WO2023171817A1 - 熱伝達抑制シートの製造方法、熱伝達抑制シート及び組電池 - Google Patents

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WO2023171817A1
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organic material
melting point
transfer suppressing
suppressing sheet
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圭司 熊野
貴彦 井戸
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イビデン株式会社
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a heat transfer suppressing sheet, a method for manufacturing the same, and a battery assembly having the heat transfer suppressing sheet.
  • This electric vehicle, hybrid vehicle, etc. is equipped with an assembled battery in which a plurality of battery cells are connected in series or in parallel to serve as a power source for a driving electric motor.
  • lithium ion secondary batteries which are capable of higher capacity and higher output than lead-acid batteries, nickel-metal hydride batteries, etc., are mainly used for these battery cells. If a battery cell suddenly rises in temperature due to an internal short circuit or overcharging of the battery, and a thermal runaway occurs that continues to generate heat, the heat from the battery cell that has experienced thermal runaway will , there is a risk of propagation to other adjacent battery cells, causing thermal runaway in other battery cells.
  • Patent Document 1 discloses a heat insulating sheet for an assembled battery that includes first particles made of silica nanoparticles and second particles made of a metal oxide, and in which the content of the first particles is limited. ing. Furthermore, Patent Document 1 describes that the heat insulating sheet may contain a binder made of at least one selected from fibers, binders, and heat-resistant resins.
  • the heat insulating sheet described in Patent Document 1 maintains excellent heat insulating properties even when compressive stress increases, but further improvements are needed in terms of heat insulating properties, strength, and performance to suppress powder falling. is required.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has the strength to be able to maintain its shape even when compressive stress is applied to the heat transfer suppressing sheet, and has a high ability to retain inorganic particles.
  • the present invention aims to provide a method for manufacturing a heat transfer suppressing sheet that can maintain excellent heat insulation performance, a heat transfer suppressing sheet, and an assembled battery having the heat transfer suppressing sheet.
  • the above object of the present invention is achieved by the following configuration [1] related to the method for manufacturing a heat transfer suppressing sheet.
  • the binder fiber having the core-sheath structure has a core portion extending in the longitudinal direction thereof, and a sheath portion formed to cover the outer peripheral surface of the core portion,
  • the melting point of the first organic material constituting the core is higher than 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.
  • the melting point of the first organic material is 60°C or more higher than the higher melting point of the second organic material and the third organic material, [ 1] to [3].
  • the processing step includes a step of pressurizing the mixture, a step of heating the mixture,
  • the heating temperature in the step of heating the mixture is set to be higher than the melting point of the second organic material and the melting point of the third organic material, whichever is higher;
  • the above object of the present invention is achieved by the following configuration [10] related to the heat transfer suppressing sheet.
  • Inorganic particles an organic fiber made of a first organic material; a welded part that covers the outer peripheral surface of the organic fiber; a hardened part formed in a region different from the welded part,
  • the welded portion includes a second organic material having a melting point lower than the melting point of the first organic material;
  • the hardened portion includes a third organic material having a melting point lower than the melting point of the first organic material;
  • a heat transfer suppressing sheet comprising the above-mentioned inorganic particles.
  • the cured portion has a plurality of cured layers on the surface of the heat transfer suppressing sheet, The heat transfer suppressing sheet according to [10], wherein cracks are formed between the plurality of cured layers.
  • the melting point of the second organic material and the melting point of the third organic material are both 60° C. or more lower than the melting point of the first organic material, [10] to [13] ]
  • the heat transfer suppressing sheet according to any one of the above.
  • the first organic material is at least one selected from polyethylene terephthalate, polypropylene, and nylon
  • the inorganic particles are particles made of at least one inorganic material selected from oxide particles, carbide particles, nitride particles, and inorganic hydrate particles, [10] to [ 16].
  • the heat transfer suppressing sheet according to any one of [16].
  • the method for manufacturing a heat transfer suppressing sheet of the present invention includes a processing step of processing a mixture containing inorganic particles, binder fibers having a core-sheath structure, and hot melt powder into a sheet shape, and forming a core portion of the binder fibers into a sheet.
  • the melting point of the first organic material constituting the hot melt powder is higher than 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. Therefore, during manufacturing, the core can be left in place to form the skeleton, the sheath can be melted to fuse the surrounding inorganic particles, and even in areas where the sheath does not exist, the hot melt powder can be melted.
  • a heat transfer suppressing sheet that can form a hardened part together with surrounding inorganic particles, thereby suppressing inorganic particles from falling off from the heat transfer suppressing sheet, and achieving both excellent strength and heat transfer suppressing effect. can be obtained. Further, according to the method for manufacturing a heat transfer suppressing sheet of the present invention, since the melting point of the core of the binder fiber is higher than the melting point of the sheath and the hot melt powder, only the core is left and the sheath and the hot melt powder are combined. Temperature control for melting becomes easier.
  • the heat transfer suppressing sheet of the present invention since it contains inorganic particles that have an excellent heat transfer suppressing effect, excellent heat insulation properties can be obtained. Further, according to the heat transfer suppressing sheet of the present invention, it has organic fibers and a welded part that covers the outer peripheral surface of the organic fibers, and the welded part increases the apparent fiber diameter of the organic fibers. The strength of the skeleton can be improved. Further, according to the heat transfer suppressing sheet of the present invention, even in the region excluding the skeleton made of organic fibers and welded parts, there is a hardened part where hot melt powder is hardened together with inorganic particles. Therefore, excellent strength can be obtained, thereby making it possible to prevent powder falling and maintain excellent heat insulation performance.
  • the assembled battery of the present invention since it has a heat transfer suppression sheet having high strength and excellent heat insulation performance as described above, thermal runaway of battery cells in the assembled battery and spread of flame to the outside of the battery case are prevented. Can be suppressed.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a state after mixing raw materials, which is part of a method for manufacturing a heat transfer suppressing sheet according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the structure of a heat transfer suppressing sheet manufactured by the manufacturing method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a photograph substituted for a drawing showing an enlarged view of the surface of the heat transfer suppressing sheet according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a photograph substituted for a drawing showing the state of particles of wet silica and dry silica.
  • FIG. 5 is a graph showing changes in thermal conductivity at various temperatures of wet silica and dry silica.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing an assembled battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 shows Example No. This is a photograph substituted for a drawing showing the surface of No. 1.
  • FIG. 8 shows comparative example No. This is a photograph substituted for a drawing showing the surface of No. 1.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a method for measuring the scattering rate.
  • FIG. 10 is a graph showing a change in the scattering rate with the number of hits, where the vertical axis is the scattering rate and the horizontal axis is the number of hits.
  • the present inventors have conducted intensive studies on a heat transfer suppressing sheet that can solve the above problems.
  • a heat transfer suppressing sheet using hot melt powder and binder fibers with a core-sheath structure that has a core with a high melting point and a sheath with a low melting point, high strength can be obtained using the core as a skeleton.
  • the hot melt powder hardens in areas other than the skeleton, improving strength, and furthermore, the sheath and hot melt powder melt and retain the inorganic particles, suppressing powder falling. I found it.
  • a heat transfer suppressing sheet when heating the sheet material, if the heating temperature is set so as not to melt the core, only the sheath and hot melt powder, which have a lower melting point than the core, will melt. can be melted. Thereafter, by cooling, the sheath part, including the surrounding inorganic particles, is welded to the core part again. Further, hot melt powder hardens while containing surrounding inorganic particles. Therefore, after cooling, the core and the welded part containing inorganic particles become a skeleton, and between the skeletons, the hardened part containing hot melt powder and inorganic particles supports the skeleton, which increases the strength of the heat transfer suppressing sheet. can be improved.
  • the sheath part is melted and welded to the core part together with the inorganic particles, and the hot melt powder is hardened on the surface of the heat transfer suppressing sheet to form multiple hardened layers. Since the inorganic particles are retained on the sheet surface, powder falling can be suppressed. As a result, even when pressure or impact is applied to the heat transfer suppressing sheet, high heat insulation performance can be maintained.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a state after mixing raw materials, which is part of a method for manufacturing a heat transfer suppressing sheet according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the structure of a heat transfer suppressing sheet manufactured by the manufacturing method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a photograph substituted for a drawing showing an enlarged view of the surface of the heat transfer suppressing sheet according to the embodiment of the present invention.
  • binder fibers 3 having a core-sheath structure, inorganic particles 4, and hot melt powder 14 are put into a mixer such as a V-type mixer at a predetermined ratio, and a mixture 9 is mixed.
  • a mixer such as a V-type mixer at a predetermined ratio
  • a mixture 9 is mixed.
  • a solvent such as water
  • a small amount of a solvent such as water may be added.
  • scattering of inorganic particles during production can be further suppressed.
  • the binder fiber 3 has a core portion 1 extending in the longitudinal direction of the fiber, and a sheath portion 2 formed to cover the outer peripheral surface of the core portion 1, and the core portion 1 is made of a first organic material.
  • the sheath portion 2 is made of a second organic material. Further, the melting point of the first organic material is higher than the melting point of the second organic material.
  • the hot melt powder 14 is obtained by molding a third organic material, for example, ethylene-vinyl acetate (EVA) into a powder form. Further, the melting point of the first organic material constituting the core portion 1 is higher than the melting point of the third organic material constituting the hot melt powder 14. The hot melt powder 14 will be described later.
  • a third organic material for example, ethylene-vinyl acetate (EVA)
  • EVA ethylene-vinyl acetate
  • the obtained mixture 9 is put into a predetermined mold, and by applying pressure with a press or the like and heating it, the sheath part 2 of the binder fiber 3 is melted and is present around the core part 1.
  • a melted zone (not shown) containing inorganic particles 4 is formed.
  • the hot melt powder is also melted, and a melted portion (not shown) is formed in a region other than the periphery of the core portion 1 as well.
  • the molten sheath portion 2 is welded to the core portion 1 again, and the second organic material and inorganic particles constituting the sheath portion 2 are welded to the core portion 1.
  • a welded portion 5 including 4 is formed.
  • the welded part 5 covers at least a part of the surface of the core part 1 and constitutes a fiber part 6 together with the core part 1.
  • the molten hot melt powder 14 hardens while containing the surrounding inorganic particles 4, and hardened portions 16 are formed in all areas between the plurality of fiber portions 6.
  • the hardening section 16 includes the third organic material that constitutes the hot melt powder 14 and the inorganic particles 4. In this way, the heat transfer suppressing sheet 13 processed into a sheet shape can be obtained.
  • the material of the heat transfer suppressing sheet 13 includes hot melt powder 14, and the hot melt powder 14 melted by heating is likely to segregate on the surface of the molded body. Therefore, as shown in FIG. 3, a thin hardened layer 17 is formed on the surface of the heat transfer suppressing sheet 13.
  • the hardened portion 16 includes thin hardened layers 17 dispersed in a plurality of regions, and cracks 12 may be formed between the plurality of hardened layers 17.
  • the melting point of the first organic material constituting the core 1 is higher than the melting point of the second organic material constituting the sheath 2 and the melting point of the third organic material constituting the hot melt powder 14. Since it is higher than the melting point of the material, when heating the mixture 9, the sheath part 2 and the hot melt powder 14 can be melted while leaving the core part 1. Therefore, the strength of the heat transfer suppressing sheet 13 can be ensured by the core portion 1.
  • the sheath part 2 is welded to the core part 1 again in a state containing the surrounding inorganic particles 4, and a welded part 5 is formed, and the hot melt powder 14 is in a state including the surrounding inorganic particles 4.
  • the cured portion 16 is formed. Therefore, the outer peripheral surface of the core part 1 is covered with the welded part 5, and the inorganic particles 4 can be held therein. Furthermore, the inorganic particles 4 can be held by the hardened portion 16 even in the region excluding the welded portion 5 .
  • the hot melt powder 14 melted by heating is likely to segregate on the surface of the molded body, and a thin hardened layer 17 is formed on the surface of the heat transfer suppressing sheet 13, which has a high powder falling suppression effect. can be obtained.
  • the heat transfer suppression sheet 13 when the heat transfer suppression sheet 13 is disposed between the plurality of battery cells, the As the battery cells expand and contract, the heat transfer suppressing sheet 13 becomes easily deformed. Therefore, damage to the heat transfer suppressing sheet 13 can be suppressed, and the load on adjacent battery cells can also be reduced.
  • the fiber part 6 composed of the core part 1 and the welded part 5 has a large fiber diameter, it has higher strength than the strength of the core part 1 alone.
  • the binder fibers 3 are present in the mixture 9 in irregular directions, and the binder fibers 3 may be in contact with each other in some parts. Then, as shown in the contact part 11 in FIGS. 2 and 3, when the molten sheath part 2 is cooled, the adjacent core parts 1 are fused to each other by the weld part 5, forming a three-dimensional skeleton. is formed. Furthermore, since the hardened portion 16 containing hot melt powder 14 and inorganic particles 4 supports the skeleton between the skeletons, the shape of the entire heat transfer suppressing sheet can be maintained with even higher strength. Even when pressure or impact is applied to the transmission suppression sheet, high heat insulation performance can be maintained.
  • the temperature when the temperature is set to melt only the surface of the organic fibers on the front side of the sheet, the surface of the organic fibers does not melt on the center side of the sheet, and the holding power of the inorganic particles 4 decreases. Additionally, if the temperature is set to melt the surface of the organic fibers on the center side of the sheet, the organic fibers on the surface side of the sheet will melt up to the radial center, making it difficult to ensure the strength of the sheet. .
  • the core portion 1 since the melting point of the first organic material constituting the core portion 1 is higher than the melting point of the second organic material constituting the sheath portion 2, the core portion It is possible to set a temperature for melting the sheath part 2 while leaving a temperature of .
  • the core part 1 serves as a skeleton that maintains the strength of the sheet on both the front side and the center side, and welded parts 5 containing inorganic particles 4 are formed on the surface of the core part 1. It has an ideal structure.
  • the heat transfer suppressing sheet 13 manufactured by the manufacturing method according to the present embodiment has a strong skeleton, and even when a pressing force or impact is applied to the heat transfer suppressing sheet, its shape is maintained. In addition to being able to suppress powder falling, it is also possible to maintain excellent heat insulation performance.
  • the surface of the heat transfer suppressing sheet 13 may be covered with a film or the like.
  • Polymer films include polyimide, polycarbonate, PET, p-phenylene sulfide, polyetherimide, crosslinked polyethylene, flame-retardant chloroprene rubber, polyvinyldenfluoride, hard vinyl chloride, polybutylene terephthalate, PTFE, PFA, FEP, ETFE, Examples include films made of rigid PCV, flame-retardant PET, polystyrene, polyethersulfone, polyamideimide, polyacrylonitrile, polyethylene, polypropylene, polyamide, and the like.
  • the method of covering the surface of the heat transfer suppressing sheet 13 with a film is not particularly limited, and may include a method of pasting with an adhesive or the like, a method of wrapping the heat transfer suppressing sheet 13 with a film, or a method of covering the surface of the heat transfer suppressing sheet 13 with a film, or a method of covering the surface of the heat transfer suppressing sheet 13 with a film, and a method of coating the surface of the heat transfer suppressing sheet 13 with a film. Examples include a method of accommodating the sheet 13.
  • the binder fiber 3 that can be used in this embodiment has a core-sheath structure, and the melting point of the first organic material forming the core part 1 is the melting point of the second organic material forming the sheath part 2.
  • the melting point of the first organic material forming the core part 1 is the melting point of the second organic material forming the sheath part 2.
  • the first organic material forming the core portion 1 at least one selected from polyethylene terephthalate, polypropylene, and nylon can be selected.
  • the second organic material forming the sheath portion 2 at least one selected from polyethylene terephthalate, polyethylene, polypropylene, and nylon can be selected.
  • the melting point of the first organic material constituting the core portion 1 is sufficiently higher than the melting point of the second organic material constituting the sheath portion 2, the setting latitude for the heating temperature in the heating process can be expanded. , it is possible to more easily set the temperature to obtain the desired structure.
  • the melting point of the first organic material is preferably 60°C or more higher than the melting point of the second organic material, more preferably 70°C or more higher, and even more preferably 80°C or more higher.
  • binder fibers having a core-sheath structure as described above are generally commercially available, and the materials constituting the core portion and the sheath portion may be the same or different from each other.
  • binder fibers in which the core 1 and the sheath 2 are made of the same material and have different melting points include those in which the core 1 and the sheath 2 are made of polyethylene terephthalate, polypropylene, and nylon. Examples include things.
  • binder fibers in which the core part 1 and the sheath part 2 are made of different materials include one in which the core part 1 is made of polyethylene terephthalate and the sheath part 2 is made of polyethylene, and one in which the core part 1 is made of polypropylene and the sheath part 2 is made of polyethylene. Examples include those made of polyethylene.
  • the melting point of the second organic material constituting the sheath of the binder fibers refers to the melting temperature at which the second organic material begins to melt and deform. Judging to be a species.
  • the melting point of the sheath portion of the binder fiber can be measured, for example, by the following method. A binder fiber to be measured is placed in contact with a glass fiber having a higher melting point, heated from room temperature to 200° C. at a heating rate of 5° C./min, and then cooled to room temperature.
  • the second organic It can be determined that the melting point of the material is 200°C or lower.
  • the sheath portion is constructed by varying the heating temperature and observing the fused state of the binder fibers and glass fibers after cooling by the above method, or the cross-sectional shape of the binder fibers. The melting point of the second organic material can be determined.
  • the content of the binder fibers 3 is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more based on the total mass of the mixture 9. Furthermore, if the content of the binder fibers 3 becomes too large, the content of the inorganic particles 4 will be relatively reduced, so in order to obtain the desired heat insulation performance, the content of the binder fibers 3 must be It is preferably 25% by mass or less, more preferably 20% by mass or less based on the mass.
  • the content of all the inorganic particles 4 contained in the mixture 9 is preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more based on the total mass of the mixture 9. Furthermore, if the content of the inorganic particles 4 becomes too large, the content of the binder fibers 3 will be relatively reduced. It is preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less based on the total mass of.
  • the hot melt powder is a powder that contains, for example, a third organic material different from the first organic material and the second organic material, and has the property of being melted by heating.
  • the hot melt powder is melted, and when it is cooled thereafter, it hardens while containing the surrounding inorganic particles 4, and a hardened portion 16 is formed.
  • the hardened portion 16 includes the thin hardened layer 17 dispersed in a plurality of regions on the surface of the heat transfer suppression sheet 13, and since the surface of the heat transfer suppression sheet 13 is covered with the thin hardened layer, heat is not absorbed. Falling off of the inorganic particles 4 from the transmission suppression sheet 13 can be further suppressed.
  • Hot melt powders include those having various melting points, but a hot melt powder having an appropriate melting point may be selected in consideration of the melting points of the core 1 and sheath 2 of the binder fibers 3 used.
  • the melting point of the first organic material constituting the core portion 1 is the melting point of the second organic material constituting the sheath portion 2 and the melting point of the third organic material constituting the hot melt powder 14. Therefore, the heating temperature can be set to melt the sheath part 2 and the hot melt powder 14 while leaving the core part 1 intact. Furthermore, if the melting point of the hot melt powder 14 is lower than the melting point of the sheath part 2, the heating temperature during production can be set between the melting point of the core part 1 and the melting point of the sheath part 2. Heating temperature can be easily set.
  • the type of hot melt powder 14 to be used can also be selected so that the melting point of the hot melt powder 14 is between the melting point of the core 1 and the melting point of the sheath 2.
  • the hot melt powder 14 having such a melting point is used, when the sheath 2 and the hot melt powder 14 are both melted and then cooled and hardened, the organic fiber (core 1) and its surroundings are melted first.
  • the hot melt powder 14 present in all areas except the sheath portion 2 is cured.
  • the position of the organic fibers can be fixed, and then the molten sheath portion 2 is welded to the organic fibers, making it easier to form a three-dimensional skeleton. Therefore, the strength of the entire sheet can be further improved.
  • the melting point of the third organic material constituting the hot melt powder 14 is sufficiently lower than the melting point of the first organic material constituting the core 1, it is possible to widen the setting latitude of the heating temperature in the heating process. This makes it easier to set the temperature to obtain the desired structure.
  • 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.
  • components constituting the hot melt powder 14 include polyethylene, polyester, polyamide, ethylene vinyl acetate, and the like.
  • the content of hot melt powder 14 is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, based on the total mass of mixture 9.
  • the content of hot melt powder 14 should be It is preferably 5% by mass or less, more preferably 4% by mass or less based on the total mass.
  • the process of processing the mixture 9 into a sheet shape includes a process of pressurizing the mixture 9 and a process of heating the mixture 9.
  • the heating temperature in the heating step is higher than the melting point of the second organic material forming the sheath portion 2 and the melting point of the third organic material forming the hot melt powder 14, whichever is higher;
  • the temperature is preferably lower than the melting point of the first organic material constituting the first organic material.
  • the melting point of the first organic material forming the core part 1 is sufficiently higher than the melting point of the second organic material forming the sheath part 2, the setting latitude for the heating temperature in the heating process can be expanded. This makes it easier to set the temperature to obtain the desired structure.
  • the melting point of the first organic material is preferably 60°C or more higher than the melting point of the second organic material, more preferably 70°C or more higher, and even more preferably 80°C or more higher. That is, in order to sufficiently widen the heating temperature setting tolerance, the melting point of the first organic material must be 60° higher than the melting point of the second organic material and the melting point of the third organic material.
  • the temperature is preferably higher than 70°C, more preferably 70°C or higher, even more preferably 80°C or higher.
  • the heating temperature in the heating step is set higher than the melting point of the second organic material forming the sheath portion 2 and the melting point of the third organic material forming the hot melt powder 14, whichever is higher. It is preferable to set the temperature higher than 10°C, more preferably to set the temperature higher than 20°C. On the other hand, the heating temperature is preferably set to a temperature lower than the melting point of the first organic fiber constituting the core portion 1, more preferably set lower by 10°C or more, and even more preferably set lower by 20°C or more. .
  • the heating time is not particularly limited, but it is preferable to set the heating time so that the sheath 2 and the hot melt powder 14 can be sufficiently melted.
  • it can be set to 3 minutes or more and 15 minutes or less.
  • the heat transfer suppressing sheet 13 includes inorganic particles 4, organic fibers (core portion 1) made of a first organic material, and an outer peripheral surface of the organic fibers. It has a welded part 5 to cover and a hardened part 16 formed in a different area from the welded part 5.
  • the welded portion 5 includes the second organic material having a melting point lower than the melting point of the first organic material and the inorganic particles 4.
  • the hardened portion 16 includes a third organic material having a melting point lower than the melting point of the first organic material, and inorganic particles 4. Further, the hardened portion 16 has a plurality of hardened layers 17 on the surface of the heat transfer suppressing sheet 13, and cracks 12 are formed between the plurality of hardened layers 17.
  • the hot melt powder 14 is contained in the mixture of materials, and this hot melt powder 14 is present in all areas of the molded body, so if it is cooled after heating in the manufacturing process, welding may occur.
  • Part 5 may contain a third organic material that is a component of hot melt powder 14 .
  • the hardened portion 16 may contain a second organic material that is a component of the sheath portion 2. In either case, the effects of the present invention are not affected.
  • the fiber part 6 composed of the organic fiber (core part 1) and the welded part 5 acts as a skeleton, and the hot melt powder 14 and the inorganic particles 4 are spread between the skeletons. Since the included hardened portion 16 supports the skeleton, the shape of the entire heat transfer suppressing sheet can be maintained with even higher strength. Further, the outer circumferential surface of the organic fiber is covered with the welded part 5, and the hardened part 16 is formed even in the area excluding the welded part 5, so that the inorganic particles 4 can be held.
  • the thin hardened layer 17 is formed on the surface of the heat transfer suppressing sheet 13, a high powder drop suppression effect can be obtained. Furthermore, when the cracks 12 are formed, the heat transfer suppressing sheet 13 easily follows deformation accompanying expansion and contraction of the battery cells during charging and discharging. Therefore, for example, even if the heat transfer suppressing sheet 13 according to the present embodiment is placed between a plurality of battery cells described below, and the battery cells expand and compressive stress or impact is applied to the heat transfer suppressing sheet 13, , can maintain excellent heat insulation performance.
  • the mechanism that can suppress the falling off (powder falling) of the inorganic particles 4 from the sheet surface is that the organic fibers (core portion 1) and the welded portions 5 form a three-dimensional and strong skeleton. Since the shape of the heat transfer suppressing sheet 13 is maintained, deformation or compression of the heat transfer suppressing sheet 13 is thought to be suppressed.
  • the welded portion 5 does not need to completely cover the outer peripheral surface of the organic fiber (core portion 1), but partially covers the outer peripheral surface of the organic fiber (core portion 1). ) may be exposed.
  • the sheath portion 2 since the binder fibers 3 having a core-sheath structure are used, the sheath portion 2 may peel off during the manufacturing process; Even if 1) is exposed, the effects of the present invention can be fully obtained.
  • the core portion 1 made of the first organic material acts as an organic fiber that maintains the strength and shape of the sheet.
  • the melting point of the first organic material constituting the organic fiber is higher than the melting point of the second organic material present on the outer peripheral surface of the organic fiber and the melting point of the third organic material contained in the hardened portion 16. , not particularly limited.
  • the first organic material includes at least one selected from polyethylene terephthalate, polypropylene, and nylon.
  • the content of organic fibers is preferably 2% by mass or more, more preferably 4% by mass or more, based on the total mass of the heat transfer suppressing sheet 13. Furthermore, if the content of organic fibers becomes too large, the content of inorganic particles 4 will relatively decrease, so in order to obtain the desired heat insulation performance, the content of organic fibers must be adjusted to It is preferably 10% by mass or less, more preferably 8% by mass or less based on the total mass.
  • the fiber length of the organic fibers is not particularly limited, but from the viewpoint of ensuring moldability and processability, the average fiber length of the organic fibers is preferably 10 mm or less. On the other hand, from the viewpoint of making the organic fibers 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 more.
  • the welded part 5 is formed by once melting the sheath part 2 of the binder fiber 3 having a core-sheath structure by heating and then cooling it, and includes a second organic material and inorganic particles 4.
  • the second organic material is not particularly limited as long as it has a melting point lower than the first organic material constituting the organic fiber.
  • the second organic material includes at least one selected from polyethylene terephthalate, polyethylene, polypropylene, and nylon. Note that the melting point of the second organic material is preferably 90°C or higher, more preferably 100°C or higher. Further, the melting point of the second organic material is preferably 150°C or lower, more preferably 130°C or lower.
  • the hardened portion 16 is formed by once melting the hot melt powder by heating and then cooling it, and includes the third organic material and inorganic particles 4 that constitute the hot melt powder.
  • the third organic material which is a component constituting the hot melt powder is not particularly limited as long as it has a melting point lower than the first organic material constituting the organic fiber.
  • the melting point of the hot melt powder (third organic material) is preferably lower than the melting point of the second organic material constituting the sheath.
  • the melting point of the third organic material may be higher than the melting point of the second organic material, i.e. , may be between the melting point of the first organic material and the melting point of the second organic material.
  • the melting points of the second organic material and the third organic material must both be 60°C or more lower than the melting point of the first organic material.
  • the temperature is preferably lower than 70°C, more preferably lower than 80°C.
  • the melting point of the hot melt powder (third organic material) is preferably 80°C or higher, more preferably 90°C or higher. Further, the melting point of the hot melt powder (third organic material) is preferably 180°C or lower, more preferably 150°C or lower. Moreover, it is preferable that the third organic material constituting the hot melt powder is at least one selected from polyethylene, polyester, polyamide, and ethylene vinyl acetate.
  • 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 for the type of inorganic particles, 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 from the viewpoint of heat transfer suppressing effect. , it is more preferable to use oxide particles. Further, 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, microporous particles, and hollow particles. Inorganic balloons such as silica particles, particles made of a thermally expandable inorganic material, particles made of a hydrous porous material, etc. can also be used.
  • the average secondary particle diameter of the inorganic particles is 0.01 ⁇ m or more, they are easily available and can suppress an increase in manufacturing costs. Further, when the thickness is 200 ⁇ m or less, a desired heat insulation effect can be obtained. Therefore, the average secondary particle diameter of the inorganic particles is preferably 0.01 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, more preferably 0.05 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the heating element can be cooled in multiple stages, and the endothermic effect can be exerted over a wider temperature range.
  • a mixture of large diameter particles and small diameter particles it is preferable to use a mixture of large diameter particles and small diameter particles.
  • the other inorganic particles include inorganic particles made of a metal oxide.
  • the inorganic particles will be described in more detail, with small-diameter inorganic particles being referred to as first inorganic particles and large-diameter inorganic particles being referred to as second inorganic particles.
  • Oxide particles have a high refractive index and have a strong effect of diffusely reflecting light, so when oxide particles are used as the first inorganic particles, radiant heat transfer can be suppressed, particularly in high temperature regions such as abnormal heat generation.
  • oxide particles at least one particle selected from silica, titania, zirconia, zircon, barium titanate, zinc oxide, and alumina can be used. That is, among the above-mentioned oxide particles that can be used as inorganic particles, only one type or two or more types of oxide particles may be used.
  • silica is a component with high heat insulation properties
  • titania is a component with a high refractive index compared to other metal oxides, and is highly effective in diffusely reflecting light and blocking radiant heat in high temperature regions of 500 degrees Celsius or higher. Therefore, it is most preferable to use silica and titania as the oxide particles.
  • Average primary particle diameter of oxide particles 0.001 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less
  • the average primary particle diameter of the oxide particles is 0.001 ⁇ m or more, it is sufficiently larger than the wavelength of the light that contributes to heating, and in order to diffusely reflect light efficiently, it is difficult to transfer heat in the high temperature region of 500°C or more. The radiant heat transfer within the suppression sheet is suppressed, and the heat insulation properties can be further improved.
  • the average primary particle diameter of the oxide particles is 50 ⁇ m or less, the number of contact points between the particles does not increase even when the particles are compressed, and it is difficult to form a path for conductive heat transfer, so conductive heat transfer is particularly dominant. The influence on the heat insulation properties in the normal temperature range can be reduced.
  • the average primary particle diameter can be determined by observing the particles with a microscope, comparing them with a standard scale, and taking the average of 10 arbitrary particles.
  • nanoparticles refer to nanometer-order particles having a spherical or nearly spherical average primary particle diameter of less than 1 ⁇ m. Because nanoparticles have a low density, they suppress conductive heat transfer, and when nanoparticles are used as the first inorganic particles, the voids are further finely dispersed, making it possible to obtain excellent heat insulation properties that suppress convective heat transfer. . For this reason, it is preferable to use nanoparticles because they can suppress the conduction of heat between adjacent nanoparticles during normal use of the battery in the normal temperature range.
  • the heat transfer suppressing sheet will be compressed by the expansion caused by thermal runaway of the battery cell, and even if the internal density increases, the heat transfer will be reduced. It is possible to suppress an increase in conductive heat transfer of the suppression sheet. This is thought to be because nanoparticles tend to form fine voids between particles due to the repulsive force caused by static electricity, and because their bulk density is low, the particles are filled so as to provide cushioning properties.
  • the material when using nanoparticles as the first inorganic particles, is not particularly limited as long as it meets the above definition of nanoparticles.
  • silica nanoparticles in addition to being a highly insulating material, silica nanoparticles have small contact points between particles, so the amount of heat conducted by silica nanoparticles is smaller than when using silica particles with a large particle size. Become.
  • silica nanoparticles have a bulk density of about 0.1 (g/cm 3 ), so for example, battery cells placed on both sides of a heat insulating sheet may thermally expand, causing Even when a large compressive stress is applied to the silica nanoparticles, the size (area) and number of contact points between the silica nanoparticles do not increase significantly, and the heat insulation properties can be maintained. Therefore, it is preferable to use silica nanoparticles as the nanoparticles. Examples of silica nanoparticles include wet silica, dry silica, and airgel, and silica nanoparticles that are particularly suitable for this embodiment will be described below.
  • FIG. 4 is a photograph substituted for a drawing showing the state of particles of wet silica and dry silica.
  • FIG. 5 is a graph diagram showing the change in thermal conductivity at each temperature of wet silica and dry silica. As shown in FIG. 4, particles of wet silica are aggregated, whereas particles of dry silica can be dispersed. In the temperature range below 300°C, conductive heat transfer is dominant, so as shown in Figure 5, dry silica, which can disperse particles, is superior to wet silica. This is more preferable because it can provide better heat insulation performance.
  • a mixture containing the materials is processed into a sheet by a dry method. It is preferable to process it into a shape.
  • Average primary particle diameter of nanoparticles 1 nm or more and 100 nm or less
  • the average primary particle diameter of the nanoparticles is set to 1 nm or more and 100 nm or less, convective heat transfer and conductive heat transfer within the heat transfer suppressing sheet can be suppressed, especially in the temperature range below 500°C, and the heat insulation property is improved. can be further improved.
  • the voids remaining between nanoparticles and the many contact points between particles suppress conductive heat transfer, and the heat insulation properties of the heat transfer suppressing sheet can be maintained. .
  • the average primary particle diameter of the nanoparticles is more preferably 2 nm or more, and even more preferably 3 nm or more.
  • the average primary particle diameter of the nanoparticles is more preferably 50 nm or less, and even more preferably 10 nm or less.
  • Inorganic hydrate particles thermally decompose when they receive heat from a heating element and reach a thermal decomposition start temperature, releasing their own water of crystallization and lowering the temperature of the heating element and its surroundings, a so-called "endothermic action.” Express. Furthermore, after releasing the crystal water, it becomes a porous body and exhibits a heat insulating effect due to its countless air holes.
  • Specific examples of inorganic hydrates include aluminum hydroxide (Al(OH) 3 ), magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ), calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ), and zinc hydroxide (Zn(OH)).
  • aluminum hydroxide has about 35% water of crystallization, and as shown in the following formula, it thermally decomposes to release water of crystallization and exhibits an endothermic action. After releasing the crystal water, it becomes porous alumina (Al 2 O 3 ), which functions as a heat insulator. 2Al(OH) 3 ⁇ Al 2 O 3 +3H 2 O
  • the heat transfer suppressing sheet 13 is preferably interposed between, for example, battery cells;
  • the temperature rises rapidly and continues to rise to around 700°C. Therefore, the inorganic particles are preferably composed of inorganic hydrates whose thermal decomposition initiation temperature is 200° C. or higher.
  • the thermal decomposition starting 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, and approximately 200°C for iron hydroxide.
  • the average secondary particle diameter of the inorganic hydrate particles is preferably 0.01 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, more preferably 0.05 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • thermally expandable inorganic material examples include vermiculite, bentonite, mica, pearlite, and the like.
  • Water-containing porous material particles made of water-containing porous material
  • water-containing porous material include zeolite, kaolinite, montmorillonite, acid clay, diatomaceous earth, wet silica, dry silica, aerogel, mica, and vermiculite.
  • the heat insulating material used in the present invention may contain an inorganic balloon as the first inorganic particles.
  • an inorganic balloon When an inorganic balloon is included, convection heat transfer or conductive heat transfer within the heat insulating material can be suppressed in a temperature range of less than 500° C., and the heat insulating properties of the heat insulating material can be further improved.
  • the inorganic balloon at least one selected from a shirasu balloon, a silica balloon, a fly ash balloon, a barite balloon, and a glass balloon can be used.
  • Inorganic balloon content 60% by mass or less based on the total mass of the insulation material
  • the content of the inorganic balloon is preferably 60% by mass or less based on the total mass of the heat insulating material.
  • the average particle diameter of the inorganic balloon is preferably 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the second inorganic particles are not particularly limited as long as they are different from the first inorganic particles in material, particle size, etc.
  • the second inorganic particles include oxide particles, carbide particles, nitride particles, inorganic hydrate particles, silica nanoparticles, metal oxide particles, inorganic balloons such as microporous particles and hollow silica particles, and thermally expandable inorganic materials. Particles made of a water-containing porous material, particles made of a water-containing porous material, etc. can be used, and the details thereof are as described above.
  • nanoparticles have extremely low conductive heat transfer and can maintain excellent heat insulation properties even when compressive stress is applied to the heat transfer suppressing sheet. Furthermore, metal oxide particles such as titania are highly effective in 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 more dense structure and improving the heat transfer suppression effect. can. Therefore, when nanoparticles, for example, are used as the first inorganic particles, particles made of a metal oxide having a larger diameter than the first inorganic particles are further used as the second inorganic particles to suppress heat transfer. It is preferable to include it in the sheet.
  • metal oxides examples include silicon oxide, titanium oxide, aluminum oxide, barium titanate, zinc oxide, zircon, and zirconium oxide.
  • titanium oxide titanium oxide (titania) is a component with a high refractive index compared to other metal oxides, and is highly effective in diffusely reflecting light and blocking radiant heat in the high temperature range of 500°C or higher, so titania can be used. Most preferred.
  • the first inorganic particle For example, at least one particle selected from dry silica particles and silica aerogel is used as the first inorganic particle, and the second inorganic particle is selected from titania, zircon, zirconia, silicon carbide, zinc oxide, and alumina.
  • the first inorganic particles should be present in an amount of 50% by mass based on the total mass of the inorganic particles. It is preferably at least 60% by mass, more preferably at least 70% by mass.
  • the content of the first inorganic particles is preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, and even more preferably 80% by mass or less, based on the total mass of the inorganic particles.
  • the second inorganic particles are preferably 5% by mass or more, and 10% by mass or more based on the total mass of the inorganic particles. More preferably, it is 20% by mass or more. Further, the second inorganic particles account for 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.
  • the heat transfer suppressing sheet contains second inorganic particles made of a metal oxide, if the average primary particle diameter of the second inorganic particles is 1 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, efficiency is improved in a high temperature region of 500°C or higher. Radiation heat transfer can be well suppressed.
  • the average primary particle diameter of the second inorganic particles is more preferably 5 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less, and most preferably 10 ⁇ m or less.
  • the content of the inorganic particles 4 is preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more based on the total mass of the heat transfer suppressing sheet 13. Furthermore, if the content of inorganic particles 4 becomes too large, the content of organic fibers and welded parts will be relatively reduced.
  • the content of 4 is preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less based on the total mass of the heat transfer suppressing sheet 13.
  • the content of inorganic particles in the heat transfer suppressing sheet 13 can be calculated, for example, by heating the heat transfer suppressing sheet at 800° C., decomposing the organic components, and then measuring the mass of the remaining portion.
  • the heat transfer suppressing sheet 13 in addition to the organic fibers (core portion 1), inorganic particles 4, welded portions 5, and hardened portions 16, the heat transfer suppressing sheet 13 according to the present embodiment also includes an organic material different from the first organic material.
  • Organic fibers constituted by, inorganic fibers, etc. may be included.
  • the heat transfer suppressing sheet 13 may contain an organic material different from the first to third organic materials, and the inorganic particles may be held in this organic material.
  • the thickness of the heat transfer suppressing sheet according to this embodiment is not particularly limited, it is preferably 0.05 mm or more and 10 mm or less. When the thickness is 0.05 mm or more, sufficient compressive strength can be obtained. On the other hand, when the thickness is 10 mm or less, good heat insulation properties of the heat transfer suppressing sheet can be obtained.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing an assembled battery according to an embodiment of the present invention.
  • the assembled battery 100 according to the present embodiment includes a plurality of battery cells 20a, 20b, and 20c and a heat transfer suppression sheet according to the present embodiment, and the plurality of battery cells are connected in series or in parallel. It is.
  • the heat transfer suppressing sheet 13 according to this embodiment is interposed between the battery cells 20a and 20b and between the battery cells 20b and 20c.
  • the battery cells 20a, 20b, 20c and the heat transfer suppressing sheet 13 are housed in a battery case 30. Note that the heat transfer suppressing sheet 13 is as described above.
  • the heat transfer suppressing sheet 13 having a heat transfer suppressing effect exists between it and the battery cell 20b. , it is possible to suppress the propagation of heat to the battery cell 20b. Moreover, since the heat transfer suppressing sheet 13 according to the present embodiment has high compressive strength, it is possible to suppress thermal expansion of the battery cells 20a, 20b, and 20c even during charging and discharging of these battery cells. Therefore, the distance between the battery cells can be ensured, excellent heat insulation performance can be maintained, and thermal runaway of the battery cells can be prevented. Moreover, since it has the effect of suppressing powder falling, it can be easily handled.
  • a heat transfer suppressing sheet 13 may also be placed between the cells 20a, 20b, 20c and the battery case 30.
  • the assembled battery 100 configured in this way, when a certain battery cell ignites, it is possible to suppress the flame from spreading to the outside of the battery case 30.
  • the assembled battery 100 according to this embodiment is used in an electric vehicle (EV) or the like, and may be placed under a passenger's floor. In this case, even if the battery cell catches fire, the safety of the passenger can be ensured.
  • the heat transfer suppressing sheet 13 can be placed not only between each battery cell, but also between the battery cells 20a, 20b, 20c and the battery case 30, so that a new flame retardant material etc. can be prepared. There is no need to do so, and the assembled battery 100 can be easily configured at low cost and safe.
  • the heat transfer suppressing sheet 13 according to the present embodiment can be manufactured into various shapes depending on the manufacturing method. Therefore, it is not affected by the shapes of the battery cells 20a, 20b, 20c and the battery case 30, and can be adapted to any shape. Specifically, it can be applied to cylindrical batteries, flat batteries, etc. in addition to prismatic batteries.
  • Test materials for heat transfer suppression sheets of Examples and Comparative Examples were prepared, and the surfaces of the test materials were observed and powder fall suppression performance (scattering rate) was evaluated.
  • test material As inorganic particles, dry silica and titania were prepared, as well as hot melt powder and a binder fiber having a core-sheath structure. The specific content and name of each component are shown below.
  • ⁇ Inorganic particles dry silica (57.7% by mass, average primary particle diameter: 0.012 ⁇ m)
  • Inorganic particles titania (24.7% by mass, average primary particle diameter: 8 ⁇ m)
  • Hot melt powder Powder resin (PR D60C-Z: manufactured by Tokyo Ink Co., Ltd., 2.6% by mass, melting point: 100°C)
  • ⁇ Binder fiber PET/low melting point PET fiber (TJ04CN: manufactured by Teijin Frontier Co., Ltd.: 15 Mass%, average fiber length: 5mm)
  • Core Polyethylene terephthalate (melting point: 240°C)
  • Sheath Low melting point polyethylene terephthalate (melting point: 110°C)
  • Example No. 1 with a basis weight of 740 (g/m 2 ) and a thickness of 2 mm. ..
  • a test material of No. 1 was obtained. Note that the heating conditions were 150° C. for 15 minutes.
  • Example No. 1 The above Example No. Among materials No. 1, one containing only hot melt powder was prepared. The specific content and name of each component are shown below.
  • ⁇ Inorganic particles dry silica (59.2% by mass, average primary particle diameter: 0.012 ⁇ m)
  • ⁇ Inorganic particles titania (25.4% by mass, average primary particle diameter: 8 ⁇ m)
  • ⁇ Binder fiber PET/low melting point PET fiber (TJ04CN: manufactured by Teijin Frontier Ltd.: 15% by mass, average fiber length: 5mm)
  • Core Polyethylene terephthalate (melting point: 240°C) Sheath: Low melting point polyethylene terephthalate (melting point: 110°C)
  • Example No. Comparative example No. 1 having a basis weight of 740 (g/m 2 ) and a thickness of 2 mm was prepared by the same dry method as in No. 1.
  • a test material No. 1 was prepared. Note that the heating conditions were 150° C. for 15 minutes.
  • FIG. 7 shows Example No. This is a photograph substituted for a drawing showing the surface of No. 1.
  • FIG. 8 shows comparative example No. This is a photograph substituted for a drawing showing the surface of No. 1.
  • Example No. 1 since a binder fiber having a core-sheath structure was used, a welded part 5 containing inorganic particles 4 was formed on the outer peripheral surface of the organic fiber serving as the core part 1, and a large-diameter fiber part 6 was obtained.
  • cracks 12 can be observed at multiple locations on the surface, which indicates that Example No. It was found that a plurality of hardened layers 17 were formed on the surface of Test Material No. 1.
  • Comparative Example No. 1 a welded part 5 containing inorganic particles 4 is formed on the outer peripheral surface of the organic fiber that is the core part 1, and although a large diameter fiber part 6 is formed, a hardened layer covering the surface is not formed. There wasn't.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a method for measuring the scattering rate.
  • an apparatus was used in which an arm 25 was attached so as to operate at the apex of a support column 24, and a test material 23 was attached to the tip of the arm 25.
  • the test material 23 was attached to the tip of the arm 25, and then the arm 25 was pulled up to an arbitrary angle and fixed, and then the fixation was released and the arm 25 was allowed to fall, causing the support 24 and the arm 25 to collide, giving a shock.
  • the size of the test material 23 was 50 mm x 50 mm, the arm length was 915 mm, the impact was applied once, and the angle between the column and the arm was 90°.
  • FIG. 10 is a graph showing the change in the scattering rate with the number of hits, where the vertical axis is the scattering rate and the horizontal axis is the number of hits.
  • Example No. 1 a test material of a heat transfer suppressing sheet was prepared using a material containing hot melt powder, and since a hardened layer 17 covering the surface was formed, Comparative Example No. 1 did not contain hot melt powder. .. In comparison with No. 1, excellent powder fall suppression performance could be obtained.

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Abstract

熱伝達抑制シートの形状を保持することができる強度を有するとともに、無機粒子の保持性能が高く、これにより、優れた断熱性能を維持することができる熱伝達抑制シートの製造方法を提供する。熱伝達抑制シートの製造方法は、無機粒子（４）と、芯鞘構造を有するバインダ繊維（３）と、ホットメルトパウダーと、を含む混合物をシート状に加工する加工工程を有する。芯鞘構造を有するバインダ繊維（３）は、その長手方向に延びる芯部（１）と、芯部（１）の外周面を被覆するように形成された鞘部（２）と、を有する。芯部（１）を構成する第１の有機材料の融点は、鞘部（２）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の有機材料の融点よりも高い。

Description

熱伝達抑制シートの製造方法、熱伝達抑制シート及び組電池
　本発明は、熱伝達抑制シート及びその製造方法、並びに該熱伝達抑制シートを有する組電池に関する。
　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。
　また、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。
　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。
　例えば、特許文献１には、シリカナノ粒子で構成される第１粒子と、金属酸化物からなる第２粒子と、を含み、第１粒子の含有量を限定した組電池用の断熱シートが開示されている。また、特許文献１には、断熱シートは、繊維、バインダ及び耐熱樹脂から選択された少なくとも１種からなる結合材を含んでいてもよいことが記載されている。
日本国特開２０２１－３４２７８号公報
　ところで、近年の組電池においては、電池セルの容量がより一層向上しているため、充放電時の膨張率が上昇している。したがって、断熱シートを組電池の電池セル間に配置する場合に、断熱シート全体の強度が低いと、電池セルの充放電時等に電池セルの膨張により断熱シートが圧縮されて粉落ちが発生し、断熱性能が低下してしまう。その結果、電池セルが熱暴走して高温になった場合に、断熱シートの効果を発揮することができず、熱連鎖が発生することがある。これらのことから、形状を保持し続けることができる高い強度を有し、粉落ちを抑制することができるとともに、優れた断熱性を維持することができる断熱シート及びその製造方法の検討が要求されている。
　上記特許文献１に記載の断熱シートは、圧縮応力が増加した場合であっても、優れた断熱性を維持するものであるが、断熱性、強度及び粉落ちを抑制する性能に関して、更なる改良が要求されている。
　本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、熱伝達抑制シートへの圧縮応力が印加された場合でも、その形状を保持することができる強度を有するとともに、無機粒子の保持性能が高く、これにより、優れた断熱性能を維持することができる熱伝達抑制シートの製造方法、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。
　本発明の上記目的は、熱伝達抑制シートの製造方法に係る下記［１］の構成により達成される。
［１］　無機粒子と、芯鞘構造を有するバインダ繊維と、ホットメルトパウダーと、を含む混合物をシート状に加工する加工工程を有し、
　前記芯鞘構造を有するバインダ繊維は、その長手方向に延びる芯部と、前記芯部の外周面を被覆するように形成された鞘部と、を有し、
　前記芯部を構成する第１の有機材料の融点は、前記鞘部を構成する第２の有機材料の融点、及び前記ホットメルトパウダーを構成する第３の有機材料の融点よりも高いことを特徴とする、熱伝達抑制シートの製造方法。
　また、熱伝達抑制シートの製造方法に係る本発明の好ましい実施形態は、以下の［２］～［９］に関する。
［２］　前記第３の有機材料の融点は、前記第２の有機材料の融点以下であることを特徴とする、［１］に記載の熱伝達抑制シートの製造方法。
［３］　前記第３の有機材料の融点は、前記第２の有機材料の融点よりも高いことを特徴とする、［１］に記載の熱伝達抑制シートの製造方法。
［４］　前記第１の有機材料の融点は、前記第２の有機材料の融点及び前記第３の有機材料の融点のうち、高い方の融点よりも６０℃以上高いことを特徴とする、［１］～［３］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シートの製造方法。
［５］　前記加工工程は、前記混合物を加圧する工程と、前記混合物を加熱する工程と、
を有す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の製造方法。
［６］　前記混合物を加熱する工程における加熱温度を、前記第２の有機材料の融点及び前記第３の有機材料の融点のうち、高い方の融点よりも高く、前記第１の有機材料の融点よりも低い温度とすることを特徴とする、［５］に記載の熱伝達抑制シートの製造方法。
［７］　前記加工工程において、前記混合物を乾式法によりシート状に加工す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の製造方法。
［８］　前記無機粒子は、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種の粒子を含むことを特徴とする、［１］～［７］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シートの製造方法。
［９］　前記無機粒子は、さらに、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種の粒子を含むことを特徴とする、［８］に記載の熱伝達抑制シートの製造方法。
　また、本発明の上記目的は、熱伝達抑制シートに係る下記［１０］の構成により達成される。
［１０］　無機粒子と、
　第１の有機材料からなる有機繊維と、
　前記有機繊維の外周面を被覆する溶着部と、
　前記溶着部とは異なる領域に形成された硬化部と、を有し、
　前記溶着部は、前記第１の有機材料の融点よりも低い融点を有する第２の有機材料と、
前記無機粒子と、を含み、
　前記硬化部は、前記第１の有機材料の融点よりも低い融点を有する第３の有機材料と、
前記無機粒子と、を含むことを特徴とする、熱伝達抑制シート。
　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［１１］～［１９］に関する。
［１１］　前記硬化部は、前記熱伝達抑制シートの表面に複数の硬化層を有し、
　前記複数の硬化層の間にクラックが形成されていることを特徴とする、［１０］に記載の熱伝達抑制シート。
［１２］　前記第３の有機材料の融点は、前記第２の有機材料の融点以下であることを特徴とする、［１０］又は［１１］に記載の熱伝達抑制シート。
［１３］　前記第３の有機材料の融点は、前記第２の有機材料の融点よりも高いことを特徴とする、［１０］又は［１１］に記載の熱伝達抑制シート。
［１４］　前記第２の有機材料の融点及び前記第３の有機材料の融点は、いずれも前記第１の有機材料の融点よりも６０℃以上低いことを特徴とする、［１０］～［１３］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。
［１５］　前記第１の有機材料は、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種であり、
　前記第２の有機材料は、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種であることを特徴とする、［１０］～［１４］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。
［１６］　前記第３の有機材料は、ポリエチレン、ポリエステル、ポリアミド及びエチレン酢酸ビニルから選択された少なくとも１種であることを特徴とする、［１０］～［１５］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。
［１７］　前記無機粒子は、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であることを特徴とする、［１０］～［１６］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。
［１８］　前記無機粒子は、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種の粒子を含むことを特徴とする、［１７］に記載の熱伝達抑制シート。
［１９］　前記無機粒子は、さらに、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種の粒子を含むことを特徴とする、［１８］に記載の熱伝達抑制シート。
　また、本発明の上記目的は、組電池に係る下記［２０］の構成により達成される。
［２０］　複数の電池セルと、［１０］～［１９］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。
　本発明の熱伝達抑制シートの製造方法は、無機粒子と、芯鞘構造を有するバインダ繊維と、ホットメルトパウダーとを含む混合物をシート状に加工する加工工程を有し、バインダ繊維の芯部を構成する第１の有機材料の融点は、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の有機材料の融点よりも高い。したがって、製造時に芯部を残して骨格を形成することができるとともに、鞘部を溶融させて周囲の無機粒子を融着させ、さらに鞘部が存在しない領域においても、ホットメルトパウダーを溶融させて周囲の無機粒子とともに硬化部を形成することができるため、熱伝達抑制シートから無機粒子が脱落することを抑制することができ、優れた強度と熱伝達抑制効果の両立を実現する熱伝達抑制シートを得ることができる。また、本発明の熱伝達抑制シートの製造方法によれば、バインダ繊維の芯部の融点は、鞘部及びホットメルトパウダーの融点よりも高いため、芯部のみを残し、鞘部及びホットメルトパウダーを溶融させるための温度制御が容易となる。
　また、本発明の熱伝達抑制シートによれば、熱伝達抑制効果に優れる無機粒子を含むため、優れた断熱性を得ることができる。また、本発明の熱伝達抑制シートによれば、有機繊維とその外周面を被覆する溶着部とを有し、この溶着部により有機繊維の見かけ上の繊維径が太くなるため、有機繊維により構成される骨格の強度を向上させることができる。
　さらに、本発明の熱伝達抑制シートによれば、有機繊維と溶着部とからなる骨格を除く領域においても、ホットメルトパウダーが無機粒子とともに硬化した硬化部を有する。したがって、優れた強度を得ることができ、これにより、粉落ちを防止することができるとともに、優れた断熱性能を維持することができる。
　本発明の組電池によれば、上記のように高い強度と優れた断熱性能を有する熱伝達抑制シートを有するため、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。
図１は、本発明の実施形態に係る熱伝達抑制シート製造方法の一部であって、原料混合後の状態を示す模式図である。 図２は、本発明の実施形態に係る製造方法により製造された熱伝達抑制シートの構造を示す模式図である。 図３は、本発明の実施形態に係る熱伝達抑制シートの表面を拡大して示す図面代用写真である。 図４は、湿式シリカ及び乾式シリカの粒子の状態を示す図面代用写真である。 図５は、湿式シリカ及び乾式シリカの各温度における熱伝導率の変化を示すグラフ図である。 図６は、本発明の実施形態に係る組電池を示す模式図である。 図７は、実施例Ｎｏ．１の表面を示す図面代用写真である。 図８は、比較例Ｎｏ．１の表面を示す図面代用写真である。 図９は、飛散率の測定方法を示す模式図である。 図１０は、縦軸を飛散率とし、横軸を打ち付け回数とした場合の、打ち付け回数に伴う飛散率の変化を示すグラフ図である。
　本発明者らは、上記課題を解決することができる熱伝達抑制シートについて、鋭意検討を行った。
　その結果、高融点の芯部と低融点の鞘部とを有する芯鞘構造のバインダ繊維及びホットメルトパウダーを使用して熱伝達抑制シートを製造することにより、芯部を骨格として高い強度が得られるとともに、骨格以外の領域においてもホットメルトパウダーが硬化して強度を向上させ、さらに、鞘部及びホットメルトパウダーが溶融して無機粒子を保持することにより、粉落ちを抑制することができることを見出した。
　具体的には、熱伝達抑制シートの製造時において、シート材料を加熱する際に、芯部を溶融させないように加熱温度を設定すると、芯部よりも低い融点を有する鞘部及びホットメルトパウダーのみを溶融させることができる。その後、冷却により鞘部は周囲の無機粒子を含んだ状態で再度芯部に溶着する。また、ホットメルトパウダーは周囲の無機粒子を含んだ状態で硬化する。したがって、冷却後は芯部及び無機粒子を含んだ溶着部が骨格となるとともに、骨格の間においてホットメルトパウダー及び無機粒子を含んだ硬化部が骨格を支持するため、熱伝達抑制シートの強度を向上させることができる。また、鞘部が溶融して無機粒子とともに芯部に溶着されるとともに、ホットメルトパウダーが熱伝達抑制シートの表面で硬化し、複数の硬化層を形成することにより、熱伝達抑制シートの表面における無機粒子はシート表面に保持されるため、粉落ちを抑制することができる。その結果、熱伝達抑制シートに圧力や衝撃が与えられた場合でも、高い断熱性能を維持することができる。
　以下、本発明の実施形態に係る熱伝達抑制シートの製造方法、熱伝達抑制シート及び組電池について、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。
［１．熱伝達抑制シートの製造方法］
　図１は、本発明の実施形態に係る熱伝達抑制シート製造方法の一部であって、原料混合後の状態を示す模式図である。図２は、本発明の実施形態に係る製造方法により製造された熱伝達抑制シートの構造を示す模式図である。また、図３は、本発明の実施形態に係る熱伝達抑制シートの表面を拡大して示す図面代用写真である。
（加工工程）
　図１に示すように、まず、芯鞘構造を有するバインダ繊維３と、無機粒子４と、ホットメルトパウダー１４と、を所定の割合でＶ型混合機などの混合機に投入し、混合物９を作製する。本実施形態において、乾式法により熱伝達抑制シートを製造する場合に、混合物９には、湿式法により成形する際に必要な水等の溶媒を添加しない。ただし、熱伝達抑制シートの製造時に、無機粒子等の粉体が舞って、原料の取り扱いが困難になることを防止するため、少量の水などの溶媒を添加してもよい。例えば、混合物９に水などの少量の溶媒を添加することにより、製造時における無機粒子の飛散をより一層抑制することができる。
　なお、バインダ繊維３は、繊維の長手方向に延びる芯部１と、芯部１の外周面を被覆するように形成された鞘部２とを有し、芯部１は第１の有機材料により構成され、鞘部２は、第２の有機材料により構成されている。また、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。
　また、ホットメルトパウダー１４は、第３の有機材料、例えばエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ：Ｅｔｈｙｌｅｎｅ－ｖｉｎｙｌ　ａｃｅｔａｔｅ）がパウダー状に成形されたものである。また、上記芯部１を構成する第１の有機材料の融点は、ホットメルトパウダー１４を構成する第３の有機材料の融点よりも高いものとする。ホットメルトパウダー１４については、後述する。
　その後、得られた混合物９を所定の型内に投入し、プレス機等により加圧して、これを加熱することにより、バインダ繊維３の鞘部２が溶融し、芯部１の周囲に存在する無機粒子４を含む不図示の溶融部が形成される。また、これと同時に、ホットメルトパウダーも溶融し、芯部１の周囲以外の領域においても不図示の溶融部が形成される。その後、図２に示すように、加熱された混合物９を冷却することにより、溶融していた鞘部２が再び芯部１に溶着し、鞘部２を構成する第２の有機材料及び無機粒子４を含む溶着部５が形成される。溶着部５は、芯部１の表面の少なくとも一部を被覆しており、芯部１とともに繊維部６を構成している。また、溶融していたホットメルトパウダー１４が、周囲の無機粒子４を含んだ状態で硬化し、複数の繊維部６の間のあらゆる領域において、硬化部１６が形成される。なお、硬化部１６は、ホットメルトパウダー１４を構成する第３の有機材料と無機粒子４とを含んでいる。このようにして、シート状に加工された熱伝達抑制シート１３を得ることができる。
　本実施形態においては、熱伝達抑制シート１３の材料に、ホットメルトパウダー１４を含んでおり、加熱により溶融したホットメルトパウダー１４は、成形体の表面に偏析しやすくなる。したがって、図３に示すように、熱伝達抑制シート１３の表面において薄肉の硬化層１７が形成される。なお、硬化部１６は、複数の領域に分散した薄肉の硬化層１７を含み、複数の硬化層１７の間には、クラック１２が形成されることがある。
　本実施形態に係る製造方法によると、芯部１を構成する第１の有機材料の融点が、鞘部２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１４を構成する第３の有機材料の融点よりも高いため、混合物９を加熱する際に、芯部１を残して鞘部２及びホットメルトパウダー１４を溶融させることができる。したがって、芯部１により、熱伝達抑制シート１３の強度を確保することができる。
　また、冷却により、鞘部２は周囲の無機粒子４を含んだ状態で再度芯部１に溶着し、溶着部５が形成されるとともに、ホットメルトパウダー１４は周囲の無機粒子４を含んだ状態で硬化し、硬化部１６が形成される。したがって、芯部１の外周面は、溶着部５により被覆され、無機粒子４を保持することができる。また、溶着部５を除く領域においても、硬化部１６により無機粒子４を保持することができる。特に、上述のとおり、加熱により溶融したホットメルトパウダー１４は、成形体の表面に偏析しやすくなり、熱伝達抑制シート１３の表面において薄肉の硬化層１７が形成されるため、高い粉落ち抑制効果を得ることができる。
　さらに、本実施形態において、複数の領域に分散した薄肉の硬化層１７の間にクラック１２が形成されていると、複数の電池セルの間に熱伝達抑制シート１３を配置した場合に充放電時の電池セルの膨張収縮に伴って、熱伝達抑制シート１３が変形しやすくなる。したがって、熱伝達抑制シート１３の破損を抑制することができるとともに、隣接する電池セルへの負荷も低減することができる。
　さらにまた、芯部１と溶着部５により構成される繊維部６は、太い繊維径を有するものとなるため、芯部１のみの強度よりも高強度となる。また、混合物９中には、バインダ繊維３が不規則な方向で存在しており、一部でバインダ繊維３同士が接触していることがある。そうすると、図２及び図３の接触部１１に示すように、溶融した鞘部２が冷却される際に、隣接している芯部１同士が溶着部５により互いに融着され、立体的な骨格が形成される。さらに、骨格の間においてホットメルトパウダー１４及び無機粒子４を含んだ硬化部１６が骨格を支持するため、熱伝達抑制シート全体の形状をより一層高強度に保持することができ、その結果、熱伝達抑制シートに圧力や衝撃が与えられた場合でも、高い断熱性能を維持することができる。
　なお、バインダ繊維として、芯鞘構造を有さない有機繊維を使用した場合であっても、温度設定によっては、バインダ繊維の芯部を残して表面のみを溶融させ、表面に無機粒子を被着させることは可能である。しかし、熱伝達抑制シートの製造時には、厚さ方向に直交する片面側又は両面側から加熱することが一般的であり、断熱性能が高い材料を使用するため、シートの表面側と厚さ方向の中心側とにおいて、同程度の温度に上昇させることは困難である。すなわち、シートの表面側において、有機繊維の表面のみを溶融させる温度に設定した場合に、シートの中心側では、有機繊維の表面が溶融せず、無機粒子４の保持力が低下する。また、シートの中心側において、有機繊維の表面を溶融させる温度に設定した場合に、シートの表面側では、有機繊維の径方向中心部まで溶融し、シートの強度を確保することが困難となる。
　これに対して、本実施形態においては、芯部１を構成する第１の有機材料の融点が、鞘部２を構成する第２の有機材料の融点よりも高いため、極めて容易に芯部１を残し、鞘部２を溶融させるための温度を設定することができる。そして、得られた熱伝達抑制シートは、表面側及び中心側のいずれにおいても、芯部１がシートの強度を保持する骨格となり、芯部１の表面に無機粒子４を含む溶着部５が形成された理想的な構造を有するものとなる。
　その結果、本実施形態に係る製造方法により製造された熱伝達抑制シート１３は、強固な骨格を有するものとなり、熱伝達抑制シートに対して押圧力又は衝撃が与えられた場合でも、その形状を維持することができ、粉落ちを抑制することができるとともに、優れた断熱性能を維持することができる。
　なお、粉落ちをより一層抑制するために、熱伝達抑制シート１３の表面をフィルム等で被覆してもよい。高分子フィルムとしては、ポリイミド、ポリカーボネート、ＰＥＴ、ｐ－フェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、架橋ポリエチレン、難燃クロロプレンゴム、ポリビニルデンフロライド、硬質塩化ビニル、ポリブチレンテレフタレート、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、硬質ＰＣＶ、難燃性ＰＥＴ、ポリスチレン、ポリエーテルサルホン、ポリアミドイミド、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド等からなるフィルムが挙げられる。なお、熱伝達抑制シート１３の表面をフィルムで被覆する方法については特に限定されず、接着剤等により貼付する方法や、熱伝達抑制シート１３をフィルムで包む方法、袋状のフィルムに熱伝達抑制シート１３を収容する方法等が挙げられる。
　次に、本実施形態に係る熱伝達抑制シートの製造方法において、使用するバインダ繊維及び加熱条件について、説明する。
＜バインダ繊維＞
　本実施形態において使用することができるバインダ繊維３としては、芯鞘構造を有し、芯部１を構成する第１の有機材料の融点が、鞘部２を構成する第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。芯部１となる第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種を選択することができる。また、鞘部２となる第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種を選択することができる。
　芯部１を構成する第１の有機材料の融点が、鞘部２を構成する第２の有機材料の融点よりも十分に高いと、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２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。
　なお、上記のような芯鞘構造を有するバインダ繊維は、一般的に市販されており、芯部と鞘部を構成する材質は、同一でも互いに異なっていてもよい。芯部１及び鞘部２が同一の材質であって、異なる融点を有するバインダ繊維の例としては、例えば、芯部１及び鞘部２がポリエチレンテレフタレートからなるもの、ポリプロピレンからなるもの、ナイロンからなるもの等が挙げられる。芯部１及び鞘部２が互いに異なる材質からなるバインダ繊維の例としては、芯部１がポリエチレンテレフタレートからなり、鞘部２がポリエチレンからなるもの、芯部１がポリプロピレンからなり、鞘部２がポリエチレンからなるもの等が挙げられる。
　本実施形態において、バインダ繊維の鞘部を構成する第２の有機材料の融点とは、第２の有機材料が融解変形し始める融解温度を表すが、形状変化を伴う軟化も、融解変形の１種と判断する。バインダ繊維の鞘部の融点は、例えば、以下の方法により測定することができる。
　測定対象とするバインダ繊維を、より融点が高いガラス繊維と接するように配置し、室温から５℃／分の昇温速度で、例えば２００℃まで加熱して、その後室温まで冷却する。
　このとき、バインダ繊維の表面が融解変形して、ガラス繊維と接している部分で融着しているか、又は、バインダ繊維の断面形状が変化していれば、鞘部を構成する第２の有機材料の融点が２００℃以下であると判断することができる。本実施形態においては、加熱温度を種々に変化させて、上記の方法で冷却後のバインダ繊維とガラス繊維との融着状態、又はバインダ繊維の断面形状を観察することにより、鞘部を構成する第２の有機材料の融点を特定することができる。
（バインダ繊維の含有量）
　本実施形態において、混合物９中のバインダ繊維３の含有量が適切に制御されていると、得られる熱伝達抑制シート１３における骨格の補強効果を十分に得ることができる。
　バインダ繊維３の含有量は、混合物９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、バインダ繊維３の含有量が多くなりすぎると、無機粒子４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、バインダ繊維３の含有量は、混合物９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。
＜無機粒子＞
　本実施形態において使用することができる無機粒子４の種類については、後述する。
（無機粒子の含有量）
　本実施形態において、混合物９中の無機粒子４の含有量が適切に制御されていると、得られる熱伝達抑制シート１３における断熱性を十分に確保することができる。
　混合物９中に含有させる全ての無機粒子４の含有量は、混合物９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４の含有量が多くなりすぎると、バインダ繊維３の含有量が相対的に減少するため、骨格の補強効果を十分に得るためには、無機粒子４の含有量は、混合物９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。
＜ホットメルトパウダー＞
　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９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４を含んだ状態で硬化し、硬化部１６が形成される。上述のとおり、硬化部１６は、熱伝達抑制シート１３の表面において、複数の領域に分散した薄肉の硬化層１７を含み、熱伝達抑制シート１３の表面は薄肉の硬化層により覆われるため、熱伝達抑制シート１３からの無機粒子４の脱落をより一層抑制することができる。
　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３の芯部１及び鞘部２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。本実施形態においては、芯部１を構成する第１の有機材料の融点が、鞘部２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１４を構成する第３の有機材料の融点よりも高いため、芯部１を残して、鞘部２及びホットメルトパウダー１４を溶融させるための加熱温度を設定することができる。さらに、ホットメルトパウダー１４の融点が、鞘部２の融点以下であると、製造時の加熱温度は、芯部１の融点と鞘部２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。
　一方、ホットメルトパウダー１４の融点が、芯部１の融点と鞘部２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１４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１４を使用すると、鞘部２及びホットメルトパウダー１４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１）とその周囲の溶融した鞘部２を除くあらゆる領域に存在するホットメルトパウダー１４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２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。
　ホットメルトパウダー１４を構成する第３の有機材料の融点が、芯部１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。
　なお、ホットメルトパウダー１４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。
（ホットメルトパウダーの含有量）
　ホットメルトパウダー１４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１４の含有量は、混合物９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１４の含有量を増加させると、無機粒子４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１４の含有量は、混合物９の全質量に対して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。
＜加熱条件＞
　上記混合物９をシート状に加工する工程としては、混合物９を加圧する工程と、混合物９を加熱する工程とが挙げられる。加熱する工程における加熱温度は、鞘部２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１４を構成する第３の有機材料の融点のうち、いずれか高い方よりも高く、芯部１を構成する第１の有機材料の融点よりも低い温度とすることが好ましい。このような加熱温度に設定することにより、上述のとおり、繊維部６により構成される骨格及び硬化部１６により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、溶着部５及び硬化層１７により無機粒子４の脱落を防止することができる。
　なお、芯部１を構成する第１の有機材料の融点が、鞘部２を構成する第２の有機材料の融点よりも十分に高いと、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２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。すなわち、加熱温度の設定裕度を十分に広げるためには、第１の有機材料の融点は、第２の有機材料の融点及び第３の有機材料の融点のうち、高い方の融点よりも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。
　また、加熱する工程における加熱温度は、鞘部２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１４を構成する第３の有機材料の融点のうち、いずれか高い方よりも高く設定することが好ましく、１０℃以上高く設定することがより好ましく、２０℃以上高く設定することがさらに好ましい。一方、加熱温度は、芯部１を構成する第１の有機繊維の融点よりも低い温度とすることが好ましく、１０℃以上低く設定することがより好ましく、２０℃以上低く設定することがさらに好ましい。
　加熱時間については特に限定されないが、鞘部２及びホットメルトパウダー１４を十分に溶融させることができるための加熱時間を設定することが好ましい。例えば、３分以上１５分以内に設定することができる。
［２．熱伝達抑制シート］
　上記本発明に係る熱伝達抑制シートの製造方法により製造された、熱伝達抑制シートの実施形態について、以下に説明する。
　図２及び図３に示すように、本実施形態に係る熱伝達抑制シート１３は、無機粒子４と、第１の有機材料からなる有機繊維（芯部１）と、この有機繊維の外周面を被覆する溶着部５と、溶着部５とは異なる領域に形成された硬化部１６と、を有する。上述のとおり、溶着部５は、第１の有機材料の融点よりも低い融点を有する第２の有機材料と、無機粒子４と、を含んでいる。また、硬化部１６は、第１の有機材料の融点よりも低い融点を有する第３の有機材料と、無機粒子４と、を含んでいる。さらに、硬化部１６は、熱伝達抑制シート１３の表面に複数の硬化層１７を有し、複数の硬化層１７の間にクラック１２が形成されている。
　なお、本実施形態においては、材料の混合物にホットメルトパウダー１４が含有されており、このホットメルトパウダー１４は成形体のあらゆる領域に存在することになるため、製造工程において加熱後に冷却すると、溶着部５には、ホットメルトパウダー１４を構成する成分である第３の有機材料が含まれることがある。同様に、有機繊維（芯部１）の近傍では、硬化部１６に鞘部２の成分である第２の有機材料が含まれることがある。いずれの場合であっても本発明の効果に影響はない。
　このように構成された本実施形態に係る熱伝達抑制シート１３においては、上記［１．熱伝達抑制シートの製造方法］で説明したとおり、有機繊維（芯部１）及び溶着部５により構成される繊維部６が骨格として作用し、骨格の間においてホットメルトパウダー１４及び無機粒子４を含んだ硬化部１６が骨格を支持するため、熱伝達抑制シート全体の形状をより一層高強度に保持することができる。また、有機繊維の外周面は、溶着部５により被覆され、溶着部５を除く領域においても、硬化部１６が形成されているため、無機粒子４を保持することができる。さらに、熱伝達抑制シート１３の表面において薄肉の硬化層１７が形成されるため、高い粉落ち抑制効果を得ることができる。さらにまた、クラック１２が形成されていると、充放電時の電池セルの膨張収縮に伴う変形に、熱伝達抑制シート１３が追従しやすくなる。したがって、例えば、後述する複数の電池セルの間に、本実施形態に係る熱伝達抑制シート１３が配置され、電池セルが膨張して熱伝達抑制シート１３に圧縮応力や衝撃が与えられた場合でも、優れた断熱性能を維持することができる。
　本実施形態において、シート表面からの無機粒子４の脱落（粉落ち）を抑制することができるメカニズムとしては、有機繊維（芯部１）及び溶着部５が立体的で強固な骨格を形成しており、熱伝達抑制シート１３の形状が保持されているため、熱伝達抑制シート１３の変形又は圧縮が抑制されると考えられる。また、繊維部６と、シート表面に形成された薄肉の硬化層１７とが及び露出している有機繊維（芯部１）及び溶着部５からなる繊維部６が、熱伝達抑制シート１３の表面を覆うとともに、熱伝達抑制シート１３に対して与えられる衝撃を吸収することができることも、無機粒子４が保持されている理由になっていると考えられる。
　なお、図３に示すように、熱伝達抑制シート１３において、溶着部５は有機繊維（芯部１）の外周面を完全に被覆している必要はなく、部分的に有機繊維（芯部１）が露出されていてもよい。本実施形態に係る熱伝達抑制シートの製造方法では、芯鞘構造のバインダ繊維３を使用しているため、製造工程において鞘部２が剥離することがあるが、部分的に有機繊維（芯部１）が露出されている場合であっても、本発明の効果を十分に得ることができる。
　以下、本実施形態に係る熱伝達抑制シートを構成する材料について、詳細に説明する。
＜有機繊維＞
　熱伝達抑制シート１３において、第１の有機材料により構成される芯部１が、シートの強度及び形状を保持する有機繊維として作用する。有機繊維を構成する第１の有機材料の融点は、有機繊維の外周面に存在する第２の有機材料の融点及び硬化部１６に含まれる第３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。
（有機繊維の含有量）
　本実施形態において、熱伝達抑制シート１３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、熱伝達抑制シート１３の全質量に対して２質量％以上であることが好ましく、４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４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、熱伝達抑制シート１３の全質量に対して１０質量％以下であることが好ましく、８質量％以下であることがより好ましい。
（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。
＜溶着部＞
　溶着部５は、芯鞘構造を有するバインダ繊維３の鞘部２が加熱により一旦溶融した後、冷却されて形成されたものであり、第２の有機材料と無機粒子４とを含む。
（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。
＜硬化部＞
　硬化部１６は、ホットメルトパウダーが加熱により一旦溶融した後、冷却されることにより形成されたものであり、ホットメルトパウダーを構成する第３の有機材料と無機粒子４とを含む。
（第３の有機材料）
　上記のとおり、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、特に限定されない。製造時の加熱温度の制御を容易にするためには、ホットメルトパウダー（第３の有機材料）の融点は、鞘部を構成する第２の有機材料の融点以下であることが好ましい。ただし、より立体的な骨格を形成し、熱伝達抑制シートの強度を向上させることを目的として、第３の有機材料の融点が、前記第２の有機材料の融点よりも高くてもよく、すなわち、第１の有機材料の融点と第２の有機材料の融点との間となるようにしてもよい。
　上述のとおり、加熱温度の設定裕度を十分に広げるためには、第２の有機材料の融点及び第３の有機材料の融点は、いずれも第１の有機材料の融点よりも６０℃以上低いことが好ましく、７０℃以上低いことがより好ましく、８０℃以上低いことがさらに好ましい。
　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。また、ホットメルトパウダーを構成する第３の有機材料は、ポリエチレン、ポリエステル、ポリアミド及びエチレン酢酸ビニルから選択された少なくとも１種であることが好ましい。
（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。
　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。
　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。
＜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。
（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。
　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。
（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、更に空隙が細かく分散するため、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。
　なお、本発明において、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、断熱シートの両側に配置された電池セルが熱膨張し、断熱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。
　図４は、湿式シリカ及び乾式シリカの粒子の状態を示す図面代用写真である。また、図５は、湿式シリカ及び乾式シリカの各温度における熱伝導率の変化を示すグラフ図である。図４に示すように、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。３００℃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、図５に示すように、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、より好ましい。
　なお、上記のように、断熱性能をより一層向上させることを目的として、無機粒子として、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場合に、材料を含む混合物を、乾式法によりシート状に加工することが好ましい。
（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。
（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。
　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
　なお、後述するように、本実施形態に係る熱伝達抑制シート１３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、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。
（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、熱伝達抑制シート１３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、シート中心付近の第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。
（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。
（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。
（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また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、およ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。
（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。
（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。
＜第２の無機粒子＞
　熱伝達抑制シートに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。
　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。
　例えば、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、３００℃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。
　一方、３００℃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。
（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。
（無機粒子の含有量）
　本実施形態において、熱伝達抑制シート１３中の無機粒子４の含有量が適切に制御されていると、熱伝達抑制シート１３の断熱性を十分に確保することができる。
　無機粒子４の含有量は、熱伝達抑制シート１３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４の含有量が多くなりすぎると、有機繊維及び溶着部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４の含有量は、熱伝達抑制シート１３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。
　なお、熱伝達抑制シート１３中の無機粒子の含有量は、例えば、熱伝達抑制シートを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。
　また、本実施形態に係る熱伝達抑制シート１３には、上記有機繊維（芯部１）、無機粒子４、溶着部５及び硬化部１６の他に、上記第１の有機材料とは異なる有機材料により構成された有機繊維や、無機繊維等が含まれていてもよい。さらに、熱伝達抑制シート１３には、上記第１～第３の有機材料とは異なる有機材料が存在していてもよく、無機粒子はこの有機材料に保持されていてもよい。
＜熱伝達抑制シートの厚さ＞
　本実施形態に係る熱伝達抑制シートの厚さは特に限定されないが、０．０５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。厚さが０．０５ｍｍ以上であると、充分な圧縮強度を得ることができる。一方、厚さが１０ｍｍ以下であると、熱伝達抑制シートの良好な断熱性を得ることができる。
［３．組電池］
　図６は、本発明の実施形態に係る組電池を示す模式図である。本実施形態に係る組電池１００は、複数の電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、本実施形態に係る熱伝達抑制シートと、を有し、該複数の電池セルが直列又は並列に接続されたものである。
　例えば、図６に示すように、本実施形態に係る熱伝達抑制シート１３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。さらに、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び熱伝達抑制シート１３は、電池ケース３０に収容されている。
　なお、熱伝達抑制シート１３については、上述したとおりである。
　このように構成された組電池１００においては、ある電池セル２０ａが高温になった場合でも、電池セル２０ｂとの間には、熱伝達抑制効果を有する熱伝達抑制シート１３が存在しているため、電池セル２０ｂへの熱の伝播を抑制することができる。
　また、本実施形態に係る熱伝達抑制シート１３は、高い圧縮強度を有するため、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃの充放電時においても、これら電池セルの熱膨張を抑制することができる。したがって、電池セル間の距離を確保することができ、優れた断熱性能を維持することができ、電池セルの熱暴走を防止することができる。また、粉落ちを抑制する効果を有するため、容易に取り扱うことができる。
　なお、本実施形態の組電池１００は、図６に例示した組電池に限定されず、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との間のみでなく、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃと電池ケース３０との間に、熱伝達抑制シート１３を配置することもできる。
　このように構成された組電池１００においては、ある電池セルが発火した場合に、電池ケース３０の外側に炎が広がることを抑制することができる。
　例えば、本実施形態に係る組電池１００は、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ることがある。この場合に、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。
　また、熱伝達抑制シート１３を、各電池セル間に介在させるだけでなく、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃと電池ケース３０との間に配置することができるため、新たに防炎材等を作製する必要がなく、容易に低コストで安全な組電池１００を構成することができる。
　本実施形態の組電池において、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃと電池ケース３０との間に配置された熱伝達抑制シート１３と、電池セルとは、接触していても、隙間を有していてもよい。ただし、熱伝達抑制シート１３と電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃとの間に隙間を有していると、複数ある電池セルのうち、いずれかの電池セルの温度が上昇し、体積が膨張した場合であっても、電池セルの変形を許容することができる。
　なお、本実施形態に係る熱伝達抑制シート１３は、その製造方法によって、種々の形状に作製することができる。したがって、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び電池ケース３０の形状に影響されず、どのような形状のものにも対応させることができる。具体的には、角型電池の他、円筒形電池、平板型電池等にも適用することができる。
　以下、実施例及び比較例を挙げて本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
［試験１］
　実施例及び比較例の熱伝達抑制シートの試験材を作製し、試験材の表面を観察するとともに、粉落ち抑制性能（飛散率）を評価した。
＜試験材の作製＞
（実施例Ｎｏ．１）
　無機粒子として、乾式シリカとチタニアを準備するとともに、ホットメルトパウダー及び芯鞘構造のバインダ繊維を準備した。各成分の具体的な含有量及び名称を以下に示す。
・無機粒子：乾式シリカ（５７．７質量％、平均一次粒子径：０．０１２μｍ）
・無機粒子：チタニア（２４．７質量％、平均一次粒子径：８μｍ）
・ホットメルトパウダー：パウダーレジン（ＰＲ　Ｄ６０Ｃ－Ｚ：東京インキ株式会社製、２．６質量％、融点：１００℃）・バインダ繊維：ＰＥＴ／低融点ＰＥＴ繊維（ＴＪ０４ＣＮ：帝人フロンティア株式会社製：１５質量％、平均繊維長：５ｍｍ）
　芯部：ポリエチレンテレフタレート（融点：２４０℃）
　鞘部：低融点ポリエチレンテレフタレート（融点：１１０℃）
　上記材料を混合機に投入し、混合物を作製した。その後、得られた混合物を所定の型内に投入し、プレス機等により加圧するとともに加熱し、冷却することにより、坪量が７４０（ｇ／ｍ２）、厚さが２ｍｍである実施例Ｎｏ．１の試験材を得た。なお、加熱条件は、１５０℃で１５分とした。
（比較例Ｎｏ．１）
　上記実施例Ｎｏ．１の材料において、ホットメルトパウダーのみを含有しないものを準備した。各成分の具体的な含有量及び名称を以下に示す。
・無機粒子：乾式シリカ（５９．２質量％、平均一次粒子径：０．０１２μｍ）
・無機粒子：チタニア（２５．４質量％、平均一次粒子径：８μｍ）
・バインダ繊維：ＰＥＴ／低融点ＰＥＴ繊維（ＴＪ０４ＣＮ：帝人フロンティア株式会社製：１５質量％、平均繊維長：５ｍｍ）
　芯部：ポリエチレンテレフタレート（融点：２４０℃）
　鞘部：低融点ポリエチレンテレフタレート（融点：１１０℃）
　その後、実施例Ｎｏ．１と同様の乾式法により、坪量が７４０（ｇ／ｍ２）、厚さが２ｍｍである比較例Ｎｏ．１の試験材を作製した。なお、加熱条件は、１５０℃で１５分とした。
＜試験材の表面の観察＞
　各試験材の表面に対して、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）により写真を撮影し、表面の様子を観察した。
　図７は、実施例Ｎｏ．１の表面を示す図面代用写真である。また、図８は、比較例Ｎｏ．１の表面を示す図面代用写真である。図７に示すように、実施例Ｎｏ．１は、芯鞘構造のバインダ繊維を使用したため、芯部１である有機繊維の外周面に、無機粒子４を含む溶着部５が形成されており、太径の繊維部６が得られた。また、表面において、複数の箇所でクラック１２を観察することができ、これにより、実施例Ｎｏ．１の試験材の表面は複数の硬化層１７が形成されていることが分かった。
　一方、図８に示すように、比較例Ｎｏ．１は、芯部１である有機繊維の外周面に、無機粒子４を含む溶着部５が形成されており、太径の繊維部６が形成されているものの、表面を覆う硬化層は形成されなかった。
＜試験材の評価＞
　各試験材について、飛散率を測定し、粉落ち抑制性能を評価した。
（飛散率の測定）
　図９は、飛散率の測定方法を示す模式図である。図９に示すように、支柱２４の頂点に稼働するように、アーム２５を取り付け、そのアーム２５の先端に試験材２３が取り付けられる装置を使用した。まず、アーム２５の先端に試験材２３を取り付けた後、任意の角度までアーム２５を引き上げ固定し、その後固定を解除し落下させることよって支柱２４とアーム２５を衝突させ衝撃を与えた。なお、試験材２３のサイズは５０ｍｍ×５０ｍｍとし、アームの長さは９１５ｍｍ、衝撃を与える回数を１回、支柱とアームの角度を９０°とした。そして衝撃前の試験材２３の質量をＦ０（ｇ）、衝撃後の試験材２３の質量をＦｗ（ｇ）として、以下の式により飛散率Ｅ（無機粒子の脱落量）（質量％）を算出した。
　飛散率Ｅ＝（Ｆ０－Ｆｗ）／Ｆ０
　図１０は、縦軸を飛散率とし、横軸を打ち付け回数とした場合の、打ち付け回数に伴う飛散率の変化を示すグラフ図である。図１０に示すように、実施例Ｎｏ．１は、ホットメルトパウダーを含有する材料を使用して熱伝達抑制シートの試験材を作製したものであり、表面を覆う硬化層１７が形成されているため、ホットメルトパウダーを含まない比較例Ｎｏ．１と比較して、優れた粉落ち抑制性能を得ることができた。
　以上、各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
　なお、本出願は、２０２２年３月１１日出願の日本特許出願（特願２０２２－０３８５５４）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
１　　　芯部
２　　　鞘部
３　　　バインダ繊維
４　　　無機粒子
５　　　溶着部
６　　　繊維部
９　　　混合物
１２　　クラック
１３　　熱伝達抑制シート
１６　　硬化部
１７　　硬化層
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ　電池セル
３０　　電池ケース
１００　組電池

Claims (20)

  1. 　無機粒子と、芯鞘構造を有するバインダ繊維と、ホットメルトパウダーと、を含む混合物をシート状に加工する加工工程を有し、
    　前記芯鞘構造を有するバインダ繊維は、その長手方向に延びる芯部と、前記芯部の外周面を被覆するように形成された鞘部と、を有し、
    　前記芯部を構成する第１の有機材料の融点は、前記鞘部を構成する第２の有機材料の融点、及び前記ホットメルトパウダーを構成する第３の有機材料の融点よりも高いことを特徴とする、熱伝達抑制シートの製造方法。
  2. 　前記第３の有機材料の融点は、前記第２の有機材料の融点以下であ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の製造方法。
  3. 　前記第３の有機材料の融点は、前記第２の有機材料の融点よりも高いことを特徴とする、請求項１に記載の熱伝達抑制シートの製造方法。
  4. 　前記第１の有機材料の融点は、前記第２の有機材料の融点及び前記第３の有機材料の融点のうち、高い方の融点よりも６０℃以上高いことを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シートの製造方法。
  5. 　前記加工工程は、前記混合物を加圧する工程と、前記混合物を加熱する工程と、を有することを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シートの製造方法。
  6. 　前記混合物を加熱する工程における加熱温度を、前記第２の有機材料の融点及び前記第３の有機材料の融点のうち、高い方の融点よりも高く、前記第１の有機材料の融点よりも低い温度とすることを特徴とする、請求項５に記載の熱伝達抑制シートの製造方法。
  7. 　前記加工工程において、前記混合物を乾式法によりシート状に加工することを特徴とする、請求項１～６のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シートの製造方法。
  8. 　前記無機粒子は、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種の粒子を含むことを特徴とする、請求項１～７のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シートの製造方法。
  9. 　前記無機粒子は、さらに、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種の粒子を含むことを特徴とする、請求項８に記載の熱伝達抑制シートの製造方法。
  10. 　無機粒子と、
    　第１の有機材料からなる有機繊維と、
    　前記有機繊維の外周面を被覆する溶着部と、
    　前記溶着部とは異なる領域に形成された硬化部と、を有し、
    　前記溶着部は、前記第１の有機材料の融点よりも低い融点を有する第２の有機材料と、
    前記無機粒子と、を含み、
    　前記硬化部は、前記第１の有機材料の融点よりも低い融点を有する第３の有機材料と、
    前記無機粒子と、を含むことを特徴とする、熱伝達抑制シート。
  11. 　前記硬化部は、前記熱伝達抑制シートの表面に複数の硬化層を有し、
    　前記複数の硬化層の間にクラックが形成されていることを特徴とする、請求項１０に記載の熱伝達抑制シート。
  12. 　前記第３の有機材料の融点は、前記第２の有機材料の融点以下であることを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の熱伝達抑制シート。
  13. 　前記第３の有機材料の融点は、前記第２の有機材料の融点よりも高いことを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の熱伝達抑制シート。
  14. 　前記第２の有機材料の融点及び前記第３の有機材料の融点は、いずれも前記第１の有機材料の融点よりも６０℃以上低いことを特徴とする、請求項１０～１３のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シート。
  15. 　前記第１の有機材料は、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種であり、
    　前記第２の有機材料は、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種であることを特徴とする、請求項１０～１４のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シート。
  16. 　前記第３の有機材料は、ポリエチレン、ポリエステル、ポリアミド及びエチレン酢酸ビニルから選択された少なくとも１種であることを特徴とする、請求項１０～１５のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シート。
  17. 　前記無機粒子は、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であることを特徴とする、請求項１０～１６のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シート。
  18. 　前記無機粒子は、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種の粒子を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の熱伝達抑制シート。
  19. 　前記無機粒子は、さらに、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種の粒子を含むことを特徴とする、請求項１８に記載の熱伝達抑制シート。
  20. 　複数の電池セルと、請求項１０～１９のいずれか１項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。
     
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