JP2022119679A - Partition member and battery pack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、仕切り部材及び組電池に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a partition member and an assembled battery.
近年、車両等の電源としての使用が急増している二次電池について、車両等の限られた空間に搭載する際の自由度を向上させる目的や、一度の充電に対して走行可能な航続距離を伸ばす等の目的から、二次電池の高エネルギー密度化の検討が進められている。一方、二次電池の安全性はエネルギー密度とは相反する傾向にあり、高エネルギー密度を有する二次電池となるほど安全性は低下する傾向にある。例えば、航続距離が数百kmに及ぶような電気自動車に搭載される二次電池では、過充電や内部短絡等により二次電池が損傷した場合の電池表面温度が数百℃を超え、1000℃以上に及ぶ場合もある。 In recent years, the use of secondary batteries as a power source for vehicles has increased rapidly. For the purpose of increasing energy consumption, etc., studies are underway to increase the energy density of secondary batteries. On the other hand, the safety of secondary batteries tends to conflict with their energy density, and the higher the energy density of a secondary battery, the lower the safety. For example, in a secondary battery installed in an electric vehicle with a cruising range of several hundred kilometers, if the secondary battery is damaged due to overcharging, internal short circuit, etc., the battery surface temperature exceeds several hundred degrees Celsius, reaching 1000 degrees Celsius. It may be more than that.
車両等の電源に使用される二次電池は一般に複数の単電池から成る組電池として用いられるため、組電池を構成する単電池の一つが損傷して上記のような温度域に到達した場合、その発熱により隣接する単電池が損傷を受け、連鎖的に組電池全体に損傷が拡がるおそれがある。このような単電池間の損傷の連鎖を防ぐため、単電池と単電池の間に仕切り部材を設け、損傷した単電池を冷却する技術が種々提案されている。 Secondary batteries used as power sources for vehicles and the like are generally used as an assembled battery consisting of a plurality of single cells. Adjacent single cells may be damaged by the heat generation, and the damage may spread to the entire assembled battery in a chain reaction. In order to prevent such a chain of damage between the cells, various techniques have been proposed in which a partition member is provided between the cells and the damaged cells are cooled.
例えば、シート状の袋の中に水等の冷却剤を入れた構成の仕切り部材を単電池と単電池の間に設置するモジュールがある(例えば、特許文献1)。このモジュールによれば、隣接する単電池からの発熱を効率よく近隣の単電池に移動させるほか、隣接する単電池が損傷し、電池表面が高温に至った場合には、開封部から袋中の水が放出され、損傷した電池を冷却することができる。また、シート状の袋の中に水等の冷却剤を含浸させた多孔質体を入れた構成の仕切り部材がある(例えば、特許文献2)。 For example, there is a module in which a partition member having a configuration in which a cooling agent such as water is put in a sheet-like bag is installed between unit cells (for example, Patent Document 1). According to this module, in addition to efficiently transferring the heat generated from the adjacent cells to the adjacent cells, if the adjacent cells are damaged and the surface temperature of the battery reaches a high temperature, the battery inside the bag will be released from the unsealed portion. Water is released and can cool the damaged battery. In addition, there is a partition member having a structure in which a sheet-like bag is filled with a porous body impregnated with a cooling agent such as water (for example, Patent Document 2).
本発明者がこれらの従来の技術を詳細に検討した結果、以下のような課題があることが分かった。即ち、組電池中の単電池は、組電池製造時に拘束圧がかかる。また、単電池は、充電される際に単電池内の電極が膨張するため、その筐体も膨張し、隣接する部材を圧迫する。更に、単電池は繰り返しの使用により、単電池内の電解液からのガスが発生して膨張することによっても圧力がかかる。これらの理由から単電池の間に設置される仕切り部材には、耐圧性が要求される。しかしながら、特許文献1、2に開示されている仕切り部材については、耐圧性に関する検討は十分になされていない。
As a result of a detailed study of these conventional techniques, the inventors of the present invention have found the following problems. That is, the unit cells in the assembled battery are subjected to a confining pressure when the assembled battery is manufactured. In addition, when a cell is charged, the electrodes in the cell expand, so the casing also expands and presses adjacent members. In addition, pressure is also applied to the single cell due to expansion due to generation of gas from the electrolytic solution in the single cell due to repeated use. For these reasons, the partition member installed between the cells is required to have pressure resistance. However, the partition members disclosed in
一方、本発明者は液体を保持した断熱材と、これらを収容する外装体とを含む仕切り部材を提案した。この仕切り部材は、液体の蒸気圧が外装体の破裂強度を越える温度(開口温度)の前後で熱抵抗が切り替わる特性を有している。開口温度未満では外装材内部に保持された液体により低い熱抵抗を示す一方、開口温度以上では液体が揮発し、残った断熱材により高い熱抵抗を示す。この特性により、過充電や内部短絡等により異常な温度上昇を生じた単電池に接する仕切り部材は開口し、その高い熱抵抗により隣接する単電池への熱伝導を抑えることができる。その一方で、異常を生じた単電池以外の単電池間の仕切り部材は、低い熱抵抗を有しており、異常を生じた単電池からの伝熱による各電池の温度上昇を抑えることができる。 On the other hand, the present inventor proposed a partition member including a heat insulating material holding liquid and an exterior body for accommodating them. This partition member has a characteristic that the thermal resistance switches between before and after the temperature (opening temperature) at which the vapor pressure of the liquid exceeds the bursting strength of the outer package. When the temperature is lower than the opening temperature, the liquid retained inside the exterior material exhibits a low thermal resistance. Due to this characteristic, the partition member that is in contact with the unit cell that has abnormally increased temperature due to overcharging, internal short circuit, or the like opens, and its high thermal resistance makes it possible to suppress heat conduction to the adjacent unit cell. On the other hand, the partition member between the cells other than the abnormal cell has a low thermal resistance, and it is possible to suppress the temperature rise of each battery due to the heat transfer from the abnormal cell. .
上記のような状況下、通常時には、単電池の膨張を吸収して、単電池の性能を維持するため、良好な弾性を示し、かつ良好な耐圧性を示す仕切り部材であることが求められる。一方、隣接する単電池からの発熱を効率よく近隣の単電池に移動させるほか、隣接する単電池が異常な温度上昇を起こし、連鎖的に組電池全体に異常な温度上昇が拡がるおそれがあるような異常時には、単電池間の温度上昇の連鎖を防ぐことが求められる。
すなわち、本発明は、通常時に要求される性能と異常時に要求される性能を高いレベルで両立することのできる仕切り部材、及び該仕切り部材を用いた組電池を提供することを課題とする。
Under the above circumstances, the partition member is required to exhibit good elasticity and good pressure resistance in order to absorb the expansion of the cells and maintain the performance of the cells. On the other hand, in addition to efficiently transferring the heat generated from adjacent cells to neighboring cells, there is also the risk that the temperature of adjacent cells will rise abnormally, causing a chain reaction of abnormal temperature rises spreading to the entire assembled battery. In the event of such an abnormality, it is required to prevent a chain of temperature rises between cells.
That is, it is an object of the present invention to provide a partition member capable of satisfying both the performance required for normal operation and the performance required for abnormal operation at a high level, and to provide an assembled battery using the partition member.
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、組電池の仕切り部材において、熱移動を制御する層と圧縮性を制御する層を組み込んだ仕切り部材とすることにより、上記課題を解決できることを見出し、以下の本発明を完成させた。すなわち本発明は下記のとおりである。 As a result of intensive studies aimed at solving the above problems, the inventors of the present invention solved the above problems by incorporating a layer for controlling heat transfer and a layer for controlling compressibility into a partition member for an assembled battery. After discovering that it is possible, the following invention was completed. That is, the present invention is as follows.
[1]厚み方向と該厚み方向に直交する面方向とを有し、該厚み方向において単電池間、又は単電池と単電池以外の部材とを仕切る仕切り部材であって、熱移動制御層、圧縮性制御層、及びこれらを収容する外装体を含む仕切り部材。
[2]前記圧縮性制御層が複数の凹部を有するトレイ状部材であり、前記熱移動制御層が耐熱粒子及び耐熱繊維からなる群から選ばれる少なくとも1種と液体とを含むペーストで構成される上記[1]に記載の仕切り部材。
[3]前記トレイ状部材の凹部に前記ペーストを充填してなる上記[2]に記載の仕切り部材。
[4]前記液体が水である上記[2]又は[3]に記載の仕切り部材。
[5]前記圧縮性制御層が複数の凹部を有するトレイ状部材であり、前記熱移動制御層が耐熱粒子で構成される上記[1]に記載の仕切り部材。
[6]前記トレイ状部材が熱可塑性樹脂からなる上記[2]~[5]のいずれかに記載の仕切り部材。
[7]前記熱可塑性樹脂がオレフィン系樹脂である上記[6]に記載の仕切り部材。
[8]前記オレフィン系樹脂がポリプロピレンである上記[7]に記載の仕切り部材。
[9]前記耐熱粒子が、珪酸カルシウム及びゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも1種である上記[2]~[8]のいずれかに記載の仕切り部材。
[10]上記[1]~[9]のいずれかに記載の仕切り部材と複数の単電池を含む組電池。
[1] A partition member having a thickness direction and a surface direction orthogonal to the thickness direction, and partitioning between the cells or between the cells and members other than the cells in the thickness direction, the heat transfer control layer, A partition member including a compressible control layer and an outer body housing them.
[2] The compressibility control layer is a tray-shaped member having a plurality of recesses, and the heat transfer control layer is composed of a paste containing at least one selected from the group consisting of heat-resistant particles and heat-resistant fibers and a liquid. The partition member according to [1] above.
[3] The partitioning member according to [2] above, wherein the concave portion of the tray-like member is filled with the paste.
[4] The partition member according to the above [2] or [3], wherein the liquid is water.
[5] The partition member according to [1] above, wherein the compressibility control layer is a tray-shaped member having a plurality of recesses, and the heat transfer control layer is made of heat-resistant particles.
[6] The partition member according to any one of [2] to [5] above, wherein the tray-shaped member is made of a thermoplastic resin.
[7] The partition member according to the above [6], wherein the thermoplastic resin is an olefin resin.
[8] The partition member according to the above [7], wherein the olefinic resin is polypropylene.
[9] The partition member according to any one of [2] to [8] above, wherein the heat-resistant particles are at least one selected from the group consisting of calcium silicate and zeolite.
[10] An assembled battery including the partition member according to any one of [1] to [9] above and a plurality of cells.
本発明によれば、通常時には、良好な弾性及び耐圧性を示し、隣接する単電池からの発熱を効率よく近隣の単電池に移動させることができ、かつ、隣接する単電池が損傷を受け、連鎖的に組電池全体に損傷が拡がるおそれがあるような異常時には、単電池間の損傷の連鎖を防ぐことができる仕切り部材、及び組電池を提案することができる。 According to the present invention, in normal times, it exhibits good elasticity and pressure resistance, can efficiently transfer heat generated from adjacent cells to adjacent cells, and can damage adjacent cells, It is possible to propose a partition member and an assembled battery that can prevent a chain of damages between cells in an abnormal situation where damage may spread to the entire assembled battery in a chain reaction.
以下、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。ただし、本発明は次に説明する実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変形して実施することができる。
なお、本明細書において、「X~Y」(X,Yは任意の数字)と記載した場合、特に断らない限り「X以上Y以下」の意と共に、「好ましくはXより大きい」或いは「好ましくはYより小さい」の意も包含するものである。また、「X以上」(Xは任意の数字)と記載した場合、特に断らない限り「好ましくはXより大きい」の意を包含し、「Y以下」(Yは任意の数字)と記載した場合、特に断らない限り「好ましくはYより小さい」の意も包含するものである。
An example of an embodiment of the present invention will be described in detail below. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, and can be arbitrarily modified without departing from the gist of the present invention.
In this specification, when "X to Y" (where X and Y are arbitrary numbers), unless otherwise specified, it means "X or more and Y or less" and "preferably larger than X" or "preferably is smaller than Y'. In addition, when described as "X or more" (X is any number), unless otherwise specified, it includes the meaning of "preferably greater than X", and when described as "Y or less" (Y is any number) , also includes the meaning of "preferably smaller than Y" unless otherwise specified.
[仕切り部材]
本発明の仕切り部材は、厚み方向と該厚み方向に直交する面方向とを有し、該厚み方向において単電池間、又は単電池と単電池以外の部材とを仕切る部材である。ここで、「単電池以外の部材」とは、例えば、底面及び四方の側面を有し、組電池を構成する単電池及び仕切り部材を収容する筐体である。
本発明の仕切り部材は、熱移動制御層、圧縮性制御層、及びこれらを収容する外装体を含む。熱移動制御層と圧縮性制御層はそれぞれ、一枚の仕切り部材の中に複数層あってもよい。
[Partition member]
The partition member of the present invention is a member that has a thickness direction and a plane direction perpendicular to the thickness direction, and partitions between the cells or between the cells and members other than the cells in the thickness direction. Here, the “members other than the unit cells” is, for example, a housing that has a bottom surface and four side surfaces and accommodates the unit cells and partition members that constitute the assembled battery.
The partition member of the present invention includes a heat transfer control layer, a compressible control layer, and an exterior housing them. There may be multiple layers of each of the heat transfer control layer and the compressibility control layer in one partition member.
<熱移動制御層>
本発明の仕切り部材は、熱移動制御層を有することが特徴である。熱移動制御層は、通常時には、隣接する単電池からの発熱を効率よく近隣の単電池に移動させることができ、かつ、異常時には断熱性を発揮し、隣接する単電池への熱の移動を制御する層である。具体的には、耐熱粒子又は耐熱粒子と液体とでペースト状としたもの(以下「耐熱粒子ペースト」と記載することがある。)が好適に用いられる。
本発明においては、特に耐熱粒子ペーストを用いることが好ましい。耐熱粒子ペーストに含まれる液体は、単電池の一つが異常発熱した場合に揮発することで周囲から気化熱を吸収して温度の上昇を抑制することができ、また、揮発したガスが抜けることによっても熱を逃すことができる。
一方、耐熱粒子を使用し、液体を使用しない態様であってもよく、圧縮性制御層及び外装体と組み合わせて仕切り部材を構成することにより、粉体でありながら、単電池の膨張を吸収することができる。また、耐圧性が高く、単電池が膨張した際に仕切り部材が破裂等することがない。
<Heat transfer control layer>
The partition member of the present invention is characterized by having a heat transfer control layer. The heat transfer control layer can efficiently transfer the heat generated from the adjacent cells to the neighboring cells under normal conditions, and at the time of abnormality, it exhibits heat insulating properties to prevent heat transfer to the adjacent cells. This is the controlling layer. Specifically, a heat-resistant particle or a heat-resistant particle-liquid paste (hereinafter sometimes referred to as "heat-resistant particle paste") is preferably used.
In the present invention, it is particularly preferable to use a heat-resistant particle paste. The liquid contained in the heat-resistant particle paste evaporates when one of the cells heats up abnormally. can also dissipate heat.
On the other hand, heat-resistant particles may be used and no liquid may be used, and by forming a partition member in combination with the compressibility control layer and the exterior body, the powder absorbs the expansion of the unit cell. be able to. Moreover, the pressure resistance is high, and the partition member does not rupture or the like when the cell expands.
(耐熱粒子及び耐熱繊維)
耐熱粒子としては、本発明の効果を奏する範囲であれば特に限定されないが、無機粒子が好ましく、例えば、シリカ粒子、アルミナ粒子、ケイ酸カルシウム、ゼオライト、珪藻土、シラスバルーン、粘土鉱物、バーミキュライト、マイカ、セメント、パーライト、フュームドシリカ及びエアロゲル等が挙げられる。これらの中でもシリカ粒子、アルミナ粒子、ケイ酸カルシウム、ゼオライト及びバーミキュライトが好ましく、粒子内及び粒子間により多くの液体を含有させやすい点から、珪酸カルシウム及びゼオライトが特に好ましい。
また、ケイ酸カルシウムの種類の中では、ゾノトライト、トバモライト、ワラストナイト、ジャイロライトが好ましく、特に好ましいのはジャイロライトである。花弁状構造を持つジャイロライトは圧縮変形した際にも多孔質構造を保つため、保水性に優れる。粘土鉱物は主としてケイ酸マグネシウム(タルク、セピオライトを含む)、モンモリロナイト、カオリナイトである。耐熱粒子の粒子径としては、熱移動制御層の厚みの1/5以下の粒子径が好ましい。これらの耐熱粒子は、単独でも複数種を混合した状態でも用いることができる。
また、耐熱繊維としては、本発明の効果を奏する範囲であれば特に限定されず、例えば、グラスファイバ、アルミナ繊維、ロックウール等が挙げられる。耐熱繊維の繊維系としては、熱移動制御層の厚みの1/5以下の繊維径が好ましい。これらの耐熱繊維は、単独でも複数種を混合した状態でも用いることができる。
耐熱繊維を液体とともにペースト化する際に、繊維径及び繊維長については、特に制限はなく、ペースト化できる繊維径及び繊維長であればよい。一般的には、繊維径はある程度小さく、繊維長がある程度短い方がペースト化には有利である。
なお、耐熱粒子と耐熱繊維を組み合わせて使用することもできる。
(Heat-resistant particles and heat-resistant fibers)
The heat-resistant particles are not particularly limited as long as the effect of the present invention is exhibited, but inorganic particles are preferable. , cement, perlite, fumed silica and aerogels. Among these, silica particles, alumina particles, calcium silicate, zeolite and vermiculite are preferable, and calcium silicate and zeolite are particularly preferable from the viewpoint of allowing more liquid to be contained in particles and between particles.
Among the types of calcium silicate, xonotlite, tobermorite, wollastonite and gyrolite are preferred, and gyrolite is particularly preferred. Gyrolite, which has a petal-like structure, maintains its porous structure even when it is compressed and deformed, so it has excellent water retention. Clay minerals are mainly magnesium silicate (including talc and sepiolite), montmorillonite and kaolinite. The particle diameter of the heat-resistant particles is preferably 1/5 or less of the thickness of the heat transfer control layer. These heat-resistant particles can be used singly or in a mixed state.
Moreover, the heat-resistant fiber is not particularly limited as long as the effect of the present invention is exhibited, and examples thereof include glass fiber, alumina fiber, rock wool, and the like. The fiber diameter of the heat-resistant fiber is preferably 1/5 or less of the thickness of the heat transfer control layer. These heat-resistant fibers can be used either singly or in a mixed state.
When the heat-resistant fibers are pasted together with the liquid, the fiber diameter and fiber length are not particularly limited as long as the fiber diameter and fiber length can be pasted. In general, a fiber diameter that is somewhat small and a fiber length that is relatively short is advantageous for pasting.
Heat-resistant particles and heat-resistant fibers can also be used in combination.
(液体)
上記粒子をペースト状にするための液体としては、熱伝導性を有し、単電池からの発熱を、効率よく近隣の単電池に移動させることができるものであればよい。また、液体としては常圧(1気圧)における沸点が80℃以上250℃以下の液体が好ましく、常圧における沸点が100℃以上150℃以下の液体がさらに好ましい。
液体としては、例えば、水、アルコール類、エステル類、エーテル類、ケトン類、炭化水素類、フッ素系化合物及びシリコーン系オイルからなる群から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。これらは1種のみでも、2種以上の混合物として用いることもできる。また、液体としては、気化熱が大きい点、および汎用的に入手が可能である点から水が特に好ましい。
(liquid)
As the liquid for making the particles into a paste, any liquid may be used as long as it has thermal conductivity and can efficiently transfer the heat generated from the cell to adjacent cells. The liquid preferably has a boiling point of 80° C. or higher and 250° C. or lower at normal pressure (1 atm), more preferably a liquid whose boiling point is 100° C. or higher and 150° C. or lower at normal pressure.
The liquid preferably contains, for example, at least one selected from the group consisting of water, alcohols, esters, ethers, ketones, hydrocarbons, fluorine compounds and silicone oils. These may be used alone or as a mixture of two or more. As the liquid, water is particularly preferable because it has a large heat of vaporization and is widely available.
液体に用いることのできるアルコール類としては、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ベンジルアルコール、フェニルエチルアルコール等の3~8個の炭素原子を含むアルコールや、エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルキレングリコール、グリセリン等の二価以上のアルコール等が挙げられる。これらは1種のみでも、2種以上の混合物として用いることもできる。 Alcohols that can be used as liquids include alcohols containing 3 to 8 carbon atoms such as propanol, isopropanol, butanol, benzyl alcohol and phenylethyl alcohol, alkylene glycols such as ethylene glycol and propylene glycol, and glycerin. Dihydric or higher alcohols and the like are included. These may be used alone or as a mixture of two or more.
液体に用いることのできるエステル類としては、アルキル脂肪族カルボン酸エステル、アルキル炭酸ジエステル、アルキルシュウ酸ジエステル及びエチレングリコールの脂肪酸エステルなどが挙げられる。これらは1種のみでも、2種以上の混合物として用いることもできる。 Esters that can be used in the liquid include alkyl aliphatic carboxylic acid esters, alkyl carbonic acid diesters, alkyl oxalic acid diesters, and fatty acid esters of ethylene glycol. These may be used alone or as a mixture of two or more.
液体に用いることのできるエーテル類としては、n-ブチルエーテル、n-プロピルエーテル、イソアミルエーテル等が挙げられる。これらは1種のみでも、2種以上の混合物として用いることもできる。 Ethers that can be used for the liquid include n-butyl ether, n-propyl ether, isoamyl ether and the like. These may be used alone or as a mixture of two or more.
液体に用いることのできるケトン類としては、メチルエチルケトン、ジエチルケトン等が挙げられる。これらは1種のみでも、2種以上の混合物として用いることもできる。 Examples of ketones that can be used for the liquid include methyl ethyl ketone and diethyl ketone. These may be used alone or as a mixture of two or more.
液体に用いることのできる炭化水素類としては、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、トルエン、キシレン等が挙げられる。これらは1種のみでも、2種以上の混合物として用いることもできる。 Hydrocarbons that can be used for the liquid include heptane, octane, nonane, decane, toluene, and xylene. These may be used alone or as a mixture of two or more.
液体に用いることのできるフッ素系化合物としては、冷媒の1,1,2,2,3,3,4-ヘプタフルオロシクロペンタン(HFC-c447ef)、1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロオクタン(HFC-76-13sf)等が挙げられる。これらは1種のみでも、2種以上の混合物として用いることもできる。
Fluorinated compounds that can be used in the liquid include
液体に用いることのできるシリコーン系オイルとしては、メチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、環状メチルシロキサン、及びシリコーンポリエーテルコポリマー等の変性シリコーンオイル等が挙げられる。これらは1種のみでも、2種以上の混合物として用いることもできる。 Examples of silicone-based oils that can be used as liquids include methylpolysiloxane, methylphenylpolysiloxane, cyclic methylsiloxane, and modified silicone oils such as silicone polyether copolymers. These may be used alone or as a mixture of two or more.
また、液体は、不凍剤、防腐剤、pH調整剤、界面活性剤等の添加剤を含んでいてもよい。なお、界面活性剤は耐熱粒子ペーストまたは耐熱繊維ペーストをトレイ状部材に充填するに際してなじみを調整することができる。また液体はゲル化剤を含みゲル状になっていてもよい。上記添加剤はこれら1種のみでも、2種以上の混合物として用いることもできる。液体に含めるものはこれに限られず、必要に応じて追加することができる。 In addition, the liquid may contain additives such as antifreeze agents, preservatives, pH adjusters and surfactants. It should be noted that the surfactant can adjust the compatibility when the heat-resistant particle paste or heat-resistant fiber paste is filled into the tray-shaped member. Also, the liquid may contain a gelling agent and be gelled. The above additives may be used alone or as a mixture of two or more. What is included in the liquid is not limited to this, and can be added as necessary.
上述の、熱移動制御層は後述する外装体に内包されるが、耐熱粒子ペースト又は粉状の耐熱粒子を用いる場合には、これを保持するための部材を有することが好ましい。当該部材としては、後述する圧縮性制御層としての機能を有するトレイ形状の部材であることが好ましい。 The above-described heat transfer control layer is contained in an exterior body, which will be described later. When heat-resistant particle paste or powdery heat-resistant particles are used, it is preferable to have a member for holding them. The member is preferably a tray-shaped member having a function as a compressibility control layer, which will be described later.
<圧縮性制御層>
本発明における圧縮性制御層は、通常時における単電池の充電に伴う膨張、単電池の劣化に伴う膨張、高温下で電池を使用する際の膨張等を吸収する機能を有する層である。具体的には、図1に示すような複数の凹部を有するトレイ形状の部材(以下「トレイ状部材」ということがある。)が挙げられる。このような凹部があることで、前述の耐熱粒子又は耐熱粒子ペーストを保持することができ好ましい。また圧縮性制御層を用いることで、耐熱粒子、耐熱繊維、耐熱粒子ペースト及び耐熱繊維ペーストを使用しながら、仕切り部材として圧縮特性を制御でき好ましい。
すなわち、トレイ状部材は、熱移動制御層として好適な耐熱粒子又は耐熱粒子ペーストをトレイ状部材の凹部に充填し、保持する機能を有するとともに、圧縮性制御層としての機能を有するものである。
なお、本発明においては、トレイ状部材に耐熱粒子ペースト等を充填する態様であっても、トレイ状部材は圧縮性制御層と定義され、その凹部に充填される耐熱粒子ペースト等は熱移動制御層として定義される。また、耐熱粒子(粉状)又は耐熱粒子ペーストは、トレイ状部材の凹部が一杯となるように充填されていてもよいし(図2参照)、凹部の深さの一部まで充填されていてもよい。また、すべての凹部に耐熱粒子又は耐熱粒子ペーストを充填しなくてもよい。さらには、外装体内にトレイ状部材と耐熱粒子等が装填されるのであれば、耐熱粒子等がトレイ状部材の凹部からあふれる状態であっても構わない(図3参照)。
<Compressibility control layer>
The compressibility control layer in the present invention is a layer that has a function of absorbing expansion due to normal charging of the unit cell, expansion due to deterioration of the unit cell, expansion during use of the battery at high temperatures, and the like. Specifically, a tray-shaped member having a plurality of concave portions (hereinafter sometimes referred to as “tray-shaped member”) as shown in FIG. 1 can be used. It is preferable that the heat-resistant particles or the heat-resistant particle paste can be retained by having such recesses. Moreover, by using the compressibility control layer, it is possible to control the compressibility as a partition member while using heat-resistant particles, heat-resistant fibers, heat-resistant particle paste, and heat-resistant fiber paste, which is preferable.
That is, the tray-shaped member has the function of filling the recesses of the tray-shaped member with heat-resistant particles or heat-resistant particle paste suitable for the heat transfer control layer and holding the same, and also has the function of the compressibility control layer.
In the present invention, even if the tray-shaped member is filled with a heat-resistant particle paste or the like, the tray-shaped member is defined as a compressibility control layer, and the heat-resistant particle paste or the like filled in the recesses thereof controls heat transfer. Defined as a layer. The heat-resistant particles (powder) or heat-resistant particle paste may be filled so that the concave portion of the tray-shaped member is filled (see FIG. 2), or may be filled up to a part of the depth of the concave portion. good too. Moreover, it is not necessary to fill all the concave portions with heat-resistant particles or heat-resistant particle paste. Furthermore, as long as the tray-like member and the heat-resistant particles and the like are loaded in the exterior body, the heat-resistant particles and the like may overflow from the concave portion of the tray-like member (see FIG. 3).
トレイ状部材の凹部の大きさについては、本発明の効果を奏する範囲であれば特に限定されないが、例えば、トレイ状部材を平面視したときの、全面積に対する凹部の面積が5~99%の範囲であることが好ましく、10~95%の範囲であることがより好ましく、20~90%の範囲であることがさらに好ましい。凹部の面積が上記下限値以上であると、凹部内に、耐熱粒子ペースト等を十分量保持することができるため、熱移動の制御及び断熱効果が維持される。一方、上記上限値以下であると、該トレイ状部材の十分な強度が担保され、良好な弾性が得られる。また、上記上限値以下であると、仕切り部材が加圧された場合に、仕切り部材の内圧が上がりにくく、仕切り部材の耐圧性がよくなる。
凹部の深さについても、特に制限はないが、0.1~20mmの範囲であることが好ましく、0.5~10mmの範囲であることがより好ましく、0.8~7mmの範囲であることがさらに好ましい。上記下限値以上であると、凹部内に、耐熱粒子ペースト等を十分量保持することができるため、熱移動の制御及び断熱効果が維持される。一方、上記上限値以下であると、該トレイ状部材の十分な強度が担保され、良好な弾性が得られるとともに、組電池をコンパクト化することができる。また、上記上限値以下であると、単電池の膨張をより多く吸収できる。
The size of the concave portion of the tray-shaped member is not particularly limited as long as the effect of the present invention is exhibited. A range is preferred, a range of 10 to 95% is more preferred, and a range of 20 to 90% is even more preferred. When the area of the recesses is equal to or greater than the above lower limit, a sufficient amount of the heat-resistant particle paste or the like can be retained in the recesses, so that the control of heat transfer and the heat insulation effect can be maintained. On the other hand, if it is equal to or less than the above upper limit, sufficient strength of the tray-like member is ensured, and good elasticity is obtained. Further, when the pressure is equal to or less than the above upper limit, when the partition member is pressurized, the internal pressure of the partition member is less likely to increase, and the pressure resistance of the partition member is improved.
The depth of the concave portion is also not particularly limited, but is preferably in the range of 0.1 to 20 mm, more preferably in the range of 0.5 to 10 mm, and more preferably in the range of 0.8 to 7 mm. is more preferred. When it is at least the above lower limit, a sufficient amount of the heat-resistant particle paste or the like can be retained in the recess, so that heat transfer control and heat insulating effect are maintained. On the other hand, when it is equal to or less than the above upper limit, sufficient strength of the tray-shaped member is ensured, good elasticity is obtained, and the assembled battery can be made compact. Further, when the thickness is equal to or less than the above upper limit, more expansion of the cells can be absorbed.
凹部の形状についても、特に限定されるものではなく、図1に示すような正方形であってもよいし、長方形、ひし形等の矩形状であってもよく、また円形、楕円形状、ハニカム形状等であってもよい。また、凹部の形状はすべて同じ形状でなく異なる形状の組み合わせであってもよい。
また、凹部の個数についても特に限定されるものではなく、上述の面積比率を有するものであれば特に制限はなく、通常、単位面積(1cm2)当たり0.1~5個程度であることが好ましく、0.25~2個の範囲であることがより好ましい。
トレイ状部材の厚み(シート厚み)は、50~1000μmの範囲であることが好ましく、100~500μmの範囲であることがより好ましい。トレイ状部材の厚みが上記下限値以上であると十分な弾性が得られ、一方上記上限値以下であると仕切り部材の厚みを薄くすることができ、単電池の占める割合が大きくなって、エネルギー効率を上げることができる。また、組電池をコンパクト化することにもつながる。
また凹部には部材厚み方向に貫通孔があってもよい。貫通孔の占める面積は通常凹部の面積に対する割合が、10~100%程度であることが好ましく、50~90%であることがより好ましい。貫通孔があることにより、より多くの耐熱粒子ペースト等を保持することができ、熱移動の制御及び断熱効果がより高く得られる。貫通孔の占める面積は通常凹部の面積に対する割合が上記下限以上であると、より高い、熱移動の制御及び断熱効果が得られ、上記上限以下であると、トレイ状部材内での耐熱粒子ペースト等の保持性がよくなる。
The shape of the concave portion is also not particularly limited, and may be square as shown in FIG. may be Also, the shapes of the recesses may not all be the same shape, but may be a combination of different shapes.
Also, the number of recesses is not particularly limited, and is not particularly limited as long as it has the above-mentioned area ratio, and it is usually about 0.1 to 5 per unit area (1 cm 2 ). It is preferably in the range of 0.25 to 2.
The thickness (sheet thickness) of the tray-shaped member is preferably in the range of 50 to 1000 μm, more preferably in the range of 100 to 500 μm. When the thickness of the tray-shaped member is equal to or greater than the above lower limit value, sufficient elasticity can be obtained. Efficiency can be improved. Moreover, it also leads to compactization of the assembled battery.
Further, the recess may have a through hole in the thickness direction of the member. The ratio of the area occupied by the through holes to the area of the recesses is preferably about 10 to 100%, more preferably 50 to 90%. Due to the presence of the through-holes, a larger amount of heat-resistant particle paste or the like can be held, and heat transfer control and heat insulation effects can be enhanced. When the ratio of the area occupied by the through-holes to the area of the recesses is at least the above lower limit, a higher heat transfer control and heat insulating effect can be obtained. etc. is improved.
該トレイ状部材の材質としては、良好な弾性を有し、加工性に優れる点から、熱可塑性樹脂であることが好ましく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル樹脂、ポリスチレン(PS)等が挙げられる。また、シリコンゴム及びその発泡体も使用できる。これらのうち、汎用性、コスト等の点から、オレフィン系樹脂が好ましく、ポリプロピレンが特に好ましい。またこれらの樹脂には、アルミナ粒子、グラスファイバなどの耐熱性フィラーが含まれていてもよい。 The material of the tray-shaped member is preferably a thermoplastic resin because it has good elasticity and excellent workability. Examples include olefin resins such as polyethylene and polypropylene, polyethylene terephthalate (PET), and polyethylene. Examples include polyester resins such as naphthalate (PEN), polystyrene (PS), and the like. Silicon rubber and its foam can also be used. Among these, olefin resins are preferred, and polypropylene is particularly preferred, from the viewpoint of versatility, cost, and the like. These resins may also contain heat-resistant fillers such as alumina particles and glass fibers.
トレイ状部材の製造方法としては、特に限定はないが、例えば、ポリプロピレン等の樹脂シートを作製しておき、真空成型またはプレス成型して製造する方法、トレイ状部材の型を作成しておき、溶融樹脂を流し込む射出成形等が好適に用いられる。 The method for producing the tray-shaped member is not particularly limited. Injection molding or the like in which molten resin is poured is preferably used.
<外装体>
外装体は、密閉される周縁部を有し、密閉によって形成される内部空間に上記熱移動制御層、及び圧縮性制御層を収容する。外装体は、可撓性を有し単電池の膨張に応じて変形可能である。また、外装体は、単電池が収縮した場合には、元の状態に復帰可能である。具体的には、電池が充電されて膨張する際には該膨張を吸収するように圧縮され、電池が放電されて収縮する際には、元の状態に戻る。
外装体としては、樹脂シート、樹脂フィルムなどを適用でき、例えば、二枚、又は二つ折りの樹脂シート若しくは樹脂フィルムで熱移動制御層及び圧縮性制御層を挟み込み、二枚の樹脂シート又は樹脂フィルムが接する外装体の周縁部を熱融着や接着することで、熱移動制御層及び圧縮性制御層を密封する。
<Exterior body>
The outer body has a peripheral portion to be sealed, and accommodates the heat transfer control layer and the compressible control layer in an internal space formed by sealing. The exterior body is flexible and deformable in accordance with the expansion of the cell. In addition, the exterior body can be restored to its original state when the cells are shrunk. Specifically, when the battery is charged and expands, it is compressed to absorb the expansion, and when the battery is discharged and contracted, it returns to its original state.
As the exterior body, a resin sheet, a resin film, or the like can be applied. The heat transfer control layer and the compressibility control layer are sealed by heat-sealing or bonding the peripheral edge of the exterior body with which the contact is made.
外装体としては、例えば、樹脂や金属製のものを使用することができる。金属箔と樹脂をラミネートしたものが、耐熱性及び強度が高いため好ましい。金属と樹脂のラミネート体としては、樹脂層、金属層、樹脂シーラント層を含む3層以上のラミネート体が好ましい。 As the exterior body, for example, one made of resin or metal can be used. A laminate of a metal foil and a resin is preferred because of its high heat resistance and strength. As the laminate of metal and resin, a laminate of three or more layers including a resin layer, a metal layer, and a resin sealant layer is preferable.
金属箔を構成する金属はアルミニウム、銅、錫、ニッケル、ステンレス、鉛、錫鉛合金、青銅、銀、イリジウム、及び燐青銅の少なくともいずれかであることが好ましい。具体的には、アルミニウム箔、銅箔、錫箔、ニッケル箔、ステンレス箔、鉛箔、錫鉛合金箔、青銅箔、銀箔、イリジウム箔及び燐青銅箔などである。特に、アルミニウム箔、銅箔、ニッケル箔であるのが好ましく、アルミニウム箔であるのがさらに好ましい。 The metal forming the metal foil is preferably at least one of aluminum, copper, tin, nickel, stainless steel, lead, tin-lead alloy, bronze, silver, iridium, and phosphor bronze. Specific examples include aluminum foil, copper foil, tin foil, nickel foil, stainless steel foil, lead foil, tin-lead alloy foil, bronze foil, silver foil, iridium foil and phosphor bronze foil. In particular, aluminum foil, copper foil and nickel foil are preferable, and aluminum foil is more preferable.
樹脂としては、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂の少なくとも一方を用いることができるが、特に熱可塑性樹脂が好ましい。樹脂としては例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイロン、アクリル、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニルスルフィド、ポリカーボネート、アラミド等が挙げられる。特に、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエチレンテレフタレートから選ばれる少なくとも1つが好ましい。 At least one of a thermosetting resin and a thermoplastic resin can be used as the resin, and a thermoplastic resin is particularly preferable. Examples of resins include polyethylene, polypropylene, polystyrene, nylon, acrylic, epoxy resin, polyurethane, polyetheretherketone, polyethylene terephthalate, polyphenylsulfide, polycarbonate, and aramid. In particular, at least one selected from polypropylene, nylon, and polyethylene terephthalate is preferred.
外装体の厚みは特に限定されないが、例えば5μm~200μmである。上記の積層体(ラミネート体)の場合、金属箔を3μm~50μm、樹脂層を2μm~150μmとできる。これにより、金属箔の耐熱性及び低水蒸気透過性を発揮させるとともに、樹脂により密封性を向上させることができる。 Although the thickness of the outer package is not particularly limited, it is, for example, 5 μm to 200 μm. In the case of the laminate (laminate), the metal foil can be 3 μm to 50 μm, and the resin layer can be 2 μm to 150 μm. Thereby, the heat resistance and low water vapor permeability of the metal foil can be exhibited, and the sealing performance can be improved by the resin.
また、外装体は、二つの外装体の周縁部を熱融着や接着等により環状に接合することによって、熱移動制御層及び圧縮性制御層が外装体内に密封(封止)される。或いは、1つの外装体を折り曲げて周縁部を熱融着や接着等により接合し、熱移動制御層及び圧縮性制御層を密封(封止)してもよい。外装体は、可撓性(弾性)を有するのが好ましいが、可撓性を有しない場合もあり得る。 In addition, the heat transfer control layer and the compressibility control layer are hermetically sealed (sealed) in the exterior body by joining the peripheral edge portions of the two exterior bodies in an annular shape by heat-sealing, bonding, or the like. Alternatively, one exterior body may be folded and its peripheral edge portion may be joined by heat fusion, adhesion, or the like, and the heat transfer control layer and the compressibility control layer may be hermetically sealed (sealed). The exterior body preferably has flexibility (elasticity), but may not have flexibility.
外装体の内気圧は、外気圧よりも低いことが開口温度を十分高くする観点から好ましい。このため、外装体を封止する際に真空封止することが特に好ましい。 It is preferable that the internal air pressure of the exterior body is lower than the external air pressure from the viewpoint of sufficiently increasing the opening temperature. For this reason, it is particularly preferable to vacuum-seal when sealing the exterior body.
[組電池]
本発明の組電池は、本発明の仕切り部材と複数の単電池を含む。より具体的には、図4に示すように、複数の単電池200と、その各単電池200間を仕切る仕切り部材1とが積層してなり、例えば筐体300に収められる。仕切り部材1は、少なくとも組電池100を構成する各単電池200間に設けられ、各単電池200が互いに接触しないようにする。当該仕切り部材は、各単電池200の間以外に単電池200とその他の部材(図4においては筐体の底部)とを仕切るための仕切り部材(1A)として使用することもできる。
[Assembled battery]
An assembled battery of the present invention includes the partition member of the present invention and a plurality of cells. More specifically, as shown in FIG. 4, a plurality of
仕切り部材1は、上述のように、熱移動制御層、圧縮性制御層、及びこれらを収容する外装体からなる。該仕切り部材の厚み方向における圧縮弾性率は0.1~20MPaの範囲であることが好ましい。圧縮弾性率を0.1MPa以上とすることで、単電池セルに適切な応力を負荷し、単電池セルを確実に固定することができる。以上の観点から、圧縮弾性率は、0.2MPa以上であることが好ましく、0.5MPa以上であることがより好ましい。一方、上限については、充放電時の膨れ、さらには、経時劣化の際の膨張における応力を吸収できるため、セルを長寿命化することを可能とするとの観点から、20MPa以下であることが好ましく、15MPa以下であることがより好ましく、10MPa以下であることがさらに好ましい。
なお、圧縮弾性率(23℃)は、一般にJIS K7181に準拠して測定した値を用いるが、本発明では、簡易的に、仕切り部材の厚みが非加圧時の95%~50%程度となるような圧力をかけたときの、圧力と仕切り部材の厚みを測定し、圧力をかけていないときの厚みに対する比率より算出して評価した値である。
仕切り部材はそのまま単電池間や単電池とその他の部材を仕切るために使用することができるが、単電池間や単電池とその他の部材を仕切る際に固定しやすくするために、接着剤や両面テープをその表面に貼り付けたり、樹脂片などをその表面に取り付けてもよい。
As described above, the
The compressive modulus (23° C.) is generally measured according to JIS K7181, but in the present invention, it is simply assumed that the thickness of the partition member is about 95% to 50% when no pressure is applied. It is a value obtained by measuring the pressure and the thickness of the partition member when a pressure is applied such that the thickness is not applied, and calculating and evaluating the ratio to the thickness when no pressure is applied.
The partition member can be used as it is to separate cells or separate cells from other members. A tape may be applied to the surface, or a piece of resin or the like may be attached to the surface.
[単電池]
単電池は、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに電解質を備えるリチウムイオン二次電池であることが好ましい。また、リチウムイオン二次電池以外に、リチウムイオン全固体電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、鉛蓄電池等の二次電池を適用し得る。
また、単電池の形式としては、角形単電池、パウチ形単電池、円筒形単電池等、電池の形式に関係なく適用できる。
図5は組電池を構成する単電池200の一例を示す平面図であり、図6は図5に示した単電池200の正面図であり、図7は、単電池200の右側面図である。単電池200は、高さ方向(H)、幅方向(W)、厚み方向(D)を有する直方体状に形成されており、その上面に端子210、端子220が設けられている。
[Cell]
The cell is preferably a lithium ion secondary battery including, for example, a positive electrode and a negative electrode capable of intercalating and deintercalating lithium ions, and an electrolyte. In addition to lithium ion secondary batteries, secondary batteries such as lithium ion all-solid batteries, nickel-hydrogen batteries, nickel-cadmium batteries, and lead-acid batteries can be applied.
Moreover, as for the form of the cell, it can be applied regardless of the form of the battery, such as a rectangular cell, a pouch-shaped cell, a cylindrical cell, or the like.
5 is a plan view showing an example of the
以上のような本実施形態に係る組電池は、例えば、電気自動車(EV、Electric Vehicle)、ハイブリッド電気自動車(HEV、Hybrid Electric Vehicle)、プラグインハイブリッド電気自動車(PHEV、Plug-in Hybrid Electric Vehicle)、電動重機、電動バイク、電動アシスト自転車、船舶、航空機、電車、無停電電源装置(UPS、Uninterruptible Power Supply)、家庭用蓄電システム、風力/太陽光/潮力/地熱等の再生可能エネルギーを利用した電力系統安定化用蓄電池システム等に搭載される電池パックに適用される。ただし、組電池は上述のEV等以外の機器に電力を供給する電力源としても使用し得る。 The assembled battery according to the present embodiment as described above is used in, for example, an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), and a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV). , electric heavy machinery, electric motorcycles, electric assist bicycles, ships, aircraft, trains, uninterruptible power supply (UPS, Uninterruptible Power Supply), household power storage systems, and renewable energy sources such as wind power, solar power, tidal power, and geothermal heat. It is applied to battery packs installed in power system stabilization storage battery systems, etc. However, the assembled battery can also be used as a power source that supplies power to devices other than the above-described EV.
(評価方法)
評価方法1(断熱性)
各実施例及び比較例で作製した仕切り部材を図8に示すような試験装置を用いて、断熱性の評価を行った。具体的には、厚み1mmの真鍮製金属板403の上に仕切り部材1を載置し、仕切り部材1の上部に厚み5mmの真鍮製金属ブロック402をセットした。金属板403、仕切り部材1、金属ブロック402を、金属板403の下部を除き、断熱材401で覆った。2本のチューブヒーター404により加熱された300℃の窒素ガスを下方から金属板403に吹き付けて、仕切り部材1の上部に位置する金属ブロックの温度を測定した。
(Evaluation method)
Evaluation method 1 (thermal insulation)
The insulating properties of the partition members produced in Examples and Comparative Examples were evaluated using a test apparatus as shown in FIG. Specifically, the
評価方法2(圧縮弾性率)
各実施例及び比較例で作製した仕切り部材に対して、実施例1~4では1.4MPa、比較例1では1.5MPaの圧力をかけたときの、該仕切り部材の厚みを実評価し、圧力をかけていないときの厚みに対する比率から算出して圧縮弾性率を評価した。
Evaluation method 2 (compressive modulus)
The thickness of the partition member produced in each of Examples and Comparative Examples was actually evaluated when a pressure of 1.4 MPa was applied in Examples 1 to 4 and a pressure of 1.5 MPa was applied in Comparative Example 1. The compression modulus was evaluated by calculating from the ratio to the thickness when no pressure was applied.
実施例1
厚み0.3mmのポリプロピレンシートを用いて、真空成型法により、図1に示すようなトレイ状部材を作製した。凹部の最低部の形状は7.79mm×7.79mmの正方形とし、深さを2mmとした。凹部の平面視した際の面積比率は、全面積に対して61%であった。トレイ状部材は縦60mm、横120mmとした。
次いで、図2に示すように、トレイ状部材2の凹部に珪酸カルシウムペースト(耐熱粒子ペースト3)を充填し、外装体4としてのアルミニウムラミネートフィルム(樹脂層として厚み0.012mmのポリエチレンテレフタレート(外側)、厚み0.015mmのナイロン(内側)、厚み0.06mmのポリプロピレン(最内側)を含む)内に配置し、真空脱気シーラーを用いて封止(密閉)し、仕切り部材を得た。仕切り部材全体の厚みは2.5mmであった。
作製した仕切り部材について、上記評価方法にて評価を行った。評価結果を表1に示す。なお、珪酸カルシウムペーストは以下のようにして調製した。
(珪酸カルシウムペースト)
珪酸カルシウム0.87gを9.13gの水に加え、室温で攪拌棒で5分間混練して珪酸カルシウムペーストを得た。
Example 1
Using a polypropylene sheet having a thickness of 0.3 mm, a tray-like member as shown in FIG. 1 was produced by vacuum forming. The shape of the lowest part of the recess was a square of 7.79 mm×7.79 mm, and the depth was 2 mm. The area ratio of the concave portion when viewed from above was 61% of the total area. The tray-shaped member was 60 mm long and 120 mm wide.
Next, as shown in FIG. 2, the concave portion of the tray-shaped
The prepared partition member was evaluated by the evaluation method described above. Table 1 shows the evaluation results. The calcium silicate paste was prepared as follows.
(calcium silicate paste)
0.87 g of calcium silicate was added to 9.13 g of water and kneaded with a stirring bar at room temperature for 5 minutes to obtain a calcium silicate paste.
実施例2
実施例1において、珪酸カルシウムに代えてゼオライト13Xを4.2g、水を5.3g使用して調製したゼオライトペーストを用いたこと以外は実施例1と同様にして、仕切り部材を得た。実施例1と同様に評価した結果を表1に示す。
Example 2
A partition member was obtained in the same manner as in Example 1, except that a zeolite paste prepared by using 4.2 g of zeolite 13X and 5.3 g of water was used instead of calcium silicate. Table 1 shows the results of evaluation in the same manner as in Example 1.
実施例3
実施例1において、珪酸カルシウムに代えてゼオライト4Aを5.0g、水を5.3g使用して調製したゼオライトペーストを用いたこと以外は実施例1と同様にして、仕切り部材を得た。実施例1と同様に評価した結果を表1に示す。
Example 3
A partition member was obtained in the same manner as in Example 1, except that a zeolite paste prepared by using 5.0 g of zeolite 4A and 5.3 g of water was used instead of calcium silicate. Table 1 shows the results of evaluation in the same manner as in Example 1.
実施例4
実施例1において、珪酸カルシウムペーストに代えて、珪酸カルシウムの粉を用いたこと以外は実施例1と同様にして、仕切り部材を得た。実施例1と同様に評価した結果を表1に示す。
Example 4
A partition member was obtained in the same manner as in Example 1, except that calcium silicate powder was used in place of the calcium silicate paste. Table 1 shows the results of evaluation in the same manner as in Example 1.
比較例1
断熱材としての多孔質シート(ケイ酸カルシウム紙、縦118mm、幅61mm、厚み1.8mm)を、外装体としてのアルミニウムラミネートフィルム(樹脂層として厚み0.012mmのポリエチレンテレフタレート(外側)、厚み0.015mmのナイロン(内側)、厚み0.06mmのポリプロピレン(最内側)を含む)内に配置した。断熱材を外装体内に配置した後に水5.0gを含ませた後、真空脱気シーラーを用いて封止(密閉)して、仕切り部材を得た。仕切り部材全体の厚みは2.0mmであった。実施例1と同様に評価した結果を表1に示す。
Comparative example 1
A porous sheet (calcium silicate paper, length 118 mm, width 61 mm, thickness 1.8 mm) as a heat insulating material, aluminum laminate film (polyethylene terephthalate (outside) with a thickness of 0.012 mm as a resin layer, thickness 0 015 mm nylon (inner), including 0.06 mm thick polypropylene (innermost). After 5.0 g of water was added to the heat insulating material placed in the exterior body, the interior was sealed (sealed) using a vacuum degassing sealer to obtain a partition member. The thickness of the entire partition member was 2.0 mm. Table 1 shows the results of evaluation in the same manner as in Example 1.
表1からわかるとおり、実施例1~3については比較例1と比較し、温度上昇が緩慢であり、圧縮弾性率も高かった。また、実施例4の結果から、液体を用いず粉体のみ使用した場合であっても、水を使用した比較例1と同等の弾性率を示すことがわかる。このように、本発明の仕切り部材は、液体を用いなくても、従来の仕切り部材(比較例1)と同等の効果を示すことが確認できた。 As can be seen from Table 1, in comparison with Comparative Example 1, Examples 1 to 3 exhibited a slower temperature rise and a higher compression modulus. Further, from the results of Example 4, it can be seen that even in the case of using only the powder without using the liquid, the same elastic modulus as in Comparative Example 1 using water is exhibited. Thus, it was confirmed that the partition member of the present invention exhibited an effect equivalent to that of the conventional partition member (Comparative Example 1) without using liquid.
本発明の仕切り部材は、通常時には、良好な弾性及び耐圧性を示し、隣接する単電池からの発熱を効率よく近隣の単電池に移動させることができる。また、隣接する単電池が損傷を受け、連鎖的に組電池全体に損傷が拡がるおそれがあるような異常時には、単電池間の損傷の連鎖を防ぐことができる。
したがって、本発明の仕切り部材を用いた組電池は、高エネルギー密度を有していても、安全性の高い二次電池として、例えば車両用の電源として有望である。
The partition member of the present invention normally exhibits good elasticity and pressure resistance, and can efficiently transfer heat generated from adjacent unit cells to adjacent unit cells. In addition, in the event of an abnormality in which adjacent unit cells are damaged and the damage may spread to the entire assembled battery in a chain reaction, it is possible to prevent a chain of damage between the unit cells.
Therefore, the assembled battery using the partition member of the present invention is promising as a secondary battery with high safety, for example, as a power source for vehicles even though it has a high energy density.
1 仕切り部材
2 トレイ状部材(圧縮性制御層)
3 耐熱粒子ペースト(熱移動制御層)
4 外装体
100 組電池
200 単電池
210 端子
220 端子
300 筐体
400 断熱性評価試験機
401 断熱材
402 金属ブロック
403 金属プレート
404 チューブヒーター
t トレイ状部材の凹部の深さ
D 厚み方向
P 面方向
H 高さ方向
W 幅方向
TC1、TC2、TC3 熱電対
1
3 Heat-resistant particle paste (heat transfer control layer)
4
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240109 |