JP7203870B2 - 組電池用熱伝達抑制シート及び組電池 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、電気自動車又はハイブリッド車などを駆動する電動モータの電源となる組電池に好適に用いられる組電池用熱伝達抑制シート及び該組電池用熱伝達抑制シートを用いた組電池に関する。
近年、環境保護の観点から電動モータで駆動する電気自動車又はハイブリッド車などの開発が盛んに進められている。この電気自動車又はハイブリッド車などには、駆動用電動モータの電源となるための、複数の電池セルが直列又は並列に接続された組電池が搭載されている。
この電池セルには、鉛蓄電池やニッケル水素電池などに比べて、高容量かつ高出力が可能なリチウムイオン二次電池が主に用いられているが、電池の内部短絡や過充電などが原因で１つの電池セルに熱暴走が生じた場合（すなわち「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。
例えば、特許文献１には、リチウムイオン二次電池のような複数の蓄電素子間において、効果的な断熱を実現することができる蓄電装置が開示されている。上記特許文献１に記載の蓄電装置は、互いに隣り合う第一蓄電素子と第二蓄電素子との間に、第一板材及び第二板材が配置されたものである。また、第一板材と第二板材との間には、これら第一板材及び第二板材よりも熱伝導率が低い物質の層である低熱伝導層が形成されている。
このように構成された特許文献１に係る蓄電装置において、第一蓄電素子から第二蓄電素子に向かう輻射熱、又は、第二蓄電素子から第一蓄電素子に向かう輻射熱は、第一板材及び第二板材によって遮断される。また、これら２枚の板材の一方から他方への熱の移動は、低熱伝導層によって抑制される。
しかし、上記蓄電装置は、第一蓄電素子と第二蓄電素子との間に断熱層が設けられているのみであるため、充放電サイクル時に発熱する電池セルを効果的に冷却することができなかった。
そこで、特許文献２には、異常時における各電池セル間の熱の伝播を抑制しつつ、通常使用時における各電池セルを冷却することができる、組電池用吸熱シートが提案されている。上記特許文献２に記載の吸熱シートは、脱水温度が異なる物質を２種以上含有するものである。そして、上記２種以上の物質のうち、少なくとも１種は、電池セルの通常使用時において脱水可能であり、他の少なくとも１種は、電池セルの異常時において脱水可能となるように構成されている。
特開２０１５－２１１０１３号公報 特開２０１９－１７５８０６号公報
ところで、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、電池セルの充放電性能を十分に発揮させるためには、電池セル表面の温度を所定値以下（例えば、１５０℃以下）に維持する必要がある。
また、電池セルが、例えば２００℃以上の温度となるような異常事態が発生した場合に、電池セルを効果的に冷却する必要がある。
このように、通常使用時に電池セル表面の温度を維持するとともに、高温となる異常時に効果的に冷却することができる熱伝達抑制手段については、近時、更なる改良が要求されている。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、複数の電池セルが直列又は並列に接続される組電池に使用され、異常時における各電池セル間の熱の伝播を抑制しつつ、通常使用時における各電池セルを冷却することができる、組電池用熱伝達抑制シート及び組電池を提供することを目的とする。
本発明の上記目的は、組電池用熱伝達抑制シートに係る下記［１］の構成により達成される。
［１］ 複数の電池セルが直列又は並列に接続される組電池に使用され、前記電池セル間に介在される組電池用熱伝達抑制シートであって、
無機粒子及び無機繊維の少なくとも一方を含有する断熱材と、
前記断熱材の少なくとも一部を被覆する被覆材と、を有し、
前記断熱材と前記被覆材との間に、密閉された空隙部が形成されており、
前記被覆材は、６０℃以上の温度で前記空隙部と前記被覆材の外部とを連通する連通口が形成されるように構成される、組電池用熱伝達抑制シート。
また、組電池用熱伝達抑制シートに係る本発明の好ましい実施形態は、以下の［２］～［８］に関する。
［２］ 前記断熱材に含有される前記無機粒子及び前記無機繊維の少なくとも一方は、加熱により水分を放出する材料を含む、［１］に記載の組電池用熱伝達抑制シート。
［３］ 前記断熱材と前記被覆材とは、６０℃以上の温度で溶融する接着剤により接着されている、［１］又は［２］に記載の組電池用熱伝達抑制シート。
［４］ 前記被覆材は、６０℃以上の温度で溶融する高分子フィルムから構成される、［１］～［３］のいずれか１つに記載の組電池用熱伝達抑制シート。
［５］ 前記被覆材は、金属板から構成され、前記断熱材と前記被覆材とが、６０℃以上の温度で溶融する接着剤により接着されている、［１］～［３］のいずれか１つに記載の組電池用熱伝達抑制シート。
［６］ 前記被覆材は、金属板から構成され、前記金属板同士が、６０℃以上の温度で溶融する接着剤により接着されている、［１］～［３］のいずれか１つに記載の組電池用熱伝達抑制シート。
［７］ 前記接着剤として、温度の上昇により複数の領域で段階的に溶融するように、前記複数の領域に、互いに異なる溶融温度を有する複数の接着剤が使用される、［３］、［５］及び［６］のいずれか１つに記載の組電池用熱伝達抑制シート。
［８］ 前記接着剤は、温度の上昇により複数の領域で段階的に溶融するように、前記複数の領域に、互いに異なる塗布量で塗布される、［３］、［５］及び［６］のいずれか１つに記載の組電池用熱伝達抑制シート。
また、本発明の上記目的は、組電池に係る下記［９］の構成により達成される。
［９］ 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、［１］～［８］のいずれか１つに記載の組電池用熱伝達抑制シートが前記電池セル間に介在される組電池。
本発明の組電池用熱伝達抑制シートは、複数の電池セルが直列又は並列に接続された組電池に使用される熱伝達抑制シートにおいて、断熱材と被覆材との間に密閉された空隙部が形成されている。したがって、組電池の通常使用時に、断熱材から蒸発した水分を空隙部に滞留させることができ、このときの気化熱を利用することにより、電池セルを効果的に冷却することができる。
また、組電池の異常時に、空隙部と被覆材の外部とを連通する連通口が形成されるため、熱せられた蒸気が連通口を介して外部に放出される。したがって、各電池セル間の熱の伝播を抑制することができる。
本発明の組電池は、上記熱伝達抑制シートを複数の電池セル間に介在させているため、通常使用時において、各電池セルを冷却することができるとともに、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、熱暴走の連鎖を阻止することができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを模式的に示す断面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートに使用される断熱材を模式的に示す平面図である。 図３は、本発明の第１の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを適用した組電池を模式的に示す断面図である。 図４は、本発明の第１の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートの異常時の様子を模式的に示す断面図である。 図５は、本発明の第２の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを模式的に示す断面図である。 図６は、本発明の第３の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを模式的に示す断面図である。 図７は、本発明の第４の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを模式的に示す断面図である。 図８Ａは、本発明の第５の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを模式的に示す断面図である。 図８Ｂは、本発明の第５の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートの異常時の様子を模式的に示す断面図である。 図９Ａは、本発明の第６の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを模式的に示す断面図である。 図９Ｂは、本発明の第６の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートの異常時の様子を模式的に示す断面図である。 図１０は、本発明の第１～第６の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートに使用される断熱材の他の例を模式的に示す平面図である。 図１１は、本発明の第１～第６の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートに使用される断熱材のさらに他の例を模式的に示す平面図である。 図１２は、互いに異なる溶融温度を有する２種類の接着剤を使用した組電池用熱伝達抑制シートを模式的に示す平面図である。 図１３は、互いに異なる溶融温度を有する２種類の接着剤を使用した組電池用熱伝達抑制シートの他の例を模式的に示す平面図である。 図１４は、互いに異なる溶融温度を有する２種類の接着剤を使用した組電池用熱伝達抑制シートのさらに他の例を模式的に示す平面図である。
本発明者らは、高温の熱が発生する異常時における各電池セル間の熱の伝播を抑制しつつ、比較的低温の熱が発生する通常使用時における各電池セルを冷却することができる、組電池用熱伝達抑制シートを提供するため、鋭意検討を行った。
その結果、本発明者らは、通常使用時においては、断熱材と被覆材との間に密閉された空隙部が形成されており、６０℃以上の温度で空隙部と被覆材の外部とを連通する連通口が形成されるように構成されることにより、上記課題を解決できることを見出した。
すなわち、電池セルの温度が比較的低い通常使用時においては、密閉された空隙部が存在することにより、断熱材から蒸発した水分を空隙部に滞留させることができ、蒸発時の気化熱を利用することにより、電池セルを効果的に冷却することができる。
また、電池セルの温度が高温となる異常時においては、空隙部と被覆材の外部とを連通する連通口が形成され、熱せられた蒸気が連通口を介して外部に放出されるため、各電池セル間の熱の伝播を抑制することができる。
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。
なお、以下において「～」とは、その下限の値以上、その上限の値以下であることを意味する。
［１．組電池用熱伝達抑制シート］
以下、本実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートについて、第１の実施形態から第６の実施形態まで順に説明する。その後、本実施形態に係る断熱材の他の例や、本実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを構成する断熱材、被覆材等について説明する。さらに、本実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートの製造方法について説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを模式的に示す断面図である。また、図２は、第１の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートに使用される断熱材を模式的に示す平面図である。以下、組電池用熱伝達抑制シート１０を、単に熱伝達抑制シート１０ということがある。
本実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シート１０は、断熱材１１と、断熱材１１の主面となる表面１１ａ及び裏面１１ｂを被覆する被覆材１２と、を有する。本実施形態において被覆材１２は、断熱材１１の端面１１ｃを被覆していない。なお、断熱材１１の表面１１ａ及び裏面１１ｂとは、後述するように、熱伝達抑制シート１０と電池セルとが積層された場合において、電池セルに対向する面をいい、端面１１ｃとは、熱伝達抑制シート１０の厚さ方向に平行な４面をいう。
断熱材１１は、例えば、結晶水又は吸着水を含む無機粒子と無機繊維とを含有し、結晶水又は吸着水は、加熱により水分を放出する性質を有する。図１及び図２に示すように、断熱材１１の表面１１ａには、複数の凹部１３ａが規則的に形成されており、凹部１３ａが形成されていない領域は、実質的に凸部１３ｂを構成している。
凹部１３ａは、例えば平面視で長方形であり、図２に示すように、長手方向が断熱材１１の一辺に平行である凹部と、長手方向が断熱材１１の一辺に直交する方向である凹部とが、交互に配列されている。
また、被覆材１２は、例えば６０℃以上の温度で溶融する高分子フィルムであり、断熱材１１の凸部１３ｂと被覆材１２とは、不図示の接着剤で接着されている。本実施形態においては、有機物質又は無機物質からなる接着剤を用いており、この接着剤は６０℃以上で溶融する性質を有する。
なお、凹部１３ａが形成されている領域は、被覆材１２と接触していないため、結果として断熱材１１と被覆材１２との間に空隙部１４が形成されている。そして、空隙部１４の周囲に位置する凸部１３ｂと被覆材１２とが接着されていることにより、空隙部１４は、６０℃未満の温度では、必ず密閉された状態となっている。
図３は、第１の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを適用した組電池を模式的に示す断面図である。組電池１００は、電池ケース３０と、電池ケース３０の内部に格納された複数の電池セル２０と、これらの電池セル２０間に介在された熱伝達抑制シート１０と、を有する。複数の電池セル２０同士は、不図示のバスバー等により、直列又は並列に接続されている。
なお、電池セル２０は、例えば、リチウムイオン二次電池が好適に用いられるが、特にこれに限定されず、その他の二次電池にも適用され得る。
このように構成された熱伝達抑制シート１０においては、通常使用時における電池セル２０の温度範囲である、常温（２０℃程度）から１５０℃程度までの比較的低温領域で温度が上昇すると、断熱材１１にも熱が伝播する。本実施形態において、断熱材１１は、結晶水又は吸着水を含む無機粒子を含有しており、結晶水又は吸着水は加熱により水分を放出する材料であるため、断熱材１１が加熱されることにより、無機粒子から水分が蒸発する。そして、蒸発した水分のうち、一部は空隙部１４に滞留し、他の一部は、熱伝達抑制シート１０の端面１１ｃから放出される。このとき、断熱材１１は気化熱を奪われて冷却されるため、熱伝達抑制シート１０が電池セル２０を効果的に冷却することができる。
なお、電池セル２０が効果的に冷却された後、組電池１００の使用（すなわち、充放電）が停止された場合には、空隙部１４に滞留していた水蒸気は冷却されて水滴となり、時間の経過に伴って断熱材１１内に吸収される。そして、次回使用時に、再度、断熱材１１中の水分が蒸発することにより、断熱材１１は気化熱を奪われて、電池セル２０を冷却するというサイクルを繰り返す。
図４は、第１の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートの異常時の様子を模式的に示す断面図である。なお、断熱材１１の表面１１ａでは、被覆材１２の一部が溶融した状態を表し、裏面１１ｂでは、温度の上昇により、被覆材１２と、断熱材１１とを接着する接着剤が溶融した状態を表す。
図４に示すように、異常時、例えば、電池セル２０の温度が、例えば２００℃以上に上昇すると、被覆材１２は溶融し、空隙部１４と外部とを連通する連通口１５が形成される。また、高温でも溶融しない被覆材１２を用いた場合であっても、接着剤が溶融すると、空隙部１４と熱伝達抑制シート１０の外部とを連通する連通口１５が形成される。
このように、連通口１５が形成されると、無機粒子から蒸発し、空隙部１４に滞留して高温となった蒸気は、連通口１５を介して熱伝達抑制シート１０の外部に放出される。したがって、電池セル２０が熱暴走を引き起こした場合においても、各電池セル２０間の熱の伝播を効果的に抑制することができる。
本実施形態において使用した高分子フィルム及び接着剤は、いずれも６０℃以上の任意の温度で溶融する性質を有するものである。すなわち、使用する高分子フィルム及び接着剤の溶融温度未満の温度領域では、上記空隙部１４は必ず密閉された状態となっている。高分子フィルム及び接着剤は、その種類によって種々の溶融温度を有するため、必要に応じて、６０℃以上の範囲で所望の溶融温度を有する高分子フィルム又は接着剤を選択することができる。
なお、空隙部１４と被覆材１２の外部とを連通する連通口が形成される温度は、８０℃以上であることが好ましく、１００℃以上であることがより好ましい。
一方、空隙部１４と被覆材１２の外部とを連通する連通口が形成される温度の上限は特に規定しないが、５００℃以下であることが好ましく、３５０℃以下であることがより好ましく、３００℃以下であることがさらに好ましく、２５０℃以下であることが特に好ましい。
＜第２の実施形態＞
図５は、第２の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを模式的に示す断面図である。
なお、以下の第２～第６の実施形態を示す図５～図９Ｂにおいて、上記第１の実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略又は簡略化する。また、以下に示す実施形態は、全て、図３に示す組電池１００に記載の熱伝達抑制シート１０に代えて使用することができるため、第２～第６の実施形態に係る熱伝達抑制シートを組電池１００に適用したものとして、その効果等を説明する。
第２の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シート４０は、断熱材１１と、断熱材１１の主面となる表面１１ａ、裏面１１ｂ及び端面１１ｃを被覆する被覆材１２とを有する。本実施形態においては、断熱材１１の端面１１ｃにも凹部１３ａ及び凸部１３ｂが形成されている。すなわち、不図示の接着剤等で袋状に形成された被覆材１２が、断熱材１１の全面を被覆しており、断熱材１１は被覆材１２によって完全に密閉されている。
このように構成された熱伝達抑制シート４０においても、通常使用時に、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、第２の実施形態では、被覆材１２によって断熱材１１を完全に被覆しているため、通常使用時において断熱材１１が加熱され、無機粒子から水分が蒸発した場合に、蒸発した全ての水分は空隙部１４に滞留し、熱伝達抑制シート４０から外部には放出されない。ただし、水分は蒸発するため、断熱材１１は気化熱を奪われて冷却され、熱伝達抑制シート１０が電池セル２０を効果的に冷却することができる。
また、第２の実施形態においては、蒸発した水分が外部に放出されないため、組電池の使用が停止された場合に、蒸発したほとんどの水分は、再度、断熱材１１内に吸収される。したがって、第２の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シート４０によれば、電池セル２０を冷却する効果を長期間維持することができる。
さらに、異常時においては、被覆材１２同士を接着している接着剤が溶融したり、被覆材１２が溶融することにより、図４に示す場合と同様に、空隙部１４と外部との間に連通口１５が形成されるため、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
＜第３の実施形態＞
図６は、第３の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを模式的に示す断面図である。
第３の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シート５０は、断熱材５１と、断熱材５１の表面５１ａ及び裏面５１ｂを被覆する被覆材５２とを有する。本実施形態においては、第１の実施形態と同様に、被覆材５２は、断熱材５１の端面５１ｃを被覆していない。
第３の実施形態において、断熱材５１の表面は平坦であり、凹部及び凸部は形成されていない。一方、被覆材５２はフィルムを材料としており、その表面に凹凸加工が施され、断熱材５１に対向する表面に凹部５３ａ及び凸部５３ｂが形成されている。そして、被覆材５２の凸部５３ｂと断熱材５１とは、不図示の接着剤で接着されており、凹部５３ａと断熱材５１との間には、密閉された空隙部１４が形成されている。
このように構成された熱伝達抑制シート５０においても、通常使用時及び異常時において、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、第３の実施形態で示す被覆材５２を用いて、断熱材５１の全面を被覆するように熱伝達抑制シートを構成することにより、上記第２の実施形態と同様に、電池セル２０を冷却する効果を長期間維持することができる。
＜第４の実施形態＞
図７は、第４の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを模式的に示す断面図である。
第４の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シート６０は、断熱材１１と、断熱材１１の全面を被覆する被覆材５２とを有する。本実施形態において、断熱材１１には凹部１３ａ及び凸部１３ｂが形成されている。また、被覆材にも、断熱材１１に対向する表面に、断熱材１１から離隔する方向に凹む凹部５３ａと、断熱材１１に向かって突出する形状の凸部５３ｂとが形成されている。そして、被覆材５２の凸部５３ｂと断熱材１１の凸部１３ｂとは、不図示の接着剤で接着されており、被覆材５２の凹部５３ａと断熱材１１の凹部１３ａとの間には、密閉された空隙部１４が形成されている。
このように構成された熱伝達抑制シート６０においても、通常使用時及び異常時において、上記第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、凹部１３ａと凹部５３ａとにより空隙部１４を構成するため、第２や第３の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートに比べ、空隙部１４の体積が増加する。したがって、断熱材１１から水分が蒸発しやすくなり、通常使用時において、電池セル２０を冷却する効果をより一層向上させることができる。
なお、第４の実施形態では、被覆材５２は断熱材１１の端面１１ｃまで覆う構成としているが、上記第１の実施形態と同様に、断熱材１１の端面１１ｃは解放されていてもよい。端面１１ｃを解放させることにより、通常使用時において、蒸発した水分の一部が外部に放出されるため、断熱材１１内の水分がより蒸発しやすくなり、気化熱による冷却効果を高めることができる。
また、異常時において、高温で溶融しない被覆材５２を用いた場合であっても、接着剤が溶融すると、空隙部１４と熱伝達抑制シート６０の外部とを連通する連通口１５が形成されるため、電池セル２０を冷却する効果を得ることができる。
＜第５の実施形態＞
図８Ａは、第５の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを模式的に示す断面図である。また、図８Ｂは、第５の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートの異常時の様子を模式的に示す断面図である。
第５の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シート７０は、断熱材１１と、断熱材１１の表面１１ａ及び裏面１１ｂを被覆する被覆材７２とを有する。本実施形態においては、第１の実施形態の場合と異なり、被覆材として、金属を材料とした被覆材（金属板）７２を用いている。そして、断熱材１１の凸部１３ｂと金属製の被覆材７２とは、不図示の接着剤で接着されており、断熱材１１の凹部１３ａと被覆材７２との間には、密閉された空隙部１４が形成されている。
このように構成された熱伝達抑制シート７０においても、通常使用時において、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、図８Ｂに示すように、異常時においては、断熱材１１の凸部１３ｂと被覆材７２とを接着していた接着剤が溶融し、断熱材１１から被覆材７２が剥離する。したがって、空隙部１４と熱伝達抑制シート７０の外部とを連通する連通口１５が形成されるため、電池セル２０を効果的に冷却することができる。
＜第６の実施形態＞
図９Ａは、第６の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを模式的に示す断面図である。また、図９Ｂは、第６の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートの異常時の様子を模式的に示す断面図である。
第６の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シート８０は、断熱材１１の表面１１ａ及び裏面１１ｂのみでなく、端面１１ｃも金属製の被覆材（金属板）８２で被覆されている。すなわち、本実施形態においては、断熱材１１の表面１１ａ、裏面１１ｂ及び４方向の端面１１ｃの全ての面が複数の被覆材８２で被覆され、被覆材同士も不図示の接着剤で接着されている。
このように構成された熱伝達抑制シート８０においても、通常使用時において、上記第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、図９Ｂに示すように、異常時においては、断熱材１１の凸部１３ｂと被覆材８２とを接着していた接着剤が溶融して、断熱材１１と被覆材８２とが離隔される。これと同時に、被覆材８２同士を接着していた接着剤も溶融し、各被覆材８２が分離する。これにより、空隙部１４と熱伝達抑制シート８０の外部とを連通する連通口１５が形成され、電池セル２０を効果的に冷却することができる。
なお、上記第６の実施形態においては、断熱材１１の表面１１ａ、裏面１１ｂ及び端面１１ｃを複数の被覆材８２で被覆し、被覆材８２同士を接着剤で接着したが、本発明は、１枚の金属製シートを利用するものでもよい。例えば、半分に折り畳まれた１枚の金属製シートの間に断熱材１１を挟み、端面１１ｃの近傍において、断熱材１１の表面１１ａ側を覆う金属製シートと、裏面１１ｂ側を覆う金属製シートとが接触する領域を接着剤で接着したものを使用することができる。このような構成であっても、上記第６の実施形態と同様の効果を得ることができる。
以上、第１～第６の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートについて順に説明した。続いて、第１～第６の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートに使用される断熱材の他の例を示す。
＜断熱材の他の例＞
図１０は、第１～第６の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートに使用される断熱材の他の例を模式的に示す平面図である。なお、上記第１～第６の実施形態においては、図２に示す断熱材１１を使用した例を挙げたが、断熱材の形状は特に限定されない。
図１０に示すように、断熱材２１の表面２１ａには、複数の凹部１３ａが規則的に形成されており、凹部１３ａが形成されていない領域は、実質的に凸部１３ｂを構成している。
本実施形態において凹部１３ａは、例えば平面視で長方形であり、全ての凹部１３ａは、その長手方向が断熱材２１の一辺に平行となるように配列されている。
このように構成された断熱材２１についても、上記第１～第６の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートに適用することができ、上記第１～第６の実施形態と同様の効果を得ることができる。
＜断熱材のさらに他の例＞
図１１は、第１～第６の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートに使用される断熱材のさらに他の例を模式的に示す平面図である。
図２に示す断熱材１１及び図１０に示す断熱材２１においては、全ての凹部１３ａが被覆材により密閉される構造となっていたが、本発明はこれに限定されない。
図１１に示すように、断熱材３１の表面３１ａには、複数の凹部１３ａが規則的に形成されており、凹部１３ａが形成されていない領域は、実質的に凸部１３ｂを構成している。ただし、断熱材３１の端面３１ｃの近傍に形成された凹部１３ｃは、断熱材３１の端面３１ｃまで到達している。
例えば、第１の実施形態における断熱材１１を、上記断熱材３１に代えた場合に、断熱材３１の端面３１ｃの近傍に形成された凹部１３ｃは、密閉された空隙部を構成しない。しかし、一部の凹部１３ａと被覆材１２との間には、密閉された空隙部が構成されるため、上記第１～第６の実施形態と同様の効果を得ることができる。
次に、本実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを構成する断熱材、被覆材、接着剤及び熱伝達抑制シートの厚さについて、詳細に説明する。
＜断熱材＞
本実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートに用いられる断熱材は、無機粒子及び無機繊維の少なくとも一方を含有する。
無機粒子としては、無機水和物又は含水多孔質体であることが好ましい。無機水和物は、電池セル２０からの熱を受け、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することにより、電池セル２０を冷却する。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、効果的な断熱作用を得ることができる。
また、無機粒子として、単一の無機粒子を使用してもよいし、２種以上の無機水和物粒子を組み合わせて使用してもよい。無機水和物は種類により熱分解開始温度が異なるため、２種以上の無機水和物粒子を併用することにより、電池セル２０を多段に冷却することができる。
無機水和物の具体例としては、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、水酸化亜鉛（Ｚｎ（ＯＨ）２）、水酸化鉄（Ｆｅ（ＯＨ）２）、水酸化マンガン（Ｍｎ（ＯＨ）２）、水酸化ジルコニウム（Ｚｒ（ＯＨ）２）、水酸化ガリウム（Ｇａ（ＯＨ）３）等が挙げられる。
また、繊維状の無機水和物として、繊維状ケイ酸カルシウム水和物等が挙げられる。
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、セピオライト、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。
さらに、無機繊維としては、アルミナ繊維、シリカ繊維、アルミナシリケート繊維、ロックウール、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、ガラス繊維、ジルコニア繊維、チタン酸カリウム繊維等が挙げられる。これらの無機繊維のうち、マグネシウムシリケート繊維は、加熱により水分を放出する材料として、好適に使用することができる。
なお、無機繊維についても、単一の無機繊維を使用してもよいし、２種以上の無機繊維を組み合わせて使用してもよい。
断熱材には、上記無機粒子及び無機繊維の他に、必要に応じて、有機繊維や有機バインダ等を配合することができる。これらは、いずれも断熱材の補強や成形性の向上を目的とする上で有用である。
なお、断熱材に含有される無機粒子及び無機繊維は、必ずしも加熱により水分を放出する材料を含むものである必要はない。断熱材の製造時には、必然的に若干量の水分が含まれるため、通常使用時及び異常時に、電池セル２０の温度が上昇した場合に、断熱材に含まれる水分が蒸発することにより、電池セル２０を冷却する効果を得ることができる。
本実施形態において、断熱材は無機粒子及び無機繊維の少なくとも一方を含有すればよいが、熱伝達抑制シートの全質量に対して、無機粒子の含有量は、２０質量％以上８０質量％以下であることが好ましく、無機繊維の含有量は、５質量％以上７０質量％以下であることが好ましい。このような含有量にすることにより、無機繊維によって、保形性、押圧力耐性及び抗風圧性を向上させることができるとともに、無機粒子の保持能力を確保することができる。
本実施形態に係る熱伝達抑制シートには、必要に応じて、有機繊維や有機バインダ等を配合することができる。これらはいずれも熱伝達抑制シートの補強や成形性の向上を目的とする上で有用である。
＜被覆材＞
被覆材としては、高分子フィルム、又は金属製のフィルム（金属板）を使用することができる。
高分子フィルムとしては、ポリイミド、ポリカーボネート、ＰＥＴ、ｐ－フェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、架橋ポリエチレン、難燃クロロプレンゴム、ポリビニルデンフロライド、硬質塩化ビニル、ポリブチレンテレフタレート、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、硬質ＰＣＶ、難燃性ＰＥＴ、ポリスチレン、ポリエーテルサルホン、ポリアミドイミド、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド等が挙げられる。
本発明において、被覆材は、６０℃以上の温度で空隙部と被覆材の外部とを連通する連通口が形成されるように構成される。上述のとおり、連通口が形成される形態としては、被覆材として使用した高分子フィルムが溶融する形態、又は被覆材同士もしくは被覆材と断熱材とを接着している接着剤が溶融する形態が挙げられる。
６０℃以上の温度で空隙部と被覆材の外部とを連通する連通口が形成されるには、例えば、高分子フィルムが、６０℃以上の任意の温度で溶融すればよい。上記高分子フィルムの融点は、６０℃～６００℃であるため、被覆材（高分子フィルム）は、６０℃未満の温度で空隙部を必ず密閉することができるとともに、６０℃以上のいずれかの温度で連通口を形成することができる。
なお、本実施形態において、被覆材として高分子フィルムを用いる場合に、高分子フィルムの溶融温度は、６０℃以上であることが好ましく、８０℃以上であることがより好ましく、１００℃以上であることがさらに好ましい。
一方、高分子フィルムの溶融温度は、５００℃以下であることが好ましく、３５０℃以下であることがより好ましく、３００℃以下であることがさらに好ましく、２５０℃以下であることが特に好ましい。
また、金属製のフィルムとしては、アルミ箔、ステンレス箔、銅箔等が挙げられる。
＜接着剤＞
本実施形態においては、断熱材と被覆材との間に形成された空隙部を密閉する方法として、断熱材と被覆材とを接着する方法、又は被覆材同士を接着する方法を適用することができる。
断熱材と被覆材とを接着する接着剤としては、ウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイロン、ポリエステル、塩化ビニル、ビニロン、アクリル樹脂、シリコーン等を原料とするものが挙げられる。
なお、上記接着剤は、被覆材同士を接着する接着剤として、適用することもできる。
本実施形態において、６０℃以上の温度で溶融しない被覆材を用いた場合であっても、例えば、被覆材同士又は被覆材と断熱材とを接着する接着剤の溶融温度が、６０℃以上であればよい。すなわち、６０℃以上の温度で接着剤が溶融すれば、被覆材は６０℃未満の温度で空隙部を必ず密閉することができるとともに、６０℃以上のいずれかの温度で、空隙部と被覆材の外部とを連通する連通口を形成することができる。
この場合に、接着剤の溶融温度は、６０℃以上であることが好ましく、８０℃以上であることがより好ましく、１００℃以上であることがさらに好ましい。
一方、接着剤の溶融温度は、５００℃以下であることが好ましく、３５０℃以下であることがより好ましく、３００℃以下であることがさらに好ましく、２５０℃以下であることが特に好ましい。
また、断熱材と被覆材との間に形成された空隙部を密閉する方法として、断熱材全体を被覆材により被覆する方法を適用することもできる。
断熱材全体を被覆材により被覆する方法としては、ラミネート（ドライラミネート、サーマルラミネート）、パウチラミネート、真空パック、真空ラミネート、シュリンク包装、キャラメル包装等が挙げられる。
なお、断熱材と被覆材、又は被覆材同士を接着する接着剤として、温度の上昇により複数の領域で段階的に溶融するように、互いに異なる溶融温度を有する複数の接着剤を使用してもよい。複数の接着剤を使用する例について、図面を参照して以下に説明する。なお、下記図１２～図１４に示す例は、図１及び図２に示す第１の実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シート１０の変形例である。
図１２は、互いに異なる溶融温度を有する２種類の接着剤を使用した組電池用熱伝達抑制シートを模式的に示す平面図である。
図１２に示すように、組電池用熱伝達抑制シート１１０において、断熱材１１の凸部１３ｂの領域のうち、端面近傍の周縁部には接着剤１６ｂが使用され、この周縁部よりも内側の領域には接着剤１６ａが使用されている。接着剤１６ａと接着剤１６ｂとは、互いに異なる溶融温度を有し、具体的には、接着剤１６ｂの溶融温度が、接着剤１６ａの溶融温度よりも高くなるように設計されている。また、被覆材の溶融温度は、接着剤１６ｂの溶融温度よりも高くなるように設計されている。
このように構成された熱伝達抑制シート１１０においては、第１段階として、接着剤１６ａの溶融温度未満の温度では、各凹部１３ａと被覆材との間の空隙部は密閉されている。したがって、断熱材１１が加熱され、無機粒子から水分が蒸発した場合に、蒸発した全ての水分は空隙部に滞留し、熱伝達抑制シート１１０から外部には放出されないが、水分の蒸発により、断熱材１１は気化熱を奪われて冷却される。
その後、第２段階として、さらに電池セルの温度が上昇し、接着剤１６ａの溶融温度以上、接着剤１６ｂの溶融温度未満になると、接着剤１６ａにより接着されていた領域が離隔され、空隙部の体積が増加するため、断熱材１１から水分が蒸発しやすくなる。また、加熱された蒸気は、一定の位置に滞留せず、第１段階よりも広い領域を移動することができるため、熱伝達抑制シート１１０が電池セルを効果的に冷却することができる。
さらにその後、第３段階として、電池セルの温度が接着剤１６ｂの溶融温度以上になると、接着剤１６ｂにより接着されていた領域が離隔され、空隙部と熱伝達抑制シート１１０の外部とを連通する連通口が形成される。その結果、接着剤１６ｂの領域よりも内側に滞留していた高温の蒸気は一度に放出される。したがって、電池セルが熱暴走を引き起こした場合においても、電池セル間の熱の伝播を効果的に抑制することができる。
図１３は、互いに異なる溶融温度を有する２種類の接着剤を使用した組電池用熱伝達抑制シートの他の例を模式的に示す平面図である。
図１３に示すように、熱伝達抑制シート１２０においては、図１２に示す熱伝達抑制シート１１０と同様に、断熱材１１の凸部１３ｂの領域のうち、周縁部に、溶融温度がより高い接着剤１６ｂが使用されている。但し、周縁部の一部分のみに、内側の領域と同一の、溶融温度がより低い接着剤１６ａが使用されている。
このように構成された熱伝達抑制シート１２０においては、第１段階として、接着剤１６ａの溶融温度未満の温度では、凹部１３ａと被覆材１２との間の空隙部は密閉されている。したがって、図１２に示す熱伝達抑制シート１１０と同様に、断熱材１１から空隙部に向けて水分が蒸発し、断熱材１１は気化熱を奪われて冷却される。
その後、第２段階として、さらに電池セルの温度が上昇し、接着剤１６ａの溶融温度以上になると、接着剤１６ａにより接着されていた領域が離隔されるため、断熱材１１から水分が蒸発しやすくなる。また、周縁部の一部分のみに、溶融温度が低い接着剤１６ａが使用されているため、この領域が空隙部と熱伝達抑制シート１１０の外部とを連通する連通口となる。したがって、図１３中に矢印で示すように、高温の蒸気は連通口から放出されるため、電池セル間の熱の伝播を効果的に抑制することができる。
なお、図１３に示すように、周縁部の一部分のみに、内側の領域と同一の溶融温度がより低い接着剤１６ａが使用されていると、高温の蒸気（水分）が放出される位置を容易にコントロールすることができる。したがって、組電池内において、所定の部品への被水を抑制することができる。
図１４は、互いに異なる溶融温度を有する２種類の接着剤を使用した組電池用熱伝達抑制シートのさらに他の例を模式的に示す平面図である。
図１４に示すように、熱伝達抑制シート１３０においては、図１３に示す熱伝達抑制シート１２０と同様に、断熱材１１の凸部１３ｂの領域のうち、周縁部に、溶融温度が高い接着剤１６ｂが使用されている。但し、周縁部の一部分のみに、溶融温度が低い接着剤１６ａが使用されており、この領域が高温時に連通口となる。また、接着剤１６ｂが使用されている領域よりも内側において、周縁部に対して所定の間隔で離隔した領域に、接着剤１６ｂと同一の溶融温度を有する接着剤１６ｃが使用されている。なお、接着剤１６ｃが使用されている領域についても、上記連通口となる領域の対辺側に、部分的に低い溶融温度を有する接着剤１６ａが使用されている。
このように構成された熱伝達抑制シート１３０において、第１段階は上記図１３に示す熱伝達抑制シート１２０と同様に、断熱材１１から空隙部に向けて水分が蒸発し、断熱材１１は気化熱を奪われて冷却される。
その後、第２段階として、接着剤１６ａが溶融すると、図１４中に矢印で示すように、水分の放出経路が形成される。その結果、高温の蒸気は放出経路にしたがって移動し、連通口を介して外部に放出されるため、より一層冷却効果を向上させることができる。
なお、接着剤１６ａ、接着剤１６ｂ及び接着剤１６ｃは、全て異なる溶融温度を有するものであってもよく、各接着剤を使用する領域についても、目的に応じて任意に決定することができる。
上述のとおり、図１２～図１４に示す熱伝達抑制シート１１０、１２０、１３０は、電池セルの温度の上昇によって、複数の領域で接着剤が段階的に溶融するように設計されている。
したがって、空隙部に滞留した蒸気が放出するタイミングを調整したり、任意の位置に蒸気の放出口を設けたり、任意の放出経路を設けることが可能となる。
なお、上記のような効果を得るためには、温度の上昇により複数の領域で接着剤が段階的に溶融するように設計すればよく、互いに異なる溶融温度を有する接着剤を使用する方法の他に、複数の領域に互いに異なる塗布量で接着剤を塗布する等の方法を用いることができる。
また、図１２～図１４では、断熱材１１の表面側及び裏面側に被覆材が接着されている熱伝達抑制シートにおいて、断熱材１１と被覆材とを接着する接着剤が段階的に溶融する場合について説明したが、本発明はこのような場合に限定されない。例えば、断熱材１１が被覆材によって完全に被覆されている構成であっても、接着剤の溶融温度又は塗布量を領域によって調整する方法を適用することができる。具体的には、断熱材１１の端面近傍において、被覆材同士が接着されている場合には、被覆材同士を接着する接着剤の溶融温度を高く設定し、断熱材１１と被覆材とを接着する接着剤の溶融温度を低く設定することにより、熱伝達抑制シート１１０と同様の効果を得ることができる。
＜熱伝達抑制シートの厚さ＞
本実施形態において、熱伝達抑制シートの厚さは特に限定されないが、０．０５～６ｍｍの範囲にあることが好ましい。熱伝達抑制シートの厚さが０．０５ｍｍ未満であると、充分な機械的強度を熱伝達抑制シートに付与することができない。一方、熱伝達抑制シートの厚さが６ｍｍを超えると、熱伝達抑制シートの成形自体が困難となるおそれがある。
続いて、本実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートの製造方法について説明する。
＜熱伝達抑制シートの製造方法＞
本実施形態に係る熱伝達抑制シートに用いられる断熱材は、例えば、無機粒子及び無機繊維の少なくとも一方を含む材料を、乾式成形法又は湿式成形法により型成形して製造することができる。乾式成形法については、例えばプレス成形法（乾式プレス成形法）及び押出成形法（乾式押出成形法）を使用することができる。
（乾式プレス成形法を用いた断熱材の製造方法）
乾式プレス成形法では、無機粒子及び無機繊維、ならびに必要に応じて有機繊維、有機バインダ等を所定の割合でＶ型混合機等の混合機に投入する。そして、混合機に投入された材料を充分に混合した後、この混合物を所定の型内に投入し、プレス成形することにより、断熱材を得ることができる。プレス成形時に、必要に応じて加熱してもよい。
凹部及び凸部を有する断熱材は、例えば、プレス成形時に、凹凸を有する型を用いて押圧する方法により形成することができる。
なお、プレス成形時のプレス圧は、０．９８ＭＰａ以上９．８０ＭＰａ以下の範囲であることが好ましい。プレス圧が０．９８ＭＰａ未満であると、得られる断熱材の強度を確保することができずに、崩れてしまうおそれがある。一方、プレス圧が９．８０ＭＰａを超えると、過度の圧縮によって加工性が低下したり、かさ密度が高くなるため固体伝熱が増加し、断熱性が低下するおそれがある。
また、乾式プレス成形法を用いる場合には、有機バインダとしてエチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ：Ｅｔｈｙｌｅｎｅ－Ｖｉｎｙｌａｃｅｔａｔｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）を使用することが好ましいが、乾式プレス成形法を用いる場合に一般的に使用される有機バインダであれば、特に限定されずに使用することができる。
（乾式押出成形法を用いた断熱材の製造方法）
乾式押出成形法では、無機粒子及び無機繊維、ならびに必要に応じて結合材である有機繊維及び有機バインダ等に水を加え、混練機で混練することにより、ペーストを調製する。その後、得られたペーストを、押出成形機を用いてスリット状のノズルから押出し、更に乾燥させることにより、断熱材を得ることができる。乾式押出成形法を用いる場合には、有機バインダとしてメチルセルロース及び水溶性セルロースエーテル等を使用することが好ましいが、乾式押出成形法を用いる場合に一般的に使用される有機バインダであれば、特に限定されずに使用することができる。
なお、凹部及び凸部を有する断熱材を乾式押出成形法により製造する方法としては、例えば、スリット状のノズルから押し出した後の乾燥前のシートの表面を所望の凹凸形状に切削する等の方法を挙げることができる。
（湿式成形法を用いた断熱材の製造方法）
湿式成形法では、無機粒子及び無機繊維、ならびに必要に応じて結合材である有機バインダを水中で混合し、撹拌機で撹拌することにより、混合液を調製する。その後、得られた混合液を、底面に濾過用のメッシュが形成された成形器に流し込み、メッシュを介して混合液を脱水することにより、湿潤シートを作製する。その後、得られた湿潤シートを加熱するとともに加圧することにより、断熱材を得ることができる。
なお、加熱及び加圧工程の前に、湿潤シートに熱風を通気させて、シートを乾燥する通気乾燥処理を実施してもよいが、この通気乾燥処理を実施せず、湿潤した状態で加熱及び加圧してもよい。
また、湿式成形法を用いる場合には、有機バインダとして、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ：ＰｏｌｙＶｉｎｙｌ Ａｌｃｏｈｏｌ）を用いたアクリルエマルジョンを選択することができる。
凹部及び凸部を有する断熱材を湿式成形法により製造する方法としては、例えば、加熱及び加圧の前に、湿潤シートに対して、凹凸を有する型を用いてプレス成形する方法を挙げることができる。
（被覆材の製造方法）
凹部及び凸部を有する被覆材を製造する方法としては、所望の厚さに製造された汎用の上記高分子フィルム、又は金属製のフィルムを使用することができ、凹凸を有する型を用いてプレス成形する方法を挙げることができる。
（熱伝達抑制シートの製造方法）
本実施形態に係る熱伝達抑制シートは、例えば、上記のようにして得られた断熱材又は被覆材に接着剤を塗布し、断熱材と被覆材とを接着することにより、製造することができる。
また、断熱材全体を被覆材により被覆する方法としては、例えば、断熱材の表面よりも大きく切断された２枚の被覆材の間、又は折り畳まれた被覆材の間に断熱材を挟み、断熱材の周囲において、被覆材同士を熱圧着又は接着剤により接着する方法を挙げることができる。
［２．組電池］
本実施形態に係る組電池は、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、本実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートが、電池セル間に介在されたものである。具体的には、例えば、図３に示すように、組電池１００は、複数個の電池セル２０を並設し、直列又は並列に接続して電池ケース３０に収容したものであり、電池セル２０間に、熱伝達抑制シート１０が介在されている。
このような組電池１００では、各電池セル２０間に、熱伝達抑制シート１０が介在されているため、通常使用時において、各電池セル２０を冷却することができる。
また、複数の電池セル２０のうち、一つの電池セルが熱暴走して高温になり、膨張したり発火したりした場合でも、本実施形態に係る熱伝達抑制シート１０が存在することにより、電池セル２０間の熱の伝播を抑制することができる。したがって、熱暴走の連鎖を阻止することができ、電池セル２０への悪影響を最小限に抑えることができる。
１０，４０，５０，６０，７０，８０，１１０，１２０，１３０ 組電池用熱伝達抑制シート
１１，２１，３１，５１ 断熱材
１２，５２，７２，８２ 被覆材
１３ａ，１３ｃ，５３ａ 凹部
１３ｂ，５３ｂ 凸部
１４ 空隙部
１５ 連通口
２０ 電池セル
３０ 電池ケース
１００ 組電池

Claims (9)

  1. 複数の電池セルが直列又は並列に接続される組電池に使用され、前記電池セル間に介在される組電池用熱伝達抑制シートであって、
    無機粒子及び無機繊維の少なくとも一方を含有する断熱材と、
    前記断熱材の少なくとも一部を被覆する被覆材と、を有し、
    前記断熱材と前記被覆材との間に、密閉された空隙部が形成されており、
    前記被覆材は、６０℃以上の温度で前記空隙部と前記被覆材の外部とを連通する連通口が形成されるように構成される、組電池用熱伝達抑制シート。
  2. 前記断熱材に含有される前記無機粒子及び前記無機繊維の少なくとも一方は、加熱により水分を放出する材料を含む、請求項１に記載の組電池用熱伝達抑制シート。
  3. 前記断熱材と前記被覆材とは、６０℃以上の温度で溶融する接着剤により接着されている、請求項１又は２に記載の組電池用熱伝達抑制シート。
  4. 前記被覆材は、６０℃以上の温度で溶融する高分子フィルムから構成される、請求項１～３のいずれか１項に記載の組電池用熱伝達抑制シート。
  5. 前記被覆材は、金属板から構成され、前記断熱材と前記被覆材とが、６０℃以上の温度で溶融する接着剤により接着されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の組電池用熱伝達抑制シート。
  6. 前記被覆材は、金属板から構成され、前記金属板同士が、６０℃以上の温度で溶融する接着剤により接着されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の組電池用熱伝達抑制シート。
  7. 前記接着剤として、温度の上昇により複数の領域で段階的に溶融するように、前記複数の領域に、互いに異なる溶融温度を有する複数の接着剤が使用される、請求項３、５及び６のいずれか１項に記載の組電池用熱伝達抑制シート。
  8. 前記接着剤は、温度の上昇により複数の領域で段階的に溶融するように、前記複数の領域に、互いに異なる塗布量で塗布される、請求項３、５及び６のいずれか１項に記載の組電池用熱伝達抑制シート。
  9. 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、請求項１～８のいずれか１項に記載の組電池用熱伝達抑制シートが前記電池セル間に介在される、組電池。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019083150A (ja) 2017-10-31 2019-05-30 イビデン株式会社 組電池用断熱シートおよび組電池
JP2019204636A (ja) 2018-05-22 2019-11-28 イビデン株式会社 組電池用熱伝達抑制シートおよび組電池
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Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6459207B2 (ja) 2014-04-30 2019-01-30 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電装置
EP3750918A1 (en) 2015-01-20 2020-12-16 IGM Biosciences, Inc. Tumor necrosis factor (tnf) superfamily receptor binding molecules and uses thereof
JP7092536B2 (ja) 2018-03-29 2022-06-28 イビデン株式会社 組電池用吸熱シートおよび組電池

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019083150A (ja) 2017-10-31 2019-05-30 イビデン株式会社 組電池用断熱シートおよび組電池
JP2019204636A (ja) 2018-05-22 2019-11-28 イビデン株式会社 組電池用熱伝達抑制シートおよび組電池
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