DE102012205002A1 - Seal made of an elastomeric multi-component material, housing, battery cell module and motor vehicle - Google Patents

Seal made of an elastomeric multi-component material, housing, battery cell module and motor vehicle Download PDF

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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.It is proposed a seal (10, 11, 12, 13, 14, 20, 21, 22, 30, 31, 32, 40, 41, 42) of an elastomeric material (100, 110), the at least one further material (120) which increases the resistance of the elastomeric material (100, 110) under thermal, chemical and / or mechanical stresses, wherein the elastomeric material (100, 110) is wholly or partially coated with the at least one further material (120) and / or the at least one further material is microencapsulated in the elastomeric material (100). By constructing the seal (10, 11, 12, 13, 14, 20, 21, 22, 30, 31, 32, 40, 41, 42), a sealing function and one or more protective effects in a component can be realized. Further, a housing with a seal (10, 11, 12, 13, 14, 20, 21, 22, 30, 31, 32, 40, 41, 42) and a battery cell module, in particular a lithium-ion accumulator, and a Motor vehicle proposed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtung aus einem elastomeren Material, ein Gehäuse, ein Batteriezellenmodul sowie ein Kraftfahrzeug. The present invention relates to a seal made of an elastomeric material, a housing, a battery cell module and a motor vehicle.

Stand der TechnikState of the art

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. In automotive applications of lithium-ion storage technology, one-step seals are commonly used. In addition to the tightness of the sealing materials used, the highest demands are placed on thermal and chemical resistance, aging behavior, costs and processability.

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. According to the state of the art, no material satisfies all these requirements to the same extent satisfactorily, so that in order to achieve the desired, often contradictory requirements, individual functions have to be separated and fulfilled by discrete components.

Andererseits lassen die speziellen Anforderungen, wie mangelnder Bauraum, einfache Montage, hoher Sicherheitsstandard und Wirtschaftlichkeit von Lithium-Ionen-Speichersystemen mehrteilige Dichtsysteme nicht zu.On the other hand, the special requirements such as lack of space, ease of installation, high safety standard and cost-effectiveness of lithium-ion storage systems do not allow multi-part sealing systems.

Aus der EP 2 325 937 ist ein Steckstück mit einem Dichtbereich aus einem elastomeren Material bekannt, bei dem zusätzlich wasserbindende Substanzen vorgesehen sind.From the EP 2 325 937 is a plug-in piece with a sealing region made of an elastomeric material, in which additionally water-binding substances are provided.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

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.According to the invention, a seal, in particular for housing of battery cell modules provided, which consists of an elastomeric material and at least one further material which increases the resistance of the elastomeric material under thermal and / or chemical and / or mechanical loads, wherein the elastomeric material with the at least one further material is completely or partially coated and / or the at least one further material is microencapsulated in the elastomeric material.

Dem Fachmann sind geeignete elastomere Materialien, die für Dichtungen in unterschiedlichen Bereichen, insbesondere im automotiven Bereich verwendet werden, bekannt. The person skilled in the art is aware of suitable elastomeric materials which are used for seals in different areas, in particular in the automotive sector.

Ebenso sind dem Fachmann Materialien bekannt, die eine erhöhte Beständigkeit gegenüber thermischen, chemischen oder mechanischen Belastungen aufweisen.Likewise, those skilled in the art materials are known which have an increased resistance to thermal, chemical or mechanical stress.

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.By integrating a multi-component construction in one component, namely the seal, a division of tasks is advantageously achieved and allows a seal design optimized individually for the requirement.

Die Aufgabenteilung besteht aus einer Dichtfunktion und einer oder mehrerer Schutzwirkungen, so dass die Dichtfunktion unter nahezu beliebiger äußerer Einwirkung dauerhaft erhalten bleibt. The division of tasks consists of a sealing function and one or more protective effects, so that the sealing function remains permanently under almost any external influence.

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.The at least one further material used for the coating is preferably not identical to the at least one further material which is used micro-encapsulated, so that the increase in the resistance of the seal can be set specifically.

Die Beschichtung kann mit einer gleichmäßigen Stärke auf der Dichtung vorgesehen sein, es ist jedoch auch vorteilhafterweise möglich, diese bedarfsgerecht in unterschiedlichen Stärken auszuführen.The coating may be provided with a uniform thickness on the seal, but it is also advantageously possible to perform these as needed in different strengths.

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.According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the coating consists of different materials, which may be arranged in layers, have different properties and which may also cover at least partially different regions of the seal.

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.In a partial coating, this is preferably arranged on the seal such that the projecting from a seal seat parts of the seal are coated. Thus, the seal is shielded from external influences such as leaking fluids, electrolyte, flue gas and the like, so that the sealing function can be maintained permanently.

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.The microencapsulated materials which are added to the elastomeric material are homogeneously or heterogeneously distributed in the gasket, for example in the region of the complete surface or of discrete sections of the surface of the gasket, so that a suitable design of the protective effects is also possible in this embodiment of the gasket ,

Die gewünschten Schutzwirkungen gegenüber Chemikalien, Hitze oder mechanischen Einflüssen werden vorzugsweise durch Reaktion mit der jeweiligen Einflussgröße aktiviert.The desired protective effects against chemicals, heat or mechanical influences are preferably activated by reaction with the respective influencing variable.

Die Schutzwirkung kann beispielsweise auf einer Volumenvergrößerung durch Aufschäumen beruhen oder durch chemische Neutralisationsreaktionen von ausgetretenem Elektrolyt. The protective effect can be based for example on an increase in volume by foaming or by chemical neutralization reactions of leaked electrolyte.

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. The seals according to the invention can be used particularly advantageously for housings, preferably of battery cell modules in the automotive sector. Accordingly, the subject of the invention is also a housing which has a seal according to the invention.

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. Claimed is also a battery cell module, preferably a lithium-ion accumulator, which has a housing with the above-described seal, and a motor vehicle, in particular an electric motor driven motor vehicle, which has at least one inventive battery cell module, which is connected to a drive system of the motor vehicle.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims and described in the description.

Zeichnungendrawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings and the description below. It shows:

1 in geschnittenen Ansichten verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Dichtung. 1 in sectional views different embodiments of the seal according to the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

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. In 1 are different types of gaskets 10 . 11 . 12 . 13 . 14 . 20 . 21 . 22 . 30 . 31 . 32 . 40 . 41 . 42 in various embodiments as a V-ring 10 . 11 . 12 . 13 . 14 , C-ring 20 . 21 . 22 , O-ring 30 . 31 . 32 and grooved ring 40 . 41 . 42 shown.

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 The seals 10 . 20 . 30 . 40 consist of an elastomeric material 100 in which a microencapsulated further material, which increases the resistance of the elastomeric material under thermal, chemical and / or mechanical stresses, is homogeneously distributed

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.The seals 11 . 12 . 13 . 14 . 21 . 22 . 31 . 32 . 41 . 42 show embodiments in which the elastomeric material 110 with a coating of a material 120 is provided that the durability of the elastomeric material 110 increased under thermal, chemical and / or mechanical loads, the seals 11 . 12 . 13 . 14 . 21 . 22 . 32 . 41 . 42 only partially with a coating of the material 120 are covered while the seal 31 completely with a coating of the material 120 is surrounded.

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.The coating of the material 120 is at the seals 12 . 13 . 21 . 31 . 42 provided in a uniform thickness, while it is at the seals 11 . 14 . 22 . 32 . 41 is a demand-adapted uneven strength.

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.In the illustrated seals 11 . 12 . 13 . 14 . 21 . 22 . 31 . 32 . 41 . 42 The parts shown in crosshatching can be analogous to the seals 10 . 20 . 30 . 40 also consist of the elastomeric material in which micro-encapsulated material is present near the surface.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (10)

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. A gasket made of an elastomeric material ( 100 . 110 ), characterized in that the seal ( 10 . 11 . 12 . 13 . 14 . 20 . 21 . 22 . 30 . 31 . 32 . 40 . 41 . 42 ) of at least one other material ( 120 ), the durability of the elastomeric material ( 100 . 110 ) under thermal, chemical and / or mechanical loads, wherein the elastomeric material ( 100 . 110 ) with the at least one further material ( 120 ) is completely or partially coated and / or the at least one further material is microencapsulated in the elastomeric material ( 100 ) is distributed. 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.The gasket of claim 1, wherein said at least one further material ( 120 ), which forms a coating, is not identical to the at least one further material that is microencapsulated in the elastomeric material. Die Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Beschichtung der Dichtung (12, 13, 21, 31, 42) eine gleichmäßige Stärke aufweist.The gasket of claim 1 or 2, wherein the coating of the gasket ( 12 . 13 . 21 . 31 . 42 ) has a uniform thickness. Die Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Beschichtung der Dichtung (11, 14, 22, 32, 41) eine ungleichmäßige Stärke aufweist.The gasket of claim 1 or 2, wherein the coating of the gasket ( 11 . 14 . 22 . 32 . 41 ) has an uneven thickness. 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.The gasket of any one of claims 1 to 4, wherein the coating is made of different materials that have different properties and that optionally cover at least partially different regions of the gasket. 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. The seal according to any one of claims 1 to 5, wherein the at least one further microencapsulated material is distributed in the region of the entire surface or of parts of the surface of the seal. 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. A housing a seal ( 10 . 11 . 12 . 13 . 14 . 20 . 21 . 22 . 30 . 31 . 32 . 40 . 41 . 42 ) according to one of claims 1 to 6 comprising. Ein Batteriezellenmodul ein Gehäuse nach Anspruch 7 aufweisend. A battery cell module comprising a housing according to claim 7. Das Batteriezellenmodul nach Anspruch 8, wobei das Batteriezellenmodul ein Lithium-Ionen-Akkumulator ist. The battery cell module of claim 8, wherein the battery cell module is a lithium-ion battery. Ein Kraftfahrzeug, insbesondere elektromotorisch antreibbares Kraftfahrzeug, mit einem Batteriezellenmodul nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Batteriezellenmodul mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeuges verbunden ist.A motor vehicle, in particular an electric motor driven motor vehicle, with a battery cell module according to claim 8 or 9, wherein the battery cell module is connected to a drive system of the motor vehicle.
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