绝热片和其制造方法以及电子设备和电池单元技术

本发明专利技术的目的在于提供在高载荷下也能使用的绝热片和其制造方法以及电子设备和电池单元。为了实现该目的，采用一种绝热片的制造方法，该绝热片的制造方法包括以下工序：使在水玻璃组合物中加入碳酸酯而制作的碱性溶胶浸渗于无纺布纤维，生成水凝胶无纺布纤维的复合体的复合体生成工序；使上述复合体与甲硅烷基化剂混合来进行表面改性的表面改性工序；以及将上述复合体中所含的液体，在低于临界温度及临界压力的状态下干燥以除去上述液体的干燥工序。使用包含气凝胶和无纺布纤维且0.30～5.0MPa下的压缩率为40％以下的绝热片。使用在会发热的电子部件与壳体间配置有上述绝热片的电子设备。使用在电池间配置有上述绝热片的电池单元。

Insulation sheet and its manufacturing method as well as electronic equipment and battery unit

The object of the present invention is to provide an insulating sheet which can also be used under high load, a manufacturing method thereof, and an electronic device and a battery unit. In order to achieve this goal, a manufacturing method of adiabatic sheet is adopted, which includes the following processes: infiltrating the alkaline sol made by adding carbonate into the water glass composition into the non-woven fabric, forming the complex of hydrogel non-woven fabric fiber, and mixing the above composite with methylsilane alkylating agent to modify the surface. The modification process and the drying process of removing the above-mentioned liquids by drying the liquids contained in the above-mentioned complexes at lower than the critical temperature and pressure. An adiabatic film containing aerogels and non-woven fibers and a compression ratio of 40% to 0.30 5.0MPa is used. An electronic device equipped with the above insulating sheet is used between the heating electronic component and the housing. Battery units with the above insulation sheets are used between batteries.

【技术实现步骤摘要】
绝热片和其制造方法以及电子设备和电池单元
本专利技术涉及绝热片和其制造方法以及使用了该绝热片的电子设备和电池单元。尤其是涉及高强度的绝热片和其制造方法以及电子设备和电池单元。
技术介绍
在车载/工业设备领域中，为了保证来自狭窄空间内的发热部件的热流的控制、产品的安全性、防延烧性，要求压缩特性优异的高性能的绝热片。可期待这样的绝热片例如适用于锂离子电池模块的单体间隔件。根据锂离子电池的安全标准，需要进行耐延烧试验。耐延烧试验是检验在电池模块内的一个单体热失控时，是否会产生由于向包含相邻单体在内的其他单体的热扩散而引起的起火或破裂的方法。为了阻止向相邻单体的热失控，存在将热绝缘性优异的材料夹在单体间的安全设计的想法。理论上，即使是热导率高的材料，若使厚度加厚，也能够一定程度地防止热扩散或延烧。然而，电池模块设置于设备内，所以敷设的空间受限，存在尺寸限制。因此存在以下难点：除了模块的高容量化以外，还必须兼顾耐延烧化和小型化。为了兼顾模块的高容量化、耐延烧化以及小型化，期望将薄且具有高绝热性的材料作为单体间隔件。另外，设想到在电池的充放电循环的过程中发生活性物质劣化、膨胀从而单体鼓起的情况，则还期望绝热片兼具难以压坏的特性。在电池模块初始组装时，对作为单体间隔件的绝热片施加的载荷为1MPa以下，即比较小。另一方面，若电池膨胀，则也可能对绝热片施加最大5MPa左右的载荷。因此，考虑了压缩特性的绝热片的材料设计是重要的。作为热导率小的物质，已知有二氧化硅气凝胶。二氧化硅气凝胶由数10nm级的二氧化硅颗粒以点接触连接的网络结构构成，其平均细孔径为空气的平均自由程68nm以下。也就是，比静止空气的热导率低。因此二氧化硅气凝胶作为优良的绝热材料受到关注。另一方面，二氧化硅气凝胶相对于压缩、弯曲、切断等各种变形方式的强度极低，这一特征被视为实用上的一个问题。专利技术者们设计了将二氧化硅气凝胶与无纺布纤维复合化而改善了处理性的、薄且均质的片状绝热材料(专利文献1)。该薄型绝热片的处理性优异，对弯曲的耐受性较强。另一方面，作为利用了气凝胶的高强度的绝热材料，还设计了将包含疏水性的气凝胶颗粒、水泥、石膏、石灰等无机粘结剂、表面活性剂、纤维等的浆料，在容器之中成型、干燥而成的可自支撑的硬质复合材料(专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第6064149号公报专利文献2：日本专利第5934400号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而，在将以往的绝热片夹入于电池单体等中来使用的情况下，尤其是在高载荷下气凝胶有时会压缩而压坏，与低载荷时相比绝热效果有时会大幅降低。由此，本专利技术的目的在于提供即使在高载荷下也能够使用的绝热片和其制造方法以及使用了该绝热片的电子设备和电池单元。解决问题的方案为了解决上述问题，本专利技术使用一种绝热片的制造方法，该绝热片的制造方法包括以下工序：使在水玻璃组合物中加入碳酸酯而制作的碱性溶胶浸渗于无纺布纤维，生成水凝胶-无纺布纤维的复合体的复合体生成工序；使上述复合体与甲硅烷基化剂混合来进行表面改性的表面改性工序；以及在低于上述复合体中所含的液体的临界温度及临界压力的状态下对该液体进行干燥，从而除去该液体的干燥工序，上述绝热片的0.30～5.0MPa下的压缩率为40％以下。另外，本专利技术使用包含气凝胶和无纺布纤维，且0.30～5.0MPa下的压缩率为40％以下的绝热片。并且，本专利技术使用在会发热的电子部件与壳体之间配置有上述绝热片的电子设备。另外，本专利技术使用在电池间配置有上述绝热片的电池单元。专利技术效果对于本专利技术的绝热片，5MPa下的压缩率为40％以下，即难以压坏，且以5MPa压缩时的热阻为0.01m2K/w以上。因此，即使在高温压缩环境下也发挥有效的热传递延迟效果。附图说明图1是对利用实施方式的碳酸酯进行的水玻璃的凝胶化机制进行说明的化学式的图。图2是实施方式的绝热片的制造方法的流程图。图3是表示实施方式的水玻璃组合物中的SiO2浓度与绝热片的压缩率之间的关系的图。图4是表示实施方式的水玻璃组合物中的SiO2浓度与绝热片的热阻之间的关系的图。图5是表示实施方式的水玻璃组合物中的SiO2浓度与绝热片的热导率之间的关系的图。图6是表示实施方式的水玻璃组合物中的SiO2浓度与绝热片的体积密度之间的关系的图。图7是表示实施方式的水玻璃组合物中的SiO2浓度与气凝胶的比表面积之间的关系的图。图8是表示实施方式的水玻璃组合物中的SiO2浓度与气凝胶的孔容之间的关系的图。图9是表示实施方式的水玻璃组合物中的SiO2浓度与气凝胶的平均细孔径之间的关系的图。图10是表示实施方式的水玻璃组合物中的SiO2浓度与绝热片的各加压力中的压缩率之间的关系的图。图11是作为实施方式的绝热片的应用示例的电子设备的剖面图。图12是作为实施方式的绝热片的应用示例的电池单元的剖面图。附图标记说明10绝热片11壳体12电子部件13基板15电池101硅酸钠102羟基离子103碳酸乙烯酯104碳酸根离子105乙二醇106水凝胶107碳酸钠具体实施方式接着，对于本专利技术，列举优选的实施方式来进行说明。<绝热片的设计观念>目前已知有几种由二氧化硅气凝胶和无纺布纤维构成的气凝胶复合绝热片。其大部分的处理性正在得到改善。但是，它们不具备能够经受5MPa的压缩的强度和压缩时的0.01m2K/w以上的高热阻值。相对于此，本实施方式的绝热片是至少由高密度气凝胶和无纺布纤维这两种成分构成的绝热片，其强度较高。该高强度是通过在连续的无纺布纤维体的空隙中致密且无间隙地复合化的“高密度气凝胶”而得到的。一般而言，二氧化硅气凝胶是指，低密度二氧化硅多孔体，其体积密度大约低于0.3g/cm3。在其合成中，通常使用烷氧基硅烷或水玻璃等低浓度二氧化硅原料以及无机酸、碱、有机酸等凝胶剂。以往，在以水玻璃为二氧化硅原料的情况下，存在合成气凝胶时的二氧化硅浓度为6重量％以下的限制。其原因是，若加入无机酸、碱、有机酸等作为凝胶剂，则硅酸钠的水解和脱水缩合急剧地推进。也就是因为，若二氧化硅浓度为7重量％以上，则反应速度过快而引发不均匀成核，无法得到均匀的凝胶。因此，在现有的二氧化硅气凝胶的合成方法中，无法提高二氧化硅浓度，从而无法得到高密度气凝胶，进而也无法通过气凝胶的高密度化来提高气凝胶的强度。相对于此，在本实施方式中，通过后述的方法来进行制作，使得实现气凝胶的高密度化，能够形成包含高密度气凝胶和无纺布纤维的绝热片。而且，根据该制造方法，能够得到具有如下物理性质的绝热片。<绝热片的压缩率>以0.30MPa～5MPa加压时的本实施方式的绝热片的压缩率为40％以下，进一步优选为30％以下。该压缩率是通过台式精密万能试验机(例如，AutographAGS-X(SHIMADZU制))来测定的值。<绝热片的热阻>以0.30MPa～5MPa加压时的本实施方式的绝热片的热阻优选为0.010m2K/w以上，进一步优选为0.015m2K/w以上。该热阻是通过将以0.30MPa～5MPa加压时的绝热片的厚度除以下述的热导率而求得的值。<绝热片的热导率>本实施方式的绝热片的热导率也与压缩率的大小有关，不能一概而论，但只要为100mW/mK以下即可。该热导率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种绝热片的制造方法，其特征在于，包括以下工序：使在水玻璃组合物中加入碳酸酯而制作的碱性溶胶浸渗于无纺布纤维，生成水凝胶‑无纺布纤维的复合体的复合体生成工序；使所述复合体与甲硅烷基化剂混合来进行表面改性的表面改性工序；以及在低于所述复合体中所含的液体的临界温度及临界压力的状态下对该液体进行干燥，从而除去该液体的干燥工序，所述绝热片的0.30～5.0MPa下的压缩率为40％以下。

【技术特征摘要】
2017.11.30 JP 2017-229821;2018.10.10 JP 2018-191911.一种绝热片的制造方法，其特征在于，包括以下工序：使在水玻璃组合物中加入碳酸酯而制作的碱性溶胶浸渗于无纺布纤维，生成水凝胶-无纺布纤维的复合体的复合体生成工序；使所述复合体与甲硅烷基化剂混合来进行表面改性的表面改性工序；以及在低于所述复合体中所含的液体的临界温度及临界压力的状态下对该液体进行干燥，从而除去该液体的干燥工序，所述绝热片的0.30～5.0MPa下的压缩率为40％以下。2.如权利要求1所述的绝热片的制造方法，其中，相对于所述水玻璃组合物100重量份，所述复合体生成工序中的所述碳酸酯的添加量为1～10重量份。3.如权利要求1所述的绝热片的制造方法，其中，所述碱性溶胶的pH值为10以上。4.如权利要求1所述的绝热片的制造方法，其中，所述复合体生成工序中的水...

【专利技术属性】
技术研发人员：及川一摩，和田享，冈田伸二，酒谷茂昭，庄野里佳子，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP