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JP7797782B2 - Partition member and battery pack - Google Patents
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JP7797782B2 - Partition member and battery pack - Google Patents

Partition member and battery pack

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Description

本発明は、仕切り部材及び組電池に関する。 The present invention relates to a partition member and a battery pack.

近年、車両等の電源としての使用が急増している二次電池について、車両等の限られた空間に搭載する際の自由度を向上させる目的や、一度の充電に対して走行可能な航続距離を伸ばす等の目的から、二次電池の高エネルギー密度化の検討が進められている。一方、二次電池の安全性はエネルギー密度とは相反する傾向にあり、高エネルギー密度を有する二次電池となるほど安全性は低下する傾向にある。例えば、航続距離が数百kmに及ぶような電気自動車に搭載される二次電池では、過充電や内部短絡等により二次電池が損傷した場合の電池表面温度が数百℃を超え、1000℃以上に及ぶ場合もある。 In recent years, secondary batteries have seen a rapid increase in use as power sources for vehicles and other devices. Research is underway to increase the energy density of secondary batteries in order to improve flexibility when installing them in limited spaces such as vehicles, and to extend the driving distance that can be traveled on a single charge. However, the safety of secondary batteries tends to be at odds with their energy density, and the higher the energy density of a secondary battery, the lower its safety tends to be. For example, in the case of secondary batteries installed in electric vehicles with driving ranges of several hundred kilometers, if the secondary battery is damaged by overcharging or an internal short circuit, the battery surface temperature can exceed several hundred degrees Celsius, sometimes reaching 1,000 degrees Celsius or more.

車両等の電源に使用される二次電池は一般に複数の単電池から成る組電池として用いられるため、組電池を構成する単電池の一つが損傷して上記のような温度域に到達した場合、その発熱により隣接する単電池が損傷を受け、連鎖的に組電池全体に損傷が拡がるおそれがある。このような単電池間の損傷の連鎖を防ぐため、単電池と単電池の間に仕切り部材を設け、損傷した単電池を冷却する技術が種々提案されている。 Secondary batteries used as power sources for vehicles, etc., are generally used as battery packs consisting of multiple cells. Therefore, if one of the cells in the battery pack is damaged and reaches the temperature range described above, the heat generated may damage adjacent cells, causing a chain reaction of damage that may spread to the entire battery pack. To prevent this chain reaction of damage between cells, various technologies have been proposed that install partition members between cells and cool damaged cells.

例えば、シート状の袋の中に水等の冷却剤を入れた構成の仕切り部材を単電池と単電池の間に設置するモジュールがある(例えば、特許文献1)。このモジュールによれば、隣接する単電池からの発熱を効率よく近隣の単電池に移動させるほか、隣接する単電池が損傷し、電池表面が高温に至った場合には、開封部から袋中の水が放出され、損傷した電池を冷却することができる。また、シート状の袋の中に水等の冷却剤を含浸させた多孔質体を入れた構成の仕切り部材がある(例えば、特許文献2)。 For example, there is a module in which a partition member made of a sheet-like bag filled with a coolant such as water is placed between unit cells (see, for example, Patent Document 1). This module efficiently transfers heat generated from adjacent unit cells to nearby units. In addition, if an adjacent unit cell is damaged and the battery surface becomes hot, the water in the bag is released from the opening, cooling the damaged battery. Another partition member is made of a sheet-like bag filled with a porous material impregnated with a coolant such as water (see, for example, Patent Document 2).

特開2014-157747号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-157747 特開2011-108617号公報JP 2011-108617 A

本発明者がこれらの従来の技術を詳細に検討した結果、以下のような課題があることが分かった。即ち、組電池中の単電池は、組電池製造時に拘束圧がかかる。また、単電池は、充電される際に単電池内の電極が膨張するため、その筐体も膨張し、隣接する部材を圧迫する。更に、単電池は繰り返しの使用により、単電池内の電解液からのガスが発生して膨張することによっても圧力がかかる。これらの理由から単電池の間に設置される仕切り部材には、耐圧性が要求される。しかしながら、特許文献1、2に開示されている仕切り部材については、耐圧性に関する検討は十分になされていない。 After detailed investigation of these conventional technologies, the inventors found the following problems. Specifically, the cells in a battery pack are subjected to confining pressure during battery assembly manufacturing. Furthermore, when a cell is charged, the electrodes inside the cell expand, causing the cell's casing to expand and press against adjacent components. Furthermore, repeated use of the cell causes gas to be generated from the electrolyte inside the cell, causing the cell to expand and exert pressure. For these reasons, the partition members installed between the cells are required to be pressure-resistant. However, the pressure-resistant properties of the partition members disclosed in Patent Documents 1 and 2 have not been fully investigated.

一方、本発明者は液体を保持した断熱材と、これらを収容する外装体とを含む仕切り部材を提案した。この仕切り部材は、液体の蒸気圧が外装体の破裂強度を越える温度(開口温度)の前後で熱抵抗が切り替わる特性を有している。開口温度未満では外装材内部に保持された液体により低い熱抵抗を示す一方、開口温度以上では液体が揮発し、残った断熱材により高い熱抵抗を示す。この特性により、過充電や内部短絡等により異常な温度上昇を生じた単電池に接する仕切り部材は開口し、その高い熱抵抗により隣接する単電池への熱伝導を抑えることができる。その一方で、異常を生じた単電池以外の単電池間の仕切り部材は、低い熱抵抗を有しており、異常を生じた単電池からの伝熱による各電池の温度上昇を抑えることができる。 The inventors have proposed a partition member that includes a liquid-holding insulating material and an exterior housing that houses the insulating material. This partition member has the property of switching its thermal resistance around the temperature (opening temperature) at which the vapor pressure of the liquid exceeds the burst strength of the exterior housing. Below the opening temperature, the partition member exhibits low thermal resistance due to the liquid held inside the exterior housing, while above the opening temperature, the liquid evaporates and the remaining insulating material exhibits high thermal resistance. Due to this property, the partition member in contact with a cell that has experienced an abnormal temperature rise due to overcharging, internal short circuit, etc. opens, and its high thermal resistance suppresses heat conduction to adjacent cells. Meanwhile, the partition members between cells other than the abnormal cell have low thermal resistance, suppressing the temperature rise of each battery due to heat transfer from the abnormal cell.

上記のような状況下、通常時には、単電池の膨張を吸収して、単電池の性能を維持するため、良好な弾性を示し、かつ良好な耐圧性を示す仕切り部材であることが求められる。一方、隣接する単電池からの発熱を効率よく近隣の単電池に移動させるほか、隣接する単電池が異常な温度上昇を起こし、連鎖的に組電池全体に異常な温度上昇が拡がるおそれがあるような異常時には、単電池間の温度上昇の連鎖を防ぐことが求められる。
すなわち、本発明は、通常時に要求される性能と異常時に要求される性能を高いレベルで両立することのできる仕切り部材、及び該仕切り部材を用いた組電池を提供することを課題とする。
Under the above circumstances, a partition member is required to have good elasticity and pressure resistance to absorb the expansion of the cells and maintain the performance of the cells under normal conditions. On the other hand, it is required to efficiently transfer heat generated from adjacent cells to nearby cells, and to prevent a chain reaction of temperature rises between the cells in abnormal conditions where an abnormal temperature rise in an adjacent cell could spread to the entire battery pack.
That is, an object of the present invention is to provide a partition member that can achieve high levels of performance required under normal conditions and performance required under abnormal conditions, and a battery pack using the partition member.

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、組電池の仕切り部材において、熱移動を制御する層と圧縮性を制御する層を組み込んだ仕切り部材とすることにより、上記課題を解決できることを見出し、以下の本発明を完成させた。すなわち本発明は下記のとおりである。 After extensive research to solve the above problems, the inventors discovered that the above problems could be solved by incorporating a layer that controls heat transfer and a layer that controls compressibility into the partition member of a battery pack, and thus completed the present invention. Specifically, the present invention is as follows:

[1]厚み方向と該厚み方向に直交する面方向とを有し、該厚み方向において単電池間、又は単電池と単電池以外の部材とを仕切る仕切り部材であって、熱移動制御層、圧縮性制御層、及びこれらを収容する外装体を含む仕切り部材。
[2]前記圧縮性制御層が複数の凹部を有するトレイ状部材であり、前記熱移動制御層が耐熱粒子及び耐熱繊維からなる群から選ばれる少なくとも1種と液体とを含むペーストで構成される上記[1]に記載の仕切り部材。
[3]前記トレイ状部材の凹部に前記ペーストを充填してなる上記[2]に記載の仕切り部材。
[4]前記液体が水である上記[2]又は[3]に記載の仕切り部材。
[5]前記圧縮性制御層が複数の凹部を有するトレイ状部材であり、前記熱移動制御層が耐熱粒子で構成される上記[1]に記載の仕切り部材。
[6]前記トレイ状部材が熱可塑性樹脂からなる上記[2]~[5]のいずれかに記載の仕切り部材。
[7]前記熱可塑性樹脂がオレフィン系樹脂である上記[6]に記載の仕切り部材。
[8]前記オレフィン系樹脂がポリプロピレンである上記[7]に記載の仕切り部材。
[9]前記耐熱粒子が、珪酸カルシウム及びゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも1種である上記[2]~[8]のいずれかに記載の仕切り部材。
[10]上記[1]~[9]のいずれかに記載の仕切り部材と複数の単電池を含む組電池。
[1] A partition member having a thickness direction and a surface direction perpendicular to the thickness direction, which separates cells in the thickness direction, or between cells and components other than cells, the partition member including a heat transfer control layer, a compressibility control layer, and an exterior body that houses these.
[2] A partition member described in [1] above, wherein the compressibility control layer is a tray-shaped member having a plurality of recesses, and the heat transfer control layer is composed of a paste containing at least one selected from the group consisting of heat-resistant particles and heat-resistant fibers and a liquid.
[3] The partition member according to the above [2], wherein the paste is filled in the recess of the tray-shaped member.
[4] The partition member according to [2] or [3] above, wherein the liquid is water.
[5] The partition member according to the above [1], wherein the compressibility control layer is a tray-shaped member having a plurality of recesses, and the heat transfer control layer is made of heat-resistant particles.
[6] The partition member according to any one of the above [2] to [5], wherein the tray-shaped member is made of a thermoplastic resin.
[7] The partition member according to the above [6], wherein the thermoplastic resin is an olefin-based resin.
[8] The partition member according to the above [7], wherein the olefin-based resin is polypropylene.
[9] The partition member according to any one of the above [2] to [8], wherein the heat-resistant particles are at least one selected from the group consisting of calcium silicate and zeolite.
[10] A battery pack including the partition member according to any one of [1] to [9] above and a plurality of unit cells.

本発明によれば、通常時には、良好な弾性及び耐圧性を示し、隣接する単電池からの発熱を効率よく近隣の単電池に移動させることができ、かつ、隣接する単電池が損傷を受け、連鎖的に組電池全体に損傷が拡がるおそれがあるような異常時には、単電池間の損傷の連鎖を防ぐことができる仕切り部材、及び組電池を提案することができる。 The present invention provides a partition member and battery assembly that, under normal circumstances, exhibits good elasticity and pressure resistance, and can efficiently transfer heat generated from adjacent cells to nearby cells, while also preventing damage from spreading between cells in the event of an abnormality that could result in damage to adjacent cells and spreading to the entire battery assembly.

本発明における圧縮性制御層の一態様を示す写真である。1 is a photograph showing one embodiment of the compressibility control layer of the present invention. 本発明の仕切り部材の一例を示す概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of a partition member of the present invention. 本発明の仕切り部材の他の一例を示す概念図である。FIG. 10 is a conceptual diagram showing another example of the partition member of the present invention. 本発明の組電池を示す概念図である。1 is a conceptual diagram showing a battery pack of the present invention. 単電池の一例を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing an example of a unit cell. 図5の単電池の正面図である。FIG. 6 is a front view of the cell of FIG. 5 . 図5の単電池の側面図である。FIG. 6 is a side view of the cell of FIG. 5 . 断熱性評価装置の概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram of a heat insulation evaluation device.

以下、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。ただし、本発明は次に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、任意に変形して実施することができる。
なお、本明細書において、「X~Y」(X,Yは任意の数字)と記載した場合、特に断らない限り「X以上Y以下」の意と共に、「好ましくはXより大きい」或いは「好ましくはYより小さい」の意も包含するものである。また、「X以上」(Xは任意の数字)と記載した場合、特に断らない限り「好ましくはXより大きい」の意を包含し、「Y以下」(Yは任意の数字)と記載した場合、特に断らない限り「好ましくはYより小さい」の意も包含するものである。
An example of an embodiment of the present invention will be described in detail below. However, the present invention is not limited to the embodiment described below, and can be implemented with any modifications within the scope of the gist of the present invention.
In this specification, when it is stated that "X to Y" (X and Y are any numbers), it means "X or more and Y or less" unless otherwise specified, and also means "preferably greater than X" or "preferably smaller than Y". Furthermore, when it is stated that "X or more" (X is any number), it means "preferably greater than X" unless otherwise specified, and when it is stated that "Y or less" (Y is any number), it also means "preferably smaller than Y" unless otherwise specified.

[仕切り部材]
本発明の仕切り部材は、厚み方向と該厚み方向に直交する面方向とを有し、該厚み方向において単電池間、又は単電池と単電池以外の部材とを仕切る部材である。ここで、「単電池以外の部材」とは、例えば、底面及び四方の側面を有し、組電池を構成する単電池及び仕切り部材を収容する筐体である。
本発明の仕切り部材は、熱移動制御層、圧縮性制御層、及びこれらを収容する外装体を含む。熱移動制御層と圧縮性制御層はそれぞれ、一枚の仕切り部材の中に複数層あってもよい。
[Partition member]
The partition member of the present invention has a thickness direction and a plane direction perpendicular to the thickness direction, and is a member that separates cells in the thickness direction or separates cells from components other than cells. Here, the "components other than cells" refers to, for example, a housing that has a bottom and four side surfaces and that houses the cells and the partition member that constitute the battery pack.
The partition member of the present invention includes a heat transfer control layer, a compressibility control layer, and an exterior body that houses them. A single partition member may contain a plurality of heat transfer control layers and a plurality of compressibility control layers.

<熱移動制御層>
本発明の仕切り部材は、熱移動制御層を有することが特徴である。熱移動制御層は、通常時には、隣接する単電池からの発熱を効率よく近隣の単電池に移動させることができ、かつ、異常時には断熱性を発揮し、隣接する単電池への熱の移動を制御する層である。具体的には、耐熱粒子又は耐熱粒子と液体とでペースト状としたもの(以下「耐熱粒子ペースト」と記載することがある。)が好適に用いられる。
本発明においては、特に耐熱粒子ペーストを用いることが好ましい。耐熱粒子ペーストに含まれる液体は、単電池の一つが異常発熱した場合に揮発することで周囲から気化熱を吸収して温度の上昇を抑制することができ、また、揮発したガスが抜けることによっても熱を逃すことができる。
一方、耐熱粒子を使用し、液体を使用しない態様であってもよく、圧縮性制御層及び外装体と組み合わせて仕切り部材を構成することにより、粉体でありながら、単電池の膨張を吸収することができる。また、耐圧性が高く、単電池が膨張した際に仕切り部材が破裂等することがない。
<Heat transfer control layer>
The partition member of the present invention is characterized by having a heat transfer control layer. The heat transfer control layer is a layer that can efficiently transfer heat generated from adjacent cells to nearby cells under normal conditions and, in an abnormal condition, exhibits heat insulating properties and controls the transfer of heat to the adjacent cells. Specifically, heat-resistant particles or a paste of heat-resistant particles and a liquid (hereinafter, sometimes referred to as a "heat-resistant particle paste") is preferably used.
In the present invention, it is particularly preferable to use a heat-resistant particle paste. The liquid contained in the heat-resistant particle paste volatilizes when one of the cells generates abnormal heat, thereby absorbing the heat of vaporization from the surroundings and suppressing the temperature rise, and heat can also be released by escaping the volatilized gas.
On the other hand, a configuration may be adopted in which heat-resistant particles are used without using a liquid, and by combining the compressibility control layer and the exterior body to form a partition member, the partition member can absorb the expansion of the unit cells despite being a powder.In addition, the partition member has high pressure resistance and will not burst or otherwise occur when the unit cells expand.

(耐熱粒子及び耐熱繊維)
耐熱粒子としては、本発明の効果を奏する範囲であれば特に限定されないが、無機粒子が好ましく、例えば、シリカ粒子、アルミナ粒子、ケイ酸カルシウム、ゼオライト、珪藻土、シラスバルーン、粘土鉱物、バーミキュライト、マイカ、セメント、パーライト、フュームドシリカ及びエアロゲル等が挙げられる。これらの中でもシリカ粒子、アルミナ粒子、ケイ酸カルシウム、ゼオライト及びバーミキュライトが好ましく、粒子内及び粒子間により多くの液体を含有させやすい点から、珪酸カルシウム及びゼオライトが特に好ましい。
また、ケイ酸カルシウムの種類の中では、ゾノトライト、トバモライト、ワラストナイト、ジャイロライトが好ましく、特に好ましいのはジャイロライトである。花弁状構造を持つジャイロライトは圧縮変形した際にも多孔質構造を保つため、保水性に優れる。粘土鉱物は主としてケイ酸マグネシウム(タルク、セピオライトを含む)、モンモリロナイト、カオリナイトである。耐熱粒子の粒子径としては、熱移動制御層の厚みの1/5以下の粒子径が好ましい。これらの耐熱粒子は、単独でも複数種を混合した状態でも用いることができる。
また、耐熱繊維としては、本発明の効果を奏する範囲であれば特に限定されず、例えば、グラスファイバ、アルミナ繊維、ロックウール等が挙げられる。耐熱繊維の繊維系としては、熱移動制御層の厚みの1/5以下の繊維径が好ましい。これらの耐熱繊維は、単独でも複数種を混合した状態でも用いることができる。
耐熱繊維を液体とともにペースト化する際に、繊維径及び繊維長については、特に制限はなく、ペースト化できる繊維径及び繊維長であればよい。一般的には、繊維径はある程度小さく、繊維長がある程度短い方がペースト化には有利である。
なお、耐熱粒子と耐熱繊維を組み合わせて使用することもできる。
(Heat-resistant particles and heat-resistant fibers)
The heat-resistant particles are not particularly limited as long as they achieve the effects of the present invention, but inorganic particles are preferred, such as silica particles, alumina particles, calcium silicate, zeolite, diatomaceous earth, shirasu balloons, clay minerals, vermiculite, mica, cement, perlite, fumed silica, and aerogel. Among these, silica particles, alumina particles, calcium silicate, zeolite, and vermiculite are preferred, and calcium silicate and zeolite are particularly preferred because they allow a larger amount of liquid to be contained within and between the particles.
Among the types of calcium silicate, xonotlite, tobermorite, wollastonite, and gyrolite are preferred, with gyrolite being particularly preferred. Gyrolite, which has a petal-like structure, maintains its porous structure even when compressed and deformed, and therefore has excellent water retention properties. Clay minerals are mainly magnesium silicate (including talc and sepiolite), montmorillonite, and kaolinite. The particle diameter of the heat-resistant particles is preferably 1/5 or less of the thickness of the heat transfer control layer. These heat-resistant particles can be used alone or in a mixture of multiple types.
The heat-resistant fiber is not particularly limited as long as it achieves the effects of the present invention, and examples thereof include glass fiber, alumina fiber, and rock wool. The fiber diameter of the heat-resistant fiber is preferably 1/5 or less of the thickness of the heat transfer control layer. These heat-resistant fibers can be used alone or in combination.
When the heat-resistant fiber is made into a paste with a liquid, the fiber diameter and fiber length are not particularly limited as long as they can be made into a paste. Generally, a relatively small fiber diameter and a relatively short fiber length are advantageous for making into a paste.
The heat-resistant particles and the heat-resistant fibers can also be used in combination.

(液体)
上記粒子をペースト状にするための液体としては、熱伝導性を有し、単電池からの発熱を、効率よく近隣の単電池に移動させることができるものであればよい。また、液体としては常圧(1気圧)における沸点が80℃以上250℃以下の液体が好ましく、常圧における沸点が100℃以上150℃以下の液体がさらに好ましい。
液体としては、例えば、水、アルコール類、エステル類、エーテル類、ケトン類、炭化水素類、フッ素系化合物及びシリコーン系オイルからなる群から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。これらは1種のみでも、2種以上の混合物として用いることもできる。また、液体としては、気化熱が大きい点、および汎用的に入手が可能である点から水が特に好ましい。
(liquid)
The liquid for turning the particles into a paste may be any liquid that has thermal conductivity and can efficiently transfer heat generated from a cell to a neighboring cell, and preferably has a boiling point of 80°C or higher and 250°C or lower at normal pressure (1 atmosphere), more preferably 100°C or higher and 150°C or lower at normal pressure.
The liquid preferably contains at least one selected from the group consisting of water, alcohols, esters, ethers, ketones, hydrocarbons, fluorine-based compounds, and silicone-based oils. These may be used alone or as a mixture of two or more. Furthermore, water is particularly preferred as the liquid because of its large heat of vaporization and its general availability.

液体に用いることのできるアルコール類としては、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ベンジルアルコール、フェニルエチルアルコール等の3~8個の炭素原子を含むアルコールや、エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルキレングリコール、グリセリン等の二価以上のアルコール等が挙げられる。これらは1種のみでも、2種以上の混合物として用いることもできる。 Alcohols that can be used in the liquid include alcohols containing 3 to 8 carbon atoms, such as propanol, isopropanol, butanol, benzyl alcohol, and phenylethyl alcohol; alkylene glycols, such as ethylene glycol and propylene glycol; and dihydric or higher alcohols, such as glycerin. These can be used alone or as a mixture of two or more.

液体に用いることのできるエステル類としては、アルキル脂肪族カルボン酸エステル、アルキル炭酸ジエステル、アルキルシュウ酸ジエステル及びエチレングリコールの脂肪酸エステルなどが挙げられる。これらは1種のみでも、2種以上の混合物として用いることもできる。 Esters that can be used in liquids include alkyl aliphatic carboxylic acid esters, alkyl carbonate diesters, alkyl oxalic acid diesters, and fatty acid esters of ethylene glycol. These can be used alone or as a mixture of two or more.

液体に用いることのできるエーテル類としては、n-ブチルエーテル、n-プロピルエーテル、イソアミルエーテル等が挙げられる。これらは1種のみでも、2種以上の混合物として用いることもできる。 Ethers that can be used in liquids include n-butyl ether, n-propyl ether, and isoamyl ether. These can be used alone or as a mixture of two or more.

液体に用いることのできるケトン類としては、メチルエチルケトン、ジエチルケトン等が挙げられる。これらは1種のみでも、2種以上の混合物として用いることもできる。 Ketones that can be used in liquids include methyl ethyl ketone and diethyl ketone. These can be used alone or as a mixture of two or more.

液体に用いることのできる炭化水素類としては、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、トルエン、キシレン等が挙げられる。これらは1種のみでも、2種以上の混合物として用いることもできる。 Hydrocarbons that can be used as liquids include heptane, octane, nonane, decane, toluene, and xylene. These can be used alone or as a mixture of two or more.

液体に用いることのできるフッ素系化合物としては、冷媒の1,1,2,2,3,3,4-ヘプタフルオロシクロペンタン(HFC-c447ef)、1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-トリデカフルオロオクタン(HFC-76-13sf)等が挙げられる。これらは1種のみでも、2種以上の混合物として用いることもできる。 Fluorine-based compounds that can be used in liquids include the refrigerants 1,1,2,2,3,3,4-heptafluorocyclopentane (HFC-c447ef) and 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-tridecafluorooctane (HFC-76-13sf). These can be used alone or as a mixture of two or more.

液体に用いることのできるシリコーン系オイルとしては、メチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、環状メチルシロキサン、及びシリコーンポリエーテルコポリマー等の変性シリコーンオイル等が挙げられる。これらは1種のみでも、2種以上の混合物として用いることもできる。 Examples of silicone-based oils that can be used in the liquid include modified silicone oils such as methylpolysiloxane, methylphenylpolysiloxane, cyclic methylsiloxane, and silicone polyether copolymers. These can be used alone or as a mixture of two or more types.

また、液体は、不凍剤、防腐剤、pH調整剤、界面活性剤等の添加剤を含んでいてもよい。なお、界面活性剤は耐熱粒子ペーストまたは耐熱繊維ペーストをトレイ状部材に充填するに際してなじみを調整することができる。また液体はゲル化剤を含みゲル状になっていてもよい。上記添加剤はこれら1種のみでも、2種以上の混合物として用いることもできる。液体に含めるものはこれに限られず、必要に応じて追加することができる。 The liquid may also contain additives such as antifreeze, preservatives, pH adjusters, and surfactants. The surfactant can help adjust the compatibility of the heat-resistant particle paste or heat-resistant fiber paste when filling the tray-shaped member. The liquid may also contain a gelling agent to create a gel. The above additives can be used alone or as a mixture of two or more. The liquid is not limited to these additives, and can be added as needed.

上述の、熱移動制御層は後述する外装体に内包されるが、耐熱粒子ペースト又は粉状の耐熱粒子を用いる場合には、これを保持するための部材を有することが好ましい。当該部材としては、後述する圧縮性制御層としての機能を有するトレイ形状の部材であることが好ましい。 The heat transfer control layer described above is enclosed within the exterior packaging, which will be described later. However, if a heat-resistant particle paste or powdered heat-resistant particles is used, it is preferable to have a member for holding them. This member is preferably a tray-shaped member that functions as the compressibility control layer, which will be described later.

<圧縮性制御層>
本発明における圧縮性制御層は、通常時における単電池の充電に伴う膨張、単電池の劣化に伴う膨張、高温下で電池を使用する際の膨張等を吸収する機能を有する層である。具体的には、図1に示すような複数の凹部を有するトレイ形状の部材(以下「トレイ状部材」ということがある。)が挙げられる。このような凹部があることで、前述の耐熱粒子又は耐熱粒子ペーストを保持することができ好ましい。また圧縮性制御層を用いることで、耐熱粒子、耐熱繊維、耐熱粒子ペースト及び耐熱繊維ペーストを使用しながら、仕切り部材として圧縮特性を制御でき好ましい。
すなわち、トレイ状部材は、熱移動制御層として好適な耐熱粒子又は耐熱粒子ペーストをトレイ状部材の凹部に充填し、保持する機能を有するとともに、圧縮性制御層としての機能を有するものである。
なお、本発明においては、トレイ状部材に耐熱粒子ペースト等を充填する態様であっても、トレイ状部材は圧縮性制御層と定義され、その凹部に充填される耐熱粒子ペースト等は熱移動制御層として定義される。また、耐熱粒子(粉状)又は耐熱粒子ペーストは、トレイ状部材の凹部が一杯となるように充填されていてもよいし(図2参照)、凹部の深さの一部まで充填されていてもよい。また、すべての凹部に耐熱粒子又は耐熱粒子ペーストを充填しなくてもよい。さらには、外装体内にトレイ状部材と耐熱粒子等が装填されるのであれば、耐熱粒子等がトレイ状部材の凹部からあふれる状態であっても構わない(図3参照)。
<Compressibility control layer>
The compressibility control layer in the present invention is a layer that functions to absorb expansion due to normal charging of the unit cell, expansion due to deterioration of the unit cell, expansion when the battery is used at high temperatures, etc. Specifically, a tray-shaped member (hereinafter sometimes referred to as a "tray-shaped member") having multiple recesses as shown in FIG. 1 is exemplified. The presence of such recesses is preferable because it allows the aforementioned heat-resistant particles or heat-resistant particle paste to be held. Furthermore, the use of a compressibility control layer is preferable because it allows the compression characteristics to be controlled as a partition member while using heat-resistant particles, heat-resistant fibers, heat-resistant particle paste, and heat-resistant fiber paste.
That is, the tray-shaped member has the function of filling and holding heat-resistant particles or heat-resistant particle paste suitable as a heat transfer control layer in the recesses of the tray-shaped member, and also has the function of a compressibility control layer.
In the present invention, even in an embodiment in which a tray-shaped member is filled with a heat-resistant particle paste or the like, the tray-shaped member is defined as a compressibility control layer, and the heat-resistant particle paste or the like filled in the recesses is defined as a heat transfer control layer. The heat-resistant particles (powder) or heat-resistant particle paste may be filled so that the recesses of the tray-shaped member are completely filled (see FIG. 2), or may be filled to a portion of the depth of the recesses. It is also not necessary to fill all of the recesses with heat-resistant particles or heat-resistant particle paste. Furthermore, as long as the tray-shaped member and heat-resistant particles or the like are loaded into the exterior body, it is acceptable for the heat-resistant particles or the like to overflow from the recesses of the tray-shaped member (see FIG. 3).

トレイ状部材の凹部の大きさについては、本発明の効果を奏する範囲であれば特に限定されないが、例えば、トレイ状部材を平面視したときの、全面積に対する凹部の面積が5~99%の範囲であることが好ましく、10~95%の範囲であることがより好ましく、20~90%の範囲であることがさらに好ましい。凹部の面積が上記下限値以上であると、凹部内に、耐熱粒子ペースト等を十分量保持することができるため、熱移動の制御及び断熱効果が維持される。一方、上記上限値以下であると、該トレイ状部材の十分な強度が担保され、良好な弾性が得られる。また、上記上限値以下であると、仕切り部材が加圧された場合に、仕切り部材の内圧が上がりにくく、仕切り部材の耐圧性がよくなる。
凹部の深さについても、特に制限はないが、0.1~20mmの範囲であることが好ましく、0.5~10mmの範囲であることがより好ましく、0.8~7mmの範囲であることがさらに好ましい。上記下限値以上であると、凹部内に、耐熱粒子ペースト等を十分量保持することができるため、熱移動の制御及び断熱効果が維持される。一方、上記上限値以下であると、該トレイ状部材の十分な強度が担保され、良好な弾性が得られるとともに、組電池をコンパクト化することができる。また、上記上限値以下であると、単電池の膨張をより多く吸収できる。
The size of the recesses in the tray-shaped member is not particularly limited as long as the effects of the present invention are achieved. For example, when viewed from above, the area of the recesses relative to the total area of the tray-shaped member is preferably in the range of 5 to 99%, more preferably 10 to 95%, and even more preferably 20 to 90%. When the area of the recesses is equal to or greater than the above-mentioned lower limit, a sufficient amount of heat-resistant particle paste or the like can be retained within the recesses, thereby maintaining heat transfer control and heat insulation. On the other hand, when the area is equal to or less than the above-mentioned upper limit, sufficient strength of the tray-shaped member is ensured, and good elasticity is obtained. Furthermore, when the area is equal to or less than the above-mentioned upper limit, the internal pressure of the partition member is less likely to increase when pressurized, improving the pressure resistance of the partition member.
The depth of the recess is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.1 to 20 mm, more preferably in the range of 0.5 to 10 mm, and even more preferably in the range of 0.8 to 7 mm. If the depth is equal to or greater than the lower limit, a sufficient amount of heat-resistant particle paste or the like can be retained in the recess, thereby maintaining heat transfer control and heat insulation effects. On the other hand, if the depth is equal to or less than the upper limit, sufficient strength of the tray-shaped member is ensured, good elasticity is obtained, and the battery pack can be made compact. Furthermore, if the depth is equal to or less than the upper limit, more expansion of the unit cells can be absorbed.

凹部の形状についても、特に限定されるものではなく、図1に示すような正方形であってもよいし、長方形、ひし形等の矩形状であってもよく、また円形、楕円形状、ハニカム形状等であってもよい。また、凹部の形状はすべて同じ形状でなく異なる形状の組み合わせであってもよい。
また、凹部の個数についても特に限定されるものではなく、上述の面積比率を有するものであれば特に制限はなく、通常、単位面積(1cm)当たり0.1~5個程度であることが好ましく、0.25~2個の範囲であることがより好ましい。
トレイ状部材の厚み(シート厚み)は、50~1000μmの範囲であることが好ましく、100~500μmの範囲であることがより好ましい。トレイ状部材の厚みが上記下限値以上であると十分な弾性が得られ、一方上記上限値以下であると仕切り部材の厚みを薄くすることができ、単電池の占める割合が大きくなって、エネルギー効率を上げることができる。また、組電池をコンパクト化することにもつながる。
また凹部には部材厚み方向に貫通孔があってもよい。貫通孔の占める面積は通常凹部の面積に対する割合が、10~100%程度であることが好ましく、50~90%であることがより好ましい。貫通孔があることにより、より多くの耐熱粒子ペースト等を保持することができ、熱移動の制御及び断熱効果がより高く得られる。貫通孔の占める面積は通常凹部の面積に対する割合が上記下限以上であると、より高い、熱移動の制御及び断熱効果が得られ、上記上限以下であると、トレイ状部材内での耐熱粒子ペースト等の保持性がよくなる。
The shape of the recesses is not particularly limited either, and may be a square as shown in Fig. 1, a rectangular shape such as a rectangle or a diamond, or a circular shape, an elliptical shape, a honeycomb shape, etc. Furthermore, the recesses do not all have to have the same shape, and may be a combination of different shapes.
The number of recesses is also not particularly limited as long as it has the above-mentioned area ratio, and it is usually preferable that it is about 0.1 to 5 recesses per unit area (1 cm 2 ), and more preferably 0.25 to 2 recesses.
The thickness of the tray-shaped member (sheet thickness) is preferably in the range of 50 to 1000 μm, and more preferably in the range of 100 to 500 μm. If the thickness of the tray-shaped member is equal to or greater than the lower limit, sufficient elasticity is obtained. On the other hand, if the thickness is equal to or less than the upper limit, the thickness of the partition member can be made thinner, which increases the proportion of the unit cells and improves energy efficiency. This also leads to a more compact battery pack.
The recess may also have through holes in the thickness direction of the member. The ratio of the area of the through holes to the area of the normal recess is preferably about 10 to 100%, and more preferably 50 to 90%. The presence of through holes makes it possible to hold a larger amount of heat-resistant particle paste, etc., and achieve better heat transfer control and heat insulation effects. When the ratio of the area of the through holes to the area of the normal recess is equal to or greater than the above lower limit, better heat transfer control and heat insulation effects are achieved, and when it is equal to or less than the above upper limit, the tray-shaped member is better able to hold the heat-resistant particle paste, etc.

該トレイ状部材の材質としては、良好な弾性を有し、加工性に優れる点から、熱可塑性樹脂であることが好ましく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル樹脂、ポリスチレン(PS)等が挙げられる。また、シリコンゴム及びその発泡体も使用できる。これらのうち、汎用性、コスト等の点から、オレフィン系樹脂が好ましく、ポリプロピレンが特に好ましい。またこれらの樹脂には、アルミナ粒子、グラスファイバなどの耐熱性フィラーが含まれていてもよい。 The material for the tray-shaped member is preferably a thermoplastic resin, as it has good elasticity and excellent processability. Examples include olefin-based resins such as polyethylene and polypropylene, polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), and polystyrene (PS). Silicone rubber and its foam can also be used. Of these, olefin-based resins are preferred, with polypropylene being particularly preferred, in terms of versatility and cost. These resins may also contain heat-resistant fillers such as alumina particles and glass fiber.

トレイ状部材の製造方法としては、特に限定はないが、例えば、ポリプロピレン等の樹脂シートを作製しておき、真空成型またはプレス成型して製造する方法、トレイ状部材の型を作成しておき、溶融樹脂を流し込む射出成形等が好適に用いられる。 There are no particular limitations on the method for manufacturing the tray-shaped member, but suitable methods include, for example, preparing a resin sheet such as polypropylene and vacuum molding or press molding it, or creating a mold for the tray-shaped member and pouring molten resin into it using injection molding.

<外装体>
外装体は、密閉される周縁部を有し、密閉によって形成される内部空間に上記熱移動制御層、及び圧縮性制御層を収容する。外装体は、可撓性を有し単電池の膨張に応じて変形可能である。また、外装体は、単電池が収縮した場合には、元の状態に復帰可能である。具体的には、電池が充電されて膨張する際には該膨張を吸収するように圧縮され、電池が放電されて収縮する際には、元の状態に戻る。
外装体としては、樹脂シート、樹脂フィルムなどを適用でき、例えば、二枚、又は二つ折りの樹脂シート若しくは樹脂フィルムで熱移動制御層及び圧縮性制御層を挟み込み、二枚の樹脂シート又は樹脂フィルムが接する外装体の周縁部を熱融着や接着することで、熱移動制御層及び圧縮性制御層を密封する。
<Exterior body>
The exterior body has a sealed peripheral portion, and the heat transfer control layer and compressibility control layer are housed in an internal space formed by the sealing. The exterior body is flexible and can deform in response to the expansion of the unit cells. Furthermore, the exterior body can return to its original state when the unit cells contract. Specifically, when the battery expands due to charging, the exterior body is compressed to absorb the expansion, and when the battery contracts due to discharging, the exterior body returns to its original state.
The outer casing may be a resin sheet, a resin film, or the like. For example, the heat transfer control layer and the compressibility control layer are sandwiched between two or two-folded resin sheets or resin films, and the peripheral portions of the outer casing where the two resin sheets or resin films come into contact are heat-sealed or glued together to seal the heat transfer control layer and the compressibility control layer.

外装体としては、例えば、樹脂や金属製のものを使用することができる。金属箔と樹脂をラミネートしたものが、耐熱性及び強度が高いため好ましい。金属と樹脂のラミネート体としては、樹脂層、金属層、樹脂シーラント層を含む3層以上のラミネート体が好ましい。 The outer casing can be made of, for example, resin or metal. A laminate of metal foil and resin is preferred because of its high heat resistance and strength. A metal-resin laminate is preferably a laminate of three or more layers including a resin layer, a metal layer, and a resin sealant layer.

金属箔を構成する金属はアルミニウム、銅、錫、ニッケル、ステンレス、鉛、錫鉛合金、青銅、銀、イリジウム、及び燐青銅の少なくともいずれかであることが好ましい。具体的には、アルミニウム箔、銅箔、錫箔、ニッケル箔、ステンレス箔、鉛箔、錫鉛合金箔、青銅箔、銀箔、イリジウム箔及び燐青銅箔などである。特に、アルミニウム箔、銅箔、ニッケル箔であるのが好ましく、アルミニウム箔であるのがさらに好ましい。 The metal constituting the metal foil is preferably at least one of aluminum, copper, tin, nickel, stainless steel, lead, tin-lead alloy, bronze, silver, iridium, and phosphor bronze. Specific examples include aluminum foil, copper foil, tin foil, nickel foil, stainless steel foil, lead foil, tin-lead alloy foil, bronze foil, silver foil, iridium foil, and phosphor bronze foil. Aluminum foil, copper foil, and nickel foil are particularly preferred, with aluminum foil being even more preferred.

樹脂としては、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂の少なくとも一方を用いることができるが、特に熱可塑性樹脂が好ましい。樹脂としては例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイロン、アクリル、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニルスルフィド、ポリカーボネート、アラミド等が挙げられる。特に、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエチレンテレフタレートから選ばれる少なくとも1つが好ましい。 At least one of thermosetting resins and thermoplastic resins can be used as the resin, with thermoplastic resins being particularly preferred. Examples of resins include polyethylene, polypropylene, polystyrene, nylon, acrylic, epoxy resin, polyurethane, polyether ether ketone, polyethylene terephthalate, polyphenyl sulfide, polycarbonate, and aramid. At least one selected from polypropylene, nylon, and polyethylene terephthalate is particularly preferred.

外装体の厚みは特に限定されないが、例えば5μm~200μmである。上記の積層体(ラミネート体)の場合、金属箔を3μm~50μm、樹脂層を2μm~150μmとできる。これにより、金属箔の耐熱性及び低水蒸気透過性を発揮させるとともに、樹脂により密封性を向上させることができる。 The thickness of the outer casing is not particularly limited, but is, for example, 5 μm to 200 μm. In the case of the above-mentioned laminate, the metal foil can be 3 μm to 50 μm thick, and the resin layer can be 2 μm to 150 μm thick. This allows the metal foil to exhibit its heat resistance and low water vapor permeability, while the resin improves sealing properties.

また、外装体は、二つの外装体の周縁部を熱融着や接着等により環状に接合することによって、熱移動制御層及び圧縮性制御層が外装体内に密封(封止)される。或いは、1つの外装体を折り曲げて周縁部を熱融着や接着等により接合し、熱移動制御層及び圧縮性制御層を密封(封止)してもよい。外装体は、可撓性(弾性)を有するのが好ましいが、可撓性を有しない場合もあり得る。 The heat transfer control layer and compressibility control layer may be sealed within the exterior body by joining the peripheral edges of two exterior bodies into a ring shape using heat fusion, adhesive, or the like. Alternatively, one exterior body may be folded and the peripheral edges joined using heat fusion, adhesive, or the like, thereby sealing the heat transfer control layer and compressibility control layer. It is preferable that the exterior body be flexible (elastic), but it may not be flexible.

外装体の内気圧は、外気圧よりも低いことが開口温度を十分高くする観点から好ましい。このため、外装体を封止する際に真空封止することが特に好ましい。 It is preferable for the internal air pressure of the exterior body to be lower than the external air pressure in order to ensure a sufficiently high opening temperature. For this reason, it is particularly preferable to vacuum seal the exterior body.

[組電池]
本発明の組電池は、本発明の仕切り部材と複数の単電池を含む。より具体的には、図4に示すように、複数の単電池200と、その各単電池200間を仕切る仕切り部材1とが積層してなり、例えば筐体300に収められる。仕切り部材1は、少なくとも組電池100を構成する各単電池200間に設けられ、各単電池200が互いに接触しないようにする。当該仕切り部材は、各単電池200の間以外に単電池200とその他の部材(図4においては筐体の底部)とを仕切るための仕切り部材(1A)として使用することもできる。
[Battery assembly]
The battery pack of the present invention includes the partition member of the present invention and a plurality of cells. More specifically, as shown in Fig. 4, a plurality of cells 200 and partition members 1 that separate the cells 200 are stacked together, and are housed in, for example, a housing 300. The partition members 1 are provided at least between the cells 200 that make up the battery pack 100, preventing the cells 200 from contacting each other. The partition member can also be used as a partition member (1A) that separates the cells 200 from other components (the bottom of the housing in Fig. 4) in addition to separating the cells 200.

仕切り部材1は、上述のように、熱移動制御層、圧縮性制御層、及びこれらを収容する外装体からなる。該仕切り部材の厚み方向における圧縮弾性率は0.1~20MPaの範囲であることが好ましい。圧縮弾性率を0.1MPa以上とすることで、単電池セルに適切な応力を負荷し、単電池セルを確実に固定することができる。以上の観点から、圧縮弾性率は、0.2MPa以上であることが好ましく、0.5MPa以上であることがより好ましい。一方、上限については、充放電時の膨れ、さらには、経時劣化の際の膨張における応力を吸収できるため、セルを長寿命化することを可能とするとの観点から、20MPa以下であることが好ましく、15MPa以下であることがより好ましく、10MPa以下であることがさらに好ましい。
なお、圧縮弾性率(23℃)は、一般にJIS K7181に準拠して測定した値を用いるが、本発明では、簡易的に、仕切り部材の厚みが非加圧時の95%~50%程度となるような圧力をかけたときの、圧力と仕切り部材の厚みを測定し、圧力をかけていないときの厚みに対する比率より算出して評価した値である。
仕切り部材はそのまま単電池間や単電池とその他の部材を仕切るために使用することができるが、単電池間や単電池とその他の部材を仕切る際に固定しやすくするために、接着剤や両面テープをその表面に貼り付けたり、樹脂片などをその表面に取り付けてもよい。
As described above, the partition member 1 comprises a heat transfer control layer, a compressibility control layer, and an exterior body that houses these. The compressive modulus of the partition member in the thickness direction is preferably in the range of 0.1 to 20 MPa. By setting the compressive modulus to 0.1 MPa or more, an appropriate stress can be applied to the single battery cells, enabling the single battery cells to be securely fixed. From the above perspectives, the compressive modulus is preferably 0.2 MPa or more, and more preferably 0.5 MPa or more. Meanwhile, the upper limit is preferably 20 MPa or less, more preferably 15 MPa or less, and even more preferably 10 MPa or less, from the viewpoint of absorbing stresses due to swelling during charge and discharge, as well as expansion during deterioration over time, thereby enabling the cell to have a long life.
The compressive modulus (23°C) is generally a value measured in accordance with JIS K7181. However, in the present invention, the compressive modulus is evaluated by simply measuring the pressure and thickness of the partition member when pressure is applied so that the thickness of the partition member becomes approximately 95% to 50% of the thickness when no pressure is applied, and calculating the ratio to the thickness when no pressure is applied.
The partition member can be used as is to separate the cells or the cells from other components, but to make it easier to fix the cells when separating them from one another or from other components, adhesive or double-sided tape may be attached to the surface, or a piece of resin or the like may be attached to the surface.

[単電池]
単電池は、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに電解質を備えるリチウムイオン二次電池であることが好ましい。また、リチウムイオン二次電池以外に、リチウムイオン全固体電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、鉛蓄電池等の二次電池を適用し得る。
また、単電池の形式としては、角形単電池、パウチ形単電池、円筒形単電池等、電池の形式に関係なく適用できる。
図5は組電池を構成する単電池200の一例を示す平面図であり、図6は図5に示した単電池200の正面図であり、図7は、単電池200の右側面図である。単電池200は、高さ方向(H)、幅方向(W)、厚み方向(D)を有する直方体状に形成されており、その上面に端子210、端子220が設けられている。
[Single cell]
The unit cell is preferably a lithium ion secondary battery having a positive electrode and a negative electrode capable of absorbing and releasing lithium ions, and an electrolyte. In addition to the lithium ion secondary battery, other secondary batteries such as a lithium ion all-solid-state battery, a nickel-metal hydride battery, a nickel-cadmium battery, a lead-acid battery, etc. may also be used.
Furthermore, the type of the cell may be a prismatic cell, a pouch-shaped cell, a cylindrical cell, or the like, and the present invention is applicable regardless of the type of battery.
Fig. 5 is a plan view showing an example of a cell 200 constituting a battery pack, Fig. 6 is a front view of the cell 200 shown in Fig. 5, and Fig. 7 is a right side view of the cell 200. The cell 200 is formed in the shape of a rectangular parallelepiped having a height direction (H), a width direction (W), and a thickness direction (D), and terminals 210 and 220 are provided on the upper surface thereof.

以上のような本実施形態に係る組電池は、例えば、電気自動車(EV、Electric Vehicle)、ハイブリッド電気自動車(HEV、Hybrid Electric Vehicle)、プラグインハイブリッド電気自動車(PHEV、Plug-in Hybrid Electric Vehicle)、電動重機、電動バイク、電動アシスト自転車、船舶、航空機、電車、無停電電源装置(UPS、Uninterruptible Power Supply)、家庭用蓄電システム、風力/太陽光/潮力/地熱等の再生可能エネルギーを利用した電力系統安定化用蓄電池システム等に搭載される電池パックに適用される。ただし、組電池は上述のEV等以外の機器に電力を供給する電力源としても使用し得る。 The battery pack according to the present embodiment described above is applicable to battery packs mounted in, for example, electric vehicles (EVs), hybrid electric vehicles (HEVs), plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs), electric heavy machinery, electric motorcycles, electrically assisted bicycles, ships, aircraft, trains, uninterruptible power supplies (UPSs), home energy storage systems, and storage battery systems for stabilizing power grids that utilize renewable energy sources such as wind, solar, tidal, and geothermal. However, the battery pack can also be used as a power source to supply power to devices other than the above-mentioned EVs.

(評価方法)
評価方法1(断熱性)
各実施例及び比較例で作製した仕切り部材を図8に示すような試験装置を用いて、断熱性の評価を行った。具体的には、厚み1mmの真鍮製金属板403の上に仕切り部材1を載置し、仕切り部材1の上部に厚み5mmの真鍮製金属ブロック402をセットした。金属板403、仕切り部材1、金属ブロック402を、金属板403の下部を除き、断熱材401で覆った。2本のチューブヒーター404により加熱された300℃の窒素ガスを下方から金属板403に吹き付けて、仕切り部材1の上部に位置する金属ブロックの温度を測定した。
(Evaluation method)
Evaluation method 1 (thermal insulation)
The heat insulating properties of the partition members produced in each example and comparative example were evaluated using a test device such as that shown in Fig. 8. Specifically, the partition member 1 was placed on a brass metal plate 403 having a thickness of 1 mm, and a brass metal block 402 having a thickness of 5 mm was set on top of the partition member 1. The metal plate 403, partition member 1, and metal block 402 were covered with a heat insulating material 401, except for the lower part of the metal plate 403. Nitrogen gas heated to 300°C by two tube heaters 404 was blown onto the metal plate 403 from below, and the temperature of the metal block located above the partition member 1 was measured.

評価方法2(圧縮弾性率)
各実施例及び比較例で作製した仕切り部材に対して、実施例1~4では1.4MPa、比較例1では1.5MPaの圧力をかけたときの、該仕切り部材の厚みを実評価し、圧力をかけていないときの厚みに対する比率から算出して圧縮弾性率を評価した。
Evaluation method 2 (compressive elastic modulus)
The thickness of the partition members produced in each example and comparative example was evaluated when a pressure of 1.4 MPa was applied in examples 1 to 4, and 1.5 MPa in comparative example 1, and the compressive elastic modulus was evaluated by calculating the ratio to the thickness when no pressure was applied.

実施例1
厚み0.3mmのポリプロピレンシートを用いて、真空成型法により、図1に示すようなトレイ状部材を作製した。凹部の最低部の形状は7.79mm×7.79mmの正方形とし、深さを2mmとした。凹部の平面視した際の面積比率は、全面積に対して61%であった。トレイ状部材は縦60mm、横120mmとした。
次いで、図2に示すように、トレイ状部材2の凹部に珪酸カルシウムペースト(耐熱粒子ペースト3)を充填し、外装体4としてのアルミニウムラミネートフィルム(樹脂層として厚み0.012mmのポリエチレンテレフタレート(外側)、厚み0.015mmのナイロン(内側)、厚み0.06mmのポリプロピレン(最内側)を含む)内に配置し、真空脱気シーラーを用いて封止(密閉)し、仕切り部材を得た。仕切り部材全体の厚みは2.5mmであった。
作製した仕切り部材について、上記評価方法にて評価を行った。評価結果を表1に示す。なお、珪酸カルシウムペーストは以下のようにして調製した。
(珪酸カルシウムペースト)
珪酸カルシウム0.87gを9.13gの水に加え、室温で攪拌棒で5分間混練して珪酸カルシウムペーストを得た。
Example 1
A tray-shaped member as shown in Figure 1 was fabricated by vacuum molding using a 0.3 mm thick polypropylene sheet. The shape of the lowest part of the recess was a square of 7.79 mm x 7.79 mm, and the depth was 2 mm. The area ratio of the recess in plan view to the total area was 61%. The tray-shaped member was 60 mm long and 120 mm wide.
Next, as shown in Figure 2, calcium silicate paste (heat-resistant particle paste 3) was filled into the recesses of the tray-shaped member 2, and the tray-shaped member 2 was placed inside an aluminum laminate film (containing resin layers of polyethylene terephthalate (outer) 0.012 mm thick, nylon (inner) 0.015 mm thick, and polypropylene (innermost) 0.06 mm thick) as an exterior body 4, and the resulting product was sealed (hermetically sealed) using a vacuum sealer to obtain a partition member. The overall thickness of the partition member was 2.5 mm.
The produced partition members were evaluated by the above-mentioned evaluation methods, and the evaluation results are shown in Table 1. The calcium silicate paste was prepared as follows.
(Calcium silicate paste)
0.87 g of calcium silicate was added to 9.13 g of water and mixed with a stirring rod at room temperature for 5 minutes to obtain a calcium silicate paste.

実施例2
実施例1において、珪酸カルシウムに代えてゼオライト13Xを4.2g、水を5.3g使用して調製したゼオライトペーストを用いたこと以外は実施例1と同様にして、仕切り部材を得た。実施例1と同様に評価した結果を表1に示す。
Example 2
A partition member was obtained in the same manner as in Example 1, except that a zeolite paste prepared by using 4.2 g of zeolite 13X and 5.3 g of water was used instead of calcium silicate in Example 1. The results of evaluation in the same manner as in Example 1 are shown in Table 1.

実施例3
実施例1において、珪酸カルシウムに代えてゼオライト4Aを5.0g、水を5.3g使用して調製したゼオライトペーストを用いたこと以外は実施例1と同様にして、仕切り部材を得た。実施例1と同様に評価した結果を表1に示す。
Example 3
A partition member was obtained in the same manner as in Example 1, except that a zeolite paste prepared by using 5.0 g of zeolite 4A and 5.3 g of water was used instead of calcium silicate in Example 1. The results of evaluation in the same manner as in Example 1 are shown in Table 1.

実施例4
実施例1において、珪酸カルシウムペーストに代えて、珪酸カルシウムの粉を用いたこと以外は実施例1と同様にして、仕切り部材を得た。実施例1と同様に評価した結果を表1に示す。
Example 4
A partition member was obtained in the same manner as in Example 1, except that calcium silicate powder was used instead of the calcium silicate paste in Example 1. The results of evaluation in the same manner as in Example 1 are shown in Table 1.

比較例1
断熱材としての多孔質シート(ケイ酸カルシウム紙、縦118mm、幅61mm、厚み1.8mm)を、外装体としてのアルミニウムラミネートフィルム(樹脂層として厚み0.012mmのポリエチレンテレフタレート(外側)、厚み0.015mmのナイロン(内側)、厚み0.06mmのポリプロピレン(最内側)を含む)内に配置した。断熱材を外装体内に配置した後に水5.0gを含ませた後、真空脱気シーラーを用いて封止(密閉)して、仕切り部材を得た。仕切り部材全体の厚みは2.0mmであった。実施例1と同様に評価した結果を表1に示す。
Comparative Example 1
A porous sheet (calcium silicate paper, length 118 mm, width 61 mm, thickness 1.8 mm) serving as a heat insulating material was placed within an aluminum laminate film (containing a 0.012 mm thick polyethylene terephthalate (outer), a 0.015 mm thick nylon (inner), and a 0.06 mm thick polypropylene (innermost) resin layer) serving as an exterior. After placing the heat insulating material within the exterior, it was saturated with 5.0 g of water and then sealed (hermetically sealed) using a vacuum degassing sealer to obtain a partition member. The overall thickness of the partition member was 2.0 mm. The results of evaluation similar to Example 1 are shown in Table 1.

表1からわかるとおり、実施例1~3については比較例1と比較し、温度上昇が緩慢であり、圧縮弾性率も高かった。また、実施例4の結果から、液体を用いず粉体のみ使用した場合であっても、水を使用した比較例1と同等の弾性率を示すことがわかる。このように、本発明の仕切り部材は、液体を用いなくても、従来の仕切り部材(比較例1)と同等の効果を示すことが確認できた。 As can be seen from Table 1, Examples 1 to 3 showed a slower temperature rise and a higher compressive modulus of elasticity than Comparative Example 1. Furthermore, the results of Example 4 show that even when only powder was used without liquid, the modulus of elasticity was equivalent to that of Comparative Example 1, which used water. In this way, it was confirmed that the partition member of the present invention exhibits the same effect as the conventional partition member (Comparative Example 1), even without the use of liquid.

本発明の仕切り部材は、通常時には、良好な弾性及び耐圧性を示し、隣接する単電池からの発熱を効率よく近隣の単電池に移動させることができる。また、隣接する単電池が損傷を受け、連鎖的に組電池全体に損傷が拡がるおそれがあるような異常時には、単電池間の損傷の連鎖を防ぐことができる。
したがって、本発明の仕切り部材を用いた組電池は、高エネルギー密度を有していても、安全性の高い二次電池として、例えば車両用の電源として有望である。
The partition member of the present invention exhibits good elasticity and pressure resistance under normal conditions, and can efficiently transfer heat generated from adjacent cells to nearby cells. In addition, in the event of an abnormality where damage to adjacent cells could spread in a chain reaction to the entire battery pack, the partition member can prevent damage from spreading between cells.
Therefore, a battery pack using the partition member of the present invention is promising as a secondary battery that has a high energy density and is highly safe, for example as a power source for vehicles.

1 仕切り部材
2 トレイ状部材(圧縮性制御層)
3 耐熱粒子ペースト(熱移動制御層)
4 外装体
100 組電池
200 単電池
210 端子
220 端子
300 筐体
400 断熱性評価試験機
401 断熱材
402 金属ブロック
403 金属プレート
404 チューブヒーター
t トレイ状部材の凹部の深さ
D 厚み方向
P 面方向
H 高さ方向
W 幅方向
TC1、TC2、TC3 熱電対
1 Partition member 2 Tray-shaped member (compressibility control layer)
3. Heat-resistant particle paste (heat transfer control layer)
4 Exterior body 100 Battery pack 200 Cell 210 Terminal 220 Terminal 300 Housing 400 Heat insulation evaluation tester 401 Heat insulating material 402 Metal block 403 Metal plate 404 Tube heater t Depth D of recess in tray-shaped member Thickness direction P Surface direction H Height direction W Width directions TC1, TC2, TC3 Thermocouple

Claims (13)

厚み方向と該厚み方向に直交する面方向とを有し、該厚み方向において単電池間、又は単電池と単電池以外の部材とを仕切る仕切り部材であって、熱移動制御層、圧縮性制御層、及びこれらを収容する外装体を含み、
前記圧縮性制御層は凹部を有し、全面積に対する前記凹部の面積の比率が5~99%である、仕切り部材。
a partition member having a thickness direction and a plane direction perpendicular to the thickness direction, which separates cells in the thickness direction or separates cells from members other than the cells, the partition member including a heat transfer control layer, a compressibility control layer, and an exterior body that houses these;
The compressible control layer has a recess, and the ratio of the area of the recess to the total area is 5 to 99%.
厚み方向と該厚み方向に直交する面方向とを有し、該厚み方向において単電池間、又は単電池と単電池以外の部材とを仕切る仕切り部材であって、熱移動制御層、圧縮性制御層、及びこれらを収容する外装体を含み、
前記圧縮性制御層は凹部を有し、単位面積当たり前記凹部の個数が0.1~5個である、仕切り部材。
a partition member having a thickness direction and a plane direction perpendicular to the thickness direction, which separates cells in the thickness direction or separates cells from members other than the cells, the partition member including a heat transfer control layer, a compressibility control layer, and an exterior body that houses these;
The compressibility control layer has recesses, and the number of the recesses per unit area is 0.1 to 5.
厚み方向と該厚み方向に直交する面方向とを有し、該厚み方向において単電池間、又は単電池と単電池以外の部材とを仕切る仕切り部材であって、熱移動制御層、圧縮性制御層、及びこれらを収容する外装体を含み、
前記圧縮性制御層は凹部を有し、
前記仕切り部材の圧縮弾性率が0.1~20MPaである、仕切り部材。
但し、圧縮弾性率は仕切り部材の厚みが非加圧時の95%となるように圧力をかけたときの、仕切り部材の厚みを測定し、圧力をかけていないときの厚みに対する比率である。
a partition member having a thickness direction and a plane direction perpendicular to the thickness direction, which separates cells in the thickness direction or separates cells from members other than the cells, the partition member including a heat transfer control layer, a compressibility control layer, and an exterior body that houses these;
the compressible control layer has a recess;
The partition member has a compressive elastic modulus of 0.1 to 20 MPa.
The compressive modulus of elasticity is determined by measuring the thickness of the partition member when pressure is applied so that the thickness of the partition member is 95% of the thickness when no pressure is applied, and expressing the ratio to the thickness when no pressure is applied.
前記圧縮性制御層が複数の凹部を有するトレイ状部材であり、前記熱移動制御層が耐熱粒子及び耐熱繊維からなる群から選ばれる少なくとも1種と液体とを含むペーストで構成される、請求項1~3のいずれか1項に記載の仕切り部材。 The partition member described in any one of claims 1 to 3, wherein the compressibility control layer is a tray-shaped member having multiple recesses, and the heat transfer control layer is composed of a paste containing at least one material selected from the group consisting of heat-resistant particles and heat-resistant fibers, and a liquid. 前記トレイ状部材の凹部に前記ペーストを充填してなる、請求項4に記載の仕切り部材。 The partition member according to claim 4, wherein the paste is filled into the recessed portion of the tray-shaped member. 前記液体が水である、請求項4又は5に記載の仕切り部材。 A partition member according to claim 4 or 5, wherein the liquid is water. 前記圧縮性制御層が複数の凹部を有するトレイ状部材であり、前記熱移動制御層が耐熱粒子及び耐熱繊維からなる群から選ばれる少なくとも1種で構成される、請求項1~3のいずれか1項に記載の仕切り部材。 The partition member described in any one of claims 1 to 3, wherein the compressibility control layer is a tray-shaped member having multiple recesses, and the heat transfer control layer is composed of at least one material selected from the group consisting of heat-resistant particles and heat-resistant fibers. 前記トレイ状部材が熱可塑性樹脂からなる、請求項4~7のいずれか1項に記載の仕切り部材。 The partition member according to any one of claims 4 to 7, wherein the tray-shaped member is made of a thermoplastic resin. 前記凹部は、厚み方向に奥行きを有する、請求項1~8のいずれか1項に記載の仕切り部材。 A partition member according to any one of claims 1 to 8, wherein the recess has a depth in the thickness direction. 前記熱可塑性樹脂がオレフィン系樹脂である、請求項8に記載の仕切り部材。 The partition member according to claim 8 , wherein the thermoplastic resin is an olefin-based resin. 前記オレフィン系樹脂がポリプロピレンである請求項10に記載の仕切り部材。 The partition member according to claim 10, wherein the olefin-based resin is polypropylene. 前記耐熱粒子が、珪酸カルシウム及びゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項4~8、10及び11のいずれか1項に記載の仕切り部材。 12. The partition member according to claim 4, wherein the heat-resistant particles are at least one selected from the group consisting of calcium silicate and zeolite. 請求項1~12のいずれか1項に記載の仕切り部材と複数の単電池を含む組電池。
A battery pack comprising the partition member according to any one of claims 1 to 12 and a plurality of unit cells.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102872029B1 (en) * 2022-09-01 2025-10-15 주식회사 엘지에너지솔루션 Battery pack with improved safety
CN120660233A (en) * 2023-02-15 2025-09-16 三菱化学株式会社 Separator and battery pack
DE102023112986B3 (en) 2023-05-17 2024-06-20 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Automotive traction battery module
DE102023112977B3 (en) 2023-05-17 2024-07-04 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Battery module for a high-voltage battery for an electrically or partially electrically powered motor vehicle
CN116845461B (en) * 2023-08-10 2024-01-02 广东威尔泰克科技有限公司 New energy storage battery with improved heat dissipation effect
WO2025095130A1 (en) * 2023-11-02 2025-05-08 三菱ケミカル株式会社 Battery pack and spacer

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020161290A (en) 2019-03-26 2020-10-01 三菱ケミカル株式会社 Partition member and battery pack

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7027768B2 (en) * 2017-09-29 2022-03-02 株式会社Gsユアサ Power storage module and power storage pack

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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