DE202018006837U1 - Sekundärbatterie-Pack mit verbessertem Thermomanagement - Google Patents
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Abstract
Eine Organopolysiloxanzusammensetzung X vom additionshärtenden Typ zur Herstellung eines syntaktischen Silikongummischaums, wobei der syntaktische Silikongummischaum Glashohlkugeln D umfasst, und wobei die Zusammensetzung umfasst:
a) mindestens ein Organopolysiloxan A, welches mindestens zwei an Silicium gebundene Alkenylgruppen pro Molekül aufweist, wobei die Alkenylgruppen jeweils 2 bis 14 Kohlenstoffatome enthalten, und wobei das Organopolysiloxan A eine Viskosität bei 25 °C von 5 mPa·s bis 5.000 mPa·s aufweist;
b) eine Siliciumverbindung B umfassend mindestens zwei an Silicium gebundene Wasserstoffatome pro Molekül, wobei die Verbindung B umfasst:
(i) einen Silicium-Kettenverlängerer B1, umfassend zwei an Silicium gebundene telechele Wasserstoffatome pro Molekül, frei von seitenständigen an Silicium gebundene Wasserstoffatome pro Molekül, wobei die Viskosität bei 25 °C des Silicium-Kettenverlängerers B1 zwischen 5 und 100 mPa·s beträgt; und
(ii) einen Silicium-Vernetzer B2 umfassend mindestens drei an Silicium gebundene Wasserstoffatome pro Molekül, wobei die Viskosität bei 25 °C des Silicium-Vernetzers B2 zwischen 5 und 2000 mPa·s beträgt;
c) einen Hydrosilylierungskatalysator C,
d) gegebenenfalls mindestens ein reaktives Verdünnungsmittel E, welches mittels Hydrosilylierungsreaktion reagiert, und
e) gegebenenfalls mindestens ein Mittel G zum Regeln der Aushärtungsgeschwindigkeit, welches die Aushärtungsgeschwindigkeit der Zusammensetzung verlangsamt,
f) gegebenenfalls mindestens ein Additiv H;
wobei die Gewichtsverhältnisse des Organopolysiloxans A, des reaktiven Verdünnungsmittels E, falls vorhanden, und der Siliciumverbindung B derart sind, dass das gesamte Molverhältnis der an das Silicium gebundenen Wasserstoffatome zu den gesamten Alkenylresten, die an das Silicium gebunden sind, innerhalb eines Bereichs von 0,4 bis 1,5 liegt.
a) mindestens ein Organopolysiloxan A, welches mindestens zwei an Silicium gebundene Alkenylgruppen pro Molekül aufweist, wobei die Alkenylgruppen jeweils 2 bis 14 Kohlenstoffatome enthalten, und wobei das Organopolysiloxan A eine Viskosität bei 25 °C von 5 mPa·s bis 5.000 mPa·s aufweist;
b) eine Siliciumverbindung B umfassend mindestens zwei an Silicium gebundene Wasserstoffatome pro Molekül, wobei die Verbindung B umfasst:
(i) einen Silicium-Kettenverlängerer B1, umfassend zwei an Silicium gebundene telechele Wasserstoffatome pro Molekül, frei von seitenständigen an Silicium gebundene Wasserstoffatome pro Molekül, wobei die Viskosität bei 25 °C des Silicium-Kettenverlängerers B1 zwischen 5 und 100 mPa·s beträgt; und
(ii) einen Silicium-Vernetzer B2 umfassend mindestens drei an Silicium gebundene Wasserstoffatome pro Molekül, wobei die Viskosität bei 25 °C des Silicium-Vernetzers B2 zwischen 5 und 2000 mPa·s beträgt;
c) einen Hydrosilylierungskatalysator C,
d) gegebenenfalls mindestens ein reaktives Verdünnungsmittel E, welches mittels Hydrosilylierungsreaktion reagiert, und
e) gegebenenfalls mindestens ein Mittel G zum Regeln der Aushärtungsgeschwindigkeit, welches die Aushärtungsgeschwindigkeit der Zusammensetzung verlangsamt,
f) gegebenenfalls mindestens ein Additiv H;
wobei die Gewichtsverhältnisse des Organopolysiloxans A, des reaktiven Verdünnungsmittels E, falls vorhanden, und der Siliciumverbindung B derart sind, dass das gesamte Molverhältnis der an das Silicium gebundenen Wasserstoffatome zu den gesamten Alkenylresten, die an das Silicium gebunden sind, innerhalb eines Bereichs von 0,4 bis 1,5 liegt.
Description
- QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
- Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Seriennr.
62/456502 - GEBIET DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen neuen Sekundärbatterie-Pack, insbesondere jene, die Lithium-lonen-Batteriezellen umfassen, mit verbessertem Thermomanagement, welche die Verwendung unter erweiterten Bedingungen von Temperaturextremen erlauben. Insbesondere betrifft die Erfindung die Verwendung eines spezifischen Materials zur thermischen Isolierung eines Sekundärbatterie-Packs und zur weiteren Minimierung des Ausbreitens von Temperaturschwankungen innerhalb eines Batteriepacks. Der Sekundärbatterie-Pack könnte in einem reinen Elektrofahrzeug (EV), einem Plug-in-Hybridfahrzeug (PHEV), einem Hybridfahrzeug (HEV) oder für andere Fahrzeugbatterien verwendet werden.
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Batterien können grob in Primär- und Sekundärbatterien unterteilt werden. Primärbatterien, auch als Einwegbatterien bezeichnet, sind dafür vorgesehen, verwendet zu werden, bis sie leer sind, woraufhin sie einfach durch eine oder mehrere neue Batterien ersetzt werden.
- Sekundärbatterien, häufiger als wiederaufladbare Batterien bezeichnet, können wiederholt aufgeladen und wiederverwendet werden, wodurch sie verglichen mit einer Einwegbatterie wirtschaftliche und ökologische Vorteile sowie Vorteile hinsichtlich der leichten Handhabung bieten. Beispiele für die Sekundärbatterien können Nickel-Cadmium-Batterien, Nickel-Metall-Hybrid-Batterien, Nickel-Wasserstoff-Batterien, Lithium-Sekundärbatterien etc. beinhalten.
- Sekundärbatterien, insbesondere Lithium-Ionen-Batterien, haben sich als Schlüssel-Energiespeichertechnologie herauskristallisiert und sind nun die Haupttechnologie für Geräte der Unterhaltungselektronik, industrielle Anwendungen, Anwendungen im Transportwesen und Energiespeicher-Anwendungen.
- Aufgrund ihres hohen Potentials und ihrer hohen Energie- und Leistungsdichten und auch ihrer guten Lebensdauer sind Sekundärbatterien nun die bevorzugte Batterietechnologie, insbesondere in der Automobilindustrie, da es nun möglich ist, eine längere Reichweite und geeignete Beschleunigung für Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb, wie z.B. Hybrid-Elektrofahrzeuge (HEV), batterieelektrische Fahrzeuge (BEV) und Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEV), bereitzustellen. In der derzeitigen Automobilindustrie werden verschiedene Größen und Formen von Lithium-Ionen-Batteriezellen hergestellt und anschließend in Packs mit unterschiedlichen Konfigurationen montiert. Ein Automobil-Sekundärbatterie-Pack besteht typischerweise aus einer großen Anzahl an Batteriezellen, manchmal mehrere hunderte, sogar tausende, um die gewünschten Anforderungen an Leistung und Kapazität zu erfüllen.
- Dieser Wandel in der Antriebstechnologie geht jedoch nicht ohne technologische Hürden vonstatten, da die Verwendung eines Elektromotors mit dem Bedarf an kostengünstigen Batterien mit hohen Energiedichten, langer Betriebsdauer und der Fähigkeit zum Betrieb unter unterschiedlichsten Bedingungen einhergeht. Obwohl wiederaufladbare Batteriezellen gegenüber Einwegbatterien eine Reihe von Vorteilen bieten, hat dieser Batterietyp auch seine Nachteile. Im Allgemeinen sind die meisten der mit wiederaufladbaren Batterien verbundenen Nachteile auf die verwendeten Batteriechemien zurückzuführen, da diese Chemien in der Regel weniger stabil sind als die, welche in Primärzellen verwendet werden.
- Sekundärbatteriezellen, wie z.B. Lithium-Ionen-Zellen, sind in der Regel anfälliger für Probleme beim Thermomanagement, die auftreten, wenn erhöhte Temperaturen wärmeerzeugende exotherme Reaktionen hervorrufen, wodurch die Temperatur weiter ansteigt und potentiell weitere abträgliche Reaktionen hervorgerufen werden. Während eines derartigen Vorkommnisses wird schnell eine große Menge thermischer Energie freigesetzt, wodurch sich die gesamte Zelle auf eine Temperatur von 850°C oder mehr erhitzt. Aufgrund der erhöhten Temperatur der Zelle, die diesen Temperaturanstieg erfährt, steigt die Temperatur benachbarter Zellen innerhalb des Batteriepacks ebenfalls an. Wenn man die Temperatur dieser benachbarten Zellen ungehindert ansteigen lässt, können sie auch in einen nicht annehmbaren Zustand mit übermäßig hohen Temperaturen innerhalb der Zelle geraten, was einen Dominoeffekt zur Folge hat, bei dem sich der Beginn von Temperaturanstiegen innerhalb einer einzelnen Zelle durch den gesamten Batteriepack hindurch fortsetzt. Infolgedessen wird der Strom aus dem Batteriepack unterbrochen und das System, das den Batteriepack verwendet, ist aufgrund des Schadensausmaßes und der damit verbundenen Freisetzung thermischer Energie anfälliger für umfangreiche Kollateralschäden. Schlimmstenfalls ist die Menge an erzeugter Hitze groß genug, um zum Verbrennen der Batterie sowie von Materialien in der Nähe der Batterie zu führen.
- Des Weiteren wird der Sekundärbatterie-Pack aufgrund der Eigenschaften der Lithium-Ionen-Batterien in einem Umgebungstemperaturbereich von -20°C bis 60°C betrieben. Selbst wenn er jedoch innerhalb dieses Temperaturbereichs betrieben wird, kann der Sekundärbatterie-Pack allmählich seine Kapazität oder Fähigkeit zum Auf- oder Entladen verlieren, wenn die Umgebungstemperatur auf unter 0°C fallen sollte. Abhängig von der Umgebungstemperatur kann die Lebensdauer-Kapazität oder Lade-/Entladefähigkeit der Batterie stark abnehmen, wenn die Temperatur unter 0°C bleibt. Nichtsdestotrotz kann es unvermeidlich sein, dass die Lithium-Ionen-Batterie in Umgebungen verwendet wird, in denen die Umgebungstemperatur außerhalb des optimalen Umgebungstemperaturbereichs fällt, der zwischen 20°C bis 25°C liegt. Diese Faktoren verkürzen nicht nur die Reichweite des Fahrzeugs stark, sondern verursachen auch großen Schaden an der Batterie. Eine Verschlechterung der Energie und Leistung, die bei niedrigeren Temperaturen verfügbar sind, wird einer Verringerung der Kapazität und einem Anstieg des inneren Widerstands zugeschrieben.
- Unter Berücksichtigung des Vorstehenden können in einer Batterie oder Batterieanordnung mit mehreren Zellen erhebliche Temperaturschwankungen von einer Zelle zur nächsten auftreten, was der Leistung des Batteriepacks abträglich ist. Um eine lange Lebensdauer des gesamten Batteriepacks zu fördern, müssen die Zellen unterhalb einer gewünschten Schwellentemperatur liegen. Um die Leistung des Packs zu fördern, sollte die Differenztemperatur zwischen den Zellen in dem Sekundärbatterie-Pack minimiert werden. Abhängig von der Wärmeableitung an die Umgebung werden verschiedene Zellen jedoch unterschiedliche Temperaturen erreichen. Des Weiteren erreichen verschiedene Zellen aus den gleichen Gründen während des Ladevorgangs unterschiedliche Temperaturen. Wenn demzufolge eine Zelle eine erhöhte Temperatur gegenüber den anderen Zellen aufweist, ist ihre Lade- oder Entladeeffizienz anders und deshalb kann sie schneller geladen oder entladen werden als die anderen Zellen. Dies führt zu einer Verringerung der Leistung des gesamten Packs.
- Eine Reihe von Ansätzen wurden verwendet, um entweder das Risiko thermischer Probleme zu senken oder das Risiko thermischer Ausbreitung zu senken. Diese sind in
US-Patent 8,367,233 zu finden, das ein Batteriepack-Thermomanagementsystem offenbart, welches mindestens einen Gehäusefehlerport umfasst, welcher in mindestens eine Wand eines Batteriepackgehäuses integriert ist, wobei der/die Gehäusefehlerport(s) während des normalen Betriebs des Batteriepacks geschlossen bleibt/bleiben und sich während eines thermischen Vorfalls in dem Batteriepack öffnet/öffnen, wodurch ein Strömungsweg bereitgestellt wird, um während des thermischen Vorfalls gebildetes heißes Gas aus dem Batteriepackgehäuse kontrolliert abzulassen. - Ein weiterer Ansatz ist die Entwicklung neuer Zellchemien und/oder Modifikation bestehender Zellchemien. Ein noch weiterer Ansatz ist die Bereitstellung von zusätzlicher Abschirmung auf Zellebene, wodurch verhindert wird, dass sich der Fluss thermischer Energie aus der Zelle, die Thermomanagement-Probleme aufweist, auf benachbarte Zellen ausbreitet. Ein noch weiterer Ansatz ist die Verwendung einer Spaceranordnung, um die Position der Batterie, die den thermischen Vorfall erfährt, an ihrer vorher festgelegten Stelle innerhalb des Batteriepacks zu halten, was dazu beiträgt, die thermischen Auswirkungen auf benachbarte Zellen zu minimieren.
- Wärmedämmung eines Batteriepacks wurde ebenfalls beschrieben, um das Risiko von Temperaturschwankungen oder deren Ausbreitung zu minimieren. Dokument
US 2007/0259258 - Dokument
DE 202005010708 beschreibt einen elektrochemischen Blei-Säure-Startergenerator und einen elektrochemischen Generator zur industriellen Verwendung, dessen Gehäuse Kunststoffschaum, wie z.B. Polypropylen oder Polyvinylchlorid, mit geschlossenen Poren enthält. - Dokument
US2012/0003508 - a) auf chemischem Weg, d.h. Umsetzen von Wasser auf Isocyanat, um CO2 herzustellen, welches das Schäumen des Polyurethans bewirkt;
- b) auf physikalischem Weg, d.h. Verdampfen einer Flüssigkeit mit niedrigem Siedepunkt unter der Einwirkung von Wärme, die durch die exotherme Reaktion zwischen Isocyanat und der Wasserstoffdonorverbindung erzeugt wird, oder
- c) durch Einspritzen von Luft.
- Steife Schäume, die typischerweise durch Umsetzen z.B. eines Polyisocyanats mit einem mit Isocyanat reaktiven Material, wie z.B. Polyol, in Gegenwart eines Treibmittels hergestellt werden, weisen jedoch nicht den hohen Druckverformungsrest auf, der erforderlich ist, wenn Schäume verwendet werden, um die nachteilige Wirkung von mit einem thermischen Vorfall verbundenem Feuer und Explosion zu minimieren.
- In Dokument
US-4,418,127 ist eine modulare Lithium-Batterie beschrieben, die mehrere Zellen aufweist, welche elektrische Anschlussvorrichtungen, die die Zellen mit Ausgangsklemmen verbinden, und Belüftungsvorrichtungen zum Ablassen von Entladungsnebenprodukten in einen chemischen Wäscher aufweisen. Edelstahl-Zellengehäuse werden in ein modulares Aluminiumgehäuse mit einem syntaktischen Epoxyschaum eingesetzt, wobei der Schaum von syntaktischer Beschaffenheit ist, um das Gewicht zu verringern, und Mikroballons, die aus Zusammensetzungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Glas und Keramik zusammengesetzt sind, und Additive zur Verringerung der Entflammbarkeit darin aufweist. - Ein weiteres Hauptproblem in dem aufstrebenden Gebiet von Elektrofahrzeugen ist mit den verwendeten Antrieben verbunden, die Motor, automatisiertes Schaltgetriebe, Achsen und Räder mit dem Achsantrieb verbinden, um die Geschwindigkeit zu steuern und ein größeres Drehmoment zum Antrieb des Fahrzeugs zu erzeugen. Der Hauptunterschied verglichen mit herkömmlichen kraftstoffverbrauchenden Fahrzeugen besteht darin, dass es in Elektrofahrzeugen keine Kupplung oder keinen hydraulischen Drehmomentwandler gibt, so dass die gesamte Systemkonfiguration inhärent weniger elastisch ist, da der Motor und das Getriebesystem direkt mechanisch gekoppelt sind. Dieser Aufbau weist nur einen geringen passiven Dämpfungseffekt auf, der die Störungen dämpfen und Schwingungen vermeiden kann, die hauptsächlich während des Fahrens im unteren Drehzahlbereich zu bemerken sind.
- Tatsächlich ist der dominierende Klang das magnetische Geräusch, das bei hohen Frequenzen ein wimmerndes Geräusch erzeugt. Ein Fahrzeug, das nur mit einem Elektromotor läuft, hat bei niedrigen Frequenzen auch einen geringeren maskierenden Klang. Das bedeutet, dass andere Geräuschanforderungen an zum Beispiel das Geräusch von Komponenten wie Flüssig- oder Luftkühlung/-heizung für die elektrischen Batterien entsprechend geändert werden müssen. Das Geräusch während der Regeneration (Batterieladung) im Ausrollen ist ebenfalls wichtig. Deshalb ist aufgrund der geringen Dämpfung in einem Elektrofahrzeug und des Fehlens passiver Dämpfungshardware verglichen mit einem herkömmlichen Fahrzeug eine Dämpfungsregelungsstrategie erforderlich, um die Antriebsschwingungen zu minimieren.
- Während eine Reihe von Ansätzen zum Einsatz kamen, um zu versuchen, das Risiko thermischer Einbrüche sowieso thermischer Energieausbreitung durch den Batteriepack zu verringern, ist es unerlässlich, dass, wenn ein thermischer Vorfall auf Packebene vorkommt, Risiken für Personen und Eigentum minimiert werden. Mit der Zunahme der Anzahl an Zellen in einer Batterie und der Zunahme der Größe der Zellen, nehmen auch die Notwendigkeit und der Nutzen der Bereitstellung eines geeigneten Thermomanagements zu.
- Des Weiteren besteht immer noch eine Notwendigkeit, Batteriezellen, insbesondere Lithium-lonen-Batterien, besser gegen die nachteilige Wirkung niedriger Temperaturen zu isolieren, die auftreten, wenn das Wetter gravierende niedrige Temperaturen erreicht, die -20°C und sogar noch niedriger erreichen können.
- In diesem Zusammenhang ist eines der wesentlichen Ziele der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines neuen Batteriepacks, der ein geeignetes Thermomanagement bereitstellt, und die Minimierung von Risiken für Personen und Eigentum aufgrund unkontrollierter thermischer Vorfälle, die bisher zu erwarten sind.
- Ein weiteres wesentliches Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines neuen Batteriepacks, der eine Dämpfungsregelung, um die Antriebsschwingungen zu minimieren, und eine bessere Effizienz bei der Steuerung des Ausbreitens von Geräuschen, die von elektrischen Batterien stammen, während deren Verwendung bereitstellt.
- Mit der vorliegenden Erfindung wird angestrebt, dass der beanspruchte Sekundärbatterie-Pack die mit unkontrollierten thermischen Abweichungen verbundenen Probleme, insbesondere für Lithium-Batterien, angeht, effiziente Isoliereigenschaften bei niedrigen Temperaturen aufweist und eine Dämpfungsregelungsstrategie bereitstellt, um die Antriebsschwingungen zu minimieren.
- Unter anderem werden all diese Ziele durch die vorliegende Erfindung erreicht, die sich auf einen Sekundärbatterie-Pack bezieht, umfassend:
- - mindestens ein Batteriemodul-Gehäuse 102, in welchem mehrere Batteriezellen 103 angeordnet sind, welche elektrisch miteinander verbunden sind,
- - einen syntaktischen Silikongummischaum, umfassend ein Silikongummi-Bindemittel und Glashohlkugeln, und wobei der syntaktische Silikongummischaum den offenen Hohlraum des Batteriemodul-Gehäuses 102 teilweise oder vollständig ausfüllt und/oder die Batteriezellen 103 teilweise oder vollständig bedeckt und/oder das Modulgehäuse 102 teilweise oder vollständig bedeckt, und
- - gegebenenfalls einen Deckel, welcher das Batteriemodul-Gehäuse 102 bedeckt.
- Um dieses Ziel zu erreichen, hat die Anmelderin zu ihrem Nutzen völlig überraschend und unerwartet gezeigt, dass es die Wahl von Silikongummi als Bindemittel für einen syntaktischen Schaum, der Glashohlkugeln umfasst, ermöglicht, Probleme, die durch ähnliche Batterien unter Verwendung von syntaktischem Schaum aus organischem Gummi nicht gelöst wurden, zu überwinden.
- Wie hierin verwendet beinhaltet der Ausdruck „Silikongummi“ das vernetzte Produkt einer vernetzbaren Silikonzusammensetzung. Mit „syntaktischer Silikongummischaum“ ist eine Matrix aus Silikongummi gemeint, in der Glashohlkugeln dispergiert sind.
- Des Weiteren ist bekannt, dass die Reichweite eines Elektrofahrzeugs zwischen Ladungen bei Umgebungstemperatur berechnet wird. Fahrern von Elektrofahrzeugen wird bewusst gemacht, dass kalte Temperatur die verfügbare Kilometerleistung verringert. Dieser Verlust wird nicht nur durch elektrisches Erwärmen des Fahrgastraumes verursacht, sondern durch die inhärente Verlangsamung der elektrochemischen Reaktion der Batterie, was die Leistung im kalten Zustand verringert. Somit ermöglicht es die spezifische Wahl von Silikongummi als Bindemittel in dem syntaktischen Schaum, dass der Schaum hervorragende Isolierung hinsichtlich niedriger Temperatur nahe oder unter dem Gefrierpunkt aufweist.
- Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Silikongummi-Bindemitteln gegenüber Bindemitteln aus organischem Gummi für einen syntaktischen Schaum könnte mit dem Versprödungs-(oder Zähigkeitsverlust-)Punkt veranschaulicht werden, der zwischen -20°C bis -30°C für ein typisches Bindemittel aus organischem Gummi liegt, verglichen mit -60°C bis -70°C für Bindemittel gemäß der Erfindung.
- Ein weiterer Vorteil ist ebenfalls mit physikalischen Eigenschaften wie Elastizität verbunden, die für ein Silikongummi-Bindemittel selbst bei Temperaturen, bei denen Bindemittel aus organischem Gummi spröde werden, erhalten bleibt.
- Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines syntaktischen Silikonschaums gemäß der Erfindung ist, dass er eine sehr geringe Wasserabsorption aufweist und die Batteriezellen somit perfekt gegen unerwünschtes Wasser für seine optimalen Verwendungen isoliert. Tatsächlich enthält ein herkömmlicher Silikonschaum im Gegensatz zu syntaktischen Silikonschäumen nur Gasblasen und die Hohlräume sind vollständig oder zumindest teilweise miteinander verbunden, so dass die Möglichkeit besteht, Wasser zu absorbieren und diffundieren, ein Merkmal, das es schwierig macht, ihn in einem Elektrofahrzeug zu verwenden, in dem die Batteriepacks sehr häufig unter dem Fahrzeug oder in dem Fahrzeugboden angebracht sind und regnerische Fahrbedingungen dann mit derartigen Materialien Probleme bereiten könnten.
- Da Temperaturunterschiede die Beständigkeit, Selbstentladungsrate, coulombsche Beständigkeit sowie die irreversiblen Kapazitäts- und Leistungsabschwächungsraten von Batteriezellen über einen weiten Bereich von Chemien beeinträchtigen, ermöglicht der Sekundärbatterie-Pack gemäß der Erfindung einheitliche thermische Bedingungen für alle Zellen in einem Batteriepack oder -modul. Die Wahrscheinlichkeit eines Zellstatus des Ladungsungleichgewichts und des frühen Versagens nicht fehlerhafter Zellen wird deshalb weiter minimiert.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der syntaktische Silikongummischaum als ein Vergussmaterial verwendet, das entweder in dem Batteriemodul-Gehäuse 102 angeordnet ist, um die mehreren Batteriezellen 103 zumindest teilweise zu Verkapseln, und/oder außerhalb des Batteriemodul-Gehäuses 102 angeordnet ist, um das Batteriemodul-Gehäuse 102 zumindest teilweise zu Verkapseln.
- Tatsächlich füllt der syntaktische Silikongummischaum den offenen Hohlraum des Batteriemodul-Gehäuses teilweise oder vollständig und/oder bedeckt die Batteriezellen teilweise oder vollständig. Das Silikongummi-Bindemittel verleiht dem syntaktischen Schaum mechanische Flexibilität und thermische Stabilität über einen breiten Temperaturbereich (z.B. von -70°C bis 200°C). Außerdem absorbiert die Zersetzung des Silikongummi-Bindemittels bei Temperaturen eines thermischen Überschusses (bis zu 850°C) zu Siliciumdioxid und Siliciumoxid eine große Wärmemenge. Deshalb kann die Wärmediffusion von der Zelleinheit zu den benachbarten Zelleinheiten effektiv durch eine thermische Isolierschicht, bei der es sich um den syntaktischen Silikongummischaum handelt, isoliert werden. Die thermischen Abweichungen breiten sich nicht durch das gesamte Batteriemodul aus und dann wird eine Bedrohung der Sicherheit des Nutzers somit verhindert. Außerdem kann der syntaktische Silikongummischaum der Offenbarung für einige Batteriemodule mit in dem Batteriemodul-Gehäuse angeordneten Steuerplatine zwischen den Batteriezellen und der Platine und zwischen Batteriezellen und der Anschlussschaltung angeordnet sein, um das Batterieerhitzungsproblem, das durch die Schaltung und den Stromkreis verursacht wird, zu verringern.
- Die Silikonformulierung enthält Glashohlkugeln und in einer bevorzugten Ausführungsform haben die Glashohlkugeln Schmelzpunkte, die denen eines thermischen Vorfalls ähneln, der in einer Batterie oder eine Gruppe von Batterien in einem Pack auftritt, so dass das Erhitzen das Glas erweicht und schmilzt, was die Wärmeübertragung verringert und andere Batterien um die überhitzte Batterie herum schützt.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Batteriezellen 103 vom Lithium-Ionen-Typ.
- Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst der Sekundärbatterie-Pack gemäß der Erfindung weiter mehrere Wärmeableitungselemente, die an zwei oder mehr Grenzflächen zwischen den Batteriezellen angebracht sind, und mindestens ein Wärmetauscherelement, welches die Wärmeableitungselemente integral miteinander verbindet, das an einer Seite des Batteriemodul-Gehäuses 102 angebracht ist, wobei Wärme, die von den Batteriezellen während des Ladens und Entladens der Batteriezellen erzeugt wird, durch das Wärmetauscherelement entfernt wird. Dies erlaubt ein Abkühlen der Batteriezellen mit höherer Effizienz als herkömmliche Kühlsysteme, selbst ohne Hohlräume zwischen den Batteriezellen oder mit sehr kleinen Hohlräumen zwischen den Batteriezellen, wodurch die Wärmeableitungseffizienz des Sekundärbatterie-Packs maximiert wird und es ermöglicht wird, freien Hohlraum innerhalb des Sekundärbatterie-Packs weiter zu begrenzen.
- Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die Wärmeableitungselemente gemäß der Erfindung aus einem thermisch leitfähigen Material hergestellt, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, und das Wärmetauscherelement ist mit einem oder mehreren Kühlmittelkanälen versehen, so dass dort ein Kühlmittel, wie eine Flüssigkeit oder ein Gas, fließen kann.
- Wärmeableitungselemente gemäß der Erfindung sind nicht sonderlich beschränkt, solange jedes der Wärmeableitungselemente aus einem thermisch leitfähigen Material, wie z.B. einer Metallplatte, die hohe thermische Leitfähigkeit aufweist, hergestellt ist.
- Vorzugsweise ist das Wärmetauscherelement mit einem oder mehreren Kühlmittelkanälen versehen, die es ermöglichen, dass dort ein Kühlmittel hindurchfließen kann. Zum Beispiel können Kühlmittelkanäle, die es ermöglichen, dass ein flüssiges Kühlmittel, wie z.B. Wasser, hindurchfließt, in dem Wärmetauscherelement ausgebildet sein, wodurch eine hervorragende Kühlwirkung mit hoher Zuverlässigkeit verglichen mit einer herkömmlichen Luftkühlstruktur bereitgestellt wird.
- Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst der Sekundärbatterie-Pack gemäß der Erfindung weiter einen Kühlmittel-Einlassverteiler, einen Kühlmittel-Auslassverteiler und mehrere Wärmetauscherrohre als Wärmeableitungselemente, die sich zwischen den Einlass- und Auslassverteilern erstrecken, wobei die Wärmetauscherrohre an einer oder mehreren Grenzflächen zwischen den Batteriezellen angeordnet sind und ein Kühlmittel aufweisen, das hindurchströmt, um von den Batteriezellen während des Ladens und Entladens der Batteriezellen erzeugte Wärme auszutauschen.
- Glashohlkugeln werden in dem syntaktischen Schaum dieser Erfindung verwendet und dienen dazu, die Dichte des Schaums zu verringern. Glashohlkugeln und insbesondere Mikro-Glashohlkugeln sind für diese Anwendung gut geeignet, da sie zusätzlich zu hervorragenden isotropen Druckfestigkeiten die niedrigste Dichte eines Füllstoffes aufweisen, der bei der Herstellung von syntaktischem Schaum mit hoher Druckbeständigkeit von Nutzen wäre. Die Kombination aus hoher Druckfestigkeit und niedriger Dichte macht Mikro-Glashohlkugeln zu dem Füllstoff gemäß der Erfindung mit zahlreichen Vorteilen.
- Gemäß einer Ausführungsform sind Glashohlkugeln Mikro-Glashohlkugeln aus Borsilikatglas, die auch als Glass Bubbles oder Mikro-Glass Bubbles bekannt sind.
- Gemäß einer anderen Ausführungsform haben die Mikro-Hohlkugeln aus Borsilikatglas wirkliche Dichten im Bereich 0,10 Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm3) bis 0,65 Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm3).
- Der Ausdruck „wirkliche Dichte“ bezeichnet den Quotienten, der erhalten wird, indem man die Masse einer Glass Bubbles-Probe durch das wirkliche Volumen dieser Glass Bubbles-Masse, wie durch ein Gaspyknometer gemessen, teilt. Das „wirkliche Volumen“ ist das Aggregatgesamtvolumen der Glass Bubbles, nicht das Schüttvolumen.
- Gemäß einer anderen Ausführungsform beträgt der Gehalt der Glashohlkugeln bis zu 80% Volumenanteil in dem syntaktischen Silikongummischaum oder dem flüssigen vernetzbaren Silikonzusammensetzungsvorläufer des syntaktischen Silikongummischaums, wie nachstehend beschrieben, und am meisten bevorzugt zwischen 5 und 70 Volumen-% des syntaktischen Silikongummischaums oder des flüssigen vernetzbaren Silikonzusammensetzungsvorläufer des syntaktischen Silikongummischaums wie nachstehend beschrieben.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind Glashohlkugeln ausgewählt aus der 3M™ Glass Bubbles Floated-Serie (A16/500, G18, A20/1000, H20/1000, D32/4500 und H50/10.000EPX Glass Bubbles-Produkte) und der 3M™ Glass Bubbles-Serie (wie z.B., jedoch nicht beschränkt auf K1, K15, S15, S22, K20, K25, S32, S35, K37, XLD3000, S38, S38HS, S38XHS, K46, K42HS, S42XHS, S60, S60HS, iM16K, iM30K Glass Bubbles-Produkte), die von 3M Company vertrieben werden. Die Glass Bubbles weisen verschiedene Bruchfestigkeiten im Bereich von 1,72 Megapascal (250 psi) bis 186,15 Megapascal (27.000 psi) auf, bei denen 10 Volumenprozent der ersten Mehrzahl von Glass Bubbles brechen. Andere von 3M vertriebene Glass Bubbles, wie z.B. 3M™ Glass Bubbles - Floated-Serie, 3M™ Glass Bubbles - HGS-Serie und 3M™ Glass Bubbles mit Oberflächenbehandlung, können auch gemäß der Erfindung verwendet werden.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Glass Bubbles unter denen ausgewählt, die Bruchfestigkeiten im Bereich von 1,72 Megapascal (250 psi) bis 186,15 Megapascal (27.000 psi) aufweisen, bei denen 10 Volumenprozent der ersten Mehrzahl von Glass Bubbles brechen.
- Gemäß einer am meisten bevorzugten Ausführungsform sind Glashohlkugeln aus der 3M™ Glass Bubbles-Serie, S15, K1, K25, iM16K, S32 und XLD3000, ausgewählt.
- Um die freien Hohlräume mit syntaktischem Silikongummischaum gemäß der Erfindung zu füllen, ist es möglich:
- a) entweder einen flüssigen vernetzbaren Silikonzusammensetzungsvorläufer eines syntaktischen Silikongummischaums gemäß der Erfindung zu verwenden, der Glashohlkugeln umfasst, welcher nach Einspritzen oder freiem Fließen die freien Hohlräume füllt und durch Vernetzung aushärtet,
- b) oder einen herausgearbeiteten oder zuvor geformten Block eines syntaktischen Silikongummischaums, der Glashohlkugeln umfasst, zu verwenden, der zum Zeitpunkt der Montage in das Gehäuse eingefügt wird.
- Die Verwendung eines flüssigen vernetzbaren Silikonzusammensetzungsvorläufers eines syntaktischen Silikongummischaums, der Glashohlkugeln umfasst, in der Batterie erleichtert das Füllen derselben verglichen mit einem herkömmlichen flüssigen vernetzbaren Silikonvorläufer eines Silikonschaums, da das Schäumungsverfahren eines herkömmlichen Schaums geblasene Gasblasen erzeugt und die Hohlräume vollständig oder zumindest teilweise miteinander verbunden sind, was zahlreiche Fehler in dem erhaltenen Silikonschaum und Füllprobleme verursacht.
- Tatsächlich werden herkömmliche Silikonschäume mit Hilfe von mehreren Verfahren erhalten, z.B. durch Zugabe eines thermisch zersetzbaren Treibmittels, oder durch Formen und Aushärten, während ein Wasserstoffgas-Nebenprodukt gebildet wird. In dem Verfahren der Zugabe eines thermisch zersetzbaren Treibmittels stellen die Toxizität und der Geruch zersetzter Gase Probleme dar. Das Verfahren der Verwendung eines Wasserstoffgas-Nebenprodukts während des Härtungsschritts leidet unter derartigen Problem wie der potentiellen Explosion von Wasserstoffgas und der vorsichtigen Handhabung der ungehärteten Zusammensetzung während der Lagerung. Des Weiteren stößt das gaserzeugende Verfahren auf Schwierigkeiten bei der Bildung kontrollierter gleichmäßiger Zellen.
- Die Verwendung von expandierbarem syntaktischem Silikongummischaum erleichtert das Füllen von leerem Raum in dem Batterie-Pack, da der Quelldruck den Schaum in alle Hohlräume und Aussparungen der zu füllenden Geometrie drückt. Dieses Verfahren erlaubt es auch, jegliche Geometrie zu füllen, was unter Verwendung vorgefertigter Blöcke nicht möglich ist.
- Silikongummi, der als Bindemittel in dem syntaktischen Schaum gemäß der Erfindung verwendet wird, wird oft als Silikonelastomer bezeichnet und ist aus drei bis vier wesentlichen Bestandteilen aufgebaut. Diese Bestandteile sind (i) ein oder mehrere reaktive Silikonpolymere, (ii) gegebenenfalls ein oder mehrere Füllstoffe, (iii) ein Vernetzungsmittel und (iv) ein Katalysator. Im Allgemeinen gibt es zwei Hauptarten von Silikongummizusammensetzungen, bei denen es sich um warmvulkanisierten, (HTV), Silikongummi und um bei Raumtemperatur vulkanisierenden, (RTV), Silikongummi handelt. Warmvulkanisierte oder Hochtemperatur-Vulkanisations(HTV)-Silikongummizusammensetzungen werden oft je nach der ungehärteten Viskosität der Zusammensetzung weiter in Gummi mit hoher Konsistenz (HCR) oder flüssigen Silikongummi (LSR) unterteilt. Die Ausdrücke „bei Raumtemperatur vulkanisierende"(RTV)-Silikongummizusammensetzungen können jedoch irreführend sein, da einige RTV-Zusammensetzungen ein wenig Wärme erfordern können, um die Reaktion bei einer vernünftigen Rate voranschreiten zu lassen.
- Das Silikongummi-Bindemittel, in dem Glashohlkugeln dispergiert sind, kann durch Härten entweder einer Organopolysiloxanzusammensetzung vom additionshärtenden Typ, einer Organopolysiloxanzusammensetzung vom peroxidhärtenden Typ oder einer Organopolysiloxanzusammensetzung vom Kondensationstyp erhalten werden.
- Derartige Silikonzusammensetzungen sind Fachleuten auf dem Gebiet von Silikonen wohlbekannt. Die Organopolysiloxanzusammensetzung vom additionshärtenden Typ ist vorzugsweise derart definiert, dass sie hauptsächlich (1) 100 Gewichtsteile eines Organopolysiloxans mit mindestens zwei an Siliciumatome gebundene Alkenylgruppen in einem Molekül, (2) 0,1 bis 50 Gewichtsteile eines Organohydrogenpolysiloxans mit mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei an Siliciumatome gebundene Wasserstoffatome (d.h. SiH-Gruppen) in einem Molekül und (3) eine katalytische Menge eines Additionsreaktionskatalysators umfasst. Die Organopolysiloxanzusammensetzung vom peroxidhärtenden Typ ist vorzugsweise derart definiert, dass sie hauptsächlich (1) 100 Gewichtsteile eines Organopolysiloxans mit mindestens zwei an Siliciumatome gebundene Alkenylgruppen in einem Molekül und (2) eine katalytische Menge eines organischen Peroxids umfasst. Die Organopolysiloxanzusammensetzungen vom Kondensationstyp, die über Polykondensation vernetzen, beinhalten im Allgemeinen ein Silikonöl, im Allgemeinen ein Polydimethylsiloxan, mit Hydroxyl-Endgruppen, gegebenenfalls präfunktionalisiert mit einem Silan, um hydrolysierbare und kondensierbare Enden aufzuweisen, und ein Vernetzungsmittel, einen Polykondensationskatalysator, herkömmlicherweise ein Zinnsalz oder ein Alkyltitanat.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der syntaktische Silikongummischaum erhalten durch Härten einer Organopolysiloxanzusammensetzung X vom additionshärtenden Typ. Diese Ausführungsform bietet mehrere Vorteile gegenüber Einkomponenten-Systemen (Organopolysiloxanzusammensetzungen vom Kondensationstyp), insbesondere in Produktionsumgebungen. Da es der Katalysator ist und nicht Feuchtigkeit, wie im Fall eines kondensationshärtenden Silikons, der die Härtung bewirkt, weisen sie keine Probleme hinsichtlich der Querschnittsdicke auf. Tatsächlich werden sie vorteilhafterweise für Anwendungen wie Verguss, Verkapseln und große Gussstücke verwendet. Organopolysiloxanzusammensetzungen vom additionshärtenden Typ setzen keine Reaktionsnebenprodukte frei, so dass sie in geschlossenen Umgebungen aushärten können. Ihr Aushärten kann auch durch Warmhärtung stark beschleunigt werden, jedoch kann Aushärtung leicht ohne die Notwendigkeit von Wärme erzielt werden, z.B. bei Umgebungstemperatur von 20°C (+/- 5°C), indem man die Menge des Inhibitors und/oder Katalysators einstellt, was ein großer Vorteil verglichen mit Peroxidhärtung ist, die eine Temperatur von über 90°C erfordert.
- Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst die Organopolysiloxanzusammensetzung X vom additionshärtenden Typ:
- a) mindestens ein Organopolysiloxan A, welches mindestens zwei an Silicium gebundene Alkenylgruppen pro Molekül aufweist, wobei die Alkenylgruppen jeweils 2 bis 14 Kohlenstoffatome enthalten, wobei die Alkenylgruppen vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Vinyl, Allyl, Hexenyl, Decenyl und Tetradecenyl, und wobei die Alkenylgruppen am stärksten bevorzugt Vinylgruppen sind,
- b) mindestens eine Siliciumverbindung B mit mindestens zwei und vorzugsweise mindestens drei an Silicium gebundenen Wasserstoffatomen pro Molekül,
- c) Glashohlkugeln D, und vorzugsweise Mikro-Glashohlkugeln aus Borsilikatglas,
- d) einen Hydrosilylierungskatalysator C,
- e) gegebenenfalls mindestens ein Mittel G zum Regeln der Aushärtungsgeschwindigkeit, welches die Aushärtungsgeschwindigkeit der Silikonzusammensetzung verlangsamt,
- f) gegebenenfalls mindestens ein reaktives Verdünnungsmittel E, welches mittels Hydrosilylierungsreaktion reagiert, und
- g) gegebenenfalls mindestens ein Additiv H, wie ein Pigment, ein Farbstoff, Tone, ein oberflächenaktives Mittel, hydriertes Rizinusöl, Wollastonit, Aluminiumtrihydrat, Magnesiumhydroxid, Halloysit, Huntit Hydromagnesit, Blähgraphit, Zinkborat, Glimmer oder ein pyrogenes Siliciumdioxid.
- Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst die Organopolysiloxanzusammensetzung X vom additionshärtenden Typ:
- a) mindestens ein Organopolysiloxan Ader folgenden Formel:
- - R und R'' unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus einem C1 bis C30 Kohlenwasserstoffrest und vorzugsweise R und R eine Alkylgruppe sind, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methyl, Ethyl, Propyl, Trifluorpropyl und Phenyl, und am meisten bevorzugt Reine Methylgruppe ist,
- - R' eine C1 bis C20 Alkenylrest ist und R' vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Vinyl, Allyl, Hexenyl, Decenyl und Tetradecenyl, und am meisten bevorzugt R' ein Vinylrest ist und
- - n eine ganze Zahl mit einem Wert von 5 bis 1000 und vorzugsweise von 5 bis 100 ist,
- b) mindestens eine Siliciumverbindung B, umfassend mindestens zwei an Silicium gebundene Wasserstoffatome pro Molekül und vorzugsweise ein Gemisch von zwei Siliciumverbindungen B, von denen eine zwei an Silicium gebundene telechele Wasserstoffatome pro Molekül umfasst, frei von seitenständigen an Silicium gebundenen Wasserstoffatomen pro Molekül und die andere mindestens drei an Silicium gebundene Wasserstoffatome pro Molekül umfasst,
- c) eine wirksame Menge eines Hydrosilylierungskatalysators C und vorzugsweise eines Hydrosilylierungskatalysators C auf Platinbasis,
- d) Glashohlkugeln D und vorzugsweise Mikro-Glashohlkugeln aus Borsilikatglas,
- e) gegebenenfalls und vorzugsweise mindestens ein reaktives Verdünnungsmittel E zur Verringerung der Viskosität der Zusammensetzung, das über eine Hydrosilylierungsreaktion reagiert und ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus:
- - einer Siliciumverbindung, die eine einzelne Siliciumhydridgruppe pro Molekül umfasst, und
- - einer organischen Verbindung, die eine einzelne ethylenisch ungesättigte Gruppe enthält, wobei die organische Verbindung vorzugsweise ein organisches α-Olefin ist, das 3 bis 20 Kohlenstoffatome enthält, und am meisten bevorzugt ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Dodecen, Tetradecen, Hexadecen, Octadecen und einer Kombination derselben und alle mit einer endständigen Vinylgruppe,
- - einem Organopolysiloxan mit einer einzelnen telechelen Alkenylgruppe, wobei die telechele Alkenylgruppe vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Vinyl, Allyl, Hexenyl, Decenyl und Tetradecenyl, und am meisten bevorzugt eine Vinylgruppe ist,
- f) gegebenenfalls mindestens ein Additiv H, wie ein Pigment, ein Farbstoff, Tone, ein oberflächenaktives Mittel, hydriertes Rizinusöl, Wollastonit, Aluminiumtrihydrat, Magnesiumhydroxid, Halloysit, Huntit Hydromagnesit, Blähgraphit, Zinkborat, Glimmer oder ein pyrogenes Siliciumdioxid, und
- g) gegebenenfalls mindestens ein Mittel G zum Regeln der Aushärtungsgeschwindigkeit, welches die Aushärtungsgeschwindigkeit der Silikonzusammensetzung verlangsamt.
- Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist das reaktive Verdünnungsmittel E:
- - ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Dodecen, Tetradecen, Hexadecen, Octadecen oder einer Kombination derselben und alle mit einer endständigen Vinylgruppe, oder
- - ein flüssiges Organopolysiloxan der Formel I
- R und R2 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus einem C1 bis C30 Kohlenwasserstoffrest und sie vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Methyl, Ethyl, Propyl, Trifluorpropyl und Phenyl, und am meisten bevorzugt Methylgruppen sind,
- R1 ein C1 bis C20 Alkenylrest ist und R1 vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Vinyl, Allyl, Hexenyl, Decenyl oder Tetradecenyl, und am meisten bevorzugt R1 Vinyl ist, und
- x zwischen 0 und 100 ist und derart ausgewählt ist, dass es die Viskosität der Organopolysiloxanzusammensetzung X vom additionshärtenden Typ verglichen mit der gleichen Zusammensetzung ohne das reaktive Verdünnungsmittel verringert.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist Organopolysiloxan A ausgewählt aus der Gruppe von Dimethylpolysiloxanen, die Dimethylvinylsilyl-Endgruppen enthalten.
- Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform, wobei:
- - die Viskosität bei 25°C des Organopolysiloxans A zwischen 5 mPa· s und 60000 mPa-s und vorzugsweise zwischen 5 mPa·s und 5000 mPa·s und am meisten bevorzugt zwischen 5 mPa·s und 350 mPa·s beträgt,
- - die Viskosität bei 25°C der Siliciumverbindung B, umfassend zwei an Silicium gebundene telechele Wasserstoffatome pro Molekül, frei von seitenständigen an Silicium gebundenen Wasserstoffatomen pro Molekül, zwischen 5 und 100 mPa·s beträgt und
- - die Viskosität bei 25°C der Siliciumverbindung B, umfassend mindestens drei an Silicium gebundene Wasserstoffatome pro Molekül, zwischen 5 und 2000 mPa·s beträgt.
- Alle Viskositäten, die in der vorliegenden Beschreibung berücksichtigt sind, entsprechen einem dynamischen Viskositätswert, die in einer per se bekannten Weise bei 25°C mit einem Gerät vom Brookfield-Typ gemessen wird. Was flüssige Produkte angeht, ist die Viskosität, die in der vorliegenden Beschreibung berücksichtigt ist, die dynamische Viskosität bei 25°C, bekannt als die „Newtonsche“ Viskosität, d.h. die dynamische Viskosität, die in einer per se bekannten Weise bei einem ausreichend geringen Scherratengradienten gemessen wird, so dass die gemessene Viskosität unabhängig von dem Ratengradienten ist.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Viskositäten bei 25°C des Organopolysiloxans A und der Siliciumverbindung B, die mindestens zwei an Silicium gebundene Wasserstoffatome pro Molekül umfasst, derart gewählt, dass die Viskosität bei 25°C der Organopolysiloxanzusammensetzung X vom additionshärtenden Typ zwischen 500 mPa·s und 300.000 mPa-s liegt, so dass sie in das Batteriemodul-Gehäuse 102 eingespritzt werden kann. Wenn die Option des Gießens der Zusammensetzung in das Batteriemodul-Gehäuse 102 gewählt wird, dann werden die Komponenten der Organopolysiloxanzusammensetzung X vom additionshärtenden Typ so gewählt, dass ihre Viskosität zwischen 500 mPa·s bis 5000 mPa·s und am meisten bevorzugt zwischen 500 mPa·s bis 2500 mPa·s liegt.
- Beispiele für Hydrosilylierungskatalysatoren C sind Hydrosilylierungskatalysatoren wie der in
US-Patent Nr. 3,715,334 gezeigte Karstedt-Katalysator oder andere den Fachleuten bekannte Platin- oder Rhodium-Katalysatoren, und beinhalten auch mikroverkapselte Hydrosilylierungskatalysatoren, z.B. jene, die im Stand der Technik bekannt sind, wie z.B. inUS-Patent Nr. 5009957 gezeigt. Für diese Erfindung relevante Hydrosilylierungskatalysatoren können jedoch mindestens eines der folgenden Elemente enthalten: Pt, Rh, Ru, Pd, Ni, z.B. Raney-Nickel, und deren Kombinationen. Der Katalysator ist gegebenenfalls an einen inerten oder aktiven Träger gekoppelt. Beispiele für bevorzugte Katalysatoren, die verwendet werden können, beinhalten Katalysatoren vom Platin-Typ, wie z.B. Chlorplatinsäure, Alkohollösungen von Chlorplatinsäure, Komplexe von Platin und Olefinen, Komplexe von Platin und 1,3-Divinyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxan und Pulver, auf denen Platin geträgert ist, etc.. Die Platinkatalysatoren sind in der Literatur umfassend beschrieben. Insbesondere können erwähnt werden die Komplexe von Platin und einem organischen Produkt, die in US-Patenten Nr.3,159,601 ,3,159,602 und3,220,972 und den Europäischen PatentenEP-A-057,459 EP-188,978 EP-A-190,530 3,419593 ,3,715,334 ,3,377,432 ,3,814,730 und3,775,452 von Karstedt beschrieben sind. Insbesondere sind Katalysatoren von Platin-Typ besonders wünschenswert. - Beispiele für das Mittel G zum Regeln der Aushärtungsgeschwindigkeit, die auch als Inhibitor bekannt sind, dienen dazu, die Aushärtung des compoundierten Silikons bei Bedarf zu verlangsamen. Mittel zum Regeln der Aushärtungsgeschwindigkeit sind im Stand der Technik wohlbekannt und Beispiele für derartige Materialien sind in US-Patenten zu finden.
US-Patent 3,923,705 bezieht sich auf die Verwendung von Vinyl enthaltenden cyclischen Siloxanen.US-Patent 3,445,420 beschreibt die Verwendung von acetylenischen Alkoholen.US-Patent 3,188,299 zeigt die Wirksamkeit heterocyclischer Amine.US-Patent 4,256,870 beschreibt Alkylmaleate, die zur Regelung der Aushärtung verwendet werden. Olefinische Siloxane können ebenfalls verwendet werden, wie inUS-Patent 3,989,667 beschrieben. Polydiorganosiloxane, die Vinylreste enthalten, werden ebenfalls verwendet und diese Technik ist in US-Patenten3,498,945 ,4,256,870 und4,347,346 gezeigt. Bevorzugte Inhibitoren für diese Zusammensetzung sind Methylvinylcyclosiloxane, 3-Methyl-1-butin-3-ol und 1-Ethinyl-1-cyclohexanol, wobei das 1,3,5,7-Tetramethyl-1,3,5,7-tetravinylcyclotetrasiloxan in Mengen von 0,002% bis 1,00% der Silikonverbindung, abhängig von der gewünschten Aushärtungsgeschwindigkeit, am meisten bevorzugt ist. - Das bevorzugte Mittel G zum Regeln der Aushärtungsgeschwindigkeit ist ausgewählt aus:
- - 1,3,5,7-Tetramethyl-1,3,5,7-tetravinyl-cyclotetrasiloxan,
- - 3-Methyl-1-butin-3-ol und
- - 1-Ethinyl-1-cyclohexanol.
- Um eine längere Verarbeitungszeit oder „Topfzeit“ zu erzielen, wird die Menge des Mittels G zum Regeln der Aushärtungsgeschwindigkeit so eingestellt, dass die gewünschte „Topfzeit“ erreicht wird. Die Konzentration des Katalysatorinhibitors in der vorliegenden Silikonzusammensetzung ist ausreichend, um das Aushärten der Zusammensetzung bei Umgebungstemperatur zu verzögern, ohne das Aushärten bei erhöhten Temperaturen zu verhindern oder übermäßig zu verlängern. Diese Konzentration wird stark variieren, abhängig von dem verwendeten speziellen Inhibitor, der Beschaffenheit und Konzentration des Hydrosilylierungskatalysators und der Beschaffenheit des Organohydrogenpolysiloxans. Inhibitorkonzentrationen von nur einem Mol Inhibitor pro Mol Metall der Platingruppe liefern in einigen Fällen eine zufriedenstellende Lagerstabilität und Aushärtungsgeschwindigkeit. In anderen Fällen können Inhibitorkonzentrationen von bis zu 500 oder mehr Mol Inhibitor pro Mol eines Metalls der Platingruppe erforderlich sein. Die optimale Konzentration für einen speziellen Inhibitor in einer vorgegebenen Silikonzusammensetzung kann durch routinemäßiges Experimentieren leicht bestimmt werden.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind für die Organopolysiloxanzusammensetzung X vom additionshärtenden Typ die Gewichtsverhältnisse des Organopolysiloxans A, des reaktiven Verdünnungsmittels E, falls vorhanden, und der Siliciumverbindung B derart, dass das gesamte Molverhältnis der an das Silicium gebundenen Wasserstoffatome zu den gesamten Alkenylresten, die an das Silicium gebunden sind, innerhalb eines Bereichs von 0,35 bis 10 und vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 0,4 bis 1,5 liegt.
- Einige Additive H, wie z.B. ein Pigment, ein Farbstoff, Tone, ein oberflächenaktives Mittel, hydriertes Rizinusöl, Wollastonit oder ein pyrogenes Siliciumdioxid (welche den Fluss des compoundierten Siliciumprodukts verändern) können auch in der Organopolysiloxanzusammensetzung X vom additionshärtenden Typ verwendet werden.
- Mit „Farbstoff“ ist nur eine gefärbte oder fluoreszierende organische Substanz gemeint, die einem Substrat durch selektive Absorption von Licht Farbe verleihen. Mit „Pigment“ sind gefärbte, schwarze, weiße oder fluoreszierende teilchenförmige organische oder anorganische Feststoffe gemeint, die gewöhnlich in dem Träger oder Substrat, in dem sie eingeschlossen sind, unlöslich sind und von diesem im Wesentlichen physikalisch und chemisch nicht beeinflusst werden. Es verändert das Erscheinungsbild durch selektive Absorption und/oder durch Streuung von Licht. Ein Pigment behält im Allgemein während des gesamten Färbeprozesses eine kristalline oder teilchenförmige Struktur. Pigmente und Farbstoffe sind im Stand der Technik wohlbekannt und müssen hierin nicht im Einzelnen beschrieben werden.
- Tone sind Produkte, die per se bereits wohlbekannt sind, die z.B. in der Veröffentlichung „Mineralogie des argiles [Mineralogie von Tone], S, Caillere, S. Henin, M. Rautureau, 2. Ausgabe 1982, Masson“ beschrieben sind. Tone sind Silicate, die ein Kation enthalten, das aus Calcium-, Magnesium-, Aluminium-, Natrium-, Kalium- und Lithiumkationen und Gemischen davon ausgewählt sein kann. Beispiele für derartige Produkte, die genannt werden können, beinhalten Tone der Smektit-Familie, wie z.B. Montmorillonite, Hektorite, Bentonite, Beidellite und Saponite, und auch der Vermiculit-, Stevensit- und Chlorit-Familien. Diese Tone können natürlichen oder synthetischen Ursprungs sein. Der Ton ist vorzugsweise ein Bentonit oder ein Hectorit und diese Tone können mit einer chemischen Verbindung ausgewählt aus quartären Aminen, tertiären Aminen, Aminacetaten, Imidazolinen, Aminseifen, Fettalkoholsulfaten, Alkylarylsulfonaten und Aminoxiden und Gemischen davon modifiziert sein. Tone, die gemäß der Erfindung verwendet werden können, beinhalten synthetische Hectorite (auch bekannt als Laponite), wie z.B. die von Laporte unter dem Namen Laponite XLG, Laponite RD und Laponite RDS vertriebenen Produkte (diese Produkte sind Natriummagnesiumsilicate und insbesondere Lithiummagnesiumnatriumsilicate); Bentonite, wie z.B. das unter dem Namen Bentone HC von Rheox vertriebene Produkt; Magnesiumaluminiumsilicate, insbesondere hydratisierte, wie z.B, das von R. T. Vanderbilt Company unter dem Namen Veegum Ultra vertriebene Produkt, oder Calciumsilikate, und insbesondere das in synthetischer Form unter dem Namen Micro-Cel C von der Firma CELITE ET WALSH ASS vertriebene.
- Viele oberflächenaktive Silikonpolyether sind erhältlich, aber ein bevorzugter Silikonpolyether zum Eindicken einer Silikonverbindung dieser Erfindung wäre SP 3300 von Elkem Silikones USA.
- Ein anderes bevorzugtes Additiv H ist ein Rheologie-Modifizierer, wie z.B. Thixcin R, ein hydriertes Rhizinusöl von Elementis Specialties, New Jersey, USA.
- Wollastonit, auch bekannt als Calciummetasilikat, ist ein natürlich vorkommendes Mineral und könnte als Flammschutzmittel zugegeben werden (die zugegebenen Mengen variieren je nach der Anwendung und liegen im Bereich zwischen 1 Gewichtsteil bis 15 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Organopolysiloxanzusammensetzung X vom additionshärtenden Typ. Das Wollastonit, das in dieser Erfindung verwendet werden könnte, liegt in abgebauter Form vor und weist eine azikulare Morphologie, das heißt, eine nadelähnliche Form, auf. Bevorzugte Wollastonit-Güteklassen sind aus Materialien, die von NYCO(R) Minerals, Inc., Willsboro N.Y. geliefert werden, ausgewählt.
- Aluminiumtrihydrat (ATH) ist ein gebräuchlicher flammhemmender Füllstoff. Er zersetzt sich, wenn er auf über 180-200°C erhitzt wird, an welchem Punkt er Wärme absorbiert und Wasser freisetzt, um die Flamme zu löschen. Magnesiumhydroxid (MDH) weist eine höhere Wärmebeständigkeit auf als ATH. Endotherme (wärmeabsorbierende) Zersetzung beginnt bei 300°C, woraufhin Wasser freigesetzt wird, das als Flammschutzmittel dienen könnte.
- Huntit/Hydromagnesit-Mischungen (Mg3Ca(CO3)4 / Mg5(CO3)4(OH)2·4 H2O). Huntit und Hydromagnesit kommen in der Natur nahezu ausnahmslos als Gemische vor. Das Hydromagnesit beginnt sich zwischen 220°C (im Freien) und 250°C (unter Druck in einem Extruder) zu zersetzen, was hoch genug ist, so dass es als Flammschutzmittel verwendet werden kann. Das Hydromagnesit gibt Wasser ab und absorbiert Wärme, ganz ähnlich wie ATH und MDH. Im Gegensatz dazu zersetzt sich das Huntit oberhalb von 400°C, wobei es Wärme absorbiert, aber Kohlendioxid freisetzt.
- Pyrogene Siliciumdioxide können ebenfalls als Additiv H verwendet werden, um die Rheologie dieser Materialien zu verändern. Pyrogene Siliciumdioxide können erhalten werden durch Hochtemperaturpyrolyse einer flüchtigen Siliciumverbindung in einer Knallgasflamme, wodurch sich feinverteiltes Siliciumdioxid bildet. Dieser Vorgang ermöglicht es insbesondere, hydrophiles Siliciumdioxid zu erhalten, das eine große Anzahl an Silanolgruppen an deren Oberfläche aufweist, die eine Silikonzusammensetzung in der Regel stärker verdicken als Siliciumdioxid mit geringen Mengen an Silanol. Derartige hydrophile Siliciumdioxide wird z.B. unter den Namen Aerosil 130, Aerosil 200, Aerosil 255, Aerosil 300 und Aerosil 380 von Degussa und Cab-O-Sil HS-5, Cab-O-Sil EH-5, Cab-O-Sil LM-130, Cab-O-Sil MS-55 und Cab-O-Sil M-5 von Cabot vertrieben. Es ist möglich, die Oberfläche des Siliciumdioxids über eine chemische Reaktion chemisch zu modifizieren, was eine Verringerung der Anzahl an Silanolgruppen herbeiführt. Es ist insbesondere möglich, Silanolgruppen durch hydrophobe Gruppen zu ersetzen: dann wird ein hydrophobes Siliciumdioxid erhalten. Die hydrophoben Gruppen können sein:
- - Trimethylsiloxylgruppen, die insbesondere durch Behandeln von pyrogenem Siliciumdioxid in Gegenwart von Hexamethyldisilazan erhalten werden. So behandelte Siliciumdioxide sind gemäß der CTFA (6. Ausgabe, 1995) als „Silica Silylate“ bekannt. Sie werden z.B. unter den Bezeichnungen Aerosil R812 von Degussa und Cab-O-Sil TS-530 von Cabot vertrieben, oder
- - Dimethylsilyloxyl- oder Polydimethylsiloxangruppen, die insbesondere durch Behandeln von pyrogenem Siliciumdioxid in Gegenwart von Polydimethylsiloxan oder Methyldichlorsilan erhalten werden.
- So behandelte Siliciumdioxide sind gemäß der CTFA (6. Ausgabe, 1995) als „Silica dimethyl silylate“ bekannt. Sie werden z.B. unter den Bezeichnungen Aerosil R972 und Aerosil R974 von Degussa und Cab-O-Sil TS-610 und Cab-O-Sil TS-720 von Cabot vertrieben. Das pyrogene Siliciumdioxid hat vorzugsweise eine Teilchengröße, die nanometrisch bis mikrometrisch sein kann, z.B. im Bereich von etwa 5 bis 200 nm.
- Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird die Organopolysiloxanzusammensetzung X vom additionshärtenden Typ vor der Verwendung als Mehrkomponenten-RTV, das mindestens zwei getrennte Packungen umfasst, die vorzugsweise luftdicht sind, gelagert, wobei der Hydroxsilylierungskatalysator C nicht in der gleichen Packung mit der Siliciumverbindung B oder mit dem reaktiven Verdünnungsmittel E vorliegt, wenn es vorhanden ist und wenn es sich um eine Siliciumverbindung handelt, die eine einzelne Siliciumhydridgruppe pro Molekül umfasst.
- Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird die Organopolysiloxanzusammensetzung X vom additionshärtenden Typ vor der Verwendung als Mehrkomponenten-RTV, das mindestens zwei getrennte Packungen umfasst, die vorzugsweise luftdicht sind, gelagert:
- a) wobei die erste Packung A1 umfasst:
- - 100 Gewichtsteile mindestens eines Organopolysiloxans A gemäß der Erfindung und wie vorstehend definiert,
- - 5 bis 30 Gewichtsteile Glashohlkugeln D gemäß der Erfindung und wie vorstehend definiert und
- - 0 bis 30 und vorzugsweise 5 bis 30 Gewichtsteile mindestens eines reaktiven Verdünnungsmittels E gemäß der Erfindung und wie vorstehend definiert und
- - 4 bis 150 ppm, bezogen auf das Metall Platin, eines Hydrosilylierungskatalysators auf Platinbasis C,
- b) wobei die zweite Packung A2 umfasst:
- - 100 Gewichtsteile mindestens eines Organopolysiloxans A gemäß der Erfindung und wie vorstehend definiert,
- - 10 bis 70 Gewichtsteile einer Siliciumverbindung B, umfassend zwei an Silicium gebundene telechele Wasserstoffatome pro Molekül, gemäß der Erfindung und wie vorstehend definiert,
- - 5 bis 25 Gewichtsteile einer Siliciumverbindung B, umfassend mindestens drei an Silicium gebundene Wasserstoffatome pro Molekül, gemäß der Erfindung und wie vorstehend definiert,
- - 5 bis 30 Gewichtsteile Glashohlkugeln D gemäß der Erfindung und wie vorstehend definiert und
- - eine wirksame Menge mindestens eines Mittels G zum Regeln der Aushärtungsgeschwindigkeit, welches die Aushärtungsgeschwindigkeit verlangsamt.
- Ein anderes Ziel der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Sekundärbatterie-Packs gemäß der Erfindung und wie vorstehend beschrieben, umfassend die Schritte:
- a) Herstellen mindestens eines Batteriemodul-Gehäuses 102, in welchem mehrere Batteriezellen 103 angeordnet sind, die elektrisch miteinander verbunden sind,
- b) Einbringen der Organopolysiloxanzusammensetzung X des additionshärtenden Typs wie in Anspruch 3 oder 11 definiert in das Batteriemodul-Gehäuse 102,
- c) vollständiges oder teilweises Auffüllen des Batteriemodul-Gehäuses 102 und
- d) Aushärten lassen, um einen syntaktischen Silikongummischaum zu bilden, welcher ein Silikongummi-Bindemittel und Glashohlkugeln umfasst, und gegebenenfalls
- e) Bedecken des Batteriemodul-Gehäuses 102 mit einem Deckel.
- Eine bevorzugte Ausführungsform des vorstehenden Verfahrens gemäß der Erfindung betrifft die Herstellung der Organopolysiloxanzusammensetzung X vom additionshärtenden Typ, umfassend die Schritte:
- a) Zuführen einer flüssigen Silikonbasis MS1 in eine Basiszufuhrleitung, wobei die flüssige Silikonbasis umfasst:
- i) mindestens ein Organopolysiloxan A, welches mindestens zwei an Silicium gebundene Alkenylgruppen pro Molekül aufweist, wobei die Alkenylgruppen jeweils 2 bis 14 Kohlenstoffatome enthalten, wobei die Alkenylgruppen vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Vinyl, Allyl, Hexenyl, Decenyl und Tetradecenyl, und wobei die Alkenylgruppen am stärksten bevorzugt Vinylgruppen sind,
- ii) Glashohlkugeln D, und vorzugsweise Mikro-Glashohlkugeln aus Borsilikatglas D1,
- iii) mindestens eine Siliciumverbindung B mit mindestens zwei und vorzugsweise mindestens drei an Silicium gebundenen Wasserstoffatomen pro Molekül und
- iv) gegebenenfalls mindestens ein Mittel G zum Regeln der Aushärtungsgeschwindigkeit, welches die Aushärtungsgeschwindigkeit verlangsamt,
- b) Zuführen eines Katalysator-Masterbatchs MC in eine Katalysatorzufuhrleitung, wobei der Katalysator-Masterbatch umfasst:
- i) mindestens einen Hydrosilylierungskatalysator C; und
- ii) gegebenenfalls mindestens ein Organopolysiloxan A, welches mindestens zwei an Silicium gebundene Alkenylgruppen pro Molekül aufweist, wobei die Alkenylgruppen jeweils 2 bis 14 Kohlenstoffatome enthalten, wobei die Alkenylgruppen vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Vinyl, Allyl, Hexenyl, Decenyl und Tetradecenyl, und wobei die Alkenylgruppen am stärksten bevorzugt Vinylgruppen sind;
- c) Zuführen eines Inhibitor-Masterbatchs MI in eine Inhibitorzufuhrleitung, wobei der Inhibitor-Masterbatch umfasst:
- i) ein Mittel G zum Regeln der Aushärtungsgeschwindigkeit, welches die Aushärtungsgeschwindigkeit verlangsamt; und
- ii) gegebenenfalls mindestens ein Organopolysiloxan A, welches mindestens zwei an Silicium gebundene Alkenylgruppen pro Molekül aufweist, wobei die Alkenylgruppen jeweils 2 bis 14 Kohlenstoffatome enthalten, wobei die Alkenylgruppen vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Vinyl, Allyl, Hexenyl, Decenyl und Tetradecenyl, und wobei die Alkenylgruppen am stärksten bevorzugt Vinylgruppen sind; und
- d) gegebenenfalls Zuführen eines Additiv-Masterbatchs MA in eine Additiv-Zufuhrleitung, wobei der Additiv-Masterbatch umfasst:
- i) mindestens ein Additiv H, wie ein Pigment, ein Farbstoff, Tone, ein oberflächenaktives Mittel, hydriertes Rizinusöl, Wollastonit, Aluminiumtrihydrat, Magnesiumhydroxid, Halloysit, Huntit Hydromagnesit, Blähgraphit, Zinkborat, Glimmer oder ein pyrogenes Siliciumdioxid, und
- ii) gegebenenfalls mindestens ein Organopolysiloxan A, welches mindestens zwei an Silicium gebundene Alkenylgruppen pro Molekül aufweist, wobei die Alkenylgruppen jeweils 2 bis 14 Kohlenstoffatome enthalten, wobei die Alkenylgruppen vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Vinyl, Allyl, Hexenyl, Decenyl und Tetradecenyl, und wobei die Alkenylgruppen am stärksten bevorzugt Vinylgruppen sind; und
- e) Leiten der flüssigen Silikonbasis MS1, des Katalysator-Masterbatches MC und des Inhibitor-Masterbatches MI und gegebenenfalls des Additiv-Masterbatches MA in einen Tank, um die Organopolysiloxanzusammensetzung X des additionshärtenden Typs zu erhalten.
- Der erste Vorteil der bevorzugten Ausführungsform besteht darin, dass die Reaktionsgeschwindigkeit des Vernetzens für die Organopolysiloxanzusammensetzung X vom additionshärtenden Typ durch die Zugabe eines Mittels G zum Regeln der Aushärtungsgeschwindigkeit geregelt wird. Da die Zugabe dieser wesentlichen Komponente unter Verwendung einer speziellen Zufuhrleitung erfolgt, kann die Menge an Inhibitor leicht durch den Betreiber verändert werden, was es ihm ermöglicht, die Aushärtungsgeschwindigkeit zu erhöhen oder die Temperatur, bei der schnelle Aushärtung einsetzt, zu senken. Dies ist ein entscheidender Vorteil, da die Struktur der neu konzipierten Sekundärbatterie-Packs immer komplexere Formen umfasst, was beinhaltet, dass die Aushärtungsgeschwindigkeit umsichtig von Fall zu Fall eingestellt wird.
- Der zweite entscheidende Vorteil besteht darin, dass es nun möglich ist, die Menge an Inhibitor zu verringern und so die Temperatur, bei der schnelle Aushärtung einsetzt, zu senken. Dies kann wichtig sein, wenn in dem Batterie-Pack Komponenten vorliegen, die etwas temperaturempfindlich sind.
- Eine bevorzugte Ausführungsform des vorstehenden Verfahrens gemäß der Erfindung betrifft die Herstellung der Organopolysiloxanzusammensetzung X vom additionshärtenden Typ, umfassend die Schritte:
- a) Zuführen einer flüssigen Silikonbasis MS2 in eine Basiszufuhrleitung, wobei die flüssige Silikonbasis umfasst:
- i) mindestens ein Organopolysiloxan A, welches mindestens zwei an Silicium gebundene Alkenylgruppen pro Molekül aufweist, wobei die Alkenylgruppen jeweils 2 bis 14 Kohlenstoffatome enthalten, wobei die Alkenylgruppen vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Vinyl, Allyl, Hexenyl, Decenyl und Tetradecenyl, und wobei die Alkenylgruppen am stärksten bevorzugt Vinylgruppen sind, und
- ii) mindestens eine Siliciumverbindung B mit mindestens zwei und vorzugsweise mindestens drei an Silicium gebundenen Wasserstoffatomen pro Molekül,
- iii) gegebenenfalls ein Mittel G zum Regeln der Aushärtungsgeschwindigkeit, welches die Aushärtungsgeschwindigkeit verlangsamt,
- b) Zuführen eines Katalysator-Masterbatchs MC in eine Katalysatorzufuhrleitung, wobei der Katalysator-Masterbatch umfasst:
- i) mindestens einen Hydrosilylierungskatalysator C; und
- ii) gegebenenfalls mindestens ein Organopolysiloxan A, welches mindestens zwei an Silicium gebundene Alkenylgruppen pro Molekül aufweist, wobei die Alkenylgruppen jeweils 2 bis 14 Kohlenstoffatome enthalten, wobei die Alkenylgruppen vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Vinyl, Allyl, Hexenyl, Decenyl und Tetradecenyl, und wobei die Alkenylgruppen am stärksten bevorzugt Vinylgruppen sind;
- c) Zuführen eines Inhibitor-Masterbatchs MI in eine Inhibitorzufuhrleitung, wobei der Inhibitor-Masterbatch umfasst:
- i) ein Mittel G zum Regeln der Aushärtungsgeschwindigkeit, welches die Aushärtungsgeschwindigkeit verlangsamt; und
- ii) gegebenenfalls mindestens ein Organopolysiloxan A, welches mindestens zwei an Silicium gebundene Alkenylgruppen pro Molekül aufweist, wobei die Alkenylgruppen jeweils 2 bis 14 Kohlenstoffatome enthalten, wobei die Alkenylgruppen vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Vinyl, Allyl, Hexenyl, Decenyl und Tetradecenyl, und wobei die Alkenylgruppen am stärksten bevorzugt Vinylgruppen sind; und
- d) gegebenenfalls Zuführen eines Additiv-Masterbatchs MA in eine Additiv-Zufuhrleitung, wobei der Additiv-Masterbatch umfasst:
- i) mindestens ein Additiv H, wie ein Pigment, ein Farbstoff, Tone, ein oberflächenaktives Mittel, hydriertes Rizinusöl, Wollastonit, Aluminiumtrihydrat, Magnesiumhydroxid, Halloysit, Huntit Hydromagnesit, Blähgraphit, Zinkborat, Glimmer oder ein pyrogenes Siliciumdioxid, und
- ii) gegebenenfalls mindestens ein Organopolysiloxan A, welches mindestens zwei an Silicium gebundene Alkenylgruppen pro Molekül aufweist, wobei die Alkenylgruppen jeweils 2 bis 14 Kohlenstoffatome enthalten, wobei die Alkenylgruppen vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Vinyl, Allyl, Hexenyl, Decenyl und Tetradecenyl, und wobei die Alkenylgruppen am stärksten bevorzugt Vinylgruppen sind;
- e) Leiten der flüssigen Silikonbasis MS2, des Katalysator-Masterbatches MC und des Inhibitor-Masterbatches MI und gegebenenfalls des Additiv-Masterbatches MA in einen Rührtank; und
- f) Betreiben des Rührtanks, wodurch die flüssige Silikonbasis MS1, der Katalysator-Masterbatch MC und der Inhibitor-Masterbatch MI und gegebenenfalls der Additiv-Masterbatch MA gemischt werden, vorzugsweise unter Verwendung eines Mischers mit hohem Durchsatz und geringer Scherkraft, und
- g) Zugabe von Glashohlkugeln D und vorzugsweise Mikro-Glashohlkugeln aus Borsilikatglas D1 in den Rührtank, vorzugsweise unter Verwendung einer Beschickungsvorrichtung mit Schwerkraftauslass oder eines Schneckenförderers, um die Organopolysiloxanzusammensetzung X des additionshärtenden Typs zu erhalten.
- Alle Komponenten der bevorzugten Ausführungsformen zur Herstellung der Organopolysiloxanzusammensetzung X vom additionshärtenden Typ sind bereits vorstehend beschrieben.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich der Sekundärbatterie-Pack gemäß der Erfindung in einem Fahrzeug.
- Es versteht sich, dass der Ausdruck „Fahrzeug“, wie hierin verwendet, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen, wie Personenkraftwagen, einschließlich Geländewagen (SUV), Busse, Lastwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Flugzeuge und dergleichen einschließt und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere mit alternativen Kraftstoffen betriebene Fahrzeuge (z.B. von anderen Ressourcen als Erdöl abgeleitete Kraftstoffe) beinhaltet. Wie hierin angegeben, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Energiequellen aufweist, z.B. sowohl mit Benzin als auch mit Strom angetriebene Fahrzeuge.
- In einer anderen bevorzugten Ausführungsform befindet sich der Sekundärbatterie-Pack gemäß der Erfindung in einem Motor-Kraftfahrzeug.
- In einer anderen Ausführungsform befindet sich der Sekundärbatterie-Pack gemäß der Erfindung in einem reinen Elektrofahrzeug (EV), einem Plug-in-Hybridfahrzeug (PHEV), einem Hybridfahrzeug (HEV).
- In einer anderen Ausführungsform befindet sich der Sekundärbatterie-Back gemäß der Erfindung in: einem Flugzeug, einem Boot, einem Schiff, einem Zug oder einem Wandelement.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
-
1 stellt eine Draufsicht auf einen Sekundärbatterie-Pack ohne einen Deckel mit Batterien in dem Pack bereit; -
2 stellt eine perspektivische Ansicht eines Sekundärbatterie-Packs mit Batterien in dem Pack bereit; -
3 stellt eine Draufsicht auf Batterien in einem Sekundärbatterie-Pack bereit, in dem syntaktischer Silikongummischaum gemäß der Erfindung den Hohlraum zwischen Batterien und den restlichen Hohlraum in dem Pack ausfüllt; -
4 stellt eine Draufsicht auf Batteriezellen in einem Sekundärbatterie-Pack bereit, der mit syntaktischem Silikongummischaum gemäß der Erfindung bedeckt ist und wobei der Schaum den Hohlraum zwischen Batterien und den restlichen Hohlraum in dem Pack ausfüllt; -
5 und6 stellen eine schematische Darstellung zweier bevorzugter Ausführungsformen eines Verfahrens zur Herstellung einer Organopolysiloxanzusammensetzung X vom additionshärtenden Typ bereit, wobei der Inhibitor-Masterbach MI und der Katalysator-Masterbatch MC getrennt anderen Komponenten zugeführt werden, um die Aushärtungsgeschwindigkeit zu regeln. -
1 und2 zeigen, dass Batteriezellen 103 in einem Batteriemodul-Gehäuse 102 sehr eng aneinander liegen können. In einer Ausführungsform der Erfindung werden eine vernetzbare Silikonzusammensetzung gemäß der Erfindung und ein Vorläufer eines leichtgewichtigen syntaktischen Silikongummischaums, der ein Silikongummi-Bindemittel und Glashohlkugeln umfasst, in das Batteriemodul-Gehäuse 102 gegossen, nachdem die Batterien platziert und montiert worden sind (3 , 104), und liefern nach dem Aushärten einen syntaktischen Silikonschaum (4 , 105). -
5 zeigt ein Verfahren zur Herstellung einer Organopolysiloxanzusammensetzung X vom additionshärtenden Typ gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei die flüssige Silikonbasis MS1 in einem Lagertank 1 gelagert wird, der Katalysator-Masterbatch MC in einem Lagertank 20 gelagert wird, der Inhibitor-Masterbatch MI in einem Lagertank 50 gelagert wird und der Additiv-Masterbatch MA in einem Lagertank 65 gelagert wird und sie getrennt ihren jeweiligen Zufuhrleitungen 200, 210, 220 bzw. 230 zugeführt werden. Der Lagertank 1 der flüssigen Silikonbasis MS2 ist mit dem Rührtank 80 über eine Zufuhrpumpe 10, bei der es sich um eine beliebige Pumpe mit großer Verdrängung handeln kann, und über einen optionalen Zufuhrgeschwindigkeitsregler 15 verbunden. Der Lagertank 20 des Katalysator-Masterbatch MC ist mit dem Rührtank 80 über eine Zufuhrpumpe 25, bei der es sich um eine beliebige Verdrängerpumpe mit kleinem Kolben, Zahnradpumpe, Mikrobewegungs-Einspritzpumpe oder andere Verdrängerpumpe handeln kann, und über einen optionalen Zufuhrgeschwindigkeitsregler 30 verbunden. Der Lagertank 50 des Inhibitor-Masterbatch MI ist mit dem Rührtank 80 über eine Zufuhrpumpe 55, bei der es sich um eine Verdrängerpumpe mit kleinem Kolben, Zahnradpumpe, Mikrobewegungs-Einspritzpumpe oder andere Verdrängerpumpe handeln kann, und über einen optionalen Zufuhrgeschwindigkeitsregler 60 verbunden. Der Lagertank 65 des Additiv-Masterbatch MA ist mit dem Rührtank 80 über eine Zufuhrpumpe 70, bei der es sich um eine beliebige Verdrängerpumpe mit kleinem Kolben, Zahnradpumpe, Mikrobewegungs-Einspritzpumpe oder andere Verdrängerpumpe handeln kann, und über einen optionalen Zufuhrgeschwindigkeitsregler 75 verbunden. Wenn die flüssige Silikonbasis MS2, der Katalysator-Masterbatch MC und der Inhibitor-Masterbatch MI und gegebenenfalls der Additiv-Masterbatch MA in den Rührtank 80 geleitet werden, wird das resultierende Gemisch, vorzugsweise unter Verwendung eines Mischers mit hohem Durchsatz und geringer Scherkraft, gemischt, um die Organopolysiloxanzusammensetzung X vom additionshärtenden Typ gemäß der Erfindung zu ergeben. Die Zusammensetzung kann nun in das Batteriemodul-Gehäuse 102 mit Hilfe der Vorrichtung 100 eingebracht werden, was entweder mit Hilfe einer Einspritzvorrichtung oder mit Hilfe einer Pumpe erfolgen kann, um ein freies Strömen zum Füllen der Hohlräume des Batteriemodul-Gehäuses 102 zu ermöglichen, und härtet über Vernetzung aus. -
6 zeigt ein Verfahren zur Herstellung einer Organopolysiloxanzusammensetzung X vom additionshärtenden Typ gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, wobei die flüssige Silikonbasis MS2 in einem Lagertank 1 gelagert wird, der Katalysator-Masterbatch MC in einem Lagertank 20 gelagert wird, der Inhibitor-Masterbatch MI in einem Lagertank 50 gelagert wird und der Additiv-Masterbatch MA in einem Lagertank 65 gelagert wird und diese deren jeweiligen Zufuhrleitungen 200, 210, 220 bzw. 230 getrennt zugeführt werden. Der Lagertank 1 der flüssigen Silikonbasis MS2 ist mit dem Rührtank 80 über eine Zufuhrpumpe 10, bei der es sich um eine beliebige Pumpe mit großer Verdrängung handeln kann, und über einen optionalen Zufuhrgeschwindigkeitsregler 15 verbunden. Der Lagertank 20 des Katalysator-Masterbatch MC ist mit dem Rührtank 80 über eine Zufuhrpumpe 25, bei der es sich um eine beliebige Verdrängerpumpe mit kleinem Kolben, Zahnradpumpe, Mikrobewegungs-Einspritzpumpe oder andere Verdrängerpumpe handeln kann, und über einen optionalen Zufuhrgeschwindigkeitsregler 30 verbunden. Der Lagertank 50 des Inhibitor-Masterbatch MI ist mit dem Rührtank 80 über eine Zufuhrpumpe 55, bei der es sich um eine beliebige Verdrängerpumpe mit kleinem Kolben, Zahnradpumpe, Mikrobewegungs-Einspritzpumpe oder andere Verdrängerpumpe handeln kann, und über einen optionalen Zufuhrgeschwindigkeitsregler 60 verbunden. Der Lagertank 65 des Additiv-Masterbatch MA ist mit dem Rührtank 80 über eine Zufuhrpumpe 70, bei der es sich um eine beliebige Verdrängerpumpe mit kleinem Kolben, Zahnradpumpe, Mikrobewegungs-Einspritzpumpe oder andere Verdrängerpumpe handeln kann, und über einen optionalen Zufuhrgeschwindigkeitsregler 75 verbunden. Wenn die flüssige Silikonbasis MS2, der Katalysator-Masterbatch MC und der Inhibitor-Masterbatch MI und gegebenenfalls der Additiv-Masterbatch MA in den Rührtank 80 geleitet werden, wird das resultierende Gemisch, vorzugsweise unter Verwendung eines Mischers mit hohem Durchsatz und geringer Scherkraft, gemischt. Zu dem resultierenden Gemisch werden Glashohlkugeln D und vorzugsweise Mikro-Glashohlkugeln aus Borsilikatglas D1, die in Lagertank 90 gelagert werden, bei dem es sich vorzugsweise um einen Fülltrichter handelt, in den Rührtank 80 entweder direkt durch Schwerkraftentladung oder mit Hilfe eines Schneckenförderers 95 überführt, um die Organopolysiloxanzusammensetzung X des additionshärtenden Typs gemäß der Erfindung zu erhalten. Die Zusammensetzung kann nun in das Batteriemodul-Gehäuse 102 mit Hilfe der Vorrichtung 100 eingebracht werden, was entweder mit Hilfe einer Einspritzvorrichtung oder mit Hilfe einer Pumpe erfolgen kann, um ein freies Strömen zum Füllen der Hohlräume des Batteriemodul-Gehäuses 102 zu ermöglichen, und härtet über Vernetzung aus. - Andere Vorteile, die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt werden, werden anhand der folgenden veranschaulichenden Beispiele ersichtlich.
- BEISPIELE
- I) Definition der Komponenten
-
- - Organopolysiloxan A1 = Polydimethylsiloxan mit endständigen Dimethylvinylsilyl-Einheiten mit einer Viskosität bei 25°C im Bereich von 80 mPa·s bis 120 mPa·s;
- - Organopolysiloxan A2 = Polydimethylsiloxan mit endständigen Dimethylvinylsilyl-Einheiten mit einer Viskosität bei 25°C im Bereich von 500 mPa·s bis 650 mPa·s;
- - Organopolysiloxan 81 (CE) als Kettenverlängerer = Polydimethylsiloxan mit endständigen Dimethylsilylhydrid-Einheiten mit einer Viskosität bei 25°C im Bereich von 7 mPa·s bis 10 mPa·s und Formel: M'DxM'
wobei:
- - Deine Siloxyeinheit der Formel (CH3)2SiO2/2 ist
- - M' eine Siloxyeinheit der Formel (CH3)2(H)SiO1/2 ist
- - und x eine ganze Zahl im Bereich von 8 bis 11 ist;
- - Organopolysiloxan B2 (XL) als Vernetzer, mit einer Viskosität bei 25°C im Bereich von 18 mPa·s bis 26 mPa·s, über 10 reaktive SiH-Gruppen sind vorhanden (durchschnittlich 16 bis 18 reaktive SiH-Gruppen): Poly(methylhydrogeno)(dimethyl)siloxan mit SiH-Gruppen in der Kette und am Kettenende (α/ω),
- - Glashohlkugeln D1: 3M™ Glass Bubbles-Serie S15, vertrieben von 3M Company, Teilchengröße (50%) Mikron, bezogen auf Volumen = 55 Mikron; isostatische Bruchfestigkeit: Prüfdruck 300 psi (2,07 MPa), wirkliche Dichte (g/cm3) = 0,15.
- - Glashohlkugeln D2: 3M™ Glass Bubbles-Serie K25, vertrieben von 3M Company, Teilchengröße (50%) Mikron, bezogen auf Volumen = 55 Mikron, isostatische Bruchfestigkeit Prüfdruck 750 psi, wirkliche Dichte (g/cm3) = 0,25.
- - Glashohlkugeln D3: 3M™ iM15K Glass Bubbles, vertrieben von 3M Company, Teilchengröße (50%) Mikron, bezogen auf Volumen = 20 Mikron, isostatische Bruchfestigkeit Prüfdruck 16.000 psi, wirkliche Dichte (g/cm3) = 0,46.
- - Glashohlkugeln D4: 3M™ K1 Glass Bubbles, vertrieben von 3M Company, Teilchengröße (50%) Mikron, bezogen auf Volumen = 65 Mikron, isostatische Bruchfestigkeit Prüfdruck 250 psi, wirkliche Dichte (g/cm3) = 0,125.
- - Aushärtungsgeschwindigkeitsregler G1: 1,3,5,7-Tetramethyl-1,3,5,7-tetravinylcyclotetrasiloxan.
- - Aushärtungsgeschwindigkeitsregler G2: 1-Ethinyl-1-cyclohexanol (ECH).
- - Aushärtungsgeschwindigkeitsregler G3-MB: 90 Gew.-% Organopolysiloxan A1 und 10 Gew.-% Aushärtungsgeschwindigkeitsregler G2
- - Katalysator C: 10% Platin als Karstedt-Katalysator in 350 cS Dimethylvinyldimer, vertrieben von Johnson Matthey Company.
- - Katalysator C-MB: 98 Gew.-% Organopolysiloxan A1 und 2 Gew.-% Katalysator C.
- - Reaktives Verdünnungsmittel E: 1-Tetradecen.
- II) Beispiele Teil I
- Tabelle 1: Vorläufer der erfinderischen zweiteiligen Formulierung 1 eines syntaktischen Silikongummischaums
Teil A Gewichtsteile Organopolysiloxan A1 81,88 Reaktives Verdünnungsmittel E 5,03 Katalysator C 0,037 Glashohlkugeln D1 13,05 Teil B Organopolysiloxan A1 81,88 Organopolysiloxan B2 (XL) 8,6 Organopolysiloxan B1 (CE) 53,41 Aushärtungsgeschwindigkeitsregler G1 0,01 Glashohlkugeln D1 13,05 Teil A Gewichtsteile Organopolysiloxan A1 78,27 Reaktives Verdünnungsmittel E 8,62 Katalysator C 0,063 Glashohlkugeln D1 13,05 Teil B Organopolysiloxan A1 69,23 Organopolysiloxan B2 (XL) 2,46 Organopolysiloxan B1 (CE) 15,26 Aushärtungsgeschwindigkeitsregler G1 0,0029 Glashohlkugeln D1 13,05 - - Für die zweiteilige Formulierung 1 wurden Teile A und B 6:1 w/w (Gewichtsverhältnis) vereinigt, um die Zusammensetzungen I vor dem Aushärten herzustellen.
- - Für die zweiteilige Formulierung 2 wurden Teile A und B 1:1 w/w (Gewichtsverhältnis) vereinigt, um die Zusammensetzungen II vor dem Aushärten herzustellen.
- Jede Formulierung 1 und 2 wurde vor dem Aushärten in ein Batteriemodul-Gehäuse 102 gegossen, in dem mehrere Batteriezellen 103 angeordnet waren, die elektrisch leitfähig miteinander verbunden waren. Das Aushärten erfolgte bei Raumtemperatur, um einen syntaktischen Silikongummischaum zu ergeben, der ein Silikongummi-Bindemittel und Glashohlkugeln umfasst, die den Hohlraum des Batteriemodul-Gehäuses 102 vollständig ausfüllten und die Batteriezellen 103 vollständig bedeckten.
- III) Beispiele Teil II
- Die folgenden Formulierungen wurden hergestellt: Tabelle 3. Formulierung 3 - Vergleich
Teil A Gewichtsprozent Organopolysiloxan A1 99,8 Gew.-% Katalysator C 0,2% Gesamt 100,0% Teil B Gewichtsprozent Organopolysiloxan A1 78,0749% Organopolysiloxan B1 (CE) 19,5550% Organopolysiloxan B2 (XL) 2,3689% Aushärtungsgeschwindigkeitsregler G2 0,0012% Gesamt 100,0000% Teil A Gewichtsprozent Organopolysiloxan A1 83,6900% Katalysator C 0,0335% Glashohlkugeln D2 16,2800% Gesamt 100,0035% Teil B Gewichtsprozent Organopolysiloxan A1 65,21% Organopolysiloxan B1 (CE) 16,69% Organopolysiloxan B2 (XL) 1,82% Glashohlkugeln D2 16,28% Gesamt 100,00% Teil A Gewichtsprozent Organopolysiloxan A1 80,0396% Katalysator C 0,1604% Glashohlkugeln D2 19,8000% Gesamt 100,0000% Teil B Gewichtsprozent Organopolysiloxan A1 62,6161% Organopolysiloxan B1 (CE) 15,6831% Organopolysiloxan B2 (XL) 1,8999% Aushärtungsgeschwindigkeitsregler G2 0,0010% Glashohlkugeln D2 19,8000% Gesamt 100,0000% Teil A Gewichtsprozent Organopolysiloxan A1 80,8380% Katalysator C 0,1620% Glashohlkugeln D2 19,0000% Gesamt 100,0000% Teil B Gewichtsprozent Organopolysiloxan A1 63,2407% Organopolysiloxan B1 (CE) 15,8396% Organopolysiloxan B2 (XL) 1,9188% Aushärtungsgeschwindigkeitsregler G2 0,0010% Glashohlkugeln D2 19,0000% Gesamt 100,0000% Teil A Gewichtsprozent Organopolysiloxan A1 79,8400% Katalysator C 0,1600% Glashohlkugeln D2 20,0000% Gesamt 100,0000% Teil B Gewichtsprozent Organopolysiloxan A1 62,4599% Organopolysiloxan B1 (CE) 15,6440% Organopolysiloxan B2 (XL) 1,8951% Aushärtungsgeschwindigkeitsregler G2 0,0010% Glashohlkugeln D2 20,0000% Gesamt 100,0000% Formulierung 8 Erfindung Formulierung 9 Erfindung Formulierung 10 Erfindung Teil A Organopolysiloxan A1 88,20% 86,24% 84,28% Glashohlkugeln D3 10,00% 12,00% 14,00% Katalysator C-MB 1,80% 1,76% 1,72% Gesamt 100,00% 100,00% 100,00% Teil B Organopolysiloxan A1 71,009% 69,431% 67,853% Glashohlkugeln D3 10,000% 12,000% 14,000% Organopolysiloxan B1 (CE) 16,696% 16,325% 15,954% Organopolysiloxan B2 (XL) 2,158% 2,110% 2,062% Aushärtungsgeschwindigkeitsregler G3-MB 0,137% 0,134% 0,131% Gesamt 100,000% 100,000% 100,000% Formulierung 11 Erfindung Formulierung 12 Erfindung Formulierung 13 Erfindung Teil A Organopolysiloxan A2 88,200% 86,2400% 84,2800% Glashohlkugeln D4 10,000% 12,0000% 14,000% Katalysator C-MB 1,800% 1,7600% 1,7200% Gesamt 100,000% 100,000% 100,000% Teil B Organopolysiloxan A2 82,300% 80,471% 78,642% Glashohlkugeln D4 10,000% 12,000% 14,000% Organopolysiloxan B1 (CE) 6,945% 6,790% 6,636% Organopolysiloxan B2 (XL) 0,619% 0,605% 0,591% Aushärtungsgeschwindigkeitsregler G3-MB 0,137% 0,134% 0,131% Gesamt 100,000% 100,000% 100,000% Mischungsverhältnis 1:1 Formulierung 14 Erfindung Formulierung 15 Erfindung Formulierung 16 Erfindung Teil A Organopolysiloxan A1 88,20% 86,24% 84,28% Glashohlkugeln D4 10,000% 12,000% 14,000% Katalysator C-MB 1,80% 1,76% 1,72% Gesamt 100,00% 100,00% 100,00% Teil B Organopolysiloxan A1 71,009% 69,431% 67,853% Glashohlkugeln D4 10,000% 12,000% 14,000% Organopolysiloxan B1 (CE) 16,696% 16,325% 15,954% Organopolysiloxan B2 (XL) 2,158% 2,110% 2,062% Aushärtungsgeschwindigkeitsregler G3-MB 0,137% 0,134% 0,131% Gesamt 100,000% 100,000% 100,000% - - Formulierung 3 wurde in einem 1:1 Mischungsverhältnis, bezogen auf das Gewicht, gemischt und bei Raumtemperatur (25°C) über Nacht für 16 Stunden ausgehärtet, um ein gehärtetes Silikonelastomer (syntaktischer Silikongummischaum) zu ergeben.
- - Formulierungen 4 bis 16 wurden in einem 1:1 Mischungsverhältnis, bezogen auf das Gewicht, gemischt und bei Raumtemperatur (25°C) über Nacht für 16 Stunden ausgehärtet, um syntaktische Silikongummischäume gemäß der Erfindung zu ergeben.
- - Formulierung 17 (Vergleich) wurde durch Mischen in einem 1:1 Mischungsverhältnis, bezogen auf das Gewicht, der zweiteiligen Komponente, vertrieben von Elkem Silikones unter der Bezeichnung RTV-3040 (zweiteilige Komponente, Polyadditionshärtungssystem) hergestellt und bei Raumtemperatur (25°C) über Nacht für 16 Stunden ausgehärtet, um ein gehärtetes Silikonelastomer zu ergeben.
- - Formulierung 18 (Vergleich) wurde durch Mischen in einem 1:1 Mischungsverhältnis, bezogen auf das Gewicht, der zweiteiligen Komponente, vertrieben von Elkem Silikones unter der Bezeichnung Bluesil™ ESA 7242 (bei welcher es sich um ein wärmehärtendes flüssiges Zweikomponenten-Silikonelastomer handelt, das durch eine Polyaddition vernetzt) hergestellt und bei Raumtemperatur (25°C) über Nacht für 16 Stunden ausgehärtet, um ein gehärtetes Silikonelastomer zu ergeben.
- - Formulierung 19 wurde auf der Basis von Sakrete Beton hergestellt. Der verwendete Beton stammte von SAKRETE of North America, LLC mit Sitz in Charlotte, North Carolina. Das Produkt heißt SAKRETE High Strength Concrete Mix. Die Betonprobe wurde unter Verwendung des folgenden Verfahrens hergestellt:
- - Gießen von 1 kg des hochfesten Betongemischs in einen Behälter, der eine Einkerbung in der Mitte des Betons ausbildet.
- - Ausreichend Wasser wurde zugegeben, um ein verarbeitbares Gemisch (70 g) zu erhalten.
- - Das Material wurde in eine Form mit 51 mm Durchmesser gegossen.
- - Das Material wurde in Hohlräume eingearbeitet und dann mit einem Metallspatel verflacht.
- - Das Material wurde härten gelassen, bis in dem Material kein Daumenabdruck hinterlassen werden konnte.
- - Ein Metallspatel wurde verwendet, um eine gewünschte Oberfläche und Ebenheit zu erhalten, während der Werkstoff aushärtete.
- - Das Material wurde für 7 Tage feucht und unter Plastik gehalten, während es konstant bei Raumtemperatur gehalten wurde.
- Wärmeleitfähigkeit wurde unter Verwendung eines Thermtest Hot Disk TPS (Transient Plane Source) 2500S Prüfgeräts gemessen und ist in Tabelle 12 angegeben. Tabelle 12 zeigt, dass die beispielhaften Formulierungen gemäß der Erfindung (Formulierungen 4 bis 16) geringere Wärmeleitfähigkeit aufweisen als die Vergleichsmaterialien: Formulierung 17 (RTV 3040), Formulierung 18 (ESA 7242), Formulierung 19 (Sakrete Concrete) und Formulierung 3 (ESA 7200).
- Es ist ein Vorteil, ein thermisch isolierendes Material zu haben. Wenn eine Batterie oder mehrere Batterien in dem Pack überhitzen, trägt ein isolierendes Material, das die Batterie umgibt, dazu bei zu verhindern, dass übermäßige Hitze den Fahrgastraum eines Elektrofahrzeugs (Auto, Lastwagen, Boot, Zug, Flugzeug usw.) erreicht.
- Ein weiterer Vorteil der gehärteten Formulierungen 4 bis 16 gemäß der Erfindung ist, dass sie Vibration absorbieren können. Elastizität steht mit Vibration in Zusammenhang. Je elastischer ein Material ist, desto mehr wird Vibration durch das Material übertragen. Ein Shore® Modell SRI Resiliometer, gewöhnlich als ein Bayshore-Resiliometer bezeichnet, wird verwendet, um die „Gummieigenschaft - Elastizität durch senkrechten Rückprall“ schnell und genau zu messen, wie in ASTM D2632 beschrieben. Die Elastizität in Beispielen gemäß der Erfindung und Vergleichsmaterialien wurde gemessen und die Ergebnisse sind in Tabelle 13 offenbart. Alle Formulierungen wurden in einem 1:1 Mischungsverhältnis, bezogen auf das Gewicht, gemischt und bei Raumtemperatur über Nacht für 16 Stunden ausgehärtet. Ein Gewicht fällt auf das Prüfstück und prallt von dem Prüfstück nach oben, wenn es auf das Prüfstück trifft. Wenn das Gewicht auf das Prüfstück trifft und hoch abprallt, ist es elastischer. Wenn das Gewicht nicht so hoch abprallt, ist das Material weniger elastisch. Tabelle 13. Elastizitätsmessung einiger der gehärteten Produkte.
Gehärtete Probe Elastizität (Anzahl Einheiten) Formulierung 5 (Erfindung) 14 Formulierung 7 (Erfindung) 10 Formulierung 4 (Erfindung) 10 Formulierung 6 (Erfindung) 13 Formulierung 8 (Erfindung) 5 Formulierung 9 (Erfindung) 8 Formulierung 10 (Erfindung) 20 Formulierung 11 (Erfindung) 0 Formulierung 12 (Erfindung) 1 Formulierung 13 (Erfindung) 1 Formulierung 14 (Erfindung) 6 Formulierung 15 (Erfindung) 8 Formulierung 16 (Erfindung) 6 Formulierung 17 (Vergleich) 61 Formulierung 18 (Vergleich) 64 - Tabelle 13 zeigt, dass die Vergleichsformulierungen höhere Elastizität aufweisen und Vibration durch die Materialien leichter übertragen, während gehärtete Formulierungen gemäß der Erfindung niedrigere Elastizität aufweisen.
- „Tan delta“ ist eine abgekürzte Form des Ausdrucks „Tangens Delta“. Der tan delta bestimmt quantitativ die Art und Weise, in der ein Material Energie absorbiert und dissipiert. Er drückt die phasenverschobene zeitliche Beziehung zwischen einer Aufprallkraft und der resultierenden Kraft, die an den Trägerkörper übertragen wird, aus. Der tan delta ist aufgrund dieses Energieverlusts von der Aufprallkraft über Umwandlung in eine und Dissipation einer sichereren Energieform auch als der Verlustfaktor bekannt. Somit ist der tan delta letztlich ein Hinweis auf die Wirksamkeit der Dämpfungseigenschaften eines Materials. Je höher der tan delta ist, desto größer ist der Dämpfungskoeffizient, desto wirksamer ist das Material hinsichtlich der effektiven Erzielung einer Energieabsorption und -verteilung. Tan delta entspricht dem Verhältnis zwischen dem Verlustmodul und dem Speichermodul oder tan(delta) =G"/G'. G" = Verlustmodul und G' = Speichermodul. Höhere Werte entsprechen einem Material, das wirksamer dämpft als diejenigen mit niedrigeren Werten.
- Tabelle 14 unten zeigt, dass die Beispiele der erfinderischen Materialien besser dämpfen als die Vergleichsmaterialien. Tabelle 14. tan delta-Messungen einiger der gehärteten Produkte
Gehärtete Probe tan delta Anzahl Einheiten Formulierung 5 (Erfindung) 18,2679 Formulierung 7 (Erfindung) 17,7256 Formulierung 4 (Erfindung) 24,1223 Formulierung 6 (Erfindung) 22,9557 Formulierung 18 (Vergleich) 12,6070 Formulierung 19 (Vergleich) 8,7501 - Die Flammbeständigkeit von 3 gehärteten Materialien gemäß der Erfindung wurde gemessen und ist in Tabelle 15 angegeben. Alle getesteten Formulierungen waren selbstlöschend. Tabelle 15. Flammbeständigkeitsergebnisse einiger gehärteter Materialien gemäß der Erfindung.
Gehärtete Proben Flammenbrenndauer nach 10 s Brennen Flammenbrenndauer nach zweitem 10 s Brennen Glühdauer nach zweitem 10 s Brennen Sekunden Sekunden Sekunden Formulierung 7 (Erfindung) 68,0 0,0 0,0 Formulierung 4 (Erfindung) 46,0 0,0 0,0 Formulierung 6 (Erfindung) 48,6 0,0 0,0 - IV) Beispiele Teil III
- Tabelle 16. Formulierung 20 - Erfindung
Teil A Gewichtsprozent Organopolysiloxan A1 84,1263% Katalysator C 0,0337% Glashohlkugeln D2 15,8400% Gesamt 100,0000% Teil B Gewichtsprozent Organopolysiloxan A1 65,551% Organopolysiloxan B1 (CE) 16,778% Organopolysiloxan B2 (XL) 1,830% Aushärtungsgeschwindigkeitsregler G2 0,001% Glashohlkugeln D2 15,840% Gesamt 100,000% - Formulierung 20 (Organopolysiloxanzusammensetzung vom additionshärtenden Typ) wird verwendet, um einen syntaktischen Silikongummischaum herzustellen, und mit dem aus Formulierung 21 hergestellten syntaktischen Silikongummischaum (zinnkatalysiertes kondensationsgehärtetes Produkt) verglichen. Die Bestandteile sind in Tabellen 16 bzw. 17 beschrieben. Tabelle 17. Formulierung 21 - Kondensationsgehärteter syntaktischer Silikongummischaum
Kondensationsgehärtete Vergleichsformulierung 12 Gewichtsprozent * Dimethylsilanol-a,ω-endständig blockiertes-Polydi methylsiloxa n mit einer Viskosität von etwa 3500 mPa·s 70,16% Glashohlkugeln D2 15,84% Hi Pro Green - Härtungskatalysator auf Zinnbasis mit Alkoxysilanen zum Härten von Silanol-funktionellem Siloxan - das Produkt wird von Elkem Silikones USA Corporation in York South Carolina USA vertrieben 5,00% Gesamt 91,00% - Batteriepacks können lange Strecken aufweisen, die das Isoliermaterial (der flüssige Vorläufer, vor dem Vernetzen, des syntaktischen Silikongummis gemäß der Erfindung) ausgehend von der Außenluft zurücklegen muss, wenn der Pack gefüllt wird. Die vorstehend beschriebene Vergleichsformulierung 21 benötigt Feuchtigkeit aus der Luft, um schnell auszuhärten. Die Formulierung wurde bei 25°C gemischt und bei dieser Temperatur stehengelassen, bis sie genug ausgehärtet war, so dass eine anfängliche Durometerablesung vorgenommen werden konnte. Die kondensationshärtbare Vergleichsformulierung 21 wurde ebenfalls in gleicher Weise wie die erfinderische Formulierung 20 hergestellt und stehengelassen. Beide Proben wurden hergestellt und dann stehengelassen, nachdem sie in eine Aluminiumschale mit einer Materialdicke von 1 cm und einem Durchmesser von 5,2 cm gegossen worden waren. Eine 5,2 cm Oberfläche des Materials wurde Luft ausgesetzt und Luft (oder Feuchtigkeit aus der Luft) konnte nicht durch die Unterseite oder die Seiten der Aluminiumschale dringen. Dieser Aufbau ist repräsentativ dafür, was in einem typischen Batteriepack ablaufen könnte. Luft mit Feuchtigkeit könnte über einer Oberfläche des Vergussmaterials für eine Batterie vorhanden sein, während ein Großteil des Materials unterhalb dieser Oberfläche liegt und darauf angewiesen ist, dass Feuchtigkeit durch die Masse des Vergussmaterials eindringt.
- Hinsichtlich der erfinderischen Formulierung 20 dauerte es etwa 12 Minuten, bis es möglich war, die Durometermessung an dem Material in einem Shore A-Bereich vorzunehmen. Die Durometermessung betrug etwa 15 Shore A. Nach einer Stunde betrug die Durometermessung 50 Shore A. Ähnliche Formulierungen erreichten etwa 52-54 Shore A in früheren Beispielen. Als die kondensationshärtbare Formulierung 21 geprüft wurde, dauerte es bis zu 1 Stunde und 42 Minuten, bevor eine Durometermessung vorgenommen werden konnte, und der Wert betrug 11,7 Shore A. Wenn mit der Hand auf die Probe gedrückt wurde und dann eine zweite Probe (ebenfalls in der Schale) auseinandergezogen wurde, wurde festgestellt, dass die untere Hälfte der Probe noch flüssig war. Das Prüfstück wurde war nur in einer Schicht auf der Oberseite ausgehärtet. Dies gibt an, dass das kondensationsgehärtete Material in einem repräsentativen Testaufbau eine wesentlich längere Zeit zum Aushärten benötigt als die erfinderische Formulierung. Es wäre vorteilhaft, wenn das Material schneller aushärtet, um Herstellungszeiten zu beschleunigen, wenn Batteriepacks befüllt werden.
- Ein anderes Härtungssystem, ein Peroxidhärtungssystem, wurde getestet. Peroxide erfordern jedoch typischerweise Wärme um auszuhärten, so dass dies bereits ein Nachteil ist. Wie vorstehend gezeigt, kann die erfinderische Formulierung 11 so hergestellt werden, dass sie sehr schnell aushärtet, falls dies erwünscht ist, und es ist keine Wärme oder Energie zum Erhitzen erforderlich.
- Nachstehend ist eine Peroxid-Vergleichsformulierung 22 in Tabelle 18 beschrieben: Tabelle 18. Formulierung 22 - Peroxidgehärtete Vergleichsformulierung 22 mit einem 1:1 Mischungsverhältnis, bezogen auf das Gewicht, der Teile A und B
Teil A Gewichtsprozent Glashohlkugeln D2 15,84% Organopolysiloxan A2 84,16% Gesamt 100,00% Teil B Gewichtsprozent Glashohlkugeln D2 15,84% Organopolysiloxan A2 62,54% Organopolysiloxan A3 21,02% DBPH* 0,61% Gesamt 100,01% - • *DBPH = Varox® = besteht aus mehr als 90 Gew.-% 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexan und wird von R. T. Vanderbilt vertrieben
- • Organopolysiloxan A3: Poly(methylvinyl)(dimethyl)siloxan mit Dimethylvinylsilyl-Endeinheiten mit einer Viskosität bei 25°C = 390 mPa·s;
- Class und Grasso schlagen vor, Silikone mit einem DBPH-Katalysator bei 177°C für eine Stunde auszuhärten (Referenz: Class, J. B.; Grasso, R. P., The Efficiency of Peroxides for Curing Silikone Elastomers, Rubber Chemistry and Technology, September 1993, Band 66, Nr. 4, S. 605-622). Wir haben diesen Rat beim Aushärten unserer Formulierung ebenfalls befolgt. Es wurde keine Nachhärtung durchgeführt.
- Die gleiche Art von Behälter wurde verwendet, um das Material während des Aushärtens aufzunehmen (Aluminiumschale, eine offene Seite, 5,2 cm Durchmesser und 1 cm Dicke des gegossenen Materials). Wir ließen eine Oberfläche offen, da es beim Durchführen des Befüllens üblich ist, das Material in einen Behälter zu gießen und das Material offen an der Luft auszuhärten. Das Platzieren eines Deckels auf dem Behälter, um Luft fernzuhalten, würde zusätzliche Kosten für den Deckel und zusätzliche Zeit, um den Deckel in einer Fertigungsumgebung anzubringen, bedeuten. Nachdem sie für eine Stunde bei 177°C gehärtet worden war, wurde die Probe aus dem Ofen entnommen. Die der Luft ausgesetzte Oberfläche war nicht ausgehärtet. Dies ist kein ungewöhnliches Phänomen, wurde jedoch bei diesen Formulierungen überprüft um zu sehen, ob eine ähnliche Formulierung zu der erfinderischen Formulierung die bei anderen peroxidgehärteten Silikonformulierungen auftretenden Probleme aufweisen würde. Sobald die nicht ausgehärtete Schicht entfernt wurde, hatte die peroxidgehärtete Vergleichselastomerformulierung 22 einen Durometerwert von 20 Shore A.
- Drei Möglichkeiten zur Beseitigung mangelnder Aushärtung an einer Sauerstoff enthaltenden Grenzfläche werden typischerweise in der Industrie verwendet:
- • Entfernung von Sauerstoff aus der Aushärtungszone unter Verwendung von Inertgas, unter Verwendung von Wachsen, die an die Oberfläche wandern und eine Sperre bilden, oder unter Verwendung von Folien, die in direktem Kontakt mit der Beschichtung stehen.
- • Erhöhen der Konzentration freier Radikale durch Erhöhen der Peroxidmenge.
- • Verwendung von Chemikalien, die mit den Peroxid-Radikalen reagieren.
- All diese Lösungen für mangelnde Aushärtung mögen funktionieren. Ein Erhitzen der Probe wäre jedoch immer noch erforderlich und das Durchführen der Lösungen würde entweder viel kompliziertere Formulierungen, die das ausgehärtete Elastomer verändern (d.h. Wachse, Chemikalien, die mit den Peroxyradikalen reagieren, etc.) und teurere Formulierungen (d.h.: mehr Peroxide mit freien Radikalen) erfordern.
- IV) Beispiele Teil III
- Formulierungen 23 bis 27 wurden gemäß Tabelle 19 hergestellt. Wärmeleitfähigkeit (W/mK) und spezifisches Gewicht (g/cm3) wurden gemessen. Wärmeleitfähigkeit wurde unter Verwendung einer Thermtest Hot Disk TPS (Transient Plane Source) 2500S Prüfgeräts gemessen. Tabelle 19 - Formulierungen 23, 24, 25, 26 & 27
Mischungsverhältnis 1:1 bezogen auf das Gewicht Formulierung 23 (Erfindung) Formulierung 24 (Erfindung) Formulierung 25 (Erfindung) Formulierung 26 (Erfindung) Formulierung 27 (Erfindung) Teil A Organopolysiloxan A2 89,09% 89,09% 89,09% 89,09% 89,09% Glashohlkugeln D3 9,09% 9,09% 9,09% 9,09% 9,09% Katalysator C-MB 1,82% 1,82% 1,82% 1,82% 1,82% Gesamt 100,00% 100,00% 100,00% 100,00% 100,00% Teil B Organopolysiloxan A2 83,131% 80,627% 78,124% 75,612% 74,097% Glashohlkugeln D3 9,091% 9,091% 9,091% 9,091% 9,091% Organopolysiloxan B1 (CE) 7,015% 8,479% 9,943% 13,918% 13,640% Reaktives Verdünnungsmittel E 0,000% 0,909% 1,818% 0,000% 1,818% Organopolysiloxan B2 (XL) 0,625% 0,756% 0,886% 1,241% 1,216% Aushärtungsgeschwindigkeitsregler G3-MB 0,138% 0,138% 0,138% 0,138% 0,138% Gesamt 100,000% 100,000% 100,000% 100,000% 100,000% (H als SiH)/Vinyl-Molverhältnis 0,72 0,72 0,72 1,50 1,00 Form nach dem Aushärten Klebriges Gel Klebriges Gel Klebriges Gel Weiches Elastomer Gel/Elastomer Wärmeleitfähigkeit W/mK 0,18 0,17 0,18 0,18 0,18 Spezifisches Gewicht des syntaktischen Schaums ASTM D 792, 23°C 0,87 0,87 0,87 0,87 0,87 - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- US 62/456502 [0001]
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Gehärtete Proben | Zugfestigkeit (psi) | Spezifisches Gewicht (g/cm3), ASTM D792, 23°C | Durometer (Shore A) | Gelpunkt (Zeit bis zum Gelieren) bei 23°C (min) |
Formulierung 5 (Erfindung) | 40,0 | 0,55 | 80 | NA |
Formulierung 7 (Erfindung) | 18,4 | 0,61 | 62 | NA |
Formulierung 4 (Erfindung) | 18,9 | 0,67 | 53 | NA |
Formulierung 6 (Erfindung) | 16,1 | 0,55 | 59 | NA |
Formulierung 8 (Erfindung) | NA | 0,86 | NA | 15 |
Formulierung 9 (Erfindung) | NA | 0,84 | NA | 1,92 |
Formulierung 10 (Erfindung) | NA | 0,83 | NA | 2,08 |
Formulierung 11 (Erfindung) | NA | 0,60 | NA | 13,67 |
Formulierung 12 (Erfindung) | NA | 0,56 | NA | 16,83 |
Formulierung 13 (Erfindung) | NA | 0,53 | NA | 20,67 |
Formulierung 14 (Erfindung) | NA | 0,57 | NA | 4,25 |
Formulierung 15 (Erfindung) | NA | 0,54 | NA | 4,25 |
Formulierung 16 (Erfindung) | NA | 0,51 | NA | 4,17 |
Formulierung 3 (Vergleich) | Gel | Gel | Gel | NA |
Formulierung 18 (Vergleich) | 48,0 | 1,37 | 48 | NA |
NA: „nicht verfügbar“ |
Gehärtete Probe | Wärmeleitfähigkeit (W/m.K) |
Formulierung 5 (Erfindung) | 0,13 |
Formulierung 7 (Erfindung) | 0,12 |
Formulierung 4 (Erfindung) | 0,13 |
Formulierung 6 (Erfindung) | 0,12 |
Formulierung 8 (Erfindung) | 0,17 |
Formulierung 9 (Erfindung) | 0,17 |
Formulierung 10 (Erfindung) | 0,17 |
Formulierung 11 (Erfindung) | 0,12 |
Formulierung 12 (Erfindung) | 0,11 |
Formulierung 13 (Erfindung) | 0,11 |
Formulierung 14 (Erfindung) | 0,11 |
Formulierung 15 (Erfindung) | 0,11 |
Formulierung 16 (Erfindung) | 0,10 |
Formulierung 3 (Vergleich) | 0,18 |
Formulierung 17 (Vergleich) | 0,23 |
Formulierung 18 (Vergleich) | 0,43 |
Formulierung 19 (Vergleich) | 1,92 |
Claims (28)
- Eine Organopolysiloxanzusammensetzung X vom additionshärtenden Typ zur Herstellung eines syntaktischen Silikongummischaums, wobei der syntaktische Silikongummischaum Glashohlkugeln D umfasst, und wobei die Zusammensetzung umfasst: a) mindestens ein Organopolysiloxan A, welches mindestens zwei an Silicium gebundene Alkenylgruppen pro Molekül aufweist, wobei die Alkenylgruppen jeweils 2 bis 14 Kohlenstoffatome enthalten, und wobei das Organopolysiloxan A eine Viskosität bei 25 °C von 5 mPa·s bis 5.000 mPa·s aufweist; b) eine Siliciumverbindung B umfassend mindestens zwei an Silicium gebundene Wasserstoffatome pro Molekül, wobei die Verbindung B umfasst: (i) einen Silicium-Kettenverlängerer B1, umfassend zwei an Silicium gebundene telechele Wasserstoffatome pro Molekül, frei von seitenständigen an Silicium gebundene Wasserstoffatome pro Molekül, wobei die Viskosität bei 25 °C des Silicium-Kettenverlängerers B1 zwischen 5 und 100 mPa·s beträgt; und (ii) einen Silicium-Vernetzer B2 umfassend mindestens drei an Silicium gebundene Wasserstoffatome pro Molekül, wobei die Viskosität bei 25 °C des Silicium-Vernetzers B2 zwischen 5 und 2000 mPa·s beträgt; c) einen Hydrosilylierungskatalysator C, d) gegebenenfalls mindestens ein reaktives Verdünnungsmittel E, welches mittels Hydrosilylierungsreaktion reagiert, und e) gegebenenfalls mindestens ein Mittel G zum Regeln der Aushärtungsgeschwindigkeit, welches die Aushärtungsgeschwindigkeit der Zusammensetzung verlangsamt, f) gegebenenfalls mindestens ein Additiv H; wobei die Gewichtsverhältnisse des Organopolysiloxans A, des reaktiven Verdünnungsmittels E, falls vorhanden, und der Siliciumverbindung B derart sind, dass das gesamte Molverhältnis der an das Silicium gebundenen Wasserstoffatome zu den gesamten Alkenylresten, die an das Silicium gebunden sind, innerhalb eines Bereichs von 0,4 bis 1,5 liegt.
- Die Zusammensetzung nach
Anspruch 1 , wobei die Zusammensetzung nach Aufnahme von zwischen 9.09 Gew.% und 20 Gew.% der Glashohlkugeln D in die Zusammensetzung eine Viskosität bei 25 °C zwischen 500 mPa·s und 5.000 mPa·s aufweist und in der Lage ist, ein Batteriemodulgehäuse zu füllen. - Die Zusammensetzung nach
Anspruch 1 oder2 , wobei die Zusammensetzung nach Aufnahme von zwischen 9.09 Gew.% und 20 Gew.% der Glashohlkugeln D in die Zusammensetzung eine Viskosität bei 25 °C zwischen 500 mPa·s und 2.500 mPa·s aufweist. - Die Zusammensetzung nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , wobei die Zusammensetzung, wenn sie in Anwesenheit der Glashohlkugeln D gehärtet wird, einen syntaktischen Silikongummischaum bereitstellt, der flammbeständig ist. - Die Zusammensetzung nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , wobei die Siliciumverbindung B (ii) ein Gewichtsverhältnis des Silicium-Kettenverlängerers B1 zum Silicium-Vernetzer B2 von 6,2:1 bis 11,2:1 aufweist. - Die Zusammensetzung nach
Anspruch 5 , wobei die Siliciumverbindung B ein Gewichtsverhältnis des Silicium-Kettenverlängerers B1 zum Silicium-Vernetzer B2 von 6,2:1 bis 10,8:1 aufweist. - Die Zusammensetzung nach
Anspruch 6 , wobei die Siliciumverbindung B ein Gewichtsverhältnis des Silicium-Kettenverlängerers B1 zum Silicium-Vernetzer B2 von 6,2:1 bis 8,9:1 aufweist. - Die Zusammensetzung nach einem der
Ansprüche 1 bis7 , wobei die mindestens zwei an Silicium gebundenen Alkenylgruppen pro Molekül des Organopolysiloxans A ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Vinyl, Allyl, Hexenyl, Decenyl, Tetradecenyl und Kombinationen davon. - Die Zusammensetzung nach
Anspruch 8 , wobei die mindestens zwei an Silicium gebundenen Alkenylgruppen pro Molekül des Organopolysiloxans A Vinylgruppen sind. - Die Zusammensetzung nach einem der
Ansprüche 1 bis9 , wobei der Hydrosilylierungskatalysator C mindestens eines der folgenden Elemente enthält: Pt, Rh, Ru, Pd, Ni und ihre Kombinationen. - Die Zusammensetzung nach einem der
Ansprüche 1 bis10 , wobei das optionale Mittel G zum Regeln der Aushärtungsgeschwindigkeit ausgewählt ist aus Methylvinylcyclosiloxanen, 3-Methyl-1-butin-3-ol und 1-Ethinyl-1-cyclohexanol. - Die Zusammensetzung nach einem der
Ansprüche 1 bis11 , welche mindestens ein Mittel G zum Regeln der Aushärtungsgeschwindigkeit umfasst. - Die Zusammensetzung nach einem der
Ansprüche 1 bis12 , wobei das optionale Additiv H mindestens eines ist, ausgewählt aus einem Pigment, einem Farbstoff, Tonen, einem oberflächenaktiven Mittel, hydriertem Rizinusöl, Wollastonit, Aluminiumtrihydrat, Magnesiumhydroxid, Halloysit, Huntit Hydromagnesit, Blähgraphit, Zinkborat, Glimmer und einem pyrogenen Siliciumdioxid. - Die Zusammensetzung nach einem der
Ansprüche 1 bis13 , welche mindestens zwei getrennte Packungen umfasst, wobei der Hydrosilylierungskatalysator C nicht in der gleichen Packung mit der Siliciumverbindung B oder mit dem reaktiven Verdünnungsmittel E vorliegt, wenn es vorhanden ist und wenn es sich um eine Siliciumverbindung handelt, die eine einzelne Siliciumhydridgruppe pro Molekül umfasst. - Eine Organopolysiloxanzusammensetzung vom additionshärtenden Typ zur Herstellung eines syntaktischen Silikongummischaums, wobei der syntaktische Silikongummischaum Glashohlkugeln D umfasst, und wobei die Zusammensetzung mindestens zwei getrennte Packungen P1 und P2 umfasst, wobei die erste Packung P1 umfasst: 100 Gewichtsteile mindestens eines Organopolysiloxans A, von 0 bis 30 Gewichtsteile mindestens eines reaktiven Verdünnungsmittels E, und von 4 bis 150 ppm, bezogen auf Platinmetall, eines Hydrosilylierungskatalysators C auf Platinbasis, und wobei die zweite Packung P2 umfasst: 100 Gewichtsteile mindestens eines Organopolysiloxans A, eine Siliciumverbindung B, umfassend mindestens zwei an Silicium gebundene Wasserstoffatome pro Molekül, wobei die Verbindung B umfasst: von 10 bis 70 Gewichtsteile eines Silicium-Kettenverlängerers B1, von 5 bis 25 Gewichtsteile eines Silicium-Vernetzers B2, und gegebenenfalls eine wirksame Menge mindestens eines Mittels zur Regelung der Aushärtungsgeschwindigkeit G, welches die Aushärtungsgeschwindigkeit verlangsamt; wobei das Organopolysiloxan A mindestens zwei an Silicium gebundene Alkenylgruppen pro Molekül aufweist, wobei die Alkenylgruppen jeweils 2 bis 14 Kohlenstoffatome enthalten, und wobei das Organopolysiloxan A eine Viskosität bei 25 °C von 5 mPa·s bis 5.000 mPa·s aufweist; wobei der Silicium-Kettenverlängerer B1 zwei an Silicium gebundene telechele Wasserstoffatome pro Molekül umfasst und frei ist von seitenständigen an Silicium gebundenen Wasserstoffatomen pro Molekül, und wobei die Viskosität bei 25 °C des Silicium-Kettenverlängerers B1 zwischen 5 mPa·s und 100 mPa·s beträgt; und wobei der Silicium-Vernetzer B2 mindestens drei an Silicium gebundene Wasserstoffatome pro Molekül umfasst, und wobei die Viskosität bei 25 °C des Silicium-Vernetzers B2 zwischen 5 mPa·s und 2000 mPa·s beträgt; wobei die Gewichtsverhältnisse des Organopolysiloxans A, des reaktiven Verdünnungsmittels E, falls vorhanden, und der Siliciumverbindung B derart sind, dass das gesamte Molverhältnis der an das Silicium gebundenen Wasserstoffatome zu den gesamten Alkenylresten, die an das Silicium gebunden sind, 0,4 bis 1,5 beträgt.
- Die Zusammensetzung nach
Anspruch 15 , wobei die Kombination von P1 und P2 nach Aufnahme von zwischen 9.09 Gew.% und 20 Gew.% der Glashohlkugeln D eine Zusammensetzung mit einer Viskosität bei 25 °C zwischen 500 mPa·s und 5.000 mPa·s bereitstellt und in der Lage ist, ein Batteriemodulgehäuse zu füllen. - Die Zusammensetzung nach
Anspruch 15 oder16 , wobei die Kombination von P1 und P2 nach Aufnahme von zwischen 9.09 Gew.% und 20 Gew.% der Glashohlkugeln D eine Zusammensetzung mit einer Viskosität bei 25 °C zwischen 500 mPa·s und 2.500 mPa·s bereitstellt. - Die Zusammensetzung nach einem der
Ansprüche 15 bis17 , wobei der hergestellte syntaktische Silikongummischaum, wenn er in Anwesenheit der Glashohlkugeln D gehärtet wird, flammbeständig ist. - Die Zusammensetzung nach einem der
Ansprüche 15 bis18 , wobei die Siliciumverbindung B ein Gewichtsverhältnis des Silicium-Kettenverlängerers B1 zum Silicium-Vernetzer B2 von 6,2:1 bis 11,2:1 aufweist. - Die Zusammensetzung nach
Anspruch 19 , wobei die Siliciumverbindung B ein Gewichtsverhältnis des Silicium-Kettenverlängerers B1 zum Silicium-Vernetzer B2 von 6,2:1 bis 10,8:1 aufweist. - Die Zusammensetzung nach
Anspruch 20 , wobei die Siliciumverbindung B ein Gewichtsverhältnis des Silicium-Kettenverlängerers B1 zum Silicium-Vernetzer B2 von 6,2:1 bis 8,9:1 aufweist. - Die Zusammensetzung nach einem der
Ansprüche 15 bis21 , wobei die mindestens zwei an Silicium gebundenen Alkenylgruppen pro Molekül des Organopolysiloxans A ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Vinyl, Allyl, Hexenyl, Decenyl, Tetradecenyl und Kombinationen davon. - Die Zusammensetzung nach
Anspruch 22 , wobei die mindestens zwei an Silicium gebundenen Alkenylgruppen pro Molekül des Organopolysiloxans A Vinylgruppen sind. - Die Zusammensetzung nach einem der
Ansprüche 15 bis23 , wobei der Hydrosilylierungskatalysator C mindestens eines der folgenden Elemente enthält: Pt, Rh, Ru, Pd, Ni und ihre Kombinationen. - Die Zusammensetzung nach einem der
Ansprüche 15 bis24 , wobei das optionale Mittel G zum Regeln der Aushärtungsgeschwindigkeit ausgewählt ist aus Methylvinylcyclosiloxanen, 3-Methyl-1-butin-3-ol und 1-Ethinyl-1-cyclohexanol. - Die Zusammensetzung nach einem der
Ansprüche 15 bis25 , welche mindestens ein Mittel G zum Regeln der Aushärtungsgeschwindigkeit umfasst. - Die Zusammensetzung nach einem der
Ansprüche 15 bis26 , welche mindestens ein Additiv H umfasst. - Die Zusammensetzung nach
Anspruch 27 , wobei das Additiv mindestens eines ist, ausgewählt aus einem Pigment, einem Farbstoff, Tonen, einem oberflächenaktiven Mittel, hydriertem Rizinusöl, Wollastonit, Aluminiumtrihydrat, Magnesiumhydroxid, Halloysit, Huntit Hydromagnesit, Blähgraphit, Zinkborat, Glimmer und einem pyrogenen Siliciumdioxid.
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