CN217239510U - 电池、以及电池组和包括电池组的车辆 - Google Patents

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

电池、以及电池组和包括电池组的车辆。提供了一种电池，该电池包括：卷曲的电极组件，其具有第一电极和第二电极以及置于所述第一电极与所述第二电极之间的隔膜，第一电极和第二电极中的每一个具有在其长边端未涂覆活性材料并暴露于隔膜之外的第一未涂覆区域和第二未涂覆区域；电池罐，其通过在其下端处的开口容纳电极组件并且电连接至第二未涂覆区域；端子，其电连接至第一未涂覆区域并通过电池罐的被定位为与开口相对的封闭部分暴露于电池罐之外；以及帽，该帽覆盖并密封电池罐的开口。

Description

电池、以及电池组和包括电池组的车辆
技术领域
本公开涉及一种电池、以及电池组和包括该电池组的车辆。更具体地说，本公开涉及一种柱状电池、及包括该柱状电池的电池组和车辆，在该柱状电池中正极端子和负极端子相邻地设置于柱状电池的一侧，而不会使传统柱状电池的结构发生很大变形。
背景技术
易于适用于各种产品组并具有诸如高能量密度之类的电气特性的二次电池不仅普通应用于便携式装置，而且普遍应用于由电力驱动源驱动的电动车辆(EV)或混合电动车辆(HEV)。
这些二次电池作为提高环境友好性和能源效率的新能源备受关注，这是因为它们的主要优点在于它们可以极大地减少化石燃料的使用，并且次要优点是能量使用不会产生副产品。
目前在本领域广泛使用的二次电池包括锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池等。单元二次电池具有大约2.5V至4.5V的操作电压。因此，当要求更高的输出电压时，通过串联连接多个电池来构造电池组。另外，也可以根据电池组所需的充放电容量，将多个电池并联连接以形成电池组。因此，可以根据所需的输出电压和/或充电/放电容量，以各种方式设置电池组中所包括的电池的数量和电连接的形式。
同时，作为一种二次电池，已知有柱状、矩形和袋型电池。在柱状电池的情况下，用作绝缘体的隔膜置于正极和负极之间，并且将它们卷绕以形成果冻卷形式的电极组件，该电极组与电解液一起插入电池罐中以构造电池。另外，带状电极接头可以连接至正极和负极中的每一个的未涂覆区域，并且电极接头电连接电极组件和暴露于外部的电极端子。作为参考，正极端子是密封电池罐的开口的密封体的帽(cap)，并且负极端子是电池罐。
然而，根据具有这种结构的传统柱状电池，由于电流集中在联接至正极的未涂覆区域和/或负极的未涂覆区域的条状电极接头中，因此集流效率由于电阻大和发热大而不好。
对于形状因数(form factor)为18650或21700的小型柱状电池，电阻和热量不是主要问题。然而，当增加形状因数以将柱状电池应用于电动车辆时，柱状电池在快速充电过程中在电极片周围产生大量热量的同时可能起火。
为了解决这个问题，提供了一种柱状电池(所谓的无极耳柱状电池)，其中正极的未涂覆区域和负极的未涂覆区域被设计为分别位于在卷曲的电极组件的顶部和底部，并且将集流器焊接至未涂覆区域以提高集流效率。
图1至图3是示出了制造无极耳柱状电池的过程的图。图1示出了电极的结构，图2示出了卷绕电极的过程，并且图3示出了将集流器焊接至未涂覆区域的弯曲表面的过程。图4是示出了无极耳柱状电池沿纵向方向Y截取的截面图。
参照图1至图4，正极板210和负极板211具有其中片状集流器220上涂覆有活性材料221的结构，并且包括沿卷绕方向X在一个长边的未涂覆区域222。
通过如图2所示地将正极210和负极211与两片隔膜212依次层叠在一起，然后沿一个方向X卷绕它们，来制造电极组件A。此时，正极210的未涂覆区域和负极211的未涂覆区域布置在相反方向上。
在卷绕过程之后，正极210的未涂覆区域210a和负极211的未涂覆区域211a朝向芯弯曲。之后，将集流器230、231分别焊接并联接至未涂覆区域210a、211a。
电极接头不单独联接至正极未涂覆区域210a和负极未涂覆区域211a，集流器230、231连接至外部电极端子，并且沿着电极组件A的卷绕轴方向(参见箭头)以大截面面积形成电流路径，其具有降低电池电阻的优点。这是因为电阻与电流流过的路径的截面面积成反比。
然而，当柱状电池的形状因数增大，并且快速充电期间的充电电流幅度增大时，在无极耳柱状电池中再次出现发热问题。
具体而言，如图4所示，传统的无极耳柱状电池240包括电池罐241和密封体242。密封体242包括具有板形状的帽(cap)242a、密封垫圈242b及连接板242c。密封垫圈242b围绕帽242a的边缘并通过卷边部分243固定。另外，电极组件A通过卷边部分244固定在电池罐241中以防止垂直移动。
典型地，正极端子是密封体242的帽242a，负极端子是电池罐241。因此，与正极210的未涂覆区域210a耦合的集流器230电连接连接板242c通过带状引线245连接至帽242a上。此外，与负极211的未涂覆区域211a连接的集流器231电连接至电池罐241的底部。绝缘体246覆盖集流器230以防止电池罐241和未涂覆区域210a接触。极性不同的正极210不会相互接触而造成短路。
当集流器230连接至连接板242c时，使用带状的引线245。引线245单独安装至集流器230或与集流器230一体地制造。但是，由于引线245为细条形状，其截面面积小，因此，当快速充电电流时流动时，产生大量热量。另外，从引线245产生的过多热量被朝向电极组件A传送，使隔板212收缩，这可能导致内部短路，内部短路是热崩溃(thermal runaway)的主要原因。
引线245还在电池罐241内部占据了很大的安装空间。因此，包括引线245的柱状电池240的空间效率低，因此在提高能量密度方面存在限制。
此外，为了串联和/或并联连接传统无极耳柱状电池240，需要将汇流条组件连接至电池罐241的帽242a和密封体242的底表面，因此空间效率降低。安装至电动车辆的电池组包括数百个柱状电池240。因此，电布线的低效率在电动车辆的组装过程和电池组的维护中造成相当大的不便。
同时，随着柱状电池最近应用于电动车辆，柱状电池的形状因数日益增加。也就是说，与具有18650、21700等形状因数的传统柱状电池相比，柱状电池的直径和高度日益增加。形状因数的增加导致能量密度的增加、防止热崩溃的安全性增强并且冷却效率提高。
当电池罐内部不必要的空间随着形状因数的增加而被最小化时，柱状电池的能量密度可以进一步提高。因此，用于电极组件和电池罐之间的电绝缘的组件或用于从正极和负极进行集流的组件需要进行优化设计，以增加电池的容量并降低电池的整体电阻。
实用新型内容
技术问题
本公开是考虑到以上问题而设计的，因此本公开旨在提供一种具有在相同方向上应用正极端子和负极端子的结构的柱状电池。
本公开旨在在要在一个方向上电连接多个柱状电池的情况下，在通过利用电池罐的封闭部分的大的面积作为电极端子来制造电池组的同时，确保足够的面积用于将诸如汇流条之类的电连接组件与柱状电池的电极端子焊接在一起。
在另一方面，本公开旨在优化设计，使得端子的上表面(第一电极端子)所占据的面和外表面(第二电极端子)所占据的面积可以足以用于与汇流条联接。
在又一方面，本公开旨在通过经由改进电极组件的未涂覆区域的结构，扩大电极组件和集流器(第一集流器)的接触面积和/或端子和集流器(第一集流器)的接触面积，使柱状电池的电阻最小化。
在又一方面，本公开旨在改进集流器(第二集流器)和电池罐之间的电连接结构，以复用电流路径，并旨在使接触面积最大化以使柱状电池的电阻最小化。
在又一方面，本公开旨在通过改进集流器(第二集流器)和电池罐的电连接结构来减少电流路径，从而使柱状电池的电阻最小化。
在又一方面，本公开旨在通过改进电极组件的未涂覆区域的结构和/或优化设计端子的高度和/或优化设计电池罐的厚度，使死区最小化，从而使能量密度最大化。
然而，本公开要解决的技术目的不限于以上内容，并且本领域技术人员从以下公开中将清楚地理解本文未提及的其他目的。
技术方案
在本公开的一个方面，提供了一种电池，其包括：卷曲的电极组件，其具有第一电极和第二电极以及置于在它们之间的隔膜，第一电极和第二电极中的每一个具有在其长边端未涂覆活性材料并暴露于隔膜之外的第一未涂覆区域和第二未涂覆区域；电池罐，其通过在其下端处的开口容纳电极组件并且电连接至第二未涂覆区域；端子，其电连接至第一未涂覆区域并通过电池罐的被定位为与开口相对的封闭部分暴露于电池罐之外；以及帽，该帽覆盖并密封电池罐的开口。
帽可以被构造为没有极性。
端子可以被构造为贯穿封闭部分的中央。
在电池罐的封闭部分侧可以设置有置于电池罐和端子之间的绝缘垫圈，并且在电池罐的开口侧可以设置有置于电池罐和帽之间使得帽密封开口的密封垫圈。
端子的暴露于电池罐之外的表面可以用作第一电极端子，第一汇流条端子联接至该第一电极端子，并且电池罐的封闭部分的外表面的、被平行于第一电极端子的上表面的暴露表面所占据的区域可以用作第二电极端子，第二汇流条端子联接至该第二电极端子。
第一汇流条端子可以与第一电极端子在平面上交叠以形成第一交叠区域，并且第二汇流条端子可以与第二电极端子在平面上交叠以形成第二交叠区域。
第一电极端子的直径和第二电极端子的宽度可以满足下式：
W1≤E1≤D-2Rd-2G-2W2
E2＝0.5*(D-2Rd-2G-E1)
(E1：暴露于电池罐之外的端子的直径(第一电极端子的直径)，E2：电池罐的封闭部分的外表面的与端子的上表面平行的暴露表面的宽度(第二电极端子的宽度)，D：电池罐的外径，Rd：在平面上测量到的电池罐的边缘处的圆形区域的宽度，G：绝缘垫圈在平面上暴露于第一电极端子的边缘之外的暴露宽度，W1：在第一交叠区域的边缘处任意选择的两点之间的距离当中的最大值；W2：穿过第一电极端子的中央的多条直线与第二交叠区域的边缘相交的两点之间的距离当中的最大值)。
第一电极端子所占据的面积可以是第二电极端子所占据的面积的2％至30％。
通过将电池的直径除以其高度而获得的形状因数比可以大于0.4。
第一未涂覆区域的至少一部分可以包括沿电极组件的卷绕方向划分的多个区段，以及多个区段可以沿电极组件的径向方向弯曲。
多个弯曲的区段可以沿径向方向以多层交叠。
电极组件可以包括焊接目标区域，在该焊接目标区域中第一未涂覆区域的区段的交叠层数沿电极组件的径向方向保持恒定。
第二未涂覆区域的至少一部分可以包括沿电极组件的卷绕方向划分的多个区段，并且多个区段可以沿电极组件的径向方向弯曲。
多个弯曲的区段可以沿径向方向以多层交叠。
电极组件可以包括焊接目标区域，在该焊接目标区域中第二未涂覆区域的区段的交叠层数沿电极组件的径向方向保持恒定。
电池罐可以由钢、不锈钢或镀镍钢制成。
电池罐可以被构造为依据位置而具有不同的厚度。
电池罐可以被构造为使得其侧壁的厚度小于封闭部分的厚度。
封闭部分的厚度可以是0.4mm至1.2mm。
电池罐的侧壁的厚度可以是0.3mm至0.8mm。
在电池罐的表面上可以形成有镀镍层。
镀镍层的厚度可以是1.5μm至6.0μm。
电池罐可以包括用于连接其侧壁和封闭部分的圆形区域。
电池罐可以包括通过在开口侧对电池罐的外周面的周边进行压合而形成的压边部分。
压边部分可以包括沿着压合方向基于位于最内侧的最内侧部分位于上方的上压边部分和位于下方的下压边部分。
上压边部分和下压边部分可以具有非对称形状。
下压边部分可以包括平行于封闭部分的平坦部分。
上压边部分可以至少部分地朝向最内侧部分向上倾斜。
上压边部分可以被构造为按压并固定电极组件的下部。
电池罐可以包括卷边部分，其形成于压边部分的下方并且具有从压边部分延伸并弯曲以围绕帽的外周面和帽的下表面的一部分的形状。
电池可以包括在卷边部分处置于电池罐和帽之间的密封垫圈。
帽可以包括排气部分，其被构造为当电池罐的内部压力增加超过预定水平时破裂，以排出在电池罐内产生的气体。
排气部分可以是帽的与周围区域相比具有更小厚度的区域。
排气部分可以形成为通过在帽的一个表面或两个表面形成缺口，来部分地减小电池罐的厚度。
排气部分可以沿帽的整个区域当中向下突出的中央区域的边缘部分的周边形成。
排气部分可以连续地或不连续地形成。
排气部分可以形成在帽的整个区域当中向下突出的中央区域中，并且向下突出的中央区域可以位于比电池罐的下端更高的位置。
端子可以包括：端子暴露部分，其暴露于电池罐之外；以及端子插入部分，其设置为穿过电池罐的封闭部分并位于电池罐内。
端子插入部分可以包括：电连接部分，其电连接至第一未涂覆区域；以及凸缘部分，其形成于电连接部分的周边并且具有朝向电池罐的封闭部分的内表面弯曲的形状以铆接在内表面上。
端子可以由铝制成。
在端子暴露部分的上表面与电池罐的上表面之间可以形成有台阶。
端子暴露部分可以通过电池罐的上表面突出于电池罐之外。
台阶的高度可以为0.8mm以上。
绝缘垫圈可以置于端子与电池罐之间，并且绝缘垫圈可以包括：垫圈暴露部分，其置于端子暴露部分与电池罐之间；以及垫圈插入部分，其置于端子插入部分与电池罐之间。
垫圈暴露部分的厚度可以是0.3mm至1mm。
垫圈暴露部分可以比端子暴露部分延伸得更长，以暴露于端子暴露部分之外。
垫圈插入部分在端子插入部分的凸缘部分被铆接时可以一起变形，从而与电池罐的封闭部分的内表面紧密接触。
垫圈插入部分的暴露于端子暴露部分之外的区域具有在0.1mm至3.0mm的范围内的宽度。
电池可以包括第一集流器，该第一集流器联接至电极组件的上部并联接至端子，以电连接电极组件的第一未涂覆区域和端子。
与电池罐的封闭部分的内表面平行的平坦部分可以形成在端子的底表面的至少一部分中，并且第一集流器可以联接至端子的平坦部分。
第一集流器可以联接至通过弯曲第一未涂覆区域的端部而形成的联接面上。
电池可以包括第一集流器，其联接至电极组件的上部并联接至端子，以电连接电极组件的第一未涂覆区域和端子，以及第一集流器可以联接至焊接目标区域内部的第一未涂覆区域。
第一集流器可以包括：边缘部分，其设置于电极组件上；第一未涂覆区域联接部分，其被构造为从边缘部分向内延伸并联接至第一未涂覆区域；以及端子联接部分，其被构造为从边缘部分向内延伸并联接至端子。
第一未涂覆区域联接部分与端子联接部分可以不直接连接，而是通过边缘部分间接连接。
端子联接部分可以设置在与形成于电极组件的卷绕中央处的孔相对应的位置处。
端子联接部分可以被构造为覆盖形成于卷绕中央处的孔，使得形成于电极组件的卷绕中央处的孔不暴露于端子联接部分之外。
端子联接部分的直径可以基本上等于或大于形成于端子的底表面处的平坦部分的直径。
第一集流器可以还包括桥接部分，其被构造为从边缘部分向内延伸并连接至端子联接部分。
桥接部分可以包括形成为局部地减小桥接部分的截面面积的缺口部分。
第一未涂覆区域的至少一部分可以包括沿电极组件的卷绕方向划分的多个区段，并且多个区段可以沿电极组件的径向方向弯曲以多层交叠，并且缺口部分可以设置在与焊接目标区域相对应的区域中，在焊接目标区域中第一未涂覆区域的区段的交叠层数沿电极组件的径向方向保持恒定。
缺口部分可以设置在与电极组件的在径向方向中央相对应的位置处。
由形成于第一集流器的端子联接部分的一个表面上的焊道绘制的焊接图案可以被绘制为围绕端子的底表面的中央。
焊接图案可以连续地或不连续地形成。
形成于第一集流器的端子联接部分与端子的底表面之间的焊接部分可以具有2kgf以上的张力。
由形成于第一集流器的端子联接部分的一个表面上的焊道绘制的焊接图案可以具有2mm以上的换算直径。
形成于端子的底表面的平坦部分可以具有3mm至14mm的直径。
由形成于第一集流器的端子联接部分的一个表面上的焊道绘制的焊接图案的面积与形成于端子的底表面的平坦部分的面积的比率可以为2.04％至44.4％。
电池可以包括第二集流器，其联接至电极组件的下部并联接至电池罐，以电连接电极组件的第二未涂覆区域和电池罐。
第二集流器可以联接至通过弯曲第一未涂覆区域的端部而形成的联接面上。
电池可以包括第二集流器，其联接至电极组件的下部并联接至电池罐，以电连接电极组件的第二未涂覆区域和电池罐，并且第二集流器可以联接至焊接目标区域内的第二未涂覆区域。
第二集流器可以包括：支撑部分，其设置于电极组件下方；第二未涂覆区域联接部分，其被构造为从支撑部分延伸并联接至第二未涂覆区域的部分；以及罐联接部分，其被构造为从支撑部分延伸并联接至电池罐。
第二未涂覆区域联接部分和罐联接部分可以通过支撑部分间接地连接。
第二集流器可以包括：第二未涂覆区域联接部分，其联接至第二未涂覆区域；以及罐联接部分，其联接至电池罐。
罐联接部分可以设置为多个，并且多个罐联接部分可以被构造为朝向电池罐的侧壁径向地延伸。
第二集流器与电池罐可以在多个点电连接。
电池罐可以包括通过在开口侧压合电池罐的外周面的周边而形成的压边部分，以及罐联接部分可以电连接至压边部分的下表面。
电池罐可以包括卷边部分，其形成在压边部分下方并且具有从压边部分延伸并弯曲以围绕帽的外周面和帽的下表面的一部分的形状，电池可以包括在卷边部分处置于电池罐和帽之间的密封垫圈，并且罐联接部分可以置于密封垫圈和压边部分的下表面之间。
在压边部分的下表面上可以形成有平行于封闭部分的平坦部分，并且罐联接部可以电联接至平坦部分上。
罐联接部分可以包括：接触部分，其联接至电池罐的内表面；以及连接部分，其被构造为将第二集流器的中央与接触部分彼此连接。
电池罐可以包括通过在开口端处压合电池罐的外周面的周边而形成的压边部分，以及接触部分可以具有在压边部分上沿电池罐的周向延伸预定长度的形状。
第二集流器可以具有集流器孔，其形成在与形成于电极组件的卷绕中央处的孔相对应的位置处。
集流器孔可以具有基本上等于或大于形成于电极组件的卷绕中央处的孔的直径。
电池罐可以包括通过在开口侧压合电池罐的外周面的周边而形成的压边部分，以及沿电极组件的径向方向从第二集流器的中央到第二未涂覆区域联接部分的端部的最大距离可以基本上等于或小于电池罐在形成有压边部分的区域中的内直径。
绝缘体可以置于第一集流器与电池罐的封闭部分的内表面之间。
绝缘体可以具有与电池罐的封闭部分的内表面与第一集流器之间的距离相对应的厚度。
端子可以通过形成于绝缘体中的孔联接至第一集流器。
绝缘体的厚度可以基本上等于或大于电池罐的封闭部分的内表面与端子的底表面之间的距离。
绝缘体可以置于第一未涂覆区域与电池罐的侧壁之间。
绝缘体的上表面可以与电池罐的封闭部分的内表面接触，并且绝缘体的下表面可以与第一集流器的上表面接触。
在电池的正极和负极之间测量到的电阻可以为4mΩ以下。
在本公开的另一方面，还提供了一种电池组，其包括多个根据本公开的电池。
在本公开的电池组中，多个电池可以布置成预定数量的列，并且每个柱状电池的端子和电池罐的封闭部分的外表面可以设置为面朝上。
电池组可以包括多个汇流条，其被构造为串联和并联连接多个电池，多个汇流条可以设置于多个电池的顶部，并且汇流条中的每一个可以包括：主体部分，其被构造为在相邻电池的端子之间延伸；多个第一汇流条端子，其被构造为在主体部分的一侧方向上延伸并且电联接至位于一侧方向上的电池的端子；以及多个第二汇流条端子，其被构造为在主体部分的另一侧方向上延伸并且电联接至位于另一侧方向上的电池的电池罐的封闭部分的外表面。
在本公开的另一方面，还提供了一种车辆，其包括至少一个根据本公开的电池组。
技术效果
根据本公开的一个方面，通过改进柱状电池的电极端子结构以提高电池罐内的空间效率，可以降低柱状电池的内部电阻并提高能量密度。
根据本公开的另一个方面，通过改进柱状电池的电极端子结构，以扩大电流路径的截面面积，可以改善快速充电时产生的内部热量的问题。
根据本公开的又一方面，可以在电池的一侧执行用于电池的串联和/或并联连接的电气布线操作。
根据本公开的又一方面，在将多个电池沿一个方向电连接的情况下，可以利用电池罐的封闭部分的宽表面作为电极端子，从而确保用于将用于制造电池组的诸如汇流条之类的电连接组件焊接至电池的电极端子的足够面积。
根据本公开的又一方面，可以优化设计使得由端子的上表面(第一电极端子)所占据的面积和由封闭部分的外表面(第二电极端子)所占据的面积足以与汇流条联接。
根据本公开的又一方面，通过改进电极组件的未涂覆区域的结构，电极组件与集流器(第一集流器)的接触面积和/或端子和集流器(第一集流器)的接触面积可以扩大，从而使柱状电池的电阻最小化。
根据本公开的又一方面，可以通过改进集流器(第二集流器)和电池罐的电连接结构来复用电流路径，并且可以使这些部件之间的接触面积最大化，以使柱状电池的电阻最小化。
根据本公开的又一方面，可以通过改进集流器(第二集流器)和电池罐的电连接结构来减少电流路径，从而使圆柱体电池的电阻最小化。
根据本公开的又一方面，可以通过改进电极组件的未涂覆区域的结构和/或优化设计端子的高度和/或优化设计电池罐的厚度，使死区最小化，从而使能量密度最大化。
根据本公开的又一方面，可以提供使用具有改进结构的柱状电池制造的电池组及包括该电池组的车辆。
附图说明
附图例示了本公开的优选实施方式，并与前述公开一起用于提供对本公开的技术特征的进一步理解，因此，本公开不应被理解为限于附图。
图1是示出了用于传统无极耳柱状电池的电极结构的平面图。
图2是示出了卷绕传统无极耳柱状电池所包括的电极组件的工序的图。
图3是示出了将集流器焊接至图2的电极组件中的未涂覆区域的弯曲表面的过程的图。
图4是示出了传统无极耳柱状电池的沿纵向方向Y截取的截面图。
图5是示出了根据本公开的实施方式的柱状电池的外观的图。
图6是示出了根据本公开的实施方式的柱状电池的内部结构的图。
图7和图8是示出了根据本公开的实施方式的柱状电池的上结构的局部截面图。
图9和图10是示出了沿图7和图8的箭头方向观察到的第一集流器和端子的联接部分的平面图。
图11和图12是示出了应用于本公开的中的第一集流器和第一集流器的示例性形式的示意图。
图13是示出了根据本公开的实施方式的柱状电池的下部结构的局部截面图。
图14是示出了根据本公开的实施方式的柱状电池的下表面的图。
图15是示出了应用于本公开中的第二集流器的示例形式的图。
图16是示例性地示出了根据本公开的优选实施方式的电极结构的平面图。
图17是示出了其中根据本公开的实施方式的第一电极的未涂覆区域区段结构也应用于第二电极的电极组件的沿纵向方向Y截取的截面图。
图18是示出了根据本公开的实施方式的未涂覆区域弯曲的电极组件的沿纵向方向Y截取的截面图。
图19是示出了根据本公开的实施方式的未涂覆区域弯曲的电极组件的立体图。
图20是示出了使用汇流条串联和并联连接根据本公开的多个柱状电池的顶部平面图。
图21是图20的局部放大图。
图22和图23是示例性地示出了根据本公开的实施方式的定义电极端子的直径和电池罐的底部的外表面的暴露宽度所使用的参数的图。
图24是示出了根据本公开的实施方式的包括柱状电池的电池组的示意构造的图。
图25是示出了根据本公开的实施方式的包括电池组的车辆的示意构造的图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本公开的优选实施方式。在描述之前，应理解，说明书和所附权利要求中使用的术语不应被解释为限于一般和字典含义，而是在允许发明人为了最佳解释而适当地定义术语的原则的基础上基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念进行解释。因此，本文所提出的描述仅是出于仅示例的目的的优选示例，并非旨在限制本公开的范围，因此应理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对其做出其他等同和修改。
另外，为了帮助理解本公开，附图未按比例绘制，而是一些组件的尺寸可能被夸大。而且，在不同的实施方式中，相同的附图标记可以被分配给相同的组件。
当解释两个对象相同时，这意味着这些对象“基本相同”。因此，基本相同的对象可以包括在本领域中被认为较低的偏差，例如，5％以内的偏差。而且，当解释一些参数在预定区域中是一致的时，这可表示这些参数就平均值而言是一致的。
参照图5至图7，根据本公开的实施方式的柱状电池1包括电极组件10、电池罐20、帽30和贯穿端子40。除了以上组件之外，柱状电池1还可以包括绝缘垫圈50和/或第一集流器60和/或绝缘体70和/或第二集流器80和/或密封垫圈90。
电极组件10包括具有第一极性的第一电极、具有第二极性的第二电极、以及置于第一电极和第二电极之间的隔膜。第一电极为正极或负极，而第二电极对应于极性与第一电极的极性相反的电极。
电极组件10可以具有例如果冻卷结构。也就是说，电极组件10可以通过以下方式来制造：制备通过将具有片状的第一电极和第二电极在隔膜置于它们之间的情况下层叠至少一次而形成的层叠体，并且基于卷绕中央C卷绕该层叠体，。在这种情况下，可以在电极组件10的外周面上设置附加的隔膜以与电池罐20绝缘。本领域已知的果冻卷结构可以没有限制地应用于本公开。
第一电极包括第一电极集流器和涂覆在第一电极集流器的一个表面或两个表面上的第一电极活性材料。在第一电极集流器的在宽度方向(平行于Z轴)上的一端处，存在未涂覆有第一电极活性材料的未涂覆区域。在下文中，将用作第一电极接头11的未涂覆区域称为第一未涂覆区域11。第一未涂覆区域11设置在容纳于电池罐20中的电极组件10的在高度方向(平行于Z轴)上的上部。也就是说，第一电极集流器包括在其长边端部未涂覆有活性材料层且暴露出隔膜外的第一未涂覆区域11，并且该第一未涂覆区域11的一部分本身被用作电极接头。第一未涂覆区域11可以是例如正极接头。
同时，第一未涂覆区域11的至少一部分可以包括沿电极组件10的卷绕方向划分的多个区段。在这种情况下，多个区段可以沿电极组件10的径向方向弯曲。多个弯曲区段可以多层交叠。在这种情况下，稍后说明的第一集流器60的第一未涂覆区域联接部分62可以联接于多个区段以多层交叠的区域。同时，电极组件10可以包括焊接目标区域，该焊接目标区域是第一未涂覆区域11的区段的交叠层数沿电极组件10的径向方向保持恒定的区域。在该区域中，由于交叠的层数保持为最大，因此在该区域内焊接稍后说明的第一集流器60和第一未涂覆区域11可以是有利的。这是例如在应用激光焊接的情况下，防止激光束在激光输出增加时穿过第一未涂覆区域11而损坏电极组件10，以提高焊接质量。另外，这是为了有效地防止诸如焊接飞溅物之类的异物流入电极组件10。
第二电极包括第二电极集流器和涂覆在第二电极集流器的一个表面或两个表面上的第二电极活性材料。在第二电极集流器的在宽度方向(平行于Z轴)上的另一端处，存在未涂覆有第二电极活性材料的未涂覆区域。在下文中，将用作第二电极接头12的未涂覆区域称为第二未涂覆区域12。第二未涂覆区域12设置在容纳于电池罐20中的电极组件10的在高度方向(平行于Z轴)上的下部。也就是说，第二电极集流器包括在其长边端部未涂覆有活性材料层且暴露于隔膜外的第二未涂覆区域12，并且该第二未涂覆区域12的至少一部分本身用作电极接头。第二未涂覆区域12可以是例如负极接头。同时，第二未涂覆区域12的至少一部分可以包括沿电极组件10的卷绕方向划分的多个区段。在这种情况下，多个区段可以沿电极组件10的径向方向弯曲。多个弯曲区段可以多层交叠。在这种情况下，稍后说明的第二集流器80的第二未涂覆区域联接部分82可以联接至多个区段以多层交叠的区域。同时，电极组件10可以包括焊接目标区域，该焊接目标区域是第二未涂覆区域12的区段的交叠层数沿电极组件10的径向方向保持恒定的区域。在该区域中，由于交叠层量保持最大，因此在该区域内焊接稍后说明的第二集流器80和第二未涂覆区域12可以是有利的。这是例如在应用激光焊接的情况下，防止激光束在激光输出增加时穿过第二未涂覆区域12而损坏电极组件10，以提高焊接质量。另外，这是为了有效地防止诸如焊接飞溅物之类的异物流入电极组件10。
第一未涂覆区域11和第二未涂覆区域12沿柱状电池1的高度方向(平行于Z轴)在相反方向延伸。第一未涂覆区域11朝着被定位为与在电池罐20的下端形成的开口相对的封闭部分延伸，并且第二未涂覆区域12朝向电池罐20的开口延伸。
在本公开中，涂覆在正极板上的正极活性材料和涂覆在负极板上的负极活性材料可以采用本领域已知的任何活性材料而没有限制。
在一个示例中，正极活性材料可以包括由通式A[AxMy]O2+z表示的碱金属化合物(A包括Li、Na和K中的至少一种元素；M包括选自以下的至少一种元素：Ni、Co、Mn、Ca、Mg、Al、Ti、Si、Fe、Mo、V、Zr、Zn、Cu、Al、Mo、Sc、Zr、Ru和Cr；x≥0，1≤x+y≤2、0.1≤z≤2；并且选择化学计量系数x、y和z使得化合物保持电中性)。
在另一示例中，正极活性材料可以是US6,677,082、US6,680,143等中公开的碱金属化合物xLiM1O2-(1-x)Li2M2O3，其中M1包括具有平均氧化态3的至少一种元素；M2包括具有平均氧化状态4的至少一种元素；并且0≤x≤1)。
在又一示例中，正极活性材料可以是由通式LiaM1 xFe1-xM2 yP1-yM3 zO4-z表示的锂金属磷酸盐(M1包括选自Ti、Si、Mn、Co、Fe、V、Cr、Mo、Ni、Nd、Al、Mg和Al的至少一种元素；M2包括选自Ti、Si、Mn、Co、Fe、V、Cr、Mo、Ni、Nd、Al、Mg、Al、As、Sb、Si、Ge、V和S的至少一种元素；M3包括任选地包括F的卤素元素；0<a≤2、0≤x≤1、0≤y<1、0≤z<1；选择化学计量系数a、x、y和z使得化合物保持电中性)、或Li3M2(PO4)3(M包括选自Ti、Si、Mn、Fe、Co、V、Cr、Mo、Ni、Al、Mg和Al中的至少一种元素)。
优选地，正极活性材料可以包括初级颗粒和/或其中聚集了初级颗粒的次级颗粒。
在一个示例中，负极活性材料可以采用碳材料、锂金属或锂金属化合物、硅或硅化合物、锡或锡化合物等。作为负极活性物质，也可以使用电位低于2V的诸如TiO2、SnO2之类的金属氧化物。作为碳材料，可以使用低结晶碳和/或高结晶碳。
隔膜可以采用多孔聚合物膜或或其层压体，多孔聚合物膜例如由诸如以下的聚烯烃基聚合物制成：乙烯均聚物、丙烯均聚物、乙烯/丁烯共聚物、乙烯/己烯共聚物、乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物等。作为另一示例，隔膜可以采用普通的多孔无纺布，例如由高熔点玻璃纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维等制成的无纺布。
无机颗粒的涂覆层可以包括在隔膜的至少一个表面中。隔膜本身也可以由无机颗粒的涂覆层制成。涂覆层中的颗粒可以与粘结剂联接，使得在相邻颗粒之间存在间隙体积。
无机颗粒可以由介电常数为5或更大的无机材料制成。作为非限制性示例，无机颗粒可以包括选自由以下构成的组中至少一种材料：Pb(Zr,Ti)O3(PZT)、Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT)、PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT)、BaTiO3、hafnia(HfO2)、SrTiO3、TiO2、Al2O3、ZrO2、SnO2、CeO2、MgO、CaO、ZnO和Y2O3。
电解液可以是具有类似A+B-结构的盐。这里，A+包括诸如Li+、Na+、或者K+之类的碱金属阳离子或它们的组合。并且B-包括选自由以下组成的组中的至少一种阴离子：F-、Cl-、Br-、I-、NO3 -、N(CN)2 -、BF4 -、ClO4 -、AlO4 -、AlCl4 -、PF6 -、SbF6 -、AsF6 -、BF2C2O4 -、BC4O8 -、(CF3)2PF4 -、(CF3)3PF3 -、(CF3)4PF2 -、(CF3)5PF-、(CF3)6P-、CF3SO3 --、C4F9SO3 -、CF3CF2SO3 -、(CF3SO2)2N-、(FSO2)2N-、CF3CF2(CF3)2CO-、(CF3SO2)2CH-、(SF5)3C-、(CF3SO2)3C-、CF3(CF2)7SO3 -、CF3CO2 -、CH3CO2 -、SCN-和(CF3CF2SO2)2N-。
电解液也可以溶解在有机溶剂中。有机溶剂可以采用碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、二甲基亚砜、乙腈、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氢呋喃、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、碳酸甲乙酯(EMC)、γ-丁内酯或其混合物。
参照图5至图8，电池罐20是在下侧具有开口的大致柱状的容器，并且例如由诸如金属之类的具有导电性的材料构成。作为电池罐20的材料，例如，可以应用钢、不锈钢或镀镍钢。具有开口的电池罐20的底部将被称为开口端。被定位与开口(或开口端)相对的上表面将被称为封闭部分或封闭端。电池罐20的侧表面(外周面)和上表面可以一体形成。另选地，电池罐20的侧壁和封闭部分可以彼此分开提供并且通过焊接等彼此联接。电池罐20的上表面(与X-Y平面平行的表面)(即，封闭部分的外表面20a)具有大致平坦的形状。电池罐20通过形成于底部的开口容纳电极组件10，并且还一起容纳电解液。
电池罐20电连接至电极组件10。电池罐20电连接至例如电极组件10的第二未涂覆区域12。在这种情况下，电池罐20与第二未涂覆区域12具有相同的极性。
参照图6和图13，电池罐20可以包括形成在其下端的压边部分(beading portion)21和卷边部分(crimping portion)22。压边部分21位于电极组件10的下方。压边部分21通过对电池罐20的外周面的周边进行压合而形成。沿压合方向基于压边部分21中位于最内侧的最内侧部分21c分别位于上方和下方的上压边部分21a和下压边部分21b可以具有非对称形状。这种非对称形状可以在通过精压工艺沿高度方向(平行于Z轴)压缩电池罐20的工艺中形成。精压工艺是通过沿电极组件10的卷绕轴方向按压电池罐20，使柱状电池1的高度与设计形状因数匹配的工艺。
下压边部分21b可以包括基本上平行于电池罐20的封闭部分的平坦部分。同时，由于非对称的形成，上压边部分21a可以具有沿朝向最内侧部分21c的方向至少部分向上倾斜的形状。因此，上压边部分21a可以压缩并固定电极组件10的下部。压边部分21防止具有与电池罐20的内径大致相对应的尺寸的电极组件10通过形成于电池罐20的下端的开口而脱出，并且可以用作放置帽30的支撑部分。下压边部分21b可以用作用于固定稍后将说明的第二集流器80的接触部分83a、密封垫圈90等以及帽30的支撑部分。
卷边部分22形成在压边部分21的下方。卷边部分22从下压边部分21延伸。卷边部分22具有延伸并弯曲以围绕帽30中设置在压边部分21下方的外周面和帽30的下表面的一部分的形状。除了帽30之外，卷边部分22还可以固定密封垫圈90。
然而，本公开不排除电池罐20不包括压边部分21和/或卷边部分22的情况。在本公开中，如果电池罐20不包括压边部分21和/或卷边部分22，可以通过例如附加应用可以用作电极组件10的止挡件的组件和/或附加地应用可以放置帽30和/或密封电池罐20组装10和/或另外应用可放置帽30的结构和/或将电池罐20和帽30彼此焊接，来固定电极组件10和/或固定帽30和/或密封电池罐20。
同时，电池罐20可以被构造为依据位置具有不同的厚度。在电池罐20中，侧壁的厚度可以形成为小于封闭部分的厚度。在这种情况下，由于电极组件10可以形成为具有更大的直径，因此在能量密度方面可以是有利的。
电池罐20的封闭部分(即，形成上表面的区域)可以具有例如约0.4mm至1.2mm范围内的厚度，更优选地约0.6mm至1.0mm范围内的厚度。如果电池罐20的封闭部分的厚度过大，则当内部压力升高或执行焊接时，电池罐20变形的风险可能增加。相反，如果电池罐20的封闭部分的厚度过小，则在加工电池罐20方面可以是不利的，并且在能量密度方面的损失可以增加。因此，需要将电池罐20的封闭部分的厚度管理在适当的水平。
同时，在电池罐20中，构成外周面的侧壁可以具有例如大约0.3mm至0.8mm范围内的厚度，更优选地大约0.4mm至0.6mm范围内的厚度。如果电池罐20的侧壁的厚度过薄，则当在柱状电池1发生火灾和爆炸时，火灾蔓延到相邻柱状电池1的可能性增加。例如，在包括多个柱状电池1的电池组中，在一些柱状电池1中出现异常而引起火灾和爆炸的情况下，如果电池罐20的侧壁的厚度过小，则可能产生针孔，从而增加连锁起火和爆炸的风险。同时，如果电池罐20的侧壁的厚度过小，则在加工电池罐20方面可以是不利的，并且在能量密度方面的损失可以增加。因此，需要将电池罐20的侧壁的厚度管理在适当的水平。同时，可以在电池罐20上形成镀层。在这种情况下，镀层可以包括例如镍(Ni)。镀层的厚度可以在大约1.5μm至6.0μm的范围内。
参照图6和13，帽30可以由例如金属材料制成以确保刚性。帽30密封形成于电池罐20的底端的开口(或开口端)。也就是说，帽30用作柱状电池1的下表面。在本公开的柱状电池1中，即使帽30由导电金属材料制成，帽30也可以没有极性。没有极性的帽30可以表示帽30不电连接至电极组件10。如果帽30如上所述不电连接至电极组件10，则帽30不用作正极端子或负极端子。也就是，在本公开中，帽30不需要电连接至电极组件10和电池罐20，并且其材料也并非必须是导电金属。
如果本公开的电池罐20包括压边部分21，则帽30可以由形成在电池罐20上的压边部分21的下表面支撑。另外，如果本公开的电池罐20包括卷边部分22，帽30由卷边部分22固定。即，帽30的上表面可以由压边部分21支撑，并且帽30的外周面和下表面可以由压边部分21支撑。密封垫圈90可以置于帽30和电池罐20的卷边部分22之间以确保电池罐20的气密性。同时，如上所述，本公开的电池罐20可以不包括压边部分21和/或卷边部分22，并且在这种情况下，密封垫圈90可以置于设置在电池罐20的具有开口的一侧的固定结构和帽30之间，以确保电池罐20的气密性。
参照图13和图14，帽30还可以包括排气部分31，该排气部分31形成为防止由于电池罐20内部产生的气体导致内部压力增加超过预设值。预设的内部压力值可以是大约15kgf/cm2到35kgf/cm2。排气部分31对应于与帽30的与周边区域相比具有更小厚度的区域。排气部分31与周边区域相比在结构上较弱。因此，如果柱状电池1发生异常而使电池罐20的内部压力上升到一定水平以上时，排气部分31破裂，使得电池罐20内部产生的气体被排出。可以通过局部减小电池罐20的厚度来形成排气部分31，例如通过在帽30的任何一个表面或两个表面上作缺口来形成排气部分31。
根据本公开的实施方式的柱状电池1具有以下结构：如随后将描述的正极端子和负极端子二者设置在其上部，因此上结构更比下层结构复杂。因此，排气部分31可以形成在用作柱状电池1的下表面的帽30处，以便平稳地排出在电池罐20内部产生的气体。如图7所示，帽30的下端优选地位于比电池罐20的下端高的位置。在这种情况下，即使电池罐20的下端接触地面或用于模块或电池组构造的壳体的底面，帽30也不接触地面或用于模块或电池组构造的壳体的底表面。因此，可以防止使排气部分31破裂所需的压力由于柱状电池1的重量而不同于设计值，从而确保排气部分31的顺利破裂。
同时，排气部分31可以具有连续或不连续延伸的形状，以围绕帽30的中央区域，如图13和图14所示。在这种情况下，就排气部分31由于内部压力的增加而容易破裂而言，从帽30的中央到排气部分31的距离越大是有利的。这是因为，当施加相同的内部压力时，随着从帽30的中央点到排气部分31的距离越大，作用于排气部分31上的力进一步增大，从而确保容易破裂。另外，从帽30的中央点到排气部分31的距离越大，由于通过排气而开口的面积增加，因此在排气的顺利排出方面也是有利的。从这个观点来看，有利的是排气部分31可以在帽30的整个区域中沿着具有大致平坦的形状并且向下(基于图13中下降方向)突出的中央区域的边缘圆周形成，该中央区域具有大致平坦的形状并且向下突出。
图13和图14描绘了排气部分31在帽30上以大致圆形形状连续形成的情况，但本公开不限于此。排气部分31可以具有大致椭圆形状或形成为包括帽30的中央点的其他几何形状。另外，排气部分31可以不连续地形成而不是连续地形成。
参照图5至图7，端子40由具有导电性的金属材料制成。端子40的材料可以是铝(Al)。如果端子40的材料是铝，则可以容易地执行稍后说明的铆接工艺，并且可以应用具有相对低电阻的10系列的铝。端子40贯穿电池罐20的上表面，即，位于电池罐20的与开口相对的一侧的表面(平行于XY平面)。例如，端子40电连接至电极组件10的第一未涂覆区域11。在这种情况下，端子40具有第一极性。因此，端子40可以用作本公开的柱状电池1中的第一电极端子。如果端子40具有类似这样的第一极性，则端子40与具有第二极性的电池罐20电绝缘。可以以各种方式来实现端子40和电池罐20之间的电绝缘。例如，可以通过将稍后解释的绝缘垫圈50置于端子40和电池罐20之间来实现绝缘。另选地，可以通过在端子40的一部分上形成绝缘涂覆层来实现绝缘。另选地，可以应用结构上牢固地固定端子40使得端子40和电池罐20彼此不接触的任何方法。另选地，以上方法中的一些可以一起应用。
端子40包括端子暴露部分41和端子插入部分42。端子插入部分42可以包括电连接部分42a和凸缘部分42b。端子暴露部分41从电池罐20暴露出来。端子暴露部分41可以大致位于电池罐20的封闭部分的中央。端子暴露部分41的最大宽度可以形成为大于形成于电池罐20中的用于插入端子40的孔的最大宽度。端子插入部分42可以大致穿过电池罐20的封闭部分的中央，并且端子插入部分42的电连接部分42a可以电连接至第一未涂覆区域11。端子插入部分42的凸缘部分42b形成在电连接部分42a的周边，并且可以铆接在电池罐20的的封闭部分的内表面上。也就是说，端子插入部分42的凸缘部分42b可以具有朝向电池罐20的封闭部分的内表面弯曲的形状。因此，在执行用于固定端子40的铆接工艺之后的端子插入部分42的最大宽度可以形成为大于形成于电池罐20中使得端子插入部分42从中穿过的孔的最大宽度。
同时，当本公开的柱状电池1包括第一集流器60时，端子插入部分42的电连接部分42a可以联接至第一集流器60。端子插入部分42的电连接部分42a可以具有例如基本上柱状的形状。当然，端子插入部分42的电连接部分42a的形状不限于此。端子插入部分42的电连接部分42a可以具有各种形状，诸如，例如具有椭圆截面的圆柱形状、方柱形状、六角柱形状、八角柱形状等。端子插入部分42的电连接部分42a的底表面可以形成为至少局部基本上平坦。
连同图7和图8一起参照图9和图10，端子插入部分42的中央区域的底表面和第一集流器60可以通过例如激光焊接、点焊或超声波焊接来联接。
可以通过形成于电极组件10的卷绕中央C处的孔照射激光或插入用于超声波焊接或点焊的工具以在第一集流器60的一个表面(面对形成于电极组件10的卷绕中央C处的孔的表面)上形成焊道(welding bead)W来执行焊接。用于焊接的引导管(未示出)可以插入形成于卷绕中央C处的孔中。当在插入引导管的状态下实施焊接时，可以减小损坏形成在卷绕中央C处形的孔的内壁的隔膜的风险。
由形成于第一集流器60的端子联接部分63的一个表面上的焊道W绘制的焊接图案可以绘制为围绕端子插入部分42的电连接部分42a的底表面的中央P。焊接图案例如可以是近似圆形的，另选地，焊接图案可以具有近似椭圆形状，或诸如近似正方形、六边形和八边形形状的多边形形状。由焊道W形成的焊接图案可以连续地(参见图9)或不连续地(参见图10)形成。作为由焊道W形成的焊接图案的形状的示例的圆形、椭圆形和多边形形状并不意味着几何上完美的圆形、椭圆形和多边形。
同时，可以考虑与第一集流器60的焊接强度来确定形成于端子插入部分42的电连接部分42a的底表面上的平坦部分的直径。平坦部分和第一集流器60之间的焊接部分的张力可以是至少约2kgf以上、3kgf以上、4kgf以上、5kgf以上、6kgf以上、7kgf以上、8kgf以上、9kgf以上、或10kgf以上。优选的是通过最佳选择焊接方法，在允许范围内尽可能增加焊接部分的张力。
形成在平坦部分上以满足焊接部分的张力条件的焊接图案的直径(或最大宽度)可以为至少约2mm。焊接图案的直径可以定义为当焊道W显示在焊接部分的表面上的面积(S)换算为圆的面积(πr2)时相应圆的换算直径(2*(S/π)0.5)。
形成在端子插入部分42的电连接部分42a的底平面上的平坦部分对应于可焊接区域。可焊接区域的直径可以是大约3mm至14mm。如果可焊接区域的直径小于约3mm，则难以确保具有2mm以上的直径(换算直径)的焊接图案。具体而言，在使用激光焊接形成焊接图案的情况下，由于激光束的干涉，难以确保直径为2mm以上的焊接图案。如果可焊接区域的直径超过约14mm，则端子40的端子暴露部分41的直径不可避免地增加超越这，并且因此难以充分确保电池罐20的外表面20a的面积用作与端子40具有相反极性的电极端子。
考虑到焊接图案的直径条件和可焊接区域的直径条件，焊接图案的面积与确保至少约5kgf以上的焊接部分张力所需的可焊接区域的面积之比优选地为大约2.04％(π12/π72)至44.4％(π12/π1.52)。
在一个示例中，当在焊道W绘出为近似弧形图案形式的连续线或不连续线的同时通过激光焊接形成于端子插入部分42的电连接部分42a的底表面上的平坦部分和第一集流器60时，弧形焊接图案的直径为约2mm以上(优选地为约4mm以上)。当弧形焊接图案的直径满足相应条件时，可以通过将焊接部分张力增加至大约5kgf以上来确保足够的焊接强度。
在另一示例中，当以圆形图案通过超声波焊接形成于端子插入部分42的电连接部分42a的底表面上的平坦部分与第一集流器60时，圆形焊接图案的直径优选地为约2mm以上。当圆形焊接图案的直径满足相应条件时，可以通过将焊接部分张力增加至大约5kgf以上来确保足够的焊接强度。
可以在大约3mm至14mm的范围内调整与可焊接区域相对应的形成于端子40的底表面上的平坦部分的直径。如果平坦部分的半径小于约3mm，则难以通过使用激光焊接工具、超声波焊接工具等形成直径为约2mm以上的焊接图案。
另一方面，从端子40的上表面中央到最外侧的距离(即，端子暴露部分41的半径R1)可以为电池罐的上表面的半径(R2，电池罐20的外径的1/2)的70％。如果R1减小，则在焊接用于端子40的电连接的组件(汇流条)时，焊接空间变得不足。另外，当R1增加时，在电池罐20的上表面上除了端子40之外的其余区域中焊接用于电连接的组件(汇流条)时，焊接空间减小。
如果在大约10％和70％之间调整比率R1/R2，则可以适当地确保用于端子40的焊接空间和用于电池罐20的封闭部分的外表面20a的焊接空间。
另外，与R2相比，端子插入部分42的电连接部分42a的底表面的半径R3可以为大约4％至30％。
如果R3减小，则在将第一集流器60焊接至形成于端子插入部分42的电连接部分42a的底表面上的平坦部分时，焊接空间变得不足，并且因为端子40的焊接面积减小所以接触电阻可以增加。另外，R3应小于R1，并且如果R3增大，则端子插入部分42的凸缘部分42b的厚度不可避免地减小，这削弱了凸缘部分42b压缩绝缘垫圈50的力，从而使绝缘垫圈50的密封能力劣化。
如果将R3/R2调整为在大约4％和30％之间，则可以通过充分确保端子插入部分42的电连接部分42a的底表面与第一集流器60之间的焊接区域来容易地执行焊接工艺，并且还可以降低焊接区域的接触电阻，并防止绝缘垫圈50的密封性劣化。
同时，根据本公开的实施方式的柱状电池1具有以下结构：其中端子插入部分42的电连接部分42a的底表面如上所述地焊接在第一集流器60上，从而使第一集流器60和端子40之间的粘结面积最大化。也就是说，电连接部分42a的底表面的至少一部分形成为平坦的，因此端子40和第一集流器60之间的联接面积可以被最大化。因此，根据本公开的实施方式的柱状电池1在由于快速充电而流过大量电流的情况下可以确保在第一集流器60和端子40的联接部分处电流平滑流动，从而具有缩短充电时间和减少产生的热量的效果。
在本公开中，电池罐20的上表面(即，电池罐20的封闭部分的外表面20a)、以及端子40的暴露于电池罐20之外的端子暴露部分41的上表面具有相反的极性并且面对相同的方向。另外，也可以在端子暴露部分41的上表面与电池罐20的上表面之间形成台阶。也就是说，如图7和图8所示，端子暴露部分41可以通过电池罐20的上表面突出到电池罐20外部预定高度。在这种情况下，台阶的高度可以在大约0.08mm至4mm的范围内。如果台阶的高度形成得过低而超出该范围，则联接至端子暴露部分41的上表面的汇流条与极性与端子暴露部分41相反的电池罐20的上表面接触的概率和/或在端子40被铆接时端子暴露部分41变形的概率可以增加。考虑到绝缘性和密封性，稍后说明的垫圈暴露部分51的厚度可以形成为在大约0.3mm至1mm的范围内。考虑到垫圈暴露部分51的厚度，如果端子暴露部分41向电池罐20的上表面20a突出的高度小于大约0.08mm，则变得难以确保端子暴露部分41的机械刚性。具体而言，当端子40由铝制成时，这更为严重。同时，当台阶的高度形成为过高而超出以上范围时，柱状电池1的尺寸在高度方向上增加，这可以增加能量密度方面的损失。
同时，在本公开的附图中，仅示出了端子40突出高于用作极性与端子40相反的电极端子20a的电池罐20的上表面的情况，但是本公开并非必须限于此。
例如，如果电池罐20的上表面具有从中央向下(即，朝向电极组件10)凹入的形状，则电池罐20的上表面可以被定位为高于电极端子40的端子暴露部分41。
同时，在电池罐20的上表面具有从中央向下(即，朝向电极组件10)凹入的形状的情况下，电池罐20的上表面和端子暴露部分41的上表面可以根据电极端子40的端子暴露部分41的凹入深度和厚度而形成相同平面。在这种情况下，在电池罐20的上表面和端子暴露部分41的上表面之间可以不形成台阶。
绝缘垫圈50置于电池罐20和端子40之间，以防止具有相反极性的电池罐20和端子40彼此接触。因此，具有大致扁平形状的电池罐20的上表面可以用作柱状电池1的第二电极端子。
绝缘垫圈50包括垫圈暴露部分51和垫圈插入部分52。垫圈暴露部分51置于端子40的端子暴露部分41和电池罐20之间。垫圈暴露部分51可以延伸得比端子暴露部分41更长，并且因此当从上方观察柱状电池51时可以暴露于端子暴露部分41之外。垫圈插入部分52置于端子40的端子插入部分42和电池罐20之间。当端子插入部分42的凸缘部分42b被铆接时，垫圈插入部分52可以一起变形以与电池罐20的封闭部分的内表面紧密接触。绝缘垫圈50可以由例如具有绝缘性和弹性的树脂材料制成。
参照图8，绝缘垫圈50的垫圈暴露部分51可以具有延伸形状以覆盖端子40的端子暴露部分41的外周面。如果绝缘垫圈50以此方式覆盖端子40的外周面，则可以防止在将诸如汇流条之类的电连接组件联接至电池罐20和/或端子40的上表面的过程中发生短路。虽然附图中未示出，但是绝缘垫圈50的垫圈暴露部51也可以具有延伸形状以不仅覆盖端子暴露部分41的外周面而且覆盖其上表面的一部分。
在绝缘垫圈50由树脂材料制成的情况下，绝缘垫圈50可以通过热熔融而联接至电池罐20和端子40。在这种情况下，可以加强在绝缘垫圈50与端子40的联接界面处以及在绝缘垫圈50与电池罐20的联接界面处的气密性。同时，在绝缘垫圈50的垫圈暴露部分51延伸至端子暴露部分41的上表面的情况下，端子40可以通过嵌件注射成型联接至绝缘垫圈50。
同时，参照图7和图8，优选地，端子插入部分42的凸缘部分42a向电池罐20的内侧突出的高度H3可以为大约0.5mm至3.0mm。如果端子插入部分42的突出高度H3小于0.5mm左右，则难以确保足够的密封性。另外，如果端子插入部分42的突出高度H3超过3mm，则电池罐20中可以被电极组件10占据的内部空间减小。
优选地，端子40的总高度可以为大约1.5mm至7mm。端子40的总高度是指从端子暴露部分41的上表面到端子插入部分42的底面的距离。如果端子40的总高度小于约1.5mm，则由于电池罐20的封闭部分的厚度，难以将垫圈插入部分52的厚度增加到足以确保密封性。作为参考，电池罐20的封闭部分的厚度可以形成在约0.4mm至1.2mm的范围内。另外，如果端子40的总高度超过大约7mm，则电池罐20中可以被电极组件10占据的内部空间过度减少，并且柱状电池1的总高度增加，使得单位面积的能量密度降低了很多。
同时，端子40可以具有铆接结构，使得端子插入部分42基本上平行于电池罐20的封闭部分的内表面。因此，由封闭部分的内表面与端子插入部分42的与电池罐20的封闭部分的内表面相对的表面形成的角度可以形成为基本接近于零。另外，端子插入部分42的凸缘部分42b相对于电池罐20的封闭部分的内表面朝向电池罐20内部突出的高度H3可以形成为等于或大于垫圈插入部分52朝向电池罐20内部突出的高度H2。另外，电连接部分42a相对于电池罐20的封闭部分的内表面朝向电池罐20内部突出的高度H1可以等于或大于凸缘部分42b的突出高度H3。另外，电池罐20的用于端子40和绝缘垫圈50的通道的孔的内边缘部分具有为预定曲率的弧形形状。另外，端子40的端子插入部分42的电连接部分42a可以具有朝向其底表面逐渐变窄的形状。
优选地，绝缘垫圈50的厚度可以从垫圈暴露部51和垫圈插入部分52连接的中间区域向下逐渐减小，然后在垫圈插入部分52的远端处略微增加。绝缘垫圈50的压缩结构可以进一步提高用于端子40和电池罐20之间的空间的密封性。
优选地，如上所述的根据本公开的实施方式的端子40的铆接结构可以应用于形状因数大于21700的柱状电池。
近来，随着柱状电池应用于电动车辆，柱状电池的形状因数与传统的18650、21700等相比日益增加。形状因数的增加导致能量密度增加，防止热崩溃的安全性增加，并冷却效率提高。
而且，如随后所说明的，应用了端子40的铆接结构的柱状电池1可以在一个方向上执行用于正极/负极的所有电气布线。另外，具有上述铆接结构的端子40的截面面积大并且电阻低，这非常有利于快速充电。
根据本公开的实施方式，绝缘垫圈50、绝缘体70和密封垫圈90可以由相同的材料制成。然而，这不是必需的。绝缘垫圈50和绝缘体70可以具有基本相同的厚度。然而，这不是必需的。如果它们具有不同的厚度，则绝缘体70可以比绝缘垫圈50薄，反之亦然。
在电池罐20的上表面的整个区域中，从柱状电池1上方的位置观察，除了端子40和绝缘垫圈50占据的区域之外的整个区域对应于与端子40具有相反极性的第二电极端子。
电池罐20的柱状侧壁可以与第二电极端子形成为一体，使得它们之间没有不连续部分。从电池罐20的侧壁到第二电极端子的连接部分可以具有平滑的曲线。也就是，可以在电池罐20的上表面20a的边缘圆周处设置圆形区域。然而，本公开不限于此，并且连接部分可以包括具有预定角度的至少一个角部。当圆形区域形成在电池罐20的上表面20a的边缘时，在从柱状电池1上方的位置观察的电池罐20的上表面的整个区域当中，端子40和绝缘垫圈50所占据以及除圆形区域之外的整个区域可以用作与端子40具有相反极性的第二电极端子。
参照图7和图8，第一集流器60联接至电极组件10的上部。另外，第一集流器60联接至端子40。也就是说，第一集流器60电连接的电极组件10的第一未涂覆区域11和端子40。第一集流器60由具有导电性的金属材料制成并且连接至第一未涂覆区域11。虽然附图中未示出，但是第一集流器60可以包括径向地形成于其下表面上的多个凹凸部。如果形成凹凸部，则可以通过按压第一集流器60将凹凸部压入第一未涂覆区域11中。
可以在端子40的底表面(即，端子插入部分42的电连接部分42a的底表面)的至少一部分中形成大致平行于电池罐20的封闭部分的内表面的平坦部分，并且第一集流器60联接至平坦部分。
第一集流器60联接至第一未涂覆区域11的端部。可以例如通过激光焊接来执行第一未涂覆区域11和第一集流器60之间的联接。可以通过使第一集流器60的基础材料部分熔化来执行激光焊接，或者可以在用于焊接的焊料置于第一集流器60与第一未涂覆区域11之间的状态下执行激光焊接。在这种情况下，焊料优选地比第一集流器60和第一未涂覆区域11具有更低的熔点。
第一集流器60可以联接至第一未涂覆区域11的联接面，该联接面是通过在平行于第一集流器60的方向上弯曲第一未涂覆区域11的端部而形成的。例如，第一未涂覆区域11的弯曲方向可以是例如朝向电极组件10的卷绕中央(winding center)C(即，芯)的方向。如果第一未涂覆区域11具有如上的弯曲形状，则由第一未涂覆区域11所占据的空间可以减少，从而提高能量密度。另外，随着第一未涂覆区域11和第一集流器60之间的联接面积增加，可以提高联接力并且可以降低电阻。
将连同图7和8一起参照图11来描述本公开的第一集流器60的示例性形式。连同图7和图8一起参照图11，应用于本公开的第一集流器60可以包括边缘部分61、第一未涂覆区域联接部分62和端子联接部分63。边缘部分61设置在电极组件10上。边缘部分61可以具有其中形成有空的空间S的大致凸边(rim)形状。在本公开的附图中，仅例示了边缘部分61具有大致圆形凸边形状的情况，但本公开不限于此。与所示不同，边缘部分61可以具有大致矩形凸边形状、六边形凸边形状、八边形凸边形状或其他凸边形状。
端子联接部分63可以具有基本等于或大于形成于端子40的底面上的平坦部分的直径的的直径，以确保用于与形成于端子40的底表面上的平坦部分联接的焊接区域。
第一未涂覆区域联接部分62从边缘部分61向内延伸并且联接至第一未涂覆区域11。端子联接部分63与第一未涂覆区域联接部分62间隔开并且位于边缘部分61内侧。端子联接部分63可以通过焊接而联接至端子40。端子联接部分63可以大致位于例如被边缘部分61所围绕的内部空间的中央。端子联接部分63可以设置在与形成于电极组件10的卷绕中央C处的孔相对应的位置处。端子联接部分63可以被构造为覆盖形成于电极组件10的卷绕中央C处的孔，使得形成于电极组件10的卷绕中央C处的孔不暴露于端子联接部分63之外。如果形成于电极组件10的卷绕中央C处的孔如上被覆盖，则可以防止位于孔内的隔膜由于穿过孔的电解液的流速而被损坏，从而电极泄漏。为此，端子联接部分63可以具有比形成于电极组件10的卷绕中央C处的孔更大的直径或宽度。
第一未涂覆区域联接部分62和端子联接部分63可以不直接连接，但可以设置为彼此间隔开并通过边缘部分61间接连接。由于第一集流器60具有其中第一未涂覆区域联接部分62和端子联接部分63彼此不直接连接而是如上通过边缘部分61连接的结构，因此当柱状电池1发生冲击和/或振动时，可以以分散施加至第一未涂覆区域联接部分62与第一未涂覆区域11之间的联接部分以及端子联接部分63与端子40之间的联接部分的冲击。在本公开的附图中，仅例示了设置有四个第一未涂覆区域联接部分62的情况，但本公开不限于此。可以根据形状的复杂性、电阻、考虑到电解液浸渍的边缘部分61内部的空间等考虑制造难度以各种方式确定第一未涂覆区域联接部分62的数量。
第一集流器60还可以包括从边缘部分61向内延伸并连接至端子联接部分63的桥接部分64。与第一未涂覆区域联接部分62和边缘部分61相比，桥接部分64的至少一部分可以具有更小的截面面积。例如，与第一未涂覆区域联接部分62相比，桥接部分64的至少一部分可以形成为具有更小的宽度和/或厚度。在这种情况下，在桥接部分64中电阻增加，因此当电流流过桥接部分64时，相对大的电阻导致桥接部分64的一部分由于过电流加热而熔化，这不可逆地阻断过电流。考虑过电流阻断功能，可以将桥接部分64的截面面积调整到适当的水平。
桥接部分64可以包括宽度从边缘部分61的内表面朝向端子联接部分63逐渐减小的锥形部分64a。当设置有锥形部分64a时，在桥接部分64和边缘部分61之间的连接部分可以提高组件的刚性。当设置有锥形部分64a时，例如在制造柱状电池1的过程中，传送装置和/或工人可以通过抓握锥形部分64a容易且安全地运送第一集流器60和/或第一集流器60和电极组件10的联接体。也就是说，当设置有锥形部分64a时，可以防止通过抓握具有诸如第一未涂覆区域联接部分62和端子联接部分63之类的其他组件的被执行焊接的部分而可能发生的产品缺陷。
第一未涂覆区域联接部分62可以设置为多个。多个第一未涂覆区域联接部分62可以在边缘部分61的延伸方向上彼此大致以规则间隔设置。多个第一未涂覆区域联接部分62中的每一个的延伸长度可以大致彼此相等。第一未涂覆区域联接部分62可以通过焊接而联接至第一未涂覆区域11。
端子联接部分63可以设置为被多个第一未涂覆区域联接部分62围绕。端子联接部分63可以通过焊接而联接至端子40。桥接部分64可以位于彼此相邻的一对第一未涂覆区域联接部分62之间。在这种情况下，从桥接部分64沿边缘部分61的延伸方向到一对第一未涂覆区域联接部分62中的任何一个的距离可以基本上等于从桥接部分64沿边缘部分61的延伸方向到一对第一未涂覆区域联接部分62中另一个的距离。多个第一未涂覆区域联接部分62可以形成为具有基本相同的截面面积。多个第一未涂覆区域联接部分62可以形成为具有基本相同的宽度和厚度。
虽然在附图中未示出，但是桥接部分64可以设置为多个。多个桥接部分64中的每一个可以设置在彼此相邻的一对第一未涂覆区域联接部分62之间。多个桥接部分64可以在边缘部分61的延伸方向上彼此大致以规则间隔设置。从多个桥接部分64中的每一个沿边缘部分61的延伸方向到彼此相邻的一对第一未涂覆区域联接部分62中的一个的距离可以基本上等于从多个桥接部分64中的每一个到另一个第一未涂覆区域联接部分62的距离。
在第一未涂覆区域联接部分62和/或桥接部分64如上所述地设置为多个的情况下，如果第一未涂覆区域联接部分62之间的距离和/或桥接部分64之间的距离和/或第一未涂覆区域联接部分62和桥接部分64之间的距离均匀地形成，则可以平滑地形成从第一未涂覆区域联接部分62流向桥接部分64的电流或从桥接部分64流向第一未涂覆区域联接部分62的电流。
同时，可以通过焊接来联接第一集流器60和第一未涂覆区域11。在这种情况下，例如，可以应用激光焊接、超声波焊接、点焊等。将连同图7和图8一起参照图12来描述本公开的第一集流器60的另一示例性形式。连同图7和图8一起参照图12，桥接部分64可以包括形成为局部减小桥接部分64的截面面积的缺口部分N。可以例如通过局部地减小桥接部分64的宽度和/或厚度来调整缺口部分N的截面面积。当设置有缺口部分N时，在形成缺口部分N的区域中电阻增加，从而使得在发生过电流时能够快速切断电流。
在桥接部分64包括锥形部分64a的情况下，缺口部分N可以被定位为比端子联接部分63更靠近锥形部分64a。在锥形部分64a的最窄部分中产生相对更多的热量，因此与锥形部分64a相邻的缺口部分N可以快速切断过电流。
同时，缺口部分N优选地设置在与上述电极组件10的焊接目标区域相对应的区域中，以防止在断裂期间产生的诸如焊接飞溅物之类的异物流入电极组件10中。这是因为在该区域中第一未涂覆区域11保持了区段的最大交叠层数，因此交叠的区段可以起到防护罩的作用。例如，缺口部分N可以设置在电极组件10的径向方向上的大致中央处。
参照图6至图8，绝缘体70设置于电极组件10的顶端和电池罐20的内表面之间，或者设置于联接至电极组件10的上部的第一集流器60和电池罐20的封闭部分的内表面之间。绝缘体70防止第一未涂覆区域11和电池罐20之间的接触和/或第一集流器60和电池罐20之间的接触。绝缘体70也可以置于电极组件10的外周面的顶端和电池罐20的侧壁之间。也就是说，绝缘体7 0也可以置于未涂覆区域11和电池罐20的侧壁之间。第一集流器60可以是完全跨越电极组件10的外周面的顶部延伸的板。然而，本公开不限于此，并且第一集流器60可以形成为仅局部地跨越电极组件10的外周面的顶部延伸。
如果根据本公开的实施方式的柱状电池1包括绝缘体70，则端子40的端子插入部分42通过绝缘体70联接至第一集流器60或第一未涂覆区域11。形成于绝缘体70中的孔可以形成在与形成于电极组件10的卷绕中央C处的孔相对应的位置处。另外，形成于绝缘体70中的孔可以形成在与第一集流器60的端子联接部分63相对应的位置处。
同时，如果端子40与第一集流器60的端子联接部分63之间的焊接部分位于形成于电极组件10的卷绕中央C处的孔内，则电极组件10可能损坏。为了防止这，形成于联接至端子联接部分43的端子40的下端处的平坦部分可以基本上位于与绝缘体70的下表面相同的高度或者位于更高。在这种情况下，端子40和第一集流器60之间的焊接部分位于形成于电极组件10的卷绕中央C处的孔的外侧。
考虑到这种情况，绝缘体70的厚度可以具有基本上等于或大于从电池罐20的封闭部分的内表面到设置于端子40的下端处的平坦部分的距离的厚度。同时，通过沿高度方向填充电池罐20的封闭部分的内表面与第一集流器60之间的空间使得不产生电极组件10可以移动的空间，绝缘体70可以具有与电池罐20的封闭部分的内表面和第一集流器60之间的距离相对应的厚度。
另一方面，绝缘体70的上表面可以与电池罐20的封闭部分的内表面接触，并且绝缘体70的下表面可以与第一集流器60的上表面接触。
参照图13，第二集流器80设置在电极组件10的下方。另外，第二集流器80可以被构造为电连接电极组件10的第二未涂覆区域12与电池罐20。第二集流器80由具有导电性的金属材料制成并连接至第二未涂覆区域12。另外，第二集流器80电连接至电池罐20。第二集流器80可以置于并固定在电池罐20的内表面与密封垫圈90之间。更具体地，第二集流器80可以置于电池罐20的压边部分21的下表面与密封垫圈90之间。然而，本公开不限于此。另选地，第二集流器80也可以在未形成有压边部分21的区域中焊接至电池罐20的内壁表面。
尽管在附图中未示出，但第二集流器80可以包括在其一个表面上径向地形成有多个凹凸部。如果形成有凹凸部，则可以通过按压第二集流器80将凹凸部压入第二未涂覆区域12中。
第二集流器80联接至第二未涂覆区域12的端部。可以例如通过激光焊接来执行第二未涂覆区域12和第二集流器80之间的联接。可以通过使第二集流器80的基础材料部分熔化来执行激光焊接，或者可以在用于焊接的焊料置于第二集流器80与第二未涂覆区域12之间的状态下执行激光焊接。在这种情况下，焊料优选地比第二集流器80和第二未涂覆区域12具有更低的熔点。
第二集流器80可以联接至第二未涂覆区域12的联接面，该联接面是通过在平行于第二集流器80的方向上弯曲第二未涂覆区域12的端部而形成的。例如，第二未涂覆区域12的弯曲方向可以是例如朝向电极组件10的卷绕中央C(即，芯)的方向。如果第二未涂覆区域12具有如上的弯曲形状，则由第二未涂覆区域12所占据的空间12可以减少，从而提高能量密度。另外，随着第二未涂覆区域12和第二集流器80之间的联接面积增加，可以提高联接力并且可以降低电阻。
参照图15，示出了本公开的第二集流器80的示例性形式。连同图13一起参照图15，第二集流器80电连接电极组件10和电池罐20。
第二集流器80可以包括设置于电极组件10下方的支撑部分81、从支撑部分81大致沿电极组件10的径向方向延伸并联接至第二未涂覆区域12的第二未涂覆区域联接部分82、以及从支撑部分81大致沿电极组件10的径向方向延伸并联接至电池罐20的内表面的罐联接部分83。第二未涂覆区域联接部分82和罐联接部分83通过支撑部分81间接地连接，并且彼此不直接连接。因此，当外部冲击施加至本公开的柱状电池1时，可以将损坏第二集流器80和电极组件10的联接部分以及第二集流器80和电池罐20的联接部分的概率最小化。然而，本公开的第二集流器80不限于第二未涂覆区域联接部分82和罐联接部分83仅间接连接的结构。例如，第二集流器80可以具有不包括用于间接连接第二未涂覆区域联接部分82和罐联接部分83的支撑部分81的结构和/或第二未涂覆区域12和罐联接部分83彼此直接连接的结构。
支撑部分81和第二未涂覆区域联接部分82设置在电极组件10下方。第二未涂覆区域联接部分82联接至电极组件10的第二未涂覆区域12。除了第二未涂覆区域联接部分82之外，支撑部分81也可以联接至第二未涂覆区域12。可以通过焊接来联接第二未涂覆区域联接部分82和第二未涂覆区域12。当压边部分21形成于电池罐20上时，支撑部分81和第二未涂覆区域联接部分82定位为比压边部分21高。
支撑部分81具有形成在与形成于电极组件10的卷绕中央C处的孔相对应的位置处的集流器孔80a。彼此连通的电极组件10的孔和集流器孔80a可以用作用于将用于焊接的焊条插入端子40和第一集流器60的端子联接部分63之间或用于照射激光束的通道。集流器孔80a的直径可以大致等于或大于形成于电极组件10的卷绕中央C处的孔。当第二未涂覆区域联接部分82设置为多个时，多个第二未涂覆区域联接部分82可以具有从第二集流器80的支撑部分81朝向电池罐20的侧壁大致径向地延伸的形状。多个第二未涂覆区域联接部分82中的每一个可以被定位为沿支撑部分81的周边彼此间隔开。同时，为了通过增加第二集流器80和电极组件10之间的联接面积来确保联接力并降低电阻，不仅第二未涂覆区域联接部分82而且支撑部分81可以联接至第二未涂覆区域12。第二未涂覆区域12的至少一部分可以形成为弯曲形状，使得其端部基本平行于第二未涂覆区域联接部分82。在这种情况下，例如，第二未涂覆区域12可以朝向电极组件10的卷绕中央C弯曲。如果第二未涂覆区域12的端部如上地形成并在与第二未涂覆区域联接部分82平行的状态下联接至第二未涂覆区域联接部分82，则联接面积增加，从而提高联接力并减小电阻。另外，通过使电极组件10的总高度最小化，可以提高能量密度。同时，第二未涂覆区域12的弯曲端可以多层交叠。如果第二未涂覆区域12可以多层交叠，则第二集流器80的第二未涂覆区域联接部分82可以联接至第二未涂覆区域12弯曲并多层交叠的区域。
罐联接部分83可以设置为多个。在这种情况下，多个罐联接部分83可以具有从第二集流器80的中央朝向电池罐20的侧壁大致径向地延伸的形状。因此，可以在多个点处进行第二集流器80与电池罐20之间的电连接。由于在多个点处进行用于电连接的联接，所以可以使联接面积最大化，从而使电阻最小化。多个罐联接部分83可以被定位为沿着支撑部分81的周边彼此间隔开。至少一个罐联接部分83可以位于彼此相邻的第二未涂覆区域联接部分82之间。多个罐联接部分83可以联接至例如电池罐20的内表面中的压边部分21。具体地，罐联接部分83可以联接至压边部分21的下表面。如果将该结构应用于本公开的柱状电池1，则罐联接部分83可以通过将与第二集流器80联接的电极组件10容纳到电池罐20中的过程，自然地放置在压边部分21的下表面上。因此，电池罐20和第二集流器80可以容易地焊接。用于接合电池罐20和集流器80的焊接可以使用例如激光焊接、超声波焊接或点焊。通过以这种方式通过焊接将罐联接部分83联接在压边部分21上，可以将电阻水平限制为大约4毫欧以下。另外，由于压边部分21的下表面具有在与电池罐20的上表面大致平行的方向(即，在与电池罐20的侧壁大致垂直的方向)上延伸的形状，并且罐联接部分83也具有在相同方向(即，在径向方向和圆周方向)上延伸的形状，因此罐联接部分83可以与压边部分21稳定地接触。另外，由于罐联接部分83与压边部分21的平坦部分稳定地接触，因此两个组件可以被平滑地焊接，从而提高两个组件之间的联接力并且使联接部分处的电阻增加最小化。
罐联接部分83可以包括联接在电池罐20的内表面上的接触部分83a和用于连接支撑部分81和接触部分83a的连接部分83b。
接触部分83a联接在电池罐20的内表面上。在压边部分21形成于电池罐20上的情况下，接触部分83a可以联接到压边部分21上，如上所述。更具体地，接触部分83a可以电联接至在形成于电池罐20上的压边部分21的下表面处形成的平坦部分，并且可以置于压边部分21的下表面和密封垫圈90之间。在这种情况下，为了稳定的接触和联接，接触部分83a可以具有从压边部分21沿电池罐20的圆周方向延伸预定长度的形状。
同时，从第二集流器80的中央沿电极组件10的径向方向到第二未涂覆区域联接部分82的端部的最大距离优选地基本上等于或小于电池罐20在形成有压边部分21的区域中的内径(即，电池罐20的最小内径)。这是为了在用于沿高度方向压缩电池罐20的精压工艺期间通过压边部分21防止在第二集流器80之间发生干扰，从而防止电极组件10被第二集流器按压。
参照图16至图19，将更详细地描述电极组件10的结构。在以下描述中，在上述第一电极和第二电极当中将描述第一电极作为示例，但是第一电极的结构可以等同地应用于第二电极。
参照图16和图17，第一电极110包括具有由导电箔制成的片形状的第一电极集流器111、形成于第一电极集流器111的至少一个表面上的第一活性材料层112、以及通过在第一电极集流器111的长边端未涂覆活性材料而形成的第一未涂覆区域11。
优选地，第一未涂覆区域11可以包括多个缺口区段11a。多个区段11a构成多个组，并且各组中包含的区段11a就高度(在Y轴方向上的长度)和/或宽度(在X轴方向上的长度)和/或分离节距(separation pitch)而言可以相同。属于每个组的区段11a的数量可以比附图中所示的增加或减少。区段11a具有组合有至少一条直线和/或至少一条曲线的几何形状。优选地，区段11a可以具有梯形形状，并且可以变形为矩形、平行四边形、半圆形或半椭圆形形状。
优选地，区段11a的高度可以沿着与电极组件10的卷绕方向(例如，从芯朝向外周)平行的方向逐步增加。而且，与电极组件10的芯相邻的芯侧未涂覆区域11-1可以不包括区段11a，并且芯侧未涂覆区域11-1可以比其他区域的未涂覆区域具有更低的高度。另外，与电极组件10的外周相邻的外周未涂覆区域11-2可以不包括区段11a，并且外周未涂覆区域11-2可以比其他未涂覆区域具有更低的高度。
可选地，第一电极110可以包括覆盖活性材料层112和第一未涂覆区域11之间的边界的绝缘涂覆层E。绝缘涂覆层E包括具有绝缘属性的聚合物树脂，并且可以可选地进一步包括无机填料。绝缘涂覆层E可以起到防止活性材料层112的端部接触通过隔膜面对的具有相反极性的活性材料层的作用，并且在结构上支撑区段11a的弯曲。为此，当第一电极110被卷绕以形成电极组件10时，绝缘涂覆层E的至少一部分优选地从隔膜暴露到外部。
参照图16和图17，可以通过以上参照图2描述的卷绕方法制造电极组件10。为便于说明，详细例示了未涂覆区域11、12中延伸到隔膜之外的突出结构，并且没有例示第一电极、第二电极和隔膜的卷绕结构。向上突出的第一未涂覆区域11从第一电极延伸，并且向下突出的第二未涂覆区域12从第二电极延伸。
示意性地示出了未涂覆区域11、12的高度变化的图案。也就是说，未涂覆区域11、12的高度可以依据切割截面的位置不规则地变化。例如，如果切割梯形区段11a的侧部分，则截面中未涂覆区域的高度低于区段11a的高度。因此，应理解，在示出了电极组件10的截面的附图中所示的未涂覆区域11、12的高度对应于每个卷绕匝(winding turn)中包括的未涂覆区域的高度的平均值。
参照图16至图19，未涂覆区域11、12可以沿电极组件10的径向方向(例如，从外周朝向芯)弯曲。在未涂覆区域11、12中，发生弯曲的区域由图17中的虚线框表示。当未涂覆区域11、12弯曲时，因为在径向方向上相邻的区段以多层交叠，所以在电极组件10的上部和下部上形成弯曲表面102。此时，芯侧未涂覆区域11-1(图16)由于高度低而没有弯曲，并且在最内侧弯曲的区段11a的高度h等于或小于在没有区段结构的情况下由芯侧未涂覆区域11-1所形成的卷绕区域的径向长度R。因此，形成于电极组件10的芯C处的孔不封闭。孔不封闭，电解液注入过程没有困难，并且可以提高电解液注入效率。另外，通过经由孔插入焊接工具，可以容易地焊接端子40和第一集流器60(参见图7)。
同时，如上所述，根据本公开的实施方式的柱状电池1具有帽30并非必须具有极性的结构。当帽30没有极性时，第二集流器80连接至电池罐20的侧壁，并且因此电池罐20的封闭部分的外表面20a与端子40具有相反的极性。因此，当要串联和/或并联连接多个柱状电池1时，可以使用端子40和电池罐20的封闭部分的外表面20a在柱状电池1的上部形成诸如连接汇流条的布线工作。由此，通过增加在相同空间中可以安装的柱状电池1的数量，可以提高能量密度，并且可以容易地执行电气布线。也就是说，在根据本公开的柱状电池1中，暴露于电池罐20之外的端子40可以用作第一电极端子，并且电池罐20的封闭部分的外表面20a中被与第一电极端子的上表面大致平行的暴露表面所占据的区域可以用作第二电极端子。因此，当要电连接多个柱状电池1时，第一汇流条可以联接至端子40的暴露于电池罐20之外的上表面，并且第二汇流条可以联接至电池罐20的封闭部分的外表面20a中被与第一电极端子的上表面大致平行的暴露表面所占据的区域。
参照图20，可以使用汇流条150在柱状电池1的顶部串联和并联地连接多个柱状电池1。可以考虑到电池组的容量而增加或减少柱状电池1的数量。
在每个柱状电池1中，端子40可以具有正极性并且电池罐20的封闭部分的外表面20a可以具有负极性，或者反之亦然。
优选地，多个柱状电池1可以布置成多列和多行。在相对于地面的垂直方向上设置列，在相对于地面的左右方向上设置行。另外，为了最大化空间效率，柱状电池1可以布置成紧密包装结构。当通过从暴露于电池罐20之外的端子40的端子暴露部分41的中央彼此连接而形成等边三角形时，形成紧密包装结构。优选地，汇流条150可以设置在多个柱状电池1上，更优选地设置在相邻行之间。另选地，汇流条150可以设置在相邻行之间。
优选地，汇流条150将布置在相同列中的柱状电池1彼此并联连接，并将布置在两个相邻列中的柱状电池1彼此串联连接。
优选地，汇流条150可以包括用于串联和并联连接的主体部分151、多个第一汇流条端子152和多个第二汇流条端子153。
主体部分151可以在相邻的柱状电池70的端子40之间延伸，优选在柱状电池1的行之间延伸。另选地，主体部分151可以沿着柱状电池1的行延伸并且可以如Z字形状规则地弯曲。
多个第一汇流条端子152可以从主体部分151的一侧朝向每个柱状电池1的端子40突出地延伸并且可以电联接至端子40。第一汇流条端子152与端子40之间的电连接可以通过激光焊接、超声波焊接等来完成。而且，多个第二汇流条端子153可以从主体部分151的另一侧电联接至每个柱状电池1的外表面20a。第二汇流条端子153和外表面20a之间的电连接可以可以通过激光焊接、超声波焊接等来实现。
优选地，主体部分151、多个第一汇流条端子152和多个第二汇流条端子153可以由一个导电金属板制成。金属板例如可以是铝板或铜板，但本公开不限于此。在修改示例中，主体部分151、多个第一汇流条端子152和第二汇流条端子153可以制造为单独部件，然后通过焊接等彼此联接。
在根据本公开的柱状电池1中，由于具有正极性的端子40和具有负极性的电池罐20的封闭部分的外表面20a位于相同方向，因此使用汇流条150可以容易地电连接柱状电池1。
此外，由于柱状电池1的端子40和电池罐20的封闭部分的外表面20a具有大面积，因此可以充分确保汇流条150的联接面积以充分降低包括柱状电池1的电池组的电阻。
参照图21至图23，在柱状电池1中，可以考虑汇流条端子152、153的接触区域的尺寸而自适应地调整电极端子40的直径(E1)和具有环形状的外表面20a的宽度(E2)。
这里，电池罐20的封闭部分的外表面20a的宽度(E2)是平行于电极端子40的表面的暴露表面的宽度。具体地，外表面20a的宽度(E2)定义为连接从电极端子40的中央C沿径向方向绘制的直线(L1)与外表面20的内边界和外边界相交的两个点的线段的宽度。外表面20a的宽度E2是在电池罐20的整个上表面中除了存在于电池罐20的封闭部分的边缘处的圆形区域R和绝缘垫圈50的垫圈暴露部分51之外的平坦暴露表面的宽度。
当从上方观察时，电池罐20的封闭部分可以分为端子40、绝缘垫圈50的垫圈暴露部分51、以及形成于封闭部分的外表面20a的边缘处的圆形区域R。圆形区域R是用于平滑地连接电池罐20的封闭部分和电池罐20的侧壁的加工区域(参见图7和图8)，并且在平面上具有预定宽度(Rd)。
汇流条150的第一汇流条端子152分支到与主体部分151的行进方向不同的一侧并且电联接至端子40的端子暴露部分41。此时，电极端子40和第一汇流条端子152在平面上形成第一交叠区域(由阴影标记)，并且第一交叠区域具有第一宽度(W1)。这里，第一交叠区域是电极端子40和第一汇流条端子152在平面上交叠的区域。
第一宽度(W1)被定义为在第一交叠区域边缘处选择的任意两点之间的距离当中的最大值。第一宽度(W1)的定义同样适用于第一交叠区域包括端子40的中央的情况(图22)和第一交叠区域不包括端子40的中央的情况(图23)。参照图22和图23，由W1表示的距离对应于在第一交叠区域的边缘处所选择的任意两个点之间的距离当中的最大值。
汇流条150的第二汇流条端子153基于主体部分151的行进方向在与第一汇流条端子152相反的方向上延伸并且电联接至主体部分的封闭部分的外表面20a。此时，第二汇流条端子153与外表面20a在平面上形成第二交叠区域(由阴影标记)，并且第二交叠区域具有第二宽度(W2)。这里，第二交叠区域是外表面20a和第二汇流条端子153在平面上交叠的区域。
第二宽度(W2)被定义为当从端子40的端子暴露部分41的中央C绘制多条直线(L2)以穿过第二交叠区域时，每条直线与第二交叠区域的边缘相交的两点之间的距离当中的最大值。
优选地，端子40的端子暴露部分41的直径(E1)必须至少等于或大于第一汇流条端子152的第一宽度(W1)。这是因为第一汇流条端子152和端子暴露部分41的第一交叠区域在平面上不得偏离到端子暴露部分41的外部。另外，端子40的直径(E1)可以增加到最大，直到电极端子40和第二汇流条端子153的边界之间的距离对应于绝缘垫圈50的垫圈暴露部分51的宽度(G)。因此，端子40的端子暴露部分41的直径(E1)的最大值为“D-2*Rd-2*G-2*W2”。
优选地，外表面20a的宽度(E2)是取决于端子暴露部分41的直径(E1)的因素，并且必须至少等于或大于第二汇流条端子153的第二宽度(W2)。仅在这种情况下，可以形成第二汇流条端子153和外表面20a的交叠区域。另外，外表面20a的宽度(E2)可以增加直到“D-2*Rd-2*G-E1”的50％，该“D-2*Rd-2*G-E1”是通过从电池罐20的外径(D)减去端子暴露部分41的直径(E1)、垫圈暴露部分51所占据的宽度(2*G)、圆形区域的宽度(2*Rd)获得的值。
综上所述，在根据本公开的柱状电池1中，优选地将端子40的端子暴露部分41的直径(E1)和外表面20a的宽度(E2)设计为满足下式。
W1≤E1≤D-2Rd-2G-2W2
E2＝0.5*(D-2Rd-2G-E1)
(E1：暴露于电池罐20之外的端子40的直径，E2：与端子40的上表面大致平行的电池罐20的封闭部分的外表面20a的暴露表面的宽度，D：电池罐20的外径，Rd：在平面上测量到的圆形区域R的宽度，G：暴露于位于电池罐20外部的端子40之外的绝缘垫圈50的暴露宽度，W1：第一汇流条端子152的宽度，W2：第二汇流条端子153的宽度)
在具体示例中，当D为46mm，W1和W2为6mm，G为0.5mm，并且Rd为1mm时，端子暴露部分41的直径(E1)为6mm至31mm，并且外表面20a的宽度(E2)为6mm和18.5mm。
作为另一示例，当D为46mm，W1和W2为6mm，G为0.5mm，并且Rd为1.5mm时，端子暴露部分41的直径(E1)为6mm至30mm，并且外表面20a的宽度(E2)为6mm和18mm。
同时，端子暴露部分41所占据的面积(第一电极端子所占据的面积)优选地为大致平行于端子40的上表面的电池罐20的封闭部分的外表面20a的暴露表面的面积(第二电极端子所占据的面积)的大约2％～30％左右。这是由于考虑到大约300A水平的电流流动而应用的汇流条的宽度。如果端子暴露部分41所占据的面积与外表面20a所占据的面积之比超过以上范围的上限，则该面积可能不足以将第二汇流条端子153连接至外表面20a。相反，如果端子暴露部分41所占据的面积与外表面20a所占据的面积之比未达到以上范围的下限，则该面积可能不足以将第一汇流条端子153连接至端子暴露部分41。
同时，由垫圈暴露部分51所占据的宽度(Rd)可以在大约0.1mm至3.0mm的范围内，优选地在大约0.1mm至1.0mm的范围内。如果垫圈暴露部分51所占据的宽度(Rd)过大，则可能无法充分确保汇流条端子152、153的连接面积。相反，如果垫圈暴露部分51所占据的宽度(Rd)过小，例如如果以300A以上的高C率执行充放电，则在平面上端子40与电池罐20的外表面20a之间的电绝缘性可能被破坏。
优选地，柱状电池可以是例如形状因数比(定义为通过将柱状电池的直径除以高度所获得的值，即高度(H)与直径(Φ)的比)大于约0.4。
这里，形状因数是指表示柱状电池的直径和高度的值。根据本实用新型明实施方式的柱状电池可以是例如46110单元、48750单元、48110单元、48800单元或46800单元。在表示形状因数的数值中，前两个数字表示单元的直径，接下来的两个数字表示单元的高度，并且最后一个数字“0”表示单元的截面是圆形的。
根据本公开的实施方式的电池可以是以下柱状电池：其具有近似柱状形状，其直径约为46mm，高度约为110mm，并且形状因数比为0.418。
根据另一实施方式的电池可以是以下柱状电池：其具有大致柱状形状，其直径为约48mm，高度为约75mm，并且形状因数比为0.640。
根据又一实施方式的电池可以是如下柱状电池：其具有近似柱状形状，其直径约为48mm，高度约为110mm，并且形状因数比为0.418。
根据又一实施方式的电池可以是如下柱状电池：其具有近似柱状形状，其直径约为48mm，高度约为80mm，并且形状因数比为0.600。
根据又一实施方式的电池可以是如下柱状电池：其具有近似柱状形状，其直径约为46mm，高度约为80mm，并且形状因数比为0.575。
传统上，已经使用具有约0.4以下的形状因数比的电池。也就是说，传统上，已使用例如18650单元、21700单元等。18650单元具有约18毫米的的直径、约65毫米的高度和0.277的形状因数比。21700单元具有约21毫米的的直径、约70毫米的高度和0.300的形状因数比。
如上所述，本公开的柱状电池1具有通过扩大组件之间的接触面积、复用电流路径、使电流路径长度最小化等使电阻最小化的结构。在最终制造产品之后，在正极和负极之间(即，在端子40的上表面和电池罐20的封闭部分的外表面20a之间)使用电阻测量仪测量到的柱状电池1的AC电阻可以约为0.5mΩ以上至4毫欧(mΩ)以下的范围，优选地，可以约为1mΩ以上至4毫欧(mΩ)以下的范围。
参照图24，根据本公开的实施方式的电池组3包括：二次电池组件，在二次电池组件中电连接如上所述的根据本公开的实施方式的多个柱状电池1；以及电池组壳体2，该电池组壳体2用于容纳二次电池组件。在本公开的图24中，为了便于图示，未绘出诸如汇流条之类的用于电连接的组件、冷却单元和电源端子。以上已经参照图20至图21示例性地描述了用于制造电池组3的多个电池1的电连接结构。
参照图25，根据本公开实施方式的车辆5可以是例如电动车辆、混合动力电动车辆或插电式车辆，并且包括根据本公开的实施方式的电池组3。车辆5包括四轮车辆和两轮车辆。车辆5通过从根据本公开的实施方式的电池组3接收电力而运行。
已经详细描述了本公开。然而，应理解，详细描述和具体示例虽然指示了本公开的优选实施方式，但仅以示例的方式给出，这是因为对于本领域技术人员来说从该详细描述，本公开的范围内的各种变化和修改将变得显而易见。
附图标记列表
5：车辆
3：电池组
2：电池组壳体
1：柱状电池
10：电极组件
C：卷绕中央
11：第一未涂覆区域
12：第二未涂覆区域
20：电池罐
21：压边部分
22：卷边部分
30：帽
31：排气部分
40：端子
41：端子暴露部分
42：端子插入部分
50：绝缘垫圈
60：第一集流器
61：边缘部分
62：第一未涂覆区域联接部分
63：端子联接部分
64：桥接部分
70：绝缘体
80：第二集流器
81：支撑部分
82：第二未涂覆区域联接部分
83：罐联接部分
90：密封垫圈

Claims (93)

1.一种电池，其特征在于，该电池包括：
卷曲的电极组件，该电极组件具有第一电极和第二电极以及置于所述第一电极与所述第二电极之间的隔膜，所述第一电极和所述第二电极中的每一个具有在所述第一电极和所述第二电极中的每一个的长边端未涂覆活性材料并暴露于所述隔膜之外的第一未涂覆区域和第二未涂覆区域；
电池罐，所述电池罐通过在该电池罐的下端处的开口容纳所述电极组件并且电连接至所述第二未涂覆区域；
端子，该端子电连接至所述第一未涂覆区域并通过所述电池罐的被定位为与所述开口相对的封闭部分暴露于所述电池罐之外；以及
帽，该帽覆盖并密封所述电池罐的开口。
2.根据权利要求1所述的电池，
其特征在于，所述帽没有极性。
3.根据权利要求1所述的电池，
其特征在于，所述端子贯穿所述封闭部分的中央。
4.根据权利要求1所述的电池，
其特征在于，在所述电池罐的封闭部分侧设置有绝缘垫圈，该绝缘垫圈置于所述电池罐与所述端子之间，并且
其中，在所述电池罐的开口侧设置有密封垫圈，该密封垫圈置于所述电池罐与所述帽之间使得所述帽密封所述开口。
5.根据权利要求1所述的电池，
其特征在于，所述端子的暴露于所述电池罐之外的表面用作第一电极端子，第一汇流条端子联接至该第一电极端子，并且
其中，所述电池罐的所述封闭部分的外表面的、被平行于所述第一电极端子的上表面的暴露表面所占据的区域用作第二电极端子，第二汇流条端子联接至该第二电极端子。
6.根据权利要求5所述的电池，
其特征在于，所述第一汇流条端子与所述第一电极端子在平面上交叠以形成第一交叠区域，
其中，所述第二汇流条端子与所述第二电极端子在平面上交叠以形成第二交叠区域，并且
其中，所述第一电极端子的直径和所述第二电极端子的宽度满足下式：
W1≤E1≤D-2Rd-2G-2W2
E2＝0.5*(D-2Rd-2G-E1)
E1：暴露于所述电池罐之外的所述端子的直径，即所述第一电极端子的直径，E2：所述电池罐的所述封闭部分的外表面的与所述端子的上表面平行的所述暴露表面的宽度，即所述第二电极端子的宽度，D：所述电池罐的外径，Rd：在平面上测量到的所述电池罐的边缘处的圆形区域的宽度，G：绝缘垫圈在平面上暴露于所述第一电极端子的边缘之外的暴露宽度，W1：在所述第一交叠区域的边缘处任意选择的两点之间的距离当中的最大值；W2：穿过所述第一电极端子的中央的多条直线与所述第二交叠区域的边缘相交的两点之间的距离当中的最大值。
7.根据权利要求5所述的电池，
其特征在于，所述第一电极端子所占据的面积是所述第二电极端子所占据的面积的2％至30％。
8.根据权利要求1所述的电池，
其特征在于，通过将所述电池的直径除以其高度而获得的形状因数比大于0.4。
9.根据权利要求1所述的电池，
其特征在于，所述第一未涂覆区域的至少一部分包括沿所述电极组件的卷绕方向划分的多个区段，并且
其中，所述多个区段沿所述电极组件的径向方向弯曲。
10.根据权利要求9所述的电池，
其特征在于，所弯曲的多个区段沿所述径向方向以多层交叠。
11.根据权利要求10所述的电池，
其特征在于，所述电极组件包括焊接目标区域，在该焊接目标区域中，所述第一未涂覆区域的所述区段的交叠层数沿所述电极组件的所述径向方向保持恒定。
12.根据权利要求1所述的电池，
其特征在于，所述第二未涂覆区域的至少一部分包括沿所述电极组件的卷绕方向划分的多个区段，并且
其中，所述多个区段沿所述电极组件的径向方向弯曲。
13.根据权利要求12所述的电池，
其特征在于，所弯曲的多个区段沿所述径向方向以多层交叠。
14.根据权利要求13所述的电池，
其特征在于，所述电极组件包括焊接目标区域，在该焊接目标区域中，所述第二未涂覆区域的所述区段的交叠层数沿所述电极组件的所述径向方向保持恒定。
15.根据权利要求1所述的电池，
其特征在于，所述电池罐由钢、不锈钢或镀镍钢制成。
16.根据权利要求1所述的电池，
其特征在于，所述电池罐被构造为依据位置而具有不同的厚度。
17.根据权利要求1所述的电池，
其特征在于，所述电池罐被构造为使得该电池罐的侧壁的厚度小于所述封闭部分的厚度。
18.根据权利要求1所述的电池，
其特征在于，所述封闭部分的厚度是0.4mm至1.2mm。
19.根据权利要求1所述的电池，
其特征在于，所述电池罐的侧壁的厚度是0.3mm至0.8mm。
20.根据权利要求1所述的电池，
其特征在于，在所述电池罐的表面上形成有镀镍层。
21.根据权利要求20所述的电池，
其特征在于，所述镀镍层的厚度是1.5μm至6.0μm。
22.根据权利要求1所述的电池，
其特征在于，所述电池罐包括用于连接该电池罐的侧壁和所述封闭部分的圆形区域。
23.根据权利要求1所述的电池，
其特征在于，所述电池罐包括压边部分，所述压边部分通过在开口侧对所述电池罐的外周面的周边进行压合而形成。
24.根据权利要求23所述的电池，
其特征在于，所述压边部分包括沿着压合方向基于位于最内侧的最内侧部分位于上方的上压边部分和位于下方的下压边部分。
25.根据权利要求24所述的电池，
其特征在于，所述上压边部分和所述下压边部分具有非对称形状。
26.根据权利要求24所述的电池，
其特征在于，所述下压边部分包括与所述封闭部分平行的平坦部分。
27.根据权利要求24所述的电池，
其特征在于，所述上压边部分至少部分地朝向所述最内侧部分向上倾斜。
28.根据权利要求27所述的电池，
其特征在于，所述上压边部分被构造为按压并固定所述电极组件的下部。
29.根据权利要求23所述的电池，
其特征在于，所述电池罐包括卷边部分，所述卷边部分形成于所述压边部分的下方并且具有从所述压边部分延伸并弯曲以围绕所述帽的外周面和所述帽的下表面的一部分的形状。
30.根据权利要求29所述的电池，
其特征在于，所述电池包括在所述卷边部分处置于所述电池罐与所述帽之间的密封垫圈。
31.根据权利要求1所述的电池，
其特征在于，所述帽包括排气部分，所述排气部分被构造为当所述电池罐的内部压力增加超过预定水平时破裂，以排出在所述电池罐内产生的气体。
32.根据权利要求31所述的电池，
其特征在于，所述排气部分是所述帽的与周围区域相比具有更小厚度的区域。
33.根据权利要求32所述的电池，
其特征在于，所述排气部分形成为通过在所述帽的一个表面或两个表面形成缺口来部分地减小所述电池罐的厚度。
34.根据权利要求31所述的电池，
其特征在于，所述排气部分沿所述帽的整个区域当中向下突出的中央区域的边缘部分的周边形成。
35.根据权利要求31所述的电池，
其特征在于，所述排气部分连续地或不连续地形成。
36.根据权利要求31所述的电池，
其特征在于，所述排气部分形成在所述帽的整个区域当中向下突出的中央区域中，并且
其中，所述向下突出的中央区域位于比所述电池罐的下端更高的位置。
37.根据权利要求1所述的电池，
其特征在于，所述端子包括：
端子暴露部分，该端子暴露部分暴露于所述电池罐之外；以及
端子插入部分，该端子插入部分设置为穿过所述电池罐的封闭部分并位于所述电池罐内部。
38.根据权利要求37所述的电池，
其特征在于，所述端子插入部分包括：
电连接部分，所述电连接部分电连接至所述第一未涂覆区域；以及
凸缘部分，该凸缘部分形成于所述电连接部分的周边并且具有朝向所述电池罐的所述封闭部分的内表面弯曲的形状以铆接在所述内表面上。
39.根据权利要求38所述的电池，
其特征在于，所述端子由铝制成。
40.根据权利要求37所述的电池，
其特征在于，在所述端子暴露部分的上表面与所述电池罐的上表面之间形成有台阶。
41.根据权利要求40所述的电池，
其特征在于，所述端子暴露部分通过所述电池罐的上表面突出于所述电池罐之外。
42.根据权利要求41所述的电池，
其特征在于，所述台阶的高度为0.8mm以上。
43.根据权利要求38所述的电池，
其特征在于，绝缘垫圈置于所述端子与所述电池罐之间，
其中，所述绝缘垫圈包括：
垫圈暴露部分，该垫圈暴露部分置于所述端子暴露部分与所述电池罐之间；以及
垫圈插入部分，该垫圈插入部分置于所述端子插入部分与所述电池罐之间。
44.根据权利要求43所述的电池，
其特征在于，所述垫圈暴露部分的厚度是0.3mm至1mm。
45.根据权利要求43所述的电池，
其特征在于，所述垫圈暴露部分比所述端子暴露部分延伸得更长，以暴露于所述端子暴露部分之外。
46.根据权利要求43所述的电池，
其特征在于，所述垫圈插入部分在所述端子插入部分的所述凸缘部分被铆接时一起变形，从而与所述电池罐的所述封闭部分的内表面紧密接触。
47.根据权利要求45所述的电池，
其特征在于，所述垫圈插入部分的暴露于所述端子暴露部分之外的区域具有在0.1mm至3.0mm的范围内的宽度。
48.根据权利要求1所述的电池，
其特征在于，所述电池包括第一集流器，所述第一集流器联接至所述电极组件的上部并联接至所述端子，以电连接所述电极组件的所述第一未涂覆区域和所述端子。
49.根据权利要求48所述的电池，
其特征在于，与所述电池罐的所述封闭部分的内表面平行的平坦部分形成在所述端子的底表面的至少一部分中，并且所述第一集流器联接至所述端子的所述平坦部分。
50.根据权利要求48所述的电池，
其特征在于，所述第一集流器联接至通过弯曲所述第一未涂覆区域的端部而形成的联接面上。
51.根据权利要求11所述的电池，
其特征在于，所述电池包括第一集流器，所述第一集流器联接至所述电极组件的上部并联接至所述端子，以电连接所述电极组件的所述第一未涂覆区域和所述端子，并且
其中，所述第一集流器联接至所述焊接目标区域内部的所述第一未涂覆区域。
52.根据权利要求48所述的电池，
其特征在于，所述第一集流器包括：
边缘部分，该边缘部分设置于所述电极组件上；
第一未涂覆区域联接部分，该第一未涂覆区域联接部分被构造为从所述边缘部分向内延伸并联接至所述第一未涂覆区域；以及
端子联接部分，该端子联接部分被构造为从所述边缘部分向内延伸并联接至所述端子。
53.根据权利要求52所述的电池，
其特征在于，所述第一未涂覆区域联接部分与所述端子联接部分不直接连接，而是通过所述边缘部分间接连接。
54.根据权利要求52所述的电池，
其特征在于，所述端子联接部分设置在与形成于所述电极组件的卷绕中央处的孔相对应的位置处。
55.根据权利要求54所述的电池，
其特征在于，所述端子联接部分被构造为覆盖形成于所述卷绕中央处的所述孔，使得形成于所述电极组件的所述卷绕中央处的所述孔不暴露于所述端子联接部分之外。
56.根据权利要求52所述的电池，
其特征在于，所述端子联接部分的直径基本上等于或大于形成于所述端子的底表面处的平坦部分的直径。
57.根据权利要求52所述的电池，
其特征在于，所述第一集流器还包括桥接部分，所述桥接部分被构造为从所述边缘部分向内延伸并连接至所述端子联接部分。
58.根据权利要求57所述的电池，
其特征在于，所述桥接部分包括缺口部分，所述缺口部分形成为局部地减小所述桥接部分的截面面积。
59.根据权利要求58所述的电池，
其特征在于，所述第一未涂覆区域的至少一部分包括沿所述电极组件的卷绕方向划分的多个区段，并且所述多个区段沿所述电极组件的径向方向弯曲以多层交叠，并且
其中，所述缺口部分设置在与焊接目标区域相对应的区域中，在所述焊接目标区域中，所述第一未涂覆区域的所述区段的交叠层数沿所述电极组件的所述径向方向保持恒定。
60.根据权利要求59所述的电池，
其特征在于，所述缺口部分设置在与所述电极组件的所述径向方向的中央相对应的位置处。
61.根据权利要求52所述的电池，
其特征在于，由形成于所述第一集流器的所述端子联接部分的一个表面上的焊道绘制的焊接图案被绘制为围绕所述端子的底表面的中央。
62.根据权利要求61所述的电池，
其特征在于，所述焊接图案连续地或不连续地形成。
63.根据权利要求52所述的电池，
其特征在于，形成于所述第一集流器的所述端子联接部分与所述端子的底表面之间的焊接部分具有2kgf以上的张力。
64.根据权利要求63所述的电池，
其特征在于，由形成于所述第一集流器的所述端子联接部分的一个表面上的焊道绘制的焊接图案具有2mm以上的换算直径。
65.根据权利要求64所述的电池，
其特征在于，形成于所述端子的底表面的平坦部分具有3mm至14mm的直径。
66.根据权利要求63所述的电池，
其特征在于，由形成于所述第一集流器的所述端子联接部分的一个表面上的焊道绘制的焊接图案的面积与形成于所述端子的底表面处的平坦部分的面积的比率为2.04％至44.4％。
67.根据权利要求1所述的电池，
其特征在于，所述电池包括第二集流器，所述第二集流器联接至所述电极组件的下部并联接至所述电池罐，以电连接所述电极组件的所述第二未涂覆区域和所述电池罐。
68.根据权利要求67所述的电池，
其特征在于，所述第二集流器联接至通过弯曲所述第一未涂覆区域的端部而形成的联接面上。
69.根据权利要求14所述的电池，
其特征在于，所述电池包括第二集流器，所述第二集流器联接至所述电极组件的下部并联接至所述电池罐，以电连接所述电极组件的所述第二未涂覆区域和所述电池罐，并且
其中，所述第二集流器联接至所述焊接目标区域内部的所述第二未涂覆区域。
70.根据权利要求67所述的电池，
其特征在于，所述第二集流器包括：
支撑部分，该支撑部分设置于所述电极组件下方；
第二未涂覆区域联接部分，该第二未涂覆区域联接部分被构造为从所述支撑部分延伸并联接至所述第二未涂覆区域的部分；以及
罐联接部分，该罐联接部分被构造为从所述支撑部分延伸并联接至所述电池罐。
71.根据权利要求70所述的电池，
其特征在于，所述第二未涂覆区域联接部分和所述罐联接部分通过所述支撑部分间接地连接。
72.根据权利要求67所述的电池，
其特征在于，所述第二集流器包括：
第二未涂覆区域联接部分，该第二未涂覆区域联接部分联接至所述第二未涂覆区域；以及
罐联接部分，该罐联接部分联接至所述电池罐。
73.根据权利要求72所述的电池，
其特征在于，所述罐联接部分设置为多个罐联接部分，并且
其中，所述多个罐联接部分被构造为朝向所述电池罐的侧壁径向地延伸。
74.根据权利要求73所述的电池，
其特征在于，所述第二集流器与所述电池罐在多个点电连接。
75.根据权利要求72所述的电池，
其特征在于，所述电池罐包括通过在开口侧对所述电池罐的外周面的周边进行压合而形成的压边部分，并且
其中，所述罐联接部分电连接至所述压边部分的下表面。
76.根据权利要求75所述的电池，
其特征在于，所述电池罐包括卷边部分，所述卷边部分形成在所述压边部分下方并且具有从所述压边部分延伸并弯曲以围绕所述帽的外周面和所述帽的下表面的一部分的形状，
其中，所述电池包括在所述卷边部分处置于所述电池罐与所述帽之间的密封垫圈，并且
其中，所述罐联接部分置于所述密封垫圈与所述压边部分的下表面之间。
77.根据权利要求75所述的电池，
其特征在于，在所述压边部分的下表面上形成有与所述封闭部分平行的平坦部分，并且
其中，所述罐联接部电联接至所述平坦部分上。
78.根据权利要求72所述的电池，
其特征在于，所述罐联接部分包括：
接触部分，该接触部分联接到所述电池罐的内表面上；以及
连接部分，该连接部分被构造为将所述第二集流器的中央与所述接触部分彼此连接。
79.根据权利要求78所述的电池，
其特征在于，所述电池罐包括通过在开口端处对所述电池罐的外周面的周边进行压合而形成的压边部分，并且
其中，所述接触部分具有在所述压边部分上沿所述电池罐的周向延伸预定长度的形状。
80.根据权利要求67所述的电池，
其特征在于，所述第二集流器具有集流器孔，该集流器孔形成在与形成于所述电极组件的卷绕中央处的孔相对应的位置处。
81.根据权利要求80所述的电池，
其特征在于，所述集流器孔具有基本上等于或大于形成于所述电极组件的所述卷绕中央处的所述孔的直径。
82.根据权利要求72所述的电池，
其特征在于，所述电池罐包括通过在开口侧对所述电池罐的外周面的周边进行压合而形成的压边部分，并且
其中，沿所述电极组件的径向方向从所述第二集流器的中央到所述第二未涂覆区域联接部分的端部的最大距离基本上等于或小于所述电池罐在形成有所述压边部分的区域中的内直径。
83.根据权利要求48所述的电池，
其特征在于，绝缘体置于所述第一集流器与所述电池罐的所述封闭部分的内表面之间。
84.根据权利要求83所述的电池，
其特征在于，所述绝缘体具有与所述电池罐的所述封闭部分的内表面与所述第一集流器之间的距离相对应的厚度。
85.根据权利要求84所述的电池，
其特征在于，所述端子通过形成于所述绝缘体中的孔联接至所述第一集流器。
86.根据权利要求85所述的电池，
其特征在于，所述绝缘体的厚度基本上等于或大于所述电池罐的所述封闭部分的内表面与所述端子的底表面之间的距离。
87.根据权利要求84所述的电池，
其特征在于，所述绝缘体置于所述第一未涂覆区域与所述电池罐的侧壁之间。
88.根据权利要求83所述的电池，
其特征在于，所述绝缘体的上表面与所述电池罐的所述封闭部分的内表面接触，并且所述绝缘体的下表面与所述第一集流器的上表面接触。
89.根据权利要求1所述的电池，
其特征在于，在所述电池的正极与负极之间测量到的电阻为4mΩ以下。
90.一种电池组，其特征在于，该电池组包括多个电池，所述电池是根据权利要求1至89中任一项所述的电池。
91.根据权利要求90所述的电池组，
其特征在于，所述多个电池布置成预定数量的列，并且
其中，每个电池的所述端子和所述电池罐的所述封闭部分的外表面设置为面朝上。
92.根据权利要求91所述的电池组，
其特征在于，所述电池组包括多个汇流条，所述汇流条被构造为串联和并联连接所述多个电池，
其中，所述多个汇流条设置于所述多个电池的顶部，并且
其中，所述汇流条中的每一个包括：
主体部分，该主体部分被构造为在相邻电池的端子之间延伸；
多个第一汇流条端子，所述多个第一汇流条端子被构造为在所述主体部分的一侧方向上延伸并且电联接至位于所述一侧方向上的电池的端子；以及
多个第二汇流条端子，所述多个第二汇流条端子被构造为在所述主体部分的另一侧方向上延伸并且电联接至位于所述另一侧方向上的电池的电池罐的封闭部分的外表面。
93.一种车辆，其特征在于，该车辆包括至少一个根据权利要求90所述的电池组。
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