TW202042425A - 分隔構件和電池組 - Google Patents

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Abstract

一種分隔構件和使用其的電池組，所述分隔構件具有厚度方向以及與所述厚度方向正交的面方向，且於所述厚度方向上將單電池之間、或單電池與單電池以外的構件予以分隔，所述分隔構件包括：隔熱材料，能夠保持液體；以及外包裝體，收容所述隔熱材料及液體，自厚度方向俯視外包裝體與隔熱材料時的外包裝體的內部空間的面積（S1）、隔熱材料的面積（S2）、所述隔熱材料的厚度（D1）、以及所述液體的體積（V1）滿足下述式1及/或下述式2的關係。 式1：0.25≦V1/（S1×D1）≦0.70 式2：0.35≦S2/S1 本發明可提供一種開口溫度高、於開口前後可適當地切換熱阻的分隔構件和電池組。

Description

分隔構件和電池組
本發明是有關於一種分隔構件和電池組。
近年來，關於作為車輛等的電源的用途激增的二次電池，出於提升搭載於車輛等的有限空間時的自由度的目的、延長相對於一次充電而可行駛的續航距離等的目的，正在推進二次電池的高能量密度化的研究。另一方面，二次電池的安全性有與能量密度相反的傾向，具有越高能量密度的二次電池有安全性越低的傾向。例如，於搭載於續航距離達數百km的電動車輛的二次電池中，亦存在因過充電或內部短路等而二次電池損傷時的電池表面溫度超過數百℃、達近1000℃的情況。
用於車輛等的電源的二次電池一般作為包括多個單電池的電池組來使用，因此於構成電池組的其中一個單電池損傷而達到如上所述的溫度範圍的情況下，有因該單電池的發熱而鄰接的單電池受到損傷，且損傷連鎖性地蔓延至電池組整體之虞。為了防止此種單電池之間的損傷的連鎖，提出了各種於單電池與單電池之間設置分隔構件來冷卻損傷的單電池的技術。
例如，有於單電池與單電池之間設置構成為在片狀的袋中裝入水等冷卻劑的分隔構件的模組（例如，專利文獻1）。根據該模組，不僅使來自鄰接的單電池的發熱效率良好地移動至鄰近的單電池，而且於鄰接的單電池損傷而電池表面達到高溫的情況下，可自開封部放出袋中的水而將損傷的電池冷卻。另外，有構成為在片狀的袋中裝入含浸有水等冷卻劑的多孔質體的分隔構件（例如，專利文獻2）。 [現有技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利第5352681號公報 專利文獻2：日本專利特開2013-131428號公報
[發明所欲解決之課題] 本發明者等人詳細研究了該些現有技術，結果發現存在以下問題。即，電池組中的單電池於電池組製造時會受到約束壓力。另外，單電池於充電時，單電池內的電極膨脹，因此其框體亦膨脹而壓迫鄰接的構件。進而，單電池因反覆使用而產生來自單電池內的電解液的氣體且該氣體膨脹，因此亦會受到壓力。基於該些理由，對設置於單電池之間的分隔構件要求耐壓性。然而，關於專利文獻1、專利文獻2中所揭示的分隔構件，並未充分進行有關耐壓性的研究。
另一方面，本發明者等人製成了一種包括保持有液體的隔熱材料以及收容它們的外包裝體的分隔構件。該分隔構件具有於液體的蒸汽壓超過外包裝體的破裂強度時的溫度（開口溫度）的前後切換熱阻的特性。當未滿開口溫度時，藉由外包裝材料內部所保持的液體而顯示出低熱阻，另一方面，當為開口溫度以上時，液體揮發，藉由殘留的隔熱材料而顯示出高熱阻。藉由該特性，與因過充電或內部短路等而產生了異常的溫度上升的單電池相接觸的分隔構件開口，可藉由其高熱阻來抑制向鄰接的單電池的熱傳導。另一方面，產生了異常的單電池以外的單電池之間的分隔構件具有低熱阻，可抑制由來自產生了異常的單電池的傳熱導致的各電池的溫度上升。
然而，於欲獲得此種特性時瞭解到，根據隔熱材料、液體、外包裝體的構成，有開口溫度未充分變高、或開口後的熱阻未充分變高的情況，或者有於開口前後未適當地發生熱阻的切換的情況。鑒於以上問題，本發明的課題在於提供一種開口溫度充分高、開口後的熱阻充分高、可於開口前後適當地切換熱阻的分隔構件和電池組。 [解決課題之手段]
本發明者等人為解決所述課題進行了努力研究，結果發現，藉由於包括能夠保持液體的隔熱材料以及收容該隔熱材料及液體的外包裝體的分隔構件中，適當地設定外包裝體的內部空間面積、隔熱材料的大小、隔熱材料的厚度及液體的體積的關係，可解決所述問題，從而達成了本發明。即，本發明的要旨如下所述。
[1] 一種分隔構件，具有厚度方向以及與所述厚度方向正交的面方向，且於所述厚度方向上將單電池之間、或單電池與單電池以外的構件予以分隔，所述分隔構件包括： 隔熱材料，能夠保持液體；以及 外包裝體，收容所述隔熱材料及液體， 自厚度方向俯視外包裝體與隔熱材料時的外包裝體的內部空間的面積（S1）、所述隔熱材料的面積（S2）、所述隔熱材料的厚度（D1）、以及所述液體的體積（V1）滿足下述式1及/或下述式2的關係。 式1：0.25≦V1/（S1×D1）≦0.70 式2：0.35≦S2/S1
[2] 如[1]所述的分隔構件，其中，所述S1滿足下述式3的關係。 式3：10 cm2 ≦S1≦2000 cm2 [3] 如[1]或[2]所述的分隔構件，其中，所述S2滿足下述式4的關係。 式4：10 cm2 ≦S2≦2000 cm2 [4] 如[1]至[3]中任一項所述的分隔構件，其中，所述V1滿足下述式5的關係。 式5：0.02 cm3 ≦V1≦1000 cm3 [5] 如[1]至[4]中任一項所述的分隔構件，其中，所述D1滿足下述式6的關係。 式6：0.10 mm≦D1≦5.0 mm
[6] 如[1]至[5]中任一項所述的分隔構件，其中，外包裝體的內部氣壓低於外部氣壓。 [7] 如[1]至[6]中任一項所述的分隔構件，其中，所述外包裝體為金屬箔與樹脂的層壓體。 [8] 如[7]所述的分隔構件，其中，所述金屬箔為選自鋁箔、銅箔、鎳箔、不鏽鋼箔、鉛箔、錫箔、青銅箔、銀箔、銥箔及磷青銅箔中的至少一種。 [9] 如[7]或[8]所述的分隔構件，其中，所述樹脂為熱塑性樹脂。 [10] 如[1]至[9]中任一項所述的分隔構件，其中，作為所述液體，包含常壓下的沸點為80℃～250℃的液體。 [11] 如[1]至[10]中任一項所述的分隔構件，其中，作為所述液體，包含水。
[12] 一種電池組，包括分隔構件以及多個單電池，所述分隔構件具有厚度方向以及與所述厚度方向正交的面方向，且於所述厚度方向上將單電池之間、或單電池與單電池以外的構件予以分隔，所述電池組中， 所述分隔構件包括： 隔熱材料，能夠保持液體；以及 外包裝體，收容所述隔熱材料及液體， 自厚度方向俯視外包裝體與隔熱材料時的外包裝體的內部空間的面積（S1）、所述隔熱材料的面積（S2）、所述隔熱材料的厚度（D2）、以及所述液體的體積（V1）滿足下述式7及/或下述式2的關係。 式7：0.40≦V1/（S1×D2）≦1.00 式2：0.35≦S2/S1
[13] 如[12]所述的電池組，其中，所述S1滿足下述式3的關係。 式3：10 cm2 ≦S1≦2000 cm2 [14] 如[12]或[13]所述的電池組，其中，所述S2滿足下述式4的關係。 式4：10 cm2 ≦S2≦2000 cm2 [15] 如[12]至[14]中任一項所述的電池組，其中，所述V1滿足下述式5的關係。 式5：0.02 cm3 ≦V1≦1000 cm3 [16] 如[12]至[15]中任一項所述的電池組，其中，所述D2滿足下述式8的關係。 式8：0.10 mm≦D2≦5.0 mm [17] 如[12]至[16]中任一項所述的電池組，其中，所述D2滿足下述式9的關係。 式9：0.10 mm≦D2>1.0 mm
[18] 如[12]至[17]中任一項所述的電池組，其中，外包裝體的內部氣壓低於外部氣壓。 [19] 如[12]至[18]中任一項所述的電池組，其中，所述外包裝體為金屬箔與樹脂的層壓體。 [20] 如[19]所述的電池組，其中，所述金屬箔為選自鋁箔、銅箔、鎳箔、不鏽鋼箔、鉛箔、錫箔、青銅箔、銀箔、銥箔及磷青銅箔中的至少一種。 [21] 如[19]或[20]所述的電池組，其中，所述樹脂為熱塑性樹脂。 [22] 如[12]至[21]中任一項所述的電池組，其中，作為所述液體，包含常壓下的沸點為80℃～250℃的液體。 [23] 如[12]至[22]中任一項所述的電池組，其中，作為所述液體，包含水。 [24] 一種分隔構件，具有厚度方向以及與所述厚度方向正交的面方向，且於所述厚度方向上將單電池之間、或單電池與單電池以外的構件予以分隔， 所述分隔構件包括： 隔熱材料，能夠保持液體；以及 外包裝體，收容所述隔熱材料及液體， 當構成包括所述分隔構件以及多個單電池的電池組時， 自厚度方向俯視外包裝體與隔熱材料時的外包裝體的內部空間的面積（S1）、所述隔熱材料的面積（S2）、所述隔熱材料的厚度（D2）、以及所述液體的體積（V1）滿足下述式7及/或下述式2的關係。 式7：0.40≦V1/（S1×D2）≦1.00 式2：0.35≦S2/S1 [25] 如[24]所述的分隔構件，其中，所述S1滿足下述式3的關係。 式3：10 cm2 ≦S1≦2000 cm2 [26] 如[24]或[25]所述的分隔構件，其中，所述S2滿足下述式4的關係。 式4：10 cm2 ≦S2≦2000 cm2 [27] 如[24]至[26]中任一項所述的分隔構件，其中，所述V1滿足下述式5的關係。 式5：0.02 cm3 ≦V1≦1000 cm3 [28] 如[24]至[27]中任一項所述的分隔構件，其中，所述D2滿足下述式8的關係。 式8：0.10 mm≦D2≦5.0 mm
[29] 如[24]至[28]中任一項所述的分隔構件，其中，外包裝體的內部氣壓低於外部氣壓。 [30] 如[24]至[29]中任一項所述的分隔構件，其中，所述外包裝體為金屬箔與樹脂的層壓體。 [31] 如[30]所述的分隔構件，其中，所述金屬箔為選自鋁箔、銅箔、鎳箔、不鏽鋼箔、鉛箔、錫箔、青銅箔、銀箔、銥箔及磷青銅箔中的至少一種。 [32] 如[30]或[31]所述的分隔構件，其中，所述樹脂為熱塑性樹脂。 [33] 如[24]至[32]中任一項所述的分隔構件，其中，作為所述液體，包含常壓下的沸點為80℃～250℃的液體。 [34] 如[24]至[33]中任一項所述的分隔構件，其中，作為所述液體，包含水。 [35] 如[24]至[34]中任一項所述的分隔構件，其中，所述D2滿足下述式9的關係。 式9：0.10 mm≦D2>1.0 mm [36] 如[12]至[23]中任一項所述的電池組，其中，於製造包括分隔構件以及多個單電池的電池組時的約束壓力為0.1 MPa～10 MPa，所述分隔構件於所述厚度方向上將單電池之間、或單電池與單電池以外的構件予以分隔。 [發明的效果]
根據本發明，提供一種開口溫度充分高、開口後的熱阻充分高、可於開口前後適當地切換熱阻的分隔構件和電池組。
以下對本發明進行詳細說明。以下記載的說明為本發明的實施形態的一例（代表例），本發明只要不超出其主旨，則並不限定於該些內容。
本發明的分隔構件具有厚度方向以及與所述厚度方向正交的面方向，且於所述厚度方向上將單電池之間、或單電池與單電池以外的構件予以分隔，所述分隔構件包括：隔熱材料，能夠保持液體；以及外包裝體，收容所述隔熱材料及液體，自厚度方向俯視外包裝體與隔熱材料時的外包裝體的內部空間的面積（S1）、所述隔熱材料的面積（S2）、所述隔熱材料的厚度（D1）、以及所述液體的體積（V1）滿足下述式1及/或下述式2的關係。 式1：0.25≦V1/（S1×D1）≦0.70 式2：0.35≦S2/S1
電池組中的單電池以外的構件例如為具有底面及四周的側面且收容構成電池組的單電池及分隔構件的框體。所謂外包裝體的內部空間的面積，是指由外包裝體密閉的空間的面積，且表示隔熱材料中所保持的液體可移動的區域範圍。
所述式1示出了液體體積與內部空間體積之比的適當範圍，所述內部空間體積藉由內部空間面積與隔熱材料厚度的積來計算。由於隔熱材料中所保持的液體可於內部空間體積內移動，因此液體體積與內部空間體積之比決定液體的熱傳導於開口前的分隔構件的熱傳導中所佔的影響的程度。若該比小，則液體的熱傳導的影響小，開口前的熱阻高。其結果，於開口前後無法適當地切換熱阻。另一方面，隨著分隔構件的溫度上升，隔熱材料中所保持的液體逐漸揮發。液體體積與內部空間體積之比決定可保持所揮發的氣體的空間。若該比大，則可保持氣體的空間小，於溫度充分升高之前，內部空間體積的內部氣壓便超過了外包裝體的破裂強度。
藉由滿足所述式1，本發明的分隔構件於開口前後的熱阻之差大，並且示出高開口溫度，但就將開口前的熱阻保持得更低的觀點而言，「V1/（S1×D1）」的值較佳為0.28以上，更佳為0.30以上，另一方面，就獲得更穩定的高開口溫度的觀點而言，「V1/（S1×D1）」的值較佳為0.65以下，更佳為0.63以下。
於本發明的有關分隔構件中，隔熱材料與相對於分隔構件的外力對應地變形。相對於分隔構件的外力例如為電池組的製造步驟中的約束力、因由分隔構件分隔的單電池伴隨充電而膨脹而自單電池受到的力、由因電池的反覆使用而自電池內的電解液產生氣體所導致的電池的膨脹而自單電池受到的力等。例如，隔熱材料因相向的單電池的膨脹或約束力而於厚度方向上收縮。若隔熱材料壓縮變形，則與其變形量對應地熱阻變低。所述式2示出了隔熱材料面積與內部空間面積之比的適當範圍。若該比大，則意味著隔熱材料部因相對於分隔構件的外力而受到的壓力小，其結果，隔熱材料的壓縮變形量小。
藉由滿足所述式2，本發明的分隔構件於開口後的熱阻充分變高，但「S2/S1」的值較佳為0.40以上，更佳為0.45以上。另一方面，上限並無特別限制，通常為0.85以下。 另外，「S2/S1」滿足式2的關係意味著隔熱材料部因施加於分隔構件的荷重而受到的壓力充分小，其結果，隔熱材料的壓縮變形量小。就該方面而言，「S2/S1」的值亦更佳為0.40以上。
於本發明的分隔構件中，所述S1較佳為滿足下述式3。就降低開口前的熱阻的觀點而言，S1的值較佳為滿足式3的下限值，更佳為20 cm2 以上，進而較佳為40 cm2 以上，特佳為50 cm2 以上，進而更佳為60 cm2 以上。另一方面，就提高開口後的熱阻的觀點而言，較佳為滿足式3的上限值，更佳為1500 cm2 以下，進而較佳為1000 cm2 以下，特佳為400 cm2 以下，進而更佳為350 cm2 以下，特佳為300 cm2 以下。 式3：10 cm2 ≦S1≦2000 cm2
本發明的分隔構件較佳為自所述厚度方向俯視所述隔熱材料時的隔熱材料的面積（S2）滿足下述式4的關係。就降低開口前的熱阻的觀點而言，S2的值較佳為滿足式4的下限值，更佳為20 cm2 以上，進而較佳為40 cm2 以上，特佳為50 cm2 以上，進而更佳為60 cm2 以上。另一方面，就提高開口後的熱阻的觀點而言，較佳為滿足式4的上限值，更佳為1500 cm2 以下，進而較佳為1000 cm2 以下，更佳為400 cm2 以下，特佳為350 cm2 以下，進而更佳為300 cm2 以下。 式4：10 cm2 ≦S2≦2000 cm2
於本發明的分隔構件中，所述V1較佳為滿足下述式5。就降低開口前的熱阻的觀點而言，V1的值較佳為滿足式5的下限值，更佳為0.05 cm3 以上，進而較佳為0.1 cm3 以上，特佳為0.5 cm3 以上，進而更佳為1.0 cm3 以上。另一方面，就充分提高開口溫度的觀點而言，較佳為滿足式5的上限值，更佳為700 cm3 以下，進而較佳為500 cm3 以下，特佳為150 cm3 以下，進而更佳為100 cm3 以下。 式5：0.02 cm3 ≦V1≦1000 cm3
於本發明的分隔構件中，所述D1較佳為滿足下述式6。就抑制自產生了異常發熱的單電池向鄰接的單電池的熱傳導的觀點而言，D1的值較佳為滿足式6的下限值，更佳為0.40 mm以上，進而較佳為0.70 mm以上，另一方面，就減薄電池組的總厚度的觀點而言，D1的值較佳為滿足式6的上限值，更佳為4.0 mm以下，進而較佳為3.0 mm以下。 式6：0.10 mm≦D1≦5.0 mm
＜分隔構件＞ 圖1A是表示本發明的分隔構件的構成例的正視圖。圖1B是表示將圖1A所示的分隔構件沿A-A線切斷時的端面的圖。作為一例，分隔構件1的外形形狀形成為具有厚度的平板狀或片狀。
於圖1A及圖1B所示的例子中，分隔構件1形成為具有高度、寬度、厚度的平板狀，且具有厚度方向D以及面方向P。平面方向P是與厚度方向D正交的方向。只要與厚度方向D正交，則面方向P包括分隔構件1的高度方向H、寬度方向W、及斜方向。
分隔構件1用以於其厚度方向D上將構成電池組的單電池之間、或構成電池組的單電池與單電池以外的構件予以分隔。
〔隔熱材料〕 隔熱材料110能夠保持液體，且通常具有彈性。具有彈性的隔熱材料110因單電池的膨脹而於厚度方向D上收縮或變形。於圖1A所示的例子中，隔熱材料110形成為平板狀或片狀。隔熱材料110被收容於平板狀或片狀的外包裝體120中，於外包裝體120的周緣部進行了封閉。
此種隔熱材料110較佳為包含粉末狀無機物及纖維狀無機物。於本發明中，「纖維狀無機物」是指具有長徑為短徑的100倍以上的形狀的無機物，「粉末狀無機物」是指具有長徑未滿短徑的100倍的形狀的無機物。再者，尤其是於纖維狀的情況下，「長徑」是指纖維長，「短徑」是指與長徑方向正交的剖面的直徑。
纖維狀無機物較佳為選自由例如紙、棉片（cotton sheet）、聚醯亞胺纖維、芳族聚醯胺纖維、聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene，PTFE）纖維、玻璃纖維、岩絨（rock wool）、陶瓷纖維及生物溶解性無機纖維所組成的群組中的至少一種，該些中，特佳為選自由玻璃纖維、岩絨、陶瓷纖維及生物溶解性無機纖維中的至少一種。陶瓷纖維主要為包含二氧化矽與氧化鋁的纖維（二氧化矽：氧化鋁=40：60～0：100），具體而言，可使用二氧化矽-氧化鋁纖維、莫來石（mullite）纖維、氧化鋁纖維。
另外，粉末狀無機物例如較佳為選自由二氧化矽粒子、氧化鋁粒子、矽酸鈣、黏土礦物、蛭石（vermiculite）、雲母、水泥、波來鐵（pearlite）、煙熏二氧化矽及氣凝膠所組成的群組中的至少一種，該些中，特佳為選自二氧化矽粒子、氧化鋁粒子、矽酸鈣及蛭石中的至少一種。矽酸鈣的種類中，較佳為硬矽鈣石（xonotlite）、雪矽鈣石（tobermorite）、矽灰石（wollastonite）、片水矽鈣石（gyrolite），特佳為片水矽鈣石。具有花瓣狀結構的片水矽鈣石於壓縮變形時亦保持多孔質結構，因此保液性優異。黏土礦物主要為矽酸鎂（包含滑石、海泡石）、蒙脫石、高嶺石。
作為包含纖維狀無機物與粉末狀無機物的隔熱材料，可自公知的材料中選擇使用。例如，可自日本專利特開2003-202099號公報中記載的材料中選擇使用。
關於隔熱材料的密度，就輕量的方面、及即便於高溫下隔熱性亦優異的觀點而言，其密度較佳為0.20 g/cm3 ～1.10 g/cm3 。若隔熱材料的密度為所述下限值以上，則於內部空隙中具有許多空氣層，因此就隔熱性及保液性的觀點而言較佳，另一方面，若為所述上限值以下，則就壓縮時的變形量變小的觀點而言較佳。另外，就該些觀點而言，隔熱材料的密度較佳為0.35 g/cm3 以上，更佳為0.55 g/cm3 以上，另一方面，較佳為1.05 g/cm3 以下，更佳為1.00 g/cm3 以下。
〔液體〕 於分隔構件1中，收容於外包裝體的內部空間的隔熱材料110中所保持的液體只要具有熱傳導性、可使來自單電池的發熱效率良好地移動至鄰近的單電池即可。另外，作為液體，較佳為常壓（1大氣壓）下的沸點為80℃以上且250℃以下的液體，進而較佳為常壓下的沸點為100℃以上且150℃以下的液體。就汽化熱大的方面、及可通用地獲取的方面而言，液體特佳為水。
液體較佳為包含選自由例如水、醇類、酯類、醚類、酮類、烴類、氟系化合物及矽酮系油所組成的群組中的至少一種。該些可僅使用一種，亦可作為兩種以上的混合物來使用。
作為可用於液體的醇類，可列舉：丙醇、異丙醇、丁醇、苄基醇、苯基乙基醇等包含3個～8個碳原子的醇；乙二醇、丙二醇等烷二醇等二價以上的醇等。該些可僅使用一種，亦可作為兩種以上的混合物來使用。
作為可用於液體的酯類，可列舉：烷基脂肪族羧酸酯、烷基碳酸二酯、烷基草酸二酯及乙二醇的脂肪酸酯等。作為烷基脂肪族羧酸酯，可列舉：甲酸甲酯、甲酸正丁酯、甲酸異丁酯等低級烷基甲酸酯；乙酸正丙酯、乙酸異丙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯等低級烷基乙酸酯；及丙酸乙酯、丙酸正丙酯、丙酸異丙酯、丙酸正丁酯、丙酸異丁酯等低級烷基丙酸酯等低級烷基脂肪族羧酸酯等。作為烷基碳酸二酯，可列舉：碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丁酯、碳酸甲基乙酯等低級烷基碳酸二酯等。作為烷基草酸二酯，可列舉草酸二甲酯、草酸二乙酯等低級烷基草酸二酯等。作為乙二醇的脂肪酸酯，可列舉乙二醇乙酸酯等。該些可僅使用一種，亦可作為兩種以上的混合物來使用。
作為可用於液體的醚類，可列舉：正丁基醚、正丙基醚、異戊基醚等。該些可僅使用一種，亦可作為兩種以上的混合物來使用。
作為可用於液體的酮類，可列舉乙基甲基酮、二乙基酮等。該些可僅使用一種，亦可作為兩種以上的混合物來使用。
作為可用於液體的烴類，可列舉：庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、甲苯、二甲苯等。該些可僅使用一種，亦可作為兩種以上的混合物來使用。
作為可用於液體的氟系化合物，可列舉作為冷媒的1,1,2,2,3,3,4-七氟環戊烷（HFC-c447ef）、1,1,1,2,2,3,3,4,5,5,6,6-十三氟辛烷（HFC-76-13sf）等。該些可僅使用一種，亦可作為兩種以上的混合物來使用。
作為可用於液體的矽酮系油，可列舉甲基聚矽氧烷、甲基苯基聚矽氧烷、環狀甲基矽氧烷、及矽酮聚醚共聚物等改質矽油等。該些可僅使用一種，亦可作為兩種以上的混合物來使用。
另外，液體亦可包含防凍劑、防腐劑、pH調整劑。該些可僅使用一種，亦可作為兩種以上的混合物來使用。液體亦可包含賦予防凍性的物質（防凍劑）、防腐劑、pH調整劑等添加劑。液體中所含的物質不限於此，可視需要進行追加。
〔外包裝體〕 外包裝體120具有密閉的周緣部120a，且於藉由密閉而形成的內部空間中收容保持有液體的隔熱材料110。外包裝體120具有可撓性，可與單電池的膨脹對應地變形。另外，於單電池收縮的情況下，外包裝體120可恢復為原來的狀態。作為外包裝體120，例如可應用樹脂片、樹脂膜等。例如，利用兩片或對折的樹脂片或樹脂膜夾入隔熱材料110，並將兩片樹脂片或樹脂膜相接觸的外包裝體120的周緣部熱熔接或黏接，藉此封閉含浸有液體的隔熱材料110。
作為外包裝體120，例如可使用樹脂製或金屬製的外包裝體。將金屬箔與樹脂層壓而成的外包裝體由於耐熱性及強度高而較佳。作為金屬與樹脂的層壓體，較佳為包含樹脂層、金屬層、樹脂密封劑層的三層以上的層壓體。
作為金屬箔，例如可列舉：鋁箔、銅箔、錫箔、鎳箔、不鏽鋼箔、鉛箔、錫鉛合金箔、青銅箔、銀箔、銥箔、磷青銅箔等。尤其較佳為鋁箔、銅箔、鎳箔，進而較佳為鋁箔。
作為樹脂，可使用熱硬化性樹脂及熱塑性樹脂中的至少一種，尤其較佳為熱塑性樹脂。作為樹脂，例如可列舉：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龍、丙烯酸、環氧樹脂、聚胺酯、聚醚醚酮、聚對苯二甲酸乙二酯、聚苯硫醚、聚碳酸酯、芳族聚醯胺等。尤其較佳為選自聚丙烯、尼龍、聚對苯二甲酸乙二酯中的至少一種。
外包裝體120的厚度並無特別限定，例如為5 μm～200 μm。於所述積層體（層壓體）的情況下，可將金屬箔設為3 μm～50 μm，將樹脂層設為2 μm～150 μm。
另外，關於外包裝體120，藉由將兩個外包裝體的周緣部利用熱熔接或黏接等接合為環狀，從而將液體及隔熱材料110封閉（密封）於外包裝體120內。或者，亦可將一個外包裝體彎折並利用熱熔接或黏接等將周緣部接合，從而將液體及隔熱材料110封閉（密封）。外包裝體120較佳為具有可撓性（彈性），但有時亦可不具有可撓性。
就充分提高開口溫度的觀點而言，外包裝體120的內部氣壓較佳為低於外部氣壓。因此，於對外包裝體120進行密封時，特佳為進行真空密封。
＜電池組＞ 本發明的電池組包括分隔構件以及多個單電池，所述分隔構件具有厚度方向以及與所述厚度方向正交的面方向，且於所述厚度方向上將單電池之間、或單電池與單電池以外的構件予以分隔，所述電池組中，所述分隔構件包括：隔熱材料，能夠保持液體；以及外包裝體，收容所述隔熱材料及液體，自厚度方向俯視外包裝體與隔熱材料時的外包裝體的內部空間的面積（S1）、所述隔熱材料的面積（S2）、所述隔熱材料的厚度（D1）、以及所述液體的體積（V1）滿足下述式7及/或下述式2的關係。 式7：0.40≦V1/（S1×D2）≦1.00 式2：0.35≦S2/S1
於製造使用了分隔構件的電池組時，通常施加0.1 MPa～10 MPa左右的約束壓力，因此，當製成電池組時，隔熱材料的厚度D2成為比製造電池組前的厚度D1小的值。本發明的電池組滿足式7，將式7與本發明的分隔構件所滿足的所述式1進行比較時，具有將式1中的D1於式7中置換為D2的項，且根據所述理由，D2的值比D1小，因此「V1/（S1×D2）」應滿足的上限值及下限值分別為比「V1/（S1×D2）」應滿足的值大的值。 藉由滿足所述式7，本發明的電池組於開口前後的熱阻之差大，並且示出高開口溫度，但就將開口前的熱阻保持得更低的觀點而言，「V1/（S1×D2）」的值較佳為0.45以上，更佳為0.50以上，另一方面，就獲得更穩定的高開口溫度的觀點而言，「V1/（S1×D2）」的值較佳為0.95以下，更佳為0.90以下。
基於同樣的理由，D2較佳為滿足下述式8。另外，就抑制自產生了異常發熱的單電池向鄰接的單電池的熱傳導的觀點而言，D2的值更佳為0.40 mm以上，進而較佳為0.70 mm以上。另一方面，就減薄電池組的總厚度的觀點及可充分減小開口前的熱阻的觀點而言，D2的值更佳為4.0 mm以下，進而較佳為3.0 mm以下，進而較佳為2.0 mm以下，進而較佳為1.2 mm以下，特佳為未滿1.0 mm，進而更佳為0.8 mm以下。 式8：0.10 mm≦D2≦5.0 mm
另外，外包裝體的內部空間的面積（S1）與隔熱材料的面積（S2）滿足下述式2。 式2：0.35≦S2/S1
與所述本發明的分隔構件同樣地，本發明的電池組較佳為S1滿足式3、S2滿足式4且V1滿足式5。
圖2A是表示構成電池組的單電池的一例的平面圖，圖2B是表示單電池的一例的正視圖，圖2C是表示單電池的一例的側視圖。
單電池200是具有縱（厚度）、橫（寬度）、高度的長方體狀，於其上表面設置有端子210、端子220。單電池200例如為包括可吸留、釋放鋰離子的正極及負極、以及電解質的鋰離子二次電池。不僅可為鋰離子二次電池，亦可應用鋰離子全固體電池、鎳氫電池、鎳鎘電池、鉛蓄電池等二次電池。
圖3是表示將使用多個單電池而形成的電池組沿穿過單電池的端子的高度方向H的面切斷時的端面的圖。電池組100於具有底面及四周的側面的框體300中收容有多個單電池200。於各單電池200之間配置有所述分隔構件1，鄰接的單電池200之間於分隔構件1的厚度方向D上被分隔。相鄰的單電池200的正極端子（例如端子210）與負極端子（例如端子220）藉由匯流排（bus bar）（未圖示）經電性串聯連接，藉此電池組100輸出規定的電力。如圖3所示，電池組100亦可於框體300的底面與各單電池200之間配置具有與分隔構件1相同的構成的分隔構件1A。
本發明的電池組例如適用於電動車輛（Electric Vehicle，EV）、混合動力車輛（Hybrid Electric Vehicle，HEV）、插電式混合動力車輛（Plug-in Hybrid Electric Vehicle，PHEV）、電動重機械、電動自行車、電動助力自行車、船舶、飛機、電車、不斷電電源裝置（不斷電電源供應器（Uninterruptible Power Supply，UPS））、家庭用蓄電系統、利用風力/太陽光/潮汐力/地熱等可再生能量的電力系統穩定化用蓄電池系統等中所搭載的電池組（battery pack）。但是，電池組亦可用作對所述EV等以外的機器供給電力的電力源。 [實施例]
接著，藉由實施例對本發明的具體態樣更詳細地進行說明，但本發明並不受該些例子限定。
＜實施例1＞ [分隔構件的製作] 作為外包裝體，將裁斷為縱150 mm、橫95 mm的長方形的兩片鋁層壓膜（作為樹脂層而包含尼龍（外側）、聚丙烯（內側），厚度0.12 mm）重疊，使三邊以寬度5 mm加熱熔接（溫度160℃，2秒）。自外包裝體的未熔接的部位，收納作為隔熱材料的經裁斷為縱100 mm、橫50 mm的長方形的多孔質片（矽酸鈣紙，厚度0.9 mm，密度0.5 g/cm3 ，包含矽酸鈣），且於注入3.4 g（cm3 ）的水後，使未熔接的部位以寬度5 mm加熱熔接，藉此進行真空密封，從而製作縱150 mm、橫95 mm、厚度1.1 mm的分隔構件。 隔熱材料的厚度D1藉由測定真空密封前的隔熱材料的厚度、或者自真空密封後的分隔構件的積層有隔熱材料與外包裝材料的部位的厚度減去外包裝材料的厚度而求出。另外，當測定厚度時，將施加於隔熱材料的壓力調整為未滿0.1 MPa。 分隔構件中的液體的體積V1藉由測定真空密封前所注入的水的重量、或者測定因於真空密封後的分隔構件的外包裝材料密封部中開孔並使液體乾燥而產生的重量變化來求出。 另外，於分隔構件的由外包裝材料密閉的部位中，藉由確認與積層有隔熱材料與外包裝材料的區域的厚度相比不具有隔熱材料的區域的厚度變薄，可確認外包裝材料的內部氣壓低於外部氣壓。
[熱阻變化的測定] 於加熱器上依序積層雲母片（縱150 mm、橫100 mm、厚度0.5 mm）、黃銅板1（縱150 mm、橫100 mm、厚度5 mm）、分隔構件、黃銅板2（縱150 mm、橫100 mm、厚度5 mm）、隔熱板（玻璃纖維製，縱150 mm、橫100 mm、厚度10 mm），自上側使用油壓機將荷重調整為2 t。 於利用油壓機施加荷重後，暫時自油壓機中取出外包裝材料，自分隔構件的積層有隔熱材料與外包裝材料的部位的厚度減去外包裝材料的厚度，藉此求出隔熱材料的厚度D2。另外，當測定厚度時，將施加於隔熱材料的壓力調整為未滿0.1 MPa。
將加熱器以5℃/min的速度自室溫升溫至200℃，測定黃銅板1、黃銅板2的溫度變化。使用測定數據，根據下式求出分隔構件的熱阻R2[m2 ·K/W]。 R2=（t1-t2）/[{（th-t1）/R1}-（C/S）×Δt1] R1：雲母片的熱阻0.0032[m2 ·K/W] th：加熱器溫度[K] t1：黃銅板1溫度[K] Δt1：黃銅板1溫度時間變化[K/s] t2：黃銅板2溫度[K] C：黃銅板1、黃銅板2的熱容量[J/K] S：黃銅板1、黃銅板2的面積[m2 ]
將熔接部開口而釋放出水蒸汽時的黃銅板1的溫度記錄為開口溫度，並分別求出開口前後的分隔構件的熱阻的值。開口溫度為165℃，對於作為分隔構件進行穩定的動作而言充分高，另外，開口前後的熱阻分別為3.5×10-3 、5.2×10-3 [m2 ·K/W]，從而開口溫度高，並且開口前的熱阻低、開口後的熱阻高。即，顯示出良好的熱阻轉換特性（於分隔構件的開口前後切換熱阻的特性）。
＜實施例2～實施例5及比較例1～比較例3＞ 如表1所示般變更隔熱材料的尺寸（縱、橫）以及水量，除此以外，與實施例1同樣地製作分隔構件，並測定開口溫度、開口前後的熱阻的值。
於表1中示出各實施例及各比較例中的隔熱材料的尺寸（縱、橫、厚度）、液體量、及外包裝體的內部空間的區域的尺寸（縱、橫）。另外，於各實施例及各比較例中，示出測定後的隔熱材料的厚度、及開口溫度、開口前後的熱阻的值。於開口溫度、熱阻的相關結果中，當良好時以「○」來表示，當不良時以「×」來表示。
[表1]
表1
內部空間 分隔構件製作條件 熱傳導抵抗測定結果
隔熱材料 液體量V1 [cm3 ] V1/（S1×D1） S2/S1 荷重 [t] 厚度D2 [mm] V1/（S1×D2） 開口溫度 [℃] 開口前的熱阻 [m2 ･K/W] 開口後的熱阻 [m2 ･K/W]
縱 [mm] 橫 [mm] 面積S1 [cm2 ] 縱 [mm] 橫 [mm] 面積S2 [cm2 ] 厚度D1 [mm]
實施例1 140 85 119 100 50 50 0.9 3.4 0.32 0.42 2 0.45 0.63 165 〇 0.0035 〇 0.0052 〇
實施例2 140 85 119 118 61 71.98 0.9 5.0 0.47 0.60 2 0.54 0.78 154 〇 0.0032 〇 0.0062 〇
實施例3 140 85 119 120 70 84 0.9 5.6 0.52 0.71 2 0.54 0.87 157 〇 0.0033 〇 0.0060 〇
實施例4 140 85 119 125 75 93.75 0.9 6.4 0.60 0.79 2 0.62 0.87 130 〇 0.0032 〇 0.0067 〇
實施例5 140 85 119 135 80 108 0.9 5.5 0.51 0.91 2 0.57 0.81 130 〇 0.0027 〇 0.0061 〇
比較例1 140 85 119 118 61 71.98 0.9 8.0 0.75 0.60 2 0.57 1.18 113 × 0.0029 〇 0.0063 〇
比較例2 140 85 119 118 61 71.98 0.9 2.0 0.19 0.60 2 0.47 0.36 165 〇 0.0040 × 0.0056 〇
比較例3 140 85 119 80 40 32 0.9 2.2 - 0.27 2 0.38 - 165 〇 0.0044 × 0.0040 ×
比較例1中，液體量V1相對於內部空間體積（內部空間面積×隔熱材料厚度）而言過大，因此開口溫度低，無法作為分隔構件進行穩定的動作。
比較例2中，液體量V1相對於內部空間體積（內部空間面積×隔熱材料厚度）而言過小，因此開口前的熱阻的值變大。
比較例3中，S2/S1小，因此隔熱材料的變形量大，其結果，開口後的熱阻變小。
與此相對，如表1所示，於如實施例1～實施例5般作為分隔構件而滿足式1的情況下，開口溫度高，另外，開口前的熱阻低、開口後的熱阻高。即，獲得了良好的熱阻轉換特性（於分隔構件的開口前後切換熱阻的特性）。另外，同樣地，於作為電池組而滿足式5的情況下，獲得了良好的熱阻轉換特性。
1、1A:分隔構件 100:電池組 110:隔熱材料 120:外包裝體 120a:周緣部 120b:間隙 200:單電池 210、220:端子 300:框體 D:厚度方向 H:高度方向 P:面方向 W:寬度方向
圖1A是表示本發明的分隔構件的第一構成例的正視圖。 圖1B是表示將圖1A所示的分隔構件沿A-A線切斷時的端面的圖。 圖2A是表示構成電池組的單電池的一例的平面圖。 圖2B是表示構成電池組的單電池的一例的正視圖。 圖2C是表示構成電池組的單電池的一例的側視圖。 圖3是表示將使用多個單電池而形成的電池組沿穿過單電池的端子的高度方向的面切斷時的端面的圖。
1:分隔構件
110:隔熱材料
120a:周緣部
120b:間隙
H:高度方向
P:面方向
W:寬度方向

Claims (18)

  1. 一種分隔構件，具有厚度方向以及與所述厚度方向正交的面方向，且於所述厚度方向上將單電池之間予以分隔、或將單電池與單電池以外的構件予以分隔，所述分隔構件包括： 隔熱材料，能夠保持液體；以及 外包裝體，收容所述隔熱材料及液體， 自厚度方向俯視外包裝體與隔熱材料時的外包裝體的內部空間的面積S1、所述隔熱材料的面積S2、所述隔熱材料的厚度D1、以及所述液體的體積V1滿足下述式1及/或下述式2的關係， 式1：0.25≦V1/（S1×D1）≦0.70 式2：0.35≦S2/S1。
  2. 如請求項1所述的分隔構件，其中，所述S1滿足下述式3的關係， 式3：10 cm2 ≦S1≦2000 cm2 。
  3. 如請求項1或請求項2所述的分隔構件，其中，所述S2滿足下述式4的關係， 式4：10 cm2 ≦S2≦2000 cm2 。
  4. 如請求項1至請求項3中任一項所述的分隔構件，其中，所述V1滿足下述式5的關係， 式5：0.02 cm3 ≦V1≦1000 cm3 。
  5. 如請求項1至請求項4中任一項所述的分隔構件，其中，所述D1滿足下述式6的關係， 式6：0.10 mm≦D1≦5.0 mm。
  6. 如請求項1至請求項5中任一項所述的分隔構件，其中，所述外包裝體為金屬箔與樹脂的層壓體。
  7. 一種電池組，包括分隔構件以及多個單電池，所述分隔構件具有厚度方向以及與所述厚度方向正交的面方向，且於所述厚度方向上將單電池之間予以分隔、或將單電池與單電池以外的構件予以分隔，其中， 所述分隔構件包括： 隔熱材料，能夠保持液體；以及 外包裝體，收容所述隔熱材料及液體， 自厚度方向俯視外包裝體與隔熱材料時的外包裝體的內部空間的面積S1、所述隔熱材料的面積S2、所述隔熱材料的厚度D2、以及所述液體的體積V1滿足下述式7及/或下述式2的關係， 式7：0.40≦V1/（S1×D2）≦1.00 式2：0.35≦S2/S1。
  8. 如請求項7所述的電池組，其中，所述S1滿足下述式3的關係， 式3：10 cm2 ≦S1≦2000 cm2 。
  9. 如請求項7或請求項8所述的電池組，其中，所述S2滿足下述式4的關係， 式4：10 cm2 ≦S2≦2000 cm2 。
  10. 如請求項7至請求項9中任一項所述的電池組，其中，所述V1滿足下述式5的關係， 式5：0.02 cm3 ≦V1≦1000 cm3 。
  11. 如請求項7至請求項10中任一項所述的電池組，其中，所述D2滿足下述式8的關係， 式8：0.10 mm≦D2≦5.0 mm。
  12. 如請求項7至請求項11中任一項所述的電池組，其中，所述外包裝體為金屬箔與樹脂的層壓體。
  13. 如請求項7至請求項12中任一項所述的電池組，其中，作為所述液體，包含常壓下的沸點為80℃～250℃的液體。
  14. 一種分隔構件，具有厚度方向以及與所述厚度方向正交的面方向，且於所述厚度方向上將單電池之間予以分隔、或將單電池與單電池以外的構件予以分隔， 所述分隔構件包括： 隔熱材料，能夠保持液體；以及 外包裝體，收容所述隔熱材料及液體， 當構成包括所述分隔構件以及多個單電池的電池組時， 自厚度方向俯視外包裝體與隔熱材料時的外包裝體的內部空間的面積S1、所述隔熱材料的面積S2、所述隔熱材料的厚度D2、以及所述液體的體積V1滿足下述式7及/或下述式2的關係， 式7：0.40≦V1/（S1×D2）≦1.00 式2：0.35≦S2/S1。
  15. 如請求項14所述的分隔構件，其中，所述S1滿足下述式3的關係， 式3：10 cm2 ≦S1≦2000 cm2 。
  16. 如請求項14或請求項15所述的分隔構件，其中，所述S2滿足下述式4的關係， 式4：10 cm2 ≦S2≦2000 cm2 。
  17. 如請求項14至請求項16中任一項所述的分隔構件，其中，所述V1滿足下述式5的關係， 式5：0.02 cm3 ≦V1≦1000 cm3 。
  18. 如請求項14至請求項17中任一項所述的分隔構件，其中，所述D2滿足下述式8的關係， 式8：0.10 mm≦D2≦5.0 mm。
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