JP2021507483A5

JP2021507483A5 -

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Publication number: JP2021507483A5
Application number: JP2020535106A
Authority: JP
Filing date: 2018-12-18
Publication date: 2022-01-06
Anticipated expiration: 2038-12-18

Description

全体として、試験は、提案された断熱要素１が電池８内の熱の抑制のためにも表側配置および／または絶縁のためにも、すなわち特に隣接する車室１５の熱保護のためにも適することを示す。効率は第２の層状複合体により最適であり、第１の層状複合体は、同様に効果的な熱絶縁機能を有する比較的低コストの実装を許容する。
本発明は、電池８、好ましくはリチウムイオン電池、特に電気自動車用の牽引用電池上でのおよび／または内での提案された断熱要素１の使用法にも関する。
特に、断熱要素１がハウジング９の表に置かれて、表で熱絶縁を提供する。
代替的または追加的に、熱絶縁のための断熱要素１が２つの隣接する電池セル１２間に配置される。
特に、断熱要素１は、ハウジング蓋１１および／またはハウジング９の上部に、好ましくは接着剤で取り付けられかつ／または固定される。
特に好ましくは、断熱要素１は、特にその全面にわたって、ハウジング内部に向かうハウジング蓋１１の内側１３に装着される。
好ましくは、断熱要素１は、内側１３に横にかつ／または垂直に装着および／または整列される。
特に、少なくとも１つの第１の断熱要素１Ａおよび少なくとも１つの第２の断熱要素１Ｂが使用され、第１の断熱要素１Ａが表でハウジング内部を閉鎖および／または熱絶縁し、そして第２の断熱要素１Ｂが隣接する電池セル１２Ａ〜Ｅ間に配置される。
好ましくは、第２の断熱要素１Ｂは第１の断熱要素１Ａに、特に横にかつ／または縦に取り付けられ、好ましくは接着、穿刺または溶接される。
本発明の個々の態様は、既述したように、要望に応じて組み合わされることができるが、互いから独立して実現されることもできる。
本発明のまた別の態様は、以下のとおりであってもよい。
〔１〕第１の被覆層（２）と、
第２の被覆層（３）と、
少なくとも１つの耐熱繊維層（５）を含む、前記被覆層（２、３）間に配置される圧縮性かつ／または柔軟性の中間材（４）とを備える、
電池（８）の熱絶縁のための多層断熱要素（１）において、
前記繊維層（５）がニードル不織布から形成されること、および／または
前記被覆層（２、３）が曲げに弱く、かつ前記断熱要素（１）が全体として圧縮性および可撓柔軟性があること
を特徴とする、多層断熱要素。
〔２〕前記繊維層（５）がガラス繊維もしくはシリケート繊維からまたはその混合物から作られることを特徴とする、前記〔１〕に記載の断熱要素。
〔３〕前記繊維層（５）の前記繊維が３０ｍｍ超、好ましくは４０ｍｍ超、特に実質的に５０ｍｍ〜６０ｍｍの長さを有することを特徴とする、前記〔１〕または〔２〕に記載の断熱要素。
〔４〕前記繊維が少なくとも４μｍ、好ましくは少なくとも５μｍ、特に６μｍ〜１５μｍの平均直径を有することを特徴とする、前記〔１〕〜〔３〕のいずれか１項に記載の断熱要素。
〔５〕前記繊維層（５）がバインダフリーでありかつ／または溶融ビードがないことを特徴とする、前記〔１〕〜〔４〕のいずれか１項に記載の断熱要素。
〔６〕前記中間材（４）が、耐熱で、絶縁耐力が高くかつ／または曲げに弱い中間層（６）によって互いから分離された、少なくとも２つの繊維層（５）を含む多層構造を有することを特徴とする、前記〔１〕〜〔５〕のいずれか１項に記載の断熱要素。
〔７〕前記中間層（６）が耐熱かつ／または熱反射金属層、好ましくはアルミニウム層、特にアルミニウム箔として構成されることを特徴とする、前記〔６〕に記載の断熱要素。
〔８〕前記中間層（６）が耐熱かつ／または絶縁耐力が高いプラスチック層、好ましくはポリイミド層、特にポリイミド膜として構成されることを特徴とする、前記〔６〕に記載の断熱要素。
〔９〕少なくとも１つの被覆層（２、３）が水蒸気に対して不透過、好ましくは気密、かつ／または撥水かつ／もしくは防水に設計されることを特徴とする、前記〔１〕〜〔８〕のいずれか１項に記載の断熱要素。
〔１０〕前記被覆層（２、３）が１ｍｍ未満、好ましくは０．５ｍｍ未満、特に０．１ｍｍ未満の厚さであることを特徴とする、前記〔１〕〜〔９〕のいずれか１項に記載の断熱要素。
〔１１〕少なくとも１つの被覆層（２、３）が耐熱金属層、好ましくはアルミニウム箔として形成されることを特徴とする、前記〔１〕〜〔１０〕のいずれか１項に記載の断熱要素。
〔１２〕少なくとも１つの被覆層（２、３）が耐熱プラスチック層、好ましくはポリイミド膜として形成されることを特徴とする、前記〔１〕〜〔１１〕のいずれか１項に記載の断熱要素。
〔１３〕少なくとも１つの被覆層（２、３）が耐熱布層、好ましくはガラス布箔として形成されることを特徴とする、前記〔１〕〜〔１２〕のいずれか１項に記載の断熱要素。
〔１４〕少なくとも１つの被覆層（２、３）、特に両被覆層（２、３）が耐熱雲母層、好ましくは雲母紙層または雲母板として設計されることを特徴とする、前記〔１〕〜〔１３〕のいずれか１項に記載の断熱要素。
〔１５〕少なくとも１つの被覆層（２、３）または追加層（２１）が織布（２１）によって形成されることを特徴とする、前記〔１〕〜〔１４〕のいずれか１項に記載の断熱要素。
〔１６〕前記織布（２１）が金属メッシュ、特にステンレス鋼および／もしくはアルミニウムで作られたワイヤメッシュであり、かつ／または金属繊維、特にステンレス鋼繊維および／もしくはアルミニウム繊維を含むことを特徴とする、前記〔１５〕に記載の断熱要素。
〔１７〕前記織布（２１）がガラス繊維布でありかつ／またはガラス繊維を含むことを特徴とする、前記〔１５〕または〔１６〕に記載の断熱要素。
〔１８〕前記織布（２１）が炭素繊維布でありかつ／または炭素繊維を含むことを特徴とする、前記〔１５〕〜〔１７〕のいずれか１項に記載の断熱要素。
〔１９〕前記織布（２１）がシリケート布でありかつ／またはシリケート繊維を含むことを特徴とする、前記〔１５〕〜〔１８〕のいずれか１項に記載の断熱要素。
〔２０〕前記第１の被覆層（２）が雲母層、好ましくは雲母紙層として設計され、かつ前記第２の被覆層（３）がアルミニウム層、好ましくはアルミニウム箔として設計されることを特徴とする、前記〔１〕〜〔１９〕のいずれか１項に記載の断熱要素。
〔２１〕前記第１の被覆層（２）が雲母層、好ましくは雲母紙層または雲母板として形成され、かつ前記第２の被覆層（３）がポリイミド層、好ましくはポリイミド膜として形成されることを特徴とする、前記〔１〕〜〔１９〕のいずれか１項に記載の断熱要素。
〔２２〕前記第１の被覆層（２）が織布（２１）、好ましくは金属メッシュ、ガラス繊維布、炭素繊維布またはシリケート布として形成され、かつ前記第２の被覆層（３）がアルミニウム層、好ましくはアルミニウム箔として形成されることを特徴とする、前記〔１〕〜〔１９〕のいずれか１項に記載の断熱要素。
〔２３〕前記第１の被覆層（２）が織布（２１）、好ましくは金属メッシュ、ガラス繊維布、炭素繊維布またはシリケート布として形成され、かつ前記第２の被覆層（３）がポリイミド層、好ましくはポリイミド膜として形成されることを特徴とする、前記〔１〕〜〔１９〕のいずれか１項に記載の断熱要素。
〔２４〕前記第１の被覆層（２、３）が耐熱雲母層、好ましくは雲母紙層または雲母板として形成され、かつ前記第２の被覆層（３）が織布（２１）、好ましくは金属メッシュ、ガラス繊維布、炭素繊維布、シリケート布または混紡布として形成されることを特徴とする、前記〔１〕〜〔１９〕のいずれか１項に記載の断熱要素。
〔２５〕前記断熱要素（１）が、前記被覆層（２、３）に加えて、織布（２１）、好ましくは金属メッシュ、ガラス繊維布、炭素繊維布、シリケート布または混紡布の追加層（２２）を有することを特徴とする、前記〔１〕〜〔２４〕のいずれか１項に記載の断熱要素。
〔２６〕前記追加層（２２）が前記断熱要素（１）の外側に配置されることを特徴とする、前記〔２５〕に記載の断熱要素。
〔２７〕前記被覆層（２、３）および前記中間材（４）が接着結合を用いて互いに接続されることを特徴とする、前記〔１〕〜〔２６〕のいずれか１項に記載の断熱要素。
〔２８〕少なくとも１つの被覆層（２、３）および／または中間層（６）が１ｋＶ／ｍｍ超、好ましくは１．５ｋＶ／ｍｍ超、特に２ｋＶ／ｍｍ超の絶縁耐力を有することを特徴とする、前記〔１〕〜〔２７〕のいずれか１項に記載の断熱要素。
〔２９〕前記断熱要素（１）が１５００ｇ／ｍ ² 未満、好ましくは１３００ｇ／ｍ ² 未満、特に１０００ｇ／ｍ ² 未満の単位面積質量を有することを特徴とする、前記〔１〕〜〔２８〕のいずれか１項に記載の断熱要素。
〔３０〕前記繊維層（５）および／または前記中間材（４）が１０００ｇ／ｍ ² 未満、好ましくは８００ｇ／ｍ ² 未満、特に６００ｇ／ｍ ² 未満の単位面積質量を有することを特徴とする、前記〔１〕〜〔２９〕のいずれか１項に記載の断熱要素。
〔３１〕前記断熱要素（１）および／または前記繊維層（５）が１５０ｇ／ｍ ² 超、好ましくは２００ｇ／ｍ ² 超、特に好ましくは３００または４００ｇ／ｍ ² 超の単位面積質量を有することを特徴とする、前記〔１〕〜〔３０〕のいずれか１項に記載の断熱要素。
〔３２〕前記断熱要素（１）が７ｍｍ未満、好ましくは６ｍｍ未満、特に２ｍｍおよび３ｍｍ間の厚さであることを特徴とする、前記〔１〕〜〔３１〕のいずれか１項に記載の断熱要素。
〔３３〕前記断熱要素（１）が２０ｋＶ／ｍｍ超、好ましくは３０ｋＶ／ｍｍ超、特に４０ｋＶ／ｍｍ〜７０ｋＶ／ｍｍの絶縁耐力を有することを特徴とする、前記〔１〕〜〔３２〕のいずれか１項に記載の断熱要素。
〔３４〕前記断熱要素（１）が、少なくとも１つの平坦側で、少なくとも所々粘着性である、または接着剤層（７）を有することを特徴とする、前記〔１〕〜〔３３〕のいずれか１項に記載の断熱要素。
〔３５〕ハウジング（９）と、
熱絶縁および防火のために前記ハウジング（９）内におよび／または上に配置された少なくとも１つの多層断熱要素（１）とを備える、
電池（８）、好ましくはリチウムイオン電池、特に電気自動車用の牽引用電池において、
前記断熱要素（１）が前記〔１〕〜〔３４〕のいずれか１項により設計されること
を特徴とする、電池。
〔３６〕前記断熱要素（１）が前記電池（８）、前記ハウジング（９）、ハウジング蓋（１１）および／または電池セル（１２）を表で少なくとも部分的に、好ましくは完全にかつ／または全面にわたって重なりもしくは被覆および／または熱絶縁し、かつ／あるいはそれらを熱絶縁することを特徴とする、前記〔３５〕に記載の電池。
〔３７〕前記断熱要素（１）が前記ハウジング（９）のハウジング蓋（１１）および／またはハウジング上部に取り付けられかつ／または固定され、好ましくは接着されることを特徴とする、前記〔３５〕または〔３６〕に記載の電池。
〔３８〕前記断熱要素（１）が前記ハウジング蓋（１１）および／または前記ハウジング（９）の内側（１３）であって、ハウジング内部に向かう内側（１３）に取り付けられる、特にその全面にわたって取り付けられることを特徴とする、前記〔３６〕または〔３７〕に記載の電池。
〔３９〕前記熱絶縁のための断熱要素（１）が前記電池（８）の２つの隣接する電池セル（１２）間に配置されることを特徴とする、前記〔３５〕〜〔３８〕のいずれか１項に記載の電池。
〔４０〕前記断熱要素（１）が内部空間の下側かつ／または前記ハウジング（９）の前記内側（１３）の基部に設けられかつ／または配置される、特にその全面にわたって設けられかつ／または配置されることを特徴とする、前記〔３５〕〜〔３９〕のいずれか１項に記載の電池。
〔４１〕少なくとも１つの第１の断熱要素（１Ａ）および少なくとも１つの第２の断熱要素（１Ｂ）が設けられ、前記第１の断熱要素（１Ａ）が表でハウジング内部を閉鎖および／または熱絶縁し、前記第２の断熱要素（１Ｂ）が隣接する電池セル（１２）間に配置されることを特徴とする、前記〔３５〕〜〔４０〕のいずれか１項に記載の電池。
〔４２〕前記第２の断熱要素（１Ｂ）が熱絶縁方式で前記第１の断熱要素（１Ａ）に、好ましくは横にかつ／または縦に、取り付けられ、好ましくは接着、縫合または溶接されることを特徴とする、前記〔４１〕に記載の電池。
〔４３〕複数の断熱要素（１Ｂ）が設けられ、各々が隣接する電池セル（１２）間に、特に全ての電池セル（１２）間に配置されることを特徴とする、前記〔３５〕〜〔４２〕のいずれか１項に記載の電池。
〔４４〕少なくとも１つの第１の断熱要素（１Ａ）および少なくとも１つの更なるかつ／または第３の断熱要素（１Ｃ）が設けられ、前記第１の断熱要素（１Ａ）がハウジング（９）の内部の上側および／または前記ハウジング（９）のハウジング蓋（１１）に配置され、前記更なるかつ／または第３の断熱要素（１Ｃ）が内部空間の下側にかつ／または前記ハウジング（９）の前記内側（１３）の底に設けられかつ／または配置されることを特徴とする、前記〔３５〕〜〔４３〕のいずれか１項に記載の電池。
〔４５〕少なくとも１つの第１の断熱要素（１Ａ）および少なくとも１つの更なるかつ／または第４の断熱要素（１Ｄ）が設けられ、前記第１の断熱要素（１Ａ）が前記ハウジングの内部空間（１３）の上側におよび／または前記ハウジング（９）のハウジング蓋（１１）に設けられ、前記更なるかつ／または第４の断熱要素（１Ｄ）が前記内側（１３）のおよび／または前記ハウジング（９）の１つまたは複数の側壁に設けられかつ／または配置されることを特徴とする、前記〔３５〕〜〔４４〕のいずれか１項に記載の電池。
〔４６〕前記電池（８）の電池セル（１２）が１つまたは複数の断熱要素（１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）によって少なくとも実質的に完全にかつ／または全ての側で密閉または包囲されることを特徴とする、前記〔３５〕〜〔４５〕のいずれか１項に記載の電池。
〔４７〕前記電池（８）および／または前記ハウジング（９）がガスの逃げのための出口（２２）を有することを特徴とする、前記〔３５〕〜〔４６〕のいずれか１項に記載の電池。
〔４８〕前記出口（２２）がフィルタ（２３）および／または弁（２４）を含むことを特徴とする、前記〔４７〕に記載の電池。
〔４９〕電池（８）の熱絶縁のための多層断熱要素（１）の使用法であって、
繊維層（５）として長繊維ニードル不織布を持ちかつ／または前記〔１〕〜〔３３〕のいずれか１項に記載の多層かつ全体として可撓性かつ圧縮性の断熱要素（１）が熱絶縁のために隣接する電池セル（１２）間におよび／または電池セル（１２）上方に配置されること
を特徴とする、使用法。

Claims

ハウジング（９）と、
熱絶縁および防火のために前記ハウジング（９）内におよび／または上に配置された少なくとも１つの多層断熱要素（１）とを備える、
電池（８）、好ましくはリチウムイオン電池、特に電気自動車（１４）用の牽引用電池であって、
前記断熱要素（１）が
第１の被覆層（２）と、
第２の被覆層（３）と、
少なくとも１つの耐熱繊維層（５）を含む、前記被覆層（２、３）間に配置された圧縮性かつ／または柔軟性の中間材（４）とを備え、
前記繊維層（５）がニードル不織布から形成されている
ことを特徴とする、上記電池。
前記繊維層（５）がガラス繊維から作られていることを特徴とする、請求項１に記載の電池。
前記繊維層（５）がシリケート繊維からまたはガラス繊維とシリケート繊維の混合物から作られていることを特徴とする、請求項１に記載の電池。
前記繊維層（５）の繊維が３０ｍｍ超の長さを有することを特徴とする、請求項１に記載の電池。
前記断熱要素（１）が、６ｍｍ未満、特に２ｍｍおよび３ｍｍの間の厚さであることを特徴とする、請求項１に記載の電池。
前記被覆層（２、３）の少なくとも１つが、耐熱金属層、好ましくはアルミニウム箔として形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池。
前記被覆層（２、３）の少なくとも１つが、耐熱雲母層、好ましくは雲母紙層または雲母板であることを特徴とする、請求項１に記載の電池。
前記第１の被覆層（２）が、雲母層、好ましくは雲母紙層であり、かつ前記第２の被覆層（３）がアルミニウム層、好ましくはアルミニウム箔であることを特徴とする、請求項１に記載の電池。
前記被覆層（２、３）が、接着結合により互いに接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池。
前記断熱要素（１）が、２０ｋＶ／ｍｍ超の絶縁耐力を有することを特徴とする、請求項１に記載の電池。
前記断熱要素（１）が、少なくとも１つの平坦側で、少なくとも所々粘着性であるか、または接着剤層を有することを特徴とする、請求項１に記載の電池。
前記断熱要素（１）が、４０ｋＰａ未満の圧縮硬さを有することを特徴とする、請求項１に記載の電池。
前記断熱要素（１）が、前記ハウジング（９）のハウジング蓋（１１）および／またはハウジング上部の内側に取り付けられかつ／または固定され、好ましくは接着されることを特徴とする、請求項１に記載の電池。
熱絶縁のための前記断熱要素（１）が、前記電池（８）の２つの隣接する電池セル（１２）間に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の電池。
前記電池（８）の電池セル（１２）が、断熱要素（１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）の１つまたは複数によって少なくとも実質的に完全にかつ／または全ての側で密閉または包囲されることを特徴とする、請求項１に記載の電池。
ハウジング（９）と、
熱絶縁のために前記ハウジング（９）内に配置された少なくとも１つの多層断熱要素（１）とを備える、
電気自動車（１４）用のリチウムイオン電池であって、
前記多層断熱要素（１）が、繊維層（５）として長繊維ニードル不織布を持ちかつ全体として可撓性かつ圧縮性であり、
前記多層断熱要素（１）が、熱絶縁のために前記電池（８）の前記ハウジング（９）内の隣接する電池セル（１２）間にかつ／または電池セル（１２）上方に配置され、
前記繊維層（５）の前記繊維が３０ｍｍ超の長さを有することを特徴とする、上記電池。
前記電池（８）および／または前記ハウジング（９）がガスの逃げのための出口（２２）を有することを特徴とする、請求項１６に記載の電池。
前記断熱要素（１）が４０ｋＰａ未満の圧縮硬さを有し、前記断熱要素（１）が２０ｋＶ／ｍｍ超の絶縁耐力を有し、前記断熱要素（１）が少なくとも１つの雲母層を有することを特徴とする、請求項１６に記載の電池。
ハウジング（９）と、
熱絶縁および防火のために前記ハウジング（９）内に配置された少なくとも１つの多層断熱要素（１）とを備える、
電池（８）であって、
前記断熱要素（１）が、第１の被覆層（２）と、第２の被覆層（３）と、前記被覆層（２、３）間に配置された圧縮性かつ柔軟性の中間材（４）とを備え、
前記中間材（４）がニードル不織布から形成された少なくとも１つの多層繊維層（５）を有し、
前記繊維層（５）の前記繊維が３０ｍｍ超の長さを有し、
前記断熱要素（１）が２０ｋＶ／ｍｍ超の絶縁耐力を有し、
２つの被覆層（２、３）が雲母から作られているか、または、第１の被覆層（２）が雲母から作られておりかつ第２の被覆層（３）が金属もしくはアルミニウムから作られている、上記電池。