JP2022133893A - Power storage device structure body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタなどの蓄電デバイスを外包した蓄電デバイス構造体に関し、特に蓄電デバイスの破損時や過充電時などの異常時に発火するリスクを低減することが可能な蓄電デバイス構造体に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electric storage device structure enclosing an electric storage device such as a lithium ion battery, a lithium ion capacitor, an electric double layer capacitor, etc., and particularly to reduce the risk of ignition in the event of an abnormality such as damage or overcharging of the electric storage device. relates to an electricity storage device structure capable of
近年、高出力用途の携帯機器や電気自動車などの電源として、非水電解質を用いた蓄電デバイスをケーシングに収容してなる二次電池、リチウムイオンキャパシタおよび電気二重層キャパシタなどの蓄電デバイスが用いられている。 In recent years, power storage devices such as secondary batteries, lithium ion capacitors, and electric double layer capacitors, in which a power storage device using a non-aqueous electrolyte is housed in a casing, have been used as power sources for high-output portable devices and electric vehicles. ing.
このような蓄電デバイスは、通常、上限電圧が定められており、適切な保護回路と組み合わせることで上限電圧を超えないよう制御されている。しかしながら、保護回路が誤動作を起こし上限電圧を超えた場合、充放電を繰り返した場合、あるいは外的要因により短絡した場合などには、蓄電デバイスが過充電状態に陥り、電解液が電極材料などと反応してガスが発生し、この発生したガスによって内圧が上昇する。この発生するガスは、電解液メタン、一酸化炭素、エチレン、エタン、プロパンなどの可燃性ガスを含むことがあり、蓄電デバイス外部に放出された際に、発火や爆発などを起こす危険性がある。 Such an electric storage device usually has an upper limit voltage, and is controlled so as not to exceed the upper limit voltage by combining with an appropriate protection circuit. However, if the protection circuit malfunctions and the upper limit voltage is exceeded, if charging and discharging are repeated, or if a short circuit occurs due to an external factor, the storage device will fall into an overcharged state, and the electrolyte will interfere with the electrode material. Gas is generated by the reaction, and the generated gas increases the internal pressure. The generated gas may contain combustible gases such as electrolyte methane, carbon monoxide, ethylene, ethane, and propane, and there is a risk of ignition or explosion when released outside the power storage device. .
そして、近年、リチウムイオンキャパシタや電気二重層キャパシタなどの蓄電デバイスにおいては、高出力および大容量化が求められてきており、蓄電デバイス単体や、複数の蓄電デバイスをスタックしたモジュール構成で大電流を使用する機会が増えてきている。例えば、複数の蓄電デバイスをスタックしたモジュールにおいて、１つの蓄電デバイスが過充電状態に陥った場合に、ガスが電解液と共に放出された後も、その他の蓄電デバイスが機能しているため、大電流を流し続けることがある。そのため、短絡により激しく過熱される場合があり、上述したような発火や爆発などを起こす危険性は大きくなる。 In recent years, there has been a demand for high output and large capacity in power storage devices such as lithium-ion capacitors and electric double layer capacitors. Opportunities to use it are increasing. For example, in a module in which a plurality of power storage devices are stacked, if one power storage device falls into an overcharged state, even after the gas is released together with the electrolyte, the other power storage devices are still functioning. may continue to flow. As a result, the short circuit may cause severe overheating, increasing the risk of fire or explosion as described above.
このような蓄電デバイスの発火を防止する技術として、例えば、リチウムイオン電池の内部で発生したガスを可燃性ガス吸収材によって吸収し、電池の破裂を防止する方法が提案されている（特許文献１，２）。 As a technique for preventing ignition of such an electricity storage device, for example, a method has been proposed in which gas generated inside a lithium ion battery is absorbed by a combustible gas absorbent to prevent the battery from exploding (Patent Document 1). , 2).
一方、リチウムイオン電池内部に消火剤を配置することにより、電池内部でのガスの発生による内圧上昇によって安全弁が開放した際に外部に放出されるガスの温度を低下させる方法も提案されている（特許文献３）。さらには、リチウムイオン電池内部に、不燃性ガス、水系溶媒、あるいは不燃性溶媒を細孔内及び表面に吸着させた多孔質素材を配置することにより、リチウムイオン電池からの発生するガスによる発火を防止する方法も提案されている（特許文献４）。 On the other hand, a method has also been proposed in which a fire extinguishing agent is placed inside the lithium-ion battery to lower the temperature of the gas released to the outside when the safety valve opens due to an increase in internal pressure due to the generation of gas inside the battery ( Patent document 3). Furthermore, by placing a porous material in which a nonflammable gas, an aqueous solvent, or a nonflammable solvent is adsorbed in the pores and on the surface inside the lithium-ion battery, ignition by the gas generated from the lithium-ion battery is suppressed. A preventive method has also been proposed (Patent Document 4).
しかしながら、電気的異常時や熱暴走時には瞬間的に大量のガスが発生するため、特許文献１及び２に記載されているようなガス吸着材を蓄電デバイス内に配置する方法では、蓄電デバイスという限られた空間に対しては、ガス吸着量及びガス吸着速度ともに不十分であり、蓄電デバイスからのガスの噴出を抑制しきれない、という問題点があった。また、特許文献３及び４に記載されているように、リチウムイオン電池の内部の温度を低下させるために消火剤や、多孔質素材の細孔内および表面に不燃性ガスあるいは水系溶媒又は不燃性溶媒を吸着される材を蓄電デバイス内に配置する方法では、ガス吸着量が不十分だとその効果が十分に発揮されず、さらにガスの噴出を抑制しきれない、という問題点があった。 However, in the event of an electrical abnormality or thermal runaway, a large amount of gas is instantaneously generated. There is a problem that both the amount of gas adsorbed and the gas adsorption rate are insufficient for the space provided with the space, and the ejection of gas from the electricity storage device cannot be suppressed. In addition, as described in Patent Documents 3 and 4, a fire extinguishing agent is used to lower the internal temperature of the lithium ion battery, and a nonflammable gas, aqueous solvent, or nonflammable gas is added to the pores and surface of the porous material. In the method of arranging a material capable of adsorbing a solvent inside an electricity storage device, there is a problem that if the amount of gas adsorbed is insufficient, the effect is not sufficiently exhibited, and furthermore, the ejection of gas cannot be suppressed completely.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、蓄電デバイス、特に複数の蓄電デバイスを積層した蓄電デバイススタックの破損や過充電などの異常時に発火するリスクを低減することが可能な蓄電デバイス構造体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is capable of reducing the risk of an electric storage device, particularly an electric storage device stack in which a plurality of electric storage devices are stacked, igniting in the event of an abnormality such as damage or overcharging. The purpose is to provide a structure.
上記課題を解決するために本発明は、蓄電デバイスと、該蓄電デバイスを空隙を有して外包するケーシングとからなる蓄電デバイス構造体であって、前記蓄電デバイスとケーシングとの空隙に、アクリロニトリルをモノマーとして合成されるポリアクリロニトリル共重合体を含む成形体、またはアクリロニトリルと他のモノマーとの共重合体を含む成形体を配置した、蓄電デバイス構造体を提供する（発明１）。 In order to solve the above problems, the present invention provides an electricity storage device structure comprising an electricity storage device and a casing enclosing the electricity storage device with a gap therebetween, wherein the gap between the electricity storage device and the casing is filled with acrylonitrile. Provided is an electricity storage device structure in which a molded body containing a polyacrylonitrile copolymer synthesized as a monomer or a molded body containing a copolymer of acrylonitrile and other monomers is arranged (Invention 1).
かかる発明（発明１）によれば、蓄電デバイス内ではなく、蓄電デバイスを外包するケーシングの空間に、アクリロニトリルをモノマーとして合成されるポリアクリロニトリル共重合体を含む成形体、またはアクリロニトリルと他のモノマーとの共重合体を含む成形体を配置することにより、蓄電デバイス内で発火が生じた際のケーシング外まで延焼するリスクを低減することができる。 According to this invention (Invention 1), a molded body containing a polyacrylonitrile copolymer synthesized using acrylonitrile as a monomer, or a molded product containing acrylonitrile and another monomer is placed in the space of the casing enclosing the power storage device, not in the power storage device. By arranging the molded article containing the copolymer of (1), it is possible to reduce the risk of the fire spreading to the outside of the casing when ignition occurs in the electricity storage device.
上記発明（発明１）においては、前記蓄電デバイスが非水電解質を用いたものであることが好ましい（発明２）。 In the above invention (invention 1), it is preferable that the electricity storage device uses a non-aqueous electrolyte (invention 2).
かかる発明（発明２）によれば、非水電解質は加熱により、可燃性ガスを発生する虞があるので、この可燃性ガスを可燃性ガス吸収材により吸収して所定の濃度以下とすることにより、ケーシング外にまで延焼するリスクを大幅に低減することができる。 According to this invention (invention 2), the non-aqueous electrolyte may generate combustible gas when heated. , the risk of fire spreading outside the casing can be greatly reduced.
上記発明（発明１，２）においては、前記アクリロニトリルをモノマーとして合成されるポリアクリロニトリル共重合体を含む成形体、またはアクリロニトリルと他のモノマーの共重合体を含む成形体が、ポリアクリロニトリル共重合体部が全体の１０重量％以上含まれることが好ましい（発明３）。 In the above inventions (inventions 1 and 2), the molded article containing the polyacrylonitrile copolymer synthesized using the acrylonitrile as a monomer or the molded article containing the copolymer of acrylonitrile and other monomers is a polyacrylonitrile copolymer. part is preferably contained in an amount of 10% by weight or more of the whole (Invention 3).
かかる発明（発明３）によれば、蓄電デバイス内で発火が生じた際の外部への延焼防止効果を好適に発揮することができる。 According to this invention (Invention 3), the effect of preventing the spread of fire to the outside when a fire occurs in the electricity storage device can be suitably exhibited.
上記発明（発明１～３）においては、前記アクリロニトリルをモノマーとして合成されるポリアクリロニトリル共重合体を含む成形体、またはアクリロニトリルと他のモノマーの共重合体を含む成形体が、布状またはシート状であることが好ましい（発明４）。 In the above inventions (Inventions 1 to 3), the molded article containing the polyacrylonitrile copolymer synthesized using the acrylonitrile as a monomer or the molded article containing the copolymer of acrylonitrile and other monomers is cloth-like or sheet-like. (Invention 4).
かかる発明（発明４）によれば、布状またはシート状とすることにより、ケーシング内に張り付けたり、隙間部に挿入したり、その設置バリエーションを豊富なものとすることができ、取扱い性に優れたものとすることができる。 According to this invention (invention 4), by making it a cloth or sheet, it is possible to attach it to the inside of the casing, insert it into a gap, and make it possible to have a wide variety of installation variations, and it is excellent in handleability. can be assumed.
上記発明（発明４）においては、前記布状またはシート状の成形体の厚さが、１～５０００μｍであることが好ましい（発明５）。特に上記発明（発明４又は５）においては、前記布状またはシート状の成形体の面積当たりの重量が、１０～２０００ｇ／ｍ２であることが好ましい（発明６）。 In the above invention (invention 4), it is preferable that the cloth-like or sheet-like molding has a thickness of 1 to 5000 μm (invention 5). In particular, in the above invention (invention 4 or 5), it is preferable that the cloth-like or sheet-like molding has a weight per area of 10 to 2000 g/m 2 (invention 6).
かかる発明（発明５，６）によれば、所定の厚さ及び重量の布状またはシート状の成形体を、蓄電デバイスとケーシングとの空隙に配置することにより、蓄電デバイス内で発火が生じた際の外部への延焼防止効果を好適に発揮することができる。 According to such inventions (inventions 5 and 6), by placing a cloth-like or sheet-like molded body having a predetermined thickness and weight in the gap between the electricity storage device and the casing, ignition occurred in the electricity storage device. It is possible to suitably exhibit the effect of preventing the spread of fire to the outside.
上記発明（発明１～６）においては、前記蓄電デバイスが複数積層されていてもよい（発明７）。 In the above inventions (inventions 1 to 6), a plurality of the electricity storage devices may be stacked (invention 7).
蓄電デバイスを複数積層した蓄電デバイススタックは、１つの蓄電デバイスが過充電状態に陥った場合であってもその他の蓄電デバイスが機能しているため大電流を流し続けるので、激しく過熱され、可燃性のガスが発火温度以上となりやすい。このとき、かかる発明（発明７）によれば、蓄電デバイスから可燃性ガスが噴出してケーシングの空間に流出したとしても可燃性ガス吸収材が可燃性ガスを吸収して、可燃性ガスの燃焼濃度以下にまで迅速に低減することにより、ケーシング外にまで延焼するリスクを大幅に低減することができるので、蓄電デバイススタックに特に好適に適用することができる。 In a power storage device stack in which multiple power storage devices are stacked, even if one power storage device falls into an overcharged state, the other power storage devices are functioning and a large amount of current continues to flow. gas tends to be higher than the ignition temperature. At this time, according to this invention (Invention 7), even if the combustible gas blows out from the electricity storage device and flows out into the space of the casing, the combustible gas absorbent absorbs the combustible gas and combusts the combustible gas. Since the risk of fire spreading to the outside of the casing can be greatly reduced by quickly reducing the concentration to below the concentration, it can be particularly preferably applied to the electricity storage device stack.
本発明は、前記蓄電デバイスとケーシングとの空隙に、アクリロニトリルをモノマーとして合成されるポリアクリロニトリル共重合体を含む成形体、またはアクリロニトリルと他のモノマーとの共重合体を含む成形体を配置することで、蓄電デバイスの短絡などにより蓄電デバイスから放出される高温の噴出物や噴出ガスにより、ポリアクリロニトリルが熱分解して発生する成分が、蓄電デバイス構造体の発火リスクを大幅に低減することができる。 In the present invention, a molded body containing a polyacrylonitrile copolymer synthesized using acrylonitrile as a monomer or a molded body containing a copolymer of acrylonitrile and other monomers is placed in the gap between the electricity storage device and the casing. The components generated by thermal decomposition of polyacrylonitrile due to high-temperature jets and gases released from the storage device due to a short circuit of the storage device can greatly reduce the risk of ignition of the storage device structure. .
本発明の蓄電デバイス構造体について、以下の実施形態に基づいて詳細に説明する。 A power storage device structure of the present invention will be described in detail based on the following embodiments.
［蓄電デバイス構造体］
本実施形態の蓄電デバイス構造体は、蓄電デバイスと、この蓄電デバイスを空隙を有して外包するケーシングとからなり、蓄電デバイスとケーシングとの空隙に、アクリロニトリルをモノマーとして合成されるポリアクリロニトリル共重合体を含む成形体、またはアクリロニトリルと他のモノマーとの共重合体を含む成形体を配置した構造を有する。
[Electric storage device structure]
The electricity storage device structure of the present embodiment is composed of an electricity storage device and a casing that encloses the electricity storage device with a gap therebetween. It has a structure in which molded bodies containing coalescence or molded bodies containing copolymers of acrylonitrile and other monomers are arranged.
（蓄電デバイス）
本実施形態において、蓄電デバイスとしては、特に制限はなく、一次電池、二次電池のいずれも用いることができるが、好ましくは二次電池である。この二次電池の種類については、特に制限されず、例えば、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、鉛畜電池、ニッケル・水素畜電池、ニッケル・カドミウム畜電池、ニッケル・鉄畜電池、ニッケル・亜鉛畜電池、酸化銀・亜鉛畜電池、金属空気電池、多価カチオン電池、コンデンサ、キャパシタ等を用いることができる。これらの中では、非水電解質を用いたものを好適に用いることができる。これらの二次電池の中でも、本発明の電池用包装材料の好適な適用対象として、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、リチウムイオンキャパシタなどを好適に用いることができる。
(storage device)
In this embodiment, the electric storage device is not particularly limited, and either a primary battery or a secondary battery can be used, but the secondary battery is preferable. The type of secondary battery is not particularly limited. Storage batteries, silver oxide/zinc storage batteries, metal-air batteries, polyvalent cation batteries, capacitors, capacitors, and the like can be used. Among these, those using a non-aqueous electrolyte can be preferably used. Among these secondary batteries, lithium-ion batteries, lithium-ion polymer batteries, lithium-ion capacitors, and the like can be suitably used as suitable targets for the battery packaging material of the present invention.
上記非水電解質としては、例えば、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）などの環状カーボネートと、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）などの鎖状カーボネートとの混合溶液などを用いることができる。また、上記非水電解質は、必要に応じて、電解質として六フッ化リン酸リチウムなどのリチウム塩が溶解したものであってもよい。例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）及びジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を１：１：１の割合で混合した混合液、あるいはプロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）を１：１：１の割合で混合した混合液に、１ｍｏｌ／Ｌの六フッ化リン酸リチウムを添加したものを用いることができる。 Examples of the nonaqueous electrolyte include cyclic carbonates such as propylene carbonate (PC) and ethylene carbonate (EC), and chain carbonates such as dimethyl carbonate (DMC), ethylmethyl carbonate (EMC) and diethyl carbonate (DEC). can be used. Moreover, the non-aqueous electrolyte may be an electrolyte in which a lithium salt such as lithium hexafluorophosphate is dissolved, if necessary. For example, a mixture of ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC) and dimethyl carbonate (DMC) at a ratio of 1:1:1, or propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate ( DEC) at a ratio of 1:1:1 to which 1 mol/L of lithium hexafluorophosphate is added.
上述したような蓄電デバイスは、複数が積層されてなる蓄電デバイススタックの形態であってもよい。蓄電デバイススタックは、１つの蓄電デバイスが過充電状態に陥った場合であっても、その他の蓄電デバイスが機能しているため大電流を流し続けるので、非水電解質に起因して可燃性ガスが発生した際に、発火温度以上となりやすいため特に好適である。 The electric storage device as described above may be in the form of an electric storage device stack in which a plurality of electric storage devices are stacked. In the electricity storage device stack, even if one electricity storage device falls into an overcharged state, the other electricity storage devices are functioning, so a large current continues to flow. It is particularly suitable because when generated, the temperature tends to be higher than the ignition temperature.
（ケーシング）
本実施形態において、ケーシングとしては上述した蓄電デバイス（蓄電デバイススタック）に対して空隙を有して外包しうるものであれば特に制限はなく、電池ケースなどの蓄電デバイス（蓄電デバイススタック）の収納ケースや、蓄電デバイス（蓄電デバイススタック）を使用する機器の筐体などがこれに該当する。このケーシングは、合成樹脂製、金属製などその素材については限定されない。
(casing)
In the present embodiment, the casing is not particularly limited as long as it has a gap with respect to the power storage device (power storage device stack) described above and can be wrapped around the power storage device (power storage device stack). Cases and housings of equipment that use power storage devices (power storage device stacks) fall under this category. The material of the casing is not limited, and may be synthetic resin, metal, or the like.
（発火防止素材）
本実施形態において、蓄電デバイスとケーシングとの空隙に設置する発火防止素材としては、アクリロニトリルをモノマーとして合成されるポリアクリロニトリル共重合体を含む成形体、またはアクリロニトリルと他のモノマーとの共重合体を含む成形体を配置する。
(Fire prevention material)
In this embodiment, the fire-preventing material placed in the gap between the electricity storage device and the casing is a molded body containing a polyacrylonitrile copolymer synthesized using acrylonitrile as a monomer, or a copolymer of acrylonitrile and other monomers. Place the compact containing.
アクリロニトリルと共重合する他のモノマーとしては、酢酸ビニル、アクリル酸メチル、塩化ビニル、塩化ビニリデンなどがあるが、これらに限定されるものではない。この他のモノマーは、アクリロニトリルと他のモノマーの合計１００重量％に対して、９０重量％以下、特に６５重量％以下程度とすることが好ましい。他のモノマーがあまり多くなりすぎると、蓄電デバイス構造体の発火リスクの低減効果が十分でなくなる。 Other monomers that copolymerize with acrylonitrile include, but are not limited to, vinyl acetate, methyl acrylate, vinyl chloride, and vinylidene chloride. It is preferable that the amount of other monomers is 90% by weight or less, particularly 65% by weight or less, based on the total 100% by weight of acrylonitrile and other monomers. If the amount of the other monomer is too large, the effect of reducing the risk of ignition of the electrical storage device structure will be insufficient.
本実施形態においては、蓄電デバイスとケーシングとの空隙に配置する成形体の形状は特に制限はなく、穎粒、粒状、ビーズ、ペレット、布状、シート状、ハニカムなどの形状とすることができる。また、蓄電デバイスとケーシングとの空隙に設置する際の取扱い易さを考慮すると、布状やシート状とすることが好ましい。発火防止素材を布状またはシート状とすることにより、ケーシング内に張り付けたり、隙間部に挿入したり、その設置バリエーションを豊富なものとすることができる。この場合において、限られた空間で、蓄電デバイスからの噴出物や噴出ガスと接触効率を上げるために、シート状成型品を蛇腹構造にして、接触面積を増加させることもできる。さらには、これらの発火防止素材は、蓄電デバイスからの噴出物および噴出ガスに対し、伝熱吸収による冷却効果、燃焼ラジカル反応を抑制する効果、吸着材表面での火炎が不安定となる消炎効果を発揮する素材を吸着、付与して使用することも可能である。 In the present embodiment, the shape of the molded body placed in the gap between the electricity storage device and the casing is not particularly limited, and may be in the form of grains, granules, beads, pellets, cloth, sheet, honeycomb, and the like. . In addition, considering ease of handling when installing in the gap between the power storage device and the casing, it is preferable to use a cloth-like or sheet-like shape. By making the ignition preventing material in the form of cloth or sheet, it is possible to attach it to the inside of the casing or to insert it into the gap, thereby increasing the installation variation. In this case, in order to increase the efficiency of contact with the substance or gas ejected from the power storage device in a limited space, the sheet-like molded product may have a bellows structure to increase the contact area. Furthermore, these ignition-preventing materials have a cooling effect by heat transfer absorption, an effect of suppressing combustion radical reaction, and an extinguishing effect that makes the flame unstable on the surface of the adsorbent for the ejected matter and ejected gas from the storage device. It is also possible to use it by adsorbing and applying a material that exhibits.
このポリアクリロニトリル共重合体を含む成形体、またはアクリロニトリルと他のモノマーとの共重合体を含む成形体を布状またはシート状とする場合には、アクリル繊維やアクリル系繊維（アクリロニトリルと他のモノマーとの共重合体の繊維）などの繊維を布状またはシート状に成形することが好ましい。繊維状とすることで成形体自体に通気性が付与されるとともに表面積が大きくなる。 When forming a molded article containing this polyacrylonitrile copolymer or a molded article containing a copolymer of acrylonitrile and other monomers into a cloth or sheet, acrylic fibers or acrylic fibers (acrylonitrile and other monomers It is preferable to mold fibers such as fibers of a copolymer with ( ) into a cloth or sheet. By making it fibrous, air permeability is imparted to the molded body itself, and the surface area is increased.
アクリル繊維は、ポリアクリロニトリルを８５重量％以上含む繊維であり、アクリル系繊維はアクリロニトリルモノマーを３５～８５重量％と他のマノマー６５～１５重量％との共重合繊維である。これらの繊維は長繊維（フィラメント）と、切断した短繊維（アクリルステープル）とに大別される。 Acrylic fibers are fibers containing 85% by weight or more of polyacrylonitrile, and acrylic fibers are copolymer fibers of 35-85% by weight of acrylonitrile monomer and 65-15% by weight of other manomers. These fibers are roughly divided into long fibers (filaments) and cut short fibers (acrylic staples).
上記の長繊維は、織り機で織られて布状製品に成形される。織り方は、「平織り」、「綾織り」及び「繻子織り」の３種類があるが、いずれも使用することができる。また、短繊維は不織布成形工程や抄紙工程などを経てシート状等に成形するのに好適である。 The long fibers are woven on a loom to form a cloth-like product. There are three types of weaving methods: "plain weave", "twill weave" and "satin weave", and any of them can be used. Also, short fibers are suitable for forming into a sheet or the like through a nonwoven fabric forming process, a papermaking process, or the like.
これら布状またはシート状に成形体は、アクリル繊維やアクリル系繊維のみで構成される必要はなく、本実施形態の効果を損なわない範囲、例えば９０重量％以下程度他の繊維、特に難燃性の繊維などを混成させてもよい。 These cloth-like or sheet-like moldings do not need to be composed only of acrylic fibers or acrylic fibers. fibers, etc., may be mixed.
上述したような発火防止素材は、単独で用いてもよいし２種類以上の素材を併用してもよい。 The ignition-preventive material as described above may be used alone or in combination of two or more.
以上、本発明の蓄電デバイス構造体について説明してきたが、本発明は蓄電デバイス（蓄電デバイススタック）とケーシングとの間の空隙に、アクリロニトリルをモノマーとして合成されるポリアクリロニトリル共重合体を含む成形体、およびアクリロニトリルと他のモノマーとの共重合体を含む成形体を配置しさえすればよく、蓄電デバイス（蓄電デバイススタック）の大きさ、形状などは特に制限されない。そのため、スマートフォンから車載用など幅広い大きさの蓄電デバイス（蓄電デバイススタック）にまで適用可能である。 While the electric storage device structure of the present invention has been described above, the present invention provides a molded article containing a polyacrylonitrile copolymer synthesized using acrylonitrile as a monomer in the gap between the electric storage device (electrical storage device stack) and the casing. , and a copolymer of acrylonitrile and other monomers, and the size, shape, etc. of the electric storage device (electrical storage device stack) are not particularly limited. Therefore, it can be applied to power storage devices (power storage device stacks) of a wide range of sizes, from smartphones to vehicles.
以下の具体的な実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail based on the following specific examples, but the present invention is not limited to the following examples.
［過充電試験］
（比較例１）
蓄電デバイスの容器を想定したＰＰ樹脂製容器（内径：横８０ｍｍ×縦１０５ｍｍ×深さ３４ｍｍ、樹脂厚さ２ｍｍ、リチウムイオン電池の極側をこのＰＰ樹脂製容器の横８０ｍｍ側に配置し、ＰＰ樹脂製容器の横８０ｍｍの側に直径１０ｍｍの穴を５個開けた上面が開放した容器）を用意した。このＰＰ樹脂製容器の内側に、正極三元系で１５００ｍＡｈのアルミラミネートリチウムイオン電池（横３５ｍｍ、縦７５ｍｍ）を設置し、その上から樹脂厚さ４ｍｍのＰＰ樹脂製板で蓋をして蓋の周縁を耐熱性テープを使用して隙間がないように密閉し、過充電によるリチウムイオン電池からの噴出物は、５個開けた穴からだけ放出されるように構成した。
[Overcharge test]
(Comparative example 1)
A PP resin container assuming a container for an electricity storage device (inner diameter: 80 mm wide × 105 mm long × 34 mm deep, resin thickness 2 mm, the electrode side of the lithium ion battery is placed on the 80 mm wide side of this PP resin container, and PP A container made of resin and having an open top in which five holes each having a diameter of 10 mm were drilled on a side of a resin container having a width of 80 mm was prepared. Inside this PP resin container, a 1500 mAh aluminum laminate lithium ion battery (35 mm wide, 75 mm long) with a positive electrode ternary system is installed, and a PP resin plate with a resin thickness of 4 mm is placed on top of it. The periphery of the battery was sealed with a heat-resistant tape so that there was no gap, and ejected substances from the lithium-ion battery due to overcharging were discharged only through five holes.
この蓄電デバイスの容器を想定したＰＰ樹脂製容器の外側に、ケーシングの容器を想定したＰＰ樹脂製容器（内径：横９８ｍｍ×縦１４８ｍｍ×深さ３５ｍｍ、樹脂厚さ２ｍｍ、横９８ｍｍ側に直径１０ｍｍの穴を５個開けた上面が開放した容器（蓄電デバイスの容器を想定したＰＰ樹脂製容器の穴あけ場所とは反対側に穴あけした容器））を配置し、電池を過充電できるように配線し、その上にケーシングの容器を想定したＰＰ樹脂製容器を重ねて蓋をして、耐熱性テープを使用して隙間がないように密閉し、過充電での電池の噴出物は、５個開けた穴からだけから放出されるようにして、蓄電デバイス構造体とした。 Outside the PP resin container assuming a container for this electricity storage device, a PP resin container assuming a casing container (inner diameter: 98 mm wide x 148 mm long x 35 mm deep, resin thickness 2 mm, diameter 10 mm on the side of 98 mm wide) Place a container with an open top with five holes in it (container with holes on the opposite side of the PP resin container assuming a storage device container) and wire it so that the battery can be overcharged. , A PP resin container, which is assumed to be a casing container, is placed on top of it and a lid is placed on it, and a heat-resistant tape is used to seal it so that there are no gaps. The electricity storage device structure was made such that the energy was discharged only from the holes.
この蓄電デバイス構造体に、１５Ｖ、７．５Ａで過充電を行ったところ、約１９分後に電池は破壊され、ケーシングの外側で激しい発火が確認された。 When this electricity storage device structure was overcharged at 15 V and 7.5 A, the battery was destroyed after about 19 minutes, and violent ignition was confirmed outside the casing.
（実施例１）
比較例１で使用した蓄電デバイス構造体において、アクリル繊維８０重量％・ウール２０重量％で構成された布状成形体（厚さ５００μｍ、面積当たりの重量２００ｇ／ｍ２）を、ケーシングを想定したＰＰ樹脂製容器の内側の上面、下面、側面に合計面積で０．０３２９ｍ２、両面テープで貼り付けて蓄電デバイス構造体とした。
(Example 1)
In the electricity storage device structure used in Comparative Example 1, a cloth-like molded body (thickness: 500 μm, weight per area: 200 g/m 2 ) composed of 80% by weight of acrylic fiber and 20% by weight of wool was assumed as a casing. A total area of 0.0329 m 2 was attached to the inner upper surface, lower surface, and side surface of the PP resin container with double-sided tape to form an electricity storage device structure.
この蓄電デバイス構造体に、比較例１と同じ条件、すなわち１５Ｖ、７．５Ａで過充電を行ったところ、約１９分後に電池は破壊されたが、ケーシングの外側での発火は認められなかった。 When this power storage device structure was overcharged under the same conditions as in Comparative Example 1, that is, at 15 V and 7.5 A, the battery was destroyed after about 19 minutes, but no ignition was observed outside the casing. .
（実施例２）
比較例１で使用した蓄電デバイス構造体において、アクリル繊維１００％の布状成形体（厚さ５００μｍ、面積当たりの重量２００ｇ／ｍ２）を、ケーシングを想定したＰＰ樹脂製容器の内側の上面、下面、側面に合計面積で０．０３２９ｍ２、両面テープで貼り付けて蓄電デバイス構造体とした。
(Example 2)
In the electric storage device structure used in Comparative Example 1, a cloth-like molded body (thickness: 500 μm, weight per area: 200 g/m 2 ) made of 100% acrylic fiber was placed on the inner upper surface of a PP resin container assuming a casing. A total area of 0.0329 m 2 was attached to the lower surface and side surfaces with a double-faced tape to form an electricity storage device structure.
この蓄電デバイス構造体に、比較例１と同じ条件、すなわち１５Ｖ、７．５Ａで過充電を行ったところ、約１９分後に電池は破壊されたが、ケーシングの外側での発火は認められなかった。 When this power storage device structure was overcharged under the same conditions as in Comparative Example 1, that is, at 15 V and 7.5 A, the battery was destroyed after about 19 minutes, but no ignition was observed outside the casing. .
（実施例３）
比較例１で使用した蓄電デバイス構造体において、アクリロニトリル４０重量％と塩化ビニル６０重量％との共重合繊維を不織布状に成形したシート（厚さ１５００μｍ、面積当たりの重量１０５ｇ／ｍ２）を、ケーシングを想定した樹脂容器の内側の上面、下面、側面に合計面積で０．０３２９ｍ２、両面テープで貼り付けて蓄電デバイス構造体とした。
(Example 3)
In the electricity storage device structure used in Comparative Example 1, a sheet (thickness: 1500 μm, weight per area: 105 g/m 2 ) formed by forming a non-woven fabric of a copolymer fiber of 40% by weight of acrylonitrile and 60% by weight of vinyl chloride was A total area of 0.0329 m 2 was attached to the inner upper surface, lower surface and side surfaces of a resin container assuming a casing with a double-faced tape to form an electricity storage device structure.
この蓄電デバイス構造体に、比較例１と同じ条件、すなわち１５Ｖ、７．５Ａで過充電を行ったところ、約１９分後に電池は破壊されたが、ケーシングの外側での発火は認められなかった。 When this power storage device structure was overcharged under the same conditions as in Comparative Example 1, that is, at 15 V and 7.5 A, the battery was destroyed after about 19 minutes, but no ignition was observed outside the casing. .
Claims (7)
前記蓄電デバイスとケーシングとの空隙に、アクリロニトリルをモノマーとして合成されるポリアクリロニトリル共重合体を含む成形体、またはアクリロニトリルと他のモノマーとの共重合体を含む成形体を配置した、蓄電デバイス構造体。 An electricity storage device structure comprising an electricity storage device and a casing surrounding the electricity storage device with a gap,
An electricity storage device structure in which a molded body containing a polyacrylonitrile copolymer synthesized using acrylonitrile as a monomer or a molded body containing a copolymer of acrylonitrile and other monomers is placed in the gap between the electricity storage device and the casing. .
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