JP7414928B2 - Method for manufacturing heat insulating sheet for assembled battery and method for manufacturing assembled battery - Google Patents
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Description
本発明は、組電池の電池セル間に介在させる組電池用断熱シート、及び組電池用断熱シートを電池セル間に介在させた組電池に関する。 The present invention relates to a heat insulating sheet for an assembled battery interposed between battery cells of an assembled battery, and an assembled battery in which a heat insulating sheet for an assembled battery is interposed between the battery cells.
従来より、発熱体から他の物体への熱伝達を抑制するために、発熱体に近接させ、又は少なくとも一部を発熱体に接触させて用いる断熱シートが用いられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in order to suppress heat transfer from a heat generating element to other objects, a heat insulating sheet has been used that is placed close to a heat generating element or is used with at least a portion thereof in contact with the heat generating element.
また、近年では、環境保護の観点から電動モータで駆動する電気自動車又はハイブリッド車等の開発が盛んに進められている。この電気自動車又はハイブリッド車等には、駆動用電動モータの電源となるための、複数の電池セルが直列又は並列に接続された組電池が搭載されている。 Furthermore, in recent years, from the viewpoint of environmental protection, the development of electric vehicles, hybrid vehicles, etc. driven by electric motors has been actively promoted. This electric vehicle, hybrid vehicle, etc. is equipped with an assembled battery in which a plurality of battery cells are connected in series or in parallel to serve as a power source for a driving electric motor.
この電池セルには、鉛蓄電池やニッケル水素電池等に比べて、高容量かつ高出力が可能なリチウムイオン二次電池が主に用いられている。そして、高容量かつ高出力が可能な電池において、電池の内部短絡や過充電等が原因で、ある電池セルが急激に昇温し、その後も発熱を継続するような熱暴走を起こした場合、熱暴走を起こした電池セルからの熱が、隣接する他の電池セルに伝播することで、他の電池セルの熱暴走を引き起こすおそれがある。 Lithium ion secondary batteries, which are capable of higher capacity and higher output than lead-acid batteries, nickel-metal hydride batteries, etc., are mainly used for these battery cells. In a battery that is capable of high capacity and high output, if a certain battery cell suddenly rises in temperature due to an internal short circuit or overcharging of the battery, and a thermal runaway occurs in which it continues to generate heat, Heat from a battery cell that has experienced thermal runaway may propagate to other adjacent battery cells, potentially causing thermal runaway in the other battery cells.
上記のような組電池の分野においても、熱暴走を起こした電池セルから隣接する電池セルへの熱の伝播を抑制し、熱暴走の連鎖を防ぐために、電池セル間に介在させる種々の断熱シートが提案されている。例えば、特許文献1では、隣り合う2つの蓄電素子の間に2枚の板材が対向して配置され、これらの板材の間に形成される空間が低熱伝導層として機能する蓄電装置が開示されている。なお、上記蓄電装置は、板材として例えば、マイカ片を集結し結合したダンマ材等が用いられている。 In the field of assembled batteries as mentioned above, various heat insulating sheets are used between battery cells in order to suppress the propagation of heat from a battery cell that has experienced thermal runaway to adjacent battery cells, and to prevent a chain reaction of thermal runaway. is proposed. For example, Patent Document 1 discloses a power storage device in which two plates are arranged facing each other between two adjacent power storage elements, and a space formed between these plates functions as a low thermal conductivity layer. There is. Note that, in the above-mentioned power storage device, for example, a damper material made by collecting and bonding mica pieces is used as the plate material.
ところで、組電池では、個々の電池セルが充放電を繰り返すことにより熱膨張を引き起こしており、隣接する電池セル間には押圧力が繰り返し作用している。特許文献1に記載された熱伝達抑制シートは、低熱伝導層が空気層であるため、このような繰り返し作用する押圧力に対抗する機械的強度が十分とは言えない。 By the way, in an assembled battery, each battery cell causes thermal expansion by repeating charging and discharging, and pressing force repeatedly acts between adjacent battery cells. In the heat transfer suppressing sheet described in Patent Document 1, since the low thermal conductivity layer is an air layer, it cannot be said that the sheet has sufficient mechanical strength to withstand such repeated pressing forces.
また、熱暴走を起こした電池セルは大きく熱膨張するため、その際は、隣接する電池セルへの押圧力も過大となり、特許文献1に記載された蓄電装置では、熱暴走が起きた際の大きな押圧力によりダンマ材等からなる板材が破損することも懸念される。 In addition, since a battery cell that has experienced thermal runaway undergoes large thermal expansion, the pressing force on adjacent battery cells becomes excessive. There is also a concern that the plate material made of dammar material or the like may be damaged due to the large pressing force.
そこで、特許文献2には、隣り合う電池セル間に装着される断熱材として、繊維シートとナノサイズの多孔質構造を有するシリカエアロゲルとの複合層を有する断熱材が提案されている。上記断熱材を用いた電池ユニットは、電池セルの膨張、収縮が繰り返され、断熱材に対して圧縮応力が加わった場合でも、繊維シートが応力を吸収できる。その結果、シリカエアロゲルの破壊を抑制することができ、シリカエアロゲルが有する断熱特性の低下を防止することができる。
Therefore,
しかしながら、上記特許文献2に記載された断熱材を使用した場合であっても、高温度領域における断熱性は十分に得られていないという問題点がある。電池セルが高温に達した場合に、断熱材が十分に機能していないと、複数のセルが熱膨張して、同じ電池ケース内に配置された断熱材はより一層圧縮され、断熱材の密度が大きく上昇することがある。その結果、断熱材の熱伝導率はさらに上昇し、所望の断熱性を維持することができなくなる。さらにまた、断熱材による断熱効果が低下すると、電池が異常発熱を引き起こした場合に、電池の類焼や爆発等の不具合を抑制することができなくなるおそれがある。したがって、特に、500℃以上の高温領域であっても、優れた断熱性を有する組電池用断熱シートの開発が要求されている。
However, even when the heat insulating material described in
本発明は、上述した状況に鑑みてなされたものであり、電池の通常使用時における温度から500℃以上の高温までの広い温度領域において、優れた断熱性を得ることができ、好ましくは、組電池用断熱シートに対する圧縮応力が増加した場合であっても、優れた断熱性を維持することができる組電池用断熱シート、及び組電池用断熱シートを電池セル間に介在させた組電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned situation, and it is possible to obtain excellent heat insulation properties in a wide temperature range from the temperature during normal use of batteries to high temperatures of 500°C or more, and preferably, Provided is a heat insulating sheet for an assembled battery that can maintain excellent heat insulation even when compressive stress on the heat insulating sheet for a battery increases, and an assembled battery in which the heat insulating sheet for an assembled battery is interposed between battery cells. The purpose is to
上記の目的は、本発明に係る下記(1)の組電池用断熱シートにより達成される。
(1) 複数の電池セルを直列又は並列に接続した組電池における、前記電池セル間に介在される組電池用断熱シートであって、
シリカナノ粒子で構成される第1粒子と、金属酸化物からなる第2粒子と、を含み、
前記第1粒子の含有量は、前記第1粒子と第2粒子との合計質量に対して、60質量%以上95質量%以下である、組電池用断熱シート。
The above object is achieved by the following (1) heat insulating sheet for assembled batteries according to the present invention.
(1) A heat insulating sheet for a battery assembly interposed between the battery cells in a battery assembly in which a plurality of battery cells are connected in series or in parallel,
comprising first particles made of silica nanoparticles and second particles made of metal oxide,
A heat insulating sheet for an assembled battery, wherein the content of the first particles is 60% by mass or more and 95% by mass or less with respect to the total mass of the first particles and the second particles.
また、本発明の組電池用断熱シートは、下記(2)~(9)であることが好ましい。
(2) 前記第1粒子は、平均粒子径が1nm以上100nm以下である、(1)に記載の組電池用断熱シート。
(3) 前記第2粒子は、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、およびアルミナから選択された少なくとも1種である、(1)又は(2)に記載の組電池用断熱シート。
(4) 前記第2粒子はチタニアである、(1)~(3)のいずれか1項に記載の組電池用断熱シート。
(5) 前記第2粒子は、平均粒子径が0.1μm以上50μm以下である、(1)~(4)のいずれか1項に記載の組電池用断熱シート。
(6)繊維、バインダおよび耐熱樹脂から選択される少なくとも1種からなる結合材を含み、
前記結合材の含有量は組電池用断熱シート全質量に対して10質量%以上60質量%以下である、(1)~(5)のいずれか1項に記載の組電池用断熱シート。
(7) 組電池用断熱シート全質量に対し、60質量%以下の無機バルーンを含む、(1)~(6)のいずれか1項に記載の組電池用断熱シート。
(8) 前記無機バルーンは、シラスバルーン、シリカバルーン、フライアッシュバルーン、バーライトバルーン、およびガラスバルーンから選択された少なくとも1種である、(7)に記載の組電池用断熱シート。
(9) 前記無機バルーンは、平均粒子径が1μm以上100μm以下である、(7)または(8)に記載の組電池用断熱シート。
Furthermore, the heat insulating sheet for assembled batteries of the present invention preferably has the following properties (2) to (9).
(2) The heat insulating sheet for an assembled battery according to (1), wherein the first particles have an average particle diameter of 1 nm or more and 100 nm or less.
(3) The heat insulating sheet for an assembled battery according to (1) or (2), wherein the second particles are at least one selected from titania, zirconia, zircon, barium titanate, zinc oxide, and alumina.
(4) The heat insulating sheet for an assembled battery according to any one of (1) to (3), wherein the second particles are titania.
(5) The heat insulating sheet for an assembled battery according to any one of (1) to (4), wherein the second particles have an average particle diameter of 0.1 μm or more and 50 μm or less.
(6) Contains a binding material consisting of at least one selected from fibers, binders, and heat-resistant resins,
The heat insulating sheet for an assembled battery according to any one of (1) to (5), wherein the content of the binder is 10% by mass or more and 60% by mass or less based on the total mass of the heat insulating sheet for an assembled battery.
(7) The heat insulating sheet for assembled batteries according to any one of (1) to (6), which contains 60% by mass or less of inorganic balloons based on the total mass of the heat insulating sheet for assembled batteries.
(8) The heat insulating sheet for an assembled battery according to (7), wherein the inorganic balloon is at least one selected from a shirasu balloon, a silica balloon, a fly ash balloon, a barite balloon, and a glass balloon.
(9) The heat insulating sheet for an assembled battery according to (7) or (8), wherein the inorganic balloon has an average particle diameter of 1 μm or more and 100 μm or less.
上記の目的は、本発明に係る下記(10)の組電池により達成される。
(10) 複数の電池セルが、(1)~(9)のいずれか1項に記載の組電池用断熱シートを介して配置され、該複数の電池セルが直列または並列に接続された組電池。
The above object is achieved by the assembled battery (10) below according to the present invention.
(10) A battery assembly in which a plurality of battery cells are arranged through the battery insulation sheet according to any one of (1) to (9), and the plurality of battery cells are connected in series or in parallel. .
本発明によれば、電池の通常使用時における温度から500℃以上の高温までの広い温度領域において、優れた断熱性を得ることができ、好ましくは、組電池用断熱シートに対する圧縮応力が増加した場合であっても、優れた断熱性を維持することができる組電池用断熱シート、及び組電池用断熱シートを電池セル間に介在させた組電池を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to obtain excellent heat insulation properties in a wide temperature range from the temperature during normal use of the battery to a high temperature of 500°C or higher, and preferably, the compressive stress on the heat insulation sheet for assembled batteries is increased. Even in such cases, it is possible to provide a heat insulating sheet for assembled batteries that can maintain excellent heat insulation properties, and an assembled battery in which the heat insulating sheets for assembled batteries are interposed between battery cells.
本願発明者らは、電池の通常使用時における温度から500℃以上の高温までの広い温度領域において、優れた断熱性を得ることができる組電池用断熱シート(以後「断熱シート」とも記載する)を提供するため、鋭意検討を行った。その結果、断熱シート中に、シリカナノ粒子で構成される第1粒子と金属酸化物からなる第2粒子とを含み、上記第1粒子と第2粒子との質量比を適切に調整することにより、高温度領域においても優れた断熱性を得ることができることを見出した。 The inventors of the present application have developed a heat insulating sheet for assembled batteries (hereinafter also referred to as "insulating sheet") that can obtain excellent heat insulation properties in a wide temperature range from the temperature during normal use of the battery to high temperatures of 500°C or higher. We have conducted extensive research to provide the following. As a result, the heat insulating sheet contains first particles made of silica nanoparticles and second particles made of metal oxide, and by appropriately adjusting the mass ratio of the first particles and second particles, It has been found that excellent heat insulation properties can be obtained even in high temperature ranges.
断熱シート中に第1粒子として含まれるシリカナノ粒子は低密度であるため伝導伝熱を抑制し、さらに空隙が細かく分散しているため対流伝熱を抑制する優れた断熱性を有している。このため、通常の常温域の電池使用時において、隣接するシリカナノ粒子間の熱の伝導を抑制することができる。しかしながら第1粒子は、低密度で粒子径が小さいため光の遮蔽効果が小さく、輻射伝熱を抑制する効果は小さい。このためさらに、屈折率が高く光を乱反射させる効果の強い金属酸化物を第2粒子として含有することにより特に異常発熱などの高温領域において輻射伝熱を抑制することができる。したがって、シリカナノ粒子および金属酸化物が適切な比率で断熱シート中に含まれることにより、電池の通常使用時における温度から500℃以上の高温までの広い温度領域において、優れた断熱性を得ることができる。 The silica nanoparticles contained as the first particles in the heat insulating sheet have a low density, which suppresses conductive heat transfer, and furthermore, since voids are finely dispersed, they have excellent heat insulating properties that suppress convective heat transfer. Therefore, conduction of heat between adjacent silica nanoparticles can be suppressed during normal use of the battery in the normal temperature range. However, since the first particles have a low density and a small particle size, the light shielding effect is small, and the effect of suppressing radiant heat transfer is small. Therefore, by containing a metal oxide having a high refractive index and a strong effect of diffusely reflecting light as the second particles, it is possible to suppress radiant heat transfer particularly in a high temperature region such as abnormal heat generation. Therefore, by including silica nanoparticles and metal oxides in an appropriate ratio in a heat insulating sheet, it is possible to obtain excellent heat insulating properties over a wide temperature range from the temperature during normal battery use to high temperatures of 500°C or higher. can.
また、本願発明者らは、断熱シートに平均粒子径の小さなシリカナノ粒子を使用すると、この電池の膨れなどによって断熱シートが圧縮され、断熱シートの密度が上がった場合であっても、断熱シートの伝導伝熱の上昇を抑制することができることを見出した。
これは、シリカナノ粒子は、絶縁体であるので静電気による反発力で粒子間に細かな空隙ができやすく、かさ密度が低くクッション性があるように粒子が充填されるからであると考えられる。すなわち、断熱シートに、平均粒子径が1nm以上100nm以下であるシリカナノ粒子が含まれていると、圧縮応力が印加されても、シリカ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、断熱シートの断熱性を維持することができる。
In addition, the inventors of the present application have found that when silica nanoparticles with a small average particle size are used in a heat insulating sheet, even if the heat insulating sheet is compressed due to the swelling of the battery and the density of the heat insulating sheet increases, the density of the heat insulating sheet increases. It has been found that the increase in conductive heat transfer can be suppressed.
This is thought to be because, since silica nanoparticles are insulators, fine voids are easily formed between the particles due to the repulsion caused by static electricity, and the particles are filled in such a way that they have a low bulk density and cushioning properties. In other words, if the heat insulating sheet contains silica nanoparticles with an average particle size of 1 nm or more and 100 nm or less, even if compressive stress is applied, the voids remaining between the silica nanoparticles and the contact points between many particles will cause conduction. It is possible to suppress heat transfer and maintain the heat insulating properties of the heat insulating sheet.
さらに、本願発明者らは、断熱シートに含まれる粒子間の空隙部の大きさが、断熱シートの断熱性に影響を及ぼすことを見出した。すなわち、粒子間に形成される空隙部が、例えば数100nm以上であると、空隙部で対流が作用しやすく、断熱シートの断熱性が低下するおそれがある。
しかし、第1粒子として、粒子径の小さなシリカナノ粒子を用いた断熱シートは、粒子間の空隙部が、例えば数10nmと小さくなり、空隙部の空気の移動は起こりにくく、対流伝熱の発生を抑制することができ、断熱性をより一層高めることができると考えられる。
なお、シリカナノ粒子は、細かな空隙を多く形成すること、粒子間の接点の数を増やすことが重要であり一次粒子でも、凝集した二次粒子で含有していてもよい。
Furthermore, the inventors of the present invention have discovered that the size of the voids between particles contained in the heat insulating sheet affects the heat insulating properties of the heat insulating sheet. That is, if the voids formed between the particles are, for example, several hundreds of nanometers or more, convection tends to occur in the voids, which may reduce the heat insulating properties of the heat insulating sheet.
However, in a heat insulating sheet that uses silica nanoparticles with a small particle size as the first particles, the voids between the particles are small, for example, several tens of nanometers, making it difficult for air to move in the voids, making it difficult for convective heat transfer to occur. It is thought that this can be suppressed and the heat insulation properties can be further improved.
Note that it is important to form many fine voids and increase the number of contact points between particles, and the silica nanoparticles may be contained in the form of primary particles or aggregated secondary particles.
本発明はこのような知見に基づくものであるが、以下に本発明の実施形態(本実施形態)に係る組電池用断熱シートおよび組電池について、図面を参照しつつ詳細に説明する。 The present invention is based on such knowledge, and below, a heat insulating sheet for a battery pack and a battery pack according to an embodiment (this embodiment) of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<組電池用断熱シートの基本構成>
図1は本発明の実施形態に係る組電池用断熱シートの構成を示す模式図であり、図2は図1に示す組電池用断熱シートを用いた組電池の実施形態を模式的に示す断面図である。断熱シート10には、シリカナノ粒子で構成される第1粒子21とチタニア(金属酸化物)からなる第2粒子22とが含まれている。
なお、上記シリカナノ粒子としては、一次粒子の平均粒子径が1nm以上100nm以下である粒子を用いることが望ましい。
<Basic composition of insulation sheet for assembled batteries>
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a heat insulating sheet for assembled batteries according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of an assembled battery using the heat insulating sheet for assembled batteries shown in FIG. It is a diagram. The
In addition, as the above-mentioned silica nanoparticles, it is desirable to use particles whose primary particles have an average particle diameter of 1 nm or more and 100 nm or less.
この組電池用断熱シート10の具体的な使用形態としては、図2に示すように、複数の電池セル20が、組電池用断熱シート10を介して配置され、複数の電池セル20同士が直列または並列に接続された状態(接続された状態は図示を省略)で、電池ケース30に格納されて組電池100が構成される。
なお、電池セル20は、例えば、リチウムイオン二次電池が好適に用いられるが、特にこれに限定されず、その他の二次電池にも適用され得る。
As shown in FIG. 2, a specific usage form of this
Note that, for example, a lithium ion secondary battery is preferably used as the
以下に示す説明では、断熱シート10の一方の面10a側に発熱した電池セル20が存在している場合を想定している。このように構成された断熱シートにおいて、電池セル20が発熱すると、断熱シート10の一方の面10a側から入射した熱の一部は、矢印15aで示すように、互いに接触した第1粒子21を媒介して、断熱シート10の他方の面10bに向かって伝導(伝導伝熱)される。このとき、第1粒子21として、断熱性を有するシリカナノ粒子を用いているため、熱抵抗が高く断熱シート10の他方の面10bとの間に高い温度差を確保でき、伝熱量が低減される。
The following description assumes that a
また、電池セル20が発熱して、輻射により熱の一部が第2粒子22に到達すると、矢印15bに示すように、金属酸化物である第2粒子22により乱反射されるため、第2粒子22の存在により、断熱シート10の他方の面10bに熱が伝播されることを抑制することができる。
Furthermore, when the
以上より、ある電池セル20に熱暴走が生じた場合、隣接する他の電池セルへ熱の伝播を効果的に抑制することができるため、他の電池セルの熱暴走が引き起こされるのを抑制することができる。
As described above, when thermal runaway occurs in a
なお、本実施形態においては、第1粒子21としてシリカナノ粒子を用いており、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、粒子径が大きい粉砕で得られた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、例えば、断熱シート10の両側に配置された電池セル20が熱膨張し、断熱シート10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。
In addition, in this embodiment, silica nanoparticles are used as the
さらに、本実施形態において、たとえシリカナノ粒子が重なり合って断熱シート10内に存在した場合であっても、粒子間に形成される空隙部は数10nm程度にとどまり、矢印15cで示すような小さな対流が起こるのみで厚み全体に占める対流の範囲はごくわずかである。このため断熱シート10の表裏を貫通する伝熱が発生しにくくなる。したがって、第1粒子21としてシリカナノ粒子を用いると、断熱シート10の断熱性をより一層高めることができる。
Furthermore, in this embodiment, even if the silica nanoparticles overlap and exist in the
<組電池用断熱シートの詳細>
次に、組電池用断熱シートを構成する第1粒子および第2粒子について詳細に説明する。
<Details of insulation sheet for assembled batteries>
Next, the first particles and second particles constituting the heat insulating sheet for assembled battery will be explained in detail.
(第1粒子の種類)
本発明において、第1粒子としてはシリカナノ粒子を用いる。シリカナノ粒子としては、湿式シリカ、乾式シリカおよびエアロゲル等を使用することができる。
また、本発明においてシリカナノ粒子とは、球形あるいは球形に近い平均粒子径が1μm未満のナノメートルオーダーのシリカの粒子である。
(Type of first particle)
In the present invention, silica nanoparticles are used as the first particles. As the silica nanoparticles, wet silica, dry silica, aerogel, etc. can be used.
Furthermore, in the present invention, silica nanoparticles are nanometer-order silica particles having a spherical or nearly spherical average particle diameter of less than 1 μm.
(第1粒子の平均粒子径:1nm以上100nm以下)
上述の通り、第1粒子の粒子径は、断熱シートの断熱性に影響を与えることがあるため、第1粒子の平均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、第1粒子の平均粒子径を1nm以上100nm以下とすると、特に500℃未満の温度領域において、断熱シート内における熱の対流伝熱およ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。
なお、第1粒子の平均粒子径は、2nm以上であることがより好ましく、3nm以上であることがさらに好ましい。また、第1粒子の平均粒子径は、50nm以下であることがより好ましく、10nm以下であることがさらに好ましい。
(Average particle diameter of first particles: 1 nm or more and 100 nm or less)
As mentioned above, the particle size of the first particles can affect the heat insulation properties of the heat insulation sheet, so if the average particle size of the first particles is limited to a predetermined range, even higher heat insulation properties can be obtained. can.
That is, when the average particle diameter of the first particles is set to 1 nm or more and 100 nm or less, it is possible to suppress convective heat transfer and conductive heat transfer within the heat insulating sheet, especially in a temperature range below 500°C, and improve the heat insulation properties. This can be further improved.
Note that the average particle diameter of the first particles is more preferably 2 nm or more, and even more preferably 3 nm or more. Further, the average particle diameter of the first particles is more preferably 50 nm or less, and even more preferably 10 nm or less.
(第2粒子の種類)
本発明において、第2粒子としては金属酸化物を用いる。金属酸化物としては、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、およびアルミナ等を使用することができる。特に、チタニアは他の金属酸化物と比較して屈折率が高い成分であり、500℃以上の高温度領域において光を乱反射させ輻射熱を遮る効果が高いため、チタニアを用いることが最も好ましい。
(Type of second particle)
In the present invention, a metal oxide is used as the second particle. As the metal oxide, titania, zirconia, zircon, barium titanate, zinc oxide, alumina, etc. can be used. In particular, titania is a component with a higher refractive index than other metal oxides, and it is most preferable to use titania because it has a high effect of diffusely reflecting light and blocking radiant heat in a high temperature region of 500° C. or higher.
(第2粒子の平均粒子径:0.1μm以上50μm以下)
第2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、第2粒子の平均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、第2粒子の平均粒子径が0.1μm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、本発明における第2粒子の存在範囲(質量比)において、500℃以上の高温度領域において断熱シート内における熱の輻射伝熱が抑制され、より一層断熱性を向上させることができる。一方、第2粒子の平均粒子径が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く、特に伝導伝熱が支配的な通常温度域の断熱性への影響を小さくすることができる。
なお、第2粒子の平均粒子径は、1μm以上であることがより好ましく、5μm以上であることがさらに好ましい。また、第2粒子の平均粒子径は、30μm以下であることがより好ましく、10μm以下であることがさらに好ましい。
本発明において平均粒子径は、顕微鏡で粒子を観察し、標準スケールと比較し、任意の粒子10個の平均をとることから求めることができる。
(Average particle diameter of second particles: 0.1 μm or more and 50 μm or less)
Since the particle size of the second particles may affect the effect of reflecting radiant heat, even higher heat insulation properties can be obtained by limiting the average particle size of the second particles to a predetermined range.
That is, when the average particle diameter of the second particles is 0.1 μm or more, it is sufficiently larger than the wavelength of the light that contributes to heating, and the light is efficiently diffusely reflected. ), radiant heat transfer within the heat insulating sheet is suppressed in a high temperature range of 500° C. or higher, making it possible to further improve the heat insulating properties. On the other hand, if the average particle diameter of the second particles is 50 μm or less, the number of contact points between the particles will not increase even if the particles are compressed, making it difficult to form a path for conductive heat transfer, especially at normal temperatures where conductive heat transfer is dominant. The effect on the insulation properties of the area can be reduced.
Note that the average particle diameter of the second particles is more preferably 1 μm or more, and even more preferably 5 μm or more. Further, the average particle diameter of the second particles is more preferably 30 μm or less, and even more preferably 10 μm or less.
In the present invention, the average particle diameter can be determined by observing particles with a microscope, comparing them with a standard scale, and taking the average of 10 arbitrary particles.
(第1粒子の含有量:第1粒子と第2粒子の合計質量に対して60質量%以上95質量%以下)
本発明においては、500℃以上の高温度領域においても断熱性を向上させるために、断熱シートが第2粒子を含むものとしているが、第1粒子に対して第2粒子の添加量が少量であっても、熱の輻射伝熱を抑制する効果を得ることができる。また、第1粒子によって、熱の対流伝熱及び伝導伝熱を抑制する効果を得るためには、第1粒子の第2粒子に対する添加量を増加させた方が好ましい。
なお、第1粒子はシリカナノ粒子であるのでかさ密度が低く(0.1g/cm3程度)、第2粒子は第1粒子より平均粒子径が大きいので空隙が少なく、第2粒子のかさ密度は第1粒子の10倍以上、例えばチタニアを選択した場合40倍程度(4g/cm3程度)となる。このため、体積比で表した場合は(質量比で表した場合と比べ)第2粒子の比率はごく少量となるが、第2粒子は輻射伝熱を抑えるため光を遮りさえすればよく、ごく少量でも有効に機能する。このように、第1粒子と第2粒子との質量比は、通常温度から500℃以上の高温度までの領域における断熱性に大きく影響するため、本発明においては、第1粒子と第2粒子との質量比を適切に調整することが必要である。
(Content of first particles: 60% by mass or more and 95% by mass or less based on the total mass of first particles and second particles)
In the present invention, the heat insulating sheet contains second particles in order to improve heat insulation even in a high temperature range of 500°C or higher, but the amount of the second particles added to the first particles is small. Even if there is, the effect of suppressing radiant heat transfer can be obtained. Further, in order to obtain the effect of suppressing convective heat transfer and conductive heat transfer by the first particles, it is preferable to increase the amount of the first particles added to the second particles.
In addition, since the first particles are silica nanoparticles, their bulk density is low (about 0.1 g/ cm3 ), and the second particles have a larger average particle diameter than the first particles, so there are fewer voids, and the bulk density of the second particles is It is 10 times or more of the first particle, for example, if titania is selected, it is about 40 times (about 4 g/cm 3 ). Therefore, when expressed as a volume ratio (compared to when expressed as a mass ratio), the proportion of the second particles is very small, but the second particles only need to block light to suppress radiant heat transfer. It works effectively even in small amounts. As described above, since the mass ratio of the first particles and the second particles greatly affects the heat insulation properties in the range from normal temperature to high temperature of 500°C or more, in the present invention, the mass ratio of the first particles and the second particles It is necessary to appropriately adjust the mass ratio.
本発明の組電池用断熱シートの第1粒子の含有量が、第1粒子と第2粒子との合計質量に対して、60質量%以上であると、第1粒子が体積の大部分を占有するようになり、断熱シート内における熱の対流伝熱または伝導伝熱を抑制し、圧縮されても断熱性が高くなる。
本発明の組電池用断熱シートの第1粒子の含有量は、第1粒子と第2粒子との合計質量に対して、70質量%以上であることがさらに好ましい。第1粒子の含有量が、第1粒子と第2粒子との合計質量に対して、70質量%以上であると、第1粒子がさらに体積の大部分を占有するようになり、断熱シート内における熱の対流伝熱または伝導伝熱を抑制し、断熱性がさらに高くなる。
When the content of the first particles of the heat insulating sheet for assembled batteries of the present invention is 60% by mass or more with respect to the total mass of the first particles and the second particles, the first particles occupy most of the volume. This suppresses convective heat transfer or conductive heat transfer within the heat insulating sheet, resulting in high heat insulating properties even when compressed.
It is more preferable that the content of the first particles in the heat insulating sheet for an assembled battery of the present invention is 70% by mass or more based on the total mass of the first particles and the second particles. When the content of the first particles is 70% by mass or more with respect to the total mass of the first particles and the second particles, the first particles further occupy a large part of the volume, and the inside of the heat insulating sheet is This suppresses convective heat transfer or conductive heat transfer, resulting in even higher heat insulation properties.
一方、第1粒子の含有量が、第1粒子と第2粒子との合計質量に対して、95質量%以下であると、第2粒子の含有量は5質量%以上となり、第2粒子による輻射熱の遮蔽効果を発揮できるようになる。このため、500℃以上の高温度領域において、断熱シート内における熱の輻射伝熱を抑制し、断熱性を発揮することができる。
本発明の組電池用断熱シートの第1粒子の含有量は、第1粒子と第2粒子との合計質量に対して、90質量%以下であることがさらに好ましい。第1粒子の含有量が、第1粒子と第2粒子との合計質量に対して、90質量%以下であると、第2粒子の含有量は10質量%以上となり、第2粒子によるによる輻射熱の遮蔽効果をさらに発揮できるようになる。このため、500℃以上の高温度領域において、断熱シート内における熱の輻射伝熱を抑制し、さらに圧縮されても断熱性を発揮することができる。
On the other hand, when the content of the first particles is 95% by mass or less with respect to the total mass of the first particles and the second particles, the content of the second particles is 5% by mass or more, and the content of the second particles is It becomes possible to exhibit the effect of shielding radiant heat. Therefore, in a high temperature region of 500° C. or higher, radiant heat transfer within the heat insulating sheet can be suppressed and heat insulating properties can be exhibited.
It is more preferable that the content of the first particles in the heat insulating sheet for an assembled battery of the present invention is 90% by mass or less based on the total mass of the first particles and the second particles. When the content of the first particles is 90% by mass or less with respect to the total mass of the first particles and the second particles, the content of the second particles is 10% by mass or more, and the radiant heat due to the second particles is The shielding effect can be further demonstrated. Therefore, in a high temperature region of 500° C. or higher, radiant heat transfer within the heat insulating sheet can be suppressed, and even when compressed, the heat insulating property can be exhibited.
さらに、第2粒子の平均粒子径は、第1粒子の粒子径の100~10000倍であることが好ましい。第1粒子、第2粒子のいずれの粒子も絶縁体であるので個々の粒子間には静電気による反発力が働き、一定の空隙が形成される。粒子径は細かくなればなるほど静電気による反発力の影響で空隙の比率が高くなり、かさ密度が低下する。第2粒子の平均粒子径は、第1粒子の粒子径の100倍以上であると、第1粒子は多くの空隙を含みクッション性、断熱性を確保するとともに、第2粒子は乱反射による光の遮蔽に十分な粒子径を確保し、外部から圧縮されても広い温度域で断熱性を確保できる。
また、第2粒子の平均粒子径は、第1粒子の粒子径の10000倍以下であると、伝導伝熱のパスを形成しにくく、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。
Further, the average particle diameter of the second particles is preferably 100 to 10,000 times the particle diameter of the first particles. Since both the first particles and the second particles are insulators, a repulsive force due to static electricity acts between the individual particles, and certain voids are formed. As the particle size becomes finer, the ratio of voids increases due to the effect of repulsive force due to static electricity, and the bulk density decreases. When the average particle diameter of the second particles is 100 times or more the particle diameter of the first particles, the first particles contain many voids to ensure cushioning and heat insulation properties, and the second particles absorb light due to diffuse reflection. It has a sufficient particle size for shielding and can maintain heat insulation over a wide temperature range even when compressed from the outside.
In addition, if the average particle diameter of the second particles is 10,000 times or less than the particle diameter of the first particles, it will be difficult to form a path for conductive heat transfer, especially in the normal temperature range where conductive heat transfer is dominant. The impact of this can be reduced.
本発明の組電池用断熱シートは、第1粒子の平均粒子径が1nm以上100nm以下であり、かつ、第2粒子の平均粒子径が0.1μm以上50μm以下であることが好ましい。
第1粒子の平均粒子径が1nm以上100nm以下であると、多くの空隙が形成されクッション性も有しているので、外部から圧縮力が加わっても、通常の温度域を中心に広い温度域にわたって対流伝熱、伝導伝熱を効率よく抑制することができる。
また、第2粒子の平均粒子径が0.1μm以上50μm以下であると、500℃以上の高温度領域で効率よく輻射伝熱を抑制することができる。その結果、電池の通常使用時における温度から500℃以上の高温までの広い温度領域にわたって、外部から圧縮力が加わっても高い断熱性が得られると考えられる。
In the heat insulating sheet for assembled batteries of the present invention, it is preferable that the first particles have an average particle diameter of 1 nm or more and 100 nm or less, and the second particles have an average particle diameter of 0.1 μm or more and 50 μm or less.
When the average particle diameter of the first particles is 1 nm or more and 100 nm or less, many voids are formed and it also has cushioning properties, so even if compressive force is applied from the outside, it can be applied over a wide temperature range centered on the normal temperature range. It is possible to efficiently suppress convective heat transfer and conductive heat transfer over the entire range.
Moreover, when the average particle diameter of the second particles is 0.1 μm or more and 50 μm or less, radiant heat transfer can be efficiently suppressed in a high temperature region of 500° C. or higher. As a result, it is thought that high heat insulation properties can be obtained over a wide temperature range from the temperature during normal use of the battery to high temperatures of 500° C. or higher, even when compressive force is applied from the outside.
本発明の組電池用断熱シートは、第1粒子の含有量は、第1粒子と第2粒子との合計質量に対して、60質量%以上95質量%以下であり、かつ、第1粒子の平均粒子径が1nm以上100nm以下であり、および、第2粒子の平均粒子径が0.1μm以上50μm以下であることが望ましい。
第1粒子の平均粒子径が1nm以上100nm以下であると、多くの空隙が形成されクッション性も有しているので、外部から圧縮力が加わっても、通常の温度域を中心に広い温度域にわたって対流伝熱、伝導伝熱を効率よく抑制することができる。
第2粒子の平均粒子径が0.1μm以上50μm以下であると、500℃以上の高温度領域で効率よく輻射伝熱を抑制することができる。
第1粒子の含有量が、第1粒子と第2粒子との合計質量に対して、60質量%以上95質量%以下であると、輻射伝熱の抑制に必要な第2の粒子の量と、伝導・対流伝熱の抑制とクッション性に必要な第1の粒子の量を最適化できる。
その結果、電池の通常使用時における温度から500℃以上の高温までの広い温度領域にわたって、外部から圧縮力が加わってもバランスよく高い断熱性が得られると考えられる。
In the heat insulating sheet for assembled batteries of the present invention, the content of the first particles is 60% by mass or more and 95% by mass or less based on the total mass of the first particles and the second particles, and It is desirable that the average particle diameter is 1 nm or more and 100 nm or less, and the average particle diameter of the second particles is 0.1 μm or more and 50 μm or less.
When the average particle diameter of the first particles is 1 nm or more and 100 nm or less, many voids are formed and it also has cushioning properties, so even if compressive force is applied from the outside, it can be applied over a wide temperature range centered on the normal temperature range. It is possible to efficiently suppress convective heat transfer and conductive heat transfer over the entire range.
When the average particle diameter of the second particles is 0.1 μm or more and 50 μm or less, radiant heat transfer can be efficiently suppressed in a high temperature region of 500° C. or higher.
When the content of the first particles is 60% by mass or more and 95% by mass or less with respect to the total mass of the first particles and the second particles, the amount of the second particles necessary for suppressing radiant heat transfer , it is possible to optimize the amount of the first particles necessary for suppressing conduction/convection heat transfer and providing cushioning properties.
As a result, it is thought that well-balanced and high heat insulation properties can be obtained over a wide temperature range from the temperature at which the battery is normally used to high temperatures of 500° C. or higher, even when compressive force is applied from the outside.
なお、組電池用断熱シートは、上記第1粒子および第2粒子の他に、断熱効果をより一層高める成分として無機バルーンを含んでいてもよく、さらに結合材、および着色剤等のように、断熱材に成形するために必要な成分を含んでいてもよい。以下、その他の成分についても詳細に説明する。 In addition to the first particles and second particles, the heat insulating sheet for assembled batteries may contain an inorganic balloon as a component that further enhances the heat insulating effect, and further includes a binder, a coloring agent, etc. It may also contain components necessary for forming into a heat insulating material. Other components will also be explained in detail below.
(無機バルーン:60質量%以下)
本発明に係る組電池用断熱シートは、断熱シート全質量に対し、60質量%以下の無機バルーンを含んでいてもよい。
断熱シートに60質量%以下の範囲で無機バルーンが含まれると、500℃未満の温度領域において、断熱シート内における熱の対流伝熱または伝導伝熱を抑制することができ、断熱シートの断熱性をより一層向上させることができる。
断熱シート全質量に対する無機バルーンの質量は、50質量%以下であることがより好ましい。なお、無機バルーンとしては、シラスバルーン、シリカバルーン、フライアッシュバルーン、バーライトバルーン、およびガラスバルーンから選択された少なくとも1種を用いることができる。
(Inorganic balloon: 60% by mass or less)
The heat insulating sheet for assembled batteries according to the present invention may contain 60% by mass or less of inorganic balloons based on the total mass of the heat insulating sheet.
When the inorganic balloon is included in the heat insulating sheet in a range of 60% by mass or less, convection heat transfer or conductive heat transfer within the heat insulating sheet can be suppressed in the temperature range below 500°C, and the heat insulation properties of the heat insulating sheet are improved. can be further improved.
The mass of the inorganic balloon relative to the total mass of the heat insulating sheet is more preferably 50% by mass or less. As the inorganic balloon, at least one selected from a shirasu balloon, a silica balloon, a fly ash balloon, a barite balloon, and a glass balloon can be used.
(無機バルーンの平均粒子径:1μm以上100μm以下)
本発明に係る組電池用断熱シートが無機バルーンを含む場合、無機バルーンの平均粒子径が適切に調整されていると、電池セルが熱膨張して、断熱シートに対して圧縮応力が加わった場合であっても、密度の変化が断熱性に対して与える影響を低減することができる。
すなわち、無機バルーンの平均粒子径が1μm以上100μm以下であると、断熱シート内における第1粒子及び第2粒子の密度が変化しても、断熱性が低下することをより一層抑制することができる。また、無機バルーンの平均粒子径は、3μm以上70μm以下であることがより好ましい。
(Average particle size of inorganic balloon: 1 μm or more and 100 μm or less)
When the heat insulating sheet for assembled batteries according to the present invention includes inorganic balloons, if the average particle diameter of the inorganic balloons is appropriately adjusted, the battery cells may thermally expand and compressive stress is applied to the heat insulating sheet. Even in this case, it is possible to reduce the influence of changes in density on thermal insulation properties.
That is, when the average particle diameter of the inorganic balloon is 1 μm or more and 100 μm or less, even if the density of the first particles and the second particles in the heat insulation sheet changes, it is possible to further suppress the deterioration of the heat insulation properties. . Further, the average particle diameter of the inorganic balloon is more preferably 3 μm or more and 70 μm or less.
なお、本発明に係る組電池用断熱シートにおいて、断熱材として機能する第1粒子、第2粒子及び無機バルーンの合計量は、組電池用断熱シート全質量に対し、40質量%以上95質量%以下であることが好ましい。この範囲にすることで、断熱性が得られやすく、また、シートとしての強度を確保し、粒子の飛散を抑制することができる。さらに断熱材として機能する第1粒子、第2粒子及び無機バルーンの合計量は、組電池用断熱シート全質量に対し、50質量%以上80質量%以下であることがより好ましい。 In addition, in the heat insulating sheet for assembled batteries according to the present invention, the total amount of the first particles, second particles, and inorganic balloons that function as a heat insulating material is 40% by mass or more and 95% by mass with respect to the total mass of the heat insulating sheet for assembled batteries. It is preferable that it is below. By setting it within this range, it is possible to easily obtain heat insulation properties, ensure strength as a sheet, and suppress scattering of particles. Furthermore, the total amount of the first particles, the second particles, and the inorganic balloon that function as a heat insulating material is more preferably 50% by mass or more and 80% by mass or less based on the total mass of the heat insulating sheet for assembled battery.
(結合材:10質量%以上60質量%以下)
本発明に係る組電池用断熱シートは、結合材を含まないものであっても、焼結等により形成されることができるが、特に組電池用断熱シートが第1粒子としてシリカナノ粒子を含む場合には、断熱シートとしての形状を保持するために、適切な含有量で結合材を添加することが好ましい。本発明において結合材とは、第1の粒子、第2の粒子を保持するために繋ぎ止めておくものでおくものであればよく、接着を伴うバインダ、粒子を物理的に絡める繊維、粘着力で付着する耐熱樹脂などその形態は問わない。
(Binding material: 10% by mass or more and 60% by mass or less)
The heat insulating sheet for assembled batteries according to the present invention can be formed by sintering etc. even if it does not contain a binder, but especially when the heat insulating sheet for assembled batteries contains silica nanoparticles as the first particles. It is preferable to add a binder in an appropriate amount to maintain the shape of the heat insulating sheet. In the present invention, the binding material may be anything that binds the first particles and the second particles together to hold them, such as a binder with adhesion, a fiber that physically entangles the particles, and an adhesive agent. It does not matter what form it takes, such as heat-resistant resin that adheres to it.
なお、バインダとしては、有機バインダ、無機バインダ等を用いることができる。本発明はこれらの種類について特に制限しないが、有機バインダとしては、高分子凝集材及びアクリルエマルジョン等を使用することができ、無機バインダとしては、例えばシリカゾル、アルミナゾル、硫酸バンド等を使用することができる。これらは、水などの溶媒が除去されると接着剤として機能する。 Note that as the binder, organic binders, inorganic binders, etc. can be used. Although the present invention does not particularly limit these types, as the organic binder, polymer aggregates, acrylic emulsions, etc. can be used, and as the inorganic binder, for example, silica sol, alumina sol, sulfuric acid band, etc. can be used. can. These act as adhesives once the solvent such as water is removed.
繊維としては、有機繊維、無機繊維などが利用できる。有機繊維としては、特に限定されないが、合成繊維、天然繊維、パルプなどが利用できる。無機繊維としては特に限定されないが、アルミナ繊維、シリカーアルミナ繊維、シリカ繊維、ガラス繊維、グラスウール、およびロックウール等を使用することが好ましい。 As the fibers, organic fibers, inorganic fibers, etc. can be used. The organic fibers are not particularly limited, but synthetic fibers, natural fibers, pulp, etc. can be used. The inorganic fibers are not particularly limited, but it is preferable to use alumina fibers, silica-alumina fibers, silica fibers, glass fibers, glass wool, rock wool, and the like.
一方、結合材は第1粒子および第2粒子等と比較して、熱伝導性が高い成分からなるため、断熱シート内に対流伝熱が発生しない程度に形成された空隙部に結合材が存在すると、第1粒子による対流伝熱および伝導伝熱を抑制に影響が出るようになる。したがって、本発明の組電池用断熱シートにおいて、結合材の含有量は、断熱シート全質量に対し、60質量%以下であることが好ましく、50質量%以下であることがより好ましい。本発明の組電池用断熱シートにおいて、結合材の含有量は、断熱シート全質量に対し、10質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましい。 On the other hand, since the binder is made of a component with higher thermal conductivity than the first particles, second particles, etc., the binder exists in the voids formed within the heat insulating sheet to the extent that no convective heat transfer occurs. This will have an effect on suppressing convective heat transfer and conductive heat transfer by the first particles. Therefore, in the heat insulating sheet for assembled batteries of the present invention, the content of the binder is preferably 60% by mass or less, more preferably 50% by mass or less, based on the total mass of the heat insulating sheet. In the heat insulating sheet for assembled batteries of the present invention, the content of the binder is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, based on the total mass of the heat insulating sheet.
(無機繊維の平均繊維径:0.1μm以上20μm以下)
無機繊維は、線状または針状の繊維であり、断熱シートの電池セルからの圧縮応力に対する機械的強度および保形性の向上に寄与する。
このような効果を得るために、結合材として無機繊維を用いる場合には、その平均繊維径が0.1μm以上であることが好ましく、2μm以上であることがより好ましい。但し、無機繊維が太すぎると、断熱シートへの成形性、加工性が低下するおそれがあるため、20μm以下とすることが好ましく、15μm以下とすることがより好ましい。
(Average fiber diameter of inorganic fiber: 0.1 μm or more and 20 μm or less)
The inorganic fibers are linear or acicular fibers, and contribute to improving the mechanical strength and shape retention of the heat insulating sheet against compressive stress from the battery cells.
In order to obtain such an effect, when inorganic fibers are used as a binder, the average fiber diameter is preferably 0.1 μm or more, more preferably 2 μm or more. However, if the inorganic fibers are too thick, the moldability and processability into a heat insulating sheet may deteriorate, so the thickness is preferably 20 μm or less, more preferably 15 μm or less.
(無機繊維の平均繊維長:0.1mm以上20mm以下)
結合材として無機繊維を用いると、断熱シートとして成形したときに繊維同士が好適に絡み合い、充分な面圧を得ることができる。
このような効果を得るために、無機繊維を用いる場合には、その平均繊維長が0.1mm以上であることが好ましく、0.5mm以上であることがより好ましい。但し、無機繊維の平均繊維長が長すぎると、抄造工程において水に無機繊維を分散したスラリー溶液の調製時に、無機繊維同士の絡み合いが強くなりすぎることがあり、シート状に成形した後に無機繊維が不均一に集積しやすくなることがある。
したがって、無機繊維の平均繊維長は20mm以下であることが好ましく、10mm以下であることがより好ましい。
なお、無機繊維の繊維径および繊維長は、ピンセットを使用して、成形後のシートから無機繊維を破断しないように抜き取り、顕微鏡で観察し標準スケールと比較することにより測定することができる。無機繊維の繊維径および繊維長は、任意の繊維10本の平均値から得られる。
(Average fiber length of inorganic fiber: 0.1 mm or more and 20 mm or less)
When inorganic fibers are used as the binding material, the fibers are suitably entangled with each other when formed into a heat insulating sheet, and sufficient surface pressure can be obtained.
In order to obtain such effects, when inorganic fibers are used, the average fiber length is preferably 0.1 mm or more, more preferably 0.5 mm or more. However, if the average fiber length of the inorganic fibers is too long, the inorganic fibers may become too entangled with each other when preparing a slurry solution in which the inorganic fibers are dispersed in water in the papermaking process. may tend to accumulate unevenly.
Therefore, the average fiber length of the inorganic fibers is preferably 20 mm or less, more preferably 10 mm or less.
The fiber diameter and fiber length of the inorganic fibers can be measured by using tweezers to extract the inorganic fibers from the formed sheet without breaking them, observing them with a microscope, and comparing them with a standard scale. The fiber diameter and fiber length of the inorganic fibers are obtained from the average value of ten arbitrary fibers.
(断熱シートの厚さ:0.1mm以上30mm以下)
本発明に係る組電池用断熱シートの厚さは特に限定されないが、0.1mm以上30mm以下の範囲にあることが好ましい。断熱シートの厚さが上記範囲内であると、充分な機械的強度を得ることができるとともに、容易に成形することができる。
(Thickness of insulation sheet: 0.1 mm or more and 30 mm or less)
The thickness of the heat insulating sheet for assembled batteries according to the present invention is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.1 mm or more and 30 mm or less. When the thickness of the heat insulating sheet is within the above range, sufficient mechanical strength can be obtained and it can be easily molded.
(組電池用断熱シートの製造方法)
続いて、本発明に係る組電池用断熱シートの製造方法について詳細に説明する。
(Manufacturing method of heat insulating sheet for assembled battery)
Next, a method for manufacturing a heat insulating sheet for assembled batteries according to the present invention will be explained in detail.
本実施形態に係る断熱シートは、第1粒子と第2粒子とを含む断熱シート用材料を、湿式抄造法、乾式成形法、または湿式成形法により型成形して製造しても、押出成形法により製造してもよい。以下に、断熱シートをそれぞれの成形法により得る場合の製造方法について説明する。 The heat insulating sheet according to the present embodiment can be manufactured by molding a heat insulating sheet material containing first particles and second particles by a wet paper forming method, a dry molding method, or a wet molding method, or by an extrusion molding method. It may be manufactured by The manufacturing method for obtaining the heat insulating sheet by each molding method will be explained below.
[湿式抄造法による断熱シートの製造方法]
湿式抄造法では、まず、第1粒子および第2粒子、ならびに必要に応じて結合材である無機繊維、有機繊維、または有機バインダを水中で混合し、撹拌機で撹拌することにより、混合液を調製する。その後、得られた混合液を、底面に濾過用のメッシュが形成された成形器に流し込み、メッシュを介して混合液を脱水することにより、湿潤シートを作製する。その後、得られた湿潤シートを加熱するとともに加圧することにより、断熱シートを得ることができる。なお、加熱および加圧工程の前に、湿潤シートに熱風を通気させて、シートを乾燥する通気乾燥処理を実施してもよいが、この通気乾燥処理を実施せず、湿潤した状態で加熱および加圧してもよい。
[Manufacturing method of heat insulating sheet by wet paper forming method]
In the wet papermaking method, first particles and second particles, and if necessary, a binder such as inorganic fibers, organic fibers, or organic binders are mixed in water, and the mixture is stirred with a stirrer. Prepare. Thereafter, the obtained liquid mixture is poured into a molding machine having a mesh for filtration formed on the bottom surface, and the liquid mixture is dehydrated through the mesh, thereby producing a wet sheet. Thereafter, a heat insulating sheet can be obtained by heating and pressurizing the obtained wet sheet. Note that before the heating and pressurizing process, an aeration drying process may be performed in which hot air is aerated through the wet sheet to dry the sheet; however, this aeration drying process is not performed and the sheet is heated and Pressure may be applied.
[乾式成形法による断熱シートの製造方法]
乾式成形法では、まず、第1粒子および第2粒子、ならびに必要に応じて結合材である無機繊維、有機繊維、または有機バインダを所定の割合でV型混合機などの混合機に投入する。そして、混合機に投入された材料を充分に混合した後、所定の型内に混合物を投入し、プレスすることにより断熱シートを得ることができる。プレス時には、必要に応じて加熱してもよい。
[Method for producing heat insulating sheet using dry molding method]
In the dry molding method, first particles and second particles, and if necessary, a binder such as an inorganic fiber, an organic fiber, or an organic binder are placed in a predetermined ratio into a mixer such as a V-type mixer. After thoroughly mixing the materials put into the mixer, the mixture is put into a predetermined mold and pressed to obtain a heat insulating sheet. During pressing, heating may be applied if necessary.
上記プレス圧は、0.98~9.80MPaの範囲であることが好ましい。プレス圧が0.98MPa未満であると、得られる断熱シートにおいて、強度を保つことができずに崩れてしまうおそれがある。一方、プレス圧が9.80MPaを超えると、過度の圧縮によって加工性が低下したり、更に、かさ密度が高くなるため固体伝熱が増加し、断熱性が低下するおそれがある。 The press pressure is preferably in the range of 0.98 to 9.80 MPa. If the press pressure is less than 0.98 MPa, the obtained heat insulating sheet may not be able to maintain its strength and may collapse. On the other hand, if the press pressure exceeds 9.80 MPa, there is a risk that workability will be reduced due to excessive compression, and that solid heat transfer will increase due to the increased bulk density, resulting in a decrease in heat insulation properties.
[押出成形法による断熱シートの製造方法]
押出成形法では、まず、第1粒子および第2粒子、ならびに必要に応じて結合材である無機繊維、有機繊維、または有機バインダに水を加え、混練機で混練することにより、ペーストを調製する。その後、得られたペーストを、押出成形機を用いてスリット状のノズルから押出しさらに乾燥させることにより、組電池用断熱シートを得ることができる。有機バインダとしては、メチルセルロース及び水溶性セルロースエーテル等を使用することが好ましいが、押出成形法を用いる場合に一般的に使用される有機バインダであれば、特に限定されずに使用することができる。
[Method for producing heat insulating sheet by extrusion molding method]
In the extrusion molding method, first, water is added to the first particles and the second particles, and if necessary, a binder such as inorganic fibers, organic fibers, or organic binders, and the mixture is kneaded with a kneader to prepare a paste. . Thereafter, the obtained paste is extruded from a slit-shaped nozzle using an extrusion molding machine, and further dried to obtain a heat insulating sheet for assembled batteries. As the organic binder, it is preferable to use methyl cellulose, water-soluble cellulose ether, etc., but any organic binder commonly used when extrusion molding is used can be used without particular limitation.
[組電池]
本発明に係る組電池は、図2に例示したように、複数の電池セルが、上記の組電池用断熱シートを介して配置され、複数の電池セルが直列または並列に接続されたものである。
[Assembled battery]
In the assembled battery according to the present invention, as illustrated in FIG. 2, a plurality of battery cells are arranged through the above-mentioned heat insulating sheet for assembled battery, and the plurality of battery cells are connected in series or in parallel. .
以下に、本実施形態に係る組電池用断熱シートの実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Examples of the heat insulating sheet for assembled batteries according to the present embodiment will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
下記基第1粒子、第2粒子、および結合材を準備し、これらの材料を十分に撹拌混合して、スラリーを調製した。得られたスラリーを用いて、抄造法により断熱シートを形成した。 The following first particles, second particles, and binder were prepared, and these materials were sufficiently stirred and mixed to prepare a slurry. Using the obtained slurry, a heat insulating sheet was formed by a papermaking method.
第1粒子にはシリカナノ粒子(平均粒子径5nm)を56質量%、第2粒子にはチタニア(平均粒子径8μm)を24質量%(第1粒子:第2粒子=70質量%:30質量%)結合材としては、ガラス繊維(平均繊維径10μm、平均繊維長5mm)を11質量%、パルプ繊維を8質量%、高分子凝集材を1質量%加え、十分に撹拌混合してスラリーを調製した。上記スラリーを抄造して熱伝達抑制シート(断熱シートNo.1)を得た。
なお、乾燥は110℃で実施し、得られた断熱シートのサイズは、幅が80mm、長さが80mm、厚さが1mmであった。
The first particle contains 56% by mass of silica nanoparticles (
Note that drying was carried out at 110° C., and the size of the obtained heat insulating sheet was 80 mm in width, 80 mm in length, and 1 mm in thickness.
第1粒子と第2粒子との質量比を種々に変化させた断熱シートについて、電池の通常使用時における温度(約30℃)から500℃以上の高温(約850℃)までの温度にわたる複数点において、熱伝導率を測定した。なお、熱伝導率は、JIS法(R2616)に準拠し、非定常熱線法により測定した。 For insulation sheets with various mass ratios of first particles and second particles, multiple points ranging from the temperature during normal battery use (approximately 30 degrees Celsius) to high temperatures of 500 degrees Celsius or higher (approximately 850 degrees Celsius) The thermal conductivity was measured. The thermal conductivity was measured by an unsteady hot wire method in accordance with JIS method (R2616).
各断熱シートにおける第1粒子の含有量(第1粒子および第2粒子の合計量に対する質量%)を下記表1に示し、各温度における断熱シートの熱伝導率を図3に示す。なお、図3中における番号1~6は、表1に示す断熱シートNo.1~6とそれぞれ対応している。また、下記表1および図3において、断熱シートNo.6は第1粒子としてシリカエアロゲルを用いた例であり、上記表1に示す結合材は含有されていない。 The content of the first particles (% by mass relative to the total amount of first particles and second particles) in each heat insulating sheet is shown in Table 1 below, and the thermal conductivity of the heat insulating sheet at each temperature is shown in FIG. Note that numbers 1 to 6 in FIG. 3 refer to insulation sheet No. 1 shown in Table 1. They correspond to numbers 1 to 6, respectively. Also, in Table 1 and FIG. 3 below, heat insulation sheet No. No. 6 is an example in which silica airgel was used as the first particles, and the binder shown in Table 1 above was not contained.
組電池用断熱シートNo.1~4は、第2粒子として金属酸化物(チタニア)が含有されており、第1粒子と第2粒子の合計質量に対する第1粒子の含有量が本発明範囲内である。したがって、電池の通常使用時における温度(約30℃)から500℃以上の高温(約850℃)までの温度領域において、優れた断熱性を得ることができた。特に、第2粒子の含有率の増加に伴って、500℃以上の高温度領域における熱伝導率が低下しており、断熱性が向上している。 Insulation sheet for assembled batteries No. In Nos. 1 to 4, metal oxide (titania) is contained as the second particles, and the content of the first particles relative to the total mass of the first particles and the second particles is within the range of the present invention. Therefore, excellent heat insulation properties could be obtained in the temperature range from the temperature during normal use of the battery (approximately 30° C.) to a high temperature of 500° C. or higher (approximately 850° C.). In particular, as the content of the second particles increases, the thermal conductivity in the high temperature region of 500° C. or higher decreases, and the heat insulation improves.
一方、断熱シートNo.5及び6は第2粒子が含まれていないため、500℃以上の高温度領域において、熱伝導率が高いものとなった。なお、断熱シートNo.5と6は共に第2粒子が含まれていないが、断熱シートNo.5に含まれた珪酸マグネシウム繊維の影響により、断熱シートNo.6と比較して、500℃以上の高温度領域における熱伝導率が低下したものと思われる。 On the other hand, insulation sheet No. Samples Nos. 5 and 6 did not contain the second particles, and therefore had high thermal conductivity in the high temperature range of 500° C. or higher. In addition, heat insulation sheet No. Both No. 5 and No. 6 do not contain the second particles, but insulation sheet No. Due to the influence of the magnesium silicate fiber contained in No. 5, insulation sheet No. It is thought that the thermal conductivity in the high temperature range of 500° C. or higher was lower than that of Sample No. 6.
次に、上記断熱シートNo.1と同様の成分および含有量で、抄造法により種々の密度の断熱シートを形成し、断熱シートの密度による熱伝導率の変化を上記非定常熱線法により測定した。各断熱シートの種類および密度を下記表2に示し、密度が互いに異なる断熱シートの各温度における熱伝導率を図4に示す。図4中における番号11~15は、表2に示す断熱シートNo.11~15とそれぞれ対応している。なお、断熱シートNo.11および12は、第1粒子(シリカナノ粒子)の含有量を第1粒子と第2粒子の合計質量に対して70質量%とした例である。また、断熱シートNo.13および14は、シリカナノ粒子、チタニアの代わりに水酸化アルミニウム粉を使用した例であり、断熱シートNo.15はエアロゲルを使用した例である。
Next, the above heat insulation sheet No. Insulating sheets of various densities were formed using the same components and contents as in Example 1 using the paper-making method, and changes in thermal conductivity depending on the density of the insulating sheets were measured using the unsteady hot wire method described above. The type and density of each heat insulating sheet are shown in Table 2 below, and the thermal conductivity at each temperature of the heat insulating sheets having different densities is shown in FIG.
上記表2および図4に示すように、断熱シートNo.11および12は、シリカとチタニアを適切な比率で含有しており、水酸化アルミニウム粉を用いた断熱シートNo.13および14と比較して、いずれの温度領域においても熱伝導率が低いものとなった。また、エアロゲルを用いた断熱シートNo.15と比較して、特に約400℃以上の温度領域において、優れた断熱性を得ることができた。さらに、断熱シートNo.11および12は、第1粒子として粒子径が極めて小さいシリカナノ粒子を使用しているので、断熱シートに対する圧縮応力が増加し、密度が上昇した場合であっても、密度の上昇による影響を受けにくく、いずれも優れた断熱性を得ることができた。 As shown in Table 2 and FIG. 4 above, insulation sheet No. Insulation sheets No. 11 and 12 contain silica and titania in an appropriate ratio and use aluminum hydroxide powder. Compared to No. 13 and No. 14, the thermal conductivity was lower in all temperature ranges. In addition, heat insulation sheet No. 1 using airgel. Compared to No. 15, excellent heat insulation properties could be obtained, especially in the temperature range of about 400° C. or higher. Furthermore, insulation sheet No. 11 and 12 use silica nanoparticles with an extremely small particle size as the first particles, so even if the compressive stress on the heat insulating sheet increases and the density increases, it is not easily affected by the increase in density. In both cases, excellent heat insulation properties were obtained.
一方、断熱シートNo.13および14で表されるように、密度が1.00(g/cm3)から1.50(g/cm3)に上昇したことにより、すべての温度領域において著しく熱伝導率が上昇した。これらのことから、断熱シートの両側に配置された電池セルが熱膨張して、断熱シートに圧縮応力が加わった場合であっても、第1粒子として、平均粒子径が1nm~100nmであるシリカナノ粒子を用いることにより、優れた断熱性を維持することができることが示された。 On the other hand, insulation sheet No. As shown in 13 and 14, the thermal conductivity increased significantly in all temperature ranges as the density increased from 1.00 (g/cm 3 ) to 1.50 (g/cm 3 ). From these facts, even if the battery cells placed on both sides of the heat insulating sheet thermally expand and compressive stress is applied to the heat insulating sheet, silica nano particles with an average particle size of 1 nm to 100 nm can be used as the first particles. It has been shown that by using particles, it is possible to maintain excellent thermal insulation properties.
10 断熱シート
10a、10b 面
20 電池セル
21 第1粒子
22 第2粒子
30 電池ケース
100 組電池
10
Claims (12)
前記湿式シリカは、前記湿式シリカ間に細かな空隙を形成し、
前記第1粒子の含有量は、前記第1粒子と第2粒子との合計質量に対して、60質量%以上95質量%以下である、組電池用断熱シートの製造方法。 A method for producing a heat insulating sheet for an assembled battery , comprising molding a heat insulating sheet material containing first particles made of wet silica and second particles made of a metal oxide using a wet paper forming method. hand ,
The wet silica forms fine voids between the wet silica,
The method for producing a heat insulating sheet for an assembled battery, wherein the content of the first particles is 60% by mass or more and 95% by mass or less with respect to the total mass of the first particles and the second particles.
前記混合液を脱水して湿潤シートを作製する工程と、Dehydrating the liquid mixture to produce a wet sheet;
前記湿潤シートを加熱及び加圧する工程と、heating and pressurizing the wet sheet;
を有する、湿式抄造法による組電池用断熱シートの製造方法であって、A method for manufacturing a heat insulating sheet for assembled batteries by a wet paper forming method, comprising:
前記湿式シリカは、前記湿式シリカ間に細かな空隙を形成し、The wet silica forms fine voids between the wet silica,
前記第1粒子の含有量は、前記第1粒子と第2粒子との合計質量に対して、60質量%以上95質量%以下である、組電池用断熱シートの製造方法。The method for producing a heat insulating sheet for an assembled battery, wherein the content of the first particles is 60% by mass or more and 95% by mass or less with respect to the total mass of the first particles and the second particles.
前記結合材の含有量は組電池用断熱シート全質量に対して10質量%以上60質量%以下である、請求項1~7のいずれか1項に記載の組電池用断熱シートの製造方法。 Contains a binding material consisting of at least one selected from fibers, binders and heat-resistant resins,
The method for producing a heat insulating sheet for an assembled battery according to any one of claims 1 to 7 , wherein the content of the binder is 10% by mass or more and 60% by mass or less based on the total mass of the heat insulating sheet for an assembled battery.
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007211958A (en) | 2006-02-13 | 2007-08-23 | Ibiden Co Ltd | Inorganic fiber block |
| JP2012149658A (en) | 2011-01-14 | 2012-08-09 | Nichias Corp | Heat insulating material and method for manufacturing the same |
| JP2016088819A (en) | 2014-11-07 | 2016-05-23 | 旭化成ケミカルズ株式会社 | Powder, molded body thereof and packaged body |
| JP2019083150A (en) | 2017-10-31 | 2019-05-30 | イビデン株式会社 | Heat insulating sheet for battery pack and battery pack |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3305032B2 (en) * | 1993-01-29 | 2002-07-22 | イビデン株式会社 | Insulation material composition |
| JP2005281051A (en) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Saiki Kensetsu Co Ltd | Insulation |
| EP2555276A1 (en) * | 2010-03-30 | 2013-02-06 | Panasonic Corporation | Battery pack |
| JP2012179892A (en) * | 2010-10-19 | 2012-09-20 | Nitto Denko Corp | Highly flame-retardant polymer member, flame-retardant article and flame-retarding method |
| JP5465192B2 (en) * | 2011-01-14 | 2014-04-09 | ニチアス株式会社 | Insulator and heater |
| JP5683989B2 (en) * | 2011-02-14 | 2015-03-11 | 旭化成ケミカルズ株式会社 | Insulating material and manufacturing method thereof |
| JP2014040820A (en) * | 2012-08-23 | 2014-03-06 | Mazda Motor Corp | Heat insulating structure of member facing engine combustion chamber, and method of manufacturing the same |
| EP2724780B1 (en) * | 2012-10-26 | 2015-07-22 | Evonik Degussa GmbH | Method for producing a thermal insulation mixture |
| JP5833152B2 (en) * | 2014-01-31 | 2015-12-16 | ニチアス株式会社 | Insulating material and manufacturing method thereof |
| JP6326880B2 (en) * | 2014-03-14 | 2018-05-23 | マツダ株式会社 | Formation method of heat insulation layer |
| JP6459207B2 (en) * | 2014-04-30 | 2019-01-30 | 株式会社Gsユアサ | Power storage device |
| CA2947765A1 (en) * | 2014-05-21 | 2015-11-26 | Thermal Ceramics, Inc. | Passive insulation materials |
| JP6217569B2 (en) * | 2014-09-11 | 2017-10-25 | マツダ株式会社 | Thermal insulation layer |
| JP5863917B1 (en) * | 2014-09-22 | 2016-02-17 | ニチアス株式会社 | Refractory structure and method of use |
| KR102083748B1 (en) * | 2015-12-15 | 2020-03-02 | 애플 인크. | Microporous insulator |
| JP2018146098A (en) * | 2017-03-09 | 2018-09-20 | Agc株式会社 | Insulation manufacturing method |
| JP2018204708A (en) * | 2017-06-06 | 2018-12-27 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Heat insulation material, heat generation unit using the same and battery unit |
| JP7410635B2 (en) * | 2018-01-30 | 2024-01-10 | 積水化学工業株式会社 | Heat-expandable fire-resistant resin composition, heat-expandable fire-resistant sheet, and battery cell equipped with the heat-expandable fire-resistant sheet |
| JP2021061087A (en) | 2018-02-09 | 2021-04-15 | 三洋電機株式会社 | Power supply device and electric vehicle and power storage device equipped with power supply device |
| JP7422739B2 (en) * | 2019-03-27 | 2024-01-26 | 三洋電機株式会社 | Power supplies and electric vehicles |
| US20220190403A1 (en) * | 2019-04-05 | 2022-06-16 | Denka Company Limited | Heat insulating material composition, heat insulating material, and method for manufacturing same |
-
2022
- 2022-02-21 JP JP2022025114A patent/JP7164742B2/en active Active
- 2022-10-14 JP JP2022165694A patent/JP7414928B2/en active Active
-
2023
- 2023-12-25 JP JP2023218389A patent/JP7578792B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007211958A (en) | 2006-02-13 | 2007-08-23 | Ibiden Co Ltd | Inorganic fiber block |
| JP2012149658A (en) | 2011-01-14 | 2012-08-09 | Nichias Corp | Heat insulating material and method for manufacturing the same |
| JP2016088819A (en) | 2014-11-07 | 2016-05-23 | 旭化成ケミカルズ株式会社 | Powder, molded body thereof and packaged body |
| JP2019083150A (en) | 2017-10-31 | 2019-05-30 | イビデン株式会社 | Heat insulating sheet for battery pack and battery pack |
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