CN114864857A - 电极组件、电池及包含其的电池组和汽车 - Google Patents

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崔惟瑆
金学均
李帝俊
李炳九
柳德铉
李宽熙
李宰恩
朴必圭
皇甫光洙
金度均
闵建宇
林惠珍
赵敏起
崔修智
姜宝炫
金在雄
郑池敏
孔镇鹤
李洵旿
崔圭铉
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Abstract

本发明公开电极组件、电池及包含其的电池组和汽车。在电极组件中，第一电极、第二电极和夹在它们之间的分离膜以卷取轴为中心被卷取而定义芯部和外周面，上述第一电极沿卷取方向包括涂覆有活性物质层的第一活性物质部和未涂覆活性物质层的第一无涂层部。上述第一无涂层部的至少一部分以其本身被定义为电极极耳。上述第一无涂层部可以包括与上述电极组件的芯部相邻的第一部分、与上述电极组件的外周表面相邻的第二部分、以及上述第一部分与上述第二部分之间的第三部分。沿上述卷取轴方向，上述第一部分或者上述第二部分具有比上述第三部分低的高度。

Description

电极组件、电池及包含其的电池组和汽车
技术领域
本发明涉及电极组件、电池及包含其的电池组和汽车。
背景技术
除了便携式设备之外，基于产品群的应用方便性高且具有高能量密度等电特性的二次电池还广泛应用于通过电气驱动源驱动的电动汽车(EV，Electric Vehicle)或者混合动力汽车(HEV，Hybrid Electric Vehicle)等。
这样的二次电池不仅具有能够大幅度减少化石燃料的使用的首要的优点，还具有完全不会随着使用能源而产生副产物的优点，因此作为环保及提高能源效率的新能源备受瞩目。
目前广泛使用的二次电池的种类有锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池等。这种单位二次电池、即单位电池的工作电压约为2.5V～4.5V。因此，如果需要更高的输出电压的情况下，有时将多个电池串联起来组成电池组。并且，根据电池组所需的充放电容量，有时将多数电池并联连接，组成电池组。因此，根据所需的输出电压以及/或者充放电容量，可以将上述电池组中所包含的电池的数量以及电连接方式设计成多种方式。
另一方面，作为单位二次电池的种类，公开有圆筒形、方形及软包电池。圆筒形电池在阳极与阴极之间夹着作为绝缘体的分离膜，并将其卷取来形成凝胶卷状的电极组件，并将其插入电池外壳内部构成电池。在本领域电池外壳被称为电池罐。而且，上述阳极和阴极各自的无涂层部分可以连接带状(strip)电极极耳(electrode tab)，电极极耳将电极组件和露出在外部的电极端子之间进行电连接。作为参考，阳极电极端子是密封电池外壳的开口的密封件的盖，阴极电极端子是电池外壳。但是，根据具有这种结构的现有的圆筒形电池，电流集中在与阳极的无涂层部以及/或者阴极的无涂层部相结合的带状电极极耳，所以存在电阻大、发热多、集电效率不高的问题。
具有1865(直径：18mm，高度：65mm)或2170(直径：21mm，高度：70mm)的形状系数的小型圆筒形电池的电阻和发热不会成为大问题。但是，在为了将圆筒形电池应用于电动汽车而加大形状系数的情况下，在快速充电过程中在电极极耳周围产生很多热，从而可能会发生圆筒形电池起火的问题。
为了解决这样的问题，公开有具有改善集电效率的结构的圆筒形电池(所谓的无极耳(Tab-less)圆筒形电池)，设计为阳极无涂层部以及阴极无涂层部分别位于凝胶卷类型的电极组件的上端以及下端，将集电体焊接在这样的无涂层部。
图1至图3是示出无极耳圆筒形电池的制造过程的图。图1示出了电极的结构，图2示出了电极的卷取工序，图3示出了在无涂层部的弯折表面区域焊接集电体的工序。
参照图1至图3，阳极10和阴极11具有在片状(sheet)集电体20涂覆活性物质21的结构，沿着卷取方向X，在一侧长边侧包括无涂层部22。长边表示与x轴方向平行的方向上的长度较长的边。
如图2示出，将阳极10和阴极11与两张分离膜12一起依次层叠之后沿一方向X卷取，由此制造电极组件A。这时，阳极10和阴极11的无涂层部配置在彼此相反的方向上。
卷取工序之后，阳极10的无涂层部10a和阴极11的无涂层部11a朝芯部侧弯折。之后，将集电体30、31分别焊接在无涂层部10a、11a实现结合。
在阳极无涂层部10a和阴极无涂层部11a未结合有其它的电极极耳，集电体30、31与外部的电极端子连接，沿电极组件A的卷取轴方向(参照箭头)形成较大截面面积的电流路径，所以具有能够降低电池电阻的优点。这是因为电阻与电流流过的通路的截面面积成反比。
在无极耳圆筒形电池中，为了提高无涂层部10a、11a和集电体30、31的焊接特性，需要向无涂层部10a、11a的焊接区域施加较强的压力，最大限度平整地弯折无涂层部10a、11a。
但是，在弯折无涂层部10a、11a的焊接区域时，无涂层部10a、11a的形态有可能不规则的歪斜变形。在这种情况下，变形的部位与相反极性的电极接触从而有可能引发内部短路或者在无涂层部10a、11a诱发细微裂痕。并且，与电极组件A的芯部相邻的无涂层部32弯折时堵塞位于电极组件A的芯部的空腔33的全部或者大部分。在这种情况下，在电解液注射工序中引发问题。即，位于电极组件A芯部的空腔33被用作注入电解液的通道。但是，如果对应的通道被堵塞，则难以注入电解液。并且，在电解液注入机被插入空腔33的过程中与芯部附近的无涂层部32发生干扰，有可能出现无涂层部32被撕裂的问题。
并且，用于焊接集电体30、31的无涂层部10a、11a的弯折部位需要重叠多层，不应该存在空余空间(空隙)。只有这样才能够得到充分的焊接强度，即使使用激光焊接等最新技术，也能够防止激光浸透到电极组件A内部从而熔蚀分离膜或活性物质的问题。
另一方面，现有的无极耳圆筒形电池在电极组件A的上部整体形成有阳极无涂层部10a。因此，在将电池外壳上端的外周面压入内部形成卷边部(beading)时，电极组件A的上端边缘区域34受到电池外壳的压迫。这样的压迫有可能引发电极组件A的局部变形，这时分离膜12被撕裂，有可能发生内部短路。如果电池内部出现短路，则有可能引发电池发热或爆炸。
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明是在如上所述的现有技术的背景下做出的，其目的在于提供具有无涂层部结构的电极组件，在弯折露出在电极组件两端的无涂层部时能够缓解施加于无涂层部的应力压力。
本发明的另一个技术问题在于提供即使无涂层部被弯折电解液注入通道也不会被堵塞的电极组件。
本发明的又一个技术问题在于提供包括电池外壳的上端被卷入时能够防止电极组件的上端边缘与电池外壳的内表面接触的结构的电极组件。
本发明的又一个技术问题在于提供在电极的无涂层部应用截片结构且优化截片的尺度(宽度、高度、分开间隔)而充分增加用作焊接目标区域的区域的截片层叠数由此改善焊接区域的物性的电极组件。
本发明的又一个技术问题在于提供在通过应用通过多个截片的弯折形成的弯折表面区域焊接较大面积的集电体的结构而提高能量密度降低电阻的电极组件。
本发明的又一个技术问题在于提供电池，其包括改善设计以便能够在上部执行电气布线的端子以及集电体。
本发明的又一个技术问题在于提供包括得到改善的结构的电极组件的电池和包括该电池的电池组、以及包括电池组的汽车。
本发明要解决的技术问题并不限定于上述的技术问题，本领域技术人员通过下面记载的发明内容明确理解未提及的其它技术问题。
解决技术问题的手段
根据用于实现上述技术问题的本发明的电极组件，第一电极、第二电极和夹在它们之间的分离膜以卷取轴为中心被卷取而定义芯部和外周面，在电极组件中，上述第一电极沿卷取方向包括涂覆有活性物质层的第一活性物质部和未涂覆活性物质层的第一无涂层部，上述第一无涂层部的至少一部分以其本身被定义为电极极耳，上述第一无涂层部包括与上述电极组件的芯部相邻的第一部分、与上述电极组件的外周表面相邻的第二部分以及上述第一部分与上述第二部分之间的第三部分，沿上述卷取轴方向，上述第一部分或者上述第二部分具有比上述第三部分低的高度。
在一方面，上述第三部分可以以沿上述电极组件的半径方向弯折的状态被定义为上述电极极耳。
在另一方面，上述第二部分以及上述第三部分可以以沿上述电极组件的半径方向弯折的状态被定义为上述电极极耳。
优选地，上述第三部分的至少一部分区域可以被分割为能够单独弯折的多个截片。
优选地，多个截片的每一个可以具有连接了一个以上的直线、一个以上的曲线或者它们的组合的几何学图形的形状。
在一例中，多个截片的每一个的下部的宽度可以比上部的宽度大。
在另一例中，多个截片的每一个的下部的宽度与上部的宽度可以相同。
在又一例中，多个截片的每一个的宽度可以随着从下部趋近上部而减少。
在又一例中，多个截片的每一个的宽度可以随着从下部趋近上部而先减少之后增加。
在又一例中，多个截片的每一个的宽度可以随着从下部趋近上部而先增加之后减少。
在又一例中，多个截片的每一个的宽度可以随着从下部趋近上部而先增加之后维持一定宽度。
在又一例中，多个截片的每一个的宽度可以随着从下部趋近上部而先减少之后维持一定宽度。
优选地，多个截片的每一个的侧边可以由直线、曲线或者它们的组合构成。
在一例中，多个截片的每一个的侧边可以朝外侧鼓起或者朝内侧鼓起。
在另一例中，多个截片的每一个的上部的角部可以具有倒角形状。
优选地，沿与上述卷取方向平行的一方向，多个截片的下部内角可以单独或者按组连续增加。
在一方面，沿与上述卷取方向平行的一方向，多个截片的下部内角可以在60度至85度的范围内单独或者按组增加。
在另一方面，上述多个截片的每一个可以具有宽度随着从下部趋近上部而减少的几何学图形的形状，位于以上述电极组件的芯部为中心半径r的卷绕圈的截片的下部内角θ属于下面的数学式的角度范围：
Figure BDA0003478703750000051
(D是截片的卷绕方向宽度；r是包含截片的卷绕圈的半径；H是截片的高度；p是截片的分开间隔)。
在又一方面，多个截片的每一个的侧边由直线、曲线或它们的组合构成。
在又一方面，多个截片的每一个的侧边朝外侧鼓起或者朝内侧鼓起。
多个截片的每一个的上部的角部具有倒角形状。
优选地，沿卷取方向相邻的多个截片之间可以夹着截断槽，上述截断槽的下部包括：底部；以及连接上述底部的两侧端部和位于上述截断槽两侧的截片的侧边的倒角部。
在一方面，上述倒角部的曲率半径可以是大于0且小于等于0.1mm，更加优选地，可以是0.01mm至0.05mm。
在另一方面，上述底部可以是平整的。
在又一方面，以从位于上述截断槽两侧的两个截片的侧边延伸的线和从上述截断槽的底部延伸的线相交的两个点之间的间隔来定义的分开间隔可以是0.05mm至1.00mm。
在又一方面，上述多个截片可以由铝箔构成，从位于上述截断槽两侧的两个截片的侧边延伸的线和从上述截断槽的底部延伸的线相交的两个点之间的间隔来定义的分开间隔是0.5mm至1.00mm。
在又一方面，上述截断槽的底部可以与上述活性物质层分开一定距离。
优选地，上述截断槽的底部与上述活性物质层的分开距离可以是0.2mm至4mm。
优选地，在电极组件的半径方向上，多个截片的弯折区域位于从上述截断槽的下端偏上方0mm至1mm的范围内。
在又一方面，以上d述电极组件的芯部中心为基准，上述多个截片的每一个的截片的下端形成的圆弧的圆周角可以在45度以下。
优选地，在将以上述电极组件的芯部中心为基准包含截片的卷绕圈的半径定义为r，将截片的卷绕方向的宽度定义为D(r)时，D(r)可以满足下面的数学式
1≤D(r)≤(2*π*r/360°)*45°。
在又一方面，随着以上述电极组件的芯部中心为基准的截片所在卷绕圈的半径r增加，上述多个截片的每一个的卷绕方向的宽度D(r)可以逐渐增加或者阶段性增加或与其相反。
在又一方面，随着以上述电极组件的芯部中心为基准的截片所在卷绕圈的半径r增加，上述多个截片的每一个的卷绕方向的宽度D(r)可以先逐渐增加或者阶段性增加之后逐渐减少或者阶段性减少或与其相反。在又一方面，以上述电极组件的芯部中心为基准，上述多个截片的每一个的圆周角可以实质上相同。
在又一方面，沿着与上述电极组件的卷绕方向平行的一方向，上述多个截片的卷取方向的宽度可以实质上相同或者以不同的比率增加。
优选地，随着以上述电极组件的芯部中心为基准的截片所在卷绕圈的半径r增加，上述多个截片的每一个截片的宽度可以在1mm至11mm范围内逐渐增加或者阶段性增加。
在又一方面，沿与上述卷取方向平行的一方向，上述第三部分的至少一部分区间的卷取轴方向的高度可以逐渐变化或者阶段性变化。
优选地，沿与上述卷取方向平行的一方向，上述第三部分的至少一部分区间的卷取轴方向的高度可以逐渐增加或者阶段性增加。
优选地，沿与上述卷取方向平行的一方向，上述第三部分的至少一部分区间的卷取轴方向的高度可以先逐渐增加或者阶段性增加之后逐渐减少或者阶段性减少。
优选地，上述第三部分及选择性地第二部分沿与上述卷取方向平行的一方向可以被划分为高度不同的多个区域，在上述多个区域中的无涂层部高度可以沿与卷取方向平行的一方向阶段性增加。
在一方面，上述第一无涂层部可以包括截片的高度沿与上述卷取方向平行的一方向阶段性变化到第一高度h1至第N-1高度hN-1(N是高度索引，是2以上的自然数)的高度可变区间以及均匀地维持第N高度hN(大于hN-1)的高度均匀区间。
优选地，上述N可以是2至30。
在一方面，具有上述高度hk(k是1至N的自然数)的截片的数量可以是多个，具有高度hk的多个截片配置在一个以上的卷绕圈。
在另一方面，在将包含具有高度hk(k是1至N的自然数)的截片的卷绕圈的开始半径定义为rk时，上述电极组件的芯部的直径的90％以上不会被位于上述rk的截片的弯折部遮蔽。
在又一方面，在将包含具有高度hk(k是1至N的自然数)的截片的卷绕圈的开始半径为rk，将芯部的半径为rc时，截片的高度hk可以满足下面的数学式
2mm≤hk≤rk–α*rc(α是0.90至1)。
优选地，以沿上述卷取轴方向的截面为基准，沿半径方向上述电极组件依次包括没有截片的截片省略区间、截片的高度可变的高度可变区间以及截片的高度均匀的高度均匀区间，上述多个截片配置在上述高度可变区间以及上述高度均匀区间，并且沿上述电极组件的半径方向弯折，从而形成弯折表面区域。
在一方面，上述第一部分可以未被分割为多个截片，上述截片省略区间对应于上述第一部分。
在另一方面，上述第三部分可以被分割为能够单独弯折的多个截片，上述高度可变区间以及上述高度均匀区间对应于上述第三部分。
在又一方面，上述第二部分以及上述第三部分可以被分割为能够单独弯折的多个截片，上述高度可变区间以及上述高度均匀区间对应于上述第二部分以及上述第三部分。
优选地，在上述高度可变区间以及上述高度均匀区间，截片的最大高度hmax可以满足下面的数学式
hmax≤Wfoil–Wscrap，min-Wmargin，min–Wgap。
Wfoil是形成截片之前的集电体箔的宽度；Wscrap，min是截断集电体箔来形成截片时相当于最小断屑余量的宽度；Wmargin，min是分离膜的最小蛇行余量；Wgap是相当于隔着分离膜与第一电极相对的第二电极的端部和分离膜端部之间的绝缘间隙的宽度。
优选地，在上述第一电极是阳极时，上述绝缘间隙Wgap可以是0.2mm至6mm。
优选地，在上述第一电极是阴极时，上述绝缘间隙Wgap可以是0.1mm至2mm。
优选地，上述最小断屑余量Wscrap，min可以是1.5mm至8mm。根据截片的截断方法，最小断屑余量Wscrap，min可以是0。
优选地，上述分离膜的最小蛇行余量Wmargin，min可以是0至1mm。
优选地，配置在上述高度可变区间的截片的高度可以在2mm至10mm的范围内逐渐增加或者阶段性增加。
在一方面，在上述电极组件的半径方向，上述截片省略区间的半径方向长度相对于除了上述芯部之外的上述电极组件的半径的比率可以是10％至40％。
在另一方面，在上述电极组件的半径方向，上述高度可变区间的半径方向长度相对于与上述高度可变区间和上述高度均匀区间对应的半径方向长度的比率可以是1％至50％。
在又一方面，与上述截片省略区间对应的电极区域的长度相对于上述第一电极的整体长度的比率可以是1％至30％。
在又一方面，与上述高度可变区间对应的电极区域的长度相对于上述第一电极的整体长度的比率可以是1％至40％。
在又一方面，与上述高度均匀区间对应的电极区域的长度相对于上述第一电极的整体长度的比率可以是50％至90％。
优选地，上述多个截片沿与卷取方向平行的一方向，选自卷取方向的宽度以及卷取轴方向的高度中的至少一个可以阶段性增加或者连续增加。
在一方面，沿与上述电极组件的卷绕方向平行的一方向，上述多个截片可以形成多个截片组，属于相同的截片组的多个截片的卷取方向的宽度以及卷取轴方向的高度彼此实质上相同。
优选地，沿与上述电极组件的卷绕方向平行的一方向，属于相同的截片组的多个截片的卷取方向的宽度以及卷取轴方向的高度中的至少一个可以逐渐增加或阶段性增加。
在又一方面，沿与上述电极组件的卷绕方向平行的一方向，属于相同的截片组的多个截片的卷取方向的宽度以及卷取轴方向的高度中的至少一个可以先逐渐增加或阶段性增加后逐减少或阶段性减少或与其相反。
在一方面，在将对于沿与上述电极组件的卷绕方向平行的一方向连续相邻的三个截片组每一个的卷取方向的宽度设为W1、W2以及W3时，可以包括与W2/W1相比W3/W2更小的截片组的组合。
在又一方面，上述第一部分可以未被分割为多个截片，上述第一部分不会沿上述电极组件的半径方向弯折。
在又一方面，上述第二部分可以未被分割为多个截片，上述第二部分不会沿上述电极组件的半径方向弯折。
优选地，在存在于上述截断槽的底部与上述活性物质层分开的区间的无涂层部的区域和上述活性物质层之间的边界可以形成有绝缘涂层。
在一方面，上述绝缘涂层可以包括高分子树脂以及分散在上述高分子树脂中的无机填料。
在另一方面，上述绝缘涂层形成为沿卷取方向可以覆盖上述活性物质层和上述第一无涂层部之间的边界部分。
在又一方面，上述绝缘涂层形成为沿卷取轴方向可以以0.3mm至5mm的宽度覆盖上述活性物质层和上述第一无涂层部之间的边界部分。
在又一方面，上述绝缘涂层的端部以上述分离膜的端部为基准，可以沿卷取轴方向位于-2mm至2mm的范围。
优选地，上述绝缘涂层可以露出在上述分离膜的外部。
优选地，上述截断槽的下端和上述绝缘涂层可以分开0.5mm至2mm的距离。
优选地，上述绝缘涂层的卷取轴方向的端部以上述截断槽的下端为基准可以位于-2mm至2mm的范围内。
优选地，上述第二电极沿卷取方向可以包括涂覆有活性物质层的第二活性物质部，上述第二活性物质部的端部在卷取轴方向位于上述绝缘涂层的上端与下端之间。
在又一方面，上述第三区域可以被分割为能够单独弯折的多个截片，选择性地，上述第二区域被分割为能够单独弯折的多个截片，上述电极组件包括上述多个截片沿上述电极组件的半径方向弯折时形成的弯折表面区域。
优选地，以上述电极组件的芯部中心为基准，将在上述弯折表面区域的任意半径位置和平行于上述卷取轴方向的虚拟线相交的截片数定义为相应半径位置中的截片层叠数时，上述弯折表面区域随着从芯部侧趋近外周侧(或趋近与其相反方向)可以包括截片的层叠数均匀的层叠数均匀区间以及位于上述层叠数均匀区间的外侧且上述截片的层叠数随着趋近上述外周侧而减少的层叠数减少区间。
在一方面，以上述电极组件的芯部中心为基准，上述层叠数均匀区间和上述层叠数减少区间的半径方向长度可以对应于包含上述多个截片的多个卷绕圈所处的半径区间的半径方向长度。
在另一方面，上述电极组件沿半径方向可以依次包括没有截片的截片省略区间、截片的高度可变的高度可变区间以及截片的高度均匀的高度均匀区间，以上述电极组件的芯部中心为基准，上述层叠数均匀区间的开始半径对应于上述高度可变区间的开始半径。
优选地，在上述层叠数均匀区间，上述截片的层叠数可以是10至35。
在一方面，上述第一电极可以是阳极，在上述层叠数均匀区间，上述截片的层叠厚度是100um至875um。
在另一方面，上述第一电极可以是阴极，在上述层叠数均匀区间，上述截片的层叠厚度是50um至700um。
在又一方面，上述层叠数均匀区间的长度相对于上述层叠数均匀区间和上述层叠数减少区间的半径方向长度的比率可以是30％至85％。
优选地，还可以包括：集电体，其焊接在上述弯折表面区域，其中，在上述电极组件的半径方向，上述集电体的焊接区域与上述层叠数均匀区间至少重叠50％以上。
在一方面，在上述电极组件的半径方向，上述集电体的焊接区域中与上述层叠数均匀区间不重叠的区域可以与上述层叠数减少区间重叠。
在另一方面，上述集电体的边缘可以以在上述电极组件的半径方向覆盖最外围截片的弯折部末端的方式配置在上述弯折表面区域上的状态下焊接于上述弯折表面区域。
优选地，对于上述集电体的焊接区域的焊接强度可以是2kgf/cm2以上。
更加优选地，对于上述集电体的焊接区域的焊接强度可以是4kgf/cm2以上。
在又一方面，根据第一项，上述第一无涂层部可以由金属箔构成，上述金属箔的延伸率为1.5％至3.0％，抗拉强度为25kgf/mm2至35kgf/mm2。
优选地，上述金属箔可以是铝箔。
优选地，上述第一电极的弯曲(camber)长度可以小于20mm。
优选地，在上述第一活性物质部中，与卷取轴方向平行的短边的长度相对于与上述第一活性物质部的卷取方向平行的长边的长度的比率可以是优选为1.0％至4.0％。
在又一方面，上述第二部分的高度随着从上述电极组件的芯部侧趋近外周侧而阶段性减少或者逐渐减少。
在又一方面，上述第二部分以及上述第三部分被分割为能够单独弯折的多个截片，与包含在上述第三部分中的截片相比，包含在上述第二部分中的截片的卷取方向的宽度以及卷取轴方向的高度中的至少一个以上更大。
在又一方面，上述第三部分沿上述电极组件的卷取方向可以包括未设置截片的截片省略区间。
优选地，上述第三部分可以沿与上述卷取方向平行的一方向包括多个截片省略区间。
在一方面，上述多个截片省略区间每一个的宽度可以沿与上述卷取方向平行的一方向增加或者减少。
优选地，上述截片省略区间的无涂层部高度可以与上述第一部分的无涂层部或者上述第二部分的无涂层部高度实质上相同。
优选地，上述多个截片可以位于以上述电极组件的芯部中心为基准事先设定的圆周角范围内。
在一方面，上述多个截片可以位于以上述电极组件的芯部中心为基准沿圆周方向配置的两个以上的扇形区域或者多边形区域。
优选地，上述扇形区域的圆周角可以是20度以上。
在又一方面，上述第二电极沿卷绕方向可以包括涂覆有活性物质层的第二活性物质部以及未涂覆活性物质层的第二无涂层部，上述第二无涂层部的至少一部分以其本身被定义为电极极耳，上述第二无涂层部包括被分割为能够单独弯折的多个截片的区间，上述多个截片沿上述电极组件的半径方向弯折而形成弯折表面区域。
根据用于实现上述技术问题的本发明的另一方面的电极组件，第一电极、第二电极和夹在它们之间的分离膜以卷取轴为中心被卷取而定义芯部和外周面，在电极组件中，上述第一电极可以沿卷取方向包括涂覆有活性物质层的第一活性物质部和未涂覆活性物质层的第一无涂层部，上述第一无涂层部从上述电极组件的芯部侧沿外周侧包括被分割为能够单独弯折的多个截片的区间，上述多个截片沿上述电极组件的半径方向弯折而形成弯折表面区域，上述弯折表面区域沿半径方向包括上述截片的层叠数在10以上的层叠数均匀区间以及与上述层叠数均匀区间相邻定位且上述截片的层叠数随着远离上述层叠数均匀区而间减少的层叠数减少区间。
根据用于实现上述技术问题的本发明的又一方面的电极组件，阳极、阴极和夹在它们之间的分离膜以卷取轴为中心卷绕而定义芯部和外周面，在电极组件中，上述阳极可以沿卷绕方向包括涂覆有活性物质层的第一活性物质部以及和未涂覆活性物质层的第一无涂层部，上述第一无涂层部的至少一部分以其本身作为电极极耳使用，上述第一无涂层部从上述电极组件的芯部侧朝外周侧包括能够单独弯折的多个截片，上述多个截片沿上述电极组件的半径方向弯折时层叠多层而形成弯折表面区域，上述弯折表面区域沿半径方向包括上述截片的层叠数均匀的层叠数均匀区间以及与上述层叠数均匀区间相邻定位且上述截片的层叠数随着远离上述层叠数均匀区间减少的层叠数减少区间，上述层叠数均匀区间中的截片的层叠厚度是100um至875um。
优选地，上述电极组件还可以包括：集电体，其焊接于上述层叠数均匀区间，以使上述层叠数均匀区间与焊接区域的至少一部分重叠。在上述焊接区域中，截片的层叠厚度可以是100um至875um。
根据用于实现上述技术问题的本发明的又一方面的电极组件，阳极、阴极和夹在它们之间的分离膜以卷取轴为中心卷绕而定义芯部和外周面，在电极组件中，上述阴极可以沿卷绕方向包括涂覆有活性物质层的第一活性物质部和未涂覆活性物质层的第一无涂层部，上述第一无涂层部的至少一部分以其本身作为电极极耳使用，上述第一无涂层部从上述电极组件的芯部侧沿外周侧包括能够单独弯折的多个截片，上述多个截片沿上述电极组件的半径方向弯折时层叠多层从而形成弯折表面区域，上述弯折表面区域沿半径方向包括上述截片的层叠数均匀的层叠数均匀区间以及与上述层叠数均匀区间相邻定位且上述截片的层叠数随着远离上述层叠数均匀区间减少的层叠数减少区间，上述层叠数均匀区间中的截片的层叠厚度是50um至700um。
优选地，上述电极组件还可以包括：集电体，其焊接于上述层叠数均匀区间，以使上述层叠数均匀区间与焊接区域的至少一部分重叠。在上述焊接区域，截片的层叠厚度可以是50um至700um。
根据用于实现上述技术问题的本发明的一方面的电池，其可以包括：电极组件，其第一电极、第二电极和夹在它们之间的分离膜以卷取轴为中心被卷取而定义芯部和外周面，上述第一电极可以沿卷取方向包括涂覆有活性物质层的第一活性物质部和未涂覆活性物质层的第一无涂层部，上述第一无涂层部的至少一部分以其本身被定义为电极极耳，上述第一无涂层部包括与上述电极组件的芯部相邻的第一部分、与上述电极组件的外周表面相邻的第二部分、以及上述第一部分和上述第二部分之间的第三部分，在上述卷取轴方向，上述第一部分或者上述第二部分具有比上述第三部分小的高度；电池外壳，其包括开放端以及与其相对的底面部，在上述开放端与上述底面部之间的空间收纳上述电极组件，与上述第一电极以及上述第二电极中的一个电连接，从而具有第一极性；密封件，用于密封上述电池外壳的开放端；以及端子，其与上述第一电极以及上述第二电极中的另一个电连接，表面露出在外部，并且具有第二极性。
在一方面，上述第二部分的卷取轴方向的高度可以比上述第三部分小，上述电池外壳在与开放端相邻的区域具备朝内侧压入的卷边部，与上述电极组件的上部边缘相对的上述卷边部的内表面与上述第二部分分开规定间隔。
优选地，上述卷边部的压入深度D1和从上述电池外壳的内表面起到上述第二部分和上述第三部分之间的边界点的距离D2可以满足关系式D1≤D2。
在另一方面，上述电池还可以包括：集电体，其与上述第三部分电结合；以及绝缘体，其覆盖上述集电体，以边缘夹在上述卷边部的内表面与上述集电体之间的方式得到固定。
优选地，上述集电体的直径可以比上述卷边部内表面的最小内径小，上述集电体的直径与上述第三部分的最外侧直径相同或更大。
在另一方面，上述集电体在上述卷取轴方向可以位于比上述卷边部更高的位置。
在又一方面，上述密封件可以包括：盖，其密封上述电池外壳的开放端；垫，其夹在上述盖的边缘与上述电池外壳的开放端之间；以及压接部，其向上述电池外壳的内侧延伸并弯折，且与上述垫一起包围上述盖的边缘进行固定，其中，具有上述第二极性的端子是上述盖。
在又一方面，上述电池还包括与上述第一无涂层部电连接的第一集电体，上述端子以能够实现绝缘的方式设置在形成于上述电池外壳的底面部的贯通孔，并且是与上述第一集电体电连接而具有上述第二极性的铆钉端子。
在又一方面，上述电池还可以包括：绝缘体，其夹在上述电池外壳底面部的内侧面与上述第一集电体的上表面之间，以实现上述电池外壳底面部的内侧面与上述第一集电体的电绝缘。
优选地，上述绝缘体可以具有与上述电池外壳底面部的内侧面与上述第一集电体的上表面之间的距离对应的厚度，与上述电池外壳底面部的内侧面和上述第一集电体的上表面紧贴。
在又一方面，上述铆钉端子可以在下端包括平坦部，上述绝缘体包括用于露出上述平坦部的开口，上述平坦部通过上述开口焊接于上述第一集电体。
在又一方面，上述第二电极可以沿卷绕方向包括涂覆有活性物质层的第二活性物质部和未涂覆活性物质层的第二无涂层部，上述第二电极具有上述第一极性，上述第二无涂层部的至少一部分以其本身被定义为电极极耳。并且，上述电池还可以包括：第二集电体，与上述第二无涂层部电连接，上述第二集电体的边缘的至少一部分结合在上述电池外壳的侧壁。
在又一方面，上述第二电极可以沿卷绕方向包括涂覆有活性物质层的第二活性物质部和未涂覆活性物质层的第二无涂层部，上述第二电极具有上述第一极性，上述第二无涂层部的至少一部分以其本身被定义为电极极耳。并且，上述电池还可以包括：第二集电体，与上述第二无涂层部电连接，上述第二集电体的边缘的至少一部分结合在上述电池外壳的侧壁。优选地，上述第一集电体的外径可以与上述第二集电体相同或更大。
优选地，上述第一集电体以及上述第二集电体分别可以沿上述电极组件的半径方向与上述第一无涂层部以及上述第二无涂层部焊接而形成焊接图案，上述第一集电体的焊接图案的长度比上述第二集电体的焊接图案的长度更长。
优选地，上述第一集电体的焊接图案和上述第二集电体的焊接图案可以位于从上述电极组件的芯部中心起实质上相同的距离。
优选地，上述电池外壳可以在与开放端相邻的内壁包括朝内侧压入的卷边部，上述第二集电体的边缘电连接于上述卷边部。
优选地，上述第二集电体与上述第二无涂层部电接触的区域可以位于上述卷边部的内表面的内侧。
在又一方面，上述电池可以包括：盖，其边缘得到上述卷边部的支承，并且不具有极性；垫，其夹在上述盖的边缘与上述电池外壳的开放端之间；以及压接部，其朝上述电池外壳的开放端的内侧延伸并弯折，与上述垫一起包围上述盖的边缘进行固定。优选地，上述第二集电体的边缘可以通过上述压接部夹在上述卷边部与上述垫之间实现固定。
优选地，上述第二集电体的边缘可以焊接于上述卷边部。
根据用于实现上述技术问题的本发明的另一方面的电池，其可以包括：电极组件，其第一电极、第二电极和夹在它们之间的分离膜以卷取轴为中心被卷取而定义芯部和外周面，上述第一电极沿卷取方向包括涂覆有活性物质层的第一活性物质部和未涂覆活性物质层的第一无涂层部，上述第一无涂层部从上述电极组件的芯部侧起沿外周侧包括被分割为能够单独弯折的多个截片的区间，上述多个截片沿上述电极组件的半径方向弯折形成弯折表面区域，上述弯折表面区域沿半径方向包括上述截片的层叠数在10以上的层叠数均匀区间以及与上述层叠数均匀区间相邻定位且上述截片的层叠数随着远离上述层叠数均匀区间减少层叠数减少区间；电池外壳，包括开放端以及与其相对的底面部，在上述开放端与上述底面部之间的空间收纳上述电极组件，与上述第一电极以及上述第二电极中的一个电连接从而具有第一极性；密封件，用于密封上述电池外壳的开放端；以及，端子，与上述第一电极以及上述第二电极中的另一个电连接，表面露出在外部，并且具有第二极性。
根据用于实现上述技术问题的本发明的又一方面电池，可以包括：电极组件，其阳极、阴极和夹在它们之间的分离膜以卷取轴为中心卷绕而定义芯部和外周面，上述阳极沿卷绕方向包括涂覆有活性物质层的第一活性物质部和未涂覆活性物质层的第一无涂层部，上述第一无涂层部的至少一部分以其本身作为电极极耳使用，上述第一无涂层部从上述电极组件的芯部侧沿外周侧包括能够单独弯折的多个截片，上述多个截片沿上述电极组件的半径方向弯折时层叠多层而形成弯折表面区域，上述弯折表面区域沿半径方向包括上述截片的层叠数均匀的层叠数均匀区间以及与上述层叠数均匀区间相邻定位且上述截片的层叠数随着远离上述层叠数均匀区间减少的层叠数减少区间，上述层叠数均匀区间中的截片的层叠厚度是100um至875um；电池外壳，其包括开放端以及与其相对的底面部，在上述开放端与上述底面部之间的空间收纳上述电极组件，与上述阳极以及上述阴极中的一个电连接而具有第一极性；密封件，其密封上述电池外壳的开放端；以及端子，其与上述阳极以及上述阴极中的另一个电连接，表面露出在外部，并且具有第二极性。
优选地，根据本发明的电池，还可以包括：集电体，其焊接在上述层叠数均匀区间，以使上述层叠数均匀区间与焊接区域重叠。在上述焊接区域，截片的层叠厚度可以是100um至875um。
根据用于实现上述技术问题的本发明的又一方面的电池，可以包括：电极组件，其阳极、阴极和夹在它们之间的分离膜以卷取轴为中心卷绕而定义芯部和外周面，上述阴极沿卷绕方向包括涂覆有活性物质层的第一活性物质部和未涂覆活性物质层的第一无涂层部，上述第一无涂层部的至少一部分以其本身作为电极极耳使用，上述第一无涂层部从上述电极组件的芯部侧沿外周侧包括能够单独弯折的多个截片，上述多个截片沿上述电极组件的半径方向弯折时层叠多层而形成弯折表面区域，上述弯折表面区域沿半径方向包括上述截片的层叠数均匀的层叠数均匀区间以及与上述层叠数均匀区间相邻定位且上述截片的层叠数随着远离上述层叠数均匀区间减少的层叠数减少区间，上述层叠数均匀区间中的截片的层叠厚度是50um至700um；电池外壳，其包括开放端以及与其相对的底面部，在上述开放端与上述底面部之间的空间收纳上述电极组件，与上述阳极以及上述阴极中的一个电连接而具有第一极性；密封件，其密封上述电池外壳的开放端；以及端子，其与上述阳极以及上述阴极中的另一个电连接，表面露出在外部，并且具有第二极性。
优选地，根据本发明的电池，还可以包括：集电体，其焊接在上述层叠数均匀区间，以使上述层叠数均匀区间和焊接区域重叠。在上述焊接区域，截片的层叠厚度可以是50um至700um。
根据本发明的技术问题可以通过包括多个上述的电池的电池组来实现。
优选地，上述电池的直径与高度的比值可以大于0.4。
优选地，上述电池的形状系数可以是46110、4875、48110、4880或者4680。
优选地，上述电池的电阻可以在4mΩ以下，可以是0.5mΩ以上且4mΩ以下，优选为1mΩ以上且4mΩ以下。
根据一方面，在上述电池组中，多个电池可以排列成规定数的列，配置为各电池的电极端子和电池外壳底部的外表面朝向上部。
根据另一方面，上述电池组可以包括串联以及并联连接多个电池的多个总线。
优选地，上述多个总线可以配置在上述多个电池的上部，各总线包括：主体部，其在相邻的多个电池的多个电极端子之间延伸；多个第一总线端子，其向上述主体部的一侧方向延伸，从而与位于上述一侧方向的电池的电极端子电结合；以及多个第二总线端子，其向上述主体部的另一侧方向延伸，从而与位于上述另一侧方向的电池的电池外壳底面的外表面电结合。
根据本发明的技术问题还可以通过包括上述电池组的汽车实现。
【发明效果】
根据本发明的一方面，通过将从电极组件的上部以及下部突出的无涂层部本身作为电极极耳使用，从而能够减少电池的内部电阻，增加能量密度。
根据本发明的另一方面，改善了电极组件的无涂层部结构，从而在形成电池外壳的卷边部的过程中避免电极组件和电池外壳的内表面发生干扰，从而能够防止电极组件的局部变形带来的圆筒形电池内部的短路。
根据本发明的又一方面，改善了电极组件的无涂层部结构，从而防止无涂层部弯折时无涂层部被撕裂的现象，充分增加无涂层部的层叠层的数量，能够提高集电体的焊接强度。
根据本发明的又一方面，在电极的无涂层部应用了截片结构，并且优化截片的尺度(宽度、高度、分开间距)，从而充分增加了作为焊接目标区域使用的区域的截片层叠数，由此能够改善用于焊接集电体的区域的物性。
根据本发明的又一方面，通过应用在通过多个截片的弯折形成的弯折表面区域大面积地焊接集电体的结构，从而能够提供提高能量密度且降低电阻的电极组件。
根据本发明的又一方面，能够提供设计被改良成能够从上部执行电气布线的圆筒形电池。
根据本发明的又一方面，改善了与电极组件的芯部相邻的无涂层部结构，防止无涂层部被弯折时堵塞位于电极组件的芯部的空腔，能够简单地进行电解液注入工序和电池外壳(或者端子)与集电体的焊接工序。
根据本发明的又一方面，能够提供具有内部电阻低、防止内部短路、提高了集电体和无涂层部的焊接强度的结构的圆筒形电池、包括圆筒形电池的电池组以及汽车。
尤其是，本发明能够提供直径与高度的比值在0.4以上且电阻在4mΩ以下的圆筒形电池以及包括该圆筒形电池的电池组以及汽车。
除此之外，本发明还可以实现其它的各种效果，对此在各实施例中进行说明，或者对于本领域技术人员容易类推的效果等省略相应的说明。
附图说明
在本说明书中附带的下面的附图中举例示出了本发明的优选实施例，起到与后面说明的发明的详细说明一起进一步解释本发明的技术思想的作用，所以不应该将本发明解释为仅限定于这些附图中示出的范围。
图1是示出现有的无极耳圆筒形电池的制造中使用的电极结构的俯视图。
图2是示出现有的无极耳圆筒形电池的电极卷取工序的图。
图3示出了现有的无极耳圆筒形电池中在无涂层部的弯折表面区域焊接集电体的工序。
图4是示出根据本发明第一实施例的电极结构的俯视图。
图5是示出根据本发明第二实施例的电极结构的俯视图。
图6是示出根据本发明第三实施例的电极结构的俯视图。
图7a是示出根据本发明第四实施例的电极结构的俯视图。
图7b是示出根据本发明实施例的截片的宽度、高度以及分开间隔的定义的图。
图7c是以电极组件的芯部中心为基准示出了根据本发明的实施例电极被卷绕时用于定义截片的宽度的截片的下端所形成的圆弧的图。
图7d示意性示出根据本发明的实施例的截片的高度h1、h2、h3、h4、芯部半径rc以及开始出现截片的卷绕圈的半径r1、r2、r3、r4的关系的图。
图7e是用于确定在截片的高度可变区间中截片的高度H的最大值(hmax)的概念图。
图7f是用于说明确定截片的下部内角θ的数学式的示意图。
图7g是示出根据本发明第四实施例的电极的变形结构的俯视图。
图7h是示出根据本发明变形例的电极被卷取成电极组件时多个截片能够定位的单独区域的上部俯视图。
图8a示出根据本发明第五实施例的电极结构的俯视图。
图8b是示出根据本发明另一实施例的截片的宽度、高度以及分开间隔的定义的图。
图8c是示出根据本发明第五实施例的电极的变形结构的俯视图。
图9是示出根据本发明的各种变形例的截片结构的图。
图10a是示出截片朝电极组件的芯部侧弯折时形成的弯折表面区域的截面的示意图。
图10b是简要示出形成有弯折表面区域的电极组件的上部立体图。
图10c是示出根据实施例1-1至1-7和对比率的在形成于多个电极组件上部的阳极的弯折表面区域中沿半径方向对于截片的层叠数进行计数的结果的图表。
图10d是示出了对于实施例2-1至2-5、实施例3-1至3-4、实施例4-1至4-3以及实施例5-1至实施例5-2，在形成于多个电极组件上部的阳极的弯折表面区域中对于沿半径方向测量的截片的层叠数进行计数的结果的图表。
图10e是示出了对于实施例6-1至6-6和实施例7-1至7-6，在形成于电极组件上部的阳极的弯折表面区域中对于沿半径方向测量的截片的层叠数进行计数的结果的图表。
图10f是按照本发明的实施例的在截片的弯折表面区域示出了层叠数均匀区间b1和层叠数减少区间b2的电极组件的上部俯视图。
图11是沿Y轴方向(卷取轴方向)截断了将第一实施例的电极用作第一电极(阳极)以及第二电极(阴极)的凝胶卷类型的电极组件的截面图。
图12是沿Y轴方向(卷取轴方向)截断了将第二实施例的电极用作第一电极(阳极)以及第二电极(阴极)的凝胶卷类型的电极组件的截面图。
图13是沿Y轴方向(卷取轴方向)截断了将第三实施例至第五实施例(它们的多个变形例)的电极中的任意一个用作第一电极(阳极)以及第二电极(阴极)的凝胶卷类型的电极组件的截面图。
图14是沿Y轴方向(卷取轴方向)截断了根据本发明又一实施例的电极组件的截面图。
图15是沿Y轴方向(卷取轴方向)截断了根据本发明又一实施例的电极组件的截面图。
图16是沿Y轴方向(卷取轴方向)截断了根据本发明又一实施例的电极组件的截面图。
图17是沿Y轴方向截断了根据本发明一实施例的圆筒形电池的截面图。
图18是沿Y轴方向截断了根据本发明另一实施例的圆筒形电池的截面图。
图19是沿Y轴方向截断了根据本发明又一实施例的圆筒形电池的截面图。
图20是沿Y轴截断了根据本发明又一实施例的圆筒形电池的截面图。
图21是沿Y轴截断了根据本发明又一实施例的圆筒形电池的截面图。
图22是沿Y轴截断了根据本发明又一实施例的圆筒形电池的截面图。
图23是沿Y轴截断了根据本发明又一实施例的圆筒形电池的截面图。
图24是沿Y轴截断了根据本发明又一实施例的圆筒形电池的截面图。
图25是沿Y轴截断了根据本发明又一实施例的圆筒形电池的截面图。
图26是示出了根据本发明一实施例的第一集电体的结构的上部俯视图。
图27是示出了根据本发明一实施例的第二集电体的结构的上部俯视图。
图28是示出了多个圆筒形电池电连接的状态的上部俯视图。
图29是图28的局部放大图。
图30是简要示出根据本发明实施例的电池组的构成的图。
图31是简要示出包括根据本发明实施例的电池组的汽车的图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的优选实施例。在进行说明之前，对于本说明书以及权利要求书中使用的术语和单词不应该限定在通常的含义或者词典中的含义中解释，鉴于为了以最佳的方法说明自身的发明，发明人可以适当地定义术语概念的原则，应该解释为符合本发明技术思想的含义以及概念。
因此，在本说明书中记载的实施例和附图中示出的构成只是本发明的最优选的一个实施例，并不是代表本发明的全部技术思想，应该可以理解在提交本申请的时间点可以存在能够代替这些的各种等同物和多个变形例。
并且，为了帮助理解发明，有时夸张示出附图中一部分构成元素的尺寸，并不是按照实际的缩尺示出。并且，在彼此不同的实施例中，对于相同的构成元素可以标注相同的附图标记。
两个对比对象“相同”是表示“实质上相同”。因此，实质上相同可以包括具有在本领域内视为较低程度的偏差、例如5％以内的偏差的情况。并且，在区域内某一个参数均匀可以表示在对应的区域内从平均角度均匀。
首先，对根据本发明实施例的电极组件进行说明。电极组件可以是具备呈片状形状的第一电极以及第二电极和夹在它们之间的分离膜朝一方向卷取的结构的凝胶卷类型的电极组件。但是，本发明并不限定于电极组件的种类。
优选地，第一电极以及第二电极中的至少一个包括在卷取方向的长边端部未涂覆活性物质的无涂层部。无涂层部的至少一部分以其本身作为电极极耳使用。无涂层部包括与电极组件的芯部相邻的芯部侧无涂层部、与电极组件的外周表面相邻的外周侧无涂层部、夹在芯部侧无涂层部以及外周侧无涂层部之间的中间无涂层部。
优选地，芯部侧无涂层部和外周侧无涂层部中的至少一个的高度比中间无涂层部相对低。
图4是示出根据本发明第一实施例的电极40的结构的俯视图。
参照图4，第一实施例的电极40包括由金属箔构成的集电体41以及活性物质层42。金属箔可以是具有导电性的金属、例如铝或者铜，根据电极40的极性，适当地选择。在集电体41的至少一面上形成活性物质层42。活性物质层42沿卷取方向X形成。电极40在卷取方向X的长边端部包括无涂层部43。无涂层部43是未涂覆活性物质的集电体41的一部分区域。可以将形成有活性物质层42的集电体41的区域命名为活性物质部。
在电极40中，在集电体41的短边方向上，活性物质部的宽度可以是50mm至120mm，在集电体41的长边方向上，活性物质部的长度可以是3m至5m。因此，活性物质部的短边相对于长边的比率可以是1.0％至4.0％。
优选地，在电极40中，在集电体41的短边方向上，活性物质部的宽度可以是60mm至70mm，在集电体41的长边方向上，活性物质部的长度可以是3m至5m。因此，活性物质部的短边相对于长边的比率可以是1.2％至2.3％。
活性物质部的短边相对于长边的比率比具有1865或者2170的形状系数的圆筒形电池中所使用的电极的活性物质部的短边相对于长边的比率6％至11％的程度明显低。
优选地，集电体41的延伸率是1.5％至3.0％，另外，抗拉强度可以是25gf/mm2至35kgf/mm2。延伸率和抗拉强度可以按照IPC-TM-650的测量方法测量。在集电体41形成活性物质层42之后进行压接而制造电极40。压接时，无涂层部43区域和活性物质层42区域的延伸率不同。因此，压接之后的电极40出现起皱，电极40越长，起皱越严重。
优化集电体41的延伸率以及抗拉强度时，在电极40的长度为4m程度时压接之后的弯曲长度减少到低于20mm。弯曲长度是将出现起皱的电极20展开时的卷取方向X上的电极20的最高弯曲量。可以在外周侧末端测量最高弯曲量。集电体41的延伸率以及抗拉强度得到优化的电极40的弯曲长度小，所以在进行无涂层部43的刻凹痕操作或电极40的卷取工序时不会出现蛇行不良。
延伸率越低集电体41越容易断裂。在集电体41的延伸率小于1.5％的情况下，集电体41的压延工序性下降，从而在集电体41压接涂覆有活性物质层42的电极40时，集电体41有可能出现断线。相反，在集电体41的延伸率超过3.0％的情况下，电极40的活性物质部的延伸变大，弯曲长度大幅度增加。如果集电体41的抗拉强度低于25kgf/mm2或者超过35kgf/mm2，则电极40的电极工序性下降。
弯曲现象在由铝箔构成的阳极集电体中尤其会成为问题。如果按照本发明将延伸率为1.5％至3.0％并且抗拉强度为25kgf/mm2至35kgf/mm2的铝箔作为集电体使用，则能够抑制弯曲现象。最好是在这样的集电体上形成活性物质层后作为阳极使用。
优选地，活性物质层42与无涂层部43之间的边界可以形成有绝缘涂层44。绝缘涂层44形成为至少一部分与活性物质层42与无涂层部43之间的边界重叠。绝缘涂层44防止夹着分离膜相对的不同极性的两个电极之间的短路。绝缘涂层44可以以0.3mm至5mm的宽度覆盖活性物质层42和无涂层部43的边界部分。绝缘涂层44的宽度可以沿电极40的卷取方向发生变化。绝缘涂层44包括高分子树脂，可以包括如Al2O3等无机填料。覆盖有绝缘涂层44的集电体41的部分不是涂覆有活性物质层的区域，所以可以视为无涂层部。
无涂层部43包括与电极组件的芯部侧相邻的芯部侧无涂层部B1、与电极组件的外周侧相邻的外周侧无涂层部B3、以及夹在芯部侧无涂层部B1和外周侧无涂层部B3之间的中间无涂层部B2。
在电极40被卷取成凝胶卷类型的电极组件时，芯部侧无涂层部B1、外周侧无涂层部B3以及中间无涂层部B3可以分别被定义为与芯部侧相邻的区域的无涂层部、与外周侧相邻的区域的无涂层部、以及除此之外的剩余区域的无涂层部。
下面，将芯部侧无涂层部B1、外周侧无涂层部B3以及中间无涂层部B2分别命名为第一部分、第二部分以及第三部分。
在一例中，第一部分B1可以是包括最内侧卷绕圈的电极区域的无涂层部，第二部分是包括最外侧卷绕圈的电极区域的无涂层部。
在另一例中，B1/B2的边界可以适当地定义为从电极组件的芯部侧起向外周侧无涂层部的高度(或者变化图案)实质上转变的点或者以电极组件的半径为基准的规定百分比的点(例如，半径的5％、10％、15％点等)。
B2/B3的边界可以定义为从电极组件的外周侧起向芯部侧无涂层部的高度(或者变化图案)实质上转变的点或者以电极组件的半径为基准的规定百分比的点(例如，半径的85％、90％、95％点等)。如果指定了B1/B2的边界和B2/B3的边界，则可以自动地指定第三部分B2。
如果仅指定了B1/B2的边界的情况下，B2/B3的边界可以在电极组件的外周侧附近点适当地选择。在一例中，第二部分可以被定义为构成最外侧卷绕圈的电极区域的无涂层部。相反，在仅指定了B2/B3的边界的情况下，B1/B2的边界可以在电极组件的芯部侧附近点适当地选择。在一例中，第一部分可以被定义为构成最内侧卷绕圈的电极区域的无涂层部。
在第一实施例中，无涂层部43的高度并不相同，在卷取方向X上存在相对的差异。即，第二部分B3的高度(Y轴方向的长度)在0以上而且比第一部分B1以及第三部分B2相对小。
图5是示出根据本发明第二实施例的电极45的结构的俯视图。
参照图5，第二实施例的电极45的与第一实施例的区别仅在于，第二部分B3的高度随着趋近外周侧而逐渐减少，剩下的构成实质上相同。
在一变形例中，第二部分B3可以变形为高度阶段性减少的台阶形状(参照虚线)。
图6是示出根据本发明第三实施例的电极50的结构的俯视图。
参照图6，第三实施例的电极50的第一部分B1和第二部分B3的高度在0以上，并且比第三部分B2相对低。并且，第一部分B1和第二部分B3的高度可以相同或者彼此不同。
优选地，第三部分B2的高度可以具有随着从芯部侧趋近外周侧而阶段性增加的台阶形状。
图案1至图案7是以无涂层部43的高度变化的位置为中心划分了第三部分B2的。优选地，可以调节多个图案的数量和各图案的高度(Y轴方向的长度)及宽度(X轴方向的长度)，以便在无涂层部43的弯折过程中最大限度地分散应力。分散应力是为了在无涂层部43向电极组件的芯部侧弯折时防止无涂层部43的撕裂。
第一部分B1的宽度dB1是基于将第三部分B2的多个图案向芯部侧弯折时不会遮挡电极组件的芯部的条件下进行设计。芯部表示存在于电极组件的卷取中心的空腔(cavity)。
在一例中，第一部分B1的宽度dB1可以与图案1的弯折长度成正比地增加。弯折长度相当于以图案的弯折点为基准的图案的高度。
优选地，第一部分B1的宽度dB1可以设定为第一部分B1所形成的多个卷绕圈的半径方向宽度达到图案1的弯折长度以上。在变形例中，第一部分B1的宽度dB1可以设定为从图案1的弯折长度减去第一部分B1所形成的多个卷绕圈的半径方向宽度的值小于0或者达到芯部半径的10％以下。
在具体例子中，在电极60用于制造形状系数为4680的圆筒形电池的电极组件的情况下，根据电极组件的芯部的直径和图案1的弯折长度，第一部分B1的宽度dB1可以设定为180mm至350mm。
在一实施例中，各图案的宽度可以设计成构成电极组件的一个或者两个以上的卷绕圈。
在一变形例中，第三部分B2的高度可以具有随着从芯部侧趋近外周侧而先增加之后减少的台阶形状。
在另一变形例中，第二部分B3可以变形为具有与第二实施例相同的结构。
在又一变形例中，应用于第三部分B2的图案结构可以扩张至第二部分B3(参照虚线)。
图7a是示出根据本发明第四实施例的电极60的结构的俯视图。
参照图7a，第四实施例的电极60的第一部分B1和第二部分B3的卷取轴Y方向的高度在0以上，而且比第三部分B2相对小。并且，第一部分B1和第二部分B3的卷取轴Y方向的高度可以相同或不同。
优选地，第三部分B2的至少一部分区间可以包括多个截片61。多个截片61的高度可以随着从芯部侧趋近外周侧而阶段性增加。多个截片61具有随着从下部趋近上部其宽度减少的几何学图形形状。优选地，几何学图形是梯形。几何学图形的形状可以变形为各种，在后面详细说明。
截片61可以是利用激光切槽而成的。截片61可以通过超声波切割或裁剪等公知的金属箔切割工序形成。
在第四实施例中，为了在弯折加工无涂层部43时防止活性物质层42以及/或者绝缘涂层44受损，优选地，在截片61之间的截断槽下端(图7b的G)与活性物质层42之间形成规定的间隙。这是因为在无涂层部43弯折时，应力集中于截断槽63下端附近。间隙可以根据电极60的卷取方向而可变。间隙是0.2mm至4mm，优选为1.5mm至2.5mm。如果间隙调节在对应的数值范围，则间隙能够防止截断槽63下端附近的活性物质层42以及/或者绝缘涂层44因弯折加工无涂层部43时产生的应力而受损。并且，间隙可以防止在刻凹痕或者切割截片61时活性物质层42以及/或者绝缘涂层44因公差受损。截断槽63的下端和绝缘涂层44可以分开0.5mm至2.0mm。在电极60被卷取时，绝缘涂层44的卷取轴Y方向的端部可以位于以分离膜的端部为基准的沿卷取轴方向的-2mm至2mm的范围内。绝缘涂层44防止隔着分离膜相对的不同极性的两个电极之间的短路，在截片61弯折时，可以支承弯折点。为了提高防止两个电极之间的短路的效果，绝缘涂层44可以向分离膜的外部露出。并且，为了进一步最大化防止两个电极之间的短路的效果，可以增加绝缘涂层44的宽度，以使绝缘涂层44的卷取轴Y方向的端部位于截断槽63的下端的上方。在一实施例中，上述绝缘涂层44的卷取轴方向的端部可以位于以上述截断槽63的下端为基准的-2mm至+2mm的范围内。
多个截片61随着从芯部侧趋近外周侧而可以形成多个截片组。属于相同的截片组的分切的宽度、高度以及分开间隔中的至少一个以上可以实质上相同。优选地，属于相同的截片组的截片的宽度、高度以及分开间隔可以彼此相同。
图7b示出了梯形截片61的宽度D、高度H以及分开间隔P的定义。
参照图7b，为了防止在弯折加工无涂层部43时弯折点附近的无涂层部43被撕裂并且确保充分的焊接强度，截片61的宽度D、高度H以及分开间隔P设计成充分增加无涂层部43的重叠层数量，并且能够防止无涂层部43的非正常变形。
在通过截断槽63的下端的线G或者其上方实现截片61的弯折。截断槽63使得可以在电极组件的半径方向上顺利且容易地弯折截片61。
截片61的宽度D被定义为从截片61的两侧侧边63b延伸的两个直线和从截断槽63的底部63a延伸的直线相交的两个点之间的长度。截片61的高度H被定义为截片61的最上端边和从截断槽63的底部63a延伸的直线之间的最短距离。截片61的分开间隔P被定义为从截断槽63的底部63a延伸的直线和从与上述底部63a连接的两个侧边63b延伸的多个直线相交的两个点之间的长度。当侧边63b以及/或者底部63a为曲线时，可以以在侧边63b以及底部63a相交的交叉点从侧边63b以及/或者底部63a延伸的切线来代替直线。
优选地，截片61的宽度D在1mm以上。如果D小于1mm，则在截片61向芯部侧弯折时，有可能出现截片61没有重叠至能够充分确保焊接强度的程度的区域或空余空间(空隙)。
优选地，对于截片61的宽度D，根据截片61所处的卷绕圈的半径，可以适应性地调节宽度D，以使在截片61向电极组件的芯部侧弯折时，在半径方向很好地实现截片61的重叠。
图7c是以电极组件的芯部中心O为基准示出了根据本发明的实施例电极60被卷绕时用于定义截片61的宽度D的截片61的下端(图7b的线段Dab)所形成的圆弧A1A2的图。
参照图7c，圆弧A1A2具有对应于截片61的宽度D的长度，以电极组件的芯部中心为基准，具有圆周角Φ。圆周角Φ可以定义为在与通过圆弧A1A2的卷绕轴垂直的平面上，连接圆弧A1A2的两侧末端和芯部中心O的两条线段之间的角度。
当截片61的圆弧A1A2长度相同时，随着截片61所处的卷绕圈的半径r增加，圆周角Φ减少。相反，当截片61的圆周角Φ相同时，随着截片61所处的卷绕圈的半径r增加，圆弧A1A2的长度成正比地增加。
圆周角Φ对于截片61的弯折质量带来影响。在附图中，实线箭头表示为了弯折截片61而施加的力的方向，虚线箭头表示截片61被弯折的方向。弯折方向是朝向芯部中心O的方向。
为了提高弯折的均匀性且防止裂痕的产生，截片61的圆周角Φ根据截片61所处的卷绕圈的半径r而可以是45度以下，优选为30度以下。
在一个方面，截片61的圆周角Φ可在上述数值范围以内沿着电极组件的半径方向逐渐或阶段性增加或减少。在另一方面，截片61的圆周角Φ可在上述数值范围以内沿着电极组件的半径方向逐渐或阶段性增加，或者逐渐或阶段性减少，也可以是相反的。另外，在又一方面，截片61的圆周角Φ在上述数值范围以内沿着电极组件的半径方向而实质上相同。
根据实验，如果截片61的圆周角Φ超过45度，则截片61的弯折形态不均匀。施加在截片61的中间部分和侧面部分的力的差异变大，所以对于截片61的按压在圆周方向上不均匀。并且，如果为了弯折的均匀性而增加按压的力，则在截断槽63附近的无涂层部43有可能出现裂纹。
在一实施例中，包含在电极60中的多个截片61的圆周角Φ实质上相同，截片61的宽度可以随着截片61所处的卷绕圈的半径r的增加成正比地增加。实质上相同是指完全相同或者存在低于5％的偏差。
例如，在从位于电极组件的半径为22mm、芯部的半径为4mm、半径为7mm的点的卷绕圈开始配置截片61时，在多个截片61的圆周角Φ相同，全部为28.6度的情况下，如下面的表1示出，截片61的宽度D可以根据截片61所处的卷绕圈的半径r成正比地增加。即，在卷绕圈的半径r每增加1mm时，截片61的宽度可以以实质上相同的0.5mm的比率增加。
<表1>
卷绕圈半径(mm) 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0 21.0 22.0
截片宽度D(mm) 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0
圆周角(度) 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6 28.6
优选地，可以在满足下面的数学式1的范围内确定位于以电极组件的芯部中心O为基准的半径为r的卷绕圈的截片61的宽度D(r)：
<数学式1>
1≤D(r)≤2*π*r/360°*45°。
优选地，随着以电极组件的芯部中心为基准的截片61所处的卷绕圈的半径r的增加，多个截片61每一个的卷绕方向的宽度D(r)可以逐渐增加或者阶段性增加或与其相反。
在另一方面，随着以电极组件的芯部中心为基准的截片61所处的卷绕圈的半径r的增加，多个截片61每一个的卷绕方向的宽度D(r)可以逐渐增加或者阶段性增加或与其相反。
在又一方面，随着以电极组件的芯部中心为基准的截片61所处的卷绕圈的半径r的增加，多个截片61每一个的卷绕方向的宽度D(r)可以先逐渐增加或者阶段性增加之后逐渐减少或者阶段性减少或与其相反。
在又一方面，随着以电极组件的芯部中心为基准的截片61所处的卷绕圈的半径r的增加，在1mm至11mm的范围内，多个截片61每一个的卷绕方向的宽度D(r)可以先逐渐增加或者阶段性增加之后逐渐减少或者阶段性减少或与其相反。
在又一方面，随着截片61所处的卷绕圈的半径r增加，截片61的D(r)变化的比率相同或不同。
在又一方面，随着截片61所处的卷绕圈的半径r增加，在1mm至11mm的范围内，截片61的D(r)变化的比率相同或不同。
再次参照图7b，截片61的高度H可以是2mm以上。如果D2小于2mm，则有可能出现在截片61向芯部侧弯折时截片61没有重叠至能够充分地确保焊接强度的程度的区域或空余空间(空隙)。
截片61的高度H可以采用当截片61向芯部侧弯折时不会遮蔽芯部的条件来确定。优选地，可以调节截片61的高度H以使芯部能够向外部开放直径的90％以上。
优选地，截片61的高度H依赖截片61所处的卷绕圈的半径和芯部的半径，可以随着从芯部侧趋近外周侧增加。
在一实施例中，当假设截片61的高度H随着卷绕圈的半径的增加而从h1至hN经过N阶段阶段性增加时，将包含具有截片61的第k个高度hk(k是1至N的自然数)的截片61的卷绕圈的开始半径为rk，将芯部的半径为rc时，可以以满足下面的数学式2的方式确定截片61的高度h1至hN：
<数学式2>
2mm≤hk≤rk–α*rc(优选地，α是0.90至1)。
如果截片61的高度hk满足数学式2，则即使截片61向芯部侧弯折，芯部还是可以向外部开放直径的90％以上。
在一例中，电极60的整体卷绕圈的半径为22mm，截片61的高度从3mm开始，而且每当包含截片61的卷绕圈的半径增加1mm时，截片61的高度依次增加到3mm、4mm、5mm、6mm，在剩下的卷绕圈，高度可以维持在实质上相同的6mm。即，在整体卷绕圈的半径中截片61的高度可变区间的半径方向宽度是3mm，剩下的半径区间相当于高度均匀区间。
在这种情况下，根据电极组件的芯部的半径rc，当α是1，右侧不等式中应用等号条件时，包含具有3mm、4mm、5mm以及6mm的高度的截片61的卷绕圈的开始半径r1、r2、r3、r4可以与下面的表2相同。
<表2>
Figure BDA0003478703750000291
在截片61配置在表2示出的半径位置时，即使多个截片61向芯部侧弯折，芯部也不会被截片61遮蔽。另一方面，表2示出的r1、r2、r3、r4可以根据α值向芯部侧偏移。在一例中，当α为0.90时，r1、r2、r3、r4可以向芯部侧偏移芯部半径的10％。在这种情况下，截片61向芯部侧弯折时，芯部半径的10％被截片61遮蔽。表2示出的r1、r2、r3、r4是截片61开始的位置的极限值。因此，截片61的位置可以向表1示出的半径的外周侧偏移规定距离。
图7d是示意性示出截片61的高度h1、h2、h3、h4、芯部半径rc、开始出现截片61的卷绕圈的半径r1、r2、r3、r4的关系的图。
参照表2和图7d，例如当芯部C的半径rc为3m时，包含具有3mm(h1)、4m(h2)、5mm(h3)以及6mm(h4)的高度的截片61的卷绕圈的开始半径r1、r2、r3以及r4分别可以是6mm、7mm、8mm以及9mm，从半径9mm起到最后的卷绕圈，截片61的高度可以维持6mm。并且，在具有比6mm(r1)小的半径的卷绕圈，可以不包含截片61。在这种例子中，与芯部C最相邻的高度为3mm(h1)的截片61从具有半径6mm的卷绕圈起形成，所以即使对应的截片61向芯部C侧弯折，仅覆盖3mm至6mm的半径区间，从而实质上不会遮蔽芯部C。根据数学式2的α值，截片61的位置可以从芯部半径rc的10％以内偏移到芯部C侧。
在其它实施例中，随着以电极组件的芯部中心为基准的截片61所处的卷绕圈的开始半径r的增加，截片61的高度可以以相同的比率或者不同的比率增加。
优选地，截片61的高度H满足数学式2，同时可以限制截片61的最大高度。
图7e是用于在截片61的高度可变区间确定对于截片61的高度H的最大值(hmax)的概念图。
参照图7e，在电极组件的卷绕结构中，包含截片61的电极E1在半径方向上隔着分离膜S与相反极性的电极E2相对。电极E1的两面涂覆有活性物质层E1，active，电极E2的两面也涂覆有活性物质层E2，active。为了实现电绝缘，分离膜S的端部Send可以从电极E2的端部E2，end向外侧进一步延伸对应于绝缘间隙Wgap的长度。并且，为了实现电绝缘，电极E1的端部不会比电极E2的端部进一步向外侧延伸。因此，无涂层部43的下端需要确保对应于绝缘间隙Wgap的区间。并且，当电极E1、E2和分离膜S被卷绕时，分离膜S的端部Send出现蛇行(meandering)。因此，为了使截片61向分离膜S的外侧露出，需要在无涂层部43分配相当于分离膜S的最小蛇行余量的区间Wmargin，min。并且，为了切割截片61，需要在集电体箔的端部分配最小的切屑余量Wscrap，min。因此，在截片61的高度可变区间，截片61的最大高度hmax可以通过下面的数学式3确定。在数学式3中，Wfoil对应于切割集电体箔之前的集电体箔的宽度。
<数学式3>
hmax＝Wfoil–Wscrap，min–Wmargin，min–Wgap
优选地，在上述第一电极是阳极时，上述绝缘间隙Wgap可以是0.2mm至6mm。并且，在上述第一电极是阴极时，上述绝缘间隙Wgap可以是0.1mm至2mm。
优选地，上述截断最小断屑余量Wscrap，min可以是1.5mm至8mm。根据行程截片61的工序，可以不分配最小断屑余量Wscrap，min。例如，可以将截断槽63形成为截片61的上部边和集电体箔的上部边彼此一致。在这种情况下，在数学式3中，Wscrap，min可以变成0。
优选地，上述分离膜的最小蛇行余量Wmargin，min可以是0至1mm。
在一例中，最小的切屑余量Wscrap，min是1.5mm，分离膜S的最小蛇行余量Wmargin，min可以是0.5mm。在这样的条件下，在形成截片61之前的集电体箔的宽度Wfoil是8mm至12mm，绝缘间隙Wgap是0.6mm，0.8mm以及1.0mm时，利用上述数学式3计算截片61的最大高度hmax的结果如表3所示。
<表3>
Figure BDA0003478703750000311
在参考上述表3时，截片61的高度可变区间中截片61的最大高度hmax可以设定为10mm。因此，截片61的高度可变区间中截片61的高度满足数学式2，同时在2mm至10mm区间内沿电极组件的半径方向可以阶段性增加或者逐渐增加。
再次参照图7b，截片61的分开间隔P可以在0.05至1mm的范围进行调节。如果分开间隔P小于0.05mm，则电极60在卷取工序等中行走时，由于应力，在截断槽63的下端附近，在无涂层部43有可能出现裂纹。相反，如果分开间隔P超过1mm，则在截片61弯折时，有可能出现截片61没有彼此重叠至能够确保充分的焊接强度的程度的区域或者空余空间(缝隙)。
另一方面，在电极60的集电体41以铝构成的情况下，更加优选地，将分开间隔P设定为0.5mm以上。在分开间隔P为0.5mm以上的情况下，即使电极60在卷取工序等在300gf以上的张力(tension)下以100mm/sec以上的速度行走，也能够防止在截断槽63的下部出现裂纹。
根据实验结果，在电极60的集电体41是15um厚度的铝箔，分开间隔P在0.5mm以上的情况下，电极60在上述行走条件下行走时，在截断槽63的下部不会出现裂纹。
如图7b示出，在卷取方向X相邻的两个截片61之间夹着截断槽63。截断槽63相当于去除无涂层部43时产生的空间。优选地，截断槽63下部两端的角部部分具有转向形态。即，截断槽63包括实质上平整的底部63a和倒角部63c。倒角部63c连接底部63a和截片61的侧边63b。在变形例中，截断槽63的底部63a可以被替换为圆弧形态。在这种情况下，截片61的多个侧边63b可以通过底部63a的圆弧形状柔和连接。
倒角部63c的曲率半径可以大于0且0.5mm以下，优选为大于0且0.1mm以下，更加优选地，0.01mm至0.05m。当倒角部63c的曲率半径满足上述数值范围时，在电极60在卷取工序等中行走的期间能够防止在截断槽63的下部出现裂纹。
多个截片61的下部内角θ可以随着从芯部侧趋近外周侧增加。下部内角θ是从截断槽63的底部63a延伸的直线与从截片61的侧部53b延伸的直线之间的角度。当截片61左右对称时，左侧和右侧的下部内角θ实质上相同。
如果电极组件的半径增加，则曲率半径增加。如果截片61的下部内角θ随着电极组件的半径的增加而一起增加，则在截片61弯折时能够缓解沿半径方向以及圆周方向产生的应力。并且，如果下部内角θ增加，则在截片61弯折时与里面的截片61重叠的面积以及重叠层数量也一起增加，从而在半径方向以及圆周方向能够均匀地确保焊接强度，能够平坦地形成弯折表面区域。
优选地，下部内角θ可以通过截片61所处的卷绕圈的半径和截片61的宽度D确定。
图7f是用于说明确定截片61的下部内角θ的数学式的示意图。
参照图7f，最好是截片61的侧边与对应于截片61的宽度D的、连接线段AD的两侧终端A以及D和芯部中心E的线段AE以及线段DE一致。
在截片61的侧边向最理想的方向延伸时，在假设线段EF与线段AE以及线段DE近似相同的情况下，利用下面的数学式4，根据截片61的宽度D和截片61所处的卷绕圈的半径r，可以近似地确定截片61的下部内角θrefer。
<数学式4>
Figure BDA0003478703750000321
数学式4的角度是对于截片61的下部内角θrefer的理想的基准角度。另一方面，位于相同的卷绕圈的相邻的截片61之间存在分开间距P。分开间距P的长度以p表示。分开间距P存在于相邻的截片61之间，所以对于下部内角θ可以赋予分开间距p的50％的公差。即，截片61的上边BC的宽度可以增加至到上边B'C'的最多p/2。反应有公差的下部内角θ'可以以下面的数学式5表示。下部内角θrefer是理想的基准角度∠BAG，下部内角θ'是反应有基于分开间距p的公差的角度∠B'AG'。在数学式5，H是截片61的高度，p相当于分开间距。
<数学式5>
Figure BDA0003478703750000331
优选地，位于电极组件的各卷绕圈的截片61的下部内角θ可以满足下面的数学式6。如果这样，当多个截片61向电极组件的芯部中心弯折时，在圆周方向相邻的多个截片61彼此不会产生干扰，能够顺利地实现弯折。
<数学式6>
Figure BDA0003478703750000332
在一例中，在形成电极60的直径为22mm，芯部的半径为4mm的卷绕结构的情况下，在高度可变区间，截片61的下部内角可以在60度至85度区间内阶段性增加。
另一方面，在截片61的左侧下部内角以及右侧下部内角可以不相同。即使如此，可以设计成使得其中一侧的下部内角θ满足上述的数学式6。
再次参照图7a，将第一部分B1的宽度dB1设计成在将第三部分B2的截片61向芯部侧弯折时电极组件的芯部向外部开放以其直径为基准的90％以上。第一部分B1的宽度dB1可以与组1的截片61的弯折长度成比率增加。弯折长度相当于从弯折点起到截片61的上端边的长度。优选地，在电极60用于制造形状系数为4680的圆筒形电池的电极组件的情况下，根据电极组件芯部的直径和包含在组1中的截片61的高度，可以将第一部分B1的宽度dB1设定为180mm至350mm。
截片61的弯折点可以设定在通过截断槽63的下端的线或者从该线向上部分开规定距离的点。在从截断槽63的下端分开规定距离的点截片61向芯部侧弯折，则更好地实现在半径方向上的截片的重叠。在多个截片61弯折时，以芯部的中心为基准，位于外侧截片按压位于里面的截片。这时，如果弯折点从截断槽63的下端分开了规定距离，则里面的截片在卷取方向被外侧的截片按压，更好地实现多个截片的重叠。优选地，弯折点的分开距离可以在1mm以下。截片的最小高度是2mm，所以相对于最小高度的弯折点的分开距离的比率可以是50％以下。
在一实施例中，各截片组的宽度可以设计成能够构成电极组件的相同的卷绕圈。其中，电极60被卷取的状态下以第一部分B1的端部为基准，可以对卷绕圈进行计数。
在另一变形例中，各截片组的宽度可以设计成能够构成电极组件的至少一个以上的卷绕圈。
在又一变形例中，属于相同的截片组的截片61的宽度以及/或者高度以及/或者分开间隔在组内或相邻的之间可以逐渐以及/或者阶段性以及/或者不规则地增加或者减少。
组1至组8只是包含在第三部分B2中的截片组的一例。可以优选地将多个组的数量、包含在各组中的截片61的数量、以及组的宽度调节为使得截片61重叠多层，以便在无涂层部43的弯折过程中能够最大限度的分散应力，充分确保与集电体的焊接强度。
在另一变形例中，第二部分B3的高度与第一实施例以及第二实施例相同地可以逐渐减少或者阶段性减少。
在又一变形例中，第三部分B2的分切结构可以扩张到第二部分B3(参照虚线)。在这种情况下，第二部分B3也与第三部分B2相同地可以包括多个截片。优选地，第二部分B3的分切结构可以与位于第三部分B2的最外侧的截片组实质上相同。在这种情况下，包含在第二部分B3和第三部分B2中的多个截片的宽度、高度以及分开间隔可以实质上相同。在变形例中，第二部分B3的截片的宽度以及/或者高度以及/或者分开间隔可以比第三部分B2大。
在第三部分B2中，以电极60的卷取方向为基准，截片61的高度阶段性增加区间(组1至组7)可以被定义为截片的高度可变区间，位于最后的截片组(组8)可以被定义为截片的高度均匀维持的高度均匀区间。
即，在第三部分B2，当截片61的高度阶段性增加到h1至hN时，配置有具有h1至hN-1(N是高度索引，是2以上的自然数)的高度的截片61的区间相当于高度可变区间，配置有具有hN的高度的截片61的区间相当于高度均匀区间。对于相对于电极60的卷取方向的长度的高度可变区间及高度均匀区间的比率，参照具体的实施例在后面说明。
在电极60用于制造形状系数为4680的圆筒形电池的电极组件的情况下，第一部分B1的宽度dB1可以是180～350mm。组1的宽度可以是第一部分B1的宽度的35～40％。组2的宽度可以是组1的宽度的130～150％。组3的宽度可以是组2的宽度的120～135％。组4的宽度可以是组3的宽度的85～90％。组5的宽度可以是组4的宽度的120～130％。组6的宽度可以是组5的宽度的100～120％。组7的宽度可以是组6的宽度的90～120％。组8的宽度可以是组7的宽度的115～130％。第二部分B3的宽度dB3与第一部分B1的宽度相同地可以是180～350mm。
组1至8的宽度未呈现一定的增加或者减少模式的原因在于，虽然截片的宽度随着从组1到组8逐渐增加，但是包含在组内的截片的数量限制为既定数量，电极的厚度在卷取方向上存在偏差。因此，在特定截片组内，截片的数量有可能减少。因此，组的宽度随着从芯部侧趋近外周侧，有可能呈现出如上述举例示出的不规则的变化状态。
即，在电极组件的圆周方向，将连续相邻的三个截片组每一个的卷取方向的宽度分别设为W1、W2以及W3时，可以包含与W2/W1相比W3/W2更小的截片组的组合。
在上述的具体例子中，组4至组6相当于上述情况。相对于组4的组5的宽度比率是120～130％，相对于组5的组6的宽度比率是100～120％，其值小于120～130％。
根据又一变形例，当电极60的无涂层部43具有截片结构时，如图7g所示，电极60可以包括规则性地省略或者不规则省略多个多个截片中的一部分的截片省略区间64。
优选地，截片省略区间64可以是多个。在一例中，截片省略区间64的宽度随着从芯部侧趋近外周侧可以维持一定宽度。在另一例中，截片省略区间64的宽度随着从芯部侧趋近外周侧可以规则性地或者不规则地增加或者减少。优选地，存在于截片省略区间64的无涂层部的高度可以对应于第一部分B1以及/或者第二部分B3的高度。
存在于截片省略区间64之间的截片61的数量可以是至少一个以上。如图7g示出，电极60可以包括无涂层部区间，在无涂层部区间，随着从芯部趋近外周侧，存在于截片省略区间64之间的截片61的数量增加。
优选地，如图7h示出，截片省略区间64的宽度可以设定为在电极60被卷取时，位于各卷绕圈的多个截片可以位于以电极组件65的芯部中心C为基准的事先设定的独立区域66内。
即，在卷取轴方向观察电极组件65时，多个截片61可以位于以芯部中心C为基准的多个独立区域66内。独立区域66的数量可以改变为两个、三个、四个、五个等。
优选地，独立区域66可以是扇形形状。在这种情况下，独立区域66之间的角度可以实质上相同。并且，独立区域66的圆周角δ可以是20度以上，选择性地可以在25度以上，选择性地可以在30度以上，选择性地可以在35度以上，或者选择性地可以在40度以上。
在变形例中，独立区域66可以具有正方向、长方形、平行四边形、梯形等几何学图形的形状。
在本发明中，对于截片61的形状，可以进行各种变形。
图8a是示出根据本发明第五实施例的电极70的结构的俯视图。
参照图8a，第五实施例的电极70的截片61'的形状与上述的实施例不同，除此之外的剩下的构成实质上相同。因此，在没有特别说明的情况下，在第五实施例也能够相同的应用第四实施例的构成。
截片61'具有上部和下部的宽度实质上相同的几何学图形的形状。优选地，截片61'可以具有四边形形状。
图8b是示出四边形截片61'的宽度、高度以及分开间隔的定义的图。
参照图8b，为了在弯折加工无涂层部43时防止无涂层部43被撕裂并且提高焊接强度，截片61'的宽度D、高度H以及分开间隔P可以设定为充分增加无涂层部43的重叠层数量，并且能够防止无涂层部43的非正常变形。非正常变形是指弯折点下部的无涂层部未能维持直线状态而下陷从而出现不规则的变形。
截片61'的宽度D定义为从截片61’的两侧侧边延伸的两个直线和从截断槽63的底部63a延伸的直线相交的两个点之间的长度。截片61'的高度H定义为截片61'的最上端边与从截断槽63的底部63a延伸的直线之间的最短距离。截片61’的分开间隔P定义为从截断槽63的底部63a延伸的直线与从与上述底部63a连接的两个侧边63b延伸的多个直线相交的两个点之间的长度。当侧边63b以及/或者底部63a为曲线时，可以以在侧边63b以及底部63a相交的交叉点从侧边63b以及/或者底部63a延伸的切线替换直线。
优选地，关于截片61'的宽度D、高度H以及分开间隔P的条件与上述的第四实施例实质上相同，所以省略重复的说明。需要说明的是，截片61'具有四边形形状，所以截片61'的下部内角可以固定为90度。
与第四实施例的电极60相似地，如图8c示出，根据第五实施例的电极70也可以包括规则性地或者不规则地省略了多个截片中的一部分的截片省略区间64。
并且，当包含截片省略区间64的电极70被卷取成电极组件时，如图7h示出，多个截片可以位于多个独立区域66内。
与第四实施例以及第五实施例相同地，当第三部分B2以及第二部分B3包括多个截片61、61'时，对于各截片61、61'的形状，可以进行各种变形。
优选地，截片在满足下面条件中的至少一个以上的情况下可以变形为各种形态。
条件1：下部的宽度比上部的宽度大
条件2：下部的宽度和上部的宽度相同
条件3：随着从下部趋近上部，宽度维持相同
条件4：随着从下部趋近上部，宽度减少
条件5：随着从下部趋近上部，宽度先减少后增加
条件6：随着从下部趋近上部，宽度先增加后减少
条件7：随着从下部趋近上部，宽度先增加后维持一定宽度程度
条件8：随着从下部趋近上部，宽度先减少后维持一定宽度程度
条件9：下部的一侧内角和另一侧内角相同
其中，内角可以定义为以截片下部的宽度方向为基准，截片的侧部所构成的角度。在侧部是曲线的情况下，内角定义为从曲线的最下端点划出的切线与截片下部的宽度方向之间的角度。
条件10：下部的一侧内角和另一侧内角不同
条件11：下部的一侧内角和下部的另一侧内角分别具有锐角、直角或者钝角
条件12：以卷取轴方向为基准，左右对称
条件13：以卷取轴方向为基准，左右不对称
条件14：侧部是直线形态
条件15：侧部是曲线形态
条件16：侧部向外侧鼓起
条件17：侧部向内侧鼓起
条件18：上部以及/或者下部的角部是直线与直线相交的结构
条件19：上部以及/或者下部的角部是直线与曲线相交的结构
条件20：上部以及/或者下部的角部是曲线与曲线相交的结构
条件21：上部以及/或者下部的角部是转向结构
图9是示意性示出根据本发明变形例的截片的形态的图。
如图示出，截片可以具有以连接两侧的截断槽底部的虚线为底边的各种几何学图形的形状。几何学图形具有连接了至少一条直线、至少一条曲线或者它们的结合的结构。在一例中，截片可以具有多边形形态、转向形态或者它们结合的各种形态。
具体地，截片可以是左右对称梯形形态
Figure BDA0003478703750000381
左右非对称梯形形态
Figure BDA0003478703750000382
平行四边形形态
Figure BDA0003478703750000383
三角形形态
Figure BDA0003478703750000384
五边形形态
Figure BDA0003478703750000385
圆弧形态
Figure BDA0003478703750000386
或者椭圆形态
Figure BDA0003478703750000387
截片的形态并不限定于图9示出的形态，可以变形为其它的多边形、其它的转向形态或者它们的结合，以便满足上述的条件1至21中的至少一个以上。
在截片的多边形形态
Figure BDA0003478703750000388
以及
Figure BDA0003478703750000389
中，上部以及/或者下部的角部可以是直线与直线相交的形态或者转向形态(放大参照形态
Figure BDA00034787037500003810
的上部以及下部角部)。
在截片的多边形形态
Figure BDA00034787037500003811
以及
Figure BDA00034787037500003812
和截片的曲线形态
Figure BDA00034787037500003813
以及
Figure BDA00034787037500003814
中，下部的一侧内角θ1和另一侧内角θ2可以彼此相同或不同，下部的一侧内角θ1和另一侧内角θ2分别可以是锐角、直角或者钝角中的任意一个。内角是几何学图形的底边和侧边相交的角度。当侧边是曲线时，可以以从底边和侧边相交的点延伸的切线代替直线。
具有多边形形态的截片的侧部形状可以有各种变形。
在一例中，截片形态
Figure BDA00034787037500003815
的侧部与形态
Figure BDA00034787037500003816
相同地，可以变形为向外部鼓起的曲线，或者与形态
Figure BDA00034787037500003817
或者
Figure BDA00034787037500003818
相同地，变形为向截片的内侧弯入的曲线。
在另一例中，截片形态
Figure BDA00034787037500003819
的侧部与形态
Figure BDA00034787037500003820
或者
Figure BDA00034787037500003821
相同地，可以变形为向截片的内侧弯入的弯折直线。虽然未图示，截片形态
Figure BDA00034787037500003822
的侧部可以变形为向外部鼓起的弯折直线。
在侧部发生各种变形的截片形态
Figure BDA00034787037500003823
以及
Figure BDA00034787037500003824
中，下部的一侧内角θ1和另一侧内角θ2可以彼此相同或不同，下部的一侧内角θ1和另一侧内角θ2分别可以是锐角、直角或者钝角中的任意一个。
截片的宽度随着从下部趋近上部可以具有各种变化模式。
在一例中，截片的宽度可以在随着从下部趋近上部时维持一定宽度(形态
Figure BDA0003478703750000391
)。在另一例中，截片的宽度可以在随着从下部趋近上部时逐渐减少(形态
Figure BDA0003478703750000392
Figure BDA0003478703750000393
以及
Figure BDA0003478703750000394
)。在又一例中，截片的宽度可以在随着从下部趋近上部时先逐渐减少后增加(形态
Figure BDA0003478703750000395
以及
Figure BDA0003478703750000396
)。在又一例中，截片的宽度可以在随着从下部趋近上部时先逐渐增加后减少(形态
Figure BDA0003478703750000397
)。在又一例中，截片的宽度可以在随着从下部趋近上部时先逐渐减少后维持一定宽度(形态
Figure BDA0003478703750000398
)。虽然未图示，截片的宽度可以在随着从下部趋近上部时先逐渐增加后维持一定宽度。
另一方面，在图9示出的截片的形态中，上部平整的多边形形态可以旋转180度。在一例中，在截片形态
Figure BDA0003478703750000399
或者
Figure BDA00034787037500003910
旋转180度的情况下，截片的宽度在随着从下部趋近上部时可以逐渐增加。在另一例中，在截片形态
Figure BDA00034787037500003911
旋转180度的情况下，截片的宽度在随着从下部趋近上部时可以先维持一定宽度滞后逐渐增加。
在上述的多个实施例(多个变形例)中，根据本发明的另一方面，还可以根据第三部分B2的区域，将截片61、61'的形状变形为不同。在一例中，对于应力集中的区间，可以应用有利于分散应力的倒角形状(例如，半圆形、椭圆形等)，对于应力相对较低的区间，可以应用面积最大限度广的多边形形状(例如，四边形、梯形、平行四边形等)。
在上述的多个实施例(多个变形例)中，第三部分B2的分切结构还可以应用于第一部分B1。需要说明的是，如果对第一部分B1应用分切结构，则根据芯部的曲率半径，在第三部分B2的截片61、61'弯折时，有可能发生第一部分B1的端部向外周侧歪曲的逆成型(reverse forming)现象。因此，优选地，在第一部分B1不应用分切结构，或者即使应用分切结构，考虑到芯部的曲率半径，将截片61、61'的宽度以及/或者高度以及/或者分开间隔调节为尽可能小的、避免出现逆成型的程度。
根据本发明的又一方面，在电极60、70被卷取为电极组件后，露出在电极组件的上部以及下部的多个截片沿电极组件的半径方向重叠为多层，从而可以形成弯折表面区域。
图10a是示出截片61向电极组件80的芯部C侧弯折形成的弯折表面区域F的截面的示意图。在图10a中，弯折表面区域F的截面仅示出了以电极组件80的卷绕轴为基准的左侧。弯折表面区域F可以在电极组件80的上部和下部均形成。图10b是简要示出形成有弯折表面区域F的电极组件80的上部立体图。
参照图10a以及图10b，弯折表面区域F具有沿卷绕轴方向多个截片61重叠成多层的结构。重叠方向是卷绕轴方向Y。区间①是没有截片的截片省略区间(第一部分)，区间②以及③是包含截片61的卷绕圈所处的区间。区间②是截片61的高度可变的高度可变区间，区间③是截片的高度均匀维持早电极组件的外周的高度均匀区间。区间②以及区间③的半径方向长度可以由变化，在后面说明这一点。另一方面，包括最外围卷绕圈在内的至少一个以上的卷绕圈所包含的无涂层部(第二部分)可以不包括截片结构。在这种情况下，在区间③中可以去除第二部分。
在区间②，在电极组件80的半径r1至rN区间内，多个截片61的高度可以从最小高度h1(＝hmin)起阶段性变化到最大高度hN(＝hmax)。多个截片61的高度可变的高度可变区间是r1至rN。从半径rN起到电极组件80的半径R为止，截片61的高度均匀地维持hN。高度均匀是指高度的偏差在5％以内。
在区间②以及区间③的任意半径位置，截片61的层叠数根据半径位置的不同而不同。并且，截片61的层叠数可以根据区间②的宽度、截片61的高度可变区间中的截片的最小高度h1和最大高度hN-1、以及截片61的高度变化量△h而不同。截片61的层叠数是在电极组件80的任意半径位置向卷绕轴方向划出虚拟线时与虚拟线相交的截片的数量。
优选地，通过根据包含截片61的卷绕圈的半径来调节截片61的高度、宽度以及分开间隔，从而在弯折表面区域F的各位置，能够将截片61的层叠数优化成符合所要求的集电体的焊接强度。
首先，通过具体实施例说明在截片61的高度可变区间②截片的最小高度h1相同时，根据截片61的最大高度hN的变化，截片61的层叠数如何沿弯折表面区域F的半径方向变化。
准备了实施例1-1至实施例1-7的电极组件。多个实施例的多个电极组件的半径为22mm，芯部直径为4mm。包含在电极组件中的阳极和阴极具有图7a示出的电极结构。即，截片的形态具有梯形形状。阳极和阴极的第二部分B3不包括截片。第二部分B3的长度占电极的总长度的3％至4％。阳极、阴极以及分离膜按照通过图2说明的工艺卷绕。卷绕圈是48圈至56圈之间，多个实施例的卷绕圈是51圈。阳极、阴极以及分离膜的厚度分别是149um、193um以及13um。阳极和阴极的厚度是包括活性物质层的厚度的厚度。阳极集电体和阴极集电体的厚度分别是15um以及10um。阳极和阴极的卷取方向长度分别是3948mm以及4045mm。
在各实施例中，将截片61的最小高度设定为3mm，以使截片61的高度可变区间②从半径5mm开始。并且，在各实施例，在半径每增加1mm时截片61的高度增加了1mm，对截片61的最大高度进行了从4mm到10mm为止的各种变化。
具体地，实施例1-1的截片61的高度可变区间②是5mm至6mm，截片61的高度在半径3mm到4mm为止可以变化。实施例1-2的截片61的高度可变区间②是5mm至7mm，截片61的高度从3mm可以变化到5mm。实施例1-3的截片61的高度可变区间②是5mm至8mm，截片61的高度从3mm可以变化到6mm。实施例1-4的截片61的高度可变区间②是5mm至9mm，截片61的高度从3mm可以变化到7mm。实施例1-5的截片61的高度可变区间②是5mm至10mm，截片61的高度从3mm可以变化到8mm。实施例1-6的截片61的高度可变区间②是5mm至11mm，截片61的高度从3mm可以变化到9mm。实施例1-7的截片61的高度可变区间②是5mm至12mm，截片61的高度从3mm可以变化到10mm。在实施例1-1至1-7中，在相当于高度可变区间②的上限的从半径到外周，截片61的高度均匀。在一例中，在实施例1-7，从半径12mm起到22mm为止，截片61的高度为10mm，均匀。另一方面，对比率的电极组件在从半径5mm起到半径22mm为止，截片61的高度维持单一高度3mm。
图10c是形成在根据实施例1-1至1-7和对比率的多个电极组件的上部的阳极的弯折表面区域F中沿半径方向对截片的层叠数进行计数的结果的图表。阴极的弯折表面区域也示出了实质上相同的结果。图表的横轴是以芯部中心为基准的半径，图表的纵轴是在各半径点进行计数的截片的层叠数，在后面说明的图10d以及图10e中也相同。
参照图10c，截片的层叠数均匀区间b1在实施例1-1至实施例1-7以及对比例1中共同出现。层叠数均匀区间b1是在各图表中平坦的区域的半径区间。层叠数均匀区间b1的长度随着截片的最大高度的减少而增加，对比例的层叠数均匀区间b1'最长。另一方面，截片的层叠数随着截片的最大高度hN的增加而增加。即，如果截片的最大高度hN增加从而截片的高度可变区间②的宽度增加，则截片的层叠数增加，相反层叠数均匀区间b1的宽度减少。层叠数均匀区间b1的外侧形成随着半径的增加而截片的层叠数减少的层叠数减少区间b2。层叠数减少区间b2是随着电极组件的半径的增加而截片的层叠数减少的半径区间。层叠数均匀区间b1和层叠数减少区间b2沿半径方向相邻，对彼此是互补的。即，如果一侧区间的长度增加，则另一侧区间的长度减少。并且，在层叠数减少区间b2，层叠数的减少量与从层叠数均匀区间b1分开的距离成正比。
从截片的层叠数观点，实施例1-1至实施例1-7的截片的层叠数均匀区间b1内的截片的层叠数达到10以上。截片的层叠数达到10以上的区域可以设定为优选的焊接目标区域。焊接目标区域是能够焊接集电体的至少一部分的区间。
在实施例1-1至实施例1-7，层叠数均匀区间b1从截片的高度可变区间②开始的半径点开始。即，高度可变区间②从半径5mm开始，向外周侧延伸。
下面的表4示出了在实施例1-1至实施例1-7和对比例1中，对于阳极，算出的相对于除了芯部之外的电极组件的半径(b-a)的截片省略区间c(图10a的①)的长度的比率、相对于从层叠数均匀区间开始的半径点(5mm)起到电极组件的最外侧点(22mm)的长度f的层叠数均匀区间b1的长度的比率e/f、相对于从层叠数均匀区间开始的半径点(5mm)起到电极组件的最外侧点(22mm)的长度f的截片的高度可变区间d的长度的比率d/f、相对于电极总长度的对应于截片省略区间(第一部分B1)的电极区域的长度的比率h、相对于电极总长度的对应于高度可变区间的电极区域的长度的比率i、相对于电极总长度的对应于高度均匀区间的电极区域的比率i等的结果。
阴极在参数h表现出0.1至1.2％的差异，除此之外，剩下的参数与阳极实质上相同。比率h、i以及j之和与100％示出少许的差异。其原因在于相当于电极的外周侧无涂层部的第二部分B3中存在没有截片的区间。例如，在实施例1-1，相当于电极总长度的大约4％的第二部分B3中不存在截片。在表4中，a至f是以半径方向的长度为基准的参数，h、i以及j是以电极卷绕成电极组件前的电极长度为基准的参数。并且，相当于比率(％)的参数是将小数点后第一位四舍五入的值。这些设定在后面说明的表5和表6中也相同。
<表4>
Figure BDA0003478703750000431
参照表4的实施例1-1至1-7，截片的层叠数是11至26，相对于包含截片的半径区间f的高度可变区间d的比率d/f是6％至41％。并且，相对于包含截片的半径区间f的层叠数均匀区间e的比率e/f是47％至82％。并且，相对于除了芯部之外的电极组件半径(b-a)的截片省略区间c(图10a的①)的比率c/(b-a)是15％。并且，相对于电极总长度的对应于截片省略区间(第一部分B1)的电极区域长度的比率是6％，相对于电极总长度的对应于高度可变区间的电极区域长度的比率是3％至32％，以及相对于电极总长度的对应于高度均匀区间的电极区域长度的比率59％至87％。
层叠数均匀区间的层叠数g在实施例1-1至1-7均达到10以上。层叠数均匀区间e随着截片的高度可变区间d的增加而减少，但是，在层叠数均匀区间e，截片的层叠数g增加。优选地，可以将截片的层叠数g达到10以上的层叠数均匀区间e设定为焊接目标区域。
具有1865、2170的形状系数的圆筒形电池的电极组件的半径约为9mm至10mm。因此，对于现有的圆筒形电池，无法如实施例1-1至1-7那样将截片区间f的半径方向长度确保在17mm程度上，无法将截片的层叠数在10以上的层叠数均匀区间e的长度确保在8mm至14mm的程度。这是因为在现有的圆筒形电池中，在将芯部的半径设计为与实施例1-1至1-7相同的2mm的情况下，能够配置截片的半径区间实质上只有7mm至8mm。并且，在现有的圆筒形电池中，电极的卷取方向长度是600mm至980mm的程度。这样的较短的电极长度只是在实施例1-1至实施例1-7中使用的电极长度(阳极为3948mm，阴极为4045mm)的约15％至24％的程度。因此，对于参数h、i以及j的数值范围也无法基于现有的圆筒形电池的设计规格容易导出。
其次，通过具体实施例说明当在截片的高度可变区间(图10a的②)中截片的最大高度hN相同时，根据截片的最小高度h1的变化，截片的层叠数如何沿弯折表面区域F的半径方向发生变化。
实施例2-1至2-5的电极组件的半径是22mm，芯部C的直径是4mm。在截片61的高度可变区间(图10a的②)，最小高度h1相同均为4mm，最大高度hN是从6mm到10mm以1mm为单位进行了改变。因此，实施例2-1至2-5的电极组件的截片的高度可变区间(图10a的②)的宽度分别是2mm、3mm、4mm、5mm、6mm，截片省略区间(图10a的①)是从半径2mm起到6mm的半径区间。
实施例3-1至3-4的电极组件的半径是22mm，芯部C的直径是4mm。在截片61的高度可变区间(图10a的②)，最小高度h1相同均为5mm，最大高度hN是从7mm到10mm以1mm为单位进行了改变。因此，实施例3-1至3-4的电极组件的截片的高度可变区间(图10a的②)的宽度分别是2mm、3mm、4mm、5mm，截片省略区间(图10a的①)是从半径2mm起到7mm的半径区间。
实施例4-1至4-3的电极组件的半径是22mm，芯部C的直径是4mm。在截片61的高度可变区间(图10a的②)，最小高度h1相同均为6mm，最大高度hN是从8mm起到10mm以1mm为单位进行了改变。因此，实施例4-1至4-3的电极组件的截片的高度可变区间(图10a的②)的宽度分别是2mm、3mm、4mm，截片省略区间(图10a的①)是从半径2mm起到8mm的半径区间。
实施例5-1至5-2的电极组件的半径是22mm，芯部C的直径是4mm。在截片61的高度可变区间(图10a的②)，最小高度h1相同均为7mm，最大高度hN是从9mm起到10mm以1mm为单位进行了改变。因此，实施例5-1至5-2的电极组件的截片的高度可变区间(图10a的②)的宽度分别是2mm、3mm，截片省略区间(图10a的①)是从半径2mm起到9mm的半径区间。
图10d是示出了对于实施例2-1至2-5、实施例3-1至3-4、实施例4-1至4-3以及实施例5-1至实施例5-2，在形成在多个电极组件的上部的阳极的弯折表面区域F，对沿半径方向测量截片的层叠数进行计数的结果的图表。阴极的弯折表面区域也表示出实质上相同的结果。
在图10d，图表(a)示出了对于实施例2-1至2-5。在弯折表面区域F沿半径方向对截片的层叠数进行计数的结果，图表(b)示出了对于实施例3-1至3-4，在弯折表面区域F沿半径方向对截片的层叠数进行计数的结果，图表(c)示出了对于实施例4-1至4-3，在弯折表面区域F沿半径方向对截片的层叠数进行计数的结果，图表(d)示出了对于实施例5-1至实施例5-2，在弯折表面区域F沿半径方向对截片的层叠数进行计数的结果。
参照图10d，截片的层叠数均匀区间b1在多个实施例整体中共同出现。层叠数均匀区间b1是图表中平坦的区域的半径区间。当截片的最小高度h1相同时，层叠数均匀区间b1的长度随着截片的最大高度hN的减少而增加。并且，在截片的最大高度hN相同时，层叠数均匀区间b1的长度随着截片的最小高度h1的减少而增加。另一方面，在层叠数均匀区间b1，截片的层叠数随着截片的最大高度hN的增加而增加。在多个实施例中，与层叠数均匀区间b1相邻出现了层叠数减少区间b2。
在多个实施例中，在层叠数均匀区间b1内截片的层叠数均在10以上。优选地，截片的层叠数在10以上的区域可以被设定为优选的焊接目标区域。
在多个实施例中，层叠数均匀区间b1从截片的高度可变区间(图10a的②)开始的半径点起开始。在实施例2-1至2-5，截片的高度可变区间(图10a的②)是从6mm开始后向外周侧延伸。在实施例3-1至3-4，截片的高度可变区间(图10a的②)是从7mm开始后向外周侧延伸。在实施例4-3至4-3，截片的高度可变区间(图10a的②)是从8mm开始后向外周侧延伸。在实施例5-1至5-2，截片的高度可变区间(图10a的②)是从9mm开始后向外周侧延伸。
下面的表5示出了对于实施例2-1至2-5、实施例3-1至3-4、实施例4-1至4-3以及实施例5-1至实施例5-2，算出了包括相对于从层叠数均匀区间开始的半径点(6mm、7mm、8mm、9mm)起到电极组件的最外侧点(22mm)的长度的层叠数均匀区间的长度的比率e/f、截片高度可变区间②的长度相对于从层叠数均匀区间开始的半径点(6mm、7mm、8mm、9mm)起到电极组件的最外侧点(22mm)的长度的比率d/f等在内的各种参数的结果。
<表5>
Figure BDA0003478703750000461
与图10a以及图10d一起参照表5的实施例2-5、实施例3-4、实施例4-3以及实施例5-2，在截片的高度可变区间②，截片的最大高度hN相同均为10mm，但是截片的最小高度h1是4mm、5mm、6mm、7mm，每一个增加了1mm，高度可变区间②的长度是6mm、5mm、4mm、3mm，每一个减少了1mm。在四个实施例中，层叠数均匀区间的比率e/f在实施例2-5最高，为69％，实施例5-2最小，为38％，层叠数均匀区间的层叠数均相同。
根据表5示出的结果可以得知，当截片的最大高度hN相同时，截片的最小高度h1减少，随着截片的高度可变区间②的宽度扩大，层叠数均匀区间的宽度成正比例地增加。其原因在于，截片的最小长度h1越小，截片开始的半径点越接近芯部侧，截片层叠的区域向芯部侧扩张。
参照表5可以得知，截片的层叠数是16至26，截片的高度可变区间②的比率d/f是13％至38％，层叠数均匀区间的比率e/f是31％至69％。并且，相对于除了芯部之外的电极组件的半径(b-a)的截片省略区间(①)的比率c/(b-a)是20％至35％。并且，相对于电极总长度的对应于截片省略区间(①)的电极区域的长度的比率是10％至20％，相对于电极总长度的对应于高度可变区间(②)的电极区域的长度的比率是6％至25％，以及相对于电极总长度的对应于高度均匀区间(③)的电极区域的长度的比率是62％至81％。
具有1865、2170的形状系数的圆筒形电池的电极组件的半径约为9mm至10mm。因此，无法如多个实施例那样将截片区间f的半径方向长度确保在13mm至16mm的程度，无法在将截片省略区间c(图10a的①)的长度确保在4mm至7mm程度的情况下将截片的层叠数达到10以上的层叠数均匀区间e的长度确保在5mm至11mm的程度。这是因为在现有的圆筒形电池，在将芯部的半径设计成与多个实施例相同的2mm的情况下，能够配置截片的半径区间实质上只有7mm至8mm。并且，在现有的圆筒形电池中，电极的卷取方向长度是600mm至980mm的程度。这样的较短的电极长度只是多个实施例中的电极长度(阳极是3948mm，阴极是4045mm)的约15％至24％的程度。因此，对于参数h、i以及j的数值范围也无法基于现有的圆筒形电池的设计规格容易导出。
其次，通过具体实施例说明在截片的高度可变区间(图10a的②)，当截片的最小高度h1和最大高度hN相同时，根据电极组件的芯部C直径，截片的层叠数如何沿弯折表面区域F的半径方向发生变化。
实施例6-1至6-6的电极组件的半径为22mm，芯部C的半径为4mm。在截片61的高度可变区间(②)，截片的最小高度h1相同均为3mm，截片的最大高度hN是从5mm起到10mm以1mm为单位进行了改变。因此，实施例6-1至6-6的电极组件的截片的高度可变区间(②)的宽度分别是2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm，截片省略区间(①)是从半径4mm起到7mm的半径区间。
实施例7-1至7-6的电极组件的半径是22mm，芯部C的半径是2mm。在截片61的高度可变区间(②)，截片的最小高度h1相同均为3mm，截片的最大高度hN是从5mm起到10mm以1mm为单位进行了改变。因此，实施例7-1至7-6的电极组件的截片的高度可变区间(②)的宽度分别是2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm，截片省略区间①是从半径2mm起到5mm的半径区间，全部相同。
图10e是示出了对于实施例6-1至6-6和实施例7-1至7-6，在形成于电极组件的上部的阳极的弯折表面区域F，对沿半径方向测量的截片的层叠数进行计数的结果的图表。在阴极的弯折表面区域，也表示出实质上相同的结果。
在图10e，图表(a)示出了对于实施例6-1至6-6，在弯折表面区域F，对沿半径方向测量的截片的层叠数进行计数的结果，图表(b)示出了对于实施例7-1至7-6，在弯折表面区域F，对沿半径方向测量的截片的层叠数进行计数的结果。
参照图10e，截片的层叠数均匀区间b1在多个实施例整体上共同出现。层叠数均匀区间b1是图表中平坦的区域的半径区间。当截片的最小高度h1相同时，层叠数均匀区间b1的半径方向长度随着截片的最大高度hN的减少而增加。另一方面，在层叠数均匀区间b1，截片的层叠数随着截片的最大高度hN的增加而增加。在多个实施例中，可以确认与层叠数均匀区间b1相邻的层叠数减少区间b2。
在多个实施例中，在层叠数均匀区间b1，截片的层叠数均为10以上。优选地，截片的层叠数在10以上的区域可以设定为优选的焊接目标区域。
在多个实施例中，层叠数均匀区间b1从截片的高度可变区间(②)开始的半径点开始。在实施例6-1至6-6，截片的高度可变区间(②)开始的半径是7mm，在实施例7-1至7-6，截片的高度可变区间(②)开始的半径是5mm。
下面的表6示出了对于实施例6-1至6-6和实施例7-1至7-6，算出了包括相对于层叠数均匀区间开始的半径点7mm、5mm起到电极组件的最外侧点22mm的长度的层叠数均匀区间的长度的比率e/f、截片的高度可变区间②的长度相对于层叠数均匀区间开始的半径点7mm、5mm起到电极组件的最外侧点22mm的长度的比率d/f等在内的各种参数的结果。
<表6>
Figure BDA0003478703750000491
参照图10a和表6的实施例6-6和实施例7-6，在截片的高度可变区间②，截片的最小高度h1以及最大高度hN分别相同，分别为3mm以及10mm。需要说明的是，与实施例7-6相比，实施例6-6的芯部的半径大2mm。因此，与实施例7-6相比，实施例6-6的层叠数均匀区间e和截片区间f小2mm，在层叠数均匀区间，截片的层叠数相同。这样的结果是芯部的半径差异带来的。根据表6示出的结果可以得知，当截片的高度可变区间②的宽度相同时，芯部的半径a越小，高度可变区间②的比率d/f越减少，相反，层叠数均匀区间的比率e/f增加。
参照表6可以得知，截片的层叠数是13至26，截片的高度可变区间②的比率d/f是12％至47％，层叠数均匀区间的长度比率e/f是40％至76％。并且，相对于除了芯部之外的电极组件的半径b-a的、截片省略区间(①)的比率c/(b-a)是15％至17％。并且，与截片省略区间(①)对应的电极区域的长度相对于电极总长度的比率是6％，与高度可变区间(②)对应的电极区域的长度相对于电极总长度的比率是7％至32％，以及与高度均匀区间(③)对应的电极区域的长度相对于电极总长度的比率是59％至83％。
具有1865、2170的形状系数的圆筒形电池的电极组件的半径约为9mm至10mm。因此，无法如多个实施例那样将截片区间f的半径方向长度确保在15mm至17mm的程度，无法在将截片省略区间c(图10a的①)的长度确保在3mm程度的情况下将截片的层叠数在10以上的层叠数均匀区间e的长度确保在6mm至13mm的程度。这是因为在现有的圆筒形电池中，在将芯部的半径设计成与多个实施例相同的2mm至4mm的情况下，能够配置截片的半径区间实质上只有5mm至8mm。并且，在现有的圆筒形电池中，电极的卷取方向长度是600mm至980mm的程度。这样的较短的电极长度只是多个实施例中的电极长度(阳极是3948mm，阴极是4045mm)的约15％至24％的程度。因此，对于参数h、i以及j的数值范围也无法基于现有的圆筒形电池的设计规格容易导出。
综合考虑表4至表6的数据，截片的层叠数均匀区间中的截片的层叠数可以是11至26。并且，截片的高度可变区间②的比率d/f可以是6％至47％。并且，层叠数均匀区间的比率e/f可以是31％至82％。并且，截片省略区间(①)的长度相对于除了芯部之外的电极组件的半径的比率c/(b-a)可以是15％至35％。并且，与截片省略区间(①)对应的电极区域的长度相对于电极总长度(卷取方向长度)的比率可以是6％至20％。并且，与截片的高度可变区间(②)对应的电极区域的长度相对于电极总长度的比率可以是3％至32％。并且，与截片的高度均匀区间(③)对应的电极区域的长度相对于电极总长度的比率可以是59％至87％。
另一方面，通过表4至表6说明的多个参数可以根据包括芯部的半径a；电极组件的半径b；在截片的高度可变区间(②)中的最小高度h1和最大高度hN；每增加半径1mm时的截片的高度变化量△h；阳极、阴极以及分离膜的厚度等在内的设计因子发生变化。
因此，截片的层叠数均匀区间中的截片的层叠数可以扩张到10至35。截片的高度可变区间(②)的比率d/f可以扩张到1％至50％。并且，层叠数均匀区间的比率e/f可以扩张到30％至85％。并且，截片省略区间(①)的长度相对于除了芯部之外的电极组件的半径的比率c/(b-a)可以扩张到10％至40％。并且，与截片省略区间(①)对应的电极区域的长度相对于电极总长度(卷取方向长度)的比率可以扩张到1％至30％。并且，与截片的高度可变区间(②)对应的电极区域的长度相对于电极总长度的比率可以扩张到1％至40％。并且，与截片的高度均匀区间(①)对应的电极区域的长度相对于电极总长度的比率可以扩张到50％至90％。在上述实施例中，在高度可变区间(②)和高度均匀区间(③)中包含的截片的最大高度(hN)的高度索引N是2至8。例如，参照表4，关于实施例1-1和实施例1-7的高度索引N是2和8。然而，高度索引N在电极组件的半径方向上可根据截片的高度变化量△h而不同。在高度可变区间(②)的半径方向长度固定时，如果截片的高度变化量△h减少，则随之高度索引N增加，相反的情况下也可以的。优选地，高度索引N扩张至2至20，选择性地，还扩张至2至30。
在形成于电极组件的上部和下部的弯折表面区域F中，层叠数均匀区间可以作为集电体的焊接目标区域使用。
优选地，集电体的焊接区域在电极组件的半径方向上与层叠数均匀区间重叠至少50％以上，重叠比率越高越好。
优选地，在集电体的焊接区域中，与层叠数均匀区间不重叠的剩下的区域可以在半径方向上与层叠数减少区间重叠，其中，层叠数减少区间与层叠数均匀区间相邻。
更加优选地，在集电体的焊接区域中，与层叠数均匀区间不重叠的剩下的区域可以与在层叠数减少区间中截片的重叠数在10以上的区域重叠。
如果在截片的层叠数在10以上的区域焊接集电体，则在焊接强度的方面以及焊接时能够防止分离膜或活性物质层受损的方面较为理想。尤其是，利用渗透特性较高的高输出激光焊接集电体时有用。
如果利用激光焊接截片重叠有10张以上的层叠数均匀区间和集电体，则即使为了提高焊接质量而加大激光的输出，层叠数均匀区间吸收激光能量的大部分，形成焊缝，所以能够防止弯折表面区域F下面的分离膜和活性物质层因激光而受损的现象。
并且，照射激光的区域的截片的层叠数达到10以上，所以焊缝形成为充分的体积和厚度。因此，能够充分地确保焊接强度，焊接界面的电阻也降低至适合快速充电的程度。
在焊接集电体时，可以根据弯折表面区域F和集电体之间的期望的焊接强度来确定激光的输出。焊接强度与截片的层叠数成正比地增加。这是因为，随着层叠数增加，通过激光形成的焊缝的体积变大。集电体的原料和截片的原料一起溶解从而形成焊缝。因此，如果焊缝的体积大，则集电体与弯折表面区域的结合更加坚固，焊接界面的接触电阻下降。
优选地，焊接强度可以在2kgf/cm2以上，更加优选地可以在4kgf/cm2以上。最大焊接强度可依赖于激光焊接设备的输出而不同。在一个实施例中，优选地，焊接强度可以设定在8kgf/cm2以下，更加优选地设定在6kgf/cm2以下。然而，本发明不限于此。
在焊接强度满足上述数值范围的情况下，即使沿卷取轴方向以及/或者半径方向对电极组件施加有很强的振动，焊接界面的物性也不会下降，焊缝的提价足够大，还能够降低焊接界面的电阻。
用于满足焊接强度条件的激光的输出因激光设备的不同而有些差异，可以在250W至320W的范围或者对应的设备所提供的激光最高输出规模的40％至100％的范围内适当地调节。
焊接强度可以定义为集电体开始从弯折表面区域F分离时的集电体的每单位面积的拉力kgf/cm2。具体地，在结束集电体的焊接之后，向集电体施加拉力，并且可以逐渐加大拉力大小。拉力一旦超过阈值，则截片开始从焊接界面分离。这时，施加于集电体的拉力除以集电体的面积的值相当于焊接强度。
在弯折表面区域F，截片层叠有多个层，根据上述的多个实施例，截片的层叠数可以从最小10张增加到最高35张。
构成无涂层部43的阳极集电体(箔)的厚度可以在10um至25um的范围内，构成无涂层部43的阴极集电体(箔)的厚度可以在5um至20um的范围内。因此，阳极的弯折表面区域F可以包括截片的总层叠厚度为100um至875um的区域。并且，在阴极的弯折表面区域F，可以包括截片的总层叠厚度为50um至700um的区域。
图10f是根据本发明的实施例在截片61、61'的弯折表面区域F示出了层叠数均匀区间b1和层叠数减少区间b2的电极组件的上部俯视图。
参照图10，以粗的实线表示的两个圆之间的区域相当于截片的弯折表面区域F，一点虚线表示的两个圆之间的区域相当于截片的层叠数为10以上的层叠数均匀区间b1，层叠数均匀区间b1的外侧区域相当于层叠数减少区间b2。
在一例中，如果集电体Pc焊接于弯折表面区域F，则集电体Pc的表面出现焊接图案Wp。焊接图案Wp可以是线图案或者点图案的排列。焊接图案Wp相当于焊接区域，沿半径方向，可以与截片的层叠数均匀区间b1重叠50％以上。因此，焊接图案Wp的一部分可以包含在层叠数均匀区间b1，焊接图案Wp的剩下部分可以包含在层叠数均匀区间b1外侧的层叠数减少区间b1。当然，为了使得焊接强度最大化，降低焊接区域的电阻，还可以使整个焊接图案Wp与层叠数均匀区间b1重叠。
弯折表面区域F的面积可以定义为截片的层叠数均匀区间b1的面积和层叠数减少区间b2的面积之和的面积。层叠数均匀区间b1的比率e/f是30％至85％，优选是31％至82％，所以相对于弯折表面区域F的面积的、层叠数均匀区间b1的面积的比率可以是9％(302/1002)至72％(852/1002)，优选是10％(312/1002)至67％(822/1002)。
优选地，集电体Pc与弯折表面区域F接触的部分的边缘可以覆盖高度均匀区间(③)的最后一个卷绕圈中向芯部C侧弯折的截片61、61'的端部。在这种情况下，在截片61、61'被集电体Pc按压的状态下形成焊接图案Wp，从而集电体Pc和弯折表面区域F牢固地结合。其结果，在卷绕轴方向层叠的多个截片61、61'彼此紧密紧贴，从而焊接界面中的电阻也下降，能够防止截片61、61'的悬浮现象。
另一方面，截片的弯折方向还可以与上述的方向相反。即，截片可以从芯部侧向外周侧弯折。在这种情况下，截片的高度沿卷取方向(X轴)方向变化的模式可以与上述的多个实施例(多个变形例)相反。例如，截片的高度可以随着从芯部趋近外周侧阶段性变低。并且，应用于第一部分B1的结构和应用于第二部分B3的结构可以彼此切换。优选地，截片的高度变化模式可以设计成截片的高度随着从芯部侧趋近外周侧阶段性减少，而且在与电极组件的外周最接近的截片向外周侧弯折时截片的端部不会突出到电极组件的外周之外。
上述的多个实施例(多个变形例)的电极结构可以应用于包含在凝胶卷类型或技术领域所公知的其他类型的电极组件中的不同极性的第一电极以及第二电极中的至少一个。并且，在第一电极以及第二电极中的任意一个上应用了多个实施例(多个变形例)的电极结构的情况下，另一个电极中可以应用现有的电极结构。并且，应用于第一电极以及第二电极的电极结构可以不同，彼此不相同。
作为一例，当第一电极和第二阴极分别是阳极以及阴极时，第一电极中可以应用多个实施例(多个变形例)中的任意一个，第二电极中应用现有的电极结构(参照图1)。
作为另一例，当第一电极和第二阴极分别是阳极以及阴极时，第一电极中可以选择性地应用多个实施例(多个变形例)中的任意一个，第二电极中可以选择性地应用多个实施例(多个变形例)中的任意一个。
在本发明中，涂覆在阳极的阳极活性物质和涂覆在阴极的阴极活性物质可以使用本领域中公知的活性物质，不受限制。
在一例中，阳极活性物质可以包括以一般化学式A[AxMy]O2+z表示的碱性金属化合物(A包括Li、Na以及K中的至少一个以上的元素；M包括选自Ni、Co、Mn、Ca、Mg、Al、Ti、Si、Fe、Mo、V、Zr、Zn、Cu、Al、Mo、Sc、Zr、Ru以及Cr的至少一个以上的元素；x≥0，1≤x+y≤2，-0.1≤z≤2；化学计量系数x、y以及z以使得化合物维持电气中性的方式选择)。
在另一例中，阳极活性物质可以是US6,677,082、US6,680,143等中公开的碱性金属化合物xLiM1O2-(1-x)Li2M2O3(M1包括具有平均氧化状态3的至少一个以上的元素；M2包括具有平均氧化状态4的至少一个以上的元素；0≤x≤1)。
在又一例中，阳极活性物质可以是以一般化学式LiaM1 xFe1-xM2yP1-yM3zO4-z(M1包括选自Ti、Si、Mn、Co、Fe、V、Cr、Mo、Ni、Nd、Al、Mg以及Al的至少一个以上的元素；M2包括选自Ti、Si、Mn、Co、Fe、V、Cr、Mo、Ni、Nd、Al、Mg、Al、As、Sb、Si、Ge、V以及S的至少一个以上的元素；M3包括选择性地包括F的卤族元素；0<a≤2，0≤x≤1，0≤y<1，0≤z<1；化学计量系数a、x、y以及z以使得化合物维持电气中性的方式选择)或者Li3M2(PO4)3[M包括选自Ti、Si、Mn、Fe、Co、V、Cr、Mo、Ni、Al、Mg以及Al的至少一个元素]表示的锂金属磷酸盐。
优选地，阳极活性物质可以包括一次粒子以及/或者一次粒子凝集的二次粒子。
在一例中，阴极活性物质可以使用碳材料、锂金属或者锂金属化合物、硅或者硅化合物、锡或者锡化合物等。电位小于2V的TiO2、SnO2等金属氧化物也可以作为阴极活性物质使用。作为碳材料可以使用低结晶碳、高结晶碳等。
分离膜可以使用多孔性高分子薄膜，例如可以单独应用以乙烯单体聚合物、丙烯单体聚合物、乙烯/丁烯共聚物、乙烯/己烯共聚物、乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物等聚烯烃系高分子制造的多孔性高分子薄膜，或者将它们层叠使用。作为另一例，分离膜可以使用通常的多孔性无纺布，例如高熔点的玻璃纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维等构成的无纺布。
分离膜的至少一侧表面可以包括无机物颗粒的涂层。并且，还可以是分离膜本身以无机物颗粒的涂层构成。构成涂层的颗粒可以具有与粘合剂结合的结构，以使相邻的颗粒之间存在粒间体积(interstitial volume)。
无机物颗粒可以以介电常数在5以上的无机物构成。作为非限制性例子，上述无机物颗粒可以包括选自由Pb(Zr、Ti)O3(PZT)、Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT)、PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT)、BaTiO3、hafnia(HfO2)、SrTiO3、TiO2、Al2O3、ZrO2、SnO2、CeO2、MgO、CaO、ZnO以及Y2O3构成的群的至少一个以上的物质。
下面详细说明根据本发明实施例的电极组件的结构。
图11是沿Y轴方向(卷取轴方向)截断了将第一实施例的电极40应用于第一电极(阳极)以及第二电极(阴极)的凝胶卷类型的电极组件80的截面图。
电极组件80可以按照通过图2说明的卷取工艺制造。为了便于说明，详细示出了向分离膜之外延伸的第一无涂层部43a以及第二无涂层部43b的突出结构，并且省略了第一电极、第二电极以及分离膜的卷取结构。向上部突出的第一无涂层部43a是从第一电极延伸的，向下部突出的第二无涂层部43b是从第二电极延伸的。
简要示出了第一无涂层部以及第二无涂层部43a、43b的高度的变化模式。即，根据截面被截断的位置的不同，无涂层部的高度可以不规则的变化。作为一例，如果梯形截片61、61'的侧边或截断槽63被截断，则截面中的无涂层部高度H比截片61、61'的高度低。因此，应该理解为在示出电极组件的截面的附图中示出的无涂层部的高度对应于包含在各卷绕圈中的无涂层部的高度(图7b以及图8b的H)的平均。
参照图11，第一无涂层部43a包括与电极组件80的芯部相邻的第一部分B1、与电极组件80的外周表面相邻的第二部分B3、夹在第一部分B1以及第二部分B3之间的第三部分B2。
第二部分B3的高度(Y轴方向的长度)比第三部分B2的高度相对低。因此，能够防止在电池外壳的卷边部在第二部分B3附近被加压的过程中卷边部和第二部分B3彼此接触而出现内部短路的现象。
第二无涂层部43b具有与第一无涂层部43a相同的结构。在一变形例中，第二无涂层部43b可以具有现有的电极结构或者其它多个实施例(多个变形例)的电极结构。
第一无涂层部43a和第二无涂层部43b的端部81可以在电极组件80的半径方向弯折，例如从外周侧向芯部侧弯折。这时，第二部分B3实质上可以不弯折。
图12是沿Y轴方向(卷取轴方向)截断了将第二实施例的电极45应用于第一电极(阳极)以及第二电极(阴极)的凝胶卷类型的电极组件90的截面图。
参照图12，第一电极的第一无涂层部43a包括与电极组件90的芯部相邻的第一部分B1、与电极组件90的外周表面相邻的第二部分B3、以及夹在第一部分B1以及第二部分B3之间的第三部分B2。
第二部分B3的高度比第三部分B2的高度相对低，随着从芯部侧趋近外周侧逐渐减少或者阶段性减少。因此，能够防止在电池外壳的卷边部在第二部分B3附近被加压的过程中卷边部和第二部分B3彼此接触而出现内部短路的现象。
第二无涂层部43b具有与第一无涂层部43a相同的结构。在一变形例中，第二无涂层部43b可以具有现有的电极结构或其它的多个实施例(多个变形例)的电极结构。
第一无涂层部43a和第二无涂层部43b的端部91可以向电极组件90的半径方向弯折，例如可以从外周侧向芯部侧弯折。这时，第二部分B3的最外侧92可以实质上不弯折。
图13是沿Y轴方向(卷取轴方向)截断了将第三实施例至第五实施例(它们的多个变形例)的多个电极50，60、70中的任意一个应用于第一电极(阳极)以及第二电极(阴极)的凝胶卷类型的电极组件100的截面图。
参照图13，第一电极的无涂层部43a包括与电极组件100的芯部相邻的第一部分B1、与电极组件100的外周表面相邻的第二部分B3、以及夹在第一部分B1以及第二部分B3之间的第三部分B2。
第一部分B1的高度比第三部分B2的高度相对低。并且，在第三部分B2中位于最内侧的无涂层部43a的弯折长度与第一部分B1的半径方向长度R相同或更短。弯折长度H相当于从无涂层部43a弯折的点起到无涂层部43a的上端的距离。在变形例中，弯折长度H可以比将第一部分B1的半径方向长度R和芯部102的半径的10％相加的值小。
因此，即使第三部分B2被弯折，电极组件100的芯部102还是向外部开放直径的90％以上。芯部102是位于电极组件100的中心的空腔(cavity)。如果芯部102没有被堵塞，电解质注入工序中不存在困难，提高电解液注入效率。并且，通过芯部102插入焊接夹具，从而能够简单地进行阴极(或者阳极)侧的集电体和电池外壳(或者铆钉端子)之间的焊接工序。
第二部分B3的高度比第三部分B2的高度相对低。因此，能够防止在电池外壳的卷边部在第二部分B3附近被加压的过程中卷边部和第二部分B3彼此接触而出现内部短路的现象。
在一变形例中，与图13不同地，第二部分B3的高度可以逐渐减少或者阶段性减少。并且，在图13，第三部分B2的外周侧一部分的高度相同，但是，第三部分B2的高度可以从第一部分B1和第三部分B2的边界起到第三部分B2和第二部分B3的边界为止逐渐增加或者阶段性增加。当第三部分B2被分割为多个截片时，无涂层部43a的高度发生变化的区间相当于截片的高度可变区间(图10a的②)。
第二无涂层部43b具有与第一无涂层部43a相同的结构。在一变形例中，第二无涂层部43b可以具有现有的电极结构或其它的多个实施例(多个变形例)的电极结构。
第一无涂层部43a和第二无涂层部43b的端部101可以向电极组件100的半径方向弯折加工，例如可以从外周侧向芯部侧弯折加工。这时，第一部分B1和第二部分B3实质上不弯折。
在第三部分B2包括多个截片的情况下，缓解弯折应力，能够防止弯折点附近的无涂层部43a被撕裂或者非正常地变形。并且，在截片的宽度以及/或者高度以及/或者分开间隔根据上述的实施例的数值范围得到调节的情况下，多个截片重叠为多层以便在向芯部侧弯折时能够确保充分的焊接强度，在弯折表面区域不会形成空的孔(空隙)。
图14是沿Y轴方向(卷取轴方向)截断了根据本发明又一实施例的电极组件110的截面图。
参照图14，与图13的电极组件100相比，电极组件110的第二部分B3的高度与第三部分B2的最外侧高度实质上相同，除此之外，剩下的构成实质上相同。
第二部分B3可以包括多个截片。关于多个截片的构成与关于电极的第四实施例以及第五实施例(多个变形例)实质上相同。
在电极组件110中，第一部分B1的高度比第三部分B2的高度相对低。并且，第三部分B2中位于最内侧的无涂层部的弯折长度H与第一部分B1的半径方向的长度R相同或更短。优选地，第一部分B1可以是没有截片的截片省略区间(图10a的①)。在变形例中，弯折长度H可以比将第一部分B1的半径方向长度R和芯部102的半径的10％相加的值小。
因此，即使第三部分B2被弯折，电极组件110的芯部112向外部开放直径的90％以上。如果芯部112没有被堵塞，则电解质注入工序中不存在困难，提高电解液注入效率。并且，通过芯部112插入焊接夹具，从而能够简单地进行阴极(或者阳极)侧的集电体和电池外壳(或者端子)之间的焊接工序。
在一变形例中，第三部分B2的高度从芯部侧趋近外周侧逐渐增加或者阶段性增加的结构可以扩张到第二部分B3。在这种情况下，无涂层部43a的高度可以从第一部分B1和第三部分B2的边界起到电极组件110的最外侧表面逐渐增加或者阶段性增加。
第二无涂层部43b具有与第一无涂层部43a相同的结构。在一变形例中，第二无涂层部43b可以具有现有的电极结构或其它的多个实施例(多个变形例)的电极结构。
第一无涂层部43a和第二无涂层部43b的端部111可以向电极组件110的半径方向弯折加工，例如可以从外周侧向芯部侧弯折加工。这时，第一部分B1实质上不弯折。
在第三部分B2以及第二部分B3包含多个截片的情况下，缓解弯折应力，从而能够防止弯折点附近的无涂层部43a、43b被撕裂或非正常地变形。并且，在截片的宽度以及/或者高度以及/或者分开间隔根据上述的实施例的数值范围得到调节的情况下，多个截片重叠为多层以便在向芯部侧弯折时能够确保充分的焊接强度，在弯折表面区域不会形成空的孔(空隙)。
图15是沿Y轴方向(卷取轴方向)截断了根据本发明又一实施例的电极组件120的截面图。
参照图15，电极组件120与图13的电极组件100的区别在于，第三部分B2的高度具有先逐渐增加或者阶段性增加之后减少的模式，剩下的构成实质上相同。可以将第三部分B2的高度发生变化的半径区间视为截片的高度可变区间(图10a的②)。在这种情况下，截片的高度可变区间可以设计成在第三部分B2弯折时形成弯折表面区域F，以上述说明的优选的数值范围形成截片的层叠数在10以上的层叠数均匀区间。
这样的第三部分B2的高度变化可以通过包含在第三部分B2中的台阶图案(参照图6)或调节截片(参照图7a或者图8a)的高度的方式实现。
在电极组件120中，第一部分B1的高度比第三部分B2的高度相对低。并且，在第三部分B2中位于最内侧的无涂层部的弯折长度H与第一部分B1的半径方向长度R相同或更短。对应于第一部分B1的区间相当于没有截片的截片省略区间(图10a的①)。在变形例中，弯折长度H可以比将第一部分B1的半径方向长度R和芯部102的半径的10％相加的值小。
因此，即使第三部分B2向芯部侧弯折，电极组件120的芯部122还是向外部开放其直径的90％以上。如果芯部122没有被堵塞，则电解质注入工序中不存在困难，提高电解液注入效率。并且，通过芯部112插入焊接夹具，从而能够简单地进行阴极(或者阳极)侧的集电体和电池外壳(或者端子)之间的焊接工序。
并且，第二部分B3的高度比第三部分B2的高度相对低，优选地，第二部分B3可以不形成截片。因此，能够防止在电池外壳的卷边部在第二部分B3附近被加压的过程中卷边部和第二部分B3彼此接触而出现内部短路的现象。在一变形例中，第二部分B3的高度可以向外周侧逐渐减少或者阶段性减少。
第二无涂层部43b具有与第一无涂层部43a相同的结构。在变形例中，第二无涂层部43b可以具有现有的电极结构或其它的多个实施例(多个变形例)的电极结构。
第一无涂层部43a和第二无涂层部43b的端部121可以从电极组件120的外周侧朝芯部侧弯折加工。这时，第一部分B1和第二部分B3实质上不弯折。
在第三部分B2包括多个截片的情况下，缓解弯折应力，能够防止无涂层部43a、43b被撕裂或非正常地变形。并且，在截片的宽度以及/或者高度以及/或者分开间隔根据上述的实施例的数值范围得到调节的情况下，多个截片重叠为多层以便在向芯部侧弯折时能够确保充分的焊接强度，弯折表面区域不会形成空的孔(空隙)。
图16是沿Y轴方向(卷取轴方向)截断根据本发明又一实施例的电极组件130的截面图。
参照图16，电极组件130与图15的电极组件120的区别在于，第二部分B3的高度具有从第二部分B3和第三部分B2的边界点起朝电极组件130的最外侧表面逐渐减少或者阶段性减少的模式，剩下的构成实质上相同。
这样的第二部分B3的高度变化可以通过将包含在第三部分B2的台阶图案(参照图6)扩张到第二部分B3，同时将图案的高度向外周侧逐渐减少或者阶段性减少来实现。并且，在另一变形例中，第二部分B3的高度变化可以通过将第三部分B2的截片结构扩张到第二部分B3，同时将截片的高度向外周侧逐渐减少或者阶段性减少来实现。
在电极组件130中，第一部分B1的高度比第三部分B2的高度相对低。并且，在第三部分B2中位于最内侧的无涂层部的弯折长度H与第一部分B1的半径方向长度R相同或更小。第一部分B1相当于没有截片的截片省略区间(图10a的①)。在变形例中，弯折长度H可以比将第一部分B1的半径方向长度R和芯部102的半径的10％相加的值小。
因此，即使第三部分B2向芯部侧弯折，电极组件130的芯部132还是向外部开放其直径的90％以上。如果芯部132没有被堵塞，则电解质注入工序中不存在困难，提高电解液注入效率。并且，通过芯部132插入焊接夹具，从而能够简单地进行阴极(或者阳极)侧的集电体和电池外壳(或者端子)之间的焊接工序。
第二无涂层部43b具有与第一无涂层部43a相同的结构。在一变形例中，第二无涂层部43b可以具有现有的电极结构或其它的多个实施例(多个变形例)的电极结构。
第一无涂层部43a和第二无涂层部43b的端部131可以从电极组件130的外周侧向芯部侧弯折加工。这时，第一部分B1实质上不弯折。
在第三部分B2以及第二部分B3包括多个截片的情况下，缓解弯折应力，能够防止弯折点附近的无涂层部43a、43b被撕裂或非正常地变形。并且，截片的宽度以及/或者高度以及/或者分开间隔根据上述的实施例的数值范围得到调节的情况下，多个截片重叠为多层以便在向芯部侧弯折时能够确保充分的焊接强度，弯折表面区域不会形成空的孔(空隙)。
另一方面，在上述的多个实施例(多个变形例)中，第一无涂层部43a和第二无涂层部43b的端部可以从芯部侧向外周侧弯折。在这种情况下，第二部分B3被设计成没有截片的截片省略区间(图10a的①)，优选地，不会向外周侧弯折。并且，第二部分B3的半径方向的宽度可以与第三部分B2的最外侧无涂层部(或者截片)弯折的长度相同或更大。只有这样在第三部分B2的最外侧无涂层部(或者截片)向外周侧弯折时，弯折部位的端部才不会超过电极组件的外周面而向电池外壳的内表面突出。并且，截片结构的变化模式可以与上述的多个实施例(多个变形例)相反。例如，截片的高度可以从芯部侧趋近外周侧阶段性增加或者逐渐增加。即，从电极组件的外周侧向芯部侧，依次配置截片省略区间(图10a的①)、截片的高度可变区间(图10a的②)以及截片的高度均匀区间(图10a的③)，从而使得在弯折表面区域，以优选的数值范围出现截片的层叠数在10以上的层叠数均匀区间。
根据本发明实施例的多种电极组件结构可以应用于圆筒形电池。
优选地，圆筒形电池可以是例如形状系数的比值(圆筒形电池的直径除以高度的值，即定义为直径Φ与高度H的比值)大约大于的圆筒形电池。其中，形状系数是表示示出圆筒形电池的直径以及高度的值。
优选地，圆筒形电池的直径可以是40mm至50mm，高度可以是60mm至130mm。根据一实施例的圆筒形电池的形状系数，例如可以是46110、4875、48110、4880、4680。在示出形状系数的数值中，前面的两个数字表示电池的直径，剩下的数字表示电池的高度。
在形状系数的比值超过0.4的圆筒形电池中应用具有无极耳结构的电极组件的情况下，在弯折无涂层部时，向半径方向施加的应力较大，无涂层部容易被撕裂。并且，为了在无涂层部的弯折表面区域焊接集电体时确保充分的焊接强度并且降低电阻，在弯折表面区域需要充分地增加无涂层部的层叠数。这样的要求条件可以通过根据本发明的多个实施例(多个变形例)的电极和电极组件实现。
根据本发明一实施例的电池是大致圆筒形形状的电池，可以是其直径约为46mm、其高度约为110mm、形状系数的比值为0.418的圆筒形电池。
根据另一实施例的电池是大致圆筒形形状的电池，可以是其直径约为48mm、其高度约为75mm、形状系数的比值为0.640的圆筒形电池。
根据又一实施例的电池是大致圆筒形形状的电池，可以是其直径约为48mm、其高度约为110mm、形状系数的比值为0.436的圆筒形电池。
根据又一实施例的电池是大致圆筒形形状的电池，可以是其直径约为48mm、其高度约为80mm、形状系数的比值为0.600的圆筒形电池。
根据又一实施例的电池是大致圆筒形形状的电池，可以是其直径约为46mm、其高度约为80mm、形状系数的比值为0.575的圆筒形电池。
以前使用了形状系数的比值约为0.4以下的电池。即，以前使用了例如1865电池、2170电池等。1865电池的情况下，直径约为18mm，其高度约为65mm，形状系数的比值是0.277。2170电池的情况下，直径约为21mm，其高度约为70mm，形状系数的比值是0.300。
下面，对根据本发明实施例的圆筒形电池进行详细说明。
图17是沿Y轴方向截断根据本发明一实施例的圆筒形电池140的截面图。
参照图17，根据本发明一实施例的圆筒形电池140包括包含第一电极、分离膜以及第二电极的电极组件141、收纳电极组件141的电池外壳142以及对电池外壳142的开放端部进行密封的密封件143。
电池外壳142是上方形成有开口部的圆筒形的容器。电池外壳142由铝、钢、不锈钢等具有导电性的金属材质构成。电池外壳142在表面可以形成有镍涂层。电池外壳142通过上端开口部在内侧空间收容电极组件141，还一起收容电解质。
电解质可以是具有A+B-等结构的盐。其中，A+包括Li+、Na+、K+等碱性金属阳离子或由它们的组合构成的离子。另外，B-包括选自由F-、Cl-、Br-、I-、NO3 -、N(CN)2 -、BF4 -、ClO4 -、AlO4 -、AlCl4 -、PF6 -、SbF6 -、AsF6 -、BF2C2O4 -、BC4O8 -、(CF3)2PF4--、(CF3)3PF3 -、(CF3)4PF2 -、(CF3)5PF-、(CF3)6P-、CF3SO3 -、C4F9SO3、CF3CF2SO3 --、(CF3SO2)2N-、(FSO2)2N-、CF3CF2(CF3)2CO-、(CF3SO2)2CH-、(SF5)3C-、(CF3SO2)3C-、CF3(CF2)7SO3 -、CF3CO2 -、CH3CO2、SCN-以及(CF3CF2SO2)2N--构成的群的任意一个以上的阴离子。
电解质还可以溶解于有机溶剂中使用。作为有机溶剂可以使用碳酸丙烯酯(propylene carbonate，PC)、碳酸乙烯酯(ethylenecarbonate，EC)、碳酸二乙酯(diethylcarbonate，DEC)、碳酸二甲酯(dimethyl carbonate，DMC)、碳酸二丙酯(dipropylcarbonate，DPC)、二甲亚砜(dimethyl sulfoxide)、乙腈(acetonitrile)、乙二醇二甲醚(dimethoxyethane)、二乙氧基乙烷(diethoxyethane)、四氢呋喃(tetrahydrofuran)、N-甲基吡咯烷酮(Nmethyl2pyrrolidone，NMP)、乙基甲基碳酸酯(ethyl methyl carbonate，EMC)、γ-丁内酯(γbutyrolactone)或者它们的混合物。
电极组件141可以具有凝胶卷形状，但是本发明不限于此。如图2示出，将下部分离膜、第一电极、上部分离膜以及第二电极依次层叠至少一次形成的层叠体以卷取轴C为基准卷取，从而可以制造出电极组件141。
第一电极和第二电极的极性不同。即如果一个带有阳极性，则另一个带有阴极性。第一电极和第二电极中的至少一个可以具有根据上述的多个实施例(多个变形例)的电极结构。并且，第一电极和第二电极中的另一个可以具有现有的电极结构或者根据多个实施例(多个变形例)的电极结构。包含在电极组件141中的电极对(pair)不限定于一个，还可以有两个以上。
电极组件141的上部和下部分别突出有第一电极的第一无涂层部146a和第二电极的第二无涂层部146b。第一电极具有第一实施例(变形例)的电极结构。因此，第一无涂层部146a比第二部分B3的高度不同的部分的无涂层部高度低。第二部分B3与电池外壳142的内表面、尤其是与卷边部147分开规定间隔。因此，第一电极的第二部分B3不会接触到与第二电极电连接的电池外壳142，从而防止电池140的内部短路。
第二电极的第二无涂层部146b可以具有与第一无涂层部146a相同的结构。在另一变形例中，第二无涂层部146b可以选择性地具有根据多个实施例(多个变形例)的电极的无涂层部结构。
密封件143可以包括具有板状的盖143a、向盖143a和电池外壳142之间提供气密性且具有绝缘性的第一垫143b以及与上述盖143a电结合以及机械结合的连接板143c。
盖143a是以具有导电性的金属材质构成的部件，覆盖电池外壳142的上端开口部。盖143a与第一电极的无涂层部146a电连接，与电池外壳142通过第一垫143b实现电绝缘。因此，盖143a可以起到圆筒形电池140的第一电极端子、例如阳极的功能。
盖143a放在形成于电池外壳142的卷边部147上，通过压接部148得到固定。盖143a与压接部148之间可以夹着第一垫143b，用于确保电池外壳142的气密性且实现电池外壳142与盖143a之间的电绝缘。盖143a可以具备从其中心向上方突出形成的突出部143d。
电池外壳142与第二电极的第二无涂层部146b电连接。因此，电池外壳142具有与第二电极相同的极性。如果第二电极具有阴极性，则电池外壳142也具有阴极性。
电池外壳142在上端具备卷边部147以及压接部148。卷边部147是将电池外壳142的外周面周长压入形成。卷边部147防止收容在电池外壳142内部的电极组件141通过电池外壳142的上端开口部逃出来，还可以起到用于放置密封件143的支承部的功能。
卷边部147的内表面与第一电极的第二部分B3分开规定间隔。更加具体地，卷边部147的内表面的下端与第一电极的第二部分B3分开规定间隔。并且，第二部分B3的高度较低，所以即使在为了形成卷边部147而在外部压入电池外壳142时第二部分B3实质上也不受影响。因此，第二部分B3不会受到卷边部147等其它构成元素的压迫，从而防止电极组件141的局部形状发生变形，能够防止圆筒形电池140内部的短路。
优选地，在将卷边部147的压入深度定义为D1，从电池外壳142的内表面起到第二部分B3和第三部分B2的边界点的半径方向的长度定义为D2时，可以满足关系式D1≤D2。在这种情况下，在为了形成卷边部147而压入电池外壳142时，实质上防止第二部分B3受损。
压接部148形成在卷边部147的上部。压接部148具有以包围配置在卷边部147上的盖143a的外周面以及盖143a的上表面的一部分的方式延伸并弯折的形状。
圆筒形电池140还可以包括第一集电体144以及/或者第二集电体145以及/或者绝缘体146。
第一集电体144结合于电极组件141的上部。第一集电体144以铝、铜、钢、镍等具有导电性的金属材质构成，与第一电极的第一无涂层部146a电连接。电连接可以通过焊接实现。第一集电体144可以连接有引线149。引线149可以向电极组件141的上方延伸后结合在连接板143c，或者直接结合在盖143a的下表面。引线149与其它部件的结合可以通过焊接实现。
优选地，第一集电体144可以与引线149一体形成。在这种情况下，引线149可以具有从第一集电体144的中心部附近向外侧延伸的较长的板状形状。
第一集电体144可以具备在其下表面放射状形成的多个凹凸(未图示)。在具备放射状凹凸的情况下，可以按压第一集电体144从而将凹凸压入第一电极的第一无涂层部146a。
第一集电体144结合于第一无涂层部146a的端部。第一无涂层部146a和第一集电体144之间的结合可以通过例如激光焊接来实现。激光焊接可以通过融化集电体母材的局部的方式实现。在变形例中，第一集电体144和第一无涂层部146a之间的焊接可以在放置焊料的状态下实现。在这种情况下，焊料可以具有比第一集电体144和第一无涂层部146a更低的熔点。可以以电阻焊接、超声波焊接、点焊等方式代替激光焊接。
电极组件141的下表面可以结合第二集电体145。第二集电体145的一面通过焊接与第二无涂层部146b结合，相反侧一面可以通过焊接结合在电池外壳142的内侧底面上。第二集电体145和第二无涂层部146b之间的结合结构可以与第一集电体144和第一无涂层部146a之间的结合结构实质上相同。
无涂层部146a、146b并不限定于附图示出的结构。因此，无涂层部146a、146b除了可以具有现有的无涂层部结构之外，还可以选择性地具有根据多个实施例(多个变形例)的电极的无涂层部结构。
绝缘体146可以覆盖第一集电体144。绝缘体146在第一集电体144的上方覆盖第一集电体144，从而能够防止第一集电体144和电池外壳142的内表面之间直接接触。
绝缘体146具备引线孔151，以便能够抽出从第一集电体144向上方延伸的引线149。引线149通过引线孔151向上方抽出，结合在连接板143c的下表面或者盖143a的下表面。
绝缘体146的边缘周长区域夹在第一集电体144和卷边部147之间，能够固定电极组件141以及第一集电体144的结合体。由此，电极组件141以及第一集电体144的结合体的在电池140的卷取轴方向Y的移动受到限制，能够提高电池140的组装稳定性。
绝缘体146可以以具有绝缘性的高分子树脂构成。在一例中，绝缘体146可以以聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺或者聚对苯二酸丁二酯构成。
电池外壳142还可以具备形成在其下表面的排气部152。排气部152相当于电池外壳142的下表面中具有与周边区域相比更薄厚度的区域。排气部152与周边区域相比在结构上更加脆弱。因此，如果圆筒形电池140出现异常从而内部压力增加到一定程度以上，则排气部152被破裂，从而产生在电池外壳142内部的气体可以排出到外部。排气部152被破裂的内部压力可以是约15kgf/cm2至35kgf/cm2。
排气部152可以在电池外壳142的下表面以划圆的方式连续或者非连续地形成。在变形例中，排气部152可以形成为直线图案或者除此之外的其它图案。
图18是沿Y轴方向截断根据本发明的另一实施例的圆筒形电池150的截面图。
参照图18，圆筒形电池150与图17的圆筒形电池140的区别在于，在第一电极的第一无涂层部146a采用了第二实施例(变形例)的电极结构，除此之外的剩下的构成实质上相同。
参照图18，第一电极的第一无涂层部146a可以是第二部分B3的高度随着趋近电池外壳142的内表面逐渐降低或者阶段性降低的形状。优选地，连接第二部分B3的最上端的虚拟线可以具有与卷边部147的内表面相同或者相似的形状。
第二部分B3形成倾斜面。因此，在为了形成卷边部147而压入电池外壳142时，能够防止第二部分B3被卷边部147压接而受损。并且，能够抑制第二部分B3与不同极性的电池外壳142接触从而导致内部短路的现象。
圆筒形电池150的剩下的构成与上述说明的实施例(变形例)实质上相同。
无涂层部146a、146b并不限定于附图示出的结构。因此，无涂层部146a、146b除了可以具有现有的无涂层部结构之外，还可以选择性地具有根据多个实施例(多个变形例)的电极的无涂层部结构。
图19是沿Y轴方向截断根据本发明又一实施例的圆筒形电池160的截面图。
参照图19，圆筒形电池160与上述说明的圆筒形电池140、150的区别在于具有如下结构，即，连接于第一集电体144的引线149通过绝缘体146的引线孔151直接连接于密封件143的盖143a，绝缘体146和第一集电体144紧贴于盖143a的下表面，剩下的构成实质上相同。
在圆筒形电池160中，第一集电体144的直径和第三部分B2的最外侧直径比电池外壳142的最小内径小。并且，第一集电体144的直径可以与第三部分B2的最外侧直径相同或更大。
具体地，电池外壳142的最小内径可以相当于形成有卷边部147的位置中的电池外壳142的内径。这时，第一集电体144以及第三部分B2的最外侧直径比形成有卷边部147的位置中的电池外壳142的内径小。并且，第一集电体144的直径可以与第三部分B2的最外侧直径相同或更大。绝缘体146的边缘周长区域以朝下部弯折的状态夹在第二部分B3和卷边部147之间，能够对电极组件141以及第一集电体144的结合体进行固定。
优选地，绝缘体146包括覆盖第二部分B3的部分和覆盖第一集电体144的部分，连接该两个部分的部分可以具有与卷边部147的曲折形状对应地一起曲折的形状。绝缘体146实现第二部分B3和卷边部147的内表面的绝缘，同时可以实现第一集电体144和卷边部147的内表面的绝缘。
第一集电体144可以位于比卷边部147的下端更高的位置，可以结合在第一部分B1和第三部分B2。这时，卷边部147的压入深度D1比从电池外壳142的内表面起到第二部分B3和第三部分B2的边界的距离D2更短或相同。因此，第一部分B1和第三部分B2以及结合于此的第一集电体144可以位于比卷边部147的下端更高的位置。卷边部147的下端是指在电池外壳142中收容有电极组件141的部分与卷边部147之间的弯折点B。
第一部分B1和第三部分B2占据卷边部147的半径方向的内侧空间，所以可以实现电极组件141与盖143a之间的空余空间的最小化。并且，省略了原来位于电极组件141与盖143a之间的空余空间的连接板143c。因此，第一集电体144的引线149可以与盖143a的下表面直接结合。根据如上所述的结构，减少电池内的空余空间，能够增大相当于所减少的空余空间量的能量密度。
在圆筒形电池160中，与上述的实施例相同地，第一集电体144以及第二集电体145可以分别焊接于第一无涂层部以及第二无涂层部146a、146b的端部。
无涂层部146a、146b并不限定于附图示出的结构。因此，无涂层部146a、146b除了可以具有现有的无涂层部结构之外，还可以选择性地具有根据多个实施例(多个变形例)的极的无涂层部结构。
图20是沿Y轴截断了根据本发明又一实施例的圆筒形电池170的截面图。
参照图20，与图17示出的圆筒形电池140相比，圆筒形电池170的电极组件的结构实质上相同，区别在于，除了电极组件之外的剩下的结构发生了变化。
具体地，圆筒形电池170包括贯通设置有端子172的电池外壳171。通过形成在电池外壳171的封闭面(附图的上表面)的贯通孔设置端子172。端子172在放置以绝缘物质构成的第二垫173的状态下铆接于电池外壳171的贯通孔。端子172朝重力方向和相反方向向外部露出。
端子172包括端子露出部172a以及端子插入部172b。端子露出部172a向电池外壳171的封闭面的外侧露出。端子露出部172a可以位于电池外壳171的封闭面的大致中心部。端子露出部172a的最大直径可以形成为比形成在电池外壳171的贯通孔的最大直径大。端子插入部172b贯通电池外壳171的封闭面的大致中心部，从而可以与第一电极的无涂层部146a电连接。端子插入部172b的下部边缘可以铆钉(rivet)结合在电池外壳171的内侧面上。即，端子插入部172b的下部边缘可以具有朝电池外壳171的内侧面曲折的形状。端子插入部172b的下部边缘内侧包括平坦部172c。铆接的端子插入部172b下部的最大直径可以比电池外壳171的贯通孔的最大直径大。
端子插入部172b的平坦部172c可以焊接于连接在第一电极的第一无涂层部146a的第一集电体144中央部。作为焊接方法优选采用激光焊接，但是可以以超声波焊接等其它焊接方式代替。
第一集电体144与电池外壳171的内侧面之间可以夹着以绝缘物质构成的绝缘体174。绝缘体174覆盖第一集电体144的上部和电极组件141的上端边缘部分。由此，能够防止电极组件141的第二部分B3与具有不同极性的电池外壳171的内侧面接触而导致短路。
绝缘体174的厚度对应于第一集电体144的上表面与电池外壳171的堵塞部的内侧面之间的距离或者大少许(slightly)。因此，绝缘体174可以与第一集电体144的上表面和电池外壳171的堵塞部的内侧面接触。
端子172的端子插入部172b通过绝缘体174的贯通孔可以焊接在第一集电体144。形成于绝缘体174的贯通孔的直径可以比端子插入部172b的下端的铆接部的直径大。优选地，贯通孔可以使得端子插入部172b的下部和第二垫173露出。
第二垫173夹在电池外壳171与端子172之间，从而防止具有彼此不同的极性的电池外壳171和端子172彼此电接触。由此，具有大致平坦的形状的电池外壳171的上表面可以起到圆筒形电池170的第二电极端子(例如，阴极)的功能。
第二垫173包括垫露出部173a以及垫插入部173b。垫露出部173a夹在端子172的端子露出部172a与电池外壳171之间。垫插入部173b夹在端子172的端子插入部172b与电池外壳171之间。垫插入部173b在铆接(reveting)端子插入部172b时一起变形，从而可以紧贴于电池外壳171的内侧面。第二垫173例如可以以具有绝缘性的高分子树脂构成。
第二垫173的垫露出部173a可以具有以覆盖端子172的端子露出部172a的外周面的方式延伸的形状。在第二垫173覆盖端子172的外周面的情况下，能够防止在将总线等电连接部件结合于电池外壳171的上表面以及/或者端子172的过程中出现短路。虽然附图中未图示，垫露出部173a可以具有不仅覆盖端子露出部172a的外周面还一起覆盖上表面的局部的方式延伸的形状。
在第二垫173以高分子树脂构成的情况下，第二垫173可以通过热熔着结合在电池外壳171以及端子172。在这种情况下，能够加强第二垫173和端子172的结合界面以及第二垫173和电池外壳171的结合界面中的气密性。另一方面，在第二垫173的垫露出部173a具有延伸到端子露出部172a的上表面的形状的情况下，端子172可以通过插入式注射成型(insert injection molding)与第二垫173一体结合。
在电池外壳171的上表面中，除了端子172以及第二垫173所占据的区域之外的剩余区域175相当于具有与端子172相反极性的第二电极端子。
第二集电体176结合于电极组件141的下部。第二集电体176以铝、钢、铜、镍等具有导电性的金属材质构成，与第二电极的第二无涂层部146b电连接。
优选地，第二集电体176与电池外壳171电连接。为此，第二集电体176以边缘部分的至少一部分夹在电池外壳171的内侧面与第一垫178b之间的方式实现固定。在一例中，第二集电体176的边缘部分的至少一部分可以在被形成于电池外壳171下端的卷边部180的下端面支承的状态下通过焊接固定于卷边部180。在变形例中，第二集电体176的边缘部分的至少一部分可以直接焊接在电池外壳171的内壁面。
第二集电体176可以具有放射状形成于与第二无涂层部146b相对的面上的多个凹凸(未图示)。在形成有凹凸的情况下，可以按压第二集电体176将凹凸压入第二无涂层部146b。
优选地，第二集电体176和第二无涂层部146b的端部可以通过焊接结合，例如可以通过激光焊接结合。并且，第二集电体176和第二无涂层部146b的焊接部位以卷边部180的内表面为基准可以向芯部C侧分开规定间隔。
用于密封电池外壳171的下部开放端的密封件178包括具有板状的盖178a以及第一垫178b。第一垫178b使得盖178a和电池外壳171电气分离。压接部181同时固定盖178a的边缘和第一垫178b。盖178a设置有排气部179。排气部179的构成与上述的实施例(变形例)实质上相同。盖178a的下部面可以位于压接部181的下端的上部。在这种情况下，在盖178a的下部形成空间，从而顺利地实现排气。尤其是，在以压接部181朝向重力方向的方式设置了圆筒形电池170的情况下有用。
优选地，盖178a以具有导电性的金属材质构成。但是，盖178a与电池外壳171之间夹着第一垫178b，所以盖178a不具有电气极性。密封件178主要起到密封电池外壳171下部的开放端并且在电池170的内部压力增加到阈值以上时排出气体的功能。内部压力的阈值是15kgf/cm2至35kgf/cm2。
优选地，与第一电极的第一无涂层部146a电连接的端子172作为第一电极端子使用。并且，通过第二集电体176与第二电极的第二无涂层部146b电连接的电池外壳171的上部表面中的除了端子172之外的部分175作为极性与第一电极端子不同的第二电极端子使用。这样，在两个电极端子位于圆筒形电池170的上部的情况下，能够将总线等电连接部件仅配置在圆筒形电池170的一侧。由此可以实现电池组结构的简单化以及能量密度的提高。并且，作为第二电极端子使用的部分175具有大致平坦的形状，所以能够确保适合连接总线等电连接部件的充分的连接面积。由此，圆筒形电池170能够将电连接部件的连接部位中的电阻降低至优选的程度。
另一方面，电极组件141的结构和无涂层部结构不限定于附图示出的结构，可以以上述的多个实施例(多个变形例)的结构来代替。
图21是沿Y轴截断了根据本发明又一实施例的圆筒形电池180的截面图。
参照图21，圆筒形电池180的电极组件141的结构与图18示出的圆筒形电池150实质上相同，除了电极组件141之外的剩下的构成与图20示出的圆筒形电池170实质上相同。
因此，关于圆筒形电池150、170的实施例(变形例)的构成同样可以应用于圆筒形电池180。
并且，电极组件141的结构和无涂层部结构不限定于附图示出的结构，可以以上述的多个实施例(多个变形例)的结构来代替。
图22是沿Y轴截断了根据本发明又一实施例的圆筒形电池190的截面图。
参照图22，圆筒形电池190包括图14示出的电极组件110，除了电极组件110之外的剩下的构成与图17示出的圆筒形电池140实质上相同。因此，参照图14以及图17说明的构成实质上相同地还可以应用于本实施例。
参照图10a以及图22，电极组件110的第一无涂层部以及第二无涂层部146a、146b向电极组件110的半径方向弯折、例如从外周侧朝芯部侧弯折从而形成弯折表面区域F。
第一部分B1对应于高度比其它部分低且没有截片的截片省略区间a1，所以不会朝芯部侧弯折。
优选地，弯折表面区域F从芯部侧朝外周侧可以包括截片省略区间a1、截片的高度可变区间a2以及截片的高度均匀区间a3。
如图10c、图10d以及图10e示出，弯折表面区域F在与截片省略区间a1相邻位置包括截片的层叠数在10以上的层叠数均匀区间b1。
弯折表面区域F还可以在与电极组件110的外周相邻位置包括截片的层叠数随着趋近外周侧减少的层叠数减少区间b2。优选地，层叠数均匀区间b1可以被设定为焊接目标区域。
在弯折表面区域F中，高度可变区间a2相对于包含截片的半径区域c的比率a2/c和对于层叠数均匀区间b1相对于包含截片的半径区域c的比率b1/c、以及弯折表面区域F的面积与层叠数均匀区间b1面积的比率的优选的数值范围已经进行了说明，所以省略重复的说明。
第一集电体144可以激光焊接于第一无涂层部146a的弯折表面区域F，第二集电体145可以激光焊接于第二无涂层部146b的弯折表面区域F。焊接方法可以以超声波焊接、电阻焊接、点焊等代替。
优选地，第一集电体144和第二集电体145的焊接区域W中的50％以上的区域可以与弯折表面区域F的层叠数均匀区间b1重叠。可选择地(optionally)，焊接区域W的剩余区域可以与弯折表面区域F的层叠数减少区间b2重叠。从高焊接强度、焊接界面的低电阻、防止分离膜或活性物质层受损等方面出发，焊接区域W整体与层叠数均匀区间b1重叠时更加优选。
优选地，在与焊接区域W重叠的层叠数均匀区间b1以及可选择地(optionally)层叠数减少区间b2，截片的层叠数可以是10至35。
可选择地，在与焊接区域W重叠的层叠数减少区间b2的截片层叠数小于10的情况下，可以使得用于层叠数减少区间b2的焊接的激光输出比用于层叠数均匀区间b1的焊接的激光输出低。即，在焊接区域W同时与层叠数均匀区间b1以及层叠数减少区间b2重叠的情况下，可以根据截片的层叠数来改变激光的输出。在这种情况下，层叠数均匀区间b1的焊接强度可以比层叠数减少区间b2的焊接强度大。
在形成于电极组件110的上部和下部的弯折表面区域F中，截片省略区间a1以及/或者截片的高度可变区间a2以及/或者截片的高度均匀区间a3的半径方向的长度可以彼此相同或不同。
电极组件110的第一部分B1的高度比其它部分相对低。并且，如图14示出，在第三部分B2中位于最内侧的无涂层部的弯折长度H比将第一部分B1的半径方向长度R和芯部112半径的10％相加的值小。
因此，即使将第一无涂层部146a向芯部侧弯折，电极组件110的芯部112还是可以向外部开放其直径的90％以上。如果芯部112没有被堵塞，则电解质注入工序中不存在困难，提高电解液注入效率。并且，通过芯部112插入焊接夹具，从而能够简单地进行第二集电体145和电池外壳142之间的焊接工序。
在无涂层部146a、146b具有分切结构的情况下，如果将多个截片的宽度以及/或者高度以及/或者分开间隔调节成满足上述的实施例的数值范围，则在多个截片弯折时，多个截片重叠为能够确保充分的焊接强度的程度的多层，在弯折表面区域F不会形成空余空间(空隙)。
优选地，第一集电体144和第二集电体145可以具有覆盖在第一电极以及第二电极的高度均匀区间a3的最后卷绕圈弯折的截片(参照图10f的61、61')的端部的外径。在这种情况下，可以在形成弯折表面区域F的多个截片被集电体均匀按压的状态下进行焊接，在焊接之后也能够很好地维持截片的紧密的层叠状态。紧密的层叠状态是指如图10a示出的多个截片之间实质上没有缝隙的状态。紧密的层叠状态有助于将圆筒形电池190的电阻降低至适合快速充电的程度(例如4毫欧)以下。
无涂层部146a、146b的结构可以变更为根据上述的多个实施例(多个变形例)的结构。并且，不限制在无涂层部146a、146b中的任意一侧应用现有的无涂层部结构。
图23是沿Y轴截断了根据本发明又一实施例的圆筒形电池200的截面图。
参照图23，圆筒形电池200包括图14示出的电极组件110，除了电极组件110之外的剩下的构成与图21示出的圆筒形电池180实质上相同。因此，参照图14以及图21说明的构成实质上相同地还可以应用于本实施例。
参照图10a以及图23，电极组件110的第一无涂层部以及第二无涂层部146a、146b向电极组件110的半径方向弯折、例如从外周侧朝芯部侧弯折从而形成弯折表面区域F。
第一部分B1的高度比其它部分低，对应于没有截片的截片省略区间a1，所以不会朝芯部侧弯折。
优选地，弯折表面区域F从芯部侧趋近外周侧可以包括截片省略区间a1、截片的高度可变区间a2以及截片的高度均匀区间a3。
如图10c、图10d以及图10e示出，弯折表面区域F在与截片省略区间a1相邻位置包括截片的层叠数在10以上的层叠数均匀区间b1。
弯折表面区域F还可以在与电极组件110的外周相邻位置包括截片的层叠数随着趋近外周侧减少的层叠数减少区间b2。优选地，层叠数均匀区间b1可以被设定为焊接目标区域。
在弯折表面区域F中，高度可变区间a2相对于包含截片的半径区域c的比率a2/c和层叠数均匀区间b1相对于包含截片的半径区域c的比率b1/c、以及弯折表面区域F的面积与层叠数均匀区间b1的面积的比率的优选的数值范围已经进行了说明，所以省略重复的说明。
第一集电体144可以激光焊接于第一无涂层部146a的弯折表面区域F，第二集电体176可以激光焊接于第二无涂层部146b的弯折表面区域F。焊接方法可以以超声波焊接、电阻焊接、点焊等代替。第二集电体176和第二无涂层部146b的焊接区域W可以与卷边部180的内表面分开规定间隔。
优选地，第一集电体144和第二集电体176的焊接区域W中的50％以上的区域可以与弯折表面区域F的层叠数均匀区间b1重叠。可选择地(optionally)，焊接区域W的剩余区域可以与弯折表面区域F的层叠数减少区间b2重叠。从高焊接强度、焊接界面的低电阻、防止分离膜或活性物质层受损等方面出发，焊接区域W整体与层叠数均匀区间b1重叠时更加优选。
优选地，在与焊接区域W重叠的层叠数均匀区间b1以及、可选择地(optionally)层叠数减少区间b2，截片的层叠数可以是10至35。
可选择地，在与焊接区域W重叠的层叠数减少区间b2的截片层叠数小于10的情况下，可以使用于层叠数减少区间b2的焊接的激光输出比用于层叠数均匀区间b1的焊接的激光输出低。即，在焊接区域W同时与层叠数均匀区间b1以及层叠数减少区间b2重叠的情况下，可以根据截片的层叠数改变激光的输出。在这种情况下，层叠数均匀区间b1的焊接强度可以比层叠数减少区间b2的焊接强度更大。
在形成于电极组件110的上部和下部的弯折表面区域F中，截片省略区间a1以及/或者截片的高度可变区间a2以及/或者截片的高度均匀区间a3的半径方向的长度可以彼此相同或不同。
电极组件110的第一部分B1的高度比其它部分相对低。并且，如图14示出，在第三部分B2中位于最内侧的无涂层部的弯折长度H比将第一部分B1的半径方向长度R和芯部112半径的10％相加的值小。
因此，即使将无涂层部146a向芯部侧弯折，电极组件110的芯部112还是可以向外部开放其直径的90％以上。如果芯部112没有被堵塞，则电解质注入工序中不存在困难，提高电解液注入效率。并且，通过芯部112插入焊接夹具，从而能够简单地进行第一集电体144和端子172之间的焊接工序。
在第一无涂层部以及第二无涂层部146a、146b具有分切结构的情况下，如果将多个截片的宽度以及/或者高度以及/或者分开间隔调节为满足上述的实施例的数值范围，则在多个截片弯折时，多个截片重叠为能够充分确保焊接强度的程度的多层，在弯折表面区域F不形成空余空间(空隙)。
优选地，第一集电体144和第二集电体176可以具有与第一无涂层部以及第二无涂层部146a、146接触的区域覆盖在第一电极以及第二电极的高度均匀区域a3的最后卷绕圈弯折的截片(参照图10f的61、61')的端部的外径。在这种情况下，可以在形成弯折表面区域F的多个截片被集电体均匀按压的状态下进行焊接，焊接之后也可以很好地维持截片的紧密的层叠状态。紧密的层叠状态是指如图10a示出的多个截片之间实质上没有缝隙的状态。紧密的层叠状态有助于将圆筒形电池200的电阻降低至适合快速充电的程度(例如4毫欧)以下。
无涂层部146a、146b的结构可以变成为根据上述的多个实施例(多个变形例)的结构。并且，不限制在无涂层部146a、146b中的任意一侧应用现有的无涂层部结构。
图24是沿Y轴截断了根据本发明又一实施例的圆筒形电池210的截面图。
参照图24，圆筒形电池210包括图13示出的电极组件100，除了电极组件100之外的剩下的构成与图17示出的圆筒形电池140实质上相同。因此，参照图13以及图17说明的构成实质上相同地还可以应用于本实施例。
优选地，电极组件100的第一无涂层部以及第二无涂层部146a、146b被分割为多个截片，多个截片向电极组件100的半径方向弯折，例如从外周侧朝芯部侧弯折。这时，第一无涂层部146a的第一部分B1和第二部分B3的高度比其它部分低，并且不包含截片，所以实质上不弯折。这种情况在第二无涂层部146b中也相同。
在本实施例中，弯折表面区域F也可以从芯部侧向外周侧包括截片省略区间a1、截片的高度可变区间a2以及截片的高度均匀区间a3。需要说明的是，第二部分B3不弯折，所以弯折表面区域F的半径方向的长度可以比上述的实施例短。
如图10c、图10d以及图10e示出，弯折表面区域F在与截片省略区间a1相邻的位置包括截片的层叠数在10以上的层叠数均匀区间b1。
弯折表面区域F还可以在与电极组件110的第二部分B3相邻的位置包括截片的层叠数随着趋近外周侧减少的层叠数减少区间b2。优选地，层叠数均匀区间b1可以被设定为焊接目标区域。
在弯折表面区域F中，高度可变区间a2相对于包含截片的半径区域c的比率a2/c和层叠数均匀区间b1相对于包含截片的半径区域c的比率b1/c、以及弯折表面区域F的面积与层叠数均匀区间b1的面积的比率的优选的数值范围已经进行了说明，所以省略重复的说明。
第一集电体144可以焊接于第一无涂层部146a的弯折表面区域F，第二集电体145可以焊接于第二无涂层部146b的弯折表面区域F。
层叠数均匀区间b1以及层叠数减少区间b2与焊接区域W的重叠关系、第一集电体144和第二集电体145的外径、第一部分B1不堵塞芯部的直径的10％以上的构成等与上述内容实质上相同。
另一方面，第二部分B3不包括截片，并且高度比第三部分B2低。因此，在第一无涂层部146a弯折时，第二部分B3实质上不弯折。并且，第二部分B3与卷边部147充分分开，所以能够解决在卷边部147被压入的过程中第二部分B3受损的问题。
无涂层部146a、146b的结构可以变形为根据上述的多个实施例(多个变形例)的结构。并且，不限定在无涂层部146a、146b中的任意一侧应用现有的无涂层部结构。
图25是沿Y轴截断了根据本发明又一实施例的圆筒形电池220的截面图。
参照图25，圆筒形电池220包括图24示出的电极组件100，除了电极组件100之外的剩下的构成与图21示出的圆筒形电池180实质上相同。因此，参照图21以及图24说明的构成还可以实质上相同地应用于本实施例。
优选地，电极组件100的第一无涂层部以及第二无涂层部146a、146b被分割为多个截片，从外周侧朝芯部侧弯折。这时，第一无涂层部146a的第一部分B1以及第二部分B3的高度比其它部分低，不包括截片结构，所以实质上不会向芯部侧弯折。这种情况在第二无涂层部146b中也相同。
因此，在本实施例中也与图24的实施例相同地，弯折表面区域F从芯部侧朝外周侧可以包括截片省略区间a1、截片的高度可变区间a2以及截片的高度均匀区间a3。需要说明的是，第二部分B3不弯折，所以弯折表面区域F的半径方向的长度可以比上述的实施例短。
如图10c、图10d以及图10e示出，弯折表面区域F在与截片省略区间a1相邻的位置包括截片的层叠数在10以上的层叠数均匀区间b1。
弯折表面区域F还可以在与电极组件110的第二部分B3相邻的位置包括截片的层叠数随着趋近外周侧减少的层叠数减少区间b2。优选地，层叠数均匀区间b1可以被设定为焊接目标区域。
在弯折表面区域F中，高度可变区间a2相对于包含截片的半径区域c的比率a2/c和层叠数均匀区间b1相对于包含截片的半径区域c的比率b1/c、以及弯折表面区域F的面积与层叠数均匀区间b1的面积的比率的优选数值范围已经进行了说明，所以省略重复的说明。
第一集电体144可以焊接于第一无涂层部146a的弯折表面区域F，第二集电体145可以焊接于第二无涂层部146b的弯折表面区域F。
层叠数均匀区间b1以及层叠数减少区间b2与焊接区域W的重叠关系、第一集电体144和第二集电体176的外径、第一部分B1不堵塞芯部的直径的10％以上的构成等与上述的内容实质上相同。
无涂层部146a、146b的结构可以变更为根据上述的多个实施例(多个变形例)的结构。并且，不限制在无涂层部146a、146b中的任意一侧应用现有的无涂层部结构。
在上述的多个实施例(多个变形例)中，包括端子172的圆筒形电池170、180、200、220所包含的第一集电体144和第二集电体176可以具有如图26以及图27示出的得到改善的结构。
第一集电体144和第二集电体176的改善的结构可以有助于降低圆筒形电池的电阻、提高抗振性、提高能量密度。尤其是，第一集电体144和第二集电体176比用于直径与高度的比值大于0.4的大型圆筒形电池中时更加高效率。
图26是示出了根据本发明一实施例的第一集电体144的结构的上部俯视图。
同时参照图23和图26，第一集电体144可以包括轮廓部144a、第一无涂层部结合部144b以及端子结合部144c。上述轮廓部144a配置在电极组件110的上部。上述轮廓部144a可以具有在其内部形成有空余空间Sopen的大致轮圈(rim)形状。在本发明的附图中仅示出了上述轮廓部144a具有大致圆形的轮圈形状的情况，但是本发明并不限定于此。与附图示出的形状不同地，上述轮廓部144a还可以具有大致四边形轮圈形状、六边形轮圈形状、八角的轮圈形状或者除此之外的其它的轮圈形状。上述轮廓部144a的数量可以增加到两个以上。在这种情况下，上述轮廓部144a的内侧可以包括轮圈形状的另一个轮廓部。
为了确保用于与形成在端子172的底面的平坦部172c结合的焊接面积，上述端子结合部144c可以具有与形成在上述端子172的底面的平坦部172c的直径相同或更大的直径。
上述第一无涂层部结合部144b从轮廓部144a朝内侧延伸并通过焊接与无涂层部146a结合。上述端子结合部144c与第一无涂层部结合部144b分开并位于轮廓部144a的内侧。上述端子结合部144c可以通过焊接与端子172结合。上述端子结合部144c可以位于例如被轮廓部144a包围的内侧空间(Sopen)的大致中心部。上述端子结合部144c可以设在与形成在电极组件110的芯部C的孔对应的位置。上述端子结合部144c可以构成为覆盖形成于电极组件110的芯部C的孔，以防止形成于电极组件110的芯部C的孔露出在端子结合部144c的外侧。为此，上述端子结合部144c可以具有比形成于电极组件110的芯部C的孔更大的直径或者宽度。
上述第一无涂层部结合部144b和端子结合部144c不直接连接，配置为彼此分开，并且可以通过轮廓部144a间接连接。这样，上述第一集电体144具有第一无涂层部结合部144b和端子结合部144c彼此没有直接连接而是通过轮廓部144a连接的结构，从而在圆筒形电池200产生冲击以及/或者振动的情况下，能够分散施加于第一无涂层部结合部144b与第一无涂层部146a之间的结合部位和端子结合部144c与端子172之间的结合部位的冲击。在本发明的附图中仅示出了上述第一无涂层部结合部144b为四个的情况，但是本发明并不限定于此。考虑到基于形状复杂性的制造难度、电阻、考虑到电解液浸渍性的轮廓部144a的内侧空间(Sopen)等，能够将上述第一无涂层部结合部144b的数量确定为各种数字。
上述第一集电体144还可以包括从轮廓部144a朝内侧延伸并且与端子结合部144c连接的桥接部144d。上述桥接部144d可以形成为至少其一部分的截面面积比第一无涂层部结合部144b以及轮廓部144a的截面面积更小。例如，上述桥接部144d可以形成为至少其一部分的宽度以及/或者厚度比第一无涂层部结合部144b更小。在这种情况下，在上述桥接部144d电阻增加。其结果，在电流通过上述桥接部144d流动时，相对较大的电阻在桥接部144d的一部分中引起过电流加热(heating)导致的熔蚀。由此，不可逆地切断过电流。考虑到这样的过电流切断功能，上述桥接部144d的截面面积可以调节在适当的程度。
上述桥接部144d可以具备其宽度随着从轮廓部144a的内侧面趋近端子结合部144c逐渐变窄的锥形部144e。在设置有上述锥形部144e的情况下，能够在桥接部144d与轮廓部144a的连接部位提高部件的刚性。在设置有上述锥形部144e的情况下，在圆筒形电池200的制造工序中，例如输送装置以及/或者操作者把持锥形部144e，从而能够简单且安全地输送第一集电体144以及/或者第一集电体144和电极组件110的结合体。即，在设置有上述锥形部144e的情况下，能够防止把持如第一无涂层部结合部144b以及端子结合部144c等与其它的部件进行焊接的部分时有可能出现的产品不良。
上述第一无涂层部结合部144b可以设置有多个。多个上述第一无涂层部结合部144b可以沿轮廓部144a的延伸方向彼此分开相同的间隔配置。多个上述第一无涂层部结合部144b每一个的延伸长度可以彼此大致相同。上述第一无涂层部结合部144b可以通过激光焊接与无涂层部146a的弯折表面区域F结合。焊接可以以超声波焊接、点焊等代替。
第一无涂层部结合部144b与弯折表面区域F之间的通过焊接形成的焊接图案144f可以具有沿电极组件110的半径方向延伸的结构。焊接图案144f可以是线图案或者点图案的排列。
上述焊接图案144f相当于焊接区域。因此，优选地，上述焊接图案144f与弯折表面区域F的层叠数均匀区间b1重叠50％以上。与层叠数均匀区间b1不重叠的焊接图案144f可以与层叠数减少区间b2重叠。更加优选地，焊接图案144f整体可以与弯折表面区域F的层叠数均匀区间b1重叠。优选地，在位于形成有焊接图案144f的点下部的弯折表面区域F中，层叠数均匀区间b1、以及可选择地层叠数减少区间b2的截片的层叠数在10以上。
上述端子结合部144c可以配置为被多个上述第一无涂层部结合部144b包围。上述端子结合部144c可以通过焊接与端子172的平坦部172c结合。上述桥接部144d可以位于彼此相邻的一对第一无涂层部结合部144b之间。在这种情况下，从上述桥接部144d起沿轮廓部144a的延伸方向到达上述一对第一无涂层部结合部144b中的任意一个的距离可以与从桥接部144d起沿轮廓部144a的延伸方向达到上述一对第一无涂层部结合部144b中的剩下的一个的距离大致相同。多个上述第一无涂层部结合部144b每一个的截面面积可以形成为大致相同。多个上述第一无涂层部结合部144b每一个的宽度以及厚度可以形成为大致相同。
虽然未图示，上述桥接部144d可以设置有多个。多个桥接部144d每一个可以配置在彼此相邻的一对第一无涂层部结合部144b之间。多个上述桥接部144d可以沿轮廓部144a的延伸方向彼此以大致相同的间隔配置。从多个上述桥接部144d每一个起沿轮廓部144a的延伸方向达到彼此相邻的一对第一无涂层部结合部144b中的任意一个的距离可以与到达剩下的一个第一无涂层部结合部144b的距离大致相同。
如上所述，在第一无涂层部结合部144b以及/或者桥接部144d设置有多个的情况下，如果多个第一无涂层部结合部144b之间的距离以及/或者多个桥接部144d之间的距离以及/或者第一无涂层部结合部144b与桥接部144d之间的距离形成为一定程度，则能够顺利地形成从第一无涂层部结合部144b朝向桥接部144d的电流或者从桥接部144d朝向第一无涂层部结合部144b的电流的流动。
桥接部144d可以具备以局部减少桥接部144d的截面面积的方式形成的刻凹痕部N。刻凹痕部N的截面面积的调节可以通过例如局部减少桥接部144d的宽度以及/或者厚度的方式实现。在设置有刻凹痕部N的情况下，在形成有刻凹痕部N的区域中的电阻增加，由此，在出现过电流时可以迅速地切断电流。
为了防止断裂时产生的杂质流入电极组件110内部，优选地，刻凹痕部N设置在电极组件110的与层叠数均匀区间对应的区域。这是因为在该区域，无涂层部146a的多个截片的层叠数维持在最高，由此重叠的多个截片能够起到掩膜(mask)的功能。
刻凹痕部N可以被绝缘胶带缠绕。这样，在刻凹痕部N产生的热不会散发到外部，所以过电流通过桥接部144d流过时能够更加迅速地实现刻凹痕部N的断裂。
图27是示出根据本发明一实施例的第二集电体176的结构的上部俯视图。
同时参照图23和图27，第二集电体176配置在电极组件110的下部。并且，上述第二集电体176可以构成为将电极组件110的无涂层部146b和电池外壳171电连接。第二集电体176以具有导电性的金属材质构成，与无涂层部146b的弯折表面区域F电连接。并且，上述第二集电体176与电池外壳171电连接。上述第二集电体176可以以边缘部分夹在电池外壳171的内侧面与第一垫178b之间的方式得到固定。具体地，上述第二集电体176的边缘部分可以夹在电池外壳171的卷边部180的下表面与第一垫178b之间。需要说明的是，本发明并不限定于此，还可以与此不同地，上述第二集电体176的边缘部分还可以在没有形成卷边部180的区域焊接于电池外壳171的内壁面。
上述第二集电体176可以包括配置在电极组件110的下部的支承部176a、从上述支承部176a起大致沿电极组件110的半径方向延伸并且结合于无涂层部146b的弯折表面区域F的第二无涂层部结合部176b、以及从上述支承部176a起大致沿以电极组件110的半径方向为基准的倾斜方向朝电池外壳171的内侧面延伸并且结合于内侧面上的壳体结合部176c。上述第二无涂层部结合部176b和壳体结合部176c通过支承部176a间接连接，彼此不直接连接。因此，在向本发明的圆筒形电池200施加有外部冲击时，能够将第二集电体176与电极组件110的结合部位以及第二集电体176与电池外壳171的结合部位出现损伤的可能性最小化。需要说明的是，本发明的第二集电体176并不限定于具有这样的第二无涂层部结合部176b和壳体结合部176c间接连接的结构的情况。例如，上述第二集电体176还可以具有不具备间接连接第二无涂层部结合部176b和壳体结合部176c的支承部176a的结构以及/或者无涂层部146b和壳体结合部176c彼此直接连接的结构。
上述支承部176a以及第二无涂层部结合部176b配置在电极组件110的下部。上述第二无涂层部结合部176b与无涂层部146b的弯折表面区域F结合。除了上述第二无涂层部结合部176b之外，上述支承部176a也可以结合于无涂层部146b。上述第二无涂层部结合部176b和无涂层部146b的弯折表面区域F可以通过激光焊接结合。焊接可以以超声波焊接、点焊等代替。在电池外壳171形成有卷边部180的情况下，上述支承部176a以及第二无涂层部结合部176b位于卷边部180的上部。
上述支承部176a具备形成在与形成在电极组件110的芯部C的孔对应的位置上的集电体孔176d。彼此连通的上述电极组件110的芯部C和集电体孔176d可以起到插入用于进行端子172与第一集电体144的端子结合部144c之间的焊接的焊接棒或者用于照射激光束的通道的功能。
上述集电体孔176d可以具有相对于形成在电极组件110芯部C的孔的半径rc的0.5rc以上的半径。在上述集电体孔176d的半径是0.5rc至1.0rc的情况下，当圆筒形电池200出现排气时，防止位于电极组件110的芯部C附近的分离膜或多个电极的卷绕结构因排气压力而被推向芯部C外侧的现象。当上述集电体孔176d的半径大于1.0rc时，由于芯部C最大限度开放，所以在电解液注入工序中容易注入电解液。
在上述第二无涂层部结合部176b设置有多个开口的情况下，多个第二无涂层部结合部176b可以具有从第二集电体176的支承部176a起大致放射状朝电池外壳171的侧壁延伸的形状。上述多个第二无涂层部结合部176b每一个可以沿支承部176a的周边彼此分开定位。
上述壳体结合部176c可以设置有多个。在这种情况下，多个壳体结合部176c可以具有从第二集电体176的中心部起大致放射状朝电池外壳171的侧壁延伸的形状。由此，可以在多个点实现上述第二集电体176与电池外壳171之间的电连接。通过这样在多个点实现用于电连接的结合，从而可以实现结合面积最大化及电阻最小化。上述多个壳体结合部176c每一个可以沿支承部176a的周边彼此分开定位。至少一个壳体结合部176c可以位于彼此邻接的第二无涂层部结合部176b之间。上述多个壳体结合部176c可以结合于电池外壳171的内侧面中的例如卷边部180。尤其是，上述多个壳体结合部176c可以通过激光焊接结合在卷边部180的下表面。焊接可以以超声波焊接、点焊等代替。通过这样将多个壳体结合部176c焊接结合在卷边部180上，将电流路径分散成放射状，能够将圆筒形电池200的电阻程度限制在约4毫欧(mΩ)以下。并且，通过具有卷边部180的下表面沿与电池外壳171的上表面大致平行的方向、即沿大致垂直于电池外壳171的侧壁的方向延伸的形状并且具有壳体结合部176c也沿相同的方向、即沿半径方向以及圆周方向延伸的形状，从而可以使得壳体结合部176c稳定地接触在卷边部180上。并且，通过这样上述壳体结合部176c稳定地接触到卷边部180的平坦部上，从而能够顺利地实现两个部件之间的焊接，由此可以得到提高两个部件之间的结合力，并且将结合部位中的电阻增加最小化的效果。
上述壳体结合部176c可以包括结合在电池外壳171的内侧面上的接触部176e以及连接支承部176a与接触部176e之间的连接部176f。
上述接触部176e结合在电池外壳171的内侧面上。在上述电池外壳171形成有卷边部180的情况下，如上所述，上述接触部176e可以结合在卷边部180上。更加具体地，上述接触部176e可以电结合在形成于电池外壳171的卷边部180的下表面的平坦部，可以夹在卷边部180的下表面和第一垫178b之间。在这种情况下，为了实现稳定的接触以及结合，接触部176e可以具有从卷边部180沿电池外壳171的圆周方向延伸规定长度的形状。
连接部176f可以弯折成钝角。弯折点可以是连接部176f的中间点的上部。如果连接部176f弯折，则接触部176e能够被卷边部180的平整面稳定地支承。连接部176f以弯折点为基准分为下部和上部，下部的长度可以比上部更长。并且，弯折点的下部的以支承部176a的表面为基准的倾斜角的可以比上部更大。如果连接部176f弯折，则能够缓冲在电池外壳171的垂直方向施加的压力(力量)。作为一例，在电池外壳171的精压(sizing)工序中向接触部176e传递有压力从而接触部176e朝支承部176b垂直移动的情况下，连接部176f的弯折点向上部移动，从而连接部176的形态变形，由此能够缓冲应力压力。
另一方面，优选地，从上述第二集电体176的中心部沿电极组件110的半径方向到达第二无涂层部结合部176b的端部的最大距离形成为与形成有卷边部180的区域中的电池外壳171的内径、即电池外壳171的最小内径相同或更小。这是为了在进行沿高度方向压缩电池外壳171的精压工序时，防止第二无涂层部结合部176b的端部按压电极组件110的边缘的现象。
第二无涂层部结合部176b包括孔176g。孔176g可以被用作电解液能够移动的通道。通过第二无涂层部结合部176b与弯折表面区域F之间的焊接形成的焊接图案176h可以具有沿电极组件110的半径方向延伸的结构。焊接图案176h可以是线图案或者点图案的排列。
上述焊接图案176h相当于焊接区域。因此，优选地，上述焊接图案176h与位于电极组件110下部的弯折表面区域F的层叠数均匀区间b1重叠50％以上。与层叠数均匀区间b1不重叠的焊接图案176h可以与层叠数减少区间b2重叠。更加优选地，焊接图案176h整体可以与弯折表面区域F的层叠数均匀区间b1重叠。优选地，在位于形成有焊接图案176h的点的上部的弯折表面区域F中，层叠数均匀区间b1、以及可选择地层叠数减少区间b2的截片的层叠数在10以上。
上述的第一集电体144和第二集电体176的外径彼此不同。外径是弯折表面区域F与集电体之间的接触区域的外侧边缘外径。外径定义为通过电极组件的芯部C中心的直线和接触区域的边缘相交的两个点之间的距离中的最大值。第二集电体176位于卷边部180的内侧，所以外径比第一集电体144的外径小。并且，第一集电体144的焊接图案144f的长度比第二集电体176的焊接图案176h的长度更长。优选地，以芯部C的中心为基准，焊接图案144f和焊接图案176h可以从实质上相同的点起向外周侧延伸。
根据本发明实施例的圆筒形电池170、180、200、220具有能够在上部进行电连接的优点。
图28是示出多个圆筒形电池200电连接的状态的上部俯视图，图29是图28的局部放大图。圆筒形电池200可以以其它结构的圆筒形电池170、180、220代替。
参照图28以及图29，多个圆筒形电池200可以利用总线210在圆筒形电池200的上部串联以及并联连接。根据电池组的容量可以增加多个圆筒形电池200的数量。
在各圆筒形电池200中，端子172具有阳极性，电池外壳171的端子172周边的平整的面171a可以具有阴极性。当然，与其相反也可以。
优选地，多个圆筒形电池200可以配置为多个列和行。列在附图中以上下方向配置，行在附图中以左右方向配置。并且，为了实现空间效率性的最大化，多个圆筒形电池200可以配置成最紧密封装结构(closest packing structure)。当将向电池外壳171的外部露出的端子172的中心彼此连接时呈现出正三角形形状时形成最紧密封装结构。优选地，总线210将配置在相同列的多个圆筒形电池200彼此并联连接，并且将配置在相邻的两个列的多个圆筒形电池200彼此串联连接。
优选地，为了串联以及并联连接，总线210可以包括主体部211、多个第一总线端子212以及多个第二总线端子213。
上述主体部211可以在相邻的端子172之间沿多个圆筒形电池200的列延伸。作为替代方案，上述主体部211可以沿多个圆筒形电池200的列延伸，且上述主体部211如之字形规则性地弯折。
多个第一总线端子212可以向主体部211的一侧方向延伸，并且与位于一侧方向的圆筒形电池200的端子172电结合。第一总线端子212与端子172之间的电结合可以通过激光焊接、超声波焊接等实现。
多个第二总线端子213可以向主体部211的另一侧方向延伸，并且与位于另一侧方向的端子172周边的平整的面171a电结合。第二总线端子213与平整的面171a之间的电结合可以通过激光焊接、超声波焊接等实现。
优选地，上述主体部211、多个第一总线端子212以及多个第二总线端子213可以以一个导电性金属板构成。金属板可以是例如铝板或者铜板，但是本发明并不限定于此。在变形例中，上述主体部211、多个第一总线端子212以及第二总线端子213可以以单独的块单位制造会后通过焊接等彼此结合。
上述的本发明的圆筒形电池200具有如下结构，即通过基于弯折表面区域F的焊接面积的扩大、利用第二集电体176的电流路径(path)的多路化、电流路径长度的最小化等，从而实现电阻最小化。在阳极与阴极之间、即端子172与其周边的平整的面171a之间的、通过电阻测量仪测量的圆筒形电池200的AC电阻可以是适合快速充电的约4毫欧(mΩ)以下。
根据本发明的圆筒形电池200，具有阳极性的端子172和具有阴极性的平整的面171a位于相同的方向，所以利用总线210能够容易实现多个圆筒形电池200的电连接。
并且，圆筒形电池200的端子172和其周边的平整的面171a的面积较大，所以充分确保了总线210的结合面积，能够充分地降低包括圆筒形电池200的电池组的电阻。
并且，能够在圆筒形电池200的上部进行电气布线，所以具有能够实现电池模块/组的每单位体积的能量密度的最大化的优点。
根据上述的多个实施例(多个变形例)的圆筒形电池可以用于制造电池组。
图30是简要示出根据本发明实施例的电池组的构成的图。
参照图30，根据本发明实施例的电池组300包括电连接有圆筒形电池301的集合体以及收容该集合体的组壳体302。圆筒形电池301可以是根据上述的多个实施例(多个变形例)的电池中的任意一个。在附图中，为了便于示出，省略示出了用于将多个圆筒形电池301电连接的总线、冷却单元、外部端子等部件。
电池组300可以搭载于汽车。作为一例，汽车可以是电动汽车、混合动力汽车或者插入式混合动力汽车。汽车包括四轮汽车或者两轮汽车。
图31是用于说明包括图30的电池组300的汽车的图。
参照图31，根据本发明一实施例的汽车V包括根据本发明一实施例的电池组300。汽车V从根据本发明一实施例的电池组300接受电力进行操作。
根据本发明，通过将从电极组件的上部以及下部突出的无涂层部本身作为电极极耳使用，从而能够减少电池的内部电阻，增加能量密度。
根据本发明的另一方面，改善了电极组件的无涂层部结构，从而在形成电池外壳的卷边部的过程中避免电极组件和电池外壳的内表面发生干扰，从而能够防止电极组件的局部变形带来的圆筒形电池内部的短路。
根据本发明的又一方面，改善了电极组件的无涂层部结构，从而防止无涂层部弯折时无涂层部被撕裂的现象，充分增加无涂层部的层叠层的数量，能够提高集电体的焊接强度。
根据本发明的又一方面，在电极的无涂层部应用了截片结构，并且优化截片的尺度(宽度、高度、分开间距)，从而充分增加了作为焊接目标区域使用的区域的截片层叠数，由此能够改善用于焊接集电体的区域的物性。
根据本发明的又一方面，通过应用在通过多个截片的弯折形成的弯折表面区域大面积地焊接集电体的结构，从而能够提供提高能量密度且降低电阻的电极组件。
根据本发明的又一方面，能够提供设计被改良成能够从上部执行电气布线的圆筒形电池。
根据本发明的又一方面，改善了与电极组件的芯部相邻的无涂层部结构，防止无涂层部被弯折时堵塞位于电极组件的芯部的空腔，能够简单地进行电解液注入工序和电池外壳(或者铆钉端子)与集电体的焊接工序。
根据本发明的又一方面，能够提供具有内部电阻低、防止内部短路、提高了集电体和无涂层部的焊接强度的结构的圆筒形电池、包括圆筒形电池的电池组以及汽车。
尤其是，本发明能够提供直径与高度的比值在0.4以上且电阻在4mΩ以下的圆筒形电池以及包括该圆筒形电池的电池组以及汽车。
如上所述，虽然以有限的实施例和附图说明了本发明，但是本发明并不限定这些，本发明所属技术领域的技术人员应该可以在本发明的技术思想和与权利要求范围等同范围内可以得到各种修改以及变形。

Claims (206)

1.一种电极组件，其第一电极、第二电极和夹在它们之间的分离膜以卷取轴为中心被卷取而定义芯部和外周面，该电极组件的特征在于，
上述第一电极沿卷取方向包括涂覆有活性物质层的第一活性物质部和未涂覆活性物质层的第一无涂层部，
上述第一无涂层部的至少一部分以其本身被定义为电极极耳，
上述第一无涂层部包括与上述电极组件的芯部相邻的第一部分、与上述电极组件的外周表面相邻的第二部分以及上述第一部分与上述第二部分之间的第三部分，
沿上述卷取轴方向，上述第一部分或者上述第二部分具有比上述第三部分低的高度。
2.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，
上述第三部分以沿上述电极组件的半径方向弯折的状态被定义为上述电极极耳。
3.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，
上述第二部分以及上述第三部分以沿上述电极组件的半径方向弯折的状态被定义为上述电极极耳。
4.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，
上述第三部分的至少一部分区域被分割为能够单独弯折的多个截片。
5.根据权利要求4所述的电极组件，其特征在于，
多个截片的每一个具有连接一个以上的直线、一个以上的曲线或者它们的组合而成的几何学图形的形状。
6.根据权利要求5所述的电极组件，其特征在于，
多个截片的每一个的下部的宽度比上部的宽度大。
7.根据权利要求5所述的电极组件，其特征在于，
多个截片的每一个的下部的宽度与上部的宽度相同。
8.根据权利要求5所述的电极组件，其特征在于，
多个截片的每一个的宽度随着从下部趋近上部而减少。
9.根据权利要求5所述的电极组件，其特征在于，
多个截片的每一个的宽度随着从下部趋近上部而先减少之后增加。
10.根据权利要求5所述的电极组件，其特征在于，
多个截片的每一个的宽度随着从下部趋近上部而先增加之后减少。
11.根据权利要求5所述的电极组件，其特征在于，
多个截片的每一个的宽度随着从下部趋近上部而先增加之后维持一定宽度。
12.根据权利要求5所述的电极组件，其特征在于，
多个截片的每一个的宽度随着从下部趋近上部而先减少之后维持一定宽度。
13.根据权利要求5所述的电极组件，其特征在于，
沿与上述卷取方向平行的一方向，多个截片的下部内角单独或者按组连续增加。
14.根据权利要求13所述的电极组件，其特征在于，
沿与上述卷取方向平行的一方向，多个截片的下部内角在60度至85度的范围内单独或者按组增加。
15.根据权利要求4所述的电极组件，其特征在于，
上述多个截片的每一个具有宽度随着从下部趋近上部而减少的几何学图形的形状，位于以上述电极组件的芯部为中心的半径r的卷绕圈的截片的下部内角θ属于下面的数学式的角度范围：
Figure FDA0003478703740000021
其中，D是截片的卷绕方向宽度；r是包含截片的卷绕圈的半径；H是截片的高度；p是截片的分开间隔。
16.根据权利要求5所述的电极组件，其特征在于，
多个截片的每一个的侧边由直线、曲线或者它们的组合构成。
17.根据权利要求5所述的电极组件，其特征在于，
多个截片的每一个的侧边朝外侧鼓起或者朝内侧鼓起。
18.根据权利要求5所述的电极组件，其特征在于，
多个截片的每一个的上部的角部具有倒角形状。
19.根据权利要求4所述的电极组件，其特征在于，
在沿卷取方向相邻的多个截片之间夹着截断槽，
上述截断槽的下部包括：底部；以及连接上述底部的两侧端部和位于上述截断槽的两侧的截片的侧边的倒角部。
20.根据权利要求19所述的电极组件，其特征在于，
上述倒角部的曲率半径是大于0且0.1mm以下。
21.根据权利要求19所述的电极组件，其特征在于，
上述倒角部的曲率半径是0.01mm至0.05mm。
22.根据权利要求19所述的电极组件，其特征在于，
上述底部是平整的。
23.根据权利要求19所述的电极组件，其特征在于，
以从位于上述截断槽的两侧的两个截片的侧边延伸的线和从上述截断槽的底部延伸的线相交的两个点之间的间隔来定义的分开间隔是0.05mm至1.00mm。
24.根据权利要求19所述的电极组件，其特征在于，
上述多个截片由铝箔构成，从位于上述截断槽的两侧的两个截片的侧边延伸的线和从上述截断槽的下端延伸的线相交的两个点之间的间隔来定义的分开间隔是0.5mm至1.00mm。
25.根据权利要求19所述的电极组件，其特征在于，
上述截断槽的底部与上述活性物质层分开一定距离。
26.根据权利要求25所述的电极组件，其特征在于，
上述截断槽的底部与上述活性物质层的分开距离是0.2mm至4mm。
27.根据权利要求19所述的电极组件，其特征在于，
上述多个截片在截断槽的底部上方的0至1mm区间内沿上述电极组件的半径方向弯折。
28.根据权利要求4所述的电极组件，其特征在于，
以上述电极组件的芯部中心为基准，上述多个截片的每一个截片的下端形成的圆弧的圆周角在30度以下。
29.根据权利要求4所述的电极组件，其特征在于，
在将以上述电极组件的芯部中心为基准包含截片的卷绕圈的半径定义为r，将截片的卷绕方向的宽度定义为D(r)时，D(r)满足下面的数学式：
1≤D(r)≤(2*π*r/360°)*45°。
30.根据权利要求29所述的电极组件，其特征在于，
随着以上述电极组件的芯部中心为基准的截片所在的卷绕圈的半径r增加，上述多个截片的每一个的卷绕方向的宽度D(r)逐渐或者阶段性增加或者减少。
31.根据权利要求29所述的电极组件，其特征在于，
随着以上述电极组件的芯部中心为基准的截片所在的卷绕圈的半径r增加，上述多个截片的每一个的卷绕方向的宽度D(r)先逐渐或者阶段性增加之后逐渐或者阶段性减少或与其相反。
32.根据权利要求28所述的电极组件，其特征在于，
以上述电极组件的芯部中心为基准，上述多个截片的每一个的圆周角实质上相同。
33.根据权利要求28所述的电极组件，其特征在于，
沿与上述电极组件的卷绕方向平行的一方向，上述多个截片的卷取方向的宽度实质上相同或者以不同的比率增加。
34.根据权利要求4所述的电极组件，其特征在于，
随着以上述电极组件的芯部中心为基准的截片所在的卷绕圈的半径r增加，上述多个截片的每一个截片的宽度在1mm至11mm范围内逐渐或者阶段性增加。
35.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，
沿与上述卷取方向平行的一方向，上述第三部分的至少一部分区间的卷取轴方向的高度逐渐或者阶段性变化。
36.根据权利要求35所述的电极组件，其特征在于，
沿与上述卷取方向平行的一方向，上述第二部分及上述第三部分的至少一部分区间的卷取轴方向的高度逐渐或者阶段性增加。
37.根据权利要求35所述的电极组件，其特征在于，
上述第三部分沿与上述卷取方向平行的一方向被划分为高度不同的多个区域，在上述多个区域中的无涂层部高度沿与卷取方向平行的一方向阶段性增加。
38.根据权利要求4所述的电极组件，其特征在于，
上述第一无涂层部包括截片的高度沿与上述卷取方向平行的一方向阶段性变化到第一高度h1至第N-1高度hN-1的高度可变区间以及均匀地维持第N高度hN的高度均匀区间，其中，N是高度索引，且是2以上的自然数，hN大于hN-1。
39.根据权利要求38所述的电极组件，其特征在于，
上述N是2至30。
40.根据权利要求38所述的电极组件，其特征在于，
具有上述高度hk的截片的数量是多个，具有高度hk的多个截片配置在一个以上的卷绕圈，其中，k是1至N的自然数。
41.根据权利要求38所述的电极组件，其特征在于，
在将包含具有高度hk的截片的卷绕圈的开始半径定义为rk时，上述电极组件的芯部的直径的90％以上不被位于上述rk的截片的弯折部遮蔽，其中，k是1至N的自然数。
42.根据权利要求38所述的电极组件，其特征在于，
在将包含具有高度hk的截片的卷绕圈的开始半径设为rk、芯部的半径设为rc时，截片的高度hk满足下面的数学式：
2mm≤hk≤rk–α*rc，
其中，k是1至N的自然数，α是0.90至1。
43.根据权利要求4所述的电极组件，其特征在于，
以沿上述卷取轴方向的截面为基准，沿半径方向，上述电极组件依次包括没有截片的截片省略区间、截片的高度可变的高度可变区间以及截片的高度均匀的高度均匀区间，上述多个截片配置在上述高度可变区间以及上述高度均匀区间，沿上述电极组件的半径方向弯折，从而形成弯折表面区域。
44.根据权利要求43所述的电极组件，其特征在于，
上述第一部分未被分割为多个截片，上述截片省略区间对应于上述第一部分。
45.根据权利要求43所述的电极组件，其特征在于，
上述第三部分被分割为能够单独弯折的多个截片，上述高度可变区间以及上述高度均匀区间对应于上述第三部分。
46.根据权利要求43所述的电极组件，其特征在于，
上述第二部分以及上述第三部分被分割为能够单独弯折的多个截片，上述高度可变区间以及上述高度均匀区间对应于上述第二部分以及上述第三部分。
47.根据权利要求43所述的电极组件，其特征在于，
在上述高度可变区间以及上述高度均匀区间，截片的最大高度hmax满足下面的数学式：
hmax≤Wfoil–Wscrap，min-Wmargin，min–Wgap，
其中，Wfoil是形成截片之前的集电体箔的宽度；Wscrap，min是截断集电体箔来形成截片时相当于最小断屑余量的宽度；Wmargin，min是对应于分离膜的最小蛇行余量的宽度；Wgap是相当于隔着分离膜与第一电极相对的第二电极的端部和分离膜端部之间的绝缘间隙的宽度。
48.根据权利要求47所述的电极组件，其特征在于，
在上述第一电极是阳极时，上述绝缘间隙Wgap是0.2mm至6mm。
49.根据权利要求47所述的电极组件，其特征在于，
在上述第一电极是阴极时，上述绝缘间隙Wgap是0.1mm至2mm。
50.根据权利要求47所述的电极组件，其特征在于，
上述最小断屑余量Wscrap，min是1.5mm至8mm。
51.根据权利要求47所述的电极组件，其特征在于，
上述分离膜的最小蛇行余量Wmargin，min是0至1mm。
52.根据权利要求47所述的电极组件，其特征在于，
上述最小断屑余量是0。
53.根据权利要求43所述的电极组件，其特征在于，
配置在上述高度可变区间的截片的高度在2mm至10mm的范围内逐渐或者阶段性增加。
54.根据权利要求43所述的电极组件，其特征在于，
在上述电极组件的半径方向，上述截片省略区间的半径方向长度相对于除了上述芯部之外的上述电极组件的半径的比率是10％至40％。
55.根据权利要求43所述的电极组件，其特征在于，
在上述电极组件的半径方向，上述高度可变区间的半径方向长度相对于与上述高度可变区间和上述高度均匀区间对应的半径方向的长度的比率是1％至50％。
56.根据权利要求43所述的电极组件，其特征在于，
与上述截片省略区间对应的电极区域的长度相对于上述第一电极的整体长度的比率是1％至30％。
57.根据权利要求43所述的电极组件，其特征在于，
与上述高度可变区间对应的电极区域的长度相对于上述第一电极的整体长度的比率是1％至40％。
58.根据权利要求43所述的电极组件，其特征在于，
与上述高度均匀区间对应的电极区域的长度相对于上述第一电极的整体长度的比率是50％至90％。
59.根据权利要求4所述的电极组件，其特征在于，
随着趋近与卷取方向平行的一方向，上述多个截片的选自卷取方向的宽度以及卷取轴方向的高度中的至少一个阶段性或者连续增加。
60.根据权利要求4所述的电极组件，其特征在于，
随着趋近与卷取方向平行的一方向，上述多个截片的选自卷取方向的宽度以及卷取轴方向的高度中的至少一个先阶段性或者连续增加之后阶段性或者连续减少或与其相反。
61.根据权利要求4所述的电极组件，其特征在于，
随着趋近与上述电极组件的卷绕方向平行的一方向，上述多个截片形成多个截片组，属于相同的截片组的多个截片的卷取方向的宽度以及卷取轴方向的高度彼此实质上相同。
62.根据权利要求61所述的电极组件，其特征在于，
随着趋近与上述电极组件的卷绕方向平行的一方向，属于相同的截片组的多个截片的卷取方向的宽度以及卷取轴方向的高度中的至少一个阶段性增加。
63.根据权利要求61所述的电极组件，其特征在于，
在将对于沿与上述电极组件的卷绕方向平行的一方向连续而相邻的三个截片组每一个的卷取方向的宽度设为W1、W2以及W3时，包括与W2/W1相比W3/W2更小的截片组的组合。
64.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，
上述第一部分未被分割为多个截片，上述第一部分不沿上述电极组件的半径方向弯折。
65.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，
上述第二部分未被分割为多个截片，上述第二部分不沿上述电极组件的半径方向弯折。
66.根据权利要求19所述的电极组件，其特征在于，
在存在于上述截断槽的底部与上述活性物质层分开的区间内的无涂层部的区域和上述活性物质层之间的边界形成有绝缘涂层。
67.根据权利要求66所述的电极组件，其特征在于，
上述绝缘涂层包括高分子树脂以及分散在上述高分子树脂中的无机填料。
68.根据权利要求66所述的电极组件，其特征在于，
上述绝缘涂层形成为沿卷取方向覆盖上述活性物质层和上述第一无涂层部之间的边界部分。
69.根据权利要求68所述的电极组件，其特征在于，
上述绝缘涂层形成为沿卷取轴方向以0.3mm至5mm的宽度覆盖上述活性物质层和上述第一无涂层部之间的边界部分。
70.根据权利要求66所述的电极组件，其特征在于，
上述绝缘涂层的端部以上述分离膜的端部为基准，沿卷取轴方向位于-2mm至2mm的范围内。
71.根据权利要求70所述的电极组件，其特征在于，
上述绝缘涂层露出在上述分离膜的外部。
72.根据权利要求66所述的电极组件，其特征在于，
上述截断槽的下端和上述绝缘涂层分开0.5mm至2mm的距离。
73.根据权利要求72所述的电极组件，其特征在于，
上述绝缘涂层的卷取轴方向的端部以上述截断槽的下端为基准位于-2mm至+2mm的范围内。
74.根据权利要求66所述的电极组件，其特征在于，
上述第二电极沿卷取方向包括涂覆有活性物质层的第二活性物质部，上述第二活性物质部的端部在卷取轴方向位于上述绝缘涂层的上端与下端之间。
75.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，
上述第三区域被分割为能够单独弯折的多个截片，选择性地，上述第二区域被分割为能够单独弯折的多个截片，上述电极组件包括上述多个截片沿上述电极组件的半径方向弯折时形成的弯折表面区域。
76.根据权利要求75所述的电极组件，其特征在于，
以上述电极组件的芯部中心为基准，将在上述弯折表面区域的任意半径位置和与上述卷取轴方向平行的虚拟线相交的截片数定义为对应的半径位置中的截片层叠数时，上述弯折表面区域随着从芯部侧趋近外周侧而包括截片的层叠数均匀的层叠数均匀区间以及位于上述层叠数均匀区间的外侧且上述截片的层叠数随着趋近上述外周侧而减少的层叠数减少区间。
77.根据权利要求76所述的电极组件，其特征在于，
以上述电极组件的芯部中心为基准，上述层叠数均匀区间和上述层叠数减少区间的半径方向长度对应于包含上述多个截片的多个卷绕圈所处的半径区间的半径方向长度。
78.根据权利要求76所述的电极组件，其特征在于，
上述电极组件沿半径方向依次包括没有截片的截片省略区间、截片的高度可变的高度可变区间以及截片的高度均匀的高度均匀区间，以上述电极组件的芯部中心为基准，上述层叠数均匀区间的开始半径对应于上述高度可变区间的开始半径。
79.根据权利要求76所述的电极组件，其特征在于，
在上述层叠数均匀区间，上述截片的层叠数是10至35。
80.根据权利要求76所述的电极组件，其特征在于，
上述第一电极是阳极，在上述层叠数均匀区间，上述截片的层叠厚度是100um至875um。
81.根据权利要求76所述的电极组件，其特征在于，
上述第一电极是阴极，在上述层叠数均匀区间，上述截片的层叠厚度是50um至700um。
82.根据权利要求76所述的电极组件，其特征在于，
上述层叠数均匀区间的半径方向长度相对于上述层叠数均匀区间和上述层叠数减少区间的半径方向长度的比率是30％至85％。
83.根据权利要求76所述的电极组件，其特征在于，还包括：
集电体，其焊接在上述弯折表面区域，
其中，在上述电极组件的半径方向，上述集电体的焊接区域与上述层叠数均匀区间至少重叠50％以上。
84.根据权利要求83所述的电极组件，其特征在于，
在上述电极组件的半径方向，上述集电体的焊接区域中与上述层叠数均匀区间不重叠的区域与上述层叠数减少区间重叠。
85.根据权利要求83所述的电极组件，其特征在于，
上述集电体的边缘以在上述电极组件的半径方向覆盖最外围截片的弯折部末端的方式配置在上述弯折表面区域上的状态下焊接于上述弯折表面区域。
86.根据权利要求83所述的电极组件，其特征在于，
对于上述集电体的焊接区域的焊接强度是2kgf/cm2以上。
87.根据权利要求83所述的电极组件，其特征在于，
对于上述集电体的焊接区域的焊接强度是4kgf/cm2以上。
88.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，
上述第一无涂层部由金属箔构成，
上述金属箔的延伸率为1.5％至3.0％，抗拉强度为25kgf/mm2至35kgf/mm2。
89.根据权利要求88所述的电极组件，其特征在于，
上述金属箔是铝箔。
90.根据权利要求88所述的电极组件，其特征在于，
上述第一电极的弯曲长度小于20mm。
91.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，
与卷取轴方向平行的短边的长度相对于与上述第一活性物质部的卷取方向平行的长边的长度的比率是1％至4％。
92.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，
上述第二部分的高度随着从上述电极组件的芯部侧趋近外周侧而阶段性或者逐渐减少。
93.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，
上述第二部分以及上述第三部分被分割为能够单独弯折的多个截片，与包含在上述第三部分中的截片相比，包含在上述第二部分中的截片的卷取方向的宽度以及卷取轴方向的高度中的至少一个以上更大。
94.根据权利要求4所述的电极组件，其特征在于，
上述第三部分沿上述电极组件的卷取方向包括未设置截片的截片省略区间。
95.根据权利要求94所述的电极组件，其特征在于，
上述第三部分沿与上述卷取方向平行的一方向包括多个截片省略区间。
96.根据权利要求95所述的电极组件，其特征在于，
上述多个截片省略区间每一个的宽度沿与上述卷取方向平行的一方向增加或者减少。
97.根据权利要求94所述的电极组件，其特征在于，
上述截片省略区间的无涂层部高度与上述第一部分的无涂层部或者上述第二部分的无涂层部高度实质上相同。
98.根据权利要求94所述的电极组件，其特征在于，
上述多个截片位于以上述电极组件的芯部中心为基准事先设定的圆周角范围内。
99.根据权利要求94所述的电极组件，其特征在于，
上述多个截片位于以上述电极组件的芯部中心为基准沿圆周方向配置的两个以上的扇形区域或者多边形区域。
100.根据权利要求99所述的电极组件，其特征在于，
上述扇形区域的圆周角是20度以上。
101.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，
上述第二电极沿卷绕方向包括涂覆有活性物质层的第二活性物质部以及未涂覆活性物质层的第二无涂层部，上述第二无涂层部的至少一部分以其本身被定义为电极极耳，上述第二无涂层部包括被分割为能够单独弯折的多个截片的区间，上述多个截片沿上述电极组件的半径方向弯折而形成弯折表面区域。
102.一种电极组件，其第一电极、第二电极和夹在它们之间的分离膜以卷取轴为中心被卷取而定义芯部和外周面，上述电极组件的特征在于，
上述第一电极沿卷取方向包括涂覆有活性物质层的第一活性物质部和未涂覆活性物质层的第一无涂层部，
上述第一无涂层部从上述电极组件的芯部侧沿外周侧包括被分割为能够单独弯折的多个截片的区间，
上述多个截片沿上述电极组件的半径方向弯折而形成弯折表面区域，
上述弯折表面区域沿半径方向包括上述截片的层叠数在10以上的层叠数均匀区间以及与上述层叠数均匀区间相邻定位且上述截片的层叠数随着远离上述层叠数均匀区间而减少的层叠数减少区间。
103.根据权利要求102所述的电极组件，其特征在于，
沿上述电极组件的半径方向，依次包括没有截片的截片省略区间、截片的高度阶段性增加的高度可变区间以及截片的高度均匀的高度均匀区间，以上述电极组件的芯部中心为基准，上述层叠数均匀区间的开始半径对应于上述高度可变区间的开始半径。
104.根据权利要求103所述的电极组件，其特征在于，
与上述芯部相邻的第一无涂层部区域未被分割为多个截片，并且配置在上述截片省略区间的卷绕圈。
105.根据权利要求103所述的电极组件，其特征在于，
上述层叠数均匀区间的半径方向的长度相对于上述层叠数均匀区间和上述层叠数减少区间的半径方向长度的比率是30％至85％。
106.根据权利要求103所述的电极组件，其特征在于，
与上述截片省略区间对应的电极区域的长度相对于沿上述卷绕方向的上述第一电极的整体长度的比率是1％至30％。
107.根据权利要求103所述的电极组件，其特征在于，
与上述高度可变区间对应的电极区域的长度相对于沿上述卷绕方向的上述第一电极的整体长度的比率是1％至40％。
108.根据权利要求103所述的电极组件，其特征在于，
与上述高度均匀区间对应的电极区域的长度相对于沿上述卷绕方向的上述第一电极的整体长度的比率是50％至90％。
109.根据权利要求102所述的电极组件，其特征在于，
在被分割为上述多个截片的区间，沿与上述卷取方向平行的一方向，选自截片的卷取方向的宽度、卷取轴方向的高度以及下部内角中的至少一个阶段性增加。
110.根据权利要求102所述的电极组件，其特征在于，
与上述电极组件的芯部侧或者外周侧相邻的第一无涂层部区域的高度比上述多个截片的高度低。
111.根据权利要求102所述的电极组件，其特征在于，
上述多个截片朝上述电极组件的芯部侧弯折，上述电极组件的芯部的直径的90％以上不被最接近上述电极组件的芯部侧而定位的截片的弯折部遮蔽。
112.一种电极组件，其阳极、阴极和夹在它们之间的分离膜以卷取轴为中心卷绕而定义芯部和外周面，上述电极组件的特征在于，
上述阳极沿卷绕方向包括涂覆有活性物质层的第一活性物质部以及和未涂覆活性物质层的第一无涂层部，
上述第一无涂层部的至少一部分以其本身作为电极极耳使用，
上述第一无涂层部从上述电极组件的芯部侧朝外周侧包括能够单独弯折的多个截片，
上述多个截片沿上述电极组件的半径方向弯折时层叠多层而形成弯折表面区域，
上述弯折表面区域沿半径方向包括上述截片的层叠数均匀的层叠数均匀区间以及与上述层叠数均匀区间相邻定位且上述截片的层叠数随着远离上述层叠数均匀区间而减少的层叠数减少区间，
上述层叠数均匀区间中的截片的层叠厚度是100um至875um。
113.一种电极组件，其阳极、阴极和夹在它们之间的分离膜以卷取轴为中心卷绕而定义芯部和外周面，上述电极组件的特征在于，
上述阴极沿卷绕方向包括涂覆有活性物质层的第一活性物质部和未涂覆活性物质层的第一无涂层部，
上述第一无涂层部的至少一部分以其本身作为电极极耳使用，
上述第一无涂层部从上述电极组件的芯部侧沿外周侧包括能够单独弯折的多个截片，
上述多个截片沿上述电极组件的半径方向弯折时层叠多层而形成弯折表面区域，
上述弯折表面区域沿半径方向包括上述截片的层叠数均匀的层叠数均匀区间以及与上述层叠数均匀区间相邻定位且上述截片的层叠数随着远离上述层叠数均匀区间而减少的层叠数减少区间，
上述层叠数均匀区间中的截片的层叠厚度是50um至700um。
114.一种电池，其特征在于，包括：
电极组件，其第一电极、第二电极和夹在它们之间的分离膜以卷取轴为中心被卷取而定义芯部和外周面，上述第一电极沿卷取方向包括涂覆有活性物质层的第一活性物质部和未涂覆活性物质层的第一无涂层部，上述第一无涂层部的至少一部分以其本身被定义为电极极耳，上述第一无涂层部包括与上述电极组件的芯部相邻的第一部分、与上述电极组件的外周表面相邻的第二部分以及上述第一部分和上述第二部分之间的第三部分，在上述卷取轴方向，上述第一部分或者上述第二部分具有比上述第三部分小的高度；
电池外壳，其包括开放端以及与其相对的底面部，在上述开放端与上述底面部之间的空间收纳上述电极组件，与上述第一电极以及上述第二电极中的一个电连接，从而具有第一极性；
密封件，其密封上述电池外壳的开放端；以及
端子，与上述第一电极以及上述第二电极中的另一个电连接，表面露出在外部，并且具有第二极性。
115.根据权利要求114所述的电池，其特征在于，
上述第二部分的卷取轴方向的高度比上述第三部分小，上述电池外壳在与开放端相邻的区域具备朝内侧压入的卷边部，与上述电极组件的上部边缘相对的上述卷边部的内表面与上述第二部分分开规定间隔。
116.根据权利要求1115所述的电池，其特征在于，
上述卷边部的压入深度D1和从上述电池外壳的内表面起到上述第二部分和上述第三部分之间的边界点的距离D2满足关系式D1≤D2。
117.根据权利要求115所述的电池，其特征在于，还包括：
集电体，其与上述第三部分电结合；以及
绝缘体，其覆盖上述集电体，以边缘夹在上述卷边部的内表面与上述集电体之间的方式得到固定。
118.根据权利要求117所述的电池，其特征在于，
上述集电体的直径比上述卷边部内表面的最小内径小，上述集电体的直径与上述第三部分的最外侧直径相同或更大。
119.根据权利要求117所述的电池，其特征在于，
上述集电体在上述卷取轴方向位于比上述卷边部更高的位置。
120.根据权利要求114所述的电池，其特征在于，
上述密封件包括：盖，其密封上述电池外壳的开放端；垫，其夹在上述盖的边缘与上述电池外壳的开放端之间；以及压接部，其向上述电池外壳的内侧延伸并弯折且与上述垫一起包围上述盖的边缘进行固定，其中，具有上述第二极性的端子是上述盖。
121.根据权利要求114所述的电池，其特征在于，还包括：与上述第一无涂层部电连接的第一集电体，
上述端子以能够实现绝缘的方式设置在形成于上述电池外壳的底面部的贯通孔，并且是与上述第一集电体电连接而具有上述第二极性的铆钉端子。
122.根据权利要求121所述的电池，其特征在于，还包括：
绝缘体，其夹在上述电池外壳底面部的内侧面与上述第一集电体的上表面之间，以实现上述电池外壳底面部的内侧面与上述第一集电体的电绝缘。
123.根据权利要求122所述的电池，其特征在于，
上述绝缘体具有对应于上述电池外壳底面部的内侧面与上述第一集电体的上表面之间的距离的厚度，与上述电池外壳底面部的内侧面和上述第一集电体的上表面紧贴。
124.根据权利要求122所述的电池，其特征在于，
上述端子在下端包括平坦部，上述绝缘体包括用于露出上述平坦部的开口，上述平坦部通过上述开口焊接于上述第一集电体。
125.根据权利要求114所述的电池，其特征在于，
上述第二电极沿卷绕方向包括涂覆有活性物质层的第二活性物质部和未涂覆活性物质层的第二无涂层部，上述第二电极具有上述第一极性，上述第二无涂层部的至少一部分以其本身被定义为电极极耳，上述电池还包括：第二集电体，其与上述第二无涂层部电连接，上述第二集电体的边缘的至少一部分结合在上述电池外壳的侧壁。
126.根据权利要求121所述的电池，其特征在于，
上述第二电极沿卷绕方向包括涂覆有活性物质层的第二活性物质部和未涂覆活性物质层的第二无涂层部，上述第二电极具有上述第一极性，上述第二无涂层部的至少一部分以其本身被定义为电极极耳，上述电池还包括：第二集电体，其与上述第二无涂层部电连接，上述第二集电体的边缘的至少一部分结合在上述电池外壳的侧壁，上述第一集电体的外径与上述第二集电体相同或更大。
127.根据权利要求126所述的电池，其特征在于，
上述第一集电体以及上述第二集电体分别沿上述电极组件的半径方向与上述第一无涂层部以及上述第二无涂层部焊接而形成焊接图案，上述第一集电体的焊接图案的长度比上述第二集电体的焊接图案的长度更长。
128.根据权利要求127所述的电池，其特征在于，
上述第一集电体的焊接图案和上述第二集电体的焊接图案位于从上述电极组件的芯部中心起实质上相同的距离处。
129.根据权利要求125所述的电池，其特征在于，
上述电池外壳在与开放端相邻的内壁包括朝内侧压入的卷边部，上述第二集电体的边缘电连接于上述卷边部。
130.根据权利要求129所述的电池，其特征在于，
上述第二集电体与上述第二无涂层部电接触的区域位于上述卷边部的内表面的内侧。
131.根据权利要求129所述的电池，其特征在于，包括：
盖，其边缘得到上述卷边部的支承，并且不具有极性；
垫，其夹在上述盖的边缘与上述电池外壳的开放端之间；以及
压接部，其朝上述电池外壳的开放端的内侧延伸并弯折，与上述垫一起包围上述盖的边缘进行固定，
上述第二集电体的边缘通过上述压接部夹在上述卷边部与上述垫之间实现固定。
132.根据权利要求129所述的电池，其特征在于，
上述第二集电体的边缘焊接于上述卷边部。
133.根据权利要求114所述的电池，其特征在于，
上述第三区域被分割为能够单独弯折的多个截片，选择性地，上述第二区域被分割为能够单独弯折的多个截片，被分割为上述多个截片的第一无涂层部的区间包括截片的高度沿与上述卷取方向平行的一方向阶段性变化到第一高度h1至第N-1高度hN-1的高度可变区间以及均匀地维持第N高度hN的高度均匀区间，其中，N是高度索引，且是2以上的自然数，hN大于hN-1。
134.根据权利要求133所述的电池，其特征在于，
上述N是2至30。
135.根据权利要求133所述的电池，其特征在于，
具有上述高度hk的截片的数量是多个，具有高度hk的多个截片配置在一个以上的卷绕圈，其中，k是1至N的自然数。
136.根据权利要求133所述的电池，其特征在于，
在将包含具有高度hk的截片的卷绕圈的开始半径定义为rk时，上述电极组件的芯部的直径的90％以上不被位于上述rk的截片的弯折部遮蔽，其中，k是1至N的自然数。
137.根据权利要求133所述的电池，其特征在于，
在将包含具有高度hk的截片的卷绕圈的开始半径为rk，将芯部的半径为rc时，截片的高度hk满足下面的数学式：
2mm≤hk≤rk–α*rc，
其中，k是1至N的自然数，α是0.90至1。
138.根据权利要求133所述的电池，其特征在于，
在将以上述电极组件的芯部中心为基准包含截片的卷绕圈的半径定义为r，将截片的卷绕方向的宽度定义为D(r)时，D(r)满足下面的数学式：
1≤D(r)≤(2*π*r/360°)*45°。
139.根据权利要求133所述的电池，其特征在于，
上述多个截片的高度随着以上述电极组件的芯部中心为基准的截片所在卷绕圈的半径r增加，截片的卷取方向宽度逐渐或者阶段性增加或者减少。
140.根据权利要求133所述的电池，其特征在于，
随着以上述电极组件的芯部中心为基准的截片所在卷绕圈的半径r增加，上述多个截片的高度先逐渐或者阶段性增加之后逐渐或者阶段性减少或与其相反。
141.根据权利要求133所述的电池，其特征在于，
上述多个截片的每一个具有下部的宽度比上部的宽度大的几何学图形的形状，位于以上述电极组件的芯部为中心的半径r的卷绕圈的截片的下部内角θ属于下面的数学式的角度范围：
Figure FDA0003478703740000171
其中，D是截片的卷绕方向宽度；r是包含截片的卷绕圈的半径；H是截片的高度；p是截片的分开间隔。
142.根据权利要求141所述的电池，其特征在于，
随着趋近与上述卷取方向平行的一方向，上述多个截片的下部内角在60度至85度的范围内单独或者按组增加。
143.根据权利要求133所述的电池，其特征在于，
在上述高度可变区间以及上述高度均匀区间，截片的最大高度hmax满足下面的数学式：
hmax≤Wfoil–Wscrap，min-Wmargin，min–Wgap，
其中，Wfoil是形成截片之前的集电体箔的宽度；Wscrap，min是截断集电体箔来形成截片时相当于最小断屑余量的宽度；Wmargin，min是对应于分离膜的最小蛇行余量的宽度；Wgap是相当于隔着分离膜与第一电极相对的第二电极的端部和分离膜端部之间的绝缘间隙的宽度。
144.根据权利要求143所述的电池，其特征在于，
在上述第一电极是阳极时，上述绝缘间隙Wgap是0.2mm至6mm。
145.根据权利要求143所述的电池，其特征在于，
在上述第一电极是阴极时，上述绝缘间隙Wgap是0.1mm至2mm。
146.根据权利要求143所述的电池，其特征在于，
上述最小断屑余量Wscrap，min是1.5mm至8mm。
147.根据权利要求143所述的电池，其特征在于，
上述分离膜的最小蛇行余量Wmargin，min是0至1mm。
148.根据权利要求143所述的电池，其特征在于，
上述最小断屑余量是0。
149.根据权利要求143所述的电池，其特征在于，
配置在上述高度可变区间的截片的高度在2mm至10mm的范围内逐渐或者阶段性增加。
150.根据权利要求114所述的电池，其特征在于，
上述第三区域被分割为能够单独弯折的多个截片，选择性地，上述第二区域被分割为能够单独弯折的多个截片，以沿上述卷取轴方向的截面为基准，沿半径方向上述电极组件依次包括没有截片的截片省略区间、截片的高度可变的高度可变区间以及截片的高度均匀的高度均匀区间，上述多个截片配置在上述高度可变区间以及上述高度均匀区间，并且沿上述电极组件的半径方向弯折，从而形成弯折表面区域。
151.根据权利要求150所述的电池，其特征在于，
上述第一部分未被分割为多个截片，上述截片省略区间对应于上述第一部分。
152.根据权利要求150所述的电池，其特征在于，
在上述电极组件的半径方向，上述截片省略区间的半径方向长度相对于除了上述芯部之外的上述电极组件的半径的比率是10％至40％。
153.根据权利要求150所述的电池，其特征在于，
在上述电极组件的半径方向，上述高度可变区间的半径方向长度相对于与上述高度可变区间和上述高度均匀区间对应的半径方向的长度的比率是1％至50％。
154.根据权利要求150所述的电池，其特征在于，
与上述截片省略区间对应的电极区域的长度相对于上述第一电极的整体长度的比率是1％至30％。
155.根据权利要求150所述的电池，其特征在于，
与上述高度可变区间对应的电极区域的长度相对于上述第一电极的整体长度的比率是1％至40％。
156.根据权利要求150所述的电池，其特征在于，
与上述高度均匀区间对应的电极区域的长度相对于上述第一电极的整体长度的比率是50％至90％。
157.根据权利要求133所述的电池，其特征在于，
随着趋近与上述电极组件的卷绕方向平行的一方向，上述多个截片形成多个截片组，属于相同的截片组的多个截片的卷取方向的宽度以及卷取轴方向的高度彼此实质上相同。
158.根据权利要求157所述的电池，其特征在于，
随着趋近与上述电极组件的卷绕方向平行的一方向，属于相同的截片组的多个截片的卷取方向的宽度以及卷取轴方向的高度中的至少一个阶段性增加。
159.根据权利要求157所述的电池，其特征在于，
在将对于沿与上述电极组件的卷绕方向平行的一方向连续相邻的三个截片组每一个的卷取方向的宽度设为W1、W2以及W3时，包括与W2/W1相比W3/W2更小的截片组的组合。
160.根据权利要求150所述的电池，其特征在于，
以上述电极组件的芯部中心为基准，将在上述弯折表面区域的任意半径位置和与上述卷取轴方向平行的虚拟线相交的截片数定义为相应半径位置中的截片层叠数时，上述弯折表面区域从芯部侧趋近外周侧而包括截片的层叠数均匀的层叠数均匀区间以及与上述层叠数均匀区间相邻定位且上述截片的层叠数随着远离上述层叠数均匀区间而减少的层叠数减少区间。
161.根据权利要求160所述的电池，其特征在于，
在上述层叠数均匀区间，上述截片的层叠数在10以上。
162.根据权利要求160所述的电池，其特征在于，
在上述层叠数均匀区间，上述截片的层叠数是10至35。
163.根据权利要求160所述的电池，其特征在于，
以上述电极组件的芯部中心为基准，上述层叠数均匀区间的开始半径对应于上述高度可变区间的开始半径。
164.根据权利要求160所述的电池，其特征在于，
上述层叠数均匀区间的半径方向的长度相对于上述层叠数均匀区间和上述层叠数减少区间的半径方向长度的比率是30％至85％。
165.根据权利要求160所述的电池，其特征在于，
上述第一电极是阳极，在上述层叠数均匀区间，上述截片的层叠厚度是100um至875um。
166.根据权利要求160所述的电池，其特征在于，还包括：
集电体，其焊接在上述层叠数均匀区间，以使上述层叠数均匀区间与焊接区域的至少一部分重叠，
上述第一电极是阳极，在上述焊接区域，截片的层叠厚度是100um至875um。
167.根据权利要求160所述的电池，其特征在于，
上述第一电极是阴极，在上述层叠数均匀区间，上述截片的层叠厚度是50um至700um。
168.根据权利要求160所述的电池，其特征在于，还包括：
集电体，其焊接在上述层叠数均匀区间，以使上述层叠数均匀区间与焊接区域的至少一部分重叠，
上述第一电极是阴极，在上述焊接区域，截片的层叠厚度是50um至700um。
169.根据权利要求114所述的电池，其特征在于，
上述第三区域被分割为能够单独弯折的多个截片，选择性地，上述第二区域被分割为能够单独弯折的多个截片，沿卷取方向相邻的多个截片之间夹着截断槽，上述截断槽的下部包括：底部；以及连接上述底部的两侧端部和位于上述截断槽的两侧的截片的侧边的倒角部。
170.根据权利要求169所述的电池，其特征在于，
上述倒角部的曲率半径是大于0且0.1mm以下。
171.根据权利要求169所述的电池，其特征在于，
上述倒角部的曲率半径是0.01mm至0.05mm。
172.根据权利要求169所述的电池，其特征在于，
上述底部是平整的。
173.根据权利要求169所述的电池，其特征在于，
以从位于上述截断槽的两侧的两个截片的侧边延伸的线和从上述截断槽的底部延伸的线相交的两个点之间的间隔来定义的分开间隔是0.05mm至1.00mm。
174.根据权利要求169所述的电池，其特征在于，
上述多个截片由铝箔构成，从位于上述截断槽的两侧的两个截片的侧边延伸的线和从上述截断槽的下端延伸的线相交的两个点之间的间隔来定义的分开间隔是0.5mm至1.00mm。
175.根据权利要求169所述的电池，其特征在于，
上述截断槽的底部与上述活性物质层分开一定距离。
176.根据权利要求175所述的电池，其特征在于，
上述截断槽的底部与上述活性物质层的分开距离是0.2mm至4mm。
177.根据权利要求169所述的电池，其特征在于，
上述多个截片在截断槽的底部上方的0至1mm区间内沿上述电极组件的半径方向弯折。
178.根据权利要求169所述的电池，其特征在于，
存在于上述截断槽的底部与上述活性物质层分开的区间的无涂层部的区域和上述活性物质层之间的边界形成有绝缘涂层。
179.根据权利要求178所述的电池，其特征在于，
上述绝缘涂层包括高分子树脂以及分散在上述高分子树脂中的无机填料。
180.根据权利要求178所述的电池，其特征在于，
上述绝缘涂层形成为沿卷取方向覆盖上述活性物质层和上述第一无涂层部之间的边界部分。
181.根据权利要求180所述的电池，其特征在于，
上述绝缘涂层形成为沿卷取轴方向以0.3mm至5mm的宽度覆盖上述活性物质层和上述第一无涂层部之间的边界部分。
182.根据权利要求178所述的电池，其特征在于，
上述绝缘涂层的端部以上述分离膜的端部为基准，沿卷取轴方向位于-2mm至2mm的范围内。
183.根据权利要求182所述的电池，其特征在于，
上述绝缘涂层露出在上述分离膜的外部。
184.根据权利要求178所述的电池，其特征在于，
上述截断槽的下端和上述绝缘涂层分开0.5mm至2mm的距离。
185.根据权利要求184所述的电池，其特征在于，
上述绝缘涂层的卷取轴方向的端部以上述截断槽的下端为基准位于-2mm至+2mm的范围内。
186.根据权利要求160所述的电池，其特征在于，还包括：
集电体，其焊接在上述弯折表面区域，
其中，在上述电极组件的半径方向，上述集电体的焊接区域与上述层叠数均匀区间至少重叠50％以上。
187.根据权利要求186所述的电池，其特征在于，
在上述电极组件的半径方向，上述集电体的焊接区域中与上述层叠数均匀区间不重叠的区域与上述层叠数减少区间重叠。
188.根据权利要求186所述的电池，其特征在于，
上述集电体的边缘以在上述电极组件的半径方向覆盖最外围截片的弯折部末端的方式配置在上述弯折表面区域上的状态下焊接于上述弯折表面区域。
189.根据权利要求186所述的电池，其特征在于，
对于上述集电体的焊接区域的焊接强度是2kgf/cm2以上。
190.根据权利要求186所述的电池，其特征在于，
对于上述集电体的焊接区域的焊接强度是4kgf/cm2以上。
191.根据权利要求114所述的电池，其特征在于，
上述第一无涂层部由金属箔构成，上述金属箔的延伸率为1.5％至3.0％，抗拉强度为25kgf/mm2至35kgf/mm2。
192.根据权利要求191所述的电池，其特征在于，
上述金属箔是铝箔。
193.根据权利要求191所述的电池，其特征在于，
上述第一电极的弯曲长度小于20mm。
194.根据权利要求114所述的电池，其特征在于，
与卷取轴方向平行的短边的长度相对于与上述第一活性物质部的卷取方向平行的长边的长度的比率是1％至4％。
195.一种电池，其特征在于，包括：
电极组件，其第一电极、第二电极和夹在它们之间的分离膜以卷取轴为中心被卷取而定义芯部和外周面，上述第一电极沿卷取方向包括涂覆有活性物质层的第一活性物质部和未涂覆活性物质层的第一无涂层部，上述第一无涂层部从上述电极组件的芯部侧沿外周侧包括被分割为能够单独弯折的多个截片的区间，上述多个截片沿上述电极组件的半径方向弯折形成弯折表面区域，上述弯折表面区域沿半径方向包括上述截片的层叠数在10以上的层叠数均匀区间以及与上述层叠数均匀区间相邻定位且上述截片的层叠数随着远离上述层叠数均匀区间而减少的层叠数减少区间；
电池外壳，其包括开放端以及与其相对的底面部，在上述开放端与上述底面部之间的空间收纳上述电极组件，与上述第一电极以及上述第二电极中的一个电连接而具有第一极性；
密封件，其密封上述电池外壳的开放端；以及
端子，其与上述第一电极以及上述第二电极中的另一个电连接，表面露出在外部，并且具有第二极性。
196.一种电池，其特征在于，包括：
电极组件，其阳极、阴极和夹在它们之间的分离膜以卷取轴为中心卷绕而定义芯部和外周面，上述阳极沿卷绕方向包括涂覆有活性物质层的第一活性物质部和未涂覆活性物质层的第一无涂层部，上述第一无涂层部的至少一部分以其本身作为电极极耳使用，上述第一无涂层部从上述电极组件的芯部侧起沿外周侧包括能够单独弯折的多个截片，上述多个截片沿上述电极组件的半径方向弯折时层叠多层而形成弯折表面区域，上述弯折表面区域沿半径方向包括上述截片的层叠数均匀的层叠数均匀区间以及与上述层叠数均匀区间相邻定位且上述截片的层叠数随着远离上述层叠数均匀区间而减少的层叠数减少区间，上述层叠数均匀区间中的截片的层叠厚度是100um至875um；
电池外壳，其包括开放端以及与其相对的底面部，在上述开放端与上述底面部之间的空间收纳上述电极组件，与上述阳极以及上述阴极中的一个电连接而具有第一极性；
密封件，其密封上述电池外壳的开放端；以及
端子，其与上述阳极以及上述阴极中的另一个电连接，表面露出在外部，并且具有第二极性。
197.根据权利要求196所述的电池，其特征在于，
上述电极组件还包括：集电体，其焊接在上述层叠数均匀区间，以使上述层叠数均匀区间与焊接区域重叠，其中，在上述焊接区域，上述截片的层叠厚度是100um至875um。
198.一种电池，其特征在于，包括：
电极组件，其阳极、阴极和夹在它们之间的分离膜以卷取轴为中心卷绕而定义芯部和外周面，上述阴极沿卷绕方向包括涂覆有活性物质层的第一活性物质部和未涂覆活性物质层的第一无涂层部，上述第一无涂层部的至少一部分以其本身作为电极极耳使用，上述第一无涂层部从上述电极组件的芯部侧沿外周侧包括能够单独弯折的多个截片，上述多个截片沿上述电极组件的半径方向弯折时层叠多层而形成弯折表面区域，上述弯折表面区域沿半径方向包括上述截片的层叠数均匀的层叠数均匀区间以及与上述层叠数均匀区间相邻定位且上述截片的层叠数随着远离上述层叠数均匀区间而减少的层叠数减少区间，上述层叠数均匀区间中的截片的层叠厚度是50um至700um；
电池外壳，其包括开放端以及与其相对的底面部，在上述开放端与上述底面部之间的空间收纳上述电极组件，与上述阳极以及上述阴极中的一个电连接而具有第一极性；
密封件，其密封上述电池外壳的开放端；以及
端子，其与上述阳极以及上述阴极中的另一个电连接，表面露出在外部，并且具有第二极性。
199.根据权利要求198所述的电池，其特征在于，
上述电极组件还包括：集电体，其焊接在上述层叠数均匀区间，以使上述层叠数均匀区间和焊接区域重叠，其中，在上述焊接区域，上述截片的层叠厚度是50um至700um。
200.一种电池组，其特征在于，包括权利要求114至199中任一项所述的多个电池。
201.根据权利要求200所述的电池组，其特征在于，
上述电池的直径相对于高度的比率大于0.4。
202.根据权利要求201所述的电池组，其特征在于，
上述电池的形状系数是46110、4875、48110、4880或者4680。
203.根据权利要求200所述的电池组，其特征在于，
上述电池的电阻在4mΩ以下。
204.根据权利要求200所述的电池组，其特征在于，
多个电池配置为，排列成规定数的列，且各电池的端子和电池外壳底部的外表面朝向上部。
205.根据权利要求204所述的电池组，其特征在于，
该电池组包括串联及并联连接多个电池的多个总线，上述多个总线配置在上述多个电池的上部，各总线包括：主体部，其在相邻的多个电池的多个端子之间延伸；多个第一总线端子，其向上述主体部的一侧方向延伸，从而与位于上述一侧方向的电池的端子电结合；以及多个第二总线端子，其向上述主体部的另一侧方向延伸，从而与位于上述另一侧方向的电池的电池外壳底面的外表面电结合。
206.一种汽车，其特征在于，包括权利要求200至205中任一项所述的电池组。
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