DE102010061865A1

DE102010061865A1 - Rahmen für eine elektrochemische Energiespeichereinheit

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Publication number: DE102010061865A1
Application number: DE102010061865A
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Heckenberger Thomas; Dr.-Ing. Jin Fan; Alexandra Schnaars
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2010-11-24
Filing date: 2010-11-24
Publication date: 2012-05-24
Also published as: US20130313754A1; WO2012069561A1; US9833959B2; EP2643134A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Rahmenelementen für einen Rahmen zur Halterung und Anordnung von elektrochemischen Zellen in einer elektrochemischen Energiespeichereinheit. Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung von bestimmten Kunststoffgemischen zur Herstellung dieser Rahmenelemente. Besonders bevorzugt werden die erfindungsgemäßen Rahmenelemente beziehungsweise Rahmen in elektrochemischen Energiespeichereinheiten mit hoher Leistungsdichte eingesetzt. Solche elektrochemischen Energiespeichereinheiten mit hoher Leistungsdichte werden insbesondere für den Betrieb von Kraftfahrzeugen mit elektrischem Antrieb verwendet, zum Beispiel in Fahrzeugen, die nach dem ”Hybrid”-prinzip (elektrischer Antrieb und Verbrennungsmotor) angetrieben werden, sowie bevorzugt auch für ausschließlich oder primär elektrisch betriebene Fahrzeuge. Dabei werden als elektrochemische Energiespeichereinheiten mit hoher Leistungsdichte vorzugsweise Lithium-Ionen-Batterien oder Lithium-Polymer-Batterien eingesetzt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Rahmenelementen für einen Rahmen zur Halterung und Anordnung von elektrochemischen Zellen in einer elektrochemischen Energiespeichereinheit. Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung von bestimmten Kunststoffmischungen zur Herstellung dieser Rahmenelemente.
Besonders bevorzugt werden die erfindungsgemäßen Rahmenelemente beziehungsweise Rahmen in elektrochemischen Energiespeichereinheiten mit hoher Leistungsdichte eingesetzt. Solche elektrochemischen Energiespeichereinheiten mit hoher Leistungsdichte werden insbesondere für den Betrieb von Kraftfahrzeugen mit elektrischem Antrieb verwendet, zum Beispiel in Fahrzeugen, die nach dem ”Hybrid”-prinzip (elektrischer Antrieb und Verbrennungsmotor) angetrieben werden, sowie bevorzugt auch für ausschließlich oder primär elektrisch betriebene Fahrzeuge (”electric vehicles”, ”EV”). Dabei werden als elektrochemische Energiespeichereinheiten mit hoher Leistungsdichte vorzugsweise Lithium-Ionen-Batterien oder Lithium-Polymer-Batterien eingesetzt.
Elektrochemische Energiespeichereinheiten mit hoher Leistungsdichte weisen eine Reihe von besonderen Anforderungen auf, insbesondere betreffend das Management beziehungsweise die Abfuhr von während des Betriebes der Energiespeichereinheit entwickelter Wärme, welche die Wärmeentwicklung in anderen beziehungsweise konventionellen Batterien deutlich übersteigen kann. Weiterhin muss in der bevorzugten Anwendung solcher Energiespeichereinheiten zum Betrieb von Kraftfahrzeugen eine besonders große. Zahl an elektrochemischen Zellen zu einer Energiespeichereinheit (”Batterie”) platz- und gewichtssparend in räumlich begrenzten Verhältnissen angeordnet werden. Dabei soll diese Anordnung über die gesamte Betriebsdauer formstabil bleiben.
Elektrochemische Energiespeichereinheiten (auch ”Batterien” genannt) umfassen vorzugsweise eine Vielzahl von elektrochemischen Zellen, welche physikalisch voneinander getrennte Einheiten darstellen, wobei diese Einheiten Zellstapel umfassen, die in einer Einhausung befindlich sind. Dabei umfassen diese Zellstapel zumindest zwei Elektroden mit jeweils zumindest einem elektrochemisch aktiven Material. Typischerweise ragen aus dieser Einhausung sogenannte Ableiter heraus, welche der Zu- oder Abfuhr von elektrischem Strom dienen (zum Laden oder Entladen der Zelle). In einer elektrochemischen Energiespeichereinheit (”Batterie”) sind diese Vielzahl von Zellen elektrisch in Serie geschaltet. Vorteilhaft wird diese Vielzahl von elektrochemischen Zellen in einem Rahmen mit Rahmenelementen gegeneinander und auch gegen die Umgebung formstabil fixiert.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind diese elektrochemischen Zellen, welche die elektrochemische Energiespeichereinheit aufbauen, vorzugsweise Flachzellen, weisen also eine Längendimension (Dicke) auf, welche zumindest weniger als die Hälfte, vorzugsweise weniger als ein Viertel, weiter vorzugsweise ein Achtel der anderen beiden Längendimensionen (Höhe und Breite) beträgt. Solche Flachzellen sind vorzugsweise quaderförmig, und dabei nicht zylinderförmig oder nicht von einer Zylindergeometrie.
Aus der DE 10 2007 037 416 ist ein solcher Aufbau für eine Energiespeichereinheit mit einer Vielzahl von gestapelten Flachzellen in einem Rahmen prinzipiell bekannt: Die elektrochemische Energiespeichereinheit umfasst dabei eine Vielzahl von Flachzellen, die wiederum jeweils mindestens zwei Ableiter und eine Ummantelung mit einer ersten und einer zweiten Stirnseite und einer ersten und einer zweiten flächigen Seite umfassen. Dabei ist die Vielzahl von Flachzellen mit ihren im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten flächigen Seiten stapelartig übereinander angeordnet, wobei die Ableiter zumindest teilweise aus der ersten und/oder zweiten Stirnseite hervortreten und zumindest ein Ableiter einer ersten Flachzelle mit zumindest einem Ableiter einer zweiten Flachzelle über zumindest ein Verbindungselement elektrisch miteinander verbunden sind. Zwischen den flächigen Seiten benachbarter Flachzellen ist ein Rahmen angeordnet. Gemäß Lehre der DE 10 2007 037 416 soll dieser Rahmen vorzugsweise aus Kunststoff sein, sowie durch den Einsatz von Positionier- und/oder Verbindungsmittel so ausgestaltet sein, dass die Anzahl der während der Montage zu positionierenden Teile reduziert werden kann.
Wenngleich also Rahmen zur parallelen oder gestapelten Anordnung einer Vielzahl von elektrochemischen Zellen prinzipiell bereits aus dem Stand der Technik bereits bekannt sind, so sind die Materialien für solche Rahmen, sofern diese Materialien überhaupt explizit erwähnt werden, nicht für den Einsatz in elektrochemischen Energieeinheiten mit hoher Leistungsdichte geeignet beziehungsweise optimiert.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Herstellung von Rahmenelementen für Rahmen von elektrochemischen Energieeinheiten mit hoher Leistungsdichte bereitzustellen, beziehungsweise Materialien bereitzustellen, welche für solche Herstellungsverfahren besonders geeignet sind.
Diese und andere Aufgaben wird beziehungsweise werden gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Rahmenelementen für Rahmen von elektrochemischen Energiespeichereinheiten, insbesondere mit hoher Leistungsdichte, umfassend zumindest die folgenden Schritte:

(i) Bereitstellen von zumindest einem Homopolymer oder zumindest einem Copolymer, oder Mischungen hiervon, insbesondere Polymerblends;
(ii) Zugabe von zumindest einem Additiv ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Weichmacher, Flammschutzmittel, Verarbeitungshilfsmittel, Mittel zur Elastomer-Modifizierung, um eine Kunststoffmischung zu erhalten;
(iii) Spritzgießen der so erhaltenen Kunststoffmischung zu einem Rahmenelement.

Dabei ist die Kunststoffmischung umfassend zumindest ein Homopolymer oder zumindest ein Copolymer oder die Mischung hiervon, welches zu einem Rahmenelement beziehungsweise Rahmen verarbeitet wird, zum Spritzgießen (auch als ”Spritzguss” bezeichnet) geeignet.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung einer Kunststoffmischung umfassend zumindest ein Homopolymer oder zumindest ein Copolymer, oder eine Mischung hiervon, insbesondere ein Polymerblend, sowie weiter umfassend zumindest ein Additiv ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Weichmacher, Flammschutzmittel, Verarbeitungshilfsmittel oder Mittel zur Elastomer-Modifizierung, in einem Rahmenelement für Rahmen von elektrochemischen Energiespeichereinheiten, insbesondere mit hoher Leistungsdichte, wobei besagtes Rahmenelement in einem Spritzgussverfahren erhalten wird.
Spritzgussverfahren sind gegenüber anderen Verfahren aus dem Stand der Technik zur Herstellung von Kunststoffformteilen für die vorliegende Anwendung besonders geeignet, da diese Verfahren wirtschaftlich vorteilhaft sind und das Verarbeiten von solchen Kunststoff-Materialien gestatten, welche die oben genannten besonderen Anforderungen an Rahmenelemente in elektrochemischen Energiespeichern mit hoher Energiedichte erfüllen.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist das so erhaltene Kunststoffgemisch umfassend zumindest ein Homopolymer oder zumindest ein Copolymer, oder die Mischung hiervon, welches zu einem Rahmenelement beziehungsweise Rahmen verarbeitet wird, bzw. das Rahmenelement selber, im Wesentlichen elektrisch isolierend, fungiert also nicht als elektrischer Leiter oder nur als schlechter elektrischer Leiter. Vorzugsweise beträgt der spezifische Widerstand (auch: spezifischer Durchgangswiderstand) des so erhaltenen Rahmenelements (Kunststoffformteil) mehr als 1 Ωm (bei 20°C), vorzugsweise mehr als 10⁵ Ωm (bei 20°C), weiter vorzugsweise mehr als 10¹⁰ Ωm (bei 20°C), weiter vorzugsweise mehr als 10¹⁵ Ωm (bei 20°C) sowie besonders bevorzugt mehr als 10²⁰ Ωm (bei 20°C). So beträgt beispielsweise der spezifische Widerstand von PET, welches ein im Sinne der vorliegenden Erfindung bevorzugtes Material ist, 10²⁰ Ωm (bei 20°C). Die Messung von spezifischem Widerstand beziehungsweise des spezifischen Durchgangswiderstands ist dem Fachmann wohlbekannt und ist beispielsweise in der DIN 53482 beschrieben.
Dabei ist es im Sinne der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt, wenn das so erhaltene Kunststoffgemisch beziehungsweise das so erhaltene Rahmenelement (Kunststoffformteil) nicht nur ein schlechter oder überhaupt kein elektrischer Leiter ist, sondern auch zugleich ein guter oder sehr guter Wärmeleiter. Dabei sind Wärmeleitfähigkeiten (auch bekannt als Wärmeleitzahl, spezifisches Wärmeleitvermögen oder thermische Leitfähigkeit) für das so erhaltene Rahmenelement (Kunststoffformteil) von größer als 0,1 W/(mK), vorzugsweise größer als 0,2 W/(mK), weiter vorzugsweise größer als 0,5 W/(mK) sowie besonders bevorzugt größer als 1 W/(mK) jeweils bevorzugt. Die Wärmeleitfähigkeit von Materialien, insbesondere von Kunststoffen, wird dabei nach DIN 53612 sowie DIN 52613 bestimmt.
Vorzugsweise ist das Kunststoffgemisch umfassend zumindest ein Homopolymer oder zumindest ein Copolymer, oder eine Mischung hiervon, welches zu einem Rahmenelement beziehungsweise Rahmen verarbeitet wird, nur schwer entzündbar, da die elektrochemische Energiespeichereinheit in einem Kraftfahrzeug untergebracht wird und gegebenenfalls mit anderen brennbaren Materialien in Kontakt stehen kann. Außerdem ist die Frage der Brennbarkeit/Entzündbarkeit gerade bei elektrochemischen Energiespeichern mit hoher Energiedichte von besonderer Bedeutung, da diese chemisch reaktive Bestandteile enthalten können, beispielsweise brennbare Lösungsmittel oder Metallionen in instabilen Oxidationsstufen, wie im Fall von Lithium-Ionen-Batterien. Insbesondere soll bei den Rahmenelementen keine Flammenbildung oder Rußentwicklung auftreten.
Somit ist das Kunststoffgemisch umfassend zumindest ein Homopolymer oder zumindest ein Copolymer, oder eine Mischung hiervon, welches zu einem Rahmenelement beziehungsweise Rahmen gearbeitet wird, vorzugsweise ein Material der Brandklasse V0 und enthält vorzugsweise keine halogen- oder nitrathaltigen Flammenschutzmittel.
Vorzugsweise ist das Kunststoffgemisch umfassend zumindest ein Homopolymer oder zumindest ein Copolymer, oder eine Mischung hiervon, welches zu einem Rahmenelement beziehungsweise Rahmen verarbeitet wird, geeignet, dass mit den hieraus hergestellten Rahmenelementen Nietverfahren durchgeführt werden. Dies ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil die Kontaktschiene im elektrochemischen Energiespeicher mit dem Rahmen vorzugsweise warmvernietet wird. Hierfür soll die Temperatur des Kunststoffformteils, welches aus dem Kunststoffgemisch erhalten wird (hier: Rahmenelement), eine für das Warmnieten geeignete Erweichungstemperatur aufweisen.
Weiter vorzugsweise soll das Kunststoffgemisch, umfassend zumindest ein Homopolymer oder zumindest ein Copolymer, oder eine Mischung hiervon, welches zu einem Rahmenelement beziehungsweise Rahmen verarbeitet wird, nur eine geringe Relaxationsneigung besitzen. Hierdurch wird der Anpressdruck zwischen Kontaktschiene und Wärmeleiterfolie möglichst konstant gehalten.
Vorzugsweise führt das zumindest eine Homopolymer oder das zumindest eine Copolymer, oder die Mischung hiervon, im erfindungsgemäßen Verfahren zu einem Rahmenelement, welches bei thermischer Dauerbelastung über mehrere Wochen, vorzugsweise mehrere Monate (Dauergebrauchstemperatur –40°C bis +100°C, vorzugsweise –30°C bis +50°C) eine unter Betriebsbedingungen ausreichende Formstabilität aufweist.
Vorzugsweise beträgt der HDT/B-Wert des erfindungsgemäßen Rahmenelements (Kunststoffformteil) von 50°C bis 200°C, bevorzugt von 80°C bis 200°C (ISO 75).
Besonders bevorzugt ist es im Sinne der vorliegenden Erfindung, wenn das erfindungsgemäße Rahmenelement (Kunststoffformteil) zumindest geringfügig elastisch ist, also mit einem Elastomer modifiziert ist, da hierdurch die Verbindung der einzelnen Rahmenelemente untereinander (zum Rahmen) besonders vorteilhaft durchgeführt werden kann, beispielsweise mit Hilfe von (Schnapp-)Hakenverbindungen.
Das zumindest eine Homopolymer ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Polyamid (PA), thermoplastisches Polyurethan (PU), Polyester (vorzugsweise Polyethylenterephthalat PET), Polyoxymethylen (POM), Polyphenyloxid (PPO), Polyphenylsulfid (PPS), Polyimid (PI) oder Polybutylen Terephthalat (PBT).
Das zumindest eine Copolymer ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe umfassend: PA66/6 oder PP-Copolymere. PA66/6-Copolymere sind im Stand der Technik für andere Anwendungen bekannt und können prinzipiell nach bekannten Verfahren hergestellt werden. So kann beispielsweise ein PA66/6-Copolymer durch Polykondensation unter Abspaltung von Wasser erhalten werden. PA66/6-Copolymere sind für die erfindungsgemäßen Verfahren und die erfindungsgemäße Verwendung besonders bevorzugt.
Die vorliegend bevorzugte Materialklasse der ”PA66/6-Copolymere” soll vorzugsweise alle Copolymere umfassen, bei denen das Polyamid durch die gleichzeitige Polykondensation von PA66- und PA6-Blöcken polymerisiert wird. Der Anteil der PA66-Blöcke liegt vorzugsweise in einem Bereich von 10 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 60 Gew.-%, weiter vorzugsweise von 20 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt 25 bis 35 Gew.-%. Durch Copolymerisation weist das Polyamid verbesserte Fließeigenschaften und somit eine verbesserte Verarbeitbarkeit auf. Desweiteren führt diese Copolymerisation zu einer Verbesserung der Zähigkeit im Vergleich zu reinem Polyamid.

Weitere bevorzugte PA-Materialtypen für die Herstellung der Rahmenelemente sind im Folgenden tabellarisch aufgelistet.

Bezeichnung	Handelsname	Zusammensetzung
PA6/12	Grilon^® C	80/20
PA6/12	Grilon^® C	50/50
PA66/6	Ultramid^® C35	85/15
PA66/6	Ultramid C3	90/10
PA66/610	Grilon^® XE 3303	50/50
PA12/6/66	Griltex^®	12/6/66

Als Polymerblends sind Mischungen aus PC, PP, PBT und PET mit elastomerer zähmodifizierter Phase bevorzugt, die vorzugsweise mittels reaktiver Extrusion compoundiert werden.
Die Rahmen und Rahmenelemente der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise in elektrochemischen Energiespeichereinheiten mit hoher Leistungsdichte eingesetzt, besonders bevorzugt in Lithium-Ionen-Batterien oder Lithium-Polymer-Batterien.
Die elektrochemischen Energiespeichereinheiten gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen vorzugsweise eine Vielzahl von elektrochemischen Zellen, welche physikalisch voneinander getrennte Einheiten darstellen, wobei diese Einheiten Zellstapel umfassen, die in einer Einhausung befindlich sind.
Dabei umfassen diese Zellstapel zumindest zwei Elektroden mit jeweils zumindest einem elektrochemisch aktiven Material. Weiter vorzugsweise ragen aus dieser Einhausung Ableiter heraus, welche dem Zu- oder Ableiten von elektrischem Strom dienen.
Vorzugsweise ist in den elektrochemischen Energiespeichereinheiten der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von elektrochemischen Zellen elektrisch in Serie geschaltet. Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird diese Vielzahl von elektrochemischen Zellen in einem Rahmen gegeneinander und auch gegen die Umgebung fixiert. Dabei umfasst eine elektrochemische Energiespeichereinheit vorzugsweise mehr als 10 elektrochemische Zellen, weiter vorzugsweise mehr als 20 elektrochemische Zellen, werter vorzugsweise mehr als 30 elektrochemische Zellen, weiter vorzugsweise mehr als 40 elektrochemische Zellen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind diese elektrochemischen Zellen, welche die elektrochemische Energiespeichereinheit aufbauen, vorzugsweise Flachzellen, weisen also eine Längendimension (Dicke) auf, welche zumindest weniger als die Hälfte, vorzugsweise weniger als ein Viertel, weiter vorzugsweise weniger als ein Achtel, der anderen beiden Längendimensionen (Höhe und Breite) beträgt. Solche Flachzellen sind vorzugsweise quaderförmig, und dabei nicht zylinderförmig oder von einer Zylindergeometrie.
Die elektrochemische Energiespeichereinheit der vorliegenden Erfindung weist vorzugsweise einer hohe Leistungsdichte auf, bevorzugt mehr als 100 W/kg, weiter bevorzugt mehr als 300 W/kg, weiter bevorzugt mehr als 1000 W/kg, besonders bevorzugt mehr als 2000 W/kg (jeweils zumindest über 20 sec).
Die elektrochemische Energiespeichereinheit, in welcher der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Rahmen beziehungsweise die solchermaßen hergestellten Rahmenelemente eingesetzt werden ist vorzugsweise wie folgt aufgebaut: jede einzelne elektrochemische Zelle, vorzugsweise Flachzelle, wird in einem separaten Rahmenelement (Kunststoffrahmen beziehungsweise Kunststoffformteil; hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren) fixiert und insbesondere an den Seiten (Stirnseiten) durch besagte Rahmenelemente vor mechanischer Belastung geschützt.
Eine Vielzahl von Rahmenelementen mit zugehöriger elektrochemischer Zelle, vorzugsweise Flachzelle, ist vorzugsweise dergestalt gestapelt, dass 10 oder mehr, vorzugsweise 20 oder mehr, weiter vorzugsweise 30 oder mehr, weiter vorzugsweise 40 oder mehr solcher Rahmenelemente mit zugehöriger elektrochemischer Zelle, vorzugsweise Flachzelle, nebeneinander in physikalischem Kontakt vorliegen, vorzugsweise in physikalischem Kontakt über die Längsflächen (”flächige Seite”) und nicht über die Seitenflächen/”Stirnseite”.
Vorzugsweise werden hierbei jeweils zwei benachbarte Rahmenelemente (mit zugehöriger elektrochemischer Zelle) über jeweils zumindest ein Positionier- und/oder Verbindungsmittel (”Zellverbinder”) miteinander verknüpft. Weiter vorzugsweise weist dabei die jedes Rahmenelement, welches vorzugsweise im Wesentlichen rechteckig ausgebildet ist, jeweils an zumindest zwei Ecken, vorzugsweise an vier Ecken, jeweils zumindest ein Positionier- und/oder Verbindungsmittel auf. Dies ermöglicht ein genaues Positionieren und/oder Verbinden einer Baueinheit (Rahmenelement mit elektrochemischer Zelle) mit einer benachbarten Baueinheit (umfassend gleichfalls eine Rahmeneinheit mit einer elektrochemischen Zelle).
Dabei sind die Positionier- und/oder Verbindungsmittel vorzugsweise als Dome, Haken, Rastnasen, Schnapphakenverbindungen oder Clipsverbindungen ausgebildet. Im Hinblick auf die Verbindung von Rahmenelementen in einer elektrochemischen Energiespeichereinheit wird auf die Anmeldung DE 10 2007 037 416 verwiesen, welche diesbezüglich vollumfänglich in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung mit einbezogen wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Rahmens umfassend eine Vielzahl von so miteinander verbundenen Rahmenelementen, sind sämtliche miteinander verbundene Rahmenelemente an der oberen Stirnseite über eine Wärmeleitfolie mit einer Kühlplatte in Wirkverbindung. Die Positionier- und/oder Verbindungsmittel (”Zellverbinder”) dienen in dieser Ausführungsform vorzugsweise zugleich als Kontaktschienen. Die Wärmeleitfolie ist dabei elektrisch isolierend, weist also einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand auf, und zwar in bevorzugten Zahlenbereichen wie oben bereits in Bezug auf die Rahmenelemente offenbart. Weiter vorzugsweise weist die Wärmeleitfolie zugleich eine hohe thermische Leitfähigkeit auf, gleichfalls in bevorzugten Zahlenbereichen wie oben bereits in Bezug auf die Rahmenelemente offenbart.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als das zumindest eine Homopolymer oder das zumindest eine Copolymer, oder als Mischung hiervon, zumindest ein elastomermodifiziertes Polyamid verwendet.
Mit Hilfe von Weichmachern ähnlicher polarer Struktur wie derjenigen des Polymers ist es möglich, die Basispolymere des Kunststoffgemisches zu flexibilisieren. Die höhere Dehnung und Kerbschlagzähigkeit bei Raumtemperatur rückt diese Materialien in die Nähe der thermoplastischen Polyamid-Elastomere gleicher Härte.
Um die typischen Elastomereigenschaften vulkanisierter Kautschuke mit der leichten Verarbeitbarkeit der Thermoplaste zu verbinden, ist es bevorzugt, thermoplastische Elastomere auf der Basis von Polyamiden im erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Rahmenelementen einzusetzen. Als Konstruktionswerkstoffe erfüllen diese als Schmelze die Forderung nach einer besonders leichten Verarbeitbarkeit des Produktes.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als das zumindest eine Homopolymer oder das zumindest eine Copolymer, oder als Mischung hiervon, zumindest ein Block-Copolymer eingesetzt. Block-Copolymere umfassen innerhalb der Polymer-Kette alternierend ausreichend lange ”harte” und ”weiche” Segmente. Ohne an eine bestimmte Theorie oder einen bestimmten Mechanismus gebunden zu sein, wird vorliegend davon ausgegangen, dass die Elastomereigenschaften in dieser Ausführungsform dadurch zustande kommen, dass die Ketten untereinander in Wechselwirkung treten, so dass die ”harten” Segmente aggregierte Bereiche bilden und in der amorphen Matrix als physikalische Vernetzungspunkte wirken (im Falle der PA-Elastomere durch Wasserstoffbrückenbindungen). Diese physikalische Vernetzung ermöglicht die thermoplastische Verarbeitbarkeit und bedingen nach dem Erstarren das Verhalten des Kunststoffgemisches als Elastomer.
Die bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kunststoffgemische in Form von Elastomeren mit hoher Zugfestigkeit ist vorzugsweise dadurch erreichbar, dass mehr als zwei Hartsegmente pro Block-Copolymer-Baustein vorhanden sind. Als Beispiel für solche thermoplastische PA-Elastomere ist das von der Fa. Hüls AG entwickelte Vestamid E zu nennen.
Mischungen (”Blends” oder Polymerlegierungen) von zumindest einem Polyamid mit zumindest einem anderen Polyamid sind im Sinne der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung bevorzugte Mischungen aus zumindest zwei chemisch voneinander verschiedenen Polyamiden sind: PA6/PA66-Blends [vorzugsweise mit 10 bis 40% PA66, weiter bevorzugt 25 bis 35%], PA6/PA66/PA12-Triblends, PA6/PA1010-Blends, PA6/PA12-Blends oder PA1010/PA12-Blends].
Auch Mischungen von zumindest einem Polyamid mit zumindest einem weiteren Polymer sind im Sinne der vorliegenden Erfindung bevorzugt, insbesondere Mischungen von Polyamiden (PA) mit Polyolefinen. PA/Polyolefin-Blends zeichnen sich im Vergleich zu reinem PA durch eine Erhöhung der Schlagzähigkeit um das 3 bis 5-fache und eine Erniedrigung der Wasseraufnahme auf ein Drittel aus. Bei diesen Blends werden bevorzugt ungesättigte säurehaltige Haftvermittler verwendet. Dabei sind besonders bevorzugt:

• PA6/PE-Blends, wobei als Polyethylen-Komponente bevorzugt HDPE (Polyolefin hoher Dichte, LDPE (Polyolefin geringer Dichte) sowie LLDPE (lineares Polyethylen niederer Dichte) eingesetzt wird, vorzugsweise im Gewichtsverhältnis 5 bis 25% PA6, bevorzugt 15 bis 20% PA;
• Mischungen von PA6 und/oder PA12 und/oder PA66 mit PPE (Polyphenylenether, Poly(oxy-2,6-dimethyl-1,4-phenylen, PPO) also Mischungen, die besonders wenig Feuchtigkeit aufnehmen und daher dimensionsstabiler sind; bevorzugt beträgt das Mischungsverhältnis PA66/PPO, in Gewichtsprozent, 5 bis 20% PPO, bevorzugt 5 bis 10%;
• PA/ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol Copolymere)-Blends; diese weisen im Vergleich mit reinem PA eine erhöhte Schlagzähigkeit, Härte, Lichtbogenresistenz sowie Steifigkeit auf; zu den diesbezüglich bevorzugten Blends zählen: PA6/ABS-Blend (vorzugsweise 15–20% ABS) sowie PA1010/ABS-Blends;
• PA6/PPS (Polyphenylensulfid)-Blends;
• PET (Polyethylenterephthalat)/PA6-Blend (bevorzugt mit 10 bis 40% PA6, weiter bevorzugt 15 bis 25%).

Im Sinne der vorliegenden Erfindung weisen auf Polyamiden basierende Blends gute mechanische Eigenschaften auf, so wie eine hohe Abriebfestigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit, leichte Verarbeitbarkeit, gute Wärmeformbeständigkeit, hohe Dauergebrauchstemperatur, geringere Wasseraufnahme (wie bei PA-Homopolymeren), gute Chemikalienbeständigkeit, geringe Diffusion sowie ein gutes elektrisches Isolationsverhalten.
Neben den oben genannten PA-Polymerblends ist des Weiteren der Einsatz von PC(Polycarbonat)-Polymerblends bevorzugt. Dabei sind folgende Polymerblends besonders bevorzugt: PC/ABS-Blend, vorzugsweise mit 5 bis 30% ABS, weiter bevorzugt 10 bis 20% [hierbei liegt vorzugsweise der Anteil von AN (Acrylnitril) in ABS zwischen 6 bis 30%, bevorzugt zwischen 20 bis 25% AN]. Die %-Angaben beziehen sich, wie im gesamten Text (außer abweichend explizit anders genannt), auf Gewichtsprozent.
Diese Blends weisen u. a. folgende Vorteile auf: erhöhte Spannungsrissbeständigkeit, erhöhte Kerbschlagzähigkeit, erhöhte Wärmeformbeständigkeit, gute mechanische Eigenschaften und geringer Preis. Außerdem weisen PC/ABS-Blends günstige rheologische Eigenschaften auf, welche die Verarbeitung erleichtern, sowie weiterhin eine geringe Verarbeitungsschwindung und eine niedrige Feuchtigkeitsaufnahme.
Die Zugabe von EVA (Ethylenvinylacetat) zu einem PC/PE-Blend oder PC/PET-Blend (mit 3 bis 30%, bevorzugt 5 bis 10% PET) führt zu einer Verbesserung der Bindenahtfestigkeit und ist deshalb besonders bevorzugt.
Weitere bevorzugte PC-Blends sind PC/PS-Blends (mit 3 bis 20%, bevorzugt 5 bis 10%), PC/POM-Blends (5 bis 20% POM, bevorzugt 5 bis 10%), PC/Polyolefin-Blends [z. B. PC/PP-, PC/PE-Blend mit 5 bis 25% Polyolefin, hierbei bevorzugte Polyolefine sind: LLDPE (lineares Polyethylen niederer Dichte) und LDPE (Polyethylen niederer Dichte)], PC/PE/EVA-Triblends (mit 1 bis 5% EVA), PC/PMMA-Blends (mit 5 bis 30% PMMA (Polymethylmetacrylat), bevorzugt 10–20%) sowie PC/TPU-Blends (mit 10 bis 40% TPU, bevorzugt 20 bis 25%).
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Zugabe von LDPE (1 bis 10%) zu PC/PBT-Blends, wodurch die Schlagzähigkeit erhöht und die Verarbeitungsschrumpfung minimiert wird.
Die Zugabe von Styrol-Maleinsäureanhydrid (SMAH) zu PC/PA6-Blend (vorzugsweise PA6, mit 50 bis 80%, bevorzugt 65 bis 75%) hat eine Erhöhung der Kristallisationsgeschwindigkeit und somit verbesserte mechanische Eigenschaften wie z. B. Kerbschlagzähigkeit und Bruchspannung zur Folge.
Diese Zusätze zu Polymeren beziehungsweise Polymermischungen werden erfindungsgemäß als ”Verarbeitungshilfsmittel” bezeichnet, da sie die Verarbeitung des erfindungsgemäßen Kunststoffgemisches verbessern (beispielsweise und ohne hierauf beschränkt zu sein: Erhöhen der Kristallisationsgeschwindigkeit, Erhöhen der Schlagzähigkeit, Verbesserung der Bindenahtfestigkeit, Vermindern der Verarbeitungsschrumpfung etc.).
Weiter bevorzugte Kunststoffmischungen für die erfindungsgemäßen Rahmen umfassen Polyolefin-Blends, wie beispielsweise PP/BR-, PP/EPA-, PP/EPDM-, PP/PE-, PP/PBT-, PP/PET-, PP/EPDM/CaCO₃-Blends (mit 5 bis 40%, bevorzugt 7 bis 20%).
Bevorzugt erfolgt in Schritt (ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens die Zugabe von Schlagzähmodifikatoren wie vorzugsweise Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPR, EPDM, Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR), Styrol-Butadien-Styrol-Copolymer, statistisch (SBR), Styrol-Butadien-Styrol-Blockopolymer, statistisch (SBS), Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol (SEES), Methyl-Methacrylat-Butadien-Styrol-Copolymer (MBS), Acrylic Rubber (ACR), Ethyl Ethylen-Vinylacetat-Kautschuk (EVA), Ethylen/Acrylsäure-Copolymere (EAA), PE, Melt Processible Rubber (MPR), Naturkautschuk, chlorinated butyl rubber (CBR), Polybutadienkautschuk (BR), Acrylnitril-(chloriertes Polyethylen)-Styrol (ACS), chloriertes Polyethylen(CPE), Acrylonitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS), Styrolacrylnitril-Copolymer (SAN), Methylmethacrylat/Styrol-Copolymer (MMA/S-Copolymer), Polymethylmethacrylat (PMMA), thermoplastisches Elastomer (TPE, bsp. TPOs [PP/EPDM-Elastomer, TPU/EVA-Elastomer]), Polyisopren (IR), High-Impact-Polystyren (HIPS), Ethylen-Propylen-Elastomer (EPA) oder anorganischen Zähmodifikatoren wie z. B. Baliumsulfat, feines Kaliumcarbonat, Koalin, oder Glaskugeln.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das zumindest eine Homopolymer oder das zumindest eine Copolymer, oder die Mischung hiervon, elastomer modifiziert. Hierzu wird vorzugsweise in Schritt (ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest ein Mittel zur Elastomer-Modifizierung zu dem zumindest einen Homopolymer oder dem zumindest einem Copolymer, oder der Mischung hiervon zugegeben.
Bevorzugte Mittel zur Elastomer-Modifizierung sind: Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), Elastomer/MAH-Pfropfcopolymere, Polyolefinelastomere (Ethylen-Octen-Copolymer POE) mit MAH (Maleinsäureanhydrid) gepfropft, MAH gepfropftes Styrolbutadienstyrol-Copolymer. Der MAH Anteil reicht dabei vorzugsweise von 0,1 bis 5%, vorzugsweise von 0,3 bis 0,7%. Hierbei liegt weiter vorzugsweise der Anteil an Schlagzähmodifikatoren bei mindestens 5%, bevorzugt bei 5 bis 20%.
Vorzugweise wird der Haftvermittler ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Maleinsäureanhydrid, Methylmethacrylsäure Glycidylmethacrylat, Acrylsäure, Methacrylsäure, Ethylen-Acrylsäure-Copolymer, Ethylen-Methacrylsäure-Copolymer, Styrol-Maleinsäureanhydrid, Dibutyl-Maleat, Maleinsäure, Styrol-Glycidylmethacrylat (SG) und Glycidylphenylether.
Der Gewichtsanteil von Haftvermittlern auf das gepfropfte Matrixpolymer beträgt 0,3 bis 20%, vorzugsweise 3 bis 10%.
Gemäß einer Alternative von Schritt (ii) ist die Zugabe von Flammschutzmitteln bevorzugt. Flammschutzmittel lassen sich grob in phosphorfreie oder phosphorhaltige Flammschutzmittel einteilen.
Bevorzugte phosphorhaltige Flammschutzmittel sind: Bisphenol-A disphenylphosphat, Triphenylphosphat, Tricresylphosphat, Diphenylcresylphosphat, Diphenyloctylphosphat, Tributylphosphat, Triphenylphosphat, Oligomeres Resorcin-BIS (Diphenyl-Phosphat) (RDP), Ammoniumpolyphosphat, roter Phosphor, Ammoniumpolyphosphat, Trimethylphosphat (TMP), O,O-Diethyl-N,N-bis(2-hydroxyethyl)aminomethyl phosphonat, Di(polyoxyethylen)hydroxymethylphosphonat (HMP), Poly-Isocyanurat (PIR).
Bevorzugte phosphorfreie Flammschutzmittel sind: Magnesiumhydroxid, Carbonat-Oligomere, Alkalimetallorganosulfonat, Ammoniumoctamolybdat (AOM), Molybdenumoxid, Aluminiumhydroxid, Co-Metalloxide (z. B. MgO/ZnO, MoO₃/ZnO), Bariummetaborat, Magnesiumsulfatheptahydrat, Antimonoxid, Zinkborat und Calciumborat.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden in Schritt (ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens von den möglichen Klassen von Additiven, nämlich Weichmacher, Flammschutzmittel, Verarbeitungshilfsmittel und Mittel zur Elastomer-Modifizierung, zumindest zwei Klassen von Additiven eingesetzt, weiter vorzugsweise zumindest drei Klassen von Additiven, sowie besonders bevorzugt alle vier Klassen von Additiven, also zumindest einen Weichmacher, zumindest ein Flammschutzmittel, zumindest ein Verarbeitungshilfsmittel, sowie zumindest ein Mittel zur Elastomer-Modifizierung. In allen diesen Ausführungsformen beträgt die Zugabemenge an Additiven insgesamt (in Gewichtsprozent) von 0,5 bis 40%, bevorzugt von 4 bis 17%.
Der Einsatz der erfindungsgemäßen Kunststoffgemische für Rahmenelemente in elektrochemischen Energiespeichereinheiten hat gegenüber Metallen und den aus dem Stand der Technik bekannten konventionellen Kunststoffen unter anderem die folgenden Vorteile:

• Zusammenfügen von Rahmenelementen durch eine Schnapphakenverbindung wird ermöglicht (montage- sowie demontagefreundliche und somit wirtschaftliche Verbindungsart)
• geringe Material- sowie Herstellungskosten
• Gewichtsreduzierung
• durch Verwenden der erfindungsgemäßen Kunststoffgemische: Erfüllen des erforderlichen Brennverhaltens sowie der geforderten Lebensdauer für Anwendungen in der Automobilindustrie im Bereich der Elektrofahrzeuge
• durch Modifizierung (Verarbeitungshilfsmittel) besitzt der Kunststoff eine besonders hohe Zähigkeit sowie Elastizität

Anwendungsbeispiel
Im Folgenden wird beispielhaft anhand des Kunststoffgemisches Grilon TS V0 (ein Polymerblend aus PA6 und PA6.6) aufgezeigt, dass die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Rahmenelemente den oben genannten besonderen Anforderungen an elektrochemische Energiespeichereinheiten mit hoher Leistungsdichte genügen.
1. Wärmeformbeständigkeit/Flammbarkeit
Wird bei kurzzeitigem Hitzeeinfluss eine bestimmte Temperaturgrenze überschritten, so verringern sich die zwischenmolekularen Bindungskräfte der Polymerketten, die Molekülketten gleiten leichter voneinander ab und der Thermoplast beginnt zu fließen. Um die Wärmeformbeständigkeit zu untersuchen, wurde eine Test-Batterie gefertigt. Dafür wurden statt Li-Ionen-Zellen Blechplatten mit demselben Gewicht (330 g) der Zellen zwischen die Rahmenelemente gespannt. Dieser Testaufbau wurde dann über 24 Stunden bei 90°C in einen Ofen auf zwei Stege gestellt, um die Formstabilität unter Wärmeeinfluss zu testen.
Anhand des Vergleichs der Abmessungen vor und nach den 24 h konnte festgestellt werden, dass der Rahmen weiterhin stabil und nicht verzogen ist.
Weiterhin wurde in Flammbarkeitstests festgestellt, dass die erfindungsgemäß hergestellten Rahmenelemente in einer Bunsenbrennerflamme zwar eventuell schmelzen, nicht aber brennen. Insbesondere brennen abfallende Tropfen nicht.
2. Festigkeitsprüfung
Die Festigkeit des Rahmens wurde mit Hilfe des Dynstat-Verfahrens untersucht. Das Dynstat-Verfahren ist vorteilhaft, da kleine Probengrößen (beispielsweise Länge = 15 ± 1, Breite = 10 ± 0,5 und Dicke = 1,2 ... 4,5 mm) dem Werkstück entnommen und getestet werden können. So lassen sich auch aus komplizierten Bauteilen, die keine großen ebenen Flächen besitzen, Proben herausarbeiten.
1 zeigt ein erfindungsgemäß nach dem Spritzgießverfahren hergestelltes Rahmenelement für eine elektrochemische Zelle (Material: das oben genannte Polymerblend aus PA6 und PA6.6). 1 zeigt auch die Lage der Proben im Rahmen. Die oberen drei Proben liegen quer zur Fließrichtung und die unteren drei Proben liegen längs zur Fließrichtung.

Dabei wurden folgende Werte für die Schlagzähigkeit (erste Tabelle) beziehungsweise Biegefestigkeit (zweite Tabelle) aufgefunden (k. B. = es ist kein Bruch aufgetreten):

Nr.	Breite [mm]	Dicke [mm]	A_n [kpcm]	a_n [kJ/m²]	Probenlage
1	10,07	1,58	-	k. B.	längs
2	10,08	1,50	-	k. B.	längs
3	10,10	1,59	-	k. B.	längs
4	10,03	1,49	-	k. B.	längs
5	10,14	1,51	-	k. B.	längs
6	10,04	1,48	-	k. B.	quer
7	10,09	1,50	-	k. B.	quer
8	10,14	1,52	-	k. B.	quer
9	10,30	1,45	-	k. B.	quer
10	10,01	1,49	-	k. B.	quer

Nr.	Breite [mm]	Dicke [mm]	M [kpcm]	[N/mm²]	Probenlage
1	10,16	1,44	3,1	86,6	längs
2	10,06	1,44	3,2	86,5	längs
3	10,12	1,52	3,3	93,1	längs
4	10,08	1,55	3,4	90,0	längs
5	10,10	1,49	3,4	89,2	längs
6	10,13	1,55	3,2	82,5	quer
7	10,08	1,58	3,2	80,6	quer
8	10,08	1,47	3,4	82,6	quer
9	10,15	1,50	3,5	84,6	quer
10	10,02	1,49	3,3	77,2	quer

Statistik	Probekörper gesamt	längs	quer
n	10	5	5
x	85,29	89,08	81,50
s	4,77	2,73	2,79
v	5,59	3,07	3,42

Diese Messungen zeigen also, dass das erfindungsgemäße Kunststoffgemisch für Rahmenelemente in elektrochemischen Energiespeichern besonders geeignet ist.
3. Alterungsuntersuchung
Hierbei wurde die Lebensdauer sowie der Aktivierungsenergie der Rahmenelemente ermittelt.
Die Alterung des Kunststoffes am Rahmen würde mit Hilfe der Thermogravimetrischen Analyse (TGA) untersucht und berechnet. Hierbei wurde nur der Einfluss der Wärmealterung berücksichtigt. Die anderen Einflüsse wie Einflüsse der Umgebung, UV-Licht etc. wurden vernachlässigt.
Die TGA wurde mit vier verschiedenen Heizraten (5, 10, 15 und 20 K/min) unter Luft mit einer Probeeinwaage von ca. 10 mg durchgeführt. 2 zeigt die vier TGA-Kurven.
Aus den TGA-Kurven lassen sich zwei Wendepunkte herauslesen. Der erste befindet sich zwischen 300 und 350°C, der zweite zwischen 400 und 470°C.
Im Bereich des ersten Wendepunktes gibt es einen Gewichtsverlust zwischen 9 und 15%, beim zweiten liegt der Verlust zwischen 40 und 70%.

Wendepunkt der Gewichtsänderung 1 2

Zersetzungstemperatur [°C] 300–350 400–470

Gewichtsverlust [%] ca. 9–12 ca. 40–70
Bis zu einem Gewichtsverlust von ca. 10 bis 12% ändern sich die mechanischen Eigenschaften nicht gravierend, so dass der Kunststoff Grilon TS V0 im Einsatzbereich von 40 bis 60°C für Rahmenelemente in elektrochemischen Energiespeichern, also auch bei gegebenenfalls signifikanter Erwärmung der in den Rahmenelementen gehaltenen elektrochemischen Zellen, vorteilhaft verwendet werden kann. Dies ist vorliegend besonders relevant, da die vorliegenden Tests auch die Eignung der Rahmenelemente für elektrochemische Energiespeicher zeigen, bei denen die elektrochemischen Zellen, die vom Rahmen getragen werden müssen, vergleichsweise schwer sind und zur Wärmeentwicklung neigen.
Auf diesen Grundlagen und Ergebnissen wird, wie in der unten stehenden Tabelle gezeigt, die Lebenszeit anhand der kinetischen Gleichung der thermischen Abbau-Reaktion (basierend auf Arrhenius-Gleichung) für verschiedene Einsatztemperaturen berechnet.
Mit Hilfe der TGA-Kurven kann die Beziehung zwischen Temperatur und Gewichtsverlust ermittelt werden. Daraus kann die Aktivierungsenergie berechnet werden. Diese ist für die Grilon-ST-V0-Polymermischung 101,617 KJ/mol. Mit Hilfe der Aktivierungsenergie kann die Lebensdauer des Polymers bei einer beliebigen Einsatztemperatur bestimmt werden:

Lebensdauer t_f [Jahre] Einsatztemperatur [°C]

90,26 40

48,88 45

26,97 50

15,16 55

8,67 60

5,04 65

2,98 70

1,78 75

1,09 80

0,67 85

0,42 90

0,26 95

0,17 100
Eine Lebensdauer von über acht Jahren bei einer Temperatur von 60°C ist für den vorgesehenen Einsatzbereich der Rahmenelemente als vorteilhaft anzusehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007037416 [0006, 0006, 0036]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 53482 [0013]
DIN 53612 [0014]
DIN 52613 [0014]
ISO 75 [0020]

Claims

Verfahren zur Herstellung von Rahmenelementen für Rahmen von elektrochemischen Energiespeichereinheiten, insbesondere mit hoher Leistungsdichte, umfassend zumindest die folgenden Schritte: (i) Bereitstellen von zumindest einem Homopolymer oder zumindest einem Copolymer, oder Mischungen hiervon, insbesondere Polymerblends; (ii) Zugabe von zumindest einem Additiv ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Weichmacher, Flammschutzmittel, Verarbeitungshilfsmittel, Mittel zur Elastomer-Modifizierung, um eine Kunststoffmischung zu erhalten; (iii) Spritzgießen der so erhaltenen Kunststoffmischung zu einem Rahmenelement.
Verwendung einer Kunststoffmischung umfassend zumindest ein Homopolymer oder zumindest ein Copolymer, oder eine Mischung hiervon, insbesondere ein Polymerblend, sowie weiter umfassend zumindest ein Additiv ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Weichmacher, Flammschutzmittel, Verarbeitungshilfsmittel oder Mittel zur Elastomer-Modifizierung, in einem Rahmenelement für Rahmen von elektrochemischen Energiespeichereinheiten, insbesondere mit hoher Leistungsdichte, wobei besagtes Rahmenelement in einem Spritzgussverfahren erhalten wurde, und wobei die elektrochemischen Energiespeichereinheiten bevorzugt zum Antrieb von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden.
Verfahren oder Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Rahmenelement kein oder nur ein schlechter elektrischer Leiter ist und vorzugsweise einen spezifischen Widerstand von mehr als 1 Ωm (bei 20°C), vorzugsweise mehr als 10⁵ Ωm (bei 20°C), weiter vorzugsweise mehr als 10¹⁰ Ωm (bei 20°C), weiter vorzugsweise mehr als 10¹⁵ Ωm (bei 20°C) sowie besonders bevorzugt mehr als 10²⁰ Ωm (bei 20°C) aufweist.
Verfahren oder Verwendung nach Anspruch 3, wobei das Rahmenelement nicht nur ein schlechter oder überhaupt kein elektrischer Leiter ist, sondern auch zugleich ein guter oder sehr guter Wärmeleiter, und vorzugsweise eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die größer als 0,1 W/(mK) ist, weiter vorzugsweise größer als 0,2 W/(mK), weiter vorzugsweise größer als 0,5 W/(mK), sowie besonders bevorzugt größer als 1 W/(m K).
Verfahren oder Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der HDT/B-Wert des erfindungsgemäßen Rahmenelement 50°C bis 200°C beträgt, bevorzugt 80°C bis 200°C (ISO 75).
Verfahren oder Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Rahmenelement mit einem Elastomer modifiziert und somit zumindest geringfügig elastisch ist, wobei vorzugsweise in Schritt (ii) des erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest ein Mittel zur Elastomer-Modifizierung zu dem zumindest einen Homopolymer oder dem zumindest einem Copolymer, oder der Mischung hiervon zugegeben wird.
Verfahren oder Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Homopolymer ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Polyamid (PA), thermoplastisches Polyurethan (PU), Polyester (vorzugsweise Polyethylenterephthalat PET), Polyoxymethylen (POM), Polyphenyloxid (PPO), Polyphenylsulfid (PPS), Polyimid (PI) oder Polybutylen Terephthalat (PBT).
Verfahren oder Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Copolymer ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: PA66/6 oder PP-Copolymere, besonders bevorzugt PA6/12, PA66/6, PA66/610 oder PA12/6/66, wobei PA66/6-Copolymere vorzugsweise alle Copolymere umfassen, bei denen das Polyamid durch die gleichzeitige Polykondensation von PA66- und PA6-Blöcken polymerisiert wird, wobei vorzugsweise der Anteil der PA66-Blöcke in einem Bereich von 10 bis 80 Gew.-% liegt, vorzugsweise 20 bis 60 Gew.-%, weiter vorzugsweise von 20 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt 25 bis 35 Gew.-%.
Verfahren oder Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Polymerblends zumindest umfassen: (a) Mischungen aus PC, PP, PBT und PET mit elastomerer zähmodifizierter Phase, die vorzugsweise mittels reaktiver Extrusion compoundiert werden, oder (b) Mischungen (”Blends” oder Polymerlegierungen) von zumindest einem Polyamid mit zumindest einem anderen Polyamid, vorzugsweise PA6/PA66-Blends, vorzugsweise mit 10 bis 40% PA66, weiter bevorzugt 25 bis 35%, oder PA6/PA66/PA12-Triblends oder PA6/PA1010-Blends, oder PA6/PA12-Blends oder PA1010/PA12-Blends.
Verfahren oder Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Homopolymer oder das zumindest eine Copolymer, oder die Mischung hiervon, zumindest ein elastomermodifiziertes Polyamid umfasst.
Verfahren oder Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Homopolymer oder das zumindest eine Copolymer, oder die Mischung hiervon, zumindest ein Block-Copolymer umfasst.
Verfahren oder Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Homopolymer oder das zumindest eine Copolymer, oder die Mischung hiervon, eine Mischung von zumindest ein Polyamid mit zumindest einem weiteren Polymer umfasst, vorzugsweise Mischungen von Polyamiden (PA) mit Polyolefinen, vorzugsweise PA/Polyethylen Blends, Mischungen von PA6, PA12 und/oder PA66 mit Polyphenylether, PA/ABS Blends, PA/Polyphenylensulfid Blends oder PA6/PET Blends.
Verfahren oder Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Homopolymer oder das zumindest eine Copolymer, oder die Mischung hiervon, Polycarbonat-Polymerblends umfasst, vorzugsweise PC/ABS Blends, PC/PE Blends, PC/PET Blends oder PC/PS Blends.
Verfahren oder Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die elektrochemische Energiespeichereinheit eine Lithium-Ionen-Batterie umfasst.
Verfahren oder Verwendung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die elektrochemische Energiespeichereinheit eine Leistungsdichte von mehr als 100 W/kg aufweist, weiter bevorzugt mehr als 300 W/kg, weiter bevorzugt mehr als 1000 W/kg, besonders bevorzugt mehr als 2000 W/kg.