JP2023092373A - 熱伝達抑制シート及び組電池 - Google Patents

Abstract

【課題】熱伝達抑制シートが高温に晒された場合でも、その形状を維持することができ、これにより、断熱性能の低下を抑制することができる熱伝達抑制シート、及びこの熱伝達抑制シートを有する組電池を提供する。【解決手段】熱伝達抑制シート１０は、１２０℃未満の温度においてガラス転移点を有さない第１の有機繊維１と、第１の無機粒子２と、樹脂バインダ９と、を含む。第１の有機繊維１は、２００℃以上の温度で融点Ｔｍを有し、第１の有機繊維１のＴｍ℃における弾性率は、第１の有機繊維１の２３℃における弾性率に対して、０．１％以上であることが好ましい。【選択図】図１

Description

本発明は、熱伝達抑制シート及び該熱伝達抑制シートを有する組電池に関する。

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等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等には、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。

また、この電池セルには、鉛蓄電池やニッケル水素電池等に比べて、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。そして、電池の内部短絡や過充電等が原因で、ある電池セルが急激に昇温し、その後も発熱を継続するような熱暴走を起こした場合、熱暴走を起こした電池セルからの熱が、隣接する他の電池セルに伝播することで、他の電池セルの熱暴走を引き起こすおそれがある。

上記のような熱暴走を起こした電池セルからの熱の伝播を抑制する方法として、電池セル間に断熱シートを介在させる方法が一般的に行われている。
例えば、特許文献１には、シリカナノ粒子で構成される第１粒子と、金属酸化物からなる第２粒子と、を含み、第１粒子の含有量を限定した組電池用の断熱シートが開示されている。また、特許文献１には、断熱シートは、繊維、バインダ及び耐熱樹脂から選択された少なくとも１種からなる結合材を含んでいてもよいことが記載されている。

特開２０２１－３４２７８号公報

ところで、組電池用の断熱シートにおいては、電池セルがより高温になった場合においても、形状を保持して電池セル間に存在し続けることが求められる。特に、近年の組電池においては、電池セルの容量がより一層向上しているため、充放電時の膨張率が上昇している。したがって、電池セルの異常により、断熱シートが高温に晒された場合に、断熱シート全体の強度を維持することができず、断熱性能が低下して、これにより熱連鎖が発生することがある。
上記特許文献１に記載の断熱シートは、圧縮応力が増加した場合であっても、優れた断熱性を維持するものであるが、強度に関する更なる改良が要求されている。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、熱伝達抑制シートが高温に晒された場合でも、その形状を維持することができ、これにより、断熱性能の低下を抑制することができる熱伝達抑制シート、及びこの熱伝達抑制シートを有する組電池を提供することを目的とする。

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。

［１］ １２０℃未満の温度においてガラス転移点を有さない第１の有機繊維と、
第１の無機粒子と、
樹脂バインダと、を含むことを特徴とする、熱伝達抑制シート。

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］～［１６］に関する。

［２］ 前記第１の有機繊維は、ガラス転移点が１２０℃以上である結晶性の有機繊維及びガラス転移点を有さない有機繊維の少なくとも１種であることを特徴とする、［１］に記載の熱伝達抑制シート。

［３］ 前記第１の有機繊維は２００以上の温度で融点Ｔｍを有し、
前記第１の有機繊維のＴｍ℃における弾性率は、前記第１の有機繊維の２３℃における弾性率に対して、０．１％以上であることを特徴とする、［１］又は［２］に記載の熱伝達抑制シート。

［４］ 前記第１の有機繊維は、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維、ポリトリメチレンテレフタレート繊維、ポリアセタール繊維、ポリテトラフルオロエチレン繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリアミド繊維、及びポリパラフェニルフタルアミド繊維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、［１］～［３］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。

［５］ 前記第１の有機繊維の含有量は、熱伝達抑制シート全質量に対して１質量％以上１０質量％以下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。

［６］ さらに、ガラス転移点を有する第２の有機繊維を有し、
前記第１の有機繊維がガラス転移点を有する場合に、前記第２の有機繊維のガラス転移点は、前記樹脂バインダのガラス転移点よりも高く、前記第１の有機繊維のガラス転移点よりも低いことを特徴とする、［１］～［５］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。

［７］ さらに、ガラス転移点を有する第２の有機繊維を有し、
前記第１の有機繊維がガラス転移点を有さない場合に、前記第２の有機繊維のガラス転移点は、前記樹脂バインダのガラス転移点よりも高いことを特徴とする、［１］～［５］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。

［８］ 前記第２の有機繊維のガラス転移点は、２５０℃以下であることを特徴とする、［６］又は［７］に記載の熱伝達抑制シート。

［９］ 前記第２の有機繊維は、ポリビニルアルコール繊維、ポリエチレン繊維、ナイロン繊維、ポリウレタン繊維及びエチレン－ビニルアルコール共重合体繊維から選択された少なくとも１種を含むことを特徴とする、［６］～［８］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。

［１０］ 前記第１の無機粒子は、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種の無機材料からなる粒子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シート。

［１１］ さらに、平均繊維径、形状及びガラス転移点から選択された少なくとも１種の性状が互いに異なる第１の無機繊維及び第２の無機繊維を有す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シート。

［１２］ 前記第１の無機繊維の平均繊維径が、前記第２の無機繊維の平均繊維径よりも大きく、
前記第１の無機繊維が線状又は針状であり、前記第２の無機繊維が樹枝状又は縮れ状であることを特徴とする、［１１］に記載の熱伝達抑制シート。

［１３］ 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種の繊維であり、
前記第１の無機繊維の平均繊維径が、前記第２の無機繊維の平均繊維径よりも大きいことを特徴とする、［１１］に記載の熱伝達抑制シート。

［１４］ 前記第１の無機粒子が、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種の無機繊維である、［１１］に記載の熱伝達抑制シート。

［１５］ さらに、金属酸化物からなる第２の無機粒子を含むことを特徴とする、［１］～［１４］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。

［１６］ 前記樹脂バインダは、スチレン－ブタジエン樹脂、アクリル樹脂、シリコン－アクリル樹脂及びスチレン樹脂から選択された少なくとも１種を含むことを特徴とする、［１］～［１５］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。

また、本発明の上記目的は、組電池に係る下記［１７］の構成により達成される。

［１７］ 複数の電池セルと、［１］～［１６］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シートと、を有し、該複数の電池セルが直列又は並列に接続された、組電池。

本発明の熱伝達抑制シートによれば、熱伝達抑制シートが高温に晒された場合であっても、その形状を保持することができ、その結果、優れた圧縮特性と熱伝達抑制効果の両立を実現することができ、断熱性能の低下を抑制することができる。

本発明の組電池によれば、上記のように優れた圧縮特性と熱伝達抑制効果を有する熱伝達抑制シートを有するため、組電池における電池セルの熱暴走を抑制することができる。

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の構造を示す模式図である。 図２は、本発明の実施形態に係る組電池を示す模式図である。 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の構造を示す模式図である。 図４（ａ）～（ｃ）は、本発明の実施形態に係る熱伝達抑制シートの製造方法を工程順に示す模式図である。

本発明者らは、上記課題を解決することができる熱伝達抑制シートについて、鋭意検討を行った。
その結果、熱伝達抑制シートが、無機粒子と、樹脂バインダと、１２０℃未満の温度においてガラス転移点を有さない第１の有機繊維と、を有することにより、熱伝達抑制シートが高温に晒された場合であっても、その形状を保持することができ、その結果、優れた断熱性能を維持することができることを見出した。

まず、本発明の実施形態に係る熱伝達抑制シートの構造について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、図面に記載の実施形態は、本発明を明瞭に説明するために模式化されており、実際のサイズや縮尺を必ずしも正確に表したものではない。
また、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。

［１．熱伝達抑制シート］
＜１－１．熱伝達抑制シートの構成＞
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の構成を示す模式図である。また、図２は、本発明の実施形態に係る組電池を示す模式図である。
図１に示すように、第１の実施形態に係る熱伝達抑制シート１０は、第１の有機繊維１と、第１の無機粒子２と、樹脂バインダ９と、を有する。また、本発明において必須の材料ではないが、本実施形態では、さらに、第２の無機粒子３と、第２の有機繊維４と、を有する。なお、第１の有機繊維１は、１２０℃未満の温度においてガラス転移点を有さない有機繊維であり、例えば、結晶性のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維である。また、第２の有機繊維４は、樹脂バインダのガラス転移点よりも高いガラス転移点を有する有機繊維であり、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維である。さらに、第１の無機粒子２は、例えば、シリカナノ粒子であり、第２の無機粒子は、例えば、チタニアである。そして、第１の有機繊維１、第１の無機粒子２、第２の無機粒子３及び第２の有機繊維４は、樹脂バインダ９によりシート状に保持されている。

この熱伝達抑制シート１０の具体的な使用例としては、図２に示すように、複数の電池セル１０１の間に、熱伝達抑制シート１０を介在させたものが挙げられる。そして、複数の電池セル１０１同士が直列又は並列に接続された状態（接続された状態は図示を省略）で、電池ケース１１０に格納されて組電池１００が構成される。なお、電池セル１０１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。

このように構成された熱伝達抑制シート１０において、第１の無機粒子２、第２の無機粒子３は、いずれも耐熱性の材料であり、さらに、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、優れた熱伝達抑制性能を得ることができる。
また、熱伝達抑制シート１０には、１２０℃未満の温度においてガラス転移点を有さない第１の有機繊維１が含まれている。第１の有機繊維１が１２０℃未満の温度においてガラス転移点を有さないということは、室温から１２０℃未満の温度範囲において第１の有機繊維１が軟化しないことを表す。電池セル１０１に異常が発生し、第２の有機繊維４が軟化するような高温となった場合であっても、第１の有機繊維１が骨格となり、熱伝達抑制シートの強度を維持し、シート形状を支えることができる。したがって、熱伝達抑制シートの厚さの低減や、上記のような微小な空間の低減による断熱性能の低下を抑制することができる。

また、１２０℃未満の温度においてガラス転移点を有さない第１の有機繊維１を含有することにより、常温においても、第１の有機繊維１が熱伝達抑制シートの骨格として作用する。したがって、熱伝達抑制シートの柔軟性や取り扱い性を向上させることができる。

また、本実施形態に係る熱伝達抑制シート１０は、樹脂バインダのガラス転移点よりも高いガラス転移点を有する第２の有機繊維４も含有されており、第２の有機繊維４は、後述する製造工程における加熱時に、第２の有機繊維の表面の少なくとも一部が溶融する。したがって、その後冷却することにより、第２の有機繊維４同士が融着するとともに、第２の有機繊維４に、第１の有機繊維１、第１の無機粒子２及び第２の無機粒子３が融着して、より一層高強度な立体的な骨格を形成する。したがって、第１の有機繊維１と第２の有機繊維４との相乗効果により、形状保持性が極めて優れた熱伝達抑制シート１０を得ることができる。

さらに、本実施形態に係る熱伝達抑制シート１０は、シリカナノ粒子からなる第１の無機粒子２と、チタニア等の金属酸化物からなる第２の無機粒子３とを含んでいる。シリカナノ粒子は、低密度であるため伝導伝熱を抑制し、さらに空隙が細かく分散しているため対流伝熱を抑制する優れた断熱性を有している。このため、通常の常温域の電池使用時において、隣接するシリカナノ粒子間の熱の伝導を抑制することができる。
また、金属酸化物からなる第２の無機粒子３は、屈折率が高く、光を乱反射させる効果が高いため、特に異常発熱などの高温度領域において輻射伝熱を抑制することができる。したがって、これらの第１の無機粒子２と第２の無機粒子３とが、熱伝達抑制シート１０に含まれていると、電池の通常使用時における温度から５００℃以上の高温までの広い温度領域において、優れた断熱性を得ることができる。

なお、上記第１の実施形態では、第１の有機繊維１、第１の無機粒子２及び樹脂バインダ９の他に、第２の有機繊維４及び第２の無機粒子３が熱伝達抑制シート１０に含まれている例を示したが、本発明はこのような構成に限定されない。上述のとおり、少なくとも１種の無機粒子と、上記特定の有機繊維と、樹脂バインダが含まれていればよいが、例えば、異なる２種の無機繊維が熱伝達抑制シート１０に含まれていることが好ましい。

上述のとおり、熱伝達抑制シート１０に所定の有機繊維が含まれていると、熱伝達抑制シート１０が高温に晒された場合であっても、形状保持性を発揮することができる。また、熱伝達抑制シート１０に含まれる有機繊維が燃焼する温度まで上昇した場合であっても、有機繊維は全焼せずに一部残存するため、残存した有機繊維により、熱伝達抑制シート１０の強度を保持することができる。

さらに、以下に示すように、熱伝達抑制シート１０に無機繊維が含まれていると、一部の有機繊維が燃焼した場合であっても無機繊維としての形状を保持することができるため、より一層熱伝達抑制シート１０の高温強度を高めることができる。特に、互いに異なる性状を有する２種以上の無機繊維が含まれていると、無機粒子の保持性も向上させることができる。熱伝達抑制シート１０に、互いに異なる性状を有する第１の無機繊維及び第２の無機繊維が含有される例について、以下に説明する。

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の構造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、図１に示す第１の実施形態と同一物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、第２の実施形態に係る熱伝達抑制シートは、第１の実施形態と同様に、図２に示す組電池に使用することができるため、以下では、第２の実施形態に係る熱伝達抑制シート２０を複数の電池セル１０１間に介在させたものとして、その効果等を説明する。

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２０は、第１の有機繊維１及び第１の無機粒子２を含有し、さらに、第１の無機繊維５及び第２の無機繊維６を含有しており、これらが樹脂バインダ９により保持されている。第１の無機繊維５と、第２の無機繊維６とは、平均繊維径、形状及びガラス転移点から選択された少なくとも１種の性状が互いに異なる繊維である。例えば、第１の無機繊維５の平均繊維径は、第２の無機繊維６の平均繊維径よりも大きく、第１の無機繊維５は線状又は針状であり、第２の無機繊維６は樹枝状又は縮れ状である。

このように構成された第２の実施形態においては、第１の実施形態と同様に、第１の有機繊維１が含まれているため、電池セル１０１の温度が上昇した場合であっても、第１の有機繊維１が骨格となり、熱伝達抑制シートのシート形状を支えることができる。また、熱伝達抑制シート２０は、シリカナノ粒子からなる第１の無機粒子２を含んでいるため、伝導伝熱及び対流伝熱を抑制することができ、優れた断熱性を得ることができる。

また、熱伝達抑制シート２０においては、細径かつ樹枝状又は縮れ状の第２の無機繊維６が、第１の無機粒子２及び太径の第１の無機繊維５と絡み合った状態で存在しているため、無機粒子を良好に保持することができる。
さらに、第１の無機繊維５及び第２の無機繊維６は、電池セルの熱暴走時の温度においても溶融しないため、熱伝達抑制シート２０が高温に晒された場合であっても、形状を維持し、断熱効果を維持することができる。

なお、異なる２種類の無機繊維として選択できる性状は上記に限定されず、第１の無機繊維５としては、非晶質であって、第２の無機繊維６の平均繊維径よりも大きい平均繊維径を有する無機繊維を使用することができる。また、第２の無機繊維６として、第１の無機繊維５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種の無機繊維を使用することができる。

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５は、高温に晒されると、その表面が第２の無機繊維６より先に軟化して、第１の無機粒子２、第１の有機繊維１及び第２の無機繊維６を結着するため、熱伝達抑制シート２０の機械的強度を向上させることができる。
また、第２の無機繊維６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５よりもガラス転移点が高いものであると、高温に晒されたときに、第１の無機繊維５が軟化しても、第２の無機繊維６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。

なお、平均繊維径が太い（太径の）第１の無機繊維５は、熱伝達抑制シート２０の機械的強度や形状保持性を向上させる効果を有する。第１の無機繊維５を太径にすることにより、高温に晒された場合に表面のみを軟化させることができるため、第１の無機粒子２、第１の有機繊維１及び第２の無機繊維６を結着する効果をより一層高めることができる。

さらに、第１の無機粒子２として、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種を含み、異なる２種の無機繊維のうち、第１の無機繊維５として、非晶質の繊維を使用し、第２の無機繊維として、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種の無機繊維を使用することも好ましい。

＜１－２．熱伝達抑制シートの厚さ＞
本実施形態に係る熱伝達抑制シートの厚さは特に限定されないが、０．０５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。厚さが０．０５ｍｍ以上であると、充分な圧縮強度を得ることができる。一方、厚さが１０ｍｍ以下であると、熱伝達抑制シートの良好な断熱性を得ることができる。

［２．熱伝達抑制シートの製造方法］
次に、熱伝達抑制シートの製造方法例として、本発明の第２の実施形態に係る熱伝達抑制シートの製造方法及びその条件について、詳細に説明する。

＜２－１．熱伝達抑制シートの製造方法＞
図４（ａ）～（ｃ）は、本発明の第２の実施形態に係る熱伝達抑制シートの構造を製造工程順に示す模式図である。なお、図４（ａ）～４（ｃ）において、図１に示す第２の無機粒子３は、記載を省略している。
図４（ａ）に示すように、第１の有機繊維１と、第１の無機粒子２と、樹脂バインダを水に分散させたエマルジョン７と、樹脂バインダよりも高いガラス転移点を有する第２の有機繊維４とを準備し、これらを混合して撹拌することにより分散液８を得る。次に、分散液８を脱水（脱液）することにより、湿潤シートを作製する。

その後、湿潤シートを加熱する。このとき、図４（ｂ）に示すように、温度の上昇に伴って、エマルジョン７中の水分が蒸発するとともに、溶融した樹脂バインダ１３が得られる。そして、さらにシートを加熱することにより、第２の有機繊維４の表面の少なくとも一部が溶融する。
その後、シートを冷却することにより、図４（ｃ）に示すように、第２の有機繊維４が互いに融着して融着部１２が形成される。また、さらにシートを冷却することにより、固化した樹脂バインダ９が形成され、本実施形態に係る熱伝達抑制シートを得ることができる。

上記のような製造方法により製造された第２の実施形態に係る熱伝達抑制シートにおいては、樹脂バインダを含むエマルジョン７を使用しているため、材料全体が均一に分散しており、これらの分散液中には、第１の有機繊維１及び第２の有機繊維４が不規則な方向で存在する。
そして、湿潤シートが所定の温度まで加熱される過程において、樹脂バインダが完全に溶融し、その後、ガラス転移点が高い第２の有機繊維４の表面の一部が溶融する。

さらに、加熱後のシートが冷却される過程において、第２の有機繊維４における溶融していた表面部分が先に固化して、第２の有機繊維４同士の互いに接触している箇所に融着部１２が形成される。
上述のとおり、原料を混合させた分散液中には、第１の有機繊維１及び第２の有機繊維４が不規則な方向で存在している。したがって、第２の有機繊維４の表面の一部が溶融した後に、第２の有機繊維４のガラス転移点よりも低い温度まで冷却されると、第２の有機繊維４の少なくとも一部が互いに融着されるとともに、立体的な骨格１１が形成される。その結果、得られた骨格１１は、熱伝達抑制シート全体の形状を保持するものとなる。
また、冷却にともなって、第２の有機繊維４の表面に接触していた第１の有機繊維１、第１の無機粒子２及び不図示の第２の無機粒子が第２の有機繊維４の表面に固着するため、骨格１１はより一層強固なものとなる。

その後、シートが樹脂バインダのガラス転移点よりも低い温度まで冷却されると、溶融していた樹脂バインダが骨格１１の表面で固化するとともに、第１の有機繊維１同士、第１の無機粒子２同士、第２の無機粒子同士、及び各繊維と各粒子との間で固化する。これにより、第１の有機繊維１、第１の無機粒子２及び第２の無機粒子が骨格１１に接着され、固化した樹脂バインダ９により骨格１１がさらに補強される。
このようにして製造することにより、本実施形態に係る熱伝達抑制シートは、強固な骨格１１を有するものとなる。また、本実施形態においては、１２０℃以下の温度においてガラス転移点を有さない第１の有機繊維１が不規則な方向で熱伝達抑制シート中に存在するため、熱伝達抑制シートの使用時に、高温に晒されて、第２の有機繊維４が軟化した場合であっても、その形状及び強度を維持することができ、断熱性能の低下を抑制することができる。

なお、本実施形態においては、第１の有機繊維１と、第１の無機粒子２と、不図示の第２の無機粒子と、樹脂バインダを含むエマルジョン７と、樹脂バインダよりも高いガラス転移点を有する第２の有機繊維４とを材料としたが、第２の無機粒子及び第２の有機繊維４については、必ずしも必要なものではない。例えば、上述の第２の実施形態に示すように、第１の無機繊維や第２の無機繊維を含んでいてもよいし、第２の無機粒子、第２の有機繊維４、第１の無機繊維、及び第２の無機繊維を全て含んでいてもよい。また、樹脂バインダを含むエマルジョン７については、必ずしもエマルジョンの形態となっている必要はなく、何らかの方法で樹脂バインダが液中に均一に分散していればよく、分散液中において全ての材料が均一に分散していることがより好ましい。したがって、第１の有機繊維１と、第１の無機粒子２と、第２の無機粒子と、樹脂バインダと、第２の有機繊維４と、分散液を作製するための液体と、を混合して分散させればよい。なお、樹脂バインダを分散させる液体としては、環境負荷を低減する観点から、水を使用することが好ましい。

次に、本実施形態に係る熱伝達抑制シートの製造方法における条件について、説明する。

＜２－２．湿潤シートの加熱温度＞
上記湿潤シートを加熱する工程において、その加熱温度は、第２の有機繊維４のガラス転移点よりも１０℃以上５０℃以下の範囲で高く設定するものとする。
すなわち、湿潤シートの加熱温度をｔ（℃）、第２の有機繊維４のガラス転移点をＴｇ（℃）としたとき、ｔ＜Ｔｇ＋１０の関係であると、第２の有機繊維４の表面の溶融が不十分となり、第２の有機繊維４同士の接着力が弱くなるため、強固な骨格を形成することができない。
一方、ｔ＜Ｔｇ＋５０の関係であると、加熱により第２の有機繊維４の表面のみが溶融し、骨格としての形状を構成することができる。ただし、ｔ≧Ｔｇ＋５０であっても、溶融した第２の有機繊維４が、第１の有機繊維１の表面で溶融し、第１の有機繊維１による強固な骨格を形成することができる。
したがって、湿潤シートの加熱温度ｔは、Ｔｇ＋１０（℃）以上とし、Ｔｇ＋１５（℃）以上であることが好ましい。また、湿潤シートの加熱温度ｔは、Ｔｇ＋５０（℃）以下であることが好ましく、Ｔｇ＋３０（℃）以下であることがより好ましい。

［３．熱伝達抑制シートを構成する材料及びその含有量］
次に、上記第１及び第２の実施形態に係る熱伝達抑制シートを構成する第１の有機繊維１、第２の有機繊維４、第１の無機粒子２、第２の無機粒子３、第１の無機繊維５、第２の無機繊維６、樹脂バインダ９について、以下に詳細に説明する。

＜３－１．第１の有機繊維＞
上述のとおり、第１の有機繊維１は、１２０℃未満の温度においてガラス転移点を有さない、すなわち、第１の有機繊維１は、ガラス転移点が１２０℃以上である結晶性の有機繊維及びガラス転移点を有さない有機繊維の少なくとも１種であることが好ましい。このような第１の有機繊維１が熱伝達抑制シートに含まれることにより、熱伝達抑制シートに異常が発生した場合であっても、シート形状を保持することができる。

ガラス転移点を有さない有機繊維とは、弾性率と強度とを用いて機械的挙動をグラフに表した場合に、常温から融点Ｔｍまで温度を上昇させると、弾性率がなだらかに下降し、融点Ｔｍで急激に低下するような挙動を表す。具体的には、結晶が隙間なく整列しており、融点Ｔｍの付近まで温度を上昇させても結晶が動きにくいような結晶状態となっている。

このような状態は、弾性率に関する以下の式で表すことができる。
第１の有機繊維１が、２００℃以上の温度で融点Ｔｍを有するものとした場合に、第１の有機繊維の２３℃における弾性率Ｇ_０に対する第１の有機繊維のＴｍ℃における弾性率Ｇ_１の割合、すなわち、（Ｇ_１／Ｇ_０）×１００は、０．１％以上であることが好ましい。
（Ｇ_１／Ｇ_０）×１００が０．１％未満であると、２３℃から温度を上昇させた場合に、融点Ｔｍに到達する前に弾性率が大きく低下することになり、熱伝達抑制シートの形状を保持する効果を十分に得ることが困難になる場合がある。

例えば、結晶性のポリエチレンテレフタレート繊維（ＰＥＴ繊維）について、上記弾性率の割合を調べたところ、常温（２３℃）における弾性率Ｇ_０が５０，０００ＭＰａであり、融点Ｔｍ（約２３０℃）における弾性率Ｇ_１が、２００ＭＰａであるため、（Ｇ_１／Ｇ_０）×１００＝０．４（％）となる。
（『ＳＰＳ二軸延伸フィルム弾性率の温度依存性』参照：idemitsu.com，ＳＰＳ二軸延伸フィルム－フィルムの特徴－ＳＰＳ二軸延伸フィルム弾性率の温度依存性，出光興産株式会社，［online］，［令和３年１２月２１日検索］，インターネット＜ＵＲＬ：https://www.idemitsu.com/jp/business/ipc/products/sps/oshidashi/nizikuenshin_2.html＞）

第１の有機繊維１として、具体的には、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維、ポリトリメチレンテレフタレート繊維、ポリアセタール繊維、ポリテトラフルオロエチレン繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリアミド繊維、及びポリパラフェニルフタルアミド繊維から選択された少なくとも１種を選択することが好ましい。

（３－１－１．第１の有機繊維の含有量）
第１の有機繊維１の含有量が少なすぎると、熱伝達抑制シートの形状を保持する効果を十分に得ることができないことがある。一方、第１の有機繊維１の含有量が多すぎると、その他の必須成分である第１の無機粒子２及び樹脂バインダ９の含有量が低下し、所望の断熱効果及び樹脂バインダ９による第１の無機粒子２等の保持効果を得ることが困難となる。したがって、第１の有機繊維１の含有量は、熱伝達抑制シート全質量に対して、１質量％以上１０質量％以下であることが好ましい。

（３－１－２．第１の有機繊維の平均繊維長）
第１の有機繊維１の繊維長については特に限定されないが、成形性や加工性を確保する観点から、第１の有機繊維１の平均繊維長は１０ｍｍ以下とすることが好ましい。
一方、第１の有機繊維１を骨格として機能させ、熱伝達抑制シートの圧縮強度を確保する観点から、第１の有機繊維１の平均繊維長は０．５ｍｍ以上とすることが好ましい。

＜３－２．第２の有機繊維＞
本実施形態において使用することができる第２の有機繊維４としては、ガラス転移点を有し、樹脂バインダ９のガラス転移点よりも高いガラス転移点を有するものを使用することができる。例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維、ポリエチレン繊維、ナイロン繊維、ポリウレタン繊維及びエチレン－ビニルアルコール共重合体繊維から選択された少なくとも１種を含む有機繊維を使用することができる。

なお、第１の有機繊維１がガラス転移点を有する場合に、ガラス転移点を有する第２の有機繊維４としては、樹脂バインダ９のガラス転移点よりも高く、第１の有機繊維１のガラス転移点よりも低いガラス転移点を有するものを使用することができる。
また、第１の有機繊維１がガラス転移点を有さない場合に、ガラス転移点を有する第２の有機繊維４としては、樹脂バインダ９のガラス転移点よりも高いガラス転移点を有するものを使用することができる。
熱伝達抑制シートの製造時において、加熱温度を２５０℃よりも高くすることは困難であるため、第２の有機繊維４のガラス転移点は、２５０℃以下とすることが好ましく、２００℃以下とすることがより好ましい。

第２の有機繊維４のガラス転移点の下限値は特に限定されないが、樹脂バインダ９のガラス転移点との差が１０℃以上であれば、製造時の冷却工程において、半溶融状態であった有機繊維が完全に固化した後に、樹脂バインダが固化するため、樹脂バインダ９による骨格の補強効果を十分に得ることができる。したがって、樹脂バインダ９のガラス転移点と、第２の有機繊維４のガラス転移点との差は、１０℃以上であることが好ましく、３０℃以上であることがより好ましい。
一方、第２の有機繊維４と樹脂バインダ９とのガラス転移点の差が１３０℃以下であると、第２の有機繊維４が完全に固化してから、樹脂バインダが固化し始めるまでの時間を適切に調整することができ、樹脂バインダが良好な分散状態のまま固化するため、より一層、骨格１１の補強効果を得ることができる。したがって、樹脂バインダ９のガラス転移点と、第２の有機繊維４のガラス転移点との差は、１３０℃以下であることが好ましく、１２０℃以下であることがより好ましく、１００℃以下であることがさらに好ましく、８０℃以下であることがさらにより好ましく、７０℃以下であることが特に好ましい。

上記第１の実施形態においては、第１の有機繊維１と、第２の有機繊維４との２種類の有機繊維を含んでいるが、第１の有機繊維１がガラス転移点を有する場合に、第１の有機繊維１のガラス転移点は、第２の有機繊維４のガラス転移点よりも１０℃以上高いことが好ましく、２０℃以上高いことがより好ましい。また、必要に応じて、さらに他の有機繊維を含んでいてもよい。

（３－２－１．第１の有機繊維及び第２の有機繊維の合計の含有量）
本実施形態において、第１の有機繊維１及び第２の有機繊維４の含有量が適切に制御されていると、有機繊維による骨格としての機能を十分に得ることができる。第１の有機繊維１に加えて、第２の有機繊維４、及びその他の有機繊維を含む場合は、全ての有機繊維の合計の含有量は、熱伝達抑制シートの全質量に対して０．５質量％以上であることが好ましく、１質量％以上であることがより好ましい。また、１２質量％以下であることが好ましく、８質量％以下であることがより好ましい。

（３－２－２．第２の有機繊維の平均繊維長）
第２の有機繊維４の繊維長についても特に限定されないが、成形性や加工性を確保する観点から、第２の有機繊維４の平均繊維長は１０ｍｍ以下とすることが好ましい。
一方、第１の有機繊維１と同様に、第２の有機繊維４を骨格として機能させ、熱伝達抑制シートの圧縮強度を確保する観点から、第２の有機繊維４の平均繊維長は０．５ｍｍ以上とすることが好ましい。

（３－２－３．第１の有機繊維及び第２の有機繊維の水中溶解温度）
なお、上述のとおり、本実施形態においては、樹脂バインダを分散させる液体として、水を使用することが好ましい。したがって、分散液として水を使用する場合には、第１の有機繊維及び第２の有機繊維として、水への溶解度が低い有機繊維を使用することが好ましい。本実施形態においては、水への溶解度を示す指標として、水中溶解温度を使用する。すなわち、第１の有機繊維及び第２の有機繊維の水中溶解温度は６０℃以上であることが好ましく、７０℃以上であることがより好ましく、８０℃以上であることがさらに好ましい。

＜３－３．樹脂バインダ＞
本実施形態において使用することができる樹脂バインダ９として、例えば、熱伝達抑制シート１０に、上記第２の有機繊維４を含有させる場合には、第２の有機繊維４のガラス転移点よりも低いガラス転移点を有するものを使用することができる。例えば、スチレン－ブタジエン樹脂、アクリル樹脂、シリコン－アクリル樹脂及びスチレン樹脂から選択された少なくとも１種を含む樹脂バインダ９を使用することができる。
樹脂バインダ９のガラス転移点は特に規定しないが、－１０℃以上であることが好ましい。
なお、樹脂バインダ９のガラス転移点が室温以上であると、樹脂バインダ９を有する熱伝達抑制シートが室温で使用された場合に、熱伝達抑制シートの強度をより一層向上させることができる。
したがって、樹脂バインダ９のガラス転移点は、例えば２０℃以上であることがより好ましく、３０℃以上であることがさらに好ましく、５０℃以上であることがさらにより好ましく、６０℃以上であることが特に好ましい。

（３－３－１．樹脂バインダの含有量）
本実施形態において、樹脂バインダ９の含有量が適切に制御されていると、有機繊維による骨格の補強効果を十分に得ることができる。
樹脂バインダ９の含有量は、熱伝達抑制シートの全質量に対して０．５質量％以上であることが好ましく、１質量％以上であることがより好ましい。また、２０質量％以下であることが好ましく、１０質量％以下であることがより好ましい。

なお、本実施形態に係る熱伝達抑制シートにおいては、第１の有機繊維１及びその他の有機繊維と、樹脂バインダ９との合計の含有量が、従来の断熱シートにおける有機材料の含有量と同等であっても、上記構造により圧縮に対する強度が高くなっており、断熱性能と強度との両立を実現することができる。

＜３－４．無機粒子＞
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（第１の無機粒子２及び第２の無機粒子３）を組み合わせて使用してもよい。第１の無機粒子２及び第２の無機粒子３としては、熱伝達抑制効果の観点から、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種の無機材料からなる粒子を使用することが好ましく、酸化物粒子を使用することがより好ましい。また、第１の無機粒子２及び第２の無機粒子３の形状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、具体的には、シリカナノ粒子、金属酸化物粒子、マイクロポーラス粒子や中空シリカ粒子等の無機バルーン、熱膨張性無機材料からなる粒子、含水多孔質体からなる粒子等を使用することもできる。以下、小径の無機粒子を第１の無機粒子２とし、大径の無機粒子を第２の無機粒子３として、無機粒子についてさらに詳細に説明する。

なお、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。したがって、第１の無機粒子２として、ナノ粒子を使用する場合に、他の無機粒子として、金属酸化物からなる後述の第２の無機粒子３を含むことが好ましい。

続いて、第１の無機粒子２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。

＜３－４－１．第１の無機粒子＞
（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輻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輻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。

（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、輻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熱伝達抑制シート内における熱の輻射伝熱が抑制され、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。
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。

（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。

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、熱伝達抑制シート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。

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０．１（ｇ／ｃｍ^３）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。

（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、熱伝達抑制シート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、熱伝達抑制シート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。

（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。

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（Ａｌ_２Ｏ_３）となり、断熱材として機能する。
２Ａｌ（ＯＨ）_３→Ａｌ_２Ｏ_３＋３Ｈ_２Ｏ

なお、後述するように、本実施形態に係る熱伝達抑制シート１０は、例えば、電池セル間に介在されることが好適であるが、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。

（無機水和物粒子の平均二次粒子径：０．０１μｍ以上２００μｍ以下）
また、第１の無機粒子２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、熱伝達抑制シート１０の中心付近にある第１の無機粒子２（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、シート中心付近の第１の無機粒子２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。

（熱膨張性無機材料からなる粒子）
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。

（含水多孔質体からなる粒子）
含水多孔質体の具体例としては、ゼオライト、カオリナイト、モンモリロナイト、酸性白土、珪藻土、湿式シリカ、乾式シリカ、エアロゲル、マイカ、バーミキュライト等が挙げられる。

（無機バルーン）
本発明に用いる断熱材は、無機粒子として無機バルーンを含んでいてもよい。
無機バルーンが含まれると、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又は伝導伝熱を抑制することができ、断熱材の断熱性をより一層向上させることができる。
無機バルーンとしては、シラスバルーン、シリカバルーン、フライアッシュバルーン、バーライトバルーン、及びガラスバルーンから選択された少なくとも１種を用いることができる。

（無機バルーンの含有量：断熱材全質量に対して６０質量％以下）
無機バルーンの含有量としては、断熱材全質量に対し、６０質量％以下が好ましい。

（無機バルーンの平均粒子径：１μｍ以上１００μｍ以下）
無機バルーンの平均粒子径としては、１μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。

＜３－４－２.第２の無機粒子＞
熱伝達抑制シートに２種の無機粒子が含有されている場合に、第２の無機粒子３は、第１の無機粒子２と材質や粒子径等が異なっていれば特に限定されない。第２の無機粒子３としては、酸化物粒子、炭化物粒子、窒化物粒子、無機水和物粒子、シリカナノ粒子、金属酸化物粒子、マイクロポーラス粒子や中空シリカ粒子等の無機バルーン、熱膨張性無機材料からなる粒子、含水多孔質体からなる粒子等を使用することができ、これらの詳細については、上述のとおりである。

なお、ナノ粒子は伝導伝熱が極めて小さいとともに、熱伝達抑制シート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。また、チタニア等の金属酸化物粒子は、輻射熱を遮る効果が高い。さらに、大径の無機粒子と小径の無機粒子とを使用すると、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ことにより、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。したがって、上記第１の無機粒子２として、ナノ粒子を使用した場合に、さらに、第２の無機粒子３として、第１の無機粒子２よりも大径である金属酸化物からなる粒子を、熱伝達抑制シートに含有させることが好ましい。
金属酸化物としては、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム、酸化亜鉛、ジルコン、酸化ジルコニウム等を挙げることがでる。特に、酸化チタン（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り、５００℃以上の高温度領域において光を乱反射させ輻射熱を遮る効果が高いため、チタニアを用いることが最も好ましい。

（第２の無機粒子の平均一次粒子径）
金属酸化物からなる第２の無機粒子３を熱伝達抑制シートに含有させる場合に、第２の無機粒子３の平均一次粒子径は、１μｍ以上５０μｍ以下であると、５００℃以上の高温度領域で効率よく輻射伝熱を抑制することができる。第２の無機粒子３の平均一次粒子径は、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。

＜３－５.第１の無機繊維及び第２の無機繊維＞
本実施形態に係る熱伝達抑制シートは、平均繊維径、形状及びガラス転移点から選択された少なくとも１種の性状が互いに異なる第１の無機繊維５及び第２の無機繊維６を有することが好ましい。上記第２の実施形態において説明したとおり、性状が互いに異なる２種の無機繊維を含有することにより、熱伝達抑制シートの機械的強度及び無機粒子の保持性を向上させることができる。

（３－５－１．平均繊維径及び繊維形状が異なる２種の無機繊維）
熱伝達抑制シートが、２種の無機繊維を含有する場合に、第１の無機繊維５の平均繊維径が、第２の無機繊維６の平均繊維径よりも大きく、第１の無機繊維５が線状又は針状であり、第２の無機繊維６が樹枝状又は縮れ状であることが好ましい。平均繊維径が大きい（太径の）第１の無機繊維５は、熱伝達抑制シートの機械的強度や形状保持性を向上させる効果を有する。２種の無機繊維のうち一方、例えば、第１の無機繊維５を第２の無機繊維６よりも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、熱伝達抑制シートに第１の無機繊維５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、熱伝達抑制シートの機械的強度や形状保持性を向上させるためには、第１の無機繊維５が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。

より具体的には、熱伝達抑制シートの機械的強度や形状保持性を向上させるためには、第１の無機繊維５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。第１の無機繊維５が太すぎると、熱伝達抑制シートへの成形性、加工性が低下するおそれがあるため、第１の無機繊維５の平均繊維径は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、第１の無機繊維５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、第１の無機繊維５は短すぎても形状保持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。

一方、平均繊維径が細い（細径の）第２の無機繊維６は、第１の有機繊維１及び第１の無機粒子２等の保持性を向上させるとともに、熱伝達抑制シートの柔軟性を高める効果を有する。したがって、第２の無機繊維６を第１の無機繊維５よりも細径にすることが好ましい。

より具体的に、第１の有機繊維１及び第１の無機粒子２等の保持性を向上させるためには、第２の無機繊維６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、細径である第２の無機繊維６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、第１の有機繊維１及び第１の無機粒子２等の保持能力が低下する。また、第１の有機繊維１及び第１の無機粒子２等を保持せずに、繊維が絡み合ったままで熱伝達抑制シート中に存在する割合が多くなり、第１の有機繊維１及び第１の無機粒子２等の保持能力の低下に加えて、成形性や形状保持性にも劣るようになる。そのため、第２の無機繊維６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、第２の無機繊維６は、長くなりすぎると成形性や形状保持性が低下するため、第２の無機繊維６の繊維長は０．１ｍｍ以下であることが好ましい。

また、第２の無機繊維６は、樹枝状又は縮れ状であることが好ましい。第２の無機繊維６がこのような形状であると、熱伝達抑制シートにおいて、第１の有機繊維１及び第１の無機粒子２等と絡み合う。そのため、第１の有機繊維１及び第１の無機粒子２等の保持能力が向上する。また、熱伝達抑制シートが押圧力や風圧を受けた際に、第２の無機繊維６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。

なお、樹枝状とは、２次元的又は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。
第２の無機繊維６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。

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、第２の無機繊維６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、第１の有機繊維１及び第１の無機粒子２等の保持能力や、第２の無機繊維６同士、第１の無機繊維５と第２の無機繊維６との絡み合い（ネットワーク）が形成されにくくなる。

上述の実施形態では、熱伝達抑制シートの機械的強度や形状保持性、並びに第１の有機繊維１及び第１の無機粒子２等の保持性を向上させる方法として、平均繊維径及び繊維形状が互いに異なる第１の無機繊維５及び第２の無機繊維６を用いている。ただし、ガラス転移点や平均繊維径が互いに異なる第１の無機繊維５及び第２の無機繊維６を用いることによっても、熱伝達抑制シートの機械的強度、形状保持性及び粒子の保持性を向上させることができる。

上記のとおり、本実施形態においては、熱伝達抑制シートの機械的強度や形状保持性及び粒子の保持性を向上させるために、種々の組み合わせの無機繊維を使用することが好ましい。以下、上記図３に示す第２の実施形態とは異なる組み合わせの第１の無機繊維及び第２の無機繊維について説明するが、本明細書においては、便宜上、無機繊維に関する他の実施形態を、図３を用いて説明する。

（３－５－２．ガラス転移点が互いに異なる２種の無機繊維）
熱伝達抑制シートが、２種の無機繊維を含有する場合に、第１の無機繊維５は非晶質の繊維であり、第２の無機繊維６は、第１の無機繊維５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種の繊維であることが好ましい。また、上記２種の無機繊維とともに、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種を含む第１の無機粒子２を使用することにより、さらに一層断熱性能を向上させることができる。

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５は、高温にさらされると、その表面が第２の無機繊維６より先に軟化して、第１の有機繊維１及び第１の無機粒子２等を結着する。したがって、熱伝達抑制シートに上記のような第１の無機繊維５を含有させることにより、断熱層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５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、ＳｉＯ_２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。

第２の無機繊維６は、上述のとおり、第１の無機繊維５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６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６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５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５が軟化しても、第２の無機繊維６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６が溶融又は軟化しないと、熱伝達抑制シートに含まれる各粒子間、粒子と繊維との間、及び各繊維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。

第２の無機繊維６が結晶質である場合に、第２の無機繊維６としては、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、シリカ繊維、ガラス繊維、グラスウール、ロックウール、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、エアロゲル複合材、マグネシウムシリケート繊維、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、ウォラストナイト等の鉱物系繊維等を使用することができる。
第２の無機繊維６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６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６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６が非晶質である場合であっても、第１の無機繊維５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５よりガラス転移点が高いガラス繊維を第２の無機繊維６として用いてもよい。
なお、第２の無機繊維６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。

なお、上記のとおり、第１の無機繊維５は第２の無機繊維６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５が先に軟化するため、第１の無機繊維５で第１の有機繊維１及び第１の無機粒子２等を結着することができる。しかし、例えば、第２の無機繊維６が非晶質であって、その繊維径が第１の無機繊維５の繊維径よりも細い場合に、第１の無機繊維５と第２の無機繊維６とのガラス転移点が接近していると、第２の無機繊維６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６が非晶質の繊維である場合に、第２の無機繊維６のガラス転移点は、第１の無機繊維５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。

なお、第１の無機繊維５の繊維長は、１００ｍｍ以下であることが好ましく、０．１ｍｍ以上とすることが好ましい。第２の無機繊維６の繊維長は、０．１ｍｍ以下であることが好ましい。これらの理由については、上記したとおりである。

（３－５－３．ガラス転移点及び平均繊維径が互いに異なる２種の無機繊維）
熱伝達抑制シートが、２種の無機繊維を含有する場合に、第１の無機繊維５は非晶質の繊維であり、第２の無機繊維６は、第１の無機繊維５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種の繊維であり、第１の無機繊維５の平均繊維径が、第２の無機繊維６の平均繊維径よりも大きいことが好ましい。

上述のとおり、本実施形態に係る熱伝達抑制シートが２種の無機繊維を含有する場合に、第１の無機繊維５の平均繊維径が、第２の無機繊維６よりも大きいことが好ましい。また、太径の第１の無機繊維５が非晶質の繊維であり、細径の第２の無機繊維６が、第１の無機繊維５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ことが好ましい。これにより、第１の無機繊維５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、細径である第２の無機繊維６が、第１の無機繊維５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と、温度が上昇しても細径の第２の無機繊維６が繊維の形状で残存するため、熱伝達抑制シートの構造を保持し、粉落ちを防止することができる。

なお、この場合であっても、第１の無機繊維５の繊維長は、１００ｍｍ以下であることが好ましく、０．１ｍｍ以上とすることが好ましい。第２の無機繊維６の繊維長は、０．１ｍｍ以下であることが好ましい。これらの理由については、上記したとおりである。

また、本実施形態に係る熱伝達抑制シートには、上記第１の無機繊維５及び第２の無機繊維６の他に、異なる無機繊維が含まれていてもよい。

（３－５－４．第１の無機繊維及び第２の無機繊維の各含有量）
熱伝達抑制シートが、２種の無機繊維を含有する場合に、第１の無機繊維５の含有量は、熱伝達抑制シートの全質量に対して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６の含有量は、熱伝達抑制シートの全質量に対して３質量％以上３０質量％以下であることが好ましい。

また、第１の無機繊維５の含有量は、熱伝達抑制シートの全質量に対して、５質量％以上１５質量％以下であることがより好ましく、第２の無機繊維６の含有量は、熱伝達抑制シートの全質量に対して、５質量％以上１５質量％以下であることがより好ましい。このような含有量にすることにより、第１の無機繊維５による形状保持性や押圧力耐性、抗風圧性、及び第２の無機繊維６による無機粒子の保持能力がバランスよく発現される。

［４．組電池］
図２は、本発明の実施形態に係る組電池を示す模式図である。本実施形態に係る組電池１００は、複数の電池セル１０１を直列又は並列に接続したものである。また、電池セル１０１間に、例えば、本実施形態に係る熱伝達抑制シート１０を介在させている。さらに、電池セル１０１及び熱伝達抑制シート１０は、電池ケース１１０に収容されている。
なお、熱伝達抑制シート１０については、上述したとおりである。

このように、各電池セル１０１の間に熱伝達抑制シート１０が介在されている場合に、熱伝達抑制シート１０は熱伝達を抑制する効果を有するため、高温になった電池セルに隣接する電池セルへの熱の伝播を抑制することができる。
また、本実施形態に係る熱伝達抑制シート１０は、高い圧縮強度を有するため、電池セル１０１の充放電時において、これら電池セルの熱膨張を抑制することができる。したがって、電池セル間の距離を確保することができ、断熱性能の低下を抑制し、電池セルの熱暴走を防止することができる。また、熱膨張を抑制する効果により、電池セルの変形を防止することができるため、電池ケース１１０への負荷を抑制することができる。

なお、本実施形態の組電池１００は、図２に例示した組電池に限定されず、電池セル１０１間のみでなく、電池セル１０１と電池ケース１１０との間に、熱伝達抑制シート１０を配置することもできる。

このように構成された組電池１００においては、ある電池セルが発火した場合に、電池ケース１１０の外側に炎が広がることを抑制することができる。
例えば、本実施形態に係る組電池１００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、熱伝達抑制シート１０を、各電池セル間に介在させるだけでなく、電池セル１０１と電池ケース１１０との間に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１００を構成することができる。

本実施形態の組電池において、電池セル１０１と電池ケース１１０との間に配置された熱伝達抑制シート１０と、電池セル１０１とは、接触していても、隙間を有していてもよい。ただし、熱伝達抑制シート１０と電池セル１０１との間に隙間を有していると、複数ある電池セルのうち、いずれかの電池セルの温度が上昇し、体積が膨張した場合であっても、電池セルの変形を許容することができる。

なお、本実施形態に係る熱伝達抑制シート１０は、材料の種類及び厚さの選択によっては、容易に屈曲可能なものとなる。したがって、電池セル１０１及び電池ケース１１０の形状に影響されず、どのような形状のものにも対応させることができる。具体的には、角型電池の他、円筒形電池、平板型電池等にも適用することができる。

１ 第１の有機繊維
２ 第１の無機粒子
３ 第２の無機粒子
４ 第２の有機繊維
５ 第１の無機繊維
６ 第２の無機繊維
９ 樹脂バインダ
１１ 骨格
１０，２０ 熱伝達抑制シート
１００ 組電池
１０１ 電池セル
１１０ 電池ケース

Claims (17)

1. １２０℃未満の温度においてガラス転移点を有さない第１の有機繊維と、
   第１の無機粒子と、
   樹脂バインダと、を含むことを特徴とする、熱伝達抑制シート。
2. 前記第１の有機繊維は、ガラス転移点が１２０℃以上である結晶性の有機繊維及びガラス転移点を有さない有機繊維の少なくとも１種であることを特徴とする、請求項１に記載の熱伝達抑制シート。
3. 前記第１の有機繊維は２００℃以上の温度で融点Ｔｍを有し、
   前記第１の有機繊維のＴｍ℃における弾性率は、前記第１の有機繊維の２３℃における弾性率に対して、０．１％以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の熱伝達抑制シート。
4. 前記第１の有機繊維は、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維、ポリトリメチレンテレフタレート繊維、ポリアセタール繊維、ポリテトラフルオロエチレン繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリアミド繊維、及びポリパラフェニルフタルアミド繊維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、請求項１～３のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シート。
5. 前記第１の有機繊維の含有量は、熱伝達抑制シート全質量に対して１質量％以上１０質量％以下であることを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シート。
6. さらに、ガラス転移点を有する第２の有機繊維を有し、
   前記第１の有機繊維がガラス転移点を有する場合に、前記第２の有機繊維のガラス転移点は、前記樹脂バインダのガラス転移点よりも高く、前記第１の有機繊維のガラス転移点よりも低いことを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シート。
7. さらに、ガラス転移点を有する第２の有機繊維を有し、
   前記第１の有機繊維がガラス転移点を有さない場合に、前記第２の有機繊維のガラス転移点は、前記樹脂バインダのガラス転移点よりも高いことを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シート。
8. 前記第２の有機繊維のガラス転移点は、２５０℃以下であることを特徴とする、請求項６又は７に記載の熱伝達抑制シート。
9. 前記第２の有機繊維は、ポリビニルアルコール繊維、ポリエチレン繊維、ナイロン繊維、ポリウレタン繊維及びエチレン－ビニルアルコール共重合体繊維から選択された少なくとも１種を含むことを特徴とする、請求項６～８のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シート。
10. 前記第１の無機粒子は、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種の無機材料からなる粒子であることを特徴とする、請求項１～９のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シート。
11. さらに、平均繊維径、形状及びガラス転移点から選択された少なくとも１種の性状が互いに異なる第１の無機繊維及び第２の無機繊維を有することを特徴とする、請求項１～１０のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シート。
12. 前記第１の無機繊維の平均繊維径が、前記第２の無機繊維の平均繊維径よりも大きく、
    前記第１の無機繊維が線状又は針状であり、前記第２の無機繊維が樹枝状又は縮れ状であることを特徴とする、請求項１１に記載の熱伝達抑制シート。
13. 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種の繊維であり、
    前記第１の無機繊維の平均繊維径が、前記第２の無機繊維の平均繊維径よりも大きいことを特徴とする、請求項１１に記載の熱伝達抑制シート。
14. 前記第１の無機粒子が、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種の無機繊維である、請求項１１に記載の熱伝達抑制シート。
15. さらに、金属酸化物からなる第２の無機粒子を含むことを特徴とする、請求項１～１４のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シート。
16. 前記樹脂バインダは、スチレン－ブタジエン樹脂、アクリル樹脂、シリコン－アクリル樹脂及びスチレン樹脂から選択された少なくとも１種を含むことを特徴とする、請求項１～１５のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シート。
17. 複数の電池セルと、請求項１～１６のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シートと、を有し、該複数の電池セルが直列又は並列に接続された、組電池。

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