステン、窒化チタン、又は、ステンレス鋼を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の電池パック。
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