JP2022103086A - 樹脂成形体、電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】リチウムイオン２次電池の熱暴走に起因してリチウムイオン２次電池の安全弁や排気孔から高温・高圧のガスが噴出しても、延焼や焼損を抑制する樹脂成形体、及び、これを付設したリチウムイオン２次電池セルを備える電池パックを提供する。【解決手段】安全弁５または排気孔を有する１個以上のリチウムイオン２次電池セル１の外周に、少なくとも前記安全弁または前記排気孔を覆うように付設されるための樹脂成形体６であって、ＪＩＳ Ｈ７９０３：２００８に準じて、一方向熱流定常比較法で測定した前記樹脂成形体の熱伝導度（測定温度：５０℃）が１．０Ｗ／ｍ・Ｋ未満であり、前記樹脂成形体の前記安全弁または前記排気孔を覆う部分の厚さが、０．５ｍｍ以上、かつ１０．０ｍｍ以下であり、ＪＩＳ Ｋ７２１５に基づいて、タイプＤデュロメータで測定した前記樹脂成形体の表面の硬さが、５０以上かつ９０以下であることを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、耐火性の樹脂成形体、およびこれを用いた電池パックに関する。

近年、リチウムイオン２次電池（以下、「電池」ということもある）の需要が高まっている。一方、小型化とともに高エネルギー密度化が進む（エネルギー密度が３００Ｗｈ／ｋｇ以上）のにともなって、利用の仕方によっては発熱によって高温になるなどの虞がある。このため、電池や電池パックにおける安全性がより重要となっている。

例えば、リチウムイオン２次電池は、過充電や過放電されたり、あるいは予期せぬ衝撃が加わって内部短絡や外部短絡が生じると熱暴走を起こす虞がある。熱暴走が起こったリチウムイオン２次電池は、ガスが発生して電池の内圧を上昇させる。このような状況が起こると、内圧上昇で外装缶が破裂するなどの可能性があるため、これら電池においては、ガス抜きのための排気孔や安全弁などが設けられている。

また、熱暴走が発生した場合には、過熱した電池などによって発火する虞があり、延焼、焼損防止のために、例えば、特許文献１では、電池の表面を防炎シートで被覆している。

しかしながら、熱暴走を起こしたリチウムイオン２次電池に設けられたガス抜きのための排気孔や安全弁からは高温・高圧のガスが噴出する。その温度は、非特許文献１の記載によれば、一瞬であるが最高温度が９９９℃を超えるケースもある。

このため、特許文献１の防炎シートは、この高温ガス由来の火炎を防ぐこと（すなわち防炎）を目的として設けられている。

特開２０１９－０３２９２３号公報

松村英樹、松島和男 交通安全環境研究所フォーラム講演概要／交通安全環境研究所編 135-138, 2012

しかしながら、近年の電池の高エネルギー密度化により、熱暴走時に排出されるガスの圧力が、格段に大きくなった。そのガスの高圧により、特許文献１の防炎シートであっても破損する虞がある。具体的には、例えば特許文献１に記載の繊維で構成されている防炎シートの場合には、そのガスの高圧により繊維の網目が広がり、また樹脂で構成されている防炎シートの場合には、防炎シートが燃焼に至る前である樹脂の軟化状態で、高圧に耐えることが出来ない強度に低下して溶け落ちるため、いずれの場合も、防炎シートに貫通孔が生じ、その貫通孔より噴出した高温・高圧のガスが、防炎シート以外の部材（例えば、電池を収容している外装ケース）に延焼、焼損する虞がある。

また、その貫通孔から空気（酸素）が供給され、電池自体の焼損、延焼が拡大し、隣り合う正常なリチウムイオン２次電池の熱暴走の要因となる虞もある。

本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、その目的は、リチウムイオン２次電池の熱暴走に起因してリチウムイオン２次電池の安全弁や排気孔から高温・高圧のガスが噴出しても、延焼や焼損を抑制する樹脂成形体、及び、これを付設したリチウムイオン２次電池セルを備える電池パックを提供することである。

本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。

（１）本発明に係る樹脂成形体は、安全弁または排気孔を有する１個以上のリチウムイオン２次電池セルの外周に、少なくとも前記安全弁または前記排気孔を覆うように付設されるための樹脂成形体であって、ＪＩＳ Ｈ７９０３：２００８に準じて、一方向熱流定常比較法で測定した前記樹脂成形体の熱伝導度（測定温度：５０℃）が１．０Ｗ／ｍ・Ｋ未満であり、前記樹脂成形体の前記安全弁または前記排気孔を覆う部分の厚さが、０．５ｍｍ以上、かつ１０．０ｍｍ以下であり、ＪＩＳ Ｋ７２１５に基づいて、タイプＤデュロメータで測定した前記樹脂成形体の表面の硬さが、５０以上かつ９０以下である。

本発明によれば、リチウムイオン２次電池セルの安全弁または排気孔を覆うように、熱伝導度、厚さ、及び、表面硬さが所定範囲にある樹脂成形体を付設するので、リチウムイオン２次電池が熱暴走を起こしても、安全弁や排出孔から噴出する高温・高圧のガスによって、樹脂成形体に貫通孔が生じることがなく、高温・高圧のガスの噴出による延焼、焼損を抑制することができる。

（２）本発明に係る樹脂成形体の他の実施態様では、前記安全弁または前記排気孔を覆う部分の前記樹脂成形体の厚さが１．０ｍｍ以上である。

（３）本発明に係る樹脂成形体の他の実施態様では、前記樹脂成形体は、前記熱可塑性樹脂の１００質量部に対して、炭素繊維を２質量部以上かつ７０質量部以下、シランカップリング剤を０．３質量部以上かつ７．０質量部以下の割合で含有する樹脂組成物を含む。

（４）本発明に係る樹脂成形体の他の実施態様では、前記樹脂組成物は、前記熱可塑性樹脂の１００質量部に対して、更にポリテトラフルオロエチレンを５０質量部以下の範囲で含有する。

（５）本発明に係る樹脂成形体の他の実施態様では、前記樹脂成形体は、前記熱可塑性樹脂の１００質量部に対して、ガラス繊維を９質量部以上かつ８０質量部以下、シランカップリング剤を０．３質量部以上かつ７．０質量部以下の割合で含有する。

（６）本発明に係る樹脂成形体の他の実施態様では、前記樹脂組成物は、前記熱可塑性樹脂の１００質量部に対して、更に炭素繊維を２質量部以上かつ７０質量部以下の範囲で含有する。

（７）本発明に係る樹脂成形体の他の実施態様では、前記熱可塑性樹脂は、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミド、ポリブチレンテレフタラート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリカーボネートのいずれか一種または二種以上の混合物である。

（８）本発明に係る電池パックは、上記（１）から（７）のいずれかの樹脂成形体が外周に付設された１個以上のリチウムイオン２次電池セルを備える。

（９）本発明に係る他の態様の電池パックは、安全弁または排気孔を一端面に備えた１個以上のリチウムイオン２次電池セルと、前記リチウムイオン２次電池セルの前記一端面に沿って配置され前記安全弁または排気孔を覆う樹脂成形体とを有し、前記樹脂成形体が上記（１）～（７）のいずれかに記載された樹脂成形体である。

以上のように本発明によれば、リチウムイオン２次電池セルの安全弁または排気孔を覆うように、樹脂成形体を付設するので、リチウムイオン２次電池が熱暴走を起こしても、安全弁や排出孔から噴出する高温・高圧のガスによって、樹脂成形体に貫通孔が生じることがなく、高温・高圧のガスの噴出による延焼、焼損を抑制することができる。

図１は本発明の一実施形態に係る樹脂成形体が付設されるリチウムイオン２次電池セルの斜視図である。 図２は本発明の一実施形態に係る樹脂成形体及びリチウムイオン２次電池セルを示す斜視図である。 図３は図２の樹脂成形体が付設されたリチウムイオン２次電池セルの斜視図である。 図４は図３のＡ－Ａ線断面図である。 図５は本発明の他の実施形態の図３に対応する斜視図である。 図６は本発明の他の実施形態の図３に対応する斜視図である。 図７は図６のＢ－Ｂ線断面図である。 図８は本発明の他の実施形態の図２に対応する斜視図である。 図９は図８の樹脂成形体が付設されたリチウムイオン２次電池セルの斜視図である。 図１０は本発明の一実施形態に係る電池パックの概略構成図である。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る樹脂成形体が付設されるリチウムイオン２次電池セルの斜視図である。

このリチウムイオン２次電池セル１は、例えば角型の電池セルであり、電池容器である外装缶２の一端面（図１では上面）に、正極端子３及び負極端子４が設けられると共に、その間に安全弁５が設けられている。

安全弁５は、リチウムイオン２次電池セル１が熱暴走して内圧が上昇した場合に作動して、高温・高圧のガスを噴出して外装缶２が破裂するのを防止する。

リチウムイオン２次電池セル１の熱暴走が発生した場合には、過熱によって、発火する虞があり、安全弁５から噴出する高温・高圧ガスが一気に広範囲に広がると、延焼、焼損を防止するのが困難となる。

そこで、この実施形態では、図２、図３、及び、図３のＡ－Ａ線断面図である図４に示されるように、可撓性を有するシート状の樹脂成形体６を、直接または絶縁シート７を介して（挟んで）リチウムイオン２次電池セル１の外周に、少なくとも安全弁５を覆うように付設している。

絶縁シート７がある場合、絶縁シート７の安全弁５を覆う部分は、安全弁５に当接していることが好ましいが、当接していなくてもよい。絶縁シート７がない場合、樹脂成形体６の安全弁５を覆う部分は、安全弁５に当接していることが好ましいが、当接していなくてもよい。

この実施形態では、絶縁シート７及びシート状の樹脂成形体６は、いずれも矩形の略同じサイズであって、直方体のリチウムイオン２次電池セル１の安全弁５を含む上面を覆うと共に、正面及び背面（図４の左右の面）の上部を覆うように付設される。ただし、樹脂成形体６と絶縁シート７のサイズは同じでなくてもよく、樹脂成形体６が絶縁シート７より大きくても、絶縁シート７が樹脂成形体６より大きくてもよい。両者は、あらかじめ接合されていてもよい。

リチウムイオン２次電池セル１の正極端子３及び負極端子４にそれぞれ接続される図示しないリード線は、絶縁シート７及び樹脂成形体６によって覆われていない側面を利用して引出される。

絶縁シート７及びシート状の樹脂成形体６が付設されたリチウムイオン２次電池セル１は、図示しない外装ケースに収容される。この外装ケース内では、リチウムイオン２次電池セル１の正面及び背面の上部を覆う樹脂成形体６が、外装ケースの内壁面によって押圧されることによって樹脂成形体６が保持される。

この実施形態の樹脂成形体６は、後述の樹脂組成物を成形硬化したものであって、この樹脂成形体６は、ＪＩＳ Ｈ７９０３：２００８に準じて、一方向熱流定常比較法（ＳＣＨＦ）で測定した熱伝導度（測定温度：５０℃）が、１．０Ｗ／ｍ・Ｋ未満である。

この熱伝導度が、１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であると、リチウムイオン２次電池が熱暴走を起こした場合、安全弁や排出孔から噴出する高温・高圧のガスによって、樹脂成形体６を介して樹脂成形体６の外周の部材、例えば、シート状の樹脂成形体６によって覆われたリチウムイオン２次電池セル１を収容した外装ケースに熱が伝導し、外装ケースを溶融変形させてしまう懸念がある。

この熱伝導度は、低い程好ましいのであるが、その下限は、例えば、０．１Ｗ／ｍ・Ｋ、更に望ましくは０．０１Ｗ／ｍ・Ｋである。

この実施形態では、樹脂成形体６は、均一な厚さのシート状であり、このシート状の樹脂成形体６の厚さが、０．５ｍｍ以上かつ１０．０ｍｍ以下であればよく、０．７ｍｍ以上かつ５ｍｍ以下であるのが好ましく、１．０ｍｍ以上かつ２ｍｍ以下がより好ましい。樹脂成形体６の厚さは均一であることが望ましいが、樹脂成形体６の安全弁５を覆う部分の厚さが上記範囲に入り、他の部分の厚さが上記範囲に入らないものであってもよい。

この厚さが、０．５ｍｍ未満であると、安全弁５より噴出する高温・高圧のガスで樹脂成形体６に貫通孔が生じ、貫通孔から高温・高圧のガスが噴出し、絶縁シート７及びシート状の樹脂成形体６によって覆われたリチウムイオン２次電池セル１より外の部材に延焼、焼損させてしまう懸念がある。また、貫通孔が、空気（酸素）の供給口となり、絶縁シート７及びシート状の樹脂成形体６によって覆われたリチウムイオン２次電池セル１自体の延焼・焼損を拡大させてしまう懸念がある。

シート状の樹脂成形体６の厚さが１０．０ｍｍを超えると、高温・高圧のガスは遮断できる、すなわち、貫通孔は生じないが、樹脂成形体６が大型化し、成形加工が煩雑になる。また、リチウムイオン２次電池セル１を収容する既存の外装ケースに収容するのが困難となる。

樹脂成形体６の表面の硬さは、ＪＩＳ Ｋ７２１５に基づいて、タイプＤデュロメータで、５０以上かつ９０以下であるのが好ましい。この表面の硬さが、５０未満であると安全弁５より噴出する高温・高圧のガス（特に、圧力（噴出力）の影響）で樹脂成形体６が破損したり、貫通孔が生じる懸念がある。この表面の硬さが９０を超えると、シート状の樹脂成形体６は脆くなる。そのため、樹脂成形体６に曲率を与えてリチウムイオン２次電池セル１に付設する場合や、安全弁５より噴出する高温・高圧のガスなどから樹脂成形体６に不所望な衝撃が加わった場合に、樹脂成形体６は破損してしまう懸念がある。

樹脂成形体６は、後述の樹脂組成物に限らず、硬化後に本発明に係る樹脂成形体となる樹脂であれば、その他の樹脂組成物を成形硬化したものでもよい。また、樹脂成形体６は、本発明に係る樹脂成形体ではないその他の樹脂成形体のように、高温・高圧のガスの熱で溶け落ちたり、貫通孔が生じたりすることがないので好適である。

樹脂成形体６の形状としては、特に限定されることはないが、少なくとも安全弁５、排気孔が付設された面（上面）を覆うことができれば、矩形、円形等いかなる形状であってもよい。

この実施形態の樹脂成形体６は、熱可塑性樹脂に対して、炭素繊維とシランカップリング剤とを混合した樹脂組成物を含んでいる。この樹脂組成物は、熱可塑性樹脂の１００質量部に対して、炭素繊維を２質量部以上かつ７０質量部以下、シランカップリング剤を０．３質量部以上かつ７．０質量部以下の割合で含有している。また、この樹脂組成物は、更にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を熱可塑性樹脂の１００質量部に対して、３質量部以上５０質量部以下の範囲で含有していてもよい。なお、ＰＴＦＥを含有することにより、樹脂組成物の耐薬品性、防汚性、摺動性等を向上させることができる。

また、別な実施形態の樹脂成形体６は、熱可塑性樹脂に対して、ガラス繊維とシランカップリング剤とを混合した樹脂組成物を含んでいる。この樹脂組成物は、熱可塑性樹脂の１００質量部に対して、ガラス繊維を９質量部以上かつ８０質量部以下、シランカップリング剤を０．３質量部以上かつ７．０質量部以下の割合で含有している。また、この樹脂組成物は、熱可塑性樹脂の１００質量部に対して、更に炭素繊維を２質量部以上７０質量部以下の範囲で含有していてもよい。

熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミド、ポリブチレンテレフタラート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリカーボネートのいずれか一種または二種以上の混合物が挙げられる。

樹脂組成物に好適な熱可塑性樹脂であるＰＰＳとしては、酸素存在下で熱処理を行い溶融粘度を高めた酸化架橋型ＰＰＳ、重合系列中に塩化リチウム、有機酸塩、水などを添加して直鎖状のまま分子量を高めた直鎖型ＰＰＳのいずれも用いることができる。

樹脂組成物に好適な炭素繊維としては、アクリル繊維を使ったＰＡＮ（polyacrylonitrile）系炭素繊維、ピッチを使ったピッチ系炭素繊維のいずれも用いることができる。本実施形態では、炭素繊維としてピッチ系炭素繊維を用いることもできる。
ピッチ系炭素繊維としては、等方性ピッチ系炭素繊維と、メソフェーズピッチ系炭素繊維があるが、いずれのピッチ系炭素繊維も用いることができる。
樹脂組成物に用いる炭素繊維の形状例としては、単繊維の繊維径が１～２０μｍ、平均繊維長が０．０１～１０ｍｍ、アスペクト比が１．５～１３００程度であってもよい。

樹脂組成物に含まれるシランカップリング剤は、耐変形性を付与する成分であり、燃焼時の樹脂組成物の溶融落下を抑制し、難燃性をより向上させることができる。
樹脂組成物に含まれるシランカップリング剤としては、例えば、３－アミノプロピルトリエトキシシラン、３－グリシドキシプロピルトリエトキシシランが好ましく挙げられる。

樹脂組成物に含まれるＰＴＦＥは、粉末状態のものを用いることが好ましい。例えば、平均粒子径が１０～３０μｍ、ＢＥＴ法による比表面積が０．５～５ｍ^２／ｇのＰＴＦＥ粉末を用いることができる。

樹脂組成物には、更に着色剤としてカーボンブラック、離型剤としてポリオレフィンワックスやステアリルアルコールなど、および金型腐食防止剤としてハイドロタルサイトや炭酸亜鉛などが含まれていることも好ましい。

樹脂成形体６の作製は、公知の製造方法を適用すればよい。
例えば、二軸押出機に、ＰＰＳ、炭素繊維、シランカップリング剤、ＰＴＦＥ、カーボンブラック、ポリオレフィンワックス、金型腐食防止剤、離型剤を投入し、例えば、混練加工温度を２７０℃以上かつ３００℃以下、スクリュー回転数を１００ｒｐｍ以上かつ３００ｒｐｍ以下に管理しつつ、混練加工時間を３０分以上かつ６０分以下として造粒することで、ペレット状の樹脂組成物を形成する。

そして、得られた樹脂組成物を押出機による押出し成形やプレス機によるプレス成形等の公知の成形方法で所望する厚さのシート状に成形することにより、樹脂成形体６を作製できる。

以上のように本実施形態では、リチウムイオン２次電池セル１の安全弁５を覆うように、樹脂成形体６を付設するので、リチウムイオン２次電池が熱暴走を起こしても、安全弁５から噴出する高温・高圧のガスによって、樹脂成形体６に貫通孔が生じることがなく、高温・高圧のガスの噴出による延焼、焼損を抑制することができる。

上記実施形態では、リチウムイオン２次電池セル１の上面を覆うと共に、正面及び背面の上部を覆うように付設された絶縁シート７及び樹脂成形体６は、上記のように、外装ケースに収容される。そのため、リチウムイオン２次電池セル１の正面及び背面を覆う樹脂成形体６が、外装ケースの内壁面に押圧されることによって樹脂成形体６が保持される。

これに対して、本発明の他の実施形態では、上記図３に対応する図５に示されるように、粘着テープ８によって、樹脂成形体６を、リチウムイオン２次電池セル１の外装缶２に固定するようにしてもよい。この図５では、リチウムイオン２次電池セル１を覆うシート状の樹脂成形体６の正面側及び背面側の各端部と、リチウムイオン２次電池セル１の外装缶２とに跨るように、粘着テープ８を巻回させて貼着することによって、樹脂成形体６をリチウムイオン２次電池セル１に固定している。

これによって、リチウムイオン２次電池セル１を覆う絶縁シート７及び樹脂成形体６の位置ずれを抑制することができる。

また、絶縁シート７及び樹脂成形体６を、リチウムイオン２次電池セル１に付設する際に、リチウムイオン２次電池セル１の上面と絶縁シート７との隙間が小さくなるよう張力を加えながら、粘着テープ８で固定することができる。

これによって、絶縁シート７及び樹脂成形体６を、リチウムイオン２次電池セル１の上面の安全弁５に密着させることができ、リチウムイオン２次電池が熱暴走を起こして、安全弁５から噴出する高温・高圧のガスが一気に広がるのを効果的に抑制することができる。

粘着テープ８としては、ポリイミドフィルム上に、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤等を塗布したものが適用できるが、中でもポリイミドフィルムにシリコーン系粘着剤が塗布された粘着テープが耐熱性に優れているので好適である。

図６は、本発明の他の実施形態の図３に対応する斜視図であり、図７は、図６のＢ－Ｂ線断面図である。

この実施形態では、リチウムイオン２次電池セル１の外周面の全面に、熱伝導性に優れたパテ状組成物９を被覆している。

絶縁シート７及びシート状の樹脂成形体６を、パテ状組成物９を介して、リチウムイオン２次電池セル１の上面、正面の上部、及び、背面の上部を覆うように付設している。

このようにリチウムイオン２次電池セル１の外周面を、熱伝導性に優れたパテ状組成物９で被覆することによって、リチウムイオン２次電池セル１が熱暴走して発熱しても、その熱を効率よくリチウムイオン２次電池セル１外に伝導させて放熱するとともに、全体の熱分布を均一化することができる。

パテ状組成物９は、被覆される部材であるリチウムイオン２次電池セル１に対し、その表面形状に追随するように被覆することができるので、熱源であるリチウムイオン２次電池セル１との接触面積を大きく取ることができ、放熱性を格段に向上させることができる。

被覆するパテ状組成物９の厚さは、２ｍｍ以上かつ５ｍｍ以下であるのが好ましい。

上記の各実施形態では、本発明の樹脂成形体を、１個のリチウムイオン２次電池セル１に適用したが、本発明の樹脂成形体を複数個のリチウムイオン２次電池セル１に適用できるのは、勿論である。

例えば、上記図２、図３にそれぞれ対応する図８、図９に示されるように、複数個、この例では４個のリチウムイオン２次電池セル１を、図示しないバスバーで接続して構成された組電池に対して、各リチウムイオン２次電池セル１の各上面を覆うと共に、両端に位置するリチウムイオン２次電池セル１の正面上部及び背面上部をそれぞれ覆うように、絶縁シート７及びシート状の樹脂成形体６を付設してもよい。

このように絶縁シート７及び樹脂成形体６が付設された４個のリチウムイオン２次電池セル１を、例えば図１０に示されるように、ガス入口１０ａとガス出口１０ｂを有する樹脂製の外装ケース１０に収容して、電池パック１１が構成される。

（その他の実施形態）
上記実施形態では、樹脂成形体は、リチウムイオン２次電池セルの上面を覆うと共に、正面及び背面の上部を覆うように構成したが、リチウムイオン２次電池セルのリード線部分を除いて略全面を覆うように構成してもよい。この場合、外装ケースを省略してもよい。

上記各実施形態では、樹脂成形体は、シート状であったが、シート状に限らず、リチウムイオン２次電池セルの少なくとも安全弁を覆うことができる形状であればよく、テープ状であってもよく、あるいは、リチウムイオン２次電池セルの上部に被せることができるようなキャップ状（袋状、コップ状）に成形されたものであってもよい。

キャップ状である場合の樹脂成形体６は、リチウムイオン２次電池セルの全体を覆うものであってもよいが、安全弁または排気孔が配置された上端の一部のみを覆うものであってもよい。キャップ状の樹脂成形体６が、リチウムイオン２次電池セルの上端の一部のみを覆うものである場合、リチウムイオン２次電池セルの側面を覆う部分の上端（上面）からの長さは、２ｍｍ以上かつ３００ｍｍ以下、好ましくは１０ｍｍ以上かつ２５０ｍｍ以下、さらに好ましくは１５ｍｍ以上かつ１５０ｍｍ以下程度とすること好ましい。このような形状の樹脂成形体６であれば、リチウムイオン２次電池セルに対し、十分に密着させることができ、取り付けを容易に行うことができる。

樹脂成形体がテープ状である場合には、テープ状の樹脂成形体を、安全弁を覆うようにリチウムイオン２次電池セルに巻回し、テープ状の樹脂成形体の端部を、上記の粘着テープで貼着して固定してもよい。

また、テープ状の樹脂成形体を、リチウムイオン２次電池セルの外周面の略全面を覆うように、例えば、半ピッチ重なるように螺旋状に巻回して、その端部を粘着テープで固定してもよい。

樹脂成形体の片面の少なくとも一部、例えば、片面の周縁部に粘着層を形成し、樹脂成形体を、リチウムイオン２次電池セルに貼着固定してもよい。

上記各実施形態では、樹脂成形体は、絶縁シートを介してリチウムイオン２次電池セルの外周に付設したが、本発明の他の実施形態として、絶縁シートは省略してもよい。

上記各実施形態は、適宜組合せてもよく、例えば、図６のパテ状組成物９を介してリチウムイオン２次電池セル１を覆うシート状の樹脂成形体６を、上記図５に示される粘着テープ８によって、パテ状組成物９に貼着して固定してもよい。

また、図８～図１０に示される複数個のリチウムイオン２次電池セル１の外周面の少なくとも一部を、図６，図７に示されるパテ状組成物９で被覆してもよい。この場合、隣接する両リチウムイオン２次電池セル１，１間に、パテ状組成物９を被覆してもよいし、被覆しなくてもよい。

上記各実施形態では、樹脂成形体は、リチウムイオン２次電池セルの安全弁を覆うように付設したが、安全弁に代えて、排気孔を覆うように付設してもよい。リチウムイオン２次電池セルが安全弁と排気孔の両方を備えている場合、樹脂成形体は、安全弁と排気孔の両方を覆うように付設されてもよい。

上記各実施形態では、角型のリチウムイオン２次電池セルに適用して説明したが、本発明は、円筒型のリチウムイオン２次電池セルにも同様に適用できるのは勿論である。また、上記各実施形態の樹脂成形体は、エネルギー密度が大きいリチウムイオン２次電池セルに好適であり、具体的にはエネルギー密度が３００Ｗｈ／ｋｇ以上、より好ましくは、４００Ｗｈ／ｋｇ以上のリチウムイオン２次電池セルに好適である。

以下、実施例として樹脂成形体を製造し、その物性として硬度（表面の硬さ）、および熱伝導度を測定した。
１．樹脂組成物の製造に使用した原料
（１）ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ－１）：
トレリナ（登録商標）Ｍ２５８８（東レ株式会社製）
（２）ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ－２）：
ＳＥ－７３０（ＤＩＣ株式会社製）
（３）ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ－３）：
トレリナ（登録商標）Ｌ２８４０（東レ株式会社製）
（４）ポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ－１）：
５７１０Ｎ１ＴＸ（三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製）
（５）ポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ－２）：
１４９４Ｘ０２（東レ株式会社製）
（６）ポリアミド６（ＰＡ６）：
ＣＭ１０１４ Ｖ０（東レ株式会社製）
（７）変性ポリフェニレンエーテル（ｍＰＰＥ－１）：
２４０Ｚ（旭化成株式会社製）
（８）変性ポリフェニレンエーテル（ｍＰＰＥ－２）：
６４４Ｚ（旭化成株式会社製）
（９）変性ポリフェニレンエーテル（ｍＰＰＥ－３）：
ＧＮ３０（三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製）
（１０）ポリカーボネート（ＰＣ－１）：
ＧＶ－３４３０Ｒ／ＱＧ０７１７ＶＸ（帝人株式会社製）
（１１）ポリカーボネート（ＰＣ－２）：
ＭＮ４８００Ｚ／ＱＭ１９０４７Ｚ（帝人株式会社製）
（１２）炭素繊維：
ドナカーボ・ミルド（登録商標）Ｓ－２４２（大阪ガスケミカル株式会社製）、ピッチ系炭素繊維、平均繊維長０．３６ｍｍ、繊維径１３μｍ、アスペクト比２８
（１３）ガラス繊維
チョップドストランドＣＳ－３Ｊ－２５６（日東紡績株式会社製）、カット長３ｍｍ、繊維径１１μｍ、シラン系処理済み、異形比１：１、断面形状：丸形
（１４）ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）：
フルオン（登録商標）Ｌ１６９Ｅ（ＡＧＣ株式会社製）、粉末状、平均粒子径１８μｍ、ＢＥＴ比表面積２ｍ^２／ｇ
（１５）シランカップリング剤（耐変形性付与剤）：
ＫＢＥ－９０３（信越化学工業株式会社製）、引火点９８℃、最小被覆面積３５２ｍ^２/ｇ
（１６）カーボンブラック（着色剤）：
ＢＰ８８０（キャボット株式会社製）
（１７）ポリオレフィンワックス（離型剤）：
ＬＩＣＯＷＡＸ ＰＥ５２０（クラリアントケミカルズ株式会社製）、滴点１１７℃～１２３℃、溶融粘度６５０ｍＰａ・ｓ（１４０℃）
（１８）炭酸亜鉛（金型腐食防止剤）：
セドアエン（商品名）、ＺｎＣＯ_３（生同化学工業株式会社製）

２．樹脂組成物の調製、造粒
熱可塑性樹脂の種類、熱可塑性樹脂１００質量割合（質量部）に対するＰＴＦＥ、炭素繊維、ガラス繊維、シランカップリング剤、離型剤、着色料および金型腐食防止剤の混合量を変えた本発明例１～１３の各樹脂組成物を形成した。本発明例１～１３の各樹脂組成物の組成を表１に示す。表１に示す各成分を秤取ってドライブレンドし、その後二軸押出機を用いて造粒することにより、本発明例１～１３の各樹脂組成物を造粒した。

３．樹脂成形体の成形
本発明例１～１３の樹脂組成物（造粒物）を用いて、射出成形を行い、表１に記載の厚さのシート状の樹脂成形体を作製した。
成形条件：
シリンダー温度２７０～３１０℃
射出ヘッド温度３２０℃
金型温度１４０℃

４．硬度、熱伝導度の測定
得られた本発明例１～１３の樹脂成形体を用いて、硬度および熱伝導度をそれぞれ測定した。
（１）硬度の測定：
ＪＩＳ Ｋ７２１５に従って硬度を測定した。
（２）熱伝導度の測定：
ＪＩＳ Ｈ７９０３：２００８に準じて、一方向熱流定常比較法によって、測定温度５０℃で熱伝導度を測定した。
（３）難燃性評価：
リチウムイオン２次電池の熱暴走に起因してリチウムイオン２次電池の安全弁や排気孔から高温・高圧のガスが噴出することを模擬した難燃性評価試験により、本発明例１～１３の樹脂成形体の難燃性を評価した。試験方法は、５５８０Ｗのバーナーを垂直下向きに固定し、１００ｍｍ×１２０ｍｍ×２ｍｍｔの樹脂シートを用意し、樹脂シートをバーナーの火口から２００ｍｍの位置に床と水平に配置した。
バーナーに点火し、樹脂シートが垂直方向に５ｍｍ以上変形する前に炎上したものを難燃性「不可」として、５ｍｍ変形した後も炎上せずに変形量の測定が可能であったものを「可」とした。
この測定結果を表１に示す。

表１の本発明例１～４に示す結果によれば、ポリフェニレンサルファイド（熱可塑性樹脂）の１００質量部に対して、炭素繊維を７．６９質量部以上６５．００質量部以下、シランカップリング剤を１．３９質量部以上４．５７質量部以下の割合で含有する樹脂組成物を用いれば、硬度が６２～８８、熱伝導度が０．４１～０．８２（Ｗ／ｍＫ）といった、優れた強度特性と、低い熱伝導度を有する樹脂成形体を得ることができる。

また、表１の本発明例５～８に示す結果によれば、本発明例１のポリフェニレンサルファイドを、ポリアミド６、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタラートに変更し、変更したポリアミド６、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタラートの１００質量部のそれぞれに対して、シランカップリング剤を０．７７質量部に変更した樹脂組成物を用いれば、硬度が６５～６９、熱伝導度が０．３６～０．５３（Ｗ／ｍＫ）といった、優れた強度特性と、低い熱伝導度を有する樹脂成形体を得ることができる。

また、表１の本発明例９に示す結果によれば、ポリフェニレンサルファイドの１００質量部に対して、ＰＴＦＥ４６．１５質量部、炭素繊維を７．６９質量部、シランカップリング剤を０．７７質量部の割合で含有する樹脂組成物を用いれば、硬度が６７、熱伝導度が０．４４（Ｗ／ｍＫ）といった、優れた強度特性と、低い熱伝導度を有する樹脂成形体を得ることができる。

また、表１の本発明例１０～１３に示す結果によれば、熱可塑性樹脂の１００質量部に対して、炭素繊維を０質量部以上かつ１３．８９質量部以下、ガラス繊維を９．９２質量部以上かつ７９．３７質量部以下、シランカップリング剤を０．７６質量部以上かつ１．３９質量部以下の割合で含有する樹脂組成物を用いれば、硬度が６６～７６、熱伝導度が０．４１～０．５６（Ｗ／ｍＫ）といった、優れた強度特性と、低い熱伝導度を有する樹脂成形体を得ることができる。

さらに、これらの本発明例１～１３の各樹脂成形体は難燃性評価試験においても可であった。従って、各樹脂成形体は、安全弁または排気孔を有する１個以上のリチウムイオン２次電池セルの外周に、少なくとも安全弁または排気孔を覆うように付設された際に十分な難燃性を有する。

なお、上述した実施例における本発明例１０～１３は、それぞれ金型腐食防止剤、離型剤、および着色剤を含んでいるが、本発明の樹脂成形体を構成する樹脂組成物は、これら金型腐食防止剤、離型剤、着色剤は必須な成分ではない。これら金型腐食防止剤、離型剤、着色剤を含まなくても、優れた強度特性と、低い熱伝導度を有する樹脂成形体を得ることができる。

また、上述した実施例の本発明例１０～１３における金型腐食防止剤、離型剤、および着色剤のそれぞれの含有量は一例であり、金型腐食防止剤、離型剤、着色剤のそれぞれの含有量は、必要に応じて任意の量に増減することができ、含有量が限定されるものではない。

リチウムイオン２次電池の熱暴走に起因してリチウムイオン２次電池の安全弁や排気孔から高温・高圧のガスが噴出することを模擬した難燃性評価を、表２に記載した本発明例２０～２８の各樹脂成形体に対しても実施した。

これら本発明例２０～２８の各樹脂成形体はＪＩＳ Ｈ７９０３：２００８に準じて、一方向熱流定常比較法で測定した熱伝導度（測定温度：５０℃）が、１．０Ｗ／ｍ・Ｋ未満であり、厚さが、０．５ｍｍ以上かつ１０．０ｍｍ以下であり、ＪＩＳ Ｋ７２１５に基づいて、タイプＤデュロメータで測定した表面の硬さが、５０以上かつ９０以下であるので、前述した本発明例１～１３と同様の難燃性評価の結果が可であった。

１…リチウムイオン２次電池セル
２…外装缶
３…正極端子
４…負極端子
５…安全弁
６…樹脂成形体
７…絶縁シート
８…粘着テープ
９…パテ状組成物
１０…外装ケース
１１…電池パック

Claims (9)

1. 安全弁または排気孔を有する１個以上のリチウムイオン２次電池セルの外周に、少なくとも前記安全弁または前記排気孔を覆うように付設されるための樹脂成形体であって、
   ＪＩＳ Ｈ７９０３：２００８に準じて、一方向熱流定常比較法で測定した前記樹脂成形体の熱伝導度（測定温度：５０℃）が１．０Ｗ／ｍ・Ｋ未満であり、
   前記樹脂成形体の前記安全弁または前記排気孔を覆う部分の厚さが、０．５ｍｍ以上、かつ１０．０ｍｍ以下であり、
   ＪＩＳ Ｋ７２１５に基づいて、タイプＤデュロメータで測定した前記樹脂成形体の表面の硬さが、５０以上かつ９０以下であることを特徴とする樹脂成形体。
2. 前記安全弁または前記排気孔を覆う部分の前記樹脂成形体の厚さが１．０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形体。
3. 前記樹脂成形体は、熱可塑性樹脂の１００質量部に対して、炭素繊維を２質量部以上かつ７０質量部以下、シランカップリング剤を０．３質量部以上かつ７．０質量部以下の割合で含有する樹脂組成物を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂成形体。
4. 前記樹脂組成物は、熱可塑性樹脂の１００質量部に対して、更にポリテトラフルオロエチレンを５０質量部以下の範囲で含有することを特徴とする請求項３に記載の樹脂成形体。
5. 前記樹脂成形体は、熱可塑性樹脂の１００質量部に対して、ガラス繊維を９質量部以上かつ８０質量部以下、シランカップリング剤を０．３質量部以上かつ７．０質量部以下の割合で含有する樹脂組成物を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂成形体。
6. 前記樹脂組成物は、熱可塑性樹脂の１００質量部に対して、更に炭素繊維を２質量部以上かつ７０質量部以下の範囲で含有することを特徴とする請求項５に記載の樹脂成形体。
7. 前記熱可塑性樹脂は、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミド、ポリブチレンテレフタラート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリカーボネートのいずれか一種または二種以上の混合物であることを特徴とする請求項３から６のいずれか一項に記載の樹脂成形体。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載された樹脂成形体が外周に付設された１個以上のリチウムイオン２次電池セルを備えることを特徴とする電池パック。
9. 安全弁または排気孔を一端面に備えた１個以上のリチウムイオン２次電池セルと、前記リチウムイオン２次電池セルの前記一端面に沿って配置され前記安全弁または排気孔を覆う樹脂成形体とを有し、前記樹脂成形体が請求項１～７のいずれか一項に記載された樹脂成形体であることを特徴とする電池パック。

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