專利名稱：二次電池及二次電池組的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種二次電池及二次電池組，尤其涉及于一種具有良好散熱效果的大容量的動力型二次電池及二次電池組。
背景技術：
隨著二次電池容量的不斷提高，其體積比能量也越來越大，電池在充放電的使用過程中產生的熱量也越來越多，因此從電池外殼考慮，要求電池的殼體能夠及時地將電池內部產生的熱量散發(fā)出去。但是，目前使用的二次電池其外殼一般都是金屬材料。如常用的鋰離子二次電池金屬外殼是鋁殼或鋼殼，其外殼表面幾乎都是光滑的，散熱的表面積較小，在充電的過程中，特別是鋰離子二次電池過充時，熱量的散失速度遠小于熱量的產生速度，使電池內部溫度急劇上升，影響電解液，正、負極活性物質及粘結劑的穩(wěn)定性，甚至導致爆炸，從而影響電池的電化學性能及安全性能。另外，當前商品化的電池組，是由若干單體電池以不同的方式串/并聯(lián)而成，電池組在使用過程中也會產生熱量，該熱量如果得不到快速有效的散發(fā)，會影響電池組的電化學性能并帶來一系列的安全隱患，因此，在進行電池的殼體設計時必須考慮大容量單體電池及電池組的通風散熱性能，傳統(tǒng)的設計都是在電池殼表面加橫向或豎向的筋條，這類方法在疊置成電池組時雖然形成橫向或豎向的散熱通風道，但其電池殼表面散熱面積仍然教低，散熱效果不顯著。

發(fā)明內容鑒于現(xiàn)有技術中存在的上述缺陷，本實用新型的第一個目的在于提供一種具有良好散熱效果、安全性高的二次電池。
本實用新型的另一個目的在于提供一種具有良好散熱效果、安全性高的二次電池組。
為實現(xiàn)上述第一個目的，本實用新型提供了一種二次電池，包括由正極、負極和隔膜組成的電極芯組件，及電解液共同收納于金屬外殼(2)內，所述的金屬外殼(2)的外表面上貫通有寬度為0.5～20mm條形凹槽(6)，所述條形凹槽(6)的正投影面積占金屬外殼總外表面正投影面積的30％-90％。
上述技術方案進一步改進為在本實用新型二次電池中，所述條形凹槽的橫截面形狀包括半矩形、V形和圓弧形。
在本實用新型二次電池中，所述條形凹槽在殼外表面上相互平行排布。
在本實用新型二次電池中，所述條形凹槽在殼外表面上相互交錯排布。
在本實用新型二次電池中，所述條形凹槽的深度為殼體厚度的5％～95％，相鄰凹槽間距為1～30mm。
在本實用新型二次電池中，所述條形凹槽優(yōu)選的的寬度為2～15mm，深度為殼體厚度的50％～80％，相鄰凹槽間距為2～20mm。
在本實用新型二次電池中，所述正極、負極、隔膜及電解液采用現(xiàn)有常規(guī)技術，沒有特別的限定。
為實現(xiàn)上述第二個目的，本實用新型還提供了一種二次電池組，由多塊方形二次電池單體疊置構成，所述二次電池單體包括由正極、負極和隔膜組成的電極芯組件，及電解液共同收納于金屬外殼內，在二次電池單體之間相接觸的外殼表面上，均貫通有相互交錯的寬度為0.5～20mm條形凹槽，所述的凹槽在兩接觸表面上的位置相吻合，所述條形凹槽的正投影面積占金屬外殼總外表面正投影面積的30％-90％。
在本實用新型二次電池中，所述條形凹槽的橫截面形狀包括半矩形、V形和圓弧形。
在本實用新型二次電池中，所述條形凹槽的深度為殼體厚度的5％～95％，相鄰凹槽間距為1～30mm。
在本實用新型二次電池中，所述條形凹槽優(yōu)選的寬度為2～15mm，深度為殼體厚度的50％～80％，相鄰凹槽間距為2～20mm。
在本實用新型二次電池組中，所述正極、負極、隔膜及電解液采用現(xiàn)有常規(guī)技術，沒有特別的限定。
本實用新型的優(yōu)點在于，本實用新型二次電池在不影響電池內部使用空間的基礎上，通過擴大電池殼體散熱表面積，從而達到優(yōu)良的散熱效果；同時，在電池安全閥失效，內部壓力足夠大的時候凹槽部位及時破裂泄壓，從而起到安全保護的“第二安全閥”作用。此外，當幾塊電池疊置成本實用新型二次電池組時，這些凹槽的存在一方面增加了散熱面積，一方面形成多個不同方向的散熱通風道，從而使電池組熱量散失較為快捷。
下面參照附圖結合實施例對本實用新型作進一步的描述。

圖1為本實用新型二次電池的立體示意圖。
圖2、圖3、圖4為本實用新型二次電池外殼上凹槽的橫截面示意圖。
圖5為本實用新型二次電池外殼上凹槽交錯排布的示意圖。
圖6為本實用新型二次電池外殼上凹槽平行排布的示意圖。
圖7為本實用新型二次電池組的立體示意圖。
圖8為本實用新型二次電池組兩接觸外殼表面上凹槽橫截面示意圖。
圖9為本實用新型實施例二次電池過充試驗溫度及電壓曲線圖。
圖10為本實用新型比較例二次電池過充試驗溫度及電壓曲線圖。
具體實施方式如圖1所示本實用新型二次電池，包括有一金屬外殼2，在外殼2外表面上貫通有條形凹槽6。
如圖2、圖3、圖4所示，條形凹槽6位于電池外殼2的外表面21上，其橫截面形狀可以根據(jù)需要在設計成半矩形、V形或圓弧形。
如圖5、圖6所示，條形凹槽6的排布方式可以為相互平行排布或相互交錯排布。
條形凹槽6的寬度、深度，以及間距可根據(jù)電池的大小，在不影響電池的正常使用的條件下，做不同的設計。在本實用新型二次電池中，所述條形凹槽6的寬度為0.5～20mm，當寬度低于0.5mm或大于20mm時，均不利于增大電池散熱面積進行有效散熱，條形凹槽6的寬度優(yōu)選為2～15mm，在本實用新型二次電池中，條形凹槽6的正投影面積占電池外殼總外表面正投影面積的30％-90％，當?shù)陀?0％時，所增加的電池散熱面積不助于進行有效散熱，當高于90％時，條形凹槽間距預留空間不夠，無法保證凹槽的有序排布，同樣不利于電池的有效散熱。條形凹槽6的深度為殼體厚度的5％～95％，深度太淺低于殼體厚度的5％時，散熱效果不佳，深度太深大于95％時，難以保證電池的機械強度而造成外殼2破裂漏夜，條形凹槽6的深度優(yōu)選為殼體厚度的50％～80％；相鄰條形凹槽6的間距為1～30mm，優(yōu)選為2～20mm。
如圖7、圖8所示，本實用新型二次電池組，有多塊方形二次電池單體疊置構成，在電池單體之間相接觸的外殼表面8上，均貫通有相互交錯的條形凹槽61，所述的凹槽在兩接觸表面上的位置相吻合。這樣就在電池組中形成不同方向的散熱通風道，從而使電池組熱量散失較為快捷。
從圖1可以看出，凹槽2交叉的地方是機械強度最弱的地方，特別是在外殼寬面的中心部，受到的壓力最大，所以那里的凹槽交叉點較容易破裂泄壓，因此該設計在一定程度上也起到“第二安全閥”的作用。
實施例把鋰鈷氧化物、乙炔黑導電劑、聚偏氟乙烯粘結劑、N-甲基吡咯烷酮溶劑混合并加熱攪伴成漿料，涂敷在0.02mm厚的鋁箔上，經(jīng)烘烤、裁切、壓片后成為長條形正極片。
把天然石墨、乙炔黑導電劑、聚偏氟乙烯粘結劑、N-甲基吡咯烷酮溶劑混合并加熱攪伴成漿料，涂敷在0.012mm厚的銅箔上，經(jīng)烘烤、裁切、壓片后成為長條形負極片。
將聚乙烯隔膜、正極片和負極片按隔膜/正極片/隔膜/負極片的次序卷繞成電池芯體。把電池芯體放入鋁金屬方形外殼中，外殼的厚×寬×高分別為0.40mm×60mm×112mm。凹槽的深為0.2mm，寬為2mm，凹槽間距5mm，在外殼的兩個寬面通過機械沖壓成如圖5所示凹槽，凹槽的正投影面積占電池外殼總外表面正投影面積的50％。
激光焊接后注入由六氟磷酸鋰(LiPF6)和乙烯碳酸酯(EC)、二乙基碳酸酯(DEC)、二甲基碳酸酯(DMC)等溶劑構成的非水液體電解質。最后經(jīng)過化成、分容等工序，得到方形鋰離子二次電池。
比較例按照實施例的方法制造方型鋰離子二次電池，其中除了所用的鋁金屬方形外殼的外表面是常規(guī)金屬外殼之外，即是平整光滑的，不是本實用新型的帶有條形凹槽的外殼，其他均同實施例。
電池特性測試電池過充試驗在環(huán)境溫度20±5℃條件下，將按實施例和比較例制成的完全放電態(tài)方形鋰離子二次電池以1C恒流充電到10V。其表面溫度和電壓曲線分別如圖9、圖10所示。
效果如圖9和圖10，根據(jù)測試結果可見，本實用新型實施例的方形鋰離子二次電池溫度隨時間變化平緩，且過充試驗中電池峰值溫度＜80℃，具有良好的散熱效果。
權利要求1.一種二次電池，包括由正極、負極和隔膜組成的電極芯組件，及電解液共同收納于金屬外殼(2)內，其特征在于，所述的金屬外殼(2)的外表面上貫通有寬度為0.5～20mm條形凹槽(6)，所述條形凹槽(6)的正投影面積占金屬外殼總外表面正投影面積的30％-90％。
2.如權利要求1所述的二次電池，其特征在于，條形凹槽(6)的橫截面形狀包括半矩形(61)、V形(63)和圓弧形(65)。
3.如權利要求1所述的二次電池，其特征在于，條形凹槽(6)在殼外表面(21)上相互平行排布。
4.如權利要求1所述的二次電池，其特征在于，條形凹槽(6)在殼外表面(21)上相互交錯排布。
5.如權利要求1-4任一項所述的二次電池，其特征在于，條形凹槽(6)的深度為殼體厚度的5％～95％，相鄰凹槽間距為1～30mm。
6.如權利要求5所述的二次電池，其特征在于，條形凹槽(6)的寬度為2～15mm，深度為殼體厚度的50％～80％，相鄰凹槽間距為2～20mm。
7.一種二次電池組，由多塊方形二次電池單體疊置構成，所述二次電池單體包括由正極、負極和隔膜組成的電極芯組件，及電解液共同收納于金屬外殼內，其特征在于，在二次電池單體之間相接觸的外殼表面(8)上，均貫通有相互交錯的寬度為0.5～20mm條形凹槽(6)，所述的凹槽在兩接觸表面上的位置相吻合，所述條形凹槽的正投影面積占金屬外殼總外表面正投影面積的30％-90％。
8.如權利要求7所述的二次電池組，其特征在于，條形凹槽(6)的橫截面形狀包括半矩形(61)、V形(63)和圓弧形(65)。
9.如權利要求7或8所述的二次電池組，其特征在于，條形凹槽(6)的深度為殼體厚度的5％～95％，相鄰凹槽間距為1～30mm。
10.如權利要求9所述的二次電池組，其特征在于，條形凹槽(6)的寬度為2～15mm，深度為殼體厚度的50％～80％，相鄰凹槽間距為2～20mm。
專利摘要一種二次電池，包括由正極、負極和隔膜組成的電極芯組件，及電解液共同收納于金屬外殼內，所述的金屬外殼的外表面上貫通有寬度為0.5～20mm條形凹槽，所述條形凹槽的正投影面積占金屬外殼總外表面正投影面積的30％－90％。一種由多塊方形上述二次電池單體疊置構成電池組，在二次電池單體之間相接觸的外殼表面上，均貫通有位置相吻合條形凹槽。該二次電池及電池組具有良好散熱效果、安全性高的優(yōu)點。
文檔編號H01M2/02GK2733601SQ20042003776
公開日2005年10月12日 申請日期2004年7月21日 優(yōu)先權日2004年7月21日
發(fā)明者趙東強 申請人:上海比亞迪有限公司