JP2023549151A - 二次電池とこれを含むバッテリパック、および自動車 - Google Patents

二次電池とこれを含むバッテリパック、および自動車 Download PDF

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Abstract

本明細書は、第１の電極、分離膜および第２の電極が積層されて巻き取られて構成された電極組立体であって、前記第１の電極は、第１の電極集電体および前記第１の電極集電体上に設けられた電極活物質層を含み、前記集電体の巻き取り方向に沿った長辺端部は、前記電極活物質層が設けられない第１の電極の無地部から構成された電極組立体；および前記第１の電極の無地部が露出された前記電極組立体の一端部に設けられた集電板であって、前記電極組立体の巻き芯に対応する中心部；および前記中心部に一端部が連結され、前記電極組立体の外郭方向に延びた２以上の脚を含み、前記中心部は、集電板孔を含む集電板を含む二次電池を提供する。

Description

本発明は、二次電池とこれを含むバッテリパック、および自動車に関する。
本出願は、２０２１年０２月１９日付にて韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０－２０２１－００２２８３２号の出願日の利益を主張し、その内容の全ては本明細書に含まれる。
製品群に応じた適用容易性が高く、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用機器だけでなく、電気的駆動源によって駆動する電気自動車（ＥＶ、Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）またはハイブリッド自動車（ＨＥＶ、Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などに普遍的に応用されている。
このような二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減らすことができるという一次的な利点だけでなく、エネルギーの使用による副産物がまったく発生しないという利点も有するため、環境にやさしい、およびエネルギー効率性の向上のための新しいエネルギー源として注目されている。
現在、広く使用されている二次電池の種類には、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などがある。このような単位二次電池セル、すなわち単位バッテリの動作電圧は約２．５Ｖ～４．５Ｖである。したがって、これより高い出力電圧が求められる場合、複数の電池を直列に接続してバッテリパックを構成することもある。また、バッテリパックに要求される充放電容量に応じて複数のバッテリを並列連結してバッテリパックを構成することもできる。したがって、前記バッテリパックに含まれるバッテリの数および電気的接続形態は、求められる出力電圧および／または充放電容量に応じて様々に設定することができる。
一方、単位二次電池セルの種類として、円筒形、角形およびポーチ型のバッテリが知られている。円筒形バッテリの場合、陽極と陰極との間に絶縁体である分離膜を介してこれを巻き取ってゼリーロール状の電極組立体を形成し、これを電池ハウジングの内部に挿入して電池を構成する。電池ハウジングは、当業界では電池缶と呼ばれる。そして、前記陽極および陰極のそれぞれの無地部には電極タブが接続されてもよく、電極タブは、電極組立体と外部に露出される電極端子との間を電気的に連結する。
ところで、ゼリーロールタイプの電極組立体と外部端子をつなぐ電極タップ構造は、電流の経路（ｃｕｒｒｅｎｔ ｐａｔｈ）が限られており、これによってゼリーロールタイプの電極組立体自体の抵抗が高くなり、新たな電流の経路を具現することが必要となっている。
本明細書は、集電板と電極組立体との電気的な接続時に電流の経路（ｃｕｒｒｅｎｔ ｐａｔｈ）を短く形成することができ、電解液の注液性もまた優れた構造を有する二次電池を提供する。
本明細書の一実施形態は、第１の電極、分離膜および第２の電極が積層されて巻き取られて構成された電極組立体であって、前記第１の電極は、第１の電極集電体および前記第１の電極集電体上に設けられた電極活物質層を含み、前記集電体の巻き取り方向に沿った長辺端部は、前記電極活物質層が設けられない第１の電極の無地部から構成された電極組立体；および前記第１の電極の無地部が露出された前記電極組立体の一端部に設けられた集電板であって、前記電極組立体の巻き芯に対応する中心部；および前記中心部に一端部が連結され、前記電極組立体の外郭方向に延び、前記第１の電極の無地部と電気的に連結された２以上の脚を含み、前記中心部は、集電板孔を含む集電板を含む二次電池を提供する。
本明細書の一実施形態において、前記集電板の２以上の脚は、一の字の形態、十字の形態、または一の字と十字が混合された形態であってもよい。
本明細書の一実施形態において、前記２以上の脚のそれぞれは、前記第１の電極の無地部と溶接されて電気的に連結されるものであってもよい。
本明細書の一実施形態において、前記集電板の厚さは、０．１５ｍｍ以上０．６ｍｍ以下であってもよい。
本明細書の一実施形態において、前記集電板は、前記中心部と電気的に連結された端子連結部をさらに含んでもよい。
本明細書の一実施形態において、前記脚の長さは、前記二次電池の外径１００％を基準として２５％以上～５０％以下であってもよい。
本明細書の一実施形態において、前記脚の幅は、前記二次電池の外径１００％を基準として６％以上～２２％以下であってもよい。
本明細書の一実施形態において、前記集電板の前記第１の電極の無地部に対向する面の面積１００％を基準に、前記集電板と前記第１の電極の無地部が接する面の面積の割合は、１０％以上～９９％以下であってもよい。
前記集電板の前記第１の電極の無地部に対向する面の面積１００％を基準に、前記集電板と前記第１の電極の無地部が接する面の面積の割合の意味は、前記集電板の前記第１の電極の無地部に対向する面で第１の電極の無地部とどれくらいの面積で接するかを％で示すものである。
本明細書の一実施形態において、前記第１の電極の無地部の前記集電板に対向する面の面積１００％を基準に、前記第１の電極の無地部と前記集電板が接する面の面積の割合は、１０％以上～９９％以下であってもよい。
前記第１の電極の無地部の前記集電板に対向する面の面積１００％を基準として、前記第１の電極の無地部と前記集電板が接する面の面積の割合の意味は、前記第１の電極の無地部の前記集電板に対向する面で、集電板とどれくらいの面積で接するかを％で表すものである。
本明細書の一実施形態において、前記集電板は、下記式１で定義される開口率が２０％以上１００％未満であってもよい。
［式１］
開口率（％）
＝１－（集電板が電極組立体の上面と接触する面積）／（電極組立体の外径を直径とする円の面積）
＝（集電板が電極組立体の上面と接触しない面積）／（電極組立体の外径を直径とする円の面積）
本明細書の一実施形態において、前記端子連結部は、前記集電板の中心部方向に１回以上折り曲げられたものであってもよい。
本明細書の一実施形態において、前記端子連結部は、隣接した２つの脚の間に設けられてもよい。
本明細書の一実施形態において、前記端子連結部と前記集電板との連結部分の厚さは、集電板の厚さと同じであってもよい。
本明細書の一実施形態において、前記端子連結部の長さは、２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下であってもよい。
本明細書の一実施形態において、前記端子連結部の幅は、前記二次電池の外径１００％を基準として、８％以上～３５％以下であってもよい。
本明細書の一実施形態において、前記二次電池は、前記電極組立体を収容し開口部を含む電池缶；前記電池缶の開口部を密閉するように構成され、キャッププレートおよび密封ガスケットとを含む密封体をさらに含み、前記端子連結部は、前記キャッププレートに取り付けられた連結プレートと結合してもよい。
本明細書の一実施形態は、上述した二次電池を複数含むバッテリパックを提供する。
本明細書の一実施形態は、上述のバッテリパックを少なくとも１つ含む自動車を提供する。
本明細書の一実施形態による二次電池は、電流経路が短くなるようにすることによって抵抗を低減させ、また電解液が注液できる十分な空間を提供することによって優れた注液性を確保することができる。
本明細書の一実施形態による二次電池に用いられる電極板の構造を示す平面図である。 本明細書の一実施形態による電極組立体の巻き取り工程を示す図である。 図２の電極組立体において無地部の折り曲げ面に集電板が溶接される工程を示す図である。 本明細書の一実施形態による二次電池を長手方向Ｙに切断した断面図である。 本明細書の一実施形態による一の字形態の集電板を例示したものである。 本明細書の一実施形態による十字形態の集電板を例示したものである。 本明細書の一実施形態による一の字と十字が混合された形態の集電板を例示したものである。 本明細書の一実施形態による集電板と電極組立体との結合構造を示す図である。 本明細書の一実施形態による集電板と電極組立体との結合構造を示す図である。 本明細書の一実施形態による集電板と電極組立体との結合構造を示す図である。 本明細書の一実施形態による円筒型二次電池の下部構造を示す部分断面図である。 本明細書の一実施形態による電極構造を例示的に示す平面図である。 本明細書の一実施形態による電極の無地部の分節構造を第１の電極および第２の電極に適用した電極組立体を長手方向Ｙに沿って切断した断面図である。 本明細書の一実施形態によって無地部が折り曲げられた電極組立体を長手方向Ｙに沿って切断した断面図である。 本明細書の一実施形態による二次電池を含むバッテリパックの概略的な構成を示す図である。 本明細書の一実施形態によるバッテリパックを含む自動車の概略的な構成を示す図である。
以下、本明細書についてより詳細に説明する。
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。これに先立って、本明細書および特許請求の範囲で使用される用語または単語は、通常または辞書の意味に限定して解釈されるべきではなく、発明者は、その発明を最も最良の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に即して、本発明の技術的思想に合致する意味と概念で解釈されなければならない。したがって、本明細書に記載された実施例および図面に示された構成は、本発明の最も好ましい一部の実施例に過ぎず、本発明の技術的思想のすべてを代弁するものではないので、本出願時点でこれらを置き換えることのできる様々な均等物と変形例があってもよいことを理解すべきである。
また、発明の理解をしやすくするために、添付の図面は実際の尺度で示されているのではなく、一部の構成要素の寸法が誇張されて示されることもある。また、異なる実施例において同一の構成要素には同一の参照番号を付与されることがある。
本明細書において、「上」とは、一つの層の上に物理的に接して位置することを意味するだけでなく、位置上の上に位置することを意味する。すなわち、ある一つの層の上に位置する層は、その間に他の層があってもよい。
本明細書において、ある部分がある構成要素を「含む」と言う場合、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいことを意味する。
本明細書の一実施形態による二次電池は、第１の電極、分離膜および第２の電極が積層されて巻き取られて構成された電極組立体であって、前記第１の電極は、第１の電極集電体および前記第１の電極集電体上に設けられた電極活物質層を含み、前記集電体の巻き取り方向に沿った長辺端部は、前記電極活物質層が設けられない第１の電極の無地部から構成された電極組立体；および前記第１の電極の無地部が露出された前記電極組立体の一端部に設けられた集電板であって、前記電極組立体の巻き芯に対応する中心部；および前記中心部に一端部が連結され、前記電極組立体の外郭方向に延び、前記第１の電極の無地部と電気的に連結された２以上の脚を含み、前記中心部は、集電板孔を含む集電板を含む。
従来の二次電池は、電極組立体の電極の無地部が分離膜の中に位置して露出されないように管理し、電極組立体と電極端子を連結するための方法として、陽極および陰極それぞれの無地部には電極タブが連結され、電極タブが電極組立体と外部電極端子との間を電気的に連結する構造を有していた。しかし、ゼリーロールタイプの電極組立体と外部電極端子とをつなぐ電極タップ構造は、電流の経路（ｃｕｒｒｅｎｔ ｐａｔｈ）が限定的であり、これによりゼリーロールタイプの電極組立体自体の抵抗が高かった。すなわち、限られた数の電極タップが適用される場合、集電板を通じて流れる電流が電極タップの狭い経路を通って円滑に抜け出せないという問題があった。
本発明の二次電池は、既存の電極の無地部に電極タブが連結された構造および電極の無地部が分離膜の中に位置して露出されないように管理する構造を用いることなく、電流の経路を多様に具現するために、第１の電極の無地部を電極組立体の上面に露出させ、露出された前記第１の電極の無地部の一端部に集電板を備える構造を有する。
このとき、本発明の集電板は、電流の経路として用いることのできる２以上の脚を含むことにより、それぞれの脚と第１の電極の無地部とが当接して電気的に連結される構造を有することになり、電流が第１の電極の無地部から集電板へ移動できる多数の通路を作ることができ、従来の構造より電極組立体にかかる抵抗の大きさを大幅に低減することができる。
図５～図７に示すように、前記脚３０ａは、集電板の中心部から連結される構造を有し、図５～図７に示された脚の形態によって本発明の脚の形態が限定されるのではない。一例として、図８は、４つの脚を含む集電板３０が、第１の電極の無地部が露出された電極組立体の一端部に設けられた構造を示したもので、４つの脚によって第１の電極の無地部１０ａと集電板が当接した部分が多数形成される。
本明細書の一実施形態において、前記集電板３０は、導電性を有する金属材質からなってもよい。
本明細書の一実施形態において、前記集電板３０は、前記第１の電極の無地部１０ａが露出された前記電極組立体の一端部に設けられてもよい。図９は、二次電池を長手方向Ｙに切断したときに、前記集電板３０が第１の電極の無地部１０ａの端部に結合する構造を例示したもので、前記集電板が第１の電極の無地部の端部に結合する構造を有する。
本明細書の一実施形態において、前記集電板３０と第１の電極の無地部１０ａとの結合は、レーザ溶接、スポット溶接または超音波溶接によって行われてもよい。
本明細書の一実施形態において、前記集電板は、前記第１の電極の無地部の端部が集電板と並ぶ方向に１回以上折り曲げられて形成された結合面（折り曲げ面）上に結合されてもよい。前記第１の電極の無地部の折り曲げ方向は、電極組立体の半径方向であってもよい。前記第１の電極の無地部の折り曲げ方向は、例えば、電極組立体の巻取軸に向かう方向であってもよい。
前記第１の電極の無地部がこのように折り曲げられた形態を有する場合、第１の電極の無地部が占める空間が縮小され、エネルギー密度の向上をもたらすことができる。また、前記第１の電極の無地部と集電板の間の結合面積の増加によって、結合力向上および接触抵抗低減の効果をもたらすことができる。図１０に二次電池を長手方向Ｙに切ったとき、前記集電板が前記第１の電極の無地部の端部が集電板と並ぶ方向に折り曲げられて形成された結合面上に結合される構造を例示した。
本明細書の一実施形態において、前記集電板は、前記電極組立体の巻き芯に対応する中心部３０ｅを含む。前記中心部が電極組立体の巻芯に対応するという意味は、図８に示すように、電極組立体の第１の電極の無地部が露出された部分の巻芯を含む中央部分に前記集電板の中心部が位置することを意味し、前記集電板の中心部の大きさが電極組立体の巻芯の大きさと必ず等しいことを意味するものではない。
本明細書の一実施形態において、前記集電板は、中心部に集電板孔３０ｃを含む。
本明細書の一実施形態において、前記集電板孔３０ｃの半径Ｒ１は、前記電極組立体の巻芯の直径１００％を基準として、１００％以上１１０％であってよく、１００％以上１０７％以下であってもよく、１００％以上１０５％以下であってもよい。
前記範囲を満たす場合、前記電極組立体内に投入される電解液の注液性を高めることができる。
本明細書の一実施形態において、前記集電板の厚さは、０．１５ｍｍ以上０．６ｍｍ以下であってもよく、０．１５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であってもよく、０．１７ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であってもよい。
前記範囲を満たす場合、溶接工程性を確保しながらも適切な抵抗を有するようになり、適切な発熱量を有することができる。集電板の厚さが厚すぎるほど、抵抗が低くなり発熱量が少なくなったり溶接工程性が低下したりし、集電板の厚さが薄すぎるほど、抵抗は高くなり、発熱量が多くなるか、溶接工程性は良くなる。
本明細書において、前記脚は、前記集電板の中心部に一端部が連結され、前記電極組立体の外郭方向に延びた部分を意味する。
本明細書の一実施形態において、前記集電板の２以上の脚は、一の字形態、十字形態、または一の字と十字が混合された形態であってもよい。
本明細書の一実施形態において、前記集電板の２以上の脚が成す形態は、一の字形態、十字形態、または一の字と十字が混合された形態であってもよい。
本発明の集電板が前述の形態を有する場合、前記集電板が第１の電極の無地部と溶接される際に、溶接区間が多くなると、応力が分散して溶接時に加わる外力に対する抵抗発生および電気抵抗が低くなることができ、溶接後に集電板が曲がったり、電極組立体と密着せずに浮き上がる現象を防止することができる。
本明細書の一実施形態において、前記脚の厚さは、０．１５ｍｍ以上０．６ｍｍ以下であってもよく、０．１５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であってもよく、０．１７ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であってもよく、前記集電板の厚さと同じであってもよい。
本明細書の一実施形態において、前記脚の長さは、前記二次電池の外径Ｌ１００％を基準として、２５％以上～５０％以下であってもよく、３０％以上４５％以下であってもよく、３０％以上４０％以下であってもよい。前記脚の長さは、脚と集電板の中心部との連結部分から延びる脚の末端部までの長さを意味する。
本明細書において、前記二次電池の外径は、二次電池の電池缶の中央部分、例えば電極組立体と対向する電池缶の外面の間の最大距離を意味する。図４および図８に、点線で二次電池の外径をＬと示している。
本明細書の一実施形態において、前記脚の幅は、前記二次電池の外径１００％を基準として、６％以上～２２％以下であってもよく、８％以上２０％以下であってもよく、１０％以上１５％以下であってもよい。
本明細書の一実施形態において、前記脚の縁は、直線、曲線、または直線と曲線が混合された形態で構成されてもよく、一例として矩形の形態であってもよいが、これに限定されない。
本明細書の一実施形態において、前記脚の幅は同じであってもよい。
本明細書の一実施形態において、前記脚の幅は、脚の末端部方向に行くほど幅が小さくなったり、大きくなったりしてもよい。
本明細書の一実施形態において、前記脚と、隣接した他の一つの脚とが成す角度は、６０°～１８０°であってもよい。
本明細書の一実施形態において、前記脚と、隣接した他の一つの脚とが成す角度は、６０°～１２０°であってもよい。
本明細書の一実施形態において、前記２以上の脚のそれぞれは、前記第１の電極の無地部と溶接される溶接部を含んでもよい。前記溶接部は、集電板において、第１の電極の無地部と溶接によって結合される部分を意味する。
本明細書の一実施形態において、前記２以上の脚のそれぞれは、前記第１の電極の無地部と溶接されて電気的に連結されるものであってもよい。
本発明の脚は、溶接部を含むことで、前記脚の溶接部と前記第１の電極の無地部が接する部分とを溶接して電気的に連結されてもよい。前記溶接は、レーザ溶接、スポット溶接、または超音波溶接で行われてもよい。
本発明の集電板は、前記電極組立体の巻芯に対応する中心部３０ｅから電極組立体の外郭方向に延びた２以上の脚３０を含むことにより、それぞれの脚と第１の電極の無地部とが溶接される構造を有する。
図５～図７は、脚が２つの場合、４つの場合または６つの場合の集電板の形態を例示した図であり、脚内に溶接部３０ｂを表示している。
本明細書の一実施形態において、前記集電板は、２以上の溶接部を含む脚を含み、前記２以上の溶接部のそれぞれの面積は等しく形成されてもよい。すなわち、４つの脚を有する集電板の場合、４つの溶接部が存在し、溶接部のそれぞれの面積は互いに等しくてもよい。
このとき、２つの比較対象が同一であるという言及は、「実質的に同一」であることを意味する。したがって、実質的に同じとは、当技術分野において低いレベルと見なされる偏差、例えば５％以内の偏差を有する場合を含んでもよい。
本明細書の一実施形態において、前記溶接部の面積は、集電板の全面積に対して１０％～５０％であってもよい。溶接部の面積が前記範囲を満たす場合、溶接強度を高めることができ、結合された電極組立体と集電板が優れた耐久性を有することができる。
本明細書の一実施形態において、前記電極組立体の外径を直径とする円の面積に対する前記集電板が前記電極組立体の上面と接触しない面積の割合を集電板３０の開口率と定義してもよい。前記開口率は、次の式で計算することができる。
開口率（％）
＝１－（集電板が電極組立体の上面と接触する面積）／（電極組立体の外径を直径とする円の面積）
＝（集電板が電極組立体の上面と接触しない面積）／（電極組立体の外径を直径とする円の面積）
集電板の開口率は、例えば、約２０％以上１００％未満であってもよく、好ましくは約３０％以上１００％未満であってもよい。図８に示す集電板が電極組立体上に載置されて結合される場合を例として説明すると、前記集電板が前記電極組立体と接触する領域は、中心部と前記中心部に一端部が連結され、前記電極組立体の外郭方向に延長された２つ以上の脚であってもよい。すなわち、前記電極組立体の外径と同じ長さの直径を有する円の面積に対して、前記集電板が前記電極組立体と接触する面積の割合は８０％以下であり、好ましくは７０％以下であってもよい。前記集電板の開口率が前記範囲であると、電解液の含浸が円滑に行われることができる。すなわち、前記集電板が電極組立体の上面と接触しない領域を介して電解液が放射状に広がり、開口空間に移動した後、電極組立体側に滲みこむ。
本明細書の一実施形態において、前記集電板の前記第１の電極の無地部に対向する面の面積１００％を基準に、前記集電板と前記第１の電極の無地部が接する面の面積の割合は、１０％以上、１５％以上、２０％以上、３０％以上、４０％以上、５０％以上、７０％以上、または９０％以上であり、９９％以下、９８％以下、９５％以下、または９３％以下あってもよい。
前記面積の割合を満たす場合、電流が第１の電極の無地部から集電板に移動できる多数の通路を効果的に作ることができ、電極組立体にかかる抵抗の大きさを低減することができる。
本明細書の一実施形態において、前記第１の電極の無地部の前記集電板に対向する面の面積１００％を基準に、前記第１の電極の無地部と前記集電板と接する面の面積の割合は、１０％以上、１５％以上、２０％以上、３０％以上、４０％以上、５０％以上、７０％以上、または９０％以上であり、９９％以下、９８％以下、９５％以下、または９３％以下あってもよい。
前記面積の割合を満たす場合、電流が第１の電極の無地部から集電板に移動できる多数の通路を効果的に作ることができ、電極組立体にかかる抵抗の大きさを低減することができる。
本明細書の一実施形態において、前記電極組立体の第１の電極の無地部は、前記集電板の脚に対応する部分に存在してもよく、前記集電板の脚に対応しない部分には存在しなくてもよい。
本明細書の一実施形態において、前記電極組立体の第１の電極の無地部は、前記集電板と同じ形態で裁断されてもよい。
本明細書の一実施形態において、前記電極組立体の第１の電極の無地部のうち折り曲げられた部分は、前記集電板と同じ形態で裁断されてもよい。
本明細書の一実施形態において、前記電極組立体の第１の電極の無地部のうち折り曲げられた部分は、図５～図７の集電板のように、脚が２つの場合、４つの場合または６つの場合の集電板と同じ形で裁断されてもよい。
本明細書の一実施形態において、前記脚の面積１００％を基準として、前記脚が前記第１の電極の無地部と接する面積の割合は、１０％以上、１５％以上、２０％以上、３０％以上、４０％以上、５０％以上、７０％以上または９０％以上であってもよく、９９％以下、９８％以下、９５％以下、または９３％以下であってもよい。
本明細書の一実施形態において、前記集電板は、中心部から外側に延びた端子連結部４５をさらに含んでもよい。前記端子連結部をさらに含むことにより、本発明の集電板は、電流を集める集電板としての役割だけでなく、電流を電極端子に移動させる電極タブの役割も兼ねている。したがって、二次電池の製造に使用される部品点数を減らすことができるだけでなく、無地部または集電板に別の電極タブを溶接する工程を省略することができ、工程効率を高めることができる。
本明細書の一実施形態において、前記端子連結部は、前記集電板と一体型に作製されたものであってもよい。
本明細書の一実施形態において、前記端子連結部は、前記脚と隣接する脚との間に設けられてもよい。
本明細書の一実施形態において、前記端子連結部と前記集電板との連結部分の厚さは、集電板の厚さと同じであってもよい。
本明細書の一実施形態において、前記端子連結部は、前記集電板の中心部方向に１回以上折り曲げられたものであってもよい。
本明細書の一実施形態において、前記端子連結部は、前記集電板の中心部方向に２回以上折り曲げられたものであってもよい。
前記端子連結部は、前記脚と離間して位置し、後述する密封体のキャッププレートに直接連結されてもよく、前記キャッププレートに取り付けられた連結プレートと結合されてもよい。
本明細書の一実施形態において、前記端子連結部の厚さは、０．１５ｍｍ以上０．６ｍｍ以下であってもよく、０．１５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であってもよく、０．１７ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であってもよく、前記集電板の厚さと同じであってもよい。
本明細書の一実施形態において、前記端子連結部の長さは、２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下であってもよく、２５ｍｍ以上３５ｍｍ以下であってもよい。前記端子連結部の長さは、端子連結部と集電板の中心部との連結部分から延びる端子連結部の末端部までの長さを意味する。
端子連結部は１回以上折り曲げられて後述する連結プレートと結合するため、二次電池の内部にそのためのスペースが必要である。前記長さを満たす場合、端子連結部と後述する連結プレートとの結合に使用される空間を効率的に使用することができ、無駄な空間を最小化することができるため、結果として二次電池の容量を増加させることができる。
本明細書の一実施形態において、前記端子連結部の幅は、前記二次電池の外径Ｌ１００％を基準として、８％以上～３５％以下であってもよく、１０％以上３０％以下であってもよく、１０％以上２５％以下であってもよい。
前記幅を満たす場合、前記端子連結部が１回以上折り曲げられたときに、後述する連結プレートとの結合に使用される空間を効率的に使用しながらも、連結プレートとの結合面積、例えば、電流パスの面積を極大化することができ、急速充電時に生じる内部発熱の問題を改善することができる。
本明細書の一実施形態による電極組立体は、例えばゼリーロール（ｊｅｌｌｙ－ｒｏｌｌ）構造を有してもよい。前記電極組立体は、シート状を有する第１の電極および第２の電極をその間に分離膜を介在させた状態で、少なくとも１回積層して形成された積層体を巻取中心部を基準として巻き取ることにより製造されてもよい。
本明細書の一実施形態において、前記第１の電極は、第１の集電体および前記第１の集電体の一面または両面上に設けられた電極活物質層を含む。電極組立体の巻き取り軸の一端部に設けられた前記第１の集電体の巻き取り方向に沿った長辺端部は、電極活物質層が設けられない第１の電極の無地部が存在する。前記第１の電極の無地部は、電池缶に収容された電極組立体の高さ方向（Ｚ軸に並ぶ方向）の上部に設けられる。すなわち、前記第１の集電体は、長辺端部に電極活物質がコーティングされておらず、分離膜の外部に露出された第１の電極の無地部を含む。
本明細書の一実施形態において、前記第２の電極は、第２の電極集電体および前記第２の電極集電体の一面または両面上に設けられた第２の電極活物質層を含む。前記第２の電極集電体の幅方向（Ｚ軸に並ぶ方向）の他方の端部には、第２の電極活物質層が含まれない第２の電極の無地部が存在する。
前記第２の電極の無地部は、電池缶内に収容された電極組立体の高さ方向（Ｚ軸に並ぶ方向）の下部に設けられる。すなわち、前記第２の電極集電体は、長辺端部に電極活物質層がコーティングされておらず、分離膜の外部に露出された第２の無地部を含み、第２の無地部の少なくとも一部は、それ自体で電極タブとして使用されてもよい。前記第２の無地部は、例えば陰極タブであってもよい。
本明細書の一実施形態において、前記第１の電極は陽極板であり、第２の電極は陰極板であってもよい。
本明細書の一実施形態において、前記第１の電極は陰極板であり、第２の電極は陽極板であってもよい。
すなわち、陽極板と陰極板は、シート状の集電体２０に活物質２１がコーティングされた構造を有し、巻取方向に沿って一側の長辺側に無地部２２を含む。この場合、前記電極組立体１００の外周面上には、電池缶４１との絶縁のために追加の分離膜が設けられてもよい。当技術分野で知られているゼリーロール構造であれば、本発明に制限されることなく適用可能である。
図１は、本明細書の一実施形態による集電体の構造を示し、図２は、本明細書の一実施形態による集電体の巻き取り工程を示し、図３は、本明細書の一実施形態による無地部の折り曲げ面に集電板が溶接される工程を示す。図４は、電極組立体、集電板および密封体を含む二次電池の構造を示したものである。
図１～図３を参照すると、陽極板１０と陰極板１１は、シート状の集電体２０に活物質２１がコーティングされた構造を有し、巻取方向Ｘに沿って一側の長辺側に無地部２２を含む。
電極組立体は、陽極板１０と陰極板１１を、図２に示すように、２枚の分離膜１２と共に順次積層させた後、一方向Ｘに巻き取って作製する。このとき、陽極板１０と陰極板１１の無地部は、互いに反対方向に配置される。巻き取り工程後、陽極板１０の無地部１０ａと陰極板１１の無地部１１ａは、コア側に折り曲げられる。その後には、無地部１０ａ、１１ａに集電板３０、第２の集電板３１をそれぞれ溶接して結合させる。
陽極無地部１０ａと陰極無地部１１ａには別途の電極タブが結合されておらず、集電板３０と第２の集電板３１とが外部の電極端子と接続され、電流パスが電極組立体Ａの巻取軸方向（矢印参照）に沿って大きい断面積で形成されるため、バッテリセルの抵抗を下げることができるという長所がある。抵抗は、電流が流れる通路の断面積に反比例するからである。
本明細書の一実施形態において、陽極板にコーティングされる陽極活物質と陰極板にコーティングされる陰極活物質は、当業界で公知の活物質であれば制限なく使用することができる。
一例において、陽極活物質は一般化学式Ａ［ＡｘＭｙ］Ｏ２＋ｚ（ＡはＬｉ、ＮａおよびＫのうち少なくとも１つ以上の元素を含む；ＭはＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｓｃ、Ｚｒ、Ｒｕ、およびＣｒから選択された少なくとも１つ以上の元素を含む；ｘ≧０、１≦ｘ＋ｙ≦２、－０．１≦ｚ≦２；化学量論的係数ｘ、ｙおよびｚは、化合物が電気的中性を維持するように選択される）で表されるアルカリ金属化合物を含んでもよい。
他の例において、陽極活物質は、米国特許第６，６７７，０８２号明細書、米国特許第６，６８０，１４３号明細書などに開示されたアルカリ金属化合物ｘＬｉＭ１Ｏ２．（１－ｘ）Ｌｉ２Ｍ２Ｏ３（Ｍ１は平均酸化状態３を有する少なくとも１つ以上の元素を含む；Ｍ２は平均酸化状態４を有する少なくとも１つ以上の元素を含む；０≦ｘ≦１）であってもよい。
また他の例において、陽極活物質は、一般化学式ＬｉａＭ１ ｘＦｅ１－ｘＭ２ ｙＰ１－ｙＭ３ ｚＯ４－ｚ（Ｍ１はＴｉ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ａｌ、ＭｇおよびＡｌから選択された少なくとも１つ以上の元素を含む；Ｍ２は、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ａｌ、Ｍｇ、Ａｌ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＶおよびＳから選択された少なくとも１つ以上の元素を含む；Ｍ３は、Ｆを選択的に含むハロゲン族元素を含む；０＜ａ≦２、０≦ｘ≦１、０≦ｙ＜１、０≦ｚ＜１；化学量論的係数ａ、ｘ、ｙ、およびｚは、化合物が電気的中性を維持するように選択される）、またはＬｉ３Ｍ２（ＰＯ４）３［ＭはＴｉ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ａｌ、ＭｇおよびＡｌから選択された少なくとも１つの元素を含む］で表されるリチウム金属ホスフェートであってもよい。
好ましくは、陽極活物質は、一次粒子および／または一次粒子が凝集した二次粒子を含んでもよい。
一例において、陰極活物質は、炭素材、リチウム金属またはリチウム金属化合物、ケイ素またはケイ素化合物、錫または錫化合物などを使用してもよい。電位が２Ｖ未満のＴｉＯ２、ＳｎＯ２のような金属酸化物も陰極活物質として使用可能である。炭素材としては、低結晶炭素および／または高結晶性炭素のいずれも使用されてもよい。
本明細書の一実施形態において、前記分離膜は、多孔性高分子フィルム、例えばエチレン単独重合体、プロピレン単独重合体、エチレン／ブテン共重合体、エチレン／ヘキセン共重合体、エチレン／メタクリレート共重合体などのようなポリオレフィン系高分子から製造した多孔性高分子フィルムを単独で、或いはこれらを積層して使用してもよい。他の例示として、分離膜は、通常の多孔性不織布、例えば高融点のガラス繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維などからなる不織布を使用してもよい。
分離膜の少なくとも一側の表面には、無機物粒子のコーティング層を含んでもよい。また、分離膜自体が無機物粒子のコーティング層からなることも可能である。コーティング層を構成する粒子は、隣接する粒子の間に間隙容量（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ ｖｏｌｕｍｅ）が存在するようにバインダーと結合された構造を有してもよい。
無機物粒子は、誘電率が５以上の無機物からなってもよい。非制限的な例として、前記無機物粒子は、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およびＹ２Ｏ３からなる群から選択された少なくとも１つ以上の物質を含んでもよい。
電解質は、Ａ＋Ｂ－のような構造を有する塩であってもよい。ここで、Ａ＋は、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋のようなアルカリ金属カチオンまたはそれらの組み合わせからなるイオンを含む。そしてＢ－は、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－および（ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２）２Ｎ－からなる群から選択されたいずれか１つ以上のアニオンを含む。
電解質はまた有機溶媒に溶解して使用してもよい。有機溶媒としては、プロピレンカーボネート（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＰＣ）、エチレンカーボネート（ｅｔｈｙｌｅｎｅｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ｄｉｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＤＭＣ）、ジプロピルカーボネート（ｄｉｐｒｏｐｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＤＰＣ）、ジメチルスルホキシド（ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｓｕｌｆｏｘｉｄｅ）、アセトニトリル（ａｃｅｔｏｎｉｔｒｉｌｅ）、ジメトキシエタン（ｄｉｍｅｔｈｏｘｙｅｔｈａｎｅ）、ジエトキシエタン（ｄｉｅｔｈｏｘｙｅｔｈａｎｅ）、テトラヒドロフラン（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ）、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（Ｎ－ｍｅｔｈｙｌ－２－ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ、ＮＭＰ）、エチルメチルカーボネート（ｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＥＴＭ）、ガンマブチロラクトン（γ－ｂｕｔｙｒｏｌａｃｔｏｎｅ）またはそれらの混合物が使用されてもよい。
本明細書の一実施形態において、前記第１の電極および／または第２の電極の無地部は、電極組立体の外周側からコア側に折り曲げられることにより、電極組立体の上部および下部に折り曲げ面を形成してもよい。また、集電板は、第１の電極の無地部が折り曲げられて形成された折り曲げ面に溶接され、第２の集電板は、第２の電極の無地部が折り曲げられて形成された折り曲げ面に溶接されてもよい。
前記第１の電極および／または第２の電極の無地部が折り曲げられるときに生じる応力を緩和するために、第１の電極および／または第２の電極は、異なる構造を有してもよい。図１２は、本発明の一実施形態による電極９０の構造を例示的に示した平面図である。
図１２を参照すると、電極９０は、シート状の集電体９１と、集電体９１の少なくとも一面に形成された活物質層９２と、集電体９１の長辺端部に活物質がコーティングされていない無地部９３を含む。
前記無地部９３は、ノッチ加工された複数の分節片９３ａを含んでもよい。複数の分節片９３ａは、複数のグループを成し、各グループに属する分節片９３ａは、高さ（Ｙ方向の長さ）および／または幅（Ｘ方向の長さ）および／または離隔ピッチが等しくてもよい。各グループに属する分節片９３ａの数は、図示されたものより増加または減少してもよい。分節片９３ａは台形であってもよく、四角形、平行四辺形、半円形、または半楕円形に変形されてもよい。好ましくは、分節片９３ａの高さは、コア側から外周側にいくほど段階的に増加してもよい。また、コア側と隣接したコア側無地部９３'は分節片９３ａを含まなくてもよく、コア側無地部９３'の高さは他の無地部の領域より小さくてもよい。
本明細書の一実施形態において、前記電極９０は、活物質層９２と無地部９３との間の境界を覆う絶縁コーティング層９４を含んでもよい。絶縁コーティング層９４は、絶縁性のある高分子樹脂を含み、さらに無機物フィラーを選択的に含んでもよい。絶縁コーティング層９４は、活物質層９２の端部が分離膜を介して対向している反対極性の活物質層と接触することを防止し、分節片９３ａの折り曲げを構造的に支持する役割をする。このために、電極９０が電極組立体に巻き取られたとき、絶縁コーティング層９４は、少なくとも一部が分離膜から外部に露出されることが好ましい。
図１３は、本明細書の一実施形態による電極９０の無地部の分節構造を第１の電極および第２の電極に適用した電極組立体Ａを長手方向Ｙに沿って切断した断面図である。
図１３を参照すると、下部に突出した無地部７２は、第１の電極から延びたものであり、上部に突出した無地部７３は、第２の電極から延びたものである。前記無地部７２、７３の高さが変化するパターンは概略的に示した。すなわち、断面が切られる位置に応じて無地部７２、７３の高さは不規則に変化し得る。一例としては、台形の分節片９３ａのサイドの部分が切り取られると、断面における無地部の高さは、分節片９３ａの高さより低くなる。したがって、電極組立体Ａの断面を示した図に図示された無地部７２、７３の高さは、各巻き取りパターンに含まれた無地部の高さの平均に対応すると理解すべきである。
前記無地部７２、７３は、図１４に図示されたように、電極組立体Ａの外周側からコア側に折り曲げられてもよい。図１３において、折り曲げられる部分１０１は、点線のボックスで示されている。無地部７２、７３が折り曲げられるとき、半径方向に隣接している分節片が複数重なり合って電極組立体Ａの上部と下部に折曲面１０２が形成される。このとき、コア側の無地部（図８の９３'）は、高さが低くて折り曲げられず、最も奥側から折り曲げられる分節片の高さｈは、分節片の構造のないコア側の無地部９３'によって形成された巻き取り領域の半径方向の長さｒと等しいか、それより小さい。したがって、電極組立体Ａのコアにある空洞８０が折り曲げられた分節片によって閉鎖されない。空洞８０が閉鎖されないと、電解質注液工程に困難がなく、電解液注液効率が向上する。
本明細書の一実施形態において、前記二次電池は、前記電極組立体を収容し開口部を含む電池缶；前記電池缶の開口部を密閉するように構成され、キャッププレートおよび密封ガスケットを含む密封体をさらに含み、前記端子連結部は、前記連結プレートと結合されてもよい。
図４は、二次電池を（Ｙ）方向に切断した断面図であり、図４に示すように、前記キャッププレートは、電池キャップの内側に挿入され、一部は凸部分を有し、前記凸部分のうち一面は電池缶の外側に露出され、前記キャッププレートの内面、例えば電極組立体に向かう面のうち、前記凸部分の内面を除いた面に前記連結プレートが取り付けられる。
前記電池缶の内面集電板３０の端子連結部と連結プレート４２ｃとが連結されてもよい。
前記電池缶４１は、導電性金属材質からなるが、これに限定されるものではない。
図４に示すように、前記密封体４２は、キャッププレート４２ａ、密封ガスケット４２ｂおよび連結プレート４２ｃを含む。密封ガスケット４２ｂは、キャッププレート４２ａの縁を包み込み、クリンピング部４３によって固定される。また、電極組立体Ａは、上下流動を防止するためにビーディング部４４によって電池缶４１内に固定される。
前記ビーディング部４４は、電池缶４１の幅と対応するサイズを有する電極組立体Ａが電池缶４１の上端開口部から抜け出ないようにし、キャッププレート４２ａが載置する支持部として機能することができる。図４を参照すると、前記ビーディング部４４は、電池缶の凹んでいる部分を意味する。
前記クリンピング部４３は、ビーディング部４４の上部に形成される。前記クリンピング部４３は、ビーディング部４４上に配置されるキャッププレート４２ａの外周面、そしてキャッププレート４２ａの上面の一部を包み込むように延長および折り曲げられた形状を有する。
本明細書の二次電池において、陽極端子は、密封体４２のキャッププレート４２ａであり、陰極端子は、電池缶４１である。陽極板１０の無地部１０ａに結合された集電板３０は、端子連結部を介してキャッププレート４２ａに取り付けられた連結プレート４２ｃに電気的に連結される。また、陰極板１１の無地部１１ａに結合された集電板３１は、電池缶４１の底部に電気的に連結される。
本明細書の一実施形態において、前記インシュレータ４６は、電極組立体Ａの上端とビーディング部４４との間または電極組立体Ａの上部に結合された集電板３０とビーディング部４４との間に配置され、端子連結部４５と電池缶４１との接触、または集電板３０と電池缶４１との接触を防止する。前記インシュレータ４６は、端子連結部４５が引き出されることのできるインシュレータホール４７を備える。前記端子連結部は、インシュレータホール４７を介して上方に引き出され、連結プレート４２ｃの下面またはキャッププレート４２ａの下面に結合される。
本明細書において、前記キャッププレート４２ａは、アルミニウム、スチール、ニッケルなどの導電性金属材質からなってもよい。また、密封ガスケット４２ｂは、絶縁性および弾性のあるポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリフッ化エチレンなどから構成されてもよい。しかし、本発明がキャッププレート４２ａと密封ガスケット４２ｂの素材によって限定されるものではない。
本明細書の一実施形態において、前記電池缶４１は、その下面に形成されたベント部４１ａをさらに備えてもよい。前記ベント部４１ａは、電池缶４１の下面のうち周辺領域と比較してより薄い厚さを有する領域に相当する。前記ベント部４１ａは、周辺領域と比較して構造的に脆弱である。したがって、前記二次電池に異常が発生して内部圧力が一定レベル以上に上昇すると、ベント部４１ａが破断して電池缶４１の内部に生成されたガスが排出される。
本明細書の一実施形態において、前記二次電池は、第２の電極の無地部１１ａと溶接される第２の集電板３１をさらに含んでもよい。前記第２の集電板３１は、アルミニウム、スチール、ニッケルなどの導電性金属材質からなる。
前記第２の集電板は、前記電池缶の内側の底面上の溶接にて結合されてもよい。すなわち、図１１と同様に、前記第２の集電板の一面は前記第２の電極の無地部と溶接され、他面は電池缶と溶接されてもよい。前記第２の集電板の形状は、上述した集電板の形状と同じであってもよいが、追加の電極タブを備えることなく、当業界で通常用いられるものであれば形状に制限されない。
本明細書の一実施形態において、二次電池は、フォームファクタの比（円筒形バッテリの直径を高さで割った値、すなわち高さＨに対する直径Φの比で定義される）が０．４より大きい円筒形二次電池であってもよい。ここで、フォームファクタとは、円筒型二次電池の直径および高さを示す値を意味する。
従来には、フォームファクタの比が約０．４以下のバッテリが用いられていた。すなわち、従来には、例えば１８６５０セル、２１７００セルなどが用いられていた。１８６５０セルの場合、その直径が約１８ｍｍであり、その高さは約６５ｍｍであり、フォームファクタの比は約０．２７７である。２１７００セルの場合、その直径が約２１ｍｍであり、その高さは約７０ｍｍであり、フォームファクタの比は約０．３００である。
本明細書の一実施形態による円筒形二次電池は、４６１１０セル、４８７５０セル、４８１１０セル、４８８００セル、４６８００セルであってもよい。フォームファクタを表す数値において、前の２つの数字はセルの直径を表し、その次の２つの数字はセルの高さを表し、最後の数字０はセルの断面が円形であることを示す。
本明細書の一実施形態による二次電池は、円柱状のセルであって、その直径が４６ｍｍであり、その高さは１１０ｍｍであり、フォームファクタの比は０．４１８である円筒形二次電池であってもよい。
本明細書の一実施形態による二次電池は、円柱状のセルであって、その直径が４８ｍｍであり、その高さは７５ｍｍであり、フォームファクタの比は０．６４０である円筒形二次電池であってもよい。
本明細書の一実施形態による二次電池は、円柱状のセルであって、その直径が４８ｍｍであり、その高さは１１０ｍｍであり、フォームファクタの比は０．４１８である円筒形二次電池であってもよい。
本明細書の一実施形態による二次電池は、円柱状のセルであって、その直径が４８ｍｍであり、その高さは８０ｍｍであり、フォームファクタの比は０．６００の円筒形二次電池であってもよい。
本明細書の一実施形態による二次電池は、円柱状のセルであって、その直径が４６ｍｍであり、その高さは８０ｍｍであり、フォームファクタの比は０．５７５の円筒形二次電池であってもよい。
本明細書の一実施形態による二次電池は、バッテリパックを製造するために使用されてもよい。図１５は、本発明の実施形態によるバッテリパックの構成を概略的に示した図である。
図１５を参照すると、本発明の実施例によるバッテリパック２００は、二次電池セル２０１が電気的に連結された集合体およびそれを収容するパックハウジング２０２を含む。円筒型二次電池セル２０１は、上述した実施例によるバッテリセルである。図面では、図示の便宜上、円筒型バッテリセル２０１を電気的に連結するためのバスバー、冷却ユニット、外部端子などの部品の図示は省略している。
前記バッテリパック２００は、自動車に搭載されてもよい。自動車は、一例として、電気自動車、ハイブリッド自動車、またはプラグインハイブリッド自動車であってもよい。自動車は、四輪自動車または二輪自動車を含む。図１６は、図１５のバッテリパック２００を含む自動車を説明するための図である。
図１６を参照すると、本明細書の一実施形態による自動車Ｖは、本明細書の一実施形態によるバッテリパック２００を含む。自動車Ｖは、本発明の一実施例によるバッテリパック２００から電力が供給されて動作する。
以上、本発明が限定された実施形態と図面に基づいて説明されたが、本発明がこれによって限定されるものではなく、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者によって本発明の技術思想と以下に記載される特許請求の範囲の均等範囲内で様々な修正および変形が可能であることは勿論である。
Ａ ・・・電極組立体
１０ ・・・陽極板
１１ ・・・陰極板
１０ａ ・・・第１の電極の無地部
１１ａ ・・・第２の電極の無地部
１２ ・・・分離膜
２０、９１ ・・・集電体
２１、９２ ・・・活物質
２２、９３ ・・・無地部
３０ ・・・集電板
３０ａ ・・・脚
３０ｂ ・・・溶接部
３０ｃ ・・・集電板孔
Ｒ１ ・・・集電板孔の半径
３１ ・・・第２の集電板
４０ ・・・二次電池
４１ ・・・電池缶
４１ａ ・・・ベント部
４２ ・・・密封体
４２ａ ・・・キャッププレート
４２ｂ ・・・密封ガスケット
４２ｃ ・・・連結プレート
４３ ・・・クリンピング部
４４ ・・・ビーディング部
４５ ・・・端子連結部
４６ ・・・インシュレータ
４７ ・・・インシュレータホール
７２ ・・・下部に突出した無地部
７３ ・・・上部に突出した無地部
８０ ・・・空洞
９０ ・・・電極
９３ａ ・・・分節片
９３' ・・・コア側無地部
９４ ・・・絶縁コーティング層
１０１ ・・・折り曲げられる部分
１０２ ・・・折り曲げ面
２００ ・・・バッテリパック
２０１ ・・・円筒形二次電池
２０２ ・・・パックハウジング
Ｖ ・・・自動車
Ｌ ・・・二次電池の外径

Claims (18)

  1. 第１の電極、分離膜および第２の電極が積層されて巻き取られて構成された電極組立体であって、前記第１の電極は、第１の電極集電体および前記第１の電極集電体上に設けられた電極活物質層を含み、前記第１の電極集電体の巻き取り方向に沿った長辺端部は、前記電極活物質層が設けられない第１の電極の無地部から構成された電極組立体；および
    前記第１の電極の無地部が露出された前記電極組立体の一端部に設けられた集電板であって、前記電極組立体の巻き芯に対応する中心部；および前記中心部に一端部が連結され、前記電極組立体の外郭方向に延び、前記第１の電極の無地部と電気的に連結された２以上の脚を含み、前記中心部は、集電板孔を含む集電板；
    を含む二次電池。
  2. 前記集電板の２以上の脚は、一の字形、十字形、または一の字と十字が混合された形態である、請求項１に記載の二次電池。
  3. 前記２以上の脚のそれぞれは、前記第１の電極の無地部と溶接されて電気的に連結される、請求項１または２に記載の二次電池。
  4. 前記集電板の厚さは、０．１５ｍｍ以上０．６ｍｍ以下である、請求項１から３のいずれか一項に記載の二次電池。
  5. 前記集電板は、前記中心部と電気的に連結された端子連結部をさらに含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の二次電池。
  6. 前記脚の長さは、前記二次電池の外径１００％を基準として、２５％以上～５０％以下である、請求項１から５のいずれか一項に記載の二次電池。
  7. 前記脚の幅は、前記二次電池の外径１００％を基準として、６％以上～２２％以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の二次電池。
  8. 前記集電板の前記第１の電極の無地部に対向する面の面積１００％を基準に、前記集電板と前記第１の電極の無地部が接する面の面積の割合は、１０％以上～９９％以下である、請求項１から７のいずれか一項に記載の二次電池。
  9. 前記第１の電極の無地部の前記集電板に対向する面の面積１００％を基準に、前記第１の電極の無地部と前記集電板が接する面の面積の割合は、１０％以上～９９％以下である、請求項１から７のいずれか一項に記載の二次電池。
  10. 前記集電板は、下記式１で定義される開口率が２０％以上１００％未満である、請求項１から９のいずれか一項に記載の二次電池：
    ［式１］
    開口率（％）
    ＝１－（集電板が電極組立体の上面と接触する面積）／（電極組立体の外径を直径とする円の面積）
    ＝（集電板が電極組立体の上面と接触しない面積）／（電極組立体の外径を直径とする円の面積）。
  11. 前記端子連結部は、前記集電板の中心部方向に１回以上折り曲げられたものである、請求項５に記載の二次電池。
  12. 前記端子連結部は、隣接した２つの脚の間に設けられたものである、請求項５または１１に記載の二次電池。
  13. 前記端子連結部と前記集電板との連結部分の厚さは、集電板の厚さと同じである、請求項５、１１および１２のいずれか一項に記載の二次電池。
  14. 前記端子連結部の長さは、２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下である、請求項５、および１１から１３のいずれか一項に記載の二次電池。
  15. 前記端子連結部の幅は、前記二次電池の外径１００％を基準として、８％以上～３５％以下である、請求項５、および１１から１４のいずれか一項に記載の二次電池。
  16. 前記二次電池は、前記電極組立体を収容し、開口部を含む電池缶；前記電池缶の開口部を密閉するように構成され、キャッププレートおよび密封ガスケットを含む密封体をさらに含み、
    前記端子連結部は、前記キャッププレートに直接連結されるか、前記キャッププレートに取り付けられた連結プレートと結合される、請求項５、および１１から１５のいずれか一項に記載の二次電池。
  17. 請求項１から１６のいずれか一項に記載の二次電池を複数備えるバッテリパック。
  18. 請求項１７に記載のバッテリパックを少なくとも１つ含む自動車。
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