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JP7670513B2 - Thermal control sheet for battery pack and battery pack - Google Patents
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JP7670513B2 - Thermal control sheet for battery pack and battery pack - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、電気自動車又はハイブリッド車などを駆動する電動モータの電源となる組電池に好適に用いられる組電池用熱制御シート及び該組電池用熱制御シートを用いた組電池に関する。 The present invention relates to a thermal control sheet for a battery pack suitable for use in a battery pack that serves as a power source for an electric motor that drives an electric vehicle or hybrid vehicle, and to a battery pack using the thermal control sheet for a battery pack.

近年、環境保護の観点から電動モータで駆動する電気自動車又はハイブリッド車など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などには、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。 In recent years, from the perspective of environmental protection, there has been active development of electric vehicles and hybrid vehicles that are driven by electric motors. These electric vehicles and hybrid vehicles are equipped with a battery pack in which multiple battery cells are connected in series or parallel to serve as the power source for the driving electric motor.

この電池セルには、鉛蓄電池やニッケル水素電池などに比べて、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が、電池の内部短絡や過充電などが原因で1つの電池セルに熱暴走が生じた場合(すなわち「異常時」の場合)、隣接する他の電池セルへ熱の伝播が起こることで、他の電池セルの熱暴走を引き起こすおそれがある。 These battery cells mainly use lithium-ion secondary batteries, which have higher capacity and power output than lead-acid batteries or nickel-metal hydride batteries. However, if thermal runaway occurs in one battery cell due to an internal short circuit or overcharging (i.e., in the event of an "abnormality"), heat may be transmitted to other adjacent battery cells, potentially causing thermal runaway in the other battery cells.

例えば、特許文献1には、リチウムイオン二次電池のような複数の蓄電素子間において、効果的な断熱を実現することができる蓄電装置が開示されている。上記特許文献1に記載の蓄電装置は、互いに隣り合う第一蓄電素子と第二蓄電素子との間に、断熱性を有する第一板材及び第二板材が配置されたものである。また、第一板材と第二板材との間には、これら第一板材及び第二板材よりも熱伝導率が低い物質の層である低熱伝導層が形成されている。 For example, Patent Document 1 discloses an electricity storage device that can provide effective insulation between multiple electricity storage elements such as lithium ion secondary batteries. The electricity storage device described in Patent Document 1 has a first plate material and a second plate material having thermal insulation properties arranged between a first electricity storage element and a second electricity storage element adjacent to each other. In addition, a low thermal conductivity layer, which is a layer of a material having a lower thermal conductivity than the first plate material and the second plate material, is formed between the first plate material and the second plate material.

このように構成された特許文献1に係る蓄電装置において、第一蓄電素子から第二蓄電素子に向かう輻射熱、又は、第二蓄電素子から第一蓄電素子に向かう輻射熱の一部は、第一板材及び第二板材によって遮断される。また、これら2枚の板材の一方から他方への熱の移動は、低熱伝導層によって抑制される。 In the energy storage device of Patent Document 1 configured in this manner, the radiant heat from the first energy storage element toward the second energy storage element, or a portion of the radiant heat from the second energy storage element toward the first energy storage element, is blocked by the first plate material and the second plate material. In addition, the transfer of heat from one of these two plate materials to the other is suppressed by the low thermal conductivity layer.

特開2015-211013号公報JP 2015-211013 A

ところで、組電池化した電池セルに対し充放電サイクルを行う場合(すなわち「通常使用時」の場合)において、電池セルの充放電性能を十分に発揮させるためには、電池セル表面の温度を所定値以下(例えば、150℃以下)に維持する必要がある。
また、電池セルが、例えば200℃以上の温度となるような異常事態が発生した場合に、電池セルを効果的に冷却するとともに、隣接する電池セルへの熱の伝播を抑制し、熱暴走を阻止する必要がある。
Incidentally, when a charge/discharge cycle is performed on battery cells assembled into a battery pack (i.e., during "normal use"), in order to fully utilize the charge/discharge performance of the battery cells, it is necessary to maintain the temperature of the battery cell surface below a predetermined value (e.g., below 150°C).
Furthermore, in the event of an abnormal situation in which a battery cell reaches a temperature of, for example, 200° C. or higher, it is necessary to effectively cool the battery cell while suppressing the transfer of heat to adjacent battery cells and preventing thermal runaway.

しかしながら、上記蓄電装置は、第一蓄電素子と第二蓄電素子との間に断熱性を有する部材及び低熱伝導層が設けられているのみであるため、充放電サイクル時に発生した熱を効率的に外部に拡散することができない。また、1つの電池セルに熱暴走が生じた場合に、上記構造のみでは、熱暴走の連鎖を効果的に抑制することが困難である。
このように、通常使用時において、発生した熱を効率的に外部に拡散することができるとともに、熱暴走の連鎖を抑制することができる熱制御の手段については、近時、更なる改良が要求されている。
However, the above-mentioned energy storage device only has a heat insulating member and a low thermal conductive layer between the first and second energy storage elements, and therefore cannot efficiently dissipate heat generated during charge and discharge cycles to the outside. Furthermore, when thermal runaway occurs in one battery cell, it is difficult to effectively suppress the chain reaction of thermal runaway with only the above-mentioned structure.
As such, there has been a demand in recent years for further improvements in heat control means that can efficiently diffuse generated heat to the outside during normal use and suppress a chain reaction of thermal runaway.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、複数の電池セルが直列又は並列に接続される組電池に使用され、通常使用時において発生した熱を効率的に外部に拡散することができるとともに、異常時における各電池セル間の熱の伝播を抑制し、熱暴走の連鎖を防止することができる、組電池用熱制御シート及び組電池を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above problems, and aims to provide a thermal control sheet for a battery pack and a battery pack that can be used in a battery pack in which multiple battery cells are connected in series or parallel, and that can efficiently diffuse heat generated during normal use to the outside, while suppressing the transfer of heat between the battery cells in the event of an abnormality, and preventing a chain reaction of thermal runaway.

本発明の上記目的は、組電池用熱制御シートに係る下記[1]の構成により達成される。 The above object of the present invention is achieved by the following configuration [1] relating to a thermal control sheet for a battery pack.

[1] 複数の電池セルが直列又は並列に接続される組電池に使用され、前記電池セル間に介在される組電池用熱制御シートであって、
前記電池セルに接する一対の表面層と、
前記一対の表面層の間に配設された少なくとも1層の中間層と、
前記表面層と前記中間層との間に配設された断熱材と、を有し、
前記表面層及び前記中間層は、いずれも、前記断熱材よりも放射率が低いとともに、前記断熱材よりも熱伝導率が高いことを特徴とする組電池用熱制御シート。
[1] A thermal control sheet for a battery assembly used in a battery assembly in which a plurality of battery cells are connected in series or parallel, the sheet being interposed between the battery cells,
A pair of surface layers in contact with the battery cell;
At least one intermediate layer disposed between the pair of surface layers;
a heat insulating material disposed between the surface layer and the intermediate layer,
The thermal control sheet for a battery pack, wherein the surface layer and the intermediate layer each have a lower emissivity and a higher thermal conductivity than the insulating material.

また、組電池用熱制御シートに係る本発明の好ましい実施形態は、以下の[2]~[16]に関する。 Furthermore, preferred embodiments of the present invention relating to the thermal control sheet for a battery pack relate to the following [2] to [16].

[2] 2層以上の前記中間層と、
隣り合う前記中間層の間に配設された断熱材と、を有することを特徴とする[1]に記載の組電池用熱制御シート。
[2] Two or more intermediate layers;
and a heat insulating material disposed between adjacent intermediate layers.

[3] 前記断熱材の熱伝導率は1(W/m・K)未満であることを特徴とする[1]又は[2]に記載の組電池用熱制御シート。 [3] The thermal control sheet for a battery pack according to [1] or [2], characterized in that the thermal conductivity of the insulating material is less than 1 (W/m·K).

[4] 前記表面層の熱伝導率及び前記中間層の熱伝導率は、いずれも、前記断熱材の熱伝導率の10倍以上であることを特徴とする[1]~[3]のいずれか1つに記載の組電池用熱制御シート。 [4] The thermal control sheet for a battery pack according to any one of [1] to [3], characterized in that the thermal conductivity of the surface layer and the thermal conductivity of the intermediate layer are both at least 10 times the thermal conductivity of the insulating material.

[5] 前記中間層の熱伝導率は、前記表面層の熱伝導率以上であることを特徴とする[1]~[4]のいずれか1つに記載の組電池用熱制御シート。 [5] A thermal control sheet for a battery pack according to any one of [1] to [4], characterized in that the thermal conductivity of the intermediate layer is equal to or greater than the thermal conductivity of the surface layer.

[6] 前記中間層の放射率は、前記表面層の放射率以上であることを特徴とする[1]~[5]のいずれか1つに記載の組電池用熱制御シート。 [6] The thermal control sheet for a battery pack according to any one of [1] to [5], characterized in that the emissivity of the intermediate layer is equal to or higher than the emissivity of the surface layer.

[7] 前記表面層は、融点が600℃以上である金属、又はセラミックにより構成されることを特徴とする[1]~[6]のいずれか1つに記載の組電池用熱制御シート。 [7] The thermal control sheet for a battery pack described in any one of [1] to [6], characterized in that the surface layer is made of a metal having a melting point of 600°C or higher, or a ceramic.

[8] 前記表面層は、ステンレス鋼、銅又は銅合金、銀又は銀合金、ニッケル又はニッケル合金及びチタン又はチタン合金から選択された1種の金属により構成されることを特徴とする[7]に記載の組電池用熱制御シート。 [8] The thermal control sheet for a battery pack described in [7], characterized in that the surface layer is made of one metal selected from stainless steel, copper or a copper alloy, silver or a silver alloy, nickel or a nickel alloy, and titanium or a titanium alloy.

[9] 前記表面層は、ステンレス鋼、銅又は銅合金、銀又は銀合金、ニッケル又はニッケル合金及びチタン又はチタン合金から選択された2種以上の金属が積層された複合層であることを特徴とする[7]に記載の組電池用熱制御シート。 [9] The thermal control sheet for a battery pack according to [7], characterized in that the surface layer is a composite layer formed by laminating two or more metals selected from stainless steel, copper or a copper alloy, silver or a silver alloy, nickel or a nickel alloy, and titanium or a titanium alloy.

[10] 前記表面層は、ステンレス鋼、及び銀又は銀合金から選択された1種の金属により構成されることを特徴とする[8]に記載の組電池用熱制御シート。 [10] The thermal control sheet for a battery pack described in [8], characterized in that the surface layer is made of one metal selected from stainless steel, silver, and a silver alloy.

[11] 前記中間層は、金属又はセラミックにより構成されることを特徴とする[1]~[10]のいずれか1つに記載の組電池用熱制御シート。 [11] The thermal control sheet for a battery pack according to any one of [1] to [10], characterized in that the intermediate layer is made of metal or ceramic.

[12] 前記中間層は、アルミニウム又はアルミニウム合金、ステンレス鋼、銅又は銅合金、銀又は銀合金、ニッケル又はニッケル合金及びチタン又はチタン合金から選択された1種の金属により構成されることを特徴とする[11]に記載の組電池用熱制御シート。 [12] The thermal control sheet for a battery pack according to [11], characterized in that the intermediate layer is made of one metal selected from aluminum or an aluminum alloy, stainless steel, copper or a copper alloy, silver or a silver alloy, nickel or a nickel alloy, and titanium or a titanium alloy.

[13] 前記中間層は、アルミニウム又はアルミニウム合金、ステンレス鋼、銅又は銅合金、銀又は銀合金、ニッケル又はニッケル合金及びチタン又はチタン合金から選択された2種以上の金属が積層された複合層であることを特徴とする[11]に記載の組電池用熱制御シート。 [13] The thermal control sheet for a battery pack according to [11], characterized in that the intermediate layer is a composite layer in which two or more metals selected from aluminum or an aluminum alloy, stainless steel, copper or a copper alloy, silver or a silver alloy, nickel or a nickel alloy, and titanium or a titanium alloy are laminated.

[14] 前記中間層は、アルミニウム又はアルミニウム合金、銅又は銅合金及び銀又は銀合金から選択された1種の金属により構成されることを特徴とする[12]に記載の組電池用熱制御シート。 [14] The thermal control sheet for a battery pack according to [12], characterized in that the intermediate layer is made of one metal selected from aluminum or an aluminum alloy, copper or a copper alloy, and silver or a silver alloy.

[15] 前記断熱材は、無機繊維、有機繊維、無機粒子及び有機粒子から選択された少なくとも1種を含有することを特徴とする[1]~[14]いずれか1つに記載の組電池用熱制御シート。 [15] The thermal control sheet for a battery pack described in any one of [1] to [14], characterized in that the insulating material contains at least one selected from inorganic fibers, organic fibers, inorganic particles, and organic particles.

[16] 前記断熱材は、アルミナファイバ、カーボンファイバ、マイカ、バサルトファイバ、ソルブルファイバ、リフラクトリーセラミックファイバ、グラスファイバ、エアロゲル複合材、マイクロポーラス粒子、中空シリカ粒子、熱膨張性無機材料及びエアロゲルから選択された少なくとも1種を含有することを特徴とする[15]に記載の組電池用熱制御シート。 [16] The thermal control sheet for a battery pack according to [15], characterized in that the heat insulating material contains at least one selected from alumina fiber, carbon fiber, mica, basalt fiber, soluble fiber, refractory ceramic fiber, glass fiber, aerogel composite material, microporous particles, hollow silica particles, thermally expandable inorganic material, and aerogel.

また、本発明の上記目的は、組電池に係る下記[17]の構成により達成される。 The above object of the present invention is also achieved by the following configuration [17] relating to the battery pack.

[17] 電池ケースと、
前記電池ケースの内部に格納され、直列または並列に接続された複数の電池セルと、
前記複数の電池セル間に介在される[1]~[16]のいずれか1つに記載の組電池用熱制御シートと、を有し、
前記組電池用熱制御シートの表面層は、前記電池セルに接していることを特徴とする組電池。
[17] A battery case;
A plurality of battery cells housed inside the battery case and connected in series or parallel;
and a thermal control sheet for a battery pack according to any one of [1] to [16] interposed between the plurality of battery cells;
A battery pack, wherein a surface layer of the thermal control sheet for the battery pack is in contact with the battery cells.

本発明の組電池用熱制御シートは、複数の電池セルが直列又は並列に接続された組電池に使用される熱制御シートであって、表面層及び中間層は、それらの間に配設された断熱材よりも放射率が低く、熱伝導率が高いものである。したがって、電池セルから発生した熱は、表面層及び中間層を介して、放射伝熱の抑制効果と伝導伝熱による熱の拡散効果により減少するとともに、断熱材を介して段階的に小さくすることができる。その結果、一方の電池セルから発生した熱が、隣接する電池セルに伝播することを抑制することができ、熱暴走の連鎖を防止することができる。 The thermal control sheet for a battery pack of the present invention is a thermal control sheet used in a battery pack in which multiple battery cells are connected in series or parallel, and the surface layer and intermediate layer have a lower emissivity and a higher thermal conductivity than the insulating material disposed between them. Therefore, the heat generated from the battery cell is reduced through the surface layer and intermediate layer by the suppression effect of radiative heat transfer and the heat diffusion effect by conductive heat transfer, and can be gradually reduced through the insulating material. As a result, the heat generated from one battery cell can be suppressed from propagating to an adjacent battery cell, and a chain reaction of thermal runaway can be prevented.

本発明の組電池は、上記熱制御シートを複数の電池セル間に介在させているため、通常使用時及び異常時において、効率的に熱拡散することができるとともに、電池セル間の熱の伝播を抑制することができ、熱暴走の連鎖を阻止することができる。 The battery pack of the present invention has the above-mentioned thermal control sheet interposed between multiple battery cells, which allows for efficient heat diffusion during normal use and in the event of an abnormality, while also suppressing the transfer of heat between battery cells, preventing a chain reaction of thermal runaway.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る組電池用熱制御シートを模式的に示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view that illustrates a thermal control sheet for a battery pack according to a first embodiment of the present invention. 図2は、第1の実施形態に係る組電池用熱制御シートを適用した組電池を模式的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view that illustrates a schematic diagram of a battery pack to which the thermal control sheet for a battery pack according to the first embodiment is applied. 図3は、本発明の第2の実施形態に係る組電池用熱制御シートを模式的に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view that illustrates a thermal control sheet for a battery pack according to a second embodiment of the present invention. 図4は、熱制御の影響の評価方法を模式的に示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view that illustrates a method for evaluating the effect of thermal control. 図5は、本実施例において使用した熱制御シートのサイズを示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing the size of the thermal control sheet used in this embodiment.

本発明者らは、高温の熱が発生する異常時における各電池セル間の熱の伝播を抑制しつつ、比較的低温の熱が発生する通常使用時においても、電池セルから発生した熱を効率的に外部に拡散することができる組電池用熱制御シートを提供するため、鋭意検討を行った。 The inventors have conducted extensive research to provide a thermal control sheet for a battery pack that can efficiently diffuse heat generated from battery cells to the outside even during normal use when relatively low-temperature heat is generated, while suppressing the transfer of heat between battery cells during abnormal conditions when high-temperature heat is generated.

その結果、本発明者らは、複数の電池セル間に介在させる組電池用熱制御シートにおいて、一対の表面層の間に中間層を配設し、各表面層と中間層との間に断熱材を配設した構成とし、表面層と中間層の放射率を断熱材よりも低く、熱伝導率を断熱材よりも高くすることにより上記課題を解決できることを見出した。 As a result, the inventors discovered that the above problem can be solved by configuring a thermal control sheet for a battery pack to be interposed between multiple battery cells, by disposing an intermediate layer between a pair of surface layers and disposing a thermal insulating material between each surface layer and the intermediate layer, and by making the emissivity of the surface layer and the intermediate layer lower than that of the insulating material and making the thermal conductivity higher than that of the insulating material.

すなわち、ある電池セルの温度が上昇した場合に、該電池セルに接する表面層は、電池セルからの放射伝熱を抑制するとともに、表面層に到達した熱を伝導伝熱により拡散させる効果を有する。そして、中間層に到達するまでに、表面層及び断熱材を介することにより電池セルから発生する熱量は低減された後、中間層により、さらに次の層への放射伝熱が抑制されるとともに、中間層に到達した熱を伝導伝熱により拡散することができる。
このようにして、表面層及び中間層を利用して、放射伝熱を抑制するとともに、伝導伝熱によって熱を拡散することにより、ある電池セルが高温になった場合に、隣接する電池セルに到達するまでに段階的に熱伝達が抑制され、また、熱を外部に拡散することができるため、熱暴走の連鎖を抑制することができる。
That is, when the temperature of a battery cell rises, the surface layer in contact with the battery cell has the effect of suppressing radiative heat transfer from the battery cell and diffusing the heat that reaches the surface layer by conductive heat transfer. Then, the amount of heat generated from the battery cell is reduced by the surface layer and the insulating material before it reaches the intermediate layer, and the intermediate layer further suppresses radiative heat transfer to the next layer and diffuses the heat that reaches the intermediate layer by conductive heat transfer.
In this way, by utilizing the surface layer and intermediate layer to suppress radiative heat transfer and to diffuse heat by conductive heat transfer, when a battery cell becomes hot, heat transfer is gradually suppressed before it reaches an adjacent battery cell, and the heat can be diffused to the outside, thereby suppressing a chain reaction of thermal runaway.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明は、以下で説明する実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変更して実施することができる。 The following describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiment described below, and can be modified as desired without departing from the spirit of the present invention.

[1.組電池用熱制御シート]
以下、本発明の実施形態に係る組電池用熱制御シートについて、第1の実施形態及び第2の実施形態を順に説明する。その後、本実施形態に係る組電池用熱制御シートを構成する表面層、中間層、断熱材等について説明する。さらに、本実施形態に係る組電池用熱制御シートの製造方法について説明する。
[1. Thermal control sheet for battery packs]
Hereinafter, the thermal control sheet for a battery pack according to the embodiment of the present invention will be described in order of a first embodiment and a second embodiment. After that, the surface layer, intermediate layer, heat insulating material, etc. constituting the thermal control sheet for a battery pack according to the present embodiment will be described. Furthermore, the manufacturing method of the thermal control sheet for a battery pack according to the present embodiment will be described.

<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係る組電池用熱制御シートを模式的に示す断面図である。以下、組電池用熱制御シートを、単に「熱制御シート」ということがある。
第1の実施形態に係る組電池用熱制御シート10は、一対の表面層11a、11bと、表面層11aと表面層11bとの間に配設された中間層12と、表面層11aと中間層12との間、及び表面層11bと中間層12との間にそれぞれ配設された断熱材13a、13bとを有する。
第1の実施形態において、表面層11a、11bは、断熱材13a、13bよりも放射率が低く、熱伝導率が高い材料からなるものであり、例えばステンレス鋼板である。また、中間層12も、断熱材13a、13bよりも放射率が低く、熱伝導率が高い材料からなるものであり、例えばアルミニウム板である。なお、断熱材13a、13bは、例えばアルミナファイバである。
First Embodiment
1 is a cross-sectional view showing a schematic diagram of a thermal control sheet for a battery assembly according to a first embodiment of the present invention. Hereinafter, the thermal control sheet for a battery assembly may be simply referred to as a "thermal control sheet."
The thermal control sheet 10 for a battery pack according to the first embodiment has a pair of surface layers 11a, 11b, an intermediate layer 12 disposed between the surface layers 11a and 11b, and insulating materials 13a, 13b disposed between the surface layer 11a and the intermediate layer 12, and between the surface layer 11b and the intermediate layer 12, respectively.
In the first embodiment, the surface layers 11a and 11b are made of a material having a lower emissivity and a higher thermal conductivity than the insulating materials 13a and 13b, such as a stainless steel plate. The intermediate layer 12 is also made of a material having a lower emissivity and a higher thermal conductivity than the insulating materials 13a and 13b, such as an aluminum plate. The insulating materials 13a and 13b are, for example, alumina fibers.

図2は、第1の実施形態に係る組電池用熱制御シートを適用した組電池を模式的に示す断面図である。組電池100は、電池ケース30と、電池ケース30の内部に格納された複数の電池セル20a、20b、20cと、電池セル20aと電池セル20bとの間、及び電池セル20bと電池セル20cとの間に介在された熱制御シート10と、を有する。複数の電池セル20a、20b、20cは、不図示のバスバー等により、直列又は並列に接続されている。
なお、電池セル20a、20b、20c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。
2 is a cross-sectional view showing a schematic diagram of a battery pack to which the thermal control sheet for a battery pack according to the first embodiment is applied. The battery pack 100 includes a battery case 30, a plurality of battery cells 20a, 20b, and 20c stored inside the battery case 30, and a thermal control sheet 10 interposed between the battery cells 20a and 20b and between the battery cells 20b and 20c. The plurality of battery cells 20a, 20b, and 20c are connected in series or in parallel by bus bars (not shown) or the like.
The battery cells 20a, 20b, and 20c are preferably, for example, lithium ion secondary batteries, but are not limited thereto and may be other secondary batteries.

ここで、従来の一般的な組電池において、複数の電池セルの間に配置されるシートは、電池セルに最も近い面に断熱材が配置されている。
これに対して、第1の実施形態に係る熱制御シート10においては、表面層11a、11bは、電池セル20a、20b、20cに接するように配置されている。また、表面層11a、11bとして、断熱材13a、13bよりも放射率が低く、熱伝導率が高いステンレス鋼板を使用している。
In a typical conventional battery pack, a sheet disposed between a plurality of battery cells has a heat insulating material disposed on the surface closest to the battery cells.
In contrast, in the thermal control sheet 10 according to the first embodiment, the surface layers 11a and 11b are disposed so as to be in contact with the battery cells 20a, 20b, and 20c. Furthermore, stainless steel plates having a lower emissivity and a higher thermal conductivity than the thermal insulating materials 13a and 13b are used as the surface layers 11a and 11b.

このように構成された第1の実施形態において、例えば、電池セル20aの温度が上昇した場合に、電池セル20aに接する位置に設けられた表面層11aは、断熱材13a、13bよりも放射率が低いため、断熱材13a側への放射伝熱を抑制することができる。また、表面層11aは、断熱材13a、13bよりも熱伝導率が高いため、表面層11aに伝播された熱の一部は、表面層11aの面方向に伝播される。このようにして、電池セル20aから発生した熱量は、表面層11aを介することにより低減され、断熱材13a側への熱伝達が抑制される。
なお、表面層11aの面方向とは、表面層11aの厚さ方向に直交する面の方向をいう。また、後述の中間層12においても、面方向とは、中間層12の厚さ方向に直交する面の方向をいう。
In the first embodiment configured as described above, for example, when the temperature of the battery cell 20a rises, the surface layer 11a provided at a position in contact with the battery cell 20a has a lower emissivity than the insulating materials 13a and 13b, and therefore can suppress radiative heat transfer to the insulating material 13a side. Also, since the surface layer 11a has a higher thermal conductivity than the insulating materials 13a and 13b, part of the heat propagated to the surface layer 11a is propagated in the planar direction of the surface layer 11a. In this way, the amount of heat generated from the battery cell 20a is reduced through the surface layer 11a, and heat transfer to the insulating material 13a side is suppressed.
The surface direction of the surface layer 11a refers to the direction of a surface perpendicular to the thickness direction of the surface layer 11a. Similarly, the surface direction of the intermediate layer 12 described below refers to the direction of a surface perpendicular to the thickness direction of the intermediate layer 12.

そして、表面層11aによって低減された残部の熱は、断熱材13aを介することによりさらに低減された後、中間層12に到達する。中間層12は、表面層11aと同様に、断熱材13a、13bよりも放射率が低いため、次の層、すなわち断熱材13bへの放射伝熱を抑制することができる。また、中間層12は、断熱材13a、13bよりも熱伝導率が高いため、中間層12に到達した熱の一部は、中間層12の面方向に伝播され、熱制御シート10の外部に拡散される。 The remaining heat reduced by the surface layer 11a is further reduced by passing through the insulating material 13a before reaching the intermediate layer 12. Like the surface layer 11a, the intermediate layer 12 has a lower emissivity than the insulating materials 13a and 13b, and therefore can suppress radiative heat transfer to the next layer, i.e., the insulating material 13b. In addition, the intermediate layer 12 has a higher thermal conductivity than the insulating materials 13a and 13b, and therefore some of the heat that reaches the intermediate layer 12 is propagated in the surface direction of the intermediate layer 12 and diffused to the outside of the thermal control sheet 10.

さらに同様にして、中間層12によって低減された熱は、断熱材13b及び表面層11bを介することによりさらに低減される。
したがって、電池セル20aと電池セル20bとが、熱制御シート10を介して配置されることにより、電池セル20aから熱が発生した場合に、効率的に熱を拡散することができるとともに、電池セル間の熱の伝播を抑制することができ、熱暴走の連鎖を阻止することができる。
Similarly, the heat dissipated by the intermediate layer 12 is further dissipated through the insulating material 13b and the surface layer 11b.
Therefore, by arranging battery cell 20a and battery cell 20b via thermal control sheet 10, when heat is generated from battery cell 20a, the heat can be efficiently diffused and the transmission of heat between the battery cells can be suppressed, thereby preventing a chain reaction of thermal runaway.

なお、熱制御シート10は、中間層12を中心として厚み方向に対称に構成されている。したがって、電池セル20bから熱が発生した場合であっても、この熱は電池セル20a側に向かって、表面層11b、断熱材13b、中間層12、断熱材13a及び表面層11aをこの順に介することにより段階的に低減され、電池セル20aへの熱の伝播を抑制することができる。
同様に、電池セル20bから発生した熱は電池セル20c側に向かって、表面層11a、断熱材13a、中間層12、断熱材13b及び表面層11bをこの順に介することにより段階的に低減されるため、電池セル20cへの熱の伝播を抑制することができる。
The thermal control sheet 10 is configured symmetrically in the thickness direction with the intermediate layer 12 at the center. Therefore, even if heat is generated from the battery cell 20b, the heat is gradually reduced toward the battery cell 20a by passing through the surface layer 11b, the insulating material 13b, the intermediate layer 12, the insulating material 13a, and the surface layer 11a in this order, thereby suppressing the propagation of heat to the battery cell 20a.
Similarly, the heat generated from battery cell 20b is gradually reduced by passing through surface layer 11a, insulating material 13a, intermediate layer 12, insulating material 13b, and surface layer 11b, in that order, toward battery cell 20c, thereby suppressing the transmission of heat to battery cell 20c.

<第2の実施形態>
上記第1の実施形態では、組電池用熱制御シート10は、表面層11a、断熱材13a、中間層12、断熱材13b、表面層11bがこの順に配列された5層の構造を有するものとしたが、本発明の組電池用熱制御シートは5層に限定されない。
例えば、2層の中間層と、隣り合う2層の中間層の間に配設された断熱材と、を有するものでもよい。
Second Embodiment
In the above first embodiment, the thermal control sheet 10 for the battery pack has a five-layer structure in which a surface layer 11a, an insulating material 13a, an intermediate layer 12, an insulating material 13b, and a surface layer 11b are arranged in this order, but the thermal control sheet for the battery pack of the present invention is not limited to five layers.
For example, it may have two intermediate layers and a thermal insulating material disposed between two adjacent intermediate layers.

図3は、本発明の第2の実施形態に係る組電池用熱制御シートを模式的に示す断面図である。図3に示す第2の実施形態において、上記第1の実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略又は簡略化する。また、第2の実施形態は、図2に示す組電池100に記載の熱制御シート10に代えて使用することができるため、第2の実施形態に係る熱制御シートを組電池100に適用したものとして、その効果等を説明する。 Figure 3 is a cross-sectional view showing a schematic diagram of a thermal control sheet for a battery pack according to a second embodiment of the present invention. In the second embodiment shown in Figure 3, parts that are the same as or equivalent to those in the first embodiment are given the same reference numerals in the drawing, and their description is omitted or simplified. In addition, since the second embodiment can be used in place of the thermal control sheet 10 described in the battery pack 100 shown in Figure 2, the effects and the like will be described assuming that the thermal control sheet according to the second embodiment is applied to the battery pack 100.

第2の実施形態に係る組電池用熱制御シート15は、一対の表面層11a、11bと、表面層11aと表面層11bとの間に配設された2枚の中間層12a、12bと、それぞれの層の間に配設された断熱材13a、13b、13cとを有する。
第2の実施形態においても、第1の実施形態と同様に、表面層11a、11bは、断熱材13a、13b、13cよりも放射率が低く、熱伝導率が高い材料からなるものである。また、中間層12a、12bも、断熱材13a、13b、13cよりも放射率が低く、熱伝導率が高い材料からなるものである。
The thermal control sheet 15 for a battery pack according to the second embodiment has a pair of surface layers 11a, 11b, two intermediate layers 12a, 12b disposed between the surface layers 11a and 11b, and insulating materials 13a, 13b, 13c disposed between each of the layers.
In the second embodiment, similarly to the first embodiment, the surface layers 11a and 11b are made of a material having a lower emissivity and a higher thermal conductivity than the thermal insulators 13a, 13b, and 13c, and the intermediate layers 12a and 12b are also made of a material having a lower emissivity and a higher thermal conductivity than the thermal insulators 13a, 13b, and 13c.

このように構成された第2の実施形態においても、電池セル20aの温度が上昇した場合に、電池セル20aに接する位置に設けられた表面層11aは、断熱材よりも放射率が低いため、断熱材13a側への放射伝熱を抑制することができる。また、表面層11aは、断熱材よりも熱伝導率が高いため、表面層11aに伝播された熱の一部は、表面層11aの面方向に伝播され、熱制御シート15の外部に拡散される。
その後、断熱材13aに到達した熱は、断熱材13aによりさらに低減された後、中間層12aに到達する。中間層12aは、断熱材13a側への放射伝熱を抑制するとともに、中間層12aに到達した熱を中間層12aの面方向に拡散するため、断熱材13c側への熱の伝達を抑制することができる。
In the second embodiment configured as described above, when the temperature of the battery cell 20a rises, the surface layer 11a provided at the position in contact with the battery cell 20a has a lower emissivity than the insulating material, so that it is possible to suppress the radiative heat transfer to the insulating material 13a side. In addition, since the surface layer 11a has a higher thermal conductivity than the insulating material, a part of the heat transferred to the surface layer 11a is transferred in the planar direction of the surface layer 11a and diffused to the outside of the thermal control sheet 15.
The heat that has reached the insulating material 13a is then further reduced by the insulating material 13a before reaching the intermediate layer 12a. The intermediate layer 12a suppresses radiative heat transfer to the insulating material 13a side and also diffuses the heat that has reached the intermediate layer 12a in the surface direction of the intermediate layer 12a, thereby suppressing the transfer of heat to the insulating material 13c side.

同様にして、断熱材13c、中間層12b、断熱材13b、表面層11bを介して、隣接する電池セル20bまでの間に、段階的に放射伝熱が抑制されるとともに、伝導伝熱により熱拡散される。したがって、電池セル間の熱の伝播を効率的に抑制することができ、熱暴走の連鎖を抑制することができる。 In the same way, radiative heat transfer is gradually suppressed between the adjacent battery cells 20b via the insulating material 13c, intermediate layer 12b, insulating material 13b, and surface layer 11b, and heat is diffused by conductive heat transfer. Therefore, the heat transfer between battery cells can be efficiently suppressed, and the chain reaction of thermal runaway can be suppressed.

なお、中間層を、例えば3層以上とし、それぞれの中間層の間に断熱材を配設した構成であっても、本発明の効果を得ることができる。ただし、層を増加させることにより、熱制御シートの全体としての厚さが増加したり、断熱材1枚の厚さが減少したりすることになるため、要求される性能に応じて、中間層の層数及び断熱材の厚さ等を適切に選択することが好ましい。 The effects of the present invention can be obtained even if the intermediate layers are, for example, three or more layers, with insulating material disposed between each intermediate layer. However, since increasing the number of layers increases the overall thickness of the thermal control sheet and decreases the thickness of each insulating material, it is preferable to appropriately select the number of intermediate layers and the thickness of the insulating material, etc., depending on the required performance.

次に、本発明に係る組電池用熱制御シートを構成する表面層、中間層、断熱材等について、詳細に説明する。 Next, we will explain in detail the surface layer, intermediate layer, insulating material, etc. that make up the thermal control sheet for battery packs according to the present invention.

(表面層)
本実施形態に係る組電池用熱制御シートに用いられる表面層は、接している電池セルからの放射伝熱を抑制する効果と、表面層に到達した熱を伝導伝熱により拡散させる効果とを有する。したがって、表面層は、後述する断熱材よりも放射率が低く、熱伝導率が高いものとする。表面層の放射率の具体的な値としては、0.5未満であることが好ましく、0.2未満であることがより好ましい。また、表面層の熱伝導率の具体的な値としては、5(W/m・K)以上であることが好ましく、15(W/m・K)以上であることがより好ましい。
(Surface layer)
The surface layer used in the thermal control sheet for a battery pack according to this embodiment has the effect of suppressing radiative heat transfer from the battery cells in contact with it, and the effect of diffusing heat that reaches the surface layer by conductive heat transfer. Therefore, the surface layer has a lower emissivity and a higher thermal conductivity than the insulating material described below. The specific value of the emissivity of the surface layer is preferably less than 0.5, and more preferably less than 0.2. In addition, the specific value of the thermal conductivity of the surface layer is preferably 5 (W/m·K) or more, and more preferably 15 (W/m·K) or more.

なお、表面層の熱伝導率は、下記(1)~(3)に示すように、レーザフラッシュ法及び示差走査熱量測定(DSC:Differential Scanning Calorimetry)法により算出することができる。
(1)JIS H 7801に記載の「金属のレーザフラッシュ法による熱拡散率の測定方法」に準拠し、熱拡散率を測定する。
(2)JIS R 1672に記載の「長繊維強化セラミックス複合材料の示差走査熱量法による比熱容量測定方法」に準拠し、比熱容量を測定する。
(3)(1)及び(2)で得られた値に基づいて、熱伝導率を算出する。
また、表面層の放射率は、JIS R 1693に記載の「ファインセラミックス及びセラミックス複合材料の放射率測定方法」に準拠して、測定することができる。
The thermal conductivity of the surface layer can be calculated by a laser flash method and a differential scanning calorimetry (DSC) method, as shown in the following (1) to (3).
(1) Thermal diffusivity is measured in accordance with the "Method for measuring thermal diffusivity of metals by laser flash method" described in JIS H 7801.
(2) The specific heat capacity is measured in accordance with "Method for measuring specific heat capacity of long fiber reinforced ceramic composite material by differential scanning calorimetry" described in JIS R 1672.
(3) Calculate the thermal conductivity based on the values obtained in (1) and (2).
The emissivity of the surface layer can be measured in accordance with "Method of measuring emissivity of fine ceramics and ceramic composite materials" described in JIS R 1693.

表面層としては、例えば、金属又はセラミックにより構成されているものであることが好ましい。なお、異常時に電池セルの温度が著しく上昇した場合に、電池セルに接している表面層が溶融等によって損傷することを抑制するために、融点が600℃以上である金属、又はセラミックにより構成されていることがより好ましい。また、融点が900℃以上である金属により表面層が構成されていることがさらに好ましい。 The surface layer is preferably made of, for example, a metal or ceramic. In order to prevent the surface layer in contact with the battery cell from being damaged by melting or the like in the event of a significant increase in the temperature of the battery cell due to an abnormality, it is more preferable that the surface layer be made of a metal or ceramic with a melting point of 600°C or higher. It is even more preferable that the surface layer be made of a metal with a melting point of 900°C or higher.

表面層の材料として、具体的には、ステンレス鋼、銅又は銅合金、銀又は銀合金、ニッケル又はニッケル合金及びチタン又はチタン合金から選択された1種の金属、又はAlN、SiC及びTiNから選択された1種のセラミックを使用することが好ましい。これらの材料のうち、ステンレス鋼及び銀は、それぞれ融点が約1400℃、約960℃であり、電池セルが高温になった場合であっても溶融するおそれがない。また、ステンレス鋼及び銀は、他の金属と比較して酸化しにくく、高温に晒されても放射率の上昇が少ない。したがって、本実施例においては、表面層の材料として、ステンレス鋼、銀又は銀合金を好適に使用することができる。 Specifically, it is preferable to use one metal selected from stainless steel, copper or copper alloy, silver or silver alloy, nickel or nickel alloy, and titanium or titanium alloy, or one ceramic selected from AlN, SiC, and TiN as the material for the surface layer. Of these materials, stainless steel and silver have melting points of approximately 1400°C and approximately 960°C, respectively, and there is no risk of them melting even if the battery cell becomes hot. In addition, stainless steel and silver are less likely to oxidize compared to other metals, and their emissivity increases less even when exposed to high temperatures. Therefore, in this embodiment, stainless steel, silver, or a silver alloy can be preferably used as the material for the surface layer.

なお、上記表面層の材料から選択された2種以上の金属を積層した複合層を、表面層とすることもできる。表面層として複合層を採用する場合は、上記2種以上の金属層は、いずれも断熱材よりも放射率が低いとともに、断熱材よりも熱伝導率が高いものを選択する。このような表面層としては、例えば、[銀/銅/銀]複合層、[ニッケル/銅/ニッケル]複合層、[ニッケル/ステンレス鋼/ニッケル]複合層、[銀/ステンレス鋼/銀]複合層等が挙げられる。上記複合層における銀、銅、ニッケルは、それぞれ合金の形であってもよい。
また、上記複合層は、中心となる基層の両面に、湿式めっき又は蒸着等により金属層を形成する方法や、異なる材料からなる金属箔を積層する方法により得ることができる。
The surface layer may be a composite layer formed by laminating two or more metals selected from the above-mentioned surface layer materials. When a composite layer is used as the surface layer, the above-mentioned two or more metal layers are selected to have a lower emissivity than the insulating material and a higher thermal conductivity than the insulating material. Examples of such surface layers include a [silver/copper/silver] composite layer, a [nickel/copper/nickel] composite layer, a [nickel/stainless steel/nickel] composite layer, and a [silver/stainless steel/silver] composite layer. The silver, copper, and nickel in the composite layer may each be in the form of an alloy.
The composite layer can be obtained by forming metal layers on both sides of a central base layer by wet plating or vapor deposition, or by laminating metal foils made of different materials.

表面層の材料として上述した金属の熱伝導率は、5~450(W/m・K)であり、後述する断熱材の熱伝導率(例えば、0.05(W/m・K))よりも十分に大きいため、表面層に到達した熱を効率的に拡散することができる。断熱材と比較した場合の具体的な熱伝導率としては、表面層の熱伝導率は、断熱材の熱伝導率の10倍以上であることが好ましく、100倍以上であることがより好ましい。 The thermal conductivity of the metals mentioned above as the material for the surface layer is 5 to 450 (W/m·K), which is sufficiently greater than the thermal conductivity of the insulating material described below (e.g., 0.05 (W/m·K)), and therefore the heat that reaches the surface layer can be efficiently diffused. In terms of specific thermal conductivity compared to the insulating material, the thermal conductivity of the surface layer is preferably 10 times or more, and more preferably 100 times or more, the thermal conductivity of the insulating material.

また、表面層による放射伝熱の抑制効果及び伝導伝熱による熱の拡散効果を十分に得るためには、表面層の厚さは、5μm以上であることが好ましく、10μm以上であることがより好ましく、20μm以上であることがさらに好ましく、30μm以上であることがさらにより好ましく、50μm以上であることが特に好ましい。一方、熱制御シートとしての全体の厚さを考慮し、表面層の厚さは300μm以下であることが好ましく、200μm以下であることがより好ましい。 In order to fully obtain the effect of suppressing radiative heat transfer by the surface layer and the effect of diffusing heat by conductive heat transfer, the thickness of the surface layer is preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, even more preferably 20 μm or more, even more preferably 30 μm or more, and particularly preferably 50 μm or more. On the other hand, taking into consideration the overall thickness of the thermal control sheet, the thickness of the surface layer is preferably 300 μm or less, and more preferably 200 μm or less.

さらに、表面層は、一層からなるものであっても、同一の材料からなる薄膜が複数層積層されたものでもよい。同一の材料からなる薄膜が積層されて表面層を構成する場合に、複数層の合計の厚さは、一層からなる表面層の厚さと同じであれば、同様の効果が得られる。したがって、表面層が複数層からなる場合であっても、その合計の厚さは上記範囲であることが好ましい。 Furthermore, the surface layer may consist of a single layer, or may be a laminate of multiple thin layers of the same material. When the surface layer is made up of laminated thin films of the same material, the same effect can be obtained as long as the total thickness of the multiple layers is the same as the thickness of the surface layer consisting of a single layer. Therefore, even if the surface layer consists of multiple layers, it is preferable that the total thickness is within the above range.

(中間層)
本実施形態に係る組電池用熱制御シートに用いられる中間層は、次の層への放射伝熱を抑制する効果と、中間層に到達した熱を伝導伝熱により拡散させる効果を有する。したがって、表面層と同様に、後述する断熱材よりも放射率が低く、熱伝導率が高いことが重要である。中間層の放射率の具体的な値としては、0.5未満であることが好ましく、0.2未満であることがより好ましい。また、中間層の熱伝導率の具体的な値としては、10(W/m・K)以上であることが好ましく、100(W/m・K)以上であることがより好ましい。
中間層としては、例えば、金属又はセラミックにより構成されているものであることが好ましい。
(Middle class)
The intermediate layer used in the thermal control sheet for a battery pack according to this embodiment has the effect of suppressing radiation heat transfer to the next layer and diffusing the heat that reaches the intermediate layer by conductive heat transfer. Therefore, like the surface layer, it is important that the intermediate layer has a lower emissivity and a higher thermal conductivity than the insulating material described below. The specific value of the emissivity of the intermediate layer is preferably less than 0.5, and more preferably less than 0.2. In addition, the specific value of the thermal conductivity of the intermediate layer is preferably 10 (W/m·K) or more, and more preferably 100 (W/m·K) or more.
The intermediate layer is preferably made of, for example, a metal or a ceramic.

なお、中間層の熱伝導率及び放射率は、上記表面層の熱伝導率及び放射率と同様にして、算出することができる。 The thermal conductivity and emissivity of the intermediate layer can be calculated in the same manner as the thermal conductivity and emissivity of the surface layer.

中間層の材料として、金属を用いる場合には、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金、ステンレス鋼、銅又は銅合金、銀又は銀合金、ニッケル又はニッケル合金及びチタン又はチタン合金から選択された1種の金属を使用することが好ましい。 When a metal is used as the material for the intermediate layer, it is preferable to use one metal selected from, for example, aluminum or an aluminum alloy, stainless steel, copper or a copper alloy, silver or a silver alloy, nickel or a nickel alloy, and titanium or a titanium alloy.

なお、上記中間層の材料から選択された2種以上の金属を積層した複合層を、中間層とすることもできる。中間層として複合層を採用する場合は、上記2種以上の金属層は、いずれも断熱材よりも放射率が低いとともに、断熱材よりも熱伝導率が高いものを選択する。このような中間層としては、例えば、[アルミニウム/銅/アルミニウム]複合層、[アルミニウム/銀/アルミニウム]複合層、[ニッケル/ステンレス鋼/ニッケル]複合層、[銀/ステンレス鋼/銀]複合層等が挙げられる。上記複合層におけるアルミニウム、銅、銀は、それぞれ合金の形であってもよい。
上記複合層は、中心となる基層の両面に、湿式めっき又は蒸着等により金属層を形成する方法や、異なる材料からなる金属箔を積層する方法により得ることができる。
The intermediate layer may be a composite layer formed by laminating two or more metals selected from the materials for the intermediate layer. When a composite layer is used as the intermediate layer, the two or more metal layers are selected to have a lower emissivity than the insulating material and a higher thermal conductivity than the insulating material. Examples of such intermediate layers include an aluminum/copper/aluminum composite layer, an aluminum/silver/aluminum composite layer, a nickel/stainless steel/nickel composite layer, and a silver/stainless steel/silver composite layer. The aluminum, copper, and silver in the composite layer may each be in the form of an alloy.
The composite layer can be obtained by forming metal layers on both sides of a central base layer by wet plating or vapor deposition, or by laminating metal foils made of different materials.

また、中間層の材料として、セラミックを用いる場合には、AlN、SiC及びTiNから選択された1種のセラミックを使用することができる。 When ceramic is used as the material for the intermediate layer, one type of ceramic selected from AlN, SiC, and TiN can be used.

なお、表面層と同様に、中間層の材料として上述した金属の熱伝導率は、5~450(W/m・K)であり、後述する断熱材の熱伝導率(例えば、0.05(W/m・K))よりも十分に大きいため、中間層に到達した熱を効率的に拡散することができる。断熱材と比較した場合の具体的な熱伝導率としては、中間層の熱伝導率は、断熱材の熱伝導率の10倍以上であることが好ましく、100倍以上であることがより好ましい。 As with the surface layer, the thermal conductivity of the metals mentioned above as materials for the intermediate layer is 5 to 450 (W/m·K), which is sufficiently greater than the thermal conductivity of the insulating material described below (e.g., 0.05 (W/m·K)), and therefore heat that reaches the intermediate layer can be efficiently diffused. In terms of specific thermal conductivity compared to the insulating material, the thermal conductivity of the intermediate layer is preferably 10 times or more, and more preferably 100 times or more, the thermal conductivity of the insulating material.

また、中間層が金属により構成されている場合に、伝導伝熱による熱の拡散効果を十分に得るためには、中間層の厚さは、5μm以上であることが好ましく、10μm以上であることがより好ましく、20μm以上であることがさらに好ましく、30μm以上であることがさらにより好ましく、50μm以上であることが特に好ましい。一方、熱制御シートとしての全体の厚さを考慮し、中間層の厚さは300μm以下であることが好ましく、200μm以下であることがより好ましい。
さらに、中間層は、図1に示すように、一層からなるものであっても、同一の材料からなる薄膜が複数層積層されたものでもよい。同一の材料からなる薄膜が積層されて中間層を構成する場合に、複数層の合計の厚さは、一層からなる中間層の厚さと同じであれば、同様の効果が得られる。したがって、中間層が複数層からなる場合であっても、その合計の厚さは上記範囲であることが好ましい。
In addition, when the intermediate layer is made of metal, in order to obtain a sufficient heat diffusion effect by conductive heat transfer, the thickness of the intermediate layer is preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, even more preferably 20 μm or more, even more preferably 30 μm or more, and particularly preferably 50 μm or more. On the other hand, in consideration of the overall thickness of the thermal control sheet, the thickness of the intermediate layer is preferably 300 μm or less, and more preferably 200 μm or less.
Furthermore, the intermediate layer may be a single layer, as shown in Fig. 1, or may be a laminate of multiple thin layers made of the same material. When the intermediate layer is made of laminated thin films made of the same material, the same effect can be obtained as long as the total thickness of the multiple layers is the same as the thickness of the intermediate layer made of a single layer. Therefore, even when the intermediate layer is made of multiple layers, it is preferable that the total thickness is within the above range.

また、中間層は、一方の面に到達した熱を面方向に伝達して、熱制御シートの外部に拡散する効果が高いことが好ましい。したがって、中間層の熱伝導率は、上記表面層の熱伝導率以上であることが好ましい。また、同様の理由により、中間層の放射率は、上記表面層の放射率以上であることが好ましい。
したがって、上記中間層の材料のうち、アルミニウム又はアルミニウム合金、及び銅又は銅合金は、表面層の材料として好適であるステンレス鋼と比較して熱伝導率が高いため、より好適に使用することができる。ただし、放射率は、物質の種類と表面の状態により変化するため、表面状態等も考慮して材料を選択することが好ましい。
In addition, it is preferable that the intermediate layer has a high effect of transmitting heat that has reached one surface in the planar direction and diffusing it to the outside of the thermal control sheet. Therefore, it is preferable that the thermal conductivity of the intermediate layer is equal to or higher than the thermal conductivity of the surface layer. For the same reason, it is preferable that the emissivity of the intermediate layer is equal to or higher than the emissivity of the surface layer.
Therefore, among the above-mentioned intermediate layer materials, aluminum or aluminum alloy, and copper or copper alloy are more suitable for use because they have higher thermal conductivity than stainless steel, which is a suitable material for the surface layer. However, since emissivity varies depending on the type of material and the surface condition, it is preferable to select a material taking into consideration the surface condition, etc.

(断熱材)
本実施形態に係る組電池用熱制御シートに用いられる断熱材としては、断熱効果を有するものであれば、特に限定されない。断熱効果を表す指標として、熱伝導率を挙げることができるが、本実施形態においては、断熱材の熱伝導率は1(W/m・K)未満であることが好ましく、0.5(W/m・K)未満であることがより好ましく、0.2(W/m・K)未満であることがより好ましい。さらに、断熱材の熱伝導率は0.1(W/m・K)未満であることがより好ましく、0.05(W/m・K)未満であることがより好ましく、0.02(W/m・K)未満であることが特に好ましい。
このような断熱材として、例えば、無機繊維、有機繊維、無機粒子及び有機粒子から選択された少なくとも1種を含有するものを用いることができる。
(Thermal insulation)
The heat insulating material used in the thermal control sheet for a battery pack according to the present embodiment is not particularly limited as long as it has a heat insulating effect. Thermal conductivity can be cited as an index showing the heat insulating effect, and in the present embodiment, the heat conductivity of the heat insulating material is preferably less than 1 (W/m·K), more preferably less than 0.5 (W/m·K), and even more preferably less than 0.2 (W/m·K). Furthermore, the heat conductivity of the heat insulating material is more preferably less than 0.1 (W/m·K), more preferably less than 0.05 (W/m·K), and particularly preferably less than 0.02 (W/m·K).
As such a heat insulating material, for example, a material containing at least one selected from inorganic fibers, organic fibers, inorganic particles, and organic particles can be used.

なお、断熱材の熱伝導率は、JIS R 2251に記載の「耐火物の熱伝導率の試験方法」に準拠して、測定することができる。 The thermal conductivity of the insulating material can be measured in accordance with the "Test method for thermal conductivity of refractories" described in JIS R 2251.

無機繊維としては、アルミナファイバ、カーボンファイバ、バサルトファイバ、ソルブルファイバ、リフラクトリーセラミックファイバ、グラスファイバ、エアロゲル複合材等を使用することができる。
有機繊維としては、セルロースファイバ等を使用することができる。
なお、これらの繊維については、単一の繊維を使用してもよいし、2種以上の繊維を組み合わせて使用してもよい。
As the inorganic fiber, alumina fiber, carbon fiber, basalt fiber, soluble fiber, refractory ceramic fiber, glass fiber, aerogel composite material, and the like can be used.
As the organic fiber, cellulose fiber or the like can be used.
In addition, these fibers may be used alone or in combination of two or more kinds.

無機粒子としては、マイカ、マイクロポーラス粒子、中空シリカ粒子、熱膨張性無機材料及びエアロゲルを使用することができる。
熱膨張性無機材料としては、バーミキュライト、ベントナイト、雲母、パーライト等を挙げることができる。
有機粒子としては、中空ポリスチレン粒子等を使用することができる。
As inorganic particles, mica, microporous particles, hollow silica particles, thermally expandable inorganic materials, and aerogels can be used.
Examples of the thermally expandable inorganic material include vermiculite, bentonite, mica, and perlite.
As the organic particles, hollow polystyrene particles or the like can be used.

これらの断熱材としての材料のうち、アルミナファイバ、グラスファイバ、エアロゲル複合材等を、好適に使用することができる。 Among these insulating materials, alumina fiber, glass fiber, aerogel composites, etc. can be preferably used.

<熱制御シートの厚さ>
本実施形態において、熱制御シートの厚さは特に限定されないが、0.05~6mmの範囲にあることが好ましい。熱制御シートの厚さが0.05mm以上であると、充分な機械的強度を熱制御シートに付与することができる。一方、熱制御シートの厚さが6mm以下であると、良好な組付け性を得ることができる。
<Thickness of thermal control sheet>
In this embodiment, the thickness of the thermal control sheet is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.05 to 6 mm. If the thickness of the thermal control sheet is 0.05 mm or more, sufficient mechanical strength can be imparted to the thermal control sheet. On the other hand, if the thickness of the thermal control sheet is 6 mm or less, good assembly properties can be obtained.

続いて、本実施形態に係る組電池用熱制御シートの製造方法について説明する。 Next, we will explain the manufacturing method of the thermal control sheet for the battery pack according to this embodiment.

<熱制御シートの製造方法>
本実施形態に係る熱制御シートは、例えば、表面層としての一対の金属板を準備し、一対の表面層の間に中間層としての金属板を配置し、表面層と中間層との間に、断熱材を配置することにより得ることができる。これらの各層同士は接合しても接合しなくてもよく、接合する場合は、例えば、積層されたシートの周縁部を接着又は溶着等により固定する方法を利用することができる。
<Method of manufacturing the thermal control sheet>
The thermal control sheet according to the present embodiment can be obtained, for example, by preparing a pair of metal plates as surface layers, disposing a metal plate as an intermediate layer between the pair of surface layers, and disposing a heat insulating material between the surface layers and the intermediate layer. These layers may or may not be bonded to each other. When they are bonded, for example, a method of fixing the peripheral portions of the laminated sheets by adhesion or welding can be used.

[2.組電池]
本実施形態に係る組電池は、複数の電池セルが直列又は並列に接続される組電池であって、本実施形態に係る組電池用熱制御シートが、電池セル間に介在されたものである。具体的には、例えば、図3に示すように、組電池100は、複数個の電池セル20a、20b、20cが並設され、直列又は並列に接続されて電池ケース30に格納されたものであり、電池セル20a、20b、20c間に、熱制御シート10が介在されている。
[2. Battery pack]
The battery pack according to the present embodiment is a battery pack in which a plurality of battery cells are connected in series or parallel, and the thermal control sheet for a battery pack according to the present embodiment is interposed between the battery cells. Specifically, for example, as shown in Fig. 3, a battery pack 100 is a battery pack in which a plurality of battery cells 20a, 20b, 20c are arranged side by side, connected in series or parallel, and stored in a battery case 30, and the thermal control sheet 10 is interposed between the battery cells 20a, 20b, 20c.

このような組電池100では、各電池セル20a、20b、20cの間に、熱制御シート10が介在されているため、通常使用時において、各電池セル20a、20b、20c間の熱の伝播を抑制することができる。
また、複数の電池セル20a、20b、20cのうち、一つの電池セルが熱暴走して高温になり、膨張したり発火したりする場合でも、本実施形態に係る熱制御シート10が存在することにより、電池セル20a、20b、20c間の熱の伝播を抑制することができる。したがって、熱暴走の連鎖を阻止することができ、他の電池セルへの悪影響を最小限に抑えることができる。
In such a battery pack 100, the thermal control sheet 10 is interposed between each of the battery cells 20a, 20b, and 20c, so that during normal use, the transfer of heat between each of the battery cells 20a, 20b, and 20c can be suppressed.
Furthermore, even if one of the multiple battery cells 20a, 20b, and 20c experiences thermal runaway, becomes too hot, expands, or catches fire, the presence of the thermal control sheet 10 according to this embodiment can suppress the transfer of heat between the battery cells 20a, 20b, and 20c, thereby preventing a chain reaction of thermal runaway and minimizing adverse effects on other battery cells.

なお、本実施形態に係る熱制御シートは、表面層、中間層及び断熱材の種類及び厚さの選択によっては、容易に屈曲可能なものとなる。したがって、電池セル20a、20b、20c及び電池ケース30の形状に影響されず、どのような形状のものにも対応させることができる。具体的には、角型電池の他、円筒形電池、平板型電池等にも適用することができる。 The thermal control sheet according to this embodiment can be easily bent depending on the type and thickness of the surface layer, intermediate layer, and insulating material. Therefore, it can be adapted to any shape without being affected by the shape of the battery cells 20a, 20b, 20c and the battery case 30. Specifically, it can be applied to cylindrical batteries, flat batteries, etc. in addition to square batteries.

以下、本実施形態に係る組電池用熱制御シートの発明例及び比較例について説明する。 Below, we will explain an example of the invention and a comparative example of the thermal control sheet for a battery pack according to this embodiment.

[実施例1:表面層又は中間層の有無、及び中間層の種類による熱制御の影響]
図1に示す表面層11a、11bとしてステンレス鋼板又は銀板を準備し、中間層12としてアルミニウム板、銅板、ステンレス鋼板、銀板又は[アルミニウム/銀/アルミニウム]複合層を準備した。また、断熱材13a、13bとしてアルミナファイバシート、エアロゲルブランケット又はグラスファイバを準備し、表面層、中間層及び断熱材を積層することにより、発明例となる組電池用熱制御シート10を作製した。また、比較例として、上記発明例に対して、表面層11a及び中間層12のいずれか一方又は両方を積層しない試験片を作成した。その後、得られた熱制御シートに対して、表面層又は中間層の有無による熱制御の影響を評価した。
[Example 1: Effect of heat control on the presence or absence of a surface layer or intermediate layer, and on the type of intermediate layer]
A stainless steel plate or a silver plate was prepared as the surface layers 11a and 11b shown in FIG. 1, and an aluminum plate, a copper plate, a stainless steel plate, a silver plate, or an [aluminum/silver/aluminum] composite layer was prepared as the intermediate layer 12. An alumina fiber sheet, an aerogel blanket, or a glass fiber was prepared as the insulating materials 13a and 13b, and the surface layer, the intermediate layer, and the insulating material were laminated to produce a thermal control sheet 10 for a battery pack according to the invention. As a comparative example, a test piece was prepared in which either one or both of the surface layer 11a and the intermediate layer 12 was not laminated, in comparison with the above-mentioned invention example. Then, the effect of thermal control depending on the presence or absence of the surface layer or the intermediate layer was evaluated for the obtained thermal control sheet.

図4は、熱制御の影響の評価方法を模式的に示す断面図である。また、図5は、本実施例において使用した熱制御シートのサイズを示す斜視図である。
図4に示すように、作製した熱制御シート10の一方の面(表面層11aの表面)上に、電気炉により800℃に加熱したFe治具16を、電気炉からの移動が5秒以内となるように載置した。その後、熱制御シート10の他方の面(表面層11bの表面)に配置した熱電対17により、載置から90秒後の温度を測定し、熱制御の影響を評価した。比較例についても同様に、図4及び図5に示す熱制御シート10を比較例の試験片に変えて、熱制御の影響を評価した。ただし、表面層を積層しない一部の比較例については、熱電対17による測定のため、他方の面側に表面層11bを配設した。
Fig. 4 is a cross-sectional view showing a typical method for evaluating the effect of thermal control, and Fig. 5 is a perspective view showing the size of the thermal control sheet used in this example.
As shown in FIG. 4, an Fe jig 16 heated to 800° C. in an electric furnace was placed on one side (surface of the surface layer 11a) of the thermal control sheet 10 so that it was moved from the electric furnace within 5 seconds. Then, the temperature 90 seconds after placement was measured by a thermocouple 17 placed on the other side (surface of the surface layer 11b) of the thermal control sheet 10 to evaluate the effect of thermal control. Similarly, for the comparative examples, the thermal control sheet 10 shown in FIG. 4 and FIG. 5 was replaced with the test piece of the comparative example to evaluate the effect of thermal control. However, for some comparative examples in which the surface layer was not laminated, the surface layer 11b was disposed on the other side for measurement by the thermocouple 17.

なお、図5に示すように、作製した熱制御シート10は、1辺が50mmの正方形であり、合計の厚さは1.5mmであった。また、熱制御シート10の一方の面において、Fe治具16との接触領域Aの幅は25mmであり、幅方向に直交する方向の長さは、熱制御シート10の1辺から対向する辺までの50mmとした。 As shown in FIG. 5, the thermal control sheet 10 produced was a square with sides of 50 mm and a total thickness of 1.5 mm. On one side of the thermal control sheet 10, the width of the contact area A with the Fe jig 16 was 25 mm, and the length in the direction perpendicular to the width direction was 50 mm from one side of the thermal control sheet 10 to the opposing side.

詳細な測定条件を下記表1に示し、積層条件及び測定結果を下記表2に示す。以下に示す表において、「SUS」はステンレス鋼を表し、[Al/Ag/Al]は、[アルミニウム/銀/アルミニウム]複合層を表す。また、「AF」はアルミナファイバを表し、「AG-F」はエアロゲルブランケットを表し、SHENZHEN AEROGEL TECHNOLOGY CO.,LTD.製の商品名である。「GF」はグラスファイバを表す。なお、「-」は、積層していないことを表す。
また、使用したアルミナファイバの熱伝導率は0.05(W/m・K)であり、放射率は0.8であった。エアロゲルブランケット(AG-F)の熱伝導率は0.02(W/m・K)であり、放射率は0.8であった。グラスファイバ(GF)の熱伝導率は0.05(W/m・K)であり、放射率は0.8であった。
さらに、表面層としてのステンレス鋼板、中間層としてのアルミニウム板、銅板、ステンレス鋼板の放射率は、いずれも約0.2であった。
Detailed measurement conditions are shown in Table 1 below, and lamination conditions and measurement results are shown in Table 2 below. In the tables shown below, "SUS" stands for stainless steel, and [Al/Ag/Al] stands for an [aluminum/silver/aluminum] composite layer. Also, "AF" stands for alumina fiber, and "AG-F" stands for an aerogel blanket, both trade names of SHENZHEN AEROGEL TECHNOLOGY CO., LTD. "GF" stands for glass fiber. "-" stands for no lamination.
The alumina fiber used had a thermal conductivity of 0.05 (W/m K) and an emissivity of 0.8. The aerogel blanket (AG-F) had a thermal conductivity of 0.02 (W/m K) and an emissivity of 0.8. The glass fiber (GF) had a thermal conductivity of 0.05 (W/m K) and an emissivity of 0.8.
Furthermore, the emissivity of the stainless steel plate as the surface layer, and the aluminum plate, copper plate, and stainless steel plate as the intermediate layer was all about 0.2.

Figure 0007670513000001
Figure 0007670513000001

Figure 0007670513000002
Figure 0007670513000002

上記表2に示すように、発明例No.1~9は、本発明の実施形態に係る熱制御シートであるため、表面層及び中間層により、放射伝熱の抑制効果と、伝導伝熱による拡散効果とを得ることができ、いずれも断熱効果が優れたものとなった。
これに対し、比較例No.1~6は、表面層及び中間層のいずれか一方又は両方を積層してないものであるため、発明例と比較して、断熱効果が低いものとなった。
As shown in Table 2 above, since invention examples No. 1 to 9 are thermal control sheets according to the embodiments of the present invention, the surface layer and intermediate layer can provide a suppression effect of radiative heat transfer and a diffusion effect due to conductive heat transfer, and all of them have excellent heat insulation effects.
In contrast, in Comparative Examples Nos. 1 to 6, either one or both of the surface layer and the intermediate layer were not laminated, and therefore the heat insulating effect was lower than that of the invention examples.

なお、発明例No.1~4及び7と、比較例No.2とを比較すると、表面層及び断熱材はいずれも共通であって、中間層の有無が異なっているのみであるが、発明例No.1~4及び7の方が優れた断熱効果を示した。これにより、どのような中間層であっても、本発明に記載の中間層を有することが、優れた断熱効果を得るために有効であることが示された。
また、発明例No.3と、比較例No.3とを比較すると、断熱材及び中間層はいずれも共通であって、1層の表面層の有無が異なっているのみであるが、発明例No.3の方が優れた断熱効果を示した。これにより、発熱した電池セルに接する位置に、本発明に記載の表面層を有することが、優れた断熱効果を得るために有効であることが示された。
In addition, when comparing Inventive Examples Nos. 1 to 4 and 7 with Comparative Example No. 2, the surface layer and the heat insulating material are all the same, and the only difference is the presence or absence of an intermediate layer, but Inventive Examples Nos. 1 to 4 and 7 showed superior heat insulating effects. This shows that, regardless of the type of intermediate layer, having the intermediate layer described in the present invention is effective in obtaining superior heat insulating effects.
In addition, when comparing Example No. 3 and Comparative Example No. 3, both of which share the same insulating material and intermediate layer, and differ only in the presence or absence of one surface layer, Example No. 3 showed superior insulating effect. This shows that having the surface layer according to the present invention at the position in contact with the heated battery cell is effective in obtaining superior insulating effect.

[実施例2:合計層数及び中間層の厚さによる熱制御の影響] [Example 2: Effect of thermal control on total number of layers and thickness of intermediate layer]

図3に示す表面層11a、11bとしてステンレス鋼板、中間層12a、12bとしてアルミニウム板、断熱材13a、13b、13cとしてアルミナファイバシートを準備し、表面層、中間層及び断熱材を積層することにより、本発明の第2の実施形態に係る熱制御シート15を作製した。また、さらに中間層及び断熱材を1層増加させた合計9層の熱制御シートを作製した。なお、9層構造のものについては、中間層の厚さを変化させた熱制御シートも作製した。
その後、上記実施例1と同様にして、熱制御シートにおけるFe治具が載置された面と反対側の面の温度を測定することにより、合計層数又は中間層の厚さによる熱制御の影響を評価した。
A thermal control sheet 15 according to the second embodiment of the present invention was produced by preparing stainless steel plates as the surface layers 11a and 11b, aluminum plates as the intermediate layers 12a and 12b, and alumina fiber sheets as the heat insulating materials 13a, 13b, and 13c shown in Fig. 3, and laminating the surface layers, intermediate layers, and heat insulating materials. A thermal control sheet with a total of nine layers was also produced by adding one intermediate layer and one heat insulating material. Note that for the nine-layer structure, thermal control sheets with different thicknesses of the intermediate layer were also produced.
Thereafter, in the same manner as in Example 1 above, the temperature of the surface of the thermal control sheet opposite to the surface on which the Fe jig was placed was measured to evaluate the effect of thermal control due to the total number of layers or the thickness of the intermediate layer.

作製した熱制御シートのサイズは、上記実施例1と同様とした。積層条件及び測定結果を下記表3に示す。なお、比較のため、上記実施例1における発明例No.1の結果を表3に併せて示す。 The size of the thermal control sheet produced was the same as in Example 1 above. The lamination conditions and measurement results are shown in Table 3 below. For comparison, the results of Invention Example No. 1 in Example 1 above are also shown in Table 3.

Figure 0007670513000003
Figure 0007670513000003

上記表3に示すように、中間層を2層以上配設した発明例No.10~12についても、表面層及び中間層により、放射伝熱の抑制効果と、伝導伝熱による拡散効果とを得ることができ、上記表2に示す比較例No.1~6と比較して、優れた断熱効果を得ることができた。 As shown in Table 3 above, in invention examples 10 to 12, which had two or more intermediate layers, the surface layer and intermediate layer were able to provide a radiative heat transfer suppression effect and a conductive heat transfer diffusion effect, and were able to provide superior heat insulation effects compared to comparative examples 1 to 6 shown in Table 2 above.

なお、発明例No.1と比較して、発明例No.10は、優れた断熱効果を示している。これは、中間層が1層から2層に増加したため、熱拡散効果が高められたと考えられる。発明例No.11は、さらに中間層を増加させたものであるが、層数を増加させるにつれて断熱材の坪量を減少させる必要があるため、発明例No.1と同等の断熱効果を有するものとなった。
また、発明例No.11は、発明例No.12と比較して、1層あたりの中間層の厚さが厚いため、中間層による熱拡散効果が高く、優れた断熱効果を得ることができた。
In comparison with invention sample No. 1, invention sample No. 10 exhibits superior heat insulating effect. This is believed to be due to the fact that the number of intermediate layers has been increased from one to two, enhancing the heat diffusion effect. In invention sample No. 11, the number of intermediate layers has been further increased, but since the basis weight of the insulating material needs to be reduced as the number of layers is increased, invention sample No. 11 has the same heat insulating effect as invention sample No. 1.
In addition, in Example No. 11, the thickness of each intermediate layer was thicker than in Example No. 12, so the heat diffusion effect of the intermediate layer was high and excellent heat insulation effect was obtained.

[実施例3:各層の厚さによる熱制御の影響] [Example 3: Effect of thermal control on the thickness of each layer]

図1に示す表面層11a、11bとしてステンレス鋼板、中間層12としてアルミニウム板、断熱材13a、13bとしてアルミナファイバシート又はエアロゲルブランケット(AG-F)を使用し、表面層11a及び中間層12の厚さ、又は断熱材13a、13bの種類及び坪量を種々に変化させた発明例となる5層構造の組電池用熱制御シート10を作製した。なお、表面層11bの厚さは全て50μmとし、合計厚さは1.5mmとなるようにした。
その後、上記実施例1と同様にして、熱制御シートにおけるFe治具が載置された面と反対側の面の温度を測定することにより、各層の厚さによる熱制御の影響を評価した。
A five-layered thermal control sheet 10 for a battery pack was produced as an example of the invention, using stainless steel plates as the surface layers 11a and 11b, an aluminum plate as the intermediate layer 12, and an alumina fiber sheet or an aerogel blanket (AG-F) as the heat insulating materials 13a and 13b, and varying the thickness of the surface layer 11a and the intermediate layer 12, or the type and basis weight of the heat insulating materials 13a and 13b. The thickness of each surface layer 11b was 50 μm, and the total thickness was 1.5 mm.
Thereafter, in the same manner as in Example 1 above, the temperature of the surface of the thermal control sheet opposite to the surface on which the Fe jig was placed was measured to evaluate the effect of thermal control due to the thickness of each layer.

作製した熱制御シートのサイズは、上記実施例1と同様とした。積層条件及び測定結果を下記表4に示す。なお、比較のため、上記実施例1における発明例No.1の結果を表4に併せて示す。 The size of the thermal control sheet produced was the same as in Example 1 above. The lamination conditions and measurement results are shown in Table 4 below. For comparison, the results of invention example No. 1 in Example 1 above are also shown in Table 4.

Figure 0007670513000004
Figure 0007670513000004

上記表4に示すように、表面層の厚さを50μm又は150μmとし、中間層の厚さを11μm、50μm又は165μmとし、断熱材の坪量を150(g/m)、190(g/m)又は280(g/m)とした発明例No.13~18についても、表面層及び中間層により、放射伝熱の抑制効果と、伝導伝熱による拡散効果とを得ることができ、上記表2に示す比較例No.1~6と比較して、優れた断熱効果を得ることができた。
なお、発明例No.1、13、14は、1層あたりの中間層の厚さがそれぞれ異なるものであるため、中間層が厚い順に断熱効果が高く、発明例No.14が最も優れた断熱効果を得ることができた。
As shown in Table 4 above, in invention examples Nos. 13 to 18 in which the thickness of the surface layer was 50 μm or 150 μm, the thickness of the intermediate layer was 11 μm, 50 μm or 165 μm, and the basis weight of the heat insulating material was 150 (g/m 2 ), 190 (g/m 2 ), or 280 (g/m 2 ), the surface layer and the intermediate layer were able to obtain a suppression effect of radiative heat transfer and a diffusion effect by conductive heat transfer, and a superior heat insulating effect was obtained compared to comparative examples Nos. 1 to 6 shown in Table 2 above.
In addition, since the thickness of the intermediate layer per layer is different among the invention samples No. 1, 13, and 14, the thicker the intermediate layer is, the higher the heat insulating effect is, and the invention sample No. 14 was able to obtain the best heat insulating effect.

また、発明例No.1、15は、1層あたりの表面層の厚さが互いに異なるものであるため、表面層が厚い発明例No.15の方が優れた断熱効果を示した。
同様に、発明例No.14、16も、1層あたりの表面層の厚さが互いに異なるものであるため、表面層が厚い発明例No.16の方が優れた断熱効果を示した。
さらに、発明例No.13、17、18は、断熱材の種類及び坪量が互いに異なり、中間層が最も薄いものであるが、いずれの断熱材を用いた場合であっても、上記表2に示す比較例No.1~6と比較して、優れた断熱効果を得ることができた。
In addition, since the thickness of the surface layer per layer is different between the invention samples No. 1 and No. 15, the invention sample No. 15 having a thicker surface layer exhibited a superior heat insulating effect.
Similarly, in the case of the invention samples No. 14 and No. 16, the thickness of the surface layer per layer is different from each other, and the invention sample No. 16 having the thicker surface layer exhibited a superior heat insulating effect.
Furthermore, inventive examples 13, 17, and 18, the type and basis weight of the insulating material were different from one another, and the intermediate layer was the thinnest, but no matter which insulating material was used, a superior insulating effect was obtained compared to comparative examples 1 to 6 shown in Table 2 above.

上記のように、本発明に係る熱制御シートは、合計層数、断熱材の坪量及び中間層の厚さによって断熱効果が異なるため、これらを適切に制御することにより、より一層優れた断熱効果を得ることができる。 As described above, the thermal insulation effect of the thermal control sheet of the present invention varies depending on the total number of layers, the basis weight of the insulating material, and the thickness of the intermediate layer, so by appropriately controlling these, it is possible to obtain an even better insulating effect.

10,15 組電池用熱制御シート
11a,11b 表面層
12,12a,12b 中間層
13a,13b,13c 断熱材
17 熱電対
20a,20b,20c 電池セル
30 電池ケース
100 組電池
Reference Signs List 10, 15: Thermal control sheet for battery pack 11a, 11b: Surface layer 12, 12a, 12b: Intermediate layer 13a, 13b, 13c: Insulating material 17: Thermocouple 20a, 20b, 20c: Battery cell 30: Battery case 100: Battery pack

Claims (17)

複数の電池セルが直列又は並列に接続される組電池に使用され、前記電池セル間に介在される組電池用熱制御シートであって、
前記電池セルに接する一対の表面層と、
前記一対の表面層の間に配設された少なくとも1層の中間層と、
前記表面層と前記中間層との間に配設された断熱材と、を有し、
前記表面層及び前記中間層は、いずれも、前記断熱材よりも放射率が低いとともに、前記断熱材よりも熱伝導率が高いことを特徴とする組電池用熱制御シート。
A thermal control sheet for a battery assembly used in a battery assembly in which a plurality of battery cells are connected in series or parallel, the thermal control sheet being interposed between the battery cells,
A pair of surface layers in contact with the battery cell;
At least one intermediate layer disposed between the pair of surface layers;
a heat insulating material disposed between the surface layer and the intermediate layer,
The thermal control sheet for a battery pack, wherein the surface layer and the intermediate layer each have a lower emissivity and a higher thermal conductivity than the insulating material.
2層以上の前記中間層と、
隣り合う前記中間層の間に配設された断熱材と、を有することを特徴とする請求項1に記載の組電池用熱制御シート。
Two or more intermediate layers;
2. The thermal control sheet for a battery pack according to claim 1, further comprising a heat insulating material disposed between adjacent ones of the intermediate layers.
前記断熱材の熱伝導率は1(W/m・K)未満であることを特徴とする請求項1又は2に記載の組電池用熱制御シート。 The thermal control sheet for a battery pack according to claim 1 or 2, characterized in that the thermal conductivity of the insulating material is less than 1 (W/m·K). 前記表面層の熱伝導率及び前記中間層の熱伝導率は、いずれも、前記断熱材の熱伝導率の10倍以上、かつ、5~450(W/m・K)であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の組電池用熱制御シート。 The thermal control sheet for a battery pack according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the thermal conductivity of the surface layer and the thermal conductivity of the intermediate layer are both 10 times or more higher than the thermal conductivity of the insulating material and are in the range of 5 to 450 (W/m K) . 前記中間層の熱伝導率は、前記表面層の熱伝導率以上であることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の組電池用熱制御シート。 The thermal control sheet for a battery pack according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the thermal conductivity of the intermediate layer is equal to or higher than the thermal conductivity of the surface layer. 前記中間層の放射率は、前記表面層の放射率以上であることを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の組電池用熱制御シート。 The thermal control sheet for a battery pack according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the emissivity of the intermediate layer is equal to or higher than the emissivity of the surface layer. 前記表面層は、融点が600℃以上である金属、又はセラミックにより構成されることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の組電池用熱制御シート。 The thermal control sheet for a battery pack according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the surface layer is made of a metal with a melting point of 600°C or higher, or a ceramic. 前記表面層は、ステンレス鋼、銅又は銅合金、銀又は銀合金、ニッケル又はニッケル合金及びチタン又はチタン合金から選択された1種の金属により構成されることを特徴とする請求項7に記載の組電池用熱制御シート。 The thermal control sheet for a battery pack according to claim 7, characterized in that the surface layer is made of one metal selected from stainless steel, copper or a copper alloy, silver or a silver alloy, nickel or a nickel alloy, and titanium or a titanium alloy. 前記表面層は、ステンレス鋼、銅又は銅合金、銀又は銀合金、ニッケル又はニッケル合金及びチタン又はチタン合金から選択された2種以上の金属が積層された複合層であることを特徴とする請求項7に記載の組電池用熱制御シート。 The thermal control sheet for a battery pack according to claim 7, characterized in that the surface layer is a composite layer in which two or more metals selected from stainless steel, copper or a copper alloy, silver or a silver alloy, nickel or a nickel alloy, and titanium or a titanium alloy are laminated. 前記表面層は、ステンレス鋼、及び銀又は銀合金から選択された1種の金属により構成されることを特徴とする請求項8に記載の組電池用熱制御シート。 The thermal control sheet for a battery pack according to claim 8, characterized in that the surface layer is made of one metal selected from stainless steel, silver, and a silver alloy. 前記中間層は、金属又はセラミックにより構成されることを特徴とする請求項1~10のいずれか1項に記載の組電池用熱制御シート。 The thermal control sheet for a battery pack according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the intermediate layer is made of metal or ceramic. 前記中間層は、アルミニウム又はアルミニウム合金、ステンレス鋼、銅又は銅合金、銀又は銀合金、ニッケル又はニッケル合金及びチタン又はチタン合金から選択された1種の金属により構成されることを特徴とする請求項11に記載の組電池用熱制御シート。 The thermal control sheet for a battery pack according to claim 11, characterized in that the intermediate layer is made of one metal selected from aluminum or an aluminum alloy, stainless steel, copper or a copper alloy, silver or a silver alloy, nickel or a nickel alloy, and titanium or a titanium alloy. 前記中間層は、アルミニウム又はアルミニウム合金、ステンレス鋼、銅又は銅合金、銀又は銀合金、ニッケル又はニッケル合金及びチタン又はチタン合金から選択された2種以上の金属が積層された複合層であることを特徴とする請求項11に記載の組電池用熱制御シート。 The thermal control sheet for a battery pack according to claim 11, characterized in that the intermediate layer is a composite layer in which two or more metals selected from aluminum or an aluminum alloy, stainless steel, copper or a copper alloy, silver or a silver alloy, nickel or a nickel alloy, and titanium or a titanium alloy are laminated. 前記中間層は、アルミニウム又はアルミニウム合金、銅又は銅合金及び銀又は銀合金から選択された1種の金属により構成されることを特徴とする請求項12に記載の組電池用熱制御シート。 The thermal control sheet for a battery pack according to claim 12, characterized in that the intermediate layer is made of one metal selected from aluminum or an aluminum alloy, copper or a copper alloy, and silver or a silver alloy. 前記断熱材は、無機繊維、有機繊維、無機粒子及び有機粒子から選択された少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項1~14のいずれか1項に記載の組電池用熱制御シート。 The thermal control sheet for a battery pack according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the insulating material contains at least one selected from inorganic fibers, organic fibers, inorganic particles, and organic particles. 前記断熱材は、アルミナファイバ、カーボンファイバ、マイカ、バサルトファイバ、ソルブルファイバ、リフラクトリーセラミックファイバ、グラスファイバ、エアロゲル複合材、マイクロポーラス粒子、中空シリカ粒子、熱膨張性無機材料及びエアロゲルから選択された少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項15に記載の組電池用熱制御シート。 The thermal control sheet for a battery pack according to claim 15, characterized in that the heat insulating material contains at least one selected from alumina fiber, carbon fiber, mica, basalt fiber, soluble fiber, refractory ceramic fiber, glass fiber, aerogel composite material, microporous particles, hollow silica particles, thermally expandable inorganic material, and aerogel. 電池ケースと、
前記電池ケースの内部に格納され、直列または並列に接続された複数の電池セルと、
前記複数の電池セル間に介在される請求項1~16のいずれか1項に記載の組電池用熱制御シートと、を有し、
前記組電池用熱制御シートの表面層は、前記電池セルに接していることを特徴とする組電池。
A battery case;
A plurality of battery cells housed inside the battery case and connected in series or parallel;
and a thermal control sheet for a battery pack according to any one of claims 1 to 16, which is interposed between the plurality of battery cells;
A battery pack, wherein a surface layer of the thermal control sheet for the battery pack is in contact with the battery cells.
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