DE102012205002A1

DE102012205002A1 - Dichtung aus einem elastomeren mehrkomponentigen Material, Gehäuse, Batteriezellenmodul sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102012205002A1
Application number: DE102012205002A
Authority: DE
Inventors: Claus Gerald Pflueger; Wolfgang Duernegger; Christina Leuthold
Original assignee: Robert Bosch GmbH; Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2013-10-02
Also published as: WO2013143721A1

Abstract

Es wird eine Dichtung (10, 11, 12, 13, 14, 20, 21, 22, 30, 31, 32, 40, 41, 42) aus einem elastomeren Material (100, 110) vorgeschlagen, das zumindest aus einem weiteren Material (120) besteht, das die Beständigkeit des elastomeren Materials (100, 110) unter thermischen, chemischen und/oder mechanischen Belastungen erhöht, wobei das elastomere Material (100, 110) mit dem zumindest einen weiteren Material (120) ganz oder teilweise beschichtet ist und/oder das zumindest eine weitere Material mikroverkapselt im elastomeren Material (100) verteilt ist. Durch den Aufbau der Dichtung (10, 11, 12, 13, 14, 20, 21, 22, 30, 31, 32, 40, 41, 42) können eine Dichtfunktion und eine oder mehrere Schutzwirkungen in einem Bauteil realisiert werden. Ferner werden ein Gehäuse mit einer Dichtung (10, 11, 12, 13, 14, 20, 21, 22, 30, 31, 32, 40, 41, 42) und ein Batteriezellenmodul, insbesondere ein Lithium-Ionen-Akkumulator, sowie ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtung aus einem elastomeren Material, ein Gehäuse, ein Batteriezellenmodul sowie ein Kraftfahrzeug.
Stand der Technik
Bei automotiven Anwendungen der Lithium-Ionen-Speichertechnologie werden üblicherweise einstufige Dichtungen verwendet. An die verwendeten Dichtungswerkstoffe werden neben der Dichtigkeit höchste Anforderungen hinsichtlich der thermischen und chemischen Beständigkeit, des Alterungsverhaltens, der Kosten sowie der Verarbeitbarkeit gestellt.
Nach dem Stand der Technik erfüllt kein Werkstoff all diese Anforderungen in gleichem Maße zufriedenstellend, so dass zur Erzielung der gewünschten, oft widersprüchlichen Anforderungen einzelne Funktionen aufgetrennt und durch diskrete Bauteile erfüllt werden müssen.
Andererseits lassen die speziellen Anforderungen, wie mangelnder Bauraum, einfache Montage, hoher Sicherheitsstandard und Wirtschaftlichkeit von Lithium-Ionen-Speichersystemen mehrteilige Dichtsysteme nicht zu.
Aus der EP 2 325 937 ist ein Steckstück mit einem Dichtbereich aus einem elastomeren Material bekannt, bei dem zusätzlich wasserbindende Substanzen vorgesehen sind.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine Dichtung, insbesondere für Gehäuse von Batteriezellenmodulen zur Verfügung gestellt, welche aus einem elastomeren Material und zumindest einem weiteren Material besteht, das die Beständigkeit des elastomeren Materials unter thermischen und/oder chemischen und/oder mechanischen Belastungen erhöht, wobei das elastomere Material mit dem zumindest einen weiteren Material ganz oder teilweise beschichtet ist und/oder das zumindest eine weitere Material mikroverkapselt im elastomeren Material verteilt vorliegt.
Dem Fachmann sind geeignete elastomere Materialien, die für Dichtungen in unterschiedlichen Bereichen, insbesondere im automotiven Bereich verwendet werden, bekannt.
Ebenso sind dem Fachmann Materialien bekannt, die eine erhöhte Beständigkeit gegenüber thermischen, chemischen oder mechanischen Belastungen aufweisen.
Durch die Integration eines mehrkomponentigen Aufbaus in einem Bauteil, nämlich der Dichtung, wird vorteilhafterweise eine Aufgabenteilung erzielt und ermöglicht eine individuell auf die Anforderung optimierte Dichtungsauslegung.
Die Aufgabenteilung besteht aus einer Dichtfunktion und einer oder mehrerer Schutzwirkungen, so dass die Dichtfunktion unter nahezu beliebiger äußerer Einwirkung dauerhaft erhalten bleibt.
Das zumindest eine weitere Material, das zur Beschichtung verwendet wird, ist vorzugsweise nicht identisch mit dem zumindest einen weiteren Material, das mikroverkapselt eingesetzt wird, so dass die Erhöhung der Beständigkeit der Dichtung spezifisch eingestellt werden kann.
Die Beschichtung kann mit einer gleichmäßigen Stärke auf der Dichtung vorgesehen sein, es ist jedoch auch vorteilhafterweise möglich, diese bedarfsgerecht in unterschiedlichen Stärken auszuführen.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Beschichtung aus unterschiedlichen Materialien besteht, die schichtweise angeordnet sein können, unterschiedliche Eigenschaften aufweisen und die auch zumindest teilweise unterschiedliche Bereiche der Dichtung bedecken können.
Bei einer teilweisen Beschichtung ist diese auf der Dichtung vorzugsweise derart angeordnet, dass die aus einem Dichtungssitz herausragenden Teile der Dichtung beschichtet sind. Damit wird die Dichtung von äußeren Einflüssen, wie austretende Fluide, Elektrolyt, Rauchgas und dergleichen abgeschirmt, so dass die Dichtfunktion dauerhaft aufrechterhalten werden kann.
Die mikroverkapselten Materialien, die dem elastomeren Material beigemengt werden, sind in der Dichtung homogen oder heterogen, beispielsweise im Bereich der kompletten Oberfläche oder von diskreten Abschnitten der Oberfläche der Dichtung verteilt, so dass auch bei dieser Ausführungsform der Dichtung eine bedarfsgerechte Auslegung der Schutzwirkungen möglich ist.
Die gewünschten Schutzwirkungen gegenüber Chemikalien, Hitze oder mechanischen Einflüssen werden vorzugsweise durch Reaktion mit der jeweiligen Einflussgröße aktiviert.
Die Schutzwirkung kann beispielsweise auf einer Volumenvergrößerung durch Aufschäumen beruhen oder durch chemische Neutralisationsreaktionen von ausgetretenem Elektrolyt.
Die erfindungsgemäßen Dichtungen lassen sich besonders vorteilhaft für Gehäuse, vorzugsweise von Batteriezellenmodulen im automotiven Bereich einsetzen. Dementsprechend ist Gegenstand der Erfindung auch ein Gehäuse, das eine erfindungsgemäße Dichtung aufweist.
Beansprucht wird zudem ein Batteriezellenmodul, vorzugsweise ein Lithium-Ionen-Akkumulator, das über ein Gehäuse mit der vorbeschriebenen Dichtung verfügt, sowie ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein elektromotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug, welches wenigstens ein erfindungsgemäßes Batteriezellenmodul aufweist, das mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
1 in geschnittenen Ansichten verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Dichtung.
Ausführungsformen der Erfindung
In 1 sind verschieden Arten von Dichtungen 10, 11, 12, 13, 14, 20, 21, 22, 30, 31, 32, 40, 41, 42 in verschiedenen Ausführungsformen als V-Ring 10, 11, 12, 13, 14, C-Ring 20, 21, 22, O-Ring 30, 31, 32 und Nutring 40, 41, 42 dargestellt.
Die Dichtungen 10, 20, 30, 40 bestehen aus einem elastomeren Material 100, in dem ein mikroverkapseltes weiteres Material, das die Beständigkeit des elastomeren Materials unter thermischen, chemischen und/oder mechanischen Belastungen erhöht, homogen verteilt ist
Die Dichtungen 11, 12, 13, 14, 21, 22, 31, 32, 41, 42 zeigen Ausführungsformen, bei denen das elastomere Material 110 mit einer Beschichtung aus einem Material 120 versehen ist, das die Beständigkeit des elastomeren Materials 110 unter thermischen, chemischen und/oder mechanischen Belastungen erhöht, wobei die Dichtungen 11, 12, 13, 14, 21, 22, 32, 41, 42 nur teilweise mit einer Beschichtung aus dem Material 120 bedeckt sind, während die Dichtung 31 vollständig mit einer Beschichtung aus dem Material 120 umgeben ist.
Die Beschichtung aus dem Material 120 ist bei den Dichtungen 12, 13, 21, 31, 42 in einer gleichmäßigen Stärke vorgesehen, während es bei den Dichtungen 11, 14, 22, 32, 41 eine bedarfsangepasste ungleichmäßige Stärke ist.
Bei den dargestellten Dichtungen 11, 12, 13, 14, 21, 22, 31, 32, 41, 42 können die kreuzschraffiert dargestellten Teile analog zu den Dichtungen 10, 20, 30, 40 auch aus dem elastomeren Material bestehen, in dem mikroverkapseltes Material oberflächennah vorliegt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2325937 [0005]

Claims

Eine Dichtung aus einem elastomeren Material (100, 110), dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (10, 11, 12, 13, 14, 20, 21, 22, 30, 31, 32, 40, 41, 42) aus zumindest einem weiteren Material (120) besteht, das die Beständigkeit des elastomeren Materials (100, 110) unter thermischen, chemischen und/oder mechanischen Belastungen erhöht, wobei das elastomere Material (100, 110) mit dem zumindest einen weiteren Material (120) ganz oder teilweise beschichtet ist und/oder das zumindest eine weitere Material mikroverkapselt im elastomeren Material (100) verteilt ist.
Die Dichtung nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine weitere Material (120), das eine Beschichtung ausbildet, nicht identisch ist mit dem zumindest einen weiteren Material, das mikroverkapselt im elastomeren Material vorliegt.
Die Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Beschichtung der Dichtung (12, 13, 21, 31, 42) eine gleichmäßige Stärke aufweist.
Die Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Beschichtung der Dichtung (11, 14, 22, 32, 41) eine ungleichmäßige Stärke aufweist.
Die Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Beschichtung aus unterschiedlichen Materialien besteht, die unterschiedliche Eigenschaften aufweisen und die gegebenenfalls zumindest teilweise unterschiedliche Bereiche der Dichtung bedecken.
Die Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das zumindest eine weitere mikroverkapselte Material im Bereich der gesamten Oberfläche oder von Teilen der Oberfläche der Dichtung verteilt ist.
Ein Gehäuse eine Dichtung (10, 11, 12, 13, 14, 20, 21, 22, 30, 31, 32, 40, 41, 42) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweisend.
Ein Batteriezellenmodul ein Gehäuse nach Anspruch 7 aufweisend.
Das Batteriezellenmodul nach Anspruch 8, wobei das Batteriezellenmodul ein Lithium-Ionen-Akkumulator ist.
Ein Kraftfahrzeug, insbesondere elektromotorisch antreibbares Kraftfahrzeug, mit einem Batteriezellenmodul nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Batteriezellenmodul mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeuges verbunden ist.