WO2024143192A1 - Battery pack cushioning member and production method for same - Google Patents

Battery pack cushioning member and production method for same

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WO2024143192A1
WO2024143192A1 PCT/JP2023/046120 JP2023046120W WO2024143192A1 WO 2024143192 A1 WO2024143192 A1 WO 2024143192A1 JP 2023046120 W JP2023046120 W JP 2023046120W WO 2024143192 A1 WO2024143192 A1 WO 2024143192A1
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battery pack
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cushioning
synthetic resin
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嗣典 島
史典 江草
由紀乃 遠藤
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タイガースポリマー株式会社
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Abstract

Provided are a battery pack cushioning member that has excellent thermal insulation properties and fire resistance and a production member for the battery pack cushioning member. A battery pack (20) is formed by stacking plate-shaped secondary batteries (10), (10), and cushioning members (21), (21) are provided between adjacent secondary batteries (10), (10). The cushioning members (21) include: a flat cushioning body (200) that is made from a cross-linked rubber; and a non-woven fabric (1) that is integrally layered onto the cushioning body (200). The non-woven fabric (1) carries heat-expandable, fire-resistant functional particles (4, 4). The functional particles (4), (4) expand when heated to improve the thermal insulation properties of the non-woven fabric (1).

Description

組電池用緩衝部材およびその製造方法Cushioning member for battery pack and method of manufacturing same
本発明は、組電池に使用される組電池用緩衝部材、およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a cushioning member for a battery pack used in a battery pack, and a method for manufacturing the same.
充電および放電が可能な2次電池は、電気自動車や家電製品、携帯電話等、多彩な用途に使用されている。2次電池は、正極と負極がセパレータを介して積層され捲回された電極体が、電解質とともに容器内に封入されたものが一般的である。また、自動車等の用途では、こうした2次電池を複数個、電気的に接続し一体化した組電池として使用することが一般的である。 Secondary batteries, which can be charged and discharged, are used in a variety of applications, including electric vehicles, home appliances, and mobile phones. Secondary batteries typically consist of an electrode assembly in which a positive electrode and a negative electrode are stacked and wound with a separator between them, and the electrode assembly is sealed in a container together with an electrolyte. In applications such as automobiles, it is common to electrically connect multiple such secondary batteries and use them as an integrated battery pack.
板状の2次電池を積層して組電池を構成する場合において、隣接する2次電池の間に緩衝部材が配置されることがある。
例えば、特許文献1には、隣接する蓄電素子(2次電池)の間に隣接部材(2)が挟持され、隣接部材(2)が板状の弾性部(26)を含む組電池の技術が開示されており、当該組電池によれば、蓄電素子(2次電池)の膨張に起因する保持部材の変形が抑制される。
When plate-shaped secondary batteries are stacked to form a battery pack, a buffer member may be disposed between adjacent secondary batteries.
For example, Patent Document 1 discloses a technology for an assembled battery in which an adjacent member (2) is sandwiched between adjacent energy storage elements (secondary batteries) and the adjacent member (2) includes a plate-shaped elastic portion (26). With this assembled battery, deformation of the holding member caused by expansion of the energy storage elements (secondary batteries) is suppressed.
特開2023-1756号公報JP 2023-1756 A
ところで、2次電池は異常過熱や発火を起こす場合があるが、そのような場合であっても隣接する2次電池への異常過熱の連鎖や類焼を抑制することが求められる。 However, secondary batteries can sometimes overheat or catch fire, but even in such cases, it is necessary to prevent the chain reaction of abnormal overheating and the spread of fire to adjacent secondary batteries.
しかしながら、従来技術における上記隣接部材(2)や弾性部(26)は耐熱性や耐火性に乏しい場合があり、2次電池の異常過熱や発火が起こると、高温や火炎により部材が焼失もしくは損傷し、隣接する2次電池への異常過熱の連鎖や類焼の抑制が不十分となるおそれがある。 However, in the prior art, the adjacent member (2) and elastic portion (26) may lack heat resistance or fire resistance, and if the secondary battery abnormally overheats or catches fire, the members may be burned or damaged by the high temperature or flames, and there is a risk that the chain reaction of abnormal overheating to adjacent secondary batteries or the spread of fire may not be sufficiently suppressed.
本発明の目的は、断熱性と耐火性に優れた組電池用緩衝部材およびその製造方法を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a cushioning material for a battery pack that has excellent heat insulation and fire resistance, and a method for manufacturing the same.
発明者は、鋭意検討の結果、架橋ゴム製の緩衝体と特定の不織布を組み合わせると、上記課題が解決されることを知見し、本発明を完成させた。 After extensive research, the inventor discovered that the above problems could be solved by combining a cushioning material made of cross-linked rubber with a specific nonwoven fabric, and thus completed the present invention.
本発明は、板状の2次電池が積層された組電池において、隣接する2次電池の間に配置される組電池用緩衝部材であって、前記緩衝部材は、架橋されたゴム製の平板状の緩衝体と、緩衝体に積層一体化された不織布を含み、前記不織布は熱膨張性を有する耐火性の機能性粒子を担持していて、加熱により機能性粒子が膨張して不織布の断熱性が向上する、組電池用緩衝部材である(第1発明)。 The present invention is a buffer member for a battery assembly in which plate-shaped secondary batteries are stacked, and is disposed between adjacent secondary batteries. The buffer member includes a flat-plate buffer made of cross-linked rubber and a nonwoven fabric laminated and integrated with the buffer, and the nonwoven fabric carries fire-resistant functional particles with thermal expansion properties. When heated, the functional particles expand, improving the heat insulating properties of the nonwoven fabric (first invention).
第1発明において、好ましくは、前記不織布は、前記機能性粒子が一体化された合成樹脂製の長繊維を含み、前記長繊維は、複数の大径部と小径部とを交互に並べて数珠つなぎにしたように、繊維の長手方向に径が変化しており、前記小径部は、前記合成樹脂により形成されたモノフィラメントであり、前記大径部には、前記機能性粒子が含まれている(第2発明)。さらに、第2発明において、好ましくは、前記長繊維の前記小径部の繊維径は、前記大径部に含まれる前記機能性粒子の直径以下であり、前記機能性粒子は、膜状もしくは網状もしくは繊維の束状になった前記合成樹脂によって包まれて、または、前記合成樹脂により接着されて、前記大径部に一体化されている(第3発明)。また、第1発明において、好ましくは、前記機能性粒子が亜リン酸水素アルミニウムの粒子である(第4発明)。また、第1発明ないし第4発明のいずれかにおいて、好ましくは、さらに、前記緩衝部材はアルミガラスクロスを含み、前記不織布と前記緩衝体の間に、アルミガラスクロスが配置されている(第5発明)。 In the first invention, preferably, the nonwoven fabric includes long fibers made of synthetic resin with the functional particles integrated therein, and the long fibers have a diameter that changes in the longitudinal direction of the fibers, as if a plurality of large diameter portions and small diameter portions were alternately arranged and strung together like beads, and the small diameter portions are monofilaments formed of the synthetic resin, and the large diameter portions contain the functional particles (invention 2). Furthermore, in the second invention, preferably, the fiber diameter of the small diameter portion of the long fiber is equal to or less than the diameter of the functional particles contained in the large diameter portion, and the functional particles are integrated into the large diameter portion by being wrapped by the synthetic resin in a membrane, net, or fiber bundle form, or by being bonded by the synthetic resin (invention 3). Also, in the first invention, preferably, the functional particles are particles of aluminum hydrogen phosphite (invention 4). Also, in any of the first to fourth inventions, preferably, the cushioning member further includes aluminum glass cloth, and the aluminum glass cloth is disposed between the nonwoven fabric and the cushioning body (invention 5).
また、本発明は、板状の2次電池が積層された組電池であって、隣接する2次電池の間に、前記緩衝体と2次電池の間を前記不織布が遮るように、第1発明ないし第4発明のいずれかの組電池用緩衝部材が配置されている、組電池である(第6発明)。
また、本発明は、第2発明の組電池用緩衝部材の製造方法であって、前記合成樹脂を加熱して溶融もしくは溶剤により溶解して液状化して、液状化した合成樹脂中に前記機能性粒子を分散させる第1の工程、第1の工程に引き続き、前記機能性粒子が分散した液状の合成樹脂を、メルトブロー法もしくはエレクトロスピニング法により紡糸して長繊維としながら、不織布とする第2の工程、を含み、前記第2の工程において、前記不織布を前記緩衝体の表面に直接形成して緩衝体と一体化する、組電池用緩衝部材の製造方法である(第7発明)。
The present invention also relates to a battery pack in which plate-shaped secondary batteries are stacked, and a cushioning member for a battery pack according to any one of the first to fourth inventions is disposed between adjacent secondary batteries so that the nonwoven fabric blocks the gap between the cushioning body and the secondary batteries (a sixth invention).
The present invention also relates to a method for producing a cushioning member for an assembled battery according to the second invention, which includes a first step of heating and melting the synthetic resin or dissolving it in a solvent to liquefy it, and dispersing the functional particles in the liquefied synthetic resin, and a second step of spinning the liquid synthetic resin having the functional particles dispersed therein by a melt-blowing method or an electrospinning method to form long fibers into a nonwoven fabric, in which the nonwoven fabric is formed directly on the surface of the cushioning body in the second step to be integrated with the cushioning body (seventh invention).
本発明の組電池用緩衝部材(第1発明)や本発明の組電池用緩衝部材の製造方法(第7発明)によれば、断熱性と耐火性に優れた組電池用緩衝部材が得られる。また、そのような組電池用緩衝部材を2次電池の間に配置した組電池(第6発明)は、2次電池の異常過熱や発火が起こっても、他の2次電池の類焼や異常過熱が抑制される。 The battery assembly cushioning member of the present invention (first invention) and the manufacturing method for the battery assembly cushioning member of the present invention (seventh invention) provide a battery assembly cushioning member with excellent heat insulation and fire resistance. Furthermore, a battery assembly (sixth invention) in which such a battery assembly cushioning member is disposed between secondary batteries prevents the other secondary batteries from catching fire or becoming abnormally overheated, even if the secondary battery abnormally overheats or catches fire.
さらに、第2発明のようにした場合には、多量の機能性粒子を不織布に担持させることができ、断熱性や耐火性がより高められる。また、機能性粒子が不織布から脱落しにくくなって、周囲を汚染しにくくなる。
さらに、第3発明のようにした場合には、機能性粒子の熱膨張が速やかに起こるようになって、断熱性や耐火性がより高められる。
さらに、第4発明、第5発明のようにした場合には、不織布の耐火性がより高められる。
Furthermore, in the case of the second aspect of the invention, a large amount of functional particles can be supported on the nonwoven fabric, which further improves the heat insulation and fire resistance. In addition, the functional particles are less likely to fall off the nonwoven fabric and contaminate the surroundings.
Furthermore, in the case of the third aspect of the invention, the thermal expansion of the functional particles occurs quickly, and the heat insulating property and fire resistance are further improved.
Furthermore, in the fourth and fifth aspects of the invention, the fire resistance of the nonwoven fabric is further improved.
2次電池の外観を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of a secondary battery. 2次電池の構造を示すX-X断面図である。XX cross-sectional view showing the structure of a secondary battery. 第1実施形態の組電池用緩衝部材が組込まれた組電池の構造を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a structure of a battery pack in which a cushioning member for a battery pack according to a first embodiment is incorporated; 第1実施形態の組電池用緩衝部材の構造を示す断面図である。2 is a cross-sectional view showing a structure of a cushioning member for a battery pack according to the first embodiment; FIG. 第1実施形態の組電池用緩衝部材に使用される不織布の構造を示す模式図である。3 is a schematic diagram showing the structure of a nonwoven fabric used in the cushioning member for the battery pack of the first embodiment. FIG. 長繊維の大径部及び小径部の構造を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing the structure of a large diameter portion and a small diameter portion of a long fiber. 不織布の実施例の構造を示す顕微鏡写真である。1 is a micrograph showing the structure of an example of a nonwoven fabric. 不織布の実施例2の構造を示す顕微鏡写真である。1 is a micrograph showing the structure of nonwoven fabric Example 2. 不織布の実施例3の構造を示す顕微鏡写真である。1 is a micrograph showing the structure of nonwoven fabric Example 3. 第2実施形態の組電池用緩衝部材の構造を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a structure of a cushioning member for a battery pack according to a second embodiment. 第3実施形態の組電池用緩衝部材の構造を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a structure of a cushioning member for a battery pack according to a third embodiment.
以下図面を参照しながら、電気自動車において使用される組電池や、当該組電池に組み込まれる組電池用緩衝部材を例として、発明の実施形態について説明する。発明は以下に示す個別の実施形態に限定されるものではなく、その形態を変更して実施することもできる。 The following describes embodiments of the invention with reference to the drawings, taking as examples an assembled battery used in an electric vehicle and a cushioning member for an assembled battery that is incorporated into the assembled battery. The invention is not limited to the individual embodiments shown below, and can be implemented by modifying the form.
図1,図2には、組電池に組み込まれる2次電池10の外観および構造を示す。図2は、図1のX-X断面における断面図である。図3には、2次電池10,10を積層した構造の組電池20の構造を模式的に示す。図3は図2と同じ方向から見て描かれている。 Figures 1 and 2 show the appearance and structure of a secondary battery 10 that is incorporated into the battery pack. Figure 2 is a cross-sectional view taken along the line X-X in Figure 1. Figure 3 shows a schematic diagram of the structure of a battery pack 20 in which secondary batteries 10, 10 are stacked. Figure 3 is drawn as viewed from the same direction as Figure 2.
図3に示すように、本実施形態の組電池20は、複数の2次電池10,10を電気的に接続し、互いに一体化して構成されている。組電池20は、複数の平板状2次電池10,10が積層されて構成されている。必須ではないが、典型的には、バスバー23により、個々の2次電池の正極部材13や負極部材14が接続されて電気的接続がなされる。また、個々の2次電池10,10の間には緩衝部材21,21が配置されている。緩衝部材21には、冷却用の溝などが設けられていてもよい。また、典型的には、これら2次電池10,10や緩衝部材21,21の積層構造を挟み込むようにエンドプレート22,22が設けられて、エンドプレート22,22をボルトやバンド等の締結部材で締め付けることにより、組電池20の積層構造が維持される。バスバー23やエンドプレート22には、適宜、公知の部材が利用できる。 As shown in FIG. 3, the battery pack 20 of this embodiment is configured by electrically connecting a plurality of secondary batteries 10, 10 and integrating them with each other. The battery pack 20 is configured by stacking a plurality of flat secondary batteries 10, 10. Typically, but not necessarily, the positive electrode member 13 and the negative electrode member 14 of each secondary battery are connected by a bus bar 23 to establish an electrical connection. In addition, buffer members 21, 21 are arranged between the individual secondary batteries 10, 10. The buffer member 21 may be provided with a cooling groove or the like. In addition, typically, end plates 22, 22 are provided to sandwich the stacked structure of the secondary batteries 10, 10 and the buffer members 21, 21, and the stacked structure of the battery pack 20 is maintained by fastening the end plates 22, 22 with fastening members such as bolts or bands. For the bus bar 23 and the end plates 22, known members can be used as appropriate.
組電池20は、バッテリーケース(図示せず)などに納められて、ハイブリッド自動車等の車両等に搭載されて使用されうる。この際、典型的には、バッテリーケース等を利用して、組電池20を冷却するための冷却風が送られて、個々の2次電池10,10が冷却される。なお、電池を冷却する手段は冷却風を用いる空冷式に限定されるものではなく、冷却液を用いた液冷式であってもよい。また、図3では表記を省略したが、冷却液や冷却風を電池に沿って流す通路を形成するための部材を、緩衝部材21と積層するように、2次電池10,10の間に配置してもよい。 The battery pack 20 can be housed in a battery case (not shown) and used in a vehicle such as a hybrid car. Typically, a battery case is used to send cooling air to cool the battery pack 20, thereby cooling each of the secondary batteries 10, 10. The means for cooling the batteries is not limited to an air-cooled type that uses cooling air, but may be a liquid-cooled type that uses a cooling liquid. Although not shown in FIG. 3, a member for forming a passage for flowing the cooling liquid or cooling air along the batteries may be placed between the secondary batteries 10, 10 so as to be stacked with the buffer member 21.
緩衝部材21について説明する。図4には、緩衝部材21の積層構造を模式的に示す。図4は図3と同じ方向から見て描かれている。
緩衝部材21は、緩衝体200と、緩衝体200に積層一体化された不織布1を含む。
緩衝体200は、架橋されたゴム製である。ゴムは難燃性のゴムであることが好ましい。また、緩衝体200は平板状である。緩衝体200の板の形状は、特に限定されないが、典型的には、板状の2次電池10と同様の矩形状である。
The cushioning member 21 will now be described. Fig. 4 shows a schematic diagram of the layered structure of the cushioning member 21. Fig. 4 is drawn as viewed from the same direction as Fig. 3.
The cushioning member 21 includes a cushioning body 200 and a nonwoven fabric 1 laminated and integrated with the cushioning body 200 .
The buffer 200 is made of cross-linked rubber. The rubber is preferably flame-retardant rubber. The buffer 200 is in the form of a flat plate. The shape of the plate of the buffer 200 is not particularly limited, but is typically rectangular, similar to the plate-shaped secondary battery 10.
緩衝体200は、中実のゴムシートやゴム板であってもよい。また、緩衝体200の表面に溝や突起が設けられていてもよい。また、緩衝体200の内部に穴や管路が設けられていたり、緩衝体200が平らな袋状に形成されていてもよい。 The cushioning body 200 may be a solid rubber sheet or plate. In addition, grooves or protrusions may be provided on the surface of the cushioning body 200. In addition, holes or ducts may be provided inside the cushioning body 200, or the cushioning body 200 may be formed in a flat bag shape.
図4の実施形態では、平板状の緩衝体200の両面に、不織布1が積層一体化されて、緩衝部材21が構成されている。必要に応じ、緩衝体200の片面のみに不織布1が積層一体化されていてもよい。また、一体化の手段は特に限定されず、緩衝部材21を組電池に組み込む際に緩衝体200と不織布1が離脱しない程度に一体化されていればよい。例えば、一体化は、接着剤や粘着剤、両面テープなどを用いた一体化でもよく、緩衝体200の表面に直接不織布1を形成することによる一体化でもよい。袋状に形成した不織布に緩衝体200を入れて両者を一体化してもよい。 In the embodiment of FIG. 4, nonwoven fabric 1 is laminated and integrated on both sides of flat cushioning body 200 to form cushioning member 21. If necessary, nonwoven fabric 1 may be laminated and integrated on only one side of cushioning body 200. The means of integration is not particularly limited, and it is sufficient that cushioning body 200 and nonwoven fabric 1 are integrated to such an extent that they do not come apart when cushioning member 21 is incorporated into a battery pack. For example, integration may be achieved using an adhesive, pressure sensitive adhesive, double-sided tape, or the like, or by forming nonwoven fabric 1 directly on the surface of cushioning body 200. The cushioning body 200 may be placed in a bag-shaped nonwoven fabric to integrate the two.
緩衝体200と不織布1の積層の形態は、2次電池10と緩衝体200が対向し互いに押し合う部分に、不織布1が配置されていればよい。すなわち、緩衝体200と2次電池10の間を不織布1が遮るように、不織布1が配置されていればよい。この限りにおいて、緩衝体200に不織布1で覆われていない部分があってもよく、不織布1が緩衝体200からはみ出す部分があってもよい。 The stacking form of the cushioning body 200 and the nonwoven fabric 1 may be such that the nonwoven fabric 1 is disposed in the portion where the secondary battery 10 and the cushioning body 200 face each other and press against each other. In other words, the nonwoven fabric 1 may be disposed so that it blocks the space between the cushioning body 200 and the secondary battery 10. To this extent, the cushioning body 200 may have a portion that is not covered by the nonwoven fabric 1, and the nonwoven fabric 1 may have a portion that protrudes from the cushioning body 200.
図10の実施形態では、緩衝部材28は、緩衝体200の片面に不織布1が一体化されて構成される。また、この実施形態では、不織布1と緩衝体200の間に、アルミガラスクロス203が配置されている。アルミガラスクロスとは、ガラス繊維製の織布とアルミ箔とを積層一体化した素材である。アルミ箔が蒸着等により形成されていてもよい。 In the embodiment of FIG. 10, the cushioning member 28 is configured by integrating a nonwoven fabric 1 onto one side of the cushioning body 200. In this embodiment, an aluminum glass cloth 203 is disposed between the nonwoven fabric 1 and the cushioning body 200. The aluminum glass cloth is a material in which a woven fabric made of glass fiber and aluminum foil are laminated together. The aluminum foil may be formed by vapor deposition or the like.
また、図11の実施形態では、袋状にされた不織布1に緩衝体201を収容し、必要に応じ粘着剤等で固定して、緩衝体201の両面に不織布1が一体化された緩衝部材29を構成している。不織布1が袋状にされていると、一体化がしやすくなるうえ、袋に収容された電池から火炎やガスが噴出した際にガスや火炎が伝播する方向を制御しやすくなって好ましい。また、図11の実施形態では、緩衝体201は中空の袋状であり、継手202を介して緩衝体201の内部に液体や気体を出し入れでき、加圧や冷却に利用できる。 In the embodiment of FIG. 11, the buffer 201 is housed in a bag-shaped nonwoven fabric 1 and fixed with an adhesive or the like as necessary to form a buffer member 29 in which the nonwoven fabric 1 is integrated with both sides of the buffer 201. If the nonwoven fabric 1 is bag-shaped, it is preferable because it is easier to integrate and it is easier to control the direction of propagation of gas or flame when flame or gas is emitted from the battery housed in the bag. In the embodiment of FIG. 11, the buffer 201 is hollow and bag-shaped, and liquid or gas can be introduced or removed from the inside of the buffer 201 via the joint 202, which can be used for pressurization or cooling.
緩衝部材21,28,29に含まれる不織布1について、以下、詳細に説明する。
不織布1は、熱膨張性を有する耐火性の機能性粒子4、4を担持している。熱膨張性を有する機能性粒子4,4は、加熱されると膨張し、不織布1の断熱性が向上する。また、機能性粒子4,4は耐火性であり、火炎等の高温にさらされても、所定の時間焼失しない。機能性粒子4,4が膨張を開始する膨張開始温度は、2次電池10の通常運転時の温度よりも高くされ、2次電池が通常の運転を行っている際には、機能性粒子4,4は膨張せず、2次電池が異常過熱したり火災が発生するなどして、不織布1が高温にさらされた際に膨張するように設定される。例えば、熱膨張性を有する耐火性の機能性粒子4、4の膨張開始温度の好ましい範囲は、250℃~400℃に設定されうる。
The nonwoven fabric 1 contained in the buffer members 21, 28, and 29 will be described in detail below.
The nonwoven fabric 1 carries fire-resistant functional particles 4, 4 having thermal expansion. The fire-resistant functional particles 4, 4 having thermal expansion expand when heated, improving the heat insulating property of the nonwoven fabric 1. The functional particles 4, 4 are fire-resistant and will not burn for a predetermined period of time even when exposed to high temperatures such as flames. The expansion start temperature at which the functional particles 4, 4 start to expand is set to be higher than the temperature during normal operation of the secondary battery 10, and the functional particles 4, 4 do not expand when the secondary battery is operating normally, but are set to expand when the nonwoven fabric 1 is exposed to high temperatures due to abnormal overheating of the secondary battery or the occurrence of a fire. For example, the preferred range of the expansion start temperature of the fire-resistant functional particles 4, 4 having thermal expansion can be set to 250°C to 400°C.
また、不織布1は、気体もしくは液体が通過可能であることが好ましい。例えば、冷却風が通過する箇所に面して不織布1が配置される場合には、不織布1は空気が通過可能なように構成されることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the nonwoven fabric 1 is permeable to gas or liquid. For example, when the nonwoven fabric 1 is placed facing a location through which cooling air passes, it is preferable that the nonwoven fabric 1 is configured to allow air to pass through.
熱膨張性を有する機能性粒子4,4として、熱膨張性黒鉛や亜リン酸アルミニウムなどが例示される。機能性粒子4,4は、高温にさらされても溶融したりせずに、所定の時間(例えば10分~30分)にわたって耐火性断熱層として機能を維持するような無機粒子である。 Examples of functional particles 4,4 that have thermal expansion properties include thermally expandable graphite and aluminum phosphite. The functional particles 4,4 are inorganic particles that do not melt even when exposed to high temperatures and maintain their function as a fire-resistant insulating layer for a specified period of time (e.g., 10 to 30 minutes).
緩衝部材21に使用される不織布1が熱膨張性の機能性粒子4、4を担持する形態は特に限定されず、機能性粒子をバインダ等により不織布を構成する繊維に担持させてもよい。
好ましくは、図5に示した実施形態の不織布1のように、熱膨張性の機能性粒子4、4が、合成樹脂製の長繊維に一体化されるように、担持される。このような形態で一体化されると、機能性粒子が脱落しにくくなるとともに、機能性粒子を大量に担持させても、空気や液体が不織布を通過しやすい。
以下、図5に示した実施形態の不織布1の構造を詳細に説明する。
The form in which the nonwoven fabric 1 used in the cushioning member 21 carries the thermally expandable functional particles 4, 4 is not particularly limited, and the functional particles may be carried by the fibers constituting the nonwoven fabric with a binder or the like.
Preferably, the thermally expandable functional particles 4, 4 are supported so as to be integrated with the long fibers made of synthetic resin, as in the nonwoven fabric 1 of the embodiment shown in Fig. 5. When integrated in this manner, the functional particles are less likely to fall off, and air and liquids can easily pass through the nonwoven fabric even if a large amount of functional particles are supported.
The structure of the nonwoven fabric 1 according to the embodiment shown in FIG. 5 will now be described in detail.
図5に示した実施形態の不織布1は、熱膨張性を有する機能性粒子4,4が一体化された合成樹脂製の長繊維を含む不織布である。ここで長繊維とは、不織布を構成する繊維における短繊維と対比される長い繊維のことである。長繊維はフィラメント・ヤーンとも呼ばれる。短繊維がステープル・ファイバーなどと呼ばれ、その長さがおおむね数mmから数十cmであるのに対し、長繊維は、短くカットされていない繊維である。長繊維は、典型的にはメルトブロー法やエレクトロスピニング法やスパンボンド法により紡糸されて、そのまま積み重ねられて不織布化される、なお、不織布1は、長繊維のみで構成される必要はなく、短繊維を含んでいてもよく、長繊維と短繊維とが絡み合うように混紡されていてもよい。 The nonwoven fabric 1 of the embodiment shown in FIG. 5 is a nonwoven fabric containing long fibers made of synthetic resin with thermally expandable functional particles 4, 4 integrated therein. Here, long fibers are long fibers in contrast to the short fibers in the fibers that make up the nonwoven fabric. Long fibers are also called filament yarns. Short fibers are called staple fibers, etc., and their length is generally several mm to several tens of cm, while long fibers are short fibers that have not been cut. Long fibers are typically spun by the meltblowing method, electrospinning method, or spunbonding method, and are stacked as they are to form a nonwoven fabric. Note that the nonwoven fabric 1 does not have to be composed only of long fibers, and may contain short fibers, or may be mixed so that the long fibers and short fibers are entangled.
必須ではないが、好ましくは、不織布1に対する機能性粒子4,4の配合量は、10~500g/平方メートル程度である。 Although not essential, it is preferable that the amount of functional particles 4, 4 mixed with the nonwoven fabric 1 is approximately 10 to 500 g/m2.
また、不織布は、単層であってもよいが、複数の不織布層やフィルム、シート、織布等が積層された積層不織布であってもよい。また、不織布は、織布やメッシュ素材の上に長繊維が不織布化された層が積層された複合不織布であってもよい。機能性粒子4,4が一体化された合成樹脂製の長繊維は、いずれかの不織布層のみに含まれていてもよい。好ましくは、図10の実施形態のように、アルミガラスクロス203と上記長繊維が不織布化された層を含む不織布や複合不織布を積層してもよい。アルミガラスクロスと不織布1の積層体は耐火性、断熱性に優れ、かつ、不織布が丈夫になり取り扱い性が良くなる。 The nonwoven fabric may be a single layer, or may be a laminated nonwoven fabric in which multiple nonwoven fabric layers, films, sheets, woven fabrics, etc. are laminated. The nonwoven fabric may be a composite nonwoven fabric in which a layer of nonwoven long fibers is laminated on a woven fabric or mesh material. The synthetic resin long fibers integrated with the functional particles 4, 4 may be contained only in one of the nonwoven fabric layers. Preferably, as in the embodiment of FIG. 10, a nonwoven fabric or composite nonwoven fabric containing an aluminum glass cloth 203 and a layer of nonwoven long fibers may be laminated. The laminate of the aluminum glass cloth and the nonwoven fabric 1 has excellent fire resistance and heat insulation, and the nonwoven fabric becomes stronger and easier to handle.
また、不織布1に含まれる長繊維のすべてが、機能性粒子が一体化された合成樹脂製の長繊維であってもよいが、不織布1は、他の長繊維、例えば、機能性粒子が一体化されていない長繊維を含んでいてもよい。
必須ではないが、本実施形態の不織布1は、機能性粒子が一体化された合成樹脂製の長繊維をエレクトロスピニング法により不織布化した、単層の不織布である。
In addition, all of the long fibers contained in nonwoven fabric 1 may be long fibers made of synthetic resin with functional particles integrated therein, but nonwoven fabric 1 may also contain other long fibers, for example, long fibers that do not have functional particles integrated therein.
Although not essential, the nonwoven fabric 1 of the present embodiment is a single-layer nonwoven fabric obtained by electrospinning long fibers made of synthetic resin with functional particles integrated therein.
図5に、第1実施形態の組電池用緩衝部材21に使用されうる不織布1の構造を模式的に示す。また、図7は図5の実施形態の不織布の実施例の顕微鏡写真である。なお、図5では、小径部3,3を一本の実線で表現している。
不織布1に含まれる長繊維は、複数の大径部2,2と小径部3,3とが交互に並ぶよう、繊維の長手方向に径が変化している。いわば、長繊維は大径部2,2と小径部3,3とが数珠つなぎになったような構成をした繊維である。すなわち、長繊維は、繊維の長手方向に径が変化している。
Fig. 5 shows a schematic structure of a nonwoven fabric 1 that can be used in the cushioning member 21 for a battery pack of the first embodiment. Fig. 7 shows a microscope photograph of an example of the nonwoven fabric of the embodiment of Fig. 5. In Fig. 5, the small diameter portions 3, 3 are represented by a single solid line.
The long fibers contained in the nonwoven fabric 1 have diameters that change in the longitudinal direction of the fibers so that a plurality of large diameter portions 2, 2 and small diameter portions 3, 3 are arranged alternately. In other words, the long fibers are fibers that are structured like a string of large diameter portions 2, 2 and small diameter portions 3, 3. That is, the diameters of the long fibers change in the longitudinal direction of the fibers.
長繊維の小径部3,3は、前記合成樹脂により形成されたモノフィラメントである。合成樹脂は繊維化できるものであれば特に限定されないが、メルトブロー法やエレクトロスピニング法による長繊維の製造に適した合成樹脂であることが好ましい。また、合成樹脂は、後述する機能性粒子に接着するような樹脂であることが好ましい。好ましくは、長繊維の原料となる合成樹脂としては、例えば、ポリウレタン樹脂や塩化ビニル樹脂などが使用できる。 The small diameter portions 3, 3 of the long fibers are monofilaments formed from the synthetic resin. There are no particular limitations on the synthetic resin as long as it can be made into fibers, but it is preferable that the synthetic resin is suitable for manufacturing long fibers by the melt-blowing method or the electrospinning method. In addition, it is preferable that the synthetic resin is a resin that adheres to the functional particles described below. For example, polyurethane resin or polyvinyl chloride resin can be used as the synthetic resin that is the raw material for the long fibers.
小径部3,3となるモノフィラメントは、前記した合成樹脂のみで構成されていてもよいが、他の配合材料、例えば、強化材や増量材などの小径部の直径よりも径が小さい粒子や、合成樹脂の特性を改善する薬剤等を含んでいてもよい。 The monofilament that forms the small diameter portion 3, 3 may be composed only of the synthetic resin described above, but may also contain other compounding materials, such as reinforcing materials or bulking materials, particles with a diameter smaller than the diameter of the small diameter portion, or chemicals that improve the properties of the synthetic resin.
必須ではないが、小径部3,3の繊維径は、好ましくは、100ナノメートル以上10マイクロメートル以下である。小径部3,3の繊維径は、特に好ましくは、500ナノメートル以上3マイクロメートル以下である。ここで、繊維径とは、繊維の延在方向に直交する方向に測った繊維の直径のことであり、不織布1の顕微鏡写真を撮影し、写真上で小径部の繊維径を測定して求める。好ましくは、10か所ないし20か所の小径部で繊維径を測定し、それらを平均したものを小径部の繊維径として扱う。 Although not essential, the fiber diameter of the small diameter portions 3, 3 is preferably 100 nanometers or more and 10 micrometers or less. The fiber diameter of the small diameter portions 3, 3 is particularly preferably 500 nanometers or more and 3 micrometers or less. Here, the fiber diameter refers to the diameter of the fiber measured in a direction perpendicular to the extension direction of the fiber, and is determined by taking a microphotograph of the nonwoven fabric 1 and measuring the fiber diameter of the small diameter portion on the photograph. Preferably, the fiber diameter is measured at 10 to 20 small diameter portions, and the average of these measurements is treated as the fiber diameter of the small diameter portion.
大径部2,2には、熱膨張性の機能性粒子4,4が含まれている。必須ではないが、大径部2,2の少なくとも一部は、機能性粒子4,4の複数が、前記合成樹脂により、ひも状もしくは団子状に固められて形成されている。ここで、ひも状とは、大径部の形状に関し、繊維の延在方向の長さが繊維の延在方向に直交する方向の長さよりも大きい、好ましくは3倍以上であることを意味する。また、団子状とは、大径部の形状に関し、繊維の延在方向の長さが繊維の延在方向に直交する方向の長さと同程度、好ましくは1/2以上2倍以下であることを意味する。なお、長繊維には、機能性粒子を含まない大径部や機能性粒子1つのみを含む大径部が存在していてもよい。 The large diameter portion 2, 2 contains thermally expandable functional particles 4, 4. Although not essential, at least a portion of the large diameter portion 2, 2 is formed by a plurality of functional particles 4, 4 being solidified into a string-like or dumpling-like shape by the synthetic resin. Here, the term "string-like" means that, with respect to the shape of the large diameter portion, the length in the direction of extension of the fiber is greater than the length in the direction perpendicular to the direction of extension of the fiber, preferably three times or more. Also, the term "dumpling-like" means that, with respect to the shape of the large diameter portion, the length in the direction of extension of the fiber is approximately the same as the length in the direction perpendicular to the direction of extension of the fiber, preferably 1/2 or more and 2 times or less. Note that the long fiber may have a large diameter portion that does not contain functional particles or that contains only one functional particle.
大径部2,2の径は、小径部3,3の繊維径よりも大きい。大径部の径とは、繊維の延在方向に直交する方向で測った直径のことである。好ましくは、10か所ないし20か所の大径部で直径を測定し、それらを平均したものを大径部の径として扱う。必須ではないが、好ましくは、大径部2,2の径は150ナノメートル以上300マイクロメートル以下である。特に好ましくは、大径部2,2の径は1マイクロメートル以上50マイクロメートル以下である。また、好ましくは、大径部2,2の径は、小径部3,3の繊維径の3倍~20倍であり、特に好ましくは、4倍から10倍である。 The diameter of the large diameter portion 2, 2 is larger than the fiber diameter of the small diameter portion 3, 3. The diameter of the large diameter portion is the diameter measured in a direction perpendicular to the extension direction of the fiber. Preferably, the diameter is measured at 10 to 20 large diameter portions, and the average of the diameters is treated as the diameter of the large diameter portion. Although not essential, the diameter of the large diameter portion 2, 2 is preferably 150 nanometers or more and 300 micrometers or less. Particularly preferably, the diameter of the large diameter portion 2, 2 is 1 micrometer or more and 50 micrometers or less. Also, preferably, the diameter of the large diameter portion 2, 2 is 3 to 20 times, and particularly preferably 4 to 10 times, the fiber diameter of the small diameter portion 3, 3.
図6に長繊維における大径部2,2及び小径部3,3の構造を模式的に示す。大径部2には、複数の熱膨張性の機能性粒子4,4が含まれている。図示した形態において、これら機能性粒子4,4は、小径部を構成する合成樹脂と同じ合成樹脂により包まれて、あるいは接着されて、ひも状もしくは団子状に固められている。大径部2,2では、合成樹脂によって機能性粒子4,4が互いに接着されていてもよいし、あるいは、フィルム状もしくは網状となった合成樹脂によって機能性粒子4,4が包まれていてもよい。大径部2,2では、繊維の径方向に機能性粒子が1つだけ存在していてもよいが、繊維の径方向に機能性粒子が複数存在していてもよい。大径部2,2の端部では、大径部に含まれる合成樹脂がそのまま小径部3,3のモノフィラメントになっていくよう、大径部2と小径部3とが連続している。 Figure 6 shows a schematic structure of the large diameter portion 2, 2 and the small diameter portion 3, 3 in the long fiber. The large diameter portion 2 contains a plurality of thermally expandable functional particles 4, 4. In the illustrated form, these functional particles 4, 4 are wrapped or bonded with the same synthetic resin as that constituting the small diameter portion, and are solidified into a string-like or ball-like shape. In the large diameter portion 2, 2, the functional particles 4, 4 may be bonded to each other by the synthetic resin, or the functional particles 4, 4 may be wrapped in a film-like or net-like synthetic resin. In the large diameter portion 2, 2, only one functional particle may be present in the radial direction of the fiber, or multiple functional particles may be present in the radial direction of the fiber. At the end of the large diameter portion 2, 2, the large diameter portion 2 and the small diameter portion 3 are continuous so that the synthetic resin contained in the large diameter portion becomes the monofilament of the small diameter portion 3, 3 as it is.
大径部2,2に含まれる機能性粒子4,4は、熱膨張性および耐火性を有する。すなわち、本実施形態の不織布1では、熱膨張性を有する粒子が機能性粒子として使用されている。熱膨張性を有する粒子としては、例えば、熱膨張性マイクロカプセルや熱膨張性黒鉛や亜リン酸アルミニウムなどが例示される。熱膨張性を有する亜リン酸アルミニウムの粒子として、例えば、太平化学産業株式会社の「APA-100」等が例示される。亜リン酸アルミニウム粒子の中でも、特に、亜リン酸水素アルミニウム粒子(太平化学産業株式会社の「NSF」等)が好ましく使用できる。これら粒子は、所定の温度に熱せられると膨張する性質を有している。大径部2,2に熱膨張性を有する粒子を含ませると、不織布が熱せられた際に、大径部2,2が膨張して不織布の空隙部を小さく、狭くするよう変化し、不織布の通気性が小さくなる変化が生じる。また、機能性粒子4,4が膨張することにより、粒子自体が発泡した中空構造となって熱を通しにくくなり、不織布1の断熱性が向上する。 The functional particles 4, 4 contained in the large diameter portion 2, 2 have thermal expansion and fire resistance. That is, in the nonwoven fabric 1 of this embodiment, particles having thermal expansion are used as functional particles. Examples of particles having thermal expansion include thermally expandable microcapsules, thermally expandable graphite, and aluminum phosphite. Examples of aluminum phosphite particles having thermal expansion include "APA-100" from Taihei Chemical Industry Co., Ltd. Among aluminum phosphite particles, aluminum hydrogen phosphite particles (such as "NSF" from Taihei Chemical Industry Co., Ltd.) can be preferably used. These particles have the property of expanding when heated to a predetermined temperature. If the large diameter portion 2, 2 contains particles having thermal expansion, when the nonwoven fabric is heated, the large diameter portion 2, 2 expands and changes to make the voids in the nonwoven fabric smaller and narrower, resulting in a change in the breathability of the nonwoven fabric. In addition, as the functional particles 4, 4 expand, the particles themselves become foamed and hollow, making them less likely to transmit heat, improving the insulating properties of the nonwoven fabric 1.
好ましくは、小径部3,3の繊維径Dsは、大径部2,2に含まれる前記機能性粒子4,4の直径Dp以下である。小径部3,3の繊維径Dsと前記機能性粒子4,4の直径Dpが、実質的に同じであってもよい。なお、本発明における前記機能性粒子4,4の直径Dpとは、体積平均径のことである。大径部に含まれる前記機能性粒子4,4の直径Dpは、典型的には、300ナノメートル以上200マイクロメートル以下である。また、必須ではないが、好ましくは、小径部3,3の繊維径Dsが、前記機能性粒子4,4の直径Dpの1/100以上である。 Preferably, the fiber diameter Ds of the small diameter portion 3, 3 is equal to or smaller than the diameter Dp of the functional particles 4, 4 contained in the large diameter portion 2, 2. The fiber diameter Ds of the small diameter portion 3, 3 and the diameter Dp of the functional particles 4, 4 may be substantially the same. In the present invention, the diameter Dp of the functional particles 4, 4 refers to the volume average diameter. The diameter Dp of the functional particles 4, 4 contained in the large diameter portion is typically 300 nanometers or more and 200 micrometers or less. In addition, although not essential, the fiber diameter Ds of the small diameter portion 3, 3 is preferably 1/100 or more of the diameter Dp of the functional particles 4, 4.
上記実施形態の不織布1の製造方法の例を説明する。上記不織布1は、メルトブロー法もしくはエレクトロスピニング法を応用して製造することができる。 An example of a method for manufacturing the nonwoven fabric 1 of the above embodiment will be described. The nonwoven fabric 1 can be manufactured by applying the meltblowing method or the electrospinning method.
まず、第1の工程として、液状化させた合成樹脂と熱膨張性の機能性粒子が混合される。合成樹脂は、加熱して溶融させることにより、もしくは溶剤により溶解することにより、液状化される。液状化した合成樹脂中に機能性粒子4,4が混合され、分散させられる。機能性粒子をあらかじめ合成樹脂に練りこんでおいて、それを加熱し溶融させて、機能性粒子が分散した液状の合成樹脂を得てもよいし、合成樹脂を溶剤等によって溶解させて液状化してから機能性粒子を混合し分散させてもよい。 First, in the first step, liquefied synthetic resin is mixed with thermally expandable functional particles. The synthetic resin is liquefied by heating to melt it or by dissolving it in a solvent. The functional particles 4, 4 are mixed and dispersed in the liquefied synthetic resin. The functional particles may be kneaded into the synthetic resin in advance, which is then heated and melted to obtain a liquid synthetic resin with the functional particles dispersed therein, or the synthetic resin may be dissolved in a solvent or the like to liquefy it, and then the functional particles are mixed and dispersed therein.
本実施形態においては、ポリウレタン樹脂を溶剤によって溶解して液状化し、そこに機能性粒子4,4として亜リン酸水素アルミニウムの粉末(太平化学産業株式会社製、NSF、体積平均径5マイクロメートル)を混合し、攪拌して分散させた。 In this embodiment, polyurethane resin is dissolved in a solvent to make it liquid, and aluminum hydrogen phosphite powder (manufactured by Taihei Chemical Industry Co., Ltd., NSF, volume average diameter 5 micrometers) is mixed into it as functional particles 4,4, and stirred to disperse.
次に、第2の工程として、第1の工程に引き続き、前記機能性粒子4,4が分散した液状の合成樹脂を、メルトブロー法もしくはエレクトロスピニング法により紡糸して長繊維としながら、堆積させて不織布とする。 Next, in the second step, following the first step, the liquid synthetic resin in which the functional particles 4, 4 are dispersed is spun into long fibers by melt-blowing or electrospinning, and then deposited to form a nonwoven fabric.
紡糸ノズルから送り出された液状の合成樹脂は、遠心力や重力、静電気力等によって引き延ばされて細い繊維状になる。この細い繊維が、上記長繊維の小径部3,3となる。この時、機能性粒子4,4が液状の合成樹脂とともにノズルから送り出されると、機能性粒子4,4が集まった部分は、ひも状もしくは団子状に固まって大径部2,2となりつつ、余剰の合成樹脂が引き延ばされて小径部3,3ができていき、大径部2,2と小径部3,3が交互に数珠つなぎとなった長繊維が連続してできる。できた長繊維は、溶剤が揮発したり温度が下がったりして固化しながら、紡糸装置の基台上に堆積して、不織布1が製造される。 The liquid synthetic resin discharged from the spinning nozzle is stretched by centrifugal force, gravity, electrostatic force, etc. to become thin fibers. These thin fibers become the small diameter parts 3, 3 of the long fibers. At this time, when the functional particles 4, 4 are discharged from the nozzle together with the liquid synthetic resin, the part where the functional particles 4, 4 are gathered solidifies into a string-like or ball-like shape to become the large diameter parts 2, 2, while the excess synthetic resin is stretched to form the small diameter parts 3, 3, and the large diameter parts 2, 2 and the small diameter parts 3, 3 are strung together to form a continuous long fiber. The long fibers that have been formed are solidified as the solvent evaporates and the temperature drops, and are deposited on the base of the spinning device, producing the nonwoven fabric 1.
必須ではないが、上記緩衝体200となるゴムシートやゴム板を基材として上記第2の工程を行い、不織布1を緩衝体200の表面に直接形成して緩衝体200と一体化してもよい。このようにすれば、緩衝体200と不織布1を一体化する工程が省け、不織布1の取り扱いがしやすい。緩衝体200となるゴム素材に対して、エレクトロスピニング法により紡糸して不織布1を形成する場合には、ゴム素材そのものの導電性を調整したり、スプレー処理等により帯電性を調整したりすることが好ましい。 Although not essential, the second step may be performed using a rubber sheet or rubber plate that will become the cushioning body 200 as a substrate, and the nonwoven fabric 1 may be formed directly on the surface of the cushioning body 200 to be integrated with the cushioning body 200. In this way, the step of integrating the cushioning body 200 and the nonwoven fabric 1 can be omitted, making the nonwoven fabric 1 easier to handle. When forming the nonwoven fabric 1 by spinning the rubber material that will become the cushioning body 200 using an electrospinning method, it is preferable to adjust the conductivity of the rubber material itself or adjust the electrostatic charge by a spray treatment or the like.
(不織布の実施例)
実施例では、亜リン酸水素アルミニウムである「NSF」(平均粒子径5マイクロメートル)を機能性粒子として用いて、大径部2,2の直径がおよそ2~10マイクロメートル(平均径6マイクロメートル)で、小径部3,3の直径がおよそ0.5~1.5マイクロメートル(平均径0.9マイクロメートル)であるような不織布1が得られた。得られた不織布1に対する機能性粒子4,4の配合量は、おおむね100g/平方メートルであった。長繊維をたくさん積層するようにすれば、不織布1における単位面積当たりの機能性粒子4,4の配合量をもっと多くすることもできる。また、図7に実施例の不織布の顕微鏡写真を示す。図7では、繊維の形態がよくわかるように、不織布の厚み方向のごく一部の層のみを撮影している。図8,図9も同様である。
(Nonwoven Fabric Examples)
In the embodiment, aluminum hydrogen phosphite "NSF" (average particle diameter 5 micrometers) was used as the functional particle, and a nonwoven fabric 1 was obtained in which the diameter of the large diameter parts 2,2 was about 2 to 10 micrometers (average diameter 6 micrometers) and the diameter of the small diameter parts 3,3 was about 0.5 to 1.5 micrometers (average diameter 0.9 micrometers). The amount of functional particles 4,4 blended into the obtained nonwoven fabric 1 was about 100 g/m2. If a large number of long fibers are laminated, the amount of functional particles 4,4 blended per unit area in the nonwoven fabric 1 can be increased. FIG. 7 shows a micrograph of the nonwoven fabric of the embodiment. In FIG. 7, only a small portion of the layers in the thickness direction of the nonwoven fabric is photographed so that the form of the fibers can be clearly seen. The same is true for FIGS. 8 and 9.
機能性粒子の配合量や、液状の合成樹脂の粘度や送り出し速度、ノズル径、静電気の印加電圧、ノズルから基台までの距離、雰囲気温度等を調整することにより、大径部2,2と小径部3,3の大きさや長さ、直径、両者の比率等を調整することができる。 By adjusting the amount of functional particles, the viscosity and discharge speed of the liquid synthetic resin, the nozzle diameter, the applied voltage of static electricity, the distance from the nozzle to the base, the ambient temperature, etc., it is possible to adjust the size, length, diameter, and ratio of the large diameter portion 2, 2 and the small diameter portion 3, 3.
メルトブロー法もしくはエレクトロスピニング法を利用して上記不織布1を製造すると、紡糸される際に、大径部となる部分から小径部となる部分へと合成樹脂が吸い出されるので、大径部に残る合成樹脂が少なくなる。これにより、大径部において機能性樹脂を覆う合成樹脂の被膜が薄くなったり網状になったりする。合成樹脂の被膜が薄くなったり網状になったりすることにより、機能性粒子の熱膨張性がより素早く、効果的に発揮されるようになり、好ましい。 When the nonwoven fabric 1 is manufactured using the melt-blowing method or the electrospinning method, the synthetic resin is drawn out from the portion that will become the large diameter portion to the portion that will become the small diameter portion during spinning, so that less synthetic resin remains in the large diameter portion. This causes the synthetic resin coating that covers the functional resin in the large diameter portion to become thinner or reticulated. By making the synthetic resin coating thinner or reticulated, the thermal expansion properties of the functional particles can be exerted more quickly and effectively, which is preferable.
2次電池10について説明する。
図1、図2に示すように、2次電池10は、電極体11が電解質(図示せず)とともに容器12内に封入されて構成されている。電極体11が一つの発電単位となっている。本実施形態のように、容器12内に1つの電極体11が収容されていてもよいが、容器12内に複数の電極体11,11が収容されていてもよい。2次電池10は、組電池20との対比で、単電池や電池素子と呼ばれることもある。2次電池10の形状は特に限定されず、円柱状であってもよいが、好ましくは、本実施形態のように平板状である。平板状の2次電池は角電池と呼ばれることもある。
The secondary battery 10 will now be described.
As shown in Figs. 1 and 2, the secondary battery 10 is configured by sealing an electrode body 11 together with an electrolyte (not shown) in a container 12. The electrode body 11 is one power generation unit. As in this embodiment, one electrode body 11 may be housed in the container 12, or a plurality of electrode bodies 11, 11 may be housed in the container 12. The secondary battery 10 is sometimes called a single cell or a battery element in contrast to the assembled battery 20. The shape of the secondary battery 10 is not particularly limited, and may be cylindrical, but is preferably flat as in this embodiment. A flat secondary battery is sometimes called a rectangular battery.
2次電池10における、電極体11、電解質、容器12,正極部材13,負極部材14としては、公知の物が適宜使用できる。これら部材は、公知の方法によって2次電池10へと組み立てられうる。 The electrode body 11, electrolyte, container 12, positive electrode member 13, and negative electrode member 14 in the secondary battery 10 can be appropriately made from known materials. These members can be assembled into the secondary battery 10 by known methods.
電極体11は、正極とセパレータと負極を備える。正極とセパレータと負極は、シート状である。正極と負極の間にセパレータが挟まれるように積層配置されて、積層された状態で捲回されて、電極体11となっている。本実施形態では、扁平状(平板状)の電極体となっている。 The electrode body 11 includes a positive electrode, a separator, and a negative electrode. The positive electrode, separator, and negative electrode are in sheet form. The positive electrode and negative electrode are stacked with the separator sandwiched between them, and the stacked electrodes are wound up to form the electrode body 11. In this embodiment, the electrode body is flat (plate-shaped).
正極、負極、およびセパレータには、適宜、公知の物が使用できる。
正極は導電性であって、正極活物質(例えばリチウム遷移金属複合酸化物)を含む。負極は導電性であって、負極活物質(例えば黒鉛)を含む。セパレータは、多孔質樹脂フィルムであってもよい。
The positive electrode, negative electrode, and separator may be made of known materials as appropriate.
The positive electrode is conductive and includes a positive electrode active material (e.g., a lithium transition metal complex oxide), the negative electrode is conductive and includes a negative electrode active material (e.g., graphite), and the separator may be a porous resin film.
電解質も公知の電解質の中から適宜選択できる。電解質は、非水溶媒(例えばエチレンカーボネート)と電解質塩(例えば無機リチウム塩)を含む非水電解液であってもよい。 The electrolyte can also be appropriately selected from known electrolytes. The electrolyte may be a non-aqueous electrolyte solution containing a non-aqueous solvent (e.g., ethylene carbonate) and an electrolyte salt (e.g., an inorganic lithium salt).
容器12は、電極体11と電解質を封入できるものであれば特に限定されない。容器12は樹脂製であってもよく、金属製であってもよい。 There are no particular limitations on the container 12 as long as it can enclose the electrode body 11 and the electrolyte. The container 12 may be made of resin or metal.
電極体11の正極は、正極部材13に接続され、正極部材13は容器12の外に露出している。電極体11の負極は、負極部材14に接続され、負極部材14は容器12の外に露出している。正極部材13と負極部材14とが、2次電池10の外部端子となり、バスバー23などに電気的に接続される。 The positive electrode of the electrode body 11 is connected to the positive electrode member 13, and the positive electrode member 13 is exposed to the outside of the container 12. The negative electrode of the electrode body 11 is connected to the negative electrode member 14, and the negative electrode member 14 is exposed to the outside of the container 12. The positive electrode member 13 and the negative electrode member 14 become external terminals of the secondary battery 10 and are electrically connected to the bus bar 23, etc.
2次電池10,10と緩衝部材21,21を組み立てて組電池20を製造する際には、両者を交互に積層して、図3のような積層構造の組電池20を得る。その際、緩衝体200と2次電池10の間を不織布1が遮るように、隣接する2次電池10,10の間に緩衝部材21,21が配置される。また、さらに、緩衝部材21がアルミガラスクロス203を含む場合には、不織布1と緩衝体200の間に、アルミガラスクロス203が配置される。 When assembling the secondary batteries 10, 10 and the buffer members 21, 21 to manufacture the battery pack 20, they are alternately stacked to obtain the battery pack 20 with a stacked structure as shown in FIG. 3. At that time, the buffer members 21, 21 are arranged between adjacent secondary batteries 10, 10 so that the nonwoven fabric 1 blocks the gap between the buffer body 200 and the secondary batteries 10. Furthermore, if the buffer member 21 includes aluminum glass cloth 203, the aluminum glass cloth 203 is arranged between the nonwoven fabric 1 and the buffer body 200.
上記不織布1が設けられた緩衝部材21の作用および効果について説明する。
上記実施形態の緩衝部材21に使用される不織布1は、熱膨張性を有する耐火性の機能性粒子を担持していて、加熱により機能性粒子が膨張して不織布の断熱性が向上する耐火性の不織布である。すなわち、電池の通常運転時に比べ、電池に異常過熱や発火が生じた際に、不織布1の断熱性が向上する。したがって、上記実施形態の2次電池10は、発火等の異常過熱が生じた場合には、加熱により機能性粒子が膨張して不織布の断熱性が向上して高くなるとともに、不織布自体が耐火性となってその形態を維持するので、断熱性と耐火性に優れた組電池用緩衝部材が得られる。
また、そのような組電池用緩衝部材を2次電池の間に配置した組電池は、2次電池の一部で異常過熱や発火が起こっても、他の2次電池の類焼や異常過熱が抑制される。
The function and effect of the cushioning member 21 provided with the nonwoven fabric 1 will now be described.
The nonwoven fabric 1 used in the cushioning member 21 of the above embodiment is a fire-resistant nonwoven fabric that carries heat-expandable fire-resistant functional particles, and the functional particles expand when heated, improving the heat insulating property of the nonwoven fabric. That is, the heat insulating property of the nonwoven fabric 1 is improved when the battery abnormally overheats or catches fire, compared to when the battery is in normal operation. Therefore, in the secondary battery 10 of the above embodiment, when abnormal overheating such as ignition occurs, the functional particles expand when heated, improving and increasing the heat insulating property of the nonwoven fabric, and the nonwoven fabric itself becomes fire-resistant and maintains its shape, so that a cushioning member for a battery pack with excellent heat insulating property and fire resistance is obtained.
Furthermore, in a battery pack in which such a battery pack cushioning member is disposed between the secondary batteries, even if abnormal overheating or ignition occurs in one of the secondary batteries, the other secondary batteries are prevented from burning or overheating.
特に、そのような不織布1が架橋されたゴム製の緩衝体と積層されているので、断熱性と耐火性が特に優れたものとなる。架橋されたゴム製の緩衝体200は、加熱されても溶融して消失したりしないため、異常過熱や火炎にさらされても、直ちに板状の緩衝体としての形状や機能を喪失しにくい。そのため、不織布が火炎やガスの噴出にさらされても、不織布1を緩衝体200が支持/バックアップすることになり、耐火性と断熱性を有する不織布1が確実に隣接する電池の間に存在することになって、電池の異常過熱の連鎖や類焼が効果的に抑制される。 In particular, since such nonwoven fabric 1 is laminated with a cross-linked rubber buffer, it has particularly excellent heat insulation and fire resistance. The cross-linked rubber buffer 200 does not melt and disappear when heated, so even if it is exposed to abnormal overheating or flames, it is unlikely to immediately lose its shape and function as a plate-shaped buffer. Therefore, even if the nonwoven fabric is exposed to flames or gas ejections, the buffer 200 supports/backs up the nonwoven fabric 1, and the fire-resistant and heat-insulating nonwoven fabric 1 is reliably present between adjacent batteries, effectively suppressing chain reactions of abnormal overheating and spreading of fire in the batteries.
さらに、緩衝部材21に使用される不織布1が、機能性粒子4,4が一体化された合成樹脂製の長繊維を含み、長繊維は、複数の大径部2,2と小径部3,3とを交互に並べて数珠つなぎにしたように、繊維の長手方向に径が変化しており、小径部3,3は、前記合成樹脂により形成されたモノフィラメントであり、大径部2,2には、機能性粒子4,4が含まれているように構成されている場合には、多量の機能性粒子を不織布に担持させることができ、耐類焼性がより高められる。また、機能性粒子が不織布から脱落しにくくなって、機能性粒子が周囲を汚染しにくくなる。 Furthermore, when the nonwoven fabric 1 used in the cushioning member 21 contains long fibers made of synthetic resin with functional particles 4, 4 integrated therein, the diameter of the long fibers changes in the longitudinal direction of the fibers as if multiple large diameter sections 2, 2 and small diameter sections 3, 3 were arranged alternately and strung together like beads, the small diameter sections 3, 3 are monofilaments formed from the synthetic resin, and the large diameter sections 2, 2 contain functional particles 4, 4, a large amount of functional particles can be supported on the nonwoven fabric, and the fire resistance is further improved. In addition, the functional particles are less likely to fall off the nonwoven fabric, making it less likely for the functional particles to contaminate the surroundings.
また、さらに、前記長繊維の小径部3,3の繊維径は、大径部2,2に含まれる機能性粒子4,4の直径以下であり、かつ、機能性粒子4,4は、膜状もしくは網状もしくは繊維の束状になった合成樹脂によって包まれて、または、合成樹脂により接着されて、大径部2,2に一体化されているように構成した場合には、機能性粒子を覆う合成樹脂がごく薄いものとなるため、機能性粒子の熱膨張および断熱性の向上が速やかに起こるようになって、耐火性や耐類焼性がより高められる。 Furthermore, when the fiber diameter of the small diameter portion 3, 3 of the long fiber is equal to or smaller than the diameter of the functional particles 4, 4 contained in the large diameter portion 2, 2, and the functional particles 4, 4 are wrapped in a film-like, mesh-like, or fiber-bundle-like synthetic resin, or are bonded with the synthetic resin and integrated into the large diameter portion 2, 2, the synthetic resin covering the functional particles becomes very thin, so that the thermal expansion and heat insulation of the functional particles are improved quickly, and the fire resistance and fire resistance are further improved.
また、さらに、機能性粒子が亜リン酸水素アルミニウムの粒子である場合には、加熱された際に、不織布1が、膨張した機能性粒子によって耐火性かつ絶縁性の断熱層に変化し、耐類焼性がより高められる。機能性粒子が絶縁性であれば、電池の正極と負極の間を膨張した機能性粒子で短絡させてしまうおそれがなく、好ましい。また、機能性粒子が亜リン酸水素アルミニウムの粒子であれば、電池火災発生時の高温にさらされても、耐火性を有する粒子が確実に膨張した形態を維持でき、耐火性や耐類焼性がより確実に向上する。 Furthermore, when the functional particles are aluminum hydrogen phosphite particles, the expanded functional particles change the nonwoven fabric 1 into a fire-resistant and insulating heat insulating layer when heated, further improving the fire resistance. If the functional particles are insulating, there is no risk of the expanded functional particles causing a short circuit between the positive and negative electrodes of the battery, which is preferable. Furthermore, if the functional particles are aluminum hydrogen phosphite particles, the fire-resistant particles can reliably maintain their expanded form even when exposed to high temperatures during a battery fire, further improving the fire resistance and fire resistance.
また、さらに、前記緩衝部材がアルミガラスクロス203を含み、不織布1と前記緩衝体200の間に、アルミガラスクロス203が配置されている場合には、耐火性や耐類焼性がより確実に向上する。
アルミガラスクロス自体は火炎等にさらされると容易に焼損してしまうが、上記不織布1が火炎の側に設けられていると、不織布1が発揮する耐火性と断熱性により、アルミガラスクロスに達する熱量が小さくなり、アルミガラスクロスが焼損しにくくなる。また、アルミガラスクロスは不織布1のバックアップ材としての役割を果たし、不織布1が火炎やガスの噴出にさらされても、不織布1が崩壊/散逸しにくくなって、緩衝部材の耐火性や断熱性が高く維持される。
Furthermore, when the buffer material includes an aluminum glass cloth 203 and the aluminum glass cloth 203 is disposed between the nonwoven fabric 1 and the buffer body 200, the fire resistance and the resistance to spreading of fire are more reliably improved.
Although the aluminum glass cloth itself is easily burned when exposed to flames, etc., when the nonwoven fabric 1 is provided on the flame side, the amount of heat reaching the aluminum glass cloth is reduced, making the aluminum glass cloth less susceptible to burn damage, due to the fire resistance and heat insulation properties exhibited by the nonwoven fabric 1. In addition, the aluminum glass cloth serves as a back-up material for the nonwoven fabric 1, and even if the nonwoven fabric 1 is exposed to flames or gas ejection, the nonwoven fabric 1 is less likely to collapse/scatter, and the fire resistance and heat insulation properties of the cushioning material are maintained at a high level.
また、不織布1が薄く破れやすいものである場合でも、アルミガラスクロス203を基材として上記した不織布1をエレクトロスピニング法で形成し、両者を積層一体化しておけば、不織布1が破れにくいものとなり、緩衝部材や組電池の組立時の取り扱いがしやすくなって良い。なお、耐火性や断熱性の観点からは、アルミガラスクロス203と不織布1を積層する場合には、電池に面する側から、不織布1、アルミニウム箔、ガラスクロスの順に並ぶように積層することが好ましい。 Even if the nonwoven fabric 1 is thin and easily torn, by forming the above-mentioned nonwoven fabric 1 by electrospinning using the aluminum glass cloth 203 as a base material and laminating the two together, the nonwoven fabric 1 will be less likely to tear, and will be easier to handle when assembling the buffer member or the battery pack. From the viewpoint of fire resistance and heat insulation, when laminating the aluminum glass cloth 203 and the nonwoven fabric 1, it is preferable to laminate them in the order of nonwoven fabric 1, aluminum foil, and glass cloth from the side facing the battery.
また、上記緩衝部材21を、前記緩衝体200と2次電池10の間を前記不織布1が遮るように、隣接する2次電池10,10の間に配置するように、板状の2次電池が積層された組電池を構成すれば、2次電池の異常過熱や発火の際に、不織布1が耐火性と断熱性を発揮して緩衝体の焼失を抑制でき、他の2次電池10,10の類焼や異常過熱が抑制される。 Furthermore, if the buffer member 21 is arranged between adjacent secondary batteries 10, 10 so that the nonwoven fabric 1 blocks the gap between the buffer 200 and the secondary battery 10, and a battery pack is constructed in which plate-shaped secondary batteries are stacked, in the event of abnormal overheating or ignition of the secondary battery, the nonwoven fabric 1 will exhibit fire resistance and heat insulation properties to prevent the buffer from burning, and the spread of fire and abnormal overheating of the other secondary batteries 10, 10 will be prevented.
また、メルトブロー法やエレクトロスピニング法によって、不織布1を緩衝体200の表面に直接形成して緩衝体と一体化するようにすれば、耐火性と断熱性に優れる緩衝部材21を効率的に製造できる。また、不織布1が緩衝体200と一体化されて形成されると、電池の組立時に不織布1が破れにくくなり、取り扱い性が向上する。 In addition, if the nonwoven fabric 1 is formed directly on the surface of the cushioning body 200 by meltblowing or electrospinning and integrated with the cushioning body, the cushioning member 21 with excellent fire resistance and heat insulation properties can be efficiently manufactured. In addition, if the nonwoven fabric 1 is formed integrally with the cushioning body 200, the nonwoven fabric 1 is less likely to tear during assembly of the battery, improving handling.
発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をして実施することができる。以下に発明の他の実施形態について説明するが、以下の説明においては、上記実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様である部分についてはその詳細な説明を省略する。また、これら実施形態は、その一部を互いに組み合わせて、あるいは、その一部を置き換えて実施できる。 The invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with various modifications. Other embodiments of the invention are described below, but in the following description, the differences from the above-described embodiment will be mainly described, and detailed descriptions of similar parts will be omitted. Furthermore, these embodiments can be implemented by combining parts with each other, or by substituting parts.
不織布1が緩衝体200に取り付けられる際の形態として、板状緩衝体の片面や両面に貼り付ける形態や、袋状にする形態を例示したが、形態はこれらに限定されない。例えば、平板状の緩衝体200に対し、平板の両面に対応する2面を覆うように、不織布1をUの字状に折り曲げた形態で緩衝体200に取り付けてもよい。あるいは不織布1を緩衝体200に巻き付けるように取り付けてもよい。 Examples of the manner in which the nonwoven fabric 1 is attached to the cushioning body 200 include attaching it to one or both sides of the plate-shaped cushioning body, and forming it into a bag-like shape, but the manner in which it is attached is not limited to these. For example, the nonwoven fabric 1 may be attached to the cushioning body 200 in a form in which it is folded into a U-shape so as to cover two sides corresponding to the two sides of the flat plate. Alternatively, the nonwoven fabric 1 may be attached by wrapping it around the cushioning body 200.
2次電池10が使用される技術分野は特に限定されない。上記実施形態で例示した以外の他の技術分野にも応用できる。
例えば、2次電池10は、電気自動車やハイブリッド自動車に使用できるが、電池や組電池の用途は自動車用に限定されない。例えば、2次電池は電動自転車にも使用できる。2次電池や組電池を、電車や船舶や航空機の電源に使用してもよい。また、2次電池や組電池を、コンピュータのバックアップ電源や、風力発電装置や太陽光発電装置の補助蓄電池、産業装置の補助電源やバックアップ電源などに利用してもよい。
また、2次電池は、例えばリチウムイオン電池であってもよいが、全固体電池であってもよい。
There is no particular limitation on the technical field in which the secondary battery 10 is used, and the secondary battery 10 can be applied to technical fields other than those exemplified in the above embodiment.
For example, the secondary battery 10 can be used in electric vehicles and hybrid vehicles, but the use of the battery or battery pack is not limited to automobiles. For example, the secondary battery can also be used in electric bicycles. The secondary battery or battery pack may be used as a power source for trains, ships, and aircraft. The secondary battery or battery pack may also be used as a backup power source for computers, an auxiliary storage battery for wind power generation equipment or solar power generation equipment, an auxiliary power source or backup power source for industrial equipment, and the like.
The secondary battery may be, for example, a lithium ion battery, but may also be an all-solid-state battery.
また、例えば、上記実施形態の説明では、不織布1に含まれる長繊維が交絡する部分で、長繊維同士が単に接触しているものとして説明したが、交絡する部分で長繊維同士が結合していてもよい。例えば、長繊維が交絡する部位で、大径部2,2同士がくっついた状態であってもよいし、見かけ上、一つの大径部に3つ以上(好ましくは4つ以上)の小径部3,3がつながっていてもよい。このような構造となると、大径部2,2の間を小径部3,3がネットワーク状に接続するようになって、不織布1の立体的な構造が維持されやすくなり、通気性もよい。 In addition, for example, in the above embodiment, the long fibers contained in the nonwoven fabric 1 are simply in contact with each other at the intertwined portions, but the long fibers may be bonded to each other at the intertwined portions. For example, the large diameter portions 2, 2 may be stuck together at the intertwined portions, or three or more (preferably four or more) small diameter portions 3, 3 may be connected to one large diameter portion in appearance. With such a structure, the small diameter portions 3, 3 are connected in a network shape between the large diameter portions 2, 2, making it easier to maintain the three-dimensional structure of the nonwoven fabric 1 and providing good breathability.
以下に製造条件等を変えて製造した不織布1の他の実施例を示す。
(不織布の実施例2)
図8は、製造条件等を変えて製造した、実施例2の不織布の構造を示す顕微鏡写真である。上記した実施例と比べ、長繊維が全体に太くなるように、製造条件を調整した。合成樹脂が熱可塑性ポリウレタン樹脂(TPU)である点や、機能性粒子が「NSF」(平均粒子径5マイクロメートル)である点、およびエレクトロスピニング法により製造する点は、上記した実施例と同じである。
Other examples of the nonwoven fabric 1 produced under different production conditions will be described below.
(Nonwoven Fabric Example 2)
8 is a micrograph showing the structure of the nonwoven fabric of Example 2, which was manufactured under different manufacturing conditions. The manufacturing conditions were adjusted so that the long fibers were thicker overall than in the above-mentioned Examples. The synthetic resin is thermoplastic polyurethane resin (TPU), the functional particles are "NSF" (average particle size 5 micrometers), and the fabrication is performed by electrospinning, which are the same as in the above-mentioned Examples.
実施例2の不織布では、大径部2,2の直径がおよそ2~15マイクロメートル(平均径8マイクロメートル)で、小径部3,3の直径がおよそ0.5~1.8マイクロメートル(平均径1.0マイクロメートル)であった。また、実施例2の不織布では、大径部から3つ以上の小径部が分岐するように伸びている部分も見られる。 In the nonwoven fabric of Example 2, the diameter of the large diameter portions 2, 2 was approximately 2 to 15 micrometers (average diameter 8 micrometers), and the diameter of the small diameter portions 3, 3 was approximately 0.5 to 1.8 micrometers (average diameter 1.0 micrometer). In addition, in the nonwoven fabric of Example 2, there were also portions where three or more small diameter portions extended so as to branch out from the large diameter portion.
(不織布の実施例3)
図9は、製造条件等を変えて製造した、実施例3の不織布の構造を示す顕微鏡写真である。上記した実施例と比べ、機能性粒子の配合量を少なくしたうえで、製造条件を調整した。合成樹脂が熱可塑性ポリウレタン樹脂(TPU)である点や、機能性粒子が「NSF」(平均粒子径5マイクロメートル)である点、およびエレクトロスピニング法により製造する点は、上記した実施例と同じである。
(Nonwoven Fabric Example 3)
9 is a micrograph showing the structure of the nonwoven fabric of Example 3, which was manufactured under different manufacturing conditions. Compared to the above-mentioned examples, the amount of functional particles was reduced, and the manufacturing conditions were adjusted. The synthetic resin is thermoplastic polyurethane resin (TPU), the functional particles are "NSF" (average particle size 5 micrometers), and the fabrication is performed by electrospinning, which are the same as the above-mentioned examples.
実施例3の不織布では、大径部2,2の直径がおよそ3~8マイクロメートル(平均径5マイクロメートル)で、小径部3,3の直径がおよそ0.3~1.0マイクロメートル(平均径0.6マイクロメートル)であった。また、実施例3の不織布でも、大径部から3つ以上の小径部が分岐するように伸びている部分が見られる。 In the nonwoven fabric of Example 3, the diameter of the large diameter portions 2, 2 was approximately 3 to 8 micrometers (average diameter 5 micrometers), and the diameter of the small diameter portions 3, 3 was approximately 0.3 to 1.0 micrometers (average diameter 0.6 micrometers). Also, in the nonwoven fabric of Example 3, there were portions where three or more small diameter portions extended so as to branch out from the large diameter portion.
実施例、実施例2,実施例3の不織布は、いずれも適度な通気性を有するとともに、熱風(約800℃)にさらされた際に、機能性粒子が膨張して、ほぼ通気性のない耐火性断熱層を形成し、断熱性が向上した。 The nonwoven fabrics of Examples 1, 2, and 3 all had moderate breathability, and when exposed to hot air (approximately 800°C), the functional particles expanded to form a fire-resistant insulating layer with almost no breathability, improving the insulation.
また、上記実施形態の説明では、熱膨張性の機能性粒子を含む単層の不織布を例示したが、不織布は、機能性粒子を含まない層を有する複層の不織布であってもよい。例えば、アラミド繊維製のメッシュ素材を、サポート層として、上記した不織布に積層した、2層構造の不織布としてもよい。 In addition, in the above embodiment, a single-layer nonwoven fabric containing thermally expandable functional particles is exemplified, but the nonwoven fabric may be a multi-layer nonwoven fabric having a layer that does not contain functional particles. For example, a two-layer nonwoven fabric may be formed by laminating an aramid fiber mesh material as a support layer on the above-mentioned nonwoven fabric.
サポート層は、熱膨張性粒子が含まれる不織布層の機械的性質を高めるのに有効である。特に、サポート層を、アラミド繊維や金属繊維など、不織布の長繊維の材料である合成樹脂よりも耐熱性の高い材料で構成された繊維によって構成しておくと、高温にさらされて機能性粒子が膨張する際に、長繊維による機能性粒子の拘束が解かれやすくなることを抑制できる。サポート層を設ける場合には、不織布1に関し2次電池とは反対側にサポート層を設けることが特に好ましい。 The support layer is effective in improving the mechanical properties of the nonwoven fabric layer containing the thermally expandable particles. In particular, if the support layer is made of fibers made of a material that is more heat resistant than the synthetic resin that is the material of the long fibers of the nonwoven fabric, such as aramid fibers or metal fibers, it is possible to prevent the functional particles from being easily released from the constraint of the long fibers when the functional particles expand due to exposure to high temperatures. When providing a support layer, it is particularly preferable to provide the support layer on the opposite side of the nonwoven fabric 1 from the secondary battery.
上記実施形態の説明においては、機能性粒子が熱膨張性と耐火性を有することを説明したが、機能性粒子が有する機能は熱膨張性に限定されない。例えば、機能性粒子は、熱膨張性のほかに、保水性、吸水性を有する粒子であってもよい。この場合は、不織布の吸水性を高めたり、吸収した水分を気化させることにより冷却効果を生じさせたりすることもできる。 In the above embodiment, the functional particles have been described as having thermal expansion and fire resistance, but the functions of the functional particles are not limited to thermal expansion. For example, the functional particles may be particles that have water retention and water absorption properties in addition to thermal expansion. In this case, it is possible to increase the water absorption properties of the nonwoven fabric and to produce a cooling effect by evaporating the absorbed moisture.
上記実施形態の組電池用緩衝部材は電気自動車の電源などに使用される組電池に組み込まれ、電池の類焼が抑制できて、産業上の利用価値が高い。 The battery pack cushioning member of the above embodiment is incorporated into battery packs used as power sources for electric vehicles, etc., and can prevent the battery from catching fire, making it highly useful in industry.
1  不織布
2    大径部
3    小径部
4    機能性粒子
10 2次電池
11   電極体
12   容器
13   正極部材
14   負極部材
20 組電池
21   緩衝部材
200   緩衝体
203   アルミガラスクロス
22   エンドプレート
Reference Signs List 1 Nonwoven fabric 2 Large diameter portion 3 Small diameter portion 4 Functional particle 10 Secondary battery 11 Electrode body 12 Container 13 Positive electrode member 14 Negative electrode member 20 Battery pack 21 Buffer member 200 Buffer body 203 Aluminum glass cloth 22 End plate

Claims (7)

  1. 板状の2次電池が積層された組電池において、隣接する2次電池の間に配置される組電池用緩衝部材であって、
    前記緩衝部材は、架橋されたゴム製の平板状の緩衝体と、緩衝体に積層一体化された不織布を含み、
    前記不織布は熱膨張性を有する耐火性の機能性粒子を担持していて、加熱により機能性粒子が膨張して不織布の断熱性が向上する、
    組電池用緩衝部材。
    A battery pack cushioning member disposed between adjacent secondary batteries in a battery pack in which plate-shaped secondary batteries are stacked, comprising:
    The cushioning member includes a flat cushioning body made of crosslinked rubber and a nonwoven fabric laminated and integrated with the cushioning body,
    The nonwoven fabric supports heat-expandable, fire-resistant functional particles, and the functional particles expand when heated, improving the heat insulating properties of the nonwoven fabric.
    Cushioning material for battery packs.
  2. 前記不織布は、
    前記機能性粒子が一体化された合成樹脂製の長繊維を含み、
    前記長繊維は、複数の大径部と小径部とを交互に並べて数珠つなぎにしたように、繊維の長手方向に径が変化しており、
    前記小径部は、前記合成樹脂により形成されたモノフィラメントであり、
    前記大径部には、前記機能性粒子が含まれている、
    請求項1に記載の組電池用緩衝部材。
    The nonwoven fabric is
    The functional particles are integrated into long fibers made of a synthetic resin,
    The long fibers have diameters that vary in the longitudinal direction of the fibers, as if a plurality of large diameter portions and small diameter portions were alternately arranged and strung together,
    the small diameter portion is a monofilament formed from the synthetic resin,
    The large diameter portion contains the functional particles.
    The cushioning member for a battery pack according to claim 1 .
  3. 前記長繊維の前記小径部の繊維径は、前記大径部に含まれる前記機能性粒子の直径以下であり、
    前記機能性粒子は、膜状もしくは網状もしくは繊維の束状になった前記合成樹脂によって包まれて、または、前記合成樹脂により接着されて、前記大径部に一体化されている、
    請求項2に記載の組電池用緩衝部材。
    a fiber diameter of the small diameter portion of the long fiber is equal to or smaller than a diameter of the functional particle included in the large diameter portion,
    the functional particles are wrapped in the synthetic resin in a film-like, net-like, or fiber-bundle-like form, or are bonded by the synthetic resin, and are integrated with the large diameter portion;
    The cushioning member for a battery pack according to claim 2 .
  4. 前記機能性粒子が亜リン酸水素アルミニウムの粒子である
    請求項1に記載の組電池用緩衝部材
    2. The cushioning member for a battery pack according to claim 1, wherein the functional particles are aluminum hydrogen phosphite particles.
  5. さらに、前記緩衝部材はアルミガラスクロスを含み、
    前記不織布と前記緩衝体の間に、アルミガラスクロスが配置されている
    請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の組電池用緩衝部材。
    Furthermore, the buffer member includes an aluminum glass cloth,
    5. The cushioning member for a battery pack according to claim 1, wherein an aluminum glass cloth is disposed between the nonwoven fabric and the cushioning body.
  6. 板状の2次電池が積層された組電池であって、
    隣接する2次電池の間に、前記緩衝体と2次電池の間を前記不織布が遮るように、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の組電池用緩衝部材が配置されている、
    組電池。
    A battery pack in which plate-shaped secondary batteries are stacked,
    The cushioning member for a battery pack according to any one of claims 1 to 4 is disposed between adjacent secondary batteries so that the nonwoven fabric shields the cushioning body from the secondary batteries.
    Battery pack.
  7. 請求項2に記載の組電池用緩衝部材の製造方法であって、
    前記合成樹脂を加熱して溶融もしくは溶剤により溶解して液状化して、液状化した合成樹脂中に前記機能性粒子を分散させる第1の工程、
    第1の工程に引き続き、前記機能性粒子が分散した液状の合成樹脂を、メルトブロー法もしくはエレクトロスピニング法により紡糸して長繊維としながら、不織布とする第2の工程、を含み、
    前記第2の工程において、前記不織布を前記緩衝体の表面に直接形成して緩衝体と一体化する、
    組電池用緩衝部材の製造方法。
    A method for producing the cushioning member for a battery pack according to claim 2, comprising the steps of:
    a first step of heating the synthetic resin to melt it or dissolving it in a solvent to liquefy it, and dispersing the functional particles in the liquefied synthetic resin;
    A second step, which follows the first step, is to spin the liquid synthetic resin having the functional particles dispersed therein into long fibers by a melt-blowing method or an electrospinning method, thereby forming a nonwoven fabric;
    In the second step, the nonwoven fabric is directly formed on the surface of the cushioning body to be integrated with the cushioning body.
    A method for manufacturing a cushioning member for a battery pack.
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