(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-22
(45)【発行日】2024-05-01
(54)【発明の名称】熱伝達抑制シート及び組電池
(51)【国際特許分類】
H01M 10/658 20140101AFI20240423BHJP
F16L 59/02 20060101ALI20240423BHJP
H01M 10/613 20140101ALI20240423BHJP
H01M 50/291 20210101ALI20240423BHJP
H01M 50/293 20210101ALI20240423BHJP
H01M 10/625 20140101ALN20240423BHJP
【ＦＩ】
H01M10/658
F16L59/02
H01M10/613
H01M50/291
H01M50/293
H01M10/625
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2022212230
(22)【出願日】2022-12-28
【審査請求日】2024-03-18
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000000158
【氏名又は名称】イビデン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】熊野 圭司
(72)【発明者】
【氏名】井戸 貴彦
【審査官】大手 昌也
(56)【参考文献】
【文献】特開２００６－１１８６３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２０／１９４９３９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１６／０９８８５８（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ １０／６５８
Ｆ１６Ｌ ５９／０２
Ｈ０１Ｍ １０／６１３
Ｈ０１Ｍ ５０／２９１
Ｈ０１Ｍ ５０／２９３
Ｈ０１Ｍ １０／６２５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
無機粒子を含む断熱材と、前記断熱材を内包し、複数の第１孔を有する樹脂フィルムと、
前記樹脂フィルムに積層され、前記複数の第１孔のうち少なくとも一部を被覆する被覆材と、と有し、
前記樹脂フィルムにより内包された内部領域と、熱伝達抑制シートの外部領域とは、少なくとも一部で連通していることを特徴とする、熱伝達抑制シート。
【請求項2】
前記樹脂フィルムは、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塩化ビニルから選択された少なくとも１種の樹脂を含むことを特徴とする、請求項１に記載の熱伝達抑制シート。
【請求項3】
前記被覆材は、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塩化ビニルから選択された少なくとも１種の樹脂を含むことを特徴とする、請求項１に記載の熱伝達抑制シート。
【請求項4】
前記樹脂フィルムは、前記断熱材の厚さ方向に直交する主面側に位置する主面側部と、前記断熱材の厚さ方向に略平行な端面側を被覆する端面側部と、を有し、前記第１孔は、少なくとも前記主面側部に形成されており、
前記被覆材は、前記主面側部の少なくとも一部に積層されていることを特徴とする、請求項１に記載の熱伝達抑制シート。
【請求項5】
前記被覆材は、前記樹脂フィルムに接着されていることを特徴とする、請求項４に記載の熱伝達抑制シート。
【請求項6】
前記被覆材は、複数の第２孔を有しているとともに、前記断熱材及び前記樹脂フィルムを内包しており、前記樹脂フィルムと前記被覆材との積層方向視において、前記複数の第２孔のうち少なくとも一部は、前記複数の第１孔とずれた位置に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の熱伝達抑制シート。
【請求項7】
さらに、前記断熱材に積層された弾性シートを有し、前記断熱材と前記弾性シートとが積層された積層体が、前記樹脂フィルムに内包されていることを特徴とする、請求項１に記載の熱伝達抑制シート。
【請求項8】
前記断熱材の熱伝導率は１（Ｗ／ｍ・Ｋ）未満であることを特徴とする、請求項１に記載の熱伝達抑制シート。
【請求項9】
前記断熱材は、さらに、無機繊維、有機繊維及び有機粒子から選択された少なくとも１種を含むことを特徴とする、請求項１に記載の熱伝達抑制シート。
【請求項10】
複数の電池セルと、請求項１～９のいずれか１項に記載の熱伝達抑制シートを有し、前記複数の電池セルが直列又は並列に接続された、組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱伝達抑制シート及び該熱伝達抑制シートを有する組電池に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、環境保護の観点から電動モータで駆動する電気自動車又はハイブリッド車等の開発が盛んに進められている。この電気自動車又はハイブリッド車等には、駆動用電動モータの電源となるための、複数の電池セルが直列又は並列に接続された組電池が搭載されている。
【0003】
この電池セルには、鉛蓄電池やニッケル水素電池等に比べて、高容量かつ高出力が可能なリチウムイオン二次電池が主に用いられている。そして、電池の内部短絡や過充電等が原因で、ある電池セルが急激に昇温し、その後も発熱を継続するような熱暴走を起こした場合、熱暴走を起こした電池セルからの熱が、隣接する他の電池セルに伝播することで、他の電池セルの熱暴走を引き起こすおそれがある。
【0004】
上記のような熱暴走を起こした電池セルからの熱の伝播を抑制する方法として、電池セル間に断熱シートを介在させる方法が一般的に行われている。
【0005】
ところで、断熱シートを製造する際に、断熱材の材料として乾式シリカやシリカエアロゲル等の無機粒子を使用して、乾式成形法により断熱シートを製造すると、圧力や衝撃等により無機粒子の脱落（以下、粉落ちともいう。）が発生することがある。
【0006】
例えば、特許文献１には、無機繊維の繊維マトリックス、熱絶縁性無機粒子及びバインダを含む不織繊維質断熱材と、この断熱材を封止する有機封止層とを有する電池セル熱暴走バリアが開示されている。また、この有機封止層には、内部に閉じ込められた気体が高温に加熱された際に外部に排出されるように、１つ又は複数の通気孔が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】国際公開第２０２２／０２４０７６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、上記特許文献１に記載の電池セル熱暴走バリアは、内部に閉じ込められた気体を排出させるために通気孔が形成されており、電池の使用時に通気孔を介して内部に水分が浸入しやすくなる。具体的には、電池セル等が格納される電池ケースの内部は温度が変化しやすいため、高温多湿の雰囲気下に断熱シートが配置されると、通気孔から内部に水分が浸入し、断熱性が低下するおそれがある。
【0009】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、粉落ちを抑制できるとともに、優れた断熱性を維持することができる、熱伝達抑制シート及びこの熱伝達抑制シートを有する組電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の上記目的は、熱伝達抑制シートに係る下記［１］の構成により達成される。
【0011】
［１］ 無機粒子を含む断熱材と、
前記断熱材を内包し、複数の第１孔を有する樹脂フィルムと、
前記樹脂フィルムに積層され、前記複数の第１孔のうち少なくとも一部を被覆する被覆材と、と有することを特徴とする、熱伝達抑制シート。
前記断熱材を内包し、複数の第１孔を有する樹脂フィルムと、
前記樹脂フィルムに積層され、前記複数の第１孔のうち少なくとも一部を被覆する被覆材と、と有することを特徴とする、熱伝達抑制シート。
【0012】
また、熱伝達抑制シートに係る本発明の好ましい実施形態は、以下の［２］～［１０］に関する。
【0013】
［２］ 前記樹脂フィルムにより内包された内部領域と、熱伝達抑制シートの外部領域とは、少なくとも一部で連通していることを特徴とする、［１］に記載の熱伝達抑制シート。
【0014】
［３］ 前記樹脂フィルムは、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塩化ビニルから選択された少なくとも１種の樹脂を含むことを特徴とする、［１］又は［２］に記載の熱伝達抑制シート。
【0015】
［４］ 前記被覆材は、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塩化ビニルから選択された少なくとも１種の樹脂を含むことを特徴とする、［１］～［３］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。
【0016】
［５］ 前記樹脂フィルムは、前記断熱材の厚さ方向に直交する主面側に位置する主面側部と、前記断熱材の厚さ方向に略平行な端面側を被覆する端面側部と、を有し、
前記第１孔は、少なくとも前記主面側部に形成されており、
前記被覆材は、前記主面側部の少なくとも一部に積層されていることを特徴とする、［１］～［４］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。
前記第１孔は、少なくとも前記主面側部に形成されており、
前記被覆材は、前記主面側部の少なくとも一部に積層されていることを特徴とする、［１］～［４］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。
【0017】
［６］ 前記被覆材は、前記樹脂フィルムに接着されていることを特徴とする、［１］～［５］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。
【0018】
［７］ 前記被覆材は、複数の第２孔を有しているとともに、前記断熱材及び前記樹脂フィルムを内包しており、
前記樹脂フィルムと前記被覆材との積層方向視において、前記複数の第２孔のうち少なくとも一部は、前記複数の第１孔とずれた位置に配置されていることを特徴とする、［１］～［６］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。
前記樹脂フィルムと前記被覆材との積層方向視において、前記複数の第２孔のうち少なくとも一部は、前記複数の第１孔とずれた位置に配置されていることを特徴とする、［１］～［６］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。
【0019】
［８］ さらに、前記断熱材に積層された弾性シートを有し、
前記断熱材と前記弾性シートとが積層された積層体が、前記樹脂フィルムに内包されていることを特徴とする、［１］～［７］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。
前記断熱材と前記弾性シートとが積層された積層体が、前記樹脂フィルムに内包されていることを特徴とする、［１］～［７］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。
【0020】
［９］ 前記断熱材の熱伝導率は１（Ｗ／ｍ・Ｋ）未満であることを特徴とする、［１］～［８］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。
【0021】
［１０］ 前記断熱材は、さらに、無機繊維、有機繊維及び有機粒子から選択された少なくとも１種を含むことを特徴とする、［１］～［９］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シート。
【0022】
また、本発明の上記目的は、組電池に係る下記［１１］の構成により達成される。
【0023】
［１１］ 複数の電池セルと、［１］～［１０］のいずれか１つに記載の熱伝達抑制シートを有し、前記複数の電池セルが直列又は並列に接続された、組電池。
【発明の効果】
【0024】
本発明の熱伝達抑制シートは、無機粒子を含む断熱材と、この断熱材を内包する樹脂フィルムと、を有するため、優れた断熱効果を得ることができるとともに、粉落ちを抑制することができる。また、樹脂フィルムに形成された孔の少なくとも一部が被覆材により被覆されているため、熱伝達抑制シートの外部に存在する水分が、断熱材の領域まで浸入することを抑制することができ、断熱性の低下を抑制することができる。
【0025】
本発明の組電池によれば、上記のように優れた断熱性及び粉落ち抑制効果を備え、水分の浸入が抑制された熱伝達抑制シートを有するため、優れた断熱性を維持することができるとともに、組電池における電池セルの熱暴走や、電池ケースの外側への炎の拡大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【発明を実施するための形態】
【0027】
本発明者らは、断熱材と、断熱材を内包する樹脂フィルムとを有する熱伝達抑制シートにおいて、断熱材の主面側における樹脂フィルムに複数の孔を形成するとともに、孔の少なくとも一部を被覆材によって被覆することが、課題の解決に有効であると考えた。
【0028】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明は、以下で説明する実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変更して実施することができる。
【0029】
〔１．熱伝達抑制シート〕
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る熱伝達抑制シートを示し、（ａ）は、斜視図であり、（ｂ）はそのＩ－Ｉ線における断面図である。また、図２は、第１の実施形態に係る熱伝達抑制シートを適用した組電池を模式的に示す断面図である。
第１の実施形態に係る熱伝達抑制シート１０は、無機粒子を含む断熱材１１と、断熱材１１を内包する樹脂フィルム１２と、樹脂フィルム１２に積層された被覆材１３と、とを有する。断熱材１１は、その厚さ方向に直交する一対の主面１１ａと、厚さ方向に略平行な対向する２対の端面１１ｂ、１１ｃとを有する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る熱伝達抑制シートを示し、（ａ）は、斜視図であり、（ｂ）はそのＩ－Ｉ線における断面図である。また、図２は、第１の実施形態に係る熱伝達抑制シートを適用した組電池を模式的に示す断面図である。
第１の実施形態に係る熱伝達抑制シート１０は、無機粒子を含む断熱材１１と、断熱材１１を内包する樹脂フィルム１２と、樹脂フィルム１２に積層された被覆材１３と、とを有する。断熱材１１は、その厚さ方向に直交する一対の主面１１ａと、厚さ方向に略平行な対向する２対の端面１１ｂ、１１ｃとを有する。
【0030】
樹脂フィルム１２は、断熱材１１の主面１１ａ側に位置する主面側部１２ａと、端面１１ｂ、１１ｃ側を覆う端面側部１２ｂ、１２ｃとを有し、断熱材１１の全面を覆っている。本実施形態においては、熱により収縮する樹脂フィルム１２を用いて、これを加熱収縮させる（シュリンク包装する）ことにより樹脂フィルム１２が断熱材１１の表面に密着させている。また、このとき、樹脂フィルム１２の主面側部１２ａには、樹脂フィルム１２に内包される内部領域の空気を外部に排出させるため、複数の第１孔１４が形成されている。また、端面側部１２ｂ、１２ｃにおいて樹脂フィルム１２同士が融着されており、これにより融着部１６が形成されている。
【0031】
樹脂フィルム１２の主面側部１２ａにおける外表面上には、被覆材１３が積層され、被覆材１３と樹脂フィルム１２とが粘着剤により接着されている。これにより、第１孔１４の少なくとも一部が被覆材１３により被覆されている。
【0032】
上記のように構成された熱伝達抑制シート１０を組電池に適用した場合の構成について、図２を用いて以下に具体的に説明する。図２に示すように、本実施形態に係る熱伝達抑制シート１０は、例えば組電池に使用される。組電池１００は、電池ケース３０と、電池ケース３０の内部に格納された複数の電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃを有する。また、熱伝達抑制シート１０は、電池セル２０ａと電池セル２０ｂとの間、及び電池セル２０ｂと電池セル２０ｃとの間に介在されている。複数の電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、不図示のバスバー等により、直列又は並列に接続されている。
【0033】
なお、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、例えば、リチウムイオン二次電池が好適に用いられるが、特にこれに限定されず、その他の二次電池にも適用され得る。
【0034】
このように構成された第１の実施形態においては、断熱材１１が樹脂フィルム１２に内包されているため、熱伝達抑制シート１０を組電池１００に組み込む際や、組電池１００の使用時に、粒子等の脱落を防止することができる。また、断熱材１１は、無機粒子を含み、高い断熱性を有するため、熱暴走を起こした電池セルから、隣接する電池セルへの熱の伝播を抑制することができる。
【0035】
さらに、第１の実施形態によると、被覆材１３により樹脂フィルム１２の第１孔１４を被覆しているため、電池ケースの内部の温度が変化し、高湿雰囲気になった場合であっても、断熱材１１が水分を吸収することを抑制することができる。したがって、断熱材１１の断熱性が低下することを抑制することができる。
【0036】
なお、第１の実施形態において、被覆材１３と樹脂フィルム１２とは粘着剤により接着されているが、樹脂フィルム１２の表面が完全に平滑ではない場合に、被覆材１３と樹脂フィルム１２との間に間隙部１７が形成されることがある。また、シュリンク包装により断熱材１１を樹脂フィルム１２で被覆すると、製造方法によっては樹脂フィルム１２の端面側部１２ｃにも不図示の第１孔が形成されることがある。このような場合に、樹脂フィルム１２に内包される内部領域と熱伝達抑制シート１０の外部領域とが、第１孔１４及び間隙部１７を介して、又は第１孔１４等を介して、少なくとも一部で連通する構造となる。その結果、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃの温度の上昇によって熱伝達抑制シート１０が高温に加熱された際に、内部の気体を外部に排出させることができる。
【0037】
一方、第１の実施形態において、被覆材１３と樹脂フィルム１２とが隙間なく完全に密着されており、さらに樹脂フィルム１２の端面側部１２ｃに孔が形成されていない場合には、電池ケース３０内の水分が熱伝達抑制シート１０の内部に浸入することを完全に防止することができる。
【0038】
なお、本実施形態においては、樹脂フィルム１２の主面側部１２ａ上に、主面側部１２ａと同等のサイズの被覆材１３を接着させることにより配置したが、被覆材１３の位置及びサイズはこれに限定されない。例えば、樹脂フィルム１２の主面側部１２ａの少なくとも一部の領域に、主面側部１２ａよりも小さいサイズの被覆材１３を接着させてもよい。ただし、樹脂フィルム１２と被覆材１３との間に段差が存在すると、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃとの接触面が凹凸形状となり、電池性能に影響を与える場合がある。したがって、少なくとも樹脂フィルム１２の主面側部１２ａの全面を被覆材１３で被覆できるように、被覆材１３は主面側部１２ａと略同一のサイズを有するか、又は主面側部１２ａよりも大きいサイズを有する被覆材１３を配置することが好ましい。
【0039】
他に、被覆材１３は、断熱材１１と樹脂フィルム１２との間に配置されていてもよい。さらに、被覆材１３は、樹脂フィルム１２の一対の主面側部１２ａ及び一対の端面側部１２ｃを周回するように配置してもよく、これにより、樹脂フィルム１２における全ての第１孔１４を被覆材１３により覆うことが可能となる。さらに、被覆材１３は、断熱材１１と樹脂フィルム１２との間に配置してもよい。ただし、樹脂フィルム１２に内包された内部領域への水分の浸入を抑制する十分な効果を得るためには、被覆材１３は樹脂フィルム１２の外表面を覆うように配置されることが好ましい。
【0040】
＜第２の実施形態＞
図３は、本発明の第２の実施形態に係る熱伝達抑制シートを示し、（ａ）は、上面図であり、（ｂ）はそのＩＩ－ＩＩ線における断面図である。図３に示す第２の実施形態において、図１に示す第１の実施形態と同一物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略又は簡略化する。また、図１に示す融着部１６については、図３では省略している。以下、第２の実施形態に係る熱伝達抑制シートを、図２に示す組電池１００に適用したものとして説明する。
図３は、本発明の第２の実施形態に係る熱伝達抑制シートを示し、（ａ）は、上面図であり、（ｂ）はそのＩＩ－ＩＩ線における断面図である。図３に示す第２の実施形態において、図１に示す第１の実施形態と同一物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略又は簡略化する。また、図１に示す融着部１６については、図３では省略している。以下、第２の実施形態に係る熱伝達抑制シートを、図２に示す組電池１００に適用したものとして説明する。
【0041】
図３に示すように、第２の実施形態に係る熱伝達抑制シート４０において、断熱材１１の主面１１ａと端面１１ｂ、１１ｃは、シュリンク包装により樹脂フィルム１２に覆われている。さらに、樹脂フィルム１２の主面側部１２ａ、端面側部１２ｂ、１２ｃは、シュリンク包装により被覆材２３に覆われている。被覆材２３の主面側部２３ａには、被覆材２３のシュリンク包装時に内部の空気を外部に排出させるため、複数の第２孔１５が形成されている。また、樹脂フィルム１２と被覆材１３との積層方向視、すなわち、図３（ａ）に示す上面視において、複数の第２孔１５のうち少なくとも一部は、複数の第１孔１４とずれた位置に配置されている
【0042】
このように構成された第２の実施形態においても、断熱材１１が樹脂フィルム１２に覆われているため、粉落ちを抑制することができる。また、第１孔１４と第２孔１５とは互いにずれた位置に形成されており、樹脂フィルム１２の第１孔１４は被覆材２３により被覆されているため、断熱材１１の表面は露出していない。したがって、断熱材１１の領域まで水分が浸入することを抑制することができ、断熱性が低下することを抑制することができる。
【0043】
さらに、第２の実施形態においては、被覆材１３と樹脂フィルム１２とは完全に接着されておらず、熱により収縮するフィルムからなる被覆材１３を用いて、これを加熱収縮させることにより樹脂フィルム１２に密着させている。このため、樹脂フィルム１２と被覆材１３との間にはわずかな間隙部１７が存在し、樹脂フィルム１２により内包される断熱材１１が存在する領域と熱伝達抑制シート４０の外部領域とが、第１孔１４、間隙部１７及び第２孔１５を介して連通する。したがって、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃの温度の上昇によって熱伝達抑制シート４０が高温に加熱された際に、樹脂フィルム１２に内包された内部領域の気体を外部に排出させることができる。
【0044】
＜第３の実施形態＞
上記第１及び第２の実施形態では、断熱材１１のみが樹脂フィルム１２に内包されているが、第３の実施形態においては、断熱材１１と弾性シートが積層された積層体を、樹脂フィルム１２に内包させている。このように構成された弾性シートを有する第３の実施形態は、図１～図３において、断熱材１１を積層体に読み替えることにより、第１及び第２の実施形態と同様に説明することができるため、詳細な図面は省略する。断熱材１１に弾性シートを積層する場合に、一対の弾性シートの間に断熱材を配置しても、一対の断熱材の間に弾性シートを配置してもよい。
上記第１及び第２の実施形態では、断熱材１１のみが樹脂フィルム１２に内包されているが、第３の実施形態においては、断熱材１１と弾性シートが積層された積層体を、樹脂フィルム１２に内包させている。このように構成された弾性シートを有する第３の実施形態は、図１～図３において、断熱材１１を積層体に読み替えることにより、第１及び第２の実施形態と同様に説明することができるため、詳細な図面は省略する。断熱材１１に弾性シートを積層する場合に、一対の弾性シートの間に断熱材を配置しても、一対の断熱材の間に弾性シートを配置してもよい。
【0045】
このように、弾性シートを有する積層体を樹脂フィルム１２に内包させると、樹脂フィルム１２によって断熱材と弾性シートとの間でずれが発生することを抑制することができる。また、弾性シートは所定の弾性を有するものであり、電池セルの膨張により熱伝達抑制シートが押圧された場合に、適正量で弾性シートが変形することにより電池セルへの反発力を抑制することができる。したがって、電池セルへの押圧及び緩和が繰り返されることによる電池性能の低下を抑制することができる。
【0046】
なお、上記第１～第３の実施形態において、樹脂フィルム１２は熱収縮を用いたシュリンク包装により断熱材１１又は積層体の表面を覆う形状となっているが、本発明では特にシュリンク包装に限定されない。例えば、断熱材１１（積層体）の表面を樹脂フィルム１２で包装した後、重ね合わされた樹脂フィルム１２同士を熱又は接着剤により接着すればよい。このような構成であっても、樹脂フィルム１２に第１孔が形成されていないと、接着後に内部領域に空気が残存する場合があるため、樹脂フィルム１２には第１孔１４を形成することが好ましく、本発明の構成を好適に使用することができる。
【0047】
次に、上記第１～第３の実施形態に係る熱伝達抑制シートを構成する材料例について、詳細に説明する。
【0048】
［樹脂フィルム］
樹脂フィルム１２を構成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、塩化ビニル、ナイロン、アクリル、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニルスルフィド、ポリカーボネート及びアラミドから選択された少なくとも１種の樹脂を選択することができる。
樹脂フィルム１２を構成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、塩化ビニル、ナイロン、アクリル、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニルスルフィド、ポリカーボネート及びアラミドから選択された少なくとも１種の樹脂を選択することができる。
【0049】
なお、上記第１～第３の実施形態に示すように、断熱材１１や、断熱材１１及び弾性シートを有する積層体の表面全面を樹脂フィルム１２で被覆する場合に、シュリンク包装を利用することが好ましい。したがって、シュリンク包装に好適な材料を有する樹脂フィルム１２を使用することがより好ましい。このような材料としては、ポリエチレン、ポリプロプレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニルが挙げられる。
【0050】
（樹脂フィルムの厚さ）
樹脂フィルム１２の厚さが１ｍｍを超えると、断熱材１１の形状に追従させることが困難となり、樹脂フィルム１２にひびや割れが発生するおそれがある。したがって、樹脂フィルム１２の厚さは、１ｍｍ以下であることが好ましく、０．１ｍｍ以下であることがより好ましく、０．０５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
一方、樹脂フィルム１２の厚さの下限は特に限定されないが、所望の強度を得るために、０．００５ｍｍ以上であることが好ましく、０．０１ｍｍ以上であることがより好ましい。
樹脂フィルム１２の厚さが１ｍｍを超えると、断熱材１１の形状に追従させることが困難となり、樹脂フィルム１２にひびや割れが発生するおそれがある。したがって、樹脂フィルム１２の厚さは、１ｍｍ以下であることが好ましく、０．１ｍｍ以下であることがより好ましく、０．０５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
一方、樹脂フィルム１２の厚さの下限は特に限定されないが、所望の強度を得るために、０．００５ｍｍ以上であることが好ましく、０．０１ｍｍ以上であることがより好ましい。
【0051】
＜樹脂フィルムに含まれる他の材料＞
また、樹脂フィルム１２は、高温となる電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃに対する耐性が要求されるため、難燃性を有することが好ましく、具体的には、無機物又は難燃材を含むことが好ましい。樹脂フィルム１２に含まれる他の材料として、無機物としては、タルク、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化チタン、バーミキュライト、ゼオライト、合成シリカ、ジルコニア、ジルコン、チタン酸バリウム、酸化亜鉛、アルミナが挙げられ、難燃材としては、臭素系難燃剤、塩素系難燃剤、リン系難燃剤、ホウ系難燃剤、シリコーン系難燃剤及び、窒素含有化合物が挙げられる。
また、樹脂フィルム１２は、高温となる電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃに対する耐性が要求されるため、難燃性を有することが好ましく、具体的には、無機物又は難燃材を含むことが好ましい。樹脂フィルム１２に含まれる他の材料として、無機物としては、タルク、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化チタン、バーミキュライト、ゼオライト、合成シリカ、ジルコニア、ジルコン、チタン酸バリウム、酸化亜鉛、アルミナが挙げられ、難燃材としては、臭素系難燃剤、塩素系難燃剤、リン系難燃剤、ホウ系難燃剤、シリコーン系難燃剤及び、窒素含有化合物が挙げられる。
【0052】
［被覆材］
被覆材１３、２３を構成する材料としては、上記樹脂フィルム１２と同様のものが挙げられるが、樹脂フィルム１２と同一の材料からなるものを使用しても、互いに異なる材料からなるものを使用してもよい。図３に示すように、シュリンク包装により被覆材２３を樹脂フィルム１２の表面上に密着させる場合に、被覆材２３としては、上記シュリンク包装に好適な材料を含むことが好ましい。
被覆材１３、２３を構成する材料としては、上記樹脂フィルム１２と同様のものが挙げられるが、樹脂フィルム１２と同一の材料からなるものを使用しても、互いに異なる材料からなるものを使用してもよい。図３に示すように、シュリンク包装により被覆材２３を樹脂フィルム１２の表面上に密着させる場合に、被覆材２３としては、上記シュリンク包装に好適な材料を含むことが好ましい。
【0053】
［弾性シート］
上記第３の実施形態に示すように、弾性シートと断熱材１１との積層体を樹脂フィルム１２により内包させる場合に、弾性シートとしては、公知のものを使用することができる。具体的に、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃの変形に対して柔軟に変形する弾性を有するゴムや熱可塑性エラストマーにより形成されたシートを用いることができる。
上記第３の実施形態に示すように、弾性シートと断熱材１１との積層体を樹脂フィルム１２により内包させる場合に、弾性シートとしては、公知のものを使用することができる。具体的に、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃの変形に対して柔軟に変形する弾性を有するゴムや熱可塑性エラストマーにより形成されたシートを用いることができる。
【0054】
ゴムは合成ゴム及び天然ゴムのいずれでもよく、合成ゴムとしては、例えば、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、シリコーンゴム、ふっ素ゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、多硫化ゴム、エビクロルヒドリンゴム及び発泡シリコーンなどを挙げることができる。
【0055】
熱可塑性エラストマーとしては、例えば、ポリスチレン系、ポリオレフィン系、塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系の各熱可塑性エラストマーなどを挙げることができる。また、エラストマーは、多孔性及び非多孔性のいずれでもよい。なお、多孔性の場合、気泡構造は独立気泡型及び連通気泡型のいずれでもよい。
【0056】
（弾性シートのサイズ）
弾性シートの厚さは特に限定されないが、弾性シートについての効果を効果的に得るために、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが好ましい。
弾性シートの厚さは特に限定されないが、弾性シートについての効果を効果的に得るために、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが好ましい。
【0057】
［断熱材］
本実施形態に係る熱伝達抑制シートに用いられる断熱材１１としては、断熱効果を有するものであれば、特に限定されない。断熱効果を表す指標として、熱伝導率を挙げることができるが、本実施形態においては、断熱材の熱伝導率は１（Ｗ／ｍ・Ｋ）未満であることが好ましく、０．５（Ｗ／ｍ・Ｋ）未満であることがより好ましく、０．２（Ｗ／ｍ・Ｋ）未満であることがより好ましい。さらに、断熱材の熱伝導率は０．１（Ｗ／ｍ・Ｋ）未満であることがより好ましく、０．０５（Ｗ／ｍ・Ｋ）未満であることがより好ましく、０．０２（Ｗ／ｍ・Ｋ）未満であることが特に好ましい。
なお、断熱材の熱伝導率は、ＪＩＳ Ｒ ２２５１に記載の「耐火物の熱伝導率の試験方法」に準拠して、測定することができる。
本実施形態に係る熱伝達抑制シートに用いられる断熱材１１としては、断熱効果を有するものであれば、特に限定されない。断熱効果を表す指標として、熱伝導率を挙げることができるが、本実施形態においては、断熱材の熱伝導率は１（Ｗ／ｍ・Ｋ）未満であることが好ましく、０．５（Ｗ／ｍ・Ｋ）未満であることがより好ましく、０．２（Ｗ／ｍ・Ｋ）未満であることがより好ましい。さらに、断熱材の熱伝導率は０．１（Ｗ／ｍ・Ｋ）未満であることがより好ましく、０．０５（Ｗ／ｍ・Ｋ）未満であることがより好ましく、０．０２（Ｗ／ｍ・Ｋ）未満であることが特に好ましい。
なお、断熱材の熱伝導率は、ＪＩＳ Ｒ ２２５１に記載の「耐火物の熱伝導率の試験方法」に準拠して、測定することができる。
【0058】
（断熱材のサイズ）
断熱材１１と弾性シートとを積層する場合に、断熱材１１の主面１１ａの大きさと、弾性シートの厚さ方向に直交する主面の大きさとは、略同一であることが好ましいが、特に限定されない。
断熱材１１と弾性シートとを積層する場合に、断熱材１１の主面１１ａの大きさと、弾性シートの厚さ方向に直交する主面の大きさとは、略同一であることが好ましいが、特に限定されない。
【0059】
断熱材１１は無機粒子を含み、その他の成分として、例えば、無機繊維、有機繊維及び有機粒子から選択された少なくとも１種を含有するものを用いることができる。それぞれの具体例を下記に示す。
＜無機粒子＞
無機粒子として、単一の無機粒子を使用してもよいし、２種以上の無機粒子を組み合わせて使用してもよい。無機粒子の種類としては、熱伝達抑制効果の観点から、酸化物粒子、炭化物粒子、窒化物粒子及び無機水和物粒子から選択される少なくとも１種の無機材料からなる粒子を使用することが好ましく、酸化物粒子を使用することがより好ましい。また、形状についても特に限定されないが、ナノ粒子、中空粒子及び多孔質粒子から選択される少なくとも１種を含むことが好ましく、具体的には、シリカナノ粒子、金属酸化物粒子、マイクロポーラス粒子や中空シリカ粒子等の無機バルーン、熱膨張性無機材料からなる粒子、含水多孔質体からなる粒子等を使用することもできる。
＜無機粒子＞
無機粒子として、単一の無機粒子を使用してもよいし、２種以上の無機粒子を組み合わせて使用してもよい。無機粒子の種類としては、熱伝達抑制効果の観点から、酸化物粒子、炭化物粒子、窒化物粒子及び無機水和物粒子から選択される少なくとも１種の無機材料からなる粒子を使用することが好ましく、酸化物粒子を使用することがより好ましい。また、形状についても特に限定されないが、ナノ粒子、中空粒子及び多孔質粒子から選択される少なくとも１種を含むことが好ましく、具体的には、シリカナノ粒子、金属酸化物粒子、マイクロポーラス粒子や中空シリカ粒子等の無機バルーン、熱膨張性無機材料からなる粒子、含水多孔質体からなる粒子等を使用することもできる。
【0060】
無機粒子の平均二次粒子径が０．０１μｍ以上であると、入手しやすく、製造コストの上昇を抑制することができる。また、２００μｍ以下であると、所望の断熱効果を得ることができる。したがって、無機粒子の平均二次粒子径は、０．０１μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、０．０５μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。
【0061】
なお、２種以上の熱伝達抑制効果が互いに異なる無機粒子を併用すると、発熱体を多段に冷却することができ、吸熱作用をより広い温度範囲で発現できる。具体的には、大径粒子と小径粒子とを混合使用することが好ましい。例えば、一方の無機粒子として、ナノ粒子を使用する場合に、他方の無機粒子として、金属酸化物からなる無機粒子を含むことが好ましい。以下、小径の無機粒子を第１の無機粒子、大径の無機粒子を第２の無機粒子として、無機粒子についてさらに詳細に説明する。
【0062】
＜第１の無機粒子＞
（酸化物粒子）
酸化物粒子は屈折率が高く、光を乱反射させる効果が強いため、第１の無機粒子として酸化物粒子を使用すると、特に異常発熱などの高温度領域において輻射伝熱を抑制することができる。酸化物粒子としては、シリカ、チタニア、ジルコニア、ジルコン、チタン酸バリウム、酸化亜鉛及びアルミナから選択された少なくとも１種の粒子を使用することができる。すなわち、無機粒子として使用することができる上記酸化物粒子のうち、１種のみを使用してもよいし、２種以上の酸化物粒子を使用してもよい。特に、シリカは断熱性が高い成分であり、チタニアは他の金属酸化物と比較して屈折率が高い成分であって、５００℃以上の高温度領域において光を乱反射させ輻射熱を遮る効果が高いため、酸化物粒子としてシリカ及びチタニアを用いることが最も好ましい。
（酸化物粒子）
酸化物粒子は屈折率が高く、光を乱反射させる効果が強いため、第１の無機粒子として酸化物粒子を使用すると、特に異常発熱などの高温度領域において輻射伝熱を抑制することができる。酸化物粒子としては、シリカ、チタニア、ジルコニア、ジルコン、チタン酸バリウム、酸化亜鉛及びアルミナから選択された少なくとも１種の粒子を使用することができる。すなわち、無機粒子として使用することができる上記酸化物粒子のうち、１種のみを使用してもよいし、２種以上の酸化物粒子を使用してもよい。特に、シリカは断熱性が高い成分であり、チタニアは他の金属酸化物と比較して屈折率が高い成分であって、５００℃以上の高温度領域において光を乱反射させ輻射熱を遮る効果が高いため、酸化物粒子としてシリカ及びチタニアを用いることが最も好ましい。
【0063】
（酸化物粒子の平均一次粒子径：０．００１μｍ以上５０μｍ以下）
酸化物粒子の粒子径は、輻射熱を反射する効果に影響を与えることがあるため、平均一次粒子径を所定の範囲に限定すると、より一層高い断熱性を得ることができる。
すなわち、酸化物粒子の平均一次粒子径が０．００１μｍ以上であると、加熱に寄与する光の波長よりも十分に大きく、光を効率よく乱反射させるため、５００℃以上の高温度領域において熱伝達抑制シート内における熱の輻射伝熱が抑制され、より一層断熱性を向上させることができる。
一方、酸化物粒子の平均一次粒子径が５０μｍ以下であると、圧縮されても粒子間の接点や数が増えず、伝導伝熱のパスを形成しにくいため、特に伝導伝熱が支配的な通常温度域の断熱性への影響を小さくすることができる。
酸化物粒子の粒子径は、輻射熱を反射する効果に影響を与えることがあるため、平均一次粒子径を所定の範囲に限定すると、より一層高い断熱性を得ることができる。
すなわち、酸化物粒子の平均一次粒子径が０．００１μｍ以上であると、加熱に寄与する光の波長よりも十分に大きく、光を効率よく乱反射させるため、５００℃以上の高温度領域において熱伝達抑制シート内における熱の輻射伝熱が抑制され、より一層断熱性を向上させることができる。
一方、酸化物粒子の平均一次粒子径が５０μｍ以下であると、圧縮されても粒子間の接点や数が増えず、伝導伝熱のパスを形成しにくいため、特に伝導伝熱が支配的な通常温度域の断熱性への影響を小さくすることができる。
【0064】
なお、本発明において平均一次粒子径は、顕微鏡で粒子を観察し、標準スケールと比較し、任意の粒子１０個の平均をとることにより求めることができる。
【0065】
（ナノ粒子）
本発明において、ナノ粒子とは、球形又は球形に近い平均一次粒子径が１μｍ未満のナノメートルオーダーの粒子を表す。ナノ粒子は低密度であるため伝導伝熱を抑制し、第１の無機粒子としてナノ粒子を使用すると、さらに細かい空隙部が分散するため、対流伝熱を抑制する優れた断熱性を得ることができる。このため、通常の常温域の電池使用時において、隣接するナノ粒子間の熱の伝導を抑制することができる点で、ナノ粒子を使用することが好ましい。
さらに、酸化物粒子として、平均一次粒子径が小さいナノ粒子を使用すると、電池セルの熱暴走に伴う膨張によって熱伝達抑制シートが圧縮され、内部の密度が上がった場合であっても、熱伝達抑制シートの伝導伝熱の上昇を抑制することができる。これは、ナノ粒子が静電気による反発力で粒子間に細かな空隙部ができやすく、かさ密度が低いため、クッション性があるように粒子が充填されるからであると考えられる。
本発明において、ナノ粒子とは、球形又は球形に近い平均一次粒子径が１μｍ未満のナノメートルオーダーの粒子を表す。ナノ粒子は低密度であるため伝導伝熱を抑制し、第１の無機粒子としてナノ粒子を使用すると、さらに細かい空隙部が分散するため、対流伝熱を抑制する優れた断熱性を得ることができる。このため、通常の常温域の電池使用時において、隣接するナノ粒子間の熱の伝導を抑制することができる点で、ナノ粒子を使用することが好ましい。
さらに、酸化物粒子として、平均一次粒子径が小さいナノ粒子を使用すると、電池セルの熱暴走に伴う膨張によって熱伝達抑制シートが圧縮され、内部の密度が上がった場合であっても、熱伝達抑制シートの伝導伝熱の上昇を抑制することができる。これは、ナノ粒子が静電気による反発力で粒子間に細かな空隙部ができやすく、かさ密度が低いため、クッション性があるように粒子が充填されるからであると考えられる。
【0066】
なお、第１の無機粒子としてナノ粒子を使用する場合に、上記ナノ粒子の定義に沿ったものであれば、材質について特に限定されない。例えば、シリカナノ粒子は、断熱性が高い材料であることに加えて、粒子同士の接点が小さいため、シリカナノ粒子により伝導される熱量は、粒子径が大きいシリカ粒子を使用した場合と比較して小さくなる。また、一般的に入手されるシリカナノ粒子は、かさ密度が０．１（ｇ／ｃｍ３）程度であるため、例えば、熱伝達抑制シートの両側に配置された電池セルが熱膨張し、熱伝達抑制シートに対して大きな圧縮応力が加わった場合であっても、シリカナノ粒子同士の接点の大きさ（面積）や数が著しく大きくなることはなく、断熱性を維持することができる。したがって、ナノ粒子としてはシリカナノ粒子を使用することが好ましい。シリカナノ粒子としては、湿式シリカ、乾式シリカ及びエアロゲル等が挙げられるが、本実施形態に特に好適であるシリカナノ粒子について、以下に説明する。
【0067】
一般的に、湿式シリカは粒子が凝集しているのに対し、乾式シリカは粒子を分散させることができる。９０℃以下の温度範囲において、熱の伝導は伝導伝熱が支配的であるため、粒子を分散させることができる乾式シリカの方が、湿式シリカと比較して、優れた断熱性能を得ることができる。
なお、本実施形態に係る熱伝達抑制シートは、材料を含む混合物を、乾式法によりシート状に加工する製造方法を用いることが好ましい。したがって、無機粒子としては、熱伝導率が低い乾式シリカ、シリカエアロゲル等を使用することが好ましい。
なお、本実施形態に係る熱伝達抑制シートは、材料を含む混合物を、乾式法によりシート状に加工する製造方法を用いることが好ましい。したがって、無機粒子としては、熱伝導率が低い乾式シリカ、シリカエアロゲル等を使用することが好ましい。
【0068】
（ナノ粒子の平均一次粒子径：１ｎｍ以上１００ｎｍ以下）
ナノ粒子の平均一次粒子径を所定の範囲に限定すると、より一層高い断熱性を得ることができる。
すなわち、ナノ粒子の平均一次粒子径を１ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすると、特に５００℃未満の温度領域において、熱伝達抑制シート内における熱の対流伝熱及び伝導伝熱を抑制することができ、断熱性をより一層向上させることができる。また、圧縮応力が印加された場合であっても、ナノ粒子間に残った空隙部と、多くの粒子間の接点が伝導伝熱を抑制し、熱伝達抑制シートの断熱性を維持することができる。
なお、ナノ粒子の平均一次粒子径は、２ｎｍ以上であることがより好ましく、３ｎｍ以上であることが更に好ましい。一方、ナノ粒子の平均一次粒子径は、５０ｎｍ以下であることがより好ましく、１０ｎｍ以下であることが更に好ましい。
ナノ粒子の平均一次粒子径を所定の範囲に限定すると、より一層高い断熱性を得ることができる。
すなわち、ナノ粒子の平均一次粒子径を１ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすると、特に５００℃未満の温度領域において、熱伝達抑制シート内における熱の対流伝熱及び伝導伝熱を抑制することができ、断熱性をより一層向上させることができる。また、圧縮応力が印加された場合であっても、ナノ粒子間に残った空隙部と、多くの粒子間の接点が伝導伝熱を抑制し、熱伝達抑制シートの断熱性を維持することができる。
なお、ナノ粒子の平均一次粒子径は、２ｎｍ以上であることがより好ましく、３ｎｍ以上であることが更に好ましい。一方、ナノ粒子の平均一次粒子径は、５０ｎｍ以下であることがより好ましく、１０ｎｍ以下であることが更に好ましい。
【0069】
（無機水和物粒子）
無機水和物粒子は、発熱体からの熱を受けて熱分解開始温度以上になると熱分解し、自身が持つ結晶水を放出して発熱体及びその周囲の温度を下げる、所謂「吸熱作用」を発現する。また、結晶水を放出した後は多孔質体となり、無数の空気孔により断熱作用を発現する。
無機水和物の具体例として、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、水酸化亜鉛（Ｚｎ（ＯＨ）２）、水酸化鉄（Ｆｅ（ＯＨ）２）、水酸化マンガン（Ｍｎ（ＯＨ）２）、水酸化ジルコニウム（Ｚｒ（ＯＨ）２）、水酸化ガリウム（Ｇａ（ＯＨ）３）等が挙げられる。
無機水和物粒子は、発熱体からの熱を受けて熱分解開始温度以上になると熱分解し、自身が持つ結晶水を放出して発熱体及びその周囲の温度を下げる、所謂「吸熱作用」を発現する。また、結晶水を放出した後は多孔質体となり、無数の空気孔により断熱作用を発現する。
無機水和物の具体例として、水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、水酸化亜鉛（Ｚｎ（ＯＨ）２）、水酸化鉄（Ｆｅ（ＯＨ）２）、水酸化マンガン（Ｍｎ（ＯＨ）２）、水酸化ジルコニウム（Ｚｒ（ＯＨ）２）、水酸化ガリウム（Ｇａ（ＯＨ）３）等が挙げられる。
【0070】
例えば、水酸化アルミニウムは約３５％の結晶水を有しており、下記式に示すように、熱分解して結晶水を放出して吸熱作用を発現する。そして、結晶水を放出した後は多孔質体であるアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）となり、断熱材として機能する。
２Ａｌ（ＯＨ）３→Ａｌ２Ｏ３＋３Ｈ２Ｏ
２Ａｌ（ＯＨ）３→Ａｌ２Ｏ３＋３Ｈ２Ｏ
【0071】
なお、上述のとおり、熱伝達抑制シート１０は、例えば、電池セル間に介在されることが好適であるが、熱暴走を起こした電池セルでは、２００℃を超える温度に急上昇し、７００℃付近まで温度上昇を続ける。したがって、断熱材に含まれる無機粒子としては、熱分解開始温度が２００℃以上である無機水和物からなることが好ましい。
上記に挙げた無機水和物の熱分解開始温度は、水酸化アルミニウムは約２００℃、水酸化マグネシウムは約３３０℃、水酸化カルシウムは約５８０℃、水酸化亜鉛は約２００℃、水酸化鉄は約３５０℃、水酸化マンガンは約３００℃、水酸化ジルコニウムは約３００℃、水酸化ガリウムは約３００℃であり、いずれも熱暴走を起こした電池セルの急激な昇温の温度範囲とほぼ重なり、温度上昇を効率よく抑えることができることから、好ましい無機水和物であるといえる。
上記に挙げた無機水和物の熱分解開始温度は、水酸化アルミニウムは約２００℃、水酸化マグネシウムは約３３０℃、水酸化カルシウムは約５８０℃、水酸化亜鉛は約２００℃、水酸化鉄は約３５０℃、水酸化マンガンは約３００℃、水酸化ジルコニウムは約３００℃、水酸化ガリウムは約３００℃であり、いずれも熱暴走を起こした電池セルの急激な昇温の温度範囲とほぼ重なり、温度上昇を効率よく抑えることができることから、好ましい無機水和物であるといえる。
【0072】
（無機水和物粒子の平均二次粒子径：０．０１μｍ以上２００μｍ以下）
また、第１の無機粒子として、無機水和物粒子を使用した場合に、その平均粒子径が大きすぎると、断熱材の中心付近にある第１の無機粒子（無機水和物）が、その熱分解温度に達するまでにある程度の時間を要するため、断熱材の中心付近の第１の無機粒子が熱分解しきれない場合がある。このため、無機水和物粒子の平均二次粒子径は、０．０１μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、０．０５μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。
また、第１の無機粒子として、無機水和物粒子を使用した場合に、その平均粒子径が大きすぎると、断熱材の中心付近にある第１の無機粒子（無機水和物）が、その熱分解温度に達するまでにある程度の時間を要するため、断熱材の中心付近の第１の無機粒子が熱分解しきれない場合がある。このため、無機水和物粒子の平均二次粒子径は、０．０１μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、０．０５μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。
【0073】
（熱膨張性無機材料からなる粒子）
熱膨張性無機材料としては、バーミキュライト、ベントナイト、雲母、パーライト等を挙げることができる。
熱膨張性無機材料としては、バーミキュライト、ベントナイト、雲母、パーライト等を挙げることができる。
【0074】
（含水多孔質体からなる粒子）
含水多孔質体の具体例としては、ゼオライト、カオリナイト、モンモリロナイト、酸性白土、珪藻土、湿式シリカ、乾式シリカ、エアロゲル、マイカ、バーミキュライト等が挙げられる。
含水多孔質体の具体例としては、ゼオライト、カオリナイト、モンモリロナイト、酸性白土、珪藻土、湿式シリカ、乾式シリカ、エアロゲル、マイカ、バーミキュライト等が挙げられる。
【0075】
（無機バルーン）
本発明に用いる断熱材は、第１の無機粒子として無機バルーンを含んでいてもよい。
無機バルーンが含まれると、５００℃未満の温度領域において、断熱材内における熱の対流伝熱又は伝導伝熱を抑制することができ、断熱材の断熱性をより一層向上させることができる。
無機バルーンとしては、シラスバルーン、シリカバルーン、フライアッシュバルーン、バーライトバルーン、及びガラスバルーンから選択された少なくとも１種を用いることができる。
本発明に用いる断熱材は、第１の無機粒子として無機バルーンを含んでいてもよい。
無機バルーンが含まれると、５００℃未満の温度領域において、断熱材内における熱の対流伝熱又は伝導伝熱を抑制することができ、断熱材の断熱性をより一層向上させることができる。
無機バルーンとしては、シラスバルーン、シリカバルーン、フライアッシュバルーン、バーライトバルーン、及びガラスバルーンから選択された少なくとも１種を用いることができる。
【0076】
（無機バルーンの含有量：断熱材全質量に対して６０質量％以下）
無機バルーンの含有量としては、断熱材全質量に対し、６０質量％以下が好ましい。
無機バルーンの含有量としては、断熱材全質量に対し、６０質量％以下が好ましい。
【0077】
（無機バルーンの平均粒子径：１μｍ以上１００μｍ以下）
無機バルーンの平均粒子径としては、１μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。
無機バルーンの平均粒子径としては、１μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。
【0078】
＜第２の無機粒子＞
熱伝達抑制シート１０に２種の無機粒子が含有されている場合に、第２の無機粒子は、第１の無機粒子と材質や粒子径等が異なっていれば特に限定されない。第２の無機粒子としては、酸化物粒子、炭化物粒子、窒化物粒子、無機水和物粒子、シリカナノ粒子、金属酸化物粒子、マイクロポーラス粒子や中空シリカ粒子等の無機バルーン、熱膨張性無機材料からなる粒子、含水多孔質体からなる粒子等を使用することができ、これらの詳細については、上述のとおりである。
熱伝達抑制シート１０に２種の無機粒子が含有されている場合に、第２の無機粒子は、第１の無機粒子と材質や粒子径等が異なっていれば特に限定されない。第２の無機粒子としては、酸化物粒子、炭化物粒子、窒化物粒子、無機水和物粒子、シリカナノ粒子、金属酸化物粒子、マイクロポーラス粒子や中空シリカ粒子等の無機バルーン、熱膨張性無機材料からなる粒子、含水多孔質体からなる粒子等を使用することができ、これらの詳細については、上述のとおりである。
【0079】
なお、ナノ粒子は伝導伝熱が極めて小さいとともに、熱伝達抑制シートに圧縮応力が加わった場合であっても、優れた断熱性を維持することができる。また、チタニア等の金属酸化物粒子は、輻射熱を遮る効果が高い。さらに、大径の無機粒子と小径の無機粒子とを使用すると、大径の無機粒子同士の隙間に小径の無機粒子が入り込むことにより、より緻密な構造となり、熱伝達抑制効果を向上させることができる。したがって、上記第１の無機粒子として、例えばナノ粒子を使用した場合に、さらに、第２の無機粒子として、第１の無機粒子よりも大径である金属酸化物からなる粒子を、熱伝達抑制シートに含有させることが好ましい。
金属酸化物としては、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム、酸化亜鉛、ジルコン、酸化ジルコニウム等を挙げることがでる。特に、酸化チタン（チタニア）は他の金属酸化物と比較して屈折率が高い成分であり、５００℃以上の高温度領域において光を乱反射させ輻射熱を遮る効果が高いため、チタニアを用いることが最も好ましい。
金属酸化物としては、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム、酸化亜鉛、ジルコン、酸化ジルコニウム等を挙げることがでる。特に、酸化チタン（チタニア）は他の金属酸化物と比較して屈折率が高い成分であり、５００℃以上の高温度領域において光を乱反射させ輻射熱を遮る効果が高いため、チタニアを用いることが最も好ましい。
【0080】
第１の無機粒子として、乾式シリカ粒子及びシリカエアロゲルから選択された少なくとも１種の粒子を使用し、第２の無機粒子として、チタニア、ジルコン、ジルコニア、炭化ケイ素、酸化亜鉛及びアルミナから選択された少なくとも１種の粒子を使用する場合に、９０℃以下の温度範囲内において、優れた断熱性能を得るためには、第１の無機粒子は、無機粒子全質量に対して、５０質量％以上であることが好ましく、６０質量％以上であることがより好ましく、７０質量％以上であることがさらに好ましい。また、第１の無機粒子は、無機粒子全質量に対して、９５質量％以下であることが好ましく、９０質量％以下であることがより好ましく、８０質量％以下であることがさらに好ましい。
【0081】
一方、９０℃を超える温度範囲内において、優れた断熱性能を得るためには、第２の無機粒子は、無機粒子全質量に対して、５質量％以上であることが好ましく、１０質量％以上であることがより好ましく、２０質量％以上であることがさらに好ましい。また、第２の無機粒子は、無機粒子全質量に対して、５０質量％以下であることが好ましく、４０質量％以下であることがより好ましく、３０質量％以下であることがさらに好ましい。
【0082】
（第２の無機粒子の平均一次粒子径）
金属酸化物からなる第２の無機粒子を熱伝達抑制シートに含有させる場合に、第２の無機粒子の平均一次粒子径は、１μｍ以上５０μｍ以下であると、５００℃以上の高温度領域で効率よく輻射伝熱を抑制することができる。第２の無機粒子の平均一次粒子径は、５μｍ以上３０μｍ以下であることが更に好ましく、１０μｍ以下であることが最も好ましい。
金属酸化物からなる第２の無機粒子を熱伝達抑制シートに含有させる場合に、第２の無機粒子の平均一次粒子径は、１μｍ以上５０μｍ以下であると、５００℃以上の高温度領域で効率よく輻射伝熱を抑制することができる。第２の無機粒子の平均一次粒子径は、５μｍ以上３０μｍ以下であることが更に好ましく、１０μｍ以下であることが最も好ましい。
【0083】
（無機粒子の含有量）
本実施形態において、断熱材中の無機粒子の合計の含有量が適切に制御されていると、断熱材の断熱性を十分に確保することができる。
無機粒子の合計の含有量は、断熱材の全質量に対して６０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましい。また、無機粒子の合計の含有量が多くなりすぎると、有機繊維の含有量が相対的に減少するため、骨格の補強効果及び無機粒子の保持効果を十分に得るためには、無機粒子の合計の含有量は、断熱材の全質量に対して９５質量％以下であることが好ましく、９０質量％以下であることがより好ましい。
本実施形態において、断熱材中の無機粒子の合計の含有量が適切に制御されていると、断熱材の断熱性を十分に確保することができる。
無機粒子の合計の含有量は、断熱材の全質量に対して６０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましい。また、無機粒子の合計の含有量が多くなりすぎると、有機繊維の含有量が相対的に減少するため、骨格の補強効果及び無機粒子の保持効果を十分に得るためには、無機粒子の合計の含有量は、断熱材の全質量に対して９５質量％以下であることが好ましく、９０質量％以下であることがより好ましい。
【0084】
なお、断熱材中の無機粒子の含有量は、例えば、断熱材を８００℃で加熱し、有機分を分解後、残部の質量を測定することにより、算出することができる。
【0085】
＜無機繊維＞
無機繊維として、単一の無機繊維を使用してもよいし、２種以上の無機繊維を組み合わせて使用してもよい。無機繊維としては、例えば、シリカ繊維、アルミナ繊維、アルミナシリケート繊維、ジルコニア繊維、カーボンファイバ、ソルブルファイバ、リフラクトリーセラミック繊維、エアロゲル複合材、マグネシウムシリケート繊維、アルカリアースシリケート繊維、チタン酸カリウム繊維、炭化ケイ素繊維、チタン酸カリウムウィスカ繊維等のセラミックス系繊維、ガラス繊維、グラスウール、スラグウール等のガラス系繊維、ロックウール、バサルトファイバ、ウォラストナイト、ムライト繊維等の鉱物系繊維等が挙げられる。
これらの無機繊維は、耐熱性、強度、入手容易性などの点で好ましい。無機繊維のうち、取り扱い性の観点から、特にシリカ－アルミナ繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール、アルカリアースシリケート繊維、ガラス繊維が好ましい。
無機繊維として、単一の無機繊維を使用してもよいし、２種以上の無機繊維を組み合わせて使用してもよい。無機繊維としては、例えば、シリカ繊維、アルミナ繊維、アルミナシリケート繊維、ジルコニア繊維、カーボンファイバ、ソルブルファイバ、リフラクトリーセラミック繊維、エアロゲル複合材、マグネシウムシリケート繊維、アルカリアースシリケート繊維、チタン酸カリウム繊維、炭化ケイ素繊維、チタン酸カリウムウィスカ繊維等のセラミックス系繊維、ガラス繊維、グラスウール、スラグウール等のガラス系繊維、ロックウール、バサルトファイバ、ウォラストナイト、ムライト繊維等の鉱物系繊維等が挙げられる。
これらの無機繊維は、耐熱性、強度、入手容易性などの点で好ましい。無機繊維のうち、取り扱い性の観点から、特にシリカ－アルミナ繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、ロックウール、アルカリアースシリケート繊維、ガラス繊維が好ましい。
【0086】
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、平断面又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。
【0087】
（無機繊維の平均繊維長）
無機繊維の平均繊維長の好ましい下限は０．１ｍｍであり、より好ましい下限は０．５ｍｍである。一方、無機繊維の平均繊維長の好ましい上限は５０ｍｍであり、より好ましい上限は１０ｍｍである。無機繊維の平均繊維長が０．１ｍｍ未満であると、無機繊維同士の絡み合いが生じにくく、断熱材の機械的強度が低下するおそれがある。一方、５０ｍｍを超えると、補強効果は得られるものの、無機繊維同士が緊密に絡み合うことができなったり、単一の無機繊維だけで丸まったりし、それにより断熱性の低下を招くおそれがある。
無機繊維の平均繊維長の好ましい下限は０．１ｍｍであり、より好ましい下限は０．５ｍｍである。一方、無機繊維の平均繊維長の好ましい上限は５０ｍｍであり、より好ましい上限は１０ｍｍである。無機繊維の平均繊維長が０．１ｍｍ未満であると、無機繊維同士の絡み合いが生じにくく、断熱材の機械的強度が低下するおそれがある。一方、５０ｍｍを超えると、補強効果は得られるものの、無機繊維同士が緊密に絡み合うことができなったり、単一の無機繊維だけで丸まったりし、それにより断熱性の低下を招くおそれがある。
【0088】
無機繊維の平均繊維径の好ましい下限は１μｍであり、より好ましい下限は２μｍであり、更に好ましい下限は３μｍである。一方、無機繊維の平均繊維径の好ましい上限は１５μｍであり、より好ましい上限は１０μｍである。無機繊維の平均繊維径が１μｍ未満であると、無機繊維自体の機械的強度が低下するおそれがある。また、人体の健康に対する影響の観点より、無機繊維の平均繊維径が３μｍ以上であることが好ましい。一方、無機繊維の平均繊維径が１５μｍより大きいと、無機繊維を媒体とする固体伝熱が増加して断熱性の低下を招くおそれがあり、また、熱伝達抑制シートの成形性及び強度が悪化するおそれがある。
【0089】
（無機繊維の含有量）
本実施形態において、断熱材が無機繊維を含む場合に、無機繊維の含有量は、断熱材の全質量に対して３質量％以上１５質量％以下であることが好ましい。
本実施形態において、断熱材が無機繊維を含む場合に、無機繊維の含有量は、断熱材の全質量に対して３質量％以上１５質量％以下であることが好ましい。
【0090】
また、無機繊維の含有量は、断熱材の全質量に対して、５質量％以上１０質量％以下であることがより好ましい。このような含有量にすることにより、無機繊維による保形性や押圧力耐性、抗風圧性や、無機粒子の保持能力がバランスよく発現される。また、無機繊維の含有量を適切に制御することにより、有機繊維及び無機繊維が互いに絡み合って３次元ネットワークを形成するため、無機粒子、及び後述する他の配合材料を保持する効果をより一層向上させることができる。
【0091】
＜有機繊維＞
有機繊維は、断熱材に柔軟性を与える効果を有するとともに、有機繊維が骨格を形成することにより、断熱材の強度を高める効果を有する。また、有機繊維の表面に無機粒子及び他の有機繊維が溶着されていると、シートの強度を向上させる効果及び形状を保持する効果をより一層向上させることができる。また、断熱材に適切な含有量で有機繊維が含まれていると、断熱材の内部に複数の空隙部が形成され、断熱材が加熱された際に、空気や水分を、空隙部を介して外部に放出することができる。
有機繊維は、断熱材に柔軟性を与える効果を有するとともに、有機繊維が骨格を形成することにより、断熱材の強度を高める効果を有する。また、有機繊維の表面に無機粒子及び他の有機繊維が溶着されていると、シートの強度を向上させる効果及び形状を保持する効果をより一層向上させることができる。また、断熱材に適切な含有量で有機繊維が含まれていると、断熱材の内部に複数の空隙部が形成され、断熱材が加熱された際に、空気や水分を、空隙部を介して外部に放出することができる。
【0092】
断熱材における有機繊維の材料として、セルロースファイバ等の単成分の有機繊維を使用することもできるが、芯鞘構造のバインダ繊維を使用することが好ましい。芯鞘構造のバインダ繊維は、繊維の長手方向に延びる芯部と、芯部の外周面を被覆するように形成された鞘部とを有するものである。この場合に、芯部は第１の有機材料からなり、鞘部は第２の有機材料からなり、第１の有機材料の融点は、第２の有機材料の融点よりも高いものとする。
【0093】
（第１の有機材料）
本実施形態において、芯鞘構造のバインダ繊維を使用する場合に、芯部を構成する第１の有機材料は、芯部の外周面に存在する鞘部、すなわち第２の有機材料の融点よりも高いものであれば、特に限定されない。第１の有機材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン及びナイロンから選択された少なくとも１種が挙げられる。
本実施形態において、芯鞘構造のバインダ繊維を使用する場合に、芯部を構成する第１の有機材料は、芯部の外周面に存在する鞘部、すなわち第２の有機材料の融点よりも高いものであれば、特に限定されない。第１の有機材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン及びナイロンから選択された少なくとも１種が挙げられる。
【0094】
（第２の有機材料）
第２の有機材料は、上記有機繊維を構成する第１の有機材料の融点よりも低いものであれば、特に限定されない。第２の有機材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン及びナイロンから選択された少なくとも１種が挙げられる。
なお、第２の有機材料の融点は、９０℃以上であることが好ましく、１００℃以上であることがより好ましい。また、第２の有機材料の融点は、１５０℃以下であることが好ましく、１３０℃以下であることがより好ましい。
第２の有機材料は、上記有機繊維を構成する第１の有機材料の融点よりも低いものであれば、特に限定されない。第２の有機材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン及びナイロンから選択された少なくとも１種が挙げられる。
なお、第２の有機材料の融点は、９０℃以上であることが好ましく、１００℃以上であることがより好ましい。また、第２の有機材料の融点は、１５０℃以下であることが好ましく、１３０℃以下であることがより好ましい。
【0095】
（有機繊維の含有量）
断熱材における有機繊維の含有量が適切に制御されていると、骨格の補強効果を十分に得ることができる。
有機繊維の含有量は、断熱材の全質量に対して５質量％以上であることが好ましく、１０質量％以上であることがより好ましい。また、有機繊維の含有量が多くなりすぎると、無機粒子の含有量が相対的に減少するため、所望の断熱性能を得るためには、有機繊維の含有量は、断熱材の全質量に対して２５質量％以下であることが好ましく、２０質量％以下であることがより好ましい。
断熱材における有機繊維の含有量が適切に制御されていると、骨格の補強効果を十分に得ることができる。
有機繊維の含有量は、断熱材の全質量に対して５質量％以上であることが好ましく、１０質量％以上であることがより好ましい。また、有機繊維の含有量が多くなりすぎると、無機粒子の含有量が相対的に減少するため、所望の断熱性能を得るためには、有機繊維の含有量は、断熱材の全質量に対して２５質量％以下であることが好ましく、２０質量％以下であることがより好ましい。
【0096】
（有機繊維の繊維長）
有機繊維の繊維長については特に限定されないが、成形性や加工性を確保する観点から、有機繊維の平均繊維長は１０ｍｍ以下とすることが好ましい。
一方、有機繊維を骨格として機能させ、熱伝達抑制シートの圧縮強度を確保する観点から、有機繊維の平均繊維長は０．５ｍｍ以上とすることが好ましい。
有機繊維の繊維長については特に限定されないが、成形性や加工性を確保する観点から、有機繊維の平均繊維長は１０ｍｍ以下とすることが好ましい。
一方、有機繊維を骨格として機能させ、熱伝達抑制シートの圧縮強度を確保する観点から、有機繊維の平均繊維長は０．５ｍｍ以上とすることが好ましい。
【0097】
＜有機粒子＞
有機粒子としては、中空ポリスチレン粒子等を使用することができる。
有機粒子としては、中空ポリスチレン粒子等を使用することができる。
【0098】
＜他の配合材料＞
（ホットメルトパウダー）
熱伝達抑制シートには、上記バインダ繊維、無機粒子の他に、混合物中にホットメルトパウダーを含有させてもよい。ホットメルトパウダーは、例えば上記第１の有機材料及び第２の有機材料とは異なる第３の有機材料を含有し、加熱により溶融する性質を有する粉体である。混合物中にホットメルトパウダーを含有させ、加熱することにより、ホットメルトパウダーは溶融し、その後冷却すると、周囲の無機粒子を含んだ状態で硬化する。したがって、断熱材の無機粒子の脱落をより一層抑制することができる。
（ホットメルトパウダー）
熱伝達抑制シートには、上記バインダ繊維、無機粒子の他に、混合物中にホットメルトパウダーを含有させてもよい。ホットメルトパウダーは、例えば上記第１の有機材料及び第２の有機材料とは異なる第３の有機材料を含有し、加熱により溶融する性質を有する粉体である。混合物中にホットメルトパウダーを含有させ、加熱することにより、ホットメルトパウダーは溶融し、その後冷却すると、周囲の無機粒子を含んだ状態で硬化する。したがって、断熱材の無機粒子の脱落をより一層抑制することができる。
【0099】
ホットメルトパウダーとしては、種々の融点を有するものが挙げられるが、使用するバインダ繊維の芯部及び鞘部の融点を考慮して、適切な融点を有するホットメルトパウダーを選択すればよい。有機繊維として芯鞘構造のバインダ繊維を使用する場合に、ホットメルトパウダーを構成する成分である第３の有機材料は、上記有機繊維を構成する第１の有機材料の融点よりも低いものであれば、芯部を残して、鞘部及びホットメルトパウダーを溶融させるための加熱温度を設定することができる。例えば、ホットメルトパウダーの融点が、鞘部の融点以下であると、製造時の加熱温度は、芯部の融点と鞘部の融点との間で設定すればよいため、より一層容易に加熱温度を設定することができる。
【0100】
一方、ホットメルトパウダーの融点が、芯部の融点と鞘部の融点との間となるように、使用するホットメルトパウダーの種類を選択することもできる。このような融点を有するホットメルトパウダーを使用すると、鞘部及びホットメルトパウダーがともに溶融した後、冷却されて硬化する際に、先に有機繊維（芯部）とその周囲の溶融した鞘部、及び無機粒子の隙間に存在するホットメルトパウダーが硬化する。その結果、有機繊維の位置を固定することができ、その後、溶融していた鞘部が有機繊維に溶着することにより、立体的な骨格が形成されやすくなる。したがって、シート全体の強度をより一層向上させることができる。
【0101】
ホットメルトパウダーを構成する第３の有機材料の融点が、芯部を構成する第１の有機材料の融点よりも十分に低いと、加熱する工程における加熱温度の設定裕度を広げることができ、より一層所望の構造を得るための温度設定を容易にすることができる。例えば、第１の有機材料の融点は、第３の有機材料の融点よりも６０℃以上高いことが好ましく、７０℃以上高いことがより好ましく、８０℃以上高いことがさらに好ましい。
【0102】
なお、ホットメルトパウダー（第３の有機材料）の融点は、８０℃以上であることが好ましく、９０℃以上であることがより好ましい。また、ホットメルトパウダー（第３の有機材料）の融点は、１８０℃以下であることが好ましく、１５０℃以下であることがより好ましい。ホットメルトパウダーを構成する成分としては、ポリエチレン、ポリエステル、ポリアミド、エチレン酢酸ビニル等が挙げられる。
【0103】
（ホットメルトパウダーの含有量）
無機粒子の脱落を抑制するために、断熱材の材料中にホットメルトパウダーを含有させる場合に、その含有量は微量でも粉落ち抑制の効果を得ることができる。したがって、ホットメルトパウダーの含有量は、断熱材の材料全質量に対して０．５質量％以上であることが好ましく、１質量％以上であることがより好ましい。
一方、ホットメルトパウダーの含有量を増加させると、無機粒子等の含有量が相対的に減少するため、所望の断熱性能を得るためには、ホットメルトパウダーの含有量は、断熱材の材料全質量に対して５質量％以下であることが好ましく、４質量％以下であることがより好ましい。
無機粒子の脱落を抑制するために、断熱材の材料中にホットメルトパウダーを含有させる場合に、その含有量は微量でも粉落ち抑制の効果を得ることができる。したがって、ホットメルトパウダーの含有量は、断熱材の材料全質量に対して０．５質量％以上であることが好ましく、１質量％以上であることがより好ましい。
一方、ホットメルトパウダーの含有量を増加させると、無機粒子等の含有量が相対的に減少するため、所望の断熱性能を得るためには、ホットメルトパウダーの含有量は、断熱材の材料全質量に対して５質量％以下であることが好ましく、４質量％以下であることがより好ましい。
【0104】
断熱材の材料としてホットメルトパウダーを含む場合に、加熱する工程における加熱温度は、鞘部を構成する第２の有機材料の融点、及びホットメルトパウダーを構成する第３の有機材料の融点のいずれか高い方よりも１０℃以上高く設定することが好ましく、２０℃以上高く設定することがより好ましい。一方、加熱温度は、芯部を構成する第１の有機材料の融点よりも１０℃以上低く設定することが好ましく、２０℃以上低く設定することがより好ましい。このような加熱温度に設定することにより、強固な骨格を形成することができ、シートの強度をより一層向上させることができるとともに、無機粒子の脱落を防止することができる。
【0105】
なお、断熱材は、さらに、必要に応じて、他の結合材、着色剤等を含有させることができる。これらはいずれも断熱材の補強や成形性の向上等を目的とする上で有用であり、断熱材の全質量に対して合計量で、１０質量％以下とすることが好ましい。
【0106】
次に、本実施形態に係る熱伝達抑制シートの製造方法について説明する。
【0107】
〔２．熱伝達抑制シートの製造方法〕
上記第１の実施形態に係る熱伝達抑制シート１０は、例えば、以下の方法により製造することができる。
まず、無機粒子を含有する断熱材１１を、第１孔１４を有する平面状のフィルムの上に載置した後、フィルムを折り曲げて、断熱材１１の上面にもフィルムを被せる。次に、断熱材１１の下面におけるフィルムと、上面におけるフィルムとを、断熱材１１の周囲で加圧しつつ加熱して接着する。この工程において接着した部分が、図１に示す融着部１６となる。その後、断熱材１１の周囲におけるフィルムを加熱により収縮させることにより、断熱材１１の主面１１ａ及び端面１１ｂ、１１ｃに密着した樹脂フィルム１２が形成される。第１孔１４の形成は、フィルムを収縮させる前の任意のタイミングで実施すればよく、フィルムにおける任意の領域に、内包される空気を外部に排出させる複数の孔を形成すればよい。
上記第１の実施形態に係る熱伝達抑制シート１０は、例えば、以下の方法により製造することができる。
まず、無機粒子を含有する断熱材１１を、第１孔１４を有する平面状のフィルムの上に載置した後、フィルムを折り曲げて、断熱材１１の上面にもフィルムを被せる。次に、断熱材１１の下面におけるフィルムと、上面におけるフィルムとを、断熱材１１の周囲で加圧しつつ加熱して接着する。この工程において接着した部分が、図１に示す融着部１６となる。その後、断熱材１１の周囲におけるフィルムを加熱により収縮させることにより、断熱材１１の主面１１ａ及び端面１１ｂ、１１ｃに密着した樹脂フィルム１２が形成される。第１孔１４の形成は、フィルムを収縮させる前の任意のタイミングで実施すればよく、フィルムにおける任意の領域に、内包される空気を外部に排出させる複数の孔を形成すればよい。
【0108】
その後、樹脂フィルム１２の主面側部１２ａに被覆材１３を積層し、粘着剤等で樹脂フィルム１２と被覆材１３とを接着する。被覆材１３として粘着テープを用いる場合に、樹脂フィルム１２の主面側部１２ａに被覆材１３を貼付するのみでよい。これにより、熱伝達抑制シート１０を得ることができる。
【0109】
また、上記第２の実施形態に係る熱伝達抑制シート４０は、例えば以下の方法により製造することができる。
まず、上記第１の実施形態と同様に、シュリンク包装により断熱材１１の主面１１ａ及び端面１１ｂ、１１ｃに密着した樹脂フィルム１２を形成する。次に、第２孔１５を有する被覆材用フィルムを用いて、上記樹脂フィルム１２を形成した方法と同様にして、シュリンク包装により、断熱材１１及び樹脂フィルム１２を内包し、樹脂フィルム１２の表面に密着する被覆材２３を形成する。このとき、樹脂フィルム１２と被覆材２３との積層方向視において、第２孔１５の少なくとも一部が、第１孔１４とずれた位置に配置されるようにする。これにより、熱伝達抑制シート４０を得ることができる。
まず、上記第１の実施形態と同様に、シュリンク包装により断熱材１１の主面１１ａ及び端面１１ｂ、１１ｃに密着した樹脂フィルム１２を形成する。次に、第２孔１５を有する被覆材用フィルムを用いて、上記樹脂フィルム１２を形成した方法と同様にして、シュリンク包装により、断熱材１１及び樹脂フィルム１２を内包し、樹脂フィルム１２の表面に密着する被覆材２３を形成する。このとき、樹脂フィルム１２と被覆材２３との積層方向視において、第２孔１５の少なくとも一部が、第１孔１４とずれた位置に配置されるようにする。これにより、熱伝達抑制シート４０を得ることができる。
【0110】
さらに、上記第３の実施形態に係る熱伝達抑制シートは、断熱材１１と不図示の弾性シートとを積層して積層体を構成した後、上記第１の実施形態又は第２の実施形態と同様にして得ることができる。
【0111】
〔３．組電池〕
本発明の実施形態に係る組電池は、上記の〔１．熱伝達抑制シート〕に記載の熱伝達抑制シートを有する。すなわち、図２に示すように、組電池１００は、複数の電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、例えば上記の熱伝達抑制シート１０と、を有し、各電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃが直列又は並列に接続されたものである。そして、熱伝達抑制シート１０は、電池セル２０ａと電池セル２０ｂとの間、及び電池セル２０ｂと電池セル２０ｃとの間に介在されている。また、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び熱伝達抑制シート１０は、電池ケース３０に収容されている。
本発明の実施形態に係る組電池は、上記の〔１．熱伝達抑制シート〕に記載の熱伝達抑制シートを有する。すなわち、図２に示すように、組電池１００は、複数の電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、例えば上記の熱伝達抑制シート１０と、を有し、各電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃが直列又は並列に接続されたものである。そして、熱伝達抑制シート１０は、電池セル２０ａと電池セル２０ｂとの間、及び電池セル２０ｂと電池セル２０ｃとの間に介在されている。また、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び熱伝達抑制シート１０は、電池ケース３０に収容されている。
【0112】
このように構成された組電池１００においては、断熱材１１が内包された熱伝達抑制シート１０が電池セル間に配置されているため、熱暴走を起こした電池セルから、隣接する電池セルへの熱の伝播を抑制することができる。また、電池ケース３０の内部の温度が変化し、高湿雰囲気になった場合であっても、熱伝達抑制シート１０の外部の水分が樹脂フィルム１２に内包される断熱材１１まで浸入することを抑制することができる。したがって、断熱材１１の断熱性が低下することを抑制することができる。
【0113】
さらに、樹脂フィルム１２に内包される内部領域と熱伝達抑制シート１０の外部領域とが、少なくとも一部で連通していると、電池セル２０ａ、２０ｂ、２０ｃの温度の上昇によって熱伝達抑制シート１０が高温に加熱された際に、内部領域の気体を外部に排出させることができる。
【0114】
なお、図示は省略するが、上記〔１．熱伝達抑制シート〕に記載の熱伝達抑制シートは、複数の電池セル間のみでなく、例えば、電池セルと電池ケースとの間に配設することができる。このように、熱伝達抑制シートを電池セルと電池ケースとの間に配設した場合であっても、電池ケースの外部に熱が伝導することを抑制する効果を長期間維持することができる。
【0115】
例えば、したがって、熱伝達抑制シート１０、４０を適用した組電池１００が、電気自動車（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等に使用され、搭乗者の床下に配置された場合に、仮に電池セルが発火しても、搭乗者の安全を確保することができる。
さらにこの場合に、熱伝達抑制シート１０、４０等を、電池セルと電池ケースとの間に配置すると、新たに防炎材等を作製する必要がなく、低コストで安全な組電池を構成することができる。
さらにこの場合に、熱伝達抑制シート１０、４０等を、電池セルと電池ケースとの間に配置すると、新たに防炎材等を作製する必要がなく、低コストで安全な組電池を構成することができる。
【符号の説明】
【0116】
１０，４０ 熱伝達抑制シート
１１ａ 主面
１１ｂ，１１ｃ 端面
１１ 断熱材
１２ａ，２３ａ 主面側部
１２ｂ，１２ｃ 端面側部
１２ 樹脂フィルム
１３，２３ 被覆材
１４ 第１孔
１５ 第２孔
１６ 融着部
１７ 間隙部
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ 電池セル
３０ 電池ケース
１００ 組電池
１１ａ 主面
１１ｂ，１１ｃ 端面
１１ 断熱材
１２ａ，２３ａ 主面側部
１２ｂ，１２ｃ 端面側部
１２ 樹脂フィルム
１３，２３ 被覆材
１４ 第１孔
１５ 第２孔
１６ 融着部
１７ 間隙部
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ 電池セル
３０ 電池ケース
１００ 組電池
【要約】
【課題】粉落ちを抑制できるとともに、優れた断熱性を維持することができる、熱伝達抑制シートを提供する。
【解決手段】熱伝達抑制シート１０は、無機粒子を含む断熱材１１と、断熱材１１を内包し、複数の第１孔１４を有する樹脂フィルム１２と、樹脂フィルム１２に積層され、複数の第１孔１４のうち少なくとも一部を被覆する被覆材１３と、と有する。
【選択図】図１
【解決手段】熱伝達抑制シート１０は、無機粒子を含む断熱材１１と、断熱材１１を内包し、複数の第１孔１４を有する樹脂フィルム１２と、樹脂フィルム１２に積層され、複数の第１孔１４のうち少なくとも一部を被覆する被覆材１３と、と有する。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】