CN2733601Y

CN2733601Y - 二次电池及二次电池组

Info

Publication number: CN2733601Y
Application number: CN 200420037761
Authority: CN
Inventors: 赵东强
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2004-07-21
Filing date: 2004-07-21
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2014-07-21

Abstract

一种二次电池，包括由正极、负极和隔膜组成的电极芯组件，及电解液共同收纳于金属外壳内，所述的金属外壳的外表面上贯通有宽度为0.5～20mm条形凹槽，所述条形凹槽的正投影面积占金属外壳总外表面正投影面积的30％－90％。一种由多块方形上述二次电池单体叠置构成电池组，在二次电池单体之间相接触的外壳表面上，均贯通有位置相吻合条形凹槽。该二次电池及电池组具有良好散热效果、安全性高的优点。

Description

二次电池及二次电池组

【技术领域】

本实用新型涉及一种二次电池及二次电池组，尤其涉及于一种具有良好散热效果的大容量的动力型二次电池及二次电池组。

【背景技术】

随着二次电池容量的不断提高，其体积比能量也越来越大，电池在充放电的使用过程中产生的热量也越来越多，因此从电池外壳考虑，要求电池的壳体能够及时地将电池内部产生的热量散发出去。但是，目前使用的二次电池其外壳一般都是金属材料。如常用的锂离子二次电池金属外壳是铝壳或钢壳，其外壳表面几乎都是光滑的，散热的表面积较小，在充电的过程中，特别是锂离子二次电池过充时，热量的散失速度远小于热量的产生速度，使电池内部温度急剧上升，影响电解液，正、负极活性物质及粘结剂的稳定性，甚至导致爆炸，从而影响电池的电化学性能及安全性能。另外，当前商品化的电池组，是由若干单体电池以不同的方式串/并联而成，电池组在使用过程中也会产生热量，该热量如果得不到快速有效的散发，会影响电池组的电化学性能并带来一系列的安全隐患，因此，在进行电池的壳体设计时必须考虑大容量单体电池及电池组的通风散热性能，传统的设计都是在电池壳表面加横向或竖向的筋条，这类方法在叠置成电池组时虽然形成横向或竖向的散热通风道，但其电池壳表面散热面积仍然教低，散热效果不显著。

【发明内容】

鉴于现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型的第一个目的在于提供一种具有良好散热效果、安全性高的二次电池。

本实用新型的另一个目的在于提供一种具有良好散热效果、安全性高的二次电池组。

为实现上述第一个目的，本实用新型提供了一种二次电池，包括由正极、负极和隔膜组成的电极芯组件，及电解液共同收纳于金属外壳(2)内，所述的金属外壳(2)的外表面上贯通有宽度为0.5～20mm条形凹槽(6)，所述条形凹槽(6)的正投影面积占金属外壳总外表面正投影面积的30％-90％。

上述技术方案进一步改进为：

在本实用新型二次电池中，所述条形凹槽的横截面形状包括半矩形、V形和圆弧形。

在本实用新型二次电池中，所述条形凹槽在壳外表面上相互平行排布。

在本实用新型二次电池中，所述条形凹槽在壳外表面上相互交错排布。

在本实用新型二次电池中，所述条形凹槽的深度为壳体厚度的5％～95％，相邻凹槽间距为1～30mm。

在本实用新型二次电池中，所述条形凹槽优选的的宽度为2～15mm，深度为壳体厚度的50％～80％，相邻凹槽间距为2～20mm。

在本实用新型二次电池中，所述正极、负极、隔膜及电解液采用现有常规技术，没有特别的限定。

为实现上述第二个目的，本实用新型还提供了一种二次电池组，由多块方形二次电池单体叠置构成，所述二次电池单体包括由正极、负极和隔膜组成的电极芯组件，及电解液共同收纳于金属外壳内，在二次电池单体之间相接触的外壳表面上，均贯通有相互交错的宽度为0.5～20mm条形凹槽，所述的凹槽在两接触表面上的位置相吻合，所述条形凹槽的正投影面积占金属外壳总外表面正投影面积的30％-90％。

在本实用新型二次电池中，所述条形凹槽优选的宽度为2～15mm，深度为壳体厚度的50％～80％，相邻凹槽间距为2～20mm。

在本实用新型二次电池组中，所述正极、负极、隔膜及电解液采用现有常规技术，没有特别的限定。

本实用新型的优点在于，本实用新型二次电池在不影响电池内部使用空间的基础上，通过扩大电池壳体散热表面积，从而达到优良的散热效果；同时，在电池安全阀失效，内部压力足够大的时候凹槽部位及时破裂泄压，从而起到安全保护的“第二安全阀”作用。此外，当几块电池叠置成本实用新型二次电池组时，这些凹槽的存在一方面增加了散热面积，一方面形成多个不同方向的散热通风道，从而使电池组热量散失较为快捷。

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的描述。

【附图说明】

图1为本实用新型二次电池的立体示意图。

图2、图3、图4为本实用新型二次电池外壳上凹槽的横截面示意图。

图5为本实用新型二次电池外壳上凹槽交错排布的示意图。

图6为本实用新型二次电池外壳上凹槽平行排布的示意图。

图7为本实用新型二次电池组的立体示意图。

图8为本实用新型二次电池组两接触外壳表面上凹槽横截面示意图。

图9为本实用新型实施例二次电池过充试验温度及电压曲线图。

图10为本实用新型比较例二次电池过充试验温度及电压曲线图。

【具体实施方式】

如图1所示本实用新型二次电池，包括有一金属外壳2，在外壳2外表面上贯通有条形凹槽6。

如图2、图3、图4所示，条形凹槽6位于电池外壳2的外表面21上，其横截面形状可以根据需要在设计成半矩形、V形或圆弧形。

如图5、图6所示，条形凹槽6的排布方式可以为相互平行排布或相互交错排布。

条形凹槽6的宽度、深度，以及间距可根据电池的大小，在不影响电池的正常使用的条件下，做不同的设计。在本实用新型二次电池中，所述条形凹槽6的宽度为0.5～20mm，当宽度低于0.5mm或大于20mm时，均不利于增大电池散热面积进行有效散热，条形凹槽6的宽度优选为2～15mm，在本实用新型二次电池中，条形凹槽6的正投影面积占电池外壳总外表面正投影面积的30％-90％，当低于30％时，所增加的电池散热面积不助于进行有效散热，当高于90％时，条形凹槽间距预留空间不够，无法保证凹槽的有序排布，同样不利于电池的有效散热。条形凹槽6的深度为壳体厚度的5％～95％，深度太浅低于壳体厚度的5％时，散热效果不佳，深度太深大于95％时，难以保证电池的机械强度而造成外壳2破裂漏夜，条形凹槽6的深度优选为壳体厚度的50％～80％；相邻条形凹槽6的间距为1～30mm，优选为2～20mm。

如图7、图8所示，本实用新型二次电池组，有多块方形二次电池单体叠置构成，在电池单体之间相接触的外壳表面8上，均贯通有相互交错的条形凹槽61，所述的凹槽在两接触表面上的位置相吻合。这样就在电池组中形成不同方向的散热通风道，从而使电池组热量散失较为快捷。

从图1可以看出，凹槽2交叉的地方是机械强度最弱的地方，特别是在外壳宽面的中心部，受到的压力最大，所以那里的凹槽交叉点较容易破裂泄压，因此该设计在一定程度上也起到“第二安全阀”的作用。

【实施例】

把锂钴氧化物、乙炔黑导电剂、聚偏氟乙烯粘结剂、N-甲基吡咯烷酮溶剂混合并加热搅伴成浆料，涂敷在0.02mm厚的铝箔上，经烘烤、裁切、压片后成为长条形正极片。

把天然石墨、乙炔黑导电剂、聚偏氟乙烯粘结剂、N-甲基吡咯烷酮溶剂混合并加热搅伴成浆料，涂敷在0.012mm厚的铜箔上，经烘烤、裁切、压片后成为长条形负极片。

将聚乙烯隔膜、正极片和负极片按隔膜/正极片/隔膜/负极片的次序卷绕成电池芯体。把电池芯体放入铝金属方形外壳中，外壳的厚×宽×高分别为：0.40mm×60mm×112mm。凹槽的深为0.2mm，宽为2mm，凹槽间距5mm，在外壳的两个宽面通过机械冲压成如图5所示凹槽，凹槽的正投影面积占电池外壳总外表面正投影面积的50％。

激光焊接后注入由六氟磷酸锂(LiPF₆)和乙烯碳酸酯(EC)、二乙基碳酸酯(DEC)、二甲基碳酸酯(DMC)等溶剂构成的非水液体电解质。最后经过化成、分容等工序，得到方形锂离子二次电池。

【比较例】

按照实施例的方法制造方型锂离子二次电池，其中除了所用的铝金属方形外壳的外表面是常规金属外壳之外，即是平整光滑的，不是本实用新型的带有条形凹槽的外壳，其他均同实施例。

【电池特性测试】

电池过充试验

在环境温度20±5℃条件下，将按实施例和比较例制成的完全放电态方形锂离子二次电池以1C恒流充电到10V。其表面温度和电压曲线分别如图9、图10所示。

效果：如图9和图10，根据测试结果可见，本实用新型实施例的方形锂离子二次电池温度随时间变化平缓，且过充试验中电池峰值温度＜80℃，具有良好的散热效果。

Claims

1、一种二次电池，包括由正极、负极和隔膜组成的电极芯组件，及电解液共同收纳于金属外壳(2)内，其特征在于，所述的金属外壳(2)的外表面上贯通有宽度为0.5～20mm条形凹槽(6)，所述条形凹槽(6)的正投影面积占金属外壳总外表面正投影面积的30％-90％。

2、如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，条形凹槽(6)的横截面形状包括半矩形(61)、V形(63)和圆弧形(65)。

3、如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，条形凹槽(6)在壳外表面(21)上相互平行排布。

4、如权利要求1所述的二次电池，其特征在于，条形凹槽(6)在壳外表面(21)上相互交错排布。

5、如权利要求1-4任一项所述的二次电池，其特征在于，条形凹槽(6)的深度为壳体厚度的5％～95％，相邻凹槽间距为1～30mm。

6、如权利要求5所述的二次电池，其特征在于，条形凹槽(6)的宽度为2～15mm，深度为壳体厚度的50％～80％，相邻凹槽间距为2～20mm。

7、一种二次电池组，由多块方形二次电池单体叠置构成，所述二次电池单体包括由正极、负极和隔膜组成的电极芯组件，及电解液共同收纳于金属外壳内，其特征在于，在二次电池单体之间相接触的外壳表面(8)上，均贯通有相互交错的宽度为0.5～20mm条形凹槽(6)，所述的凹槽在两接触表面上的位置相吻合，所述条形凹槽的正投影面积占金属外壳总外表面正投影面积的30％-90％。

8、如权利要求7所述的二次电池组，其特征在于，条形凹槽(6)的横截面形状包括半矩形(61)、V形(63)和圆弧形(65)。

9、如权利要求7或8所述的二次电池组，其特征在于，条形凹槽(6)的深度为壳体厚度的5％～95％，相邻凹槽间距为1～30mm。

10、如权利要求9所述的二次电池组，其特征在于，条形凹槽(6)的宽度为2～15mm，深度为壳体厚度的50％～80％，相邻凹槽间距为2～20mm。