JP2020161249A - Battery cell and battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バッテリーセル及びバッテリーに関する。 The present invention relates to battery cells and batteries.
リチウム電池に代表される各種バッテリーは、内部短絡等が原因によりバッテリーが熱暴走し、発火や発煙等の不具合を生じることがある。このような不具合による被害を最小限に抑えるために、異常高温になったバッテリーの熱を周囲のバッテリー及びバッテリーを収容した筐体に伝え難くする方法が検討されており、例えば、バッテリーセルの周辺に耐火材や断熱層等の保護材を用いる方法が挙げられる。 In various batteries typified by lithium batteries, the batteries may run away due to thermal runaway due to an internal short circuit or the like, causing problems such as ignition and smoking. In order to minimize the damage caused by such a defect, a method of making it difficult to transfer the heat of the abnormally high temperature battery to the surrounding battery and the housing containing the battery is being studied. For example, around the battery cell. A method of using a protective material such as a fireproof material or a heat insulating layer can be mentioned.
例えば、特許文献1には、外側の少なくとも一部が耐火性コーティングで覆われている電池セルが開示されており、耐火性コーティングがアブレーティブコーティング、膨張性コーティング又は吸熱性コーティングであること、ポリウレタン系コーティングが使用可能であることが開示されている。
また、特許文献2には、熱伝導率0.2W/m・K以下であり、80℃以上の温度に吸熱ピークを有する吸熱性無機化合物粒子と、結着剤とを含有する断熱層を設けた二次電池を電源とする携帯電子機器が開示されている。
For example, Patent Document 1 discloses a battery cell in which at least a part of the outside is covered with a fire-resistant coating, and the fire-resistant coating is an abrative coating, an expansion coating, or an endothermic coating. It is disclosed that polyurethane-based coatings can be used.
Further, Patent Document 2 provides a heat insulating layer containing heat-absorbing inorganic compound particles having a thermal conductivity of 0.2 W / m · K or less and having an endothermic peak at a temperature of 80 ° C. or higher, and a binder. A portable electronic device powered by a secondary battery is disclosed.
ところで、近年、携帯電話のバッテリーなどでは、電池容量が高く、急激な温度上昇により発火しやすくなっており、発火した後に短時間で消火する性質が求められている。しかし、特許文献1の耐火性コーティングは、発火が生じた場合にバッテリーを保護する性質を有するものの、発火が生じた場合に短時間で消火する性質を有することは示されていない。また、特許文献2に開示される断熱層は、電池セルで生じた熱を吸収するものの、耐火性を有することは示されていない。 By the way, in recent years, batteries of mobile phones and the like have a high battery capacity and are easily ignited due to a rapid temperature rise, and there is a demand for a property of extinguishing a fire in a short time after the ignition. However, although the refractory coating of Patent Document 1 has a property of protecting the battery in the event of ignition, it has not been shown to have a property of extinguishing the fire in a short time in the event of ignition. Further, although the heat insulating layer disclosed in Patent Document 2 absorbs heat generated in a battery cell, it has not been shown to have fire resistance.
そこで、本発明は、例えばバッテリーの急激な温度上昇等に伴う発火に対して、短時間で消火することができるバッテリーセル、及び当該バッテリーセルを含むバッテリーを提供することを課題とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a battery cell capable of extinguishing a fire in a short time against ignition caused by, for example, a sudden temperature rise of the battery, and a battery including the battery cell.
本発明は、下記[1]〜[9]を要旨とする。
[1] 正極、負極、及び電解液を収容し、表面の少なくとも一部を耐火樹脂組成物層が覆うバッテリーセルであって、
前記耐火樹脂組成物層が吸熱剤と樹脂とを含み、
前記電解液の発火温度Aと前記吸熱剤の吸熱開始温度Bとの差であるA−Bが0℃超400℃以下である、バッテリーセル。
[2] 前記樹脂100質量部に対する前記吸熱剤の含有量が10〜1600質量部である[1]に記載のバッテリーセル。
[3] 前記吸熱剤の平均粒子径が0.1〜90μmである[1]又は[2]に記載のバッテリーセル。
[4] 前記樹脂の溶解度パラメーターが9以上である[1]〜[3]のいずれかに記載のバッテリーセル。
[5] 前記吸熱剤が金属水酸化物である、[1]〜[4]のいずれかに記載のバッテリーセル。
[6] 前記金属水酸化物が、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム及び水酸化カルシウムからなる群から選ばれる1種以上である、[5]に記載のバッテリーセル。
[7] 前記樹脂が熱可塑性樹脂である、[1]〜[6]のいずれかに記載のバッテリーセル。
[8] 前記耐火樹脂組成物層の厚さが5〜10000μmである、[1]〜[7]のいずれかに記載のバッテリーセル。
[9] [1]〜[8]のいずれかに記載のバッテリーセルを含むバッテリー。
The gist of the present invention is the following [1] to [9].
[1] A battery cell that houses a positive electrode, a negative electrode, and an electrolytic solution, and has a refractory resin composition layer covering at least a part of the surface thereof.
The refractory resin composition layer contains an endothermic agent and a resin, and contains
A battery cell in which AB, which is the difference between the ignition temperature A of the electrolytic solution and the endothermic start temperature B of the endothermic agent, is more than 0 ° C and 400 ° C or less.
[2] The battery cell according to [1], wherein the content of the endothermic agent with respect to 100 parts by mass of the resin is 10 to 1600 parts by mass.
[3] The battery cell according to [1] or [2], wherein the heat absorbing agent has an average particle size of 0.1 to 90 μm.
[4] The battery cell according to any one of [1] to [3], wherein the solubility parameter of the resin is 9 or more.
[5] The battery cell according to any one of [1] to [4], wherein the endothermic agent is a metal hydroxide.
[6] The battery cell according to [5], wherein the metal hydroxide is at least one selected from the group consisting of aluminum hydroxide, magnesium hydroxide and calcium hydroxide.
[7] The battery cell according to any one of [1] to [6], wherein the resin is a thermoplastic resin.
[8] The battery cell according to any one of [1] to [7], wherein the refractory resin composition layer has a thickness of 5 to 10000 μm.
[9] A battery including the battery cell according to any one of [1] to [8].
本発明によれば、バッテリーの急激な温度上昇等に伴う発火に対して、短時間で消火することができるバッテリーセル、及び当該バッテリーセルを含むバッテリーを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a battery cell capable of extinguishing a fire in a short time against ignition caused by a sudden temperature rise of the battery, and a battery including the battery cell.
以下、本発明を詳細に説明する。
[バッテリーセル]
本発明のバッテリーセルは、正極、負極、及び電解液を収容し、表面の少なくとも一部を耐火樹脂組成物層が覆っている。また、耐火樹脂組成物層は吸熱剤と樹脂とを含み、電解液の発火温度Aと吸熱材の吸熱開始温度Bとの差であるA−Bが0℃超400℃以下となっている。
なお、耐火樹脂組成物層はバッテリーセル表面を覆っていれば、被膜の形態、シートの形態など特に限定されるものではないがシートの形態が好ましい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[Battery cell]
The battery cell of the present invention contains a positive electrode, a negative electrode, and an electrolytic solution, and at least a part of the surface thereof is covered with a refractory resin composition layer. Further, the fireproof resin composition layer contains a heat absorbing agent and a resin, and AB, which is the difference between the ignition temperature A of the electrolytic solution and the heat absorption starting temperature B of the heat absorbing material, is more than 0 ° C. and 400 ° C. or less.
As long as the refractory resin composition layer covers the surface of the battery cell, the form of the film and the form of the sheet are not particularly limited, but the form of the sheet is preferable.
バッテリーセルの表面の少なくとも一部を耐火樹脂組成物層が覆っていることで良好な耐火性が得られるが、特に、電解液の発火温度Aと吸熱材の吸熱開始温度Bとの差であるA−Bが0℃超400℃以下となっていることで、バッテリーの急激な温度上昇等に伴う発火に対して、短時間で消火することができる。これは、発火温度Aよりも先に吸熱材が吸熱を開始することで、発火源を少なくし、発火点で発火した場合でもすでに吸熱剤による吸熱が発生しているため、消火時間をより短縮できると考えられる。すなわち、A−Bが0℃以下、つまりA−Bが0若しくは負であると短時間での消火ができなくなる。また、A−Bが400℃を超えると、吸熱材による吸熱効果が得られにくくなる。
A−Bは、350℃以下であることが好ましく、250℃以下であることがより好ましく、150℃以下であることがさらに好ましい。また、吸熱剤による吸熱効果を十分に得る観点から、A−Bは、50℃以上であることが好ましく、100℃以上であることがより好ましく、200℃以上であることがさらに好ましい。
Good fire resistance can be obtained by covering at least a part of the surface of the battery cell with the fireproof resin composition layer, and in particular, it is the difference between the ignition temperature A of the electrolytic solution and the heat absorption start temperature B of the heat absorbing material. Since AB is more than 0 ° C. and 400 ° C. or lower, the fire can be extinguished in a short time against the ignition caused by the sudden temperature rise of the battery. This is because the endothermic material starts to absorb heat before the ignition temperature A, reducing the number of ignition sources, and even if the ignition occurs at the ignition point, the endothermic agent has already generated heat, so the fire extinguishing time is further shortened. It is thought that it can be done. That is, if AB is 0 ° C. or lower, that is, if AB is 0 or negative, the fire cannot be extinguished in a short time. Further, when AB exceeds 400 ° C., it becomes difficult to obtain the heat absorbing effect of the heat absorbing material.
AB is preferably 350 ° C. or lower, more preferably 250 ° C. or lower, and even more preferably 150 ° C. or lower. Further, from the viewpoint of sufficiently obtaining the endothermic effect of the endothermic agent, AB is preferably 50 ° C. or higher, more preferably 100 ° C. or higher, and even more preferably 200 ° C. or higher.
電解液の発火温度Aは、ASTM−E659に基づく自然発火温度であり、具体的には実施例に記載の方法により測定することができる。また、吸熱材の吸熱開始温度Bは、熱重量示差熱分析装置(TG−DTA)により測定することができ、具体的には実施例に記載の方法により測定することができる。 The ignition temperature A of the electrolytic solution is a spontaneous combustion temperature based on ASTM-E659, and can be specifically measured by the method described in Examples. Further, the endothermic start temperature B of the endothermic material can be measured by a thermogravimetric differential thermal analyzer (TG-DTA), and specifically, can be measured by the method described in Examples.
以下、本発明のバッテリーセルについてより詳細に説明する。
本発明に係る耐火樹脂組成物層は吸熱剤と樹脂とを含むが、当該耐火樹脂組成物層は、吸熱剤と樹脂とを含む耐火樹脂組成物から形成される。
<吸熱剤>
本発明においては吸熱剤として、吸熱開始温度が800℃以下であるものを用いることが好ましい。また、吸熱量が300J/g以上であるものを用いることが好ましい。吸熱開始温度、及び吸熱量のいずれかが上記範囲外となると、バッテリーなどが発火した場合に速やかに消火することが難しくなることがある。
また、吸熱剤は、平均粒子径が0.1〜90μmであるものが好ましい。平均粒子径が上記範囲内とすることで、樹脂中に吸熱剤が分散しやすくなり、樹脂中に吸熱剤を均一に分散でき、多量に配合させることも可能になる。
Hereinafter, the battery cell of the present invention will be described in more detail.
The fire-resistant resin composition layer according to the present invention contains a heat-absorbing agent and a resin, and the fire-resistant resin composition layer is formed from a fire-resistant resin composition containing a heat-absorbing agent and a resin.
<Heat absorber>
In the present invention, it is preferable to use an endothermic agent having an endothermic start temperature of 800 ° C. or lower. Further, it is preferable to use one having a heat absorption amount of 300 J / g or more. If either the heat absorption start temperature or the heat absorption amount is out of the above range, it may be difficult to extinguish the fire promptly when the battery or the like ignites.
The heat absorbing agent preferably has an average particle size of 0.1 to 90 μm. By setting the average particle size within the above range, the heat absorbing agent can be easily dispersed in the resin, the heat absorbing agent can be uniformly dispersed in the resin, and a large amount can be blended.
吸熱剤の吸熱開始温度は、500℃以下が好ましく、400℃以下がより好ましく、300℃以下がさらに好ましく、250℃以下がよりさらに好ましい。吸熱剤の吸熱開始温度がこれら上限値以下とすることで発火時に速やかに吸熱剤が分解し、迅速に消火することが可能になる。また、吸熱剤の吸熱開始温度は、例えば50℃以上、好ましくは100℃以上、より好ましくは150℃以上、さらに好ましくは180℃以上である。 The endothermic start temperature of the endothermic agent is preferably 500 ° C. or lower, more preferably 400 ° C. or lower, further preferably 300 ° C. or lower, and even more preferably 250 ° C. or lower. By setting the endothermic start temperature of the endothermic agent to these upper limit values or less, the endothermic agent is rapidly decomposed at the time of ignition, and the fire can be extinguished quickly. The endothermic start temperature of the endothermic agent is, for example, 50 ° C. or higher, preferably 100 ° C. or higher, more preferably 150 ° C. or higher, still more preferably 180 ° C. or higher.
前記吸熱剤の吸熱量は、好ましくは500J/g以上、より好ましくは600J/g以上、さらに好ましくは900J/g以上である。吸熱剤の吸熱量が上記範囲内であると、熱の吸収性が向上するため、耐火性がより良好となる。前記吸熱剤の吸熱量は、通常、4000J/g以下、好ましくは3000J/g以下、さらに好ましくは2000J/g以下である。
なお、吸熱量は熱重量示差熱分析装置(TG-DTA)を用いて測定することができ、具体的には実施例に記載の方法により測定することができる。
The endothermic amount of the heat absorbing agent is preferably 500 J / g or more, more preferably 600 J / g or more, and further preferably 900 J / g or more. When the heat absorption amount of the heat absorbing agent is within the above range, the heat absorption is improved, so that the fire resistance becomes better. The endothermic amount of the endothermic agent is usually 4000 J / g or less, preferably 3000 J / g or less, and more preferably 2000 J / g or less.
The amount of heat absorbed can be measured using a thermogravimetric differential thermal analyzer (TG-DTA), and specifically, it can be measured by the method described in Examples.
吸熱剤の平均粒子径は、0.5〜60μmがより好ましく、0.8〜40μmがさらに好ましく、0.8〜10μmがよりさらに好ましい。吸熱剤の平均粒子径が上記範囲内であると、耐火樹脂組成物中における吸熱剤の分散性が向上し、吸熱剤を樹脂中に均一に分散させたり、樹脂に対する吸熱剤の配合量を多くしたりすることができる。
なお、吸熱剤の平均粒子径は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置により測定したメディアン径(D50)の値である。
The average particle size of the heat absorbing agent is more preferably 0.5 to 60 μm, further preferably 0.8 to 40 μm, and even more preferably 0.8 to 10 μm. When the average particle size of the endothermic agent is within the above range, the dispersibility of the endothermic agent in the fireproof resin composition is improved, the endothermic agent is uniformly dispersed in the resin, and the amount of the endothermic agent blended with the resin is large. Can be done.
The average particle size of the heat absorbing agent is a value of the median diameter (D50) measured by a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device.
吸熱剤としては、上記した電解液の発火温度Aと吸熱材の吸熱開始温度Bとの差であるA−Bが0℃超400℃以下となるように適宜選択されるが、例えば、金属水酸化物、ホウ素系化合物、金属塩の水和物などが挙げられ、中でも金属水酸化物が好ましい。金属水酸化物を用いた場合、発火により生じた熱によって水が生成し、速やかに消火することができるため好ましい。また、金属水酸化合物と金属塩の水和物との組み合わせも好ましい。
金属水酸化物としては、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、ハイドロタルサイト、タルク等が挙げられ、中でも、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、及び水酸化カルシウムが好ましい。ホウ素系化合物としては、ホウ酸亜鉛等が挙げられる。ホウ酸亜鉛は例えば2ZnO・3B2O5・3.5H2Oなどの水和物であるとよい。また、金属塩の水和物としては、硫酸カルシウムの水和物(例えば、2水和物)、硫酸マグネシウムの水和物(例えば、7水和物)、カオリンクレー、ベーマイト、ドーソナイトなどであってもよい。
これらの中でも、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、及びホウ酸亜鉛が好ましく、水酸化アルミニウム、及び水酸化マグネシウムがより好ましい。
The heat absorbing agent is appropriately selected so that AB, which is the difference between the ignition temperature A of the electrolytic solution and the heat absorption starting temperature B of the heat absorbing material, is more than 0 ° C. and 400 ° C. or less. Examples thereof include oxides, boron-based compounds and hydrates of metal salts, and among them, metal hydroxides are preferable. When a metal hydroxide is used, it is preferable because water is generated by the heat generated by ignition and the fire can be extinguished quickly. Further, a combination of a metal hydroxide compound and a hydrate of a metal salt is also preferable.
Examples of the metal hydroxide include aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, hydrotalcite, talc and the like, and among them, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide and calcium hydroxide are preferable. Examples of the boron-based compound include zinc borate and the like. Zinc borate may is hydrate, e.g. 2ZnO · 3B 2 O 5 · 3.5H 2 O. Examples of the metal salt hydrate include calcium sulfate hydrate (for example, dihydrate), magnesium sulfate hydrate (for example, heptahydrate), kaolin clay, boehmite, and dosonite. You may.
Among these, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, and zinc borate are preferable, and aluminum hydroxide and magnesium hydroxide are more preferable.
耐火樹脂組成物層を形成する耐火樹脂組成物中の吸熱剤の含有量は、樹脂100質量部に対して、10〜1600質量部であることが好ましい。10質量部以上であると、バッテリーなどが発火した場合により速やかに消火することができる。また、1600質量部以下であると、吸熱剤が樹脂中に均一に分散しやすくなり、成形性などが良好となる。
上記吸熱剤の含有量は、好ましくは100質量部以上、さらに好ましくは500質量部以上、より更に好ましくは900質量部以上である。また、好ましくは1550質量部以下、更に好ましくは1300質量部以下、より更に好ましくは1150質量部以下である。吸熱剤の含有量をこれら下限値以上とすることで、急激な温度上昇を緩和でき、かつ発火した場合でも速やかに消火することができる。また、これら上限値以下とすることで、樹脂中に均一に分散しやすくなり、成形性などが優れたものとなる。
The content of the heat absorbing agent in the refractory resin composition forming the refractory resin composition layer is preferably 10 to 1600 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin. If it is 10 parts by mass or more, the fire can be extinguished more quickly when the battery or the like ignites. Further, when the amount is 1600 parts by mass or less, the heat absorbing agent is easily dispersed uniformly in the resin, and the moldability and the like are improved.
The content of the endothermic agent is preferably 100 parts by mass or more, more preferably 500 parts by mass or more, and even more preferably 900 parts by mass or more. Further, it is preferably 1550 parts by mass or less, more preferably 1300 parts by mass or less, and even more preferably 1150 parts by mass or less. By setting the content of the endothermic agent to these lower limit values or more, it is possible to alleviate a rapid temperature rise and to extinguish the fire promptly even if it ignites. Further, when the value is not more than these upper limit values, it becomes easy to disperse uniformly in the resin, and the moldability and the like become excellent.
<樹脂>
樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及びエラストマー樹脂が挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ(1−)ブテン樹脂、及びポリペンテン樹脂等のポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂(PVC)、ノボラック樹脂、ポリウレタン樹脂、及びポリイソブチレン等の合成樹脂が挙げられる。
熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド等の合成樹脂が挙げられる。
<Resin>
Examples of the resin include a thermoplastic resin, a thermosetting resin, and an elastomer resin.
Examples of the thermoplastic resin include polypropylene resins, polyethylene resins, poly (1-) butene resins, polyolefin resins such as polypentene resins, polyester resins such as polyethylene terephthalate, polystyrene resins, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resins, and the like. Polyvinyl acetal resin, ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) resin, polyvinyl alcohol resin, polycarbonate resin, polyphenylene ether resin, acrylic resin, polyamide resin, polyvinyl chloride resin (PVC), novolak resin, polyurethane resin, polyisobutylene, etc. Synthetic resin of.
Examples of the thermosetting resin include synthetic resins such as epoxy resin, urethane resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester resin, and polyimide.
エラストマー樹脂としては、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、エチレン−プロピレンゴム、天然ゴム、ポリブタジエンゴム、ポリイソプレンゴム、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、水素添加スチレン−ブタジエンブロック共重合体、水素添加スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、水素添加スチレン−イソプレンブロック共重合体、水素添加スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体等が挙げられる。
本発明においては、これら樹脂のうち1種を単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。
As the elastomer resin, acrylonitrile butadiene rubber (NBR), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), ethylene-propylene rubber, natural rubber, polybutadiene rubber, polyisoprene rubber, styrene-butadiene block copolymer, hydrogenated styrene-butadiene block Examples thereof include copolymers, hydrogenated styrene-butadiene-styrene block copolymers, hydrogenated styrene-isoprene block copolymers, hydrogenated styrene-isoprene-styrene block copolymers and the like.
In the present invention, one of these resins may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used.
耐火樹脂組成物に含有される樹脂は、吸熱剤の樹脂中の分散性、耐火樹脂組成物層(特に、耐火シート)の機械的強度を向上させる観点から、上記した中でも、熱可塑性樹脂が好ましい。熱可塑性樹脂の中でも、耐火樹脂組成物層(特に、耐火シート)の機械的強度をより向上させる観点から、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、アクリル樹脂、エチレン―酢酸ビニル共重合体樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、エチレン―酢酸ビニル共重合体樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種であることがより好ましく、中でも、ポリビニルアセタール樹脂がより好ましい。 Among the above, the resin contained in the fire-resistant resin composition is preferably a thermoplastic resin from the viewpoint of improving the dispersibility of the heat-absorbing agent in the resin and the mechanical strength of the fire-resistant resin composition layer (particularly, the fire-resistant sheet). .. Among the thermoplastic resins, a group consisting of polyvinyl acetal resin, polyvinyl alcohol resin, acrylic resin, and ethylene-vinyl acetate copolymer resin from the viewpoint of further improving the mechanical strength of the fire resistant resin composition layer (particularly, the fire resistant sheet). It is preferable that it is at least one selected from, and it is more preferable that it is at least one selected from the group consisting of polyvinyl acetal resin, polyvinyl alcohol resin, and ethylene-vinyl acetate copolymer resin. Among them, polyvinyl acetal resin is preferable. More preferable.
また、耐火樹脂組成物に含有される樹脂は、上記した中でも、溶解度パラメーター(SP値)が9以上の樹脂を用いることが好ましい。SP値が9以上の樹脂を用いた場合は、耐火樹脂組成物により形成される耐火樹脂組成物層(特に、耐火シート)の機械的強度が向上しやすくなる。さらに、SP値が9以上の樹脂を用い、かつ吸熱剤として水和金属化合物を用いた場合に機械的強度はより高まる。これは、水和金属化合物は比較的極性が高いため、SP値が9以上の樹脂との相溶性がよく、樹脂と水和金属化合物との分散性が高まり、その結果、機械的強度が向上するものと考えられる。
また、SP値が9以上の樹脂を用いると、水和金属化合物の分散性が高まり、これにより、耐火樹脂組成物中の吸熱剤の含有量を比較的多くすることができる。
本発明の耐火樹脂組成物に含有される樹脂のSP値はより好ましくは10以上であり、そして、好ましくは15以下であり、より好ましくは13以下である。
SP値が9以上の樹脂として好適に用いられる樹脂は、熱可塑性樹脂であり、例えば、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、アクリル樹脂、エチレン―酢酸ビニル共重合体樹脂などを挙げることができる。
本発明においてSP値は、Fedors法により測定された値である。
Further, as the resin contained in the refractory resin composition, it is preferable to use a resin having a solubility parameter (SP value) of 9 or more among the above. When a resin having an SP value of 9 or more is used, the mechanical strength of the refractory resin composition layer (particularly, the refractory sheet) formed by the refractory resin composition tends to be improved. Further, when a resin having an SP value of 9 or more is used and a hydrated metal compound is used as an endothermic agent, the mechanical strength is further increased. This is because the hydrated metal compound has a relatively high polarity, so that it has good compatibility with a resin having an SP value of 9 or more, and the dispersibility between the resin and the hydrated metal compound is increased, and as a result, the mechanical strength is improved. It is thought that it will be done.
Further, when a resin having an SP value of 9 or more is used, the dispersibility of the hydrated metal compound is enhanced, whereby the content of the endothermic agent in the refractory resin composition can be relatively increased.
The SP value of the resin contained in the refractory resin composition of the present invention is more preferably 10 or more, preferably 15 or less, and more preferably 13 or less.
The resin preferably used as the resin having an SP value of 9 or more is a thermoplastic resin, and examples thereof include polyvinyl acetal resin, polyvinyl alcohol resin, acrylic resin, and ethylene-vinyl acetate copolymer resin.
In the present invention, the SP value is a value measured by the Fedors method.
(ポリビニルアセタール樹脂)
ポリビニルアセタール樹脂は、ポリビニルアルコールをアルデヒドでアセタール化して得られるポリビニルアセタール樹脂であれば特に限定されないが、ポリビニルブチラール樹脂が好適である。ポリビニルブチラールを用いることで、吸熱剤に対する樹脂の量が比較的少ない場合でも、機械的強度を高くすることが可能となる。そのため、耐火樹脂組成物層(特に、耐火シート)の厚みを薄くしても、一定の機械的強度を確保することができる。
上記ポリビニルアセタール樹脂の水酸基量は、好ましくは20〜40モル%である。水酸基量を20モル%以上とすることで、ポリビニルアセタール樹脂の極性が高くなり、吸熱剤との結着力が強くなり、機械的強度が向上しやすくなる。また、水酸基量を40モル%以下とすることで、耐火樹脂組成物層(特に、耐火シート)が硬くなり過ぎたりすることを防止する。上記水酸基量は、より好ましくは23モル%以上、さらに好ましくは26モル%以上である。また、上記水酸基量は、より好ましくは37モル%以下、さらに好ましくは35モル%以下である。
(Polyvinyl acetal resin)
The polyvinyl acetal resin is not particularly limited as long as it is a polyvinyl acetal resin obtained by acetalizing polyvinyl alcohol with an aldehyde, but a polyvinyl butyral resin is preferable. By using polyvinyl butyral, it is possible to increase the mechanical strength even when the amount of the resin relative to the endothermic agent is relatively small. Therefore, even if the thickness of the refractory resin composition layer (particularly, the refractory sheet) is reduced, a certain level of mechanical strength can be ensured.
The amount of hydroxyl groups in the polyvinyl acetal resin is preferably 20 to 40 mol%. By setting the amount of hydroxyl groups to 20 mol% or more, the polarity of the polyvinyl acetal resin becomes high, the binding force with the endothermic agent becomes strong, and the mechanical strength becomes easy to improve. Further, by setting the amount of hydroxyl groups to 40 mol% or less, it is possible to prevent the refractory resin composition layer (particularly, the refractory sheet) from becoming too hard. The amount of the hydroxyl group is more preferably 23 mol% or more, still more preferably 26 mol% or more. The amount of hydroxyl groups is more preferably 37 mol% or less, still more preferably 35 mol% or less.
上記ポリビニルアセタール樹脂のアセタール化度は、好ましくは40〜80モル%である。アセタール化度を上記範囲内とすることで、上記する水酸基量を所望の範囲内として、耐火シートの機械的強度が向上しやすくなる。アセタール化度は、より好ましくは55モル%以上であり、さらに好ましくは65モル%以上であり、また、より好ましくは76モル%以下である。
また、上記ポリビニルアセタール樹脂のアセチル基量は、好ましくは0.1〜30モル%である。アセチル基量がこの範囲内であると、耐湿性に優れ、可塑剤との相溶性に優れ、高い柔軟性を発揮して取扱い性が向上する。また、アセチル基量をこれら範囲内とすることで、上記する水酸基量を所望の範囲内として、耐火シートの機械的強度が向上しやすくなる。これら観点から、アセチル基量は、0.2モル%以上がより好ましく、0.5モル%以上がさらに好ましく、また、15モル%以下がより好ましく、7モル%以下がさらに好ましい。
なお、アセタール化度、水酸基量、及びアセチル基量は、例えば、JIS K6728「ポリビニルブチラール試験方法」に準拠した方法により測定し、また算出することができる。
The degree of acetalization of the polyvinyl acetal resin is preferably 40 to 80 mol%. By setting the degree of acetalization within the above range, the above-mentioned amount of hydroxyl groups can be set within the desired range, and the mechanical strength of the refractory sheet can be easily improved. The degree of acetalization is more preferably 55 mol% or more, further preferably 65 mol% or more, and even more preferably 76 mol% or less.
The amount of acetyl groups in the polyvinyl acetal resin is preferably 0.1 to 30 mol%. When the amount of acetyl groups is within this range, the moisture resistance is excellent, the compatibility with the plasticizer is excellent, high flexibility is exhibited, and the handleability is improved. Further, by setting the amount of acetyl groups within these ranges, the amount of hydroxyl groups described above can be set within a desired range, and the mechanical strength of the refractory sheet can be easily improved. From these viewpoints, the amount of acetyl group is more preferably 0.2 mol% or more, further preferably 0.5 mol% or more, still more preferably 15 mol% or less, still more preferably 7 mol% or less.
The degree of acetalization, the amount of hydroxyl groups, and the amount of acetyl groups can be measured and calculated by, for example, a method based on JIS K6728 "Polyvinyl butyral test method".
ポリビニルアセタール樹脂の重合度は、好ましくは200〜3000である。重合度をこれら範囲内にすることで、吸熱剤を適切に耐火樹脂組成物層(特に、耐火シート)中に分散させることがきる。重合度は、より好ましくは250以上、さらに好ましくは300以上である。
ポリビニルアセタール樹脂の重合度を低くすると粘度も下がり、吸熱剤が分散しやすくなり、機械的強度が向上する。そのような観点から、ポリビニルアセタール樹脂の重合度は、好ましくは2000以下、より好ましくは1500以下、さらに好ましくは1000以下である。
なお、ポリビニルアセタール樹脂の重合度は、JIS K6728に記載の方法に基づいて測定した粘度平均重合度をいう。
The degree of polymerization of the polyvinyl acetal resin is preferably 200 to 3000. By setting the degree of polymerization within these ranges, the endothermic agent can be appropriately dispersed in the refractory resin composition layer (particularly, the refractory sheet). The degree of polymerization is more preferably 250 or more, still more preferably 300 or more.
When the degree of polymerization of the polyvinyl acetal resin is lowered, the viscosity is lowered, the endothermic agent is easily dispersed, and the mechanical strength is improved. From such a viewpoint, the degree of polymerization of the polyvinyl acetal resin is preferably 2000 or less, more preferably 1500 or less, still more preferably 1000 or less.
The degree of polymerization of the polyvinyl acetal resin refers to the degree of viscosity average polymerization measured based on the method described in JIS K6728.
ポリビニルアセタール樹脂の10質量%エタノール/トルエン粘度は、好ましくは5mPa・s以上、より好ましくは10mPa・s以上であり、さらに好ましくは15mPa・s以上である。また、10質量%エタノール/トルエン粘度は、好ましくは500mPa・s以下、より好ましくは300mPa・s以下であり、更に好ましくは200mPa・s以下である。ポリビニルアセタール樹脂の10質量%エタノール/トルエン粘度を上記のとおりにすることにより、耐火樹脂組成物層(特に、耐火シート)中に吸熱剤を分散しやすくなり、機械的強度が向上する。
なお、10質量%エタノール/トルエン粘度は、次のように測定した値である。
エタノール/トルエン(重量比1:1)混合溶剤150mlを三角フラスコにとり、これに秤量した試料を加え、樹脂濃度を10wt%とし、20℃の恒温室にて振とう溶解する。その溶液を20℃に保持しBM型粘度計を用いて粘度を測定して、10質量%エタノール/トルエン粘度を求めることができる。
The viscosity of 10% by mass ethanol / toluene of the polyvinyl acetal resin is preferably 5 mPa · s or more, more preferably 10 mPa · s or more, and further preferably 15 mPa · s or more. The viscosity of 10% by mass ethanol / toluene is preferably 500 mPa · s or less, more preferably 300 mPa · s or less, and further preferably 200 mPa · s or less. By setting the viscosity of the polyvinyl acetal resin to 10% by mass of ethanol / toluene as described above, the endothermic agent can be easily dispersed in the fire-resistant resin composition layer (particularly, the fire-resistant sheet), and the mechanical strength is improved.
The 10% by mass ethanol / toluene viscosity is a value measured as follows.
150 ml of an ethanol / toluene (1: 1 weight ratio) mixed solvent is placed in an Erlenmeyer flask, a weighed sample is added thereto, the resin concentration is adjusted to 10 wt%, and the mixture is dissolved by shaking in a thermostatic chamber at 20 ° C. The solution can be held at 20 ° C. and the viscosity can be measured using a BM type viscometer to determine the viscosity of 10% by mass ethanol / toluene.
上記アルデヒドは特に限定されないが、一般には、炭素数が1〜10のアルデヒドが好適に用いられる。上記炭素数が1〜10のアルデヒドは特に限定されず、例えば、n−ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、n−バレルアルデヒド、2−エチルブチルアルデヒド、n−ヘキシルアルデヒド、n−オクチルアルデヒド、n−ノニルアルデヒド、n−デシルアルデヒド、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド等が挙げられる。なかでも、n−ブチルアルデヒド、n−ヘキシルアルデヒド、n−バレルアルデヒドが好ましく、n−ブチルアルデヒドがより好ましい。これらのアルデヒドは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The aldehyde is not particularly limited, but in general, an aldehyde having 1 to 10 carbon atoms is preferably used. The aldehyde having 1 to 10 carbon atoms is not particularly limited, and for example, n-butyraldehyde, isobutylaldehyde, n-barrelaldehyde, 2-ethylbutyraldehyde, n-hexylaldehyde, n-octylaldehyde, and n-nonylaldehyde are not particularly limited. , N-decylaldehyde, formaldehyde, acetaldehyde, benzaldehyde and the like. Of these, n-butyraldehyde, n-hexylaldehyde, and n-bareraldehyde are preferable, and n-butyraldehyde is more preferable. These aldehydes may be used alone or in combination of two or more.
(ポリビニルアルコール樹脂)
ポリビニルアルコール樹脂は、従来公知の方法に従って、ビニルエステルを重合してポリマーを得た後、ポリマーをケン化、すなわち加水分解することにより得られる。
上記ビニルエステルとしては、酢酸ビニル、ギ酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ピバリン酸ビニル、バーサティック酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル及び安息香酸ビニル等が挙げられる。
ポリビニルアルコール樹脂のケン化度は、好ましくは80〜99.9モル%であり、より好ましくは85〜99モル%である。ケン化度をこのような範囲とすると、ポリビニルアルコール樹脂の極性が高まることで吸熱剤との分散性が良好になり、耐火樹脂組成物により形成される耐火シートの機械的強度が向上しやすくなる。
上記ケン化度は、JIS K6726に準拠して測定される。ケン化度は、ケン化によるビニルアルコール単位に変換される単位のうち、実際にビニルアルコール単位にケン化されている単位の割合を示す。
(Polyvinyl alcohol resin)
The polyvinyl alcohol resin is obtained by polymerizing a vinyl ester to obtain a polymer according to a conventionally known method, and then saponifying, that is, hydrolyzing the polymer.
Examples of the vinyl ester include vinyl acetate, vinyl formate, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl pivalate, vinyl versatic acid, vinyl laurate, vinyl stearate, vinyl benzoate and the like.
The degree of saponification of the polyvinyl alcohol resin is preferably 80 to 99.9 mol%, more preferably 85 to 99 mol%. When the degree of saponification is within such a range, the polarity of the polyvinyl alcohol resin is increased, so that the dispersibility with the endothermic agent is improved, and the mechanical strength of the refractory sheet formed by the refractory resin composition is likely to be improved. ..
The degree of saponification is measured according to JIS K6726. The degree of saponification indicates the ratio of the units actually saponified to vinyl alcohol units among the units converted into vinyl alcohol units by saponification.
ポリビニルアルコール樹脂の重合度は特に限定されないが、好ましくは400以上、より好ましくは500以上、さらに好ましくは700以上である。また、好ましくは2000以下、より好ましくは1500以下、更に好ましくは1000以下である。重合度をこれら範囲内にすることで、吸熱剤を適切に耐火シート中に分散させることができ、耐火シートの機械的強度が向上する。上記重合度は、JIS K6726に準拠して測定される。 The degree of polymerization of the polyvinyl alcohol resin is not particularly limited, but is preferably 400 or more, more preferably 500 or more, still more preferably 700 or more. Further, it is preferably 2000 or less, more preferably 1500 or less, and further preferably 1000 or less. By setting the degree of polymerization within these ranges, the endothermic agent can be appropriately dispersed in the refractory sheet, and the mechanical strength of the refractory sheet is improved. The degree of polymerization is measured according to JIS K6726.
ポリビニルアルコール樹脂の4質量%水溶液粘度は、好ましくは8mPa・s以上、より好ましくは10mPa・s以上であり、さらに好ましくは12mPa・s以上である。 また、4質量%水溶液粘度は、好ましくは25mPa・s以下、より好ましくは20mPa・s以下であり、更に好ましくは16mPa・s以下である。
ポリビニルアルコール樹脂の4質量%水溶液粘度を上記のとおりすることにより、耐火樹脂組成物層(特に、耐火シート)中に吸熱剤を分散しやすくなり、機械的強度が向上する。
なお、4質量%水溶液粘度は、20℃において、JIS K 6726に準じて測定することができる。
The viscosity of the polyvinyl alcohol resin in a 4% by mass aqueous solution is preferably 8 mPa · s or more, more preferably 10 mPa · s or more, and further preferably 12 mPa · s or more. The viscosity of the 4% by mass aqueous solution is preferably 25 mPa · s or less, more preferably 20 mPa · s or less, and further preferably 16 mPa · s or less.
By adjusting the viscosity of the 4% by mass aqueous solution of the polyvinyl alcohol resin as described above, the heat absorbing agent can be easily dispersed in the fireproof resin composition layer (particularly, the fireproof sheet), and the mechanical strength is improved.
The viscosity of the 4% by mass aqueous solution can be measured at 20 ° C. according to JIS K 6726.
(エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂)
エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂としては、非架橋型のエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂であってもよいし、また、高温架橋型のエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂であってもよい。また、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体のけん化物、エチレン−酢酸ビニルの加水分解物などのようなエチレン−酢酸ビニル変性体樹脂も用いることができる。
エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂は、JIS K 6730「エチレン・酢酸ビニル樹脂試験方法」に準拠して測定される酢酸ビニル含量が好ましく10〜50質量%、より好ましくは25〜45質量%である。酢酸ビニル含量をこれら下限値以上とすることで、後述する基材への接着性が高くなる。また、酢酸ビニル含量をこれら上限値以下とすることで、耐火樹脂組成物層(特に、耐火シート)の機械的強度が良好となる。
エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂の重量平均分子量は5000〜200000が好ましく、10000〜150000がより好ましい。重量平均分子量をこのような範囲とすることにより、吸熱剤を適切に耐火樹脂組成物層(特に、耐火シート)中に分散させることができ、機械的強度が向上する。ここで、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定した標準ポリスチレン換算の重量平均分子量である。
(Ethylene-vinyl acetate copolymer resin)
The ethylene-vinyl acetate copolymer resin may be a non-crosslinked ethylene-vinyl acetate copolymer resin or a high-temperature crosslinked ethylene-vinyl acetate copolymer resin. Further, as the ethylene-vinyl acetate copolymer resin, an ethylene-vinyl acetate modified resin such as a saponified product of the ethylene-vinyl acetate copolymer and a hydrolyzate of ethylene-vinyl acetate can also be used.
The ethylene-vinyl acetate copolymer resin preferably has a vinyl acetate content of 10 to 50% by mass, more preferably 25 to 45% by mass, as measured in accordance with JIS K 6730 “Ethylene-vinyl acetate resin test method”. .. By setting the vinyl acetate content to these lower limit values or more, the adhesiveness to the substrate, which will be described later, is improved. Further, by setting the vinyl acetate content to these upper limit values or less, the mechanical strength of the refractory resin composition layer (particularly, the refractory sheet) becomes good.
The weight average molecular weight of the ethylene-vinyl acetate copolymer resin is preferably 5000 to 20000, more preferably 1000 to 150,000. By setting the weight average molecular weight in such a range, the endothermic agent can be appropriately dispersed in the refractory resin composition layer (particularly, the refractory sheet), and the mechanical strength is improved. Here, the weight average molecular weight is a standard polystyrene-equivalent weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography (GPC).
(アクリル樹脂)
アクリル樹脂としては、例えば、(メタ)アクリル酸アルキルエステル系モノマーを含むモノマー成分を重合したものである。なお、本明細書において「(メタ)アクリル酸アルキルエステル」とは、「アクリル酸アルキルエステル、又はメタクリル酸アルキルエステル」を意味する。他の類似の用語も同様である。
本発明における(メタ)アクリル酸アルキルエステル系モノマーは、(メタ)アクリル酸と脂肪族アルコールとのエステルであって、前記脂肪族アルコールのアルキル基の炭素数は、好ましくは1〜14、より好ましくは1〜10である。
具体的な(メタ)アクリル酸アルキルエステル系モノマーとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、及びテトラデシル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸アルキルエステル系モノマーは、単独でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(acrylic resin)
The acrylic resin is, for example, a polymer obtained by polymerizing a monomer component containing a (meth) acrylic acid alkyl ester-based monomer. In addition, in this specification, "(meth) acrylic acid alkyl ester" means "acrylic acid alkyl ester, or methacrylic acid alkyl ester". The same is true for other similar terms.
The (meth) acrylic acid alkyl ester-based monomer in the present invention is an ester of (meth) acrylic acid and an aliphatic alcohol, and the alkyl group of the aliphatic alcohol preferably has 1 to 14 carbon atoms, more preferably. Is 1-10.
Specific examples of the (meth) acrylic acid alkyl ester-based monomer include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, and n-butyl (meth) acrylate. , Isobutyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, heptyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, n-octyl (meth) acrylate, isooctyl. Examples thereof include (meth) acrylate, nonyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, undecyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, tridecyl (meth) acrylate, and tetradecyl (meth) acrylate.
The (meth) acrylic acid alkyl ester-based monomer may be used alone or in combination of two or more.
また、アクリル樹脂を得るためのモノマー成分としては、上記した(メタ)アクリル酸アルキルエステル系モノマーの他に、極性基含有モノマーを含んでもよい。
極性基含有モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、及びイタコン酸等のビニル基を含有するカルボン酸、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性(メタ)アクリレート、ポリオキシエチレン(メタ)アクリレート、及びポリオキシプロピレン(メタ)アクリレート等の水酸基を有するビニルモノマー、(メタ)アクリロニトリル、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、N−ビニルラウリロラクタム、(メタ)アクリロイルモルホリン、(メタ)アクリルアミド、ジメチル(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、及びジメチルアミノメチル(メタ)アクリレート等の窒素含有ビニルモノマーが挙げられる。
Further, as the monomer component for obtaining the acrylic resin, a polar group-containing monomer may be contained in addition to the above-mentioned (meth) acrylic acid alkyl ester-based monomer.
Examples of the polar group-containing monomer include (meth) acrylic acid, a vinyl group-containing carboxylic acid such as itaconic acid, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, and 4-hydroxybutyl. Vinyl monomers having hydroxyl groups such as (meth) acrylate, caprolactone-modified (meth) acrylate, polyoxyethylene (meth) acrylate, and polyoxypropylene (meth) acrylate, (meth) acrylonitrile, N-vinylpyrrolidone, N-vinylcaprolactam. , N-vinyllaurilolactam, (meth) acryloylmorpholine, (meth) acrylamide, dimethyl (meth) acrylamide, N-methylol (meth) acrylamide, N-butoxymethyl (meth) acrylamide, and dimethylaminomethyl (meth) acrylate. Examples thereof include nitrogen-containing vinyl monomers such as.
アクリル樹脂としては、(メタ)アクリル酸アルキルエステル系モノマーの単独重合体が好ましく、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレートの単独重合体である、ポリメチル(メタ)アクリレート、ポリエチル(メタ)アクリレートなどが好ましく、ポリメチル(メタ)アクリレートがより好ましく、ポリメチルメタクリレートが更に好ましい。 As the acrylic resin, a homopolymer of a (meth) acrylic acid alkyl ester-based monomer is preferable, and polymethyl (meth) acrylate and polyethyl (meth) acrylate, which are homopolymers of methyl (meth) acrylate and ethyl (meth) acrylate. Etc. are preferable, polymethyl (meth) acrylate is more preferable, and polymethyl methacrylate is further preferable.
アクリル樹脂の重量平均分子量は、吸熱剤を適切に耐火樹脂組成物層(特に、耐火シート)中に分散させることができ、機械的強度を向上させる観点から、1,000〜100,000が好ましく、5,000〜90,000がより好ましく、20,000〜80,000が更に好ましい。ここで、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定した標準ポリスチレン換算の重量平均分子量である。
(メタ)アクリル酸アルキルエステル系モノマーは、単独でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
The weight average molecular weight of the acrylic resin is preferably 1,000 to 100,000 from the viewpoint of appropriately dispersing the endothermic agent in the fire-resistant resin composition layer (particularly, the fire-resistant sheet) and improving the mechanical strength. It is more preferably 5,000 to 90,000, and even more preferably 20,000 to 80,000. Here, the weight average molecular weight is a standard polystyrene-equivalent weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography (GPC).
The (meth) acrylic acid alkyl ester-based monomer may be used alone or in combination of two or more.
耐火樹脂組成物層を形成する耐火樹脂組成物中の樹脂の含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは6質量%以上、さらに好ましくは8質量%以上である。耐火樹脂組成物中の樹脂の含有量をこれら下限値以上とすると、耐火樹脂組成物を例えば耐火シートに成形する際に、その成形性が向上する。また、上記含有量は、好ましくは85質量%以下、より好ましくは80質量%以下、さらに好ましくは50質量%以下、よりさらに好ましくは15質量%以下である。また、本発明では、これら上限値以下とすることで吸熱剤を多量に配合することが可能になる。また、15質量%以下などの少ない樹脂量においても、樹脂のメルトフローレートや吸熱剤の平均粒径を調整することで、成形性が良好となる。 The content of the resin in the refractory resin composition forming the refractory resin composition layer is preferably 5% by mass or more, more preferably 6% by mass or more, and further preferably 8% by mass or more. When the content of the resin in the refractory resin composition is at least these lower limit values, the moldability of the refractory resin composition is improved when it is molded into, for example, a refractory sheet. The content is preferably 85% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, still more preferably 50% by mass or less, still more preferably 15% by mass or less. Further, in the present invention, a large amount of the endothermic agent can be blended by setting the upper limit value or less. Further, even with a small amount of resin such as 15% by mass or less, the moldability can be improved by adjusting the melt flow rate of the resin and the average particle size of the endothermic agent.
<任意成分>
〔難燃剤〕
本発明に係る耐火樹脂組成物層を形成する耐火樹脂組成物は、更に難燃剤を含有することが好ましい。耐火樹脂組成物が難燃剤を含有する場合、これを用いた耐火樹脂組成物層に着火した場合であっても延焼を抑制することができる。
難燃剤としては、例えば、赤リン、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、及びキシレニルジフェニルホスフェート等の各種リン酸エステル、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、及びリン酸マグネシウム等のリン酸金属塩、ポリリン酸アンモニウム、下記一般式(1)で表される化合物等が挙げられる。
<Arbitrary ingredient>
〔Flame retardants〕
The refractory resin composition forming the refractory resin composition layer according to the present invention preferably further contains a flame retardant. When the refractory resin composition contains a flame retardant, the spread of fire can be suppressed even when the refractory resin composition layer using the flame retardant is ignited.
Examples of the flame retardant include various phosphate esters such as red phosphorus, triphenyl phosphate, tricresyl phosphate, trixylenyl phosphate, cresil diphenyl phosphate, and xylenyl diphenyl phosphate, sodium phosphate, potassium phosphate, and the like. Examples thereof include metal phosphates such as magnesium phosphate, ammonium polyphosphate, and compounds represented by the following general formula (1).
前記一般式(1)中、R1及びR3は、同一又は異なって、水素、炭素数1〜16の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、又は炭素数6〜16のアリール基を示す。R2は、水酸基、炭素数1〜16の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、炭素数1〜16の直鎖状もしくは分岐状のアルコキシル基、炭素数6〜16のアリール基、又は炭素数6〜16のアリールオキシ基を示す。 In the general formula (1), R 1 and R 3 represent hydrogen, a linear or branched alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 16 carbon atoms, which are the same or different. R 2 represents a hydroxyl group, a linear or branched alkyl group having 1 to 16 carbon atoms, straight-chain or branched alkoxy group having 1 to 16 carbon atoms, an aryl group having 6 to 16 carbon atoms, or carbon atoms It shows 6 to 16 aryloxy groups.
前記一般式(1)で表される化合物の具体例としては、メチルホスホン酸、メチルホスホン酸ジメチル、メチルホスホン酸ジエチル、エチルホスホン酸、n−プロピルホスホン酸、n−ブチルホスホン酸、2−メチルプロピルホスホン酸、t−ブチルホスホン酸、2,3−ジメチル−ブチルホスホン酸、オクチルホスホン酸、フェニルホスホン酸、ジオクチルフェニルホスホネート、ジメチルホスフィン酸、メチルエチルホスフィン酸、メチルプロピルホスフィン酸、ジエチルホスフィン酸、ジオクチルホスフィン酸、フェニルホスフィン酸、ジエチルフェニルホスフィン酸、ジフェニルホスフィン酸、ビス(4−メトキシフェニル)ホスフィン酸等が挙げられる。前記難燃剤は、単独でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
前記難燃剤の中でも、耐火樹脂組成物層の難燃性を向上させる観点から、赤リン、ポリリン酸アンモニウム、及び前記一般式(1)で表される化合物が好ましく、難燃性能、安全性、及びコスト等の観点からポリリン酸アンモニウムがより好ましい。
Specific examples of the compound represented by the general formula (1) include methylphosphonate, dimethyl methylphosphonate, diethyl methylphosphonate, ethylphosphonate, n-propylphosphonate, n-butylphosphonate, and 2-methylpropylphosphonate. , T-butylphosphonate, 2,3-dimethyl-butylphosphonate, octylphosphonate, phenylphosphonic acid, dioctylphenylphosphonate, dimethylphosphonate, methylethylphosphinic acid, methylpropylphosphinic acid, diethylphosphonate, dioctylphosphonate , Phosphonate, diethylphenylphosphonate, diphenylphosphonate, bis (4-methoxyphenyl) phosphonate and the like. The flame retardant may be used alone or in combination of two or more.
Among the flame retardants, red phosphorus, ammonium polyphosphate, and the compound represented by the general formula (1) are preferable from the viewpoint of improving the flame retardancy of the fire resistant resin composition layer, and flame retardant performance, safety, and so on. Ammonium polyphosphate is more preferable from the viewpoint of cost and the like.
耐火樹脂組成物が難燃剤を含有する場合、その含有量は樹脂成分100質量部に対して、1〜200質量部が好ましく、5〜100質量部がより好ましく、5〜50質量部が更に好ましい。難燃剤の含有量が前記範囲内であると、耐火樹脂組成物を用いた耐火樹脂組成物層が着火した場合に延焼を抑制することができる。 When the refractory resin composition contains a flame retardant, the content thereof is preferably 1 to 200 parts by mass, more preferably 5 to 100 parts by mass, still more preferably 5 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin component. .. When the content of the flame retardant is within the above range, the spread of fire can be suppressed when the refractory resin composition layer using the refractory resin composition ignites.
〔熱膨張性黒鉛〕
耐火樹脂組成物層を形成する耐火樹脂組成物は熱膨張性黒鉛を含有してもよい。耐火樹脂組成物が熱膨張性黒鉛を含有する場合、熱膨張性黒鉛は加熱されることで膨張して大容量の空隙を形成し、難燃剤として機能するため、耐火樹脂組成物を用いた耐火樹脂組成物層に着火した場合に延焼を抑制することができる。
[Thermal expandable graphite]
The refractory resin composition forming the refractory resin composition layer may contain thermally expandable graphite. When the refractory resin composition contains heat-expandable graphite, the heat-expandable graphite expands when heated to form a large-capacity void and functions as a flame retardant. Therefore, the refractory resin composition is used for fire resistance. When the resin composition layer is ignited, the spread of fire can be suppressed.
熱膨張性黒鉛としては、加熱時に膨張する黒鉛であれば特に制限はなく、天然鱗状グラファイト、熱分解グラファイト、及びキッシュグラファイト等の粉末を無機酸と強酸化剤とで処理してグラファイト層間化合物を生成させたものが挙げられ、これらは炭素の層状構造を維持したままの結晶化合物になっている。
前記無機酸としては濃硫酸、硝酸、及びセレン酸等が挙げられ、強酸化剤としては濃硝酸、過塩素酸、過塩素酸塩、過マンガン酸塩、重クロム酸塩、及び過酸化水素等が挙げられる。
熱膨張性黒鉛は更に中和処理を行ったものでもよい。具体的には、前記酸処理により得られた熱膨張性黒鉛を、更にアンモニア、脂肪族低級アミン、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物等で中和することが好ましい。
熱膨張性黒鉛の粒度は、20〜200メッシュが好ましい。膨張性黒鉛の粒度が前記範囲内であると、膨脹して大容量の空隙を作りやすくなるため難燃性が向上する。また、樹脂への分散性も向上する。
The heat-expandable graphite is not particularly limited as long as it expands when heated, and powders such as natural scaly graphite, pyrolytic graphite, and kiss graphite are treated with an inorganic acid and a strong oxidizing agent to form a graphite intercalation compound. Examples include those produced, which are crystalline compounds that maintain the layered structure of carbon.
Examples of the inorganic acid include concentrated sulfuric acid, nitric acid, and selenic acid, and examples of the strong oxidizing agent include concentrated nitric acid, perchloric acid, perchlorate, permanganate, dichromate, and hydrogen peroxide. Can be mentioned.
The heat-expandable graphite may be further neutralized. Specifically, it is preferable to further neutralize the heat-expandable graphite obtained by the acid treatment with ammonia, an aliphatic lower amine, an alkali metal compound, an alkaline earth metal compound or the like.
The particle size of the heat-expandable graphite is preferably 20 to 200 mesh. When the particle size of the expandable graphite is within the above range, it expands easily to form a large-capacity void, so that the flame retardancy is improved. In addition, the dispersibility in the resin is also improved.
熱膨張性黒鉛の平均アスペクト比は、2以上が好ましく、5以上がより好ましく、10以上が更に好ましい。熱膨張性黒鉛の平均アスペクト比の上限は特に限定されないが、熱膨張性黒鉛の割れ防止の観点から、1,000以下であることが好ましい。熱膨張性黒鉛の平均アスペクト比が2以上であることにより、膨張して大容量の空隙を作りやすくなるため難燃性が向上する。
熱膨張性黒鉛の平均アスペクト比は、10個の熱膨張性黒鉛について、それぞれ最大寸法(長径)及び最小寸法(短径)測定し、最大寸法(長径)を最小寸法(短径)で除した値の平均値を平均アスペクト比とする。熱膨張性黒鉛の長径及び短径は、例えば、電界放出型走査電子顕微鏡(FE−SEM)を用いて測定することができる。
The average aspect ratio of the heat-expandable graphite is preferably 2 or more, more preferably 5 or more, and even more preferably 10 or more. The upper limit of the average aspect ratio of the heat-expandable graphite is not particularly limited, but is preferably 1,000 or less from the viewpoint of preventing the heat-expandable graphite from cracking. When the average aspect ratio of the heat-expandable graphite is 2 or more, it expands and easily forms a large-capacity void, so that flame retardancy is improved.
The average aspect ratio of the heat-expandable graphite was measured for each of the 10 heat-expandable graphites in the maximum dimension (major axis) and the minimum dimension (minor axis), and the maximum dimension (major axis) was divided by the minimum dimension (minor axis). Let the average value be the average aspect ratio. The major axis and minor axis of the heat-expandable graphite can be measured using, for example, a field emission scanning electron microscope (FE-SEM).
耐火樹脂組成物が熱膨張性黒鉛を含有する場合、その含有量は樹脂100質量部に対して、10〜200質量部が好ましく、20〜150質量部がより好ましく、30〜100質量部が更に好ましい。熱膨張性黒鉛の含有量が前記範囲内であると、耐火樹脂組成物中に大容量の空隙を作りやすくなるため難燃性が向上する。 When the refractory resin composition contains thermally expandable graphite, the content thereof is preferably 10 to 200 parts by mass, more preferably 20 to 150 parts by mass, and further 30 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin. preferable. When the content of the heat-expandable graphite is within the above range, it becomes easy to form a large-capacity void in the refractory resin composition, so that the flame retardancy is improved.
〔無機充填剤〕
耐火樹脂組成物層を形成する耐火樹脂組成物は、吸熱剤、難燃剤及び膨張性黒鉛以外の無機充填剤を更に含有してもよい。
吸熱剤及び膨張性黒鉛以外の無機充填剤としては特に制限されず、例えば、アルミナ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化鉄、酸化錫、酸化アンチモン、フェライト等の金属酸化物、塩基性炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、炭酸ストロンチウム、及び炭酸バリウム等の金属炭酸塩、シリカ、珪藻土、ドーソナイト、硫酸バリウム、クレー、マイカ、モンモリロナイト、ベントナイト、活性白土、セピオライト、イモゴライト、セリサイト、ガラス繊維、ガラスビーズ、シリカ系バルーン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維、炭素バルーン、木炭粉末、各種金属粉、チタン酸カリウム、硫酸マグネシウム、チタン酸ジルコン酸鉛、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、アルミニウムボレート、硫化モリブデン、炭化ケイ素、ステンレス繊維、ホウ酸亜鉛、各種磁性粉、スラグ繊維、フライアッシュ、及び脱水汚泥等が挙げられる。これらの無機充填剤は、単独でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
[Inorganic filler]
The fire-resistant resin composition forming the fire-resistant resin composition layer may further contain an inorganic filler other than the endothermic agent, the flame retardant and the expandable graphite.
The inorganic filler other than the heat absorbing agent and expansive graphite is not particularly limited, and for example, metal oxides such as alumina, zinc oxide, titanium oxide, calcium oxide, magnesium oxide, iron oxide, tin oxide, antimony oxide, and ferrite. Metal carbonates such as basic magnesium carbonate, calcium carbonate, magnesium carbonate, zinc oxide, strontium carbonate, and barium carbonate, silica, diatomaceous soil, dosonite, barium sulfate, clay, mica, montmorillonite, bentonite, active white clay, sepiolite, imogolite, Serisite, glass fiber, glass beads, silica-based balloon, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, carbon black, graphite, carbon fiber, carbon balloon, charcoal powder, various metal powders, potassium titanate, magnesium sulfate, zinc oxide Examples thereof include lead acid acid, zinc stearate, calcium stearate, aluminum borate, molybdenum sulfide, silicon carbide, stainless fiber, zinc borate, various magnetic powders, slag fibers, fly ash, and dehydrated sludge. These inorganic fillers may be used alone or in combination of two or more.
無機充填剤の平均粒子径は、0.5〜100μmが好ましく、1〜50μmがより好ましい。無機充填剤は、含有量が少ないときは分散性を向上させる観点から粒子径が小さいものが好ましく、含有量が多いときは高充填が進むにつれて、耐火樹脂組成物の粘度が高くなり成形性が低下するため粒子径が大きいものが好ましい。 The average particle size of the inorganic filler is preferably 0.5 to 100 μm, more preferably 1 to 50 μm. When the content of the inorganic filler is low, the particle size is preferably small from the viewpoint of improving dispersibility, and when the content is high, the viscosity of the refractory resin composition increases and the moldability becomes higher as the filling progresses. It is preferable that the particle size is large because it decreases.
耐火樹脂組成物が、吸熱剤及び膨張性黒鉛以外の無機充填剤を含有する場合、その含有量は樹脂100質量部に対して、好ましくは10〜300質量部、より好ましくは10〜200質量部である。無機充填剤の含有量が前記範囲内であると、これを用いた耐火樹脂組成物層(耐火シート)の機械的物性を向上させることができる。 When the fire-resistant resin composition contains an inorganic filler other than a heat absorbing agent and expansive graphite, the content thereof is preferably 10 to 300 parts by mass, more preferably 10 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin. Is. When the content of the inorganic filler is within the above range, the mechanical properties of the refractory resin composition layer (refractory sheet) using the inorganic filler can be improved.
〔可塑剤〕
耐火樹脂組成物層を形成する耐火樹脂組成物は、更に可塑剤を含有してもよい。特に樹脂成分がポリ塩化ビニル樹脂である場合、成形性を向上させる観点から可塑剤を含むことが好ましい。
可塑剤は、一般にポリ塩化ビニル樹脂成形体を製造する際に使用されている可塑剤であれば特に限定されない。具体的には、例えば、ジ−2−エチルヘキシルフタレート(DOP)、ジブチルフタレート(DBP)、ジヘプチルフタレート(DHP)、ジイソデシルフタレート(DIDP)等のフタル酸エステル可塑剤、ジ−2−エチルヘキシルアジペート(DOA)、ジイソブチルアジペート(DIBA)、ジブチルアジペート(DBA)等の脂肪酸エステル可塑剤、エポキシ化大豆油等のエポキシ化エステル可塑剤、アジピン酸エステル、アジピン酸ポリエステル等のアジピン酸エステル可塑剤、トリ−2−エチルヘキシルトリメリテート(TOTM)、トリイソノニルトリメリテート(TINTM)等のトリメリット酸エステル可塑剤、鉱油等のプロセスオイル等が挙げられる。可塑剤は、1種単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
耐火樹脂組成物が可塑剤を含有する場合、その含有量は、樹脂100質量部に対して5〜40質量部が好ましく、5〜35質量部がより好ましい。可塑剤の含有量が前記範囲内であると、押出成形性が向上する傾向があり、また成形体が柔らかくなり過ぎることを抑制することができる。
[Plasticizer]
The refractory resin composition forming the refractory resin composition layer may further contain a plasticizer. In particular, when the resin component is a polyvinyl chloride resin, it is preferable to include a plasticizer from the viewpoint of improving moldability.
The plasticizer is not particularly limited as long as it is a plasticizer generally used in producing a polyvinyl chloride resin molded product. Specifically, for example, phthalate ester plasticizers such as di-2-ethylhexylphthalate (DOP), dibutylphthalate (DBP), diheptylphthalate (DHP), and diisodecylphthalate (DIDP), di-2-ethylhexyl adipate (di-2-ethylhexyl adipate). DOA), diisobutyl adipate (DIBA), dibutyl adipate (DBA) and other fatty acid ester plasticizers, epoxidized soybean oil and other epoxidized ester plasticizers, adipic acid ester, adipate polyester and other adipic acid ester plasticizers Examples thereof include trimellitic acid ester plasticizers such as 2-ethylhexyl trimellitate (TOTM) and triisononyl trimellitate (TINTM), and process oils such as mineral oil. The plasticizer may be used alone or in combination of two or more.
When the refractory resin composition contains a plasticizer, the content thereof is preferably 5 to 40 parts by mass, more preferably 5 to 35 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin. When the content of the plasticizer is within the above range, the extrusion moldability tends to be improved, and it is possible to prevent the molded product from becoming too soft.
<その他成分>
耐火樹脂組成物層を形成する耐火樹脂組成物は、本発明の目的が損なわれない範囲で、必要に応じて各種の添加成分を含有させることができる。
この添加成分の種類は特に限定されず、各種添加剤を用いることができる。このような添加剤として、例えば、滑剤、収縮防止剤、結晶核剤、着色剤(顔料、染料等)、紫外線吸収剤、酸化防止剤、老化防止剤、充填剤、補強剤、難燃助剤、帯電防止剤、界面活性剤、加硫剤、及び表面処理剤等が挙げられる。添加剤の添加量は成形性等を損なわない範囲で適宜選択でき。添加剤は、単独でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
<Other ingredients>
The refractory resin composition forming the refractory resin composition layer may contain various additive components as necessary, as long as the object of the present invention is not impaired.
The type of this additive component is not particularly limited, and various additives can be used. Examples of such additives include lubricants, shrinkage inhibitors, crystal nucleating agents, colorants (pigments, dyes, etc.), ultraviolet absorbers, antioxidants, antistatic agents, fillers, reinforcing agents, and flame retardant aids. , Antistatic agents, surfactants, vulcanizing agents, surface treatment agents and the like. The amount of the additive added can be appropriately selected as long as the moldability is not impaired. The additive may be used alone or in combination of two or more.
耐火樹脂組成物層は、以上のような耐火樹脂組成物からなるが、好ましくは耐火樹脂組成物からなる耐火シートとして、バッテリーセル表面の少なくとも一部を覆っていることが好ましい。かかる耐火シートは、本発明に係る耐火樹脂組成物を成形することにより製造することができる。具体的には、押出成形、プレス成形、及び射出成形が挙げられ、中でも押出成形が好ましく、単軸押出機、二軸押出機、射出成型機等を用いて成形することができる。 The refractory resin composition layer is made of the above-mentioned refractory resin composition, and it is preferable that the refractory resin composition layer covers at least a part of the surface of the battery cell as a refractory sheet made of the refractory resin composition. Such a refractory sheet can be produced by molding the refractory resin composition according to the present invention. Specific examples thereof include extrusion molding, press molding, and injection molding. Among them, extrusion molding is preferable, and molding can be performed using a single-screw extruder, a twin-screw extruder, an injection molding machine, or the like.
耐火シートの厚みは特に限定はないが、5〜10000μmが好ましく、20〜4000μmがより好ましく、50〜2000μmがさらに好ましく、100〜1800μmがさらに好ましく、500〜1500μmがより更に好ましい。耐火シートの厚みが上記範囲内であると、機械強度を維持しつつ小型のバッテリーセルにも使用することができる。なお、本明細書における耐火シートの「厚み」とは、耐火シートの幅方向3点の平均厚みを指す。また、耐火シートでない耐火樹脂組成物層の場合でも、当該厚みは上記範囲が好ましい。 The thickness of the refractory sheet is not particularly limited, but is preferably 5 to 10000 μm, more preferably 20 to 4000 μm, further preferably 50 to 2000 μm, further preferably 100 to 1800 μm, and even more preferably 500 to 1500 μm. When the thickness of the refractory sheet is within the above range, it can be used for a small battery cell while maintaining the mechanical strength. The "thickness" of the refractory sheet in the present specification refers to the average thickness of three points in the width direction of the refractory sheet. Further, even in the case of a refractory resin composition layer that is not a refractory sheet, the thickness is preferably in the above range.
耐火樹脂組成物層は、単層で構成されていてもよく、また、多層で構成されていてもよい。
したがって、耐火樹脂組成物層が耐火シートからなる場合は、耐火シート単体で用いられてもよいし、耐火シート以外の層が積層されて耐火多層シートを構成してもよい。耐火多層シートは、例えば、基材と、基材の少なくとも一方の面に設けられる耐火シートとを有する。
ここで、基材は、可燃層であっても準不燃層又は不燃層であってもよい。基材の厚みは特に限定されないが、例えば5μm〜1mmである。可燃層に使用される素材としては、例えば、布材、紙材、木材、樹脂フィルム等の一種もしくは二種以上を挙げることができる。基材が準不燃層又は不燃層である場合、準不燃層又は不燃層に使用される素材としては、例えば、金属、無機材等を挙げることができる。
The refractory resin composition layer may be composed of a single layer or may be composed of multiple layers.
Therefore, when the refractory resin composition layer is made of a refractory sheet, the refractory sheet may be used alone, or layers other than the refractory sheet may be laminated to form a refractory multilayer sheet. The refractory multilayer sheet has, for example, a base material and a fireproof sheet provided on at least one surface of the base material.
Here, the base material may be a combustible layer, a semi-incombustible layer, or a non-combustible layer. The thickness of the base material is not particularly limited, but is, for example, 5 μm to 1 mm. Examples of the material used for the flammable layer include one type or two or more types of cloth material, paper material, wood, resin film and the like. When the base material is a semi-incombustible layer or a non-combustible layer, examples of the material used for the semi-incombustible layer or the non-combustible layer include a metal and an inorganic material.
上記耐火多層シートは、耐火シートと、耐火シートの少なくともいずれか一方の面に設けられる粘着剤層とを備えるものでもよい。粘着剤層は、上記基材の上に設けられてもよいし、耐火シートの表面に直接形成されてもよい。また、耐火シートの少なくともいずれか一方の面に、基材の両表面に粘着剤層が設けられた両面粘着テープが貼り付けられてもよい。すなわち、耐火シートの一方の面に、粘着剤層、基材、及び粘着剤層がこの順に設けられてもよい。
粘着剤層を構成する粘着剤としては、特に制限はなく、例えば、アクリル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、ゴム系粘着剤等が挙げられるが、これらに限定されない。粘着剤層の厚みは、特に限定されないが、例えば、3〜500μm、好ましくは10〜200μmである。
The refractory multilayer sheet may include a refractory sheet and an adhesive layer provided on at least one surface of the refractory sheet. The pressure-sensitive adhesive layer may be provided on the above-mentioned base material, or may be formed directly on the surface of the refractory sheet. Further, a double-sided adhesive tape provided with adhesive layers on both surfaces of the base material may be attached to at least one surface of the refractory sheet. That is, the pressure-sensitive adhesive layer, the base material, and the pressure-sensitive adhesive layer may be provided on one surface of the refractory sheet in this order.
The pressure-sensitive adhesive constituting the pressure-sensitive adhesive layer is not particularly limited, and examples thereof include, but are not limited to, an acrylic pressure-sensitive adhesive, a urethane-based pressure-sensitive adhesive, and a rubber-based pressure-sensitive adhesive. The thickness of the pressure-sensitive adhesive layer is not particularly limited, but is, for example, 3 to 500 μm, preferably 10 to 200 μm.
本発明のバッテリーセルは、正極、負極、及び電解液を、例えば、外装缶、外装フィルムといった外装部材中に収容しており、その表面の少なくとも一部を耐火樹脂組成物層が覆っている。以下、外装部材中に収容される正極、負極、及び電解液等について説明する。 In the battery cell of the present invention, the positive electrode, the negative electrode, and the electrolytic solution are housed in an exterior member such as an exterior can or an exterior film, and at least a part of the surface thereof is covered with a refractory resin composition layer. Hereinafter, the positive electrode, the negative electrode, the electrolytic solution, and the like housed in the exterior member will be described.
電解液として、例えば、リチウムイオン電池用の電解液の場合、有機溶媒と、電解質塩を含む電解液が例示できる。有機溶媒としては、カーボネート類、エステル類、エーテル類、ニトリル類、スルホン類、ラクトン類等の非水溶媒が挙げられる。例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、スルホラン、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、テトロヒドラフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジオキソラン、メチルアセテートなどの極性溶媒、又はこれら溶媒の2種類以上の混合物が挙げられる。なかでも、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等が好ましい。 As the electrolytic solution, for example, in the case of an electrolytic solution for a lithium ion battery, an electrolytic solution containing an organic solvent and an electrolyte salt can be exemplified. Examples of the organic solvent include non-aqueous solvents such as carbonates, esters, ethers, nitriles, sulfones, and lactones. For example, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, sulfolane, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethylformamide, dimethylacetamide, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrohydrafuran, Polar solvents such as 2-methyltetraethane, dioxolane and methylacetamide, or mixtures of two or more of these solvents can be mentioned. Of these, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and the like are preferable.
電解質塩としては、LiClO4、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiCF6、LiCF3CO2、LiPF6SO3、LiN(SO3CF3)2、Li(SO2CF2CF3)2、LiN(COCF3)2及びLiN(COCF2CF3)2、リチウムビスオキサレートボラート(LiB(C2O4)2等のリチウムを含む塩が挙げられる。また、有機酸リチウム塩−三フッ化ホウ素錯体、LiBH4等の錯体水素化物等の錯体が挙げられる。これらの塩又は錯体は、1種単独で使用してもよいが、2種以上の混合物であってもよい。 Electrolyte salts include LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiCF 6 , LiCF 3 CO 2 , LiPF 6 SO 3 , LiN (SO 3 CF 3 ) 2 , Li (SO 2 CF 2 CF 3 ) 2 , Examples thereof include lithium-containing salts such as LiN (COCF 3 ) 2, LiN (COCF 2 CF 3 ) 2 , and lithium bisoxalate boronate (LiB (C 2 O 4 ) 2 ). Also, lithium organic acid salt-3 foots. Examples thereof include a boron carbonate complex, a complex such as a complex hydride such as LiBH 4, and the like. These salts or complexes may be used alone or as a mixture of two or more.
電解液中の電解質塩の濃度は、0.05〜10モル/Lであることが好ましく、0.1〜5モル/Lであることがより好ましい。 The concentration of the electrolyte salt in the electrolytic solution is preferably 0.05 to 10 mol / L, more preferably 0.1 to 5 mol / L.
電解液の発火温度Aは、安全性確保とイオン電導性の観点から、300〜600℃であることが好ましく、400〜500℃であることがより好ましい。また、電解液としては、その発火温度Aと吸熱材の吸熱開始温度Bとの差(A−B)が0℃超400℃以下となるように適宜選択されることが好ましい。
なお、電解液の発火温度は、使用する有機溶媒の発火温度と同じものであり、電解質塩が例えば、0.05〜10モル/L程度で含まれている場合でも、電解質の発火温度は使用する有機溶媒の発火温度と同じとなる。
The ignition temperature A of the electrolytic solution is preferably 300 to 600 ° C., more preferably 400 to 500 ° C., from the viewpoint of ensuring safety and ion conductivity. Further, the electrolytic solution is preferably appropriately selected so that the difference (AB) between the ignition temperature A and the heat absorption start temperature B of the heat absorbing material is more than 0 ° C. and 400 ° C. or less.
The ignition temperature of the electrolytic solution is the same as the ignition temperature of the organic solvent used, and even when the electrolyte salt is contained at, for example, about 0.05 to 10 mol / L, the ignition temperature of the electrolyte is used. It becomes the same as the ignition temperature of the organic solvent.
電解液の発火温度Aと吸熱材の吸熱開始温度Bとの差であるA−Bが、0℃超400℃以下となるように選択されるが、本発明においては、吸熱材が水酸化アルミニウムである場合、電解液はエチレンカーボネート又はプロピレンカーボネートである組み合わせが好ましい。また、吸熱材が水酸化カルシウムである場合、電解液はジメチルカーボネート又はジエチルカーボネートである組み合わせが好ましい。さらに、吸熱材がホウ酸亜鉛である場合、電解液はジメチルカーボネート又はプロピレンカーボネートである組み合わせが好ましい。また、吸熱材が硫酸マグネシウムである場合、電解液はジエチルカーボネートである組み合わせが好ましい。 AB, which is the difference between the ignition temperature A of the electrolytic solution and the heat absorption start temperature B of the heat absorbing material, is selected so as to be more than 0 ° C. and 400 ° C. or less. In the present invention, the heat absorbing material is aluminum hydroxide. In the case of, the electrolytic solution is preferably a combination of ethylene carbonate or propylene carbonate. When the heat absorbing material is calcium hydroxide, the electrolytic solution is preferably a combination of dimethyl carbonate or diethyl carbonate. Further, when the heat absorbing material is zinc borate, the electrolytic solution is preferably a combination of dimethyl carbonate or propylene carbonate. When the heat absorbing material is magnesium sulfate, the electrolytic solution is preferably a combination of diethyl carbonate.
正極としては、公知のものでよく、正極活物質、バインダー及び溶媒、並びに必要に応じて導電助剤等が配合されてなる正極材を用いて形成された正極活物質層を、集電体(正極集電体)上に備えたものが例示できる。正極としては、市販品を用いてもよい。
負極としては、公知のものでよく、負極活物質、バインダー及び溶媒、並びに必要に応じて導電助剤等が配合されてなる負極材を用いて形成された負極活物質層を、集電体(負極集電体)上に備えたものが例示できる。負極としては、市販品を用いてもよい。
負極と正極との間に、公知のセパレータを備えていてもよい。
The positive electrode may be a known one, and a positive electrode active material layer formed by using a positive electrode material in which a positive electrode active material, a binder and a solvent, and, if necessary, a conductive auxiliary agent and the like are blended, is used as a current collector ( An example is provided on the positive electrode current collector). A commercially available product may be used as the positive electrode.
The negative electrode may be a known one, and a negative electrode active material layer formed by using a negative electrode material in which a negative electrode active material, a binder and a solvent, and, if necessary, a conductive auxiliary agent and the like are blended, is used as a current collector ( An example is provided on the negative electrode current collector). A commercially available product may be used as the negative electrode.
A known separator may be provided between the negative electrode and the positive electrode.
<製造方法>
本発明のバッテリーセルの製造方法について以下、説明する。
本発明のバッテリーセルを製造するにあたり、まず本発明に係る耐火樹脂組成物を作製する。耐火樹脂組成物は、既述の樹脂、吸熱剤、及び任意成分をバンバリーミキサー、ニーダーミキサー、混練ロール、ライカイ機、及び遊星式撹拌機等の公知の装置を用いて混合することにより得ることができる。
<Manufacturing method>
The method for manufacturing the battery cell of the present invention will be described below.
In producing the battery cell of the present invention, first, the refractory resin composition according to the present invention is produced. The refractory resin composition can be obtained by mixing the above-mentioned resin, heat absorber, and optional components using a known device such as a Banbury mixer, a kneader mixer, a kneading roll, a Raikai machine, and a planetary stirrer. it can.
その後、当該耐火樹脂組成物を、正極、負極、及び電解液を収容した外装部材表面の少なくとも一部に所望の厚みで塗布などにより覆って耐火樹脂組成物層(被膜)を形成することで、本発明のバッテリーセルを製造することができる。
また、耐火樹脂組成物層として、既述の耐火シートを用いる場合は当該耐火シートで外装部材表面の少なくとも一部を覆うことで、本発明のバッテリーセルを製造することができる。
Then, the refractory resin composition is covered with at least a part of the surface of the exterior member containing the positive electrode, the negative electrode, and the electrolytic solution to a desired thickness to form a refractory resin composition layer (coating). The battery cell of the present invention can be manufactured.
Further, when the above-mentioned refractory sheet is used as the refractory resin composition layer, the battery cell of the present invention can be manufactured by covering at least a part of the surface of the exterior member with the refractory sheet.
耐火樹脂組成物層は、バッテリーセルのいずれの表面上に設けられるとよいが、バッテリーセルの大部分(例えば、表面積の50%以上、より好ましくは70%以上)の表面を覆うことが好ましい。耐火樹脂組成物層が表面の大部分を覆うことでバッテリーセルの発火に対して、迅速に消火しやすくなる。
また、バッテリーセルは、安全弁を有することが多いが、安全弁を有する場合、耐火樹脂組成物層によって安全弁を覆うように設けられることが好ましい。このとき安全弁の機能を担保するために、耐火樹脂組成物層は安全弁を密封させないように覆うとよい。さらに、ラミネート型のバッテリーセルの場合には、ヒートシールによって圧着されるヒートシール部を覆うように設けられることが好ましい。
バッテリーセルは、安全弁又はヒートシール部から発火することが多いため、これらを耐火樹脂組成物層で覆うことでバッテリーセルの発火より有効に消火しやすくなる。
さらに、耐火樹脂組成物層は、バッテリーセルの大部分の表面を覆い、かつ安全弁又はヒートシール部を有する場合、安全弁又はヒートシール部も覆うように配置されることがより好ましい。例えば、耐火樹脂組成物層が耐火シートである場合、耐火シートはバッテリーセルに巻くように配置されるとよい。
The refractory resin composition layer may be provided on any surface of the battery cell, but preferably covers the surface of most of the battery cell (eg, 50% or more, more preferably 70% or more of the surface area). Since the refractory resin composition layer covers most of the surface, it becomes easy to extinguish the fire quickly against the ignition of the battery cell.
Further, the battery cell often has a safety valve, but when it has a safety valve, it is preferable that the battery cell is provided so as to cover the safety valve with a refractory resin composition layer. At this time, in order to ensure the function of the safety valve, the refractory resin composition layer should be covered so as not to seal the safety valve. Further, in the case of a laminated type battery cell, it is preferable that the battery cell is provided so as to cover the heat seal portion to be crimped by the heat seal.
Since the battery cell often ignites from the safety valve or the heat seal portion, covering these with a refractory resin composition layer makes it easier to extinguish the fire more effectively than the ignition of the battery cell.
Further, when the refractory resin composition layer covers most of the surface of the battery cell and has a safety valve or a heat seal portion, it is more preferable that the refractory resin composition layer is arranged so as to cover the safety valve or the heat seal portion as well. For example, when the refractory resin composition layer is a refractory sheet, the refractory sheet may be arranged so as to be wound around the battery cell.
バッテリーセルは、セルの形状により、円筒型、角型、ラミネート型に分類される。
バッテリーセルが円筒型の場合、正極、負極、電解液、セパレータ、正極端子、負極端子、絶縁材、安全弁、ガスケット、及び正極キャップ等が外装缶に収容されている。
バッテリーセルが角型の場合、正極、負極、電解液、セパレータ、正極端子、負極端子、絶縁材、及び安全弁等が外装缶に収容されている。
バッテリーセルがラミネート型の場合、正極、負極、電解液、セパレータ、正極端子、及び負極端子等が外装フィルムに収容されている。ラミネート型のバッテリーでは、2枚の外装フィルムの間、或いは、1枚の外装フィルムが例えば2つ折りで折り畳まれ、その折り畳まれた外装フィルムの間に、正極材、負極材、セパレータ、正極端子、及び負極端子等が配置され、外装フィルムの外縁部がヒートシールによって圧着されている。外装フィルムとしては例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルムが積層されたアルミニウムフィルム等が挙げられる。
Battery cells are classified into cylindrical type, square type, and laminated type according to the shape of the cell.
When the battery cell has a cylindrical shape, the positive electrode, the negative electrode, the electrolytic solution, the separator, the positive electrode terminal, the negative electrode terminal, the insulating material, the safety valve, the gasket, the positive electrode cap, and the like are housed in the outer can.
When the battery cell is square, the positive electrode, the negative electrode, the electrolytic solution, the separator, the positive electrode terminal, the negative electrode terminal, the insulating material, the safety valve, and the like are housed in the outer can.
When the battery cell is a laminated type, the positive electrode, the negative electrode, the electrolytic solution, the separator, the positive electrode terminal, the negative electrode terminal and the like are housed in the exterior film. In a laminated battery, between two exterior films, or one exterior film is folded in half, for example, and between the folded exterior films, a positive electrode material, a negative electrode material, a separator, a positive electrode terminal, And the negative electrode terminal and the like are arranged, and the outer edge portion of the exterior film is crimped by heat sealing. Examples of the exterior film include an aluminum film on which a polyethylene terephthalate film is laminated.
例えば、図1に示すようにバッテリーセルが角型の場合、耐火樹脂組成物層である耐火シート12は、外装部材11の外周面を巻き付けられるように配置され、例えば、その主面11A,11Bと、端面11C,11Dの上に配置されることが好ましい。なお、主面11A,11Bとは、角型のバッテリーセルの外装部材11において、最も面積が大きくなる両面であり、端面11C,11Dは、主面11A,11Bを接続する端面である。角型セルでは、一般的に、端面11C,11Dのいずれかに安全弁(図示しない)が設けられるため、図1の構成においても、耐火シート11がバッテリーセルの安全弁を覆う。
また、例えば、図2に示すようにバッテリーセルが角型の場合、耐火シート12は、外装部材11の主面11A,11Bの両方のみに設けられてもよい。さらに、主面11A,11Bのうち、一方のみに設けられてもよい。
For example, when the battery cell is square as shown in FIG. 1, the fireproof sheet 12 which is the fireproof resin composition layer is arranged so that the outer peripheral surface of the exterior member 11 can be wound around, and for example, the main surfaces 11A and 11B thereof. And, it is preferable that it is arranged on the end faces 11C and 11D. The main surfaces 11A and 11B are both sides having the largest area in the exterior member 11 of the square battery cell, and the end surfaces 11C and 11D are end surfaces connecting the main surfaces 11A and 11B. In a square cell, a safety valve (not shown) is generally provided on either of the end faces 11C and 11D. Therefore, even in the configuration of FIG. 1, the fireproof sheet 11 covers the safety valve of the battery cell.
Further, for example, when the battery cell is square as shown in FIG. 2, the fireproof sheet 12 may be provided only on both the main surfaces 11A and 11B of the exterior member 11. Further, it may be provided on only one of the main surfaces 11A and 11B.
バッテリーセルがラミネート型の場合、図3に示すように、耐火シート12は、例えば、外装部材11の両面11X,11Yそれぞれを覆うように設けられるとよい。このとき、耐火シート12は、ヒートシール部11Zも覆うように配置されるとよい。
なお、ラミネート型においても、耐火シート12は、外装部材11の一方の面11Xのみを覆うように設けられてもよい。さらに、ラミネート型においても、耐火シート12は、外装部材11の外周面を巻くように配置されてもよい。
さらに、図4に示すように、バッテリーセルが円筒型の場合、耐火シート12は、外装部材11の外周面に巻き付けられるように配置されればよい。
なお、図1〜4において、耐火シート12は、耐火シート12の一方の面に設けられた粘着剤層を介して外装部材11に接着されてもよい。
また、図1〜4に示した構成は、耐火シートの配置位置の一例に過ぎず、これら以外の位置に配置されてもよい。さらに場所によっては、耐火シートを使用した部分と耐火樹脂組成物の塗膜から形成した耐火樹脂組成物層とを使用した部分とが混在していてもよい。
When the battery cell is a laminated type, as shown in FIG. 3, the refractory sheet 12 may be provided so as to cover both sides 11X and 11Y of the exterior member 11, for example. At this time, the fireproof sheet 12 may be arranged so as to cover the heat seal portion 11Z as well.
Even in the laminated type, the refractory sheet 12 may be provided so as to cover only one surface 11X of the exterior member 11. Further, also in the laminated type, the refractory sheet 12 may be arranged so as to wind around the outer peripheral surface of the exterior member 11.
Further, as shown in FIG. 4, when the battery cell has a cylindrical shape, the refractory sheet 12 may be arranged so as to be wound around the outer peripheral surface of the exterior member 11.
In addition, in FIGS. 1 to 4, the refractory sheet 12 may be adhered to the exterior member 11 via an adhesive layer provided on one surface of the refractory sheet 12.
Further, the configurations shown in FIGS. 1 to 4 are merely examples of the arrangement positions of the refractory sheets, and may be arranged at positions other than these. Further, depending on the location, a portion using the refractory sheet and a portion using the refractory resin composition layer formed from the coating film of the refractory resin composition may be mixed.
また、バッテリーセルは、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池等の二次電池であり、これらの中でもリチウムイオン電池が好ましい。 The battery cell is a secondary battery such as a lithium ion battery or a lithium ion polymer battery, and among these, a lithium ion battery is preferable.
[バッテリー]
本発明のバッテリーは、既述の本発明のバッテリーセルを含む。バッテリーは、通常、少なくとも1つのバッテリーセルを有しているが、そのバッテリーセルのうち、少なくとも1つが、本発明のバッテリーセルであることが好ましく、全部が本発明のバッテリーセルであることがより好ましい。
[battery]
The battery of the present invention includes the battery cell of the present invention described above. The battery usually has at least one battery cell, but it is preferable that at least one of the battery cells is the battery cell of the present invention, and it is more preferable that all of the battery cells are the battery cells of the present invention. preferable.
バッテリーは、例えば、携帯電話及びスマートフォン等の小型電子機器、ノートパソコン、自動車等に使用されるが、これらに限定されない。 Batteries are used, for example, in small electronic devices such as mobile phones and smartphones, notebook computers, automobiles, and the like, but are not limited thereto.
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
<実施例1〜3、5〜7、比較例1〜3>
表1に示した配合を有する耐火樹脂組成物をエタノール/トルエンを重量比で50:50にてブレンドした混合溶剤で固形分濃度55質量%に希釈したスラリー液を用意した。なお、各成分の詳細は後述する。そのスラリー液を離型シート(リンテック社製PETフィルム)の片面に塗布して、80℃、30分間で乾燥させて、離型シート上に形成された耐火シートを得た。次いで、耐火シートを離型シートから剥離し、単体の耐火シートを得た。
スマートフォンに使用されるラミネート型のリチウムイオン電池の外装部材の周囲に、実施例及び比較例で作製した耐火シートを巻くように配置して、各例のバッテリーセルを作製した。なお、リチウムイオン電池の電解液としては、表1に記載のものを用いた。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
<Examples 1 to 3, 5 to 7, Comparative Examples 1 to 3>
A slurry liquid prepared by diluting the refractory resin composition having the composition shown in Table 1 with a mixed solvent in which ethanol / toluene was blended at a weight ratio of 50:50 to a solid content concentration of 55% by mass was prepared. The details of each component will be described later. The slurry liquid was applied to one side of a release sheet (PET film manufactured by Lintec Corporation) and dried at 80 ° C. for 30 minutes to obtain a refractory sheet formed on the release sheet. Next, the fireproof sheet was peeled off from the release sheet to obtain a single fireproof sheet.
The fireproof sheets prepared in Examples and Comparative Examples were arranged so as to be wrapped around the exterior member of the laminated lithium-ion battery used in the smartphone to prepare the battery cells of each example. As the electrolytic solution of the lithium ion battery, the one shown in Table 1 was used.
<実施例4>
表1に示した配合を有する耐火樹脂組成物を、一軸押出機に供給し、150℃で押出成形し、厚さ1.0mmの耐火シートを得た。
実施例1と同じ、スマートフォンに使用されるラミネート型のリチウムイオン電池の外装部材の周囲に、作製した耐火シートを巻くように配置して、バッテリーセルを作製した。なお、リチウムイオン電池の電解液としては、電解液(4)を用いた。
<Example 4>
The refractory resin composition having the formulations shown in Table 1 was supplied to a uniaxial extruder and extruded at 150 ° C. to obtain a refractory sheet having a thickness of 1.0 mm.
As in Example 1, a battery cell was produced by arranging the produced refractory sheet around the exterior member of a laminated lithium-ion battery used in a smartphone so as to wrap it around. As the electrolytic solution of the lithium ion battery, the electrolytic solution (4) was used.
<樹脂>
樹脂として、下記の樹脂を用いた。
PVB:ポリビニルブチラール樹脂、重合度800、アセタール化度69mol%、アセチル基量1mol%、水酸基量30mol%、10質量%エタノール/トルエン粘度142mPa・s、SP値10.6
PVA:ポリビニルアルコール樹脂、重合度800、ケン化度98mol%、4質量%水溶液粘度142mPa・s、SP値12.4
EVA:エバフレックスEV460、三井デュポンポリケミカル株式会社、酢酸ビニル含量40質量%、重量平均分子量110,000、SP値9.1
<Resin>
The following resin was used as the resin.
PVB: Polyvinyl butyral resin, degree of polymerization 800, degree of acetalization 69 mol%, amount of acetyl group 1 mol%, amount of hydroxyl group 30 mol%, 10 mass% ethanol / toluene viscosity 142 mPa · s, SP value 10.6
PVA: Polyvinyl alcohol resin, degree of polymerization 800, degree of saponification 98 mol%, 4 mass% aqueous solution viscosity 142 mPa · s, SP value 12.4
EVA: EVAFlex EV460, Mitsui DuPont Polychemical Co., Ltd., vinyl acetate content 40% by mass, weight average molecular weight 110,000, SP value 9.1
<吸熱剤>
吸熱剤として、以下の化合物を用いた。
吸熱剤(1):水酸化アルミニウム BF013、日本軽金属株式会社製
吸熱剤(2):水酸化カルシウム CAOH−2、鈴木工業株式会社製
吸熱剤(3):ホウ酸亜鉛 Firebreak ZB、ボラックス社製
吸熱剤(4):硫酸マグネシウム7水和物 ナカライテスク社製、平均粒子径40μm、熱分解開始温度150℃、吸熱量1600J/g
吸熱剤(5):炭酸カルシウム ホワイトンBF−300、備北粉化株式会社
<Heat absorber>
The following compounds were used as heat absorbers.
Heat absorbing agent (1): Aluminum hydroxide BF013, manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd. Heat absorbing agent (2): Calcium hydroxide CAOH-2, manufactured by Suzuki Kogyo Co., Ltd. Heat absorbing agent (3): Zinc borate Firebreak ZB, manufactured by Borax Co., Ltd. Agent (4): Magnesium sulfate heptahydrate, manufactured by Nacalai Tesque, with an average particle size of 40 μm, a thermal decomposition start temperature of 150 ° C., and an endothermic amount of 1600 J / g.
Endothermic agent (5): Calcium carbonate Whiten BF-300, Bikita Powder Co., Ltd.
<難燃剤>
難燃剤として、以下の化合物を用いた。
ポリリン酸アンモニウム:AP422、クラリアント社
<Flame retardant>
The following compounds were used as flame retardants.
Ammonium polyphosphate: AP422, Clariant AG
<電解液>
電解液として、以下の組成を用いた。
電解液(1):エチレンカーボネートにLiPF6を1モル/リットルの割合となるように溶解した電解液
電解液(2):プロピレンカーボネートにLiPF6を1モル/リットルの割合となるように溶解した電解液
電解液(3):ジエチルカーボネートにLiPF6を1モル/リットルの割合となるように溶解した電解液
電解液(4):ジメチルカーボネートにLiPF6を1モル/リットルの割合となるように溶解した電解液
<Electrolytic solution>
The following composition was used as the electrolytic solution.
Electrolyte (1): Electrolyte in which LiPF 6 was dissolved in ethylene carbonate at a ratio of 1 mol / liter Electrolytic solution (2): LiPF 6 was dissolved in propylene carbonate at a ratio of 1 mol / liter. Electrolyte Electrolyte (3): Electrolyte in which LiPF 6 is dissolved in diethyl carbonate at a ratio of 1 mol / liter Electrolytic solution (4): LiPF 6 in dimethyl carbonate at a ratio of 1 mol / liter Dissolved electrolyte
<吸熱開始温度の測定方法>
熱重量示差熱分析装置(TG-DTA)を用いて測定した。測定条件は、室温から1000℃まで、昇温速度4℃/min、吸熱剤重量10mgであった。昇温時に現れる、最初のDTA曲線(吸熱ピーク)の低温側の裾野(ベースラインを離れて変曲を開始する点)を吸熱開始温度とした。
<吸熱量の測定方法>
熱重量示差熱分析装置(TG−DTA)を用いて、測定条件は、室温から1000℃まで、昇温速度4℃/min、吸熱剤重量10mgであった。得られたDTA曲線から吸熱量(凹部の面積)から算出した。
<吸熱剤の平均粒子径の測定方法>
吸熱剤の平均粒子径はレーザー回折法で測定した。具体的には、レーザー回折散乱方式粒度分布計等の粒度分布計によって求めた粒度分布における積算値50%での粒子径を平均粒子径とした。
<電解液の発火温度の測定方法>
ASTM E659に準拠し、ADVANTEC社製の発火点測定器を用い、加熱された500mlの丸底フラスコに試料を投入し、電解液の発火温度を測定した。
<Measurement method of endothermic start temperature>
The measurement was performed using a thermogravimetric differential thermal analyzer (TG-DTA). The measurement conditions were from room temperature to 1000 ° C., a heating rate of 4 ° C./min, and an endothermic agent weight of 10 mg. The endothermic start temperature was defined as the base of the first DTA curve (endothermic peak) on the low temperature side (the point at which the inflection starts away from the baseline) that appears when the temperature rises.
<Measurement method of heat absorption>
Using a thermogravimetric differential thermal analyzer (TG-DTA), the measurement conditions were from room temperature to 1000 ° C., a heating rate of 4 ° C./min, and an endothermic agent weight of 10 mg. It was calculated from the heat absorption amount (area of the recess) from the obtained DTA curve.
<Measuring method of average particle size of heat absorber>
The average particle size of the endothermic agent was measured by laser diffraction. Specifically, the average particle size was defined as the particle size at an integrated value of 50% in the particle size distribution obtained by a particle size distribution meter such as a laser diffraction / scattering type particle size distribution meter.
<Measurement method of ignition temperature of electrolyte>
In accordance with ASTM E659, a sample was placed in a heated 500 ml round bottom flask using an ignition point measuring device manufactured by ADVANTEC, and the ignition temperature of the electrolytic solution was measured.
<バッテリー消火テスト>
実施例及び比較例で作製したバッテリーセルを300℃に設定したホットプレート上に載せて火の放出から火が消されるまでの時間を評価した。
消火時間が5秒以内であった場合を「A」、消火時間が5秒超10秒以内であった場合を「B」、消火時間が10秒超であった場合を「C」として評価し、消火時間が短い方が消火性能に優れていることを表す。結果を表1に示す。
<Battery fire extinguishing test>
The battery cells produced in Examples and Comparative Examples were placed on a hot plate set at 300 ° C., and the time from the release of the fire to the extinguishment of the fire was evaluated.
If the fire extinguishing time is within 5 seconds, it is evaluated as "A", if the fire extinguishing time is more than 5 seconds and within 10 seconds, it is evaluated as "B", and if the fire extinguishing time is more than 10 seconds, it is evaluated as "C". , The shorter the fire extinguishing time, the better the fire extinguishing performance. The results are shown in Table 1.
以上の実施例の結果から明らかなように、本発明によればバッテリーセルの熱暴走時における急激な温度上昇等に伴う発火に対して、短時間で消火することができるバッテリーセルを提供できた。 As is clear from the results of the above examples, according to the present invention, it is possible to provide a battery cell capable of extinguishing a fire in a short time against ignition caused by a sudden temperature rise or the like during thermal runaway of the battery cell. ..
10 バッテリー
11 外装部材
12 耐火シート
10 Battery 11 Exterior member 12 Fireproof sheet
Claims (9)
前記耐火樹脂組成物層が吸熱剤と樹脂とを含み、
前記電解液の発火温度Aと前記吸熱剤の吸熱開始温度Bとの差であるA−Bが0℃超400℃以下である、バッテリーセル。 A battery cell that houses a positive electrode, a negative electrode, and an electrolytic solution, and has a refractory resin composition layer covering at least a part of the surface thereof.
The refractory resin composition layer contains an endothermic agent and a resin, and contains
A battery cell in which AB, which is the difference between the ignition temperature A of the electrolytic solution and the endothermic start temperature B of the endothermic agent, is more than 0 ° C and 400 ° C or less.
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JP2019057319A JP2020161249A (en) | 2019-03-25 | 2019-03-25 | Battery cell and battery |
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CN112510295A (en) * | 2020-11-30 | 2021-03-16 | 南通路远科技信息有限公司 | Battery with polymer shell |
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- 2019-03-25 JP JP2019057319A patent/JP2020161249A/en active Pending
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