DE102020113255A1

DE102020113255A1 - Applikationsverfahren sowie Zellgehäuse eines Energiespeichers

Info

Publication number: DE102020113255A1
Application number: DE102020113255.7A
Authority: DE
Inventors: Julian Hackl; Sebastian Schneider
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2020-05-15
Filing date: 2020-05-15
Publication date: 2021-11-18

Abstract

Applikationsverfahren, insbesondere zum Aufbringen einer Isolation, umfassend die Schritte:- Bereitstellen eines zu beschichtenden Bauteils, wobei das Bauteil zumindest einen Eck- und/oder Kantenbereich aufweist;- Aufbringen eines räumlich begrenzten Beschichtungsstrahls/Lackstrahls auf den Eck- und/oder Kantenbereich;- Aufbringen einer Beschichtung auf das Bauteil.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Applikationsverfahren, insbesondere zum Aufbringen einer Isolation oder einer Isolationsschicht, sowie ein Zellgehäuse für einen bzw. eines Energiespeichers.
Zellgehäuse bzw. Batteriezellgehäuse der in Rede stehenden Art weisen metallische Gehäuse auf, welche zur elektrischen Isolation mit einer Beschichtung versehen sind. Eine Herausforderung stellen hier insbesondere die Eck- und Kantenbereiche der Zellgehäuse dar, da dort die Beschichtung oftmals nicht zuverlässig aufgebaut werden kann (Stichwort „Kantenflucht“). Die DE 10 2012 213 868 A1 schlägt in diesem Zusammenhang eine Batterie mit einem metallischen Gehäuse vor, wobei die Außenfläche des metallischen Gehäuses eine isolierende Beschichtung aufweist, die ein- oder mehrlagig aufgetragen und fest mit der metallischen Außenfläche der Batterie verbunden vorliegt. Es hat sich herausgestellt, dass allein ein mehrlagiges Auftragen der Beschichtung aber nicht ausreicht, um auch in den Eck- und Kantenbereichen eine zuverlässige Beschichtung zu realisieren.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Applikationsverfahren sowie ein Zellgehäuse anzugeben, wobei prozesssicher und aufwandsarm eine sehr gute Beschichtungsqualität und -Güte bereitgestellt wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Zellgehäuse gemäß Anspruch 10 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und der beigefügten Figur.
Erfindungsgemäß umfasst ein Applikationsverfahren, insbesondere zum Aufbringen einer Isolation, insbesondere auf ein Zellgehäuse eines Energiespeichers, die Schritte:

- Bereitstellen eines zu beschichtenden Bauteils, wobei das Bauteil zumindest einen Eck- und/oder Kantenbereich aufweist;
- Aufbringen eines räumlich begrenzten Beschichtungsstrahls oder Lackstrahls auf den Eck- und/oder Kantenbereich;
- Flächiges Aufbringen einer Beschichtung auf das Bauteil.

Durch das gezielte Aufbringen des räumlich begrenzten Beschichtungsstrahls bzw. Lackstrahls entlang der Kanten sowie dem nachträglichen, flächigen Aufbringen der Beschichtung auf die übrigen relevanten Stellen des Bauteils kann in Summe zuverlässig und prozesssicher eine Beschichtung realisiert werden, welche höchsten Anforderungen standhält. Der Ausdruck „Eck- und/oder Kantenbereich“ umfasst dabei insbesondere diejenigen Bereiche, bei oder an welchen die Gefahr besteht, dass eine Kantenflucht auftritt. Die Kantenflucht ist ein physikalischer Effekt, der bei der Beschichtung von Oberflächen auftritt und dazu führt, dass die Beschichtung an Kanten dünner ausfällt als auf ebenen Flächen. Unter „Ecken“ und „Kanten“ sind vorliegend auch Bereiche oder Stellen gemeint, welche abgerundet sind und einen Radius aufweisen, so lange dieser nur klein genug ausgebildet ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

- Aufbringen des Beschichtungsstrahls/Lackstrahls durch Sprühen, insbesondere elektrostatisches oder pneumatisches Sprühen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

- Aufbringen des insbesondere räumlich begrenzten Beschichtungsstrahls/Lackstrahls mittels zumindest eines Druckkopfs.

Druckköpfe der in Rede stehenden Art sind beispielsweise aus dem Bereich der Lackierung von Kraftfahrzeugkarosserien bekannt. Derartige Druckköpfe geben keinen Sprühnebel ab, sondern einen räumlich eng begrenzten Lackstrahl, der sich ganz oder nahezu vollständig auf dem zu lackierenden Bauteil niederschlägt, wobei nahezu kein Overspray entsteht. Als weitere Hintergrundinformation sei an dieser Stelle auf die DE 10 2016 014 947 A1 verwiesen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

- Flächiges Aufbringen der Beschichtung mittels Sprühen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Sprühen ein pneumatisches Sprühen. Damit können kurze Prozesszeiten erreicht werden. Zudem ist das Verfahren gut beherrschbar.
Weiter kann das vollflächige Aufbringen der Beschichtung mittels Roll-, Tampon-, oder Siebdruck erfolgen, mittels Tauchlackieren, mittels elektrostatischem Sprühen oder mittels thermischem Spritzen oder auch Eloxieren, ggf. mit anschließender Nachverdichtung und/oder Versiegelung. Weiter alternativ kann das vollflächige Aufbringen mittels zumindest eines Druckkopfs erfolgen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

- Flächiges Aufbringen der Beschichtung über den Eck- und/oder Kantenbereich hinweg.

Mit Vorteil kann ein Maskieren der Eck- und/oder Kantenbereiche entfallen. Diese werden beim nachträglichen Aufbringen der vollflächigen Beschichtung nachbeschichtet, sodass zumindest in diesen Bereichen eine mehrlagige Beschichtung vorliegt.
Gemäß einer Ausführungsform wird auch in den flächigen Bereichen die Beschichtung mehrfach aufgetragen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Aufbringen der Beschichtung erst, wenn die Beschichtung im Eck- und/oder Kantenbereich zumindest teilweise gehärtet und/oder angetrocknet ist. Es hat sich herausgestellt, dass damit die Beschichtungsqualität deutlich erhöht werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

- Bearbeiten der Beschichtung im Eck- und/oder Kantenbereich mittels einer UV-Strahleinrichtung (UV - ultraviolett).

Damit kann das vorgenannte Härten bzw. Antrocknen zeitlich beschleunigt werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

- Sequentielles Anordnen einer Vorrichtung zum räumlich begrenzten Aufbringen der Beschichtung sowie einer Vorrichtung zum vollflächigen Aufbringen der Beschichtung.

Eine derartige Konfiguration ist besonders vorteilhaft, da sie, dadurch dass keine gesonderte Absaugung benötigt wird, einen geringen Investitions- sowie Platzaufwand nach sich zieht. Insbesondere kann das Aufbringen des räumlich begrenzten Beschichtungsstrahls bzw. Lackstrahls mittels zumindest eines Druckkopfs auch sehr gut in ein bestehendes System nachgerüstet werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist zwischen der Vorrichtung zum räumlich begrenzten Aufbringen der Beschichtung sowie der Vorrichtung zum vollflächigen Aufbringen der Beschichtung eine Vorrichtung zum Härten der Beschichtung im Eck- und/oder Kantenbereich vorgesehen bzw. angeordnet. Zweckmäßigerweise handelt es sich hierbei um einen UV-Strahler, insbesondere bevorzugt um einen GA-dotierten (GA - Gallium) UV-Strahler.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt:

- Verwenden von zwei Druckköpfen zum Aufbringen des Beschichtungsstrahls.

Damit kann insbesondere die Prozesszeit reduziert werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte:

- Bereitstellen eines Zellgehäuses, insbesondere eines prismatischen Zellgehäuses als zu beschichtendes Bauteil;
- Verwenden eines Isolationswerkstoffs als Beschichtungswerkstoff.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Zellgehäuse ein Rundzellengehäuse. Bevorzugt handelt es sich um ein Zellgehäuse mit einer festen Wandung, bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff. Das Zellgehäuse ist gemäß einer Ausführungsform ein noch „leeres“ Zellgehäuse. Alternativ ist das Zellgehäuse teilweise oder vollständig bestückt oder fertiggestellt bzw. mit Elektrodenmaterial etc. befüllt und ggf. bereits vollständig - zu einem Energiespeicher - komplettiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Werkstoff für das Zellgehäuse Aluminium oder eine Aluminiumlegierung.
Als Beschichtungswerkstoff kommt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein geeigneter Lack, insbesondere ein UV-Lack, zum Einsatz. Der Beschichtungswerkstoff für die vollflächige Beschichtung kann zum Beschichtungswerkstoff für den Eck- und/oder Kantenbereich unterschiedlich sein. Bevorzugt wird allerdings der gleiche Beschichtungswerkstoff verwendet. Zum Auftragen der vollflächigen Beschichtung wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ein pneumatisches Sprühverfahren verwendet.
Die Erfindung richtet sich auch auf ein Zellgehäuse eines oder für einen Energiespeicher, umfassend eine Beschichtung, insbesondere eine Isolation oder Isolationsschicht, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebracht ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist das Zellgehäuse eine prismatische Form auf. Bevorzugt wird aus einer Vielzahl von Zellgehäusen ein Zellmodul aufgebaut. Ein oder mehrere Zellmodule bilden den Hochvoltspeicher eines teil- oder vollelektrifizierten Kraftfahrzeugs.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform eines Zellgehäuses.
Es zeigt:

1: eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Zellgehäuses.

1 zeigt ein Bauteil 10, wobei es sich hierbei um ein prismatisches Zellgehäuse handelt, welches eine Öffnung 12 aufweist. Das schematisch dargestellte Zellgehäuse 10 ist vorliegend also noch leer und nicht mit einem Deckel verschlossen. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht nun vor, die Eck- und/oder Kantenbereiche 20 mittels eines räumlich begrenzten Beschichtungsstrahls oder Lackstrahls zu Beschichten und nachträglich die Flächenbereiche 30. Die tatsächliche Ausgestaltung oder Umsetzung der Beschichtung ist vom Einzelfall abhängig. Das heißt es müssen nicht alle Eck- und/oder Kantenbereiche 20 beschichtet werden. Ebenso müssen die Flächenbereiche 30 nicht vollflächig beschichtet werden. Entscheidend ist, dass zunächst die gewünschten Stellen der Eck- und/oder Kantenbereiche 20 beschichtet werden und nachträglich, beispielsweise mittels eines pneumatischen Sprühverfahrens, die restlichen Bereiche, wobei die Eck- und/oder Kantenbereiche 20 hierbei zweckmäßigerweise wieder mit beschichtet werden.
Bezugszeichenliste

10: Bauteil
12: Öffnung
20: Kanten-/Eckbereich
30: Flächenbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012213868 A1 [0002]
DE 102016014947 A1 [0009]

Claims

Applikationsverfahren, insbesondere zum Aufbringen einer Isolation, umfassend die Schritte: - Bereitstellen eines zu beschichtenden Bauteils (10), wobei das Bauteil (10) zumindest einen Eck- und/oder Kantenbereich (20) aufweist; - Aufbringen eines räumlich begrenzten Beschichtungsstrahls/Lackstrahls auf den Eck- und/oder Kantenbereich (20); - Flächiges Aufbringen einer Beschichtung auf das Bauteil (10).
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend den Schritt: - Aufbringen des Beschichtungsstrahls/Lackstrahls mittels zumindest eines Druckkopfs.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, umfassend den Schritt: - Flächiges Aufbringen der Beschichtung mittels Sprühen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den Schritt: - Vollflächiges Aufbringen der Beschichtung über den Eck- und/oder Kantenbereich (20) hinweg.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aufbringen der Beschichtung erst erfolgt, wenn die Beschichtung im Eck- und/oder Kantenbereich (20) zumindest teilweise gehärtet und/oder angetrocknet ist.
Verfahren nach Anspruch 5, umfassend den Schritt: - Bearbeiten der Beschichtung im Eck- und/oder Kantenbereich (20) mittels einer UV-Strahlreinrichtung.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den Schritt: - Sequentielles Anordnen einer Vorrichtung zum räumlich begrenzten Aufbringen der Beschichtung sowie einer Vorrichtung zum vollflächigen Aufbringen der Beschichtung.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend den Schritt: - Verwenden von zwei Druckköpfen zum Aufbringen des Beschichtungsstrahls.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte: - Bereitstellen eines Zellgehäuses, insbesondere eines prismatischen Zellgehäuses als zu beschichtendes Bauteil (10); - Verwenden eines Isolationswerkstoffs als Beschichtungswerkstoff.
Zellgehäuse eines Energiespeichers, umfassend eine Beschichtung, welche nach einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufgebracht ist.