JP2023098612A - 熱伝達抑制シート及び組電池 - Google Patents

Abstract

【課題】繊維と粒子との分散性を良好にして繊維による粒子の保持性能をより高めることにより、熱伝達抑制シートに要求されている保形性や強度、圧縮特性などを更に向上させるとともに、電池セルが熱暴走を起こしたとしても、シート全体としての保形性や強度、圧縮特性などの低下を防ぐ。
【解決手段】熱伝達抑制シートは、繊維成分と粒子成分とを含むとともに、繊維成分に含まれる第１の無機繊維１の主成分と、粒子成分に含まれる第１の無機粒子２の主成分とが同一種であり、かつ、第１の無機粒子２における主成分の含有量が第１の無機繊維１における主成分の含有量よりも多い。
【選択図】図１

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、並びに組電池に用いられる熱伝達抑制シートに関する。

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。

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。

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ための技術として、電池セル間に熱伝達抑制シートを介在させることが行われている。例えば、特許文献１には、繊維とシリカエアロゲルとを含む熱伝達抑制シートが記載されている。また、特許文献２には、鉱物系粉体及び難燃剤の少なくとも一方と、熱硬化性樹脂や熱可塑性エラストマー、ゴムから選択される有機バインダとしてのマトリックス樹脂とを含む熱伝達抑制シートが記載されている。

特開２０１７－２１５０１４号公報 特開２０１８－２０６６０５号公報

ここで、熱伝達抑制シートにおいては、熱伝達抑制効果を有する粒子を良好に保持すること（すなわち、粉落ちを抑制すること）が要求されており、特許文献１では、シリカエアロゲルを繊維で保持することが行われている。その際、保持性能を高めるために、有機バインダを用いることが広く行われている。

熱伝達抑制シートの製造では、繊維と粒子とを含む水性スラリーを、濾過用のメッシュを介して脱水して得た湿潤シートを加熱・加圧することが広く行われている。その際、水性スラリー中での繊維と粒子との極性などが、両者の分散性に大きく影響する。また、有機バインダを含む場合には、有機バインダと繊維との親和性、有機バインダと粒子との親和性が、結着性に大きく影響する。その結果、得られる熱伝達抑制シートでは、繊維や粒子が偏在して粒子の保持性能が低下したり、シート全体の強度が低下する。

また、電池セルが熱暴走を起こすと、セル温度は急激に上昇して１０００℃近くに達することもあるが、有機バインダを使用していると、熱暴走時の高温になった際に有機バインダが溶融、消失してシート全体としての保形性や強度、圧縮特性などが大きく低下してしまう。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、繊維と粒子との分散性を良好にして繊維による粒子の保持性能をより高めることにより、熱伝達抑制シートに要求されている保形性や強度、圧縮特性などを更に向上させるとともに、電池セルが熱暴走を起こしたとしても、シート全体としての保形性や強度、圧縮特性などの低下を防ぐことを目的とする。

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］ 繊維成分と粒子成分とを含むとともに、
前記繊維成分に含まれる第１の無機繊維の主成分と、前記粒子成分に含まれる第１の無機粒子の主成分とが同一種であり、かつ、
前記第１の無機粒子における前記主成分の含有量が前記第１の無機繊維における前記主成分の含有量よりも多い、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］～［１５］に関する。

［２］ 前記主成分が、シリカである、［１］に記載の熱伝達抑制シート。

［３］ 前記第１の無機繊維がガラス繊維であり、前記第１の無機粒子がシリカ粒子である、［１］又は［２］に記載の熱伝達抑制シート。

［４］ 前記繊維成分が、前記第１の無機繊維及び前記第１の無機粒子よりもガラス転移点が高い第２の無機繊維を含む、［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、［４］に記載の熱伝達抑制シート。

［６］ 前記第１の無機繊維の平均繊維長が、前記第２の無機繊維の平均繊維長よりも大きい、［４］又は［５］に記載の熱伝達抑制シート。

［７］ 前記第１の無機繊維の捲縮度が、前記第２の無機繊維の捲縮度よりも小さい、［４］～［６］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。

［８］ 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、［４］～［７］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。

［９］ 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、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、［４］～［８］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。

［１０］ 前記第２の無機繊維が、アルミナ繊維、ムライト繊維、アルミナシリケート繊維、カーボン繊維、炭化ケイ素繊維、鉱物系繊維及びジルコニア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、［４］～［９］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。

［１１］ 前記粒子成分が、前記第１の無機繊維及び前記第１の無機粒子よりもガラス転移点が高い第２の無機粒子を含む、［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２の無機粒子がチタニア粒子、ジルコニア粒子、ジルコン粒子及びチタン酸バリウム粒子から選択される少なくとも１種からなる粒子である、［１１］に記載の熱伝達抑制シート。

［１３］ 前記粒子成分を構成する無機粒子は、一様に分散し、
前記第１の無機繊維は、一様に分散するとともにシートの主面に対して平行な一方向に配向されており、
前記第２の無機繊維は、前記第１の無機繊維と交絡して３次元ウエッブ構造を形成している、［４］～［１２］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。

［１４］ 前記第２の無機繊維の熱伝導率が４１［Ｗ／ｍ・Ｋ］以下である、［１３］に記載の熱伝達抑制シート。

［１５］ 前記第１の無機繊維及び前記第２の無機繊維の合計含有量は、熱伝達抑制シート全質量に対して、５質量％以上３０質量％以下である、［１３］又は［１４］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［１６］の構成により達成される。

［１６］ 複数の電池セルを直列又は並列に接続した組電池において、
［１］～［１５］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シートを用いた、組電池。

本発明の熱伝達抑制シートは、第１の無機繊維の主成分と、第１の無機粒子の主成分とが同一種であるため、両者の親和性が高くなり、製造時の分散性が良好となり、シート中での偏在が無くなり、第１の無機繊維による第１の無機粒子の保持性能が高まる。また、繊維成分が絡み合って３次元ネットワーク（Ｗｅｂ構造又はウエッブ構造ともいう。）を形成する。その結果、シート全体としての保形性や強度、圧縮特性などが更に向上する。

また好ましくは、第１の無機繊維及び第１の無機粒子よりもガラス転移点が高い第２の無機繊維及び第２の無機粒子を更に含有することにより、電池セルが熱暴走を起こしたとしても、ガラス転移点が比較的低い第１の無機繊維及び第１の無機粒子がガラス化（軟化）して結着剤として機能する。それとともに、ガラス転移点が比較的高い第２の無機繊維及び第２の無機粒子が熱伝達抑制シート内に残存する。そのため、電池セルが熱暴走を起こした場合でも、シート全体としての保形性や強度、圧縮特性などが維持される。

本発明の組電池においては、上記の熱伝達抑制シートが用いられている。したがって、本発明の組電池は安定した動作が持続し、電池セルの熱暴走が起こっても、被害を最小限に抑制することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る熱伝達抑制シートにおける、製造直後（通常使用時）における断面を撮影したＳＥＭ写真である。 図２は、本発明の第１実施形態に係る熱伝達抑制シートにおける、８００℃に加熱した時の断面を撮影したＳＥＭ写真である。 図３は、本発明の第１実施形態に係る熱伝達抑制シートにおける、１０００℃に加熱した時の断面を撮影したＳＥＭ写真である。 図４は、第１実施形態に係る熱伝達抑制シートを用いた組電池を模式的に示す断面図である。 図５は、本発明の第２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。

以下、本発明の実施形態に係る熱伝達抑制シート及び組電池に関して、図面を参照しつつ詳細に説明する。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。

［１．熱伝達抑制シート］
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係る熱伝達抑制シートは、
繊維成分と粒子成分とを含むとともに、
上記繊維成分に含まれる第１の無機繊維の主成分と、上記粒子成分に含まれる第１の無機粒子の主成分とが同一種であり、かつ、
上記第１の無機粒子における主成分の含有量が、上記第１の無機繊維における上記主成分の含有量よりも多い、ことを特徴とする。

なお、本発明において「主成分」とは、一つの材料を構成する全成分の中で５０質量％以上を占める成分のことである。好ましくは、主成分は６０質量％以上、より好ましくは、７０質量％以上、更に好ましくは、８０質量％以上、より更に好ましくは、９０質量％以上を占める。

第１の無機繊維及び第１の無機粒子の各主成分が同一種であるため、両者の親和性が高く、製造時の分散性が良好となり、得られる熱伝達抑制シート中でそれぞれが偏在することがなくなる。そのため、第１の無機繊維による第１の無機粒子の保持性能が高まる。

以下、本発明の第１実施形態に係る熱伝達抑制シートについて、詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る熱伝達抑制シートにおける、製造直後（通常使用時）における断面を撮影したＳＥＭ写真である。

図１に示すように、繊維成分は、第１の無機繊維１を含み、粒子成分は、第１の無機粒子２を含む。また、本実施形態において、繊維成分は、第１の無機繊維１及び第１の無機粒子２よりも、ガラス転移点が高い第２の無機繊維３を含有している。さらに、粒子成分は、第１の無機繊維１及び第１の無機粒子２よりも、ガラス転移点が高い第２の無機粒子４を含有している。さらにまた、第１の無機繊維１、第１の無機粒子２、第２の無機繊維３及び第２の無機粒子４の間に、有機バインダ５が入り込んでこれらを結着している。

（第１の無機繊維）
繊維成分に含まれる第１の無機繊維１は非晶質の繊維が好ましく、ガラス繊維やグラスウール、スラグウール、ロックウール、アルカリアースシリケート繊維、リフラクトリーセラミック繊維、バサルトファイバ、ソルブルファイバを好適に用いることができ、これらはそれぞれ単独でも、複数種を混合して使用してもよい。中でも、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。特に、主成分として、優れた断熱性を有するシリカ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、ガラス繊維がより好ましい。

（第１の無機粒子）
粒子成分に含まれる第１の無機粒子２は、その主成分が第１の無機繊維１の主成分と同一種である。上記したように、第１の無機繊維１としては主成分としてシリカを含む繊維が好ましいことから、第１の無機粒子２も、主成分が同一種のシリカであるシリカ粒子が好ましい。

また、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、熱伝達抑制シートの強度をより向上させることができる。

（第２の無機繊維）
繊維成分は、第２の無機繊維３を含んでいてもよい。第２の無機繊維３は、第１の無機繊維１及び第１の無機粒子２よりも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。第２の無機繊維３としては、ガラス転移点が１０００℃以上であることが好ましく、多くの結晶性の無機繊維を用いることができる。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１及び第１の無機粒子２は、高温にさらされると、その表面が第２の無機繊維３より先に軟化する。

一方、ガラス転移点が比較的高い第２の無機繊維３は、電池セルの熱暴走時において、第１の無機繊維１及び第１の無機粒子２が軟化、溶融しても、シート内に残存してシート形状を維持し、電池セル間に存在し続けることができる。したがって、軟化した第１の無機繊維１が、後述する第２の無機粒子４、第２の無機繊維３等を結着し、熱伝達抑制シート１０の機械的強度を向上させることができる。また、高温にさらされても第２の無機繊維３が溶融又は軟化せず残存するため、第２の無機粒子４との間の微小な空間、更には第１の無機繊維１や第１の無機粒子２の中で残存しているものがあると、これらとの間の微小な空間が維持され、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示すことができる。

第２の無機繊維３として、具体的には、アルミナ繊維、ムライト繊維、アルミナシリケート繊維、カーボン繊維、炭化ケイ素繊維、鉱物系繊維、ジルコニア繊維を好適に用いることができる。また、これらの繊維はそれぞれ単独でも、複数種を組みわせてもよい。中でも、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３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。

第２の無機繊維３が非晶質である場合であっても、第１の無機繊維１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１よりガラス転移点が高いガラス繊維を第２の無機繊維３として用いてもよい。

なお、上記のとおり、第１の無機繊維１は第２の無機繊維３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１が先に軟化するため、第１の無機繊維１で第２の無機粒子４及び第２の無機繊維３を結着することができる。しかし、例えば、第２の無機繊維３が非晶質であって、その繊維径が第１の無機繊維１の繊維径よりも細い場合に、第１の無機繊維１と第２の無機繊維３とのガラス転移点が接近していると、第２の無機繊維３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３が非晶質の繊維である場合に、第２の無機繊維３のガラス転移点は、第１の無機繊維１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。

（第２の無機粒子）
粒子成分は、第１の無機繊維１及び第１の無機粒子２よりも、ガラス転移点が高い第２の無機粒子４を含有してもよい。第２の無機粒子４の材質は特に限定されないが、酸化物粒子、炭化物粒子、窒化物粒子等を用いることができる。中でも、酸化物粒子を使用することが好ましく、ガラス転移点が１０００℃以上であることが好ましい。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、第２の無機粒子４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。具体的には、チタニア粒子、ジルコニア粒子、ジルコン粒子、チタン酸バリウム粒子、酸化亜鉛粒子、アルミナ粒子等を好適に用いることができ、中でも、チタニア粒子が好ましい。チタニア粒子は他の金属酸化物と比較して屈折率が高く、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、熱伝達抑制シートの耐熱性を高める上で好ましい。すなわち、第１の無機粒子２としてシリカ粒子を使用し、第２の無機粒子４としてチタニア粒子を使用することが特に好ましい。

また、これらの粒子はそれぞれ単独でも、複数種を組みわせてもよい。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。なお、複数種を組みわせる場合は、第１の無機粒子と同様に、大径粒子と小径粒子とを混合使用することも好ましく、大径の無機粒子同士の隙間に小径の無機粒子が入り込んで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とともに、強度が高まる。

第１の無機粒子２及び第２の無機粒子４のいずれか一方又は両方が酸化物粒子である場合に、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シート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。

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。ナノ粒子については後述する。

なお、第２の無機繊維及び第２の無機粒子は、より高温での対応性のために、ガラス転移点がより高いものほど好ましい。

第２の無機繊維３及び第２の無機粒子４を含有することにより得られる効果について、図１～図４を用いて以下に説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係る熱伝達抑制シートにおける、８００℃に加熱した時の断面を撮影したＳＥＭ写真である。図３は、本発明の第１実施形態に係る熱伝達抑制シートにおける、１０００℃に加熱した時の断面を撮影したＳＥＭ写真である。図４は、第１実施形態に係る熱伝達抑制シートを用いた組電池を模式的に示す断面図である。

図４に示すように、本実施形態に係る熱伝達抑制シート１０は、例えば、組電池１００に使用される。具体的な構成として、組電池１００は、複数個の電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃが並設され、直列又は並列に接続されて電池ケース３０に格納されたものである。そして、熱伝達抑制シート１０は、例えば、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ間に介在させることができる。

電池セルが熱暴走を起こすと（電池セルの異常時）、熱伝達抑制シートは高温度に加熱され、まず、融点の低い有機バインダ５が消失し（８００℃加熱後の熱伝達抑制シートを示す図２を参照）、シート全体としての保形性や強度、圧縮特性などが大きく低下するおそれがある。そして、更に温度が高まり、ガラス転移点が比較的低い第１の無機繊維１や第１の無機粒子２のガラス転移点を超えると、第１の無機繊維１や第１の無機粒子２がガラス化（軟化）して膜状となり、消失した有機バインダ５に代替して結着剤として機能して、シート全体としての保形性や強度、圧縮特性などに寄与する。

その後、温度が高まっても、ガラス転移点が比較的高い第２の無機繊維３及び第２の無機粒子４は、熱伝達抑制シート中に残存する（１０００℃加熱後の熱伝達抑制シートを示す図３を参照）。また、図３のＡ部やＢ部で示されるように、第１の無機繊維１及び第１の無機粒子２は、軟化して変形し、これらは第２の無機繊維３及び第２の無機粒子４の隙間を埋めるように広がる。したがって、シート全体としての保形性や強度、圧縮特性などを維持することができる。それとともに、第２の無機繊維３間、第２の無機粒子４間、並びに第２の無機繊維３と第２の無機粒子４との間の微小な空間が維持され、これら空間において、空気による断熱効果が発揮されて、優れた熱伝達抑制性能を呈する。

（第１の無機繊維と第２の無機繊維の形状）
第１の無機繊維と第２の無機繊維は、下記に示す形状が好ましい。

本発明において、平均繊維径が太い（太径の）無機繊維は、熱伝達抑制シート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１及び第２の無機繊維３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、機械的強度や保形性を更に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。

より具体的には、熱伝達抑制シート１０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、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、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。

また、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。

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、熱伝達抑制シート１０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。

より具体的には、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熱伝達抑制シート１０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。

また、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。

さらに、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、熱伝達抑制シートにおいて、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、熱伝達抑制シート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。

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。

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、第１の無機粒子や第２の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。

上述のとおり、第１の無機繊維１及び第２の無機繊維３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１の平均繊維径が、第２の無機繊維３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１の平均繊維径が太径であると、ガラス転移点が低い第１の無機繊維１の方が早く軟化するため、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３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３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。

また、本発明においては、第１の無機繊維１の平均繊維径が太径であり、第２の無機繊維３の平均繊維長が細径である場合に、第１の無機繊維１の平均繊維長は、第２の無機繊維３の平均繊維長よりも大きいことがより好ましく、第１の無機繊維１の捲縮度は、第２の無機繊維３の捲縮度よりも小さいことがより好ましい。

なお、第１の無機繊維１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３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、第１の無機粒子２及び第２の無機粒子４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。

また、第１の無機繊維１の平均繊維長が第２の無機繊維３よりも大きいことにより、配向長さが伸びるため放熱性がより高まる。更には、第２の無機繊維３が樹枝状又は縮れ状であるため第１の無機繊維１との交絡が容易であり、伝熱パスや形状保持に効果的となる。

（第１の無機粒子及び第２の無機粒子の形状）
また、第１の無機粒子２及び第２の無機粒子４は、下記の形状であることが好ましい。

第１の無機粒子２及び第２の無機粒子４とも、その形状及び大きさについて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い。また、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、第１の無機粒子２及び第２の無機粒子４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。

熱伝達抑制シート１０中の粒子成分のうち、少なくとも１種の粒子成分として、ナノ粒子を含むことがより好ましい。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する効果を有する。したがって、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。なお、例えば第１の無機粒子２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って、第１の無機繊維１と同一の主成分を有するものであれば、主成分以外の成分について特に限定されない。

また、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。

第１の無機粒子２及び第２の無機粒子４のいずれか一方又は両方が酸化物粒子である場合に、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１０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１０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。

ナノ粒子として、例えばナノシリカ粒子は、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、ナノシリカ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ナノシリカ粒子は、かさ密度が０．１ｇ／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、ナノシリカ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、第１の無機粒子であるシリカ粒子としてナノシリカ粒子を使用することが好ましい。ナノシリカ粒子としては、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。

上述のとおり、チタニアは放射熱を遮る効果が高く、ナノシリカ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１０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、第１の無機粒子２、第２の無機粒子４として、チタニア粒子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。

（熱伝達抑制シートにおける第１の無機繊維、第１の無機粒子、第２の無機繊維及び第２の無機粒子の含有量）
第１実施形態において、それぞれ熱伝達抑制シート１０の全質量に対して、第１の無機粒子２の含有量は２５質量％以上８０質量％以下であることが好ましく、第２の無機粒子４の含有量は１質量％以上３０質量％以下であることが好ましいが、上記したように、第１の無機繊維１及び第１の無機粒子２は有機バインダが消失した際に代替するため、有機バインダ５の含有量以上であることが好ましい。なお、有機バインダ５の含有量は、結着性能を考慮すると、５質量％以上２５質量％未満であることが好ましい。

また、第１の無機繊維１の含有量は３質量％以上３０質量％以下であることが好ましく、５質量％以上１５質量％以下であることがより好ましい。第２の無機繊維３の含有量は３質量％以上３０質量％以下であることが好ましく、５質量％以上１５質量％以下であることがより好ましい。第１の無機繊維１及び第２の無機繊維３は絡み合って３次元ネットワークを形成して第１の無機粒子２及び第２の無機粒子４、後述される他の配合材料を保持するため、上記の含有量未満ではこのような効果が充分に得られない。

（その他の配合材料）
本発明の熱伝達抑制シートには、第１の無機粒子２及び第２の無機粒子４とは異なる他の無機粒子、第１の無機繊維１及び第２の無機繊維３とは異なる他の無機繊維、有機繊維、有機バインダなど、従来から熱伝達抑制シートに配合されている材料を、必要に応じて配合してもよい。これらはいずれも熱伝達抑制シート１０の補強や成形性の向上を目的とする上で有用であり、熱伝達抑制シート１０の全質量に対する合計量で、１０質量％以下とすることが好ましい。

第１の無機繊維及び第２の無機繊維とは異なる無機繊維としては、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、それぞれ単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。

有機バインダとしては、熱伝達抑制シートに従来から用いられている高分子凝集材やアクリルエマルジョンなどを、適宜用いることができる。

他の無機粒子としては、マイカ、マイクロポーラス粒子、熱膨張性無機材料、エアロゲル及び無機水和物粒子を使用することができる。なお、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。また、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。

中でも、無機水和物粒子が好ましい。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、いわゆる「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、後述するように本発明の組電池では、好ましく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。

なお、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。

また、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、熱伝達抑制シートの中心付近にある無機水和物粒子が、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、熱伝達抑制シートの中心付近の無機水和物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。

さらに、無機粒子として含水多孔質体を含むことも好ましい。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。
上記含水多孔質体を複数種類組み合わせて用いることも好ましい。また上記含水多孔質体をより多く含む層を表面に設けることも、温度上昇の抑制のために好ましい。

また、その他の配合材料は、熱伝達抑制シート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。

＜第１実施形態に係る熱伝達抑制シートの製造方法＞
第１実施形態において、熱伝達抑制シート１０は、繊維成分及び粒子成分、更には他の配合材料を、乾式成形法又は湿式成形法により型成形して製造される。乾式成形法については、例えばプレス成形法（乾式プレス成形法）及び押出成形法（乾式押出成形法）を使用することができる。

（乾式プレス成形法を用いた製造方法）
乾式プレス成形法では、繊維成分、粒子成分及び他の配合材料を所定の割合でＶ型混合機等の混合機に投入する。そして、混合機に投入された材料を充分に混合した後、この混合物を所定の型内に投入し、プレス成形することにより、熱伝達抑制シートを得ることができる。プレス成形時に、必要に応じて加熱してもよい。

なお、プレス成形時のプレス圧は、０．９８ＭＰａ以上９．８０ＭＰａ以下の範囲であることが好ましい。プレス圧が０．９８ＭＰａ未満であると、得られる熱伝達抑制シートにおいて、強度を保つことができずに崩れてしまうおそれがある。一方、プレス圧が９．８０ＭＰａを超えると、過度の圧縮によって加工性が低下したり、かさ密度が高くなるため固体伝熱が増加し、断熱性が低下するおそれがある。

また、乾式プレス成形法を用いる場合には、有機バインダとして、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ：Ｅｔｈｙｌｅｎｅ－Ｖｉｎｙｌａｃｅｔａｔｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）を使用することが好ましいが、乾式プレス成形法を用いる場合に一般的に使用される有機バインダであれば、特に限定されずに使用することができる。

（乾式押出成形法を用いた製造方法）
乾式押出成形法では、繊維成分、粒子成分及び他の配合材料を所定の割合で水に加え、混練機で混練することにより、ペーストを調製する。その後、得られたペーストを、押出成形機を用いてスリット状のノズルから押出し、更に乾燥させることにより、熱伝達抑制シートを得ることができる。乾式押出成形法を用いる場合には、有機バインダとしてメチルセルロース及び水溶性セルロースエーテル等を使用することが好ましいが、乾式押出成形法を用いる場合に一般的に使用される有機バインダであれば、特に限定されずに使用することができる。

（湿式成形法を用いた製造方法）
湿式成形法では、繊維成分、粒子成分及び他の配合材料を所定の割合で水に加え、水中で混合し、撹拌機で撹拌することにより、混合液を調製する。その後、濾過用のメッシュを介して、得られた混合液を脱水することにより、湿潤シートを作製する。その後、得られた湿潤シートを加熱するとともに加圧することにより、熱伝達抑制シートを得ることができる。

なお、加熱及び加圧工程の前に、湿潤シートに熱風を通気させて、シートを乾燥する通気乾燥処理を実施してもよいが、この通気乾燥処理を実施せず、湿潤した状態で加熱及び加圧してもよい。また、湿式成形法を用いる場合には、有機バインダとして、カチオン化デンプンやアクリル樹脂を選択することができる。

上述のとおり、熱伝達抑制シート１０が、第２の無機繊維を含む場合に、第１の無機繊維と第２の無機繊維とが絡み合って３次元ネットワークを形成していることが好ましい。無機繊維同士により形成された３次元ネットワークを有する第２実施形態について、図面を参照して説明する。以下、３次元ネットワークを有する構造を、３次元ウエッブ構造という。

〔第２実施形態〕
図５は、本発明の第２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。
第２実施形態に係る熱伝達抑制シート３２において、
（１）上記粒子成分を構成する無機粒子２１は、一様に分散し、
（２）上記第１の無機繊維２３は、一様に分散するとともにシートの主面に対して平行な一方向に配向されており、
（３）上記第２の無機繊維２４は、上記第１の無機繊維２３と交絡して３次元ウエッブ構造を形成している。

なお、上記無機粒子２１が複数の種類の無機粒子を含む場合に、複数種の無機粒子から選択された１種を、上記第１実施形態における第１の無機粒子２とすることができる。すなわち、第２実施形態においても、粒子成分を構成する無機粒子２１（第１の無機粒子２）の主成分と、上記第１の無機繊維２３の主成分とは同一種である。また、第１の無機粒子における主成分の含有量の方が、第１の無機繊維２３の主成分の含有量よりも多い。

図５に示すように、本実施形態においては、熱伝達抑制シート３２の主面１０ａ，１０ｂに対して平行な一方向に、第１の無機繊維２３が層状に配向している。また、第１の無機繊維２３が、第２の無機繊維２４と交絡して３次元ウエッブ構造を形成している。それとともに、第１の無機繊維２３及び第２の無機繊維２４との間の空間に、無機粒子２１が一様に広がって保持されている。無機粒子２１、第１の無機繊維２３及び第２の無機繊維２４は、いずれも耐熱性の材料である。また、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。

なお、本発明において、「一方向に配向している」とは、第１の無機繊維２３がすべてその方向に向いている必要はなく、特定の一方向に第１の無機繊維２３が並ぶ傾向が強ければよい。また、第１の無機繊維２３が特定の方向に配向していることは、目視による確認で判断できるが、繊維の判別が難しい場合には、当該方向の曲げ強度を測定し、他の方向より５％以上大きくなっていることで確認することができる。

また、本発明において、無機粒子２１及び第１の無機繊維２３が「一様に分散する」とは、無機粒子２１や第１の無機繊維２３が極端に偏在することなく、全体的に広がっている様子を示す。

第１の無機繊維２３及び第２の無機繊維２４の材質、形状、平均繊維径並びに平均繊維長については、上記第１実施形態における第１の無機繊維１及び第２の無機繊維３と同様である。また、無機粒子２１の材質、形状及び粒子径についても、上記第１実施形態における第１の無機粒子２及び第２の無機粒子４と同様であり、無機粒子２１のうち少なくとも１種の無機粒子が、上記第１実施形態における第１の無機粒子２に相当するものであればよい。

第２実施形態に係る熱伝達抑制シート３２は、図４に示す組電池に適用することができる。すなわち、熱伝達抑制シート３２は、例えば、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ間に介在させることができる。

このように構成された第２実施形態においても、第１の無機繊維２３と無機粒子２１の少なくとも１種の無機粒子の主成分が同一種であり、無機粒子における主成分の含有量が第１の無機繊維２３における主成分の含有量よりも多いため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態においては、熱伝達抑制シート３２の内部で、第１の無機繊維２３が主面に対して平行な一方向に配向しながら一様に分散しているので、シート内での断熱性や放熱性が優れるとともに均一となり、電池セルからの発熱を効果的に放熱できる。そのため、電池セルが熱暴走を起こした場合でも、隣り合う電池セルへの熱を遮断して連鎖を防ぐことができる。また、第１の無機繊維２３と第２の無機繊維２４とが交絡して３次元ウエッブ構造を形成するとともに、第２の無機繊維２４が、第１の無機繊維と第１の無機繊維とをつなぐ伝熱パスとして機能する。すなわち、第２の無機繊維２４により熱伝達抑制シート３２の厚さ方向に伝えられた熱が、第１の無機繊維２３により熱伝達抑制シート３２の主面に平行な方向に伝わり、放熱することができる。さらに、３次元ウエッブ構造になることによって強度的に優れたものとなる。

（第１の無機繊維及び第２の無機繊維の熱伝導率）
第２実施形態における熱伝達抑制シート３２は断熱性能に優れるほど好ましく、第１の無機繊維２３及び第２の無機繊維２４ともに熱伝導率が低いことが好ましい。しかし、第２の無機繊維２４は、層状に配向している第１の無機繊維同士をつなぐ伝熱パスになるため、第１の無機繊維２３よりも熱伝導率が高いことが好ましい。そのため、断熱性能を考慮して、第２の無機繊維２４の熱伝導率は４１［Ｗ／ｍ・Ｋ］以下であることが好ましい。

（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）
無機粒子２１の含有量は、熱伝達抑制シート３２の全質量に対して、３０質量％以上８０質量％以下であることが好ましい。無機粒子２１の含有量は、より好ましくは、４０質量％以上７０質量％以下であり、５０質量％以上６０質量％以下である。
また、第１の無機繊維２３と第２の無機繊維２４との合計含有量は、熱伝達抑制シート３２の全質量に対して、５質量％以上３０質量％以下であることが好ましい。第１の無機繊維２３と第２の無機繊維２４と合計含有量は、より好ましくは、１０質量％以上２５質量％以下であり、１５質量％以上２０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２１による吸熱・断熱効果、第１の無機繊維２３による保形性や押圧力耐性、抗風圧性、第２の無機繊維２４による伝熱パス作用や無機粒子２１の保持能力がバランスよく発現される。

＜第２実施形態に係る熱伝達抑制シートの製造方法＞
第２実施形態に係る熱伝達抑制シートの製造方法としては、まず、無機粒子２１、第１の無機繊維２３及び他の配合材料を所定の割合で水に加え、混練機で混練することにより、ペーストを調製する。その後、得られたペーストを、押出成形機を用いてスリット状のノズルから押出して第１部材を得る。この第１部材は、シート状の湿潤物であり、第１の無機繊維２３が一方向に配向し、繊維間に無機粒子２１が保持されている。

また、無機粒子２１、第２の無機繊維２４及び他の配合材料を所定の割合で乾式混合し、プレス成形することで、第２部材を得る。この第２部材は、シート状で、第２の無機繊維２４がランダムに存在し、繊維間に無機粒子２１が保持されている。

そして、第１部材と第２部材とを複数、交互に積層して全体をプレス成形し、乾燥することで熱伝達抑制シート３２が得られる。プレス成形の際に、第２部材中にランダムに存在している第２の無機繊維２４が、湿潤状態にある第１部材に入り込んで、第１の無機繊維２３と絡み合う。そして、乾燥することにより、このような状態が維持されて熱伝達抑制シート３２となる。

（熱伝達抑制シートの厚さ）
上記各実施形態において、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。

（熱伝達抑制シートの断熱性能）
断熱性能を表す指標として、熱伝導率を挙げることができるが、上記各実施形態においては、熱伝達抑制シートの熱伝導率は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、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、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。

［３．組電池］
組電池の構成は、上記図４における第１実施形態で例示したとおりである。ここで、本発明の第１実施形態に係る熱伝達抑制シート１０を用いた組電池の構成及び効果について、図４を用いて具体的に説明する。
図４に示すように、第１実施形態に係る組電池１００は、複数個の電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃが並設され、直列又は並列に接続されて電池ケース３０に格納されたものであり、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ間に、上記の熱伝達抑制シート１０が介在されている。なお、図４では、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ間に、上記の熱伝達抑制シート１０が介在されているが、熱伝達抑制シート１０は必ずしも電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ間に介在される必要はなく、例えば、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃと電池ケース３０の間に配置されたり、電池ケース３０の内面に貼り付けられるものであってもよい。

このような組電池１００では、各電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃの間に、熱伝達抑制シート１０が介在されているため、通常使用時において、各電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ間の熱の伝播を抑制することができる。

一方、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃのいずれかが熱暴走を起こした場合でも、本実施形態に係る熱伝達抑制シート１０が存在することにより、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ間の熱の伝播を抑制することができる。したがって、熱暴走の連鎖を阻止することができ、他の電池セルへの悪影響を最小限に抑えることができる。

また、図示は省略するが、熱伝達抑制シート１０は、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃの間に介在する他、電池ケース３０の内底面に直接付設したり、電池ケース３０の天井面や側壁と電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃとの間の空間に配設してもよい。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もできる。

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。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。

さらに、上記各実施形態に係る熱伝達抑制シートにおいて、構成成分や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。

第１の無機繊維として「ガラス繊維」、第１の無機粒子として「ナノシリカ粒子」、第２の無機繊維として「アルミナ繊維」、第２の無機粒子として「チタニア粒子」、有機バインダとして「アクリル樹脂」を用いた。第１の無機繊維であるガラス繊維は、シリカを６０質量％、第１の無機粒子であるナノシリカ粒子は、シリカを９９質量％含んでおり、共に主成分がシリカである。また、配合比（質量％）は、ガラス繊維：ナノシリカ粒子：アルミナ繊維：チタニア粒子：アクリル樹脂＝１０：５５：１０：１５：１０とした。

そして、これらを水に加え、水中で混合し、撹拌機で撹拌することにより、混合液を調製した。その後、濾過用のメッシュを介して、得られた混合液を脱水することにより、湿潤シートを作製した。その後、得られた湿潤シートを加熱するとともに加圧することにより、熱伝達抑制シートを得た。

製造直後（通常使用時）の熱伝達抑制シートの断面をＳＥＭにて撮影した。図１に示すように、第１の無機繊維（ガラス繊維）１と第２の無機繊維（アルミナ繊維）３とが絡み合って３次元ネットワークを形成し、第１の無機粒子（ナノシリカ粒子）２と第２の無機粒子（チタニア粒子）４とが保持されていることがわかる。また、これらの隙間には、図中では黒く見えているが、有機バインダ（アクリル樹脂）５が入り込んで結着していることがわかる。

続いて、電池セルの熱暴走時を想定して、熱伝達抑制シートを８００℃の高温に晒し、その断面をＳＥＭにて撮影した。図２に示すように、有機バインダ（アクリル樹脂）５が消失して、第１の無機繊維（ガラス繊維）１、第２の無機繊維（アルミナ繊維）３、第１の無機粒子（ナノシリカ粒子）２及び第２の無機粒子（チタニア粒子）４が残存していることがわかる。

更に昇温し、１０００℃における熱伝達抑制シートの断面のＳＥＭ写真を図３に示すが、この温度においても第２の無機繊維（アルミナ繊維）３及び第２の無機粒子（チタニア粒子）４が残存していることがわかる。
ただし、熱伝達抑制シートは、第１の無機繊維（ガラス繊維）１及び第１の無機粒子（ナノシリカ粒子）２のガラス転移点（Ｔｇ：５００－５５０℃）よりもはるかに高い１０００℃の高温に晒されていることから、図３のＡ部やＢ部で示されるように、第１の無機繊維（ガラス繊維）１及び第１の無機粒子（ナノシリカ粒子）２は、軟化して変形していることがわかる。そして、これらは第２の無機繊維（アルミナ繊維）３及び第２の無機粒子（チタニア粒子）４の隙間を埋めるように広がることで、結着剤として機能していると考えられる。

１，２３ 第１の無機繊維
２ 第１の無機粒子
３，２４ 第２の無機繊維
４ 第２の無機粒子
５ 有機バインダ
１０，３２ 熱伝達抑制シート
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ 電池セル
２１ 無機粒子
３０ 電池ケース
１００ 組電池

Claims (16)

1. 繊維成分と粒子成分とを含むとともに、
   前記繊維成分に含まれる第１の無機繊維の主成分と、前記粒子成分に含まれる第１の無機粒子の主成分とが同一種であり、かつ、
   前記第１の無機粒子における前記主成分の含有量が前記第１の無機繊維における前記主成分の含有量よりも多い、熱伝達抑制シート。
2. 前記主成分が、シリカである、請求項１に記載の熱伝達抑制シート。
3. 前記第１の無機繊維がガラス繊維であり、前記第１の無機粒子がシリカ粒子である、請求項１に記載の熱伝達抑制シート。
4. 前記繊維成分が、前記第１の無機繊維及び前記第１の無機粒子よりもガラス転移点が高い第２の無機繊維を含む、請求項１に記載の熱伝達抑制シート。
5. 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、請求項４に記載の熱伝達抑制シート。
6. 前記第１の無機繊維の平均繊維長が、前記第２の無機繊維の平均繊維長よりも大きい、請求項４に記載の熱伝達抑制シート。
7. 前記第１の無機繊維の捲縮度が、前記第２の無機繊維の捲縮度よりも小さい、請求項４に記載の熱伝達抑制シート。
8. 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、請求項４に記載の熱伝達抑制シート。
9. 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、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、請求項４に記載の熱伝達抑制シート。
10. 前記第２の無機繊維が、アルミナ繊維、ムライト繊維、アルミナシリケート繊維、カーボン繊維、炭化ケイ素繊維、鉱物系繊維及びジルコニア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、請求項４に記載の熱伝達抑制シート。
11. 前記粒子成分が、前記第１の無機繊維及び前記第１の無機粒子よりもガラス転移点が高い第２の無機粒子を含む、請求項１に記載の熱伝達抑制シート。
12. 前記第２の無機粒子がチタニア粒子、ジルコニア粒子、ジルコン粒子及びチタン酸バリウム粒子から選択される少なくとも１種からなる粒子である、請求項１１に記載の熱伝達抑制シート。
13. 前記粒子成分を構成する無機粒子は、一様に分散し、
    前記第１の無機繊維は、一様に分散するとともにシートの主面に対して平行な一方向に配向されており、
    前記第２の無機繊維は、前記第１の無機繊維と交絡して３次元ウエッブ構造を形成している、請求項４に記載の熱伝達抑制シート。
14. 前記第２の無機繊維の熱伝導率が４１［Ｗ／ｍ・Ｋ］以下である、請求項１３に記載の熱伝達抑制シート。
15. 前記第１の無機繊維及び前記第２の無機繊維の合計含有量は、熱伝達抑制シート全質量に対して、５質量％以上３０質量％以下である、請求項１３に記載の熱伝達抑制シート。
16. 複数の電池セルを直列又は並列に接続した組電池において、
    請求項１～１５のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シートを用いた、組電池。

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