WO2013143721A1 - Dichtung aus einem elastomeren mehrkomponentigen material, gehäuse, batteriezellenmodul sowie kraftfahrzeug - Google Patents

Dichtung aus einem elastomeren mehrkomponentigen material, gehäuse, batteriezellenmodul sowie kraftfahrzeug Download PDF

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Wolfgang DUERNEGGER
Christina LEUTHOLD
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • Seal made of an elastomeric multi-component material, housing, battery cell module and motor vehicle
  • the present invention relates to a seal made of an elastomeric material, a housing, a battery cell module and a motor vehicle.
  • sealing materials are subject to the highest demands with regard to their thermal and chemical resistance
  • Lithium-ion storage systems do not allow multi-part sealing systems.
  • a seal in particular for housing of
  • Battery cell modules provided which consists of an elastomeric material and at least one further material which increases the resistance of the elastomeric material under thermal and / or chemical and / or mechanical loads, wherein the elastomeric material with the at least one further material completely or partially coated is and / or the at least one further material is micro-encapsulated distributed in the elastomeric material.
  • the division of tasks consists of a sealing function and one or more protective effects, so that the sealing function remains permanently under almost any external influence.
  • the at least one further material used for the coating is preferably not identical to the at least one further material which is used micro-encapsulated, so that the increase in the resistance of the seal can be set specifically.
  • the coating may be provided with a uniform thickness on the seal, but it is also advantageously possible to do so
  • the coating consists of different materials, which may be arranged in layers, have different properties and which may also cover at least partially different regions of the seal.
  • this is preferably arranged on the seal such that the protruding from a seal seat parts of
  • Seal are coated.
  • the seal is shielded from external influences such as leaking fluids, electrolyte, flue gas and the like, so that the sealing function can be maintained permanently.
  • microencapsulated materials incorporated in the elastomeric material are homogeneous or heterogeneous in the gasket, for example in U.S. Pat
  • the protective effect can be based for example on an increase in volume by foaming or by chemical neutralization reactions of leaked electrolyte.
  • Housing preferably use of battery cell modules in the automotive sector. Accordingly, the subject of the invention is also a housing which has a seal according to the invention.
  • a battery cell module preferably a
  • Lithium-ion accumulator which has a housing with the above-described seal, and a motor vehicle, in particular an electric motor driven motor vehicle, which has at least one inventive battery cell module, which is connected to a drive system of the motor vehicle.
  • FIG. 1 in sectional views different embodiments of the seal according to the invention.
  • Figure 1 are different types of seals 10, 1 1, 12, 13, 14, 20, 21, 22, 30, 31, 32, 40, 41, 42 in various embodiments as a V-ring 10, 1 1, 12, 13, 14, C-ring 20, 21, 22, O-ring 30, 31, 32 and U-ring 40, 41, 42 shown.
  • the gaskets 10, 20, 30, 40 are made of an elastomeric material 100 in which a microencapsulated further material which increases the resistance of the elastomeric material under thermal, chemical and / or mechanical stresses is distributed homogeneously
  • the seals 1 1, 12, 13, 14, 21, 22, 31, 32, 41, 42 show embodiments in which the elastomeric material 1 10 is provided with a coating of a material 120, the durability of the elastomeric material 1 10th under thermal, chemical and / or mechanical loads, wherein the seals 1 1, 12, 13, 14, 21, 22, 32, 41, 42 are only partially covered with a coating of the material 120, while the seal 31 completely with a coating of the material 120 is surrounded.
  • the coating of the material 120 is provided in the seals 12, 13, 21, 31, 42 in a uniform thickness, while it is in the seals 1 1, 14, 22, 32, 41 a demand-matched uneven thickness.
  • the parts shown cross-hatched, analogous to the seals 10, 20, 30, 40 also consist of the elastomeric material, in the micro-encapsulated Material is available near the surface.

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Abstract

Es wird eine Dichtung (10, 11, 12, 13, 14, 20, 21, 22, 30, 31, 32, 40, 41, 42) aus einem elastomeren Material (100, 110) vorgeschlagen, das zumindest aus einem weiteren Material (120) besteht, das die Beständigkeit des elastomeren Materials (100, 110) unter thermischen, chemischen und/oder mechanischen Belastungen erhöht, wobei das elastomere Material (100, 110) mit dem zumindest einen weiteren Material (120) ganz oder teilweise beschichtet ist und/oder das zumindest eine weitere Material mikroverkapselt im elastomeren Material (100) verteilt ist. Durch den Aufbau der Dichtung (10, 11, 12, 13, 14,20,21,22, 30,31,32,40,41, 42) können eine Dichtfunktion und eine oder mehrere Schutzwirkungen in einem Bauteil realisiert werden. Fernerwerden ein Gehäuse mit einer Dichtung (10, 11, 12, 13, 14, 20, 21, 22, 30, 31, 32, 40, 41, 42) und ein Batteriezellenmodul, insbesondere ein Lithium-Ionen- Akkumulator, sowie ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen.

Description

Beschreibung Titel
Dichtung aus einem elastomeren mehrkomponentigen Material, Gehäuse, Batteriezellenmodul sowie Kraftfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtung aus einem elastomeren Material, ein Gehäuse, ein Batteriezellenmodul sowie ein Kraftfahrzeug.
Stand der Technik
Bei automotiven Anwendungen der Lithium-Ionen-Speichertechnologie werden üblicherweise einstufige Dichtungen verwendet. An die verwendeten
Dichtungswerkstoffe werden neben der Dichtigkeit höchste Anforderungen hinsichtlich der thermischen und chemischen Beständigkeit, des
Alterungsverhaltens, der Kosten sowie der Verarbeitbarkeit gestellt.
Nach dem Stand der Technik erfüllt kein Werkstoff all diese Anforderungen in gleichem Maße zufriedenstellend, so dass zur Erzielung der gewünschten, oft widersprüchlichen Anforderungen einzelne Funktionen aufgetrennt und durch diskrete Bauteile erfüllt werden müssen.
Andererseits lassen die speziellen Anforderungen, wie mangelnder Bauraum, einfache Montage, hoher Sicherheitsstandard und Wirtschaftlichkeit von
Lithium-Ionen-Speichersystemen mehrteilige Dichtsysteme nicht zu.
Aus der EP 2 325 937 ist ein Steckstück mit einem Dichtbereich aus einem elastomeren Material bekannt, bei dem zusätzlich wasserbindende Substanzen vorgesehen sind. Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird eine Dichtung, insbesondere für Gehäuse von
Batteriezellenmodulen zur Verfügung gestellt, welche aus einem elastomeren Material und zumindest einem weiteren Material besteht, das die Beständigkeit des elastomeren Materials unter thermischen und/oder chemischen und/oder mechanischen Belastungen erhöht, wobei das elastomere Material mit dem zumindest einen weiteren Material ganz oder teilweise beschichtet ist und/oder das zumindest eine weitere Material mikroverkapselt im elastomeren Material verteilt vorliegt.
Dem Fachmann sind geeignete elastomere Materialien, die für Dichtungen in unterschiedlichen Bereichen, insbesondere im automotiven Bereich verwendet werden, bekannt.
Ebenso sind dem Fachmann Materialien bekannt, die eine erhöhte Beständigkeit gegenüber thermischen, chemischen oder mechanischen Belastungen aufweisen.
Durch die Integration eines mehrkomponentigen Aufbaus in einem Bauteil, nämlich der Dichtung, wird vorteilhafterweise eine Aufgabenteilung erzielt und ermöglicht eine individuell auf die Anforderung optimierte Dichtungsauslegung.
Die Aufgabenteilung besteht aus einer Dichtfunktion und einer oder mehrerer Schutzwirkungen, so dass die Dichtfunktion unter nahezu beliebiger äußerer Einwirkung dauerhaft erhalten bleibt.
Das zumindest eine weitere Material, das zur Beschichtung verwendet wird, ist vorzugsweise nicht identisch mit dem zumindest einen weiteren Material, das mikroverkapselt eingesetzt wird, so dass die Erhöhung der Beständigkeit der Dichtung spezifisch eingestellt werden kann.
Die Beschichtung kann mit einer gleichmäßigen Stärke auf der Dichtung vorgesehen sein, es ist jedoch auch vorteilhafterweise möglich, diese
bedarfsgerecht in unterschiedlichen Stärken auszuführen. Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Beschichtung aus unterschiedlichen Materialien besteht, die schichtweise angeordnet sein können, unterschiedliche Eigenschaften aufweisen und die auch zumindest teilweise unterschiedliche Bereiche der Dichtung bedecken können.
Bei einer teilweisen Beschichtung ist diese auf der Dichtung vorzugsweise derart angeordnet, dass die aus einem Dichtungssitz herausragenden Teile der
Dichtung beschichtet sind. Damit wird die Dichtung von äußeren Einflüssen, wie austretende Fluide, Elektrolyt, Rauchgas und dergleichen abgeschirmt, so dass die Dichtfunktion dauerhaft aufrechterhalten werden kann.
Die mikroverkapselten Materialien, die dem elastomeren Material beigemengt werden, sind in der Dichtung homogen oder heterogen, beispielsweise im
Bereich der kompletten Oberfläche oder von diskreten Abschnitten der
Oberfläche der Dichtung verteilt, so dass auch bei dieser Ausführungsform der Dichtung eine bedarfsgerechte Auslegung der Schutzwirkungen möglich ist.
Die gewünschten Schutzwirkungen gegenüber Chemikalien, Hitze oder
mechanischen Einflüssen werden vorzugsweise durch Reaktion mit der
jeweiligen Einflussgröße aktiviert.
Die Schutzwirkung kann beispielsweise auf einer Volumenvergrößerung durch Aufschäumen beruhen oder durch chemische Neutralisationsreaktionen von ausgetretenem Elektrolyt.
Die erfindungsgemäßen Dichtungen lassen sich besonders vorteilhaft für
Gehäuse, vorzugsweise von Batteriezellenmodulen im automotiven Bereich einsetzen. Dementsprechend ist Gegenstand der Erfindung auch ein Gehäuse, das eine erfindungsgemäße Dichtung aufweist.
Beansprucht wird zudem ein Batteriezellenmodul, vorzugsweise ein
Lithium-Ionen-Akkumulator, das über ein Gehäuse mit der vorbeschriebenen Dichtung verfügt, sowie ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein elektromotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug, welches wenigstens ein erfindungsgemäßes Batteriezellenmodul aufweist, das mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeugs verbunden ist. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 in geschnittenen Ansichten verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Dichtung.
Ausführungsformen der Erfindung
In Figur 1 sind verschieden Arten von Dichtungen 10, 1 1 , 12, 13, 14, 20, 21 , 22, 30, 31 , 32, 40, 41 , 42 in verschiedenen Ausführungsformen als V-Ring 10, 1 1 , 12, 13, 14, C-Ring 20, 21 , 22, O-Ring 30, 31 , 32 und Nutring 40, 41 , 42 dargestellt.
Die Dichtungen 10, 20, 30, 40 bestehen aus einem elastomeren Material 100, in dem ein mikroverkapseltes weiteres Material, das die Beständigkeit des elastomeren Materials unter thermischen, chemischen und/oder mechanischen Belastungen erhöht, homogen verteilt ist
Die Dichtungen 1 1 , 12, 13, 14, 21 , 22, 31 , 32, 41 , 42 zeigen Ausführungsformen, bei denen das elastomere Material 1 10 mit einer Beschichtung aus einem Material 120 versehen ist, das die Beständigkeit des elastomeren Materials 1 10 unter thermischen, chemischen und/oder mechanischen Belastungen erhöht, wobei die Dichtungen 1 1 , 12, 13, 14, 21 , 22, 32, 41 , 42 nur teilweise mit einer Beschichtung aus dem Material 120 bedeckt sind, während die Dichtung 31 vollständig mit einer Beschichtung aus dem Material 120 umgeben ist.
Die Beschichtung aus dem Material 120 ist bei den Dichtungen 12, 13, 21 , 31 , 42 in einer gleichmäßigen Stärke vorgesehen, während es bei den Dichtungen 1 1 , 14, 22, 32, 41 eine bedarfsangepasste ungleichmäßige Stärke ist. Bei den dargestellten Dichtungen 1 1 , 12, 13, 14, 21 , 22, 31 , 32, 41 , 42 können die kreuzschraffiert dargestellten Teile analog zu den Dichtungen 10, 20, 30, 40 auch aus dem elastomeren Material bestehen, in dem mikroverkapseltes Material oberflächennah vorliegt.

Claims

Ansprüche
Eine Dichtung aus einem elastomeren Material (100, 1 10), dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (10, 1 1 , 12, 13, 14, 20, 21 , 22, 30, 31 , 32, 40, 41 , 42) aus zumindest einem weiteren Material (120) besteht, das die Beständigkeit des elastomeren Materials (100, 1 10) unter thermischen, chemischen und/oder mechanischen Belastungen erhöht, wobei das elastomere Material (100, 1 10) mit dem zumindest einen weiteren Material (120) ganz oder teilweise beschichtet ist und/oder das zumindest eine weitere Material mikroverkapselt im elastomeren Material (100) verteilt ist.
Die Dichtung nach Anspruch 1 , wobei das zumindest eine weitere Material (120), das eine Beschichtung ausbildet, nicht identisch ist mit dem zumindest einen weiteren Material, das mikroverkapselt im elastomeren Material vorliegt.
Die Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Beschichtung der Dichtung (12, 13, 21 , 31 , 42) eine gleichmäßige Stärke aufweist.
Die Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Beschichtung der Dichtung (1 1 , 14, 22, 32, 41 ) eine ungleichmäßige Stärke aufweist.
Die Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Beschichtung aus unterschiedlichen Materialien besteht, die unterschiedliche
Eigenschaften aufweisen und die gegebenenfalls zumindest teilweise unterschiedliche Bereiche der Dichtung bedecken.
6. Die Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das zumindest eine weitere mikroverkapselte Material im Bereich der gesamten Oberfläche oder von Teilen der Oberfläche der Dichtung verteilt ist.
7. Ein Gehäuse eine Dichtung (10, 1 1 , 12, 13, 14, 20, 21 , 22, 30, 31 , 32, 40, 41 , 42) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweisend.
8. Ein Batteriezellenmodul ein Gehäuse nach Anspruch 7 aufweisend.
9. Das Batteriezellenmodul nach Anspruch 8, wobei das Batteriezellenmodul ein Lithium-Ionen-Akkumulator ist.
10. Ein Kraftfahrzeug, insbesondere elektromotorisch antreibbares
Kraftfahrzeug, mit einem Batteriezellenmodul nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Batteriezellenmodul mit einem Antriebssystem des Kraftfahrzeuges verbunden ist.
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