本实用新型涉及一种方形电池用金属外壳、以及具备该金属外壳的方形电池。具体来说，涉及一种具有特定形状的压印的方形电池用金属外壳、以及具备该金属外壳的方形电池。
背景技术：
以锂离子二次电池为首的方形电池一般包括扁平状的金属外壳、封口板、以及密封在由该金属外壳和封口板形成的密闭腔内的发电要素等。发电要素包括由正极板、隔膜、负极板卷成的极板组、以及浸润在该极板组里的电解液。
由于锂离子二次电池中通常采用嵌入或脱嵌锂的电位较高的锂复合金属氧化物作为活性物质，因此可以获得较高的输出电压和容量密度，在电池领域得到了广泛的应用。但是，在这样的电池中，因活性物质与电解液之间的化学反应会导致气体的产生，因此，在二次电池的长时间的使用或贮存中，会在金属外壳的内部蓄积一定量的气体。
在当电池发生异常短路或过热而产生大量气体的情况下，设置于封口板上的安全阀会被打开，将产生的气体排放到外部，以确保电池安全。但是，如果仅是正常使用过程中产生了少量的气体，其气压低于安全阀的工作压力，则这部分气体不会被排放到外部而是蓄积在金属外壳内，使得金属外壳的侧面向外部凸起而膨起变形。
特别是在方形二次电池中，由于金属外壳是扁平状长方体，其中面积最大的两个侧面(即主侧面)的刚度较低，容易变形。当二次电池通过充放电的化学反应而产生气体时，金属外壳的两个主侧面的膨起尤为明显。由于二次电池的外形尺寸的精度对于装配工艺有重要影响，所以需要采取措施方式来抑制方形电池的金属外壳的膨起变形。
在现有技术中，为了抑制金属外壳的膨起，通常利用模具对金属外壳的主侧面施加面状冲压(简称为面压)而得到在中央具有面状凹陷部的压印形状。例如，在图1A所示的方形电池用金属外壳1中，通过模具对其主侧面2进行面压，形成了中央部凹陷的面状压印3。面状压印3包括凹陷的中央部3e和从主侧面的表面朝向凹陷的中央部倾斜的边缘部3f。在未图示的金属外壳1的位于背面的另一个主侧面上，具有相同形状的面状压印3。如图1B的剖切线A-A处的剖面图所示，由于金属外壳1具有一定的刚度，其两个主侧面上的中央部3e均向金属外壳1的内侧凹陷，所以能够抑制由气体导致的金属外壳的膨起变形。
但是，在某些情况下，仅具备这样的面状压印3还不足以抑制金属外壳的膨起。为了进一步增强面状压印3的抑制金属外壳膨起的效果，作为其改进的手段，可以对面状压印3的中央部3e再次实施面压，从而形成进一步凹陷的面状压印4(参见图2)。
通过在金属外壳的主侧面上形成面状压印能够在一定程度上抑制金属外壳的膨起，但这样的面状压印主要是通过纵平面起到的抑制膨起作用，在金属外壳的总厚度(即短侧面的宽度)较厚时，很难充分发挥作用。
而且，由于目前金属外壳上的面状压印都是通过模具面压而形成的，因此面状的中央部向内侧凹陷，造成金属外壳内部的空间体积的浪费。由于二次电池内的有效空间相应减少，所以导致电解液的注液性变差、电池容量密度下降等一系列问题。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种具备特定形状的压印的方形电池用金属外壳、以及具备该金属外壳的二次电池。具备这样的压印形状的二次电池可以在不降低电池容量密度的前提下有效抑制金属外壳的膨起。
本实用新型的方形电池用金属外壳为扁平状长方体，包括平行对置的三对侧面，其特征在于，
在所述三对侧面中的面积最大的一对主侧面上，分别具有由多个条状压痕组合而成的压印，
所述多个条状压痕中，至少一个条状压痕穿过所述主侧面的中心F。
优选地，所述多个条状压痕相对于所述中心F呈中心对称的分布。
优选地，所述多个条状压痕包括三条平行的条状压痕。
优选地，所述三条平行的条状压痕等间距地排列在所述主侧面的长度方向上或宽度方向上，形成三字形或川字形的压印。
优选地，所述多个条状压痕包括两条平行的条状压痕和一条与其垂直的条状压痕。
优选地，所述两条平行的条状压痕等间距地排列在所述主侧面的长度方向上或宽度方向上，所述一条与其垂直的条状压痕位于所述两条平行的条状压痕之间且穿过所述主侧面的中心F，形成工字形或H形的压印。
优选地，分别形成在所述一对主侧面上的所述压印具有相同的形状且相互对称。
优选地，分别形成在所述一对主侧面上的所述压印具有不同的形状。
优选地，所述条状压痕的深度相对于所述金属外壳的整体厚度的比例在1％～10％的范围内。
优选地，所述条状压痕的宽度相对于所述主侧面的宽度之比在1/8以下。
优选地，所述多个条状压痕的合计面积相对于所述主侧面的面积之比在1/10～1/5的范围内。
本实用新型的方形电池的特征在于，包括上述任一项所述的金属外壳、以及容纳于所述金属外壳内的发电要素。
通过在本实用新型的方形电池用金属外壳的主侧面上形成具有特定形状的压印，因此可以在不降低电池容量密度的前提下有效抑制金属外壳的膨起。
附图说明
图1A是表示现有的方形电池用金属外壳所具有的压印形状的一个例子的示意图。
图1B是图1A中的剖切线A-A处的剖面图。
图2是表示现有的方形电池用金属外壳所具有的压印形状的另一个例子的示意图。
图3A是表示本实用新型的方形电池用金属外壳所具有的压印形状的一个例子的示意图。
图3B是图3A中的剖切线A-A处的剖面图。
图3C是图3A中的剖切线B-B处的剖面图。
图4A是表示本实用新型的方形电池用金属外壳所具有的压印形状的另一个例子的示意图。
图4B是图4A中的剖切线A-A处的剖面图。
图4C是图4A中的剖切线B-B处的剖面图。
图5A是表示本实用新型的方形电池用金属外壳所具有的压印形状的另一个例子的示意图。
图5B是图5A中的剖切线A-A处的剖面图。
图5C是图5A中的剖切线C-C处的剖面图。
图6A是表示本实用新型的方形电池用金属外壳所具有的压印形状的又一个例子的示意图。
图6B是图6A中的剖切线A-A处的剖面图。
图6C是图6A中的剖切线C-C处的剖面图。
具体实施方式
本实用新型的方形电池用金属外壳是扁平状的长方体，包括平行对置的三对侧面，其特征在于，在所述三对侧面中的面积最大的一对主侧面上，分别具有由多个条状压痕组合而成的压印，所述多个条状压痕中，至少一个条状压痕穿过所述主侧面的中心F。
所谓“主侧面”，是指金属外壳的六个侧面(即平行对置的三对侧面)中的面积最大的两个侧面。这样的主侧面与金属外壳内的电极组的被压扁的极板部分对应。所谓“主侧面的中心F”，是指主侧面的面心所在的位置。
此外，本说明书中，“主侧面的长度方向”是指构成主侧面的四条边中长度较长的两条边的方向，在附图中表示为垂直方向；“主侧面的宽度方向”是指构成主侧面的四条边中长度较短的两条边的方向，在附图中表示为水平方向。
金属外壳的材质优选为铝或铝合金，具有一定的刚度。金属外壳的侧壁厚度优选为0.5mm以上。另外，金属外壳的总厚度(即面积较小的短侧面的宽度)优选为5mm以上。
由于金属外壳在内部气体的压力下膨起的作用点一般位于主侧面的中央，也就是说，金属外壳发生膨起的应力集中在主侧面的中心F，因此，通过使构成压印的多个条状压痕中的至少一个条状压痕穿过主侧面的中心F，可以切实地防止金属外壳的膨起。
另外，由于用由多个条状压痕组合而成的压印来代替通过面压而形成的面状压印，因此可以通过面积较小的凹陷部来抑制金属外壳的膨起，降低金属外壳内空间体积的减少，有利于二次电池保持高的容量密度。
为了使金属外壳的膨起变形所导致的应力均匀分散，优选多个条状压痕相对于所述中心F呈中心对称的分布。
下面结合附图来对本实用新型的方形电池用金属外壳上的压印形状进行具体的说明。
本实用新型的方形电池用金属外壳上的压印由多个条状压痕组合而成，例如可以包括两条平行的条状压痕和一条与其垂直的条状压痕。
图3A是表示本实用新型的方形电池用金属外壳所具有的压印形状的一个例子的示意图。
如图3A所示，压印3由两条与金属外壳的主侧面的宽度方向平行的条状压痕3a和一条与主侧面的长度方向平行(即与上述宽度方向垂直)的条状压痕3b构成，条状压痕3b位于主侧面的宽度方向的中央，穿过主侧面2的中心F，整个压印3形成为工字形。
另外，如图3A所示，条状压痕3a和3b在图中由双线标出，也同样包括四周的边缘部和凹陷的中央部，但由于条状压痕的宽度较窄，在以下的说明中，就不对该部分结构进行标记说明，仅将平行于金属外壳的主侧面的宽度方向(即水平方向)的条状压痕统一记为“条状压痕3a”，将平行于金属外壳的主侧面的长度方向(即垂直方向)的条状压痕统一记为“条状压痕3b”。
图3B是图3A中位于中央的剖切线A-A处的剖面图，图3C是图3A中位于右端的剖切线B-B处的剖面图。
由图3B的剖面图可以看出，在金属外壳1的主侧面的宽度方向的中央(即A-A剖切线处)，条状压痕3b经过中心F点而纵向地向内侧凹陷，由此可以切实地抑制金属外壳2的膨起。
此外，由图3C的剖面图可以看出，在金属外壳1的主侧面的宽度方向的两端(即B-B剖切线处)，仅在上下两侧存在两条条状压痕3a，其余部位的金属外壳的厚度均保持原样不变。因此，金属外壳内的有效空间体积不会过度下降，可以保持二次电池的高容量密度。
另外，如图4A所示，压印3也可以由两条与金属外壳的主侧面的长度方向平行的条状压痕3b和一条与主侧面的宽度方向平行(即与上述长度方向垂直)的条状压痕3a构成，条状压痕3a位于主侧面的长度方向的中央，穿过主侧面2的中心F，整个压印3形成为H形。
由图4B的剖面图可以看出，在金属外壳1的主侧面的宽度方向的中央(即A-A剖切线处)，条状压痕3a经过中心F点并向内侧凹陷，可以抑制金属外壳2的膨起、另外可以看出，除了存在条状压痕3a的部位以外，金属外壳的上下两侧均保持了厚度不变，因此，金属外壳内的有效空间体积不会过度下降，可以保持二次电池的高容量密度。
由图4C的剖面图可以看出，在金属外壳1的主侧面的宽度方向的两端(即B-B剖切线处)，纵向地存在两条条状压痕3b，由此可以进一步抑制金属外壳2的膨起。
本实用新型的方形电池用金属外壳上的压印也可以包括三条平行的条状压痕。
图5A是表示本实用新型的方形电池用金属外壳所具有的压印形状的另一个例子的示意图。图5B是图5A中的剖切线A-A处的剖面图。图5C是图5A中的剖切线C-C处的剖面图。
图6A是表示本实用新型的方形电池用金属外壳所具有的压印形状的又一个例子的示意图。图6B是图6A中的剖切线A-A处的剖面图。图6C是图6A中的剖切线C-C处的剖面图。
如图5A所示，压印3可以由三条与主侧面的长度方向平行的条状压痕3b构成川字形，该三条条状压痕3b在金属外壳的主侧面的宽度方向上等间距地排列；或者如图6A所示，压印3由三条与主侧面的宽度方向平行的条状压痕3a构成三字形，该三条条状压痕3a在金属外壳的主侧面的长度方向上等间距地排列。在任一种情况下，位于中央的条状压痕3a或3b都穿过主侧面2的中心F。
由图5B或图6C的剖面图可以看出，在金属外壳1的主侧面的面心即中央F点处，纵向或横向地存在一条条状压痕3b或3a，由此可以切实地抑制金属外壳2的膨起。
由图5C或图6B的剖面图可以看出，在主侧面的除了存在条状压痕3a或3b的部位以外的部位，金属外壳的厚度均保持不变，因此，金属外壳内的有效空间体积不会过度下降，可以保持二次电池的高容量密度。
如上述附图所示，金属外壳的一对主侧面上的压印可以具有相同的形状且相互对称，但也不限于此，根据电池外壳的内部的不同结构，为了提高设计自由度，也可以在金属外壳的一对主侧面上具有不同形状的压印，或者即使压印具有相同的形状，但互相错开配置。
关于条状压痕3a或3b的深度，优选相对于所述金属外壳的整体厚度的比例在1％～10％的范围之内。如果低于1％，则抑制金属外壳膨起的效果不充分，如果高于10％，则对金属外壳内部的有效空间造成不必要的浪费，会降低电池的容量密度。
关于条状压痕3a或3b的宽度，优选相对于所述金属外壳的主侧面的宽度之比在1/8以下。如果宽度过宽，则与现有技术中的面状凹陷部类似，会对金属外壳内部的有效空间造成不必要的浪费，降低电池的容量密度。另一方面，如果条状压痕3a或3b的宽度过窄，则其抑制金属外壳膨起的效果不充分。
出于相同的考虑，在每个主侧面上，优选多个条状压痕3a和3b的合计面积相对于主侧面的面积之比在1/10～1/5的范围之内。
本实用新型的二次电池包括上述的金属外壳、和容纳于金属外壳内的发电要素。其特征在于，在金属外壳的主侧面具有由多个条状压痕组合而成的压印，且所述多个条状压痕中，至少一个条状压痕穿过所述主侧面的中心F。由此，可以在不降低电池容量密度的前提下有效抑制金属外壳的膨起。
以上列举了几个具体的例子来说明本实用新型的方形电池用金属外壳上的压印形状，但本实用新型的方形电池用金属外壳的具体形态并不限于上述的具体例子。例如，条状压痕的根数不限于三根，可以为2根以上的任意数目；除了平行于长度方向或宽度方向以外，条状压痕也可以倾斜，与长度方向或宽度方向形成一定的角度。在满足本实用新型的要旨的前提下，本领域技术人员可以做出各种更改和变形，这些都落在本实用新型的保护范围内。