JP2019102244A

JP2019102244A - 仕切り部材及び組電池

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Publication number: JP2019102244A
Application number: JP2017231168A
Authority: JP
Inventors: 立彦本多; Tatsuhiko Honda; 直人丸; Naoto Maru; 友博川井; Tomohiro Kawai; 巌曽我; Iwao Soga
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Chemical Holdings Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Chemical Group Corp
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2019-06-24
Anticipated expiration: 2037-11-30
Also published as: JP7043813B2

Abstract

【課題】二次電池の温度が所定の温度範囲外であるときに密閉状態が解除されるのを回避する。【解決手段】厚み方向と前記厚み方向に直交する面方向とを有し、前記厚み方向において単電池間、又は単電池と前記単電池以外の部材とを仕切る仕切り部材であって、液体を保持可能な内包体と、前記液体及び前記内包体を密閉状態で収容する内部空間を有する外装体とを含み、前記液体の常圧における沸点が８０℃以上２５０℃以下であり、前記面方向における前記外装体の面積と前記厚み方向における前記外装体の厚みとの比が２００〜３０００であり、且つ前記内部空間の容積と前記液体の体積との比が１〜１０であることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、仕切り部材及び組電池に関する。

従来、車両や船舶等の移動体に搭載される二次電池を含む電池モジュールに関して、以下の技術がある。例えば、異常に発熱した電池を冷却するために、膜状多孔質体と冷却性液体とを封入した冷却容器と二次電池とを接触配置した冷却器付き電池がある（例えば、特許文献１）。また、モジュール外装体と扁平型二次電池との間に消火作用を有する流体を密閉内包した流体内包体を配置してなる二次電池モジュールがある（例えば、特許文献２）。また、電池間に介装されるスペーサの内腔に消火性を有する充填剤が装填され、スペーサが熱により開口することによって充填剤が外部へ流出し得る組電池がある（例えば、特許文献３）。また、液体又はゲル状の流体からなる吸熱材を内包する吸熱部材を含む電池モジュールがある（例えば、特許文献４）。また、シート状部材が封止されて形成された封止部の一部に開封部が設けられ、素電池が異常発熱したときに開封部が開封される電池モジュールがある（例えば、特許文献５）。

特開２０１３−１３１４２８号公報特開２００３−３０３５７９号公報特開２００９−００４３６２号公報国際公開第２０１０／０９８０６７号国際公開第２０１２／０３２６９７号

組電池を構成する複数の二次電池は、例えば、厚み方向に並べられ、厚み方向に圧力がかけられた状態で筐体に収められる場合がある。この場合、二次電池間に挟まれる仕切り部材や、二次電池と二次電池以外の部材との間に配置される仕切り部材にも圧力がかかる状態となる。二次電池は、充放電や高温となることで膨張することが知られている。この場合、仕切り部材に対し、さらなる圧力がかかることになる。

従来技術に係る仕切り部材（冷却部材、スペーサ、吸熱部材など）は、二次電池が異常な高温となったときに開口し、冷却剤や消火剤を放出して冷却や消火を行う構造を有する。このため、二次電池の温度が所定の温度に上昇していない状況下で二次電池の膨張による圧力を受けて開口すると、所定の消火機能や冷却機能を果たせないこととなる。ところが、従来技術における仕切り部材では、仕切り部材の強度に対する十分な検討はなされていない。

本発明は、二次電池の温度が所定の温度範囲外であるときに密閉状態が解除されるのを回避可能な仕切り部材及び組電池を提供することを目的とする。

本発明の態様の一つは、厚み方向と前記厚み方向に直交する面方向とを有し、前記厚み方向において単電池間、又は単電池と前記単電池以外の部材とを仕切る仕切り部材である。この仕切り部材は、液体を保持可能な内包体と、前記液体及び前記内包体を密閉状態で収容する内部空間を有する外装体とを含み、
前記液体の常圧における沸点が８０℃以上２５０℃以下であり、
前記面方向における前記外装体の面積と前記厚み方向における前記外装体の厚みとの比が２００〜３０００であり、且つ
前記内部空間の容積と前記液体の体積との比が１〜１０であることを特徴とする。

本発明の他の態様は、複数の単電池と前記仕切り部材とを含む組電池である。

本発明の仕切り部材及び組電池によれば、二次電池の温度が所定の温度範囲外であるときに密閉状態が解除されるのを回避可能な仕切り部材及び組電池を提供することができる。

図１は、実施形態に係る仕切り部材の構成例を示す。図２は、図１に示した仕切り部材をＡ−Ａ線で切断した場合の断面図である。図３は、単電池の一例を示すである。図４は、図３に示した単電池の正面図である。図５は、図３に示した単電池の側面図である。図６は、組電池の一例を示す上面図である。図７は、図６に示した組電池の側面を、手前側の側板を外した状態で模式的に示す側面図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。以下の図面に示す実施形態の説明は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。

実施形態に係る仕切り部材は、厚み方向と前記厚み方向に直交する面方向とを有し、前記厚み方向において単電池間、又は単電池と前記単電池以外の部材とを仕切る仕切り部材である。この仕切り部材は、液体を収容可能な内包体と、前記液体及び前記内包体を密閉状態で収容する内部空間を有する外装体とを含み、以下の特徴を有する。
（１）前記液体の常圧における沸点が８０℃以上２５０℃以下であり、
（２）前記面方向における前記外装体の面積と前記厚み方向における前記外装体の厚みとの比が２００〜３０００であり、
（３）前記内部空間の容積と前記液体の体積との比が１〜１０である。

仕切り部材が上記の（１）〜（３）の条件を満たすことで、所定の温度範囲より低い温度で密閉状態が解除され、収容する液体を喪失して所望の熱制御ができない場合や、所定の温度範囲より高い温度に至るまで密閉状態が解除されず、所望の熱制御機能が発揮されない場合を回避し得る。

上記仕切り部材に関して、内包体が多孔質体を含む材料で形成されている構成を採用するのが好ましい。多孔質体の採用により、好適に液体が保持されるので、仕切り部材内における水の分布を所望の状態にし易くなる。多孔質体を採用する場合、多孔質体が繊維質及び粒子の少なくとも一方を含む構成を採用するのが好ましい。

上記仕切り部材に関して、外装体が、金属箔と樹脂のラミネート体である構成を採用するのが好ましい。これにより、仕切り部材が所望の耐熱性及び強度を備えることができる。上記ラミネート体を採用する場合、上記金属箔は、アルミニウム箔、銅箔、錫箔、ニッケル箔、ステンレス箔、鉛箔、錫鉛合金箔、青銅箔、銀箔、イリジウム箔及び燐青銅から選ばれる少なくとも１つであるのが好ましい。また、上記ラミネート体を採用する場合、
上記樹脂が、熱可塑性樹脂であるのが好ましい。

＜仕切り部材＞
図１は、実施形態に係る仕切り部材の構成例を示す。図１には仕切り部材１の正面図が図示されている。図２は、図１に示した仕切り部材をＡ−Ａ線に沿って切断した場合の右側面側の断面を示す。

図１及び図２の例において、仕切り部材１は、高さ方向（Ｈ）、幅方向（Ｗ）及び厚み方向（Ｄ）を有する平板状、或いはシート状の全体形状を有する。仕切り部材１は、厚み方向（Ｄ）と厚み方向（Ｄ）に直交する面方向（Ｐ）とを有する。面方向（Ｐ）は、上記した高さ方向（Ｈ）及び幅方向（Ｄ）と、高さ方向（Ｈ）及び幅方向（Ｄ）の間にある複数の斜め方向とを含む。

仕切り部材１は、その厚み方向（Ｄ）において、組電池を構成する単電池間、又は単電池と単電池以外の部材とを仕切るために使用される。仕切り部材１は、液体を保持可能な内包体１１０と、前記液体及び前記内包体１１０を密閉状態で収容する外装体１２０とを含む。

〔内包体〕
内包体１１０は、例えば、多孔質体を含む材料で形成される。多孔質体は、繊維質及び粒子の少なくとも一方を含むことが好ましい。繊維質を含む多孔質体は、例えば、紙、コットンシート、ポリイミド繊維、アラミド繊維、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）繊維、ガラス繊維、ロックウール、セラミック繊維及び生体溶解性無機繊維からなる群から選ばれる少なくとも１つであることが好ましい。また、粒子を含む多孔質体は、例えば、シリカ粒子、アルミナ粒子、ケイ酸カルシウム、粘土鉱物、バーミキュライト、マイカ、セメント、パーライト、フュームドシリカ及びエアロゲルからなる群から選ばれる少なくとも１つであることが好ましい。ケイ酸カルシウムの種類の中では、ゾノトライト、トバモライト、ワラストナイト、ジャイロライトが好ましく、特に好ましいのはジャイロライトである。粘土鉱物は主としてケイ酸マグネシウム、モンモリナイト、カオリナイトである。

また、内包体１１０の全体が多孔質体で形成されていてもよい。以下の説明では、内包体１１０全体が多孔質体で形成され、液体は多孔質体が有する空洞内に保持される。内包体１１０は、圧力に対応できるように弾性を有するのが好ましい。但し、弾性を有しない場合もあり得る。

軽量であること、水を含ませること、及び水を保持した後でも良好な保形性を維持できる強度を有することを目的として、多孔質体の密度は２００〜１５００ｋｇ／ｍ^３であることが好ましく、より好ましくは２５０〜１１００ｋｇ／ｍ^３であり、さらに好ましくは、２５０〜９００ｋｇ／ｍ^３である。また、多孔質体の熱伝導率としては、例えば、４００℃における熱伝導率が０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であるのが好ましい。より好ましくは０．１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であり、さらに好ましくは、０．１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である。

〔液体〕
液体として、常圧における沸点が８０℃以上２５０℃以下の液体が好ましく、常圧における沸点が１００℃以上１５０℃以下の液体がさらに好ましい。液体は、水の他、例えば、アルコール類、エステル類、エーテル類、ケトン類、炭化水素類、フッ素系化合物及びシリコーン系オイルからなる群から選ばれる少なくとも１つを含むことが好ましい。これらは１種のみでも、２種以上の混合物として用いることもできる。液体は、不凍性を付与
する物質（不凍剤）、防腐剤、ｐＨ調整剤などの添加物を含んでもよい。水に含めるものはこれに限られず、必要に応じて追加することができる。

〔外装体〕
外装体１２０は、液体及び内包体１１０を密封状態で収容する。外装体１２０としては、例えば、樹脂や金属製のものを使用することができる。金属と樹脂を積層してラミネートしたものが、耐熱性及び強度が高いため好ましい。金属と樹脂のラミネート体としては、樹脂層、金属層、樹脂シーラント層を含む３層以上のラミネート体が好ましい。

金属としては、例えば、アルミニウム箔、銅箔、錫箔、ニッケル箔、ステンレス箔、鉛箔、錫鉛合金箔、青銅箔、イリジウム箔、燐青銅箔等が挙げられる。特に、アルミニウム箔、銅箔、ニッケル箔が好ましく、さらに好ましくはアルミニウム箔である。

樹脂として、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂の少なくとも一方を用いることができるが、特に熱可塑性樹脂が好ましい。樹脂としては例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイロン、アクリル、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート、アラミド等が挙げられる。特に、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエチレンテレフタレートから選ばれる少なくとも１つが好ましい。

外装体１２０の厚みは特に限定されないが、例えば５μｍ〜２００μｍである。上記の積層体の場合、金属箔を３μｍ〜５０μｍ、樹脂層を２μｍ〜１５０μｍとできる。これにより、金属箔の耐熱性及び低水蒸気透過性を発揮させるとともに、樹脂により密封性を向上させることができる。

また、外装体１２０は、二つの外装体の周縁部を熱融着や接着等により環状に接合することによって、液体及び内包体１１０が外装体１２０内に密封（封止）される。或いは、１つの外装体を折り曲げて周縁部を熱融着や接着等により接合し、液体及び内包体１１０を密封（封止）してもよい。外装体１２０は、可撓性（弾性）を有するのが好ましいが、可撓性を有しない場合もあり得る。

図１に示す例では、外装体１２０には、その周縁部を封止する封止部１２０ａが設けられ、液体及び内包体１１０は、封止部１２０ａによる密閉により外装体１２０に形成された内部空間１１１に収容される。図１に示す例では、内部空間１１１において、封止部１２０ａと内包体１１０との間に隙間１２０ｂが設けられている。換言すれば、内部空間１１１は、仕切り部材１の正面の平面視において、外装体１２０と内包体１１０とが重なる第１の領域Ｓ１と、外装体１２０と内包体１１０とが重ならない第２の領域Ｓ２とを含む。但し、隙間１２０ｂは必ずしも必要ではない。隙間１２０ｂは、そこに流体（気体及び液体）が存在しない場合に外装体１２０の内面同士が接触した状態となっていてもよい。なお、本発明において、内部空間１１１の容積は、内部空間１１１の面積と内包体１１０の厚みの積として定義される。また、内包体の配置は必ずしも内部空間の中央である必要はなく、また、外装体に対して必ずしも平行である必要はない。

内部空間１１１の容積と液体の体積との比は１〜１０である。好ましくは１〜８であり、さらに好ましくは２〜５である。また、仕切り部材１の面方向（Ｐ）における外装体１２０の面積と厚み方向（Ｄ）における外装体１２０の厚みとの比が２００〜３０００である。好ましくは２５０〜２０００であり、さらに好ましくは３００〜１０００である。常圧における沸点が８０℃以上２５０℃以下の液体を適用し、上記した容積の体積の比を採用するとともに、面積と厚みとの比を採用することによって、単電池２００の温度が所定の温度範囲外である場合に仕切り部材１が開口するのを回避することができる。

＜組電池＞
次に、仕切り部材１が適用される組電池について説明する。組電池は、例えば、電気自動車（ＥＶ、ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、ＨｙｂｒｉｄＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ、Ｐｌｕｇ−ｉｎＨｙｂｒｉｄＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）、電動重機、電動バイク、電動アシスト自転車、船舶、航空機、電車、無停電電源装置（ＵＰＳ、ＵｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙ）、家庭用蓄電システム、風力／太陽光／潮力／地熱等の再生可能エネルギーを利用した電力系統安定化用蓄電池システム等に搭載される電池パックに適用される。但し、組電池は、上述のＥＶ等以外の機器に電力を供給する電力源としても使用し得る。

〔単電池〕
図３は組電池を構成する単電池の一例を示す平面図であり、図４は図３に示した単電池の正面図であり、図５は、単電池の右側面図である。単電池２００は、高さ方向（Ｈ）、幅方向（Ｗ）、厚み方向（Ｄ）を有する直方体状に形成されており、その上面に端子２１０、端子２２０が設けられている。単電池２００は、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに電解質を備えるリチウムイオン二次電池である。リチウムイオン二次電池以外に、リチウムイオン全固体電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、鉛蓄電池等の二次電池を適用し得る。

〔組電池〕
図６は、複数の単電池２００を用いて形成された組電池１００の上面図を示し、図７は、図６に示した組電池１００から側板３００ｄを取り外した状態を模式的に示す側面図である。図６及び図７において、組電池１００は、筐体３００と筐体３００内に収容された複数の単電池２００とを含む。筐体３００は、底板３００ｅと、底板３００ｅの外周に沿って立設された側板３００ａ、３００ｂ、３００ｃ及び３００ｄとを有する。図６及び図７では、一例として５個の単電池２００が例示されているが、単電池の数は適宜選択可能である。

筐体３００内において、複数の単電池２００は厚み方向に並べられ、単電池２００間には、上述した仕切り部材１が配置されている。仕切り部材１を介して隣り合う（対向する）単電池２００の正極端子（例えば端子２１０）と負極端子（例えば端子２２０）とがバスバー３０１によって電気的に直列に接続されることにより、組電池１００は、所定の電力を出力する。図７に示されるように、組電池１００は、筐体３００の底板３００ｅの上面と各単電池２００との間に、仕切り部材１Ａが配置されている。仕切り部材１Ａは仕切り部材１と同様の構成を有する。

＜組電池における発熱及び熱移動＞
単電池２００を構成する電極や電解液等を構成する化学物質の一部ないし全てが、単電池２００内部で発熱を伴いながら分解反応を起こすことにより、単電池２００の温度が上昇し、単電池２００の一部ないし全領域が２００℃以上になる場合がある。本発明において、この状態を「異常発熱状態」という。

一般に、単電池２００を構成する材料のうち正極材料の安全性について、充電による脱リチウム後の結晶構造の安定性が大きく影響していることが知られている。正極材料として一般に用いられるＬｉＣｏＯ_２、Ｌｉ（Ｎｉ_１／３Ｍｎ_１／３Ｃｏ_１／３）Ｏ_２、Ｌｉ（Ｎｉ_０．８Ｃｏ_０．１５Ａｌ_０．０５）Ｏ_２等の材料は、充電状態では高温下で、酸素放出を伴う結晶崩壊を起こす。正極から放出された酸素は電解液の酸化等を引き起こし、急激な発熱反応を伴う。放射光を用いた構造解析により、上記正極材料種では２００℃付
近で結晶の相転移が起こることが報告されている。このため、単電池２００の一部ないし全領域が２００℃以上になる場合、正極の結晶崩壊が進行している、つまり単電池２００が熱暴走状態にあることを意味する（参考文献１：リチウムイオン電池の高安全技術と材料シーエムシー出版、Ｐ．４４／参考文献２：Ｊ．Ｄａｈｎｅｔａｌ．，ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，９，２５３４−２５４０（２００７）／参考文献３：小林弘典、「放射光を用いたリチウムイオン二次電池用正極材料の評価・解析技術」Ｓｐｒｉｎｇ−８利用推進協議会ガラス・セラミックス研究会（第二回）（２０１１））。

また、単電池２００を構成する材料のうち負極材料の安全性について、充電負極（リチウム挿入炭素負極）は基本的にリチウム金属と同様の強い還元性を示し、電解液との反応で負極表面上に被膜が形成され、それによってさらなる反応が抑制されていることが知られている。従って、その保護被膜の化学的組成や構造、熱安定性が温度上昇時の充電負極の熱安定性に多大な影響を与える。通常、充電負極と電解液との反応は、保護被膜の形成と、それに続く被膜破壊による爆発的な還元分解反応により説明される。一般に、負極上での保護被膜形成反応は１３０℃付近から、引き続く被膜分解反応が２００℃付近で進行し、最終的に爆発的還元分解反応に至ることが報告されている。このため、単電池２００の一部ないし全領域が２００℃以上になる場合、負極表面の被膜破壊が進行している、つまり単電池２００が熱暴走状態にあることを意味する（参考文献４：電池ハンドブック第１版オーム社、Ｐ．５９１／参考文献５：リチウムイオン電池の高安全技術・評価技術の最前線シーエムシー出版、Ｐ．９０）。

また、本発明において、単電池２００を構成する電極や電解液等を構成する化学物質が、単電池２００内部で一定以上の発熱速度を伴う分解反応を起こしていない状態を、「通常状態」という。ここで、反応性化学物質が断熱条件下で自己発熱分解する際の熱的挙動を定量的に測定する手段であるＡＲＣ（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｎｇｒａｔｅｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ）を用いて、単電池２００の発熱状態を評価することができる。例えばＤａｈｎらは、ＡＲＣにおいて観測される発熱速度が０．０４℃／ｍｉｎを上回る場合に、セル内部で自己発熱反応が進行しているものと定義しており、これに倣うことができる（参考文献６：Ｊ．Ｄａｈｎｅｔａｌ．，ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａＡｃｔａ，４９，４５９９−４６０４（２００４））。また、本発明において、通常状態の単電池２００を、「通常状態を保持している単電池」、通常状態を逸脱し異常発熱状態に至っていない単電池２００を、「通常状態を逸脱した単電池」という。単電池２００内部での発熱は、各種伝達経路を介して、他の単電池２００に伝達される。例えば、単電池２００内部での発熱は、仕切り部材１を介して、他の単電池２００に伝達することができる。

例えば、仕切り部材１に接触又は近接する単電池２００が通常状態を逸脱し、異常発熱状態に至っていない場合に想定される表面平均温度の上限値が１８０℃とする。ここで、汎用セパレータ材がポリエチレンやポリプロピレン製である場合、そのメルトダウン温度は１６０〜２００℃であることが知られている。このため、単電池２００の表面平均温度が１８０℃を超える場合には、単電池２００を構成する汎用セパレータ材の一部がメルトダウンし、異常発熱状態に至るおそれがある。

仕切り部材１の、組電池１００を構成する単電池２００間を仕切る厚み方向の二面のうちの一方の平均温度が１００℃を超えない範囲では、仕切り部材１は、組電池１００中の単電池２００（例えば単電池２００ａ）からの熱をその厚み方向に伝達し、単電池２００ａに仕切り部材１を介して対向する他の単電池２００（単電池２００ｂ）や単電池２００以外の部材（例えば底板３００ｅ）へ伝達することができる。これに対し、平均温度が１００℃を超える場合には、熱により仕切り部材１が開口して内包された液体が気相状態又
は液相状態で外部に流出する。この流出によって仕切り部材１内の内包体１１０に空気（断熱作用を有する）が入り、厚み方向の断熱性（熱抵抗）を増加させる。これによって、或る単電池２００が通常状態を逸脱した状態になることを契機に他の単電池２００が通常状態を逸脱した状態となるのを回避することができる。

仕切り部材１に接触又は近接する単電池２００が通常状態を逸脱していない場合に想定される表面平均温度の上限値は通常８０℃である。ここで、汎用電解液成分の沸点は、下記表１に示すように９０℃以上である。汎用電解液成分は、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）である。単電池２００の表面平均温度が８０℃より低い場合は、単電池２００を構成する汎用電解液自体の沸騰には至らない。仕切り部材１の、組電池を構成する単電池間を仕切る厚み方向の二面の双方の平均温度が８０℃よりも低い場合は、内包された液体により厚み方向への熱移動が促進される。組電池１００を構成する全ての単電池２００が通常状態である場合、仕切り部材１の熱移動抵抗が従来品より低いため、組電池１００内の単電池２００間の均温化に奏功し、温度ムラによる単電池２００の劣化を軽減する効果が期待できる。

次に、本発明に係る実施例について説明する。
（実施例１）
内包体１１０としてのバーミキュライト紙（高さ１３ｃｍ、幅８ｃｍ、厚み０．１ｃｍ、密度０．８５ｇ／ｃｍ^３）と、液体としての水５ｃｍ^３とを、外装体１２０としてのアルミラミネートフィルム（樹脂層としてポリエチレンテレフタレート（外側）、ポリエチレン（内側）を含む；厚み０．１５ｃｍ）内に配置し、真空脱気シーラー（富士インパルス社製、型番：ＦＣＢ−２００）を用いて封止（密閉）することによって仕切り部材１を得た。仕切り部材１の外形寸法は、高さ１５．５ｃｍ、幅１０．５ｃｍ、厚み０．１３ｃｍとした。仕切り部材１の内部空間１１１の容積は１１．４７５ｃｍ^３とした。

（１）破裂圧測定
上述した実施例１に係る仕切り部材１の上に金属プレート（ミスミ社製、ＳＵＳ４３０製、１５０ｍｍ×１００ｍｍ×１０ｍｍ）を載せ、ハイプレッシャージャッキ（アズワン社製、型番：Ｊー１５）を用いて荷重をかけていくと、荷重が６ｔの時に仕切り部材１が破裂した。仕切り部材１の破裂時の荷重（６ｔ）を仕切り部材１の内側の面積（１１４．７５ｃｍ^２）で除して、仕切り部材１の破裂圧を５２．３ｋｇｆ／ｃｍ^２と求めた。

（２）開口温度測定
上記した実施例１と同様の方法で仕切り部材１を作成した。次に、８０℃に加熱したヒーター、真鍮板、仕切り部材１、断熱板（ミスミ社製、型式：ＨＩＰＨＡ）の順番で挟んで各部材を密着させた。断熱板の上側から油圧プレス機ＨＹＰ５０５Ｈ（日本オートマチ
ックマシン社製）を用いて荷重が１．０ｔとなるように調整した。（８．７ｋｇｆ／ｃｍ^２相当）。この状態でヒーターによる加熱を３０分間継続した。加熱終了後に仕切り部材１の封止部１２０ａを確認しても破裂（密閉状態の解除）は認められなかった。

次に、ヒーターの温度を１００℃に設定し、上記した操作と同様の操作を行った。この場合、加熱終了後に仕切り部材１の封止部１２０ａの一部が開口していることが確認された。このため、破裂温度（仕切り部材１が開口する温度）を１００℃と求めた。

（実施例２）
実施例１の仕切り部材１の厚みを０．４ｃｍに変更するとともに、内部に収容する水の量を６．５ｃｍ^３に変更した仕切り部材１を得た。実施例２の仕切り部材１について、実施例１で説明した方法で破裂圧及び開口温度を求めた。

（実施例３）
内包体１１０のサイズを高さ５ｃｍ、幅５ｃｍ、厚み０．１ｃｍとし、内包する水の量を１ｃｍ^３とした仕切り部材１を得た。実施例３の仕切り部材１について、実施例１で説明した方法で破裂圧及び開口温度を求めた。

（比較例１）
実施例１の仕切り部材１における水の量を１５ｃｍ^３に変更した仕切り部材１を得た。比較例１の仕切り部材１について、実施例１で説明した方法で破裂圧及び開口温度を求めた。

（比較例２）
実施例１の仕切り部材１における水の量を０．９ｃｍ^３に変更した仕切り部材１を得た。比較例２の仕切り部材１について、実施例１で説明した方法で破裂圧及び開口温度を求めた。

（比較例３）
実施例１の仕切り部材１における厚みを０．６ｃｍに変更するとともに、水の量を２０ｃｍ^３に変更した仕切り部材１を得た。比較例３の仕切り部材１について、実施例１で説明した方法で破裂圧及び開口温度を求めた。

（比較例４）
実施例３の仕切り部材１における厚みを０．２ｃｍに変更するとともに、水の量を４ｃｍ^３に変更した仕切り部材１を得た。比較例４の仕切り部材１について、実施例１で説明した方法で破裂圧及び開口温度を求めた。

（比較例５）
外形寸法が高さ１４ｃｍ、幅９ｃｍ、厚み０．３３ｃｍであり、内包体１１０を収容せず、水２５ｃｍ^３を収容した仕切り部材１を得た。比較例５の仕切り部材１について、実施例１で説明した方法で破裂圧及び開口温度を求めた。

（比較例６）
外形寸法が高さ１７ｃｍ、幅１４ｃｍ、厚み０．５３ｃｍであり、内包体１１０を収容せず、水８９ｃｍ^３を収容した仕切り部材１を得た。比較例６の仕切り部材１について、実施例１で説明した方法で破裂圧及び開口温度を求めた。

実施例１〜３、比較例１〜６に係る破裂圧及び開口温度を以下の表２に示す。

表２は、上述した実施例１〜３、比較例１から６の内包体１１０のサイズ（高さ、幅、厚み）と、収容される水の量に加えて、実施例１〜３、比較例１〜６における内部空間１１１の面積、内部空間１１１の面積と厚みとの比、内部空間１１１の容積、容積と水の量との比、破裂圧、開口温度を示す。

表２に示していないが、破裂圧及び開口温度に対する評価は、下記の基準で行った。
（破裂圧）
良好（〇）：５０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上
可（△）：２０−５０ｋｇｆ／ｃｍ^２
不適（×）：２０ｋｇｆ／ｃｍ^２以下
（開口温度）
良好（〇）：１００−１２０℃
可（△）：１２０℃より高い
不適（×）：１００℃未満

実施例１〜３は、破裂圧が５０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上であり、且つ開口温度が１００℃〜１２０℃の範囲に入っており、良好であった。比較例１は、内部空間１１１の容積に対する水の量が多すぎて、破裂圧及び開口温度の低下を招来しており、破裂圧及び開口温度について不適（×）の評価となった。比較例２は、破裂圧の結果は良好（○）であるが、開口温度が良好（○）の範囲を外れるために不適（×）となった。比較例２は、水の量が少なすぎるため、温度が外装体１２０の軟化点に達するまで開口しなかった。比較例２では、開口が望まれる温度において密閉状態が解除されなかった。

比較例３及び４は、実施例１及び２に比べて厚みと水の量を増した例である。比較例３及び４ともに、破裂圧が良好（○）に至らない可（△）の結果となった。比較例５及び６は、内包体１１０（多孔質体）を含まず、水を内包する構成であり、破裂圧がかなり低い結果となった。破裂圧が低すぎるため、比較例５及び６では開口温度の測定はしていない。

実施例１〜３、比較例１〜６によれば、所望の破裂圧及び開口温度が得られる面積と厚みとの比（面積／厚み）及び内部空間１１１の容積（内容積）と水の量（液体体積）との比（容積／液体体積）は、２８７〜１１４８且つ２．３０〜７．０６となった。本発明に含まれる“面積／厚み”及び“容積／液体体積”は、２００〜３０００且つ１〜１０であるため、実施例１〜３は、本発明の範囲に包含される。

以上説明したように、仕切り部材１は、内包体と液体とを収容する外装体を有し、前記液体が常圧で所定の温度範囲（８０℃以上２５０℃以下）に属し、“面積／厚み”及び“容積／液体体積”が所定の比をそれぞれ示す（１〜１０）場合に、二次電池の温度が所定
の温度以下の環境において、外圧に対して好適な耐圧性を示す。上述した実施形態にて説明した構成は、発明の目的を逸脱しない範囲で適宜組み合わせることができる。

１仕切り部材
１００組電池
１１０内包体
１２０外装体
２００単電池
３００筐体

Claims

厚み方向と前記厚み方向に直交する面方向とを有し、前記厚み方向において単電池間、又は単電池と前記単電池以外の部材とを仕切る仕切り部材であって、
液体を保持可能な内包体と、
前記液体及び前記内包体を密閉状態で収容する内部空間を有する外装体とを含み、
前記液体の常圧における沸点が８０℃以上２５０℃以下であり、
前記面方向における前記外装体の面積と前記厚み方向における前記外装体の厚みとの比が２００〜３０００であり、且つ
前記内部空間の容積と前記液体の体積との比が１〜１０である
ことを特徴とする仕切り部材。
前記内包体が多孔質体を含む材料で形成されている、請求項１に記載の仕切り部材。
前記多孔質体が繊維質及び粒子の少なくとも一方を含む、請求項２に記載の仕切り部材。
前記外装体が、金属箔と樹脂のラミネート体である請求項１から３のいずれか１項に記載の仕切り部材。
前記金属箔が、アルミニウム箔、銅箔、錫箔、ニッケル箔、ステンレス箔、鉛箔、錫鉛合金箔、青銅箔、銀箔、イリジウム箔及び燐青銅から選ばれる少なくとも１つである請求項４に記載の仕切り部材。
前記樹脂が、熱可塑性樹脂である請求項４又は５に記載の仕切り部材。
複数の単電池と、請求項１に記載の仕切り部材とを含む組電池。