JPWO2018062172A1 - 熱伝導性熱膨張性樹脂組成物、熱伝導性熱膨張性成形体、バッテリーモジュール、及びバッテリーパック - Google Patents

熱伝導性熱膨張性樹脂組成物、熱伝導性熱膨張性成形体、バッテリーモジュール、及びバッテリーパック Download PDF

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Abstract

熱伝導性熱膨張性樹脂組成物は、−30℃〜80℃において熱伝導率1W/m・K以上を有し、80℃を超える温度で膨張を開始し、熱膨張後には熱伝導率0.5W/m・K以下を有する。

Description

本発明は熱伝導性熱膨張性樹脂組成物、熱伝導性熱膨張性成形体、バッテリーモジュール、及びバッテリーパックに関する。
リチウム電池に代表される各種バッテリーでは、高温になると熱暴走し、発火、発煙、等の災害が生じることがある。災害を最小限に抑えるために、異常高温になったバッテリーの熱を周囲のバッテリー及びバッテリーを収容した筐体に伝え難くする対策が重要である。他方、バッテリーの通常の使用時には、バッテリーの放熱性を確保することも重要である。
特許文献1は、シェルと1以上のバッテリーセルの間との間に設置される防火制御剤を含み、防火制御剤が、1以上のバッテリーセル及び該1以上のバッテリーセルを包囲するシェルの間のスペースを満たして、バッテリーパック中での発火を防止し、抑制し及び/又は消し得る熱膨張剤を含むバッテリーパックが記載されている。防火制御剤はシェルの内表面に塗布される。
日本国特表2015-518638
しかしながら、特許文献1の防火制御剤は熱膨張性のグラファイトしか示されておらず、かかる防火制御剤は比較的高温にならないと膨張を開始しない。
本発明の目的は、通常作動時には放熱性に優れ、異常昇温時には比較的低温で膨張を開始して隣接するバッテリーへの熱連鎖による発火を防止できる断熱性能を発揮する熱伝導性熱膨張性樹脂組成物、熱伝導性熱膨張性成形体、バッテリーモジュール、及びバッテリーパックを提供することにある。
本発明者らは、上記の目的を達成すべく、鋭意検討した結果、下記構成の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物とすることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、以下の項に記載の主題を包含する。
項1.−30℃〜80℃において熱伝導率1W/m・K以上を有し、80℃を超える温度で膨張を開始し、熱膨張後には熱伝導率0.5W/m・K以下を有する熱伝導性熱膨張性樹脂組成物。
項2.熱伝導性フィラーを含有する項1に記載の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物。
項3.膨張性材料を含有する項1又は2に記載の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物。
項4.項1〜3のいずれか一項に記載の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物から形成された熱伝導性熱膨張性成形体。
項5.一面に放熱部を有する項4に記載の熱伝導性熱膨張性成形体。
項6.−30℃〜80℃において熱伝導率1W/m・K以上を有し、80℃を超える温度で膨張を開始し、熱膨張後の熱伝導率が0.5W/m・K以下となる熱伝導性熱膨張性シート。
項7.膨張速度が60秒以下である項6に記載の熱伝導性熱膨張性シート。
項8.項1〜3のいずれか一項に記載の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物を含む塗料。
項9.複数のバッテリーセルと、該複数のバッテリーセルを収納する筐体とを備えたバッテリーモジュールであって、
前記バッテリーセルの表面に、項1〜3のいずれか一項に記載の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物からなる層、項4若しくは5に記載の熱伝導性熱膨張性成形体、又は項6若しくは7に記載の熱伝導性熱膨張性シートが配置されているバッテリーモジュール。
項10.複数のバッテリーセルと、該複数のバッテリーセルを収納する筐体とを備えたバッテリーモジュールであって、前記バッテリーセルの表面に、前記放熱部を有する面が前記バッテリーセルの表面との貼付面とは反対側になるように項1〜3のいずれか一項に記載の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物からなる層、項4若しくは5に記載の熱伝導性熱膨張性成形体、又は項6若しくは7に記載の熱伝導性熱膨張性シートが配置され、且つ隣接するバッテリーセルの間には空気流通を可能にする空間が設けられているバッテリーモジュール。
項11.複数のバッテリーセルと、該複数のバッテリーセルを収納する筐体とを備えたバッテリーモジュールであって、前記筐体の内面、外面、又は両方に、項1〜3のいずれか一項に記載の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物からなる層、項4若しくは5に記載の熱伝導性熱膨張性成形体、又は項6若しくは7に記載の熱伝導性熱膨張性シートが配置されているバッテリーモジュール。
項12.項9〜11のいずれかに記載のバッテリーモジュールと、前記複数のバッテリーモジュールの各々と電気的に接続される電気接続ケーブルと、前記複数のバッテリーモジュール及び前記電気接続ケーブルを収容する筐体とを備えたバッテリーパックであって、前記熱伝導性熱膨張性樹脂組成物からなる層又は前記熱伝導性熱膨張性成形体が、バッテリーセルとバッテリーセルとの間の空間、バッテリーセルとバッテリーモジュールの筐体との間の空間、バッテリーモジュールの筐体内部の空間、バッテリーモジュールとバッテリーモジュールの間の空間、バッテリーモジュールとバッテリーパックの筐体との間の空間、及びバッテリーパックの筐体内部の空間のうちの一箇所又は複数個所に設置されているバッテリーパック。
本発明によれば、通常時のバッテリーセルの放熱性と、異常高温時の断熱性が向上し、バッテリーパックの安全性を高めることができる。
第1実施形態のバッテリーモジュールの略縦断面図。 図1のバッテリーモジュールを備えたバッテリーパックの略縦断面図。 放熱部としての(A)凹部、(B)凸部、(C)凹凸部を備えた熱伝導性熱膨張性シート及びバッテリーセルからなる積層体の略斜視図。 放熱部としてのフィンを備えた熱伝導性熱膨張性シート及びバッテリーセルからなる積層体の略斜視図。 放熱部としてのリブを備えた熱伝導性熱膨張性シート及びバッテリーセルからなる積層体の略斜視図。 (A)別例のバッテリーセルの略斜視図、(B)図6(A)の6B−6B線における断面図。 図6のバッテリーセルを備えたバッテリーモジュールの略縦断面図。 別例のバッテリーモジュールの略縦断面図。 別例のバッテリーモジュールの略縦断面図。 別例のバッテリーモジュールの略縦断面図。 第2実施形態のバッテリーモジュールの略縦断面図。 図11のバッテリーモジュールを備えたバッテリーパックの略縦断面図。 熱伝導性熱膨張性成形体の別例の略斜視図。 熱伝導性熱膨張性成形体の別例の略斜視図。
本発明においてバッテリーとは、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、ニッケル・水素電池、リチウム・硫黄電池、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル・鉄電池、ニッケル・亜鉛電池、ナトリウム・硫黄電池、鉛蓄電池、空気電池等の二次電池を意味する。
上記リチウムイオン電池は、セルの形状により、円筒型、角型、及びラミネート型に分類される。
本明細書において、「バッテリーセル」とは、正極材、負極材、セパレータ、正極端子、負極端子等が外装部材に収容されたバッテリーの構成単位を指す。
バッテリーセルが円筒型の場合、正極材、負極材、セパレータ、正極端子、負極端子、絶縁材、ガス排出弁、ガスケット、正極キャップ等が外装缶に収容されているバッテリーの構成単位を指す。
バッテリーセルが角型の場合、正極材、負極材、セパレータ、正極端子、負極端子、絶縁材、ガス排出弁等が外装缶に収容されているバッテリーの構成単位を指す。
バッテリーセルがラミネート型の場合、正極材、負極材、セパレータ、正極端子、負極端子、等が外装フィルムに収容されているバッテリーの構成単位を指す。外装フィルムとしては例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルムが積層されたアルミニウムフィルム等が挙げられる。
本明細書において、「バッテリーモジュール」とは複数のバッテリーセルを筐体に収容したバッテリーの構成単位を指す。「バッテリーパック」とは複数のバッテリーモジュールを筐体に収容したものを指す。バッテリーモジュール及びバッテリーパックの内部には、バッテリーセルの他に、バッテリーセルと電気的に接続される電気接続ケーブル等必要な部材が必要に応じて使用される。
以下、本発明の第1実施形態を図1及び2を参照しながら説明する。
図1は第1実施形態のバッテリーモジュールの略縦断面図である。
第1実施形態のバッテリーモジュール1の筐体2内には複数のバッテリーセル3(図では3個を図示)が互いに離間して垂直方向に延在するように並べて収容されており、隣り合うバッテリーセル3の間には、熱伝導性熱膨張性樹脂組成物をシート形状に成形した熱伝導性熱膨張性成形体としての熱伝導性熱膨張性シート4が配置されている。
一つのバッテリーセル3の表面は、通常、PETフィルムが積層されたアルミニウムシート、又は円筒型若しくは角型形状等の金属等で形成されている。バッテリーセル3の少なくとも一面(例えば片面又は対をなす両面)の一部又は全部に熱伝導性熱膨張性シート4を設置する方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。一つの方法は、熱伝導性熱膨張性シート4を一つのバッテリーセル3の表面に粘接着材を介して又は熱伝導性熱膨張性シート4の自己粘着性により貼り付けて固定する方法である。別の方法は、バッテリーセル3と熱伝導性熱膨張性シート4とを積層した後で枠を用いて固定する方法である。
熱伝導性熱膨張性シート4を構成する熱伝導性熱膨張性樹脂組成物は、−30℃〜80℃において熱伝導率1W/m・K以上を有し、80℃を超える温度で膨張を開始し、熱膨張後には熱伝導率0.5W/m・K以下を有する熱伝導性かつ熱膨張性の樹脂組成物である。熱伝導性熱膨張性樹脂組成物は、好ましくは100℃以上の温度で膨張を開始する。
このため、熱伝導性熱膨張性シート4はバッテリーの通常の使用時には放熱性に優れ、バッテリーセル3の作動により生じた熱を良好に放散することができる。また、熱伝導性熱膨張性シート4は、異常発熱又は火災等により熱伝導性熱膨張性シート4が加熱されると、比較的低温でも膨張を開始し、火及び熱の流路となる空間を閉塞すると共に、隣り合うバッテリーセル3の間に断熱層を形成する。このため、あるバッテリーセル3から隣りのバッテリーセル3への熱伝達、熱伝導及び/又は引火を防止又は抑制するか、又は遅延させることができ、バッテリーの安全性が確保される。
さらに、熱伝導性熱膨張性シート4は−30℃〜80℃において熱伝導率1W/m・K以上を有し、例えばバッテリーセル3の局所に熱が発生した場合でも、その熱を熱伝導性熱膨張性シート4の面方向及び/又はシート4に垂直な方向に拡散することができる特長も有する。これにより、例えば、バッテリーセル3のヒートスポットによる局所劣化を抑制することが可能となる。
熱伝導性熱膨張性シート4の寸法は特に限定されず、バッテリーセル3の大きさ及びバッテリーモジュール1内の空間の大きさに応じて変更されるが、熱伝導性熱膨張性シート4の厚みが通常時、つまり−30℃〜80℃の温度は2mm以下であり、80℃を超える場合は2mm以上になることが好ましい。
熱伝導性熱膨張性樹脂組成物は、樹脂成分、熱伝導性フィラー、及び膨張性材料を含む。
[樹脂成分]
樹脂成分としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、エラストマー樹脂、及びそれらの組み合わせが挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂(PE)、ポリ(1−)ブテン樹脂、ポリペンテン樹脂等のポリオレフィン系樹脂(PO)、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂(PVC)、塩素化ポリ塩化ビニル樹脂(CPVC)、ノボラック樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイソブチレン樹脂等の合成樹脂が挙げられる。
熱硬化性樹脂としては、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリイソシアネート樹脂、ポリイソシアヌレート樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド等、の合成樹脂が挙げられる。
エラストマー樹脂としては、アクリロニトリルブタジエンゴム、液状アクリロニトリルブタジエンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、液状エチレン−プロピレン−ジエンゴム(液状EPDM)、エチレン−プロピレンゴム、液状エチレン−プロピレンゴム、天然ゴム、液状天然ゴム、ポリブタジエンゴム、液状ポリブタジエンゴム、ポリイソプレンゴム、液状ポリイソプレンゴム、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、液状スチレン−ブタジエンブロック共重合体、水素添加スチレン−ブタジエンブロック共重合体、液状水素添加スチレン−ブタジエンブロック共重合体、水素添加スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、液状水素添加スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、水素添加スチレン−イソプレンブロック共重合体、液状水素添加スチレン−イソプレンブロック共重合体、水素添加スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、液状水素添加スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体等が挙げられる。これらの中では、アクリロニトリルブタジエンゴム、液状アクリロニトリルブタジエンゴム及びエチレン−プロピレン−ジエンゴム、液状エチレン−プロピレン−ジエンゴム、及びブチルゴム(イソブチレン−イソプレンゴム)が好ましい。
これらの熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び/又はエラストマー樹脂は、一種もしくは二種以上を使用することができる。80℃以下でフィラーを分散できる樹脂の組成が更に好ましい。
これらの熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び/又はエラストマー樹脂の中でも、柔軟でゴム的性質を有しているもの又は低粘度であるものが好ましい。この様な性質を有する樹脂成分はフィラー及び膨張性材料などを高充填することが可能である。またゴム性物質は自己粘着性を有するため、バッテリーセル3と熱伝導性熱膨張性シート4との間に接着剤又は接着シート等の接着手段を用いなくとも、熱伝導性熱膨張性シート4をバッテリーセル3に取り付けることができる。
熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び/又はエラストマー樹脂には、モノマー状態で化学反応させることにより製造されたこれらの樹脂及び電子線架橋により重合することにより製造されたこれらの樹脂も含まれる。熱伝導性熱膨張性組成物は低温において、フィラー等を高充填できることが好ましい。
熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び/又はエラストマー樹脂は合計量が、熱伝導性熱膨張性組成物において、2〜90体積%であることが好ましく、30〜80体積%であることがより好ましい。2体積%以上とすると他の成分と混合し易く、90体積%以下であると熱伝導性を付与し易い。
[熱伝導性フィラー]
熱伝導性フィラーは、熱伝導性熱膨張性樹脂組成物に熱伝導性を付与するよう機能する。好ましい熱伝導性フィラーとしては、シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、炭化ケイ素、酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、ダイヤモンド、カーボンナノチューブ(CNT)、窒化ホウ素ナノチューブ(BNNT)、タルク、グラファイト、熱膨張性黒鉛、グラフェン、アセチレンブラック、ケッチンブラック、繊維状炭素材料及びアルミニウム、銅、銀並びに金などの金属粉末等が挙げられる。これらの熱伝導性フィラーは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
熱伝導性フィラーの熱伝導率としては、1W/m・K以上が好ましく、5W/m・K以上がより好ましく、10W/m・K以上が更に好ましく、20W/m・K以上が最も好ましい。熱伝導率が上記の範囲内であれば、熱伝導性熱膨張性樹脂組成物及びそれから形成された熱伝導性熱膨張性成形体の熱伝導率が十分に高いものになる。
熱伝導性フィラーの平均粒径は、放熱性、成形性、加工性、又は樹脂組成物の力学的物性の維持等の点から、0.001〜3000μmであることが好ましく、0.001〜300μmであることがより好ましく、0.001〜100μmであることが更に好ましい。上限値はさらに50μm以下が好ましい。熱伝導性フィラーの粒径が前記範囲内であると、良好な熱伝導性熱膨張性樹脂組成物が得られる。なお平均粒径は、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置(HELOS BFM, Sympatec GmbH社製)により測定した5回の平均値として算出することができる。
熱伝導性フィラーの含有量は、樹脂成分100質量部に対して10〜3500質量部が好ましく、10〜2000質量部がより好ましく、10〜1000質量部が更に好ましく、10〜850質量部が更に好ましく、10〜700質量部が最も好ましい。熱伝導性フィラーの含有量が上記の範囲内であれば、熱伝導性熱膨張性組成物に成分を十分に混合させつつ、十分な熱伝導性を付与することができる。
また、熱伝導性熱膨張性樹脂組成物における熱伝導性フィラーの含有量は、通常2〜90体積%、好ましくは10〜80体積%である。10体積%以上であると放熱効果が良好であり、90体積%以下であると、成形性が良好である。
[膨張性材料]
膨張性材料は、異常発熱又は火災等により熱伝導性熱膨張性シート4が加熱された際、膨張することで断熱層を形成する。このため火及び熱の流路となる空間を閉塞すると共に、熱伝導性フィラーのパーコレーション(熱伝導パス)を分断し熱伝導性を低下させるよう機能する。
膨張性材料としては、熱膨張性マイクロカプセル、水を含有するマイクロカプセル、発泡剤、マイクロカプセル化発泡剤、熱膨張性層状無機物、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
熱膨張性マイクロカプセルは、1種類又は複数の種類のモノマーと、架橋剤とを含む組成物を重合させて得られた可塑性ポリマーから形成されたシェルの中に、該ポリマーの軟化点以下の温度でガス状になる揮発性膨張剤を内包させたものである。そのような可塑性ポリマーに使用する合成樹脂としては、例えば、一定温度以上になれば溶融し、熱膨張性マイクロカプセルが割れず略球状に膨張する粘度を有する熱可塑性合成樹脂が挙げられる。例えば、国際公開第2010/052972には、シェルが(メタ)アクリロニトリルを95重量%以上含有し、(メタ)アクリロニトリル中の70重量%以上がアクリロニトリルであるモノマー混合物を重合させてなる重合体からなり、かつ架橋度が60重量%以上である熱膨張性マイクロカプセルが記載されている。ポリマーが(メタ)アクリロニトリル以外のモノマーを含む場合、そのようなモノマーとしてはメタクリル酸エステル、アクリル酸エステル、スチレン、塩化ビニリデン及び酢酸ビニルからなる群から選択されるモノマーが挙げられる。
上記揮発性膨張剤としては、例えば、低沸点有機溶剤や加熱により熱分解してガス状になる化合物等が挙げられ、好適に用いられるが、なかでも低沸点有機溶剤が特に好適に用いられる。これらの揮発性膨張剤は、単独で用いられても良いし、2種類以上が併用されても良い。
上記低沸点有機溶剤としては、例えば、エタン、エチレン、プロパン、プロペン、n−ブタン、イソブタン、n−ブテン、イソブテン、n−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、n−へキサン、ヘプタン、ノナン、デカン、石油エーテルなどの炭化水素;CCl3F、CCl22、CClF3、CClF2−CCl22などのクロロフルオロカーボン;テトラメチルシラン、トリメチルエチルシラン、トリメチルイソプロピルシラン、トリメチル−n−プロピルシランなどのテトラアルキルシラン等が挙げられる。なかでもn−ブタン、イソブタン、n−ペンタン、イソペンタン、n−ヘキサン、ノナン、デカン及び石油エーテル等の炭化水素を用いることができ、好ましくは炭素数3から12の炭化水素が用いられる。炭素数が4以上の炭化水素が特に好適に用いられる。酸素含有の炭化水素やエステルを併せて用いても良い。これらの低沸点有機溶剤は、単独で用いられても良いし、2種類以上が併用されても良い。
水を含有するマイクロカプセルは、水を内封した上記のマイクロカプセルである。
発泡剤としては、非有機系発泡剤、有機系発泡剤、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
非有機系発泡剤としては例えば、水、炭酸水素ナトリウム等の化合物であるガス発生材料が挙げられる。これら非有機系発泡剤は、何れか1種、あるいは2種類以上を組合わせて使用することが出来る。
有機系発泡剤としては例えば、エタン、エチレン、プロパン、プロペン、n−ブタン、イソブタン、n−ブテン、イソブテン、n−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、n−へキサン、ヘプタン、ノナン、デカン、石油エーテルなどの炭化水素;アゾジカルボンアミド(ADCA)、アゾジアミノベンゼン等のアゾ化合物含有発泡剤;ジニトロソペンタメチレンテトラミン(DPT)、N,N'-ジニトロソ-N,N'-ジメチルテレフタルアミド等のニトロソ化合物含有発泡剤;ベンゼンスルホニルヒドラジド、p,p'-オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド(OBSH)、ヒドラゾジカルボンアミド(HDCA)等のスルホニル・ヒドラジド含有発泡剤等が挙げられる。これら有機系発泡剤の1種、又は2種類以上を組合わせて使用することが出来る。
マイクロカプセル化発泡剤は、上述の発泡剤の一種もしくは二種以上をマイクロカプセルに封入したものである。マイクロカプセルに使用する合成樹脂としては、例えば、一定温度以上になれば溶融し、マイクロカプセルが割れず略球状に膨張する粘度を有する熱可塑性合成樹脂を使用すればよい。
熱伝導性熱膨張性樹脂組成物に対し、マイクロカプセル化発泡剤を添加しておくことにより、熱伝導性熱膨張性樹脂組成物が一定温度以上に加熱された場合には、合成樹脂が溶融するため、熱伝導性熱膨張性樹脂組成物を発泡させることができる。
熱膨張性層状無機物は加熱時に膨張するものであり、特に限定はなく、例えば、バーミキュライト、カオリン、マイカ、熱膨張性黒鉛等を挙げることができる。熱膨張性黒鉛とは、加熱時に膨張する従来公知の物質であり、天然鱗状グラファイト、熱分解グラファイト、キッシュグラファイト等の粉末を、無機酸と、強酸化剤とで処理してグラファイト層間化合物を生成させたものであり、炭素の層状構造を維持したままの結晶化合物の一種である。無機酸としては濃硫酸、硝酸、セレン酸等が挙げられる。強酸化剤としては濃硝酸、過塩素酸、過塩素酸塩、過マンガン酸塩、重クロム酸塩、重クロム酸塩、過酸化水素等が挙げられる。
上記のように酸処理して得られた熱膨張性黒鉛は、更にアンモニア、脂肪族低級アミン、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物等でさらに中和処理してもよい。
熱伝導性熱膨張性樹脂組成物中の膨張性材料の含有量は、膨張倍率に応じて適宜設定できる。膨張性材料は、樹脂成分100質量部に対して、通常0.1〜500質量部であり、1〜400質量部が好ましく、5〜300質量部がより好ましい。熱伝導性熱膨張性樹脂組成物の80℃を超える温度で膨張を開始し、厚み方向の膨張倍率(膨張後の厚み/膨張前の厚み)は、1.5〜50倍、好ましくは2〜30倍程度となるように調整する。また、この配合によれば、熱伝導性熱膨張性樹脂組成物から形成された熱膨張性シート又は成形体は電池の発熱等の加熱によって膨張し、必要な体積膨張率を得ることができ、かつ膨張後は所定の断熱性能を有すると共に所定の強度を有する残渣を形成することもでき、安定した防火性能を達成することができる。また、膨張開始温度の低い膨張性材料を使用することで、熱伝導性熱膨張性樹脂組成物を比較的低温でも膨張を開始するよう設計することができる。
本発明の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物においては、本発明の目的が損なわれない範囲で、必要に応じて各種の添加成分を含有させることができる。
この添加成分の種類は特に限定されず、発泡成形に通常使用される各種添加剤を用いることができる。このような添加剤として、例えば、滑剤、収縮防止剤、気泡核剤、結晶核剤、可塑剤、着色剤(顔料、染料等)、紫外線吸収剤、酸化防止剤、老化防止剤、上記熱伝導体を除いた充填剤、補強剤、難燃剤、難燃助剤、帯電防止剤、界面活性剤、加硫剤、及び表面処理剤等が挙げられる。添加剤の添加量は、気泡の形成等を損なわない範囲で適宜選択でき、通常の樹脂の発泡及び成形に用いられる添加量を採用できる。かかる添加剤は、単独で又は二種以上組み合わせて用いることができる。
滑剤は樹脂の流動性を向上させるとともに、樹脂の熱劣化を抑制する作用を有する。本発明において用いられる滑剤としては、樹脂の流動性の向上に効果を示すものであれば特に制限されない。例えば、流動パラフィン、パラフィンワックス、マイクロワックス、ポリエチレンワックス等の炭化水素系滑剤;ステアリン酸、ベヘニン酸、12−ヒドロキシステアリン酸等の脂肪酸系滑剤;ステアリン酸ブチル、ステアリン酸モノグリセリド、ペンタエリスリトールテトラステアレート、硬化ヒマシ油、ステアリン酸ステアリル等のエステル系滑剤、鉱物油等が挙げられる。
滑剤の添加量としては、樹脂成分100質量部に対して、好ましくは0.01〜50質量部程度、より好ましくは0.05〜5質量部、更に好ましくは0.1〜3質量部である。添加量が5質量部以下であると、流動性が適度に低く所望の発泡倍率を維持することができる。添加量が0.01質量部以上であると、流動性の向上が図れ、発泡時の延伸性が良好であり所望の発泡倍率を維持することができる。
難燃剤としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物の他に、デカブロモジフェニルエーテル等の臭素系難燃剤、ポリリン酸アンモニウム等のリン系難燃剤等が挙げられる。
難燃助剤としては、三酸化アンチモン、四酸化アンチモン、五酸化アンチモン、ピロアンチモン酸ナトリウム、三塩化アンチモン、三硫化アンチモン、オキシ塩化アンチモン、二塩化アンチモンパークロロペンタン、アンチモン酸カリウム等のアンチモン化合物、メタホウ酸亜鉛、四ホウ酸亜鉛、ホウ酸亜鉛、塩基性ホウ酸亜鉛等のホウ素化合物、ジルコニウム酸化物、スズ酸化物、モリブデン酸化物等が挙げられる。
熱伝導性熱膨張性シート4は、熱伝導性熱膨張性樹脂組成物の上記の各成分を単軸押出機、二軸押出機、射出成型機、バンバリーミキサー、ニーダーミキサー、混練ロール、ライカイ機、遊星式撹拌機、カレンダー成形装置、自転ミキサー、公転ミキサー等の公知の装置を用いて混練し、公知の成形方法で成形することにより得ることができる。
なお、熱伝導性熱膨張性樹脂組成物は、上述したような熱伝導性熱膨張性シートに成形することもできるが、これ以外にも成形体・塗料等とすることもできる。
熱伝導性熱膨張性シート4を構成する上記の材料を適宜組み合わせて用いることで、当業者には−30℃〜80℃において熱伝導率1W/m・K以上を有し、80℃を超える温度で膨張を開始し、熱膨張後には熱伝導率0.5W/m・K以下を有する熱伝導性熱膨張性シート4を製造することができる。
さらに、熱伝導性熱膨張性シート4の膨張速度は、特に限定されないが、60秒以下であることが好ましく、10秒以下であることがより好ましい。膨張速度の下限は特に限定されないが、0.01秒以上であることが好ましい。
熱伝導性熱膨張性シート4の膨張速度が60秒以下であることにより、バッテリーセル3に異常発熱等が発生した場合でも、熱伝導性熱膨張性シート4が迅速に膨張することで、隣り合うバッテリーセル3への熱伝導及び引火を効果的に抑制することが可能となる。
なお、熱伝導性熱膨張性シート4の膨張速度は、熱伝導性熱膨張性シート4をホットプレートに載せ室温から30℃/分で200℃まで昇温し、熱伝導性熱膨張性シート4が膨張を開始してから膨張が終了するまでの時間を測定した値である。
熱伝導性熱膨張性シート4の膨張速度は、例えば、発泡剤の量を調整すること又は樹脂粘度を調整することにより調整することができる。
図1に戻り、筐体2は例えば金属製又は樹脂成型品の筐体であるが、これに限定されない。バッテリーセル3及び熱伝導性熱膨張性シート4は図1では平板状の略直方体であり、互いに略平行に配置されている。筐体2内のバッテリーセル3及び熱伝導性熱膨張性シート4の周囲には例えば空間5が設けられ、また、バッテリーセル3と該バッテリーセル3に隣り合う熱伝導性熱膨張性シート4との間にも空間6が設けられている。これらの空間5,6はバッテリーセル3の放熱のための空気の通路として作用する。例えばバッテリーセル3は作動時に加熱される場合があるが、かかる空間5,6を確保することによりバッテリーセル3をより早く放熱することができる。
異常発熱又は火災等により、熱伝導性熱膨張性シート4が加熱されると、熱伝導性熱膨張性シート4は膨張して熱伝導率は低下する。また、空間6を閉塞することも可能である。
熱伝導性熱膨張性シート4は膨張して断熱層として機能し、あるバッテリーセル3から隣りのバッテリーセル3へ伝熱又は引火するのを防止するか又は遅延させることができ、バッテリーモジュール1の発火遅延性が向上し、安全性が確保される。
このような構成により、通常時にはバッテリーセル3の放熱及び放熱用の空気の通路を確保しつつ放熱性が優れるためバッテリーセルの蓄熱が軽減される。また、バッテリーセル3にヒートスポットが局所的に発生した場合でも熱伝導性熱膨張性シート4の面方向又は/及び垂直方向に熱拡散することで、バッテリーセル3の局所劣化を抑制することができる。
また、異常発熱又は火災等の高温時には逆に、断熱性の高くなった膨張シートにより通路空間が満たされるので隣接するバッテリー間への伝熱が防止できるためにバッテリーモジュール1全体の異常発熱等を抑えられるため安全性が高められる。
図2は、図1のバッテリーモジュール1を備えたバッテリーパック10の略縦断面図である。バッテリーパック10の筐体11内には複数のバッテリーモジュール1(図では2個を図示)が収容されている。筐体11は例えば金属製又は樹脂成型品の筐体であるが、これに限定されない。また、隣り合うバッテリーモジュール1の間には熱伝導性熱膨張性シート4が配置されている。また、複数のバッテリーモジュール1が直列又は並列に配置されている。
異常発熱又は火災等により、熱伝導性熱膨張性シート4が加熱されると、熱伝導性熱膨張性シート4は膨張する。これにより、火及び熱の流路となる空間を断熱材で満たすことができる。
このような構成により、図2のバッテリーパック10においても、通常時のバッテリーセル3の放熱及び放熱用の空気の通路を確保しつつ、異常発熱又は火災等の高温時には熱伝導性熱膨張性シート4が断熱材として作用する。このため、バッテリーモジュール1及びバッテリーパック10は発火遅延性を発揮でき、バッテリーパックの通常時の放熱性と、異常発熱時の安全性とを兼ね備えることができる。
ここまで、本発明を第1実施形態のバッテリーモジュールを説明したが、本発明はこれに限られず、本発明の技術的思想に基づく以下のような種々の変形が可能である。
バッテリーセル3と熱伝導性熱膨張性シート4とは、接触していても良いし、空間を介して隔てられていても良い。
熱伝導性熱膨張性シート4の少なくとも一面に、放熱性を向上させる放熱部を備えていてもよい。そのような放熱部は、通常、前記放熱部を有する面が前記バッテリーセルの一つ又は複数の表面との貼付面とは反対側になるように設けられる。
例えば、図3(A)はバッテリーセル3の上に熱伝導性熱膨張性シート4が積層された積層体を示し、熱伝導性熱膨張性シート4におけるバッテリーセル3の貼付面と反対側の面には放熱部としての複数の凹部20が設けられている。この図では凹部20が略半球形に設けられているが、他の形状でもよい。このように、凹部20を設けることで、熱伝導性熱膨張性シート4の表面積が増大し、熱伝導性熱膨張性シート4の放熱性を向上させることができる。以下、放熱部の代替例を説明する。
図3(B)では、熱伝導性熱膨張性シート4におけるバッテリーセル3の貼付面と反対側の面には、放熱部としての複数の凸部21が設けられている。この図では凸部21が略半球形に設けられているが、他の形状でもよい。このように、凸部21を設けることでも、熱伝導性熱膨張性シート4の表面積が増大し、熱伝導性熱膨張性シート4の放熱性を向上させることができる。
図3(C)に示すように、放熱部として、凹部20及び凸部21を併用してもよい。この図では凹部20及び凸部21を交互に配置しているが、他の配置であってもよい。
図4に示すように、放熱部として、熱伝導性熱膨張性シート4におけるバッテリーセル3の貼付面と反対側の面から突出する複数のフィン22を設けてもよい。複数のフィン22は好ましくは熱伝導性熱膨張性シート4と同じ熱伝導性熱膨張性樹脂組成物より熱伝導性熱膨張性シート4と一体的に形成される。複数のフィン22は熱伝導性熱膨張性シート4の表面に対し略垂直に、互いに略平行に延びている。この構成によっても、放熱面が増大するため、熱伝導性熱膨張性シート4の放熱性を向上させることができる。
図5に示すように、放熱部として、熱伝導性熱膨張性シート4におけるバッテリーセル3の貼付面と反対側の面から突出する複数のリブ23を設けてもよい。複数のリブ23は好ましくは熱伝導性熱膨張性シート4と同じ熱伝導性熱膨張性樹脂組成物より熱伝導性熱膨張性シート4と一体的に形成される。各リブ23は断面が略三角形(角の取れた波型でも良い)であり、頂点が熱伝導性熱膨張性シート4の表面から略垂直に突出し、熱伝導性熱膨張性シート4の一つの辺に対し略平行に延びている。複数のリブ23は各リブ23が互いに略平行に配置された構成である。この構成によっても、放熱面が増大するため、熱伝導性熱膨張性シート4の放熱性を向上させることができる。また、熱放射を高める処理をすることもできる。
熱伝導性熱膨張性樹脂組成物から形成された熱伝導性熱膨張性成形体は、第1実施形態の熱伝導性熱膨張性シート4以外に、熱伝導性熱膨張性樹脂組成物を、吹付け、噴霧又は塗布等により形成したり、離型紙等に吹付け、噴霧又は塗布等により成形、製造することもできる。
熱伝導性熱膨張性樹脂組成物は、第1実施形態の熱伝導性熱膨張性シート4の代わりに、図6に示すように、バッテリーセル3の周囲を被覆する熱膨張性コーティングの形態で設けられてもよい。例えば、バッテリーセル3の周囲が熱伝導性熱膨張性樹脂組成物からなる熱膨張性コーティング4'により被覆されてもよい。また、図6では熱膨張性コーティング4'はバッテリーセル3の外表面の全体を被覆しているが、図1に示すようにバッテリーセル3の一面を被覆してもよく、又は両面を被覆してもよい。バッテリーセル3から別のバッテリーセル3への伝熱又は引火を抑制又は防止する程度にバッテリーセル3の表面が熱膨張性コーティング4'で被覆されていればよい。熱伝導性熱膨張性樹脂組成物を、吹付け、噴霧又は塗布等によりバッテリーセル3の表面に施して硬化させるか、金型、枠材等の容器へ液状の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物を入れ、かかる容器中にバッテリーセル3を浸漬することにより、熱膨張性樹脂組成物からなる熱膨張性コーティング4'を備えたバッテリーセル3を得ることができる。
このようなバッテリーセル3を備えたバッテリーモジュール1を図7に示す。このような構成でも、通常時は熱膨張性コーティング4'がバッテリーセル3からの放熱を促し、異常発熱又は火災等により、バッテリーセル3が加熱されると、熱膨張性コーティング4'はバッテリーセル3の周囲で膨張して、バッテリーセル3の間の空間6を閉塞し、断熱材として作用する。このため、あるバッテリーセル3から隣りのバッテリーセル3への伝熱又は引火を防止するか又は遅延させることができ、バッテリーモジュール1の安全性が確保される。
熱伝導性熱膨張性シート4は、図1に示すバッテリーセル3の一面に施された構成に限られず、図8に示すように各バッテリーセル3の2つの側面に設けられてもよいし、4面、又は6面全部に設けられてもよい。
図9に示すように、熱伝導性熱膨張性シート4は、バッテリーモジュール1の内側、特には筐体2の内表面1に設けられていてもよい。
図10に示すように、熱伝導性熱膨張性シート4は、バッテリーモジュール1の外側、特には筐体2の外表面1に設けられていてもよい。
図2において、熱伝導性熱膨張性シート4は、バッテリーパック10を構成する筐体11の内表面又は外表面、バッテリーモジュール1とバッテリーパック10との間の空間等に設けられてもよい。
上記のいずれかの場所に熱伝導性熱膨張性シート4を設けることで熱伝導性熱膨張性シート4が加熱されると、熱伝導性熱膨張性シート4は断熱材として作用し、火及び熱の流路となる空間を閉塞する。火及び熱の流路となる空間としては、バッテリーセル3とバッテリーセル3との間の空間、バッテリーセル3とバッテリーモジュール1の筐体2との間の空間、バッテリーモジュール1とバッテリーモジュール1との間の空間、バッテリーモジュール1とバッテリーパック10の筐体11との間の空間等が挙げられる。
次に、本発明の第2実施形態を図11及び12を参照しながら説明する。
図11は本発明の第2実施形態のバッテリーモジュールの略縦断面図である。
第2実施形態のバッテリーモジュール1の筐体2内には複数のバッテリーセル3(図では3個を図示)が互いに離間して水平方向に延在するように並べて収容されており、隣り合うバッテリーセル3の間には熱伝導性熱膨張性シート4が配置されている。本実施形態では、バッテリーセル3と熱伝導性熱膨張性シート4は、互いに略平行に、交互に積層されている。図ではバッテリーセル3と該バッテリーセル3に隣り合う熱伝導性熱膨張性シート4が接触しているが、離れていてもよい。筐体2内のバッテリーセル3及び熱伝導性熱膨張性シート4の周囲には空間5が設けられており、空間5はバッテリーセル3の放熱のための空気の通路として作用する。バッテリーセル3が作動時に加熱された場合に、かかる空間5を確保することによりバッテリーセル3をより早く冷却することができる。
異常発熱又は火災等により、熱伝導性熱膨張性シート4が加熱されると、熱伝導性熱膨張性シート4は膨張し、火及び熱の流路となる空間を閉塞すると共に、隣り合うバッテリーセル3の間に断熱層を形成する。このため、あるバッテリーセル3から隣りのバッテリーセル3への伝熱又は引火を防止又は抑制するか、又は遅延させることができ、バッテリーの安全性が確保される。
図12は、図11のバッテリーモジュール1を備えたバッテリーパック10の略縦断面図である。バッテリーパック10の筐体11内には複数のバッテリーモジュール1(図では2個を図示)が収容されている。また、隣り合うバッテリーモジュール1の間には熱伝導性熱膨張性シート4が配置されている。複数のバッテリーモジュール1が直列又は並列に配置されている。
バッテリーモジュール1を形成する筐体11に熱伝導性熱膨張性シート4を設置し固定する方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる:熱伝導性熱膨張性シート4を粘着材を介して又は熱伝導性熱膨張性シート4の自己粘着性により貼り付けて固定する方法、熱伝導性熱膨張性シート4をバッテリーモジュール1を形成する筐体2に積層した後に枠を用いて固定する方法等が挙げられる。
このような構成により、図12のバッテリーパック10においても、バッテリーセル3の放熱用の空気の通路を確保しつつ、異常発熱又は火災等の高温時にはバッテリーモジュール1は断熱性を発揮できる。
ここまで、本発明の第2実施形態のバッテリーモジュールを説明したが、本発明はこれに限られず、本発明の技術的思想に基づく以下のような種々の変形が可能である。
図3〜10を参照しながら説明した第1実施形態の別例の態様を、第2実施形態に適用することもできる。
なお、上記の第1実施形態及び第2実施形態では、熱伝導性熱膨張性樹脂組成物から形成された熱伝導性熱膨張性成形体の例として、シート状の成形体である熱伝導性熱膨張性シート4を説明したが、熱伝導性熱膨張性成形体の形態はシート状に限定されるものではない。例えば、熱伝導性熱膨張性成形体は、シート状の他、フィルム状、ブロック状、円筒状、角型状等の適宜任意の形態にすることができ、冷却配管等との接触のための開口部を有する場合のように、成形体の一部(例えば一面)を欠いている場合も含まれる。例えば図13は、円筒型のバッテリーセル12に適用された略円筒型の熱伝導性熱膨張性成形体13であり、図14は、角型のバッテリーセル14に適用された略角型の熱伝導性熱膨張性成形体15である。熱伝導性熱膨張性成形体13,15はバッテリーセル12,14の外形に合わせて賦形され、バッテリーセル12,14をそれぞれ収容した状態で示されている。
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
[実施例1]
以下の成分を混練ロールで混練し、得られた熱伝導性熱膨張性樹脂組成物を離型紙上に塗布し、80℃3時間プレスして硬化させ、0.5mm厚のシート状の実施例1の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物を得た。
ビスフェノールF型エポキシモノマー(三菱化学株式会社製「jER807」)60質量部
ジアミン系硬化剤(三菱化学株式会社製「jERキュアFL052」)40質量部
酸化マグネシウム(宇部マテリアルズ株式会社製「RF−70C−SC」)300質量部
窒化ホウ素(デンカ株式会社製「デンカボロンナイトライドFP40」)55質量部
熱膨張性マイクロカプセル(積水化学工業株式会社製「アドバンセルEMH204」)20質量部
熱膨張性黒鉛(株式会社鈴裕化学製 GREP−EG)20質量部
ポリリン酸アンモニウム(株式会社鈴裕化学製「FCP−770」)30質量部、及び
フタル酸ジイソデシル(株式会社ジェイプラス製)20質量部
熱伝導率はRHESCA社の定常法熱伝導率測定装置を用いて測定し(測定条件:圧力50N, 80℃3min)、膨張開始温度はホットプレートを室温から30℃/分で昇温し膨張開始を目視で見て測定した。膨張倍率は熱伝導性熱膨張性樹脂組成物を加熱後、急冷し、厚みを測定して算出した。膨張速度は、熱伝導性熱膨張性樹脂組成物をホットプレートに載せ室温から30℃/分で200℃まで昇温し、熱伝導性熱膨張性樹脂組成物が膨張を開始してから膨張が終了するまでの時間を測定した値である。
熱膨張前(25℃)の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物の熱伝導率は3.0W/m・Kであり、膨張開始温度は115℃であり、200℃における膨張後の膨張倍率は10倍、熱伝導率は0.2W/m・K、膨張速度は15秒であった。
[実施例2]
以下の成分を混練ロールで混練した。得られた熱伝導性熱膨張性樹脂組成物離型紙上に塗布し、加速電圧500keV電子線2.5Mrad照射し、0.5mm厚の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物を得た。
EPDM(JSR株式会社製「EP21」)/液状EPDM(LionElastomers社製「Trilene65」) 50質量部/50質量部
酸化マグネシウム(宇部マテリアルズ株式会社製「RF−70C−SC」)250質量部
窒化ホウ素(デンカ株式会社製「デンカボロンナイトライドFP40」30質量部
ナノダイヤモンド(Carbodeon社製「uDiamond (商標)hydrogenP」)70質量部
熱膨張性マイクロカプセル(AkzoNobel社製「Expancel031−40」) 30質量部
熱膨張性黒鉛(株式会社鈴裕化学製 GREP−EG)100質量部、及び
ポリリン酸アンモニウム(株式会社鈴裕化学製「FCP−770」)100質量部
熱膨張前(25℃)の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物の熱伝導率は5.0W/m・Kであり、膨張開始温度は80℃であり、200℃における熱膨張後の膨張倍率は40倍、熱伝導率は0.1W/m・K、膨張速度は5秒であった。
[実施例3]
以下の成分を混練ロールで混練し、0.5mm厚の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物を得た。
EVA(日本ポリエチレン株式会社製「LV430」)100質量部
酸化マグネシウム(宇部マテリアルズ株式会社製「RF−70C−SC」)200質量部
窒化ホウ素(デンカ株式会社製「デンカボロンナイトライドFP40」)100質量部
アルミナ(昭和電工株式会社製「AL」)50質量部
熱膨張性マイクロカプセル(積水化学工業株式会社製「アドバンセルEML101」)10質量部
熱膨張性黒鉛(株式会社鈴裕化学製 GREP−EG)20質量部、及び
ポリリン酸アンモニウム(株式会社鈴裕化学製「FCP−770」)30質量部
熱膨張前(25℃)の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物の熱伝導率は1.0W/m・Kであり、膨張開始温度は100℃であり、200℃における熱膨張後の膨張倍率は5倍、熱伝導率は0.5W/m・K、膨張速度は30秒であった。
[試験例1 LiB実験]
バッテリーセルとしてのリチウムイオン二次電池(パナソニック株式会社製「NCR18650」、以下LiBとも称する)に、加熱前の実施例1−3の各熱伝導性熱膨張性樹脂組成物を貼り付け、熱伝導性熱膨張性樹脂組成物におけるLiBと反対側に面ヒーターを設置した。面ヒータを25℃から200℃まで昇温加熱しながら、目視でLiBの状況を確認した。その結果、実施例1−3とも、LiBに異常がないことを確認できた。つまり、加熱時にもバッテリーの安全性が確保された。
なお、実施例1−3の各熱伝導性熱膨張性樹脂組成物(熱伝導率、実施例1:3.0W/m・K、実施例2:5.0W/m・K、実施例3:1.0W/m・K)を上記面ヒーターに貼り付け、面ヒータが25℃から80℃未満までの温度の間、面ヒーターの表面温度と熱伝導性熱膨張性樹脂組成物の表面温度が同時に同温度になることを確認した。熱伝導性熱膨張性樹脂組成物の放熱性が高いことが確認された。
以上、本発明の実施形態および実施例について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
また、本発明は以下の構成を採用することもできる。
(1)−30℃〜80℃において熱伝導率1W/m・K以上を有し、80℃を超える温度で膨張を開始し、熱膨張後の熱伝導率が0.5W/m・K以下となる熱伝導性熱膨張性樹脂組成物。
(2)熱伝導性フィラーを含有する(1)記載の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物。
(3)熱伝導性熱膨張性樹脂組成物が樹脂成分を含み、熱伝導性フィラーの含有量が、樹脂成分100質量部に対して10〜3500質量部である(2)記載の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物。
(4)熱伝導性フィラーの含有量が、樹脂成分100質量部に対して10〜2000質量部である(3)記載の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物。
(5)膨張性材料を含有する(1)〜(4)のいずれかに記載の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物。
(6)膨張性材料が、熱膨張性マイクロカプセル、水を含有するマイクロカプセル、発泡剤、マイクロカプセル化発泡剤、熱膨張性層状無機物、又はこれらの組み合わせである(5)に記載の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物。
(7)熱伝導性熱膨張性樹脂組成物が樹脂成分を含み、膨張性材料の含有量が、樹脂成分100質量部に対して0.1〜500質量部である(5)又は(6)に記載の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物。
(8)膨張性材料の含有量が、樹脂成分100質量部に対して1〜400質量部である(7)に記載の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物。
(9)(1)〜(8)のいずれかに記載の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物から形成された熱伝導性熱膨張性成形体。
(10)一面に放熱部を有する(9)に記載の熱伝導性熱膨張性成形体。
(11)−30℃〜80℃において熱伝導率1W/m・K以上を有し、80℃を超える温度で膨張を開始し、熱膨張後の熱伝導率が0.5W/m・K以下となる熱伝導性熱膨張性シート。
(12)熱伝導性フィラーを含有する(11)記載の熱伝導性熱膨張性シート。
(13)熱伝導性熱膨張性樹脂組成物が樹脂成分を含み、熱伝導性フィラーの含有量が、樹脂成分100質量部に対して、10〜3500質量部である(12)記載の熱伝導性熱膨張性シート。
(14)熱伝導性フィラーの含有量が、樹脂成分100質量部に対して、樹脂成分100質量部に対して10〜2000質量部である(13)記載の熱伝導性熱膨張性シート。
(15)膨張性材料を含有する(11)〜(14)のいずれかに記載の熱伝導性熱膨張性シート。
(16)膨張性材料が、熱膨張性マイクロカプセル、水を含有するマイクロカプセル、発泡剤、マイクロカプセル化発泡剤、熱膨張性層状無機物、又はこれらの組み合わせである(15)に記載の熱伝導性熱膨張性シート。
(17)熱伝導性熱膨張性樹脂組成物が樹脂成分を含み、膨張性材料の含有量が、樹脂成分100質量部に対して、0.1〜500質量部である(15)又は(16)に記載の熱伝導性熱膨張性シート。
(18)膨張性材料の含有量が、樹脂成分100質量部に対して、1〜400質量部である(17)に記載の熱伝導性熱膨張性シート。
(19)一面に放熱部を有する(11)〜(18)のいずれかに記載の熱伝導性熱膨張性シート。
(20)複数のバッテリーセルと、該複数のバッテリーセルを収納する筐体とを備えたバッテリーモジュールであって、
前記バッテリーセルの表面に、(1)〜(8)のいずれか一項に記載の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物からなる層、(9)又は(10)に記載の熱伝導性熱膨張性成形体、又は(11)〜(19)に記載の熱伝導性熱膨張性シートが配置されているバッテリーモジュール。
(21)複数のバッテリーセルと、該複数のバッテリーセルを収納する筐体とを備えたバッテリーモジュールであって、前記バッテリーセルの表面に、前記放熱部を有する面が前記バッテリーセルの表面との貼付面とは反対側になるように(1)〜(8)のいずれかに記載の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物からなる層、(9)又は(10)に記載の熱伝導性熱膨張性成形体、又は(11)〜(19)のいずれかに記載の熱伝導性熱膨張性シートが配置され、且つ隣接するバッテリーセルの間には空気流通を可能にする空間が設けられているバッテリーモジュール。
(22)複数のバッテリーセルと、該複数のバッテリーセルを収納する筐体とを備えたバッテリーモジュールであって、前記筐体の内面、外面、又は両方に、(1)〜(8)のいずれかに記載の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物からなる層、(9)又は(10)に記載の熱伝導性熱膨張性成形体、又は(11)〜(19)のいずれかに記載の熱伝導性熱膨張性シートが配置されているバッテリーモジュール。
(23)(20)〜(22)のいずれかに記載の複数のバッテリーモジュールと、前記複数のバッテリーモジュールの各々と電気的に接続される電気接続ケーブルと、前記複数のバッテリーモジュール及び前記電気接続ケーブルを収容する筐体とを備えたバッテリーパックであって、前記熱伝導性熱膨張性樹脂組成物からなる層又は前記熱伝導性熱膨張性成形体が、バッテリーセルとバッテリーセルとの間の空間、バッテリーセルとバッテリーモジュールの筐体との間の空間、バッテリーモジュールの筐体内部の空間、バッテリーモジュールとバッテリーモジュールの間の空間、バッテリーモジュールとバッテリーパックの筐体との間の空間、及びバッテリーパックの筐体内部の空間のうちの一箇所又は複数個所に設置されているバッテリーパック。

Claims (12)

  1. −30℃〜80℃において熱伝導率1W/m・K以上を有し、80℃を超える温度で膨張を開始し、熱膨張後の熱伝導率が0.5W/m・K以下となる熱伝導性熱膨張性樹脂組成物。
  2. 熱伝導性フィラーを含有する請求項1記載の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物。
  3. 膨張性材料を含有する請求項1又は2に記載の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物。
  4. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物から形成された熱伝導性熱膨張性成形体。
  5. 一面に放熱部を有する請求項4に記載の熱伝導性熱膨張性成形体。
  6. −30℃〜80℃において熱伝導率1W/m・K以上を有し、80℃を超える温度で膨張を開始し、熱膨張後の熱伝導率が0.5W/m・K以下となる熱伝導性熱膨張性シート。
  7. 膨張速度が60秒以下である請求項6に記載の熱伝導性熱膨張性シート。
  8. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物を含む塗料。
  9. 複数のバッテリーセルと、該複数のバッテリーセルを収納する筐体とを備えたバッテリーモジュールであって、
    前記バッテリーセルの表面に、請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物からなる層、請求項4若しくは5に記載の熱伝導性熱膨張性成形体、又は請求項6若しくは7に記載の熱伝導性熱膨張性シートが配置されているバッテリーモジュール。
  10. 複数のバッテリーセルと、該複数のバッテリーセルを収納する筐体とを備えたバッテリーモジュールであって、前記バッテリーセルの表面に、前記放熱部を有する面が前記バッテリーセルの表面との貼付面とは反対側になるように請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物からなる層、請求項4若しくは5に記載の熱伝導性熱膨張性成形体、又は請求項6若しくは7に記載の熱伝導性熱膨張性シートが配置され、且つ隣接するバッテリーセルの間には空気流通を可能にする空間が設けられているバッテリーモジュール。
  11. 複数のバッテリーセルと、該複数のバッテリーセルを収納する筐体とを備えたバッテリーモジュールであって、前記筐体の内面、外面、又は両方に、請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱伝導性熱膨張性樹脂組成物からなる層、請求項4若しくは5に記載の熱伝導性熱膨張性成形体、又は請求項6若しくは7に記載の熱伝導性熱膨張性シートが配置されているバッテリーモジュール。
  12. 複数の請求項9〜11のいずれかに記載のバッテリーモジュールと、前記複数のバッテリーモジュールの各々と電気的に接続される電気接続ケーブルと、前記複数のバッテリーモジュール及び前記電気接続ケーブルを収容する筐体とを備えたバッテリーパックであって、前記熱伝導性熱膨張性樹脂組成物からなる層又は前記熱伝導性熱膨張性成形体が、バッテリーセルとバッテリーセルとの間の空間、バッテリーセルとバッテリーモジュールの筐体との間の空間、バッテリーモジュールの筐体内部の空間、バッテリーモジュールとバッテリーモジュールの間の空間、バッテリーモジュールとバッテリーパックの筐体との間の空間、及びバッテリーパックの筐体内部の空間のうちの一箇所又は複数個所に設置されているバッテリーパック。
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