EP4073150A2 - Flächenmaterial, sandwichmaterial, elektrochemische speichereinheit und verfahren zur herstellung eines flächenmaterials - Google Patents

Flächenmaterial, sandwichmaterial, elektrochemische speichereinheit und verfahren zur herstellung eines flächenmaterials

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Publication number
EP4073150A2
EP4073150A2 EP20830087.1A EP20830087A EP4073150A2 EP 4073150 A2 EP4073150 A2 EP 4073150A2 EP 20830087 A EP20830087 A EP 20830087A EP 4073150 A2 EP4073150 A2 EP 4073150A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sheet material
approx
fiber
thermoplastic polymer
sheet
Prior art date
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Pending
Application number
EP20830087.1A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Witzgall
Joachim Sengbusch
Harri Dittmar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ElringKlinger AG
Original Assignee
ElringKlinger AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ElringKlinger AG filed Critical ElringKlinger AG
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Pending legal-status Critical Current

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    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/0405—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
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    • C08J2323/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
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    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a flat material, in particular for use in sandwich materials in vehicles and / or electrochemical storage units.
  • the present invention also relates to a sandwich material, in particular for use as a load-bearing element in a vehicle and / or in a receiving element of an electrochemical storage unit.
  • the present invention also relates to an electrochemical storage unit.
  • the present invention also relates to a method for producing a sheet material.
  • the present invention is based on the object of providing a flat material which is as stable as possible and can be manufactured as easily as possible.
  • the flat material is particularly suitable for use in sandwich materials in vehicles and / or in electrochemical storage units.
  • the sheet material preferably comprises a, in particular thermoplastic, polymer matrix material in which a fiber material is received.
  • the fiber material comprises fibers or is formed from fibers which are arranged at least approximately parallel to one another.
  • a proportion of the fiber material in the sheet material is preferably approximately 75% by weight or more, based on a total mass of the sheet material.
  • the sheet material preferably has increased rigidity and / or increased resistance to bending and / or increased impact properties compared to sheet materials with a lower proportion of fiber material.
  • the flat material is more stable and / or more resistant to heat and / or fire compared to flat materials with a lower proportion of fiber material.
  • the planar material preferably has a reduced thermal conductivity compared to planar materials with a lower proportion of fiber material.
  • the sheet material is preferably a material whose extension in two spatial directions is greater than the extension of the sheet material in the third spatial direction by a factor of 50 or more, in particular by a factor 100 or more, for example by a factor of 1000 or more.
  • the sheet material is a band material and / or a tape material.
  • the flat material preferably forms a stabilization and / or protective material.
  • the sheet material preferably forms a unidirectional sheet material.
  • a predominant part of the fibers of the fiber material is preferably arranged at least approximately parallel to one another and / or at least approximately parallel to a main plane of extent of the surface material.
  • the fibers of the fiber material or more are arranged at least approximately approximately parallel to one another.
  • An orientation of the fibers is preferably determined by means of electron microscopy and in particular by means of subsequent image processing.
  • the polymer matrix material is an elastomeric polymer matrix material or a thermosetting polymer matrix material.
  • the polymer matrix material is a thermoplastic elastomeric polymer matrix material or a thermosetting elastomeric polymer matrix material or a thermoplastic thermosetting polymer matrix material.
  • thermoplastic polymer matrix material is preferably a polyolefin material, in particular a polypropylene material, for example polypropylene.
  • thermoplastic polymer matrix material is and / or is produced from a thermoplastic polymer material.
  • the polymer material is preferably a thermoplastic polymer material.
  • the polymer matrix material is made of an elastomeric polymer material or a thermosetting polymer material.
  • the polymer matrix material is produced from a thermoplastic elastomeric polymer material or a thermosetting elastomeric polymer material or a thermoplastic thermoset polymer material.
  • thermoplastic polymer material It can be favorable if a low-viscosity thermoplastic polymer material is used as the thermoplastic polymer material.
  • thermoplastic polymer material from which the polymer matrix material is made is a polyolefin material, in particular a polypropylene material, for example polypropylene.
  • thermoplastic polymer material comprises a hardener and / or a reaction accelerator. These are preferably used to optimize and / or accelerate a curing reaction.
  • the polymer matrix material and the polymer material are preferably chemically and / or physically identical.
  • thermoplastic polymer matrix material is preferably made from a thermoplastic polymer material which has a melt flow index of approximately 400 (g / 10 min) or more.
  • the melt flow index is preferably determined in accordance with the DIN EN ISO 1133 standard.
  • melt flow index is and / or is determined by means of a capillary rheometer.
  • a material to be tested in this case the thermoplastic polymer material, is melted, for example, in a heatable cylinder and, under a pressure created by a load, the pressure is pressed through a defined nozzle, for example a capillary.
  • an emerging volume or an emerging mass of the melt of the polymer material is preferably determined as a function of time.
  • the emerging melt of the polymer material is also called the extrudate.
  • melt flow index is preferably based on measurements of the melt flow index which were carried out with a test temperature of approx. 190 ° C. and a load of approx. 5 kg.
  • melt flow index of the thermoplastic polymer material can be approx. 700 (g / 10 min) or more, in particular approx.
  • the melt flow index of the thermoplastic polymer material is preferably about 1400 (g / 10 min) or less, in particular about 1300 (g / 10 min) or less.
  • Polymer materials with the above-mentioned, comparatively high melt flow indices preferably have a sufficiently low viscosity in order to also adequately wet comparatively high proportions of fiber material in the sheet material.
  • the fiber material in particular completely, is embedded in the thermoplastic polymer material and / or the thermoplastic polymer matrix material.
  • a material bond is preferably formed between the fiber material and the thermoplastic polymer material and / or between the fiber material and the thermoplastic polymer matrix material.
  • thermoplastic polymer material and / or the thermoplastic polymer matrix material adheres to the fibers of the fiber material. It can be favorable if a proportion of the fiber material in the surface material is approx. 78% by weight or more, in particular approx. 80% by weight or more. The proportion of the fiber material is preferably based on a total mass of the sheet material.
  • the proportion of fiber material in the sheet material is preferably about 90% by weight or less, in particular about 85% by weight or less, for example about 82% by weight or less, based on the total mass of the sheet material.
  • the proportion of the fiber material in the surface material is about 40% by volume or more, in particular about 50% by volume or more, for example about 60% by volume or more, based on a Total volume of the sheet material.
  • the proportion of the fiber material in the sheet material is approximately 70% by volume or less, in particular approximately 65% by volume or less, for example approximately 62% by volume or less, based on the total volume of the sheet material.
  • the sheet material preferably has increased impact properties compared to sheet materials with lower fiber contents.
  • thermoplastic polymer matrix material preferably functions as a fixation for the fiber material.
  • the fiber material preferably dominates one or more of the following properties of the fiber material: a stiffness of the sheet material; and / or a strength of the sheet material and / or an energy absorption of the sheet material. It can be provided that the sheet material perpendicular to its main plane of extension has a thickness of approx. 5 mm or less, in particular of approx. 4 mm or less, for example of approx. 3 mm or less.
  • the thickness of the flat material perpendicular to its main plane of extension is preferably approx. 0.5 mm or more, in particular approx. 1 mm or more, for example approx. 1.2 mm or more.
  • the sheet material has an increased temperature resistance.
  • a temperature resistance of the mechanical properties of the sheet material is optimized.
  • a modulus of elasticity of the surface material is in particular approx. 20 ° C, preferably approx. 41 GPa or more, in particular approx.
  • the modulus of elasticity is preferably determined in the direction of the fibers.
  • an increased rigidity, in particular an increased structural rigidity, of the flat material is preferably formed.
  • the flat material preferably has an increased section modulus with respect to a bend.
  • the flat material can preferably be produced by existing production processes, in particular without a production process having to be converted.
  • the fiber material is a continuous fiber material.
  • Continuous fiber materials can preferably be integrated into a thermoplastic polymer matrix material which is comparatively brittle.
  • a “continuous fiber material” is preferably a fiber material whose fibers 90% or more, in particular 95% or more, have a length of approx. 50 mm or more, preferably of approx. 1000 mm or more.
  • the fiber material comprises glass fibers or is formed from glass fibers.
  • the sheet material is produced from the fiber material pre-impregnated with the polymer material, the fiber material being in particular completely impregnated with polymer material.
  • the polymer material here is preferably a thermoplastic Polymerma material.
  • prepregs in particular can be used to produce the sheet material or form the sheet material.
  • the "prepregs" are cured, for example, in a curing reaction at an elevated pressure and / or an elevated temperature, with a crosslinking reaction of molecules of the polymer material taking place, for example.
  • a curing reaction at an elevated pressure and / or an elevated temperature
  • a crosslinking reaction of molecules of the polymer material taking place, for example.
  • the thermoplastic polymer matrix material is formed.
  • the sheet material is preferably fire-resistant and / or fire-resistant, in particular for about 130 seconds or more and / or at a flame temperature in a range of about 700 ° C and about 800 ° C.
  • a fire test for example a fire test according to ECE180, with a flame exposure of approx. 130 seconds, in particular with premium gasoline, only one surface layer and / or a surface film of the sheet material used in a sandwich material burns off.
  • Approximately 130 seconds is preferably an evacuation time which remains in the event of a fire in a vehicle in order to rescue vehicle occupants.
  • a mixed accident involving a combustion vehicle and / or a battery-electric car and / or a plug-in hybrid vehicle and / or a hydrogen vehicle is preferably simulated.
  • test plate In the fire test, for example, a test plate is used as the bottom wall of a receiving element of an electrochemical storage unit.
  • the test plate preferably has dimensions of approx. 695 mm x approx. 695 mm.
  • the receiving element preferably forms a simulated battery box.
  • a frame of the receiving element is made of aluminum.
  • a cover element of the receiving element is made from plaster of paris in the fire test.
  • the fuel for example premium gasoline
  • a fire pan which is brought under the test plate and remains there for about 70 seconds in particular.
  • the fuel burns preferably for approx. 60 seconds before the test plate is exposed to a flame.
  • a stone grate is then preferably positioned near the test plate for about 60 seconds, in particular to simulate a chimney effect.
  • the test plate is preferably made from a sandwich material.
  • a first layer element and a second layer element which for example form cover layers, are preferably made from a sheet material.
  • the planar material preferably has a thickness of approximately 1.5 mm perpendicular to its main extension plane.
  • the sheet material used in the test plate preferably has a fiber material content of approx. 80% by weight. based on the total mass of the sheet material.
  • the polymer material from which the thermoplastic polymer matrix material is made is preferably a polypropylene material with a melt flow index of about 1200 (g / 10 min).
  • test plate After the fire test, the test plate is preferably essentially intact and / or maintains its shape.
  • the loss of mass of the test plate is preferably approximately 14 g or less.
  • the loss of mass is particularly low because, due to the high proportion of fiber material, little or no oxygen can penetrate deeper into the surface mate rial. In the case of the test plate made of the sandwich material, there is preferably no burn-through and / or structural failure of the test plate.
  • a temperature on an inside of the test plate facing an interior of the receiving element is not critical for elements arranged in the interior.
  • the temperature on the inside of the sandwich material is preferably approx. 99 ° C. or less, for example after approx. 130 seconds of exposure to a flame.
  • the invention also relates to a sandwich material, in particular for use as a load-bearing element in a vehicle and / or in a receiving element of an electrochemical storage unit.
  • the sandwich material preferably forms a bulletproof protective plate.
  • the sandwich material preferably comprises a first layer element, a second layer element and an intermediate layer arranged between the first layer element and the second layer element.
  • the vehicle can be an electric vehicle and / or a gas vehicle and / or a fuel cell vehicle.
  • the sandwich material according to the invention preferably has one or more of the features described in connection with the flat material according to the invention and / or one or more of the advantages described in connection with the flat material according to the invention.
  • the first layer element and / or the second layer element preferably comprise a flat material according to the invention or are formed therefrom. Because the first layer element and / or the second layer element comprise or are formed from a flat material, deformation due to the action of force is preferably elastic. For example, no permanent deformations remain in the sandwich material in a so-called "polishing test".
  • the sandwich material can preferably also be used further after it has been deformed. In this way, costs that are necessary for a component with aluminum, for example, can be saved.
  • the first layer element and / or the second layer element are, for example, cover layers of the sandwich material.
  • the invention further relates to an electrochemical storage unit which comprises one or more electrochemical cells and a receiving element for receiving and / or fastening the one or more electrochemical cells.
  • the receiving element preferably comprises a flat material according to the invention or is formed therefrom.
  • the electrochemical storage unit is a battery module and / or an accumulator module.
  • the one or more electrochemical cells are preferably lithium ion battery (s) and / or lithium ion accumulator (s).
  • the electrochemical storage unit according to the invention preferably has one or more of the features described in connection with the flat material according to the invention and / or one or more of the advantages described in connection with the flat material according to the invention.
  • a cover element of the receiving element which the one or more electrochemical cells on one or a plurality of connection elements that covers the one or more electrochemical cells facing side, consists of a sheet material according to the invention or comprises such a material.
  • one or more side walls and / or a bottom wall of the receiving element comprise a flat material according to the invention or are formed therefrom.
  • the sheet material is and / or is used in a sandwich material in the cover element or as a cover element.
  • a sandwich material according to the invention is used in one or more side walls of the receiving element or as one or more side walls of the receiving element.
  • a sandwich material according to the invention is and / or is used in the bottom wall of the receiving element or as the bottom wall of the receiving element.
  • the invention also relates to a method for producing a flat material, in particular a flat material according to the invention.
  • the method preferably comprises impregnating a fiber material, which comprises fibers or is formed from fibers which are arranged at least approximately parallel to one another, with a polymer material.
  • the polymer material is preferably a thermoplastic polymer material.
  • a proportion of the fiber material in a resulting sheet material is preferably about 75% by weight or more, in particular 78% by weight or more, based on a total mass of the sheet material.
  • the polymeric material is preferably a thermoplastic polymer material having a melt flow index of about 400 (g / 10 min) is more preferably about 400 (cm 3/10 min) or more, and / or whose melt flow index or more.
  • the method according to the invention preferably has one or more of the features described in connection with the flat material according to the invention and / or one or more of the advantages described in connection with the flat material according to the invention.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a sequence of a Ausuge approximate form of a method for producing a surface mate rials
  • Fig. 2 is a schematic sectional view of an embodiment of a
  • Sandwich material comprising a first layer element, a second layer element and an intermediate layer arranged between the first layer element and the second layer element, the first layer element and / or the second layer element being made from the sheet material from FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of an electrochemical storage unit which comprises a receiving element, the receiving element comprising a sheet material;
  • Fig. 1 a sequence of an embodiment of a method for producing a sheet material designated as a whole by 100 is shown schematically.
  • the planar material 100 is preferably a material whose extension in two spatial directions is greater than the extension of the planar material 100 in the third spatial direction by a factor of 50 or more, in particular by a factor 100 or more, for example by a factor of 1000 or more.
  • thermoplastic polymer material 102 is preferably provided which, in particular, forms a thermoplastic polymer matrix material 104 in the sheet material 100.
  • thermoplastic polymer material 102 As an alternative to a thermoplastic polymer material 102, it can be provided that the polymer material 102 is a thermosetting polymer material or an elastomeric polymer material.
  • thermoplastic elastomeric polymer material or a thermosetting elastomeric polymer material or a thermoplastic thermosetting polymer material can be used as the polymer material 102.
  • thermoplastic polymer matrix material 104 preferably serves as a matrix system in which a fiber material 106 is received.
  • the fiber material 106 is integrated into the thermoplastic polymer material 102 and / or embedded in the thermoplastic polymer material 102.
  • the fiber material 106 is preferably integrated into the thermoplastic polymer matrix material 104 and / or embedded in the thermoplastic polymer matrix material 104.
  • thermoplastic polymer material 102 wets fibers, in particular all fibers, of the fiber material 106 and / or adheres to the fibers, in particular all fibers, of the fiber material 106.
  • thermoplastic polymer material 102 is chemically and / or physically identical to the thermoplastic polymer matrix material 104.
  • thermoplastic polymer material 102 reacts chemically, for example during a curing reaction, for example in a crosslinking reaction.
  • the thermoplastic polymer material 102 preferably comprises a polyolefin material, for example a polypropylene material, or is formed from a polyolefin material, for example a polypropylene material.
  • thermoplastic polymer material 102 comprises a hardener and / or a reaction accelerator. These are preferably used to optimize and / or accelerate the curing reaction.
  • the thermoplastic polymer material 102 preferably has a melt flow index of about 400 (g / 10 min) or more.
  • thermoplastic polymer material 102 has a melt flow index of approx. 700 (g / 10 min) or more.
  • the thermoplastic polymer material 102 has a melt flow index of about 1200 (g / 10 min) or more.
  • the thermoplastic polymer material 102 preferably has a sufficiently low viscosity to wet the fiber material 106, in particular completely.
  • the melt flow index is preferably determined in accordance with DIN EN ISO 1133.
  • DIN EN ISO 1133 standard is a standard for determining the melt flow index of thermoplastics.
  • melt flow index is determined by means of a capillary rheometer.
  • the melt flow index is preferably determined at a test temperature of approx. 190 ° C and a load of approx. 5 kg.
  • thermoplastic polymer material 102 It can be advantageous if a polypropylene material, for example polypropylene, with one of the aforementioned melt flow indices is used as the thermoplastic polymer material 102.
  • prepregs are produced.
  • the thermoplastic polymer material 102 is preferably cured and / or crosslinked in a curing reaction before and / or during assembly.
  • the curing reaction preferably takes place at an elevated pressure and / or an elevated temperature.
  • the fiber material 106 impregnated with the thermoplastic polymer material 102 can also be used directly as the sheet material 100 without a hardening reaction.
  • a continuous fiber material is preferably used as the fiber material 106, in which approximately 90% of the fibers or more have a length of approximately 50 mm or more, preferably of approximately 1000 mm or more.
  • the fibers of the fiber material 106 or more have a length of about 50 mm or more, in particular of about 1000 mm or more.
  • approximately 98% of the fibers of the fiber material 106 or more have a length of approximately 50 mm or more, in particular of approximately 1000 mm or more.
  • thermoplastic polymer material 102 is preferably used exclusively to fix the fiber material 106.
  • a fiber material 106 is preferably used which comprises fibers or is formed from fibers which are arranged at least approximately parallel to one another.
  • the fibers of the fiber material 106 or more are arranged at least approximately parallel to one another.
  • the fibers of the fiber material 106 in the planar material 100 are arranged at least approximately parallel to a main extension plane of the planar material 100.
  • the sheet material 100 can preferably be wound up, in particular in the form of an individual layer.
  • the planar material 100 can preferably be wound up at a thickness in a range from approx. 0.1 mm to approx. 0.6 mm.
  • the thickness of the planar material 100 is preferably defined perpendicular to its main plane of extension, in particular in a developed state.
  • the sheet material 10 is a tape material 108 and / or a tape material 110.
  • a thickness of the planar material 100 perpendicular to its main extension plane is preferably approximately 5 mm or less, in particular approximately 4 mm or less, for example approximately 3 mm or less.
  • the thickness of the planar material 100 perpendicular to its main plane of extension is preferably approximately 0.5 mm or more, in particular approximately 1 mm or more, for example approximately 1.2 mm or more.
  • a proportion of the fiber material 106 in the sheet material 100 is preferably approximately 70% by weight or more, in particular approximately 75% by weight or more, for example approximately 78% by weight or more, based on a total mass of the sheet material 100.
  • the proportion of the fiber material 106 in the surface material 100 is approximately 90% by weight or less, in particular approximately 85% by weight or less, for example approximately 80% by weight or less, based on the total mass of the sheet material 100 is.
  • the proportion of the fiber material 106 in the surface material 100 can be advantageous if the proportion of the fiber material 106 in the surface material 100, based on a total volume of the surface material 100, approx. 50% by volume or more, in particular approx. 55% by volume or more, for example approx. 58% by volume or more.
  • the proportion of the fiber material 106 in the sheet material 100, based on the total volume of the sheet material 100, is approx.
  • a modulus of elasticity of the planar material 100 is preferably approximately 35 GPa or more, in particular approximately 36 GPa or more.
  • the modulus of elasticity of the sheet material 100 is in particular approx.
  • the modulus of elasticity of the sheet material 100 is preferably determined at approx. 20 ° C. and / or in the direction of the fibers.
  • the fiber material 106 comprises glass fibers or is formed from glass fibers.
  • thermoplastic polymer material 102 or the thermoplastic polymer matrix material 104 to the fiber material 106 is formed.
  • the sheet material 100 preferably forms a stabilization and / or protective material. As can be seen in particular in FIG. 2, the sheet material 100 is preferably used in a sandwich material 112.
  • the sandwich material 112 preferably comprises a first layer element 114 and a second layer element 116.
  • the first layer element 114 preferably comprises a sheet material 100 or is formed from a sheet material 100.
  • the second layer element 116 comprises a flat material 100 or is formed from a flat material 100.
  • the thickness of the first layer element 114 and / or of the second layer element 116 preferably corresponds to a thickness described in connection with the sheet material 100.
  • An intermediate layer 118 is preferably arranged between the first layer element 114 and the second layer element 116.
  • the intermediate layer 118 is preferably cohesively connected to the first layer element 114 and the second layer element 116.
  • the intermediate layer 118 is formed, for example, from a metallic material or comprises a metallic material.
  • the intermediate layer 118 preferably comprises a fiber-reinforced polymer material or is formed therefrom.
  • a fiber proportion of the intermediate layer 118 is preferably less than the fiber proportion of the sheet material 100.
  • a polymer material which is compatible, similar or identical to the polymer matrix material 104 of the sheet material 100 is preferably used as the polymer material. This means that they can be recycled.
  • short fibers are used for the intermediate layer 118.
  • the short fibers preferably have an average length of about 40 mm to about 100 mm.
  • the intermediate layer 118 is reinforced with short fibers
  • the intermediate layer 118 is produced, for example, in an injection molding process.
  • the polymer material 102 of the intermediate layer 118 comprises long fibers.
  • the long fibers preferably have an average length of approximately 100 mm or more and / or of approximately 999 mm or less.
  • the intermediate layer 118 is preferably produced in a pressing process, for example a DLFT (direct long fiber thermoplastic) pressing process.
  • a pressing process for example a DLFT (direct long fiber thermoplastic) pressing process.
  • the intermediate layer 118 may comprise or be formed from a glass mat reinforced thermoplastic (GMT).
  • GMT glass mat reinforced thermoplastic
  • the sandwich material 112 is preferably used in vehicles, for example in load-bearing elements of a vehicle, and / or in electrochemical storage units 120.
  • the vehicle in which the sandwich material 112 is used is, for example, an electric vehicle and / or a gas vehicle and / or a fuel cell vehicle.
  • the sandwich material 112 preferably forms a bulletproof protective plate. Since a sheet material 100 with the described properties is used in the first layer element 114 and / or the second layer element 116, the first layer element 114 and / or the second layer element 116 can be made thicker than layer elements made of aluminum while maintaining the same weight. This is due in particular to the lower density of the flat material 100 compared to aluminum.
  • the sandwich material 112 preferably has an increased structural rigidity compared to sandwich structures with layer elements made of aluminum, in particular due to a higher section modulus against bending.
  • An electrochemical storage unit 120 is shown schematically in FIG. 3.
  • the electrochemical storage unit 120 is, for example, a battery module and / or an accumulator module.
  • An electrochemical storage unit 120 preferably comprises one or more - in the present case several - electrochemical cells 122.
  • the electrochemical cells 122 are preferably received by a receiving element 124 of the electrochemical storage unit 120.
  • the receiving element 124 is preferably used to fasten and / or stabilize the electrochemical cells 122.
  • the electrochemical cells 122 are preferably lithium ion batteries and / or lithium ion accumulators.
  • the receiving element 124 forms a frame for the electrochemical cells 122 and / or a housing. It can be advantageous if the receiving element 124 comprises four side walls 126 which surround the electrochemical cells 122 on the sides and / or on four sides.
  • Openings formed by the side walls 126 are preferably closed, in particular fluid-tight, on a side facing the connection elements of the electrochemical cells 122 by a cover element 128 of the receiving element 124 and on an opposite side by a bottom wall 130 of the receiving element 124.
  • the cover element 128 comprises a flat material 100 or is formed from a flat material 100.
  • one or more side walls 126 of the receiving element 124 comprise a flat material 100 or are formed from a flat material 100.
  • the bottom wall 130 of the receiving element 124 comprises a flat material 100 or is formed from a flat material 100.
  • the sheet material 100 is used integrated into a sandwich material 112. Reference is made here to the description in connection with FIG. 2.
  • the sheet material 100 preferably has a high level of fire resistance and / or fire resistance.
  • the sheet material 100 preferably has no burn through in connection with structural failure.
  • a temperature on an inside of the sheet material 100 is preferably not critical for assemblies located behind it.
  • a fire pan is preferably filled with a fuel, for example premium gasoline, and left to burn for approx. 60 seconds until a defined and / or constant flame temperature of approx. 700 ° C. to approx. 800 ° C. is reached.
  • a fuel for example premium gasoline
  • a defined evacuation time of 130 seconds is preferably set in the fire test, during which the occupants of a vehicle can be rescued.
  • the fire pan moves under a test plate and remains there for approx. 70 seconds.
  • a stone grate then moves in to create a chimney effect and remains under and / or near the test plate for a further 60 seconds.
  • a test plate is preferably installed as the bottom wall of a receiving element in the fire test.
  • a battery box can be simulated in this way.
  • a frame of the receiving element is made of aluminum for the fire test, while a cover element is made of plaster of paris.
  • the test plate is preferably formed from a sandwich material 112, the first layer element 114 of which and the second layer element 116 of which are formed from a surface material 100.
  • the sheet material 100 is produced, for example, from a polypropylene material in which a fiber material 106 with a proportion of approx.
  • the fiber material 106 is preferably formed from glass fibers.
  • a thickness of the first layer element 114 and of the second layer element 116 perpendicular to their respective main plane of extension is preferably approximately 1.5 mm each.
  • the test plate for the fire test has in particular dimensions of approx.
  • the temperature in ° C. is plotted on the x-axis over the time t in seconds on the x-axis.
  • a time profile of the temperature of an inside of the test plate, which faces an interior of the receiving element and is arranged facing away from the flames, is shown as graph C (dash-dotted line).
  • the graphs A (dashed line) and B (dotted line) show a temporal course of the temperatures of the areas made of aluminum. It can be seen from graphs A and B that the areas made of aluminum heat up to temperatures of over 350 ° C.
  • the sheet material 100 preferably has increased impact properties.

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Abstract

Um ein Flächenmaterial bereitzustellen, welches möglichst stabil ist und sich möglichst einfach herstellen lässt, wird vorgeschlagen, dass das Flächenmaterial ein thermoplastisches Polymermatrixmaterial umfasst, in welchem ein Fasermaterial aufgenommen ist, wobei das Fasermaterial Fasern umfasst oder aus Fasern gebildet ist, welche zumindest näherungsweise parallel zueinander angeordnet sind, und wobei ein Anteil des Fasermaterials an dem Flächen- material bei ca. 75 Gew.-% oder mehr liegt, bezogen auf eine Gesamtmasse des Flächenmaterials.

Description

Flächenmaterial, Sandwichmaterial, elektrochemische Speichereinheit und Verfahren zur Herstellung eines Flächenmaterials
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flächenmaterial, insbesondere zur Ver wendung in Sandwichmaterialien in Fahrzeugen und/oder elektrochemischen Speichereinheiten.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Sandwichmaterial, insbesondere zur Verwendung als lasttragendes Element in einem Fahrzeug und/oder in ei nem Aufnahmeelement einer elektrochemischen Speichereinheit.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine elektrochemische Speicherein heit.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Flächenmaterials.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flächenmaterial bereitzustellen, welches möglichst stabil ist und sich möglichst einfach herstei len lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Flächenmaterial gemäß An spruch 1 gelöst.
Das Flächenmaterial eignet sich insbesondere zur Verwendung in Sandwich materialien in Fahrzeugen und/oder in elektrochemischen Speichereinheiten.
Das Flächenmaterial umfasst vorzugsweise ein, insbesondere thermoplas tisches, Polymermatrixmaterial, in welchem ein Fasermaterial aufgenommen ist. Das Fasermaterial umfasst Fasern oder ist aus Fasern gebildet, welche zumin dest näherungsweise parallel zueinander angeordnet sind.
Ein Anteil des Fasermaterials an dem Flächenmaterial liegt vorzugsweise bei ca. 75 Gew.-% oder mehr, bezogen auf eine Gesamtmasse des Flächenmate rials.
Durch den hohen Anteil des Fasermaterials weist das Flächenmaterial vorzugs weise im Vergleich zu Flächenmaterialien mit einem geringeren Anteil an Fa sermaterial eine erhöhte Steifigkeit und/oder einen erhöhten Widerstand ge genüber einer Biegung und/oder erhöhte Impact-Eigenschaften auf.
Insbesondere ist das Flächenmaterial stabiler und/oder beständiger gegenüber Hitze und/oder Feuer im Vergleich zu Flächenmaterialien mit einem geringeren Anteil an Fasermaterial.
Vorzugsweise weist das Flächenmaterial eine im Vergleich zu Flächenmateria lien mit einem geringeren Anteil an Fasermaterial verringerte Wärmeleitfähig keit auf.
Das Flächenmaterial ist vorzugsweise ein Material, dessen Ausdehnung in zwei Raumrichtungen um einen Faktor 50 oder mehr, insbesondere um einen Fak tor 100 oder mehr, beispielsweise um einen Faktor 1000 oder mehr, größer ist als die Ausdehnung des Flächenmaterials in der dritten Raumrichtung.
Beispielsweise ist das Flächenmaterial ein Bandmaterial und/oder ein Tape- Material.
Vorzugsweise bildet das Flächenmaterial ein Stabilisations- und/oder Schutz material.
Das Flächenmaterial bildet vorzugsweise ein unidirektionales Flächenmaterial. Ein überwiegender Teil der Fasern des Fasermaterials ist vorzugsweise zumindest näherungsweise parallel zueinander und/oder zumindest näherungsweise parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Flächen materials angeordnet.
Vorzugsweise sind ca. 80 % der Fasern des Fasermaterials oder mehr, insbe sondere ca. 90 % der Fasern des Fasermaterials oder mehr, zumindest nähe rungsweise parallel zueinander angeordnet.
Eine Orientierung der Fasern wird vorzugsweise mittels Elektronenmikroskopie und insbesondere mittels anschließender Bildbearbeitung bestimmt.
Alternativ zu einem thermoplastischen Polymermatrixmaterial kann vorgesehen sein, dass das Polymermatrixmaterial ein elastomeres Polymermatrixmaterial oder ein duroplastisches Polymermatrixmaterial ist.
Es kann auch vorgesehen sein, dass das Polymermatrixmaterial ein thermo plastisches elastomeres Polymermatrixmaterial oder ein duroplastisches elas tomeres Polymermatrixmaterial oder ein thermoplastisches duromeres Poly mermatrixmaterial ist.
Vorzugsweise ist das thermoplastische Polymermatrixmaterial ein Polyolefinmaterial, insbesondere ein Polypropylenmaterial, beispielsweise Polypropylen.
Günstig kann es sein, wenn das thermoplastische Polymermatrixmaterial aus einem thermoplastischen Polymermaterial hergestellt ist und/oder wird.
Das Polymermaterial ist vorzugsweise ein thermoplastisches Polymermaterial.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Polymermatrixmaterial aus einem elastomeren Polymermaterial oder einem duroplastischen Polymermaterial hergestellt ist. Gemäß weiterer Alternativen ist das Polymermatrixmaterial aus einem thermo plastischen elastomeren Polymermaterial oder einem duroplastischen elasto- meren Polymermaterial oder einem thermoplastischen duromeren Polymerma terial hergestellt.
Günstig kann es sein, wenn als thermoplastisches Polymermaterial ein niedrigviskoses thermoplastisches Polymermaterial verwendet wird.
Insbesondere ist das thermoplastische Polymermaterial, aus welchem das Polymermatrixmaterial hergestellt ist, ein Polyolefinmaterial, insbesondere ein Polypropylenmaterial, beispielsweise Polypropylen.
Günstig kann es sein, wenn das thermoplastische Polymermaterial einen Härter und/oder einen Reaktionsbeschleuniger umfasst. Diese dienen vorzugsweise einer Optimierung und/oder Beschleunigung einer Aushärtereaktion.
Das Polymermatrixmaterial und das Polymermaterial sind vorzugsweise che misch und/oder physikalisch identisch.
Vorzugsweise ist das thermoplastische Polymermatrixmaterial aus einem thermoplastischen Polymermaterial hergestellt, welches einen Schmelz flussindex von ca. 400 (g/10 min) oder mehr aufweist.
Der Schmelzflussindex wird vorzugsweise gemäß Norm DIN EN ISO 1133 be stimmt.
Günstig kann es sein, wenn der Schmelzflussindex mittels eines Kapillarrheo meters ermittelt ist und/oder wird. Ein zu prüfendes Material, vorliegend das thermoplastische Polymermaterial, wird beispielsweise in einem beheizbaren Zylinder aufgeschmolzen und unter einem durch eine Auflagelast entstehen den Druck durch eine definierte Düse, beispielsweise eine Kapillare, gedrückt. Anschließend wird vorzugsweise ein austretendes Volumen bzw. eine austre tende Masse der Schmelze des Polymermaterials als Funktion der Zeit be stimmt. Die austretende Schmelze des Polymermaterials wird auch Extrudat genannt.
Die zuvor und im Folgenden angegebenen Werte für den Schmelzflussindex sind vorzugsweise auf Messungen des Schmelzflussindexes bezogen, welche mit einer Prüftemperatur von ca. 190 °C und einer Auflagelast von ca. 5 kg durchgeführt wurden.
Vorteilhaft kann es sein, der Schmelzflussindex des thermoplastischen Polymermaterials ca. 700 (g/10 min) oder mehr, insbesondere ca.
1200 (g/10 min) oder mehr, beträgt.
Vorzugsweise liegt der Schmelzflussindex des thermoplastischen Polymer materials bei ca. 1400 (g/10 min) oder weniger, insbesondere bei ca. 1300 (g/10 min) oder weniger.
Polymermaterialien mit den genannten, vergleichsweise hohen Schmelzfluss indizes haben vorzugsweise eine ausreichend geringe Viskosität, um auch ver gleichsweise hohe Anteile an Fasermaterial in dem Flächenmaterial hinrei chend gut zu benetzen.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Fasermaterial, insbesondere vollständig, in das thermoplastische Polymermaterial und/oder das thermoplastische Polymermatrixmaterial eingebettet ist.
Es ist vorzugsweise ein Stoffschluss zwischen dem Fasermaterial und dem thermoplastischen Polymermaterial und/oder zwischen dem Fasermaterial und dem thermoplastischen Polymermatrixmaterial ausgebildet.
Beispielsweise haftet das thermoplastische Polymermaterial und/oder das thermoplastische Polymermatrixmaterial an den Fasern des Fasermaterials. Günstig kann es sein, wenn ein Anteil des Fasermaterials an dem Flächenma terial ca. 78 Gew.-% oder mehr, insbesondere ca. 80 Gew.-% oder mehr, be trägt. Der Anteil des Fasermaterials ist vorzugsweise auf eine Gesamtmasse des Flächenmaterials bezogen.
Vorzugsweise beträgt der Anteil des Fasermaterials an dem Flächenmaterial ca. 90 Gew.-% oder weniger, insbesondere ca. 85 Gew.-% oder weniger, bei spielsweise ca. 82 Gew.-% oder weniger, bezogen auf die Gesamtmasse des Flächenmaterials.
Günstig kann es sein, wenn der Anteil des Fasermaterials an dem Flächenma terial ca. 40 Vol.-% oder mehr, insbesondere ca. 50 Vol.-% oder mehr, bei spielsweise ca. 60 Vol.-% oder mehr, bezogen auf ein Gesamtvolumen des Flächenmaterials, beträgt.
Insbesondere beträgt der Anteil des Fasermaterials an dem Flächenmaterial ca. 70 Vol.-% oder weniger, insbesondere ca. 65 Vol.-% oder weniger, bei spielsweise ca. 62 Vol.-% oder weniger, bezogen auf das Gesamtvolumen des Flächenmaterials.
Aufgrund der genannten Anteile des Fasermaterials weist das Flächenmaterial vorzugsweise erhöhte Impact-Eigenschaften im Vergleich zu Flächenmateria lien mit geringeren Faseranteilen auf.
Das thermoplastische Polymermatrixmaterial fungiert vorzugsweise als Fixierung des Fasermaterials.
Das Fasermaterial dominiert vorzugsweise eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften des Fasermaterials: eine Steifigkeit des Flächenmaterials; und/oder eine Festigkeit des Flächenmaterials und/oder eine Energieaufnahme des Flächenmaterials. Es kann vorgesehen sein, dass das Flächenmaterial senkrecht zu dessen Haupterstreckungsebene eine Dicke von ca. 5 mm oder weniger, insbesondere von ca. 4 mm oder weniger, beispielsweise von ca. 3 mm oder weniger, auf weist.
Vorzugsweise beträgt die Dicke des Flächenmaterials senkrecht zu dessen Haupterstreckungsebene ca. 0,5 mm oder mehr, insbesondere ca. 1 mm oder mehr, beispielsweise ca. 1,2 mm oder mehr.
Günstig kann es sein, wenn das Flächenmaterial eine erhöhte Temperaturbe ständigkeit aufweist. Insbesondere ist eine Temperaturbeständigkeit der mechanischen Eigenschaften des Flächenmaterials optimiert.
Insbesondere aufgrund der genannten Anteile des Fasermaterials an dem Flä chenmaterial liegt ein Elastizitätsmodul des Flächenmaterials, insbesondere bei ca. 20 °C, vorzugsweise bei ca. 41 GPa oder mehr, insbesondere bei ca.
44 GPa oder mehr.
Vorzugsweise beträgt der Elastizitätsmodul des Flächenmaterials, insbesonde re bei ca. 20 °C, ca. 50 GPa oder weniger, insbesondere ca. 47 GPa oder weni ger.
Der Elastizitätsmodul ist vorzugsweise in Faserrichtung bestimmt.
Hierdurch ist vorzugsweise eine erhöhte Steifigkeit, insbesondere eine erhöhte Struktursteifigkeit, des Flächenmaterials ausgebildet.
Vorzugsweise weist das Flächenmaterial im Vergleich zu metallischen Bautei len mit vergleichbaren Abmessungen ein erhöhtes Widerstandsmoment gegen über einer Biegung auf. Das Flächenmaterial kann vorzugsweise durch bestehende Herstellungsprozes se hergestellt sein, insbesondere ohne dass ein Herstellungsprozess umgestellt werden muss.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Fasermaterial ein Endlosfasermaterial ist. Endlosfasermaterialien lassen sich vorzugsweise in ein thermoplastisches Polymermatrixmaterial integrieren, welches vergleichsweise spröde ist.
Ein "Endlosfasermaterial" ist vorzugsweise ein Fasermaterial, dessen Fasern zu 90 % oder mehr, insbesondere zu 95 % oder mehr, eine Länge von ca. 50 mm oder mehr, vorzugsweise von ca. 1000 mm oder mehr, aufweisen.
Beispielsweise umfasst das Fasermaterial Glasfasern oder ist aus Glasfasern gebildet.
Es kann vorgesehen sein, dass das Flächenmaterial aus dem mit dem Poly mermaterial vorimprägnierten Fasermaterial hergestellt ist, wobei das Faser material insbesondere vollständig mit Polymermaterial imprägniert ist.
Das Polymermaterial ist hier vorzugsweise ein thermoplastisches Polymerma terial.
Durch das Vorimprägnieren können insbesondere sogenannte "Prepregs" zur Herstellung des Flächenmaterials verwendet werden oder das Flächenmaterial bilden.
Die "Prepregs" werden beispielsweise in einer Aushärtereaktion bei einem er höhten Druck und/oder einer erhöhten Temperatur ausgehärtet, wobei bei spielsweise eine Vernetzungsreaktion von Molekülen des Polymermaterials stattfindet. Hierbei wird beispielsweise das thermoplastische Polymermatrix material gebildet. Alternativ kann vorgesehen sein, dass keine Aushärtereaktion durchgeführt wird.
Vorzugsweise ist das Flächenmaterial feuerbeständig und/oder brandbestän dig, insbesondere für ca. 130 Sekunden oder mehr und/oder bei einer Flam mentemperatur in einem Bereich von ca. 700 °C und ca. 800 °C.
Vorzugsweise brennt bei einem Brandtest, beispielsweise einem Brandtest gemäß ECE180, bei einer Beflammung von ca. 130 Sekunden, insbesondere mit Superbenzin, nur eine Oberflächenschicht und/oder ein Oberflächenfilm des in einem Sandwichmaterial verwendeten Flächenmaterials ab.
Ca. 130 Sekunden beträgt vorzugsweise eine Räumzeit, welche in einem Brandfall eines Fahrzeugs verbleibt, um Fahrzeuginsassen zu bergen.
Bei dem Brandtest wird vorzugsweise ein Mischunfall eines Verbrennerfahr zeugs und/oder eines batterieelektrischen Autos und/oder eines Plugin-Hybrid fahrzeugs und/oder eines Wasserstofffahrzeugs simuliert.
Bei dem Brandtest wird beispielsweise eine Prüfplatte als Bodenwandung eines Aufnahmeelements einer elektrochemischen Speichereinheit eingesetzt. Die Prüfplatte hat vorzugsweise Abmessungen von ca. 695 mm x ca. 695 mm.
Das Aufnahmeelement bildet vorzugsweise eine simulierte Batteriebox.
Es kann vorgesehen sein, dass ein Rahmen des Aufnahmeelements aus Alumi nium hergestellt ist.
Insbesondere ist ein Abdeckelement des Aufnahmeelements in dem Brandtest aus Gips hergestellt. Während des Brandtests wird der Brennstoff, beispielsweise Superbenzin, vor zugsweise in einer Brandwanne bereitgestellt, welche insbesondere unter die Prüfplatte gebracht wird und dort insbesondere für ca. 70 Sekunden verbleibt.
Zur Einstellung einer konstanten Flammentemperatur von ca. 700 °C bis ca. 800 °C brennt der Brennstoff vorzugsweise vor einer Beflammung der Prüf platte für ca. 60 Sekunden.
Anschließend wird vorzugsweise ein Steinrost für ca. 60 Sekunden nahe der Prüfplatte positioniert, insbesondere um einen Kamineffekt zu simulieren.
Vorzugsweise ist die Prüfplatte aus einem Sandwichmaterial hergestellt. Bei dem Sandwichmaterial sind vorzugsweise ein erstes Lagenelement und ein zweites Lagenelement, welche beispielsweise Decklagen bilden, aus einem Flächenmaterial hergestellt. Das Flächenmaterial weist senkrecht zu dessen Haupterstreckungsebene vorzugsweise eine Dicke von ca. 1,5 mm auf.
Das in der Prüfplatte verwendete Flächenmaterial weist vorzugsweise einen Fasermaterial-Anteil von ca. 80 Gew.-%. auf, bezogen auf die Gesamtmasse des Flächenmaterials. Das Polymermaterial, aus welchem des thermoplas tische Polymermatrixmaterial hergestellt ist, ist vorzugsweise ein Polypro pylenmaterial mit einem Schmelzflussindex von ca. 1200 (g/10 min).
Nach dem Brandtest ist die Prüfplatte vorzugsweise im Wesentlichen intakt und/oder behält ihre Form bei.
Vorzugsweise beträgt ein Masseverlust der Prüfplatte ca. 14 g oder weniger.
Der Masseverlust ist insbesondere deshalb so gering, da aufgrund des hohen Anteils an Fasermaterial kein oder wenig Sauerstoff tiefer in das Flächenmate rial eindringen kann. Vorzugsweise kommt es bei der Prüfplatte aus dem Sandwichmaterial nicht zu einem Durchbrennen und/oder einem strukturellen Versagen der Prüfplatte.
Insbesondere ist eine Temperatur auf einer einem Innenraum des Aufnahme elements zugewandten Innenseite der Prüfplatte nicht kritisch für in dem In nenraum angeordnete Elemente.
Die Temperatur auf der Innenseite des Sandwichmaterials beträgt vorzugswei se ca. 99 °C oder weniger, beispielsweise nach ca. 130 Sekunden Beflam- mung.
Die Erfindung betrifft ferner ein Sandwichmaterial, insbesondere zur Verwen dung als lasttragendes Element in einem Fahrzeug und/oder in einem Aufnah meelement einer elektrochemischen Speichereinheit.
Vorzugsweise bildet das Sandwichmaterial eine beschusssichere Schutzplatte.
Das Sandwichmaterial umfasst vorzugsweise ein erstes Lagenelement, ein zweites Lagenelement und eine zwischen dem ersten Lagenelement und dem zweiten Lagenelement angeordnete Zwischenlage.
Das Fahrzeug kann ein Elektrofahrzeug und/oder ein Gasfahrzeug und/oder ein Brennstoffzellenfahrzeug sein.
Das erfindungsgemäße Sandwichmaterial weist vorzugsweise eines oder meh rere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Flächenmaterial be schriebenen Merkmale und/oder einen oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Flächenmaterial beschriebenen Vorteile auf.
Das erste Lagenelement und/oder das zweite Lagenelement umfassen vor zugsweise ein erfindungsgemäßes Flächenmaterial oder sind daraus gebildet. Dadurch, dass das erste Lagenelement und/oder das zweite Lagenelement ein Flächenmaterial umfassen oder daraus gebildet sind, ist eine Verformung durch Krafteinwirkung vorzugsweise elastisch. Beispielsweise bleiben in einem sogenannten "Poliertest" keine bleibenden Verformungen in dem Sandwichma terial.
Vorzugsweise kann das Sandwichmaterial auch nach einer Verformung weiter verwendet werden. So können Kosten, welche beispielsweise bei einem Bauteil mit Aluminium notwendig werden, gespart werden.
Das erste Lagenelement und/oder das zweite Lagenelement sind beispielswei se Decklagen des Sandwichmaterials.
Die Erfindung betrifft ferner eine elektrochemische Speichereinheit, welche eine oder mehrere elektrochemische Zellen und ein Aufnahmeelement zur Auf nahme und/oder Befestigung der einen oder der mehreren elektrochemischen Zellen umfasst. Das Aufnahmeelement umfasst vorzugsweise ein erfindungs gemäßes Flächenmaterial oder ist daraus gebildet.
Beispielsweise ist die elektrochemische Speichereinheit ein Batteriemodul und/oder ein Akkumulatormodul.
Die eine oder die mehreren elektrochemischen Zellen sind vorzugsweise Lithi- umionenbatterie(n) und/oder Lithiumionenakkumulatore(n).
Die erfindungsgemäße elektrochemische Speichereinheit weist vorzugsweise eines oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Flä chenmaterial beschriebenen Merkmale und/oder einen oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Flächenmaterial beschriebenen Vorteile auf.
Es kann vorgesehen sein, dass ein Abdeckelement des Aufnahmeelements, welches die eine oder die mehreren elektrochemischen Zellen an einem oder mehreren Anschlusselementen der der einen oder der mehreren elektroche mischen Zellen zugewandten Seite abdeckt, aus einem erfindungsgemäßen Flächenmaterial besteht oder ein solches umfasst.
Ergänzend oder alternativ umfassen eine oder mehrere Seitenwandungen und/oder eine Bodenwandung des Aufnahmeelements ein erfindungsgemäßes Flächenmaterial oder sind daraus gebildet.
Es kann vorgesehen sein, dass das Flächenmaterial in einem Sandwichmaterial in dem Abdeckelement oder als Abdeckelement verwendet ist und/oder wird.
Ergänzend oder alternativ ist und/oder wird ein erfindungsgemäßes Sandwich material in einer oder mehreren Seitenwandungen des Aufnahmeelements oder als eine oder mehrere Seitenwandungen des Aufnahmeelements verwendet.
Insbesondere ist und/oder wird ein erfindungsgemäßes Sandwichmaterial in der Bodenwandung des Aufnahmeelements oder als Bodenwandung des Aufnahmeelements verwendet.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Flächenmate rials, insbesondere eines erfindungsgemäßen Flächenmaterials.
Das Verfahren umfasst vorzugsweise ein Imprägnieren eines Fasermaterials, welches Fasern umfasst oder aus Fasern gebildet ist, welche zumindest nähe rungsweise parallel zueinander angeordnet sind, mit einem Polymermaterial. Das Polymermaterial ist vorzugsweise ein thermoplastisches Polymermaterial.
Ein Anteil des Fasermaterials an einem resultierenden Flächenmaterial liegt vorzugsweise bei ca. 75 Gew.-% oder mehr, insbesondere bei 78 Gew.-% oder mehr, bezogen auf eine Gesamtmasse des Flächenmaterials. Das Polymermaterial ist vorzugsweise ein thermoplastisches Polymermaterial, dessen Schmelzflussindex insbesondere ca. 400 (cm3/10 min) oder mehr und/oder dessen Schmelzflussindex ca. 400 (g/10 min) oder mehr beträgt.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist vorzugsweise eines oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Flächenmaterial beschriebe nen Merkmale und/oder einen oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Flächenmaterial beschriebenen Vorteile auf.
Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegen stand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ablaufs einer Ausfüh rungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Flächenmate rials;
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines
Sandwichmaterials, welches ein erstes Lagenelement, ein zweites Lagenelement und eine zwischen dem ersten Lagen element und dem zweiten Lagenelement angeordnete Zwischenlage umfasst, wobei das erste Lagenelement und/oder das zweite Lagenelement aus dem Flächenmaterial aus Fig. 1 hergestellt sind;
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer elektrochemischen Speichereinheit, welche ein Aufnahmeelement umfasst, wobei das Aufnahmeelement ein Flächenmaterial umfasst; und
Fig. 4 ein Diagramm zeitlicher Temperaturverläufe unterschiedlicher
Bereiche bei einem Brandtest. Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 ist schematisch ein Ablauf einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines als Ganzes mit 100 bezeichneten Flächenmaterials dar gestellt.
Das Flächenmaterial 100 ist vorzugsweise ein Material, dessen Ausdehnung in zwei Raumrichtungen um einen Faktor 50 oder mehr, insbesondere um einen Faktor 100 oder mehr, beispielsweise um einen Faktor 1000 oder mehr, größer ist als die Ausdehnung des Flächenmaterials 100 in der dritten Raumrichtung.
Vorzugsweise wird ein thermoplastisches Polymermaterial 102 bereitgestellt, welches insbesondere in dem Flächenmaterial 100 ein thermoplastisches Polymermatrixmaterial 104 bildet.
Alternativ zu einem thermoplastischen Polymermaterial 102 kann vorgesehen sein, dass das Polymermaterial 102 ein duroplastisches Polymermaterial oder ein elastomeres Polymermaterial ist.
Alternativ kann ein thermoplastisches elastomeres Polymermaterial oder ein duroplastisches elastomeres Polymermaterial oder ein thermoplastisches duromeres Polymermaterial als Polymermaterial 102 verwendet werden.
Das thermoplastische Polymermatrixmaterial 104 dient vorzugsweise als Matrixsystem, in welches ein Fasermaterial 106 aufgenommen ist.
Günstig kann es sein, wenn das Fasermaterial 106 in das thermoplastische Polymermaterial 102 integriert und/oder in das thermoplastische Polymerma terial 102 eingebettet ist. Vorzugsweise ist das Fasermaterial 106 in das thermoplastische Polymer matrixmaterial 104 integriert und/oder in das thermoplastische Polymer matrixmaterial 104 eingebettet.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das thermoplastische Polymermaterial 102 Fasern, insbesondere sämtliche Fasern, des Fasermaterials 106 benetzt und/oder an den Fasern, insbesondere sämtlichen Fasern, des Fasermaterials 106 haftet.
Es kann vorgesehen sein, dass das thermoplastische Polymermaterial 102 chemisch und/oder physikalisch identisch ist mit dem thermoplastische Polymermatrixmaterial 104.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das thermoplastische Polymermaterial 102, beispielsweise während einer Aushärtereaktion, chemisch reagiert, beispielsweise in einer Vernetzungsreaktion.
Das thermoplastische Polymermaterial 102 umfasst vorzugsweise ein Polyolefinmaterial, beispielsweise ein Polypropylenmaterial, oder ist aus einem Polyolefinmaterial, beispielsweise einem Polypropylenmaterial, gebildet.
Günstig kann es sein, wenn das thermoplastische Polymermaterial 102 einen Härter und/oder einen Reaktionsbeschleuniger umfasst. Diese dienen vorzugsweise einer Optimierung und/oder Beschleunigung der Aushärtereaktion.
Das thermoplastische Polymermaterial 102 weist vorzugsweise einen Schmelzflussindex von ca. 400 (g/10 min) oder mehr auf.
Günstig kann es sein, wenn das thermoplastische Polymermaterial 102 einen Schmelzflussindex von ca. 700 (g/10 min) oder mehr aufweist. Vorzugsweise weist das thermoplastische Polymermaterial 102 einen Schmelzflussindex von ca. 1200 (g/10 min) oder mehr auf.
Mit derart hohen Schmelzflussindizes weist das thermoplastische Polymer material 102 vorzugsweise eine ausreichend geringe Viskosität auf, um das Fasermaterial 106, insbesondere vollständig, zu benetzen.
Der Schmelzflussindex wird vorzugsweise gemäß DIN EN ISO 1133 bestimmt. Bei der Norm DIN EN ISO 1133 handelt es sich um eine Norm zur Bestimmung des Schmelzflussindexes von Thermoplasten.
Beispielsweise wird der Schmelzflussindex mittels eines Kapillarrheometers bestimmt.
Die Bestimmung des Schmelzflussindexes wird vorzugsweise bei einer Prüf temperatur von ca. 190 °C und einer Auflagelast von ca. 5 kg durchgeführt.
Vorteilhaft kann es sein, wenn als thermoplastisches Polymermaterial 102 ein Polypropylenmaterial, beispielsweise Polypropylen, mit einem der zuvor genannten Schmelzflussindizes eingesetzt wird.
Günstig kann es sein, wenn das Fasermaterial 106 mit dem Polymermaterial 102 imprägniert wird.
Beispielsweise werden sogenannte "Prepregs" hergestellt.
Bei den sogenannten Prepregs wird das thermoplastische Polymermaterial 102 vor und/oder während einer Montage vorzugsweise in einer Aushärtereaktion ausgehärtet und/oder vernetzt. Die Aushärtereaktion findet vorzugsweise bei einem erhöhten Druck und/oder einer erhöhten Temperatur statt. Alternativ kann das mit dem thermoplastische Polymermaterial 102 imprägnierte Fasermaterial 106 auch ohne Aushärtereaktion direkt als Flächenmaterial 100 eingesetzt werden.
Als Fasermaterial 106 wird vorzugsweise ein Endlosfasermaterial eingesetzt, bei welchem ca. 90 % der Fasern oder mehr eine Länge von ca. 50 mm oder mehr, vorzugsweise von ca. 1000 mm oder mehr, aufweisen.
Vorzugsweise weisen ca. 95 % der Fasern des Fasermaterials 106 oder mehr eine Länge von ca. 50 mm oder mehr, insbesondere von ca. 1000 mm oder mehr, auf.
Beispielsweise weisen ca. 98 % der Fasern des Fasermaterials 106 oder mehr eine Länge von ca. 50 mm oder mehr, insbesondere von ca. 1000 mm oder mehr, auf.
Durch die Verwendung eines Endlosfasermaterials dient das thermoplastische Polymermaterial 102 vorzugsweise ausschließlich einer Fixierung des Fasermaterials 106.
Es wird vorzugsweise ein Fasermaterial 106 eingesetzt, welches Fasern um fasst oder aus Fasern gebildet ist, welche zumindest näherungsweise parallel zueinander angeordnet sind.
Vorzugsweise sind ca. 90 % der Fasern des Fasermaterials 106 oder mehr, insbesondere ca. 95 % der Fasern des Fasermaterials 106 oder mehr, bei spielsweise ca. 98 % der Fasern des Fasermaterials 106 oder mehr, zumindest näherungsweise parallel zueinander angeordnet.
Vorteilhaft kann es sein, wenn die Fasern des Fasermaterials 106 in dem Flä chenmaterial 100 zumindest näherungsweise parallel zu einer Haupterstre ckungsebene des Flächenmaterials 100 angeordnet sind. Das Flächenmaterial 100 ist, insbesondere in Form einer Einzellage, vorzugsweise aufwickelbar. Eine Aufwickelbarkeit des Flächenmaterials 100 ist vorzugsweise bei einer Dicke in einem Bereich von ca. 0,1 mm bis ca. 0,6 mm gegeben.
Die Dicke des Flächenmaterials 100 ist vorzugsweise senkrecht zu dessen Haupterstreckungsebene, insbesondere in einem abgewickelten Zustand, definiert.
Günstig kann es sein, wenn das Flächenmaterial 10 ein Bandmaterial 108 und/oder ein Tape-Material 110 ist.
Eine Dicke des Flächenmaterials 100 senkrecht zu dessen Haupterstreckungs ebene beträgt vorzugsweise ca. 5 mm oder weniger, insbesondere ca. 4 mm oder weniger, beispielsweise ca. 3 mm oder weniger.
Vorzugsweise beträgt die Dicke des Flächenmaterials 100 senkrecht zu dessen Haupterstreckungsebene ca. 0,5 mm oder mehr, insbesondere ca. 1 mm oder mehr, beispielsweise ca. 1,2 mm oder mehr.
Ein Anteil des Fasermaterials 106 an dem Flächenmaterial 100 beträgt vor zugsweise ca. 70 Gew.-% oder mehr, insbesondere ca. 75 Gew.-% oder mehr, beispielsweise ca. 78 Gew.-% oder mehr, bezogen auf eine Gesamtmasse des Flächenmaterials 100.
Günstig kann es sein, wenn der Anteil des Fasermaterials 106 an dem Flä chenmaterial 100 ca. 90 Gew.-% oder weniger, insbesondere ca. 85 Gew.-% oder weniger, beispielsweise ca. 80 Gew.-% oder weniger, bezogen auf die Gesamtmasse des Flächenmaterials 100, beträgt.
Vorteilhaft kann es sein, wenn der Anteil des Fasermaterials 106 an dem Flä chenmaterial 100, bezogen auf ein Gesamtvolumen des Flächenmaterials 100, ca. 50 Vol.-% oder mehr, insbesondere ca. 55 Vol.-% oder mehr, beispielswei se ca. 58 Vol.-% oder mehr, beträgt.
Insbesondere beträgt der Anteil des Fasermaterials 106 an dem Flächenmate rial 100, bezogen auf das Gesamtvolumen des Flächenmaterials 100, ca.
70 Vol.-% oder weniger, insbesondere ca. 65 Vol.-% oder weniger, beispiels weise ca. 62 Vol.-% oder weniger.
Insbesondere aufgrund des hohen Anteils des Fasermaterials 106 an dem Flä chenmaterial 100 beträgt ein Elastizitätsmodul des Flächenmaterials 100 vor zugsweise ca. 35 GPa oder mehr, insbesondere ca. 36 GPa oder mehr.
Der Elastizitätsmodul des Flächenmaterials 100 beträgt insbesondere ca.
46 GPa oder weniger, insbesondere ca. 45 GPa oder weniger.
Der Elastizitätsmodul des Flächenmaterials 100 ist vorzugsweise bei ca. 20 °C und/oder in Faserrichtung bestimmt.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Fasermaterial 106 Glasfasern umfasst oder aus Glasfasern gebildet ist.
Durch die Verwendung des Fasermaterials 106 in dem Flächenmaterial 100 können auf das Flächenmaterial 100 einwirkende Kräfte insbesondere von den Fasern des Fasermaterials 106 in das thermoplastische Polymermatrixmaterial 104 umgeleitet werden oder umgekehrt.
Insbesondere ist eine optimierte Haftung des thermoplastischen Polymerma terials 102 bzw. des thermoplastischen Polymermatrixmaterials 104 an dem Fasermaterial 106 ausgebildet.
Das Flächenmaterial 100 bildet vorzugsweise ein Stabilisations- und/oder Schutzmaterial. Wie insbesondere in Fig. 2 zu sehen ist, wird das Flächenmaterial 100 vorzugs weise in einem Sandwichmaterial 112 eingesetzt.
Das Sandwichmaterial 112 umfasst vorzugsweise ein erstes Lagenelement 114 und ein zweites Lagenelement 116.
Das erste Lagenelement 114 umfasst vorzugsweise ein Flächenmaterial 100 oder ist aus einem Flächenmaterial 100 gebildet.
Günstig kann es sein, wenn das zweite Lagenelement 116 ein Flächenmaterial 100 umfasst oder aus einem Flächenmaterial 100 gebildet ist.
Die Dicke des ersten Lagenelements 114 und/oder des zweiten Lagenelements 116 entspricht vorzugsweise einer im Zusammenhang mit dem Flächenmate rial 100 beschriebenen Dicke.
Zwischen dem ersten Lagenelement 114 und dem zweiten Lagenelement 116 ist vorzugsweise eine Zwischenlage 118 angeordnet. Die Zwischenlage 118 ist vorzugsweise stoffschlüssig mit dem ersten Lagenelement 114 und dem zwei ten Lagenelement 116 verbunden.
Die Zwischenlage 118 ist beispielsweise aus einem metallischen Material gebil det oder umfasst ein metallisches Material.
Vorzugsweise umfasst die Zwischenlage 118 alternativ zu einem metallischen Material ein faserverstärktes Polymermaterial oder ist daraus gebildet. Ein Faseranteil der Zwischenlage 118 ist vorzugsweise geringer als der Faseranteil des Flächenmaterials 100.
Als Polymermaterial wird vorzugsweise ein Polymermaterial verwendet, welches kompatibel, gleichartig oder identisch mit dem Polymermatrixmaterial 104 des Flächenmaterials 100 ist. So kann eine Rezyklierbarkeit gegeben sein.
Beispielsweise werden für die Zwischenlage 118 Kurzfasern verwendet. Die Kurzfasern weisen vorzugsweise eine durchschnittliche Länge von ca. 40 mm bis ca. 100 mm auf.
In Ausführungsformen, in welche die Zwischenlage 118 mit Kurzfasern verstärkt ist, wird die Zwischenlage 118 beispielsweise in einem Spritzgussverfahren hergestellt.
Ergänzend oder alternativ umfasst das Polymermaterial 102 der Zwischenlage 118 Langfasern. Die Langfasern weisen vorzugsweise eine durchschnittliche Länge von ca. 100 mm oder mehr und/oder von ca. 999 mm oder weniger auf.
In Ausführungsformen, in welchen die Zwischenlage 118 mit Langfasern verstärkt ist, wird die Zwischenlage 118 vorzugsweise in einem Pressverfahren, beispielsweise einem DLFT (direct longfibre thermoplastic)- Pressverfahren, hergestellt.
Alternativ kann die Zwischenlage 118 einen Glasmatten-verstärkten Thermoplasten (GMT) umfassen oder daraus gebildet sein.
Das Sandwichmaterial 112 wird vorzugsweise in Fahrzeugen, beispielsweise in lasttragenden Elementen eines Fahrzeugs, und/oder in elektrochemischen Speichereinheiten 120 eingesetzt.
Bei dem Fahrzeug, in welchem das Sandwichmaterial 112 verwendet wird, handelt es sich beispielsweise um ein Elektrofahrzeug und/oder ein Gasfahr zeug und/oder ein Brennstoffzellenfahrzeug.
Vorzugsweise bildet das Sandwichmaterial 112 eine beschusssichere Schutzplatte. Da in dem ersten Lagenelement 114 und/oder dem zweiten Lagenelement 116 ein Flächenmaterial 100 mit den beschriebenen Eigenschaften eingesetzt wird, können das erste Lagenelement 114 und/oder das zweite Lagenelement 116 bei gleichbleibendem Gewicht dicker als Lagenelemente aus Aluminium hergestellt werden. Dies ist insbesondere in der im Vergleich zu Aluminium geringeren Dichte des Flächenmaterials 100 begründet.
Das Sandwichmaterial 112 weist vorzugsweise eine im Vergleich zu Sandwich strukturen mit Lagenelementen aus Aluminium erhöhte Struktursteifigkeit, insbesondere aufgrund eines höheren Widerstandsmoments gegen eine Bie gung, auf.
Eine elektrochemische Speichereinheiten 120 ist in Fig. 3 schematisch dargestellt.
Die elektrochemische Speichereinheit 120 ist beispielsweise ein Batteriemodul und/oder ein Akkumulatormodul.
Eine elektrochemische Speichereinheit 120 umfasst vorzugsweise eine oder mehrere - vorliegend mehrere - elektrochemische Zellen 122. Die elektroche mischen Zellen 122 sind vorzugsweise von einem Aufnahmeelement 124 der elektrochemischen Speichereinheit 120 aufgenommen.
Das Aufnahmeelement 124 dient vorzugsweise einer Befestigung und/oder Stabilisierung der elektrochemischen Zellen 122.
Die elektrochemischen Zellen 122 sind vorzugsweise Lithiumionenbatterien und/oder Lithium ionenakkumulatoren.
Beispielsweise bildet das Aufnahmeelement 124 einen Rahmen für die elektro chemischen Zellen 122 und/oder ein Gehäuse. Vorteilhaft kann es sein, wenn das Aufnahmeelement 124 vier Seitenwandun gen 126 umfasst, welche die elektrochemischen Zellen 122 seitlich und/oder vierseitig umgeben.
Von den Seitenwandungen 126 gebildete Öffnungen werden vorzugsweise auf einer Anschlusselementen der elektrochemischen Zellen 122 zugewandten Seite von einem Abdeckelement 128 des Aufnahmeelements 124 und auf einer gegenüberliegenden Seite von einer Bodenwandung 130 des Aufnahmeele ments 124, insbesondere fluiddicht, verschlossen.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Abdeckelement 128 ein Flächenmaterial 100 umfasst oder aus einem Flächenmaterial 100 gebildet ist.
Ergänzend oder alternativ umfassen ein oder mehrere Seitenwandungen 126 des Aufnahmeelements 124 ein Flächenmaterial 100 oder sind aus einem Flä chenmaterial 100 gebildet.
Ergänzend oder alternativ umfasst die Bodenwandung 130 des Aufnahmeele ments 124 ein Flächenmaterial 100 oder ist aus einem Flächenmaterial 100 gebildet.
Dabei kann vorgesehen sein, dass das Flächenmaterial 100 in ein Sandwich material 112 integriert verwendet wird. Hierbei wird auf die Beschreibung im Zusammenhang mit Fig. 2 Bezug genommen.
Das Flächenmaterial 100 weist vorzugsweise eine hohe Feuerbeständigkeit und/oder Brandbeständigkeit auf.
Vorzugsweise weist das Flächenmaterial 100 in einem Brandtest, beispielswei se einem Brandtest gemäß ECE180, kein Durchbrennen in Verbindung mit strukturellem Versagen auf. Eine Temperatur auf einer Innenseite des Flächenmaterials 100 ist vorzugsweise nicht kritisch für dahinterliegende Baugruppen.
In dem Brandtest ECE180 wird vorzugsweise ein Mischunfall eines Verbrenner fahrzeugs und/oder eines batterieelektrischen Autos und/oder eines Plugin-Hy bridfahrzeugs und/oder eines Wasserstofffahrzeugs simuliert. Hierbei läuft in der Regel Treibstoff aus und gerät in Brand.
In dem Brandtest wird vorzugsweise eine Brandwanne mit einem Brennstoff, beispielsweise Superbenzin, gefüllt und für ca. 60 Sekunden brennen gelassen, bis eine definierte und/oder konstante Flammentemperatur von ca. 700 °C bis ca. 800 °C erreicht ist.
Vorzugsweise ist in dem Brandtest eine definierte Räumzeit von 130 Sekunden festgelegt, während der Insassen eines Fahrzeugs geborgen werden können.
Die Brandwanne fährt nach Einstellung der Flammentemperatur unter eine Prüfplatte und verbleibt dort für ca. 70 Sekunden.
Anschließend fährt ein Steinrost zur Bildung eines Kamineffekts ein und ver bleibt für weitere 60 Sekunden unter und/oder nahe der Prüfplatte.
Vorzugsweise wird in dem Brandtest eine Prüfplatte als Bodenwandung eines Aufnahmeelements eingebaut. So kann eine Batteriebox simuliert werden.
Ein Rahmen des Aufnahmeelements ist für den Brandtest aus Aluminium ge bildet, während ein Abdeckelement aus Gips hergestellt ist.
Die Prüfplatte ist vorzugsweise aus einem Sandwichmaterial 112, dessen ers tes Lagenelement 114 und dessen zweites Lagenelement 116 aus einem Flä chenmaterial 100 gebildet sind, gebildet. Das Flächenmaterial 100 wird beispielsweise aus einem Polypropylenmaterial hergestellt, in welchem ein Fasermaterial 106 mit einem Anteil von ca.
80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse des Flächenmaterials 100, aufge nommen ist. Das Fasermaterial 106 ist vorzugsweise aus Glasfasern gebildet.
Eine Dicke des ersten Lagenelements 114 und des zweiten Lagenelements 116 senkrecht zu deren jeweiligen Haupterstreckungsebene beträgt vorzugsweise jeweils ca. 1,5 mm.
Die Prüfplatte für den Brandtest weist insbesondere Abmessungen von ca.
695 mm x ca. 695 mm auf.
In Fig. 3 ist ein zeitlicher Temperaturverlauf unterschiedlicher Bereiche darge stellt.
Auf der x-Achse ist die Temperatur in °C über der Zeit t in Sekunden auf der x-Achse aufgetragen.
Ein zeitlicher Verlauf der Temperatur einer Innenseite der Prüfplatte, welche einem Innenraum des Aufnahmeelements zugewandt und den Flammen abge wandt angeordnet ist, ist als Graph C (strichpunktierte Linie) dargestellt.
Die Graphen A (gestrichelte Linie) und B (gepunktete Linie) geben einen zeitli chen Verlauf der Temperaturen der Bereiche aus Aluminium wieder. Aus den Graphen A und B ist ersichtlich, dass die Bereiche aus Aluminium sich auf Temperaturen von über 350 °C erwärmen.
Aus dem Graphen C ist ersichtlich, dass die Temperatur der Innenseite der Prüfplatte auch nach ca. 130 Sekunden auf maximal 99 °C ansteigt.
Bei dem durchgeführten Brandtest kommt es insbesondere lediglich zu einem Masseverlust von ca. 14 g der Prüfplatte aus dem Sandwichmaterial 112 oder weniger. Hieraus ergibt sich insbesondere, dass das Flächenmaterial 100 auch in einem Brandfall einen ausreichenden Schutz bietet und/oder stabil ist.
Aufgrund des hohen Anteils des Fasermaterials 106 an dem Flächenmaterial 100 kann vorzugsweise kein und/oder wenig Sauerstoff in tieferliegende Schichten des außenliegenden Lagenelements Vordringen, wodurch die Prüf platte insbesondere eine erhöhte Stabilität aufweist.
Vorzugsweise weist das Flächenmaterial 100 erhöhte Impact-Eigenschaften auf.

Claims

Patentansprüche
1. Flächenmaterial (100), insbesondere zur Verwendung in Sandwich materialien (112) in Fahrzeugen und/oder elektrochemischen Speicher einheiten (120), wobei das Flächenmaterial (100) ein thermoplastisches Polymermatrixmaterial (104) umfasst, in welchem ein Fasermaterial (106) aufgenommen ist, wobei das Fasermaterial (106) Fasern umfasst oder aus Fasern gebildet ist, welche zumindest näherungsweise parallel zueinander angeordnet sind, und wobei ein Anteil des Fasermaterials (106) an dem Flächenmaterial (100) bei ca. 75 Gew.-% oder mehr liegt, bezogen auf eine Gesamtmasse des Flächenmaterials (100).
2. Flächenmaterial (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Polymermatrixmaterial (104) aus einem thermo plastischen Polymermaterial (102) hergestellt ist, welches einen Schmelzflussindex von ca. 400 (g/10 min) oder mehr, insbesondere von ca. 700 (g/10 min) oder mehr, insbesondere von ca. 1200 (g/10 min) oder mehr, aufweist.
3. Flächenmaterial (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass das thermoplastische Polymermatrixmaterial (104) und/oder ein thermoplastisches Polymermaterial (102), aus welchem das thermoplastische Polymermatrixmaterial (104) hergestellt ist, ein Polyolefinmaterial, insbesondere ein Polypropylenmaterial, ist.
4. Flächenmaterial (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, dass ein Anteil des Fasermaterials (106) an dem Flächen material (100) ca. 78 Gew.-% oder mehr, insbesondere ca. 80 Gew.-% oder mehr, beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse des Flächenmaterials (100), und/oder dass ein Elastizitätsmodul des Flächenmaterials (100) in einem Bereich von ca. 41 GPa bis ca. 50 GPa, insbesondere in einem Bereich von ca. 44 GPa bis ca. 47 GPa, liegt.
5. Flächenmaterial (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, dass das Fasermaterial (106) Glasfasern umfasst oder aus Glasfasern gebildet ist.
6. Flächenmaterial (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, dass das Fasermaterial (106) ein Endlosfasermaterial ist.
7. Flächenmaterial (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, dass das Flächenmaterial (100) aus dem mit einem, insbesondere thermoplastischen, Polymermaterial (102) vorimprägnier ten Fasermaterial (106) hergestellt ist, wobei das Fasermaterial (106) insbesondere vollständig mit dem Polymermaterial (102) imprägniert ist.
8. Sandwichmaterial (112), insbesondere zur Verwendung als lasttragen des Element in einem Fahrzeug und/oder in einem Aufnahmeelement (124) einer elektrochemischen Speichereinheit (120), wobei das Sand wichmaterial (112) ein erstes Lagenelement (114), ein zweites Lagen element (116) und eine zwischen dem ersten Lagenelement (114) und dem zweiten Lagenelement (116) angeordnete Zwischenlage (118) um fasst und wobei das erste Lagenelement (114) und/oder das zweite La genelement (116) ein Flächenmaterial (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfassen oder daraus gebildet sind.
9. Elektrochemische Speichereinheit (120), umfassend eine oder mehrere elektrochemische Zellen (122) und ein Aufnahmeelement (124) zur Auf nahme und/oder Befestigung der einen oder der mehreren elektroche mischen Zellen (122), wobei das Aufnahmeelement (124) ein Flächen material (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst.
10. Verfahren zur Herstellung eines Flächenmaterials (100), insbesondere eines Flächenmaterials (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Imprägnieren eines Fasermaterials (106), welches Fasern umfasst oder aus Fasern gebildet ist, welche zumindest näherungsweise parallel zueinander angeordnet sind, mit einem thermoplastischen Polymermaterial (102), wobei ein Anteil des Fasermaterials (106) an einem resultierenden Flächenmaterial (100) bei ca. 75 Gew.-% oder mehr liegt, bezogen auf eine Gesamtmasse des Flächenmaterials (100).
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