JP6845833B2 - 電池ホルダおよび電池パック - Google Patents
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Description
本開示に係る電池ホルダは、内部に電池を収納する貫通空間を有する管状体から少なくとも構成され、この管状体は、繊維製基材と、無機充填材を含有する樹脂組成物と、から構成されている。管状体の具体的な構成は特に限定されず、収納対象である電池の形状に合わせた貫通空間を有するような管状体であればよい。
本開示に係る電池ホルダ10(管状体)は、前記の通り、繊維製基材11と、無機充填材を含有する樹脂組成物12と、から構成されている。このうち繊維製基材11は、主として管状体の強度向上に寄与し、樹脂組成物12は、主として、無機充填材による管状体の難燃性または放熱性に寄与する。また、樹脂組成物12を構成する樹脂成分が弾性を有することで、電池収納部10aに電池を収納したときに、当該電池の外周に対する管状体(電池ホルダ10)の密着性を付与することも可能となる。
本開示に係る電池ホルダ10(管状体)は、前述した樹脂組成物12と繊維製基材11とから構成されている。この繊維製基材11を構成する繊維の具体的な種類は特に限定されず、公知の繊維材料を好適に用いることができる。具体的には、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、ボロン繊維、バサルト繊維等の無機系繊維;ポリエステル繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維、ポリエチレン繊維、ポリアリレート繊維、BPO繊維、ポリフェニレンサルファイド(PPS)繊維、ポリイミド繊維等の有機系樹脂繊維;フッ素繊維;等が挙げられる。これら繊維材料は1種類のみを用いてもよいし2種類以上を適宜組み合わせて用いてもよい。
本開示に係る電池パックは、前述した電池ホルダ10を備えているものであればよく、その具体的な構成は特に限定されない。本開示に係る電池パックは、前述した電池ホルダ10を複数配列してから、それぞれの電池ホルダ10に電池(例えば、図1または図2に示す円筒型のリチウムイオン電池20)を収納することにより製造してもよい。しかしながら、前述したように、個々の電池に電池ホルダ10を装着してホルダ装着電池30を構成してから、このホルダ装着電池30を複数配列して電池パックを製造することが好ましい。これにより、電池パックのパッケージの形状などに合わせて、ホルダ装着電池30の配列のさせ方またはまとめ方を調整することができる。そのため、電池パックの製造時の汎用性、応用性またはデザイン性を向上することが可能となる。
18650型リチウムイオン電池(放電容量3Ah)の外周面に、実施例または比較例の電池ホルダを装着してホルダ装着電池を構成した。このホルダ装着電池を3本並列させて固定して試験用電池パックを作製した。
JIS K7075に準じて、硝酸および硫酸分解法により、試験片である管状体から樹脂分のみを取り除いて、無機充填材を含有する樹脂組成物の質量(樹脂組成物量)を算出した。この樹脂組成物量と管状体の質量とから繊維質量含有率Wfを算出した。このWfと、管状体の密度ρcと、管状体に用いられるガラス繊維またはポリエステル繊維の密度ρfとから、式:Vf=(Wf×ρc)/ρfにより繊維体積含有率Vfを算出した。
樹脂成分としてウレタン樹脂(商品名:エイムフレックスEF−243、第一工業製薬株式会社製)、無機充填材として水酸化アルミニウムを用い、無機充填材の含有量が65質量%のウレタン樹脂組成物を調製(製造)した。繊維製基材として、ガラス繊維(商品名:マルチエンドロービング 品番:ER 550E−2400、ダイソーケミカル株式会社製)を用い、このガラス繊維を並列配置した状態で連続して送り出し、これにウレタン樹脂組成物を含浸して管状に成形した。これにより、厚さが1.5mmで繊維体積含有率Vfが40%、厚さが1.0mmでVfが40%、および厚さが0.7mmでVfが50%の3種類の管状体を作製(製造)し、それぞれ実施例1の電池ホルダとした。
無機充填材として水酸化マグネシウムを用いた以外は実施例1と同様にして、厚さおよびVfが異なる3種類の管状体を作製し、それぞれ実施例2の電池ホルダとした。これら電池ホルダについて前記の通り耐類焼試験を実施した。その結果を表1に示す。
無機充填材として硫酸マグネシウムを用いた以外は実施例1と同様にして、厚さおよびVfが異なる3種類の管状体を作製し、それぞれ実施例3の電池ホルダとした。これら電池ホルダについて前記の通り耐類焼試験を実施した。その結果を表1に示す。
無機充填材として炭酸水素ナトリウムを用いた以外は実施例1と同様にして、厚さが1.5mmでVfが50%、および厚さが1.0mmでVfが50%の2種類の管状体を作製し、それぞれ実施例4の電池ホルダとした。これら電池ホルダについて前記の通り耐類焼試験を実施した。その結果を表1に示す。
無機充填材として、水酸化アルミニウムおよび炭酸水素ナトリウムを1:1で混合したものを用いた以外は実施例1と同様にして、厚さが1.5mmでVfが50%、および厚さが1.0mmでVfが50%の2種類の管状体(実施例4と同様)を作製し、それぞれ実施例5の電池ホルダとした。これら電池ホルダについて前記の通り耐類焼試験を実施した。その結果を表1に示す。
無機充填材として、水酸化マグネシウムおよび炭酸水素ナトリウムを1:1で混合したものを用いた以外は実施例1と同様にして、厚さが1.5mmでVfが50%、および厚さが1.0mmでVfが50%の2種類の管状体(実施例4と同様)を作製し、それぞれ実施例6の電池ホルダとした。これら電池ホルダについて前記の通り耐類焼試験を実施した。その結果を表1に示す。
繊維製基材として、ポリエステル繊維(太陽通信工業株式会社製、商品名:アスメッシュNTH−19を用いるとともに、実施例1と同様にしてウレタン樹脂組成物を調製(製造)した。はめ込み式の成形型にポリエステル繊維の繊維製基材を入れて、ウレタン樹脂組成物を真空注入することにより、繊維製基材にウレタン樹脂組成物を含浸させて管状に成形した。これにより、厚さが1.5mmでVfが30%、厚さが1.0mmでVfが40%、および厚さが0.7mmでVfが60%の3種類の管状体を作製(製造)し、それぞれ実施例7の電池ホルダとした。これら電池ホルダについて前記の通り耐類焼試験を実施した。その結果を表1に示す。
無機充填材として水酸化マグネシウムを用いた以外は実施例7と同様にして、厚さおよびVfが異なる3種類の管状体を作製し、それぞれ実施例8の電池ホルダとした。これら電池ホルダについて前記の通り耐類焼試験を実施した。その結果を表1に示す。
無機充填材を含有させなかった(すなわち無機充填材を配合せずウレタン樹脂のみを用いた)以外は実施例1と同様にして、厚さが1.5mmでVfが50%、および厚さが1.0mmでVfが50%の2種類の管状体(実施例4と同様)を作製し、比較例1の電池ホルダとした。これら電池ホルダについて前記の通り耐類焼試験を実施した。その結果を表1に示す。
繊維製基材であるガラス繊維を用いず、無機充填材を配合しないウレタン樹脂のみで実施例4と同様に2種類の管状体を作製し、比較例2の電池ホルダとした。これら電池ホルダについて前記の通り耐類焼試験を実施した。その結果を表1に示す。
実施例1〜8の結果から明らかなように、本実施例に係る電池ホルダであれば、耐類焼試験によっても類焼が発生せず、良好な難燃性および放熱性を実現できることがわかる。また、実施例1〜6の結果と実施例7,8の結果から、繊維製基材が無機系繊維であっても有機系樹脂繊維であっても、本実施例に係る電池ホルダは、良好な難燃性および放熱性を実現できることがわかる。
10a:電池収納部(貫通空間)
11,11A〜11C:繊維製基材
12:樹脂組成物
20:リチウムイオン電池(電池)
21:端子キャップ
22:封口体
23:電極群
24:外装体
30:ホルダ装着電池
31:電池パックユニット
32:デッドスペース
Claims (8)
- 内部に電池を収納する貫通空間を有する管状体から少なくとも構成され、
当該管状体は、繊維製基材と、無機充填材を含有する樹脂組成物と、から構成されており、前記電池の外周面に装着されるものであることを特徴とする、
電池ホルダ。 - 前記繊維製基材を構成する繊維は、ガラス繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維、ボロン繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維、ポリエチレン繊維、ポリアレリート繊維、BPO繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリイミド繊維、フッ素繊維からなる群から選択される少なくとも1種の繊維であることを特徴とする、
請求項1に記載の電池ホルダ。 - 前記繊維製基材は、組物、織物、編物、不織布、単繊維、またはロービングのいずれかで構成されていることを特徴とする、
請求項1または2に記載の電池ホルダ。 - 前記管状体における繊維体積含有率Vfは、15〜65%の範囲内であることを特徴とする、
請求項1から3のいずれか1項に記載の電池ホルダ。 - 前記樹脂組成物に含有される前記無機充填材は、前記樹脂組成物の全量を100質量%としたときに40〜80質量%の範囲内であることを特徴とする、
請求項1から4のいずれか1項に記載の電池ホルダ。 - 前記樹脂組成物は、樹脂成分として、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、およびメラミン樹脂からなる群より選択される少なくとも1種の樹脂を含有していることを特徴とする、
請求項1から5のいずれか1項に記載の電池ホルダ。 - 前記無機充填材は、二価もしくは三価の金属水酸化物、二価の金属硫酸塩水和物、亜鉛のオキソ酸塩、シリカ、アルミナ、ドーソナイト、および炭酸水素ナトリウムからなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする、
請求項1から6のいずれか1項に記載の電池ホルダ。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載の電池ホルダを備えていることを特徴とする、
電池パック。
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