Die Erfindung betrifft ein Schutzelement, umfassend zumindest eine erste Schicht und zumindest eine zweite Schicht.

Ein derartiges Schutzelement ist aus der DE 10 2018 113 815 A1 bekannt. Das vorbekannte Schutzelement findet in einem Energiespeichersystem Verwendung, wobei das Energiespeichersystem ein Gehäuse umfasst, in welchem mehrere Speicherzellen angeordnet sind.

Energiespeichersysteme, insbesondere wiederaufladbare Speicher für elektrische Energie, sind vor allem in mobilen Systemen weit verbreitet. Wiederaufladbare Speicher für elektrische Energie werden beispielsweise in tragbaren elektronischen Geräten wie Smartphones oder Laptops eingesetzt. Des Weiteren werden wiederaufladbare Speicher für elektrische Energie vermehrt zum Bereitstellen von Energie für elektrisch angetriebene Fahrzeuge eingesetzt. Dabei ist eine große Bandbreite elektrisch angetriebener Fahrzeuge denkbar, neben Personenkraftwagen beispielsweise auch Zweiräder, Kleintransporter oder Lastkraftwagen. Anwendungen in Robotern, Schiffen, Flugzeugen und mobilen Arbeitsmaschinen sind ebenfalls denkbar. Weitere Einsatzgebiete von elektrischen Energiespeichersystemen sind stationäre Anwendungen, beispielsweise in Backup-Systemen, in Netzwerkstabilisierungssystemen und zur Speicherung elektrischer Energie aus erneuerbaren Energiequellen.

Ein häufig eingesetztes Energiespeichersystem ist dabei ein wiederaufladbarer Speicher in Form eines Lithium-Ionen-Akkumulators. Lithium-Ionen-Akkumulatoren weisen, wie andere wiederaufladbare Speicher für elektrische Energie auch, zumeist mehrere Speicherzellen auf, welche gemeinsam in einem Gehäuse verbaut sind.

Mehrere elektrisch miteinander verbundene Speicherzellen werden dabei meist zu einem Modul zusammengefasst.

Dabei erstreckt sich das Energiespeichersystem nicht nur auf Lithium-Ionen- Akkumulatoren. Auch andere wiederaufladbare Batterie-Systeme wie Lithium- Schwefel-Batterien, Feststoff-Batterien, Natrium-Ionen-Batterien oder Metall-Luft- Batterien sind denkbare Energiespeichersysteme. Des Weiteren kommen auch Superkondensatoren als Energiespeichersystem in Betracht.

Energiespeichersysteme in Form von wiederaufladbaren Speichern weisen die höchste elektrische Kapazität sowie die beste Leistungsaufnahme und -abgabe nur in einem begrenzten Temperaturspektrum auf. Bei Über- bzw. Unterschreiten des optimalen Betriebstemperaturbereichs fallen die Kapazität, die Leistungsaufnahmefähigkeit und die Leistungsabgabefähigkeit des Speichers stark ab und die Funktionalität des Energiespeichers ist beeinträchtigt. Zu hohe Temperaturen können darüber hinaus den Energiespeicher irreversibel schädigen. Demnach sollen sowohl dauerhaft auftretende erhöhte Temperaturen als auch kurzfristige Temperaturspitzen unbedingt vermieden werden. Bei Lithium-Ionen- Akkumulatoren sollen beispielsweise dauerhaft Temperaturen von mehr als 50 °C und kurzfristige Temperaturspitzen von mehr als 80 °C nicht überschritten werden.

Insbesondere bei Anwendungen in Personenkraftwagen wird eine Schnellladefähigkeit der Energiespeichersysteme gefordert. Dabei sollen die ein Energiespeichersystem bildenden Akkumulatoren innerhalb kurzer Zeit, beispielsweise innerhalb von 15 Minuten vollständig oder nahezu vollständig geladen werden. Aufgrund des Wirkungsgrades des Ladesystems von etwa 90 % bis 95 % werden während des Ladevorgangs im Energiespeichersystem große Wärmemengen freigesetzt, welche aus dem Energiespeichersystem abgeführt werden müssen. Diese Wärmemengen werden im normalen Betriebszustand nicht freigesetzt. Daher ist es erforderlich, das Kühlsystem des Energiespeichersystems so auszulegen, dass die beim Ladevorgang auftretende Wärmemenge aufgenommen werden kann. Zu hohe Temperaturen können zu einer irreversiblen Schädigung des Energiespeichersystems führen. In diesem Zusammenhang ist insbesondere bei Lithium-Ionen-Zellen das sogenannte thermische Durchgehen („thermal runaway“) bekannt. Dabei werden in kurzer Zeit hohe thermische Energiemengen sowie gasförmige und partikuläre Abbauprodukte frei, woraus ein hoher Druck und hohe Temperaturen im Gehäuse resultieren. Der Druck kann dabei mehr als 10 bar betragen und es sind Temperaturen bis zu 1.000 °C möglich. Die Partikel können eine hohe Temperatur und Abrasivität aufweisen. Bei prismatischen Zellen tritt die Freisetzung besonders im Bereich der Berstöffnungen auf, bei Pouch-Zellen ist der Ort der Freisetzung nicht definiert. Dieser Effekt ist insbesondere problematisch bei Energiespeichersystemen mit hoher Energiedichte, wie sie beispielsweise zur Bereitstellung elektrischer Energie in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen erforderlich ist. Aufgrund zunehmender Energiemengen der einzelnen Zellen und einer Erhöhung der Packungsdichte der in dem Gehäuse angeordneten Zellen vergrößert sich die Problematik des thermischen Durchgehens. Neben einem Thermal Runaway besteht auch eine Gefahr einer Thermal Propagation. Eine Thermal Propagation stellt eine kaskadenartige Fortpflanzung eines Thermal Runaway bevorzugt an benachbarte Zellen und - verursacht durch heiße Partikelströme und Lichtbögen - auch an entfernten Zellen.

Ebenso soll ein Durchschlagen von Flammen oder zumindest eine wesentliche zeitliche Verzögerung von mindestens 5 Minuten erreicht werden. Zum einen soll das Gehäuse des Energiespeichersystems geschützt werden, um den Austritt von gefährlichen Partikeln zu verhindern. Diese könnten ansonsten bei Fahrzeugen in den Kabineninnenraum gelangen. Zum anderen sollen zum Gehäuse des Energiespeichersystems benachbarte, zu schützende Komponenten wie weitere Elektronikbauteile geschützt werden. Das Schutzelement soll verhindern oder längstmöglich zeitlich verzögern, dass ein aus der Zelle emittierter Partikelstrom die zu schützende Komponente schädigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schutzelement bereitzustellen, welches eine verbesserte Betriebssicherheit ermöglicht. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

Das erfindungsgemäße Schutzelement umfasst zumindest eine erste Schicht und zumindest eine zweite Schicht, wobei die erste Schicht aus elastomerem Material ausgebildet ist und wobei die zweite Schicht eine Flammschutzlage bildet.

Bei dieser Ausgestaltung ist die Wärmeleitfähigkeit der ersten Schicht durch die Materialeigenschaften des elastomeren Materials begrenzt. Das elastomere Material ist so ausgebildet, dass dieses vorzugsweise einen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten von maximal 3 W/(m K) aufweist. Durch den begrenzten Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten ist der Wärmetransport durch das Schutzelement hindurch reduziert und das Schutzelement weist thermische Isoliereigenschaften auf.

Das erfindungsgemäße Schutzelement kann die heißen und gegebenenfalls partikelbeladenen und abrasiven Gas-, Flüssigkeits- und/oder Dampfströme bei einem bereits erfolgten Thermal Runaway und auch bei einer Thermal Propagation von der Gehäusewand abschirmen. Die Gehäuse und/oder darin angeordnete Modulwände sind häufig aus Tiefziehstahlblech, Aluminium, thermoplastischen Kunststoffen, duroplastischen Kunststoffen oder Verbundwerkstoffen ausgebildet. Das Schutzelement verhindert, dass das Gehäuse oder die Modulwände im Schadfall so beschädigt werden, dass es zu partiellem Durchschmelzen, Rissbildung oder einer Strukturschwächung kommt. Des Weiteren verhindert das Schutzelement ein unkontrolliertes und frühzeitiges Austreten von Flammen, Heißgas- Partikelströmen und somit auch eine unkontrollierte Entzündung des Trägers und im Fall der Elektromobilität der Inbrandsetzung des gesamten Fahrzeuges.

Weiterhin ist das elastomere Material vorzugsweise teil- oder vollvernetzt. Die Vernetzung gibt dabei an, wie stark die Makromolekülketten des elastomeren Materials untereinander vernetzt sind und ein Netzwerk bilden. Mittels der Vernetzung lassen sich die elastischen Eigenschaften des Materials beeinflussen. Vorzugsweise erfolgt die Vernetzung derart, dass das elastomere Material elastisch ausgebildet ist. Dadurch ist es einerseits möglich, dass das Schutzelement für die Montage eine gewünschte, oft sogar notwendige Flexibilität aufweist und gezielt verbaut und beispielsweise gebogen werden kann. Dadurch wird die Montage vereinfacht. Darüber hinaus kann das Schutzelement bei elastischer Ausgestaltung Volumenänderungen angrenzender Komponenten aufnehmen.

Weiterhin ist das elastomere Material vorzugsweise derart ausgebildet, dass das Schutzelement keine, zumindest aber eine reduzierte Kriechneigung aufweist. Dadurch weist das Schutzelement eine lange Gebrauchsdauer auf und kann auch bei Langzeitbelastungen eingesetzt werden.

Als Vernetzungssysteme kommen insbesondere eine Peroxidvulkanisation, eine platinkatalysierte Additionsvernetzung, eine Strahlenvernetzung oder Raumtemperaturvulkanisier-Systeme in Betracht.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die erste Schicht ein Silikonelastomer-Compound umfasst. Ein Silikonelastomer-Compound weist eine hohe thermische Beständigkeit auf. Dadurch wird eine Widerstandsfähigkeit des Schutzelements gegenüber hohen Temperaturen erreicht. Vorzugsweise weist der Silikonelastomer-Compound Flüssigsilikonelastomer (LSR) oder einen hochtemperatur-vernetzenden Silikonelastomer-Compound (HTV Silikonelastomer- Compound) auf. Bei einer derartigen Ausgestaltung wird erreicht, dass thermische Abbauprodukte bei Beflammung einen mineralischen Film, beziehungsweise Schutzschicht ausbilden, der thermisch stabil und elektrisch nicht-leitend ist und das darunterliegende verbliebene Elastomer mit seinen schützenden Eigenschaften schützt. Dadurch wird die Betriebssicherheit des Schutzelements weiter erhöht. Zudem weist das Schutzelement dadurch nur eine geringe Abplatzneigung auf.

Die erste Schicht kann einen ersten Füllstoff enthalten, wobei der erste Füllstoff aus organischem Material ausgebildet ist. Organische Materialien umfassen beispielsweise Materialien wie Polyimide, Duroplaste, Polyacrylnitril (PAN), oxidiertes PAN, Aramide, Baumwolle oder Cellulose. Diese Materialen weisen hochtemperaturstabile Eigenschaften auf und verbessern die Beständigkeit des Schutzelementes gegenüber Temperaturbelastung.

Die erste Schicht kann einen zweiten Füllstoff enthalten, wobei der zweite Füllstoff aus anorganischem Material ausgebildet ist. Anorganische Füllstoffe einer ersten Gruppe sind beispielsweise Glas oder Keramiken, insbesondere Basalt, Aluminiumoxid, Mullit oder ZrÜ2. Anorganische Füllstoffe einer zweiten Gruppe sind beispielsweise Oxide, Hydroxide, oder Oxidhydroxide umfassen. Denkbar sind auch Mineralien wie Glimmer, Silikate, Erdalkalicarbonate oder Siliciumdioxide. Prinzipiell kann der zweite Füllstoff aus einer Kombination der zuvor genannten Materialien zusammengesetzt sein.

Der erste Füllstoff und/oder der zweite Füllstoff kann Füllstoffe in Form von Fasern enthalten. Das elastomere Material bildet dabei eine Elastomermatrix und die Fasern sind vorzugsweise durch Vulkanisation an die Elastomermatrix angebunden.

Dadurch können die vorteilhaften Eigenschaften des Faserwerkstoffs mit den vorteilhaften Eigenschaften der Elastomermatrix kombiniert werden. Vorzugsweise weisen die Fasern eine Faserlänge zwischen 5 pm und 50 mm auf und einen Faserdurchmesser zwischen 2 pm und 500 pm auf.

Der erste Füllstoff und/oder der zweite Füllstoff kann dabei auch zusätzlich weitere Fasern umfassen, deren Faserlänge und/oder Faserdurchmesser außerhalb der angegebenen Bereiche liegen. Vorzugsweise weisen alle Fasern des ersten Füllstoffs und/oder des zweiten Füllstoffs eine Faserlänge und/oder einen Faserdurchmesser im angegebenen Bereich auf. Vorzugsweise sind die Fasern bezogen auf die Summe der Oberflächen aller Fasern zu mindestens 90 % von der Elastomermatrix umgeben. Die Fasern umfassen vorzugsweise organisches Material und/oder anorganisches Material der ersten Gruppe.

Der erste Füllstoff und/oder der zweite Füllstoff kann Füllstoffe in Form von Partikeln enthalten. Das elastomere Material bildet dabei eine Elastomermatrix. Vorzugsweise sind die Partikel bezogen auf die Summe der Oberflächen aller Partikel mindestens zu 90 % von der Elastomermatrix umgeben. Vorzugsweise weisen die Partikel eine sphärische, plättchenförmige oder amorphe Form auf. Weiterhin weisen die Partikel vorzugsweise endotherm ische Eigenschaften auf. Die Endotherm ie kann beispielsweise durch einen Phasenübergang oder durch eine chemische Umsetzung zustande kommen. Der gewünschte Temperaturbereich der Endothermie liegt zwischen 100 und 800 °C. Dadurch können die Temperatureigenschaften des Schutzelements weiter verbessert werden. Die Partikel umfassen vorzugsweise anorganisches Material der zweiten Gruppe.

Die erste Schicht kann einen Haftvermittler enthalten. Bei dieser Ausgestaltung werden vorzugsweise Silane oder Harze als Haftvermittler verwendet. Dadurch kann eine verbesserte Anbindung des ersten und/oder zweiten Füllstoffs an die Elastomermatrix erreicht werden.

Die Flammschutzlage kann ein textiles Flächengebilde umfassen. Als textile Flächengebilde kommen vorzugsweise Gewebe und Gewirke in Betracht, wobei das textile Flächengebilde Fasern umfasst. Denkbar sind auch Flächengebilde aus stochastisch angeordneten Fasern, beispielsweise Filze oder Vliesstoffe. Vorzugsweise ist das textile Flächengebilde bezogen auf die Summe der Oberflächen der textilen Flächengebilde mindestens zu 10 % von der Elastomermatrix umgeben.

Die Flammschutzlage kann anorganisches Material umfassen. Anorganische Materialien sind beispielsweise Glas oder Keramik, insbesondere Basalt, Aluminiumoxid, Silikat oder ZrO2.

Die Flammschutzlage kann organisches Material umfassen. Organische Materialien sind beispielsweise Polyimide, Duroplaste, Polyacrylnitril (PAN), oxidiertes PAN, Aramide, Baumwolle oder Cellulose. Diese Materialen weisen hochtemperaturstabile Eigenschaften auf.

Die Flammschutzlage kann weiterhin metallisches Material umfassen. Vorzugsweise umfasst die Flammschutzlage Metallfäden und/oder metallene Flächengebilde. Das Schutzelement kann eine Oberflächenstrukturierung aufweist. Vorzugsweise weist das Schutzelement Oberflächenstrukturierungen im Bereich der freien Oberflächen auf. Die Strukturierung verbessert einerseits die Verformbarkeitseigenschaften des Schutzelements und hat andererseits auch eine thermische Wirkung. Je nach Ausgestaltung der makroskopischen Strukturierung können sich zwischen Schutzelement und benachbartem Bauteil Kanäle ergeben, über die von dem benachbarten Bauteil emittierte Wärme abgeführt werden kann. Es ist auch denkbar, dass die Strukturierung eine thermische Isolation bewirkt. Dementsprechend ist denkbar, aus der Oberflächenstrukturierung des Schutzelements fluidleitende Strukturen auszubilden. Die fluidleitenden Strukturen ermöglichen es auch, im Falle eines thermischen Durchgehens aus einer Speicherzelle austretende Gase abzuleiten.

Das Schutzelement kann flächig ausgebildet sein. Vorzugsweise kann das flächig ausgebildete Schutzelement als Bahnenware ausgebildet sein. Weiterhin weist das Schutzelement vorzugsweise eine derartige elastische Verformbarkeit auf, so dass das Schutzelement oder der Vorformling, aus dem das Schutzelement hergestellt wird, auf einer Rolle gelagert werden kann. Dadurch wird die Handhabbarkeit des Schutzelements weiter erhöht. Das Schutzelement weist vorzugsweise eine Dicke von 0,3 mm bis 5 mm auf. Das Schutzelement weist besonders bevorzugt eine Dicke von 0,8 mm bis 2,5 mm auf. Dadurch wird die Verformbarkeit des Schutzelements weiter erhöht, so dass das Schutzelement die erwünschte elastische Reaktion bei Expansion und Kontraktion von benachbarten Komponenten aufweist. Außerdem weist das Schutzelement durch die Verformbarkeit einen verbesserten Toleranzausgleich auf.

Das Schutzelement kann als Formteil ausgebildet sein. Bei dieser Ausgestaltung kann das Schutzelement insbesondere eine Flammschutzdichtung bilden.

Das Schutzelement ist vorzugsweise so ausgerüstet, dass es bei thermischer Einwirkung, beispielsweise bei Beflammung, auf der der Beflammung zugewandten Seite keine elektrisch leitfähigen Partikel generiert oder freisetzt. Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Anordnung, umfassend ein Schutzelement, ein entflammbares Element und ein vor Flammen zu schützendes Element, wobei das Schutzelement zwischen dem entflammbaren Element und dem vor Flammen zu schützenden Element angeordnet ist, wobei die Flammschutzlage des Schutzelements auf der dem entflammbaren Element abgewandten Seite angeordnet ist. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass sich ein besonders guter Flammschutz ergibt, wenn die erste, aus elastomerem Material ausgebildete, Lage dem entflammbaren Element, beispielsweise einer Zell-Berstsöffnung, zugewandt ist. Es hat sich herausgestellt, dass bei dieser Anordnung im Vergleich zu einer Anordnung, bei der die zweite, die Flammschutzlage bildende Lage dem entflammbaren Element zugewandt ist, der Flammschutz verbessert ist. Ein Grund hierfür ist, dass bereits das elastomere Material der ersten Lage hervorragende Flammschutzeigenschaften aufweist, wobei die hochtemperaturfeste zweite Lage auch bei großer thermischer Belastung eine Stützlage bildet und für mechanische Stabilität sorgt. Das vor Flammen zu schützende Element kann eine medienführende oder stromführende Einrichtung sein.

Darüber hinaus hat die erfindungsgemäße Anordnung den Vorteil, dass die aus Fasermaterial bestehende Flammschutzlage zwischen der ersten Lage und dem Gehäuse platzierbar ist. Kontaminationen durch eventuelle freigesetzte Fasern können so vermieden werden. Darüber hinaus ist eine Kontamination des Schutzelements durch die nach außen hin glatte erste Schicht erschwert.

In der beschriebenen Anordnung schützt das Schutzelement das zu schützende Element insbesondere vor einem Durchschlag von Flammen ausgehend von dem entflammbaren Element. Zumindest sorgt das Schutzelement für eine wesentlich zeitliche Verzögerung. Dadurch wird die Betriebssicherheit stark erhöht.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Energiespeichersystem, umfassend ein Schutzelement, sowie ein Gehäuse, in welchem mindestens eine Speicherzelle angeordnet ist, wobei das Schutzelement zwischen der mindestens einen Speicherzelle und dem Gehäuse angeordnet ist, wobei die Flammschutzlage auf der der Speicherzelle abgewandten Seite angeordnet ist. Dies entspricht einer konkreten Ausgestaltung der zuvor beschriebenen Anordnung, wobei die Speicherzelle ein entflammbares Element und das Gehäuse ein vor Flammen zu schützendes Element ist. Durch diese Anordnung kann insbesondere bei thermischem Durchgehen (Thermal Runaway oder Thermal Propagation) verhindert oder verzögert werden, dass Flammen und/oder Gase aus dem Gehäuse austreten.

Das Schutzelement kann durch Kalandrieren mit kontinuierlicher Vulkanisation hergestellt werden. Beim Kalandrieren wird das Schutzelement durch die Spalte von mehreren aufeinander angeordneten Rollen geführt. Vorzugsweise werden so flächige Schutzelemente hergestellt. Denkbar ist auch, dass zur Herstellung von Schutzelementen als Formteilen Spritzgießverfahren eingesetzt werden. Für spezielle Profilgeometrien der Schutzelemente ist zudem Extrusion als Herstellungsprozess denkbar. Je nach Herstellungsprozess können die Oberflächen der Schutzelemente Prägungen in Form von Konturen oder Rippen aufweisen.

Vorzugsweise weist das Schutzelement bei Wärmeeinwirkung, insbesondere bei Beflammung einen Dickenzuwachs von weniger als 50 % auf. Dies unterscheidet das erfindungsgemäße Schutzelement von Lagen mit intumeszenter Ausrüstung. Der Temperaturschutz-Mechanismus intumeszenter Lagen beruht darauf, im Fall einer thermischen Belastung in situ ein aus thermischen Abbauprodukten bestehendes thermisch isolierendes Polster zu schaffen. In der vorliegenden Situation würde dieses Polster aber die Ableitung der aus der Zelle freigesetzten Gase nachteilig behindern. Dadurch steigt zudem das Risiko des Blockierens wichtiger Komponenten, beispielsweise eines Abblaskanals. Dies wiederum kann zum einen zu einem starken Druckanstieg im Energiespeichersystem und zum Bersten des Energiespeichersystem führen. Zum anderen kann sich im blockierten Energiespeichersystem ein Wärmestau einstellen, welcher zu einer kritisch hohen Temperaturbelastung benachbarter Komponenten führt.

Das Schutzelement kann zumindest eine dritte Schicht umfassen. Vorzugsweise ist die dritte Schicht vorgesehen, die in Form einer Beschichtung ausgebildet sein kann, welche auf das Schutzelement aufgebracht ist. Bei dieser Ausgestaltung bildet die dritte Schicht die äußere Schicht des Schutzelements. Das Schutzelement kann einseitig, mehrseitig oder allseitig mit der dritten Schicht ausgerüstet sein. Die dritte Schicht kann durch Aufsprühen oder Rakeln aufgebracht sein. Vorzugsweise umfasst die dritte Schicht einen polymeren Werkstoff, beispielsweise Silikonelastomer oder Polyurethan. Weiterhin kann die dritte Schicht intumeszente und/oder keramisierende Materialien enthalten, die in das Material der dritten Schicht eingebettet sind. Durch die dritte Schicht wird der Schutz des Schutzelements gegen thermische und/oder mechanische Belastung weiter erhöht.

Einige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Schutzelements werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen, jeweils schematisch:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Schutzelement;

Fig. 2 eine Schnittansicht einer Anordnung des Schutzelements;

Fig. 3 eine Schnittansicht eines beschichteten Schutzelements.

Figur 1 zeigt ein eine Schnittansicht eines Schutzelements 10. Das Schutzelement 10 umfasst eine erste Schicht 1 und eine zweite Schicht 2, wobei die erste Schicht 1 aus elastomerem Material ausgebildet ist und wobei die zweite Schicht 2 eine Flammschutzlage 3 bildet.

Das elastomere Material der ersten Schicht 1 weist bei der vorliegenden Ausgestaltungeinen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten von 1 ,5 W/(m K) auf. Weiterhin ist das elastomere Material in dieser Ausführung teilvernetzt, um durch elastische Eigenschaften gute Montageeigenschaften zu erreichen. Das elastomere Material ist ferner elastisch ausgebildet, um Volumenänderungen von angrenzenden Komponenten aufzunehmen. Weiterhin weist das elastomere Material eine reduzierte Kriechneigungen auf, wodurch das Schutzelement 10 für Langzeitbelastungen geeignet ist.

Gemäß der vorliegenden Ausgestaltung ist die erste Schicht 1 aus Silikonelastomer ausgebildet. Silikonelastomer weist eine hohe thermische Beständigkeit auf. Die erste Schicht 1 umfasst in der vorliegenden Ausgestaltung einen ersten Füllstoff, hier oxidiertes Polyacrylnitril. In alternativen Ausgestaltungen können auch andere organische Füllstoffe wie Duroplast, Polyacrylnitril, Polyimid, Aramid, Baumwolle oder Cellulose zum Einsatz gelangen.

Der erste Füllstoff umfasst in der vorliegenden Ausgestaltung Fasern. Das elastomere Material dient dabei als Elastomermatrix und die Fasern sind durch Vulkanisation an die Elastomermatrix angebunden. Die Fasern liegen als Fasergemisch mit Faserlängen zwischen 2 pm und 50 mm und Faserdurchmessern zwischen 2 pm und 400 pm vor. Die Fasern sind großteils in die Matrix eingebettet und zu 95 % von der Elastomermatrix umgeben.

Die erste Schicht 1 umfasst einen zweiten Füllstoff, hier Glimmer. In alternativen Ausgestaltungen können auch andere anorganische Füllstoffe wie Keramik (insbesondere Basalt, Aluminiumoxid, Mullit, Phlogopit, Muskovit oder ZrC ), Glas oder anorganische Oxide, Hydroxide, oder Oxidhydroxide, aber auch Minerale, Silikate, Erdalkalicarbonate, Borate oder Siliciumdioxide zum Einsatz gelangen.

Der zweite Füllstoff liegt dabei in Form von Partikeln vor. Die Partikel sind zumeist in die Matrix des elastomeren Materials eingebettet dabei zu mindestens 95 % von der Elastomermatrix umgeben. Die Partikel weisen eine sphärische Form auf. Weiterhin weisen die Partikel endotherm ische Eigenschaften auf, wodurch die Temperatureigenschaften des Schutzelements 10 weiter verbessert werden.

Die erste Schicht 1 umfasst in der vorliegenden Ausgestaltung einen Haftvermittler, welcher der verbesserten Anbindung des ersten Füllstoffs und des zweiten Füllstoffs an die Elastormermatrix dient.

Die Flammschutzlage 3 umfasst ein textiles Flächengebilde, welche vorliegend als Gewebe ausgebildet ist. Das textile Flächengebilde ist nur teilweise in die Matrix des elastomeren Materials eingebettet und nur zu 20 % von der Elastomermatrix umgeben. Die Flammschutzlage 3 umfasst in der vorliegenden Ausgestaltung organisches Material, hier oxidiertes Polyacrylnitril. In alternativen Ausgestaltungen können auch Duroplast, Polyacrylnitril (PAN), Polyimid, Aramid, Baumwolle oder Cellulose, aber auch anorganisches Material wie Keramik (insbesondere Basalt, Aluminiumoxid, Mullit, Phlogopit, Muskovit oder ZrCh) oder Glas zum Einsatz kommen. Denkbar sind in alternativen Ausgestaltungen auch metallische Materialien, so dass die Flammschutzlage 3 Metallfäden und/oder metallene Flächengebilde umfassen kann.

In der vorliegenden Ausgestaltung weist das Schutzelement 10 eine Oberflächenstrukturierung im Bereich der freien Oberflächen auf. Die Strukturierung verbessert einerseits die Verformbarkeitseigenschaften des Schutzelements 10 und hat andererseits auch eine thermische Wirkung. Zudem ist eine einfache Anbringung des Schutzelementes 10 an ein Gehäuse, beispielsweise mittels eines Klebemittels, ermöglicht.

Das Schutzelement 10 ist in der vorliegenden Ausgestaltung flächig ausgebildet und liegt als Bahnenware vor. In alternativen Ausgestaltungen kann das Schutzelement 10 auch als Formteil ausgebildet sein. Durch die elastische Verformbarkeit des Schutzelements 10 kann das Schutzelement 10 insbesondere auf einer Rolle gelagert werden kann. In der vorliegenden Ausgestaltung weist das Schutzelement 10 eine Dicke von 1 ,5 mm auf.

Das Schutzelement 10 wird durch Kalandrieren mit kontinuierlicher Vulkanisation hergestellt. Alternativ wird das Schutzelement 10 durch Extrusion mit kontinuierlicher Vulkanisation hergestellt.

In der vorliegenden Ausgestaltung weist das Schutzelement 10 bei Beflammung einen Dickenzuwachs von höchstens 25 % auf.

Figur 2 zeigt eine Anordnung 20 des in Figur 1 gezeigten Schutzelements 10. Die Anordnung 20 umfasst neben dem Schutzelement 10 ein entflammbares Element 4 und ein vor Flammen zu schützendes Element 5. Das Schutzelement 10 ist zwischen dem entflammbaren Element 4 und dem vor Flammen zu schützenden Element 5 angeordnet. Die Flammschutzlage 3 des Schutzelements 10 ist auf der dem entflammbaren Element 4 abgewandten Seite angeordnet ist. Die Flammschutzlage 3 des Schutzelements 10 ist also auf der dem vor Flammen zu schützenden Element 5 zugewandten Seite angeordnet. In dieser Anordnung 20 schützt das Schutzelement 10 das zu schützende Element 5 insbesondere vor einem Durchschlag von Flammen ausgehend von dem entflammbaren Element 4.

Zumindest sorgt das Schutzelement 10 für eine wesentlich zeitliche Verzögerung.

Die in Figur 2 gezeigte Anordnung 20 bildet ein Energiespeichersystem, welches mit einem oder mehreren Schutzelementen 10 ausgerüstet ist. Das entflammbare Element 4 ist dabei eine Energiespeicherzelle und das vor Flammen zu schützende Element 5 ein Gehäuse. Das Schutzelement 10 ist zwischen der Speicherzelle und dem Gehäuse angeordnet, wobei die Flammschutzlage 3 auf der der Speicherzelle abgewandten Seite angeordnet ist. Des Weiteren kann das Schutzelement 10 weitere Komponenten des Energiespeichersystems, beispielsweise Steuergeräte, stromführende Leitungen oder Kühlmittelrohre und dergleichen schützen.

Das Schutzelement 10 verhindert im Schadfall eine übermäßige Wärmebelastung des vor Flammen zu schützenden Elements 5 also des Gehäuses. Dabei ist das Schutzelement 10 so ausgestaltet, dass es bei Wärmeeinwirkung, insbesondere bei Beflammung einen Dickenzuwachs von höchstens 50 % aufweist. Dadurch wird im Schadfall das Problem vermieden, daß das Schutzelement 10 den Abblaskanal blockiert.

Figur 3 zeigt das in Figur 1 gezeigte Schutzelement 10 mit einer dritten Schicht 6.

Die dritte Schicht 6 umfasst in der vorliegenden Ausgestaltung eine Matrix, wobei die Matrix Polyurethan umfasst. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Matrix Silikon. Weiterhin umfasst die dritte Schicht 6 intumeszente und keramisierende Materialien, die in der Matrix eingebettet sind. Durch die dritte Schicht wird der Schutz des Schutzelements 10 gegen thermische und mechanische Belastung weiter erhöht. In der vorliegenden Ausgestaltung ist die dritte Schicht 6 als Beschichtung des Schutzelements 10 beidseitig auf das Schutzelement 10 aufgebracht.