特開 2024-110013 延焼防止材、組電池及び自動車

(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】P2024110013

(43)【公開日】2024-08-15

(54)【発明の名称】延焼防止材、組電池及び自動車

(51)【国際特許分類】

   B32B 9/00 20060101AFI20240807BHJP

   D04H 1/4209 20120101ALI20240807BHJP

   D21H 21/34 20060101ALI20240807BHJP

   D21H 17/68 20060101ALI20240807BHJP

   D21H 13/38 20060101ALI20240807BHJP

   H01M 10/658 20140101ALI20240807BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20240807BHJP

   H01M 10/651 20140101ALI20240807BHJP

   D21H 27/30 20060101ALN20240807BHJP

【ＦＩ】

B32B9/00 A

D04H1/4209

D21H21/34

D21H17/68

D21H13/38

H01M10/658

H01M10/625

H01M10/651

D21H27/30 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021105143

(22)【出願日】2021-06-24

(71)【出願人】

【識別番号】000003296

【氏名又は名称】デンカ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128381

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 義憲

(74)【代理人】

【識別番号】100185591

【弁理士】

【氏名又は名称】中塚 岳

(74)【代理人】

【識別番号】100211018

【弁理士】

【氏名又は名称】財部 俊正

(72)【発明者】

【氏名】水田 航平

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 大雅

(72)【発明者】

【氏名】田原 和人

【テーマコード（参考）】

4F100

4L047

4L055

5H031

【Ｆターム（参考）】

4F100AA01A

4F100AA01B

4F100AA03B

4F100AA20A

4F100AA20C

4F100AJ04A

4F100AJ04C

4F100AK01A

4F100AK01C

4F100AK21A

4F100AK21C

4F100AT00A

4F100AT00B

4F100AT00C

4F100BA02

4F100BA03

4F100DG01A

4F100DG01B

4F100DG01C

4F100DG15B

4F100DJ00A

4F100DJ00C

4F100EH41A

4F100EH41C

4F100EJ82B

4F100GB32

4F100GB41

4F100JJ01

4F100JJ05B

4F100JJ07

4F100YY00A

4F100YY00B

4F100YY00C

4L047AA01

4L047AA04

4L047BA12

4L047BA21

4L047CA02

4L047CA05

4L047CA19

4L047CB04

4L055AF01

4L055AF05

4L055AF09

4L055AF21

4L055AF46

4L055AG05

4L055AG18

4L055AH01

4L055AH18

4L055AH26

4L055AH37

4L055AJ01

4L055CF03

4L055EA08

4L055EA15

4L055EA19

4L055EA20

4L055EA21

4L055EA32

4L055FA30

4L055GA01

4L055GA50

5H031EE03

5H031HH03

5H031HH06

5H031HH08

5H031KK02

(57)【要約】

【課題】断熱性及び延焼防止性に優れる延焼防止材を提供することを目的とする。
【解決手段】多層構成の延焼防止材１０であって、ＳｉＯ_２／Ｎａ_２Ｏモル比が３．１未満のケイ酸ナトリウムを含む層Ａと、沈降シリカを含む層Ｂと、を少なくとも備える、延焼防止材１０。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

多層構成の延焼防止材であって、
ＳｉＯ_２／Ｎａ_２Ｏモル比が３．１未満のケイ酸ナトリウムを含む層Ａと、
沈降シリカを含む層Ｂと、を少なくとも備える、延焼防止材。

【請求項2】

前記層Ａは、１００～３００℃の温度範囲で吸熱する層であり、
前記層Ａを１００℃から３００℃まで５０℃／分で加熱したときの重量減少率が１３質量％以上である、請求項１に記載の延焼防止材。

【請求項3】

前記層Ａが、無機繊維基材と、該無機繊維基材に含浸された前記ケイ酸ナトリウムと、を含む層である、請求項１又は２に記載の延焼防止材。

【請求項4】

前記無機繊維基材が不織布である、請求項３に記載の延焼防止材。

【請求項5】

前記ケイ酸ナトリウムの含有量が、前記層Ａの全質量を基準として、６０質量％以上である、請求項１～４のいずれか一項に記載の延焼防止材。

【請求項6】

前記層Ａの厚さが０．２～３．０ｍｍである、請求項１～５のいずれか一項に記載の延焼防止材。

【請求項7】

前記層Ｂが、多孔質構造を有する、請求項１～６のいずれか一項に記載の延焼防止材。

【請求項8】

前記層Ｂが、無機繊維を含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の延焼防止材。

【請求項9】

前記層Ｂが、前記沈降シリカ、無機繊維及び有機バインダーを含む湿式抄造シートで構成される、請求項１～８のいずれか一項に記載の延焼防止材。

【請求項10】

前記沈降シリカの含有量が、前記層Ｂの全質量を基準として、２０～５０質量％である、請求項１～９のいずれか一項に記載の延焼防止材。

【請求項11】

第一層、第二層及び第三層がこの順で並ぶ多層構成を有し、前記第一層及び前記第三層が前記層Ｂであり、前記第二層が前記層Ａである、請求項１～１０のいずれか一項に記載の延焼防止材。

【請求項12】

総厚が５．０ｍｍ以下である、請求項１～１１のいずれか一項に記載の延焼防止材。

【請求項13】

見かけ密度が１．０ｇ／ｃｍ^３以下である、請求項１～１２のいずれか一項に記載の延焼防止材。

【請求項14】

熱伝導率が０．１５Ｗ／ｍＫ以下である、請求項１～１３のいずれか一項に記載の延焼防止材。

【請求項15】

２以上のセルを備える組電池の該セル間に配置して用いられる、請求項１～１４のいずれか一項に記載の延焼防止材。

【請求項16】

２以上のセルと、該セル間に配置された、請求項１～１５のいずれか一項に記載の延焼防止材と、を備える、組電池。

【請求項17】

請求項１６に記載の組電池を搭載した自動車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、延焼防止材、組電池及び自動車に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車の電動化の普及に伴い、自動車用の組電池及びこれに用いられるセルの開発が進められている。自動車用の組電池の中でも、特に高エネルギー密度を特徴とするリチウムイオン電池（ＬｉＢ）セルを用いた組電池では、熱暴走等の異常が発生するリスクがあることから、セルの安全性を高めるための技術の開発が進められている。

【0003】

例えば、特許文献１では、リチウムイオン電池の内部短絡等による急激な温度上昇と熱逸走状態を回避することを目的として用いられる、吸熱シートが提案されている。また、特許文献２では、熱逸走状態の発生に起因する連鎖反応を抑える技術として、隣接する二次電池の間に断熱性プラスチック製の熱暴走防止壁を設け、熱暴走が他の二次電池の熱暴走を誘発するのを防止する構造について記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０－５３１９６号公報

【特許文献2】特許第４９５８４０９号公報

【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、上記特許文献１の吸熱シートは、断熱性及び延焼防止性が必ずしも充分とはいえない。また、特許文献２の熱暴走防止壁は、二次電池と熱伝導筒とが一体的に成形されており、複雑な独自構成を有している上、プラスチック製防止壁自体への延焼については考慮されていない。

【0006】

そこで、本発明は、断熱性及び延焼防止性に優れる延焼防止材、該延焼防止材を用いた組電池、及び、該組電池を備える自動車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】

【0007】

本発明は、以下に示す［１］～［１７］を提供する。

【0008】

［１］ 多層構成の延焼防止材であって、ＳｉＯ_２／Ｎａ_２Ｏモル比が３．１未満のケイ酸ナトリウムを含む層Ａと、沈降シリカを含む層Ｂと、を少なくとも備える、延焼防止材。

【0009】

［２］ 前記層Ａは、１００～３００℃の温度範囲で吸熱する層であり、前記層Ａを１００℃から３００℃まで５０℃／分で加熱したときの重量減少率が１３質量％以上である、［１］に記載の延焼防止材。

【0010】

［３］ 前記層Ａが、無機繊維基材と、該無機繊維基材に含浸された前記ケイ酸ナトリウムと、を含む層である、［１］又は［２］に記載の延焼防止材。

【0011】

［４］ 前記無機繊維基材が不織布である、［３］に記載の延焼防止材。

【0012】

［５］ 前記ケイ酸ナトリウムの含有量が、前記層Ａの全質量を基準として、６０質量％以上である、［１］～［４］のいずれかに記載の延焼防止材。

【0013】

［６］ 前記層Ａの厚さが０．２～３．０ｍｍである、［１］～［５］のいずれかに記載の延焼防止材。

【0014】

［７］ 前記層Ｂが、多孔質構造を有する、［１］～［６］のいずれかに記載の延焼防止材。

【0015】

［８］ 前記層Ｂが、無機繊維を含む、［１］～［７］のいずれかに記載の延焼防止材。

【0016】

［９］ 前記層Ｂが、前記沈降シリカ、無機繊維及び有機バインダーを含む湿式抄造シートで構成される、［１］～［８］のいずれかに記載の延焼防止材。

【0017】

［１０］ 前記沈降シリカの含有量が、前記層Ｂの全質量を基準として、２０～５０質量％である、［１］～［９］のいずれかに記載の延焼防止材。

【0018】

［１１］ 第一層、第二層及び第三層がこの順で並ぶ多層構成を有し、前記第一層及び前記第三層が前記層Ｂであり、前記第二層が前記層Ａである、［１］～［１０］のいずれかに記載の延焼防止材。

【0019】

［１２］ 総厚が５．０ｍｍ以下である、［１］～［１１］のいずれかに記載の延焼防止材。

【0020】

［１３］ 見かけ密度が１．０ｇ／ｃｍ^３以下である、［１］～［１２］のいずれかに記載の延焼防止材。

【0021】

［１４］ 熱伝導率が０．１５Ｗ／ｍＫ以下である、［１］～［１３］のいずれかに記載の延焼防止材。

【0022】

［１５］ ２以上のセルを備える組電池の該セル間に配置して用いられる、［１］～［１４］のいずれかに記載の延焼防止材。

【0023】

［１６］ ２以上のセルと、該セル間に配置された、［１］～［１５］のいずれかに記載の延焼防止材と、を備える、組電池。

【0024】

［１７］ ［１６］に記載の組電池を搭載した自動車。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、断熱性及び延焼防止性に優れる延焼防止材、該延焼防止材を用いた組電池、及び、該組電池を備える自動車を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】図１は、一実施形態の延焼防止材の層Ａを示す模式断面図である。

【図2】図２は、一実施形態の延焼防止材を示す模式断面図である。

【図3】図３は、図２の延焼防止材の部分拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

本明細書中、「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。また、個別に記載した上限値及び下限値は任意に組み合わせ可能である。

【0028】

以下、場合により図面を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

【0029】

一実施形態の延焼防止材は、多層構成の延焼防止材であって、ＳｉＯ_２／Ｎａ_２Ｏモル比が３．１未満のケイ酸ナトリウム（以下、「低ＳｉＯ_２ケイ酸ナトリウム」という）を含む層Ａと、沈降シリカを含む層Ｂと、を少なくとも備える。

【0030】

上記特徴を備える延焼防止材は、断熱性及び延焼防止性に優れる。そのため、上記延焼防止材は、例えば、２以上のセルを備える組電池（特にリチウムイオン電池）の該セル間に配置して用いられる。延焼防止材は、例えば２以上のセルを備える組電池に用いられるセパレータである。組電池が上記延焼防止材をセパレータとして備えることにより、平常時にはセル－セル間の熱伝達が抑えられ、異常時には隣接セルへの熱の波及が抑えられる。そのため、例えば、上記延焼防止材を自動車用の組電池に用いると、組電池の安全性を高め、異常時における使用者の退避時間を確保し、被害を最小限に抑えることができる。

【0031】

ところで、自動車用の組電池には、セルの安全性を担保することに加え、航続距離の観点から更なる軽量化も求められている。この点、上記延焼防止材は、層Ａを薄膜とした場合であっても高い延焼防止性が得られやすい。また、上記沈降シリカは多孔質で軽量であることから、延焼防止材の軽量化に寄与する。これらの理由から、上記延焼防止材によれば、高い延焼防止性を維持しながら、上記軽量化の要求も満たすことが可能である。

【0032】

また、上記延焼防止材の層Ｂは、層Ａと比較して柔軟性を有する傾向があり、セルの充放電時の膨張収縮に追従して変形しやすい。そのため、層Ｂがセル側に配置されるような層構成とすることで、セルの充放電時の膨張収縮によるセルへの機械的負荷を低減することもできる。

【0033】

以下では、まず、延焼防止材を構成する層Ａ及び層Ｂについて説明する。

【0034】

（層Ａ）
層Ａは低ＳｉＯ_２ケイ酸ナトリウムを含む。低ＳｉＯ_２ケイ酸ナトリウムは、Ｎａ_２Ｏ・ｎＳｉＯ_２・ｍＨ_２Ｏ（ｎは３．１未満の正の数を示し、ｍは０又は正の数を示す）で表される化合物である。

【0035】

低ＳｉＯ_２ケイ酸ナトリウムのＳｉＯ_２／Ｎａ_２Ｏモル比（上記式中のｎ）は、３．１未満であり、より優れた延焼防止性が得られる観点から、２．７以下又は２．３以下であってもよい。低ＳｉＯ_２ケイ酸ナトリウムのＳｉＯ_２／Ｎａ_２Ｏモル比は、延焼防止材の生産性の観点から、１．０以上であってよく、１．５以上又は２．０以上であってもよい。これらの観点から、低ＳｉＯ_２ケイ酸ナトリウムのＳｉＯ_２／Ｎａ_２Ｏモル比は、１．０以上３．１未満、１．５～２．７又は２．０～２．３であってよい。

【0036】

低ＳｉＯ_２ケイ酸ナトリウムの含有量は、より優れた延焼防止性が得られる観点から、層Ａの全質量を基準として、６０質量％以上であってよく、７０質量％以上又は７５質量％以上であってもよい。低ＳｉＯ_２ケイ酸ナトリウムの含有量は、より軽量な延焼防止材が得られる観点から、層Ａの全質量を基準として、９８質量％以下であってよく、９５質量％以下又は９０質量％以下であってもよい。これらの観点から、低ＳｉＯ_２ケイ酸ナトリウムの含有量は、層Ａの全質量を基準として、６０～９８質量％、７０～９５質量％又は７５～９０質量％であってよい。

【0037】

層Ａは、図１に示すように、無機繊維基材１と、該無機繊維基材１に含浸された低ＳｉＯ_２ケイ酸ナトリウム２と、を含む層であってもよい。なお、図１中のＡは層Ａを示す。

【0038】

無機繊維基材１は、無機繊維を主成分として構成される基材であり、無機繊維間には複数の空隙（細孔）が形成されている。すなわち、無機繊維基材１は多孔質構造を有する。そのため、無機繊維基材１に低ＳｉＯ_２ケイ酸ナトリウムの水溶液を含浸させて乾燥することにより、無機繊維基材１の空隙内に低ＳｉＯ_２ケイ酸ナトリウムが充填され、図１に示す層Ａを形成することができる。ケイ酸ナトリウムの水溶液としては、例えば、ＪＩＳ Ｋ１４０８に規定される、１号ケイ酸ナトリウム、２号ケイ酸ナトリウム等を使用することができる。乾燥条件は、層Ａの硬度を高める観点から、適宜調整してよい。

【0039】

本明細書において、無機繊維は、長さが１ｍｍ以上であり、アスペクト比（長さ／幅）が１００以上である繊維状の物体であり、沈降シリカ等の無機粒子（非繊維状の物体）とは区別される。無機繊維の長さ（繊維長）は、例えば、３～１２ｍｍである。無機繊維の幅（繊維径）は、例えば、３～１０μｍである。

【0040】

無機繊維基材１を構成する無機繊維の構成材料としては、シリカ（ＳｉＯ_２）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、炭素、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等が挙げられる。これらの中でも、無機繊維が、シリカ（ＳｉＯ_２）及びアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）からなる群より選択される少なくとも一種の化合物を含む場合、より高い断熱性及び延焼防止性が得られる傾向がある。このような無機繊維としては、例えば、アルミナシリカ繊維、ガラス繊維、シリカ繊維、バサルト繊維、ロックウール等が挙げられる。これらの中でも、無機繊維が、アルミナシリカ繊維又はシリカ繊維である場合、より高い断熱性及び延焼防止性が得られる傾向がある。無機繊維の平均繊維径は、例えば、５～１０μｍであってよい。ここで、平均繊維径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や光学顕微鏡等の顕微鏡観察により測定される値である。無機繊維基材１を構成する無機繊維は、一種であっても複数種であってもよい。

【0041】

無機繊維の含有量は、層Ａの全質量を基準として、例えば、１質量％以上であり、より優れた延焼防止性を確保する観点から、５質量％以上、８質量％以上又は１０質量％以上であってよい。無機繊維の含有量は、延焼防止材の生産性の観点から、層Ａの全質量を基準として、４０質量％以下であってよく、３５質量％以下、３０質量％以下又は２０質量％以下であってもよい。これらの観点から、無機繊維の含有量は、層Ａの全質量を基準として、１～４０質量％、１～３５質量％、５～３５質量％、８～３０質量％又は１０～２０質量％であってよい。

【0042】

図示しないが、無機繊維基材１は、無機繊維同士を連結する有機バインダーを更に含んでいてもよい。有機バインダーは、例えば室温（例えば２５℃）以下のガラス転移点を有する樹脂であってよく、水溶性樹脂であってもよい。有機バインダーとしては、例えば、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂（ビニロン等）、エポキシ樹脂、セルロースミクロフィブリル等のセルロースなどが挙げられる。セルロースミクロフィブリルとは、ミクロフィブリル化したセルロース繊維をいう。無機繊維基材１に含まれる有機バインダーは、一種であっても複数種であってもよい。

【0043】

有機バインダーの含有量は、基材強度を高める観点から、無機繊維基材の全質量を基準として、３質量％以上であってよく、５質量％以上又は８質量％以上であってよい。有機バインダーの含有量は、不燃性の観点から、無機繊維基材の全質量を基準として、２０質量％以下であってよく、１８質量％以下又は１５質量％以下であってもよい。これらの観点から、有機バインダーの含有量は、無機繊維基材の全質量を基準として、３～２０質量％、５～１８質量％又は８～１５質量％であってよい。

【0044】

無機繊維基材１としては、低ＳｉＯ_２ケイ酸ナトリウムの保持性に優れる基材を用いることが好ましい。無機繊維基材１は、基材に浸透した低ＳｉＯ_２ケイ酸ナトリウムの保持性に優れる観点から、好ましくは不織布であり、より好ましくは、湿式抄造法により形成されるシート（湿式抄造シート）である。湿式抄造法では、材料（無機繊維、有機バインダー等）を水に分散させて得られた分散液を抄紙用スクリーンに抄造し、乾燥することにより無機繊維基材（不織布）を製造する。この方法によれば、均一に分散した空隙を有する無機繊維基材（不織布）を容易に得ることができる。そのため、湿式抄造シートは、均一に分散した空隙を有する傾向があり、低ＳｉＯ_２ケイ酸ナトリウムの保持性に優れる傾向がある。無機繊維基材１の見かけ密度は、例えば８０～２００ｋｇ／ｍ^３であってよく、目付量は、例えば厚さ１．０ｍｍの場合、１００～１７０ｇ／ｍ^２であってよい。

【0045】

無機繊維基材１の厚さは、例えば、０．２～３．０ｍｍである。無機繊維基材１の厚さは、層Ａの厚さと等しくてよい。すなわち、層Ａが、無機繊維基材１と、該無機繊維基材１中に含まれる成分（低ＳｉＯ_２ケイ酸ナトリウム２等）と、からなる層であってもよい。層Ａが有する無機繊維基材１は、後述するように、層Ｂを構成する無機繊維シートの一部であってもよい。層Ａは、低ＳｉＯ_２ケイ酸ナトリウムが含浸された複数の繊維基材（例えば複数の繊維基材の積層体）で構成されていてもよい。

【0046】

層Ａの厚さは、より優れた延焼防止性能を確保する観点から、０．２ｍｍ以上であってよく、０．５ｍｍ以上又は１ｍｍ以上であってもよい。層Ａの厚さは、より軽量な延焼防止材が得られる観点から、３．０ｍｍ以下であってよく、２．５ｍｍ以下又は２．０ｍｍ以下であってもよい。これらの観点から、層Ａの厚さは、０．２～３．０ｍｍ、０．５～２．５ｍｍ又は１～２．０ｍｍであってもよい。

【0047】

層Ａは、１００～３００℃の温度範囲で吸熱する層であってよい。層Ａの吸熱は、例えば、熱重量－示差熱分析（ＴＧ－ＤＴＡ）測定により確認することができる。層Ａの吸熱は、例えば、層Ａ中に含まれる水（例えばケイ酸ナトリウム中の水分子）が１００～３００℃の温度範囲で吸熱反応を起こすことにより生じる。そのため、層Ａに含まれる水分量により層Ａの吸熱量を調整することが可能である。層Ａ中の水分量は、加熱による重量減少率（例えば、層Ａを１００℃から３００℃まで５０℃／分で加熱したときの重量減少率）により確認できる。

【0048】

吸熱反応が起こると層Ａの重量が減少する。例えば、層Ａを１００℃から３００℃まで５０℃／分で加熱したときの重量減少率が１３質量％以上であると、１００～３００℃の温度範囲における層Ａの吸熱量が大きく、より優れた断熱性及び延焼防止性が得られる傾向がある。このような観点から、層Ａを１００℃から３００℃まで５０℃／分で加熱したときの重量減少率は、１５質量％以上又は１７質量％以上であってもよい。層Ａを１００℃から３００℃まで５０℃／分で加熱したときの重量減少率は、耐水性を向上させる観点から、３０質量％以下であってよく、２８質量％以下又は２５質量％以下であってもよい。これらの観点から、層Ａを１００℃から３００℃まで５０℃／分で加熱したときの重量減少率は、１３～３０質量％、１５～２８質量％又は１７～２５質量％であってよい。なお、重量減少率は、下記式により算出される。
式：重量減少率（質量％）＝［［層Ａの重量減少量］／［層Ａの１００℃での質量］］×１００
ここで、層Ａの重量減少量とは、層Ａの１００℃での質量と層Ａの３００℃での質量の差である。

【0049】

（層Ｂ）
層Ｂは沈降シリカを含む。沈降シリカは、湿式法の一種である沈降法で得られる非晶質のシリカ粒子である。本実施形態では、層Ｂが沈降シリカを含むことにより延焼防止材が断熱性及び延焼防止性に優れる。この理由は明らかではないが、沈降シリカが高い保水性を有することから、層Ｂに高い断熱性を付与するのみでなく、層Ａの延焼防止効果の向上に寄与するためと推察される。

【0050】

沈降シリカの平均粒子径は、例えば、１０～１００μｍである。ここで、沈降シリカの平均粒子径は、レーザー回折式粒度測定機によって測定される、体積累積粒径Ｄ５０の値である。沈降シリカの平均粒子径は、取り扱い性の観点から、１３μｍ以上又は１５μｍ以上であってもよい。沈降シリカの平均粒子径は、充填性の観点から、９０μｍ以下又は８０μｍ以下であってもよい。これらの観点から、沈降シリカの平均粒子径は、１３～９０μｍ又は１５～８０μｍであってもよい。

【0051】

沈降シリカは多孔質構造を有する。沈降シリカの吸油量は、例えば、１．４～２．６ｍｌ／ｇであり、ＢＥＴ比表面積は、例えば、２００～３００ｍ^２／ｇである。ここで、沈降シリカの吸油量は、アブソープトメーターによって測定される値であり、ＢＥＴ比表面積は、窒素吸着等温線にＢＥＴ法を適用することによって測定される値である。

【0052】

沈降シリカとしては、市販されている沈降シリカを使用できる。市販品としては、ＣＡＲＰＬＥＸ（エボニック製）、トクシール（Ｏｒｉｅｎｔａｌ Ｓｉｌｉｃａｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）等が挙げられる。

【0053】

沈降シリカの含有量は、層Ｂの断熱性が高まり、より優れた延焼防止性が得られる観点から、層Ｂの全質量を基準として、２０質量％以上であってよく、２５質量％以上又は３０質量％以上であってよい。沈降シリカの含有量は、過剰添加による粉落ち防止の観点から、層Ｂの全質量を基準として、５０質量％以下であってよく、４５質量％以下又は４０質量％以下であってもよい。これらの観点から、沈降シリカの含有量は、層Ｂの全質量を基準として、２０～５０質量％、２５～４５質量％又は３０～４０質量％であってよい。

【0054】

層Ｂは、軽量性の観点から、多孔質構造を有していてよい。

【0055】

層Ｂは、沈降シリカに加えて、無機繊維を更に含んでいてもよい。この場合、無機繊維間には、複数の無機繊維が互いに絡み合うことで複数の空隙（細孔）が形成されていてよい。すなわち、層Ｂは、無機繊維に由来する多孔質構造を有していてよい。

【0056】

層Ｂに含まれる無機繊維としては、上述した無機繊維基材１を構成する無機繊維として例示したものが挙げられる。層Ｂに含まれる無機繊維は、一種であっても複数種であってもよい。無機繊維は、より高い延焼防止性が得られる観点から、シリカ（ＳｉＯ_２）及びアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）からなる群より選択される少なくとも一種の化合物を含むことが好ましく、アルミナシリカ繊維及びシリカ繊維からなる群より選択される少なくとも一種の繊維であることがより好ましい。

【0057】

無機繊維の含有量は、層Ｂの強度を向上させる観点から、層Ｂの全質量を基準として、２０質量％以上であってよく、２５質量％以上又は３０質量％以上であってもよい。無機繊維の含有量は、層Ｂの密度を抑える観点及び沈降シリカの含有量を確保する観点から、層Ｂの全質量を基準として、７０質量％以下であってよく、６０質量％以下又は５０質量％以下であってもよい。これらの観点から、無機繊維の含有量は、層Ｂの全質量を基準として、２０～７０質量％、２５～６０質量％又は３０～５０質量％であってよい。

【0058】

層Ｂは、沈降シリカ以外の無機粒子を更に含んでいてもよい。層Ｂに含まれる無機繊維及び無機粒子の合計量は、延焼防止性能をより向上させる観点から、層Ｂの全質量を基準として、４０質量％以上であってよく、５０質量％以上又は６０質量％以上であってもよい。層Ｂに含まれる無機繊維及び無機粒子の合計量は、生産性の観点から、層Ｂの全質量を基準として、９５質量％以下であってよく、９０質量％以下又は８０質量％以下であってもよい。これらの観点から、層Ｂに含まれる無機繊維及び無機粒子の合計量は、層Ｂの全質量を基準として、４０～９５質量％、５０～９０質量％又は６０～８０質量％であってよい。

【0059】

層Ｂは、無機繊維同士を連結する有機バインダーを更に含んでいてもよい。有機バインダーとしては、上述した無機繊維基材１に含まれ得る有機バインダーとして例示したものが挙げられる。層Ｂに含まれる有機バインダーは、一種であっても複数種であってもよい。有機バインダーの含有量は、高温雰囲気下における発火を抑制する観点から、層Ｂの全質量を基準として、５～３０質量％、７～２０質量％又は８～１５質量％であってよい。

【0060】

層Ｂは、より効果的に沈降シリカの含有量を向上させる観点から、凝集剤を更に含んでいてもよい。凝集剤としては、例えば、ポリアミジン系高分子が挙げられる。凝集剤の含有量は、有機成分量を抑制する観点から、層Ｂの全質量を基準として、０．１～５質量％、０．３～４質量％又は０．５～３質量％であってよい。

【0061】

層Ｂは、低ＳｉＯ_２ケイ酸ナトリウム以外のケイ酸ナトリウムを含んでいてもよいが、好ましくは、ケイ酸ナトリウムを含まない層である。層Ｂに含まれるケイ酸ナトリウムの含有量は、例えば、層Ｂの全質量を基準として、１０質量％以下であり、５質量％以下又は３質量％以下であってもよい。

【0062】

層Ｂは、例えば、沈降シリカを含む無機繊維シートで構成されていてよく、湿式抄造シートで構成されていてもよい。湿式抄造シートは、均一に分散した空隙を有する傾向があるため、湿式抄造シートを用いることで、延焼防止材の製造時に、隣接する層Ａからの低ＳｉＯ_２ケイ酸ナトリウムの浸透を防止しやすくなる、層Ａ形成時の乾燥による硬化を促進しやすくなるといった効果が得られる。そのため、層Ｂが湿式抄造シートで構成される場合、延焼防止性により一層優れる傾向がある。湿式抄造シートは、例えば、沈降シリカと、上記無機繊維と、有機バインダーと、（任意で凝集剤と）を水に分散させて得られた分散液を抄紙用スクリーンに抄造し、乾燥することにより得られる湿式抄造シートであってよい。層Ｂの密度は、例えば２００～５００ｋｇ／ｍ^３であってよく、目付量は、例えば厚さ１．０ｍｍの場合、１００～２５０ｇ／ｍ^２であってよい。

【0063】

層Ｂの厚さは、より優れた断熱性及び層Ａの熱的劣化抑制の観点から、０．２ｍｍ以上であってよく、０．５ｍｍ以上又は０．８ｍｍ以上であってもよい。層Ｂの厚さは、総厚みを抑える観点から、２．０ｍｍ以下であってよく、１．５ｍｍ以下又は１．３ｍｍ以下であってもよい。これらの観点から、層Ｂの厚さは、０．２～２．０ｍｍ、０．５～１．５ｍｍ又は０．８～１．３ｍｍであってよい。

【0064】

以上、層Ａ及び層Ｂについて説明したが、延焼防止材は、層Ａ及び層Ｂを備える限り、２層構成であっても、３層以上の構成であってもよい。延焼防止材は、１又は複数の層Ａと１又は複数の層Ｂとからなっていてよく、層Ａ及び層Ｂ以外の層を更に備えていてもよい。複数の層Ａは互いに同一であっても異なっていてもよい。複数の層Ｂは互いに同一であっても異なっていてもよい。延焼防止材は、２以上のセルを備える組電池の該セル間に配置して用いられる場合、対称構造を有することが好ましい。

【0065】

延焼防止材は、セルの充放電時の膨張収縮によるセルへの機械的負荷を低減しやすく、層Ａの劣化を抑制する観点から、図２に示すように、層Ｂ（第一層１１）、層Ａ（第二層１２）及び層Ｂ（第三層１３）がこの順で並ぶ多層構成を有する延焼防止材１０であってよい。この場合、第一層１１を構成する層Ｂと第三層１３を構成する層Ｂは、互いに同一であっても異なっていてもよい。上記観点では、最外層（積層方向の一端及び他端に位置する層）の少なくとも一方が層Ｂであることが好ましく、最外層（積層方向の一端及び他端に位置する層）の両方が層Ｂであることがより好ましい。

【0066】

図３は、図２中のＩＩＩで示す領域を拡大して示す部分拡大図である。上記図２における層Ａ（第二層１２）は、図３に示すように、沈降シリカ２０を含む第一領域２１と、沈降シリカ２０を含まない第二領域２２と、を有していてよい。第一領域２１は、例えば、無機繊維基材２３に低ＳｉＯ_２ケイ酸ナトリウム２４が含浸されてなる領域である。第二領域２２は、例えば、層Ｂ（第一層１１）を構成する無機繊維シート２５の一部に低ＳｉＯ_２ケイ酸ナトリウム２４が含浸されてなる領域である。このように、層Ｂを構成する無機繊維シートの一部に層Ａが形成されていてもよい。第一領域２１は、第三層１３側に形成されていてもよい。

【0067】

延焼防止材は、例えば絶縁性を有する。ここで、絶縁性を有するとは、体積抵抗率測定により測定される電気抵抗率が１０^８Ω・ｃｍ以上であることを意味する。

【0068】

延焼防止材は、例えば、シート状である。延焼防止材の総厚（積層方向の厚さ）は、延焼防止材のために必要となるスペースを抑える観点から、５．０ｍｍ以下であってよく、４．０ｍｍ以下又は３．０ｍｍ以下であってもよい。延焼防止材の総厚は、より高い延焼防止性が得られる観点から、１．０ｍｍ以上であってよく、１．２ｍｍ以上又は１．５ｍｍ以上であってもよい。これらの観点から、延焼防止材の総厚は、１．０～５．０ｍｍであってよく、１．２～４．０ｍｍ又は１．５～３．０ｍｍであってよい。

【0069】

延焼防止材の熱伝導率は、例えば、０．１５Ｗ／ｍＫ以下であり、０．１３Ｗ／ｍＫ以下又は０．１Ｗ／ｍＫ以下とすることもできる。延焼防止材の熱伝導率は低いほど好ましい。延焼防止材の熱伝導率の下限は、例えば、０．０３Ｗ／ｍＫである。すなわち、延焼防止材の熱伝導率は、０．０３～０．１５Ｗ／ｍＫ、０．０３～０．１３Ｗ／ｍＫ又は０．０３～０．１Ｗ／ｍＫであってよい。延焼防止材の上記熱伝導率は、層Ａ中の低ＳｉＯ_２ケイ酸ナトリウムの量及びＳｉＯ_２／Ｎａ_２Ｏモル比、層Ｂ中の沈降シリカの種類及び量、延焼防止材の層構成等を変更することで調整可能である。

【0070】

延焼防止材の見かけ密度は、例えば、１．０ｇ／ｃｍ^３以下とすることができ、０．８ｇ／ｃｍ^３以下又は０．７ｇ／ｃｍ^３以下とすることもできる。延焼防止材の見かけ密度は低いほど好ましい。延焼防止材の見かけ密度の下限は、例えば、０．２ｇ／ｃｍ^３である。これらの観点から、延焼防止材の見かけ密度は、０．２～１．０ｇ／ｃｍ^３、０．２～０．８ｇ／ｃｍ^３又は０．２～０．７ｇ／ｃｍ^３であってよい。延焼防止材の上記見かけ密度は、層Ａ中の低ＳｉＯ_２ケイ酸ナトリウムの量及びＳｉＯ_２／Ｎａ_２Ｏモル比、層Ｂ中の沈降シリカの種類及び量、延焼防止材の層構成等を変更することで調整可能である。

【0071】

以上説明した延焼防止材は、層Ａ上に層Ｂを形成することにより製造してよく、層Ｂ上に層Ａを形成することにより製造してもよい。例えば、上述したように、無機繊維基材に低ＳｉＯ_２ケイ酸ナトリウムの水溶液を含浸させて乾燥することにより層Ａを形成する場合、無機繊維基材に低ＳｉＯ_２ケイ酸ナトリウムの水溶液を含浸させた後、乾燥前の無機繊維基材上に層Ｂ又は層Ｂ形成用の無機繊維シートを積層してから乾燥させることで、層Ａを形成してよい。この方法によれば、低ＳｉＯ_２ケイ酸ナトリウムが層Ｂの表面に接触した状態で硬化するため、層Ａと層Ｂとの接着が強固となる。また、この方法において、層Ｂ形成用の無機繊維シートを用いる場合、無機繊維シート中に低ＳｉＯ_２ケイ酸ナトリウムを含浸させ、図３に示すような第一領域２１及び第二領域２２を有する層Ａを形成することもできる。

【0072】

以上、本発明の一実施形態の延焼防止材について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。

【0073】

例えば、本発明は、他の一実施形態として、２以上のセルと、該セル間に配置された、上記実施形態の延焼防止材と、を備える、組電池を提供する。組電池とは、例えば、同じ種類の単電池を複数個パックしたものをいう。この組電池は、例えば、リチウムイオン電池である。

【0074】

例えば、本発明は、他の一実施形態として、上記実施形態の組電池を搭載した自動車を提供する。

【実施例0075】

以下、本発明の内容を実施例及び比較例を用いてより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【0076】

＜使用材料＞
以下の材料を用意した。
（ケイ酸ナトリウム水溶液）
Ｓ１：１号ケイ酸ソーダ（富士化学製）（固形分４５質量％、ＳｉＯ_２／Ｎａ_２Ｏモル比＝２．１）
Ｓ２：２号ケイ酸ソーダ（富士化学製）（固形分４１質量％、ＳｉＯ_２／Ｎａ_２Ｏモル比＝２．５）
Ｓ３：メタケイ酸ナトリウム・１号ケイ酸ナトリウム混合水溶液（固形分３９質量％、ＳｉＯ_２／Ｎａ_２Ｏモル比＝１．５）
Ｓ４：３号ケイ酸ソーダ（富士化学製）（固形分３９質量％、ＳｉＯ_２／Ｎａ_２Ｏモル比＝３．２）
（無機繊維）
Ｆ１：アルミナシリカ繊維（平均繊維径１０μｍ）
Ｆ２：ガラス繊維（平均繊維径１０μｍ）
Ｆ３：シリカ繊維（平均繊維径１０μｍ）
Ｆ４：バサルト繊維（平均繊維径１０μｍ）
（無機粒子）
Ｐ１：沈降シリカ（エボニック製、商品名ＣＡＲＰＬＥＸ ＃８０、平均粒子径１５μｍ）
Ｐ２：ヒュームドシリカ（Ｃａｂｏｔ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ製、商品名ＣＡＢ－Ｏ－ＳＩＬ Ｍ－５、平均粒子径０．２０μｍ）
Ｐ３：ゲル法シリカ（エボニック製、商品名ＣＡＲＰＬＥＸ ＢＳ－３０８Ｎ、平均粒子径１０μｍ）

【0077】

＜実施例１＞
（湿式抄造シートＡの作製）
アルミナシリカ繊維（上記Ｆ１）６．５質量部とビニロン繊維（繊維径５μｍ）０．６質量部を純水１００質量部に加え、特殊機化工業社製ホモミキサーで２時間混合して分散液を得た。この分散液を抄紙用スクリーンに抄造し、ヤンキードライヤーで乾燥することで厚さ１ｍｍ、目付量１２０ｇ／ｍ^２の湿式抄造シートＡ（不織布）を作製した。

【0078】

（湿式抄造シートＢの作製）
沈降シリカ（上記Ｐ１）１６質量部を純水８４質量部に加え、ミキサーで２時間混合した。得られた混合物に、セルロースミクロフィブリル５．５質量部、ビニロン繊維（繊維径５μｍ）８．０質量部、及び、凝集剤（三菱ケミカル社製、ポリアミジン系高分子、ダイヤフロックＫＰ７０００）を加え、分散液を得た。この分散液に基材繊維としてシリカ繊維（上記Ｆ３）１６質量部を添加した後、これをミキサーで１時間混合することでスラリーを調製した。このスラリーを抄紙用スクリーンに抄造し、ヤンキードライヤーで乾燥することで厚さ１ｍｍの湿式抄造シートＢ（不織布）を作製した。

【0079】

（延焼防止材の作製）
湿式抄造シートＡに１号ケイ酸ナトリウム（上記Ｓ１）を含浸させた後、該湿式抄造シートＡの上下面に、湿式抄造シートＢを貼り合わせ、３０℃で乾燥させた。これにより、層Ｂ（湿式抄造シートＢ）、層Ａ（湿式抄造シートＡにケイ酸ナトリウムが含浸されてなる層）及び層Ｂ（湿式抄造シートＢ）がこの順で積層された多層構成の延焼防止材（総厚３ｍｍ）を得た。層Ａ中のケイ酸ナトリウムの含有量、層Ｂ中の無機繊維の含有量及び層Ｂ中の無機粒子の含有量を表１に示す。なお、本明細書中の表に示す、層Ａ中のケイ酸ナトリウムの含有量は、層Ａの全質量を基準とする含有量であり、層Ｂ中の無機繊維の含有量及び層Ｂ中の無機粒子の含有量は、層Ｂの全質量を基準とする含有量である。

【0080】

（評価）
延焼防止材の見かけ密度（軽量性）、熱伝導率（断熱性）、層Ａの重量減少率及び延焼防止性を以下に示す方法により評価した。得られた結果を表１に示す。

【0081】

［見掛け密度］
サンプル（延焼防止材）の寸法と重量より見かけ密度を算出した。

【0082】

［熱伝導率］
まず、延焼防止材を２００ｍｍ×２００ｍｍに切り出し測定サンプルとした。次いで、測定サンプルの熱伝導率を、ＩＳＯ８３０１に準拠して、熱流計法熱伝導率測定装置ＦＯＸ－２００（英弘精機社製）を用いて、２３℃で測定した。

【0083】

［層Ａの重量減少率、吸熱反応の有無］
まず、延焼防止材より層Ａの一部を採取し、粉砕することにより測定サンプルを得た。次いで、熱重量－示差熱分析装置（ＴＧ－ＤＴＡ）を用いて上記測定サンプルのＴＧＡ測定を行い、５０℃／ｍｉｎの速度で室温から３００℃まで昇温した際の重量変化曲線を求めた。得られた重量変化曲線から、下記式に基づき、１００～３００℃における重量減少率を算出した。
式：重量減少率（質量％）＝（［ａ－ｂ］－［ａ－ｃ］）／［ａ－ｂ］×１００
［式中、ａは加熱前の測定サンプルの質量を示し、ｂは１００℃時点での重量変化量を示し、ｃは３００℃時点での重量変化量を示す。］
また、ＤＴＡ測定において、１０℃／ｍｉｎの速度で室温から３００℃まで昇温した際の示差熱曲線を求め、以下の基準で評価した。
〇：１００℃から３００℃までの領域において吸熱ピークが確認された。
×：１００℃から３００℃までの領域において吸熱ピークが確認されなかった。

【0084】

［延焼防止性］
６５０℃に加熱したホットプレート（ＰＡ８０１５：ＭＳＡファクトリー社製）上に、延焼防止材と、Ｋ熱電対と、アルミブロック（５００ｇ）と、をこの順で積層配置した。１２０秒経過後の延焼防止材の裏面温度を測定し、以下の基準で評価した。なお、数値が大きいほど延焼防止性に優れると評価される。
３：延焼防止材の裏面温度が１５０℃以下であった。
２：延焼防止材の裏面温度が１５０℃より高く、１７０℃以下であった。
１：延焼防止材の裏面温度が１７０℃より高かった。

【0085】

＜実施例２～５、及び、比較例１＞
湿式抄造シートＡの作製時に、ケイ酸ナトリウム水溶液の種類又は使用量を変更したことを除き、実施例１と同様にして、表１に示す実施例２～５及び比較例１の延焼防止材をそれぞれ作製し、実施例１と同様にして、延焼防止材の見かけ密度、熱伝導率、層Ａの重量減少率及び延焼防止性を評価した。得られた結果を表１に示す。

【0086】

【表1】

【0087】

＜実施例６～８＞
湿式抄造シートＡの作製時に、無機繊維の種類を変更したことを除き、実施例１と同様にして、表２に示す実施例６～８の延焼防止材をそれぞれ作製し、実施例１と同様にして、延焼防止材の見かけ密度、熱伝導率、層Ａの重量減少率及び延焼防止性を評価した。得られた結果を表２に示す。

【0088】

【表2】

【0089】

＜実施例９～１１＞
湿式抄造シートＢの作製時に、無機繊維の種類を変更したことを除き、実施例１と同様にして、表３に示す実施例９～１１の延焼防止材をそれぞれ作製し、実施例１と同様にして、延焼防止材の見かけ密度、熱伝導率、層Ａの重量減少率及び延焼防止性を評価した。得られた結果を表３に示す。

【0090】

【表3】

【0091】

＜実施例１２～１４、及び、比較例２～４＞
湿式抄造シートＢの作製時に、無機粒子の種類及び／又は使用量を変更したことを除き、実施例１と同様にして、表４に示す実施例１２～１４及び比較例２～３の延焼防止材をそれぞれ作製した。また、湿式抄造シートＡの作製時に、ケイ酸ナトリウム水溶液の種類を変更したことを除き、比較例２と同様にして、表４に示す比較例４の延焼防止材を作製した。さらに、実施例１と同様にして、実施例１２～１４及び比較例２～４の延焼防止材の見かけ密度、熱伝導率、層Ａの重量減少率及び延焼防止性を評価した。得られた結果を表４に示す。

【0092】

【表4】

【符号の説明】

【0093】

１，２３…無機繊維基材、２，２４…低ＳｉＯ_２ケイ酸ナトリウム、１０…延焼防止材、１１…第一層（層Ｂ）、１２…第二層（層Ａ）、１３…第三層（層Ｂ）、２０…沈降シリカ、２１…第一領域、２２…第二領域、２５…無機繊維シート。

【図1】

【図2】

【図3】