JP2023171187A - Bus bar, method of manufacturing the same, and power storage device - Google Patents

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佑帆 古嶋
Yuho Furushima
真之助 後藤
Shinnosuke Goto
浩徳 川崎
Hironori Kawasaki
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Abstract

To provide a bus bar capable of achieving protection against high temperature or fire from battery cells at the time of abnormality of a battery, and to provide a power storage device that exhibits high safety even at the time of abnormality of the battery by connecting battery cells or battery modules by such the bus bar.SOLUTION: In a bus bar 1 used for a power storage device 100 that includes battery cells 110, an inorganic thermal insulation material 20 including at least one of an inorganic fiber and an inorganic particle is provided on a surface of a bus bar body 5 made of a conductive material. For the power storage device 100, a plurality of battery cells 110 or battery modules are connected by the bus bar 1 and accommodated in a battery case 120.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、バスバー及びその製造方法、並びに複数の電池セル又は電池モジュールをバスバーで接続した蓄電装置に関する。 The present invention relates to a bus bar, a method for manufacturing the same, and a power storage device in which a plurality of battery cells or battery modules are connected by a bus bar.

各種電子機器や、電動モータで駆動する電気自動車又はハイブリッド車、蓄電池などには、複数の電池セルや電池モジュールを、バスバーにて直列又は並列に接続した蓄電装置が搭載されている。また、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。 Various electronic devices, electric vehicles or hybrid vehicles driven by electric motors, storage batteries, and the like are equipped with power storage devices in which a plurality of battery cells or battery modules are connected in series or in parallel via bus bars. In addition, lithium ion secondary batteries, which are capable of higher capacity and higher output than lead-acid batteries, nickel-metal hydride batteries, etc., are mainly used as battery cells.

しかし、充放電時に、電池セルや電池モジュールに過電流が通電されると、接続に使用されているバスバーが発熱することがある。そこで、特許文献1では、雲母シートでバスバーを被覆している。 However, when an overcurrent is applied to a battery cell or battery module during charging and discharging, the bus bar used for connection may generate heat. Therefore, in Patent Document 1, the busbar is covered with a mica sheet.

特開2020-528650号公報Japanese Patent Application Publication No. 2020-528650

ところで、過充電などが原因で、ある電池セルが熱暴走を起こして、数百℃の高温になったり、場合によっては火炎を発することがある。このような電池の異常時には、バスバーも同様の高温や火炎に晒され、バスバーを介して隣接する電池セルが高熱になる。 However, due to overcharging, some battery cells may undergo thermal runaway, reaching temperatures of several hundred degrees Celsius, or even emitting flames. When such a battery abnormality occurs, the bus bar is also exposed to similar high temperatures and flames, and adjacent battery cells become heated through the bus bar.

しかしながら、特許文献1は、バスバー自身の発熱を抑えるための対策であり、電池の異常時における電池セルからの高温や火炎に対してバスバーを保護することに着目していない。しかも、雲母は結晶水を含むため、電池の異常時に高温や火炎に晒された場合に、膨張したり、結晶水を放出して構造的に不安定になる。 However, Patent Document 1 is a measure for suppressing the heat generation of the bus bar itself, and does not focus on protecting the bus bar from high temperatures and flames from the battery cells when the battery is abnormal. Furthermore, since mica contains water of crystallization, if the battery is exposed to high temperatures or flames during abnormal conditions, it will expand, release crystallized water, and become structurally unstable.

また、特許文献1では、雲母シートをバスバーに巻き付ける作業が必要になる。電池セルの設置個所の空間的制限などにより、バスバーが複雑な形状を呈することもあるが、バスバーが複雑な形状になると、雲母シートをバスバーの隅々まで巻き付けるのが困難である。雲母シートに、巻きムラや隙間があると、目的とする上記効果が十分に得られない。更には、高温時に雲母シートの粘着面が剥がれることも想定される。 Further, in Patent Document 1, it is necessary to wrap the mica sheet around the bus bar. Busbars may have a complicated shape due to spatial restrictions on the location where battery cells are installed, and when the busbar has a complicated shape, it is difficult to wrap the mica sheet to every corner of the busbar. If the mica sheet has uneven winding or gaps, the desired effects described above cannot be sufficiently obtained. Furthermore, it is also assumed that the adhesive surface of the mica sheet may peel off at high temperatures.

そこで本発明は、電池の異常時における電池セルからの高温や火炎から保護できるバスバーを提供することを目的とする。
また、本発明は、雲母シートのような巻き付け作業が不要で、巻きムラやシートの隙間を生じることや、シートの剥がれの問題もなく、複雑な形状にも容易に対応可能に製造できるバスバーの製造方法を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、このようなバスバーにより電池セル同士又は電池モジュール同士を接続し、電池の異常時においても高い安全性を示す蓄電装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a bus bar that can be protected from high temperatures and flames from battery cells when the battery is abnormal.
In addition, the present invention provides a bus bar that does not require wrapping work like mica sheets, causes uneven winding, gaps between sheets, and peeling of sheets, and can be easily manufactured to accommodate complex shapes. The purpose is to provide a manufacturing method.
A further object of the present invention is to provide a power storage device that connects battery cells or battery modules to each other using such a bus bar and exhibits high safety even in the event of battery abnormality.

本発明の上記目的は、バスバーに係る下記[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] regarding the bus bar.

[1] 電池セルを含む蓄電装置に用いられるバスバーであって、
導電性材料からなるバスバー本体の表面に、無機繊維及び無機粒子のうち少なくとも一方を含む無機断熱材を備える、バスバー。
[1] A bus bar used in a power storage device including a battery cell,
A busbar comprising an inorganic heat insulating material containing at least one of inorganic fibers and inorganic particles on the surface of a busbar body made of a conductive material.

また、バスバー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。 Further, preferred embodiments of the present invention relating to the bus bar relate to the following [2] to [16].

[2] 前記無機断熱材は、前記無機繊維及び前記無機粒子の両方を含むことを特徴とする[1]に記載のバスバー。
[3] 前記無機断熱材は、湿式シート又は乾式シートであることを特徴とする[1]又は[2]に記載のバスバー。
[4] 前記バスバー本体と、前記無機断熱材との間に、吸熱反応層が介在していることを特徴とする[1]又は[2]に記載のバスバー。
[5] 前記無機断熱材の前記電池セルと対向する側に、無機繊維クロスが配置されていることを特徴とする[1]又は[2]に記載のバスバー。
[6] 前記バスバー本体と前記無機断熱材との積層体を、前記無機繊維クロスで巻回したことを特徴とする[5]に記載のバスバー。
[7] 前記無機断熱材は、不融化繊維を含むことを特徴とする[1]又は[2]に記載のバスバー。
[8] 前記不融化繊維は、炭素含有量が55~95質量%であることを特徴とする[7]に記載のバスバー。
[9] 前記不融化繊維は、短繊維からなることを特徴とする[7]に記載のバスバー。
[10] 前記不融化繊維は、繊維径が1~30μmであることを特徴とする[7]に記載のバスバー。
[11] 前記無機断熱材は、有機繊維を含むことを特徴とする[1]又は[2]に記載のバスバー。
[12] 前記無機断熱材は、無機粒子を含むことを特徴とする[1]又は[2]に記載のバスバー。
[13] 前記無機粒子は、互いに平均粒子径が異なる第1の無機粒子及び第2の無機粒子を含むことを特徴とする[12]に記載のバスバー。
[14] 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種からなることを特徴とする[13]に記載のバスバー。
[15] 前記第1の無機粒子は、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種からなることを特徴とする[14]に記載のバスバー。
[16] 前記第2の無機粒子は、金属酸化物粒子であることを特徴とする[13]に記載のバスバー。
[2] The bus bar according to [1], wherein the inorganic heat insulating material includes both the inorganic fibers and the inorganic particles.
[3] The bus bar according to [1] or [2], wherein the inorganic heat insulating material is a wet sheet or a dry sheet.
[4] The busbar according to [1] or [2], wherein an endothermic reaction layer is interposed between the busbar main body and the inorganic heat insulating material.
[5] The bus bar according to [1] or [2], wherein an inorganic fiber cloth is arranged on a side of the inorganic heat insulating material facing the battery cells.
[6] The bus bar according to [5], wherein the laminate of the bus bar body and the inorganic heat insulating material is wound with the inorganic fiber cloth.
[7] The busbar according to [1] or [2], wherein the inorganic heat insulating material includes infusible fibers.
[8] The busbar according to [7], wherein the infusible fiber has a carbon content of 55 to 95% by mass.
[9] The busbar according to [7], wherein the infusible fibers are short fibers.
[10] The busbar according to [7], wherein the infusible fiber has a fiber diameter of 1 to 30 μm.
[11] The busbar according to [1] or [2], wherein the inorganic heat insulating material contains organic fibers.
[12] The bus bar according to [1] or [2], wherein the inorganic heat insulating material contains inorganic particles.
[13] The bus bar according to [12], wherein the inorganic particles include first inorganic particles and second inorganic particles that have different average particle diameters from each other.
[14] The bus bar according to [13], wherein the first inorganic particles are made of at least one selected from oxide particles, carbide particles, nitride particles, and inorganic hydrate particles.
[15] The bus bar according to [14], wherein the first inorganic particles are made of at least one selected from nanoparticles, hollow particles, and porous particles.
[16] The bus bar according to [13], wherein the second inorganic particles are metal oxide particles.

また、本発明の上記目的は、バスバーの製造方法に係る下記[17]の構成により達成される。 Moreover, the above-mentioned object of the present invention is achieved by the following structure [17] related to the method for manufacturing a bus bar.

[17] 電池セルを含む蓄電装置に用いられるバスバーの製造方法であって、
導電性材料を含むバスバー本体に、無機繊維及び無機粒子のうち少なくとも一方を含む塗布液を塗布した後、乾燥させることを特徴とする、バスバーの製造方法。
[17] A method for manufacturing a bus bar used in a power storage device including a battery cell, comprising:
A method for manufacturing a busbar, comprising applying a coating liquid containing at least one of inorganic fibers and inorganic particles to a busbar body containing a conductive material, and then drying the coating liquid.

また、本発明の上記目的は、蓄電装置に係る下記[18]の構成により達成される。 Further, the above object of the present invention is achieved by the following configuration [18] related to the power storage device.

[18] 複数の電池セル又は電池モジュールを、[1]~[16]のいずれか1つに記載のバスバーで接続した、蓄電装置。 [18] A power storage device in which a plurality of battery cells or battery modules are connected by the bus bar according to any one of [1] to [16].

本発明のバスバーは、無機繊維及び無機粒子のうち少なくとも一方を含む無機断熱材により被覆されており、電池の異常時に、熱暴走を起こした電池セルからの高温や火炎から保護される。 The bus bar of the present invention is coated with an inorganic heat insulating material containing at least one of inorganic fibers and inorganic particles, and is protected from high temperatures and flames from battery cells that have undergone thermal runaway in the event of battery abnormality.

また、本発明のバスバーの製造方法は、無機繊維及び無機粒子のうち少なくとも一方を含む塗布液をバスバー本体に塗布するだけでよいため、製造工程が簡易であり、バスバー本体の形状に関係なく、隙間なく均一に絶縁被膜を形成することができる。 In addition, the method for manufacturing a busbar of the present invention simplifies the manufacturing process because it is only necessary to apply a coating liquid containing at least one of inorganic fibers and inorganic particles to the busbar body, and the manufacturing process is simple, regardless of the shape of the busbar body. An insulating film can be formed uniformly without any gaps.

また、本発明の蓄電装置は、このようなバスバーにより電池セル同士又は電池モジュール同士を接続しているため、電池の異常時においても高い安全性を示す。 Further, since the power storage device of the present invention connects battery cells or battery modules to each other using such a bus bar, it exhibits high safety even in the event of battery abnormality.

図1Aは、本発明のバスバーの一例を示す斜視図である。FIG. 1A is a perspective view showing an example of the bus bar of the present invention. 図1Bは、本発明のバスバーの他の例を示す斜視図である。FIG. 1B is a perspective view showing another example of the bus bar of the present invention. 図2は、実施形態1について、図1AのA-A矢視に沿って示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of Embodiment 1 taken along the line AA in FIG. 1A. 図3は、実施形態2について、図1AのA-A矢視に沿って示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of Embodiment 2 taken along the line AA in FIG. 1A. 図4Aは、図1Aのバスバーを備える蓄電装置を示す断面図である。FIG. 4A is a sectional view showing a power storage device including the bus bar of FIG. 1A. 図4Bは、図1Bのバスバーを備える蓄電装置を示す断面図である。FIG. 4B is a sectional view showing a power storage device including the bus bar of FIG. 1B.

以下、本発明の実施形態に関して図面を参照して詳細に説明する。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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below, and can be implemented with arbitrary changes within the scope of the gist of the present invention.

[バスバーの全体構成]
図1Aは、本発明のバスバー1の一例を示す斜視図であり、電池セル110に装着した状態を示している。図示されるように、導電性材料からなるバスバー本体5は、例えば、全体がZ字状の金属製の板部材であり、一方の先端の接続孔6aに電池セル110の電極111を挿入し、端子キャップ112を被せて固定される。また、バスバー本体5の他方の先端の接続孔6bには、隣接する電池セル(図示せず)や外部機器が接続される。そして、バスバー本体5の接続孔6a、6bを除く部分(表面)を、後述される無機断熱材20で覆い、バスバー1が構成される。
[Overall configuration of bus bar]
FIG. 1A is a perspective view showing an example of the bus bar 1 of the present invention, showing a state where it is attached to a battery cell 110. As shown in the figure, the busbar body 5 made of a conductive material is, for example, a Z-shaped metal plate member as a whole, and the electrode 111 of the battery cell 110 is inserted into the connection hole 6a at one end. It is fixed by covering with the terminal cap 112. Further, adjacent battery cells (not shown) and external equipment are connected to the connection hole 6b at the other end of the busbar body 5. Then, a portion (surface) of the busbar body 5 excluding the connection holes 6a and 6b is covered with an inorganic heat insulating material 20, which will be described later, to form the busbar 1.

また、バスバー本体5を、図1Bに示すように、全体がI字状の平板とすることもでき、両端の接続孔6a、6bを除く部分を無機断熱材20で覆い、バスバー1とすることもできる。 Further, as shown in FIG. 1B, the busbar body 5 can be made into a flat plate with an I-shape as a whole, and the portions excluding the connection holes 6a and 6b at both ends can be covered with an inorganic heat insulating material 20 to form the busbar 1. You can also do it.

なお、バスバー1は電池セル110の電極111に直接的又は間接的に接続されてもよいし、電池セル110の電極111に電気的に接続されていてもよい。 Note that the bus bar 1 may be directly or indirectly connected to the electrode 111 of the battery cell 110, or may be electrically connected to the electrode 111 of the battery cell 110.

<実施形態1>
図2は、実施形態1のバスバー1を図1AのA-A矢視に沿って示す断面図であり、図中の下側に電池セル110が存在しており、電池の異常時には、電池セル110から高温や火炎が発生する。そこで、バスバー本体5の電池セル110と対向する面5aに、無機断熱材20を配置する。
<Embodiment 1>
FIG. 2 is a sectional view showing the bus bar 1 of Embodiment 1 along the AA arrow in FIG. High temperatures and flames occur from 110. Therefore, an inorganic heat insulating material 20 is placed on the surface 5a of the busbar body 5 facing the battery cells 110.

また、無機断熱材20に加えて、電池セル110と対向する側に、無機繊維シート30を積層してもよい。無機断熱材20と無機繊維シート30とは、接着していてもよく、接着していなくてもよい。接着しない場合は、無機断熱材20と無機繊維シート30との間に空気層が形成されるため、断熱性能が高まる。 Further, in addition to the inorganic heat insulating material 20, an inorganic fiber sheet 30 may be laminated on the side facing the battery cell 110. The inorganic heat insulating material 20 and the inorganic fiber sheet 30 may or may not be bonded together. When not bonded, an air layer is formed between the inorganic heat insulating material 20 and the inorganic fiber sheet 30, so that the heat insulating performance is improved.

電池の異常時には、電池セル110からの高温に加えて、火炎とともに電解液のガスや電池セル110の破片が発生するため、耐熱性能に優れ、ガスや破片へのバリア性があることなどから、無機繊維シート30としては無機繊維クロス、具体的には、ガラスクロス、シリカクロス、アルミナクロスなどのような織布、特にシリカ製のクロス(織布)が好ましい。 When a battery malfunctions, in addition to the high temperature from the battery cells 110, electrolyte gas and fragments of the battery cells 110 are generated along with flames. As the inorganic fiber sheet 30, inorganic fiber cloth, specifically woven cloth such as glass cloth, silica cloth, alumina cloth, etc., especially silica cloth (woven cloth) is preferable.

また、バスバー本体5の面5aと無機断熱材20との間には、吸熱反応層40が介在してもよい。吸熱反応層40は、熱暴走を起こした電池セル110からの熱を吸収する作用を有し、断熱性能を高める。吸熱反応層40としては、各種の樹脂を使用することができるが、バスバー本体5と無機断熱材20とを接着して固定できることから、樹脂基材の両面に接着剤層を形成した両面テープが好ましい。 Furthermore, an endothermic reaction layer 40 may be interposed between the surface 5a of the busbar body 5 and the inorganic heat insulating material 20. The endothermic reaction layer 40 has a function of absorbing heat from the battery cell 110 that has caused thermal runaway, and improves heat insulation performance. Various resins can be used as the endothermic reaction layer 40, but since the busbar body 5 and the inorganic heat insulating material 20 can be bonded and fixed, double-sided tape with adhesive layers formed on both sides of the resin base material is preferable. preferable.

さらに、バスバー1、吸熱反応層40、無機断熱材20及び無機繊維シート30を包囲するように、絶縁テープ(絶縁シート)50を巻回(被覆)してもよい。即ち、絶縁テープ50が、最外層となる。絶縁テープ50を巻回する際には、図示されるように、バスバー本体5の電池セル110とは反対側の面5bから巻き始め、吸熱反応層40、無機断熱材20及び無機繊維シート30を周回するとともに、バスバー本体5と接する面50aの面上に、巻き終わり部分50bが位置するようにする。また、無機断熱材20、無機繊維シート30、吸熱反応層40からなる積層体の保形性を考慮して、絶縁テープ50の巻き終わり部分50bを接着剤で接着してもよい。 Furthermore, an insulating tape (insulating sheet) 50 may be wound (covered) so as to surround the bus bar 1, the endothermic reaction layer 40, the inorganic heat insulating material 20, and the inorganic fiber sheet 30. That is, the insulating tape 50 becomes the outermost layer. When winding the insulating tape 50, as shown in the figure, start winding from the surface 5b of the bus bar body 5 opposite to the battery cells 110, and wrap the endothermic reaction layer 40, inorganic heat insulating material 20, and inorganic fiber sheet 30. The winding end portion 50b is positioned on the surface 50a that contacts the busbar main body 5 as it rotates. Further, in consideration of the shape retention of the laminate consisting of the inorganic heat insulating material 20, the inorganic fiber sheet 30, and the endothermic reaction layer 40, the winding end portion 50b of the insulating tape 50 may be bonded with an adhesive.

なお、絶縁テープ50は、電池セル110と接触するため電気絶縁性を有していればよく、例えば、樹脂製テープを用いることができる。 Note that the insulating tape 50 only needs to have electrical insulation properties in order to come into contact with the battery cells 110, and for example, a resin tape can be used.

<実施形態2>
図3は、実施形態2のバスバー1を図2に準じて示す断面図である。図示されるように、バスバー本体5の電池セル110と対向する面5aに無機断熱材20を添設するとともに、電池セル110とは反対側の面5bを巻き始めとし、バスバー本体5を周回するように無機繊維シート30を積層している。無機繊維シート30は、柔軟性を有するため、バスバー本体5を容易に周回することができ、さらには電気絶縁性であるため、電池セル110と接触しても短絡することがない。
<Embodiment 2>
FIG. 3 is a sectional view showing the bus bar 1 of the second embodiment according to FIG. 2. As shown in FIG. As shown in the figure, an inorganic heat insulating material 20 is attached to the surface 5a of the busbar body 5 facing the battery cells 110, and the winding begins on the surface 5b opposite to the battery cells 110 and goes around the busbar body 5. The inorganic fiber sheets 30 are laminated in this way. Since the inorganic fiber sheet 30 has flexibility, it can easily go around the bus bar body 5, and furthermore, since it is electrically insulating, it will not cause a short circuit even if it comes into contact with the battery cell 110.

なお、無機繊維シート30としては、シリカクロス、ガラスクロス、アルミナクロスなどのような織布が好ましい。 Note that as the inorganic fiber sheet 30, woven fabrics such as silica cloth, glass cloth, alumina cloth, etc. are preferable.

また、バスバー本体5の面5bと、無機繊維シート30の巻き始め部分30aとの間には、吸熱反応層40が介在してもよい。さらに、無機繊維シート30の巻き始め部分30aと、巻き終わり部分30bとの間にも、吸熱反応層40が介在していてもよい。 Furthermore, an endothermic reaction layer 40 may be interposed between the surface 5b of the busbar body 5 and the winding start portion 30a of the inorganic fiber sheet 30. Furthermore, an endothermic reaction layer 40 may also be interposed between the winding start portion 30a and the winding end portion 30b of the inorganic fiber sheet 30.

バスバー本体5の面5aと、無機断熱材20とは接着してもよいし、接着していなくてもよい。 The surface 5a of the bus bar body 5 and the inorganic heat insulating material 20 may or may not be bonded together.

なお、これらを接着しない場合は、バスバー本体5の面5aと無機断熱材20との間に空気層が形成されるため、断熱性能が高まる。 Note that when these are not bonded, an air layer is formed between the surface 5a of the busbar body 5 and the inorganic heat insulating material 20, so that the heat insulating performance is improved.

〔無機断熱材20について〕
上記した実施形態1及び実施形態2ともに、無機断熱材20の種類には制限はないが、断熱性能に優れることから、無機繊維及び無機粒子のうち少なくとも一方を含むものとし、好ましくは、無機繊維及び無機粒子の両方を含むことが好ましい。本実施形態のバスバー1は、無機繊維及び無機粒子のうち少なくとも一方、好ましくはその両方を含む無機断熱材により被覆されており、電池の異常時に、熱暴走を起こした電池セルからの高温や火炎から保護される。
[About inorganic insulation material 20]
In both Embodiment 1 and Embodiment 2 described above, the type of inorganic heat insulating material 20 is not limited, but since it has excellent heat insulating performance, it contains at least one of inorganic fibers and inorganic particles, and preferably contains inorganic fibers and inorganic particles. It is preferable to include both inorganic particles. The bus bar 1 of this embodiment is covered with an inorganic heat insulating material containing at least one of inorganic fibers and inorganic particles, and preferably both. protected from

(無機繊維)
無機断熱材20は、無機繊維を含むことができる。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。無機繊維の種類には特に制限はなく、ガラス繊維、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、ソルブルファイバなど、種々の無機繊維を使用できる。なお、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、SiO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。また、これらの繊維は、結晶質でも、非晶質であってもよいが、柔軟性の観点から非晶質であることが好ましい。
(Inorganic fiber)
The inorganic heat insulating material 20 can include inorganic fibers. Specifically, as the inorganic fiber, an inorganic fiber having a melting point of less than 700° C. is preferable, and many amorphous inorganic fibers can be used. The type of inorganic fiber is not particularly limited, and various inorganic fibers can be used, such as glass fiber, glass wool, slag wool, rock wool, alkali earth silicate fiber, refractory ceramic fiber, basalt fiber, and soluble fiber. Note that these fibers may be used alone or in combination. Among these, fibers containing SiO 2 are preferred, and glass fibers are more preferred because they are inexpensive, easily available, and have excellent handling properties. Further, these fibers may be crystalline or amorphous, but from the viewpoint of flexibility, amorphous is preferable.

また、無機繊維が結晶質である場合に、具体的には、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。 In addition, when the inorganic fiber is crystalline, specifically, silica fiber, alumina fiber, alumina silicate fiber, zirconia fiber, carbon fiber, soluble fiber, refractory ceramic fiber, airgel composite material, magnesium silicate fiber, Ceramic fibers such as alkali earth silicate fibers and potassium titanate fibers, glass fibers such as glass fibers and glass wool, mineral fibers such as rock wool, basalt fibers, and wollastonite can be used.

また、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、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。無機繊維として挙げられた上記繊維のうち、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。 In addition, if the melting point exceeds 1000°C, the inorganic fibers will not melt or soften and can maintain their shape even if thermal runaway occurs in the battery cell, so they can be suitably used. . Among the above-mentioned fibers listed as inorganic fibers, it is more preferable to use ceramic fibers such as silica fibers, alumina fibers and alumina silicate fibers, and mineral fibers, and among these, those with a melting point exceeding 1000 ° C. It is more preferable to use

(無機粒子)
無機断熱材20は、無機繊維に代えて又は無機繊維とともに、無機粒子を含むことができる。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。
(Inorganic particles)
The inorganic heat insulating material 20 can contain inorganic particles instead of or together with inorganic fibers. When the average secondary particle diameter of the inorganic particles is 0.01 μm or more, they are easily available and can suppress an increase in manufacturing costs. Further, when the thickness is 200 μm or less, a desired heat insulation effect can be obtained. Therefore, the average secondary particle diameter 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.

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(例えば、第1の無機粒子及び第2の無機粒子)を組み合わせて使用してもよい。2種の無機粒子を含む場合に、第1の無機粒子及び第2の無機粒子としては、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の無機粒子及び第2の無機粒子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。 As the inorganic particles, a single inorganic particle may be used, or two or more types of inorganic particles (for example, first inorganic particles and second inorganic particles) may be used in combination. When two types of inorganic particles are included, the first inorganic particles and the second inorganic particles are selected from oxide particles, carbide particles, nitride particles, and inorganic hydrate particles from the viewpoint of heat transfer suppressing effect. It is preferable to use particles made of at least one inorganic material, and it is more preferable to use oxide particles. Furthermore, the shapes of the first inorganic particles and the second inorganic particles are not particularly limited, but they preferably contain at least one selected from nanoparticles, hollow particles, and porous particles. Particles, metal oxide particles, inorganic balloons such as microporous particles and hollow silica particles, particles made of a thermally expandable inorganic material, particles made of a hydrous porous material, etc. can also be used.

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、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。具体的には、大径粒子と小径粒子とを混合使用することが好ましい。例えば、一方の無機粒子として、ナノ粒子を使用する場合に、他方の無機粒子として、金属酸化物からなる無機粒子を含むことが好ましい。
以下、小径の無機粒子を第1の無機粒子、大径の無機粒子を第2の無機粒子として、無機粒子についてさらに詳細に説明する。
Note that when two or more kinds of inorganic particles having different heat transfer suppressing effects are used together, cooling can be performed in multiple stages, and the endothermic effect can be exerted over a wider temperature range. Specifically, it is preferable to use a mixture of large diameter particles and small diameter particles. For example, when nanoparticles are used as one of the inorganic particles, it is preferable that the other inorganic particles include inorganic particles made of a metal oxide.
Hereinafter, the inorganic particles will be described in more detail, with small-diameter inorganic particles being referred to as first inorganic particles and large-diameter inorganic particles being referred to as second inorganic particles.

(第1の無機粒子)
(酸化物粒子)
第1の無機粒子として、酸化物粒子が好ましい。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、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る少なくとも1種の粒子を使用することができる。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。
(First inorganic particles)
(oxide particles)
Oxide particles are preferred as the first inorganic particles. Oxide particles have a high refractive index and have a strong effect of diffusely reflecting light, so they can suppress radiant heat transfer, especially in high temperature regions such as abnormal heat generation. As the oxide particles, at least one particle selected from silica, titania, zirconia, zircon, barium titanate, zinc oxide, and alumina can be used. In particular, silica is a component with high heat insulation properties, and titania is a component with a high refractive index compared to other metal oxides, and is highly effective in diffusely reflecting light and blocking radiant heat in high temperature regions of 500 degrees Celsius or higher. Therefore, it is most preferable to use silica and titania as the oxide particles.

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無機断熱材20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。 Since the particle size of the oxide particles may affect the effect of reflecting radiant heat, even higher heat insulation properties can be obtained by limiting the average primary particle size to a predetermined range. In other words, when the average primary particle diameter of the oxide particles is 0.001 μm or more, it is sufficiently larger than the wavelength of the light that contributes to heating, and in order to efficiently reflect light diffusely, the inorganic insulation is Radiation heat transfer in the material 20 is suppressed, and the heat insulation properties can be further improved. On the other hand, if the average primary particle diameter of the oxide particles is 50 μm or less, the number of contact points between the particles does not increase even when the particles are compressed, and it is difficult to form a path for conductive heat transfer, so conductive heat transfer is particularly dominant. The influence on the heat insulation properties in the normal temperature range can be reduced.

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個の平均を取ることにより求めることができる。 In this embodiment, the average primary particle diameter can be determined by observing the particles with a microscope, comparing them with a standard scale, and taking the average of 10 arbitrary particles.

(ナノ粒子)
第1の無機粒子としてナノ粒子が好ましく、ナノ粒子は低密度であるため伝導伝熱を抑制し、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、通常の常温域における電池の使用時において、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。
(nanoparticles)
Nanoparticles are preferable as the first inorganic particles, and because nanoparticles have a low density, they suppress conductive heat transfer, and since the voids are finely dispersed, excellent heat insulation properties that suppress convective heat transfer can be obtained. For this reason, it is preferable to use nanoparticles because they can suppress the conduction of heat between adjacent nanoparticles when the battery is used in a normal temperature range.

なお、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。 Note that nanoparticles refer to nanometer-order particles having a spherical or nearly spherical shape and an average primary particle diameter of less than 1 μm.

また、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無機断熱材20の内部密度が上がった場合であっても、無機断熱材20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。 Furthermore, if nanoparticles with a small average primary particle diameter are used as the oxide particles, even if the internal density of the inorganic heat insulating material 20 increases due to expansion due to thermal runaway of the battery cell, the conductivity of the inorganic heat insulating material 20 will increase. It is possible to suppress an increase in heat transfer. This is thought to be because nanoparticles tend to form fine voids between particles due to the repulsive force caused by static electricity, and because their bulk density is low, the particles are filled so as to provide cushioning properties.

なお、第1の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)程度であるため、例えば、無機断熱材20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 addition, when using nanoparticles as the first inorganic particles, the material is not particularly limited as long as it meets the above definition of nanoparticles. For example, in addition to being a highly insulating material, silica nanoparticles have small contact points between particles, so the amount of heat conducted by silica nanoparticles is smaller than when using silica particles with a large particle size. Become. Furthermore, since commonly available silica nanoparticles have a bulk density of about 0.1 (g/cm 3 ), for example, even when a large compressive stress is applied to the inorganic heat insulating material 20, The size (area) and number of contact points between silica nanoparticles do not increase significantly, and heat insulation properties can be maintained. Therefore, it is preferable to use silica nanoparticles as the nanoparticles. As the silica nanoparticles, wet silica, dry silica, aerogel, etc. can be used.

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、無機断熱材20の断熱性を維持することができる。また、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。 By limiting the average primary particle diameter of the nanoparticles to a predetermined range, even higher heat insulation properties can be obtained. In other words, when the average primary particle diameter of nanoparticles is set to 1 nm or more and 100 nm or less, it is possible to suppress convective heat transfer and conductive heat transfer within the heat insulating material, especially in the temperature range below 500°C, and improve the heat insulation properties. This can be further improved. Furthermore, even when compressive stress is applied, the voids remaining between the nanoparticles and the many contact points between the particles suppress conductive heat transfer, and the insulating properties of the inorganic heat insulating material 20 can be maintained. . Further, the average primary particle diameter 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 diameter of the nanoparticles is more preferably 50 nm or less, and even more preferably 10 nm or less.

(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。
(Inorganic hydrate particles)
Inorganic hydrate particles thermally decompose when they receive heat from a heating element and reach a thermal decomposition start temperature, releasing their own water of crystallization and lowering the temperature of the heating element and its surroundings, a so-called "endothermic action." Express. Furthermore, after releasing the crystal water, it becomes a porous body and exhibits a heat insulating effect due to its countless air holes.

無機水和物の具体例として、水酸化アルミニウム(Al(OH))、水酸化マグネシウム(Mg(OH))、水酸化カルシウム(Ca(OH))、水酸化亜鉛(Zn(OH))、水酸化鉄(Fe(OH))、水酸化マンガン(Mn(OH))、水酸化ジルコニウム(Zr(OH))、水酸化ガリウム(Ga(OH))等が挙げられる。 Specific examples of inorganic hydrates include aluminum hydroxide (Al(OH) 3 ), magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ), calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ), and 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 ), etc. .

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)となり、断熱材として機能する。
2Al(OH)→Al+3H
For example, aluminum hydroxide has about 35% water of crystallization, and as shown in the following formula, it thermally decomposes to release water of crystallization and exhibits an endothermic action. After releasing the crystal water, it becomes porous alumina (Al 2 O 3 ), which functions as a heat insulator.
2Al(OH) 3 →Al 2 O 3 +3H 2 O

なお、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、無機粒子として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。 Note that in a battery cell that has experienced thermal runaway, the temperature rapidly rises to over 200°C and continues to rise to around 700°C. Therefore, the inorganic particles are preferably composed of inorganic hydrates whose thermal decomposition initiation temperature is 200° C. or higher.

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。 The thermal decomposition starting temperatures of the inorganic hydrates listed above are approximately 200°C for aluminum hydroxide, approximately 330°C for magnesium hydroxide, approximately 580°C for calcium hydroxide, approximately 200°C for zinc hydroxide, and approximately 200°C for iron hydroxide. is approximately 350°C, manganese hydroxide is approximately 300°C, zirconium hydroxide is approximately 300°C, and gallium hydroxide is approximately 300°C, all of which are approximately the same temperature range as the rapid temperature rise of battery cells that have experienced thermal runaway. It can be said that it is a preferable inorganic hydrate because it can efficiently suppress the temperature rise.

また、無機水和物粒子の平均粒子径が大きすぎると、無機断熱材20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、無機断熱材20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。 Furthermore, if the average particle diameter of the inorganic hydrate particles is too large, it will take some time for the inorganic hydrate particles near the center of the inorganic heat insulating material 20 to reach their thermal decomposition temperature. The inorganic hydrate particles near the center of No. 20 may not be completely thermally decomposed. Therefore, the average secondary particle diameter 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.

(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、パーライト等を挙げることができる。
(Particles made of thermally expandable inorganic material)
Examples of thermally expandable inorganic materials include vermiculite, bentonite, pearlite, and the like.

(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。
(Particles made of water-containing porous material)
Specific examples of the water-containing porous material include zeolite, kaolinite, montmorillonite, acid clay, diatomaceous earth, wet silica, dry silica, aerogel, mica, and vermiculite.

(無機バルーン)
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、無機断熱材20の断熱性をより一層向上させることができる。
(Inorganic balloon)
When the inorganic balloon is included, convection heat transfer or conductive heat transfer within the heat insulating material can be suppressed in a temperature range of less than 500° C., and the heat insulating properties of the inorganic heat insulating material 20 can be further improved. .

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る少なくとも1種を用いることができる。 As the inorganic balloon, at least one selected from a shirasu balloon, a silica balloon, a fly ash balloon, a barite balloon, and a glass balloon can be used.

無機バルーンの含有量としては、無機断熱材20の全質量に対し、60質量%以下が好ましい。 The content of the inorganic balloon is preferably 60% by mass or less based on the total mass of the inorganic heat insulating material 20.

また、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。 Further, the average particle diameter of the inorganic balloon is preferably 1 μm or more and 100 μm or less.

(第2の無機粒子)
第2の無機粒子は、第1の無機粒子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。
(Second inorganic particles)
The second inorganic particles are not particularly limited as long as they are different in material, particle size, etc. from the first inorganic particles. The second inorganic particles include oxide particles, carbide particles, nitride particles, inorganic hydrate particles, silica nanoparticles, metal oxide particles, inorganic balloons such as microporous particles and hollow silica particles, and thermally expandable inorganic materials. Particles made of a water-containing porous material, particles made of a water-containing porous material, etc. can be used, and the details thereof are as described above.

なお、ナノ粒子は伝導伝熱が極めて小さいとともに、無機断熱材20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の無機粒子として、第1の無機粒子よりも大径である金属酸化物からなる粒子を、無機断熱材20に含有させることが好ましい。 Note that nanoparticles have extremely low conductive heat transfer, and can maintain excellent heat insulation properties even when compressive stress is applied to the inorganic heat insulation material 20. Furthermore, metal oxide particles such as titania are highly effective in blocking radiant heat. Furthermore, when large-diameter inorganic particles and small-diameter inorganic particles are used, the small-diameter inorganic particles enter the gaps between the large-diameter inorganic particles, resulting in a more dense structure and improving the heat transfer suppression effect. can. Therefore, when nanoparticles are used as the first inorganic particles, particles made of a metal oxide having a larger diameter than the first inorganic particles are further added to the inorganic heat insulating material 20 as the second inorganic particles. It is preferable to contain it.

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。 Examples of metal oxides include silicon oxide, titanium oxide, aluminum oxide, barium titanate, zinc oxide, zircon, and zirconium oxide. In particular, titanium oxide (titania) is a component with a high refractive index compared to other metal oxides, and is highly effective in diffusely reflecting light and blocking radiant heat in the high temperature range of 500°C or higher, so titania can be used. Most preferred.

第2の無機粒子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。 When the average primary particle diameter of the second inorganic particles is 1 μm or more and 50 μm or less, radiant heat transfer can be efficiently suppressed in a high temperature region of 500° C. or higher. The average primary particle diameter of the second inorganic particles is more preferably 5 μm or more and 30 μm or less, and most preferably 10 μm or less.

(その他の配合材料)
無機断熱材20には、上記無機繊維や無機粒子の他に、更に、有機バインダ(樹脂バインダ)や有機繊維を含んでもよい。
(Other blended materials)
In addition to the inorganic fibers and inorganic particles described above, the inorganic heat insulating material 20 may further contain an organic binder (resin binder) and organic fibers.

(樹脂バインダ)
上記無機繊維は、樹脂バインダにより結着することもできる。樹脂バインダとしては、後述する有機繊維のガラス転移点よりも低いガラス転移点を有するものであれば、特に限定されない。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る少なくとも1種を含む樹脂バインダを使用することができる。
(resin binder)
The above-mentioned inorganic fibers can also be bound with a resin binder. The resin binder is not particularly limited as long as it has a glass transition point lower than the glass transition point of the organic fiber described below. For example, a resin binder containing at least one selected from styrene-butadiene resin, acrylic resin, silicone-acrylic resin, and styrene resin can be used.

樹脂バインダ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、樹脂バインダのガラス転移点が室温以上であると、樹脂バインダを有する無機断熱材20が室温で使用された場合に、無機断熱材20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。 Although the glass transition point of the resin binder is not particularly defined, it is preferably −10° C. or higher. Note that when the glass transition point of the resin binder is higher than room temperature, the strength of the inorganic heat insulating material 20 can be further improved when the inorganic heat insulating material 20 having the resin binder is used at room temperature. Therefore, the glass transition point of the resin binder is, for example, more preferably 20°C or higher, even more preferably 30°C or higher, even more preferably 50°C or higher, and particularly preferably 60°C or higher. preferable.

樹脂バインダの含有量は、無機断熱材20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。 The content of the resin binder is preferably 0.5% by mass or more, and more preferably 1% by mass or more, based on the total mass of the inorganic heat insulating material 20. Moreover, it is preferably 20% by mass or less, and more preferably 10% by mass or less.

(有機繊維)
上記無機繊維の他に、有機繊維を含有してもよい。有機繊維としては、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、エチレン-ビニルアルコール共重合体繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維、ポリアクリル繊維、ポリアミド繊維及びフッ素系繊維から選択される少なくとも1種を使用することができる。中でも、耐熱性に優れ、ヤング率が高いものが好ましく、具体的には、ポリフェニレンスルファイド系、ポリアクリロニトリル系を用いることが好ましい。なお、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。
(organic fiber)
In addition to the above-mentioned inorganic fibers, organic fibers may also be contained. The organic fibers are selected from, for example, polyvinyl alcohol (PVA) fibers, polyethylene fibers, nylon fibers, polyurethane fibers, ethylene-vinyl alcohol copolymer fibers, polypropylene fibers, polyester fibers, polyacrylic fibers, polyamide fibers, and fluorine fibers. At least one of these can be used. Among these, those having excellent heat resistance and high Young's modulus are preferable, and specifically, it is preferable to use polyphenylene sulfide type and polyacrylonitrile type. Note that these fibers may be used alone or in combination.

なお、後述するように、無機断熱材20の製造は抄造法にて行うこともできるが、その際に加熱温度を250℃よりも高くすることは困難であるため、有機繊維のガラス転移点は、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。 As will be described later, the inorganic heat insulating material 20 can also be manufactured by a paper forming method, but in that case it is difficult to increase the heating temperature higher than 250°C, so the glass transition point of the organic fiber is The temperature is preferably 250°C or lower, more preferably 200°C or lower.

有機繊維のガラス転移点の下限値も特に限定されないが、上記樹脂バインダ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、樹脂バインダのガラス転移点と、有機繊維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。 The lower limit of the glass transition point of the organic fiber is also not particularly limited, but if the difference from the glass transition point of the resin binder is 10°C or more, the organic fiber, which was in a semi-molten state, will completely melt in the cooling process during manufacturing. Since the resin binder is solidified after the resin binder is solidified, it is possible to sufficiently obtain the effect of reinforcing the skeleton by the resin binder. Therefore, the difference between the glass transition point of the resin binder and the glass transition point of the organic fiber is preferably 10°C or more, more preferably 30°C or more.

一方、両者のガラス転移点の差が130℃以下であると、有機繊維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、樹脂バインダのガラス転移点と、有機繊維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。 On the other hand, if the difference in glass transition point between the two is 130°C or less, the time from when the organic fibers are completely solidified to when the resin binder begins to solidify can be appropriately adjusted, and the resin binder is in good condition. Since it solidifies while remaining in a dispersed state, it is possible to obtain an even stronger reinforcing effect on the skeleton. Therefore, the difference between the glass transition point of the resin binder and the glass transition point of the organic fiber is preferably 130°C or less, more preferably 120°C or less, even more preferably 100°C or less, The temperature is even more preferably 80°C or lower, particularly preferably 70°C or lower.

また、2種類以上の有機繊維を含むこともできるが、その場合に、少なくとも1種の有機繊維が骨格として作用する有機繊維、すなわち、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ればよい。なお、樹脂バインダのガラス転移点と、少なくとも1種の有機繊維のガラス転移点との差は、上記と同様に、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く、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。 It can also contain two or more types of organic fibers, but in that case, at least one type of organic fiber is an organic fiber that acts as a skeleton, that is, an organic fiber that has a glass transition point higher than that of the resin binder. Any fiber is fine. Note that the difference between the glass transition point of the resin binder and the glass transition point of at least one organic fiber is preferably 10° C. or higher, more preferably 30° C. or higher, and 130° C. or higher, as described above. It is preferably at most 120°C, more preferably at most 100°C, even more preferably at most 80°C, particularly preferably at most 70°C.

有機繊維及び樹脂バインダ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とともに、樹脂バインダによる骨格の補強効果を十分に得ることができる。有機繊維の含有量は、無機断熱材20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。なお、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複数の有機繊維を含む場合に、これら複数の有機繊維の合計量が、上記有機繊維の含有量の範囲内であることが好ましい。 When the contents of the organic fibers and the resin binder are appropriately controlled, the organic fibers can sufficiently function as a skeleton, and the resin binder can sufficiently strengthen the skeleton. The content of organic fibers is preferably 0.5% by mass or more, and more preferably 1% by mass or more, based on the total mass of the inorganic heat insulating material 20. Moreover, it is preferably 12% by mass or less, and more preferably 8% by mass or less. In addition, when a plurality of organic fibers having a glass transition point higher than the glass transition point of the resin binder are included, the total amount of these plurality of organic fibers is preferably within the range of the content of the organic fibers.

上述のとおり、2種類以上の有機繊維を含む場合に、少なくとも1種の有機繊維が、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ものであればよいが、その他の有機繊維として、ガラス転移点を有さない結晶状態の有機繊維を含有することがより好ましい。 As mentioned above, when two or more types of organic fibers are included, it is sufficient that at least one type of organic fiber has a glass transition point higher than that of the resin binder, but as other organic fibers, It is more preferable to contain organic fibers in a crystalline state that do not have a glass transition point.

ガラス転移点を有さない結晶状態の有機繊維を含有することもできるが、この結晶状態の有機繊維は軟化点を持たないため、骨格となる有機繊維が軟化するような高温に晒された場合であっても、無機断熱材20の強度を維持することができる。また、結晶状態の有機繊維を含有することにより、常温(20℃)において、この有機繊維も断熱材の骨格として作用する。したがって、無機断熱材20の柔軟性や取り扱い性を向上させることができる。 It is also possible to contain organic fibers in a crystalline state that do not have a glass transition point, but since these organic fibers in a crystalline state do not have a softening point, if they are exposed to high temperatures that would soften the organic fibers that form the skeleton. Even in this case, the strength of the inorganic heat insulating material 20 can be maintained. Moreover, by containing organic fibers in a crystalline state, these organic fibers also act as a skeleton of the heat insulating material at room temperature (20° C.). Therefore, the flexibility and handleability of the inorganic heat insulating material 20 can be improved.

なお、結晶状態の有機繊維としては、ポリエステル(PET)繊維が挙げられる。 In addition, polyester (PET) fiber is mentioned as an organic fiber in a crystalline state.

また、無機断熱材20の製造において抄造法を行う際に、分散液として水を使用することが好ましいが、有機繊維は水への溶解度が低いことが好ましい。水への溶解度を示す指標として「水中溶解温度」を使用できるが、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。 Further, when performing the papermaking method in manufacturing the inorganic heat insulating material 20, it is preferable to use water as a dispersion liquid, but it is preferable that the organic fiber has low solubility in water. "Solubility temperature in water" can be used as an indicator of solubility in water, but the dissolution temperature in water of organic fibers is preferably 60°C or higher, more preferably 70°C or higher, and 80°C or higher. is even more preferable.

有機繊維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、平均繊維長は10mm以下とすることが好ましい。一方、有機繊維を骨格として機能させ、断熱材の圧縮強度を確保する観点から、平均繊維長は0.5mm以上とすることが好ましい。 The fiber length of the organic fibers is not particularly limited either, but from the viewpoint of ensuring moldability and processability, the average fiber length is preferably 10 mm or less. On the other hand, from the viewpoint of making the organic fibers function as a skeleton and ensuring the compressive strength of the heat insulating material, the average fiber length is preferably 0.5 mm or more.

また、有機繊維としては、高融点の芯部と低融点の鞘部とを有する芯鞘構造のバインダ繊維を用いてもよい。ここで、電池の異常時において、電池セルからは、火炎の他にも破損物が飛散し、バスバーに衝突して損傷を与えることがあるが、高融点の芯部と低融点の鞘部とを有する芯鞘構造のバインダ繊維を用いることにより、芯部を骨格として高い強度を得ることができるとともに、電池の異常時における高温や火炎に対して鞘部が溶融して軟化することで、ネットワークを形成し、破損物の衝突を緩和する効果が期待される。 Further, as the organic fiber, a binder fiber having a core-sheath structure having a core portion with a high melting point and a sheath portion with a low melting point may be used. When a battery malfunctions, in addition to flames, damaged objects may scatter from the battery cell and collide with the bus bar, causing damage. By using binder fibers with a core-sheath structure, it is possible to obtain high strength using the core as a skeleton, and the sheath melts and softens in response to high temperatures and flames during battery abnormalities, which strengthens the network. is expected to have the effect of mitigating collisions with damaged objects.

このような芯鞘構造のバインダ繊維としては、芯鞘構造を有し、芯部を構成する第1の有機材料の融点が、鞘部を構成する第2の有機材料の融点よりも高いものであれば、特に限定されない。芯部となる第1の有機材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン及びナイロンから選択された少なくとも1種を選択することができる。また、鞘部となる第2の有機材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン及びナイロンから選択された少なくとも1種を選択することができる。 Such a binder fiber with a core-sheath structure has a core-sheath structure, and the melting point of the first organic material constituting the core is higher than the melting point of the second organic material constituting the sheath. If so, there are no particular limitations. As the first organic material serving as the core, at least one selected from polyethylene terephthalate, polypropylene, and nylon can be selected. Further, as the second organic material that becomes the sheath, at least one selected from polyethylene terephthalate, polyethylene, polypropylene, and nylon can be selected.

なお、上記のような芯鞘構造を有するバインダ繊維は、一般的に市販されており、芯部と鞘部を構成する材質は、同一でも互いに異なっていてもよい。芯部及び鞘部が同一の材質であって、異なる融点を有するバインダ繊維の例としては、例えば、芯部及び鞘部がポリエチレンテレフタレートからなるもの、ポリプロピレンからなるもの、ナイロンからなるもの等が挙げられる。芯部及び鞘部が互いに異なる材質からなるバインダ繊維の例としては、芯部がポリエチレンテレフタレートからなり、鞘部がポリエチレンからなるもの、芯部がポリプロピレンからなり、鞘部がポリエチレンからなるもの等が挙げられる。 Note that binder fibers having a core-sheath structure as described above are generally commercially available, and the materials constituting the core portion and the sheath portion may be the same or different from each other. Examples of binder fibers in which the core and sheath are made of the same material and have different melting points include those in which the core and sheath are made of polyethylene terephthalate, polypropylene, nylon, etc. It will be done. Examples of binder fibers in which the core and sheath parts are made of different materials include those in which the core part is made of polyethylene terephthalate and the sheath part is made of polyethylene, and those in which the core part is made of polypropylene and the sheath part is made of polyethylene. Can be mentioned.

(不融化繊維)
上記無機繊維に代えて、又はその一部を不融化繊維としてもよい。不融化繊維は、ポリアクリロニトリル、セルロース、ピッチなどの熱可塑性樹脂を不融化処理した繊維などが挙げられる。なお、不融化繊維とは、例えば不融化処理された繊維であり、不融化処理としては、放射線、電子線などを照射し架橋させる方法、酸素や水蒸気中で高温に曝し、酸素の作用により不融化させる方法などがある。
(Infusible fiber)
Infusible fibers may be used instead of the inorganic fibers or a portion thereof. Examples of the infusible fibers include fibers made of thermoplastic resins such as polyacrylonitrile, cellulose, and pitch that have been infusible. Infusible fibers are, for example, fibers that have been treated to make them infusible. Examples of infusible treatment include crosslinking by irradiating with radiation or electron beams, exposing them to high temperatures in oxygen or water vapor, and making them infusible by the action of oxygen. There are methods of melting.

(炭素含有量)
不融化繊維は、炭素含有量が55~95質量%であることが好ましい。炭素含有量が55質量%以上であると、熱分解による重量減少が既に進行しているので、熱分解による収縮は少なく、熱暴走時、火炎に直接さらされても、原形をとどめ、断熱性を維持することができる。炭素含有量が95質量%以下であると、炭素以外の成分を脱離させ、炭素だけの構造に変化するために吸熱反応が起こるので、無機断熱材20の裏面に熱が到達する時間を遅らせることができる。
(carbon content)
The carbon content of the infusible fiber is preferably 55 to 95% by mass. When the carbon content is 55% by mass or more, the weight loss due to thermal decomposition has already progressed, so there is little shrinkage due to thermal decomposition, and even when directly exposed to flame during thermal runaway, it retains its original shape and has good insulation properties. can be maintained. If the carbon content is 95% by mass or less, components other than carbon are eliminated and the structure changes to a structure consisting only of carbon, causing an endothermic reaction, which delays the time for heat to reach the back surface of the inorganic heat insulating material 20. be able to.

望ましい炭素含有量の下限は、60質量%以上である。また、望ましい炭素含有量の上限は90質量%以下、さらに望ましい炭素含有量の上限は85質量%以下である。 The lower limit of the desirable carbon content is 60% by mass or more. Further, a desirable upper limit of the carbon content is 90% by mass or less, and a more desirable upper limit of the carbon content is 85% by mass or less.

炭素含有量は、熱処理することにより調整することができる。例えば150~300℃の範囲内の大気中あるいは酸素中での熱処理は、不融化をさらに促進するとともに炭素以外の成分を除去し炭素含有量を高めることができる。例えば300~1000℃の範囲内の熱処理は、縮合多環芳香族構造の形成を進行させるとともに分解ガスを発生し炭素含有量を高めることができる。 Carbon content can be adjusted by heat treatment. For example, heat treatment in the air or in oxygen within the range of 150 to 300° C. can further promote infusibility and remove components other than carbon to increase the carbon content. For example, heat treatment within the range of 300 to 1000° C. can advance the formation of a condensed polycyclic aromatic structure, generate decomposition gas, and increase the carbon content.

なお、不融化繊維は、熱可塑性繊維を不融化した繊維に限定されない。上記炭素含有量の範囲であれば、無機繊維であってもよい。 Note that the infusible fibers are not limited to fibers obtained by infusible thermoplastic fibers. Inorganic fibers may be used as long as the carbon content is within the above range.

(繊維形状)
不融化繊維は短繊維からなり、これらが集成して全体の形態としてマット、抄造体、ブランケットを構成することが好ましい。
(fiber shape)
The infusible fibers are composed of short fibers, and it is preferable that these fibers are aggregated to form a mat, paper product, or blanket as a whole.

短繊維であるとは、連続繊維ではないことを示している。連続繊維では、クロス、フィラメントワインディングのように繊維の配向方向が揃って繊維束を形成するのに対し、繊維を用いることにより、繊維がランダムな方向を向いた集成体(マットやブランケット、抄造体)となる。そして、短繊維を用いた無機断熱材20は、導電パスが短いので、炭素化の進んだ繊維や、熱暴走に伴って炭素化が進行しても、導電性を低くすることができる。また、繊維がランダムに配向し、繊維同士が点接触となりやすく、熱伝導を低くすることができる。 Being short fibers means that they are not continuous fibers. Continuous fibers form fiber bundles with the fibers aligned in the same direction as in cross or filament winding, but by using fibers, fibers are oriented in random directions to form aggregates (mats, blankets, paper products). ). Since the inorganic heat insulating material 20 using short fibers has a short conductive path, the conductivity can be lowered even if the fibers are highly carbonized or carbonization progresses due to thermal runaway. In addition, the fibers are randomly oriented, and the fibers tend to come into point contact with each other, making it possible to lower heat conduction.

抄造体は、不融化繊維のミルド繊維やチョップド繊維(繊維長0.01~10mm程度)を水に分散させ、抄造することによって得ることができる。マットやブランケットは、繊維長10~1000mm程度の不融化繊維を積層し、圧縮することによって得ることができる。その際、全体の強度や形状を保持するために、バインダを添加してもよい。なお、バインダとしては、樹脂などの有機バインダ、セラミックス前駆体などの無機バインダなどが利用できる。 The paper product can be obtained by dispersing infusible milled fibers or chopped fibers (fiber length of about 0.01 to 10 mm) in water, and then papermaking. Mats and blankets can be obtained by laminating infusible fibers with a fiber length of about 10 to 1000 mm and compressing them. At that time, a binder may be added to maintain the overall strength and shape. Note that as the binder, organic binders such as resins, inorganic binders such as ceramic precursors, etc. can be used.

また、不融化繊維は、繊維径が1~30μmであることが好ましい。不融化繊維の繊維径が1μm以上であると、高温に曝されても空気酸化、昇華の速度を抑制し、防炎の効果を長時間維持することができる。一方、不融化繊維の繊維径が30μm以下であると、高温に曝され炭素化しても一定のしなやかさを保持し、変形、衝撃が生じても破損しにくくすることができる。 Further, it is preferable that the infusible fiber has a fiber diameter of 1 to 30 μm. When the fiber diameter of the infusible fiber is 1 μm or more, the rate of air oxidation and sublimation can be suppressed even when exposed to high temperatures, and the flameproof effect can be maintained for a long time. On the other hand, when the fiber diameter of the infusible fiber is 30 μm or less, it can maintain a certain degree of flexibility even when exposed to high temperatures and carbonized, and can be made difficult to break even when deformed or impacted.

なお、不融化繊維の他にも、上記した有機繊維や無機粒子を含むことができる。 In addition to the infusible fibers, the above-mentioned organic fibers and inorganic particles can also be included.

また、無機断熱材20は、乾式シートであってもよく、湿式シートであってもよい。以下に、無機断熱材20の製造方法について説明する。 Further, the inorganic heat insulating material 20 may be a dry sheet or a wet sheet. Below, a method for manufacturing the inorganic heat insulating material 20 will be explained.

(無機断熱材20の製造方法)
無機断熱材20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。
(Method for manufacturing inorganic heat insulating material 20)
The inorganic heat insulating material 20 is manufactured by molding fiber components, particle components, and other compounded materials using a dry molding method or a wet molding method. As for the dry molding method, for example, a press molding method (dry press molding method) and an extrusion molding method (dry extrusion molding method) can be used.

(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、無機断熱材20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。
(Manufacturing method using dry press molding method)
In the dry press molding method, fiber components, particle components, and other compounding materials are charged into a mixer such as a V-type mixer at predetermined ratios. Then, after sufficiently mixing the materials put into the mixer, the mixture is put into a predetermined mold and press-molded, whereby the inorganic heat insulating material 20 can be obtained. During press molding, heating may be performed if necessary.

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、得られる無機断熱材20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。 Note that the press pressure during press molding is preferably in the range of 0.98 MPa or more and 9.80 MPa or less. If the press pressure is less than 0.98 MPa, the obtained inorganic heat insulating material 20 may not be able to maintain its strength and may collapse. On the other hand, if the press pressure exceeds 9.80 MPa, there is a risk that workability may be reduced due to excessive compression, or that solid heat transfer may increase due to increased bulk density, resulting in a reduction in heat insulation properties.

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、ポリビニルアルコール(PVA:PolyVinyl Alcohol)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。 Furthermore, when using the dry press molding method, it is preferable to use polyvinyl alcohol (PVA) as the organic binder, but any organic binder commonly used when using the dry press molding method may be used. For example, it can be used without particular limitation.

(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、無機断熱材20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。
(Manufacturing method using dry extrusion molding method)
In the dry extrusion method, a paste is prepared by adding fiber components, particle components, and other compounding materials to water in predetermined proportions and kneading with a kneader. Thereafter, the inorganic heat insulating material 20 can be obtained by extruding the obtained paste through a slit-shaped nozzle using an extrusion molding machine and drying it. When using the dry extrusion method, it is preferable to use methyl cellulose, water-soluble cellulose ether, etc. as the organic binder, but if it is an organic binder commonly used when using the dry extrusion method, there are no particular limitations. It can be used without.

(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、無機断熱材20を得ることができる。
(Manufacturing method using wet molding method)
In the wet molding method, a mixed liquid is prepared by adding fiber components, particle components, and other compounding materials to water at predetermined ratios, mixing in water, and stirring with a stirrer. Thereafter, a wet sheet is produced by dehydrating the obtained liquid mixture through a filtration mesh. Thereafter, the inorganic heat insulating material 20 can be obtained by heating and pressurizing the obtained wet sheet.

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。 Note that before the heating and pressurizing process, an aeration drying process may be performed in which hot air is aerated through the wet sheet to dry the sheet, but this aeration drying process is not performed and the sheet is heated and Pressure may be applied. Furthermore, when using a wet molding method, cationized starch or acrylic resin can be selected as the organic binder.

(バスバーの製造方法)
上述したように、バスバー本体5の接続孔6a、6b(図1参照)を除く部分(表面)を、上記で説明した製造方法により製造された無機断熱材20で覆うことで、バスバー1を製造することができる。
(Busbar manufacturing method)
As described above, the bus bar 1 is manufactured by covering the portion (surface) of the bus bar body 5 excluding the connection holes 6a and 6b (see FIG. 1) with the inorganic heat insulating material 20 manufactured by the manufacturing method described above. can do.

また、バスバー本体5に、少なくとも、無機繊維及び無機粒子のうち少なくとも一方を含む塗布液を塗布した後、乾燥させることにより、バスバー1を製造してもよい。
具体的には、以下のようにして製造される。まず、少なくとも、無機繊維及び無機粒子のうち少なくとも一方、更に、必要に応じて、樹脂バインダやその他の添加剤を秤量し、分散媒としてのシンナーに加え、十分に混合して塗布液を調製する。続いて、バスバー本体5における接続孔6a,6b(図1参照)の周囲をマスキングし、上記塗布液を塗布した後、塗膜を乾燥させて、本実施形態に係る無機断熱材20を形成する。なお、塗布方法には制限はなく、刷毛やロールコータ、スプレー等を用いて塗布したり、塗布液にバスバー本体5を浸漬するなど種々の方法が可能である。
また、無機断熱材20を形成する前において、バスバー本体5の表面に、防錆用途向けの下塗り材を所定の厚みになるように刷毛を用いて塗布した後、塗膜を乾燥させて、下塗り塗膜を形成し、その下塗り塗膜の上に、無機断熱材20を形成するのであってもよい。
Alternatively, the busbar 1 may be manufactured by applying a coating liquid containing at least one of inorganic fibers and inorganic particles to the busbar body 5 and then drying the coating liquid.
Specifically, it is manufactured as follows. First, at least one of inorganic fibers and inorganic particles, and if necessary, a resin binder and other additives are weighed, added to thinner as a dispersion medium, and thoroughly mixed to prepare a coating liquid. . Subsequently, the area around the connection holes 6a and 6b (see FIG. 1) in the busbar body 5 is masked, and the coating liquid is applied, and then the coating film is dried to form the inorganic heat insulating material 20 according to the present embodiment. . Note that there are no restrictions on the coating method, and various methods are possible, such as coating using a brush, roll coater, spray, etc., or immersing the bus bar body 5 in a coating liquid.
In addition, before forming the inorganic heat insulating material 20, an undercoat material for rust prevention is applied to the surface of the bus bar body 5 using a brush to a predetermined thickness, and then the coating is dried and an undercoat is applied. A coating film may be formed, and the inorganic heat insulating material 20 may be formed on the undercoat coating film.

ここで、上記でいう乾燥とは、加熱処理による塗膜の硬化処理のみならず、常温での自然乾燥による塗膜の硬化処理も含まれる。また、硬化処理を促進させるために100℃程度に加熱してもよい。 Here, the above-mentioned drying includes not only the hardening treatment of the coating film by heat treatment, but also the hardening treatment of the coating film by natural drying at room temperature. Further, it may be heated to about 100° C. to accelerate the hardening process.

なお、上記特許文献1のように雲母シートを巻き付ける方法では、巻き付け作業が必要であり、特に屈曲部5aや湾曲部に巻きムラや隙間が生じないようにするには、巻き付け作業に手間がかかる。また、振動などにより隙間が生じたり、粘着剤が剥離することなどが想定される。しかし、本実施形態では塗布により無機断熱材20を形成するため、そのような問題は起こらない。 In addition, the method of winding the mica sheet as in Patent Document 1 requires a winding operation, and the winding operation is particularly time-consuming in order to prevent uneven winding or gaps from occurring at the bent portion 5a or the curved portion. . Furthermore, it is assumed that a gap may be created due to vibration or the like, or that the adhesive may peel off. However, in this embodiment, such a problem does not occur because the inorganic heat insulating material 20 is formed by coating.

[蓄電装置]
図4Aは、図1Aに示すバスバー1を用いた場合であるが、図示されるように、蓄電装置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る。そして、隣接する電池セル110と電池セル110とを図1Aのバスバー1で接続している。
[Power storage device]
4A shows a case where the bus bar 1 shown in FIG. 1A is used, and as shown, the power storage device 100 has a plurality of battery cells 110 housed in a battery case 120. Adjacent battery cells 110 are connected by bus bars 1 in FIG. 1A.

図4Bは、図1Bに示すバスバー1を用いた場合であるが、図示されるように、蓄電装置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る。そして、隣接する電池セル110と電池セル110とを図1Bのバスバー1で接続している。 FIG. 4B shows a case where the bus bar 1 shown in FIG. 1B is used, and as shown, the power storage device 100 has a plurality of battery cells 110 housed in a battery case 120. Adjacent battery cells 110 are connected by bus bars 1 in FIG. 1B.

バスバー1は、無機断熱材20を備えるため、ある電池セル110が熱暴走を起こしても、バスバー1を保護できるとともに、バスバー1を介して隣接する電池セル110への熱暴走の連鎖を防ぐことができる。 Since the bus bar 1 includes the inorganic heat insulating material 20, even if a certain battery cell 110 causes thermal runaway, the bus bar 1 can be protected, and a chain of thermal runaway to the adjacent battery cell 110 via the bus bar 1 can be prevented. Can be done.

なお、図示は省略するが、複数の電池モジュール同士をバスバー1で接続してもよく、あるいは、少なくとも1つの電池セルと、少なくとも1つの電池モジュールをバスバー1で接続してもよい。 Although not shown, a plurality of battery modules may be connected to each other by the bus bar 1, or at least one battery cell and at least one battery module may be connected by the bus bar 1.

1 バスバー
5 バスバー本体
6a、6b 接続孔
20 無機断熱材
30 無機繊維シート
40 吸熱反応層
50 絶縁テープ
100 蓄電装置
110 電池セル
111 電極
120 電池ケース
1 Busbar 5 Busbar bodies 6a, 6b Connection hole 20 Inorganic heat insulating material 30 Inorganic fiber sheet 40 Endothermic reaction layer 50 Insulating tape 100 Power storage device 110 Battery cell 111 Electrode 120 Battery case

Claims (18)

電池セルを含む蓄電装置に用いられるバスバーであって、
導電性材料からなるバスバー本体の表面に、無機繊維及び無機粒子のうち少なくとも一方を含む無機断熱材を備える、バスバー。
A bus bar used in a power storage device including a battery cell,
A busbar comprising an inorganic heat insulating material containing at least one of inorganic fibers and inorganic particles on the surface of a busbar body made of a conductive material.
前記無機断熱材は、前記無機繊維及び前記無機粒子の両方を含むことを特徴とする請求項1に記載のバスバー。 The bus bar according to claim 1, wherein the inorganic heat insulating material includes both the inorganic fibers and the inorganic particles. 前記無機断熱材は、湿式シート又は乾式シートであることを特徴とする請求項1又は2に記載のバスバー。 The bus bar according to claim 1 or 2, wherein the inorganic heat insulating material is a wet sheet or a dry sheet. 前記バスバー本体と、前記無機断熱材との間に、吸熱反応層が介在していることを特徴とする請求項1又は2に記載のバスバー。 The busbar according to claim 1 or 2, wherein an endothermic reaction layer is interposed between the busbar main body and the inorganic heat insulating material. 前記無機断熱材の前記電池セルと対向する側に、無機繊維クロスが配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のバスバー。 The bus bar according to claim 1 or 2, wherein an inorganic fiber cloth is arranged on a side of the inorganic heat insulating material facing the battery cells. 前記バスバー本体と前記無機断熱材との積層体を、前記無機繊維クロスで巻回したことを特徴とする請求項5に記載のバスバー。 6. The bus bar according to claim 5, wherein the laminate of the bus bar body and the inorganic heat insulating material is wound with the inorganic fiber cloth. 前記無機断熱材は、不融化繊維を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のバスバー。 The bus bar according to claim 1 or 2, wherein the inorganic heat insulating material includes infusible fibers. 前記不融化繊維は、炭素含有量が55~95質量%であることを特徴とする請求項7に記載のバスバー。 The busbar according to claim 7, wherein the infusible fiber has a carbon content of 55 to 95% by mass. 前記不融化繊維は、短繊維からなることを特徴とする請求項7に記載のバスバー。 8. The busbar according to claim 7, wherein the infusible fibers are short fibers. 前記不融化繊維は、繊維径が1~30μmであることを特徴とする請求項7に記載のバスバー。 The bus bar according to claim 7, wherein the infusible fiber has a fiber diameter of 1 to 30 μm. 前記無機断熱材は、有機繊維を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のバスバー。 The bus bar according to claim 1 or 2, wherein the inorganic heat insulating material contains organic fiber. 前記無機断熱材は、無機粒子を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のバスバー。 The bus bar according to claim 1 or 2, wherein the inorganic heat insulating material contains inorganic particles. 前記無機粒子は、互いに平均粒子径が異なる第1の無機粒子及び第2の無機粒子を含むことを特徴とする請求項12に記載のバスバー。 The bus bar according to claim 12, wherein the inorganic particles include first inorganic particles and second inorganic particles having different average particle diameters. 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種からなることを特徴とする請求項13に記載のバスバー。 The bus bar according to claim 13, wherein the first inorganic particles are made of at least one selected from oxide particles, carbide particles, nitride particles, and inorganic hydrate particles. 前記第1の無機粒子は、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種からなることを特徴とする請求項14に記載のバスバー。 The bus bar according to claim 14, wherein the first inorganic particles are made of at least one selected from nanoparticles, hollow particles, and porous particles. 前記第2の無機粒子は、金属酸化物粒子であることを特徴とする請求項13に記載のバスバー。 The bus bar according to claim 13, wherein the second inorganic particles are metal oxide particles. 電池セルを含む蓄電装置に用いられるバスバーの製造方法であって、
導電性材料を含むバスバー本体に、無機繊維及び無機粒子のうち少なくとも一方を含む塗布液を塗布した後、乾燥させることを特徴とする、バスバーの製造方法。
A method for manufacturing a bus bar used in a power storage device including a battery cell, the method comprising:
A method for manufacturing a busbar, comprising applying a coating liquid containing at least one of inorganic fibers and inorganic particles to a busbar body containing a conductive material, and then drying the coating liquid.
複数の電池セル又は電池モジュールを、請求項1又は2に記載のバスバーで接続した、蓄電装置。 A power storage device comprising a plurality of battery cells or battery modules connected by the bus bar according to claim 1 or 2.
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