JP7477591B1 - Heat transfer suppression sheet and battery pack - Google Patents
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Abstract
【課題】粉落ちを抑制できるとともに、優れた断熱性を維持することができる、熱伝達抑制シートを提供する。【解決手段】熱伝達抑制シート10は、無機粒子を含む断熱材11と、断熱材11を内包し、複数の第1孔14を有する樹脂フィルム12と、樹脂フィルム12に積層され、複数の第1孔14のうち少なくとも一部を被覆する被覆材13と、と有する。【選択図】図1[Problem] To provide a heat-transfer-suppressing sheet that can suppress powder falling and maintain excellent heat insulation. [Solution] A heat-transfer-suppressing sheet (10) comprises a heat-insulating material (11) containing inorganic particles, a resin film (12) that contains the heat-insulating material (11) and has a plurality of first holes (14), and a covering material (13) that is laminated to the resin film (12) and covers at least some of the plurality of first holes (14). [Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は、熱伝達抑制シート及び該熱伝達抑制シートを有する組電池に関する。 The present invention relates to a heat transfer suppression sheet and a battery pack having the heat transfer suppression sheet.
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等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等には、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。 In recent years, from the perspective of environmental protection, there has been active development of electric vehicles and hybrid vehicles that are driven by electric motors. These electric vehicles and hybrid vehicles are equipped with a battery pack in which multiple battery cells are connected in series or parallel to serve as the power source for the driving electric motor.
この電池セルには、鉛蓄電池やニッケル水素電池等に比べて、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。そして、電池の内部短絡や過充電等が原因で、ある電池セルが急激に昇温し、その後も発熱を継続するような熱暴走を起こした場合、熱暴走を起こした電池セルからの熱が、隣接する他の電池セルに伝播することで、他の電池セルの熱暴走を引き起こすおそれがある。 These battery cells mainly use lithium-ion secondary batteries, which have higher capacity and higher output than lead-acid batteries or nickel-metal hydride batteries. If a battery cell experiences thermal runaway, where the temperature rises suddenly and the heat continues to be generated due to an internal short circuit or overcharging, the heat from the battery cell experiencing thermal runaway may propagate to other adjacent battery cells, causing thermal runaway in those other battery cells.
上記のような熱暴走を起こした電池セルからの熱の伝播を抑制する方法として、電池セル間に断熱シートを介在させる方法が一般的に行われている。 A common method for preventing the spread of heat from a battery cell that has experienced thermal runaway as described above is to place an insulating sheet between the battery cells.
ところで、断熱シートを製造する際に、断熱材の材料として乾式シリカやシリカエアロゲル等の無機粒子を使用して、乾式成形法により断熱シートを製造すると、圧力や衝撃等により無機粒子の脱落(以下、粉落ちともいう。)が発生することがある。 However, when producing an insulating sheet using inorganic particles such as dry silica or silica aerogel as the insulating material and a dry molding method, the inorganic particles may fall off (hereinafter referred to as powder fall) due to pressure, impact, etc.
例えば、特許文献1には、無機繊維の繊維マトリックス、熱絶縁性無機粒子及びバインダを含む不織繊維質断熱材と、この断熱材を封止する有機封止層とを有する電池セル熱暴走バリアが開示されている。また、この有機封止層には、内部に閉じ込められた気体が高温に加熱された際に外部に排出されるように、1つ又は複数の通気孔が形成されている。
For example,
しかしながら、上記特許文献1に記載の電池セル熱暴走バリアは、内部に閉じ込められた気体を排出させるために通気孔が形成されており、電池の使用時に通気孔を介して内部に水分が浸入しやすくなる。具体的には、電池セル等が格納される電池ケースの内部は温度が変化しやすいため、高温多湿の雰囲気下に断熱シートが配置されると、通気孔から内部に水分が浸入し、断熱性が低下するおそれがある。
However, the battery cell thermal runaway barrier described in
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、粉落ちを抑制できるとともに、優れた断熱性を維持することができる、熱伝達抑制シート及びこの熱伝達抑制シートを有する組電池を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above problems, and aims to provide a heat transfer suppression sheet and a battery pack having this heat transfer suppression sheet that can suppress powder falling and maintain excellent thermal insulation properties.
本発明の上記目的は、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。 The above object of the present invention is achieved by the following configuration [1] relating to the heat transfer suppression sheet.
[1] 無機粒子を含む断熱材と、
前記断熱材を内包し、複数の第1孔を有する樹脂フィルムと、
前記樹脂フィルムに積層され、前記複数の第1孔のうち少なくとも一部を被覆する被覆材と、と有することを特徴とする、熱伝達抑制シート。
[1] A heat insulating material containing inorganic particles;
A resin film containing the heat insulating material and having a plurality of first holes;
a covering material laminated on the resin film and covering at least a portion of the plurality of first holes.
また、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]~[10]に関する。 Furthermore, preferred embodiments of the present invention relating to the heat transfer suppression sheet relate to the following [2] to [10].
[2] 前記樹脂フィルムにより内包された内部領域と、熱伝達抑制シートの外部領域とは、少なくとも一部で連通していることを特徴とする、[1]に記載の熱伝達抑制シート。 [2] The heat-transfer-suppressing sheet according to [1], characterized in that the internal region enclosed by the resin film and the external region of the heat-transfer-suppressing sheet are at least partially connected.
[3] 前記樹脂フィルムは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート及び塩化ビニルから選択された少なくとも1種の樹脂を含むことを特徴とする、[1]又は[2]に記載の熱伝達抑制シート。 [3] The heat transfer suppression sheet according to [1] or [2], characterized in that the resin film contains at least one resin selected from polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyethylene terephthalate, and vinyl chloride.
[4] 前記被覆材は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート及び塩化ビニルから選択された少なくとも1種の樹脂を含むことを特徴とする、[1]~[3]のいずれか1つに記載の熱伝達抑制シート。 [4] The heat transfer suppression sheet according to any one of [1] to [3], characterized in that the coating material contains at least one resin selected from polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyethylene terephthalate, and vinyl chloride.
[5] 前記樹脂フィルムは、前記断熱材の厚さ方向に直交する主面側に位置する主面側部と、前記断熱材の厚さ方向に略平行な端面側を被覆する端面側部と、を有し、
前記第1孔は、少なくとも前記主面側部に形成されており、
前記被覆材は、前記主面側部の少なくとも一部に積層されていることを特徴とする、[1]~[4]のいずれか1つに記載の熱伝達抑制シート。
[5] The resin film has a main surface side portion located on a main surface side perpendicular to a thickness direction of the thermal insulation material, and an end surface side portion covering an end surface side approximately parallel to the thickness direction of the thermal insulation material,
The first hole is formed at least in a side portion of the main surface,
The heat transfer-suppressing sheet according to any one of [1] to [4], wherein the covering material is laminated on at least a part of the main surface side portion.
[6] 前記被覆材は、前記樹脂フィルムに接着されていることを特徴とする、[1]~[5]のいずれか1つに記載の熱伝達抑制シート。 [6] The heat transfer suppression sheet described in any one of [1] to [5], characterized in that the coating material is adhered to the resin film.
[7] 前記被覆材は、複数の第2孔を有しているとともに、前記断熱材及び前記樹脂フィルムを内包しており、
前記樹脂フィルムと前記被覆材との積層方向視において、前記複数の第2孔のうち少なくとも一部は、前記複数の第1孔とずれた位置に配置されていることを特徴とする、[1]~[6]のいずれか1つに記載の熱伝達抑制シート。
[7] The covering material has a plurality of second holes and contains the insulating material and the resin film,
The heat transfer suppressing sheet according to any one of [1] to [6], characterized in that, when viewed in the lamination direction of the resin film and the covering material, at least a portion of the plurality of second holes are arranged in a position offset from the plurality of first holes.
[8] さらに、前記断熱材に積層された弾性シートを有し、
前記断熱材と前記弾性シートとが積層された積層体が、前記樹脂フィルムに内包されていることを特徴とする、[1]~[7]のいずれか1つに記載の熱伝達抑制シート。
[8] Further, the insulating material has an elastic sheet laminated thereon,
The heat transfer-suppressing sheet according to any one of [1] to [7], wherein a laminate in which the heat insulating material and the elastic sheet are laminated is encapsulated in the resin film.
[9] 前記断熱材の熱伝導率は1(W/m・K)未満であることを特徴とする、[1]~[8]のいずれか1つに記載の熱伝達抑制シート。 [9] The heat transfer suppression sheet according to any one of [1] to [8], characterized in that the thermal conductivity of the insulating material is less than 1 (W/m·K).
[10] 前記断熱材は、さらに、無機繊維、有機繊維及び有機粒子から選択された少なくとも1種を含むことを特徴とする、[1]~[9]のいずれか1つに記載の熱伝達抑制シート。 [10] The heat transfer suppression sheet according to any one of [1] to [9], characterized in that the heat insulating material further contains at least one selected from inorganic fibers, organic fibers, and organic particles.
また、本発明の上記目的は、組電池に係る下記[11]の構成により達成される。 The above object of the present invention is also achieved by the following configuration [11] relating to the battery pack.
[11] 複数の電池セルと、[1]~[10]のいずれか1つに記載の熱伝達抑制シートを有し、前記複数の電池セルが直列又は並列に接続された、組電池。 [11] An assembled battery having a plurality of battery cells and a heat transfer suppression sheet according to any one of [1] to [10], the plurality of battery cells being connected in series or parallel.
本発明の熱伝達抑制シートは、無機粒子を含む断熱材と、この断熱材を内包する樹脂フィルムと、を有するため、優れた断熱効果を得ることができるとともに、粉落ちを抑制することができる。また、樹脂フィルムに形成された孔の少なくとも一部が被覆材により被覆されているため、熱伝達抑制シートの外部に存在する水分が、断熱材の領域まで浸入することを抑制することができ、断熱性の低下を抑制することができる。 The heat transfer suppression sheet of the present invention has an insulating material containing inorganic particles and a resin film containing this insulating material, so that it can obtain an excellent insulating effect and suppress powder falling. In addition, because at least a portion of the holes formed in the resin film is covered with a coating material, it is possible to suppress the moisture present outside the heat transfer suppression sheet from penetrating into the area of the insulating material, and thus suppress a decrease in the insulating properties.
本発明の組電池によれば、上記のように優れた断熱性及び粉落ち抑制効果を備え、水分の浸入が抑制された熱伝達抑制シートを有するため、優れた断熱性を維持することができるとともに、組電池における電池セルの熱暴走や、電池ケースの外側への炎の拡大を抑制することができる。 The battery pack of the present invention has excellent insulation properties and powder fall prevention effects as described above, and has a heat transfer suppression sheet that suppresses moisture penetration, so it is possible to maintain excellent insulation properties and suppress thermal runaway of the battery cells in the battery pack and the spread of flames to the outside of the battery case.
本発明者らは、断熱材と、断熱材を内包する樹脂フィルムとを有する熱伝達抑制シートにおいて、断熱材の主面側における樹脂フィルムに複数の孔を形成するとともに、孔の少なくとも一部を被覆材によって被覆することが、課題の解決に有効であると考えた。 The inventors of the present invention have come to the conclusion that in a heat-transfer-suppressing sheet having a thermal insulating material and a resin film containing the thermal insulating material, forming a plurality of holes in the resin film on the main surface side of the thermal insulating material and covering at least some of the holes with a covering material would be effective in solving the problem.
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。 The following describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiment described below, and can be modified as desired without departing from the spirit of the present invention.
〔1.熱伝達抑制シート〕
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る熱伝達抑制シートを示し、(a)は、斜視図であり、(b)はそのI-I線における断面図である。また、図2は、第1の実施形態に係る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。
第1の実施形態に係る熱伝達抑制シート10は、無機粒子を含む断熱材11と、断熱材11を内包する樹脂フィルム12と、樹脂フィルム12に積層された被覆材13と、とを有する。断熱材11は、その厚さ方向に直交する一対の主面11aと、厚さ方向に略平行な対向する2対の端面11b、11cとを有する。
[1. Heat transfer suppression sheet]
First Embodiment
Fig. 1 shows a heat-transfer-suppressing sheet according to a first embodiment of the present invention, (a) being a perspective view and (b) being a cross-sectional view taken along line II in Fig. 1. Fig. 2 is a cross-sectional view showing a schematic view of a battery pack to which the heat-transfer-suppressing sheet according to the first embodiment is applied.
A heat transfer-suppressing
樹脂フィルム12は、断熱材11の主面11a側に位置する主面側部12aと、端面11b、11c側を覆う端面側部12b、12cとを有し、断熱材11の全面を覆っている。本実施形態においては、熱により収縮する樹脂フィルム12を用いて、これを加熱収縮させる(シュリンク包装する)ことにより樹脂フィルム12が断熱材11の表面に密着させている。また、このとき、樹脂フィルム12の主面側部12aには、樹脂フィルム12に内包される内部領域の空気を外部に排出させるため、複数の第1孔14が形成されている。また、端面側部12b、12cにおいて樹脂フィルム12同士が融着されており、これにより融着部16が形成されている。
The
樹脂フィルム12の主面側部12aにおける外表面上には、被覆材13が積層され、被覆材13と樹脂フィルム12とが粘着剤により接着されている。これにより、第1孔14の少なくとも一部が被覆材13により被覆されている。
A covering
上記のように構成された熱伝達抑制シート10を組電池に適用した場合の構成について、図2を用いて以下に具体的に説明する。図2に示すように、本実施形態に係る熱伝達抑制シート10は、例えば組電池に使用される。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20a、20b、20cを有する。また、熱伝達抑制シート10は、電池セル20aと電池セル20bとの間、及び電池セル20bと電池セル20cとの間に介在されている。複数の電池セル20a、20b、20c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。
The configuration of the heat
なお、電池セル20a、20b、20c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。
The
このように構成された第1の実施形態においては、断熱材11が樹脂フィルム12に内包されているため、熱伝達抑制シート10を組電池100に組み込む際や、組電池100の使用時に、粒子等の脱落を防止することができる。また、断熱材11は、無機粒子を含み、高い断熱性を有するため、熱暴走を起こした電池セルから、隣接する電池セルへの熱の伝播を抑制することができる。
In the first embodiment configured in this manner, the
さらに、第1の実施形態によると、被覆材13により樹脂フィルム12の第1孔14を被覆しているため、電池ケースの内部の温度が変化し、高湿雰囲気になった場合であっても、断熱材11が水分を吸収することを抑制することができる。したがって、断熱材11の断熱性が低下することを抑制することができる。
Furthermore, according to the first embodiment, the
なお、第1の実施形態において、被覆材13と樹脂フィルム12とは粘着剤により接着されているが、樹脂フィルム12の表面が完全に平滑ではない場合に、被覆材13と樹脂フィルム12との間に間隙部17が形成されることがある。また、シュリンク包装により断熱材11を樹脂フィルム12で被覆すると、製造方法によっては樹脂フィルム12の端面側部12cにも不図示の第1孔が形成されることがある。このような場合に、樹脂フィルム12に内包される内部領域と熱伝達抑制シート10の外部領域とが、第1孔14及び間隙部17を介して、又は第1孔14等を介して、少なくとも一部で連通する構造となる。その結果、電池セル20a、20b、20cの温度の上昇によって熱伝達抑制シート10が高温に加熱された際に、内部の気体を外部に排出させることができる。
In the first embodiment, the covering
一方、第1の実施形態において、被覆材13と樹脂フィルム12とが隙間なく完全に密着されており、さらに樹脂フィルム12の端面側部12cに孔が形成されていない場合には、電池ケース30内の水分が熱伝達抑制シート10の内部に浸入することを完全に防止することができる。
On the other hand, in the first embodiment, when the
なお、本実施形態においては、樹脂フィルム12の主面側部12a上に、主面側部12aと同等のサイズの被覆材13を接着させることにより配置したが、被覆材13の位置及びサイズはこれに限定されない。例えば、樹脂フィルム12の主面側部12aの少なくとも一部の領域に、主面側部12aよりも小さいサイズの被覆材13を接着させてもよい。ただし、樹脂フィルム12と被覆材13との間に段差が存在すると、電池セル20a、20b、20cとの接触面が凹凸形状となり、電池性能に影響を与える場合がある。したがって、少なくとも樹脂フィルム12の主面側部12aの全面を被覆材13で被覆できるように、被覆材13は主面側部12aと略同一のサイズを有するか、又は主面側部12aよりも大きいサイズを有する被覆材13を配置することが好ましい。
In this embodiment, the covering
他に、被覆材13は、断熱材11と樹脂フィルム12との間に配置されていてもよい。さらに、被覆材13は、樹脂フィルム12の一対の主面側部12a及び一対の端面側部12cを周回するように配置してもよく、これにより、樹脂フィルム12における全ての第1孔14を被覆材13により覆うことが可能となる。さらに、被覆材13は、断熱材11と樹脂フィルム12との間に配置してもよい。ただし、樹脂フィルム12に内包された内部領域への水分の浸入を抑制する十分な効果を得るためには、被覆材13は樹脂フィルム12の外表面を覆うように配置されることが好ましい。
Alternatively, the covering
<第2の実施形態>
図3は、本発明の第2の実施形態に係る熱伝達抑制シートを示し、(a)は、上面図であり、(b)はそのII-II線における断面図である。図3に示す第2の実施形態において、図1に示す第1の実施形態と同一物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略又は簡略化する。また、図1に示す融着部16については、図3では省略している。以下、第2の実施形態に係る熱伝達抑制シートを、図2に示す組電池100に適用したものとして説明する。
Second Embodiment
Fig. 3 shows a heat-transfer-suppressing sheet according to a second embodiment of the present invention, where (a) is a top view and (b) is a cross-sectional view taken along line II-II. In the second embodiment shown in Fig. 3, the same components as those in the first embodiment shown in Fig. 1 are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof will be omitted or simplified. Also, the fused
図3に示すように、第2の実施形態に係る熱伝達抑制シート40において、断熱材11の主面11aと端面11b、11cは、シュリンク包装により樹脂フィルム12に覆われている。さらに、樹脂フィルム12の主面側部12a、端面側部12b、12cは、シュリンク包装により被覆材23に覆われている。被覆材23の主面側部23aには、被覆材23のシュリンク包装時に内部の空気を外部に排出させるため、複数の第2孔15が形成されている。また、樹脂フィルム12と被覆材13との積層方向視、すなわち、図3(a)に示す上面視において、複数の第2孔15のうち少なくとも一部は、複数の第1孔14とずれた位置に配置されている
As shown in FIG. 3, in the heat
このように構成された第2の実施形態においても、断熱材11が樹脂フィルム12に覆われているため、粉落ちを抑制することができる。また、第1孔14と第2孔15とは互いにずれた位置に形成されており、樹脂フィルム12の第1孔14は被覆材23により被覆されているため、断熱材11の表面は露出していない。したがって、断熱材11の領域まで水分が浸入することを抑制することができ、断熱性が低下することを抑制することができる。
Even in the second embodiment configured in this manner, the insulating
さらに、第2の実施形態においては、被覆材13と樹脂フィルム12とは完全に接着されておらず、熱により収縮するフィルムからなる被覆材13を用いて、これを加熱収縮させることにより樹脂フィルム12に密着させている。このため、樹脂フィルム12と被覆材13との間にはわずかな間隙部17が存在し、樹脂フィルム12により内包される断熱材11が存在する領域と熱伝達抑制シート40の外部領域とが、第1孔14、間隙部17及び第2孔15を介して連通する。したがって、電池セル20a、20b、20cの温度の上昇によって熱伝達抑制シート40が高温に加熱された際に、樹脂フィルム12に内包された内部領域の気体を外部に排出させることができる。
Furthermore, in the second embodiment, the covering
<第3の実施形態>
上記第1及び第2の実施形態では、断熱材11のみが樹脂フィルム12に内包されているが、第3の実施形態においては、断熱材11と弾性シートが積層された積層体を、樹脂フィルム12に内包させている。このように構成された弾性シートを有する第3の実施形態は、図1~図3において、断熱材11を積層体に読み替えることにより、第1及び第2の実施形態と同様に説明することができるため、詳細な図面は省略する。断熱材11に弾性シートを積層する場合に、一対の弾性シートの間に断熱材を配置しても、一対の断熱材の間に弾性シートを配置してもよい。
Third Embodiment
In the first and second embodiments, only the
このように、弾性シートを有する積層体を樹脂フィルム12に内包させると、樹脂フィルム12によって断熱材と弾性シートとの間でずれが発生することを抑制することができる。また、弾性シートは所定の弾性を有するものであり、電池セルの膨張により熱伝達抑制シートが押圧された場合に、適正量で弾性シートが変形することにより電池セルへの反発力を抑制することができる。したがって、電池セルへの押圧及び緩和が繰り返されることによる電池性能の低下を抑制することができる。
In this way, by encasing the laminate having the elastic sheet in the
なお、上記第1~第3の実施形態において、樹脂フィルム12は熱収縮を用いたシュリンク包装により断熱材11又は積層体の表面を覆う形状となっているが、本発明では特にシュリンク包装に限定されない。例えば、断熱材11(積層体)の表面を樹脂フィルム12で包装した後、重ね合わされた樹脂フィルム12同士を熱又は接着剤により接着すればよい。このような構成であっても、樹脂フィルム12に第1孔が形成されていないと、接着後に内部領域に空気が残存する場合があるため、樹脂フィルム12には第1孔14を形成することが好ましく、本発明の構成を好適に使用することができる。
In the first to third embodiments, the
次に、上記第1~第3の実施形態に係る熱伝達抑制シートを構成する材料例について、詳細に説明する。 Next, examples of materials that make up the heat transfer suppression sheets according to the first to third embodiments will be described in detail.
[樹脂フィルム]
樹脂フィルム12を構成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、塩化ビニル、ナイロン、アクリル、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニルスルフィド、ポリカーボネート及びアラミドから選択された少なくとも1種の樹脂を選択することができる。
[Resin film]
The material constituting the
なお、上記第1~第3の実施形態に示すように、断熱材11や、断熱材11及び弾性シートを有する積層体の表面全面を樹脂フィルム12で被覆する場合に、シュリンク包装を利用することが好ましい。したがって、シュリンク包装に好適な材料を有する樹脂フィルム12を使用することがより好ましい。このような材料としては、ポリエチレン、ポリプロプレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニルが挙げられる。
As shown in the first to third embodiments, it is preferable to use shrink packaging when covering the entire surface of the insulating
(樹脂フィルムの厚さ)
樹脂フィルム12の厚さが1mmを超えると、断熱材11の形状に追従させることが困難となり、樹脂フィルム12にひびや割れが発生するおそれがある。したがって、樹脂フィルム12の厚さは、1mm以下であることが好ましく、0.1mm以下であることがより好ましく、0.05mm以下であることがさらに好ましい。
一方、樹脂フィルム12の厚さの下限は特に限定されないが、所望の強度を得るために、0.005mm以上であることが好ましく、0.01mm以上であることがより好ましい。
(Thickness of resin film)
If the thickness of the
On the other hand, the lower limit of the thickness of the
<樹脂フィルムに含まれる他の材料>
また、樹脂フィルム12は、高温となる電池セル20a、20b、20cに対する耐性が要求されるため、難燃性を有することが好ましく、具体的には、無機物又は難燃材を含むことが好ましい。樹脂フィルム12に含まれる他の材料として、無機物としては、タルク、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化チタン、バーミキュライト、ゼオライト、合成シリカ、ジルコニア、ジルコン、チタン酸バリウム、酸化亜鉛、アルミナが挙げられ、難燃材としては、臭素系難燃剤、塩素系難燃剤、リン系難燃剤、ホウ系難燃剤、シリコーン系難燃剤及び、窒素含有化合物が挙げられる。
<Other materials contained in the resin film>
In addition, since the
[被覆材]
被覆材13、23を構成する材料としては、上記樹脂フィルム12と同様のものが挙げられるが、樹脂フィルム12と同一の材料からなるものを使用しても、互いに異なる材料からなるものを使用してもよい。図3に示すように、シュリンク包装により被覆材23を樹脂フィルム12の表面上に密着させる場合に、被覆材23としては、上記シュリンク包装に好適な材料を含むことが好ましい。
[Coating material]
The materials constituting the covering
[弾性シート]
上記第3の実施形態に示すように、弾性シートと断熱材11との積層体を樹脂フィルム12により内包させる場合に、弾性シートとしては、公知のものを使用することができる。具体的に、電池セル20a、20b、20cの変形に対して柔軟に変形する弾性を有するゴムや熱可塑性エラストマーにより形成されたシートを用いることができる。
[Elastic sheet]
As shown in the third embodiment, a known elastic sheet can be used when the laminate of the elastic sheet and the
ゴムは合成ゴム及び天然ゴムのいずれでもよく、合成ゴムとしては、例えば、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、シリコーンゴム、ふっ素ゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、多硫化ゴム、エビクロルヒドリンゴム及び発泡シリコーンなどを挙げることができる。 The rubber may be either synthetic or natural rubber. Examples of synthetic rubber include styrene butadiene rubber, butadiene rubber, chloroprene rubber, isoprene rubber, butyl rubber, ethylene propylene rubber, nitrile rubber, silicone rubber, fluororubber, acrylic rubber, urethane rubber, polysulfide rubber, epichlorohydrin rubber, and foamed silicone.
熱可塑性エラストマーとしては、例えば、ポリスチレン系、ポリオレフィン系、塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系の各熱可塑性エラストマーなどを挙げることができる。また、エラストマーは、多孔性及び非多孔性のいずれでもよい。なお、多孔性の場合、気泡構造は独立気泡型及び連通気泡型のいずれでもよい。 Examples of thermoplastic elastomers include polystyrene-based, polyolefin-based, vinyl chloride-based, polyurethane-based, polyester-based, polyamide-based, and polybutadiene-based thermoplastic elastomers. The elastomer may be either porous or non-porous. If the elastomer is porous, the cell structure may be either closed-cell type or open-cell type.
(弾性シートのサイズ)
弾性シートの厚さは特に限定されないが、弾性シートについての効果を効果的に得るために、1mm以上10mm以下とすることが好ましい。
(Elastic sheet size)
The thickness of the elastic sheet is not particularly limited, but in order to effectively obtain the effect of the elastic sheet, it is preferable that the thickness be 1 mm or more and 10 mm or less.
[断熱材]
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11としては、断熱効果を有するものであれば、特に限定されない。断熱効果を表す指標として、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、断熱材の熱伝導率は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、断熱材の熱伝導率は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。
なお、断熱材の熱伝導率は、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。
[Thermal insulation]
The
The thermal conductivity of the insulating material can be measured in accordance with the "Test method for thermal conductivity of refractories" described in JIS R 2251.
(断熱材のサイズ)
断熱材11と弾性シートとを積層する場合に、断熱材11の主面11aの大きさと、弾性シートの厚さ方向に直交する主面の大きさとは、略同一であることが好ましいが、特に限定されない。
(Insulation size)
When laminating the insulating
断熱材11は無機粒子を含み、その他の成分として、例えば、無機繊維、有機繊維及び有機粒子から選択された少なくとも1種を含有するものを用いることができる。それぞれの具体例を下記に示す。
<無機粒子>
無機粒子として、単一の無機粒子を使用してもよいし、2種以上の無機粒子を組み合わせて使用してもよい。無機粒子の種類としては、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、形状についても特に限定されないが、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種を含むことが好ましく、具体的には、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。
The
<Inorganic particles>
As the inorganic particles, a single inorganic particle may be used, or two or more types of inorganic particles may be used in combination. As the type of inorganic particles, from the viewpoint of the heat transfer suppression effect, it is preferable to use particles made of at least one inorganic material selected from oxide particles, carbide particles, nitride particles, and inorganic hydrate particles, and it is more preferable to use oxide particles. In addition, the shape is not particularly limited, but it is preferable to include at least one selected from nanoparticles, hollow particles, and porous particles, and specifically, silica nanoparticles, metal oxide particles, inorganic balloons such as microporous particles and hollow silica particles, particles made of thermally expandable inorganic materials, particles made of hydrous porous bodies, etc. can also be used.
無機粒子の平均二次粒子径が0.01μm以上であると、入手しやすく、製造コストの上昇を抑制することができる。また、200μm以下であると、所望の断熱効果を得ることができる。したがって、無機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。 If the average secondary particle diameter of the inorganic particles is 0.01 μm or more, they are easy to obtain and the increase in manufacturing costs can be suppressed. Furthermore, if it is 200 μm or less, the desired heat insulating effect can be obtained. Therefore, the average secondary particle diameter of the inorganic particles is preferably 0.01 μm or more and 200 μm or less, and more preferably 0.05 μm or more and 100 μm or less.
なお、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。具体的には、大径粒子と小径粒子とを混合使用することが好ましい。例えば、一方の無機粒子として、ナノ粒子を使用する場合に、他方の無機粒子として、金属酸化物からなる無機粒子を含むことが好ましい。以下、小径の無機粒子を第1の無機粒子、大径の無機粒子を第2の無機粒子として、無機粒子についてさらに詳細に説明する。 When two or more types of inorganic particles with different heat transfer suppression effects are used in combination, the heat generating body can be cooled in multiple stages, and the heat absorbing effect can be exerted over a wider temperature range. Specifically, it is preferable to use a mixture of large-diameter particles and small-diameter particles. For example, when nanoparticles are used as one of the inorganic particles, it is preferable to include inorganic particles made of a metal oxide as the other inorganic particle. In the following, the inorganic particles will be described in more detail, with the small-diameter inorganic particles referred to as the first inorganic particles and the large-diameter inorganic particles referred to as the second inorganic particles.
<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、第1の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、チタニア、ジルコニア、ジルコン、チタン酸バリウム、酸化亜鉛及びアルミナから選択された少なくとも1種の粒子を使用することができる。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 scattering light, when oxide particles are used as the first inorganic particles, radiation heat transfer can be suppressed, particularly in high temperature regions such as abnormal heat generation. As the oxide particles, at least one type of particle selected from silica, titania, zirconia, zircon, barium titanate, zinc oxide, and alumina can be used. That is, among the above oxide particles that can be used as inorganic particles, only one type may be used, or two or more types of oxide particles may be used. In particular, silica is a component with high thermal insulation properties, and titania is a component with a high refractive index compared to other metal oxides, and has a high effect of scattering light and blocking radiant heat in high temperature regions of 500 ° C. or more, so 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熱伝達抑制シート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。
(Average primary particle size of oxide particles: 0.001 μm or more and 50 μm or less)
The particle size of the oxide particles can affect the effect of reflecting radiant heat, so if the average primary particle size is limited to a predetermined range, even higher heat insulation can be obtained.
In other words, when the average primary particle size of the oxide particles is 0.001 μm or more, the average primary particle size is sufficiently larger than the wavelength of light that contributes to heating and efficiently diffuses light, thereby suppressing the radiation and transfer of heat within the heat-transfer-inhibiting sheet in a high-temperature region of 500° C. or more, and further improving the thermal insulation properties.
On the other hand, when the average primary particle diameter of the oxide particles is 50 μm or less, the number and number of contact points between the particles do not increase even when compressed, making it difficult to form a conductive heat transfer path, and therefore, the effect on the insulation properties in the normal temperature range where conductive heat transfer is dominant can be reduced.
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。 In the present invention, the average primary particle size can be determined by observing the particles under a microscope, comparing with a standard scale, and taking the average of any 10 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、第1の無機粒子としてナノ粒子を使用すると、さらに細かい空隙部が分散するため、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。
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熱伝達抑制シートが圧縮され、内部の密度が上がった場合であっても、熱伝達抑制シート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部ができやすく、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。
(Nanoparticles)
In the present invention, nanoparticles refer to particles of the order of nanometers having a spherical or nearly spherical average primary particle diameter of less than 1 μm. Nanoparticles have a low density and therefore suppress conductive heat transfer, and when nanoparticles are used as the first inorganic particles, finer voids are dispersed, so that excellent heat insulation properties that suppress convective heat transfer can be obtained. For this reason, it is preferable to use nanoparticles in order to suppress the conduction of heat between adjacent nanoparticles when the battery is used in the normal room temperature range.
Furthermore, if nanoparticles with a small average primary particle size are used as the oxide particles, an increase in conductive heat transfer in the heat-transfer-suppressing sheet can be suppressed even if the heat-transfer-suppressing sheet is compressed by expansion accompanying thermal runaway of the battery cell, causing the internal density to increase. This is thought to be because nanoparticles are prone to forming small voids between particles due to static electricity repulsion, and because their bulk density is low, the particles are packed in a way that provides cushioning properties.
なお、第1の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/cm3)程度であるため、例えば、熱伝達抑制シートの両側に配置された電池セルが熱膨張し、熱伝達抑制シートに対して大きな圧縮応力が加わった場合であっても、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が挙げられるが、本実施形態に特に好適であるシリカナノ粒子について、以下に説明する。 In addition, when nanoparticles are used as the first inorganic particles, the material is not particularly limited as long as it conforms to the definition of nanoparticles. For example, silica nanoparticles are a material with high heat insulation, and the contact points between particles are small, so the amount of heat conducted by silica nanoparticles is smaller than that when silica particles with a large particle diameter are used. In addition, since commonly available silica nanoparticles have a bulk density of about 0.1 (g/cm 3 ), for example, even if the battery cells arranged on both sides of the heat transfer suppression sheet thermally expand and a large compressive stress is applied to the heat transfer suppression sheet, the size (area) and number of contact points between the silica nanoparticles do not significantly increase, and the heat insulation can be maintained. Therefore, it is preferable to use silica nanoparticles as the nanoparticles. Examples of silica nanoparticles include wet silica, dry silica, and aerogel, but silica nanoparticles that are particularly suitable for this embodiment will be described below.
一般的に、湿式シリカは粒子が凝集しているのに対し、乾式シリカは粒子を分散させることができる。90℃以下の温度範囲において、熱の伝導は伝導伝熱が支配的であるため、粒子を分散させることができる乾式シリカの方が、湿式シリカと比較して、優れた断熱性能を得ることができる。
なお、本実施形態に係る熱伝達抑制シートは、材料を含む混合物を、乾式法によりシート状に加工する製造方法を用いることが好ましい。したがって、無機粒子としては、熱伝導率が低い乾式シリカ、シリカエアロゲル等を使用することが好ましい。
Generally, wet silica has agglomerated particles, whereas dry silica can disperse particles. Since heat conduction is predominant in the temperature range of 90° C. or less, dry silica, which can disperse particles, can provide superior heat insulating performance compared to wet silica.
The heat-transfer-suppressing sheet according to the present embodiment is preferably produced by a manufacturing method in which a mixture containing materials is processed into a sheet shape by a dry method, and therefore, it is preferable to use dry silica, silica aerogel, or the like, which have low thermal conductivity, as the inorganic particles.
(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、熱伝達抑制シート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部と、多くの粒子間の接点が伝導伝熱を抑制し、熱伝達抑制シート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 insulation properties can be obtained.
That is, when the average primary particle size 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 within the heat-transfer-suppressing sheet, particularly in a temperature range below 500° C., and to further improve the heat insulation. Furthermore, even when compressive stress is applied, the voids remaining between the nanoparticles and the contact points between many of the particles suppress conductive heat transfer, and the heat insulation of the heat-transfer-suppressing sheet 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, while the average primary particle size of the nanoparticles is more preferably 50 nm or less, and 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)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。
(Inorganic hydrate particles)
When inorganic hydrate particles receive heat from a heating element and reach a temperature above the thermal decomposition initiation temperature, they undergo thermal decomposition and release their own water of crystallization to lower the temperature of the heating element and its surroundings, thus exerting the so-called "heat absorption effect". After releasing the water of crystallization, the particles become porous and exert a heat insulating effect due to the countless 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 ), and gallium hydroxide (Ga(OH) 3 ).
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(Al2O3)となり、断熱材として機能する。
2Al(OH)3→Al2O3+3H2O
For example, aluminum hydroxide has about 35% water of crystallization, and as shown in the following formula, it thermally decomposes and releases water of crystallization, thereby exerting an endothermic effect. After releasing the water of crystallization, it becomes a porous body, alumina ( Al2O3 ), and functions as a heat insulating material.
2Al ( OH) 3 → Al2O3 + 3H2O
なお、上述のとおり、熱伝達抑制シート10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、断熱材に含まれる無機粒子としては、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が好ましい。
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 described above, it is preferable that the heat-transfer-suppressing
The thermal decomposition onset temperatures of the inorganic hydrates listed above are approximately 200°C for aluminum hydroxide, approximately 330°C for magnesium hydroxide, approximately 580°C for calcium hydroxide, approximately 200°C for zinc hydroxide, approximately 350°C for iron hydroxide, approximately 300°C for manganese hydroxide, approximately 300°C for zirconium hydroxide, and approximately 300°C for gallium hydroxide. All of these temperatures roughly overlap with the temperature range of the sudden temperature rise in a battery cell that has experienced thermal runaway, and can efficiently suppress the temperature rise, making these inorganic hydrates preferable.
(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、断熱材の中心付近にある第1の無機粒子(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、断熱材の中心付近の第1の無機粒子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)
In addition, when inorganic hydrate particles are used as the first inorganic particles, if the average particle size is too large, the first inorganic particles (inorganic hydrate) near the center of the heat insulating material may not be completely decomposed because it takes a certain amount of time for the first inorganic particles (inorganic hydrate) near the center of the heat insulating material to reach their thermal decomposition temperature. Therefore, the average secondary particle size of the inorganic hydrate particles is preferably 0.01 μm or more and 200 μm or less, and more preferably 0.05 μm or more and 100 μm or less.
(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)
Examples of the thermally expandable inorganic material include vermiculite, bentonite, mica, and perlite.
(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 water-containing porous body)
Specific examples of the hydrous porous body include zeolite, kaolinite, montmorillonite, acid clay, diatomaceous earth, wet silica, dry silica, aerogel, mica, and vermiculite.
(無機バルーン)
本発明に用いる断熱材は、第1の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、断熱材内における熱の対流伝熱又は伝導伝熱を抑制することができ、断熱材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、及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 heat insulating material used in the present invention may contain inorganic balloons as the first inorganic particles.
When inorganic balloons are contained, convective or conductive heat transfer within the insulating material can be suppressed in a temperature range below 500° C., and the insulating properties of the insulating material can be further improved.
As the inorganic balloon, at least one selected from the group consisting of shirasu balloons, silica balloons, fly ash balloons, barite balloons, and glass balloons can be used.
(無機バルーンの含有量:断熱材全質量に対して60質量%以下)
無機バルーンの含有量としては、断熱材全質量に対し、60質量%以下が好ましい。
(Content of inorganic balloons: 60% by mass or less based on the total mass of the insulation material)
The content of the inorganic balloons is preferably 60 mass % or less based on the total mass of the heat insulating 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 balloons: 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>
熱伝達抑制シート10に2種の無機粒子が含有されている場合に、第2の無機粒子は、第1の無機粒子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>
When two types of inorganic particles are contained in the heat transfer-suppressing
なお、ナノ粒子は伝導伝熱が極めて小さいとともに、熱伝達抑制シート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の無機粒子として、例えばナノ粒子を使用した場合に、さらに、第2の無機粒子として、第1の無機粒子よりも大径である金属酸化物からなる粒子を、熱伝達抑制シート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る。特に、酸化チタン(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。
In addition, nanoparticles have extremely low conductive heat transfer, and can maintain excellent heat insulation even when compressive stress is applied to the heat transfer-suppressing sheet. Metal oxide particles such as titania have a high effect of 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 denser structure and improving the heat transfer suppression effect. Therefore, when nanoparticles are used as the first inorganic particles, for example, it is preferable to further include particles made of a metal oxide larger in diameter than the first inorganic particles as the second inorganic particles in the heat transfer-suppressing sheet.
Examples of metal oxides include silicon oxide, titanium oxide, aluminum oxide, barium titanate, zinc oxide, zircon, zirconium oxide, etc. In particular, titanium oxide (titania) is a component with a higher refractive index than other metal oxides, and is highly effective in scattering light and blocking radiant heat in a high temperature range of 500° C. or higher, so it is most preferable to use titania.
第1の無機粒子として、乾式シリカ粒子及びシリカエアロゲルから選択された少なくとも1種の粒子を使用し、第2の無機粒子として、チタニア、ジルコン、ジルコニア、炭化ケイ素、酸化亜鉛及びアルミナから選択された少なくとも1種の粒子を使用する場合に、90℃以下の温度範囲内において、優れた断熱性能を得るためには、第1の無機粒子は、無機粒子全質量に対して、50質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることがさらに好ましい。また、第1の無機粒子は、無機粒子全質量に対して、95質量%以下であることが好ましく、90質量%以下であることがより好ましく、80質量%以下であることがさらに好ましい。 When at least one type of particle selected from dry silica particles and silica aerogel is used as the first inorganic particles, and at least one type of particle selected from titania, zircon, zirconia, silicon carbide, zinc oxide, and alumina is used as the second inorganic particles, in order to obtain excellent heat insulating performance within a temperature range of 90°C or less, the first inorganic particles are preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, and even more preferably 70% by mass or more of the total mass of the inorganic particles. Furthermore, the first inorganic particles are preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, and even more preferably 80% by mass or less of the total mass of the inorganic particles.
一方、90℃を超える温度範囲内において、優れた断熱性能を得るためには、第2の無機粒子は、無機粒子全質量に対して、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることがさらに好ましい。また、第2の無機粒子は、無機粒子全質量に対して、50質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましく、30質量%以下であることがさらに好ましい。 On the other hand, in order to obtain excellent heat insulating performance within a temperature range exceeding 90°C, the second inorganic particles are preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and even more preferably 20% by mass or more, based on the total mass of the inorganic particles. Also, the second inorganic particles are preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and even more preferably 30% by mass or less, based on the total mass of the inorganic particles.
(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の無機粒子を熱伝達抑制シートに含有させる場合に、第2の無機粒子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 second inorganic particles made of a metal oxide are contained in the heat transfer-suppressing sheet, if the average primary particle diameter of the second inorganic particles is 1 μm or more and 50 μm or less, radiation heat transfer can be efficiently suppressed in a high temperature range of 500° C. or more. The average primary particle diameter of the second inorganic particles is more preferably 5 μm or more and 30 μm or less, and most preferably 10 μm or less.
(無機粒子の含有量)
本実施形態において、断熱材中の無機粒子の合計の含有量が適切に制御されていると、断熱材の断熱性を十分に確保することができる。
無機粒子の合計の含有量は、断熱材の全質量に対して60質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましい。また、無機粒子の合計の含有量が多くなりすぎると、有機繊維の含有量が相対的に減少するため、骨格の補強効果及び無機粒子の保持効果を十分に得るためには、無機粒子の合計の含有量は、断熱材の全質量に対して95質量%以下であることが好ましく、90質量%以下であることがより好ましい。
(Content of inorganic particles)
In this embodiment, when the total content of the inorganic particles in the thermal insulation material is appropriately controlled, the thermal insulation properties of the thermal insulation material can be sufficiently ensured.
The total content of inorganic particles is preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, based on the total mass of the heat insulating material. If the total content of inorganic particles is too high, the content of organic fibers is relatively reduced, so that in order to sufficiently obtain the reinforcing effect of the skeleton and the retention effect of the inorganic particles, the total content of inorganic particles is preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, based on the total mass of the heat insulating material.
なお、断熱材中の無機粒子の含有量は、例えば、断熱材を800℃で加熱し、有機分を分解後、残部の質量を測定することにより、算出することができる。 The content of inorganic particles in the insulating material can be calculated, for example, by heating the insulating material at 800°C, decomposing the organic matter, and then measuring the mass of the remaining part.
<無機繊維>
無機繊維として、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。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繊維、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、炭化ケイ素繊維、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、スラグ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、ムライト繊維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 fibers>
As the inorganic fiber, a single inorganic fiber may be used, or two or more inorganic fibers may be used in combination. Examples of the inorganic fiber include ceramic fibers such as silica fiber, alumina fiber, alumina silicate fiber, zirconia fiber, carbon fiber, soluble fiber, refractory ceramic fiber, aerogel composite material, magnesium silicate fiber, alkaline earth silicate fiber, potassium titanate fiber, silicon carbide fiber, and potassium titanate whisker fiber, glass fibers such as glass fibers, glass wool, and slag wool, and mineral fibers such as rock wool, basalt fiber, wollastonite, and mullite fiber.
These inorganic fibers are preferred in terms of heat resistance, strength, availability, etc. Among the inorganic fibers, silica-alumina fibers, alumina fibers, silica fibers, rock wool, alkaline earth silicate fibers, and glass fibers are particularly preferred in terms of handling properties.
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、平断面又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 fibers is not particularly limited, and examples include circular cross-sections, flat cross-sections, hollow cross-sections, polygonal cross-sections, and core cross-sections. Among these, modified cross-section fibers having hollow, flat, or polygonal cross-sections are preferably used because they have slightly improved thermal insulation.
(無機繊維の平均繊維長)
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、断熱材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、それにより断熱性の低下を招くおそれがある。
(Average fiber length of inorganic fibers)
The preferred lower limit of the average fiber length of the inorganic fibers is 0.1 mm, and the more preferred lower limit is 0.5 mm. On the other hand, the preferred upper limit of the average fiber length of the 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 insulating material may be reduced. On the other hand, if it exceeds 50 mm, although a reinforcing effect is obtained, the inorganic fibers may not be able to be tightly entangled with each other, or may be curled up by a single inorganic fiber, which may lead to a decrease in thermal insulation.
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、熱伝達抑制シートの成形性及び強度が悪化するおそれがある。 The preferred lower limit of the average fiber diameter of the inorganic fibers is 1 μm, more preferably 2 μm, and even more preferably 3 μm. On the other hand, the preferred upper limit of the average fiber diameter of the inorganic fibers is 15 μm, and more preferably 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. From the viewpoint of the effect 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 greater than 15 μm, the solid heat transfer through the inorganic fibers may increase, leading to a decrease in insulation, and the moldability and strength of the heat transfer suppression sheet may deteriorate.
(無機繊維の含有量)
本実施形態において、断熱材が無機繊維を含む場合に、無機繊維の含有量は、断熱材の全質量に対して3質量%以上15質量%以下であることが好ましい。
(Inorganic fiber content)
In this embodiment, when the thermal insulation material contains inorganic fibers, the content of the inorganic fibers is preferably 3 mass % or more and 15 mass % or less with respect to the total mass of the thermal insulation material.
また、無機繊維の含有量は、断熱材の全質量に対して、5質量%以上10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、無機繊維による保形性や押圧力耐性、抗風圧性や、無機粒子の保持能力がバランスよく発現される。また、無機繊維の含有量を適切に制御することにより、有機繊維及び無機繊維が互いに絡み合って3次元ネットワークを形成するため、無機粒子、及び後述する他の配合材料を保持する効果をより一層向上させることができる。 Moreover, the content of inorganic fibers is more preferably 5% by mass or more and 10% by mass or less based on the total mass of the insulation material. By setting the content at such a level, the shape retention, pressing force resistance, wind pressure resistance, and inorganic particle retention capacity of the inorganic fibers are expressed in a well-balanced manner. Furthermore, by appropriately controlling the content of inorganic fibers, the organic fibers and inorganic fibers become entangled with each other to form a three-dimensional network, which further improves the effect of retaining the inorganic particles and other compounding materials described below.
<有機繊維>
有機繊維は、断熱材に柔軟性を与える効果を有するとともに、有機繊維が骨格を形成することにより、断熱材の強度を高める効果を有する。また、有機繊維の表面に無機粒子及び他の有機繊維が溶着されていると、シートの強度を向上させる効果及び形状を保持する効果をより一層向上させることができる。また、断熱材に適切な含有量で有機繊維が含まれていると、断熱材の内部に複数の空隙部が形成され、断熱材が加熱された際に、空気や水分を、空隙部を介して外部に放出することができる。
<Organic Fiber>
The organic fibers have the effect of imparting flexibility to the insulating material, and also have the effect of increasing the strength of the insulating material by forming a skeleton of the organic fibers. In addition, when inorganic particles and other organic fibers are fused to the surface of the organic fibers, the effect of increasing the strength of the sheet and the effect of maintaining the shape can be further improved. In addition, when the insulating material contains an appropriate amount of organic fibers, multiple voids are formed inside the insulating material, and when the insulating material is heated, air and moisture can be released to the outside through the voids.
断熱材における有機繊維の材料として、セルロースファイバ等の単成分の有機繊維を使用することもできるが、芯鞘構造のバインダ繊維を使用することが好ましい。芯鞘構造のバインダ繊維は、繊維の長手方向に延びる芯部と、芯部の外周面を被覆するように形成された鞘部とを有するものである。この場合に、芯部は第1の有機材料からなり、鞘部は第2の有機材料からなり、第1の有機材料の融点は、第2の有機材料の融点よりも高いものとする。 Although single-component organic fibers such as cellulose fibers can be used as the organic fiber material in the insulation material, it is preferable to use binder fibers with a core-sheath structure. Binder fibers with a core-sheath structure have a core that extends in the longitudinal direction of the fiber and a sheath that is formed to cover the outer periphery of the core. In this case, the core is made of a first organic material, the sheath is made of a second organic material, and the melting point of the first organic material is higher than the melting point of the second organic material.
(第1の有機材料)
本実施形態において、芯鞘構造のバインダ繊維を使用する場合に、芯部を構成する第1の有機材料は、芯部の外周面に存在する鞘部、すなわち第2の有機材料の融点よりも高いものであれば、特に限定されない。第1の有機材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン及びナイロンから選択された少なくとも1種が挙げられる。
(First Organic Material)
In the present embodiment, when a binder fiber having a core-sheath structure is used, the first organic material constituting the core is not particularly limited as long as it has a melting point higher than that of the sheath present on the outer peripheral surface of the core, i.e., the second organic material. The first organic material may be at least one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polypropylene, and nylon.
(第2の有機材料)
第2の有機材料は、上記有機繊維を構成する第1の有機材料の融点よりも低いものであれば、特に限定されない。第2の有機材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン及びナイロンから選択された少なくとも1種が挙げられる。
なお、第2の有機材料の融点は、90℃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。また、第2の有機材料の融点は、150℃以下であることが好ましく、130℃以下であることがより好ましい。
(Second Organic Material)
The second organic material is not particularly limited as long as it has a melting point lower than that of the first organic material constituting the organic fiber. The second organic material may be at least one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polyethylene, polypropylene, and nylon.
The melting point of the second organic material is preferably 90° C. or higher, and more preferably 100° C. or higher. The melting point of the second organic material is preferably 150° C. or lower, and more preferably 130° C. or lower.
(有機繊維の含有量)
断熱材における有機繊維の含有量が適切に制御されていると、骨格の補強効果を十分に得ることができる。
有機繊維の含有量は、断熱材の全質量に対して5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましい。また、有機繊維の含有量が多くなりすぎると、無機粒子の含有量が相対的に減少するため、所望の断熱性能を得るためには、有機繊維の含有量は、断熱材の全質量に対して25質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましい。
(Organic fiber content)
When the content of organic fibers in the heat insulating material is appropriately controlled, the effect of reinforcing the skeleton can be sufficiently obtained.
The content of the organic fibers is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, based on the total mass of the heat insulating material. If the content of the organic fibers is too high, the content of the inorganic particles is relatively reduced, so that in order to obtain the desired heat insulating performance, the content of the organic fibers is preferably 25% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, based on the total mass of the heat insulating material.
(有機繊維の繊維長)
有機繊維の繊維長については特に限定されないが、成形性や加工性を確保する観点から、有機繊維の平均繊維長は10mm以下とすることが好ましい。
一方、有機繊維を骨格として機能させ、熱伝達抑制シートの圧縮強度を確保する観点から、有機繊維の平均繊維長は0.5mm以上とすることが好ましい。
(Organic fiber length)
The fiber length of the organic fibers is not particularly limited, but from the viewpoint of ensuring moldability and processability, it is preferable that the average fiber length of the organic fibers is 10 mm or less.
On the other hand, from the standpoint of allowing the organic fibers to function as a skeleton and ensuring the compressive strength of the heat-transfer-suppressing sheet, the average fiber length of the organic fibers is preferably 0.5 mm or greater.
<有機粒子>
有機粒子としては、中空ポリスチレン粒子等を使用することができる。
<Organic particles>
As the organic particles, hollow polystyrene particles or the like can be used.
<他の配合材料>
(ホットメルトパウダー)
熱伝達抑制シートには、上記バインダ繊維、無機粒子の他に、混合物中にホットメルトパウダーを含有させてもよい。ホットメルトパウダーは、例えば上記第1の有機材料及び第2の有機材料とは異なる第3の有機材料を含有し、加熱により溶融する性質を有する粉体である。混合物中にホットメルトパウダーを含有させ、加熱することにより、ホットメルトパウダーは溶融し、その後冷却すると、周囲の無機粒子を含んだ状態で硬化する。したがって、断熱材の無機粒子の脱落をより一層抑制することができる。
<Other ingredients>
(Hot melt powder)
In addition to the binder fibers and inorganic particles, the heat transfer suppressing sheet may contain hot melt powder in the mixture. The hot melt powder is, for example, a powder containing a third organic material different from the first organic material and the second organic material, and has the property of melting when heated. By containing the hot melt powder in the mixture and heating it, the hot melt powder melts, and when cooled, it hardens in a state containing the surrounding inorganic particles. Therefore, it is possible to further suppress the falling off of the inorganic particles of the heat insulating material.
ホットメルトパウダーとしては、種々の融点を有するものが挙げられるが、使用するバインダ繊維の芯部及び鞘部の融点を考慮して、適切な融点を有するホットメルトパウダーを選択すればよい。有機繊維として芯鞘構造のバインダ繊維を使用する場合に、ホットメルトパウダーを構成する成分である第3の有機材料は、上記有機繊維を構成する第1の有機材料の融点よりも低いものであれば、芯部を残して、鞘部及びホットメルトパウダーを溶融させるための加熱温度を設定することができる。例えば、ホットメルトパウダーの融点が、鞘部の融点以下であると、製造時の加熱温度は、芯部の融点と鞘部の融点との間で設定すればよいため、より一層容易に加熱温度を設定することができる。 Hot melt powders include those with various melting points, but a hot melt powder with an appropriate melting point can be selected taking into consideration the melting points of the core and sheath of the binder fiber used. When using binder fibers with a core-sheath structure as the organic fiber, if the third organic material, which is a component of the hot melt powder, has a melting point lower than that of the first organic material that constitutes the organic fiber, the heating temperature can be set to melt the sheath and hot melt powder while leaving the core. For example, if the melting point of the hot melt powder is lower than the melting point of the sheath, the heating temperature during production can be set between the melting points of the core and the sheath, making it even easier to set the heating temperature.
一方、ホットメルトパウダーの融点が、芯部の融点と鞘部の融点との間となるように、使用するホットメルトパウダーの種類を選択することもできる。このような融点を有するホットメルトパウダーを使用すると、鞘部及びホットメルトパウダーがともに溶融した後、冷却されて硬化する際に、先に有機繊維(芯部)とその周囲の溶融した鞘部、及び無機粒子の隙間に存在するホットメルトパウダーが硬化する。その結果、有機繊維の位置を固定することができ、その後、溶融していた鞘部が有機繊維に溶着することにより、立体的な骨格が形成されやすくなる。したがって、シート全体の強度をより一層向上させることができる。 On the other hand, the type of hot melt powder used can be selected so that its melting point is between the melting points of the core and the sheath. When a hot melt powder with such a melting point is used, when the sheath and hot melt powder melt together and then cool and harden, the organic fiber (core) and the molten sheath around it, as well as the hot melt powder present in the gaps between the inorganic particles, harden first. As a result, the position of the organic fiber can be fixed, and then the molten sheath is welded to the organic fiber, making it easier to form a three-dimensional skeleton. This can further improve the strength of the entire sheet.
ホットメルトパウダーを構成する第3の有機材料の融点が、芯部を構成する第1の有機材料の融点よりも十分に低いと、加熱する工程における加熱温度の設定裕度を広げることができ、より一層所望の構造を得るための温度設定を容易にすることができる。例えば、第1の有機材料の融点は、第3の有機材料の融点よりも60℃以上高いことが好ましく、70℃以上高いことがより好ましく、80℃以上高いことがさらに好ましい。 If the melting point of the third organic material constituting the hot melt powder is sufficiently lower than the melting point of the first organic material constituting the core, the heating temperature setting margin in the heating process can be expanded, making it easier to set the temperature to obtain the desired structure. For example, the melting point of the first organic material is preferably 60°C or more higher than the melting point of the third organic material, more preferably 70°C or more higher, and even more preferably 80°C or more higher.
なお、ホットメルトパウダー(第3の有機材料)の融点は、80℃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い。また、ホットメルトパウダー(第3の有機材料)の融点は、180℃以下であることが好ましく、150℃以下であることがより好ましい。ホットメルトパウダーを構成する成分としては、ポリエチレン、ポリエステル、ポリアミド、エチレン酢酸ビニル等が挙げられる。 The melting point of the hot melt powder (third organic material) is preferably 80°C or higher, and more preferably 90°C or higher. The melting point of the hot melt powder (third organic material) is preferably 180°C or lower, and more preferably 150°C or lower. Components constituting the hot melt powder include polyethylene, polyester, polyamide, ethylene vinyl acetate, etc.
(ホットメルトパウダーの含有量)
無機粒子の脱落を抑制するために、断熱材の材料中にホットメルトパウダーを含有させる場合に、その含有量は微量でも粉落ち抑制の効果を得ることができる。したがって、ホットメルトパウダーの含有量は、断熱材の材料全質量に対して0.5質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがより好ましい。
一方、ホットメルトパウダーの含有量を増加させると、無機粒子等の含有量が相対的に減少するため、所望の断熱性能を得るためには、ホットメルトパウダーの含有量は、断熱材の材料全質量に対して5質量%以下であることが好ましく、4質量%以下であることがより好ましい。
(Hot melt powder content)
When hot melt powder is contained in the insulating material in order to suppress the falling off of inorganic particles, the effect of suppressing powder falling can be obtained even with a small amount of the hot melt powder contained. Therefore, the content of the hot melt powder is preferably 0.5 mass% or more, more preferably 1 mass% or more, based on the total mass of the insulating material.
On the other hand, when the content of the hot melt powder is increased, the content of inorganic particles and the like is relatively decreased. Therefore, in order to obtain the desired insulation performance, the content of the hot melt powder is preferably 5 mass % or less, and more preferably 4 mass % or less, based on the total mass of the material of the insulation material.
断熱材の材料としてホットメルトパウダーを含む場合に、加熱する工程における加熱温度は、鞘部を構成する第2の有機材料の融点、及びホットメルトパウダーを構成する第3の有機材料の融点のいずれか高い方よりも10℃以上高く設定することが好ましく、20℃以上高く設定することがより好ましい。一方、加熱温度は、芯部を構成する第1の有機材料の融点よりも10℃以上低く設定することが好ましく、20℃以上低く設定することがより好ましい。このような加熱温度に設定することにより、強固な骨格を形成することができ、シートの強度をより一層向上させることができるとともに、無機粒子の脱落を防止することができる。 When the insulating material contains hot melt powder, the heating temperature in the heating step is preferably set to 10°C or more higher than the higher of the melting point of the second organic material constituting the sheath and the melting point of the third organic material constituting the hot melt powder, and more preferably set to 20°C or more higher. On the other hand, the heating temperature is preferably set to 10°C or more lower than the melting point of the first organic material constituting the core, and more preferably set to 20°C or more lower. By setting the heating temperature in this manner, a strong skeleton can be formed, the strength of the sheet can be further improved, and the inorganic particles can be prevented from falling off.
なお、断熱材は、さらに、必要に応じて、他の結合材、着色剤等を含有させることができる。これらはいずれも断熱材の補強や成形性の向上等を目的とする上で有用であり、断熱材の全質量に対して合計量で、10質量%以下とすることが好ましい。 The insulating material may further contain other binders, colorants, etc., as necessary. All of these are useful for reinforcing the insulating material and improving its formability, and it is preferable that the total amount of these be 10% by mass or less of the total mass of the insulating material.
次に、本実施形態に係る熱伝達抑制シートの製造方法について説明する。 Next, we will explain the manufacturing method of the heat transfer suppression sheet according to this embodiment.
〔2.熱伝達抑制シートの製造方法〕
上記第1の実施形態に係る熱伝達抑制シート10は、例えば、以下の方法により製造することができる。
まず、無機粒子を含有する断熱材11を、第1孔14を有する平面状のフィルムの上に載置した後、フィルムを折り曲げて、断熱材11の上面にもフィルムを被せる。次に、断熱材11の下面におけるフィルムと、上面におけるフィルムとを、断熱材11の周囲で加圧しつつ加熱して接着する。この工程において接着した部分が、図1に示す融着部16となる。その後、断熱材11の周囲におけるフィルムを加熱により収縮させることにより、断熱材11の主面11a及び端面11b、11cに密着した樹脂フィルム12が形成される。第1孔14の形成は、フィルムを収縮させる前の任意のタイミングで実施すればよく、フィルムにおける任意の領域に、内包される空気を外部に排出させる複数の孔を形成すればよい。
2. Method for producing heat transfer-suppressing sheet
The heat transfer-suppressing
First, the insulating
その後、樹脂フィルム12の主面側部12aに被覆材13を積層し、粘着剤等で樹脂フィルム12と被覆材13とを接着する。被覆材13として粘着テープを用いる場合に、樹脂フィルム12の主面側部12aに被覆材13を貼付するのみでよい。これにより、熱伝達抑制シート10を得ることができる。
Then, the covering
また、上記第2の実施形態に係る熱伝達抑制シート40は、例えば以下の方法により製造することができる。
まず、上記第1の実施形態と同様に、シュリンク包装により断熱材11の主面11a及び端面11b、11cに密着した樹脂フィルム12を形成する。次に、第2孔15を有する被覆材用フィルムを用いて、上記樹脂フィルム12を形成した方法と同様にして、シュリンク包装により、断熱材11及び樹脂フィルム12を内包し、樹脂フィルム12の表面に密着する被覆材23を形成する。このとき、樹脂フィルム12と被覆材23との積層方向視において、第2孔15の少なくとも一部が、第1孔14とずれた位置に配置されるようにする。これにより、熱伝達抑制シート40を得ることができる。
The heat transfer-suppressing
First, similarly to the first embodiment, a
さらに、上記第3の実施形態に係る熱伝達抑制シートは、断熱材11と不図示の弾性シートとを積層して積層体を構成した後、上記第1の実施形態又は第2の実施形態と同様にして得ることができる。
Furthermore, the heat transfer suppression sheet according to the third embodiment can be obtained in the same manner as the first or second embodiment after laminating the insulating
〔3.組電池〕
本発明の実施形態に係る組電池は、上記の〔1.熱伝達抑制シート〕に記載の熱伝達抑制シートを有する。すなわち、図2に示すように、組電池100は、複数の電池セル20a、20b、20cと、例えば上記の熱伝達抑制シート10と、を有し、各電池セル20a、20b、20cが直列又は並列に接続されたものである。そして、熱伝達抑制シート10は、電池セル20aと電池セル20bとの間、及び電池セル20bと電池セル20cとの間に介在されている。また、電池セル20a、20b、20c及び熱伝達抑制シート10は、電池ケース30に収容されている。
[3. Battery pack]
The battery pack according to the embodiment of the present invention includes the heat-transfer-inhibiting sheet described above in [1. Heat-transfer-inhibiting sheet]. That is, as shown in Fig. 2, the
このように構成された組電池100においては、断熱材11が内包された熱伝達抑制シート10が電池セル間に配置されているため、熱暴走を起こした電池セルから、隣接する電池セルへの熱の伝播を抑制することができる。また、電池ケース30の内部の温度が変化し、高湿雰囲気になった場合であっても、熱伝達抑制シート10の外部の水分が樹脂フィルム12に内包される断熱材11まで浸入することを抑制することができる。したがって、断熱材11の断熱性が低下することを抑制することができる。
In the
さらに、樹脂フィルム12に内包される内部領域と熱伝達抑制シート10の外部領域とが、少なくとも一部で連通していると、電池セル20a、20b、20cの温度の上昇によって熱伝達抑制シート10が高温に加熱された際に、内部領域の気体を外部に排出させることができる。
Furthermore, if the internal region enclosed in the
なお、図示は省略するが、上記〔1.熱伝達抑制シート〕に記載の熱伝達抑制シートは、複数の電池セル間のみでなく、例えば、電池セルと電池ケースとの間に配設することができる。このように、熱伝達抑制シートを電池セルと電池ケースとの間に配設した場合であっても、電池ケースの外部に熱が伝導することを抑制する効果を長期間維持することができる。 Although not shown in the figures, the heat transfer suppression sheet described in [1. Heat transfer suppression sheet] above can be disposed not only between multiple battery cells, but also, for example, between a battery cell and a battery case. In this way, even when the heat transfer suppression sheet is disposed between a battery cell and a battery case, the effect of suppressing the conduction of heat to the outside of the battery case can be maintained for a long period of time.
例えば、したがって、熱伝達抑制シート10、40を適用した組電池100が、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た場合に、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。
さらにこの場合に、熱伝達抑制シート10、40等を、電池セルと電池ケースとの間に配置すると、新たに防炎材等を作製する必要がなく、低コストで安全な組電池を構成することができる。
For example, therefore, when a
Furthermore, in this case, by arranging the heat
10,40 熱伝達抑制シート
11a 主面
11b,11c 端面
11 断熱材
12a,23a 主面側部
12b,12c 端面側部
12 樹脂フィルム
13,23 被覆材
14 第1孔
15 第2孔
16 融着部
17 間隙部
20a,20b,20c 電池セル
30 電池ケース
100 組電池
REFERENCE SIGNS
Claims (10)
前記断熱材を内包し、複数の第1孔を有する樹脂フィルムと、
前記樹脂フィルムに積層され、前記複数の第1孔のうち少なくとも一部を被覆する被覆材と、と有し、
前記樹脂フィルムにより内包された内部領域と、熱伝達抑制シートの外部領域とは、少なくとも一部で連通していることを特徴とする、熱伝達抑制シート。 A thermal insulation material including inorganic particles;
A resin film containing the heat insulating material and having a plurality of first holes;
a covering material laminated on the resin film and covering at least a portion of the first holes ,
A heat-transfer-suppressing sheet , wherein an internal region enclosed by the resin film and an external region of the heat-transfer-suppressing sheet are at least partially in communication with each other .
前記第1孔は、少なくとも前記主面側部に形成されており、
前記被覆材は、前記主面側部の少なくとも一部に積層されていることを特徴とする、請求項1に記載の熱伝達抑制シート。 The resin film has a main surface side portion located on a main surface side perpendicular to a thickness direction of the thermal insulation material, and an end surface side portion covering an end surface side substantially parallel to the thickness direction of the thermal insulation material,
The first hole is formed at least in a side portion of the main surface,
The heat transfer suppressing sheet according to claim 1 , wherein the covering material is laminated on at least a part of the side portion of the main surface.
前記樹脂フィルムと前記被覆材との積層方向視において、前記複数の第2孔のうち少なくとも一部は、前記複数の第1孔とずれた位置に配置されていることを特徴とする、請求項1に記載の熱伝達抑制シート。 the covering material has a plurality of second holes and contains the heat insulating material and the resin film;
The heat transfer suppressing sheet according to claim 1 , characterized in that, when viewed in the stacking direction of the resin film and the covering material, at least a portion of the plurality of second holes are positioned at a position offset from the plurality of first holes.
前記断熱材と前記弾性シートとが積層された積層体が、前記樹脂フィルムに内包されていることを特徴とする、請求項1に記載の熱伝達抑制シート。 Further, the insulating material has an elastic sheet laminated thereon,
The heat transfer-suppressing sheet according to claim 1 , wherein a laminate in which the heat insulating material and the elastic sheet are laminated is enclosed in the resin film.
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006118636A (en) | 2004-10-22 | 2006-05-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Vacuum heat insulating material and refrigerator using the same |
WO2016098858A1 (en) | 2014-12-17 | 2016-06-23 | 旭ファイバーグラス株式会社 | Vacuum insulation material |
WO2020194939A1 (en) | 2019-03-27 | 2020-10-01 | 三洋電機株式会社 | Power supply device and electric vehicle |
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