JP2023058123A - Fire spread inhibitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、延焼抑制材に関する。 The present invention relates to a fire spread suppressing material.
リチウムイオン電池などの電池パックにおいて、短絡などの発生によってセルが数分で900℃まで発熱するなどしてセルが発炎することがあった。そのため、隣接する他のセルが延焼するのを抑制できるように、各セル間に延焼抑制材を設けることが行われている。 In a battery pack such as a lithium-ion battery, a short circuit or the like causes the cell to heat up to 900° C. in several minutes, causing the cell to ignite. Therefore, a fire spread suppressing material is provided between each cell so as to suppress the spread of fire to other adjacent cells.
例えば、特許文献1(特開2018-204708号公報)には、「繊維シートとシリカエアロゲルを含む複合層を有し、前記繊維シートは、折り返しされ、積層されている断熱材。」(請求項1)が記載されている。特許文献1によれば、前記複合層は、シリカエアロゲルのゲル原料を、繊維に含浸させ、含浸後、繊維を所望の厚みに対し積層し、その後、ゲル原料を反応させて湿潤ゲルを形成し、最後に湿潤ゲル表面を疎水化、熱風乾燥することにより、製造することが開示されている(段落[0019])。また、特許文献1には、その好適態様として、前記繊維シートの積層間に放熱材料(例えば、アルミなど熱伝導の高い金属板)を挟み込む構成が開示されている(請求項6、段落[0038])。 For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-204708) describes "a heat insulating material having a composite layer containing a fiber sheet and silica airgel, wherein the fiber sheet is folded and laminated." 1) is described. According to Patent Document 1, the composite layer is formed by impregnating fibers with a silica airgel gel raw material, laminating the fibers to a desired thickness after impregnation, and then reacting the gel raw materials to form a wet gel. , and finally hydrophobizing the wet gel surface and drying with hot air (paragraph [0019]). In addition, Patent Document 1 discloses a configuration in which a heat dissipation material (for example, a metal plate with high heat conductivity such as aluminum) is sandwiched between layers of the fiber sheets as a preferred embodiment (Claim 6, paragraph [0038] ]).
また、特許文献2(特開2019-123100号公報)には、「繊維で構成されたシート状の基材部と、前記基材部に含浸された及び/又は前記基材部の表面に設けられた、含水粘着型除熱剤組成物と、を含む、除熱性複合材。」(請求項1)が記載されている。特許文献2によれば、前記含水粘着型除熱剤組成物は水を含み(段落[0038])、水が効率的に保持され、製品への粘着性を有するものであれば特に限定されず、このような除熱剤組成物としては、例えば、水溶性樹脂及び/又は水膨潤性鉱物を含むものが好ましい(段落[0034])ことが開示されている。 In addition, Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-123100) describes "a sheet-like base material made of fibers and impregnated in the base material and/or provided on the surface of the base material. and a heat-removing composite material containing a water-containing adhesive heat-removing agent composition.” (Claim 1). According to Patent Document 2, the water-containing adhesive heat remover composition contains water (paragraph [0038]), retains water efficiently, and is not particularly limited as long as it has adhesiveness to the product. , it is disclosed that such a heat remover composition preferably contains, for example, a water-soluble resin and/or a water-swelling mineral (paragraph [0034]).
本発明の課題は、公知の延焼抑制材と比較して、より燃焼し難い延焼抑制材を提供することにある。具体的には、電池など複数のセルを有する電気化学素子において、発火が生じたセルから放出される熱が隣接するセルへ伝達するのを遅延可能な延焼抑制材を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a fire spread suppressing material that is more difficult to burn than known fire spread suppressing materials. Specifically, in an electrochemical device having a plurality of cells such as a battery, the object is to provide a fire spread suppressing material capable of delaying the transfer of heat released from a cell in which a fire has occurred to an adjacent cell.
本発明は、以下の発明に関する:
[1]金属板および/または炭素板と布帛とを含む積層体と、難燃性液体とが、フィルム袋内に封入されている、延焼抑制材。
[2]前記難燃性液体中に無機系粒子が分散し存在している、[1]の延焼抑制材。
[3]前記難燃性液体が低流動性液体である、[1]又は[2]の延焼抑制材。
[4]前記難燃性液体中にゲル化剤を含む、[1]~[3]のいずれかの延焼抑制材。
[5]引火点を有さない液体を用いて構成される前記難燃性液体がフィルム袋内に封入される、[1]~[4]のいずれかの延焼抑制材。
[6]前記布帛が、難燃性繊維を含んだ繊維接着していない不織布である、[1]~[5]のいずれかの延焼抑制材。
The present invention relates to the following inventions:
[1] A fire spread suppressing material in which a laminate including a metal plate and/or a carbon plate and fabric, and a flame-retardant liquid are sealed in a film bag.
[2] The fire spread inhibitor of [1], wherein inorganic particles are dispersed in the flame-retardant liquid.
[3] The fire spread inhibitor of [1] or [2], wherein the flame-retardant liquid is a low-fluidity liquid.
[4] The fire spread inhibitor according to any one of [1] to [3], wherein the flame-retardant liquid contains a gelling agent.
[5] The fire spread suppressing material according to any one of [1] to [4], wherein the flame-retardant liquid that does not have a flash point is enclosed in a film bag.
[6] The fire spread suppressing material according to any one of [1] to [5], wherein the fabric is a non-woven fabric containing flame-retardant fibers.
本発明の前記[1]の延焼抑制材によれば、延焼抑制材の局所に炎が当たった場合であっても、当該局所から延焼抑制材全体へ熱が効率よく伝わるため、当該局所が燃焼開始温度に到達し難いか、あるいは、到達するのに時間がかかり、より燃焼し難い延焼抑制材を提供することができる。 According to the fire spread suppressing material of the above [1] of the present invention, even if a flame hits a local area of the fire spread suppressing material, heat is efficiently transmitted from the local area to the entire fire spread suppressing material. It is difficult to reach the starting temperature, or it takes a long time to reach the starting temperature, and it is possible to provide a fire spread suppressing material that is more difficult to burn.
より具体的には、金属板および/または炭素板の存在により熱を延焼抑制材全体に効率よく伝えることができる。
布帛は金属板および/または炭素板と一緒になって積層体を成しており、難燃性液体を保持することで熱を延焼抑制材全体に効率よく伝えることができ、また、難燃性液体の存在により断熱効果を発揮することができる。
難燃性液体は、フィルム内で気化による吸熱と液化による放熱を繰り返すことで、局所的に発生した熱を延焼抑制材全体に効率よく伝えることができ、また、その存在により断熱効果を発揮することができる。
フィルム袋内に封入することによって、延焼抑制材中から、難燃性液体が蒸散するのを防止することができる。
More specifically, the presence of the metal plate and/or the carbon plate allows heat to be efficiently conducted to the entire fire spread suppressing material.
The fabric forms a laminate together with the metal plate and/or the carbon plate, and by retaining the flame-retardant liquid, it is possible to efficiently transmit heat to the entire fire-spread suppressing material. The presence of the liquid can exhibit an insulating effect.
By repeating heat absorption by vaporization and heat release by liquefaction in the film, the flame-retardant liquid can efficiently transmit locally generated heat to the entire fire spread suppression material, and its presence also exerts a heat insulating effect. be able to.
By enclosing it in the film bag, it is possible to prevent the flame-retardant liquid from evaporating from the fire spread suppressing material.
本発明の好適態様の一つである前記[2]の延焼抑制材によれば、難燃性液体中に無機系粒子が分散していることで、熱を延焼抑制材全体に効率よく伝えることができ、また、無機系粒子を含有する難燃性液体の存在により、更に断熱効果を発揮することができる。 According to the fire spread suppressing material of [2], which is one of the preferred embodiments of the present invention, the inorganic particles are dispersed in the flame-retardant liquid, so that heat can be efficiently transmitted to the entire fire spread suppressing material. In addition, the presence of the flame-retardant liquid containing inorganic particles makes it possible to exhibit a further heat insulating effect.
本発明の別の好適態様である前記[3]又は[4]の延焼抑制材によれば、難燃性液体が低流動性液体(例えば、ゲル化剤によりゼリー状となった液体)である場合には、炎が当たることでフィルム袋が焼失した場合であっても、当該焼失箇所から難燃性液体が漏れ難いため、当該難燃性液体の存在による断熱効果を維持することができる。
また、難燃性液体が低流動性液体であることによって、当該難燃性液体は、布帛の空隙中、布帛と金属板および/または炭素板の間、布帛とフィルム袋との間、フィルム袋と金属板および/または炭素板の間に保持され易くなる。その結果、延焼抑制材における重力方向側に当該難燃性液体が偏在するのが防止されて、より断熱効果に富み、より燃焼し難い延焼抑制材を提供することができる。
更に、低流動性液体は外力に対し変形し難い物性を有する。そのため、フィルム袋内に封入されている難燃性液体が低流動性液体であることによって、電池パック中の電池セル等から延焼抑制材へ荷重が作用した場合であっても、荷重を受けた際に当該難燃性液体が変形し難いことでフィルム袋が破裂するのを防止できる。その結果、難燃性液体が漏れ難く、断熱効果を維持し易い延焼抑制材を提供できる。
According to the fire spread suppressing material of [3] or [4], which is another preferred embodiment of the present invention, the flame-retardant liquid is a low-fluidity liquid (for example, a jelly-like liquid with a gelling agent). In this case, even if the film bag is burned by being hit by flames, the flame-retardant liquid hardly leaks from the burnt-out portion, so that the heat insulating effect due to the presence of the flame-retardant liquid can be maintained.
In addition, since the flame-retardant liquid is a low-fluidity liquid, the flame-retardant liquid can flow through voids in the fabric, between the fabric and the metal plate and/or the carbon plate, between the fabric and the film bag, and between the film bag and the metal. It becomes easier to be held between plates and/or carbon plates. As a result, the uneven distribution of the flame-retardant liquid on the side of the fire spread suppressing material in the direction of gravity is prevented, and a fire spread suppressing material that is more heat insulating and less likely to burn can be provided.
Furthermore, the low-fluidity liquid has physical properties that make it difficult to deform against external force. Therefore, even if a load acts on the fire spread suppressing material from a battery cell or the like in the battery pack because the flame-retardant liquid enclosed in the film bag is a low-fluidity liquid, the load is applied. When the flame-retardant liquid is hard to deform, the film bag can be prevented from bursting. As a result, it is possible to provide a fire spread suppressing material that makes it difficult for the flame-retardant liquid to leak and that easily maintains the heat insulating effect.
本発明の更に別の好適態様である前記[5]の延焼抑制材によれば、難燃性液体が引火点を有さない液体から構成されるため、より燃焼し難い延焼抑制材を提供することができる。 According to the fire spread suppressing material of the above [5], which is still another preferred embodiment of the present invention, since the flame-retardant liquid is composed of a liquid that does not have a flash point, it provides a fire spread suppressing material that is more difficult to burn. be able to.
本発明の更に別の好適態様である前記[6]の延焼抑制材によれば、布帛が、難燃性繊維を含んだ繊維接着していない不織布(バインダなど使用せず、繊維間に隙間を有する、例えば、水流絡合不織布)であることで、不織布は難燃性液体を保持可能な空隙を多く有することができると共に、当該不織布による毛細管現象が効率よく発揮されるためか難燃性液体が重力方向などに偏在し難く、繊維間の空隙を伝い不織布全体に広がった状態のまま維持され易い。そのため、熱を延焼抑制材全体に効率よく伝えることができ、また、難燃性液体の存在による断熱効果を発揮することができる。 According to the fire spread suppressing material of [6], which is still another preferred embodiment of the present invention, the fabric is a non-woven fabric containing flame-retardant fibers (without using a binder or the like, leaving gaps between the fibers). (for example, a water-entangled nonwoven fabric), the nonwoven fabric can have many voids that can hold the flame-retardant liquid, and the capillary phenomenon by the nonwoven fabric is efficiently exhibited. is difficult to be unevenly distributed in the gravitational direction, etc., and is easily maintained in a state of being spread over the entire nonwoven fabric along the gaps between the fibers. Therefore, heat can be efficiently transferred to the entire fire spread suppressing material, and the presence of the flame-retardant liquid can exhibit a heat insulating effect.
本発明の延焼抑制材は、金属板および/または炭素板と布帛とを含む積層体と、難燃性液体とを含み、前記積層体および難燃性液体がフィルム袋内に封入されている。 The fire spread suppressing material of the present invention includes a laminate containing a metal plate and/or a carbon plate and a fabric, and a flame-retardant liquid, and the laminate and the flame-retardant liquid are enclosed in a film bag.
本発明で用いる前記金属板および/または炭素板は、延焼抑制材を備えた電池パックの使用時に想定される温度(例えば、-40~80℃)において安定であり、熱伝導率が高い金属および/または炭素素材からなることができる。金属板として例えば、アルミ板、銅板、金板、銀板、真鍮板、鉄板、ステンレス板などを挙げることができる。これらの金属板は塗装、湿式めっき、乾式めっき、溶射、ラミネート加工、酸化処理などの防錆加工を施しても良い。また、炭素板として例えば、グラファイトシートなどを挙げることができる。 The metal plate and/or the carbon plate used in the present invention are stable at the temperature (for example, -40 to 80 ° C.) assumed when the battery pack equipped with the fire spread suppressing material is used, and have high thermal conductivity. / Or it can consist of a carbon material. Examples of metal plates include aluminum plates, copper plates, gold plates, silver plates, brass plates, iron plates, and stainless steel plates. These metal plates may be subjected to anticorrosion treatment such as painting, wet plating, dry plating, thermal spraying, lamination, and oxidation treatment. Further, examples of carbon plates include graphite sheets.
その大きさ及び厚さ並びに形状は延焼抑制材の使用する状況に応じて適宜決定することができる。なお、厚さは0.005~5mmであることができ、0.01~3mmであることができ、0.02~1mmであることができる。
なお、金属板および/または炭素板に熱伝導性の高いフィラー(例えば、グラフェン、カーボンナノチューブなど)を塗って熱伝導性を高めたものを採用しても良い。
Its size, thickness and shape can be appropriately determined depending on the situation in which the fire spread suppressing material is used. It should be noted that the thickness can be 0.005 to 5 mm, can be 0.01 to 3 mm, and can be 0.02 to 1 mm.
It should be noted that a metal plate and/or a carbon plate coated with a filler having high thermal conductivity (for example, graphene, carbon nanotube, etc.) to enhance thermal conductivity may be employed.
本発明で用いる前記布帛としては、前記難燃性液体を保持することのできる繊維シートを用いることができ、例えば、不織布、織物、編物、繊維ウェブ等を挙げることができる。
前記布帛は、一方向(例えば、搬送方向と平行を成す方向)へ繊維が配向している繊維層と、前記方向と異なる方向へ繊維が配向している繊維層とが積層してなる構造を有する、繊維ウェブあるいは不織布であるのが好ましい。具体例として、一方向ウェブを繊維配向が相違するように積層したクロスレイウェブあるいは当該繊維ウェブを用いて調製した不織布や、一方向ウェブおよびクロスレイウェブが積層しているクリスクロスウェブあるいは当該繊維ウェブを用いて調製した不織布であるのが好ましい。あるいは、特定の繊維配向を有していないランダムウェブあるいは当該繊維ウェブを用いて調製した不織布であるのが好ましい。このような繊維配向を有する布帛を採用することによって、難燃性液体が布帛全体に分布して存在した状態となり易い。そのため、熱を延焼抑制材全体に効率よく伝えることができ、また、難燃性液体の存在による断熱効果を効率よく発揮でき好ましい。
As the fabric used in the present invention, a fiber sheet capable of retaining the flame-retardant liquid can be used, and examples thereof include nonwoven fabric, woven fabric, knitted fabric, and fiber web.
The fabric has a structure in which a fiber layer in which fibers are oriented in one direction (for example, a direction parallel to the conveying direction) and a fiber layer in which fibers are oriented in a direction different from the direction are laminated. It is preferably a fibrous web or non-woven fabric having a Specific examples include a cross-lay web in which unidirectional webs are laminated with different fiber orientations, a nonwoven fabric prepared using the fiber web, a criss-cross web in which a unidirectional web and a cross-lay web are laminated, or the fiber Nonwovens prepared from webs are preferred. Alternatively, it is preferably a random web having no specific fiber orientation or a nonwoven fabric prepared using the fiber web. By adopting a fabric having such a fiber orientation, the flame-retardant liquid is likely to be distributed throughout the fabric. Therefore, heat can be efficiently transferred to the entire fire spread suppressing material, and the heat insulating effect due to the presence of the flame-retardant liquid can be efficiently exhibited, which is preferable.
特に、延焼抑制材の使用に伴い重力方向へ繊維シートが潰れてゆき、延焼抑制材における重力方向と反対側の部分に繊維シートが存在しない箇所が発生することがある。当該箇所は繊維シートが存在していないため、難燃性液体の存在による断熱効果が効率よく発揮され難い。繊維シートにクリスクロスウェブあるいは当該繊維ウェブを用いて調製した不織布を採用することで、重力方向と延焼抑制材が備えているクリスクロスウェブにおける一方向ウェブの繊維配向方向とが、あるいは、重力方向とクリスクロスウェブを用いて調製した不織布における一方向ウェブの繊維配向方向とが、平行を成した延焼抑制材を調製できる。このような繊維配向の態様で延焼抑制材中に存在する当該繊維シートは、重力方向へ潰れ難くなるため、更に熱を延焼抑制材全体に効率よく伝えることができ、また、難燃性液体の存在による断熱効果を効率よく発揮できる延焼抑制材を提供できる。この観点から、繊維シートとして、クリスクロスウェブあるいはクリスクロスウェブを用いて調製した不織布を採用するのが好ましい。 In particular, as the fire spread suppressing material is used, the fiber sheet is crushed in the direction of gravity, and there are cases where the fiber sheet does not exist in the portion of the fire spread suppressing material opposite to the direction of gravity. Since the fiber sheet does not exist at this location, it is difficult for the heat insulating effect due to the presence of the flame-retardant liquid to be efficiently exhibited. By adopting a criss-cross web or a nonwoven fabric prepared using the fibrous web as the fiber sheet, the direction of gravity and the fiber orientation direction of the unidirectional web in the criss-cross web provided with the fire spread suppressing material, or the direction of gravity and the fiber orientation direction of the unidirectional web in the nonwoven fabric prepared using the crisscross web can be prepared in parallel. Since the fiber sheet present in the fire spread suppressing material in such a fiber orientation mode is less likely to be crushed in the direction of gravity, heat can be efficiently transmitted to the entire fire spread suppressing material, and the flame retardant liquid can be used. It is possible to provide a fire spread suppressing material that can efficiently exhibit a heat insulating effect due to its presence. From this point of view, it is preferable to employ a criss-cross web or a non-woven fabric prepared using a criss-cross web as the fiber sheet.
前記布帛としては、繊維間に隙間を有し、難燃性液体を保持可能な空隙を多く有する点で、不織布が好ましく、バインダ等で繊維接着していない不織布や不織布の構成繊維の一部あるいは全部が溶融し構成繊維同士を繊維接着していない不織布がより好ましい。繊維接着していない不織布としては、構成繊維同士がただ繊維絡合することで絡み合い繊維シートを成している態様(例えば、絡合不織布)を挙げることができ、具体例として、水流絡合不織布、ニードルパンチ不織布等を挙げることができる。 As the fabric, a nonwoven fabric is preferable in that it has gaps between fibers and has many voids capable of holding a flame-retardant liquid. A nonwoven fabric in which the entirety is melted and the constituent fibers are not bonded to each other is more preferable. Examples of nonwoven fabrics in which the fibers are not bonded include an aspect in which the constituent fibers are entangled to form a fiber sheet (for example, entangled nonwoven fabric), and a specific example is a hydroentangled nonwoven fabric. , needle-punched nonwoven fabric, and the like.
前記布帛の、目付、厚さなどの諸特性は、より燃焼し難い延焼抑制材を提供できるよう適宜調整できる。布帛の1m2あたりの質量である目付は10~500g/m2であるのが好ましく、20~250g/m2であるのがより好ましい。布帛の厚さは、0.05~10mmであるのが好ましく、0.1~1.5mmであるのがより好ましい。なお、厚さは、厚さ測定器(ダイヤルシックネスゲージ0.01mmタイプH型式(株)尾崎製作所製)により計測した、5点の厚さの算術平均値をいう。 Various properties of the fabric, such as basis weight and thickness, can be appropriately adjusted so as to provide a fire spread suppressing material that is more difficult to burn. The weight per 1 m 2 of the fabric is preferably 10 to 500 g/m 2 , more preferably 20 to 250 g/m 2 . The thickness of the fabric is preferably 0.05-10 mm, more preferably 0.1-1.5 mm. The thickness is the arithmetic average value of five points measured with a thickness gauge (dial thickness gauge 0.01 mm type H type, manufactured by Ozaki Seisakusho Co., Ltd.).
前記布帛を構成する繊維の種類は適宜選択できるが、難燃性を有する繊維(難燃繊維)を採用するのが好ましい。
ここでいう難燃繊維とは、JIS K7201 限界酸素指数に基づき求められるLOI値が26以上の樹脂や無機成分を含み構成された繊維のことをいう。なお、より燃焼し難い延焼抑制材を提供できるよう、前述した樹脂や無機成分のみで構成された難燃繊維であるのが好ましい。難燃繊維の種類は限定されるものではなく、例えば、酸化アクリル繊維などのアクリル系繊維、ポリフェニレンサルファイド(PPS)繊維、アラミド繊維、難燃ビスコース繊維、難燃ポリエステル繊維、無機繊維などを使用できる。なお、前記布帛は構成繊維として難燃繊維以外の繊維を含んでいても良い。前記布帛に含まれる難燃繊維など構成繊維の繊度や繊維長は特に限定するものではないが、繊度は0.1~15dtexであるのが好ましく、0.5~10dtexであるのがより好ましい。また、繊維長は10~100mmであるのが好ましく、20~80mmであるのがより好ましい。
The type of fiber constituting the fabric can be appropriately selected, but it is preferable to employ a fiber having flame retardancy (flame-retardant fiber).
The term "flame-retardant fiber" as used herein refers to a fiber composed of a resin and an inorganic component having an LOI value of 26 or more determined based on JIS K7201 limiting oxygen index. In order to provide a fire spread suppressing material that is more difficult to burn, it is preferable that the flame-retardant fiber is composed only of the aforementioned resin or inorganic component. The type of flame-retardant fiber is not limited, and for example, acrylic fiber such as oxidized acrylic fiber, polyphenylene sulfide (PPS) fiber, aramid fiber, flame-retardant viscose fiber, flame-retardant polyester fiber, inorganic fiber, etc. are used. can. The fabric may contain fibers other than flame-retardant fibers as constituent fibers. The fineness and fiber length of constituent fibers such as flame-retardant fibers contained in the fabric are not particularly limited, but the fineness is preferably 0.1 to 15 dtex, more preferably 0.5 to 10 dtex. Also, the fiber length is preferably 10 to 100 mm, more preferably 20 to 80 mm.
金属板および/または炭素板と布帛とを含む積層体は、少なくとも一層の金属板および/または炭素板と、少なくとも一層の布帛とを含む限り、金属板および/または炭素板からなる各層、または布帛からなる各層の層数は限定されるものではないが、金属板および/または炭素板からなる層は、例えば、1~4層、好ましくは1層であることができ、布帛からなる層は、例えば、1~4層、好ましくは2層であることができる。 As long as the laminate containing the metal plate and/or carbon plate and fabric contains at least one layer of metal plate and/or carbon plate and at least one layer of fabric, each layer made of metal plate and / or carbon plate, or fabric Although the number of layers of each layer made of is not limited, the layer made of metal plate and / or carbon plate can be, for example, 1 to 4 layers, preferably 1 layer, and the layer made of fabric is For example, it can have 1 to 4 layers, preferably 2 layers.
なお、積層態様は適宜調整するが、金属板および/または炭素板の一方の主面上に1枚あるいは2枚以上の布帛が重ねられた積層体であっても、金属板および/または炭素板の両主面上に各々1枚あるいは2枚以上の布帛が重ねられた積層体であってもよい。なお、金属板および/または炭素板の両主面を布帛で1回あるいは複数回巻いてなる積層体や、布帛で金属板および/または炭素板の両主面を挟み込み形成した積層体であってもよく、この場合、金属板および/または炭素板の両主面上に各々1枚あるいは2枚以上の布帛が重ねられた積層体となる。
特に、より燃焼し難い延焼抑制材を提供できることから、延焼抑制材は、金属板および/または炭素板の両主面上に各々布帛が重ねられた積層体を含むのが好ましい。
Although the lamination mode is appropriately adjusted, even in a laminate in which one or more fabrics are laminated on one main surface of the metal plate and / or the carbon plate, the metal plate and / or the carbon plate It may also be a laminate in which one or two or more fabrics are laminated on each of the two main surfaces. In addition, a laminate obtained by winding both main surfaces of a metal plate and/or a carbon plate with cloth one or more times, or a laminate formed by sandwiching both main surfaces of a metal plate and/or a carbon plate with cloth. Alternatively, in this case, a laminate is obtained in which one or more fabrics are laminated on each of the main surfaces of the metal plate and/or the carbon plate.
In particular, since it is possible to provide a fire spread suppressing material that is more difficult to burn, the fire spread suppressing material preferably includes a laminate in which fabrics are layered on both main surfaces of a metal plate and/or a carbon plate.
本発明で用いる前記難燃性液体は、延焼抑制材を備えた電池パックの使用時に想定される温度(例えば、-40~80℃)において安定であり、好ましくは引火点を有さない液体であり、顕熱および/または潜熱を有する液体である限り、特に限定されるものではないが、例えば、水、水溶液、水ガラスなどを挙げることができる。なお、本発明で使用可能な難燃性液体の粘度は適宜調整できるが、難燃性液体が流動性を有する場合には例えば、粘度は1~3000000mPa・sであることができ、1~2000mPa・sであることができる。 The flame-retardant liquid used in the present invention is stable at a temperature (for example, -40 to 80 ° C.) expected when a battery pack equipped with a fire spread suppressing material is used, and preferably has no flash point. As long as it is a liquid having sensible heat and/or latent heat, it is not particularly limited, but examples include water, an aqueous solution, and water glass. The viscosity of the flame-retardant liquid that can be used in the present invention can be adjusted as appropriate. • can be s.
本発明で用いる前記難燃性液体は、無機系粒子を含むことが好ましい。前記無機系粒子は、延焼抑制材を備えた電池パックの使用時に想定される温度(例えば、-40~80℃)において安定であり、好ましくは燃焼しない粒子であって、難燃性液体中に分散し存在することができ、延焼抑制材に加えられた熱を延焼抑制材全体に効率よく伝えることができる限り、特に限定されるものではないが、例えば、シリカ粒子、シリカエアロゲル粒子、水酸化アルミニウム粒子などを挙げることができる。
なお、本発明で使用可能な無機系粒子の平均粒子径は適宜選択できるが、例えば、平均粒子径0.04μm~2.0mmの無機系粒子を使用できる。
The flame-retardant liquid used in the present invention preferably contains inorganic particles. The inorganic particles are particles that are stable and preferably non-combustible at a temperature (e.g., -40 to 80 ° C.) expected when a battery pack equipped with a fire spread suppressing material is used, and in a flame-retardant liquid It is not particularly limited as long as it can be dispersed and exist and the heat applied to the fire spread suppressing material can be efficiently transmitted to the entire fire spread suppressing material. For example, silica particles, silica airgel particles, hydroxide Examples include aluminum particles.
The average particle size of the inorganic particles that can be used in the present invention can be appropriately selected. For example, inorganic particles with an average particle size of 0.04 μm to 2.0 mm can be used.
難燃性液体が無機系粒子を含んでいてもよく、難燃性液体中の無機系粒子の含有量は、難燃性液体100質量部に対し0質量部~20質量部であることができ、0.3質量部~10質量部であることができ、0.75質量部~5質量部であることができる。 The flame-retardant liquid may contain inorganic particles, and the content of the inorganic particles in the flame-retardant liquid may be 0 parts by mass to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the flame-retardant liquid. , 0.3 to 10 parts by weight, and 0.75 to 5 parts by weight.
本発明で用いる前記難燃性液体は、低流動性液体であることが好ましい。難燃性液体が低流動性液体であると、炎が当たることでフィルム袋が焼失した場合であっても、当該焼失箇所から難燃性液体が漏れ難いため、熱を延焼抑制材全体に効率よく伝えることができ、また、難燃性液体の存在により断熱効果を維持することができるからである。
前記低流動性液体の流動性は、焼失によりフィルム袋に穴が開いた場合でも難燃性液体が漏れない、あるいは、漏れ難い程度であれば、特に限定されるものではないが、例えば、難燃性液体にゲル化剤を添加することにより調整することができる。
なお、本発明で使用可能な低流動性液体の粘度は適宜調整できるが、例えば、粘度10000mPa・s以上であることができる。
また、低流動性液体の態様は、液体のほかにゾルやゲルの態様も含むものである。
The flame-retardant liquid used in the present invention is preferably a low-fluidity liquid. If the flame-retardant liquid is a low-fluidity liquid, even if the film bag is burned by being hit by a flame, the flame-retardant liquid does not easily leak from the burnt-out portion, so heat is efficiently distributed to the entire fire spread suppression material. This is because the heat can be transmitted well, and the presence of the flame-retardant liquid can maintain the insulating effect.
The fluidity of the low-fluidity liquid is not particularly limited as long as the flame-retardant liquid does not leak or hardly leaks even if the film bag is punctured by burning. It can be adjusted by adding a gelling agent to the flammable liquid.
The viscosity of the low-fluidity liquid that can be used in the present invention can be adjusted as appropriate.
Further, the mode of the low fluidity liquid includes the mode of sol and gel in addition to the liquid.
前記ゲル化剤としては、例えば、ゼラチン、ペクチン、カードランなどの多糖類やポリアクリル酸やアクリルアミドなどの水溶性高分子、クレイやベントナイトなどの無機化合物を挙げることができる。難燃性液体100質量部に対し0.1質量部~20質量部であることができ、0.2質量部~15質量部であることができ、0.5質量部~10質量部であることができる。例えば、多糖類をゲル化剤として添加した難燃性液体は、加熱(例えば、80℃で10分間)することにより低流動性液体(ゼリー状)とすることができる。 Examples of the gelling agent include polysaccharides such as gelatin, pectin and curdlan, water-soluble polymers such as polyacrylic acid and acrylamide, and inorganic compounds such as clay and bentonite. It can be 0.1 to 20 parts by mass, can be 0.2 to 15 parts by mass, and is 0.5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the flame-retardant liquid. be able to. For example, a flame-retardant liquid to which a polysaccharide is added as a gelling agent can be made into a low fluidity liquid (jelly-like) by heating (for example, at 80° C. for 10 minutes).
本発明で用いる前記フィルム袋は、難燃性を有し、非透水性および水蒸気不透過性を有し、延焼抑制材中から難燃性液体が蒸散するのを防止することができる限り、特に限定されるものではないが、例えば、アルミ箔の両主面に有機樹脂フィルムを積層した積層フィルム袋、銅箔の片方の主面および/または両主面に有機樹脂フィルムを積層した積層フィルム袋などを挙げることができる。 The film bag used in the present invention is flame-retardant, has water impermeability and water vapor impermeability, and is particularly Although not limited, for example, laminated film bags in which organic resin films are laminated on both main surfaces of aluminum foil, and laminated film bags in which organic resin films are laminated on one main surface and/or both main surfaces of copper foil. etc. can be mentioned.
本発明の延焼抑制材は、以下に限定されるものではないが、例えば、
(1)金属板および/または炭素板と布帛とを含む積層体と、難燃性液体と、フィルム袋とを用意する工程;
(2)前記フィルム袋内に前記積層体と前記難燃性液体を配置し、その状態でフィルム袋を密閉する工程;
を含む、製造方法により製造することができる。
The fire spread suppressing material of the present invention is not limited to the following, for example:
(1) A step of preparing a laminate including a metal plate and/or carbon plate and fabric, a flame-retardant liquid, and a film bag;
(2) placing the laminate and the flame-retardant liquid in the film bag and sealing the film bag in that state;
It can be manufactured by a manufacturing method including
なお、前記工程(2)において、積層体と難燃性液体をフィルム袋内に配置する順序は、例えば、積層体を入れた後、難燃性液体を注入することもできるし、難燃性液体を注入した後、積層体を入れることもできるし、あるいは、難燃性液体と積層体を同時に配置する(例えば、難燃性液体を積層体に吸液させ、難燃性液体を保持した状態の積層体をフィルム袋内に配置する)こともでき、特に限定されるものではない。 In the step (2), the order in which the laminate and the flame-retardant liquid are placed in the film bag can be changed, for example, by injecting the flame-retardant liquid after the laminate is put in, or The laminate can be placed after injecting the liquid, or the flame retardant liquid and the laminate can be placed simultaneously (e.g., the flame retardant liquid is absorbed by the laminate and the flame retardant liquid is retained). It is also possible to arrange the laminated body in a state in a film bag), and there is no particular limitation.
本発明の好適態様の一つである、前記難燃性液体がゲル化剤を含む延焼抑制材は、以下に限定されるものではないが、例えば、
(1)金属板および/または炭素板と布帛とを含む積層体と、加熱することでゲル化させることができるゲル化剤を含む難燃性液体と、フィルム袋とを用意する工程;
(2)前記フィルム袋内に前記積層体と前記難燃性液体を配置し、その状態でフィルム袋を密閉する工程;
(3)前記工程(2)で密閉したフィルム袋を加熱することにより、難燃性液体をゲル化する工程;
を含む、製造方法により製造することができる。
The fire spread suppressing material, which is one of the preferred embodiments of the present invention, in which the flame-retardant liquid contains a gelling agent is not limited to the following, for example:
(1) A step of preparing a laminate including a metal plate and/or a carbon plate and fabric, a flame-retardant liquid including a gelling agent that can be gelled by heating, and a film bag;
(2) placing the laminate and the flame-retardant liquid in the film bag and sealing the film bag in that state;
(3) a step of gelling the flame-retardant liquid by heating the film bag sealed in step (2);
It can be manufactured by a manufacturing method including
前記工程(3)の加熱処理における加熱温度および加熱時間は、用いるゲル化剤に応じて適宜決定することができるが、典型的には、80℃で0.1時間加熱し、冷却する。 The heating temperature and heating time in the heat treatment in step (3) can be appropriately determined depending on the gelling agent used, but typically, heating is performed at 80° C. for 0.1 hour, followed by cooling.
本発明の延焼抑制材は、例えば、後述の実施例に記載した評価方法により延焼抑制性能を評価することができる。前記評価方法によれば、延焼抑制材の両主面中央に配置した熱電対A及びBにおいて、前記熱電対A側から延焼抑制材の主面中央に対してバーナーから炎を放射して熱電対Aの測定温度が900℃となった時から、熱電対Bの測定温度が120℃となるまでに要した時間(秒)を測定するが、測定時間が長い延焼抑制材であるほど、断熱性に優れ燃焼し難い延焼抑制材であると評価する。 The fire spread suppressing material of the present invention can be evaluated for fire spread suppressing performance, for example, by the evaluation method described in Examples below. According to the evaluation method, in the thermocouples A and B arranged at the center of both main surfaces of the fire spread suppression material, a flame is emitted from the burner to the center of the main surface of the fire spread suppression material from the thermocouple A side, and the thermocouple The time (seconds) required for the measured temperature of thermocouple B to reach 120 ° C from the time when the measured temperature of A reaches 900 ° C is measured. It is evaluated as a fire spread suppressing material that is excellent in fire resistance and difficult to burn.
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but these are not intended to limit the scope of the present invention.
(難燃性液体の用意)
水100質量部中に無機系粒子であるシリカエアロゲル1.5質量部を分散させた。そこへゲル化剤5.0質量部を混合して難燃性液体を用意した。
(Preparation of flame-retardant liquid)
1.5 parts by mass of silica airgel as inorganic particles was dispersed in 100 parts by mass of water. A flame-retardant liquid was prepared by mixing 5.0 parts by mass of a gelling agent there.
(布帛の用意)
難燃性繊維である酸化アクリル繊維(繊度:2.2dtex、繊維長:51mm、LOI値:50~60)をカード機へ供し調製した一方向ウェブと、当該一方向ウェブを折り重ねて調製したクロスレイウェブとを積層してクリスクロスレイウェブを調製した。クリスクロスレイウェブを水流絡合装置へ供することで、水流絡合不織布(厚さ:0.6mm、目付:50g/m2)を調製した。このようにして調製した水流絡合不織布は、酸化アクリル繊維同士がただ繊維絡合することで絡み合い繊維シートを成している、繊維接着していない不織布であった。
また、調製した水流絡合不織布を打ち抜き、長方形の布帛A(厚さ:0.6mm、縦:125mm、横:75mm)と、長方形の布帛B(厚さ:0.6mm、縦:250mm、横:75mm)を用意した。
(Prepare fabric)
A unidirectional web prepared by supplying a flame-retardant acrylic oxidized fiber (fineness: 2.2 dtex, fiber length: 51 mm, LOI value: 50 to 60) to a carding machine and folding the unidirectional web. A criss-cross-laid web was prepared by laminating the cross-laid web. A hydroentangled nonwoven fabric (thickness: 0.6 mm, basis weight: 50 g/m 2 ) was prepared by providing the criss-cross lay web to a hydroentangling device. The hydroentangled nonwoven fabric prepared in this manner was a nonwoven fabric in which the oxidized acrylic fibers were simply entangled with each other to form a entangled fiber sheet, and the fibers were not bonded.
In addition, the prepared hydroentangled nonwoven fabric was punched out, and a rectangular cloth A (thickness: 0.6 mm, length: 125 mm, width: 75 mm) and a rectangular cloth B (thickness: 0.6 mm, length: 250 mm, width : 75 mm) were prepared.
(金属板の用意)
長方形のアルミ板(厚さ:0.07mm、縦:125mm、横:75mm)を用意した。
(Preparing a metal plate)
A rectangular aluminum plate (thickness: 0.07 mm, length: 125 mm, width: 75 mm) was prepared.
(フィルム袋の用意)
ポリエチレンテレフタレート(0.012mm)-アルミ(0.009mm)-ポリエチレンテレフタレート(0.012mm)-ポリエチレン(0.040mm)の順に積層されてなる積層フィルムを用意した。そして、積層フィルムにおけるポリエチレン面同士を対面させることで、積層フィルムを二枚重ね、コの字型にヒートシールすることで当該ヒートシールを施した部分で対面する有機樹脂フィルム同士を溶融一体化させ、放冷することで、長方形のフィルム袋(縦:147mm、横:95mm)を用意した。
(Prepare a film bag)
A laminated film was prepared by laminating polyethylene terephthalate (0.012 mm)-aluminum (0.009 mm)-polyethylene terephthalate (0.012 mm)-polyethylene (0.040 mm) in this order. Then, by making the polyethylene surfaces of the laminated film face each other, two laminated films are stacked and heat-sealed in a U-shape to melt and integrate the organic resin films that face each other at the heat-sealed portions, and release. By cooling, a rectangular film bag (length: 147 mm, width: 95 mm) was prepared.
(実施例1)
布帛A1枚とアルミ板1枚を互いの主面同士を重ねて積層体を調製した。フィルム袋内に積層体を入れ、袋内へ表1に記載した配合の難燃性液体14gを注入した。その後、フィルム袋の口をヒートシールすることで密閉した。その後、80℃の乾燥機で10分間加熱することで、フィルム袋内に封入された難燃性液体をゲル化させた後に放冷して、延焼抑制材(縦:147mm、横:95mm、厚さ:1.6mm)を調製した。なお、延焼抑制材中の難燃性液体は、ゲル化によりゼリー状であった(後述の比較例1、実施例2~7においても同じ)。
(Example 1)
A laminate was prepared by laminating one sheet of fabric A and one sheet of aluminum plate with their main surfaces facing each other. The laminate was placed in a film bag, and 14 g of the flame-retardant liquid having the formulation shown in Table 1 was injected into the bag. After that, the opening of the film bag was sealed by heat sealing. After that, by heating in a dryer at 80 ° C. for 10 minutes, the flame-retardant liquid enclosed in the film bag is gelled and then allowed to cool, and the fire spread suppressing material (length: 147 mm, width: 95 mm, thickness thickness: 1.6 mm) was prepared. Note that the flame-retardant liquid in the fire spread suppressing material was gelled due to gelation (the same applies to Comparative Example 1 and Examples 2 to 7, which will be described later).
(比較例1)
フィルム袋内に積層体の代わりに布帛A1枚を入れたこと以外は、実施例1と同様にして、延焼抑制材(縦:147mm、横:95mm、厚さ:1.7mm)を調製した。なお、本比較例1は、本発明における金属板および/または炭素板を含まない延焼抑制材であり、背景技術欄で先述した特許文献2に記載の先行技術に相当する。
(Comparative example 1)
A fire spread suppressing material (length: 147 mm, width: 95 mm, thickness: 1.7 mm) was prepared in the same manner as in Example 1, except that one piece of fabric A was put in the film bag instead of the laminate. Comparative Example 1 is a fire spread suppressing material that does not contain a metal plate and/or a carbon plate in the present invention, and corresponds to the prior art described in Patent Document 2 mentioned above in the Background Art section.
(実施例2)
布帛Bとアルミ板1枚のそれぞれの長辺方向が平行をなす状態にして、長辺方向へ二つ折りした布帛B1枚でアルミ板1枚を挟み込み、布帛Bによりアルミ板の両主面全てが覆われた積層体を調製した。このようにして調製した積層体を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、延焼抑制材(縦:147mm、横:95mm、厚さ:2.1mm)を調製した。
(Example 2)
With the long sides of the fabric B and the aluminum plate parallel to each other, the aluminum plate is sandwiched between the fabric B folded in half in the long side direction, and both main surfaces of the aluminum plate are covered by the fabric B. A covered laminate was prepared. A fire spread suppressing material (length: 147 mm, width: 95 mm, thickness: 2.1 mm) was prepared in the same manner as in Example 1, except that the laminate thus prepared was used.
(実施例3~4)
袋内へ注入する難燃性液体の量(含有量)を表1に記載した量に変更したこと以外は、実施例2と同様にして、延焼抑制材を調製した。
(Examples 3-4)
A fire spread suppressing material was prepared in the same manner as in Example 2, except that the amount (content) of the flame-retardant liquid injected into the bag was changed to the amount shown in Table 1.
(実施例5~7)
袋内へ注入する難燃性液体として、シリカエアロゲルとゲル化剤の配合量を表1に記載した量に変更した難燃性液体を採用したこと以外は、実施例2と同様にして、延焼抑制材を調製した。
(Examples 5-7)
Fire spread in the same manner as in Example 2, except that a flame-retardant liquid in which the blending amount of silica airgel and gelling agent was changed to the amount described in Table 1 was used as the flame-retardant liquid injected into the bag. An inhibitor was prepared.
(延焼抑制性能の評価方法)
上述のようにして調製した実施例1と比較例1および実施例2~7の延焼抑制材を以下の測定へ供し、その延焼抑制性能を評価した。
測定雰囲気の温度は20~25℃、測定に使用する延焼抑制材と熱電対AおよびBの温度も20~25℃の状態にして、以下の測定を開始した。
(1)延焼抑制材における一方の主面と重力方向とが平行を成すようにして、延焼抑制材を立たせ設置した。
(2)延焼抑制材における一方の主面中央上に熱電対Aを設け、延焼抑制材におけるもう一方の主面中央上に熱電対Bを設けた。
(3)延焼抑制材における一方の主面中央に対し、垂直方向に炎が作用できるようバーナーを設置した。
(4)バーナーから炎を放射させ、延焼抑制材における一方の主面中央に対し垂直方向へ炎を作用させた。このとき、熱電対Aにより測定される温度が900℃となるように、バーナーと延焼抑制材の距離を調製した。
(5)延焼抑制材における一方の主面中央に対し垂直方向へ炎を作用させ、熱電対Aにより測定される温度が900℃となった時から、熱電対Bにより測定される温度が120℃となるまでに要した時間(秒)を測定した。
なお、測定された時間が長い延焼抑制材であるほど、断熱性に優れ燃焼し難い延焼抑制材である。
(Method for evaluating fire spread suppression performance)
The fire spread suppressing materials of Example 1, Comparative Example 1 and Examples 2 to 7 prepared as described above were subjected to the following measurements to evaluate their fire spread suppressing performance.
The temperature of the measurement atmosphere was set to 20 to 25° C., and the temperature of the fire spread suppressing material and thermocouples A and B used for measurement was set to 20 to 25° C., and the following measurements were started.
(1) The fire spread suppressing material was erected so that one main surface of the fire spread suppressing material was parallel to the direction of gravity.
(2) A thermocouple A was provided on the center of one main surface of the fire spread suppressing material, and a thermocouple B was provided on the center of the other main surface of the fire spread suppressing material.
(3) A burner was installed so that a flame could act perpendicularly to the center of one main surface of the fire spread suppressing material.
(4) A flame was radiated from a burner and acted perpendicularly to the center of one main surface of the fire spread suppressing material. At this time, the distance between the burner and the fire spread inhibitor was adjusted so that the temperature measured by the thermocouple A was 900°C.
(5) A flame is applied in a vertical direction to the center of one main surface of the fire spread suppression material, and the temperature measured by the thermocouple B is 120°C from the time the temperature measured by the thermocouple A reaches 900°C. The time (seconds) required to reach the point was measured.
It should be noted that the longer the measured time, the longer the fire spread suppressing material, the better the heat insulating property and the less likely the fire spread suppressing material will burn.
以上のようにして調製した、実施例と比較例の延焼抑制材について、その構成と延焼抑制性能の評価結果を表1にまとめた。 Table 1 summarizes the configuration and evaluation results of the fire spread suppression performance of the fire spread suppression materials of Examples and Comparative Examples prepared as described above.
実施例1(および実施例2~7)と比較例1とを比較した結果から、本発明の構成を満足する延焼抑制材は、断熱性に優れ燃焼し難い特性を有するものであった。
また、実施例1と実施例2とを比較した結果から、金属板および/または炭素板の両主面に布帛を備える延焼抑制材は、より断熱性に優れ燃焼し難い特性を有するものであった。
更に、実施例2および実施例5~7を比較した結果から、延焼抑制材が含む難燃性液体の配合について、無機系粒子とゲル化剤の質量部比率が0.75:5.0~4.5:5.0のとき(特に、0.75:5.0~3.0:5.0のとき)、特異的に、断熱性に優れ燃焼し難い特性を有する延焼抑制材を提供できることが判明した。
From the results of comparison between Example 1 (and Examples 2 to 7) and Comparative Example 1, the fire spread suppressing material that satisfies the configuration of the present invention has excellent heat insulating properties and is difficult to burn.
In addition, from the results of comparing Example 1 and Example 2, the fire spread suppressing material provided with fabric on both main surfaces of the metal plate and / or carbon plate has better heat insulating properties and is less likely to burn. rice field.
Furthermore, from the results of comparing Example 2 and Examples 5 to 7, regarding the blending of the flame retardant liquid contained in the fire spread suppressing material, the mass part ratio of the inorganic particles and the gelling agent is 0.75: 5.0 ~ When the ratio is 4.5:5.0 (especially when the ratio is 0.75:5.0 to 3.0:5.0), a fire spread suppressing material is provided that has excellent heat insulating properties and is difficult to burn. Turns out it can.
本発明の延焼抑制材は、例えば、リチウムイオン電池などの電池パックのように、高温により発炎する恐れがあり、炎を遮断する必要がある技術分野に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The fire spread suppressing material of the present invention can be used in technical fields, such as battery packs such as lithium ion batteries, which may cause flames due to high temperatures and need to block flames.
Claims (6)
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