特許 7184597 組電池用熱伝達抑制シート、シート構造体および組電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-28

(45)【発行日】2022-12-06

(54)【発明の名称】組電池用熱伝達抑制シート、シート構造体および組電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/658 20140101AFI20221129BHJP

   H01M 10/613 20140101ALI20221129BHJP

   H01M 10/625 20140101ALI20221129BHJP

   H01M 10/6555 20140101ALI20221129BHJP

   H01M 10/653 20140101ALI20221129BHJP

   H01M 50/20 20210101ALI20221129BHJP

【ＦＩ】

H01M10/658

H01M10/613

H01M10/625

H01M10/6555

H01M10/653

H01M50/20

【請求項の数】 22

(21)【出願番号】P 2018205319

(22)【出願日】2018-10-31

(65)【公開番号】P2020072004

(43)【公開日】2020-05-07

【審査請求日】2021-10-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000000158

【氏名又は名称】イビデン株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000153591

【氏名又は名称】株式会社巴川製紙所

(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】高橋 直己

(72)【発明者】

【氏名】安藤 寿

(72)【発明者】

【氏名】畑中 清成

(72)【発明者】

【氏名】森永 栄徳

【審査官】大濱 伸也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１６１７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５２３５８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２３５１１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０５３１９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－００５１６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２０４２０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ １０／５２－１０／６６７

Ｈ０１Ｍ ５０／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電池セルが熱伝達抑制シートを介して配置され、該複数の電池セルが直列または並列に接続された組電池に用いられる熱伝達抑制シートであって、
吸熱材及び／または断熱材を含有する平板状シートと、吸熱材及び／または断熱材を含有する波板状シートとが一体化されてなり、
前記波板状シートの片面または両面において、隣接する波の山同士を、前記波の底部から頂部に向かう立壁を有する連結部により、前記波の進行方向に沿って連結していることを特徴とする組電池用熱伝達抑制シート。

【請求項2】

前記波板状シートは、前記平板状シートの片面または両面に形成されている、請求項１に記載の組電池用熱伝達抑制シート。

【請求項3】

前記波板状シートは、前記平板状シートの片面のみに形成されている、請求項１または２に記載の組電池用熱伝達抑制シート。

【請求項4】

前記波板状シートは、前記平板状シートの両面に形成されている、請求項１または２に記載の組電池用熱伝達抑制シート。

【請求項5】

前記連結部が、前記波の底部から頂部に至るまで形成されている、請求項１に記載の組電池用熱伝達抑制シート。

【請求項6】

前記連結部が、前記波の底部から波高の途中まで形成されている、請求項１に記載の組電池用熱伝達抑制シート。

【請求項7】

前記連結部が、前記波板状シートの両面において、前記波の底部から波高の途中まで形成されている、請求項１に記載の組電池用熱伝達抑制シート。

【請求項8】

前記平板状シートの厚さは、前記波板状シートの厚さよりも厚い、請求項１～７のいずれか１項に記載の組電池用熱伝達抑制シート。

【請求項9】

前記波板状シートおよび前記平板状シートの少なくとも一方は、シート厚み方向に複数の貫通孔を有する、請求項１～８のいずれか１項に記載の組電池用熱伝達抑制シート。

【請求項10】

前記波板状シートおよび前記平板状シートの少なくとも一方は、前記吸熱材を必須として含有し、
前記吸熱材は、無機水和物及び／または脱水剤である、請求項１～９のいずれか１項に記載の組電池用熱伝達抑制シート。

【請求項11】

前記吸熱材は、前記無機水和物を必須として含有し、
前記無機水和物は、熱分解開始温度が２００℃以上である、請求項１０に記載の組電池用熱伝達抑制シート。

【請求項12】

前記無機水和物は、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化亜鉛、水酸化鉄、水酸化マンガン、水酸化ジルコニウムおよび水酸化ガリウムからなる群のうち少なくとも１つである、請求項１１に記載の組電池用熱伝達抑制シート。

【請求項13】

前記無機水和物が水酸化アルミニウムである、請求項１２に記載の組電池用熱伝達抑制シート。

【請求項14】

前記吸熱材は、前記脱水剤を必須として含有し、
前記脱水剤は、シリカゲル、活性アルミナ、活性炭、ゼオライト、イオン交換樹脂、硫酸塩水和物、亜硫酸塩水和物、リン酸塩水和物、硝酸塩水和物、酢酸塩水和物および金属水和塩からなる群のうち少なくとも１つである、請求項１０に記載の組電池用熱伝達抑制シート。

【請求項15】

前記波板状シートおよび前記平板状シートの少なくとも一方は、前記断熱材を必須として含有し、
前記断熱材は、無機繊維及び／または無機粒子である、請求項１～９のいずれか１項に記載の組電池用熱伝達抑制シート。

【請求項16】

前記断熱材は、前記無機繊維を必須として含有し、
前記無機繊維は、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およびガラス繊維からなる群のうち少なくとも１つである、請求項１５に記載の組電池用熱伝達抑制シート。

【請求項17】

前記断熱材は、前記無機粒子を必須として含有し、
前記無機粒子は、ＴｉＯ_２及びＳｉＯ_２のうち少なくとも１つである、請求項１５に記載の組電池用熱伝達抑制シート。

【請求項18】

請求項１～１７のいずれか１項に記載の組電池用熱伝達抑制シートを複数重ね合わせて一体化してなるシート構造体。

【請求項19】

前記重ね合わせ方向に隣接する前記波板状シート同士において、該波板状シートの波形が互いに逆位相の関係を有する、請求項１８に記載のシート構造体。

【請求項20】

前記複数の組電池用熱伝達抑制シートのうち少なくとも１つは、前記波板状シートにおける波形の方向が他のものと異なる、請求項１８または１９に記載のシート構造体。

【請求項21】

前記複数の電池セルが、請求項１～１７のいずれか１項に記載の組電池用熱伝達抑制シート、及び／または、請求項１８～２０のいずれか１項に記載のシート構造体を介して配置され、該複数の電池セルが直列または並列に接続された組電池。

【請求項22】

前記複数の電池セル間に介在する、前記組電池用熱伝達抑制シートまたは前記シート構造体のうち少なくとも１つは、前記波板状シートにおける波形の方向が他のものと異なる、請求項２１に記載の組電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、電気自動車またはハイブリッド車などを駆動する電動モータの電源となる組電池に好適に用いられる組電池用熱伝達抑制シート、シート構造体および組電池に関する。

【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またはハイブリッド車などの開発が盛んに進められている。この電気自動車またはハイブリッド車などには、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または並列に接続された組電池が搭載されている。

【0003】

この電池セルには、鉛蓄電池やニッケル水素電池などに比べて、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が、電池の内部短絡や過充電などが原因で１つの電池セルに熱暴走が生じた場合（すなわち、異常時）、隣接する他の電池セルへ熱の伝播が起こることで、他の電池セルの熱暴走を引き起こすおそれがある。

【0004】

上記のような熱暴走の伝播を抑制するための技術として、例えば、特許文献１には、１以上の蓄電素子を備える蓄電装置であって、前記１以上の蓄電素子のうちの１つである第一蓄電素子の側方に配置された第一板材および第二板材であって、互いの面が対向するように配置された第一板材および第二板材を備え、前記第一板材と前記第二板材との間には、前記第一板材および前記第二板材よりも熱伝導率の低い物質の層である低熱伝導層（例えば、空気層）が形成されていることにより、第一蓄電素子からの輻射熱、または、第一蓄電素子に向かう輻射熱は２枚の板材によって遮断され、かつ、これら２枚の板材の一方から他方への熱の移動は低熱伝導層によって抑制されるため、蓄電素子と他の物体との間の効果的な断熱を実現することができることが開示されている。

【0005】

また、熱暴走の伝播を抑制するための他の技術として、特許文献２には、断熱緩衝部材が、積み重ねられた電池セルの間に配置されることで、複数個の電池セルのうち１つの電池セルに熱的な異常が発生した場合においても、電池セル間では熱的に絶縁を図ることができ、他の電池セルに熱的な異常が連鎖するという現象を抑制することができる旨が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１５－２１１０１３号公報

【文献】特開２００９－１６３９３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

一方、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）において、電池セルの充放電性能を十分に発揮させるためには、電池セル表面の温度を所定値以下（例えば、１５０℃以下）に維持する必要がある。

【0008】

しかしながら、特許文献１においては、熱暴走時の熱の伝播抑制のため、複数の電池セル間に単に断熱層を設けるものであるため、通常使用時に発熱する電池セルを効果的に冷却することができなかった。
また、特許文献２においては、断熱緩衝部材の表面に凹凸を形成することで、電池セル間においては断熱が図れるとともに、電池セルの積層時にはこの溝により通風効果を図ることができるとあるものの、断熱緩衝部材はポリカーボネート樹脂製またはポリプロピレン樹脂製のシートからなるため、このシートに溝を設けた場合、後述するように、通常使用時に発熱する電池セルを冷却するには十分であるとは言えなかった。
更に、特許文献１及び特許文献２においては、組電池とする際の組み付けを容易にするシートの剛性や、電池セルの熱膨張による、隣接する電池セル間の寸法変動（寸法変化）にも対応可能なシートの柔軟性について言及されていない。

【0009】

本発明は、このような事情に着目してなされたものであり、複数の電池セルが直列または並列に接続された組電池を構成するに当たり、異常時における電池セル間の熱の伝播を抑制しつつ、通常使用時における電池セルを効果的に冷却することができ、更に、組電池とする際の組み付けを容易にする剛性や、電池セルの熱膨張に対応可能な柔軟性を有する、組電池用熱伝達抑制シート、シート構造体および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】

【0010】

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る組電池用熱伝達抑制シートの要旨は、複数の電池セルが熱伝達抑制シートを介して配置され、該複数の電池セルが直列または並列に接続された組電池に用いられる熱伝達抑制シートであって、吸熱材及び／または断熱材を含有する平板状シートと、吸熱材及び／または断熱材を含有する波板状シートとが一体化されてなることにある。

【0011】

上記組電池用熱伝達抑制シートにおける好ましい実施形態において、前記波板状シートは、前記平板状シートの片面または両面に形成されている。

【0012】

上記組電池用熱伝達抑制シートにおける好ましい実施形態において、前記波板状シートは、前記平板状シートの片面のみに形成されている。

【0013】

上記組電池用熱伝達抑制シートにおける好ましい実施形態において、前記波板状シートは、前記平板状シートの両面に形成されている。

【0014】

上記組電池用熱伝達抑制シートにおける好ましい実施形態において、前記波板状シートの片面または両面において、隣接する波の山同士を、前記波の底部から頂部に向かう立壁を有する連結部により、前記波の進行方向に沿って連結している。

【0015】

上記組電池用熱伝達抑制シートにおける好ましい実施形態において、前記連結部が、前記波の底部から頂部に至るまで形成されている。

【0016】

上記組電池用熱伝達抑制シートにおける好ましい実施形態において、前記連結部が、前記波の底部から波高の途中まで形成されている。

【0017】

上記組電池用熱伝達抑制シートにおける好ましい実施形態において、前記連結部が、前記波板状シートの両面において、前記波の底部から波高の途中まで形成されている。

【0018】

上記組電池用熱伝達抑制シートにおける好ましい実施形態において、前記平板状シートの厚さは、前記波板状シートの厚さよりも厚い。

【0019】

上記組電池用熱伝達抑制シートにおける好ましい実施形態において、前記波板状シートおよび前記平板状シートの少なくとも一方は、シート厚み方向に複数の貫通孔を有する。

【0020】

上記組電池用熱伝達抑制シートにおける好ましい実施形態において、前記波板状シートおよび前記平板状シートの少なくとも一方は、前記吸熱材を必須として含有し、前記吸熱材は、無機水和物及び／または脱水剤である。

【0021】

上記組電池用熱伝達抑制シートにおける好ましい実施形態において、前記吸熱材は、前記無機水和物を必須として含有し、前記無機水和物は、熱分解開始温度が２００℃以上である。

【0022】

上記組電池用熱伝達抑制シートにおける好ましい実施形態において、前記無機水和物は、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化亜鉛、水酸化鉄、水酸化マンガン、水酸化ジルコニウムおよび水酸化ガリウムからなる群のうち少なくとも１つである。

【0023】

上記組電池用熱伝達抑制シートにおける好ましい実施形態において、前記無機水和物が水酸化アルミニウムである。

【0024】

上記組電池用熱伝達抑制シートにおける好ましい実施形態において、前記吸熱材は、前記脱水剤を必須として含有し、前記脱水剤は、シリカゲル、活性アルミナ、活性炭、ゼオライト、イオン交換樹脂、硫酸塩水和物、亜硫酸塩水和物、リン酸塩水和物、硝酸塩水和物、酢酸塩水和物および金属水和塩からなる群のうち少なくとも１つである。

【0025】

上記組電池用熱伝達抑制シートにおける好ましい実施形態において、前記波板状シートおよび前記平板状シートの少なくとも一方は、前記断熱材を必須として含有し、前記断熱材は、無機繊維及び／または無機粒子である。

【0026】

上記組電池用熱伝達抑制シートにおける好ましい実施形態において、前記断熱材は、前記無機繊維を必須として含有し、前記無機繊維は、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およびガラス繊維からなる群のうち少なくとも１つである。

【0027】

上記組電池用熱伝達抑制シートにおける好ましい実施形態において、前記断熱材は、前記無機粒子を必須として含有し、前記無機粒子は、ＴｉＯ_２及びＳｉＯ_２のうち少なくとも１つである。

【0028】

また、本発明の一態様に係るシート構造体の要旨は、上記いずれか１つに記載の組電池用熱伝達抑制シートを複数重ね合わせて一体化してなることにある。

【0029】

上記シート構造体における好ましい実施形態において、前記重ね合わせ方向に隣接する前記波板状シート同士において、該波板状シートの波形が互いに逆位相の関係を有する。

【0030】

上記シート構造体における好ましい実施形態において、前記複数の組電池用熱伝達抑制シートのうち少なくとも１つは、前記波板状シートにおける波形の方向が他のものと異なる。

【0031】

また、本発明の一態様に係る組電池の要旨は、前記複数の電池セルが、上記いずれか１つに記載の組電池用熱伝達抑制シート、及び／または、上記いずれか１つに記載のシート構造体を介して配置され、該複数の電池セルが直列または並列に接続されたことにある。

【0032】

上記組電池における好ましい実施形態において、前記複数の電池セル間に介在する、前記組電池用熱伝達抑制シートまたは前記シート構造体のうち少なくとも１つは、前記波板状シートにおける波形の方向が他のものと異なる。

【発明の効果】

【0033】

本発明に係る組電池用熱伝達抑制シートは、複数の電池セル間に配置される場合において、波板状シート及び平板状シートが断熱材や吸熱材を含む材料で形成されているため、異常時における電池セル間の熱の伝播を抑制することができる。また、電池セルの表面と波板状シートとの間に、波の進行方向に垂直な方向に向かうトンネル状の空間が複数形成されるため、通常使用時における電池セルを効果的に冷却することができる。
更に、本発明に係る組電池用熱伝達抑制シートは、波板状シートと平板状シートを一体化して補強したものであり、波板状シートにおける波の潰れを抑制することでシート全体の剛性が高められているため、組電池とする際の組み付けを容易にすることができる。加えて、波板状シートの波部分により柔軟性が増すため、電池セルの熱膨張による寸法変動を効果的に吸収できる。

【0034】

また、組電池用熱伝達抑制シートを積層した本発明に係るシート構造体によれば、組電池の仕様、例えば電池セルの個数や寸法等の変化に容易に対応可能であり、組電池とする際の組み付け性が更に向上する。加えて、通常使用時における、組電池における個々の電池セルの冷却性能を向上させたり、異常時における、電池セル間の熱の伝播をより効果的に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】図１は、本発明の実施形態（本実施形態）に係る組電池用熱伝達抑制シートを示す斜視図である。

【図2】図２は、図１に示す組電池用熱伝達抑制シートを、波の進行方向に沿って示す要部拡大断面図である。

【図3】図３は、本実施形態の第１変形例に係る組電池用熱伝達抑制シートの斜視図である。

【図4】図４は、本実施形態の第２変形例に係る組電池用熱伝達抑制シートの斜視図である。

【図5】図５は、本実施形態の第３変形例に係る組電池用熱伝達抑制シートの斜視図である。

【図6A】図６Ａは、本実施形態の第４変形例に係る組電池用熱伝達抑制シートの斜視図である。

【図6B】図６Ｂは、本実施形態の第４変形例に係る組電池用熱伝達抑制シートの他の例を示す斜視図である。

【図7】図７は、本実施形態の第５変形例に係る組電池用熱伝達抑制シートの斜視図である。

【図8】図８は、本実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートが３層に積層されてなるシート構造体を示す斜視図である。

【図9】図９は、重ね合わせ方向に隣接する波板状シート同士において、波板状シートの波形が互いに逆位相の関係を有するシート構造体の斜視図である。

【図10】図１０は、本実施形態に係る組電池用熱伝達抑制シートを適用した組電池の構成を模式的に示す断面図である。

【図11】図１１は、図１０に示す組電池から電池ケースを除いたものを示す斜視図である。

【図12】図１２は、複数の組電池用熱伝達抑制シート間において、波板状シートにおける波形の方向が互いに異なる場合の、図１１相当の斜視図である。

【図13】図１３は、図１の組電池用熱伝達抑制シートの一製造方法を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0036】

本発明者らは、高温の熱が発生する異常時における電池セル間の熱の伝播を抑制しつつ、比較的低温の熱が発生する通常使用時における電池セルを冷却することができ、更に、組電池とする際の組み付けを容易にし、加えて、電池セルの熱膨張にも対応可能な組電池用熱伝達抑制シートを提供するため、鋭意検討を行ってきた。

【0037】

その結果、吸熱材及び／または断熱材を含有する平板状シートと、吸熱材及び／または断熱材を含有する波板状シートとが一体化されてなる組電池用熱伝達抑制シートを用いることにより、上記課題を解決できることを見出した。

【0038】

すなわち、本発明に係る組電池用熱伝達抑制シートは、波板状シートと平板状シートを一体化して補強したものであり、波板状シートにおける波の潰れを抑制することでシート全体の剛性を高めることができ。組電池を組み立てる際の電池セルの組み付け性を向上させることができる。

【0039】

また、波板状シートの波の波高方向への柔軟性により、通常使用時の電池セルの熱膨張による寸法変動や、組電池にする際の電池セル間の隙間のバラツキを効果的に吸収できる。

【0040】

更に、波板状シート及び平板状シートを構成する吸熱材及び／または断熱材により、異常時における、ある電池セルに熱暴走が生じた熱が隣接する他の電池セルに伝播するのを効果的に抑制することができる。

【0041】

加えて、電池セルの表面と波板状シートとの間に、波の進行方向に垂直な方向に向かうトンネル状の空間が複数（望ましくは、多数）形成され、更に、このトンネル状の空間が外気に通じているため、電池セルからの熱が外に逃げやすくなり、通常使用時における電池セルの冷却性能が高められる。

【0042】

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、以降の説明において組電池用熱伝達抑制シートを「熱伝達抑制シート」と略称する。

【0043】

＜１．熱伝達抑制シートの構成＞
［１－１．基本構成］
図１は、本実施形態に係る熱伝達抑制シート１０の斜視図である。
本実施形態に係る熱伝達抑制シート１０は、吸熱材及び／または断熱材を含有する平板状シート２０と、吸熱材及び／または断熱材を含有する波板状シート３０とを有し、平板状シート２０の片面のみに波板状シート３０が形成されている。別の表現として、波板状シート３０の片面のみに平板状シート２０が形成されているとも言える。これにより、平板状シート２０と波板状シート３０との間には、波板状シート３０の波３１の進行方向（すなわち、紙面の左右方向）に垂直な方向に向かうトンネル状の空間３６が複数形成される。

【0044】

また、図１０に示すように、組電池１００においては、電池セル５０の表面と波板状シート３０との間にも、同様のトンネル状の空間３７が複数形成される。なお、波板状シート３０における、波３１の進行方向に垂直な方向の両端面２６，２６は開口しており、空間３６，３７は外気に通じている。

【0045】

ここで、平板状シート２０は、吸熱材及び／または断熱材を含有していることから、異常時において、熱暴走を起こした電池セル５０からの熱を吸熱及び／または断熱して、他の電池セル５０に伝播することを抑制する。
また、組電池１００において、平板状シート２０は、電池セル５０と面で接していることから、熱暴走を起こした電池セル５０からの多量の熱を効率よく平板状シート２０で受け取ることができるため、電池セル間の熱の伝播を抑制する効果を十分に発揮することができる。

【0046】

なお、平板状シート２０で吸熱及び／または断熱されなかった熱が、平板状シート２０を通じて放熱されたとしても、波板状シート３０も平板状シート２０と同等の吸熱及び／または断熱性能を有するため、波板状シート３０により吸熱及び／または断熱される。

【0047】

更に、平板状シート２０と波板状シート３０との間に形成されるトンネル状の空間３６を通じ、平板状シート２０からの熱を外気に逃がすことができる。すなわち、本実施形態の熱伝達抑制シート１０は、異常時における電池セル５０からの熱を、平板状シート２０と波板状シート３０とで二重に熱伝播を抑制するとともに、外気に効果的に逃がすことができる。

【0048】

一方、電池セル５０の表面と波板状シート３０との間に、波３１の進行方向に垂直な方向に向かうトンネル状の空間３７が複数形成されるため、通常使用時における電池セル５０を効果的に冷却することができる。

【0049】

また、本実施形態に係る熱伝達抑制シート１０は、波板状シート３０と平板状シート２０を一体化して補強したものであり、波板状シート３０における波３１の潰れを抑制することでシート全体の剛性を高めることができ。その取り扱い性が向上する。その結果、組電池１００を組み立てる際の電池セル５０の組み付け性を向上させることができる。

【0050】

更に、波板状シート３０の波部分により柔軟性が増しており、波板状シート３０が波高方向に変形しやすいため、電池セル５０の熱膨張による寸法変動を効果的に吸収することができる。

【0051】

上記の冷却性能や熱伝達抑制性能を高める上で、平板状シート２０または波板状シート３０の表面は、微細な凹凸形状を有することが好ましい。微細な凹凸形状とすることにより、電池セル５０からの熱と、空間３７の空気との接触面積が増えて、電池セル５０からの熱を外気へとより逃がしやすくなる。その結果、上記特許文献２に示すような、表面に凹凸形状を有しない溝部が形成された断熱シートに比べ、通常使用時における電池セル５０をより効果的に冷却することができる。

【0052】

図２は、熱伝達抑制シート１０を、波３１の進行方向に沿ってその一部を拡大して示す断面図である。平板状シート２０または波板状シート３０の表面に凹凸形状２２，３２を有することは、熱伝達抑制シート１０に含まれる無機粒子や無機繊維等（下記で説明する、吸熱材としての無機水和物や脱水剤、断熱材としての無機粒子や無機繊維を含む）の固体材料３４が、その形状を維持したまま結着してシート状をなしていることを示す。後述するように、数μｍレベルの多数の固体材料３４から形成される熱伝達抑制シート１０は、ポリカーボネートやポリプロピレンなどの樹脂からなる断熱シートとは異なり、その表面は、数μｍサイズのピッチ及び深さを有する多数の凹凸形状２２，３２を有している。

【0053】

ここで、凹凸のピッチ及び深さの下限はそれぞれ０．５μｍであり、好ましくは１．０μｍ以上である。また、凹凸のピッチ及び深さの上限はそれぞれ１００μｍであり、好ましくは８０μｍ以下、より好ましくは６０μｍ以下、更に好ましくは４０μｍ以下である。

【0054】

凹凸のピッチまたは深さが０．５μｍ未満であると、熱伝達抑制シート１０中に生じる空隙が小さくなり過ぎて、対流が起きにくくなることで、熱と接触しづらくなるため、熱を効果的に外へ逃がすことができないおそれがある。一方、凹凸のピッチまたは深さが１００μｍを超えると、固体材料３４の平均粒径が大きすぎて、固体材料３４の比表面積が低下するため、熱を効果的に外へ逃がすことができないおそれがある。
なお、凹凸のピッチとは、隣接する凹部同士または凸部同士の中心間距離をいい、凹凸の深さとは、凹部の底部と凸部の頂部との間の距離をいう。

【0055】

［１－２．第１変形例］
図３は、本実施形態の第１変形例に係る熱伝達抑制シート１０の斜視図である。本変形例の熱伝達抑制シート１０は、上記基本構成で説明したものと同様、吸熱材及び／または断熱材を含有する平板状シート２０と、吸熱材及び／または断熱材を含有する波板状シート３０とを有し、平板状シート２０と波板状シート３０が一体に形成されている。

【0056】

ただし、本変形例の熱伝達抑制シート１０は、平板状シート２０の板厚ｔｐが、波板状シート３０の板厚ｔｗより厚くなっている点において異なる。平板状シート２０の板厚ｔｐがより厚く形成されることで、平板状シート２０における吸熱性能及び／または断熱性能が強化されるとともに、シート全体の剛性が更に向上する。
なお、その他の構成及び効果は、上記基本構成で説明したものと同様である。

【0057】

［１－３．第２変形例］
図４は、本実施形態の第２変形例に係る熱伝達抑制シート１０の斜視図である。本変形例の熱伝達抑制シート１０は、吸熱材及び／または断熱材を含有する平板状シート２０の両面に、吸熱材及び／または断熱材を含有する波板状シート３０が一体に形成されている。これにより、平板状シート２０の両面側（すなわち、紙面の上下方向）に、平板状シート２０と波板状シート３０との間で形成されるトンネル状の空間３６、及び電池セル５０と波板状シート３０との間で形成されるトンネル状の空間３７が多数形成されるため、電池セル５０の冷却性能がより向上する。
なお、その他の構成及び効果は、上記基本構成で説明したものと同様である。

【0058】

ところで、上記基本構成で説明したような、波板状シート３０が平板状シート２０の片面のみに形成されている熱伝達抑制シート１０は、上述の通り、吸熱材及び／または断熱材を含有する平板状シート２０が電池セル５０と面で接していることから、異常時において、熱暴走を起こした電池セル５０からの多量の熱を平板状シート２０で受け取ることができるため、電池セル間の熱の伝播を抑制する効果をより高く発揮できる仕様である。その一方で、第２変形例に係る熱伝達抑制シート１０は、組電池１００において、電池セル５０の両面が波板状シート３０と対面する構成となることから、通常使用時における電池セルを冷却する効果をより高く発揮できる仕様である。

【0059】

［１－４．第３変形例、第４変形例］
図５は、本実施形態の第３変形例に係る熱伝達抑制シート１０の斜視図であり、図６Ａは、本実施形態の第４変形例に係る熱伝達抑制シート１０の斜視図である。なお、図５及び図６Ａにおいて、本来は波板状シート３０の下部（紙面の下方向）に平板状シート２０が形成されているが、説明の都合上、平板状シート２０の図示を省略している。
図５に示すように、熱伝達抑制シート１０は、吸熱材及び／または断熱材を含有する波板状シート３０の一方の側の面３０ａ（同図では「上面側」）において、隣接する波３１の山３１ａ，３１ｂ同士を、連結部３５にて波３１の進行方向、すなわち紙面の左右方向に連結したものである。連結部３５がリブのように作用して、熱伝達抑制シート１０の波３１の潰れを抑制するとともに、シート全体の剛性を高める。その結果、組電池１００（図１０参照）を組み立てる際の組み付け性が更に向上する。

【0060】

図５では、連結部３５は、波板状シート３０の波３１と平行な方向の長さ（図中、「幅Ｗ」で示す）のほぼ中央に、波３１の進行方向に沿って筋状に一本形成されているが、間隔を空けて複数本形成してもよい。

【0061】

連結部３５は、波３１の底部３８から頂部３９に向かう立壁を有しており、波３１の進行方向に沿って形成される。そして、連結部３５は、図５に示すように、波３１の底部３８から頂部３９に至るまで、すなわち、波３１の底部３８から頂部３９に達するように形成されていてもよい（第３変形例）。また、図６Ａに示すように、波３１の底部３８から波高の途中まで、すなわち、波３１の底部３８から波高の任意の位置（例えば図６Ａでは、波高のほぼ中央の位置）まで形成されていてもよい（第４変形例）。連結部３５は、上記のように波３１の補強部材として機能するが、図５のように、波３１の頂部３９まで達するように形成されることにより、補強効果が最も高まるものの、波３１の幅Ｗと平行な空間３７が、連結部３５が形成された位置にて、波の進行方向と直交する方向において途中で分断されるため、連結部３５が無い場合に比べて電池セル５０の冷却性能が低下するおそれがある。

【0062】

これに対し、図６Ａのように、連結部３５が波高の途中まで形成されている場合には、電池セル５０と連結部３５の上方部分との間に空間部分が形成されるため、トンネル状の空間３７が、連結部３５が形成された位置にて、波の進行方向において途中で分断されることがない。このため、図５のように連結部３５が頂部３９まで形成される場合と比べると、若干補強効果が低下するものの、電池セル５０の冷却性能がより一層高いものとなる。なお、連結部３５の底部３８からの高さにより、補強効果と冷却性能との配分を調整することができ、両者のバランスを考慮すると連結部３５の底部３８からの高さは、波高の半分（中央の位置）が好ましい。

【0063】

なお、波板状シート３０の連結部３５が形成されていない側の面３０ｂ（同図では「下面側」）には、波３１の幅Ｗの全長にわたる１本のトンネル状の空間３６が形成されるため、波板状シート３０の連結部３５が形成されていない側の面３０ｂと接する電池セル５０の冷却性能は、図５及び図６Ａに示す場合の双方において、高いまま不変である。

【0064】

また、図５では、波板状シート３０の一方の側の面３０ａにおいてのみ連結部３５が形成されているが、他方側の面３０ｂにおいてのみ連結部３５が形成されるものであってもよいし、一方側の面３０ａと他方側の面３０ｂの両方に形成されるものであってもよい。
更に、連結部３５は、図５で示すような、隣接する波３１の山３１ａ，３１ｂ同士の全部を連結するようなものであってもよいが、例えば、上記した補強効果と冷却性能とのバランスを鑑みて、隣接する波３１の山３１ａ，３１ｂ同士の一部を連結するようなものであってもよい。

【0065】

なお、図６Ａでは、波板状シート３０の一方の側の面３０ａにおいてのみ、連結部３５が、波３１の底部３８から波高の途中まで形成されているものを示しているが、図６Ｂに示すように、波板状シート３０の両面３０ａ，３０ｂそれぞれに、連結部３５が、波３１の底部３８から波高の途中まで形成されていることが好ましい。連結部３５が、波板状シート３０の両面３０ａ，３０ｂに形成されることで、補強効果がより向上するとともに、波板状シート３０の両面３０ａ，３０ｂにおいて、連結部３５が形成された位置にて、トンネル状の空間３７が波の進行方向において途中で分断されることがないため、電池セル５０の冷却性能を高く維持することが可能となる。

【0066】

なお、波板状シート３０における波３１の形状は、図示されるような正弦波状の断面を有する場合以外にも、例えば、底部３８や頂部３９が平坦面であってもよいし、波３１の傾斜面が平面であってもよい。また、底部３８と頂部３９が平坦面で、更に傾斜面が平面である台形状の断面を有していてもよい。あるいは、波３１の傾斜面が両側とも平面である、のこぎり歯状の断面を有していてもよい。ただし、電池セル５０の変形等による応力は波３１の波高方向に加わるため、応力を緩やかに緩和するためには、図示されるような正弦波状の断面を呈することが好ましい。

【0067】

［１－５．第５変形例］
図７は、本実施形態の第５変形例に係る熱伝達抑制シート１０の斜視図である。本変形例の熱伝達抑制シート１０は、上記基本構成で説明したものと同様、吸熱材及び／または断熱材を含有する平板状シート２０と、吸熱材及び／または断熱材を含有する波板状シート３０とを有し、平板状シート２０と波板状シート３０が一体に形成されている。

【0068】

ただし、本変形例の熱伝達抑制シート１０は、平板状シート２０において、その厚み方向に貫通する複数の貫通孔２４が形成されている。これにより、貫通孔２４を介して、平板状シート２０における波板状シート３０と対面しない側の面から、空間３６に向けて空気の流通がおこるため、電池セル５０の冷却性能が更に向上する。
なお、貫通孔２４は、波板状シート３０にも設けられてもよい。この場合、冷却性能の更なる向上が期待できる。また、貫通孔２４は、図示されるような円形の他、楕円や多角形等にすることも可能である。更に、貫通孔２４の各々の大きさ（開口面積）が全て同じでも、個々に異なっていてもよい。また更に、貫通孔２４は、格子状に等間隔に形成されていてもよいし、ランダムに形成されていてもよい。

【0069】

貫通孔２４の開口率、すなわち、貫通孔２４が形成されていない場合の平板状シート２０や波板状シート３０の面積に対する、貫通孔２４の開口面積の合計の比率にも制限はないが、開口率が大きくなるほどシート全体の剛性が低くなる。また、平板状シート２０は、電池セル５０と面で接するため、開口率が大きいと、異常時の熱の伝播を抑制する効果が低下するおそれがある。このため、強度や冷却性能、異常時における熱の伝播を抑制する効果のバランスを考慮して適宜設定される。
なお、その他の構成及び効果は、上記基本構成で説明したものと同様である。

【0070】

＜２．熱伝達抑制シートの構成材料＞
熱伝達抑制シート１０は、吸熱材及び／または断熱材を含有する。すなわち、これらは、いずれか一方のみを含有しても良く、両方を含有してもよい。

【0071】

吸熱材は、電池セル５０の異常時において、ある電池セル５０で発生した熱により熱伝達抑制シート１０が加熱されると、熱伝達抑制シート１０はその熱を吸収しつつ、水分を放出する。この吸熱作用により、電池セル５０の発熱量を低減することができる。これにより、ある電池セル５０に熱暴走が生じた場合、隣接する他の電池セル５０への熱の伝播を効果的に抑制する。

【0072】

また、断熱材は、熱伝達抑制シート１０における熱移動を有効に低減して断熱効果を発揮する。

【0073】

更に、熱伝達抑制シート１０は、吸熱材や断熱材の他にも、後述する各種材料を含有してもよい。以下、各構成材料について詳述する。

【0074】

［２－１．吸熱材］
このような吸熱材の具体的な材料としては、加熱により水分を放出することのできる無機水和物や脱水剤が好ましい。熱伝達抑制シート１０が、加熱により水分を放出する材料を含有することで、吸熱層としての役割を担うことができる。
熱伝達抑制シート１０が吸熱層の役割を果たす場合、電池セル５０の異常時において、ある電池セル５０で発生した熱により熱伝達抑制シート１０が加熱されると、熱伝達抑制シート１０はその熱を吸収しつつ、水分を放出する。この吸熱作用により、電池セル５０の発熱量を低減することができる。よって、ある電池セル５０に熱暴走が生じた場合、隣接する他の電池セル５０への熱の伝播を効果的に抑制することができる。

【0075】

無機水和物としては、熱分解開始温度が２００℃以上であることが好ましい。異常時における電池セルの温度範囲は、一般的に２００℃以上であるため、熱分解開始温度が２００℃以上の無機水和物を用いることで、異常時に効果的に水分を放出し、熱を吸収することができる。また、脱水剤としては、電池セル５０の正常な作動温度である、１５０℃以下の温度で脱水可能な脱水剤を用いることが好ましい。

【0076】

（２－１－１．無機水和物）
上記無機水和物として、例えば、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）などが挙げられる。
これらの無機水和物は、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。

【0077】

なお、水酸化アルミニウムの熱分解開始温度は約２００℃であり、水酸化マグネシウムの熱分解開始温度は約３３０℃であり、水酸化カルシウムの熱分解開始温度は約５８０℃であり、水酸化亜鉛の熱分解開始温度は約２００℃であり、水酸化鉄の熱分解開始温度は約３５０℃であり、水酸化マンガンの熱分解開始温度は約３００℃であり、水酸化ジルコニウムの熱分解開始温度は約３００℃であり、水酸化ガリウムの熱分解開始温度は約３００℃である。

【0078】

このような熱分解開始温度が異なる２種以上の無機水和物を併用すれば、温度上昇した電池セル５０を広い温度領域で冷却することができ、熱暴走時における電池セル５０間の熱の伝播を効果的に抑制することが可能となるため、好ましい。

【0079】

例えば水酸化アルミニウムの場合、水酸化アルミニウム中には約３５％の結晶水を有しており、下記式に示すように、熱分解時に結晶水を放出することで、消炎機能（吸熱反応）を発揮することができる。
２Ａｌ（ＯＨ）_３→Ａｌ_２Ｏ_３＋３Ｈ_２Ｏ
この機能により、電池セル５０で発生した高温の熱を吸収することができ、電池セル５０の温度上昇を低減することができる。

【0080】

例えば水酸化アルミニウムのような、熱分解温度が２００℃以上である無機水和物は、電池セル５０の熱暴走が生じた場合の、電池セル５０表面の上昇温度と温度範囲が大きく重複している。このため、異常時における電池セル５０の温度上昇に伴い、熱分解により脱水反応（吸熱反応）を生ずることで、効果的に電池セル５０間の熱の伝播を抑制することができる。

【0081】

特に、水酸化アルミニウムの場合には、上記無機水和物の中で熱分解開始温度が低め（熱分解開始温度：約２００℃）であるため、異常時の初期段階（比較的低めの温度）から、電池セル５０の冷却を行うことができるため、好ましい。

【0082】

無機水和物の配合量としては、熱伝達抑制シート１０を構成する材料の合計質量に対して、好ましい上限が９０質量％であり、より好ましい上限は６５質量％である。この配合量が９０質量％を超えると、熱伝達抑制シート１０としての十分な強度を保つことができないおそれがある。

【0083】

（２－１－２．脱水剤）
上記脱水剤としては、１５０℃以下の温度で脱水可能な脱水剤を用いることも好ましい。通常使用時における電池セル５０の温度範囲である、常温（２０℃程度）から最大１５０℃程度までの温度範囲内で脱水可能な脱水剤を有することで、通常使用時に電池セル５０の温度が比較的低温で上昇した場合に、脱水剤が水分を放出するため、通常使用時における電池セル５０を効果的に冷却することができる。

【0084】

上記効果を得るための具体的な材料としては、例えば、シリカゲル、活性アルミナ、活性炭、ゼオライト、イオン交換樹脂などのような水分吸着剤、あるいは、硫酸塩水和物、亜硫酸塩水和物、リン酸塩水和物、硝酸塩水和物、酢酸塩水和物、金属水和塩などが挙げられる。これらの脱水剤は、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。

【0085】

ここで、硫酸塩水和物としては、例えば、硫酸アンモニウムアルミニウム１２水和物、硫酸ナトリウムアルミニウム１２水和物、硫酸アルミニウム２７水和物、硫酸アルミニウム１８水和物、硫酸アルミニウム１６水和物、硫酸アルミニウム１０水和物、硫酸アルミニウム６水和物、硫酸カリウムアルミニウム１２水和物、硫酸鉄７水和物、硫酸鉄９水和物、硫酸カリウム鉄１２水和物、硫酸マグネシウム７水和物、硫酸ナトリウム１０水和物、硫酸ニッケル６水和物、硫酸亜鉛７水和物、硫酸ベリリウム４水和物、硫酸ジルコニウム４水和物等が挙げられる。
亜硫酸塩水和物としては、例えば、亜硫酸亜鉛２水和物、亜硫酸ナトリウム７水和物等が挙げられる。
リン酸塩水和物としては、例えば、リン酸アルミニウム２水和物、リン酸コバルト８水和物、リン酸マグネシウム８水和物、リン酸マグネシウムアンモニウム６水和物、リン酸水素マグネシウム３水和物、リン酸水素マグネシウム７水和物、リン酸亜鉛４水和物、リン酸二水素亜鉛２水和物等が挙げられる。

【0086】

硝酸塩水和物としては、例えば、硝酸アルミニウム９水和物、硝酸亜鉛６水和物、硝酸カルシウム４水和物、硝酸コバルト６水和物、硝酸ビスマス５水和物、硝酸ジルコニウム５水和物、硝酸セリウム６水和物、硝酸鉄６水和物、硝酸鉄９水和物、硝酸ニッケル６水和物、硝酸マグネシウム６水和物等が挙げられる。
酢酸塩水和物としては、例えば、酢酸亜鉛２水和物、酢酸コバルト４水和物等が挙げられる。
金属水和塩としては、例えば、塩化コバルト６水和物、塩化鉄４水和物等の塩化物塩、ホウ砂（四ホウ酸ナトリウム５水和物、四ホウ酸ナトリウム１０水和物）、八ホウ酸二ナトリウム四水物、ホウ酸亜鉛３．５水和物等のホウ酸塩等が挙げられる。

【0087】

なお、例えば、１５０℃以下の温度範囲内における高温側（７５℃～１５０℃）での水分吸着量が大きいゼオライトと、上記高温側での水分吸着量が小さいシリカゲルを併用すれば、温度上昇した電池セル５０を広い温度領域で冷却することが可能となるため、好ましい。

【0088】

脱水剤のうち、より多くの水分を放出することができ、かつ、脱水温度範囲が広いという特性を有する観点から、特にゼオライトを用いることが好ましい。ゼオライトとしては、特に種類に限定されるものではなく、例えば、β型ゼオライト、Ｙ型ゼオライト、フェリエライト、ＺＳＭ－５型ゼオライト、モルデナイト、フォージサイト、ゼオライトＡおよびゼオライトＬ等が挙げられる。

【0089】

ゼオライトは、３次元網目構造を有するアルミノケイ酸塩である。水分を吸着するゼオライトは安定的に存在するため、通常、常温条件下で３次元網目構造の隙間に水分などを吸着している。しかし、ある温度以上の熱が与えられることにより、ゼオライトに吸着されていた水分がゼオライトから脱着する。
しかし、水分を吸着していないゼオライトは不安定であるため、脱水したゼオライトは高い吸着作用を有するため、温度が低下した後は再び水分を吸着する。

【0090】

例えばゼオライトのように、１５０℃以下の温度で脱水可能な脱水剤は、充放電サイクルを行う場合の電池セル５０表面の上昇温度と温度範囲が大きく重複しているため、通常使用時における電池セル５０の温度上昇に伴い、水分を放出することで効果的に電池セル５０を冷却することができる。

【0091】

また、特にゼオライトの場合には、電池セル５０が冷却され、熱伝達抑制シート１内の脱水剤の温度が低下した後は、熱伝達抑制シート１周囲の水分を再び吸着することとなるため、繰り返し行われる充放電サイクルに対して何度でも再利用することができる。

【0092】

脱水剤の配合量としては、熱伝達抑制シート１０を構成する材料の合計質量に対して、好ましい上限が９０質量％であり、より好ましい上限は６５質量％である。
これに対し、脱水剤の配合量の好ましい下限は１０質量％であり、より好ましい下限は３５質量％である。この配合量が１０質量％未満では、十分な脱水効果が得られないおそれがある。また、この配合量が９０質量％を超えると、熱伝達抑制シート１としての十分な強度を保つことができないおそれがある。

【0093】

なお、上記で説明した、熱分解開始温度が２００℃以上の無機水和物と、１５０℃以下の温度で脱水可能な脱水剤は、それぞれ単独で用いてもよいが、これらを併用することが好ましい。これらを併用することにより、異常時の熱伝達抑制と、通常使用時の冷却を両立する効果をより一層発揮することができる。すなわち、構造面からの上記課題の両立に加え、異常時と通常使用時にそれぞれ吸熱作用を発揮する材料を併用することによる、材料面からの上記課題の両立も図ることが可能となる。

【0094】

［２－２．断熱材］
断熱材の具体的な材料としては、無機繊維及び無機粒子のうち少なくともいずれか一方を含むものであれば良く、これらのうちいずれか一方を含むことで断熱材としての効果を発揮させることができる。ただし、無機繊維および無機粒子の両方を含むことにより、無機繊維が絡み合って生じた構造中の連続した空隙を無機粒子が分断することができるため、熱伝達抑制シート１における対流伝熱を有効に低減することが可能となり、断熱効果をより効果的に発揮することができる。

【0095】

（２－２－１．無機繊維）
無機繊維としては、例えば、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、ジルコニア繊維およびチタン酸カリウムウィスカ繊維などが挙げられる。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。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。

【0096】

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。

【0097】

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、得られる熱伝達抑制シート１０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。

【0098】

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１０μｍであり、より好ましい上限は７μｍ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以上であるが好ましい。一方、無機繊維の平均繊維径が１０μｍ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、熱伝達抑制シート１０の成形性が悪化するおそれがある。

【0099】

この無機繊維は、熱伝達抑制シート１を構成する材料の合計重量に対して、１０～７０質量％の範囲で必要に応じて使用することができる。

【0100】

（２－２－２．無機粒子）
無機粒子としては、例えば、ＴｉＯ_２粉末、ＳｉＯ_２粉末、ＢａＴｉＯ_３粉末、ＰｂＳ粉末、ＺｒＯ_２粉末、ＳｉＣ粉末、ＮａＦ粉末およびＬｉＦ粉末などが挙げられる。これらの無機粒子は、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。

【0101】

無機粒子を組み合わせて使用する場合、好ましい組み合わせとしては、ＴｉＯ_２粉末とＳｉＯ_２粉末との組み合わせ、ＴｉＯ_２粉末とＢａＴｉＯ_３粉末との組み合わせ、ＳｉＯ_２粉末とＢａＴｉＯ_３粉末との組み合わせ、または、ＴｉＯ_２粉末とＳｉＯ_２粉末とＢａＴｉＯ_３粉末との組み合わせが挙げられる。

【0102】

なお、ＴｉＯ_２粉末は、赤外線に対する屈折率が高く、高温域での断熱性を向上させる効果がある。また、ＳｉＯ_２粉末は、固体熱伝達率が低く、微小粒子で細かい空隙を作りやすいため、対流が抑制され低温域での断熱性を向上させる効果がある。よって、ＴｉＯ_２粉末およびＳｉＯ_２粉末を併用することにより、低温域から高温域に至る広い温度領域での断熱性が期待できるため、これらの組合せが特に好ましい。

【0103】

熱伝達抑制シート１０を構成する材料として無機粒子および無機繊維の両方を含む場合、無機繊維の配合量としては、熱伝達抑制シート１０を構成する材料の合計重量に対して、好ましい上限が５０質量％であり、更に好ましい上限は４０質量％である。一方、無機繊維の配合量の好ましい下限は５質量％であり、更に好ましい下限は１０質量％である。この配合量が５質量％未満では、無機繊維による補強効果が得られず、熱伝達抑制シート１０の取り扱い性、機械的強度が低下するおそれがあり、また、良好な成形性が得られないおそれがある。一方、この配合量が５０質量％を超えると、熱伝達抑制シート１０を構成する無機繊維が絡み合った構造において連続した空隙が多く存在することになり、対流伝熱、分子伝熱、輻射伝熱が増大するため、断熱特性が低下するおそれがある。

【0104】

熱伝達抑制シート１０を構成する材料として無機粒子および無機繊維の両方を含む場合、無機粒子の配合量としては、熱伝達抑制シート１０を構成する材料の合計重量に対して、好ましい上限が９５質量％であり、更に好ましい上限は９０質量％である。これに対し、無機粒子の配合量の好ましい下限は５０質量％であり、更に好ましい下限は６０質量％である。無機粒子の配合量が上記範囲にあると、無機繊維による補強効果を維持しつつ、無機繊維の交絡構造中の連続した空隙を分断することによる、対流伝熱の低減効果を得ることができる。

【0105】

無機粒子の平均粒径の好ましい下限は０．５μｍであり、より好ましい下限は１μｍである。一方、上記無機粒子の平均粒径の好ましい上限は２０μｍであり、より好ましい上限は１０μｍである。上記無機粒子の平均粒径が０．５μｍ未満では熱伝達抑制シート１の製造が困難になるばかりでなく、輻射熱の散乱が不十分になり、熱伝達抑制シート１の熱伝達率が上昇（すなわち、断熱性が低下）してしまうおそれがある。一方、無機粒子の平均粒径が２０μｍを超えると、熱伝達抑制シート１０中に生じる空隙が極めて大きくなってしまうため、対流伝熱および分子伝熱が増大し、この場合も熱伝達率が上昇してしまう。

【0106】

なお、無機粒子の形状としては、平均粒径が上記範囲内にあれば特に限定されず、例えば、球体、楕円体、多面体、表面に凹凸や突起を有する形状および異形体などの任意の形状が挙げられる。

【0107】

また、無機粒子において、波長１μｍ以上の光に対する屈折率の比（比屈折率）が１．２５以上であることが好ましい。上記無機粒子は、輻射熱の散乱材として極めて重要な役割を有しており、屈折率が大きいほど、輻射熱をより効果的に散乱させることができる。また、比屈折率については、フォノン伝導の抑制について極めて重要であり、この値が大きいほど抑制効果が良好である。

【0108】

フォノン伝導を抑制することができる材料としては、一般的に、結晶内に格子欠陥を有している物質もしくは、複雑な構造を有している物質が知られている。前述のＴｉＯ_２やＳｉＯ_２、ＢａＴｉＯ_３は格子欠陥を有しやすく、複雑な構造を有しているので、輻射熱の散乱だけでなく、フォノンの散乱にも効果的であると考えられる。

【0109】

更に、無機粒子として、波長１０μｍ以上の光に対する反射率が７０％以上である無機粒子を好適に使用することができる。波長１０μｍ以上の光は、いわゆる赤外線～遠赤外線波長領域の光であり、この波長領域の光に対する反射率が７０％以上であることで、輻射伝熱をより有効に低減させることができる。

【0110】

無機粒子の固体熱伝達率は、室温で２０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましい。室温での固体熱伝達率が２０Ｗ／ｍ・Ｋより大きい無機粒子を原料として用いると、熱伝達抑制シート１中において固体伝熱が支配的になり、熱伝達率が上昇（断熱性が低下）してしまうおそれがある。

【0111】

なお、本実施形態において、無機繊維とはアスペクト比が３以上である無機材料をいう。一方、無機粒子とはアスペクト比が３未満である無機材料をいう。また、アスペクト比とは、物質の短径ａに対する長径ｂの比（ｂ／ａ）を意味する。

【0112】

熱伝達抑制シート１０を構成する材料として、有機バインダーを必要に応じて使用してもよい。有機バインダーは、成形時の強度向上を目的とする上で有用であり、例えば高分子凝集剤やアクリルエマルジョンなどを好適に使用することができる。
有機バインダーの配合量としては、熱伝達抑制シート１を構成する材料の合計重量に対して０．５～５．０質量％の範囲で必要に応じて使用することができる。

【0113】

熱伝達抑制シート１０を構成する波板状シート３０の厚さとしては特に限定されないが、０．０５～５ｍｍの範囲にあることが好ましく、組電池１００の体積エネルギー密度からは薄いほど好ましいことを考慮すると１ｍｍ以下がより好ましい。波板状シート３０の厚さが０．０５ｍｍ未満であると、充分な機械的強度を熱伝達抑制シート１０に付与することができない。一方、波板状シート３０の厚さが５ｍｍを超えると、熱伝達抑制シート１の成形自体が困難となるおそれがある。

【0114】

熱伝達抑制シート１０は、高温での強度維持を目的として無機バインダーを含んでいてもよい。無機バインダーとしては、例えば、コロイダルシリカ、合成マイカ、モンモリロナイトなどが挙げられる。無機バインダーは、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。

【0115】

この無機バインダーは、熱伝達抑制シート１０の構成材料の合計重量に対し、１～１０質量％の範囲で必要に応じて使用することができる。無機バインダーの使用態様としては、例えば、原料中に混合したり、もしくは得られた断熱材へ含浸したりして使用することができる。

【0116】

更に、熱伝達抑制シート１０の構成材料として有機弾性物質を必要に応じて使用してもよい。この有機弾性物質は、熱伝達抑制シート１０に柔軟性を持たせる場合において有用であり、例えば、天然ゴムのエマルジョンやアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）などの合成ゴムラテックスバインダーを好適に使用することができる。特に、熱伝達抑制シート１０を湿式成形法にて製造する場合には、有機弾性物質を使用することにより柔軟性を向上させることができる。

【0117】

有機弾性物質の配合量は、熱伝達抑制シート１０の構成材料の合計重量に対し０～５質量％の範囲であることが好ましい。有機弾性物質は、その配合量が５質量％を超えると、７００℃以上の高温域で使用する際に有機弾性物質が焼失し、空隙が著しく増大するため、断熱性が低下してしまうおそれがある。

【0118】

＜３．シート構造体＞
本発明は、上記の熱伝達抑制シート１０を積層したシート構造体を含む。
図８に示すシート構造体４０は、複数の熱伝達抑制シート１０を、波板状シート３０の波高方向に重ね合わせて構成されている。図示されるシート構造体４０は、各熱伝達抑制シート１０における波板状シート３０の位相が合わされて（すなわち、同位相）、３層に積層されている。熱伝達抑制シート１０を積層することで、単層の熱伝達抑制シート１０と比較して、剛性がより向上するとともに、吸熱性能及び断熱性能もより向上する。また、熱伝達抑制シート１０を積層することで、隣接する電池セル５０の間隔に応じて、より多様な対応が可能になる。

【0119】

なお、図８に示すシート構造体４０は、平板状シート２０と波板状シート３０とで形成される空間３６が同一方向を向いているが、少なくとも１つの波板状シート３０（例えば、真ん中）の波の方向を、他の波板状シート３０の波の方向と異なる方向（例えば直交する方向）に向け、空間３６の空気流の方向を互いに変えて、熱を分散して逃がして冷却するようにしてもよい。

【0120】

あるいは、図９に示すシート構造体４０のように、重ね合わせ方向に隣接する波板状シート３０同士において、波板状シート３０の波形が互いに逆位相の関係を有するように積層してもよい。このように構成することで、シート構造体４０の剛性を更に向上させることができる。

【0121】

なお、シート構造体４０においても、波板状シート３０に連結部３５を形成してもよい。

【0122】

＜４．組電池＞
本発明は、上記熱伝達抑制シート１０やシート構造体４０を、電池セル間に配置した組電池も含む。
図１０及び図１１に示すように、複数の電池セル５０が、熱伝達抑制シート１０を介して配置され、複数の電池セル５０同士が直列または並列に接続された状態（接続された状態は図示を省略する。また、直列と並列の併用であっても構わない。）で、電池ケース６０に格納されて組電池１００が構成される。

【0123】

図示される組電池１００は、各熱伝達抑制シート１０の波板状シート３０の波の方向が同一方向に向けられて電池セル５０間に配置された例である。なお、熱伝達抑制シート１０は、シート構造体４０で置き換えることもできる。また、一方を熱伝達抑制シート１０とし、他方をシート構造体４０としてもよい。

【0124】

ここで、組電池１００を組み立てる際、隣接する電池セル５０の間隔は、組み付け誤差を有する。しかし、本発明の熱伝達抑制シート１０によれば、波板状シート３０の波が変形することによる柔軟性を有するため、各電池セル５０間の寸法差を吸収することができ、組み付けが容易になる。また、熱伝達抑制シート１０が波板状シート３０のみの場合と比べて、平板状シート２０により剛性が高められているため、組み付け性がより向上する。

【0125】

図１２は、組電池１００の他の形態を示す斜視図である。図示される組電池１００では、各熱伝達抑制シート１０における波板状シート３０の波の方向が、互いに異なる方向（例えば、直交）に向けられて電池セル５０の間に配置されている。これにより、電池セル５０からの熱を、互いに異なる方向へ分散して逃がすことができるため、図１０及び図１１のように一方向のみに熱を逃がす場合と比べ、より効果的に熱を逃がすことができる。
その他の構成及び効果は、図１０及び図１１に示した組電池１００と同様である。

【0126】

＜５．熱伝達抑制シートの製造方法＞
続いて、熱伝達抑制シート１０の製造方法について、図１３を参照して説明する。なお、ここでは、図１に示す熱伝達抑制シート１０を例にして説明する。

【0127】

熱伝達抑制シート１０は、乾式成形法または湿式成形法により型成形して製造される。

【0128】

［５－１．乾式成形法を用いて製造する場合］
乾式成形法では、吸熱材及び／または断熱材、更に必要に応じて上記した他の材料を所定の割合でＶ型混合機などの混合機に投入する。そして、混合機に投入された材料を充分に混合した後、所定の型内に混合物を投入し、プレスすることにより平板状の熱伝達抑制シート素材１０Ａを得る。プレス時には、必要に応じて加熱してもよい。

【0129】

上記プレス圧は、０．９８ＭＰａ以上の範囲であることが好ましい。プレス圧が０．９８ＭＰａ未満であると、得られる熱伝達抑制シート素材１０Ａにおいて、強度を保つことができずに崩れてしまうおそれがある。

【0130】

［５－２．湿式成形法を用いて製造する場合］
湿式成形法では、吸熱材及び／または断熱材、更に必要に応じて上記した他の材料を水中で混合撹拌して充分に分散させ、その後、凝集剤を添加して、一次凝集体を得る。必要に応じて有機弾性物質のエマルジョンなどを所定の範囲内で上記水中に添加した後、高分子凝集剤を添加することにより凝集体を含むスラリーを得る。

【0131】

次に、上記凝集体を含むスラリーを所定の型内へ投入して湿潤した熱伝達抑制シート素材１０Ａを得た後、乾燥することにより、目的の熱伝達抑制シート素材１０Ａが得られる。

【0132】

このように、熱伝達抑制シート素材１０Ａは、乾式成形法または湿式成形法のいずれによっても得られるが、一体成形の容易性や機械的強度の点から湿式成形法を用いることが好ましい。

【0133】

［５－３．平板状シート２０と波板状シート３０の一体化］
得られた熱伝達抑制シート素材１０Ａは、図１３に示すように、所望のエンボス形状を有し、対向配置された２つのエンボスローラー７０で上下から挟みこんで、熱伝達抑制シート素材１０Ａを波形に形成して波板状シート３０とする。次いで、一対のエンボスローラー７０の下流側に配置されたフラットローラー７２により、波板状シート３０の下面に、平板状シート２０となる熱伝達抑制シート素材１０Ａを接着剤等により接着することで、平板状シート２０と波板状シート３０が一体化された熱伝達抑制シート１０が得られる。

【0134】

なお、熱伝達抑制シート素材１０Ａは、湿潤した熱伝達抑制シート素材１０Ａを用いることもでき、その場合は、湿潤した波板状シート３０の下面に、平板状シート２０となる湿潤した熱伝達抑制シート素材１０Ａを加圧して製造する。

【0135】

［５－４．連結部の形成］
図５に示すような波３１を補強するための連結部３５を形成する場合には、上記のエンボスローラー７０及びフラットローラー７２からなるユニットを２列、あるいは複数列、ある間隔を空けて隣接する。ユニットとユニットとの間は、ギア歯が存在しないため平坦面のままとなり、この平坦面が連結部３５となる。

【0136】

また、図６Ａに示すような、連結部３５が波３１の底部３８から波高の途中まで形成されていている熱伝達抑制シート１０を製造する場合には、例えば、上下一対のエンボスローラー７０，７０における軸方向中央部分が、図６Ａおける連結部３５の形状に合ったギア歯を有するエンボスローラー７０，７０を用いることができる。

【0137】

なお、本発明は、前述した各実施形態や変形例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。

【符号の説明】

【0138】

１０ （組電池用）熱伝達抑制シート
１０Ａ 熱伝達抑制シート素材
２０ 平板状シート
２２ （平板状シートの表面における）凹凸形状
２４ 貫通孔
２６ 波板状シートの両端面
３０ 波板状シート
３１ 波
３１ａ，３１ｂ 波の山
３２ （波板状シートの表面における）凹凸形状
３４ 固体材料
３５ 連結部
３６，３７ 空間
３８ 波の底部
３９ 波の頂部
４０ シート構造体
５０ 電池セル
６０ 電池ケース
７０ エンボスローラー
７２ フラットローラー
１００ 組電池
ｔｐ 平板状シートの厚さ
ｔｗ 波板状シートの厚さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】