CN115706267A - 电极组件、圆柱形电池单元、电池组和车辆 - Google Patents

电极组件、圆柱形电池单元、电池组和车辆 Download PDF

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Abstract

本发明提供电极组件、圆柱形电池单元、电池组和车辆。根据本公开的实施方式的电极组件是具有如下结构的卷芯型，在该结构中，在一个方向上卷绕均具有片材形状的第一电极和第二电极以及插设在所述第一电极和所述第二电极之间的隔膜。所述第一电极和所述第二电极中的每一者均包括：未涂覆有活性材料层并且形成在较长的边缘端部上的未涂覆部分；以及涂覆部分，所述涂覆部分涂覆有活性材料层并且形成在除所述未涂覆部分之外的区域上。所述第一电极包括同时覆盖所述未涂覆部分的至少一部分和所述涂覆部分的至少一部分的至少一个绝缘层。

Description

电极组件、圆柱形电池单元、电池组和车辆
技术领域
本公开涉及电极组件、圆柱形二次电池以及包括其的电池组和车辆。
背景技术
在圆柱形二次电池中，为了更高的电流收集效率，电池罐可以使用具有如下形状的卷芯型电极组件：其中正极接头和负极接头分别在电池罐的高度方向上在上侧和下侧上延伸。
在上述这种结构中，可能发生正极或负极的移动，例如蛇形移动。在这种情况下，存在正极或负极的端部朝向隔膜的端部移动的可能性。因此，当正极或负极定位在隔膜的端部或由于发生诸如正极或负极的蛇形移动之类的移动而比隔膜的端部更向外突出时，正极和负极之间发生电接触。另选地，当隔膜由于某些原因而损坏时，正极和负极之间可能发生电接触。因此，在电池内可能发生短路。电池内部发生的短路可能导致电池发热或爆炸。因此，需要提供一种用于有效地防止正极和负极之间的电接触的绝缘构件。
因此，需要一种能够提供具有低内阻和低短路风险的圆柱形电池单元的方法，以及包括该圆柱形电池单元的电池组和车辆。
发明内容
技术问题
本公开被设计为解决现有技术的问题，并因此旨在减小圆柱形二次电池的内阻并同时有效地防止内部短路。
本公开所要解决的技术问题不限于上述问题，本领域普通技术人员从以下本公开的描述中可以清楚地理解未提及的其它问题。
技术方案
在本公开的一个方面中，提供一种电极组件，所述电极组件为具有这样的结构的卷芯型，在该结构中，在一个方向上卷绕均具有片材形状的第一电极和第二电极以及插设在所述第一电极和所述第二电极之间的隔膜，其中，所述第一电极和所述第二电极中的每一者均包括：未涂覆有活性材料层并且形成在较长的边缘端部上的未涂覆部分；以及涂覆部分，所述涂覆部分涂覆有活性材料层并且形成在除所述未涂覆部分之外的区域上。
所述第一电极包括同时覆盖所述未涂覆部分的至少一部分和所述涂覆部分的至少一部分的至少一个绝缘层。
优选地，所述第一电极的两个表面上可以包含所述绝缘层。
所述第一电极的所述未涂覆部分可以具有其中所述未涂覆部分的至少一部分沿所述电极组件的径向方向弯曲的结构，并且所述绝缘层可以仅设置在所述第一电极的两个表面中的朝向弯曲方向的表面上。
所述绝缘层在卷绕轴线方向上的一端可以位于与所述隔膜在所述卷绕轴线方向上的一端相同的高度处或者位于所述隔膜在所述卷绕轴线方向上的所述一端的外侧。
更优选地，所述绝缘层在卷绕轴线方向上的一端可以位于与所述隔膜在所述卷绕轴线方向上的一端相同的高度处
根据一个实施方式，所述未涂覆部分可以比所述绝缘层向外突出得更远。。
优选地，所述涂覆部分可以在卷绕轴线方向上不比所述隔膜突出得更远。
在一个方面中，所述第一电极可以是正极。
根据一个实施方式，在所述隔膜在所述第二电极和所述绝缘层之间的情况下所述第二电极的面向所述绝缘层的一端可以不比所述隔膜的面向所述绝缘层的一端向外突出得更远。
所述涂覆部分可以包括滑动部分，与所述涂覆部分的中央区域相比，所述滑动部分的所述活性材料层具有减小的厚度。
所述滑动部分可以形成在所述涂覆部分和所述未涂覆部分之间的边界区域上。
所述第一电极的在卷绕轴线方向上的一端和所述第二电极的在所述卷绕轴线方向上的另一端中可以包含所述滑动部分。
优选地，所述第一电极中包含的所述涂覆部分的所述滑动部分和所述第二电极中包含的所述涂覆部分的所述滑动部分可以被包含在彼此相反的方向上。
所述隔膜可以比所述第一电极的在所述卷绕轴线方向上的另一端和所述第二电极的在所述卷绕轴线方向上的一端向外突出得更远。
根据一个实施方式，所述绝缘层可以覆盖所述滑动部分的至少一部分。
在一个方面中，所述绝缘层可以覆盖所述未涂覆部分0.3mm至5mm。
在另一方面中，所述绝缘层可以覆盖所述未涂覆部分1.5mm至3mm。
在另一方面中，所述绝缘层可以覆盖所述涂覆部分0.1mm至3mm。
在另一方面中，所述绝缘层可以覆盖所述涂覆部分0.2mm至0.5mm。
根据另一实施方式，所述未涂覆部分的至少一部分可以被分成多个区段。
优选地，所述多个区段可以在所述电极组件的径向方向上弯曲。
在一个方面中，所述绝缘层可以在所述未涂覆部分的两个表面中的朝向弯曲方向的表面上延伸到所述未涂覆部分的端部。
在一个方面中，所述绝缘层可以围绕所述未涂覆部分的端部。
在另一方面中，所述绝缘层可以在所述未涂覆部分的两个表面中的与面向所述弯曲方向的表面相对的表面上延伸直到所述未涂覆部分的弯曲点。
所述区段可以仅设置在所述电极组件的在高度方向上的一个表面上的部分区域中。
在所述电极组件的在高度方向上的一个表面上形成所述区段的区域的面积可以大于未形成所述区段的区域的面积。
在所述电极组件的径向方向上彼此相邻的多个区段可以沿该电极组件的径向方向彼此交叠。
设置在所述未涂覆部分的两个表面中的位于所述未涂覆部分的弯曲方向上的一个表面上的绝缘层可以在形成所述区段的区域中具有延伸到所述未涂覆部分的端部的形状，并且在未形成所述区段的区域中具有不延伸到所述未涂覆部分的端部的形状。
根据一个实施方式，所述第一电极中包含的所述未涂覆部分和所述第二电极中包含的所述未涂覆部分可以沿彼此相反的方向突出。
优选地，所述第一电极中包含的所述涂覆部分在卷绕轴线方向上的长度可以小于所述第二电极中包含的所述涂覆部分在所述卷绕轴线方向上的长度。
优选地，所述第一电极中包含的所述涂覆部分可以比所述第二电极中包含的所述涂覆部分在卷绕轴线方向上位于更内侧。
在一个方面中，所述绝缘层可以是所述未涂覆部分和所述涂覆部分之间的边界区域上包含的绝缘涂层或绝缘带。
优选地，所述绝缘层可以包括油基SBR粘合剂和氧化铝。
在本公开的一个方面中，提供一种圆柱形二次电池，其包括：上述电极组件；容纳所述电极组件并电连接到所述第一电极和所述第二电极中的一者的电池罐；密封所述电池罐的开口端的密封体；以及端子，其电连接到所述第一电极和所述第二电极中的另一者并具有暴露于外部的表面。
优选地，所述圆柱形二次电池还可以包括电联接到所述第一电极中包含的所述未涂覆部分的第一集电板。
优选地，所述第一电极中包含的所述未涂覆部分可以在其整个区域中的未被所述绝缘层覆盖的所述未涂覆部分的区域中电联接到所述第一集电板。
优选地，所述第一电极中包含的所述未涂覆部分可以通过在其整个区域中的未被所述绝缘层覆盖的所述未涂覆部分的区域中进行焊接而联接到所述第一集电板。
在本公开的一个方面中，提供一种电池组，其包括：如上所述的根据本公开的圆柱形二次电池；以及容纳多个圆柱形二次电池的电池组壳体。
在本公开的一个方面中，提供一种包括如上所述的根据本公开的电池组的车辆。
有利效果
根据本公开，可以显著降低圆柱形二次电池的内阻。
此外，根据本公开，通过防止电极组件的正极和负极之间的电接触，可以有效地防止圆柱形二次电池内的短路。
本公开的效果不限于上述效果，并且根据以下描述，本领域技术人员将清楚地理解未提及的其它效果。
附图说明
附图示出了本公开的优选实施方式，并且与以下公开一起用于提供对本公开的技术方面的进一步理解，因此本公开不被解释为限于附图。
图1是用于解释根据本公开的实施方式的圆柱形二次电池的立体图。
图2是图1的圆柱形二次电池的纵向截面图。
图3是用于解释包括在图1的圆柱形二次电池中的电极组件的图。
图4是图3的电极组件的纵向截面图的一部分。
图5是用于解释根据本公开的另一实施方式的电极组件的立体图。
图6是图5的电极组件的部分纵向截面图。
图7和图8是用于解释图6的电极组件的变型的图。
图9是用于解释根据本公开的又一实施方式的电极组件的图。
图10和图11是用于解释图9的电极组件的纵向截面的一部分的图。
图12是用于解释根据比较例的电极组件的图。
图13是用于说明二次电池内的几种短路情况下的功率分布的曲线图。
图14是用于说明包括图1的圆柱形二次电池的电池组的立体图。
图15是用于解释包括图11的电池组的车辆的立体图。
附图标记说明
5：车辆
3：电池组
2：电池组壳体
1：圆柱形二次电池
10：电极组件
C：卷绕中心
11：第一电极
11a：未涂覆部分
11b：涂覆部分
12：第二电极
12a：未涂覆部分
12b：涂覆部分
13：隔膜
20：电池罐
21：卷边部分
22：压接部分
30：密封体
40：端子
50：第一集电板
60：绝缘体
70：绝缘垫片
80：第二集电板
90：密封垫片
具体实施方式
现在将参照附图详细描述本公开的实施方式。在本说明书和权利要求书中使用的术语或词语不应被解释为限于典型的或词典的含义，而应被解释为具有符合本发明的技术方面的含义和概念，这是基于发明人可以适当地定义术语的概念以便以最佳方式描述其自己的发明的原则。因此，在本说明书中描述的实施方式和附图中示出的配置仅仅是本公开的优选实施方式，并不表示本公开的所有技术方面，因此应当理解，当提交本申请时，可以替换配置的各种等同物和修改示例是可能的。
参照图1至图3，根据本公开的实施方式的圆柱形二次电池1包括电极组件10、电池罐20、密封体30和端子40。
除了上述元件之外，圆柱形二次电池1还可以包括第一集电板50和/或绝缘体60和/或绝缘垫片70和/或第二集电板80和/或密封垫片90。
参照图1至图3，电极组件10包括具有第一极性的第一电极11、具有第二极性的第二电极12、置于第一电极11和第二电极12之间的隔膜13、以及覆盖第一电极11的至少一部分的绝缘层14。
第一电极11是正极或负极，第二电极12对应于具有与第一电极11相反极性的电极。第一电极11和第二电极12中的每一个可以具有片材形状。电极组件10可以具有例如卷芯型形状。换言之，电极组件10可以通过相对于卷绕中心C卷绕通过顺序地堆叠第一电极11、隔膜13、第二电极12和隔膜13至少一次而形成的堆叠体来制造。另选地，可以在电极组件10的外周表面上提供附加的隔膜13，以实现与电池罐20的绝缘。电极组件10可以具有本领域公知的任何卷芯缠绕结构而不受限制。
第一电极11和第二电极12可以分别在第一电极11和第二电极12的相应较长边缘端部上包括未涂覆部分11a和12a，每个未涂覆部分未涂覆有活性材料层。第一电极11和第二电极12可以分别在第一电极11和第二电极12的不包括未涂覆部分11a和12a的区域上包括涂覆部分11b和12b，每个涂覆部分涂覆有活性材料层。
详细地，第一电极11包括第一电极集电器和涂覆在第一电极集电器的一个表面或两个表面上的第一电极活性材料。在第一电极集电器上涂覆有第一电极活性材料的区域是指包括在第一电极11中的涂覆部分11b。未涂覆有第一电极活性材料的未涂覆部分11a可以在宽度方向(平行于Z轴)上存在于第一电极集电器的一端。未涂覆部分11a的至少一部分本身可以用作电极接头。换言之，未涂覆部分11a的至少一部分可用作提供给第一电极11的第一电极接头。包括在第一电极11中的未涂覆部分11a可以在高度方向(平行于Z轴)上设置在容纳在电池罐20中的电极组件10的上部。
第二电极12包括第二电极集电器和涂覆在第二电极集电器的一个表面或两个表面上的第二电极活性材料。在第二电极集电器上涂覆有第二电极活性材料的区域是指包括在第二电极12中的涂覆部分12b。未涂覆有第二电极活性材料的未涂覆部分12a可以存在于第二电极集电器在宽度方向(平行于Z轴)上的另一端。未涂覆部分12a的至少一部分本身可以用作电极接头。换言之，未涂覆部分12a的至少一部分可用作提供给第二电极12的电极接头。包括在第二电极12中的未涂覆部分12a可以沿高度方向(平行于Z轴)设置在电池罐20中容纳的电极组件10的下部。
包括在第一电极11中的未涂覆部分11a和包括在第二电极12中的未涂覆部分12a可以在彼此相反的方向上突出。例如，参考图3和图4，包括在第一电极11中的未涂覆部分11a可以在电极组件10的高度方向(平行于Z轴)上向上突出，并且在这种情况下，包括在第二电极12中的未涂覆部分12a可以在高度方向(平行于Z轴)上向下突出。因此，包括在第一电极11中的未涂覆部分11a和包括在第二电极12中的未涂覆部分12a可以在电极组件10的卷绕轴线方向即圆柱形二次电池1的高度方向(平行于Z轴)上沿彼此相反的方向延伸和突出。
涂覆部分11b和12b可以分别包括滑动部分，与涂覆部分11b和12b的中央区域相比，该滑动部分的活性材料层具有减小的厚度。例如，参考图4，第一电极11和第二电极12中的每一个可以在其一端或另一端上包括滑动部分，该滑动部分的活性材料层具有减小的厚度。
当在电极集电器上施加电极活性材料时，滑动部分可以由在涂覆部分和未涂覆部分之间的边界附近发生的滑动现象形成。滑动现象是指这样的现象，其中由于包含电极活性材料的浆料的铺展，在浆料涂覆区域的边界上涂覆的电极活性材料比除浆料涂覆区域的边界以外的区域少，因此在涂覆边界区域上的浆料具有近似倾斜的形状。由于这种滑动现象，在涂覆部分的边缘处，可以形成具有沿着从涂覆部分朝向未涂覆部分的方向大致向下倾斜的形状的滑动部分。这样，在活性材料涂覆过程中发生的滑动现象可以在活性材料干燥过程中进一步加强。也就是说，当具有滑动部分的电极完全干燥时，随着浆料中所含的溶剂蒸发，浆料的体积减小，并且在涂覆有电极活性材料的区域和未涂覆有电极活性材料的区域之间的边界附近，滑动现象可能变得更加严重。
滑动部分可以形成在涂覆部分11b和12b与未涂覆部分11a和12a之间的边界区域处。例如，滑动部分可以分别包括在第一电极11的一端和第二电极12的另一端上。换句话说，包括在第一电极11中的涂覆部分11b的滑动部分和包括在第二电极12中的涂覆部分12b的滑动部分可以包括在彼此相反的方向上。例如，参照图4，第一电极11的滑动部分可以形成在卷绕轴线方向(平行于Z轴)的上部，第二电极12的滑动部分可以形成在与第一电极11的滑动部分相反的方向，即形成在卷绕轴线方向(平行于Z轴)的下部。
包括在第一电极11中的涂覆部分11b在卷绕轴线方向(平行于Z轴)上的长度可以小于包括在第二电极12中的涂覆部分12b在卷绕轴线方向(平行于Z轴)上的长度。包括在第一电极11中的涂覆部分11b可以比包括在第二电极12中的涂覆部分12b沿卷绕轴线方向(平行于Z轴)更向内定位。例如，参照图4，包括在第二电极12中的涂覆部分12b在卷绕轴线方向(平行于Z轴)上的长度可以大于包括在第一电极11中的涂覆部分11b在卷绕轴线方向(平行于Z轴)上的长度。参照图4，包括在第一电极11中的涂覆部分11b沿卷绕轴线方向(平行于Z轴)的长度也可以小于包括在第二电极12中的涂覆部分12b沿卷绕轴线方向(平行于Z轴)的方向(平行于Z轴)上的长度。提供该结构以防止锂金属由于正极/负极的NP比降低至100％以下而析出。
涂覆部分11b和12b不会在卷绕轴线方向(平行于Z轴)上比隔膜13突出得更远。如果涂覆部分11b和12b在卷绕轴线方向(平行于Z轴)上比隔膜13突出得更远，则第一电极11和第二电极12之间接触的可能性可能增加。因此，在第一电极11和第二电极12之间的接触区域中可能发生内部短路，增加了点火风险。因此，重要的是涂覆部分11b和12b在卷绕轴线方向(平行于Z轴)上不比隔膜13突出得更远。换言之，优选的是，涂覆部分11b和12b从隔膜13的两端向内定位。
在本公开中，可以不受限制地使用涂覆在正极板上的正极活性材料和涂覆在负极板上的负极活性材料上的负极活性材料，只要它们是本领域已知的活性材料。
在一个实例中，正极活性材料可包括由通式A[AxMy]O2+z(其中A包括选自Li、Na和K中的至少一种元素；M包括选自Ni、Co、Mn、Ca、Mg、Al、Ti、Si、Fe、Mo、V、Zr、Zn、Cu、Al、Mo、Sc、Zr、Ru和Cr的至少一种元素；x≥0，1≤x+y≤2，－0.1≤z≤2；并且选择化学计量系数x、y和z使得化合物保持电中性。
在另一个实例中，正极活性材料可以是US6677082、US6680143等中公开的碱金属化合物xLiM1O2-(1-x)Li2M2O3，其中M1包括至少一种平均氧化态为3的元素；M2包括至少一种平均氧化态为4的元素；0≤x≤1。
在另一个实例中，正极活性材料可以是由通式LiaM1 xFe1-xM2 yP1-yM3 zO4-z表示的锂金属磷酸盐(其中M1包括选自Ti、Si、Mn、Co、Fe、V、Cr、Mo、Ni、Nd、Al、Mg和Al中的至少一种元素；M2包括选自Ti、Si、Mn、Co、Fe、V、Cr、Mo、Ni、Nd、Al、Mg、Al、As、Sb、Si、Ge、V和S的至少一种元素；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；选择化学计量系数a、x、y和z使得化合物保持电中性)，或Li3M2(PO4)3[其中M包括选自Ti、Si、Mn、Fe、Co、V、Cr、Mo、Ni、Al、Mg和Al的至少一种元素]。
优选地，正极活性材料可包括一次颗粒和/或其中一次颗粒聚集的二次颗粒。
在一个实例中，作为负极活性材料，可以使用碳材料、锂金属或锂金属化合物，硅或硅化合物、锡或锡化合物。电势小于2V的金属氧化物如TiO2或SnO2也可用作负极活性材料。作为碳材料，可以使用低结晶碳、高结晶碳等。
作为隔膜，多孔聚合物膜(例如由聚烯烃类聚合物如乙烯均聚物、丙烯均聚物、乙烯/丁烯共聚物、乙烯/己烯共聚物或乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物制造的多孔聚合物膜)可以单独使用或通过堆叠这些来使用。作为另一个实例，作为隔膜，可以使用典型的多孔非织造织物，例如由具有高熔点的玻璃纤维或聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维形成的无纺布。
无机颗粒的涂层可以包含在隔膜的至少一个表面上。隔膜本身可以由无机颗粒的涂层形成。构成涂层的颗粒可以具有与粘合剂结合的结构，使得在相邻颗粒之间存在间隙体积。
无机颗粒可以由介电常数为5或更大的无机材料形成。作为非限制性实例，无机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、和Y2O3构成的组中的至少一种材料。
电解质可以是具有如A+B-结构的盐。这里，A+包括碱金属阳离子如Li+、Na+和K+，或对应于其组合的离子。B-包括选自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-。
电解质也可以在溶解于有机溶剂中之后使用。作为有机溶剂，可以使用碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、二甲亚砜、乙腈、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氢呋喃、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、碳酸甲乙酯(EMC)、γ-丁内酯(γ-butyrolactone)或其混合物。
为了最小化第一电极11和第二电极12之间接触的可能性，根据本公开的第一电极11可以包括至少一个绝缘层14，其同时覆盖未涂覆部分的至少一部分和涂覆部分的至少一部分。绝缘层14可以有效地防止第一电极11和第二电极12之间的电接触。更详细地，绝缘层14可以有效地防止包括在第一电极11中的未涂覆部分11a和包括在第二电极12中的涂覆部分12b之间的电接触。
绝缘层14可以形成在第一电极11的至少一个表面上。例如，绝缘层14可以形成在第一电极11的两个表面上。尽管未在图4中示出，但是隔膜13位于第一电极11的左右两侧，并且另一第二电极12位于左侧的隔膜13的左侧。因此，为了防止与位于绝缘层14的左侧和右侧的第二电极12的电接触，可以分别在第一电极11的两个表面上形成绝缘层14。
绝缘层14可以形成在第一电极11的区域中可能面对包括在第二电极12中的涂覆部分12b的整个区域上。例如，绝缘层14在卷绕轴线方向(平行于Z轴)上的一端可以位于与隔膜13在卷绕轴线方向(平行于Z轴)上的一端相同的高度，或者可以位于该一端的外侧。更详细地，作为示例描述图4，绝缘层14在卷绕轴线方向(平行于Z轴)上的一端可以位于与隔膜13在卷绕轴线方向上的一端相同的高度。因为隔膜13可以在卷绕轴线方向(平行于Z轴)上在第一电极11和第二电极12之间突出到与第二电极12的端部相同的高度或更高，所以可以在某种程度上防止第一电极11和第二电极12之间的电接触。然而，因为第一电极11或第二电极12的移动(例如蛇形移动)可能在圆柱形二次电池1内发生，所以不排除第二电极12位于隔膜13的端部附近的可能性。因此，当第二电极12位于隔膜13的端部或第二电极12由于发生诸如蛇形运动的运动而比隔膜13的端部更向外突出时，可能不能避免第一电极11和第二电极12之间的电接触。另选地，当隔膜13由于某些原因而损坏时，可能不能避免第一电极11和第二电极12之间的电接触。特别地，当由于第一电极11的未涂覆部分11a和第二电极12的涂覆部分12b之间的接触而发生内部短路时，点火的可能性非常高。因此，为了防止第一电极11和第二电极12之间的电接触，优选地，包括在第一电极11中的绝缘层14至少延伸到与隔膜13的一端相同的高度，或者从该一端向外延伸。
然而，当绝缘层14覆盖包括在第一电极11中的未涂覆部分11a的全部时，第一电极11不能用作电极，因此绝缘层14仅需要覆盖包括在第一电极11中的未涂覆部分11a的一部分。换言之，未涂覆部分11a可以具有从绝缘层14向外突出得更远的形状。
绝缘层14可以是包括在未涂覆部分11a和涂覆部分11b之间的边界区域上的绝缘涂层或绝缘带。绝缘层14的形状不限于此，并且在本公开中可以采用能够将绝缘层14附接到第一电极11同时确保绝缘性能的任何形状。绝缘层14可包括例如油基SBR粘合剂和氧化铝以确保绝缘性能。
绝缘层14可以同时覆盖未涂覆部分11a的至少一部分和涂覆部分11b的至少一部分。例如，绝缘层14可以形成在未涂覆部分11a和涂覆部分11b之间的边界区域上。例如，绝缘层14可以覆盖滑动部分的至少一部分。
例如，绝缘层14可以在包括在第一电极11中的未涂覆部分11a的整个区域上延伸到距未涂覆部分11a和涂覆部分11b之间的边界约0.3mm至约5mm的点。更优选地，绝缘层14可以在包括在第一电极11中的未涂覆部分11a的整个区域上延伸到距未涂覆部分11a和涂覆部分11b之间的边界约1.5mm至约3mm的点。
当没有绝缘层14时，由于第一电极11和第二电极12之间的接触可能发生内部短路，因此优选绝缘层14延伸到第一电极11和第二电极12之间不发生电接触的位置。
绝缘层14可以在包括在第一电极11中的涂覆部分11b的整个区域上延伸到远离未涂覆部分11a和涂覆部分11b之间的边界约0.1mm至约3mm的点。更优选地，绝缘层14可以在包括在第一电极11中的涂覆部分11b的整个区域上延伸到远离未涂覆部分11a和涂覆部分11b之间的边界约0.2mm至约0.5mm的点。
当绝缘层14覆盖包括在第一电极11中的涂覆部分11b的一部分时，发生圆柱形二次电池1的容量损失，因此需要使覆盖绝缘层14的长度的涂覆部分最小化。然而，因为包括在第一电极11中的涂覆部分11b可能接触第二电极12，所以绝缘层14需要覆盖包括在第一电极11中的涂覆部分11b的至少一部分以防止接触。
参照图4，隔膜13可以具有从第一电极11的另一端和第二电极12的一端向外突出的形状。为了便于说明，图4中的一端是指卷绕轴线方向的上部方向(平行于Z轴)上的一端，而图4中的另一端是指卷绕轴线方向的下部方向(平行于Z轴)上的一端。因此，隔膜13可以具有从第一电极11的下端向外突出得更远并且从第二电极12的上端向外突出得更远的形状。隔膜13不从第一电极11的上端突出，以便第一电极11的上端即未涂覆部分11a本身用作第一电极11的电极接头。类似地，隔膜13不从第二电极12的下端突出，以便第二电极12的下端即未涂覆部分12a本身用作提供给第二电极12的电极接头。在本公开中，未涂覆部分11a和12a用作电极接头意味着未涂覆部分11a和12a对应于用于将诸如第一集电板50和第二集电板80、电池罐20和端子40的其它部件电连接到电极组件10的连接端子。
第二电极12的隔着隔膜13与绝缘层14面对的一端可以不比隔膜13的一端向外突出得更远。例如，参照图4，绝缘层14包括在第一电极11的一端上，并且第二电极12的面对绝缘层14的一端位于隔膜13的内侧。因此，即使当第一电极11的一端从隔膜13向外突出时，由于第二电极12的一端位于隔膜13的内侧，第一电极11和第二电极12之间接触的可能性也显著降低。具体地，在该区域中，当形成在第二电极12的一端处的涂覆部分12b暴露于隔膜13的外部时，形成在第一电极11的一端处的未涂覆部分11a和形成在第二电极12的一端处的涂覆部分12a可彼此接触。如上所述，当第一电极11的未涂覆部分11a和第二电极12的涂覆部分12a彼此接触时，点火的风险非常高，因此如上所述更需要将第二电极12配置为不暴露于隔膜13的外部。
同时，第二电极12的未涂覆部分12a可暴露于隔膜13的外部，使得其它部件可容易地联接到设置在第二电极12的另一端处的未涂覆部分12a。在这种情况下，第一电极11的另一端可以位于隔膜13的内侧，以防止设置在第一电极11的另一端的涂覆部分11b和设置在第二电极12的另一端的未涂覆部分12a之间的接触。然而，在本公开的电极组件10的下部中，与上部不同，绝缘层14可以不施加在第二电极12上。
特别地，当第一电极11是正极并且第二电极12是负极时，考虑到工艺效率和生产率以及短路的风险，绝缘层14可以形成在第一电极11的未涂覆部分11a上，并且绝缘层14可以不施加在第二电极12的未涂覆部分12a上。这是因为，特别地，当正极的未涂覆部分和负极的涂覆部分彼此接触时发生最大风险。在下文中将参照图10详细描述正极和负极彼此接触的各种情况下的风险差异。另一方面，本公开不排除绝缘层14设置在第二电极12的未涂覆部分12a上的情况。
参考图1和图2，电池罐20是在其下端具有开口部分的基本上圆柱形的容器，并且例如由诸如金属的导电材料形成。电池罐20的材料可以是例如铝、钢、不锈钢等。包括开口部分的电池罐20的底部被称为开口端。电池罐20的侧面(外周面)和上表面可以一体地形成。电池罐20的上表面(平行于X-Y平面的表面)大致是平坦的。与开口端相对的电池罐20的上表面被称为封闭端。电池罐20通过在其下部形成的开口部分容纳电极组件10，并且还容纳电解质。
电池罐20电连接到电极组件10。电池罐20可以电连接到第一电极11和第二电极12中的一者。例如，电池罐20可以电连接到电极组件10的第二电极12。在这种情况下，电池罐20可以具有与第二电极12相同的极性。
参照图2，电池罐20可包括形成在其下端处的卷边部分21和压接部分22。卷边部分21位于电极组件10的下方。卷边部分21通过压配合电池罐20的外圆周表面的圆周而形成。卷边部分21防止可能具有与电池罐20的内径大致对应的尺寸的电极组件10通过形成在电池罐20的下端的开口部分逸出，并且可以用作密封体30安置在其上的支撑部分。
压接部分22形成在卷边部分21的下面。压接部分22具有延伸并弯曲的形状，以围绕设置在卷边部分21下面的密封体30的外圆周表面和密封体30的下表面的一部分。
然而，本公开不排除电池罐20不包括上述卷边部分21和/或压接部分22的情况。换言之，在本公开中，当电池罐20不包括卷边部分21和/或压接部分22时，电极组件10可以被固定和/或电池罐20可以被密封，例如，通过进一步应用能够用作相对于电极组件10的止动件的组成部件。当根据本公开的实施方式的圆柱形二次电池1包括密封体30时，电极组件10可被固定和/或电池罐20可被密封，例如，通过进一步应用密封体30可位于其上的结构和/或通过在电池罐20和密封体30之间执行焊接，使得密封体30可密封电池罐20的开口端。
参照图2，密封体30可由例如金属材料形成，以确保刚性。密封体30可以覆盖形成在电池罐20的下端的开口端。换言之，密封体30形成圆柱形二次电池1的下表面。在根据本公开的实施方式的圆柱形二次电池1中，即使当密封体30包括具有导电性的金属材料时，密封体30也可以不具有极性。当密封体30不具有极性时，这可能意味着密封体30与电池罐20和端子40电绝缘。因此，密封体30不用作正极端子40或负极端子40。因此，密封体30不需要电连接到电极组件10和电池罐20，并且其材料不一定必须是导电金属。
当根据本公开的电池罐20包括卷边部分21时，密封体30可安置在形成于电池罐20中的卷边部分21上。当根据本公开的电池罐20包括压接部分22时，密封体30由压接部分22固定。密封垫片90可设置在密封体30和电池罐20的压接部分22之间，以确保电池罐20的气密性。如上所述，根据本公开的电池罐20可以不包括卷边部分21和/或压接部分22。在这种情况下，为了确保电池罐20的气密性，密封垫片90可以布置在密封体30和设置在电池罐20的开口部分处的固定结构(压接部分22)之间。
参考图1和图2，端子40可以电连接到第一电极11和第二电极12中的一者。换句话说，端子40可以具有与电池罐20相反的极性。例如，端子40可以电连接到电极组件10的第一电极11。端子40的表面可以暴露于外部。
端子40可以由具有导电性的金属材料形成。端子40可穿过例如电池罐20的封闭端的大致中心部分。端子40的一部分可暴露于电池罐20的上侧，而其剩余部分可位于电池罐20内。端子40可以通过例如铆接固定到电池罐20的封闭端的内表面上。端子40可以穿过绝缘体60并连接到第一集电板50或包括在第一电极11中的未涂覆部分11a。在这种情况下，端子40可以具有第一极性。因此，端子40可用作根据本公开的实施方式的圆柱形二次电池1的第一电极端子。当端子40具有如上所述的第一极性时，端子40与具有第二极性的电池罐20电绝缘。端子40和电池罐20之间的电绝缘可以以各种方式实现。例如，可以通过在端子40和电池罐20之间设置将在后面描述的绝缘垫片70来实现绝缘。另选地，可以通过在端子40的一部分上形成绝缘涂层来实现绝缘。另选地，可以应用结构上牢固地固定端子40以防止端子40和电池罐20之间接触的方法。另选地，可以一起应用上述方法中的多种方法。
参照图2，第一集电板50可以连接到电极组件10的上部。例如，电极组件10上方的第一集电板50可以联接到包括在第一电极11中的未涂覆部分11a。第一集电板50可以由具有导电性的金属材料形成。尽管在图中未示出，第一集电板50可以包括在其下表面上径向形成的多个突起。当包括多个不规则部时，按压第一集电板50，使得多个突起可以压配合到包括在第一电极11中的未涂覆部分11a上。
根据本公开的另一实施方式，圆柱形二次电池1可不包括第一集电板50。在这种情况下，包括在第一电极11中的未涂覆部分11a可以直接电连接到端子40。
参照图2，第一集电板50可以联接到包括在第一电极11中的未涂覆部分11a的端部。包括在第一电极11中的未涂覆部分11a和第一集电板50之间的连接可以通过例如激光焊接实现。激光焊接可以通过部分地熔化第一集电板50的底部构件来执行，或者可选地，可以用插入在第一集电板50和未涂覆部分11a之间的用于焊接的焊料来执行。在这种情况下，优选地，焊料具有比第一集电板50和未涂覆部分11a低的熔点。除了激光焊接之外，还可以使用电阻焊接、超声波焊接、点焊等，但是焊接方法不限于此。
参照图5，第一集电板50可以联接到通过沿平行于第一集电板50的方向弯曲包括在第一电极11中的未涂覆部分11a的端部而形成的联接表面。未涂覆部分11a的弯曲方向例如可以是朝向电极组件10的卷绕中心C(见图2)的方向。当未涂覆部分11a具有如上所述的弯曲形状时，可减小由未涂覆部分11a占据的空间，从而提高能量密度。此外，由于未涂覆部分11a和第一集电板50之间的联接面积的增加，可以提高联接力并且还可以减小电阻。
参照图2，绝缘体60可设置在电极组件10的上端与电池罐20的内表面之间或第一集电板50与电池罐20的内表面之间。绝缘体60防止包括在第一电极11中的未涂覆部分11a与电池罐20之间和/或集电板50与电池罐20之间的接触。换言之，绝缘体60容纳在电池罐20内，并且被配置为阻挡包括在第一电极11中的未涂覆部分11a与电池罐20之间的电连接。因此，绝缘体60可由具有绝缘性能的材料形成。例如，绝缘体60可包括聚合物材料。
参照图1和图2，绝缘垫片70设置在电池端子40和电池罐20之间，以防止电池罐20和具有彼此相反极性的端子40之间的接触。换言之，绝缘垫片70阻挡电池罐20和端子40之间的电连接。因此，具有大致扁平形状的电池罐20的上表面可用作电连接到圆柱形二次电池1的第二电极12的另一端子。
参照图2，第二集电板80可以联接到电极组件10的下部。第二集电板80可以由具有导电性的金属材料形成。第二集电板80可以连接到包括在第二电极12中的未涂覆部分12a。第二集电板80可以电连接到电池罐20。如图2所示，第二集电板80的至少一个圆周部分可以通过插设在电池罐20的卷边部分21的内表面(下表面)和密封垫片90之间而被固定。另选地，第二集电板80可以焊接在电池罐20的内表面上，而不是电池罐20的卷边部分21的内表面(下表面)上。
尽管在附图中未示出，但是第二集电板80可以包括在其一个表面上径向形成的多个突起。当包括多个突起时，按压第二集电板80，使得多个突起可以压配合到包括在第二电极12中的未涂覆部分12a上。
参照图2，第二集电板80可以联接到包括在第二电极12中的未涂覆部分12a的端部。包括在第二电极12中的未涂覆部分12a和第二集电板80之间的联接可以通过例如激光焊接实现。激光焊接可以通过部分熔化第二集电板80的底部构件来执行，或者可选地可以通过插设在第二集电板80和未涂覆部分12a之间的焊料来执行。在这种情况下，优选焊料具有比第二集电板80和未涂覆部分12a低的熔点。除了激光焊接之外，还可以使用电阻焊接、超声波焊接、点焊等，但是焊接方法不限于此。
尽管在附图中未示出，但是第二集电板80可以联接到通过在平行于第二集电板80的方向上弯曲包括在第二电极12中的未涂覆部分12a的端部而形成的联接表面。包括在第二电极12中的未涂覆部分12a的弯曲方向例如可以是朝向电极组件10的卷绕中心C(见图2)的方向。当包括在第二电极12中的未涂覆部分12a具有如上所述的弯曲形状时，可以减小由未涂覆部分12a占据的空间，从而提高能量密度。此外，由于未涂覆部分12a和第二集电板80之间的联接面积的增加，可以提高联接力并且还可以减小电阻。
参照图2，密封垫片90可以具有围绕密封体30的圆周部分的大致环形形状。密封垫片90可以同时覆盖密封体30的下表面、上表面和侧表面。密封垫片90的覆盖密封体30的上表面的部分的径向长度可以小于或等于密封垫片90的覆盖密封体30的下表面的部分的径向长度。当覆盖密封体30的上表面的密封垫片90的一部分的径向长度过大时，密封垫片90在垂直压缩电池罐20的定尺寸过程中挤压第二集电板80，因此第二集电板80可能被损坏或电池罐20可能被损坏。因此，密封垫片90的覆盖密封体30的上表面的部分的径向长度需要在一定水平上保持较小。
因为根据图5的实施方式的电极组件10类似于根据图3的实施方式的电极组件10，所以根据图5的实施方式的与根据图3的实施方式的部件基本相同或类似的部件在此不再重复，并且将重点描述它们之间的区别。
参考图5，根据本公开的另一实施方式的电极组件10可以具有其中未涂覆部分11a和12a的至少一部分在电极组件10的径向方向上弯曲的结构。例如，根据本公开的另一实施方式的电极组件10可以具有未涂覆部分11a和12a的至少一部分朝向电极组件10的芯部弯曲的结构。例如，参照图5，未涂覆部分11a和12a的至少一部分可分成多个区段F。多个区段F可以在向芯部弯曲的同时以多层交叠。例如，多个区段F可以通过激光形成缺口。区段F可以通过公知的金属箔切割工艺形成，例如超声波切割或冲压。在电极组件10的径向方向上彼此相邻的多个区段F可以在它们在电极组件10的径向方向上弯曲时彼此交叠。区段F的交叠层的数量可以沿着径向方向变化，并且交叠层的数量可以保持在特定区域中。区段F可以形成在第一电极11的未涂覆部分11a和/或第二电极12的未涂覆部分12a中。
为了防止在弯曲未涂覆部分11a和12a期间损坏活性材料层和/或绝缘层14，优选在区段F的切割线下端和活性材料层之间提供预定间隙。这是因为，当未涂覆部分11a和12a弯曲时，应力集中在切割线下端附近。间隙优选为0.2mm至4mm。当间隙被控制到所述数值范围时，可以防止靠近切割线下端的活性材料层和/或绝缘层14被在未涂覆部分11a和12a的弯曲期间产生的应力损坏。该间隙还可以防止活性材料层和/或绝缘层14由于区段F的开槽或切割期间的公差而损坏。
未涂覆部分11a和12a的弯曲方向例如可以是朝向电极组件10的卷绕中心C的方向。当未涂覆部分11a和12a具有如上所述的弯曲形状时，可减小由未涂覆部分11a和12a占据的空间，从而提高能量密度。此外，由于未涂覆部分11a和12a与第一集电板50和第二集电板80之间的联接面积增加，联接力可以进一步改善，并且电阻也可以进一步减小。
参考图5和图6，包括在第一电极11中的未涂覆部分11a可以在一个方向上弯曲。例如，在图6中，+X方向可以是朝向芯部的方向。当未涂覆部分11a如上所述朝芯部弯曲时，第一电极11的未涂覆部分11a可朝向第二电极12接近而超出隔膜13。因此，绝缘层14可以在未涂覆部分11a的两个表面中的面向芯部的面上延伸到包括在第一电极11中的未涂覆部分11a的端部。根据该结构，即使当未涂覆部分11a朝向芯部弯曲并延伸超过隔膜13以接近第二电极12时，也可以防止第一电极11和第二电极12之间的电接触。因此，可以有效地防止圆柱形二次电池1的内部短路。
同时，与图6至图8所示不同，绝缘层14可以不延伸到未涂覆部分11a的两个表面中的位于弯曲方向上的表面上的未涂覆部分11a的端部。即，弯曲的未涂覆部分11a的内表面的至少一部分可以不被绝缘层14覆盖。这使得当弯曲区段F(见图5)沿电极组件10的径向彼此交叠时，交叠区段F能够彼此电连接。
同时，当第一电极11的未涂覆部分11a具有沿一个方向弯曲的形状时，绝缘层14可仅设置在未涂覆部分11a的两个表面中的沿弯曲方向定位的一个表面上。例如，当未涂覆部分11a在朝向卷绕中心C的方向上弯曲时，绝缘层14可以仅设置在未涂覆部分11a的两个表面中的面向卷绕中心C的表面上。这是因为，当第一电极11的未涂覆部分11a沿一个方向弯曲时，与位于弯曲方向的第二电极12接触的可能性大于与位于相反方向的第二电极12接触的可能性。
根据本公开的另一实施方式，当第一电极11的未涂覆部分11a具有沿一个方向弯曲的形状并且绝缘层14设置在第一电极11的未涂覆部分11a的两个表面上时，沿弯曲方向设置的绝缘层14可以具有比设置在相对侧的绝缘层14更大的厚度。在这种情况下，可以补偿在对应于薄金属箔的未涂覆部分11a的弯曲部分中可能发生的刚度降低。
参照图6，绝缘层14可仅包括在未涂覆部分11a的两个表面中的与面向芯部的表面相对的表面的部分区域上。换言之，未涂覆部分11a的两个表面中的与面向芯部的表面相对的表面的上部区域可暴露于外部。因此，通过未涂覆部分11a的与面向芯部的表面相对的表面的暴露区域，未涂覆部分11a可与包括在左侧的相邻第一电极11(未示出)中的另一未涂覆部分11a或第一集电板50电接触。优选地，未涂覆部分11a可以在未涂覆部分11a的未被绝缘层14覆盖的区域中从未涂覆部分11a的整个区域电联接到第一集电板50，并且向电极组件10的芯部弯曲。此外，未涂覆部分11a可以通过在未涂覆部分11a的未被绝缘层14覆盖的区域中焊接而从未涂覆部分11a的整个区域联接到第一集电板50。焊接可以是例如激光焊接。激光焊接可以通过部分地熔化第一集电板50的底部构件来执行，或者可以用插设在第一集电板50和未涂覆部分11a之间的用于焊接的焊料来执行。在这种情况下，优选地，焊料具有比第一集电板50和未涂覆部分11a低的熔点。除了激光焊接之外，还可以使用电阻焊接、超声波焊接、点焊等，但是焊接方法不限于此。
参照图7，绝缘层14可具有围绕未涂覆部分11a的端部的形状。详细地，绝缘层14可以具有围绕未涂覆部分11a的端表面的形状。例如，当弯曲的未涂覆部分11a的长度大时，与第二电极12接触的可能性增加。此外，弯曲的未涂覆部分11a可能由于振动或外部冲击而进一步弯曲。在这种情况下，弯曲的未涂覆部分11a的端面接触第二电极12的可能性增加。然而，根据本公开的这种结构，即使当未涂覆部分11a进一步弯曲或变形时，由于绝缘层14覆盖到未涂覆部分11a的端表面，也可以防止第一电极11和第二电极12之间的电接触。
参照图8，绝缘层14可在未涂覆部分11a的两个表面中的与面向芯部的表面相对的表面上延伸到未涂覆部分11a的弯曲点。尽管图中未示出，但是另一隔膜13和另一第二电极12位于图8的第一电极的左侧。换句话说，第一电极11可能不仅与位于第一电极11右侧的第二电极12电接触，而且与位于第一电极11左侧的第二电极12电接触。然而，根据本公开的这种结构，可以可靠地防止位于其两侧的第一电极11和第二电极12之间的电接触。
另一方面，参照图9至图11，在根据本公开的另一实施方式的电极组件10中，与图5所示的电极组件10不同，区段F可以不设置在电极组件10的在高度方向(平行于Z轴的方向)上的一个表面上的整个区域上，而是可以仅设置在部分区域中。例如，电极组件10的在高度方向上的一个表面上，区段F所在的区域A1所占据的面积可以大于未形成区段F的区域A2所占据的面积。同时，在未形成区段F的区域A2中，未涂覆部分11a的一部分可被切割和去除以具有与形成区段F的区域A1大致相同的高度。在下文中，将作为示例描述在第一电极11的未涂覆部分11a中形成区段F的情况，但是在本公开中，区段F可以在第一电极11的未涂覆部分11a和/或第二电极12的未涂覆部分12a中形成。
区段F可以沿着第一电极11的卷绕方向不连续地形成。在这种情况下，集电板50可以联接到形成区段F的区域A1。在电极组件10的径向方向上彼此相邻的多个区段F可以在电极组件10的径向方向上交叠。在这种情况下，设置在第一电极11的未涂覆部分11a的两个表面中的位于未涂覆部分11a的弯曲方向上的一个表面上的绝缘层14可以具有在形成区段F的区域A1中延伸到未涂覆部分11a的端部的形状，并且可以具有未形成区段F的区域A2中不延伸到端部的形状。例如，绝缘层14具有在形成区段F的区域(参见图11)中仅延伸到未涂覆部分11a的弯曲点的形状(参见图11)，或者可以具有延伸以仅覆盖在弯曲点上在电极组件10的径向方向上弯曲的未涂覆部分11a的内表面的部分区域的形状(参见图10)。
同时，在图9至图11中，示出了绝缘层14仅形成在未涂覆部分11a的一个表面上的结构，但本公开不限于此。即，在图9至图11所示的电极组件10的实施方式中，如参照图5至图8所述的电极组件10的情况，绝缘层14可形成在未涂覆部分11a的一个表面或两个表面上。
图12是根据比较例的不包括绝缘层14的电极组件10的截面图。参照图12，在第一电极11的未涂覆部分11a和涂覆部分11b之间的边界区域上没有形成绝缘层14。根据该结构，当发生第一电极11或第二电极12的移动(例如蛇形移动)时，第二电极12位于隔膜13的最端部，或者第二电极12比隔膜13的端部向外突出得更远，因此可以发生第一电极11和第二电极12之间的电接触。另选地，当隔膜13由于某些原因而损坏时，第一电极11和第二电极12之间可能发生电接触。在这种情况下，在具有图12的结构的电极组件10中，第一电极11和第二电极12之间的电接触导致发生内部短路。因此，点火的风险增加。
图13是用于说明圆柱形二次电池1内的几种短路情况下的功率分布的曲线图。参考图10，可以假设在圆柱形二次电池1中可能发生以下四种短路情况。
存在如下情况：情况(i)正极中包含的涂覆部分和负极中包含的涂覆部分彼此电接触；情况(ii)正极中包含的涂覆部分和负极中包含的未涂覆部分彼此电接触；情况(iii)负极中包含的涂覆部分和正极中包含的未涂覆部分彼此电接触；以及情况(iv)，正极中包含的未涂覆部分和负极中包含的未涂覆部分彼此电接触。
参照图13，可以看出，在负极中包含的涂覆部分和正极中包含的未涂覆部分彼此电接触的情况(iii)中，功率最高。换言之，在负极中包含的涂覆部分和正极中包含的未涂覆部分彼此电接触的情况(iii)下，点火发生的可能性非常高。这是因为短路电流由于非常低的电阻而较大，因此温度迅速升高。
因此，考虑到根据本公开的电极组件10的结构，需要一种能够防止负极中包含的涂覆部分与正极中包含的未涂覆部分之间的电接触的结构。
作为对这些问题的深入研究的结果，本发明人已经发现，当在正极中包含的未涂覆部分的至少部分区域上提供绝缘层14时，可以有效地防止与负极中包含的涂覆部分的电接触，从而完成本公开。换言之，第一电极11可以是正极。然而，第一电极11不限于正极，并且可以是负极。本公开不排除在第二电极12上形成绝缘层14的情况。换言之，绝缘层14可以形成在正极和负极上。在这种情况下，可以防止所有可能的短路情况。
优选地，圆柱形电池单元可以是例如形状因数比(由圆柱形电池单元的直径除以其高度所获得的值限定，即直径(Φ)与高度(H)之比)大于约0.4的圆柱形电池单元。
这里，形状因数是指表示圆柱形电池单元的直径和高度的值。根据本公开的实施方式的圆柱形电池单元可以是例如461100电池，48750电池，481100电池，48800电池或46800电池。在表示形状因数的数值中，前两个数字表示单元的直径，后两个数字表示单元的高度，最后一个数字0表示单元具有圆形横截面。
根据本公开的实施方式的电池单元是具有大致圆柱形形状的电池，并且可以是具有约46mm的直径，约110mm的高度和约0.418的形状因数比的圆柱形电池单元。
根据本公开的另一实施方式的电池单元是具有大致圆柱形形状的电池，并且可以是具有约48mm的直径，约75mm的高度和约0.640的形状因数比的圆柱形电池单元。
根据本公开的另一实施方式的电池单元是具有大致圆柱形形状的电池，并且可以是具有约48mm的直径，约110mm的高度和约0.418的形状因数比的圆柱形电池单元。
根据本公开的另一实施方式的电池单元是具有大致圆柱形形状的电池，并且可以是具有约48mm的直径，约80mm的高度和约0.600的形状因数比的圆柱形电池单元。
根据本公开的另一实施方式的电池单元是具有大致圆柱形形状的电池，并且可以是具有约46mm的直径，约80mm的高度和约0.575的形状因数比的圆柱形电池单元。
根据现有技术，使用具有约0.4以下的形状因数比的电池单元。换句话说，根据现有技术，例如使用18650电池、21700电池等。18650电池具有约18mm的直径，约65mm的高度和约0.277的形状因数比。21700电池具有约21mm的直径，约70mm的高度和约0.300的形状因数比。
根据上述实施方式的电池单元可用于制造电池组。
图14是示出根据本公开的实施方式的电池组的结构的立体图。
参照图14，根据本公开的实施方式的电池组3包括其中圆柱形二次电池1彼此电连接的组件以及容纳该组件的电池组壳体2。圆柱形二次电池1是根据上述实施方式的电池单元。在附图中，为了便于说明，省略了诸如用于圆柱形二次电池1、冷却单元和外部端子之间的电连接的汇流条的部件。
电池组3可以安装在车辆上。车辆的示例可以包括电动车辆，混合动力车辆或插电式混合动力车辆。所述车辆包括四轮车辆或两轮车辆。
图15是用于解释包括图11的电池组3的车辆的立体图。
参见图15，根据本公开的实施方式的车辆5包括根据本公开的实施方式的电池组3。根据本公开的实施方式，车辆5通过从电池组3接收电力来操作。
虽然已经参考本公开的示例性实施方式具体示出和描述了本公开，但是本公开不限于此，并且本领域普通技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求限定的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

Claims (38)

1.一种电极组件，所述电极组件为具有这样的结构的卷芯型，在该结构中，在一个方向上卷绕均具有片材形状的第一电极和第二电极以及插设在所述第一电极和所述第二电极之间的隔膜，其中，
所述第一电极和所述第二电极中的每一者均包括：
未涂覆有活性材料层并且形成在较长的边缘端部上的未涂覆部分；以及
涂覆部分，所述涂覆部分涂覆有活性材料层并且形成在除所述未涂覆部分之外的区域上，
所述第一电极包括同时覆盖所述未涂覆部分的至少一部分和所述涂覆部分的至少一部分的至少一个绝缘层。
2.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述第一电极的两个表面上包含所述绝缘层。
3.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述第一电极的所述未涂覆部分具有其中所述未涂覆部分的至少一部分沿所述电极组件的径向方向弯曲的结构，并且
所述绝缘层仅设置在所述第一电极的两个表面中的朝向弯曲方向的表面上，所述弯曲方向是朝向所述电极组件的卷绕中心的方向。
4.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述绝缘层在卷绕轴线方向上的一端位于与所述隔膜在所述卷绕轴线方向上的一端相同的高度处或者位于所述隔膜在所述卷绕轴线方向上的所述一端的外侧。
5.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述未涂覆部分比所述绝缘层向外突出得更远。
6.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述涂覆部分在卷绕轴线方向上不比所述隔膜突出得更远。
7.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述第一电极是正极。
8.根据权利要求1所述的电极组件，其中，在所述隔膜插设在所述第二电极和所述绝缘层之间的情况下所述第二电极的面向所述绝缘层的一端不比所述隔膜的面向所述绝缘层的一端向外突出得更远。
9.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述涂覆部分包括滑动部分，与所述涂覆部分的中央区域相比，所述滑动部分的所述活性材料层具有减小的厚度。
10.根据权利要求9所述的电极组件，其中，所述滑动部分形成在所述涂覆部分和所述未涂覆部分之间的边界区域中。
11.根据权利要求9所述的电极组件，其中，所述第一电极的在卷绕轴线方向上的一端和所述第二电极的在所述卷绕轴线方向上的另一端中的每一者中包含所述滑动部分。
12.根据权利要求9所述的电极组件，其中，所述第一电极中包含的所述涂覆部分的所述滑动部分和所述第二电极中包含的所述涂覆部分的所述滑动部分被包含在彼此相反的方向上。
13.根据权利要求11所述的电极组件，其中，所述隔膜比所述第一电极的在所述卷绕轴线方向上的另一端和所述第二电极的在所述卷绕轴线方向上的一端向外突出得更远。
14.根据权利要求9所述的电极组件，其中，所述绝缘层覆盖所述滑动部分的至少一部分。
15.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述绝缘层覆盖所述未涂覆部分0.3mm至5mm。
16.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述绝缘层覆盖所述未涂覆部分1.5mm至3mm。
17.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述绝缘层覆盖所述涂覆部分0.1mm至3mm。
18.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述绝缘层覆盖所述涂覆部分0.2。至0.5mm。
19.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述未涂覆部分的至少一部分被分成多个区段。
20.根据权利要求19所述的电极组件，其中，所述多个区段在所述电极组件的径向方向上弯曲。
21.根据权利要求20所述的电极组件，其中，所述绝缘层在所述未涂覆部分的两个表面中的朝向弯曲方向的表面上延伸到所述未涂覆部分的端部，所述弯曲方向是朝向所述电极组件的卷绕中心的方向。
22.根据权利要求21所述的电极组件，其中，所述绝缘层围绕所述未涂覆部分的端部。
23.根据权利要求21所述的电极组件，其中，所述绝缘层在所述未涂覆部分的两个表面中的与面向所述弯曲方向的表面相对的表面上延伸直到所述未涂覆部分的弯曲点。
24.根据权利要求20所述的电极组件，其中，所述绝缘层在所述未涂覆部分的两个表面中的面向弯曲方向的表面上不延伸到所述未涂覆部分的端部，所述弯曲方向是朝向所述电极组件的卷绕中心的方向。
25.根据权利要求20所述的电极组件，其中，所述区段仅设置在所述电极组件的在高度方向上的一个表面上的部分区域中。
26.根据权利要求25所述的电极组件，其中，在所述电极组件的在高度方向上的一个表面上形成所述区段的区域的面积大于未形成所述区段的区域的面积。
27.根据权利要求25所述的电极组件，其中，在所述电极组件的径向方向上彼此相邻的多个区段沿该电极组件的径向方向彼此交叠，并且
设置在所述未涂覆部分的两个表面中的位于所述未涂覆部分的弯曲方向上的一个表面上的绝缘层在形成所述区段的区域中具有延伸到所述未涂覆部分的端部的形状，并且在未形成所述区段的区域中具有不延伸到所述未涂覆部分的端部的形状。
28.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述第一电极中包含的所述未涂覆部分和所述第二电极中包含的所述未涂覆部分沿彼此相反的方向突出。
29.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述第一电极中包含的所述涂覆部分在卷绕轴线方向上的长度小于所述第二电极中包含的所述涂覆部分在所述卷绕轴线方向上的长度。
30.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述第一电极中包含的所述涂覆部分在卷绕轴线方向上位于所述第二电极中包含的所述涂覆部分的内侧。
31.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述绝缘层是所述未涂覆部分和所述涂覆部分之间的边界区域上包含的绝缘涂层或绝缘带。
32.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述绝缘层包括油基SBR粘合剂和氧化铝。
33.一种圆柱形二次电池，所述圆柱形二次电池包括：
根据权利要求1至32中的任一项所述的电极组件；
容纳所述电极组件并电连接到所述第二电极的电池罐；
密封所述电池罐的开口端的密封体；以及
端子，其电连接到所述第一电极并具有暴露于所述电池罐的外部的表面。
34.根据权利要求33所述的圆柱形二次电池，所述圆柱形二次电池还包括电联接到所述第一电极中包含的所述未涂覆部分的第一集电板。
35.根据权利要求34所述的圆柱形二次电池，其中，所述第一电极中包含的所述未涂覆部分在其整个区域中的未被所述绝缘层覆盖的区域中电联接到所述第一集电板。
36.根据权利要求35所述的圆柱形二次电池，其中，所述第一电极中包含的所述未涂覆部分通过在其整个区域中的未被所述绝缘层覆盖的区域中进行焊接而联接到所述第一集电板。
37.一种电池组，所述电池组包括根据权利要求33至36中的任一项所述的圆柱形二次电池。
38.一种车辆，所述车辆包括根据权利要求37所述的电池组。
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