CN219497932U - 圆筒形电池、包括其的电池组及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供圆筒形电池、包括其的电池组及汽车，圆筒形电池包括：电极组件，其具备第一电极极耳及第二电极极耳；电池外壳，其通过形成于一侧的开放部而收纳电极组件，并与第一电极极耳电连接；第一集电板，其包括：支承部，其配置于电极组件的一面；至少一个第一极耳结合部；及至少一个外壳结合部；第二集电板，其具备：边缘部，其配置在位于电极组件的一面的相反侧的另一面；第二极耳结合部，其从边缘部向内侧延伸并与第二电极极耳结合；及端子结合部，其与第二极耳结合部分开而配置；盖板，其将电池外壳的开放部密封；及电池端子，其与端子结合部结合而与第二电极极耳电连接。

Description

圆筒形电池、包括其的电池组及汽车

技术领域

本实用新型涉及圆筒形电池、包括其的电池组及汽车。

更具体地，本实用新型涉及在电池的使用过程中即便受到外部冲击或振动，也能够防止力集中到部件之间的焊接部位的结构的圆筒形电池、包括该圆筒形电池的电池组及汽车。

另外，本实用新型涉及提高了电气化学特性的电气化学元件用阳极及包括上述阳极的电极组件。

背景技术

基于产品群的应用方便性高且具有高能量密度等电特性的二次电池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，ElectricVehicle)或混合动力汽车(HEV，Hybrid Electric Vehicle)等。

这样的二次电池不仅具有能够大幅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。

当前广泛使用的二次电池的种类有锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池等。这样单位二次电池单元的动作电压约为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，作为二次电池单元的种类，具有圆筒形、方形及包袋型电池。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，并将此与电解质一起插入到电池外壳的内部而构成电池。并且，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，阳极电极端子是将电池外壳的开放口密封的密封体的盖板，阴极电极端子为电池外壳。

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18650或21700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。

下面，参照图1至图4，对于以往的圆筒形电池进行更具体的说明。

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。图4是沿着长度方向Y而切割无极耳圆筒形电池的截面图。

参照图1至图4，阳极500在阳极片500S上具备阳极活性物质部520，并在沿着卷取方向形成的一侧长边侧包括阳极无涂层部530，阴极400在阴极片具备阴极活性物质部420，并在沿着卷取方向而形成的一侧长边侧包括阴极无涂层部430。如图2所示，电极组件300将阳极500和阴极400与2张分离膜600一起依次层叠之后向一个方向X卷取而制得。此时，阳极500的无涂层部530和阴极400的无涂层部430配置在彼此相反的方向上。

在卷取工序之后，阳极500的无涂层部530和阴极400的无涂层部430向芯部侧弯折。之后，在无涂层部530、430上分别焊接集电板50、30而进行结合。

阳极无涂层部530和阴极无涂层部430未结合有另外的电极极耳，集电板50、30与外部的电极端子连接，电流通道沿着电极组件300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。

但是，如果圆筒形电池的形状系数增大且进行急速充电时充电电流的大小变大，则在无极耳圆筒形电池中也会重新产生发热问题。

具体地，如图4所示，以往的无极耳圆筒形电池1包括电池外壳20和密封体A。密封体A包括盖板40、密封垫圈G1及连接板C1。密封垫圈G1包围盖板40的边缘而通过压接部22被固定。另外，为了防止上下游动，电极组件300通过卷边部21而固定在电池外壳20内。

通常，阳极端子为密封体A的盖板40，阴极端子为电池外壳20。因此，结合到阳极500的无涂层部530的第二集电板50通过带状的引线L而与附着于盖板40的连接板C1电连接。另外，结合到阴极400的无涂层部430的第一集电板30与电池外壳20的底部电连接。绝缘体S覆盖第二集电板50而防止极性不同的电池外壳20和阳极500的无涂层部530彼此接触而引起短路。

第二集电板50与连接板C1连接时使用带状的引线L。引线L独立地附着到第二集电板50或与第二集电板50形成为一体。但是，引线L为厚度薄的带状，因此截面面积小而在流动急速充电电流的情况下产生较多的热。另外，从引线L产生过度的热被传送到电极组件300侧而使分离膜600收缩，从而导致热失控的主要原因即内部短路。

另外，引线L在电池外壳20内占据相当大的设置空间。因此，包括引线L的圆筒形电池1的空间效率低，因此提高能源密度是有限的。

不仅如此，为了将以往的无极耳圆筒形电池1串联及/或并联连接，需要在密封体A的盖板40和电池外壳20的底面连接总线部件，因此空间效率下降。搭载于电动汽车的电池组包括数百个圆筒形电池1。因此，电气性配线的非效率性在电动汽车的组装过程及电池组的维修时也导致相当的麻烦。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，以简化多个圆筒形电池的电连接结构。

另一方面，以往的圆筒形电池通常具备将连接电极组件和外部端子的极耳焊接到电极组件的箔材而连接的结构。这样的结构的圆筒形电池的情况下，电流的路径(path)受限，电极组件的本身的电阻只能非常高。

由此，尝试了增加连接电极组件和外部端子的极耳的数量来降低电阻的方式，但仅通过这样的增加极耳的数量的方法来将电阻降低到所希望的水平且充分地确保电流的路径(path)是有限的。

由此，为了减小电极组件的本身的电阻，需要研发一种新的电极组件结构及适合这样的电极组件的结构的集电板结构。特别地，这样的新的结构的电极组件及集电板的应用例如在电动汽车这样的需要具备大功率/高容量的电池组的设备中是非常有必要的。

另外，需要研发一种保持提高了集电板与电池外壳之间的结合力的状态的结构的圆筒形电池及应用于这样的圆筒形电池的集电板结构。

同时，也需要研发一种在将集电板和电池外壳结合的情况下，将电池外壳内部的死角最小化，从而提高圆筒形电池的能源密度的圆筒形电池。

另一方面，电池的应用区域非常多种多样。其中，例如应用于电动汽车这样的设备的电池组需要大容量及大功率。另外，这样的具备大容量及大功率的电池组例如作为单位电池而包括圆筒形电池。

在具备大容量及大功率特性的圆筒形电池的情况下，为了提高集电效率，在凝胶卷的两个面均具备电极极耳，并在凝胶卷的两个面上分别结合集电板。通过应用这样的结构，能够将电极极耳和集电板的接触面积最大化，由此将在部件之间的连接部位上发生的电阻最小化。

如上所述，在将圆筒形电池例如应用于汽车这样的设备的情况下，在使用过程中会频繁地受到外部冲击及振动，由此在用于实现部件之间的电连接的结合部位上会发生破损。这样的结合部位的破损导致产品不良。

或者，即便因用于实现电连接的结合部位的破损而导致电连接并未完全地阻断，但在焊接部位的一部分被损坏而导致部件之间的结合面积减小的情况下，也会因电阻增大而导致产生过度的热或部件的形态变形，由此产生内部短路等问题。

因此，需要研发一种在使用过程中即便受到外部冲击及/或振动也能够防止力集中到部件之间的结合部位的结构的圆筒形电池。

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，由此在电池安全性上存在问题。

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，并存在锂二次电池的电阻特性和充放电效率不好的问题。

实用新型内容

实用新型要解决的课题

本实用新型是鉴于上述问题而案发的，本实用新型的目的在于提供一种具备应用于具备低电阻结构的电极组件的结构的集电板及包括该集电板的圆筒形电池。

另外，本实用新型的目的在于提供一种具备能够提高集电板与电池外壳的结合部位的结合力的结构的集电板及包括该集电板的圆筒形电池。

同时，本实用新型的目的在于提供一种具备能够提高圆筒形电池的能源密度的结构的集电板及包括该集电板的圆筒形电池。

另外，本实用新型的目的在于提供一种在制造圆筒形电池时，提高用于实现电池外壳与集电板的电连接的焊接工序的便利性，由此提高生产性的结构的集电板及包括该集电板的圆筒形电池。

另外，本实用新型的目的在于在电池的使用过程中，即便受到外部冲击及/或振动，也能够防止其冲击及/或振动集中到特定部位而使其分散，从而防止部件之间的结合部位上发生破损。

另一方面，本实用新型的又一个目的在于即便不追加设置电流阻断部件，也能够由集电板本身实现电流阻断功能，从而在通过短路等而产生过电流时迅速地阻断电流而确保电池使用上的安全性。

本实用新型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安全性并且导电性高且压延特性高的电极及包括该电极的电极组件。

本实用新型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源密度的电极组件。

本实用新型的又一个技术课题在于提供一种无需担心析出锂而增大阳极活性物质部区间的电极组件。

本实用新型的又一个技术课题在于提供一种即便因形状系数的增大而导致电池的体积增大，也能够显示出优异的热安全性的圆筒形电池。

最后，本实用新型提供一种即便体积增大也能够显示出优异的热安全性的圆筒形锂二次电池。

但是，本实用新型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实用新型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，本实用新型的一个实施例的圆筒形电池包括：电极组件，其具备第一电极极耳及第二电极极耳；电池外壳，其通过形成于一侧的开放部而收纳上述电极组件，并与上述第一电极极耳电连接；第一集电板，其包括：支承部，其配置在上述电极组件的一面；至少一个第一极耳结合部，它们从上述支承部延伸而与上述第一电极极耳结合；及至少一个外壳结合部，它们从上述第一极耳结合部的端部延伸而结合到上述电池外壳的内侧面上；第二集电板，其具备：边缘部，其配置在位于上述电极组件的一面的相反侧的另一面；第二极耳结合部，其从上述边缘部向内侧延伸并与上述第二电极极耳结合；及端子结合部，其与上述第二极耳结合部分开而配置；盖板，其以密封上述电池外壳的开放部的方式构成；及电池端子，其与上述端子结合部结合而与上述第二电极极耳电连接。

上述外壳结合部结合到上述电池外壳的卷边部上。

上述外壳结合部包括：接触部，其结合到上述电池外壳的卷边部上；及第一连接部，其将上述第一极耳结合部与上述接触部之间连接。

上述圆筒形电池包括密封垫圈，该密封垫圈位于上述电池外壳与上述盖板之间。

上述接触部夹在上述电池外壳的卷边部与上述密封垫圈之间而被固定。

在上述电池外壳的卷边部与上述第一集电板的接触部之间形成有焊接部。

上述第一极耳结合部配置在以上述电极组件的圆周为边缘的区域的内侧。

上述圆筒形电池分别具备多个上述第一极耳结合部及上述外壳结合部。

上述第一连接部具备至少一个转换延伸方向的弯曲部。

上述接触部具备沿着上述电池外壳的卷边部而延伸的弧状。

上述第一连接部具备沿着上述接触部而延伸的弧状。

上述边缘部具备中心部空着的轮圈状。

上述第二极耳结合部及上述端子结合部通过上述边缘部而电连接。

上述端子结合部位于上述边缘部的内侧空间的中心部。

上述第二集电板还包括第二连接部，该第二连接部从上述边缘部向内侧延伸而与上述端子结合部连接。

上述第二连接部的至少其一部分与上述第二极耳结合部相比其宽度更窄。

上述第二连接部具备锥形部，该锥形部从上述边缘部的内侧面沿着靠近上述端子结合部的方向而其宽度逐渐变窄。

上述第二极耳结合部形成为多个。

多个上述第二极耳结合部沿着上述边缘部的延伸方向而彼此配置在相同的间隔。

多个上述第二极耳结合部各自的延伸长度彼此相同。

上述端子结合部以通过多个上述第二极耳结合部而包围的方式配置。

上述第二连接部位于彼此相邻的一对第二极耳结合部之间，从上述第二连接部沿着上述边缘部的延伸方向而到达上述一对第二极耳结合部中的任一个第二极耳结合部的距离与从上述第二连接部沿着上述边缘部的延伸方向而到达上述一对第二极耳结合部中的另一个第二极耳结合部的距离相同。

上述第二连接部形成为多个。

多个第二连接部分别配置在彼此相邻的一对第二极耳结合部之间。

多个上述第二连接部沿着上述边缘部的延伸方向而彼此以相同的间隔配置。

上述第二连接部具备开槽部，该开槽部以减小上述第二连接部的宽度的方式形成。

上述第二连接部具备开槽部，该开槽部以减小上述第二连接部的宽度的方式形成，上述开槽部比上述端子结合部更靠近上述锥形部而配置。

上述端子结合部配置在与形成于上述凝胶卷的卷取中心部的孔对应的位置。

上述第二电极极耳朝向位于上述电池外壳的上述开放部的相反侧的封闭部而延伸。

上述第二极耳结合部结合到上述第二电极极耳的端部沿着与上述第二集电板平行的方向弯折而形成的结合面上。

上述盖板不与上述电极组件连接而不具备极性。

上述电池端子贯通位于上述电池外壳的上述开放部的相反侧的封闭部。

上述圆筒形电池还包括绝缘体，该绝缘体夹在上述封闭部与上述第二集电板之间。

上述电池端子通过上述绝缘体而与上述第二集电板的上述端子结合部结合。

另一方面，本实用新型的一个实施例的第二集电板夹在圆筒形电池的电池外壳封闭部与电极组件之间，并结合到上述电极组件的一面上。上述第二集电板包括：边缘部；第二极耳结合部，其从上述边缘部向内侧延伸且与设置于上述电极组件的第二极性的电极极耳结合；及端子结合部，其与上述第二极耳结合部分开而配置。

上述第二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-单粒子或他它们的组合，上述阳极活性物质的体积累积分布中显示的最小粒子大小D_min为1.0μm以上，在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显示的最大粒子大小D_max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显示出单高峰(singlepeak)的单峰粒度分布，由下述式所示的粒度分布(PSD，Particle Size Distribution)为3以下。

式:粒度分布(PSD)＝(D_max-D_min)/D₅₀

以包括在上述第二电极的活性物质层中的阳极活性物质的全部重量为基准，以95wt％至100wt％的量包括上述单粒子、类似-单粒子或它们的组合。

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全部摩尔数为基准包括80摩尔％以上的Ni。

上述第二电极的活性物质层的空隙率为15％至23％，上述第二电极的活性物质层包括0.05wt％至5wt％的重量比的鳞片状石墨。

上述第二电极的活性物质层还包括碳纳米管。

上述第一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，以1:99至20:80的重量比包括上述硅类阴极活性物质及碳类阴极活性物质。

本实用新型的一个实施例的电池组包括如上述的本实用新型的一个实施例的圆筒形电池。

本实用新型的一个实施例的汽车包括如上述的本实用新型的一个实施例的电池组。

实用新型效果

根据本实用新型，在将电极组件和电池外壳之间电连接时能够大大降低电阻。

另外，根据本实用新型，能够提高集电板和电池外壳的结合部位的结合力。

同时，根据本实用新型，能够提高圆筒形电池的能源密度。

另外，根据本实用新型，在制造圆筒形电池时，提高用于实现电池外壳与集电板的电连接的焊接工序的便利性，由此能够提高生产性。

同时，根据本实用新型的一个侧面，在电池的使用过程中即便受到外部冲击及/或振动也能够防止其冲击及/或振动集中在特定部位而使其分散，从而能够防止在部件之间的结合部位上产生破损。

另一方面，根据本实用新型的另一个侧面，即便不追加设置电流阻断部件，也能够由集电板本身实现电流阻断功能，由此在因短路等而产生过电流时能够迅速地阻断电流而确保电池使用上的安全性。

根据本实用新型的又一个侧面，阳极包括D_min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。根据本实用新型人的研究，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，热安全性下降，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，在本实用新型中使用将最小粒子大小D_min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。

根据本实用新型的又一个侧面，阳极包括适当调节D₅₀、D_max、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功率特性。

根据本实用新型的又一个侧面，阳极包括涂布有导电性涂层的单粒子基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。

根据本实用新型的又一个侧面，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，并将电极空隙率降低到所目标的水平。由此，改善圆筒形电池的安全性、初始电阻特性及充放电效率。

根据本实用新型的又一个侧面，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源密度。

根据本实用新型的又一个侧面，在阳极包括阳极活性物质的负载量少的负载减小部，因此无需担心锂的析出而能够加大阳极活性物质部的区间。

根据本实用新型的又一个侧面，与具备带状的电极极耳的以往的电池相比，能够有效地减少电池的内部发热，因此能够改善电池的热安全性。

但是，本实用新型的效果不限于上述效果，本领域技术人员可从下面的对实用新型的说明清楚地理解在此未提及的其他技术效果。

附图说明

本说明书中所附的下面的附图用于对本实用新型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实用新型的技术思想，因此关于本实用新型，不应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单元中使用的电极的结构的俯视图。

图2是示出包括在以往的无极耳圆筒形电池单元中的电极组件的卷取工序的图。

图3是示出图2的电极组件中在无涂层部的弯折面焊接集电板的工序的图。

图4是沿着长度方向Y而切割以往的无极耳圆筒形电池单元的截面图。

图5是示出本实用新型的一个实施例的圆筒形电池的纵截面图的一部分的图。

图6是示出本实用新型的另一个实施例的圆筒形电池的纵截面图的一部分的图。

图7是示出本实用新型的又一个实施例的圆筒形电池的纵截面图的一部分的图。

图8是用于对包括在图7的圆筒形电池中的第一集电板进行说明的图。

图9是用于对本实用新型的另一个实施例的第一集电板进行说明的图。

图10是用于对本实用新型的又一个实施例的第一集电板进行说明的图。

图11是示出本实用新型的一个实施例的圆筒形电池及用于进行多个圆筒形电池的电连接的母线的立体图。

图12是示出本实用新型的一个实施例的圆筒形电池的上部结构的截面图。

图13是示出本实用新型的一个实施例的圆筒形电池的部分截面图。

图14是示出本实用新型的电极组件和第二集电板结合的样子的图。

图15至图18是示出本实用新型的一个实施例的第二集电板的各种形态的图。

图19及图20是示出本实用新型的另一个实施例的第二集电板的各种形态的图。

图21是示出本实用新型的一个实施例的圆筒形电池的下部结构的部分截面图。

图22是示出本实用新型的一个实施例的圆筒形电池的下表面的图。

图23是示出本实用新型的一个实施例的电池组的概略图。

图24是示出本实用新型的一个实施例的汽车的图。

图25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26是本实用新型的实施例的新型CNT的扫描显微镜照片。

图27至图30是示出在作为阳极活性物质而应用单粒子基活性物质粒子的情况下导电材料的各个比率下的面电阻及高温寿命特性的曲线图。

图31a是本实用新型的实施例2-1中使用的阳极活性物质的SEM照片。

图31b是本实用新型的实施例2-2中使用的阳极活性物质的SEM照片。

图31c是本实用新型的比较例2-2中使用的阳极活性物质的SEM照片。

图32a是示出通过本实用新型的实施例1而制造的4680电池的热箱测试结果的曲线图。

图32b是示出通过本实用新型的比较例1而制造的4680电池的热箱测试结果的曲线图。

图32c是示出通过本实用新型的实施例2-1的样品1及比较例2-1而制造的4680电池的热箱测试结果的曲线图。

图32d是示出通过本实用新型的实施例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电池的热箱测试结果的曲线图。

图33a是本实用新型的实施例2-1中制造的阳极的截面SEM照片。

图33b是在比较例2-1中制造的阳极的截面SEM照片。

图34a是示出将包括本实用新型的实施例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34b是示出通过对本实用新型的实施例3-1、实施例3-3及比较例3-1的4680电池的充放电周期实验而获得的容量保持率(Capacity Retention)及电阻增加率(DCIRincrease)的检测结果的曲线图。

图35是示出本实用新型的一个实施例的电极组件的图。

图36是示出沿着图35的切割线A-A'而切割的截面的截面图。

图37及图38是示出根据本实用新型的一个实施例而制造阴极的工序的图。

图39是示出本实用新型的一个实施例的阴极的立体图。

图40及图41是示出根据本实用新型的一个实施例而制造阳极的工序的图。

图42是示出本实用新型的一个实施例的阳极的立体图。

图43是示出本实用新型的比较例的电极组件的图。

图44是示出沿着图43的切割线B-B'而切割的截面的截面图。

图45是示出根据本实用新型的比较例而制造阴极的工序的图。

图46是示出根据本实用新型的比较例而制造阳极的工序的图。

图47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源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实用新型的优选实施例。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实用新型，实用新型人可以适当地定义术语概念的原则，应该解释为符合本实用新型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实用新型的最优选的一个实施例，并不是代表本实用新型的全部技术思想，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，为了帮助理解实用新型，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，因此本实用新型无需必须限定于图示的情况。在附图中为了清楚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5，本实用新型的一个实施例的圆筒形电池1包括电极组件300、电池外壳20、第一集电板30、盖板40及电池端子60。此外，上述圆筒形电池1还包括密封垫圈G1及/或绝缘垫圈G2及/或第二集电板50及/或绝缘体S。

上述电极组件300具备第一电极极耳11及第二电极极耳12。上述电极组件300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。上述第一电极为阴极或阳极，第二电极相当于具备与第一电极相反的极性的电极。更具体地，上述电极组件300通过卷取将第一电极、分离膜、第二电极、分离膜依次层叠至少1次而形成的层叠体而制得。即，本实用新型中应用的电极组件300为凝胶卷类型的电极组件。这样的凝胶卷类型的电极组件300具备大致形成于其中心部而沿着高度方向(与图5所示的圆筒形电池1的高度方向平行的方向)延伸的卷取中心孔H1。另一方面，在上述电极组件300的外周面上具备用于实现与电池外壳20之间的绝缘的追加的分离膜。

上述第一电极包括第一电极集电体及涂布到第一电极集电体的一面或两面上的第一电极活性物质层。在上述第一电极集电体的宽度方向(与图5所示的圆筒形电池1的高度方向平行的方向)上的一侧端部存在未涂布第一电极活性物质的无涂层部。以将第一电极展开的状态为基准观察时，上述第一电极无涂层部具备沿着第一电极的长度方向而从一侧端部延伸到另一侧端部为止的形态。上述第一电极无涂层部被用作如上述的第一电极极耳11。上述第一电极极耳11设置在收纳于电池外壳20内的电极组件300的高度方向(与图5所示的圆筒形电池1的高度方向平行的方向)上的上部。上述第一电极极耳11例如为阴极极耳。

上述第二电极包括第二电极集电体及涂布在第二电极集电体的一面或两面上的第二电极活性物质层。在上述第二电极集电体的宽度方向(与图5所示的圆筒形电池1的高度方向平行的方向)上的另一侧端部存在未涂布第二电极活性物质的无涂层部。以将第二电极展开的状态为基准观察时，上述第二电极无涂层部具备沿着第二电极的长度方向而从一侧端部延伸到另一侧端部为止的形态。上述第二电极无涂层部被用作如上述的第二电极极耳12。上述第二电极极耳12设置在收纳于电池外壳20内的电极组件300的高度方向上的下部。上述第二电极极耳12例如为阳极极耳。

即，上述第一电极极耳11和第二电极极耳12沿着圆筒形电池1的高度方向而向彼此相反的方向延伸并突出。

但是，本实用新型不仅限于电极组件300的这样的形态。

上述电池外壳20作为在一侧形成有开放部的大致圆筒形的收纳体，由具备导电性的金属材质构成。上述电池外壳20的侧面及位于上述开放部的相反侧的下表面(以图5为基准的下面)形成为一体。即，上述电池外壳20具备其高度方向上的上端被开放且下端被封闭的形态。上述电池外壳20的下表面为大致平坦的形态。上述电池外壳20通过形成于其高度方向上的一侧的开放部而收纳电极组件300。上述电池外壳20通过上述开放部而也一并收纳电解质。但是，本实用新型不限于电池外壳20的这样的形态。

上述电池外壳20与电极组件300电连接。上述电池外壳20与电极组件300的第一电极极耳11连接。因此，上述电池外壳20具备在电气性上与第一电极极耳11相同的极性。

上述电池外壳20包括形成于与上述开放部相邻的端部并朝向内侧而压入的卷边部21。上述电池外壳20具备形成于上端部的卷边部21。上述电池外壳20还具备形成于比卷边部21更高的上部的压接部22。上述卷边部21具备电池外壳20的外周面的周围以规定的深度压入的形态。上述卷边部21形成于电极组件300的上部。形成有上述卷边部21的区域中的电池外壳20的内径小于电极组件300的直径。

上述卷边部21提供用于安装盖板40的支承面。另外，上述卷边部21提供用于安装并结合后述的第一集电板30的边缘的周围中的至少一部分的支承面。即，在上述卷边部21的上表面安装本实用新型的第一集电板30的边缘的周围中的至少一部分及/或本实用新型的盖板40的边缘的周围。如图6及图7所示，为了稳定地支承上述第一集电板30的边缘的周围中的至少一部分及/或盖板40的边缘的周围，上述卷边部21的上表面也可以具备至少一部分沿着与电池外壳20的下表面大致平行的方向即与电池外壳20的侧壁大致垂直的方向而延伸的形态。

上述压接部22形成于卷边部21的上部。上述压接部22具备以包围配置在卷边部21的上部的盖板40的边缘的周围的方式延伸及弯曲(bending)的形态。根据这样的压接部22的形状，盖板40固定到卷边部21上。当然，也可以省略这样的压接部22而通过其他固定结构来由盖板40覆盖电池外壳20的开放部并进行固定。

下面，参照图7及图8，对本实用新型的一个实施例的第一集电板30进行详细说明。

首先，参照图7，本实用新型的一个实施例的第一集电板30收纳于电池外壳20的内部，并与电极组件300电连接，另外与电池外壳20电连接。即，上述第一集电板30将电极组件300与电池外壳20之间电连接。

上述第一集电板30包括配置于电极组件300的一面的支承部31、从支承部31延伸而与第一电极极耳11结合的至少一个第一极耳结合部32及从上述第一极耳结合部32的端部延伸而结合到电池外壳20的内侧面上的至少一个外壳结合部33，并位于电池外壳内。

上述支承部31及至少一个第一极耳结合部32配置在电极组件300上，在电池外壳20形成卷边部21的情况下比卷边部21更靠下部而配置。

上述支承部31具备形成于电极组件300的大致中心部的卷取孔H1和形成于对应的位置的第一集电板孔H2。彼此连通的卷取孔H1及第一集电板孔H2被用作为了进行后述的电池端子60与第二集电板50之间的焊接或电池端子60与引线极耳(未图示)之间的焊接而插入焊接棒或照射激光的通道。

上述支承部31具备大致圆形的盘状。例如，参照图8，上述支承部31具备在其中心具备第一集电板孔H2的环形态的盘状。

上述至少一个第一极耳结合部32具备从支承部31大致以放射状朝向电池外壳20的侧壁而延伸的形态。上述第一极耳结合部32例如形成为多个。例如，参照图8，多个第一极耳结合部32分别沿着支承部31的周围而彼此分开来配置。这样本实用新型的圆筒形电池1具备多个第一极耳结合部32，从而能够增大与上述第一电极极耳11之间的结合面积。由此，能够确保第一电极极耳11与第一极耳结合部32之间的结合力并减小电阻。

上述第一极耳结合部32的长度方向上的端部比形成于电池外壳20的卷边部21的最内侧部更靠近内侧而配置。更具体地，上述第一极耳结合部32与外壳结合部33的边界区域与形成于电池外壳20的卷边部21的最内侧部相比，在靠近卷取孔H1的方向上更靠近内侧而配置。根据这样的结构，能够防止为了将外壳结合部33的端部配置在卷边部21上而将第一集电板30过度弯折时产生的部件之间的结合部位的损坏。

另一方面，为了通过增大上述第一集电板30与电极组件300之间的结合面积而确保结合力并减小电阻，上述第一极耳结合部32及支承部31均可与第一电极极耳11结合。上述第一电极极耳11的端部成型为与第一极耳结合部32平行地弯曲的形态。在第一电极极耳11的端部这样被成型而以与第一极耳结合部32平行的状态与第一极耳结合部32结合的情况下，增大结合面积而提高结合力并获得减小电阻的效果，另外将电极组件300的总高度最小化而获得提高能源密度的效果。

上述外壳结合部33从上述第一极耳结合部32的端部延伸而结合到上述电池外壳20的内侧面上。例如，上述外壳结合部33具备从上述第一极耳结合部32的端部朝向电池外壳20的侧壁而延伸的形态。上述外壳结合部33例如形成为多个。例如，参照图8，多个外壳结合部33分别沿着支承部31的周围而彼此分开而配置。参照图5，上述外壳结合部33在电池外壳20的内侧面中结合到卷边部21。如图6及图7所示，卷边部21的上表面具备沿着与电池外壳20的下表面大致平行的方向即与电池外壳20的侧壁大致垂直的方向而延伸的形态，外壳结合部33也具备沿着相同的方向而延伸形态，从而能够使外壳结合部33稳定地接触到卷边部21上。另外，这样随着上述外壳结合部33稳定地接触到卷边部21上，从而能够顺利地实现两个部件之间的焊接，由此提高两个部件之间的结合力并获得将结合部位上的电阻增加最小化的效果。另外，这样通过第一集电板30并非结合到电池外壳20的圆筒部的内侧面而是结合到电池外壳20的卷边部21上的结构，能够减小第一集电板30与卷边部21之间的距离。因此，将电池外壳20的内部的死角最小化，从而能够提高圆筒形电池1的能源密度。

参照图7及图8，上述外壳结合部33包括结合到电池外壳20的内侧面上的接触部33a及将第一极耳结合部32与接触部33a之间连接的第一连接部33b。

上述接触部33a结合到电池外壳20的内侧面上。如上所述，在上述电池外壳20形成卷边部21的情况下，上述接触部33a结合到卷边部21上。在该情况下，如上所述，为了稳定的接触及结合，卷边部21及接触部33a均具备沿着与电池外壳20的下表面大致平行的方向即与电池外壳20的侧壁大致垂直的方向而延伸的形态。

参照图7，上述第一连接部33b具备至少一个在支承部31与接触部33a之间转换其延伸方向的弯曲部B。即，上述第一连接部33b具备在一定范围内可收缩及拉伸的例如类似弹簧的结构或类似褶皱的结构。这样的第一连接部33b的结构即便在一定范围内存在电极组件300的高度散布，也能够在将结合有第一集电板30的电极组件300收纳于电池外壳20内的过程中将接触部33a紧贴到卷边部21上。

在本实用新型的附图中仅图示了具备一个上述弯曲部B的情况，但本实用新型不限于此，当然也可以具备多个。

例如，优选为在上述第一集电板30未受到外部的力而未发生变形的状态下的上述接触部33a与支承部31之间的竖直方向上的距离D与结合有第一集电板30的状态的电极组件300安装于电池外壳20内时的卷边部21的上表面与支承部31之间的竖直方向上的距离相同或在第一连接部33b的可拉伸范围内形成为更小。上述第一连接部33b满足这样的条件的情况下，在电池外壳20内安装结合有第一集电板30的电极组件300时，接触部33a自然地紧贴到卷边部21上。

不仅如此，即便这样的第一连接部33b的可收缩及拉伸的结构在圆筒形电池1(参照图5)的使用过程中发生振动及/或冲击而导致电极组件300上下移动，也能够在一定范围内缓解根据电极组件300的移动产生的冲击。

另一方面，在上述第一连接部33b仅具备一个弯曲部B的情况下，与图示的情况不同地，弯曲部B也可以向靠近电极组件300的卷取中心的方向突出。这样的第一连接部33b的弯曲方向用于防止在进行定形(sizing)工序时在第一集电板30与电极组件300的结合部位及/或第一集电板30与电池外壳20的结合部位发生损坏。定形(sizing)工序是指，在制造圆筒形电池1时，为了减小圆筒形电池1的总高度而压缩电池外壳20的卷边部21区域所占据的高度的压缩工序。对上述弯曲部B的形成与否及改变弯曲部B的突出方向而对定形工序之后的焊接部的损坏程度进行了确认，其结果得知在以使弯曲部B向靠近圆筒形电池1的中心部的方向突出的方式将第一连接部33b弯曲的结构的圆筒形电池1中几乎未发生损坏。

接着，图9示出本实用新型的另一个实施例的第一集电板30。本实用新型的另一个实施例的第一集电板30与上述说明的图8的第一集电板30相比，仅在接触部33a的形态上存在差异，除此之外实质上与上述说明的第一集电板30结构相同。

参照图9，接触部33a的至少一部分具备沿着电池外壳20的内周面而延伸的形态。例如，上述接触部33a具备沿着上述卷边部21而延伸的弧状。另外，虽然未图示，为了接触面积的最大化，上述第一集电板30构成为至少一个外壳结合部33各自的接触部33a的延伸的长度之和与电池外壳20的内周大致相同。由此，通过结合面积的最大化，能够提高结合力并获得减小电阻的效果。

接着，图10示出本实用新型的又一个实施例的第一集电板30。本实用新型的又一个实施例的第一集电板30与图9的第一集电板30相比，仅在第一连接部33b的形态上存在差异，除此之外实质上与上述说明的第一集电板30结构相同。

参照图10，第一连接部33b的至少一部分具备沿着电池外壳20的内周面而延伸的形态。例如，上述接触部33a具备沿着上述电池外壳的卷边部21而延伸的弧状，上述第一连接部33b具备沿着上述接触部33a而延伸的弧状。通过这样的结构，与图9所图示的第一集电板30相比，第一集电板30的面积进一步增大，能够将电阻减小效果最大化。

另一方面，参照图10，与图8或图9所图示的第一集电板30不同地，上述第一集电板30可以不具备弯曲部B。这样在不具备弯曲部B的情况下，能够节省制造第一集电板30所需的原材料。由此，能够节省第一集电板30的制造费用。

上述第一集电板30在与第一电极极耳11相对的面上具备形成为放射状的多个凹凸(未图示)。在形成有凹凸的情况下，将第一集电板30按压而将凹凸压入到第一电极极耳11。通过焊接例如激光焊接而将第一集电板30和第一电极极耳11的端部结合。

参照图5，上述盖板40覆盖形成于电池外壳20的一侧的上述开放部。在本实用新型的电池外壳20具备卷边部21的情况下，上述盖板40安装到形成于电池外壳20的卷边部21上。另外，本实用新型的电池外壳20具备压接部22的情况下，上述盖板40通过压接部22而被固定。在该情况下，为了提高固定力及电池外壳20的密封性而在电池外壳20与盖板40之间夹着密封垫圈G1。但是，在本实用新型中盖板40并非用作电流的通道的部件。因此，只要能够通过根据焊接或应用其他部件而进行的固定来将电池外壳20和盖板40坚固地固定并确保电池外壳20的开放部的密封性，则无需必须应用这样的密封垫圈G1。另一方面，如上述说明，本实用新型的电池外壳20也可以不具备卷边部21及/或压接部22，在该情况下上述气密垫圈G1为了确保电池外壳20的气密性而夹在设置于电池外壳20的开放部侧的用于进行固定的结构物与盖板40之间。

为了确保刚性，上述盖板40例如由金属材质构成。本实用新型的圆筒形电池1中，盖板40即便由具备导电性的金属材质构成的情况下，也可以不具备极性。不具备极性是指，上述盖板40与电池外壳20及下面说明的电池端子60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300及电池外壳20电连接，其材质也无需必须由导电性金属构成。

另一方面，以应用上述密封垫圈G1的情况为例，上述密封垫圈G1具备包围上述盖板40的大致环形状。上述密封垫圈G1将盖板40的上表面、下表面及侧面同时覆盖。在密封垫圈G1的部位中覆盖盖板40的下表面的部位的半径方向上的长度小于或等于在密封垫圈G1的部位中覆盖上述盖板40的上表面的部位的半径方向上的长度。如果在密封垫圈G1的部位中覆盖盖板40的下表面的部位的半径方向上的长度过于长，则将电池外壳20上下压缩的过程中密封垫圈G1对第一集电板30施压，由此可能会导致第一集电板30被损坏或电池外壳20被损坏。因此，需要使在密封垫圈G1的部位中覆盖盖板40的下表面的部位的半径方向上的长度小到一定水平。例如，如图5所示，在密封垫圈G1的部位中覆盖盖板40的下表面的部位的半径方向上的长度小于在密封垫圈G1的部位中覆盖上述盖板40的上表面的部位的半径方向上的长度。或者，如图6及图7所示，在密封垫圈G1的部位中覆盖盖板40的下表面的部位的半径方向上的长度与在密封垫圈G1的部位中覆盖上述盖板40的上表面的部位的半径方向上的长度相同。

另一方面，上述接触部33a夹在上述卷边部21与上述密封垫圈G1之间而被固定。即，上述接触部33a夹在上述卷边部21与上述密封垫圈G1之间的状态下，上述接触部33a通过上述压接部22的压接力而被固定。

或者，也可以在卷边部21与上述接触部33a之间形成焊接部。例如，仅通过压接力，可能不能可靠地将接触部33a固定。或者，密封垫圈G1通过热而收缩或压接部22从外部受到冲击而变形的情况下，集电板与电池外壳20之间的结合力可能会下降。因此，在将接触部33a放置在上述卷边部21上的状态下通过焊接而将上述第一集电板30固定到电池外壳20。之后，在接触部33a的上端放置通过密封垫圈G1而包围的盖板来形成压接部22，从而完成圆筒形电池1。此时，作为焊接方法，例如可使用激光焊接、电阻焊接、超声波焊接等，但焊接方法不限于此。

另一方面，上述盖板40具备排气部41，该排气部41为了防止因在电池外壳20的内部产生的气体而导致内压增加而形成。上述排气部41形成于盖板40的一部分，相当于比周边区域结构脆弱的区域，以当施加到内部压力时容易被断裂。上述排气部41是具备比周边区域更薄的厚度的区域。因此，当在上述圆筒形电池1发生异常而导致电池外壳20的内部压力上升到一定水平以上时，排气部41被断裂而将在电池外壳20的内部生成的气体排出。上述排气部41例如通过在盖板40的任一面上或两面上进行开槽(notching)而部分地减小电池外壳20的厚度来形成。

上述电池端子60与上述第二电极极耳12电连接。上述电池端子60在电池外壳20的开放部的相反侧贯通电池外壳20而与电极组件300的第二电极极耳12电连接。上述电池端子60贯通电池外壳20的下表面的大致中心部。上述电池端子60包括端子露出部60a及端子插入部60b。上述端子露出部60a向电池外壳20的封闭面的外侧露出。上述端子露出部60a位于电池外壳20的封闭面的大致中心部。端子露出部60a的最大直径大于形成于电池外壳20的通孔的最大直径。端子插入部60b贯通电池外壳20的封闭面的大致中心部而与第二电极极耳12电连接。端子插入部60b铆钉(rivet)结合到电池外壳20的内侧面上。即，端子插入部60b的端部具备朝向电池外壳20的内侧面而扭曲的形态。端子插入部60b的端部的最大直径大于电池外壳20的通孔的最大直径。上述电池端子60的一部分露出到电池外壳20的外部，剩余一部分位于电池外壳20的内部。上述电池端子60例如与结合到后述的第二电极极耳12的第二集电板50结合或与结合到第二电极极耳12的引线极耳(未图示)结合，从而与电极组件300电连接。将端子插入部60b的内侧面和与第二电极极耳12连接的第二集电板50焊接。在第二集电板50与电池外壳20的内侧面之间夹着后述的绝缘体S。

考虑到这样的电池端子60的极性及功能，电池端子60需要与具备与此相反的极性的电池外壳20之间保持绝缘状态。为此，在电池端子60与电池外壳20之间应用绝缘垫圈G2。与此不同地，也可以在电池端子60的一部分表面涂布绝缘性物质而实现绝缘。或者，为了防止上述电池端子60和电池外壳20接触而将它们以彼此分开的状态配置，并且将电池端子60在结构上坚固地固定。或者，也可以将上述说明的方式中的多个方式一起应用。

绝缘垫圈G2包括垫圈露出部G2a及垫圈插入部G2b。垫圈露出部G2a夹在电池端子60的端子露出部60a与电池外壳20之间。垫圈插入部G2b夹在铆钉端子60的端子插入部60b与电池外壳20之间。垫圈插入部G2b在将端子插入部60b铆接(reveting)时一起变形而紧贴到电池外壳20的内侧面。绝缘垫圈G2例如由具备绝缘性的高分子树脂构成。

绝缘垫圈G2的垫圈露出部G2a具备以覆盖铆钉端子60的端子露出部60a的外周面的方式延伸的形态。在绝缘垫圈G2覆盖铆钉端子60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20的外侧面及/或铆钉端子60的过程中发生短路。虽然未图示，垫圈露出部G2a具备以将端子露出部60a的外周面及外侧面的一部分一起覆盖的方式延伸的形态。

绝缘垫圈G2由高分子树脂构成的情况下，绝缘垫圈G2通过热熔接而与电池外壳20及电池端子60结合。在该情况下，能够强化绝缘垫圈G2与电池端子60的结合界面及绝缘垫圈G2与电池外壳20的结合界面上的气密性。另一方面，在绝缘垫圈G2的垫圈露出部G2a具备延伸到端子露出部60a的上表面为止的形态的情况下，电池端子60通过嵌件成型而与绝缘垫圈G2一体地结合。

在电池外壳20的外侧面中除了铆钉端子60及绝缘垫圈G2所占据的区域之外的剩余区域相当于具备与铆钉端子60相反的极性的阴极端子。

即，本实用新型的圆筒形电池1具备一对电极端子60、T1位于同一个方向上的结构。因此，在将多个圆筒形电池1电连接的情况下，可仅将母线等电连接部件配置到圆筒形电池1的一侧。由此，可简化电池组结构并提高能源密度。另外，上述圆筒形电池1具备能够将具备大致平坦的形态的电池外壳20的一面用作第一电极端子T1的结构，从而在将母线等电连接部件接合到第一电极端子T1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一电极端子T1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。

另一方面，在为了电气性绝缘而应用绝缘垫圈G2并为了电池端子60的固定而应用铆接的情况下，绝缘垫圈G2在进行电池端子60的铆接时一起被变形而朝向电池外壳20的上端的封闭部的内侧面弯折。上述绝缘垫圈G2由树脂材质构成的情况下，绝缘垫圈G2通过热熔接而与上述电池外壳20及电池端子60结合。在该情况下，能够强化绝缘垫圈G2与电池端子60的结合界面及绝缘垫圈G2与电池外壳20的结合界面上的气密性。

在本实用新型中，电池外壳20的整个表面用作第一电极端子T1。例如，在上述第一电极极耳11为阴极极耳的情况下，第一电极端子T1为阴极端子。本实用新型的圆筒形电池1具备将这样的露出到位于电池外壳20的开放部的相反侧的下表面上的电池端子60及在电池外壳20的下表面中除了电池端子60所占据的区域之外的剩余区域分别用作第二电极端子T2及第一电极端子T1的结构。因此，本实用新型的圆筒形电池1在将多个圆筒形电池1电连接时能够在一个方向上将阳极/阴极全部连接，因此能够简化电连接结构。另外，本实用新型的圆筒形电池1具备可将位于电池外壳20的开放部的相反侧的下表面的大部分用作电极端子的结构，因此可确保焊接用于进行电连接的部件的充分的面积。

下面，参照图11至图24，对上述圆筒形电池1进行更具体的说明。在下面的说明中对与上述说明的构成要件相同的构成要件进行说明时存在可选择性地应用的另一个实施例。另外，在下面的说明中存在与上述说明的内容重复的一部分内容。

参照图11及图12，本实用新型的一个实施例的圆筒形电池1包括电极组件300、电池外壳20、盖板40、第二集电板50及电池端子60。上述圆筒形电池1除了上述构成要件之外还包括气密垫圈G1及/或绝缘垫圈G2及/或绝缘体S及/或第一集电板30。

上述电极组件300包括第一电极极耳11及第二电极极耳12。上述第二电极极耳12设置在收纳于电池外壳20内的电极组件300的高度方向(与Z轴平行的方向)上的上部。上述第一电极极耳11设置在收纳于电池外壳20内的电极组件300的高度方向(与Z轴平行的方向)上的下部。

上述第二电极极耳12及第一电极极耳11沿着电极组件300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)而向彼此相反的方向延伸。上述第二电极极耳12朝向电池外壳20的封闭部而延伸，第一电极极耳11朝向电池外壳20的开放部而延伸。

上述电池外壳20作为在下方形成有开放部的大致圆筒形的收纳体，例如由如金属这样的具备导电性的材质构成。在上述电池外壳20的高度下端形成有开放部，在上端形成有封闭部。上述电池外壳20通过形成于下方的开放部而收纳电极组件300，也一并收纳电解质。

参照图12及图21，上述电池外壳20具备形成于其下端的卷边部21及压接部22。上述卷边部21位于电极组件300的下部。上述卷边部21通过电池外壳20压入到外周面的周围而形成。上述卷边部21防止具备与电池外壳20的宽度大致对应的尺寸的电极组件300通过形成于电池外壳20的下端的开放部而脱落，并用作安装盖板40的支承部。

上述压接部22形成于卷边部21的下部。上述压接部22具备包围配置于卷边部21的下方的盖板40的外周面及盖板40的下表面的一部分而延伸及弯折的形态。

但是，本实用新型不排除电池外壳20不具备这样的卷边部21及/或压接部22的情况。在本实用新型中电池外壳20不具备卷边部21及/或压接部22的情况下，例如通过用作相对电极组件300的限位器的部件的追加应用及/或安装盖板40的结构物的追加应用及/或电池外壳20与盖板40之间的焊接等而实现电极组件300的固定及/或盖板40的固定及/或电池外壳20的密封。

上述电池外壳20中构成其封闭端的区域具备大致0.5mm至1.0mm范围的厚度，更优选为具备大致0.6mm至0.8mm范围的厚度。上述电池外壳20中构成其外周面的侧壁部具备大致0.3mm至0.8mm范围的厚度，更优选为具备大致0.30mm至0.60mm的范围。根据本实用新型的一个实施例，在电池外壳20形成有镀金层。在该情况下，上述镀金层例如包括镍Ni。上述镀金层的厚度为大致1.5μm至6.0μm的范围。

上述电池外壳20的厚度越薄，内部空间越大，由此提高能源密度而制造出具备大容量的圆筒形电池1。相反地，厚度越厚，在进行爆发测试时不会向相邻单元连续地传播火焰，因此从安全性的侧面来讲是有利的。

镀金层的厚度越薄，越容易被腐蚀，厚度越厚，不容易进行制造工序或发生镀金剥离的可能性变高。需要考虑这样的全部的条件而设定最佳的电池外壳20的厚度，并设定最佳的镀金层的厚度。进而，需要考虑这样的全部条件而分别控制电池外壳20的封闭部的厚度及侧壁部的厚度。

参照图12及图21，上述盖板40将形成于电池外壳20的下端的开放部密封。即，上述盖板40构成圆筒形电池1的下表面。

如上所述，本实用新型的一个实施例的圆筒形电池1具备在上部存在阳极端子及阴极端子的结构。由此，上部的结构比下部的结构更复杂。因此，为了顺利地排出在上述电池外壳20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形成排气部41。如图19所示，优选为上述盖板40的下端部比电池外壳20的下端部更靠上方而配置。在该情况下，即便上述电池外壳20的下端部到达地面或构成模块或组结构的外壳的底面，盖板40也不会到达地面或构成模块或组结构的外壳的底面。因此，能够能够防止因上述圆筒形电池1的重量而导致排气部41的断裂中所需的压力与设计值不同的现象，由此能够确保排气部41被顺利地断裂。

另一方面，在上述排气部41如图21及图22所示地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的中心部到排气部41的距离越长越有利。因为，在施加到相同的排气压力时，从上述盖板40的中心部到排气部41的距离越长，作用于排气部41的力越大，从而容易被断裂。另外，从气体的排出顺利性的侧面来讲，从盖板40的中心部到排气部41的距离越长越有利。从这样的观点来讲，上述排气部41优选沿着从盖板40的边缘周围区域向下方(以图19为基准朝向下方的方向)突出的大致平坦的区域的边缘的周围而形成。

本实用新型的图22中图示了上述排气部41在盖板40上画着大致的圆而连续地形成的情况，但本实用新型不限于此。上述排气部41也可以在盖板40上画着大致的圆而不连续地形成，也可以形成为大致直线形态或此外的其他形态。

参照图12至图14，上述第二集电板50结合到电极组件300的上部。上述第二集电板50由具备导电性的金属材质构成，并与第二电极极耳12连接。

参照图14，上述第二集电板50结合到第二电极极耳12的端部向与第二集电板50平行的方向弯折而形成的结合面上。上述第二电极极耳12的弯折方向例如为靠近电极组件300的卷取中心孔H1的方向。在上述第二电极极耳12具备这样的弯折的形态的情况下，第二电极极耳12所占据的空间缩小而提高能源密度。另外，通过增大上述第二电极极耳12与第二集电板50之间的结合面积，能够提高结合力并获得减小电阻的效果。

参照图12至图14、图15至图18，上述第二集电板50包括边缘部51、第二极耳结合部52及端子结合部53。上述边缘部51具备在中心部形成有空的空间E的大致轮圈(rim)状。在本实用新型的附图中仅图示了上述边缘部51具备大致圆形的轮圈状的情况，但本实用新型不限于此。与图示的情况不同地，上述边缘部51也可以具备大致方形的轮圈状或此外的其他形态。

上述第二极耳结合部52从边缘部51向内侧延伸并与第二电极极耳12结合。上述端子结合部53与第二极耳结合部52分开而位于边缘部51的内侧。上述端子结合部53通过焊接而结合到电池端子60。上述端子结合部53例如位于边缘部51的内侧空间的中心部。上述端子结合部53配置于与电极组件300的卷取中心孔H1对应的位置。

上述第二极耳结合部52及端子结合部53并非直接连接而是彼此分开而配置并通过边缘部51来电连接。这样，本实用新型的一个实施例的第二集电板50具备第二极耳结合部52和端子结合部53彼此并未直接连接而是通过边缘部51而连接的结构，从而在圆筒形电池1发生冲击及/或振动的情况下，能够将施加到第二极耳结合部52与第二电极极耳12之间的结合部位和端子结合部53与电池端子60之间的结合部位的冲击分散。因此，本实用新型的第二集电板50能够将因外部冲击而导致的焊接部位的破损最小化或防止。本实用新型的第二集电板50具备在施加到外部冲击时应力集中到边缘部51和端子结合部53的连接部位的结构，但这样的连接部位并非形成有用于实现部件之间的结合的焊接部的部位，因此能够防止因外部冲击导致焊接部破损而产生产品不良的情况。

上述第二集电板50还包括从边缘部51向内侧延伸而与端子结合部53连接的第二连接部54。上述第二连接部54的至少其一部分与第二极耳结合部52相比其宽度更小。在该情况下，在上述第二连接部54电阻增大，在通过第二连接部54而流动电流时与其他部位相比发生更大的电阻，由此发生过电流时第二连接部54的一部分被断裂而阻断过电流。考虑这样的过电流的阻断功能而将上述第二连接部54的宽度调节为适当的水平。

上述第二连接部54具备从边缘部51的内侧面沿着靠近端子结合部53的方向而其宽度逐渐变窄的锥形部54a。在具备上述锥形部54a的情况下，在第二连接部54和边缘部51的连接部位上能够提高部件的刚性。

上述第二极耳结合部52形成为多个。多个上述第二极耳结合部52沿着边缘部51的延伸方向而彼此以相同的间隔配置。多个上述第二极耳结合部52各自的延伸长度彼此相同。上述端子结合部53以由多个上述第二极耳结合部52包围的方式配置。上述第二连接部54位于彼此相邻的一对第二极耳结合部52之间。在该情况下，从上述第二连接部54沿着边缘部51的延伸方向而到达上述一对第二极耳结合部52中的任一个第二极耳结合部的距离与从第二连接部54沿着边缘部51的延伸方向而到达上述一对第二极耳结合部52中的另一个第二极耳结合部距离相同。

上述第二连接部54形成为多个。多个第二连接部54分别配置在彼此相邻的一对第二极耳结合部52之间。多个上述第二连接部54沿着边缘部51的延伸方向而彼此以相同的间隔配置。

如上所述，第二极耳结合部52及/或第二连接部54形成为多个的情况下，第二极耳结合部52之间的距离及/或第二连接部54之间的距离及/或第二极耳结合部52与第二连接部54之间的距离恒定时，能够顺利地实现从第二极耳结合部52流向第二连接部54的电流或从第二连接部54流向第二极耳结合部52的电流的流动。

参照图19及图20，上述第二连接部54具备以部分地减小第二连接部54的宽度的方式形成的开槽部N。在具备上述开槽部N的情况下，形成有开槽部N的区域中的电阻增大，由此在产生过电流时能够迅速地阻断电流。

上述第二连接部54具备锥形部54a的情况下，上述开槽部N比端子结合部53更靠近锥形部54a而配置。在该情况下，通过其宽度逐渐变窄的锥形部54a的结构，在与发热量大的区域相邻的区域形成开槽部N，从而能够更加迅速地阻断过电流。

上述第二集电板50在与第二电极极耳12相对的面上具备形成为放射状的多个凹凸(未图示)。在形成凹凸的情况下，将第二集电板50按压而将凹凸压入到第二电极极耳12。通过焊接例如激光焊接而将第二集电板50和第二电极极耳12的端部结合

参照图11至图13及图15，上述电池端子60由具备导电性的金属材质构成，并与第二集电板50的端子结合部53结合。上述电池端子60贯通位于电池外壳20的开放部的相反侧的封闭部而构成。本实用新型的圆筒形电池1具备后述的绝缘体S的情况下，电池端子60通过绝缘体S而与第二集电板50的端子结合部53结合而构成。

这样，上述电池端子60通过第二集电板50而与电极组件300的第二电极极耳12电连接，由此具备第二极性。因此，上述电池端子60被用作本实用新型的圆筒形电池1的第二电极端子。另外，在本实用新型的圆筒形电池1中，形成于具备第一极性的电池外壳20的封闭部侧的大致平坦的面被用作第一电极端子T1。参照图11，本实用新型的圆筒形电池1的第二电极端子T2及第一电极端子T1上分别连接有母线U。在上述第二电极端子T2及第一电极端子T1各自中，为了确保用于与母线U结合的充分的结合面积，在第二电极端子T2中露出到电池外壳20的外侧的区域的宽度D1相对第一电极端子T1即电池外壳20的上表面的宽度D2而设定为大致10％至60％的范围。

参照图12及图13、图15，上述绝缘体S设置于第二集电板50与电池外壳20的内侧面之间。上述绝缘体S防止第二集电板50与电池外壳20之间的接触。绝缘体S覆盖第二集电板50的上部和电极组件300的上端边缘部分。由此，能够防止电极组件300的外周侧无涂层部与具备不同的极性的电池外壳20的内侧面接触而产生短路。上述绝缘体S还夹在电极组件300的外周面的上端与电池外壳20的内侧面之间。这是为了防止朝向上述电池外壳20的封闭部而延伸的第二电极极耳12与电池外壳20的内周面之间的接触。

本实用新型的圆筒形电池1具备绝缘体S的情况下，电池端子60通过绝缘体S而与第二集电板50结合。这样，为了供电池端子60通过，上述绝缘体S具备形成于与第二集电板50的端子结合部53对应的位置的开口。

参照图19，上述第一集电板30结合到电极组件300的下部。上述第一集电板30由具备导电性的金属材质构成，并与第一电极极耳11结合。另外，上述第一集电板30与电池外壳20电连接。上述第一集电板30的其边缘周围区域夹在电池外壳20的内侧面与密封垫圈G1之间而被固定。在该情况下，上述第一集电板30还可以焊接到通过电池外壳20的卷边部21而形成的安装面上。

参照图14，上述第一集电板30结合到第一电极极耳11的端部向与第一集电板30平行的方向弯折而形成的结合面上。上述第一电极极耳11的弯折方向例如为靠近电极组件300的卷取中心孔H1的方向。上述第一电极极耳11具备这样的弯折的形态的情况下，第一电极极耳11所占据的空间缩小而提高能源密度。另外，提高上述第一电极极耳11与第一集电板30之间的结合力并获得减小电阻的效果。

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。本实用新型的一个实施例的圆筒形电池例如为46110电池、48750电池、48110电池、48800电池、46800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，其后两位数字表示电池的高度，最后的数字表示电池的截面为圆形。

本实用新型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0.418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18650电池，21700电池等。在18650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21700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23，本实用新型的一个实施例的电池组3包括如上述的本实用新型的一个实施例的圆筒形电池1。在本实用新型的附图中，为了便于图示，对用于进行电连接的母线、冷却单元、电力端子等部件进行了省略。

参照图24，本实用新型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，包括本实用新型的一个实施例的电池组3。上述汽车5包括4轮汽车及2轮汽车。上述汽车5从本实用新型的一个实施例的电池组3接收电力而进行动作。

下面，对使用于本实用新型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旋转图案分析器(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晶界的粒子单位。“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数平均值。

“二次粒子”是多个一次粒子凝集而形成的粒子。在本实用新型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。

在本实用新型中“比表面积”通过BET法而检测，具体地利用BELJapan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。

在本实用新型中，“D_min”、“D₅₀”及“D_max”是利用激光衍射法(laserdiffractionmethod)而检测的阳极活性物质的体积累积分布的粒度值。具体地，D_min是在体积累积分布中表示的最小粒子大小，D₅₀是体积累积量为50％时的粒子大小，D_max是在体积累积分布中显示的最大粒子大小。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。

本实用新型中“本质上由A构成(consist essentially of A”是指，包括A成分和对本实用新型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。本实用新型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。

本实用新型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个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个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(isopropylalcohol)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、丙酮(acetone)、水等这样的溶剂而制造的阳极焊料，通过干燥工序而去除阳极焊料的溶剂，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焊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焊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基活性物质粒子。在一个实施方式中，相对100wt％的上述阳极活性物质，上述单粒子基活性物质粒子为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基活性物质粒子构成。

在本说明书中上述单粒子基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基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，在单粒子基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，在如本实用新型这样使用单粒子基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分，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安全性改善效果下降。

另一方面，本实用新型的包括单粒子及/或类似-单粒子的阳极活性物质的D_min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D_min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，在考虑到电阻及功率特性时，上述阳极活性物质的D_min为3μm以下，2.5μm以下或2μm以下。如果D_min过大，则粒子内的锂离子扩散距离增加，由此导致电阻及功率特性下降。

例如，上述阳极活性物质的D_min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，对容量及功率特性产生不良影响。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D_max为12μm至17μm，优选为12μm至16μm，更优选为12μm至15μm。阳极活性物质的D_max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D_max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D_max过小的情况下，形成过度的压碎工序，因过度的压碎，导致D_min小于1μm，在压延时粒子被破裂，热安全性下降。

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，ParticleSizeDistribution)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)＝(D_max-D_min)/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，功率特性下降。

在本实用新型中，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，导致容量及功率特性下降的问题。因此，在本实用新型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，以转移金属的全部摩尔数为基准，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]

Li_aNi_bCo_cM¹ _dM² _eO₂

在上述化学式1中，M¹为Mn，Al或它们的组合，优选为为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，在进行塑性加工时促进粒子生长或执行提高结晶结构的安全性的作用。

上述a表示锂镍类氧化物内的锂摩尔比，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，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，显示出较高的能源密度，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，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功率特性。

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，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安全性优异。

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，0≤e≤0.1，或0≤e≤0.05。

另一方面，根据需要，本实用新型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，上述阳极活性物质包括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、塑性碳或在铝或不锈钢表面通过碳、镍、钛、银等进行表面处理而使用。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，在本实用新型的一个实施方式中，上述单粒子基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。

在上述单粒子基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，在阳极焊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，并降低阳极焊料的黏度，当阳极焊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。本实用新型为了解决这样的问题而用导电性纳米物质来涂布单粒子基活性物质粒子表面，从而即便在阳极焊料不添加另外的导电材料，也能够体现优异的导电性。

在本实用新型的一个实施方式中，在应用在上述单粒子基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使用导电材料。这样，无需追加使用引起阳极焊料的凝集的导电材料，因此阳极焊料的黏度减小，固态粉含量增大，能够改善电极涂布工序性及电极粘接力。

在本实用新型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基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。

在本实用新型的一个实施方式中，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基活性物质时，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，应用本实用新型的阳极的电池能够改善安全性、初始电阻特性及充放电效率。

在本实用新型的一个实施方式中，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0.1wt％至5wt％。

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安全性下降，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，在本实用新型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，在本实用新型中，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，能源密度减小，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基活性物质粒子；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，如本实用新型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源密度。

另外，如本实用新型这样，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，本实用新型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。

在本实用新型的一个实施方式中，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、凯辰碳黑、槽法碳黑、炉法炭黑、灯黑、夏黑、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乙烯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％。

在本实用新型的具体的一个实施方式中，上述导电材料包括碳纳米管。

在本实用新型的一个实施方式中，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)少的多重壁碳纳米管。在100wt％的导电材料中，包括50wt％以上、70wt％以上、90wt％以上或99wt％以上的上述多重壁碳纳米管。本实用新型的具体的一个实施例中上述导电材料仅由上述多重壁碳纳米管构成。

在本实用新型中，上述多重壁碳纳米管的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。本实用新型中使用的新型CNT(图25)与现有CNT(图26)的扫描电子显微镜图像及物性相比(表1)结果如下。

表1

通过上述SEM图像可知，本实用新型中应用的新型CNT为捆绑型，形成多重壁(multiwall)结构，但与现有CNT相比，BET高，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27至图30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，在阳极焊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焊料内的固态粉含量而降低阳极焊料的黏度，但如果阳极焊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。

本实用新型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基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，由此即便将阳极焊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，本实用新型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的多重壁碳纳米管。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的多重壁碳纳米管。

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，将阳极焊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。

表2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CNT)的情况下的阳极焊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，阳极焊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。

表2

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)、聚偏氟乙烯-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(EPDMrubber)、磺化-EPDM、丁苯橡胶(SBR)、氟化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。

本实用新型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个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个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)、SiO_y(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。

在本实用新型中，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、SiO_y(在此，0<y<2)、Si-C复合体或它们的组合，优选为SiO_y(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、SiO_y(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源密度。

图47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源密度的变化的曲线图。

图47中Low efficiency SiO是指未掺杂SiO，Ultra-High efficiency SiO是指掺杂了Mg/Li的SiO。通过图47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，能源密度越提高。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，能源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全部重量为基准，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。

在本实用新型的一个实施方式中，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。

在本实用新型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，D_min～D_max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)、硬化碳(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，以重量比率，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、塑性加工碳、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、凯辰碳黑、槽法碳黑、炉法炭黑、灯黑、夏黑、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乙烯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)、聚偏氟乙烯-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)、氟化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。

本实用新型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壳类型等在本技术领域中通常使用的任意壳体。

作为本实用新型中使用的电解质，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(methylacetate)、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)等芳香族碳化氢类溶剂、二甲基碳酸酸(dimethylcarbonate，DMC)、碳酸二乙酯(diethylcarbonate，DEC)、碳酸乙甲酯(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、乙基酒精、异丙醇等酒精类溶剂、R-CN(R为C2至C20的直链状、分支状或环结构的碳化氢基，包括双重结合方向环或醚结合)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固有传导率的环形碳酸酯(例如碳酸乙烯酯或丙烯碳酸酯等)和低粘度的线形碳酸酯类化合物(例如碳酸甲乙酯、二甲基碳酸酸或碳酸二乙酯等)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5M，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等这样的卤代碳酸亚烃酯类化合物、吡啶、磷化氢三乙酯、三乙醇胺、环状醚、乙二胺、n-甘醇二甲醚(glyme)、六甲基磷酰三胺、硝基苯衍生物、硫磺、醌亚胺染料、N-置换恶唑烷酮、N，N-置换咪唑烷、乙二醇二烷基醚、铵盐、吡咯、2-乙二醇单甲醚或三氯化铝等，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％。

在本实用新型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小部。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源密度。

近年来，为了体现能源密度并节省费用，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/Pratio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/Pratio为考虑到阴极的面积及每个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个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/Pratio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源密度的原因。对此，本实用新型通过增加阳极活性物质部的区间而改善了能源密度。

图35是示出本实用新型的一个实施例的电极组件的图，图36是示出沿着图35的切割线A-A'而切割的截面的截面图。

参照图35及图36，本实用新型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小部500D，负载减小部500D位于阳极500的第一方向d1的一端部。另外，更具体地，负载减小部500D随着靠近第一方向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逐渐负载量减小的边界部。

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随着靠近阴极无涂层部430所在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随着靠近阳极无涂层部530所在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/Pratio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设置负载减小部500D，以与第一方向d1垂直的方向为基准，在与负载减小部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，在与负载减小部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小部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，以与随着靠近阴极无涂层部430所在的方向而负载量逐渐减小的阴极边界部420B的形状对应的方式具备随着负载减小部500D靠近第一方向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/Pratio，由此能够防止锂的析出。

下面，参照图37至图42，对本实用新型的一个实施例的电极组件的制造方法进行详细说明。

图37及图38是示出根据本实用新型的一个实施例而制造阴极的过程的图。具体地，图37是从上方观察阴极薄片的俯视图，图38是从正面观察图37的阴极薄片的主视图。

参照图37及图38，本实用新型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薄片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而分开涂布区域来使多个阴极活性物质部420沿着第四方向d4分开而设置。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作为以阴极薄片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39是示出本实用新型的一个实施例的阴极的立体图。

参照图37至图39，如在图37及图38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，由阴极薄片400S制造多个如图39所示的这样的阴极400。即，图39的阴极400相当于将图37及图38的阴极薄片400S切开而制造的各种阴极中的一个阴极。在阴极薄片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之间的边界形成有随着靠近阴极无涂层部430所在的方向而负载量减小的阴极边界部420B。

图40及图41是示出根据本实用新型的一个实施例而制造阳极的工序的图。具体地，图40是从上方观察阳极薄片的俯视图，图41是从正面观察图40的阳极薄片的主视图。

参照图40及图41，本实用新型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薄片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分开来配置。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作为用于以阳极薄片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42是示出本实用新型的一个实施例的阳极500的立体图。

参照图40至图42，如图40及图41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，由阳极薄片500S制造出多个如图42所示的这样的阳极500。即，图42的阳极500相当于将图40及图41的阳极薄片500S切开而制造的各种阳极中的一个阳极。在阳极薄片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之间的边界形成有随着靠近阳极无涂层部530所在的方向而负载量减小的阳极边界部520B。

参照图35、图39及图42，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40至图42，在本实用新型的一个实施例的电极组件的制造方法中，阳极薄片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小区域500DA。关于形成负载减小区域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中将负载减小区域500DA切开。切开的负载减小区域500DA在图35及图36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小部500D。

具体地，在形成于阳极薄片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小区域500DA。如图41所示，负载减小区域500DA形成于阳极活性物质部520的中央。另一方面，负载减小区域500DA构成为随着靠近负载减小区域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，随着将负载减小区域500DA的中央部500C切开而设置本实施例的负载减小部500D。

即，在涂布包括阳极活性物质的浆料时形成负载减小区域500DA，通过将负载减小区域500DA的中央部500C切开，从而制造多个形成有负载减小部500D的阳极500。

参照图42，在制造的阳极500的一端部具有负载减小部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35及图36，卷取这样的阳极500而形成凝胶卷结构体300S时，负载减小部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，随着将负载减小区域500DA的中央部500C切开，负载减小部500D随着靠近第一方向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，在与负载减小部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，在与负载减小部500D对应的部分设置阴极边界部420B。

负载减小部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43至图46，对本实用新型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43是示出本实用新型的比较例的电极组件的图。图44是示出沿着图43的切割线B-B'而切割的截面的截面图。

参照图43及图44，本实用新型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45是示出根据本实用新型的比较例而制造阴极700的工序的图。

参照图45，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的方式制造阴极薄片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43及图44，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46是示出根据本实用新型的比较例而制造阳极800的工序的图。

参照图46，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的方式制造阳极薄片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实用新型的比较例的电极组件600。

即，本实用新型的比较例的电极组件600除了负载减小部(500D，参照图36)之外具备与本实施例的电极组件300类似的结构。

参照图43及图44，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，该部分为具备较低的N/Pratio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35及图36，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，特别地设置负载减小部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小部500D，因此在该部分能够保持较高的N/Pratio，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35及图36的A1的区域和图43及图44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小部500D对应的程度，因此与比较例的电极组件600相比，能够在进一步限定的空间中具备更高的能源密度。

本实用新型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；及电池壳，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，上述阳极为本实用新型的阳极，作为阳极活性物质包括平均粒径D₅₀为5μm以下的单粒子基活性物质粒子。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。在本实用新型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小部。

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。

以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，产生功率下降等问题。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，本实用新型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。

本实用新型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。

本实用新型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：例如阳极及阴极分别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实用新型进行详细说明。

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[Ni_0.9Co_0.06Mn_0.03Al_0.01]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焊料。将上述阳极焊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(superC)：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壳之后注入电解液来制造了4680电池。

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[Ni_0.9Co_0.05Mn_0.04Al_0.01]O₂的点之外，通过与实施例1相同的方法来制造了4680电池。

实验例1

对通过实施例1及比较例1而制造的4680电池实施了热箱测试(hot box test)。

具体地，将通过实施例1及比较例1而制造的4680电池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32a及图32b。

图32a是示出通过实施例1而制造的4680电池的热箱测试结果的曲线图，图32b是示出通过比较例1而制造的4680电池的热箱测试结果的曲线图。

通过图32a及图32b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，D_min＝1.78μm，D₅₀＝4.23μm，D_max＝13.1μm，混合有单粒子及类似-单粒子的阳极活性物质(组成：Li[Ni_0.9Co_0.06Mn_0.03Al_0.01]O₂)。图31a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焊料。将上述阳极焊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(SuperC)：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壳之后注入电解液而制造了4680电池。

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，D_min＝1.38μm，D₅₀＝4.69μm，D_max＝18.5μm，混合有单粒子及类似-单粒子的阳极活性物质(组成：Li[Ni_0.9Co_0.06Mn_0.03Al_0.01]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。图31b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[Ni_0.9Co_0.05Mn_0.04Al_0.01]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。

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，D_min＝0.892μm，D₅₀＝3.02μm，D_max＝11μm，混合有单粒子及类似-单粒子的阳极活性物质(组成：Li[Ni_0.9Co_0.06Mn_0.03Al_0.01]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。

图31c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电池实施了热箱测试(hotbox 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3及图32c、图32d。图32c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电池的热箱测试结果的曲线图，图32d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电池的热箱测试结果的曲线图。

表3

参照上述表3、图32c及图32d可知，在应用D_min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D_min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33a示出在实施例2-1中制造的阳极的截面SEM照片，图33b示出在比较例2-1中制造的阳极的截面SEM照片。

通过图33a及图33b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，D_min＝1.78μm，D₅₀＝4.23μm，D_max＝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[Ni_0.9Co_0.06Mn_0.03Al_0.01]O₂)、鳞片状石墨(SFG6L)、导电材料(多重壁碳纳米管)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焊料。将上述阳极焊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，检查出的空隙率为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焊料的点之外，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焊料，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4所示。

表4

通过[表4]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34a所示。

参照图34a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加率的检测

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壳之后注入电解液而制造了4680电池。

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)及电阻增加率(DCIR increase)进行了检测。检测结果如图34b所示。

参照图34b，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加率的变化也小。

以上，通过限定的实施例和附图对本实用新型进行了说明，但本实用新型不限于此，本领域的技术人员可在本实用新型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 (38)

1.一种圆筒形电池，其特征在于，其包括：

电极组件，其具备第一电极极耳及第二电极极耳；

电池外壳，其通过形成于一侧的开放部而收纳上述电极组件，并与上述第一电极极耳电连接；

第一集电板，其包括：支承部，其配置于上述电极组件的一面；至少一个第一极耳结合部，它们从上述支承部延伸而与上述第一电极极耳结合；及至少一个外壳结合部，它们从上述第一极耳结合部的端部延伸而结合到上述电池外壳的内侧面上；

第二集电板，其具备：边缘部，其配置于上述电极组件的一面的相反侧的另一面；第二极耳结合部，其从上述边缘部向内侧延伸并与上述第二电极极耳结合；及端子结合部，其与上述第二极耳结合部分开而配置；

盖板，其以密封上述电池外壳的开放部的方式构成；及

电池端子，其通过与上述端子结合部结合而与上述第二电极极耳电连接。

2.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述电池外壳包括：

卷边部，其形成于与上述开放部相邻的端部并朝向内侧压入，

上述外壳结合部结合到上述卷边部上。

3.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述电池外壳包括：

卷边部，其形成于与上述开放部相邻的端部并朝向内侧压入，

上述外壳结合部包括：

接触部，其结合到上述卷边部上；及

第一连接部，其将上述第一极耳结合部与上述接触部之间连接。

4.根据权利要求3所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述圆筒形电池包括密封垫圈，该密封垫圈位于上述电池外壳与上述盖板之间。

5.根据权利要求4所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述接触部夹在上述卷边部与上述密封垫圈之间而被固定。

6.根据权利要求3所述的圆筒形电池，其特征在于，

在上述卷边部与上述第一集电板的接触部之间形成有焊接部。

7.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述电池外壳包括卷边部，该卷边部形成于与上述开放部相邻的端部并朝向内侧压入，

上述第一极耳结合部和上述外壳结合部的边界区域比上述卷边部的最内侧部更靠内侧而配置。

8.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述圆筒形电池分别具备多个上述第一极耳结合部及上述外壳结合部。

9.根据权利要求3所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述第一连接部具备至少一个弯曲部，该弯曲部转换延伸方向。

10.根据权利要求3所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述接触部形成沿着上述卷边部而延伸的弧状。

11.根据权利要求10所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述第一连接部形成沿着上述接触部而延伸的弧状。

12.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述边缘部形成轮圈状，该轮圈状的中心部是空的。

13.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述第二极耳结合部及上述端子结合部通过上述边缘部而电连接。

14.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述端子结合部位于上述边缘部的内侧空间的中心部。

15.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述第二集电板还包括第二连接部，该第二连接部从上述边缘部向内侧延伸而与上述端子结合部连接。

16.根据权利要求15所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述第二连接部的至少一部分与上述第二极耳结合部相比，其宽度更窄。

17.根据权利要求15所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述第二连接部具备锥形部，该锥形部的宽度从上述边缘部的内侧面沿着靠近上述端子结合部的方向而逐渐变窄。

18.根据权利要求15所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述第二极耳结合部形成为多个。

19.根据权利要求18所述的圆筒形电池，其特征在于，

多个上述第二极耳结合部沿着上述边缘部的延伸方向而彼此以相同的间隔配置。

20.根据权利要求18所述的圆筒形电池，其特征在于，

多个上述第二极耳结合部各自的延伸长度彼此相同。

21.根据权利要求18所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述端子结合部以通过多个上述第二极耳结合部包围的方式配置。

22.根据权利要求18所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述第二连接部位于彼此相邻的一对第二极耳结合部之间，

从上述第二连接部沿着上述边缘部的延伸方向而到达上述一对第二极耳结合部中的任一个第二极耳结合部的距离与从上述第二连接部沿着上述边缘部的延伸方向而到达上述一对第二极耳结合部中的另一个第二极耳结合部的距离相同。

23.根据权利要求18所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述第二连接部形成为多个。

24.根据权利要求23所述的圆筒形电池，其特征在于，

多个第二连接部分别配置在彼此相邻的一对第二极耳结合部之间。

25.根据权利要求23所述的圆筒形电池，其特征在于，

多个上述第二连接部沿着上述边缘部的延伸方向而彼此以相同的间隔配置。

26.根据权利要求15所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述第二连接部具备开槽部，该开槽部以减小上述第二连接部的宽度的方式形成。

27.根据权利要求17所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述第二连接部具备开槽部，该开槽部以减小上述第二连接部的宽度的方式形成，

上述开槽部比上述端子结合部更靠近上述锥形部而配置。

28.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述端子结合部配置在与形成于上述电极组件的卷取中心部的孔对应的位置。

29.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述第二电极极耳朝向封闭部而延伸，该封闭部位于上述电池外壳的上述开放部的相反侧。

30.根据权利要求29所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述第二极耳结合部结合到上述第二电极极耳的端部沿着与上述第二集电板平行的方向弯折而形成的结合面上。

31.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述盖板不与上述电极组件连接而不具备极性。

32.根据权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述电池端子贯通封闭部，该封闭部位于上述电池外壳的上述开放部的相反侧。

33.根据权利要求32所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述圆筒形电池还包括：

绝缘体，其夹在上述封闭部与上述第二集电板之间。

34.根据权利要求33所述的圆筒形电池，其特征在于，

上述电池端子通过上述绝缘体而与上述第二集电板的上述端子结合部结合。

35.根据权利要求1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D_min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D_max为12μm至17μm。

36.根据权利要求35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显示出单高峰的单峰粒度分布，由下述式表示的粒度分布(PSD)为3以下：

粒度分布(PSD)＝(D_max-D_min)/D₅₀。

37.一种电池组，其特征在于，其包括根据第1至36中的任一项所述的圆筒形电池。

38.一种汽车，其特征在于，其包括根据权利要求37所述的电池组。