CN116014308A - 圆筒形电池、包括该圆筒形电池的电池组及汽车 - Google Patents

Abstract

根据本发明提供圆筒形电池、包括该圆筒形电池的电池组及汽车，圆筒形电池包括：电极组件，其包括具备第一无涂层部的第一电极以及具备第二无涂层部的第二电极；电池壳体，其通过形成于一侧的开放部收容电极组件，并且与第二无涂层部电连接；盖板，其构成为密封电池壳体的开放部；集电板，其具备边缘部、从边缘部向内侧延伸且与第一无涂层部结合的无涂层部结合部以及与无涂层部结合部分开设置的端子结合部；电极端子，其通过形成于电池壳体的堵塞部的贯通孔铆接，并且与端子结合部结合，堵塞部设在开放部的相反侧；以及绝缘垫片，其夹在上电极端子与贯通孔之间，其中，电极端子包括：主体部；外部凸缘部；内部凸缘部；以及平整部。

Description

圆筒形电池、包括该圆筒形电池的电池组及汽车

技术领域

本发明涉及圆筒形电池、包括该圆筒形电池的电池组以及汽车。

背景技术

二次电池的应用领域非常广。其中，应用于例如电动汽车等设备中的电池组要求大容量以及高输出。并且，具有这样的大容量以及高输出的电池组作为单位电池可以包括例如圆筒形电池。

为了提高集电效率，具有大容量以及高输出特性的圆筒形电池在凝胶卷两面的整个区域具备电极极耳，并且凝胶卷的两面上分别可以结合有集电板。通过应用这样的结构，将电极极耳与集电板的接触面积最大化，由此能够将在部件之间的连接部位产生的电阻最小化。

如上所述，在圆筒形电池应用于例如汽车等设备的情况下，在使用过程中有可能频繁施加有外部冲击以及振动，由此在用于部件之间的电连接的结合部位有可能出现破损。这样的结合部位的破损导致产品不良。

或者，即使电连接没有因为用于电连接的结合部位的破损而完全被阻断，但是在焊接部位的一部分受损从而部件之间的结合面积减少的情况下，还是有可能存在因电阻增加从而导致产生过多的热或部件形状变形从而导致内部出现短路等问题。

因此，要求开发出具有即使在使用过程中施加有外部冲击以及/或者振动也可以避免力量集中于部件之间的结合部位的结构的圆筒形电池。

另一方面，除了便携式设备之外，基于产品群的适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，ElectricVehicle)或者混合动力汽车(HEV，Hybrid Electric Vehicle)等。

这种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。这种单位二次电池单元的工作电压约为2.5V～4.5V。因此，在需要更高的输出电压的情况下，将多个电池单元串联起来组成电池组。并且，根据电池组所需的充放电容量，有时将多数电池单元并列连接，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，可以将电池组中所包含的电池单元的数量以及电连接方式设计成多种方式。

另一方面，作为二次电池单元的种类，公开有圆筒形、方形及袋形电池单元。圆筒形电池单元在正极与负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，并将其与电解质一同插入电池壳体内部构成电池。而且，在正极和负极各自的无涂层部可以连接带状电极极耳，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，正极电极端子是密封电池壳体的开口的密封件的盖板，负极电极端子是电池壳体。

但是，根据具有这种结构的现有的圆筒形电池单元，电流集中在与正极无涂层部以及/或者负极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18650或21700的形状系数的小型圆筒形电池单元的电阻和发热不会成为大问题。但是，在为了将圆筒形电池单元适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单元起火的问题。

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单元(所谓的无极耳(Tab-less)圆筒形电池单元)，设计为正极无涂层部以及负极无涂层部别位于凝胶卷类型的电极组件的上端以及下端，将集电板焊接在这样的无涂层部。

图1至图4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焊接集电板的工序。图4是沿长度方向Y切割无极耳圆筒形电池的剖面图。

参照图1至图4，正极210和负极211具有在片状(sheet)集电体220涂覆活性物质221的结构，沿着卷取方向X，在一侧长边侧包括无涂层部222。

如图12示出，将正极210和负极211与两张分离膜212一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，正极210和负极211的无涂层部配置在彼此相反的方向上。

卷取工序之后，正极210的无涂层部210a和负极211的无涂层部211a朝芯体侧弯折。之后，将集电板230、231分别焊接在无涂层部10a、11a实现结合。

正极无涂层部210a和负极无涂层部211a没有结合有其它的电极极耳，集电板230、231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通路，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道截面面积成反比。

但是，如果增加圆筒形电池的形状系数，快速充电时充电电流的大小变大，则无极耳圆筒形电池中再次出现发热问题。

具体地，如图14示出，现有的无极耳圆筒形电池240包括电池壳体241以及密封件242。密封件242包括盖板242a、封闭垫片242b以及连接板242c。封闭垫片242b包裹盖板242a的边缘并且通过压接部243得到固定。并且，为了防止上下活动，电极组件A通过卷边部244固定于电池壳体241内。

通常，正极端子是密封件242的盖板242a，负极端子是电池壳体241。因此，结合于正极210的无涂层部210a的集电板230通过带状引线245与粘贴于盖板242a的连接板242c电连接。并且，结合于负极211的无涂层部211a的集电板231电连接于电池壳体241的底部。绝缘体246覆盖集电板230从而防止不同极性的电池壳体241与正极210的无涂层部210a彼此接触引起短路。

当集电板230连接于连接板242c时，使用带状引线245。引线245单独粘贴在集电板230或者与集电板230一体形成。但是，引线245是厚度较薄的带状，所以截面面积小，从而在快速充电的电流流过的情况下产生较多的热。并且，在引线245中产生的过度的热传递至电极组件A侧，缩小分离膜212，由此有可能引起成为热失控的主要原因的内部短路。

引线245在电池壳体241内还占据很大的设置空间。因此，包括引线245的圆筒形电池240的空间效率低，从而在增加能量密度方面存在局限性。

除此之外，为了将现有的无极耳圆筒形电池240串联以及/或者并联连接，需要在密封件242的盖板242a和电池壳体241的底部面连接母线部件，所以降低空间效率。搭载于电动汽车的电池组包括几百个圆筒形电池240。因此，电气布线的低效率给电动汽车的组装过程以及电池组的维护带来相当大的麻烦。

另一方面，在采用现有的包括二次颗粒的正极活性物质制造电极时，由于出现颗粒开裂并且在充电放电时的内部裂纹带来的气体产生量的增加，电池稳定性有可能出现问题。

为了解决该问题，开发出了一次颗粒的尺寸相对大的单颗粒或者类似单颗粒形状的正极活性物质，但是，在将上述单颗粒或者类似单颗粒形状的正极活性物质应用于高载量电极后进行压延的情况下，存在在电极空隙率未达到目标水平的状态下电极被开裂的问题，存在锂二次电池的电阻特性和充电放电效率不佳的问题。

发明内容

要解决的技术问题

本发明是鉴于上述上述问题做出的，一个目的在于，在二次电池的使用过程中即使施加有外部冲击以及/或者振动，也可以使得该冲击以及/或者振动分散，而不是集中在特定部位，从而防止部件之间的结合部位出现破损。

另一方面，本发明的另一目的在于，即使不追加设置阻断电流的部件，也可以通过使集电板本身执行阻断电流的功能，从而在出现短路等导致的过电流时，电流被迅速阻断，能够确保二次电池的使用安全性。

本发明是在上述的现有技术的背景下做出的，通过改善圆筒形电池单元的电极端子结构，提高电池壳体内的空间效率，从而降低圆筒形电池单元的内部电阻，增加能量密度。

本发明的另一技术问题的目的在于通过改善圆筒形电池单元的电极端子结构，扩大电流通路的截面面积，从而改善快速充电时出现的内部发热问题。

本发明的又一技术问题是提供得到改善的结构的圆筒形电池单元，能够在圆筒形电池单元的一侧进行用于实现圆筒形电池单元的串联以及/或者并联连接的电气布线操作。

本发明的又一技术问题是提供利用具有得到改善的结构的圆筒形电池单元制造的电池组和包括其的汽车。

本发明的又一技术问题是提供在负极包含硅系负极活性物质从而改善了能量密度的电极组件。

本发明的又一技术问题是提供在无需担心锂析出的情况下增加了正极活性物质部区间的电极组件。

本发明的又一技术问题是提供即使由于形状系数的增加而电池的体积增加也能够呈现出良好的热安全性的圆筒形电池。

需要说明的是，本发明要解决的技术问题并不限定于上述技术问题，本领域技术人员通过下面记载的发明的说明能够明确理解未提及的其它技术问题。

解决技术问题的手段

用于解决上述技术问题的根据本发明一实施例的圆筒形电池包括：电极组件，包括具备第一无涂层部的第一电极以及具备第二无涂层部的第二电极；电池壳体，通过形成于一侧的开放部收容上述电极组件，并且与上述第二无涂层部电连接；盖板，构成为密封上述电池壳体的开放部；集电板，具备边缘部、从上述边缘部向内侧延伸，并且与上述第一无涂层部结合的无涂层部结合部以及与上述无涂层部结合部分开设置的端子结合部；电极端子，通过形成于上述电池壳体的堵塞部的贯通孔铆接，并且与上述端子结合部结合，其中上述堵塞部设在上述开放部的相反侧；以及，绝缘垫片，夹在上述电极端子与上述贯通孔之间，

其中，上述电极端子包括：主体部，插入上述贯通孔；外部凸缘部，从通过上述电池壳体的上述堵塞部的外表面露出的上述主体部的一侧边围沿着上述堵塞部的外表面延伸；内部凸缘部，从通过上述堵塞部的内表面露出的上述主体部的另一侧边围朝上述内表面延伸；以及，平整部，设在上述内部凸缘部的内侧，并且与上述端子结合部结合。

上述无涂层部结合部以及上述端子结合部可以通过上述边缘部电连接。

上述端子结合部可以位于上述边缘部的内侧空间的中心部。

上述集电板还可以包括从上述边缘部向内侧延伸并与上述端子结合部连接的连接部。

上述连接部可以具备形成为缩小上述连接部的宽度的切除部。

上述无涂层部结合部可以结合在上述第一无涂层部的端部沿与上述集电板并列的方向弯折形成的结合面上。

上述盖板可以与上述电极组件没有电连接，从而不具有极性。

上述平整部与上述堵塞部的内表面可以彼此平行。

上述内部凸缘部与上述堵塞部的内表面之间的角度可以在0度至60度以下。

上述内部凸缘部与上述平整部之间可以具有凹进部。

上述凹进部可以具有不对称槽的截面结构。

上述不对称槽可以包括上述平整部的侧壁以及与上述侧壁的端部连接的上述内部凸缘部的斜面。

上述侧壁可以与上述堵塞部的内表面垂直。

上述内部凸缘部的厚度可以随着远离上述主体部而减小。

上述绝缘垫片可以包括：外部垫片，夹在上述外部凸缘部与上述堵塞部的外表面之间；以及，内部垫片，夹在上述内部凸缘部与上述堵塞部的内表面之间，其中，根据位置的不同，上述内部垫片和上述外部垫片的厚度不同。

在上述内部垫片的区域中，夹在与上述堵塞部的内表面连接的上述贯通孔的内侧边沿与上述内部凸缘部之间的区域的厚度可以比其它区域相对小。

上述贯通孔的内侧边沿可以包括与上述内部凸缘部面对的相对面。

上述内部垫片可以延伸为长于上述内部凸缘部。

以上述堵塞部的内表面为基准，上述平整部的高度可以相同或者高于上述内部垫片的端部高度。

以上述堵塞部的内表面为基准，上述平整部的高度可以相同或高于上述内部凸缘部的端部高度。

上述第一电极的活性物质层可以包含包括单颗粒、类似单颗粒或者它们的组合的正极活性物质，在上述正极活性物质的体积累积分布中呈现出的最小颗粒尺寸D_min可以在1.0μm以上，在上述正极活性物质的体积累积分布中体积累积量为50％时的颗粒尺寸D₅₀可以在5.0μm以下，在上述正极活性物质的体积累积分布中呈现出的最大颗粒尺寸D_max可以是12μm至17μm。

在上述圆筒形电池中，上述正极活性物质可以具有在体积累积粒度分布曲线图中呈现出单一峰值(single

peak)的单峰粒度分布，以下面的数学式表示的粒度分布(PSD，Particle SizeDistribution)在三以下：

粒度分布(PSD)＝(D_max–D_min)/D₅₀

以包含在上述第一电极的活性物质层中的正极活性物质的整体重量为基准，可以包含95wt％至100wt％的量的上述单颗粒、类似单颗粒或者它们的组合。

以过渡金属整体摩尔数为基准，上述正极活性物质可以包括包含80摩尔％以上的Ni的锂镍系氧化物。

上述第一电极的活性物质层的空隙率可以是15％至23％，上述第一电极的活性物质层以0.05wt％至5wt％的重量比例包含鳞片状石墨。

上述第一电极的活性物质层还可以包括碳纳米管。

上述第二电极的活性物质层可以包括硅系负极活性物质以及碳系负极活性物质，以1：99至20：80的重量比包括上述硅系负极活性物质以及碳系负极活性物质。

另一方面，根据本发明一实施例的电池组，包括如上所述的根据本发明一实施例的圆筒形电池；以及，电池组壳体，收容多个上述圆筒形电池。

根据本发明一实施例的汽车，包括如上所述的根据本发明一实施例的电池组。

发明效果

根据本发明的一方面，即使在二次电池的使用过程中施加有外部冲击以及/或者振动，使得该冲击以及/或者振动分散而不是集中于特定部位，从而能够防止部件之间的结合部位出现破损。

另一方面，根据本发明的另一方面，即使不追加设置阻断电流的部件，集电板本身能够执行阻断电流的功能，由此在出现短路等导致的过电流时，电流被迅速阻断，能够确保二次电池的使用安全性。

根据本发明的一方面，通过改善圆筒形电池单元的电极端子结构，增加电池壳体内的空间效率，从而能够降低圆筒形电池单元的内部电阻，增加能量密度。

根据本发明的另一方面，通过改善圆筒形电池单元的电极端子结构，扩大电流通路的截面面积，从而能够改善快速充电时产生的内部发热问题。

根据本发明的又一方面，能够在圆筒形电池单元的一侧进行用于将圆筒形电池单元的串联以及/或者并联连接的电气布线操作。

根据本发明的又一方面，能够提供利用具有得到改善的结构的圆筒形电池单元制造的电池组和包括其的汽车。

根据本发明的又一方面，正极包含D_min在1.0μm以上的正极活性物质粉末，从而能够进一步改善电池的热安全性。根据本发明的发明人们的研究发现，即使作为正极活性物质采用单颗粒以及/或者类似单颗粒，根据正极活性物质粉末的粒度的不同，抑制压延后颗粒开裂的效果以及热安全性的改善效果也不同。尤其是，在正极活性物质粉末中包含粒径小于1.0μm的颗粒的情况下，压延工序中压印线压力增加，从而颗粒开裂增多，热稳定性下降，在适用于大型圆筒形电池中时，无法确保充分的热安全性。因此，在本发明中，通过使用最小颗粒尺寸D_min限制在1.0μm以上的正极活性物质粉末，从而能够将热安全性改善效果最大化。

根据本发明的又一方面，正极包含D₅₀、D_max以及粒度分布PSD调节在恰当程度的正极活性物质粉末，从而能够将因采用单颗粒导致的电阻增加最小化，由此能够实现良好的容量特性以及输出特性。

根据本发明的又一方面，正极包含覆盖有导电性涂层的单颗粒系正极活性物质或者包含新型CNT作为导电材料，从而能够改善电极的导电性。

根据本发明的又一方面，正极活性物质层包含鳞片状石墨，所以在压延正极活性物质层的情况下，上述鳞片状石墨对于上述正极活性物质提供滑动效果，从而提高电极的压延特性，能够将电极空隙率降低至目标水平。由此，改善了圆筒形电池的稳定性、初期电阻特性以及充电放电效率。

根据本发明的又一方面，负极包含容量较大的硅系负极活性物质，从而能够实现更高的能量密度。

根据本发明的又一方面，正极包括正极活性物质的载量较少的载量减少部，所以能够在无需担心锂析出的情况下增加正极活性物质部的区间。

根据本发明的又一方面，与具备带状电极极耳的现有的电池相比，能够高效地减少电池的内部发热，所以能够改善电池的热安全性。

附图说明

本说明书中附带的下面的附图示意性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同进一步解释本发明的技术思想的作用，不应该解释为本发明限定于这些附图示出的事宜。

图1是示出现有的无极耳圆筒形电池中使用的电极结构的平面图。

图2是示出现有的无极耳圆筒形电池中包含的电极组件的卷取工序的图。

图3是示出图12的电极组件中在无涂层部的弯折表面焊接集电板的工序的图。

图4是沿长度方向Y切割现有的无极耳圆筒形电池的剖面图。

图5是示出根据本发明一实施例的圆筒形电池以及多个圆筒形电池的电连接用母线的立体图。

图6是示出根据本发明一实施例的圆筒形电池的上部结构的剖面图。

图7是示出根据本发明一实施例的圆筒形电池的局部剖面图。

图8是示出本发明的电极组件与集电板(第一集电板)结合样子的图。

图9至图12是示出根据本发明一实施例的集电板(第一集电板)的多种方式的图。

图13以及图14是示出根据本发明另一实施例的集电板(第一集电板)的多种方式的图。

图15是示出根据本发明一实施例的圆筒形电池的下部结构的局部剖面图。

图16是示出根据本发明一实施例的圆筒形电池的下面的图。

图17是示出根据本发明一实施例的电池组的框图。

图18是示出根据本发明一实施例的汽车的图。

图19是示出根据本发明实施例的电极端子的铆接结构的剖面图。

图20是图19中虚线圆表示的部分的放大剖面图。

图21是沿长度方向Y切割根据本发明一实施例的圆筒形电池单元的剖面图。

图22是示例性示出根据本发明的优选实施例的电极结构的平面图。

图23是沿长度方向Y切割将根据本发明实施例的电极无涂层部的分切结构应用于第一电极以及第二电极的电极组件的剖面图。

图24是沿长度方向Y切割按照本发明的实施例弯折了无涂层部的电极组件的剖面图。

图25是以前通常使用的碳纳米管(现有CNT)的扫描显微镜照片。

图26是根据本发明实施例的新型CNT的扫描显微镜照片。

图27是示出现有CNT和新型CNT的物性对比的表。

图28至图31是示出作为正极活性物质采用了单颗粒系活性物质颗粒的情况下的、不同导电材料比例的面电阻以及高温寿命特性的曲线图。

图32是对比示出应用BET比表面积为300m²/g至500m²/g的碳纳米管(新型CNT)的情况和应用BET在200m²/g以上且小于300m²/g的碳纳米管(现有CNT)的情况下的正极浆料的固态粉含量和黏度以及MP涂层和MP界面层中的电阻值的表。

图33是在本发明的实施例2-1中使用的正极活性物质的SEM照片。

图34是在本发明的实施例2-2中使用的正极活性物质的SEM照片。

图35是在本发明的对比例2-2中使用的正极活性物质的SEM照片。

图36是示出通过本发明的实施例1制造的4680电池单元的热箱测试结果的曲线图。

图37是示出通过本发明的对比例1制造的4680电池单元的热箱测试结果的曲线图。

图38是示出本发明的实施例2-1的样品1以及通过对比例2-1制造的4680电池单元的热箱测试结果的曲线图。

图39是示出本发明的实施例2-1的样品2、3、实施例2-2的样品1、2以及通过对比例2-2制造的4680电池单元的热箱测试结果的曲线图。

图40是在本发明的实施例2-1中制造的正极的截面SEM照片。

图41是在对比例2-1中制造的正极的截面SEM照片。

图42是示出在将包括根据本发明实施例3-3、对比例3-1以及对比例3-2的正极的扣式半电池充电到4.2V的同时测量基于SOC的电阻特性的结果的曲线图。

图43是示出对于根据本发明的实施例3-1、实施例3-3以及对比例3-1的4680电池单元的、通过充电放电循环实验获得的容量保持率(Capacity Retention)以及电阻增加率(DCIR increase)的测量结果的曲线图。

图44是示出根据本发明一实施例的电极组件的图。

图45是示出沿图44的切割线A-A'切割的截面的剖面图。

图46以及图47是示出按照本发明的一实施例制造负极的工序的图。

图48是示出根据本发明一实施例的负极的立体图。

图49以及图50是示出按照本发明的一实施例制造正极的工序的图。

图51是示出根据本发明一实施例的正极的立体图。

图52是示出根据本发明对比例的电极组件的图。

图53是示出沿图52的切割线B-B'切割的截面的剖面图。

图54是示出按照本发明的对比例制造负极的工序的图。

图55是示出按照本发明的对比例制造正极的工序的图。

图56是示出在将硅系负极活性物质和碳系负极活性物质的混合物用作负极活性物质的电池中、根据硅系负极活性物质的含量和是否涂覆硅系负极活性物质的能量密度变化的曲线图。

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部分实施例，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，附图并没有按照实际的缩尺示出，有时夸张示出部分构成元素的尺寸。并且，在不同的实施例中，对于相同的构成元素有可能标注相同的附图标记。

为了便于说明，随意示出了附图中示出的各构成的大小以及厚度，所以本发明并不是一定限定于附图示出的情况。在附图中，为了明确表达多个层以及区域，放大示出了其厚度。另外，在附图中，为了便于说明，夸张示出了一部分层以及区域的厚度。

并且，当记载为层、膜、区域、板等的一部分位于其它部分“之上”或者“上面”时，除了位于其它部分的“正上方”的情况之外，还包括其中间存在又一个其它部分的情况。相反，当记载为某一个部分位于其它部分的“正上方”时，表示中间不存在其它部分。并且，当记载为位于作为基准的部分“之上”或者“上面”时，表示位于作为基准的部分的上方或者下方，并不是代表一定是位于朝重力相反方向的“之上”或者“上面”。

并且，在整个说明书中，当记载为某一个部分“包括”某些构成元素时，在没有特别记载相反内容的情况下，表示还可以包括其它的构成元素，而不是排除其它的构成元素。

并且，在整个说明书中，当记载为“平面上”时，表示从上方观察对应部分时的结果，当记载为“截面上”时，表示从侧面观察垂直切割了对应部分的截面时的结果。

参照图5以及图6，根据本发明一实施例的圆筒形电池1包括电极组件10、电池壳体20、盖板30、集电板(第一集电板)40以及电极端子50。除了上述构成元素之外，上述圆筒形电池1还可以进一步包括封闭垫片80以及/或者绝缘垫片54以及/或者绝缘体60以及/或者第二集电板70。

上述电极组件10包括具备第一无涂层部(第一电极极耳)11的第一电极以及具备第二无涂层部(第二电极极耳)12的第二电极。下面提及的电极无涂层部或者无涂层部表示电极极耳。上述电极组件10可以包括具有第一极性的第一电极、具有第二极性的第二电极以及夹在第一电极与第二电极之间的分离膜。可以通过卷取将第一电极、分离膜、第二电极依次层叠至少一次形成的层叠体制造上述电极组件10。即，应用于本发明的电极组件10可以是凝胶卷类型的电极组件。在这种情况下，上述电极组件10的外周面上还可以具备额外的分离膜，以便实现与电池壳体20的绝缘。

上述第一电极包括第一电极集电体以及涂覆在第一电极集电体的一面或者两面上的第一电极活性物质。上述第一电极集电体的宽度方向(与图6示出的圆筒形电池1的高度方向并列的方向)的一侧端部存在未涂覆第一电极活性物质的第一无涂层部11。上述第一无涂层部11发挥第一电极极耳的功能。上述第一无涂层部11设在收容于电池壳体20内的电极组件10的高度方向(与图6示出的圆筒形电池1的高度方向并列的方向)的上部。上述第一无涂层部11可以是例如正极无涂层部。

上述第二电极包括第二电极集电体以及涂覆在第二电极集电体的一面或者两面上的第二电极活性物质。上述第二电极集电体的宽度方向(与图6示出的圆筒形电池1的高度方向并列的方向)的另一侧端部存在未涂覆第二电极活性物质的第二无涂层部12。上述无涂层部发挥第二电极极耳的功能。上述第二无涂层部12设置在收容于电池电池壳20内的电极组件10的高度方向的下部。上述第二无涂层部12可以是例如负极无涂层部。

在本发明中，涂覆在正极的正极活性物质和涂覆在负极的负极活性物质可以使用本领域公知的活性物质，不受任何限制。

上述电池壳体20是下方形成有开放部的大致圆筒形收容体，例如以金属等具有导电性的材质构成。上述电池壳体20的材质例如可以是铝。上述电池壳体20的高度的下端形成有开放部，上端形成有堵塞部20a。上述电池壳体20通过形成于下方的开放部收容电极组件10，还一同收容电解质。

上述电池壳体20与电极组件10电连接。上述电池壳体20例如与电极组件10的第二无涂层部12电连接。由此，上述电池壳体20可以具有与第二无涂层部12相同的极性。

参照图6以及图15，上述电池壳体20可以具备形成在其下端的卷边部21以及压接部22。上述卷边部21位于电极组件10的下部。上述卷边部21通过压入电池壳体20的外周面的边围形成。上述卷边部21避免有可能具有与电池壳体20的宽度大致对应尺寸的电极组件10通过形成于电池壳体20下端的开放部脱落，可以发挥放置盖板30的支承部的功能。

上述压接部22形成在卷边部21的下部。上述压接部22具有以包裹配置在卷边部21下方的盖板30的外周面以及盖板30的下表面的一部分的方式延伸并弯折的形状。

需要说明的是，本发明不排除电池壳体20不具备这样的卷边部21以及/或者压接部22的情况。在本发明中，在电池壳体20不具备卷边部21以及/或者压接部22的情况下，电极组件10的固定以及/或者盖板30的固定以及/或者电池壳体20的密封可以通过例如追加应用对于电极组件10能够起到阻挡器的功能的部件以及/或者追加应用能够放置盖板30的结构体以及/或者进行电池壳体20与盖板30之间的焊接等方式实现。

上述电池壳体20的堵塞端、即构成上面的区域可以具有约0.5mm至1.0mm范围的厚度，更加优选地，可以具有约0.6mm至0.8mm范围的厚度。上述电池壳体20的构成外周面的侧壁部可以具有约0.3mm至0.8mm范围的厚度，更加优选地，可以具有约0.40mm至0.60mm范围。根据本发明一实施例，电池壳体20可以形成有镀金层。在这种情况下，上述镀金层可以包括例如镍Ni。上述镀金层的厚度可以是约1.5μm至6.0μm范围。

上述电池壳体20的厚度越薄，内部空间越大，由此提高能量密度，从而能够制造出具有大容量的圆筒形电池1。相反，厚度越厚，在进行爆炸测试时不会向相邻电池单元连续地传递火焰，从而从安全性角度更加有利。

镀金层的厚度越薄，越容易腐蚀，越厚，制造工序变得越难或者发生镀金剥离的可能性变大。需要考虑到这些条件，设定最佳的电池壳体20的厚度，设定最佳的镀金层的厚度。进一步地，需要考虑到这些条件，分别控制电池壳体20的堵塞部20a的厚度以及侧壁部的厚度。

参照图6以及图15，为了确保刚性，上述盖板30例如可以以金属材质构成。上述盖板30对形成在电池壳体20下端的开放部进行密封。即，上述盖板30构成圆筒形电池1的下表面。在本发明的圆筒形电池1中，上述盖板30在具有导电性的金属材质的情况下也可以不具有极性。上述盖板30不具有极性可以表示盖板30与电池壳体20以及电极端子50电气绝缘。这样，上述盖板30可以不具有极性，其材质也不是一定要是导电性金属。

在本发明的电池壳体20具备卷边部的情况下，上述盖板30可以放在形成于电池壳体20的卷边部21上。并且，在本发明的电池壳体20具备压接部22的情况下，上述盖板30可以通过压接部22得到固定。为了确保电池壳体20的气密性，上述盖板30与电池壳体20的压接部22之间可以夹着封闭垫片80。另一方面，如上说明，本发明的电池壳体20可以不具备卷边部21以及/或者压接部22，在这种情况下，为了确保电池壳体20的气密性，上述封闭垫片80可以夹在设在电池壳体20开放部侧的用于固定的结构体与盖板30之间。

参照图15以及图16，上述盖板30还可以具备通气部31，通气部31用于防止因在电池壳体20内部产生的气体而内压超过既定数值。上述通气部31相当于盖板30中具有比周边区域更薄的厚度的区域。上述通气部31在结构上比周边区域脆弱。因此，如果上述圆筒形电池1发生异常从而电池壳体20的内部压力增加到一定水平以上，则通气部31破裂，排出在电池壳体20内部生成的气体。可以通过例如在盖板30的一面或者两面上进行切除(noching)，局部减少电池壳体20的厚度从而形成上述通气部31。

根据本发明一实施例的圆筒形电池1，如后面说明，具有正极端子以及负极端子均存在于上部的结构，由此上部的结构比下部的结构更加复杂。因此，为了顺利地排出在上述电池壳体20内部产生的气体，可以在构成圆筒形电池1的下表面的盖板30形成通气部31。如图15示出，优选地，上述盖板30的下端部配置在电池壳体20下端部的上方。在这种情况下，即使上述电池壳体20的下端部抵接到地面或者抵接到用于构成模块或电池组的壳体的底部面，盖板30也不会抵接到地面或者用于构成模块或电池组的壳体的底部面。因此，能够防止由于圆筒形电池1的重量使通气孔31破裂的压力与设计值不同的现象，由此能够确保通气孔31的破裂顺利性。

另一方面，在上述通气孔31具有如图15以及图16示出的闭环形状的情况下，从破裂容易性角度，从盖板30的中心部起到达通气孔31的距离越远越有利。这是因为当作用有相同的通气压力时，从上述盖板30的中心部起到达通气孔31的距离越远，作用于通气孔31的力变大，越容易破裂。并且，从排出气体的顺利性角度，从盖板30的中心部起到达通气孔31的距离越远越有利。从这些观点出发，上述通气孔31沿从盖板30的边缘边围区域向下方(以图15为基准的朝向下方的方向)突出的大致平整区域的边缘边围形成时有利。

在本发明的图16中示出了上述通气孔31以在盖板30上划出大致圆形的方式连续形成的情况，但是本发明并不限定于此。上述通气孔31还可以在盖板30上划出大致圆形的方式非连续地形成，还可以形成为大致直线形状或者除此之外的其它形状。

参照图6至图8，上述集电板(第一集电板)40结合于电极组件10的上部。上述集电板40以具有导电性的金属材质构成，并且与第一无涂层部11连接。

参照图8，上述集电板40可以结合于第一无涂层部11的端部朝与集电板40并列的方向弯折形成的结合面上。上述第一无涂层部11的弯折方向可以是例如朝向电极组件10的卷取中心孔C的方向。在上述第一无涂层部11具有这样弯折的形状的情况下，缩小第一无涂层部11所占据的空间，从而能够实现提高能够密度的效果。并且，由于上述第一无涂层部11与集电板40之间的结合面积的增加，能够获得提高结合力以及减少电阻的效果。

与图6至图8一同参照图9至图12，上述集电板40包括边缘部41、无涂层部结合部42以及端子结合部43。上述边缘部41可以具有在中心部形成有空的空间S的大致圈状物(rim)形状。在本发明的附图中仅示出了上述边缘部41具有大致圆形圈状物形状的情况，但是本发明并不限定于此。上述边缘部41还可以是与附图示出的形状不同的大致四边形圈状物形状或者其它的形状。

上述无涂层部结合部42从边缘部41朝内侧延伸，并且与第一无涂层部11。上述端子结合部43与无涂层部结合部42隔开，并且位于边缘部41的内侧。上述端子结合部43可以通过焊接与后述的电极端子50结合。上述端子结合部43例如可以位于边缘部41的内侧空间的中心部。上述端子结合部43可以配置在与电极组件10的卷取中心孔C对应的位置。

上述无涂层部结合部42以及端子结合部43配置成不直接连接而彼此隔开，并且通过边缘部41电连接。这样，根据本发明一实施例的集电板40具有无涂层部结合部42和端子结合部43彼此没有直接连接而是通过边缘部41连接的结构，从而在圆筒形电池1中出现冲击以及/或者振动的情况下，能够分散施加于无涂层部结合部42与第一无涂层部11之间的结合部位和端子结合部43与电极端子50之间的结合部位的冲击。因此，本发明的集电板40能够将外部冲击导致的焊接部位的破损最小化或者防止出现破损。本发明的集电板40具有在施加有外部冲击时使应力能够集中在边缘部41与端子结合部43的连接部位的结构，但是这样的连接部位并不是形成有用于实现部件之间的结合的焊接部的部位，所以能够防止焊接部因外部冲击破损从而出现产品不良。

上述集电板40还可以包括从边缘部41朝内侧延伸并且与端子结合部43连接的连接部44。上述连接部44可以形成为至少一部分的宽度比无涂层部结合部42的宽度窄。在这种情况下，在上述连接部44电阻增加，从而在电流通过连接部44流动时，产生比其它部位更大的电阻，由此在出现过电流时连接部44的一部分断裂，从而能够阻断过电流。上述连接部44的宽度可以鉴于这样的阻断过电流功能调节在恰当的水平。

上述连接部44可以具备其宽度沿着从边缘部41的内侧面朝向端子结合部43的方向逐渐变窄的锥形部44a。在具备上述锥形部44a的情况下，在连接部44与边缘部41的连接部位能够提高部件的刚性。

上述无涂层部结合部42可以设有多个。多个上述无涂层部结合部42可以沿边缘部41的延伸方向以彼此隔开相同的间隔配置。多个上述无涂层部结合部42每一个的延伸长度可以彼此相同。上述端子结合部43可以配置成被多个上述无涂层部结合部42包围。上述连接部44可以位于彼此相邻的一对无涂层部结合部42之间。在这种情况下，从上述连接部44起沿边缘部41的延伸方向到达上述一对无涂层部结合部42中的任意一个的距离可以与从连接部44起沿边缘部41的延伸方向达到上述一对无涂层部结合部42中剩余的一个的距离相同。

上述连接部44可以设有多个。多个连接部44每一个可以配置在彼此相邻的一对无涂层部结合部42之间。多个上述连接部44可以沿边缘部41的延伸方向彼此隔开相同的间隔配置。

如上所述，在无涂层部结合部42以及/或者连接部44设有多个的情况下，如果多个无涂层部结合部42之间的距离以及/或者多个连接部44之间的距离以及/或者无涂层部结合部42与连接部44之间的距离形成为均匀，则能够顺利地形成从无涂层部结合部42朝向连接部44的电流或者从连接部44朝向无涂层部结合部42的电流的流动。

参照图13以及图14，上述连接部44可以具备形成为局部减少连接部44的宽度的切除部N。在具备上述切除部N的情况下，形成有切除部N的区域中的电阻增加，由此在产生过电流时能够迅速阻断电流。

在上述连接部44具备锥形部44a的情况下，上述切除部N可以比端子结合部43更加接近锥形部44a定位。在这种情况下，由于宽度随着朝向集电板40中心部的方向逐渐变窄的锥形部44a结构，切除部N位于与发热量较大区域相邻的区域，从而更加迅速地阻断过电流。

参照图5至图7以及图9，上述电极端子50以具有导电性的金属材质构成，并且与集电板(第一集电板)40的端子结合部43结合。上述电极端子50可以构成为贯通位于与电池壳体20开放部的相反侧的堵塞部20a。在本发明的圆筒形电池1具备绝缘体60的情况下，电极端子50构成为通过了绝缘体60后与集电板40的端子结合部43结合。

这样，上述电极端子50通过集电板40与电极组件10的第一无涂层部11电连接，由此具有第一极性。因此，上述电极端子50可以发挥本发明的圆筒形电池1的第一电极端子的功能。并且，在本发明的圆筒形电池1中，形成于具有第二极性的电池壳体20的堵塞部20a侧的大致平整的面可以发挥第二电极端子的功能。参照图1，本发明的圆筒形电池1的第一电极端子50以及第二电极端子分别连接有母线B。在上述第一电极端子50以及第二电极端子每一个中，为了确保用于与母线B结合的充分的结合面积，第一电极端子50中向电池壳体20外侧露出的区域的宽度D1可以设定在第二电极端子、即电池壳体20上面的宽度D2约10％至60％范围。

在上述电极端子50这样具有第一极性的情况下，电极端子50与具有第二极性的电池壳体20电气绝缘。上述电极端子50与电池壳体20之间的绝缘可以通过各种方式实现。例如，可以在上述电极端子50与电池壳体20之间夹着绝缘垫片54从而实现绝缘。上述绝缘垫片54可以以例如具有绝缘性的树脂材质构成。

与此不同地，还可以通过在上述电极端子50的一部分形成绝缘涂层从而实现绝缘。或者，还可以应用结构上牢固地固定电极端子50以避免上述电极端子50与电池壳体20接触的方式。或者，可以应用上述说明的方式中的多种方式。

参照图6以及图7，另外同时参照图9，上述绝缘体60可以设在集电板(第一集电板)40与电池壳体20内侧面之间。上述绝缘体60用于防止集电板40与电池壳体20之间的接触。上述绝缘体60还可以夹在电极组件10的外周面的上端与电池壳体20的内侧面之间。这是为了防止朝上述电池壳体20的堵塞部20a延伸的第一无涂层部11与电池壳体20的内周面之间的接触。

在本发明的圆筒形电池1具备绝缘体60的情况下，电极端子50通过绝缘体60后结合于集电板40。这样为了使得电极端子50能够通过，上述绝缘体60可以具备形成在对应于集电板40的端子结合部43的位置的开口。

参照图15，上述集电板(第二集电板)70结合于电极组件10的下部。上述集电板70以具有导电性的金属材质构成，并且与第二无涂层部12结合。并且，上述集电板70与电池壳体20电连接。上述集电板70的边缘边围区域可以夹在电池壳体20内侧面与封闭垫片80之间得到固定。在这种情况下，上述集电板70还可以焊接于通过电池壳体20的卷边部21形成的放置面上。

参照图8，上述集电板70可以结合于第二无涂层部12的端部朝与集电板70并列的方向弯折形成的结合面上。上述第二无涂层部12的弯折方向可以是朝向例如电极组件10的卷取中心孔C的方向。在上述第二无涂层部12具有这样弯折的形状的情况下，缩小第二无涂层部12所占据的空间，能够提高能量密度。并且，根据这样的实施方式，能够获得提高上述第二无涂层部12与集电板70之间的结合力以及减少电阻的效果。

优选地，圆筒形电池单元可以是例如形状系数的比值(圆筒形电池单元的直径除以高度的值，即定义为相对于高度H的、直径Φ的比值)大约可以大于0.4的圆筒形电池单元。

其中，形状系数表示示出圆筒形电池单元的直径以及高度的值。根据本发明一实施例的圆筒形电池单元可以是例如46110电池单元、48750电池单元、48110电池单元、48800电池单元、46800电池单元。在形状系数示出的数值中，前面的两个表示电池单元的直径，其后面的两个数字表示电池单元的高度，最后的数字0表示电池单元的截面为圆形。

根据本发明一实施例的电池单元是大致圆筒形形状的电池单元，可以是直径约为46mm，其高度约为110mm，形状系数的比值约为0.418的圆筒形电池单元。

根据另一实施例的电池单元是大致圆筒形形状的电池单元，可以是直径约为48mm，其高度约为75mm，形状系数的比值约为0.640的圆筒形电池单元。

根据又一实施例的电池单元是大致圆筒形形状的电池单元，可以是直径约为48mm，其高度约为110mm，形状系数的比值约为0.418的圆筒形电池单元。

根据又一实施例的电池单元是大致圆筒形形状的电池单元，可以是直径约为48mm，其高度约为80mm，形状系数的比值约为0.600的圆筒形电池单元。

根据又一实施例的电池单元是大致圆筒形形状的电池单元，可以是直径约为46mm，其高度约为80mm，形状系数的比值约为0.575的圆筒形电池单元。

以前使用了形状系数的比值约为0.4以下的电池单元。即，以前使用了例如18650电池单元、21700电池单元等。18650电池单元的直径约为18mm，其高度约为65mm，形状系数的比值是0.277。21700电池单元的直径约为21mm，其高度约为70mm，形状系数的比值是0.300。

参照图17，根据本发明一实施例的电池组3包括如上所述的根据本发明一实施例的多个圆筒形电池1电连接的二次电池集合体以及收容该集合体的电池组壳体2。在本发明的附图中，为了便于示出，省略示出了用于电连接的母线、冷却单元、电力端子等部件。

参照图18，根据本发明一实施例的汽车5可以是例如电动汽车、混合动力汽车或者插入式混合动力汽车，包括根据本发明一实施例的电池组3。上述汽车5包括四轮汽车以及两轮汽车。上述汽车5从根据本发明一实施例的电池组3得到供电进行操作。

其次，参照图19至图24，对于上述的圆筒形电池1进行更加具体的说明。

如上述说明，根据本发明实施例的圆筒形电池可以包括铆接于电池壳体底部的电极端子。

图19是示出根据本发明实施例的电极端子50的铆接结构的剖面图，图20是虚线圆表示的部分的放大剖面图。

参照图19以及图20，根据实施例的电极端子50的铆接结构可以包括开放一侧的圆筒形的电池壳体20、通过形成于电池壳体20的堵塞部20a的贯通孔23铆接的电极端子50以及夹在电极端子50与贯通孔23之间的绝缘垫片54。

电池壳体20以导电性金属材质构成。在一例中，电池壳体20可以以钢材材质构成，但是本发明并不限定于此。

电极端子50以导电性金属材质构成。在一例中，电极端子50可以以铝材构成，但是本发明并不限定于此。

绝缘垫片54可以以具有绝缘性以及弹性的高分子树脂构成。在一例中，绝缘垫片54可以以聚丙烯、聚对苯二酸丁二酯、聚氟乙烯等构成，但是本发明并不限定于此。

优选地，电极端子50可以包括插入贯通孔23的主体部50a、从通过电池壳体20的堵塞部20a的外表面露出的主体部50a的一侧边围沿外表面延伸的外部凸缘部50b、从通过电池壳体20的堵塞部20a的内表面露出的主体部50a的另一侧边围朝内表面延伸的内部凸缘部50c以及设在内部凸缘部50c内侧的平整部50d。

优选地，平整部50d和电池壳体20的堵塞部20a的内表面可以彼此平行。其中，“平行”表示用肉眼观察时实质上平行。

根据一方面，内部凸缘部50c与电池壳体20的堵塞部20a的内表面之间的角度θ可以是0度至60度以下。在通过填隙工艺将电极端子50设在电池壳体20贯通孔23时，根据填隙强度确定角度的大小。在一例中，随着填隙强度的增加，角度θ可以减少到0度。如果角度超过60度，则绝缘垫片54的封闭效果有可能下降。

根据另一方面，内部凸缘部50c与平整部50d之间可以设有凹进部55。凹进部55可以具有不对称槽的截面结构。在一例中，不对称槽可以是大致V字形。不对称槽可以包括平整部50d的侧壁55a以及与上述侧壁55a端部连接的内部凸缘部50c的斜面55b。上述侧壁55a可以与电池壳体20的堵塞部20a的内表面实质上垂直。“垂直”表示用肉眼观察时实质上垂直的情况。在通过填隙工艺将电极端子50设在电池壳体20贯通孔23时，基于填隙夹具的形状形成凹进部55。

优选地，内部凸缘部50c的厚度可以随着远离电极端子50的主体部50a而减少。

根据另一方面，绝缘垫片54可以包括夹在外部凸缘部50b与电池壳体20的堵塞部20a的外表面之间的外部垫片54a以及夹在内部凸缘部50c与电池壳体20的堵塞部20a的内表面之间的内部垫片54b。

外部垫片54a和内部垫片54b的厚度可以根据位置的不同而不同。优选地，在内部垫片54b的区域中，夹在与电池壳体20的堵塞部20a的内表面连接的贯通孔23的内侧边沿24与内部凸缘部50c之间的区域的厚度可以相对小。优选地，在夹在贯通孔23的内侧边沿24与内部凸缘部50c之间的垫片区域中可以存在最小厚度地点。并且，贯通孔23的内侧边沿24可以包括与内部凸缘部50c面对的相对面25。

另一方面，与电池壳体20的堵塞部20a呈垂直的贯通孔23内壁的上端和下端被切角(corner cutting)，以便朝电极端子50形成锥形表面。但是，贯通孔23内壁的上端以及/或者下端还可以变形为具有曲率的缓慢曲面。在这种情况下，在贯通孔23内壁的上端以及/或者下端附近能够进一步缓解施加于垫片54的压力。

优选地，内部垫片54b与电池壳体20的堵塞部20a的内表面构成0度至60度的角度，并且延伸到比内部凸缘部50c更长。

根据又一方面，以电池壳体20的堵塞部20a的内表面为基准，平整部50d的高度H1可以相同或更高于内部垫片54b的端部高度H2。并且，以电池壳体20的堵塞部20a的内表面为基准，平整部50d的高度H1可以相同或更高于内部凸缘部50c的端部高度H3。

如果作为高度参数的H1、H2以及H3满足上述条件，则能够防止内部凸缘部50c和内部垫片54b与其它部件发生干扰。

根据又一方面，从电极端子50主体部50a的中心起到外部凸缘部50b边缘的半径R1可以是以电池壳体20的堵塞部20a的半径R2为基准的10至60％。

如果R1变小，则在电极端子50焊接电气布线部件(母线)时焊接空间不足。并且，如果R1变大，则除了电极端子50之外在电池壳体20的堵塞部20a的外表面焊接电气布线部件(母线)时焊接空间减少。

如果将比例R1/R2调节在10至60％之间，则能够恰当地确保对于电极端子50以及电池壳体20的堵塞部20a的外表面的焊接空间。

并且，从电极端子50主体部50a的中心起到平整部50d边缘的半径R3可以是以电池壳体20的堵塞部20a的半径R2为基准的4至30％。

如果R3变小，则在电极端子50的平整部50d焊接集电板(第一集电板)(参照图21的40)时焊接空间不足，电极端子50的焊接面积减少，从而接触电阻有可能增大。并且，R3应该小于R1，如果R3变大，则内部凸缘部50c的厚度变薄，内部凸缘部50c挤压绝缘垫片54的力量变弱，从而绝缘垫片54的封闭能力有可能下降。

如果将R3/R2调节在4至30％之间，则通过充分确保电极端子50的平整部50d与集电板(图21的40)的焊接面积，从而能够容易进行焊接工序，除此之外，能够降低焊接区域的接触电阻，能够防止绝缘垫片54的封闭能力下降。

根据本发明的实施例，电极端子50的铆接结构可以利用上下活动的填隙夹具形成。首先，使得绝缘垫片54位于形成在电池壳体20的堵塞部20a的贯通孔23，插入电极端子50的预制件(未图示)。预制件是指进行铆接之前的电极端子。

其次，将填隙夹具插入电池壳体20的内侧空间。为了铆接预制件后形成电极端子50，填隙夹具在与预制件面对的一面具有对应于电极端子50的最终形状的槽和突起。

其次，向下部移动填隙夹具，加压成形预制件的上部，使得预制件变形为被铆接的电极端子50。

在预制件被填隙夹具加压期间，夹在外部凸缘部50b与电池壳体20的堵塞部20a的外表面之间的外部垫片54a弹性压缩，其厚度减少。并且，夹在贯通孔23的内侧边沿24与预制件之间的内部垫片54b部位被内部凸缘部50c弹性压缩，其厚度比其它区域进一步减少。尤其是，内部垫片54b的厚度集中减少的区域是图20的虚线圆表示的部分。由此，显著提高铆接的电极端子50与电池壳体20之间的封闭性以及密封性。

优选地，绝缘垫片54充分地压缩，以便在铆接预制件的过程中不会物理受损的情况下能够确保期望的封闭强度。

在一例中，在绝缘垫片54以聚对苯二酸丁二酯构成的情况下，优选地，绝缘垫片54在压缩到其最小厚度的地点，压缩率达到50％以上。压缩率是相对于压缩之前的厚度的、压缩前后的厚度变化的比例。

在另一例中，在绝缘垫片54以聚氟乙烯构成的情况下，优选地，绝缘垫片54在压缩到其最小厚度的地点，压缩率达到60％以上。

在又一例中，在绝缘垫片54以聚丙烯构成的情况下，优选地，绝缘垫片54在压缩到其最小厚度的地点，压缩率达到60％以上。

优选地，可以将填隙夹具的上下移动实施至少十二次以上，从而阶段性进行预制件上部的加压成形。即，可以阶段性加压成形预制件，经过多次变形。这时，可以阶段性增加施加于填隙夹具的压力。如果这样处理，则将施加于预制件的应力分多次分散，从而能够防止在进行填隙工序的期间绝缘垫片54受损。尤其是，将夹在贯通孔23的内侧边沿24与预制件之间的内部垫片54b部位被内部凸缘部50c集中压缩时的垫片的损伤最小化。

在结束利用填隙夹具进行的预制件的加压成形之后，将填隙夹具从电池壳体20分离出，则能够得到根据本发明实施例的电极端子50的铆接结构，如图20示出。

根据上述的实施例，填隙夹具通过在电池壳体20内部上下运动，从而加压成形预制件的上部。为了加压成形预制件有时还可以使用现有技术中使用的回转(rotary)式旋转夹具。

需要说明的是，回转式旋转夹具在以电池壳体20的中心轴为基准倾斜预定角度的状态进行旋转运动。因此，旋转半径较大的回转式旋转夹具有可能与电池壳体20的内壁产生干扰。并且，在电池壳体20的深度较深的情况下，回转式旋转夹具的长度也延长对应长度。在这种情况下，回转式旋转夹具端部的旋转半径变大，有时无法正常实现预制件的加压成形。因此，利用填隙夹具的加压成形比利用回转式旋转夹具的方式更加高效。

图21是将根据本发明一实施例的圆筒形电池1沿长度方向Y切割的剖面图。对于上述圆筒形电池1的整体结构已经在上面进行了说明，下面从与上述说明的不同角度说明圆筒形电池1的整体结构。

参照图21，根据实施例的圆筒形电池1包括凝胶卷类型的电极组件10，在凝胶卷类型的电极组件10中，片状的第一电极以及第二电极以夹着分离膜的状态被卷取，上部露出有第一电极的无涂层部11，下部露出有第二电极的无涂层部12。

在实施例中，第一电极可以是负极，第二电极可以是正极。当然，还可以是与其相反。

电极组件10的卷取方法与参照图1以及图2说明的制造根据现有技术的无极耳圆筒形电池时使用的电极组件的卷取方法实质上相同。

在示出电极组件10时，仅详细示出了向分离膜外侧露出后延伸的无涂层部11、12，省略了第一电极、第二电极以及分离膜的卷取结构。

圆筒形电池1还包括收纳电极组件10并且与第二电极的无涂层部12电连接的圆筒形的电池壳体20。

优选地，电池壳体20的一侧(下部)开放。并且，电池壳体20的堵塞部20a具有电极端子50通过填隙工序铆接于贯通孔23的结构。

具体地，电极端子50可以包括插入贯通孔23内的主体部50a、从通过电池壳体20的堵塞部20a的外表面露出的主体部50a的一侧边围沿外表面延伸的外部凸缘部50b、从通过电池壳体20的堵塞部20a的内表面露出的主体部50a的另一侧边围朝内表面延伸的内部凸缘部50c以及设在内部凸缘部50c内侧的平整部50d。

圆筒形电池1还可以包括夹在电极端子50与贯通孔23之间的绝缘垫片54。

圆筒形电池1还可以包括对电池壳体20的开放端部进行密封的密封件，以便可以实现与电池壳体20的绝缘。优选地，密封件可以包括不具有极性的盖板30以及夹在盖板30边缘与电池壳体20的开放端部之间的封闭垫片80。

盖板30可以以铝、钢、镍等导电性金属材质构成。并且，封闭垫片80可以以具有绝缘性以及弹性的聚丙烯、聚对苯二酸丁二酯、聚氟乙烯等构成。但是，本发明并不限定于盖板30和封闭垫片80的材质。

盖板30可以包括当电池壳体20内部压力超过阈值时破裂的通气部31。通气部31可以形成在盖板30的两面。上述通气部31在盖板30表面可以形成连续或者非连续的圆形图案、直线图案或者除此之外的其它图案。

电池壳体20可以包括压接部22，压接部22为了固定密封件而朝电池壳体20内侧延伸并弯折后与封闭垫片80一同包裹盖板430边缘进行固定。

电池壳体20还可以在与开放端部相邻的区域包括朝电池壳体20内侧压入的卷边部21。在密封件通过压接部22得到固定时，卷边部21支承密封件的边缘、尤其是封闭垫片80的外周表面。

圆筒形电池1还可以包括与第二电极的无涂层部12焊接的第二集电板70。第二集电板70以铝、钢、镍等导电性金属材质构成。优选地，第二集电板70中与第二电极的无涂层部12不接触的边缘的至少一部分可以夹在卷边部21与封闭垫片80之间并且通过压接部22得到固定。可选地，第二集电板70边缘的至少一部分可以通过焊接固定于与压接部22相邻的卷边部21的内周面。

圆筒形电池1还可以包括与第一电极的无涂层部11焊接的第一集电板40。优选地，第一集电板40的至少一部分、如中央部可以焊接于电极端子50的平整部50d。

优选地，在焊接第一集电板40时，焊接工具可以通过存在于电极组件10芯体的卷取中心孔C插入后到达第一集电板40的焊接地点。并且，在将第一集电板40焊接于电极端子50的平整部50d时，电极端子50支承第一集电板40的焊接区域，所以能够对于焊接区域施加较强的压力从而提高焊接质量。并且，电极端子50的平整部50d的面积较广，所以也能够确保较广的焊接区域。由此，降低焊接区域的接触电阻，从而能够降低圆筒形电池1的内部电阻。铆接的电极端子50与第一集电板40的面对面焊接结构对于利用高充电率(c-rate)电流的快速充电非常有利。这是因为在电流流过的方向的截面能够降低每单位面积的电流密度，所以能够比以前降低在电流通路中产生的发热量。

在焊接电极端子50的平整部50d和第一集电板40时，可以使用激光焊接、超声波焊接、点焊以及电阻焊接中的任意一个。平整部50d的面积可根据焊接方式调节为不同，但是，为了焊接强度和焊接工序的方便性，优选地在2mm以上。

在一例中，在平整部50d和第一集电板40通过激光焊接，并且以圆弧图案的形状，焊接成连续或者非连续的线的情况下，优选地，平整部50d的直径在4mm以上。在平整部50d的直径满足对应条件的情况下，可以确保焊接强度，并且在将激光焊接工具插入电极组件10的卷取中心孔C内进行焊接工序时不存在困难。

在另一例中，在平整部50d和第一集电板40通过超声波焊接，并且焊接成圆形图案的情况下，优选地，平整部50d的直径在2mm以上。在平整部50d的直径满足对应条件的情况下，可以确保焊接强度，并且在将超声波焊接工具插入电极组件10的卷取中心孔C内进行焊接工序时不存在困难。

圆筒形电池1还可以包括绝缘体60。绝缘体60可以夹在第一集电板40与电池壳体20的堵塞部20a的内表面之间以及电池壳体20侧壁的内周面与电极组件10之间。优选地，绝缘体60包括使得电极端子50的平整部50d向第一集电板40侧露出的绝缘体孔60a，可以覆盖第一集电板40的表面和电极组件10的一侧(上部)边缘。

优选地，第一电极以及/或者第二电极的无涂层部11、12从电极组件10的外周侧向芯体侧弯折，从而可以在电极组件10的上部以及下部形成弯折表面。并且，第二集电板70可以焊接于第二电极的无涂层部12弯折时形成的弯折表面，第一集电板40可以焊接于第一电极的无涂层部11弯折时形成的弯折表面。

为了缓解无涂层部11、12弯折时产生的应力，第一电极以及/或者第二电极可以具有与现有的电极(参照图1)不同的得到改善的结构。

图22是示例性示出根据本发明的优选实施例的电极90结构的平面图。

参照图22，电极90包括以导电性材质的箔材构成的片状集电体91、形成于集电体91的至少一面的活性物质层92以及在集电体91的长边端部未涂覆活性物质的无涂层部93。

优选地，无涂层部93可以包括切除加工的多个分切片93a。多个分切片93a构成多个组，属于各组的多个分切片93a的高度(Y方向长度)以及/或者宽度(X方向长度)以及/或者隔开间距可以相同。属于各组的多个分切片93a的数量可以比附图示出的数量增加或者减少。分切片93a可以是梯形形状，还可以变形为四边形、平行四边形、半圆形或者办椭圆形。

优选地，分切片93a的高度可以从芯体侧朝向外周侧阶段性增加。并且，与芯体侧相邻的芯体侧无涂层部93'可以不包括分切片93a，芯体侧无涂层部93'的高度可以比其它无涂层部区域低。

可选地，电极90可以包括覆盖活性物质层92与无涂层部93之间的边界的绝缘涂层94。绝缘涂层94包括具有绝缘性的高分子树脂，还可以选择性地包括无机物填料。绝缘涂层94用于防止活性物质层92的端部与隔着分离膜面对的相反极性的活性物质层接触，起到结构上支承分切片93a的弯折的作用。为此，优选地，在电极90被卷取成电极组件时，绝缘涂层94的至少一部分从分离膜向外部露出。

图23是将根据本发明实施例的电极90的无涂层部的分切结构应用于第一电极以及第二电极的电极组件100沿长度方向Y切割的剖面图。

参照图23，电极组件100可通过参照图1以及图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外延伸的无涂层部11、12的突出结构，省略了第一电极、第二电极以及分离膜的卷取结构。向上部突出的无涂层部11是从第一电极延伸的，向下部突出的无涂层部12是从第二电极延伸的。

简要示出了无涂层部11、12的高度变化的模式。即，根据切割截面的位置的不同，无涂层部11、12的高度可以不规则地变化。作为一例，如果梯形分切片93a的侧面部分被切割，则截面中的无涂层部的高度比分切片93a的高度低。因此，应该理解为示出电极组件100的截面的附图中示出的无涂层部11、12的高度对应于包含在各卷取模式中的无涂层部的高度的平均值。

如图24示出，无涂层部11、12可以从电极组件100的外周侧向芯体侧弯折。在图23中，以虚线框表示了弯折的部分101。当无涂层部11、12被弯折时，在半径方向相邻的多个分切片彼此重叠多层，从而在电极组件100的上部和下部形成弯折表面102。这时，芯体侧无涂层部(图22的93')因高度较低所以不会弯折，在最里面弯折的分切片的高度h与通过没有分切片结构的芯体侧无涂层部93'形成的卷取区域的半径方向长度r相同或更小。因此，位于电极组件100芯体的卷取中心孔C不会被弯折的多个分切片封闭。如果卷取中心孔C不被封闭，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，通过卷取中心孔C插入焊接工具，能够容易进行电极端子50与第一集电板40的焊接。

根据本发明实施例的圆筒形电池1的密封件的盖板30不具有极性。但是，第二集电板70连接在电池壳体20侧壁，所以电池壳体20的堵塞部20a的外表面具有与电极端子50相反的极性。因此，需要将多个电池单元串联以及/或者并联连接时，利用电池壳体20的堵塞部20a的外表面和电极端子50，在圆筒形电池1的上部可以进行母线连接等布线。由此，增加可搭载于同一空间的电池单元数量，能够提高能量密度。

下面，对于根据本发明的圆筒形电池中使用的正极活性物质的实施例进行说明。

在实施例中，“一次颗粒”表示利用扫描电子显微镜或者背向散射电子衍射图案分析仪(Electron Back Scatter Diffraction；EBSD)，在5000倍至20000倍的视野中观察时不存在外观粒界的颗粒单位。“一次颗粒的平均粒径”表示测量在扫描电子显微镜或者EBSD图像中观察到的多个一次颗粒的粒径之后计算的它们的算术平均值。

“二次颗粒”是多个一次颗粒凝聚形成的颗粒。在本发明中，为了与几十～几百个一次颗粒凝聚形成的现有的二次颗粒区分，将十个以下的一次颗粒凝聚的二次颗粒称为类似单颗粒。

在本发明中，“比表面积”是按照BET方法测量的，具体地，可以利用BEL Japan公司的BELSORP-mino II，根据液氮温度下(77K)的氮气吸附量算出。

在本发明中，“D_min”、“D₅₀”以及“D_max”是利用激光衍射法(laser diffractionmethod)测量的正极活性物质的体积累积分布的粒度值。具体地，D_min是在体积累积分布中呈现的最小颗粒尺寸，D₅₀是体积累积量为50％时的颗粒尺寸，D_max是在体积累积分布中呈现的最大颗粒尺寸。在正极活性物质为单颗粒的情况下，D₅₀表示一次颗粒的平均粒径。并且，在正极活性物质为类似单颗粒的情况下，D₅₀表示多个一次颗粒凝聚形成的颗粒的平均粒径。

对于上述体积累积分布的粒度值，例如可以在将正极活性物质分散在分散介质中后，导入销售中的激光衍射粒度测量装置(例如，Microtrac MT 3000)，将约28kHz的超声波以输出60W照射之后，得到体积累积粒度分布曲线图后测量。

在本发明中，“本质上以A构成(consist essentially of A)”表示包括A成分以及对于本发明的基本且新的特征不会带来实质性影响的未提及的多种任意成分。本发明的基本且新的特征包括制造电池时将颗粒开裂最小化、将因这种颗粒开裂产生的气体最小化、以及将内部裂纹的出现最小化中的至少一个。本领域技术人员能够认识到这些特性的物理影响。

本发明的发明人们为了开发出在实现高容量的同时具有良好的安全性的电化学元件用正极以及包括其的电化学元件而反复进行研究的结果发现，在作为正极活性物质单独使用以一个一次颗粒构成的单颗粒或者以十个以下的一次颗粒的凝聚体、即类似单颗粒形状的正极活性物质的情况下，能够大幅提高大型圆筒形电池的安全性。

根据一方面，正极包括正极集电体以及形成于上述正极集电体的至少一侧面上的正极活性物质层，上述正极活性物质层可以包括正极活性物质，可选地，可以包括导电材料以及/或者粘合剂。

正极可以构成为在长条状的正极集电体的至少一面或者两面形成有正极活性物质层的结构，上述正极活性物质层可以包括正极活性物质以及粘合剂。

具体地，上述正极按照如下方法制造，即在长条状的正极集电体的一面或者两面涂覆将正极活性物质、导电材料以及粘合剂分散在二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide，DMSO)、异丙醇(isopropyl alcohol)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、丙酮(acetone)、水等溶剂中制造的正极浆料，通过干燥工序去除正极浆料的溶剂，之后进行压延。另一方面，通过在涂覆上述正极浆料时在正极集电体的一部分区域、例如正极集电体的一端部不涂覆正极浆料的方法，可以制造包括无涂层部(未涂覆部)的正极。

在另一方面，上述正极活性物质包括单颗粒系活性物质颗粒。在一实施方式中，相对于上述正极活性物质100wt％，上述单颗粒系活性物质颗粒可以在90wt％以上、95wt％以上、98wt％以上或者99wt％以上。在具体的一实施方式中，上述正极活性物质仅以上述单颗粒系活性物质颗粒构成。

在本说明书中，上述单颗粒系活性物质颗粒表示包括单颗粒、类似单颗粒或者单颗粒以及类似单颗粒。上述单颗粒是以一个一次颗粒构成的颗粒，上述类似单颗粒是十个以下的一次颗粒的凝聚体。

以前通常是作为锂电池的正极活性物质，使用几十～几百个一次颗粒凝聚的球形二次颗粒。但是，根据这样的凝集有很多个一次颗粒的二次颗粒形状的正极活性物质，在制造正极时，存在在压延工序中容易出现多个一次颗粒掉落的颗粒开裂、在充电放电过程中在颗粒内部出现裂纹的问题。在出现正极活性物质的颗粒开裂或颗粒内部的裂纹的情况下，与电解液的接触面积变大，所以存在因与电解液的副反应产生的气体增加的问题。如果在圆筒形电池内部产生的气体增加，则电池内部的压力增大，存在发生电池爆炸的危险。尤其是，在增加圆筒形电池的体积的情况下，随着体积的增加，电池内部的活性物质量增加，由此气体产生量也明显增加，因此电池起火以及/或者爆炸的危险性也进一步增加。

相比之下，与几十～几百个一次颗粒凝聚的现有的二次颗粒形状的正极活性物质相比，以一个一次颗粒构成的单颗粒或十个以下的一次颗粒凝聚的类似单颗粒形状的单颗粒系活性物质颗粒的颗粒强度高，因此几乎不出现压延时的颗粒开裂。并且，单颗粒系活性物质颗粒中构成颗粒的一次颗粒的数量较少，所以在充电放电时多个一次颗粒的体积膨胀、收缩导致的变化较少，由此显著减少颗粒内部出现的裂纹。

因此，在如本发明使用单颗粒系活性物质颗粒的情况下，能够显著减少颗粒开裂以及内部裂纹的出现导致的气体产生量。由此，在适用于大型圆筒形电池的情况下能够实现良好的安全性。

另一方面，以包含在正极中的全部正极活性物质的重量为基准，上述单颗粒以及/或者类似单颗粒包含95wt％至100wt％，优选地包含98wt％至100wt％，更加优选地包含99wt％至100wt％，进一步优选地包含100wt％的量。

当单颗粒以及/或者类似单颗粒的含量满足上述范围时，在适用于大型电池时能够获得充分的安全性。这是因为在包含全部正极活性物质中超过5wt％的量的二次颗粒形状的正极活性物质的情况下，在制造电极以及充电放电时，由于从二次颗粒产生的微尘增加与电解液的副反应，从而降低抑制气体产生的效果，由此在适用于大型电池时有可能降低改善稳定性的效果。

另一方面，根据本发明的包含单颗粒以及/或者类似单颗粒的正极活性物质的D_min可以在1.0μm以上、1.1μm以上、1.15μm以上、1.2μm以上、1.25μm以上、1.3μm以上或者1.5μm以上。在正极活性物质的D_min小于1.0μm的情况下，在正极的压延工序，压印线的压力增加，容易出现颗粒开裂，降低热稳定性，从而在适用于大型圆筒形电池时无法充分确保热安全性。

另一方面，考虑到电阻以及输出特性，上述正极活性物质的D_min可以在3μm以下、2.5μm以下或者2μm以下。如果D_min过大，则颗粒内的锂离子扩散距离增加，电阻以及输出特性有可能下降。

例如，上述正极活性物质的D_min可以是1.0μm至3μm、1.0μm至2.5μm或者1.3μm至2.0μm。

另一方面，上述正极活性物质的D₅₀可以是5μm以下、4μm以下或者3μm以下，例如可以是0.5μm至5μm，优选为1μm至5μm，更加优选为2μm至5μm。

单颗粒以及/或者类似单颗粒形状的正极活性物质的、在颗粒内部成为锂离子的扩散路径的多个一次颗粒之间的界面较少，所以与二次颗粒形状的正极活性物质相比，锂移动性较差，由此存在电阻增加的问题。这种的电阻的增加随着颗粒尺寸的增大而变得更加严重，如果电阻增加，则对容量以及输出特性带来不良影响。因此，通过将正极活性物质的D₅₀调节在5μm以下，将正极活性物质颗粒内部中的锂离子扩散距离最小化，从而能够抑制电阻增加。

并且，上述正极活性物质的D_max可以是12μm至17μm，优选为12μm至16μm，更加优选为12μm至15μm。当正极活性物质的D_max满足上述范围时，呈现出更加良好的电阻特性以及容量特性。当正极活性物质的D_max过大时，是多个单颗粒之间出现了凝聚的情况，凝聚的颗粒内部中的锂移动路径变长，锂移动性下降，由此有可能增加电阻。另一方面，当正极活性物质的D_max过小时，是进行了过度的压碎工序的情况，由于过度的压碎，D_min有可能变得小于1μm，所以在压延时引发颗粒开裂，有可能降低热稳定性。

另一方面，上述正极活性物质的以下面的数学式(1)表示的粒度分布(PSD，Particle Size Distribution)在3以下，优选为2至3，更加优选为2.3至3。

数学式(1)：粒度分布(PSD)＝(D_max–D_min)/D₅₀

当正极活性物质具有如上所述的粒度分布时，能够恰当地维持正极的电极密度，能够有效地抑制颗粒开裂以及电阻增加。

另一方面，上述正极活性物质的一次颗粒的平均粒径可以在5μm以下、4μm以下、3μm以下、或者2μm以下，例如可以是0.5μm至5μm，优选为1μm至5μm，更加优选为2μm至5μm。当一次颗粒的平均粒径满足上述范围的情况下，能够形成电化学特性良好的单颗粒以及/或者类似单颗粒形状的正极活性物质。如果一次颗粒的平均粒径过小，则形成正极活性物质的一次颗粒的凝聚数量增多，在压延时，抑制颗粒开裂效果下降，如果一次颗粒的平均粒径过大，则一次颗粒内部中的锂扩散路径变长，电阻增加，有可能降低输出特性。

在本发明中，优选地，上述正极活性物质具有单峰粒度分布。以前为了提高正极活性物质层的电极密度，大部分使用了将平均粒径较大的大粒径正极活性物质和平均粒径较小的小粒径正极活性物质混合使用的双峰正极活性物质。但是，如果单颗粒或者类似单颗粒形状的正极活性物质的粒径增加，则锂移动路径变长，显著增加电阻，所以在混合使用大粒径颗粒的情况下，有可能出现容量以及输出特性下降的问题。因此，在本发明中，使用具有单峰分布的正极活性物质，从而能够将电阻增加最小化。

另一方面，上述正极活性物质可以包含锂镍系氧化物，具体地，以过渡金属整体摩尔数为基准，可以包含包括80摩尔％以上的Ni的锂镍系氧化物。优选地，上述锂镍系氧化物可以包含80摩尔％以上且小于100摩尔％、82摩尔％以上且小于100摩尔％、或者83摩尔％以上且小于100摩尔％的Ni。在使用如上所述Ni含量较高的锂镍系氧化物的情况下，能够实现高容量。

更加具体地，上述正极活性物质可以包含下面的【化学式1】表示的锂镍系氧化物。

【化学式1】

Li_aNi_bCo_cM¹ _dM² _eO₂

在上述化学式1中，M¹可以是Mn、Al或者它们的组合，优选为Mn或者Mn以及Al。

上述M²可以是选自由Zr、W、Y、Ba、Ca、Ti、Mg、Ta以及Nb构成的群的一种以上，优选地可以是选自由Zr、Y、Mg以及Ti构成的群的一种以上，更加优选地可以是Zr、Y或者它们的组合。M2元素并不是必须包含的，但是在包含恰当的量的情况下，可以起到促进烧制时的颗粒生长、提高结晶结构稳定性的作用。

上述a表示锂镍系氧化物内的锂摩尔比，可以是0.8≤a≤1.2、0.85≤a≤1.15或者0.9≤a≤1.2。在锂的摩尔比满足上述范围时，能够稳定地形成锂镍系氧化物的结晶结构。

上述b表示锂镍系氧化物内除了锂之外的整体金属中的镍的摩尔比，可以是0.8≤b<1、0.82≤b<1、0.83≤b<1、0.85≤b<1、0.88≤b<1或者0.90≤b<1。当镍的摩尔比满足上述范围时，呈现出高的能量密度，可以实现高容量。

上述c表示锂镍系氧化物内的除了锂之外的整体金属中的钴的摩尔比，可以是0<c<0.2、0<c<0.18、0.01≤c≤0.17、0.01≤c≤0.15、0.01≤c≤0.12或者0.01≤c≤0.10。当钴的摩尔比满足上述范围时，能够实现良好的电阻特性以及输出特性。

上述d表示锂镍系氧化物内的除了锂之外的整体金属中的M¹元素的摩尔比，可以是0<d<0.2、0<d<0.18、0.01≤d≤0.17、0.01≤d≤0.15、0.01≤d≤0.12或者0.01≤d≤0.10。当M¹元素的摩尔比满足上述范围时，呈现出良好的正极活性物质的结构稳定性。

上述e表示锂镍系氧化物内的除了锂之外的整体金属中的M²元素的摩尔比，可以是0≤e≤0.1或者0≤e≤0.05。

另一方面，根据本发明正极活性物质根据需要还可以包括涂层，涂层在上述锂镍系氧化物颗粒表面包含选自由Al、Ti、W、B、F、P、Mg、Ni、Co、Fe、Cr、V、Cu、Ca、Zn、Zr、Nb。Mo、Sr、Sb、Bi、Si以及S构成的群的一种以上的涂覆元素。优选地，上述涂覆元素可以是Al、B、Co或者它们的组合。

在锂镍系氧化物颗粒表面存在涂层的情况下，通过涂层抑制电解质与锂镍系氧化物的接触，由此可以获得减少与电解质的副反应导致的过渡金属的溶出或气体产生的效果。

相对于正极活性物质层总重量，可以包含80wt％至99wt％的上述正极活性物质，优选地包含85wt％至99wt％，更加优选的包含90wt％至99wt％。

另一方面，作为上述正极集电体，可以使用在本技术领域使用的各种正极集电体。例如，作为上述正极集电体，可以使用不锈钢、铝、镍、钛、烧制碳或者在铝或不锈钢表面以碳、镍、钛、银等进行表面处理的等。上述正极集电体通常可以具有3μm至500μm的厚度，可以在上述正极集电体表面上形成细微的凹凸，从而提高正极活性物质的粘贴力。上述正极集电体可以以例如薄膜、片材、箔材、网格、多孔质体、发泡体、无纺布体等各种形状使用。

另一方面，在本发明的一实施方式中，上述多个单颗粒系活性物质颗粒全部或者一部分可以具有颗粒表面被覆有导电性涂层的核壳(Core-shell)结构。上述导电性涂层可以覆盖颗粒的至少一部分或者全部。上述导电性涂层包括导电性纳米物质。

上述单颗粒系活性物质颗粒的电阻比现有的二次颗粒形状的正极活性物质高，与导电材料的接触面积小，所以存在导电率下降的问题。为了改善导电率而投入过多的导电材料的情况下，在正极浆料内出现凝聚，从而增加黏度，由此出现涂覆性下降的问题。因此，为了实现顺利的涂覆性，需要减少固态粉含量，降低正极浆料的黏度，但是，如果正极浆料内的固态粉含量减少，则活性物质含量减少，从而有可能降低容量特性。本发明为了解决这种问题，将导电性纳米物质涂覆在单颗粒系活性物质颗粒表面，从而即使在正极浆料中不添加额外的导电材料，也能够实现良好的导电性。

在本发明的一实施方式中，当使用在上述单颗粒系活性物质颗粒表面涂覆了导电性纳米物质的正极活性物质时，上述正极活性物质层可以在除了导电性涂层之外的部分不使用导电材料。这样，无需额外使用引起正极浆料的凝聚的导电材料，所以能够降低正极浆料的黏度，增加固态粉含量，并且能够获得改善电极涂覆工序性以及电极粘贴力的效果。

在本发明中，对于上述导电性纳米物质的种类不加以特别限定，只要是具有纳米尺寸的大小从而顺利地涂覆于颗粒上，并且具有导电性的物质即可。例如，上述导电性纳米物质可以是碳纳米管、碳纳米颗粒等。

上述导电性纳米物质可以具有各种形状，例如可以是球状、鳞片状或者纤维状等。

另一方面，上述导电性涂层可以通过将作为芯体部的单颗粒系活性物质颗粒和导电性纳米物质混合之后进行热处理的方法形成。这时，上述混合可以通过固相混合或者液相混合实现。

在本发明的一实施方式中，上述正极活性物质层包括鳞片状石墨。当作为正极活性物质使用上述单颗粒系活性物质时，如果正极活性物质层包括鳞片状石墨，则在压延正极活性物质层的情况下，上述鳞片状石墨向上述正极活性物质提供滑动效果，从而能够提高电极的压延特性，将电极空隙率降低至目标水平。由此，适用根据本发明的正极的电池能够改善稳定性、初期电阻特性以及充电放电效率。

在本发明的一实施方式中，相对于上述正极活性物质层100wt％，可以包含0.1wt％至5wt％的上述鳞片状石墨，优选地可以包含0.1wt％至3wt％。

当鳞片状石墨的含量满足上述范围时，改善正极压延特性，能够实现良好的电极密度。如果鳞片状石墨含量过少，则改善压延特性的效果微乎其微，如果过多，则有可能引起浆料黏度的上升以及稳定性的下降，通过与导电材料的结合，电极均匀性下降，从而有可能增加电阻。

另一方面，在本发明中使用的鳞片状石墨的平均粒径可以是1μm至20μm、优选为2μm至10μm、更加优选为3μm至5μm，但是并不限定于此。如果鳞片状石墨的大小过小，则难以实现期望的空隙率，降低电流密度，从而有可能减低容量。这时，上述鳞片状石墨的平均粒径可以通过激光衍射法(ISO 13320)测量。

并且，上述鳞片状石墨的纵横比可以是0.1至500，优选为1至100，更加优选为1至30。当鳞片状石墨的纵横比满足上述范围的情况下，改善导电性，得到降低电极电阻的效果。

并且，上述鳞片状石墨的密度可以是2.0g/cm³至2.5g/cm³，优选为2.1g/cm³至2.4g/cm³，更加优选为2.2g/cm³至2.3g/cm³。

另一方面，在本发明中，上述正极活性物质层的空隙率可以是15％至23％，优选为17％至23％，更加优选为18％至23％。当正极活性物质层的空隙率满足上述范围时，增加电极密度，能够实现良好的容量，并且减少电阻。如果空隙率过低，则电解液浸渍性下降，从而有可能因未浸渍在电解液中而出现锂析出，如果过高，则电极之间的接触不佳，从而增加电阻，减少能量密度，所以容量改善效果微乎其微。

上述正极活性物质层的空隙率数值可通过i)上述正极活性物质包含单颗粒系活性物质颗粒的方法和ii)上述正极活性物质中添加鳞片状石墨的方法达到。

在实现正极活性物质层的加载量相对高的高载量电极时，如本发明，使用单颗粒或者类似单颗粒形状的正极活性物质时，与现有的二次颗粒形状的正极活性物质相比，显著减少压延时的活性物质的颗粒开裂，减少正极集电体(Al Foil)的受损，所以可以以相对高的压印线压力进行压延，从而能够将正极活性物质层的空隙率减少到如上所述的数值范围，提高能量密度。

并且，在如本发明在正极活性物质层包含鳞片状石墨的情况下，压延时上述鳞片状石墨提供滑动效果，能够填充上述正极活性物质层的空隙，所以正极活性物质层的空隙率能够减少到如上所述的数值范围。

并且，上述正极的加载量可以是570mg/25cm²以上，优选为600mg/25cm²至800g/25m²，更加优选为600mg/25cm²至750mg/25cm²。具体地，根据本发明的锂二次电池，通过适用单颗粒以及/或者类似单颗粒正极活性物质以及鳞片状石墨，提高了电极的压延特性，所以上述正极的加载量能够确保在相对高水平，由此能够实现高容量特性。

在本发明的一实施方式中，上述正极活性物质层还可以包括导电材料。上述导电材料是为了对电极赋予导电性而使用的，只要是在电池内部不引起化学变化并且具有导电性的材料，则均可以使用，不受特别限制。作为具体例子，可以例举天然石墨或人造石墨等石墨；碳黑、乙炔炭黑、科琴炭黑、槽法炭黑、炉法炭黑、灯黑、夏黑、碳纤维、碳纳米管等碳系物质；铜、镍、铝、银等金属粉末或者金属纤维；氧化锌、钛酸钾等导电性晶须；氧化钛等导电性金属氧化物；或者聚亚苯基衍生物等导电性高分子等，可以单独使用其中的一种或者可以使用两种以上的混合物。通常，相对于正极活性物质层总重量，上述导电材料可以包含1wt％至30wt％，优选地包含1wt％至20wt％，更加优选地包含1wt％至10wt％。

在本发明的具体的一实施方式中，上述导电材料可以包括碳纳米管。

在本发明的一实施方式中，上述正极活性物质作为导电材料可以包括比表面积高且墙壁数量(Wall number)小的多壁碳纳米管。上述多壁碳纳米管可以包含导电材料100wt％中的50wt％以上、70wt％以上、90wt％以上或者99wt％以上。在本发明的具体的一实施例中，上述导电材料仅以上述多壁碳纳米管构成。

在本发明中，上述多壁碳纳米管的BET比表面积为300m²/g至500m²/g。为了将其与现有技术区分，成为“新型CNT”。

以前通常使用的碳纳米管(现有CNT)的BET比表面积小于300m²/g。在本发明中使用的新型CNT(图25)和现有CNT(图26)的扫描电子显微镜图像以及物性的对比结果(图27)如下。

通过上述SEM图像可以得知，适用于本发明的新型CNT是束状类型，并且是多壁(multiwall)结构，与现有CNT相比，BET高，Wall数以及直径小。

在使用二次颗粒形状的正极活性物质的情况下，即使按照0.4wt％～0.6wt％水平使用现有CNT，也能够实现充分的导电性。但是，单颗粒或者类似单颗粒正极活性物质的电阻比现有的二次颗粒形状的正极活性物质高，与导电材料的接触面积小，导电率下降，所以为了使用BET比表面积小于300m²/g的现有CNT实现充分的导电性，导电材料含量需要在0.9wt％以上。

图28至图31是示出作为正极活性物质采用单颗粒或者类似单颗粒的情况下，不同导电材料比例的面电阻以及高温寿命特性的曲线图。

通过上述曲线图可以得知，在作为正极活性物质采用单颗粒或者类似单颗粒的情况下，与采用现有的二次颗粒形状的正极活性物质的情况相比，需要增加导电材料的使用量。

但是，如果碳纳米管的含量增加到0.9wt％以上，则在正极浆料内出现凝聚，黏度增加，由此涂覆性下降。因此，为了实现圆满的涂覆性，需要减少正极浆料内的固态粉含量，降低正极浆料的黏度，但是如果正极浆料内的固态粉含量减少，则活性物质的含量减少，存在容量特性下降的问题。

本发明的发明人们为了解决这样的问题反复进行研究的结果发现，在使用作为单颗粒系活性物质颗粒的正极活性物质的同时作为导电材料采用BET比表面积为300m²/g至500m²/g的碳纳米管的情况下，仅靠相对少量的碳纳米管也能够确保充分的导电性，由此即使将正极浆料的固态粉含量形成为70wt％～80wt％程度的高水平，也能够将浆料黏度维持在较低。

具体地，在本发明中使用的上述碳纳米管可以是BET比表面积为300m²/g至500m²/g、优选为300m²/g至450m²/g的多壁碳纳米管。当BET比表面积满足上述范围时，即使以少量的碳纳米管，也能够确保充分的导电性。

并且，上述碳纳米管可以是墙壁数量(wall number)为2至8、优选为2至6、更加优选为3～6的多壁碳纳米管。

并且，上述碳纳米管的直径可以是1nm～8nm，优选为3nm～8nm，更加优选为3nm～6nm。

相对于正极活性物质层总重量，上述碳纳米管可以包含0.7wt％以下，优选地包含0.3wt％至0.7wt％，更加优选地包含0.4wt％至0.6wt％。当碳纳米管的含量满足上述范围时，能够实现充分的导电性，将正极浆料内的固态粉含量维持在高水平，从而在正极活性物质层内可以将正极活性物质的含量形成为较高，由此能够实现良好的容量特性。

图32示出的表格示出了适用BET比表面积为300m²/g至500m²/g的碳纳米管(新型CNT)的情况和适用BET为200m²/g以上且小于300m²/g的碳纳米管(现有CNT)的情况的正极浆料的固态粉含量和黏度以及MP涂层和MP界面层中的电阻值的对比结果。通过上述表格可以得知，在适用新型CNT的情况下，与现有CNT相比，即使在正极浆料的固态粉含量更高的情况下也呈现出更低的黏度，导电性也良好。

上述粘合剂起到提高多个正极活性物质颗粒之间的粘贴以及正极活性物质与正极集电体的粘贴力的作用，作为具体例子，可以例举聚偏氟乙烯(PVDF)、聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)(PVDF-co-HFP)、聚乙烯醇、聚丙烯腈(polyacrylonitrile)、羧基甲纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、三元乙丙橡胶(EPDM rubber)、磺化EPDM、丁苯橡胶(SBR)、氟橡胶、或者它们的各种共聚物等，可以单独使用其中的一种或者可以使用两种以上的混合物。相对于正极活性物质层总重量，上述粘合剂可以包含1wt％至30wt％，优选地包含1wt％至20wt％，更加优选地包含1wt％至10wt％。

本发明的又一方面涉及包括上述正极的电极组件以及包括其的电池。上述电极组件包括负极以及正极，上述正极具有如上所述的结构特征。

上述电极组件例如可以以分离膜夹在负极与正极之间的状态层叠从而形成堆叠式或者堆叠/折叠的结构体，或者卷取形成凝胶卷结构体。而且，当形成凝胶卷结构体时，为了防止负极与正极彼此相接，在外侧追加配置分离膜。

上述负极包括负极集电体；以及形成于上述负极集电体的至少一侧面上的负极活性物质层。上述负极可以构成为在长条状的负极集电体的一面或者两面形成有负极活性物质层的结构，上述负极活性物质层可以包括负极活性物质、导电材料以及粘合剂。

具体地，上述负极按照如下方法制造，即在长条状的负极集电体的一面或者两面涂覆将负极活性物质、导电材料以及粘合剂分散在二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide，DMSO)、异丙醇(isopropyl alcohol)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、丙酮(acetone)、水等溶剂中制造的负极浆料，通过干燥工序去除负极浆料的溶剂，之后进行压延。通过在涂覆上述负极浆料时在负极集电体的一部分区域、例如负极集电体的一端部不涂覆负极浆料的方法，可以制造包括无涂层部的负极。

上述负极活性物质可以使用可进行锂的可逆插入以及脱嵌的化合物。作为负极活性物质的具体例子有人造石墨、天然石墨、石墨化碳纤维、非晶质碳等碳质材料；Si、Si-Me合金(其中，Me是选自由Al、Sn、Mg、Cu、Fe、Pb、Zn、Mn、Cr、Ti以及Ni构成的群的一种以上)、SiO_y(其中，0<y<2)、Si-C复合体等硅系物质；锂金属薄膜；Sn、Al等可与锂合金化的金属物质；等，可以使用其中的任意一个或者两个以上的混合物。

在本发明中，上述负极可以包括硅系负极活性物质。上述硅系负极活性物质可以是Si、Si-Me合金(其中，Me是选自由Al、Sn、Mg、Cu、Fe、Pb、Zn、Mn、Cr、Ti以及Ni构成的群的一种以上)、SiO_y(其中，0<y<2)、Si-C复合体或者它们的组合，优选为SiO_y(其中，0<y<2)。硅系负极活性物质具有高的理论容量，所以在包含硅系负极活性物质的情况下，能够提高容量特性。

上述硅系负极活性物质可以是涂覆有M^b金属的物质，这时，上述M^b金属可以是一族金属元素、二族金属元素，具体地，可以是Li、Mg等。具体地，上述硅系负极活性物质可以是涂覆有M^b金属的Si、SiO_y(其中，0<y<2)、Si-C复合体等。在涂覆有金属的硅系负极活性物质，由于涂覆元素活性物质容量下降一点，但是具有较高的效率，所以能够实现高能量密度。

图56是示出了在将硅系负极活性物质和碳系负极活性物质的混合物用作负极活性物质的电池中，根据硅系负极活性物质的含量和是否涂覆硅系负极活性物质的能量密度变化的曲线图。

在图56中，Low efficiency SiO表示未涂覆SiO，Ultra-High efficiency SiO表示涂覆有Mg/Li的SiO。通过图56可以得知，随着在整体负极活性物质中的硅系负极活性物质的含量的增加，能量密度也提高。并且，可以得知随着硅系负极活性物质中的被涂覆的硅系负极活性物质的比例增加，能量密度的改善效果更加优秀。

上述硅系负极活性物质在颗粒表面还可以包括碳涂层。这时，以硅系负极活性物质总重量为基准，上述碳涂覆量可以在20wt％以下，优选为1～20wt％。上述碳涂层可以通过干式涂覆、湿式涂覆、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)等方式形成。

在本发明的一实施方式中，上述硅系负极活性物质可以具有1000～4000mAh/g的容量，初期效率可以是60～95％左右。

在本发明的又一其它实施方式中，上述硅系负极活性物质的D₅₀可以是3um至8um，D_min～D_max可以包括在0.5um～30um的范围。

上述负极根据需要作为负极活性物质还可以包括碳系负极活性物质。上述碳系负极活性物质可以是例如人造石墨、天然石墨、石墨化碳纤维、非晶质碳、软碳(softcarbon)、硬碳(hard carbon)等，但是并不限定于此。

在作为负极活性物质使用硅系负极活性物质和碳系负极活性物质的混合物的情况下，上述硅系负极活性物质以及碳系负极活性物质的混合比可以是按照重量比例的1：99至20：80，优选为1：99至15：85，更加优选为1：99至10：90。

相对于负极活性物质层总重量，上述负极活性物质可以包含80wt％至99wt％，优选地包含85wt％至99wt％，更加优选地包含90wt％至99wt％。

根据需要，上述负极活性物质还可以包括选自锂金属以及如Sn、Al等可与锂合金化的金属物质中的一种以上。

作为上述负极集电体可以使用在本技术领域通常使用的负极集电体。例如，可以使用铜、不锈钢、铝、镍、钛、烧制碳、在铜或不锈钢表面以碳、镍、钛、银等进行表面处理的、铝-镉合金等。上述负极集电体通常可以具有3μm至500μm的厚度，与正极集电体相同地，可以在上述集电体表面上形成细微的凹凸，从而增强负极活性物质的结合力。例如负极集电体可以以薄膜、片材、箔材、网格、多孔质体、发泡体、无纺布体等各种形状使用。

上述导电材料是为了对负极赋予导电性而使用的，只要是在电池内部不引起化学变化并且具有导电性的材料，则均可以使用，不受特别限制。作为具体导电材料的导电材料的例子，可以例举天然石墨或人造石墨等石墨；碳黑、乙炔炭黑、科琴炭黑、槽法炭黑、炉法炭黑、灯黑、夏黑、碳纤维、碳纳米管等碳系物质；铜、镍、铝、银等金属粉末或者金属纤维；氧化锌、钛酸钾等导电性晶须；氧化钛等导电性金属氧化物；或者聚亚苯基衍生物等导电性高分子等，可以单独使用其中的一种或者可以使用两种以上的混合物。通常，相对于负极活性物质层总重量，上述导电材料可以包含1wt％至30wt％，优选地包含1wt％至20wt％，更加优选地包含1wt％至10wt％。

上述粘合剂起到提高多个负极活性物质颗粒之间的粘贴以及负极活性物质与负极集电体的粘贴力的作用，作为具体的粘合剂的例子，可以例举聚偏氟乙烯(PVDF)、聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)(PVDF-co-HFP)、聚乙烯醇、聚丙烯腈(polyacrylonitrile)、羧基甲纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、三元乙丙橡胶(EPDM rubber)、磺化EPDM、丁苯橡胶(SBR)、氟橡胶、或者它们的各种共聚物等，可以单独使用其中的一种或者可以使用两种以上的混合物。相对于负极活性物质层总重量，上述粘合剂可以包含1wt％至30wt％，优选地包含1wt％至20wt％，更加优选地包含1wt％至10wt％。

上述电极组件还包括分离膜，上述分离膜以夹在负极与正极之间的方式配置在电极组件内。上述分离膜用于分开负极与正极，并且提供锂离子的移动通道，只要是通常在锂电池内被用作分离器的分离膜均可以使用，不受特别限制。

作为上述分离膜可以使用多孔性高分子膜，例如可以使用以乙烯均聚物、丙烯均聚物、乙烯/丁烯共聚物、乙烯/己烯共聚物以及乙烯/甲基丙烯酸共聚物等聚烯烃系高分子制造的多孔性高分子膜或者它们的两层以上的层叠结构体。还可以使用通常的多孔质无纺布、例如高熔点的玻璃纤维、聚乙烯对苯二甲酸酯纤维等构成的无纺布。为了确保耐热性或者机械强度，还可以使用包含陶瓷成分或者高分子物质的涂层分离膜。

本发明的又一其它方面涉及包括上述电极组件的电池。上述电池在电池箱内一同收纳有电极组件和电解液，作为上述电池箱可以不受任何限制地适当地选择袋形式或金属罐式等本技术领域通常使用的方式。

作为在本发明中使用的电解质可以使用可用于锂电池的各种电解质，例如有机类液体电解质、无机类液体电解质、固体高分子电解质、凝胶状高分子电解质、固体无机电解质、熔融型无机电解质等，对其种类不加以特别限定。

具体地，上述电解质可以包括有机溶剂以及锂盐。

作为上述有机溶剂，只要是能够起到参与电池的电化学反应的多个离子可移动的介质作用的溶剂，均可以使用，不受任何限制。具体地，作为上述有机溶剂可以使用乙酸甲酯(methyl acetate)、乙酸乙酯(ethyl acetate)、γ-丁内酯(γ-butyrolactone)、ε-己内酯(ε-caprolactone)等酯类溶剂；正丁醚(dibutyl ether)或者四氢呋喃tetrahydrofuran等醚类溶剂；环己酮(cyclohexanone)等酮类溶剂；苯(benzene)、氟苯(fluorobenzene)等芳香族烃类溶剂；碳酸二甲酯(dimethylcarbonate，DMC)、碳酸二乙酯(diethylcarbonate，DEC)、碳酸甲乙酯(methylethylcarbonate，MEC)、碳酸乙甲酯(ethylmethylcarbonate，EMC)、碳酸乙烯酯(ethylene carbonate，EC)、碳酸丙烯酯(propylene carbonate，PC)等碳酸酯类溶剂；乙醇、异丙醇等醇类溶剂；R-CN(R是C2至C20的直链状、支链状或者环状结构的烃基，可以包括双键芳香环或者醚键)等腈类；二甲基甲酰胺等胺类；1,3-二氧戊烷等二氧戊烷类；或者环丁砜(sulfolane)类等。其中，优选为碳酸酯类溶剂，更加优选为具有能够提高电池的充电放电性能的高离子传导率以及高介电常数的环状碳酸酯(例如，碳酸乙烯酯或者碳酸丙烯酯等)和低黏度的线性碳酸酯类化合物(例如，碳酸乙甲酯、碳酸二甲酯或者碳酸二乙酯等)的混合物。

作为上述锂盐，只要是能够提供用于锂电池中的锂离子的化合物，均可使用，不受任何限制。具体地，上述锂沿可以使用LiPF₆、LiClO₄、LiAsF₆、LiBF₄、LiSbF₆、LiAl0₄、LiAlCl₄、LiCF₃SO₃、LiC₄F₉SO₃、LiN(C₂F₅SO₃)₂、LiN(C₂F₅SO₂)₂、LiN(CF₃SO₂)₂、LiCl、LiI、或者LiB(C₂O₄)₂等。理想的上述锂盐的浓度在0.1M至5.0M范围内，优选为在0.1M至3.0M范围内。如果锂盐的浓度包含在上述范围内，则电解质具有恰当的传导率以及黏度，所以能够呈现出良好的电解质性能，锂离子能够高效移动。

在上述电解质中，除了上述电解质的构成成分之外，以提高电池使用寿命特性、抑制电池容量的减少、提高电池放电容量等为目的，还可以进一步包括添加剂。例如，作为上述添加剂可以单独或者混合使用双氟碳酸乙烯酯等卤代烯烃(haloalkylene)碳酸酯类化合物、吡啶、亚磷酸三乙酯、三乙醇胺、环状醚、乙二胺、n-甘醇二甲醚(glyme)、六甲基磷酰三胺、硝基苯衍生物、硫磺、醌亚胺染料、N-取代恶唑烷酮、N,N-取代咪唑烷、乙二醇二烃基醚(ethylene glycol dialkylether)、铵盐、吡咯、二甲氧基乙醇或者三氯化铝等，但是并不限定于此。相对于电解质总重量，上述添加剂可以包含0.1wt％至10wt％，优选地包含0.1wt％至5wt％。

在本发明的又一其它实施方式中，上述正极可以包括正极活性物质的加载量比相邻区域少的载量减少部。如果正极具有这样的结构，则在无需担心锂析出的情况下能够增加正极活性物质部的区间。由此，能够提高电极组件的能量密度。

最近为了实现高能量密度以及降低费用，向增加电池尺寸的方向进行研发。根据电池尺寸，随着能量的增加，每个电池的电阻应该减少。为了减少电阻，可以采用将电极的集电体用作电极极耳的方式，而不是在电极粘贴电极极耳的方式。这时，由于在电极集电体上涂覆电极浆料的电极制造工序的特征，涂覆有负极浆料的负极活性物质部和负极集电体的边界部分出现加载量减少的部分。考虑到N/P ratio时，与上述加载量减少的部分面对的正极活性物质部有可能出现金属锂的析出。其中，N/P ratio是鉴于负极的面积以及每单位质量的容量算出的负极的容量除以鉴于正极的面积以及每单位质量的容量得到的正极的容量的值，通常具有1以上的值。即，制造成使得负极的容量较多。作为参考，如果N/P ratio达不到1，则进行充电放电时，金属锂容易析出，这将成为进行高倍率充电放电时急剧恶化电池安全性的原因。换言之，N/Pratio对电池的安全性以及容量带来重大影响。如上所述，鉴于金属锂的析出的顾虑，可以使得正极活性物质部位于与负极的加载量减少部分面对的正极部分。这成为无法加大电池的能量密度的原因。为此，本发明通过扩大正极活性物质部的区间改善能量密度。

图52是示出根据本发明一实施例的电极组件的图，图53是示出沿图52的切割线A-A'切割的截面的剖面图。

参照图44以及图45，根据本发明一实施例的电极组件300包括负极400、正极500以及分离膜600。分离膜600位于负极400与正极500之间。负极400、正极500以及分离膜600一同被卷取从而形成凝胶卷结构体300S。其中，凝胶卷结构体300S是指负极400、正极500以及分离膜600被卷取而形成的结构体。而且，为了防止在形成了凝胶卷结构体300S时负极400与正极500彼此相接，优选地，在外侧追加配置分离膜600。

负极400包括负极集电体410以及在负极集电体410上涂覆负极活性物质形成的负极活性物质部420。尤其是，如图所示，可以在负极集电体410的两面均涂覆负极活性物质从而形成负极活性物质部420。并且，负极集电体410中未涂覆负极活性物质的负极无涂层部430在第一方向d1延伸。负极无涂层部430沿卷取的负极400的一端部连续。并且，负极无涂层部430在第一方向d1延伸到比分离膜600更长。由此，在凝胶卷结构体300S的第一方向的一端部可以露出负极无涂层部430。

正极500包括正极集电体510以及在正极集电体510上涂覆正极活性物质形成的正极活性物质部520。尤其是，如图所示，可以在正极集电体510的两面均涂覆正极活性物质从而形成正极活性物质部520。并且，正极集电体510中未涂覆正极活性物质的正极无涂层部530在第二方向d2延伸。正极无涂层部530沿卷取的正极500的一端部连续。并且，正极无涂层部530在第二方向d2延伸到比分离膜600更长。由此，在凝胶卷结构体300S的第二方向的一端部可以露出正极无涂层部530。

其中，第一方向d1和第二方向d2是彼此相对的方向。并且，第一方向d1和第二方向d2可以是与凝胶卷结构体300S的高度方向平行的方向。

根据本实施例的电极组件300是为了降低电阻，将负极集电体410的负极无涂层部430和正极集电体510的正极无涂层部530本身用作电极极耳的形状，而不是粘贴其它的电极极耳的形状。

虽然在附图中未示出，负极无涂层部430以及/或者正极无涂层部530可以具有与上述说明的电极的无涂层部的结构实质上相同的结构。

在一实施方式中，正极活性物质部520包括正极活性物质的加载量比相邻区域少的载量减少部500D，载量减少部500D位于正极500的第一方向d1的一端部。并且，更加具体地，载量减少部500D的上述正极活性物质的加载量可以随着朝向第一方向d1逐渐减少。

其中，加载量表示每单位面积的活性物质的涂覆量。加载量较多的部分是每单位面积上涂覆有较多的负极活性物质或者正极活性物质，从而负极活性物质部或者正极活性物质部的厚度可以相对厚。加载量较少的部分是每单位面积上涂覆有较少的负极活性物质或者正极活性物质，从而负极活性物质部或者正极活性物质部的厚度可以相对薄。

可以涂覆包含活性物质的浆料形成活性物质部，在这种工序中，无涂层部与活性物质部之间有可能形成加载量逐渐减少的边界部。

具体地，负极活性物质部420可以包括形成负极活性物质部420与负极无涂层部430之间的边界的负极边界部420B。负极边界部420B的加载量可以随着朝向负极无涂层部430所在的方向减少。

相同地，正极活性物质部520可以包括形成正极活性物质部520与正极无涂层部530之间的边界的正极边界部520B。正极边界部520B的加载量可以随着朝向正极无涂层部530所在的方向减少。

如上所述加载量逐渐减少的负极边界部420B或正极边界部520B在将包含活性物质的浆料涂覆于负极集电体410或正极集电体510的过程中自然出现。

这时，以垂直于第二方向d2的方向为基准，在对应于正极边界部520B的区域，正极活性物质的量可以比负极活性物质的量少。这是因为N/P ratio具有大于1的值，不会出现金属锂析出的问题等。

问题是对应于负极边界部420B区域。以垂直于第一方向d1的方向为基准，在对应于负极边界部420B的区域，负极活性物质的量可以比正极活性物质的量少。这是因为N/Pratio具有小于1的值，有可能出现金属锂析出的问题。

为此，在本实施例中，在正极500形成了载量减少部500D，以垂直于第一方向d1的方向为基准，负极活性物质部420可以位于与载量减少部500D对应的部分。更加具体地，以垂直于第一方向d1的方向为基准，负极边界部420B可以位于对应于载量减少部500D的部分。

在与加载量逐渐减少的负极边界部420B对应的位置设置正极活性物质的加载量比相邻区域少的载量减少部500D，从而能够在无需担心锂析出的情况下增加涂覆有正极活性物质的区间。尤其是，载量减少部500D可以具有上述正极活性物质的加载量随着朝向第一方向d1逐渐减少的形状，以便与加载量随着朝向负极无涂层部430所在方向逐渐减少的负极边界部420B的形状对应。因此，能够将形成有负极边界部420B的区域中的对于负极400与正极500的N/P ratio维持在高水平，从而能够防止锂析出。

下面，参照图46至图51，对根据本发明一实施例的电极组件的制造方法进行详细说明。

图46以及图47是示出按照本发明的一实施例制造负极的过程的图。具体地，图46是从上方观察负极极耳的平面图，图47是从正面观察图46的负极极耳的正面图。

参照图46以及图47，根据本发明一实施例的电极组件的制造方法包括以使得负极集电体410上涂覆有负极活性物质的负极活性物质部420和未涂覆负极活性物质的负极无涂层部430交替定位的方式制造负极极耳400S的步骤。

具体地，可以涂覆负极活性物质形成负极活性物质部420，使得沿第三方向d3连续。并且，沿垂直于第三方向d3的第四方向d4隔开涂覆区域，从而使得多个负极活性物质部420沿第四方向d4分开设置。即，可以以使负极无涂层部430位于多个负极活性物质部420之间的方式进行涂覆工序。

其中，第三方向d3和第四方向d4是为了以负极极耳400S为基准进行说明的方向，是与上述说明的凝胶卷结构体300S中的第一方向d1以及第二方向d2无关的方向。

之后，可以执行对负极无涂层部430和负极活性物质部420进行切开(Slitting)从而制造负极400的步骤。图48是示出根据本发明一实施例的负极的立体图。

参照图46至图48，如在图46以及图47中虚线表示的部分，可以对于负极无涂层部430和负极活性物质部420每一个沿与第三方向d3并列的方向执行切开。由此可以从负极极耳400S制造出多个如图48是示出的负极400。即，图48的负极400相当于对于图46以及图47的负极极耳400S进行切开制造出的多个负极中的一个。通过在负极极耳400S中分别切开出负极无涂层部430和负极活性物质部420，从而能够制造出负极无涂层部430向一侧延伸的负极400。

在形成负极活性物质部420时，可以将包含负极活性物质的浆料涂覆在负极集电体410上，在这种浆料的涂覆过程中，负极活性物质部420与负极无涂层部430之间的边界可以形成加载量随着朝向负极无涂层部430所在方向减少的负极边界部420B。

图49以及图50是示出按照本发明一实施例制造正极的工序的图。具体地，图49是从上方观察正极极耳的平面图，图50是从正面观察图49的正极极耳的正面图。

参照图49以及图50，根据本发明一实施例的电极组件的制造方法包括以使得正极集电体510上涂覆有正极活性物质的正极活性物质部520和未涂覆正极活性物质的正极无涂层部530交替定位的方式制造正极极耳500S的步骤。

具体地，可以涂覆正极活性物质形成正极活性物质部520，使得沿第三方向d3连续。并且，沿垂直于第三方向d3的第四方向d4调节涂覆间隔，从而使得多个正极活性物质部520分开设置。即，可以以使正极无涂层部530位于多个正极活性物质部520之间的方式进行涂覆工序。

其中，第三方向d3和第四方向d4是为了以正极极耳500S为基准进行说明的方向，是与上述说明的凝胶卷结构体300S中的第一方向d1以及第二方向d2无关的方向。

之后，可以执行对正极无涂层部530和正极活性物质部220进行切开从而制造正极500的步骤。图51是示出根据本发明一实施例的正极500的立体图。

参照图49至图51，如在图49以及图50中虚线表示的部分，可以对于正极无涂层部530和正极活性物质部520每一个沿与第三方向d3并列的方向执行切开。由此可以从正极极耳500S制造出多个如图51示出的正极500。即，图51的正极500相当于对于图49以及图50的正极极耳500S进行切开制造出的多个正极中的一个。通过在正极极耳500S中分别切开出正极无涂层部530和正极活性物质部520，从而能够制造出正极无涂层部530向一侧延伸的正极500。

在形成正极活性物质部520时，可以将包含正极活性物质的浆料涂覆在正极集电体510上，在这种浆料的涂覆过程中，正极活性物质部520与正极无涂层部530之间的边界可以形成加载量随着朝向正极无涂层部530所在方向减少的正极边界部520B。

一同参照图44、图48以及图51，可以接着执行将制造出的负极400以及正极500与分离膜600一同卷取从而形成凝胶卷结构体300S的步骤。这时，在凝胶卷结构体300S中，负极无涂层部430可以在第一方向d1上延伸到比分离膜600更长，正极无涂层部530可以在与第一方向d1相对的第二方向d2延伸到比分离膜600更长。

再次参照图49至图51，在根据本发明一实施例的电极组件的制造方法中，正极极耳500S包括上述正极活性物质的加载量比相邻区域少的载量减少区域500DA。对于形成载量减少区域500DA的方法，不加以特性限定，作为一例可以调节浆料的涂覆程度来形成。

在制造上述正极500的步骤，在正极活性物质部520中切开出载量减少区域500DA。切开出的载量减少区域500DA形成图44以及图45示出的凝胶卷结构体300S中正极活性物质的加载量比相邻区域少的载量减少部500D。

具体地，在形成于正极极耳500S的正极活性物质部520形成上述正极活性物质的加载量比相邻区域少的载量减少区域500DA。如图50示出，载量减少区域500DA可以形成在正极活性物质部520的中央。另一方面，载量减少区域500DA可以构成为上述正极活性物质的加载量随着朝向载量减少区域500DA的中央部500C逐渐减少，通过在制造上述正极500的步骤对载量减少区域500DA的中央部500C进行切开，从而可以形成根据本实施例的载量减少部500D。

即，在涂覆包含正极活性物质的浆料时形成载量减少区域500DA，并且对载量减少区域500DA的中央部500C进行切开，从而可以制造出多个形成有载量减少部500D的正极500。

参照图51，制造出的正极500的一端部可以形成有载量减少部500D，与上述一端部面对的上述正极500的另一端部可以形成有正极无涂层部530。

参照图44以及图45，当卷取这种正极500形成凝胶卷结构体300S时，载量减少部500D可以位于正极500的第一方向d1的一端部，正极无涂层部530位于正极500的第二方向d2的一端部。

并且，通过对于载量减少区域500DA的中央部500C进行切开，载量减少部500D的正极活性物质的加载量可以随着朝向第一方向d1逐渐减少。

并且，在凝胶卷结构体300S中，以垂直于第一方向d1的方向为基准，负极活性物质部420可以位于对应于载量减少部500D的部分。更加具体地，在凝胶卷结构体300S中，以垂直于第一方向d1的方向为基准，负极边界部420B可以位于对应于载量减少部500D的部分。

关于载量减少部500D与负极边界部420B之间的对应的位置关系，与上述说明重复，所以省略说明。

下面，参照图52至图55，对根据本发明对比例的电极组件进行说明，说明根据本实施例的电极组件所具有的、相比于根据对比例的电极组件的优点。

图52是示出根据本发明对比例的电极组件的图。图53是示出沿图52的切割线B-B'切割的截面的剖面图。

参照图52以及图53，根据本发明对比例的电极组件600包括负极700、正极800以及分离膜900，负极700、正极800以及分离膜900被卷取从而形成凝胶卷结构体600S。

负极700可以包括负极集电体710、负极活性物质部720以及负极无涂层部730。并且，负极无涂层部730可以在第一方向d1延伸，负极活性物质部720可以包括形成负极活性物质部720与负极无涂层部730的边界并且加载量逐渐减少的负极边界部720B。

图54是示出按照本发明的对比例制造负极700的工序的图。

参照图54，制造出负极活性物质部720和负极无涂层部730在第四方向d4交替定位的负极极耳700S，之后对于负极无涂层部730和负极活性物质部720进行切开(Slitting)从而可以制造出多个负极700。

另一方面，再次参照图52以及图53，正极800可以包括正极集电体810、正极活性物质部820以及正极无涂层部880。并且，正极无涂层部830可以在与第一方向d1相对的第二方向d2延伸，正极活性物质部820可以包括形成正极活性物质部820与正极无涂层部830的边界并且加载量逐渐减少的正极边界部820B。

图55是示出按照本发明的对比例制造正极800的工序的图。

参照图55，制造出正极活性物质部820和正极无涂层部830在第四方向d4交替定位的正极极耳800S，之后对于正极无涂层部830和正极活性物质部820进行切开(Slitting)从而可以制造出多个正极800。

之后，将制造出的负极700和正极800与分离膜900一同卷取，从而可以制造出根据本发明对比例的电极组件600。

即，除了载量减少部500D(参照图49)之外，根据本发明对比例的电极组件600可以具有与根据本实施例的电极组件300相似的结构。

参照图52以及图53，根据本对比例的电极组件600，以垂直于第一方向d1的方向为基准，正极活性物质部820无法位于对应于负极边界部720B的部分。如果正极活性物质部820延伸到对应于负极边界部720B的部分，则对应部分是具有较低的N/P ratio值的部分，金属锂析出的可能性较高。因此，为了防止锂析出，只能限制正极活性物质部820的长度。即，只能在示出的B1区域形成正极活性物质部820，在B2区域无法形成正极活性物质部820。这将导致因负极边界部720B而缩小正极活性物质部820的长度的结果。

相反，参照图44以及图45，根据本实施例的电极组件300，以垂直于第一方向d1的方向为基准，正极活性物质部520可以位于对应于负极边界部420B的部分，尤其是，载量减少部500D可以位于对应于负极边界部420B的部分。在对应于负极边界部420B的位置形成正极活性物质的加载量比相邻区域少的载量减少部500D，所以能够将对应部分中的N/Pratio维持在高水平，能够防止锂析出。由此，能够形成相当于A1区域的正极活性物质部520，能够缩小无法形成正极活性物质部520的A2的区域。作为一例，能够将正极500的高度方向的宽度与负极400的高度方向的宽度之比提高到98％以上。

对比图44以及图45的A1的区域和图52以及图53的B1的区域，根据本实施例的电极组件300能够将正极活性物质部的长度增加相当于载量减少部500D的量，所以与根据对比例的电极组件600相比，在有限的空间内能够具有更高的能量密度。

本发明的又一其它方面涉及圆筒形电池，包括：凝胶卷类型的电极组件，具有正极、负极、夹在上述正极与负极之间的分离膜朝一方向卷取的结构；圆筒形电池壳体，用于收纳上述电极组件；以及，电池盖，配置在上述电池壳体的上部，用于密封上述电池壳体。其中，上述正极是根据本发明的正极，作为正极活性物质包含平均粒径D₅₀在5μm以下的单颗粒系活性物质颗粒。上述圆筒形电池还可以包括电解液，关于电解液可以参照上述内容。

上述电极组件可以具有如上所述的堆叠式、堆叠/折叠式或者凝胶卷类型的结构。在本发明的具体的一实施方式中，上述电极组件可以是如上所述的正极具有载量减少部的电极组件。

根据现有的圆筒形电池，电流集中在带状的电极极耳，从而存在电阻大、产生较多的热、集电效率不佳的问题。

最近随着电动汽车技术的发展，对于高容量电池的需求增加，从而要求开发出大体积的大型圆筒形电池。以前通常使用的小型圆筒形电池、即具有1865或2170的形状系数的圆筒形电池因容量小，所以电阻或发热现象没有给电池性能带来严重的影响。但是，在将以前的小型圆筒形电池的规格直接应用于大型圆筒形电池时，有可能带来电池安全性方面的严重问题。

这是因为如果电池尺寸变大，则在电池内部产生的热和气体的量也同时增加，由于这种热和气体，电池内部的温度以及压力上升，有可能导致电池起火或者爆炸。为了防止这一问题，电池内部的热和气体应该适当地排出到外部，为此，成为向电池外部排出热的通道的电池的截面面积需要与体积的增加成比例地增加。但是，通常截面面积的增加量达不到体积增加量，所以随着电池的大型化，电池内部的发热量增加，由此出现爆炸危险性增加、降低输出等问题。并且，在高电压下进行快速充电时，在短时间内在电极极耳周边产生很多的热，有可能出现电池起火的问题。为此，本发明公开了具有较大体积以便实现高容量并且具有安全性的圆筒形电池。

并且，采用上述单颗粒或者类似单颗粒形状的正极活性物质的高载量电极能够应用于圆筒形电池，所以能够改善圆筒形电池的初期电阻特性和充电放电效率。

根据本发明的圆筒形电池，采用了单颗粒或者类似单颗粒形状的正极活性物质，与以前相比显著地减少了气体产生量，由此即使在形状系数的比值在0.4以上的大型圆筒形电池中也能够实现良好的安全性。

优选地，根据本发明的圆筒形电池可以是不包括电极极耳的无极耳(Tab-less)结构的电池，但是并不限定于此。

上述无极耳结构的电池例如可以是如下结构，即正极以及负极分别包括未形成活性物质层的无涂层部，正极无涂层部以及负极无涂层部分别位于电极组件的上端以及下端，集电板结合于上述正极无涂层部以及负极无涂层部，上述集电板与电极端子连接。

在将圆筒形电池形成为如上所述的无极耳结构的情况下，与具备电极极耳的现有的电池相比，电流集中程度低，所以能够高效率地降低电池内部的发热，由此能够获得改善电池的热安全性的效果。

下面，通过具体的实施例进一步详细说明本发明。

实施例1

在N-甲基吡咯烷酮中按照97.8：0.6：1.6的重量比混合具有平均粒径D₅₀为3μm的单峰粒度分布并且是单颗粒形状的正极活性物质Li【Ni_0.9Co_0.06Mn_0.03Al_0.01】O₂：碳纳米管：PVDF粘合剂，从而制造出正极浆料。将上述正极浆料涂覆在铝集电体片的一面，之后在120℃下进行干燥，之后进行压延，制造出正极。

在水中按照96：2：1.5：0.5的重量比混合负极活性物质(graphite：SiO＝95：5重量比混合物)：导电材料(super C)：丁苯橡胶(SBR)：羧基甲纤维素(CMC)，制造出负极浆料。将上述负极浆料涂覆在铜集电体片的一面，之后在150℃下进行干燥，之后进行压延，制造出负极。

将分离膜夹在如上所述制造出的正极与负极之间，按照分离膜/正极/分离膜/负极顺序层叠之后卷取，从而制造出凝胶卷类型的电极组件。将如上所述制造出的电极组件插入圆筒形电池壳体之后注入电解液，制造出4680电池单元。

对比例1

除了作为正极活性物质使用了大粒径的平均粒径D₅₀为9μm而小粒径的平均粒径D₅₀为4μm的具有双峰粒度分布并且是二次颗粒形状的Li【Ni_0.9Co_0.05Mn_0.04Al_0.01】O₂之外，其它与实施例1相同的方法制造出4680电池单元。

实验例1

对于通过实施例1以及对比例1制造出的4680电池单元实施了热箱测试(hot boxtest)。

具体地，将通过实施例1以及对比例1制造的4680电池单元分别在常温下放入热箱室(hot box chamber)，进行了按照5℃/min的升温速度、升温到130℃之后维持30分钟的热箱评价，测量了随时间的经过的电池的温度变化。为了进行正确评价，对于实施例1的电池单元实施了两次的热箱评价。图36以及图37示出了测量结果。

图36是示出通过实施例1制造的4680电池单元的热箱测试结果的曲线图，图37是示出通过对比例1制造的4680电池单元的热箱测试结果的曲线图。

通过图36以及图37可以得知，使用了单颗粒正极活性物质的实施例1的锂二次电池直到经过65分钟为止稳定地维持电池的电压以及温度，相反，对比例1的锂二次电池在经过了35分钟之后电池温度快速上升。

实施例2-1

准备了具有单峰粒度分布且D_min＝1.78μm、D₅₀＝4.23μm、D_max＝13.1μm并且混合有单颗粒以及类似单颗粒的正极活性物质(组成：Li【Ni_0.9Co_0.06Mn_0.03Al_0.01】O₂)。图33示出了实施例2-1中使用的正极活性物质的SEM照片。

在N-甲基吡咯烷酮中按照97.8：0.6：1.6的重量比混合正极活性物质：碳纳米管：PVDF粘合剂，制造出正极浆料。将上述正极浆料涂覆在铝集电体片的一面，之后在120℃下进行干燥，之后进行压延，制造出正极。

在水中按照96：2：1.5：0.5的重量比混合负极活性物质(graphite：SiO＝95：5重量比的混合物)：导电材料(Super C)：丁苯橡胶(SBR)：羧基甲纤维素(CMC)，制造出负极浆料。将上述负极浆料涂覆在铜集电体片的一面，之后在150℃下进行干燥，之后进行压延，制造出负极。

将分离膜夹在如上所述制造出的正极与负极之间，按照分离膜/正极/分离膜/负极顺序层叠之后卷取，从而制造出凝胶卷类型的电极组件。将如上所述制造出的电极组件插入电池壳体之后注入电解液，制造出4680电池单元。

实施例2-2

除了作为正极活性物质使用了具有单峰粒度分布且D_min＝1.38μm、D₅₀＝4.69μm、D_max＝18.5μm并且混合有单颗粒以及类似单颗粒的正极活性物质(组成：Li【Ni_0.9Co_0.06Mn_0.03Al_0.01】O₂)之外，其它与实施例2-1相同的方法制造出4680电池单元。图34示出了实施例2-2中使用的正极活性物质的SEM照片。

对比例2-1

除了作为正极活性物质使用了具有大粒径的平均粒径D₅₀为9μm而小粒径的平均粒径D₅₀为4μm的双峰粒度分布并且是二次颗粒形状的正极活性物质(组成：Li【Ni_0.9Co_0.05Mn_0.04Al_0.01】O₂)之外，其它与实施例2-1相同的方法制造出4680电池单元。

对比例2-2

除了作为正极活性物质使用了具有单峰粒度分布且D_min＝0.892μm、D₅₀＝3.02μm、D_max＝11μm并且混合有单颗粒以及类似单颗粒的正极活性物质(组成：Li【Ni_0.9Co_0.06Mn_0.03Al_0.01】O₂)之外，其它与实施例2-1相同的方法制造出4680电池单元。

图35示出了在对比例2-2中使用的正极活性物质的SEM照片。

实验例2-1

对于通过实施例2-1～2-2以及对比例2-1～2-2制造的4680电池单元实施了热箱测试(hot box test)。

具体地，将通过实施例2-1以及对比例2-1制造的4680电池单元每一个在常温下放入热箱室(hot box chamber)，按照5℃/min的升温速度，升温到130℃之后维持30分钟，之后测量了电池的温度变化。将在测试过程中不出现热失控以及起火的情况记为Pass，出现了热失控以及/或者起火的情况记为Fail。并且，为了测试的准确性，对于实施例2-1～2-2的电池单元实施了两次以上的测试。

下面的表1以及图38、图39示出了测试结果。图34是示出实施例2-1的样品1以及通过对比例2-1制造的4680电池单元的热箱测试结果的曲线图，图39是示出实施例2-1的样品2、3、实施例2-2的样品1、2以及通过对比例2-2制造的4680电池单元的热箱测试结果的曲线图。

【表1】

参照上述表1、图38以及图39可以得知，采用D_min在1.0μm以上的单颗粒/类似单颗粒形状的正极活性物质的实施例2-1的4680电池单元直到经过65分钟为止稳定地维持电池的电压以及温度，相反，作为正极活性物质采用二次颗粒的对比例2-1以及采用了D_min小于1.0μm的单颗粒/类似单颗粒形状的正极活性物质的对比例2-2的4680电池单元的电池温度快速上升。

实验例2-2

为了确认在实施例2-1以及对比例2-1中制造的正极的被压延之后的正极活性物质颗粒的开裂程度，利用离子铣削装置切割正极之后利用SEM拍摄了其截面。图40示出了在实施例2-1制造的正极的截面SEM照片，图41示出了在对比例2-1制造的正极的截面SEM照片。

通过图40以及图41可以观察到，实施例2-1的正极在压延之后几乎没有出现正极活性物质的颗粒开裂，相反，使用二次颗粒的对比例2-2的正极在压延之后观察到很多正极活性物质颗粒的开裂。

实施例3-1

在N-甲基吡咯烷酮中按照96.3：1.5：0.4：1.8的重量比混合具有单峰粒度分布且D_min＝1.78μm、D₅₀＝4.23μm、D_max＝13.1μm并且混合有单颗粒以及类似单颗粒的正极活性物质粉末(组成：Li【Ni_0.9Co_0.06Mn_0.03Al_0.01】O₂)、鳞片状石墨(SFG6L)、导电材料(多壁碳纳米管)以及PVDF粘合剂，制造出正极浆料。将上述正极浆料涂覆在铝集电体片的一面，之后进行干燥，以3.0ton/cm的压印线压力进行压延，制造出正极。测量了如上所述制造的正极的正极活性物质层空隙率，测量到空隙率为17.5％。

实施例3-2

除了按照97.2：0.6：0.4：1.8的重量比混合了正极活性物质、鳞片状石墨、导电材料以及粘合剂之外，其它与实施例3-1相同地制造出正极，测量了正极活性物质层的空隙率。测量到上述正极活性物质层的空隙率为19％。

实施例3-3

除了按照97.4：0.4：0.4：1.8的重量比混合正极活性物质、鳞片状石墨、导电材料以及粘合剂之外，其它与实施例3-1相同地制造出正极，测量了正极活性物质层的空隙率。测量到上述正极活性物质层的空隙率为20％。

实施例3-4

除了按照97.6：0.2：0.4：1.8的重量比混合正极活性物质、鳞片状石墨、导电材料以及粘合剂之外，其它与实施例3-1相同地制造出正极，测量了正极活性物质层的空隙率。测量到上述正极活性物质层的空隙率为21％。

对比例3-1

除了未添加鳞片状石墨、在N-甲基吡咯烷酮中按照97.8：0.4：1.8的重量比混合正极活性物质、导电材料以及粘合剂制造出正极浆料之外，其它与实施例3-1相同地制造出正极，测量了正极活性物质层的空隙率。测量到上述正极活性物质层的空隙率为24％。

对比例3-2

除了未添加鳞片状石墨、在N-甲基吡咯烷酮中按照97.8：0.4：1.8的重量比混合正极活性物质、导电材料以及粘合剂制造出正极浆料、以2.0ton/cm的压印线压力进行压延之外，其它与实施例3-1相同地制造出正极，测量了正极活性物质层的空隙率。测量到上述正极活性物质层的空隙率为30％。

实验例3-1-充电放电容量以及充电放电效率的测量

制造出包括根据实施例3-1至3-4以及对比例3-1以及3-2的正极的扣式半电池，以0.2C电流条件充电至4.25V，之后以0.2C电流条件放电至2.5V，之后测量了各扣式半电池的充电容量(mAh/g)以及放电容量(mAh/g)。下面的表2示出了测量结果。

【表2】

通过【表2】可以得知，使用了添加有鳞片状石墨的正极的实施例3-1～3-4呈现出比对比例3-1～3-2低的空隙率，呈现出良好的容量特性。

实验例3-2-电阻特性的确认

将包括根据实施例3-3、对比例3-1以及对比例3-2的正极的扣式半电池充电至4.2V的同时测量了基于SOC的电阻特性。图42示出了实验结果。

参照图42可以得知，以SOC 10％为基准，在正极活性物质层添加鳞片状石墨的实施例3-3的电阻值比不包含鳞片状石墨的对比例3-1以及对比例3-2低。这表示当在正极活性物质层中添加鳞片状石墨时具有改善在较低SOC下的电阻特性的效果。

实验例3-3-高温使用寿命特性以及电阻增加率的测量

在根据实施例3-1、实施例3-3以及对比例3-1的正极与负极之间夹着分离膜并按照分离膜/正极/分离膜/负极的顺序层叠之后卷取从而制造出凝胶卷类型的电极组件。将如上所述制造的电极组件插入圆筒形电池壳体之后注入电解液，制造出4680电池单元。

这时，上述负极通过如下方法制造，即在水中按照96：2：1.5：0.5的重量比混合负极活性物质(graphite：SiO＝95：5重量比的混合物)：导电材料(super C)：丁苯橡胶(SBR)：羧基甲纤维素(CMC)，制造出负极浆料，之后将上述负极浆料涂覆在铜集电体片的一面，之后在150℃下进行干燥，之后进行压延。

将如上所述制造的4680电池单元在40℃下以0.5C充电至4.2V之后以0.5C放电至2.5V的充电放电循环进行50次，之后测量了容量保持率(Capacity Retention)以及电阻增加率(DCIR increase)。图43示出了测量结果。

参照图43，与对比例3-1的二次电池相比，实施例3-1以及3-3的二次电池的基于循环次数的容量保持率的变化小，基于循环次数的电阻增加率的变化也小。

在本发明的圆筒形电池中，如上所述的正极可以是第一电极，负极可以是第二电极。并且，依次相反地，正极可以是第二电极，负极可以是第一电极。

以上，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书等同范围内可以得到各种修改以及变形。

Claims (29)

1.一种圆筒形电池，其特征在于，包括：

电极组件，其包括具备第一无涂层部的第一电极以及具备第二无涂层部的第二电极；

电池壳体，其通过形成于一侧的开放部收容上述电极组件，并且与上述第二无涂层部电连接；

盖板，其构成为密封上述电池壳体的开放部；

集电板，其具备边缘部、从上述边缘部向内侧延伸并与上述第一无涂层部结合的无涂层部结合部以及与上述无涂层部结合部分开设置的端子结合部；

电极端子，其通过形成于堵塞部的贯通孔铆接，并且与上述端子结合部结合，其中上述堵塞部设在上述电池壳体的上述开放部的相反侧；以及

绝缘垫片，其夹在上述电极端子与上述贯通孔之间，

其中，上述电极端子包括：

主体部，其插入上述贯通孔；

外部凸缘部，其从通过上述电池壳体的上述堵塞部的外表面露出的上述主体部的一侧边围沿着上述堵塞部的外表面延伸；

内部凸缘部，其从通过上述堵塞部的内表面露出的上述主体部的另一侧边围朝上述内表面延伸；以及

平整部，其设在上述内部凸缘部的内侧，并且与上述端子结合部结合。

2.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述无涂层部结合部以及上述端子结合部通过上述边缘部电连接。

3.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述端子结合部位于上述边缘部的内侧空间的中心部。

4.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述集电板还包括从上述边缘部向内侧延伸并与上述端子结合部连接的连接部。

5.根据权利要求4所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述连接部具备形成为缩小上述连接部的宽度的切除部。

6.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述无涂层部结合部结合在上述第一无涂层部的端部沿与上述集电板并列的方向弯折形成的结合面上。

7.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述盖板未与上述电极组件电连接，从而不具有极性。

8.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述平整部与上述堵塞部的内表面彼此平行。

9.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述内部凸缘部与上述堵塞部的内表面之间的角度在0度至60度以下。

10.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述内部凸缘部与上述平整部之间具有凹进部。

11.根据权利要求10所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述凹进部具有不对称槽的截面结构。

12.根据权利要求11所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述不对称槽包括上述平整部的侧壁以及与上述侧壁的端部连接的上述内部凸缘部的斜面。

13.根据权利要求12所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述侧壁与上述堵塞部的内表面垂直。

14.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述内部凸缘部的厚度随着远离上述主体部而减小。

15.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述绝缘垫片包括：

外部垫片，其夹在上述外部凸缘部与上述堵塞部的外表面之间；以及

内部垫片，其夹在上述内部凸缘部与上述堵塞部的内表面之间，

其中，根据位置的不同，上述内部垫片和上述外部垫片的厚度不同。

16.根据权利要求15所述的圆筒形电池，其特征在于，

在上述内部垫片的区域中，夹在与上述堵塞部的内表面连接的上述贯通孔的内侧边沿与上述内部凸缘部之间的区域的厚度比其它区域相对小。

17.根据权利要求16所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述贯通孔的内侧边沿包括与上述内部凸缘部面对的相对面。

18.根据权利要求15所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述内部垫片延伸为长于上述内部凸缘部。

19.根据权利要求15所述的圆筒形电池，其特征在于，

以上述堵塞部的内表面为基准，上述平整部的高度相同或者高于上述内部垫片的端部高度。

20.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，

以上述堵塞部的内表面为基准，上述平整部的高度相同或高于上述内部凸缘部的端部高度。

21.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述第一电极的活性物质层包含正极活性物质，该正极活性物质包含单颗粒、类似单颗粒或者它们的组合，

在上述正极活性物质的体积累积分布中呈现出的最小颗粒尺寸D_min在1.0μm以上，

在上述正极活性物质的体积累积分布中体积累积量为50％时的颗粒尺寸D₅₀在5.0μm以下，

在上述正极活性物质的体积累积分布中呈现出的最大颗粒尺寸D_max是12μm至17μm。

22.根据权利要求21所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述正极活性物质具有在体积累积粒度分布曲线图中呈现出单一峰值的单峰粒度分布，以下面的数学式表示的粒度分布(PSD)在3以下：

粒度分布(PSD)＝(D_max–D_min)/D₅₀。

23.根据权利要求21所述的圆筒形电池，其特征在于，

以包含在上述第一电极的活性物质层中的正极活性物质的整体重量为基准，包含95wt％至100wt％的量的上述单颗粒、类似单颗粒或者它们的组合。

24.根据权利要求21所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述正极活性物质包括锂镍系氧化物，该锂镍系氧化物以过渡金属整体摩尔数为基准，包含80摩尔％以上的Ni。

25.根据权利要求21所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述第一电极的活性物质层的空隙率是15％至23％，

上述第一电极的活性物质层以0.05wt％至5wt％的重量比例包含鳞片状石墨。

26.根据权利要求21所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述第一电极的活性物质层还包括碳纳米管。

27.根据权利要求21所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述第二电极的活性物质层包括硅系负极活性物质以及碳系负极活性物质，以1：99至20：80的重量比包括上述硅系负极活性物质以及碳系负极活性物质。

28.一种电池组，其特征在于，包括：

权利要求1至27中任一项所述的圆筒形电池；以及

电池组壳体，其收容多个上述圆筒形电池。

29.一种汽车，其特征在于，包括：

权利要求28所述的电池组。

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