CN116014313A - 圆筒形电池、包括它的电池组及汽车 - Google Patents

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Abstract

圆筒形电池、包括它的电池组及汽车。圆筒形电池包括将第一电极及第二电极和夹在它们之间的分离膜以卷取轴为中心卷取的电极组件。第一及第二电极分别沿着卷取方向而包括未涂布活性物质层的第一及第二无涂层部。第一及第二无涂层部中的至少一个本身被定义为电极极耳，并包括芯部侧无涂层部、外周侧无涂层部及夹在它们之间的中间无涂层部。芯部侧无涂层部和外周侧无涂层部中的至少一个比中间无涂层部卷取轴方向上的高度低。圆筒形电池包括：电池外壳，其通过开口部而收纳电极组件且与第二无涂层部电连接；外部端子，其与第一无涂层部电连接并贯通位于开口部的相反侧的电池外壳的封闭部而露出到电池外壳的外部；及盖板，其覆盖电池外壳的开口部。

Description

圆筒形电池、包括它的电池组及汽车
技术领域
本发明涉及圆筒形电池、包括它的电池组及汽车。
背景技术
在利用圆筒形电池而制造电池组的情况下，通常将多个圆筒形电池竖立配置在外壳内，并将圆筒形电池的上端和下端分别用作阳极端子及阴极端子来将多个圆筒形电池彼此电连接。
在圆筒形电池的电连接中，收纳于电池外壳的内部的电极组件的阴极无涂层部向下方延伸而与电池外壳的底面电连接，阳极无涂层部向上方延伸而与顶盖电连接。即，在圆筒形电池中，通常电池外壳的底面被用作阴极端子，覆盖电池外壳的上端开口部的顶盖被用作阳极端子。
在圆筒形电池的阳极端子和阴极端子彼此位于相反侧的情况下，需要在圆筒形电池的上部和下部均应用用于将多个圆筒形电池电连接的母线等电连接部件。这导致电池组的电连接结构变复杂。
不仅如此，这样的结构中，需要将用于实现绝缘的部件及用于确保防水性或密封性的部件等单独地应用于电池组的上部和下部，因此导致所应用的部件数的增加及结构的复杂化。
因此，需要研发一种将阳极端子和阴极端子应用于同一个方向的结构的圆筒形电池，以实现多个圆筒形电池的电连接结构简单化。
另外，基于产品群的应用方便性高且可反复进行充电及放电并且具有高能量密度等电特性的二次电池不仅应用于便携式设备，而且还广泛应用于通过电气驱动源驱动的电动汽车(EV，Electric Vehicle)或混合动力汽车(HEV，Hybrid Electric Vehicl e)等。下面，电池是指二次电池。
电池不仅具有能够大幅减小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。
当前广泛使用的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。单位电池的工作电压约为2.5V～4.5V。在需要比这更高的输出电压的情况下，将多个电池串联连接而构成电池组。另外，根据电池组所需的充放电容量，有时会将多个电池并联连接而构成电池组。因此，包括在上述电池组的电池的数量及电连接形态根据所需的输出电压及/或充放电容量而被设定为各种各样。
另一方面，作为单位电池的种类，具有圆筒形、棱柱形及包袋型电池。在圆筒形电池的情况下，在阳极与阴极之间夹着绝缘体即分离膜并将其卷取而形成凝胶卷形态的电极组件，将此插入到电池外壳的内部而构成电池。并且，上述阳极及阴极各自的无涂层部上连接有带状的电极极耳，电极极耳将电极组件和露出到外部的电极端子之间电连接。作为参考，阳极端子是将电池外壳的开放口密封的密封体的盖板，阴极端子为电池外壳。
但是，根据具备这样的结构的以往的圆筒形电池，电流集中到与阳极无涂层部及/或阴极无涂层部结合的带状的电极极耳，因此存在电阻大，发热多，集电效率不好的问题。
在具备1865或2170的形状系数的小型圆筒形电池中电阻和发热不构成大问题。但是，在为了将圆筒形电池应用于电动汽车而增加形状系数的情况下，在急速充电过程中在电极极耳周边发生较多的热，导致圆筒形电池起火的问题。
为了解决这样的问题，公开了具备如下结构的圆筒形电池(所谓无极耳(Tab-less)圆筒形电池)：在凝胶卷类型的电极组件的上端及下端分别设置阳极无涂层部及阴极无涂层部，在这样的无涂层部焊接集电板而改善集电效率。
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示出电极的结构，图2示出电极的卷取工序，图3示出在无涂层部的弯折面焊接集电板的工序。
参照图1至图3，阳极10和阴极11具备在片状的集电体20涂布活性物质层21的结构，沿着卷取方向X而在一侧的长边侧包括无涂层部22。
如图13所示，电极组件A是通过将阳极10和阴极11与2张分离膜12一起依次层叠之后向一个方向X卷取而制作的。此时，阳极10和阴极11的无涂层部向彼此相反的方向配置。
在卷取工序之后，阳极10的无涂层部10a和阴极11的无涂层部11a向芯部侧弯折。之后，在无涂层部10a、11a是分别焊接集电板30、31而进行结合。
阳极无涂层部10a和阴极无涂层部11a未结合有另外的电极极耳，集电板30、31与外部的电极端子连接，电流通道沿着电极组件A的卷取轴方向(参照箭头)而形成为较大的截面积，因此能够降低电池的电阻。因为电阻与流动电流的通道的截面积成反比。
在无极耳圆筒形电池中，为了提高无涂层部10a、11a和集电板30、31的焊接特性，向无涂层部10a、11a的焊接位置施加较强的压力而需要尽量以平坦的方式使无涂层部10a、11a弯折。
但是，在弯折无涂层部10a、11a的焊接位置时，无涂层部10a、11a的样子不规则地歪斜而变形。在该情况下，变形的部位与相反极性的电极接触而引起内部发生短路或在无涂层部10a、11a引起微细的裂痕。另外随着与电极组件A的芯部相邻的无涂层部32弯折，将位于电极组件A的芯部的空洞33全部闭塞或将相当一部分闭塞。在该情况下，电解液注入工序中引起问题。即，位于电极组件A的芯部的空洞33被用作注入电解液的通道。但是，当该通道被闭塞时，难以注入电解液。另外，在将电解液注入器插入到空洞33的过程中，与芯部周围的无涂层部32之间产生干扰，因此导致无涂层部32被撕破的问题。
另外，焊接集电板30、31的无涂层部10a、11a的弯折部位需要重叠成多层，并且不能存在空的空间(空隙)。只有这样，才能获得充分的焊接强度，即便使用激光焊接等最新技术，也能够防止激光渗透到电极组件A的内部而将分离膜或活性物质融化而蒸发的问题。
另外，以往的无极耳圆筒形电池在电极组件A的上部整体上形成有阳极无涂层部10a。因此，在将电池外壳上端的外周面向内部压入而形成卷边部时，电极组件A的上端边缘区域34会受到通过电池外壳施加的按压。这样的按压会导致电极组件A的部分变形，此时分离膜12被撕破而导致内部发生短路。在电池的内部发生短路时，引起电池的发热或爆炸。
另一方面，在应用包括以往的二次粒子的阳极活性物质而制造电极时，发生粒子(颗粒)破裂，在充放电时因内部裂痕而导致气体发生量增加，由此在电池稳定性上存在问题。
为了解决该问题，研发出了一次粒子的大小较大的单粒子或类似-单粒子形态的阳极活性物质，但在将上述单粒子或类似-单粒子形态的阳极活性物质应用于高负载(loading)电极而压延的情况下，电极空隙率未达到目标水平的状态下导致电极破裂的问题，存在锂二次电池的电阻特性和充放电效率不好的问题。
发明内容
发明要解决的课题
本发明是鉴于上述问题而研发的，本发明的目的在于提供一种将阳极端子和阴极端应用于同一个方向的结构的圆筒形电池。
本发明的另一个技术课题在于，在一个方向上将多个圆筒形电池电连接的情况下，确保用于将制造电池组的母线等电连接部件和圆筒形电池的电极端子焊接的充分的面积。
本发明的又一个技术课题在于提供一种具备改善为如下的无涂层部结构的电极组件：在弯折露出于电极组件的两端的无涂层部时缓解施加到无涂层部的应力压力。
本发明的又一个技术课题在于提供一种即便弯折无涂层部也不会闭塞电解液注入通道的电极组件。
本发明的又一个技术课题在于提供一种在将电池外壳的上端卷边时防止电极组件的上端边缘和电池外壳的内面接触的结构的电极组件。
本发明的又一个技术课题在于提供一种提高能量密度并减小电阻的电极组件。
本发明的又一个技术课题在于提供一种包括改善的结构的电极组件的圆筒形电池和包括它的电池组、包括电池组的汽车。
本发明的又一个技术课题在于提供一种作为阳极活性物质而应用单粒子或类似-单粒子而体现优异的热稳定性并且导电性高且压延特性高的电极及包括它的电极组件。
本发明的又一个技术课题在于提供一种在阴极包括硅类阴极活性物质而改善能量密度的电极组件。
本发明的又一个技术课题在于提供一种无需担心析出锂而增加阳极活性物质部区间的电极组件。
本发明的又一个技术课题提供一种即便因形状系数的增加而导致电池的体积增加也能够体现出优异的热安全性的圆筒形电池。
本发明要解决的技术课题不限于上述课题，本领域技术人员可从下面的发明内容清楚地理解在此未提及的其他课题。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的圆筒形电池包括电极组件，该电极组件将第一电极及第二电极和夹在它们之间的分离膜以卷取轴为中心卷取而对芯部和外周面进行定义。
上述第一电极及第二电极分别沿着卷取方向而包括未涂布活性物质层的第一无涂层部及第二无涂层部。
上述第一无涂层部及上述第二无涂层部中的至少一个无涂层部本身被定义为电极极耳，并包括芯部侧无涂层部、外周侧无涂层部及夹在它们之间的中间无涂层部。
上述芯部侧无涂层部和上述外周侧无涂层部中的至少一个无涂层部与上述中间无涂层部相比卷取轴方向上的高度相对低。
上述圆筒形电池包括：电池外壳，其通过开口部而收纳上述电极组件并与上述第二无涂层部电连接；外部端子，其与上述第一无涂层部电连接且贯通位于上述开口部的相反侧的上述电池外壳的封闭部而露出到上述电池外壳的外部；及盖板，其覆盖上述电池外壳的上述开口部。
上述盖板与上述电池外壳绝缘且不与上述电极组件电连接而不具备极性。
上述外部端子与具备第一极性的上述第一无涂层部电连接。
上述电池外壳与具备与上述第一极性不同的第二极性的上述第二无涂层部电连接。
上述外部端子位于电池外壳的封闭部的中心部。
上述外部端子包括：端子露出部，其向上述电池外壳的外侧延伸；及端子插入部，其贯通上述电池外壳的封闭部。
上述端子露出部的截面大于上述端子插入部的截面，朝向上述电极组件的上述端子插入部下端部的边缘朝向上述封闭部的内侧面而铆接。
上述圆筒形电池还包括绝缘垫圈，该绝缘垫圈夹在上述电池外壳与上述外部端子之间且将上述外部端子和电池外壳绝缘。
上述绝缘垫圈包括：垫圈露出部，其向上述电池外壳的外侧延伸；及垫圈插入部，其贯通上述电池外壳的封闭部。
夹在上述端子插入部下端部的边缘与上述电池外壳之间的绝缘垫圈的一部分通过上述铆接而紧贴到上述封闭部的内侧面。
上述圆筒形电池还包括：卷边部，其将与上述电池外壳的开放部相邻的上述电池外壳的外周面边围压入而形成；压接部，其以包围上述盖板的边缘的方式使上述电池外壳的开放部侧端部向上述卷取轴方向弯折；及密封垫圈，其在夹在上述电池外壳的开放部与上述盖板之间的状态下通过上述压接部被压接而将上述盖板与上述电池外壳的开放部之间密封。
上述中间无涂层部的至少一部分区间包括能够独立地弯折的多个截片。
上述多个截片的卷取轴方向上的高度及卷取方向上的宽度中的至少一个单独地或按照各个组而随着从芯部侧靠近外周侧而阶段性地增加。
上述多个截片随着从芯部侧靠近外周侧而形成多个截片组，属于相同的截片组的截片的卷取方向上的宽度、卷取轴方向上的高度及卷取方向上的隔开间距中的至少一个以上彼此相同。
属于相同的截片组的截片随着从芯部侧靠近外周侧而卷取方向上的宽度、卷取轴方向上的高度及卷取方向上的隔开间距中的至少一个阶段性地增加。
上述多个截片向芯部侧弯折且沿着上述卷取轴方向重叠为多层。
上述芯部侧无涂层部的半径方向上的长度R和上述中间无涂层部的最内侧截片的弯折长度H满足关系式H≤R。
在上述截片的切割线的下端与上述活性物质层之间具备间隙。
上述第一无涂层部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芯部侧无涂层部、与上述电极组件的外周表面相邻的外周侧无涂层部、夹在上述芯部侧无涂层部及上述外周侧无涂层部之间的中间无涂层部，上述第一无涂层部的中间无涂层部包括能够独立地弯折的多个截片，上述第一无涂层部的多个截片向上述芯部侧弯折而在上述电极组件的一侧端部形成截片的弯折面。
上述圆筒形电池还包括：第一集电板，其结合到上述第一无涂层部的截片的弯折面；及绝缘体，其夹在上述第一集电板与上述封闭部的内侧面之间。在该情况下，与上述电极组件相对的上述外部端子的端部通过上述绝缘体而与上述第一集电板结合。
上述第二无涂层部本身被定义为电极极耳，上述第二无涂层部包括与上述电极组件的芯部相邻的芯部侧无涂层部、与上述电极组件的外周表面相邻的外周侧无涂层部、夹在上述芯部侧无涂层部及上述外周侧无涂层部之间的中间无涂层部，上述第二无涂层部的中间无涂层部包括能够独立地弯折的多个截片，上述第二无涂层部的多个截片向上述芯部侧弯折而在上述电极组件的另一侧端部形成截片的弯折面。
上述圆筒形电池还包括与上述第二无涂层部的截片的弯折面结合的第二集电板。在该情况下，上述第二集电板的边缘的至少一部分朝向上述卷边部的内侧面而延伸且夹在上述卷边部的内侧面与上述密封垫圈之间而被固定。
上述盖板包括由厚度比相邻区域薄的区域构成的通气部。上述通气部为开槽图案。上述通气部形成为连续或不连续的直线图案或曲线图案。
在以使上述盖板朝向地面的方式将上述圆筒形电池竖立时，上述盖板的下端部比上述电池外壳的下端部更靠上方而配置。
在上述第一电极的有涂层部与无涂层部的边界区域包括活性物质层的厚度减小的第一滑坡(sliding)部，在上述第二电极的有涂层部与无涂层部的边界区域包括活性物质层的厚度减小的第二滑坡部，上述第一滑坡部和上述第二滑坡部在卷取轴方向上位于彼此相反的方向。
上述第一电极的有涂层部包括活性物质的负载量减少的负载减少部，上述负载减少部的位置对应于上述第二滑坡部的位置。
上述第一电极的活性物质层包括阳极活性物质，该阳极活性物质包括单粒子、类似-单粒子或它们的组合。
上述阳极活性物质的体积累积分布中所示的最小粒子大小Dmin为1.0μm以上。
上述阳极活性物质的体积累积分布中体积累积量为50％时的粒子大小D50为5.0μm以下。
上述阳极活性物质的体积累积分布中所示的最大粒子大小Dmax为12μm至17μm。
上述阳极活性物质具备在体积累积粒度分布曲线图中示出单一峰值(singlepeak)的单峰粒度分布，由下述式表示的粒度分布(PSD，Particle Size Distribution)为3以下。
式：粒度分布(PSD)＝(Dmax-Dmin)/D50
以包括在上述第一电极的活性物质层中的阳极活性物质的总重量为基准，上述单粒子、类似-单粒子或它们的组合的含量为95wt％至100wt％。
上述阳极活性物质包括锂镍类氧化物，该锂镍类氧化物以转移金属的总摩尔数为基准，包括80摩尔％以上的Ni。
上述第一电极的活性物质层的空隙率为15％至23％。
上述第一电极的活性物质层包括0.05wt％至5wt％的重量比率的鳞片状石墨。
上述第一电极的活性物质层还包括碳纳米管。
上述第二电极的活性物质层包括硅类阴极活性物质及碳类阴极活性物质。
上述硅类阴极活性物质及碳类阴极活性物质以1:99至20:80的重量比包括在上述第二电极的活性物质层。
本发明的电池组包括具备上述特征中的至少一个以上的特征的多个圆筒形电池及收纳它的电池组外壳。
本发明的汽车包括上述电池组。
发明效果
根据本发明的一个侧面，提供将阳极端子和阴极端子应用于同一个方向的结构的圆筒形电池，由此，能够将多个圆筒形电池的电连接结构简单化。
根据本发明的另一个侧面，具备能够将圆筒形电池的电极端子和母线等电连接部件焊接的充分的面积，从而充分地确保电极端子与电连接部件之间的接合强度，并将电连接部件和电极端子的接合部位上的电阻降低为优选的水平。
根据本发明的另一个侧面，将在电极组件的上部及下部突出的无涂层部本身用作电极极耳，从而减小电池的内部电阻，增加能量密度。
根据本发明的又一个侧面，改善电极组件的无涂层部结构而在电池外壳的卷边部形成过程中防止电极组件和电池外壳的内周面发生干扰，从而能够防止由电极组件的部分变形导致的圆筒形电池内部的短路。
根据本发明的又一个侧面，改善电极组件的无涂层部结构而防止弯折无涂层部时无涂层部被撕破的现象，充分地增加无涂层部的重叠层数，从而提高焊接强度。
根据本发明的又一个侧面，改善与电极组件的芯部相邻的无涂层部结构而防止在弯折无涂层部时位于电极组件的芯部的空洞被闭塞，从而能够容易地进行电解液注入工序和电池外壳和集电板的焊接工序。
根据本发明的又一个侧面，提供一种具备内部电阻低，防止内部发生短路，提高集电板和无涂层部的焊接强度的结构的圆筒形电池、包括它的电池组及汽车。
根据本发明的又一个侧面，阳极包括Dmin为1.0μm以上的阳极活性物质粉末，从而能够进一步改善电池的热安全性。根据本发明人的研究，作为阳极活性物质而应用单粒子及/或类似-单粒子的情况下，根据阳极活性物质粉末的粒度而压延之后抑制粒子破裂及改善热安全性的效果不同。特别地，阳极活性物质粉末内包括粒径小于1.0μm的粒子的情况下，在压延工序中线压增加而导致粒子的破裂增多，热稳定性下降，从而在应用大型圆筒形电池时无法充分地确保热安全性。因此，在本发明中使用将最小粒子大小Dmin控制为1.0μm以上的阳极活性物质粉末，从而能够将热安全性改善效果最大化。
根据本发明的又一个侧面，阳极包括适当调节D50、Dmax、及粒度分布PSD的阳极活性物质粉末，从而能够将因应用单粒子而导致的电阻的增加最小化，从而能够体现优异的容量特性及输出特性。
根据本发明的又一个侧面，阳极包括涂布有导电性涂层的单粒子系阳极活性物质或作为导电材料而包含新型CNT，从而能够改善电极的导电性。
根据本发明的又一个侧面，在阳极活性物质层包括鳞片状石墨，因此在将阳极活性物质层压延的情况下，上述鳞片状石墨对上述阳极活性物质提供滑动效果而提高电极的压延特性，将电极空隙率降低到所目标的水平。由此，改善圆筒形电池的稳定性、初始电阻特性及充放电效率。
根据本发明的又一个侧面，在阴极包括容量大的硅类阴极活性物质，从而能够体现更高的能量密度。
根据本发明的又一个侧面，在阳极包括阳极活性物质的负载量少的负载减少部，因此无需担心锂的析出而能够增加阳极活性物质部的区间。
根据本发明的又一个侧面，与具备带状的电极极耳的以往的电池相比，能够有效地减小电池的内部发热，因此能够改善电池的热安全性。
此外，本发明具备各种其他效果，对此将在各个实施例中进行说明或关于本领域技术人员能够容易导出的效果等，省略该说明。
附图说明
本说明书中所附的下面的附图用于对本发明的优选的实施例进行例示，与后述的实施方式一起帮助理解本发明的技术思想，因此关于本发明，不应不仅限于附图中所示的事项而进行解释。
图1是示出以往的无极耳圆筒形电池的制造中使用的电极的结构的俯视图。
图2是示出以往的无极耳圆筒形电池的电极卷取工序的图。
图3示出在以往的无极耳圆筒形电池中在无涂层部的弯折面焊接集电板的工序。
图4是示出本发明的一个实施例的圆筒形电池的外观的图。
图5是示出本发明的一个实施例的圆筒形电池的内部结构的截面图。
图6及图7是示出本发明的一个实施例的圆筒形电池的上部结构的部分截面图。
图8及图9是示出应用于本发明的第一集电板和电极组件的结合结构的图。
图10是示出本发明的一个实施例的圆筒形电池的下部结构的部分截面图。
图11是示出本发明的一个实施例的圆筒形电池的下部结构的下部俯视图。
图12是本发明的一个实施例的第二集电板的俯视图。
图13a是示出本发明的一个实施例的电池组的概略图。
图13b是示出本发明的一个实施例的汽车的概略图。
图14是示出本发明的第一实施例的电极的结构的俯视图。
图15是示出本发明的第二实施例的电极的结构的俯视图。
图16是示出本发明的第三实施例的电极的结构的俯视图。
图17是示出本发明的第四实施例的电极的结构的俯视图。
图18是示出对本发明的实施例的截片的宽度、高度及隔开间距的定义的图。
图19是示出本发明的第五实施例的电极的结构的俯视图。
图20是示出对本发明的实施例的截片的宽度、高度及隔开间距的定义的图。
图21是沿着Y轴方向(卷取轴方向)而切割将第一个实施例的电极应用于第一电极(阳极)及第二电极(阴极)的凝胶卷类型的电极组件的截面图。
图22是沿着Y轴方向(卷取轴方向)而切割将第二实施例的电极应用于第一电极(阳极)及第二电极(阴极)的凝胶卷类型的电极组件的截面图。
图23是沿着Y轴方向(卷取轴方向)而切割将第三实施例至第五实施例(它们的变形例)的电极中的任一个电极应用于第一电极(阳极)及第二电极(阴极)的凝胶卷类型的电极组件的截面图。
图24是沿着Y轴方向(卷取轴方向)而切割本发明的又一个实施例的电极组件的截面图。
图25是沿着Y轴方向(卷取轴方向)而切割本发明的又一个实施例的电极组件的截面图。
图26是沿着Y轴方向(卷取轴方向)而切割本发明的又一个实施例的电极组件的截面图。
图27是沿着Y轴方向而切割本发明的一个实施例的圆筒形电池的截面图。
图28是沿着Y轴方向而切割本发明的另一个实施例的圆筒形电池的截面图。
图29是沿着Y轴方向而切割本发明的又一个实施例的圆筒形电池的截面图。
图30是沿着Y轴而切割本发明的又一个实施例的圆筒形电池的截面图。
图31是沿着Y轴而切割本发明的又一个实施例的圆筒形电池的截面图。
图32是沿着Y轴而切割本发明的又一个实施例的圆筒形电池的截面图。
图33是沿着Y轴而切割本发明的又一个实施例的圆筒形电池的截面图。
图34是沿着Y轴而切割本发明的又一个实施例的圆筒形电池的截面图。
图35是沿着Y轴而切割本发明的又一个实施例的圆筒形电池的截面图。
图36是以往在一般情况下使用的碳纳米管(现有CNT)的扫描显微镜照片。
图37是本发明的实施例的新型CNT的扫描显微镜照片。
图38是将现有CNT和新型CNT的物性进行比较而示出的表。
图39至图42是示出在作为阳极活性物质而应用单粒子系活性物质粒子的情况下导电材料的各个比率下的表面电阻(Sheet resistance)及高温寿命特性的曲线图。
图43是将应用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为200m2/g以上且小于300m2/g的碳纳米管(现有CNT)的情况下的阳极浆料的固态粉含量和黏度及MP涂层和MP界面层上的电阻值进行比较而示出的表。
图44a是本发明的实施例2-1中使用的阳极活性物质的SEM照片。
图44b是本发明的实施例2-2中使用的阳极活性物质的SEM照片。
图44c是本发明的比较例2-2中使用的阳极活性物质的SEM照片。
图45a是示出通过本发明的实施例1而制造的4680电池单元的热箱测试结果的曲线图。
图45b是示出通过本发明的比较例1而制造的4680电池单元的热箱测试结果的曲线图。
图45c是示出通过本发明的实施例2-1的样品1及比较例2-1而制造的4680电池单元的热箱测试结果的曲线图。
图45d是示出通过本发明的实施例2-1的样品2、3、实施例2-2的样品1、2及比较例2-2而制造的4680电池单元的热箱测试结果的曲线图。
图46a是本发明的实施例2-1中制造的阳极的截面SEM照片。
图46b是在比较例2-1中制造的阳极的截面SEM照片。
图47a是示出将包括本发明的实施例3-3、比较例3-1及比较例3-2的阳极的扣式半电池(Coin half cell)充电到4.2V为止而检测根据SOC的电阻特性的结果的曲线图。
图47b是示出通过对本发明的实施例3-1、实施例3-3及比较例3-1的4680电池单元的充放电周期实验而获得的容量保持率(Capacity Retention)及电阻增大率(DCIRincrease)的检测结果的曲线图。
图48是示出本发明的一个实施例的电极组件的图。
图49是示出沿着图48的切割线A-A'而切割的截面的截面图。
图50及图51是示出根据本发明的一个实施例而制造阴极的工序的图。
图52是示出本发明的一个实施例的阴极的立体图。
图53及图54是示出根据本发明的一个实施例而制造阳极的工序的图。
图55是示出本发明的一个实施例的阳极的立体图。
图56是示出本发明的比较例的电极组件的图。
图57是示出沿着图56的切割线B-B'而切割的截面的截面图。
图58是示出根据本发明的比较例而制造阴极的工序的图。
图59是示出根据本发明的比较例而制造阳极的工序的图。
图60是示出将硅类阴极活性物质和碳类阴极活性物质的混合物用作阴极活性物质的电池中根据硅类阴极活性物质的含量和硅类阴极活性物质的掺杂有无而发生的能量密度的变化的曲线图。
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，对于本说明书及权利要求书中使用的术语和单词不应限定为通常的含义或词典中的含义而进行解释，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及概念。因此，在本说明书中记载的实施例和附图中示出的结构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变形例。
另外，为了帮助理解发明，附图中并未按照实际比例进行图示，而是将一部分构成要件的尺寸放大而图示。另外，彼此不同的实施例中，对于相同的构成要件赋予相同的符号。
附图中所示的各个结构的大小及厚度是为了便于说明而任意示出的，因此本发明无需必须限定于图示的情况。在附图中为了清除地示出各种层及区域而将厚度放大而示出。并且，在附图中，为了便于说明，将一部分层及区域的厚度放大而示出。
另外，在提及层、膜、区域、板等部分位于其他部分“之上”或“上方”时，这不仅包括在其他部分的“正上方”的情况，而且还包括在其中间存在其他部分的情况。相反地，在提及某个部分在其他部分的“正上方”时，表示中间没有其他部分。另外，位于成为基准的部分“之上”或“上方”是指，位于成为基准的部分之上或下方，并非表示一定朝向重力的相反方向而位于“之上”或“上方”。
另外，整个说明书中，在提及某个部分“包括”某个构成要件时，在没有特别相反的记载的情况下，并非排除其他构成要件，而是表示还可以包括其他构成要件。
另外，在整个说明书中，在“平面上”是指，从上方观察对象部分的情况，在“截面上”是指，从侧方观察将对象部分垂直地切割的截面时的情况。
参照图4至图6，本发明的一个实施例的圆筒形电池1包括电极组件A、电池外壳BH、盖板40及外部端子50。
圆筒形电池1除了上述构成要件之外还包括绝缘垫圈35及/或第一集电板36及/或绝缘体37及/或第二集电板38及/或密封垫圈39。
电极组件A包括具备第一极性的第一电极、具备第二极性的第二电极及夹在第一电极与第二电极之间的分离膜。上述第一电极为阳极或阴极，第二电极相当于具备与第一电极相反的极性的电极。
电极组件A例如具备凝胶卷(jelly-roll)形状。即，电极组件A通过以卷取中心C为基准卷取将第一电极、分离膜、第二电极依次层叠至少一次而形成的层叠体而制得。在该情况下，为了实现与电池外壳BH之间的绝缘而在上述电极组件A的外周面上还具备分离膜。
上述第一电极包括第一电极集电体及涂布在第一电极集电体的一面或两面上的的第一电极活性物质。在上述第一电极集电体的宽度方向(与Z轴平行的方向)上的一侧端部上存在未涂布第一电极活性物质的第一电极的无涂层部(第一无涂层部)。上述第一无涂层部被用作第一电极极耳13。上述第一电极极耳13设置在收纳于电池外壳BH内的电极组件A的高度方向(与Z轴平行的方向)的上部。
上述第二电极包括第二电极集电体及涂布到第二电极集电体的一面或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Z轴平行的方向)上的另一侧端部上存在未涂布第二电极活性物质的第二电极的无涂层部(第二无涂层部)。上述第二无涂层部被用作第二电极极耳14。上述第二电极极耳14设置于收纳到电池外壳BH内的电极组件A的高度方向(与Z轴平行的方向)上的下部。
上述第一电极极耳13及第二电极极耳14沿着电极组件A的宽度方向即圆筒形电池1的高度方向(与Z轴平行的方向)而彼此向相反方向延伸并突出。
参照图4至图7，上述电池外壳BH作为在下方形成有开口部的大致圆筒形的收纳体，例如由金属这样的具备导电性的材质构成。电池外壳BH的材质例如为铝。上述电池外壳BH的侧面(外周面)和上表面形成为一体。上述电池外壳BH的上表面(与X-Y平面平行的面)大致具备平坦(flat)的形态。将位于上述开口部的相反侧的上部称为封闭部。上述电池外壳BH通过形成于下方的开口部而收纳电极组件A，还一并收纳电解质。
上述电池外壳BH与电极组件A电连接。上述电池外壳BH例如与电极组件A的第二电极极耳14电连接。在该情况下，上述电池外壳BH具备与第二电极极耳14相同的极性。
参照图5及图10，上述电池外壳BH具备形成于其下端的卷边部23及压接部24。上述卷边部23位于电极组件A的下部。上述卷边部23将电池外壳BH的外周面边围压入而形成。上述卷边部23防止具备与电池外壳BH的宽度大致对应的尺寸的电极组件A通过形成于电池外壳BH的下端的开口部而脱落，并用作安装盖板40的支承部。
上述压接部24形成于卷边部23的下部。上述压接部24具备以将配置于卷边部23的下方的盖板40的外周面及盖板40的下表面的一部分包围的方式延伸及弯折的形态。
但是，本发明不排除电池外壳BH不具备这样的卷边部23及/或压接部24的情况。在本发明中电池外壳BH不具备卷边部23及/或压接部24的情况下，电极组件A的固定及/或盖板40的固定及/或电池外壳BH的密封通过例如用作相对电极组件A的限位器的部件的追加应用及/或用于安装盖板40的结构物的追加应用及/或电池外壳BH与盖板40之间的焊接等而实现。
参照图5及图10，为了确保刚性，上述盖板40例如由金属材质构成。上述盖板40将形成于电池外壳BH的下端的开口部覆盖。即，上述盖板40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40在具备导电性的金属材质的情况下也不具备极性。不具备极性是指，上述盖板40与电池外壳BH及外部端子50之间电气性地绝缘。因此，上述盖板40不被用作阳极端子或阴极端子。因此，上述盖板40无需与电极组件A及电池外壳BH电连接，其材质也并非仅限于导电性金属。
本发明的电池外壳BH具备卷边部23的情况下，上述盖板40安装在形成于电池外壳BH的卷边部23上。另外，本发明的电池外壳BH具备压接部24的情况下，上述盖板40通过压接部24而被固定。上述盖板40与电池外壳BH的压接部24之间夹着用于确保电池外壳BH的气密性的密封垫圈39。另一方面，如上述说明，本发明的电池外壳BH还可以不具备卷边部23及/或压接部24，在该情况下上述密封垫圈39为了确保电池外壳BH的气密性而夹在设于电池外壳BH的开放部侧而用于固定的结构物与盖板40之间。
参照图10及图11，为了防止因在电池外壳BH的内部发生的气体而导致内压增加到超过预定的数值，上述盖板40还具备通气部41。上述通气部41相当于在盖板40中与周边区域相比具备更薄的厚度的区域。上述通气部41与周边区域相比结构上脆弱。因此，当上述圆筒形电池1发生异常而导致电池外壳BH的内部压力增加到一定水平以上时通气部41被断裂而排出在电池外壳BH的内部生成的气体。上述通气部41例如在盖板40的任一面上或两面上进行开槽(notching)而减少一部分的盖板40的厚度来形成。
如后述，本发明的一个实施例的圆筒形电池1在上部具备阳极端子及阴极端子，由此上部的结构比下部的结构更复杂。因此，为了顺利排出在上述电池外壳BH的内部发生的气体而在构成圆筒形电池1的下表面的盖板40形成通气部41。
如图10所示，上述盖板40的下端部优选比电池外壳BH的下端部更靠上方而配置。在该情况下，即便上述电池外壳BH的下端部到达地面或用于形成模块或壳结构的外壳的底面，盖板40也不会到达地面或用于形成模块或电池组结构的外壳的底面。因此，能够防止因上述圆筒形电池1的重量导致通气部41的断裂所需压力与设计值不同的现象，由此能够确保通气部41的断裂顺利性。
另一方面，如图10及图11所示，在上述通气部41具备闭环形态的情况下，从断裂的容易性侧面来讲，从盖板40的中心部到通气部41的距离越大越有利。这是因为，在施加到相同的通气压力时，从上述盖板40的中心部到通气部41的距离越大，作用于通气部41的力越大，由此容易发生断裂。另外，从通气的排出顺利性的侧面来讲，也同样是从盖板40的中心部到通气部41的距离越大越有利。从这样的观点来讲，上述通气部41优选沿着从盖板40的边缘边围区域向下方(以图10为基准朝向下方的方向)突出的大致平坦的区域的边缘边围而形成。
在图11中示出上述通气部41在盖板40上大致画着圆而连续地形成的情况，但本发明不限于此。上述通气部41既可以在盖板40上大致画着圆而不连续地形成，也可以形成为大致直线形态或此外的其他形态。
参照图4至图6，上述外部端子50由具备导电性的金属材质构成，通过电池外壳BH的上表面即位于电池外壳BH的开口部的相反侧的面(与X-Y平面平行的面)。上述外部端子50例如与电极组件A的第一电极极耳13电连接。在该情况下，上述外部端子50具备第一极性。因此，上述外部端子50在本发明的圆筒形电池1中用作第一电极端子E1。上述外部端子50具备这样的第一极性的情况下，外部端子50与具备第二极性的电池外壳BH电气性地绝缘。上述外部端子50与电池外壳BH之间的电气性绝缘通过各种方式而实现。例如，在上述外部端子50与电池外壳BH之间夹着后述的绝缘垫圈35而实现绝缘。与此不同地，也可以在上述外部端子50的一部分形成绝缘性涂层而实现绝缘。或者，也可以应用将外部端子50在结构上牢固地固定的方式，以上述外部端子50和电池外壳BH无法接触。或者，也可以将上述说明的方式中的多个方式一并应用。
上述外部端子50包括端子露出部50a及端子插入部50b。上述端子露出部50a向电池外壳BH的外侧露出。上述端子露出部50a位于电池外壳BH的上表面的大致中心部。上述端子露出部50a的最大宽度大于供外部端子50通过的电池外壳BH的孔的最大宽度。上述端子插入部50b贯通电池外壳BH的上表面的大致中心部而与第一电极极耳13电连接。上述端子插入部50b的下端部的边缘边围区域铆钉(rivet)结合到电池外壳BH的内侧面上。即，上述端子插入部50b的下端部的边缘边围区域具备朝向电池外壳BH的内侧面而扭曲的形态，由此端子插入部50b的下端部的最大宽度大于供端子插入部50b通过的电池外壳BH的孔的最大宽度。
另一方面，本发明的圆筒形电池1具备第一集电板36的情况下，端子插入部50b的下端部的中心区域结合到第一集电板36。上述端子插入部50b的下端部的中心区域例如具备大致圆柱形态。上述端子插入部50b的下端部的中心区域的底面的直径为大致6.2mm。
例如通过激光焊接或超声波焊接而执行上述端子插入部50b的下端部的中心区域的底面与第一集电板36之间的结合。
上述激光焊接通过利用形成于电极组件A的卷取中心C的孔而照射激光来在第一集电板36的一面上形成激光焊接线而执行。上述激光焊接线形成为在第一集电板36的上部面及下部面中在不与端子插入部50b的下端部的中心区域的底面接触的相反侧的面上画出大致同心圆的形态。上述焊接线连续地或部分不连续地形成。
上述同心圆形态的焊接线相对于端子插入部50b的下端部的中心区域的底面的直径而具备大致60％至80％的直径。例如，上述端子插入部50b的下端部中心区域的底面的直径大致为6.2mm的情况下，焊接线所画出的圆的直径优选为大致4.0mm以上。上述焊接线画出的圆的直径过于小的情况下，通过焊接的结合力不足。相反地，上述焊接线画出的圆的直径过于大的情况下，由热及/或焊接飞溅等而导致电极组件A损坏的可能性变大。
上述超声波焊接通过利用形成于电极组件A的卷取中心C的孔而插入用于进行超声波焊接的焊接棒而执行。通过上述超声波焊接而形成的焊接部形成于端子插入部50b的下端部的中心区域的底面与第一集电板36的接触界面。通过上述超声波焊接而形成的焊接部整体上形成于相对于端子插入部50b的下端部的中心区域的底面而具备大致30％至80％的直径的同心圆内。例如，上述端子插入部50b的下端部的中心区域的底面的直径大致为6.2mm的情况下，通过超声波焊接而形成的焊接部所画出的圆的直径优选为大致2.0mm以上。通过上述超声波焊接而形成的焊接部所画出的圆的直径过于小的情况下，通过焊接得到的结合力不足。相反地，通过上述超声波焊接而形成的焊接部所画出的圆的直径过于大的情况下，通过热及/或振动等而导致电极组件A损坏的可能性变大。
在本发明的一个实施例中，上述电池外壳BH的上表面和露出到上述电池外壳B H的外侧的外部端子50彼此具备相反的极性而朝向彼此相同的方向。另外，上述外部端子50与电池外壳BH的上表面之间形成台阶。具体地，上述电池外壳BH的上表面整体具备平坦的形状或从其中心部向上方突出的形状的情况下，外部端子50的端子露出部50a比电池外壳BH的上表面更向上部突出。与此相反地，上述电池外壳BH的上表面具备从其中心部向下方即向朝向电极组件A的方向凹入的形状的情况下，电池外壳BH的上表面比外部端子50的端子露出部50a向上部更突出。
另一方面，上述电池外壳BH的上表面具备从其中心部向下方即向朝向电极组件A的方向凹入的形状的情况下，根据凹入的深度及外部端子50的端子露出部50a所具备的厚度，电池外壳BH的上表面和端子露出部50a的上表面构成相同的平面。在该情况下，在上述电池外壳BH的上表面与端子露出部50a之间不形成不形成台阶。
上述绝缘垫圈35夹在电池外壳BH与外部端子50之间而防止具备彼此相反的极性的电池外壳BH和外部端子50彼此接触。由此，具备大致平坦的形状的电池外壳BH的上表面被用作圆筒形电池1的第二电极端子E2。
上述绝缘垫圈35包括垫圈露出部35a及垫圈插入部35b。上述垫圈露出部35a夹在外部端子50的端子露出部50a与电池外壳BH之间。上述垫圈插入部35b夹在外部端子50的端子插入部50b与电池外壳BH之间。上述垫圈插入部35b在铆接(r eveting)端子插入部50b时一起变形而紧贴到电池外壳BH的内侧面。上述绝缘垫圈35例如由具备绝缘性的树脂材质构成。
参照图7，上述绝缘垫圈35的垫圈露出部35a具备以覆盖外部端子50的端子露出部50a的外周面的方式延伸的形态。这样，绝缘垫圈35覆盖外部端子50的外周面的情况下，能够防止在将母线等电连接部件结合到电池外壳BH的上表面及/或外部端子50的过程中发生短路。虽然未图示，上述绝缘垫圈35的垫圈露出部35a具备以将端子露出部50a的外周面及上表面的一部分一起覆盖的方式延伸的形态。
在上述绝缘垫圈35由树脂材质构成的情况下，绝缘垫圈35通过热熔接而将上述电池外壳BH及外部端子50结合。在该情况下，能够强化绝缘垫圈35和外部端子50的结合界面及绝缘垫圈35和电池外壳BH的结合界面上的气密性。另一方面，上述绝缘垫圈35的垫圈露出部35a具备延伸到端子露出部50a的上表面为止的形态的情况下，外部端子50通过嵌件成型而与绝缘垫圈35结合。
根据本发明的一个实施例，上述绝缘垫圈35、绝缘体37及密封垫圈39由彼此相同的材质形成。但在此并非必须这样形成。绝缘垫圈35及绝缘体37的厚度彼此相同。但在此并非必须这样形成。如果它们的厚度彼此不同，则绝缘体37可以比绝缘垫圈35厚度更薄，也可以是与此相反的情况。
上述电池外壳BH的上表面中除了上述外部端子50及上述绝缘垫圈35所占据的区域之外，剩余全部区域相当于具备与上述外部端子50相反的极性的第二电极端子E2。与此不同地，在本发明中，在省略上述绝缘垫圈35并且在外部端子50部分地具备绝缘涂层的情况下，在电池外壳BH的上表面中，除了具备绝缘涂层的外部端子50所占据的区域之外的剩余全部区域被用作第二电极端子E2。
上述电池外壳BH的圆筒形侧壁与第二电极端子E2形成为一块(one piece)，以与第二电极端子E2之间不存在不连续的部分。从上述电池外壳BH的侧壁到第二电极端子E2的连接形成柔和的曲线。但是，本发明不限于此，连接部位包括至少一个具备规定角度的角部。
参照图5至图7，上述第一集电板36结合到电极组件A的上部。上述第一集电板36由具备导电性的金属材质构成，并与第一电极极耳13连接。虽然未图示，上述第一集电板36在其下表面具备形成为放射状的多个凹凸。在形成上述凹凸的情况下，将第一集电板36按压而将凹凸压入第一电极极耳13。
参照图8，上述第一集电板36结合到第一电极极耳13的端部。例如通过激光焊接而执行上述第一电极极耳13与第一集电板36之间的结合。上述激光焊接通过将第一集电板36的母材部分熔化的方式执行，也可以在第一集电板36与第一电极极耳13之间夹着用于进行焊接的焊料的状态下执行。在该情况下，上述焊料优选具备比第一集电板36和第一电极极耳13更低的熔点。
参照图9，上述第一集电板36结合到第一电极极耳13的端部向与第一集电板36平行的方向弯折而形成的结合面上(参照部分放大结构)。上述第一电极极耳13的弯折方向例如为朝向电极组件A的卷取中心C的方向。上述第一电极极耳13具备这样弯折的形态的情况下，第一电极极耳13所占据的空间缩小而提高能量密度。另外，通过增加上述第一电极极耳13和第一集电板36之间的结合面积，由此能够提高结合力并实现减小电阻的效果。
参照图5至图7，上述绝缘体37设置于电极组件A的上端与电池外壳BH的内侧面之间或结合到电极组件A的上部的第一集电板36与电池外壳BH的内侧面之间。上述绝缘体37防止第一电极极耳13与电池外壳BH之间的接触及/或第一集电板36与电池外壳BH之间的接触。此外，上述绝缘体37还夹在电极组件A的外周面的上端与电池外壳BH的内侧面之间。上述第一集电板36是将电极组件A的外周面上端完全地横穿而延伸的板。但本发明不限于此，上述第一集电板36也可以将电极组件A的外周面的上端部分地横穿并延伸而形成。
本发明的一个实施例的圆筒形电池1具备绝缘体37的情况下，外部端子50的端子插入部50b通过绝缘体37而与第一集电板36或第一电极极耳13结合。
上述绝缘体37具备与卷取中心C相邻的开口。上述开口使外部端子50的端子插入部50b与第一集电板36直接接触。
在本发明的一个实施例中，上述端子插入部50b的其平面形状为圆形，但不限于此。上述端子插入部50b选择性地可具备多边形、星形、具备从中央延伸的支架(le g)的形状等。
参照图5及图10，上述第二集电板38结合到电极组件A的下部。上述第二集电板38由具备导电性的金属材质构成并与第二电极极耳14连接。另外，上述第二集电板38与电池外壳BH电连接。如图10所示，上述第二集电板38夹在电池外壳BH的内侧面与密封垫圈39之间而被固定。与此不同地，上述第二集电板38也可以焊接到电池外壳BH的内壁面。
虽然未图示，上述第二集电板38在其一面上具备形成为放射状的多个凹凸。在形成上述凹凸的情况下，将第二集电板38按压而将凹凸压入到第二电极极耳14。
参考图8，上述第二集电板38结合到第二电极极耳14的端部。例如通过激光焊接而执行上述第二电极极耳14与第二集电板38之间的结合。上述激光焊接通过将第二集电板38的母材部分熔化的方式而执行，也可以在第二集电板38与第二电极极耳14之间夹着用于进行焊接的焊料的状态下执行。在该情况下，上述焊料优选具备比第二集电板38和第二电极极耳14更低的熔点。
参照图9，上述第二集电板38结合到第二电极极耳14的端部向与第二集电板38平行的方向弯折而形成的结合面上(参照部分放大结构)。上述第二电极极耳14的弯折方向例如为朝向电极组件A的卷取中心C的方向。上述第二电极极耳14具备这样的弯折的形态的情况下，第二电极极耳14所占据的空间缩小而能够提高能量密度。另外，通过增加上述第二电极极耳14与第二集电板38之间的结合面积而能够提高结合力并实现减小电阻的效果。
参照图10及图12，上述第二集电板38包括从中心部以放射状延伸且彼此隔开的多个副板38a。在该情况下，多个副板38a分别与第二电极极耳14及电池外壳BH结合。
各副板38a的外侧端部38b朝向卷边部23的内侧面而弯折，末端部分在夹在密封垫圈39与卷边部23的内侧面之间的状态下被固定。另外，外侧端部38b的末端部分焊接到卷边部23的内侧面例如下部面。通过焊接，电池外壳BH和第二电极极耳14彼此电连接。在盖板40与外侧端部38b的焊接区域之间夹着密封垫圈39，因此盖板40可以不具备电气性极性。
在上述第二集电板38包括彼此隔开的多个副板38a的情况下，第二集电板38部分地覆盖电极组件A的下表面。因此，充分地确保供在上述电极组件A发生的气体向盖板40移动的空间，气体顺利地向圆筒形电池1的下方排出。另一方面，如上所述，具备多个副板38a的第二集电板38的结构同样应用于上述说明的第一集电板36。
参照图6及图10，本发明的一个实施例的圆筒形电池1在其长度方向(与Z轴平行的方向)上的一侧设置有具备第一极性的外部端子50及与外部端子50电气性地绝缘且具备第二极性的第二电极端子E2。即，本发明的一个实施例的圆筒形电池1中，一对电极端子E1、E2位于同一个方向，因此在将多个圆筒形电池1电连接的情况下，可将母线等电连接部件仅配置在圆筒形电池1的一侧。由此，能够实现电池组结构的简单化并提高能量密度。
另外，上述圆筒形电池1具备将大致具备平坦的形态的电池外壳BH的一面用作第二电极端子E2的结构，从而在将母线等电连接部件接合到第二电极端子E2时能够确保充分的接合面积。由此，上述圆筒形电池1能够确保电连接部件与第二电极端子E2之间的充分的接合强度，将接合部位上的电阻降低为优选的水平。
参照图4，本发明的圆筒形电池1的第一电极端子E1及第二电极端子E2分别连接有母线B。在上述第一电极端子E1及第二电极端子E2中分别为了充分地确保与母线B的结合面积，在第一电极端子E1中向电池外壳BH的外侧露出的区域即端子露出部50a的上表面的宽度D1设定为第二电极端子E2即电池外壳BH的上表面的宽度D2的大致10％至60％。
优选为，圆筒形电池例如为形状系数的比(定义为圆筒形电池的直径除以高度的值，即直径Φ与高度H之比)大致大于0.4的圆筒形电池。
在此，形状系数是指，表示圆筒形电池的直径及高度的值。本发明的一个实施例的圆筒形电池例如为46110电池、4875电池、48110电池、4880电池、4680电池。在表示形状系数的数值中，前两位数字表示电池的直径，剩余数字表示电池的高度。
本发明的一个实施例的电池是作为大致圆柱形态的电池，其直径为大致46mm，其高度为大致110mm，形状系数之比为大致0.418的圆筒形电池。
另一个实施例的电池是作为大致圆柱形态的电池，其直径为大致48mm，其高度为大致75mm，形状系数之比为大致0.640的圆筒形电池。
又一个实施例的电池是作为大致圆柱形态的电池，其直径为大致48mm，其高度为大致110mm，形状系数之比为大致0.436的圆筒形电池。
又一个实施例的电池是作为大致圆柱形态的电池，其直径为大致48mm，其高度为大致80mm，形状系数之比为大致0.600的圆筒形电池。
又一个实施例的电池是作为大致圆柱形态的电池，其直径为大致46mm，其高度为大致80mm，形状系数之比为大致0.575的圆筒形电池。
以往，使用了形状系数之比为大致0.4以下的电池。即，以往，例如使用了1865电池，2170电池等。在1865电池的情况下，其直径为大致18mm，其高度为大致65mm，形状系数之比为大致0.277。在2170电池的情况下，其直径为大致21mm，其高度为大致70mm，形状系数之比为大致0.300。
参照图13a，本发明的一个实施例的电池组3包括将如上述的本发明的一个实施例的多个圆筒形电池1电连接的电池集合体及收纳它的电池组外壳2。本发明的附图能够，为了便于图示，对用于电连接的母线、冷却单元、电力端子等部件省略了图示。
参照图13b，本发明的一个实施例的汽车5例如为电动汽车、混合动力汽车或插电式混合动力汽车，包括本发明的一个实施例的电池组3。上述汽车5包括4轮汽车或2轮汽车。上述汽车5从本发明的一个实施例的电池组3接收电力而进行动作。
下面，参照图11至图35，对关于电极板、电极组件及圆筒形电池的各种实施例进行说明。
首先，关于本发明的实施例的电极组件进行说明。电极组件是具备将片状的第一电极及第二电极和夹在它们之间的分离膜向一个方向卷取的结构的凝胶卷类型的电极组件。
优选为，第一电极及第二电极中的至少一个电极在卷取方向的长边端部包括未涂布活性物质的无涂层部。无涂层部的至少一部分本身被用作电极极耳。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、夹在芯部的无涂层部及外周侧无涂层部之间的中间无涂层部。
优选为，芯部侧无涂层部和外周侧无涂层部中的至少一个无涂层部比中间无涂层部高度相对低。
图14是示出本发明的第一个实施例的电极60a的结构的俯视图。
参照图14，第一个实施例的电极60a包括由金属箔构成的集电体61及活性物质层62。金属箔为铝或铜，根据电极60a的极性而适当选择。活性物质层62形成于集电体61的至少一面，在卷取方向X的长边端部包括无涂层部63。无涂层部63是未涂布有活性物质的区域。在活性物质层62和无涂层部63的边界形成有绝缘涂层64。绝缘涂层64的至少一部分与活性物质层62和无涂层部63的边界重叠而形成。绝缘涂层64包括高分子树脂，包括Al2O3这样的无机填料。
无涂层部63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及夹在芯部侧无涂层部B1与外周侧无涂层部B3之间的中间无涂层部B2。
芯部侧无涂层部B1、外周侧无涂层部B3及中间无涂层部B3分别被定义为将电极60a卷取为凝胶卷类型电极组件时分别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及除此之外的剩余区域的无涂层部。B1/B2的边界被适当定义为随着从电极组件的芯部侧靠近外周侧而无涂层部的高度(或变化图案(pattern))实质上改变的位置或以电极组件的半径为基准规定％的位置(例如，半径的5％、10％、15％位置等)。B2/B3的边界被定义为从随着从电极组件的外周侧靠近芯部侧而无涂层部的高度(或变化图案)实质上改变的位置或以电极组件的半径为基准的规定％的位置(例如，半径的85％、90％、95％位置等)。当确定B1/B2的边界和B2/B3的边界时，中间无涂层部B2自动被确定。在仅确定B1/B2的边界的情况下，可在电极组件的外周侧的周围位置适当选择B2/B3的边界。相反地，在仅确定B2/B3的边界的情况下，可在电极组件的芯部侧的周围位置适当选择B1/B2的边界。在第一个实施例中，无涂层部63的高度不固定，在卷取方向X上存在相对差异。即外周侧无涂层部B3的高度(Y轴方向上的长度)比芯部侧无涂层部B1及中间无涂层部B2相对更低。
图15是示出本发明的第二实施例的电极60b的结构的俯视图。
参照图15，第二实施例的电极60b与第一个实施例相比，仅在外周侧无涂层部B3的高度随着靠近外周侧而逐渐地减小的点之外，其余结构实质上相同。
在一个变形例中，外周侧无涂层部B3可变形为高度阶段性地减小的台阶形状(参照虚线)。
图16是示出本发明的第三实施例的电极60c的结构的俯视图。
参照图16，第三实施例的电极60c中，芯部侧无涂层部B1和外周侧无涂层部B3的高度比中间无涂层部B2相对更低。另外，芯部侧无涂层部B1和外周侧无涂层部B3的高度相同或彼此不同。
优选为，中间无涂层部B2的高度具备随着从芯部侧靠近外周侧而阶段性地增加的台阶形状。
图案1至图案7以无涂层部63的高度变化的位置为中心区分中间无涂层部B2。优选为，将图案的数量和各个图案的高度(Y轴方向上的长度)和宽度(X轴方向上的长度)调节为在无涂层部63的弯折过程中将应力最大限度地分散开。应力分散用于防止无涂层部63被撕破。
芯部侧无涂层部B1的宽度dB1是应用在将中间无涂层部B2的图案向芯部侧弯折时不遮挡电极组件芯部的空洞的条件而设计的。
在一例中，芯部侧无涂层部B1的宽度dB1与图案1的弯折长度成比例地增加。弯折长度相当于以图案的弯折位置为基准的图案的高度。
在具体例中，电极60c使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，芯部侧无涂层部B1的宽度dB1根据电极组件芯部的直径而被设定为180mm至350mm。
在一个实施例中，各个图案的宽度以构成电极组件的相同的卷取圈的方式设计。
在一个变形例中，中间无涂层部B2的高度具备随着从芯部侧靠近外周侧而增加之后又减小的台阶形状。
在另一个变形例中，外周侧无涂层部B3变形为具备与第二实施例相同的结构。
在又一个变形例中，应用于中间无涂层部B2的图案结构扩大到外周侧无涂层部B3为止(参照虚线)。
图17是示出本发明的第四实施例的电极60d的结构的俯视图。
参照图17，第四实施例的电极60d中，芯部侧无涂层部B1和外周侧无涂层部B3的高度比中间无涂层部B2相对更低。另外，芯部侧无涂层部B1和外周侧无涂层部B3的高度相同或不同。
优选为，中间无涂层部B2的至少一部分区间包括多个截片P。多个截片P随着从芯部侧靠近外周侧而高度阶段性地增加。
截片P通过激光开槽而构成。截片P通过超声波切割或冲裁等公知的金属箔切割工序形成。
在第四实施例中，为了防止在对无涂层部63进行弯折加工时活性物质层62及/或绝缘涂层64被损坏，优选在截片P之间的切割线下端与活性物质层62之间具备规定的间隙。因为无涂层部63弯折时应力集中到切割线下端的周围。间隙优选为0.2m m至4mm。在将间隙调节为该数值范围时，能够防止通过在对无涂层部63进行弯折加工时产生的应力而导致切割线下端周围的活性物质层62及/或绝缘涂层64被损坏。另外，间隙能够防止在对截片P进行开槽或切割时因公差而导致活性物质层62及/或绝缘涂层64损坏。优选为，在将电极60d卷取为电极组件时，绝缘涂层64的至少一部分露出到分离膜的外侧。在该情况下，在截片P弯折时绝缘涂层64能够支承弯折位置。
多个截片P随着从芯部侧靠近外周侧而构成多个截片组。设于相同的截片组的截片的宽度、高度及隔开间距实质上相同。
图18是示出本发明的实施例的截片P的宽度、高度及隔开间距的定义的图。
参照图18，截片P的宽度C1、高度C2及隔开间距C3以在对无涂层部63进行弯折加工时为了防止无涂层部63被撕破并提高焊接强度而充分地增加无涂层部63的重叠层数的同时防止无涂层部63的异常变形的方式设计。异常变形是指，弯折位置C4的下部的无涂层部不能保持直线状态并坍塌而不规则地变形。
优选为，可在1mm至6mm的范围调节截片P的宽度C1。当C1小于1mm时，截片P向芯部侧弯折时产生未重叠成能够充分地确保焊接强度的程度的区域或空的空间(空隙)。相反地，当C1超过6mm时，截片P被弯折时弯折位置C4的周围的无涂层部63通过应力而可能被撕破。另外，可在2mm至10mm的范围调节截片P的高度。当C2小于2mm时，截片P向芯部侧弯折时产生未重叠成能够充分地确保焊接强度的程度的区域或空的空间(空隙)。相反地，当C2超过10mm时，难以在卷取方向X上均匀地保持无涂层部的平坦度而制造电极。即，无涂层部的高度变大而导致起皱。另外，可在0.05mm至1mm的范围调节截片P的隔开间距C3。当C3小于0.05mm时，在将截片P弯折时，通过应力而可能导致弯折位置C4的周围的无涂层部63被撕破。相反地，C3超过1mm时，在将截片P弯折时产生截片P彼此未重叠成能够充分地确保焊接强度的程度的区域或空的空间(空隙)。
重新参照图17，芯部侧无涂层部B1的宽度dB1是应用将中间无涂层部B2的截片P向芯部侧弯折时不遮挡电极组件芯部的空洞的条件而设计的。
在一例中，芯部侧无涂层部B1的宽度dB1与组1的截片P的弯折长度成比例地增加。弯折长度相当于以弯折位置(图18的C4)为基准的截片P的高度。
在具体例中，在将电极60d使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，芯部侧无涂层部B1的宽度dB1根据电极组件芯部的直径而设定为180mm至350mm。
在一个实施例中，以构成电极组件的相同的卷取圈的方式设计各个截片组的宽度。
在一个变形例中，设于相同的截片组的截片P的宽度及/或高度及/或隔开间距在组内逐渐地及/或阶段性地及/或不规则地增加或减小。
组1至组7仅为截片组的一个例示。关于组的数量和包括在各个组的截片P的数量，为了在无涂层部63的弯折过程中将应力最大限度地分散且充分地确保焊接强度，以将截片P重叠为多层的方式进行调节。
在其他变形例中，外周侧无涂层部B3的高度与第一个实施例及第二实施例同样地逐渐地或阶段性地减小。另外，中间无涂层部B2的分切结构(截片的分切结构)可扩大到外周侧无涂层部B3为止(参照虚线)。在该情况下，外周侧无涂层部B3也与中间无涂层部B2同样地包括多个截片。在该情况下，外周侧无涂层部B3的截片的宽度及/或高度及/或隔开间距比中间无涂层部B2更大。
在具体例中，在电极60d使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，可将截片形成为8个组。此时，组1至7的截片形成于中间无涂层部B2，组8的截片如上述的变形例这样形成于外周侧无涂层部B3。
在具体例中，芯部侧无涂层部B1的宽度dB1为180mm～350mm。组1的宽度相对芯部侧无涂层部B1的宽度而构成35％～40％。组2的宽度相对组1的宽度构成130％～150％。组3的宽度相对组2的宽度而构成120％～135％。组4的宽度相对组3的宽度而构成85％～90％。组5的宽度相对组4的宽度而构成120％～130％。组6的宽度相对组5的宽度而构成100％～120％。组7的宽度相对组6的宽度而构成90％～120％。组8的宽度相对组7的宽度而构成115％～130％。
组1至8的宽度不显示出一定的增加或减小图案的理由在于，截片的宽度随着从组1到组8而逐渐增加，但包括在组内的截片的数被限定为既定数量。因此，在特定截片组内截片的数量可能减小。因此，组的宽度随着从芯部侧靠近外周侧而如上述的例示这样显示出不规则的变化样态。
即，在将电极组件的半径方向上连续地相邻的3个截片组各自在卷取方向上的宽度分别设为W1、W2及W3时，包括与W2/W1相比W3/W2较小的截片组的组合。
在上述的具体例中，组4至组6相当于此。相对组4的组5的宽度比率为120％～130％，相对组5的组6的宽度比率为100％～120％，其值小于120％～130％。
图19是示出本发明的第五实施例的电极60e的结构的俯视图。
参照图19，第五实施例的电极60e与第四实施例相比，除了截片P'的形状从四边形变成梯形的点之外，其余结构与第四实施例(或变形例)实质上相同。
图20表示梯形截片P'的宽度、高度及隔开间距的定义。
参照图20，关于截片P'的宽度D1、高度D2及隔开间距D3，以在对无涂层部63进行弯折加工时为了防止弯折位置D4周围的无涂层部63被撕破且确保充分的焊接强度而充分地增加无涂层部63的重叠层数的同时防止无涂层部63的异常变形的方式进行设计。
优选为，可在1mm至6mm的范围内调节截片P'的宽度D1。当D1小于1mm时，当截片P'向芯部侧弯折时产生截片P'未重叠成能够充分地确保焊接强度的程度的区域或空的空间(空隙)。相反地，当D1超过6mm时，在截片P'被弯折时弯折位置D4周围的无涂层部63通过应力而可能被撕破。另外，可在2mm至10mm的范围调节截片P'的高度。当D2小于2mm时，在截片P'向芯部侧弯折时产生截片P'未重叠成能够充分地确保焊接强度的程度的区域或空的空间(空隙)。相反地，当D2超过10mm时，难以在卷取方向上均匀地保持无涂层部63的平坦度而制造电极。另外，在0.05mm至1mm的范围内调节截片P'的隔开间距D3。当D3小于0.05mm时，在截片P'弯折时通过应力而可能导致弯折位置D4周围的无涂层部63被撕破。相反地，当D3超过1mm时，在将截片P'弯折时产生截片P'彼此未重叠成能够充分地确保焊接强度的程度的区域或空的空间(空隙)。
在第五实施例中，多个截片P'随着从芯部侧靠近外周侧，梯形的下部内角θ增加。当电极组件A的半径增加时，曲率减小。当截片P'的下部内角θ随着电极组件的半径增加而一起增加时，能够缓解在将截片P'弯折时在半径方向及圆周方向上产生的应力。另外，当下部内角θ增加时，截片P’被弯折时与内侧的截片P'重叠的面积及重叠层数也一起增加，从而在半径方向及圆周方向上能够均匀地确保焊接强度，平坦地形成弯折面。
在一例中，在电极60e使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，电极组件A的半径从4mm增加到22mm为止时，截片P'的内角从60度至85度区间阶段性地增加。
在一个变形例中，外周侧无涂层部B3的高度与第一个实施例及第二实施例同样地逐渐地或阶段性地减小。另外，中间无涂层部B2的分切结构可扩大到外周侧无涂层部B3为止(参照虚线)。在该情况下，外周侧无涂层部B3也与中间无涂层部B2同样地包括多个截片。在该情况下，外周侧无涂层部B3的截片的宽度及/或高度及/或隔开间距比中间无涂层部B2更大。
在第四实施例及第五实施例中，中间无涂层部B2包括多个截片P、P’时，各个截片P、P’的形状可变更为三角形、半圆形、半椭圆形、平行四边形等。
另外，根据中间无涂层部B2的区域，也可以将截片P、P’的形状变更为不同。在一例中，应力集中的区间应用有利于应力分散的倒角形状(例如半圆形、半椭圆形等)，应力相对更低的区间应用面积尽量大的多边形状(例如四边形、梯形、平行四边形等)。
在第四实施例及第五实施例中，中间无涂层部B2的分切结构还可应用于芯部侧无涂层部B1。但是，在芯部侧无涂层部B1应用分切结构时，根据芯部的曲率半径而中间无涂层部B2的截片P、P’被折弯时，可发生芯部侧无涂层部B1的端部向外周侧扭曲的逆成型(reverse forming)现象。因此，在芯部侧无涂层部B1不应用分切结构，即便应用分切结构，考虑到芯部的曲率半径，优选将截片P、P’的宽度及/或高度及/或分开间距调节为不发生逆成型的程度。
上述实施例(变形例)的电极结构应用于包括在凝胶卷类型的电极组件A中的极性不同的第一电极及第二电极中的至少一个。另外，在第一电极及第二电极中的一个电极中应用实施例(变形例)的电极结构的情况下，另一个上应用以往的电极结构。另外，应用于第一电极及第二电极的电极结构可以彼此不相同。
作为一例，第一电极和第二电极分别为阳极及阴极时，在第一电极应用实施例(变形例)中的一个，在第二电极应用以往的电极结构(参照图1)。
作为另一例，第一电极和第二电极分别为阳极及阴极时，在第一电极选择性地应用实施例(变形例)中的任一个，在第二电极选择性地应用实施例(变形例)中的任一个。
下面，对本发明的实施例的电极组件的结构进行详细说明。
图21是沿着Y轴方向(卷取轴方向)切割将第一个实施例的电极60a应用于第一电极(阳极)及第二电极(阴极)的凝胶卷类型的电极组件A1的截面图。
通过参照图2而说明的卷取方法制造电极组件A1。为了便于说明。对向分离膜外延伸的无涂层部43a、43b的突出结构进行详细图示，对第一电极、第二电极及分离膜的卷取结构省略图示。向上部突出的无涂层部43a从第一电极延伸，向下部突出的无涂层部43b从第二电极延伸。
对无涂层部43a、43b的高度变化的图案进行概略性图示。即，根据切割截面的位置，无涂层部43a、43b的高度发生不规则的变化。作为一例，当切割梯形截片P、P’的侧方部分时，截面上的无涂层部高度低于截片P、P’的高度。因此，表示电极组件的截面的附图中图示的无涂层部43a、43b的高度对应于包括在各个卷取圈的无涂层部高度(图18的C2，图20的D2)的平均。
参照图21，第一电极的无涂层部43a包括与电极组件A1的芯部相邻的芯部侧无涂层部B1、与电极组件A1的外周表面相邻的外周侧无涂层部B3、夹在芯部侧无涂层部B1及外周侧无涂层部B3之间的中间无涂层部B2。
外周侧无涂层部B3的高度(Y轴方向上的长度)比中间无涂层部B2的高度相对更低。因此，能够防止将外周侧无涂层部B3按压到电池外壳的卷边部时在内部发生短路的现象。
下部无涂层部43b具备与上部无涂层部43a相同的结构。在一个变形例中，下部无涂层部43b具备以往的电极结构或另一个实施例(变形例)的电极结构。
上部无涂层部43a和下部无涂层部43b的端部81从电极组件A1的外周侧向芯部侧弯折。此时外周侧无涂层部B3实质上可以不弯折。
图22是沿着Y轴方向(卷取轴方向)而切割将第二实施例的电极60b应用于第一电极(阳极)及第二电极(阴极)的凝胶卷类型的电极组件A2的截面图。
参照图22，第一电极的无涂层部43a包括与电极组件A2的芯部相邻的芯部侧无涂层部B1、与电极组件A2的外周表面相邻的外周侧无涂层部B3及夹在芯部侧无涂层部B1及外周侧无涂层部B3之间的中间无涂层部B2。
外周侧无涂层部B3的高度比中间无涂层部B2的高度相对更低，随着从芯部侧靠近外周侧逐渐地或阶段性地减小。因此，能够防止将外周侧无涂层部B3按压到电池外壳的卷边部时在内部发生短路的现象。
下部无涂层部43b具备与上部无涂层部43a相同的结构。在一个变形例中，下部无涂层部43b具备以往的电极结构或其他实施例(变形例)的电极结构。
上部无涂层部43a和下部无涂层部43b的端部91从电极组件A2的外周侧向芯部侧弯折。此时外周侧无涂层部B3的最外侧92实质上可以不弯折。
图23是沿着Y轴方向(卷取轴方向)而切割将第三实施例至第五实施例(它们的变形例)的电极60c、60d、60e中的任一个应用于第一电极(阳极)及第二电极(阴极)的凝胶卷类型的电极组件A3的截面图。
参照图23，第一电极的无涂层部43a包括与电极组件A3的芯部相邻的芯部侧无涂层部B1、与电极组件A3的外周表面相邻的外周侧无涂层部B3及夹在芯部侧无涂层部B1及外周侧无涂层部B3之间的中间无涂层部B2。
芯部侧无涂层部B1的高度比中间无涂层部B2的高度相对更低。另外，在中间无涂层部B2中位于最内侧的无涂层部43a的弯折长度与芯部侧无涂层部B1的半径方向上的长度R相同或更小。弯折长度H相当于以弯折无涂层部43a的位置(图18的C4，图20的D4)为基准的无涂层部43a的高度。
因此，即便中间无涂层部B2弯折，弯折部位不会闭塞电极组件A3芯部的空洞102。当空洞102不闭塞时，在电解质注入工序中不存在困难，提高电解液注入效率。另外，通过空洞102而插入焊接夹具而容易地进行阴极侧的集电板与电池外壳之间的焊接工序。
外周侧无涂层部B3的高度比中间无涂层部B2的高度相对更低。因此，能够防止将外周侧无涂层部B3按压到电池外壳的卷边部时在内部发生短路的现象。
在一个变形例中，外周侧无涂层部B3的高度可与图23所示的情况不同地逐渐地或阶段性地减小。另外，图23中中间无涂层部B2的高度在外周侧一部分相同，但中间无涂层部B2的高度随着从芯部侧无涂层部B1和中间无涂层部B2的边界到中间无涂层部B2和外周侧无涂层部B3的边界为止逐渐地或阶段性地增加。
下部无涂层部43b具备与上部无涂层部43a相同的结构。在一个变形例中，下部无涂层部43b具备以往的电极结构或另一个实施例(变形例)的电极结构。
上部无涂层部43a和下部无涂层部43b的端部101从电极组件A3的外周侧向芯部侧进行弯折加工。此时芯部侧无涂层部B1和外周侧无涂层部B3实质上不弯折。
中间无涂层部B2包括多个截片的情况下，弯折应力被缓解而防止弯折位置周围的无涂层部43a被撕破或异常变形。另外，在根据上述实施例的数值范围而调节截片的宽度及/或高度及/或隔开间距的情况下，随着截片向芯部侧弯折而以能够充分地确保焊接强度的程度重叠为多层并在弯折面(从Y轴观察的表面)不形成空的孔(空隙)。
图24是沿着Y轴方向(卷取轴方向)切割本发明的又一个实施例的电极组件A4的截面图。
参照图24，电极组件A4与图23的电极组件A3相比，除了外周侧无涂层部B3的高度与中间无涂层部B2的最外侧的高度实质上相同的点之外，其余结构实质上相同。
外周侧无涂层部B3包括多个截片。关于多个截片的结构，实质上同样地援用第四及第五实施例(变形例)的说明。
在电极组件A4中，芯部侧无涂层部B1的高度比中间无涂层部B2的高度相对更低。另外，在中间无涂层部B2中位于最内侧的无涂层部的弯折长度H小于或等于芯部侧无涂层部B1的半径方向上的长度R。
因此，即便中间无涂层部B2弯折，弯折部位不会闭塞电极组件A4芯部的空洞112。当不闭塞空洞112时，在电解质注入工序中不存在困难，提高电解液注入效率。另外，通过空洞112而插入焊接夹具来容易地进行阴极侧的集电板与电池外壳之间的焊接工序。
在一个变形例中，中间无涂层部B2的高度从芯部侧朝向外周侧而逐渐地或阶段性地增加的结构扩大到外周侧无涂层部B3为止。在该情况下，无涂层部43a的高度从芯部侧无涂层部B1和中间无涂层部B2的边界到电极组件A4的最外侧表面为止逐渐地或阶段性地增加。
下部无涂层部43b具备与上部无涂层部43a相同的结构。一个变形例中，下部无涂层部43b具备以往的电极结构或另一个实施例(变形例)的电极结构。
上部无涂层部43a和下部无涂层部43b的端部111从电极组件A4的外周侧向芯部侧进行弯折加工。此时芯部侧无涂层部B1实质上不弯折。
中间无涂层部B2及外周侧无涂层部B3包括多个截片的情况下，弯折应力被缓解，从而防止弯折位置周围的无涂层部43a、43b被撕破或异常变形。另外，根据上述实施例的数值范围而调节截片的宽度及/或高度及/或隔开间距的情况下，截片向芯部侧被弯折并以充分地确保焊接强度的程度重叠为多层，在弯折面(从Y轴观察的表面)不形成空的孔(空隙)。
图25是沿着Y轴方向(卷取轴方向)而切割本发明的又一个实施例的电极组件A5的截面图。
参照图25，电极组件A5与图23的电极组件A3相比，仅在中间无涂层部B2的高度具备逐渐地或阶段性地增加之后减小的图案的点上存在不同，其余结构实质上相同。
这样的中间无涂层部B2的高度变化通过调节包括在中间无涂层部B2的台阶状图案(参照图16)或截片(参照图17或图19)的高度来体现。
在电极组件A5中，芯部侧无涂层部B1的高度比中间无涂层部B2的高度相对更低。另外，在中间无涂层部B2中位于最内侧的无涂层部的弯折长度H小于或等于芯部侧无涂层部B1的半径方向上的长度R。
因此，即便中间无涂层部B2朝向芯部侧而弯折，弯折部位不会闭塞电极组件A5的芯部的空洞122。当不闭塞空洞122时，电解质注入工序中不存在困难，提高电解液注入效率。另外，通过空洞122而插入焊接夹具来容易进行阴极侧的集电板和电池外壳之间的焊接工序。
另外，外周侧无涂层部B3的高度比中间无涂层部B2的高度相对更低。因此，能够防止将外周侧无涂层部B3按压到电池外壳的卷边部时在内部发生短路的现象。在一个变形例中，外周侧无涂层部B3的高度朝向外周侧而逐渐地或阶段性地减小。
下部无涂层部43b具备与上部无涂层部43a相同的结构。在变形例中，下部无涂层部43b具备以往的电极结构或另一个实施例(变形例)的电极结构。
上部无涂层部43a和下部无涂层部43b的端部121从电极组件A5的外周侧向芯部侧进行弯折加工。此时芯部侧无涂层部B1和外周侧无涂层部B3实质上不弯折。
在中间无涂层部B2包括多个截片的情况下弯折应力被缓解而防止无涂层部43a、43b被撕破或异常变形。另外，根据上述实施例的数值范围而调节截片的宽度及/或高度及/或隔开间距的情况下，截片向芯部侧被弯折而以充分地确保焊接强度的程度重叠为多层，在弯折面(从Y轴观察的表面)不形成空的孔(空隙)。
图26是沿着Y轴方向(卷取轴方向)而切割本发明的又一个实施例的电极组件A6的截面图。
参照图26，电极组件A6与图25的电极组件A5相比，在外周侧无涂层部B3的高度具备从外周侧无涂层部B3和中间无涂层部B2的边界位置朝向电极组件A6的最外侧表面而逐渐地或阶段性地减小的图案的点上存在差异，其余结构实质上相同。
这样的外周侧无涂层部B3的高度变化通过将包括在中间无涂层部B2的台阶状图案(参照图16)扩大到外周侧无涂层部B3为止并将图案的高度朝向外周侧逐渐地或阶段性地减小而体现。另外，在其他变形例中，外周侧无涂层部B3的高度变化通过将中间无涂层部B2的截片结构扩大到外周侧无涂层部B3为止并将截片的高度朝向外周侧而逐渐地或阶段性地减小而体现。
在电极组件A6中，芯部侧无涂层部B1的高度比中间无涂层部B2的高度相对更低。另外，在中间无涂层部B2中位于最内侧的无涂层部的弯折长度H小于或等于芯部侧无涂层部B1的半径方向上的长度R。
因此，即便中间无涂层部B2朝向芯部侧而弯折，弯折部位不会闭塞电极组件A5芯部的空洞132。当不闭塞空洞132时，在电解质注入工序中不存在困难，能够提高电解液注入效率。另外，通过空洞132而插入焊接夹具来容易地进行阴极侧的集电板和电池外壳之间的焊接工序。
下部无涂层部43b具备与上部无涂层部43a相同的结构。在一个变形例中，下部无涂层部43b具备以往的电极结构或另一个实施例(变形例)的电极结构。
上部无涂层部43a和下部无涂层部43b的端部131从电极组件A6的外周侧向芯部侧进行弯折加工。此时芯部侧无涂层部B1实质上不弯折。
中间无涂层部B2及外周侧无涂层部B3包括多个截片的情况下，弯折应力被缓解而防止弯折位置周围的无涂层部43a、43b被撕破或异常变形。另外，根据上述实施例的数值范围而调节截片的宽度及/或高度及/或隔开间距的情况下，截片向芯部侧弯折而以充分地确保焊接强度的程度重叠为多层并在弯折面(从Y轴观察的表面)不形成空的孔(空隙)。
本发明的实施例的各种电极组件结构可应用于凝胶卷类型的圆筒形电池。
优选为，圆筒形电池例如为形状系数之比(定义为圆筒形电池的直径除以高度的值，即直径Φ与高度H之比)大致大于0.4的圆筒形电池。
本发明的一个实施例的圆筒形电池例如为46110电池、4875电池、48110电池、4880电池、4680电池。
在形状系数之比超过0.4的圆筒形电池应用具备无极耳结构的电极组件的情况下，在将无涂层部弯折时向半径方向施加的应力变大而导致无涂层部容易被撕破。另外，在无涂层部的弯折面焊接集电板时，为了充分地确保焊接强度并降低电阻，需要充分地增加无涂层部的重叠层数。这样的要求条件通过本发明的实施例(变形例)的电极和电极组件而达成。
下面，对本发明的实施例的圆筒形电池进行详细说明。
图27是沿着Y轴方向而切割本发明的一个实施例的圆筒形电池140的截面图。
参照图27，本发明的一个实施例的圆筒形电池140包括具备第一电极、分离膜及第二电极的电极组件141、收纳电极组件141的电池外壳142及密封电池外壳142的开放部的密封体143。
电池外壳142为在上方形成有开放部的圆筒形的容器。电池外壳142由铝或钢这样的具备导电性的金属材质构成。电池外壳142通过上端开放部而在内侧空间收纳电极组件141并一并收纳电解质。
电极组件141具备凝胶卷形状。如图2所示，电极组件141通过以卷取中心C为基准卷取将下部分离膜、第一电极、上部分离膜及第二电极依次至少层叠11次而形成的层叠体而制得。
第一电极和第二电极的极性不同。即当一个具备阳的极性时，另一个具备阴的极性。第一电极和第二电极中的至少一个电极具备上述实施例(变形例)的电极结构。另外，第一电极和第二电极中的另一个电极具备以往的电极结构或实施例(变形例)的电极结构。
在电极组件141的上部和下部分别突出有第一电极的无涂层部146a和第二电极的无涂层部146b。第一电极具备第一个实施例(变形例)的电极结构。因此，第一电极的无涂层部146a中外周侧无涂层部B3的高度比其他部分的无涂层部的高度低。外周侧无涂层部B3与电池外壳142的内周面，特别地卷边部147隔开规定间隔。因此，第一电极的外周侧无涂层部B3不与和第二电极电连接的电池外壳142接触，由此防止电池140的内部发生短路。
第二电极的无涂层部146b的高度相同。在变形例中，第二电极的无涂层部146b具备与第一电极的无涂层部146a相同的结构。在其他变形例中，第二电极的无涂层部146b可选择性地具备实施例(变形例)的电极的无涂层部结构。
密封体143包括盖板143a、向盖板143a与电池外壳142之间提供气密性并具备绝缘性的第一垫圈143b及与上述盖板143a电气性地及机械地结合的连接板143c。
盖板143a是由具备导电性的金属材质构成的部件，覆盖电池外壳142的上端开放部。盖板143a与第一电极的无涂层部146a电连接，通过第一垫圈143b而与电池外壳142电绝缘。因此盖板143a被用作圆筒形电池140的第一电极端子。
盖板143a安装在形成于电池外壳142的卷边部147上，通过压接部148而固定。为了确保电池外壳142的气密性并实现电池外壳142与盖板143a之间的电气性绝缘，在盖板143a与压接部148之间夹着第一垫圈143b。盖板143a具备从其中心部向上方突出形成的突出部143d。
电池外壳142与第二电极的无涂层部146b电连接。因此电池外壳142具备与第二电极相同的极性。当第二电极具备阴的极性时，电池外壳142也具备阴的极性。
电池外壳142在上端具备卷边部147及压接部148。卷边部147将电池外壳142的外周面边围压入而形成。卷边部147防止收纳于电池外壳142的内部的电极组件141通过电池外壳142的上端开放部而脱离，用作安装密封体143的支承部。
卷边部147的内周面与第一电极的外周侧无涂层部B3隔开规定间隔。更具体地，卷边部147的内周面下端与第一电极的外周侧无涂层部B3隔开规定间隔。另外，因为外周侧无涂层部B3的高度低，为了形成卷边部147而将电池外壳142从外部压入时，外周侧无涂层部B3实质上不受影响。因此，外周侧无涂层部B3不被卷边部147等其他构成要件按压，由此防止电极组件141的部分形态变形，由此能够防止圆筒形电池140内部的短路。
优选为，将卷边部147的压入深度定义为D1，将从电池外壳142的内周面到外周侧无涂层部B3和中间无涂层部B2的边界位置为止的半径方向长度定义为D2时，满足关系式D1≤D2。在该情况下，为了形成卷边部147而压入电池外壳142时实质上能够防止外周侧无涂层部B3的损坏。
压接部148形成于卷边部147的上部。压接部148具备将配置于卷边部147上的盖板143a的外周面及盖板143a的上表面的一部分包围的方式延伸及弯折的形态。
圆筒形电池140还包括第一集电板144及/或第二集电板145及/或绝缘体146。
第一集电板144结合到电极组件141的上部。第一集电板144由铝、铜、镍等这样的具备导电性的金属材质构成，与第一电极的无涂层部146a电连接。在第一集电板144连接有引线149。引线149从电极组件141的上方延伸而结合到连接板143c或直接结合到盖板143a的下表面。通过焊接而执行引线149和其他部件的结合。
优选为，第一集电板144与引线149一体地形成。在该情况下，引线149具备从第一集电板144的中心部向外侧延伸的长长的板形状。
第一集电板144在其下表面具备形成为放射状的多个凹凸(未图示)。在具备放射状凹凸的情况下，按压第一集电板144而将凹凸压入到第一电极的无涂层部146a。
第一集电板144结合到第一电极的无涂层部146a的端部。例如通过激光焊接而实现无涂层部146a和第一集电板144之间的结合。激光焊接可以将集电板母材部分熔化的方式执行。在变形例中，在夹着焊料的状态下执行第一集电板144和无涂层部146a之间的焊接。在该情况下，焊料与第一集电板144和无涂层部146a相比具备更低的熔点。激光焊接可通过电阻焊接、超声波焊接等来代替。
第二集电板145结合到电极组件141的下表面。第二集电板145的一面通过焊接而与第二电极的无涂层部146b结合，相反侧面通过焊接而结合到电池外壳142的内侧底部面上。第二集电板145和第二电极的无涂层部146b之间的结合结构与第一集电板144和第一电极的无涂层部146a之间的结合结构实质上相同。
无涂层部146a、146b不限于图示的结构。因此，无涂层部146a、146b可选择性地具备以往的无涂层部结构及实施例(变形例)的电极的无涂层部结构。
绝缘体146覆盖第一集电板144。绝缘体146在第一集电板144的上表面覆盖第一集电板144，从而防止第一集电板144和电池外壳142的内周面之间的直接接触。
绝缘体146具备引线孔151，以引出从第一集电板144向上方延伸的引线149。引线149通过引线孔151而向上方引出而结合到连接板143c的下表面或盖板143a的下表面。
绝缘体146的边缘边围区域夹在第一集电板144与卷边部147之间，固定电极组件141及第一集电板144的结合体。由此，电极组件141及第一集电板144的结合体被限制电池140的高度方向的移动，由此提高电池140的组装稳定性。
绝缘体146由具备绝缘性的高分子树脂构成。在一例中，绝缘体146由聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺或聚丁烯酞酸酯(polybutylene terephthalate)构成。
电池外壳142还具备形成于其下表面的通气部152。通气部152相当于在电池外壳142的下表面中与周边区域相比具备更薄的厚度的区域。通气部152与周边区域相比结构上更脆弱。因此，圆筒形电池140上发生异常而导致内部压力上升到一定水平以上时，通气部152被破裂而生成于电池外壳142的内部的气体排出到外部。
通气部152在电池外壳142的下表面绘制圆形而连续地或不连续地形成。在变形例中，通气部152形成为直线图案或除此之外的其他图案。
图28是沿着Y轴方向而切割本发明的另一个实施例的圆筒形电池150的截面图。
参照图28，圆筒形电池150与图27的圆筒形电池140相比，除了在第一电极的无涂层部146a采用第二实施例(变形例)的电极结构的点之外，其余结构实质上相同。
参照图28，第一电极的无涂层部146a为外周侧无涂层部B3的高度随着靠近电池外壳142的内周面而逐渐地或阶段性地降低的形态。优选为，将外周侧无涂层部B3的最上端连接的假想的线具备与卷边部147的内周面相同或类似的形状。
外周侧无涂层部B3形成倾斜面。因此，能够防止为了形成卷边部147而将电池外壳142压入时外周侧无涂层部B3通过卷边部147被压接而损坏。另外，能够抑制外周侧无涂层部B3与极性不同的电池外壳142接触而在内部发生短路的现象。
圆筒形电池150的其余结构与上述说明的实施例(变形例)实质上相同。
无涂层部146a、146b不限于图示的结构。因此，无涂层部146a、146b选择性地具备以往的无涂层部结构及实施例(变形例)的电极的无涂层部结构。
图29是沿着Y轴方向而切割本发明的又一个实施例的圆筒形电池160的截面图。
参照图29，圆筒形电池160与上述说明的圆筒形电池140、150相比，在与第一集电板144连接的引线149通过绝缘体146的引线孔151直接连接到密封体143的盖板143a，绝缘体146和第一集电板144紧贴到盖板143a的下部面的结构上存在差异，其余结构实质上相同。
在圆筒形电池160中，第一集电板144的直径和中间无涂层部B2的最外侧直径小于电池外壳142的最小内径。另外，第一集电板144的直径大于或等于中间无涂层部B2的最外侧直径。
具体地，电池外壳142的最小内径相当于形成有卷边部147的位置上的电池外壳142的内径。此时，第一集电板144及中间无涂层部B2的最外侧直径小于形成有卷边部147的位置上的电池外壳142的内径。另外，第一集电板144的直径大于或等于中间无涂层部B2的最外侧直径。绝缘体146的边缘边围区域以向下部弯折的状态夹在外周侧无涂层部B3与卷边部147之间，由此能够固定电极组件141及第一集电板144的结合体。
优选为，绝缘体146包括覆盖外周侧无涂层部B3的部分和覆盖第一集电板144的部分，将该两个部分连接的部分具备与卷边部147的折弯形状对应地一起折弯的形态。绝缘体146将外周侧无涂层部B3和卷边部147的内周面绝缘的同时，将第一集电板144和卷边部147的内周面绝缘。
第一集电板144位于比卷边部147的下端更高的位置，结合到芯部侧无涂层部B1和中间无涂层部B2。此时，卷边部147的压入深度D1小于或等于从电池外壳142的内周面到外周侧无涂层部B3和中间无涂层部B2的边界为止的距离D2。因此，芯部侧无涂层部B1和中间无涂层部B2及结合到它们的第一集电板144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收纳电极组件141的部分和卷边部147之间的弯折位置B。
芯部侧无涂层部B1和中间无涂层部B2占据卷边部147的半径方向上的内侧空间，因此电极组件141和盖板143a之间的空的空间被最小化。另外，省略位于电极组件141和盖板143a之间的空的空间的连接板143c。因此，第一电极板144的引线149直接结合到盖板143a的下表面。通过如上述的结构，电池内的空的空间减小，与减小的空的空间对应地将能量密度最大化。
在圆筒形电池160中，第一集电板144及第二集电板145与上述实施例同样地分别焊接到无涂层部146a、146b的端部。
无涂层部146a、146b不仅限于图示的结构。因此，无涂层部146a、146b选择性地具备以往的无涂层部结构及实施例(变形例)的电极的无涂层部结构。
图30是沿着Y轴而切割本发明的又一个实施例的圆筒形电池170的截面图。
参照图30，圆筒形电池170与图27中所示的圆筒形电池140相比电极组件的结构实质上相同，仅在除了电极组件之外的其余结构改变的点上存在差异。
具体地，圆筒形电池170包括以贯通的方式设置有外部端子172的电池外壳171。外部端子172设置于电池外壳171的封闭面(图的上部面)。外部端子172在夹着具有绝缘性的第二垫圈173的状态下铆接于电池外壳171的通孔。外部端子172朝向与重力方向相反方向而露出到外部。
外部端子172包括端子露出部172a及端子插入部172b。端子露出部172a露出到电池外壳171的封闭面的外侧。端子露出部172a位于电池外壳171的封闭面的大致中心部。端子露出部172a的最大直径大于形成于电池外壳171的通孔的最大直径。端子插入部172b贯通电池外壳171的封闭面的大致中心部而与第一电极的无涂层部146a电连接。端子插入部172b铆钉(rivet)结合在电池外壳171的内侧面上。即，端子插入部172b的下部的边缘具备朝向电池外壳171的内侧面扭曲的形态。端子插入部172b的下部的最大直径大于电池外壳171的通孔的最大直径。
端子插入部172b的下端面焊接到连接于第一电极的无涂层部146a的第一集电板144。在第一集电板144与电池外壳171的内侧面之间夹着由绝缘物质构成的绝缘体174。绝缘体174覆盖第一集电板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的外周侧无涂层部B3与具备不同极性的电池外壳171的内侧面接触而引起短路。外部端子172的端子插入部172b贯通绝缘体174而焊接到第一集电板144。
第二垫圈173夹在电池外壳171与外部端子172之间而防止彼此具备相反的极性的电池外壳171和外部端子172电气性地彼此接触。由此，具备大致平坦的形状的电池外壳171的上表面被用作圆筒形电池170的第二电极端子。
第二垫圈173包括垫圈露出部173a及垫圈插入部173b。垫圈露出部173a夹在外部端子172的端子露出部172a与电池外壳171之间。垫圈插入部173b夹在外部端子172的端子插入部172b与电池外壳171之间。垫圈插入部173b在端子插入部172b被铆接(reveting)时一起变形而紧贴到电池外壳171的内侧面。第二垫圈173例如由具备绝缘性的高分子树脂构成。
第二垫圈173的垫圈露出部173a具备以覆盖外部端子172的端子露出部172a的外周面的方式延伸的形态。第二垫圈173覆盖外部端子172的外周面的情况下，能够防止在将母线等电连接部件结合到电池外壳171的上表面及/或外部端子172的过程中发生短路的情况。虽然未图示，垫圈露出部173a具备以覆盖端子露出部172a的外周面及上表面的一部分的方式延伸的形态。
第二垫圈173由高分子树脂构成的情况下，第二垫圈173通过热熔接而与电池外壳171及外部端子172结合。在该情况下，能够强化第二垫圈173和外部端子172的结合界面及第二垫圈173和电池外壳171的结合界面上的气密性。另一方面，在第二垫圈173的垫圈露出部173a具备延伸到端子露出部172a的上表面为止的形态的情况下，外部端子172通过嵌件成型(insert injection)而与第二垫圈173一体地结合。
在电池外壳171的上表面中除了外部端子172及第二垫圈173所占据的区域之外的剩余区域175相当于具备与外部端子172相反的极性的第二电极端子。
第二集电板176结合到电极组件141的下部。第二集电板176由铝、钢、铜、镍等具备导电性的金属材质构成并与第二电极的无涂层部146b电连接。
优选为，第二集电板176与电池外壳171电连接。为此，第二集电板176的边缘部分的至少一部分夹在电池外壳171的内侧面与第一垫圈178b之间而被固定。在一例中，第二集电板176的边缘部分的至少一部分在支承在形成于电池外壳171的下端的卷边部180的下端面的状态下通过焊接而被固定到卷边部17。在变形例中，第二集电板176的边缘部分的至少一部分直接焊接到电池外壳171的内壁面。
第二集电板176具备在与无涂层部146b相对的面上形成为放射状的多个凹凸(未图示)。在形成有凹凸的情况下，按压第二集电板176而将凹凸压入到无涂层部146b。
优选为，第二集电板176和无涂层部146b的端部通过焊接例如通过激光焊接而结合。
将电池外壳171的下部开放部密封的密封体178包括盖板178a和第一垫圈178b。第一垫圈178b将盖板178a和电池外壳171电气性地分离。压接部181将盖板178a的边缘和第一垫圈178b一起固定。在盖板178a具备通气部179。通气部179的结构与上述实施例(变形例)实质上相同。
优选为，盖板178a由具备导电性的金属材质构成。但是，在盖板178a与电池外壳171夹着第一垫圈178b，因此盖板178a不具有电气性极性。密封体178将电池外壳171的下部的开放部密封，当电池170的内部压力增加到阈值以上时，起到排出气体的功能。
优选为，与第一电极的无涂层部146a电连接的外部端子172被用作第一电极端子。另外，通过第二集电板176而与第二电极的无涂层部146b电连接的电池外壳171的上部表面中除了外部端子172之外的部分175被用作与第一电极端子极性不同的第二电极端子。这样，2个电极端子位于圆筒形电池170的上部的情况下，可将母线等电连接部件仅配置在圆筒形电池170的一侧。由此，能够实现电池组结构的简单化并提高能量密度。另外，用作第二电极端子的部分175大致具备平坦的形态，因此在将母线等电连接部件接合时能够确保充分的接合面积。由此，圆筒形电池170能够将电连接部件的接合部位上的电阻降低为优选的水平。
电极组件141的结构和无涂层部结构不限于图示的情况，可代替为上述实施例(变形例)的结构。
图31是沿着Y轴而切割本发明的又一个实施例的圆筒形电池180的截面图。
参照图31，圆筒形电池180与图28所示的圆筒形电池150相比，电极组件141的结构实质上相同，除了电极组件141之外的其余结构与图30所示的圆筒形电池170实质上相同。
因此，关于圆筒形电池150、170的实施例(变形例)的结构同样应用于圆筒形电池180。
另外，电极组件141的结构和无涂层部结构不限于图示的结构，可代替为上述实施例(变形例)的结构。
图32是沿着Y轴而切割本发明的又一个实施例的圆筒形电池190的截面图。
参照图32，圆筒形电池190包括图24所示的电极组件A4，除了电极组件A4之外的其余结构与图27所示的圆筒形电池140实质上相同。
参照图32，电极组件A4的无涂层部146a、146b从外周侧向芯部侧弯折。此时，芯部侧无涂层部B1比其他部分高度低，因此实质上不弯折。第一集电板144焊接到无涂层部146a的弯折面，第二集电板145焊接到无涂层部146b的弯折面。弯折面在无涂层部146a、146b被弯折时沿着Y轴方向而重叠为多层来分别形成于电极组件A4的上部和下部。
电极组件A4的芯部侧无涂层部B1的高度比其他部分相对更低。另外，如图24所示，在中间无涂层部B2中位于最内侧的无涂层部的弯折长度H小于或等于芯部侧无涂层部B1的半径方向上的长度R。
因此，即便将无涂层部146a朝向芯部侧而弯折，电极组件A4芯部的空洞112不被闭塞而向上部开放(参照虚线圆)。
当空洞112不被闭塞时，在电解质注入工序中不存在困难，提高电解液注入效率。另外，通过空洞112而插入焊接夹具来容易进行第二集电板145和电池外壳142之间的焊接工序。
无涂层部146a、146b具备分切结构的情况下，在以满足上述实施例的数值范围的方式调节截片的宽度及/或高度及/或隔开间距时，在弯折截片时将截片以充分地确保焊接强度的程度重叠为多层，在弯折面上不形成空的空间(空隙)。
关于无涂层部146a、146b的结构，可以与图示的结构不同地，任意变更为上述实施例(变形例)的结构。另外，无涂层部146a、146b中的任一方上可应用以往的无涂层部结构。
图33是沿着Y轴而切割本发明的又一个实施例的圆筒形电池200的截面图。
参照图33，圆筒形电池200包括图24所示的电极组件A4，除了电极组件A4之外的其余结构与图31所示的圆筒形电池180实质上相同。
参照图33，电极组件A4的无涂层部146a、146b从外周侧向芯部侧弯折。此时，芯部侧无涂层部B1的高度比其他部分低，因此实质上不弯折。第一集电板144焊接到无涂层部146a的弯折面，第二集电板176焊接到无涂层部146b的弯折面。
电极组件A4的芯部侧无涂层部B1的高度比其他部分相对更低。另外，如图24所示，在中间无涂层部B2中位于最内侧的无涂层部的弯折长度H小于或等于芯部侧无涂层部B1的半径方向上的长度R。
因此，即便将无涂层部146a、146b朝向芯部侧弯折，电极组件A4芯部的空洞112不被闭塞而向上部开放(参照虚线圆)。
当不闭塞空洞112时，在电解质注入工序上不存在困难，提高电解液注入效率。另外，通过空洞112而插入焊接夹具来容易进行第二集电板176和电池外壳171之间的焊接工序。
在无涂层部146a、146b具备分切结构的情况下，在以满足上述实施例的数值范围的方式调节截片的宽度及/或高度及/或隔开间距时，在弯折截片时将截片以充分地确保焊接强度的程度重叠为多层，在弯折面上不形成空的空间(空隙)。
关于无涂层部146a、146b的结构，与图示的结构不同地，可任意变更为上述实施例(变形例)的结构。另外，在无涂层部146a、146b中的任一方可应用以往的无涂层部结构。
图34是沿着Y轴而切割本发明的又一个实施例的圆筒形电池210的截面图。
参照图34，圆筒形电池210包括图23所示的电极组件A3，除了电极组件A3之外的其余结构与图27所示的圆筒形电池140实质上相同。
优选为，电极组件A3的无涂层部146a、146b从外周侧向芯部侧弯折。此时，无涂层部146a的芯部侧无涂层部B1和外周侧无涂层部B3比其他部分高度低，因此实质上不弯折。这在无涂层部146b的情况下也相同。第一集电板144焊接到无涂层部146a的弯折面，第二集电板145焊接到无涂层部146b的弯折面。
芯部侧无涂层部B1的高度比中间无涂层部B2相对更低。另外，如图23所示，在中间无涂层部B2中位于最内侧的无涂层部的弯折长度H小于或等于芯部侧无涂层部B1的半径方向上的长度R。
因此，即便将无涂层部146a、146b朝向芯部侧而弯折，电极组件A3芯部的空洞102不被闭塞而向上部开放(参照虚线圆)。
当空洞102不被闭塞时，在电解质注入工序上不存在困难，提高电解液注入效率。另外，通过空洞而插入焊接夹具而容易进行第二集电板145和电池外壳142之间的焊接工序。
另外，外周侧无涂层部B3的高度比中间无涂层部B2相对更低。因此，在将无涂层部146a弯折时外周侧无涂层部B3实质上不弯折。另外，外周侧无涂层部B3与卷边部147充分地隔开，因此能够解决在压入卷边部147的过程中外周侧无涂层部B3损坏的问题。
无涂层部146a、146b具备分切结构的情况下，以满足上述实施例的数值范围的方式调节截片的宽度及/或高度及/或隔开间距时，在弯折截片是将截片以充分地确保焊接强度的程度重叠为多层，在弯折面上不形成空的空间(空隙)。
关于无涂层部146a、146b的结构，可与图示的结构不同地任意变更为上述实施例(变形例)的结构。另外，在无涂层部146a、146b中的任一个上可应用以往的无涂层部结构。
图35是沿着Y轴而切割本发明的又一个实施例的圆筒形电池220的截面图。
参照图35，圆筒形电池220包括图23所示的电极组件A3，除了电极组件A3之外的其余结构与图31所示的圆筒形电池180实质上相同。
优选为，电极组件A3的无涂层部146a、146b从外周侧向芯部侧弯折。此时，无涂层部146a的芯部侧无涂层部B1的高度比其他部分低，因此实质上不弯折。这在无涂层部146b的情况下也相同。第一集电板144焊接到无涂层部146a的弯折面，第二集电板176焊接到无涂层部146b的弯折面。
电极组件A3的芯部侧无涂层部B1的高度比中间无涂层部B2相对更低。另外，如图23所示，在中间无涂层部B2中位于最内侧的无涂层部的弯折长度H小于或等于芯部侧无涂层部B1的半径方向上的长度R。
因此，即便将无涂层部146a朝向芯部侧而弯折，电极组件A3芯部的空洞102不被闭塞而向上部开放(参照虚线圆)。
当空洞102不被闭塞时，在电解质注入工序上不存在困难，提高电解液注入效率。另外，通过空洞102而插入焊接夹具而容易进行第二集电板176和电池外壳171之间的焊接工序。
另外，无涂层部146a的外周侧无涂层部B3的高度比中间无涂层部B2相对更低。因此，在弯折无涂层部146a时外周侧无涂层部B3实质上不弯折。这在无涂层部146b的情况下也相同。
在无涂层部146a、146b具备分切结构的情况下，当以满足上述实施例的数值范围的方式调节截片的宽度及/或高度及/或隔开间距时，在弯折截片时将截片以充分地确保焊接强度的程度重叠为多层，在弯折面上不形成空的空间(空隙)。
关于无涂层部146a、146b的结构，可与图示的结构不同地任意变更为上述实施例(变形例)的结构。另外，在无涂层部146a、146b中的任一个上可应用以往的无涂层部结构。
上述实施例(变形例)的圆筒形电池使用于制造电池组(参照图13a)，电池组搭载于汽车(参照图13b)。
根据本发明，将突出在电极组件的上部及下部的无涂层部本身用作电极极耳，从而减小圆筒形电池的内部电阻并增加能量密度。
根据本发明的另一个侧面，改善电极组件的无涂层部结构而防止在电池外壳的卷边部形成过程中电极组件和电池外壳的内周面发生干扰，从而防止由电极组件的部分变形导致的圆筒形电池内部的短路。
根据本发明的又一个侧面，改善电极组件的无涂层部结构而防止在弯折无涂层部时弯折位置周围的无涂层部被撕破的现象，充分地增加无涂层部的重叠层数而提高焊接强度。
根据本发明的又一个侧面，改善与电极组件的芯部相邻的无涂层部结构而防止弯折无涂层部时位于电极组件的芯部的空洞被闭塞，由此容易进行电解液注入工序和电池外壳和集电板的焊接工序。
根据本发明的又一个侧面，提供一种具备内部电阻低，防止在内部发生短路，提高集电板和无涂层部的焊接强度的结构的圆筒形电池、包括它的电池组及汽车。
下面，对使用于本发明的圆筒形电池的阳极活性物质的实施例进行说明。
在实施例中，"一次粒子"是指，利用扫描电子显微镜或背向散射电子衍射图案分析器(Electron Back Scatter Diffraction；EBSD)而在5000倍至20000倍的视野下观察时外观上不存在粒界的粒子单位。"一次粒子的平均粒径"是指，在检测扫描电子显微镜或EBSD图像中观察的一次粒子的粒径之后计算的它们的算术平均值。
"二次粒子"是多个一次粒子凝集而形成的粒子。在本发明中为了与一次粒子凝集数十个～数百个而形成的以往的二次粒子区别开，将一次粒子凝集10个以下而构成的二次粒子称为类似-单粒子。
在本发明中"比表面积"通过BET法而检测，具体地利用BEL Japan公司的BELSORP-mino II而由液体氮温度下(77K)的氮气体吸附量来算出。
在本发明中，“Dmin”，“D50”及“Dmax”是利用激光衍射法(laser diffractionmethod)而检测的阳极活性物质的体积累积分布的粒度值。具体地，Dmin是在体积累积分布中所示的最小粒子大小，D50是体积累积量为50％时的粒子大小，Dmax是在体积累积分布中所示的最大粒子大小。阳极活性物质为单粒子的情况下，D50是指一次粒子的平均粒径。另外，阳极活性物质为类似-单粒子的情况下，D50是指一次粒子凝集而形成的粒子的平均粒径。
关于上述体积累积分布的粒度值，例如将阳极活性物质分散到分散介质中，然后导入到市场上销售的激光衍射粒度检测装置(例如，MicrotracMT 3000)而将28kHz的超声波以输出60W照射之后，获得体积累积粒度分布曲线图而进行检测。
本发明中“本质上由A构成(consist essentially of A”是指，包括A成分和对本发明的基本且新型的特征不产生实质影响的未提及的任意的成分。本发明的基本且新型的特征包括在制造电池时将粒子破裂最小化、将通过这样的粒子破裂而发生的气体最小化及将内部裂痕的发生最小化中的至少一个。本领域的技术人员可知道这样的特性的物质性影响。
本发明人为了研发体现较高的容量且安全性优异的电气化学元件用阳极及包括它的电气化学元件而反复进行研究，其结果确认到作为阳极活性物质而单独使用由1个一次粒子构成的单粒子或由10个以下的一次粒子的凝集体即类似-单粒子形态的阳极活性物质的情况下，能够显著提高大型圆筒形电池的安全性。
根据一个侧面，阳极包括阳极集电体；及形成在上述阳极集电体的至少一个侧面上的阳极活性物质层，上述阳极活性物质层包括阳极活性物质，选择性地，包括导电材料及/或粘合剂。
阳极为在长片状的阳极集电体的至少一面或两面形成有阳极活性物质层的结构，上述阳极活性物质层包括阳极活性物质及粘合剂。
具体地，上述阳极通过在长片状的阳极集电体的一面或两面涂布将阳极活性物质、导电材料及粘合剂分散到二甲亚砜(dimethyl sulfoxide，DMSO)、异丙醇(isop ropylalcohol)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、丙酮(acetone)、水等这样的溶剂而制造的阳极浆料，通过干燥工序而去除阳极浆料的溶剂，然后通过压延的方法的制得。另一方面，通过在涂布上述阳极浆料时在阳极集电体的一部分区域例如阳极集电体的一端部不涂布阳极浆料的方法来制造包括无涂层部(未涂布部)的阳极。
在另一个侧面中，上述阳极活性物质包括单粒子系活性物质粒子。在一个实施方式中，相对100wt％的上述阳极活性物质，上述单粒子系活性物质粒子为90wt％以上、95wt％以上、98wt％以上或99wt％以上。在具体的一个实施方式中，上述阳极活性物质仅通过上述单粒子系活性物质粒子构成。
在本说明书中上述单粒子系活性物质粒子包括单粒子、类似单粒子或它们两者。上述单粒子为由1个一次粒子构成的粒子，上述类似-单粒子为10个以下的一次粒子的凝集体。
以往，作为锂电池的阳极活性物质而通常使用数十个～数百个一次粒子凝集的球形的二次粒子。但是，在这样的诸多一次粒子凝集的二次粒子形态的阳极活性物质的情况下，在制造阳极时在压延工序中容易发生一次粒子脱落的粒子破裂，在充放电过程中在粒子内部会发生裂痕。在发生阳极活性物质的粒子破裂或粒子内部的裂痕的情况下，与电解液之间的接触面积增加，因此通过与电解液之间的副反应而增加气体的发生。在圆筒形电池的内部发生的气体增加时，电池内部的压力增加，由此存在电池爆炸的危险性。特别地，在增加圆筒形电池的体积的情况下，根据体积增加而电池内部的活性物质量增加，由此气体发生量也显著增加，因此电池的起火及/或爆炸危险性变大。
与此相比，由1个一次粒子构成的单粒子或凝集10个以下的一次粒子而构成的类似-单粒子形态的单粒子系活性物质粒子与凝集数十个～数百个一次粒子的以往的二次粒子形态的阳极活性物质相比，粒子强度高，因此在压延时几乎不发生粒子破裂。另外，在单粒子系活性物质粒子的情况下，构成粒子的一次粒子的数量少，因此在充放电时由一次粒子的体积膨胀、收缩产生的变化小，由此粒子内部的裂痕也显著减少。
因此，在如本发明这样使用单粒子系活性物质粒子的情况下，能够显著地降低因粒子破裂及内部裂痕导致的气体发生量。由此，在应用于大型圆筒形电池的情况下，体现出优异的安全性。
另一方面，以包括在阳极中的全部阳极活性物质的重量为基准，上述单粒子及/或类似-单粒子的含量优选为95wt％至100wt％，优选为98wt％至100wt％，更优选为99wt％至100wt％，进一步优选为100wt％。
在单粒子及/或类似-单粒子的含量满足上述范围时，在应用于大型电池时能够获得充分的安全性。因为在二次粒子形态的阳极活性物质的含量在全部阳极活性物质中超过5wt％的情况下，在进行电极制造及充放电时，因由二次粒子发生的微尘，与电解液之间的副反应增加而导致气体发生抑制效果下降，由此在应用于大型电池时稳定性改善效果下降。
另一方面，本发明的包括单粒子及/或类似-单粒子的阳极活性物质的Dmin为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1.5μm以上。阳极活性物质的Dmin小于1.0μm的情况下，在阳极压延工序中线压增加而容易发生粒子破裂，热安全性下降，由此在应用于大型圆筒形电池时无法充分地确保热安全性。
另一方面，在考虑到电阻及输出特性时，上述阳极活性物质的Dmin为3μm以下，2.5μm以下或2μm以下。如果Dmin过大，则粒子内的锂离子扩散距离增加，由此导致电阻及输出特性下降。
例如，上述阳极活性物质的Dmin为1.0μm至3μm，1.0μm至2.5μm，或1.3μm至2.0μm。
另一方面，上述阳极活性物质的D50为5μm以下，4μm以下，或3μm以下，例如为0.5μm至5μm，优选为1μm至5μm，更优选为2μm至5μm。
单粒子及/或类似-单粒子形态的阳极活性物质在粒子内部中构成锂离子的扩散路径的一次粒子之间的界面少，因此与二次粒子形态的阳极活性物质相比，锂移动性下降，由此存在电阻增大的问题。粒子的大小越大，这样的电阻增大越多，当电阻增大时，对容量及输出特性产生不良影响。因此，将阳极活性物质的D50调节为5μm以下，从而将阳极活性物质粒子内部的锂离子扩散距离最小化，从而抑制电阻增大。
另外，上述阳极活性物质的Dmax为12μm至17μm，优选为12μm至16μm，更优选为12μm至15μm。阳极活性物质的Dmax满足上述范围时，电阻特性及容量特性更优异。阳极活性物质的Dmax过大的情况下，发生单粒子之间的凝集，凝集粒子内部的锂移动路径变长，导致锂移动性下降，由此电阻增大。另一方面，阳极活性物质的Dmax过小的情况是进行过度的压碎工序的情况，因过度的压碎，导致Dmin小于1μm，在压延时粒子被破裂，热稳定性下降。
另一方面，上述阳极活性物质中由下述式1表示的粒度分布(PSD，Particle SizeDistribution)为3以下，优选为2至3，更优选为2.3至3。
式(1)：粒度分布(PSD)＝(Dmax-Dmin)/D50
在阳极活性物质具备如上述的粒度分布时，能够适当保持阳极的电极密度，有效地抑制粒子破裂及电阻增大。
另一方面，上述阳极活性物质的一次粒子的平均粒径为5μm以下，4μm以下，3μm以下，或2μm以下，例如为0.5μm至5μm，优选为1μm至5μm，更优选为2μm至5μm。在一次粒子的平均粒径满足上述范围的情况下，能够形成电气化学性特性优异的单粒子及/或类似-单粒子形态的阳极活性物质。如果一次粒子的平均粒径过于小，则形成阳极活性物质的一次粒子的凝集数量变多，在压延时抑制粒子破裂的效果下降，如果一次粒子的平均粒径过大，则一次粒子内部的锂扩散路径变长，电阻增大，输出特性下降。
在本发明中，上述阳极活性物质优选具备单峰粒度分布。以往，为了提高阳极活性物质层的电极密度而通常使用将平均粒径大的大粒径阳极活性物质和平均粒径小的小粒径阳极活性物质混合而使用的双峰阳极活性物质。但是，在单粒子或类似-单粒子形态的阳极活性物质的情况下，当粒径增大时，锂移动路径变长，电阻显著增大，因此在将大粒径粒子混合而使用的情况下，导致容量及输出特性下降的问题。因此，在本发明中使用具备单峰分布的阳极活性物质，从而能够将电阻增大最小化。
另一方面，上述阳极活性物质包括锂镍类氧化物，具体地，以转移金属的总摩尔数为基准，可包括包含80摩尔％以上的Ni的锂镍类氧化物。优选为，上述锂镍类氧化物包括80摩尔％以上且小于100摩尔％的Ni，82摩尔％以上且小于100摩尔％的Ni，或83摩尔％以上且小于100摩尔％的Ni。如上述这样使用Ni含量较高的锂镍类氧化物的情况下，可体现较高的容量。
更具体地，上述阳极活性物质包括由下面的[化学式1]所示的锂镍类氧化物。
[化学式1]
LiaNibCocM1 dM2 eO2
在上述化学式1中，M1为Mn，Al或它们的组合，优选为Mn或Mn及Al。
上述M2为选自由Zr、W、Y、Ba、Ca、Ti、Mg、Ta及Nb构成的组的1种以上，优选为选自由Zr、Y、Mg及Ti构成的组的1种以上，更优选为Zr、Y或它们的组合。M2元素并非必须要包括的元素，但在包含适当量的情况下，在进行烧制时促进粒子生长或执行提高结晶结构的稳定性的作用。
上述a表示锂镍类氧化物内的锂摩尔比，可以是0.8≤a≤1.2，0.85≤a≤1.15或0.9≤a≤1.2。锂的摩尔比满足上述范围时，稳定地形成锂镍类氧化物的结晶结构。
上述b表示在锂镍类氧化物内除了锂之外的全部金属中镍的摩尔比，可以是0.8≤b<1，0.82≤b<1，0.83≤b<1，0.85≤b<1，0.88≤b<1或0.90≤b<1。镍的摩尔比满足上述范围时，显示出较高的能量密度，可体现高容量。
上述c表示在锂镍类氧化物内除了锂之外的全部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0.01≤c≤0.10。钴的摩尔比满足上述范围时，可体现良好的电阻特性及输出特性。
上述d表示在锂镍类氧化物内除了锂之外的全部金属中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0.01≤d≤0.10。M1元素的摩尔比满足上述范围时，阳极活性物质的结构稳定性优异。
上述e表示在锂镍类氧化物内除了锂之外的全部金属中的M2元素的摩尔比，可以是0≤e≤0.1，或0≤e≤0.05。
另一方面，根据需要，本发明的阳极活性物质在上述锂镍类氧化物粒子表面还包括涂层，该涂层包括选自由Al、Ti、W、B、F、P、Mg、Ni、Co、Fe、Cr、V、Cu、Ca、Zn、Zr、Nb、Mo、Sr、Sb、Bi、Si及S构成的组的1种以上的涂布元素。优选为，上述涂布元素为Al、B、Co或它们的组合。
在锂镍类氧化物粒子表面存在涂层的情况下，通过涂层而抑制电解质和锂镍类氧化物的接触，由此能够减少通过与电解质之间的副反应而导致的转移金属熔化或气体发生量。
相对阳极活性物质层的总重量，上述阳极活性物质的含量为80wt％至99wt％，优选为85wt％至99wt％，更优选为90wt％至99wt％。
另一方面，作为上述阳极集电体，可使用在本技术领域中使用的各种阳极集电体。例如，作为上述阳极集电体，可使用不锈钢、铝、镍、钛、煅烧碳或在铝或不锈钢表面通过碳、镍、钛、银等进行表面处理的等。上述阳极集电体通常具备3μm至500μm的厚度，在上述阳极集电体表面上形成微细的凹凸而提高阳极活性物质的粘接力。上述阳极集电体例如以薄膜、薄片、箔、网、多孔质体、发泡体、无纺布体等各种形态使用。
另一方面，在本发明的一个实施方式中，上述单粒子系活性物质粒子的全部或一部分具备由导电性涂层覆盖粒子表面的核壳(Core-shell)结构。上述导电性涂层可覆盖粒子的至少一部分或全部。上述导电性涂层包括导电性纳米物质。
在上述单粒子系活性物质粒子的情况下，与以往的二次粒子形态的阳极活性物质相比电阻高，与导电材料之间的接触面积小，因此存在电导率下降的问题。为了改善电导率，当过量投入导电材料的情况下，在阳极浆料内发生凝集而黏度增加，由此发生涂布性下降的问题。因此，为了体现顺利的涂布性，需要减少固态粉含量，并降低阳极浆料的黏度，当阳极浆料内的固态粉含量减少时，活性物质含量减少而导致容量特性下降。本发明为了解决这样的问题而用导电性纳米物质来涂布单粒子系活性物质粒子表面，从而即便在阳极浆料不添加另外的导电材料，也能够体现优异的导电性。
在本发明的一个实施方式中，在应用在上述单粒子系活性物质粒子表面涂布导电性纳米物质的阳极活性物质的情况下，上述阳极活性物质层可在除了导电性涂层之外的部分不使用导电材料。这样，无需追加使用引起阳极浆料的凝集的导电材料，因此阳极浆料的黏度减小，固态粉含量增大，能够改善电极涂布工序性及电极粘接力。
在本发明中上述导电性纳米物质具备纳米尺寸的大小，以顺利地涂布到粒子上，并且只要是具备导电性的物质即可，对其种类不作特别限定。例如，上述导电性纳米物质为碳纳米管、碳纳米粒子等。
上述导电性纳米物质具备各种形态，例如为球状、鳞片状或纤维状等。
另一方面，上述导电性涂层通过将芯部即单粒子系活性物质粒子和导电性纳米物质混合之后进行热处理的方法形成。此时，上述混合由固态混合或液态混合构成。
在本发明的一个实施方式中，上述阳极活性物质层包括鳞片状石墨。以阳极活性物质使用上述单粒子系活性物质时，阳极活性物质层包括鳞片状石墨时，在将阳极活性物质层压延的情况下，上述鳞片状石墨向上述阳极活性物质提供滑动效果而提高电极的压延特性，将电极空隙率降低到所目标的水平为止。由此，应用本发明的阳极的电池能够改善稳定性、初始电阻特性及充放电效率。
在本发明的一个实施方式中，相对100wt％的上述阳极活性物质层，包括0.1wt％至5wt％的上述鳞片状石墨，优选为包括0.1wt％至3wt％的上述鳞片状石墨。
在鳞片状石墨的含量满足上述范围时，改善阳极压延特性而体现优异的电极密度。如果鳞片状石墨含量过于少，则压延特性改善效果微弱，如果过多，则导致浆料黏度上升并且相稳定性下降，通过与导电材料之间的结合，因电极均匀性下降而可使电阻增大。
另一方面，在本发明中使用的鳞片状石墨的平均粒径为1μm至20μm，优选为2μm至10μm，更优选为3μm至5μm，但不限于此。如果鳞片状石墨的大小过于小，则难以体现所希望的空隙率，降低电流密度，由此导致容量下降。此时，通过激光衍射方法(ISO 13320)来检测上述鳞片状石墨的平均粒径。
另外，上述鳞片状石墨的纵横比为0.1至500，优选为1至100，更优选为1至30。鳞片状石墨的纵横比满足上述范围的情况下，改善导电性而实现降低电极电阻的效果。
另外，上述鳞片状石墨的密度为2.0g/cm3至2.5g/cm3，优选为2.1g/cm3至2.4g/cm3，更优选为2.2g/cm3至2.3g/cm3。
另一方面，在本发明中，上述阳极活性物质层的空隙率为15％至23％，优选为17％至23％，更优选为18％至23％。阳极活性物质层的空隙率满足上述范围时，电极密度增加而体现优异的容量，电阻减小。如果空隙率过于低，则电解液浸渍性下降，因电解液未浸渍而发生锂析出，如果过于高，则电极之间的接触不好，电阻增大，能量密度减小，由此容量改善效果微弱。
上述阳极活性物质层的空隙率数值通过i)上述阳极活性物质包括单粒子系活性物质粒子；和ii)在上述阳极活性物质添加鳞片状石墨来达到。
阳极活性物质层的负载量体现比较高的高负载电极时，如本发明这样使用单粒子或类似-单粒子形态的阳极活性物质的情况下，与以往的二次粒子形态的阳极活性物质相比，压延时的活性物质的粒子破裂显著地减小，阳极集电体(Al Foil)的损坏减少，因此可以相对高的线压进行压延，由此阳极活性物质层的空隙率减小到如上述的数值范围为止而提高能量密度。
另外，如本发明这样，在阳极活性物质层包括鳞片状石墨的情况下，在压延时上述鳞片状石墨提高滑动效果，能够填充上述阳极活性物质层的空隙，因此阳极活性物质层的空隙率减小到如上述的数值范围为止。
另外，上述阳极的负载量为570mg/25cm2以上，优选为600mg/25cm2至800g/25m2，更优选为600mg/25cm2至750mg/25cm2。具体地，本发明的锂二次电池的情况下，应用单粒子及/或类似-单粒子阳极活性物质及鳞片状石墨，从而提高电极的压延特性，因此能够确保较高水平的上述阳极的负载量，由此可体现高容量特性。
在本发明的一个实施方式中，上述阳极活性物质层还包括导电材料。上述导电材料为了向电极赋予导电性而使用，只要在电池内部不引起化学变化并具备电子导电性，则可任意使用。具体例为天然石墨、人造石墨等石墨、碳黑、乙炔碳黑、科琴黑、槽法碳黑、炉黑、灯黑、热裂法碳黑、碳纤维、碳纳米管等碳类物质、铜、镍、铝、银等金属粉末或金属纤维、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聚苯(polyphenylene)衍生物等导电性高分子等，可以单独使用它们中的1种或使用2种以上的混合物。通常相对阳极活性物质层的总重量，上述导电材料的含量为1wt％至30wt％，优选为1wt％至20wt％，更优选为1wt％至10wt％。
在本发明的具体的一个实施方式中，上述导电材料包括碳纳米管。
在本发明的一个实施方式中，上述阳极活性物质作为导电材料而包括比表面积高且壁数(Wall number)少的多壁碳纳米管。在100wt％的导电材料中，包括50wt％以上、70wt％以上、90wt％以上或99wt％以上的上述多壁碳纳米管。本发明的具体的一个实施例中上述导电材料仅由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。为了将此与以往技术区别，称为'新型CNT'。
以往，在一般情况下使用的碳纳米管(现有CNT)的BET比表面积小于300m2/g。本发明中使用的新型CNT(图36)与现有CNT(图37)的扫描电子显微镜图像及物性相比(图38)结果如下。
通过上述SEM图像可知，本发明中应用的新型CNT为束状类型，形成多壁(multiwall)结构，但与现有CNT相比，BET高，壁(Wall)数量及直径小。
在使用二次粒子形态的阳极活性物质的情况下，即便以0.4wt％～0.6wt％水平使用现有CNT，也能够体现充分的导电性。但是，在单粒子或类似-单粒子阳极活性物质的情况下，与以往的二次粒子形态的阳极活性物质相比电阻高，与导电材料之间的接触面积小，因此电导率下降，因此使用BET比表面积小于300m2/g的现有CNT，为了体现充分的导电性，导电材料含量应该为0.9wt％以上。
图39至图42是示出在作为阳极活性物质应用单粒子或类似-单粒子的情况下的导电材料的各个比率下的表面电阻及高温寿命特性的曲线图。
通过上述曲线图，在作为阳极活性物质应用单粒子或类似-单粒子的情况下，与应用以往的二次粒子形态的阳极活性物质的情况相比，需要增加导电材料使用量。
但是，碳纳米管含有量增加到0.9wt％以上时，在阳极浆料内发生凝集而增加黏度，由此涂布性下降。因此，为了体现顺利的涂布性而需要减小阳极浆料内的固态粉含量而降低阳极浆料的黏度，但如果阳极浆料内的固态粉含量减小，则活性物质含量减小而导致容量特性下降。
本发明人为了解决这样的问题而不断进行了研究，其结果确认到在与单粒子系活性物质粒子即阳极活性物质一起作为导电材料而应用BET比表面积为300m2/g至500m2/g的碳纳米管的情况下，仅通过相对少的量的碳纳米管也能够充分地确保导电性，由此即便将阳极浆料的固态粉含量提高到70wt％～80wt％程度，也能够将浆料黏度保持为较低。
具体地，本发明中使用的上述碳纳米管是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。在BET比表面积满足上述范围时，以少量的碳纳米管也能够确保充分的导电性。
另外，上述碳纳米管是壁数(wall number)为2至8，优选为2至6，更优选为3～6的多壁碳纳米管。
另外，上述碳纳米管的直径为1nm～8nm，优选为3nm～8nm，更优选为3nm～6nm。
相对阳极活性物质层的总重量，上述碳纳米管的含量为0.7wt％以下，优选为0.3wt％至0.7wt％，更优选为0.4wt％至0.6wt％。在碳纳米管的含量满足上述范围，能够体现充分的导电性，将阳极浆料内的固态粉含量保持为较高，由此在阳极活性物质层内能够形成较高的阳极活性物质的含量，从而能够体现优异的容量特性。
图43中图示的表中对应用BET比表面积为300m2/g至500m2/g的碳纳米管(新型CNT)的情况下和应用BET为200m2/g以上且小于300m2/g的碳纳米管(现有C NT)的情况下的阳极浆料的固态粉含量和黏度及MP涂层和MP界面层上的电阻值进行了比较。通过上述表可知，在应用新型CNT的情况下，与现有CNT相比，阳极浆料的固态粉含量更高的情况下也具备更低的黏度，导电性也优异。
上述粘合剂发挥提高阳极活性物质粒子之间的附着及阳极活性物质与阳极集电体之间的粘接力的作用，作为具体例，可例举聚偏二氟乙烯(PVDF，Polyvinylidenefluoride)、聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)(PVDF-co-HFP)、聚乙烯醇(polyvinylalcohol)、聚丙烯腈(polyacrylonitrile)、羧甲基纤维素(CMC，Carboxymethylcellulose)、淀粉、羟丙基纤维素(Hydroxypropyl Cellulose)、再生纤维素、聚乙烯基吡咯酮(polyvinylpyrrolidone)、聚氟乙烯(polytetrafluoroethylene)、聚乙烯、聚丙烯、三元乙丙橡胶(EPDM rubber)、磺化-EPDM、丁苯橡胶(SBR)、氟橡胶或它们的各种共聚物等，可单独使用它们中的1种或使用2种以上的混合物。相对阳极活性物质层的总重量，包括1wt％至30wt％，优选为包括1wt％至20wt％，更优选包括1wt％至10wt％的上述粘合剂。
本发明的又一个侧面涉及包括上述阳极的电极组件及包括它的电池。上述电极组件包括阴极及阳极，上述阳极具备如上述的结构特征。
上述电极组件例如，分离膜以夹在阴极与阳极之间的状态层叠而形成堆叠型或堆叠/折叠的结构体或卷取而形成凝胶卷结构体。同时，在形成凝胶卷结构体时，为了防止阴极和阳极彼此相接，在外侧追加配置分离膜。
上述阴极包括阴极集电体；及形成于上述阴极集电体的至少一个侧面上的阴极活性物质层。上述阴极形成为在长片状的阴极集电体的一面或两面形成阴极活性物质层的结构，上述阴极活性物质层包括阴极活性物质、导电材料及粘合剂。
具体地，上述阴极在长片状的阴极集电体的一面或两面涂布将阴极活性物质、导电材料及粘合剂分散到二甲亚砜(dimethyl sulfoxide，DMSO)、异丙醇(isopropylalcohol)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、丙酮(acetone)、水等这样的溶剂而制造的阴极浆料，通过干燥工序而将阴极浆料的溶剂去除，然后通过压延的方法来制得。在涂布上述阴极浆料时，通过在阴极集电体的一部分区域例如阴极集电体的一端部不涂布阴极浆料的方法来制造包括无涂层部的阴极。
作为上述阴极活性物质，可使用可实现锂的可逆性嵌入及脱嵌的化合物。作为阴极活性物质的具体例，可例举选自由人造石墨、天然石墨、石墨化碳纤维、非晶质碳等碳质材料、Si、Si-Me合金(在此，Me为选自由Al、Sn、Mg、Cu、Fe、Pb、Zn、Mn、Cr、Ti及Ni构成的组的1种以上)、SiOy(在此，0<y<2)、Si-C复合体等这样的硅类物质、锂金属薄膜、Sn、Al等这样的可与锂合金化的金属物质等，可使用它们中的任一个或两个以上的混合物。
在本发明中，上述阴极包括硅类阴极活性物质。上述硅类阴极活性物质可以是Si、Si-Me合金(在此，Me为选自由Al、Sn、Mg、Cu、Fe、Pb、Zn、Mn、Cr、Ti及Ni构成的组的1种以上、SiOy(在此，0<y<2)、Si-C复合体或它们的组合，优选为SiOy(在此，0<y<2)。硅类阴极活性物质具备较高的理论容量，因此在包括硅类阴极活性物质的情况下，能够提高容量特性。
上述硅类阴极活性物质掺杂Mb金属而构成，此时，上述Mb金属为1族金属元素、2族金属元素，具体地，可以是Li、Mg等。具体地，上述硅阴极活性物质掺杂有Mb金属的Si、SiOy(在此，0<y<2)、Si-C复合体等。金属掺杂的硅类阴极活性物质的情况下，因掺杂元素，活性物质容量多少会下降，但因为具备较高的效率，因此能够体现较高的能量密度。
图60是示出在将硅类阴极活性物质和碳类阴极活性物质的混合物用作阴极活性物质的电池中，根据硅类阴极活性物质的含量和硅类阴极活性物质的掺杂有无而产生的能量密度的变化的曲线图。
图60中低效率SiO(Low efficiency SiO)是指未掺杂SiO，超高效率SiO(Ultra-High efficiency SiO)是指掺杂了Mg/Li的SiO。通过图60可知，在整个阴极活性物质中，硅类阴极活性物质的含量越增加，能量密度越提高。另外，在硅类阴极活性物质中掺杂的硅类阴极活性物质的比率越增加，能量密度的改善效果越优异。
上述硅类阴极活性物质在粒子表面还包括碳涂层。此时，以硅类阴极活性物质的总重量为基准，上述碳涂布量为20wt％以下，优选为1～20wt％。上述碳涂层通过干式涂布、湿式涂布、化学气相蒸镀(CVD)、物理气相蒸镀(PVD)、原子层蒸镀ALD等方式而形成。
在本发明的一个实施方式中，上述硅类阴极活性物质具备1000～4000mAh/g的容量，初始效率为60～95％程度。
在本发明的又一个实施方式中，上述硅类阴极活性物质的D50为3um至8um，Dmin～Dmax为0.5um～30um的范围。
根据需要，上述阴极作为阴极活性物质而还包括碳类阴极活性物质。上述碳类阴极活性物质例如为人造石墨、天然石墨、石墨化碳纤维、非晶质碳、软碳(soft carbon)、硬碳(hard carbon)等，但不限于此。
在作为阴极活性物质而使用硅类阴极活性物质和碳类阴极活性物质的混合物的情况下，作为重量比率，上述硅类阴极活性物质及碳类阴极活性物质的混合比为1：99至20：80，优选为1：99至15：85，更优选为1：99至10：90。
相对阴极活性物质层的总重量，所包含的上述阴极活性物质为80wt％至99wt％，优选为85wt％至99wt％，更优选为90wt％至99wt％。
根据需要，上述阴极活性物质还包括锂金属和Sn、Al等这样的在可与锂实现合金化的金属物质中的选择的1种以上。
作为上述阴极集电体，可使用本技术领域中在一般情况下使用的阴极集电体，例如可使用铜、不锈钢、铝、镍、钛、煅烧碳、在铜或不锈钢的表面用碳、镍、钛、银等进行表面处理的产物，铝-镉合金等。上述阴极集电体通常具备3μm至500μm的厚度，与阳极集电体同样地，在上述集电体的表面可形成微细的凹凸而强化阴极活性物质的结合力。例如，阴极集电体可以薄膜、薄片、箔、网、多孔质体、发泡体、无纺布体等各种形态使用。
上述导电材料是为了对阴极赋予导电性而使用的，只要是在电池的内部不引起化学变化且具备电子导电性，则可任意使用。作为具体的导电材料的例子，可例举天然石墨或人造石墨等石墨、碳黑、乙炔碳黑、科琴黑、槽法碳黑、炉黑、灯黑、热裂法碳黑、碳纤维、碳纳米管等碳类物质、铜、镍、铝、银等金属粉末或金属纤维、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聚苯衍生物等导电性高分子等，可单独使用它们中的1种或使用2种以上的混合物。通常相对阴极活性物质层的总重量，所包含的上述导电材料为1wt％至30wt％，优选为1wt％至20wt％，更优选为1wt％至10wt％。
上述粘合剂起到提高阴极活性物质粒子之间的附着及阴极活性物质和阴极集电体和的粘接力的作用。作为具体的粘合剂的例子，可例举聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)(PVDF-co-HFP)、聚乙烯醇、聚丙烯腈(polyacrylonitrile)、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯基吡咯酮、聚氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、三元乙丙橡胶(EPDM rubber)、磺化-EPDM、丁苯橡胶(SBR)、氟橡胶或它们的各种共聚物等，可单独使用它们中的1种或使用2种以上的混合物。相对阴极活性物质层的总重量，所包含的上述粘合剂为1wt％至30wt％，优选为1wt％至20wt％，更优选为1wt％至10wt％。
上述电极组件还包括分离膜，上述分离膜以夹在阴极与阳极之间的方式配置在电极组件内。上述分离膜将阴极和阳极分离而提供锂离子的移动通道，只要通常在锂电池中能够用作分隔物，则可任意使用。
作为上述分离膜，可使用多孔性高分子薄膜，例如乙烯单体聚合物，丙烯单体聚合物、乙烯/丁烯共聚物、乙烯/己烯共聚物及乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物等这样的由聚烯烃类高分子制造的多孔性高分子薄膜或它们的2层以上的层叠结构体。还可以使用由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。另外，为了确保耐热性或机械性强度而使用包括并涂布陶瓷成分或高分子物质的分离膜。
本发明的又一个侧面涉及包括上述电极组件的电池。上述电池在电池壳体中一并收纳有电极组件和电解液，作为上述电池壳体，可适当选择包袋类型或金属罐类型等在本技术领域中通常使用的任意壳体。
作为本发明中使用的电解质，可使用在锂电池中可使用的各种电解质，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、凝胶型高分子电解质、固体无机电解质、熔化型无机电解质等，对其种类不作特别限定。
具体地，上述电解质包括有机溶剂及锂盐。
作为上述有机溶剂，只要能够发挥使参与到电池的电气化学性反应的离子移动的介质作用的溶剂，则可任意使用。具体地，作为上述有机溶剂，可使用乙酸甲酯(m ethylacetate)、乙酸乙酯(ethyl acetate)、γ-丁内酯(γ-butyrolactone)、ε-己内酯(ε-caprolactone)等酯类溶剂、二丁醚(dibutylether)或四氢呋喃(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)、碳酸甲酯(methylethylcarbonate，MEC)、碳酸甲乙酯(ethylmethylcarbonate，EMC)、碳酸乙烯酯(ethylenecarbonate，EC)、丙烯碳酸酯(propylenecarbonate，PC)等碳酸酯类溶剂、乙醇、异丙醇等醇类溶剂、R-CN(R为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)等丁腈类、二甲基甲酰胺等酰胺类、1，3-二氧戊环等二氧戊环类或环丁砜(sulfolane)类等。其中，优选使用碳酸酯类溶剂，更优选使用能够提高电池的充放电性能的具备较高的离子传导性及高介电常数的环形碳酸酯(例如碳酸乙烯酯或丙烯碳酸酯等)和低黏度的线性碳酸酯类化合物(例如碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯或碳酸二乙酯等)的混合物。
关于上述锂盐，只要是能够提供在锂电池中使用的锂离子的化合物，则可任意使用。具体地，作为上述锂盐，可使用LiPF6、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiSbF6、LiAl04、LiAlCl4、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、LiN(C2F5SO3)2、LiN(C2F5SO2)2、LiN(CF3SO2)2、LiCl、LiI或LiB(C2O4)2等。上述锂盐的浓度为0.1M至5.0M，优选为在0.1M至3.0M范围内使用。锂盐的浓度包括在上述范围时，电解质具备适当的传导性及黏度，因此能够示出优异的电解质性能，能够使锂离子有效地移动。
上述电解质中除了上述电解质结构成分之外，为了提高电池的寿命特性，抑制电池容量的减小，提高电池的放电容量等而进一步包括添加剂。例如，作为上述添加剂，可单独或混合而使用双氟碳酸乙烯酯(difluoro ethylene carbonate)等这样的卤代碳酸亚烃酯类化合物(Haloalkylene carbonate compound)、吡啶、亚磷酸三乙酯(triethylphosphite)、三乙醇胺(triethanolamine)、环状醚、乙二胺、n-甘醇二甲醚(glyme)、六甲基磷酰三胺(Hexamethylphosphate triamide)、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、乙二醇二烷基醚、铵盐、吡咯、2-乙二醇单甲醚(2-methoxyethanol)或三氯化铝等，但不限于此。相对电解质的总重量，上述添加剂的含量为0.1wt％至10wt％，优选为0.1wt％至5wt％。
在本发明的又一个实施方式中，上述阳极包括比相邻区域阳极活性物质的负载量少的负载减少部。阳极具备这样的结构时，无需担心锂的析出，能够增加阳极活性物质部的区间。由此，能够提高电极组件的能量密度。
近年来，为了体现能量密度并节省费用，向增加电池的尺寸的方向进行了研发。根据电池的尺寸，能源越增加，每个电池的电阻越需要减小。为了减小电阻，并非使用在电极附着电极极耳的方式，而是使用将电极的集电体用作电极极耳的方式。此时，在电极集电体上涂布电极浆料的电极制造工序的特性上，发生在涂布阴极浆料的阴极活性物质部和阴极集电体的边界部分负载量减小的部分。考虑到N/P ratio时，在与上述负载量减小的部分相对的阳极活性物质部可能会析出金属锂。在此，N/P ratio为考虑到阴极的面积及每单位质量的容量而算出的阴极的容量除以考虑到阳极的面积及每单位质量的容量而获得的阳极的容量的值，在一般情况下具备1以上的值。即，制造较多的阴极的容量。作为参考，当N/Pratio小于1时，在充放电时容易析出金属锂，这在高效充放电时会成为将电池的安全性急剧恶化的原因。换言之，N/P ratio对电池的安全性及容量产生重大的影响。如上述，因担心析出金属锂，在与减小阴极的负载量的部分相对的阳极部分无法设置阳极活性物质部。这会成为不能提高电池的能量密度的原因。对此，本发明通过增加阳极活性物质部的区间而改善了能量密度。
图48是示出本发明的一个实施例的电极组件的图，图49是示出沿着图48的切割线A-A'而切割的截面的截面图。
参照图48及图49，本发明的一个实施例的电极组件300包括阴极400、阳极500及分离膜600。分离膜600位于阴极400和阳极500之间。阴极400、阳极500及分离膜600一起卷取而形成凝胶卷结构体300S。在此，凝胶卷结构体300S是指，将阴极400、阳极500及分离膜600卷取而形成的结构物。同时，在形成凝胶卷结构体300S时，为了防止阴极400和阳极500彼此相接，优选在外侧还配置分离膜600。
阴极400包括阴极集电体410及在阴极集电体410上涂布阴极活性物质而形成的阴极活性物质部420。特别地，如图示，在阴极集电体410的两个面均涂布阴极活性物质而形成阴极活性物质部420。另外，在阴极集电体410中未涂布阴极活性物质的阴极无涂层部430在第一方向d1上延伸。阴极无涂层部430沿着卷取的阴极400的一端部而延伸。另外，阴极无涂层部430在第一方向d1上比分离膜600进一步延伸。由此，在凝胶卷结构体300S的第一方向的一端部露出阴极无涂层部430。
阳极500包括阳极集电体510及在阳极集电体510上涂布阳极活性物质而形成的阳极活性物质部520。特别地，如图示，在阳极集电体510的两个面均涂布阳极活性物质而形成阳极活性物质部520。另外，在阳极集电体510中未涂布阳极活性物质的阳极无涂层部530在第二方向d2上延伸。阳极无涂层部530沿着卷取的阳极500的一端部而延伸。另外，阳极无涂层部530在第二方向d2上比分离膜600进一步延伸。由此，在凝胶卷结构体300S的第二方向的一端部露出阳极无涂层部530。
在此，第一方向d1和第二方向d2是彼此相对的方向。另外，第一方向d1和第二方向d2是与凝胶卷结构体300S的高度方向平行的方向。
本实施例的电极组件300并非附着另外的电极极耳的形态，而是为了减小电阻而将阴极集电体410的阴极无涂层部430和阳极集电体510的阳极无涂层部530本身用作电极极耳的形态。
虽然未图示，与上述说明的电极的无涂层部结构实质上相同地具备阴极无涂层部430及/或阳极无涂层部530。
在一个实施方式中，阳极活性物质部520包括比相邻区域阳极活性物质的负载量少的负载减少部500D，负载减少部500D位于阳极500的第一方向d1的一端部。另外，更具体地，负载减少部500D沿着第一方向d1，上述阳极活性物质的负载量逐渐减小。
在此，负载量表示每个单位面积的活性物质的涂布量。在负载量较多的部分的情况下，在单位面积涂布较多的阴极活性物质或阳极活性物质，阴极活性物质部或阳极活性物质部的厚度相对地厚。在负载量较少的部分的情况下，在单位面积涂布较少的阴极活性物质或阳极活性物质，阴极活性物质部或阳极活性物质部的厚度相对地薄。
涂布包括活性物质的浆料而形成活性物质部，在这样的工序中在无涂层部与活性物质部之间形成有负载量逐渐减小的边界部。
具体地，阴极活性物质部420包括形成阴极活性物质部420与阴极无涂层部430之间的边界的阴极边界部420B。阴极边界部420B沿着朝向阴极无涂层部430所在之处的方向而负载量减小。
同样地，阳极活性物质部520包括形成阳极活性物质部520与阳极无涂层部530之间的边界的阳极边界部520B。阳极边界部520B沿着朝向阳极无涂层部530所在之处的方向而负载量减小。
如上述，负载量逐渐减小的阴极边界部420B或阳极边界部520B在将包括活性物质的浆料涂布到阴极集电体410或阳极集电体510的过程中自然发生。
此时，以与第二方向d2垂直的方向为基准，在与阳极边界部520B对应的区域，阳极活性物质的量少于阴极活性物质的量。此时，因为N/P ratio具备大于1的值，因此不会发生析出金属锂的问题等。
问题是与阴极边界部420B对应的区域。以与第一方向d1垂直的方向为基准，在与阴极边界部420B对应的区域中，阴极活性物质的量少于阳极活性物质的量。此时，N/Pratio具备小于1的值，因此可能发生析出金属锂的问题。
对此，本实施例中在阳极500设置负载减少部500D，以与第一方向d1垂直的方向为基准，在与负载减少部500D对应的部分设置阴极活性物质部420。更具体地，以与第一方向d1垂直的方向为基准，在与负载减少部500D对应的部分设置阴极边界部420B。
在与负载量逐渐减小的阴极边界部420B对应的位置设置比相邻区域阳极活性物质的负载量少的负载减少部500D，由此无需担心锂的析出而增加涂布有阳极活性物质的区间。特别地，以与沿着朝向阴极无涂层部430所在之处的方向而负载量逐渐减小的阴极边界部420B的形状对应的方式负载减少部500D具备沿着第一方向d1而上述阳极活性物质的负载量逐渐减小的形态。因此，在形成有阴极边界部420B的区域能够保持相对阴极400和阳极500的较高的N/P ratio，由此能够防止锂的析出。
下面，参照图50至图55，对本发明的一个实施例的电极组件的制造方法进行详细说明。
图50及图51是示出根据本发明的一个实施例而制造阴极的过程的图。具体地，图50是从上方观察阴极片的俯视图，图51是从正面观察图50的阴极片的主视图。
参照图50及图51，本发明的一个实施例的电极组件的制造方法包括如下步骤：以将在阴极集电体410上涂布阴极活性物质的阴极活性物质部420和未涂布阴极活性物质的阴极无涂层部430交替设置的方式制造阴极片400S。
具体地，沿着第三方向d3连着涂布阴极活性物质而形成阴极活性物质部420。另外，沿着与第三方向d3垂直的第四方向d4而隔开涂布区域来使多个阴极活性物质部420沿着第四方向d4隔开而设置。即，以在多个阴极活性物质部420之间设置阴极无涂层部430的方式进行涂布工序。
在此，第三方向d3和第四方向d4作为以阴极片400S为基准进行说明的方向，是与之前说明的凝胶卷结构体300S上的第一方向d1及第二方向d2无关的方向。
之后，进行将阴极无涂层部430和阴极活性物质部420切开(Slitting)而制造阴极400的步骤。图52是示出本发明的一个实施例的阴极的立体图。
参照图50至图52，如在图50及图51中用虚线所示，分别沿着与第三方向d3平行的方向将阴极无涂层部430和阴极活性物质部420切开。由此，由阴极片400S制造多个如图52所示的这样的阴极400。即，图52的阴极400相当于将图50及图51的阴极片400S切开而制造的各种阴极中的一个阴极。在阴极片400S中将阴极无涂层部430和阴极活性物质部420分别切开，从而制造向一侧延伸阴极无涂层部430的阴极400。
在形成阴极活性物质部420时，能够将包括阴极活性物质的浆料涂布到阴极集电体410，在这样的浆料涂布过程中，在阴极活性物质部420与阴极无涂层部430之间的边界形成有沿着朝向阴极无涂层部430所在之处的方向而负载量减小的阴极边界部420B。
图53及图54是示出根据本发明的一个实施例而制造阳极的工序的图。具体地，图53是从上方观察阳极片的俯视图，图54是从正面观察图53的阳极片的主视图。
参照图53及图54，本发明的一个实施例的电极组件的制造方法包括如下步骤：以将在阳极集电体510上涂布阳极活性物质的阳极活性物质部520和未涂布阳极活性物质的阳极无涂层部530交替设置的方式制造阳极片500S。
具体地，沿着第三方向d3连着涂布阳极活性物质而形成阳极活性物质部520。另外，沿着与第三方向d3垂直的第四方向d4而调节涂布间隔而将多个阳极活性物质部520隔开来配置。即，以在多个阳极活性物质部520之间配置阳极无涂层部530的方式进行涂布工序。
在此，第三方向d3和第四方向d4作为用于以阳极片500S为基准进行说明的方向，是与上述的凝胶卷结构体300S上的第一方向d1及第二方向d2无关的方向。
之后，进行将阳极无涂层部530和阳极活性物质部520切开而制造阳极500的步骤。图55是示出本发明的一个实施例的阳极500的立体图。
参照图53至图55，如图53及图54中用虚线所示的部分，分别沿着与第三方向d3平行的方向将阳极无涂层部530和阳极活性物质部520切开。由此，由阳极片500S制造出多个如图55所示的这样的阳极500。即，图55的阳极500相当于将图53及图54的阳极片500S切开而制造的各种阳极中的一个阳极。在阳极片500S中将阳极无涂层部530和阳极活性物质部520分别切开，从而制造阳极无涂层部530向一侧延伸的阳极500。
在形成阳极活性物质部520时，将包括阳极活性物质的浆料涂布到阳极集电体510上，在这样的浆料涂布过程中，在阳极活性物质部520与阳极无涂层部530之间的边界形成有沿着朝向阳极无涂层部530所在之处的方向而负载量减小的阳极边界部520B。
参照图48、图52及图55，进行将所制造的阴极400及阳极500与分离膜600一起卷取而形成凝胶卷结构体300S的步骤。此时，在凝胶卷结构体300S中阴极无涂层部430在第一方向d1上比分离膜600进一步延伸，阳极无涂层部530在与第一方向d1相对的第二方向d2上比分离膜600进一步延伸。
重新参考图53至图55，在本发明的一个实施例的电极组件的制造方法中，阳极片500S包括与相邻区域相比上述阳极活性物质的负载量更少的负载减少区域500DA。关于形成负载减少区域500DA的方法不作特别限定，作为一例，可调节浆料的涂布程度而形成。
在制造上述阳极500的步骤中，在阳极活性物质部520中将负载减少区域500DA切开。切开的负载减少区域500DA在图48及图49所示的凝胶卷结构体300S中形成比相邻区域阳极活性物质的负载量少的负载减少部500D。
具体地，在形成于阳极片500S的阳极活性物质部520形成比相邻区域上述阳极活性物质的负载量少的负载减少区域500DA。如图54所示，负载减少区域500DA形成于阳极活性物质部520的中央。另一方面，负载减少区域500DA构成为随着靠近负载减少区域500DA的中央部500C，上述阳极活性物质的负载量逐渐减少，在制造上述阳极500的步骤中，随着将负载减少区域500DA的中央部500C切开而设置本实施例的负载减少部500D。
即，在涂布包括阳极活性物质的浆料时形成负载减少区域500DA，通过将负载减少区域500DA的中央部500C切开，从而制造多个形成有负载减少部500D的阳极500。
参照图55，在制造的阳极500的一端部具有负载减少部500D，在与上述一端部相对的上述阳极500的另一端部具备阳极无涂层部530。
参照图48及图49，卷取这样的阳极500而形成凝胶卷结构体300S时，负载减少部500D位于阳极500的第一方向d1的一端部，阳极无涂层部530位于阳极500的第二方向d2的一端部。
另外，随着将负载减少区域500DA的中央部500C切开，负载减少部500D沿着第一方向d1而阳极活性物质的负载量逐渐减小。
另外，在凝胶卷结构体300S中，以与第一方向d1垂直的方向为基准，在与负载减少部500D对应的部分设置阴极活性物质部420。更具体地，在凝胶卷结构体300S中，以与第一方向d1垂直的方向为基准，在与负载减少部500D对应的部分设置阴极边界部420B。
负载减少部500D与阴极边界部420B之间的对应的位置关系与上述说明的内容重复，因此省略。
下面，参照图56至图59，对本发明的比较例的电极组件进行说明，对本实施例的电极组件相比比较例的电极组件而所具有的优点进行说明。
图56是示出本发明的比较例的电极组件的图。图57是示出沿着图56的切割线B-B'而切割的截面的截面图。
参照图56及图57，本发明的比较例的电极组件600包括阴极700、阳极800及分离膜900，将阴极700、阳极800及分离膜900卷取而形成凝胶卷结构体600S。
阴极700包括阴极集电体710、阴极活性物质部720及阴极无涂层部730。另外，阴极无涂层部730向第一方向d1延伸，阴极活性物质部720包括形成阴极活性物质部720与阴极无涂层部730的边界并且负载量逐渐减小的阴极边界部720B。
图58是示出根据本发明的比较例而制造阴极700的工序的图。
参照图58，以沿着第四方向d4交替设置阴极活性物质部720和阴极无涂层部730的方式制造阴极片700S，然后将阴极无涂层部730和阴极活性物质部720切开(Slitting)而制造多个阴极700。
另一方面，重新参照图56及图57，阳极800包括阳极集电体810、阳极活性物质部820及阳极无涂层部880。另外，阳极无涂层部830向与第一方向d1相对的第二方向d2延伸，阳极活性物质部820包括形成阳极活性物质部820和阳极无涂层部830的边界并且负载量逐渐减小的阳极边界部820B。
图59是示出根据本发明的比较例而制造阳极800的工序的图。
参照图59，以沿着第四方向d4而交替设置阳极活性物质部820和阳极无涂层部830的方式制造阳极片800S，然后将阳极无涂层部830和阳极活性物质部820切开(Slitting)而制造多个阳极800。
之后，将所制造的阴极700和阳极800与分离膜900一起卷取而制造根据本发明的比较例的电极组件600。
即，本发明的比较例的电极组件600除了负载减少部(500D，参照图49)之外具备与本实施例的电极组件300类似的结构。
参照图56及图57，在本比较例的电极组件600的情况下，以与第一方向d1垂直的方向为基准，在与阴极边界部720B对应的部分设置阳极活性物质部820。如果阳极活性物质部820延伸到与阴极边界部720B对应的部分为止时，相应部分为具备较低的N/P ratio值的部分，析出金属锂的可能性较高。因此，为了防止锂的析出，只能限制阳极活性物质部820的长度。即，仅在图示的B1的区域形成阳极活性物质部820，在B2的区域无法形成阳极活性物质部820。这会构成由阴极边界部720B而缩小阳极活性物质部820的长度的结果。
相反地，参照图48及图49，在本实施例的电极组件300的情况下，以与第一方向d1垂直的方向为基准，在与阴极边界部420B对应的部分设置阳极活性物质部520，特别地设置负载减少部500D。由于在与阴极边界部420B对应的位置设置比相邻区域阳极活性物质的负载量少的负载减少部500D，因此在该部分能够保持较高的N/P ratio，能够防止锂的析出。由此，能够形成A1的区域的程度的阳极活性物质部520，并减少无法形成阳极活性物质部520的A2的区域。作为一例，相对阴极400的高度方向上的宽度，能够将阳极500的高度方向上的宽度提高到98％以上。
对图48及图49的A1的区域和图56及图57的B1的区域进行比较可知，本实施例的电极组件300能够将阳极活性物质部的长度增加与负载减少部500D对应的程度，因此与比较例的电极组件600相比，能够在限定的空间中具备更高的能量密度。
本发明的又一个侧面涉及圆筒形电池，该圆筒形电池包括：凝胶卷类型的电极组件，其具备将阳极、阴极、夹在上述阳极与阴极之间的分离膜向一个方向卷取的结构；圆筒形电池外壳，其收纳上述电极组件；及电池盖，其为配置在上述电池外壳的上部而密封上述电池外壳的密封体。在此，上述阳极为本发明的阳极，作为阳极活性物质包括平均粒径D50为5μm以下的单粒子系活性物质粒子。上述圆筒形电池还包括电解液，关于电解液，可参考上述的内容。
上述电极组件具备如上述的堆叠类型、堆叠/折叠类型或凝胶卷类型的结构。在本发明的具体的一个实施方式中，如上所述，上述电极组件的阳极具备负载减少部。
在以往的圆筒形电池的情况下，存在电流集中在带状的电极极耳而导致电阻变大，产生较多的热，集电效率不好的问题。
近年来，随着电动汽车技术的发展，对高容量电池的需求增加，因此需要研发体积大的大型圆筒形电池。以往的在一般情况下使用的小型圆筒形电池即具备1865或2170的形状系数的圆筒形电池的情况下，因为容量小，因此电阻或发热未对电池性能带来严重的影响。但是，在将以往的小型圆筒形电池的设计结构直接应用于大型圆筒形电池的情况下，会对电池安全性产生严重的问题。
这是因为，当电池的大小变大时，在电池内部发生的热和气体的量也随之增加，因这样的热和气体，导致电池内部的温度及压力上升，由此导致电池起火或爆炸。为了防止该情况，需要将电池内部的热和气体适当排出到外部，为此需要与体积增加相应地增加成为向电池外部排出热的通道的电池的截面积。但是，通常截面积的增加量达不到体积增加量，电池越被大型化，电池内部的发热量越增加，由此爆炸危险性变大，产生输出下降等问题。另外，在高电压下执行急速充电的情况下，短时间内在电极极耳的周边产生较多的热，产生电池起火的问题。对此，本发明提供一种形成大体积而体现高容量的同时具备较高的安全性的圆筒形电池。
另外，能够将应用上述单粒子或类似-单粒子形态的阳极活性物质的高负载电极应用到圆筒形电池，因此能够改善圆筒形电池的初始电阻特性和充放电效率。
本发明的圆筒形电池应用单粒子或类似-单粒子形态的阳极活性物质而与以往相比显著地减少了气体发生量，由此在形状系数之比为0.4以上的大型圆筒形电池中也能够体现优异的安全性。
本发明的圆筒形电池优选为不包括电极极耳而无极耳(Tab-less)结构的电池，但不限于此。
上述无极耳结构的电池为如下的结构：例如阳极及阴极各自包括未形成活性物质层的无涂层部，在电极组件的上端及下端分别设置阳极无涂层部及阴极无涂层部，上述阳极无涂层部及阴极无涂层部结合有集电板，上述集电板与电极端子连接。
如上述，在以无极耳结构形成圆筒形电池的情况下，与具备电极极耳的以往的电池相比，减少电流集中的程度，因此能够有效地减少电池内部的发热，由此能够获得改善电池的热安全性的效果。
下面，通过具体的实施例而对本发明进行详细说明。
实施例1
将具备平均粒径D50为3μm的单峰粒度分布且单粒子形态的阳极活性物质Li[Ni0.9Co0.06Mn0.03Al0.01]O2：碳纳米管：PVDF粘合剂以97.8：0.6：1.6的重量比在N-甲基吡咯烷酮中混合而制造了阳极浆料。将上述阳极浆料涂布到铝集电片的一面之后在120℃下进行干燥，然后进行压延而制造了阳极。
将阴极活性物质(graphite：SiO＝95：5重量比混合物)：导电材料(super C)：丁苯橡胶(SBR)：羧甲基纤维素(CMC)以96：2：1.5：0.5的重量比在水中混合而制造了阴极浆料。将上述阴极浆料涂布到铜集电片的一面之后在150℃下进行干燥，然后进行压延而制造了阴极。
在如上述这样制造的阳极与阴极之间夹着分离膜而将分离膜/阳极/分离膜/阴极依次层叠之后卷取来制造了凝胶卷类型的电极组件。将如上述这样制造的电极组件插入到圆筒形电池罐之后注入电解液来制造了4680电池单元。
比较例1
除了作为阳极活性物质而使用大粒径平均粒径D50为9μm，小粒径平均粒径D50为4μm的具备双峰粒度分布且二次粒子形态的Li[Ni0.9Co0.05Mn0.04Al0.01]O2的点之外，通过与实施例1相同的方法来制造了4680电池单元。
实验例1
对通过实施例1及比较例1而制造的4680电池单元实施了热箱测试(hot boxtest)。
具体地，将通过实施例1及比较例1而制造的4680电池单元分别在常温下放入热箱腔(hot box chamber)，以5℃/min的升温速度升温到130℃为止之后保持30分钟而进行热箱评价，检测了根据时间而发生的电池的温度变化。为了进行正确的评价，对实施例1的电池实施了2次的热箱评价。检测结果图示于图45a及图45b。
图45a是示出通过实施例1而制造的4680电池单元的热箱测试结果的曲线图，图45b是示出通过比较例1而制造的4680电池单元的热箱测试结果的曲线图。
通过图45a及图45b可知，在使用单粒子阳极活性物质的实施例1的锂二次电池的情况下，在经过65分钟为止，电池的电压及温度稳定地保持，而比较例1的锂二次电池在经过35分钟之后电池温度急剧地上升。
实施例2-1
准备了具备单峰粒度分布，Dmin＝1.78μm，D50＝4.23μm，Dmax＝13.1μm，混合有单粒子及类似-单粒子的阳极活性物质(组成：Li[Ni0.9Co0.06Mn0.03Al0.01]O2)。图44a示出了在实施例2-1中使用的阳极活性物质的SEM照片。
将阳极活性物质：碳纳米管：PVDF粘合剂以97.8：0.6：1.6的重量比在N-甲基吡咯烷酮中进行混合而制造了阳极浆料。将上述阳极浆料涂布到铝集电片的一面之后在120℃下进行干燥，然后进行压延而制造了阳极。
将阴极活性物质(graphite：SiO＝95：5重量比混合物)：导电材料(Super C)：丁苯橡胶(SBR)：羧甲基纤维素(CMC)以96：2：1.5：0.5的重量比在水中混合而制造了阴极浆料。将上述阴极浆料涂布到铜集电片的一面之后在150℃下进行干燥而压延来制造了阴极。
在如上述这样制造的阳极与阴极之间夹着分离膜而以分离膜/阳极/分离膜/阴极的顺序层叠之后卷取来制造了凝胶卷类型的电极组件。将如上述这样制造的电极组件插入到电池罐之后注入电解液而制造了4680电池单元。
实施例2-2
除了作为阳极活性物质而使用具备单峰粒度分布，Dmin＝1.38μm，D50＝4.69μm，Dmax＝18.5μm，混合有单粒子及类似-单粒子的阳极活性物质(组成：Li[Ni0.9Co0.06Mn0.03Al0.01]O2)的点之外，通过与实施例2-1相同的方法而制造了4680电池单元。图44b示出了在实施例2-2中使用的阳极活性物质的SEM照片。
比较例2-1
除了作为阳极活性物质而使用大粒径平均粒径D50为9μm，小粒径平均粒径D50为4μm的具备双峰粒度分布且二次粒子形态的阳极活性物质(组成：Li[Ni0.9Co0.05Mn0.04Al0.01]O2)的点之外，通过与实施例2-1相同的方法而制造了4680电池单元。
比较例2-2
除了作为阳极活性物质而使用具备单峰粒度分布，Dmin＝0.892μm，D50＝3.02μm，Dmax＝11μm，混合有单粒子及类似-单粒子的阳极活性物质(组成：Li[Ni0.9Co0.06Mn0.03Al0.01]O2)的点之外，通过与实施例2-1相同的方法而制造了4680电池单元。
图44c示出在比较例2-2中使用的阳极活性物质的SEM照片。
实验例2-1
对通过实施例2-1～2-2及比较例2-1～2-2而制造的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及比较例2-1而制造的4680电池单元分别在常温下放入热箱腔(hot box chamber)，以5℃/min的升温速度升温到130℃为止之后保持30分钟，然后检测了电池的温度变化。将在测试中不发生热失控及起火的情况表示为合格(Pass)，并将发生热失控及/或起火的情况表示为不合格(Fail)。另外，为了测试的准确度，对实施例2-1～2-2的电池进行2次以上的测试。
检测结果图示于下面的表1及图45c、图45d。图45c是示出通过实施例2-1的样品1及比较例2-1而制造的4680电池单元的热箱测试结果的曲线图，图45d是示出通过实施例2-1的样品2、3、实施例2-2的样品1、2及比较例2-2而制造的4680电池单元的热箱测试结果的曲线图。
表1
Figure BDA0003897247070000701
参照上述表1、图45c及图45d可知，在应用Dmin为1.0μm以上的单粒子/类似-单粒子形态的阳极活性物质的实施例2-1的4680电池单元的情况下，在经过65分钟为止电池的电压及温度保持稳定，而作为阳极活性物质而应用二次粒子的比较例2-1及应用Dmin为小于1.0μm的单粒子/类似-单粒子形态的阳极活性物质的比较例2-2的4680电池单元的情况下，电池温度急剧上升。
实验例2-2
为了确认将在实施例2-1及比较例2-1中制造的阳极压延之后的阳极活性物质的粒子破裂程度，通过离子铣削装置将阳极切割之后用SEM对截面进行了拍摄。图46a示出在实施例2-1中制造的阳极的截面SEM照片，图46b示出在比较例2-1中制造的阳极的截面SEM照片。
通过图46a及图46b观察到，实施例2-1的阳极在压延之后也几乎不存在阳极活性物质的粒子破裂，而使用二次粒子的比较例2-2的阳极在压延之后出现了多个阳极活性物质的粒子破裂。
实施例3-1
将具备单峰粒度分布，Dmin＝1.78μm，D50＝4.23μm，Dmax＝13.1μm，并混合有单粒子及类似-单粒子的阳极活性物质粉末(组成：Li[Ni0.9Co0.06Mn0.03Al0.01]O2)、鳞片状石墨(SFG6L)、导电材料(多壁碳纳米管)及PVDF粘合剂以96.3：1.5：0.4：1.8的重量比在N-甲基吡咯烷酮中进行混合而制造了阳极浆料。将上述阳极浆料涂布到铝集电片的一面之后进行干燥并通过3.0ton/cm的线压而压延来制造了阳极。对如上述这样制造的阳极的阳极活性物质层的空隙率进行了检测，检测出的空隙率为17.5％。
实施例3-2
除了将阳极活性物质、鳞片状石墨、导电材料及粘合剂以97.2：0.6：0.4：1.8的重量比混合的点之外，与实施例3-1同样地制造阳极，并对阳极活性物质层的空隙率进行了检测。检测出的上述阳极活性物质层的空隙率为19％。
实施例3-3
除了将阳极活性物质、鳞片状石墨、导电材料及粘合剂以97.4：0.4：0.4：1.8的重量比混合的点之外，与实施例3-1同样地制造阳极，并对阳极活性物质层的空隙率进行了检测。检测出的上述阳极活性物质层的空隙率为20％。
实施例3-4
除了将阳极活性物质、鳞片状石墨、导电材料及粘合剂以97.6：0.2：0.4：1.8的重量比混合的点之外，与实施例3-1同样地制造阳极，并对阳极活性物质层的空隙率进行了检测。检测出的上述阳极活性物质层的空隙率为21％。
比较例3-1
除了不添加鳞片状石墨，将阳极活性物质、导电材料及粘合剂以97.8：0.4：1.8的重量比在N-甲基吡咯烷酮中混合而制造阳极浆料的点之外，与实施例3-1同样地制造阳极，并对阳极活性物质层的空隙率进行了检测。检测出的上述阳极活性物质层的空隙率为24％。
比较例3-2
除了不添加鳞片状石墨，将阳极活性物质、导电材料及粘合剂以97.8：0.4：1.8的重量比在N-甲基吡咯烷酮中混合而制造阳极浆料，并以2.0ton/cm的线压进行压延的点之外，与实施例3-1同样地制造阳极，并对阳极活性物质层的空隙率进行了检测。检测出的上述阳极活性物质层的空隙率为30％。
实验例3-1-充放电容量及充放电效率的检测
制造包括实施例3-1至3-4及比较例3-1及3-2的阳极的扣式半电池，在0.2C电流条件下充电到4.25V为止，然后以0.2C电流条件放电到2.5V为止，并对各个扣式半电池的充电容量(mAh/g)及放电容量(mAh/g)进行了检测。检测结果如下面的表2所示。
表2
Figure BDA0003897247070000721
通过[表2]可知，在使用添加了鳞片状石墨的阳极的实施例3-1～3-4的情况下，与比较例3-1～3-2相比显示出更低的空隙率，并显示出优异的容量特性。
实验例3-2-电阻特性的确认
将包括实施例3-3、比较例3-1及比较例3-2的阳极的扣式半电池充电到4.2V为止而检测了由SOC产生的电阻特性。实验结果如图47a所示。
参照图47a可知，以SOC10％为基准，在阳极活性物质层添加鳞片状石墨的实施例3-3的电阻值比不包括鳞片状石墨的比较例3-1及比较例3-2更低。这表示在阳极活性物质层添加鳞片状石墨的情况下，具有改善较低的SOC下的电阻特性的效果。
实验例3-3-高温寿命特性及电阻增大率的检测
在实施例3-1、实施例3-3及比较例3-1的阳极和阴极之间夹着分离膜而以分离膜/阳极/分离膜/阴极的顺序层叠之后卷取而制造了凝胶卷类型的电极组件。将如上述这样制造的电极组件插入到圆筒形电池罐之后注入电解液而制造了4680电池单元。
此时，上述阴极通过如下方法制得：将阴极活性物质(graphite：SiO＝95：5重量比混合物)：导电材料(super C)：丁苯橡胶(SBR)：羧甲基纤维素(CMC)以96：2：1.5：0.5的重量比在水中混合而制造阴极浆料之后将上述阴极浆料涂布到铜集电片的一面，然后在150℃下进行干燥之后进行压延。
以将上述这样制造的4680电池单元在40℃下以0.5C充电到4.2V为止之后以0.5C放电到2.5V为止作为1个周期而进行50个周期的充放电之后对容量保持率(CapacityRetention)及电阻增大率(DCIR increase)进行了检测。检测结果如图47b所示。
参照图47b，在实施例3-1及3-3的二次电池的情况下，与比较例3-1的二次电池相比，根据周期数(Cycle Number)而产生的容量保持率的变化小，根据周期数而产生的电阻增大率的变化也小。
以上，通过限定的实施例和附图对本发明进行了说明，但本发明不限于此，本领域的技术人员可在本发明的技术思想和下面记载的权利要求书的均等范围内进行各种修改及变形。

Claims (31)

1.一种圆筒形电池，其特征在于，其包括：
电极组件，其作为将第一电极及第二电极和夹在它们之间的分离膜以卷取轴为中心卷取而对芯部和外周面进行定义的电极组件，上述第一电极及第二电极分别沿着卷取方向而包括未涂布活性物质层的第一无涂层部及第二无涂层部，上述第一无涂层部及上述第二无涂层部中的至少一个无涂层部本身被定义为电极极耳，并包括与上述电极组件的芯部相邻的芯部侧无涂层部、与上述电极组件的外周表面相邻的外周侧无涂层部、夹在上述芯部侧无涂层部及上述外周侧无涂层部之间的中间无涂层部，上述芯部侧无涂层部和上述外周侧无涂层部中的至少一个无涂层部与上述中间无涂层部相比卷取轴方向上的高度相对低；
电池外壳，其通过形成于下端的开口部而收纳上述电极组件且与上述第二无涂层部电连接；
外部端子，其与上述第一无涂层部电连接，贯通位于上述开口部的相反侧的上述电池外壳的封闭部而露出到上述电池外壳的外部；及
盖板，其覆盖上述电池外壳的上述开口部。
2.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，
上述盖板与上述电池外壳绝缘且不与上述电极组件电连接而不具备极性。
3.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，
露出到上述电池外壳的外侧的上述外部端子的表面为第一电极端子，
上述电池外壳的上述封闭部的外部面中与上述第一电极端子的上表面平行的部分为第二电极端子。
4.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，
上述外部端子位于上述封闭部的中心部。
5.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，
上述外部端子包括：
端子露出部，其向上述电池外壳的外侧延伸；及
端子插入部，其贯通上述电池外壳的封闭部，
上述端子露出部的截面大于上述端子插入部的截面，
朝向上述电极组件的上述端子插入部下端部的边缘朝向上述封闭部的内侧面而铆接。
6.根据权利要求5所述的圆筒形电池，其特征在于，
在上述电池外壳的上述封闭部侧具备夹在上述电池外壳与上述外部端子之间的绝缘垫圈，
夹在上述端子插入部下端部的边缘与上述电池外壳之间的绝缘垫圈的一部分通过上述铆接而紧贴到上述封闭部的内侧面。
7.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，其还包括：
卷边部，其将与上述电池外壳的开放部相邻的上述电池外壳的外周面边围压入而形成；
压接部，其以包围上述盖板的边缘的方式使上述电池外壳的开放部侧端部向上述卷取轴方向弯折；及
密封垫圈，其在夹在上述电池外壳的开放部与上述盖板之间的状态下通过上述压接部被压接而将上述盖板与上述电池外壳的开放部之间密封。
8.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，
上述中间无涂层部的至少一部分区间包括能够独立地弯折的多个截片。
9.根据权利要求8所述的圆筒形电池，其特征在于，
上述多个截片的卷取轴方向上的高度及卷取方向上的宽度中的至少一个单独地或按照各个组而随着从芯部侧靠近外周侧而阶段性地增加。
10.根据权利要求8所述的圆筒形电池，其特征在于，
上述多个截片随着从芯部侧靠近外周侧而形成多个截片组，属于相同的截片组的截片的卷取方向上的宽度、卷取轴方向上的高度及卷取方向上的隔开间距中的至少一个以上彼此相同。
11.根据权利要求10所述的圆筒形电池，其特征在于，
属于相同的截片组的截片随着从芯部侧靠近外周侧而卷取方向上的宽度、卷取轴方向上的高度及卷取方向上的隔开间距中的至少一个阶段性地增加。
12.根据权利要求8所述的圆筒形电池，其特征在于，
上述多个截片向芯部侧弯折且沿着上述卷取轴方向而重叠为多层。
13.根据权利要求12所述的圆筒形电池，其特征在于，
上述芯部侧无涂层部的半径方向上的长度R和上述中间无涂层部的最内侧截片的弯折长度H满足关系式H≤R。
14.根据权利要求8所述的圆筒形电池，其特征在于，
在上述截片的切割线的下端与上述活性物质层之间具备间隙。
15.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，
上述第一无涂层部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芯部侧无涂层部、与上述电极组件的外周表面相邻的外周侧无涂层部、夹在上述芯部侧无涂层部及上述外周侧无涂层部之间的中间无涂层部，
上述第一无涂层部的中间无涂层部包括能够独立地弯折的多个截片，
上述第一无涂层部的多个截片向上述芯部侧弯折而在上述电极组件的一侧端部形成截片的弯折面。
16.根据权利要求15所述的圆筒形电池，其特征在于，其还包括：
第一集电板，其结合到上述第一无涂层部的截片的弯折面；及
绝缘体，其夹在上述第一集电板与上述封闭部的内侧面之间，
与上述电极组件相对的上述外部端子的端部通过上述绝缘体而与上述第一集电板结合。
17.根据权利要求7所述的圆筒形电池，其特征在于，
上述第二无涂层部本身被定义为电极极耳，
上述第二无涂层部包括与上述电极组件的芯部相邻的芯部侧无涂层部、与上述电极组件的外周表面相邻的外周侧无涂层部、夹在上述芯部侧无涂层部及上述外周侧无涂层部之间的中间无涂层部，
上述第二无涂层部的中间无涂层部包括能够独立地弯折的多个截片，
上述第二无涂层部的多个截片向上述芯部侧弯折而在上述电极组件的另一侧端部形成截片的弯折面。
18.根据权利要求17所述的圆筒形电池，其特征在于，其还包括：
第二集电板，其结合到上述第二无涂层部的截片的弯折面，
上述第二集电板的边缘的至少一部分朝向上述卷边部的内侧面而延伸且夹在上述卷边部的内侧面与上述密封垫圈之间而被固定。
19.根据权利要求7所述的圆筒形电池，其特征在于，
上述盖板包括由厚度比相邻区域薄的区域构成的通气部。
20.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，
在以使上述盖板朝向地面的方式将上述圆筒形电池竖立时，上述盖板的下端部比上述电池外壳的下端部更靠上方而配置。
21.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，
在上述第一电极的有涂层部与无涂层部的边界区域包括活性物质层的厚度减小的第一滑坡部，
在上述第二电极的有涂层部与无涂层部的边界区域包括活性物质层的厚度减小的第二滑坡部，
上述第一滑坡部和上述第二滑坡部在卷取轴方向上位于彼此相反的方向。
22.根据权利要求21所述的圆筒形电池，其特征在于，
上述第一电极的有涂层部包括活性物质的负载量减少的负载减少部，
上述负载减少部的位置对应于上述第二滑坡部的位置。
23.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括阳极活性物质，该阳极活性物质包括单粒子、类似-单粒子或它们的组合，
上述阳极活性物质的体积累积分布中所示的最小粒子大小Dmin为1.0μm以上，
上述阳极活性物质的体积累积分布中体积累积量为50％时的粒子大小D50为5.0μm以下，
上述阳极活性物质的体积累积分布中所示的最大粒子大小Dmax为12μm至17μm。
24.根据权利要求23所述的圆筒形电池，其特征在于，
上述阳极活性物质具备在体积累积粒度分布曲线图中示出单一峰值的单峰粒度分布，由下述式表示的粒度分布(PSD)为3以下，
粒度分布(PSD)＝(Dmax-Dmin)/D50。
25.根据权利要求23所述的圆筒形电池，其特征在于，
以包括在上述第一电极的活性物质层中的阳极活性物质的总重量为基准，上述单粒子、类似-单粒子或它们的组合的含量为95wt％至100wt％。
26.根据权利要求23所述的圆筒形电池，其特征在于，
上述阳极活性物质包括锂镍类氧化物，该锂镍类氧化物以转移金属的总摩尔数为基准，包括80摩尔％以上的Ni。
27.根据权利要求23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为15％至23％，
上述第一电极的活性物质层包括0.05wt％至5wt％的重量比率的鳞片状石墨。
28.根据权利要求23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。
29.根据权利要求23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类阴极活性物质及碳类阴极活性物质，
上述硅类阴极活性物质及碳类阴极活性物质以1:99至20:80的重量比包括在上述第二电极的活性物质层。
30.一种电池组，其特征在于，其包括多个根据权利要求1至29中的任一项所述的圆筒形电池。
31.一种汽车，其特征在于，其包括根据权利要求30所述的电池组。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050121914A (ko) * 2004-06-23 2005-12-28 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지와 이에 사용되는 전극 조립체
KR100624919B1 (ko) * 2004-09-22 2006-09-15 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR101679413B1 (ko) * 2015-04-03 2016-11-25 (주)오렌지파워 중공형 이차전지
KR101743136B1 (ko) * 2014-07-16 2017-06-02 주식회사 엘지화학 내부 저항이 감소된 이차전지 및 그의 제조방법
CN111752091B (zh) 2019-03-29 2022-09-06 常州正洁智造科技有限公司 Habi类混合光引发剂在uvled光固化中的应用
KR20210012621A (ko) * 2019-07-26 2021-02-03 주식회사 엘지화학 활물질 로딩량 구배를 갖는 원통형 전지
KR20210079178A (ko) * 2019-12-19 2021-06-29 주식회사 엘지에너지솔루션 고온 수명 특성 향상에 최적화된 양극 및 이를 포함하는 이차전지
CN111430588B (zh) * 2020-03-03 2023-08-22 珠海冠宇电池股份有限公司 扣式电池的外壳组件、扣式电池以及电子产品

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