知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023146554
(43)【公開日】2023-10-12
(54)【発明の名称】熱伝達抑制シート及び組電池
(51)【国際特許分類】
H01M 10/658 20140101AFI20231004BHJP
H01M 10/647 20140101ALI20231004BHJP
H01M 10/643 20140101ALI20231004BHJP
H01M 10/625 20140101ALI20231004BHJP
H01M 50/291 20210101ALI20231004BHJP
H01M 50/293 20210101ALI20231004BHJP
F16L 59/02 20060101ALI20231004BHJP
B32B 7/027 20190101ALI20231004BHJP
B32B 7/08 20190101ALI20231004BHJP
B32B 3/30 20060101ALI20231004BHJP
【ＦＩ】
H01M10/658
H01M10/647
H01M10/643
H01M10/625
H01M50/291
H01M50/293
F16L59/02
B32B7/027
B32B7/08
B32B3/30
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022053784
(22)【出願日】2022-03-29
(71)【出願人】
【識別番号】000000158
【氏名又は名称】イビデン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】山口 昌孝
【テーマコード（参考）】
3H036
4F100
5H031
5H040
【Ｆターム（参考）】
3H036AA09
3H036AB15
3H036AB23
3H036AB45
3H036AE11
4F100AA01A
4F100AA01B
4F100AA01C
4F100AA19A
4F100AA19B
4F100AA19C
4F100AA20A
4F100AA20B
4F100AA20C
4F100AA21A
4F100AA21B
4F100AA21C
4F100AG00A
4F100AG00B
4F100AG00C
4F100AK01A
4F100AK01B
4F100AK01C
4F100AK21A
4F100AK21B
4F100AK21C
4F100AK41A
4F100AK41B
4F100AK41C
4F100AL09A
4F100AL09B
4F100AL09C
4F100AN00A
4F100AN00B
4F100AN00C
4F100AT00A
4F100AT00B
4F100BA03
4F100BA07
4F100DD04A
4F100DD04B
4F100DD05C
4F100DD21B
4F100DE01A
4F100DE01B
4F100DE01C
4F100DG01A
4F100DG01B
4F100DG01C
4F100EC102
4F100GB31
4F100GB41
4F100JJ01
4F100JJ02A
4F100JJ02B
4F100JJ02C
4F100JK07A
4F100JK07B
4F100JK07C
5H031AA09
5H031CC01
5H031EE03
5H031EE04
5H031KK02
5H040AA37
5H040AS04
5H040AT01
5H040AT02
5H040AT06
5H040AY05
5H040AY06
5H040CC13
5H040CC34
5H040LL04
(57)【要約】
【課題】取り扱いが容易であり、異常時における各電池セル間の熱の伝播を抑制しつつ、電池セルの変形による電池ケースの破壊及び電池の性能の低下を抑制する。
【解決手段】熱伝達抑制シート１０は、互いに対向して配置された板状の第１弾性部材（第１外側部材）１及び第２弾性部材（第２外側部材）２と、これらの間に配置された板状の断熱材（中間部材）３と、を有する。第１弾性部材１及び第２弾性部材２は、断熱材３に対向する面に、それぞれ第１凸部１ａ及び第２凸部２ａを有する。また、断熱材３は、第１弾性部材１及び第２弾性部材２に対向する面に、それぞれ第１凹部３ａと、第２凹部３ｂと、を有し、第１凸部１ａが第１凹部３ａに嵌合され、第２凸部２ａが第２凹部３ｂに嵌合されている。さらに、熱伝達抑制シート１０の積層方向から見た場合に、全ての第１凸部１ａが、全ての第２凸部２ａの位置と異なる位置に設けられている。
【選択図】図１
【解決手段】熱伝達抑制シート１０は、互いに対向して配置された板状の第１弾性部材（第１外側部材）１及び第２弾性部材（第２外側部材）２と、これらの間に配置された板状の断熱材（中間部材）３と、を有する。第１弾性部材１及び第２弾性部材２は、断熱材３に対向する面に、それぞれ第１凸部１ａ及び第２凸部２ａを有する。また、断熱材３は、第１弾性部材１及び第２弾性部材２に対向する面に、それぞれ第１凹部３ａと、第２凹部３ｂと、を有し、第１凸部１ａが第１凹部３ａに嵌合され、第２凸部２ａが第２凹部３ｂに嵌合されている。さらに、熱伝達抑制シート１０の積層方向から見た場合に、全ての第１凸部１ａが、全ての第２凸部２ａの位置と異なる位置に設けられている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに対向して配置された板状の第１外側部材及び第２外側部材と、
前記第１外側部材と前記第２外側部材との間に配置された板状の中間部材と、を有し、
前記第１外側部材は、前記中間部材に対向する面に設けられた第１凸部を有し、前記第２外側部材は、前記中間部材に対向する面に設けられた第２凸部を有するとともに、前記中間部材は、前記第１外側部材に対向する面に設けられた第１凹部と、前記第２外側部材に対向する面に設けられた第２凹部と、を有し、前記第１凸部が前記第１凹部に嵌合され、前記第２凸部が前記第２凹部に嵌合された熱伝達抑制シートであって、
前記第１外側部材及び前記第２外側部材は、断熱材及び弾性部材のうちいずれか一方からなり、
前記中間部材は、断熱材及び弾性部材のうち他方からなり、
前記第１外側部材、前記中間部材及び前記第２外側部材の積層方向から見た場合に、全ての前記第１凸部が、全ての前記第２凸部の位置と異なる位置に設けられていることを特徴とする、熱伝達抑制シート。
前記第１外側部材と前記第２外側部材との間に配置された板状の中間部材と、を有し、
前記第１外側部材は、前記中間部材に対向する面に設けられた第１凸部を有し、前記第２外側部材は、前記中間部材に対向する面に設けられた第２凸部を有するとともに、前記中間部材は、前記第１外側部材に対向する面に設けられた第１凹部と、前記第２外側部材に対向する面に設けられた第２凹部と、を有し、前記第１凸部が前記第１凹部に嵌合され、前記第２凸部が前記第２凹部に嵌合された熱伝達抑制シートであって、
前記第１外側部材及び前記第２外側部材は、断熱材及び弾性部材のうちいずれか一方からなり、
前記中間部材は、断熱材及び弾性部材のうち他方からなり、
前記第１外側部材、前記中間部材及び前記第２外側部材の積層方向から見た場合に、全ての前記第１凸部が、全ての前記第２凸部の位置と異なる位置に設けられていることを特徴とする、熱伝達抑制シート。
【請求項2】
互いに対向して配置された板状の第１外側部材及び第２外側部材と、
前記第１外側部材と前記第２外側部材との間に配置された板状の中間部材と、を有し、
前記第１外側部材は、前記中間部材に対向する面に設けられた第１凹部を有し、前記第２外側部材は、前記中間部材に対向する面に設けられた第２凹部を有するとともに、前記中間部材は、前記第１外側部材に対向する面に設けられた第１凸部と、前記第２外側部材に対向する面に設けられた第２凸部と、を有し、前記第１凸部が前記第１凹部に嵌合され、前記第２凸部が前記第２凹部に嵌合された熱伝達抑制シートであって、
前記第１外側部材及び前記第２外側部材は、断熱材及び弾性部材のうちいずれか一方からなり、
前記中間部材は、断熱材及び弾性部材のうち他方からなり、
前記第１外側部材、前記中間部材及び前記第２外側部材の積層方向から見た場合に、全ての前記第１凸部が、全ての前記第２凸部の位置と異なる位置に設けられていることを特徴とする、熱伝達抑制シート。
前記第１外側部材と前記第２外側部材との間に配置された板状の中間部材と、を有し、
前記第１外側部材は、前記中間部材に対向する面に設けられた第１凹部を有し、前記第２外側部材は、前記中間部材に対向する面に設けられた第２凹部を有するとともに、前記中間部材は、前記第１外側部材に対向する面に設けられた第１凸部と、前記第２外側部材に対向する面に設けられた第２凸部と、を有し、前記第１凸部が前記第１凹部に嵌合され、前記第２凸部が前記第２凹部に嵌合された熱伝達抑制シートであって、
前記第１外側部材及び前記第２外側部材は、断熱材及び弾性部材のうちいずれか一方からなり、
前記中間部材は、断熱材及び弾性部材のうち他方からなり、
前記第１外側部材、前記中間部材及び前記第２外側部材の積層方向から見た場合に、全ての前記第１凸部が、全ての前記第２凸部の位置と異なる位置に設けられていることを特徴とする、熱伝達抑制シート。
【請求項3】
前記第１外側部材及び前記第２外側部材は弾性部材からなり、
前記中間部材は断熱材からなることを特徴とする、請求項１又は２に記載の熱伝達抑制シート。
前記中間部材は断熱材からなることを特徴とする、請求項１又は２に記載の熱伝達抑制シート。
【請求項4】
前記第１凸部と前記第１凹部との間、及び前記第２凸部と前記第２凹部との間に、空隙部を有することを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シート。
【請求項5】
前記第１凸部及び前記第２凸部は粒状又は線状に延びる形状であることを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シート。
【請求項6】
前記第１凸部及び前記第２凸部は複数設けられ、
前記第１凸部及び前記第２凸部が設けられた部材が、弾性部材からなるものであり、
前記第１凸部及び前記第２凸部が形成されている面における中央領域の方が、周縁領域よりも前記第１凸部及び前記第２凸部の数密度が高いことを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シート。
前記第１凸部及び前記第２凸部が設けられた部材が、弾性部材からなるものであり、
前記第１凸部及び前記第２凸部が形成されている面における中央領域の方が、周縁領域よりも前記第１凸部及び前記第２凸部の数密度が高いことを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シート。
【請求項7】
前記第１凸部及び前記第２凸部は複数設けられ、
前記第１凸部及び前記第２凸部が設けられた部材が、断熱材からなるものであり、
前記第１凸部及び前記第２凸部が形成されている面における中央領域の方が、周縁領域よりも前記第１凸部及び前記第２凸部の数密度が低いことを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シート。
前記第１凸部及び前記第２凸部が設けられた部材が、断熱材からなるものであり、
前記第１凸部及び前記第２凸部が形成されている面における中央領域の方が、周縁領域よりも前記第１凸部及び前記第２凸部の数密度が低いことを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シート。
【請求項8】
前記第１凸部及び前記第２凸部は略半球形状に突出し、
前記第１凹部及び前記第２凹部は略半球形状に窪んでいることを特徴とする、請求項１～７のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シート。
前記第１凹部及び前記第２凹部は略半球形状に窪んでいることを特徴とする、請求項１～７のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シート。
【請求項9】
前記第１外側部材及び前記第２外側部材は、それぞれ、平面部と、前記平面部に設けられた前記第１凸部及び前記第２凸部と、を有する弾性部材からなり、
前記中間部材は断熱材からなり、
前記第１外側部材における任意の第１凸部と、前記任意の第１凸部に最も接近して設けられた第２凸部との距離は、前記任意の第１凸部と、前記任意の第１凸部に対向する位置における前記第２外側部材の平面部との距離よりも大きいことを特徴とする、請求項１に記載の熱伝達抑制シート。
前記中間部材は断熱材からなり、
前記第１外側部材における任意の第１凸部と、前記任意の第１凸部に最も接近して設けられた第２凸部との距離は、前記任意の第１凸部と、前記任意の第１凸部に対向する位置における前記第２外側部材の平面部との距離よりも大きいことを特徴とする、請求項１に記載の熱伝達抑制シート。
【請求項10】
前記中間部材は、平面部と、前記平面部に設けられた前記第１凸部及び前記第２凸部と、を有する弾性部材からなり、
前記第１外側部材及び前記第２外側部材は断熱材からなり、
前記中間部材における前記第１凸部の裏面側は、平面部であることを特徴とする、請求項２に記載の熱伝達抑制シート。
前記第１外側部材及び前記第２外側部材は断熱材からなり、
前記中間部材における前記第１凸部の裏面側は、平面部であることを特徴とする、請求項２に記載の熱伝達抑制シート。
【請求項11】
前記弾性部材は、ゴム又はエラストマーにより形成されている、請求項１～１０のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シート。
【請求項12】
前記断熱材は、無機粒子、有機繊維及び無機繊維の少なくとも１種を含有する、請求項１～１１のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シート。
【請求項13】
複数の電池セルと、請求項１～１２のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シートと、を有し、前記複数の電池セルが直接又は並列に接続された、組電池。
【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。
【背景技術】
【0002】
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等の開発が盛んに進められている。この電気自動車又はハイブリッド車等には、駆動用電動モータの電源となるための、複数の電池セルが直列又は並列に接続された組電池が搭載されている。
【0003】
また、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、電池の内部短絡や過充電等が原因で、ある電池セルが急激に昇温し、その後も発熱を継続するような熱暴走を起こした場合、熱暴走を起こした電池セルからの熱が、隣接する他の電池セルに伝播することで、他の電池セルの熱暴走を引き起こすおそれがある。
【0004】
また、電池セルに熱暴走が生じると、この電池の内部でガスが発生し、内圧が上昇することにより電池セルの変形を引き起こし、この変形が大きい場合には、電池セル自体が破壊されることがある。
このような電池セルの変形は、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）においてもわずかに発生しており、充放電の際に電池セルの内圧の上昇及び低下が繰り返された場合に、電池セルに対して、押圧及び緩和が繰り返され、電池の性能が低下する原因となる。
このような電池セルの変形は、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）においてもわずかに発生しており、充放電の際に電池セルの内圧の上昇及び低下が繰り返された場合に、電池セルに対して、押圧及び緩和が繰り返され、電池の性能が低下する原因となる。
【0005】
上記のような電池セルの膨張による性能低下を抑制する方法として、電池セル間に弾性を付与した断熱シートを介在させる方法が提案されている。
例えば、特許文献１には、電池セルの膨張にしたがって圧縮変形し、電池セルの破損を抑制することができる電池用断熱材が提案されている。上記特許文献１に記載の断熱材は、断熱部と、断熱部より圧縮変形しやすい緩衝部とを含み、緩衝部が断熱部に積層されている。
例えば、特許文献１には、電池セルの膨張にしたがって圧縮変形し、電池セルの破損を抑制することができる電池用断熱材が提案されている。上記特許文献１に記載の断熱材は、断熱部と、断熱部より圧縮変形しやすい緩衝部とを含み、緩衝部が断熱部に積層されている。
【0006】
また、特許文献２には、エネルギ貯蔵セル、すなわち電池セルが装置によって断熱されたエネルギ貯蔵システムが提案されている。この装置は、エネルギ貯蔵セルを互いに離間させるように形成されており、例えば、耐熱性のかつ寸法安定性の材料からなるベースに、耐熱性の弾性的な材料からなる凸部が形成されたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２０２１－１４０９６８号公報
【特許文献2】特表２０２０－５３２０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、上記特許文献１に記載の電池用断熱材は、断熱部と緩衝部とが積層されたものであり、両者が接着されていない場合には、取り扱いが困難である。また、緩衝部が断熱部の表面に設けられた凹部に配置された断熱材も提案されているが、緩衝部を断熱部の両面に配置しようとすると、部分的に断熱部が薄くなりすぎて、断熱性が低下してしまう。
【0009】
また、上記特許文献２に記載の装置は、複数の凸部のみが直接電池セルに接触しており、電池セルの膨張と収縮が繰り返された場合に、突部の劣化が発生しやすくなる。
【0010】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、取り扱いが容易であり、異常時における各電池セル間の熱の伝播を抑制しつつ、電池セルの変形による電池ケースの破壊及び電池の性能の低下を抑制することができる熱伝達抑制シート、並びに、各電池セル間の熱の伝播を抑制しつつ、電池ケースの破壊及び電池の性能の低下を抑制することができ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】
本発明の上記目的は、熱伝達抑制シートに係る下記（１）又は（２）の構成により達成される。
【0012】
（１） 互いに対向して配置された板状の第１外側部材及び第２外側部材と、
上記第１外側部材と上記第２外側部材との間に配置された板状の中間部材と、を有し、
上記第１外側部材は、上記中間部材に対向する面に設けられた第１凸部を有し、上記第２外側部材は、上記中間部材に対向する面に設けられた第２凸部を有するとともに、上記中間部材は、上記第１外側部材に対向する面に設けられた第１凹部と、上記第２外側部材に対向する面に設けられた第２凹部と、を有し、上記第１凸部が上記第１凹部に嵌合され、上記第２凸部が上記第２凹部に嵌合された熱伝達抑制シートであって、
上記第１外側部材及び上記第２外側部材は、断熱材及び弾性部材のうちいずれか一方からなり、
上記中間部材は、断熱材及び弾性部材のうち他方からなり、
上記第１外側部材、上記中間部材及び上記第２外側部材の積層方向から見た場合に、全ての上記第１凸部が、全ての上記第２凸部の位置と異なる位置に設けられていることを特徴とする、熱伝達抑制シート。
上記第１外側部材と上記第２外側部材との間に配置された板状の中間部材と、を有し、
上記第１外側部材は、上記中間部材に対向する面に設けられた第１凸部を有し、上記第２外側部材は、上記中間部材に対向する面に設けられた第２凸部を有するとともに、上記中間部材は、上記第１外側部材に対向する面に設けられた第１凹部と、上記第２外側部材に対向する面に設けられた第２凹部と、を有し、上記第１凸部が上記第１凹部に嵌合され、上記第２凸部が上記第２凹部に嵌合された熱伝達抑制シートであって、
上記第１外側部材及び上記第２外側部材は、断熱材及び弾性部材のうちいずれか一方からなり、
上記中間部材は、断熱材及び弾性部材のうち他方からなり、
上記第１外側部材、上記中間部材及び上記第２外側部材の積層方向から見た場合に、全ての上記第１凸部が、全ての上記第２凸部の位置と異なる位置に設けられていることを特徴とする、熱伝達抑制シート。
【0013】
（２） 互いに対向して配置された板状の第１外側部材及び第２外側部材と、
上記第１外側部材と上記第２外側部材との間に配置された板状の中間部材と、を有し、
上記第１外側部材は、上記中間部材に対向する面に設けられた第１凹部を有し、上記第２外側部材は、上記中間部材に対向する面に設けられた第２凹部を有するとともに、上記中間部材は、上記第１外側部材に対向する面に設けられた第１凸部と、上記第２外側部材に対向する面に設けられた第２凸部と、を有し、上記第１凸部が上記第１凹部に嵌合され、上記第２凸部が上記第２凹部に嵌合された熱伝達抑制シートであって、
上記第１外側部材及び上記第２外側部材は、断熱材及び弾性部材のうちいずれか一方からなり、
上記中間部材は、断熱材及び弾性部材のうち他方からなり、
上記第１外側部材、上記中間部材及び上記第２外側部材の積層方向から見た場合に、全ての上記第１凸部が、全ての上記第２凸部の位置と異なる位置に設けられていることを特徴とする、熱伝達抑制シート。
上記第１外側部材と上記第２外側部材との間に配置された板状の中間部材と、を有し、
上記第１外側部材は、上記中間部材に対向する面に設けられた第１凹部を有し、上記第２外側部材は、上記中間部材に対向する面に設けられた第２凹部を有するとともに、上記中間部材は、上記第１外側部材に対向する面に設けられた第１凸部と、上記第２外側部材に対向する面に設けられた第２凸部と、を有し、上記第１凸部が上記第１凹部に嵌合され、上記第２凸部が上記第２凹部に嵌合された熱伝達抑制シートであって、
上記第１外側部材及び上記第２外側部材は、断熱材及び弾性部材のうちいずれか一方からなり、
上記中間部材は、断熱材及び弾性部材のうち他方からなり、
上記第１外側部材、上記中間部材及び上記第２外側部材の積層方向から見た場合に、全ての上記第１凸部が、全ての上記第２凸部の位置と異なる位置に設けられていることを特徴とする、熱伝達抑制シート。
【0014】
また、熱伝達抑制シートに係る本発明の好ましい実施形態は、以下の（３）～（１２）に関する。
【0015】
（３） 上記第１外側部材及び上記第２外側部材は弾性部材からなり、
上記中間部材は断熱材からなることを特徴とする、（１）又は（２）に記載の熱伝達抑制シート。
上記中間部材は断熱材からなることを特徴とする、（１）又は（２）に記載の熱伝達抑制シート。
【0016】
（４） 上記第１凸部と上記第１凹部との間、及び上記第２凸部と上記第２凹部との間に、空隙部を有することを特徴とする、（１）～（３）のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。
【0017】
（５） 上記第１凸部及び上記第２凸部は粒状又は線状に延びる形状であることを特徴とする、（１）～（４）のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。
【0018】
（６） 上記第１凸部及び上記第２凸部は複数設けられ、
上記第１凸部及び上記第２凸部が設けられた部材が、弾性部材からなるものであり、
上記第１凸部及び上記第２凸部が形成されている面における中央領域の方が、周縁領域よりも上記第１凸部及び上記第２凸部の数密度が高いことを特徴とする、（１）～（５）のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。
上記第１凸部及び上記第２凸部が設けられた部材が、弾性部材からなるものであり、
上記第１凸部及び上記第２凸部が形成されている面における中央領域の方が、周縁領域よりも上記第１凸部及び上記第２凸部の数密度が高いことを特徴とする、（１）～（５）のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。
【0019】
（７） 上記第１凸部及び上記第２凸部は複数設けられ、
上記第１凸部及び上記第２凸部が設けられた部材が、断熱材からなるものであり、
上記第１凸部及び上記第２凸部が形成されている面における中央領域の方が、周縁領域よりも上記第１凸部及び上記第２凸部の数密度が低いことを特徴とする、（１）～（５）のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。
上記第１凸部及び上記第２凸部が設けられた部材が、断熱材からなるものであり、
上記第１凸部及び上記第２凸部が形成されている面における中央領域の方が、周縁領域よりも上記第１凸部及び上記第２凸部の数密度が低いことを特徴とする、（１）～（５）のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。
【0020】
（８） 上記第１凸部及び上記第２凸部は略半球形状に突出し、
上記第１凹部及び上記第２凹部は略半球形状に窪んでいることを特徴とする、（１）～（７）のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。
上記第１凹部及び上記第２凹部は略半球形状に窪んでいることを特徴とする、（１）～（７）のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。
【0021】
（９） 上記第１外側部材及び上記第２外側部材は、それぞれ、平面部と、上記平面部に設けられた上記第１凸部及び上記第２凸部と、を有する弾性部材からなり、
上記中間部材は断熱材からなり、
上記第１外側部材における任意の第１凸部と、上記任意の第１凸部に最も接近して設けられた第２凸部との距離は、上記任意の第１凸部と、上記任意の第１凸部に対向する位置における上記第２外側部材の平面部との距離よりも大きいことを特徴とする、（１）に記載の熱伝達抑制シート。
上記中間部材は断熱材からなり、
上記第１外側部材における任意の第１凸部と、上記任意の第１凸部に最も接近して設けられた第２凸部との距離は、上記任意の第１凸部と、上記任意の第１凸部に対向する位置における上記第２外側部材の平面部との距離よりも大きいことを特徴とする、（１）に記載の熱伝達抑制シート。
【0022】
（１０） 上記中間部材は、平面部と、上記平面部に設けられた上記第１凸部及び上記第２凸部と、を有する弾性部材からなり、
上記第１外側部材及び上記第２外側部材は断熱材からなり、
上記中間部材における上記第１凸部の裏面側は、平面部であることを特徴とする、（２）に記載の熱伝達抑制シート。
上記第１外側部材及び上記第２外側部材は断熱材からなり、
上記中間部材における上記第１凸部の裏面側は、平面部であることを特徴とする、（２）に記載の熱伝達抑制シート。
【0023】
（１１） 上記弾性部材は、ゴム又はエラストマーにより形成されている、（１）～（１０）のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。
【0024】
（１２） 上記断熱材は、無機粒子、有機繊維及び無機繊維の少なくとも１種を含有する、（１）～（１１）のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。
【0025】
また、本発明の上記目的は、組電池に係る下記（１３）の構成により達成される。
【0026】
（１３） 複数の電池セルと、（１）～（１２）のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シートと、を有し、上記複数の電池セルが直接又は並列に接続された、組電池。
【発明の効果】
【0027】
本発明の熱伝達抑制シートは、一対の外側部材と、この間に配置された中間部材とが凹部と第１凸部及び第２凸部との篏合により係止されているため、接着剤を使用する必要がなく、容易に取り扱うことができる。また、本発明の熱伝達抑制シートは、外側部材及び中間部材のいずれか一方が弾性部材からなり、他方が断熱材からなるものであり、これらの積層方向から見た場合に、第１凸部と第２凸部との位置がずれているため、異常時における各電池セル間の熱の伝播を抑制しつつ、電池セルの変形による電池ケースの破壊及び電池の性能の低下を抑制することができる。
【0028】
また、本発明の組電池は、複数の電池セルと上記熱伝達シートを有するため、異常時において、電池セル間の熱の伝播を抑制することができるとともに、弾性部材が電池セルの変形に対して柔軟に変形し、電池ケースの破壊及び電池の性能の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【発明を実施するための形態】
【0030】
本発明者は、取り扱いが容易であり、異常時における各電池セル間の熱の伝播を抑制しつつ、電池セルが変形した場合であっても、電池ケース及び電池の性能に影響を与えることがない組電池を提供するため、鋭意検討を行った。
その結果、本発明者は、断熱材及び弾性部材のいずれか一方に凸部を設けるとともに、他方に凹部を設け、平面視で見た場合に凸部がずれた位置となるようにするとともに、凸部と凹部とを嵌合することにより熱伝達抑制シートを組み立てることにより、上記課題を解決できることを見出した。
その結果、本発明者は、断熱材及び弾性部材のいずれか一方に凸部を設けるとともに、他方に凹部を設け、平面視で見た場合に凸部がずれた位置となるようにするとともに、凸部と凹部とを嵌合することにより熱伝達抑制シートを組み立てることにより、上記課題を解決できることを見出した。
【0031】
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。
【0032】
［熱伝達抑制シート］
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る熱伝達抑制シートを模式的に示す断面図である。図２は、図１に示す熱伝達抑制シートを示す平面図である。
図１に示すように、本実施形態においては、互いに対向して配置された板状の第１弾性部材（第１外側部材）１及び第２弾性部材（第２外側部材）２と、これらの間に配置された板状の断熱材（中間部材）３と、を有する。第１弾性部材１は、断熱材３に対向する面に、第１凸部１ａが設けられている。また、第２弾性部材２も、断熱材３に対向する面に、第２凸部２ａが設けられている。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る熱伝達抑制シートを模式的に示す断面図である。図２は、図１に示す熱伝達抑制シートを示す平面図である。
図１に示すように、本実施形態においては、互いに対向して配置された板状の第１弾性部材（第１外側部材）１及び第２弾性部材（第２外側部材）２と、これらの間に配置された板状の断熱材（中間部材）３と、を有する。第１弾性部材１は、断熱材３に対向する面に、第１凸部１ａが設けられている。また、第２弾性部材２も、断熱材３に対向する面に、第２凸部２ａが設けられている。
【0033】
一方、断熱材３は、第１弾性部材１に対向する面における第１凸部１ａに対向する位置に、第１凹部３ａが設けられている。同様に、断熱材３の第１凹部３ａが設けられている面の反対側の面、すなわち第２弾性部材２に対向する面には、第２弾性部材２の第２凸部２ａに対向する位置に、第２凹部３ｂが設けられている。そして、第１弾性部材１の第１凸部１ａと断熱材３の第１凹部３ａとが嵌合されているとともに、第２弾性部材２の第２凸部２ａと断熱材３の第２凹部３ｂとが嵌合されることにより、熱伝達抑制シート１０が組み立てられている。
【0034】
また、図２に示すように、第１弾性部材１と、断熱材３と、第２弾性部材２とを組み立て、第１弾性部材１の上面側、すなわち、第１弾性部材１、断熱材３及び第２弾性部材２の積層方向から見た場合に、全ての第１凸部１ａが、全ての第２凸部２ａの位置と異なる位置に設けられている。
【0035】
このように構成された熱伝達抑制シート１０が、例えば電池セルの間に配置された場合に、異常時に一方の電池セルに熱暴走が発生すると、断熱材３が存在することにより、隣接する電池セルへの熱の伝播が抑制される。したがって、一方の電池セルに隣接した他方の電池セルが熱を受けることを抑制でき、熱暴走の連鎖を阻止することができる。
【0036】
また、本実施形態に係る熱伝達抑制シート１０は、第１弾性部材１と第２弾性部材２との間に断熱材３を有する。この第１弾性部材１及び第２弾性部材２は、電池セルの変形を抑制する効果と、電池セルの変形を吸収する効果とを有する。すなわち、異常時に電池セルが変形した場合に、第１弾性部材１及び第２弾性部材２は、電池セルの変形を抑制しつつ、電池セルの変形に対して柔軟に変形する。したがって、電池セルに不要な圧力が印加されることを抑制することができる。
【0037】
さらに、本実施形態においては、第１弾性部材１及び第２弾性部材２が熱伝達抑制シート１０の外側に配置され、断熱材３が中央に配置されている。後述するように、断熱材３には、ナノ粒子等の粒径が極めて小さい無機粒子が含まれることがあり、一対の弾性部材の間に断熱材が配置される構成であると、無機粒子が断熱材から脱落することを防止することができる。また、複数の電池セルの間に、本実施形態に係る熱伝達抑制シート１０が配置された場合に、電池セルに接する位置に第１弾性部材１及び第２弾性部材２が配置されているため、いずれの電池セルが膨張や収縮した場合でも、熱伝達抑制シート１０を電池セルの変形に追従させることができる。
【0038】
さらにまた、本実施形態においては、第１弾性部材１における全ての第１凸部１ａの位置と、第２弾性部材２における全ての第２凸部２ａの位置とがずれるように配置されている。仮に、第１凸部１ａの位置と、第２凸部２ａの位置とが平面視で一致するように形成されていると、第１凸部１ａ及び第２凸部２ａが形成されている位置において、断熱材３の厚さが薄くなり、断熱効果が低下する。一方、本実施形態においては、上述のとおり、第１凸部１ａと第２凸部２ａとの位置がずれているため、第１凸部１ａ及び第２凸部２ａの形成による断熱効果の低下を、最低限に抑制することができる。このように、弾性部材と断熱材との位置関係は、断熱材の材質、弾性部材の耐熱性や、弾性、耐久性等を考慮し、適切に選択することが好ましい。
【0039】
第１凸部１ａと第２凸部２ａとの好ましい位置関係について、さらに詳細に説明する。図３は、第１凸部１ａと第２凸部２ａとの位置関係を示す断面図である。断熱材３の板厚をｄ０とすると、例えば第２弾性部材２における第２凸部２ａが設けられている位置では、断熱材３の厚さは、第２凸部２ａの厚さだけ減少した距離ｄ１となる。断熱材３の厚さは、薄くなるほど断熱性が低下するため、第１弾性部材１が、断熱材３に対向している面において、平面部１ｂと第１凸部１ａとを有しているとすると、第２凸部２ａに対向する位置は、少なくとも平面部１ｂであることが好ましい。
【0040】
なお、第１凸部１ａと第２凸部２ａとの位置がずれているのみでは、第２凸部２ａと第１凸部１ａとの距離が近い場合に、これらの距離ｄ２、ｄ３は、第２凸部２ａと対向する平面部１ｂとの距離ｄ１よりも小さくなり、断熱性が低下するおそれがある。したがって、第２弾性部材２における任意の第２凸部２ａと、この第２凸部２ａに最も接近して設けられた第１凸部１ａとの距離（例えば距離ｄ２）は、第２凸部２ａと、これに対向する位置における第１弾性部材１の平面部１ｂとの距離ｄ１よりも大きいことがより好ましい。
【0041】
図示は省略するが、同様に、第１弾性部材１における任意の第１凸部１ａと、この第１凸部１ａに最も接近して設けられた第２凸部２ａとの距離は、第１凸部１ａと、これに対向する位置における第２弾性部材２の平面部２ｂとの距離よりも大きいことがより好ましい。
【0042】
第１弾性部材１の第１凸部１ａと断熱材３の第１凹部３ａとの間、及び第２弾性部材２の第２凸部２ａと断熱材３の第２凹部３ｂとの間は、隙間なく嵌合されていてもよいが、若干の空隙部５を有していてもよい。空隙部５を有していると、空隙部５が空気による断熱層となり、より一層断熱効果を向上させることができる。また、熱伝達抑制シート１０の製造時に、凸部と凹部とを隙間なく組み立てるためには、第１凸部１ａ及び第２凸部２ａと、第１凹部３ａと第２凹部３ｂとの大きさ及び位置を正確に一致させる必要があり、高精度な製造が要求される。一方、第１弾性部材１の第１凸部１ａと断熱材３の第１凹部３ａとの間、及び第２弾性部材２の第２凸部２ａと断熱材３の第２凹部３ｂとの間に空隙部５を有していると、容易に熱伝達抑制シート１０を製造することができる。
【0043】
第１弾性部材１の第１凸部１ａ及び第２弾性部材２の第２凸部２ａの形成方法は特に限定されない。例えば、凸部の形状の弾性部品を準備し、板状の弾性材に接着剤等により弾性部品を接着してもよいし、接着剤そのものを弾性材の所定の位置に配置することにより、第１凸部１ａ及び第２凸部２ａを形成してもよい。また、型成形により第１弾性部材１及び第２弾性部材２を形成してもよい。
【0044】
断熱材３の形成方法も特に限定されない。例えば、断熱性を有する平板を準備し、切削等により第１凹部３ａ及び第２凹部３ｂを形成することにより、断熱材３を形成することができる。また、型成形により断熱材３を形成してもよい。
【0045】
第１凸部１ａや第２凸部２ａを形成する位置は特に限定されない。図２の平面視で示すように、第１凸部１ａと第２凸部２ａとが碁盤目状に等間隔で交互に配置されるように形成されていてもよい。また、図４に示す熱伝達抑制シート２０は、複数の第１凸部１ａ及び複数の第２凸部２ａが形成されている面における中央領域の方が、周縁領域よりも第１凸部１ａ及び複数の第２凸部２ａの数密度が高くなっている。このような構成とすると、複数の電池セル間に熱伝達抑制シート２０を介在させた場合に、電池セルが最も膨張及び収縮を繰り返す中央領域において、第１弾性部材１及び第２弾性部材２の厚さが厚くなっている箇所が増加するため、電池セルの膨張を吸収しやすくすることができる。
【0046】
また、第１凸部１ａと第２凸部２ａとの位置関係を、例えば図２に示すようにすると、第１弾性部材１に形成する第１凸部１ａの位置と、第２弾性部材２に形成する第２凸部２ａの位置とを同一の位置とすることができる。すなわち、同一の弾性部材を２枚準備し、凸部が形成された面が互いに対向するように、一方の弾性部材の表裏を反転させて配置すると、平面視で第１凸部１ａと第２凸部２ａとがずれた位置となる。したがって、２種類の形状の弾性部材を設計する必要がなく、容易に熱伝達抑制シート１０を製造することができる。
【0047】
同様に、図４に示す熱伝達抑制シート２０においても、例えば、第１弾性部材１に形成する第１凸部１ａの位置と、第２弾性部材２に形成する第２凸部２ａの位置とを同一の位置とすることができる。すなわち、図４に示すように、第１凸部１ａを形成した第１弾性部材１と、これと同一の第２弾性部材２を準備し、第２弾性部材２の表裏を反転させた後に例えば９０°回転させて、第１凸部１ａと第２凸部２ａとが互いに対向するように両者を配置すると、平面視で第１凸部１ａと第２凸部２ａとがずれた位置となる。このように、第１弾性部材１の第１凸部１ａを形成する位置と、第２弾性部材２の第２凸部２ａを形成する位置とを同一として、一方を反転させるか、反転させたうえで所定の角度回転させることにより、平面視で第１凸部１ａと第２凸部２ａとがずれた位置となるように、第１凸部１ａ及び第２凸部２ａの位置を設計することが好ましい。
【0048】
第１凸部１ａ及び第２凸部２ａの形状も特に限定されない。図１及び図２に示すように、円柱状でもよいし、図５の熱伝達抑制シート１０の模式的断面図で示すように、第１凸部１ａ及び第２凸部２ａが半球状に突出しており、第１凹部３ａ及び第２凹部３ｂが半球状に窪んでいる形状であると、このような形状の凸部及び凹部は容易に製造できるとともに、第１凸部１ａと第１凹部３ａと、及び第２凸部２ａと第２凹部３ｂとを容易に嵌合させることができるため、好ましい。なお、これらの形状は、正確な半球状である必要はなく、略半球形状であればよい。第１凸部１ａ及び第２凸部２ａの形状としては、他に、角柱状、円錐状、角錐状等、種々の形状を使用することができる。
【0049】
さらに、第１凸部１ａ及び第２凸部２ａは、上記のような粒状のものだけでなく、図６の熱伝達抑制シート１０の平面図で示すように、第１凸部１ａ及び第２凸部２ａが線状に延びる形状であってもよい。
また、第１凸部１ａ及び第２凸部２ａがどのような形状であっても、第１凹部３ａ及び第２凹部３ｂは、第１凸部１ａ及び第２凸部２ａが嵌合可能な形状であればよい。
また、第１凸部１ａ及び第２凸部２ａがどのような形状であっても、第１凹部３ａ及び第２凹部３ｂは、第１凸部１ａ及び第２凸部２ａが嵌合可能な形状であればよい。
【0050】
（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態に係る熱伝達抑制シートを模式的に示す断面図である。第２実施形態は、第１実施形態に示す第１凸部１ａ、第２凸部２ａが、外側の弾性部材ではなく、中間の断熱材に形成されている。
図７は、本発明の第２実施形態に係る熱伝達抑制シートを模式的に示す断面図である。第２実施形態は、第１実施形態に示す第１凸部１ａ、第２凸部２ａが、外側の弾性部材ではなく、中間の断熱材に形成されている。
【0051】
図７に示すように、第２実施形態においては、断熱材（中間部材）１３の厚さ方向に直交する両面に、第１凸部１３ａと、第２凸部１３ｂが設けられている。なお、断熱材１３の一方の面に設けられた第１凸部１３ａと、他方の面に設けられた第２凸部１３ｂとは、断熱材１３の厚さ方向から見た平面視で異なる位置に設けられている。また、断熱材１３の両面に対して対向するように、板状の第１弾性部材（第１外側部材）１１及び第２弾性部材（第２外側部材）１２が配置されている。
【0052】
第１弾性部材１１には、断熱材１３の第１凸部１３ａに対向する位置に、第１凹部１１ａが設けられている。同様に、第２弾性部材１２にも、断熱材１３の第２凸部１３ｂに対向する位置に、第２凹部１２ａが設けられている。そして、断熱材１３の第１凸部１３ａと第１弾性部材１１の第１凹部１１ａとが嵌合されているとともに、断熱材１３の第２凸部１３ｂと第２弾性部材１２の第２凹部１２ａとが嵌合されることにより、熱伝達抑制シート３０が組み立てられている。
【0053】
このように構成された第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0054】
なお、本実施形態においては、断熱材１３に第１凸部１３ａ及び第２凸部１３ｂを設けているため、これらの位置関係によって、断熱性が低下することはない。ただし、断熱材１３の両面における第１凸部１３ａと第２凸部１３ｂとが同一の位置に形成されていると、その位置における第１弾性部材１１及び第２弾性部材１２の厚さの和が小さくなり、電池セルの膨張及び収縮に十分に追従させることができない。したがって、第１凸部１３ａと第２凸部１３ｂとの位置は、平面視で異なる位置に設けられているものとする。
【0055】
図８は、第２実施形態に係る熱伝達抑制シートにおいて、好ましい凸部の位置を説明するための平面図である。図６に示す熱伝達抑制シート４０は、第１実施形態と異なり、第１弾性部材１１及び第２弾性部材１２よりも弾性が低い断熱材１３に、複数の第１凸部１３ａ及び複数の第２凸部１３ｂが形成されている。したがって、複数の電池セル間に熱伝達抑制シート４０を介在させた場合に、電池セルが最も膨張及び収縮を繰り返す中央領域において、周縁領域よりも第１凸部１３ａ及び第２凸部１３ｂの数密度を低くすることが好ましい。このような構成とすると、中央の領域において、第１弾性部材１１及び第２弾性部材１２の厚さをある程度確保できるため、電池セルの膨張を吸収しやすくすることができる。
【0056】
第１凸部１３ａ及び第２凸部１３ｂの形状は、第１実施形態と同様に、円柱状、略半球形状の他に、角柱状、円錐状、角錐状、線状に延びる形状等、種々の形状を使用することができる。また、第１凸部１３ａ及び第２凸部１３ｂを有する断熱材１３、第１凹部１１ａを有する第１弾性部材１１、並びに第２凹部１２ａを有する第２弾性部材１２の形成方法も、第１実施形態と同様の方法を採用することができる。
【0057】
上記第１実施形態及び第２実施形態においては、一対の弾性部材の間に断熱材が配置されていたが、本発明はこれに限定されず、一対の断熱材の間に弾性部材が配置されていてもよい。この場合に、第１凸部及び第２凸部は、弾性部材側に形成されていても断熱材側に形成されていてもよい。図１を用いて説明すると、第１弾性部材１及び第２弾性部材２の代わりに凸部を有する一対の断熱材を配置し、断熱材３の代わりに凹部を有する弾性部材を配置することができる。前述のとおり、凸部と凹部は逆となってもよい。
【0058】
なお、一対の断熱材の間に弾性部材が配置されている場合であって、弾性部材が、平面部と、第１凸部及び第２凸部と、を有する場合に、断熱材の板厚が部分的に薄くなることよる断熱性の低下を防止することが好ましい。したがって、第１凸部及び第２凸部の裏面側は、いずれも平面部であることが好ましい。
【0059】
上記のように構成された熱伝達抑制シートを複数の電池セルの間に介在させた場合に、電池セルに接触するように断熱材が配置され、弾性部材は電池セルに接触しない。したがって、異常時に電池セルが高温になった際に、弾性部材まで熱が到達しにくいため、弾性部材の溶融を防止することができる。また、通常時において、電池セルの温度が変化した場合であっても、弾性部材との間に断熱材が配置されているため、弾性部材に与えられる温度変化は小さくなり、弾性部材の劣化を防止することができる。
このように、弾性部材と断熱材との位置関係は、断熱材の材質、弾性部材の耐熱性や、弾性、耐久性等を考慮し、適切に選択することが好ましい。
このように、弾性部材と断熱材との位置関係は、断熱材の材質、弾性部材の耐熱性や、弾性、耐久性等を考慮し、適切に選択することが好ましい。
【0060】
上記種々の実施形態においては、凸部と凹部とが嵌合されることにより、熱伝達抑制シートが製造される。したがって、例えば平板状の断熱材と弾性部材とを積層させる場合と比較して、断熱材と弾性部材とを接着する接着剤等が不要となる。断熱材と弾性部材とが接着剤により接着された熱伝達抑制シートにおいて、接着剤の種類によっては、電池セルの温度が著しく上昇した場合に、接着剤が燃焼することにより、隣接する電池セルに熱が伝わりやすくなり、熱連鎖が発生するおそれがある。したがって、接着剤が不要である本発明に係る熱伝達抑制シートは、熱連鎖の防止においても極めて有効であるといえる。
【0061】
ただし、接着剤を適切に選択すると、温度が上昇しても燃焼する可能性が低くなる。したがって、弾性部材と断熱材との間に適切な接着剤を使用してもよい。この場合に、平板同士の接着と比較して接合面積が広くなるため、より一層接合強度を高くすることができる。
【0062】
次に、本実施形態に係る組電池を構成する断熱材及び弾性部材について、詳細に説明する。
【0063】
〔断熱材〕
本実施形態に係る熱伝達抑制シートにおいては、一対の第１外側部材と第２外側部材、又は中間部材のいずれか一方が断熱材からなる。断熱材としては、有機繊維及び無機繊維の少なくとも一方を含有することが好ましく、必要に応じて無機粒子を含有することがより好ましい。本実施形態においては、これらの材料を、例えばシート状に加工したものを使用することができる。断熱材を構成する材料としては、断熱性を有することが重要であるため、断熱性能が高い材料から選択される。
本実施形態に係る熱伝達抑制シートにおいては、一対の第１外側部材と第２外側部材、又は中間部材のいずれか一方が断熱材からなる。断熱材としては、有機繊維及び無機繊維の少なくとも一方を含有することが好ましく、必要に応じて無機粒子を含有することがより好ましい。本実施形態においては、これらの材料を、例えばシート状に加工したものを使用することができる。断熱材を構成する材料としては、断熱性を有することが重要であるため、断熱性能が高い材料から選択される。
【0064】
断熱性能を表す指標として、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。
【0065】
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。
【0066】
＜無機粒子＞
無機粒子としては、耐熱性を有する化合物からなるものであることが好ましく、単一の材質の無機粒子を使用してもよいし、２種以上の材質の無機粒子を組み合わせて使用してもよい。２種以上の熱伝達抑制効果が互いに異なる無機粒子を併用すると、発熱体を多段に冷却することができ、吸熱作用をより広い温度範囲で発現できるため、断熱性能を向上させることができる。２種以上の無機粒子が含有されている場合に、各無機粒子の好ましい材質、形状及び粒子径について、以下に説明する。
無機粒子としては、耐熱性を有する化合物からなるものであることが好ましく、単一の材質の無機粒子を使用してもよいし、２種以上の材質の無機粒子を組み合わせて使用してもよい。２種以上の熱伝達抑制効果が互いに異なる無機粒子を併用すると、発熱体を多段に冷却することができ、吸熱作用をより広い温度範囲で発現できるため、断熱性能を向上させることができる。２種以上の無機粒子が含有されている場合に、各無機粒子の好ましい材質、形状及び粒子径について、以下に説明する。
【0067】
断熱材は、一例として、第１の無機粒子、第２の無機粒子の他に、後述する２種の無機繊維（第１の無機繊維、第２の無機繊維）、有機繊維及びバインダを含むことができる。
【0068】
第１の無機粒子及び第２の無機粒子としては、熱伝達抑制効果の観点から、酸化物粒子、炭化物粒子、窒化物粒子及び無機水和物粒子から選択される少なくとも１種の無機材料からなる粒子を使用することが好ましく、酸化物粒子を使用することがより好ましい。また、シリカナノ粒子、金属酸化物粒子、マイクロポーラス粒子や中空シリカ粒子等の無機バルーン、熱膨張性無機材料からなる粒子、含水多孔質体からなる粒子等を使用することもできる。以下、小径の無機粒子を第１の無機粒子とし、大径の無機粒子を第２の無機粒子として、無機粒子についてさらに詳細に説明する。
【0069】
＜第１の無機粒子＞
（酸化物粒子）
酸化物粒子は屈折率が高く、光を乱反射させる効果が強いため、無機粒子として酸化物粒子を使用すると、特に異常発熱などの高温度領域において輻射伝熱を抑制することができる。酸化物粒子としては、シリカ（ＳｉＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、ムライト（Ａｌ６Ｏ１３Ｓｉ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、マグネシア（ＭｇＯ）、ジルコン（ＺｒＳｉＯ４）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等が挙げられるが、これに限定されない。すなわち、無機粒子として使用することができる上記酸化物粒子のうち、１種のみを使用してもよいし、２種以上の酸化物粒子を使用してもよい。特に、シリカは断熱性が高い成分であり、チタニアは他の金属酸化物と比較して屈折率が高い成分であって、５００℃以上の高温度領域において光を乱反射させ輻射熱を遮る効果が高いため、酸化物粒子としてシリカ及びチタニアを用いることが最も好ましい。
（酸化物粒子）
酸化物粒子は屈折率が高く、光を乱反射させる効果が強いため、無機粒子として酸化物粒子を使用すると、特に異常発熱などの高温度領域において輻射伝熱を抑制することができる。酸化物粒子としては、シリカ（ＳｉＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、ムライト（Ａｌ６Ｏ１３Ｓｉ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、マグネシア（ＭｇＯ）、ジルコン（ＺｒＳｉＯ４）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等が挙げられるが、これに限定されない。すなわち、無機粒子として使用することができる上記酸化物粒子のうち、１種のみを使用してもよいし、２種以上の酸化物粒子を使用してもよい。特に、シリカは断熱性が高い成分であり、チタニアは他の金属酸化物と比較して屈折率が高い成分であって、５００℃以上の高温度領域において光を乱反射させ輻射熱を遮る効果が高いため、酸化物粒子としてシリカ及びチタニアを用いることが最も好ましい。
【0070】
（酸化物粒子の平均一次粒子径：０．００１μｍ以上５０μｍ以下）
酸化物粒子の粒子径は、輻射熱を反射する効果に影響を与えることがあるため、平均一次粒子径を所定の範囲に限定すると、より一層高い断熱性を得ることができる。
すなわち、酸化物粒子の平均一次粒子径が０．００１μｍ以上であると、加熱に寄与する光の波長よりも十分に大きく、光を効率よく乱反射させるため、５００℃以上の高温度領域において断熱材内における熱の輻射伝熱が抑制され、より一層断熱性を向上させることができる。
一方、酸化物粒子の平均一次粒子径が５０μｍ以下であると、圧縮されても粒子間の接点や数が増えず、伝導伝熱のパスを形成しにくいため、特に伝導伝熱が支配的な通常温度域の断熱性への影響を小さくすることができる。
なお、本発明において平均一次粒子径は、顕微鏡で粒子を観察し、標準スケールと比較し、任意の粒子１０個の平均をとることにより求めることができる。
酸化物粒子の粒子径は、輻射熱を反射する効果に影響を与えることがあるため、平均一次粒子径を所定の範囲に限定すると、より一層高い断熱性を得ることができる。
すなわち、酸化物粒子の平均一次粒子径が０．００１μｍ以上であると、加熱に寄与する光の波長よりも十分に大きく、光を効率よく乱反射させるため、５００℃以上の高温度領域において断熱材内における熱の輻射伝熱が抑制され、より一層断熱性を向上させることができる。
一方、酸化物粒子の平均一次粒子径が５０μｍ以下であると、圧縮されても粒子間の接点や数が増えず、伝導伝熱のパスを形成しにくいため、特に伝導伝熱が支配的な通常温度域の断熱性への影響を小さくすることができる。
なお、本発明において平均一次粒子径は、顕微鏡で粒子を観察し、標準スケールと比較し、任意の粒子１０個の平均をとることにより求めることができる。
【0071】
（ナノ粒子）
本発明において、ナノ粒子とは、球形又は球形に近い平均一次粒子径が１μｍ未満のナノメートルオーダーの粒子を表す。ナノ粒子は低密度であるため伝導伝熱を抑制し、無機粒子としてナノ粒子を使用すると、更に空隙が細かく分散するため、対流伝熱を抑制する優れた断熱性を得ることができる。このため、通常の常温域の電池使用時において、隣接するナノ粒子間の熱の伝導を抑制することができる点で、ナノ粒子を使用することが好ましい。
本発明において、ナノ粒子とは、球形又は球形に近い平均一次粒子径が１μｍ未満のナノメートルオーダーの粒子を表す。ナノ粒子は低密度であるため伝導伝熱を抑制し、無機粒子としてナノ粒子を使用すると、更に空隙が細かく分散するため、対流伝熱を抑制する優れた断熱性を得ることができる。このため、通常の常温域の電池使用時において、隣接するナノ粒子間の熱の伝導を抑制することができる点で、ナノ粒子を使用することが好ましい。
【0072】
さらに、酸化物粒子として、平均一次粒子径が小さいナノ粒子を使用すると、電池セルの熱暴走に伴う膨張によって断熱材が圧縮され、断熱材の内部の密度が上がった場合であっても、断熱材の伝導伝熱の上昇を抑制することができる。これは、ナノ粒子が静電気による反発力で粒子間に細かな空隙ができやすく、かさ密度が低いため、クッション性があるように粒子が充填されるからであると考えられる。
【0073】
なお、本発明において、無機粒子としてナノ粒子を使用する場合に、上記ナノ粒子の定義に沿ったものであれば、材質について特に限定されない。例えば、シリカナノ粒子は、断熱性が高い材料であることに加えて、粒子同士の接点が小さいため、シリカナノ粒子により伝導される熱量は、粒子径が大きいシリカ粒子を使用した場合と比較して小さくなる。また、一般的に入手されるシリカナノ粒子は、かさ密度が０．１（ｇ／ｃｍ３）程度であるため、例えば、断熱材に隣接して配置された電池セルが熱膨張し、断熱材に対して大きな圧縮応力が加わった場合であっても、防炎剤中のシリカナノ粒子同士の接点の大きさ（面積）や数が著しく大きくなることはなく、断熱性を維持することができる。したがって、ナノ粒子としてはシリカナノ粒子を使用することが好ましい。シリカナノ粒子としては、湿式シリカ、乾式シリカ及びエアロゲル等を使用することができる。
【0074】
（ナノ粒子の平均一次粒子径：１ｎｍ以上１００ｎｍ以下）
ナノ粒子の平均一次粒子径を所定の範囲に限定すると、より一層高い断熱性を得ることができる。
すなわち、ナノ粒子の平均一次粒子径を１ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすると、特に５００℃未満の温度領域において、断熱材内における熱の対流伝熱及び伝導伝熱を抑制することができ、断熱性をより一層向上させることができる。また、圧縮応力が印加された場合であっても、ナノ粒子間に残った空隙と、多くの粒子間の接点が伝導伝熱を抑制し、断熱材の断熱性を維持することができる。
なお、ナノ粒子の平均一次粒子径は、２ｎｍ以上であることがより好ましく、３ｎｍ以上であることが更に好ましい。一方、ナノ粒子の平均一次粒子径は、５０ｎｍ以下であることがより好ましく、１０ｎｍ以下であることが更に好ましい。
ナノ粒子の平均一次粒子径を所定の範囲に限定すると、より一層高い断熱性を得ることができる。
すなわち、ナノ粒子の平均一次粒子径を１ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすると、特に５００℃未満の温度領域において、断熱材内における熱の対流伝熱及び伝導伝熱を抑制することができ、断熱性をより一層向上させることができる。また、圧縮応力が印加された場合であっても、ナノ粒子間に残った空隙と、多くの粒子間の接点が伝導伝熱を抑制し、断熱材の断熱性を維持することができる。
なお、ナノ粒子の平均一次粒子径は、２ｎｍ以上であることがより好ましく、３ｎｍ以上であることが更に好ましい。一方、ナノ粒子の平均一次粒子径は、５０ｎｍ以下であることがより好ましく、１０ｎｍ以下であることが更に好ましい。
【0075】
（無機水和物粒子）
無機水和物粒子は、発熱体からの熱を受けて熱分解開始温度以上になると熱分解し、自身が持つ結晶水を放出して発熱体及びその周囲の温度を下げる、所謂「吸熱作用」を発現する。また、結晶水を放出した後は多孔質体となり、無数の空気孔により断熱作用を発現する。
無機水和物の具体例として、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、水酸化亜鉛（Ｚｎ（ＯＨ）２）、水酸化鉄（Ｆｅ（ＯＨ）２）、水酸化マンガン（Ｍｎ（ＯＨ）２）、水酸化ジルコニウム（Ｚｒ（ＯＨ）２）、水酸化ガリウム（Ｇａ（ＯＨ）３）等が挙げられる。
無機水和物粒子は、発熱体からの熱を受けて熱分解開始温度以上になると熱分解し、自身が持つ結晶水を放出して発熱体及びその周囲の温度を下げる、所謂「吸熱作用」を発現する。また、結晶水を放出した後は多孔質体となり、無数の空気孔により断熱作用を発現する。
無機水和物の具体例として、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、水酸化亜鉛（Ｚｎ（ＯＨ）２）、水酸化鉄（Ｆｅ（ＯＨ）２）、水酸化マンガン（Ｍｎ（ＯＨ）２）、水酸化ジルコニウム（Ｚｒ（ＯＨ）２）、水酸化ガリウム（Ｇａ（ＯＨ）３）等が挙げられる。
【0076】
例えば、水酸化アルミニウムは約３５％の結晶水を有しており、下記式に示すように、熱分解して結晶水を放出して吸熱作用を発現する。そして、結晶水を放出した後は多孔質体であるアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）となり、断熱材として機能する。
２Ａｌ（ＯＨ）３→Ａｌ２Ｏ３＋３Ｈ２Ｏ
２Ａｌ（ＯＨ）３→Ａｌ２Ｏ３＋３Ｈ２Ｏ
【0077】
なお、後述するように、本実施形態に係る断熱材及び弾性部材は、例えば、電池セル間に介在されることが好適であるが、熱暴走を起こした電池セルでは、２００℃を超える温度に急上昇し、７００℃付近まで温度上昇を続ける。したがって、無機粒子は熱分解開始温度が２００℃以上である無機水和物からなることも好ましい。
上記に挙げた無機水和物の熱分解開始温度は、水酸化アルミニウムは約２００℃、水酸化マグネシウムは約３３０℃、水酸化カルシウムは約５８０℃、水酸化亜鉛は約２００℃、水酸化鉄は約３５０℃、水酸化マンガンは約３００℃、水酸化ジルコニウムは約３００℃、水酸化ガリウムは約３００℃であり、いずれも熱暴走を起こした電池セルの急激な昇温の温度範囲とほぼ重なり、温度上昇を効率よく抑えることができることから、好ましい無機水和物であるといえる。
上記に挙げた無機水和物の熱分解開始温度は、水酸化アルミニウムは約２００℃、水酸化マグネシウムは約３３０℃、水酸化カルシウムは約５８０℃、水酸化亜鉛は約２００℃、水酸化鉄は約３５０℃、水酸化マンガンは約３００℃、水酸化ジルコニウムは約３００℃、水酸化ガリウムは約３００℃であり、いずれも熱暴走を起こした電池セルの急激な昇温の温度範囲とほぼ重なり、温度上昇を効率よく抑えることができることから、好ましい無機水和物であるといえる。
【0078】
（無機水和物粒子の平均二次粒子径：０．０１μｍ以上２００μｍ以下）
また、第１の無機粒子として、無機水和物粒子を使用した場合に、その平均粒子径が大きすぎると、断熱材の中心付近にある第１の無機粒子（無機水和物）が、その熱分解温度に達するまでにある程度の時間を要するため、断熱材の中心付近の第１の無機粒子が熱分解しきれない場合がある。このため、無機水和物粒子の平均二次粒子径は、０．０１μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、０．０５μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。
また、第１の無機粒子として、無機水和物粒子を使用した場合に、その平均粒子径が大きすぎると、断熱材の中心付近にある第１の無機粒子（無機水和物）が、その熱分解温度に達するまでにある程度の時間を要するため、断熱材の中心付近の第１の無機粒子が熱分解しきれない場合がある。このため、無機水和物粒子の平均二次粒子径は、０．０１μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、０．０５μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。
【0079】
（窒化物粒子）
窒化物粒子としては、窒化ホウ素（ＢＮ）等が好適に挙げられる。
窒化物粒子としては、窒化ホウ素（ＢＮ）等が好適に挙げられる。
【0080】
（炭化物粒子）
炭化物粒子としては、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）等が好適に挙げられる。
炭化物粒子としては、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）等が好適に挙げられる。
【0081】
（熱膨張性無機材料からなる粒子）
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。
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。
【0082】
（含水多孔質体からなる粒子）
含水多孔質体の具体例としては、ゼオライト、カオリナイト、モンモリロナイト、酸性白土、珪藻土、湿式シリカ、乾式シリカ、エアロゲル、マイカ、バーミキュライト等が挙げられる。
含水多孔質体の具体例としては、ゼオライト、カオリナイト、モンモリロナイト、酸性白土、珪藻土、湿式シリカ、乾式シリカ、エアロゲル、マイカ、バーミキュライト等が挙げられる。
【0083】
（無機バルーン）
本発明に用いる断熱材は、無機粒子として無機バルーンを含んでいてもよい。
無機バルーンが含まれると、５００℃未満の温度領域において、断熱材内における熱の対流伝熱または伝導伝熱を抑制することができ、断熱材の断熱性をより一層向上させることができる。
無機バルーンとしては、シラスバルーン、シリカバルーン、フライアッシュバルーン、バーライトバルーン、およびガラスバルーンから選択された少なくとも１種を用いることができる。
本発明に用いる断熱材は、無機粒子として無機バルーンを含んでいてもよい。
無機バルーンが含まれると、５００℃未満の温度領域において、断熱材内における熱の対流伝熱または伝導伝熱を抑制することができ、断熱材の断熱性をより一層向上させることができる。
無機バルーンとしては、シラスバルーン、シリカバルーン、フライアッシュバルーン、バーライトバルーン、およびガラスバルーンから選択された少なくとも１種を用いることができる。
【0084】
（無機バルーンの含有量：断熱材全質量に対して６０質量％以下）
無機バルーンの含有量としては、断熱材全質量に対し、６０質量％以下が好ましい。
無機バルーンの含有量としては、断熱材全質量に対し、６０質量％以下が好ましい。
【0085】
（無機バルーンの平均粒子径：１μｍ以上１００μｍ以下）
無機バルーンの平均粒子径としては、１μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。
無機バルーンの平均粒子径としては、１μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。
【0086】
＜第２の無機粒子＞
断熱材に２種の無機粒子が含有されている場合に、第２の無機粒子は、第１の無機粒子と材質や粒子径等が異なっていれば特に限定されない。第２の無機粒子としては、酸化物粒子、炭化物粒子、窒化物粒子、無機水和物粒子、シリカナノ粒子、金属酸化物粒子、マイクロポーラス粒子や中空シリカ粒子等の無機バルーン、熱膨張性無機材料からなる粒子、含水多孔質体からなる粒子等を使用することができ、これらの詳細については、上述のとおりである。
断熱材に２種の無機粒子が含有されている場合に、第２の無機粒子は、第１の無機粒子と材質や粒子径等が異なっていれば特に限定されない。第２の無機粒子としては、酸化物粒子、炭化物粒子、窒化物粒子、無機水和物粒子、シリカナノ粒子、金属酸化物粒子、マイクロポーラス粒子や中空シリカ粒子等の無機バルーン、熱膨張性無機材料からなる粒子、含水多孔質体からなる粒子等を使用することができ、これらの詳細については、上述のとおりである。
【0087】
なお、ナノ粒子は伝導伝熱が極めて小さいとともに、断熱材に圧縮応力が加わった場合であっても、優れた断熱性を維持することができる。また、チタニア等の金属酸化物粒子は、輻射熱を遮る効果が高い。さらに、大径の無機粒子と小径の無機粒子とを使用すると、大径の無機粒子同士の隙間に小径の無機粒子が入り込むことにより、より緻密な構造となり、熱伝達抑制効果を向上させることができる。したがって、上記第１の無機粒子として、ナノ粒子を使用した場合に、さらに、第２の無機粒子として、第１の無機粒子よりも大径である金属酸化物からなる粒子を、断熱材に含有させることが好ましい。
金属酸化物としては、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム、酸化亜鉛、ジルコン、酸化ジルコニウム等を挙げることができる。特に、チタニアは他の金属酸化物と比較して屈折率が高い成分であり、５００℃以上の高温度領域において光を乱反射させ輻射熱を遮る効果が高いため、チタニアを用いることが最も好ましい。
金属酸化物としては、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム、酸化亜鉛、ジルコン、酸化ジルコニウム等を挙げることができる。特に、チタニアは他の金属酸化物と比較して屈折率が高い成分であり、５００℃以上の高温度領域において光を乱反射させ輻射熱を遮る効果が高いため、チタニアを用いることが最も好ましい。
【0088】
（第２の無機粒子の平均一次粒子径）
金属酸化物からなる第２の無機粒子を断熱材に含有させる場合に、第２の無機粒子の平均一次粒子径は、１μｍ以上５０μｍ以下であると、５００℃以上の高温度領域で効率よく輻射伝熱を抑制することができる。第２の無機粒子の平均一次粒子径は、５μｍ以上３０μｍ以下であることが更に好ましく、１０μｍ以下であることが最も好ましい。
金属酸化物からなる第２の無機粒子を断熱材に含有させる場合に、第２の無機粒子の平均一次粒子径は、１μｍ以上５０μｍ以下であると、５００℃以上の高温度領域で効率よく輻射伝熱を抑制することができる。第２の無機粒子の平均一次粒子径は、５μｍ以上３０μｍ以下であることが更に好ましく、１０μｍ以下であることが最も好ましい。
【0089】
（第１の無機粒子と第２の無機粒子の含有量）
第１の無機粒子がシリカナノ粒子であり、第２の無機粒子が金属酸化物である場合に、第１の無機粒子の含有量が、第１の無機粒子と第２の無機粒子との合計質量に対して、６０質量％以上９５質量％以下であると、輻射伝熱の抑制に必要な金属酸化物粒子の量と、伝導・対流伝熱の抑制とクッション性に必要なシリカナノ粒子の量を最適化できる。
その結果、電池の通常使用時における温度から５００℃以上の高温までの広い温度領域にわたって、外部から圧縮力が加わってもバランスよく高い断熱性が得られると考えられる。
第１の無機粒子がシリカナノ粒子であり、第２の無機粒子が金属酸化物である場合に、第１の無機粒子の含有量が、第１の無機粒子と第２の無機粒子との合計質量に対して、６０質量％以上９５質量％以下であると、輻射伝熱の抑制に必要な金属酸化物粒子の量と、伝導・対流伝熱の抑制とクッション性に必要なシリカナノ粒子の量を最適化できる。
その結果、電池の通常使用時における温度から５００℃以上の高温までの広い温度領域にわたって、外部から圧縮力が加わってもバランスよく高い断熱性が得られると考えられる。
【0090】
＜無機繊維＞
無機繊維としては、例えば、シリカ繊維、アルミナ繊維、アルミナシリケート繊維、ジルコニア繊維、カーボンファイバ、ソルブルファイバ、リフラクトリーセラミックファイバ、エアロゲル複合材、マグネシウムシリケート繊維、アルカリアースシリケート繊維、チタン酸カリウム繊維、チタン酸カリウムウィスカ繊維等のセラミックス系繊維、ガラス繊維、グラスウール等のガラス系繊維、ロックウール、バサルトファイバ、ウォラストナイト等の鉱物系繊維等が挙げられる。
これらの無機繊維は、耐熱性、強度、入手容易性などの点で好ましい。無機繊維のうち、取り扱い性の観点から、特にシリカ－アルミナ繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール、アルカリアースシリケート繊維、ガラス繊維が好ましい。
無機繊維としては、例えば、シリカ繊維、アルミナ繊維、アルミナシリケート繊維、ジルコニア繊維、カーボンファイバ、ソルブルファイバ、リフラクトリーセラミックファイバ、エアロゲル複合材、マグネシウムシリケート繊維、アルカリアースシリケート繊維、チタン酸カリウム繊維、チタン酸カリウムウィスカ繊維等のセラミックス系繊維、ガラス繊維、グラスウール等のガラス系繊維、ロックウール、バサルトファイバ、ウォラストナイト等の鉱物系繊維等が挙げられる。
これらの無機繊維は、耐熱性、強度、入手容易性などの点で好ましい。無機繊維のうち、取り扱い性の観点から、特にシリカ－アルミナ繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール、アルカリアースシリケート繊維、ガラス繊維が好ましい。
【0091】
無機繊維の断面形状は、特に限定されず、円形断面、平断面、中空断面、多角断面、芯断面などが挙げられる。中でも、中空断面、平断面または多角断面を有する異形断面繊維は、断熱性が若干向上されるため好適に使用することができる。
【0092】
無機繊維が後述する特別な性状でない限り、無機繊維の平均繊維長の好ましい下限は０．１ｍｍであり、より好ましい下限は０．５ｍｍである。一方、無機繊維の平均繊維長の好ましい上限は５０ｍｍであり、より好ましい上限は１０ｍｍである。無機繊維の平均繊維長が０．１ｍｍ未満であると、無機繊維同士の絡み合いが生じにくく、断熱材の機械的強度が低下するおそれがある。一方、５０ｍｍを超えると、補強効果は得られるものの、無機繊維同士が緊密に絡み合うことができなったり、単一の無機繊維だけで丸まったりし、それにより連続した空隙が生じやすくなるので断熱性の低下を招くおそれがある。
【0093】
無機繊維が後述する特別な性状でない限り、無機繊維の平均繊維径の好ましい下限は１μｍであり、より好ましい下限は２μｍであり、更に好ましい下限は３μｍである。一方、無機繊維の平均繊維径の好ましい上限は１５μｍであり、より好ましい上限は１０μｍである。無機繊維の平均繊維径が１μｍ未満であると、無機繊維自体の機械的強度が低下するおそれがある。また、人体の健康に対する影響の観点より、無機繊維の平均繊維径が３μｍ以上であることが好ましい。一方、無機繊維の平均繊維径が１５μｍより大きいと、無機繊維を媒体とする固体伝熱が増加して断熱性の低下を招くおそれがあり、また、断熱材の成形性及び強度が悪化するおそれがある。
【0094】
なお、無機繊維は、単独で使用してもよいし２種以上組み合わせて使用してもよい。図３に示すように、断熱材は、例えば、平均繊維径、形状及びガラス転移点から選択された少なくとも１種の性状が互いに異なる第１の無機繊維及び第２の無機繊維を有することが好ましい。性状が互いに異なる２種の無機繊維を含有することにより、断熱材の機械的強度及び無機粒子の保持性を向上させることができる。
【0095】
（平均繊維径及び繊維形状が異なる２種の無機繊維）
断熱材が、２種の無機繊維を含有する場合に、第１の無機繊維の平均繊維径が、第２の無機繊維の平均繊維径よりも大きく、第１の無機繊維が線状又は針状であり、第２の無機繊維が樹枝状又は縮れ状であることが好ましい。平均繊維径が大きい（太径の）第１の無機繊維は、断熱材の機械的強度や形状保持性を向上させる効果を有する。２種の無機繊維のうち一方、例えば、第１の無機繊維を第２の無機繊維よりも太径にすることにより、上記効果を得ることができる。断熱材には、外部からの衝撃が作用することがあるため、断熱材に第１の無機繊維が含まれることにより、耐衝撃性が高まる。外部からの衝撃としては、例えば電池セルの膨張による押圧力や、電池セルの発火による風圧などである。
また、断熱材の機械的強度や形状保持性を向上させるためには、第１の無機繊維が線状又は針状であることが特に好ましい。なお、線状又は針状の繊維とは、後述の捲縮度が例えば１０％未満、好ましくは５％以下である繊維をいう。
断熱材が、２種の無機繊維を含有する場合に、第１の無機繊維の平均繊維径が、第２の無機繊維の平均繊維径よりも大きく、第１の無機繊維が線状又は針状であり、第２の無機繊維が樹枝状又は縮れ状であることが好ましい。平均繊維径が大きい（太径の）第１の無機繊維は、断熱材の機械的強度や形状保持性を向上させる効果を有する。２種の無機繊維のうち一方、例えば、第１の無機繊維を第２の無機繊維よりも太径にすることにより、上記効果を得ることができる。断熱材には、外部からの衝撃が作用することがあるため、断熱材に第１の無機繊維が含まれることにより、耐衝撃性が高まる。外部からの衝撃としては、例えば電池セルの膨張による押圧力や、電池セルの発火による風圧などである。
また、断熱材の機械的強度や形状保持性を向上させるためには、第１の無機繊維が線状又は針状であることが特に好ましい。なお、線状又は針状の繊維とは、後述の捲縮度が例えば１０％未満、好ましくは５％以下である繊維をいう。
【0096】
より具体的には、断熱材の機械的強度や形状保持性を向上させるためには、第１の無機繊維の平均繊維径は１μｍ以上であることが好ましく、３μｍ以上であることがより好ましい。第１の無機繊維が太すぎると、断熱材への成形性、加工性が低下するおそれがあるため、第１の無機繊維の平均繊維径は２０μｍ以下であることが好ましく、１５μｍ以下であることがより好ましい。
なお、第１の無機繊維は長すぎても成形性や加工性が低下するおそれがあるため、繊維長を１００ｍｍ以下とすることが好ましい。さらに、第１の無機繊維は短すぎても形状保持性や機械的強度が低下するため、繊維長を０．１ｍｍ以上とすることが好ましい。
なお、第１の無機繊維は長すぎても成形性や加工性が低下するおそれがあるため、繊維長を１００ｍｍ以下とすることが好ましい。さらに、第１の無機繊維は短すぎても形状保持性や機械的強度が低下するため、繊維長を０．１ｍｍ以上とすることが好ましい。
【0097】
一方、平均繊維径が細い（細径の）第２の無機繊維は、他の無機繊維や無機粒子等の保持性を向上させるとともに、断熱材の柔軟性を高める効果を有する。したがって、第２の無機繊維を第１の無機繊維よりも細径にすることが好ましい。
【0098】
より具体的に、他の無機繊維や無機粒子等の保持性を向上させるためには、第２の無機繊維は変形が容易で、柔軟性を有することが好ましい。したがって、細径である第２の無機繊維は、平均繊維径が１μｍ未満であることが好ましく、０．１μｍ以下であることがより好ましい。ただし、細径の無機繊維が細すぎると破断しやすく、他の無機繊維や無機粒子等の保持能力が低下する。また、他の無機繊維や無機粒子等を保持せずに、繊維が絡み合ったままで断熱材中に存在する割合が多くなり、他の無機繊維や無機粒子等の保持能力の低下に加えて、成形性や形状保持性にも劣るようになる。そのため、第２の無機繊維の平均繊維径は１ｎｍ以上が好ましく、１０ｎｍ以上がより好ましい。
なお、第２の無機繊維は、長くなりすぎると成形性や形状保持性が低下するため、第２の無機繊維の繊維長は０．１ｍｍ以下であることが好ましい。
なお、第２の無機繊維は、長くなりすぎると成形性や形状保持性が低下するため、第２の無機繊維の繊維長は０．１ｍｍ以下であることが好ましい。
【0099】
また、第２の無機繊維は、樹枝状又は縮れ状であることが好ましい。第２の無機繊維がこのような形状であると、断熱材において、他の無機繊維や無機粒子等と絡み合う。そのため、他の無機繊維や無機粒子等の保持能力が向上する。また、断熱材及び弾性部材が押圧力や風圧を受けた際に、第１の無機繊維と第２の無機繊維が絡み合っていることにより、断熱材が滑って移動することが抑制され、このことにより、特に外部からの押圧力や衝撃に抗する機械的強度が向上する。
【0100】
なお、樹枝状とは、２次元的又は３次元的に枝分かれした構造であり、例えば羽毛状、テトラポット形状、放射線状、立体網目状である。
第２の無機繊維が樹枝状である場合に、その平均繊維径は、ＳＥＭによって幹部及び枝部の径を数点測定し、これらの平均値を算出することにより得ることができる。
第２の無機繊維が樹枝状である場合に、その平均繊維径は、ＳＥＭによって幹部及び枝部の径を数点測定し、これらの平均値を算出することにより得ることができる。
【0101】
また、縮れ状とは、繊維が様々な方向に屈曲した構造である。縮れ形態を定量化する方法の一つとして、電子顕微鏡写真からその捲縮度を算出することが知られており、例えば下記式から算出することができる。
捲縮度（％）＝（繊維長さ－繊維末端間距離）／（繊維長さ）×１００
ここで、繊維長さ、繊維末端間距離ともに電子顕微鏡写真上での測定値である。すなわち、２次元平面上へ投影された繊維長、繊維末端間距離であり、現実の値よりも短くなっている。この式に基づき、第２の無機繊維の捲縮度は１０％以上が好ましく、３０％以上がより好ましい。捲縮度が小さいと、他の無機繊維や無機粒子等の保持能力や、第２の無機繊維同士、第１の無機繊維と第２の無機繊維との絡み合い（ネットワーク）が形成されにくくなる。
捲縮度（％）＝（繊維長さ－繊維末端間距離）／（繊維長さ）×１００
ここで、繊維長さ、繊維末端間距離ともに電子顕微鏡写真上での測定値である。すなわち、２次元平面上へ投影された繊維長、繊維末端間距離であり、現実の値よりも短くなっている。この式に基づき、第２の無機繊維の捲縮度は１０％以上が好ましく、３０％以上がより好ましい。捲縮度が小さいと、他の無機繊維や無機粒子等の保持能力や、第２の無機繊維同士、第１の無機繊維と第２の無機繊維との絡み合い（ネットワーク）が形成されにくくなる。
【0102】
上述の実施形態では、断熱材の機械的強度や形状保持性、並びに無機粒子や無機繊維等の保持性を向上させる方法として、平均繊維径及び繊維形状が互いに異なる第１の無機繊維及び第２の無機繊維を用いている。ただし、ガラス転移点や平均繊維径が互いに異なる第１の無機繊維及び第２の無機繊維を用いることによっても、断熱材の機械的強度、形状保持性及び粒子の保持性を向上させることができる。
【0103】
上記のとおり、本実施形態においては、断熱材の機械的強度や形状保持性及び粒子の保持性を向上させるために、種々の組み合わせの無機繊維を使用することが好ましい。
【0104】
（ガラス転移点が互いに異なる２種の無機繊維）
断熱材が、２種の無機繊維を含有する場合に、第１の無機繊維は非晶質の繊維であり、第２の無機繊維は、第１の無機繊維よりガラス転移点が高い非晶質の繊維、及び結晶質の繊維から選択される少なくとも１種の繊維であることが好ましい。また、上記２種の無機繊維とともに、ナノ粒子、中空粒子及び多孔質粒子から選択される少なくとも１種を含む第１の無機粒子を使用することにより、さらに一層断熱性能を向上させることができる。
断熱材が、２種の無機繊維を含有する場合に、第１の無機繊維は非晶質の繊維であり、第２の無機繊維は、第１の無機繊維よりガラス転移点が高い非晶質の繊維、及び結晶質の繊維から選択される少なくとも１種の繊維であることが好ましい。また、上記２種の無機繊維とともに、ナノ粒子、中空粒子及び多孔質粒子から選択される少なくとも１種を含む第１の無機粒子を使用することにより、さらに一層断熱性能を向上させることができる。
【0105】
結晶質の無機繊維の融点は、通常非晶質の無機繊維のガラス転移点より高い。そのため、第１の無機繊維は、高温にさらされると、その表面が第２の無機繊維より先に軟化して、他の無機繊維や無機粒子等を結着する。したがって、断熱材に上記のような第１の無機繊維を含有させることにより、断熱材の機械的強度を向上させることができる。
第１の無機繊維としては、具体的には、融点が７００℃未満である無機繊維が好ましく、多くの非晶質の無機繊維を用いることができる。中でも、ＳｉＯ２を含む繊維であることが好ましく、安価で、入手も容易で、取扱い性等に優れることから、ガラス繊維であることがより好ましい。
第１の無機繊維としては、具体的には、融点が７００℃未満である無機繊維が好ましく、多くの非晶質の無機繊維を用いることができる。中でも、ＳｉＯ２を含む繊維であることが好ましく、安価で、入手も容易で、取扱い性等に優れることから、ガラス繊維であることがより好ましい。
【0106】
第２の無機繊維は、上述のとおり、第１の無機繊維よりガラス転移点が高い非晶質の繊維、及び結晶質の繊維から選択される少なくとも１種からなる繊維である。第２の無機繊維としては、多くの結晶性の無機繊維を用いることができる。
第２の無機繊維が結晶質の繊維からなるものであるか、又は第１の無機繊維よりもガラス転移点が高いものであると、高温にさらされたときに、第１の無機繊維が軟化しても、第２の無機繊維は溶融又は軟化しない。したがって、電池セルの熱暴走時においても形状を維持し、電池セル間に存在し続けることができる。
また、第２の無機繊維が溶融又は軟化しないと、断熱材に含まれる各粒子間、粒子と繊維との間、及び各繊維間における微小な空間が維持されるため、空気による断熱効果が発揮され、優れた熱伝達抑制性能を保持することができる。
第２の無機繊維が結晶質の繊維からなるものであるか、又は第１の無機繊維よりもガラス転移点が高いものであると、高温にさらされたときに、第１の無機繊維が軟化しても、第２の無機繊維は溶融又は軟化しない。したがって、電池セルの熱暴走時においても形状を維持し、電池セル間に存在し続けることができる。
また、第２の無機繊維が溶融又は軟化しないと、断熱材に含まれる各粒子間、粒子と繊維との間、及び各繊維間における微小な空間が維持されるため、空気による断熱効果が発揮され、優れた熱伝達抑制性能を保持することができる。
【0107】
第２の無機繊維が結晶質である場合に、第２の無機繊維としては、シリカ繊維、アルミナ繊維、アルミナシリケート繊維、ジルコニア繊維、カーボンファイバ、ソルブルファイバ、リフラクトリーセラミックファイバ、エアロゲル複合材、マグネシウムシリケート繊維、アルカリアースシリケート繊維、チタン酸カリウム繊維等のセラミックス系繊維、ガラス繊維、グラスウール等のガラス系繊維、ロックウール、バサルトファイバ、ウォラストナイト等の鉱物系繊維等を使用することができる。
第２の無機繊維として挙げられた繊維のうち、融点が１０００℃を超えるものであると、電池セルの熱暴走が発生しても、第２の無機繊維は溶融又は軟化せず、その形状を維持することができるため、好適に使用することができる。
なお、上記第２の無機繊維として挙げられた繊維のうち、例えば、シリカ繊維、アルミナ繊維及びアルミナシリケート繊維等のセラミックス系繊維、並びに鉱物系繊維を使用することがより好ましく、この中でも融点が１０００℃を超えるものを使用することが更に好ましい。
第２の無機繊維として挙げられた繊維のうち、融点が１０００℃を超えるものであると、電池セルの熱暴走が発生しても、第２の無機繊維は溶融又は軟化せず、その形状を維持することができるため、好適に使用することができる。
なお、上記第２の無機繊維として挙げられた繊維のうち、例えば、シリカ繊維、アルミナ繊維及びアルミナシリケート繊維等のセラミックス系繊維、並びに鉱物系繊維を使用することがより好ましく、この中でも融点が１０００℃を超えるものを使用することが更に好ましい。
【0108】
また、第２の無機繊維が非晶質である場合であっても、第１の無機繊維よりもガラス転移点が高い繊維であれば、使用することができる。例えば、第１の無機繊維よりガラス転移点が高いガラス繊維を第２の無機繊維として用いてもよい。
なお、第２の無機繊維としては、例示した種々の無機繊維を単独で使用してもよいし、２種以上を混合使用してもよい。
なお、第２の無機繊維としては、例示した種々の無機繊維を単独で使用してもよいし、２種以上を混合使用してもよい。
【0109】
なお、上記のとおり、第１の無機繊維は第２の無機繊維よりもガラス転移点が低く、高温にさらされたときに、第１の無機繊維が先に軟化するため、第１の無機繊維で他の無機繊維や無機粒子等を結着することができる。しかし、例えば、第２の無機繊維が非晶質であって、その繊維径が第１の無機繊維の繊維径よりも細い場合に、第１の無機繊維と第２の無機繊維とのガラス転移点が接近していると、第２の無機繊維が先に軟化するおそれがある。
したがって、第２の無機繊維が非晶質の繊維である場合に、第２の無機繊維のガラス転移点は、第１の無機繊維のガラス転移点よりも１００℃以上高いことが好ましく、３００℃以上高いことがより好ましい。
したがって、第２の無機繊維が非晶質の繊維である場合に、第２の無機繊維のガラス転移点は、第１の無機繊維のガラス転移点よりも１００℃以上高いことが好ましく、３００℃以上高いことがより好ましい。
【0110】
なお、第１の無機繊維の繊維長は、１００ｍｍ以下であることが好ましく、０．１ｍｍ以上とすることが好ましい。第２の無機繊維の繊維長は、０．１ｍｍ以下であることが好ましい。これらの理由については、上記したとおりである。
【0111】
（ガラス転移点及び平均繊維径が互いに異なる２種の無機繊維）
断熱材が、２種の無機繊維を含有する場合に、第１の無機繊維は非晶質の繊維であり、第２の無機繊維は、第１の無機繊維よりガラス転移点が高い非晶質の繊維、及び、結晶質の繊維から選択される少なくとも１種の繊維であり、第１の無機繊維の平均繊維径が、第２の無機繊維の平均繊維径よりも大きいことが好ましい。
断熱材が、２種の無機繊維を含有する場合に、第１の無機繊維は非晶質の繊維であり、第２の無機繊維は、第１の無機繊維よりガラス転移点が高い非晶質の繊維、及び、結晶質の繊維から選択される少なくとも１種の繊維であり、第１の無機繊維の平均繊維径が、第２の無機繊維の平均繊維径よりも大きいことが好ましい。
【0112】
上述のとおり、本実施形態に係る断熱材が２種の無機繊維を含有する場合に、第１の無機繊維の平均繊維径が、第２の無機繊維よりも大きいことが好ましい。また、太径の第１の無機繊維が非晶質の繊維であり、細径の第２の無機繊維が、第１の無機繊維よりガラス転移点が高い非晶質の繊維、及び結晶質の繊維から選択される少なくとも１種からなる繊維であることが好ましい。これにより、第１の無機繊維のガラス転移点が低く、早く軟化するため、温度の上昇に伴って膜状となって硬くなる。一方、細径である第２の無機繊維が、第１の無機繊維よりガラス転移点が高い非晶質の繊維、及び結晶質の繊維から選択される少なくとも１種からなる繊維であると、温度が上昇しても細径の第２の無機繊維が繊維の形状で残存するため、断熱材の構造を保持し、粉落ちを防止することができる。
【0113】
なお、この場合であっても、第１の無機繊維の繊維長は、１００ｍｍ以下であることが好ましく、０．１ｍｍ以上とすることが好ましい。第２の無機繊維の繊維長は、０．１ｍｍ以下であることが好ましい。これらの理由については、上記したとおりである。
【0114】
また、断熱材には、上記第１の無機繊維及び第２の無機繊維の他に、異なる無機繊維が含まれていてもよい。
【0115】
（第１の無機繊維及び第２の無機繊維の各含有量）
断熱材が、２種の無機繊維を含有する場合に、第１の無機繊維の含有量は、断熱材の全質量に対して３質量％以上３０質量％以下であることが好ましく、第２の無機繊維の含有量は、断熱材の全質量に対して３質量％以上３０質量％以下であることが好ましい。
断熱材が、２種の無機繊維を含有する場合に、第１の無機繊維の含有量は、断熱材の全質量に対して３質量％以上３０質量％以下であることが好ましく、第２の無機繊維の含有量は、断熱材の全質量に対して３質量％以上３０質量％以下であることが好ましい。
【0116】
また、第１の無機繊維の含有量は、断熱材の全質量に対して、５質量％以上１５質量％以下であることがより好ましく、第２の無機繊維の含有量は、断熱材の全質量に対して、５質量％以上１５質量％以下であることがより好ましい。このような含有量にすることにより、第１の無機繊維による形状保持性や押圧力耐性、抗風圧性、及び第２の無機繊維による無機粒子の保持能力がバランスよく発現される。
【0117】
＜有機繊維＞
有機繊維としては、特に限定されないが、合成繊維、天然繊維、パルプなどが利用できる。合成繊維としては、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂からなる繊維が選択可能であり、例えば、変性されたポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ；ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）繊維、ポリエチレン（ＰＥ；ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ）繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、ポリブチレンテレフタラート繊維、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維、ポリウレタン繊維、エチレン－ビニルアルコール共重合体繊維、ポリトリメチレンテレフタレート繊維、ポリアセタール繊維、ポリテトラフルオロエチレン繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリアミド繊維、ポリパラフェニルフタルアミド繊維等からなる合成繊維を使用することができる。
有機繊維としては、特に限定されないが、合成繊維、天然繊維、パルプなどが利用できる。合成繊維としては、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂からなる繊維が選択可能であり、例えば、変性されたポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ；ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）繊維、ポリエチレン（ＰＥ；ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ）繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、ポリブチレンテレフタラート繊維、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維、ポリウレタン繊維、エチレン－ビニルアルコール共重合体繊維、ポリトリメチレンテレフタレート繊維、ポリアセタール繊維、ポリテトラフルオロエチレン繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリアミド繊維、ポリパラフェニルフタルアミド繊維等からなる合成繊維を使用することができる。
【0118】
本実施形態において使用することができる合成繊維の種類及び構造等について、より詳細に以下に説明する。
ビニロン（ｖｉｎｙｌｏｎ）：ビニルアルコール単位を質量比で６５％以上含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
ビニラール（ｖｉｎｙｌａｌ）：アセタール化の水準の異なるポリビニルアルコールの長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリ塩化ビニル（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅ，ｃｈｌｏｒｏｆｉｂｅｒ）：塩化ビニル単位を主成分として形成された長鎖状合成高分子から成る繊維。
ビニリデン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｃｈｌｏｒｉｄｅ，ｃｈｌｏｒｏｆｉｂｅｒ）：塩化ビニリデン単位（－ＣＨ２－ＣＣｌ２－）を主成分として形成された長鎖状合成高分子から成る繊維。
アクリル（ａｃｒｙｌｉｃ）：アクリロニトリル基の繰返し単位が質量比で８５％以上含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
アクリル系（ｍｏｄａｃｒｙｌｉｃ）：アクリロニトリル基の繰返し単位が質量比で３５％以上、８５％未満含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
ナイロン（ｎｙｌｏｎ，ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）：繰り返しているアミド結合の８５％以上が脂肪族又は環状脂肪族単位と結合している長鎖状合成高分子から成る繊維。
アラミド（ａｒａｍｉｄ）：２個のベンゼン環に直接結合しているアミド又はイミド結合が質量比で８５％以上であり、イミド結合がある場合は、その数がアミド結合の数を超えない長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリエステル（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）：テレフタル酸と２価アルコールとのエステル単位を質量比で８５％以上含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ；ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）：テレフタル酸とエチレングリコールとのエステル単位を質量比で８５％以上含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリトリメチレンテレフタラート（ＰＴＴ；ｐｏｌｙｔｒｉｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）：テレフタル酸と１，３－プロパンジオールとのエステル単位を質量比で８５％以上含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ；ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）：テレフタル酸と１，４－ブタンジオールとのエステル単位を質量比で８５％以上含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリエチレン（ＰＥ；ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）：置換基のない飽和脂肪族炭化水素で構成する高分子で、長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリプロピレン（ＰＰ；ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）：２個当たり１個の炭素原子にメチル基の側鎖がある飽和脂肪族炭化水素で構成する高分子で、立体規則性があり、他に置換基のない長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリウレタン（ｅｌａｓｔａｎｅ，ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）：ポリウレタンセグメントを質量比で８５％以上含み、張力をかけないときの長さの３倍に伸長したとき、張力を除くとすぐ元の長さに戻る長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリ乳酸（ｐｏｌｙｌａｃｔｉｄｅ）：乳酸エステル単位を質量比で５０％以上含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
有機繊維の平均繊維長及び平均繊維径の好ましい範囲は、無機繊維と同様である。
ビニロン（ｖｉｎｙｌｏｎ）：ビニルアルコール単位を質量比で６５％以上含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
ビニラール（ｖｉｎｙｌａｌ）：アセタール化の水準の異なるポリビニルアルコールの長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリ塩化ビニル（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅ，ｃｈｌｏｒｏｆｉｂｅｒ）：塩化ビニル単位を主成分として形成された長鎖状合成高分子から成る繊維。
ビニリデン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｃｈｌｏｒｉｄｅ，ｃｈｌｏｒｏｆｉｂｅｒ）：塩化ビニリデン単位（－ＣＨ２－ＣＣｌ２－）を主成分として形成された長鎖状合成高分子から成る繊維。
アクリル（ａｃｒｙｌｉｃ）：アクリロニトリル基の繰返し単位が質量比で８５％以上含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
アクリル系（ｍｏｄａｃｒｙｌｉｃ）：アクリロニトリル基の繰返し単位が質量比で３５％以上、８５％未満含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
ナイロン（ｎｙｌｏｎ，ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）：繰り返しているアミド結合の８５％以上が脂肪族又は環状脂肪族単位と結合している長鎖状合成高分子から成る繊維。
アラミド（ａｒａｍｉｄ）：２個のベンゼン環に直接結合しているアミド又はイミド結合が質量比で８５％以上であり、イミド結合がある場合は、その数がアミド結合の数を超えない長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリエステル（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）：テレフタル酸と２価アルコールとのエステル単位を質量比で８５％以上含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ；ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）：テレフタル酸とエチレングリコールとのエステル単位を質量比で８５％以上含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリトリメチレンテレフタラート（ＰＴＴ；ｐｏｌｙｔｒｉｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）：テレフタル酸と１，３－プロパンジオールとのエステル単位を質量比で８５％以上含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ；ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）：テレフタル酸と１，４－ブタンジオールとのエステル単位を質量比で８５％以上含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリエチレン（ＰＥ；ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）：置換基のない飽和脂肪族炭化水素で構成する高分子で、長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリプロピレン（ＰＰ；ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）：２個当たり１個の炭素原子にメチル基の側鎖がある飽和脂肪族炭化水素で構成する高分子で、立体規則性があり、他に置換基のない長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリウレタン（ｅｌａｓｔａｎｅ，ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）：ポリウレタンセグメントを質量比で８５％以上含み、張力をかけないときの長さの３倍に伸長したとき、張力を除くとすぐ元の長さに戻る長鎖状合成高分子から成る繊維。
ポリ乳酸（ｐｏｌｙｌａｃｔｉｄｅ）：乳酸エステル単位を質量比で５０％以上含む長鎖状合成高分子から成る繊維。
有機繊維の平均繊維長及び平均繊維径の好ましい範囲は、無機繊維と同様である。
【0119】
＜その他の材料＞
本実施形態において用いることができる断熱材は、上記第１の無機粒子及び第２の無機粒子、第１の無機繊維及び第２の無機繊維や有機繊維の他に、結合材、着色剤等のように、断熱材に成形するために必要な成分を含んでいてもよい。以下、その他の成分についても詳細に説明する。
本実施形態において用いることができる断熱材は、上記第１の無機粒子及び第２の無機粒子、第１の無機繊維及び第２の無機繊維や有機繊維の他に、結合材、着色剤等のように、断熱材に成形するために必要な成分を含んでいてもよい。以下、その他の成分についても詳細に説明する。
【0120】
（結合材）
本発明に断熱材は、バインダのような結合材を含まないものであっても、焼結等により形成されることができるが、特に断熱材がシリカナノ粒子を含む場合には、断熱材としての形状を保持するために、適切な含有量で結合材を添加することが好ましい。本発明において結合材とは、無機粒子を保持するために繋ぎ止めておくものであればよく、接着を伴うバインダ、粒子を物理的に絡める繊維、粘着力で付着する耐熱樹脂などその形態は問わない。上記第１の無機繊維及び第２の無機繊維も結合剤として機能する。
本発明に断熱材は、バインダのような結合材を含まないものであっても、焼結等により形成されることができるが、特に断熱材がシリカナノ粒子を含む場合には、断熱材としての形状を保持するために、適切な含有量で結合材を添加することが好ましい。本発明において結合材とは、無機粒子を保持するために繋ぎ止めておくものであればよく、接着を伴うバインダ、粒子を物理的に絡める繊維、粘着力で付着する耐熱樹脂などその形態は問わない。上記第１の無機繊維及び第２の無機繊維も結合剤として機能する。
【0121】
なお、バインダとしては、有機バインダ、無機バインダ等を用いることができる。本発明はこれらの種類について特に制限しないが、有機バインダとしては、高分子凝集材及びアクリルエマルジョン等を使用することができ、無機バインダとしては、例えばシリカゾル、アルミナゾル、硫酸バンド等を使用することができる。これらは、水などの溶媒が除去されると接着剤として機能する。
【0122】
本発明に用いる断熱材において、結合材の含有量は、断熱材全質量に対し、６０質量％以下であることが好ましく、５０質量％以下であることがより好ましい。本発明に用いる断熱材において、結合材の含有量は、断熱材全質量に対し、１０質量％以上であることが好ましく、２０質量％以上であることがより好ましい。
【0123】
本発明に用いる断熱材の厚さは特に限定されないが、０．１ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲にあることが好ましい。断熱材の厚さが上記範囲内であると、充分な断熱性及び機械的強度を得ることができるとともに、容易に成形することができる。
【0124】
〔弾性部材〕
本実施形態に係る熱伝達抑制シートにおいては、一対の第１外側部材と第２外側部材、又は中間部材のいずれか一方が上記断熱材からなり、他方が弾性部材からなる。弾性部材としては、複数の電池セルの間に熱伝達抑制シートを介在させた場合に、電池セルの変形に対して柔軟に変形し、電池セルの膨張や収縮を吸収する弾性を有するものを使用することができる。このような弾性部材としては、例えば、ゴム又はエラストマーを用いることができる。
本実施形態に係る熱伝達抑制シートにおいては、一対の第１外側部材と第２外側部材、又は中間部材のいずれか一方が上記断熱材からなり、他方が弾性部材からなる。弾性部材としては、複数の電池セルの間に熱伝達抑制シートを介在させた場合に、電池セルの変形に対して柔軟に変形し、電池セルの膨張や収縮を吸収する弾性を有するものを使用することができる。このような弾性部材としては、例えば、ゴム又はエラストマーを用いることができる。
【0125】
［組電池］
図９は、本発明の実施形態に係る組電池を示す模式図である。本実施形態に係る組電池１００は、複数の電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、本実施形態に係る熱伝達抑制シート１０と、を有する。また、該複数の電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃが直列又は並列に接続されている。
具体的に、図９に示すように、本実施形態に係る熱伝達抑制シート１０は、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との間に介在されている。さらに、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び熱伝達抑制シート１０は、電池ケース５０に収容されている。
図９は、本発明の実施形態に係る組電池を示す模式図である。本実施形態に係る組電池１００は、複数の電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、本実施形態に係る熱伝達抑制シート１０と、を有する。また、該複数の電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃが直列又は並列に接続されている。
具体的に、図９に示すように、本実施形態に係る熱伝達抑制シート１０は、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との間に介在されている。さらに、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び熱伝達抑制シート１０は、電池ケース５０に収容されている。
【0126】
なお、熱伝達抑制シート１０については、上述したとおりである。ただし、図１及び図２等に示す熱伝達抑制シート１０に代えて、図４に示す熱伝達抑制シート２０、図７に示す熱伝達抑制シート３０、図８に示す熱伝達抑制シート４０等や、その他、本発明の熱伝達抑制シートを使用することができる。
【0127】
このように構成された組電池１００においては、ある電池セル２０ａが高温になった場合でも、電池セル２０ｂとの間には、熱伝達抑制効果を有する熱伝達抑制シート１０が存在しているため、電池セル２０ｂへ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。
また、本実施形態に係る熱伝達抑制シート１０は、第１外側部材及び第２外側部材、又は中間部材として弾性部材を使用するため、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃの変形を抑制する効果と、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃの変形を吸収する効果とを有する。例えば、異常時に電池セル２０ａが変形した場合に、第１弾性部材１は電池セル２０ａの変形を抑制しつつ、電池セル２０ａの変形に対して柔軟に変形する。したがって、電池セル２０ａや電池ケース５０の破壊を抑制することができる。
また、本実施形態に係る熱伝達抑制シート１０は、第１外側部材及び第２外側部材、又は中間部材として弾性部材を使用するため、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃの変形を抑制する効果と、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃの変形を吸収する効果とを有する。例えば、異常時に電池セル２０ａが変形した場合に、第１弾性部材１は電池セル２０ａの変形を抑制しつつ、電池セル２０ａの変形に対して柔軟に変形する。したがって、電池セル２０ａや電池ケース５０の破壊を抑制することができる。
【0128】
なお、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、通常使用時である充放電サイクルにおいても、わずかに変形が発生している。すなわち、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃと電池ケース５０との隙間が小さい場合には、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃの膨張時に、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃは電池ケース５０から圧力を受け、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃの収縮時に、電池ケース５０からの圧力は消失する。このように、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃに対する押圧と緩和が繰り返されると、電池性能が低下する原因となる。
本実施形態においては、通常使用時である充放電サイクルにおける電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃのわずかな変形に対しても、第１弾性部材１及び第２弾性部材２が柔軟に変形するため、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃの電池性能の低下を抑制することができる。
本実施形態においては、通常使用時である充放電サイクルにおける電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃのわずかな変形に対しても、第１弾性部材１及び第２弾性部材２が柔軟に変形するため、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃの電池性能の低下を抑制することができる。
【0129】
本実施形態において、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃは角形であっても丸型であってもよい。
【0130】
また、本発明に係る組電池は、図９に例示した組電池に限定されず、隣り合う電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ間のみでなく、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、その外側に配置される電池ケース５０との間に、熱伝達抑制シート１０を配置することもできる。
【0131】
このように構成された組電池においても、ある電池セルが発火した場合に、電池ケース５０の外側に炎が広がることを抑制することができる。
例えば、本実施形態に係る組電池は、電気自動車（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等に使用され、搭乗者の床下に配置されることがある。この場合に、仮に電池セルが発火しても、搭乗者の安全を確保することができる。
また、熱伝達抑制シート１０を、各電池セル間に介在させるだけでなく、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃと電池ケース５０との間に配置することができるため、新たに防炎材等を作製する必要がなく、容易に低コストで安全な組電池を構成することができる。
例えば、本実施形態に係る組電池は、電気自動車（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等に使用され、搭乗者の床下に配置されることがある。この場合に、仮に電池セルが発火しても、搭乗者の安全を確保することができる。
また、熱伝達抑制シート１０を、各電池セル間に介在させるだけでなく、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃと電池ケース５０との間に配置することができるため、新たに防炎材等を作製する必要がなく、容易に低コストで安全な組電池を構成することができる。
【0132】
本実施形態の組電池において、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃと電池ケース５０との間に熱伝達抑制シート１０を配置する場合に、熱伝達抑制シート１０と電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃとは、接触していても、隙間を有していてもよい。ただし、熱伝達抑制シート１０と電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃとの間に隙間を有していない場合であっても、熱伝達抑制シート１０は、第１弾性部材１及び第２弾性部材２を有しているため、いずれかの電池セルの温度が上昇し、体積が膨張した際に、電池セルの変形を許容することができる。
【符号の説明】
【0133】
１，１１ 第１弾性部材（第１外側部材）
１ａ，１３ａ 第１凸部
１ｂ，２ｂ 平面部
２，１２ 第２弾性部材（第２外側部材）
２ａ，１３ｂ 第２凸部
３，１３ 断熱材（中間部材）
３ａ，１１ａ 第１凹部
３ｂ，１２ａ 第２凹部
５ 空隙部
１０，２０，３０，４０ 熱伝達抑制シート
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ 電池セル
１００ 組電池
１ａ，１３ａ 第１凸部
１ｂ，２ｂ 平面部
２，１２ 第２弾性部材（第２外側部材）
２ａ，１３ｂ 第２凸部
３，１３ 断熱材（中間部材）
３ａ，１１ａ 第１凹部
３ｂ，１２ａ 第２凹部
５ 空隙部
１０，２０，３０，４０ 熱伝達抑制シート
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ 電池セル
１００ 組電池
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】