Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
ACTIVE MATERIAL CONTAINER, IN PARTICULAR A DESICCANT CONTAINER, BATTERY HOUSING, AND METHOD FOR PRODUCING THE ACTIVE MATERIAL CONTAINER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/160930
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an active material container (11, 11', 11", 11"'), in particular for use in a battery housing, comprising at least one first material layer consisting of a nonwoven material and at least one second material layer of a nonwoven material, wherein a receiving region comprising active material is situated between the material layers, the active material container forms part of the desiccant container (1), the active material container has an air-permeable filter region and an edge region that is at least partly bonded, said at least partly bonded region having a lower degree of air-permeability than the filter region; and relates to a battery housing and to a method for producing the active material container.

Inventors:
ABOKHALAF MAHDI (DE)
BAUDITSCH PETER (DE)
NIEMEYER STEPHAN (DE)
VOLKMER DANIEL (DE)
LINHART JOCHEN (DE)
HARENBROCK MICHAEL (DE)
BAUCH MAXIMILIAN (DE)
DOBUSCH HEINZ (DE)
BERNEWITZ RICHARD (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/051710
Publication Date:
August 13, 2020
Filing Date:
January 24, 2020
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
MANN & HUMMEL GMBH (DE)
International Classes:
B01D46/02; H01M8/0662; H01M50/202; H01M50/204
Foreign References:
EP2199447A12010-06-23
US4048399A1977-09-13
DE102013008389A12014-11-20
Download PDF:
Claims:
Ansprüche

1. Aktivmaterialbehälter (11 , 1 1 ', 1 1", 1 1"'), insbesondere zum Einsatz in einem Batte riegehäuse, mit zumindest einer ersten Materiallage (1 ) aus Vliesmaterial und zumin dest einer zweiten Materiallage (12) aus Vliesmaterial, wobei zwischen den Material lagen (1 , 12) ein Hohlraum (29) ausgebildet ist, welcher mit einem Aktivmaterial befüllt ist, wobei das Aktivmaterial Teil des Aktivmaterialbehälters (11 ) ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktivmaterialbehälter (11 , 11 ', 1 1 ", 1 ") einen luftdurchlässigen Filterbereich (2, 13) und einen zumindest bereichsweise verfestigten Randbereich (3) aufweist, wobei der zumindest bereichsweise verfestigte Randbereich (3) in einem verfestigten Teilbereich (4, 5) eine geringere Luftdurchlässigkeit aufweist als der Fil terbereich (2, 13), wobei der Randbereich (3) als ein zumindest teilweise umlaufender Randbereich (3) ausgebildet ist.

2. Aktivmaterialbehälter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Aktiv material zumindest ein Trockenmittel und/oder ein Adsorbens für Schadgase auf weist, insbesondere eine Aktivkohle und/oder ein Zeolith, insbesondere zumindest ein Adsorbens für CO, CO2, NOx und/oder HC, und/oder das Aktivmaterial als Schüt tung vorliegt.

3. Aktivmaterialbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich (3) ausschließlich aus den beiden Materiallagen (1 , 12) besteht.

4. Aktivmaterialbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest bereichsweise verfestigte Randbereich (3) durch Umspritzen be reitgestellt ist, insbesondere durch Umspritzen mit einem Kunststoffmaterial.

5. Aktivmaterialbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich (3) ein thermisch verfestigter Randbereich (3) ist, welcher vor zugsweise eine um zumindest 20% höhere Faserdichte aufweist als in unverfestigten Bereichen des Aktivmaterialbehälters (11 , 11', 11 ", 1 ").

6. Aktivmaterialbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich (3) zumindest bereichsweise einen stufenförmigen Verlauf aufweist.

7. Aktivmaterialbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke des Vliesmaterials in dem unverfestigten Filterbereich (2,13) 0,9 mm bis 3,0 mm, bevorzugt 1 ,2 bis 2,5 mm, beträgt.

8. Aktivmaterialbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Materiallage (1 ) als Flachlage ausgebildet ist.

9. Aktivmaterialbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Materiallage (12) mit der ersten Materiallage (1 ) durch eine Verbindungsnaht (20) verbunden ist, wobei die Verbindungsnaht (20) einen Flohlraum des Aktivmaterialbehälters (11 , 11 ', 11 ", 11 "') begrenzt, in welchem das Aktivmaterial angeordnet ist.

10. Aktivmaterialbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktivmaterialbehälter (11 , 11', 11 ", 11 '") zumindest im Bereich des luftdurchlässigen Filterbereichs (2, 13) über dem Vliesmaterial eine luftundurch lässige Schutzfolie aufweist.

11. Aktivmaterialbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vliesmaterial als wärmeverfestigbares Vlies ausgebildet ist, ins besondere als Vlies, umfassend zumindest 10 Gew.% Kunststofffasern, insbeson dere Kunststofffasern, umfassend PET-Fasern und/oder Meltblown-Fasern.

12. Aktivmaterialbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktivmaterialbehälter (11 , 11 ', 11 ", 11 '") im Bereich des luftdurch lässigen Filterbereichs (2, 13) eine oder mehrere Versteifungsrippen (31 ) und/oder eine oder mehrere Sicken aufweist.

13. Aktivmaterialbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktivmaterialbehälter (11 , 11 ', 11", 11'") zumindest einen Verstei fungskörper aufweist, welcher innerhalb des Flohlraums des Aktivmaterialbehälters (11 , 11', 11 ", 11 '") angeordnet ist. 14. Batteriegehäuse umfassend ein Gehäuse (23, 25) mit einem Aufnahmeraum (15), in dem zumindest eine Batteriezelle anordenbar ist, und mit einem Aktivmaterialbehälter (1 1 , 1 1 ', 1 1 ", 1 1 "') nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

15. Batteriegehäuse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (23, 25) eine Aktivmaterialbehälteraufnahme (16) randseitig im Aufnahmeraum (15) des Gehäuses (23, 25) aufweist.

16. Batteriegehäuse nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ak tivmaterialbehälteraufnahme (16) Führungsschlitze (21 ) zum Einstecken des Aktiv materialbehälters (1 1 , 1 1 ', 1 1 ", 1 1 '") in das Batteriegehäuse aufweist.

17. Batteriegehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktivmaterialbehälter (1 1 , 1 1 ', 1 1 ", 1 1 '") in der Aktivmaterialbe hälteraufnahme (16) verklemmbar angeordnet und/oder durch Befestigungsmittel, insbesondere Schraubmittel oder Steckmittel (19), befestigbar ist.

18. Verfahren zur Herstellung eines Aktivmaterialbehälters (1 1 , 1 1 ', 1 1 ", 1 1 '") nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte a) Bereitstellen (101 ) eines schlauchförmigen Materials, umfassend die zumindest zwei miteinander verbundenen Materiallagen (1 , 12)

b) Befüllen (102) des schlauchförmigen Materials mit dem Aktivmaterial

c) randseitiges Verschließen des schlauchförmigen Materials und Vereinzeln (103), wobei beim Bereitstellen des schlauchförmigen Materials in Schritt a) und/oder beim Vereinzeln in Schritt c) ein verfestigbarer Materialüberstand zur Ausbildung eines Teilabschnitts eines Randbereichs bereitgestellt wird; und

d) Thermoformen (104) des Materialüberstands unter Ausbildung des verfestigten Teilabschnitts des Randbereichs (3).

Description:
Beschreibung

Aktivmaterialbehälter, insbesondere Trockenmittelbehälter, Batteriegehäuse und Verfahren zur Herstellung des Aktivmaterialbehälters

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aktivmaterialbehälter, insbesondere einen Tro ckenmittelbehälter, insbesondere zum Einsatz in einem Batteriegehäuse nach dem Ober begriff des Anspruchs 1 , sowie ein Batteriegehäuse und ein Verfahren zur Herstellung des Aktivmaterialbehälters.

Stand der Technik

Es sind Trockenmitteltaschen aus Vliesmaterial bekannt, welche beispielsweise lose in einem Batteriegehäuse eingelegt werden können.

Auch Aluminiumbehälter und perforierte Aluminiumfolientaschen sind aus dem Stand der Technik bekannt.

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik ist es nunmehr Aufgabe der vorliegen den Erfindung, einen Trockenmittelbehälter zu schaffen, welcher sicherer in einem Bat teriegehäuse fixierbar und einfach herstellbar ist.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch Bereitstellen eines Aktivmaterialbe hälters mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch Bereitstellen eines Batteriege häuses mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und durch ein Verfahren mit den Merkma len des Anspruchs 18.

Ein erfindungsgemäßer Aktivmaterialbehälter ist beispielsweise zum Einsatz in einem Batteriegehäuse vorgesehen. Er umfasst zumindest eine erste Materiallage aus Vliesma terial und zumindest eine zweite Materiallage aus Vliesmaterial. Die Materiallagen kön nen aus einem durchgehenden Material, z.B. einem Schlauch gefertigt sein, wobei die zwei Schlauchwände zumindest bereichsweise, insbesondere endständig miteinander in einem Randbereich verbunden sind. Die Erfindung ist jedoch nicht auf einstückig aus einem Schlauchmaterial erhaltbare Materiallagen beschränkt, sondern erfasst ausdrück- lieh auch Ausführungsformen, die von zwei separaten Flachlagen ausgehen, was zusätz lich den Vorteil bietet, dass für die beiden Materiallagen voneinander abweichende Ma terialeigenschaften gezielt eingesetzt werden können.

Zwischen den Materiallagen ist ein Hohlraum angeordnet. Dieser ist mit einem Aktivma terial befüllt, etwa mit einem Trocken mittel. Als Trockenmittel kann ein beliebiges Tro ckenmittel genutzt werden, welches typischerweise bereits in der Elektroindustrie einge setzt wird. Bevorzugt ist in diesem Kontext allerdings ein granuliertes Trockenmittel, da es für den Einsatzbereich einfach handhabbar ist.

Neben der Anwendung in einem Batteriegehäuse ergeben sich vielfältige weitere Ein satzbereiche für den erfindungsgemäßen Aktivmaterialbehälter; so kann dieser etwa im Kontext eines (Fahrzeug-)Klimatisierungssystems eingesetzt werden, wo er aufgrund sei ner Aktivmaterialfüllung diverse wichtige Adsorptionsaufgaben wahrnehmen kann, etwa die Adsorption von Gasen, die für den menschlichen Körper schädlich sind, d.h. zu einer Gefährdung der Gesundheit oder zu einer Minderung der Aufmerksamkeit führen können.

Alternativ zum o.g. Trockenmittel kann das Aktivmaterial ein Adsorbens für Schadgase aufweisen, insbesondere eine Aktivkohle und/oder einen Zeolith, insbesondere zumin dest ein Adsorbens für CO, CO 2 , NO x und/oder HC, also Kohlenwasserstoffe, und der gleichen. Alternativ oder zusätzlich kann das Aktivmaterial als Schüttung vorliegen, bei spielsweise als Schüttung eines Granulats oder von Perlen.

Zur besseren Definition des Aktivmaterialbehälters ist das Aktivmaterial im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenfalls als Teil des Aktivmaterialbehälters zu verstehen.

Der Aktivmaterialbehälter weist einen luftdurchlässigen Filterbereich und einen zumin dest bereichsweise verfestigten Randbereich auf, wobei der zumindest bereichsweise Randbereich eine geringere Luftdurchlässigkeit aufweist als der Filterbereich.

Der Filterbereich ist Teil der Materiallagen. Er kann lediglich in einer Materiallage ausge bildet sein oder vorzugsweise als zwei luftdurchlässige Bereiche in den zumindest zwei Materiallagen. Dabei kann eine Materiallage als Anströmseite für feuchtebelastete Luft dienen und die zweite Materiallage als Abströmseite für entfeuchtete Luft. Der Filterbe reich dient der Verringerung von partikulären Staub aus dem zu trocknenden Luftstrom, welcher sich anderenfalls auf der Oberfläche des Aktivmaterials anlagern könnte und dort die Effizienz, beispielsweise für eine Entfeuchtung, des Aktivmaterials verringern würde. Der Filterbereich muss aber nicht zwingend eine filternde Funktion aufweisen; dieser kann auch einfach als Aktivmaterialrückhaltebereich und beispielsweise als Siebgewebe oder Gitter verstanden werden.

Der verfestigte Randbereich dient der Verankerung bzw. Festlegung des Aktivmaterial behälters an einer korrespondierenden Befestigungsvorrichtung, beispielsweise der In nenseite der Wandung eines Batteriegehäuses. Durch die Kombination des an sich bieg samen Vliesmaterials und des verfestigten Randbereichs können die Filtereigenschaften des Materials mit einer hohen Stabilität des Randbereichs kombiniert werden.

Ein separater Rahmen oder ein Gehäuse z.B. aus Metall ist für die Anwendung nicht nötig.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Es ist u.a. fertigungstechnisch und auch entsorgungstechnisch von Vorteil, wenn der Randbereich ausschließlich aus den beiden Materiallagen besteht. Dadurch ist der Aktiv materialbehälter nach der Trennung der Materiallagen und des Aktivmaterials einfach re- cyclebar.

Der Randbereich ist vorzugsweise als ein thermisch verfestigter Randbereich ausgebil det, welcher in einem Verfahren zur Massenproduktion automatisiert durch Thermofor- men, z.B. durch beheizte Pressen in einem einzigen Produktionsschritt kosteneffizient realisierbar ist. Der Randbereich kann vorzugsweise eine um zumindest 20% höhere Fa serdichte aufweisen, als in unverfestigten Bereichen des Trockenmittelbehälters.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der zumindest bereichsweise ver festigte Randbereich durch Umspritzen bereitgestellt ist, insbesondere durch Umspritzen mit einem Kunststoffmaterial. Um dies zu realisieren, kann ein Aktivmaterialbehälter-Vor- produkt, das zwei Lagen Vliesstoff und dazwischen den mit Aktivmaterial gefüllten Hohl raum aufweist, in ein entsprechendes Spritzgießwerkzeug eingelegt werden, das ent sprechende Kavitäten aufweist, um den verfestigten Randbereich zu erzeugen. Eine zusätzliche vorteilhafte mechanische Stabilität insbesondere gegenüber Querkräf ten ist gegeben, wenn der Randbereich zumindest bereichsweise einen stufenförmigen Verlauf aufweist. Die beiden vorgenannten Ausführungsformen lassen sich auch kombi nieren, so dass beispielsweise ein zunächst thermisch verfestigter Randbereich, der etwa thermogeformt sein kann, noch überspritzt wird.

Um vermittels insbesondere thermischem Verfestigen einen hinreichend mechanisch be lastbaren Rand bzw. Rahmen erzeugen zu können, ist es sinnvoll, wenn eine Dicke des Vliesmaterials (Einzellage) in dem unverfestigten Filterbereich 0,9 mm bis 3,0 mm, be vorzugt 1 ,2 bis 2,5 mm, beträgt. Mit geringeren Materialstärken kann zwar auch eine Ver festigung erreicht werden, diese bleibt jedoch auch nach dem Verfestigen biegsam, so- dass hierüber kein mechanisch stabiler Rahmen erhalten werden kann. Nach dem Ver festigen kann die Dicke einer Einzellage 0,45 mm bis 1 ,5 mm betragen. Der Verpres- sungsgrad liegt hierbei insbesondere zwischen 20 und 120 %, bevorzugt bei 40 bis 100 %.

Der verfestigte Randbereich weist eine gegenüber dem Filterbereich erhöhte Biegestei figkeit auf. Bevorzugt ist die Biegesteifigkeit des verfestigten Randbereichs um zumindest 50 %, stärker bevorzugt um zumindest 80 %, erhöht.

Ebenfalls für eine verbesserte mechanische Stabilität ist es erfindungsgemäß, dass der Randbereich als zumindest teilweise umlaufender Randbereich ausgebildet ist, wobei es bevorzugt ist, dass der Randbereich vollständig umlaufend ausgebildet ist. Unter„voll ständig umlaufend“ wird hierin verstanden, wenn sich in zumindest 80 % des Umfangs Abschnitte des verfestigten Randbereichs befinden.

Die erste Materiallage kann vorteilhaft als Flachlage ausgebildet sein. Dadurch kann ein zusätzlicher Versteifungseffekt erreicht werden. Zudem wird dadurch ein geringer Raum bedarf realisiert, bei der Anordnung im Batteriegehäuse.

Typischerweise benötigt ein als Trockenmittelbehälter ausgebildeter Aktivmaterialbehäl ter für eine besonders bevorzugte Trocknung eine Strömungsführung, bei der beide Ma teriallagen möglichst unbedeckt im Batteriegehäuse angeordnet sind. Dafür wird zur An strömung oder Abströmung eine Flinterschneidung oder Ausnehmung im Batteriege- häuse hinter dem Trockenmittelbehälter vorgesehen, so dass die Materiallage nicht voll flächig auf der Innenrandung des Batteriegehäuses anliegt. Dieser Hohlraum im Batte riegehäuse kann allerdings bei einer Ausbildung der ersten Materiallage als Flachlage sehr schmal ausgebildet sein, da die Materiallage nicht sehr stark in den Hohlraum hin einragt.

Die zweite Materiallage kann mit der ersten Materiallage durch Verbindungsnaht mitein ander verbunden sein, wobei die Verbindungsnaht einen Hohlraum des Trockenmittelbe hälters begrenzt, in welchem das Aktivmaterial angeordnet ist. Die Naht kann durch Nä hen, Stanzen, Nadeln, Schweißen, insbesondere Ultraschallschweißen oder dergleichen erzeugt werden.

Der Aktivmaterialbehälter kann zumindest im Bereich des luftdurchlässigen Filterbereichs über dem Vliesmaterial eine luftundurchlässige Schutzfolie aufweisen, um vorzeitige Sät tigung des Aktivmaterials, insbesondere des Trockenmittels, vor dem bestimmungsge mäßen Einsatz zu verhindern.

Das Vliesmaterial kann vorzugsweise als wärmeverfestigbares Vlies ausgebildet sein, insbesondere als Vlies, umfassend zumindest 10 Gew. % Kunststofffasern. Vorteilhaft kann das Vlies auch vollständig aus Kunstfasern bestehen. Die Kunststofffasern können PET-Fasern und/oder Meltblown-Fasern umfassen oder vollständig aus den vorgenann ten Fasern bestehen.

Der Aktivmaterialbehälter kann im Bereich des luftdurchlässigen Filterbereichs eine oder mehrere Versteifungsrippen und/oder eine oder mehrere Sicken aufweisen, um eine zusätzliche mechanische Steifigkeit im mittleren Bereich des Behälters zu erreichen. Die Rippen oder Sicken können in einer Ausführungsform durch miteinander Verschweißen der ersten und zweiten Materiallage erfolgen. Durch die Rippen oder Sicken können in einer weiteren Ausführungsform untereinander abgeschlossene Kompartimente erhalten werden.

Der Aktivmaterialbehälter kann alternativ oder zusätzlich zumindest einen Versteifungs körper aufweisen, welcher innerhalb des Hohlraums des Aktivmaterialbehälters angeord net ist und welcher ebenfalls eine erhöhte mechanische Festigkeit im mittleren Bereich des Behälters ermöglicht. Weiterhin erfindungsgemäß ist ein Batteriegehäuse, umfassend ein Gehäuse mit einem Aufnahmeraum, eine innerhalb des Aufnahmeraums angeordnete Batterie und den erfin dungsgemäßen Aktivmaterialbehälter, insbesondere Trockenmittelbehälter. Viele Batte riesysteme sind sehr empfindlich gegenüber Luftfeuchte. Luftfeuchte kann u.a. für ein verringertes Speichervermögen oder eine geringere Lebensdauer der Batterie ursächlich sein.

Das Batteriegehäuse kann zur Lagerung des Aktivmaterialbehälters eine Aktivmaterial behälteraufnahme, insbesondere eine Trockenmittelbehälteraufnahme, randseitig im Aufnahmeraum des Gehäuses aufweisen. Die Trockenmittelaufnahme kann insbeson dere einen Hohlraum aufweisen, welcher bei bestimmungsgemäßem Einsatz des Tro ckenmittelbehälters zwischen der Wandung des Gehäuses und der Materiallagen des Trockenmittelbehälters angeordnet ist und ein Zu- und/oder Ableiten von Luft ermöglicht.

Die Aktivmaterialbehälteraufnahme bzw. Trockenmittelbehälteraufnahme kann zudem Führungsschlitze zum Einstecken des Aktivmaterialbehälters in das Batteriegehäuse und insbesondere zur Fixierung des Randbereichs im Batteriegehäuse aufweisen.

Der Aktivmaterialbehälter kann in der Aktivmaterialbehälteraufnahme, insbesondere im Randbereich, verklemmbar angeordnet und/oder durch Befestigungsmittel, insbesondere Schraubmittel oder Steckmittel, befestigbar sein.

Weiterhin erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Aktivmaterialbehälters, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

a) Bereitstellen eines schlauchförmigen Materials umfassend die zumindest zwei miteinander verbundener Materiallagen

Das Bereitstellen kann durch bereichsweises randseitiges Verschweißen von zwei Mate riallagen erfolgen. Alternativ kann das schlauchförmige Material auch direkt bereitgestellt werden.

b) Befüllen des schlauchförmigen Materials mit dem Aktivmaterial

c) Randseitiges Verschließen des schlauchförmigen Materials und Vereinzeln Beim Bereitstellen des schlauchförmigen Materials in Schritt a) und/oder beim Vereinzeln in Schritt c) wird ein verfestigbarer Materialüberstand zur Ausbildung eines Teilabschnitts eines Randbereichs bereitgestellt, welcher zur Ausformung des Randbereichs dient d) Thermoformen des Materialüberstands unter Ausbildung des verfestigten Teilabschnitts des Randbereichs

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nach folgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeich nung näher erläutert wird. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, Beschreibung und Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln be trachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen:

Fig. 1 Perspektivansicht einer ersten Materiallage eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Aktivmaterialbehälters;

Fig. 2 Perspektivansicht des Aktivmaterialbehälters mit der Materiallage der Fig. 1 ;

Fig. 3 Perspektivansicht einer weiterer Ausführungsform des Aktivmaterialbehälters;

Fig. 4 Perspektivansicht einer ersten Ausführungsvariante eines Gehäuses, insbeson dere ein Batteriegehäuse, mit einer Anordnung des Aktivmaterialbehälters;

Fig. 5 Ansicht des Gehäuses der Fig. 4 mit dem Aktivmaterialbehälter im demontierten Zustand;

Fig. 6 Perspektivansicht einer zweiten Ausführungsvariante eines Gehäuses mit einer Anordnung des Aktivmaterialbehälters;

Fig. 7 Fließdiagramm eines Verfahrens zur Fierstellung des Aktivmaterialbehälters;

Fig. 8 Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Aktivmaterialbehälters;

Fig. 9 Perspektivansicht des Aktivmaterialbehälters der Fig. 8

Fig. 10 Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsvariante eines Aktivmaterialbehäl ters.

Ausführungsform(en) der Erfindung

Im Folgenden werden der Aktivmaterialbehälter 1 1 sowie das Batteriegehäuse exem plarisch anhand mehrerer möglicher Ausführungsformen des Aktivmaterialbehälters be schrieben, gemäß dieser ein Trockenmittelbehälter ist. In den Figuren werden gleiche Elemente der Ausführungsvarianten der jeweiligen Trockenmittelbehälter mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die in diesem Zusammenhang genannten Merkmale, tech nischen Wirkungen und Vorteile lassen sich selbstverständlich auch auf allgemeine Ak tivmaterialbehälter, die andere Aktivmaterialien aufweisen, übertragen.

Fig. 1 zeigt eine erste Materiallage 1 , welche als Flachfilterlage ausgebildet ist. Die Ma teriallage 1 umfasst einen Filterbereich 2 und einen Randbereich 3. Der Randbereich 3 unterteilt sich in mehrere streifenförmige Teilabschnitte 4 und 5.

Als Breite 100, 200 eines Teilabschnitts 4 oder 5 des Randbereichs 3 wird in der vorlie genden Erfindung stets der kleinste Abstand vom Filterbereich 2 bis zu einer Kante der Materiallage 1. Zwischen dem Randbereich und dem Filtermaterial sind Schnittstellen 7 oder 8 angeordnet. Die Schnittstellen 7, 8 können vorteilhaft durch eine Verbindungsnaht 20, insbesondere Stanznaht oder eine Schweißnaht, definiert sein.

Die Breite 100 oder 200 des Teilabschnitts 4 oder 5 des Randbereichs 3 in der vorliegen den Ausführungsvariante ist vorzugsweise weniger als ein Viertel der jeweiligen Breite 300 oder 400 des Filterbereichs 2.

Zumindest ein Teilabschnitt 5 des Randbereichs 3 weist einen stufenförmigen Verlauf 9 gegenüber der ansonsten eben ausgebildeten Materiallage 1 auf. Die Stufenhöhe des Teilabschnitts 5 beträgt vorzugsweise zumindest die Hälfte der Materialdicke des Filter bereichs 2, besonders bevorzugt zumindest eine Materialdicke des Filterbereichs 2.

Der stufenförmige Teilabschnitt 5 und vorzugsweise auch der nicht dargestellte analoge Teilabschnitt weist zudem eine Öffnung 10, insbesondere eine zentrale Öffnung auf.

Die Öffnung 10 dient der Durchführung eines Befestigungsmittels, z.B. eines Steckele ments, zur Festlegung an einem Gehäuse.

Die Materialdicke einzelner Teilabschnitte 4 oder 5 des Randbereichs 3 oder des gesam ten Randbereichs 3 kann größer sein als die Materialdicke des Filterbereichs 2.

Die Materiallage 1 ist aus einem luftdurchlässigen Vliesmaterial gebildet. Bevorzugte Fa sermaterialien sind dabei PET- und/oder Meltblown-Fasern. Bevorzugt ist das Vliesmaterial der Materiallage 1 zumindest randseitig wärmeverfestig- bar ausgebildet. Es kann besonders bevorzugt zudem verschweißbar ausgebildet sein.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, kann die Materiallage 1 aus einem Endlos-Vliesmaterial bzw. von einer Vliesrolle abgerollt, zugeschnitten und randseitig zumindest bereichsweise vor konfektioniert, insbesondere vorverfestigt, werden.

Fig. 2 zeigt eine erste Variante eines Trockenmittelbehälters 1 1 , umfassend die erste Materiallage 1 und darauf angeordnet eine zweite Materiallage 12. Die zweite Material lage 12 weist einen zentralen ebenen Bereich 13, als weiteren luftdurchlässigen Filterbe reich, auf, welcher parallel zur Ebene des Filterbereichs 2 der ersten Materiallage 1 ver läuft, und einen randseitig am zentralen ebenen Bereich 13 angeordneten stufenförmigen Bereich 14, welcher den zentralen ebenen Bereich 13 mit der ersten Materiallage 1 ver bindet. Durch die Beabstandung des zentralen ebenen Bereichs 13 der zweiten Materi allage 12 und den ebenen Filterbereich 2 der ersten Materiallage 1 bildet sich ein Hohl raum zwischen den beiden Materiallagen 1 und 12 aus.

Der feuchtebeladene Luftstrom ist schematisch als Bezugszeichen 600 dargestellt.

Dieser ist mit einem Trockenmittel gefüllt. Dabei kann es sich vorzugsweise um Silicagel handeln.

Die zweite Materiallage 12 ist insbesondere im zentralen ebenen Bereich 13 aus einem luftdurchlässigen Vliesmaterial gebildet. Hinsichtlich des Materials können die gleichen vorgenannten Materialien gewählt werden, wie bei der ersten Materiallage 1 .

Die beiden Materiallagen 1 , 12 können im Bereich der Verbindungsnaht 20 miteinander verbunden sein. Anschließend kann ein Abtrennen von dem restlichen Vliesmaterial unter Ausbildung eines umlaufenden Randbereichs 3 erfolgen.

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsvariante eines Trockenmittelbehälters 1 . Dabei wei sen nunmehr sowohl die Teilabschnitte 4 als auch die Teilabschnitte 5 des Randbereichs 3, also umlaufend, einen stufenförmigen Verlauf. Dieser Randbereich 3 kann als Flansch bereich verstanden werden, mit einem ebenen Bereich 9 als Anbindungsbereich, welcher parallel, jedoch senkrecht versetzt, zur Ebene des Filterbereichs 2 der ersten Material lage 1 verläuft.

Während in Fig. 2 der Trockenmittelbehälter 1 1 im Randbereich 3 nur bereichsweise ver steift ist, so ist in Fig. 3 der gesamte Randbereich 3 des Trockenmittelbehälters 1 ver steift ist.

Ein analog zum Teilabschnitt 5 ausgebildeter Teilabschnitt 5' weist ebenfalls analog Öff nung 10 eine Öffnung 10' auf.

Der Randbereich 3 ist wärmeverfestigt und weist somit andere Durchlässigkeiten auf, als die Bereiche 13 und 14 der zweiten Materiallage 12 und der Filterbereich 2 der ersten Materiallage 1 .

Der stufenförmige Verlauf und der wärmeverfestigte Randbereich 3 verleihen dem Tro ckenmittelbehälter 1 eine besondere Stabilität.

Fig. 4 zeigt ein Gehäuse 25 für eine Batterie. Das Gehäuse 25 weist einen Innenraum 15 zur sicheren Lagerung von Batterien. Der Innenraum 15 weist eine Trockenmittelbehäl teraufnahme 16 auf. Die vorbeschriebenen Trockenmittelbehälter 1 1 oder 1 sind zumin dest bereichsweise in der Trockenmittelbehälteraufnahme 16 angeordnet.

Die beispielhafte Befestigung des Trockenmittelbehälters 1 1 innerhalb des Gehäuses 25 ist im Detail in Fig. 5 dargestellt. Die Trockenmittelbehälteraufnahme 16 weist randseitig Aussparungen 17 auf. Wie aus Fig. 5 erkennbar, liegt der Trockenmittelbehälter mit zu mindest bereichsweise seinem Randbereich 3 an einer Wandung 18 des Gehäuses 25 an.

Der Filterbereich 2 der ersten Materiallage 1 und der zentrale ebene Bereich 13 der zwei ten Materiallage sind vorzugsweise derart im Gehäuse 25 gelagert, dass diese Bereiche für Luft anströmbar oder dass Luft in diesen Bereichen abführbar ist. Randseitig werden zwei Spreizelemente 19 durch die Öffnungen 10 des Trockenmittel behälters 1 1 gesteckt und kraftschlüssig in den Aussparungen 17 verankert. Die Spreiz elemente 19 sind in Fig. 5 separate Bauteile, sie können allerdings auch direkt am Tro ckenmittelbehälter angeordnet sein.

Der Trockenmittelbehälter 1 1 ist somit unter Verwendung der Spreizelemente 19 in oder auf die Trockenmittelbehälteraufnahme 16 aufsteckbar.

Die in Fig. 5 dargestellte Variante der Festlegung des Trockenmittelbehälters 1 1 in dem Gehäuse 25 zeigt lediglich eine Variante der Festlegung.

Fig. 6 zeigt eine weitere Variante der Festlegung in einem Gehäuse 23. Bei dieser Vari ante können die Öffnungen 10 im Randbereich 3 vorteilhaft entfallen. Randseitig an der Trockenmittelbehälteraufnahme 16 im Gehäuse 23 sind zwei Führungsschlitze 21 ange ordnet, in welchen der Randbereich 3 des Trockenmittelbehälters in Einschubrichtung 500 geführt werden kann.

Zwei randseitig an der Trockenmittelbehälteraufnahme 16 angeordnete Klemmschenkel 22 umgreifen den Randbereich 3 des Trockenmittelbehälters 1 1 und fixieren den Tro ckenmittelbehälter in und entgegen der Einschubrichtung. Diese Variante ermöglicht eine verbesserte Festlegung.

In den Führungsschlitzen 21 , insbesondere endständig in den Führungsschlitzen, können Vorsprünge 24 zum Verklemmen des Randbereichs 3 und/oder Rastmittel zum endstän digen Verschließen des Führungsschlitzes 21 , vorgesehen werden, die den Trockenmit telbehälter 1 1 in einer Endstellung halten.

Alternativ oder zusätzlich ist eine Federklammer vorgesehen, die die Flalterung unter Vib rationseinfluss sicherstellt.

Eine ausreichende Steifigkeit in Längsrichtung kann alternativ zu einem umlaufenden Rahmenbereich 3 in Längsrichtung auch durch eine oder mehrere in Längsrichtung ver laufende Sicken, die durch Thermoformen, vorzugsweise bei Temperaturen von mehr als 70°C, in das Material eingebracht werden, erzeugt werden. Alternativ durch einen in die Trockenmittelbehälter eingelegten, in Längsrichtung verlaufenden Versteifungskörper. Weiterhin kann eine oder mehrere Versteigungsrippen vorgesehen sein, welche zusätz lich in dem Filterbereich 2 der ersten Materiallage 1 oder dem ebenen Bereich 13 der zweiten Materiallage 12 angeordnet ist.

Zwei Varianten von Trockenmittelbehältern 1 1 " und 1 " mit Versteifungsrippen 31 sind in Fig. 8, 9 und 10 dargestellt.

Fig. 8 und 9 zeigen eine dritte Ausführungsvariante eines Trockenmittelbehälters 1 1 ", mit einem gegenüber Fig. 1 bis 6 analogen Aufbau, mit dem Unterschied, dass in der Vari ante der Fig. 8 ein Stützgitter mit Versteifungsrippen 31 im zentralen ebenen Bereich 13 der Materiallage 1 ergänzt wurde. Somit ist der Filterbereich 2 zusätzlich stabilisiert. Die Versteifungsrippen 31 unterteilen sich in der Ausführungsvariante der Fig. 8 und 9 in eine Längsstrebe und mehrere Querstreben. Ein Stützgitter kann in analoger Art und Weise im zentralen ebenen Bereich der Materiallage 12 angeordnet sein.

Das Stützgitter mit den Versteifungsrippen 31 kann mit dem Filtermaterial verklebt, ver schmolzen, verschweißt oder auf eine andere Weise verbunden vorliegen.

Ebenfalls aus der Schnittansicht der Fig. 8 ist der Hohlraum 29 erkennbar, in welchem das Trockenmittel oder ein anderes Aktivmaterial angeordnet sein kann. Dieser Hohlraum ist selbstverständlich auch bei den Trockenmittelbehältern 1 1 , 1 der Fig. 1 bis 6 reali siert.

Ein weiterer Unterschied zur Ausführungsvariante der Fig. 1 bis 6 ist, dass der Randbe reich 3 eine randseitige Wulst 28 aufweist, welche in eine Mehrzahl von Teilsegmenten aufgeteilt sein. Die Teilsegmente werden durch radial verlaufende Versteifungsrippen ge bildet.

Fig. 10 zeigt eine vierte Ausführungsvariante einer Trockenmitteltasche 1 ". Diese weist eine umlaufende Wulst 28 auf, welche allerdings nicht durch Einschnitte in Teilsegmente unterteilt ist. Analog zu Fig. 8 und 9 sind Versteifungsrippen 31 im zentralen ebenen Be reich 13 der Materiallage 1 angeordnet. Nachfolgend wird anhand eines Ausführungsbeispiels für ein Herstellungsverfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Trockenmittelbehälters näher erörtert:

In einem ersten Schritt 101 kann das Bereitstellen eines Vliesmaterials als Ausgangsma terial erfolgen. Als Ausgangsmaterial zur Herstellung eines Trockenmittelbehälters kann ein flächiges oder schlauchförmiges, luftdurchlässiges Medium aus einem wärmever- schweißbaren Material, z.B. PET, genutzt werden.

Im einfachsten Fall wird auf dem Schlauchmaterial an zwei ersten Querkanten zunächst die Verbindungsnaht 20 erzeugt und anschließend jenseits der Verbindungsnaht 20 in Querrichtung beschnitten, so dass ein Randbereich 3 mit einer vorbestimmten Dicke vor liegt. Dieser Randbereich steht für eine Befüllung mit Trockenmittel nicht zur Verfügung und dient der Bereitstellung einer Materialreserve für den Thermoformprozess.

Dieser Schritt wird als das Bereitstellen eines schlauchförmigen Materials bezeichnet.

Danach erfolgt in einem zweiten Schritt 102 das Einfüllen des Trockenmittels und in ei nem dritten Schritt das Erzeugen des mit Trockenmittel befüllten Hohlraums 103 und ei nes Teilabschnitts 5 des Randbereichs 3 mit vorbestimmter Breite an zwei zweiten Quer kante durch Anordnung einer weiteren Verbindungsnaht.

Selbstverständlich kann die Anzahl der Querkanten mit der Form des Trockenmittelbe hälters variieren. Ein Dreieckskörper benötigt beispielsweise nur eine zweite Querkante, welche nach dem Befüllen verschlossen werden muss.

Anschließend kann ein Einlegen in ein Thermoformwerkzeug erfolgen, und darin kann durch Wärmeeinwirkung ein Erzeugen des versteiften Randbereichs 3 erfolgen. Die Tem peratur der Wärmeeinwirkung ist hierbei auf das jeweilige schlauchförmige, luftdurchläs sige Medium aus einem wärmeverschweißbaren Material, z.B. PET, abzustimmen, näm lich derart, dass bei dieser Temperatur eine Verfestigung erfolgen kann. Diese Tempera tur kann oberhalb der Schmelztemperatur bzw. Erweichungstemperatur des Werkstoffs des schlauchförmigen, luftdurchlässigen Mediums liegen.

Durch Thermoformen kann in einem vierten Schritt 104 ein mechanisch stabiler Randbe reich, z.B. der Randbereich 3 der Fig. 1 bis 3, ausgebildet werden, der zur Aufnahme in einer korrespondierenden Trockenmittelbehälteraufnahme innerhalb des Gehäuses ge eignet ist.

Der Rahmenbereich 3 kann vollständig umlaufend ausgebildet werden, wobei vor dem Thermoformen auch an den Längskanten entsprechende Überstände vorzusehen sind, um zu verhindern, dass Trockenmittel beim Füllen bis zu den Rändern gelangt.

Der durch Thermoformen erzeugte Rahmenbereich 3 muss allerdings nicht zwingend vollständig umlaufend um einen Filterbereich ausgebildet werden, es kann ausreichend sein, lediglich an den Teilabschnitten des Rahmenbereichs 3 zu erzeugen, die als Füh rungsstege zum Einbau in das Batteriesystem insbesondere in Führungsschlitze 21 der Trockenmittelbehälteraufnahme dienen, wie dies beispielsweise in Fig. 6 dargestellt ist.

In einem optionalen Zwischenschritt 102-1 kann der Überstand vor dem Thermoformen 102 ein- oder mehrfach umgefaltet werden, um mehr Material und damit eine bessere Versteifung zu erhalten.

Weiter optional kann in Längsrichtung die vorgenannte Versteifungsrippe(n) im Filtrati onsbereich 2 und/oder im ebenen Bereich 12, vorzugsweise in dem gleichen Prozess schritt des Thermoformens 102, erzeugt werden.

Alternativ oder zusätzlich kann die vorbeschriebene Ausführungsvariante mit eingeleg tem separatem Versteifungskörper realisiert werden. Hierfür sollte dieser selbstverständ lich vor dem finalen Verschließen des Trockenmittelbehälters eingelegt werden.

Vorteilhaft kann das Trockenmittel in einem Vorbereitungsschritt direkt von einem Kondi tioniervorgang (Entzug der Restfeuchte durch Wärmeeinwirkung) der Thermoformanlage zugeführt werden, so dass eine "Zwischenkontamination" mit Feuchte möglichst ausge schlossen ist.

In einem dritten Schritt 103 kann das Versehen mit einer luftundurchlässigen Folie erfol gen. Dieser Schritt kann allerdings auch bereits vorbereitend beim Bereitstellen des Ma terials des Behältnisses oder vor dem Thermoformen erfolgen. In einem weiteren Schritt erfolgt die Anordnung des Trockenmittelbehälters in einer Auf nahme, insbesondere in der Trockenmittelbehälteraufnahme, des Gehäuses für die Bat terie. Die Befestigung des erfindungsgemäßen Trockenmittelbehälters kann alternativ oder zu sätzlich zu den Spreizelementen 19 durch Schrauben erfolgen, wobei in dem durch Ther- moformen erhaltenen Rahmen auch Ösen ausgebildet werden.

Vor dem Einsetzen des Trockenmittelbehälters 11 in das Gehäuse, insbesondere direkt nach der Herstellung, kann der Trockenmittelbehälter beidseitig, d.h. in den Bereichen, die luftdurchlässig sind, mit der luftundurchlässigen Folie versiegelt sein, die vorzugs weise zudem antistatisch ausgebildet sein kann. Dies ist beispielhaft in Schritt 105 dar gestellt. Der Trockenmittelbehälter ist nicht nur auf die in Fig. 1 bis 6 und 8 bis 10 gezeigte Recht eckform beschränkt, sondern kann in einer Vielzahl von Formen, z.B. Dreieck, Kreisab schnitt, bananenförmig usw. realisiert werden. Ferner könnte sehr einfach eine Ausbuch tung/Dorn oder Einbuchtung vorgesehen werden, die auch als Kopierschutz-Merkmal bzw. Poka-Yoke-Merkmal dienen kann, d.h. auf ein korrespondierendes gehäuseseitiges Konstruktionsmerkmal abgestimmt ist, so dass ein Verbau des Trockenmittelbehälters in dem Gehäuse nur in einer bestimmten Position möglich ist und andere Trockenmittelbe hälter nicht verbaubar sind. Dies alles ist in einem Verfahrensschritt darstellbar.

Eine Anwendung ist in sämtlichen Batteriesystemen denkbar, nicht beschränkt auf PKW, LKW oder Busse, sondern beispielsweise auch Fahrräder und/oder stationäre Anwen dungen wie PV-Speicher. Zusätzlich ist denkbar, die Thermoform-Trockenmitteltasche als Teil einer Negativkontur eines Bauteils auszugestalten, so dass diese in einer Auslie ferungsverpackung einen Teil des Verpackungsmaterials ersetzt.