具有加固纤维网的电池外壳、制造方法以及牵引电池技术

本发明专利技术涉及一种电池外壳，其中该电池外壳具有由长切纤维组成的加固纤维网和聚合物基质，本发明专利技术还涉及一种用于制造此类电池外壳的方法。方法。方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有加固纤维网的电池外壳、制造方法以及牵引电池
[0001]本专利技术涉及一种具有加固纤维网的电池外壳、一种制造方法以及一种牵引电池。
[0002]电池，特别是用于在机动车辆中存储能量的牵引电池，由多个构件组成。具有至少一种电池外壳的电池壳体的主要任务是固定和保护电池模块和其他所需组件。
[0003]在扁平的电池壳体，特别是在电动车辆中使用的电池壳体的情况下，要求电池壳体在相对较高的加速度值下安全和坚固地支撑电池模块的高质量，这就是为什么现今的电池壳体具有相对较高的质量。
[0004]此外，对电动车辆的电池提出这样的要求，即电池模块应受到保护，以免在发生任何事故时受损。
[0005]在现有技术中已知由塑料制成的电池外壳有各不相同的设计。
[0006]本专利技术的目的是针对现有技术提出一种改进方案或替代方案。
[0007]根据本专利技术的第一方面，该目的通过一种电池外壳，特别是牵引电池的电池外壳得以实现，其中电池外壳具有底部和侧壁，其中电池外壳具有内侧和外侧，其中电池外壳具有由长切纤维组成的加固纤维网和聚合物基质。
[0008]对相关术语的说明如下：
[0009]首先，应该明确指出，在本专利申请的范围内，不定冠词和数字，如“一”、“二”等，一般应理解为“至少”，即“至少一个
……”
、“至少两个
……”
等，除非在具体上下文中明确规定，或者对于本领域的技术人员来说显而易见地或技术上必须的是，那里只可能指“正好一个
……”
、“正好两个
>……”
等。
[0010]在本专利申请范围内，“特别是”的表达始终是指，通过这个表述引入可选的、优选的特征。该表达不应被理解为“确切而言”或“亦即”。
[0011]“牵引电池”应理解成某种储能器，特别是电流储能器。优选地，牵引电池适于安装在电动车中并用于驱动电动车。优选地。牵引电池适用于电池电动车和/或具有电池电动驱动装置和内燃机的机动车辆。
[0012]“电池外壳”指的是电池(特别是牵引电池)的壳体组成部分。
[0013]特别地，电池外壳被设置为用于容纳电池的组件，并且因此具有容纳组件的容纳空间，从而使这些组件可以由电池外壳来保护而免受外部因素影响和/或至少间接地被固定在电池外壳中。
[0014]优选地，电池外壳是指电池下外壳或电池上外壳，其中电池下外壳和电池上外壳优选地一起构成牵引电池壳体的基本组成部分。
[0015]“加固纤维网”是指由长度有限的纤维组成的结构，这些长切纤维连结成具有不规则方向的纤维层并且彼此结合在一起，其中加固纤维网被设计用于加固由纤维塑料复合体制成的部件。特别地，结晶聚合物基质中的加固纤维网可以提高纤维塑料复合体部件的刚性和抗穿刺性。
[0016]“长切纤维”是指长度有限的长度为大于或等于0.5mm的纤维。长度小于0.5mm的纤维被称为短切纤维。
[0017]在纤维塑料复合体中，“聚合物基质”是指包围着加固纤维网的塑料，加固纤维网
的纤维通过粘连的相互作用与聚合物基质结合。
[0018]本文提出了，电池外壳作为纤维塑料复合体部件，其中纤维部分具有加固纤维网或由加固纤维网组成。
[0019]使用加固纤维网可以使电池外壳在相对较轻重量的情况下具有较高的刚性。此外，借助加固纤维网，可以实现电池外壳特别好的抗穿刺性。
[0020]在制造本文提出的电池外壳的过程中，优选地使用冲压工艺。冲压工艺可以使熔融的模塑料分布形成复杂几何形状的，特别是电池外壳的典型几何形状的电池外壳。本文提出的加固纤维网是一种具有不规则方向的长切纤维的结构，这些长切纤维通过在结晶和/或熔融聚合物基质中的粘附彼此结合在一起。这使得熔融的模塑料与其中的长切纤维一起分布在冲压模具中。一旦模塑料在冲压模具中固化，它就会与长切纤维结合在一起，从而形成具有含相对均匀的纤维体积含量的相对均匀分布的加固纤维网的电池外壳。
[0021]尽管长切纤维在加固纤维网中的方向不规则，但可以因此有利地实现电池外壳具有相对均质的材料特性。
[0022]根据一个适用的实施方案，从电池外壳底部的正常方向看，侧壁的高度大于50mm、优选地大于80mm、进一步优选地大于110mm、并且特别优选地大于140mm。
[0023]特别优选地，电池外壳是单片成型的，即电池外壳是以单一部件的形式连贯无缝地制造的。
[0024]可选地，长切纤维的长度在0.5mm与20mm之间，优选地在1.0mm与15mm之间，更优选地在1.0mm与10mm之间。
[0025]在此优选地提出，长切纤维的长度在0.5mm与20mm之间，其中各个纤维的长度可以基本相同或不同地分布。试验表明，在电池外壳相对复杂的部件几何结构中，可以有利地实现包括相对较高抗拉强度在内的特别均质的材料特性。
[0026]需要明确指出的是，不应将针对长切纤维的长度的上述值理解成严格的界限，确切言之，在不脱离本专利技术所描述的方面的情况下，可以在工程尺度上超出或者低于这些值。简而言之，这些值应该为本文所提出的长切纤维长度的范围大小提供依据。
[0027]有利地，电池外壳具有大于或等于20％、优选地大于或等于30％、特别优选地大于或等于40％的纤维体积含量。
[0028]对相关术语的说明如下：
[0029]“纤维体积含量”是指纤维的体积与纤维增强材料的总体积之比。
[0030]优选地，电池外壳具有大于或等于45％、优选地大于或等于50％、特别优选地大于或等于55％的纤维体积含量。
[0031]进一步优选地，电池外壳具有大于或等于60％、优选地大于或等于70％、特别优选地大于或等于80％的纤维体积含量。
[0032]通过本文提出的纤维体积含量的范围，可以有利地实现模塑料的良好分布，从而使电池外壳的材料特性特别均质，同时具有相对较高的抗拉强度。
[0033]需要明确指出的是，不应将针对纤维体积含量的上述值理解成严格的限度，确切言之，在不脱离本专利技术所描述的方面的情况下，可以在工程尺度上超出或者低于这些值。简而言之，这些值用于为在此提出的纤维体积含量的范围大小提供依据。
[0034]根据一个优选的实施方案，聚合物基质由热塑性塑料，特别是聚丙烯、PA6或PA6.6
组成。
[0035]对相关术语的说明如下：
[0036]“塑料”指的是主要由大分子构成的材料。
[0037]塑料优选地是热塑性塑料，其中热塑性塑料能够在材料相关的温度范围内变形，其中该过程是可逆的并且可以通过冷却和再加热到熔融状态而任意次数地重复。
[0038]优选地，热塑性塑料是指聚酰胺6(PA6)或聚酰胺6.6(PA6.6)。
[0039]由此可以有利地实现包含特别具有高弹性模量和/或高结晶度的热塑性材料的电池外壳。
[0040]根据一个适用的实施方案，聚合物基质由热固性塑料组成，从而可以实现特别坚硬且牢固的电池外壳。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电池外壳(100)，特别是牵引电池的电池外壳(100)，其中所述电池外壳(100)具有底部(102)和侧壁(104)，其中所述电池外壳(100)具有内侧和外侧，其特征在于，所述电池外壳(100)具有由长切纤维组成的加固纤维网和聚合物基质。2.根据权利要求1所述的电池外壳(100)，其特征在于，所述长切纤维的长度在0.5mm与20mm之间、优选地在1.0mm与15mm之间、更优选地在1.0mm与10mm之间。3.根据权利要求1或2中任一项所述的电池外壳(100)，其特征在于，所述电池外壳(100)具有大于或等于20％、优选地大于或等于30％、特别优选地大于或等于40％的纤维体积含量。4.根据前述权利要求中任一项所述的电池外壳(100)，其特征在于，所述聚合物基质由热塑性塑料，特别是聚丙烯、PA6或PA6.6组成。5.根据前述权利要求中任一项所述的电池外壳(100)，其特征在于，所述长切纤维包括玻璃纤维和/或碳纤维和/或芳纶纤维。6.根据前述权利要求中任一项所述的电池外壳(100)，其特征在于，所述电池外壳(100)具有用于固定所述电池外壳(100)的金属嵌件(110)，特别是带内螺纹的金属嵌件(110)。7.根据前述权利要求中任一项所述的电池外壳(100)，其特征在于，所述电池外壳(100)的至少一个侧壁具有不同的高度。8.一种用于制造电池外壳(100)，特别是根据权利要求1至7中任一项所述的电池外壳(100)的方法，其中所述方法包括以下步骤：c)通过冲压模具(160)，特别是通过具有腔体的浸边模具(170)，从具有由长切纤维组成的加固纤维网和聚合物基质的型坯形成所述电池外壳(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈特穆特，
申请(专利权)人：考特克斯，
类型：发明
国别省市：