JP2023056746A - Heat transfer suppression sheet and battery pack - Google Patents
Heat transfer suppression sheet and battery pack Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023056746A JP2023056746A JP2021166138A JP2021166138A JP2023056746A JP 2023056746 A JP2023056746 A JP 2023056746A JP 2021166138 A JP2021166138 A JP 2021166138A JP 2021166138 A JP2021166138 A JP 2021166138A JP 2023056746 A JP2023056746 A JP 2023056746A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- heat transfer
- fibers
- resin film
- inorganic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000012546 transfer Methods 0.000 title claims abstract description 175
- 230000001629 suppression Effects 0.000 title claims abstract description 33
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 144
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 144
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 86
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 64
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 134
- 239000012784 inorganic fiber Substances 0.000 claims description 114
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 97
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 54
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 claims description 50
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 39
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 31
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 25
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 15
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 claims description 14
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 11
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 claims description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 6
- 239000010974 bronze Substances 0.000 claims description 6
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 6
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 6
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 5
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 5
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011146 organic particle Substances 0.000 claims description 5
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 5
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 5
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 5
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- IVORCBKUUYGUOL-UHFFFAOYSA-N 1-ethynyl-2,4-dimethoxybenzene Chemical compound COC1=CC=C(C#C)C(OC)=C1 IVORCBKUUYGUOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 claims description 4
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 claims description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 4
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004760 aramid Substances 0.000 claims description 4
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 claims description 4
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 4
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 4
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims description 4
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 claims description 4
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010445 mica Substances 0.000 claims description 4
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002557 mineral fiber Substances 0.000 claims description 4
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 4
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 4
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 claims description 4
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 4
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 4
- UGZADUVQMDAIAO-UHFFFAOYSA-L zinc hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Zn+2] UGZADUVQMDAIAO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 229910021511 zinc hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229940007718 zinc hydroxide Drugs 0.000 claims description 4
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000978 Pb alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 claims description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 claims description 3
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims description 3
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical class O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- DNUARHPNFXVKEI-UHFFFAOYSA-K gallium(iii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Ga+3] DNUARHPNFXVKEI-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 claims description 3
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000005001 laminate film Substances 0.000 claims description 3
- 239000011133 lead Substances 0.000 claims description 3
- IPJKJLXEVHOKSE-UHFFFAOYSA-L manganese dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mn+2] IPJKJLXEVHOKSE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000011490 mineral wool Substances 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 claims description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910021513 gallium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920006389 polyphenyl polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 abstract 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 28
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 14
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 12
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 12
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 9
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 6
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 5
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 5
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 5
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 5
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 3
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 description 3
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 description 3
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 2
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003981 vehicle Substances 0.000 description 2
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 1
- 229910019440 Mg(OH) Inorganic materials 0.000 description 1
- MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N O.O.O.[Al] Chemical compound O.O.O.[Al] MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 241001455273 Tetrapoda Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N digallium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Ga+3] AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N dipotassium dioxido(oxo)titanium Chemical compound [K+].[K+].[O-][Ti]([O-])=O NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 description 1
- 229910001195 gallium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 1
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 1
- HDMKAUUMGFGBRJ-UHFFFAOYSA-N iron;dihydrate Chemical compound O.O.[Fe] HDMKAUUMGFGBRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PMQJYWORJJEMQC-UHFFFAOYSA-N manganese;dihydrate Chemical compound O.O.[Mn] PMQJYWORJJEMQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 1
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- 239000010456 wollastonite Substances 0.000 description 1
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Description
本発明は、例えば、電気自動車又はハイブリッド車などを駆動する電動モータの電源となる組電池に好適に用いられる、熱伝達抑制シート及び該熱伝達抑制シートを用いた組電池に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a heat transfer suppressing sheet and an assembled battery using the heat transfer suppressing sheet, which is suitably used for an assembled battery that serves as a power source for an electric motor that drives an electric vehicle or a hybrid vehicle, for example.
近年、環境保護の観点から電動モータで駆動する電気自動車又はハイブリッド車などの開発が盛んに進められている。この電気自動車又はハイブリッド車などには、駆動用電動モータの電源となるための、複数の電池セルが直列又は並列に接続された組電池が搭載されている。 2. Description of the Related Art In recent years, from the viewpoint of environmental protection, development of electric vehicles or hybrid vehicles driven by electric motors has been vigorously advanced. The electric vehicle, hybrid vehicle, or the like is equipped with an assembled battery in which a plurality of battery cells are connected in series or in parallel to serve as a power source for an electric drive motor.
この電池セルには、鉛蓄電池やニッケル水素電池などに比べて、高容量かつ高出力が可能なリチウムイオン二次電池が主に用いられているが、電池の内部短絡や過充電などが原因で1つの電池セルに熱暴走が生じた場合(すなわち「電池セルの異常時」の場合)、隣接する他の電池セルへ熱の伝播が起こることで、他の電池セルの熱暴走を引き起こすおそれがある。 Lithium-ion secondary batteries, which have higher capacity and higher output than lead-acid batteries or nickel-metal hydride batteries, are mainly used for these battery cells. When thermal runaway occurs in one battery cell (i.e., in the case of "battery cell failure"), heat transfer to other adjacent battery cells may cause thermal runaway in other battery cells. be.
また、電池セルは、充放電時や繰り返しの使用により膨張することがある。したがって、電池セルの間に、例えば仕切り部材が配置される場合に、この仕切り部材には耐圧性が要求される。 In addition, battery cells may swell during charging/discharging or repeated use. Therefore, when a partition member, for example, is arranged between battery cells, the partition member is required to have pressure resistance.
例えば、特許文献1には、液体を保持可能な内包体と、内包体及び液体を収容する外装体とを含み、平面視における内包体の隙間の面積、及び液体の体積と内包体の体積との比が規定された仕切り部材が提案されている。
上記特許文献1によると、耐圧性及び熱伝導特性に優れた仕切り部材を得ることができることが記載されている。
For example, Patent Literature 1 discloses an inner package capable of holding a liquid, and an outer package that accommodates the inner package and the liquid. A partition member has been proposed in which the ratio of .
According to Patent Document 1, it is described that a partition member having excellent pressure resistance and heat conduction characteristics can be obtained.
また、特許文献2には、第1の断熱層及び第2の断熱層を有し、第1の断熱層と第2の断熱層との間に金属層が挟設されている熱伝達抑制シートが開示されている。
上記熱伝達抑制シートによると、優れた熱伝達抑制効果と、優れた機械的強度を得ることができる。
Further,
According to the heat transfer suppression sheet, excellent heat transfer suppression effect and excellent mechanical strength can be obtained.
さらに、特許文献3には、複数のバッテリセルと、このバッテリセルを格納するモジュール筐体と、このモジュール筐体の内部に入る間隙材とを備えたバッテリーモジュールが提案されている。バッテリセル間の間隙材は、バッテリセルの全体を覆うようには充てんされておらず、上側は空隙となっている。また、バッテリセルは、板状の正極板と負極板を、仕切り板の間に挟んで交互に複数枚重ねた電池要素を、電解液とともに可撓性の外装フィルム内にラミネートして封入したものである。
上記特許文献3に記載のバッテリーモジュールによれば、複数のバッテリセルを内部に安定的に保持し、バッテリセルからの発熱の優れた放熱性を得ることができることが記載されている。
Further,
According to the battery module described in
ところで、組電池化した電池セルに対し充放電サイクルを行う場合(すなわち「電池セルの通常使用時」の場合)において、電池セルの充放電性能を十分に発揮させるためには、電池セル表面の温度を所定値以下(例えば、150℃以下)に維持する必要がある。
また、電池セルが、例えば200℃以上の温度となるような異常事態が発生した場合に、電池セルを効果的に冷却するとともに、隣接する電池セルへの熱の伝播を抑制し、熱暴走を阻止する必要がある。
By the way, when the battery cells assembled into a battery are subjected to charge-discharge cycles (that is, when the battery cells are used normally), in order to fully demonstrate the charge-discharge performance of the battery cells, the surface of the battery cells must be The temperature must be kept below a predetermined value (for example, below 150°C).
In addition, in the event of an abnormal situation in which the temperature of the battery cells rises to, for example, 200° C. or higher, the battery cells are effectively cooled, and heat transfer to adjacent battery cells is suppressed to prevent thermal runaway. need to stop.
また、組電池化した複数の電池セルの間に配置される断熱材としては、種々の材料からなるものがあり、近年、無機粒子や有機粒子を含む断熱材についても、開発が進められている。このような断熱材を使用する場合に、断熱材に圧力が加えられたり、車両走行時に振動が与えられると、粉体及び粒子の脱落の原因となることがある。 In addition, there are various materials used as heat insulating materials to be placed between a plurality of battery cells in an assembled battery, and in recent years, heat insulating materials containing inorganic particles and organic particles have also been developed. . In the case of using such a heat insulating material, if the heat insulating material is subjected to pressure or is subjected to vibration during running of a vehicle, powder and particles may come off.
しかしながら、上記特許文献1に記載の仕切り部材、及び特許文献3に記載の間隙材は、粉体及び粒子の脱落の発生を防止することはできるものの、充放電サイクル時に発生した熱を効率的に外部に拡散することができない。また、1つの電池セルに熱暴走が生じた場合に、上記構造のみでは、熱暴走の連鎖を効果的に抑制することが困難である。
また、上記特許文献2に記載の熱伝達抑制シートは、粒子等の脱落について十分な検討がなされておらず、使用する断熱層の材料によっては、粉体及び粒子の脱落が発生するおそれがある。
さらに、近年の車両等の多様化に伴い、駆動用電動モータの電源用組電池において使用される断熱材としては、製造コスト低減などの観点から、電池セル間のみならず、電池セルと電池ケースとの間等にも使用することができる、高い汎用性を有するものであることが好ましい。
However, although the partition member described in Patent Document 1 and the gap material described in
In addition, the heat transfer suppressing sheet described in
Furthermore, with the recent diversification of vehicles, etc., the heat insulating material used in the assembled battery for the power source of the electric drive motor is not only between the battery cells, but also between the battery cells and the battery case from the viewpoint of manufacturing cost reduction. It is preferable to have high versatility that can also be used between and the like.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電池セルの通常使用時において発生した熱を効率的に外部に拡散することができるとともに、電池セルの異常時における各電池セル間の熱の伝播を抑制し、熱暴走の連鎖を防止することができ、汎用性が高く、さらに粒子等の脱落を防止することが可能である、熱伝達抑制シート及び組電池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 efficiently diffusing heat generated during normal use of a battery cell to the outside, and is capable of effectively dissipating heat generated between battery cells in the event of an abnormality. To provide a heat transfer suppression sheet and an assembled battery that can suppress the propagation of heat, prevent a chain of thermal runaway, have high versatility, and can prevent falling off of particles, etc. do.
本発明の上記目的は、熱伝達抑制シートに係る下記[1]の構成により達成される。 The above object of the present invention is achieved by the following configuration [1] relating to a heat transfer suppressing sheet.
[1] 複数の電池セルが直列又は並列に接続される組電池に使用される熱伝達抑制シートであって、
厚さ方向に積層された一対の断熱材と、
前記一対の断熱材の間に配設された中間層と、
少なくとも前記断熱材を内包して封止する第1の樹脂フィルムと、を有し、
前記中間層は、前記断熱材よりも熱伝導率が高い熱拡散シートと、
前記熱拡散シートの厚さ方向に直交する両面に積層された第2の樹脂フィルムと、を有することを特徴とする熱伝達抑制シート。
[1] A heat transfer suppression sheet used in an assembled battery in which a plurality of battery cells are connected in series or in parallel,
a pair of heat insulating materials laminated in the thickness direction;
an intermediate layer disposed between the pair of heat insulating materials;
a first resin film that encloses and seals at least the heat insulating material;
The intermediate layer includes a heat diffusion sheet having a higher thermal conductivity than the heat insulating material,
and a second resin film laminated on both sides perpendicular to the thickness direction of the heat diffusion sheet.
また、熱伝達抑制シートに係る本発明の好ましい実施形態は、以下の[2]~[19]に関する。 Further, preferred embodiments of the present invention relating to the heat transfer suppressing sheet relate to the following [2] to [19].
[2] 前記中間層の厚さ方向に平行な端面のうち、少なくとも一端面において、前記中間層が前記一対の断熱材よりも突出しており、前記第1の樹脂フィルムとともに突出部を形成していることを特徴とする、[1]に記載の熱伝達抑制シート。 [2] At least one of the end faces parallel to the thickness direction of the intermediate layer, the intermediate layer protrudes from the pair of heat insulating materials, and forms a protruding portion together with the first resin film. The heat transfer suppressing sheet according to [1], characterized in that
[3] 前記中間層の厚さ方向に平行な全ての端面において、前記中間層が前記一対の断熱材よりも突出しており、前記第1の樹脂フィルムとともに突出部を形成していることを特徴とする、[2]に記載の熱伝達抑制シート。 [3] The intermediate layer protrudes from the pair of heat insulating materials on all end faces parallel to the thickness direction of the intermediate layer, and forms a protruding portion together with the first resin film. The heat transfer suppressing sheet according to [2].
[4] 前記突出部における前記熱拡散シートの端面は露出していることを特徴とする、[2]又は[3]に記載の熱伝達抑制シート。 [4] The heat transfer suppressing sheet according to [2] or [3], wherein the end surface of the heat diffusion sheet is exposed at the projecting portion.
[5] 前記中間層は、前記熱拡散シートの前記両面に前記第2の樹脂フィルムが積層され一体化されたフィルムであることを特徴とする、[1]~[4]のいずれか1つに記載の熱伝達抑制シート。 [5] Any one of [1] to [4], wherein the intermediate layer is a film obtained by laminating and integrating the second resin film on both sides of the heat diffusion sheet. The heat transfer suppressing sheet according to .
[6] 前記中間層は、ラミネートフィルムであることを特徴とする、[5]に記載の熱伝達抑制シート。 [6] The heat transfer suppressing sheet according to [5], wherein the intermediate layer is a laminate film.
[7] 前記断熱材は、前記第1の樹脂フィルムと前記第2の樹脂フィルムとが熱融着により接着されることにより、前記第1の樹脂フィルムと前記第2の樹脂フィルムに内包されて封止されていることを特徴とする、[1]~[6]のいずれか1つに記載の熱伝達抑制シート。 [7] The heat insulating material is included in the first resin film and the second resin film by heat-sealing the first resin film and the second resin film. The heat transfer suppressing sheet according to any one of [1] to [6], which is sealed.
[8] 前記第1の樹脂フィルム及び前記第2の樹脂フィルムは、同一の材料又は互いに異なる材料により構成されており、それぞれ、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、ポリエーテルイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニルスルフィド、ポリカーボネート及びアラミドから選択された少なくとも1種の樹脂を含むことを特徴とする、[1]~[7]のいずれか1つに記載の熱伝達抑制シート。 [8] The first resin film and the second resin film are made of the same material or different materials, and are polyethylene, polypropylene, polystyrene, nylon, acrylic, epoxy resin, polyurethane, and polyether, respectively. The heat according to any one of [1] to [7], characterized by containing at least one resin selected from ether ketone, polyetherimide, polyethylene terephthalate, polyphenyl sulfide, polycarbonate and aramid. Transmission suppression sheet.
[9] 前記第1の樹脂フィルム及び前記第2の樹脂フィルムは、同一の材料により構成されていることを特徴とする、[8]に記載の熱伝達抑制シート。 [9] The heat transfer suppressing sheet according to [8], wherein the first resin film and the second resin film are made of the same material.
[10] 前記第1の樹脂フィルムの厚さは、1mm以下であることを特徴とする、[1]~[9]のいずれか1つに記載の熱伝達抑制部材。 [10] The heat transfer suppressing member according to any one of [1] to [9], wherein the first resin film has a thickness of 1 mm or less.
[11] 前記第2の樹脂フィルムの厚さは、5μm以上100μm以下であることを特徴とする、[1]~[10]のいずれか1つに記載の熱伝達抑制部材。 [11] The heat transfer suppressing member according to any one of [1] to [10], wherein the second resin film has a thickness of 5 μm or more and 100 μm or less.
[12] 前記第1の樹脂フィルムの厚さは、前記第2の樹脂フィルムの厚さよりも厚いことを特徴とする、[1]~[11]のいずれか1つに記載の熱伝達抑制部材。 [12] The heat transfer suppressing member according to any one of [1] to [11], wherein the thickness of the first resin film is thicker than the thickness of the second resin film. .
[13] 前記熱拡散シートは、アルミニウム又はアルミニウム合金、銅又は銅合金、錫又は錫合金、ニッケル又はニッケル合金、ステンレス鋼、鉛又は鉛合金、青銅、イリジウム、燐青銅、銀又は銀合金、チタン又はチタン合金、セラミック、グラファイト及びダイヤモンドライクカーボンから選択された少なくとも1種を含む、[1]~[12]のいずれか1つに記載の熱伝達抑制シート。 [13] The heat diffusion sheet is made of aluminum or an aluminum alloy, copper or a copper alloy, tin or a tin alloy, nickel or a nickel alloy, stainless steel, lead or a lead alloy, bronze, iridium, phosphor bronze, silver or a silver alloy, titanium. Alternatively, the heat transfer suppressing sheet according to any one of [1] to [12], containing at least one selected from titanium alloys, ceramics, graphite and diamond-like carbon.
[14] 前記セラミックは、AlN、SiC、BN及びTiNから選択された少なくとも1種であることを特徴とする、[13]に記載の熱伝達抑制シート。 [14] The heat transfer suppressing sheet according to [13], wherein the ceramic is at least one selected from AlN, SiC, BN and TiN.
[15] 前記断熱材の熱伝導率は1(W/m・K)未満であることを特徴とする、[1]~[14]のいずれか1つに記載の熱伝達抑制シート。 [15] The heat transfer suppressing sheet according to any one of [1] to [14], wherein the heat insulating material has a thermal conductivity of less than 1 (W/m·K).
[16] 前記断熱材は、無機繊維、有機繊維、無機粒子及び有機粒子から選択された少なくとも1種を含有することを特徴とする、[1]~[15]のいずれか1つに記載の熱伝達抑制シート。 [16] The heat insulating material according to any one of [1] to [15], characterized in that it contains at least one selected from inorganic fibers, organic fibers, inorganic particles and organic particles. Heat transfer suppression sheet.
[17] 前記断熱材は、無機粒子と、第1の無機繊維と、第2の無機繊維とを含み、
前記第1の無機繊維は非晶質の繊維であり、
前記第2の無機繊維は、前記第1の無機繊維よりガラス転移点が高い非晶質の繊維、及び結晶質の繊維から選択される少なくとも1種からなることを特徴とする、[16]に記載の熱伝達抑制シート。
[17] The heat insulating material includes inorganic particles, first inorganic fibers, and second inorganic fibers,
The first inorganic fibers are amorphous fibers,
[16], wherein the second inorganic fiber is composed of at least one selected from an amorphous fiber having a higher glass transition point than the first inorganic fiber and a crystalline fiber; The heat transfer suppressing sheet described.
[18] 前記断熱材は、シリカナノ粒子、チタニア、アルミナファイバ、カーボンファイバ、マイカ、バサルトファイバ、ソルブルファイバ、リフラクトリーセラミックファイバ、グラスファイバ、エアロゲル複合材、マイクロポーラス粒子、中空シリカ粒子、熱膨張性無機材料、エアロゲル、シリカ、ジルコニア、ジルコン、チタン酸バリウム、酸化亜鉛、アルミナ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化亜鉛、水酸化鉄、水酸化マンガン、水酸化ジルコニウム、水酸化ガリウム、SiO2を含む繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、セラミックス系繊維、ロックウール、アルカリアースシリケート繊維、ジルコニア繊維、及び鉱物系繊維から選択された少なくとも1種を含有することを特徴とする、[16]又は[17]に記載の熱伝達抑制シート。 [18] The heat insulating material includes silica nanoparticles, titania, alumina fibers, carbon fibers, mica, basalt fibers, soluble fibers, refractory ceramic fibers, glass fibers, airgel composites, microporous particles, hollow silica particles, and thermal expansion. inorganic materials, airgel, silica, zirconia, zircon, barium titanate, zinc oxide, alumina, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, zinc hydroxide, iron hydroxide, manganese hydroxide, zirconium hydroxide, water Gallium oxide, fibers containing SiO2 , silica fibers, alumina fibers, ceramic fibers, rock wool, alkaline earth silicate fibers, zirconia fibers, and mineral fibers, characterized by containing at least one selected from The heat transfer suppressing sheet according to [16] or [17].
[19] 前記複数の電池セル間に介在されることを特徴とする、[1]~[18]のいずれか1つに記載の熱伝達抑制シート。 [19] The heat transfer suppressing sheet according to any one of [1] to [18], which is interposed between the plurality of battery cells.
また、本発明の上記目的は、組電池に係る下記[20]、[21]の構成により達成される。 Further, the above object of the present invention is achieved by the following configurations [20] and [21] relating to the assembled battery.
[20] 電池ケースと、
前記電池ケースの内部に格納され、直列又は並列に接続された複数の電池セルと、
前記複数の電池セル間に介在される[1]~[18]のいずれか1つに記載の熱伝達抑制シートと、を有することを特徴とする組電池。
[20] a battery case;
a plurality of battery cells stored in the battery case and connected in series or in parallel;
and a heat transfer suppressing sheet according to any one of [1] to [18] interposed between the plurality of battery cells.
[21] 電池ケースと、
前記電池ケースの内部に格納され、直列又は並列に接続された複数の電池セルと、
前記複数の電池セル間に介在される[4]に記載の熱伝達抑制シートと、
前記複数の電池セルと前記電池ケースとの間に設けられた熱伝達部材と、
を有し、
前記突出部における前記熱拡散シートの端面と前記熱伝達部材とが接触していることを特徴とする組電池。
[21] a battery case;
a plurality of battery cells stored in the battery case and connected in series or in parallel;
a heat transfer suppressing sheet according to [4] interposed between the plurality of battery cells;
a heat transfer member provided between the plurality of battery cells and the battery case;
has
An assembled battery, wherein an end surface of the heat diffusion sheet and the heat transfer member are in contact with each other in the projecting portion.
本発明の熱伝達抑制シートは、一対の断熱材が第1の樹脂フィルムにより封止されているため、断熱材を構成する粒子等の脱落を防止することができる。
また、本発明の熱伝達抑制シートは、熱拡散シートを備えることより、熱を熱拡散シートの面方向に拡散し、放出することができるため、電池セルの通常使用時において発生した熱を効率的に外部に拡散することができる。
さらに、本発明の熱伝達抑制シートは、断熱材を備えることにより、熱伝達抑制シートの厚さ方向への熱の伝播を抑制することができるため、電池セルの異常時における各電池セル間の熱の伝播を抑制し、熱暴走の連鎖を防止することができる。
In the heat transfer suppressing sheet of the present invention, since the pair of heat insulating materials are sealed with the first resin film, it is possible to prevent particles and the like constituting the heat insulating materials from falling off.
In addition, since the heat transfer suppressing sheet of the present invention includes the heat diffusion sheet, heat can be diffused and released in the surface direction of the heat diffusion sheet, so that the heat generated during normal use of the battery cell can be efficiently dissipated. can be diffused externally.
Furthermore, the heat transfer suppressing sheet of the present invention can suppress heat transfer in the thickness direction of the heat transfer suppressing sheet by providing a heat insulating material. It is possible to suppress heat propagation and prevent a chain of thermal runaways.
本発明の組電池は、複数の電池セル間に介在させた上記熱伝達抑制シートを有するため、電池セルの通常使用時及び異常時において、効率的に熱拡散することができるとともに、電池セル間の熱の伝播を抑制することができ、熱暴走の連鎖を防止することができる。 Since the assembled battery of the present invention has the heat transfer suppressing sheet interposed between the plurality of battery cells, heat can be efficiently diffused during normal use of the battery cells and in the event of an abnormality. can suppress the heat propagation and prevent a chain of thermal runaway.
本発明者は、電池セルの異常時において熱の伝播を抑制しつつ、電池セルの通常使用時において熱を効率的に外部に拡散することができ、粒子等の脱落を防止することができる熱伝達抑制シートを提供するため、鋭意検討を行った。 The inventor of the present invention has found that heat can be efficiently diffused to the outside during normal use of the battery cell while suppressing heat propagation in the event of an abnormality in the battery cell, and can prevent particles from falling off. In order to provide a transmission suppressing sheet, extensive studies were conducted.
その結果、本発明者は、一対の断熱材の間に、熱拡散シートと樹脂フィルムとを有する中間層を配設した熱伝達抑制シートを使用し、これを電池セル間に配置すると、電池セルから発生した熱を熱拡散シートの面方向に拡散し、放出することができることを見出した。
すなわち、ある電池セルの温度が上昇した場合に、電池セルから発生した熱は、断熱材を介することにより低減される。その後、一対の断熱材の間に配設されている熱拡散シートに到達した熱は、伝導伝熱により熱拡散シートの面方向に拡散される。
このようにして、ある電池セルが高温になった場合に、隣接する電池セルに到達するまでに熱伝達が抑制されて、熱を外部に拡散することができるため、熱暴走の連鎖を抑制することができる。
As a result, the present inventors used a heat transfer suppression sheet in which an intermediate layer having a heat diffusion sheet and a resin film is arranged between a pair of heat insulating materials, and when this is placed between battery cells, It was found that the heat generated from the heat diffusion sheet can be diffused in the surface direction of the heat diffusion sheet and released.
That is, when the temperature of a certain battery cell rises, the heat generated from the battery cell is reduced through the heat insulating material. After that, the heat reaching the heat diffusion sheet disposed between the pair of heat insulating materials is diffused in the surface direction of the heat diffusion sheet by conductive heat transfer.
In this way, when a certain battery cell reaches a high temperature, the heat transfer is suppressed before it reaches the adjacent battery cell, and the heat can be diffused to the outside, thereby suppressing a chain of thermal runaway. be able to.
また、本発明者は、樹脂フィルムにより断熱材を内包して封止することにより、断熱材の粒子等の脱落を防止することができることを見出した。 In addition, the inventors have found that by encapsulating and sealing the heat insulating material with a resin film, it is possible to prevent particles of the heat insulating material from falling off.
以下、本発明の第1及び第2の実施形態に係る熱伝達抑制シート、及び組電池について、図面を参照しつつ詳細に説明する。また、本実施形態に係る熱伝達抑制シートを構成する断熱材、熱拡散シート及び樹脂フィルム等について説明する。なお、本発明は、以下で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、任意に変更して実施することができる。 Hereinafter, heat transfer suppression sheets and assembled batteries according to first and second embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Also, the heat insulating material, the heat diffusion sheet, the resin film, and the like, which constitute the heat transfer suppressing sheet according to the present embodiment, will be described. It should be noted that 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.
[1.熱伝達抑制シート]
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る熱伝達抑制シートを示す模式図である。
第1の実施形態に係る熱伝達抑制シート10は、後述する組電池に使用され、電池セル間に配置されるものである。熱伝達抑制シート10は、一対の断熱材2と、一対の断熱材2の間に配設された中間層3と、これらの断熱材2と中間層3とを外側から包み込むように配置された第1の樹脂フィルム4と、を有する。
また、中間層3は、断熱材2よりも熱伝導率が高い熱拡散シート5と、熱拡散シート5の厚さ方向に直交する両面に積層された第2の樹脂フィルム6と、を有する。中間層3としては、熱拡散シート5と2枚の第2の樹脂フィルム6とを、接着剤等により貼り合わせたものや、これらをラミネート加工したラミネートフィルムを使用することができる。また、第2の樹脂フィルム6の表面に熱拡散シート5の材料となるアルミニウム等の金属を蒸着した蒸着フィルムを準備し、さらにその表面に第2の樹脂フィルム6を積層してラミネート加工することにより作製した中間層3を使用することもできる。
[1. Heat transfer suppression sheet]
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic diagram showing a heat transfer suppression sheet according to a first embodiment of the present invention.
A heat
Further, the
中間層3及び第1の樹脂フィルム4において、これらの厚さ方向に直交する面における4辺は、断熱材2よりも大きく設計されている。そして、中間層3と第1の樹脂フィルム4との間に断熱材2が配置され、中間層3と第1の樹脂フィルム4とが、これらの周縁部で接着されることにより、各断熱材2は、中間層3と第1の樹脂フィルム4に内包されて封止されている。
In the
なお、中間層3は、厚さ方向に積層された断熱材2の間に配設され、中間層3の4端面まで平面状に延びている。一方、第1の樹脂フィルム4は、断熱材2の厚さ方向に平行な端面に沿って折れ曲がり、さらに中間層3の延出方向に沿って折れ曲がった構成となっている。
したがって、中間層3及び第1の樹脂フィルム4は、断熱材2の厚さ方向に平行な端面よりも突出しており、突出部1aを形成している。また、突出部1aにおいて、熱拡散シート5の4端面は露出している。
The
Therefore, the
第1の実施形態において、中間層3を構成する熱拡散シート5は、断熱材2よりも熱伝導率が高い材料からなるものであり、例えばアルミニウムフィルムである。また、第1の樹脂フィルム4及び第2の樹脂フィルム6は、例えばポリエチレンフィルムである。
In the first embodiment, the
図2は、本実施形態に係る熱伝達抑制シートを適用した組電池を模式的に示す断面図である。
組電池100は、電池ケース30と、電池ケース30の内部に格納された複数の電池セル20a、20b、20cと、電池セル20aと電池セル20bとの間、及び電池セル20bと電池セル20cとの間に介在された熱伝達抑制シート10と、を有する。複数の電池セル20a、20b、20cは、不図示のバスバー等により、直列又は並列に接続されている。また、電池ケース30の底面と複数の電池セル20a、20b、20cとの間には、板状の熱伝達部材21が配置されており、突出部1aは熱伝達部材21に接触している。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an assembled battery to which the heat transfer suppressing sheet according to this embodiment is applied.
The assembled
熱伝達部材21とは、電池セル20a、20b、20cや、熱伝達抑制シート10の熱を熱伝達部材21に伝達させて放熱を促進する部材であり、例えば、ヒートシンクや蓄熱材の他に、ヒートシンク又は蓄熱材と電池セル20a、20b、20cとの間に配置された放熱材料(TIM:Thermal Interface Material)も含む。
The
なお、電池セル20a、20b、20cは、例えば、リチウムイオン二次電池が好適に用いられるが、特にこれに限定されず、その他の二次電池にも適用され得る。
The
このように構成された第1の実施形態においては、中間層3を挟設する一対の断熱材2の外表面に第1の樹脂フィルム4が配設されているため、第1の樹脂フィルム4は、少なくとも断熱材2を内包して封止している。したがって、断熱材2を構成する材料である粒子等の脱落を防止することができる。
In the first embodiment configured as described above, since the
また、例えば、電池セル20aの温度が上昇した場合に、電池セル20aから発生した熱は、断熱材2を介することにより低減された後、中間層3に到達する。本実施形態においては、中間層3は、第2の樹脂フィルム6と、アルミニウムフィルムからなる熱拡散シート5により構成されており、電池セル20aから発生した熱は第2の樹脂フィルム6を介して、熱拡散シート5に到達する。熱拡散シート5は断熱材2よりも熱伝導率が高いため、熱は熱拡散シート5の面方向に拡散され、突出部1aにおける熱拡散シート5の端面から放出される。また、熱伝達抑制シート10の一端面における突出部1aは、熱伝達部材21に接触しているため、熱伝達部材21を介して効率的に熱を放出させることができる。
なお、熱拡散シート5の面方向とは、熱拡散シート5の厚さ方向に直交する面の方向をいう。
Further, for example, when the temperature of the
The surface direction of the
その後、熱拡散シート5によって低減された熱は、電池セル20b側に配置された断熱材2を介することによりさらに低減される。
このようにして、電池セル20aと電池セル20bとが、熱伝達抑制シート10を介して配置されることにより、電池セル20aから熱が発生した場合に、効率的に熱を拡散することができるとともに、電池セル間の熱の伝播を抑制することができ、熱暴走の連鎖を阻止することができる。
After that, the heat reduced by the
By disposing the
さらに、本実施形態においては、断熱材2の一方の面に、熱拡散シート5を有する中間層3が配置されているため、電池セル20aの温度の上昇が停止した場合であっても、断熱材2に蓄えられた熱は、中間層3側に移動する。したがって、断熱材に蓄えられた熱が電池セル20aに戻ったり、電池セル20bに伝達されることを抑制し、熱拡散シート5を介して熱を外方に放出することができる。
Furthermore, in the present embodiment, since the
上述の熱伝達抑制シート10において、その厚さ方向に平行な端面のうち、少なくとも一端面において、突出部1aが形成されていれば、上記作用効果を得ることができるが、より高い作用効果を得るためには、熱伝達抑制シート10の厚さ方向に平行な全ての端面において、突出部1aが形成されていることが好ましい。
In the above-described heat
なお、中間層3を構成する熱拡散シート5と第2の樹脂フィルム6は、必ずしも一体化されている必要はないが、上述のとおり、第2の樹脂フィルム6と熱拡散シート5とが、ラミネート加工等により一体化されたものであることが好ましい。
このように、中間層3が一体化されていると、熱伝達抑制シート10の製造時に第2の樹脂フィルム6と熱拡散シート5との間で積層ずれが発生することを防止することができる。
The
When the
また、例えば、熱伝達抑制シート10を組電池100に適用した際に、熱拡散シート5が固定されているため、組電池100が受ける振動などの影響によって生じ得る積層ずれを原因とする熱伝達抑制効果の低減も抑制できる。
さらに、熱拡散シート5と第2の樹脂フィルム6とが密着されて一体化された構造であると、熱拡散シート5が例えば、アルミニウムフィルム等の金属からなる場合に、熱拡散シート5の表面に酸化膜等が形成されることを抑制することができる。その結果、酸化膜の形成による熱拡散シート5の伝導伝熱の低下を抑制することができ、熱の面方向への拡散効果を維持することができる。
さらにまた、第1の樹脂フィルム4と、中間層3の第2の樹脂フィルム6とを、熱融着等の簡便な接着方法で接着するのみで、熱伝達抑制シート10を容易に製造することができる。
Further, for example, when the heat
Furthermore, if the
Furthermore, the heat
また、本実施形態において、熱拡散シート5の放射率が低い場合には、放射伝熱を抑制することもできるため、熱伝達抑制シート10の中央に配置されている熱拡散シート5により、熱の伝達をより一層抑制することができる。
In addition, in the present embodiment, when the emissivity of the
なお、熱伝達抑制シート10は、熱拡散シート5を中心として厚み方向に対称に構成されている。したがって、電池セル20bから熱が発生した場合であっても、この熱は電池セル20a側に向かって、断熱材2、中間層3(熱拡散シート5)、断熱材2をこの順に介することにより段階的に低減され、電池セル20aへの熱の伝播を抑制することができる。
同様に、電池セル20bから発生した熱は電池セル20c側に向かって、断熱材2、中間層3(熱拡散シート5)、断熱材2をこの順に介することにより段階的に低減されるため、電池セル20cへの熱の伝播を抑制することができる。
In addition, the heat
Similarly, the heat generated from the
<第2の実施形態>
図3は、本発明の第2の実施形態に係る熱伝達抑制シートを示す模式図である。
図3に示す第2の実施形態において、上記第1の実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略又は簡略化する。
また、第2の実施形態は、図2に示す組電池100に記載の熱伝達抑制シート10に代えて使用することができるため、第2の実施形態に係る熱伝達抑制シートを組電池100に適用したものとして、その効果等を説明する。
<Second embodiment>
FIG. 3 is a schematic diagram showing a heat transfer suppression sheet according to a second embodiment of the present invention.
In the second embodiment shown in FIG. 3, the same or equivalent parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified.
Further, since the second embodiment can be used in place of the heat
図3に示すように、第2の実施形態に係る熱伝達抑制シート12は、一対の熱伝達抑制部材11により構成される。
熱伝達抑制部材11は、断熱材2と、断熱材2の厚さ方向に直交する一方の面に積層された機能性フィルム13と、断熱材2の厚さ方向に直交する他方の面に積層された第1の樹脂フィルム4と、を有する。機能性フィルム13は、アルミニウムフィルム等からなる熱拡散シート5と第2の樹脂フィルム6とを有し、第2の樹脂フィルム6が断熱材2側となるように配置されている。機能性フィルム13としては、熱拡散シート5と第2の樹脂フィルム6とを、接着剤等により貼り合わせたもの及びラミネート加工したラミネートフィルムや、第2の樹脂フィルム6の表面に熱拡散シート5の材料となるアルミニウム等の金属を蒸着した蒸着フィルムを使用することができる。
As shown in FIG. 3 , a heat
The heat
また、機能性フィルム13及び第1の樹脂フィルム4において、これらの厚さ方向に直交する面における4辺が、断熱材2よりも大きく設計されている。そして、機能性フィルム13と第1の樹脂フィルム4との間に断熱材2が配置され、機能性フィルム13と第1の樹脂フィルム4とが、これらの周縁部で接着されることにより、断熱材2は、機能性フィルム13と第1の樹脂フィルム4に内包されて封止されている。
Moreover, in the
なお、機能性フィルム13は、断熱材2の一方の面に沿って、端部まで平面状に延びている。一方、第1の樹脂フィルム4は、断熱材2の厚さ方向に平行な端面に沿って折れ曲がり、さらに機能性フィルム13の延出方向に沿って折れ曲がった構成となっている。
したがって、機能性フィルム13及び第1の樹脂フィルム4は、断熱材2の厚さ方向に平行な端面よりも突出している。
In addition, the
Therefore, the
そして、一対の熱伝達抑制部材11は、熱拡散シート5同士が対向して接触するように配置されることにより、熱伝達抑制シート12が構成される。また、一対の熱伝達抑制部材11を組み合わせた状態において、機能性フィルム13及び第1の樹脂フィルム4が突出した部分が合体されて、突出部11aが形成される。
なお、一対の熱伝達抑制部材同士は、単に重ね合わせるのみでもよいし、接着剤や係止材により両者を固定してもよい。
The pair of heat
It should be noted that the pair of heat transfer suppressing members may be simply placed on top of each other, or may be fixed together with an adhesive or locking material.
このように構成された第2の実施形態においても、熱伝達抑制シート12の一対の断熱材2は、実質的に第1の樹脂フィルム4に内包された構成となっているため、断熱材2を構成する材料である粒子等の脱落を防止することができる。
また、第2の実施形態は、第1の実施形態と異なり、一対の積層された熱拡散シート5と、これらの両面に積層された一対の第2の樹脂フィルム6とにより、中間層3が構成されているが、熱拡散シート5の機能は第1の実施形態と同様である。すなわち、電池セル20aから発生した熱は、熱拡散シート5に到達した後、その面方向に拡散され、突出部11aから拡散されるため、電池セル20aと電池セル20bとの間において、優れた断熱効果を得ることができる。
Also in the second embodiment configured in this manner, the pair of
Further, in the second embodiment, unlike the first embodiment, the
なお、第1の実施形態と、第2の実施形態において、同様の厚さの熱拡散シート5を使用した場合に、第2の実施形態では一対の熱拡散シート5が積層された構成となるため、熱伝達抑制シート12の厚さが厚くなる。ただし、熱拡散シート5は厚くなるほど面方向への熱の拡散を促進するため、要求されるサイズに応じて、熱拡散シート5の厚さを調整すればよい。
また、一対の熱伝達抑制部材11を電池セル間に配置する際に、対向するように配置された熱拡散シート5の間に、さらに任意の厚さのアルミニウムフィルムを挟設することにより、熱伝達抑制シート12を任意の厚さに設計することができるとともに、熱を面方向に伝達し、放出する効果をより一層高めることができる。
In the first embodiment and the second embodiment, when the
Further, when the pair of heat
さらに、本実施形態においては、一方の熱伝達抑制部材11のみを、電池ケース30と電池セル20a、20b、20cとの間に配置することもできる。これにより、電池セル20a、20b、20cから外部に熱が伝達されることを防止することができ、例えば、電池ケース30周辺に配置された熱影響に弱い他の部品を保護することもできる。
したがって、第2の実施形態に示すように、熱伝達抑制シート12が一対の熱伝達抑制部材11により構成されるものであると、使用する場所及び電池セル間の間隔等に応じて種々の形態をとることができるため、汎用性が高いものとなる。
Furthermore, in the present embodiment, only one heat
Therefore, as shown in the second embodiment, if the heat
上記第1及び第2の実施形態において、中間層3と第1の樹脂フィルム4が、断熱材2の厚さ方向に平行な端面よりも外方に突出しており、突出部1a、11aを形成しているが、本発明はこのような形態に限定されない。
例えば、中間層3を挟設した一対の断熱材を、第1の樹脂フィルム4により完全に包み込むような形態でもよい。また、第2の実施形態のように、熱伝達抑制シート12が一対の熱伝達抑制部材11に分割される形態の場合には、中間層3と第1の樹脂フィルム4とにより、断熱材2を包み込むような形態であってもよい。
ただし、上述のとおり、突出部1a、11aを有する第1及び第2の実施形態の方が、中間層3における熱拡散シート5の端面を露出させることができるため、中間層3に到達した熱が外部に放出されやすくなる。
In the first and second embodiments, the
For example, a form in which a pair of heat insulating materials sandwiching the
However, as described above, the first and second embodiments having the
さらにまた、熱伝達抑制シート12が一対の熱伝達抑制部材1に分割される形態の場合には、突出部11aにおける熱拡散シート5が重なっている領域を開いて離隔させ、熱拡散シート5の縁部を面状に露出させることができる。したがって、面上に露出した領域を熱伝達部材21に接触させると、より一層熱を放出する効果を得ることができる。
Furthermore, in the case where the heat
次に、本実施形態に係る熱伝達抑制シートを構成する断熱材、中間層等について、詳細に説明する。 Next, the heat insulating material, the intermediate layer, etc. that constitute the heat transfer suppressing sheet according to the present embodiment will be described in detail.
<1-1.断熱材>
本実施形態に係る熱伝達抑制シートに用いられる断熱材としては、断熱効果を有するものであれば、特に限定されない。断熱効果を表す指標として、熱伝導率を挙げることができるが、本実施形態においては、断熱材の熱伝導率は1(W/m・K)未満であることが好ましく、0.5(W/m・K)未満であることがより好ましく、0.2(W/m・K)未満であることがより好ましい。さらに、断熱材の熱伝導率は0.1(W/m・K)未満であることがより好ましく、0.05(W/m・K)未満であることがより好ましく、0.02(W/m・K)未満であることが特に好ましい。
なお、断熱材の熱伝導率は、JIS R 2251に記載の「耐火物の熱伝導率の試験方法」に準拠して、測定することができる。
<1-1. Insulation>
The heat insulating material used for the heat transfer suppressing sheet according to this embodiment is not particularly limited as long as it has a heat insulating effect. Thermal conductivity can be mentioned as an index representing the heat insulating effect. In the present embodiment, the thermal conductivity of the heat insulating material is preferably less than 1 (W / m K), /m·K), and more preferably less than 0.2 (W/m·K). Furthermore, the thermal conductivity of the heat insulating material is more preferably less than 0.1 (W/mK), more preferably less than 0.05 (W/mK), and more preferably less than 0.02 (W/mK). /m·K) is particularly preferred.
The thermal conductivity of the heat insulating material can be measured according to JIS R 2251, "Testing Method for Thermal Conductivity of Refractories".
このような断熱材として、例えば、無機繊維、有機繊維、無機粒子及び有機粒子から選択された少なくとも1種を含有するものを用いることができる。
無機繊維としては、アルミナファイバ、カーボンファイバ、バサルトファイバ、ソルブルファイバ、リフラクトリーセラミックファイバ、グラスファイバ、エアロゲル複合材等を使用することができる。
有機繊維としては、セルロースファイバ等を使用することができる。
なお、これらの繊維については、単一の繊維を使用してもよいし、2種以上の繊維を組み合わせて使用してもよい。
As such a heat insulating material, for example, a material containing at least one selected from inorganic fibers, organic fibers, inorganic particles and organic particles can be used.
As inorganic fibers, alumina fibers, carbon fibers, basalt fibers, soluble fibers, refractory ceramic fibers, glass fibers, airgel composites, and the like can be used.
A cellulose fiber etc. can be used as an organic fiber.
As for these fibers, a single fiber may be used, or two or more types of fibers may be used in combination.
無機粒子としては、マイカ、マイクロポーラス粒子、中空シリカ粒子、熱膨張性無機材料及びエアロゲルを使用することができる。
熱膨張性無機材料としては、バーミキュライト、ベントナイト、雲母、パーライト等を挙げることができる。
有機粒子としては、中空ポリスチレン粒子等を使用することができる。
As inorganic particles, mica, microporous particles, hollow silica particles, thermally expandable inorganic materials and aerogels can be used.
Vermiculite, bentonite, mica, perlite, etc., can be mentioned as thermally expandable inorganic materials.
Hollow polystyrene particles or the like can be used as the organic particles.
これらの断熱材としての材料のうち、アルミナファイバ、グラスファイバ、エアロゲル複合材等を、好適に使用することができる。 Among these heat insulating materials, alumina fibers, glass fibers, airgel composites, and the like can be preferably used.
また、断熱材の他の例として、具体的には、無機粒子と、第1の無機繊維と、第2の無機繊維とを含み、第1の無機繊維は非晶質の繊維であり、第2の無機繊維は、第1の無機繊維よりガラス転移点が高い非晶質の繊維、及び結晶質の繊維から選択される少なくとも1種からなるものを挙げることができる。
無機粒子、第1の無機繊維及び第2の無機繊維は、いずれも耐熱性の材料であり、更には、粒子間、粒子と繊維との間、繊維間に微小な空間が無数に形成され、空気による断熱効果も発揮されるため、熱伝達抑制性能に優れる。
以下、断熱材に含有されていてもよい無機粒子、第1の無機繊維、第2の無機繊維について、以下に詳細に説明する。
Further, another example of the heat insulating material specifically includes inorganic particles, first inorganic fibers, and second inorganic fibers, the first inorganic fibers being amorphous fibers, and The second inorganic fiber can include at least one selected from amorphous fibers having a glass transition point higher than that of the first inorganic fibers and crystalline fibers.
The inorganic particles, the first inorganic fibers, and the second inorganic fibers are all heat-resistant materials, and furthermore, numerous minute spaces are formed between the particles, between the particles and the fibers, and between the fibers, Since the heat insulation effect of air is also exhibited, it is excellent in heat transfer suppression performance.
The inorganic particles, the first inorganic fibers, and the second inorganic fibers that may be contained in the heat insulating material are described in detail below.
<1-1-1.無機粒子>
無機粒子の材質は特に限定されないが、熱伝達抑制効果の観点から、無機粒子は、酸化物粒子、炭化物粒子、窒化物粒子及び無機水和物粒子から選択される少なくとも1種からなることが好ましく、酸化物粒子を含むことがより好ましい。
また、無機粒子の形状及び大きさについても特に限定されないが、ナノ粒子、中空粒子及び多孔質粒子から選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、ナノ粒子を含むことがより好ましい。
<1-1-1. Inorganic particles>
The material of the inorganic particles is not particularly limited, but from the viewpoint of the heat transfer suppressing effect, the inorganic particles are preferably made of at least one selected from oxide particles, carbide particles, nitride particles and inorganic hydrate particles. , more preferably comprising oxide particles.
The shape and size of the inorganic particles are also not particularly limited, but preferably contain at least one selected from nanoparticles, hollow particles and porous particles, and more preferably contain nanoparticles.
なお、無機粒子として、単一の無機粒子を使用してもよいし、2種以上の無機粒子を組み合わせて使用してもよい。2種以上の熱伝達抑制効果が互いに異なる無機粒子を併用すると、発熱体を多段に冷却することができ、吸熱作用をより広い温度範囲で発現できる。
また、無機粒子は、大径粒子と小径粒子とを混合使用することも好ましい。大径の無機粒子同士の隙間に小径の無機粒子が入り込むと、より緻密な構造となり、熱伝達抑制効果を向上させることができる。
As the inorganic particles, a single inorganic particle may be used, or two or more kinds of inorganic particles may be used in combination. When two or more kinds of inorganic particles having different heat transfer suppressing effects are used in combination, the heating element can be cooled in multiple stages, and the endothermic action can be exhibited over a wider temperature range.
It is also preferable to use a mixture of large-diameter particles and small-diameter particles as the inorganic particles. When the small-diameter inorganic particles enter the gaps between the large-diameter inorganic particles, the structure becomes more dense, and the heat transfer suppressing effect can be improved.
無機粒子の平均二次粒子径が0.01μm以上であると、入手しやすく、製造コストの上昇を抑制することができる。また、200μm以下であると、所望の断熱効果を得ることができる。したがって、無機粒子の平均二次粒子径は、0.01μm以上200μm以下であることが好ましく、0.05μm以上100μm以下であることがより好ましい。 When the average secondary particle size of the inorganic particles is 0.01 μm or more, it is easy to obtain, and it is possible to suppress an increase in manufacturing cost. Moreover, a desired heat insulation effect can be obtained as it is 200 micrometers or less. Therefore, the average secondary particle size of the inorganic particles is preferably 0.01 μm or more and 200 μm or less, more preferably 0.05 μm or more and 100 μm or less.
続いて、無機粒子として使用することができる粒子の材質又は形状の一例について、以下で詳細に説明する。 Next, an example of the material or shape of particles that can be used as inorganic particles will be described in detail below.
(1-1-1-1.酸化物粒子)
酸化物粒子は屈折率が高く、光を乱反射させる効果が強いため、無機粒子として酸化物粒子を使用すると、特に異常発熱などの高温度領域において放射伝熱を抑制することができる。酸化物粒子としては、シリカ、チタニア、ジルコニア、ジルコン、チタン酸バリウム、酸化亜鉛及びアルミナから選択された少なくとも1種の粒子を使用することができる。すなわち、無機粒子として使用することができる上記酸化物粒子のうち、1種のみを使用してもよいし、2種以上の酸化物粒子を使用してもよい。特に、シリカは断熱性が高い成分であり、チタニアは他の金属酸化物と比較して屈折率が高い成分であって、500℃以上の高温度領域において光を乱反射させ放射熱を遮る効果が高いため、酸化物粒子としてシリカ及びチタニアを用いることが最も好ましい。
(1-1-1-1. Oxide particles)
Since oxide particles have a high refractive index and a strong effect of diffusely reflecting light, the use of oxide particles as the inorganic particles can suppress radiative heat transfer, especially in a high temperature range such as abnormal heat generation. As the oxide particles, at least one kind of particles selected from silica, titania, zirconia, zircon, barium titanate, zinc oxide and alumina can be used. That is, among the oxide particles that can be used as inorganic particles, only one kind may be used, or two or more kinds of oxide particles may be used. In particular, silica is a component with high heat insulation, and titania is a component with a higher refractive index than other metal oxides, and has the effect of blocking radiant heat by diffusely reflecting light in a high temperature range of 500 ° C or higher. It is most preferred to use silica and titania as the oxide particles due to their high.
(酸化物粒子の平均一次粒子径:0.001μm以上50μm以下)
酸化物粒子の粒子径は、放射熱を反射する効果に影響を与えることがあるため、平均一次粒子径を所定の範囲に限定すると、より一層高い断熱性を得ることができる。
すなわち、酸化物粒子の平均一次粒子径が0.001μm以上であると、加熱に寄与する光の波長よりも十分に大きく、光を効率よく乱反射させるため、500℃以上の高温度領域において断熱材内における熱の放射伝熱が抑制され、より一層断熱性を向上させることができる。
一方、酸化物粒子の平均一次粒子径が50μm以下であると、圧縮されても粒子間の接点や数が増えず、伝導伝熱のパスを形成しにくいため、特に伝導伝熱が支配的な通常温度域の断熱性への影響を小さくすることができる。
(Average primary particle diameter of oxide particles: 0.001 μm or more and 50 μm or less)
Since the particle size of oxide particles may affect the effect of reflecting radiant heat, limiting the average primary particle size to a predetermined range makes it possible to obtain even higher heat insulation.
That is, when the average primary particle diameter of the oxide particles is 0.001 μm or more, it is sufficiently larger than the wavelength of light that contributes to heating, and the light is efficiently diffusely reflected. Radiation heat transfer of heat inside is suppressed, and heat insulation can be further improved.
On the other hand, when the average primary particle diameter of the oxide particles is 50 μm or less, the number of contact points between particles does not increase even when compressed, and it is difficult to form paths for conductive heat transfer, so conductive heat transfer is particularly dominant. It is possible to reduce the influence on heat insulation in the normal temperature range.
2種以上の酸化物粒子を使用する場合に、大径粒子と小径粒子(ナノ粒子)とを混合使用することも好ましく、この場合の大径粒子の平均一次粒子径は、1μm以上50μm以下であることがより好ましく、5μm以上30μm以下であることが更に好ましく、10μm以下であることが最も好ましい。
なお、本発明において平均一次粒子径は、顕微鏡で粒子を観察し、標準スケールと比較し、任意の粒子10個の平均をとることにより求めることができる。
When two or more kinds of oxide particles are used, it is also preferable to use a mixture of large-diameter particles and small-diameter particles (nanoparticles). more preferably 5 μm or more and 30 μm or less, and most preferably 10 μm or less.
In the present invention, the average primary particle size can be determined by observing particles under a microscope, comparing with a standard scale, and averaging 10 arbitrary particles.
(1-1-1-2.ナノ粒子)
本発明において、ナノ粒子とは、球形又は球形に近い平均一次粒子径が1μm未満のナノメートルオーダーの粒子を表す。ナノ粒子は低密度であるため伝導伝熱を抑制し、無機粒子としてナノ粒子を使用すると、更に空隙が細かく分散するため、対流伝熱を抑制する優れた断熱性を得ることができる。このため、通常の常温域の電池使用時において、隣接するナノ粒子間の熱の伝導を抑制することができる点で、ナノ粒子を使用することが好ましい。
(1-1-1-2. Nanoparticles)
In the present invention, nanoparticles refer to nanometer-order particles having an average primary particle diameter of less than 1 μm and having a spherical or nearly spherical shape. Since nanoparticles have a low density, conductive heat transfer is suppressed, and when nanoparticles are used as inorganic particles, voids are dispersed more finely, so that excellent heat insulation properties that suppress convective heat transfer can be obtained. For this reason, it is preferable to use nanoparticles because heat conduction between adjacent nanoparticles can be suppressed when the battery is normally used in the normal temperature range.
また、本発明において、無機粒子として選択される酸化物粒子、炭化物粒子、窒化物粒子及び無機水和物粒子のうち、少なくとも1種がナノ粒子であることが好ましい。
さらに、酸化物粒子として、平均一次粒子径が小さいナノ粒子を使用すると、電池セルの熱暴走に伴う膨張によって熱伝達抑制シートが圧縮され、内部の密度が上がった場合であっても、断熱材の伝導伝熱の上昇を抑制することができる。これは、ナノ粒子が静電気による反発力で粒子間に細かな空隙ができやすく、かさ密度が低いため、クッション性があるように粒子が充填されるからであると考えられる。
In the present invention, at least one of oxide particles, carbide particles, nitride particles and inorganic hydrate particles selected as inorganic particles is preferably nanoparticles.
Furthermore, when nanoparticles with a small average primary particle size are used as the oxide particles, the heat transfer suppressing sheet is compressed due to expansion due to thermal runaway of the battery cell, and even if the internal density increases, the insulating material can suppress the increase in conductive heat transfer. This is presumably because fine voids are likely to be formed between nanoparticles due to the repulsive force of static electricity, and the particles are packed so as to have cushioning properties due to their low bulk density.
なお、本発明において、無機粒子としてナノ粒子を使用する場合に、上記ナノ粒子の定義に沿ったものであれば、材質について特に限定されない。例えば、シリカナノ粒子は、断熱性が高い材料であることに加えて、粒子同士の接点が小さいため、シリカナノ粒子により伝導される熱量は、粒子径が大きいシリカ粒子を使用した場合と比較して小さくなる。また、一般的に入手されるシリカナノ粒子は、かさ密度が0.1g/cm3程度であるため、例えば、熱伝達抑制シートの両側に配置された電池セルが熱膨張し、熱伝達抑制シートに対して大きな圧縮応力が加わった場合であっても、シリカナノ粒子同士の接点の大きさ(面積)や数が著しく大きくなることはなく、断熱性を維持することができる。したがって、ナノ粒子としてはシリカナノ粒子を使用することが好ましい。シリカナノ粒子としては、湿式シリカ、乾式シリカ及びエアロゲル等を使用することができる。 In the present invention, when nanoparticles are used as the inorganic particles, the material is not particularly limited as long as it conforms to the above definition of nanoparticles. For example, in addition to being a material with high heat insulating properties, silica nanoparticles have small contact points between particles, so the amount of heat conducted by silica nanoparticles is smaller than when silica particles with a large particle size are used. Become. In addition, generally available silica nanoparticles have a bulk density of about 0.1 g/cm 3 , so for example, the battery cells arranged on both sides of the heat transfer suppressing sheet thermally expand, and the heat transfer suppressing sheet On the other hand, even when a large compressive stress is applied, the size (area) and number of contact points between silica nanoparticles do not significantly increase, and heat insulating properties can be maintained. Therefore, it is preferable to use silica nanoparticles as the nanoparticles. As silica nanoparticles, wet silica, dry silica, aerogel, and the like can be used.
上述のとおり、チタニアは放射熱を遮る効果が高く、シリカナノ粒子は伝導伝熱が極めて小さいとともに、断熱材に圧縮応力が加わった場合であっても、優れた断熱性を維持することができるため、無機粒子として、チタニア及びシリカナノ粒子の両方を使用することが最も好ましい。 As mentioned above, titania is highly effective in blocking radiant heat, and silica nanoparticles have extremely low conductive heat transfer, and can maintain excellent thermal insulation even when compressive stress is applied to the insulating material. Most preferably, both titania and silica nanoparticles are used as inorganic particles.
(ナノ粒子の平均一次粒子径:1nm以上100nm以下)
ナノ粒子の平均一次粒子径を所定の範囲に限定すると、より一層高い断熱性を得ることができる。
すなわち、ナノ粒子の平均一次粒子径を1nm以上100nm以下とすると、特に500℃未満の温度領域において、断熱材内における熱の対流伝熱及び伝導伝熱を抑制することができ、断熱性をより一層向上させることができる。また、圧縮応力が印加された場合であっても、ナノ粒子間に残った空隙と、多くの粒子間の接点が伝導伝熱を抑制し、断熱材の断熱性を維持することができる。
なお、ナノ粒子の平均一次粒子径は、2nm以上であることがより好ましく、3nm以上であることが更に好ましい。一方、ナノ粒子の平均一次粒子径は、50nm以下であることがより好ましく、10nm以下であることが更に好ましい。
(Average primary particle size of nanoparticles: 1 nm or more and 100 nm or less)
By limiting the average primary particle size of the nanoparticles to a predetermined range, even higher heat insulating properties can be obtained.
That is, when the average primary particle diameter of the nanoparticles is 1 nm or more and 100 nm or less, it is possible to suppress the convective heat transfer and conductive heat transfer of heat in the heat insulating material, especially in the temperature range of less than 500 ° C., and the heat insulating property is further improved. It can be improved further. In addition, even when compressive stress is applied, voids remaining between nanoparticles and contact points between many particles suppress conductive heat transfer, and the heat insulating properties of the heat insulating material can be maintained.
The average primary particle size of the nanoparticles is more preferably 2 nm or more, and even more preferably 3 nm or more. On the other hand, the average primary particle size of the nanoparticles is more preferably 50 nm or less, even more preferably 10 nm or less.
(1-1-1-3.無機水和物粒子)
無機水和物粒子は、発熱体からの熱を受けて熱分解開始温度以上になると熱分解し、自身が持つ結晶水を放出して発熱体及びその周囲の温度を下げる、所謂「吸熱作用」を発現する。また、結晶水を放出した後は多孔質体となり、無数の空気孔により断熱作用を発現する。
無機水和物の具体例として、水酸化アルミニウム(Al(OH)3)、水酸化マグネシウム(Mg(OH)2)、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)、水酸化亜鉛(Zn(OH)2)、水酸化鉄(Fe(OH)2)、水酸化マンガン(Mn(OH)2)、水酸化ジルコニウム(Zr(OH)2)、水酸化ガリウム(Ga(OH)3)等が挙げられる。
(1-1-1-3. Inorganic hydrate particles)
When the inorganic hydrate particles receive heat from the heating element and reach a thermal decomposition initiation temperature or higher, they thermally decompose, releasing their own water of crystallization to lower the temperature of the heating element and its surroundings, a so-called "endothermic effect". express. In addition, after the water of crystallization is released, it becomes a porous body and exhibits heat insulating properties due to its numerous air holes.
Specific examples of inorganic hydrates include aluminum hydroxide (Al(OH) 3 ), magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ), calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ), zinc hydroxide (Zn(OH) 2 ), iron hydroxide (Fe(OH) 2 ), manganese hydroxide (Mn(OH) 2 ), zirconium hydroxide (Zr(OH) 2 ), gallium hydroxide (Ga(OH) 3 ), and the like. .
例えば、水酸化アルミニウムは約35%の結晶水を有しており、下記式に示すように、熱分解して結晶水を放出して吸熱作用を発現する。そして、結晶水を放出した後は多孔質体であるアルミナ(Al2O3)となり、断熱材として機能する。
2Al(OH)3→Al2O3+3H2O
For example, aluminum hydroxide has about 35% water of crystallization, and as shown in the following formula, it is thermally decomposed to release water of crystallization to exhibit endothermic action. After releasing the water of crystallization, it becomes porous alumina (Al 2 O 3 ) and functions as a heat insulating material.
2Al (OH) 3 → Al2O3 + 3H2O
なお、後述するように本発明の組電池では、電池セル間に介在された熱伝達抑制シート10を有するが、熱暴走を起こした電池セルでは、200℃を超える温度に急上昇し、700℃付近まで温度上昇を続ける。したがって、無機粒子は熱分解開始温度が200℃以上である無機水和物からなることが好ましい。
上記に挙げた無機水和物の熱分解開始温度は、水酸化アルミニウムは約200℃、水酸化マグネシウムは約330℃、水酸化カルシウムは約580℃、水酸化亜鉛は約200℃、水酸化鉄は約350℃、水酸化マンガンは約300℃、水酸化ジルコニウムは約300℃、水酸化ガリウムは約300℃であり、いずれも熱暴走を起こした電池セルの急激な昇温の温度範囲とほぼ重なり、温度上昇を効率よく抑えることができることから、好ましい無機水和物であるといえる。
As will be described later, the assembled battery of the present invention has the heat
The thermal decomposition initiation temperature of the inorganic hydrates listed above is about 200 ° C. for aluminum hydroxide, about 330 ° C. for magnesium hydroxide, about 580 ° C. for calcium hydroxide, about 200 ° C. for zinc hydroxide, and about 200 ° C. for iron hydroxide. is about 350°C, manganese hydroxide is about 300°C, zirconium hydroxide is about 300°C, and gallium hydroxide is about 300°C. It can be said that it is a preferable inorganic hydrate because it overlaps and can efficiently suppress the temperature rise.
また、無機粒子として、無機水和物粒子を使用した場合に、その平均粒子径が大きすぎると、断熱材の中心付近にある無機粒子(無機水和物)が、その熱分解温度に達するまでにある程度の時間を要するため、断熱材の中心付近の無機粒子が熱分解しきれない場合がある。このため、無機水和物粒子の平均二次粒子径は、0.01μm以上200μm以下であることが好ましく、0.05μm以上100μm以下であることがより好ましい。 Also, when inorganic hydrate particles are used as the inorganic particles, if the average particle size is too large, the inorganic particles (inorganic hydrate) near the center of the heat insulating material will be heated until they reach their thermal decomposition temperature. Since it takes a certain amount of time to complete the thermal decomposition, the inorganic particles near the center of the heat insulating material may not be completely thermally decomposed. Therefore, the average secondary particle size of the inorganic hydrate particles is preferably 0.01 μm or more and 200 μm or less, more preferably 0.05 μm or more and 100 μm or less.
<1-1-2.第1の無機繊維>
第1の無機繊維は非晶質の繊維であり、第2の無機繊維は、第1の無機繊維よりガラス転移点が高い非晶質の繊維、及び結晶質の繊維から選択される少なくとも1種からなる繊維である。なお、結晶質の無機繊維の融点は通常非晶質の無機繊維のガラス転移点より高い。そのため、第1の無機繊維は、高温にさらされると、その表面が第2の無機繊維より先に軟化して、無機粒子や第2の無機繊維を結着するため、断熱材の機械的強度を向上させることができる。
第1の無機繊維としては、具体的には、融点が700℃未満である無機繊維が好ましく、多くの非晶質の無機繊維を用いることができる。中でも、SiO2を含む繊維であることが好ましく、安価で、入手も容易で、取扱い性等に優れることから、ガラス繊維であることがより好ましい。
<1-1-2. First inorganic fiber>
The first inorganic fibers are amorphous fibers, and the second inorganic fibers are at least one selected from amorphous fibers having a higher glass transition point than the first inorganic fibers and crystalline fibers. It is a fiber consisting of The melting point of crystalline inorganic fibers is generally higher than the glass transition point of amorphous inorganic fibers. Therefore, when the first inorganic fiber is exposed to a high temperature, its surface softens earlier than the second inorganic fiber, and binds the inorganic particles and the second inorganic fiber. can be improved.
Specifically, inorganic fibers having a melting point of less than 700° C. are preferable as the first inorganic fibers, and many amorphous inorganic fibers can be used. Among them, fibers containing SiO 2 are preferable, and glass fibers are more preferable because they are inexpensive, readily available, and excellent in handleability.
<1-1-3.第2の無機繊維>
第2の無機繊維は、上述のとおり、第1の無機繊維よりガラス転移点が高い非晶質の繊維、及び結晶質の繊維から選択される少なくとも1種からなる繊維である。第2の無機繊維としては、多くの結晶性の無機繊維を用いることができる。
第2の無機繊維が結晶質の繊維からなるものであるか、又は第1の無機繊維よりもガラス転移点が高いものであると、高温にさらされたときに、第1の無機繊維が軟化しても、第2の無機繊維は溶融又は軟化しない。したがって、電池セルの熱暴走時においても形状を維持し、電池セル間に存在し続けることができる。
また、第2の無機繊維が溶融又は軟化しないと、無機粒子間、無機粒子と第1の無機繊維と第2の無機繊維との間、第1の無機繊維と第2の無機繊維との間における微小な空間が維持されるため、空気による断熱効果が発揮され、優れた熱伝達抑制性能を保持することができる。
<1-1-3. Second inorganic fiber>
As described above, the second inorganic fibers are fibers made of at least one selected from amorphous fibers having a glass transition point higher than that of the first inorganic fibers and crystalline fibers. Many crystalline inorganic fibers can be used as the second inorganic fibers.
When the second inorganic fibers are crystalline fibers or have a higher glass transition point than the first inorganic fibers, the first inorganic fibers soften when exposed to high temperatures. However, the second inorganic fibers do not melt or soften. Therefore, it is possible to maintain the shape and continue to exist between the battery cells even during thermal runaway of the battery cells.
In addition, if the second inorganic fibers are not melted or softened, there will be Since a small space is maintained in the space, the heat insulating effect of the air is exhibited, and excellent heat transfer suppressing performance can be maintained.
第2の無機繊維が結晶質である場合に、第2の無機繊維としては、シリカ繊維、アルミナ繊維、アルミナシリケート繊維及びジルコニア繊維等のセラミックス系繊維、並びに、ロックウール、アルカリアースシリケート繊維、ジルコニア繊維、チタン酸カリウム繊維及びウォラストナイト等の鉱物系繊維等が挙げられる。
第2の無機繊維として挙げられた繊維のうち、融点が1000℃を超えるものであると、電池セルの熱暴走が発生しても、第2の無機繊維は溶融又は軟化せず、その形状を維持することができるため、好適に使用することができる。
なお、上記第2の無機繊維として挙げられた繊維のうち、例えば、シリカ繊維、アルミナ繊維及びアルミナシリケート繊維等のセラミックス系繊維、並びに鉱物系繊維を使用することがより好ましく、この中でも融点が1000℃を超えるものを使用することが更に好ましい。
また、第2の無機繊維が非晶質である場合であっても、第1の無機繊維よりもガラス転移点が高い繊維であれば、使用することができる。例えば、第1の無機繊維よりガラス転移点が高いガラス繊維を第2の無機繊維として用いてもよい。
なお、第2の無機繊維としては、例示した種々の無機繊維を単独で使用してもよいし、2種以上を混合使用してもよい。
When the second inorganic fiber is crystalline, the second inorganic fiber includes ceramic fibers such as silica fiber, alumina fiber, alumina silicate fiber and zirconia fiber, rock wool, alkaline earth silicate fiber, zirconia. fibers, mineral fibers such as potassium titanate fibers and wollastonite;
Among the fibers exemplified as the second inorganic fibers, if the melting point exceeds 1000 ° C., even if the thermal runaway of the battery cell occurs, the second inorganic fibers will not melt or soften, and the shape will not change. Since it can be maintained, it can be preferably used.
Among the fibers mentioned as the second inorganic fibers, it is more preferable to use, for example, silica fibers, ceramic fibers such as alumina fibers and alumina silicate fibers, and mineral fibers, among which the melting point is 1000. It is more preferable to use those above °C.
Even if the second inorganic fiber is amorphous, it can be used as long as it has a glass transition point higher than that of the first inorganic fiber. For example, a glass fiber having a glass transition point higher than that of the first inorganic fiber may be used as the second inorganic fiber.
As the second inorganic fiber, various inorganic fibers exemplified may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.
なお、上記のとおり、第1の無機繊維は第2の無機繊維よりもガラス転移点が低く、高温にさらされたときに、第1の無機繊維が先に軟化するため、第1の無機繊維で無機粒子及び第2の無機繊維を結着することができる。しかし、例えば、第2の無機繊維が非晶質であって、その繊維径が第1の無機繊維の繊維径よりも細い場合に、第1の無機繊維と第2の無機繊維とのガラス転移点が接近していると、第2の無機繊維が先に軟化するおそれがある。
したがって、第2の無機繊維が非晶質の繊維である場合に、第2の無機繊維のガラス転移点は、第1の無機繊維のガラス転移点よりも100℃以上高いことが好ましく、300℃以上高いことがより好ましい。
As described above, the first inorganic fiber has a lower glass transition point than the second inorganic fiber, and when exposed to high temperature, the first inorganic fiber softens first. can bind the inorganic particles and the second inorganic fibers. However, for example, when the second inorganic fiber is amorphous and its fiber diameter is smaller than the fiber diameter of the first inorganic fiber, the glass transition between the first inorganic fiber and the second inorganic fiber If the points are close together, the second inorganic fiber may soften first.
Therefore, when the second inorganic fibers are amorphous fibers, the glass transition point of the second inorganic fibers is preferably 100° C. or more higher than the glass transition point of the first inorganic fibers, and preferably 300° C. more preferably higher than
(無機繊維の平均繊維径)
本発明において、平均繊維径が太い(太径の)無機繊維は、断熱材の機械的強度や保形性を向上させる効果を有する。第1の無機繊維及び第2の無機繊維のいずれか一方を太径にすることにより、上記効果を得ることができる。熱伝達抑制シートには、外部からの衝撃が作用することがあるため、太径の無機繊維が含まれることにより耐衝撃性が高まる。外部からの衝撃としては、例えば電池セルの膨張による押圧力や、電池セルの発火による風圧などである。
また、断熱材の機械的強度や保形性を向上させるためには、太径の無機繊維は線状又は針状であることが特に好ましい。なお、線状又は針状の繊維とは、後述の捲縮度が例えば10%未満、好ましくは5%以下である繊維をいう。
(Average fiber diameter of inorganic fibers)
In the present invention, inorganic fibers having a large average fiber diameter (thick diameter) have the effect of improving the mechanical strength and shape retention of the heat insulating material. By increasing the diameter of either the first inorganic fiber or the second inorganic fiber, the above effect can be obtained. Since the heat transfer suppressing sheet may be subject to impact from the outside, impact resistance is enhanced by including large-diameter inorganic fibers. The impact from the outside includes, for example, pressing force due to expansion of the battery cell, wind pressure due to ignition of the battery cell, and the like.
Further, in order to improve the mechanical strength and shape retention of the heat insulating material, it is particularly preferable that the large-diameter inorganic fibers are linear or needle-like. The linear or needle-like fibers refer to fibers having a degree of crimp of less than 10%, preferably 5% or less, which will be described later.
より具体的には、断熱材の機械的強度や保形性を向上させるためには、太径の無機繊維の平均繊維径は1μm以上であることが好ましく、3μm以上であることがより好ましい。ただし、太径の無機繊維が太すぎると、断熱材への成形性、加工性が低下するおそれがあるため、平均繊維径は20μm以下であることが好ましく、15μm以下であることがより好ましい。
なお、太径の無機繊維は長すぎても成形性や加工性が低下するおそれがあるため、繊維長を100mm以下とすることが好ましい。さらに、太径の無機繊維は短すぎても保形性や機械的強度が低下するため、繊維長を0.1mm以上とすることが好ましい。
More specifically, in order to improve the mechanical strength and shape retention of the heat insulating material, the average fiber diameter of the large-diameter inorganic fibers is preferably 1 μm or more, more preferably 3 μm or more. However, if the thick inorganic fibers are too thick, the moldability and processability of the heat insulating material may be deteriorated. Therefore, the average fiber diameter is preferably 20 μm or less, more preferably 15 μm or less.
It should be noted that the fiber length is preferably 100 mm or less because there is a risk that the moldability and processability of the large-diameter inorganic fiber will be lowered if the fiber length is too long. Further, if the inorganic fiber having a large diameter is too short, the shape retention and mechanical strength are lowered, so the fiber length is preferably 0.1 mm or more.
一方、平均繊維径が細い(細径の)無機繊維は、無機粒子の保持性を向上させるとともに、断熱材の柔軟性を高める効果を有する。したがって、第1の無機繊維及び第2の無機繊維のうち、他方を細径にすることにより、上記効果を得ることができる。 On the other hand, inorganic fibers having a small average fiber diameter (thin diameter) have the effect of improving the retention of inorganic particles and increasing the flexibility of the heat insulating material. Therefore, by reducing the diameter of the other of the first inorganic fibers and the second inorganic fibers, the above effect can be obtained.
より具体的に、無機粒子の保持性を向上させるためには、細径の無機繊維は変形が容易で、柔軟性を有することが好ましい。したがって、細径の無機繊維は、平均繊維径が1μm未満であることが好ましく、0.1μm以下であることがより好ましい。ただし、細径の無機繊維が細すぎると破断しやすく、無機粒子の保持能力が低下する。また、無機粒子を保持せずに繊維が絡み合ったままで断熱材中に存在する割合が多くなり、無機粒子の保持能力の低下に加えて、成形性や保形性にも劣るようになる。そのため、細径の無機繊維の平均繊維径は1nm以上が好ましく、10nm以上がより好ましい。
なお、細径の無機繊維は、長くなりすぎると成形性や保形性が低下するため、繊維長は0.1mm以下であることが好ましい。
More specifically, in order to improve the holding property of the inorganic particles, it is preferable that the small-diameter inorganic fibers are easily deformable and have flexibility. Therefore, the fine inorganic fibers preferably have an average fiber diameter of less than 1 μm, more preferably 0.1 μm or less. However, if the fine-diameter inorganic fibers are too fine, they are likely to break, resulting in a decrease in the ability to retain the inorganic particles. In addition, the proportion of the fibers remaining entangled in the heat insulating material without retaining the inorganic particles increases, and in addition to the decrease in the ability to retain the inorganic particles, the moldability and shape retention are also deteriorated. Therefore, the average fiber diameter of the fine inorganic fibers is preferably 1 nm or more, more preferably 10 nm or more.
It should be noted that the fiber length of fine inorganic fibers is preferably 0.1 mm or less, because if the fiber length is too long, the moldability and shape retention deteriorate.
また、細径の無機繊維は、樹枝状又は縮れ状であることが好ましい。細径の無機繊維がこのような形状であると、断熱材において、太径の無機繊維や無機粒子と絡み合う。そのため、無機粒子の保持能力が向上する。また、断熱材が押圧力や風圧を受けた際に、細径の無機繊維が滑って移動することが抑制され、このことにより、特に外部からの押圧力や衝撃に抗する機械的強度が向上する。 In addition, the small-diameter inorganic fibers are preferably dendritic or crimped. When the small-diameter inorganic fibers have such a shape, they are entangled with the large-diameter inorganic fibers and inorganic particles in the heat insulating material. Therefore, the ability to retain the inorganic particles is improved. In addition, when the insulating material is subjected to pressing force or wind pressure, the small inorganic fibers are prevented from sliding, and this improves the mechanical strength, especially against external pressing force and impact. do.
なお、樹枝状とは、2次元的または3次元的に枝分かれした構造であり、例えば羽毛状、テトラポット形状、放射線状、立体網目状である。
細径の無機繊維が樹枝状である場合に、その平均繊維径は、SEMによって幹部及び枝部の径を数点測定し、これらの平均値を算出することにより得ることができる。
The dendritic structure is a two-dimensionally or three-dimensionally branched structure, and includes, for example, a feather shape, a tetrapod shape, a radial shape, and a three-dimensional network shape.
When the fine-diameter inorganic fibers are dendritic, the average fiber diameter can be obtained by measuring the diameters of the trunk and branch portions at several points by SEM and calculating the average value thereof.
また、縮れ状とは、繊維が様々な方向に屈曲した構造である。縮れ形態を定量化する方法の一つとして、電子顕微鏡写真からその捲縮度を算出することが知られており、例えば下記式から算出することができる。
捲縮度(%)=(繊維長さ-繊維末端間距離)/(繊維長さ)×100
ここで、繊維長さ、繊維末端間距離ともに電子顕微鏡写真上での測定値である。すなわち、2次元平面上へ投影された繊維長、繊維末端間距離であり、現実の値よりも短くなっている。この式に基づき、細径の無機繊維の捲縮度は10%以上が好ましく、30%以上がより好ましい。捲縮度が小さいと、無機粒子の保持能力や、太径の無機繊維同士、太径の無機繊維との絡み合い(ネットワーク)が形成されにくくなる。
Moreover, the crimped shape is a structure in which the fibers are bent in various directions. As one of the methods for quantifying the crimped form, it is known to calculate the degree of crimp from an electron micrograph. For example, it can be calculated from the following formula.
Crimp degree (%) = (fiber length - distance between fiber ends) / (fiber length) x 100
Here, both the fiber length and the distance between fiber ends are measured values on an electron micrograph. That is, the fiber length and the distance between fiber ends projected onto a two-dimensional plane are shorter than the actual values. Based on this formula, the degree of crimp of fine inorganic fibers is preferably 10% or more, more preferably 30% or more. If the degree of crimping is small, the ability to retain inorganic particles and the entanglement (network) between large-diameter inorganic fibers and between large-diameter inorganic fibers are difficult to form.
上述のとおり、第1の無機繊維及び前記第2の無機繊維のいずれか一方の平均繊維径が、他方の平均繊維径よりも大きいことが好ましいが、本発明においては、第1の無機繊維の平均繊維径が、第2の無機繊維の平均繊維径よりも大きいことがより好ましい。第1の無機繊維の平均繊維径が太径であると、第1の無機繊維のガラス転移点が低く、早く軟化するため、温度の上昇に伴って膜状となって硬くなる。一方、第2の無機繊維の平均繊維径が細径であると、温度が上昇しても細径の第2の無機繊維が繊維の形状で残存するため、断熱材の構造を保持し、粉落ちを防止することができる。 As described above, it is preferable that the average fiber diameter of one of the first inorganic fibers and the second inorganic fibers is larger than the average fiber diameter of the other. More preferably, the average fiber diameter is larger than the average fiber diameter of the second inorganic fibers. When the average fiber diameter of the first inorganic fibers is large, the glass transition point of the first inorganic fibers is low and softens quickly. On the other hand, when the average fiber diameter of the second inorganic fibers is small, the small-diameter second inorganic fibers remain in the form of fibers even when the temperature rises, so that the structure of the heat insulating material is maintained and the powder It can prevent falling.
なお、第1の無機繊維として、太径であって線状又は針状の無機繊維と、細径であって樹枝状又は縮れ状の無機繊維との両方が使用されており、第2の無機繊維として、太径であって線状又は針状の無機繊維と、細径であって樹枝状又は縮れ状の無機繊維との両方が使用されていると、無機粒子の保持効果、機械的強度及び保形性をより一層高めることができるため、最も好ましい。 As the first inorganic fiber, both a large-diameter linear or acicular inorganic fiber and a small-diameter dendritic or crimped inorganic fiber are used. As fibers, if both a large-diameter linear or needle-like inorganic fiber and a small-diameter dendritic or crimped inorganic fiber are used, the effect of holding inorganic particles and the mechanical strength And it is most preferable because it can further improve the shape retention.
(無機粒子、第1の無機繊維及び第2の無機繊維の各含有量)
上記の無機粒子の含有量は、断熱材の全質量に対して30質量%以上94質量%以下であることが好ましく、第1の無機繊維の含有量は、断熱材の全質量に対して3質量%以上30質量%以下であることが好ましく、第2の無機繊維の含有量は、断熱材の全質量に対して3質量%以上30質量%以下であることが好ましい。
(Each content of inorganic particles, first inorganic fibers, and second inorganic fibers)
The content of the inorganic particles is preferably 30% by mass or more and 94% by mass or less with respect to the total mass of the heat insulating material, and the content of the first inorganic fiber is 3% with respect to the total mass of the heat insulating material. The content of the second inorganic fibers is preferably 3% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the total mass of the heat insulating material.
また、より好ましくは、断熱材の全質量に対して、無機粒子の含有量が60質量%以上90質量%以下であり、第1の無機繊維の含有量が5質量%以上15質量%以下であり、第2の無機繊維の含有量が5質量%以上15質量%以下である。このような含有量にすることにより、無機粒子による吸熱・断熱効果、第1の無機繊維による保形性や押圧力耐性、抗風圧性、及び第2の無機繊維による無機粒子の保持能力がバランスよく発現される。 More preferably, the content of the inorganic particles is 60% by mass or more and 90% by mass or less, and the content of the first inorganic fibers is 5% by mass or more and 15% by mass or less, relative to the total mass of the heat insulating material. and the content of the second inorganic fibers is 5% by mass or more and 15% by mass or less. By setting such a content, the heat absorption and heat insulation effect of the inorganic particles, the shape retention and pressure resistance of the first inorganic fibers, the resistance to wind pressure, and the ability to retain the inorganic particles of the second inorganic fibers are balanced. well expressed.
<1-1-4.他の配合材料>
断熱材には、必要に応じて、有機繊維や有機バインダ等を配合することができる。これらはいずれも断熱材の補強や成形性の向上を目的とする上で有用であり、断熱材の全質量に対して合計量で、10質量%以下とすることが好ましい。
<1-1-4. Other Compounding Materials>
Organic fibers, organic binders, and the like can be added to the heat insulating material, if necessary. All of these are useful for the purpose of reinforcing the heat insulating material and improving moldability, and the total amount is preferably 10% by mass or less with respect to the total mass of the heat insulating material.
<1-2.第1の樹脂フィルム>
第1の樹脂フィルムは、少なくとも上記断熱材を内包して封止するものであり、断熱材を構成する材料である粒子等の脱落を防止することができる。
第1の樹脂フィルムを構成する材料としては、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、ポリエーテルイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニルスルフィド、ポリカーボネート及びアラミドから選択された少なくとも1種の樹脂を選択することができる。
<1-2. First Resin Film>
The first resin film encloses and seals at least the heat insulating material, and can prevent particles, which are materials constituting the heat insulating material, from falling off.
The material constituting the first resin film is selected from polyethylene, polypropylene, polystyrene, nylon, acrylic, epoxy resin, polyurethane, polyetheretherketone, polyetherimide, polyethyleneterephthalate, polyphenylsulfide, polycarbonate and aramid. At least one resin can be selected.
上述のとおり、第1の樹脂フィルムは、断熱材の外表面を覆い、粒子等の脱落を防止する効果を有するため、適切な厚さを有することが好ましい。また、図1及び図3に示すように、断熱材の厚さ方向に積層された第1の樹脂フィルムが、断熱材の形状に沿って折れ曲がった構成となる場合には、第1の樹脂フィルムは適切な可撓性を有することが好ましい。
第1の樹脂フィルムの厚さが1mmを超えると、断熱材の形状に追従させることが困難となり、ひびや割れが発生するおそれがある。したがって、第1の樹脂フィルムの厚さは、1mm以下であることが好ましく、0.1mm以下であることがより好ましく、0.05mm以下であることがさらに好ましい。
一方、第1の樹脂フィルムの厚さの下限は特に限定されないが、電池セル等との摩擦により破れが発生することを防止するために、0.005mm以上であることが好ましく、0.01mm以上であることがより好ましい。
As described above, the first resin film preferably has an appropriate thickness because it covers the outer surface of the heat insulating material and has the effect of preventing particles and the like from falling off. Further, as shown in FIGS. 1 and 3, when the first resin film laminated in the thickness direction of the heat insulating material is bent along the shape of the heat insulating material, the first resin film preferably have appropriate flexibility.
When the thickness of the first resin film exceeds 1 mm, it becomes difficult to conform to the shape of the heat insulating material, and cracks and breakage may occur. Therefore, the thickness of the first resin film is preferably 1 mm or less, more preferably 0.1 mm or less, and even more preferably 0.05 mm or less.
On the other hand, the lower limit of the thickness of the first resin film is not particularly limited. is more preferable.
また、第1の樹脂フィルムは、電池セルに接するため、難燃性を有することが好ましく、具体的には、無機物又は難燃材を含むことが好ましい。第1の樹脂フィルムを構成する材料として、第1の樹脂フィルムに含有させる無機物としては、タルク、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化チタン、バーミキュライト、ゼオライト、合成シリカ、ジルコニア、ジルコン、チタン酸バリウム、酸化亜鉛、アルミナが挙げられ、難燃材としては、臭素系難燃剤、塩素系難燃剤、リン系難燃剤、ホウ系難燃剤、シリコーン系難燃剤及び、窒素含有化合物が挙げられる。 Moreover, since the first resin film is in contact with the battery cells, it preferably has flame retardancy, and specifically, preferably contains an inorganic substance or a flame retardant material. Examples of inorganic substances contained in the first resin film as materials constituting the first resin film include talc, calcium carbonate, aluminum hydroxide, titanium oxide, vermiculite, zeolite, synthetic silica, zirconia, zircon, barium titanate, Zinc oxide and alumina may be mentioned, and flame retardants may include brominated flame retardants, chlorine flame retardants, phosphorus flame retardants, boron flame retardants, silicone flame retardants, and nitrogen-containing compounds.
<1-3.中間層>
本実施形態に係る熱伝達抑制シートに用いられる中間層3は、上記断熱材よりも熱伝導率が高い熱拡散シート5と、熱拡散シート5の両面に積層された第2の樹脂フィルム6と、を含み、熱拡散シート5は、熱を面方向に拡散させる効果を有する。
<1-3. Intermediate layer>
The
(1-3-1.熱拡散シート)
熱拡散シート5として、具体的には、アルミニウム又はアルミニウム合金、銅又は銅合金、錫又は錫合金、ニッケル又はニッケル合金、ステンレス鋼、鉛又は鉛合金、青銅、イリジウム、燐青銅、銀又は銀合金、チタン又はチタン合金、セラミック、グラファイト及びダイヤモンドライクカーボンから選択された少なくとも1種を含むものを使用することができる。
また、熱拡散シートとしてセラミックを使用する場合に、セラミックとしては、AlN、SiC、BN及びTiNから選択された少なくとも1種を使用することができる。
(1-3-1. Thermal diffusion sheet)
As the
Also, when ceramic is used as the thermal diffusion sheet, at least one selected from AlN, SiC, BN and TiN can be used as the ceramic.
(1-3-2.第2の樹脂フィルム)
上述のとおり、第2の樹脂フィルム6により、酸化しやすい金属からなる熱拡散シート5の表面を保護し、酸化膜が形成されることを抑制して、熱を面方向に拡散させる効果を維持することができる。また、第2の樹脂フィルム6と熱拡散シート5とが一体化されている場合には、第1の樹脂フィルム4と第2の樹脂フィルム6とを熱融着等の簡便な接着方法を利用することができるため、上記第1及び第2の実施形態に示す形態の熱伝達抑制シート10、12を容易に製造することができる。
(1-3-2. Second resin film)
As described above, the
第2の樹脂フィルムを構成する材料としては、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、ポリエーテルイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニルスルフィド、ポリカーボネート及びアラミドから選択された少なくとも1種の樹脂を選択することができる。第2の樹脂フィルムは、上記第1の樹脂フィルムと同一の材料からなるものであっても、異なる材料からなるものであってもよい。 The material constituting the second resin film is selected from polyethylene, polypropylene, polystyrene, nylon, acrylic, epoxy resin, polyurethane, polyetheretherketone, polyetherimide, polyethyleneterephthalate, polyphenylsulfide, polycarbonate and aramid. At least one resin can be selected. The second resin film may be made of the same material as the first resin film, or may be made of a different material.
第2の樹脂フィルムは上記熱拡散シート(例えば、金属フィルム)と積層されて、中間層又は機能性フィルムを構成するため、第2の樹脂フィルムの厚さが薄すぎると、第2の樹脂フィルムが破れたり、熱拡散シートや断熱材2から剥がれることにより、断熱材2と機能性フィルム間に空間が出来てしまい、機能性フィルムへの熱伝導が阻害されるおそれがある。したがって、第2の樹脂フィルムの厚さは、5μm以上であることが好ましく、10μm以上であることがより好ましく、20μm以上であることがより好ましい。
一方、第2の樹脂フィルムの厚さが厚すぎると、第2の樹脂フィルム中の有機物量が増加するため、難燃性が低下する。したがって、第2の樹脂フィルムの厚さは、100μm以下であることが好ましく、50μm以下であることがより好ましく、25μm以下であることがさらに好ましい。
Since the second resin film is laminated with the heat diffusion sheet (for example, a metal film) to constitute an intermediate layer or a functional film, if the thickness of the second resin film is too thin, the second resin film A space may be created between the
On the other hand, if the thickness of the second resin film is too thick, the amount of organic matter in the second resin film increases, resulting in a decrease in flame retardancy. Therefore, the thickness of the second resin film is preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less, and even more preferably 25 μm or less.
また、第2の樹脂フィルムは電池セルに接することはないが、電池セルの熱暴走により高温に晒されるおそれがあるため、難燃性を有することが好ましく、具体的には、第1の樹脂フィルムと同様に、無機物又は難燃材を含むことが好ましい。無機物としては、タルク、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化チタン、バーミキュライト、ゼオライト、合成シリカ、ジルコニア、ジルコン、チタン酸バリウム、酸化亜鉛、アルミナが挙げられ、難燃材としては、臭素系難燃剤、塩素系難燃剤、リン系難燃剤、ホウ系難燃剤、シリコーン系難燃剤及び、窒素含有化合物が挙げられる。 In addition, although the second resin film does not come into contact with the battery cells, it may be exposed to high temperatures due to thermal runaway of the battery cells. Like the film, it preferably contains an inorganic or flame retardant material. Inorganic substances include talc, calcium carbonate, aluminum hydroxide, titanium oxide, vermiculite, zeolite, synthetic silica, zirconia, zircon, barium titanate, zinc oxide, and alumina. Flame retardants include brominated flame retardants, Chlorine-based flame retardants, phosphorus-based flame retardants, boron-based flame retardants, silicone-based flame retardants, and nitrogen-containing compounds.
さらに、第2の樹脂フィルムは、絶縁系の導電性フィラーを材料として含有していることが好ましい。高熱伝導材料には導電系フィラーと絶縁系フィラーが考えられ、このどちらを使用しても問題ないが、バッテリセル間の用途としては、絶縁系フィラーを使用する方がより好ましい。高熱伝導材料フィラーとは、高熱伝導率な無機(絶縁系)フィラーを樹脂フィルム中に分散させた材料であり、高熱伝導率な無機フィラーとしては、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素が挙げられる。
第2の樹脂フィルムが高熱伝導材料フィラーを含有している場合に、第2の樹脂フィルムの熱伝導率が、熱拡散シート5よりも高すぎると、伝熱が所望の方向に進まず、第2フィルムに熱が篭る可能性がある。したがって、第2の樹脂フィルムの熱伝導率は、熱拡散シート5の熱伝導率よりも低いことが好ましい。
一方、第2の樹脂フィルムの熱伝導率が低すぎると、電池セルから発生した熱が熱拡散シートまで到達しにくくなるため、第2の樹脂フィルムの熱伝導率は、0.2(W/m・K)以上であることが好ましく、0.5(W/m・K)以上であることがより好ましく、1.0(W/m・K)以上であることがさらに好ましい。
Furthermore, the second resin film preferably contains an insulating conductive filler as a material. Conductive fillers and insulating fillers are conceivable as high thermal conductivity materials, and there is no problem in using either of them. However, for applications between battery cells, it is more preferable to use insulating fillers. A high thermal conductivity filler is a material in which a high thermal conductivity inorganic (insulating) filler is dispersed in a resin film. Examples of high thermal conductivity inorganic fillers include boron nitride, aluminum nitride, silicon carbide, and silicon nitride. mentioned.
When the second resin film contains a high thermal conductive material filler, if the thermal conductivity of the second resin film is too higher than that of the
On the other hand, if the thermal conductivity of the second resin film is too low, the heat generated from the battery cells will be less likely to reach the heat diffusion sheet. m·K) or more, more preferably 0.5 (W/m·K) or more, and even more preferably 1.0 (W/m·K) or more.
なお、第1の樹脂フィルムと第2の樹脂フィルムの厚さは同じであってもよいが、熱伝達抑制部材が図4に示すような形状である場合に、上述のとおり、第1の樹脂フィルムは断熱材の表面に追従する形状となるため、第1の樹脂フィルムの厚さが、第2の樹脂フィルムの厚さよりも薄い方が好ましい。
また、電池セルから発生した熱は、第1の樹脂フィルムを介して断熱材に到達するため、第1の樹脂フィルムは断熱材と同様に断熱性を有していてもよく、例えば、断熱材の熱伝導率と同程度であってもよい。しかし、第2の樹脂フィルムの熱伝導率が低いと、熱が熱拡散シートに到達せず、熱を熱拡散シートの面方向に放出させることが困難になる。したがって、第1の樹脂フィルムと第2の樹脂フィルムの熱伝導率は同じであってもよいが、第1の樹脂フィルムの熱伝導率が、第2の樹脂フィルムの熱伝導率よりも低い方が好ましい。
The first resin film and the second resin film may have the same thickness, but when the heat transfer suppressing member has a shape as shown in FIG. Since the film has a shape that follows the surface of the heat insulating material, the thickness of the first resin film is preferably thinner than the thickness of the second resin film.
In addition, since the heat generated from the battery cells reaches the heat insulating material through the first resin film, the first resin film may have heat insulating properties like the heat insulating material. may be about the same as the thermal conductivity of However, if the thermal conductivity of the second resin film is low, the heat does not reach the heat diffusion sheet, making it difficult to radiate the heat in the plane direction of the heat diffusion sheet. Therefore, the thermal conductivity of the first resin film and the second resin film may be the same, but the thermal conductivity of the first resin film is lower than the thermal conductivity of the second resin film. is preferred.
続いて、本実施形態に係る熱伝達抑制シートの製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the heat transfer suppressing sheet according to this embodiment will be described.
[2.熱伝達抑制シートの製造方法]
本実施形態に係る熱伝達抑制シートは、例えば以下の方法により製造することができる。
まず、一対の断熱材と、断熱材の厚さ方向に直交する面よりも大きいサイズの一対の第1の樹脂フィルムと、中間層とを準備する。次に、第1の樹脂フィルム/断熱材/中間層/断熱材/第1の樹脂フィルムの順にこれらを積層して配置する。その後、断熱材から延出した周縁部で、第1の樹脂フィルムと中間層とを接着することにより、熱伝達抑制シートを得ることができる。
[2. Method for manufacturing heat transfer suppressing sheet]
The heat transfer suppression sheet according to this embodiment can be manufactured, for example, by the following method.
First, a pair of heat insulating materials, a pair of first resin films having a size larger than a plane perpendicular to the thickness direction of the heat insulating materials, and an intermediate layer are prepared. Next, the first resin film/heat insulating material/intermediate layer/heat insulating material/first resin film are laminated in this order. After that, the heat transfer suppressing sheet can be obtained by bonding the first resin film and the intermediate layer at the peripheral edge portion extending from the heat insulating material.
なお、第2の実施形態に示すように、一対の熱伝達抑制部材により熱伝達抑制シートを構成する場合には、一対の断熱材と、断熱材の厚さ方向に直交する面よりも大きいサイズの一対の第1の樹脂フィルムと機能性フィルムと準備する。機能性フィルムとして、熱拡散シートと第2の樹脂フィルムとを積層したものを準備する。次に、機能性フィルムと第1の樹脂フィルムとを、機能性フィルムにおける第2の樹脂フィルムが第1の樹脂フィルムに対向するように配置し、これらの間に一方の断熱材を配置する。その後、断熱材から延出した周縁部で、第1の樹脂フィルムと機能性フィルムとを接着することにより、熱伝達抑制部材を作製する。その後、同様にして作製した他方の熱伝達抑制部材とともに、機能性フィルムにおける熱拡散シート同士を接触させるように組み合わせることにより、熱伝達抑制シートを得ることができる。 In addition, as shown in the second embodiment, when the heat transfer suppressing sheet is configured by a pair of heat transfer suppressing members, the pair of heat insulating materials and the size larger than the surface orthogonal to the thickness direction of the heat insulating materials A pair of first resin film and functional film are prepared. As a functional film, a laminate of a heat diffusion sheet and a second resin film is prepared. Next, the functional film and the first resin film are arranged such that the second resin film of the functional film faces the first resin film, and one heat insulating material is arranged between them. After that, the heat transfer suppressing member is produced by bonding the first resin film and the functional film at the peripheral portion extending from the heat insulating material. After that, the heat transfer suppressing sheet can be obtained by combining the other heat transfer suppressing member prepared in the same manner so that the heat diffusion sheets in the functional film are brought into contact with each other.
また、第1の樹脂フィルム及び中間層の周縁部、又は第1の樹脂フィルム及び機能性フィルムの周縁部を、一部だけ残した状態で熱融着等により接着して袋状に形成し、その内部に断熱材の材料を挿入した後に、接着されていない箇所を接着することにより、熱伝達抑制シートを製造することもできる。このような方法によると、シート状又は板状に加工された断熱材の他、粉末状、粒子状、繊維状等のままの断熱材を封入することができる。その結果、種々の要求に応じて、断熱材を構成する材料を容易に調整することができ、断熱材の構成の自由度を向上させることができる。 Further, the peripheral edge portion of the first resin film and the intermediate layer or the peripheral edge portion of the first resin film and the functional film are bonded by heat sealing or the like with only a part left to form a bag shape, A heat transfer suppressing sheet can also be manufactured by bonding the unbonded portions after inserting a heat insulating material into the interior thereof. According to such a method, it is possible to enclose a heat insulating material in the form of a powder, particles, fibers, etc., in addition to the heat insulating material processed into a sheet or plate. As a result, the materials forming the heat insulating material can be easily adjusted according to various requirements, and the degree of freedom in designing the heat insulating material can be improved.
(熱伝達抑制シートの厚さ)
本実施形態において、熱伝達抑制シートの厚さは特に限定されないが、0.05~6mmの範囲にあることが好ましい。熱伝達抑制シートの厚さが0.05mm以上であると、充分な機械的強度を熱伝達抑制シートに付与することができる。一方、熱伝達抑制シートの厚さが6mm以下であると、良好な組付け性を得ることができる。
(Thickness of heat transfer suppression sheet)
In this embodiment, the thickness of the heat transfer suppressing sheet is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.05 to 6 mm. When the thickness of the heat transfer suppressing sheet is 0.05 mm or more, sufficient mechanical strength can be imparted to the heat transfer suppressing sheet. On the other hand, when the thickness of the heat transfer suppressing sheet is 6 mm or less, it is possible to obtain good assembling performance.
[3.組電池]
本発明の実施形態に係る組電池は、電池ケースと、電池ケースの内部に格納され、直列又は並列に接続された複数の電池セルと、複数の電池セル間に介在される上記[1.熱伝達抑制シート]に記載の熱伝達抑制シートと、を有する。
また、本発明の他の実施形態に係る組電池は、電池ケースと、電池ケースの内部に格納され、直列又は並列に接続された複数の電池セルと、複数の電池セル間に介在される熱伝達抑制シートと、複数の電池セルと電池ケースとの間に設けられた熱伝達部材と、を有する。そして、図2に示すように、突出部1aにおける熱拡散シート5の端面と熱伝達部材21とが接触している。
[3. Batteries]
An assembled battery according to an embodiment of the present invention comprises a battery case, a plurality of battery cells housed inside the battery case and connected in series or in parallel, and the above [1. Heat transfer suppression sheet].
Further, an assembled battery according to another embodiment of the present invention includes a battery case, a plurality of battery cells stored in the battery case and connected in series or in parallel, and heat interposed between the plurality of battery cells. It has a transfer suppression sheet and a heat transfer member provided between the plurality of battery cells and the battery case. Then, as shown in FIG. 2, the end face of the
このように構成された本実施形態に係る組電池においては、複数の電池セルの間に上記[1.熱伝達抑制シート]に記載の熱伝達抑制シートを介在させているため、1つの電池セルから熱が発生した場合に、断熱材により熱の伝達が低減されるとともに、熱拡散シートにより面方向へ熱が拡散されて放出される。したがって、電池セル間の熱の伝播を抑制することができ、熱暴走の連鎖を阻止することができる。
また、突出部における熱拡散シートの端面と熱伝達部材とが接触していると、熱伝達部材21を介して、より一層効率的に熱を放出させることができる。
[1. heat transfer suppression sheet], when heat is generated from one battery cell, the heat transfer is reduced by the heat insulating material, and the heat diffusion sheet spreads the heat in the planar direction. Heat is diffused and released. Therefore, heat propagation between battery cells can be suppressed, and a chain of thermal runaway can be prevented.
Further, when the end surface of the heat diffusion sheet and the heat transfer member are in contact with each other at the projecting portion, heat can be more efficiently released through the
なお、図示は省略するが、上記[1.熱伝達抑制シート]に記載の熱伝達抑制シートは、複数の電池セル間のみでなく、電池セルと電池ケースとの間等に配設することができる。したがって、高い汎用性が得られるとともに、隣接する電池セル間で熱が伝播することによる熱暴走の連鎖を防止する効果を有するのみでなく、ある電池セルが発火した場合に、電池ケースの外側に炎が広がることを抑制することができる。 Although illustration is omitted, the above [1. Heat transfer suppression sheet] can be arranged not only between a plurality of battery cells, but also between a battery cell and a battery case. Therefore, high versatility is obtained, and not only is there an effect of preventing a chain of thermal runaway due to heat transfer between adjacent battery cells, but if a certain battery cell ignites, the battery will not reach the outside of the battery case. It can prevent the spread of fire.
例えば、本実施形態に係る組電池は、電気自動車(EV:Electric Vehicle)等に使用され、搭乗者の床下に配置されることがある。この場合に、仮に電池セルが発火しても、搭乗者の安全を確保することができる。
また、この場合に、各電池セル間に介在させる熱伝達抑制シート等を、電池セルと電池ケースとの間にも配置することができるため、新たに防炎材等を作製する必要がなく、容易に低コストで安全な組電池を構成することができる。
For example, the assembled battery according to the present embodiment is used in an electric vehicle (EV) or the like, and may be placed under the floor of a passenger. In this case, even if the battery cell catches fire, the safety of the passenger can be ensured.
In this case, the heat transfer suppression sheet or the like interposed between the battery cells can also be placed between the battery cell and the battery case, so there is no need to prepare a new flameproof material, etc. A low-cost and safe assembled battery can be easily constructed.
1a,11a 突出部
2 断熱材
3 中間層
4 第1の樹脂フィルム
5 熱拡散シート
6 第2の樹脂フィルム
10,12 熱伝達抑制シート
11 熱伝達抑制部材
13 機能性フィルム
20a,20b,20c 電池セル
21 熱伝達部材
30 電池ケース
100 組電池
1a,
Claims (21)
厚さ方向に積層された一対の断熱材と、
前記一対の断熱材の間に配設された中間層と、
少なくとも前記断熱材を内包して封止する第1の樹脂フィルムと、を有し、
前記中間層は、前記断熱材よりも熱伝導率が高い熱拡散シートと、
前記熱拡散シートの厚さ方向に直交する両面に積層された第2の樹脂フィルムと、を有することを特徴とする熱伝達抑制シート。 A heat transfer suppression sheet used in an assembled battery in which a plurality of battery cells are connected in series or in parallel,
a pair of heat insulating materials laminated in the thickness direction;
an intermediate layer disposed between the pair of heat insulating materials;
a first resin film that encloses and seals at least the heat insulating material;
The intermediate layer includes a heat diffusion sheet having a higher thermal conductivity than the heat insulating material,
and a second resin film laminated on both sides perpendicular to the thickness direction of the heat diffusion sheet.
前記第1の無機繊維は非晶質の繊維であり、
前記第2の無機繊維は、前記第1の無機繊維よりガラス転移点が高い非晶質の繊維、及び結晶質の繊維から選択される少なくとも1種からなることを特徴とする、請求項16に記載の熱伝達抑制シート。 The heat insulating material includes inorganic particles, first inorganic fibers, and second inorganic fibers,
The first inorganic fibers are amorphous fibers,
17. The method according to claim 16, wherein the second inorganic fibers are made of at least one selected from amorphous fibers having a glass transition point higher than that of the first inorganic fibers and crystalline fibers. The heat transfer suppressing sheet described.
前記電池ケースの内部に格納され、直列又は並列に接続された複数の電池セルと、
前記複数の電池セル間に介在される請求項1~18のいずれか1項に記載の熱伝達抑制シートと、を有することを特徴とする組電池。 a battery case;
a plurality of battery cells stored in the battery case and connected in series or in parallel;
and a heat transfer suppressing sheet according to any one of claims 1 to 18 interposed between the plurality of battery cells.
前記電池ケースの内部に格納され、直列又は並列に接続された複数の電池セルと、
前記複数の電池セル間に介在される請求項4に記載の熱伝達抑制シートと、
前記複数の電池セルと前記電池ケースとの間に設けられた熱伝達部材と、
を有し、
前記突出部における前記熱拡散シートの端面と前記熱伝達部材とが接触していることを特徴とする組電池。 a battery case;
a plurality of battery cells stored in the battery case and connected in series or in parallel;
a heat transfer suppression sheet according to claim 4 interposed between the plurality of battery cells;
a heat transfer member provided between the plurality of battery cells and the battery case;
has
An assembled battery, wherein an end surface of the heat diffusion sheet and the heat transfer member are in contact with each other in the projecting portion.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021166138A JP2023056746A (en) | 2021-10-08 | 2021-10-08 | Heat transfer suppression sheet and battery pack |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021166138A JP2023056746A (en) | 2021-10-08 | 2021-10-08 | Heat transfer suppression sheet and battery pack |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023056746A true JP2023056746A (en) | 2023-04-20 |
Family
ID=86005126
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021166138A Pending JP2023056746A (en) | 2021-10-08 | 2021-10-08 | Heat transfer suppression sheet and battery pack |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023056746A (en) |
-
2021
- 2021-10-08 JP JP2021166138A patent/JP2023056746A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7235562B2 (en) | Heat transfer suppression sheet, heat transfer suppression sheet for assembled battery, and assembled battery | |
JP7111928B1 (en) | Flame-retardant sheets, assembled batteries and battery packs | |
JP2023056746A (en) | Heat transfer suppression sheet and battery pack | |
JP2023056745A (en) | Heat transfer suppression sheet and battery pack | |
JP2023056747A (en) | Heat transfer suppression member, heat transfer suppression sheet, and battery pack | |
JP7436582B1 (en) | Heat transfer suppression sheet and assembled battery | |
CN221783316U (en) | Heat transfer suppressing sheet and battery pack | |
JP7495468B2 (en) | Heat transfer suppression sheet and battery pack | |
WO2023189975A1 (en) | Flame-retardant sheet, manufacturing method therefor, and battery pack | |
JP7208434B2 (en) | Flame-retardant sheets, assembled batteries and battery packs | |
CN221928289U (en) | Heat transfer suppressing sheet and battery pack | |
JP2023068468A (en) | Heat transfer suppression sheet and battery pack | |
JP2023056748A (en) | Heat transfer suppression sheet, method of manufacturing heat transfer suppression sheet, and battery pack | |
WO2024143391A1 (en) | Heat transfer suppression sheet and battery pack | |
JP7082706B1 (en) | Heat transfer suppression sheet and assembled battery | |
WO2023120340A1 (en) | Heat transfer suppression sheet and battery pack | |
WO2023182384A1 (en) | Flameproof structure, method for manufacturing same, and battery module | |
JP2023146554A (en) | Heat transfer suppression sheet and battery pack | |
JP2024141909A (en) | Heat transfer suppression sheet, manufacturing method thereof, and battery pack |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240711 |