JP7312248B2 - 複合システムを備えた防火装置、複合システム、および防火装置を備えたバッテリーパック - Google Patents

複合システムを備えた防火装置、複合システム、および防火装置を備えたバッテリーパック Download PDF

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Description

本出願は、複合システムおよび任意選択でシェルを含む防火装置、およびその使用に関する。本出願はさらに、複合システムおよび防火装置を含むバッテリーパックに関する。
現在、自動車業界では、内燃エンジンを電気モーター、または電気モーターと内燃エンジンの組み合わせに置き換えて、自動車の排気を削減（ハイブリッド）または完全に排除（電気自動車）することで、自動車の環境への影響を低減する傾向がある。しかし、このパワートレイン技術の変化は、電気モーターの使用が、高エネルギー密度、長寿命、および多様な動作条件を備えた低コストの再充電可能なバッテリー（アキュムレーター）の必要性を伴うため、技術的なハードルがないわけではない。さらに、車両のバッテリーは、車両の使用中または保管中に不当な健康被害を引き起こさないことが不可欠である。
リチウムイオン電池などの再充電可能なバッテリーは、一次電池よりも熱暴走しやすい傾向がある。熱暴走は、除去可能な熱よりも多くの熱が発生するポイントまで内部反応速度が増加すると発生し、その結果、反応速度および熱発生の両方がさらに増加することになる。最終的に、発生する熱の量は、（たとえば、過圧（バースト）またはガスの排出により）バッテリーセルの破壊につながるほど十分に大きくなる。加えて、火災進展が発生する可能性がある。
熱暴走は、例えば、セル内の短絡、セルの不適切な使用、製造上の欠陥、または極端な外気温によって引き起こされ得る。複数のバッテリーセルを含む電気自動車で使用されるバッテリーパックの場合、自動車事故は、バッテリーパック内の複数のセルの同時熱暴走の原因となり得る。
熱暴走の間、大量の熱エネルギーが急速に放出され、セル全体を８５０℃以上の温度に加熱する。熱暴走セルの上昇した温度は、バッテリーパック内の隣接セルの温度も上昇させる。隣接するセルの温度が妨げられることなく上昇すると、それらも熱暴走し得る。このカスケード効果は、単一のセルが熱暴走を起こすと、バッテリーパック全体のすべてのセルが熱暴走を起こすことを意味し得る。
熱暴走のリスクを減らす、または熱暴走の伝播のリスクを減らすためのいくつかのアプローチがある。
バッテリーパックは、バッテリーセルを保護するために役立ち、そしてバッテリーセルの空調と制御に役立つデバイスを含むハウジングを有している。特別に設計されたハウジングを使用することにより、保管および／または操作中の短絡のリスクを減らすことができる。
ＵＳ２００５／０１７００２３８Ａ１は、ガラス繊維強化プラスチック製のバッテリーハウジングを開示している。
ＵＳ２０１２／０２２５３３１Ａ１は、ポリマーでコーティングされたガラス繊維材料の保護層が、安定性材料のハウジング内に配置されているバッテリーパックを開示している。バッテリーが故障した場合、ファブリックは結果として生じるガスを保持する。ハウジングは結果として生じる力を吸収する。
ＵＳ２０１１／０１９２５６４Ａより、バッテリーの保護に使用される複合システムが知られている。複合システムは、図１に示されており、それによる上層（１０８）は接着層であり、それを介して複合システムがバッテリーなどの電気エネルギー貯蔵装置に結合される。この接着層の後に発泡層（１０２）が続き、これは次に外層（１１０）に接続される。ＵＳ２０１１／０１９２５６４Ａによれば、外層はガラス繊維フリースにすることができる。この配置では、アブレーション作用性化合物が任意選択で発泡層（１０２）に存在する。ＵＳ２０１６／０１９２５６４Ａより知られているこの構造の欠点は、熱作用が発生した場合、アブレーション作用性化合物は複合システム内でのみ作用するため、その機能が制限される。バッテリーにおけるアブレーション作用性化合物の直接的作用は、防火層とバッテリーの間に設けられた接着層によって制限される。
ＵＳ２０１１／０６４９９７Ａより、ハウジングに設けられたバッテリーが知られている。ハウジングは、一方で、電気化学セルと直接接触しているアイオノマー層によって形成されている。さらに外側（すなわち、電気化学セルの反対側のアイオノマー層の側）に、ガラス繊維フリースが設けられる。ＵＳ２０１１／０６４９９７Ａの教示の範囲内において、アイオノマー層は、グラファイトなどの膨張性成分を含み得る。したがって、ＵＳ２０１１／０６４９９７Ａの教示で使用されるガラス繊維フリースは、支持層として機能し、電気化学セル（バッテリー）のハウジングに直接適用されない。従来技術から知られているこの複合システムは、キャリア材料として使用されるガラス繊維フリースが十分な剛性を有さず、したがって、複合システムの寸法的に安定したエンボス加工が不可能であるという欠点を有する。さらに、膨張性化合物を備えたアイオノマー層の製造は複雑であり、費用がかかる。
ＷＯ２０１４／０１８１０７Ａは、断熱および防音で使用するための防火障壁としてのラミネートに関するものである。特定の実施形態では、ポリエーテルエーテルケトンフィルムは、ポリエーテルエーテルケトンフィルムの片側にスクリムおよびサーマルシールを備え、反対側にシリコーン接着層、ガラス繊維層および防火障壁層を備えている。特にガラス繊維ファブリックを最初にシリコーン接着に適用し、次に防火障壁層を別のプロセスステップで適用するため、６員のラミネートの製造にはコストがかかる。さらに、前述の層のいずれも十分な剛性を持たないため、複合材料は塑性変形には適していない。
ＪＰＨ０７３００９１２Ａは、図２に示す複合システムを開示している。これによれば、接着層は、キャリア層２を示しそしてガラス繊維ファブリック層によって形成される下層に適用される。この接着層は、参照符号６で記されている。続いて、熱低減層１０が接着層上に配置されている。この熱低減層１０は、アブレーション作用剤を含み得る。続いて、不燃性層４が配置される。したがって、得られる複合体は、基材材料としてガラス繊維ファブリックを含み、これは、一般に塑性変形性のための十分な剛性を有さない。さらに、生産は複雑でコストがかかる。
ＵＳ５，７３５，０９８は、アブレーション作用性化合物およびガラス繊維を含む防火組成物を記載している。しかしながら、この先行技術の防火組成物は、ガラス繊維フリースも、結果として生じる可能性のある複合体を塑性変形させるのに十分な剛性を有するキャリア材料も含んでいない。
しかしながら、熱および／または火災がバッテリーセルを含むデバイスの他の構成要素に広がるのを防ぐために、バッテリーパック内の１つまたは複数のバッテリーセルの熱暴走によって発生する熱および／または火災を低減または排除するための手段を提供する必要が未だにある。好ましくは、これらの手段はまた、外部火災のバッテリーパックへの拡大を防止、または少なくとも制限する必要がある。
さらに、本発明によれば、バッテリーの熱暴走は、少なくとも部分的にバッテリーの破裂と関連しており、それにより、燃焼する金属粒子が分離して、バッテリーの周りに配置された防火装置に入り込み得ることが見出されている。したがって、本発明による防火装置には、バッテリーの破裂によって生じる可能性のある燃焼する金属粒子に対して安定であるというさらなる要件がある。
これらの課題は、防火装置によって解決され、該防火装置は、
（ａ）複合システムであって、
（ａ１）キャリア層、
（ａ２）接着層、および
（ａ３）少なくとも１つのアブレーション作用性化合物を含む防火層を含むもの、
ならびに
（ｂ）任意選択で、内側に複合システムが配置されているシェルを含む。
マットまたはプレートとして設計することができるそのような防火装置は、例えば、一方では、バッテリーセルを外部温度および／または火災の影響から保護するため、および、他方では、バッテリーセルが熱的に暴走したときに、熱および／または火災が車両および／または乗員室の他の構成要素に広がるのを防ぐため、熱および／または火災の防止として車両で使用するためにバッテリーパックのハウジングカバーの下に取り付けることができる。
好ましい実施形態では、特に、少なくとも１つのアブレーション作用性化合物を含む防火層を備えた複合システムが、バッテリーに向けて配置されることが提供される。
さらに好ましい実施形態では、特に、少なくとも１つのアブレーション作用性化合物を含む防火層を備えた複合システムが、バッテリーと直接接触して配置されることが提供される。本発明の範囲内において、特徴「バッテリーと直接接触する」は、本発明による複合システムのさらなる層が、バッテリー（の外側）と複合システムとの間に提供されないことを意味すると理解され、バッテリーハウジングと防火層の間の接触は必須ではない。
本発明の範囲内において、バッテリーハウジング上への防火層の直接配置が提供される場合、この防火層に含まれるアブレーション作用性化合物の機能が、火災の場合に使用される複合システムの破裂を伴うことが回避される。したがって、アブレーション作用性化合物を含む層、すなわち防火層が、バッテリーハウジングのものと直接接触している場合、本発明にとって有利である。
あるいは、防火装置は、輸送コンテナとして設計することができ、例えば、リチウムイオンバッテリーの輸送バッグとして機能することができる。この実施形態では、防火装置は、好ましくは、開口部、例えば、ジッパーまたはベルクロファスナーなどの形状適合閉鎖デバイスを有し、それを通して、バッテリーパックを挿入および取り出すことができる。
本発明による防火装置が輸送コンテナとして設計されている場合、防火装置が塑性変形能を有する場合が好ましい。この目的のために、以下に説明する特別なキャリア材料が推奨される。
防火装置は、複合システムと、任意選択で、内側に複合システムが配置されているシェルとを含む。
複合システムは、少なくとも３つの層、
（ａ１）キャリア層、
（ａ２）接着層、および
（ａ３）防火層、
を有する。
個々の層について、以下で詳しく説明する。
キャリア層
複合システムのキャリア層は、一般に絶縁層としても設計されており、剛性または柔軟性であり得る。
キャリア層は、例えば、ＡＥＳガラス、Ｅガラス、ＥＣＲガラス、シリカガラス、Ｓガラス、Ｒガラス、Ｍガラス、Ｃガラス、Ｄガラス、ＡＲガラス、Ｔガラス、および／またはＱガラスのガラス繊維フリースまたはガラス繊維ファブリックを含む。ここで、シリカガラスが好ましい。特に、シリカ繊維ニードルマットが好ましい。
好ましくは、キャリア層は、シリケート繊維が５から２０μｍ、好ましくは６から１２μｍの範囲の繊維厚さを有するシリケート繊維ニードルマットを含む。さらに、１２０から１８０ｋｇ／ｍ３、好ましくは１５０ｋｇ／ｍ３の範囲の密度のシリケート繊維ニードルマットが好ましく使用され、ここでシリケート繊維ニードルマットは好ましくは５００から２０００ｇ／ｍ２、さらに好ましくは６００から１５００ｇ／ｍ２、さらにより好ましくは７００から１３００ｇ／ｍ２の公称坪量を有し、そしてここで２から１５ｍｍ、さらに好ましくは３から１２ｍｍ、さらにより好ましくは４から８ｍｍの公称厚さが指定される。キャリア材料の提案された選択は、寸法的に安定した複合システムをもたらすことが示されている。本発明に従って好ましくは提供されるシリケート繊維ニードルマットはまた、得られる複合システムが塑性変形可能であるという利点を有する。
対応するシリケート繊維ニードルマットは市販されており、通常、ニードル技術によって、好ましくはバインダーを添加せずに製造される。得られるシリケート繊維ニードルマットが十分な耐熱性を有するように、シリケート繊維ニードルマットは、好ましくは、シリカガラス繊維のみから形成され、シリカガラス繊維は、少なくとも９４重量％のＳｉＯ２、さらに好ましくは少なくとも９６重量％のＳｉＯ２で作られている。対応するシリケート繊維ニードルマットは、優れた絶縁特性と優れた耐振動性を特徴としている。それらは、非常に優れた耐薬品性、高い物理的特性、および高い機械的耐荷重能力を有し、本発明による複合システムは好ましくは塑性変形可能であるため、キャリア材料としてのそれらの使用が特に好ましい。
キャリア層は、接着層を介して防火層に結合されている。
接着層
接着層は、例えば、熱可塑性ポリマーフィルム、合成ゴム、水ガラス、ポリウレタン、またはアクリレートを含むことができる。原料とフィラー料に応じて、熱可塑性接着層、スプレー接着層（合成ゴム）、アクリレート接着層、または防火接着層（水ガラス）が区別される。適切な熱可塑性ポリマーには、例えば、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、およびポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）が含まれる。特に好ましくは、接着層は、熱可塑性ポリエチレンフィルムを含む。
防火層
防火層は、好ましくは、少なくとも１つのアブレーション作用性化合物を含む防火組成物でコーティングされたガラス繊維フリースまたはガラス繊維ファブリックを含む。
好ましくは、ガラス繊維フリースまたはガラス繊維ファブリックは、ＡＥＳガラス、Ｅガラス、ＥＣＲガラス、シリカガラス、Ｓガラス、Ｒガラス、Ｍガラス、Ｃガラス、Ｄガラス、ＡＲガラス、Ｔガラスおよび／またはＱガラスのガラス繊維を含む。ここでは、Ｅガラスが好ましい。
本発明の範囲内において、これらの材料はまた、キャリア層を形成するのに適している。したがって、本発明はまた、キャリア層および防火層が、上記のガラスに基づくガラス繊維フリースまたはガラス繊維ファブリックを含む複合システムに関する。この実施形態においても、ガラス繊維フリースまたはガラス繊維ファブリックは、得られる複合システムが塑性変形可能であるように選択される。ガラス繊維フリースまたはガラス繊維ファブリックに対応する材料自体は、当業者に知られている。
好ましくは、防火層はガラス繊維フリースを含む。ガラス繊維フリースは、多くの設計およびさまざまな用途で知られている。ガラス繊維とバインダー、および必要に応じて他の添加剤からガラス繊維フリースを製造するためのプロセスも知られている。添加剤は、完成したガラス繊維フリースの特定の特性、例えば耐熱性を改善することができる。
ガラス繊維フリースの坪量は４０ｇ／ｍ２から６０ｇ／ｍ２の間であることが好ましい。
ガラス繊維フリースのガラス繊維は、好ましくは、２ｍｍから１０ｍｍの範囲、好ましくは３から８ｍｍの範囲、特に好ましくは４から７ｍｍの範囲の長さを有する。
ガラス繊維フリースのバインダーに関する限り、ここにはかなりの余地がある。特に有利なバインダーは、尿素樹脂、変性ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、水ガラス、ＰＵバインダー、および前述のバインダーの混合物である。変性ポリビニルアルコールは、バインダーとして特に好ましい。
ガラス繊維フリースまたはガラス繊維ファブリックは、防火組成物でコーティングされている。防火組成物は、必然的に少なくとも１つのアブレーション作用性化合物を含む。ガラス繊維フリースまたはガラス繊維ファブリックが２つ以上のアブレーション作用性化合物を含むことが特に好ましい。
ガラス繊維フリースまたはガラス繊維ファブリックの多孔性のために、防火組成物はフリースまたはファブリックに入り込むことができる。フリースまたはファブリックのコーティングまたは注入の態様の種類に応じて、ガラス繊維フリース／ガラス繊維ファブリックとコーティング組成物からなる単層構造、またはフリース／ファブリックと防火組成物が未だ別々に存在する二層構造をもたらす。
アブレーション作用性化合物は、熱にさらされたときに冷却効果を有する化合物である。吸熱プロセスにより、結合した水が放出され、冷却効果が生じる。
好ましい実施形態では、セラミック化する少なくとも１つのアブレーション作用性化合物が使用される。セラミック化は、例えば、炎の侵入を防ぐ。
好ましいアブレーション作用性化合物は、ＬｉＮＯ３・３Ｈ２Ｏ、Ｎａ２ＣＯ３Ｈ２Ｏ（サーモナトライト）、Ｎａ２ＣＯ３・７Ｈ２Ｏ、Ｎａ２ＣＯ３・１０Ｈ２Ｏ（ソーダ）、Ｎａ２Ｃａ（ＣＯ３）２・２Ｈ２Ｏ（ペルソナイト）、Ｎａ２Ｃａ（ＣＯ３）２・５Ｈ２Ｏ（ゲイリュサイト）、Ｎａ（ＨＣＯ３）Ｎａ２ＣＯ３・２Ｈ２Ｏ（トロナ）、Ｎａ２Ｓ２Ｏ３・５Ｈ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ３Ｓｉ・５Ｈ２Ｏ、ＫＦ・２Ｈ２Ｏ、ＣａＢｒ２・２Ｈ２Ｏ、ＣａＢｒ２・６Ｈ２Ｏ、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（ギプス）、Ｃａ（ＳＯ４）・１／２Ｈ２Ｏ（バサナイト）、Ｂａ（ＯＨ）２・８Ｈ２Ｏ、Ｎｉ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ、Ｎｉ（ＮＯ３）２・４Ｈ２Ｏ、Ｎｉ（ＮＯ３）２・２Ｈ２Ｏ、Ｚｎ（ＮＯ３）２・４Ｈ２Ｏ、Ｚｎ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ、（ＺｎＯ）２（Ｂ２Ｏ３）２・３Ｈ２Ｏ、Ｍｇ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ（ＵＳ５９８５０１３Ａ）、ＭｇＳＯ４・７Ｈ２Ｏ（ＥＰ１０６９１７２Ａ２）、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ａｌ（ＯＨ）３、Ａｌ（ＯＨ）３・３Ｈ２Ｏ、ＡＩＯＯＨ（ベーマイト）、Ａｌ２［ＳＯ４］３・ｎＨ２Ｏ、ここでｎ＝１４－１８、ＫＡｌ（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ（ＥＰ１０６９１７２Ａ２）、ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・１０Ｈ２Ｏ（ネスクワホウナイト）、ＭｇＣＯ３・３Ｈ２Ｏ（ウェルムランド）、Ｃａ２Ｍｇ１４（Ａｌ，Ｆｅ）４ＣＯ３（ＯＨ）４２・２９Ｈ２Ｏ（トーマサイト）、Ｃａ３Ｓｉ（ＯＨ）６（ＳＯ４）（ＣＯ３）・１２Ｈ２Ｏ（アルティナイト）、Ｃａ６Ａｌ２［（ＯＨ）１２｜（ＳＯ４）３］・２６Ｈ２Ｏ（エトリンガイト）、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・３ＣａＳＯ４・３２Ｈ２Ｏ（合成エトリンガイト）、Ｍｇ５（ＯＨ）２（ＣＯ３）４・４Ｈ２Ｏ（ハイドロカルマイト）、Ｃａ４Ａｌ２（ＯＨ）１４・６Ｈ２Ｏ（ヒドロタルサイト）、Ｍｇ６Ａｌ２（ＯＨ）１６ＣＯ３・４Ｈ２Ｏアルモハイドロカルサイト、ＣａＡｌ２（ＯＨ）４（ＣＯ３）２・３Ｈ２Ｏ（スカルブロイト）、Ａｌ１４（ＣＯ３）３（ＯＨ）３６（ハイドログラナト）、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・６Ｈ２Ｏ（ドーソナイト）、ＮａＡｌ（ＯＨ）ＣＯ３、Ａｌ（ＯＨ）３（ハイドラーギライト，ＡＴＨ）、含水ゼオライト、バーミキュライト、コレマナイト、パーライト、雲母、アルカリシリケート、ホウ砂、変性炭素、グラファイト、ケイ酸、およびそれらの混合物からなる群から選択される。
本発明の好ましい実施形態では、アブレーション作用性化合物は、雲母、バーミキュライトおよび／またはエトリンガイト、特に雲母、バーミキュライトおよび／または合成エトリンガイトを含む。
本発明の好ましい実施形態において、アブレーション作用性化合物は、エトリンガイトを含む。本発明の特に好ましい実施形態では、アブレーション作用性化合物は、合成エトリンガイトを含む。
エトリンガイト（Ｃａ６Ａｌ２［（ＯＨ）１２｜（ＳＯ４）３］２６Ｈ２Ｏ）は、外部アニオンを含む含水硫酸塩の鉱物クラスから稀に生じる鉱物である。合成エトリンガイトは、例えば、水性懸濁液の形で提供される。水性懸濁液は、アクリレートなどの有機ポリマー系のバインダーをさらに含み得る。
本発明の別の好ましい実施形態では、アブレーション作用性化合物は、Ａｌ（ＯＨ）３（ハイドラーギライト、ＡＴＨ）を含む。
Ａｌ（ＯＨ）３は、２００℃を超える温度で酸化アルミニウムと水に分解される。水は火源を冷却し、そして生成したガスを希釈する。得られた酸化アルミニウムはセラミック保護層を形成する。
好ましい実施形態では、防火組成物は、２つ以上のアブレーション作用性化合物を含む。防火組成物が２つのアブレーション作用性化合物を含むことがさらに好ましい。この場合、アブレーション作用性化合物が合成エトリンガイトおよびＡｌ（ＯＨ）３を含むことが特に好ましい。
防火組成物中のアブレーション作用性化合物の量は、各々防火組成物の総重量に基づいて、好ましくは少なくとも５０重量％、より好ましくは少なくとも６０重量％、さらにより好ましくは少なくとも７０重量％、特に好ましくは少なくとも７５重量％である。
防火組成物の適用特性および／または防火層の防火効果を改善するために、防火組成物は、さらなる成分を含み得る。
これらの他の成分には、特に、消泡剤、溶剤、バインダー、増粘剤、および／または発泡ガラスが含まれ得る。
防火組成物を調製するために、成分は室温（２５℃）にて溶解器内で均質化される。
防火組成物は、ガラス繊維フリースまたはガラス繊維ファブリックの表面の片側に適用される。これは、例えばドクターブレードまたはローラーを使用して行うことができる。次に、コーティングされたガラス繊維フリースまたはガラス繊維ファブリックは、例えば、約１９０℃の温度で乾燥トンネルの助けを借りて乾燥される。
防火層の坪量は、４００ｇ／ｍ２から６００ｇ／ｍ２の間であることが好ましい。
さらなる実施形態では、本発明による複合システムのキャリア層はまた、上記の１つまたは複数の防火層から構成され得る。キャリア層がいくつかの上記の防火層から構成される場合、これらは、好ましくは、上記の接着層を介して互いに接続されている。
他の任意の層
さらなる実施形態では、本発明による複合システムは、コーティングされたガラス繊維フリースまたはコーティングされたガラス繊維ファブリック、好ましくは上記のガラス繊維フリースまたはガラス繊維ファブリックであって、ただし、必ずしも防火層を備えているわけではなく、使用するガラス繊維材料の穿刺耐性が向上するように設計されているものを含む。
対応するコーティングされたガラス繊維フリースまたはコーティングされたガラス繊維ファブリックの代替として、本発明による複合システムはまた、バッテリーから燃焼金属粒子のための穿孔障壁として少なくとも１つのステンレス鋼フォイルを有することができる。ステンレス鋼フォイルの対応する層の厚さは、０．０２から０．４０ｍｍの間、より好ましくは０．０４から０．３０ｍｍの間、さらにより好ましくは０．０５から０．２０ｍｍの間であり得る。
本発明のさらなる実施形態では、本発明による複合システムは、上記のコーティングされたガラス繊維フリースまたはガラス繊維ファブリック、および上記のステンレス鋼フォイルの両方を含む。
複合システムの一般的な説明
複合システムは、好ましくはシェルの内側に配置される。このシェルは、単層または多層に設計にすることができる。特に、シェルは好ましくは液密である。シェルの厚さは、好ましくは１００から２００μｍの間である。
特に、シェルは、好ましくはいくつかの層で構成され、例えば、ポリエチレンテレフタレート、アルミニウムおよびポリエチレン（ＰＥＴ／Ａｌ／ＰＥ）またはポリエチレンテレフタレートおよびポリエチレン（ＰＥＴ／ＰＥ）の複合フィルムを含むことができる。一般的なプラスチックフィルムおよび自己接着フィルムも使用し得る。
複合システムは、例えば、真空下または真空なしで密着することができる。複合システムがシェルに導入された後、消防装置に１つまたは複数の窓および／または特定の外形を提供することができる。あるいは、複合システムは、シェルに密着される前に、１つまたは複数の窓および／または特定の外形を備えていてもよい。
.
複合システムは、消防装置の製造における重要な中間製品である。
本発明による複合システムの構造
本発明による複合システムは、以下から選択される１つまたは複数の層を含むことができ、
ａ）上記のように任意にてコーティングされた、１つまたは複数のガラス繊維フリースおよび／またはガラス繊維ファブリック（補強コーティング付き）、
ｂ）１つまたは複数のステンレス鋼フォイル、
ｃ）１つまたは複数のキャリア層、および
ｄ）１つまたは複数の防火層、
ここで個々の層は通常、接着層を介して互いに接続されている。
本発明による適切な複合システムは、例えば、以下の構造を有する：
層１：ガラス繊維フリースを備えた防火層、ここで防火層は複合システムの外側に向けられている、
層２：ステンレス鋼フォイル、
層３：補強コーティングが施されたガラス繊維ファブリックまたはガラス繊維フリース、
層４：キャリア層、
層５：ガラス繊維フリースを備えた防火層、ここで防火層は複合システムの外側に向けられている。
本発明による別の適切な複合システムは、例えば、以下の構造を有する：
層１：ガラス繊維フリースを備えた防火層、
層２：ガラス繊維フリースを備えた防火層（層１と同じまたは異なる）、
層３：ステンレス鋼フォイル、
層４：補強コーティングが施されたガラス繊維ファブリックまたはガラス繊維フリース
層５：キャリア層、
層６：ガラス繊維フリースを備えた防火層（層１および２と同じまたは異なる）、および
層７：ガラス繊維フリースを備えた防火層（層１、２、および７と同じまたは異なる）。
したがって、本出願の別の主題は、
（ａ１）キャリア層、
（ａ２）接着層、および
（ａ３）少なくとも１つのアブレーション作用性化合物を含む防火層、を含む複合システムである。
複合システムの好ましい実施形態に関して、防火装置について述べられたことは、必要な変更を加えて適用される。
特に、消防装置は、マットまたはプレートの形態でなされることができ、携帯機器（例えば、スマートフォンまたはタブレットコンピュータ）または電気自動車で使用するためのバッテリーパックの一部であり得る。特に、消防装置は、携帯装置または電気自動車で使用するための少なくとも１つの再充電可能なリチウムイオンバッテリーセルを含むバッテリーパックの一部であり得る。
したがって、本発明の別の主題は、
（ｉ）ハウジング、
（ｉｉ）少なくとも１つの再充電可能なリチウムイオンバッテリーセル、
（ａ１）キャリア層、
（ａ２）接着層、および
（ａ３）少なくとも１つのアブレーション作用性化合物を含む防火層、を含む
（ａ）複合システム、
および
（ｂ）任意にて内側に複合システムが配置されているシェル、を含む、
（ｉｉｉ）防火装置、を含む
バッテリーパックである。
本発明の本バッテリーパックでは、複合システムの防火層は、再充電可能なリチウムイオンバッテリーセルの方向に好ましくは配置される。再充電可能なリチウムイオンバッテリーセルと複合システムの防火層との間に、もしあれば、シェルの片側を配置することができる。
バッテリーパックの好ましい実施形態に関して、防火装置について述べたことは、必要な変更を加えて適用される。再充電可能なリチウムバッテリーセルには、特に、再充電可能なリチウムコバルト二酸化物バッテリーセル、再充電可能なチタン酸リチウムバッテリーセル、再充電可能なリチウムマンガンバッテリーセル、再充電可能なリチウム鉄リン酸塩バッテリーセル、再充電可能なリチウム空気バッテリーセル、再充電可能なデュアルカーボンバッテリーセルおよび／またはリチウムポリマー電池セルが含まれる。通常、バッテリーパックは、直列に接続された複数の再充電可能なリチウムバッテリーセルを有する。バッテリーパックは、さらなる構成要素を含み得る。特に、バッテリー管理システム（ＢＭＳ）がさらなる構成要素として含まれる。バッテリー管理システムは、好ましくは、再充電可能なリチウムイオンバッテリーセルを監視、制御、および保護するのに使用される電子回路である。バッテリーパックは通常、交換可能であり、取り外し可能な電気接点を有するように設計されている。
本出願の別の目的は、少なくとも１つの再充電可能なリチウムイオンバッテリーセルを含む装置における本発明による防火装置の使用である。
使用の好ましい実施形態に関して、防火装置およびバッテリーパックについて述べられたことは、必要な変更を加えて適用される。
本発明は、以下の実施形態を参照して、より具体的に再び説明される。
１．（１）キャリア層、
（２）接着層、および
（３）少なくとも１つのアブレーション作用性化合物を含む防火層、を含む複合システム。
２．アブレーション作用性化合物が、ＬｉＮＯ３・３Ｈ２Ｏ、Ｎａ２ＣＯ３・Ｈ２Ｏ（サーモナトライト）、Ｎａ２ＣＯ３・７Ｈ２Ｏ、Ｎａ２ＣＯ３・１０Ｈ２Ｏ（ソーダ）、Ｎａ２Ｃａ（ＣＯ３）２・２Ｈ２Ｏ（ペルソナイト）、Ｎａ２Ｃａ（ＣＯ３）２・５Ｈ２Ｏ（ゲイリュサイト）、Ｎａ（ＨＣＯ３）Ｎａ２ＣＯ３・２Ｈ２Ｏ（トロナ）、Ｎａ２Ｓ２Ｏ３・５Ｈ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ３Ｓｉ・５Ｈ２Ｏ、ＫＦ・２Ｈ２Ｏ、ＣａＢｒ２・２Ｈ２Ｏ、ＣａＢｒ２・６Ｈ２Ｏ、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（ギプス）、Ｃａ（ＳＯ４）・１／２Ｈ２Ｏ（バサナイト）、Ｂａ（ＯＨ）２・８Ｈ２Ｏ、Ｎｉ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ、Ｎｉ（ＮＯ３）２・４Ｈ２Ｏ、Ｎｉ（ＮＯ３）２・２Ｈ２Ｏ、Ｚｎ（ＮＯ３）２・４Ｈ２Ｏ、Ｚｎ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ、（ＺｎＯ）２（Ｂ２Ｏ３）２・３Ｈ２Ｏ、Ｍｇ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ（ＵＳ５９８５０１３Ａ）、ＭｇＳＯ４・７Ｈ２Ｏ（ＥＰ１０６９１７２Ａ）、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ａｌ（ＯＨ）３、Ａｌ（ＯＨ）３・３Ｈ２Ｏ、ＡＩＯＯＨ（ベーマイト）、Ａｌ２［ＳＯ４］３・ｎＨ２Ｏ、ここでｎ＝１４－１８、ＫＡｌ（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ（ＥＰ１０６９１７２Ａ）、ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・１０Ｈ２Ｏ（ネスクワホウナイト）、ＭｇＣＯ３・３Ｈ２Ｏ（ウェルムランド）、Ｃａ２Ｍｇ１４（Ａｌ，Ｆｅ）４ＣＯ３（ＯＨ）４２・２９Ｈ２Ｏ（トーマサイト）、Ｃａ３Ｓｉ（ＯＨ）６（ＳＯ４）（ＣＯ３）・１２Ｈ２Ｏ（アルティナイト）、Ｃａ６Ａｌ２［（ＯＨ）１２｜（ＳＯ４）３］・２６Ｈ２Ｏ（エトリンガイト）、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・３ＣａＳＯ４・３２Ｈ２Ｏ（合成エトリンガイト）、Ｍｇ５（ＯＨ）２（ＣＯ３）４・４Ｈ２Ｏ（ハイドロカルマイト）、Ｃａ４Ａｌ２（ＯＨ）１４・６Ｈ２Ｏ（ヒドロタルサイト）、Ｍｇ６Ａｌ２（ＯＨ）１６ＣＯ３・４Ｈ２Ｏアルモハイドロカルサイト、ＣａＡｌ２（ＯＨ）４（ＣＯ３）２・３Ｈ２Ｏ（スカルブロイト）、Ａｌ１４（ＣＯ３）３（ＯＨ）３６（ハイドログラナト）、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・６Ｈ２Ｏ（ドーソナイト）、ＮａＡｌ（ＯＨ）ＣＯ３、Ａｌ（ＯＨ）３（ハイドラーギライト，ＡＴＨ）、含水ゼオライト、バーミキュライト、コレマナイト、パーライト、雲母、アルカリシリケート、ホウ砂、変性炭素、グラファイト、ケイ酸、およびそれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、項１に記載の複合システム。
３．アブレーション作用性化合物は、エトリンガイト、好ましくは合成エトリンガイトを含むことを特徴とする、項１または２に記載の複合システム。
４．アブレーション作用性化合物はＡｌ（ＯＨ）３（ハイドラーギライト，ＡＴＨ）を含むことを特徴とする、項１から３のいずれか一つに記載の複合システム。
５．アブレーション作用性化合物は合成エトリンガイトおよびＡｌ（ＯＨ）３（ハイドラーギライト，ＡＴＨ）を含むことを特徴とする、項１から４のいずれか一つに記載の複合システム。
６．防火層は、少なくとも１つのアブレーション作用性化合物を含む防火組成物でコーティングされたガラス繊維フリースまたはガラス繊維ファブリックを含むことを特徴とする、項１から５のいずれか一つに記載の複合システム。
７．（ａ１）キャリア層、
（ａ２）接着層、および
（ａ３）少なくとも１つのアブレーション作用性化合物を含む防火層、を含む
（ａ）複合システム
および
（ｂ）内側に複合システムが配置されているシェル、を含む
防火装置。
８．アブレーション作用性化合物は、ＬｉＮＯ３・３Ｈ２Ｏ、Ｎａ２ＣＯ３・Ｈ２Ｏ（サーモナトライト）、Ｎａ２ＣＯ３・７Ｈ２Ｏ、Ｎａ２ＣＯ３・１０Ｈ２Ｏ（ソーダ）、Ｎａ２Ｃａ（ＣＯ３）２・２Ｈ２Ｏ（ペルソナイト）、Ｎａ２Ｃａ（ＣＯ３）２・５Ｈ２Ｏ（ゲイリュサイト）、Ｎａ（ＨＣＯ３）Ｎａ２ＣＯ３・２Ｈ２Ｏ（トロナ）、Ｎａ２Ｓ２Ｏ３・５Ｈ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ３Ｓｉ・５Ｈ２Ｏ、ＫＦ・２Ｈ２Ｏ、ＣａＢｒ２・２Ｈ２Ｏ、ＣａＢｒ２・６Ｈ２Ｏ、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（ギプス）、Ｃａ（ＳＯ４）・１／２Ｈ２Ｏ（バサナイト）、Ｂａ（ＯＨ）２・８Ｈ２Ｏ、Ｎｉ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ、Ｎｉ（ＮＯ３）２・４Ｈ２Ｏ、Ｎｉ（ＮＯ３）２・２Ｈ２Ｏ、Ｚｎ（ＮＯ３）２・４Ｈ２Ｏ、Ｚｎ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ、（ＺｎＯ）２（Ｂ２Ｏ３）２・３Ｈ２Ｏ、Ｍｇ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ（ＵＳ５９８５０１３Ａ）、ＭｇＳＯ４・７Ｈ２Ｏ（ＥＰ１０６９１７２Ａ）、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ａｌ（ＯＨ）３、Ａｌ（ＯＨ）３・３Ｈ２Ｏ、ＡＩＯＯＨ（ベーマイト）、Ａｌ２［ＳＯ４］３・ｎＨ２Ｏ、ここでｎ＝１４－１８、ＫＡｌ（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ（ＥＰ１０６９１７２Ａ）、ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・１０Ｈ２Ｏ（ネスクワホウナイト）、ＭｇＣＯ３・３Ｈ２Ｏ（ウェルムランド）、Ｃａ２Ｍｇ１４（Ａｌ，Ｆｅ）４ＣＯ３（ＯＨ）４２・２９Ｈ２Ｏ（トーマサイト）、Ｃａ３Ｓｉ（ＯＨ）６（ＳＯ４）（ＣＯ３）・１２Ｈ２Ｏ（アルティナイト）、Ｃａ６Ａｌ２［（ＯＨ）１２｜（ＳＯ４）３］・２６Ｈ２Ｏ（エトリンガイト）、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・３ＣａＳＯ４・３２Ｈ２Ｏ（合成エトリンガイト）、Ｍｇ５（ＯＨ）２（ＣＯ３）４・４Ｈ２Ｏ（ハイドロカルマイト）、Ｃａ４Ａｌ２（ＯＨ）１４・６Ｈ２Ｏ（ヒドロタルサイト）、Ｍｇ６Ａｌ２（ＯＨ）１６ＣＯ３・４Ｈ２Ｏアルモハイドロカルサイト、ＣａＡｌ２（ＯＨ）４（ＣＯ３）２・３Ｈ２Ｏ（スカルブロイト）、Ａｌ１４（ＣＯ３）３（ＯＨ）３６（ハイドログラナト）、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・６Ｈ２Ｏ（ドーソナイト）、ＮａＡｌ（ＯＨ）ＣＯ３、Ａｌ（ＯＨ）３（ハイドラーギライト，ＡＴＨ）、含水ゼオライト、バーミキュライト、コレマナイト、パーライト、雲母、アルカリシリケート、ホウ砂、変性炭素、グラファイト、ケイ酸、およびそれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、項７に記載の防火装置。
９．アブレーション作用性化合物は、エトリンガイト、好ましくは合成エトリンガイトを含むことを特徴とする、項７または８に記載の防火装置。
１０．アブレーション作用性化合物は、Ａｌ（ＯＨ）３（ハイドラーギライト，ＡＴＨ）を含むことを特徴とする、項７から９のいずれか一つに記載の防火装置。
１１．アブレーション作用性化合物は、合成エトリンガイトおよびＡｌ（ＯＨ）３（ハイドラーギライト，ＡＴＨ）を含むことを特徴とする、項７から１０のいずれか一つに記載の防火装置。
１２．防火層は、少なくとも１つのアブレーション作用性化合物を含む防火組成物でコーティングされたガラス繊維フリースまたはガラス繊維ファブリックを含むことを特徴とする、項７から１１のいずれか一つに記載の防火装置。
１３．ガラス繊維フリースまたはガラス繊維ファブリックは、ＡＥＳガラス、Ｅガラス、ＥＣＲガラス、Ｓガラス、Ｒガラス、Ｍガラス、Ｃガラス、Ｄガラス、ＡＲガラス、Ｔガラス、および／またはＱガラスのガラス繊維を含む、項１２に記載の防火装置。
１４．（ｉ）ハウジング、
（ｉｉ）少なくとも１つの再充電可なリチウムイオンバッテリー、
（ａ１）キャリア層、
（ａ２）接着層、および
（ａ３）少なくとも１つのアブレーション作用性化合物を含む防火層を含む
（ａ）複合システム、
および
（ｂ）内側に複合システムが配置されているシェルを含む、
（ｉｉｉ）防火装置、を含む
バッテリーパック。
１５．バッテリーパックは、項６から１２の一つに記載の防火装置を含むことを特徴とする、項１４に記載のバッテリーパック。
１６．少なくとも１つの再充電可なバッテリーセル、特に再充電可なリチウムイオンバッテリーを含む装置における、項７から１３の一つに記載の防火装置の使用。

Claims (12)

  1. （１）キャリア層、
    （２）接着層、および
    （３）少なくとも１つのアブレーション作用性化合物を含む２つの防火層を含み、ここで防火層は、単層構造を有し、少なくとも１つのアブレーション作用性化合物を含む防火組成物が入り込んだガラス繊維フリースまたはガラス繊維ファブリックを含む、
    複合システム。
    ここで、複合システムは、キャリア層としてシリケート繊維ニードルマットを含み、そして、防火層は、複合システムの外側を向いている。
  2. アブレーション作用性化合物は、ＬｉＮＯ３・３Ｈ２Ｏ、Ｎａ２ＣＯ３・Ｈ２Ｏ（サーモナトライト）、Ｎａ２ＣＯ３・７Ｈ２Ｏ、Ｎａ２ＣＯ３・１０Ｈ２Ｏ（ソーダ）、Ｎａ２Ｃａ（ＣＯ３）２・２Ｈ２Ｏ（ペルソナイト）、Ｎａ２Ｃａ（ＣＯ３）２・５Ｈ２Ｏ（ゲイリュサイト）、Ｎａ（ＨＣＯ３）Ｎａ２ＣＯ３・２Ｈ２Ｏ（トロナ）、Ｎａ２Ｓ２Ｏ３・５Ｈ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ３Ｓｉ・５Ｈ２Ｏ、ＫＦ・２Ｈ２Ｏ、ＣａＢｒ２・２Ｈ２Ｏ、ＣａＢｒ２・６Ｈ２Ｏ、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ（ギプス）、Ｃａ（ＳＯ４）・１／２Ｈ２Ｏ（バサナイト）、Ｂａ（ＯＨ）２・８Ｈ２Ｏ、Ｎｉ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ、Ｎｉ（ＮＯ３）２・４Ｈ２Ｏ、Ｎｉ（ＮＯ３）２・２Ｈ２Ｏ、Ｚｎ（ＮＯ３）２・４Ｈ２Ｏ、Ｚｎ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ、（ＺｎＯ）２（Ｂ２Ｏ３）２・３Ｈ２Ｏ、Ｍｇ（ＮＯ３）２・６Ｈ２Ｏ、ＭｇＳＯ４・７Ｈ２Ｏ、Ｍｇ（ＯＨ）２、Ａｌ（ＯＨ）３、Ａｌ（ＯＨ）３・３Ｈ２Ｏ、ＡｌＯＯＨ（ベーマイト）、Ａｌ２［ＳＯ４］３・ｎＨ２Ｏ、ここでｎ＝１４－１８、ＫＡｌ（ＳＯ４）２・１２Ｈ２Ｏ（ＥＰ１０６９１７２Ａ）、ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・１０Ｈ２Ｏ（ネスクワホウナイト）、ＭｇＣＯ３・３Ｈ２Ｏ（ウェルムランド）、Ｃａ２Ｍｇ１４（Ａｌ，Ｆｅ）４ＣＯ３（ＯＨ）４２・２９Ｈ２Ｏ（トーマサイト）、Ｃａ３Ｓｉ（ＯＨ）６（ＳＯ４）（ＣＯ３）・１２Ｈ２Ｏ（アルティナイト）、Ｃａ６Ａｌ２［（ＯＨ）１２｜（ＳＯ４）３］・２６Ｈ２Ｏ（エトリンガイト）、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・３ＣａＳＯ４・３２Ｈ２Ｏ（合成エトリンガイト）、Ｍｇ５（ＯＨ）２（ＣＯ３）４・４Ｈ２Ｏ（ハイドロカルマイト）、Ｃａ４Ａｌ２（ＯＨ）１４・６Ｈ２Ｏ（ヒドロタルサイト）、Ｍｇ６Ａｌ２（ＯＨ）１６ＣＯ３・４Ｈ２Ｏアルモハイドロカルサイト、ＣａＡｌ２（ＯＨ）４（ＣＯ３）２・３Ｈ２Ｏ（スカルブロイト）、Ａｌ１４（ＣＯ３）３（ＯＨ）３６（ハイドログラナト）、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・６Ｈ２Ｏ（ドーソナイト）、ＮａＡｌ（ＯＨ）ＣＯ３、Ａｌ（ＯＨ）３（ハイドラーギライト，ＡＴＨ）、含水ゼオライト、バーミキュライト、コレマナイト、パーライト、雲母、アルカリシリケート、ホウ砂、変性炭素、グラファイト、ケイ酸、およびそれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の複合システム。
  3. アブレーション作用性化合物は、エトリンガイトを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の複合システム。
  4. エトリンガイトが、合成エトリンガイトである、請求項３に記載の複合システム。
  5. アブレーション作用性化合物は、Ａｌ（ＯＨ）３（ハイドラーギライト，ＡＴＨ）を含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の複合システム。
  6. ガラス繊維フリースまたはガラス繊維ファブリックは、ＡＥＳガラス、Ｅガラス、ＥＣＲガラス、Ｓガラス、Ｒガラス、Ｍガラス、Ｃガラス、Ｄガラス、ＡＲガラス、Ｔガラス、および／またはＱガラスのガラス繊維を含むことを特徴とする、請求項１に記載の複合システム。
  7. シリケート繊維ニードルマットは、下記特性：
    ・５から２０μｍのシリケート繊維の繊維直径、
    ・１２０から１８０ｋｇ／ｍ３の密度、
    ・２から１５ｍｍの公称厚さ、
    の少なくとも１つを有することを特徴とする、請求項１に記載の複合システム。
  8. シリケート繊維ニードルマットは、少なくとも９４重量％のシリカガラス繊維を含むことを特徴とする、請求項１または７に記載の複合システム。
  9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の複合システム、および、
    内側に複合システムが配置されているシェル、を含む、
    防火装置。
  10. （ｉ）ハウジング、
    （ｉｉ）少なくとも１つの再充電可なリチウムイオンバッテリー、
    （ｉｉｉ）請求項１から８のいずれか一項に記載の複合システム、および
    （ｉｖ）任意選択で、内側に複合システムおよびリチウムイオンバッテリーが配置され
    ているシェル、を含む、
    バッテリーパック。
  11. 少なくとも１つの再充電可なバッテリーセルを含む装置における、請求項１から８のいずれか一項に記載の複合システムまたは請求項９に記載の防火装置の使用。
  12. 再充電可なバッテリーセルが、再充電可なリチウムイオンバッテリーであることを特徴とする請求項１１に記載の防火装置の使用。

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