JP7132417B2 - Flame-retardant sheets, assembled batteries and battery packs - Google Patents

Flame-retardant sheets, assembled batteries and battery packs Download PDF

Info

Publication number
JP7132417B2
JP7132417B2 JP2021209898A JP2021209898A JP7132417B2 JP 7132417 B2 JP7132417 B2 JP 7132417B2 JP 2021209898 A JP2021209898 A JP 2021209898A JP 2021209898 A JP2021209898 A JP 2021209898A JP 7132417 B2 JP7132417 B2 JP 7132417B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inorganic
flameproof
fibers
elastic member
particles
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021209898A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022117936A (en
Inventor
恵介 丹下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ibiden Co Ltd filed Critical Ibiden Co Ltd
Priority to PCT/JP2022/003680 priority Critical patent/WO2022163853A1/en
Priority to US18/274,553 priority patent/US20240313345A1/en
Priority to CN202280012578.1A priority patent/CN116830365A/en
Priority to EP22746072.2A priority patent/EP4287371A1/en
Priority to JP2022064736A priority patent/JP7132451B2/en
Priority to JP2022064737A priority patent/JP7111928B1/en
Publication of JP2022117936A publication Critical patent/JP2022117936A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7132417B2 publication Critical patent/JP7132417B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)

Description

本発明は、例えば、電動工具や車両などにおける組電池に用いられる防炎シート、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組電池及び電池パックに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to, for example, a fireproof sheet used for assembled batteries in electric tools, vehicles, etc., and assembled batteries and battery packs housed in electric tools, vehicles, etc. and used as power sources for electric motors and the like.

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。
In general, electric tools include those that are used by connecting to a so-called commercial power source, and those that house an assembled battery to serve as a power source for an electric motor for driving. Power tools containing are widely used from the viewpoint of excellent operability.
The assembled battery is formed by connecting a plurality of battery cells in series or in parallel. For example, each battery cell is housed and integrated in a battery case made of polycarbonate or the like, and housed inside the power tool.

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。 As battery cells housed in power tools, lithium-ion secondary batteries, which are capable of high capacity and high output, are mainly used compared to lead-acid batteries, nickel-metal hydride batteries, and the like. However, when thermal runaway occurs in one battery cell due to an internal short circuit or overcharging of the battery (i.e., in the case of an "abnormality"), heat is propagated to other adjacent battery cells, It may cause thermal runaway of other battery cells.

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。 In recent years, from the viewpoint of environmental protection, the development of electric vehicles or hybrid vehicles driven by electric motors has been vigorously advanced. The electric vehicle, hybrid vehicle, or the like is equipped with an assembled battery in which a plurality of battery cells are connected in series or in parallel to serve as a power source for an electric drive motor. Lithium-ion secondary batteries capable of high capacity and high output are mainly used in such battery cells used in vehicles. Thermal runaway of the cell may occur.

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。 As a measure against the occurrence of thermal runaway as described above, for example, Patent Document 1 discloses that when abnormal heat generation occurs due to reasons such as overcurrent flowing into a certain battery cell, fire spreads to adjacent battery cells. An assembled battery capable of suppressing this has been proposed. The assembled battery described in Patent Document 1 is composed of a plurality of battery cells and a block made of a metal material for holding the cells, and the block is composed of a plurality of small blocks. Also, the size of the gap between the block and the battery cell is adjusted.

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。 According to the assembled battery according to Patent Document 1 configured in this way, heat can be rapidly diffused because the blocks holding the battery cells are made of a metal material.

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。 Further, Patent Literature 2 discloses a battery pack intended to improve heat dissipation of a secondary battery and improve performance deterioration. The battery pack described in Patent Document 2 has a plurality of secondary batteries housed in a case, and has a thermal conductivity equal to or higher than a predetermined value between the plurality of secondary batteries and the case, A plate-shaped rubber sheet that changes its shape with pressure is arranged.

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。 According to Patent Document 2, it is described that the heat of the secondary battery can be discharged satisfactorily through the case because the thermal conductivity of the rubber sheet is relatively high. In addition, since the rubber sheet has elasticity, the battery pack can be prevented from being damaged when dropped.

特開2014-96271号公報JP 2014-96271 A 特開2004-146161号公報JP-A-2004-146161

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。
By the way, when thermal runaway occurs in a battery cell, gas is generated inside the battery, and the internal pressure rises, causing deformation of the battery cell. If this deformation is large, the case may be destroyed. .
Such deformation of the battery cells occurs slightly even when the assembled battery cells are subjected to charge-discharge cycles (i.e., during normal use). When the internal pressure is repeatedly increased and decreased, the battery cell is repeatedly pressed and relieved by the case, which causes the performance of the battery to deteriorate.

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。
In the assembled battery according to Patent Document 1, since the blocks that hold the battery cells are made of a metal material, heat can be quickly diffused. not considered.
In addition, the assembled battery described in Patent Document 1 requires a plurality of blocks, and the gaps between the blocks and the battery cells can be changed. , block design is required. Therefore, there is a problem that the design of the block and the assembly of the assembled battery are complicated.

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。 Furthermore, in the battery pack described in Patent Document 2, no consideration is given to suppressing thermal runaway of other adjacent battery cells when thermal runaway occurs in a battery cell.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、異常時における各電池セル間の熱の伝播を抑制しつつ、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を抑制することができる防炎シート、並びに、各電池セル間の熱の伝播を抑制しつつ、電池ケースの破壊及び電池の性能の低下を抑制することができ、設計及び組立が容易である組電池及び電池パックを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to suppress breakage of the battery case and degradation of battery performance due to deformation of the battery cells while suppressing heat propagation between the battery cells in the event of an abnormality. Flame-retardant sheet, and an assembled battery and a battery pack that can suppress the breakage of the battery case and the deterioration of the performance of the battery while suppressing the heat transfer between each battery cell, and are easy to design and assemble intended to provide

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。 The above object of the present invention is achieved by the following configuration [1] relating to the flameproof sheet.

[1] 電極を有する電極面と、前記電極面に直交する外周面と、を有し、前記外周面同士が対向するように配置された複数の電池セルが、直列又は並列に接続される組電池に用いられる防炎シートであって、
一対の防炎材と、前記一対の防炎材の間に配置された弾性部材と、を有する、防炎シート。
[1] A set in which a plurality of battery cells having an electrode surface having an electrode and an outer peripheral surface orthogonal to the electrode surface, and arranged such that the outer peripheral surfaces face each other, are connected in series or in parallel. A flameproof sheet for use in batteries,
A flameproof sheet comprising a pair of flameproof materials and an elastic member arranged between the pair of flameproof materials.

また、防炎シートに係る本発明の好ましい実施形態は、以下の[2]~[10]に関する。 Further, preferred embodiments of the present invention related to the flameproof sheet relate to the following [2] to [10].

[2] 前記弾性部材は、前記防炎材に対向する面に直交する一端面から他端面に延びる複数の溝を有する、[1]に記載の防炎シート。 [2] The flameproof sheet according to [1], wherein the elastic member has a plurality of grooves extending from one end surface to the other end surface perpendicular to the surface facing the flameproof material.

[3] 前記弾性部材は、前記防炎材に対向する面に直交する一端面から他端面に貫通する複数の貫通孔を有する、[1]又は[2]に記載の防炎シート。 [3] The flameproof sheet according to [1] or [2], wherein the elastic member has a plurality of through holes penetrating from one end face to the other end face perpendicular to the face facing the fireproof material.

[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つに記載の防炎シート。 [4] The flameproof sheet according to any one of [1] to [3], wherein the elastic member is made of rubber or elastomer.

[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つに記載の防炎シート。 [5] The flameproof sheet according to any one of [1] to [4], wherein the flameproof material contains at least one of inorganic particles, organic fibers and inorganic fibers.

[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。 [6] According to [5], the inorganic particles are particles made of at least one inorganic material selected from oxide particles, carbide particles, nitride particles and inorganic hydrate particles. flame retardant sheet.

[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つに記載の防炎シート。 [7] The flame retardant material has a first inorganic fiber and a second inorganic fiber that are different from each other in at least one property selected from average fiber diameter, shape, and glass transition point, [ 1] The flameproof sheet according to any one of [6].

[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。
[8] The average fiber diameter of the first inorganic fibers is larger than the average fiber diameter of the second inorganic fibers,
The flameproof sheet according to [7], wherein the first inorganic fibers are linear or acicular, and the second inorganic fibers are dendritic or crimped.

[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。
[9] The first inorganic fibers are amorphous fibers,
The second inorganic fibers are at least one fiber selected from amorphous fibers having a glass transition point higher than that of the first inorganic fibers and crystalline fibers,
The flameproof sheet according to [7], wherein the average fiber diameter of the first inorganic fibers is larger than the average fiber diameter of the second inorganic fibers.

[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。
[10] The flameproof material contains inorganic particles, and the inorganic particles include at least one selected from nanoparticles, hollow particles and porous particles,
The first inorganic fibers are amorphous fibers,
The second inorganic fiber according to [7], wherein the second inorganic fiber is at least one inorganic fiber selected from amorphous fibers having a higher glass transition point than the first inorganic fibers and crystalline fibers. flame retardant sheet.

また、本発明の上記目的は、組電池に係る下記[11]及び[12]の構成により達成される。 Further, the above object of the present invention is achieved by the following configurations [11] and [12] relating to the assembled battery.

[11] 複数の電池セルと、[1]~[10]のいずれか1つに記載の防炎シートと、を有し、前記複数の電池セルが直接又は並列に接続された、組電池。 [11] An assembled battery comprising a plurality of battery cells and the flameproof sheet according to any one of [1] to [10], wherein the plurality of battery cells are connected directly or in parallel.

[12] 電極を有する電極面と、前記電極面に直交する外周面と、を有し、前記外周面同士が対向するように配置された複数の電池セルが、直列又は並列に接続される組電池であって、
前記電池セルと、
前記電池セルの外周面の少なくとも一部を被覆する防炎材と、
前記電池セルの外周面における前記防炎材により被覆された領域の少なくとも一部を被覆する弾性部材と、を有する、組電池。
[12] A set in which a plurality of battery cells having an electrode surface having an electrode and an outer peripheral surface perpendicular to the electrode surface, and arranged such that the outer peripheral surfaces face each other, are connected in series or in parallel. a battery,
the battery cell;
a flameproof material covering at least a portion of the outer peripheral surface of the battery cell;
and an elastic member that covers at least a part of the region of the outer peripheral surface of the battery cell that is covered with the flameproof material.

また、組電池に係る本発明の好ましい実施形態は、以下の[13]~[16]に関する。 Further, preferred embodiments of the present invention relating to assembled batteries relate to the following [13] to [16].

[13] 前記弾性部材は、前記防炎材により被覆された領域を前記電池セルの周方向に被覆し、前記電池セルを押圧する、[12]に記載の組電池。 [13] The assembled battery according to [12], wherein the elastic member covers the region covered with the fireproof material in the circumferential direction of the battery cell and presses the battery cell.

[14] 前記弾性部材は、両端部が開口した筒状体である、[13]に記載の組電池。 [14] The assembled battery according to [13], wherein the elastic member is a tubular body with both ends opened.

[15] 前記弾性部材は、前記筒状体の内表面において、前記筒状体の一端部から他端部に延びる複数の溝を有する、[14]に記載の組電池。 [15] The assembled battery according to [14], wherein the elastic member has a plurality of grooves extending from one end to the other end of the tubular body on the inner surface of the tubular body.

[16] 前記弾性部材は、前記筒状体の一端部から他端部に貫通する複数の貫通孔を有する、[14]又は[15]に記載の組電池。 [16] The assembled battery according to [14] or [15], wherein the elastic member has a plurality of through holes penetrating from one end to the other end of the cylindrical body.

また、本発明の上記目的は、電池パックに係る下記[17]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 [17] relating to the battery pack.

[17] [11]~[16]のいずれか1つに記載の組電池を電池ケースに収容した電池パック。 [17] A battery pack in which the assembled battery according to any one of [11] to [16] is accommodated in a battery case.

本発明の防炎シートは、一対の防炎材と、この一対の防炎材の間に配置された弾性部材を有するため、異常時において、電池セル間の熱の伝播を抑制することができるとともに、弾性部材が電池セルの変形に対して柔軟に変形し、電池ケースの破壊及び電池の性能の低下を抑制することができる。 Since the flameproof sheet of the present invention has a pair of flameproof materials and an elastic member arranged between the pair of flameproof materials, it is possible to suppress heat propagation between battery cells in the event of an abnormality. At the same time, the elastic member deforms flexibly in response to the deformation of the battery cell, thereby suppressing breakage of the battery case and deterioration of battery performance.

また、本発明の組電池は、電池セルの外周面の少なくとも一部を被覆する防炎材を有するため、異常時において、電池セル間の熱の伝播を抑制することができ、防炎材の外周面の少なくとも一部を被覆する弾性部材を有するため、弾性部材が電池セルの変形に対して柔軟に変形し、電池ケースの破壊及び電池の性能の低下を抑制することができる。さらに、弾性部材が筒状体であると、弾性部材は伸縮性を有するため、電池セルの種類に応じて、弾性部材及び電池ケースの設計を変更する必要がなく、容易に各電池セルに取り付けることができる。 In addition, since the assembled battery of the present invention has the flameproof material covering at least a part of the outer peripheral surface of the battery cell, it is possible to suppress heat transfer between the battery cells in the event of an abnormality. Since the elastic member covers at least a part of the outer peripheral surface, the elastic member deforms flexibly in response to the deformation of the battery cell, thereby suppressing breakage of the battery case and deterioration of battery performance. Furthermore, if the elastic member is a cylindrical body, the elastic member has stretchability, so that it is not necessary to change the design of the elastic member and the battery case according to the type of battery cell, and the elastic member can be easily attached to each battery cell. be able to.

本発明の電池パックは、上記組電池を収容したものであるため、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とともに、容易に組み立てることができる。 Since the battery pack of the present invention accommodates the assembled battery described above, it is possible to suppress heat transfer between battery cells, prevent a chain of thermal runaways, and facilitate assembly. .

図1は、本発明の実施形態に係る防炎シートを用いた組電池を模式的に示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an assembled battery using a flameproof sheet according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施形態に係る電池パックを模式的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a battery pack according to an embodiment of the invention. 図3は、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。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a flameproof material containing two kinds of inorganic particles. 図4は、本発明の実施形態に係る組電池に適用される弾性部材の形状例を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a shape example of an elastic member applied to the assembled battery according to the embodiment of the present invention. 図5は、本発明の実施形態に係る組電池に適用される弾性部材の他の形状例を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing another shape example of the elastic member applied to the assembled battery according to the embodiment of the present invention. 図6は、本発明の実施形態に係る組電池に適用される弾性部材のさらに他の形状例を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing still another shape example of the elastic member applied to the assembled battery according to the embodiment of the present invention.

本発明者は、異常時における各電池セル間の熱の伝播を抑制しつつ、電池セルが変形した場合であっても、電池ケース及び電池の性能に影響を与えることがない組電池を提供するため、鋭意検討を行った。
その結果、本発明者は、各電池セルの外周面の少なくとも一部を防炎材により被覆し、防炎材により被覆された領域の少なくとも一部を弾性部材で被覆することにより、上記課題を解決できることを見出した。
The present inventor provides an assembled battery that suppresses heat transfer between battery cells in the event of an abnormality, and does not affect the performance of the battery case and the battery even when the battery cells are deformed. Therefore, we conducted an intensive study.
As a result, the present inventors have solved the above problem by covering at least a portion of the outer peripheral surface of each battery cell with a flameproof material and covering at least a portion of the region covered with the flameproof material with an elastic member. I found a solution.

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。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described below, and can be arbitrarily modified without departing from the gist of the present invention.

[防炎シート]
図1は、本発明の実施形態に係る防炎シートを用いた組電池を模式的に示す断面図である。
各電池セル2は、電極3を有する電極面2aと、電極面2aに直交する面である外周面2bとを有し、各電池セル2は、その外周面2b同士が対向するように配置され、電極3及び不図示のコネクタ等を介して直列又は並列に接続されている。
複数の電池セル2の間には、防炎シート10が配置されている。防炎シート10は、一対の防炎材4と、この一対の防炎材4の間に配置された弾性部材5とを有する。すなわち、図1に示すように、防炎材4は、電池セル2の外周面の少なくとも一部を被覆しており、弾性部材5は、防炎材4により被覆された領域の少なくとも一部を被覆している。そして、これら複数の電池セル2と防炎材4とが電池ケース30に収容されることにより、組電池100が構成されている。
[Flame-retardant sheet]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an assembled battery using a flameproof sheet according to an embodiment of the present invention.
Each battery cell 2 has an electrode surface 2a having an electrode 3 and an outer peripheral surface 2b that is perpendicular to the electrode surface 2a, and each battery cell 2 is arranged so that the outer peripheral surfaces 2b face each other. , electrodes 3 and connectors (not shown).
A flameproof sheet 10 is arranged between the plurality of battery cells 2 . The flameproof sheet 10 has a pair of flameproof materials 4 and an elastic member 5 arranged between the pair of flameproof materials 4 . That is, as shown in FIG. 1, the flameproof material 4 covers at least a portion of the outer peripheral surface of the battery cell 2, and the elastic member 5 covers at least a portion of the region covered by the flameproof material 4. covered. The assembled battery 100 is configured by housing the plurality of battery cells 2 and the flameproof material 4 in the battery case 30 .

このように構成された防炎シート10においては、電池セル2の間に配置された場合に、異常時に一方の電池セルに熱暴走が発生すると、防炎材4により、隣接する電池セルへの熱の伝播が抑制される。したがって、一方の電池セルに隣接した他方の電池セルが熱を受けることを抑制でき、熱暴走の連鎖を阻止することができる。 In the flame-retardant sheet 10 configured in this manner, when thermal runaway occurs in one of the battery cells in the event of an abnormality when placed between the battery cells 2, the flame-retardant material 4 prevents the adjacent battery cell from being exposed to heat. Heat propagation is suppressed. Therefore, one battery cell adjacent to the other battery cell can be prevented from receiving heat, and a chain of thermal runaway can be prevented.

また、防炎シート10は、一対の防炎材4の間に弾性部材5を有し、この弾性部材5は、電池セル2の変形を抑制する効果と、電池セル2の変形を吸収する効果とを有する。すなわち、異常時に電池セル2が変形した場合に、弾性部材5は電池セル2の変形を抑制しつつ、電池セル2の変形に対して柔軟に変形する。したがって、電池セル2に不要な圧力が印加されることを抑制することができる。 In addition, the flameproof sheet 10 has an elastic member 5 between the pair of flameproof members 4, and the elastic member 5 has the effect of suppressing the deformation of the battery cell 2 and the effect of absorbing the deformation of the battery cell 2. and That is, when the battery cell 2 is deformed in an abnormal state, the elastic member 5 deforms flexibly in response to the deformation of the battery cell 2 while suppressing the deformation of the battery cell 2 . Therefore, application of unnecessary pressure to the battery cell 2 can be suppressed.

さらに、本実施形態において、電池セル2の外周面2bの一部に接触するように防炎材4が配置されており、弾性部材5は電池セル2に接触していない。このような構成とすると、異常時に電池セル2が高温になった際に、弾性部材5まで熱が到達しにくいため、弾性部材5の溶融を防止することができる。また、通常時において、電池セル2の温度が変化した場合であっても、弾性部材5との間に防炎材4が配置されているため、弾性部材5に与えられる温度変化は小さくなり、弾性部材5の劣化を防止することができる。 Furthermore, in this embodiment, the flameproof material 4 is arranged so as to contact a part of the outer peripheral surface 2 b of the battery cell 2 , and the elastic member 5 is not in contact with the battery cell 2 . With such a configuration, when the temperature of the battery cell 2 becomes high in an abnormal state, the heat does not easily reach the elastic member 5, so that the elastic member 5 can be prevented from melting. Also, even if the temperature of the battery cell 2 changes during normal operation, since the flameproof material 4 is arranged between the elastic member 5 and the elastic member 5, the temperature change given to the elastic member 5 is small. Deterioration of the elastic member 5 can be prevented.

ただし、弾性部材5を構成する材料によっては、電池セル2の外周面2bに接するように、すなわち、一対の弾性部材5の間に防炎材4を配置するように構成された防炎シートを用いることもできる。詳細には、図1に示す防炎材4の位置に弾性部材5が配置され、弾性部材5の位置に防炎材4が配置されることとなる。後述するように、防炎材4には、ナノ粒子等の粒径が極めて小さい無機粒子が含まれることがあり、一対の弾性部材5の間に防炎材4が配置される構成であると、無機粒子が防炎材4から脱落することを防止することができる。このように、弾性部材5と防炎材4との位置関係は、防炎材4の材質、弾性部材5の耐熱性や、弾性、耐久性等を考慮し、適切に選択することが好ましい。 However, depending on the material constituting the elastic member 5, a flameproof sheet configured to contact the outer peripheral surface 2b of the battery cell 2, that is, to place the flameproof material 4 between the pair of elastic members 5 may be used. can also be used. Specifically, the elastic member 5 is arranged at the position of the flameproof material 4 shown in FIG. As will be described later, the flameproof material 4 may contain inorganic particles with extremely small particle diameters, such as nanoparticles. , the inorganic particles can be prevented from falling off from the flameproof material 4 . Thus, it is preferable to appropriately select the positional relationship between the elastic member 5 and the flameproof material 4 in consideration of the material of the flameproof material 4 and the heat resistance, elasticity, durability, and the like of the elastic member 5 .

なお、電池セル2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。すなわち、複数の電池セル2の間の隙間が小さい場合には、電池セル2の膨張時に、電池セル2は対向する他の電池セル2から圧力を受け、電池セル2の収縮時には、その圧力は消失する。このように、電池セル2に対する押圧と緩和が繰り返されると、電池性能が低下する原因となる。
本実施形態においては、通常使用時である充放電サイクルにおける電池セル2のわずかな変形に対しても、弾性部材5が柔軟に変形するため、電池セル2の電池性能の低下を抑制することができる。
It should be noted that the battery cell 2 is slightly deformed even during charge/discharge cycles during normal use. That is, when the gap between the plurality of battery cells 2 is small, when the battery cell 2 expands, the battery cell 2 receives pressure from the opposing battery cell 2, and when the battery cell 2 contracts, the pressure is Disappear. In this way, repeated pressing and relaxing of the battery cell 2 causes deterioration of the battery performance.
In the present embodiment, the elastic member 5 deforms flexibly even when the battery cell 2 is slightly deformed during the charging/discharging cycle during normal use, so that deterioration of the battery performance of the battery cell 2 can be suppressed. can.

本実施形態において、電池セル2は角形であっても丸型であってもよい。
また、本実施形態において、防炎シート10は、複数の電池セル2の間に配置されていたが、電池セル2の外周面2bを周方向に被覆していてもよい。例えば、電池セル2の外周面2bに周方向に巻回するように防炎材4が配置され、弾性部材5のみが隣り合う電池セル2の間に配置されるような防炎シート10を使用することができる。また、電池セル2の外周面2bに周方向に巻回するように防炎材4が配置され、さらに、弾性部材5が防炎材4の外周面2bに巻回するように配置されるものであってもよい。
In this embodiment, the battery cells 2 may be rectangular or round.
Moreover, although the flameproof sheet 10 is arranged between the plurality of battery cells 2 in the present embodiment, the flameproof sheet 10 may cover the outer peripheral surfaces 2b of the battery cells 2 in the circumferential direction. For example, a flameproof sheet 10 is used in which the flameproof material 4 is arranged so as to be wound in the circumferential direction around the outer peripheral surface 2b of the battery cell 2, and only the elastic member 5 is arranged between the adjacent battery cells 2. can do. In addition, the flameproof material 4 is arranged so as to be wound around the outer peripheral surface 2b of the battery cell 2 in the circumferential direction, and the elastic member 5 is arranged so as to be wound around the outer peripheral surface 2b of the flameproof material 4. may be

電池セル2の外周面2bを周方向に被覆するように、防炎材4及び弾性部材5が配置された組電池と、この組電池を有する電池パックの例について、以下に詳細に説明する。 An example of an assembled battery in which the flameproof material 4 and the elastic member 5 are arranged so as to cover the outer peripheral surface 2b of the battery cell 2 in the circumferential direction, and a battery pack including this assembled battery will be described in detail below.

[電池パック]
図2は、本発明の実施形態に係る電池パックを模式的に示す断面図である。
電池パック1は、樹脂等により形成された電池ケース7に、以下に詳細に説明する組電池6が収容されたものである。
[Battery pack]
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a battery pack according to an embodiment of the invention.
The battery pack 1 includes a battery case 7 made of resin or the like and an assembled battery 6 which will be described in detail below.

[組電池]
各電池セル2は、電極3を有する電極面2aと、電極面2aに直交する面である外周面2bとを有し、各電池セル2は、その外周面2b同士が対向するように配置され、電極3及び不図示のコネクタ等を介して直列又は並列に接続されている。
電池セル2の外周面2bは防炎材4により被覆され、さらに防炎材4の外周面は弾性部材5により被覆されており、これにより、組電池6が構成されている。なお、弾性部材5は、両端部が開口した筒状体であり、電池セル2及び防炎材4の外周面を周方向に被覆している。なお、本実施形態において弾性部材5(筒状体)の両端部とは、弾性部材5の長手方向(図2において上下方向)における一方の端部及び他方の端部の両方、すなわち、筒状体の開口端部を意味する。
[Assembled battery]
Each battery cell 2 has an electrode surface 2a having an electrode 3 and an outer peripheral surface 2b that is perpendicular to the electrode surface 2a, and each battery cell 2 is arranged so that the outer peripheral surfaces 2b face each other. , electrodes 3 and connectors (not shown).
The outer peripheral surface 2b of the battery cell 2 is covered with a flameproof material 4, and the outer peripheral surface of the flameproof material 4 is further covered with an elastic member 5, whereby the assembled battery 6 is constructed. The elastic member 5 is a tubular body with both ends opened, and covers the outer peripheral surfaces of the battery cells 2 and the flameproof material 4 in the circumferential direction. In this embodiment, both ends of the elastic member 5 (cylindrical body) refer to both one end and the other end in the longitudinal direction of the elastic member 5 (vertical direction in FIG. 2). means the open end of the body.

このように構成された組電池6においては、電池セル2の外周面2bが防炎材4により被覆されているため、異常時に一方の電池セルに熱暴走が発生した場合に、防炎材4により、周囲への熱の伝播が抑制される。したがって、一方の電池セルに隣接した他方の電池セルが熱を受けることを抑制でき、熱暴走の連鎖を阻止することができる。 In the assembled battery 6 configured in this manner, the outer peripheral surfaces 2b of the battery cells 2 are covered with the flameproof material 4. Therefore, if thermal runaway occurs in one of the battery cells in an abnormal situation, the flameproof material 4 This suppresses heat propagation to the surroundings. Therefore, one battery cell adjacent to the other battery cell can be prevented from receiving heat, and a chain of thermal runaway can be prevented.

また、電池セル2及び防炎材4のさらに外周面を被覆し、電池セル2を押圧する弾性部材5は、電池セル2の変形を抑制する効果と、電池セル2の変形を吸収する効果とを有する。すなわち、異常時に電池セル2が変形した場合に、弾性部材5は電池セル2の変形を抑制しつつ、電池セル2の変形に対して柔軟に変形する。したがって、電池ケース7の破壊を抑制することができる。
さらに、異常時に、電池セル2が高温になり、内圧の上昇により破裂した場合であっても、電池セル2は弾性部材5により被覆されているため、例えば、電池セル2の破片や電池セル2に存在していた有機電解液などが、他の電池セル2に到達して悪影響を及ぼすことを防止することができる。
Further, the elastic member 5 that covers the outer peripheral surfaces of the battery cell 2 and the flameproof material 4 and presses the battery cell 2 has the effect of suppressing the deformation of the battery cell 2 and the effect of absorbing the deformation of the battery cell 2. have That is, when the battery cell 2 is deformed in an abnormal state, the elastic member 5 deforms flexibly in response to the deformation of the battery cell 2 while suppressing the deformation of the battery cell 2 . Therefore, breakage of the battery case 7 can be suppressed.
Furthermore, even if the battery cell 2 becomes hot and ruptures due to an increase in internal pressure in the event of an abnormality, the battery cell 2 is covered with the elastic member 5. It is possible to prevent the organic electrolyte and the like existing in the battery cell 2 from reaching other battery cells 2 and exerting an adverse effect.

なお、電池セル2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。すなわち、電池セル2と電池ケース7との隙間が小さい場合には、電池セル2の膨張時に、電池セル2は電池ケース7から圧力を受け、電池セル2の収縮時に、電池ケース7からの圧力は消失する。このように、電池セル2に対する押圧と緩和が繰り返されると、電池性能が低下する原因となる。
本実施形態においては、通常使用時である充放電サイクルにおける電池セル2のわずかな変形に対しても、弾性部材5が柔軟に変形するため、電池セル2の電池性能の低下を抑制することができる。
It should be noted that the battery cell 2 is slightly deformed even during charge/discharge cycles during normal use. That is, when the gap between the battery cell 2 and the battery case 7 is small, the battery cell 2 receives pressure from the battery case 7 when the battery cell 2 expands, and receives pressure from the battery case 7 when the battery cell 2 contracts. disappears. In this way, repeated pressing and relaxing of the battery cell 2 causes deterioration of the battery performance.
In the present embodiment, the elastic member 5 deforms flexibly even when the battery cell 2 is slightly deformed during the charging/discharging cycle during normal use, so that deterioration of the battery performance of the battery cell 2 can be suppressed. can.

本実施形態において、電池セル2は角形であっても丸型であってもよい。
また、図2に示すように、防炎材4は電池セル2の外周面の全面を被覆し、電池セル2を押圧するように構成されていることも好ましいが、上記したような熱暴走の連鎖を抑制することができるものであれば、図1に示すように、必要に応じて、一部の領域が被覆されていない構成も好適に用いることができる。
さらに、弾性部材5は、防炎材4により被覆された電池セル2の外周面全面を被覆する必要はなく、上記したような弾性部材5が奏する効果が期待できるものであればよい。例えば、図1に示すように、電池セル2の外周面2bの一部が被覆されるものであってもよい。このような構成であっても、上述のとおり、弾性部材5による効果を十分に得ることができる。
In this embodiment, the battery cells 2 may be rectangular or round.
Further, as shown in FIG. 2, it is preferable that the flameproof material 4 covers the entire outer peripheral surface of the battery cell 2 and presses the battery cell 2. As shown in FIG. 1, a configuration in which a part of the region is not covered can also be preferably used if necessary, as long as the chain can be suppressed.
Furthermore, the elastic member 5 does not have to cover the entire outer peripheral surface of the battery cell 2 covered with the flameproof material 4, and it is sufficient if the effect of the elastic member 5 as described above can be expected. For example, as shown in FIG. 1, a part of the outer peripheral surface 2b of the battery cell 2 may be covered. Even with such a configuration, the effects of the elastic member 5 can be sufficiently obtained as described above.

次に、本実施形態に係る組電池を構成する防炎材4及び弾性部材5について、詳細に説明する。 Next, the flameproof material 4 and the elastic member 5 that constitute the assembled battery according to this embodiment will be described in detail.

〔防炎材〕
本実施形態に係る組電池6に用いられる防炎材4としては、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4を構成する材料としては、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。
[Flameproof material]
The flameproof material 4 used in the assembled battery 6 according to this embodiment preferably contains at least one of organic fibers and inorganic fibers, and more preferably contains inorganic particles as necessary. In the present embodiment, these materials can be processed into sheets, for example, and used. Since it is important for the material constituting the flameproof material 4 to have heat insulating properties, materials with high heat insulating performance are selected.

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4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4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。 Thermal conductivity can be cited as an index representing heat insulating performance. It is more preferably less than (W/m·K), more preferably less than 0.2 (W/m·K). Furthermore, the thermal conductivity of the flameproof material 4 is more preferably less than 0.1 (W/m·K), more preferably less than 0.05 (W/m·K), and more preferably less than 0.02 (W/m·K). It is particularly preferably less than (W/m·K).

なお、防炎材4の熱伝導率は、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。 The thermal conductivity of the flameproof material 4 can be measured according to JIS R 2251, "Testing Method for Thermal Conductivity of Refractories".

<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。
<Inorganic particles>
The inorganic particles are preferably composed of a compound having heat resistance, and inorganic particles of a single material may be used, or inorganic particles of two or more materials may be used in combination. . When two or more kinds of inorganic particles having different heat transfer suppression effects are used in combination, the heating element can be cooled in multiple stages, and the endothermic action can be expressed in a wider temperature range, so that the heat insulation performance can be improved. When two or more kinds of inorganic particles are contained, the preferable material, shape and particle size of each inorganic particle are described below.

図3は、2種の無機粒子を含有する防炎材4を模式的に示した断面図である。図3に示す防炎材4は、一例として、第1の無機粒子41、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31、第2の無機繊維32)、有機繊維43及びバインダ9も含まれている。 FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a flameproof material 4 containing two types of inorganic particles. As an example, the flameproof material 4 shown in FIG. 32), organic fibers 43 and binder 9 are also included.

第1の無機粒子41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41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。 As the first inorganic particles 41 and the second inorganic particles 12, at least one inorganic material selected from oxide particles, carbide particles, nitride particles and inorganic hydrate particles is used from the viewpoint of heat transfer suppression effect. It is preferred to use particles consisting of, more preferably oxide particles. Inorganic balloons such as silica nanoparticles, metal oxide particles, microporous particles and hollow silica particles, particles made of thermally expandable inorganic materials, particles made of water-containing porous bodies, and the like can also be used. Hereinafter, the inorganic particles will be described in more detail, with small-diameter inorganic particles as the first inorganic particles 41 and large-diameter inorganic particles as the second inorganic particles 12 .

<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)、チタニア(TiO)、ムライト(Al13Si)、ジルコニア(ZrO)、マグネシア(MgO)、ジルコン(ZrSiO)、チタン酸バリウム(BaTiO)、酸化亜鉛(ZnO)、アルミナ(Al)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。
<First inorganic particles>
(Oxide particles)
Since oxide particles have a high refractive index and a strong effect of diffusely reflecting light, the use of oxide particles as the inorganic particles can suppress radiant heat transfer, especially in a high temperature range such as abnormal heat generation. As oxide particles, silica (SiO 2 ), titania (TiO 2 ), mullite (Al 6 O 13 Si 2 ), zirconia (ZrO 2 ), magnesia (MgO), zircon (ZrSiO 4 ), barium titanate (BaTiO 3 ), zinc oxide (ZnO), alumina (Al 2 O 3 ), etc., but not limited thereto. That is, among the oxide particles that can be used as inorganic particles, only one kind may be used, or two or more kinds of oxide particles may be used. In particular, silica is a component with high heat insulation, and titania is a component with a higher refractive index than other metal oxides, and is highly effective in blocking radiant heat by diffusely reflecting light in a high temperature range of 500 ° C. or higher. Therefore, it is most preferable to use silica and titania as oxide particles.

(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、本発明において平均一次粒子径は、顕微鏡で粒子を観察し、標準スケールと比較し、任意の粒子10個の平均をとることにより求めることができる。
(Average primary particle diameter of oxide particles: 0.001 μm or more and 50 μm or less)
Since the particle size of oxide particles may affect the effect of reflecting radiant heat, limiting the average primary particle size to a predetermined range makes it possible to obtain even higher heat insulation.
That is, 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 the light is diffusely reflected efficiently. Radiation heat transfer of heat in the material 4 is suppressed, and heat insulation can be further improved.
On the other hand, when the average primary particle diameter of the oxide particles is 50 μm or less, the number of contact points between particles does not increase even when compressed, and it is difficult to form paths for conductive heat transfer, so conductive heat transfer is particularly dominant. It is possible to reduce the influence on heat insulation in the normal temperature range.
In the present invention, the average primary particle size can be determined by observing particles under a microscope, comparing with a standard scale, and averaging 10 arbitrary particles.

(ナノ粒子)
本発明において、ナノ粒子とは、球形又は球形に近い平均一次粒子径が1μm未満のナノメートルオーダーの粒子を表す。ナノ粒子は低密度であるため伝導伝熱を抑制し、無機粒子としてナノ粒子を使用すると、更に空隙が細かく分散するため、対流伝熱を抑制する優れた断熱性を得ることができる。このため、通常の常温域の電池使用時において、隣接するナノ粒子間の熱の伝導を抑制することができる点で、ナノ粒子を使用することが好ましい。
(Nanoparticles)
In the present invention, nanoparticles refer to nanometer-order particles having an average primary particle diameter of less than 1 μm and having a spherical or nearly spherical shape. Since nanoparticles have a low density, conductive heat transfer is suppressed, and when nanoparticles are used as inorganic particles, voids are dispersed more finely, so that excellent heat insulation properties that suppress convective heat transfer can be obtained. For this reason, it is preferable to use nanoparticles because heat conduction between adjacent nanoparticles can be suppressed when the battery is normally used in the normal temperature range.

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4の内部の密度が上がった場合であっても、防炎材4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 size are used as the oxide particles, the flameproof material will be compressed due to expansion due to thermal runaway of the battery cell, and the density inside the flameproof material 4 will increase. Also, an increase in conductive heat transfer of the flameproof material 4 can be suppressed. This is presumably because fine voids are likely to be formed between nanoparticles due to the repulsive force of static electricity, and the particles are packed so as to have cushioning properties due to their low bulk density.

なお、本発明において、無機粒子としてナノ粒子を使用する場合に、上記ナノ粒子の定義に沿ったものであれば、材質について特に限定されない。例えば、シリカナノ粒子は、断熱性が高い材料であることに加えて、粒子同士の接点が小さいため、シリカナノ粒子により伝導される熱量は、粒子径が大きいシリカ粒子を使用した場合と比較して小さくなる。また、一般的に入手されるシリカナノ粒子は、かさ密度が0.1(g/cm)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。 In the present invention, when nanoparticles are used as the inorganic particles, the material is not particularly limited as long as it conforms to the above definition of nanoparticles. For example, in addition to being a material with high heat insulating properties, silica nanoparticles have small contact points between particles, so the amount of heat conducted by silica nanoparticles is smaller than when silica particles with a large particle size are used. Become. In addition, generally available silica nanoparticles have a bulk density of about 0.1 (g/cm 3 ). Even when a large compressive stress is applied to the material, the size (area) and number of contact points between silica nanoparticles in the flame retardant do not significantly increase, and heat insulation can be maintained. . Therefore, it is preferable to use silica nanoparticles as the nanoparticles. As silica nanoparticles, wet silica, dry silica, aerogel, and the like can be used.

(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4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4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。
(Average primary particle size of nanoparticles: 1 nm or more and 100 nm or less)
By limiting the average primary particle size of the nanoparticles to a predetermined range, even higher heat insulating properties can be obtained.
That is, when the average primary particle diameter of the nanoparticles is 1 nm or more and 100 nm or less, it is possible to suppress convective heat transfer and conductive heat transfer of heat in the flameproof material 4, particularly in a temperature range of less than 500°C, and heat insulation. can be further improved. In addition, even when compressive stress is applied, voids remaining between nanoparticles and contact points between many particles suppress conductive heat transfer, and the heat insulation of the flameproof material 4 can be maintained. .
The average primary particle size 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 size of the nanoparticles is more preferably 50 nm or less, 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。
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。
(Inorganic hydrate particles)
When the inorganic hydrate particles receive heat from the heating element and reach a thermal decomposition initiation temperature or higher, they thermally decompose, releasing their own water of crystallization to lower the temperature of the heating element and its surroundings, a so-called "endothermic effect". express. In addition, after the water of crystallization is released, it becomes a porous body and exhibits heat insulating properties due to its numerous air holes.
Specific examples of inorganic hydrates include aluminum hydroxide (Al(OH) 3 ), magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ), calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ), 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 ), and the like. .

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、防炎材として機能する。
2Al(OH)→Al+3H
For example, aluminum hydroxide has about 35% water of crystallization, and as shown in the following formula, it is thermally decomposed to release water of crystallization to exhibit endothermic action. After releasing the water of crystallization, it becomes porous alumina (Al 2 O 3 ) and functions as a flameproof material.
2Al ( OH) 3Al2O3 + 3H2O

なお、後述するように、本実施形態に係る防炎材4及び弾性部材5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。
As will be described later, the flameproof material 4 and the elastic member 5 according to the present embodiment are preferably interposed, for example, between battery cells. The temperature rises sharply to exceed 700°C and continues to rise. Therefore, it is also preferable that the inorganic particles are composed of an inorganic hydrate having a thermal decomposition initiation temperature of 200° C. or higher.
The thermal decomposition initiation temperature of the inorganic hydrates listed above is about 200 ° C. for aluminum hydroxide, about 330 ° C. for magnesium hydroxide, about 580 ° C. for calcium hydroxide, about 200 ° C. for zinc hydroxide, and about 200 ° C. for iron hydroxide. is about 350°C, manganese hydroxide is about 300°C, zirconium hydroxide is about 300°C, and gallium hydroxide is about 300°C. It can be said that it is a preferable inorganic hydrate because it overlaps and can efficiently suppress the temperature rise.

(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41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4の中心付近にある第1の無機粒子41(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4の中心付近の第1の無機粒子41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。
(Average secondary particle size of inorganic hydrate particles: 0.01 μm or more and 200 μm or less)
Further, when inorganic hydrate particles are used as the first inorganic particles 41, if the average particle diameter is too large, the first inorganic particles 41 (inorganic hydrate ), it takes a certain amount of time to reach the thermal decomposition temperature, so the first inorganic particles 41 near the center of the flameproof material 4 may not be thermally decomposed. Therefore, the average secondary particle size 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.

(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。
(nitride particles)
Boron nitride (BN) and the like are suitable examples of nitride particles.

(炭化物粒子)
炭化物粒子としては、炭化ホウ素(BC)等が好適に挙げられる。
(carbide particles)
Boron carbide (B 4 C) and the like are preferably used as the carbide particles.

(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。
(Particles made of thermally expandable inorganic material)
Vermiculite, bentonite, mica, perlite, etc., can be mentioned as thermally expandable inorganic materials.

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

(無機バルーン)
本発明に用いる防炎材4は、無機粒子として無機バルーンを含んでいてもよい。
無機バルーンが含まれると、500℃未満の温度領域において、防炎材4内における熱の対流伝熱または伝導伝熱を抑制することができ、防炎材4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、およ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。
(inorganic balloon)
The flameproof material 4 used in the present invention may contain inorganic balloons as inorganic particles.
When inorganic balloons are included, convective heat transfer or conductive heat transfer in the flameproof material 4 can be suppressed in a temperature range of less than 500° C., and the heat insulating properties of the flameproof material 4 can be further improved. can be done.
At least one selected from shirasu balloons, silica balloons, fly ash balloons, barlite balloons, and glass balloons can be used as the inorganic balloons.

(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。
(Inorganic balloon content: 60% by mass or less with respect to the total mass of the flameproof material)
The content of inorganic balloons is preferably 60% by mass or less with respect to the total mass of the flameproof material.

(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。
(Average particle size of inorganic balloon: 1 μm or more and 100 μm or less)
The average particle size of the inorganic balloons is preferably 1 μm or more and 100 μm or less.

<第2の無機粒子>
防炎材4に2種の無機粒子が含有されている場合に、第2の無機粒子12は、第1の無機粒子41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。
<Second inorganic particles>
In the case where the flameproof material 4 contains two types of inorganic particles, the second inorganic particles 12 are not particularly limited as long as they differ from the first inorganic particles 41 in material, particle size, and the like. Examples of the second inorganic particles 12 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 particles. Particles made of material, particles made of 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、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51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41よりも大径である金属酸化物からなる粒子を、防炎材4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。
It should be noted that the nanoparticles have extremely low conductive heat transfer and can maintain excellent heat insulating properties even when compressive stress is applied to the flameproof material. In addition, 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 51, particles made of a metal oxide having a larger diameter than the first inorganic particles 41 are used as the second inorganic particles 12. It is preferable to make the flame material 4 contain it.
Examples of metal oxides include silicon oxide, titanium oxide, aluminum oxide, barium titanate, zinc oxide, zircon, and zirconium oxide. In particular, titania is a component having a higher refractive index than other metal oxides, and has a high effect of diffusely reflecting light and blocking radiant heat in a high temperature range of 500° C. or higher. Therefore, titania is most preferably used.

(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4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。
(Average primary particle size of second inorganic particles)
When the flameproof material 4 contains the second inorganic particles 12 made of a metal oxide, the average primary particle diameter of the second inorganic particles 12 is 1 μm or more and 50 μm or less. can efficiently suppress radiant heat transfer. The average primary particle size of the second inorganic particles 12 is more preferably 5 μm or more and 30 μm or less, and most preferably 10 μm or less.

(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41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41の含有量が、第1の無機粒子41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。
(Content of first inorganic particles and second inorganic particles)
When the first inorganic particles 41 are silica nanoparticles and the second inorganic particles 12 are metal oxides, the content of the first inorganic particles 41 is the same as that of the first inorganic particles 41 and the second inorganic particles. When it is 60% by mass or more and 95% by mass or less with respect to the total mass of 12, the amount of metal oxide particles necessary to suppress radiation heat transfer, the amount of metal oxide particles necessary to suppress conductive/convective heat transfer, and the cushioning properties required The amount of silica nanoparticles can be optimized.
As a result, it is considered that even if a compressive force is applied from the outside, high heat insulating properties can be obtained in a well-balanced manner over a wide temperature range from the temperature during normal use of the battery to a high temperature of 500° C. or higher.

<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。
<Inorganic fiber>
Examples of inorganic fibers include silica fiber, alumina fiber, alumina silicate fiber, zirconia fiber, carbon fiber, soluble fiber, refractory ceramic fiber, airgel composite material, magnesium silicate fiber, alkaline earth silicate fiber, potassium titanate fiber, Examples include ceramic fibers such as potassium titanate whisker fibers, glass fibers such as glass fibers and glass wool, and mineral fibers such as rock wool, basalt fiber and wollastonite.
These inorganic fibers are preferable in terms of heat resistance, strength, availability, and the like. Among the inorganic fibers, silica-alumina fibers, alumina fibers, silica fibers, rock wool, alkaline earth silicate fibers, and glass fibers are particularly preferred from the viewpoint of handleability.

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、平断面また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。 The cross-sectional shape of the inorganic fiber is not particularly limited, and examples thereof include circular cross-section, flat cross-section, hollow cross-section, polygonal cross-section, and core cross-section. Among them, a modified cross-section fiber having a hollow cross section, a flat cross section or a polygonal cross section can be preferably used because the heat insulating properties are slightly improved.

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4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。 A preferable lower limit of the average fiber length of the inorganic fibers is 0.1 mm, and a more preferable lower limit is 0.5 mm, unless the inorganic fibers have special properties described later. On the other hand, the preferred upper limit of the average fiber length of inorganic fibers is 50 mm, and the more preferred upper limit is 10 mm. If the average fiber length of the inorganic fibers is less than 0.1 mm, the inorganic fibers are less likely to be entangled with each other, and the mechanical strength of the flameproof material 4 may decrease. On the other hand, if the thickness exceeds 50 mm, although a reinforcing effect can be obtained, the inorganic fibers cannot be tightly entangled with each other, or a single inorganic fiber will curl up, which tends to cause continuous voids, resulting in heat insulation. may lead to a decrease in

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。 The lower limit of the average fiber diameter of the inorganic fibers is preferably 1 μm, more preferably 2 μm, and even more preferably 3 μm, unless the inorganic fibers have special properties described later. On the other hand, the upper limit of the average fiber diameter of the inorganic fibers is preferably 15 μm, and the more preferable upper limit is 10 μm. If the average fiber diameter of the inorganic fibers is less than 1 μm, the mechanical strength of the inorganic fibers themselves may decrease. Moreover, from the viewpoint of influence on human health, the average fiber diameter of the inorganic fibers is preferably 3 μm or more. On the other hand, if the average fiber diameter of the inorganic fibers is more than 15 μm, solid heat transfer through the inorganic fibers as a medium may increase, which may lead to a decrease in heat insulating properties, and the formability and strength of the flameproof material may deteriorate. There is a risk.

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3に示すように、防炎材4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31及び第2の無機繊維32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4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。 Incidentally, the inorganic fibers may be used singly or in combination of two or more. As shown in FIG. 3, the flame retardant material 4 includes first inorganic fibers 31 and second inorganic fibers 32 having at least one different property selected from, for example, average fiber diameter, shape, and glass transition point. It is preferable to have By containing two kinds of inorganic fibers having different properties, the mechanical strength of the flame retardant material 4 and the ability to retain inorganic particles can be improved.

(平均繊維径及び繊維形状が異なる2種の無機繊維)
防炎材4が、2種の無機繊維を含有する場合に、第1の無機繊維31の平均繊維径が、第2の無機繊維32の平均繊維径よりも大きく、第1の無機繊維31が線状又は針状であり、第2の無機繊維32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31は、防炎材4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31を第2の無機繊維32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4には、外部からの衝撃が作用することがあるため、防炎材4に第1の無機繊維31が含まれることにより、耐衝撃性が高まる。外部からの衝撃としては、例えば電池セルの膨張による押圧力や、電池セルの発火による風圧などである。
また、防炎材4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31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。
(Two types of inorganic fibers with different average fiber diameters and fiber shapes)
When the flameproof material 4 contains two kinds of inorganic fibers, the average fiber diameter of the first inorganic fibers 31 is larger than the average fiber diameter of the second inorganic fibers 32, and the first inorganic fibers 31 Linear or acicular, preferably the second inorganic fibers 32 are dendritic or crimped. The first inorganic fibers 31 having a large average fiber diameter (thick diameter) have the effect of improving the mechanical strength and shape retention of the flameproof material 4 . By making one of the two types of inorganic fibers, for example, the first inorganic fiber 31 larger in diameter than the second inorganic fiber 32, the above effect can be obtained. Since the flame-retardant material 4 may be subjected to an impact from the outside, the inclusion of the first inorganic fibers 31 in the flame-retardant material 4 increases impact resistance. The impact from the outside includes, for example, pressing force due to expansion of the battery cell, wind pressure due to ignition of the battery cell, and the like.
Moreover, in order to improve the mechanical strength and shape retention of the flameproof material 4, it is particularly preferable that the first inorganic fibers 31 are linear or acicular. The linear or needle-like fibers refer to fibers having a degree of crimp of less than 10%, preferably 5% or less, which will be described later.

より具体的には、防炎材4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31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31が太すぎると、防炎材4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31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31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31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。
More specifically, in order to improve the mechanical strength and shape retention of the flameproof material 4, the average fiber diameter of the first inorganic fibers 31 is preferably 1 μm or more, more preferably 3 μm or more. more preferred. If the first inorganic fibers 31 are too thick, the moldability and workability of the flame retardant material 4 may deteriorate. The following are more preferable.
In addition, if the first inorganic fiber 31 is too long, the moldability and workability may be deteriorated, so the fiber length is preferably 100 mm or less. Furthermore, if the first inorganic fiber 31 is too short, the shape retention and mechanical strength are lowered, so the fiber length is preferably 0.1 mm or more.

一方、平均繊維径が細い(細径の)第2の無機繊維32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4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32を第1の無機繊維31よりも細径にすることが好ましい。 On the other hand, the second inorganic fibers 32 having a small average fiber diameter (thin diameter) have the effect of improving the retention of other inorganic fibers and inorganic particles, and increasing the flexibility of the flame retardant material 4 . Therefore, it is preferable to make the diameter of the second inorganic fibers 32 smaller than that of the first inorganic fibers 31 .

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32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32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4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32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32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32の繊維長は0.1mm以下であることが好ましい。
More specifically, it is preferable that the second inorganic fibers 32 are easily deformable and have flexibility in order to improve the retention of other inorganic fibers, inorganic particles, and the like. Therefore, the fine second inorganic fibers 32 preferably have an average fiber diameter of less than 1 μm, more preferably 0.1 μm or less. However, if the fine-diameter inorganic fibers are too fine, they are likely to break, and the ability to retain other inorganic fibers, inorganic particles, and the like decreases. In addition, the proportion of fibers remaining entangled in the flame retardant material 4 without holding other inorganic fibers, inorganic particles, etc., is increased, and in addition to a decrease in the ability to hold other inorganic fibers, inorganic particles, etc. , the moldability and shape retention are also inferior. Therefore, the average fiber diameter of the second inorganic fibers 32 is preferably 1 nm or more, more preferably 10 nm or more.
The fiber length of the second inorganic fibers 32 is preferably 0.1 mm or less, because if the second inorganic fibers 32 are too long, the moldability and shape retention properties are lowered.

また、第2の無機繊維32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32がこのような形状であると、防炎材4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4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31と第2の無機繊維32が絡み合っていることにより、防炎材4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。 Also, the second inorganic fibers 32 are preferably dendritic or crimped. When the second inorganic fibers 32 have such a shape, they are entangled with other inorganic fibers, inorganic particles, and the like in the flameproof material 4 . Therefore, the ability to retain other inorganic fibers, inorganic particles, and the like is improved. Further, when the flameproof material 4 and the elastic member 5 are subjected to a pressing force or wind pressure, the flameproof material 4 slides and moves due to the entanglement of the first inorganic fibers 31 and the second inorganic fibers 32 . is suppressed, thereby improving the mechanical strength particularly against external pressure and impact.

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32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。
The dendritic structure is a two-dimensionally or three-dimensionally branched structure, and includes, for example, a feather shape, a tetrapod shape, a radial shape, and a three-dimensional network shape.
When the second inorganic fibers 32 are dendritic, the average fiber diameter can be obtained by measuring the diameters of several trunks and branches by SEM and calculating the average value thereof.

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32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32同士、第1の無機繊維31と第2の無機繊維32との絡み合い(ネットワーク)が形成されにくくなる。
Moreover, the crimped shape is a structure in which the fibers are bent in various directions. As one of the methods for quantifying the crimped form, it is known to calculate the degree of crimp from an electron micrograph. For example, it can be calculated from the following formula.
Crimp degree (%) = (fiber length - distance between fiber ends) / (fiber length) x 100
Here, both the fiber length and the distance between fiber ends are measured values on an electron micrograph. That is, the fiber length and the distance between fiber ends projected onto a two-dimensional plane are shorter than the actual values. Based on this formula, the crimp degree of the second inorganic fibers 32 is preferably 10% or more, more preferably 30% or more. If the degree of crimping is small, the ability to hold other inorganic fibers, inorganic particles, etc., and the entanglement (network) between the second inorganic fibers 32 and between the first inorganic fibers 31 and the second inorganic fibers 32 are formed. become difficult.

上述の実施形態では、防炎材4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31及び第2の無機繊維32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31及び第2の無機繊維32を用いることによっても、防炎材4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。 In the above-described embodiment, the first inorganic fibers 31 having different average fiber diameters and fiber shapes are used as a method for improving the mechanical strength and shape retention of the flame retardant material 4 and the retention of inorganic particles and inorganic fibers. and second inorganic fibers 32 are used. However, by using the first inorganic fibers 31 and the second inorganic fibers 32 having different glass transition points and average fiber diameters, the mechanical strength, shape retention, and particle retention of the flame retardant material 4 can be improved. can be made

上記のとおり、本実施形態においては、防炎材4の機械的強度や形状保持性及び粒子の保持性を向上させるために、種々の組み合わせの無機繊維を使用することが好ましい。以下、上記図3に示す実施形態とは異なる組み合わせの第1の無機繊維及び第2の無機繊維について説明するが、本明細書においては、便宜上、無機繊維に関する他の実施形態を、図3を用いて説明する。 As described above, in this embodiment, it is preferable to use various combinations of inorganic fibers in order to improve the mechanical strength, shape retention, and particle retention of the flameproof material 4 . Hereinafter, a combination of the first inorganic fiber and the second inorganic fiber that is different from the embodiment shown in FIG. 3 will be described. will be used for explanation.

(ガラス転移点が互いに異なる2種の無機繊維)
防炎材4が、2種の無機繊維を含有する場合に、第1の無機繊維31は非晶質の繊維であり、第2の無機繊維32は、第1の無機繊維31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41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。
(Two kinds of inorganic fibers having different glass transition points)
When the flameproof material 4 contains two types of inorganic fibers, the first inorganic fibers 31 are amorphous fibers, and the second inorganic fibers 32 have a glass transition point higher than that of the first inorganic fibers 31. At least one type of fiber selected from amorphous fibers having a high D and crystalline fibers is preferred. In addition, by using the first inorganic particles 41 containing at least one selected from nanoparticles, hollow particles and porous particles together with the above two inorganic fibers, the heat insulation performance can be further improved. .

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31は、高温にさらされると、その表面が第2の無機繊維32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4に上記のような第1の無機繊維31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31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。
The melting point of crystalline inorganic fibers is usually higher than the glass transition point of amorphous inorganic fibers. Therefore, when the first inorganic fiber 31 is exposed to a high temperature, its surface softens earlier than the second inorganic fiber 32, and binds other inorganic fibers, inorganic particles, and the like. Therefore, by including the first inorganic fibers 31 as described above in the flameproof material 4, the mechanical strength of the heat insulating layer can be improved.
Specifically, inorganic fibers having a melting point of less than 700° C. are preferable as the first inorganic fibers 31, and many amorphous inorganic fibers can be used. Among them, fibers containing SiO 2 are preferable, and glass fibers are more preferable because they are inexpensive, readily available, and excellent in handleability.

第2の無機繊維32は、上述のとおり、第1の無機繊維31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32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32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31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31が軟化しても、第2の無機繊維32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32が溶融又は軟化しないと、防炎材4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。
As described above, the second inorganic fibers 32 are fibers made of at least one selected from amorphous fibers having a glass transition point higher than that of the first inorganic fibers 31 and crystalline fibers. Many crystalline inorganic fibers can be used as the second inorganic fibers 32 .
If the second inorganic fibers 32 are made of crystalline fibers or have a glass transition point higher than that of the first inorganic fibers 31, the first inorganic fibers will be Even if 31 softens, the second inorganic fibers 32 do not melt or soften. Therefore, it is possible to maintain the shape and continue to exist between the battery cells even during thermal runaway of the battery cells.
In addition, if the second inorganic fibers 32 are not melted or softened, small spaces are maintained between the particles contained in the flameproof material 4, between the particles and the fibers, and between the fibers, so that heat insulation by air is achieved. The effect is exhibited, and excellent heat transfer suppression performance can be maintained.

第2の無機繊維32が結晶質である場合に、第2の無機繊維32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32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32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32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。
When the second inorganic fiber 32 is crystalline, the second inorganic fiber 32 includes silica fiber, alumina fiber, alumina silicate fiber, zirconia fiber, carbon fiber, soluble fiber, refractory ceramic fiber, and airgel composite. materials, ceramic fibers such as magnesium silicate fiber, alkaline earth silicate fiber, potassium titanate fiber, glass fiber, glass fiber such as glass wool, mineral fiber such as rock wool, basalt fiber, wollastonite, etc. can be done.
Among the fibers mentioned as the second inorganic fibers 32, if the melting point exceeds 1000° C., even if the thermal runaway of the battery cell occurs, the second inorganic fibers 32 will not melt or soften. Since the shape can be maintained, it can be preferably used.
Among the fibers mentioned as the second inorganic fibers 32, it is more preferable to use, for example, silica fibers, ceramic fibers such as alumina fibers and alumina silicate fibers, and mineral fibers. It is more preferable to use one with a temperature higher than 1000°C.

また、第2の無機繊維32が非晶質である場合であっても、第1の無機繊維31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31よりガラス転移点が高いガラス繊維を第2の無機繊維32として用いてもよい。
なお、第2の無機繊維32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。
Further, even if the second inorganic fibers 32 are amorphous, any fiber having a glass transition point higher than that of the first inorganic fibers 31 can be used. For example, a glass fiber having a glass transition point higher than that of the first inorganic fiber 31 may be used as the second inorganic fiber 32 .
As the second inorganic fibers 32, various inorganic fibers exemplified may be used singly, or two or more types may be mixed and used.

なお、上記のとおり、第1の無機繊維31は第2の無機繊維32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31が先に軟化するため、第1の無機繊維31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32が非晶質であって、その繊維径が第1の無機繊維31の繊維径よりも細い場合に、第1の無機繊維31と第2の無機繊維32とのガラス転移点が接近していると、第2の無機繊維32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32が非晶質の繊維である場合に、第2の無機繊維32のガラス転移点は、第1の無機繊維31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。
In addition, as described above, the first inorganic fiber 31 has a lower glass transition point than the second inorganic fiber 32, and when exposed to a high temperature, the first inorganic fiber 31 softens first. The inorganic fibers 31 can bind other inorganic fibers, inorganic particles, and the like. However, for example, when the second inorganic fibers 32 are amorphous and have a fiber diameter smaller than the fiber diameter of the first inorganic fibers 31, the first inorganic fibers 31 and the second inorganic fibers 32 If the glass transition points of and are close to each other, the second inorganic fibers 32 may soften first.
Therefore, when the second inorganic fibers 32 are amorphous fibers, the glass transition point of the second inorganic fibers 32 is preferably higher than the glass transition point of the first inorganic fibers 31 by 100° C. or more. , 300° C. or higher.

なお、第1の無機繊維31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32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。 The fiber length of the first inorganic fibers 31 is preferably 100 mm or less, and preferably 0.1 mm or more. The fiber length of the second inorganic fibers 32 is preferably 0.1 mm or less. These reasons are as described above.

(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4が、2種の無機繊維を含有する場合に、第1の無機繊維31は非晶質の繊維であり、第2の無機繊維32は、第1の無機繊維31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31の平均繊維径が、第2の無機繊維32の平均繊維径よりも大きいことが好ましい。
(Two types of inorganic fibers having mutually different glass transition points and average fiber diameters)
When the flameproof material 4 contains two types of inorganic fibers, the first inorganic fibers 31 are amorphous fibers, and the second inorganic fibers 32 have a glass transition point higher than that of the first inorganic fibers 31. is at least one fiber selected from amorphous fibers and crystalline fibers having a high Large is preferred.

上述のとおり、本実施形態に係る防炎材4が2種の無機繊維を含有する場合に、第1の無機繊維31の平均繊維径が、第2の無機繊維32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31が非晶質の繊維であり、細径の第2の無機繊維32が、第1の無機繊維31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31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32が、第1の無機繊維31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32が繊維の形状で残存するため、防炎材4の構造を保持し、粉落ちを防止することができる。 As described above, when the flameproof material 4 according to this embodiment contains two types of inorganic fibers, the average fiber diameter of the first inorganic fibers 31 is preferably larger than that of the second inorganic fibers 32 . In addition, the first inorganic fibers 31 having a large diameter are amorphous fibers, and the second inorganic fibers 32 having a small diameter are amorphous fibers having a glass transition point higher than that of the first inorganic fibers 31, and Fibers made of at least one selected from crystalline fibers are preferred. As a result, the glass transition point of the first inorganic fiber 31 is low, and the first inorganic fiber 31 softens quickly. On the other hand, the second inorganic fibers 32 having a small diameter are fibers made of at least one selected from amorphous fibers having a glass transition point higher than that of the first inorganic fibers 31 and crystalline fibers. Since the second inorganic fibers 32 with a small diameter remain in the form of fibers even when the temperature rises, the structure of the flameproof material 4 can be maintained, and falling off of powder can be prevented.

なお、この場合であっても、第1の無機繊維31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32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。 Even in this case, the fiber length of the first inorganic fibers 31 is preferably 100 mm or less, and preferably 0.1 mm or more. The fiber length of the second inorganic fibers 32 is preferably 0.1 mm or less. These reasons are as described above.

また、防炎材4には、上記第1の無機繊維31及び第2の無機繊維32の他に、異なる無機繊維が含まれていてもよい。 In addition to the first inorganic fibers 31 and the second inorganic fibers 32, the flameproof material 4 may contain different inorganic fibers.

(第1の無機繊維及び第2の無機繊維の各含有量)
防炎材4が、2種の無機繊維を含有する場合に、第1の無機繊維31の含有量は、防炎材の全質量に対して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32の含有量は、防炎材の全質量に対して3質量%以上30質量%以下であることが好ましい。
(Each content of the first inorganic fiber and the second inorganic fiber)
When the flameproof material 4 contains two kinds of inorganic fibers, the content of the first inorganic fibers 31 is preferably 3% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the total mass of the flameproof material. The content of the second inorganic fibers 32 is preferably 3% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the total mass of the flameproof material.

また、第1の無機繊維31の含有量は、防炎材の全質量に対して、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32の含有量は、防炎材の全質量に対して、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31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32による無機粒子の保持能力がバランスよく発現される。 Further, the content of the first inorganic fibers 31 is more preferably 5% by mass or more and 15% by mass or less with respect to the total mass of the flameproof material, and the content of the second inorganic fibers 32 is It is more preferably 5% by mass or more and 15% by mass or less with respect to the total mass of the flame material. With such a content, the shape retention, pressure resistance, and wind pressure resistance of the first inorganic fibers 31 and the ability of the second inorganic fibers 32 to hold inorganic particles are exhibited in a well-balanced manner.

<有機繊維>
有機繊維43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。
<Organic fiber>
The organic fibers 43 are not particularly limited, but synthetic fibers, natural fibers, pulp, and the like can be used. As synthetic fibers, fibers made of thermosetting resins or thermoplastic resins can be selected. Fiber, nylon fiber, polybutylene terephthalate fiber, polyvinyl alcohol (PVA) fiber, polyurethane fiber, ethylene-vinyl alcohol copolymer fiber, polytrimethylene terephthalate fiber, polyacetal fiber, polytetrafluoroethylene fiber, polyether ether ketone fiber , polyphenylene sulfide fibers, polyamide fibers, polyparaphenylphthalamide fibers, and the like.

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-CCl-)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43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。
The types and structures of the synthetic fibers that can be used in this embodiment will be described in more detail below.
Vinylon: A fiber made of a long-chain synthetic polymer containing at least 65% by mass of vinyl alcohol units.
Vinylal: Fibers composed of long-chain synthetic polymers of polyvinyl alcohol with varying levels of acetalization.
Polyvinyl chloride (chlorofiber): A fiber composed of a long-chain synthetic polymer formed mainly of vinyl chloride units.
Vinylidene chloride ( chlorofiber ): A fiber composed of a long - chain synthetic polymer formed mainly of vinylidene chloride units (--CH.sub.2--CCl.sub.2--).
Acrylic: A fiber composed of a long-chain synthetic polymer containing 85% or more by mass of repeating units of acrylonitrile groups.
Modacrylic: A fiber composed of a long-chain synthetic polymer containing 35% or more and less than 85% by mass of repeating units of acrylonitrile groups.
Nylon (polyamide): A fiber consisting of long chain synthetic macromolecules in which more than 85% of the repeating amide bonds are attached to aliphatic or cycloaliphatic units.
Aramid: A long chain in which the amide or imide bonds directly bonded to two benzene rings account for 85% or more by mass, and the number of imide bonds, if any, does not exceed the number of amide bonds. Fibers made of synthetic polymers.
Polyester: A fiber made of a long-chain synthetic polymer containing 85% or more by mass of ester units of terephthalic acid and dihydric alcohol.
Polyethylene terephthalate (PET): A fiber composed of a long-chain synthetic polymer containing 85% or more by mass of ester units of terephthalic acid and ethylene glycol.
Polytrimethylene terephthalate (PTT): A fiber composed of a long-chain synthetic polymer containing 85% or more by mass of ester units of terephthalic acid and 1,3-propanediol.
Polybutylene terephthalate (PBT): A fiber composed of a long-chain synthetic polymer containing 85% or more by mass of ester units of terephthalic acid and 1,4-butanediol.
Polyethylene (PE): A polymer composed of saturated aliphatic hydrocarbons without substituents, and a fiber composed of long-chain synthetic polymers.
Polypropylene (PP): a macromolecule composed of saturated aliphatic hydrocarbons with methyl side chains on every two carbon atoms, stereoregular, long-chain with no other substituents Fibers made of synthetic polymers.
Polyurethane (elastane, polyurethane): A long-chain synthetic high-strength material containing at least 85% by mass of polyurethane segments and which, when stretched to three times its untensioned length, returns to its original length as soon as the tension is removed. A fiber made up of molecules.
Polylactide: A fiber made of a long-chain synthetic polymer containing 50% or more by mass of lactate ester units.
Preferred ranges of the average fiber length and average fiber diameter of the organic fibers 43 are the same as those of the inorganic fibers.

<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4は、上記第1の無機粒子41及び第2の無機粒子12、第1の無機繊維31及び第2の無機繊維32や有機繊維43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。
<Other materials>
The flameproof material 4 that can be used in this embodiment includes the first inorganic particles 41 and the second inorganic particles 12, the first inorganic fibers 31 and the second inorganic fibers 32, and the organic fibers 43. Ingredients necessary for molding into a flame retardant material, such as binders, coloring agents, etc., may also be included. Other components are also described in detail below.

(結合材)
本発明の防炎材4は、バインダ9のような結合材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4がシリカナノ粒子を含む場合には、防炎材4としての形状を保持するために、適切な含有量で結合材を添加することが好ましい。本発明において結合材とは、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31及び第2の無機繊維32も結合剤として機能する。
(Binder)
The flameproof material 4 of the present invention can be formed by sintering or the like even if it does not contain a binder such as the binder 9. Especially when the flameproof material 4 contains silica nanoparticles, In order to maintain the shape of the flameproof material 4, it is preferable to add a binder in an appropriate amount. In the present invention, the binder may be any material as long as it holds the inorganic particles together, and may be in any form such as a binder with adhesion, a fiber that physically entangles the particles, or a heat-resistant resin that adheres with adhesive force. do not have. The first inorganic fibers 31 and the second inorganic fibers 32 also function as binders.

なお、バインダ9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。本発明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接着剤として機能する。 As the binder 9, an organic binder, an inorganic binder, or the like can be used. Although the present invention does not particularly limit these types, as organic binders, polymer aggregates, acrylic emulsions, etc. can be used, and as inorganic binders, silica sol, alumina sol, aluminum sulfate, etc. can be used. can. They act as adhesives when solvents such as water are removed.

本発明に用いる防炎材4において、結合材の含有量は、防炎材全質量に対し、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。本発明に用いる防炎材4において、結合材の含有量は、防炎材全質量に対し、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。 In the flameproof material 4 used in the present invention, the binder content is preferably 60% by mass or less, more preferably 50% by mass or less, relative to the total mass of the flameproof material. In the flameproof material 4 used in the present invention, the binder content is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, relative to the total mass of the flameproof material.

本発明に用いる防炎材4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。 Although the thickness of the flameproof material 4 used in the present invention is not particularly limited, it is preferably in the range of 0.1 mm or more and 30 mm or less. When the thickness of the flameproof material is within the above range, sufficient heat insulating properties and mechanical strength can be obtained, and the material can be easily molded.

〔弾性部材〕
本実施形態に係る組電池6に用いられる弾性部材5としては、電池セル2の変形に対して柔軟に変形する弾性と、隣り合う電池セル2の間に防炎シート10を配置したときや、防炎材4で被覆された電池セル2に弾性部材5を装着した際に、電池セル2の膨張や収縮を吸収し、電池セル2を押圧する伸縮性とを有するものを使用することができる。このような弾性部材5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。
なお、図2に示す弾性部材5は、両端部が開口した筒状体であり、外表面及び内表面は平滑に形成されたものであるが、弾性部材5の形状は上記図2に示す形状に限定されない。
[Elastic member]
The elastic member 5 used in the assembled battery 6 according to the present embodiment has elasticity such that it deforms flexibly in response to deformation of the battery cells 2, and when the flameproof sheet 10 is arranged between the adjacent battery cells 2, When the elastic member 5 is attached to the battery cell 2 covered with the flameproof material 4, the elastic member 5 can absorb the expansion and contraction of the battery cell 2 and has the elasticity to press the battery cell 2. . Rubber or elastomer, for example, can be used as such an elastic member 5 .
The elastic member 5 shown in FIG. 2 is a cylindrical body with both ends opened, and the outer surface and the inner surface are formed smoothly. is not limited to

図4は、本発明の実施形態に係る組電池に適用される弾性部材の形状例を示す斜視図である。なお、以下に示す弾性部材の形状は、全て、図2に示す組電池6の弾性部材5に代えて使用することができるため、以下に示す種々の形状の弾性部材を組電池6に適用したものとして、その効果等を説明する。
図4に示すように、筒状体である弾性部材15の内表面には、弾性部材15の一端部15aから他端部15bに延びる複数の溝16が形成されている。なお、本実施形態において弾性部材5(筒状体)の一端部15a及び他端部15bとは、それぞれ弾性部材5の長手方向(図4において上下方向)における一方の端部及び他方の端部を意味し、すなわち、筒状体の開口端部を示す。
FIG. 4 is a perspective view showing a shape example of an elastic member applied to the assembled battery according to the embodiment of the present invention. Since all of the elastic member shapes shown below can be used in place of the elastic member 5 of the assembled battery 6 shown in FIG. As a thing, the effect etc. are demonstrated.
As shown in FIG. 4, a plurality of grooves 16 extending from one end portion 15a to the other end portion 15b of the elastic member 15 are formed on the inner surface of the elastic member 15 which is a cylindrical body. In the present embodiment, the one end 15a and the other end 15b of the elastic member 5 (cylindrical body) refer to one end and the other end in the longitudinal direction of the elastic member 5 (vertical direction in FIG. 4), respectively. , i.e. indicating the open end of the tube.

このように構成された弾性部材15を用いた組電池においては、図2に示す組電池6と同様に、電池セル2が高温になった場合に、防炎材4により熱の伝播が抑制されるとともに、弾性部材15は、電池セル2の変形を抑制しつつ、電池セル2の変形に応じて変形するため、電池ケース7の破損、及び電池セル2の電池性能の低下を抑制することができる。 In the assembled battery using the elastic member 15 configured in this way, the propagation of heat is suppressed by the flameproof material 4 when the temperature of the battery cells 2 becomes high, as in the assembled battery 6 shown in FIG. In addition, since the elastic member 15 deforms according to the deformation of the battery cell 2 while suppressing the deformation of the battery cell 2, it is possible to suppress the damage of the battery case 7 and the deterioration of the battery performance of the battery cell 2. can.

また、弾性部材15は、その内表面に溝16を有するため、弾性部材15と防炎材4との間に空隙部が形成される。したがって、防炎材4によっても伝播の抑制が困難であった一部の熱が、弾性部材15側に伝播された場合に、空隙部における気体が熱せられ、高温の気体が、空隙部を介して弾性部材15の一端部15a及び他端部15b側に排出される。その結果、新たな気体が空隙部に導入されるため、電池セル2を効果的に冷却することができる。 Moreover, since the elastic member 15 has grooves 16 on its inner surface, a gap is formed between the elastic member 15 and the flameproof material 4 . Therefore, when part of the heat, whose propagation was difficult to suppress even by the flameproof material 4, is propagated to the elastic member 15 side, the gas in the gap is heated, and the high-temperature gas passes through the gap. is discharged to the one end portion 15 a and the other end portion 15 b of the elastic member 15 . As a result, new gas is introduced into the gap, so that the battery cells 2 can be effectively cooled.

なお、弾性部材15に形成される溝16の数、深さ及び周方向の幅等は特に制限されない。溝16の数、深さ及び周方向の幅を変化させることにより、弾性部材15の弾性及び伸縮性等を変化させることができるため、要求される特性及び電池ケース7における電池セル2を収容する領域のサイズに応じて、種々に設計することができる。
また、溝16は、必ずしも弾性部材15の長手方向に平行な方向に形成される必要はないが、電池セル2の熱を隣接する電池セル2に伝播させないようにするために、熱せられた気体は電池セル2の電極面2a側及び電極面2aに対向する面側に排出されることが好ましい。したがって、溝16を形成する場合は、弾性部材15の一端部15aから他端部15bに延びるように形成すればよい。
溝16が弾性部材15の長手方向に平行な方向ではなく、平行な方向に対して所定の角度を有するように形成された場合に、電池セル2の表面におけるより広い領域を冷却することができる。なお、溝16は螺旋状となるように形成されていてもよいし、曲線状に形成されていてもよい。
上記所定の角度とは、上記平行な方向に対して0°超であることが好ましい。一方、上記所定の角度が45°以下であると、熱せられた高温気体を効率よく排出することができる理由から好ましく、30°以下であることがより好ましい。
The number, depth, circumferential width, etc. of the grooves 16 formed in the elastic member 15 are not particularly limited. By changing the number, depth, and width of the grooves 16 in the circumferential direction, the elasticity and stretchability of the elastic member 15 can be changed. Different designs are possible depending on the size of the area.
Further, the grooves 16 do not necessarily have to be formed in a direction parallel to the longitudinal direction of the elastic member 15, but in order to prevent the heat of the battery cells 2 from being propagated to the adjacent battery cells 2, the grooves 16 are filled with heated gas. is preferably discharged to the electrode surface 2a side of the battery cell 2 and to the surface side facing the electrode surface 2a. Therefore, when the groove 16 is formed, it may be formed so as to extend from the one end portion 15a of the elastic member 15 to the other end portion 15b.
When the grooves 16 are formed not in parallel with the longitudinal direction of the elastic member 15 but at a predetermined angle with respect to the longitudinal direction, a wider area on the surface of the battery cell 2 can be cooled. . Note that the groove 16 may be formed in a spiral shape, or may be formed in a curved shape.
The predetermined angle is preferably greater than 0° with respect to the parallel direction. On the other hand, when the predetermined angle is 45° or less, the heated high-temperature gas can be efficiently discharged, so it is preferable, and 30° or less is more preferable.

図5は、本発明の実施形態に係る組電池に適用される弾性部材の他の形状例を示す斜視図である。図5に示すように、筒状体である弾性部材25は、図2に示す弾性部材5と同様に、内表面及び外表面は平滑に形成されているが、その内部に、一端部25aから他端部25bに貫通する複数の貫通孔27が形成されている。 FIG. 5 is a perspective view showing another shape example of the elastic member applied to the assembled battery according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the elastic member 25, which is a cylindrical body, has smooth inner and outer surfaces similar to the elastic member 5 shown in FIG. A plurality of through holes 27 are formed through the other end portion 25b.

このように構成された弾性部材25を用いた組電池においても、上記弾性部材5及び弾性部材15を使用した場合と同様の効果を得ることができる。また、弾性部材25は、厚み方向の内部に貫通孔27を有するため、貫通孔27の内部が空隙部となっている。したがって、電池セル2から発生した熱が弾性部材25まで到達した場合に、貫通孔27の内部の気体が熱せられた後、高熱の気体が、貫通孔27を介して弾性部材25の一端部15a及び他端部15b側に排出される。その結果、新たな気体が貫通孔27内に導入されるため、電池セル2を効果的に冷却することができる。 Even in the assembled battery using the elastic member 25 configured in this way, the same effects as in the case of using the elastic member 5 and the elastic member 15 can be obtained. In addition, since the elastic member 25 has the through hole 27 inside in the thickness direction, the inside of the through hole 27 is a gap. Therefore, when the heat generated from the battery cell 2 reaches the elastic member 25 , the gas inside the through hole 27 is heated, and then the high-temperature gas flows through the through hole 27 to the one end portion 15 a of the elastic member 25 . and discharged to the other end 15b side. As a result, new gas is introduced into the through holes 27, so that the battery cells 2 can be effectively cooled.

なお、弾性部材25に形成される貫通孔27の数及び大きさ等は特に制限されない。図4に示す弾性部材15と同様に、要求される弾性部材25の特性及び電池ケース7における電池セル2を収容する領域のサイズに応じて、種々に設計することができる。
また、貫通孔27は、必ずしも弾性部材25の長手方向に平行な方向に形成される必要はなく、貫通孔27を形成する場合は、弾性部材25の一端部25aから他端部25bに延びるように形成すればよい。
貫通孔27が弾性部材25の長手方向に平行な方向ではなく、平行な方向に対して上記所定の角度を有するように形成された場合に、電池セル2の表面におけるより広い領域を冷却することができる。なお、貫通孔27は螺旋状となるように形成されていてもよいし、曲線状に形成されていてもよい。
The number, size, etc. of the through holes 27 formed in the elastic member 25 are not particularly limited. As with the elastic member 15 shown in FIG. 4, various designs can be made according to the required properties of the elastic member 25 and the size of the area of the battery case 7 that accommodates the battery cells 2 .
Moreover, the through hole 27 does not necessarily have to be formed in a direction parallel to the longitudinal direction of the elastic member 25. should be formed to
Cooling a wider area on the surface of the battery cell 2 when the through hole 27 is not formed parallel to the longitudinal direction of the elastic member 25 but at the predetermined angle with respect to the parallel direction. can be done. In addition, the through-hole 27 may be formed in a spiral shape, or may be formed in a curved shape.

図6は、本発明の実施形態に係る組電池に適用される弾性部材のさらに他の形状例を示す斜視図である。図6に示すように、筒状体である弾性部材35は、複数のチューブが、その長手方向に並列に配置されて、隣接した面同士が互いに接着された形状となっている。したがって、図4に示す弾性部材15と同様に、内表面に複数の溝36が形成されているとともに、図5に示す弾性部材25と同様に、厚み方向の内部に、一端部35aから他端部35bに貫通する複数の貫通孔37が形成されている。 FIG. 6 is a perspective view showing still another shape example of the elastic member applied to the assembled battery according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the elastic member 35, which is a cylindrical body, has a shape in which a plurality of tubes are arranged in parallel in the longitudinal direction and adjacent surfaces are adhered to each other. Therefore, like the elastic member 15 shown in FIG. 4, a plurality of grooves 36 are formed on the inner surface, and like the elastic member 25 shown in FIG. A plurality of through holes 37 are formed through the portion 35b.

このように構成された弾性部材35を用いた組電池においても、上記弾性部材5,15,25を使用した場合と同様の効果を得ることができる。また、弾性部材35は、溝36を有し、弾性部材35と防炎材4との間に空隙部が形成されるとともに、貫通孔37も有している。したがって、空隙部と貫通孔37との双方の存在により、熱せられた気体が、弾性部材35の一端部35a及び他端部35b側に排出される効果が高くなり、より一層効果的に電池セル2を冷却することができる。 Even in the assembled battery using the elastic member 35 configured in this way, the same effects as in the case of using the elastic members 5, 15, and 25 can be obtained. The elastic member 35 also has a groove 36 , a gap formed between the elastic member 35 and the flameproof material 4 , and a through hole 37 . Therefore, the presence of both the gap and the through hole 37 enhances the effect of discharging the heated gas toward the one end portion 35a and the other end portion 35b of the elastic member 35, so that the battery cell can be more effectively discharged. 2 can be cooled.

なお、弾性部材35に形成される貫通孔37の数及び大きさ、並びに溝36の深さ等は、適宜設計することができる。
また、上記弾性部材15及び弾性部材25の場合と同様に、溝36及び貫通孔37が弾性部材35の長手方向に平行な方向ではなく、平行な方向に対して上記所定の角度を有するように形成された場合に、電池セル2の表面におけるより広い領域を冷却することができる。溝36及び貫通孔37は螺旋状となるように形成されていてもよいし、曲線状に形成されていてもよい。
The number and size of the through-holes 37 formed in the elastic member 35, the depth of the grooves 36, and the like can be appropriately designed.
Further, as in the case of the elastic member 15 and the elastic member 25, the groove 36 and the through hole 37 are not parallel to the longitudinal direction of the elastic member 35, but are arranged at the predetermined angle with respect to the parallel direction. When formed, a wider area on the surface of the battery cell 2 can be cooled. The grooves 36 and the through-holes 37 may be spirally formed or curved.

さらに、図4~図6に示す弾性部材は、全て筒状体の形状を有するものとしたが、図1に示す防炎シート10に適用する場合に、弾性部材5は、筒状体である必要はない。すなわち、図4~図6に示す弾性部材をシート状にしたものを使用することができる。具体的には、図1に示す弾性部材5は、防炎材4に対向する面に直交する一端面から、この一端面に対向する他端面に向かって延びる複数の溝を有していてもよい。
また、弾性部材5は、防炎材4に対向する面に直交する一端面から、この一端面に対向する他端面に貫通する複数の貫通孔を有していてもよい。
さらに、弾性部材5は、上記溝及び貫通孔を同時に有するものであってもよい。
シート状の弾性部材5を使用する場合に、溝及び貫通孔が延びる方向を、熱を放出させたい方向となるようにして、弾性部材5を配置することが好ましい。
Furthermore, the elastic members shown in FIGS. 4 to 6 all have a cylindrical shape, but when applied to the flameproof sheet 10 shown in FIG. 1, the elastic member 5 is a cylindrical body. No need. That is, it is possible to use a sheet-shaped elastic member shown in FIGS. Specifically, the elastic member 5 shown in FIG. 1 may have a plurality of grooves extending from one end surface orthogonal to the surface facing the flameproof material 4 toward the other end surface facing this one end surface. good.
Further, the elastic member 5 may have a plurality of through holes penetrating from one end surface orthogonal to the surface facing the flameproof material 4 to the other end surface facing this one end surface.
Furthermore, the elastic member 5 may have the groove and the through hole at the same time.
When using the sheet-like elastic member 5, it is preferable to dispose the elastic member 5 so that the direction in which the grooves and through holes extend is the direction in which heat is desired to be released.

〔支持層〕
上述のとおり、本実施形態に係る防炎シート10は、上記防炎材4と、例えば弾性部材5とを有するが、さらに、防炎材と弾性部材との間に、不図示の支持層が配置されることが好ましい。支持層とは、防炎材の形状を支持し、防炎シートの強度を保持する効果を有するものであり、防炎シート10が支持層を有することにより、電池セルの変形による押圧力が部分的に防炎材にかかることを防止することができ、防炎材の破壊を抑制することができる。
[Support layer]
As described above, the flameproof sheet 10 according to the present embodiment has the flameproof material 4 and, for example, the elastic member 5. Further, a support layer (not shown) is provided between the flameproof material and the elastic member. is preferably arranged. The support layer has the effect of supporting the shape of the flame-retardant material and maintaining the strength of the flame-retardant sheet. It is possible to prevent the flameproof material from being exposed to the flameproof material, and to suppress the breakage of the flameproof material.

支持層を構成する材料としては、上記弾性部材よりも弾性率が低いとともに、硬度が高い材料を使用することができ、例えば、有機材料又は無機材料を主原料として有するものを使用することができる。支持層を形成する主原料として、有機材料を用いた場合には、支持層自体が柔軟性を有するものとなるため、防炎シートとしても柔軟性が得られ、組電池への組付け作業を容易にすることができる。また、支持層を形成する主原料として、無機材料を用いた場合には、支持層自体が耐熱性を有するものとなるため、防炎シートの耐熱性をより一層向上させることができる。 As a material constituting the support layer, a material having a lower elastic modulus and a higher hardness than the elastic member can be used. For example, a material containing an organic material or an inorganic material as a main raw material can be used. . When an organic material is used as the main raw material for forming the support layer, the support layer itself has flexibility, so the fireproof sheet can also be flexible, and the assembly work to the assembled battery can be simplified. can be made easier. Moreover, when an inorganic material is used as the main raw material for forming the support layer, the support layer itself has heat resistance, so that the heat resistance of the flameproof sheet can be further improved.

なお、支持層は、互いに異なる材料からなる2以上の層を積層した構造であってもよい。また、支持層の少なくとも一方の表面に、上記防炎材の材料及び上記弾性部材の材料のいずれか一方が含まれて、支持層と防炎材又は弾性部材が一体化された構造であってもよい。このように、支持層と、防炎材及び弾性部材の少なくとも一方とが一体化された構造を有していると、防炎シートの強度を向上させる効果のみでなく、弾性部材と防炎材との滑りによる位置ずれを抑制する効果も得ることができ、さらに、発塵抑制効果も得ることができる。また、支持層の一方の表面に上記防炎材の材料が含まれ、他方の表面に上記弾性部材の材料が含まれて、防炎材と弾性部材とが支持層を介して一体化した構造とすることがより好ましく、これにより、位置ずれの抑制効果及び発塵抑制効果をより一層向上させることができる。 The support layer may have a structure in which two or more layers made of different materials are laminated. At least one surface of the support layer contains either one of the material of the flameproof material and the material of the elastic member, and the support layer and the flameproof material or the elastic member are integrated. good too. In this way, if the support layer and at least one of the flameproof material and the elastic member are integrated with each other, the effect of not only improving the strength of the flameproof sheet but also increasing the strength of the elastic member and the flameproof material It is also possible to obtain the effect of suppressing positional deviation due to slippage, and further, it is possible to obtain the effect of suppressing dust generation. In addition, one surface of the support layer contains the material for the flameproof material, and the other surface contains the material for the elastic member, so that the flameproof material and the elastic member are integrated through the support layer. is more preferable, and thereby the effect of suppressing displacement and the effect of suppressing dust generation can be further improved.

支持層の厚さは特に限定しないが、弾性部材及び防炎材が配置されるスペースを十分に得るために、弾性部材よりも厚みが薄いことが好ましい。したがって、支持層の厚さは、弾性部材の厚さの0.5%以上30%以下であることが好ましく、1.0%以上10%以下であることがより好ましい。なお、支持層と弾性部材が一体化された構造であっても、支持層を構成する部分の厚さと、弾性部材を構成する部分の厚さとの関係は、上記範囲とすることが好ましい。 The thickness of the support layer is not particularly limited, but it is preferably thinner than the elastic member in order to obtain a sufficient space for arranging the elastic member and the flameproof material. Therefore, the thickness of the support layer is preferably 0.5% or more and 30% or less, more preferably 1.0% or more and 10% or less, of the thickness of the elastic member. Even in the structure in which the support layer and the elastic member are integrated, the relationship between the thickness of the portion forming the support layer and the thickness of the portion forming the elastic member is preferably within the above range.

<電池ケース>
図2に示すような本実施形態に係る組電池6を収容する電池ケース7の材質及び形状は特に限定されない。電池ケース7の材質としては、ポリカーボネートの他、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7の形状は、適用される電動工具等の機器に応じて、自由に選択することができる。
なお、図2に示す本実施形態に係る組電池6は、各電池セル2が独自に断熱性を有しているとともに、電池セル2の膨張及び収縮が他の領域に影響を与えないため、電池ケース7に収容されていなくてもよい。例えば、防炎材4及び弾性部材5により被覆された複数の電池セル2をまとめて、バンド等により固定して組電池とすることにより、そのままの形態で電動工具等の機器の内部に格納することもできる。このように、電池ケース7を使用しないで、防炎材4及び弾性部材5により被覆された複数の電池セル2を隣接して配置した場合に、隣り合う電池セル2間は、図1に示す防炎シート10と同様の構成となる。
<Battery case>
The material and shape of the battery case 7 that accommodates the assembled battery 6 according to the present embodiment as shown in FIG. 2 are not particularly limited. As the material of the battery case 7, in addition to polycarbonate, PP, PET, polyamide (PA; polyamide), aluminum, stainless steel (SUS; Steel Use Stainless), and the like can be used. Moreover, the shape of the battery case 7 can be freely selected according to the equipment such as an electric power tool to be applied.
In addition, in the assembled battery 6 according to the present embodiment shown in FIG. It does not have to be housed in the battery case 7 . For example, a plurality of battery cells 2 covered with flameproof material 4 and elastic member 5 are grouped together and fixed with a band or the like to form an assembled battery, which can be stored as it is inside a device such as an electric power tool. can also In this way, when a plurality of battery cells 2 covered with the flameproof material 4 and the elastic member 5 are arranged adjacently without using the battery case 7, the distance between the adjacent battery cells 2 is as shown in FIG. It has the same configuration as the flameproof sheet 10 .

[組電池の組立方法]
図1に示す本実施形態に係る組電池は、電池セル2間に防炎シート10を介在させることにより、容易に組み立てることができる。また、図2に示す本実施形態に係る組電池6は、電池セル2を防炎材4で被覆し、これに、例えば筒状体である弾性部材5を被せるのみで、上記効果を有する組電池を容易に組み立てることができる。また、各電池セル2のそれぞれに、防炎材4及び弾性部材5を取り付けるため、電池ケース7の煩雑な設計が不要である。
さらに、本実施形態においては、防炎材4がシート状のものであると、電池セル2の形状及び大きさにかかわらず、容易に電池セル2の外周面を覆う大きさや、所望の大きさに加工することができる。また、弾性部材5が筒状である場合に、弾性部材5は伸縮性を有するため、電池セル2の形状及び大きさに影響されず、種々の電池セル2に取り付けることができる。
[Assembly method of assembled battery]
The assembled battery according to the present embodiment shown in FIG. 1 can be easily assembled by interposing the flameproof sheet 10 between the battery cells 2 . In addition, the assembled battery 6 according to the present embodiment shown in FIG. 2 has the above-mentioned effect by simply covering the battery cells 2 with the flameproof material 4 and covering it with the elastic member 5 which is, for example, a cylindrical body. Batteries can be assembled easily. Further, since the flameproof material 4 and the elastic member 5 are attached to each battery cell 2, complicated design of the battery case 7 is not required.
Furthermore, in the present embodiment, if the flameproof material 4 is sheet-shaped, it can easily cover the outer peripheral surface of the battery cell 2 regardless of the shape and size of the battery cell 2. can be processed into In addition, when the elastic member 5 is cylindrical, the elastic member 5 can be attached to various battery cells 2 without being affected by the shape and size of the battery cell 2 because the elastic member 5 has stretchability.

なお、本実施形態に係る組電池及び電池パックは、電動工具の他、電動アシスト自転車、電動バイク、電動車両等に好適に用いることができる。 The assembled battery and battery pack according to the present embodiment can be suitably used for power assisted bicycles, electric motorcycles, electric vehicles, etc., in addition to power tools.

なお、本実施形態の組電池は、図1及び図2に例示した組電池に限定されず、隣り合う電池セル2間のみでなく、電池セル2と、その外側に配置されるケース(例えば、電池ケース30)との間に、防炎シート10を配置することもできる。 In addition, the assembled battery of this embodiment is not limited to the assembled battery illustrated in FIGS. A flameproof sheet 10 can also be placed between the battery case 30).

このように構成された組電池においては、ある電池セルが発火した場合に、電池ケースの外側に炎が広がることを抑制することができる。
例えば、本実施形態に係る組電池は、電気自動車(EV:Electric Vehicle)等に使用され、搭乗者の床下に配置されることがある。この場合に、仮に電池セルが発火しても、搭乗者の安全を確保することができる。
また、防炎シート10を、各電池セル間に介在させるだけでなく、電池セル2と電池ケースとの間に配置することができるため、新たに防炎材等を作製する必要がなく、容易に低コストで安全な組電池を構成することができる。
In the assembled battery configured in this way, when a certain battery cell catches fire, it is possible to suppress the spread of the flame to the outside of the battery case.
For example, the assembled battery according to the present embodiment is used in an electric vehicle (EV) or the like, and may be placed under the floor of a passenger. In this case, even if the battery cell catches fire, the safety of the passenger can be ensured.
In addition, the flameproof sheet 10 can be placed not only between the battery cells, but also between the battery cell 2 and the battery case. It is possible to configure a low-cost and safe assembled battery.

本実施形態の組電池において、電池セル2と電池ケースとの間に防炎シート10を配置する場合に、防炎シート10と電池セル2とは、接触していても、隙間を有していてもよい。ただし、防炎シート10と電池セル2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10は、弾性部材5を有しているため、いずれかの電池セルの温度が上昇し、体積が膨張した際に、電池セルの変形を許容することができる。 In the assembled battery of this embodiment, when the flameproof sheet 10 is arranged between the battery cell 2 and the battery case, the flameproof sheet 10 and the battery cell 2 have a gap even if they are in contact with each other. may However, even if there is no gap between the flameproof sheet 10 and the battery cell 2, since the flameproof sheet 10 has the elastic member 5, the temperature of any one of the battery cells It is possible to allow deformation of the battery cell when it rises and expands in volume.

1 電池パック
2 電池セル
2a 電極面
3 電極
4 防炎材
5,15,25,35 弾性部材
6 組電池
7 電池ケース
9 樹脂バインダ
10 防炎シート
12 第2の無機粒子
16,36 溝
27,37 貫通孔
31 第1の無機繊維
32 第2の無機繊維
41 第1の無機粒子
43 有機繊維
1 Battery pack 2 Battery cell 2a Electrode surface 3 Electrode 4 Flameproof material 5, 15, 25, 35 Elastic member 6 Assembled battery 7 Battery case 9 Resin binder 10 Flameproof sheet 12 Second inorganic particles 16, 36 Grooves 27, 37 Through holes 31 First inorganic fibers 32 Second inorganic fibers 41 First inorganic particles 43 Organic fibers

Claims (10)

電極を有する電極面と、前記電極面に直交する外周面と、を有し、前記外周面同士が対向するように配置された複数の電池セルが、直列又は並列に接続される組電池に用いられる防炎シートであって、
一対の防炎材と、前記一対の防炎材の間に配置された弾性部材と、を有し、
前記防炎材は、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種の無機粒子
非晶質の繊維である第1の無機繊維
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種である第2の無機繊維を有する、防炎シート。
A plurality of battery cells having an electrode surface having an electrode and an outer peripheral surface orthogonal to the electrode surface, and arranged such that the outer peripheral surfaces face each other are used in an assembled battery connected in series or in parallel. A flame-retardant sheet that can be
having a pair of flameproof materials and an elastic member disposed between the pair of flameproof materials;
The flameproof material comprises at least one inorganic particle selected from nanoparticles, hollow particles and porous particles ;
a first inorganic fiber that is an amorphous fiber ;
A flameproof sheet comprising at least one second inorganic fiber selected from amorphous fibers having a glass transition point higher than that of the first inorganic fibers and crystalline fibers.
前記弾性部材は、前記防炎材に対向する面に直交する一端面から他端面に延びる複数の溝を有する、請求項1に記載の防炎シート。 2. The flameproof sheet according to claim 1, wherein said elastic member has a plurality of grooves extending from one end surface to the other end surface orthogonal to the surface facing said flameproof material. 前記弾性部材は、前記防炎材に対向する面に直交する一端面から他端面に貫通する複数の貫通孔を有する、請求項1又は2に記載の防炎シート。 3. The flameproof sheet according to claim 1, wherein said elastic member has a plurality of through-holes penetrating from one end face to the other end face perpendicular to the surface facing said flameproof material. 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。 The flameproof sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein said elastic member is made of rubber or elastomer. 前記防炎材は、有機繊維を含有する、請求項1~4のいずれか1項に記載の防炎シート。 The flameproof sheet according to any one of claims 1 to 4, wherein the flameproof material contains organic fibers . 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1~5のいずれか1項に記載の防炎シート。 Any one of claims 1 to 5, wherein the inorganic particles are particles made of at least one inorganic material selected from oxide particles, carbide particles, nitride particles and inorganic hydrate particles. 1. The flameproof sheet according to item 1 . 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1~6のいずれか1項に記載の防炎シート。 The flameproof sheet according to any one of Claims 1 to 6, wherein the average fiber diameter of the first inorganic fibers is larger than the average fiber diameter of the second inorganic fibers. 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。 8. The flameproof sheet according to claim 7, wherein said first inorganic fibers are linear or acicular, and said second inorganic fibers are dendritic or crimped. 複数の電池セルと、請求項1~8のいずれか1項に記載の防炎シートと、を有し、前記複数の電池セルが直接又は並列に接続された、組電池。 An assembled battery comprising a plurality of battery cells and the flameproof sheet according to any one of claims 1 to 8, wherein the plurality of battery cells are connected directly or in parallel. 請求項9に記載の組電池を電池ケースに収容した電池パック。 A battery pack containing the assembled battery according to claim 9 in a battery case.
JP2021209898A 2021-02-01 2021-12-23 Flame-retardant sheets, assembled batteries and battery packs Active JP7132417B2 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2022/003680 WO2022163853A1 (en) 2021-02-01 2022-01-31 Flameproof sheet, assembled battery, and battery pack
US18/274,553 US20240313345A1 (en) 2021-02-01 2022-01-31 Flameproof sheet, assembled battery, and battery pack
CN202280012578.1A CN116830365A (en) 2021-02-01 2022-01-31 Fire protection sheet, battery pack and battery pack
EP22746072.2A EP4287371A1 (en) 2021-02-01 2022-01-31 Flameproof sheet, assembled battery, and battery pack
JP2022064736A JP7132451B2 (en) 2021-02-01 2022-04-08 Flame-retardant sheets, assembled batteries and battery packs
JP2022064737A JP7111928B1 (en) 2021-02-01 2022-04-08 Flame-retardant sheets, assembled batteries and battery packs

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021014631 2021-02-01
JP2021014631 2021-02-01

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022064737A Division JP7111928B1 (en) 2021-02-01 2022-04-08 Flame-retardant sheets, assembled batteries and battery packs
JP2022064736A Division JP7132451B2 (en) 2021-02-01 2022-04-08 Flame-retardant sheets, assembled batteries and battery packs

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022117936A JP2022117936A (en) 2022-08-12
JP7132417B2 true JP7132417B2 (en) 2022-09-06

Family

ID=82693733

Family Applications (4)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021209898A Active JP7132417B2 (en) 2021-02-01 2021-12-23 Flame-retardant sheets, assembled batteries and battery packs
JP2022115695A Active JP7208434B2 (en) 2021-02-01 2022-07-20 Flame-retardant sheets, assembled batteries and battery packs
JP2022208736A Active JP7273237B2 (en) 2021-02-01 2022-12-26 Flame-retardant sheets, assembled batteries and battery packs
JP2023072632A Pending JP2023090829A (en) 2021-02-01 2023-04-26 Flameproof sheet, assembled battery, and battery pack

Family Applications After (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022115695A Active JP7208434B2 (en) 2021-02-01 2022-07-20 Flame-retardant sheets, assembled batteries and battery packs
JP2022208736A Active JP7273237B2 (en) 2021-02-01 2022-12-26 Flame-retardant sheets, assembled batteries and battery packs
JP2023072632A Pending JP2023090829A (en) 2021-02-01 2023-04-26 Flameproof sheet, assembled battery, and battery pack

Country Status (1)

Country Link
JP (4) JP7132417B2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016534518A (en) 2013-08-30 2016-11-04 ゴゴロ インク Portable electric energy storage device with thermal runaway mitigation
JP2018206605A (en) 2017-06-05 2018-12-27 積水化学工業株式会社 Thermal runaway prevention sheet
JP2018206604A (en) 2017-06-05 2018-12-27 積水化学工業株式会社 Cell, battery module, battery pack, and battery
WO2019167612A1 (en) 2018-02-27 2019-09-06 パナソニックIpマネジメント株式会社 Battery module
WO2021166346A1 (en) 2020-02-19 2021-08-26 信越ポリマー株式会社 Multilayer sheet and cell unit provided with same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016534518A (en) 2013-08-30 2016-11-04 ゴゴロ インク Portable electric energy storage device with thermal runaway mitigation
JP2018206605A (en) 2017-06-05 2018-12-27 積水化学工業株式会社 Thermal runaway prevention sheet
JP2018206604A (en) 2017-06-05 2018-12-27 積水化学工業株式会社 Cell, battery module, battery pack, and battery
WO2019167612A1 (en) 2018-02-27 2019-09-06 パナソニックIpマネジメント株式会社 Battery module
WO2021166346A1 (en) 2020-02-19 2021-08-26 信越ポリマー株式会社 Multilayer sheet and cell unit provided with same

Also Published As

Publication number Publication date
JP7273237B2 (en) 2023-05-12
JP2022153500A (en) 2022-10-12
JP7208434B2 (en) 2023-01-18
JP2023036858A (en) 2023-03-14
JP2022117936A (en) 2022-08-12
JP2023090829A (en) 2023-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7132451B2 (en) Flame-retardant sheets, assembled batteries and battery packs
WO2023127904A1 (en) Heat transfer suppression sheet and battery pack
JP7132417B2 (en) Flame-retardant sheets, assembled batteries and battery packs
WO2023189975A1 (en) Flame-retardant sheet, manufacturing method therefor, and battery pack
JP2023146554A (en) Heat transfer suppression sheet and battery pack
CN116830365A (en) Fire protection sheet, battery pack and battery pack
JP7082706B1 (en) Heat transfer suppression sheet and assembled battery
JP7495468B2 (en) Heat transfer suppression sheet and battery pack
WO2023120545A1 (en) Insulating sheet and battery pack
WO2024117239A1 (en) Heat transfer suppression sheet and battery pack
WO2024143391A1 (en) Heat transfer suppression sheet and battery pack
WO2024195249A1 (en) Heat transfer suppression sheet, method for producing same, and battery pack
WO2023229043A1 (en) Heat transfer suppression sheet and battery pack
JP7436582B1 (en) Heat transfer suppression sheet and assembled battery
WO2023120340A1 (en) Heat transfer suppression sheet and battery pack
WO2023229047A1 (en) Heat transfer suppression sheet and battery pack
JP2023092423A (en) Heat-insulation sheet and battery pack
JP2023056748A (en) Heat transfer suppression sheet, method of manufacturing heat transfer suppression sheet, and battery pack
JP2023056746A (en) Heat transfer suppression sheet and battery pack

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220411

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220411

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20220411

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220510

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220608

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220705

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220713

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220726

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220825

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7132417

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150