JP2017215014A - Heat insulating material and apparatus using the same - Google Patents
Heat insulating material and apparatus using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017215014A JP2017215014A JP2016110600A JP2016110600A JP2017215014A JP 2017215014 A JP2017215014 A JP 2017215014A JP 2016110600 A JP2016110600 A JP 2016110600A JP 2016110600 A JP2016110600 A JP 2016110600A JP 2017215014 A JP2017215014 A JP 2017215014A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat insulating
- insulating material
- resin
- composite layer
- strut
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 title claims abstract description 73
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 101
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 101
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 74
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 33
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 9
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 6
- 239000004965 Silica aerogel Substances 0.000 abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 5
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 14
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 10
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 9
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000005001 laminate film Substances 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000011240 wet gel Substances 0.000 description 5
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 3
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 3
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004931 aggregating effect Effects 0.000 description 1
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000006355 external stress Effects 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- 239000011491 glass wool Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- DKAGJZJALZXOOV-UHFFFAOYSA-N hydrate;hydrochloride Chemical compound O.Cl DKAGJZJALZXOOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N silanol Chemical compound [SiH3]O SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000005372 silanol group Chemical group 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000006884 silylation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000000352 supercritical drying Methods 0.000 description 1
- LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N tetramethyl orthosilicate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)OC LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- ZQTYRTSKQFQYPQ-UHFFFAOYSA-N trisiloxane Chemical compound [SiH3]O[SiH2]O[SiH3] ZQTYRTSKQFQYPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Thermal Insulation (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Abstract
Description
本発明は、疎水性エアロゲルを用いた断熱材とその断熱材を使用した機器に関するものである。 The present invention relates to a heat insulating material using a hydrophobic airgel and a device using the heat insulating material.
近年、環境意識の高まりから電気自動車やハイブリッド自動車など二次電池を搭載した自動車が増加している。車載用の電池は、複数のリチウムイオン電池(電池セル)から構成されている。電池セルの製造時の不具合や、車の衝突、電池セルの誤った取り扱いにより、電池セルが熱暴走を起こすことが想定されている。1つの電池セルが熱暴走し、大量の熱を隣接する他の電池セルへ伝達することで類焼が発生し、大事故に至る。 In recent years, the number of vehicles equipped with secondary batteries, such as electric vehicles and hybrid vehicles, has increased due to increasing environmental awareness. The on-vehicle battery is composed of a plurality of lithium ion batteries (battery cells). It is assumed that the battery cell is subject to thermal runaway due to malfunctions during manufacturing of the battery cell, car collision, or incorrect handling of the battery cell. One battery cell runs out of heat, and a large amount of heat is transferred to other adjacent battery cells, causing similar burning, leading to a major accident.
そこで現在、電池セル間の類焼防止として、電池セル間に熱絶縁体として変性PPE樹脂やアラミド樹脂が用いられている。 Therefore, currently, a modified PPE resin or an aramid resin is used as a thermal insulator between the battery cells to prevent burning between the battery cells.
しかしながら、車載電池の小型により電池セル間の空隙が狭くなり、電池セル間の類焼の危険性が増加している。現在、熱絶縁体としてセル間に使用されている変性PPE樹脂やアラミド樹脂の熱伝導率は、0.17W/mk、0.04W/mkと熱伝導率が高い。このため、電池セル間の縮小により類焼が発生する。そこで、電池セル間に熱絶縁体として、変性PPE樹脂やアラミド樹脂よりも熱伝導率が低いシリカエアロゲルを用いて電池セル間の断熱が考えられている(特許文献1)。 However, due to the small size of the in-vehicle battery, the gap between the battery cells is narrowed, and the danger of burning between the battery cells is increasing. At present, the thermal conductivity of modified PPE resins and aramid resins used between cells as thermal insulators is as high as 0.17 W / mk and 0.04 W / mk. For this reason, similar burning occurs due to shrinkage between battery cells. Then, the heat insulation between battery cells is considered using the silica airgel whose heat conductivity is lower than modified PPE resin and aramid resin as a thermal insulator between battery cells (patent document 1).
シリカエアロゲルは、低い熱伝導率(0.02W/mk)を特徴とするが、シリカエアロゲルのシリカ2次粒子同士の結合力が小さく極めて脆弱であるため、外部から応力が加わると、シリカエアロゲルが破壊され、特性が劣化する欠点がある。 Silica airgel is characterized by low thermal conductivity (0.02 W / mk). However, since the silica aerogel has a small bonding force between silica secondary particles and is extremely fragile, when an external stress is applied, the silica aerogel There is a drawback that it is destroyed and its characteristics deteriorate.
電池セルの劣化により電池セルが膨張することで、セル間の隙間が少なくなり、セル間の脆弱なシリカエアロゲルに圧縮応力が発生し、シリカエアロゲルが破壊される。シリカエアロゲルが破壊されると熱伝導率が増加し、電池セルの断熱特性が劣化する。このことで電池セルの類焼防止が出来ない。 When the battery cell expands due to the deterioration of the battery cell, the gap between the cells is reduced, a compressive stress is generated in the brittle silica airgel between the cells, and the silica airgel is destroyed. When the silica airgel is broken, the thermal conductivity increases, and the heat insulating properties of the battery cell deteriorate. This makes it impossible to prevent the battery cells from burning.
そこで、本発明では、上記課題に鑑み、圧縮応力に対し、断熱材の構造を保持して熱伝導率の悪化を抑制した断熱材とその断熱材を使用した機器を提供することを目的とする。 Then, in view of the said subject, in this invention, it aims at providing the apparatus using the heat insulating material which maintained the structure of the heat insulating material with respect to the compressive stress, and suppressed the deterioration of thermal conductivity, and the heat insulating material. .
上記課題を解決するために、繊維とシリカエアロゲルを含む複合層と、上記複合層の厚み方向に、設けたられた樹脂支柱と、を含む断熱材を用いる。複数の発熱体間に上記断熱材を配置した電子機器を用いる。 In order to solve the above-described problem, a heat insulating material including a composite layer including fibers and silica aerogel and a resin support provided in the thickness direction of the composite layer is used. An electronic device in which the heat insulating material is arranged between a plurality of heating elements is used.
本願発明の断熱材によれば、樹脂支柱により断熱材にかかる圧縮応力を分散することができ、断熱材の断熱特性を保持できる。電池セル間に本願断熱材を用いれば、この断熱材中のシリカエアロゲルに掛かる圧縮応力を樹脂支柱で分散でき、電池セル間の断熱性を長期間保てる。結果、電池のセル間の熱暴走による類焼を抑制でき、安全な車載用電池を提供できる。
さらに、断熱性樹脂支柱を多孔質の樹脂にすれば電池セルからの熱伝導を抑制することができる。
According to the heat insulating material of the present invention, the compressive stress applied to the heat insulating material can be dispersed by the resin struts, and the heat insulating properties of the heat insulating material can be maintained. If the present heat insulating material is used between the battery cells, the compressive stress applied to the silica airgel in the heat insulating material can be dispersed by the resin struts, and the heat insulating property between the battery cells can be maintained for a long time. As a result, similar burning due to thermal runaway between battery cells can be suppressed, and a safe vehicle-mounted battery can be provided.
Furthermore, if the heat insulating resin support is made of a porous resin, heat conduction from the battery cell can be suppressed.
以下に、実施の形態について、図を参照しながら説明する。
(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態におけるシリカエアロゲルを含む断熱材100の断面図を示したものである。
Embodiments will be described below with reference to the drawings.
(Embodiment)
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a
図2に実施の形態として車載用電池の電池セル106間に、断熱材100を装着した構造を示す。
電池セル106の劣化により電池セル106が膨張することで、電池セル106間の隙間が少なくなり、断熱材100が変形を受ける。この実施の形態では、上記変形により断熱材100中の脆弱なシリカエアロゲルに圧縮応力が発生し、シリカエアロゲルが破壊されるのを防止し、電池セル間の類焼防止を抑制するものである。
FIG. 2 shows a structure in which a
When the
<断熱材100の構成>
図1において、断熱材100は、繊維102にナノサイズの多孔質構造を有するシリカエアロゲル103の複合層101を有している。樹脂支柱104は厚み方向に平行に配置され、圧縮応力に対応した樹脂支柱104のサイズおよび樹脂支柱104の数を備えている。さらに必要に応じて上下をラミネートフィルム105にて挟まれている。
<Configuration of heat
In FIG. 1, a
樹脂支柱104により、断熱材100は、圧縮応力を分散し、その形状を保つ。結果、シリカエアロゲルが脱離せず、熱伝導率が維持され、電池セルの類焼を抑制することができる。
By the
<複合層101の構成>
断熱材100の主体となる複合層101は、シリカエアロゲル103の製造過程で、ゲル状態のシリカエアロゲルを繊維102に含浸させる。その後、ゲルを反応させて湿潤ゲルを形成する。最後に湿潤ゲル表面を疎水化、熱風乾燥することにより得られる。繊維102は、PET(ポリエチレンテレフタレート)や安全性の観点から繊維に難燃処理を施した酸化アクリル、グラスウールなどの繊維が好ましい。
<Configuration of
The
繊維102の径は、0.1〜30umが望ましい。繊維102の径が30umより大きくなると繊維102を通じて熱が伝達しやすくなるため、熱伝導率が上昇し、断熱性が悪化する。このことで電池セル106から発生した熱を隣の電池セル106に伝えることで電池セル106の温度上昇により類焼が発生させる。
The diameter of the
<シリカエアロゲル103>
図3に、シリカエアロゲル103の構造について説明する。シリカエアロゲル103は、1nm程度の径をもつシリカ1次粒子201が集合して形成された10nm前後の径を持つシリカ2次粒子202が、10〜60nm程度の粒子間距離の空隙203をもつ網目構造の集合体である。
<Silica
FIG. 3 illustrates the structure of the
シリカエアロゲル103は、水ガラスやテトラメトキシシランのような金属アルコキシドをゲル原料として、水やアルコールなどの溶媒と必要に応じて触媒を混合することで、溶媒中でゲル原料と反応させ湿潤ゲルを形成し、内部の溶媒を乾燥させたものである。 Silica aerogel 103 uses water alkoxide such as water glass or tetramethoxysilane as a gel raw material, and mixes a solvent such as water or alcohol with a catalyst as necessary to react with the gel raw material in the solvent to form a wet gel. It is formed and the solvent inside is dried.
しかしながら、湿潤ゲルを普通に熱風乾燥させたものは、溶媒が乾燥するときの表面張力により、収縮してしまい空隙を潰してしまい、断熱材として機能しない。従って、溶媒が乾燥するときに表面張力がほとんど働かないように、超臨界乾燥、あるいは湿潤ゲルの表面のシラノール基を、シリル化剤を用いてシリル化することにより疎水化した後に熱風乾燥することが必要になる。 However, when the wet gel is normally dried with hot air, it shrinks due to the surface tension when the solvent dries, crushes the voids, and does not function as a heat insulating material. Therefore, so that the surface tension hardly works when the solvent dries, it is supercritical drying, or the silanol group on the surface of the wet gel is hydrophobized by silylation using a silylating agent and then dried with hot air. Is required.
<樹脂支柱104の構造>
樹脂支柱104を作製するには、樹脂を溶融させて、シリカエアロゲル103に設けた穴へ流し込むことが考えられる。しかし、シリカエアロゲル103に穴を開ける時に、加熱により繊維を溶かし、穴開けをすると、シリカエアロゲル103が親水性となり水分を吸収し、断熱特性が劣化する。
<Structure of
In order to produce the
そのため、図4(a)、図4(b)のように、樹脂支柱104を予め作製し、樹脂支柱104を複合層101に挿入する。さらに、樹脂支柱104を、多孔質の樹脂にて構成し、樹脂支柱の内部に空気層を設け、断熱性を高めるのが好ましい。多孔質樹脂は、樹脂中に気孔が存在しており、気孔径は5μから200μ程度あり、気孔率は10〜60%が望ましい。気孔径と気孔率は、樹脂支柱104の強度と熱伝導率から選定する。また、樹脂支柱104の径は、径が大きくなると熱伝導率特性が低下し、径が小さいと補強強度が低下するため、複合層101の厚みに対し、1/2〜10倍の範囲にあることが望ましい。
Therefore, as shown in FIGS. 4A and 4B, the
また、樹脂支柱104の材質は、フッ素樹脂、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンなどを用いることができる。この多孔質の樹脂により、樹脂支柱104を通して熱の伝達を抑制する効果がある。
The material of the
特に、発熱に敏感な電池セル106間の断熱材100としては、電池セル106の膨張により電池セル106間の断熱材100に圧縮応力が加わると、表面のシリカエアロゲルが図5(b)のように破壊されることでクラック(空気の隙間)が発生する。図5(a)は、初期の正常な状態の複合層101の表面観察写真である。図5(b)は、複合層101に圧縮が加わり、シリカエアロゲルが取れた複合層101の表面観察写真である。
In particular, as the
シリカエアロゲルが取れた結果、断熱材100の熱伝導率が上昇し、電池セル106の類焼が発生する。このため、圧縮応力に合わせ、断熱材100での樹脂支柱104のサイズや数量を決める。
As a result of the removal of the silica airgel, the thermal conductivity of the
樹脂支柱104は、断熱材100の表面に現れていることがよい。複数の樹脂支柱104の位置がそろい、断熱材100の圧縮方向が一定で安定する。
The resin struts 104 may appear on the surface of the
<断熱材100として必要な熱伝導率>
この実施の形態では、電池セル106間の絶縁体として、スペースが限られた空間に用いる断熱材100を目的としている。一例を以下に示す。断熱材100の電池セル106への適用例を説明する為、車載用のリチウムイオン電池の電池セル配列を図2に示す。電池セル106と電池セル106の間に、断熱材100が配置されている。
<Thermal conductivity necessary for the
In this embodiment, as the insulator between the
車載用電池の小型化により電池セル106間の隙間は約0.3mm〜1.0mm程度である。従来の断熱材である変性PPE樹脂の熱伝導率は、0.17W/mkである。この変性PPE樹脂を1.0mmの隙間に使用した場合、実験結果から類焼が確認されている。類焼させないためには、断熱材100として、0.20W/mk以下の熱伝導率が必要となる。
The gap between the
<実施例1>
図6に実施例を示す。電池セル106間に断熱材100を配置している。この場合、樹脂支柱104の長さは、断熱材100の複合層101の厚みより短い方がよい。樹脂支柱104の長さが、断熱材100の複合層101の厚みと同じか、長いと、断熱材100の表面にでて、熱伝導し、熱伝導特性が悪くなる可能性がある。
<Example 1>
FIG. 6 shows an embodiment. A
樹脂支柱104の一部は、ラミネートフィルム105と接触し、もう片方は、電池セル106の膨張などにより電池セル106間の距離が減少した場合に、ラミネートフィルム105に接触することが望ましい。
It is desirable that a part of the
したがって、樹脂支柱104の長さは、複合層101の厚みより短いのがよい。ただし、複合層101の厚みの70%以上が望ましい。
Therefore, the length of the
すなわち、電池セル106の側面に断熱材100の表面が密着することで断熱特性を効率よく発揮させるためである。
That is, this is because the surface of the
なお、ラミネートフィルム105を使用しない場合は、直接、樹脂支柱104に接触、非接触する。
When the
樹脂支柱104の挿入は、図7(a)、図7(b)に示すように、複合層101に対して、片側もしくは両側からでもよい。図7(a)に示すように、樹脂支柱104の形状は、先端部に行くほど後部より細くなっており、複合層101に挿入し易い形状であることが望ましい。その形状は、柱状で、円柱状、楕円柱状、四角柱状など複合層101の厚みと外部からの圧縮応力により決定する。また、図7(b)のように両側からの樹脂支柱104は、その形状を両側で変えることが出来る。凹部と凸部とのように、入れ込み型の組み合わせる構造が好ましい。
The
なお、図7(a)に示す樹脂支柱104を、複合層101の両面から挿入した構造でもよい。一方の面の樹脂支柱104は、第1の樹脂支柱であり、他方の面の樹脂支柱は、第2の樹脂支柱である。
In addition, the structure which inserted the resin support |
圧縮応力の関係から複数本の樹脂支柱104を形成する場合、図8のように上部を連結部107にて連結させることで一度に数本の樹脂支柱104を形成することができる。また、樹脂支柱104の位置を固定しやすい。連結部107の材質はフッ素樹脂、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの樹脂を用いる。熱伝導率の観点から多孔質樹脂を用いることで更に特性を向上させることができる。連結部107の厚みは、熱伝導をさせないように、樹脂支柱104の形状が保持できるのであれば薄い方がよい。
In the case where a plurality of resin struts 104 are formed from the relationship of compressive stress, a plurality of resin struts 104 can be formed at a time by connecting the upper portions with connecting
<実施例2>
図9(a)の多孔質の樹脂支柱104に溶剤を含む接着剤108を含浸させ、繊維102とシリカエアロゲル103の複合層101である断熱材100に挿入する。その後、加熱することで、多孔質の樹脂支柱104から流れ出た接着剤108と複合層101中の繊維102とが接着された構造となる。最終、接着剤108は、樹脂支柱104と複合層101との両方にまたがって位置する。
<Example 2>
The
接着剤108は、図9(b)に示すように、あらかじめ複合層101の表面に滴下し、その後多孔質の樹脂支柱104を挿入してもよい。また、接着剤108は熱硬化型が望ましい。
As shown in FIG. 9B, the adhesive 108 may be dropped on the surface of the
複合層101は、柔軟性があり曲げることができる。多孔質の樹脂支柱104を挿入するのみでは、複合層101を曲げた場合、曲げ時の応力により多孔質の樹脂支柱104が脱落する可能性がある。この実施例では、接着剤108を用いているので脱落を防止できる。
The
<実施例3>
図10に実施形態を示す。多孔質の樹脂支柱104の先端部に、他の樹脂(本体部)より低い融点の樹脂109を使用する構造である。
<Example 3>
FIG. 10 shows an embodiment. This is a structure in which a
例えば、耐熱温度が260℃のフッ素樹脂を樹脂支柱104に用いて、先端に融点が110℃のPP(ポリプロピレン)樹脂を低い融点の樹脂109として用いる。複合層101に樹脂支柱104を挿入後、低い融点の樹脂109を加熱ヒータ110で加熱し、樹脂支柱104の先端を溶融させる(図10(a))ことでリベット構造(図10(b))をつくることができる。
For example, a fluororesin having a heat resistant temperature of 260 ° C. is used for the
つまり、複合層101の表面に平板状部分があり、複合層101の内部に樹脂支柱104の本体が位置する。
この構造により強い曲げ応力を受けた場合での樹脂支柱の落下が抑制できる。この場合、樹脂支柱104は、繊維層とシリカエアロゲル層の複合材の厚みよりも長くすることが必要である。
That is, there is a flat plate portion on the surface of the
With this structure, the resin support can be prevented from dropping when it receives a strong bending stress. In this case, the
また、挿入角度は、複合材に対して鉛直方向に加え、角度をつけてもよい。角度をつけることで、熱の伝わる経路が長くなり熱伝導率を低下させることができる。 The insertion angle may be added to the composite material in the vertical direction. By providing an angle, the heat transfer path becomes longer and the thermal conductivity can be lowered.
<断熱材100の製造方法>
断熱材100の製造方法の一例をフローチャート図11に示す。
<The manufacturing method of the
An example of the manufacturing method of the
・ 含浸工程
はじめに、繊維(目付け量34g/m2、厚み0.6mm、寸法9cm×14cm)に、ゾル液を用いて含浸させる。ゾル液は、高モル珪酸ソーダ(珪酸水溶液、Si濃度14%)に触媒として濃塩酸(12N)を1.4wt%添加し攪拌することにより調合する。
-Impregnation process First, a fiber (weight per unit area 34 g / m 2 , thickness 0.6 mm, dimensions 9 cm × 14 cm) is impregnated using a sol solution. The sol solution is prepared by adding 1.4 wt% of concentrated hydrochloric acid (12N) as a catalyst to high molar sodium silicate (silicic acid aqueous solution, Si concentration 14%) and stirring.
次に、室温23℃で約20分間放置し、ゾルをゲル化させる。このとき、ゲル化を促進し、時間短縮を行うため、ヒーター(約50℃〜130℃)で加熱させてもよい。次に、2軸ロール等を用いて所望の厚みに形成する。
(2)養生工程
次に、容器に、乾燥防止のために純水を注ぎ、80℃の恒温槽に12時間入れて、シラノールの脱水縮合反応を促進することにより、シリカ粒子を成長させ、多孔質構造を形成する。
(3)疎水化工程
次に、ゲルシートを塩酸(6〜12規定)に浸漬後、常温23℃で1時間放置してゲルシートの中に塩酸を取り込む。
Next, the sol is allowed to gel at room temperature 23 ° C. for about 20 minutes. At this time, in order to promote gelation and shorten the time, heating may be performed with a heater (about 50 ° C. to 130 ° C.). Next, it forms in desired thickness using a biaxial roll.
(2) Curing process Next, pure water is poured into the container to prevent drying, and the mixture is placed in a thermostatic bath at 80 ° C. for 12 hours to promote silanol dehydration condensation reaction. Form a quality structure.
(3) Hydrophobization step Next, the gel sheet is immersed in hydrochloric acid (6 to 12 N) and then left at room temperature for 23 hours to take hydrochloric acid into the gel sheet.
次に、ゲルシートを、例えばシリル化剤であるオクタメチルトリシロキサンと2−プロパノール(IPA)の混合液に浸漬させて、55℃の恒温槽に入れて2時間反応さをせる。トリメチルシロキサン結合が形成され始めると、ゲルシートから塩酸が排出され、上層がトリシロキサン、下層が塩酸水に2液分離する。
(4)乾燥工程
次に、ゲルシートを150℃の恒温槽に移して2時間乾燥させることにより、繊維にナノサイズの多孔質構造を有するシリカエアロゲルを坦持させた断熱材100が出来る。
(5)樹脂支柱挿入工程
次に、断熱材100に多孔質樹脂の樹脂支柱104を挿入する。
Next, the gel sheet is immersed in, for example, a mixed solution of octamethyltrisiloxane, which is a silylating agent, and 2-propanol (IPA), placed in a constant temperature bath at 55 ° C., and allowed to react for 2 hours. When the trimethylsiloxane bond starts to form, hydrochloric acid is discharged from the gel sheet, and the upper layer is separated into trisiloxane and the lower layer is separated into hydrochloric acid water.
(4) Drying process Next, the
(5) Resin Strut Inserting Step Next, the
多孔質樹脂は、樹脂中にガスを分散させるなどして樹脂支柱を製作する。樹脂支柱の組成は、フッ素、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルエーテルケトンなどの樹脂を用いて製作することが出来る。
(6)ラミネート工程
断熱材100の上下面にラミネートフィルム105を貼り付ける。
For porous resin, a resin column is manufactured by dispersing gas in the resin. The resin strut can be manufactured using a resin such as fluorine, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, or polyetheretherketone.
(6) Lamination process The
<全体を通して>
実施の形態、実施例は組み合わせるこができる。この樹脂支柱は、シリカエアロゲルに限られず、断熱材に広く適用できる。
<Overall>
Embodiments and examples can be combined. This resin support | pillar is not restricted to a silica airgel, It can apply widely to a heat insulating material.
車載用電池の電池セル106間での例を示したが、他の機器にも応用できる。発熱部材間に実施の形態の断熱材を配置し、発熱部材間の熱を遮断できる。
Although the example between the
本発明の断熱材は、圧縮応力を分散することで断熱特性を保持できるものであって、広く車載用機器や電子機器内に利用される。情報機器、携帯電話、ディスプレイなど、熱に関わる製品へ応用される。 The heat insulating material of the present invention can retain heat insulating properties by dispersing compressive stress, and is widely used in in-vehicle devices and electronic devices. Applied to products related to heat, such as information equipment, mobile phones, and displays.
100 断熱材
101 複合層
102 繊維
103 シリカエアロゲル
104 樹脂支柱
105 ラミネートフィルム
106 電池セル
107 連結部
108 接着剤
109 低い融点の樹脂
110 加熱ヒータ
201 シリカ1次粒子
202 シリカ2次粒子
203 空隙
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記複合層中で、厚み方向に配置された樹脂支柱と、を含む断熱材。 A composite layer comprising fibers and silica airgel;
The heat insulating material containing the resin support | pillar arrange | positioned in the thickness direction in the said composite layer.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016110600A JP6865344B2 (en) | 2016-06-02 | 2016-06-02 | Insulation material and equipment using that insulation material |
JP2020214482A JP2021050825A (en) | 2016-06-02 | 2020-12-24 | Heat insulating material and apparatus using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016110600A JP6865344B2 (en) | 2016-06-02 | 2016-06-02 | Insulation material and equipment using that insulation material |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020214482A Division JP2021050825A (en) | 2016-06-02 | 2020-12-24 | Heat insulating material and apparatus using the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017215014A true JP2017215014A (en) | 2017-12-07 |
JP6865344B2 JP6865344B2 (en) | 2021-04-28 |
Family
ID=60575538
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016110600A Active JP6865344B2 (en) | 2016-06-02 | 2016-06-02 | Insulation material and equipment using that insulation material |
JP2020214482A Pending JP2021050825A (en) | 2016-06-02 | 2020-12-24 | Heat insulating material and apparatus using the same |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020214482A Pending JP2021050825A (en) | 2016-06-02 | 2020-12-24 | Heat insulating material and apparatus using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (2) | JP6865344B2 (en) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019111488A1 (en) * | 2017-12-08 | 2019-06-13 | 住友電気工業株式会社 | Coolant and power storage pack using same |
JP2020060291A (en) * | 2018-10-05 | 2020-04-16 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Heat insulation material, manufacturing method thereof, electronic apparatus using it, and automobile |
JP2020187870A (en) * | 2019-05-10 | 2020-11-19 | イビデン株式会社 | Battery cell and battery pack |
JP2020187868A (en) * | 2019-05-10 | 2020-11-19 | イビデン株式会社 | Heat transfer suppression sheet and battery pack |
JP2020187869A (en) * | 2019-05-10 | 2020-11-19 | イビデン株式会社 | Heat transfer suppression sheet and battery pack |
CN113614983A (en) * | 2019-03-27 | 2021-11-05 | 三洋电机株式会社 | Power supply device and electric vehicle |
KR20220145874A (en) | 2020-03-06 | 2022-10-31 | 니찌아스 카부시키카이샤 | Insulation materials for batteries and batteries |
WO2023007790A1 (en) * | 2021-07-30 | 2023-02-02 | イビデン株式会社 | Thermal insulation sheet, method for producing thermal insulation sheet, and battery pack |
JP7422739B2 (en) | 2019-03-27 | 2024-01-26 | 三洋電機株式会社 | Power supplies and electric vehicles |
WO2024095930A1 (en) * | 2022-10-31 | 2024-05-10 | 日東電工株式会社 | Heat-insulating material |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5136306B1 (en) * | 1968-04-27 | 1976-10-07 | ||
JPS5431079U (en) * | 1977-08-04 | 1979-03-01 | ||
JPS54148086A (en) * | 1978-05-14 | 1979-11-19 | Nakata Giken Kk | Insulating panel |
JPS5617250A (en) * | 1979-07-24 | 1981-02-19 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Foaming resin heat insulating material |
JPS63296908A (en) * | 1987-05-29 | 1988-12-05 | Tokyo Gas Co Ltd | Manufacture of heat insulation panel having high compression strength |
JP2011073959A (en) * | 2009-09-02 | 2011-04-14 | Nichias Corp | Thermal insulation material |
JP2012124319A (en) * | 2010-12-08 | 2012-06-28 | Jm Energy Corp | Power storage device |
JP2014035044A (en) * | 2012-08-09 | 2014-02-24 | Panasonic Corp | Heat insulating material and method for producing the same |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19945586B4 (en) * | 1999-09-23 | 2005-03-31 | Eads Space Transportation Gmbh | Use of a thermal protection system |
-
2016
- 2016-06-02 JP JP2016110600A patent/JP6865344B2/en active Active
-
2020
- 2020-12-24 JP JP2020214482A patent/JP2021050825A/en active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5136306B1 (en) * | 1968-04-27 | 1976-10-07 | ||
JPS5431079U (en) * | 1977-08-04 | 1979-03-01 | ||
JPS54148086A (en) * | 1978-05-14 | 1979-11-19 | Nakata Giken Kk | Insulating panel |
JPS5617250A (en) * | 1979-07-24 | 1981-02-19 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Foaming resin heat insulating material |
JPS63296908A (en) * | 1987-05-29 | 1988-12-05 | Tokyo Gas Co Ltd | Manufacture of heat insulation panel having high compression strength |
JP2011073959A (en) * | 2009-09-02 | 2011-04-14 | Nichias Corp | Thermal insulation material |
JP2012124319A (en) * | 2010-12-08 | 2012-06-28 | Jm Energy Corp | Power storage device |
JP2014035044A (en) * | 2012-08-09 | 2014-02-24 | Panasonic Corp | Heat insulating material and method for producing the same |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11380946B2 (en) | 2017-12-08 | 2022-07-05 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Coolant and power storage pack using same |
WO2019111488A1 (en) * | 2017-12-08 | 2019-06-13 | 住友電気工業株式会社 | Coolant and power storage pack using same |
JP2020060291A (en) * | 2018-10-05 | 2020-04-16 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Heat insulation material, manufacturing method thereof, electronic apparatus using it, and automobile |
JP7352769B2 (en) | 2018-10-05 | 2023-09-29 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Insulating materials, their manufacturing methods, and electronic devices and automobiles using them |
JP7422739B2 (en) | 2019-03-27 | 2024-01-26 | 三洋電機株式会社 | Power supplies and electric vehicles |
CN113614983A (en) * | 2019-03-27 | 2021-11-05 | 三洋电机株式会社 | Power supply device and electric vehicle |
JP2020187868A (en) * | 2019-05-10 | 2020-11-19 | イビデン株式会社 | Heat transfer suppression sheet and battery pack |
JP7303017B2 (en) | 2019-05-10 | 2023-07-04 | イビデン株式会社 | Battery cells and assembled batteries |
JP7332332B2 (en) | 2019-05-10 | 2023-08-23 | イビデン株式会社 | Heat transfer suppression sheet and assembled battery |
JP7332333B2 (en) | 2019-05-10 | 2023-08-23 | イビデン株式会社 | Heat transfer suppression sheet and assembled battery |
JP2020187869A (en) * | 2019-05-10 | 2020-11-19 | イビデン株式会社 | Heat transfer suppression sheet and battery pack |
JP2020187870A (en) * | 2019-05-10 | 2020-11-19 | イビデン株式会社 | Battery cell and battery pack |
KR20220145874A (en) | 2020-03-06 | 2022-10-31 | 니찌아스 카부시키카이샤 | Insulation materials for batteries and batteries |
WO2023007790A1 (en) * | 2021-07-30 | 2023-02-02 | イビデン株式会社 | Thermal insulation sheet, method for producing thermal insulation sheet, and battery pack |
WO2024095930A1 (en) * | 2022-10-31 | 2024-05-10 | 日東電工株式会社 | Heat-insulating material |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6865344B2 (en) | 2021-04-28 |
JP2021050825A (en) | 2021-04-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6865344B2 (en) | Insulation material and equipment using that insulation material | |
JP2018204708A (en) | Heat insulation material, heat generation unit using the same and battery unit | |
US10923787B2 (en) | Heat insulation sheet, method for producing same, and secondary battery in which same is used | |
JP6361022B2 (en) | Composite sheet | |
JP7088892B2 (en) | Insulation sheet for assembled battery and assembled battery | |
CN109177365B (en) | Heat insulation sheet, electronic device using same and manufacturing method of heat insulation sheet | |
JP6771195B2 (en) | Insulation material and equipment using it and manufacturing method of insulation material | |
US9707737B2 (en) | Composite material and electronic apparatus | |
JP6600808B2 (en) | Insulating material, manufacturing method thereof, and electronic equipment using the insulating material | |
CN107078231A (en) | Passive isolated material | |
JPWO2011121901A1 (en) | Battery pack | |
CN108884960B (en) | Heat insulating sheet and method for producing same | |
US11384892B2 (en) | Heat insulation sheet, heat insulation body using same, and production method therefor | |
JP7065412B2 (en) | Insulation sheet and its manufacturing method, as well as electronic devices and battery units | |
JP6998504B2 (en) | Insulation material and equipment using the insulation material | |
CN111052433A (en) | Battery cell and battery pack using same | |
CN107640955B (en) | Heat insulating material and method for producing same | |
CN111712666B (en) | Heat insulator and method for manufacturing same | |
JP6550599B2 (en) | Composite sheet | |
WO2021054110A1 (en) | Heat insulation sheet for battery pack, and battery pack | |
JP7462134B2 (en) | Heat insulating sheet and secondary battery using same | |
JP7382547B2 (en) | Heat insulation sheets and electronic devices and battery units using the heat insulation sheets | |
JP2021190396A (en) | Battery pack | |
CN118231844A (en) | Reinforced battery thermal barrier and method | |
CN118054136A (en) | Heat insulation and conduction structure and method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20190118 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190418 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200319 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200407 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200520 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20201020 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210112 |
|
C60 | Trial request (containing other claim documents, opposition documents) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60 Effective date: 20210112 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20210118 |
|
C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21 Effective date: 20210119 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210216 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210301 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6865344 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |