JP2020187868A - Heat transfer suppression sheet and battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池セル間に配置される熱伝達抑制シート、及び該熱伝達抑制シートを電池セル間に介在させた組電池に関する。 The present invention relates to a heat transfer suppression sheet arranged between battery cells and an assembled battery in which the heat transfer suppression sheet is interposed between battery cells.
近年、環境保護の観点から電動モータで駆動する電気自動車又はハイブリッド車等の開発が盛んに進められている。この電気自動車又はハイブリッド車等には、駆動用電動モータの電源となるための複数の電池セルが直列又は並列に接続された組電池が搭載されている。 In recent years, from the viewpoint of environmental protection, the development of electric vehicles or hybrid vehicles driven by electric motors has been actively promoted. The electric vehicle, hybrid vehicle, or the like is equipped with an assembled battery in which a plurality of battery cells for serving as a power source for a driving electric motor are connected in series or in parallel.
また、この電池セルには、鉛蓄電池やニッケル水素電池等に比べて、高容量かつ高出力が可能なリチウムイオン二次電池が主に用いられている。そして、高容量かつ高出力な電池においては、電池の内部短絡や過充電等が原因で、ある電池セルが急激に昇温し、その後も発熱を継続するような熱暴走を起こした場合、熱暴走を起こした電池セルからの熱が、隣接する他の電池セルに伝播することで、他の電池セルの熱暴走を引き起こすおそれがある。 Further, as this battery cell, a lithium ion secondary battery capable of high capacity and high output as compared with a lead storage battery, a nickel hydrogen battery, or the like is mainly used. In a high-capacity and high-output battery, if a certain battery cell suddenly rises in temperature due to an internal short circuit or overcharge of the battery and causes thermal runaway that continues to generate heat thereafter, heat is generated. The heat from the battery cell that caused the runaway propagates to other adjacent battery cells, which may cause thermal runaway of the other battery cells.
上記のような熱暴走を起こした電池セルからの熱の伝播を抑制するための技術として、電池セル間に熱伝達抑制シートを介在させることが行われている。例えば、特許文献1には、1以上の蓄電素子を備える蓄電装置であって、該1以上の蓄電素子のうちの1つである第一蓄電素子の側方に配置された第一板材及び第二板材であって、互いの面が対向するように配置された第一板材及び第二板材を備え、第一板材と第二板材との間には、第一板材及び第二板材よりも熱伝導率の低い物質の層である低熱伝導層(例えば、空気層)が形成されていることにより、第一蓄電素子からの輻射熱、又は、第一蓄電素子に向かう輻射熱は2枚の板材によって遮断され、かつ、これら2枚の板材の一方から他方への熱の移動は低熱伝導層によって抑制されるため、蓄電素子と他の物体との間の効果的な断熱を実現できることが開示されている。 As a technique for suppressing heat propagation from a battery cell that has caused thermal runaway as described above, a heat transfer suppressing sheet is interposed between the battery cells. For example, Patent Document 1 describes a power storage device including one or more power storage elements, and a first plate material and a first plate material arranged on the side of the first power storage element, which is one of the one or more power storage elements. It is a two-plate material and includes a first plate material and a second plate material arranged so that their surfaces face each other, and the heat between the first plate material and the second plate material is higher than that of the first plate material and the second plate material. By forming a low thermal conductive layer (for example, an air layer) which is a layer of a substance having low conductivity, the radiant heat from the first storage element or the radiant heat toward the first storage element is blocked by two plates. Moreover, it is disclosed that the heat transfer from one of these two plates to the other is suppressed by the low thermal conductive layer, so that effective heat insulation between the power storage element and the other object can be realized. ..
また、特許文献2では、鉱物系粉体及び難燃剤の少なくとも一方と、熱硬化性樹脂や熱可塑性エラストマー、ゴムから選択されるマトリックス樹脂とを含む熱伝達抑制シートを提案している。 Further, Patent Document 2 proposes a heat transfer suppressing sheet containing at least one of a mineral powder and a flame retardant and a matrix resin selected from a thermosetting resin, a thermoplastic elastomer, and rubber.
ここで、電池セルは、充電や劣化により体積が膨張し、セル間材料(熱伝達抑制シート)を圧縮する負荷が発生することがある。特許文献1の熱伝達抑制シートは、第一板材と、第二板材と、第一板材及び第二板材との間に配置された空気層などの低熱伝導層と、から構成されているため、電池セルが膨張して熱伝達抑制シートが圧縮されると、低熱伝導層の厚みが減少して、断熱性が著しく損なわれるおそれがある。また、特許文献2の熱伝達抑制シートも同様に、電池セルの膨張により鉱物系粉体、難燃剤、マトリックス樹脂からなる吸熱性材料層に圧縮力が作用すると、吸熱性材料層の厚みが減少して、断熱性が著しく損なわれるおそれがある。このため、電池セル間に配置する熱伝達抑制シートには、高断熱性能と高圧縮強度の両立が望まれる。 Here, the volume of the battery cell expands due to charging or deterioration, and a load for compressing the inter-cell material (heat transfer suppressing sheet) may occur. Since the heat transfer suppressing sheet of Patent Document 1 is composed of a first plate material, a second plate material, and a low heat conductive layer such as an air layer arranged between the first plate material and the second plate material. When the battery cell expands and the heat transfer suppressing sheet is compressed, the thickness of the low thermal conductive layer is reduced, and the heat insulating property may be significantly impaired. Similarly, in the heat transfer suppressing sheet of Patent Document 2, when a compressive force acts on the endothermic material layer made of mineral powder, flame retardant, and matrix resin due to expansion of the battery cell, the thickness of the endothermic material layer decreases. As a result, the heat insulating property may be significantly impaired. Therefore, it is desired that the heat transfer suppressing sheet arranged between the battery cells has both high heat insulation performance and high compression strength.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、熱伝達抑制効果に優れるとともに、電池セルが膨張した際にも、断熱材の厚さの減少を抑制可能な強度を備え、これにより高い断熱性能を維持可能な熱伝達抑制シートを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and has excellent heat transfer suppressing effect and strength capable of suppressing a decrease in the thickness of the heat insulating material even when the battery cell expands. It is an object of the present invention to provide a heat transfer suppressing sheet capable of maintaining higher heat insulating performance.
本発明の目的は、熱伝達抑制シートに係る下記(1)の構成により達成される。
(1) 第1の断熱材と、第2の断熱材とを含み、
前記第1の断熱材の熱伝導率が、前記第2の断熱材の熱伝導率よりも低く、
かつ、
前記第2の断熱材の圧縮強度が、前記第1の断熱材の圧縮強度よりも高い、
熱伝達抑制シート。
The object of the present invention is achieved by the configuration of the following (1) relating to the heat transfer suppressing sheet.
(1) Includes a first heat insulating material and a second heat insulating material.
The thermal conductivity of the first heat insulating material is lower than the thermal conductivity of the second heat insulating material.
And,
The compressive strength of the second heat insulating material is higher than the compressive strength of the first heat insulating material.
Heat transfer suppression sheet.
また、熱伝達抑制シートに係る本発明の好ましい実施形態は、下記(2)〜(13)に関する。 Further, preferred embodiments of the present invention relating to the heat transfer suppressing sheet relate to the following (2) to (13).
(2) 前記第2の断熱材が、シート厚み方向に垂直な面の少なくとも一方から見て、中央部に配置されている、(1)に記載の熱伝達抑制シート。
(3) 前記第2の断熱材が、シート厚み方向に垂直な面の少なくとも一方から見て、複数の箇所に分散して配置されている、(1)に記載の熱伝達抑制シート。
(4) 前記第1の断熱材と前記第2の断熱材が、シート厚み方向に垂直な面の少なくとも一方から見て、ストライプ状に配置されている、(1)に記載の熱伝達抑制シート。
(5) シート厚み方向に垂直な面の少なくとも一方から見て、
前記第2の断熱材が格子状に形成され、
前記第1の断熱材が前記格子状の枠内に配置されている、(1)に記載の熱伝達抑制シート。
(6) シート厚み方向に垂直な面の少なくとも一方から見て、
前記第2の断熱材が、前記第1の断熱材の外周辺を覆う枠状に配置されている、(1)に記載の熱伝達抑制シート。
(7) シート厚み方向に垂直な面の少なくとも一方から見て、
前記第2の断熱材が、前記第1の断熱材の外周辺を覆う枠状、及び前記枠内を複数に分割する格子状に配置されている、(1)に記載の熱伝達抑制シート。
(2) The heat transfer suppressing sheet according to (1), wherein the second heat insulating material is arranged in the central portion when viewed from at least one of the surfaces perpendicular to the sheet thickness direction.
(3) The heat transfer suppressing sheet according to (1), wherein the second heat insulating material is dispersed and arranged at a plurality of locations when viewed from at least one of the surfaces perpendicular to the sheet thickness direction.
(4) The heat transfer suppressing sheet according to (1), wherein the first heat insulating material and the second heat insulating material are arranged in a stripe shape when viewed from at least one of the surfaces perpendicular to the sheet thickness direction. ..
(5) Seen from at least one of the surfaces perpendicular to the sheet thickness direction
The second heat insulating material is formed in a grid pattern.
The heat transfer suppressing sheet according to (1), wherein the first heat insulating material is arranged in the grid-like frame.
(6) Seen from at least one of the surfaces perpendicular to the sheet thickness direction
The heat transfer suppressing sheet according to (1), wherein the second heat insulating material is arranged in a frame shape covering the outer periphery of the first heat insulating material.
(7) Seen from at least one of the surfaces perpendicular to the sheet thickness direction
The heat transfer suppressing sheet according to (1), wherein the second heat insulating material is arranged in a frame shape that covers the outer periphery of the first heat insulating material and in a grid shape that divides the inside of the frame into a plurality of pieces.
(8) 前記第2の断熱材が、シート厚み方向に垂直な一方の面から他方の面に貫通して配置されている、(1)〜(7)のいずれか1つに記載の熱伝達抑制シート。
(9) 前記第2の断熱材が、シート厚み方向に垂直な一方の面から他方の面に貫通して配置されていない、(1)〜(7)のいずれか1つに記載の熱伝達抑制シート。
(10) 前記熱伝達抑制シートが、包装材で覆われている、(1)〜(9)のいずれか1つに記載の熱伝達抑制シート。
(11) シート厚み方向に垂直な一対の面のうち、前記シート厚み方向における前記第2の断熱材の投影面積が大きい側の面において、
前記シート厚み方向における前記第1の断熱材の投影面積をS1とし、前記シート厚み方向における前記第2の断熱材の投影面積をS2としたとき、
S2/(S1+S2)が50%以下である、(1)〜(10)のいずれか1つに記載の熱伝達抑制シート。
(12) 前記S2/(S1+S2)が20%以下である、(11)に記載の熱伝達抑制シート。
(13) 前記S2/(S1+S2)が5%以下である、(12)に記載の熱伝達抑制シート。
(8) The heat transfer according to any one of (1) to (7), wherein the second heat insulating material is arranged so as to penetrate from one surface perpendicular to the sheet thickness direction to the other surface. Suppression sheet.
(9) The heat transfer according to any one of (1) to (7), wherein the second heat insulating material is not arranged so as to penetrate from one surface perpendicular to the sheet thickness direction to the other surface. Suppression sheet.
(10) The heat transfer suppressing sheet according to any one of (1) to (9), wherein the heat transfer suppressing sheet is covered with a packaging material.
(11) Of the pair of surfaces perpendicular to the sheet thickness direction, the surface on the side where the projected area of the second heat insulating material is large in the sheet thickness direction.
When the projected area of the first heat insulating material in the sheet thickness direction is S 1, and the projected area of the second heat insulating material in the sheet thickness direction is S 2 .
The heat transfer suppressing sheet according to any one of (1) to (10), wherein S 2 / (S 1 + S 2 ) is 50% or less.
(12) The heat transfer suppressing sheet according to (11), wherein S 2 / (S 1 + S 2 ) is 20% or less.
(13) The heat transfer suppressing sheet according to (12), wherein S 2 / (S 1 + S 2 ) is 5% or less.
また、本発明の目的は、組電池に係る下記(14)の構成により達成される。
(14) 複数の電池セルを直列又は並列に接続した組電池であって、
(1)〜(13)のいずれか1つに記載の熱伝達抑制シートを、前記電池セル間に介在させた、組電池。
Further, the object of the present invention is achieved by the configuration of the following (14) relating to the assembled battery.
(14) An assembled battery in which a plurality of battery cells are connected in series or in parallel.
An assembled battery in which a heat transfer suppressing sheet according to any one of (1) to (13) is interposed between the battery cells.
本発明の熱伝達抑制シートは、第1の断熱材と、第2の断熱材とを含み、第1の断熱材の熱伝導率が、第2の断熱材の熱伝導率よりも低く、かつ、第2の断熱材の圧縮強度が、第1の断熱材の圧縮強度よりも高い。よって、第2の断熱材よりも熱伝導率が低い第1の断熱材により、熱伝達抑制シートの一方側から他方側への熱伝達を抑制するとともに、第1の断熱材よりも圧縮強度が高い第2の断熱材により、外部からの衝撃や押圧力に抵抗して第1の断熱材の厚さ減少を抑制し、断熱性能の低下を抑制することができる。したがって、熱伝達抑制シートとしての課題である高断熱性能と高圧縮強度の特性を両立させることができる。 The heat transfer suppressing sheet of the present invention includes a first heat insulating material and a second heat insulating material, and the heat conductivity of the first heat insulating material is lower than that of the second heat insulating material, and , The compressive strength of the second heat insulating material is higher than the compressive strength of the first heat insulating material. Therefore, the first heat insulating material having a lower thermal conductivity than the second heat insulating material suppresses heat transfer from one side to the other side of the heat transfer suppressing sheet, and has a higher compressive strength than the first heat insulating material. The high second heat insulating material can resist an external impact or pressing force to suppress a decrease in the thickness of the first heat insulating material and suppress a decrease in heat insulating performance. Therefore, it is possible to achieve both high heat insulation performance and high compression strength, which are problems as a heat transfer suppressing sheet.
例えば、第2の断熱材の一例であるマイカシートは、高絶縁かつ高圧縮強度であるが、断熱性としては第1の断熱材の一例である無機繊維系・無機粒子系の材料に劣る。一方、無機繊維系・無機粒子系のシートは、マイカシートのような高い圧縮強度を持たせることが難しい。よって、これらの材料を組み合わせ、それぞれの単一材料では得ることが困難な、高断熱性能と高圧縮強度の特性を両立させることが可能となる。本技術は、電気自動車に搭載されるリチウムイオン電池の熱暴走を効果的に抑制するための熱伝達抑制シートとして好適に使用可能である。 For example, the mica sheet, which is an example of the second heat insulating material, has high insulation and high compressive strength, but is inferior to the inorganic fiber-based / inorganic particle-based material, which is an example of the first heat insulating material, in terms of heat insulating property. On the other hand, it is difficult for inorganic fiber-based / inorganic particle-based sheets to have high compressive strength like mica sheets. Therefore, by combining these materials, it is possible to achieve both high heat insulation performance and high compression strength characteristics, which are difficult to obtain with each single material. This technology can be suitably used as a heat transfer suppression sheet for effectively suppressing thermal runaway of a lithium ion battery mounted on an electric vehicle.
また、本発明の組電池は、上記の熱伝達抑制シートが電池セル間に介在されている。よって、電池セルの熱膨張などにより電池セルが膨らんで隣接する熱伝達抑制シートに押圧力が作用しても、この押圧力を第2の断熱材で受けて、熱伝達抑制シート、特に第1の断熱材の厚さ減少を抑制して断熱機能を良好に維持することができる。 Further, in the assembled battery of the present invention, the above-mentioned heat transfer suppressing sheet is interposed between the battery cells. Therefore, even if the battery cell expands due to thermal expansion of the battery cell and a pressing force acts on the adjacent heat transfer suppressing sheet, the pressing force is received by the second heat insulating material, and the heat transfer suppressing sheet, particularly the first one. It is possible to suppress the decrease in the thickness of the heat insulating material and maintain a good heat insulating function.
以下、本発明に係る熱伝達抑制シートの各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, each embodiment of the heat transfer suppressing sheet according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明者らは、電池セル間に配置されて、熱暴走を起こした電池セルからの熱が、隣接する電池セルに伝播するのを効果的に抑えることができる熱伝達抑制シートについて鋭意検討を行ってきた。熱伝達抑制シートを、無機粒子や無機繊維などの断熱効果の高い断熱材料のみで構成した場合、得られた断熱効果が理論値よりも低い結果となった。その理由は、無機粒子や無機繊維などの断熱材料は、断熱性能が高い(すなわち、熱伝導率が低い)ものの、圧縮強度が低いため、電池セルが膨張することで断熱材料が圧縮されて厚さが薄くなったことによる断熱性の低下によるものと考えられる。 The present inventors have diligently studied a heat transfer suppression sheet that is arranged between battery cells and can effectively suppress heat from a battery cell that has caused thermal runaway from propagating to adjacent battery cells. I went. When the heat transfer suppression sheet was composed only of a heat insulating material having a high heat insulating effect such as inorganic particles and inorganic fibers, the obtained heat insulating effect was lower than the theoretical value. The reason is that the heat insulating material such as inorganic particles and inorganic fibers has high heat insulating performance (that is, low thermal conductivity), but has low compressive strength, so that the heat insulating material is compressed by the expansion of the battery cell and becomes thick. It is considered that this is due to the decrease in heat insulation due to the thinning.
そこで、本実施形態に係る熱伝達抑制シートは、第2の断熱材よりも、断熱性能が高く(すなわち、熱伝導率が低い)、かつ、圧縮強度が低い、第1の断熱材の要所に、第1の断熱材よりも、断熱性能は低い(すなわち、熱伝導率が高い)ものの、圧縮強度が高い、第2の断熱材を配置して、圧縮強度が低い第1の断熱材の厚さ低減を抑制することにより、熱伝達抑制シート全体としての断熱性能を高めることが可能であることを見出した。すなわち、上記のように、断熱材料の持つ断熱性能と、断熱材料の厚さ低減とをバランスさせることで、それぞれの単一材料では得ることが困難な、高断熱性能と高圧縮強度を両立させることが可能となる。 Therefore, the heat transfer suppressing sheet according to the present embodiment has higher heat insulating performance (that is, lower thermal conductivity) and lower compression strength than the second heat insulating material, which is a key point of the first heat insulating material. In addition, a second heat insulating material having a lower heat insulating performance (that is, a higher thermal conductivity) but a higher compressive strength than the first heat insulating material is arranged so that the first heat insulating material has a lower compressive strength. It has been found that it is possible to improve the heat insulation performance of the heat transfer suppression sheet as a whole by suppressing the thickness reduction. That is, as described above, by balancing the heat insulating performance of the heat insulating material with the reduction of the thickness of the heat insulating material, both high heat insulating performance and high compression strength, which are difficult to obtain with each single material, are achieved. It becomes possible.
本発明はこのような知見に基づくものであるが、以下に本発明の各実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。 Although the present invention is based on such findings, each embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
[熱伝達抑制シート]
(第1実施形態)
図1Aは、本発明の第1実施形態に係る熱伝達抑制シートを模式的に示す正面図及び側面図である。図1Aに示すように、本実施形態の熱伝達抑制シート10は、高い断熱性能を有するが圧縮強度が低い第1の断熱材20と、第1の断熱材20と比較して高い圧縮強度を有するが断熱性能が低い第2の断熱材30と、を備える。すなわち、熱伝達抑制シート10は、圧縮強度及び断熱性能が互いに異なる第1及び第2の断熱材20,30を、シート面方向にそれぞれ配置して構成される。
[Heat transfer suppression sheet]
(First Embodiment)
FIG. 1A is a front view and a side view schematically showing a heat transfer suppressing sheet according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1A, the heat
具体的には、熱伝達抑制シート10は、図1Aに示すように、第1の断熱材20が、例えば、長さL、幅W、厚さt1のシート状に形成され、シート厚み方向(図中、上下方向)に垂直な面の少なくとも一方から見て、その中心部に形成された貫通孔21に、厚さt2の第2の断熱材30が一体に埋め込まれ、又は固定された構成を有する。すなわち、第2の断熱材30は、第1の断熱材20におけるシート厚み方向に垂直な一方の面20aから他方の面20bに貫通して配置されている。
ここで、第2の断熱材30が、第1の断熱材20における一方の面20aから他方の面20bに貫通して配置されており、電池セル40の膨張による圧縮力は、電池セル40が膨張する初期段階より第2の断熱材30で確実に受けられるため、第1の断熱材20がほとんど圧縮されることがない。よって、熱伝達抑制シート10、特に、第1の断熱材20の厚さ減少を極力抑制して、断熱機能を良好に維持することができる。
Specifically, in the heat
Here, the second
ただし、第2の断熱材30の厚さt2は、第1の断熱材20の厚さt1と同じである必要はなく、第1の断熱材20の厚さt1より厚くても、薄くても、また同じ厚さであってもよい(t2≧t1又はt2≦t1)。
However, the thickness t2 of the second
第2の断熱材30の厚さt2が、第1の断熱材20の厚さt1より厚い場合には(すなわち、t2>t1)、後述する膨張する電池セル40と第1の断熱材20の間に空気層ができるが、空気層は断熱機能を有するため、問題になることはない。また、第2の断熱材30の厚さt2が、第1の断熱材20の厚さt1より薄い場合には(すなわち、t2<t1)、第1の断熱材20が第2の断熱材30の厚さt2となるまで圧縮され得る。
第2の断熱材30の厚さt2は、第1の断熱材20の厚さt1と同じ厚さであること(すなわち、t1=t2)が、シート厚み方向に垂直な一対の面において凹凸がないために異物堆積が起きにくい点、シートを輸送する際の積層梱包がしやすい点、マテリアル・ハンドリング又は加工ハンドリング時のミスや、シート破損が生じにくい点から好ましい。なお、ここで言うt1=t2とは、厚さt1と厚さt2が完全に同じである必要はなく、寸法誤差などにより、厚さt1と厚さt2が略同じと見なされる場合も含まれる。
When the thickness t2 of the second
The thickness t2 of the second
なお、第1の断熱材20の厚さt1と、第2の断熱材30の厚さt2の厚さに関する上記の関係は、以下の各実施形態においても同様である。また、図1Aに示す貫通孔21及び第2の断熱材30の形状は円形であるが、形状は特に限定されない。
The above relationship regarding the thickness t1 of the first
第1の断熱材20は、断熱が主目的であり、断熱性能が高い材料から選択され、第2の断熱材30は、圧縮強度向上が主目的であり、圧縮強度が高い材料から選択される。
The first
断熱を主目的とする第1の断熱材20としては、繊維状、あるいはブランケット状(以下、まとめて「繊維状」と言う)に形成された無機材料や有機材料、又は粒子状、バルク状、緻密体、シート状、プレート状、粉体(以下、まとめて「粒子状」と言う)に形成された無機材料や有機材料から構成される。
The first
繊維状の無機材料としては、アルミナ、RCF、AES、ロックウール、バサルトファイバー、シリカファイバー、ジルコニアファイバー、グラスウールからなる群から少なくとも1つが選択可能である。繊維状の有機材料としては、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が選択可能である。また、粒子状の無機材料としては、アルミナ、ジルコニア、シリカ、チタニア、コージェライト、合成シリカ、エアロゲルからなる群から少なくとも1つが選択可能である。粒子状の有機材料としては、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂がある。また、エアロゲルブランケットなどの複合体とすることもできる。 As the fibrous inorganic material, at least one can be selected from the group consisting of alumina, RCF, AES, rock wool, basalt fiber, silica fiber, zirconia fiber, and glass wool. As the fibrous organic material, a thermosetting resin or a thermoplastic resin can be selected. Further, as the particulate inorganic material, at least one can be selected from the group consisting of alumina, zirconia, silica, titania, cordierite, synthetic silica, and airgel. Particulate organic materials include thermosetting resins and thermoplastic resins. It can also be a complex such as an airgel blanket.
圧縮強度向上を主目的とする第2の断熱材30としては、バルク状、緻密体、シート状、プレート状(以下、まとめて「バルク状」と言う)に形成された無機材料や有機材料から構成される。バルク状の無機材料としては、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、コージェライト、マイカ、珪酸カルシウム、パーライト、ゼオライト、水酸化アルミニウム、バーミキュライト、炭酸カルシウムからなる群から少なくとも1つが選択可能である。バルク状の有機材料としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、ゴムからなる群から少なくとも1つが選択可能である。さらに、第2の断熱材30は、SUS、鉄、銅、アルミニウムからなる群から少なくとも1つが選択されてもよい。
The second
後述するように(図8を参照)、本実施形態の組電池100では、熱伝達抑制シート10が電池セル40間に配置され、複数の電池セル40同士が直列又は並列に接続された状態(接続された状態は図示を省略)で、電池ケース50に格納されている。
As will be described later (see FIG. 8), in the assembled
なお、電池セル40は、例えば、リチウムイオン二次電池が好適に用いられるが、特にこれに限定されず、その他の二次電池にも適用され得る。
As the
そして、熱暴走を起こした電池セル40は、自身が膨張して大きな押圧力を熱伝達抑制シート10に作用させる。しかし、この押圧力の大部分は、圧縮強度が高く、かつ、第1の断熱材20における一方の面20aから他方の面20bに貫通して配置された、第2の断熱材30で受け止められ、第1の断熱材20への押圧力の影響が大幅に減少する。すなわち、第1の断熱材20の厚さ減少を最小限に抑制する。これにより、熱伝達抑制シート10全体としての断熱性能の低下を抑制することができ、熱暴走を起こした電池セル40からの熱が、隣接する他の電池セル40に伝播することで、他の電池セル40が熱暴走するのを効果的に防止する。
Then, the
また、熱暴走を起こして膨張する電池セル40は、その中央部が最も膨らむ傾向があるが、圧縮強度の高い第2の断熱材30を、第1の断熱材20の中央部、すなわち、電池セル40の中央付近に対向して配置することで電池セル40の膨張を抑え、第1の断熱材20の厚さの減少を効果的に抑制することができる。
Further, in the
(第1実施形態の変形例)
図1Bは、本発明の第1実施形態の変形例に係る熱伝達抑制シートを模式的に示す正面図及び側面図である。図1Bに示すように、本変形例の熱伝達抑制シート10は、第1の断熱材20が、例えば、長さL、幅W、厚さt1のシート状に形成され、シート厚み方向(図中、上下方向)に垂直な面のうち他方の面20bから見て、その中心部に形成された深さt2の凹部21aに、厚さt2の第2の断熱材30が一体に埋め込まれ、又は固定された構成を有する。すなわち、第2の断熱材30は、第1の断熱材20をシート厚み方向に貫通して配置されていない。
この場合にあっては、電池セル40の膨張により、第1の断熱材20が第2の断熱材30の厚さt2となるまで圧縮され得るが、その後、電池セル40の膨張による圧縮力を、第2の断熱材30で確実に受けられる。よって、熱伝達抑制シート10、特に第1の断熱材20の厚さ減少を抑制して、断熱機能を良好に維持することができる。
(Modified example of the first embodiment)
FIG. 1B is a front view and a side view schematically showing a heat transfer suppressing sheet according to a modified example of the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1B, in the heat
In this case, the expansion of the
(第1実施形態の他の変形例)
図1Cは、本発明の第1実施形態の他の変形例に係る熱伝達抑制シートを模式的に示す正面図及び側面図である。図1Cに示すように、本変形例の熱伝達抑制シート10は、第1の断熱材20が、例えば、長さL、幅W、厚さt1のシート状に形成され、シート厚み方向(図中、上下方向)に垂直な面から見て、その中心部に形成された深さt2の凹部21aに、厚さt2の第2の断熱材30が一体に埋め込まれ、又は固定された構成を有する。本変形例にあっては、第2の断熱材30が、第1の断熱材20をシート厚み方向に貫通して配置されていない点で、上記変形例と共通であるものの、上記変形例とは異なり、一方の面20aのみならず、他方の面20bにおいても第2の断熱材30が表面に露出していない。
この場合にあっても上記変形例と同様、電池セル40の膨張により、第1の断熱材20が第2の断熱材30の厚さt2となるまで圧縮され得るが、その後、電池セル40の膨張による圧縮力を、第2の断熱材30で確実に受けられる。よって、熱伝達抑制シート10、特に第1の断熱材20の厚さ減少を抑制して、断熱機能を良好に維持することができる。
(Other Modified Examples of First Embodiment)
FIG. 1C is a front view and a side view schematically showing a heat transfer suppressing sheet according to another modification of the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1C, in the heat
Even in this case, as in the above modification, the expansion of the
なお、本変形例に係る熱伝達抑制シートを作製する方法としては、例えば、図1Cに示すように、2枚の第1の断熱材20(24,26)の各々に、第2の断熱材30を収納するための凹部を設けておき、該凹部に第2の断熱材30を収納した状態で、2枚の第1の断熱材20(24,26)を重ね合わせることが考えられる。
As a method of producing the heat transfer suppressing sheet according to this modification, for example, as shown in FIG. 1C, a second heat insulating material is used for each of the two first heat insulating materials 20 (24, 26). It is conceivable to provide a recess for accommodating the 30 and to superimpose the two first heat insulating materials 20 (24, 26) in a state where the second
(第2実施形態)
図2は、本発明の第2実施形態に係る熱伝達抑制シートを模式的に示す正面図及び側面図である。図2に示すように、本実施形態の熱伝達抑制シート10は、第1の断熱材20が、例えば、長さL、幅W、厚さt1のシート状に形成され、シート厚み方向に垂直な面の少なくとも一方から見て、厚さt2の複数の第2の断熱材30が、複数の箇所に分散して配置されている。また、第2の断熱材30は、第1の断熱材20におけるシート厚み方向に垂直な一方の面20aから他方の面20bに貫通して配置されている。第2の断熱材30の大きさ、形状、位置、及び個数は、任意に設定可能であるが、第1の断熱材20の中心から均一に配置されるのが好ましい。このように、複数の第2の断熱材30を分散して配置することで、電池セル40の膨張を効果的に抑制でき、第1の断熱材20の厚さ減少による断熱性能低下を抑制することができる。
その他の構成及び作用は、上記第1実施形態の熱伝達抑制シートと同様であるため、説明を省略する。なお、以下の各実施形態でも同様に説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a front view and a side view schematically showing a heat transfer suppressing sheet according to a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, in the heat
Since other configurations and operations are the same as those of the heat transfer suppressing sheet of the first embodiment, the description thereof will be omitted. The same description will be omitted in each of the following embodiments.
(第3実施形態)
図3Aは、本発明の第3実施形態に係る熱伝達抑制シートを模式的に示す正面図及び側面図である。図3Aに示すように、本実施形態の熱伝達抑制シート10は、それぞれ矩形状に形成された厚さt1の複数の第1の断熱材20及び厚さt2の第2の断熱材30が、
シート厚み方向に垂直な面の少なくとも一方から見て、ストライプ状に配置されて、長さL、幅W、厚さt1のシート状に形成されている。この構成によれば、圧縮強度が低い第1の断熱材20と圧縮強度が高い第2の断熱材30を、ストライプ状に交互に分散して配置させることで、電池セル40の膨張を効果的に抑制でき、第1の断熱材20の厚さ減少による断熱性能低下を抑制することができる。
(Third Embodiment)
FIG. 3A is a front view and a side view schematically showing a heat transfer suppressing sheet according to a third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3A, in the heat
When viewed from at least one of the surfaces perpendicular to the sheet thickness direction, the sheets are arranged in a stripe shape and formed into a sheet shape having a length L, a width W, and a thickness t1. According to this configuration, the expansion of the
(第3実施形態の変形例)
図3Bは、本発明の第3実施形態の変形例に係る熱伝達抑制シートを模式的に示す正面図及び側面図である。図3Bに示すように、本変形例の熱伝達抑制シート10は、3角柱状に形成された厚さt2の複数の第2の断熱材30が、厚さt1の複数の第1の断熱材20で交互に挟持されて、ストライプ状に配置されている。第2の断熱材30の3角柱の稜線31は、図3Bに示すように、互いに逆向きであっても、また同じ向きであってもよい。なお、稜線31が尖っていると、電池セル40を損傷させるおそれがあるため、稜線31の先端部に丸みを形成するなどの配慮することが好ましい。また、第2の断熱材30の断面形状は、3角形に限定されず、任意の断面形状とすることができる。
(Modified example of the third embodiment)
FIG. 3B is a front view and a side view schematically showing a heat transfer suppressing sheet according to a modified example of the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3B, in the heat
(第4実施形態)
図4は、本発明の第4実施形態に係る熱伝達抑制シートを模式的に示す正面図及び側面図である。図4に示すように、本実施形態の熱伝達抑制シート10は、シート厚み方向に垂直な面の少なくとも一方から見て、厚さt2の第2の断熱材30が格子状に形成され、各格子枠の中にそれぞれ厚さt1の第1の断熱材20が配置されている。この構成によれば、圧縮強度が高い第2の断熱材30を格子状に配置することで、熱伝達抑制シート10の圧縮強度を高めることができ、セル膨張を効果的に抑制できる。
(Fourth Embodiment)
FIG. 4 is a front view and a side view schematically showing a heat transfer suppressing sheet according to a fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, in the heat
(第5実施形態)
図5は、本発明の第5実施形態に係る熱伝達抑制シートを模式的に示す正面図及び側面図である。図5に示すように、本実施形態の熱伝達抑制シート10は、シート厚み方向に垂直な面の少なくとも一方から見て、厚さt2の第2の断熱材30が枠状に形成され、略矩形シート状の第1の断熱材20の外周辺22(外周の4辺)が、第2の断熱材30によって縁取られている。この構成によれば、圧縮強度が高い第2の断熱材30が、第1の断熱材20の外周辺22を覆う枠状に配置されているため、熱伝達抑制シート10の機械的強度が向上し、熱伝達抑制シート10の取り扱い性が向上する。
(Fifth Embodiment)
FIG. 5 is a front view and a side view schematically showing a heat transfer suppressing sheet according to a fifth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, in the heat
(第6実施形態)
図6は、本発明の第6実施形態に係る熱伝達抑制シートを模式的に示す正面図及び側面図である。図6に示すように、本実施形態の熱伝達抑制シート10は、シート厚み方向に垂直な面の少なくとも一方から見て、厚さt2の第2の断熱材30が、いわゆる田の字形に形成され、各枠の中にそれぞれ厚さt1の第1の断熱材20が配置されている。この構成によれば、第2の断熱材30が枠状、かつ該枠内を複数に分割する格子状に配置されるため、熱伝達抑制シート10の機械的強度がより一層向上し、熱伝達抑制シート10の中央付近だけでなく、周辺部でもセル膨張を効果的に抑えることができる。また、熱伝達抑制シート10の取り扱い性が向上する。
(Sixth Embodiment)
FIG. 6 is a front view and a side view schematically showing a heat transfer suppressing sheet according to a sixth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, in the heat
(第7実施形態)
図7は、本発明の第7実施形態に係る熱伝達抑制シートを模式的に示す正面図及び側面図である。図7に示すように、本実施形態の熱伝達抑制シート10は、シート厚み方向に垂直な面の少なくとも一方から見て、ストライプ状に配置(図3Aを参照)された複数の第1の断熱材20及び第2の断熱材30が、更にフィルムや不織布などの包装材32で覆われている。この構成によれば、熱伝達抑制シート10の取り扱い性が向上し、組電池100の組立作業が容易になる。
(7th Embodiment)
FIG. 7 is a front view and a side view schematically showing a heat transfer suppressing sheet according to a seventh embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the heat
[組電池]
図8は、組電池の一例を模式的に示す断面図である。図8に示すように、本実施形態に係る組電池100は、電池セル40間に、上述の熱伝達抑制シート10を介在させたものである。具体的には、図8に示すように、組電池100は、複数個の電池セル40を並設し、直列又は並列に接続して電池ケース50に収容したものであるが、各電池セル40間に、熱伝達抑制シート10が介在されている。
[Battery set]
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing an example of an assembled battery. As shown in FIG. 8, the assembled
電池セル40には、隣接する電池セル40からの押圧力が常時作用しているが、この押圧力の大部分を熱伝達抑制シート10、特に、圧縮強度が高い第2の断熱材30が受ける。また、熱暴走を起こした場合、膨張する電池セル40による押圧力の大部分も圧縮強度が高い第2の断熱材30が受けるため、第1の断熱材20の厚さの低減が抑制される。これにより、熱伝達抑制シート10の断熱性能の低下が抑制されて、電池セル40の熱暴走の連鎖が効果的に防止される。すなわち、電池セル40間で使用される熱伝達抑制シート10としての課題である、高断熱性能と高圧縮強度の特性を両立させることができる。
The pressing force from the
以下に、実施例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be further described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
(実施例1)
図9Aは、実施例1の試験で使用した熱伝達抑制シート10の正面図及び側面図である。図9Aに示すように、第1の断熱材20の一例であるアルミナファイバーブランケットを長さ80mm、幅80mm、厚さ2mmのシート状に形成し、その中央部に直径D=25.4mmの貫通孔21を設けた。そして、該貫通孔21の半円形状の領域に、第2の断熱材30の一例である厚さ2mmのマイカシートをはめ込むとともに、残りの半円形状の領域に、第1の断熱材20の一例である厚さ2mmの上記アルミナファイバーブランケットをはめ込み、実施例1で用いる試料1を作製した。すなわち、アルミナファイバーブランケットの厚さと、マイカシートの厚さは、同じであり、マイカシートは、アルミナファイバーブランケットにおける一方の面20aから他方の面20bに貫通して配置されている。
(Example 1)
FIG. 9A is a front view and a side view of the heat
ここで、熱伝達抑制シート10におけるシート厚み方向に垂直な一対の面のうち、シート厚み方向における第2の断熱材30の投影面積が大きい側の面において、シート厚み方向における第1の断熱材20の投影面積をS1とし、シート厚み方向における第2の断熱材30の投影面積をS2と定義する。図9Aに示すように、熱伝達抑制シート10において、一方の面20aから見た場合における、シート厚み方向における第2の断熱材30の投影面積と、他方の面20bから見た場合における、シート厚み方向における第2の断熱材30の投影面積とが同じである場合は、いずれの面を採用しても問題にならないが、例えば、図3Bに示すような、断面が3角柱状の第2の断熱材30を用いた場合には、シート厚み方向における第2の断熱材30の投影面積が、一方の面20aと他方の面20bとで異なる場合がある。その場合は、上記のように、シート厚み方向における第2の断熱材30の投影面積が大きい側の面を採用し、その面における、シート厚み方向における第1の断熱材20の投影面積をS1とし、シート厚み方向における第2の断熱材30の投影面積をS2と定義するというものである。
Here, of the pair of surfaces of the heat
また、上記S1及びS2を、シート厚み方向における各断熱材の投影面積で定義するのは、図9Aに示すような、第1の断熱材20の厚さt1と第2の断熱材30の厚さt2が同じである場合には、シート表面における各断熱材の面積とすることで問題にならないが、例えば、第2の断熱材30の厚さt2が、第1の断熱材20の厚さt1より薄く、すなわち、第2の断熱材30がシート表面から埋没している場合には、シート厚み方向から見て露出している第2の断熱材30の面積とするためである。
Further, the above S 1 and S 2 are defined by the projected area of each heat insulating material in the sheet thickness direction, as shown in FIG. 9A, the thickness t1 of the first
そして、上記で説明した定義に基づくと、実施例1におけるS1+S2の合計に対するS2の割合、すなわち、(S2/(S1+S2))は、約4%であった。 Then, based on the definition described above, the ratio of S 2 to the sum of S 1 + S 2 in Example 1, i.e., (S 2 / (S 1 + S 2)) was about 4%.
(実施例2)
図9Bは、実施例2の試験で使用した熱伝達抑制シート10の正面図及び側面図である。図9Bに示すように、第1の断熱材20の一例であるアルミナファイバーブランケットを長さ80mm、幅80mm、厚さ2mmのシート状に形成し、その中央部に直径D=25.4mmの貫通孔21を設けた。そして、該貫通孔21に、第2の断熱材30の一例である厚さ2mmのマイカシートをはめ込み、実施例2で用いる試料2を作製した。すなわち、アルミナファイバーブランケットの厚さと、マイカシートの厚さは、同じであり、マイカシートは、アルミナファイバーブランケットを一方の面20aから他方の面20bに貫通して配置されている。
そして、上記で説明した定義に基づくと、実施例2におけるS1+S2の合計に対するS2の割合、すなわち、(S2/(S1+S2))は、約8%であった。
(Example 2)
FIG. 9B is a front view and a side view of the heat
Then, based on the definition described above, the ratio of S 2 to the sum of S 1 + S 2 in Example 2, i.e., (S 2 / (S 1 + S 2)) was about 8%.
(実施例3)
図9Cは、実施例3の試験で使用した熱伝達抑制シート10の正面図及び側面図である。図9Cに示すように、第1の断熱材20の一例であるアルミナファイバーブランケットを長さ80mm、幅80mm、厚さ2mmのシート状に形成し、その中央部に一辺が50mmの正方形からなる貫通孔21を設けた。そして、該貫通孔21に、第2の断熱材30の一例である厚さ2mmのマイカシートをはめ込み、実施例3で用いる試料3を作製した。すなわち、アルミナファイバーブランケットの厚さと、マイカシートの厚さは、同じであり、マイカシートは、アルミナファイバーブランケットを一方の面20aから他方の面20bに貫通して配置されている。
そして、上記で説明した定義に基づくと、実施例2におけるS1+S2の合計に対するS2の割合、すなわち、(S2/(S1+S2))は、約39%であった。
(Example 3)
FIG. 9C is a front view and a side view of the heat
Then, based on the definition described above, the ratio of S 2 to the sum of S 1 + S 2 in Example 2, i.e., (S 2 / (S 1 + S 2)) was about 39%.
(比較例1)
図10Aは、比較例1の試験で使用した熱伝達抑制シート10の正面図及び側面図である。図10Aに示すように、第1の断熱材20の一例であるアルミナファイバーブランケットを、長さ80mm、幅80mm、厚さ2mmのシート状に形成して、比較例1で用いる試料4を作製した。すなわち、試料4は、アルミナファイバーブランケットのみで形成されている。
そして、上記で説明した定義に基づくと、比較例1におけるS1+S2の合計に対するS2の割合、すなわち、(S2/(S1+S2))は、0%であった。
(Comparative Example 1)
FIG. 10A is a front view and a side view of the heat
Then, based on the definition described above, the ratio of S 2 to the sum of S 1 + S 2 in Comparative Example 1, i.e., (S 2 / (S 1 + S 2)) was 0%.
(比較例2)
図10Bは、比較例2の試験で使用した熱伝達抑制シート10の正面図及び側面図である。図10Bに示すように、第2の断熱材30の一例であるマイカシートを、長さ80mm、幅80mm、厚さ2mmのシート状に形成して、比較例2で用いる試料5を作製した。すなわち、試料5は、マイカシートのみで形成されている。
そして、上記で説明した定義に基づくと、比較例2におけるS1+S2の合計に対するS2の割合、すなわち、(S2/(S1+S2))は、100%であった。
(Comparative Example 2)
FIG. 10B is a front view and a side view of the heat
Then, based on the definition described above, the ratio of S 2 to the sum of S 1 + S 2 in Comparative Example 2, i.e., (S 2 / (S 1 + S 2)) was 100%.
続いて、上記で作製した各試料1〜5(熱伝達抑制シート10)の熱伝達抑制効果を確認するため、以下の試験を行った。まず、実施例1〜3並びに比較例1及び比較例2の各試料1〜5(熱伝達抑制シート10)の一方の面側において、熱暴走を起こした電池セルを模擬したヒーターを熱伝達抑制シート10から40mm離間させて配置し、他方の面側において、隣接する電池セルを模擬した金属板(加熱せず)を、熱伝達抑制シート10に接触させて配置した。続いて、ヒーターを加熱して温度が800℃に到達した後、ヒーターと金属板で、各試料1〜5を、16kPa又は469kPaの力で押圧して、ヒーター加熱後の経過時間に対する金属板表面の温度変化を測定した。なお、所定の荷重で押圧した後、ヒーターの電源をOFFにした。
Subsequently, the following tests were conducted in order to confirm the heat transfer suppressing effect of each of the samples 1 to 5 (heat transfer suppressing sheet 10) prepared above. First, on one surface side of each of Samples 1 to 5 (heat transfer suppression sheet 10) of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, a heater simulating a battery cell causing a heat runaway is suppressed by heat transfer. It was arranged 40 mm apart from the
実施例1〜3並びに比較例1及び比較例2における、金属板表面の最大温度(℃)をプロットしたグラフを図11に示す。 A graph in which the maximum temperature (° C.) of the metal plate surface in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 is plotted is shown in FIG.
図11に示すように、第1の断熱材20の中央部に圧縮強度の高い第2の断熱材30を配置した実施例1〜3における、金属板表面の最大温度は、第1の断熱材20のみで形成された比較例1、及び第2の断熱材30のみで形成された比較例2の温度よりも低くなっていることが分かる。
また、熱伝導率が低い、すなわち断熱性能が高い第1の断熱材20のみからなる比較例1で、実施例1〜3よりも温度が高くなっていることが分かる。すなわち、断熱効果が小さいのは、電池セル40の膨張による圧縮力が第1の断熱材20に作用することで、第1の断熱材20の持つ、高い断熱性能を打ち消してしまうほど、第1の断熱材20の厚さが薄くなったことによると考えられる。
一方、実施例1〜3では、圧縮強度の高い第2の断熱材30を、第1の断熱材20の中央部に配置したことで、第1の断熱材20の厚さの低減が抑制されて有効に断熱されていることが分かる。
As shown in FIG. 11, the maximum temperature of the metal plate surface in Examples 1 to 3 in which the second
Further, it can be seen that in Comparative Example 1 composed of only the first
On the other hand, in Examples 1 to 3, the reduction of the thickness of the first
また、図11から分かるように、上記S2/(S1+S2)は、好ましくは50%以下、より好ましくは20%以下、更に好ましくは5%以下である。 Further, as can be seen from FIG. 11, the above S 2 / (S 1 + S 2 ) is preferably 50% or less, more preferably 20% or less, still more preferably 5% or less.
さらに、S2/(S1+S2)の値が同じであっても、熱伝達抑制シート10の圧縮力が高いほど温度が高くなっているのは、熱伝達抑制シート10に作用する圧縮力によって熱伝達抑制シート10の厚さが薄くなり、これによって断熱性能が低下したことによる。
以上より、本発明の技術によって熱伝達抑制シート10の高断熱性能と高圧縮強度を両立させることが可能となることが理解される。
Further, even if the values of S 2 / (S 1 + S 2 ) are the same, the higher the compressive force of the heat
From the above, it is understood that the technique of the present invention makes it possible to achieve both high heat insulation performance and high compression strength of the heat
なお、上記実施例1〜3は、第1の断熱材20の厚さと第2の断熱材30の厚さが同じであり、すなわち、第2の断熱材30が、第1の断熱材20における一方の面20aから他方の面20bに貫通して配置されている場合である。続いて、第2の断熱材30の厚さが第1の断熱材20の厚さよりも薄く、第2の断熱材30が、第1の断熱材20を一方の面20aから他方の面20bに貫通していない場合についても、同様の試験を行った。
In the first to third embodiments, the thickness of the first
(実施例4)
図12Aは、実施例4の試験で使用した熱伝達抑制シート10の正面図及び側面図である。図12Aに示すように、第1の断熱材20の一例であるアルミナファイバーブランケットを長さ80mm、幅80mm、厚さ2mmのシート状に形成し、その中央部に直径D=25.4mmで、深さ1mmの凹部21aを設けた。そして、該凹部21aの半円形状の領域に、第2の断熱材30の一例である厚さ1mmのマイカシートをはめ込むとともに、残りの半円形状の領域に、第1の断熱材20の一例である厚さ1mmの上記アルミナファイバーブランケットをはめ込み、実施例4で用いる試料4を作製した。
そして、上記で説明した定義に基づくと、実施例4におけるS1+S2の合計に対するS2の割合、すなわち、(S2/(S1+S2))は、約4%であった。
(Example 4)
FIG. 12A is a front view and a side view of the heat
Then, based on the definition described above, the ratio of S 2 to the sum of S 1 + S 2 in Example 4, i.e., (S 2 / (S 1 + S 2)) was about 4%.
(実施例5)
図12Bは、実施例5の試験で使用した熱伝達抑制シート10の正面図及び側面図である。図12Bに示すように、第1の断熱材20の一例であるアルミナファイバーブランケットを長さ80mm、幅80mm、厚さ2mmのシート状に形成し、その中央部に直径D=25.4mmで、深さ1mmの凹部21aを設けた。そして、該凹部21aに、第2の断熱材30の一例である厚さ1mmのマイカシートをはめ込み、実施例5で用いる試料5を作製した。
そして、上記で説明した定義に基づくと、実施例5におけるS1+S2の合計に対するS2の割合、すなわち、(S2/(S1+S2))は、約8%であった。
(Example 5)
FIG. 12B is a front view and a side view of the heat
Then, based on the definition described above, the ratio of S 2 to the sum of S 1 + S 2 in Example 5, i.e., (S 2 / (S 1 + S 2)) was about 8%.
続いて、試料4及び試料5についても、上記と同様の試験方法によって熱伝達抑制効果の確認を行った。実施例4、実施例5、比較例1及び比較例2における、金属板表面の最大温度(℃)をプロットしたグラフを図13に示す。 Subsequently, the heat transfer suppressing effect of Sample 4 and Sample 5 was confirmed by the same test method as described above. FIG. 13 shows a graph in which the maximum temperature (° C.) of the metal plate surface in Example 4, Example 5, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 is plotted.
図13に示すように、実施例1〜3の場合と同様、第1の断熱材20の中央部に圧縮強度の高い第2の断熱材30を配置した実施例4及び実施例5における、金属板表面の最大温度は、第1の断熱材20のみで形成された比較例1、及び第2の断熱材30のみで形成された比較例2の温度よりも低くなっていることが分かる。すなわち、第2の断熱材30が、第1の断熱材20における一方の面20aから他方の面20bに貫通していない場合についても、貫通している場合と同様の傾向が得られることが示された。
As shown in FIG. 13, the metal in Examples 4 and 5 in which the second
なお、本発明は、前述した各実施形態、変形例、及び各実施例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。本発明の熱伝達抑制シートは、電池セル間に介在させて、電池セルが熱暴走を起こした場合、熱暴走を起こした電池セルからの熱により、他の電池セルが熱暴走することを防止する用途について説明したが、この用途に限定されない。例えば、自動車排気管用の熱伝達抑制シートとしても利用可能である。また、取扱い性が非常に困難であるが、物性が優れていることが明らかな材料(エアロゲル、合成シリカ等)を、剛性のある材料でフレームを作製し、その内部に配置することにより、取扱い性、及び装着時の機械的強度が優れた断熱材とすることもできる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, modifications, and embodiments, and modifications, improvements, and the like can be made as appropriate. The heat transfer suppression sheet of the present invention is interposed between battery cells to prevent other battery cells from causing thermal runaway due to heat from the battery cell that caused thermal runaway when the battery cell causes thermal runaway. However, the application is not limited to this application. For example, it can also be used as a heat transfer suppression sheet for automobile exhaust pipes. In addition, it is very difficult to handle, but it is possible to handle materials (airgel, synthetic silica, etc.) that are clearly excellent in physical properties by making a frame from a rigid material and arranging it inside. It can also be a heat insulating material having excellent physical properties and mechanical strength when mounted.
10 熱伝達抑制シート
20 第1の断熱材
20a 一方の面
20b 他方の面
21 貫通孔
22 外周辺
30 第2の断熱材
32 包装材
40 電池セル
50 電池ケース
100 組電池
S1 第1の断熱材の表面積
S2 第2の断熱材の表面積
10 Heat
Claims (14)
前記第1の断熱材の熱伝導率が、前記第2の断熱材の熱伝導率よりも低く、
かつ、
前記第2の断熱材の圧縮強度が、前記第1の断熱材の圧縮強度よりも高い、
熱伝達抑制シート。 Including a first heat insulating material and a second heat insulating material,
The thermal conductivity of the first heat insulating material is lower than the thermal conductivity of the second heat insulating material.
And,
The compressive strength of the second heat insulating material is higher than the compressive strength of the first heat insulating material.
Heat transfer suppression sheet.
前記第2の断熱材が格子状に形成され、
前記第1の断熱材が前記格子状の枠内に配置されている、請求項1に記載の熱伝達抑制シート。 Seen from at least one of the planes perpendicular to the sheet thickness direction
The second heat insulating material is formed in a grid pattern.
The heat transfer suppressing sheet according to claim 1, wherein the first heat insulating material is arranged in the grid-like frame.
前記第2の断熱材が、前記第1の断熱材の外周辺を覆う枠状に配置されている、請求項1に記載の熱伝達抑制シート。 Seen from at least one of the planes perpendicular to the sheet thickness direction
The heat transfer suppressing sheet according to claim 1, wherein the second heat insulating material is arranged in a frame shape covering the outer periphery of the first heat insulating material.
前記第2の断熱材が、前記第1の断熱材の外周辺を覆う枠状、及び前記枠内を複数に分割する格子状に配置されている、請求項1に記載の熱伝達抑制シート。 Seen from at least one of the planes perpendicular to the sheet thickness direction
The heat transfer suppressing sheet according to claim 1, wherein the second heat insulating material is arranged in a frame shape that covers the outer periphery of the first heat insulating material and in a grid shape that divides the inside of the frame into a plurality of pieces.
前記シート厚み方向における前記第1の断熱材の投影面積をS1とし、前記シート厚み方向における前記第2の断熱材の投影面積をS2としたとき、
S2/(S1+S2)が50%以下である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の熱伝達抑制シート。 Of the pair of surfaces perpendicular to the sheet thickness direction, the surface on the side where the projected area of the second heat insulating material is large in the sheet thickness direction.
When the projected area of the first heat insulating material in the sheet thickness direction is S 1, and the projected area of the second heat insulating material in the sheet thickness direction is S 2 .
The heat transfer suppressing sheet according to any one of claims 1 to 10, wherein S 2 / (S 1 + S 2 ) is 50% or less.
請求項1〜13のいずれか1項に記載の熱伝達抑制シートを、前記電池セル間に介在させた、組電池。 An assembled battery in which multiple battery cells are connected in series or in parallel.
An assembled battery in which a heat transfer suppressing sheet according to any one of claims 1 to 13 is interposed between the battery cells.
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