特開2024-161909バッテリー断熱シート用エアロゲル組成物、その製造方法、これを用いて形成したバッテリー断熱シート、及びこれを含むバッテリーモジュール
(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】P2024161909
(43)【公開日】2024-11-20
(54)【発明の名称】バッテリー断熱シート用エアロゲル組成物、その製造方法、これを用いて形成したバッテリー断熱シート、及びこれを含むバッテリーモジュール
(51)【国際特許分類】
H01M 10/658 20140101AFI20241113BHJP
C09K 21/12 20060101ALI20241113BHJP
C09K 21/10 20060101ALI20241113BHJP
H01M 10/651 20140101ALI20241113BHJP
H01M 50/204 20210101ALI20241113BHJP
【ＦＩ】
H01M10/658
C09K21/12
C09K21/10
H01M10/651
H01M50/204 401F
【審査請求】有
【請求項の数】17
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024075389
(22)【出願日】2024-05-07
(31)【優先権主張番号】10-2023-0059100
(32)【優先日】2023-05-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(71)【出願人】
【識別番号】590002817
【氏名又は名称】三星エスディアイ株式会社
【氏名又は名称原語表記】ＳＡＭＳＵＮＧ ＳＤＩ Ｃｏ．， ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】１５０－２０ Ｇｏｎｇｓｅ－ｒｏ，Ｇｉｈｅｕｎｇ－ｇｕ，Ｙｏｎｇｉｎ－ｓｉ， Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ， ４４６－９０２ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】110000408
【氏名又は名称】弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ
(72)【発明者】
【氏名】パク，ヘ ジン
(72)【発明者】
【氏名】ウ，ミョン ヒ
(72)【発明者】
【氏名】リュ，ボ ギョン
(72)【発明者】
【氏名】ヤン，スン ヨン
(72)【発明者】
【氏名】ラ，ハ ナ
(72)【発明者】
【氏名】イ，ジェ ヒョン
【テーマコード（参考）】
4H028
5H031
5H040
【Ｆターム（参考）】
4H028AA35
4H028AA38
4H028AB04
4H028BA03
5H031AA09
5H031CC01
5H031EE01
5H031EE03
5H031EE04
5H031HH08
5H040AA37
5H040AS07
5H040AY06
5H040JJ03
5H040LL01
5H040LL04
5H040LL06
(57)【要約】 （修正有）
【課題】優れた断熱性及び耐火性を有するバッテリー断熱シート用エアロゲル組成物、その製造方法、これを用いて形成したバッテリー断熱シート及びこれを含むバッテリーモジュールを提供する。
【解決手段】バッテリー断熱シート１００は、第１基材１１０、第１基材１１０上に形成されたエアロゲル層１２０及びエアロゲル層１２０上に形成された第２基材１３０を含む構造を有する。第１基材と第２基材はそれぞれ、隣接するセルと対面するように配置され、互いに同一の又は互いに異なる物質で形成される。エアロゲル層を形成するエアロゲル組成物は、エアロゲル組成物の固形分総量に対して、５５重量％～７５重量％のエアロゲル、２０重量％～４０重量％のバインダー及び０．１重量％～８重量％のホスホラス系物質を含む。
【選択図】図１
【解決手段】バッテリー断熱シート１００は、第１基材１１０、第１基材１１０上に形成されたエアロゲル層１２０及びエアロゲル層１２０上に形成された第２基材１３０を含む構造を有する。第１基材と第２基材はそれぞれ、隣接するセルと対面するように配置され、互いに同一の又は互いに異なる物質で形成される。エアロゲル層を形成するエアロゲル組成物は、エアロゲル組成物の固形分総量に対して、５５重量％～７５重量％のエアロゲル、２０重量％～４０重量％のバインダー及び０．１重量％～８重量％のホスホラス系物質を含む。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エアロゲルと、
バインダー、又は前記バインダー及び分散剤を含む機能性物質と、
ホスホラス系物質を含む難燃剤と、
溶媒と、を含む、バッテリー断熱シート用エアロゲル組成物。
バインダー、又は前記バインダー及び分散剤を含む機能性物質と、
ホスホラス系物質を含む難燃剤と、
溶媒と、を含む、バッテリー断熱シート用エアロゲル組成物。
【請求項2】
前記エアロゲルは、ＢＥＴ比表面積が５００ｍ２／ｇ～１，０００ｍ２／ｇである、請求項１に記載のバッテリー断熱シート用エアロゲル組成物。
【請求項3】
前記エアロゲルは、前記エアロゲル組成物の固形分総量に対して３０重量％～９０重量％で含まれる、請求項１に記載のバッテリー断熱シート用エアロゲル組成物。
【請求項4】
前記バインダーは、水系高分子バインダーを含む、請求項１に記載のバッテリー断熱シート用エアロゲル組成物。
【請求項5】
前記機能性物質が前記分散剤を含む場合、
前記分散剤は、界面活性剤及びホスフェート系塩からなる群から選ばれる１種以上を含む、請求項１に記載のバッテリー断熱シート用エアロゲル組成物。
前記分散剤は、界面活性剤及びホスフェート系塩からなる群から選ばれる１種以上を含む、請求項１に記載のバッテリー断熱シート用エアロゲル組成物。
【請求項6】
前記機能性物質は、前記エアロゲル組成物の固形分総量に対して５重量％～５５重量％で含まれる、請求項１に記載のバッテリー断熱シート用エアロゲル組成物。
【請求項7】
前記ホスホラス系物質は、ホスフェート系アンモニウム塩、赤リン、下記の式（１）及び式（２）で表示される化合物のいずれか１つ以上を含む、請求項１に記載のバッテリー断熱シート用エアロゲル組成物。
式（１）中、Ａｒ１～Ａｒ３は、それぞれ独立に、置換又は非置換されたＣ６～Ｃ２０アリール基であり、
式（２）中、Ａｒ４～Ａｒ１０は、それぞれ独立に、置換又は非置換されたＣ６～Ｃ２０アリール基である。
【化1】
式（１）中、Ａｒ１～Ａｒ３は、それぞれ独立に、置換又は非置換されたＣ６～Ｃ２０アリール基であり、
【化2】
式（２）中、Ａｒ４～Ａｒ１０は、それぞれ独立に、置換又は非置換されたＣ６～Ｃ２０アリール基である。
【請求項8】
前記ホスフェート系アンモニウム塩は、無水リン酸アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム、及びリン酸モノアンモニウムからなる群から選ばれる１種以上を含む、請求項７に記載のバッテリー断熱シート用エアロゲル組成物。
【請求項9】
前記難燃剤は、前記エアロゲル組成物の固形分総量に対して０．０１重量％～２０重量％で含まれる、請求項１に記載のバッテリー断熱シート用エアロゲル組成物。
【請求項10】
前記難燃剤は、前記機能性物質１００重量部に対して０．１重量部～２０重量部で含まれる、請求項１に記載のバッテリー断熱シート用エアロゲル組成物。
【請求項11】
前記溶媒は、極性溶媒及び無極性溶媒からなる群から選ばれる１種以上を含む、請求項１に記載のバッテリー断熱シート用エアロゲル組成物。
【請求項12】
前記溶媒と前記エアロゲル組成物の固形分総量との重量比が１：１～１：９０である、請求項１に記載のバッテリー断熱シート用エアロゲル組成物。
【請求項13】
前記エアロゲル組成物は、前記エアロゲル組成物の固形分総量に対して、前記エアロゲルは５５重量％～７５重量％、前記バインダーは２０重量％～４０重量％、前記ホスホラス系物質は０．１重量％～８重量％を含む、請求項１に記載のバッテリー断熱シート用エアロゲル組成物。
【請求項14】
前記機能性物質が前記分散剤を含む場合、
前記エアロゲル組成物は、前記エアロゲル組成物の固形分総量に対して、前記エアロゲルは５５重量％～７５重量％、前記バインダーは２０重量％～４０重量％、前記分散剤は０．１重量％～５重量％、前記ホスホラス系物質は０．１重量％～８重量％を含む、請求項１に記載のバッテリー断熱シート用エアロゲル組成物。
前記エアロゲル組成物は、前記エアロゲル組成物の固形分総量に対して、前記エアロゲルは５５重量％～７５重量％、前記バインダーは２０重量％～４０重量％、前記分散剤は０．１重量％～５重量％、前記ホスホラス系物質は０．１重量％～８重量％を含む、請求項１に記載のバッテリー断熱シート用エアロゲル組成物。
【請求項15】
溶媒に、バインダー、又は前記バインダー及び分散剤を含む機能性物質、及びホスホラス系物質を含む難燃剤を混合して溶媒混合液を製造する段階と、
前記溶媒混合液及びエアロゲルを混合してエアロゲル組成物を製造する段階と、を含む、バッテリー断熱シート用エアロゲル組成物の製造方法。
前記溶媒混合液及びエアロゲルを混合してエアロゲル組成物を製造する段階と、を含む、バッテリー断熱シート用エアロゲル組成物の製造方法。
【請求項16】
第１基材と、
第２基材と、
前記第１基材及び前記第２基材の間に形成されたエアロゲル層と、を含み、
前記エアロゲル層は、請求項１～１４に記載のいずれか一項に記載のエアロゲル組成物を用いて形成された、バッテリー断熱シート。
第２基材と、
前記第１基材及び前記第２基材の間に形成されたエアロゲル層と、を含み、
前記エアロゲル層は、請求項１～１４に記載のいずれか一項に記載のエアロゲル組成物を用いて形成された、バッテリー断熱シート。
【請求項17】
複数のセルと、
前記複数のセル間にそれぞれ配置される請求項１６に記載のバッテリー断熱シートを含み、
前記第１基材及び第２基材はそれぞれ、隣接するセルと対面するように配置されている、バッテリーモジュール。
前記複数のセル間にそれぞれ配置される請求項１６に記載のバッテリー断熱シートを含み、
前記第１基材及び第２基材はそれぞれ、隣接するセルと対面するように配置されている、バッテリーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バッテリー断熱シート用エアロゲル組成物、その製造方法、これを用いて形成したバッテリー断熱シート、及びこれを含むバッテリーモジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
二次電池は、電気エネルギーを化学エネルギーの形態に変えて貯蔵できる優れたエネルギー密度を提供する電力貯蔵システムである。再充電が不可能な一次電池に比べて二次電池は再充電が可能であり、スマートフォン、セルラーフォン、ノートパソコン、タブレットＰＣなどのＩＴ機器に多く用いられている。近年、環境汚染の防止のために電気自動車への関心が高まっており、電気自動車には高容量の二次電池が採択されている。このような二次電池は、高密度、高出力、安定性などの特性が要求されている。
【0003】
一方、リチウムイオン二次電池のような高容量のセルを多数含む場合に、いずれかの理由で一つのセルが過熱によって熱暴走し、隣接する他のセルに悪影響を及ぼすことがあるため、隣接し合うセル同士が熱的に断熱されることが要求される。
【0004】
そこで、従来は、セル同士の間に板材や絶縁性樹脂板などを配置し、隣接するセル間における絶縁と断熱を図った。
【0005】
このような発明の背景になる技術に開示された上述した情報は、本発明の背景に対する理解度を向上させるためのものに過ぎず、したがって、従来技術を構成しない情報を含んでもよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
一実施形態は、優れた断熱性及び耐火性を有するバッテリー断熱シート用エアロゲル組成物、その製造方法、これを用いて形成したバッテリー断熱シート、及びこれを含むバッテリーモジュールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
一実施形態は、エアロゲルと、バインダー、又は前記バインダー及び分散剤を含む機能性物質と、ホスホラス系物質を含む難燃剤と、溶媒と、を含むバッテリー断熱シート用エアロゲル組成物を提供する。
【0008】
前記エアロゲルは、ＢＥＴ比表面積が５００ｍ２／ｇ～１，０００ｍ２／ｇであってよい。
【0009】
前記エアロゲルは、前記エアロゲル組成物の固形分総量に対して３０重量％～９０重量％で含まれてよい。
【0010】
前記バインダーは、水系高分子バインダーを含むことができる。
【0011】
前記水系高分子バインダーは、水性高分子、陰イオン水溶性高分子、陽イオン水溶性高分子、及び水分散性高分子からなる群から選ばれる１種以上を含むことができる。
【0012】
前記機能性物質が前記分散剤を含む場合、前記分散剤は、界面活性剤及びホスフェート系塩からなる群から選ばれる１種以上を含むことができる。
【0013】
前記機能性物質は、前記エアロゲル組成物の固形分総量に対して５重量％～５５重量％で含まれてよい。
【0014】
前記ホスホラス系物質は、ホスフェート系アンモニウム塩、赤リン、下記の式（１）及び式（２）で表示される化合物のいずれか１つ以上を含むことができる。
【0015】
【化1】
【0016】
式（１）中、Ａｒ１～Ａｒ３は、それぞれ独立に、置換又は非置換されたＣ６～Ｃ２０アリール基である。
【0017】
【化2】
【0018】
式（２）中、Ａｒ４～Ａｒ１０は、それぞれ独立に、置換又は非置換されたＣ６～Ｃ２０アリール基である。
【0019】
前記ホスフェート系アンモニウム塩は、無水リン酸アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム、及びリン酸モノアンモニウムからなる群から選ばれる１種以上を含むことができる。
【0020】
前記難燃剤は、前記エアロゲル組成物の固形分総量に対して０．０１重量％～２０重量％で含まれてよい。
【0021】
前記難燃剤は、前記機能性物質１００重量部に対して０．１重量部～２０重量部で含まれてよい。
【0022】
前記溶媒は、極性溶媒及び無極性溶媒からなる群から選ばれる１種以上を含むことができる。
【0023】
前記溶媒と前記エアロゲル組成物の固形分総量との重量比が１：１～１：９０であってよい。
【0024】
前記エアロゲル組成物は、前記エアロゲル組成物の固形分総量に対して、前記エアロゲルは５５重量％～７５重量％、前記バインダーは２０重量％～４０重量％、前記ホスホラス系物質は０．１重量％～８重量％を含むことができる。
【0025】
前記機能性物質が前記分散剤を含む場合、前記エアロゲル組成物は、前記エアロゲル組成物の固形分総量に対して、前記エアロゲルは５５重量％～７５重量％、前記バインダーは２０重量％～４０重量％、前記分散剤は０．１重量％～５重量％、前記ホスホラス系物質は０．１重量％～８重量％を含むことができる。
【0026】
他の一実施形態は、溶媒に、バインダー、又は前記バインダー及び分散剤を含む機能性物質、及びホスホラス系物質を含む難燃剤を混合して溶媒混合液を製造する段階と、前記溶媒混合液及びエアロゲルを混合してエアロゲル組成物を製造する段階と、を含む、バッテリー断熱シート用エアロゲル組成物の製造方法を提供することができる。
【0027】
さらに他の一実施形態は、第１基材と、第２基材と、前記第１基材及び前記第２基材の間に形成されたエアロゲル層と、を含み、前記エアロゲル層は前記エアロゲル組成物を用いて形成されている、バッテリー断熱シートを提供することができる。
【0028】
さらに他の一実施形態は、複数のセルと、前記複数のセル間にそれぞれ配置される前記バッテリー断熱シートと、を含み、前記第１基材及び第２基材はそれぞれ、隣接するセルと対面するように配置されている、バッテリーモジュールを提供することができる。
【発明の効果】
【0029】
一実施形態によるバッテリー断熱シートは、断熱性及び耐火性を有することができる。また、一実施形態によるバッテリー断熱シートを含むバッテリーモジュールは、セルの熱暴走による隣接セルの熱及び火炎の伝播を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【発明を実施するための形態】
【0031】
以下、実施形態について、技術の分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。ただし、実施形態は様々な異なる形態で実現されてよく、ここで説明する実施形態に限定されない。
【0032】
断熱材とは、熱が温度の高い所から低い所へ移動するその流れを防ぐための材料であり、冷蔵庫、冷凍倉庫、及び建物の他、航空機、電子部品、自動車産業などを含む様々な産業分野にも使用されている。
【0033】
このような断熱材は、低い熱伝導度による優れた断熱性能が備えられるべきであり、このような断熱性を保持し続けるための機械的強度も要求される。
【0034】
一方、エアロゲルは、ナノ多孔構造の透明又は半透明の先端素材であり、密度が非常に低く、低い熱伝導度の特性を有することから、断熱材として高い潜在力があるだけでなく、様々な産業分野で使用可能な非常に効率的な超断熱材として評価されている。
【0035】
また、エアロゲルの最大の長所は、従来のスチロフォームなどの有機断熱材に比べて低い熱伝導率を示す点と、有機断熱材の致命的な弱点である火災脆弱性と火災時の有害ガス発生の問題を解決できるという点である。
【0036】
一実施形態によるバッテリー断熱シート用エアロゲル組成物は、エアロゲルと、バインダー、又はバインダー及び分散剤を含む機能性物質と、ホスホラス系物質を含む難燃剤と、溶媒と、を含むことができる。
【0037】
これらの成分からなるエアロゲル組成物で製造されたバッテリー断熱シートは、断熱性及び耐火性に優れ、セルの熱暴走による隣接セルの熱及び火炎の伝播を抑制することができる。
【0038】
一実施形態において、エアロゲルは、ＢＥＴ比表面積が５００ｍ２／ｇ～１，０００ｍ２／ｇであってよい。例えば、エアロゲルは、ＢＥＴ比表面積が５００ｍ２／ｇ～９５０ｍ２／ｇ、５５０ｍ２／ｇ～９５０ｍ２／ｇ、又は６００ｍ２／ｇ～９００ｍ２／ｇであってよい。上述した範囲内のＢＥＴ比表面積値を有するエアロゲルを含むことにより、複数のセル間の熱伝達及び熱伝播を効果的に防止できる断熱シートを提供することができる。
【0039】
エアロゲルの平均粒径（Ｄ５０）は、５μｍ～２００μｍ、１０μｍ～１００μｍ、又は２０μｍ～５０μｍであってよい。上述した範囲内の粒径を有するエアロゲルを含むことにより、断熱特性を改善し、複数のセル間で熱伝達を遅延させることができる。
【0040】
平均粒径（Ｄ５０）は、例えば、レーザー回折法（ｌａｓｅｒ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）又は走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を用いて測定でき、粒子の平均粒径（Ｄ５０）は、粒径分布の５０％基準における粒径（粒度分布の体積累積５０％に相当する粒径）と定義できる。
【0041】
エアロゲルの含有量は、エアロゲル組成物の固形分総量に対して、３０重量％～９０重量％、５５重量％～７５重量％、又は６０重量％～７０重量％であってよい。上述した範囲内でエアロゲルを含むエアロゲル組成物を用いてバッテリー断熱シートを製造することにより、バッテリー断熱シートの断熱性を改善することができる。
【0042】
一実施形態において、バインダーは、水系高分子バインダーを含むことができる。例えば、水系高分子バインダーは、水性高分子、陰イオン水溶性高分子、陽イオン水溶性高分子、及び水分散性高分子からなる群から選ばれる１種以上を含むことができる。
【0043】
水性高分子は、例えば、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）、ポリエチレンオキシド（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｏｘｉｄｅ）、ポリアクリルアミド（ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｍｉｄｅ）、及びポリビニルピリリドン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｙｒｉｌｉｄｏｎｅ）からなる群から選ばれる１種以上を含むことができるが、これに限定しない。
【0044】
陰イオン水溶性高分子は、カルボン酸、スルホン酸、硫酸エステル、リン酸エステル、及びこれらの塩類の官能基を有する高分子からなる群から選ばれる１種以上を含むことができる。例えば、陰イオン水溶性高分子は、カルボン酸基を有する高分子であってあってよく、具体的な例として、ポリマレイン酸（ｐｏｌｙｍａｌｅｉｃ ａｃｉｄ）を含むことができるが、これに限定しない。
【0045】
陽イオン水溶性高分子は、アミン、アンモニウム、ホスホニウム、スルホニウム、及びこれらの塩類の官能基を有する高分子からなる群から選ばれる１種以上を含むことができる。例えば、陽イオン水溶性高分子は、アミン基を有する高分子であってよく、具体的な例として、ポリエチレンアミン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ａｍｉｎｅ）及びポリアミン（ｐｏｌｙａｍｉｎｅ）からなる群から選ばれる１種以上を含むことができるが、これに限定しない。
【0046】
水分散性高分子は、水分散性ポリウレタン（ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）及び水分散性ポリエステル（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）からなる群から選ばれる１種以上を含むことができるが、これに限定しない。
【0047】
バインダーは、水性高分子及び水分散性高分子を含むことができる。例えば、バインダー特性とともに分散特性を有する水性高分子、及び耐火特性を有する水分散性ポリウレタンを含んでよく、具体的な例として、ポリビニルアルコール及び水分散性ポリウレタンを含むことができる。
【0048】
水性高分子及び水分散性高分子の重量比は、１：１～１：５、１：１～１：４、又は１：２～１：３であってよい。水性高分子及び水分散性高分子の重量比を上述した範囲内で混用することにより、断熱シートの断熱性、粉塵性、圧縮特性の他に耐火性及び機械的物性もより改善することができる。
【0049】
バインダーの含有量は、エアロゲル組成物の固形分総量に対して、５重量％～５５重量％、２０重量％～４０重量％、又は２５重量％～３５重量％であってよい。上述した範囲内でバインダーを含むエアロゲル組成物を用いてバッテリー断熱シートを製造することにより、バッテリー断熱シートの耐久性及び粉塵特性を改善することができる。
【0050】
一実施形態において、分散剤は、界面活性剤及びホスフェート系塩からなる群から選ばれる１種以上を含むことができる。具体的な例として、分散剤は、非イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、レシチンなどのような天然界面活性剤、及びリン酸塩のいずれか１つ以上を含むことができるが、これに限定しない。
【0051】
分散剤をさらに含むと、組成物中でエアロゲルの分散がより改善されてエアロゲルが均一に分散し、断熱性を改善することができる。
【0052】
分散剤の含有量は、エアロゲル組成物の固形分総量に対して、０．１重量％～６重量％、０．１重量％～５重量％、又は０．１重量％～３重量％であってよい。上述した範囲内で分散剤を含むことにより、低コストでエアロゲル組成物を製造でき、これを用いて断熱性、耐久性及び粉塵特性に優れたバッテリー断熱シートを製造することができる。
【0053】
一実施形態において、バインダー及び分散剤は、１：０．００１～１：０．６７、１：０．００１～１：０．５、又は１：０．００１～１：０．３の重量比で含まれてよい。上述した範囲内の重量比でバインダーと分散剤を混用すると、エアロゲル層でエアロゲルがより均一に分散させることができる。
【0054】
機能性物質は、エアロゲル組成物の固形分総量に対して、５重量％～５５重量％、１５重量％～５０重量％、又は２０重量％～４０重量％で含まれてよい。
【0055】
一実施形態において、ホスホラス系物質は、難燃性を有し、リンを含有するいかなる物質をも含むことができる。
【0056】
ホスホラス系物質は、例えば、ホスフェート系アンモニウム塩、赤リン（ｒｅｄ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ）、下記の式（１）及び式（２）で表示される化合物のいずれか１つ以上を含むことができる。
【0057】
ホスフェート系アンモニウム塩は、無水リン酸アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム、及びリン酸モノアンモニウムからなる群から選ばれる１種以上を含むことができる。具体的な例として、ホスホラス系物質は無水リン酸アンモニウムを含むことができる。上記のようなホスフェート系アンモニウム塩を含むと、セルの熱暴走によって周辺温度が増加する際にリン酸化反応（ｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｏｎ）によってチャー（Ｃｈａｒ）を形成し、他のセルへの熱の伝播を遮断できる。
【0058】
赤リンは、商業的に入手可能ないかなる赤リンも難燃剤として使用可能である。例えば、赤リンは、元素リン（Ｐ）の同素体であり、赤紫色の無定形粉末として得られる。
【0059】
赤リンは、例えば、フェノール－ホルムアルデヒド樹脂のような重合体にマイクロカプセル化されたものであってよい。マイクロカプセル化は、赤リンが触媒成分の一つと共に貯蔵される場合に赤リンと外部成分との直接的な接触を防止し、貯蔵時間を延ばすことができる。マイクロカプセル化された赤リンは、ホスフィンのような不安定な揮発性化合物に加水分解されることを防止できる。
【0060】
【化3】
【0061】
式（１）中、Ａｒ１～Ａｒ３は、それぞれ独立に、置換又は非置換されたＣ６～Ｃ２０アリール基である。例えば、Ａｒ１～Ａｒ３は、それぞれ独立に、置換又は非置換されたＣ６～Ｃ１８アリール基又はＣ６～Ｃ１２アリール基である。
【0062】
【化4】
【0063】
式（２）中、Ａｒ４～Ａｒ１０は、それぞれ独立に、置換又は非置換されたＣ６～Ｃ２０アリール基である。例えば、Ａｒ４～Ａｒ１０は、それぞれ独立に、置換又は非置換されたＣ６～Ｃ１８アリール基又はＣ６～Ｃ１２アリール基である。
【0064】
上記の式１及び式２で表示されるホスホラス系物質は、周辺温度の増加時にポリリン酸を形成し、ポリリン酸は、エステル化及び脱水素化反応を経て炭素層を形成し、このように生成された炭素層は、酸素及び潜熱を遮断することによって難燃効果を奏することができる。
【0065】
本発明において、「アリール基」は、芳香族炭化水素から誘導された１価の置換基と定義される。
【0066】
アリール基の具体的な例としては、フェニル基（ｐｈｅｎｙｌ ｇｒｏｕｐ）、ナフチル基（ｎａｐｈｔｈｙｌ ｇｒｏｕｐ）、アントラセニル基（ａｎｔｈｒａｃｅｎｙｌ ｇｒｏｕｐ）、フェナントリル基（ｐｈｅｎａｎａｔｈｒｙｌ ｇｒｏｕｐ）、ナフタセニル基（ｎａｐｈｔｈａｃｅｎｙｌ ｇｒｏｕｐ）、トリル基（ｔｏｌｙｌ ｇｒｏｕｐ）、ビフェニル基（ｂｉｐｈｅｎｙｌｙｌ ｇｒｏｕｐ）、テルフェニル基（ｔｅｒｐｈｅｎｙｌｙｌ ｇｒｏｕｐ）、フルオランテニル基（ｆｌｕｏｒａｎｔｈｅｎｙｌ ｇｒｏｕｐ）、フルオレニル基（ｆｌｕｏｒｅｎｙｌ ｇｒｏｕｐ）、ペリレニル基（ｐｅｒｙｌｅｎｙｌ ｇｒｏｕｐ）、インデニル基（ｉｎｄｅｎｙｌ ｇｒｏｕｐ）、アズレニル基（ａｚｕｌｅｎｙｌ ｇｒｏｕｐ）、ヘプタレニル基（ｈｅｐｔａｌｅｎｙｌ ｇｒｏｕｐ）、フェナレニル基（ｐｈｅｎａｌｅｎｙｌ ｇｒｏｕｐ）、フェナントレニル基（ｐｈｅｎａｎｔｈｒｅｎｙｌ ｇｒｏｕｐ）などを挙げることができる。
【0067】
上記の式１及び式２において、Ａｒ１～Ａｒ１０はそれぞれ、炭素数１～８を有するアルキル基、炭素数１～８を有するアルコキシ基、ハロゲン基、シアノ基、又はトリメチルシリル基で置換又は非置換されてよい。
【0068】
本発明において、「＃」が正の整数である「Ｃ＃」という用語は、＃個の炭素原子を有するあらゆる炭化水素のことを指す。したがって、「Ｃ６」という用語は、６個の炭素原子を有する炭化水素化合物を表し、「Ｃ２０」という用語は、２０個の炭素原子を有する炭化水素化合物を表す。
【0069】
難燃剤は、エアロゲル組成物の固形分総量に対して０．０１重量％～２０重量％、０．１重量％～１０重量％、又は０．２５重量％～５重量％で含まれてよい。前記範囲内でホスホラス系物質を含むと、断熱シートの断熱性の他に耐火性も改善され、セル間の熱伝播を遮断することができる。
【0070】
難燃剤は、機能性物質１００重量部に対して０．１重量部～２０重量部、０．５重量部～１７重量部、又は１重量部～１０重量部で含まれてよい。前記範囲内に機能性物質含有量に対するホスホラス系物質の含有量を制御すると、断熱シートが高い温度環境に露出される際にチャー（Ｃｈａｒ）を形成し、これは火炎遮蔽材（ｆｌａｍｅ ｓｈｉｅｌｄ）として働き得るので、断熱シートの耐火性に優れ、セルの熱暴走による隣接セルの熱及び火炎の伝播を遮断することができる。
【0071】
一実施形態において、溶媒は、極性溶媒及び無極性溶媒からなる群から選ばれる１種以上を含むことができる。
【0072】
極性溶媒は、水、アルコール系溶媒、又はこれらの組合せを含むことができる。
【0073】
水は、例えば、精製水、超純水（ｄｅｉｏｎｉｚｅｄ ｗａｔｅｒ）、又はこれらの組合せを含むことができる。
【0074】
アルコール系溶媒は、例えば、メタノール（ｍｅｔｈａｎｏｌ）、エタノール（ｅｔｈａｎｏｌ）、プロパノール（ｐｒｏｐａｎｏｌ）、ペンタノール（ｐｅｎｔａｎｏｌ）、ブタノール（ｂｕｔａｎｏｌ）、ヘキサノール（ｈｅｘａｎｏｌ）、エチレングリコール（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）、プロピレングリコール（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）、ジエチレングリコール（ｄｉｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）、及びグリセロール（ｇｌｙｃｅｒｏｌ）からなる群から選ばれる１種以上を含むことができるが、これに限定されるものではない。
【0075】
無極性溶媒は、炭化水素系溶媒を含むことができる。例えば、炭化水素系溶媒は、ヘキサン（ｈｅｘａｎｅ）、ペンタン（ｐｅｎｔａｎｅ）、ヘプタン（ｈｅｐｔａｎｅ）、トルエン（ｔｏｌｕｅｎｅ）、及びベンゼン（ｂｅｎｚｅｎｅ）からなる群から選ばれる１種以上を含んでよく、ヘキサンのようなアルカン（ａｌｋａｎｅ）溶媒、又はアルカン溶媒を含む混合物がより好ましいか、これに限定されるものではない。
【0076】
溶媒は水を含むことができる。水を溶媒として使用すると、原料費用及び後処理費用を効果的に節減できる。ただし、水を溶媒として使用する場合に、疎水性であるエアロゲルとの混合が容易でない問題があるが、一実施形態では、混合段階設計、混合条件、バインダーと分散剤の添加及び添加量などを制御し、エアロゲルを均一に分散させている。このように組成物中にエアロゲルを均一に分散させると、バインダーを多量使用しなくとも、薄い厚さで断熱性、耐久性、低粉塵特性に優れたバッテリー断熱シートを形成することができる。
【0077】
溶媒は、エアロゲル組成物の固形分総量との重量比が１：１～１：９０となるように含まれてよい。例えば、溶媒とエアロゲル組成物の固形分総量との重量比は、１：５０～１：７０、１：２０～１：３０、又は１：２～１：１０で含まれてよい。溶媒と固形分総量との重量比を前記範囲内に制御することにより、粘度を制御することができ、エアロゲル層をコートすることができる。
【0078】
一実施形態において、エアロゲル組成物は、エアロゲル組成物の固形分総量に対して、エアロゲルは５５重量％～７５重量％、バインダーは２０重量％～４０重量％、ホスホラス系物質は０．１重量％～８重量％を含むことができる。
【0079】
具体的な例として、エアロゲル組成物の固形分総量に対して、エアロゲルは６０重量％～７０重量％、バインダーは２５重量％～３５重量％、ホスホラス系物質は０．２５重量％～５重量％を含むことができる。前記範囲内でエアロゲル組成物を構成すると、優れた断熱性を実現すると同時に耐火性を改善することができ、よって、セル間の熱伝播を遮断することができる。
【0080】
一実施形態において、機能性物質が分散剤を含む場合、エアロゲル組成物の固形分総量に対して、エアロゲルは５５重量％～７５重量％、バインダーは２０重量％～４０重量％、分散剤は０．１重量％～５重量％、ホスホラス系物質は０．１重量％～８重量％を含むことができる。
【0081】
具体的な例として、機能性物質が分散剤を含む場合、エアロゲル組成物の固形分総量に対して、エアロゲルは６０重量％～７０重量％、バインダーは２５重量％～３５重量％、分散剤は０．１重量％～３重量％、ホスホラス系物質は０．２５重量％～５重量％を含むことができる。前記範囲内でエアロゲル組成物を構成すると、エアロゲルの分散性を向上させ、優れた断熱性を実現すると同時に耐火性を改善することができ、よって、セル間の熱伝播をより効果的に遮断することができる。
【0082】
一実施形態において、エアロゲル組成物はシラン系化合物をさらに含むことができる。シラン系化合物は、例えば、３－（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレート（３－（ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌ）ｐｒｏｐｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、メチルトリエトキシシラン（ｍｅｔｈｙｌｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）、メチルトリメトキシシラン（ｍｅｔｈｙｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）、エチルトリメトキシシラン（ｅｔｈｙｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）、オクタデシルトリメトキシシラン（ｏｃｔａｄｅｃｙｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）、エチルトリエトキシシラン（ｅｔｈｙｌｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）、及び３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（３－ｇｌｙｃｉｄｏｘｙｐｒｏｐｙｌｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ）からなる群から選ばれる１種以上を含むことができる。シラン系化合物をさらに含むと、分散性がより改善され得る。
【0083】
一実施形態において、湿潤剤、乳化剤、相溶化剤、粘度調節剤、ｐＨ調節剤、安定化剤、抗酸化剤、酸性又は塩基性の捕獲剤、金属非活性剤、消泡剤、帯電防止剤、増粘剤、接着改善剤、結合剤、難燃剤、衝撃改質剤、顔料、染料、着色剤、脱臭剤などの添加剤を選択的にさらに含むことができる。
【0084】
一実施形態によるエアロゲル組成物の製造方法は、溶媒に、バインダー、又はバインダー及び分散剤を含む機能性物質、及びホスホラス系物質を含む難燃剤を混合して溶媒混合液を製造する段階と、溶媒混合液及びエアロゲルを混合してエアロゲル組成物を製造する段階と、を含むことができる。
【0085】
溶媒に機能性物質及び難燃剤を混合して溶媒混合液を製造する段階では、溶媒に機能性物質としてバインダーを混合するか、バインダー及び分散剤を混合することができる。ここで、溶媒、バインダー、分散剤、ホスホラス系物質に関する具体的な説明は、上述した通りとすることができる。
【0086】
溶媒混合液及びエアロゲルを混合してエアロゲル組成物を製造する段階においてエアロゲルは粉末形態で投入されてよく、エアロゲルに関する具体的な説明は、上述した通りとすることができる。
【0087】
溶媒に、バインダー、又はバインダー及び分散剤を含む機能性物質、及びホスフェート系物質を含む難燃剤を混合して溶媒混合液を製造する段階と、溶媒混合液及びエアロゲルを混合してエアロゲル組成物を製造する段階のそれぞれにおいては、混合時にミキサー（ｍｉｘｅｒ）を用いて混合することができる。例えば、ミキサーは、プラネタリーミキサー（ｐｌａｎｅｔａｒｙ ｍｉｘｅｒ）及びシンキーミキサー（ｔｈｉｎｋｙ ｍｉｘｅｒ）などを含んでよく、これに限定しない。
【0088】
具体的な例として、溶媒混合液及びエアロゲルを混合する時にプラネタリーミキサーを使用することができる。プラネタリーミキサーを用いて溶媒混合液及びエアロゲルを混合すると、エアロゲルを溶媒中に均一に分散させることができる。
【0089】
プラネタリーミキサーは、均質な混合物を製造するために互いに異なる物質を混合又は撹拌することに使用できる装備であってよい。これは、遊星運動（ｐｌａｎｅｔａｒｙ ｍｏｔｉｏｎ）ができるブレード（ｂｌａｄｅ）を含むことができる。
【0090】
一実施形態において、プラネタリーミキサーは、１つ以上のプラネタリーブレード及び１つ以上の高速分散ブレードのいずれか１つ以上を含むことができる。具体的な例として、前記プラネタリーミキサーは、１つ以上のプラネタリーブレード及び１つ以上の高速分散ブレードを含むことができる。
【0091】
プラネタリーブレード及び高速分散ブレードは、それらの軸を中心にして連続回転する。回転速度は、毎分回転数（ｒｏｔａｔｉｏｎｓ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ，ｒｐｍ）の単位で表現されてよい。
【0092】
一実施形態において、プラネタリーミキサーは、回転軸が互いに異なる第１ブレード及び第２ブレードを含むことができる。例えば、第１ブレードは低速ブレードであり、第２ブレードは高速ブレードであってよい。ここで、低速と高速は、第１ブレードと第２ブレードとの相対的な回転速度を意味する。具体的な例として、第１ブレードはオープンブレード（Ｏｐｅｎ ｂｌａｄｅ）であってよく、第２ブレードはデスパブレード（Ｄｅｓｐａ ｂｌａｄｅ）であってよい。
【0093】
第１ブレードの回転速度は、例えば、１０ｒｐｍ～１００ｒｐｍ、１０ｒｐｍ～６０、又は３０ｒｐｍ～７０ｒｐｍであってよい。また、第２ブレードの回転速度は、例えば、１００ｒｐｍ～２０００ｒｐｍ、１００ｒｐｍ～１０００ｒｐｍ、３００ｒｐｍ～１７００ｒｐｍ、又は５００ｒｐｍ～１７００ｒｐｍであってよい。
【0094】
溶媒に機能性物質を投入して混合する時に、ミキサーの第１ブレードの回転速度は１０ｒｐｍ～６０ｒｐｍ、２０ｒｐｍ～５０ｒｐｍ、又は３０ｒｐｍ～４０ｒｐｍであってよく、第２ブレードの回転速度は３００ｒｐｍ～１７００ｒｐｍ、６００ｒｐｍ～１０００ｒｐｍ、又は７００ｒｐｍ～８００ｒｐｍであってよい。上述したように溶媒と機能性物質を混合すると、バインダー、又はバインダー及び分散剤が均一に分散した溶媒混合液を製造し、後続段階でエアロゲル混合がより容易に行われ得る。
【0095】
溶媒混合液及びエアロゲルを混合する時に、ミキサーの第１ブレードの回転速度は３０ｒｐｍ～７０ｒｐｍ、４０ｒｐｍ～７０ｒｐｍ、又は６０ｒｐｍ～７０ｒｐｍであってよく、第２ブレードの回転速度は５００ｒｐｍ～１７００ｒｐｍ、６００ｒｐｍ～１６００ｒｐｍ、又は８００ｒｐｍ～１５００ｒｐｍであってよい。上述したように溶媒混合液にエアロゲルを投入して混合すると、エアロゲルが互いに凝集することを防止し、均一な分散を誘導することができる。
【0096】
一実施形態によるバッテリー断熱シートは、第１基材と、第２基材と、第１基材及び第２基材の間に形成されたエアロゲル層と、を含み、エアロゲル層は、上述したエアロゲル組成物を用いて形成されたものであってよい。
【0097】
図１は、一実施形態によるバッテリー断熱シートの構造を示す模式図である。
【0098】
図１を参照すると、一実施形態において、バッテリー断熱シート１００は、第１基材１１０、第１基材１１０上に形成されたエアロゲル層１２０、及びエアロゲル層１２０上に形成された第２基材１３０を含む構造を有することができる。ここで、第１基材と第２基材はそれぞれ、隣接するセルと対面するように配置されてよい。この場合、第１基材と第２基材は、互いに同一の又は互いに異なる物質で形成されてよい。
【0099】
第１基材及び第２基材の間に、一実施形態によるエアロゲル組成物でエアロゲル層を形成することにより、バッテリー断熱シートは断熱性の他に耐久性も改善され、優れた耐火性によってセル間の熱伝播を遮断することができる。
【0100】
バッテリー断熱シートにおいて、エアロゲル層を形成するエアロゲル組成物の具体的な説明は、上述した通りとすることができる。
【0101】
第１基材及び第２基材のそれぞれは、例えば、樹脂、金属、金属以外の無機材料、又はこれらの複合体などの様々な基材を使用することができ、その種類を限定しない。また基材の形態としてはフィルム、薄膜、シートなど、特に限定しない。
【0102】
樹脂は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、及びポリアミドからなる群から選ばれる１種以上を含むことができる。
【0103】
金属は、例えば、銅、ニッケル、コバルト、鉄、クロミウム、バナジウム、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、モリブデニウム、タングステン、イリジウム、銀、金及び白金からなる群から選ばれる１種以上を含むことができる。金属材質の基材を使用する場合に、基材は必要によって腐食防止処理、絶縁処理などが行われてよい。
【0104】
無機材料は、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、タルク（ｔａｌｃ）、及びマイカ（ｍｉｃａ）からなる群から選ばれる１種以上を含むことができる。
【0105】
具体的な例として、第１基材及び第２基材のそれぞれは無機材料を含んでよく、より具体的な例としてマイカを含むことができる。この場合、断熱シートの断熱性と耐久性などを改善することができる。
【0106】
一実施形態において、エアロゲル層は、単層構造又は複数層構造で形成されてよい。エアロゲル層が複数層構造で形成される場合に、エアロゲル層は２層～１０層、２層～７層、又は２層～５層で形成されてよい。
【0107】
一実施形態のバッテリー断熱シートの製造方法は、第１基材上にエアロゲル組成物を塗布する段階と、塗布されたエアロゲル組成物上に第２基材を積層して積層体を製造する段階と、積層体を加圧する段階と、積層体を乾燥させる段階と、を含むことができる。
【0108】
バッテリー断熱シートの製造方法において第１基材及び第２基材に関する具体的な説明は、上述した通りとすることができる。
【0109】
第１基材上にエアロゲル組成物を塗布する段階において、第１基材上にエアロゲル組成物を直接に塗布できる。
【0110】
エアロゲル組成物を第１基材上に塗布する段階は、通常の基材上にスラリーを塗布する方法で行われてよい。
【0111】
エアロゲル組成物を第１基材上に塗布する段階は、１回又は２回以上反復して行われてよい。
【0112】
一実施形態において、第１基材上にエアロゲル組成物を塗布し、塗布されたエアロゲル組成物上に第２基材を積層し、第１基材、エアロゲル層、及び第２基材が順次積層された構造を形成できる。
【0113】
一実施形態において、積層体を加圧する段階は、通常の加圧方法で行われてよい。
【0114】
一実施形態において、積層体を乾燥させる段階において、乾燥は、例えば、２５℃～１００℃、４５℃～９０℃、又は６０℃～８５℃の温度条件で行われてよい。上述した温度条件で乾燥させることにより、基材とエアロゲル層との脱離を防止しながら、別の接着部材又は接着剤無しで基材上に堅固なエアロゲル層を形成することができる。
【0115】
一実施形態において、積層体を加圧する段階と積層体を乾燥させる段階は、別個の工程で行われてもよく、同時に行われてもよい。
【0116】
一実施形態によるバッテリーモジュールは、複数のセルと、複数のセル間にそれぞれ備えられるバッテリー断熱シートと、を含み、第１基材及び第２基材はそれぞれ、隣接するセルと対面するように配置されてよい。
【0117】
図２は、複数のセル間に形成された一実施形態によるバッテリー断熱シートを示す模式図である。
【0118】
図２を参照すると、一実施形態によるバッテリー断熱シート１００は、複数個のセル２００を含むバッテリーモジュール内で各セル２００の間に形成されてよい。ここで、バッテリー断熱シートの第１基材が形成された一面、及び第２基材が形成された他面は、隣接するそれぞれのセルと対面するように配置されてよい。一実施形態によるバッテリー断熱シート１００を複数のセル２００の間にそれぞれ形成することにより、セル内部で先立って火炎を遮断して他のセルに火炎が伝播されることを極力抑制し、安全性をより高めたバッテリーモジュール及びこれを含むバッテリーパックを提供することができる。
【実施例0119】
以下では本発明の具体的な実施例を提示する。ただし、以下に記載する実施例は、本発明を具体的に例示又は説明するためのものに過ぎず、これらに本発明が限定されてはならない。また、ここに記載されていない内容は、この技術の分野における熟練した者であれば技術的に十分に類推できるので、その説明を省略する。
【0120】
（バッテリー断熱シート製造）
実施例１
１．エアロゲル組成物製造
溶媒である超純水に、バインダーとしてポリビニルアルコール（Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ））、及びホスホラス系物質として無水リン酸アンモニウム（Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ，７７２２－７６－１）を投入し、オープンブレード３０ｒｐｍ、デスパブレード７００ｒｐｍの条件で混合し、溶媒混合液を製造した。その後、溶媒混合液に、ＢＥＴ値が８００ｍ２／ｇであるエアロゲルを投入し、オープンブレード７０ｒｐｍ、デスパブレード１５００ｒｐｍの条件で混合し、エアロゲル組成物を製造した。ここで、混合時にはプラネタリーミキサー（ディーエヌテック，ＰＴ－００５）を使用した。
実施例１
１．エアロゲル組成物製造
溶媒である超純水に、バインダーとしてポリビニルアルコール（Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ））、及びホスホラス系物質として無水リン酸アンモニウム（Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ，７７２２－７６－１）を投入し、オープンブレード３０ｒｐｍ、デスパブレード７００ｒｐｍの条件で混合し、溶媒混合液を製造した。その後、溶媒混合液に、ＢＥＴ値が８００ｍ２／ｇであるエアロゲルを投入し、オープンブレード７０ｒｐｍ、デスパブレード１５００ｒｐｍの条件で混合し、エアロゲル組成物を製造した。ここで、混合時にはプラネタリーミキサー（ディーエヌテック，ＰＴ－００５）を使用した。
【0121】
製造されたエアロゲル組成物の固形分含量は、エアロゲル６９．７５重量％、ポリビニルアルコール３０重量％、無水リン酸アンモニウム０．２５重量％と確認された。
【0122】
２．バッテリー断熱シート製造
０．１ｍｍ厚のマイカシート（Ｆａｍｉｃａ，Ｍｕｓｃｏｖｉｔｅ）上に、製造されたエアロゲル組成物をスラリー塗布した後、サンドウィッチタイプで０．１ｍｍ厚のマイカシートを積層し、ロール圧延方法でコートした。その後、６０℃で２４時間乾燥させてエアロゲル層を形成し、バッテリー断熱シートを製造した。製造されたバッテリー断熱シートの総厚は１．３８ｍｍと確認された。
０．１ｍｍ厚のマイカシート（Ｆａｍｉｃａ，Ｍｕｓｃｏｖｉｔｅ）上に、製造されたエアロゲル組成物をスラリー塗布した後、サンドウィッチタイプで０．１ｍｍ厚のマイカシートを積層し、ロール圧延方法でコートした。その後、６０℃で２４時間乾燥させてエアロゲル層を形成し、バッテリー断熱シートを製造した。製造されたバッテリー断熱シートの総厚は１．３８ｍｍと確認された。
【0123】
実施例２
実施例１において、エアロゲル組成物の製造時に原料の投入量を調節し、固形分含量がエアロゲル６９．５重量％、ポリビニルアルコール３０重量％、無水リン酸アンモニウム０．５重量％であるエアロゲル組成物を製造した以外は、実施例１と同じ方法で製造した。
実施例１において、エアロゲル組成物の製造時に原料の投入量を調節し、固形分含量がエアロゲル６９．５重量％、ポリビニルアルコール３０重量％、無水リン酸アンモニウム０．５重量％であるエアロゲル組成物を製造した以外は、実施例１と同じ方法で製造した。
【0124】
実施例３
実施例１において、エアロゲル組成物の製造時に原料の投入量を調節し、固形分含量がエアロゲル６７．５重量％、ポリビニルアルコール３０重量％、無水リン酸アンモニウム２．５重量％であるエアロゲル組成物を製造した以外は、実施例１と同じ方法で製造した。
実施例１において、エアロゲル組成物の製造時に原料の投入量を調節し、固形分含量がエアロゲル６７．５重量％、ポリビニルアルコール３０重量％、無水リン酸アンモニウム２．５重量％であるエアロゲル組成物を製造した以外は、実施例１と同じ方法で製造した。
【0125】
実施例４
実施例１において、エアロゲル組成物の製造時に原料の投入量を調節し、固形分含量がエアロゲル６５重量％、ポリビニルアルコール３０重量％、無水リン酸アンモニウム５重量％であるエアロゲル組成物を製造した以外は、実施例１と同じ方法で製造した。
実施例１において、エアロゲル組成物の製造時に原料の投入量を調節し、固形分含量がエアロゲル６５重量％、ポリビニルアルコール３０重量％、無水リン酸アンモニウム５重量％であるエアロゲル組成物を製造した以外は、実施例１と同じ方法で製造した。
【0126】
実施例５
実施例１において、エアロゲル組成物の製造時に原料の投入量を調節し、固形分含量がエアロゲル６９．９５重量％、ポリビニルアルコール３０重量％、無水リン酸アンモニウム０．０５重量％であるエアロゲル組成物を製造した以外は、実施例１と同じ方法で製造した。
実施例１において、エアロゲル組成物の製造時に原料の投入量を調節し、固形分含量がエアロゲル６９．９５重量％、ポリビニルアルコール３０重量％、無水リン酸アンモニウム０．０５重量％であるエアロゲル組成物を製造した以外は、実施例１と同じ方法で製造した。
【0127】
実施例６
実施例１において、エアロゲル組成物の製造時に原料の投入量を調節し、固形分含量がエアロゲル６０重量％、ポリビニルアルコール３０重量％、無水リン酸アンモニウム１０重量％であるエアロゲル組成物を製造した以外は、実施例１と同じ方法で製造した。
実施例１において、エアロゲル組成物の製造時に原料の投入量を調節し、固形分含量がエアロゲル６０重量％、ポリビニルアルコール３０重量％、無水リン酸アンモニウム１０重量％であるエアロゲル組成物を製造した以外は、実施例１と同じ方法で製造した。
【0128】
実施例７
実施例１において、ホスホラス系物質として無水リン酸アンモニウムの代わりにリン酸水素二アンモニウム（ｄｉａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ，ａｍｍｏｎｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｄｉｂａｓｉｃ）を投入した以外は、実施例１と同じ方法で製造した。
実施例８
実施例１において、ホスホラス系物質として無水リン酸アンモニウムの代わりにリン酸トリフェニルを投入した以外は、実施例１と同じ方法で製造した。
実施例１において、ホスホラス系物質として無水リン酸アンモニウムの代わりにリン酸水素二アンモニウム（ｄｉａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ，ａｍｍｏｎｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｄｉｂａｓｉｃ）を投入した以外は、実施例１と同じ方法で製造した。
実施例８
実施例１において、ホスホラス系物質として無水リン酸アンモニウムの代わりにリン酸トリフェニルを投入した以外は、実施例１と同じ方法で製造した。
【0129】
実施例９
１．エアロゲル組成物製造
溶媒である超純水に、バインダーとしてポリビニルアルコール（Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ））、分散剤として界面活性剤（Ｔｒｉｔｏｎ－Ｘ１００，Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ）、及びホスホラス系物質として無水リン酸アンモニウム（Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ，７７２２－７６－１）を投入した後、オープンブレード３０ｒｐｍ、デスパブレード７００ｒｐｍの条件で混合し、溶媒混合液を製造した。その後、溶媒混合液にＢＥＴ値が８００ｍ２／ｇであるエアロゲルを投入し、オープンブレード７０ｒｐｍ、デスパブレード１５００ｒｐｍの条件で混合し、エアロゲル組成物を製造した。ここで、混合時には、プラネタリーミキサー（ディーエヌテック，ＰＴ－００５）を使用した。
１．エアロゲル組成物製造
溶媒である超純水に、バインダーとしてポリビニルアルコール（Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ，Ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ））、分散剤として界面活性剤（Ｔｒｉｔｏｎ－Ｘ１００，Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ）、及びホスホラス系物質として無水リン酸アンモニウム（Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ，７７２２－７６－１）を投入した後、オープンブレード３０ｒｐｍ、デスパブレード７００ｒｐｍの条件で混合し、溶媒混合液を製造した。その後、溶媒混合液にＢＥＴ値が８００ｍ２／ｇであるエアロゲルを投入し、オープンブレード７０ｒｐｍ、デスパブレード１５００ｒｐｍの条件で混合し、エアロゲル組成物を製造した。ここで、混合時には、プラネタリーミキサー（ディーエヌテック，ＰＴ－００５）を使用した。
【0130】
製造されたエアロゲル組成物の固形分含量は、エアロゲル６９．７５重量％、ポリビニルアルコール２９．５重量％、分散剤０．５重量％、及び無水リン酸アンモニウム０．２５重量％と確認された。
【0131】
２．バッテリー断熱シート製造
０．１ｍｍ厚のマイカシート（Ｆａｍｉｃａ，Ｍｕｓｃｏｖｉｔｅ）上に、製造されたエアロゲル組成物をスラリー塗布した後、サンドウィッチタイプで０．１ｍｍ厚のマイカシートを積層し、ロール圧延方法でコートした。その後、６０℃で２４時間乾燥させてエアロゲル層を形成し、バッテリー断熱シートを製造した。製造されたバッテリー断熱シートの総厚は１．３８ｍｍと確認された。
０．１ｍｍ厚のマイカシート（Ｆａｍｉｃａ，Ｍｕｓｃｏｖｉｔｅ）上に、製造されたエアロゲル組成物をスラリー塗布した後、サンドウィッチタイプで０．１ｍｍ厚のマイカシートを積層し、ロール圧延方法でコートした。その後、６０℃で２４時間乾燥させてエアロゲル層を形成し、バッテリー断熱シートを製造した。製造されたバッテリー断熱シートの総厚は１．３８ｍｍと確認された。
【0132】
比較例１
実施例１において、エアロゲル組成物の製造時に原料の投入量を調節し、固形分含量がエアロゲル７０重量％、ポリビニルアルコール３０重量％であるエアロゲル組成物を製造した以外は、実施例１と同じ方法で製造した。
実施例１において、エアロゲル組成物の製造時に原料の投入量を調節し、固形分含量がエアロゲル７０重量％、ポリビニルアルコール３０重量％であるエアロゲル組成物を製造した以外は、実施例１と同じ方法で製造した。
【0133】
（実験例）
実験例１：断熱性評価
実施例１～９及び比較例１で製造された断熱シートを用いて断熱性を評価した。
具体的には、対向する一対の１ｍｍ厚のアルミニウムプレートの間にそれぞれの断熱シートを入れ、ヒートプレス上に載せ、ヒートプレス上板は３５０℃に加熱し、ヒートプレス下板は加熱せずに開始温度である４０℃に保たせた。その後、ヒートプレス下板に２０ｋＮの圧力を加えて１１分後のヒートプレス下板の温度を測定し、下記の表１に示した。
実験例１：断熱性評価
実施例１～９及び比較例１で製造された断熱シートを用いて断熱性を評価した。
具体的には、対向する一対の１ｍｍ厚のアルミニウムプレートの間にそれぞれの断熱シートを入れ、ヒートプレス上に載せ、ヒートプレス上板は３５０℃に加熱し、ヒートプレス下板は加熱せずに開始温度である４０℃に保たせた。その後、ヒートプレス下板に２０ｋＮの圧力を加えて１１分後のヒートプレス下板の温度を測定し、下記の表１に示した。
【0134】
実験例２：耐火性評価（Ｂｕｒｎ Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）
実施例１～９及び比較例１で製造された断熱シートを用いて溶落ち抵抗（Ｂｒｕｎ Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を評価した。
実施例１～９及び比較例１で製造された断熱シートを用いて溶落ち抵抗（Ｂｒｕｎ Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を評価した。
【0135】
具体的には、断熱シートを５×８ｃｍ２で準備した後、ガストーチを用いて断熱シートから約５ｃｍで火炎を照射した時に、反対側の断熱シートが破損するまでの時間を測定することによって耐火性を確認した。
【0136】
【表1】
【0137】
上記の表１を参照すると、実施例１～９においていずれも断熱性に優れていることが確認できた。ここで、実施例１～６から、エアロゲル組成物の成分含有量に従う耐火性の変化が確認でき、バインダー全体１００重量部に対して難燃剤を０．５重量部～１０重量部で含む場合に、耐火性に非常に優れていることが確認できた。具体的には、実施例５において、ホスホラス系物質を含む難燃剤の含有量が少ないため、耐火性が多少低下していることが確認できた。また、実施例６において、ホスホラス系物質を含む難燃剤の含有量が高いため、断熱性が多少低下していることが確認できた。また、実施例１、７及び８から、難燃剤の種類による物性結果が確認でき、その結果、ホスホラス系物質を含む難燃剤を使用した場合に断熱性及び耐火性が改善されていることが確認できた。また、実施例９は、バインダーと分散剤を混用した場合であり、断熱性及び耐火性がより改善されていることが確認できた。
【0138】
一方、比較例１では、ホスホラス系物質を含む難燃剤を含まず、断熱性が非常に低下していることが確認できた。
【0139】
したがって、一実施形態によるエアロゲル組成物を使用する場合に、断熱性及び熱伝播遮断特性に優れていることが確認できた。
【0140】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はそれらに限定されず、特許請求の範囲、発明の詳細な説明、及び添付する図面の範囲内で様々に変形して実施することが可能であり、それらも本発明の範囲に属することは当然である。
【符号の説明】
【0141】
１００ バッテリー断熱シート
１１０ 第１基材
１２０ エアロゲル層
１３０ 第２基材
２００ セル
１１０ 第１基材
１２０ エアロゲル層
１３０ 第２基材
２００ セル
【図1】
【図2】
