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公開番号2024079119
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-11
出願番号2022191855
出願日2022-11-30
発明の名称熱伝達抑制シート及び組電池
出願人イビデン株式会社
代理人弁理士法人栄光事務所
主分類F16L 59/04 20060101AFI20240604BHJP(機械要素または単位;機械または装置の効果的機能を生じ維持するための一般的手段)
要約【課題】電池の通常時や異常時における熱伝達抑制性能や、電池セル間からの脱落するのを抑える保持能力に優れ、更には電池セル間の間隔が変わっても熱伝達抑制性能を低下させることなく対応可能な熱伝達抑制シート、及び該熱伝達抑制シートを有する組電池を提供する。
【解決手段】熱伝達抑制シート1は、無機粒子を含む基材10の表面に、収縮性の有機材料を含む層を有し、断面形状において少なくとも一部が湾曲しており、かつ、湾曲している部分において、内弧面5の表面における面方向の収縮量が、外弧面6の表面における面方向の収縮量よりも多くなっている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
無機粒子を含む基材の表面に、収縮性の有機材料を含む層を有し、断面形状において少なくとも一部が湾曲しており、かつ、
前記湾曲している部分において、内弧面の表面における面方向の収縮量が、外弧面の表面における面方向の収縮量よりも多い、熱伝達抑制シート。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
該熱伝達抑制シートを凹状にして平面に置き、前記平面に対して垂直方向に押圧する押圧治具の押圧面と、該熱伝達抑制シートの前記外弧面との最大距離をＧとし、
該熱伝達抑制シートの全厚をＤとするとき、
下記（１）式で定義され、２５℃におけるＡ値の、押圧力０．０４ｋＰａでの値が０．４～７．８ｍｍである、請求項１に記載の熱伝達抑制シート。
Ａ値［ｍｍ］＝Ｇ－Ｄ・・・（１）
【請求項３】
該熱伝達抑制シートを凹状にして平面に置き、前記平面に対して垂直方向に押圧する押圧治具の押圧面と、該熱伝達抑制シートの前記外弧面との最大距離をＧとし、
該熱伝達抑制シートの全厚をＤとするとき、
下記（１）式で定義され、２５℃におけるＡ値の、押圧力０Ｐａにおける前記Ａ値の値をＡ
０
とし、
押圧力４００ｋＰａで１回押圧したときの前記Ａ値をＡ
１
とするとき、
下記（２）式で定義されるＡ値回復率が８０％以上である、請求項１に記載の熱伝達抑制シート。
Ａ値［ｍｍ］＝Ｇ－Ｄ・・・（１）
Ａ値回復率［％］＝（Ａ
１
／Ａ
０
）×１００・・・（２）
【請求項４】
該熱伝達抑制シートを凹状にして平面に置き、前記平面に対して垂直方向に押圧する押圧治具の押圧面と、該熱伝達抑制シートの前記外弧面との最大距離をＧとし、
該熱伝達抑制シートの全厚をＤとするとき、
下記（１）式で定義され、２５℃におけるＡ値の、押圧力０Ｐａ時の前記Ａ値が１～２１．２ｍｍである、請求項１に記載の熱伝達抑制シート。
Ａ値［ｍｍ］＝Ｇ－Ｄ・・・（１）
【請求項５】
該熱伝達抑制シートを凹状にして平面に置き、前記平面に対して垂直方向に押圧する押圧治具の押圧面と、該熱伝達抑制シートの前記外弧面との最大距離をＧとし、
該熱伝達抑制シートの全厚をＤとするとき、
下記（１）式で定義され、２５℃におけるＡ値が０になる押圧力が０．０４～２．４ｋＰａである、請求項１に記載の熱伝達抑制シート。
Ａ値［ｍｍ］＝Ｇ－Ｄ・・・（１）
【請求項６】
前記湾曲している部分が、該熱伝達抑制シートの断面の二軸以上の方向に存在する、請求項１に記載の熱伝達抑制シート。
【請求項７】
前記内弧面の表面における有機材料の量が、前記外弧面の表面における有機材料の量よりも多い、請求項１に記載の熱伝達抑制シート。
【請求項８】
前記内弧面の表面における有機材料と、前記外弧面の表面における有機材料とが同量であり、かつ、前記内弧面の表面における有機材料の収縮率が、前記外弧面の表面における有機材料の収縮率よりも大きい、請求項１に記載の熱伝達抑制シート。
【請求項９】
前記内弧面の表面における有機材料の架橋度が、前記外弧面の表面における有機材料の架橋度よりも高い、請求項１に記載の熱伝達抑制シート。
【請求項１０】
前記内弧面の表面及び前記外弧面の表面に収縮性のシートが添着され、かつ、前記シートの添着量が、前記内弧面の表面側が前記外弧面の表面側よりも多い、請求項１に記載の熱伝達抑制シート。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝達抑制シート、及び該熱伝達抑制シートを有する組電池に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、発熱体から他の物体への熱伝達を抑制するために、発熱体に近接させ、又は少なくとも一部を発熱体に接触させて用いる熱伝達抑制シートが用いられている。
【０００３】
また、近年では、環境保護の観点から電動モータで駆動する電気自動車又はハイブリッド車等の開発が盛んに進められている。この電気自動車又はハイブリッド車等には、駆動用電動モータの電源として、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。
【０００４】
この電池セルには、鉛蓄電池やニッケル水素電池等に比べて、高容量かつ高出力が可能なリチウムイオン二次電池が主に用いられている。そして、高容量かつ高出力が可能な電池において、電池の内部短絡や過充電等が原因で、ある電池セルが急激に昇温し、その後も発熱を継続するような熱暴走を起こした場合（すなわち、「異常時」の場合）、熱暴走を起こした電池セルからの熱が、隣接する他の電池セルに伝播することで、他の電池セルの熱暴走を引き起こすおそれがある。
【０００５】
上記のような組電池の分野においても、熱暴走を起こした電池セルから隣接する電池セルへの熱の伝播を抑制し、熱暴走の連鎖を防ぐために、電池セル間に介在させる種々の熱伝達抑制シートが提案されている。
例えば、特許文献１には、繊維シートと、ナノサイズの多孔質構造を有するシリカエアロゲルとを含む複合層を有する熱伝達抑制シートが提案されている。
特許文献２には、セラミック系無機繊維と、波長１μｍ以上の光に対する屈折率が異なる２種類の無機粉体を配合してなる熱伝達抑制シートが提案されている。
特許文献３には、鉱物系粉体及び難燃剤の少なくとも一方と、熱硬化性樹脂や熱可塑性エラストマー、ゴムから選択されるマトリックス樹脂とを含む熱伝達抑制シートが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１８－２０４７０８号公報
特開２００３－２０２０９９号公報
特開２０１８－２０６６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のようにナノシリカが主体の熱伝達抑制シートでは、高温域の熱伝導率が高く、異常時で高温になっている電池セルから隣接する電池セルへと熱が伝播する可能性がある。
特許文献２のように、波長１μｍ以上の光に対する屈折率が異なる２種類の無機粉体を含む熱伝達抑制シートでは、高温域の熱伝導率を低くすることができるが、電池セルの高容量化に伴って異常時の電池セルの温度が高くなっているため、更なる高熱伝達抑制化が求められている。
特許文献３の熱伝達抑制シートでは、鉱物系粉体及びや難燃剤を保持するために、マトリックス樹脂を使用しているが、このようなマトリックス樹脂は、高温になった際に溶融してしまい、電池セルの熱暴走時に熱伝達抑制シートの形状を保持できなくなるおそれがある。また、このような熱伝達抑制シートにおいては、熱伝達抑制効果を高めるために、無機粉体を含有することが多いが、無機粉体を良好に保持すること（すなわち、粉落ちを抑制すること）も求められる。
【０００８】
更には、いずれの特許文献の熱伝達抑制シートも扁平の板状であり、厚さ方向に圧縮されて電池セル間に装着されたとしても、充放電による電池セルの膨張・収縮や振動等により電池セル間から脱落するおそれがある。また、扁平な板状であるため、熱伝達抑制シートの全面が電池セルの表面に密着しており、熱伝達抑制性能は、シート厚や配合材料など熱伝達抑制シートに固有のものとなり、それ以上の熱伝達抑制性能は期待できない。
【０００９】
また、扁平の熱伝達抑制シートでは、電池セル間の間隔が変わると、それに合わせて熱伝達抑制シートの厚さを変えて対処することになるため、汎用性が低い。更には、例えば、電池セル間の間隔が狭くなると、薄い熱伝達抑制シートを使用せざるを得ず、熱伝達抑制性能に劣るようになる。
【００１０】
そこで本発明は、電池の通常時や異常時における熱伝達抑制性能に優れるとともに、電池セル間からの脱落を抑える保持能力に優れ、更には電池セル間の間隔が変わっても熱伝達抑制性能を低下させることなく対応可能な熱伝達抑制シート、及び該熱伝達抑制シートを有する組電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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