DE202020103596U1 - Fire protection coating and fire protection cover - Google Patents
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Abstract
Brandschutzbeschichtung (120) für eine Batterieanordnung eines Elektrofahrzeugs umfassendeine Epoxidharzlage (210) undeine Keramikfaserlage (220).Fire protection coating (120) for a battery assembly of an electric vehicle comprising an epoxy resin layer (210) and a ceramic fiber layer (220).
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Materialbeschichtungen und betrifft eine Brandschutzbeschichtung. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine darauf basierende Brandschutzabdeckung und ein Gehäuse für eine Batterie, das eine solche beinhaltet.The present invention relates to the field of material coatings and relates to a fire protection coating. The invention also relates to a fire protection cover based thereon and a housing for a battery that contains such a cover.
TECHNISCHER HINTERGRUNDTECHNICAL BACKGROUND
Ein Problem handelsüblicher Lithium-Ionen-Akkumulatoren ist das sogenannte thermische Durchgehen (thermal runaway), ein sich selbst verstärkender wärmeproduzierender Prozess: Ein lokaler Kurzschluss der internen Elektroden, beispielsweise auf Grund einer Verunreinigung oder Beschädigung des Separators, setzt so viel Wärme frei und erhitzt die Umgebung so weit, dass umgebende oder benachbarte Bauteile und Komponenten beschädigt werden. Dabei entstehen Flammen mit Temperaturen bis in den Bereich von 1200 °C. Hierbei wird häufig zusätzlich ein hoher mechanischer Druck erzeugt, und der entstehende Flammkegel wirkt ggf. direkt auf umgebende Oberflächen. Dieser Vorgang kann sich über mehrere Akkumulatorzellen, aus denen ein typischerweise eingesetzter Akkumulator besteht und die in Zellmodulen zusammengefasst sein können, ausweiten und sehr schnell große Teile der im Akkumulator gespeicherten Energie freisetzen.One problem with commercially available lithium-ion batteries is the so-called thermal runaway, a self-reinforcing heat-producing process: a local short circuit of the internal electrodes, for example due to contamination or damage to the separator, releases so much heat and heats them up Environment to such an extent that surrounding or neighboring parts and components are damaged. This creates flames with temperatures in the range of 1200 ° C. In addition, a high mechanical pressure is often generated here, and the resulting flame cone may act directly on the surrounding surfaces. This process can extend over several accumulator cells, of which a typically used accumulator consists and which can be combined in cell modules, and very quickly release large parts of the energy stored in the accumulator.
Um das thermische Durchgehen zu verhindern, sind aus dem Stand der Technik (siehe z.B.
Der vorliegenden Erfindung liegt also die technische Aufgabe zugrunde, ein Erzeugnis zur Verfügung zu stellen, das bei Batterien, und hier insbesondere bei Lithium-Ionen-Akkumulatoren, die Ausbreitung und die Folgen eines thermischen Durchgehens minimiert.The present invention is therefore based on the technical problem of providing a product which in batteries, and here in particular in lithium-ion accumulators, minimizes the spread and the consequences of thermal runaway.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Brandschutzbeschichtung für eine Batterieanordnung eines Elektrofahrzeugs bereitgestellt, die eine Epoxidharzlage und eine Keramikfaserlage umfasst.According to a first aspect of the invention, a fire protection coating for a battery arrangement of an electric vehicle is provided, which comprises an epoxy resin layer and a ceramic fiber layer.
Eine solche Brandschutzbeschichtung bietet eine hohe Flexibilität, da sie auf diverse Materialien wie beispielsweise Metall und/oder Keramik und/oder Kohlenstofffasern und/oder Kunststoff aufgebracht werden kann und leicht an die Form der Trägerstruktur angepasst werden kann. Des Weiteren ist eine solche Beschichtung leicht und verhältnismäßig kostengünstig herzustellen. Die Epoxidharzschicht kann hierbei zum Aufbringen bzw. Kleben der Keramikfaserlage an die Trägerstruktur (Trägermaterial, Substrat) verwendet werden. So ein Mehrschichtsystem kann temperaturbeständig bis zu sehr hohen Temperaturen von mehr als 1600 °C sein und auch hohem mechanischem Druck widerstehen.Such a fire protection coating offers a high degree of flexibility, since it can be applied to various materials such as metal and / or ceramic and / or carbon fibers and / or plastic and can easily be adapted to the shape of the carrier structure. Furthermore, such a coating is easy and relatively inexpensive to manufacture. The epoxy resin layer can be used to apply or glue the ceramic fiber layer to the carrier structure (carrier material, substrate). Such a multi-layer system can be temperature-resistant up to very high temperatures of more than 1600 ° C and can also withstand high mechanical pressure.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung auch Brandschutzabdeckungen umfassend eine Trägerstruktur, auf die eine erfindungsgemäße Brandschutzbeschichtung aufgebracht ist.According to a second aspect, the invention also relates to fire protection coverings comprising a carrier structure to which a fire protection coating according to the invention is applied.
Solche Brandschutzabdeckungen erlauben die brand- bzw. temperaturfeste Gestaltung von Fahrzeugbatteriegehäusen, -abdeckungen und -kapseln, insbesondere zur Aufnahme von Lithium-Ionen-Akkumulatoren.Such fire protection covers allow the fire-resistant or temperature-resistant design of vehicle battery housings, covers and capsules, in particular for holding lithium-ion accumulators.
Weitere Aspekte und Merkmale ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der beigefügten Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen.Further aspects and features emerge from the dependent claims, the attached drawing and the following description of embodiments.
FigurenlisteFigure list
Ausführungsformen werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines typischen Aufbaus eines Gehäuses einer Batterie mit einer erfindungsgemäßen Brandschutzabdeckung; -
2a eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Aufbaus einer erfindungsgemäßen Brandschutzabdeckung; -
2b eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Aufbaus einer erfindungsgemäßen Brandschutzabdeckung; -
2c eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Aufbaus einer erfindungsgemäßen Brandschutzabdeckung; -
2d eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines Aufbaus einer erfindungsgemäßen Brandschutzabdeckung; -
2e eine schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels eines Aufbaus einer erfindungsgemäßen Brandschutzabdeckung; -
3 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Brandschutzabdeckung.
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1 a schematic representation of a typical structure of a housing of a battery with a fire protection cover according to the invention; -
2a a schematic representation of a first embodiment of a structure of a fire protection cover according to the invention; -
2 B a schematic representation of a second embodiment of a structure of a fire protection cover according to the invention; -
2c a schematic representation of a third embodiment of a structure of a fire protection cover according to the invention; -
2d a schematic representation of a fourth embodiment of a Structure of a fire protection cover according to the invention; -
2e a schematic representation of a fifth embodiment of a structure of a fire protection cover according to the invention; -
3 a flow chart of a method according to the invention for producing a fire protection cover.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF EMBODIMENTS
Vor einer detaillierten Beschreibung der Ausführungsform unter Bezugnahme auf
Eine Keramikfaserlage beschreibt hier flexible, insbesondere textile Vlies-, Gewebe- bzw. Gewirkschichten, die im Wesentlichen aus Keramikfasern gebildet werden. Es können aber auch andere Fasern und Bestandteile enthalten sein, die für die Herstellung, Verarbeitung und Funktion erforderlich oder hilfreich sind (z.B. Ausrüstungen, Beschichtungen, Funktionsfasern etc.)A ceramic fiber layer describes flexible, in particular textile nonwoven, woven or knitted layers that are essentially formed from ceramic fibers. However, it can also contain other fibers and components that are necessary or helpful for production, processing and function (e.g. equipment, coatings, functional fibers, etc.)
Unter einer Epoxidharzlage im Sinne der Erfindung ist eine Lage (Schicht) zu verstehen, die gehärtetes Epoxidharz (also einschließlich eines gegebenenfalls verwendeten Härters) umfasst, wobei das gehärtete Epoxidharz mehr als 50 % Volumenanteil der Lage, vorzugsweise mindestens 60 % Volumenanteil, besonders vorzugsweise mindestens 70 % Volumenanteil und ganz besonders vorzugsweise 90 % Volumenanteil oder mehr ausmacht. Äquivalent hierzu ist unter einer Keramikfaserlage im Sinne der Erfindung eine Lage (Schicht) zu verstehen, die Keramikfasern beinhaltet, wobei die Keramikfasern mehr als 50 % Volumenanteil der Lage, vorzugsweise mindestens 60 % Volumenanteil, besonders vorzugsweise mindestens 70% Volumenanteil und ganz besonders vorzugsweise 90 % Volumenanteil oder mehr ausmachen. Hierbei ist es denkbar, dass die Epoxidharzlage einen bestimmen Anteil, beispielsweise 40 % Volumenanteil oder weniger oder beispielsweise 20 % Volumenanteil oder weniger, an Keramikfasern umfasst. Auch kann andersherum die Keramikfaserlage gehärtetes Epoxidharz beinhalten, beispielsweise 40 % Volumenanteil oder weniger oder beispielsweise 20 % Volumenanteil oder weniger. Ein bestimmter Anteil gehärtetes Epoxidharz in der Keramikfaserlage kann der Verklebung der Keramikfasern und damit der mechanischen Stabilisierung der Schicht dienen. Es wird ein Faser-Kunststoff-Verbund aus Keramikfasern und gehärtetem Epoxidharz gebildet. Des Weiteren ist es aber auch denkbar, dass weitere Materialien in einer Epoxidharzlage und/oder einer Keramikfaserlage enthalten sind.For the purposes of the invention, an epoxy resin layer is to be understood as meaning a layer (layer) which comprises hardened epoxy resin (i.e. including any hardener used), the hardened epoxy resin more than 50% by volume of the layer, preferably at least 60% by volume, particularly preferably at least 70% by volume and very particularly preferably 90% by volume or more. Equivalently, a ceramic fiber layer in the sense of the invention is a layer (layer) that contains ceramic fibers, the ceramic fibers more than 50% by volume of the layer, preferably at least 60% by volume, particularly preferably at least 70% by volume and most preferably 90 % By volume or more. It is conceivable here that the epoxy resin layer comprises a certain proportion, for example 40% by volume or less or for example 20% by volume or less, of ceramic fibers. Conversely, the ceramic fiber layer can also contain hardened epoxy resin, for example 40% by volume or less or, for example, 20% by volume or less. A certain proportion of hardened epoxy resin in the ceramic fiber layer can serve to bond the ceramic fibers and thus to mechanically stabilize the layer. A fiber-plastic composite is formed from ceramic fibers and hardened epoxy resin. Furthermore, it is also conceivable that further materials are contained in an epoxy resin layer and / or a ceramic fiber layer.
Um eine erhöhte Brandschutzwirkung bzw. brandhemmende Wirkung (also einen Widerstand gegen Brandausbreitung) und Hitzeresistenz zu erreichen, kann die Brandschutzbeschichtung des Weiteren zwei oder mehr, beispielsweise drei, Epoxidharzlagen umfassen. Ebenfalls denkbar ist, dass die Brandschutzbeschichtung zur Erhöhung der Brandschutzwirkung zwei oder mehr, beispielsweise drei, Keramikfaserlagen umfasst.In order to achieve an increased fire protection effect or fire-retardant effect (that is to say a resistance to the spread of fire) and heat resistance, the fire protection coating can furthermore comprise two or more, for example three, epoxy resin layers. It is also conceivable that the fire protection coating comprises two or more, for example three, ceramic fiber layers in order to increase the fire protection effect.
Es hat sich hierbei als besonders vorteilhaft für die Brandschutzwirkung einer solchen Brandschutzbeschichtung bestehend aus drei oder mehr Lagen (Keramikfaserlagen und/oder Epoxidharzlagen) herausgestellt, wenn diese Lagen alternierend, also abwechselnd, in der Brandschutzbeschichtung auftreten bzw. angeordnet sind. Beispielhaft sei hier eine Brandschutzbeschichtung ausgehend von der Trägerstruktur in der Abfolge Epoxidharzlage, Keramikfaserlage, Epoxidharzlage, Keramikfaserlage genannt.It has proven to be particularly advantageous for the fire protection effect of such a fire protection coating consisting of three or more layers (ceramic fiber layers and / or epoxy resin layers) if these layers occur or are arranged alternately, i.e. alternately, in the fire protection coating. A fire protection coating based on the carrier structure in the sequence epoxy resin layer, ceramic fiber layer, epoxy resin layer, ceramic fiber layer may be mentioned here as an example.
Für die Schichtdicke der Brandschutzbeschichtung sind verschiedenste Werte denkbar. Typische Schichtdicken liegen im Bereich von 200 µm bis 10.000 µm, insbesondere im Bereich von 500 µm bis 5.000 µm. Hier und im Folgenden ist unter Schichtdicke die durchschnittliche Trockenschichtdicke (DFT, dry film thickness) zu verstehen, also die durchschnittliche Schichtdicke, die die nach der Härtung des aufgetragenen Materials auf dem Substrat, also der Trägerstruktur, verbleibt.A wide variety of values are conceivable for the layer thickness of the fire protection coating. Typical layer thicknesses are in the range from 200 µm to 10,000 µm, in particular in the range from 500 µm to 5,000 µm. Here and in the following, layer thickness is to be understood as the average dry film thickness (DFT), i.e. the average layer thickness that remains on the substrate, i.e. the carrier structure, after curing of the applied material.
Die Schichtdicken einer Keramikfaserlage einer erfindungsgemäßen Brandschutzbeschichtung beträgt vorzugsweise 200 µm bis 10.000 µm und besonders vorzugsweise 500 µm bis 1.000 µm, wobei allerdings verschiedenste Schichtdicken und Schichtdickenkombinationen (also unterschiedliche Schichtdicken für unterschiedliche Lagen) denkbar sind. Solche Schichtdicken sind ebenfalls für eine Epoxidharzlage der Brandschutzbeschichtung vorstellbar.The layer thickness of a ceramic fiber layer of a fire protection coating according to the invention is preferably 200 μm to 10,000 μm and particularly preferably 500 μm to 1,000 μm, although a wide variety of layer thicknesses and layer thickness combinations (i.e. different layer thicknesses for different layers) are conceivable. Such layer thicknesses are also conceivable for an epoxy resin layer of the fire protection coating.
Ein typischer Aufbau kann auch so aussehen, dass zunächst eine 750 µm dicke Brandschutzbeschichtung auf eine Oberfläche oder einen Oberflächenbereich einer Trägerstruktur aufgebracht wird, und in diese noch nicht ausgehärtete Schicht ein etwa 1000 µm dickes Vlies (Keramikfaserlage) eingedrückt wird. Anschließend wird dann eine weitere, etwa ebenfalls 750 µm dicke Brandschutzbeschichtungslage auf die Keramikfaserlage aufgebracht. Die als Vlies ausgebildete Keramikfaserlage wird dabei nicht vollständig von der Brandschutzbeschichtung durchtränkt, sondern lediglich in die Außenflächen eindringend benetzt und so mit den Brandschutzbeschichtungen und über diese mit der Oberfläche einer Trägerstruktur verklebt, so dass keine Enthaftung stattfindet.A typical structure can also be such that a 750 µm thick fire protection coating is first applied to a surface or a surface area of a carrier structure, and an approximately 1000 µm thick fleece (ceramic fiber layer) is pressed into this not yet hardened layer. Then another layer of fire protection coating, also about 750 µm thick, is applied to the ceramic fiber layer. The ceramic fiber layer designed as a fleece is not completely soaked by the fire protection coating, but is merely wetted so that it penetrates into the outer surfaces and is thus glued to the fire protection coatings and over them to the surface of a carrier structure, so that no delamination occurs.
Insbesondere können die Schichtdicken auch von Schicht zu Schicht variieren, beispielsweise kann für alle Epoxidharzlagen eine geringere Schichtdicke als für die Keramikfaserlagen gewählt werden. Auch könnten für weiter außen liegende Schichten (also bei größer werdender Distanz zur Trägerstruktur) geringere oder auch größere Schichtdicken gewählt werden. Beispielsweise könnte für die letzte (äußerste) Schicht eine besonders große Schichtdicke gewählt werden, um eine besondere mechanische Widerstandsfähigkeit der Schicht zu gewährleisten. Auch ist es denkbar, dass die Schichtdicken je nach Ort variieren, beispielsweise um einen stark durch einen Brand oder hohe Temperaturen gefährdeten Bereich einer Trägerstruktur besonders zu schützen. Allgemein sind hier verschiedenste Ausprägungen mit diversen Schichtdicken und Schichtdickenkombinationen vorstellbar, die gemäß Anwendungsfall appliziert werden. Es kann also eine anforderungsgerechte Gestaltung und Dimensionierung des Schichtsystems erfolgen. Die Erfindung kann somit an diverse Einsatzgebiete angepasst und an diese optimiert werden. Insbesondere können trotz des Einsatzes geringer Schichtdicken hocheffiziente Brandschutzbeschichtungen kreiert werden, die folglich ein geringes Gewicht besitzen, was für viele Anwendungen, beispielsweise im Automobilbau, besonders vorteilhaft ist.In particular, the layer thicknesses can also vary from layer to layer, for example a smaller layer thickness can be selected for all epoxy resin layers than for the ceramic fiber layers. For layers located further out (that is, with increasing distance from the carrier structure), smaller or larger layer thicknesses could also be selected. For example, a particularly large layer thickness could be selected for the last (outermost) layer in order to ensure a particular mechanical resistance of the layer. It is also conceivable that the layer thicknesses vary depending on the location, for example in order to particularly protect an area of a carrier structure that is at great risk from fire or high temperatures. In general, a wide variety of characteristics with various layer thicknesses and layer thickness combinations are conceivable here, which are applied according to the application. The layer system can therefore be designed and dimensioned in accordance with the requirements. The invention can thus be adapted to and optimized for various areas of application. In particular, despite the use of small layer thicknesses, highly efficient fire protection coatings can be created, which consequently have a low weight, which is particularly advantageous for many applications, for example in automobile construction.
Des Weiteren kann die erfindungsmäße Brandschutzbeschichtung auf strukturierte und/oder konturierte Oberflächen aufgetragen werden und flexibel an diese angepasst werden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsmäßen Brandschutzbeschichtung sind die sehr guten Betriebsfestigkeitseigenschaften, insbesondere da ein Stoffschluss mit dem Substrat (der Trägerstruktur) vorliegt. Dies zeigt sich beispielsweise in einer stark ausgeprägten hohen Resistenz gegenüber Schwingungen, was ebenfalls für viele Einsatzzwecke, beispielsweise im Automobilbau, essentiell ist.Furthermore, the fire protection coating according to the invention can be applied to structured and / or contoured surfaces and flexibly adapted to these. Another advantage of the fire protection coating according to the invention is the very good operational strength properties, in particular since there is a material bond with the substrate (the carrier structure). This is shown, for example, in a very pronounced high resistance to vibrations, which is also essential for many purposes, for example in automobile construction.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Brandschutzabdeckung, die insbesondere für die Verwendung in einem Lithium-Ionen-Akkumulator bzw. einem Gehäuse für einen solchen Akkumulator geeignet ist. Hierbei wird unter einer Brandschutzabdeckung eine Abdeckung oder Umhüllung zur Verhinderung der Ausbreitung (oder Verringerung der Ausbreitungswahrscheinlichkeit) eines Brandes verstanden. Eine Brandschutzabdeckung entfaltet also eine brandhemmende Wirkung.Another aspect of the invention relates to a fire protection cover which is particularly suitable for use in a lithium-ion battery or a housing for such a battery. Here, a fire protection cover is understood to mean a cover or casing to prevent the spread (or reduce the probability of spreading) of a fire. A fire protection cover therefore has a fire-retardant effect.
Diese Aufgabe wird durch eine Brandschutzabdeckung gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst, wobei auf eine Trägerstruktur die erfindungsgemäße Brandschutzbeschichtung aufgebracht wird. Die Trägerstruktur kann beispielsweise Metall (wie Stahl oder Aluminium) und/oder Keramik und/oder Kohlenstofffasern und/oder Kunststoff umfassen oder vollständig aus einem dieser Materialien bestehen.This object is achieved by a fire protection cover according to the present invention, the fire protection coating according to the invention being applied to a carrier structure. The carrier structure can, for example, comprise metal (such as steel or aluminum) and / or ceramic and / or carbon fibers and / or plastic or consist entirely of one of these materials.
Typische Trägerstrukturen können dabei vorgeformte Kunststoffteile bzw. Metallteile sein, die ganz oder teilweise mit einer entsprechenden Brandschutzbeschichtung versehen werden. Dabei können Innen- oder Außenflächen vollständig oder teilweise mit der Brandschutzbeschichtung versehen werden. In anderen Ausführungen können auch mehrere Materialen miteinander kombiniert werden. So kann bspw. eine Brandschutzabdeckung aus einem Werkstoff (z.B. Aluminium oder Kunststoff bzw. faserverstärkter Kunststoff) durch einen weiteren Werkstoff lokal verstärkt werden (bspw. durch Stahlblecheinlagen), der mit der Abdeckung selbst durch geeignete Fügeverfahren verbunden wird. Die eigentliche Brandschutzbeschichtung kann dann wiederum auf der Innenseite der Brandschutzabdeckung angebracht werden und die thermische Isolierwirkung zur eigentlichen Trägerstruktur sicherstellen. Die Materialien können dabei bspw. auch über Clinch-Verbindungen erfolgen, die insbesondere für Verbindungen unterschiedlicher Metalle also bspw. Stahl-Aluminium geeignet sind.Typical support structures can be preformed plastic parts or metal parts that are completely or partially provided with a corresponding fire protection coating. Inside or outside surfaces can be completely or partially provided with the fire protection coating. In other versions, several materials can also be combined with one another. For example, a fire protection cover made of one material (e.g. aluminum or plastic or fiber-reinforced plastic) can be locally reinforced by another material (e.g. sheet steel inserts), which is connected to the cover itself using suitable joining processes. The actual fire protection coating can then in turn be applied to the inside of the fire protection cover and ensure the thermal insulation effect with respect to the actual support structure. The materials can, for example, also be made via clinch connections, which are particularly suitable for connections between different metals, for example steel-aluminum.
Es gibt auch Ausführungen, bei denen die Brandschutzbeschichtungen zwischen den beiden Abdeckungsmaterialien angeordnet werden, so dass ein Sandwich aus erstem Material (bspw. Stahl an der Innenseite) der Brandschutzbeschichtung und einer Aluminiumstruktur an der Außenseite gebildet wird. Auch hier sind sog. Clinch-Verbindungen denkbar. Damit würde die Brandschutzbeschichtung mechanisch durch die innenliegenden Stahlstrukturen besonderes gut geschützt.There are also designs in which the fire protection coatings are arranged between the two cover materials, so that a sandwich is formed from the first material (for example steel on the inside) of the fire protection coating and an aluminum structure on the outside. So-called clinch connections are also conceivable here. This means that the fire protection coating would be particularly well protected mechanically by the steel structures on the inside.
Insbesondere ist es besonders vorteilhaft, eine solche Brandschutzabdeckung dort einzusetzen, wo eine besonders hohe Brandgefahr oder Hitzeentwicklung existiert oder entstehen kann. Insbesondere kann ein Batteriedeckel (beispielsweise der Deckel eines einzelnen Zellmoduls einer Batterie für ein Elektroauto oder der Deckel des Gehäuses der gesamten Batterie), eine Wand eines Gehäuses für eine Batterie oder eines Zellmoduls oder auch eine Trennwand zwischen den einzelnen Batteriezellen bzw. Akkumulatorzellen eine solche Brandschutzabdeckung sein oder eine solche umfassen. Beispielsweise kann die Brandschutzbeschichtung auf der Innenseite eines Batteriedeckels flächig aufgebracht sein. Die Trägerstruktur eines im Automobilbau verwendeten Batteriedeckels besteht häufig aus tiefgezogenen (konturierten) Aluminium- oder Stahlblechbauteilen. Wie oben bereits dargelegt, ist eine erfindungsgemäße Brandschutzbeschichtung auch auf solche Strukturen aufbringbar.In particular, it is particularly advantageous to use such a fire protection cover where a particularly high risk of fire or heat build-up exists or can arise. In particular, a battery cover (for example the cover of an individual cell module of a battery for an electric car or the cover of the housing of the entire battery), a wall of a housing for a battery or a cell module or a partition between the individual battery cells or accumulator cells can be such a fire protection cover be or include one. For example, the fire protection coating can be applied flat on the inside of a battery cover. The carrier structure of a battery cover used in automobile construction often consists of deep-drawn (contoured) aluminum or sheet steel components. As already explained above, a fire protection coating according to the invention can also be applied to such structures.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Gehäuse für eine Batterie (Batteriegehäuse), insbesondere einen Lithium-Ionen-Akkumulator, das einen Batteriedeckel und/oder einen Grundkörper (Gehäusewanne) umfasst, die jeweils mit so einer Brandschutzabdeckung versehen sind. Ein solches Batteriegehäuse hat sich im Vergleich zu bekannten Batteriegehäusen als besonders sicher zur Verhinderung der Auswirkungen eines thermischen Durchgehens herausgestellt. In einem Elektrofahrzeug sind Batteriegehäuse, -wannen oder -deckel in häufig steifigkeits- und festigkeitsrelevanten Strukturkomponenten der Bodengruppe des Fahrzeuges. Diese wichtigen strukturellen Eigenschaften werden durch eine erfindungsgemäße Brandschutzbeschichtung nicht beeinträchtigt sondern bleiben bei thermischen Batterieschäden sogar weitgehend erhalten.Another aspect relates to a housing for a battery (battery housing), in particular one Lithium-ion accumulator, which comprises a battery cover and / or a base body (housing trough), each of which is provided with such a fire protection cover. In comparison to known battery housings, such a battery housing has proven to be particularly safe for preventing the effects of thermal runaway. In an electric vehicle, battery housings, trays or lids are often found in structural components of the vehicle's floor pan that are often relevant to rigidity and strength. These important structural properties are not impaired by a fire protection coating according to the invention, but rather are largely retained in the event of thermal battery damage.
Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine Brandschutzabdeckung mit einer erfindungsgemäßen Brandschutzbeschichtung hergestellt werden kann. Erfindungsgemäß umfasst dieses Verfahren die folgenden Schritte:
- das Bereitstellen einer Trägerstruktur, beispielsweise beinhaltend Metall, insbesondere Stahl oder
- Aluminium, und/oder Keramik und/oder Kohlenstofffasern und/oder Kunststoff oder vollständig bestehend aus einem dieser Materialien
- das Aufbringen einer ersten Epoxidharzlage auf die Trägerstruktur
- das Aufbringen einer ersten Keramikfaserlage auf die Epoxidharzlage.
- the provision of a support structure, for example containing metal, in particular steel or
- Aluminum, and / or ceramic and / or carbon fibers and / or plastic or consisting entirely of one of these materials
- applying a first epoxy resin layer to the support structure
- applying a first ceramic fiber layer to the epoxy resin layer.
In einer besonderen Ausführungsform umfasst dieses Verfahren den Schritt des Aufbringens einer weiteren oder mehrerer weiterer, beispielsweise zwei weiterer, Epoxidharzlagen und/oder einer weiteren oder mehrerer weiterer, beispielsweise zwei weiterer, Keramikfaserlagen. Hierdurch kann eine besondere Wirksamkeit der hergestellten Brandschutzabdeckung sichergestellt werden. Diese kann durch ein alternierendes Aufbringen von Epoxidharzlagen und Keramikfaserlagen weiter gesteigert werden.In a particular embodiment, this method comprises the step of applying a further or more further, for example two further, epoxy resin layers and / or one or more further, for example two further, ceramic fiber layers. This ensures that the fire protection cover produced is particularly effective. This can be further increased by alternately applying epoxy resin layers and ceramic fiber layers.
Im Folgenden sind rein beispielhaft verschiedene Formen eines möglichen Herstellungsverfahrens aufgelistet:
- Ausführungsform 1: Verfahren zur Herstellung einer Brandschutzabdeckung umfassend
- das Bereitstellen einer Trägerstruktur
- das Aufbringen einer ersten Epoxidharzlage auf die Trägerstruktur
- das Aufbringen einer ersten Keramikfaserlage auf die Epoxidharzlage.
- Ausführungsform 2: Verfahren nach Ausführungsform 1, umfassend
- das Aufbringen einer zweiten Epoxidharzlage und/oder einer zweiten Keramikfaserlage.
- Ausführungsform 3: Verfahren nach Ausführungsform 2, umfassend
- das Aufbringen einer dritten Epoxidharzlage und/oder einer dritten Keramikfaserlage.
- Embodiment 1: comprising a method for producing a fire protection cover
- the provision of a support structure
- applying a first epoxy resin layer to the support structure
- applying a first ceramic fiber layer to the epoxy resin layer.
- Embodiment 2: The method of Embodiment 1 comprising
- applying a second epoxy resin layer and / or a second ceramic fiber layer.
- Embodiment 3: The method of Embodiment 2 comprising
- the application of a third epoxy resin layer and / or a third ceramic fiber layer.
Ausführungsform 4: Verfahren nach einer der Ausführungsformen 2 oder 3, wobei das Aufbringen der Epoxidharzlagen und der Keramikfaserlagen alternierend erfolgt.Embodiment 4: Method according to one of Embodiments 2 or 3, the application of the epoxy resin layers and the ceramic fiber layers taking place alternately.
Ausführungsform 5: Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 4, wobei die Trägerstruktur aus Metall und/oder Keramik und/oder Kohlenstofffasern und/oder Kunststoff besteht.Embodiment 5: The method according to one of embodiments 1 to 4, wherein the carrier structure consists of metal and / or ceramic and / or carbon fibers and / or plastic.
Ausführungsform 6: Verfahren nach Ausführungsform 5, wobei die Trägerstruktur aus Aluminium und/oder Stahl besteht.Embodiment 6: The method according to embodiment 5, wherein the support structure consists of aluminum and / or steel.
Ausführungsform 7: Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 bis 6, wobei die Brandschutzabdeckung ein Batteriedeckel oder eine Wand eines Gehäuses für eine Batterie ist, wobei die Batterie insbesondere ein Lithium-Ionen-Akkumulator ist.Embodiment 7: The method according to one of embodiments 1 to 6, wherein the fire protection cover is a battery cover or a wall of a housing for a battery, the battery being in particular a lithium-ion accumulator.
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- DE 10238945 A1 [0003]DE 10238945 A1 [0003]
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