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(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】P2023050205
(43)【公開日】2023-04-10
(54)【発明の名称】熱伝導性組成物及び熱伝導性部材
(51)【国際特許分類】
H01M 10/653 20140101AFI20230403BHJP
H01M 10/613 20140101ALI20230403BHJP
H01M 10/647 20140101ALI20230403BHJP
【ＦＩ】
H01M10/653
H01M10/613
H01M10/647
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023015352
(22)【出願日】2023-02-03
(62)【分割の表示】P 2022574662の分割
【原出願日】2022-09-28
(31)【優先権主張番号】P 2021160135
(32)【優先日】2021-09-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】313001332
【氏名又は名称】積水ポリマテック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100207756
【弁理士】
【氏名又は名称】田口 昌浩
(74)【代理人】
【識別番号】100129746
【弁理士】
【氏名又は名称】虎山 滋郎
(74)【代理人】
【識別番号】100165021
【弁理士】
【氏名又は名称】千々松 宏
(72)【発明者】
【氏名】北田 学
【テーマコード（参考）】
5H031
【Ｆターム（参考）】
5H031AA09
5H031EE02
5H031EE04
5H031HH03
5H031HH06
(57)【要約】
【課題】低粘度であることにより作業性が良好であり、耐熱性に優れ、低分子シロキサンが発生し難い熱伝導性組成物を提供することを課題とする。
【解決手段】オルガノポリシロキサンと、熱伝導性充填材と、炭素数が１２～２８の範囲であるエステル化合物とを含む熱伝導性組成物である。
【選択図】なし
【解決手段】オルガノポリシロキサンと、熱伝導性充填材と、炭素数が１２～２８の範囲であるエステル化合物とを含む熱伝導性組成物である。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
オルガノポリシロキサン、熱伝導性充填材、及び炭素数１２～２８のエステル化合物を含み、２５℃で液状である熱伝導性組成物。
【請求項2】
前記エステル化合物が、２５℃で液状のモノエステルである請求項１に記載の熱伝導性組成物。
【請求項3】
前記エステル化合物が、下記式（１）で表される化合物である請求項１又は２に記載の熱伝導性組成物。
（式（１）において、Ｒ１及びＲ２はアルキル基であり、Ｒ１及びＲ２の少なくともいずれかは炭素数１０以上のアルキル基である。）
【化1】
【請求項4】
前記オルガノポリシロキサンが反応性基を有するオルガノポリシロキサンである、請求項１～３のいずれかに記載の熱伝導性組成物。
【請求項5】
前記反応性基を有するオルガノポリシロキサンが、アルケニル基含有オルガノポリシロキサンとハイドロジェンオルガノポリシロキサンとを含む付加反応硬化型シリコーンである、請求項４に記載の熱伝導性組成物。
【請求項6】
粘度が１～５００Ｐａ・ｓである請求項１～５のいずれかに記載の熱伝導性組成物。
【請求項7】
シリコーンマトリクス、熱伝導性充填材、及び炭素数１２～２８のエステル化合物を含む熱伝導性部材。
【請求項8】
請求項７に記載の熱伝導性部材からなる間隙材と、複数のバッテリセルと、前記複数のバッテリセルを格納するモジュール筐体とを備え、前記間隙材がモジュール筐体の内部に配置されるバッテリモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱伝導性組成物及び熱伝導性部材に関する。
【背景技術】
【0002】
熱伝導性組成物を、発熱体と放熱体の間に充填し、その後、硬化することで形成される硬化物は、発熱体が発する熱を放熱体に伝える熱伝導性部材として使用されている。熱伝導性組成物は、流動性があるため、発熱体と放熱体の間の任意の隙間を埋めることができる。そのため、形成される熱伝導性部材は、発熱体と放熱体の隙間が一定でなくても確実にその隙間を埋めることができ、熱伝導性の間隙材として利用されている。
例えば、特許文献１に開示されるように、熱伝導性部材を間隙材としてバッテリモジュールに使用されることが知られている。熱伝導性部材は、発熱体であるバッテリセルと放熱体であるモジュール筐体の間に配置されて、バッテリセルの熱を外部に放熱する役割を果たす。また、バッテリセルとバッテリセルの間に配置されこれらを固定して、離間状態を保持することにも利用されている。
例えば、特許文献１に開示されるように、熱伝導性部材を間隙材としてバッテリモジュールに使用されることが知られている。熱伝導性部材は、発熱体であるバッテリセルと放熱体であるモジュール筐体の間に配置されて、バッテリセルの熱を外部に放熱する役割を果たす。また、バッテリセルとバッテリセルの間に配置されこれらを固定して、離間状態を保持することにも利用されている。
【0003】
熱伝導性部材を形成するための熱伝導性組成物としては、オルガノポリシロキサンと熱伝導性充填材を含むものが多く用いられている。一般に、放熱性を高めるためには、熱伝導性充填材の含有量を多くする必要があるが、熱伝導性充填材の含有量を多くしてしまうと、熱伝導性組成物の粘度が高くなるため、取り扱い性が悪化する。そのため、熱伝導性組成物の粘度を低減する検討が種々なされている。
熱伝導性組成物を低粘度化するためには、低粘度のオルガノポリシロキサンや、ジメチルシリコーンオイルなどの可塑剤を使用する方法、粘度低減効果のある分散剤を配合する方法、熱伝導性充填材の表面処理や熱伝導性充填材の形状や粒径の組合せなどを工夫する方法などが挙げられる。
例えば、特許文献２には、オルガノポリシロキサンからなるマトリクスと、熱伝導性充填材と、アルコキシシラン化合物及びアルコキシシロキサン化合物から選ばれるケイ素化合物とを含有する熱伝導性シートに関する発明が記載され、このようなケイ素化合物を分散剤として使用することで、熱伝導性組成物の粘度が低減されることが記載されている。
熱伝導性組成物を低粘度化するためには、低粘度のオルガノポリシロキサンや、ジメチルシリコーンオイルなどの可塑剤を使用する方法、粘度低減効果のある分散剤を配合する方法、熱伝導性充填材の表面処理や熱伝導性充填材の形状や粒径の組合せなどを工夫する方法などが挙げられる。
例えば、特許文献２には、オルガノポリシロキサンからなるマトリクスと、熱伝導性充填材と、アルコキシシラン化合物及びアルコキシシロキサン化合物から選ばれるケイ素化合物とを含有する熱伝導性シートに関する発明が記載され、このようなケイ素化合物を分散剤として使用することで、熱伝導性組成物の粘度が低減されることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】国際公開第２０１８／１７３８６０号
【特許文献2】国際公開第２０１９／００４１５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、低粘度のジメチルシリコーンオイルなどの可塑剤を多く使用する場合は、加熱により低分子シロキサンが発生しやすくなるため、電気的な不具合が生じることが懸念される。また、アルコキシシラン化合物などの分散剤を多く使用する場合は、揮発しやすいため、耐熱性を十分に保てない場合もある。
そこで本発明の課題は、オルガノポリシロキサンと熱伝導性充填材を含む熱伝導性組成物において、低粘度であることにより作業性が良好であり、耐熱性に優れ、低分子シロキサンが発生し難い熱伝導性組成物、およびその硬化物である熱伝導性部材を提供することを課題とする。
そこで本発明の課題は、オルガノポリシロキサンと熱伝導性充填材を含む熱伝導性組成物において、低粘度であることにより作業性が良好であり、耐熱性に優れ、低分子シロキサンが発生し難い熱伝導性組成物、およびその硬化物である熱伝導性部材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者は、鋭意検討の結果、オルガノポリシロキサン、熱伝導性充填材、及び炭素数が１２～２８のエステル化合物を含む２５℃で液状の熱伝導性組成物により上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下の［１］～［８］を提供する。
すなわち、本発明は、以下の［１］～［８］を提供する。
【0007】
［１］オルガノポリシロキサン、熱伝導性充填材、及び炭素数１２～２８のエステル化合物を含み、２５℃で液状である熱伝導性組成物。
［２］前記エステル化合物が、２５℃で液状のモノエステルである上記［１］に記載の熱伝導性組成物。
［３］前記エステル化合物が、下記式（１）で表される化合物である上記［１］又は［２］に記載の熱伝導性組成物。
（式（１）において、Ｒ１及びＲ２はアルキル基であり、Ｒ１及びＲ２の少なくともいずれかは炭素数１０以上のアルキル基である。）
［４］前記オルガノポリシロキサンが反応性基を有するオルガノポリシロキサンである、上記［１］～［３］のいずれかに記載の熱伝導性組成物。
［５］前記反応性基を有するオルガノポリシロキサンが、アルケニル基含有オルガノポリシロキサンとハイドロジェンオルガノポリシロキサンとを含む付加反応硬化型シリコーンである、上記［４］に記載の熱伝導性組成物。
［６］粘度が１～５００Ｐａ・ｓである上記［１］～［５］のいずれかに記載の熱伝導性組成物。
［７］シリコーンマトリクス、熱伝導性充填材、及び炭素数１２～２８のエステル化合物を含む熱伝導性部材。
［８］上記［７］に記載の熱伝導性部材からなる間隙材と、複数のバッテリセルと、前記複数のバッテリセルを格納するモジュール筐体とを備え、前記間隙材がモジュール筐体の内部に配置されるバッテリモジュール。
［２］前記エステル化合物が、２５℃で液状のモノエステルである上記［１］に記載の熱伝導性組成物。
［３］前記エステル化合物が、下記式（１）で表される化合物である上記［１］又は［２］に記載の熱伝導性組成物。
【化1】
［４］前記オルガノポリシロキサンが反応性基を有するオルガノポリシロキサンである、上記［１］～［３］のいずれかに記載の熱伝導性組成物。
［５］前記反応性基を有するオルガノポリシロキサンが、アルケニル基含有オルガノポリシロキサンとハイドロジェンオルガノポリシロキサンとを含む付加反応硬化型シリコーンである、上記［４］に記載の熱伝導性組成物。
［６］粘度が１～５００Ｐａ・ｓである上記［１］～［５］のいずれかに記載の熱伝導性組成物。
［７］シリコーンマトリクス、熱伝導性充填材、及び炭素数１２～２８のエステル化合物を含む熱伝導性部材。
［８］上記［７］に記載の熱伝導性部材からなる間隙材と、複数のバッテリセルと、前記複数のバッテリセルを格納するモジュール筐体とを備え、前記間隙材がモジュール筐体の内部に配置されるバッテリモジュール。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、低粘度であることにより作業性が良好であり、耐熱性に優れ、低分子シロキサンが発生し難い熱伝導性組成物およびその硬化物である熱伝導性部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
［熱伝導性組成物］
以下、本発明の熱伝導性組成物について詳しく説明する。
本発明の熱伝導性組成物は、オルガノポリシロキサン、熱伝導性充填材、及び炭素数１２～２８の範囲であるエステル化合物を含み、２５℃で液状の組成物である。
なお、２５℃で液状とは、２５℃で流動性を有することを意味し、ペースト状のものも含まれる。
以下、本発明の熱伝導性組成物について詳しく説明する。
本発明の熱伝導性組成物は、オルガノポリシロキサン、熱伝導性充填材、及び炭素数１２～２８の範囲であるエステル化合物を含み、２５℃で液状の組成物である。
なお、２５℃で液状とは、２５℃で流動性を有することを意味し、ペースト状のものも含まれる。
【0011】
＜エステル化合物＞
本発明の熱伝導性組成物は、炭素数１２～２８のエステル化合物を含む。該エステル化合物を含むことにより、熱伝導性組成物の粘度が低下し、塗布性などの取り扱い性が良好になる。熱伝導性組成物の粘度が低下する理由は定かではないが、炭素数１２～２８のエステル化合物は、オルガノポリシロキサンとの相溶性に優れ、その結果、粘度が低下すると考えられる。また、配合されるエステル化合物は、一定の炭素数を備えており、熱伝導性組成物の耐熱性を低下させることがないため、熱伝導性組成物の耐熱性を良好にすることができる。
さらに、ジメチルシリコーンオイルなどの可塑剤を多く使用して粘度を低下させる方法とは異なり、本発明におけるエステル化合物を用いても低分子シロキサンの発生量を増加させることはない。
なお、本明細書において、「～」で示す範囲は、「～」の前後に記載されている所定の数値以上から所定の数値以下までの範囲であることを意味する。
本発明の熱伝導性組成物は、炭素数１２～２８のエステル化合物を含む。該エステル化合物を含むことにより、熱伝導性組成物の粘度が低下し、塗布性などの取り扱い性が良好になる。熱伝導性組成物の粘度が低下する理由は定かではないが、炭素数１２～２８のエステル化合物は、オルガノポリシロキサンとの相溶性に優れ、その結果、粘度が低下すると考えられる。また、配合されるエステル化合物は、一定の炭素数を備えており、熱伝導性組成物の耐熱性を低下させることがないため、熱伝導性組成物の耐熱性を良好にすることができる。
さらに、ジメチルシリコーンオイルなどの可塑剤を多く使用して粘度を低下させる方法とは異なり、本発明におけるエステル化合物を用いても低分子シロキサンの発生量を増加させることはない。
なお、本明細書において、「～」で示す範囲は、「～」の前後に記載されている所定の数値以上から所定の数値以下までの範囲であることを意味する。
【0012】
本発明におけるエステル化合物の炭素数は１２～２８である。エステル化合物の炭素数が１２未満であると、熱伝導性組成物の耐熱性が低下し易くなる。またエステル化合物の炭素数が２８超であると、オルガノポリシロキサンとの相溶性が低下し、熱伝導性組成物の粘度が低下し難くなる。熱伝導性組成物の耐熱性向上の観点、及びオルガノポリシロキサンとの相溶性を高めて熱伝導性組成物の粘度を低下させる観点から、エステル化合物の炭素数は、好ましくは１３以上であり、より好ましくは１７以上であり、そして好ましくは２６以下であり、より好ましくは２４以下であり、さらに好ましくは２２以下である。また、エステル化合物の炭素数は、好ましくは１３～２６であり、より好ましくは１７～２４であり、さらに好ましくは１３～２２である。
【0013】
また、熱伝導性組成物の耐熱性向上の観点、及びオルガノポリシロキサンとの相溶性を高めて熱伝導性組成物の粘度を低下させる観点から、エステル化合物の分子量は、好ましくは２００以上、より好ましくは２１０以上、さらに好ましくは２７０以上であり、そして好ましくは４３０以下であり、より好ましくは４００以下であり、さらに好ましくは３７０以下であり、よりさらに好ましくは３４０以下である。また、エステル化合物の分子量は、好ましくは２００～４３０であり、より好ましくは２１０～４００であり、さらに好ましくは２７０～３７０であり、よりさらに好ましくは２７０～３４０である。
【0014】
上記エステル化合物は、エステル基を有する化合物であり、エステル基を１つ有するモノエステルであってもよいし、ジエステルなどエステル基を２以上有するものであってもよいが、熱伝導性組成物の粘度を低下させる観点、及び耐熱性向上の観点から、モノエステルであることが好ましく、２５℃で液状のモノエステルであることがより好ましい。
中でも、熱伝導性組成物の粘度を低下させる観点、及び耐熱性向上の観点から、エステル化合物は下記式（１）で表される化合物であることが好ましい。
（式（１）において、Ｒ１及びＲ２はアルキル基であり、Ｒ１及びＲ２の少なくともいずれかは炭素数１０以上のアルキル基である。）
中でも、熱伝導性組成物の粘度を低下させる観点、及び耐熱性向上の観点から、エステル化合物は下記式（１）で表される化合物であることが好ましい。
【化2】
【0015】
式（１）において、Ｒ１及びＲ２はアルキル基であり、Ｒ１及びＲ２の少なくともいずれかは炭素数１０以上のアルキル基である。本発明のエステル化合物は炭素数が１２～２８であるため、式（１）におけるＲ１及びＲ２の合計の炭素数は１１～２７となる。
式（１）においてＲ１及びＲ２は、それぞれアルキル基であり、直鎖状のアルキル基であってよいし、分岐状のアルキル基であってもよい。
Ｒ１及びＲ２の少なくともいずれかは炭素数１０以上のアルキル基であり、Ｒ１及びＲ２のいずれか一方のみが炭素数１０以上のアルキル基であることが好ましい。これにより、エステル基の極性の影響が小さくなり、オルガノポリシロキサンと相溶しやすくなる。なお、Ｒ１及びＲ２のいずれか一方のみが炭素数１０以上のアルキル基であるとき、いずれか他方の炭素数は９以下であることが好ましい。
また、エステル化合物のオルガノポリシロキサンとの相溶性向上の観点から、Ｒ１及びＲ２はいずれも炭素数１８以下のアルキル基であることが好ましい。また、Ｒ１及びＲ２の少なくともいずれかは炭素数１０～１８のアルキル基であることが好ましい。また、Ｒ１及びＲ２の少なくともいずれか一方のみが炭素数１０～１８のアルキル基であることが好ましく、いずれか他方は炭素数１～９であることが好ましい。
式（１）においてＲ１及びＲ２は、それぞれアルキル基であり、直鎖状のアルキル基であってよいし、分岐状のアルキル基であってもよい。
Ｒ１及びＲ２の少なくともいずれかは炭素数１０以上のアルキル基であり、Ｒ１及びＲ２のいずれか一方のみが炭素数１０以上のアルキル基であることが好ましい。これにより、エステル基の極性の影響が小さくなり、オルガノポリシロキサンと相溶しやすくなる。なお、Ｒ１及びＲ２のいずれか一方のみが炭素数１０以上のアルキル基であるとき、いずれか他方の炭素数は９以下であることが好ましい。
また、エステル化合物のオルガノポリシロキサンとの相溶性向上の観点から、Ｒ１及びＲ２はいずれも炭素数１８以下のアルキル基であることが好ましい。また、Ｒ１及びＲ２の少なくともいずれかは炭素数１０～１８のアルキル基であることが好ましい。また、Ｒ１及びＲ２の少なくともいずれか一方のみが炭素数１０～１８のアルキル基であることが好ましく、いずれか他方は炭素数１～９であることが好ましい。
【0016】
Ｒ１は、好ましくは炭素数１０以上のアルキル基であり、より好ましくは炭素数１１以上のアルキル基であり、そして好ましくは炭素数１５以下のアルキル基である。また、Ｒ１は、好ましくは炭素数１０～１５のアルキル基であり、より好ましくは炭素数１１～１５のアルキル基である。
Ｒ２は、好ましくは炭素数２以上のアルキル基であり、より好ましくは炭素数３以上のアルキル基であり、そして好ましくは炭素数１６以下のアルキル基であり、より好ましくは炭素数１２以下のアルキル基であり、さらに好ましくは炭素数８以下のアルキル基である。また、Ｒ２は、好ましくは炭素数２～１６のアルキル基であり、より好ましくは炭素数３～１２のアルキル基であり、さらに好ましくは炭素数３～８のアルキル基である。
Ｒ１及びＲ２がこのような炭素数のアルキル基であると、熱伝導性組成物の粘度を低下させつつ、耐熱性を向上させやすくなる。
Ｒ２は、好ましくは炭素数２以上のアルキル基であり、より好ましくは炭素数３以上のアルキル基であり、そして好ましくは炭素数１６以下のアルキル基であり、より好ましくは炭素数１２以下のアルキル基であり、さらに好ましくは炭素数８以下のアルキル基である。また、Ｒ２は、好ましくは炭素数２～１６のアルキル基であり、より好ましくは炭素数３～１２のアルキル基であり、さらに好ましくは炭素数３～８のアルキル基である。
Ｒ１及びＲ２がこのような炭素数のアルキル基であると、熱伝導性組成物の粘度を低下させつつ、耐熱性を向上させやすくなる。
【0017】
本発明におけるエステル化合物は、上記説明した化合物を特に制限なく使用できるが、具体的に例示すると、例えば、２－エチルヘキサン酸ミリスチル、２－エチルヘキサン酸セチル、２－エチルヘキサン酸ステアリル、デカン酸オクチル、デカン酸デシル、デカン酸ラウリル、デカン酸ミリスチル、ラウリン酸メチル、ラウリン酸エチル、ラウリン酸プロピル、ラウリン酸イソプロピル、ラウリン酸ブチル、ラウリン酸イソブチル、ラウリン酸ペンチル、ラウリン酸ヘキシル、ラウリン酸ヘプチル、ラウリン酸オクチル、ラウリン酸１－メチルヘプチル、ラウリン酸２－エチルヘキシル、ラウリン酸ノニル、ラウリン酸デシル、ミリスチン酸メチル、ミリスチン酸エチル、ミリスチン酸プロピル、ミリスチン酸イソプロピル、ミリスチン酸ブチル、ミリスチン酸イソブチル、ミリスチン酸ペンチル、ミリスチン酸ヘキシル、ミリスチン酸ヘプチル、ミリスチン酸オクチル、ミリスチン酸１－メチルヘプチル、ミリスチン酸２－エチルヘキシル、ミリスチン酸ノニル、ミリスチン酸デシル、パルミチン酸メチル、パルミチン酸エチル、パルミチン酸プロピル、パルミチン酸イソプロピル、パルミチン酸ブチル、パルミチン酸イソブチル、パルミチン酸ペンチル、パルミチン酸ヘキシル、パルミチン酸ヘプチル、パルミチン酸オクチル、パルミチン酸１－メチルヘプチル、パルミチン酸２－エチルヘキシル、パルミチン酸ノニル、パルミチン酸デシル、ステアリン酸メチル、ステアリン酸エチル、ステアリン酸プロピル、ステアリン酸イソプロピル、ステアリン酸ブチル、ステアリン酸イソブチル、ステアリン酸ペンチル、ステアリン酸ヘキシル、ステアリン酸ヘプチル、ステアリン酸オクチル、ステアリン酸１－メチルヘプチル、ステアリン酸２－エチルヘキシル、ステアリン酸ノニル、ステアリン酸デシル、イソステアリン酸メチル、イソステアリン酸エチル、イソステアリン酸プロピル、イソステアリン酸イソプロピル、イソステアリン酸ブチル、イソステアリン酸イソブチル、イソステアリン酸ペンチル、イソステアリン酸ヘキシル、イソステアリン酸ヘプチル、イソステアリン酸オクチル、イソステアリン酸１－メチルヘプチル、イソステアリン酸２－エチルヘキシル、イソステアリン酸ノニル、イソステアリン酸デシルなどが挙げられる。
これらの中でも、エステル化合物としては、ラウリン酸オクチル、ラウリン酸１－メチルヘプチル、ミリスチン酸イソプロピル、ミリスチン酸１－メチルヘプチル、パルミチン酸イソプロピルなどが好ましい。
これらの中でも、エステル化合物としては、ラウリン酸オクチル、ラウリン酸１－メチルヘプチル、ミリスチン酸イソプロピル、ミリスチン酸１－メチルヘプチル、パルミチン酸イソプロピルなどが好ましい。
【0018】
本発明の熱伝導性組成物におけるエステル化合物の含有量は、特に限定されないが、オルガノポリシロキサン１００質量部に対して、好ましくは５～８０質量部、より好ましくは１０～６０質量部、さらに好ましくは２０～４０質量部である。エステル化合物の含有量がこれら下限値以上であると、熱伝導性組成物の粘度が低下しやすくなる。エステル化合物の含有量がこれら上限値以下であると、熱伝導性組成物の耐熱性が高まり、かつ硬化が阻害され難く、所望の物性の硬化物を得やすくなる。
【0019】
＜オルガノポリシロキサン＞
本発明の熱伝導性組成物に含まれるオルガノポリシロキサンは、熱伝導性充填材を分散する２５℃で液状の基材である。また、オルガノポリシロキサンは、例えば、反応性基を有するオルガノポリシロキサンであってもよいし、反応性基を有しないオルガノポリシロキサンであってもよいが、反応性基を有するオルガノポリシロキサンであることが好ましい。
本発明の熱伝導性組成物に含まれるオルガノポリシロキサンは、熱伝導性充填材を分散する２５℃で液状の基材である。また、オルガノポリシロキサンは、例えば、反応性基を有するオルガノポリシロキサンであってもよいし、反応性基を有しないオルガノポリシロキサンであってもよいが、反応性基を有するオルガノポリシロキサンであることが好ましい。
【0020】
反応性基を有するオルガノポリシロキサンは、架橋構造の形成が可能な反応性基を有するオルガノポリシロキサンであり、例えば、付加反応硬化型シリコーン、ラジカル反応硬化型シリコーン、縮合反応硬化型シリコーン、紫外線又は電子線硬化型シリコーン、及び湿気硬化型シリコーンなどが挙げられる。これらの中でも、反応性基を有するオルガノポリシロキサンは、付加反応硬化型シリコーンが好ましい。
【0021】
付加反応硬化型シリコーンとしては、アルケニル基含有オルガノポリシロキサン（主剤）とハイドロジェンオルガノポリシロキサン（硬化剤）とを含むものがより好ましい。
上記アルケニル基含有オルガノポリシロキサンは、１分子中にアルケニル基を少なくとも２つ有するオルガノポリシロキサンであることが好ましい。アルケニル基としては、特に限定されないが、例えば炭素数２～８のものが挙げられ、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基などが挙げられる。アルケニル基含有オルガノポリシロキサンは、１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
上記ハイドロジェンオルガノポリシロキサンは、１分子中にヒドロシリル基を少なくとも２つ有するハイドロジェンオルガノポリシロキサンであることが好ましい。ヒドロシリル基とはケイ素原子に結合した水素原子（ＳｉＨ基）を意味する。ハイドロジェンオルガノポリシロキサンは、１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
付加反応硬化型シリコーンは、付加反応により反応し硬化して、シリコーンゴムからなるシリコーンマトリクスを形成する。シリコーンゴムは圧縮変形が容易であるため、本発明の熱伝導性組成物から形成される硬化物は、発熱体と放熱体の間に組み付けやすくなる。
上記アルケニル基含有オルガノポリシロキサンは、１分子中にアルケニル基を少なくとも２つ有するオルガノポリシロキサンであることが好ましい。アルケニル基としては、特に限定されないが、例えば炭素数２～８のものが挙げられ、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基などが挙げられる。アルケニル基含有オルガノポリシロキサンは、１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
上記ハイドロジェンオルガノポリシロキサンは、１分子中にヒドロシリル基を少なくとも２つ有するハイドロジェンオルガノポリシロキサンであることが好ましい。ヒドロシリル基とはケイ素原子に結合した水素原子（ＳｉＨ基）を意味する。ハイドロジェンオルガノポリシロキサンは、１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
付加反応硬化型シリコーンは、付加反応により反応し硬化して、シリコーンゴムからなるシリコーンマトリクスを形成する。シリコーンゴムは圧縮変形が容易であるため、本発明の熱伝導性組成物から形成される硬化物は、発熱体と放熱体の間に組み付けやすくなる。
【0022】
本発明におけるオルガノポリシロキサンは、２５℃における粘度は５０～２０００ｃｓであることが好ましく、１００～１０００ｃｓであることが好ましい。オルガノポリシロキサンの粘度がこれら下限値以上であると、低分子シロキサンの発生を抑制しやすくなる。オルガノポリシロキサンの粘度がこれら上限値以下であると、熱伝導性組成物を塗布する際などの作業性が向上しやすくなる。
なお、オルガノポリシロキサンの粘度は、アントンパール社製のレオメーターＭＣＲ－３０２ｅを用いて、サンプルの温度をペルチェプレートにて２５℃に調整し、φ５０ｍｍで１°角度のコーンプレートを用い、せん断速度１０（１／ｓｅｃ）の条件で測定される。
なお、オルガノポリシロキサンの粘度は、アントンパール社製のレオメーターＭＣＲ－３０２ｅを用いて、サンプルの温度をペルチェプレートにて２５℃に調整し、φ５０ｍｍで１°角度のコーンプレートを用い、せん断速度１０（１／ｓｅｃ）の条件で測定される。
【0023】
＜熱伝導性充填材＞
本発明の熱伝導性組成物は、熱伝導性充填材を含有する。熱伝導性充填材を含有することにより、熱伝導性組成物及び該熱伝導性組成物から得られる熱伝導性部材の熱伝導性が向上する。
熱伝導性充填材としては、例えば、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属水酸化物、炭素材料、金属以外の酸化物、窒化物、炭化物などが挙げられる。また、熱伝導性充填材の形状は、球状、不定形の粉末などが挙げられる。
熱伝導性充填材において、金属としては、アルミニウム、銅、ニッケルなど、金属酸化物としては、アルミナに代表される酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛など、金属窒化物としては窒化アルミニウムなどを例示することができる。金属水酸化物としては、水酸化アルミニウムが挙げられる。さらに、炭素材料としては球状黒鉛、ダイヤモンドなどが挙げられる。金属以外の酸化物、窒化物、炭化物としては、石英、窒化ホウ素、炭化ケイ素などが挙げられる。これらの中でも、熱伝導性充填材としては、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウムが好ましく、酸化アルミニウム及び水酸化アルミニウムを併用することが好ましい。
本発明の熱伝導性組成物は、熱伝導性充填材を含有する。熱伝導性充填材を含有することにより、熱伝導性組成物及び該熱伝導性組成物から得られる熱伝導性部材の熱伝導性が向上する。
熱伝導性充填材としては、例えば、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属水酸化物、炭素材料、金属以外の酸化物、窒化物、炭化物などが挙げられる。また、熱伝導性充填材の形状は、球状、不定形の粉末などが挙げられる。
熱伝導性充填材において、金属としては、アルミニウム、銅、ニッケルなど、金属酸化物としては、アルミナに代表される酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛など、金属窒化物としては窒化アルミニウムなどを例示することができる。金属水酸化物としては、水酸化アルミニウムが挙げられる。さらに、炭素材料としては球状黒鉛、ダイヤモンドなどが挙げられる。金属以外の酸化物、窒化物、炭化物としては、石英、窒化ホウ素、炭化ケイ素などが挙げられる。これらの中でも、熱伝導性充填材としては、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウムが好ましく、酸化アルミニウム及び水酸化アルミニウムを併用することが好ましい。
【0024】
熱伝導性充填材の平均粒径の平均粒径は０．１～２００μｍであることが好ましく、０．３～１００μｍであることがより好ましく、０．５～７０μｍであることがさらに好ましい。
熱伝導性充填材は、平均粒径が０．１μｍ以上５μｍ以下の小粒径熱伝導性充填材と、平均粒径が５μｍ超２００μｍ以下の大粒径熱伝導性充填材を併用することが好ましい。平均粒径の異なる熱伝導性充填材を使用することにより、充填率を高めることができる。
なお、熱伝導性充填材の平均粒径は、電子顕微鏡等で観察して測定できる。より具体的には、例えば電子顕微鏡や光学顕微鏡を用いて、任意の熱伝導性充填材５０個の粒径を測定して、その平均値（相加平均値）を平均粒径とすることができる。
熱伝導性充填材は、平均粒径が０．１μｍ以上５μｍ以下の小粒径熱伝導性充填材と、平均粒径が５μｍ超２００μｍ以下の大粒径熱伝導性充填材を併用することが好ましい。平均粒径の異なる熱伝導性充填材を使用することにより、充填率を高めることができる。
なお、熱伝導性充填材の平均粒径は、電子顕微鏡等で観察して測定できる。より具体的には、例えば電子顕微鏡や光学顕微鏡を用いて、任意の熱伝導性充填材５０個の粒径を測定して、その平均値（相加平均値）を平均粒径とすることができる。
【0025】
熱伝導性充填材の含有量は、オルガノポリシロキサン１００質量部に対して、好ましくは１５０～３０００質量部、より好ましくは３００～２０００質量部、さらに好ましくは６００～１２００質量部である。
熱伝導性充填材の含有量を上記下限値以上とすることで、一定の熱伝導性を熱伝導性組成物および熱伝導性部材に付与できる。熱伝導性充填材の含有量を上記上限値以下とすることで、熱伝導性充填材を適切に分散できる。また、熱伝導性組成物の粘度が必要以上に高くなったりすることも防止できる。
熱伝導性充填材の含有量を上記下限値以上とすることで、一定の熱伝導性を熱伝導性組成物および熱伝導性部材に付与できる。熱伝導性充填材の含有量を上記上限値以下とすることで、熱伝導性充填材を適切に分散できる。また、熱伝導性組成物の粘度が必要以上に高くなったりすることも防止できる。
【0026】
＜ケイ素化合物＞
本発明の熱伝導性組成物は、アルコキシシラン化合物及びアルコキシシロキサン化合物からなる群から選択される少なくとも一種のケイ素化合物を含んでもよい。このようなケイ素化合物を含有することで、熱伝導性組成物の粘度が低下しやすくなる。
本発明の熱伝導性組成物は、アルコキシシラン化合物及びアルコキシシロキサン化合物からなる群から選択される少なくとも一種のケイ素化合物を含んでもよい。このようなケイ素化合物を含有することで、熱伝導性組成物の粘度が低下しやすくなる。
【0027】
アルコキシシラン化合物としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、ｎ－プロピルトリメトキシシラン、ジ－ｎ－プロピルジメトキシシラン、ジ－ｎ－プロピルジエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、ｎ－ヘキシルトリメトキシシラン、ｎ－ヘキシルトリエトキシシラン、メチルシクロヘキシルジメトキシシラン、メチルシクロヘキシルジエトキシシラン、ｎ－オクチルトリメトキシシラン、ｎ－オクチルトリエトキシシラン、ｎ－デシルトリメトキシシラン、ｎ－デシルトリエトキシシランなどが挙げられる。これらの中でも、熱伝導性組成物の粘度低減の観点から、ｎ－デシルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ｎ－オクチルトリエトキシシランが好ましく、ｎ－デシルトリメトキシシランがより好ましい。
【0028】
アルコキシシロキサン化合物としては、例えば、メチルメトキシシロキサンオリゴマー、メチルフェニルメトキシシロキサンオリゴマー、メチルエポキシメトキシシロキサンオリゴマー、メチルメルカプトメトキシシロキサンオリゴマー、及びメチルアクリロイルメトキシシロキサンオリゴマーなどが挙げられる。
【0029】
ケイ素化合物は、一種類又は二種類以上を使用することができる。
熱伝導性組成物にケイ素化合物を使用する場合、ケイ素化合物の含有量は、オルガノポリシロキサン１００質量部に対して、好ましくは０．１質量部以上、より好ましくは０．５質量部以上であり、そして好ましくは５質量部以下、より好ましくは３質量部以下、さらに好ましくは２質量部以下である。また、ケイ素化合物の含有量は、オルガノポリシロキサン１００質量部に対して、好ましくは０．１～５質量部であり、より好ましくは０．５～５質量部であり、さらに好ましくは０．５～２質量部である。ケイ素化合物の含有量はこれら下限値以上であると、熱伝導性組成物の粘度が低下しやすくなる。一方、ケイ素化合物の含有量がこれら上限値以下であると、熱伝導性組成物の耐熱性の低下を抑制できる。
なお、本発明の熱伝導性組成物は、上記したように特定のエステル化合物を配合することにより、粘度を低下させることができるため、ケイ素化合物を使用する場合は、耐熱性を良好にする観点から、その含有量を少量にすることが好ましい。
熱伝導性組成物にケイ素化合物を使用する場合、ケイ素化合物の含有量は、オルガノポリシロキサン１００質量部に対して、好ましくは０．１質量部以上、より好ましくは０．５質量部以上であり、そして好ましくは５質量部以下、より好ましくは３質量部以下、さらに好ましくは２質量部以下である。また、ケイ素化合物の含有量は、オルガノポリシロキサン１００質量部に対して、好ましくは０．１～５質量部であり、より好ましくは０．５～５質量部であり、さらに好ましくは０．５～２質量部である。ケイ素化合物の含有量はこれら下限値以上であると、熱伝導性組成物の粘度が低下しやすくなる。一方、ケイ素化合物の含有量がこれら上限値以下であると、熱伝導性組成物の耐熱性の低下を抑制できる。
なお、本発明の熱伝導性組成物は、上記したように特定のエステル化合物を配合することにより、粘度を低下させることができるため、ケイ素化合物を使用する場合は、耐熱性を良好にする観点から、その含有量を少量にすることが好ましい。
【0030】
＜シリコーンオイル＞
本発明の熱伝導性組成物は、粘度を低下させる観点からシリコーンオイルを含有してもよい。シリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル等のストレートシリコーンオイルが挙げられる。
なお、低粘度のシリコーンオイルは多量に配合すると低分子シロキサンが発生しやすくなるため、シリコーンオイルの配合量は、オルガノポリシロキサン１００質量部に対して、好ましくは５質量部以下、より好ましくは２質量部以下、さらに好ましくは０質量部である。ここで、低粘度のシリコーンオイルとは、例えば２５℃における粘度が５０ｃｓ以下のシリコーンオイル、２５℃における粘度が３０ｃｓ以下のシリコーンオイル、又は２５℃における粘度が２０ｃｓ以下のシリコーンオイルである。
特に、２５℃における粘度が２０ｃｓ以下のシリコーンオイルは、含有しないことが好ましい。これにより、低分子シロキサンの発生を抑制しやすくなる。なお、シリコーンオイルの粘度は、アントンパール社製のレオメーターＭＣＲ－３０２ｅを用いて、サンプルの温度をペルチェプレートにて２５℃に調整し、φ５０ｍｍで１°角度のコーンプレートを用い、せん断速度１０（１／ｓｅｃ）の条件で測定される。
本発明の熱伝導性組成物は、粘度を低下させる観点からシリコーンオイルを含有してもよい。シリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル等のストレートシリコーンオイルが挙げられる。
なお、低粘度のシリコーンオイルは多量に配合すると低分子シロキサンが発生しやすくなるため、シリコーンオイルの配合量は、オルガノポリシロキサン１００質量部に対して、好ましくは５質量部以下、より好ましくは２質量部以下、さらに好ましくは０質量部である。ここで、低粘度のシリコーンオイルとは、例えば２５℃における粘度が５０ｃｓ以下のシリコーンオイル、２５℃における粘度が３０ｃｓ以下のシリコーンオイル、又は２５℃における粘度が２０ｃｓ以下のシリコーンオイルである。
特に、２５℃における粘度が２０ｃｓ以下のシリコーンオイルは、含有しないことが好ましい。これにより、低分子シロキサンの発生を抑制しやすくなる。なお、シリコーンオイルの粘度は、アントンパール社製のレオメーターＭＣＲ－３０２ｅを用いて、サンプルの温度をペルチェプレートにて２５℃に調整し、φ５０ｍｍで１°角度のコーンプレートを用い、せん断速度１０（１／ｓｅｃ）の条件で測定される。
【0031】
本発明の熱伝導性組成物中には、種々の添加剤を含有させることができる。添加剤としては、例えば、触媒、難燃剤、酸化防止剤、着色剤などが挙げられる。
【0032】
＜粘度＞
熱伝導性組成物の粘度は、例えば１０００Ｐａ・ｓ以下とすることができる。また好ましくは１～５００Ｐａ・ｓであり、より好ましくは１０～２００Ｐａ・ｓであり、特に好ましくは５０～１５０Ｐａ・ｓである。本発明の熱伝導性組成物は、特定のエステル化合物を配合しているため、熱伝導性組成物の粘度を上記した範囲に調整しやすく、これにより塗布性などの作業性が向上する。
なお、熱伝導性組成物の粘度は、回転粘度計により、回転数１０ｒｐｍ、２５℃の条件で測定される。
熱伝導性組成物の粘度は、例えば１０００Ｐａ・ｓ以下とすることができる。また好ましくは１～５００Ｐａ・ｓであり、より好ましくは１０～２００Ｐａ・ｓであり、特に好ましくは５０～１５０Ｐａ・ｓである。本発明の熱伝導性組成物は、特定のエステル化合物を配合しているため、熱伝導性組成物の粘度を上記した範囲に調整しやすく、これにより塗布性などの作業性が向上する。
なお、熱伝導性組成物の粘度は、回転粘度計により、回転数１０ｒｐｍ、２５℃の条件で測定される。
【0033】
本発明の熱伝導性組成物の形態は、１液型でもよいし、第１剤と第２剤を組み合わせてなる２液型でもよいが、保存安定性の観点から、２液型が好ましい。
２液型の熱伝導性組成物において、第１剤と第２剤の質量比（第２剤／第１剤）は、１又は１に近い値であることが好ましく、具体的には０．９～１．１が好ましく、０．９５～１．０５がより好ましい。このように、第１剤と第２剤の質量比を１又は１に近い値とすることで、熱伝導性組成物の調製が容易になる。また、２液型の熱伝導性組成物において、第１剤と第２剤の粘度比（第２剤／第１剤）も、１又は１に近い値であることが好ましく、具体的には０．５～２．０が好ましく、０．８～１．２がより好ましい。このように、第１剤と第２剤の粘度比を１又は１に近い値とすることで、熱伝導性組成物を均一に混合しやすくなる。なお、質量比や粘度比を調整する方法は後述する。
２液型の熱伝導性組成物において、第１剤と第２剤の質量比（第２剤／第１剤）は、１又は１に近い値であることが好ましく、具体的には０．９～１．１が好ましく、０．９５～１．０５がより好ましい。このように、第１剤と第２剤の質量比を１又は１に近い値とすることで、熱伝導性組成物の調製が容易になる。また、２液型の熱伝導性組成物において、第１剤と第２剤の粘度比（第２剤／第１剤）も、１又は１に近い値であることが好ましく、具体的には０．５～２．０が好ましく、０．８～１．２がより好ましい。このように、第１剤と第２剤の粘度比を１又は１に近い値とすることで、熱伝導性組成物を均一に混合しやすくなる。なお、質量比や粘度比を調整する方法は後述する。
【0034】
上記したアルケニル基含有オルガノポリシロキサン（主剤）とハイドロジェンオルガノポリシロキサン（硬化剤）とを含む付加反応硬化型シリコーンを用いる場合は、２液型の熱伝導性組成物は、より具体的には、第１剤がアルケニル基含有オルガノポリシロキサン(主剤)を含み、第２剤がハイドロジェンオルガノポリシロキサン（硬化剤）を含むものである。
付加反応触媒は第１剤に含有され、第２剤には含有されないことが好ましい。そうすることで、第１剤と第２剤とは混合前は保存安定性に優れ、混合後には反応が促進され、速やかに硬化するものとすることができ、硬化により得られる熱伝導性部材の各種物性を良好にできる。その要因は定かではないが、白金触媒などの付加反応触媒が、主剤の付加反応部位である、アルケニル基に配位した状態となり、硬化が進行しやすいためと推定される。
付加反応触媒は第１剤に含有され、第２剤には含有されないことが好ましい。そうすることで、第１剤と第２剤とは混合前は保存安定性に優れ、混合後には反応が促進され、速やかに硬化するものとすることができ、硬化により得られる熱伝導性部材の各種物性を良好にできる。その要因は定かではないが、白金触媒などの付加反応触媒が、主剤の付加反応部位である、アルケニル基に配位した状態となり、硬化が進行しやすいためと推定される。
【0035】
熱伝導性充填材は、第１剤及び第２剤の少なくともいずれか一方に含有されるとよいが、好ましくは第１剤及び第２剤の両方に含有させる。熱伝導性充填材を第１剤及び第２剤の両方に含有させると、第１剤と第２剤を混合しやすくなる。また、熱伝導性組成物を作製する際の第１剤に対する第２剤の質量比および粘度比を１又は１に近い値にできるため、２液型として使用しやすくなる。
また、第２剤は、アルケニル基含有オルガノポリシロキサンを含有することが好ましい。第２剤が硬化剤であるハイドロジェンオルガノポリシロキサンに加えて主剤であるアルケニル基含有オルガノポリシロキサンも含有することで、熱伝導性組成物を作製する際の第１剤に対する第２剤の質量比および粘度比を１又は１に近い値に調整しやすくなる。一方で、第１剤には、硬化剤であるハイドロジェンオルガノポリシロキサンが含有されないとよい。
また、第２剤は、アルケニル基含有オルガノポリシロキサンを含有することが好ましい。第２剤が硬化剤であるハイドロジェンオルガノポリシロキサンに加えて主剤であるアルケニル基含有オルガノポリシロキサンも含有することで、熱伝導性組成物を作製する際の第１剤に対する第２剤の質量比および粘度比を１又は１に近い値に調整しやすくなる。一方で、第１剤には、硬化剤であるハイドロジェンオルガノポリシロキサンが含有されないとよい。
【0036】
［熱伝導性部材］
本発明は、シリコーンマトリクス、熱伝導性充填材、及び炭素数１２～２８のエステル化合物を含む熱伝導性部材も提供することができる。該熱伝導性部材に含まれる熱伝導性充填材及び炭素数１２～２８のエステル化合物は上記した通りであり、シリコーンマトリクスは、上記したオルガノポリシロキサンから形成されるものである。
該熱伝導性部材は、固形であり、上記した熱伝導性組成物により得られるものであり、オルガノポリシロキサンとして反応性基を有するオルガノポリシロキサンを用いた場合は、熱伝導性組成物を硬化することで得られる。本発明の熱伝導性組成物は、粘度が低くいため熱伝導性部材を得る際の作業性に優れる。また、狭い隙間にも充填しやすく、ギャップフィル性に優れる。さらに、本発明の熱伝導性組成物から得られる熱伝導性部材は、耐熱性に優れ、低分子シロキサンの発生が抑制されたものとなる。
本発明は、シリコーンマトリクス、熱伝導性充填材、及び炭素数１２～２８のエステル化合物を含む熱伝導性部材も提供することができる。該熱伝導性部材に含まれる熱伝導性充填材及び炭素数１２～２８のエステル化合物は上記した通りであり、シリコーンマトリクスは、上記したオルガノポリシロキサンから形成されるものである。
該熱伝導性部材は、固形であり、上記した熱伝導性組成物により得られるものであり、オルガノポリシロキサンとして反応性基を有するオルガノポリシロキサンを用いた場合は、熱伝導性組成物を硬化することで得られる。本発明の熱伝導性組成物は、粘度が低くいため熱伝導性部材を得る際の作業性に優れる。また、狭い隙間にも充填しやすく、ギャップフィル性に優れる。さらに、本発明の熱伝導性組成物から得られる熱伝導性部材は、耐熱性に優れ、低分子シロキサンの発生が抑制されたものとなる。
【0037】
熱伝導性部材の熱伝導率は、１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましく、１．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることがより好ましく、２．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることがさらに好ましい。これら下限値以上とすることで、熱伝導性が良好となる。そのため、例えばバッテリセルモジュールの間隙材として使用する場合には、バッテリセルから発生する熱を、間隙材を経由して、モジュール筐体に効率的に伝えることができ、バッテリセルの温度の過度の上昇を抑えることができる。熱伝導性部材の熱伝導率は、高ければ高いほどよいが、実用的には、例えば１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。なお熱伝導率はＡＳＴＭ Ｄ５４７０に準拠して測定される。
【0038】
［バッテリモジュール］
本発明の熱伝導性部材の用途は特に限定されないが、以下のようにバッテリモジュールにおける間隙材として使用することができる。
本発明に係るバッテリモジュールは、熱伝導性部材からなる間隙材と、複数のバッテリセルと、前記複数のバッテリセルを格納するモジュール筐体とを備え、前記間隙材は、モジュール筐体の内部に配置される。
熱伝導性部材からなる間隙材は、バッテリセル相互間、及びバッテリセルとモジュール筐体間に充填されており、充填されている間隙材は、バッテリセル、及びモジュール筐体に密着する。これにより、バッテリセル間の間隙材は、バッテリセル相互間の離間状態を保持する機能を有している。また、バッテリセルとモジュール筐体との間の間隙材は、バッテリセルとモジュール筐体の双方に密着し、バッテリセルで発生する熱をモジュール筐体に伝える機能を有している。
本発明の熱伝導性部材の用途は特に限定されないが、以下のようにバッテリモジュールにおける間隙材として使用することができる。
本発明に係るバッテリモジュールは、熱伝導性部材からなる間隙材と、複数のバッテリセルと、前記複数のバッテリセルを格納するモジュール筐体とを備え、前記間隙材は、モジュール筐体の内部に配置される。
熱伝導性部材からなる間隙材は、バッテリセル相互間、及びバッテリセルとモジュール筐体間に充填されており、充填されている間隙材は、バッテリセル、及びモジュール筐体に密着する。これにより、バッテリセル間の間隙材は、バッテリセル相互間の離間状態を保持する機能を有している。また、バッテリセルとモジュール筐体との間の間隙材は、バッテリセルとモジュール筐体の双方に密着し、バッテリセルで発生する熱をモジュール筐体に伝える機能を有している。
【0039】
図１は、バッテリモジュールの具体的な構成を示す。図２は各バッテリセルの具体的な構成を示す。図１で示すように、バッテリモジュール１０の内部には、複数のバッテリセル１１が配置される。各バッテリセル１１は、可撓性の外装フィルム内にラミネートして封入したものであり、全体的な形状は、高さや幅の大きさに比べて厚さが薄い偏平体である。こうしたバッテリセル１１は、図２で示すように、正極１１ａと負極１１ｂが外部に表れ、偏平面の中央部１１ｃは圧着された端部１１ｄよりも肉厚に形成されている。
【0040】
図１に示すように、各バッテリセル１１は、その偏平面同士が対向するように配置されている。図１の構成において、間隙材１３は、モジュール筐体１２の内部に格納される、複数のバッテリセル１１の全体を覆うようには充填されていない。間隙材１３は、モジュール筐体１２の内部の一部分（底側部分）に存在する間隙を満たすように充填されている。間隙材１３は、バッテリセル１１相互間、および、バッテリセル１１とモジュール筐体１２の間に充填され、この部分のバッテリセル１１の表面、および、モジュール筐体１２の内面と密着されている。
【0041】
バッテリセル１１相互の間に充填される間隙材１３は、双方のバッテリセル１１の表面に接着されているが、間隙材１３自体は、適度の弾性と柔軟性を有しており、バッテリセル１１相互の間隔を変位する外力が印加されても、外力による歪み変形を緩和することができる。したがって、間隙材１３は、バッテリセル１１相互間の離間状態を保持する機能を有している。
バッテリセル１１とモジュール筐体１２の内面との間の間隙に充填されている間隙材１３も、バッテリセル１１の表面と、モジュール筐体１２の内面に、密に接着されている。その結果、バッテリセル１１の内部で発生する熱は、バッテリセル１１の表面に接着している間隙材１３を経由して、該間隙材１３の他の面により密着されているモジュール筐体１２の内面へと伝えられる。
バッテリセル１１とモジュール筐体１２の内面との間の間隙に充填されている間隙材１３も、バッテリセル１１の表面と、モジュール筐体１２の内面に、密に接着されている。その結果、バッテリセル１１の内部で発生する熱は、バッテリセル１１の表面に接着している間隙材１３を経由して、該間隙材１３の他の面により密着されているモジュール筐体１２の内面へと伝えられる。
【0042】
バッテリモジール１０内への間隙材１３の形成は、一般的なディスペンサーを用いて、液状の熱伝導性組成物を塗布した後、その液状の熱伝導性組成物を硬化させることで行うとよい。本発明の熱伝導性組成物は粘度が低いため、塗布する際の作業性に優れる。
この際、上記の通り２液型の熱伝導性組成物を使用することが好ましい。２液型は、保管が容易であるとともに、使用直前に混合すればディスペンサーで塗布する作業時には硬化し難く、塗布後は速やかに硬化させることができる。また、ディスペンサーでの塗布は、バッテリモジュール１０の筐体１２内の比較的奥深くまで、液状の熱導電性組成物を充填させることができる点でも好ましい。
この際、上記の通り２液型の熱伝導性組成物を使用することが好ましい。２液型は、保管が容易であるとともに、使用直前に混合すればディスペンサーで塗布する作業時には硬化し難く、塗布後は速やかに硬化させることができる。また、ディスペンサーでの塗布は、バッテリモジュール１０の筐体１２内の比較的奥深くまで、液状の熱導電性組成物を充填させることができる点でも好ましい。
【0043】
バッテリセル１１を覆う間隙材１３は、バッテリセル１１の一方側において、各バッテリセル１１の２０～４０％覆うことが好ましい。２０％以上とすることで、バッテリセル１１を安定的に保持することができる。また、発熱量が大きいバッテリセルを十分に覆うことで、放熱効率が良好となる。一方で、４０％以下とすることで、バッテリセル１１から発生する熱の放熱を効率的に行うことができ、重量増大や、作業性の悪化等も防げる。また、放熱効率を良好にするために、バッテリセル１１の電極１１ａ，１１ｂがある側を間隙材１３で覆うことが好ましく、電極１１ａ，１１ｂの全体を間隙材１３で覆うことがより好ましい。
【0044】
以上のとおり、バッテリモジュール１０は、バッテリセル１１から発生した熱を、間隙材１３を経由して、モジュール筐体１２に逃がすことができる。
間隙材１３は、複数のバッテリモジュール１０を内部に備えるバッテリパックに使用することも好ましい。バッテリパックは、一般には、複数のバッテリモジュール１０と、該複数のバッテリモジュール１０を収容するバッテリパックの筐体とを備える。該バッテリパックにおいて、バッテリモジュール１０とバッテリパック筐体との間に間隙材１３を設けることができる。これにより、上記のとおりモジュール筐体１２に逃がした熱をさらに、バッテリパックの筐体に逃がすことができ、効果的な放熱が可能となる。
また、間隙材１３に本発明の熱伝導性部材を用いているので、間隙材１３を形成させる際の作業性に優れる。さらに、間隙材１３は耐熱性に優れ、かつ低分子シロキサンの発生が抑制されているため、低分子シロキサンに起因する電気的不具合の発生が防止される。
間隙材１３は、複数のバッテリモジュール１０を内部に備えるバッテリパックに使用することも好ましい。バッテリパックは、一般には、複数のバッテリモジュール１０と、該複数のバッテリモジュール１０を収容するバッテリパックの筐体とを備える。該バッテリパックにおいて、バッテリモジュール１０とバッテリパック筐体との間に間隙材１３を設けることができる。これにより、上記のとおりモジュール筐体１２に逃がした熱をさらに、バッテリパックの筐体に逃がすことができ、効果的な放熱が可能となる。
また、間隙材１３に本発明の熱伝導性部材を用いているので、間隙材１３を形成させる際の作業性に優れる。さらに、間隙材１３は耐熱性に優れ、かつ低分子シロキサンの発生が抑制されているため、低分子シロキサンに起因する電気的不具合の発生が防止される。
【実施例0045】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
【0046】
［耐熱性］
各実施例及び比較例の熱伝導性組成物の耐熱性は、使用したエステル化合物の沸点に基づき以下のとおり評価した。耐熱性評価は５、３、１の３段階の評点で行い、評点が大きい方が耐熱性に優れることを意味する。
（耐熱性評価）
５：沸点が３００℃以上
３：沸点が２００℃以上３００℃未満
１：沸点が２００℃未満
各実施例及び比較例の熱伝導性組成物の耐熱性は、使用したエステル化合物の沸点に基づき以下のとおり評価した。耐熱性評価は５、３、１の３段階の評点で行い、評点が大きい方が耐熱性に優れることを意味する。
（耐熱性評価）
５：沸点が３００℃以上
３：沸点が２００℃以上３００℃未満
１：沸点が２００℃未満
【0047】
［粘度］
各実施例及び比較例の熱伝導性組成物の粘度を以下のとおり測定した。
熱伝導性組成物の調製直後（第１剤及び第２剤の混合直後）の試料を、粘度計（Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ社製「ＤＶ２Ｔ （スピンドル ＳＣ４－１４）」）を用いて、２５℃で、回転数１０ｒｐｍで１２０秒間測定して、９０～１２０秒の平均値を測定値とした。また、回転数１ｒｐｍの条件でも同様に粘度を測定した。
回転数１０ｒｐｍの条件で測定された粘度の値をもとに、以下の式により相対粘度を算出し、以下の基準で粘度評価を行った。なお粘度評価は５、４、３、２、１の５段階の評点で行い、評点が大きい方がエステル化合物の配合による粘度低減効果が大きいことを意味する。
相対粘度（％）＝１００×［（各実施例及び比較例の熱伝導性組成物の粘度）／（比較例１の熱伝導性組成物の粘度）］
（粘度評価）
５：相対粘度が３０％未満
４：相対粘度が３０％以上４０％未満
３：相対粘度が４０％以上５０％未満
２：相対粘度が５０％以上６０％未満
１：相対粘度が６０％以上
各実施例及び比較例の熱伝導性組成物の粘度を以下のとおり測定した。
熱伝導性組成物の調製直後（第１剤及び第２剤の混合直後）の試料を、粘度計（Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ社製「ＤＶ２Ｔ （スピンドル ＳＣ４－１４）」）を用いて、２５℃で、回転数１０ｒｐｍで１２０秒間測定して、９０～１２０秒の平均値を測定値とした。また、回転数１ｒｐｍの条件でも同様に粘度を測定した。
回転数１０ｒｐｍの条件で測定された粘度の値をもとに、以下の式により相対粘度を算出し、以下の基準で粘度評価を行った。なお粘度評価は５、４、３、２、１の５段階の評点で行い、評点が大きい方がエステル化合物の配合による粘度低減効果が大きいことを意味する。
相対粘度（％）＝１００×［（各実施例及び比較例の熱伝導性組成物の粘度）／（比較例１の熱伝導性組成物の粘度）］
（粘度評価）
５：相対粘度が３０％未満
４：相対粘度が３０％以上４０％未満
３：相対粘度が４０％以上５０％未満
２：相対粘度が５０％以上６０％未満
１：相対粘度が６０％以上
【0048】
［相溶性］
各実施例及び比較例で使用するオルガノポリシロキサンとエステル化合物を、各実施例及び比較例で示す配合量比で混合した試料の相溶性を目視により以下の基準で評価した。
（試料の相溶性）
５：試料が透明であった
３：試料が若干白濁しており、透明性がやや低下していた。
１：試料が白濁していた
各実施例及び比較例で使用するオルガノポリシロキサンとエステル化合物を、各実施例及び比較例で示す配合量比で混合した試料の相溶性を目視により以下の基準で評価した。
（試料の相溶性）
５：試料が透明であった
３：試料が若干白濁しており、透明性がやや低下していた。
１：試料が白濁していた
【0049】
（相溶限界濃度）
オルガノポリシロキサン１００質量部に対して、各実施例及び比較例で使用するエステル化合物を１０質量部添加し混合物とした後、さらに該混合物にエステル化合物を１０質量部ずつ増量して添加していき、合計５０質量部になるまで添加した。その際、混合物が白濁し始めるエステル化合物の配合量から１０質量部少ない量（すなわち透明性を維持できる添加量）を相溶限界濃度とし以下の基準で評価した。なお、エステル化合物を５０質量部添加した場合に混合物が透明であった場合は、相溶限界濃度を５０質量部以上とした。
オルガノポリシロキサン１００質量部に対して、各実施例及び比較例で使用するエステル化合物を１０質量部添加し混合物とした後、さらに該混合物にエステル化合物を１０質量部ずつ増量して添加していき、合計５０質量部になるまで添加した。その際、混合物が白濁し始めるエステル化合物の配合量から１０質量部少ない量（すなわち透明性を維持できる添加量）を相溶限界濃度とし以下の基準で評価した。なお、エステル化合物を５０質量部添加した場合に混合物が透明であった場合は、相溶限界濃度を５０質量部以上とした。
【0050】
（相溶性評価）
相溶性評価は、上記方法で測定した相溶限界濃度に基づいて以下のとおり評価した。なお相溶性評価は５、４、３、２、１の５段階の評点で行い、評点が大きい方が相溶性に優れることを意味する。
５：相溶限界濃度が５０質量部以上
４：相溶限界濃度が４０質量部以上５０質量部未満
３：相溶限界濃度が３０質量部以上４０質量部未満
２：相溶限界濃度が２０質量部以上３０質量部未満
１：相溶限界濃度が１０質量部以上２０質量部未満
相溶性評価は、上記方法で測定した相溶限界濃度に基づいて以下のとおり評価した。なお相溶性評価は５、４、３、２、１の５段階の評点で行い、評点が大きい方が相溶性に優れることを意味する。
５：相溶限界濃度が５０質量部以上
４：相溶限界濃度が４０質量部以上５０質量部未満
３：相溶限界濃度が３０質量部以上４０質量部未満
２：相溶限界濃度が２０質量部以上３０質量部未満
１：相溶限界濃度が１０質量部以上２０質量部未満
【0051】
［総合評価］
上記した耐熱性評価、粘度評価、及び相溶性評価において、最小の評点を総合評価とした。
上記した耐熱性評価、粘度評価、及び相溶性評価において、最小の評点を総合評価とした。
【0052】
［実施例１］
表２に示すように、エステル化合物の種類をラウリン酸メチルとして、以下に示す配合１の組成の熱伝導性組成物について、上記した各種評価を行った。
＜配合１＞
配合１は、表１に示すとおり、第１剤及び第２剤の２液型の配合である。
シリコーンＡ剤（２５℃における粘度４００ｃｓ）は、アルケニル基含有オルガノポリシロキサン及び微量の付加反応触媒（白金触媒）を含む。
シリコーンＢ剤（２５℃における粘度３００ｃｓ）は、アルケニル基含有オルガノポリシロキサン及びハイドロジェンオルガノポリシロキサンを含む。
第１剤は、シリコーンＡ剤１００質量部、エステル化合物３０質量部、デシルトリメトキシシラン１．５質量部、平均粒径４５μｍの酸化アルミニウム２００質量部、平均粒径１μｍの水酸化アルミニウム１５０質量部、平均粒径１０μｍの水酸化アルミニウム２００質量部、平均粒径９０μｍの水酸化アルミニウム４００質量部からなる。
第２剤は、シリコーンＢ剤１００質量部、エステル化合物３０質量部、デシルトリメトキシシラン１．５質量部、平均粒径４５μｍの酸化アルミニウム２００質量部、平均粒径１μｍの水酸化アルミニウム１５０質量部、平均粒径１０μｍの水酸化アルミニウム２００質量部、平均粒径９０μｍの水酸化アルミニウム４００質量部からなる。
これら第１剤及び第２剤を混合することで熱伝導性組成物が調製される。
なお、表１に示す配合１～配合４の組成の各熱伝導性組成物は、２５℃で液状であった。
表２に示すように、エステル化合物の種類をラウリン酸メチルとして、以下に示す配合１の組成の熱伝導性組成物について、上記した各種評価を行った。
＜配合１＞
配合１は、表１に示すとおり、第１剤及び第２剤の２液型の配合である。
シリコーンＡ剤（２５℃における粘度４００ｃｓ）は、アルケニル基含有オルガノポリシロキサン及び微量の付加反応触媒（白金触媒）を含む。
シリコーンＢ剤（２５℃における粘度３００ｃｓ）は、アルケニル基含有オルガノポリシロキサン及びハイドロジェンオルガノポリシロキサンを含む。
第１剤は、シリコーンＡ剤１００質量部、エステル化合物３０質量部、デシルトリメトキシシラン１．５質量部、平均粒径４５μｍの酸化アルミニウム２００質量部、平均粒径１μｍの水酸化アルミニウム１５０質量部、平均粒径１０μｍの水酸化アルミニウム２００質量部、平均粒径９０μｍの水酸化アルミニウム４００質量部からなる。
第２剤は、シリコーンＢ剤１００質量部、エステル化合物３０質量部、デシルトリメトキシシラン１．５質量部、平均粒径４５μｍの酸化アルミニウム２００質量部、平均粒径１μｍの水酸化アルミニウム１５０質量部、平均粒径１０μｍの水酸化アルミニウム２００質量部、平均粒径９０μｍの水酸化アルミニウム４００質量部からなる。
これら第１剤及び第２剤を混合することで熱伝導性組成物が調製される。
なお、表１に示す配合１～配合４の組成の各熱伝導性組成物は、２５℃で液状であった。
【0053】
［実施例２～１２、比較例４］
実施例１で用いたエステル化合物を表２～４に示すものに変更した以外は、実施例１と同様にして熱伝導性組成物を得た。
実施例１で用いたエステル化合物を表２～４に示すものに変更した以外は、実施例１と同様にして熱伝導性組成物を得た。
【0054】
［比較例１］
エステル化合物を使用しなかった以外は実施例１と同様にして熱伝導性組成物（表１に示す配合２の熱伝導性組成物）を得た。
エステル化合物を使用しなかった以外は実施例１と同様にして熱伝導性組成物（表１に示す配合２の熱伝導性組成物）を得た。
【0055】
［比較例２］
エステル化合物に代えて、ｎ－デシルトリメトキシシランを３０質量部使用した以外は実施例１と同様にして熱伝導性組成物（表１に示す配合３の熱伝導性組成物）を得た。
エステル化合物に代えて、ｎ－デシルトリメトキシシランを３０質量部使用した以外は実施例１と同様にして熱伝導性組成物（表１に示す配合３の熱伝導性組成物）を得た。
【0056】
［比較例３］
エステル化合物に代えて、ジメチルシリコーンオイル（２５℃における粘度１０ｃｓ）を３０質量部使用した以外は実施例１と同様にして熱伝導性組成物（表１に示す配合４の熱伝導性組成物）を得た。
エステル化合物に代えて、ジメチルシリコーンオイル（２５℃における粘度１０ｃｓ）を３０質量部使用した以外は実施例１と同様にして熱伝導性組成物（表１に示す配合４の熱伝導性組成物）を得た。
【0057】
【表1】
【0058】
【表2】
【0059】
【表3】
【0060】
【表4】
【0061】
各実施例の結果より、炭素数１２～２８のエステル化合物を含有する本発明の熱伝導性組成物は、耐熱性に優れ、オルガノポリシロキサンとの相溶性が良好であり、粘度が低くなることが分かった。特に、炭素数１７～２２のエステル化合物を使用すると、本発明の効果が高く、総合評価の結果が特に優れていた。
また、各実施例の熱伝導性組成物は、粘度を低下させるためにエステル化合物を使用し、低粘度のシリコーンオイルを使用していないため、低分子シロキサンの発生が抑制される。
これに対して比較例１の熱伝導性組成物は、炭素数１２～２８のエステル化合物を含有していないため、粘度が高く、作業性に劣る結果となった。
比較例２の熱伝導性組成物は、エステル化合物の代わりにｎ－デシルトリメトキシシランを用いた例であり、粘度は低下したものの、耐熱性が悪くなった。
比較例３の熱伝導性組成物は、エステル化合物の代わりにジメチルシリコーンオイルを用いた例であり、粘度は低下したものの、加熱時に低分子シロキサンが発生するため、該低分子シロキサンに起因する不具合が発生しやすい。
比較例４の熱伝導性組成物は、炭素数が２８を超えるエステル化合物を使用した例であるが、実施例の熱伝導性組成物に比べて粘度の低減効果が低く、作業性に劣るものであった。
また、各実施例の熱伝導性組成物は、粘度を低下させるためにエステル化合物を使用し、低粘度のシリコーンオイルを使用していないため、低分子シロキサンの発生が抑制される。
これに対して比較例１の熱伝導性組成物は、炭素数１２～２８のエステル化合物を含有していないため、粘度が高く、作業性に劣る結果となった。
比較例２の熱伝導性組成物は、エステル化合物の代わりにｎ－デシルトリメトキシシランを用いた例であり、粘度は低下したものの、耐熱性が悪くなった。
比較例３の熱伝導性組成物は、エステル化合物の代わりにジメチルシリコーンオイルを用いた例であり、粘度は低下したものの、加熱時に低分子シロキサンが発生するため、該低分子シロキサンに起因する不具合が発生しやすい。
比較例４の熱伝導性組成物は、炭素数が２８を超えるエステル化合物を使用した例であるが、実施例の熱伝導性組成物に比べて粘度の低減効果が低く、作業性に劣るものであった。
【符号の説明】
【0062】
１０ バッテリモジュール
１１ バッテリセル
１２ バッテリモジュールの筐体（モジュール筐体）
１３ 間隙材
１１ バッテリセル
１２ バッテリモジュールの筐体（モジュール筐体）
１３ 間隙材
【図1】
【図2】
