JP7657832B2 - バッテリーパックカバー、バッテリーパックユニット及び電動モビリティ - Google Patents

Description

本発明は、バッテリーパックカバー、バッテリーパックユニット及び電動モビリティに関する。

電気自動車等の電動モビリティに用いられているバッテリーパックユニットは、一部が開放部となっているハウジングと、該ハウジング内に配置されたバッテリーパックと、該開放部を閉鎖するバッテリーパックカバーとを有している（特許文献１：ＷＯ２０１２／１６７９２１）。特許文献１の００８１段落には、バッテリーパックカバーの構成材料として、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、ＡｌＳｉＣ、チタン、チタン合金、鋼、ステンレス鋼、特殊鋼が例示されている。

電気自動車等のモビリティに使用されるバッテリーモジュールにおいては、電池の熱暴走時の対策のために、バッテリーセル同士の間に断熱材や吸熱材を設けることがある。

特許文献２（ＥＰ２５０６３３６Ａ１）には、熱暴走の影響を最小にするための熱管理システムとして、複数のバッテリー及び気密なバッテリーパック包装を備え、バッテリーパック包装は空洞を有し、その外壁にガス排出ポートを備え、少なくとも１つのバッテリーが熱暴走に陥ったときに、ガス排出ポートがバッテリーパック包装の外部へガスを通過させるように構成されるバッテリーパック熱管理システムが開示されている。

また、バッテリーモジュールを覆うバッテリーパックカバーの側面などに、耐火性能を向上させるため、マイカ（雲母）シートなどを取り付けたバッテリーユニットが知られている。

国際公開第２０１２／１６７９２１号 欧州特許出願公開第２５０６３３６号明細書

走行距離を伸ばすため、電気自動車に搭載されるバッテリーモジュールのエネルギー密度は上昇する傾向にあり、バッテリーの発熱と熱暴走リスクに対する要求は高まりつつある。バッテリーセル同士の間に設ける断熱材等では、抑えきれない発火が起きた場合、内装部材へ延焼を遅らせるため、本発明の目的は、遮炎性に優れたバッテリーパックカバーを提供することにある。さらには、このバッテリーパックカバーを用いたバッテリーパックユニットと、このバッテリーパックユニットを用いた電動モビリティとを提供することにある。

マイカ（雲母）シートは、硬く割れやすい鉱物であるため、走行による振動で破損しやすい。また、遮炎性などの機能を満たしていくと車体重量が重くなる。一方で、軽量な遮炎構造であれば爆風によって吹き飛びやすく、バッテリーパックから噴出する炎を留める遮炎性が不十分である。そこで、本発明者らは、特定範囲の引張強度を有する無機繊維成形体であれば、バッテリーの熱暴走時に噴出する爆風に耐え、火炎の貫通を防止できることに着眼し、積載性を損なわず、バッテリーパックカバーの遮炎性を向上させることを見出した。本発明は次を要旨とする。

［１］ バッテリーパックに用いられるバッテリーパックカバーであって、
カバー基材と、下記引張試験における引張強度２０Ｎ以上の無機繊維成形体とを有することを特徴とするバッテリーパックカバー。
＜引張試験＞ 無機繊維成形体から幅２５ｍｍ×長さ１６０ｍｍの試験片を型抜きし、引張試験機を用いて２５ｍｍ／ｍｉｎの速度にて試験片を長手方向に引っ張り、測定される荷重の最大値を引張強度とする。

［２］ 前記カバー基材は金属基材である、［１］に記載のバッテリーパックカバー。

［３］ 前記カバー基材と前記無機繊維成形体とを重ね合わせた積層体である、［１］または［２］に記載のバッテリーパックカバー。

［４］ 火炎温度１０００℃、５分間の火炎試験によって貫通しない、［１］から［３］のいずれかに記載のバッテリーパックカバー。

［５］ 前記無機繊維成形体は、平均繊維長３ｍｍ以上の無機繊維により構成される、［１］から［４］のいずれかに記載のバッテリーパックカバー。

［６］ 前記無機繊維成形体は織布または不織布である、［１］から［５］のいずれかに記載のバッテリーパックカバー。

［７］ 前記無機繊維成形体はニードルブランケットである、［１］から［６］のいずれかに記載のバッテリーパックカバー。

［８］ ［１］から［７］のいずれかに記載のバッテリーパックカバーとバッテリーパックとを有するバッテリーパックユニット。

［９］ ［８］に記載のバッテリーパックユニットであって、
前記バッテーパックカバーの無機繊維成形体がバッテリーパック側に配置されているバッテリーパックユニット。

［１０］ ［８］または［９］に記載のバッテリーパックユニットを備えた電動モビリティ。

本発明で用いる無機繊維成形体は、２０Ｎ以上の引張強度を有し、バッテリーの熱暴走
時に火炎が貫通することを防止する特性に優れる。そのため、この無機繊維成形体を備え
たバッテリーパックカバーは、遮炎性に優れる。

バッテリーパックユニットの概略的な断面図である。

本発明のバッテリーパックカバーは、バッテリーパックユニットに用いられる。バッテリーパックユニットは、バッテリーパックとバッテリーカバーを有する。

図１はバッテリーパックユニットの一例を示す概略的な断面図である。このバッテリーパックユニット１は、一部が開放部２ａとなっているハウジング２をさらに有し、該開放部２ａを閉鎖するバッテリーパックカバー３と、ハウジング２内に配置されたバッテリーパック１０等を有する。ただし、ハウジングは必ずしも必要ではない。

バッテリーパックカバー３は、無機繊維成形体４と、カバー基材５とを有する。無機繊維成形体４及びカバー基材５は、いずれも板状であり、重ね合わされている。ただし、接着剤によって両者が接着されてもよい。無機繊維成形体４は、カバー基材５よりもバッテリーパックユニット１の内側に配置されている。

ハウジング２内に配置されたバッテリーパック１０は、複数個のバッテリーモジュール１１を備えている。

このバッテリーパックユニット１は、積載性を損なわずに、バッテリーパックカバーの遮炎性を向上させることができるため、電気自動車、電動バイク、船舶等の電動モビリティのバッテリーに好適に用いられる。バッテリーは、特に限定されず、例えば、リチウムイオンバッテリー、ニッケル・水素電池、リチウム・硫黄電池、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル・鉄電池、ニッケル・亜鉛電池、ナトリウム・硫黄電池、鉛蓄電池、空気電池等の二次電池が挙げられる。これらの中では、リチウムイオンバッテリーであることが好ましく、特には、リチウムイオン電池の熱暴走を抑制するために好適に用いられる。

［カバー基材］
バッテリーパックカバー３のカバー基材５は、特に限定されず、金属基材や強化樹脂基材などの、ハウジング材が使用できる。遮炎性の点からは、金属基材が好ましく、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、チタン、チタン合金、鉄、ステンレスなどが好適である。金属基材５の厚さは０．１～１０ｍｍ、特に０．３～７ｍｍ程度が好適であるが、これに限定されない。

［無機繊維成形体］
本発明で用いる無機繊維成形体は、引張強度が２０Ｎ以上であって、好ましくは２５Ｎ以上、特に好ましくは３０Ｎ以上である。無機繊維成形体の引張強度は、高いほど好ましく、上限はないが、好ましくは１００ｋＮ以下、特に好ましくは５０ｋＮ以下である。引張強度は、後述の実施例に記載の方法によって測定された値である。

この無機繊維成形体を構成する無機繊維は、特に制限はなく、シリカ、アルミナ／シリカ、これらを含むジルコニア、スピネル、チタニア等の単独、又は複合繊維が挙げられる。無機繊維は、好ましくはアルミナ／シリカ系繊維であり、特に好ましくは結晶質アルミナ／シリカ系繊維である。アルミナ／シリカ系繊維のアルミナ／シリカの組成比（重量比）は６０～９５／４０～５の範囲にあるのが好ましく、さらに好ましくは７０～８４／３０～１６の範囲、特に好ましくは７０～７６／３０～２４の範囲である。

また、無機繊維は、平均繊維長が好ましくは１ｍｍ以上、より好ましくは２ｍｍ以上、更に好ましくは３ｍｍ以上の繊維である。また、平均繊維長は好ましくは３．０×１０^３ｍｍ以下、より好ましくは１．０×１０^３ｍｍの繊維である。無機繊維の平均繊維径は３～１０μｍ、特に５～８μｍであることが好ましい。無機繊維の平均繊維長及び平均繊維径がこの範囲であれば、無機繊維成形体が高い引張強度を有するため好ましい。また、無機繊維の平均繊維長及び平均繊維径がこの範囲であれば、空気中に浮遊する発塵量を抑えることができるため好ましい。なお、無機繊維の平均繊維長は、顕微鏡観察して測定した３００本の繊維の平均値である。また、平均繊維径は、顕微鏡観察して測定した１００本の繊維の平均値である。

本発明で用いる無機繊維成形体は所望の引張強度を有するものであれば、製法や形状は限定されないが、例えば、無機繊維で構成され、織布または、不織布であることが好ましい。無機繊維成形体が、無機繊維で構成された織布の場合、その製造方法は限定されず、公知の織布に織る方法が適用可能である。また、無機繊維成形体が、無機繊維で構成された不織布の場合であっても、その製造方法は限定されないが、好ましくはニードリング処理が施されたニードルブランケットである。ニードリング処理を施すことにより、無機繊維成形体にニードル痕が形成される。無機繊維成形体は、所定厚みを有したマット状である。無機繊維成形体の厚み方向と垂直な面を以下、マット面ということがある。また、無機繊維成形体のマット面と垂直な側面（厚み方向の面）を端面ということがある。

本発明の一態様において、無機繊維成形体はニードル痕を有する。ニードル痕密度は焼成後の無機繊維成形体のマット面の単位面積（１ｃｍ^２）当りのニードル痕の数を意味する。

無機繊維成形体のマット面に可視光を当てると、ニードル痕における透過光量は、ニードル痕以外の領域における透過光量よりも多いので、剥離面で透過光が光点として観察される。この剥離面への透過による光点の数をカウントすることにより、ニードル痕の数を求める。

本発明において、無機繊維成形体のマット面の単位面積（１ｃｍ^２）当りのニードル痕の数（ニードル痕密度）は、マット面全体の平均値として、好ましくは１個／ｃｍ^２以上、より好ましくは３個／ｃｍ^２以上、であり、好ましくは１００個／ｃｍ^２以下、より好ましくは５０個／ｃｍ^２以下である。

無機繊維成形体の坪量（単位面積当りの質量）は、５０ｇ／ｍ^２以上、好ましくは８０ｇ／ｍ^２以上、より好ましくは１００ｇ／ｍ^２以上、更に好ましくは２００ｇ／ｍ^２以上、特に好ましくは４００ｇ／ｍ^２以上である。また、無機繊維成形体の坪量は、好ましくは３０００ｇ／ｍ^２以下、さらに好ましくは２５００ｇ／ｍ^２以下、特に好ましくは２０００ｇ／ｍ^２以下である。

無機繊維成形体の厚みは、好ましくは０．１ｍｍ以上、より好ましくは０．３ｍｍ以上、特に０．５ｍｍ以上である。また、無機繊維成形体の厚みは好ましくは２５ｍｍ以下、より好ましくは２０ｍｍ以下、特に好ましくは１５ｍｍ以下である。無機繊維成形体の坪量や厚みがこの範囲であると、無機繊維成形体の引張強度が適切な範囲となり、好ましい。また、モビリティにおける積載性やスペース効率の点から好ましい。

無機繊維成形体の坪量や厚みは、該無機繊維成形体を構成する無機繊維集積体を折り畳み装置にて積層する際、単位面積当りの繊維量を調整することによって、上記の範囲とすることができる。

［無機繊維成形体の製造方法］
無機繊維成形体は、ゾル－ゲル法により無機繊維前駆体のマット状集合体を得る工程と、得られた無機繊維前駆体のマット状集合体にニードリング処理を施す工程と、ニードリング処理された無機繊維前駆体のマット状集合体を焼成して無機繊維成形体とする焼成工程とを含む方法により製造することができる。しかし、無機繊維成形体は、これ以外の方法によって製造されてもよい。

以下、この無機繊維成形体の製造方法の一例を、アルミナ／シリカ系繊維成形体の製造方法を例示して説明するが、本発明の無機繊維成形体は、アルミナ／シリカ系繊維成形体に何ら限定されず、前述の如く、シリカ、ジルコニア、スピネル、チタニア或いはこれらの複合繊維よりなる成形体であってもよい。

＜紡糸工程＞
ゾル－ゲル法によりアルミナ／シリカ系繊維のマット状集合体を製造するには、まず、塩基性塩化アルミニウム、ケイ素化合物、増粘剤としての有機重合体及び水を含有する紡糸液をブローイング法で紡糸してアルミナ／シリカ繊維前駆体の集合体を得る。

≪紡糸液の調製≫
塩基性塩化アルミニウム；Ａｌ（ＯＨ）_３－ｘＣｌ_ｘは、例えば、塩酸又は塩化アルミニウム水溶液に金属アルミニウムを溶解させることにより調製することができる。上記の化学式におけるｘの値は、通常０．４５～０．５４、好ましくは０．５～０．５３である。ケイ素化合物としては、シリカゾルが好適に使用されるが、その他にはテトラエチルシリケートや水溶性シロキサン誘導体などの水溶性ケイ素化合物を使用することもできる。有機重合体としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリアクリルアミド等の水溶性高分子化合物が好適に使用される。これらの重合度は、通常１０００～３０００である。

紡糸液は、塩基性塩化アルミニウム由来のアルミニウムとケイ素化合物由来のケイ素の比が、Ａｌ_２Ｏ_３とＳｉＯ_２の重量比に換算して、通常９９：１～６５：３５、好ましくは９９：１～７０：３０で、アルミニウムの濃度が１７０～２１０ｇ／Ｌで、有機重合体の濃度が２０～５０ｇ／Ｌであるものが好ましい。

紡糸液中のケイ素化合物の量が上記の範囲より少ない場合は、短繊維を構成するアルミナがα－アルミナ化し易く、しかも、アルミナ粒子の粗大化による短繊維の脆化が起こり易い。一方、紡糸液中のケイ素化合物の量が上記の範囲よりも多い場合は、ムライト（３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２）と共に生成するシリカ（ＳｉＯ_２）の量が増えて耐熱性が低下しやすい。

紡糸液中のアルミニウムの濃度が１７０ｇ／Ｌ未満の場合又は有機重合体の濃度が２０ｇ／Ｌ未満の場合は、何れも、紡糸液の適当な粘度が得られず、得られるアルミナ／シリカ系繊維の繊維径が小さくなる。すなわち、紡糸液中の遊離水が多すぎる結果、ブローイング法による紡糸の際の乾燥速度が遅く、延伸が過度に進み、紡糸された前駆体繊維の繊維径が変化し、所定の平均繊維径で且つ繊維径分布がシャープな短繊維が得られない。しかも、アルミニウムの濃度が１７０ｇ／Ｌ未満の場合は、生産性が低下する。一方、アルミニウムの濃度が２１０ｇ／Ｌを超える場合又は有機重合体の濃度が５０ｇ／Ｌを超える場合は、何れも、粘度が高すぎて紡糸液にはならない。紡糸液中のアルミニウムの好ましい濃度は１８０～２００ｇ／Ｌであり、有機重合体の好ましい濃度は３０～４０ｇ／Ｌである。

上記の紡糸液は、塩基性塩化アルミニウム水溶液に上記Ａｌ_２Ｏ_３：ＳｉＯ_２比となる量のケイ素化合物と有機重合体を添加し、アルミニウム及び有機重合体の濃度が上記の範囲となるように濃縮することによって調製される。

≪ブローイング≫
紡糸（紡糸液の繊維化）は、通常、高速の紡糸気流中に紡糸液を供給するブローイング法によって行われ、これにより、アルミナ短繊維前駆体が得られる。上記の紡糸の際に使用する紡糸ノズルの構造は、特に制限はないが、例えば、特許第２６０２４６０号公報に記載されているような、エアーノズルより吹き出される空気流と紡糸液供給ノズルより押し出される紡糸液流とは並行流となり、しかも、空気の並行流は充分に整流されて紡糸液と接触する構造のものが好ましい。

また、紡糸に際しては、先ず、水分の蒸発や紡糸液の分解が抑制された条件下において、紡糸液から充分に延伸された繊維が形成され、次いで、この繊維が速やかに乾燥されることが好ましい。そのためには、紡糸液から繊維が形成されて繊維捕集器に到達するまでの過程において、雰囲気を水分の蒸発を抑制する状態から水分の蒸発を促進する状態に変化させることが好ましい。

アルミナ／シリカ系繊維前駆体は、紡糸気流に対して略直角となるように金網製の無端ベルトを設置し、無端ベルトを回転させつつ、これにアルミナ／シリカ系繊維前駆体を含む紡糸気流を衝突させる構造の集積装置により捕集して集積させ、アルミナ／シリカ系繊維前駆体の連続シート状の集積体（薄層シート）として回収することができる。

この薄層シートの坪量は、好ましくは１０～２００ｇ／ｍ^２、特に好ましくは、３０～１００ｇ／ｍ^２程度であるが、これに限定されない。

上記の集積装置より回収された薄層シートは、さらに積層することができる。具体的には、例えば、無機繊維前駆体の集積体（薄層シート）を連続的に引出して折畳み装置に送り、所定の幅に折り畳んで積み重ねつつ、折り畳み方向に対して直角方向に連続的に移動させることにより無機繊維前駆体の積層集積体（積層シート）にすることができる。このように薄層シートを積層させることにより、積層シートの坪量（目付量）がシート全体に亘って均一となる。上記の折畳み装置としては、特開２０００－８０５４７号公報に記載のものを使用することができる。

＜ニードリング助剤又は減摩剤添着工程＞
紡糸により得られたアルミナ／シリカ系無機繊維前駆体の薄層シート又は積層シートのシート面に必要に応じニードリング助剤又は減摩剤を添着する。ニードリング助剤又は減摩剤は、双方のシート面に添着することが好ましい。

ニードリング助剤としては、無機繊維前駆体集合体のマット面付近の糸条を強化する作用を有するものであれば、特に限定されず、各種コーティング剤、例えば、アクリル系ポリマーコーティング剤などを用いることができる。

減摩剤としては、ニードルと繊維との摩擦を低減させる作用を有する界面活性剤やエマルジョンを用いることができる。ニードリング助剤や減摩剤は、溶液又は分散液を塗布（ウェットコーティング）することなどにより添着される。

＜ニードリング処理工程＞
紡糸により得られたアルミナ／シリカ系無機繊維前駆体の積層シートに、必要に応じニードリング助剤及び／又は減摩剤を添着した後、バーブを有するニードルを積層シートに抜き刺しするニードリング処理を施す。ニードリング処理は、積層シートのいずれか一方の面からのみ施されてもよく、両面から施されてもよい。好ましくは、両面から施される。

ニードルは、積層シートのシート面と垂直方向に抜き刺しされることが好ましい。ニードルは、積層シートの厚み方向中央よりも深く刺し込まれる。ニードルは積層シートを厚み方向に貫通するように刺し込まれてもよい。

このように、ニードリング処理することにより、無機繊維成形体にニードル痕が形成される。即ち、バーブが付いたニードルを積層シートに抜き刺しするニードリング処理を施すと、ニードルが抜き刺しされた箇所においては、少なくとも一部の繊維がニードルによって略厚み方向に延在せしめられる。これによって、無機繊維成形体の表面にニードル痕が形成される。ニードリング処理された無機繊維成形体の内部において、略厚み方向に延在した無機繊維の糸条を縦糸条という。

ニードリング処理は、縦糸条を形成することにより、無機繊維成形体の嵩密度や剥離強度を調整するために行われる。

ニードル痕は、無機繊維成形体を貫通していてもよく、一方のマット面から貫入し、他方のマット面に達しないように延在してもよい。

＜焼成工程＞
無機繊維成形体は、好ましくは、ニードリング処理された無機繊維前駆体を焼成してなる焼成体である。焼成は、通常９００℃以上、好ましくは１０００～１３００℃の温度で行う。焼成温度が９００℃以上であれば、十分に結晶化が進み、強度に優れたアルミナ／シリカ系繊維が得られるため好ましい。また、焼成温度が１３００℃以下であれば、繊維の結晶の粒成長が進行し過ぎず、適度な強度を有するアルミナ／シリカ系繊維を得られるため好ましい。

［実施例１］
＜無機繊維成形体の製造＞
塩基性塩化アルミニウム（アルミニウム含有量１６５ｇ／Ｌ、Ａｌ／Ｃｌ＝１．８（原子比））水溶液に、シリカゾルを、最終的に得られるアルミナ繊維の組成がＡｌ_２Ｏ_３：ＳｉＯ_２＝７２：２８（重量比）となるように加え、更に、ポリビニルアルコールを加えた後、濃縮して、粘度７０ポイズ（２５℃）、アルミナ・シリカ含量約３５重量％の紡糸液を調製した。

上記の紡糸液をブローイング法で紡糸した。紡糸ノズルとしては、特許第２６０２４６０号公報図６に記載されたものと同様の構造の紡糸ノズルを使用した。また、集綿に際しては、紡糸気流に対して略直角となる様に金網製の無端ベルトを設置し、無端ベルトを回転させつつ、これにアルミナ／シリカ系繊維前駆体を含む紡糸気流を衝突させる構造の集積装置により連続シート（薄層シート）として回収した。

集積装置より回収された薄層シートは、スプレーにて減摩剤を塗布された後連続的に引出して折畳み装置に送り、所定の幅に折り畳んで積み重ねつつ、折り畳み方向に対して直角方向に連続的に移動させることにより積層シートにした。上記の折畳み装置としては、特開２０００―８０５４７号公報に記載されたものと同様の構造の折畳み装置を使用した。ニードリング処理はニードルパンチング機械により、パンチングして行った。

その後、１２００℃で焼成し、坪量９００ｇ／ｍ^２（厚さ５．６ｍｍ、嵩密度０．１６ｇ／ｃｍ^３）の結晶質アルミナ／シリカ系繊維よりなる無機繊維成形体１を得た。焼成は、電気炉で１２００℃まで昇温速度５℃／ｍｉｎ，１２００℃で３０分保持後自然冷却にて行った。

なお、この結晶質アルミナ／シリカ系繊維の組成比は、アルミナ／シリカ＝７２／２８（重量比）であり、無機繊維成形体について顕微鏡観察することにより測定した結晶質アルミナ／シリカ系繊維の平均繊維径（１００本の平均値）は５．５μｍであった。

＜バッテリーパックカバーの製造＞
得られた無機繊維成形体と、カバー基材としてのアルミ合金板（Ａｌ合金板Ａ５０５２、厚み０．８ｍｍ）とを重ね合わせて積層体を形成し、実施例１のバッテリーパックカバー１を製造した。

［実施例２］
実施例１において、単位面積当たりの繊維量を減らした無機繊維成形体として坪量６００ｇ／ｍ^２（厚さ４．８ｍｍ、嵩密度０．１２ｇ／ｃｍ^３）としたこと以外は、実施例１と同様にして無機繊維成形体２を製造し、アルミ合金板（Ａｌ合金板Ａ５０５２、厚み０．８ｍｍ）とを重ね合わせて積層体を形成し、実施例２のバッテリーパックカバー２を製造した。なお、この結晶質アルミナ／シリカ系繊維の組成比は、アルミナ／シリカ＝７２／２８（重量比）であり、無機繊維成形体について顕微鏡観察することにより測定した結晶質アルミナ／シリカ系繊維の平均繊維径（１００本の平均値）は５．５μｍであった。

[実施例３]
実施例１において、ニードル痕密度を減らすことで嵩密度を減らし、坪量９００ｇ／ｍ^２（厚さ６．３ｍｍ、嵩密度０．１４ｇ／ｃｍ^３）としたこと以外は、実施例１と同様にして無機繊維成形体３を製造し、アルミ合金板（Ａｌ合金板Ａ５０５２、厚み０．８ｍｍ）とを重ね合わせて積層体を形成し、実施例３のバッテリーパックカバー３を製造した。なお、この結晶質アルミナ／シリカ系繊維の組成比は、アルミナ／シリカ＝７２／２８（重量比）であり、無機繊維成形体について顕微鏡観察することにより測定した結晶質アルミナ／シリカ系繊維の平均繊維径（１００本の平均値）は５．５μｍであった。

[実施例４]
無機繊維成形体４として、デンカ社、アルセンＮＢＫ８０－１０を使用した。
この結晶質アルミナ／シリカ系繊維の組成比は、アルミナ／シリカ＝８０／２０（重量比）であり、無機繊維成形体について顕微鏡観察することにより測定した結晶質アルミナ／シリカ系繊維の平均繊維径（１００本の平均値）は４．４μｍであった。無機繊維成形体４とアルミ合金板（Ａｌ合金板Ａ５０５２、厚み０．８ｍｍ）とを重ね合わせて積層体を形成し、実施例４のバッテリーパックカバー４を製造した。

[実施例５]
無機繊維成形体５として、ＩＴＭ社(現イソライト工業株式会社)、ＦＭＸ１６ブランケットＬＸＳ１５０を使用した。この結晶質アルミナ／シリカ系繊維の組成比は、アルミナ／シリカ＝７２／２８（重量比）であり、無機繊維成形体について顕微鏡観察することにより測定した結晶質アルミナ／シリカ系繊維の平均繊維径（１００本の平均値）は４．１μｍであった。無機繊維成形体５とアルミ合金板（Ａｌ合金板Ａ５０５２、厚み０．８ｍｍ）とを重ね合わせて積層体を形成し、実施例５のバッテリーパックカバー５を製造した。

[実施例６]
実施例１において、単位面積当たりの繊維量を減らした無機繊維成形体として坪量４３２ｇ／ｍ^２（厚さ３．５ｍｍ、嵩密度０．１２ｇ／ｃｍ^３）としたこと以外は、実施例１と同様にして無機繊維成形体６を製造し、アルミ合金板（Ａｌ合金板Ａ５０５２、厚み０．８ｍｍ）とを重ね合わせて積層体を形成し、実施例６のバッテリーパックカバー６を製造した。なお、この結晶質アルミナ／シリカ系繊維の組成比は、アルミナ／シリカ＝７２／２８（重量比）であり、無機繊維成形体について顕微鏡観察することにより測定した結晶質アルミナ／シリカ系繊維の平均繊維径（１００本の平均値）は５．６μｍであった。

［比較例１］
実施例1で得られた無機繊維成形体１を、乾式解繊装置を用いて破砕し、短繊維化した
前記無機繊維９２．４重量％に水を加え分散液とした。この分散液に変性アクリル酸エステル共重合体（ラテックス）を６．０重量％、アニオン性アクリル系樹脂（紙力増強剤）を０．５重量％、硫酸アルミニウムを１．０重量％、高分子凝集剤０．１重量％添加し凝集させ攪拌することでスラリーを調整した。前記スラリーを、抄造機を用いて、乾燥後の坪量が７００ｇ／ｍ^２（厚み５．３ｍｍ、嵩密度０．１３ｇ／ｃｍ^３）となるように吸引速度とスラリーの供給速度を調整して無機繊維成形体を得た。その後、前記無機繊維成形体とアルミ合金板（Ａｌ合金板Ａ５０５２、厚み０．８ｍｍ）とを重ね合わせて積層体を形成し、比較例１のバッテリーパックカバーを製造した。

≪無機繊維成形体の物性の測定≫
上記各実施例及び比較例で得られた無機繊維成形体について、次のように引張強度、繊維長、厚み、ニードル痕密度の測定を行った。結果を表１に示す。

・引張強度測定試験方法
引張試験機を用いて測定した。試験片の平行部（有効部）大きさは２５ｍｍ×１００ｍｍであり、全体の大きさは２５ｍｍ×１６０ｍｍである。製品状態の無機繊維成形体を打ち抜き型にて上記の大きさに切り出し、引張試験機に取り付け、２５ｍｍ／ｍｉｎの速度にて引っ張り、荷重の最大値を引張強度として定義した。

・平均繊維長測定方法
・平均繊維長測定方法
光学顕微鏡を用いて測定した。光学顕微鏡を用いて測定した。無機繊維成形体からピンセットでサンプル２ｇを採取し、１０００ｍｌビーカーに８００ｍｌの水ともに投入した。東京理化器械製の装置（型式：ＵＳＣ－２００Ｚ３８Ｓ－２３）にて超音波分散を行い、その後、水を１５０ｍｌ入れたビーカー２００ｍｌに、分散後の液を２０～２５ｍｌ分取して入れることでサンプル液を作製した。前記サンプル液をスタラーで強攪拌し、１～２ｍｌ採取してスライドガラスに滴下し、カバーガラスを載せて光学顕微鏡にて観察、顕微鏡用のモニターに映し出される繊維を１ｍｍ刻みで長さを読み取った。サンプル数は３００本とし、各繊維長については次の換算式にて算出した。
換算式：繊維長（μｍ）＝測定値（ｍｍ）÷倍率×１０００

・厚みの測定方法
デジタルダイヤルゲージを用いて測定した。測定荷重は、４．９ｋＰａ（５０ｇ／ｃｍ^２）であり、測定の最小メモリは０．０１ｍｍである。後述火炎試験方法に記載の方法で切り出した試験片を、前記測定治具を用いてランダムで５点厚み測定し、５点の平均値を測定の代表値とした。

・ニードル痕密度の測定方法
単位面積当りのニードル痕の数は、無機繊維成形体を単位面積当りに切り取った無機繊維成形体の厚み中央より剥離させた一方の剥離面のニードル痕の数と、他方の剥離面のニードル痕の数の平均値とした。なお、縦糸条の存在する部分はニードル痕としてカウントした。

実際には、無機繊維成形体の一方の面に可視光を当てると、剥離面で透過光が観察される。この剥離面への透過による光点と縦糸条の数をカウントすることにより、単位面積当りのすべてのニードル痕の数をカウントすることができる。

上記方法によって実施例１および実施例２のニードル痕密度を測定した結果、それぞれ２７．３個／ｃｍ^２、１９，３個／ｃｍ^２となった。

≪火炎試験方法≫
実施例１～７及び比較例１の無機繊維成形体１～８を、打ち抜き型にて３６００ｍｍ^２の大きさに切り出した。切り出した無機繊維成形体は、各アルミ合金板（３６００ｍｍ^２、厚み０．８ｍｍ）と重ねたものを試験片とし、次の火炎試験を行った。

試験片をステンレス製の治具に挟み込んで固定し、トーチバーナー先端から７０ｍｍ離した位置に試験片を配置した。試験片は、無機繊維成形体側をバーナーに向け、かつ、無機繊維成形体のマット面がバーナー軸方向と略垂直となるように配置した。

このトーチバーナー（阪口製作所：ＷＴ－０１、噴出口の口径１．２ｍｍ）に、Ｏ_２０．５ＭＰａ、Ｃ_２Ｈ_２ ０．０２ＭＰａ、エアーノズルよりエアー圧０．２ＭＰａ（吐出
口径３．０ｍｍ、試験片から１００ｍｍ離した位置に、無機繊維成形体のマット面がエアーノズル軸方向と略垂直となるように配置）で火炎及びエアーを５分間供給し、試験片に向けて温度１０００℃の火炎を噴射した。

火炎を試験片の無機繊維成形体に向けて照射を開始してから５分経過した時点で試験片を取り外し、無機繊維成形体に火炎による貫通が生じたか否かを目視で確認した。結果を表１に示す。

＜考察＞
表１の通り、本発明のバッテリーパックカバーは、火炎が無機繊維成形体を貫通せず、遮炎性に優れる。

本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
本出願は、２０２０年１２月１４日付で出願された日本特許出願２０２０－２０６８９７号に基づいており、その全体が引用により援用される。

１ バッテリーパックユニット
２ ハウジング
３ バッテリーパックカバー
４ 無機繊維成形体
５ カバー基材
１０ バッテリーパック
１１ バッテリーモジュール

Claims (10)

1. バッテリーパックに用いられるバッテリーパックカバーであって、
   カバー基材と、
   下記引張試験における引張強度２０Ｎ以上の無機繊維成形体と、を有し、
   前記無機繊維成形体は、ニードルブランケットであり、
   前記無機繊維成形体は、火炎温度１０００℃、５分間の火炎試験によって貫通しないものであり、
   前記無機繊維成形体は、平均繊維長３ｍｍ以上の無機繊維により構成されており、
   前記無機繊維は、結晶質アルミナ／シリカ系繊維であり、
   前記結晶質アルミナ／シリカ系繊維のアルミナ／シリカの組成比（重量比）は、６０～９５／４０～５であり、
   無機繊維成形体におけるカバー基材と反対側の面に、追加の層を備えないことを特徴とするバッテリーパックカバー（ただし、複数の非溶解性繊維を含む受動的断熱材を備えたものを除く）。
   ＜引張試験＞無機繊維成形体から幅２５ｍｍ×長さ１６０ｍｍの試験片を型抜きし、引張試験を用いて２５ｍｍ／ｍｉｎの速度にて試験片を長手方向に引っ張り、測定される荷重の最大値を引張強度とする。
2. バッテリーパックに用いられるバッテリーパックカバーであって、
   カバー基材と、
   下記引張試験における引張強度２０Ｎ以上の無機繊維成形体と、を有し、
   前記無機繊維成形体は、ニードルブランケットであり、
   前記無機繊維成形体は、火炎温度１０００℃、５分間の火炎試験によって貫通しないものであり、
   前記無機繊維成形体は、平均繊維長３ｍｍ以上７．９ｍｍ以下の無機繊維により構成されており、
   前記無機繊維は、結晶質アルミナ／シリカ系繊維であり、
   前記結晶質アルミナ／シリカ系繊維のアルミナ／シリカの組成比（重量比）は、６０～９５／４０～５であることを特徴とするバッテリーパックカバー（ただし、複数の非溶解性繊維を含む受動的断熱材を備えたものを除く）。
   ＜引張試験＞無機繊維成形体から幅２５ｍｍ×長さ１６０ｍｍの試験片を型抜きし、引張試験を用いて２５ｍｍ／ｍｉｎの速度にて試験片を長手方向に引っ張り、測定される荷重の最大値を引張強度とする。
3. 前記カバー基材は、金属基材または強化樹脂基材である請求項１または２に記載のバッテリーパックカバー。
4. 前記無機繊維成形体は、前記カバー基材よりも前記バッテリーパックの側に配置されている、請求項１から３のいずれかに記載のバッテリーパックカバー。
5. 前記無機繊維成形体は、前記カバー基材と直に重ね合わされている請求項１から４のいずれかに記載のバッテリーパックカバー。
6. 前記ニードルブランケットは、ニードリング処理された無機繊維の不織布である、請求項１から５のいずれかに記載のバッテリーパックカバー。
7. 前記無機繊維成形体に含水粘着型除熱剤組成物が含浸された態様、及び、前記無機繊維成形体の表面に含水粘着型除熱剤組成物が設けられている態様を除く、請求項１から６のいずれかに記載のバッテリーパックカバー。
8. 前記無機繊維成形体が、引張試験における引張強度２１．５Ｎ以上の無機繊維成形体である請求項１～７のいずれかに記載のバッテリーパックカバー。
9. 請求項１から８のいずれかに記載のバッテリーパックカバーとバッテリーパックとを有するバッテリーパックユニット。
10. 請求項９に記載のバッテリーパックユニットを備えた電動モビリティ。

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