JP7274443B2 - 構造体 - Google Patents

Description

本発明は、構造体に関する。

近年、環境保護の観点から、ハイブリッド自動車や電気自動車が注目を浴びている。これらの性能に大きく影響するのは、リチウムイオン電池等の二次電池の発電効率であり、特に電気自動車が社会に広く普及するためには、さらなる効率向上、電池寿命延長等の性能改善とともに、安全性の向上、省燃費化も求められている。

より具体的には、車載用の二次電池（バッテリーセル）を有するバッテリーモジュールやバッテリーパッケージなどには、所定の難燃性、耐熱性、および断熱性、自動車の燃費に貢献する軽量化が要求される。この観点において、例えば、特許文献１には、炭素繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物からなる難燃性のバッテリーケースが開示されている。また、特許文献２には、エンジンからの熱などによりバッテリーの表面が熱せられ、バッテリー内部にあるバッテリー液が高温に上昇し、寿命が減少することを抑制すべく、多孔層と樹脂が含浸され、表面が起毛された保護層とを備え、断熱性を高めたバッテリーカバーが開示されている。

特開２０１４－０６２１８９号公報 国際公報第２０１９／０９８２３１号

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、難燃性を有する炭素繊維強化ポリプロピレン樹脂を用いたバッテリーケースによって燃焼を防止することができる一方、高い熱伝導率を持つ炭素素材により外熱による伝熱を高めてしまうこと、さらには自動車の燃費に寄与するレベルの軽量化を達成できない観点から、本技術課題解決のため望ましくない。また、特許文献２に記載の技術でも、同様に軽量化の観点から好ましくない。

電気自動車の普及には、安全性をさらに向上させることに加え、電気自動車の燃費に寄与する軽量化、走行時の振動に耐え得る耐振動性等の種々の性能をバランスよく満足することが求められる。具体的には、車載用のバッテリーモジュールに求められる安全性としては、外部に熱源として火炎源があった場合には、バッテリーモジュールセルの燃焼を防止するための難燃性が要求されるが、熱源が火炎源以外であっても外熱からバッテリーセルを保護するための耐熱性も必要とされる。この点、特許文献１、２に記載の技術では十分ではない。

発明者らは、鋭意検討の結果、軽量であって、難燃性、耐熱性および断熱性を示す構造体を見出した。

上記課題を解決する本発明は、以下の通りである。
［１］複数のバッテリーセルと、
前記複数のバッテリーセルを収容する筐体と、
前記筐体の少なくとも一面を覆う厚み２ｍｍ以上のフェノール樹脂発泡板と、
前記筐体と前記フェノール樹脂発泡板との間に設けられた緩衝部材と、を備え、
前記フェノール樹脂発泡板と前記緩衝部材とは一体に積層されてフェノール樹脂発泡体積層板を構成し、
前記フェノール樹脂発泡体積層板は、２０ｋｇ／ｍ^３以上５０ｋｇ／ｍ^３以下の密度を有する、ことを特徴とする構造体。

［２］前記緩衝部材がスパンボンド不織布である、前記［１］に記載の構造体。

［３］前記スパンボンド不織布は、２５ｇ／ｍ^２以上の目付量、面積割合が０％超え３０％以下の熱圧着部を有する、前記［２］に記載の構造体。

［４］前記フェノール樹脂発泡板は、８５％以上の独立気泡率を有し、前記スパンボンド不織布が積層されたフェノール樹脂発泡体積層板は、１０Ｎ／ｃｍ^２以上の圧縮強度、０．０２２３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の熱伝導率を有する、前記［２］または［３］に記載の構造体。

［５］前記スパンボンド不織布は、０．１５ｍｍ以上の厚みを有する、前記［２］～［４］に記載の構造体。

［６］前記筐体と前記緩衝部材との間に、放熱部材が設けられている、前記［１］～［５］に記載の構造体。

［７］前記放熱部材は、熱伝導率が３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の金属で構成されている、前記［６］に記載の構造体。

［８］前記放熱部材がアルミニウム層を含む、前記［７］に記載の構造体。

［９］前記フェノール樹脂発泡板の全面が被覆材で覆われている、前記［１］～［８］に記載の構造体。

本発明によれば、軽量化を図りながら、難燃性、耐熱性、および断熱性を向上させ、走行時の振動にも耐えうる構造体を提供することができる。

本発明による構造体の好適な一例を示す図である。 本発明による構造体の好適な別の例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本発明による構造体は、複数のバッテリーセルと、上記複数のバッテリーセルを収容する筐体と、上記筐体の少なくとも一面を覆う厚み２ｍｍ以上のフェノール樹脂発泡板と、上記筐体と上記フェノール樹脂発泡板との間に設けられた緩衝部材とを備え、上記フェノール樹脂発泡板と上記緩衝部材とは一体に積層されてフェノール樹脂発泡体積層板を構成し、上記フェノール樹脂発泡体積層板は、２０ｋｇ／ｍ^３以上５０ｋｇ／ｍ^３以下の密度を有することを特徴とする。

図１は、本発明による構造体の好適な一例を示している。この図に示した構造体１は、バッテリーモジュール１１と、フェノール樹脂発泡板１２と、緩衝部材１３と、放熱部材１４と、被覆材１５とを備える。フェノール樹脂発泡板１２と緩衝部材１３とは、一体に積層されてフェノール樹脂発泡体積層板を構成する。なお、本発明においては、フェノール樹脂発泡体積層板は、バッテリーモジュール１１の筐体１１ｂの少なくとも一面を覆うことができればその形状は特に限定されない。

バッテリーモジュール１１は、複数のバッテリーセル１１ａと、該複数のバッテリーセル１１ａを収容する筐体（第１の筐体）１１ｂと、入出力端子１１ｃと、バッテリーセル１１ａの電極（図示せず）と入出力端子１１ｃとを接続する配線１１ｄとを有する。

図１に示すように、バッテリーモジュール１１においては、複数のバッテリーセル１１ａが、配線１１ｄによって電気的に並列に接続されており、一又は複数の入出力端子１１ｃから充放電可能なようにまとめられて筐体１１ｂに収容されている。

－バッテリーセル－
バッテリーセル１１ａは、正極、負極、セパレータ、および電解質が、板形状（ラミネート形状）や円筒形状にパックされて一単位としてまとまったものである。本発明におけるバッテリーセル１１ａは、特に限定されず、鉛酸電池やニッケル水素電池、リチウムイオン電池などを用いることができる。中でも、エネルギー密度が高いことから、リチウムイオン電池を用いることが好ましい。

－筐体－
筐体１１ｂは、複数のバッテリーセル１１ａを収容する容器であり、バッテリーケースの本体を構成する。筐体１１ｂを構成する材料としては、複数のバッテリーセル１１ａを収容するのに十分な強度を有していれば特に限定されず、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合合成樹脂）等の熱可塑性樹脂や金属などで構成することができる。熱可塑性樹脂であれば、軽量化の実現と併せて、射出成形により容易に成形加工することができ、生産性が向上する。更に、熱可塑性樹脂上に金属層や金属皮膜を設けてもよい。

筐体１１ｂを、例えば金属で構成する場合、その厚みを０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが好ましく、２ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることがより好ましい。これにより、十分な強度を確保しつつ、軽量なバッテリーケース本体を構成することができる。

本発明による構造体１は、バッテリーモジュール１１の筐体１１ｂの少なくとも一面（図１の例においては、全面）を覆うフェノール樹脂発泡板１２が設けられていることを特徴としている。また、本発明による構造体１は、筐体１１ｂの少なくとも一面（図１の例においては、全面）を覆うように、フェノール樹脂発泡板１２と緩衝部材１３とが一体に積層されたフェノール樹脂発泡体積層板が設けられていることを特徴とする。なお、フェノール樹脂発泡体積層板は、バッテリーモジュール１１の周囲、すなわち、バッテリーモジュール１１の全面を覆うように配置されていることが好ましい。

－フェノール樹脂発泡板－
フェノール樹脂発泡板は、硬化反応によって形成されたフェノール樹脂硬化体中に、多数の気泡が分散した状態で存在するものである。

フェノール樹脂発泡板１２の独立気泡率は、８５％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましく、９５％以上であることがさらに好ましい。独立気泡率が８５％以上であると、フェノール樹脂発泡板１２中の発泡剤が空気と置換して長期の断熱性能が低下する傾向を抑制することができる。

フェノール樹脂発泡体積層板１２の圧縮強度は、１０Ｎ／ｃｍ^２以上であることが好ましく、１５Ｎ／ｃｍ^２以上であることがより好ましく、１７Ｎ／ｃｍ^２以上であることがさらに好ましい。これにより、構造体１の耐衝撃性を高めることができる。

フェノール樹脂発泡体積層板１２の熱伝導率は、１０℃の環境下で０．０２２３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることが好ましく、０．０２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることがより好ましい。なお、下限は特に制限されないが、０．０１６Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であってよく、０．０１８Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であってもよい。

本発明において、フェノール樹脂発泡板１２の厚みは２ｍｍ以上であることが肝要である。これにより、構造体１に優れた耐熱性を付与することができる。ここで、フェノール樹脂発泡板１２の厚みは、６ｍｍ以上であることが好ましく、１０ｍｍ以上であることがより好ましい。また、耐熱性の点では、フェノール樹脂発泡板１２の厚みに上限はないが、構造体の大型化を防止する観点から、１００ｍｍ以下であることが好ましく、４０ｍｍ以下であることがより好ましい。なお、本発明におけるフェノール樹脂発泡板は、必ずしも板状である必要ななく、筐体１１ｂの表面形状に合わせ、変形した形態も含まれる。曲面形状のものを使用する場合、その厚みは、フェノール樹脂発泡板１２の表面であって、バッテリーセル１１ａを収容する筐体１１ｂ側の第１の表面から、筐体１１ｂとは反対側の第２の表面までの最短距離によって規定される。

このように、図１に示した構造体１においては、複数のバッテリーセル１１ａを収容する筐体１１ｂの少なくとも一面を覆うように、厚み２ｍｍ以上のフェノール樹脂発泡板１２が設けられているため、構造体１は優れた耐熱性を有している。また、フェノール樹脂発泡板１２は、特許文献１に記載された炭素繊維強化プロピレンよりも密度が低いため、構造体１を軽量化および小型化することができる。

－緩衝部材－
また、図１に示すように、本発明の構造体１において、筐体１１ｂとフェノール樹脂発泡板１２との間に緩衝部材１３が設けられており、フェノール樹脂発泡板１２と緩衝部材１３とは一体に積層され、フェノール樹脂発泡体積層板を構成している。これにより、構造体１が自動車などに搭載されて、走行中（運転中）に衝撃を受けた際に、フェノール樹脂発泡板１２の破損を緩和することができる。

また、緩衝部材１３は、構造体１を構成する部材と接触していることが好ましい。これにより、緩衝部材１３は、フェノール樹脂発泡板１２と、構造体１を構成する他の部材とにより挟持される。図１に示すように、本実施の形態の構造体１において、緩衝部材１３は、フェノール樹脂発泡板１２と放熱部材１４とに接触するように配置されていてもよい。なお、放熱部材１４を設けない場合は、緩衝部材１３は、フェノール樹脂発泡板１２と筐体１１ｂとに接触するように配置されていてもよい。

また、筐体１１ｂとフェノール樹脂発泡板１２との間に緩衝部材１３が設けられることにより、フェノール樹脂発泡板１２は、筐体１１ｂと直接接触することがない。ここで、構造体１の内部に収容されるバッテリーセル１１ａは、充放電によって発熱する。よって、フェノール樹脂発泡板１２と筐体１１ｂとが接触していると、バッテリーセルの発熱によって生じた熱の逃げ道がなく、バッテリーモジュールへの蓄熱が進行してしまう。

本実施の形態において、上記緩衝部材１３は、例えばフェノール樹脂発泡板１２の主面に積層された不織布で構成することができる。不織布としては、主成分がポリエステル、ポリプロピレン、ナイロン等からなる不織布、難燃化した繊維の不織布などを用いることができる。中でも、耐熱性を有し、引裂強さ、曲げ強さ等の実用強度に優れていることから、ポリエステル不織布を用いることが好ましい。また、内部に空隙を有する不織布を緩衝部材１３として用いることによって、充放電によって発生するバッテリーセル１１ａの熱を外部へ放出する放熱層として機能し得る。

なお、本発明において、「主面」とは、フェノール樹脂発泡板１２の表面のうち、面積の最も大きな表面を意味しており、「側面」は、フェノール樹脂発泡板１２の表面のうち、面積の最も大きな表面以外の表面（端面）を意味している。

不織布を緩衝部材１３として機能させ、またバッテリーモジュールへの蓄熱を効率的に抑制する観点から、不織布は、スパンボンド不織布を用いることが好ましい。また、不織布を緩衝部材１３として機能させ、更には、バッテリーモジュールへの蓄熱を効率的に抑制する観点から、不織布は、面積割合が０％超え３０％以下の熱圧着部を有することが好ましい。熱圧着部は、突起のついた熱ローラーを不織布に押し当てることによって、不織布が突起との接触点において溶着することで形成される。また、不織布の熱圧着部の面積割合を０％超え３０％以下とすることにより、バッテリーモジュールからの放熱効果をより高めることができる。熱圧着部の面積割合は、２５％以下がより好ましく、２０％以下がさらに好ましい。熱圧着部は一般的に目視又は光学顕微鏡等により簡単に見つけることができる。熱圧着部の面積は、後述する方法により測定することができる。

また、不織布を緩衝部材１３として機能させ、またバッテリーモジュールへの蓄熱を効率的に抑制する観点から、不織布の厚みは、０．１５ｍｍ以上であることが好ましく、０．１８ｍｍ以上であることがさらに好ましく、０．２０ｍｍ以上であることがよりさらに好ましい。このような特定の厚みの不織布を、フェノール樹脂発泡板１２と構造体１を構成する部材（例えば、筐体１１ｂ）とを接触するように設けることで、不織布に緩衝機能と放熱機能とを確保し、その結果、構造体１全体の小型化、軽量化を図りながら、耐熱性、耐衝撃性を向上させることができる。

不織布の目付量は、２５ｇ／ｍ^２以上が好ましく、３０ｇ／ｍ^２以上がより好ましく、４０ｇ／ｍ^２以上が更に好ましく、５０ｇ／ｍ^２以上が最も好ましい。

本実施の形態において、フェノール樹脂発泡板１２と緩衝部材１３であるスパンボンド不織布等と、一体に積層されたフェノール樹脂発泡体積層板を構成する。フェノール樹脂発泡体積層板は、フェノール樹脂、界面活性剤、発泡剤、及び酸性硬化剤等を含む発泡性フェノール樹脂組成物を、混合機を用いて混合する工程、混合した発泡性フェノール樹脂組成物をスパンボンド不織布等からなる緩衝部材１３の上に吐出する工程、緩衝部材１３の上に吐出した発泡性フェノール樹脂組成物を、同様の緩衝部材１３で被覆した後、所定の温度（例えば、７０℃）以下に温調された空間にて発泡及び硬化させつつ予成形させる工程、成形装置を用いて発泡性フェノール樹脂組成物を所定の温度（例えば、７０℃以上）に温調された空間にて発泡及び硬化させ本成形させる工程を経て得ることができる。なお、フェノール樹脂発泡体積層板を得るプロセスとしては、連続製造方式が一般的であるが、型枠の中で該面材を上下に用いたバッチ発泡成形方式を採用することも可能である。

フェノール樹脂発泡体積層板の密度は、２０ｋｇ／ｍ^３以上５０ｋｇ／ｍ^３以下であることが肝要である。これにより、構造体１の軽量化を図りながら耐燃焼性を付与することができる。また、フェノール樹脂発泡体積層板の密度の上限は、４６ｋｇ／ｍ^３以下であることが好ましく、４２ｋｇ／ｍ^３以下であることが更に好ましい。

－放熱部材－
また、本発明の構造体１においては、フェノール樹脂発泡体積層板と筐体１１ｂとの間に、放熱部材１４が設けられていることが好ましい。図１に示すように、本発明の構造体１においては、フェノール樹脂発泡体積層板、放熱部材１４、筐体１１ｂが、隣接する部材が接触するように、この順に設けられている。上述の通り、バッテリーセル１１ａは、充放電の際に発熱するが、フェノール樹脂発泡体積層板と筐体１１ｂとの間に、放熱部材１４を設けることによって、バッテリーセル１１ａの充放電によって生じた熱を構造体１の外部により多く放出することができる。内部に空隙を有しバッテリーセル１１ａの熱を外部へ放出する放熱層として機能し得る不織布を緩衝部材１３として用い、また、緩衝部材１３に接触するように放熱部材１４を配置することによって、充放電によって発熱するバッテリーセル１１ａの熱を緩衝部材１３と放熱部材１４との双方によって、外部へ放出させ得る。なお、放熱部材１４は、フェノール樹脂発泡体積層板の外方に露出していてもよいし、露出せずに、外方に露出している金属部材に接続されていてもよい。上記金属部材の２０℃における熱伝導率は、好ましくは３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、より好ましくは５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、さらに好ましくは２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、よりさらに好ましくは３５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。

上記放熱部材１４は、熱伝導率の高い金属などの材料で構成されていることが好ましく、上述のように熱伝導率が３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の金属で構成されていることがより好ましい。こうした金属としては、炭素鋼などの一般的な機械金属材料を挙げることができ、アルミニウム、銅などより高い熱伝導率を有するものが望ましい。後述するように、フェノール樹脂発泡体積層板の表面に設ける面材としてアルミニウム箔などのアルミニウム層を用いることによって、面材が放熱部材１４を構成することもできる。

放熱部材１４をアルミニウム層で構成する場合、その厚みは２０μｍ以上であることが好ましく、５０μｍ以上であることがより好ましく、１００μｍ以上であることがさらに好ましい。また、アルミニウム層の厚みは、２００μｍ以下であることが好ましい。

また、本発明による構造体１において、フェノール樹脂発泡板１２の全面が被覆材１５で覆われていることが好ましい。これにより、構造体１が自動車などに搭載されて走行中（運転中）に衝撃を受けた際に、フェノール樹脂発泡板１２の破損を緩和することができる。被覆材１５は、その目的を果たすことができればいずれの材料でもよいが、プラスチックや金属などで構成することができる。

図２は、本発明による構造体の好適な別の例を示している。なお、図１に示した構成と同じ構成には同じ符号が付されている。図２に示した構造体２は、バッテリーパッケージ２１と、フェノール樹脂発泡板１２と、緩衝部材１３と、放熱部材１４とを備える。

また、バッテリーパッケージ２１は、１又は複数のバッテリーモジュール１１と、バッテリーモジュール１１の充放電を制御するバッテリーコントローラ２１ａと、筐体２１ｂと、入出力端子２１ｃと、配線２１ｄとを有し、１又は複数のバッテリーモジュール１１、バッテリーコントローラ２１ａが筐体（第２の筐体）２１ｂに収容されている。バッテリーパッケージ２１には、必要に応じて、送風ファン等のその他の機能部品が収容されていてもよい。

図２に示した構造体３においても、複数のバッテリーセル１１ａを収容する筐体２１ｂの少なくとも一面を覆うように、厚み２ｍｍ以上のフェノール樹脂発泡板１２が設けられているため、構造体３は優れた耐熱性を有している。また、筐体２１ｂとフェノール樹脂発泡板１２との間に緩衝部材１３が設けられており、フェノール樹脂発泡板１２と緩衝部材１３とは一体に積層されてフェノール樹脂発泡体積層板を構成している。これにより、構造体１が自動車などに搭載されて走行中（運転中）に衝撃を受けた際に、フェノール樹脂発泡板１２の破損を緩和することができるとともに、バッテリーセルから発生した熱の放熱を促進することができる。

以下に、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

実施例において、フェノール樹脂発泡板の独立気泡率および平均気泡径、ならびに、フェノール樹脂発泡体積層板の密度、熱伝導率および圧縮強度を、以下の方法により測定した。

＜フェノール樹脂発泡体積層板の密度＞
２００ｍｍ角のフェノール樹脂発泡体積層板を試料とし、ＪＩＳ Ｋ７２２２に従い質量と見かけ容積を測定して見掛け全体密度を求めた。

＜フェノール樹脂発泡板の独立気泡率＞
ＡＳＴＭ－Ｄ－２８５６（Ｃ法）を参考に以下の方法で測定した。
得られたフェノール樹脂発泡体積層板から面材（緩衝部材）を取り除いた後、フェノール樹脂発泡板の厚み方向中央部から、約２５ｍｍ角の立方体試片を切り出した。厚みが薄く２５ｍｍの均質な厚みの試片が得られない場合は、切り出した約２５ｍｍ角の立方体試片表面を約１ｍｍずつスライスし均質な厚みを有する試片を用いた。各辺の長さをノギスにより測定し、見かけ体積（Ｖ１：ｃｍ^３）を計測すると共に試片の重量（Ｗ：有効数字４桁，ｇ）を測定した。引き続き、エアーピクノメーター（東京サイエンス社、商品名「ＭＯＤＥＬ１０００」）を使用し、ＡＳＴＭ－Ｄ－２８５６－９４（１９９８）のＡ法に記載の手順に従い、試片の閉鎖空間体積（Ｖ２：ｃｍ^３）を測定した。
そして、既測定の各辺の長さより、試片の表面積（Ａ：ｃｍ^３）を計測した。平均気泡径ｔ及び試片の表面積Ａより、式ＶＡ＝（Ａ×ｔ）／１．１４により、試片表面の切断された気泡の開孔体積（ＶＡ：ｃｍ^３）を算出した。また、固形フェノール樹脂の密度は１．３ｇ／ｍＬとし、試片に含まれる気泡壁を構成する固体部分の体積（ＶＳ：ｃｍ^３）を式ＶＳ＝試片重量（Ｗ）／１．３により、算出した。そして、下記式により独立気泡率を算出した。
独立気泡率（％）＝〔（Ｖ２－ＶＳ）／（Ｖ１－ＶＡ－ＶＳ）〕×１００
同一製造条件の発泡体サンプルについて６回測定し、その平均値をその製造条件サンプルの代表値とした。

＜フェノール樹脂発泡体積層板の熱伝導率＞
ＪＩＳ－Ａ－１４１２－２：１９９９に準拠し、以下の方法で１０℃と２３℃における熱伝導率を測定した。
フェノール樹脂発泡体積層板サンプルを約６００ｍｍ角に切断し、試片を２３±１℃、湿度５０±２％の雰囲気に入れ、２４時間ごとに重量の経時変化を測定し、２４時間経過の重量変化が０．２質量％以下になるまで、状態調節をした。状態調節された試片は、同環境下に置かれた熱伝導率測定装置に導入した。熱伝導率測定装置が、試片が置かれていた２３±１℃、湿度５０±２％にコントロールされた室内に置かれていない場合は、速やかにポリエチレン製の袋に入れ袋を閉じ、１時間以内に袋から出し、速やかに熱伝導率の測定に供した。
フェノール樹脂発泡体積層板の熱伝導率測定は、発泡部を傷つけないように面材（緩衝部材）を剥がし、１０℃の熱伝導率は低温板０℃高温板２０℃の条件で、２３℃の熱伝導率の測定は低温板１３℃高温板３３℃の条件で、それぞれ試験体１枚・対称構成方式の測定装置（英弘精機社、商品名「ＨＣ－０７４／６００」）を用いて行った。

＜フェノール樹脂発泡体積層板の圧縮強度＞
得られたフェノール樹脂発泡体積層板の厚み方向の圧縮強さを、ＪＩＳ Ｋ７２２０（硬質発泡プラスチックの圧縮強さ及び圧縮強さに対応する変形率；５％変形時の圧縮応力）に従い、測定した。

＜フェノール樹脂発泡板の平均気泡径＞
フェノール樹脂発泡板の厚み方向のほぼ中央を表裏面に平行に切削した試験片の断面の５０倍拡大写真上に９０ｍｍの長さの直線を４本引き、各直線が横切った気泡の数を、ＪＩＳ Ｋ６４０２に準じて求め、それらの平均値で１８００μｍを割った値である。

＜熱圧着部の面積割合＞
不織布の表面を光学顕微鏡で１０倍に拡大した画像を得た。画像処理ソフトウェア（商品名「Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ（登録商標）」、アドビシステムズインコーポレーテッド社製）を用いて、不織布表面の縦１００ｍｍ、横１００ｍｍの正方形（単位面積）に含まれる、熱圧着部の合計面積を測定した。そして、下記式により、熱圧着部の面積割合（％）を算出した。
熱圧着部の面積割合（％）＝（単位面積における熱圧着部の合計面積（ｍｍ^２）／単位面積（ｍｍ^２））×１００

また、実施例の構造体の耐熱性を、以下の方法により測定した。

＜耐熱性試験＞
耐熱性に関する評価試験として、UNECEによるECE/TRANS/180/Add.20 6.2.4項に記載のガソリンプール炎試験法に準拠した試験を実施し、被試験対象物である構造体におけるバッテリーセルの発火の有無、すなわち、バッテリーセルの温度がセルの自然発火温度に到達するか否かを評価した。

（１）評価試験の準備
具体的には、まず、評価試験を行う前段階として、ＳＵＳ３０４からなる直径１０ｍｍ、長さ２．５ｍの棒材を５ｃｍ間隔で５０本配置したグレーチングテーブルを用意した。また、寸法２．２ｍ×１．８ｍ×０．１ｍの平鍋の中に軽油を入れて火炎源とした。また、２．１ｍ×１．７ｍのＳＫ３０からなる耐火レンガを、試験中の遮炎材となるスクリーンとして用意した。

（２）評価試験の手順
上述のように用意したグレーチングテーブル上に、被試験対象物を設置し、下記の試験手順フェーズＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを実施して、試験中の被試験対象物におけるバッテリーセルの表面温度を測定するとともに、バッテリーセルの発火の有無を評価した。その際、バッテリーセルの表面温度の計測は、絶縁被膜を施したＫ型熱電対素線（山里産業株式会社製セラサーモ）を用いて行い、Ｋ型熱電対素線は、グレーチングテーブル側、すなわち、被試験対象物の底面側に位置するバッテリーセルと筐体の間に設けた。また、火炎源側の温度を測定する目的で、Ｋ型熱電対素線をスクリーン中央上部に設置した。
フェーズＡ：火炎源となる平鍋の初期位置を構造体から水平距離で４ｍ離れた位置に配置する（初期位置）。着火の後、火炎源を安定化させるため６０秒間おいておく。
フェーズＢ：被試験対象物の下方に火炎源を移動させ、被試験対象物を７０秒間加熱する。
フェーズＣ：グレーチングテーブルと火炎源との間にスクリーンを配置し、６０秒間加熱する。
フェーズＤ：火炎源を初期位置に戻し、被試験対象物を３時間監視する。

（実施例１）
０．３ｍ×０．２２ｍ×０．６８ｍの容積を有する筐体（第１の筐体）の内部に、２６１ｍｍ×２１６ｍｍ×７．９１ｍｍのリチウムイオンバッテリーセル８個を収容し、筐体の外表面全面にフェノール樹脂発泡体積層板を配置して、本発明による構造体を作製した。リチウムイオンバッテリーセルは、定格出力５６．３Ａｈ、公称電圧３．６５Ｖ、エネルギー密度２２４Ｗｈ／ｋｇであり、バッテリーセルの自然発火が生じ得る下限温度は１００℃であった。筐体は、厚み２ｍｍの機械構造用炭素鋼（ＳＣ４５Ｃ）を用いて構成した。使用するフェノール樹脂発泡体積層板としては、密度４０ｋｇ／ｍ^３、厚み１２ｍｍ、熱伝導率０．０２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）（旭化成建材株式会社製「ネオマフォーム」）を厚みが２ｍｍとなるようにスライス切断したものを用いた。すなわち、緩衝部材としてのポリエステル製スパンボンド不織布（旭化成(株)製「エルタスＥ０５０６０」、目付量６０ｇ／ｍ^２、厚み０．２２ｍｍ）が、片面のみに積層されたフェノール樹脂発泡体積層板を、筐体側にスパンボンド不織布が接するように配置し、用いた。評価試験の結果、火炎源側の温度が８００℃であることを確認し、バッテリーセル表面の最高到達温度は９５℃となった。発火に繋がる温度上昇を抑制できたことを受け、耐熱性を確認することができた。

上述した耐熱性試験によれば、実施例１の構造体については、内部のバッテリーセルは発火せず耐熱性を確認した。

本発明によれば、耐熱性に優れた構造体を提供することができる。

１，２ 構造体
１１ バッテリーモジュール
１１ａ バッテリーセル
１１ｂ、２１ｂ 筐体
１１ｃ，２１ｃ 入出力端子
１１ｄ，２１ｄ 配線
１２ フェノール樹脂発泡板
１２ａ 主面
１２ｂ 側面
１３ 緩衝部材
１４ 放熱部材
１５ 被覆材
２１ バッテリーパッケージ
２１ａ バッテリーコントローラ

Claims (7)

1. 複数のバッテリーセルと、
   前記複数のバッテリーセルを収容する筐体と、
   前記筐体の少なくとも一面を覆う厚み２ｍｍ以上のフェノール樹脂発泡板と、
   前記筐体と前記フェノール樹脂発泡板との間に設けられた緩衝部材と、を備え、
   前記フェノール樹脂発泡板と前記緩衝部材とは一体に積層されてフェノール樹脂発泡体積層板を構成し、
   前記緩衝部材が、２５ｇ／ｍ ^２ 以上の目付量、面積割合が０％超え３０％以下の熱圧着部を有するスパンボンド不織布であり、
   前記フェノール樹脂発泡体積層板は、２０ｋｇ／ｍ^３以上５０ｋｇ／ｍ^３以下の密度を有する、ことを特徴とする構造体。
2. 前記フェノール樹脂発泡板は、８５％以上の独立気泡率を有し、前記スパンボンド不織布が積層されたフェノール樹脂発泡体積層板は、１０Ｎ／ｃｍ^２以上の圧縮強度、０．０２２３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の熱伝導率を有する、請求項１に記載の構造体。
3. 前記スパンボンド不織布は、０．１５ｍｍ以上の厚みを有する、請求項１または２に記載の構造体。
4. 前記筐体と前記緩衝部材との間に、放熱部材が設けられている、請求項１～３のいずれか一項に記載の構造体。
5. 前記放熱部材は、熱伝導率が３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の金属で構成されている、請求項４に記載の構造体。
6. 前記放熱部材がアルミニウム層を含む、請求項５に記載の構造体。
7. 前記フェノール樹脂発泡板の全面が被覆材で覆われている、請求項１～６のいずれか一項に記載の構造体。
   

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