DE102022120234A1

DE102022120234A1 - Hydrate umfassende wärmebarrierenkomponenten zur begrenzung eines thermischen durchgehens in akkumulatoren

Info

Publication number: DE102022120234A1
Application number: DE102022120234.8A
Authority: DE
Inventors: Xingcheng Xiao; Yangbing Zeng; Mei Cai
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2021-09-22
Filing date: 2022-08-11
Publication date: 2023-03-23
Also published as: CN115939614A; US20230087207A1

Abstract

Eine Wärmebarrierenkomponente für eine elektrochemische Zelle gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Funktionsmaterial. Das Funktionsmaterial umfasst ein Hydrat eines Metallcarbonats und/oder ein Hydrat eines Metallphosphats. Das Funktionsmaterial ist dazu ausgelegt, bei einer ersten Temperatur von größer oder gleich ungefähr 100 °C Wasserdampf freizusetzen und sich bei einer zweiten Temperatur von größer oder gleich ungefähr 300 °C zu zersetzen, um ein gasförmiges flammhemmendes Mittel freizusetzen. Eine weitere Wärmebarrierenkomponente gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Hydrat und ein flammhemmendes Mittel. Das Hydrat ist dazu ausgelegt, bei einer ersten Temperatur von größer oder gleich ungefähr 100 °C Wasser in einer Menge von größer oder gleich 1 kg freizusetzen. Das flammhemmende Mittel ist dazu ausgelegt, sich bei einer zweiten Temperatur von größer oder gleich ungefähr 300 °C zu zersetzen.

Description

EINLEITUNG
Dieser Abschnitt enthält Hintergrundinformationen im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung, die nicht unbedingt zum Stand der Technik gehören.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Hydrate umfassende Wärmebarrierenkomponenten für elektrochemische Zellen/Akkumulatoren, die thermische Propagationsereignisse verringern oder minimieren sollen. Die vorliegende Offenbarung bezieht sich außerdem auf Akkupacks, die Wärmebarrierenkomponenten und/oder Wärmebarrierenanordnungen umfassen.
Es besteht ein Bedarf an fortgeschrittenen Energiespeichervorrichtungen und -systemen, um den Energie- und/oder Leistungsbedarf für eine Vielzahl von Produkten zu decken, einschließlich Automobilprodukten wie Start-Stopp-Systemen (z. B. 12-V-Start-Stopp-Systemen), batteriegestützten Systemen, Hybridelektrofahrzeugen („HEVs“) und Elektrofahrzeugen („EVs“). Elektrochemische Lithium-Ionen-Akkumulatoren umfassen in der Regel eine Vielzahl von Zellen, die elektrisch zu einem Stapel verbunden werden können, um die Gesamtleistung zu erhöhen. Insbesondere können die Akkumulatorzellen abwechselnd positive und negative Elektroden mit dazwischen angeordneten Separatoren umfassen, um einen Stapel zu definieren. Diese Akkumulatorzellen bilden somit Akkumulatormodule. Die Module können zu einem Akkupack zusammengesetzt werden, das in einem Gehäuse oder einer Abdeckung angeordnet ist.
KURZDARSTELLUNG
Dieser Abschnitt enthält eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollen Umfangs oder aller ihrer Merkmale.
Bei verschiedenen Aspekten sieht die vorliegende Offenbarung eine Wärmebarrierenkomponente für eine elektrochemische Zelle vor. Die Wärmebarrierenkomponente umfasst ein Funktionsmaterial. Das Funktionsmaterial umfasst ein Hydrat eines Metallcarbonats und/oder ein Hydrat eines Metallphosphats. Das Funktionsmaterial ist dazu ausgelegt, bei einer ersten Temperatur von größer oder gleich ungefähr 100 °C Wasserdampf freizusetzen. Das Funktionsmaterial ist dazu ausgelegt, sich zu zersetzen, um bei einer zweiten Temperatur von größer oder gleich ungefähr 300 °C ein gasförmiges flammhemmendes Mittel freizusetzen.
Bei einem Aspekt umfasst das Funktionsmaterial das Hydrat des Metallcarbonats. Das gasförmige flammhemmende Mittel umfasst Kohlendioxid.
Bei einem Aspekt ist das Metallcarbonat aus der Gruppe ausgewählt, die aus Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Cercarbonat, Bariumcarbonat, Kupfercarbonat, Zinkcarbonat, Eisencarbonat oder einer beliebigen Kombination davon und Kombinationen davon besteht.
Bei einem Aspekt umfasst das Funktionsmaterial das Hydrat des Metallphosphats. Das gasförmige flammhemmende Mittel umfasst ein Phosphor-Radikal.
Bei einem Aspekt ist das Metallphosphat aus der Gruppe ausgewählt, die aus Ammoniumphosphat, Magnesiumphosphat, Calciumphosphat, Eisenphosphat, Natriumphosphat, Calciumphosphat, Eisenphosphat und/oder einer Kombination davon und Kombinationen davon besteht.
Bei einem Aspekt umfasst die Wärmebarrierenkomponente ferner ein weiteres Hydrat. Das Hydrat ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Ammoniumsulfathydrat, Calciumsulfathydrat, Aluminiumsulfathydrat, Kupfersulfathydrat, Magnesiumsulfathydrat, Zinksulfathydrat, Zirconiumsulfathydrat, Vanadiumoxidsulfathydrat oder Kombinationen davon besteht.
Bei einem Aspekt umfasst die Wärmebarrierenkomponente ferner eine poröse Glasfasermatte und eine Vielzahl von Teilchen. Die Teilchen der Vielzahl sind in Poren der porösen Glasfasermatte angeordnet. Die Vielzahl von Teilchen umfasst das Funktionsmaterial.
Bei einem Aspekt umfasst die Wärmebarrierenkomponente ferner ein polymeres Bindemittel.
Bei einem Aspekt weist die Wärmebarrierenkomponente eine Porosität von größer oder gleich ungefähr 40 % bis kleiner oder gleich ungefähr 60 % auf.
Bei einem Aspekt ist die Wärmebarrierenkomponente dazu ausgelegt, größer oder gleich ungefähr 1 MJ Wärme zu absorbieren.
Bei verschiedenen Aspekten sieht die vorliegende Offenbarung eine Wärmebarrierenkomponente für eine elektrochemische Zelle vor. Die Wärmebarrierenkomponente umfasst ein Hydrat und ein flammhemmendes Mittel. Das Hydrat ist dazu ausgelegt, bei einer ersten Temperatur von größer oder gleich ungefähr 100 °C Wasser in einer Menge von größer oder gleich 1 kg freizusetzen. Das flammhemmende Mittel ist dazu ausgelegt, sich bei einer zweiten Temperatur von größer oder gleich ungefähr 300 °C zu zersetzen.
Bei einem Aspekt ist das Hydrat aus der Gruppe ausgewählt, die aus Ammoniumsulfathydrat, Calciumsulfathydrat, Aluminiumsulfathydrat, Kupfersulfathydrat, Magnesiumsulfathydrat, Zinksulfathydrat, Zirconiumsulfathydrat, Vanadiumoxidsulfathydrat und Kombinationen davon besteht.
Bei einem Aspekt ist das flammhemmende Mittel aus der Gruppe ausgewählt, die aus (NH₄)₃PO₄, Al(OH)₃, Mg(OH)₂, Mg₃Ca(CO₃)₄, MgCO₃, NaNO₃, K₂CO₃, Na₂CO₃, KCl, NaCl und Kombinationen davon besteht.
Bei verschiedenen Aspekten sieht die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Zusammenbau eines Akkupacks vor. Das Verfahren umfasst das Einbringen eines Funktionsmaterials in thermischen Kontakt mit einer Akkumulatorzelle. Das Funktionsmaterial umfasst ein Hydrat eines Metallcarbonats und/oder ein Hydrat eines Metallphosphats. Das Funktionsmaterial ist dazu ausgelegt, bei einer ersten Temperatur von größer oder gleich ungefähr 100 °C Wasserdampf freizusetzen. Das Funktionsmaterial ist dazu ausgelegt, sich zu zersetzen, um bei einer zweiten Temperatur von größer oder gleich ungefähr 300 °C ein gasförmiges flammhemmendes Mittel freizusetzen. Das Verfahren umfasst ferner das Einschließen der Akkumulatorzelle und des Funktionsmaterials in ein Gehäuse.
Bei einem Aspekt umfasst das Verfahren ferner das Herstellen einer Wärmebarrierenkomponente, die eine Glasfasermatte und eine Vielzahl von Teilchen in Poren der Glasfasermatte umfasst. Die Vielzahl von Teilchen umfasst das Funktionsmaterial. Das Einbringen umfasst das Anordnen der Wärmebarrierenkomponente in thermischen Kontakt mit der Akkumulatorzelle.
Bei einem Aspekt umfasst das Herstellen das Herstellen einer Aufschlämmung, die die Vielzahl von Teilchen umfasst. Das Herstellen umfasst ferner das Verwenden von Vakuuminfiltration oder Tauchbeschichtung, um die Aufschlämmung in die Poren einzubringen. Das Herstellen umfasst ferner das wenigstens teilweise Trocknen der Aufschlämmung, um den Flüssigkeitsgehalt der Aufschlämmung zu verringern.
Bei einem Aspekt sind die Porosität der Glasfasermatte größer oder gleich ungefähr 90 % und die Porosität der Wärmebarrierenkomponente größer oder gleich ungefähr 40 % bis kleiner oder gleich ungefähr 60 %.
Bei einem Aspekt umfasst das Einbringen das Herstellen einer Aufschlämmung, die eine Vielzahl von Teilchen umfasst. Die Vielzahl von Teilchen umfasst das Funktionsmaterial. Das Einbringen umfasst ferner das Anordnen der Aufschlämmung in wenigstens einem Teil eines Hohlraums des Akkupacks. Das Herstellen umfasst ferner das Bilden einer Wärmebarrierenkomponente durch wenigstens teilweises Trocknen der Aufschlämmung, um den Feuchtigkeitsgehalt der Aufschlämmung zu verringern.
Bei einem Aspekt umfasst das Herstellen das Mischen der Vielzahl von Teilchen mit einem wässrigen Bindemittel.
Bei einem Aspekt ist die Porosität der Wärmebarrierenkomponente größer oder gleich ungefähr 40 % bis kleiner oder gleich ungefähr 60 %.
Weitere Anwendungsbereiche ergeben sich aus der hierin gegebenen Beschreibung. Die Beschreibung und die spezifischen Beispiele in dieser Zusammenfassung dienen nur der Veranschaulichung und sind nicht dazu bestimmt, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.
Figurenliste
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zur Veranschaulichung ausgewählter Ausgestaltungen und nicht aller möglichen Ausführungen und sind nicht dazu bestimmt, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.

1 zeigt eine schematische Veranschaulichung eines Akkupacks, das eine Wärmebarrierenkomponente gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung umfasst.
2 zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer Glasfasermatrix gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
3 zeigt eine schematische Veranschaulichung eines Teils einer Glasfasermatrix mit darauf aufgebrachten Funktionsmaterialien gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
4 zeigt eine schematische Veranschaulichung eines Teils einer Glasfasermatrix mit Funktionsmaterialteilchen, die in Hohlräumen gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung angeordnet sind.
5 zeigt eine schematische Veranschaulichung eines Akkupacks mit einer in situ gebildeten Wärmebarrierenkomponente gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung.

Entsprechende Bezugszeichen kennzeichnen entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Da beispielhafte Ausgestaltungen vorgesehen sind, ist dies eine sorgfältige Offenbarung, die Fachleuten den vollen Umfang vermittelt. Es werden zahlreiche spezifische Details aufgeführt, wie Beispiele spezifischer Zusammensetzungen, Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um ein umfassendes Verständnis der Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass spezifische Details nicht verwendet werden müssen, dass beispielhafte Ausgestaltungen in vielen unterschiedlichen Formen verkörpert sein können und dass keine davon so ausgelegt werden sollten, dass sie den Umfang der Offenbarung einschränken. Bei einigen beispielhaften Ausgestaltungen sind bekannte Prozesse, bekannte Gerätestrukturen und bekannte Technologien nicht im Detail beschrieben.
Die hierin verwendete Terminologie dient nur der Beschreibung bestimmter beispielhafter Ausgestaltungen und ist nicht als einschränkend zu verstehen. Wie hierin verwendet, können die Singularformen „ein“, „eine“ sowie „der“, „die“, „das“ auch die Pluralformen einschließen, es sei denn, aus dem Kontext geht eindeutig anderes hervor. Die Begriffe „umfassen“, „umfassend“, „enthalten“ und „aufweisen“ sind inklusiv und spezifizieren daher das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, Elementen, Zusammensetzungen, Schritten, ganzen Zahlen, Vorgängen und/oder Komponenten, schließen aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht aus. Obwohl der offene Begriff „umfassend“ als ein nicht einschränkender Begriff zu verstehen ist, der dazu dient, verschiedene hierin dargelegte Ausgestaltungen zu beschreiben und zu beanspruchen, kann der Begriff bei bestimmten Aspekten alternativ auch als ein stärker einschränkender und restriktiverer Begriff verstanden werden, wie z. B. „bestehend aus“ oder „im Wesentlichen bestehend aus“. Daher umfasst die vorliegende Offenbarung für jede gegebene Ausgestaltung, die Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganze Zahlen, Vorgänge und/oder Verfahrensschritte angibt, ausdrücklich auch Ausgestaltungen, die aus solchen angegebenen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elementen, Merkmalen, ganzen Zahlen, Vorgängen und/oder Verfahrensschritten bestehen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Im Falle von „bestehend aus“ schließt die alternative Ausgestaltung alle zusätzlichen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganzen Zahlen, Vorgänge und/oder Verfahrensschritte aus, während im Falle von „im Wesentlichen bestehend aus“ alle zusätzlichen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganzen Zahlen, Vorgänge und/oder Verfahrensschritte, die sich erheblich auf die grundlegenden und neuartigen Eigenschaften auswirken, von einer solchen Ausgestaltung ausgeschlossen sind, aber alle Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganzen Zahlen, Vorgänge und/oder Verfahrensschritte, die sich nicht erheblich auf die grundlegenden und neuartigen Eigenschaften auswirken, in der Ausgestaltung eingeschlossen sein können.
Alle hierin beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Vorgänge sind nicht so auszulegen, dass sie zwangsläufig in der bestimmten erläuterten oder veranschaulichten Reihenfolge durchgeführt werden müssen, es sei denn, sie sind ausdrücklich als Reihenfolge der Durchführung gekennzeichnet. Es versteht sich außerdem, dass zusätzliche oder alternative Schritte angewendet werden können, sofern nicht anders angegeben.
Wird eine Komponente, ein Element oder eine Schicht als „auf“ oder „in Eingriff mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht befindlich oder als mit dem- oder derselben „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet, kann sie bzw. es sich direkt auf oder in Eingriff mit der anderen Komponente, dem anderen Element oder der anderen Schicht befinden oder mit dem- oder derselben verbunden oder gekoppelt sein, oder es können dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Wird dagegen ein Element als „direkt auf“ oder „direkt in Eingriff mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht befindlich oder als mit dem- oder derselben „direkt verbunden“ oder „direkt gekoppelt“ bezeichnet, dürfen keine dazwischen liegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Wörter, die zur Beschreibung der Beziehung zwischen Elementen verwendet werden, sollten in ähnlicher Weise ausgelegt werden (z. B. „zwischen“ gegenüber „direkt zwischen“, „benachbart“ oder „angrenzend“ gegenüber „direkt benachbart“ oder „direkt angrenzend“ usw.). Wie hierin verwendet, schließt der Begriff „und/oder“ alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgelisteten Punkte ein.
Obwohl die Begriffe „erste“, „zweite“, „dritte“ usw. hierin verwendet sein können, um verschiedene Schritte, Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollten diese Schritte, Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden, sofern nicht anders angegeben. Diese Begriffe dürfen nur verwendet werden, um einen Schritt, ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Schritt, einem anderen Element, einer anderen Komponente, einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe wie „erste“, „zweite“ und andere numerische Begriffe implizieren, wenn sie hierin verwendet werden, keine Abfolge oder Reihenfolge, es sei denn, der Kontext weist eindeutig darauf hin. So könnte man einen ersten Schritt, ein erstes Element, eine erste Komponente, einen ersten Bereich, eine erste Schicht oder einen ersten Abschnitt, die im Folgenden erörtert werden, als zweiten Schritt, zweites Element, zweite Komponente, zweiten Bereich, zweite Schicht oder zweiten Abschnitt bezeichnen, ohne von den Lehren der beispielhaften Ausgestaltungen abzuweichen.
Räumlich oder zeitlich relative Begriffe wie „vor“, „nach“, „innere“, „äußere“, „unterhalb“, „unter“, „untere“, „über“, „obere“ und dergleichen können hierin der Einfachheit halber verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Merkmalen zu beschreiben, wie in den Abbildungen veranschaulicht. Räumlich oder zeitlich relative Begriffe können dazu bestimmt sein, zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Ausrichtung unterschiedliche Ausrichtungen des in Gebrauch oder Betrieb befindlichen Geräts oder Systems einzuschließen.
In dieser gesamten Offenbarung stellen die Zahlenwerte ungefähre Maße oder Grenzen für Bereiche dar, um geringfügige Abweichungen von den angegebenen Werten und Ausgestaltungen, die ungefähr den genannten Wert aufweisen, sowie solche Werte, die genau den genannten Wert aufweisen, einzuschließen. Anders als in den Arbeitsbeispielen am Ende der detaillierten Beschreibung sind alle Zahlenwerte von Parametern (z. B. von Mengen oder Bedingungen) in dieser Patentschrift, einschließlich der im Anhang befindlichen Ansprüche, so zu verstehen, dass sie in allen Fällen durch den Begriff „ungefähr“ modifiziert sind, unabhängig davon, ob „ungefähr“ tatsächlich vor dem Zahlenwert erscheint oder nicht. „Ungefähr“ bedeutet, dass der angegebene Zahlenwert eine leichte Ungenauigkeit zulässt (mit einer gewissen Annäherung an die Genauigkeit des Werts, ungefähr oder ziemlich nahe am Wert, fast). Wird die Ungenauigkeit, die durch „ungefähr“ gegeben ist, in der Technik nicht anderweitig mit dieser gewöhnlichen Bedeutung verstanden, dann bezeichnet „ungefähr“, wie es hierin verwendet wird, zumindest Abwandlungen, die sich aus gewöhnlichen Verfahren zur Messung und Verwendung solcher Parameter ergeben können. Zum Beispiel kann „ungefähr“ eine Abweichung von kleiner oder gleich 5 %, optional kleiner oder gleich 4 %, optional kleiner oder gleich 3 %, optional kleiner oder gleich 2 %, optional kleiner oder gleich 1 %, optional kleiner oder gleich 0,5 % und bei bestimmten Aspekten optional kleiner oder gleich 0,1 % umfassen.
Darüber hinaus umfasst die Offenbarung von Bereichen die Offenbarung aller Werte und weiter unterteilten Bereiche innerhalb des gesamten Bereichs, einschließlich der Endpunkte und der für die Bereiche angegebenen Teilbereiche.
Es werden nun beispielhafte Ausgestaltungen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
Bei verschiedenen Aspekten sieht die vorliegende Offenbarung eine Wärmebarrierenkomponente für eine elektrochemische Zelle, wie z. B. einen Akkumulator, vor. Die Wärmebarrierenkomponente umfasst ein Hydrat, das in der Lage ist, Wärme zu absorbieren, um Wasserdampf freizusetzen. Das Wasser wird direkt aus seiner festen Hydratform verdampft, wodurch die Verwendung oder Erzeugung von flüssigem Wasser vermieden und somit Korrosion, Kurzschlüsse und unerwünschte Reaktionen mit den Materialien der elektrochemischen Zelle (z. B. Lithium) verringert oder verhindert werden. Das Wasser wird bei einer ersten Temperatur von größer oder gleich ungefähr 100 °C freigesetzt. Die Wärmebarrierenkomponente umfasst ferner ein flammhemmendes Mittel, das bei einer zweiten Temperatur von größer oder gleich ungefähr 300 °C freigesetzt wird. Die Freisetzung des Wassers und des flammhemmenden Mittels kann endotherm erfolgen. Das flammhemmende Mittel kann Teil des Hydrats sein (z. B. eines Metallcarbonathydrats oder eines Metallphosphathydrats) oder vom Hydrat getrennt sein. Dementsprechend stellt die Wärmebarrierenkomponente verschiedene Mechanismen zur Begrenzung eines thermischen Durchgehens bei unterschiedlichen Temperaturen bereit.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Akkupack 100 gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt. Das Akkupack 100 umfasst ein Gehäuse oder eine Außenhülle (Tasche) 102. Das Akkupack 100 umfasst ferner ein oder mehrere Akkumulatormodule 104. Jedes der Akkumulatormodule 104 umfasst im Allgemeinen eine Vielzahl von Akkumulatorzellen 106 (die in Teilanordnungen von Stapeln oder Blöcken bereitgestellt sein können), die in einem Rahmen oder einer anderen Struktur in jedem Akkumulatormodul 104 zum Schutz vor äußeren Kräften oder Hitze angeordnet sein können. Es kann eine beliebige Anzahl von Zellen, Blöcken und/oder Akkumulatormodulen ausgewählt und an einen positiven oder negativen Quellpol angeschlossen sein. Die Zellen, Blöcke und Akkumulatormodule können in Reihe und/oder parallel in verschiedenen Anschlusskonfigurationen geschaltet und in Blöcken, Paketen und/oder Gruppen aufgebaut sein. Die Akkumulatorzellen 106 und das Modul bzw. die Module 104 können über ein Batteriemanagementsystem („BMS“ - nicht gezeigt) angeschlossen und gesteuert sein, das bei der Steuerung und Verwaltung verschiedener Aspekte des Akkumulatorbetriebs helfen kann, einschließlich Leistungsabgabe, Spannung, Strom, Temperatur, SOX und dergleichen. Das Gehäuse 102 kann somit das Akkupack 102 umschließen und umfasst somit ein oder mehrere Akkumulatormodule 104, das BMS und optional ein Kühlsystem (nicht gezeigt). Diese befinden sich in einem Innenraum des Gehäuses 102 zusammen mit anderen elektrischen Leitungen oder herkömmlichen Komponenten wie Sammelschienen, Schaltungen und Teilen von Klemmen für den externen Anschluss an eine Last und Stromquelle.
Das Akkupack 100 umfasst ferner eine oder mehrere Wärmebarrierenkomponenten 110. Die Wärmebarrierenkomponenten 110 können zwischen benachbarten Akkumulatormodulen 104 und/oder zwischen den Akkumulatormodulen 104 und dem Gehäuse 102 angeordnet sein (z. B. über den Akkumulatormodulen 104 - wie gezeigt, unter den Akkumulatormodulen 104 und/oder entlang der Seiten der Akkumulatormodule 104). Die Wärmebarrierenkomponenten 110 können dazu ausgelegt sein, die thermische Propagation zu verringern oder zu minimieren, was ein unkontrolliertes thermisches Ereignis mit hoher Temperatur sein kann, einschließlich einer Feuersbrunst oder eines Brandes. Wie hierin erwähnt, kann ein solches thermisches Propagationsereignis durch eine übermäßige thermische Belastung verursacht werden, die außerhalb des Bereichs der normalen Betriebstemperaturen liegt. Eine thermische Propagation kann beispielsweise entstehen, wenn es zu einem Kurzschluss in dem Akkumulator kommt. Zum Beispiel kann eine Wärme- oder Flammenquelle bei einem thermischen Durchgehen Temperaturen von ungefähr 500 °C, optional ungefähr 600 °C, optional ungefähr 700 °C, optional ungefähr 800 °C, optional ungefähr 900 °C, optional ungefähr 1.000 °C, optional ungefähr 1.100 °C und optional ungefähr 1.200 °C überschreiten. Die Wärme-oder Flammenquelle kann aus dem Innenraum des Akkumulatorgehäuses oder -moduls stammen. Bei bestimmten Aspekten ist das Akkupack 100 frei von einem aktiven Feuerlöschmittel.
Bei verschiedenen Aspekten umfasst die Wärmebarrierenkomponente 110 ein Funktionsmaterial. Das Funktionsmaterial kann ein Feststoff sein. Bei bestimmten Aspekten kann das Funktionsmaterial in Form einer Vielzahl von Teilchen vorliegen. Das Funktionsmaterial kann ein Hydrat, ein flammhemmendes Mittel oder eine Kombination davon umfassen.
Bei bestimmten Aspekten ist das Hydrat dazu ausgelegt, bei einer ersten Temperatur Wasserdampf freizusetzen. Die erste Temperatur kann größer oder gleich ungefähr 80 °C, optional größer oder gleich ungefähr 90 °C, optional größer oder gleich ungefähr 100 °C, optional größer oder gleich ungefähr 110 °C, optional größer oder gleich ungefähr 120 °C, optional größer oder gleich ungefähr 130 °C, optional größer oder gleich ungefähr 140 °C, optional größer oder gleich ungefähr 150 °C, optional größer oder gleich ungefähr 160 °C oder optional größer oder gleich ungefähr 175 °C sein. Die erste Temperatur kann kleiner oder gleich ungefähr 200 °C, optional kleiner oder gleich ungefähr 175 °C, optional kleiner oder gleich ungefähr 160 °C, optional kleiner oder gleich ungefähr 150 °C, optional kleiner oder gleich ungefähr 140 °C, optional kleiner oder gleich ungefähr 130 °C, optional kleiner oder gleich ungefähr 120 °C, optional kleiner oder gleich ungefähr 110 °C oder optional kleiner oder gleich ungefähr 100 °C sein.
Bei bestimmten Aspekten kann das Hydrat dazu ausgelegt sein, ein flammhemmendes oder feuerlöschendes Mittel freizusetzen. Das flammhemmende Mittel kann dazu ausgelegt sein, mit entflammbaren Gasen, z. B. aus einem sich thermisch zersetzenden Elektrolyten, zu reagieren, um Verbrennungskettenverzweigungsreaktionen zu unterdrücken oder zu beenden.
Hydrate, die dazu ausgelegt sind, ein flammhemmendes Mittel freizusetzen, können ein Metallcarbonathydrat, ein Metallphosphathydrat oder eine Kombination davon umfassen. Das Metallcarbonathydrat kann dazu ausgelegt sein, Kohlendioxid als flammhemmende Chemikalie freizusetzen. Bei bestimmten Aspekten kann das Metallcarbonathydrat ein Hydrat von Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Cercarbonat, Bariumcarbonat, Kupfercarbonat, Zinkcarbonat, Eisencarbonat oder eine beliebige Kombination davon umfassen. Das Metallphosphathydrat kann dazu ausgelegt sein, ein Phosphor-Radikal als flammhemmendes Mittel freizusetzen. Bei bestimmten Aspekten umfasst das Metallphosphathydrat ein Hydrat von Ammoniumphosphat, Magnesiumphosphat, Calciumphosphat, Eisenphosphat, Natriumphosphat, Calciumphosphat, Eisenphosphat oder eine Kombination davon.
Das Hydrat kann dazu ausgelegt sein, das flammhemmende Mittel durch thermische Zersetzung freizusetzen. Bei bestimmten Aspekten ist das flammhemmende Mittel dazu ausgelegt, das flammhemmende Mittel bei einer zweiten Temperatur von größer oder gleich ungefähr 200 °C, optional größer oder gleich ungefähr 250 °C, optional größer oder gleich ungefähr 300 °C, optional größer oder gleich ungefähr 350 °C, optional größer oder gleich ungefähr 400 °C, optional größer oder gleich ungefähr 450 °C, optional größer oder gleich ungefähr 500 °C, optional größer oder gleich ungefähr 550 °C, optional größer oder gleich ungefähr 600 °C, optional größer oder gleich ungefähr 650 °C, optional größer oder gleich ungefähr 700 °C, optional größer oder gleich ungefähr 750 °C, optional größer oder gleich ungefähr 800 °C oder optional größer oder gleich ungefähr 850 °C freizusetzen.
Die zweite Temperatur kann kleiner oder gleich ungefähr 900 °C, optional kleiner oder gleich ungefähr 850 °C, optional kleiner oder gleich ungefähr 800 °C, optional kleiner oder gleich ungefähr 750 °C, optional kleiner oder gleich ungefähr 700 °C, optional kleiner oder gleich ungefähr 650 °C, optional kleiner oder gleich ungefähr 600 °C, optional kleiner oder gleich ungefähr 550 °C, optional kleiner oder gleich ungefähr 500 °C, optional kleiner oder gleich ungefähr 450 °C, optional kleiner oder gleich ungefähr 400 °C oder optional kleiner oder gleich ungefähr 350 °C sein.
Bei bestimmten Aspekten kann das Funktionsmaterial zusätzlich oder alternativ zu den oben beschriebenen, flammhemmende Mittel freisetzenden Hydraten ein Hydrat sein, das bei der Zersetzung kein flammhemmendes Mittel freisetzt. Das Hydrat kann Ammoniumsulfathydrat, Calciumsulfathydrat, Aluminiumsulfathydrat, Kupfersulfathydrat, Magnesiumsulfathydrat, Zinksulfathydrat, Zirconiumsulfathydrat, Vanadiumoxidsulfathydrat oder eine beliebige Kombination davon umfassen.
Bei bestimmten Aspekten umfasst das Funktionsmaterial der Wärmebarrierenkomponente 110 ferner ein flammhemmendes Mittel, das vom Hydrat getrennt ist. Das flammhemmende Mittel kann ein saures Mittel zur Intumeszenzbildung umfassen. Bei bestimmten Aspekten umfasst das flammhemmende Mittel ein phosphatbasiertes flammhemmendes Mittel (z. B. (NH₄)₃PO₄), ein carbonatbasiertes flammhemmendes Mittel (z. B. MgCO₃, Mg₃Ca(CO₃)₄, K₂CO₃, Na₂CO₃), ein nitratbasiertes flammhemmendes Mittel (z. B. NaNO₃), ein hydroxidbasiertes flammhemmendes Mittel (z. B. Al(OH)₃, Mg(OH)₂), ein chloridbasiertes flammhemmendes Mittel (z. B. KCl, NaCl), ein beliebiges anderes geeignetes flammhemmendes Mittel oder eine beliebige Kombination davon. Bei bestimmten Aspekten umfasst das flammhemmende Mittel (NH₄)₃PO₄, Al(OH)₃, Mg(OH)₂, Mg₃Ca(CO₃)₄, MgCO₃, NaNO₃, K₂CO₃, Na₂CO₃, KCl, NaCl oder eine beliebige Kombination davon.
Bei bestimmten Aspekten kann die Wärmebarrierenkomponente 110 ferner ein Bindemittel umfassen. Das Bindemittel kann ein polymeres Bindemittel sein. Das Bindemittel kann ein wässriges polymeres Bindemittel sein. Bei bestimmten anderen Aspekten kann die Wärmebarrierenkomponente 110 frei von einem Bindemittel sein. Bei bestimmten Aspekten kann ein Teil des Wassers aus dem wässrigen Bindemittel in dem synergistischen Reaktionsmittel adsorbiert werden und in der Wärmebarrierenkomponente verbleiben.
Bei bestimmten Aspekten kann das Bindemittel ein polymeres Bindemittel umfassen. Das Bindemittel kann ein Cellulosepolymer-Bindemittel, Epoxid, Polyester, Phenolharze, Stärke, Saccharose, Laktose oder eine beliebige Kombination davon umfassen.
Bei bestimmten Aspekten erfolgen die Freisetzung von Wasser bei der ersten Temperatur und die Freisetzung des flammhemmenden Mittels bei der zweiten Temperatur endothermisch. Das Hydrat, das Hydrat des flammhemmenden Mittels und/oder die Zusammensetzung und/oder Menge des flammhemmenden Mittels können je nach gewünschter Wärmeabsorption ausgewählt werden. Bei bestimmten Aspekten ist das Hydrat (und damit die Wärmebarrierenkomponente) dazu ausgelegt, größer oder gleich ungefähr 1 kg Wasser, optional größer oder gleich ungefähr 2 kg Wasser, optional größer oder gleich ungefähr 3 kg Wasser, optional größer oder gleich ungefähr 5 kg Wasser, optional größer oder gleich ungefähr 7 kg Wasser oder optional größer oder gleich ungefähr 10 kg Wasser freizusetzen. Bei bestimmten Aspekten ist die Wärmebarrierenkomponente dazu ausgelegt, größer oder gleich ungefähr 1 MJ Wärme, optional größer oder gleich ungefähr 5 MJ Wärme, optional größer oder gleich ungefähr 10 MJ Wärme, optional größer oder gleich ungefähr 15 MJ Wärme, optional größer oder gleich ungefähr 20 MJ Wärme, optional größer oder gleich ungefähr 25 MJ Wärme oder optional größer oder gleich ungefähr 30 MJ Wärme zu absorbieren.
Die Funktionsmaterialien (z. B. Hydrat, flammhemmendes Mittel) können in ein poröses Material oder eine poröse Matrix eingebracht werden, um die Wärmebarrierenkomponente 110 zu bilden. Bei bestimmten Aspekten sind die Funktionsmaterialien in eine poröse Matrix eingebracht, um eine diskrete Wärmebarrierenkomponente zu bilden, die in ein Akkupack eingesetzt werden kann (siehe 3-4 und die begleitende Erörterung). Bei anderen Aspekten wird eine Wärmebarrierenkomponente in situ in einem inneren Bereich eines Akkupacks gebildet (siehe 5 und die begleitende Erörterung).
Bei bestimmten Aspekten ist die Wärmebarrierenkomponente 110 dazu ausgelegt, eine Gasentlüftung zu ermöglichen. Das poröse Material kann eine Porosität von größer oder gleich ungefähr 30 Gewichtsprozent, größer oder gleich ungefähr 35 Gewichtsprozent, größer oder gleich ungefähr 40 Gewichtsprozent, größer oder gleich ungefähr 45 Gewichtsprozent, größer oder gleich ungefähr 50 Gewichtsprozent, größer oder gleich ungefähr 55 Gewichtsprozent oder optional größer oder gleich ungefähr 60 Gewichtsprozent aufweisen. Die Wärmebarrierenkomponente kann eine Porosität von kleiner oder gleich ungefähr 70 Gewichtsprozent, optional kleiner oder gleich ungefähr 65 Gewichtsprozent, optional kleiner oder gleich ungefähr 60 Gewichtsprozent, optional kleiner oder gleich ungefähr 55 Gewichtsprozent, optional kleiner oder gleich ungefähr 50 Gewichtsprozent, optional kleiner oder gleich ungefähr 45 Gewichtsprozent oder optional kleiner oder gleich ungefähr 40 Gewichtsprozent aufweisen. Bei bestimmten Aspekten kann die Wärmebarrierenkomponente eine Tortuosität von größer oder gleich ungefähr 3 aufweisen.
Unter Bezugnahme auf 2 ist eine Glasfasermatrix 200 gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt. Die Glasfasermatrix 200 umfasst eine Vielzahl von Glasfasern 202 und Hohlräume oder Poren 204 zwischen den Glasfasern. Der Hohlraum 204 kann größer oder gleich ungefähr 80 % des Volumens der Glasfasermatrix 200 ausmachen. Dementsprechend kann die Glasfasermatrix 200 eine Porosität von ungefähr 90 % aufweisen.
Unter Bezugnahme auf 3 ist ein Teil einer Wärmebarrierenkomponente 300 gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt. Die Wärmebarrierenkomponente 300 umfasst eine poröse Matrix 302, die beispielsweise Glasfasern, Kohlenstofffasern oder Polymerschaum umfassen kann. Die poröse Matrix 302 kann in Form einer Matte oder Platte vorliegen, die optional eine ähnliche Höhe und Breite wie die Akkumulatorzellen aufweist (siehe z. B. die Akkumulatorzellen 106). Die poröse Matrix kann eine Vielzahl von Fasern 304 umfassen. Zwischen den Fasern 304 sind Poren oder Hohlräume 306 definiert. Die poröse Matrix 302 kann eine Porosität von größer oder gleich ungefähr 80 % oder optional größer oder gleich ungefähr 90 % definieren (d. h. vor dem Einbringen von Funktionsmaterialien).
Wenigstens ein Teil der Fasern 304 ist wenigstens teilweise mit einem Funktionsmaterial 310 beschichtet. Das Funktionsmaterial 310 umfasst ein Hydrat, optional ein flammhemmendes Mittel als Teil des Hydrats oder als eigenständige Verbindung und optional ein Bindemittel, wie oben beschrieben. Die poröse Matrix 302 kann eine hohe Porosität beibehalten, nachdem sie, wie gezeigt, mit den Funktionsmaterialien beschichtet wurde.
Unter Bezugnahme auf 4 ist ein Teil einer Wärmebarrierenkomponente 400 gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt. Die Wärmebarrierenkomponente 400 umfasst eine poröse Matrix 402, die beispielsweise Glasfasern, Kohlenstofffasern oder Polymerschaum umfassen kann. Die poröse Matrix 402 kann in Form einer Matte oder Platte vorliegen, die optional eine ähnliche Höhe und Breite wie die Akkumulatorzellen aufweist (siehe z. B. die Akkumulatorzellen 106). Die poröse Matrix 402 umfasst eine Vielzahl von Fasern 404. Zwischen den Fasern 404 sind Poren oder Hohlräume 406 definiert. Die poröse Matrix 402 definiert eine Porosität von größer oder gleich ungefähr 80 % oder optional größer oder gleich ungefähr 90 % (d. h. vor dem Einbringen von Funktionsmaterialien).
In einen Teil des Hohlraums 406 ist ein Funktionsmaterial 410 eingebracht. Das Funktionsmaterial 410 kann in Form einer Vielzahl von Teilchen vorliegen. Das Funktionsmaterial 410 umfasst ein Hydrat, optional ein flammhemmendes Mittel als Teil des Hydrats oder als eigenständige Verbindung und optional ein Bindemittel, wie oben beschrieben. Die poröse Matrix 402 kann, wie gezeigt, nach der Einbindung der Funktionsmaterialien eine hohe Porosität beibehalten.
Unter Bezugnahme auf 5 ist ein Akkupack 500 gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt. Das Akkupack 500 umfasst ein Gehäuse 502 und eine Akkumulatorzelle 504. Das Gehäuse 502 definiert einen Innenbereich 506. Im Innenbereich 506 kann eine Wärmebarrierenkomponente 510 angeordnet sein, beispielsweise in Bereichen, die nicht von der Akkumulatorzelle 504 und anderen Komponenten belegt sind.
Die Wärmebarrierenkomponente 510 umfasst ein Funktionsmaterial. Das Funktionsmaterial umfasst ein Hydrat und optional ein flammhemmendes Mittel als Teil des Hydrats oder als eigenständige Verbindung. Die Wärmebarrierenkomponente umfasst ferner ein Bindemittel. Bei bestimmten Aspekten kann die Wärmebarrierenkomponente 510 in situ im Gehäuse 502 gebildet werden, wie weiter unten beschrieben wird. Die Wärmebarrierenkomponente 510 kann jedoch alternativ vor dem Einbringen in das Gehäuse gebildet werden, z. B. in Form von Matten oder Platten, und anschließend im Gehäuse platziert werden.
Jede der hierin beschriebenen Wärmebarrierenkomponenten 110, 300, 400, 510 kann allein verwendet oder in eine Wärmebarrierenanordnung mit mehreren Schichten eingebracht werden, die gleich oder unterschiedlich sein können. Andere Schichten können zum Beispiel Polymerschaum (z. B. Urethanschaum), Metallplatten (z. B. Aluminiumplatten) oder andere Materialien (z. B. Aerogel) umfassen. Die anderen Schichten können porös sein und ferner zusätzliche Funktionsmaterialien, wie z. B. flammhemmende Mittel, umfassen.
Die Wärmebarrierenkomponenten 110, 300, 400, 510 oder Wärmebarrierenanordnungen können eingekapselt oder mit einer Verkapselung versiegelt werden. Die Verkapselung kann eine Polyethylenterephthalatfolie (PET-Folie) oder eine beliebige Kombination davon umfassen.
Bei verschiedenen Aspekten stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Herstellung oder zum Zusammenbau eines Akkupacks bereit, das die Wärmebarrierenkomponenten oder -anordnungen der vorliegenden Offenbarung umfasst. Das Verfahren umfasst im Allgemeinen das Einbringen einer Vielzahl von Teilchen in thermischen Kontakt mit einer Akkumulatorzelle und das Einschließen der Akkumulatorzelle und der Vielzahl von Teilchen in ein Gehäuse. Bei bestimmten Aspekten stellt die vorliegende Offenlegung außerdem ein Verfahren zum Herstellen der Wärmebarrierenkomponenten und -anordnungen bereit. Die Wärmebarrierenkomponenten können vorgefertigt oder in situ im Gehäuse des Akkupacks gebildet werden.
Bei bestimmten Aspekten wird eine Wärmebarrierenkomponente vorgefertigt (d. h. vor dem Einbringen in ein Akkupack). Das Vorfertigen kann das Einbringen des Funktionsmaterials in eine poröse Matte oder Matrix (z. B. eine Glasfasermatte) oder das Bilden einer das Funktionsmaterial umfassenden Matte umfassen.
Das Einbringen von Funktionsmaterial in eine poröse Matte oder Matrix kann das Bilden einer Aufschlämmung umfassen, die das Funktionsmaterial, ein Bindemittel und ein Lösungsmittel umfasst. Das Lösungsmittel kann z. B. Wasser oder Ethanol sein. Die Aufschlämmung kann beispielsweise durch Tauchbeschichtung (siehe z. B. 3) oder Vakuuminfiltration (siehe z. B. 4) in die poröse Matrix eingebracht werden. Die Aufschlämmung kann getrocknet werden, um wenigstens einen Teil des Lösungsmittels zu entfernen.
Das Bilden einer das Funktionsmaterial umfassenden Matte kann das Bilden einer Aufschlämmung umfassen, die das Funktionsmaterial, ein Bindemittel und ein Lösungsmittel umfasst. Die Aufschlämmung kann gegossen oder auf andere Weise zu einer Matte oder einer anderen gewünschten Form geformt werden, optional in einer Gussform. Die Aufschlämmung kann getrocknet werden, um wenigstens einen Teil des Lösungsmittels zu entfernen.
Das Verhältnis von Funktionsmaterial (z .B. Hydrat) zu Bindemittel, die Viskosität der Aufschlämmung, die Trocknungsgeschwindigkeit und/oder die Trocknungstemperatur können optimiert werden, um eine gewünschte Porosität und/oder Tortuosität der resultierenden Wärmebarrierenkomponente zu erreichen.
Bei bestimmten Aspekten wird eine Wärmebarrierenkomponente in situ hergestellt (d. h. innerhalb des Gehäuses des Akkupacks). Das Verfahren kann das Bilden einer Aufschlämmung umfassen, die das Funktionsmaterial, das Bindemittel und das Lösungsmittel umfasst. Die Aufschlämmung kann in wenigstens einen Teil eines Innenbereichs des Akkupacks gegossen werden, der beispielsweise die Akkumulatorzellen umgibt. Die Aufschlämmung wird getrocknet, um die Wärmebarrierenkomponente zu bilden. Das Verhältnis von Funktionsmaterial zu Bindemittel, die Viskosität der Aufschlämmung, die Trocknungsgeschwindigkeit und/oder die Trocknungstemperatur können wie oben beschrieben optimiert werden, um eine gewünschte Porosität und/oder Tortuosität der resultierenden Wärmebarrierenkomponente zu erreichen.
Gießen in den Hohlraum, Steuern der Porosität und Tortuosität, um die gewünschten Entgasungseigenschaften zu erzielen.
Während sich die durch die vorliegende Technologie vorgesehenen Wärmebarrierenkomponenten und Wärmebarrierenanordnungen sowie Akkupacks besonders für die Verwendung als Komponenten in einem Automobil oder anderen Fahrzeugen (z. B. Motorrädern, Booten, Traktoren, Bussen, Motorrädern, Zügen, Wohnmobilen, Wohnwagen und Panzern) eignen, können sie auch in einer Vielzahl anderer Industrien und Anwendungen verwendet werden, zum Beispiel (nicht einschränkend) einschließlich Komponenten für die Luft- und Raumfahrt, Konsumgüter, Geräte, Gebäude (z. B. Häuser, Büros, Schuppen, Lagerhallen), Büroausrüstung und -möbel und Maschinen für Industrieausrüstung, landwirtschaftliche Geräte, Landmaschinen oder Schwermaschinen.
Die vorstehende Beschreibung der Ausgestaltungen dient der Veranschaulichung und Beschreibung. Sie erhebt keinen Anspruch darauf, vollständig zu sein oder die Offenbarung einzuschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausgestaltung sind im Allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausgestaltung beschränkt, sondern sind optional austauschbar und können in einer ausgewählten Ausgestaltung verwendet werden, auch wenn sie nicht speziell gezeigt oder beschrieben sind. Dieselben können auch auf vielerlei Weise abgewandelt werden. Solche Abwandlungen sind nicht als Abweichung von der Offenbarung zu betrachten und alle diese Änderungen sind dazu bestimmt, in dem Umfang der Offenbarung enthalten zu sein.

Claims

Wärmebarrierenkomponente für eine elektrochemische Zelle, umfassend: ein Funktionsmaterial, das ein Hydrat eines Metallcarbonats und/oder ein Hydrat eines Metallphosphats umfasst, wobei das Funktionsmaterial dazu ausgelegt ist, bei einer ersten Temperatur von größer oder gleich ungefähr 100 °C Wasserdampf freizusetzen und sich bei einer zweiten Temperatur von größer oder gleich ungefähr 300 °C zu zersetzen, um ein gasförmiges flammhemmendes Mittel freizusetzen.
Wärmebarrierenkomponente nach Anspruch 1, wobei das Funktionsmaterial das Hydrat des Metallcarbonats umfasst und das gasförmige flammhemmende Mittel Kohlendioxid umfasst.
Wärmebarrierenkomponente nach Anspruch 2, wobei das Metallcarbonat aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Cercarbonat, Bariumcarbonat, Kupfercarbonat, Zinkcarbonat, Eisencarbonat oder Kombinationen davon und Kombinationen davon besteht.
Wärmebarrierenkomponente nach Anspruch 1, wobei das Funktionsmaterial das Hydrat des Metallphosphats umfasst und das gasförmige flammhemmende Mittel ein Phosphor-Radikal umfasst.
Wärmebarrierenkomponente nach Anspruch 4, wobei das Metallphosphat aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ammoniumphosphat, Magnesiumphosphat, Calciumphosphat, Eisenphosphat, Natriumphosphat, Calciumphosphat, Eisenphosphat und/oder einer Kombination davon und Kombinationen davon besteht.
Wärmebarrierenkomponente nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein weiteres Hydrat, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ammoniumsulfathydrat, Calciumsulfathydrat, Aluminiumsulfathydrat, Kupfersulfathydrat, Magnesiumsulfathydrat, Zinksulfathydrat, Zirconiumsulfathydrat, Vanadiumoxidsulfathydrat und Kombinationen davon besteht.
Wärmebarrierenkomponente nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine poröse Glasfasermatte und eine Vielzahl von Teilchen in Poren der porösen Glasfasermatte, wobei die Vielzahl von Teilchen das Funktionsmaterial umfasst.
Wärmebarrierenkomponente nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein polymeres Bindemittel.
Wärmebarrierenkomponente nach Anspruch 1, wobei die Wärmebarrierenkomponente eine Porosität von größer oder gleich ungefähr 40 % bis kleiner oder gleich ungefähr 60 % aufweist.
Wärmebarrierenkomponente nach Anspruch 1, wobei die Wärmebarrierenkomponente dazu ausgelegt ist, größer oder gleich ungefähr 1 MJ an Wärme zu absorbieren.