KR20240034824A - 배터리용 완충재 - Google Patents

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팡만 수
타카유키 오야마
료 미야케
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엔오케이 가부시키가이샤
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Abstract

압축률이 큰 경우에도 반력의 급증이 억제되는 것과 동시에, 단열성능이 유지되는 배터리용 완충재를 제공한다. 배터리를 구성하는 서로 이웃하는 부재의 사이에 배치되는 완충재이며, 탄성 재료로 이루어진 시트 형상의 구조체이며, 표면 (11)측으로 늘어나는 표면측 볼록부(21) 및 이면(13) 측으로 늘어나는 이면측 볼록부(22)를 가지며, 표면측 볼록부(21) 및 이면측 볼록부(22)가, 중공의 원추 형상 또는 중공의 구형 세그먼트 형상이며, 상기 부재의 팽창에 따른 외력이 가해졌을 때에, 표면측 볼록부(21) 및 이면측 볼록부(22)가 찌그러지는, 배터리용 완충재(100).

Description

배터리용 완충재
본 발명은, 배터리용 완충재에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 전기 자동차 등에 사용되는 2차 전지 등의 배터리에 사용되는 배터리용 완충재에 관한 것이다.
종래, 전기 자동차 등의 에너지원으로서 배터리(2차 전지)가 널리 이용되고 있다. 이 배터리는, 복수의 전지 셀과 완충재(배터리용 완충재) 등을 구비하고 있다. 그리고, 전지 셀의 구성으로서는, 양극, 음극, 및 세퍼레이터를 적층시킨 전극 조립체를 가지며, 이 전극 조립체를 수납 케이스에 수용한 것 등이 알려져 있다.
이 배터리는, 전극 조립체가 수용된 복수의 수납 케이스를 적층시키고, 그 적층 방향으로 구속하는 구속부를 구비하고 있다. 이 구속부는, 수납 케이스의 외측에 배치되며, 수납 케이스를 외측으로부터 구속하는 것이다.
그리고, 이러한 배터리는, 수납 케이스가 상기 구속부에 구속된 상태로, 충방전 시에 발생하는 발열에 의해서 팽창하거나 수축하거나 한다.
전극은 이 충방전에 따른 팽창에 의해서 하중을 받는다. 그래서, 이 하중에 의해서 전극이 파손하는 것 등을 방지하기 위해서 완충재(배터리용 완충재)가 사용되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 또, 완충재는, 상기와 같은 충방전에 따른 팽창뿐만이 아니라, 배터리가 가진(加振)된 경우 등에 있어서의 충격을 저감하기 위해서도 유효하게 사용되고 있다.
또한, 배터리는, 전지 온도의 상승이 계속되는 것으로 열 폭주가 발생할 우려도 있기 때문에, 완충재는, 단열성을 발휘하는 단열재로서도 사용되고 있다.
특허 문헌 1 JP 2020－4556A
그러나, 특허 문헌 1의 완충 시트 등과 같은 완충재는, 아직도 개량의 여지가 더욱 있었다. 구체적으로는, 특허 문헌 1의 완충 시트 등의 완충재는, 하중 등의 외력에 의한 압축률이 커짐에 따라, 큰 반력이 생기고, 특히 일정한 압축률을 넘으면, 급격하게 큰 반력이 생겨 버리는 경향이 있다(도 11 참조). 그리고, 이러한 큰 반력(특히, 급격히 큰 반력)이 생기면, 피완충물(예를 들면, 전지 셀이나 그 수납 케이스 등)에 큰 힘이 가해져 버리는 경향이 있다. 즉, 만일 큰 외력을 받고 압축률이 커졌다고 해도, 반력의 급증이 억제되어 큰 반력이 생기기 어렵다는 점에서는, 종래의 완충재는 아직도 개량의 여지가 있었다.
또한, 특허 문헌 1의 완충 시트 등과 같은 완충재는, 하중 등의 외력에 의한 압축률이 커지면, 도 13에 나타내는 바와 같이 공기층이 거의 남지 않는 상태가 되는 경향이 있다. 그 때문에, 공기층에 의한 단열 효과가 충분히 발휘되지 않게 될 우려가 있다.
본 발명은, 이러한 종래 기술을 감안하여 이루어진 것이며, 그 과제로 하는 바는 압축률이 큰 경우에도 반력이 급증하기 어렵고, 또한, 단열성능이 유지되는 배터리용 완충재를 개발하는 것에 있다.
본 발명에 의하면, 이하에 나타내는, 배터리용 완충재가 제공된다.
［1］배터리를 구성하는 서로 이웃하는 부재의 사이에 배치되는 완충재이며,
탄성 재료로 이루어진 시트 형상의 구조체이며,
표면측으로 늘어나는 표면측 볼록부 및 이면(裏面)측으로 늘어나는 이면측 볼록부를 가지며,
상기 표면측 볼록부 및 상기 이면측 볼록부가, 중공의 원추 형상 또는 중공의 구형 세그먼트 형상이며,
상기 부재의 팽창에 따른 외력이 가해졌을 때에, 상기 표면측 볼록부 및 상기 이면측 볼록부가 찌그러지는, 배터리용 완충재.
［2］상기 표면측 볼록부와 상기 이면측 볼록부가, 평면에서 볼 때, 격자무늬 형상으로 교대로 배치되어 있는, 상기［1］에 기재된 배터리용 완충재.
［3］상기 표면측 볼록부 및 상기 이면측 볼록부는, 원뿔대 형상 또는 반구형상인, 상기［1］또는［2］에 기재된 배터리용 완충재.
［4］배터리용 완충재의 두께(H)와 상기 시트 형상의 구조체의 두께(T3)가, H＞3×T3의 관계를 만족하는, 상기［1］∼［3］중 어느 하나에 기재된 배터리용 완충재.
［5］상기 표면측 볼록부 및 상기 이면측 볼록부는, 저부에 개구를 갖는, 상기［1］∼［4］중 어느 하나에 기재된 배터리용 완충재.
［6］상기 표면측 볼록부의 높이는, 상기 이면측 볼록부의 높이와 동일한, 상기［1］∼［5］중 어느 하나에 기재된 배터리용 완충재.
본 발명의 배터리용 완충재는, 그 표면측 및 이면측의 양쪽에 돌출하는 중공의 볼록부를 갖는 것으로, 압축률이 큰 경우에도 반력이 급증하기 어려울 뿐만 아니라, 공기층이 확보되어 단열성능이 유지된다는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 배터리용 완충재의 일 실시 형태의 사용 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 발명의 배터리용 완충재의 일 실시 형태의 다른 사용 상태를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 배터리용 완충재의 일 실시 형태를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 배터리용 완충재의 일 실시 형태의 일부를 모식적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 5는 도 4에 나타내는 배터리용 완충재에서 외력을 받은 상태를 나타내는 설명도이다.
도 6은 본 발명의 배터리용 완충재의 다른 실시 형태를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 배터리용 완충재의 다른 실시 형태의 일부를 모식적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 8은 도 7에 나타내는 배터리용 완충재에서 외력을 받은 상태를 나타내는 설명도이다.
도 9는 실시예 1의 배터리용 완충재에 있어서의 압축률과 반력과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은 실시예 2의 배터리용 완충재에 있어서의 압축률과 반력과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11은 비교예 1의 배터리용 완충재에 있어서의 압축률과 반력과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 12는 종래의 배터리용 완충재의 사용 상태를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 13은 종래의 배터리용 완충재의 사용 상태를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시 형태로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 당업자의 통상의 지식에 근거하여, 적절히 설계의 변경, 개량 등이 가해지는 것이 이해되어야 한다.
(1) 배터리용 완충재：
본 발명의 배터리용 완충재의 일 실시 형태는, 도 3, 도 4에 나타내는 배터리용 완충재(100)이다. 배터리용 완충재(100)는 배터리(200, 201; 도 1, 도 2 참조)를 구성하는 부재 중, 서로 이웃하는 부재(예를 들면, 서로 이웃하는 전지 셀(210; 도 1 참조), 수납 케이스(220)와 구속부(230; 도 2 참조))의 사이에 배치되는 완충재이다. 그리고, 배터리용 완충재(100)는, 탄성 재료로 이루어진 시트 형상의 구조체이며, 표면(11)측으로 늘어나는 표면측 볼록부(21) 및 이면(13)측으로 늘어나는 이면측 볼록부(22)를 가지고 있다. 이들 표면측 볼록부(21) 및 이면측 볼록부(22)는, 그 형상이, 중공의 원추 형상 또는 중공의 구형 세그먼트 형상이다. 그리고, 배터리용 완충재(100)는, 전지 셀(210) 등의 부재의 팽창에 따른 외력이 가해졌을 때에, 표면측 볼록부(21) 및 이면측 볼록부(22)가 찌그러지는 것이다(도 5 참조).
이와 같은 배터리용 완충재(100)는, 그 두께 방향으로, 전지 셀(210) 등의 부재의 팽창에 따른 외력을 받으면, 그 외력을 흡수하도록 탄성 변형하고, 그 후, 표면측 볼록부(21) 및 이면측 볼록부(22)가 찌그러진다(도 5 참조). 이와 같이 중공의 표면측 볼록부(21) 및 이면측 볼록부(22)가 찌그러지는 것으로, 압축률이 큰 경우에도 반력이 급증하기 어려워진다(예를 들면 도 10 참조). 또한, 표면측 볼록부(21) 및 이면측 볼록부(22)는, 압축량이 큰 경우에도 완전하게는 찌그러지지 않고 공기층(30)이 확보되며, 그 결과, 단열성능이 유지된다.
본 명세서에 있어서 「표면측 볼록부 및 이면측 볼록부가 찌그러진다」란, 표면측 볼록부 및 이면측 볼록부의 정점 부분이, 공기층에 의한 단열성능이 유지되는 정도로(예를 들면, 중공인 내부의 체적이 50% 정도 남도록) 변형하는 것을 의미한다.
배터리용 완충재(100)는, 예를 들면, 도 1에 나타내는 배터리(200)와 같이, 배터리(200)를 구성하는 부재인 복수의 전지 셀(210) 중 서로 이웃하는 전지 셀(210)의 사이에 배치할 수 있다. 또, 배터리용 완충재(100)는, 도 2에 나타내는 배터리(201)와 같이, 배터리(201)를 구성하는 부재인 전지 셀(210)과 구속부(230)와의 사이에 배치할 수 있다.
여기서, 리튬이온 배터리 등의 배터리는, 복수의 전지 셀을 구비하고 있으며, 이들 전지 셀은, 충방전 시에 각각 팽창과 수축을 실시한다. 이러한 팽창과 수축에 의한 체적의 변화가 반복됨에 따라 전극 입자의 파쇄가 생길 우려가 있고, 그 결과, 전지의 수명이 짧아지는 경향이 있다.
또, 우발적으로 전지 내부의 일부의 전지 셀이 발열한 경우, 그 발열이 더욱 다른 전지 셀의 발열을 일으키며, 그 결과, 전지 온도의 상승이 계속되어, 전지 셀이 열 폭주하여 화재가 일어날 우려도 있다.
이러한 것으로부터, 평상시의 사용 시에 있어서의 전지 셀의 팽창을 억제하거나 단열성능을 확보하기(즉, 전지 셀이 열 폭주했을 때에 다른 전지 셀의 발열을 유발하는 것 방지한다)위해, 서로 이웃하는 전지 셀과 전지 셀의 사이에 내열성을 갖는 고체 탄성체(즉, 완충재)를 설치하는 것이 일반적인 수법으로서 알려져 있다.
이 탄성체는, 전지 셀의 팽창에 따라 압축되어 체적이 감소한다. 특히, 전지 셀이 열 폭주하여 크게 팽창했을 경우에는, 상기 탄성체의 체적은 크게 감소한다. 이때, 이 탄성체로부터 생기는 반력이 급증하고, 전지 셀이 파손 해버리는 등의 우려가 있다. 여기서, 탄성체의 주된 재료가 되는 고무는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 압축했을 때, 그 압축률이 작은 경우에는, 반력의 증가는 작다. 그러나, 소정의 압축률을 넘으면, 반력이 급증하는 경향이 있다. 그리고, 종래의 탄성체(도 12 참조)는, 반력이 급증을 개시하는 압축률이 낮고, 비교적 작은 압축률로 반력이 급증하는 경향이 있었다.
또한, 도 12에 나타내는 탄성체(110)와 같이, 복수의 돌출부(35)를 형성하는 것으로, 탄성체(110)와 전지 셀(210)과의 접촉 면적을 줄이면서, 서로 이웃하는 전지 셀(210)의 사이에 공기층(30)을 형성할 수 있다. 이 공기층(30)에 의해서, 서로 이웃하는 전지 셀(210) 간의 단열성을 확보하는 것이 실시되고 있다. 그러나, 도 12에 나타내는 탄성체(110)와 같은 완충재는, 압축되면 돌출부(35)가 찌그러져(도 13 참조), 공기층(30)의 체적이 너무 작아지거나 공기층(30)이 없어지거나 한다. 그 결과, 충분한 단열성이 발휘되지 않게 된다는 우려가 있다. 또한, 돌출부 (35)를, 압축되었을 때에 찌그러지기 어려워지도록 하면(예를 들면, 딱딱하게 함) 공기층(30)은 확보하기 쉬워지지만, 압축률이 낮은 단계에서도 반력이 급증하기 쉬워져 버리는 경향이 있다.
본 발명의 배터리용 완충재는, 중공의 표면측 볼록부(21) 및 중공의 이면측 볼록부(22)가 소정의 외력에 의해서 찌그러지는 것으로, 압축률이 큰 경우에도 반력이 급증하기 어렵다는 것이다(예를 들면 도 10 참조). 또한, 본 발명의 배터리용 완충재는, 압축량이 큰 경우에도 표면측 볼록부(21) 및 이면측 볼록부(22)가 완전하게는 찌그러지지 않기 때문에, 공기층(30)이 확보되어 단열성능이 유지된다는 것이다.
배터리용 완충재(100)는, 탄성 재료로부터 이루어진 것이다. 탄성 재료로서는, 특별히 제한은 없지만, 구체적으로는 고무재이며, 보다 구체적으로는, 난연성 고무, 불연성 고무, 자기 소화성 고무 등을 들 수 있다.
탄성 재료로 이루어진 배터리용 완충재(100)의 경도는, 특별히 제한은 없지만, JIS K 6253 듀로미터 타입 E에 의해 측정되는 값이, 50∼90도가 되는 것으로 할 수 있고, 60∼80이 되는 것으로 하는 것이 더욱 좋다. 이러한 범위로 함으로써, 그 두께 방향으로 외력이 가해졌을 때에, 반력의 급증을 양호하게 억제할 수 있다.
배터리용 완충재(100)는, 시트 형상의 구조체이며, 그 구체적인 형상에 대해 특별히 제한은 없다. 그 두께(H)(도 4 참조)에 대해서는, 배터리용 완충재(100)의 배치 스페이스 등을 고려하여 적절히 설정할 수 있다. 또한, 본 발명의 배터리용 완충재는, 평판 형상의 탄성 재료에서, 한쪽 면측(표면(11)측)에 개구를 갖는 함몰부와, 다른쪽 면측(이면(13)측)에 개구를 갖는 함몰부를 형성한 것이라고 할 수도 있다. 그리고, 이 함몰부가, 중공의 표면측 볼록부 및 중공의 이면측 볼록부에 해당하게 된다. 즉, 표면측 볼록부 및 이면측 볼록부는, 저부에 개구를 가지고 있으며, 저부가 해방된 것으로 할 수 있다.
시트 형상의 구조체인 배터리용 완충재(100)의 두께(T1; 도 4 참조)는, 특별히 제한은 없고 적절히 설정할 수 있지만, 예를 들면, 0.1∼10㎜ 정도로 할 수 있다.
본 발명에서는, 배터리용 완충재의 두께(H)와 시트 형상의 구조체의 두께(T3)란, H＞3×T3의 관계를 만족하는 것이 바람직하고, 4×T3＞H＞3×T3의 관계를 만족하는 것이 더욱 바람직하다. 이러한 관계를 만족하면, 반력의 급증을 보다 양호하게 억제할 수 있다.
배터리용 완충재(100)의 크기는, 특별히 제한은 없고 적절히 설정할 수 있으며, 전지 셀(210)에 인접하는 경우에는, 전지 셀(210)과 같은 크기로 하거나 전지 셀(210) 보다 조금 작게 할 수 있다.
(1－1) 볼록부：
배터리용 완충재(100)는, 표면(11)측으로 늘어나는 표면측 볼록부(21) 및 이면(13)측으로 늘어나는 이면측 볼록부(22)를 가지며, 표면측 볼록부(21) 및 이면측 볼록부(22)가, 중공의 원추 형상 또는 중공의 구형 세그먼트 형상을 이루고 있다. 그리고, 이들 표면측 볼록부(21) 및 이면측 볼록부(22)는, 전지 셀(210) 등의 부재가 팽창할 때에 따른 외력이 배터리용 완충재(100)의 두께 방향으로 가했졌을 때에, 찌그러진다. 즉, 배터리에서는 그 열팽창에 기인하여 완충재에 가해지는 하중의 범위는 미리 상정할 수 있고, 표면측 볼록부(21) 및 이면측 볼록부(22)가 찌그러져야 할 타이밍을 미리 설정할 수 있다. 또한, 전지 셀(210)이 열 폭주 했을 때에 생기는 외력의 크기도 상정할 수 있으며, 이 외력에 의한 압축률에 대해도, 반력이 급증하지 않도록 설정할 수 있다.
표면측 볼록부(21) 및 이면측 볼록부(22)의 형상은, 중공의 원추 형상 또는 중공의 구형 세그먼트 형상이다. 이러한 형상이면, 표면측 볼록부(21) 및 이면측 볼록부(22)가 전지 셀(210) 등과 점접촉하게 되어, 접촉 면적을 작게 할 수 있다. 그 결과, 전지 셀 등과의 접촉면으로부터 전해지는 열량을 낮게 할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 원추 형상은, 절두 원추 형상을 포함한 개념이며, 원추 형상으로서는, 구체적으로는, 원추 형상, 절두 원추 형상(즉, 원뿔대 형상), 각뿔 형상, 절두각뿔 형상(즉, 각뿔대 형상) 등을 들 수 있다.
또, 구형 세그먼트 형상은, 구를 하나의 평면에서 잘라내서 얻어지는 입체 형상을 의미하며, 구체적으로는, 반구 형상 등을 들 수 있다.
표면측 볼록부(21) 및 이면측 볼록부(22)의 형상으로서는, 구체적으로는 원뿔대 형상 또는 반구 형상으로 할 수 있다.
도 3에는, 표면측 볼록부(21) 및 이면측 볼록부(22)가 원뿔대 형상인 배터리용 완충재(100)를 나타내고 있다. 이 배터리용 완충재(100)에 의하면, 표면측 볼록부(21) 및 이면측 볼록부(22)가 전지 셀(210) 등과 접촉하는 접촉 면적이 작아져, 전지 셀 등과의 접촉면으로부터 전해지는 열량을 낮게 할 수 있다. 또, 배터리용 완충재(100)에 의하면, 압축에 의한 체적의 감소에 기인하는 반력의 급증을 보다 양호하게 방지할 수 있다.
도 6에는, 표면측 볼록부(21) 및 이면측 볼록부(22)가 반구형상인 배터리용 완충재(101)를 나타내고 있다. 이 배터리용 완충재(101)에 의하면, 표면측 볼록부(21) 및 이면측 볼록부(22)가 전지 셀(210) 등과 접촉하는 접촉 면적이 작아져, 전지 셀 등과의 접촉면으로부터 전해지는 열량을 낮게 할 수 있다. 또, 배터리용 완충재(101)에 의하면, 압축에 의한 체적의 감소에 기인하는 반력의 급증을 보다 양호하게 방지할 수 있다.
표면측 볼록부(21) 및 이면측 볼록부(22)는, 중공 형상의 것이며, 즉, 안쪽에 공간이 형성되어 있는 것이다. 이와 같이 중공 형상으로 하는 것으로, 압축률이 커져도(예를 들면, 압축률 50% 등), 표면측 볼록부(21) 및 이면측 볼록부(22)가 변형하는 것으로 체적이 감소하는 것을 회피할 수 있다. 그 때문에, 압축에 의한 체적의 감소에 기인하는 반력의 급증을 방지할 수 있다.
표면측 볼록부(21) 및 이면측 볼록부(22)는, 각각, 적어도 1개 형성되어 있으면 좋지만, 복수 형성되어 있는 것이 좋다. 그 수는 특별히 제한은 없고, 반력의 크기 등을 고려하여 적절히 설정할 수 있다.
표면측 볼록부(21) 및 이면측 볼록부(22)는, 그 형성 위치에 대해 특별히 제한은 없고 적절히 설정할 수 있다. 예를 들면, 도 3에 나타내는 바와 같이 표면측 볼록부(21)와 이면측 볼록부(22)가, 평면에서 볼 때(구체적으로는, 시트 형상의 구조체인 배터리용 완충재(100)의 표면(11)을, 이 표면(11)에 수직 방향에서 보았을 때), 격자무늬(블록 체크) 형상으로 교대로 배치되도록 형성할 수 있다. 이와 같이 형성하면, 표면(11)측과 이면(13) 측으로 보다 균등하게 반력이 발생하고, 서로 이웃하는 전지 셀(210)에 위치 편차 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 표면측 볼록부(21)끼리의 거리(L), 및, 이면측 볼록부(22)끼리의 거리 (L)는, 발생하는 반력의 크기 등을 고려하여 적절히 설정할 수 있다. 이 거리(L)는, 표면측 볼록부(21), 이면측 볼록부(22)의 정점 부분의 사이의 거리이다(도 4 참조).
표면측 볼록부(21) 및 이면측 볼록부(22)의 각각의 두께(T2; 도 4 참조)는, 특별히 제한은 없고 적절히 설정할 수 있다. 예를 들면, 각각, 0.1∼10㎜ 정도로 할 수 있다.
표면측 볼록부(21)와 이면측 볼록부(22)는, 형상이나 크기가 같은 것일 수 도 있고, 서로 형상이나 크기 등이 다른 것일 수도 있다. 즉, 예를 들면, 표면측 볼록부(21)를 중공의 원추 형상으로 하고, 이면측 볼록부(22)를 중공의 구형 세그먼트 형상으로 할 수도 있다. 도 3, 도 4에 나타낸 바와 같이 표면측 볼록부(21)와 이면측 볼록부(22)의 양쪽을 중공의 원추 형상(원뿔대 형상)일 수도 있다. 도 6, 도 7과 같이 표면측 볼록부(21)와 이면측 볼록부(22)의 양쪽을 중공의 구형 세그먼트 형상(반구 형상)으로 할 수도 있다. 또, 표면측 볼록부(21)의 높이는, 이면측 볼록부(22)의 높이와 같아도 되고, 다른 높이로 해도 좋지만, 같은 높이로 하는 것이 바람직하다.
표면측 볼록부(21)와 이면측 볼록부(22)의 형상이 원추 형상인 경우, 그 측면이 이루는 각도θ(도 4 참조)에 대해 특별히 제한은 없고 적절히 설정할 수 있다.
또한, 이와 같이 표면측 볼록부(21), 이면측 볼록부(22)의 두께나 각각의 거리를 적절히 조정하고, 또, 원추 형상인 경우에는 그 측면이 이루는 각도(θ) 및 정점 부분의 두께(T3)를 적절히 조정하여, 외력을 받았을 때에 원하는 반력이 생기도록 할 수 있다. 또한, 표면측 볼록부(21) 및 이면측 볼록부(22)의 두께(T2)와, 이들 이외의 평탄 부분(25)의 두께(배터리용 완충재(100)의 두께 T1)는, 같은 두께로 할 수도 있고, 다르게 할 수도 있으며, 이들은 원하는 반력이 생기도록 적절히 설정할 수 있다. 표면측 볼록부(21), 이면측 볼록부(22)의 밀도는, 적절히 결정할 수 있으며, 1∼6개/㎠ 정도로 할 수 있다.
(2) 본 발명의 배터리용 완충재의 사용：
배터리용 완충재(100)는, 도 1에 나타내는 배터리(200)와 같이 서로 이웃하는 전지 셀(210)의 사이에 배치하거나, 도 2에 나타내는 배터리(201)와 같이, 복수의 전지 셀(210)로 이루어진 적층체와 구속부(230)와의 사이에 배치하거나 할 수 있다. 또한, 배터리용 완충재(100)는, 1개로 한정하지 않고 복수 사용할 수도 있다. 배터리로서는, 전고체 전지에 한정하지 않고 액상 전해질의 전지일 수도 있다.
이와 같이 배치하는 것으로, 배터리용 완충재(100)는, 전지 셀(배터리)의 팽창 시에 생기는 팽창력을 흡수하거나, 배터리가 외력으로부터 충격을 받았을 때에서의 완충재로서 기능한다. 또한, 배터리용 완충재(100)를 이용하는 것으로, 서로 이웃하는 전지 셀(210)의 사이나, 전지 셀(210)과 구속부(230)의 사이에 존재하는 공기층(30; 도 5 참조)의 체적 감소의 정도가 적어, 단열성능이 유지된다.
보다 구체적으로는, 배터리(200)가 열팽창하면, 그 두께(H; 도 4 참조)가 얇아지도록 배터리용 완충재(100)가 변형하여 외력을 흡수한다. 이 때, 표면측 볼록부(21) 및 이면측 볼록부(22)가 찌그러지고, 배터리용 완충재(100)에서는 반력이 발생하여 외력과의 힘의 밸런스가 유지된다. 그리고, 표면측 볼록부(21) 및 이면측 볼록부(22)는, 용수철과 같이 하여 반력을 발생시키면서, 압축률이 증가해도 반력이 급증하는 것이 억제된다. 또한, 표면측 볼록부(21) 및 이면측 볼록부(22)는, 완전하게는 무너지지 않고 안쪽에 공기층이 남기 때문에, 단열성능이 유지되게 된다.
또한, 본 발명의 배터리용 완충재는, 서로 이웃하는 전지 셀(210)의 사이나, 구속부(230)와 전지 셀(210)과의 사이에 배치하는 경우, 1매만을 사용해도 되고, 복수매를 사용해도 된다. 복수매 사용하는 경우, 복수매를 적층시켜 사용해도 되고, 평면 형상으로 병렬로 배치하여 사용할 수도 있다.
[실시예]
이하, 본 발명을 실시예에 근거하여 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
도 3에 나타내는 배터리용 완충재를 상정하고, 압축률(%)과 반력(N)에 대해 시뮬레이션에 의한 해석을 실시했다. 해석 재료는, 에틸렌프로필렌디엔 고무(경도, JIS K 6253 듀로미터 타입 E의 75도)로 했다. 해석 대상은, 표면측 볼록부 및 이면측 볼록부의 형상이, 중공의 원뿔대 형상이며, 표면측 볼록부와 이면측 볼록부는, 평면에서 볼 때(즉, 배터리용 완충재의 표면을, 이 표면에 수직하는 방향에서 보았을 때), 격자무늬 형상으로 교대로 배치되어 볼록부(표면측 볼록부, 이면측 볼록부)의 밀도는 4개/㎠로 했다.
해석은, MSC사 제조의 MARC를 이용했다. 해석 결과를 도 9에 나타낸다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 본 실시예 1에서 상정한 배터리용 완충재는, 압축률이 커졌을 경우(50% 정도)에도 반력의 급증이 억제되는 것을 알았다. 즉, 반력이 급증하는 압축률을 늦추는 것을 알았다.
또, 서로 이웃하는 전지 셀의 사이나, 전지 셀과 구속부의 사이에 존재하는 공기층의 체적 감소의 정도가 적어, 단열성능이 유지되는 것을 알 수 있다.
(실시예 2)
도 6에 나타내는 배터리용 완충재를 상정하여, 압축률(%)과 반력(N)에 대해 시뮬레이션에 의한 해석을 실시했다. 해석 대상으로서 표면측 볼록부 및 이면측 볼록부의 형상이 중공의 반구상인 것을 상정한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 했다.
해석은, 실시예 1과 동일하게 MSC사 제조의 MARC를 이용했다. 해석 결과를 도 10에 나타낸다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 본 실시예 2에서 상정한 배터리용 완충재는, 실시예 1의 경우와 동일하게, 압축률이 커졌을 경우(50% 정도)에도 반력의 급증이 억제되는 것을 알았다. 또, 공기층의 체적 감소의 정도가 적어, 단열성능이 유지되는 것을 알 수 있다.
(비교예 1)
도 12에 나타내는 배터리용 완충재를 상정한 것 이외는, 실시예 1과 동일하게 하여 압축률(%)과 반력(N)과의 관계를 시뮬레이션했다.
비교예 1의 배터리용 완충재는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 배터리용 완충재의 압축률이 커지면(예를 들면 40% 정도), 압축률의 증가에 비교하여 반력의 증가가 매우 커졌다. 또, 도 13에 나타내는 바와 같이 공기층이 거의 남지 않아, 단열성능이 충분히 발휘되지 않는 것을 알 수 있다.
상술한 실시예 1, 2, 비교예 1로부터 알 수 있듯이, 실시예 1, 2의 배터리용 완충재는, 압축률이 커졌을 경우에도, 반력의 급증이 억제되고 있다. 그 때문에, 열 폭주 등에 의해 배터리가 열팽창하거나, 외부로부터의 충격이 가해져 완충재가 크게 압축되었다고 해도, 반력의 급증이 억제되어 큰 반력이 발생하기 어렵다. 그 결과, 배터리용 완충재로부터 생기는 반력에 기인하여, 배터리가 파손해버리는 것 등을 회피할 수 있다. 또, 실시예 1, 2의 배터리용 완충재는, 서로 이웃하는 전지 셀 등의 사이에 존재하는 공기층의 체적의 감소의 정도가 적어, 단열성능이 유지된다.
본 발명의 배터리용 완충재는, 전기 자동차 등에 이용되는 리튬 전지 등의 배터리용의 완충재로서 채용할 수 있다.
11：표면, 13：이면, 21：표면측 볼록부,
22：이면측 볼록부, 25：평탄 부분, 30：공기층,
35：돌출부, 100, 101：배터리용 완충재
110：탄성체, 200, 201：배터리 210：전지 셀
220：수납 케이스, 230：구속부.

Claims (6)

  1. 배터리를 구성하는 서로 이웃하는 부재의 사이에 배치되는 완충재이며,
    탄성 재료로 이루어진 시트 형상의 구조체이며,
    표면측으로 늘어나는 표면측 볼록부 및 이면측으로 늘어나는 이면측 볼록부를 가지며,
    상기 표면측 볼록부 및 상기 이면측 볼록부가, 중공의 원추 형상 또는 중공의 구형 세그먼트 형상이며,
    상기 부재의 팽창에 따른 외력이 가해졌을 때에, 상기 표면측 볼록부 및 상기 이면측 볼록부가 찌그러지는, 배터리용 완충재.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 표면측 볼록부와 상기 이면측 볼록부가, 평면에서 볼 때, 격자무늬 형상으로 교대로 배치되어 있는, 배터리용 완충재.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 표면측 볼록부 및 상기 이면측 볼록부는, 원뿔대 형상 또는 반구형상인, 배터리용 완충재.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    배터리용 완충재의 두께(H)와 상기 시트 형상의 구조체의 두께(T3)가, H＞3×T3의 관계를 만족하는, 배터리용 완충재.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면측 볼록부 및 상기 이면측 볼록부는, 저부에 개구를 갖는, 배터리용 완충재.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면측 볼록부의 높이는, 상기 이면측 볼록부의 높이와 동일한, 배터리용 완충재.









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