JP2017204358A - System including heating sheet and heat dissipation sheet - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a system including both a heating sheet and a heat dissipation sheet and capable of being suitably used to maintain the temperature of an object in a predetermined range.SOLUTION: A system includes a heating sheet 10 and a heat dissipation sheet 20 provided at places facing each other in an object 31, respectively. The heating sheet 10 includes: an adhesive layer 11 for attaching the heating sheet 10 to the object 31; a heating layer 12 for heating the object 31; and an energized part 14 for energizing the heating layer 12. The heating layer 12 contains carbon particles and a resin binder.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、発熱シート及び放熱シートを有するシステムに関する。   The present invention relates to a system having a heat generating sheet and a heat radiating sheet.

リチウムイオン電池、モーター等の電気装置は、ジュール熱により発熱するが、氷点下等の寒冷地では電池反応性の低下や凍結等により、動作に支障が出るおそれがある。このため、電池に加熱用のヒーターを設けることが提案されている(特許文献1〜5参照)。   Electric devices such as lithium ion batteries and motors generate heat due to Joule heat. However, in cold regions such as below freezing, there is a risk that operation may be hindered due to a decrease in battery reactivity or freezing. For this reason, providing the heater for a heating to a battery is proposed (refer patent documents 1-5).

特開2011−165390号公報JP 2011-165390 A 特開2011−165391号公報JP 2011-165391 A 特許第4925680号公報Japanese Patent No. 4925680 特許第5105809号公報Japanese Patent No. 5105809 特許第4948187号公報Japanese Patent No. 4948187

例えばリチウムイオン電池は、10〜45℃の温度領域で充放電が効率的になされ、それより低温でも高温でも性能が悪化する。電気装置自体が発熱体であるため、従来、高温での動作を改善するためには、送風ファンなどの大きい設備が必要とされている。しかし、低温で電気装置を使用する場合、動作中は電気装置自体の発熱により温度が維持されても、動作を開始する際には、電気装置を加熱して、効率よく動作を開始させる必要がある。そのため、低温から高温まで広範囲の温度で電気装置を使用するためには、小型で、加熱(発熱)と放熱(放冷)という、相反する機能を併せ持つ材料の開発が望まれる。   For example, a lithium ion battery is efficiently charged and discharged in a temperature range of 10 to 45 ° C., and the performance deteriorates at lower and higher temperatures. Since the electrical device itself is a heating element, conventionally, a large facility such as a blower fan is required to improve the operation at high temperature. However, when an electric device is used at a low temperature, even if the temperature is maintained by the heat generated by the electric device itself during operation, it is necessary to heat the electric device to start the operation efficiently when starting the operation. is there. Therefore, in order to use an electric device in a wide range of temperatures from low temperature to high temperature, it is desired to develop a material that is small and has the conflicting functions of heating (heating) and heat dissipation (cooling).

なお、特許文献3の段落0035には、ダイオード等の発熱部品を、アウターケースの内面に設けられた金属シャーシーに固定して、発熱部品の放熱板に併用することが記載されている。しかし、特許文献3の一実施例として記載された発明では、シートヒーターはインナーケースの上下面(リード板設置面)に配設されており、インナーケースの両側面に配設される金属シャーシーとは位置が異なっている。   In paragraph 0035 of Patent Document 3, it is described that a heat-generating component such as a diode is fixed to a metal chassis provided on the inner surface of the outer case and used together with a heat dissipation plate of the heat-generating component. However, in the invention described as one embodiment of Patent Document 3, the seat heater is disposed on the upper and lower surfaces (lead plate installation surfaces) of the inner case, and the metal chassis disposed on both side surfaces of the inner case; Are in different positions.

また、特許文献3には、他の実施例として、金属シャーシーがインナーケースの側面及び上下面を覆う構成も開示されている。その場合、ヒーターから金属シャーシーへの熱伝導を防ぐため、ヒーターが直接に金属シャーシーに接触しないように構成することが記載されている(特許文献3の段落0048〜0049)。   Patent Document 3 also discloses a configuration in which the metal chassis covers the side surface and the upper and lower surfaces of the inner case as another embodiment. In that case, in order to prevent heat conduction from the heater to the metal chassis, it is described that the heater is not directly in contact with the metal chassis (paragraphs 0048 to 0049 of Patent Document 3).

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、発熱シートと放熱シートを併せ持ち、対象物の温度を所定の範囲内に維持するために好適に利用することが可能なシステムを提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a system that has both a heat generating sheet and a heat radiating sheet and can be suitably used to maintain the temperature of an object within a predetermined range. Is an issue.

前記課題を解決するため、対象物の互いに対向する箇所にそれぞれ発熱シート及び放熱シートが設けられたシステムであって、前記発熱シートは、前記発熱シートを前記対象物に貼着するための粘着層と、前記対象物を加熱するための発熱層と、前記発熱層に通電するための通電部とを含み、前記発熱層が、炭素粒子と樹脂バインダーを含むことを特徴とするシステムを提供する。   In order to solve the above-described problem, a system in which a heat generating sheet and a heat dissipating sheet are provided at locations opposite to each other of the object, the heat generating sheet being an adhesive layer for attaching the heat generating sheet to the object. And a heat generating layer for heating the object and a current-carrying part for supplying current to the heat-generating layer, wherein the heat-generating layer includes carbon particles and a resin binder.

前記通電部が、前記発熱シートの対向する両辺に沿って設けられていてもよい。
前記発熱シートが表面に保護層を有し、前記通電部が接着層を介して前記保護層に接合されていてもよい。
前記発熱シートの前記粘着層が、シリコーン系の粘着剤からなる厚み1〜15μmの粘着層であってもよい。
The energization unit may be provided along opposite sides of the heat generating sheet.
The heat generating sheet may have a protective layer on the surface, and the energization part may be bonded to the protective layer via an adhesive layer.
The adhesive layer of the heat generating sheet may be an adhesive layer having a thickness of 1 to 15 μm made of a silicone-based adhesive.

前記放熱シートは、前記放熱シートを前記対象物に貼着するための粘着層と、人工グラファイトからなる放熱層とを含んでもよい。
前記放熱シートの前記粘着層が、シリコーン系の粘着剤からなる厚み1〜15μmの粘着層であってもよい。
さらに温度センサを有してもよい。
The heat dissipation sheet may include an adhesive layer for sticking the heat dissipation sheet to the object and a heat dissipation layer made of artificial graphite.
The adhesive layer of the heat dissipation sheet may be an adhesive layer having a thickness of 1 to 15 μm made of a silicone-based adhesive.
Furthermore, you may have a temperature sensor.

前記対象物が電池であってもよい。
前記電池が、少なくとも樹脂基材層とバリア層とシーラント層とを含む積層体からなる外装体により包装されていてもよい。
The object may be a battery.
The battery may be packaged by an exterior body made of a laminate including at least a resin base material layer, a barrier layer, and a sealant layer.

本発明によれば、対象物の周囲のそれぞれ異なる領域に発熱シートと放熱シートとが設けられているので、低温条件下では、発熱シートにより対象物を加熱することができる。また、高温条件下では、放熱シートを通じて対象物の余分な熱を放出することができる。温度調整の対象物が、例えば電池等のように、低温では起動が困難であり、起動後は対象物自身の発熱が大きい場合であっても、対象物の過度な高温を抑制することができる。   According to the present invention, since the heat generating sheet and the heat radiating sheet are provided in different areas around the object, the object can be heated by the heat generating sheet under low temperature conditions. Moreover, under a high temperature condition, excess heat of the object can be released through the heat dissipation sheet. Even if the target of the temperature adjustment is difficult to start at a low temperature, such as a battery, and the heat generated by the target itself is large after the start, excessive high temperature of the target can be suppressed. .

本発明の温度調整システムの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the temperature control system of this invention. 温度調整システムにおける時間ごとの温度の変化を例示する概念図である。It is a conceptual diagram which illustrates the change of the temperature for every time in a temperature control system.

以下、好適な実施形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図1に、本実施形態の温度調整システム30の一例を示す。この温度調整システム30は、対象物31の片面に、発熱シート10が貼着され、対象物31の反対側の面に、放熱シート20が貼着された構成を有する。
Hereinafter, based on a preferred embodiment, the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1, an example of the temperature control system 30 of this embodiment is shown. The temperature adjustment system 30 has a configuration in which the heat generating sheet 10 is attached to one side of the object 31 and the heat radiation sheet 20 is attached to the opposite side of the object 31.

本実施形態の発熱シート10は、粘着層11と、発熱層12と、通電部14を含む積層体である。さらに発熱シート10は、保護層13、基材層等を含むこともできる。   The heat generating sheet 10 of this embodiment is a laminate including an adhesive layer 11, a heat generating layer 12, and a current-carrying part 14. Furthermore, the heat generating sheet 10 can also include a protective layer 13, a base material layer, and the like.

粘着層11は、発熱シート10を対象物31に貼着するために用いられる。粘着層11を構成する粘着剤としては、シリコーン粘着剤、アクリル粘着剤、ゴム系粘着剤、ウレタン粘着剤等が挙げられるが、使用可能温度の広さ(耐寒性及び耐熱性)、耐薬品性、耐水性等の観点から、シリコーン粘着剤が好ましい。粘着剤層の厚さとしては、例えば1〜15μmが挙げられる。粘着層11が薄すぎると接着力が低くなり、粘着層11が厚すぎると熱伝導性が低下するおそれがある。   The adhesive layer 11 is used for sticking the heat generating sheet 10 to the object 31. Examples of the pressure-sensitive adhesive constituting the pressure-sensitive adhesive layer 11 include silicone pressure-sensitive adhesives, acrylic pressure-sensitive adhesives, rubber-based pressure-sensitive adhesives, urethane pressure-sensitive adhesives, etc., but a wide range of usable temperatures (cold and heat resistant) and chemical resistance. From the viewpoint of water resistance and the like, a silicone adhesive is preferred. As thickness of an adhesive layer, 1-15 micrometers is mentioned, for example. If the pressure-sensitive adhesive layer 11 is too thin, the adhesive strength is lowered, and if the pressure-sensitive adhesive layer 11 is too thick, the thermal conductivity may be lowered.

発熱層12は、炭素粒子と樹脂バインダーを含む。炭素粒子としては、カーボンブラック、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、フラーレン、グラファイト粉末、無定形炭素等が挙げられる。樹脂バインダーとしては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、スチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、シリコーン樹脂、合成ゴム、天然ゴム、エラストマー等が挙げられる。発熱層12には、炭素粒子以外の導電性粒子(金属粒子等)、金属酸化物粒子、添加剤等を含んでもよい。   The heat generating layer 12 includes carbon particles and a resin binder. Examples of the carbon particles include carbon black, carbon fiber, carbon nanotube, fullerene, graphite powder, and amorphous carbon. Resin binders include acrylic resin, urethane resin, epoxy resin, styrene resin, polyolefin resin, vinyl acetate resin, polyester resin, polyamide resin, polyimide resin, melamine resin, phenol resin, urea resin, silicone resin, synthetic rubber, natural rubber And elastomers. The heat generating layer 12 may contain conductive particles (metal particles and the like) other than carbon particles, metal oxide particles, additives and the like.

通電部14は、外部から給電を受けることにより、発熱層12に通電して発熱層12を発熱させ、対象物31を加熱することができる。通電部14の設置箇所は特に限定されず、発熱層12の面上の複数箇所であればよい。例えば同一の面の対向する各辺に対をなして通電部14を設けると、その面内全体に通電して発熱層12を発熱させることができるので好ましい。通電部14の1又は2以上を発熱シート10の端部に設けてもよく、通電部14の1又は2以上を発熱シート10の端部から離れた中央部に設けてもよい。通電部14の形成材料及び方法は特に限定されないが、金属箔片の接着、導電ペーストの印刷等が挙げられる。通電部14を保護層13に接着固定するため、通電部14と保護層13との間に接着層15を介在させてもよい。   The energization unit 14 can heat the object 31 by energizing the heat generating layer 12 to generate heat by receiving power from outside. The installation location of the energization unit 14 is not particularly limited, and may be a plurality of locations on the surface of the heat generating layer 12. For example, it is preferable to provide a pair of energizing portions 14 on opposite sides of the same surface, because the entire heat generating layer 12 can be energized to generate heat. One or two or more of the energization units 14 may be provided at the end of the heat generating sheet 10, and one or two or more of the energization units 14 may be provided at a central portion away from the end of the heat generating sheet 10. Although the formation material and method of the electricity supply part 14 are not specifically limited, The adhesion | attachment of a metal foil piece, the printing of an electrically conductive paste, etc. are mentioned. In order to adhere and fix the energization part 14 to the protective layer 13, an adhesive layer 15 may be interposed between the energization part 14 and the protective layer 13.

保護層13としては、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ナイロン(ポリアミド樹脂)、ポリイミド等の樹脂フィルムが挙げられる。保護層13は、発熱シート10の外面又はその付近、例えば発熱層12の表面に、任意に積層することができる。保護層13はコーティング層であってもよいが、保護層13が樹脂フィルムである場合、通電部14をパターン状に形成する際の基材として利用することもできる。   Examples of the protective layer 13 include polyester resins such as polyethylene terephthalate, polyolefin resins such as polypropylene, nylon (polyamide resin), and resin films such as polyimide. The protective layer 13 can be arbitrarily laminated on the outer surface of the heat generating sheet 10 or the vicinity thereof, for example, the surface of the heat generating layer 12. The protective layer 13 may be a coating layer, but when the protective layer 13 is a resin film, it can also be used as a base material when forming the energization part 14 in a pattern.

発熱シート10の製造方法は特に限定されないが、例えば、保護層13の上に接着層15を介して通電部14を接着した後、通電部14の上に発熱層12と粘着層11を順次積層する方法が挙げられる。保護層13の上に通電部14を形成する方法としては、エッチング、メッキ、印刷等の湿式パターニング、切削、型押し、打抜き等の乾式パターニングが挙げられる。   Although the manufacturing method of the heat generating sheet 10 is not particularly limited, for example, after the current-carrying part 14 is bonded to the protective layer 13 via the adhesive layer 15, the heat-generating layer 12 and the adhesive layer 11 are sequentially laminated on the current-carrying part 14. The method of doing is mentioned. Examples of a method for forming the energization portion 14 on the protective layer 13 include wet patterning such as etching, plating, and printing, and dry patterning such as cutting, embossing, and punching.

発熱シート10を製造した後、対象物31に貼着するまで粘着層11の表面を保護するため、粘着層11の表面には、剥離シートを設けることができる。剥離シートを粘着層11に貼着した状態では、発熱シート10の運搬、保管等の間、粘着層11を保護することができる。発熱シート10を対象物31に貼着する際は、粘着層11から剥離シートを軽い力で容易に剥離することができる。剥離シートの構成は特に限定されないが、樹脂フィルム、紙等の基材の表面に、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の剥離剤を有する積層体が挙げられる。   In order to protect the surface of the adhesive layer 11 until it sticks to the target object 31 after manufacturing the heat generating sheet 10, a release sheet can be provided on the surface of the adhesive layer 11. In a state where the release sheet is adhered to the adhesive layer 11, the adhesive layer 11 can be protected during transportation, storage, and the like of the heat generating sheet 10. When sticking the heat generating sheet 10 to the object 31, the release sheet can be easily peeled from the adhesive layer 11 with a light force. Although the structure of a peeling sheet is not specifically limited, The laminated body which has peeling agents, such as a silicone resin and a fluororesin, on the surface of base materials, such as a resin film and paper, is mentioned.

本実施形態の発熱シート10は、導電体として炭素粒子を含み、樹脂バインダーで結合した構造の発熱層12を有するので、折り曲げた状態で貼着できる可撓性を付与することも可能である。この場合、1の発熱シート10を対象物31の表面で2以上の面にわたって貼着することもできる。   Since the heat generating sheet 10 of the present embodiment includes the heat generating layer 12 having a structure in which carbon particles are included as a conductor and bonded with a resin binder, it is possible to impart flexibility that can be applied in a folded state. In this case, the one heat generating sheet 10 can be stuck on two or more surfaces on the surface of the object 31.

本実施形態の放熱シート20は、粘着層21と、放熱層22を含む積層体である。さらに放熱シート20は、保護層、基材層等を含むこともできる。   The heat dissipation sheet 20 of this embodiment is a laminate including an adhesive layer 21 and a heat dissipation layer 22. Furthermore, the heat dissipation sheet 20 can also include a protective layer, a base material layer, and the like.

粘着層21は、放熱シート20を対象物31に貼着するために用いられる。粘着層21を構成する粘着剤としては、シリコーン粘着剤、アクリル粘着剤、ゴム系粘着剤、ウレタン粘着剤等が挙げられるが、使用可能温度の広さ(耐寒性及び耐熱性)、耐薬品性、耐水性等の観点から、シリコーン粘着剤が好ましい。粘着剤層の厚さとしては、例えば1〜15μmが挙げられる。粘着層21が薄すぎると接着力が低くなり、粘着層21が厚すぎると熱伝導性が低下するおそれがある。   The adhesive layer 21 is used for adhering the heat dissipation sheet 20 to the object 31. Examples of the pressure-sensitive adhesive constituting the pressure-sensitive adhesive layer 21 include silicone pressure-sensitive adhesives, acrylic pressure-sensitive adhesives, rubber-based pressure-sensitive adhesives, urethane pressure-sensitive adhesives, etc., but the range of usable temperatures (cold resistance and heat resistance) and chemical resistance. From the viewpoint of water resistance and the like, a silicone adhesive is preferred. As thickness of an adhesive layer, 1-15 micrometers is mentioned, for example. If the pressure-sensitive adhesive layer 21 is too thin, the adhesive force is lowered, and if the pressure-sensitive adhesive layer 21 is too thick, the thermal conductivity may be lowered.

放熱層22は、金属箔、セラミックス等の熱伝導性に優れた層であればよいが、特に、グラファイトシートまたはこれを含む材料(積層体等)から構成されている。グラファイトシートとしては、天然グラファイトまたは人工(合成)グラファイトのいずれも使用できる。グラファイトシートの厚さは、例えば単層当たり10〜1000μm程度が好ましい。2層以上又は2種以上のグラファイトシートを接着剤等によりラミネートしてもよい。天然グラファイトは安価であり、人工グラファイトは不純物が少なく、放熱効率等の物性に優れるので、それぞれ用途や性能等を考慮して選択することが好ましい。   The heat dissipation layer 22 may be a layer having excellent thermal conductivity, such as a metal foil or ceramics, and is particularly composed of a graphite sheet or a material (laminate or the like) containing the graphite sheet. As the graphite sheet, either natural graphite or artificial (synthetic) graphite can be used. The thickness of the graphite sheet is preferably about 10 to 1000 μm per monolayer, for example. Two or more layers or two or more types of graphite sheets may be laminated with an adhesive or the like. Natural graphite is inexpensive, and artificial graphite has few impurities and is excellent in physical properties such as heat dissipation efficiency. Therefore, it is preferable to select each in consideration of the application, performance, and the like.

グラファイトシートの特性としては、例えば、平面方向の電気伝導度が5000〜25000S/cm(比抵抗が4×10−5〜2×10−4Ω・cm)、平面方向の熱伝導率が100〜3000W/(m・K)、厚さ方向の熱伝導率が1〜30W/(m・K)等が挙げられる。グラファイトシートはシート全体が層状構造を有する結晶質であり、厚さ方向に単原子層が積層された結晶軸(c軸)を有するため、その物性は、厚さ方向と平面方向に対して大きな異方性を示す。グラファイトシートは、平面方向の熱伝導性に優れることから、熱を面内に分散させ、効率的に放熱(放冷)することが可能である。 As the characteristics of the graphite sheet, for example, the electric conductivity in the planar direction is 5000 to 25000 S / cm (specific resistance is 4 × 10 −5 to 2 × 10 −4 Ω · cm), and the thermal conductivity in the planar direction is 100 to 100. Examples thereof include 3000 W / (m · K) and a thermal conductivity in the thickness direction of 1 to 30 W / (m · K). The graphite sheet is a crystalline material having a layered structure as a whole, and has a crystal axis (c-axis) in which monoatomic layers are stacked in the thickness direction, so that its physical properties are large in the thickness direction and the planar direction. Shows anisotropy. Since the graphite sheet is excellent in thermal conductivity in the plane direction, it is possible to dissipate heat in the plane and efficiently dissipate (cool).

発熱シート10が貼着された面とは異なる面に放熱シート20を貼着すると、グラファイトシートを有する放熱層22が粘着層21を介して対象物31に積層される。これにより、対象物31から直接外部に放熱される場合に比べて、放熱量(放熱時の熱移動量)を増大させることができる。   When the heat dissipation sheet 20 is attached to a surface different from the surface to which the heat generating sheet 10 is attached, the heat dissipation layer 22 having a graphite sheet is laminated on the object 31 via the adhesive layer 21. Thereby, compared with the case where it thermally radiates directly from the target object 31, the amount of heat radiation (the amount of heat transfer during heat radiation) can be increased.

放熱シート20の放熱層22上には、放熱層22を保護するための保護層を設けることができる。放熱層22の保護層としては、発熱シート10の保護層13と同様な樹脂フィルムやコーティング層等が挙げられる。放熱層22上に保護層を設けることにより、グラファイトシートの破損、グラファイトの破片等による汚れを抑制することができる。   A protective layer for protecting the heat dissipation layer 22 can be provided on the heat dissipation layer 22 of the heat dissipation sheet 20. Examples of the protective layer of the heat dissipation layer 22 include a resin film and a coating layer similar to the protective layer 13 of the heat generating sheet 10. By providing a protective layer on the heat dissipation layer 22, it is possible to suppress damage due to graphite sheet breakage, graphite debris, and the like.

温度調整システム30の対象物31としては、リチウムイオン電池、燃料電池、二次電池、モーター、表示装置等の電気装置が挙げられる。対象物31が扁平である場合、対象物31の厚さ方向の両側に該当する両面のうち、一方の面に発熱シート10が貼着され、前記一方の面に対向する他方の面に放熱シート20が貼着されてもよい。この場合、対象物31の表面で面積の大きな面に、それぞれ発熱シート10及び放熱シート20が貼着されるので、対象物31を被覆する割合が大きく、対象物31の温度調整を効率的に行うことができる。   Examples of the object 31 of the temperature adjustment system 30 include an electric device such as a lithium ion battery, a fuel cell, a secondary battery, a motor, and a display device. When the object 31 is flat, the heat generating sheet 10 is adhered to one surface of both surfaces corresponding to both sides in the thickness direction of the object 31, and the heat radiating sheet is disposed on the other surface facing the one surface. 20 may be affixed. In this case, since the heat generating sheet 10 and the heat radiating sheet 20 are respectively attached to the surface of the object 31 having a large area, the ratio of covering the object 31 is large, and the temperature adjustment of the object 31 is efficiently performed. It can be carried out.

大容量又は大電圧の電池は、一般に、複数のセルを並列又は直列に接続することにより構成されるので、セル、サブモジュール、モジュール、パック、アレイ等の階層構造を採ることがある。本実施形態のシステム30は、これらの階層における大小いずれの単位(ユニット)を対象物31とすることも可能である。2以上の階層に本実施形態のシステム30を採用する場合は、各階層における対象物31の形状、寸法等に合わせて、発熱シート10及び放熱シート20の設計を柔軟に変更することができる。   A large-capacity or large-voltage battery is generally configured by connecting a plurality of cells in parallel or in series, and thus may have a hierarchical structure such as cells, submodules, modules, packs, and arrays. The system 30 according to the present embodiment can also set the object 31 as any unit (unit) in the hierarchy. When the system 30 according to the present embodiment is adopted in two or more layers, the design of the heat generating sheet 10 and the heat radiating sheet 20 can be flexibly changed according to the shape, size, and the like of the object 31 in each layer.

対象物31が、リチウムイオン電池等の電池セルである場合には、少なくとも樹脂基材層とバリア層とシーラント層とを含む積層体からなる外装体により包装されていることが好ましい。これにより、軽量で、広い温度にわたり耐久性を確保し、かつ粘着層11,21による貼着が容易になる。   When the object 31 is a battery cell such as a lithium ion battery, the object 31 is preferably packaged by an exterior body composed of a laminate including at least a resin base material layer, a barrier layer, and a sealant layer. Thereby, it is lightweight, ensures durability over a wide range of temperatures, and facilitates sticking with the adhesive layers 11 and 21.

樹脂基材層としては、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ナイロン(ポリアミド樹脂)、ポリイミド等の樹脂フィルムが挙げられる。ガスバリア層としては、ステンレス、アルミ箔等の金属箔が挙げられる。シーラント層としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、特に無水マレイン酸等の酸変性ポリオレフィン樹脂が挙げられる。   Examples of the resin substrate layer include polyester resins such as polyethylene terephthalate, polyolefin resins such as polypropylene, nylon (polyamide resin), and resin films such as polyimide. Examples of the gas barrier layer include metal foil such as stainless steel and aluminum foil. Examples of the sealant layer include polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, particularly acid-modified polyolefin resins such as maleic anhydride.

複数のセルを内蔵したモジュール等においては、金属、繊維強化プラスチック等の機械的強度に優れた材質からなる外装ケースが好ましい。   In a module or the like incorporating a plurality of cells, an outer case made of a material having excellent mechanical strength such as metal or fiber reinforced plastic is preferable.

本実施形態の温度調整システム30においては、対象物31の温度を測定する温度センサや、測定温度に基づき、発熱シート10に対する通電状態と未通電状態とを切り替える制御器(温度コントローラ)を備えてもよい。通電部14から発熱層12に通電する電流値は、オン・オフの2段階でもよく、通電量の大小を段階的又は連続的に変化させてもよい。   The temperature adjustment system 30 according to the present embodiment includes a temperature sensor that measures the temperature of the object 31 and a controller (temperature controller) that switches between an energized state and a non-energized state of the heat generating sheet 10 based on the measured temperature. Also good. The value of the current that is applied to the heat generating layer 12 from the energization unit 14 may be in two stages of on / off, and the amount of energization may be changed stepwise or continuously.

本実施形態の温度調整システム30によれば、対象物31が低温状態にある場合は、発熱シート10に通電することにより、対象物31の稼働に適した温度まで対象物31を加熱することができる。また、対象物31が高温状態にある場合は、発熱シート10の通電を停止し、放熱シート20からの放熱を優勢にし、対象物31の稼働に適した温度まで対象物31を冷却することができる。   According to the temperature adjustment system 30 of the present embodiment, when the object 31 is in a low temperature state, the object 31 can be heated to a temperature suitable for the operation of the object 31 by energizing the heat generating sheet 10. it can. Moreover, when the target object 31 is in a high temperature state, energization of the heat generating sheet 10 is stopped, heat dissipation from the heat radiating sheet 20 is prevailed, and the target object 31 is cooled to a temperature suitable for the operation of the target object 31. it can.

以上、本発明を好適な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。   As mentioned above, although this invention has been demonstrated based on suitable embodiment, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.

対象物31の形状は、柱状、板状、筒状など特に限定されない。発熱シート10及び放熱シート20は、可撓性があり、粘着層11,21により対象物31に貼着が可能であるので、任意の平面形状を採用することが可能である。   The shape of the object 31 is not particularly limited, such as a columnar shape, a plate shape, or a cylindrical shape. Since the heat generating sheet 10 and the heat radiating sheet 20 are flexible and can be attached to the object 31 by the adhesive layers 11 and 21, any planar shape can be adopted.

例えば対象物31の外形が略直方体の場合は、六面のうち最も広い二面の少なくとも一方に発熱シート10が貼着され、最も広い二面の他方に放熱シート20が貼着されることが好ましい。さらに、より狭い4面のうち1又は2以上の面に発熱シート10又は放熱シート20が貼着されてもよい。   For example, when the outer shape of the object 31 is a substantially rectangular parallelepiped, the heat generating sheet 10 may be attached to at least one of the two largest surfaces among the six surfaces, and the heat radiation sheet 20 may be attached to the other of the two largest surfaces. preferable. Furthermore, the heat generating sheet 10 or the heat radiating sheet 20 may be attached to one or two or more of the narrower four surfaces.

例えば対象物31の外形が円柱状等のように、表面に曲面を有する場合は、同一の面の一部の領域に発熱シート10が貼着され、それとは異なる領域に放熱シート20が貼着されてもよい。   For example, when the outer shape of the object 31 has a curved surface, such as a columnar shape, the heat generating sheet 10 is attached to a part of the same surface, and the heat radiating sheet 20 is attached to a different region. May be.

図2は、温度調整システムにおける時間ごとの温度の変化を例示する概念図である。この概念図は、低温環境T0(例えば−20℃以下)に3種類の温度調整システムを設置して対象物の起動を開始したとき、起動開始からの経過時間と、対象物に設置した温度センサの測定値に基づき、経過時間に対する温度変化を示したものである。
曲線1は対象物31を電池とし、その両面に発熱シート10、放熱シート20をそれぞれ貼着し、温度コントローラを含んだ本実施形態の温度調整システムの時間ごとの温度変化を表す。
曲線2は対象物31の電池の片面に放熱シート20のみを貼着した温度調整システムの、曲線3は対象物31の電池の片面に発熱シート10のみを貼着した温度調整システムの温度変化のイメージをそれぞれ表す。
本実施形態の温度調整システム30の構成を採用することにより図2の曲線1のように低温環境で電池の起動が可能であり、電池本体の発熱時でも、温度センサの設定温度T1(例えば30〜60℃)に達した時間(t1)以降は発熱シートの発熱が停止し、電池が過剰に加熱された分は放熱シートで放熱するため、所定の温度への調整が早くなり、電池の出力を素早く一定とすることが可能である。
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a change in temperature over time in the temperature adjustment system. This conceptual diagram shows the elapsed time from the start of startup and the temperature sensor installed on the target when three types of temperature control systems are installed in the low temperature environment T0 (for example, −20 ° C. or lower) to start the target The temperature change with respect to the elapsed time is shown based on the measured value.
Curve 1 represents the temperature change over time of the temperature adjustment system of the present embodiment including the temperature controller, with the object 31 as a battery, the heat generating sheet 10 and the heat radiating sheet 20 attached to both sides thereof, respectively.
Curve 2 is a temperature adjustment system in which only the heat dissipation sheet 20 is attached to one side of the battery of the object 31, and curve 3 is a temperature change of the temperature adjustment system in which only the heating sheet 10 is attached to one side of the battery of the object 31. Represents each image.
By adopting the configuration of the temperature adjustment system 30 of the present embodiment, the battery can be started in a low temperature environment as shown by the curve 1 in FIG. After the time (t1) reached (~ 60 ° C.), the heat generation of the heat generating sheet is stopped, and the heat of the battery is excessively radiated by the heat radiating sheet. Can be made constant quickly.

以下、実施例をもって本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. In addition, this invention is not limited only to these Examples.

(実施例1)
厚さ38μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム基材の片面上の複数箇所に、アルミニウム電極(厚さ7μm、幅5mm×長さ50mm)をウレタン系接着剤(1μmの厚さ)で貼り付けた後、PETフィルム基材のアルミニウム電極が貼着された面上(電極上を含む)に、カーボンブラックを含んだ樹脂塗料を25μmの厚さになるよう塗布して、発熱層を形成した。さらに、PETフィルム基材の裏面に、厚さ5μmのシリコーン粘着剤を塗布することにより粘着層を形成して、発熱シートを得た。
表面外装体として、PET基材、アルミニウムのバリア層、ポリプロピレンからなるシーラント層の層構成であるラミネートフィルムを、シーラント層が内側になるように袋状にして電池用容器を作製した。電池用容器の内部に、電極、セパレータ、電解質等を収容して、偏平形のリチウムイオン電池(100mm×50mm×5mmの大きさ)を作製した。
電池表面の大きな部分(100mm×50mmの面)の片面に発熱シートを貼着した。また、発熱シートに対向する面には、放熱シートとして、人工グラファイトシート(厚さ100μm)をシリコーン粘着樹脂を介して密着させた。また、電池の表面には温度を測定するための温度センサを設置し、電池本体が40℃以上になった時には、発熱シートの通電部に電気が流れず、発熱シートが発熱しないように温度コントローラを接続して、実施例1の温度調整システムを構成した。
実施例1の温度調整システムによれば、低温環境で電池の起動が可能であり、電池本体の発熱時でも、温度センサの設定温度である40℃に達した以降は発熱が停止したので、一定温度で電池が駆動し、電池の出力が一定の電圧を示し、良好であった。
Example 1
After affixing aluminum electrodes (thickness 7 μm, width 5 mm × length 50 mm) to a plurality of locations on one side of a 38 μm-thick polyethylene terephthalate (PET) film substrate with a urethane-based adhesive (1 μm thickness) Then, a resin coating containing carbon black was applied on the surface of the PET film substrate on which the aluminum electrode was adhered (including the electrode) to a thickness of 25 μm to form a heat generating layer. Further, a pressure-sensitive adhesive layer was formed on the back surface of the PET film base material by applying a silicone adhesive having a thickness of 5 μm to obtain a heat generating sheet.
A battery container was prepared by forming a laminate film, which is a layer structure of a PET base material, an aluminum barrier layer, and a sealant layer made of polypropylene, into a bag shape so that the sealant layer is inside. An electrode, a separator, an electrolyte, and the like were accommodated inside the battery container to produce a flat lithium ion battery (100 mm × 50 mm × 5 mm in size).
A heating sheet was attached to one side of a large portion (100 mm × 50 mm surface) of the battery surface. Further, an artificial graphite sheet (thickness: 100 μm) was adhered to the surface facing the heat generating sheet via a silicone adhesive resin as a heat radiating sheet. In addition, a temperature sensor is installed on the surface of the battery to measure the temperature. When the battery body reaches 40 ° C or higher, the temperature controller prevents the heat generating sheet from generating heat when electricity flows through the current-carrying part of the heat generating sheet. Were connected, and the temperature control system of Example 1 was comprised.
According to the temperature control system of the first embodiment, the battery can be started in a low temperature environment. Even when the battery body generates heat, the heat generation stops after reaching the temperature sensor set temperature of 40 ° C. The battery was driven at temperature, and the output of the battery showed a constant voltage and was good.

(比較例1)
リチウムイオン電池の片面に放熱シートを貼着し、発熱シートと温度コントローラを省略したこと以外は実施例1と同様にして、比較例1の温度調整システムを構成した。
比較例1の温度調整システムによれば、電池の温度が上昇した時は放熱作用があり、一定温度で電池が駆動するのを確認できた。しかし、低温環境に置いた時の電池の起動が遅く、温度が上昇しないうちの出力電圧が著しく低かった。また、比較例1において放熱シートを貼着していない側の面は、通電を停止した状態の発熱シート(実施例1)に比べて熱伝導性が低く放熱性が劣るため、放熱量が電池の発熱量と平衡に達した状態における温度(平衡温度)は、実施例1に比べてやや高くなった。
(Comparative Example 1)
A temperature adjustment system of Comparative Example 1 was configured in the same manner as in Example 1 except that a heat radiating sheet was attached to one side of the lithium ion battery and the heat generating sheet and the temperature controller were omitted.
According to the temperature adjustment system of Comparative Example 1, when the temperature of the battery rose, there was a heat dissipation action, and it was confirmed that the battery was driven at a constant temperature. However, the battery started slowly when placed in a low temperature environment, and the output voltage was extremely low while the temperature did not rise. Further, the surface on the side where the heat-dissipating sheet is not adhered in Comparative Example 1 has a lower heat conductivity and inferior heat-dissipation than the heat-generating sheet (Example 1) in a state where energization is stopped. The temperature (equilibrium temperature) in a state of reaching equilibrium with the amount of heat generated was slightly higher than that in Example 1.

(比較例2)
リチウムイオン電池の片面に発熱シートを貼着し、温度コントローラを省略したこと以外は実施例1と同様にして、比較例2の温度調整システムを構成した。
比較例2の温度調整システムを低温環境に置いた時、電池が駆動する際の速度(温度上昇速度)は、実施例1の場合よりも速かったが、発熱シートによる加熱が継続することにより、電池が高温になりすぎる欠点があった。電池本体の温度が70℃以上まで上昇すると、周囲の低温環境との温度差が拡大することにより、平衡温度に達したが、その間の温度の変動が激しく、電池の電圧が一定ではなかった。
(Comparative Example 2)
A temperature adjustment system of Comparative Example 2 was configured in the same manner as in Example 1 except that a heat generating sheet was attached to one side of the lithium ion battery and the temperature controller was omitted.
When the temperature adjustment system of Comparative Example 2 was placed in a low-temperature environment, the speed at which the battery was driven (temperature increase speed) was faster than in Example 1, but the heating by the heating sheet continued, There was a drawback that the battery was too hot. When the temperature of the battery main body rose to 70 ° C. or higher, the temperature difference with the surrounding low temperature environment expanded to reach the equilibrium temperature, but the temperature fluctuation during that time was severe, and the battery voltage was not constant.

10…発熱シート、11…粘着層、12…発熱層、13…保護層、14…通電部、15…接着層、20…放熱シート、21…粘着層、22…放熱層、30…温度調整システム、31…対象物。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Heat generating sheet, 11 ... Adhesive layer, 12 ... Heat generating layer, 13 ... Protective layer, 14 ... Current-carrying part, 15 ... Adhesive layer, 20 ... Heat radiation sheet, 21 ... Adhesive layer, 22 ... Heat radiation layer, 30 ... Temperature control system , 31 ... the object.

Claims (9)

対象物の互いに対向する箇所にそれぞれ発熱シート及び放熱シートが設けられたシステムであって、
前記発熱シートは、前記発熱シートを前記対象物に貼着するための粘着層と、前記対象物を加熱するための発熱層と、前記発熱層に通電するための通電部とを含み、前記発熱層が、炭素粒子と樹脂バインダーを含むことを特徴とするシステム。
It is a system in which a heat generating sheet and a heat radiating sheet are respectively provided at locations facing each other of an object,
The exothermic sheet includes an adhesive layer for adhering the exothermic sheet to the object, a exothermic layer for heating the object, and an energization unit for energizing the exothermic layer, and the exothermic sheet A system wherein the layer comprises carbon particles and a resin binder.
前記通電部が、前記発熱シートの対向する両辺に沿って設けられていることを特徴とする請求項1に記載のシステム。   The system according to claim 1, wherein the energization unit is provided along opposite sides of the heat generating sheet. 前記発熱シートが表面に保護層を有し、前記通電部が接着層を介して前記保護層に接合されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のシステム。   The system according to claim 1 or 2, wherein the heat generating sheet has a protective layer on a surface thereof, and the energization part is bonded to the protective layer through an adhesive layer. 前記発熱シートの前記粘着層が、シリコーン系の粘着剤からなる厚み1〜15μmの粘着層であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のシステム。   The system according to claim 1, wherein the adhesive layer of the heat generating sheet is an adhesive layer having a thickness of 1 to 15 μm made of a silicone-based adhesive. 前記放熱シートは、前記放熱シートを前記対象物に貼着するための粘着層と、人工グラファイトからなる放熱層とを含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のシステム。   The system according to claim 1, wherein the heat dissipation sheet includes an adhesive layer for attaching the heat dissipation sheet to the object and a heat dissipation layer made of artificial graphite. . 前記放熱シートの前記粘着層が、シリコーン系の粘着剤からなる厚み1〜15μmの粘着層であることを特徴とする請求項5に記載のシステム。   The system according to claim 5, wherein the adhesive layer of the heat radiation sheet is an adhesive layer having a thickness of 1 to 15 μm made of a silicone-based adhesive. さらに温度センサを有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のシステム。   The system according to any one of claims 1 to 6, further comprising a temperature sensor. 前記対象物が電池であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のシステム。   The system according to claim 1, wherein the object is a battery. 前記電池が、少なくとも樹脂基材層とバリア層とシーラント層とを含む積層体からなる外装体により包装されていることを特徴とする請求項8に記載のシステム。   The system according to claim 8, wherein the battery is packaged by an exterior body made of a laminate including at least a resin base material layer, a barrier layer, and a sealant layer.
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