WO2024004967A1 - 防炎シート及びその製造方法、並びに電池モジュール - Google Patents

防炎シート及びその製造方法、並びに電池モジュール Download PDF

Info

Publication number
WO2024004967A1
WO2024004967A1 PCT/JP2023/023681 JP2023023681W WO2024004967A1 WO 2024004967 A1 WO2024004967 A1 WO 2024004967A1 JP 2023023681 W JP2023023681 W JP 2023023681W WO 2024004967 A1 WO2024004967 A1 WO 2024004967A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
inorganic
particles
insulating layer
heat insulating
fiber cloth
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/023681
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
将平 島田
直幸 神保
Original Assignee
イビデン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by イビデン株式会社 filed Critical イビデン株式会社
Publication of WO2024004967A1 publication Critical patent/WO2024004967A1/ja

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C2/00—Fire prevention or containment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/16—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in electrical installations, e.g. cableways
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K21/00—Fireproofing materials
    • C09K21/02—Inorganic materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00—Thermal insulation in general
    • F16L59/02—Shape or form of insulating materials, with or without coverings integral with the insulating materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/613—Cooling or keeping cold
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/658—Means for temperature control structurally associated with the cells by thermal insulation or shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a flameproof sheet, a method for manufacturing the same, and a battery module equipped with the flameproof sheet.
  • secondary batteries Although such secondary batteries have a high degree of safety during normal use, various accidents are expected, such as a short circuit caused by a metal piece such as a nail penetrating them from the outside.
  • secondary batteries use organic electrolytes, and in recent years, many battery cells have been stacked to increase capacity, so the amount of organic electrolytes has increased, making it extremely important to ensure safety. It is.
  • the impact resistance is improved by the inorganic fiber cloth on the surface, but since the inorganic fiber cloth is only inorganic fiber, if a certain battery cell ignites in the event of battery abnormality. , the flame cannot be blocked, and there is a risk that the flame may spread to adjacent battery cells or the battery case housing the battery cells.
  • the present invention provides a flameproof sheet that has high heat insulation properties and impact resistance, and can further prevent flames from spreading to adjacent battery cells and battery cases even if a battery cell ignites.
  • the purpose is to provide.
  • Another object of the present invention is to provide a battery module with excellent safety.
  • the above object of the present invention is achieved by the following configuration [1] regarding the flameproof sheet.
  • An inorganic fiber cloth containing second inorganic fibers and in which the inorganic particles are present between the second inorganic fibers is disposed on at least one surface of the heat insulating layer containing first inorganic fibers and inorganic particles. flame retardant sheet.
  • preferred embodiments of the present invention relating to a flameproof sheet relate to the following [2] to [4].
  • the second inorganic fiber in the inorganic fiber cloth is at least one selected from glass fiber, silica fiber, alumina fiber, alumina silicate fiber, and zirconia fiber [1] or The flameproof sheet according to [2].
  • the first inorganic fiber in the heat insulating layer has a composite portion penetrating the inorganic fiber cloth [1]
  • the flameproof sheet according to any one of [3].
  • a battery module comprising a plurality of battery cells, a battery case that accommodates the battery cells, and the flameproof sheet according to any one of [1] to [4].
  • the flameproof sheet of the present invention has high heat insulation properties due to the heat insulation layer containing the first inorganic fibers and inorganic particles, and is imparted with impact resistance due to the inorganic fiber cloth.
  • inorganic fiber cloth has inorganic particles between the second inorganic fibers, so the thermal conductivity is higher than when there is air between the fibers, so heat dissipation due to heat transfer in the plane direction is taken into account. .
  • the inorganic fiber cloth is made airtight by inorganic particles, it is possible to prevent flames from a battery cell that ignites during a battery abnormality from reaching adjacent battery cells or the battery case.
  • the battery module of the present invention includes a flameproof sheet with excellent heat insulation, impact resistance, and airtightness, it has high heat insulation properties and can protect battery cells from external damage. Furthermore, it is possible to prevent flames from a battery cell that ignites during a battery abnormality from spreading to adjacent battery cells or the battery case, resulting in excellent safety.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a boundary region (interface region) between a heat insulating layer and an inorganic fiber cloth in a flameproof sheet according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a photograph taken using an electron microscope of a cross section of the flameproof sheet produced in the example.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of a battery module using a flameproof sheet according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a boundary region (interface region) between a heat insulating layer and an inorganic fiber cloth in a flameproof sheet (also referred to as a "heat transfer suppressing sheet") according to an embodiment of the present invention.
  • the flame retardant sheet 1 includes second inorganic fibers 21 on at least one surface of a heat insulating layer 10 that includes first inorganic fibers 11 and inorganic particles 15 , and inorganic particles in the heat insulating layer 10 .
  • This is a laminate formed by arranging inorganic fiber cloth 20 in which particles 15 are present between the fibers.
  • Thermal insulation layer 10 (First inorganic fiber) As will be described later, the flameproof sheet 1 is manufactured by a papermaking method.
  • the first inorganic fibers 11 of the heat insulating layer 10 are preferably chopped fibers or milled fibers for ease of paper making. Further, the first inorganic fiber 11 preferably has excellent heat resistance, and examples thereof include ceramic fibers such as silica fiber, alumina fiber, alumina silicate fiber, and zirconia fiber, or glass fiber. These inorganic fibers may be used alone or in combination of two or more.
  • one is an amorphous fiber
  • the other is at least one selected from amorphous fibers having a higher glass transition point than the other fiber, and crystalline fibers.
  • it is a seed.
  • the surface of one inorganic fiber softens relatively quickly and binds the other inorganic fiber and inorganic particles 15, which will be described later. The target strength is improved.
  • the average fiber length of the first inorganic fibers 11 is preferably 0.5 to 10 mm. Since the average fiber length of the first inorganic fibers 11 is 0.5 mm or more, they become intertwined with each other after being made into paper, and the paper product has a certain strength. Furthermore, since the average fiber length of the first inorganic fibers 11 is 10 mm or less, the distance over which heat is transferred by one inorganic fiber is short, and high heat insulation properties can be ensured.
  • the material of the inorganic particles 15 is not particularly limited, but from the viewpoint of heat transfer suppressing effect, it is preferably at least one selected from oxide particles, carbide particles, nitride particles, and inorganic hydrate particles. More preferably, it contains particles.
  • the shape and size of the inorganic particles 15 are also not particularly limited, but they are preferably at least one selected from nanoparticles, hollow particles, and porous particles, and more preferably include nanoparticles.
  • the inorganic particles 15 a single inorganic particle may be used, or two or more types of inorganic particles may be used in combination.
  • the heating element can be cooled in multiple stages, and the endothermic effect can be exerted over a wider temperature range.
  • the average secondary particle diameter of the inorganic particles 15 is 0.01 ⁇ m or more, they are easily available and can suppress an increase in manufacturing costs. Further, when the average secondary particle diameter of the inorganic particles 15 is 200 ⁇ m or less, a desired heat insulation effect can be obtained. Therefore, the average secondary particle diameter of the inorganic particles 15 is preferably 0.01 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less, more preferably 0.05 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • Oxide particles have a high refractive index and have a strong effect of diffusely reflecting light, so when oxide particles are used as inorganic particles, radiant heat transfer can be suppressed, especially in high temperature regions such as abnormal heat generation.
  • oxide particles at least one 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 at least one of silica and titania as the oxide particles.
  • the particle size of the oxide particles may affect the effect of reflecting radiant heat, even higher heat insulation properties can be obtained by limiting the average primary particle size to a predetermined range.
  • 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 it diffusely reflects light efficiently, making it flameproof in the high temperature range of 500°C or higher. Radiation heat transfer inside the sheet 1 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 of the large-diameter particles is more preferably 1 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, even more preferably 5 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less, and most preferably 10 ⁇ m or less.
  • 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 that are spherical or nearly spherical and have an average primary particle diameter of less than 1 ⁇ m. Since nanoparticles have a low density, they suppress conductive heat transfer, and when nanoparticles are used as 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 in the normal temperature range.
  • At least one of the oxide particles, carbide particles, nitride particles, and inorganic hydrate particles selected as the inorganic particles 15 is preferably a nanoparticle.
  • the material is not particularly limited as long as it meets the above definition of nanoparticles.
  • 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.
  • silica nanoparticles have a bulk density of about 0.1 g/cm 3 , even when a large compressive stress is applied to the flameproof sheet 1, the contact points between silica nanoparticles The size (area) and number of the insulation properties do not increase significantly, and the insulation properties can be maintained. Therefore, it is preferable to use silica nanoparticles as the nanoparticles.
  • silica nanoparticles wet silica, dry silica, aerogel, etc. can be used.
  • At least one of the oxide particles, carbide particles, nitride particles, and inorganic hydrate particles selected as the inorganic particles 15 is preferably a nanoparticle.
  • titania has a high effect of blocking radiant heat
  • silica nanoparticles have extremely low conductive heat transfer, and can maintain excellent heat insulation properties even when compressive stress is applied to the flameproof sheet 1. Therefore, it is most preferable to use both titania and silica nanoparticles as the inorganic particles 15.
  • the average primary particle diameter of the nanoparticles By limiting the average primary particle diameter of the nanoparticles to a predetermined range, even higher heat insulation properties can be obtained. That is, when 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 inside the flame retardant sheet 1 can be suppressed, especially in a temperature range of less than 500°C, and heat insulation can be achieved. performance can be further improved. In addition, even when compressive stress is applied, the voids remaining between nanoparticles and the many contact points between particles suppress conductive heat transfer, and the heat insulation properties of the flameproof sheet 1 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.
  • inorganic hydrates include aluminum hydroxide (Al(OH) 3 ), magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ), calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ), and zinc hydroxide (Zn(OH)). 2 ), iron hydroxide (Fe(OH) 2 ), manganese hydroxide (Mn(OH) 2 ), zirconium hydroxide (Zr(OH) 2 ), gallium hydroxide (Ga(OH) 3 ), etc. .
  • 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 inorganic particles are preferably inorganic hydrates having a thermal decomposition initiation temperature of 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.
  • the heat insulating layer 10 further contains a binder.
  • the binder can prevent the first inorganic fibers 11 and further the inorganic particles 15 from falling off from the heat insulating layer 10, and can maintain the strength.
  • inorganic binders such as alumina sol and silica sol, and organic binders such as cationized starch and acrylic resin can be selected.
  • These binders 17 are used as a raw material for the heat insulating layer 10 in the form of an aqueous solution, and when dried, they remain at the contact points of the first inorganic fibers 11 and inorganic particles 15 and bind.
  • the heat insulating layer 10 preferably has a thickness of 0.1 to 5 mm. Since the thickness of the heat insulating layer 10 is 0.1 mm or more, high heat insulating properties can be imparted to the flame retardant sheet 1. Further, when the thickness of the heat insulating layer 10 is 5 mm or less, flexibility can be ensured, and the flameproof sheet 1 can be used by being bent along a predetermined shape. Preferably, it is 0.2 to 1.1 mm.
  • the flameproof sheet 1 is manufactured by a papermaking method, and the inorganic particles 15 contained in the heat insulating layer 10 are embedded in the inorganic fiber cloth 20. Therefore, in the composition of the aqueous slurry containing the material for forming the heat insulating layer 10, it is preferable that the inorganic particles 15 are 30 to 94% by mass, the binder is 0 to 10% by mass, and the balance is the first inorganic fiber 11. With such a composition, the effects of the inorganic particles 15 and the binder described above can be achieved in a well-balanced manner.
  • the inorganic fiber cloth 20 is made by weaving the second inorganic fibers 21 into a cross-like (woven cloth-like) shape with weft threads 21a and warp threads 21b.
  • the second inorganic fibers 21 are continuous fibers so as to form a cloth, and the long fiber length ensures that the flameproof sheet 1 has high strength.
  • the inorganic fiber cloth 20 is made airtight by infiltrating the inorganic particles 15 from the heat insulating layer 10, so that even if a certain battery cell ignites in the event of a battery abnormality, the flame will spread to adjacent battery cells or the battery case. can be effectively prevented from spreading. Since the inorganic particles 15 have a higher thermal conductivity than air, the inorganic fiber cloth 20 has the effect of dissipating high heat during an abnormality of the battery in the direction of its surface through the inorganic particles 15.
  • the inorganic fiber cloth 20 is woven in multiple layers with the weft 21a and the warp 21b, more inorganic particles 15 exist on the side of the inorganic fiber cloth 20 closer to the heat insulating layer 10 ("silica-filled” in FIG. 2). layer), the concentration distribution of the inorganic particles 15 in the inorganic fiber cloth 20 is inclined. That is, the concentration of inorganic particles 15 in the thickness direction of inorganic fiber cloth 20 decreases as the distance from heat insulating layer 10 increases. Furthermore, in the surface layer portion of the inorganic fiber cloth 20, there are almost no inorganic particles 15 (see "unfilled layer with silica” in FIG. 2), and air spaces are formed between the fibers, improving the heat insulation performance.
  • Ceramic fibers such as silica fibers, alumina fibers, alumina silicate fibers, and zirconia fibers, or glass fibers may be used. These inorganic fibers may be used alone or in combination of two or more.
  • the second inorganic fiber 21 and the first inorganic fiber 11 may be the same type of inorganic fiber, or may be different types of inorganic fiber. In either case, the combination of inorganic substances makes the flameproof sheet 1 even more excellent in heat resistance.
  • the thickness of the inorganic fiber cloth 20 is preferably 0.1 to 5 mm. Since the thickness of the inorganic fiber cloth 20 is 0.1 mm or more, high mechanical strength can be imparted to the flameproof sheet 1. Moreover, when the thickness of the inorganic fiber cloth 20 is 5 mm or less, flexibility can be ensured, and the flameproof sheet 1 can be used by being bent along a predetermined shape.
  • the preferred thickness of the inorganic fiber cloth 20 is 0.3 to 1.4 mm.
  • the flameproof sheet 1 is manufactured by a papermaking method. That is, an aqueous slurry is prepared by adding the first inorganic fiber 11, which is a raw material for the heat insulating layer 10, as well as the inorganic particles 15 and the binder to water in a predetermined ratio. Then, the inorganic fiber cloth 20 is attached to a mold for papermaking, and an aqueous slurry containing the raw material for the heat insulating layer 10 is poured onto it, water is removed to dehydrate it, and then pressure is applied and vacuum-dried (dehydration molding).
  • the flame retardant sheet 1 is obtained in which the composite portion 30 described above is formed, in which the first inorganic fibers 11 of the heat insulating layer 10 penetrate between the second inorganic fibers 21 of the inorganic fiber cloth 20. At the same time, the inorganic particles 15 of the heat insulating layer 10 enter between the fibers of the second inorganic fibers 21 of the inorganic fiber cloth 20.
  • a covering material may be attached to the surfaces of the heat insulating layer 10 and the inorganic fiber cloth 20 to prevent powder from falling off.
  • the covering material resins such as polypropylene, paper, etc. can be used, and films and cloths made of these can be used. Then, the covering material may be adhered using various adhesives, thermoplastic resins, double-sided tapes, or the like.
  • Glass fiber was used as the first inorganic fiber, 11% by mass of the total amount of the flameproof sheet, silica nanoparticles with an average particle diameter of 5 nm were used as the inorganic particles, 80% by mass of the total amount, and acrylic resin was used as the binder, 5% by mass of the total amount. It was weighed. These were added to water and stirred well to prepare an aqueous slurry for the heat insulating layer. Then, the aqueous slurry was poured onto one side of a silica fiber cloth having a thickness of 1.36 mm, followed by dehydration, pressurization, and vacuum drying to produce a flameproof sheet.
  • FIG. 2 A cross section of the produced flameproof sheet was photographed using an electron microscope. The photograph is shown in Figure 2.
  • the lower white part is the heat insulating layer.
  • silica fiber bundles hereinafter referred to as "weft”
  • weft silica fiber bundles
  • ⁇ warp'' silica fiber bundles
  • nano silica particles are present between the weft and warp yarns, and between the multiple silica fibers that make up the warp yarns. Scattered "silica packed layers" can be seen. Moreover, in the surface layer of the silica fiber cloth, which is the uppermost part in FIG. 2, a "silica-unfilled layer" in which almost no nano-silica particles are present can be seen.
  • the battery module 100 is constructed by pasting the above-described flameproof sheet 1 on the entire inside surface (i.e., the ceiling, side walls, and bottom surface) of a battery case 120 that accommodates a plurality of battery cells 110. Ru. Note that when attaching the flameproof sheet 1, either side of the heat insulating layer 10 or the inorganic fiber cloth 20 may be the case side with respect to the battery case 120.
  • the battery module 100 Since the battery module 100 is lined with a flameproof sheet 1, it protects the battery cells 110 from external damage caused by protrusions, and protects the battery cells 110 from flames and high heat from the ignited battery cells 110 in the event of a battery abnormality. It is possible to prevent the liquid from reaching the outside of the battery case 120, and to prevent combustible materials such as the organic electrolyte in the battery cell 110 from coming into contact with the outside air and burning violently, resulting in high safety.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Thermal Insulation (AREA)
  • Fireproofing Substances (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

高い断熱性とともに耐衝撃性を有し、更に電池セルが発火しても、火炎が隣接する電池セルや電池ケースに及ぶのを防ぐことができる防炎シート、及び安全性に優れる電池モジュールを提供する。防炎シート（１）は、第１の無機繊維（１１）と無機粒子（１５）とを含む断熱層（１０）の少なくとも一方の面に、第２の無機繊維（２１）を含み、無機粒子（１５）が第２の無機繊維（２１）間に存在する無機繊維クロス（２０）が配置されている。上記防炎シート（１）は、断熱層（１０）を構成する材料を含む水性スラリーを、無機繊維クロス（２０）の上に流し込み、脱水成形して抄造して製造される。また、電池モジュール（１００）は、複数の電池セル（１１０）と、電池セル（１１０）を収容する電池ケース（１２０）と、上記防炎シート（１）とから構成される。

Description

防炎シート及びその製造方法、並びに電池モジュール
　本発明は、防炎シート及びその製造方法、並びに当該防炎シートを備える電池モジュールに関する。
　近年、非水系電解液を用いた充放電が可能な二次電池は、エネルギー密度が高い上に活性な金属を活物質にインターカレートすることができるため安全性が高く、自動車の電源、携帯型の通信機器、ノートパソコンなどに広く使用されている。
　このような二次電池は、通常の使用においては高い安全性を有しているが、外部から釘などの金属片が貫通して短絡するなど、様々な事故が想定されている。また、二次電池においては、有機電解液を使用し、さらに、近年では多くの電池セルをスタックし大容量化しているため、有機電解液の量も多くなり、安全上の確保が非常に重要である。
　このような問題に対して、表面に無機繊維クロスを設けて耐衝撃性を付与して保護することも行われており、例えば特許文献１には、無機繊維と無機粒子とを含む断熱材の表面に、無機繊維クロスを接着剤を用いて粘着することが記載されている。
国際公開第２０２１／０２２１３０号
　上記特許文献１に記載された発明では、表面の無機繊維クロスにより耐衝撃性が改善されているものの、無機繊維クロスは無機繊維のみであるため、電池の異常時に、ある電池セルが発火した場合、火炎を遮断することができず、隣接する電池セルや、電池セルを収容する電池ケースに火炎が及ぶおそれがある。
　本発明は、上記課題に鑑み、高い断熱性とともに耐衝撃性を有し、更に電池セルが発火しても、火炎が隣接する電池セルや電池ケースに及ぶのを防ぐことができる防炎シートを提供することを目的とする。
　また、本発明は、安全性に優れる電池モジュールを提供することを目的とする。
　本発明の上記目的は、防炎シートに係る下記［１］の構成により達成される。
［１］　第１の無機繊維と無機粒子とを含む断熱層の少なくとも一方の面に、第２の無機繊維を含み、前記無機粒子が前記第２の無機繊維間に存在する無機繊維クロスが配置されている、防炎シート。
　また、防炎シートに係る本発明の好ましい実施形態は、以下の［２］～［４］に関する。
［２］　前記無機繊維クロスの厚さ方向に対する前記無機粒子の濃度が、前記断熱層から離れるに従って低下することを特徴とする［１］に記載の防炎シート。
［３］　前記無機繊維クロス中の前記第２の無機繊維は、ガラス繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、アルミナシリケート繊維及びジルコニア繊維から選択される少なくとも１種であることを特徴とする［１］又は［２］に記載の防炎シート。
［４］　前記断熱層と前記無機繊維クロスとの界面領域において、前記断熱層中の前記第１の無機繊維が、前記無機繊維クロスに貫入した複合部を有することを特徴とする［１］～［３］のいずれか１つに記載の防炎シート。
　また、本発明の上記目的は、防炎シートの製造方法に係る下記［５］の構成により達成される。
［５］　［１］～［４］のいずれか１つに記載の防炎シートの製造方法であって、
　前記断熱層を構成する材料を含む水性スラリーを、前記無機繊維クロスの上に流し込み、脱水成形して抄造する、防炎シートの製造方法。
　また、本発明の上記目的は、電池モジュールに係る下記［６］の構成により達成される。
［６］　複数の電池セルと、前記電池セルを収容する電池ケースと、［１］～［４］のいずれか１つに記載の防炎シートとを備える、電池モジュール。
　本発明の防炎シートは、第１の無機繊維と無機粒子とを含む断熱層による高い断熱性を有するとともに、無機繊維クロスによる耐衝撃性が付与されている。また、無機繊維クロスは、第２の無機繊維間に無機粒子が存在しているため、繊維間が空気の場合よりも熱伝導度が高まるため、面方向への伝熱による放熱が加味される。しかも、無機繊維クロスが無機粒子により気密化されているため、電池の異常時に発火した電池セルからの火炎が、隣接する電池セルや電池ケースに及ぶのを防ぐことができる。
　また、本発明の電池モジュールは、断熱性や耐衝撃性、気密性に優れた防炎シートを備えるため、高い断熱性を有するとともに、外部からの損傷に対して電池セルを保護することができ、更には電池の異常時に発火した電池セルからの火炎が隣接する電池セルや電池ケースに及ぶのを防ぐことができ、安全性に優れる。
図１は、本発明の実施形態に係る防炎シートにおける断熱層と無機繊維クロスとの境界領域（界面領域）を模式的に示す断面図である。 図２は、実施例で作製した防炎シートの断面を電子顕微鏡にて撮影した写真である。 図３は、本発明の実施形態に係る防炎シートを用いた電池モジュールの断面図を示す。
　以下、本発明の実施形態に関して図面を参照して詳細に説明する。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。
＜防炎シート＞
　図１は、本発明の実施形態に係る防炎シート（「熱伝達抑制シート」ともいう。）における断熱層と無機繊維クロスとの境界領域（界面領域）を模式的に示す断面図である。図示されるように、防炎シート１は、第１の無機繊維１１と、無機粒子１５とを含む断熱層１０の少なくとも一方の面に、第２の無機繊維２１を含み、断熱層１０の無機粒子１５が繊維間に存在する無機繊維クロス２０が配置されて構成される積層体である。
［断熱層１０］
（第１の無機繊維）
　後述するように、防炎シート１は抄造法にて製造される。断熱層１０の第１の無機繊維１１は、抄造しやすいように、チョップド繊維やミルド繊維であることが好ましい。また、第１の無機繊維１１は、耐熱性に優れるものが好ましく、例えば、シリカ繊維、アルミナ繊維、アルミナシリケート繊維、ジルコニア繊維等のセラミックス系繊維、又はガラス繊維等が挙げられる。これらの無機繊維は、それぞれ単独で使用してもよいし、２種以上を混合使用してもよい。
　これらの無機繊維を混合使用する場合は、一方は非晶質の繊維であり、他方は一方の繊維よりもガラス転移点が高い非晶質の繊維、及び結晶質の繊維から選択される少なくとも１種であることが好ましい。このような場合、防炎シート１が高温にさらされたときに一方の無機繊維の表面が比較的早期に軟化して、他方の無機繊維や、後述する無機粒子１５を結着するため、機械的強度が向上する。
　第１の無機繊維１１の平均繊維長は、０．５～１０ｍｍであることが好ましい。第１の無機繊維１１の平均繊維長が０．５ｍｍ以上であるため、抄造されたのち互いに絡み合い、抄造体として一定の強度を有するようになる。また、第１の無機繊維１１の平均繊維長が１０ｍｍ以下であるため、１本の無機繊維が伝熱する距離が短いため、高い断熱性を確保できる。
（無機粒子）
　個々の無機粒子１５は、伝熱する距離が短く、接点の熱抵抗が大きいため、高い断熱性を確保することができる。
　無機粒子１５の材質は特に限定されないが、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種であることが好ましく、酸化物粒子を含むことがより好ましい。
　また、無機粒子１５の形状及び大きさ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種であることが好ましく、ナノ粒子を含むことがより好ましい。
　さらには、無機粒子１５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。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。また、大径粒子と小径粒子とを混合使用することも好ましい。大径粒子同士の隙間に小径粒子が入り込むと、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。
　無機粒子１５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、無機粒子１５の平均二次粒子径が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１５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。
　無機粒子１５として使用することができる粒子の材質又は形状の一例について、以下で詳細に説明する。
（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、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の少なくとも１種を用いることが最も好ましい。
　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防炎シート１の内部での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。
　２種以上の酸化物粒子を使用する場合に、大径粒子と小径粒子（例えばナノ粒子）とを混合使用することも好ましい。この場合の大径粒子の平均一次粒子径は、１μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましく、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。
　なお、本実施形態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個の平均を取ることにより求めることができる。
　本実施形態において、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、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、通常の常温域での使用時において、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。
　本実施形態において、無機粒子１５として選択される酸化物粒子、炭化物粒子、窒化物粒子及び無機水和物粒子のうち少なくとも１種が、ナノ粒子であることが好ましい。
　無機粒子１５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０．１ｇ／ｃｍ３程度であるため、防炎シート１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を使用することができる。
　また、本実施形態において、無機粒子１５として選択される酸化物粒子、炭化物粒子、窒化物粒子及び無機水和物粒子のうち少なくとも１種が、ナノ粒子であることが好ましい。上述のとおり、チタニアは輻射熱を遮る効果が高く、シリカナノ粒子は伝導伝熱が極めて小さいとともに、防炎シート１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ため、無機粒子１５として、チタニア及びシリカナノ粒子の両方を使用することが最も好ましい。
　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、防炎シート１の内部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、防炎シート１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
　また、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、無機粒子は熱分解開始温度が２００℃以上である無機水和物であることが好ましい。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。
　無機水和物粒子を使用した場合、その平均粒子径が大きすぎると、断熱層１０の中心付近にある無機水和物粒子が、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、シート中心付近の無機水和物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。
（他の配合材料）
　断熱層１０は、さらに結合材を含有するのが好ましい。結合材は、第１の無機繊維１１、更には無機粒子１５が断熱層１０から脱落するのを防止し、強度を保持することができる。
　結合材としては、アルミナゾル、シリカゾルなどの無機バインダ、カチオン化デンプン、アクリル樹脂などの有機バインダを選択することができる。これらの結合材１７は、水溶液の状態で断熱層１０の原材料として使用し、乾燥させることにより、第１の無機繊維１１や無機粒子１５の接点に残って結着する。
（断熱層１０の厚さ）
　断熱層１０は、厚さが０．１～５ｍｍであることが好ましい。断熱層１０の厚さが０．１ｍｍ以上であるため、防炎シート１に高い断熱性を付与することができる。また、断熱層１０の厚さが５ｍｍ以下であると、柔軟性が確保でき、防炎シート１を所定の形状に沿って曲げて使用することができる。好ましくは、０．２～１．１ｍｍである。
（断熱層１０の組成）
　後述されるように防炎シート１は抄造法により製造され、無機繊維クロス２０には断熱層１０に含まれる無機粒子１５が入り込んでいる。そのため、断熱層１０の形成材料を含む水性スラリーとしての組成で、無機粒子１５は３０～９４質量％、結合材は０～１０質量％、残部が第１の無機繊維１１とすることが好ましい。このような組成にすることにより、上記した無機粒子１５や結合材の効果がバランスよく得られる。
［無機繊維クロス２０］
　無機繊維クロス２０は、第２の無機繊維２１を横糸２１ａと縦糸２１ｂとし、クロス状（織布状）に織り込んだものである。第２の無機繊維２１は、クロスを構成できるよう連続繊維であり、長い繊維長を生かして防炎シート１は高い強度を確保する。
　また、無機繊維クロス２０は、断熱層１０からの無機粒子１５が入り込んで気密化されており、電池の異常時において、ある電池セルが発火しても、火炎が隣接する電池セルや電池ケースに及ぶことを効果的に防ぐことができる。無機粒子１５は空気に比べると熱伝導率が高いため、無機繊維クロス２０において、電池の異常時の高熱を、無機粒子１５を介して、その面方向に逃がして放熱する効果を有する。
　さらには、無機繊維クロス２０は、横糸２１ａと縦糸２１ｂとが多層に織られているため、無機粒子１５は無機繊維クロス２０の断熱層１０に近い側により多く存在し（図２の「シリカ充填層」を参照）、無機繊維クロス２０における無機粒子１５の濃度分布は傾斜状となる。すなわち、無機繊維クロス２０の厚さ方向に対する無機粒子１５の濃度が、断熱層１０から離れるのに従って低下している。
　また、無機繊維クロス２０の表層部分では、無機粒子１５がほとんど存在しておらず（図２の「シリカ未充填層」を参照）、繊維間は空気層となり、断熱性能が高まる。
（第２の無機繊維）
　第２の無機繊維２１としては、第１の無機繊維１１と同様に、シリカ繊維、アルミナ繊維、アルミナシリケート繊維、ジルコニア繊維等のセラミックス系繊維、又はガラス繊維等が挙げられる。これらの無機繊維は、それぞれ単独で使用してもよいし、２種以上を混合使用してもよい。
　なお、第２の無機繊維２１と、第１の無機繊維１１とは、同一種類の無機繊維であってよく、あるいは異なる種類の無機繊維としてもよい。いずれの場合も、無機物同士の組み合わせであり、防炎シート１はより耐熱性に優れたものになる。
（無機繊維クロス２０の厚さ）
　無機繊維クロス２０は、その厚さが０．１～５ｍｍであることが好ましい。無機繊維クロス２０の厚さが０．１ｍｍ以上であるため、防炎シート１に高い機械的強度を付与することができる。また、無機繊維クロス２０の厚さが５ｍｍ以下であると、柔軟性が確保でき、防炎シート１を所定の形状に沿って曲げて使用することができる。無機繊維クロス２０の好ましい厚さは、０．３～１．４ｍｍである。
［複合部３０］
　断熱層１０と無機繊維クロス２０との境界領域（界面領域）には、図１に示すように、断熱層１０の第１の無機繊維１１が、無機繊維クロス２０中の第２の無機繊維２１の編目に貫入した複合部３０を形成している。したがって、断熱層１０と無機繊維クロス２０とは、高い剥離強度が確保される。また、断熱層１０と無機繊維クロス２０とは、共に無機物であり、有機物を介さず直接接合することになるため、高温に曝されても接合状態を維持することができる。
＜防炎シート１の製造方法＞
　防炎シート１は、抄造法により製造される。すなわち、断熱層１０の原料となる第１の無機繊維１１、更には無機粒子１５や結合材を所定の割合にて水に加えて水性スラリーを調製する。そして、抄造用の成形型に無機繊維クロス２０を装着し、その上に断熱層１０の原料を含む水性スラリーを流し込み、水抜きして脱水した後、加圧し、真空乾燥する（脱水成形）。
　これにより、無機繊維クロス２０の第２の無機繊維２１の繊維間に、断熱層１０の第１の無機繊維１１が貫入した、上記の複合部３０が形成された防炎シート１が得られる。それとともに、断熱層１０の無機粒子１５が、無機繊維クロス２０の第２の無機繊維２１の繊維間に入り込んだ状態となる。
　防炎シート１はこのように構成されるが、粉落ち防止のために、断熱層１０や無機繊維クロス２０の表面に被覆材を添接してもよい。被覆材としては、ポリプロピレンなどの樹脂や紙などが適用でき、これらから構成されるフィルムやクロスを用いることができる。そして、被覆材を、各種の粘着剤、熱可塑性樹脂、両面テープなどを用いて接着するとよい。
　第１の無機繊維としてガラス繊維を、防炎シート全量の１１質量％、無機粒子として平均粒子径５ｎｍのシリカナノ粒子を全量の８０質量％、結合材としてアクリル樹脂を全量の５質量％となるように秤量した。これらを水に加え、よく撹拌して断熱層用の水性スラリーを調製した。そして、厚さ１．３６ｍｍのシリカ繊維クロスの片面に、水性スラリーを流し込み、脱水、加圧、真空乾燥して防炎シートを作製した。
　作製した防炎シートの断面を電子顕微鏡にて撮影した。その写真を図２に示す。図２において、下側の白い部分は断熱層である。また、断熱層の上側には、図中の左右方向に波状に延びるシリカ繊維束（以下、「横糸」という。）と、横糸に直交して図中の表面から裏面に延びるシリカ繊維束（以下、「縦糸」という。）とを織り込んだシリカ繊維クロスが積層している。
　図２に示されるように、シリカ繊維クロスにおいて、横糸と縦糸との間、縦糸を構成する複数のシリカ繊維の繊維間に、ナノシリカ粒子（図２中における、多数の細かな白い丸部分）が点在している「シリカ充填層」が見られる。また、図２中の最上方部分であるシリカ繊維クロスの表層には、ナノシリカ粒子がほどんど存在していない「シリカ未充填層」が見られる。
＜電池モジュール＞
　図３に示すように、電池モジュール１００は、複数の電池セル１１０を収容する電池ケース１２０の内側の全面（すなわち、天井、側壁及び底面）に、上記の防炎シート１を貼り付けて構成される。なお、防炎シート１を張り付ける際は、電池ケース１２０に対して、断熱層１０及び無機繊維クロス２０のどちらの側が、ケース側であってもよい。
　電池モジュール１００では、防炎シート１が内張されているため、突起物による外部からの損傷に対して電池セル１１０を保護するとともに、電池の異常時に、発火した電池セル１１０からの火炎や高熱が電池ケース１２０の外部に及ぶのを防ぎ、電池セル１１０の有機電解液などの可燃物が外気に触れて激しく燃焼することを防止できるため、安全性が高いものとなる。
　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６月２７日出願の日本特許出願（特願２０２２－１０３０４４）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　防炎シート
１０　断熱層
１１　第１の無機繊維
１５　無機粒子
２０　無機繊維クロス
２１　第２の無機繊維
３０　複合部
１００　電池モジュール
１１０　電池セル
１２０　電池ケース

Claims (10)

  1. 　第１の無機繊維と無機粒子とを含む断熱層の少なくとも一方の面に、第２の無機繊維を含み、前記無機粒子が前記第２の無機繊維間に存在する無機繊維クロスが配置されている、防炎シート。
  2. 　前記無機繊維クロスの厚さ方向に対する前記無機粒子の濃度が、前記断熱層から離れるに従って低下することを特徴とする請求項１に記載の防炎シート。
  3. 　前記無機繊維クロス中の前記第２の無機繊維は、ガラス繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、アルミナシリケート繊維及びジルコニア繊維から選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１又は２に記載の防炎シート。
  4. 　前記断熱層と前記無機繊維クロスとの界面領域において、前記断熱層中の前記第１の無機繊維が、前記無機繊維クロスに貫入した複合部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の防炎シート。
  5. 　請求項１又は２に記載の防炎シートの製造方法であって、
    　前記断熱層を構成する材料を含む水性スラリーを、前記無機繊維クロスの上に流し込み、脱水成形して抄造する、防炎シートの製造方法。
  6. 　請求項３に記載の防炎シートの製造方法であって、
    　前記断熱層を構成する材料を含む水性スラリーを、前記無機繊維クロスの上に流し込み、脱水成形して抄造する、防炎シートの製造方法。
  7. 　請求項４に記載の防炎シートの製造方法であって、
    　前記断熱層を構成する材料を含む水性スラリーを、前記無機繊維クロスの上に流し込み、脱水成形して抄造する、防炎シートの製造方法。
  8. 　複数の電池セルと、前記電池セルを収容する電池ケースと、請求項１又は２に記載の防炎シートとを備える、電池モジュール。
  9. 　複数の電池セルと、前記電池セルを収容する電池ケースと、請求項３に記載の防炎シートとを備える、電池モジュール。
  10. 　複数の電池セルと、前記電池セルを収容する電池ケースと、請求項４に記載の防炎シートとを備える、電池モジュール。
PCT/JP2023/023681 2022-06-27 2023-06-26 防炎シート及びその製造方法、並びに電池モジュール WO2024004967A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022103044A JP7410224B1 (ja) 2022-06-27 2022-06-27 防炎シート及びその製造方法、並びに電池モジュール
JP2022-103044 2022-06-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024004967A1 true WO2024004967A1 (ja) 2024-01-04

Family

ID=89383132

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/023681 WO2024004967A1 (ja) 2022-06-27 2023-06-26 防炎シート及びその製造方法、並びに電池モジュール

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7410224B1 (ja)
WO (1) WO2024004967A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120077015A1 (en) * 2010-09-29 2012-03-29 Hao Zhou Multi-Layer Nano-Composites
WO2019187313A1 (ja) * 2018-03-30 2019-10-03 三洋電機株式会社 電源装置及びこの電源装置を備える電動車両及び蓄電装置
WO2021022130A1 (en) * 2019-08-01 2021-02-04 3M Innovative Properties Company Thermal barrier material for a rechargeable electrical energy storage system
JP2023094425A (ja) * 2021-12-23 2023-07-05 イビデン株式会社 電池用保護シート及び組電池モジュール

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120077015A1 (en) * 2010-09-29 2012-03-29 Hao Zhou Multi-Layer Nano-Composites
WO2019187313A1 (ja) * 2018-03-30 2019-10-03 三洋電機株式会社 電源装置及びこの電源装置を備える電動車両及び蓄電装置
WO2021022130A1 (en) * 2019-08-01 2021-02-04 3M Innovative Properties Company Thermal barrier material for a rechargeable electrical energy storage system
JP2023094425A (ja) * 2021-12-23 2023-07-05 イビデン株式会社 電池用保護シート及び組電池モジュール

Also Published As

Publication number Publication date
JP7410224B1 (ja) 2024-01-09
JP2024004515A (ja) 2024-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019088195A1 (ja) 組電池用断熱シートおよび組電池
KR102434959B1 (ko) 열전달 억제 시트 및 조전지
WO2023120341A1 (ja) 電池用保護シート及び組電池モジュール
WO2023145883A1 (ja) 防炎構造体及びその製造方法、並びに電池モジュール
JP7410224B1 (ja) 防炎シート及びその製造方法、並びに電池モジュール
WO2023127904A1 (ja) 熱伝達抑制シート及び組電池
JP2023020832A (ja) 断熱シート、断熱シートの製造方法及び組電池
JP2023098198A (ja) 熱伝達抑制シート及び組電池
WO2023182384A1 (ja) 防炎構造体及びその製造方法、並びに電池モジュール
WO2023229042A1 (ja) 熱伝達抑制シート及び組電池
WO2023229043A1 (ja) 熱伝達抑制シート及び組電池
WO2024004968A1 (ja) 熱伝達抑制シート及び組電池
WO2023229047A1 (ja) 熱伝達抑制シート及び組電池
WO2023229044A1 (ja) 熱伝達抑制シート及び組電池
CN219066951U (zh) 热传递抑制片以及电池组
JP7364739B2 (ja) 熱伝達抑制シート及び組電池
WO2023127905A1 (ja) 熱伝達抑制シート及び組電池
WO2023182385A1 (ja) 防炎材及びその製造方法、並びに電池モジュール
JP2023170683A (ja) バスバー及び蓄電装置
JP2023170684A (ja) バスバー及び蓄電装置
JP2023170682A (ja) バスバー及び蓄電装置
KR20240041322A (ko) 단열시트, 단열시트의 제조방법 및 조전지
JP2023170065A (ja) 防炎シート及びその製造方法、並びに電池モジュール
CN117693646A (zh) 绝热片、绝热片的制造方法和电池组

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23831407

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1