JP2023146553A - 防炎シート及びその製造方法、並びに電池パック - Google Patents

Abstract

【課題】正常時は勿論のこと、異常時でも電池セル間の熱の伝播をより抑制できるとともに、曲げや捻じれなどの外力に対する耐性に優れ、簡便に製造できる防炎シートを提供する。【解決手段】防炎シート１は、防炎材１０と、弾性部材２０とが積層してなり、例えば樹脂製ステープル５０や樹脂製タグピン６０により、防炎材１０の弾性部材２０との接合面４０と、弾性部材２０の防炎材１０との接合面４０とが、接合面４０の面に沿って移動可能に接合されている。また、電池パック１００は、複数の電池セル１１０と、電池セル１１０を収容する電池ケース１２０と、上記防炎シート１と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、電動工具や車両などにおける電池パックに用いられる防炎シート及びその製造方法、並びに、電動工具や車両などに収容され、電動モータ等の電源として用いられる電池パックに関する。

一般的に、電動工具には、いわゆる商用電源に接続して使用されるものと、その内部に、駆動用電動モータの電源となるための組電池が収容されたものがあり、内部に組電池が収容された電動工具は、操作性が優れている等の観点から多用されている。
組電池は、複数の電池セルが直列又は並列に接続されたものであり、例えば、ポリカーボネート等からなる電池ケースに各電池セルを格納して一体化され、電動工具の内部に収容される。

電動工具内に収容される電池セルとしては、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。しかし、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「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。

また、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。このような、車両に用いられる電池セルにおいても、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おり、上述の電動工具内に収容される電池セルと同様に、電池セルの熱暴走が発生するおそれがある。

上記のような熱暴走の発生に対する対策として、例えば、特許文献１には、ある電池セルに過電流が流れ込むなどの理由により異常発熱が発生した場合に、隣接する電池セルへの類焼を防止・抑制することができる組電池が提案されている。上記特許文献１に記載の組電池は、複数の電池セルと、それを保持する金属材料からなるブロックで構成されており、このブロックは複数の小ブロックで構成されるものである。また、ブロックと電池セルとの隙間の大小を調整している。

このように構成された特許文献１に係る組電池によれば、電池セルを保持するブロックが金属材料からなるため、熱をすばやく拡散することができるとされている。

また、特許文献２には、二次電池の放熱性を向上し、性能劣化の改善を目的としたバッテリーパックが開示されている。上記特許文献２に記載のバッテリーパックは、複数の二次電池をケース内に収納したものであり、複数の二次電池とケースとの間に、所定の値以上の熱伝導率を有し、圧力により形状が変化する板形状のゴムシートが配置されている。

上記特許文献２によると、ゴムシートの熱伝導率が比較的高いため、二次電池の熱を、ケースを介して良好に放電することができることが記載されている。また、このバッテリーパックは、ゴムシートが弾力性を有するため、落下時に損傷を防止することができる。

さらに、断熱材と弾性材との積層体も知られており、例えば特許文献３では、断熱部と、エラストマー成形体などの緩衝部とを積層し、一体化した電池用断熱材が記載されている。

特開２０１４－９６２７１号公報 特開２００４－１４６１６１号公報 特開２０２１－１４０９６８号公報

ところで、電池セルに熱暴走が生じると、この電池の内部でガスが発生し、内圧が上昇することにより電池セルの変形を引き起こし、この変形が大きい場合には、ケースが破壊されることがある。
このような電池セルの変形は、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「通常使用時」の場合）においてもわずかに発生しており、充放電の際に電池セルの内圧の上昇及び低下が繰り返された場合に、電池セルに対して、ケースによる押圧及び緩和が繰り返され、電池の性能が低下する原因となる。

上記特許文献１に係る組電池は、電池セルを保持するブロックが金属材料からなるため、熱をすばやく拡散することができるが、電池セルの変形による電池ケースの破壊及び電池の性能の低下について、考慮されていない。
また、上記特許文献１に記載の組電池は、複数のブロックが必要であり、また、ブロックと電池セルとの隙間を変化させるため、組電池が搭載される電子機器や電動工具等に応じて、ブロックの設計が必要となる。したがって、ブロックの設計及び組電池の組立が煩雑になるという問題点がある。

さらに、特許文献２に記載のバッテリーパックは、電池セルに熱暴走が生じた場合に、隣接する他の電池セルの熱暴走の抑制について、考慮されていない。

また、特許文献３に記載の電池用断熱材では、断熱部と緩衝部とを接着剤や鋲で接合している。接着剤を用いた場合には、接着剤を別途必要とし、接着層の塗布工程も必要である。また、接着剤の塗布不足や、繰り返し行われる充放電に伴う劣化などにより、接着強度が低下するおそれがある。また、曲げや捻じれなどの外力を受けた際に、接着剤が剥離するおそれもある。
一方、鋲を用いた場合には、鋲全体が金属製で、セル間の電気絶縁性を損なう可能性がある。また、柔軟性も無いため、断熱部の緩衝部との接合面及び緩衝部の断熱部との接合面とが、接合面の面に沿って動きにくく、曲げや捻じれなどの外力に追従し難い。また、電池用断熱材の厚さ方向にも動きにくく、緩衝部による変形や弾性などの作用が十分に発揮されない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、正常時は勿論のこと、異常時でも電池セル間の熱の伝播をより抑制できるとともに、曲げや捻じれなどの外力に対する耐性に優れ、簡便に製造できる防炎シートを提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、防炎シートに係る下記［１］の構成により達成される。

［１］ 防炎材と、弾性部材とが積層してなり、かつ、
前記防炎材の前記弾性部材との接合面と、前記弾性部材の前記防炎材との接合面とが、前記接合面の面に沿って移動可能に接合されている、防炎シート。

また、防炎シートに係る本発明の好ましい実施形態は、下記［２］～［１０］に関する。

［２］ 前記防炎材と、前記弾性部材とが、樹脂製ステープル及び樹脂製タグピンの少なくとも一つの接合部材で接合している、［１］に記載の防炎シート。
［３］ 前記接合部材は、該防炎シートの表面の中央部分よりも外周部分で分布密度が高くなるように配設されている、［２］に記載の防炎シート。
［４］ 前記弾性部材は、ゴム又はエラストマーにより形成されている、［１］～［３］のいずれか１項に記載の防炎シート。
［５］ 前記防炎材は、無機粒子、有機繊維及び無機繊維の少なくとも１種を含有する、［１］～［４］のいずれか１項に記載の防炎シート。
［６］ 前記無機粒子は、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、［５］に記載の防炎シート。
［７］ 前記防炎材は、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の無機繊維及び第２の無機繊維を有することを特徴とする、［１］～［６］のいずれか１項に記載の防炎シート。
［８］ 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、［７］に記載の防炎シート。
［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、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、［７］に記載の防炎シート。
［１０］ 前記防炎材は、無機粒子を含有し、前記無機粒子が、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、［７］に記載の防炎シート。

また、本発明の上記目的は、防炎シートの製造方法に係る下記［１１］の構成により達成される。

［１１］ ［１］～［１０］のいずれか１項に記載の防炎シートの製造方法であって、
前記防炎材と、前記弾性部材とを、前記防炎材の前記弾性部材との接合面と、前記弾性部材の前記防炎材との接合面とが、前記接合面の面に沿って移動可能となるように接合する、防炎シートの製造方法。

また、防炎シートの製造方法に係る本発明の好ましい実施形態は、下記［１２］に関する。

［１２］ 前記防炎材と、前記弾性部材とを、樹脂製ステープル及び樹脂製タグピンの少なくとも１つにより接合する、［１１］に記載の防炎シートの製造方法。

さらに、本発明の上記目的は、電池パックに係る下記［１３］の構成により達成される。

［１３］ 複数の電池セルと、前記電池セルを収容する電池ケースと、［１］～［１０］のいずれか１項に記載の防炎シートと、を有する、電池パック。

本発明の防炎シートは、防炎材と弾性部材とを積層したものであり、電池セル間に配設された際に、弾性部材により防炎材と電池セルとの密着性が高まるため、正常時は勿論のこと、異常時においても、電池セル間の熱の伝播をより抑制することができる。
また、防炎材と弾性部材とが、接着剤を用いることなく、樹脂製ステープルや樹脂製タグピンにより接合されている。ステープルやタグピンは樹脂製で、柔軟性があるため、防炎材及び弾性部材は、両者の接合面に沿って移動可能であり、防炎シートの厚さ方向の変形も容易であるため、曲げや捻じれなどの外力に容易に追従でき、弾性部材による厚さ方向への弾性力も維持できる。さらには、接着剤を用いる場合に比べて、ステープラやタッカーなどを用いるだけでよく、簡便に製造することができる。

また、本発明の電池パックは、電池セルと、上記防炎シートとを収容したものであるため、正常時は勿論のこと、異常時においても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。

図１は、本発明に係る防炎シートの実施の形態１（樹脂製ステープルを使用）を示す断面図である。 図２（Ａ）～（Ｄ）は、図１に示す防炎シートの上面図であり、樹脂製ステープルの分布状態の例を示す図である。 図３は、実施の形態１の変形例を図１に倣って示す断面図である。 図４は、実施の形態１の他の変形例を図１に倣って示す断面図である。 図５は、本発明に係る防炎シートの実施の形態２（樹脂製タグピンを使用）を図１に倣って示す断面図である。 図６は、本発明に係る２種の無機粒子を含有する防炎材を模式的に示した断面図である。 図７は、本発明に係る電池パックの実施の形態を示す断面図である。形状例を示す斜視図である。

本発明者は、正常時は勿論のこと、異常時においても電池セル間の熱の伝播を抑制できるとともに、曲げや捻じれなどの外力に対する耐性に優れる防炎シートを提供するために鋭意検討を行った。
その結果、本発明者は、防炎材と弾性部材とを積層するとともに、接着剤や金属製の鋲ではなく、樹脂製ステープルや樹脂製タグピンにより、防炎材の弾性部材との接合面と、弾性部材の防炎材との接合面とが、接合面の面に沿って移動可能に接合することにより、上記課題を解決できることを見出した。

以下、本発明の実施形態について、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。

まずは、本発明の実施形態に係る防炎シートについて説明する。
［防炎シート］
図１は、本実施形態に係る防炎シートの一例を示す断面図である。防炎シート１は、例えば後述する図７のように、電池セル１１０の間に配設されることから、防炎材１０が隣接する両側の電池セル１１０，１１０と接触するために、図示のように、一対の防炎材１０，１０で弾性部材２０を挟持する積層構造が好ましい。防炎シート１を厚さ方向に圧縮して電池セル１１０，１１０間に挿入すると、弾性部材２０により両表面の防炎材１０，１０は厚さ方向の両外方に押圧され、電池セル１１０，１１０との密着性が高まる。

電池セル１１０は、通常使用時である充放電サイクルにおいても、わずかに変形が発生している。電池セル１１０の膨張時には、隣接する他の電池セル１１０から圧力を受けることになるが、弾性部材２０が変形して隣接する他の電池セル１１０の変形を吸収するため、電池性能の低下を抑制することができる。

また、異常時に一方の電池セル１１０に熱暴走が発生したしても、防炎材１０により、隣接する他の電池セル１１０への熱の伝播が抑制される。熱の伝達を抑制するためにも、防炎シート１の防炎材１０が、弾性部材２０により電池セル１１０に密着している方が有効である。さらには、異常時には電池セル１１０の変形が大きいため、弾性部材２０により変形を吸収して隣接する他の電池セル１１０の変形を抑えることができる。

本実施形態の防炎シート１が、防炎材１０と弾性部材２０とを有する効果は上記のとおりであるが、本実施形態では、接着剤を用いることなく、両者を樹脂製ステープルや樹脂製タグピンで接合している。

続いて、本発明に係る防炎シートの実施の形態１について説明する。
（実施の形態１）
＜樹脂ステープル＞
図１は、接合部材として樹脂製ステープル５０を用いた場合における、実施の形態１に係る防炎シート１の断面を示す図である。

樹脂製ステープル５０は柔軟性を有しており、その脚部５０ａは、防炎材１０と弾性部材２０との接合面４０に沿って、すなわち図中の左右方向に、自由に撓むことができる。よって、これらの接合状態において、防炎材１０と弾性部材２０とは、接合面４０に沿って滑るように移動可能である。そのため、防炎シート１に曲げや捻じれなどの外力が加わっても、接着剤を用いた場合のように接合面４０で剥離することはない。
また、金属製の鋲も、接合面４０に沿って撓みにくいため、接着剤と同様に曲げや捻じれに対応することが難しい。

また、樹脂製ステープル５０の脚部５０ａは、防炎シート１の厚さ方向、すなわち図中の上下方向に湾曲して撓むことができる。そのため、電池セル１１０，１１０の間に挿入するときの防炎シート１の厚さ方向への圧縮、さらには挿入後の弾性部材２０による防炎シート１の厚さ方向への弾性力も維持できる。また、樹脂製ステープル５０のクラウン部５０ｂ及び折曲部５０ｃと、防炎シート１（この場合は、防炎材１０）との間に隙間でできるが、クラウン部５０ｂ及び折曲部５０ｃとも樹脂製であって、柔軟性があるため、防炎シート１が膨張したときに応力を緩和することもできる。
なお、金属製の鋲では防炎シート１の厚さ方向に撓みにくいため、このような効果も得られない。

さらには、樹脂製ステープル５０は電気絶縁性材料からなるため、電池セル１１０と接したときの電気絶縁性が十分に確保される。
なお、鋲は金属製であるため、このような電気絶縁効果も得られない。

樹脂製ステープル５０は所定間隔で防炎シート１の全面に分布されるが、その際に、例えば図２（Ａ）に示すように、防炎シート１の上面から見たときに、上下で段違いの千鳥状に分布してもよいし、図２（Ｂ）に示すように、上下対称に分布していてもよい。

また、防炎シート１は、電池セル１１０の間に配設された際にシート中央部分に押圧力が高く加わるため、防炎材１０と弾性部材２０との接合面４０に沿ってずれやすい。
そこで、図２（Ｃ）及び図２（Ｄ）に示すように、樹脂製ステープル５０を、防炎シート１の表面の中央部分（図中、点線で示す円の部分）よりも、外周部分で分布密度が高くなるように配設することが好ましい。この時に、防炎シート１の表面の中央部分（図中、点線で示す円の部分）を取り囲むように放射線状に配設することも好ましい。

また、図３に示すように、樹脂製ステープル５０の脚部５０ａを一方の防炎材１０（図中上側）から差し込み、弾性部材２０を貫通させた後、脚部５０ａの先端を他方の防炎材１０（図中下側）の適所に止めることもできる。
これにより、防炎材１０，１０と弾性部材２０との接合状態が維持されるとともに、図１のように樹脂製ステープル５０の折曲部５０ｃが露出せず、防炎シート１の片面全面が防炎材１０のみとなるため、全体としての難燃性が高まる。

さらに、図４に示すように、樹脂製ステープル５０のクラウン部５０ｂを、防炎材１０の表面１０ａに埋没させてもよい。
これにより、樹脂製ステープル５０が電池セル１１０と接することがないため、電池セル１１０が熱暴走を起こしたとしても、樹脂製ステープル５０が燃焼、消失することを防ぐことができる。

なお、樹脂製ステープル５０による接合方法は、上記に限らず種々変更可能である。例えば、上記では樹脂製ステープル５０の脚部５０ａの差し込み方向は、一方（図の例では上方）の防炎材１０の側から刺し込んでいるが、図示は省略するが、他方（図では下側）の防炎材１０の側からも交互に脚部５０ａを差し込むこともできる。
この場合、クラウン部５０ｂが、上下の防炎材１０，１０の表面に交互に存在することにより、シート全体にわたり均一な接合強度となり、熱暴走時に樹脂製ステープル５０が燃焼、消失しても、隣接する電池セル１１０への熱暴走の連鎖を効果的に防ぐことができる。

続いて、本発明に係る防炎シートの実施の形態２について説明する。
（実施の形態２）
＜樹脂製タグピン＞
図５は、本発明に係る防炎シートの実施の形態２（樹脂製タグピンを使用）を図１に倣って示す断面図である。図５に示すように、樹脂製ステープル５０に代えて、接合手段として樹脂製タグピン６０を用いることもできる。樹脂製タグピン６０は、一本の樹脂製の線材に連続して、その両端が２方向外方に広がった略「Ｉ」字状を呈している。

樹脂製タグピン６０においても、脚部６０ａが接合面４０の面に沿って図中の左右方向に、さらには防炎シート１の厚さに沿って図中の上下方向に撓むことができ、樹脂製ステープル５０と同様の効果が得られる。
また、図２（Ｃ）や図２（Ｄ）で示すように、樹脂製タグピン６０の分布密度を防炎シート１の中央部分よりも外周部分を高くすることもできる。

樹脂製ステープル５０や樹脂製タグピン６０で接合するだけであるので、接着剤のように塗布工程が不要であり、防炎シート１の製造も簡便である。

続いて、本発明に係る防炎シートを構成する防炎材及び弾性部材の詳細について説明する。
＜防炎材及び弾性部材＞
防炎材１０及び弾性部材２０に制限はないが、それぞれ好ましい配合材料を以下に説明する。

〔防炎材〕
防炎材１０は、有機繊維及び無機繊維の少なくとも一方を含有することが好ましく、必要に応じて無機粒子を含有することがより好ましい。本実施形態においては、これらの材料を、例えばシート状に加工したものを使用することができる。防炎材１０を構成する材料は、断熱性を有することが重要であるため、断熱性能が高い材料から選択される。

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、本実施形態においては、防炎材１０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、防炎材１０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、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。

（無機粒子）
無機粒子としては、耐熱性を有する化合物からなるものであることが好ましく、単一の材質の無機粒子を使用してもよいし、２種以上の材質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ため、断熱性能を向上させることができる。２種以上の無機粒子が含有されている場合に、各無機粒子の好ましい材質、形状及び粒子径について、以下に説明する。

図６は、２種の無機粒子を含有する防炎材１０を模式的に示した断面図である。図示される防炎材１０は、一例として、第１の無機粒子１１、第２の無機粒子１２の他に、後述する２種の無機繊維（第１の無機繊維１５，第２の無機繊維１６）、有機繊維１８及び結合材１９も含まれている。

第１の無機粒子１１及び第２の無機粒子１２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、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１１とし、大径の無機粒子を第２の無機粒子１２として、無機粒子についてさらに詳細に説明する。

（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（ＳｉＯ_２）、チタニア（ＴｉＯ_２）、ムライト（Ａｌ_６Ｏ_１３Ｓｉ_２）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、マグネシア（ＭｇＯ）、ジルコン（ＺｒＳｉＯ_４）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等が挙げられるが、これに限定されない。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防炎材４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、本実施形態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）
本実施形態において、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防炎材が圧縮され、防炎材１０の内部の密度が上がった場合であっても、防炎材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。

なお、本実施形態において、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、防炎材に隣接して配置された電池セルが熱膨張し、防炎材に対して大きな圧縮応力が加わった場合であっても、防炎剤中の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、防炎材１０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、防炎材１０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、防炎材として機能する。
２Ａｌ（ＯＨ）_３→Ａｌ_２Ｏ_３＋３Ｈ_２Ｏ

なお、後述するように、本実施形態に係る防炎材１０及び弾性部材２０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も好ましい。
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１１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、防炎材１０の中心付近にある第１の無機粒子１１（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、防炎材１０の中心付近の第１の無機粒子１１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。

（窒化物粒子）
窒化物粒子としては、窒化ホウ素（ＢＮ）等が好適に挙げられる。

（炭化物粒子）
炭化物粒子としては、炭化ホウ素（Ｂ_４Ｃ）等が好適に挙げられる。

（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）
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、防炎材１０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、防炎材１０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：防炎材全質量に対して６０質量％以下）
無機バルーンの含有量としては、防炎材全質量に対し、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。

（第２の無機粒子）
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１２は、第１の無機粒子１１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１２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、防炎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。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１１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１２として、第１の無機粒子１１よりも大径である金属酸化物からなる粒子を、防炎材１０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きる。特に、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１２を防炎材１０に含有させる場合に、第２の無機粒子１２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１２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。

（第１の無機粒子と第２の無機粒子の含有量）
第１の無機粒子１１がシリカナノ粒子であり、第２の無機粒子１２が金属酸化物である場合に、第１の無機粒子１１の含有量が、第１の無機粒子１１と第２の無機粒子１２との合計質量に対して、６０質量％以上９５質量％以下であると、輻射伝熱の抑制に必要な金属酸化物粒子の量と、伝導・対流伝熱の抑制とクッション性に必要なシリカナノ粒子の量を最適化できる。
その結果、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わたって、外部から圧縮力が加わってもバランスよく高い断熱性が得られると考えられる。

（無機繊維）
無機繊維としては、例えば、シリカ繊維、アルミナ繊維、アルミナシリケート繊維、ジルコニア繊維、カーボンファイバ、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、チタン酸カリウム繊維、チタン酸カリウムウィスカ繊維等のセラミックス系繊維、ガラス繊維、グラスウール等のガラス系繊維、ロックウール、バサルトファイバ、ウォラストナイト等の鉱物系繊維等が挙げられる。
これらの無機繊維は、耐熱性、強度、入手容易性などの点で好ましい。無機繊維のうち、取り扱い性の観点から、特にシリカ－アルミナ繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール、アルカリアースシリケート繊維、ガラス繊維が好ましい。

無機繊維の断面形状は、特に限定されず、円形断面、平断面、中空断面、多角断面、芯断面などが挙げられる。中でも、中空断面、平断面又は多角断面を有する異形断面繊維は、断熱性が若干向上されるため好適に使用することができる。

無機繊維が後述する特別な性状でない限り、無機繊維の平均繊維長の好ましい下限は０．１ｍｍであり、より好ましい下限は０．５ｍｍである。一方、無機繊維の平均繊維長の好ましい上限は５０ｍｍであり、より好ましい上限は１０ｍｍである。無機繊維の平均繊維長が０．１ｍｍ未満であると、無機繊維同士の絡み合いが生じにくく、防炎材１０の機械的強度が低下するおそれがある。一方、５０ｍｍを超えると、補強効果は得られるものの、無機繊維同士が緊密に絡み合うことができなったり、単一の無機繊維だけで丸まったりし、それにより連続した空隙が生じやすくなるので断熱性の低下を招くおそれがある。

無機繊維が後述する特別な性状でない限り、無機繊維の平均繊維径の好ましい下限は１μｍであり、より好ましい下限は２μｍであり、更に好ましい下限は３μｍである。一方、無機繊維の平均繊維径の好ましい上限は１５μｍであり、より好ましい上限は１０μｍである。無機繊維の平均繊維径が１μｍ未満であると、無機繊維自体の機械的強度が低下するおそれがある。また、人体の健康に対する影響の観点より、無機繊維の平均繊維径が３μｍ以上であることが好ましい。一方、無機繊維の平均繊維径が１５μｍより大きいと、無機繊維を媒体とする固体伝熱が増加して断熱性の低下を招くおそれがあり、また、防炎材の成形性及び強度が悪化するおそれがある。

なお、無機繊維は、単独で使用してもよいし２種以上組み合わせて使用してもよい。図６に示すように、防炎材１０は、例えば、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１５及び第２の無機繊維１６を有することが好ましい。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、防炎材１０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。

（平均繊維径及び繊維形状が異なる２種の無機繊維）
２種の無機繊維を含有する場合に、第１の無機繊維１５の平均繊維径が、第２の無機繊維１６の平均繊維径よりも大きく、第１の無機繊維１５が線状又は針状であり、第２の無機繊維１６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１５は、防炎材１０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１５を第２の無機繊維１６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。防炎材１０には、外部からの衝撃が作用することがあるため、防炎材１０に第１の無機繊維１５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１１０の膨張による押圧力や、電池セル１１０の発火による風圧などである。
また、防炎材１０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１５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、防炎材１０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１５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１５が太すぎると、防炎材１０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１５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１５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１５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１６は、他の無機繊維や無機粒子等の保持性を向上させるとともに、防炎材１０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１６を第１の無機繊維１５よりも細径にすることが好ましい。

より具体的に、他の無機繊維や無機粒子等の保持性を向上させるためには、第２の無機繊維１６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１６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、他の無機繊維や無機粒子等の保持能力が低下する。また、他の無機繊維や無機粒子等を保持せずに、
繊維が絡み合ったままで防炎材１０中に存在する割合が多くなり、他の無機繊維や無機粒子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１６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１６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１６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１６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１６がこのような形状であると、防炎材１０において、他の無機繊維や無機粒子等と絡み合う。そのため、他の無機繊維や無機粒子等の保持能力が向上する。また、防炎材１０及び弾性部材５が押圧力や風圧を受けた際に、第１の無機繊維１５と第２の無機繊維１６が絡み合っていることにより、防炎材１０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１６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１６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、他の無機繊維や無機粒子等の保持能力や、第２の無機繊維１６同士、第１の無機繊維１５と第２の無機繊維１６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、防炎材１０の機械的強度や形状保持性、並びに無機粒子や無機繊維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１５及び第２の無機繊維１６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１５及び第２の無機繊維１６を用いることによっても、防炎材１０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、防炎材１０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、図６に示す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６を用いて説明する。

（ガラス転移点が互いに異なる２種の無機繊維）
防炎材１０が、２種の無機繊維を含有する場合に、第１の無機繊維１５は非晶質の繊維であり、第２の無機繊維１６は、第１の無機繊維１５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１１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１５は、高温にさらされると、その表面が第２の無機繊維１６より先に軟化して、他の無機繊維や無機粒子等を結着する。したがって、防炎材１０に上記のような第１の無機繊維１５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１５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１６は、上述のとおり、第１の無機繊維１５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１６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１６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１５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１５が軟化しても、第２の無機繊維１６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１６が溶融又は軟化しないと、防炎材１０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１６が結晶質である場合に、第２の無機繊維１６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、ジルコニア繊維、カーボンファイバ、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、チタン酸カリウム繊維等のセラミックス系繊維、ガラス繊維、グラスウール等のガラス系繊維、ロックウール、バサルトファイバ、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１６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１６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１６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１６が非晶質である場合であっても、第１の無機繊維１５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１５よりガラス転移点が高いガラス繊維を第２の無機繊維１６として用いてもよい。
なお、第２の無機繊維１６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１５は第２の無機繊維１６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１５が先に軟化するため、第１の無機繊維１５で他の無機繊維や無機粒子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１６が非晶質であって、その繊維径が第１の無機繊維１５の繊維径よりも細い場合に、第１の無機繊維１５と第２の無機繊維１６とのガラス転移点が接近していると、第２の無機繊維１６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１６が非晶質の繊維である場合に、第２の無機繊維１６のガラス転移点は、第１の無機繊維１５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１５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１６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。

（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）
防炎材１０が、２種の無機繊維を含有する場合に、第１の無機繊維１５は非晶質の繊維であり、第２の無機繊維１６は、第１の無機繊維１５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１５の平均繊維径が、第２の無機繊維１６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、本実施形態に係る防炎材１０が２種の無機繊維を含有する場合に、第１の無機繊維１５の平均繊維径が、第２の無機繊維１６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１５が非晶質の繊維であり、細径の第２の無機繊維１６が、第１の無機繊維１５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１５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１６が、第１の無機繊維１５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１６が繊維の形状で残存するため、防炎材１０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１５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１６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、防炎材１０には、上記第１の無機繊維１５及び第２の無機繊維１６の他に、異なる無機繊維が含まれていてもよい。

（第１の無機繊維及び第２の無機繊維の各含有量）
防炎材１０が、２種の無機繊維を含有する場合に、第１の無機繊維１５の含有量は、防炎材１０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１６の含有量は、防炎材１０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１５の含有量は、防炎材１０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１６の含有量は、防炎材１０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１５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１６による無機粒子の保持能力がバランスよく発現される。

（有機繊維）
有機繊維１８としては、特に限定されないが、合成繊維、天然繊維、パルプなどが利用できる。合成繊維としては、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂からなる繊維が選択可能であり、例えば、変性されたポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ；ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）繊維、ポリエチレン（ＰＥ；ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ）繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、ポリブチレンテレフタラート繊維、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維、ポリウレタン繊維、エチレン－ビニルアルコール共重合体繊維、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、ポリパラフェニルフタルアミド繊維等からなる合成繊維を使用することができる。

本実施形態において使用することができる合成繊維の種類及び構造等について、より詳細に以下に説明する。
ビニロン（ｖｉｎｙｌｏｎ）：ビニルアルコール単位を質量比で６５％以上含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
ビニラール（ｖｉｎｙｌａｌ）：アセタール化の水準の異なるポリビニルアルコールの長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリ塩化ビニル（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅ，ｃｈｌｏｒｏｆｉｂｅｒ）：塩化ビニル単位を主成分として形成された長鎖状合成高分子から成る繊維。
ビニリデン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｃｈｌｏｒｉｄｅ，ｃｈｌｏｒｏｆｉｂｅｒ）：塩化ビニリデン単位（－ＣＨ_２－ＣＣｌ_２－）を主成分として形成された長鎖状合成高分子から成る繊維。
アクリル（ａｃｒｙｌｉｃ）：アクリロニトリル基の繰返し単位が質量比で８５％以上含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
アクリル系（ｍｏｄａｃｒｙｌｉｃ）：アクリロニトリル基の繰返し単位が質量比で３５％以上、８５％未満含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
ナイロン（ｎｙｌｏｎ，ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）：繰り返しているアミド結合の８５％以上が脂肪族又は環状脂肪族単位と結合している長鎖状合成高分子から成る繊維。
アラミド（ａｒａｍｉｄ）：２個のベンゼン環に直接結合しているアミド又はイミド結合が質量比で８５％以上であり、イミド結合がある場合は、その数がアミド結合の数を超えない長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリエステル（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）：テレフタル酸と２価アルコールとのエステル単位を質量比で８５％以上含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ；ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）：テレフタル酸とエチレングリコールとのエステル単位を質量比で８５％以上含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリトリメチレンテレフタラート（ＰＴＴ；ｐｏｌｙｔｒｉｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）：テレフタル酸と１，３－プロパンジオールとのエステル単位を質量比で８５％以上含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ；ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）：テレフタル酸と１，４－ブタンジオールとのエステル単位を質量比で８５％以上含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリエチレン（ＰＥ；ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）：置換基のない飽和脂肪族炭化水素で構成する高分子で、長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリプロピレン（ＰＰ；ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）：２個当たり１個の炭素原子にメチル基の側鎖がある飽和脂肪族炭化水素で構成する高分子で、立体規則性があり、他に置換基のない長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリウレタン（ｅｌａｓｔａｎｅ，ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）：ポリウレタンセグメントを質量比で８５％以上含み、張力をかけないときの長さの３倍に伸長したとき、張力を除くとすぐ元の長さに戻る長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリ乳酸（ｐｏｌｙｌａｃｔｉｄｅ）：乳酸エステル単位を質量比で５０％以上含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
有機繊維１８の平均繊維長及び平均繊維径の好ましい範囲は、無機繊維と同様である。

（その他の材料）
本実施形態において用いることができる防炎材１０は、上記第１の無機粒子１１及び第２の無機粒子１２、第１の無機繊維１５及び第２の無機繊維１６や有機繊維１８の他に、結合材、着色剤等のように、防炎材に成形するために必要な成分を含んでいてもよい。以下、その他の成分についても詳細に説明する。

（結合材）
本実施形態の防炎材１０は、バインダのような結合材１９を含まないものであっても、焼結等により形成されることができるが、特に防炎材１０がシリカナノ粒子を含む場合には、防炎材１０としての形状を保持するために、適切な含有量で結合材１９を添加することが好ましい。
本実施形態において結合材１９とは、無機粒子を保持するために繋ぎ止めておくものであればよく、接着を伴うバインダ、粒子を物理的に絡める繊維、粘着力で付着する耐熱樹脂などその形態は問わない。上記第１の無機繊維１５及び第２の無機繊維１６も結合材１９として機能する。

なお、結合材１９としては、有機バインダ、無機バインダ等を用いることができる。本実施形態ではこれらの種類について特に制限しないが、有機バインダとしては、高分子凝集材及びアクリルエマルジョン等を使用することができ、無機バインダとしては、例えばシリカゾル、アルミナゾル、硫酸バンド等を使用することができる。これらは、水などの溶媒が除去されると結合材１９として機能する。

本実施形態に用いる防炎材１０において、結合材１９の含有量は、防炎材１０の全質量に対し、６０質量％以下であることが好ましく、５０質量％以下であることがより好ましい。本実施形態に用いる防炎材１０において、結合材１９の含有量は、防炎材１０の全質量に対し、１０質量％以上であることが好ましく、２０質量％以上であることがより好ましい。

（防炎材の厚さ）
本実施形態に用いる防炎材１０の厚さは特に限定されないが、０．１ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲にあることが好ましい。防炎材１０の厚さが上記範囲内であると、充分な断熱性及び機械的強度を得ることができるとともに、容易に成形することができる。

〔弾性部材〕
本実施形態に係る弾性部材２０としては、例えば、ゴム又はエラストマーを用いることができる。

続いて、本発明の実施形態に係る電池パックについて説明する。
［電池パック］
図７は、本発明の実施形態に係る電池パック１００を模式的に示す断面図である。
電池パック１００は、複数の電池セル１１０を、電池ケース１２０に収容したものであり、防炎シート１を、隣接する電池セル１１０の間、更には電池ケース１２０の天蓋や側壁、底壁のように、電池セル１１０と電池ケース１２０との間の空間に配置することができる。

なお、防炎シート１と電池セル１１０とは、接触していても、隙間を有していてもよい。防炎シート１と電池セル１１０との間に隙間を有していない場合であっても、防炎シート１は、弾性部材２０を有しているため、いずれかの電池セル１１０の温度が上昇し、体積が膨張した際に、電池セル１１０の変形を許容することができる。

また、電池ケース１２０は、ポリカーボネート、ＰＰ、ＰＥＴ、ポリアミド（ＰＡ；ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）、アルミニウム、ステンレス鋼（ＳＵＳ；Ｓｔｅｅｌ Ｕｓｅ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ）等を使用することができる。また、電池ケース１２０の形状は、適用個所に応じて、自由に選択することができる。

１ 防炎シート
１０ 防炎材
１１ 第１の無機粒子
１２ 第２の無機粒子
１５ 第１の無機繊維
１６ 第２の無機繊維
１８ 有機繊維
１９ 結合材
２０ 弾性部材
４０ 接合面
５０ 樹脂製ステープル
６０ 樹脂製タグピン
１００ 電池パック
１１０ 電池セル
１２０ 電池ケース

Claims (13)

1. 防炎材と、弾性部材とが積層してなり、かつ、
   前記防炎材の前記弾性部材との接合面と、前記弾性部材の前記防炎材との接合面とが、前記接合面の面に沿って移動可能に接合されている、防炎シート。
2. 前記防炎材と、前記弾性部材とが、樹脂製ステープル及び樹脂製タグピンの少なくとも一つの接合部材で接合している、請求項１に記載の防炎シート。
3. 前記接合部材は、該防炎シートの表面の中央部分よりも外周部分で分布密度が高くなるように配設されている、請求項２に記載の防炎シート。
4. 前記弾性部材は、ゴム又はエラストマーにより形成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の防炎シート。
5. 前記防炎材は、無機粒子、有機繊維及び無機繊維の少なくとも１種を含有する、請求項１～４のいずれか１項に記載の防炎シート。
6. 前記無機粒子は、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５に記載の防炎シート。
7. 前記防炎材は、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１～６のいずれか１項に記載の防炎シート。
8. 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７に記載の防炎シート。
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、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７に記載の防炎シート。
10. 前記防炎材は、無機粒子を含有し、前記無機粒子が、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７に記載の防炎シート。
11. 請求項１～１０のいずれか１項に記載の防炎シートの製造方法であって、
    前記防炎材と、前記弾性部材とを、前記防炎材の前記弾性部材との接合面と、前記弾性部材の前記防炎材との接合面とが、前記接合面の面に沿って移動可能となるように接合する、防炎シートの製造方法。
12. 前記防炎材と、前記弾性部材とを、樹脂製ステープル及び樹脂製タグピンの少なくとも１つにより接合する、請求項１１に記載の防炎シートの製造方法。
13. 複数の電池セルと、前記電池セルを収容する電池ケースと、請求項１～１０のいずれか１項に記載の防炎シートと、を有する、電池パック。

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