JP7200944B2

JP7200944B2 - 仕切り部材及び組電池

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Publication number: JP7200944B2
Application number: JP2019556761A
Authority: JP
Inventors: 立彦本多; 友博川井; 直人丸
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2023-01-10
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Description

本発明は、仕切り部材及び組電池に関する。

近年、車両等の電源としての使用が急増している二次電池について、車両等の限られた空間に搭載する際の自由度を向上させる目的や、一度の充電に対して走行可能な航続距離を伸ばす等の目的から、二次電池の高エネルギー密度化の検討が進められている。一方、二次電池の安全性はエネルギー密度とは相反する傾向にあり、高エネルギー密度を有する二次電池となるほど安全性は低下する傾向にある。例えば、航続距離が数百ｋｍに及ぶような電気自動車に搭載される二次電池では、過充電や内部短絡等により二次電池が損傷した場合の電池表面温度が数百℃を超え、１０００℃近くに及ぶ場合もある。

車両等の電源に使用される二次電池は一般に複数の単電池から成る組電池として用いられるため、組電池を構成する単電池の一つが損傷して上記のような温度域に到達した場合、その発熱により隣接する単電池が損傷を受け、連鎖的に組電池全体に損傷が拡がるおそれがある。このような単電池間の損傷の連鎖を防ぐため、単電池と単電池の間に仕切り部材を設け、損傷した単電池を冷却する技術が種々提案されている。

例えば、異常に発熱した電池を冷却するために、膜状多孔質体と冷却性液体とを封入した冷却容器と二次電池とを接触配置した冷却器付き電池がある（例えば、特許文献１）。また、モジュール外装体と扁平型二次電池との間に消火作用を有する流体を密閉内包した流体内包体を配置してなる二次電池モジュールがある（例えば、特許文献２）。また、電池間に介装されるスペーサの内腔に消火性を有する充填剤が装填され、スペーサが熱により開口することによって充填剤が外部へ流出し得る組電池がある（例えば、特許文献３）。また、液体又はゲル状の流体からなる吸熱材を内包する吸熱部材を含む電池モジュールがある（例えば、特許文献４）。また、シート状部材が封止されて形成された封止部の一部に開封部が設けられ、素電池が異常発熱したときに開封部が開封される電池モジュールがある（例えば、特許文献５）。また、封入体の内部に封入された冷媒と、封入体内に配されて、冷媒が封入体内を移動する媒体とを備え、媒体に蒸発領域が設けられ、封入体には凝縮領域が設けられ、媒体には冷媒の蒸発領域への移動を促進する促進手段が設けられている冷却部材がある（例えば、特許文献６）。更に、所定間隔で対向して配置した一対のエンドプレートの間に、複数の電池セルを所定間隔で並設してなる電池モジュールであって、電池セルの間に、包装体内に移動可能に収容した多数の粒状体を有するスペーサを配置している電池モジュールがある（例えば、特許文献７）。

特開２０１３－１３１４２８号公報特開２００３－３０３５７９号公報特開２００９－００４３６２号公報国際公開第２０１０／０９８０６７号国際公開第２０１２／０３２６９７号特開２０１７－１６６７４８号公報特開２０１４－０７２０５５号公報

組電池を構成する複数の二次電池は、例えば、厚み方向に並べられ、厚み方向に圧力がかけられた状態で筐体に収められる場合がある。この場合、二次電池間に挟まれる仕切り部材や、二次電池と二次電池以外の部材との間に配置される仕切り部材にも圧力がかかる状態となる。二次電池は、充放電や高温となることで膨張することが知られている。この場合、仕切り部材に対し、さらなる圧力がかかることになる。

本発明者等が種々の検討を行い、仕切り部材が液体と液体を保持可能な内包体とを収容するように構成した場合において、圧力によって内包体が圧縮、変形すると、内包体の液体の保持力が低下し、仕切り部材の熱伝導性が低下する問題が生じ得ることを見出した。

本発明は、圧力を受けた場合でも、熱伝導性が良好な仕切り部材及びこれを用いた組電池を提供することを目的とする。

本発明者等が詳細に検討した結果、液体を保持可能な内包体、液体及びこれらを収容する外装体を含む仕切り部材において、該内包体として吸水率が特定の条件を満たすものを用いることにより上記課題を解決し得ることを見出した。即ち、本発明の要旨は以下の通りである。

［１］組電池を構成する単電池間、又は単電池と前記単電池以外の部材とを仕切る仕切り部材であって、液体を保持可能な内包体と、該液体及び該内包体を密閉状態で収容する内部空間を有する外装体とを含み、該内包体を圧力０．０５ｋｇｆ／ｃｍ^２で１分間圧縮したときの吸水率を示す吸水率１と前記内包体を圧力５ｋｇｆ／ｃｍ^２で１分間圧縮したときの吸水率を示す吸水率２との比［吸水率２］／［吸水率１］が０．４以上である仕切り部材。

［２］前記内包体が多孔質体を含む材料で形成されている、［１］に記載の仕切り部材。
［３］前記多孔質体が繊維質及び粒子の少なくとも一方を含む、［２］に記載の仕切り部材。
［４］前記外装体が、金属箔と樹脂のラミネート体である［１］乃至［３］のいずれか一つに記載の仕切り部材。
［５］前記金属箔が、アルミニウム箔、銅箔、錫箔、ニッケル箔、ステンレス箔、鉛箔、錫鉛合金箔、青銅箔、銀箔、イリジウム箔及び燐青銅から選ばれる少なくとも１つである［４］に記載の仕切り部材。
［６］前記樹脂が、熱可塑性樹脂である［４］又は［５］に記載の仕切り部材。

［７］複数の単電池と、［１］乃至［６］のいずれか一つに記載の仕切り部材とを含む組電池。

本発明の他の態様は、複数の単電池と前記仕切り部材とを含む組電池である。

本発明によれば、圧力を受けた場合でも、熱伝導性が良好な仕切り部材及びこれを用いた組電池を提供することができる。

図１は、本発明の仕切り部材の構成例を示す。図２は、図１に示した仕切り部材をＡ－Ａ線で切断した場合の断面図である。図３は、単電池の一例を示すである。図４は、図３に示した単電池の正面図である。図５は、図３に示した単電池の側面図である。図６は、組電池の一例を示す上面図である。図７は、図６に示した組電池の側面を、手前側の側板を外した状態で模式的に示す側面図である。

以下、本発明について説明する。以下の図面に示す実施形態の説明は例示であり、本発明はこれらの構成に限定されない。

本発明の仕切り部材は組電池を構成する単電池間、又は単電池と前記単電池以外の部材とを仕切る仕切り部材であって、液体を保持可能な内包体と、該液体及び該内包体を密閉状態で収容する内部空間を有する外装体とを含み、該内包体を圧力０．０５ｋｇｆ／ｃｍ^２で１分間圧縮したときの吸水率を示す吸水率１と前記内包体を圧力５ｋｇｆ／ｃｍ^２で１分間圧縮したときの吸水率を示す吸水率２との比［吸水率２］／［吸水率１］が０．４以上であることを特徴とする。

［吸水率２］／［吸水率１］を０．４以上とすることで、仕切り部材が圧力を受けた場合であっても、仕切り部材の熱伝導性能を維持することができる、仕切り部材及びこれを用いた組電池を得ることができる。ここでいう圧力とは、筐体収容時の拘束圧や二次電池の膨張による圧力を意味する。仕切り部材及び組電池を得ることができる。［吸水率２］／［吸水率１］の上限は特に制限されず、通常、１．０以下であるが、この値の制御のし易さの観点から好ましくは０．９以下である。

なお、ある仕切り部材について、本発明の仕切り部材における［吸水率２］／［吸水率１］の値を満足するかどうかを確認する際には、対象とする仕切り部材の内包体を取出し、該内包体を乾燥した上で吸水率１及び吸水率２を測定すればよい。乾燥する方法として、例えば、９０℃で一昼夜、真空乾燥すればよい。

＜仕切り部材＞
図１は、本発明の仕切り部材の構成例を示す。図１には仕切り部材１の正面図が図示されている。図２は、図１に示した仕切り部材をＡ－Ａ線に沿って切断した場合の右側面側の断面を示す。

図１及び図２の例において、仕切り部材１は、高さ方向（Ｈ）、幅方向（Ｗ）及び厚み方向（Ｄ）を有する平板状、或いはシート状の全体形状を有する。仕切り部材１は、厚み方向（Ｄ）と厚み方向（Ｄ）に直交する面方向（Ｐ）とを有する。面方向（Ｐ）は、上記した高さ方向（Ｈ）及び幅方向（Ｄ）と、高さ方向（Ｈ）及び幅方向（Ｄ）の間にある複数の斜め方向とを含む。

仕切り部材１は、その厚み方向（Ｄ）において、組電池を構成する単電池間、又は単電池と単電池以外の部材とを仕切るために使用される。仕切り部材１は、液体を保持可能な内包体１１０と、前記液体及び前記内包体１１０を密閉状態で収容する外装体１２０とを含む。

〔内包体〕
内包体１１０は、例えば、多孔質体を含む材料で形成される。多孔質体は、繊維質及び粒子の少なくとも一方を含むことが好ましい。繊維質を含む多孔質体は、例えば、紙、コットンシート、ポリイミド繊維、アラミド繊維、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）繊維、ガラス繊維、ロックウール、セラミック繊維及び生体溶解性無機繊維からなる群から選ばれる少なくとも１つであることが好ましい。また、粒子を含む多孔質体は、例えば、シリカ粒子、アルミナ粒子、ケイ酸カルシウム、粘土鉱物、バーミキュライト、マイカ、セメント、パーライト、フュームドシリカ及びエアロゲルからなる群から選ばれる少なくとも１つであることが好ましい。ケイ酸カルシウムの種類の中では、ゾノトライト、トバモライト、ワラストナイト、ジャイロライトが好ましく、特に好ましいのはジャイロライトである。粘土鉱物は主としてケイ酸マグネシウム、モンモリナイト、カオリナイトである。

また、内包体１１０の全体が多孔質体で形成されていてもよい。以下の説明では、内包体１１０全体が多孔質体で形成され、液体は多孔質体が有する空洞内に保持される。内包体１１０は、圧力に対応できるように弾性を有するのが好ましい。但し、弾性を有しない場合もあり得る。

軽量であること、水を含ませること、及び水を保持した後でも良好な保形性を維持できる強度を有することを目的として、多孔質体の密度は２００～１５００ｋｇ／ｍ^３であることが好ましく、より好ましくは２５０～１１００ｋｇ／ｍ^３であり、さらに好ましくは、２５０～９００ｋｇ／ｍ^３である。また、多孔質体の熱伝導率としては、例えば、４００℃における熱伝導率が０．２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であるのが好ましい。より好ましくは０．１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であり、さらに好ましくは、０．１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下である。

〔液体〕
液体として、液体は、水の他、例えば、アルコール類、エステル類、エーテル類、ケトン類、炭化水素類、フッ素系化合物及びシリコーン系オイルからなる群から選ばれる少なくとも１つを含むことが好ましい。これらは１種のみでも、２種以上の混合物として用いることもできる。液体は、不凍性を付与する物質（不凍液などの不凍剤）、防腐剤、ｐＨ調整剤の少なくとも１つを含むのが好ましい。水は、凍結すると体積が膨張して外装材を破損するおそれがある。このため、不凍剤を含むのが好ましい。また、環境によっては長期保存により無機粉体からの微量溶出成分等により、含浸水のｐＨが変化し、無機粉体や外装材さらには水自体を変質させたりするおそれがある。このため、ｐＨ調整剤を含むと好ましい。水に含めるもの（添加物）は不凍剤、防腐剤、ｐＨ調整剤に限られず、必要に応じて追加することができる。

〔外装体〕
外装体１２０は、液体及び内包体１１０を密封状態で収容する。外装体１２０としては、例えば、樹脂や金属製のものを使用することができる。金属箔と樹脂を積層してラミネートしたものが、耐熱性及び強度が高いため好ましい。金属箔と樹脂のラミネート体としては、樹脂層、金属層、樹脂シーラント層を含む３層以上のラミネート体が好ましい。

金属としては、例えば、アルミニウム箔、銅箔、錫箔、ニッケル箔、ステンレス箔、鉛箔、錫鉛合金箔、青銅箔、イリジウム箔、燐青銅箔等が挙げられる。特に、アルミニウム箔、銅箔、ニッケル箔が好ましく、さらに好ましくはアルミニウム箔である。

樹脂として、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂の少なくとも一方を用いることができるが、特に熱可塑性樹脂が好ましい。樹脂としては例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、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、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルフィド、ポリカーボネート、アラミド等が挙げられる。特に、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエチレンテレフタレートから選ばれる少なくとも１つが好ましい。

外装体１２０の厚みは特に限定されないが、例えば５μｍ～２００μｍである。上記の積層体の場合、金属箔を３μｍ～５０μｍ、樹脂層を２μｍ～１５０μｍとできる。これにより、金属箔の耐熱性及び低水蒸気透過性を発揮させるとともに、樹脂により密封性を向上させることができる。

また、外装体１２０は、二つの外装体の周縁部を熱融着や接着等により環状に接合することによって、液体及び内包体１１０が外装体１２０内に密封（封止）される。或いは、１つの外装体を折り曲げて周縁部を熱融着や接着等により接合し、液体及び内包体１１０を密封（封止）してもよい。外装体１２０は、可撓性（弾性）を有するのが好ましいが、可撓性を有しない場合もあり得る。

図１に示す例では、外装体１２０には、その周縁部を封止する封止部１２０ａが設けられ、液体及び内包体１１０は、封止部１２０ａによる密閉により外装体１２０に形成された内部空間１１１に収容される。図１に示す例では、内部空間１１１において、封止部１２０ａと内包体１１０との間に隙間１２０ｂが設けられている。換言すれば、内部空間１１１は、仕切り部材１の正面の平面視において、外装体１２０と内包体１１０とが重なる第１の領域Ｓ１と、外装体１２０と内包体１１０とが重ならない第２の領域Ｓ２とを含む。但し、隙間１２０ｂは必ずしも必要ではない。隙間１２０ｂは、そこに流体（気体及び液体）が存在しない場合に外装体１２０の内面同士が接触した状態となっていてもよい。なお、本発明において、内部空間１１１の容積は、内部空間１１１の面積と内包体１１０の厚みの積として定義される。また、内包体の配置は必ずしも内部空間の中央である必要はなく、また、外装体に対して必ずしも平行である必要はない。

本発明においては、内包体１１０を圧力０．０５ｋｇｆ／ｃｍ^２で１分間圧縮したときの吸水率を示す吸水率１と、内包体１１０を圧力５ｋｇｆ／ｃｍ^２で１分間圧縮したときの吸水率を示す吸水率２との比［吸水率２］／［吸水率１］が０．４以上とされる。

吸水率１及び吸水率２は、例えば、以下の式によって得られる。
吸水率１（％）＝（ｍ２－ｍ１）／ｍ１×１００
吸水率２（％）＝（ｍ３－ｍ１）／ｍ１×１００
但し、ｍ１は吸水前の試験片（内包体）の質量（ｇ）を示し、ｍ２は吸水を行わせた後に圧力０．０５ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力で圧縮した後の試験片（内包体）の質量（ｇ）を示し、ｍ３は吸水を行わせた後に５ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力で圧縮した後の試験片（内包体）の質量（ｇ）を示す。

＜組電池＞
次に、仕切り部材１が適用される組電池について説明する。組電池は、例えば、電気自動車（ＥＶ、ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、ＨｙｂｒｉｄＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ、Ｐｌｕｇ－ｉｎＨｙｂｒｉｄＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）、電動重機、電動バイク、電動アシスト自転車、船舶、航空機、電車、無停電電源装置（ＵＰＳ、ＵｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙ）、家庭用蓄電システム、風力／太陽光／潮力／地熱等の再生可能エネルギーを利用した電力系統安定化用蓄電池システム等に搭載される電池パックに適用される。但し、組電池は、上述のＥＶ等以外の機器に電力を供給する電力源としても使用し得る。

〔単電池〕
図３は組電池を構成する単電池の一例を示す平面図であり、図４は図３に示した単電池の正面図であり、図５は、単電池の右側面図である。単電池２００は、高さ方向（Ｈ）、幅方向（Ｗ）、厚み方向（Ｄ）を有する直方体状に形成されており、その上面に端子２１０、端子２２０が設けられている。単電池２００は、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極及び負極、並びに電解質を備えるリチウムイオン二次電池である。リチウムイオン二次電池以外に、リチウムイオン全固体電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、鉛蓄電池等の二次電池を適用し得る。

〔組電池〕
図６は、複数の単電池２００を用いて形成された組電池１００の上面図を示し、図７は、図６に示した組電池１００から側板３００ｄを取り外した状態を模式的に示す側面図である。図６及び図７において、組電池１００は、筐体３００と筐体３００内に収容された複数の単電池２００とを含む。筐体３００は、底板３００ｅと、底板３００ｅの外周に沿って立設された側板３００ａ、３００ｂ、３００ｃ及び３００ｄとを有する。図６及び図７では、一例として５個の単電池２００が例示されているが、単電池の数は適宜選択可能である。

筐体３００内において、複数の単電池２００は厚み方向に並べられ、単電池２００間には、上述した仕切り部材１が配置されている。仕切り部材１を介して隣り合う（対向する）単電池２００の正極端子（例えば端子２１０）と負極端子（例えば端子２２０）とがバスバー３０１によって電気的に直列に接続されることにより、組電池１００は、所定の電力を出力する。図７に示されるように、組電池１００は、筐体３００の底板３００ｅの上面と各単電池２００との間に、仕切り部材１Ａが配置されている。仕切り部材１Ａは仕切り部材１と同様の構成を有する。

＜組電池における発熱及び熱移動＞
単電池２００を構成する電極や電解液等を構成する化学物質の一部ないし全てが、単電池２００内部で発熱を伴いながら分解反応を起こすことにより、単電池２００の温度が上昇し、単電池２００の一部ないし全領域が２００℃以上になる場合がある。本発明において、この状態を「異常発熱状態」という。

一般に、単電池２００を構成する材料のうち正極材料の安全性について、充電による脱リチウム後の結晶構造の安定性が大きく影響していることが知られている。正極材料として一般に用いられるＬｉＣｏＯ_２、Ｌｉ（Ｎｉ_１／３Ｍｎ_１／３Ｃｏ_１／３）Ｏ_２、Ｌｉ（Ｎｉ_０．８Ｃｏ_０．１５Ａｌ_０．０５）Ｏ_２等の材料は、充電状態では高温下で、酸素放出を伴う結晶崩壊を起こす。正極から放出された酸素は電解液の酸化等を引き起こし、急激な発熱反応を伴う。放射光を用いた構造解析により、上記正極材料種では２００℃付近で結晶の相転移が起こることが報告されている。このため、単電池２００の一部ないし全領域が２００℃以上になる場合、正極の結晶崩壊が進行している、つまり単電池２００が熱暴走状態にあることを意味する（参考文献１：リチウムイオン電池の高安全技術と材料シーエムシー出版、Ｐ．４４／参考文献２：Ｊ．Ｄａｈｎｅｔａｌ．，ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，９，２５３４－２５４０（２００７）／参考文献３：小林弘典、「放射光を用いたリチウムイオン二次電池用正極材料の評価・解析技術」Ｓｐｒｉｎｇ－８利用推進協議会ガラス・セラミックス研究会（第二回）（２０１１））。

また、単電池２００を構成する材料のうち負極材料の安全性について、充電負極（リチウム挿入炭素負極）は基本的にリチウム金属と同様の強い還元性を示し、電解液との反応で負極表面上に被膜が形成され、それによってさらなる反応が抑制されていることが知られている。従って、その保護被膜の化学的組成や構造、熱安定性が温度上昇時の充電負極の熱安定性に多大な影響を与える。通常、充電負極と電解液との反応は、保護被膜の形成と、それに続く被膜破壊による爆発的な還元分解反応により説明される。一般に、負極上での保護被膜形成反応は１３０℃付近から、引き続く被膜分解反応が２００℃付近で進行し、最終的に爆発的還元分解反応に至ることが報告されている。このため、単電池２００の一部ないし全領域が２００℃以上になる場合、負極表面の被膜破壊が進行している、つまり単電池２００が熱暴走状態にあることを意味する（参考文献４：電池ハンドブック第１版オーム社、Ｐ．５９１／参考文献５：リチウムイオン電池の高安全技術・評価技術の最前線シーエムシー出版、Ｐ．９０）。

また、本発明において、単電池２００を構成する電極や電解液等を構成する化学物質が、単電池２００内部で一定以上の発熱速度を伴う分解反応を起こしていない状態を、「通常状態」という。ここで、反応性化学物質が断熱条件下で自己発熱分解する際の熱的挙動を定量的に測定する手段であるＡＲＣ（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｎｇｒａｔｅｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ）を用いて、単電池２００の発熱状態を評価することができる。例えばＤａｈｎらは、ＡＲＣにおいて観測される発熱速度が０．０４℃／ｍｉｎを上回る場合に、セル内部で自己発熱反応が進行しているものと定義しており、これに倣うことができる（参考文献６：Ｊ．Ｄａｈｎｅｔａｌ．，ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｉｍｉｃａＡｃｔａ，４９，４５９９－４６０４（２００４））。また、本発明において、通常状態の単電池２００を、「通常状態を保持している単電池」、通常状態を逸脱し異常発熱状態に至っていない単電池２００を、「通常状態を逸脱した単電池」という。単電池２００内部での発熱は、各種伝達経路を介して、他の単電池２００に伝達される。例えば、単電池２００内部での発熱は、仕切り部材１を介して、他の単電池２００に伝達することができる。

例えば、仕切り部材１に接触又は近接する単電池２００が通常状態を逸脱し、異常発熱状態に至っていない場合に想定される表面平均温度の上限値は１８０℃とする。ここで、汎用セパレータ材がポリエチレンやポリプロピレン製である場合、そのメルトダウン温度は１６０～２００℃であることが知られている。このため、単電池２００の表面平均温度が１８０℃を超える場合には、単電池２００を構成する汎用セパレータ材の一部がメルトダウンし、異常発熱状態に至るおそれがある。

仕切り部材１の、組電池１００を構成する単電池２００間を仕切る厚み方向の二面のうちの一方の平均温度が１８０℃を超えない範囲では、仕切り部材１は、組電池１００中の単電池２００（例えば単電池２００ａ）からの熱をその厚み方向に伝達し、単電池２００ａに仕切り部材１を介して対向する他の単電池２００（単電池２００ｂ）や単電池２００以外の部材（例えば底板３００ｅ）へ伝達することができる。これに対し、平均温度が１８０℃を超える場合には、熱により仕切り部材１が開口して内包された液体が気相状態又は液相状態で外部に流出する。この流出によって仕切り部材１内の内包体１１０に空気（断熱作用を有する）が入り、厚み方向の断熱性（熱抵抗）を増加させる。これによって、或る単電池２００が通常状態を逸脱した状態になることを契機に他の単電池２００が通常状態を逸脱した状態となるのを回避することができる。

仕切り部材１に接触又は近接する単電池２００が通常状態を逸脱していない場合に想定される表面平均温度の上限値は８０℃とする。ここで、汎用電解液成分の沸点は、下記表１に示すように９０℃以上である。汎用電解液成分は、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）である。単電池２００の表面平均温度が８０℃より低い場合は、単電池２００を構成する汎用電解液自体の沸騰には至らない。仕切り部材１の、組電池を構成する単電池間を仕切る厚み方向の二面の双方の平均温度が８０℃よりも低い場合は、内包された液体により厚み方向への熱移動が促進される。組電池１００を構成する全ての単電池２００が通常状態である場合、仕切り部材１の熱移動抵抗が従来品より低いため、組電池１００内の単電池２００間の均温化に奏功し、温度ムラによる単電池２００の劣化を軽減する効果が期待できる。

また、仕切り部材１及び組電池１００によれば、内包体１１０の材料として、圧力を受けた場合においても吸水率を維持できる材料を用いる。これによって、仕切り部材１に圧力がかかった場合でも、内包体１１０が所望量の液体を保持することができ、熱伝導率の低下を抑えることができる。

次に、本発明に係る実施例について説明する。

＜実施例１＞
（１）吸水率測定
バーミキュライト紙（厚み２ｍｍ、密度０．８５ｇ／ｃｍ^３）から５０ｍｍ×５０ｍｍの試験片を３枚採取し、その質量を測定した。ポリプロピレン製容器（容積１６８０ｍｌ）に水を入れ，試験片を１５分以上浸漬した。その後、試験片を水中から取り出して、２枚の乾燥したろ紙（アドバンテック東洋社、型番Ｎｏ．５１４Ａ、厚み０．３２ｍｍ、１５０ｍｍ×１５０ｍｍ）の間に挟み、金属プレート（ミスミ社、ＳＵＳ４３０製、１５０ｍｍ×１００ｍｍ×１０ｍｍ、１．３ｋｇ）を１分間載せて圧縮した後、圧縮を解除して直ちに試験片の質量を測定した。金属プレート１．３ｋｇの荷重による圧力は０．０５ｋｇｆ／ｃｍ^２相当である。

水中から取り出した別の試験片を別のろ紙の間に挟み、金属プレート、ロードセル（昭和測器社、型番：ＲＣＤ－５０ｋＮ）の順番に載せて、万力プレス機ＭＰ－００１（アズワン社）を用いて荷重が１２５ｋｇとなるように調整した。１分間の圧縮の後、圧縮を解除して直ちに試験片の質量を測定した。万力プレス機による圧力は５ｋｇｆ／ｃｍ^２相当である。

各試験片の吸水率を以下の式に従って３回ずつ求め、平均値を算出した。
［吸水率１（％）］＝（ｍ２－ｍ１）／ｍ１×１００・・・（式１）
［吸水率２（％）］＝（ｍ３－ｍ１）／ｍ１×１００・・・（式２）
［吸水率の比］＝［吸水率２］／［吸水率１］・・・（式３）
但し、ｍ１は吸水前の試験片の質量（ｇ）である。ｍ２は、吸水を行った後の試験片を荷重１．３ｋｇ（０．０５ｋｇｆ／ｃｍ^２）で圧縮した後の質量（ｇ）である。ｍ３は、吸水を行った後の試験片を荷重１２５ｋｇ（５ｋｇｆ／ｃｍ^２）で圧縮した後の試験片の質量（ｇ）である。

（２）熱伝導率測定
上述した実施例１の方法に従って５ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力をかけた内包体１１０を外装体１２０としてのアルミラミネートフィルム（樹脂層としてポリエチレンテレフタレート（外側）、ポリエチレン（内側）を含む：厚み１５０μｍ）内に配置し、真空脱気シーラー（富士インパルス社製、型番：ＦＣＢ－２００）を用いて封止（密閉）することによって仕切り部材１を得た。仕切り部材１の外形寸法は、高さ６ｃｍ、幅６ｃｍ、厚み２．１ｃｍとした。

次に、ヒーター、真鍮板、断熱板Ａ（ミスミ社、型式：ＨＩＰＨＡ、厚み３ｍｍ）、真鍮板、仕切り部材、真鍮板、断熱板Ｂ（断熱板Ａと同じ材）、真鍮材、断熱材Ｃ（ミスミ社、型式：ＨＩＰＨＡ、厚み４０ｍｍ）の順番ではさんで各部材を密着させた。断熱材Ｃの上側から油圧プレス機ＨＹＰ５０５Ｈ（日本オートマチックマシン社製）を用いて荷重が３６０ｋｇとなるように調整した。荷重３６０ｋｇは圧力１０ｋｇｆ／ｃｍ^２に相当する。

荷重がかかった状態で、ヒーターを温度８０℃まで加熱し、ヒーターの温度が８０℃に到達後、３０分間加熱を続けた。加熱終了後に仕切り部材１の厚みを測定し、圧縮時の膜厚が１．８５ｍｍと求められた仕切り部材１の各位置の加熱終了時の温度と、ヒーターから仕切り部材１までの熱伝導抵抗と、仕切り部材１の圧縮時の厚みとから仕切り部材の熱伝導率を以下の式４に従い求めた。
ｋ＝（ΔＴ１×Ｌ）／（ΔＴ２×Ｒ）・・・（式４）
但し、ｋ：仕切り部材の熱伝導率［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］
ΔＴ１：断熱板Ａの高温側の面と低温側の面の温度差［Ｋ］
ΔＴ２：仕切り部材の高温側の面と低温側の面の温度差［Ｋ］
Ｌ：仕切り部材の圧縮時の厚み［ｍ］
Ｒ：ヒーターから仕切り部材までの熱伝導抵抗５．１×１０^－３［ｍ^２・Ｋ／Ｗ］
ヒーター温度が８０℃に到達してから３０分経過後の熱伝導率は０．４５Ｗ／（ｍ・Ｋ）となった。

＜実施例２＞
実施例１におけるバーミキュライト紙を無機充填剤、ロックウール、ワラストナイトを主成分とする断熱シート（厚み２ｍｍ、密度０．９５ｇ／ｃｍ^３）に変更した試験片及び仕切り部材１を得て、実施例１と同じ実験（吸水率測定及び熱伝導率測定）を行った。実施例２において、熱伝導率測定における圧縮時の膜厚は１．９ｍｍであった。

＜実施例３＞
実施例１におけるバーミキュライト紙をアルカリアースシリケート、含水ケイ酸マグネシウムを主成分とする耐熱シート（厚み２ｍｍ、密度０．５０ｇ／ｃｍ^３）に変更した試験片及び仕切り部材１を得て、実施例１と同じ実験（吸水率測定及び熱伝導率測定）を行った。実施例３において、熱伝導率測定における圧縮時の膜厚は１．７ｍｍであった。

＜比較例１＞
実施例１におけるバーミキュライト紙を厚み１ｍｍのロックウール紙（密度０．５４ｇ／ｃｍ^３）を２枚重ねたものに変更した試験片及び仕切り部材を得て、実施例１と同じ実験（吸水率測定及び熱伝導率測定）を行った。比較例１において、熱伝導率測定における圧縮時の膜厚は１．６ｍｍであった。

＜比較例２＞
実施例１におけるバーミキュライト紙を厚み２ｍｍのセラミックシート（密度０．２５ｇ／ｃｍ^３）を２枚重ねたものに変更した試験片及び仕切り部材を得て、実施例１と同じ実験（吸水率測定及び熱伝導率測定）を行った。比較例２において、熱伝導率測定における圧縮時の膜厚は１．７ｍｍであった。

＜比較例３＞
実施例１におけるバーミキュライト紙を厚み０．６ｍｍの綿繊維布（密度０．０３７ｇ／ｃｍ^３）を３枚重ねたものに変更した試験片及び仕切り部材を得て、実施例１と同じ実験（吸水率測定及び熱伝導率測定）を行った。比較例３において、熱伝導率測定における圧縮時の膜厚は１．６ｍｍであった。

＜比較例４＞
実施例１におけるバーミキュライト紙を厚み１．３ｍｍのアラミド繊維（密度０．０４４ｇ／ｃｍ^３）を２枚重ねたものに変更した試験片及び仕切り部材を得て、実施例１と同じ実験（吸水率測定及び熱伝導率測定）を行った。比較例４において、熱伝導率測定における圧縮時の膜厚は２．１ｍｍであった。

実施例１～３及び比較例１～４の結果を以下の表２に示す。

以上で説明したように、実施例１～３及び比較例１～４によれば、仕切り部材１は、内包体１１０と液体とを収容する外装体１２０とを有するものである。実施例で示した［吸水率２］／［吸水率１］の値が０．４以上である場合に圧縮後であっても、好適な熱伝導率を示した。これより、例えば、実施例１～３に係る材料を内包体１１０に適用すれば、内包体１１０が圧力を受けた場合でも、内包体１１０が好適に液体を保持し所望の熱伝導性を維持可能な仕切り部材１及び組電池１００を得ることができる。

１仕切り部材
１００組電池
１１０内包体
１２０外装体
２００単電池
３００筐体

Claims

組電池を構成する単電池間、又は単電池と前記単電池以外の部材とを仕切る仕切り部材であって、
液体を保持可能な内包体と、
該液体及び該内包体を密閉状態で収容する内部空間を有する外装体とを含み、
前記内包体が多孔質体を含む材料で形成されており、
該内包体を圧力０．０５ｋｇｆ／ｃｍ^２で１分間圧縮したときの吸水率を示す吸水率１と前記内包体を圧力５ｋｇｆ／ｃｍ^２で１分間圧縮したときの吸水率を示す吸水率２との比［吸水率２］／［吸水率１］が０．４以上である仕切り部材。
なお、前記吸水率１及び吸水率２は下記式で表される数値である。
［吸水率１（％）］＝（ｍ２－ｍ１）／ｍ１×１００・・・（式１）
［吸水率２（％）］＝（ｍ３－ｍ１）／ｍ１×１００・・・（式２）
（前記式１及び２中、ｍ１は、吸水前の試験片の質量（ｇ）、ｍ２は、吸水を行った後の試験片を荷重１．３ｋｇ（０．０５ｋｇｆ／ｃｍ ^２）で圧縮した後の質量（ｇ）、ｍ３は、吸水を行った後の試験片を荷重１２５ｋｇ（５ｋｇｆ／ｃｍ ^２）で圧縮した後の試験片の質量（ｇ）である。）
前記多孔質体が繊維質及び粒子の少なくとも一方を含む、請求項１に記載の仕切り部材。
前記外装体が、金属箔と樹脂のラミネート体である請求項１又は２に記載の仕切り部材。
前記金属箔が、アルミニウム箔、銅箔、錫箔、ニッケル箔、ステンレス箔、鉛箔、錫鉛合金箔、青銅箔、銀箔、イリジウム箔及び燐青銅箔から選ばれる少なくとも１つである請求項３に記載の仕切り部材。
前記樹脂が、熱可塑性樹脂である請求項３又は４に記載の仕切り部材。
複数の単電池と、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の仕切り部材とを含む組電池。