JP2023550338A - 電極組立体、バッテリー、それを含むバッテリーパック及び自動車 - Google Patents

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コン、ジン－ハク
リー、スーン－オ
チョイ、キュ－ヒュン
キム、ド－ギュン
チョイ、ス－ジ
ホワンボ、クァン－ス
ミン、ゲオン－ウー
ジョ、ミン－キ
リム、ジェ－ウォン
キム、ハク－キュン
リー、ジェ－ジュン
ジュン、ジ－ミン
キム、ジェ－ウーン
パク、ジョン－シク
チョエ、ユ－スン
リー、ビョウン－グ
リュ、ドゥク－ヒュン
リー、クァン－ヒー
リー、ジェ－ウン
カン、ボ－ヒュン
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Abstract

本発明は、電極組立体、バッテリー、それを含むバッテリーパック及び自動車を開示する。電極組立体は、第１電極と第２電極とこれらの間に介在された分離膜とが一つの軸を中心に巻き取られてコア及び外周面を定義する電極組立体であって、前記第１電極は、長辺端部に前記電極組立体の巻取軸方向に沿って前記分離膜の外部に露出した無地部を含み、前記無地部の一部は前記電極組立体の半径方向に折り曲げられて折曲表面領域を形成し、前記折曲表面領域の一部領域は、前記電極組立体の巻取軸方向で前記無地部の積層数が１０以上である。

Description

本発明は、電極組立体、バッテリー、それを含むバッテリーパック及び自動車に関する。
本出願は、２０２１年１月１９日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０００７２７８号、２０２１年２月１９日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００２２８９７号、２０２１年２月１９日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００２２８９４号、２０２１年２月１９日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００２２８９１号、２０２１年２月１９日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００２２８８１号、２０２１年２月２３日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００２４４２４号、２０２１年３月８日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００３０３００号、２０２１年３月８日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００３０２９１号、２０２１年４月９日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００４６７９８号、２０２１年５月４日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００５８１８３号、２０２１年６月１４日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００７７０４６号、２０２１年６月２８日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００８４３２６号、２０２１年１０月１日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１３１２２５号、２０２１年１０月１日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１３１２１５号、２０２１年１０月１日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１３１２０５号、２０２１年１０月１日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１３１２０８号、２０２１年１０月１日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１３１２０７号、２０２１年１０月１４日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１３７００１号、２０２１年１０月１５日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１３７８５６号、２０２１年１０月２２日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１４２１９６号、２０２１年１１月９日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１５３４７２号、２０２１年１１月１９日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１６０８２３号、２０２１年１１月２４日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１６３８０９号、２０２１年１１月２６日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１６５８６６号、２０２１年１２月３日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１７２４４６号、２０２１年１２月１０日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１７７０９１号、２０２１年１２月３１日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１９４５９３号、２０２１年１２月３１日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１９４６１０号、２０２１年１２月３１日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１９４５７２号、２０２１年１２月３１日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１９４６１２号、２０２１年１２月３１日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１９４６１１号、２０２２年１月５日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２２－０００１８０２号に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
製品群毎の適用性が高く、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）などに普遍的に適用されている。
このような二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減少させるという一次的な長所だけでなく、エネルギーの使用による副産物が全く発生しないという点で環境にやさしく、エネルギー効率向上のための新たなエネルギー源として注目されている。
現在、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の二次電池が広く使用されている。このような単位二次電池、すなわち、単位バッテリーの作動電圧は約２．５Ｖ～４．５Ｖである。したがって、これよりも高い出力電圧が求められる場合、複数のバッテリーを直列に接続してバッテリーパックを構成する。また、バッテリーパックに求められる充放電容量に合わせて、複数のバッテリーを並列に接続してバッテリーパックを構成することもある。したがって、前記バッテリーパックに含まれるバッテリーの個数及び電気的接続形態は、求められる出力電圧及び／または充放電容量によって多様に設定され得る。
一方、単位二次電池の種類としては、円筒形、角形及びパウチ型バッテリーが知られている。円筒形バッテリーの場合、正極と負極との間に絶縁体である分離膜を介在し、これを巻き取ってゼリーロール（ｊｅｌｌｙ－ｒｏｌｌ）型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。そして、前記正極及び負極のそれぞれの無地部にはストリップ状の電極タブが連結され、電極タブは電極組立体と外部に露出する電極端子との間を電気的に接続させる。参考までに、正極端子は電池ハウジングの開放口を密封する密封体のキャップであり、負極端子は電池ハウジングである。しかし、このような構造を有する従来の円筒形バッテリーによれば、正極無地部及び／または負極無地部と結合されるストリップ状の電極タブに電流が集中されるため、抵抗が大きくて発熱が多く、集電効率が良くないという問題がある。
１８６５（直径：１８ｍｍ、高さ：６５ｍｍ）や２１７０（直径：２１ｍｍ、高さ：７０ｍｍ）のフォームファクタを有する小型円筒形バッテリーにおいては、抵抗と発熱が大した問題にならない。しかし、円筒形バッテリーを電気自動車に適用するためフォームファクタを増加させる場合、急速充電過程で電極タブの周辺で多量の熱が発生しながら円筒形バッテリーが発火する問題が発生し得る。
このような問題を解決するため、ゼリーロール型の電極組立体の上端及び下端にそれぞれ正極無地部及び負極無地部が位置するように設計し、このような無地部に集電体を溶接して集電効率が改善された構造を有する円筒形バッテリー（いわゆる、タブレス（ｔａｂ－ｌｅｓｓ）円筒形バッテリー）が提示されている。
図１～図３は、タブレス円筒形バッテリーの製造過程を示した図である。図１は電極の構造を示し、図２は電極の巻取工程を示し、図３は無地部の折曲表面領域に集電体が溶接される工程を示している。
図１～図３を参照すると、正極１０及び負極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に沿って一方の長辺側に無地部２２を含む。
電極組立体Ａは、正極１０と負極１１とを、図２に示されたように２枚の分離膜１２と一緒に順次に積層させた後、一方向（Ｘ軸方向）に巻き取って製作する。このとき、正極１０の無地部と負極１１の無地部とは反対方向に配置される。正極１０及び負極１１の位置は図示と反対に変更され得る。
巻取工程の後、正極１０の無地部１０ａ及び負極１１の無地部１１ａはコア側に折り曲げられて折曲表面領域を形成する。その後、無地部１０ａ、１１ａに集電体３０、３１をそれぞれ溶接して結合させる。
正極無地部１０ａ及び負極無地部１１ａには、別途の電極タブが結合されておらず、集電体３０、３１が外部の電極端子と連結され、電流経路が電極組立体Ａの巻取軸方向（矢印を参照）に沿って大きい断面積で形成されるため、バッテリーの抵抗を低減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ためである。
タブレス円筒形バッテリーにおいて、無地部１０ａ、１１ａと集電体３０、３１との溶接特性を向上させるためには、無地部１０ａ、１１ａの溶接地点に強い圧力を加えて最大限に扁平に無地部１０ａ、１１ａを折り曲げなければならない。
無地部１０ａ、１１ｂの折曲時に、電極組立体Ａのコアに隣接した無地部３２が折り曲げられながら電極組立体Ａのコアにある空洞３３を全部または相当部分を閉塞する。この場合、電解液注液工程で問題が生じる。すなわち、電極組立体Ａのコアにある空洞３３は電解液が注入される通路として使用される。しかし、該通路が閉塞されれば、電解液を注入し難い。また、電解液注入器が空洞３３に挿入される過程でコア付近において折り曲げられた無地部３２と干渉を起こし、無地部３２が破れる問題が生じ得る。
また、集電体３０、３１が溶接される無地部１０ａ、１１ａの折曲部位は多重に重なっており、空いた空間（間隙）が存在してはならない。それによって、十分な溶接強度が得られ、レーザー溶接などの最新技術を使用する際にも、レーザーが電極組立体Ａの内部に浸透して分離膜や活物質を溶融させる問題を防止することができる。
無地部１０ａ、１１ａが同じ積層数で重なるためには、それぞれの巻回ターンの位置を基準にして該当位置の無地部１０ａ、１１ａがコア側に折り曲げられながら、その内側の巻回ターンで折り曲げられた無地部の上面を覆わなければならない。また、巻回ターン間の間隔をｄとし、各巻回ターンの無地部１０ａ、１１ａの折曲長さをｅとするとき、折曲長さｅはｄ×ｎ（ｎは２以上の自然数）以上の長さを持たなければならない。そうでないと、無地部１０ａ、１１ａが同数で多重に重なる領域が生じない。また、無地部１０ａ、１１ａが同数で重なる領域を電極組立体の半径方向で十分に形成するためには、無地部１０ａ、１１ａの長さが十分に長くなければならない。しかし、小型円筒形バッテリーに含まれている電極組立体は半径が小さいため、無地部１０ａ、１１ａの折曲長さを十分に長く設計する概念に想到する動機付けがない。
本発明は、上記のような従来技術の背景下で創案されたものであって、電極組立体の両端に露出した無地部を折り曲げるとき、電極組立体の半径方向で無地部が１０枚以上重なる領域を十分に確保することで、集電体の溶接時に分離膜や活物質層の損傷を防止できる無地部折曲構造を有する電極組立体を提供することを目的とする。
また、本発明は、無地部が折り曲げられても電解液注入通路が閉塞されない電極組立体を提供することを他の目的とする。
また、本発明は、エネルギー密度が向上して抵抗が減少した電極組立体を提供することをさらに他の目的とする。
また、本発明は、改善された構造の電極組立体を含むバッテリー、それを含むバッテリーパック、及びバッテリーパックを含む自動車を提供することをさらに他の目的とする。
本発明が解決しようとする技術的課題は上述した課題に制限されず、他の課題は下記の発明の説明から通常の技術者に明らかに理解できるであろう。
上記の課題を達成するため、本発明の一態様による電極組立体は、第１電極と第２電極とこれらの間に介在された分離膜とが軸を中心に巻き取られてコア及び外周面を定義した電極組立体であって、前記第１電極は、長辺端部に前記電極組立体の巻取軸方向に沿って前記分離膜の外部に露出した無地部を含み、前記無地部の一部は、前記電極組立体の半径方向に折り曲げられることで前記無地部の重畳層を含む折曲表面領域を形成し、前記折曲表面領域の一部領域は、前記電極組立体の巻取軸方向で前記無地部の積層数が１０以上である。
一形態において、前記第１電極の総巻回ターン数をｎ１と定義し、ｋ番目巻回ターン位置における巻回ターンインデックスｋ（１～ｎ１の自然数）を総巻回ターン数ｎ１で除した値を巻回ターンインデックスｋに対する相対半径位置Ｒ１，ｋと定義すれば、無地部の積層数が１０以上であるとの条件を満たすＲ１，ｋの半径方向区間の長さの比率が、無地部が折り曲げられた相対半径位置区間に対して少なくとも３０％であり得る。
望ましくは、無地部の積層数が１０以上であるとの条件を満たすＲ１，ｋの半径方向区間長さの比率が、無地部が折り曲げられた相対半径位置区間に対して３０％～８５％であり得る。
他の形態において、前記第２電極は、長辺端部に前記電極組立体の巻取軸方向に沿って前記分離膜の外部に露出した無地部を含み、前記無地部の一部は、前記電極組立体の半径方向に折り曲げられることで前記無地部の重畳層を含む折曲表面領域を形成し、前記折曲表面領域の一部領域は、前記電極組立体の巻取軸方向で前記無地部の積層数が１０以上であり得る。
さらに他の形態において、前記第２電極の総巻回ターン数をｎ２と定義し、ｋ番目巻回ターン位置における巻回ターンインデックスｋ（１～ｎ２の自然数）を総巻回ターン数ｎ２で除した値を巻回ターンインデックスｋに対する相対半径位置Ｒ２，ｋと定義すれば、無地部の積層数が１０以上であるとの条件を満たすＲ２，ｋの半径方向区間の長さの比率が、前記無地部が折り曲げられた相対半径位置区間に対して少なくとも３０％であり得る。
望ましくは、無地部の積層数が１０以上であるとの条件を満たすＲ２，ｋの半径方向区間の長さの比率が、前記無地部が折り曲げられた相対半径位置区間に対して３０％～８５％であり得る。
さらに他の形態において、前記第１電極の巻回構造において、相対半径位置Ｒ１，１から予め設定された第１相対半径位置Ｒ１，ｋ＊までの区間の無地部の高さが、巻回ターン数ｋ＊＋１の相対半径位置Ｒ１，ｋ＊＋１から相対半径位置１までの区間の無地部の高さよりも低くなり得る。
さらに他の形態において、前記第１電極の巻回構造において、一番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ１，１から予め設定されたｋ＊番目巻回ターンの第１相対半径位置Ｒ１，ｋ＊までの区間の無地部の高さは、折り曲げられた無地部が重なって形成する前記折曲表面領域よりも低くなり得る。
さらに他の形態において、前記第１電極の巻回構造において、一番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ１，１からｋ＊番目巻回ターンの第１相対半径位置Ｒ１，ｋ＊までの区間の無地部は、電極組立体のコアに向かって折り曲げられなくてもよい。
さらに他の形態において、第２電極の巻回構造において、一番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ２，１から予め設定されたｋ＊番目巻回ターンの第１相対半径位置Ｒ２，ｋ＊までの区間の無地部の高さが、ｋ＊＋１番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ２，ｋ＊＋１から相対半径位置１までの区間の無地部の高さよりも低くなり得る。
さらに他の形態において、一番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ２，１から予め設定されたｋ＊番目巻回ターンの第１相対半径位置Ｒ２，ｋ＊までの区間の無地部の高さは、折り曲げられた無地部が重なって形成する折曲表面領域よりも低くなり得る。
さらに他の形態において、一番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ２，１から予め設定されたｋ＊番目巻回ターンの第１相対半径位置Ｒ２，ｋ＊までの区間の無地部は、電極組立体のコアに向かって折り曲げられなくてもよい。
望ましくは、前記第１電極の無地部または前記第２電極の無地部は、独立的に折曲可能な複数の分切片に分割され得る。
望ましくは、複数の分切片のそれぞれは、折曲線の上部領域が折曲線を底辺にする幾何学的な図形の形態を有し、前記幾何学的な図形は、一つ以上の直線、一つ以上の曲線、またはこれらの組み合わせが連結されたものであり得る。
一形態において、前記幾何学的な図形は、底辺から上部に向かって幅が段階的にまたは連続的に減少し得る。
他の形態において、前記幾何学的な図形の底辺と該底辺と交わる側辺とがなす下部内角は６０°～８５°であり得る。
さらに他の形態において、前記複数の分切片は、前記下部内角が前記電極組立体の巻取方向と平行な一方向に沿って段階的にまたは連続的に増加し得る。
さらに他の形態において、複数の分切片のそれぞれは、折曲線の上部領域が折曲線を底辺にする台形状の形態を有し、前記電極組立体のコア中心を基準にして分切片が配置された巻回ターンの半径をｒ、分切片の下部に対応する巻回ターンの円弧長さをＬａｒｃ、半径ｒの巻回ターンに隣接して配置された分切片対の側辺同士が平行である仮定が適用されるときの分切片の下部内角をθａｓｓｕｍｐｔｉｏｎとするとき、前記隣接して配置された分切片対の実際の下部内角θｒｅａｌは下記の数式１を満たし得る。
［数式１］
θｒｅａｌ＞θａｓｓｕｍｐｔｉｏｎ
θ１＝９０°－３６０°×（Ｌａｒｃ／２πｒ）×０．５
さらに他の形態において、前記電極組立体のコア中心を基準にして前記分切片の下部に対応する巻回ターンの円弧長さＬａｒｃに対応する円周角が４５°以下であり得る。
さらに他の形態において、前記電極組立体のコア中心を基準にして半径ｒの巻回ターンに配置されて隣接する分切片同士の重畳率を数式（θｒｅａｌ／θａｓｓｕｍｐｔｉｏｎ－１）と定義するとき、分切片の重畳率は０超過０．０５以下であり得る。
さらに他の形態において、前記電極組立体のコア中心を基準にして半径ｒの巻回ターンに配置されて隣接する分切片対を通る仮想の円を描いたとき、各分切片を通る円弧の対同士が重畳し得る。
さらに他の形態において、各分切片を通る円弧の長さに対する重畳する円弧の長さの比率を分切片の重畳率と定義するとき、分切片の重畳率は０超過０．０５以下であり得る。
さらに他の形態において、前記第１電極の巻回構造において、一番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ１，１からｋ＊番目巻回ターンの第１相対半径位置Ｒ１，ｋ＊までの区間の無地部の高さは、相対半径位置Ｒ１，ｋ＊＋１から相対半径位置１までの区間の無地部の高さよりも低く、コア側に向かって折り曲げられなくてもよい。
さらに他の形態において、相対半径位置Ｒ１，１からＲ１，ｋ＊までに対応する前記第１電極の長さは、相対半径位置Ｒ１，ｋ＊＋１から１までに対応する前記第１電極の長さに対して１％～３０％であり得る。
さらに他の形態において、前記第１電極の巻回構造において、ｋ＊＋１番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ１，ｋ＊＋１の無地部折曲長さｆｄ１，ｋ＊＋１は、一番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ１，１からｋ＊番目相対半径位置Ｒ１，ｋ＊までの半径方向長さよりも短くなり得る。
さらに他の形態において、前記第１電極の巻回構造において、前記電極組立体のコア半径をｒｃと定義するとき、コアの中心から０．９ｒｃ区間がｋ＊＋１番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ１，ｋ＊＋１から１の区間に位置する無地部の折曲部によって閉塞されない。
さらに他の形態において、ｋ＊＋１番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ１，ｋ＊＋１の無地部折曲長さｆｄ１，ｋ＊＋１、コアの半径ｒｃ、及び相対半径位置Ｒ１，ｋ＊＋１が電極組立体の中心から離隔した距離ｄ１，ｋ＊＋１は下記の数式２を満たし得る。
［数式２］
ｆｄ１，ｋ＊＋１＋０．９０×ｒｃ≦ｄ１，ｋ＊＋１
さらに他の形態において、前記第２電極の巻回構造において、一番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ２，１からｋ＊番目巻回ターンの第１相対半径位置Ｒ２，ｋ＊までの区間の無地部の高さは、ｋ＊＋１番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ２，ｋ＊＋１から相対半径位置１までの区間の無地部の高さよりも低く、コア側に向かって折り曲げられなくてもよい。
さらに他の形態において、相対半径位置Ｒ２，１からＲ２，ｋ＊までに対応する前記第２電極の長さは、相対半径位置Ｒ２，ｋ＊＋１から相対半径位置１までに対応する前記第２電極の長さに対して１％～３０％であり得る。
さらに他の形態において、前記第２電極の巻取構造において、ｋ＊＋１番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ２，ｋ＊＋１に位置する無地部の折曲長さｆｄ２，ｋ＊＋１は、一番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ２，１からｋ＊番目巻回ターンの第１相対半径位置Ｒ２，ｋ＊までの半径方向長さよりも短くなり得る。
さらに他の形態において、前記第２電極の巻取構造において、前記電極組立体のコア半径をｒｃと定義するとき、コアの中心から０．９０ｒｃ区間がｋ＊＋１番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ２，ｋ＊＋１から相対半径位置１までの区間に位置する第２電極の無地部の折曲部によって閉塞されない。
さらに他の形態において、ｋ＊＋１番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ２，ｋ＊＋１の無地部折曲長さｆｄ２，ｋ＊＋１、コアの半径ｒｃ、及び相対半径位置Ｒ２，ｋ＊＋１が電極組立体の中心から離隔した距離ｄ２，ｋ＊＋１は下記の数式３を満たし得る。
［数式３］
ｆｄ２，ｋ＊＋１＋０．９０×ｒｃ≦ｄ２，ｋ＊＋１
さらに他の形態において、前記第１電極の巻回構造において、ｋ＊＋１番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ１，ｋ＊＋１から予め設定された
Figure 2023550338000002
番目巻回ターンの第２相対半径位置
Figure 2023550338000003
までの区間の無地部は、複数の分切片に分割されており、その高さが巻取方向と平行な一方向に沿って段階的に増加し得る。
さらに他の形態において、相対半径位置Ｒ１，ｋ＊＋１から
Figure 2023550338000004
までの区間の半径方向長さは、コアを除いた第１電極の巻回構造の半径に対して１％～５６％であり得る。
さらに他の形態において、前記第１電極の巻回構造において、予め設定された
Figure 2023550338000005
番目巻回ターンの相対半径位置
Figure 2023550338000006
から相対半径位置１までの第１電極の無地部は、複数の分切片に分割されており、複数の分切片の高さは相対半径位置
Figure 2023550338000007
から相対半径位置１まで実質的に同一であり得る。
さらに他の形態において、前記第２電極の巻回構造において、ｋ＊＋１番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ２，ｋ＊＋１から予め設定された
Figure 2023550338000008
番目巻回ターンの第２相対半径位置
Figure 2023550338000009
までの区間の無地部は、複数の分切片に分割されており、その高さが巻取方向と平行な一方向に沿って段階的にまたは徐々に増加し得る。
さらに他の形態において、相対半径位置Ｒ２，ｋ＊＋１から
Figure 2023550338000010
までの区間の半径方向長さは、コアを除いた第２電極の巻回構造の半径に対して１％～５６％であり得る。
さらに他の形態において、前記第２電極の巻回構造において、
Figure 2023550338000011
番目巻回ターンの第２相対半径位置
Figure 2023550338000012
から相対半径位置１までの第２電極の無地部は、複数の分切片に分割されており、複数の分切片の高さは
Figure 2023550338000013
番目巻回ターンの相対半径位置
Figure 2023550338000014
から相対半径位置１まで実質的に同一であり得る。
さらに他の形態において、前記第１電極の巻回構造において、前記電極組立体の半径方向に折り曲げられる無地部は独立的に折曲可能な複数の分切片に分割され、複数の分切片の巻取軸方向の高さ及び巻取方向の幅の少なくとも一つは個別的にまたはグループ毎に巻取方向と平行な一方向に沿って段階的に増加し得る。
さらに他の形態において、前記第２電極の巻回構造において、前記電極組立体の半径方向に折り曲げられる無地部は独立的に折曲可能な複数の分切片に分割され、複数の分切片の巻取軸方向の高さ及び巻取方向の幅の少なくとも一つは個別的にまたはグループ毎に巻取方向と平行な一方向に沿って段階的に増加し得る。
さらに他の形態において、前記複数の分切片のそれぞれは、巻取方向で１ｍｍ～１１ｍｍの幅条件、巻取軸方向で２ｍｍ～１０ｍｍの高さ条件、及び巻取方向で０．０５ｍｍ～１ｍｍの離隔ピッチ条件のうちの少なくとも一つの条件を満たし得る。
さらに他の形態において、前記複数の分切片同士の間には切断溝が介在され、前記切断溝の下端と前記活物質層との間に所定のギャップが備えられ得る。
さらに他の形態において、前記ギャップの長さは０．２ｍｍ～４ｍｍであり得る。
さらに他の形態において、複数の分切片は、前記電極組立体の巻取方向に沿って複数の分切片グループを形成し、同一分切片グループに属した分切片は、巻取方向の幅、巻取軸方向の高さ、及び巻取方向の離隔ピッチのうちの少なくとも一つが互いに実質的に同一であり得る。
さらに他の形態において、同一分切片グループに属した分切片は、前記電極組立体の巻取方向と平行な一方向に向かって巻取方向の幅、巻取軸方向の高さ、及び巻取方向の離隔ピッチのうちの少なくとも一つが段階的に増加し得る。
さらに他の形態において、複数の分切片グループのうちの少なくとも一部は電極組立体の同一巻回ターンに配置され得る。
さらに他の形態において、前記第１電極の無地部によって形成される折曲表面領域は、前記電極組立体の外周側からコア側に向かって積層数増加区間及び積層数均一区間を含み、前記積層数増加区間は無地部の積層数が１から最大値まで増加する区間で定義され、前記積層数均一区間は前記無地部の積層数が最大値に到達した半径位置から前記無地部の折曲が始まる半径位置までの区間で定義され、前記積層数均一区間の半径方向長さは無地部の折曲が始まった巻回ターンから無地部の折曲が終わる巻回ターンまでの半径方向長さに対して３０％以上であり得る。
さらに他の形態において、前記第２電極の無地部によって形成される折曲表面領域は、前記電極組立体の外周側からコア側に向かって積層数増加区間及び積層数均一区間を含み、前記積層数増加区間は無地部の積層数が１から最大値まで増加する区間で定義され、前記積層数均一区間は前記無地部の積層数が最大値に到達した半径位置から前記無地部の折曲が始まる半径位置までの区間で定義され、前記積層数均一区間の半径方向長さは無地部の折曲が始まった巻回ターンから無地部の折曲が終わる巻回ターンまでの半径方向長さに対して３０％以上であり得る。
さらに他の形態において、前記第１電極の厚さ及び前記第２電極の厚さは８０μｍ～２５０μｍであり、前記電極組立体の半径方向で隣接する巻回ターンに位置した無地部同士の間隔は２００μｍ～５００μｍであり得る。
さらに他の形態において、前記第１電極の無地部の厚さは１０μｍ～２５μｍであり得る。
さらに他の形態において、前記第２電極の無地部の厚さは５μｍ～２０μｍであり得る。
さらに他の形態において、前記第１電極の無地部によって形成された折曲表面領域の一部領域は、無地部の重畳層の総積層厚さが１００μｍ～９７５μｍであり得る。
さらに他の形態において、前記第１電極の無地部は互いに独立可能な複数の分切片に分割され、前記第１電極は分切片の高さが変わる高さ可変区間及び分切片の高さが均一な高さ均一区間を含み、前記折曲表面領域のうちの前記高さ均一区間に含まれた分切片が前記組立体の半径方向に沿って折り曲げられることで形成された領域において、分切片の高さに対する折曲表面領域の無地部積層厚さの比率が１．０％～１６．３％であり得る。
さらに他の形態において、前記第２電極の無地部によって形成された折曲表面領域の一部領域において、無地部の重畳層の総積層厚さが５０μｍ～７８０μｍであり得る。
さらに他の形態において、前記第２電極の無地部は互いに独立可能な複数の分切片に分割され、前記第２電極は分切片の高さが変わる高さ可変区間及び分切片の高さが均一な高さ均一区間を含み、前記折曲表面領域のうちの前記高さ均一区間に含まれた分切片が前記組立体の半径方向に沿って折り曲げられることで形成された領域において、分切片の高さに対する折曲表面領域の無地部積層厚さの比率が０．５％～１３．０％であり得る。
上記の課題を達成するため、本発明の他の態様による電極組立体は、第１電極と第２電極とこれらの間に介在された分離膜とが軸を中心に巻き取られてコア及び外周面を定義した電極組立体であって、前記第１電極は、長辺端部に前記電極組立体の巻取軸方向に沿って前記分離膜の外部に露出した第１無地部を含み、前記第１無地部の一部は前記電極組立体の半径方向に折り曲げられて第１折曲表面領域を形成し、前記第１折曲表面領域の一部領域は前記第１無地部の積層厚さが１００μｍ～９７５μｍである。
一形態において、前記第１電極の第１無地部は互いに独立可能な複数の分切片に分割され、前記第１電極は分切片の高さが変わる高さ可変区間及び分切片の高さが均一な高さ均一区間を含み、前記折曲表面領域のうちの前記高さ均一区間に含まれた分切片が前記組立体の半径方向に沿って折り曲げられることで形成された領域において、分切片の高さに対する折曲表面領域の無地部積層厚さの比率が１．０％～１６．３％であり得る。
他の形態において、前記第２電極は、長辺端部に前記電極組立体の巻取軸方向に沿って前記分離膜の外部に露出した第２無地部を含み、前記第２無地部の一部は前記電極組立体の半径方向に折り曲げられて第２折曲表面領域を形成し、前記第２折曲表面領域の一部領域において前記第２無地部の積層厚さが５０μｍ～７８０μｍであり得る。
さらに他の形態において、前記第２電極の第２無地部は互いに独立可能な複数の分切片に分割され、前記第２電極は分切片の高さが変わる高さ可変区間及び分切片の高さが均一な高さ均一区間を含み、前記折曲表面領域のうちの前記高さ均一区間に含まれた分切片が前記組立体の半径方向に沿って折り曲げられることで形成された領域において、分切片の高さに対する折曲表面領域の無地部積層厚さの比率が０．５％～１３．０％であり得る。
上記の課題を達成するため、本発明のさらに他の態様によるバッテリーは、第１電極と第２電極とこれらの間に介在された分離膜とが軸を中心に巻き取られてコア及び外周面を定義した電極組立体であって、前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一つは、長辺端部に前記電極組立体の巻取軸方向に沿って前記分離膜の外部に露出した無地部を含み、前記無地部の少なくとも一部は前記電極組立体の半径方向に折り曲げられて折曲表面領域を形成し、前記折曲表面領域の一部領域は前記無地部の積層数が１０以上である電極組立体と、前記電極組立体が収納され、前記第１電極及び前記第２電極の一方と電気的に接続されて第１極性を有する電池ハウジングと、前記電池ハウジングの開放端を密封する密封体と、前記第１電極及び前記第２電極の他方と電気的に接続され、表面が外部に露出して第２極性を有する端子と、前記折曲表面領域に溶接され、前記電池ハウジング及び前記端子の一方に電気的に接続される集電体と、を含み、前記集電体の溶接領域は前記無地部の積層数が１０以上である折曲表面領域と重畳する。
一形態において、前記第１電極は、長辺端部に前記電極組立体の巻取軸方向に沿って前記分離膜の外部に露出した第１無地部を含み、前記第１電極の総巻回ターン数をｎ１と定義し、ｋ番目巻回ターン位置における巻回ターンインデックスｋ（１～ｎ１の自然数）を総巻回ターン数ｎ１で除した値を巻回ターンインデックスｋに対する相対半径位置Ｒ１，ｋと定義すれば、前記第１無地部の積層数が１０以上であるとの条件を満たすＲ１，ｋの半径方向区間の長さの比率が、前記第１無地部が折り曲げられた相対半径位置区間に対して少なくとも３０％であり得る。
他の形態において、前記第２電極は、長辺端部に前記電極組立体の巻取軸方向に沿って前記分離膜の外部に露出した第２無地部を含み、前記第２電極の総巻回ターン数をｎ２と定義し、ｋ番目巻回ターン位置における巻回ターンインデックスｋ（１～ｎ２の自然数）を総巻回ターン数ｎ２で除した値を巻回ターンインデックスｋに対する相対半径位置Ｒ２，ｋと定義すれば、前記第２無地部の積層数が１０以上であるとの条件を満たすＲ２，ｋの半径方向区間の長さの比率が、前記第２無地部が折り曲げられた相対半径位置区間に対して少なくとも３０％であり得る。
さらに他の形態において、前記集電体の溶接領域は、前記無地部の積層数が１０以上である折曲表面領域と５０％以上重畳し得る。
望ましくは、前記集電体の溶接領域は、溶接強度が２ｋｇｆ／ｃｍ２以上であり得る。
望ましくは、前記溶接領域は、前記電極組立体のコア中心を基準にして半径方向で４ｍｍ以上、及び前記電極組立体の半径の５０％以下の距離で離隔し得る。
上記の課題を達成するため、本発明のさらに他の態様によるバッテリーは、第１電極と第２電極とこれらの間に介在された分離膜とが軸を中心に巻き取られてコア及び外周面を定義した電極組立体であって、前記第１電極は長辺端部に前記電極組立体の巻取軸方向に沿って前記分離膜の外部に露出した第１無地部を含み、前記第１無地部の一部は前記電極組立体の半径方向に折り曲げられて第１折曲表面領域を形成し、前記第１折曲表面領域の一部領域は前記第１無地部の積層厚さが１００μｍ～９７５μｍである電極組立体と、前記電極組立体が収納され、前記第１電極及び前記第２電極の一方と電気的に接続されて第１極性を有する電池ハウジングと、前記電池ハウジングの開放端を密封する密封体と、前記第１電極及び前記第２電極の他方と電気的に接続され、表面が外部に露出して第２極性を有する端子と、前記第１折曲表面領域に溶接され、前記電池ハウジング及び前記端子の一方に電気的に接続される第１集電体と、を含み、前記第１集電体の溶接領域は前記第１無地部の積層厚さが１００μｍ～９７５μｍである前記第１折曲表面領域の一部領域と重畳する。
さらに他の形態において、前記第１電極の第１無地部は互いに独立可能な複数の分切片に分割され、前記第１電極は分切片の高さが変わる高さ可変区間及び分切片の高さが均一な高さ均一区間を含み、前記第１折曲表面領域のうちの前記高さ均一区間に含まれた分切片が前記組立体の半径方向に沿って折り曲げられることで形成された領域において、分切片の高さに対する第１折曲表面領域の無地部積層厚さの比率が１．０％～１６．３％であり得る。
前記第１集電体の溶接領域は、溶接強度が２ｋｇｆ／ｃｍ２以上であり得る。
望ましくは、第１集電体の溶接領域は、溶接強度が２ｋｇｆ／ｃｍ２以上であり得る。
さらに他の形態において、前記第２電極は、長辺端部に前記電極組立体の巻取軸方向に沿って前記分離膜の外部に露出した第２無地部を含み、前記第２無地部の一部は前記電極組立体の半径方向に折り曲げられて第２折曲表面領域を形成し、前記第２折曲表面領域の一部領域は前記第２無地部の積層厚さが５０μｍ～７８０μｍであり、前記第２折曲表面領域に溶接され、前記電池ハウジング及び前記端子の他方に電気的に接続される第２集電体を含み、前記第２集電体の溶接領域は前記第２無地部の積層厚さが５０μｍ～７８０μｍである前記第２折曲表面領域の一部領域と重畳し得る。
さらに他の形態において、前記第２電極の第２無地部は互いに独立可能な複数の分切片に分割され、前記第２電極は分切片の高さが変わる高さ可変区間及び分切片の高さが均一な高さ均一区間を含み、前記第２折曲表面領域のうちの前記高さ均一区間に含まれた分切片が前記組立体の半径方向に沿って折り曲げられることで形成された領域において、分切片の高さに対する第２折曲表面領域の無地部積層厚さの比率が０．５％～１３％であり得る。
望ましくは、前記第２集電体の溶接領域は、溶接強度が２ｋｇｆ／ｃｍ２以上であり得る。
さらに他の形態において、前記第１集電体の溶接領域は、前記第１無地部の積層厚さが１００μｍ～９７５μｍである前記第１折曲表面領域の一部領域と５０％以上重畳し得る。
さらに他の形態において、前記第２集電体の溶接領域は、前記第２無地部の積層厚さが５０μｍ～７８０μｍである前記第２折曲表面領域の一部領域と５０％以上重畳し得る。
さらに他の形態において、前記第１集電体の溶接領域及び前記第２集電体の溶接領域は、前記電極組立体のコア中心を基準にして実質的に同じ距離だけ離隔した位置から前記電極組立体の半径方向に延長され得る。
さらに他の形態において、前記第１集電体の溶接領域が延長された長さが前記第２集電体の溶接領域が延長された長さよりも長くなり得る。
上記の課題は、上述したバッテリーを含むバッテリーパック、及びそれを含む自動車によっても達成される。
本発明の一形態によれば、電極組立体の両端に露出した無地部を折り曲げるとき、電極組立体の半径方向で無地部が１０枚以上重なる領域を十分に確保することで、溶接出力を増加させても分離膜や活物質層の損傷を防止することができる。
本発明の他の一形態によれば、電極組立体のコアに隣接した無地部の構造を改善することで、無地部の折曲時に電極組立体のコアにある空洞が閉塞されることを防止して、電解液注入工程及び電池ハウジングと集電体との溶接工程を容易に行うことができる。
本発明のさらに他の一形態によれば。ストリップ状の電極タブの代わりに、無地部の折曲表面領域を集電体と直接溶接することで、エネルギー密度が向上して抵抗が減少した電極組立体を提供することができる。
本発明のさらに他の一形態によれば、内部抵抗が低く、集電体と無地部との溶接強度が向上した構造を有するバッテリー、それを含むバッテリーパック及び自動車を提供することができる。
他にも本発明は多様な効果を奏し、それについては実施形態を挙げて後述する。但し、通常の技術者が容易に類推可能な効果などについては、該説明を省略することにする。
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施形態を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするものであるため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
従来のタブレス円筒形バッテリーの製造に使用される電極板の構造を示した平面図である。 従来のタブレス円筒形バッテリーの電極板巻取工程を示した図である。 従来のタブレス円筒形バッテリーにおいて、無地部の折曲表面領域に集電体が溶接される工程を示した図である。 本発明の実施形態による電極板の構造を示した平面図である。 本発明の実施形態による分切片の幅、高さ及び離隔ピッチの定義を示した図である。 本発明の実施形態による分切片の重畳条件を説明するための図である。 本発明の実施形態によって無地部の折曲構造が形成される前の電極組立体の上部断面構造を示した図である。 本発明の実施形態によって無地部の折曲構造が形成される前の電極組立体の下部断面構造を示した図である。 本発明の実施形態によって無地部が折り曲げられながら折曲表面領域が形成された電極組立体の断面図である。 本発明の実施形態によって無地部が折り曲げられながら折曲表面領域が形成された電極組立体の斜視図である。 フォームファクタ４６８０の円筒形バッテリーに含まれる半径２２ｍｍの電極組立体において、円周方向で重ならずに第１電極の分切片が外周側からコア側に折り曲げられたとき、半径方向で分切片が重なりながら形成された折曲表面領域を示した断面図である。 フォームファクタ４６８０の円筒形バッテリーに含まれる半径２２ｍｍの電極組立体において、円周方向で重なりながら第１電極の分切片が外周側からコア側に折り曲げられたとき、半径方向及び円周方向で分切片が重なりながら形成された折曲表面領域を示した断面図である。 本発明の一実施形態による円筒形バッテリーをＹ軸方向に沿って切断した断面図である。 本発明の他の実施形態による円筒形バッテリーをＹ軸方向に沿って切断した断面図である。 本発明の実施形態による第１集電体の構造を示した平面図である。 本発明の実施形態による第２集電体の構造を示した斜視図である。 本発明の実施形態によって複数の円筒形バッテリーが電気的に接続された状態を示した平面図である。 複数の円筒形バッテリーの電気的接続を詳しく示した図１４の部分拡大図である。 本発明の一実施形態による円筒形バッテリーを含むバッテリーパックを示した図である。 本発明の一実施形態によるバッテリーパックを含む自動車を示した図である。
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲において使われた用語や単語は通常的及び辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善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則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
したがって、本明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明の最も望ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
二つの比較対象が同一であるという表現は「実質的に同一である」ことを意味する。したがって、「実質的に同一」とは、当業界において低い水準と見なされる偏差、例えば５％以内の偏差を有する場合を含み得る。また、所定の領域においてあるパラメータが均一であるとは、該当領域において平均的な観点で均一であることを意味する。
また、第１、第２などが多様な構成要素を示すために使用されているが、これら用語は構成要素を制限するためのものではない。これら用語は単に一つの構成要素を他の構成要素と区別するために使用されるものであり、特に言及しない限り、第１構成要素は第２構成要素にもなり得る。
明細書の全体において、特に言及しない限り、各構成要素は単数または複数であり得る。
構成要素の「上部（または下部）」または構成要素の「上（または下）」に任意の構成が配置されるとは、任意の構成が該構成要素の上面（または下面）に接して配置されることだけでなく、前記構成要素と該構成要素の上に（または下に）配置された任意の構成との間に他の構成が介在され得ることを意味する。
また、ある構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」または「接続」されるとするとき、構成要素が相互に直接的に連結されるかまたは接続される場合だけでなく、各構成要素の間に他の構成要素が「介在」されるか、または、各構成要素が他の構成要素を通じて「連結」、「結合」または「接続」されることも含む。
明細書の全体において、「Ａ及び／またはＢ」とは、特に言及しない限り、Ａ、Ｂ、またはＡ及びＢを意味し、「Ｃ～Ｄ」とは、特に言及しない限り、Ｃ以上Ｄ以下を意味する。
本明細書においては、説明の便宜上、ゼリーロール状に巻き取られる電極組立体の巻取軸の長手方向に沿った方向を軸方向（Ｙ軸方向）と称する。また、前記巻取軸を囲む方向を円周方向または外周方向（Ｘ軸方向）と称する。また、前記巻取軸に近くなるかまたは巻取軸から遠くなる方向を半径方向と称する。これらのうち、巻取軸に近くなる方向を求心方向、巻取軸から遠くなる方向を遠心方向と称する。
まず、本発明の実施形態による電極組立体について説明する。電極組立体は、シート状の第１電極と第２電極とが分離膜を介在して一方向に巻き取られた構造を有するゼリーロール型の電極組立体である。しかし、本発明は電極組立体の具体的な形態によって限定されないため、前記電極組立体は当業界に周知の如何なる巻取構造を有し得る。
望ましくは、第１電極及び第２電極の少なくとも一つは、巻取方向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を含む。無地部の少なくとも一部はそれ自体が電極タブとして使用される。
図４は、本発明の実施形態による電極４０の構造を示した平面図である。
図４を参照すると、電極４０は、金属ホイルからなる集電体４１、及び活物質層４２を含む。金属ホイルはアルミニウムまたは銅であり得、電極４０の極性に合わせて適切に選択される。活物質層４２は、集電体４１の少なくとも一面に形成され、巻取方向Ｘの長辺端部に無地部４３を含む。無地部４３は、活物質がコーティングされていない領域である。活物質層４２と無地部４３との境界には絶縁コーティング層４４が形成され得る。絶縁コーティング層４４は、少なくとも一部が活物質層４２と無地部４３との境界と重なるように形成される。絶縁コーティング層４４は高分子樹脂を含み、Ａｌ２Ｏ３のような無機物フィルターを含み得る。絶縁コーティング層４４が形成された無地部４３の領域も活物質層４２がないため、無地部４３に該当する。
望ましくは、電極４０の無地部４３において折り曲げられる部分は複数の分切片６１を含み得る。複数の分切片６１は、コア側から外周側に向かって高さが段階的に増加し得る。高さが段階的に増加する区間は、電極組立体のコア側に隣接した無地部領域（コア側無地部Ａ）を除いた残りの領域である。望ましくは、コア側無地部Ａは高さが他の部分よりも相対的に低い。
分切片６１は、レーザーでノッチングされたものであり得る。分切片６１は、超音波カッティングや打ち抜きなどの公知の金属箔カッティング工程で形成し得る。
電極４０が巻き取られたとき、各分切片６１は、折曲線６２地点で電極組立体の半径方向、例えばコア側に折り曲げられ得る。コアは、電極組立体の巻取中心にある空洞（ｃａｖｉｔｙ）を指す。各分切片６１は、折曲線６２を底辺にする幾何学的な図形の形態を有する。幾何学的な図形において、下部の幅が上部の幅よりも広くなり得る。また、幾何学的な図形において、下部の幅が上部に向かって徐々にまたは段階的に（図示せず）増加し得る。望ましくは、幾何学的な図形は台形状であり得る。
変形例において、幾何学的な図形は、少なくとも一つの直線、少なくとも一つの曲線、またはこれらの組み合わせが連結された形態を有し得る。一例として、幾何学的な図形は三角形、方形、平行四辺形などの多角形であり得る。他の例として、幾何学的な図形は半円形、半楕円形などのように円弧状を有し得る。
分切片６１の折曲加工の際、活物質層４２及び／または絶縁コーティング層４４が損傷されることを防止するため、分切片６１同士の間の切断溝の下端（図５のＤ４）と活物質層４２との間に所定のギャップを設けることが望ましい。無地部４３が折り曲げられるとき、切断溝の下端付近に応力が集中されるためである。ギャップは０．２ｍｍ～４ｍｍであることが望ましい。ギャップを上記の数値範囲に調節することで、分切片６１の折曲加工時に生じる応力によって切断溝の下端付近の活物質層４２及び／または絶縁コーティング層４４が損傷されることを防止することができる。また、ギャップは、分切片６１のノッチングまたはカッティング時の公差による活物質層４２及び／または絶縁コーティング層４４の損傷を防止する。
複数の分切片６１は、コア側から外周側に向かって複数の分切片グループを成し得る。同一分切片グループに属した分切片の幅、高さ及び離隔ピッチは実質的に同一であり得る。
図５は、本発明の実施形態による分切片６１の幅、高さ及び離隔ピッチの定義を示した図である。
図５を参照すると、分切片６１同士の間には切断溝６３が形成される。切断溝６３下部の角部分はラウンド形状を有する。すなわち、切断溝６３は、実質的に直線状である底部６３ａ、及びラウンド部６３ｃを含む。ラウンド部６３ｃは底部６３ａと分切片６１の側辺６３ｂとを連結する。変形例として、切断溝６３の底部６３ａは円弧形状で代替されてもよい。この場合、分切片６１の側辺６３ｂは、底部６３ａの円弧形状によって滑らかに連結され得る。
望ましくは、ラウンド部６３ｃの曲率半径は、０超過０．５ｍｍ以下、望ましくは０超過０．１ｍｍ以下であり得る。より望ましくは、ラウンド部６３ｃは、０．０１ｍｍ～０．０５ｍｍの曲率半径を有し得る。ラウンド部６３ｃの曲率半径が上記の数値範囲を満たすと、電極４０が巻取工程などで走行する間に切断溝６３の下部でクラックが発生することを防止することができる。
分切片６１の幅Ｄ１、高さＤ２及び離隔ピッチＤ３は、無地部４３の折曲加工時に無地部４３が破れることを防止し且つ溶接強度を向上させるため、無地部４３の積層数を十分に増加させるとともに無地部４３の異常な変形を防止できるように設計される。異常な変形とは、折曲地点の下部の無地部が直線状態を維持できずに崩れて不規則に変形されることを言う。折曲地点は参照符号Ｄ４で示された切断溝６３の下端から２ｍｍ以下、望ましくは１ｍｍ以下だけ離隔した地点であり得る。
分切片６１の幅Ｄ１は、分切片６１の両側の側辺６３ｂから延びた二つの直線と切断溝６３の底部６３ａから延びた直線とが交わる二つの地点間の長さで定義される。分切片６１の高さは、分切片６１の最上端辺と切断溝６３の底部６３ａから延びた直線との間の最短距離で定義される。分切片６１の離隔ピッチＤ３は、切断溝６３の底部６３ａから延びた直線と、前記底部６３ａと連結された二つの側辺６３ｂから延びた直線とが交わる二つの地点間の長さで定義される。側辺６３ｂ及び／または底部６３ａが曲線であるとき、直線は、側辺６３ｂ及び／または底部６３ａから延びる接線で代替可能である。
望ましくは、分切片６１の幅Ｄ１は１ｍｍ～１１ｍｍの範囲で調節され得る。Ｄ１が１ｍｍ未満であると、分切片６１がコア側に折り曲げられたとき、溶接強度を十分に確保可能な程度に重ならない領域または空いた空間（間隙）が発生する。一方、Ｄ１が１１ｍｍを超えると、分切片６１が折り曲げられるとき、折曲地点Ｄ４付近の無地部４３が応力によって破れるおそれがある。折曲地点Ｄ４は切断溝６３の底部６３ａから離隔し得る。離隔距離は２ｍｍ以下、望ましくは１ｍｍ以下であり得る。また、分切片６１の高さは２ｍｍ～１０ｍｍの範囲で調節し得る。Ｄ２が２ｍｍ未満であると、分切片６１がコア側に折り曲げられたとき、溶接強度を十分に確保可能な程度に重ならない領域または空いた空間（間隙）が発生する。一方、Ｄ２が１０ｍｍを超えると、無地部の巻取方向Ｘにおける平坦度を均一に維持しながら電極板を製造することが困難である。すなわち、無地部が高くなってうねり（ｓｗｅｌｌ）が生じる。また、分切片６１の離隔ピッチＤ３は０．０５ｍｍ～１ｍｍの範囲で調節し得る。Ｄ３が０．０５ｍｍ未満であると、電極４０が巻取工程などで走行するとき、応力によって切断溝６３の下端付近で無地部４３にクラックが生じるおそれがある。一方、Ｄ３が１ｍｍを超えると、分切片６１が折り曲げられたとき、溶接強度を十分に確保可能な程度に分切片６１が重ならないか、または、空いた空間（間隙）が発生するおそれがある。
一方、電極４０の集電体４１がアルミニウムからなる場合、離隔ピッチＤ３は０．５ｍｍ以上に設定することがより望ましい。Ｄ３が０．５ｍｍ以上である場合、電極４０が巻取工程などにおいて３００ｇｆ以上の張力（ｔｅｎｓｉｏｎ）下で１００ｍｍ／ｓｅｃ以上の速度で走行しても、切断溝６３の下部でクラックが発生することを防止することができる。
実験結果によれば、電極４０の集電体４１が１５μｍ厚さのアルミニウムホイルであり、Ｄ３が０．５ｍｍ以上である場合、上記のような走行条件下で電極４０が走行したとき、切断溝６３の下部でクラックが発生しない。
図４をさらに参照すると、コア側無地部Ａの幅ｄＡは、分切片６１をコア側に折り曲げたとき、電極組立体のコアを９０％以上塞がない条件を適用して設計する。
一例として、コア側無地部Ａの幅ｄＡは、グループ１の分切片６１の折曲長さに比例して増加し得る。折曲長さは、折曲地点（図４の６２）を基準にした分切片６１の高さに該当する。
具体的な例において、電極４０がフォームファクタ４６８０の円筒形バッテリーの電極組立体を製造するのに使用される場合、コア側無地部Ａの幅ｄＡは電極組立体のコアの直径によって１８０ｍｍ～３５０ｍｍに設定し得る。
望ましくは、電極４０の長辺長さＬｅに対するコア側無地部Ａの幅ｄＡの比率ｄＡ／Ｌｅは１％～３０％であり得る。直径が４６ｍｍ水準である大型（ｌａｒｇｅ ｓｉｚｅ）円筒形バッテリーは、電極４０の長さが３０００ｍｍ～５０００ｍｍとかなり長いため、コア側無地部Ａを十分に長く設計することができる。１８６５や２１７０のフォームファクタを有する円筒形バッテリーは、電極板の長さが６００ｍｍ～１２００ｍｍ水準である。通常の円筒形バッテリーでは比率ｄＡ／Ｌｅを上記の数値範囲内に設計し難い。
一例において、それぞれの分切片グループの幅は、電極組立体の同一巻回ターンを構成するように設計され得る。
他の例において、それぞれの分切片グループの幅は、電極組立体の複数の巻回ターンを構成するように設計され得る。
変形例において、同一分切片グループに属した分切片６１の幅及び／または高さ及び／または離隔ピッチは、グループ内でまたはグループの間で徐々に及び／または段階的に及び／または不規則的に増加または減少し得る。
グループ１～グループ７は分切片グループの一例に過ぎない。グループの個数及び各グループに含まれる分切片６１の個数は、無地部４３の折曲過程で応力を最大限に分散させ、溶接強度を十分に確保し、分切片６１の側辺６３ｂ同士の間のギャップを最小化し、分切片６１が互いに干渉せずに電極組立体の半径方向に沿って多重に重なるように調節され得る。
一変形例において、一部グループの分切片は除去され得る。この場合、分切片が除去された部分の無地部の高さはコア側無地部Ａの高さと同一であり得る。
望ましくは、電極４０は、長辺方向に沿って分切片６１の高さが変化する高さ可変区間と、分切片６１の高さが均一な高さ均一区間とに区分され得る。
電極４０において、高さ可変区間は、グループ１～グループ７に対応する区間であり、高さ均一区間はグループ７よりも外周側に位置する区間である。
具体的な例において、コア側無地部Ａの幅ｄＡは１８０～３５０ｍｍであり得る。グループ１の幅はコア側無地部Ａの幅対比３５～５５％であり得る。グループ２の幅はグループ１の幅対比１２０～１５０％であり得る。グループ３の幅はグループ２の幅対比１１０～１３５％であり得る。グループ４の幅はグループ３の幅対比７５～９０％であり得る。グループ５の幅はグループ４の幅対比１２０～１５０％であり得る。グループ６の幅はグループ５の幅対比１００～１２０％であり得る。グループ７の幅はグループ６の幅対比９０～１２０％であり得る。
グループ１～グループ７の幅が一定の増加または減少パターンを見せない理由は、分切片の幅はグループ１からグループ７に行くほど徐々に増加するが、グループ内に含まれる分切片の個数は整数個に制限され、電極４０の厚さが巻取方向Ｘに沿って偏差を有するためである。したがって、特定の分切片グループでは分切片の個数が減少し得る。したがって、グループの幅は、コア側から外周側に向かって上記の例示のように不規則な変化様相を示し得る。
電極組立体の半径方向において、連続して隣接する三つの分切片グループのそれぞれに対する巻取方向の幅をそれぞれＷ１、Ｗ２及びＷ３としたとき、Ｗ２／Ｗ１よりもＷ３／Ｗ２が小さい分切片グループの組み合わせを含み得る。
上述した具体的な例において、グループ４～グループ６がこれに該当する。グループ４に対するグループ５の幅比率は１２０～１５０％であり、グループ５に対するグループ６の幅比率は１００～１２０％であって、その値が１２０～１５０％よりも小さい。
望ましくは、複数の分切片６１は、コア側から外周側に向かって下部内角θが増加し得る。下部内角θは、折曲線（図４の６２）を通る直線と分切片６１の側辺６３ｂから延びた直線（または接線）とがなす角度に該当する。分切片６１が左右非対称である場合、左側内角と右側内角とは異なり得る。
電極組立体の半径が増加すれば、曲率半径が増加する。分切片６１の下部内角θが電極組立体の半径の増加とともに増加すれば、分切片６１が折り曲げられるとき半径方向及び円周方向で生じる応力を緩和させることができる。また、下部内角θが増加すれば、分切片６１が折り曲げられたとき内側の分切片６１と重なる面積及び分切片６１の積層数もともに増加することで、半径方向及び円周方向で溶接強度を均一に確保でき、折曲表面領域を平坦に形成することができる。
望ましくは、電極組立体の半径の増加とともに下部内角θの角度を調節すると、分切片６１が折り曲げられたとき、電極組立体の半径方向だけでなく、円周方向においても分切片６１が重なり得る。
図６の（ａ）及び（ｂ）は、コア中心を基準にして半径ｒの任意の巻回ターンにおいて、電極組立体のコア側に折り曲げられた分切片６１の側辺同士が平行に離隔した例、及び折り曲げられた分切片６１の側辺同士が交差する例をそれぞれ示している。
図６を参照すると、電極組立体のコア中心Ｏを基準にして半径ｒの巻回ターンに隣接する分切片６１の対が配置されている。隣接する分切片６１の幅と高さは実質的に同一である。
図６の（ａ）において、下部内角θａｓｓｕｍｐｔｉｏｎは、分切片６１の側辺が実質的に平行であると仮定したときの角度である。下部内角θａｓｓｕｍｐｔｉｏｎは、分切片６１の下部に対応する円弧長さＬａｒｃによって固有に決定される角度である。一方、θｒｅａｌは、隣接する分切片６１の側辺同士が交差する場合の実際の下部内角である。
望ましくは、下部内角θａｓｓｕｍｐｔｉｏｎ及びθｒｅａｌが下記の数式１を満たすとき、コア中心Ｏを基準にして半径ｒに位置した巻回ターンに配置された分切片６１が円周方向に互いに重なり得る。
［数式１］
θｒｅａｌ＞θａｓｓｕｍｐｔｉｏｎ
θａｓｓｕｍｐｔｉｏｎ＝９０°－３６０°×（Ｌａｒｃ／２πｒ）×０．５
θｒｅａｌ＞９０°－３６０°×（Ｌａｒｃ／２πｒ）×０．５
ここで、ｒは、電極組立体のコア中心を基準にして分切片６１が配置された巻回ターンの半径である。
Ｌａｒｃは、ｒを半径にする円において分切片の下部（点線）に対応する円弧（実線）の長さであって、分切片６１の幅Ｄ１から固有に決定される。
「３６０°×（Ｌａｒｃ／２πｒ）」は、分切片６１の下部（点線）に対応する円弧（実線）の円周角αである。
「３６０°×（Ｌａｒｃ／２πｒ）×０．５」は、直角三角形ＯＡＢにおいて線分ＯＢと線分ＯＡとがなす角度である。
「９０°－３６０°×（Ｌａｒｃ／２πｒ）×０．５」は、直角三角形ＯＡＢにおいて線分ＯＡと線分ＡＢとがなす角度であって、分切片６１の下部内角θａｓｓｕｍｐｔｉｏｎに近似的に対応する。
望ましくは、任意の巻回ターン半径ｒにおいて、Ｌａｒｃの円周角αは４５°以下であり得る。それぞれの円周角αが４５°を超えると、分切片６１が円滑に折曲されない。したがって、任意の半径ｒにおいて、ＬａｒｃはＤ１の下限である１ｍｍよりも大きく、（４５／３６０）×（２πｒ）以下の長さを有する。
円周角αは、分切片６１が位置する巻回ターンの半径に応じて変わり得る。一形態において、分切片６１の円周角αは、上記の数値範囲条件を満たしながら電極組立体の半径方向に沿って徐々にまたは段階的に増加するか、若しくはその反対（ｖｉｃｅ ｖｅｒｓａ）であり得る。他の形態において、分切片６１の円周角αは、上記の数値範囲条件を満たしながら電極組立体の半径方向に沿って徐々にまたは段階的に増加してから徐々にまたは段階的に減少するか、若しくはその反対（ｖｉｃｅ ｖｅｒｓａ）であり得る。さらに他の形態において、分切片６１の円周角αは、上記の数値範囲条件を満たしながら電極組立体の半径方向に沿って実質的に同一に維持され得る。
望ましくは、分切片６１の巻取方向の幅Ｄ１が巻取方向に沿って変化するとき、分切片６１の円周角αは４５°以下であり、分切片６１の巻取方向の幅Ｄ１は１ｍ～１１ｍｍの範囲であり得る。
一例として、ｒが２０ｍｍであって、円周角αが３０°である場合、Ｌａｒｃは１０．５ｍｍであり、θａｓｓｕｍｐｔｉｏｎは約７５°である。他の例として、ｒが２５ｍｍであって、円周角αが２５°である場合、Ｌａｒｃは１０．９ｍｍであり、θａｓｓｕｍｐｔｉｏｎは約７７．５°である。
望ましくは、任意の巻回ターン半径ｒにおいて、（θｒｅａｌ／θａｓｓｕｍｐｔｉｏｎ－１）は円周方向における分切片６１の重畳率として定義され得る。分切片６１の重畳率は０超過０．０５以下であることが望ましい。θａｓｓｕｍｐｔｉｏｎは、巻回ターン半径ｒで円弧Ｌａｒｃによって固有に決定される角度である。分切片６１の重畳率が０．０５より大きくなると、分切片６１の折曲時に側辺同士が干渉しながら円滑に折り曲げられないおそれがある。
分切片６１の重畳程度は重畳率に比例して大きくなる。分切片６１が巻回ターンの円周方向に沿って互いに重なれば、分切片６１が折り曲げられたときの分切片６１の積層数がさらに増加し得る。これについての実施形態は後述する。
望ましくは、電極４０がフォームファクタ４６８０の円筒形バッテリーの電極組立体を製造するのに使用され、コアの半径が４ｍｍであり、コアと最も隣接した分切片の高さが３ｍｍである場合、電極組立体の半径が７ｍｍから２２ｍｍまで増加するとき、分切片６１の下部内角は６０°～８５°区間で段階的に増加し得る。
前記半径範囲及び下部内角範囲は、フォームファクタ、コアの直径、コアと最も隣接した分切片の高さ、分切片６１の幅Ｄ１、及び重畳率の設計仕様から決定され得る。
一方、分切片が重なる条件は、以下のように変更され得る。すなわち、図６の（ｂ）のように、電極４０のコア中心Ｏを基準にして隣接する分切片６１の対を通る仮想の円を描いたとき、各分切片を通る円弧ｅ１－ｅ２及びｅ３－ｅ４が互いに重なれば、隣接する分切片６１同士が重なり得る。分切片６１の重畳率は、半径が異なる複数の仮想円を描いたとき、円弧ｅ１－ｅ２（またはｅ３－ｅ４）の長さに対する重なった円弧ｅ２－ｅ３の比率のうちの最大値で定義され得る。分切片６１の重畳率は０超過０．０５以下であり得る。
分切片６１の形状は、位置に応じて異なるように変更してもよい。一例として、応力が集中される区間には応力分散に有利なラウンド形状（例えば、半円形、半楕円形など）を適用し、応力が相対的に低い区間には面積が最大限に広い多角形状（例えば、方形、台形、平行四辺形など）を適用し得る。
無地部の分切構造はコア側無地部Ａにも適用可能である。但し、コア側無地部Ａに分切構造が適用されれば、コアの曲率半径によって、分切片が折り曲げられるときコア側無地部Ａの端部が外周側に曲がる逆フォーミング（ｒｅｖｅｒｓｅ ｆｏｒｍｉｎｇ）現象が発生するおそれがある。したがって、コア側無地部Ａには分切構造を適用しないか、または、分切構造を適用してもコアの曲率半径を考慮して分切片６１の幅及び／または高さ及び／または離隔ピッチを逆フォーミングが発生しない水準に調節することが望ましい。
上述した実施形態（変形例）の電極板構造は、ゼリーロール型の電極組立体に含まれた極性の異なる第１電極及び／または第２電極に適用され得る。また、第１電極及び第２電極の一方に実施形態（変形例）の電極板構造が適用される場合、他方には従来の電極板構造が適用され得る。また、第１電極及び第２電極に適用された電極板構造は同じではなく、相異なり得る。
一例として、第１電極及び第２電極がそれぞれ正極及び負極であるとき、第１電極には実施形態（変形例）のいずれか一つが適用され、第２電極には従来の電極構造（図１を参照）が適用され得る。
他の例として、第１電極及び第２電極がそれぞれ正極及び負極であるとき、第１電極には実施形態（変形例）のいずれか一つが選択的に適用され、第２電極には実施形態（変形例）のいずれか一つが選択的に適用され得る。
本発明において、正極にコーティングされる正極活物質及び負極にコーティングされる負極活物質は、当業界に公知の活物質であれば制限なく使用可能である。
一例として、正極活物質は、一般化学式Ａ［ＡｘＭｙ］Ｏ２＋ｚ（ＡはＬｉ、Ｎａ及びＫのうちの少なくとも一つの元素を含む；ＭはＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｓｃ、Ｚｒ、Ｒｕ及びＣｒから選択された少なくとも一つの元素を含む；ｘ≧０、１≦ｘ＋ｙ≦２、－０．１≦ｚ≦２；化学量論計数ｘ、ｙ及び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み得る。
他の例として、正極活物質は、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一つの元素を含む；Ｍ２は平均酸化状態４を有する少なくとも一つの元素を含む；０≦ｘ≦１）であり得る。
さらに他の例として、正極活物質は、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及びＡｌから選択された少なくとも一つの元素を含む；Ｍ２はＴｉ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ａｌ、Ｍｇ、Ａｌ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｖ及びＳから選択された少なくとも一つの元素を含む；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；化学量論計数ａ、ｘ、ｙ及び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及びＡｌから選択された少なくとも一つの元素を含む］で表されるリチウム金属ホスフェートであり得る。
望ましくは、正極活物質は、１次粒子及び／または１次粒子が凝集された２次粒子を含み得る。
一例として、負極活物質としては、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、スズまたはスズ化合物などを使用し得る。電位が２Ｖ未満であるＴｉＯ２、ＳｎＯ２のような金属酸化物も負極活物質として使用可能である。炭素材としては、低結晶性炭素、高結晶性炭素などがいずれも使用され得る。
分離膜としては、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で製造した多孔性高分子フィルムを、単独でまたはこれらを積層して使用し得る。他の例として、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得る。
分離膜の少なくとも一面には、無機物粒子のコーティング層を含み得る。また、分離膜自体が無機物粒子のコーティング層からなってもよい。コーティング層を構成する粒子は、隣接する粒子同士の間にインタースティシャル・ボリューム（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得る。
無機物粒子は、誘電率が５以上である無機物からなり得る。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、ハフニア（ＨｆＯ２）、ＳｒＴｉＯ３、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＺｎＯ及びＹ２Ｏ３からなる群より選択された少なくとも一つの物質を含み得る。
本発明の実施形態による電極組立体は、実施形態の電極４０を第１電極（正極）及び第２電極（負極）に適用したゼリーロール型の電極組立体８０である。しかし、本発明が電極組立体の具体的な形態によって限定されることはない。
図７ａ及び図７ｂは、それぞれ本発明の実施形態によって無地部４３ａ、４３ａ'の折曲構造が形成される前の電極組立体８０の上部断面構造及び下部断面構造を示した図である。また、図８ａ及び図８ｂは、それぞれ本発明の実施形態によって無地部４３ａ、４３ａ'が折り曲げられながら折曲表面領域Ｆが形成された電極組立体８０の断面図及び斜視図である。
電極組立体８０は、図２を参照して説明した巻取工法で製造可能である。説明の便宜上、分離膜の外側に延長された無地部４３ａ、４３ａ'の突出構造を詳細に示し、分離膜の巻回構造の詳細な図示は省略した。電極組立体８０の上側に突出した無地部４３ａは第１電極４０から延長されたものである。電極組立体８０の下側に突出した無地部４３ａ'は第２電極４０'から延長されたものである。分離膜の端部位置は点線で示した。
無地部４３ａ、４３ａ'の高さが変化するパターンは概略的に図示した。すなわち、断面の切断位置によって無地部４３ａ、４３ａ'の高さは不規則に変化し得る。一例として、台形状の分切片６１の側辺が切断されれば、断面における無地部の高さは分切片６１の高さ（図４のＤ２）よりも低くなる。また、切断溝（図５の６３）が切断された地点では無地部４３ａ、４３ａ'が図示されていない。
以下、図面を参照して、第１電極４０の無地部４３ａの構造的特徴を詳細に説明する。望ましくは、第２電極４０'の無地部４３ａ'も第１電極４０の無地部４３ａと実質的に同じ特徴を有し得る。
図７ａ、図７ｂ、図８ａ及び図８ｂを参照すると、第１電極４０及び第２電極４０'の無地部４３ａ、４３ａ'は、半径方向に折り曲げられて折曲表面領域Ｆを形成する。
第１電極４０の巻回構造において、第１電極４０の総巻回ターン数をｎ１とし、ｋ番目巻回ターンの巻回ターン数インデックスｋ（１～ｎ１の自然数）を総巻回ターン数ｎ１で除した値をｋ番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ１，ｋと定義するとき、無地部４３ａの積層数が１０以上である相対半径位置Ｒ１，ｋ区間の半径方向長さは、分切片が含まれた巻回ターンの半径方向長さに対して３０％以上である。
参考までに、一番目巻回ターンの相対半径位置は、巻回ターン数インデックスが１であるため、１／ｎ１である。ｋ番目巻回ターンの相対半径位置はｋ／ｎ１である。最後のｎ１番目巻回ターンの相対半径位置は１である。すなわち、相対半径位置は、電極組立体８０のコア側から外周に向かって１／ｎ１から１まで増加する。
第２電極４０'の巻回構造において、第２電極４０'の総巻回ターン数をｎ２とし、ｋ番目巻回ターン数位置における巻回ターン数インデックスｋ（１～ｎ２の自然数）を総巻回ターン数ｎ２で除した値をｋ番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ２，ｋと定義するとき、無地部の折曲部の積層数が１０以上である相対半径位置Ｒ２，ｋ区間の半径方向長さは、分切片が配置された巻回ターンの半径方向長さに対して３０％以上である。
参考までに、一番目巻回ターンの相対半径位置は、巻回ターン数インデックスが１であるため、１／ｎ２である。ｋ番目巻回ターンの相対半径位置はｋ／ｎ２である。最後のｎ２番目巻回ターンの相対半径位置は１である。すなわち、相対半径位置は、電極組立体８０のコア側から外周に向かって１／ｎ２から１まで増加する。
望ましくは、第１電極４０の巻回ターン数インデックスｋと第２電極４０'の巻回ターン数インデックスｋとは、相異なる値が割り当てられ得る変数として理解しなければならない。
無地部４３ａ、４３ａ'が半径方向に折り曲げられれば、図８ａ及び図８ｂに示されたように、電極組立体８０の上部及び下部に折曲表面領域Ｆが形成される。
図８ａ及び図８ｂを参照すると、複数の分切片６１が電極組立体８０のコアＣ側に折り曲げられながら半径方向に沿って多重に重なる。
分切片６１の積層数は、折曲表面領域Ｆ上の任意の半径地点で巻取軸方向（Ｙ軸方向）から仮想の線を引いたとき、仮想の線と交わる分切片６１の個数で定義され得る。
望ましくは、分切片６１の積層数は、折曲表面領域Ｆと集電体との溶接強度を十分に増加させ、溶接工程時の分離膜及び活物質層の損傷を防止するため、分切片６１が含まれた巻回ターンの半径方向長さＲ１を基準にして少なくとも３０％の半径区間において１０枚以上であり得る。
集電体は、無地部４３ａ、４３ａ'の折曲表面領域Ｆにレーザーで溶接され得る。代案的には、抵抗溶接などの他の公知の溶接技術が適用され得る。レーザー溶接が適用されるとき、溶接強度を十分に確保するため、レーザーの出力を増強することが望ましい。レーザーの出力が増強されれば、レーザーが無地部４３ａ、４３ａ'の重畳領域を貫通して電極組立体８０の内部まで浸透し、分離膜及び活物質層を損傷させるおそれがある。したがって、レーザーの貫通を防止するためには、溶接領域において無地部４３ａ、４３ａ'の積層数を一定水準以上に増やすことが望ましい。無地部４３ａ、４３ａ'の積層数を増やすためには、分切片６１の高さを高めなければならない。しかし、分切片６１の高さを高めれば、電極４０の製造過程で無地部４３ａ、４３ａ'にうねり（ｓｗｅｌｌ）が生じるおそれがある。したがって、分切片６１の高さは、適切な水準、望ましく２ｍｍ～１０ｍｍに調節することが望ましい。
折曲表面領域Ｆにおいて分切片６１の積層数が１０以上である半径区間をＲ１対比３０％以上に設計し、分切片６１が１０枚以上重なった領域と集電体とをレーザー溶接すれば、レーザーの出力を増強しても無地部の重畳部位がレーザーを十分にマスキングして、レーザーによる分離膜及び活物質層の損傷を防止することができる。また、レーザーが照射される領域で分切片６１の積層数が多いため、溶接ビーズが十分なボリューム及び厚さで形成される。したがって、溶接強度が十分に確保され、溶接界面の抵抗も低めることができる。
集電体の溶接時のレーザー出力は、折曲表面領域Ｆと集電体との間の所望の溶接強度によって決定され得る。溶接強度は、無地部４３ａ、４３ａ'の積層数に比例して増加する。無地部４３ａ、４３ａ'の積層数が増加するほど、レーザーによって形成される溶接ビーズのボリュームが大きくなるためである。
望ましくは、溶接強度は２ｋｇｆ／ｃｍ２以上、より望ましくは４ｋｇｆ／ｃｍ２以上であり得る。溶接強度が上記の数値範囲を満たす場合、巻取軸方向及び／または半径方向に沿って電極組立体８０に激しい振動が加えられても溶接界面の物性が低下せず、溶接ビーズのボリュームが十分であるため溶接界面の抵抗も減少させることができる。上記の溶接強度条件を具現するためのレーザー出力は、レーザー装置によって異なるが、２５０Ｗ～３２０Ｗの範囲またはレーザー最大出力仕様の４０％～１００％範囲で適切に調節され得る。
溶接強度は、集電体が折曲表面領域Ｆから分離し始めるときの集電体の単位面積当たり引張力（ｋｇｆ／ｃｍ２）として定義され得る。具体的には、集電体の溶接を完了した後、集電体に引張力を加え、その大きさを徐々に増加させる。引張力が大きくなると、溶接界面から無地部４３ａ、４３ａ'が分離し始める。このとき、集電体に加えられた引張力を集電体の面積で除した値が溶接強度である。
望ましくは、第１電極４０は、集電板（ホイル）４１、及びその少なくとも一面に形成された活物質コーティング層４２を含み、電極集電体４１の厚さは１０μｍ～２５μｍであり、電極組立体８０の半径方向において隣接する巻回ターン同士の間隔は２００μｍ～５００μｍであり得る。望ましくは、集電板４１はアルミニウムからなり得る。
第２電極４０'は、集電板（ホイル）、及びその少なくとも一面に形成された活物質コーティング層を含み、集電板の厚さは５μｍ～２０μｍであり、電極組立体８０の半径方向において隣接する巻回ターン同士の間隔は２００μｍ～５００μｍであり得る。集電板は銅からなり得る。
図４、図７ａ及び図７ｂを参照すると、第１電極４０の巻回構造において、第１電極４０の相対半径位置Ｒ１，１から予め設定された第１相対半径位置Ｒ１，ｋ＊までの区間の無地部の高さが、巻回ターン数ｋ＊＋１の相対半径位置Ｒ１，ｋ＊＋１から相対半径位置１までの区間の無地部の高さよりも低くなり得る。相対半径位置Ｒ１，１から予め設定された第１相対半径位置Ｒ１，ｋ＊までの区間の無地部の高さは、コア側無地部Ａの無地部の高さに対応する（図４を参照）。
第１電極４０の巻回構造において、外周側に分切片６１が含まれていない巻回ターンが存在すれば、相対半径位置１は分切片６１を含む最外郭巻回ターンの相対半径位置に対応し得る。
望ましくは、第１電極４０の巻回構造において、相対半径位置Ｒ１，１から第１相対半径位置Ｒ１，ｋ＊までの区間の無地部は、その高さが折り曲げられた無地部が重なって形成される折曲表面領域Ｆよりも低くなり得る。
望ましくは、第１電極４０の巻回構造において、相対半径位置Ｒ１，１から第１相対半径位置Ｒ１，ｋ＊までの区間の無地部は、電極組立体８０のコアに向かって折り曲げられなくてもよい。
第１電極４０と同様に、第２電極４０'の巻回構造において、相対半径位置Ｒ２，１から予め設定された第１相対半径位置Ｒ２，ｋ＊までの区間の無地部の高さが、巻回ターンｋ＊＋１の相対半径位置Ｒ２，ｋ＊＋１から相対半径位置１までの区間の無地部の高さよりも低くなり得る。
第２電極４０'の巻回構造において、外周側に分切片６１が含まれていない巻回ターンが存在すれば、相対半径位置１は分切片６１を含む最外郭巻回ターンの相対半径位置に対応し得る。
また、相対半径位置Ｒ２，１から予め設定された第１相対半径位置Ｒ２，ｋ＊までの区間の無地部は、その高さが折り曲げられた無地部が重なって形成される折曲表面領域Ｆよりも低くなり得る。
望ましくは、相対半径位置Ｒ２，１から第１相対半径位置Ｒ２，ｋ＊までの区間の無地部は、電極組立体のコアに向かって折り曲げられなくてもよい。
望ましくは、第２電極４０'の巻回構造において、相対半径位置Ｒ２，１から第１相対半径位置Ｒ２，ｋ＊までの区間の無地部は、その高さが相対半径位置Ｒ２，ｋ＊＋１から相対半径位置１までの区間の無地部の高さよりも低く、コア側に向かって折り曲げられなくてもよい。
第１電極４０の巻回構造において、相対半径位置Ｒ１，ｋ＊＋１の無地部折曲長さｆｄ１，ｋ＊＋１は、相対半径位置Ｒ１，１から相対半径位置Ｒ１，ｋ＊までの半径方向長さよりも短くなり得る。したがって、電極組立体８０のコアＣが相対半径位置Ｒ１，ｋ＊＋１から相対半径位置１までの区間に位置する無地部４３ａの折曲部によって閉塞されない。
代案的には、電極組立体８０のコアＣは、その半径ｒｃを基準にして９０％以上が相対半径位置Ｒ１，ｋ＊＋１から相対半径位置１までの区間に位置する無地部４３ａの折曲部によって閉塞されない。すなわち、コアＣは、少なくとも０～０．９ｒｃに該当する半径区間が無地部４３ａの折曲部によって閉塞されない。
望ましくは、相対半径位置Ｒ１，ｋ＊＋１に位置した無地部４３ａの折曲長さｆｄ１，ｋ＊＋１、コアの半径ｒｃ、及び相対半径位置Ｒ１，ｋ＊＋１がコアＣの中心から離隔した距離ｄ１，ｋ＊＋１は、下記の数式２を満たし得る。
［数式２］
ｆｄ１，ｋ＊＋１＋０．９×ｒｃ≦ｄ１，ｋ＊＋１
望ましくは、第２電極４０'の巻回構造において、相対半径位置Ｒ２，１から第１相対半径位置Ｒ２，ｋ＊までの区間の無地部は、その高さが相対半径位置Ｒ２，ｋ＊＋１から相対半径位置１までの区間の無地部の高さよりも低く、コア側に向かって折り曲げられなくてもよい。
第２電極４０'の巻取構造において、相対半径位置Ｒ２，ｋ＊＋１に位置する無地部の折曲長さｆｄ２，ｋ＊＋１は、相対半径位置Ｒ２，１から第１相対半径位置Ｒ２，ｋ＊までの長さよりも短くなり得る。したがって、電極組立体８０のコアＣが相対半径位置Ｒ２，ｋ＊＋１から相対半径位置１までの区間に位置する無地部の折曲部によって閉塞されない。
代案的には、電極組立体８０のコアＣは、それの半径ｒｃを基準にして９０％以上が相対半径位置Ｒ２，ｋ＊＋１に位置する無地部４３ａ'の折曲部によって閉塞されない。
望ましくは、相対半径位置Ｒ２，ｋ＊＋１に位置した無地部４３ａ'の折曲長さｆｄ２，ｋ＊＋１、コアの半径ｒｃ、及び相対半径位置Ｒ２，ｋ＊＋１がコアＣの中心から離隔した距離ｄ２，ｋ＊＋１は、下記の数式３を満たし得る。
［数式３］
ｆｄ２，ｋ＊＋１＋０．９×ｒｃ≦ｄ２，ｋ＊＋１
望ましくは、第１電極４０の巻回構造において、予め設定された
Figure 2023550338000015
番目巻回ターンの第２相対半径位置
Figure 2023550338000016
から相対半径位置１までの第１電極４０の無地部は、複数の分切片６１に分割されており、複数の分切片６１の高さは相対半径位置
Figure 2023550338000017
から相対半径位置１まで実質的に同一であり得る。
一方、第１電極４０の巻回構造において、相対半径位置Ｒ１，ｋ＊＋１から予め設定された
Figure 2023550338000018
番目巻回ターンの第２相対半径位置
Figure 2023550338000019
までの区間の無地部４３ａは、複数の分切片６１に分割されており、その高さが外周側に向かって段階的にまたは徐々に増加し得る。したがって、相対半径位置Ｒ１，ｋ＊＋１から
Figure 2023550338000020
までの区間は高さ可変区間に該当する。
例えば、半径２２ｍｍの第１電極４０の巻回構造において、分切片の高さ可変区間の半径方向長さをＨ１と定義し、コアＣを除いた第１電極４０の巻回構造の半径（Ｒ－ｒｃ）に対するＨ１の比率を高さ可変区間の比率（Ｈ１／（Ｒ－ｒｃ））と定義するとき、高さ可変区間の比率は少数第１位で四捨五入して以下のように計算され得る。
実施例１において、Ｒは２２ｍｍ、コア半径ｒｃは５ｍｍ、Ｒ－ｒｃは１７ｍｍであり得る。分切片６１の高さは、半径７ｍｍ～１５ｍｍの区間で２ｍｍから１０ｍｍまで８段階で変化し得る。半径１５ｍｍ以後、分切片６１の高さは１０ｍｍに維持される。Ｈ１が８ｍｍであるため、高さ可変区間の比率は４７％（８ｍｍ／１７ｍｍ）であり得る。
実施例２において、Ｒ及びｒｃは実施例１と同一である。分切片６１の高さは、半径７ｍｍ～１４ｍｍの区間で２ｍｍから９ｍｍまで７段階で変化し得る。半径１４ｍｍ以後、分切片６１の高さは９ｍｍに維持される。Ｈ１が７ｍｍであるため、高さ可変区間の比率は４１％（７ｍｍ／１７ｍｍ）であり得る。
実施例３において、Ｒ及びｒｃは実施例１と同一である。分切片６１の高さは、半径７ｍｍ～１３ｍｍの区間で２ｍｍから８ｍｍまで６段階で段階的に変化し得る。半径１３ｍｍ以後、分切片６１の高さは８ｍｍに維持される。Ｈ１が６ｍｍであるため、高さ可変区間の比率は３５％（６ｍｍ／１７ｍｍ）であり得る。
実施例４において、Ｒ及びｒｃは実施例１と同一である。分切片６１の高さは、半径７ｍｍ～１２ｍｍの区間で２ｍｍから７ｍｍまで５段階で段階的に変化し得る。半径１２ｍｍ以後、分切片６１の高さは７ｍｍに維持される。Ｈ１が５ｍｍであるため、高さ可変区間の比率は２９％（５ｍｍ／１７ｍｍ）であり得る。
実施例５において、Ｒ及びｒｃは実施例１と同一である。分切片６１の高さは、半径７ｍｍ～１１ｍｍの区間で２ｍｍから６ｍｍまで４段階で段階的に変化し得る。半径１１ｍｍ以後、分切片６１の高さは６ｍｍに維持される。Ｈ１が４ｍｍであるため、高さ可変区間の比率は２４％（４ｍｍ／１７ｍｍ）であり得る。
実施例６において、Ｒ及びｒｃは実施例１と同一である。分切片６１の高さは、半径７ｍｍ～１０ｍｍの区間で２ｍｍから５ｍｍまで３段階で段階的に変化し得る。半径１０ｍｍ以後、分切片６１の高さは５ｍｍに維持される。Ｈ１が３ｍｍであるため、高さ可変区間の比率は１８％（３ｍｍ／１７ｍｍ）であり得る。
実施例７において、Ｒ及びｒｃは実施例１と同一である。分切片６１の高さは、半径７ｍｍ～９ｍｍの区間で２ｍｍから４ｍｍまで２段階で段階的に変化し得る。半径９ｍｍ以後、分切片６１の高さは４ｍｍに維持される。Ｈ１が２ｍｍであるため、高さ可変区間の比率は１２％（２ｍｍ／１７ｍｍ）であり得る。
実施例８において、Ｒ及びｒｃは実施例１と同一である。分切片６１の高さは、半径７ｍｍ～８ｍｍの区間で２ｍｍから３ｍｍまで１段階で段階的に変化し得る。半径８ｍｍ以後、分切片６１の高さは３ｍｍに維持される。Ｈ１が１ｍｍであるため、高さ可変区間の比率は６％（１ｍｍ／１７ｍｍ）であり得る。
まとめると、Ｒが２２ｍｍ、ｒｃが５ｍｍであるとき、半径７ｍｍ～１５ｍｍの区間で分切片の高さが２ｍｍ～１０ｍｍの範囲で１段階～８段階のうちのいずれか一つの段階で変化するとき、高さ可変区間の比率は６％～４７％であり得る。
高さ可変区間の比率の数値範囲は、コアＣの半径ｒｃの大きさに応じて変わり得る。計算方式は、上記と類似であるため、結果のみを記載する。
一例として、Ｒが２２ｍｍ、ｒｃが４ｍｍであるとき、半径６ｍｍ～１４ｍｍの区間において分切片の高さが２ｍｍ～１０ｍｍの範囲で１段階～８段階のうちのいずれか一つの段階で段階的に変化するとき、高さ可変区間の比率は６％～４４％であり得る。
他の例として、Ｒが２２ｍｍ、ｒｃが３ｍｍであるとき、半径５ｍｍ～１３ｍｍの区間において分切片の高さが２ｍｍ～１０ｍｍの範囲で１段階～８段階のうちのいずれか一つの段階で段階的に変化するとき、高さ可変区間の比率は５％～４２％であり得る。
さらに他の例として、Ｒが２２ｍｍ、ｒｃが２ｍｍであるとき、半径４ｍｍ～１２ｍｍの区間において分切片の高さが２ｍｍ～１０ｍｍの範囲で１段階～８段階のうちのいずれか一つの段階で段階的に変化するとき、高さ可変区間の比率は５％～４０％であり得る。
上記の計算例から、コアＣの半径ｒｃが２ｍｍ～５ｍｍの範囲で変化するとき、高さ可変区間の比率は５％～４７％である。電極組立体８０の半径が一定であるとき、高さ可変区間の比率の下限及び上限はコアＣの半径ｒｃが減少するほど減少する。
一方、高さ可変区間の比率の下限及び上限は、半径１ｍｍ増加当たりの分切片６１の高さ変化幅及び高さ変化回数によって変わり得る。
一例として、半径１ｍｍの増加に当たり分切片６１の高さが０．２ｍｍずつ変化するとき、高さ可変区間の比率の下限及び上限はそれぞれ１％及び９％である。
他の例として、半径１ｍｍの増加に当たり分切片６１の高さが１．２ｍｍずつ変化するとき、高さ可変区間の比率の下限及び上限はそれぞれ６％及び５６％である。
上述した例示から高さ可変区間の比率は、１％～５６％であることが望ましい。分切片６１の高さ可変区間の比率が上記の数値範囲を満たすと、無地部の積層数が１０枚以上である相対半径位置の半径方向長さの比率が、分切片６１を含む巻回ターンの半径方向長さＲ１対比少なくとも３０％になり得る。後述するが、このような構成は集電体の溶接強度と抵抗の面で有用な効果を提供する。
図４及び図７ｂをさらに参照すると、第２電極４０'の巻回構造においても、相対半径位置Ｒ２，ｋ＊＋１から予め設定された
Figure 2023550338000021
番目巻回ターンの第２相対半径位置
Figure 2023550338000022
までの区間の無地部は、複数の分切片６１に分割されており、その高さが外周側に向かって段階的にまたは徐々に増加し得る。したがって、相対半径位置Ｒ２，ｋ＊＋１から
Figure 2023550338000023
までの区間は高さ可変区間に該当する。
第２電極４０'の巻回構造において、高さ可変区間の半径方向長さをＨ２と定義し、コアＣを除いた第２電極４０'の巻回構造の半径（Ｒ－ｒｃ）に対するＨ２の比率を高さ可変区間の比率（Ｈ２／（Ｒ－ｒｃ））と定義するとき、高さ可変区間の比率は、第１電極と同様に１％～５６％であることが望ましい。
無地部４３ａ'の分切片６１に対する高さ可変区間の比率が上記の数値範囲を満たすと、無地部の積層数が１０枚以上である相対半径位置の比率が、分切片６１を含む巻回ターンの半径方向長さＲ２対比少なくとも３０％になり得る。
第２電極４０'の巻回構造において、
Figure 2023550338000024
番目巻回ターンの相対半径位置
Figure 2023550338000025
から相対半径位置１までの第２電極４０'の無地部は、複数の分切片６１に分割されており、複数の分切片６１の高さは相対半径位置
Figure 2023550338000026
から相対半径位置１まで実質的に同一であり得る。
望ましくは、第１電極４０の巻回構造において、コア側に折り曲げられる無地部４３ａは複数の分切片６１に分割され、複数の分切片６１の巻取軸方向の高さ及び巻取方向の幅の少なくとも一つは、個別的にまたはグループ毎にコア側から外周側に向かって徐々にまたは段階的に増加し得る。
同様に、第２電極４０'の巻回構造において、コア側に折り曲げられる無地部４３ａ'は複数の分切片６１に分割され、複数の分切片６１の巻取軸方向の高さ及び巻取方向の幅の少なくとも一つは、個別的にまたはグループ毎にコア側から外周側に向かって徐々にまたは段階的に増加し得る。
望ましくは、無地部４３ａ、４３ａ'の折曲部分が複数の分切片６１に分割されるとき、複数の分切片６１のそれぞれは、巻取方向で１ｍｍ～１１ｍｍの幅（図５のＤ１）条件、巻取軸方向で２ｍｍ～１０ｍｍの高さ（図５のＤ２）条件、及び巻取方向で０．０５ｍｍ～１ｍｍの離隔ピッチＤ３条件のうちの少なくとも一つの条件を満たし得る。
望ましくは、分切片６１の切断溝の底部（図５のＤ４）と活物質層４２との間には所定のギャップが備えられ得る。望ましくは、ギャップは０．２ｍｍ～４ｍｍであり得る。
図４を参照すると、無地部４３ａ、４３ａ'の折曲部分が複数の分切片６１に分割されるとき、複数の分切片６１はコア側から外周側に向かって複数の分切片グループを形成し、同一分切片グループに属した分切片は、巻取方向の幅、巻取軸方向の高さ、及び巻取方向の離隔ピッチのうちの少なくとも一つが互いに同一であり得る。
望ましくは、複数の分切片グループのうちの少なくとも一部は、電極組立体８０の同一巻回ターンに配置され得る。一例として、各グループに含まれた分切片は、電極組立体８０の巻回構造において少なくとも一つの巻回ターンを構成し得る。他の例として、各グループに含まれた分切片は、電極組立体８０の巻回構造において少なくとも二つの巻回ターンを構成し得る。
図９ａは、フォームファクタ４６８０の円筒形バッテリーに含まれる半径２２ｍｍの電極組立体において、複数の分切片６１に分割されている第１電極４０の無地部４３ａが外周側からコア側に折り曲げられながら折曲表面領域Ｆを形成し、折曲表面領域Ｆの一部は半径方向に沿って無地部４３ａが１０枚以上重なり、電極組立体８０の半径方向に沿って積層数増加区間及び積層数均一区間が現れた様子を示した部分断面図である。
図９ａを参照すると、折曲表面領域Ｆにおいて無地部４３ａの積層数は、電極組立体８０の外周からコア側に向かって順次に増加した後、最大値に到達し、最大値が所定の半径区間に亘って維持されてから、コア付近で１～２枚ほど減少する。コア付近の半径区間は、積層数減少区間と称される。
以下、無地部４３ａの積層数が電極組立体８０の外周からコア側に向かって最大値まで順次に増加する半径区間を積層数増加区間と定義し、無地部４３ａの積層数が最大値に維持される区間とコア付近の残りの区間とを合わせて積層数均一区間と定義する。積層数均一区間は、無地部４３ａの積層数が最大値に維持される区間を含むため、折曲表面領域Ｆが他の部分よりも平坦であることから、溶接最適領域に該当する。
図９ａにおいて、無地部４３ａは、図５に示されたように台形状の分切片に分割されており、切断溝６３の底部６３ａを基準にして無地部４３ａの上部のみを示している。切断溝６３の断面に対応する部分は無地部４３ａが示されていない。
分切片６１が実際に折り曲げられる地点は完全に同一ではなく、切断溝６３の下端から所定の距離だけ離隔している。コア側に向かって無地部４３ａの重畳数が増加しながら重畳に対する抵抗が生じるため、切断溝６３の下端から所定の距離だけ離隔した地点で折り曲げを行うことが望ましい。離隔距離は２ｍｍ以下、望ましくは１ｍｍ以下である。離隔距離が存在すれば、半径方向における分切片６１の重畳がより円滑に行われる。
折曲表面領域Ｆは、相異なる巻回ターンに位置した分切片が電極組立体８０の半径方向に重なりながら形成されたものである。図９ａに示された実施形態において、円周方向には分切片６１が重なっていない。すなわち、図６の（ａ）のように、分切片６１の側辺同士の間にギャップが存在する。ギャップの存在条件は、分切片の幅、高さ、離隔ピッチ、下部内角などを調節して満たし得る。分切片が円周方向に重なるときの折曲表面領域Ｆについては、図９ｂを参照して後述する。
本実施形態において、電極組立体８０のコアの半径ｒｃは４ｍｍである。また、分切片の高さは３ｍｍから始まる。電極組立体の半径を基準にして４ｍｍから７ｍｍまでは無地部４３ａに分切片が存在しない。すなわち、電極組立体の総半径２２ｍｍのうち、半径７ｍｍから２２ｍｍまでの区間に分切片が存在し、分切片６１が存在する半径区間の幅は１５ｍｍである。もし、コアの半径ｒｃを基準にして最大１０％が分切片によって塞がれば、分切片の配置が始まる地点がコア側に移動され得る。
巻回構造において、半径約７ｍｍ地点の巻回ターンから３ｍｍの高さを有する分切片が配置される。分切片の高さは、巻回構造の半径７ｍｍから外周側に向かって半径１ｍｍ増加当たり１ｍｍずつ増加する。分切片の高さが増加する周期は、単位半径（１ｍｍ）当たり０．２ｍｍ～１．２ｍｍの範囲で変更可能である。
図９ａの（ａ）は分切片の最大高さが８ｍｍである場合である。この場合、電極組立体の半径がコア中心から７ｍｍになる地点から分切片が配置される。それにより、３ｍｍの高さを有する分切片がコア側に折り曲げられたときに半径４ｍｍのコアを塞ぐことがない。分切片の高さは、半径が７ｍｍから１２ｍｍまで増加するとき、３ｍｍから８ｍｍまで５段階で増加する。また、分切片の高さは半径１２ｍｍから２２ｍｍまで８ｍｍに維持される。このような実施形態において、分切片の高さ可変区間は半径７ｍｍから１２ｍｍまでであり、高さ可変区間の比率は２８％（５／１８、少数第１位で四捨五入、以下同様）である。
図９ａの（ｂ）は分切片の最大高さが７ｍｍである場合である。この場合も、電極組立体の半径がコア中心から７ｍｍになる地点から分切片が配置される。それにより、３ｍｍの高さを有する分切片がコア側に折り曲げられたときに半径４ｍｍのコアを塞ぐことがない。分切片の高さは半径が７ｍｍから１１ｍｍまで増加するとき、３ｍｍから７ｍｍまで４段階で増加する。また、分切片の高さは半径１１ｍｍから２２ｍｍに亘って７ｍｍに維持される。このような実施形態において、分切片の高さ可変区間は半径７ｍｍから１１ｍｍまでであり、高さ可変区間の比率は２２％（４／１８）である。
図９ａの（ｃ）は分切片の最大高さが６ｍｍである場合である。この場合も、電極組立体の半径がコア中心から７ｍｍになる地点から分切片が配置される。それにより、３ｍｍの高さを有する分切片がコア側に折り曲げられたときに半径４ｍｍのコアを塞ぐことがない。分切片の高さは、半径が７ｍｍから１０ｍｍまで増加するとき、３ｍｍから６ｍｍまで３段階で増加する。また、分切片の高さは半径１０ｍｍから２２ｍｍまで６ｍｍに維持される。このような実施形態において、分切片の高さ可変区間は半径７ｍｍから１０ｍｍまでであり、高さ可変区間の比率は１７％（３／１８）である。
図９ａの（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示した実施形態において、分切片の高さ可変区間は半径７ｍｍから始まる。そして、高さ可変区間の比率は１７％～２８％である。このような比率の範囲は、上述した望ましい範囲１％～５６％に含まれる。
図９ａを参照すると、外周側からコア側に向かって無地部４３ａの積層数は順次に増加し、分切片の最小長さが３ｍｍと同一であっても、分切片の最大長さが６ｍｍ、７ｍｍ及び８ｍｍに増加するほど、積層数の最大値が１２、１５、１８に増加することが分かる。また、折曲表面領域Ｆの厚さは積層数に応じて比例的に増加する。
一例として、分切片の最大高さが８ｍｍであるとき、無地部４３ａの積層数は、電極組立体８０の外周表面からコア側に向かって半径７ｍｍの区間で１８枚まで増加し、積層数の増加が止まる半径地点からコア側に半径８ｍｍの区間では無地部４３ａの積層数が１８枚水準で均一に維持される。本例において、積層数均一区間は積層数が少なくとも１６枚であり、半径方向の幅は８ｍｍである。積層数均一区間の幅は、分切片を含む巻回ターンの半径方向長さ（１５ｍｍ）対比５３％（８／１５、少数第１位で四捨五入、以下同様）である。
他の例として、分切片の最大高さが７ｍｍであるとき、無地部４３ａの積層数は、電極組立体８０の外周表面からコア側に向かって半径６ｍｍの区間で１５枚まで増加し、積層数の増加が止まる半径地点からコア側に半径９ｍｍの区間では無地部４３ａの積層数が１５枚水準で均一に維持される。したがって、積層数均一区間の半径方向の幅は９ｍｍであり、積層数均一区間の積層数は少なくとも１３枚である。積層数均一区間の幅は、分切片を含む巻回ターンの半径方向長さ（１５ｍｍ）対比６０％（９／１５）である。
さらに他の例として、分切片の最大高さが５ｍｍであるとき、無地部４３ａの積層数は、電極組立体８０の外周表面からコア側に向かって半径５ｍｍの区間で１２枚まで増加し、積層数の増加が止まる半径地点からコア側に半径１０ｍｍの区間では無地部４３ａの積層数が１２枚水準で均一に維持される。したがって、積層数均一区間の半径方向の幅は１０ｍｍであり、積層数均一区間の積層数は少なくとも１１枚である。積層数均一区間の幅は、分切片を含む巻回ターンの半径方向長さ（１５ｍｍ）対比６７％（１０／１５）である。
図９ａに示された実施形態によれば、分切片の最小長さが３ｍｍであって、分切片の最大長さが６ｍｍ、７ｍｍ及び８ｍｍであるとき、積層数が徐々に増加する積層数増加区間の長さはそれぞれ５ｍｍ、６ｍｍ及び７ｍｍに増加し、無地部４３ａの積層数が１０枚以上である積層数均一区間の比率は５３％～６７％であることが確認できる。
一方、折曲表面領域Ｆの厚さは、無地部４３ａの積層数に比例して増加する。高さ可変区間における分切片の最小高さ及び最大高さに応じて無地部４３ａの積層数は１０まで低くなり得るため、無地部４３ａの積層数は１０～１８である。一例として、無地部４３ａがアルミニウムからなり、その厚さが１０μｍ～２５μｍであるとき、折曲表面領域Ｆの厚さは１００μｍ～４５０μｍであり得る。他の例として、無地部４３ａが銅からなり、その厚さが５μｍ～２０μｍであるとき、折曲表面領域Ｆの厚さは５０μｍ～３６０μｍであり得る。折曲表面領域Ｆの厚さが上記の数値範囲の条件を満たすと、レーザーを用いて折曲表面領域Ｆに集電体を溶接するとき、折曲表面領域Ｆがレーザーのエネルギーを十分に吸収する。その結果、折曲表面領域Ｆに溶接ビーズが十分なボリュームで形成されて溶接強度が増加する。また、溶接部位がレーザーによって穿孔されて折曲表面領域Ｆの下部にある分離膜などが損傷されることを防止することができる。
望ましくは、集電体は、折曲表面領域Ｆに溶接され得る。集電体の溶接領域は、少なくとも一部が半径方向を基準にして積層数均一区間と重畳し得る。
望ましくは、電極組立体の半径方向において、集電体の溶接領域の５０％～１００％が積層数均一区間と重畳し得る。溶接領域の重畳比率が増加するほど、溶接強度の向上及び溶接ビーズボリュームの増加の面で望ましい。集電体の溶接領域のうちの積層数均一区間と重畳しない他の領域は、積層数増加区間と重畳し得る。
一方、図６を参照して説明したように、無地部４３ａの分切片６１が折り曲げられて折曲表面領域Ｆを形成する際、それぞれの分切片グループに含まれた分切片の下部内角が数式１の条件を満たせば、同一巻回ターンに位置して隣接する分切片６１の側辺同士が交差しながら円周方向に互いに重なり得る。このような場合、電極組立体の半径方向における無地部４３ａの積層数がさらに増加する。
図９ｂは、分切片が円周方向に重なるときの積層数増加区間及び積層数均一区間を例示的に示した折曲表面領域Ｆの断面図である。
図９ｂを参照すると、外周側からコア側に向かって無地部４３ａの重畳数は順次に増加する。分切片の高さ可変区間は、図９ａの実施形態と同様に、半径７ｍｍからである。分切片の高さは３ｍｍから始まり、半径１ｍｍ増加当たり１ｍｍずつ増加する。分切片高さの最大値が６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ及び１０ｍｍに増加するほど、積層数均一区間が始まる半径位置の積層数が１８、２２、２６、３０及び３４に増加する。分切片高さの最大値が６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍである同一条件下において、図９ａの実施形態よりも積層数が６枚～８枚だけさらに多い。これは分切片が円周方向に重なっているためである。
具体的には、分切片高さの最大値が１０ｍｍであるとき、無地部４３ａの積層数は、電極組立体８０の外周表面からコア側に向かって半径９ｍｍの区間（積層数増加区間）で３４枚まで増加し、積層数の増加が止まる半径地点からコア側に半径６ｍｍの区間では３４枚に維持されてから、コア付近で積層数が３９枚までさらに増える。コア付近で積層数がさらに増加することは、円周方向での分切片の重畳がコア側に行くほどさらに増えるためである。積層数がさらに増加するコア付近の半径区間は、積層数追加増加区間と定義し得る。本例において、積層数均一区間は積層数が少なくとも３４枚であり、半径方向の幅は６ｍｍである。積層数均一区間は半径７ｍｍから始まり、分切片が含まれた巻回ターンの半径方向長さ（１５ｍｍ）対比４０％（６／１５、少数第１位で四捨五入、以下同様）である。
他の例として、分切片高さの最大値が９ｍｍであるとき、無地部４３ａの積層数は、電極組立体８０の外周表面からコア側に向かって半径８ｍｍの区間で３０枚まで増加し、積層数の増加が止まる半径地点からコア側に半径７ｍｍの区間では３０枚に維持されてから、コア付近で３６枚までさらに増える。したがって、積層数均一区間は、半径方向の幅が７ｍｍであり、積層数が少なくとも３０枚である。積層数均一区間は半径７ｍｍから始まり、分切片が含まれた巻回ターンの半径方向長さ（１５ｍｍ）対比４７％（７／１５）である。
さらに他の例として、分切片高さの最大値が８ｍｍであるとき、無地部４３ａの積層数は、電極組立体８０の外周表面からコア側に向かって半径７ｍｍの区間で２６枚まで増加し、積層数の増加が止まる半径地点からコア側に半径８ｍｍの区間では２６枚に維持されてから、コア付近で２８枚までさらに増える。したがって、積層数均一区間は、半径方向の幅が８ｍｍであり、積層数が少なくとも２６枚である。積層数均一区間は半径７ｍｍから始まり、分切片が含まれた巻回ターンの半径方向長さ（１５ｍｍ）対比５３％（８／１５）である。
さらに他の例として、分切片高さの最大値が７ｍｍであるとき、無地部４３ａの重畳数は、電極組立体８０の外周表面からコア側に向かって半径６ｍｍの区間で２２枚まで増加し、積層数の増加が止まる半径地点からコア側に半径９ｍｍの区間では２２枚に維持されてから、コア付近で２３枚までさらに増える。したがって、積層数均一区間は、半径方向の幅が９ｍｍであり、積層数が少なくとも２２枚である。積層数均一区間は半径７ｍｍから始まり、分切片が含まれた巻回ターンの半径方向長さ（１５ｍｍ）対比６０％（９／１５）に該当する区間である。
さらに他の例として、分切片高さの最大値が６ｍｍであるとき、無地部４３ａの重畳数は、電極組立体８０の外周表面からコア側に向かって半径５ｍｍの区間で１８枚まで増加し、積層数の増加が止まる半径地点からコア側に半径１０ｍｍの区間では１８枚に維持されてから、コア付近で２０枚までさらに増える。したがって、積層数均一区間は、半径方向の幅が１０ｍｍであり、積層数が少なくとも１８枚である。積層数均一区間は半径７ｍｍから始まり、分切片が含まれた巻回ターンの半径方向長さ（１５ｍｍ）対比６７％（１０／１５）に該当する区間である。
図９ｂに示した実施形態によれば、分切片高さの最小値が３ｍであって、分切片高さの最大値が６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ及び１０ｍｍであるとき、積層数が徐々に増加する積層数増加区間の長さは５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ及び９ｍｍまで増加する。そして、積層数が１０枚以上である積層数均一区間の比率は４０％～６７％であることが確認できる。
一方、図９ｂの実施形態において、折曲表面領域Ｆの厚さは無地部４３ａの積層数に比例して増加する。無地部４３ａの積層数は１８～３９である。一例として、無地部４３ａがアルミニウムからなり、その厚さが１０μｍ～２５μｍであるとき、折曲表面領域Ｆの厚さは１８０μｍ～９７５μｍであり得る。他の例として、無地部４３ａが銅からなり、その厚さが５μｍ～２０μｍであるとき、折曲表面領域Ｆの厚さは９０μｍ～７８０μｍであり得る。折曲表面領域Ｆの厚さが上記の数値範囲の条件を満たすと、レーザーを用いて折曲表面領域Ｆに集電体を溶接するとき、折曲表面領域Ｆがレーザーのエネルギーを十分に吸収する。その結果、折曲表面領域Ｆに溶接ビーズが十分なボリュームで形成されて溶接強度が増加する。また、溶接部位がレーザーによって穿孔されて折曲表面領域Ｆの下部にある分離膜などが損傷されることを防止することができる。
望ましくは、集電体の溶接領域は、少なくとも一部が半径方向を基準にして積層数均一区間と重畳し得る。望ましくは、電極組立体８０の半径方向において、集電体の溶接領域の５０％～１００％が積層数均一区間と重畳し得る。溶接領域の重畳比率が増加するほど、溶接強度の面で望ましい。集電体の溶接領域のうちの積層数均一区間と重畳しない領域は、積層数増加区間と重畳し得る。
図９ａ及び図９ｂに示された実施形態において、無地部４３ａの積層数均一区間が電極組立体の半径Ｒ、コアの半径ｒｃ、分切片の高さ可変区間における分切片高さの最小値と最大値、及び電極組立体の半径方向における分切片の高さ増加幅に応じて増減可能なことは当業者に自明に理解されるであろう。
積層数均一区間の比率はコアｒｃの半径に反比例する。また、積層数均一区間の比率は、分切片の最小高さが同一であるとき、高さ可変区間の幅が狭いほど増加する。また、積層数均一区間の比率は、分切片の最大高さが同一であるとき、高さ可変区間の幅が狭いほど増加する。
一例として、電極組立体の直径Ｒが２２ｍｍ、コアの半径ｒｃが２ｍｍ、分切片の高さ可変区間において半径９ｍｍから１２ｍｍまで分切片の高さが７ｍｍから１０ｍｍまで変わるとき、積層数均一区間の比率は３０％水準まで減少し得る。
他の例として、電極組立体の直径Ｒが２２ｍｍ、コアの半径ｒｃが２ｍｍ、分切片の高さ可変区間において半径５ｍｍから６ｍｍまで分切片の高さが３ｍｍから４ｍｍまで変わるとき、積層数均一区間の比率は８５％水準まで増加し得る。
したがって、積層数均一区間の半径方向長さは、分切片が含まれた巻回ターンの半径方向長さに対して３０％以上であり、望ましくは３０％～８５％であり得る。
一方、図９ａ及び図９ｂを参照して上述したように、分切片の高さ均一区間における分切片の最大高さが６ｍｍ～１０ｍｍであるとき、分切片の最小高さ及び半径方向での分切片の高さ増加量を変化させることで、積層数均一区間における無地部４３ａの積層数を１０～３９の範囲に調節し得る。折曲表面領域Ｆの積層数均一区間は、高さ均一区間に含まれた分切片が折り曲げられて形成された区間を含む。折曲表面領域Ｆの厚さは、無地部４３ａを構成する材質の厚さに応じて変わる。無地部４３ａがアルミニウムからなり、その厚さが１０μｍ～２５μｍであるとき、折曲表面領域Ｆの無地部積層厚さは１００μｍ（０．１ｍｍ）～９７５μｍ（０．９７５ｍｍ）である。この場合、高さ均一区間に含まれている高さ６ｍｍ～１０ｍｍの分切片が折り曲げられて形成された折曲表面領域Ｆの部分において、分切片の高さに対する折曲表面領域Ｆの無地部積層厚さの比率は１．０％（０．１ｍｍ／１０ｍｍ）～１６．３％（０．９７５ｍｍ／６ｍｍ）である。他の例として、無地部４３ａが銅からなり、その厚さが５μｍ～２０μｍであるとき、折曲表面領域Ｆの無地部積層厚さは５０μｍ（０．０５ｍｍ）～７８０μｍ（０．７８０ｍｍ）である。この場合、高さ均一区間に含まれている高さ６ｍｍ～１０ｍｍの分切片が折り曲げられて形成された折曲表面領域Ｆの部分において、分切片の高さに対する折曲表面領域Ｆの無地部積層厚さの比率は０．５％（０．０５ｍｍ／１０ｍｍ）～１３．０％（０．７８０ｍｍ／６ｍｍ）である。高さ均一区間に含まれている分切片の高さに対する折曲表面領域Ｆの厚さの比率が上記の数値範囲を満たすと、該当折曲表面領域Ｆに集電体を溶接したときに望ましい溶接強度を達成することができる。
本発明の実施形態（変形例）による多様な電極組立体の構造は、ゼリーロール型の円筒形バッテリーだけでなく、当業界に公知の如何なるバッテリーにも適用され得る。
望ましくは、円筒形バッテリーは、例えばフォームファクタの比（円筒型バッテリーの直径を高さで除した値、すなわち高さ（Ｈ）対比直径（Φ）の比で定義される）が約０．４よりも大きい円筒形バッテリーであり得る。
ここで、フォームファクタ（ｆｏｒｍ ｆａｃｔｏｒ）とは、円筒形バッテリーの直径及び高さを示す値を意味する。本発明の一実施形態による円筒形バッテリーのフォームファクタは、例えば４６１１０、４８７５、４８１１０、４８８０、４６８０などであり得る。フォームファクタを示す数値において、前方の二桁はバッテリーの直径を示し、残り数字はバッテリーの高さを示す。
フォームファクタの比が０．４を超過する円筒形バッテリーにタブレス構造を有する電極組立体を適用する場合、無地部の折り曲げ時に半径方向に加えられる応力が大きく、無地部が破れ易い。また、無地部の折曲表面領域に集電体を溶接するとき、溶接強度を十分に確保して抵抗を下げるためには、無地部の積層数を十分に増加させなければならない。このような要求条件は、本発明の実施形態（変形例）による電極板と電極組立体によって達成され得る。
本発明の一実施形態によるバッテリーは、略円柱状であって、その直径が約４６ｍｍであり、高さが約１１０ｍｍであり、フォームファクタの比が０．４１８である円筒形バッテリーであり得る。
他の実施形態によるバッテリーは、略円柱状であって、その直径が約４８ｍｍであり、高さが約７５ｍｍであり、フォームファクタの比が０．６４０である円筒形バッテリーであり得る。
さらに他の実施形態によるバッテリーは、略円柱状であって、その直径が約４８ｍｍであり、高さが約１１０ｍｍであり、フォームファクタの比が０．４３６である円筒形バッテリーであり得る。
さらに他の実施形態によるバッテリーは、略円柱状であって、その直径が約４８ｍｍであり、高さが約８０ｍｍであり、フォームファクタの比が０．６００である円筒形バッテリーであり得る。
さらに他の実施形態によるバッテリーは、略円柱状であって、その直径が約４６ｍｍであり、高さが約８０ｍｍであり、フォームファクタの比が０．５７５である円筒形バッテリーであり得る。
従来、フォームファクタの比が約０．４以下のバッテリーが用いられている。すなわち、従来は、例えば１８６５バッテリー、２１７０バッテリーなどが用いられている。１８６５バッテリーの場合、直径が約１８ｍｍであり、高さが約６５ｍｍであり、フォームファクタの比が０．２７７である。２１７０バッテリーの場合、直径が約２１ｍｍであり、高さが約７０ｍｍであり、フォームファクタの比が０．３００である。
以下、本発明の実施形態による円筒形バッテリーについて詳しく説明する。
図１０は、本発明の一実施形態による円筒形バッテリー１９０をＹ軸方向に沿って切断した断面図である。
図１０を参照すると、本発明の一実施形態による円筒形バッテリー１９０は、第１電極、分離膜及び第２電極を含む電極組立体１１０、電極組立体１１０を収納する電池ハウジング１４２、並びに電池ハウジング１４２の開放端部を密封する密封体１４３を含む。
電池ハウジング１４２は、上方に開口部が形成された円筒形の容器である。電池ハウジング１４２は、アルミニウムまたは鋼鉄のような導電性を有する金属材質からなる。電池ハウジング１４２は、上端開口部を通って内側空間に電極組立体１１０を収容し、電解質も一緒に収容する。
電解質は、Ａ＋Ｂ－のような構造の塩であり得る。ここで、Ａ＋は、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋のようなアルカリ金属陽イオン、またはこ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－及び（ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２）２Ｎ－からなる群より選択されたいずれか一つ以上の陰イオンを含む。
また、電解質は、有機溶媒に溶解させて使用し得る。有機溶媒としては、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、γ－ブチロラクトンまたはこれらの混合物が使用され得る。
電極組立体１１０は、ゼリーロール構造または当業界に公知の構造を制限なく有し得る。電極組立体１１０は、図２に示されたように、下部分離膜、第１電極、上部分離膜及び第２電極を順次に少なくとも１回積層して形成された積層体を巻取中心Ｃを基準にして巻き取ることで製造され得る。
第１電極と第２電極とは極性が異なる。すなわち、一方が正の極性を有すれば、他方は負の極性を有する。第１電極及び第２電極の少なくとも一つは、上述した実施形態（変形例）による電極構造を有し得る。また、第１電極及び第２電極の他方は、従来の電極構造または実施形態（変形例）による電極構造を有し得る。
電極組立体１１０の上部及び下部からは、それぞれ第１電極の第１無地部１４６ａ及び第２電極の無地部１４６ｂが突出する。
密封体１４３は、キャップ１４３ａ、キャップ１４３ａと電池ハウジング１４２との間に気密性を提供し、絶縁性を有する第１ガスケット１４３ｂ、及び前記キャップ１４３ａと電気的に及び機械的に結合された連結プレート１４３ｃを含み得る。
キャップ１４３ａは、伝導性を有する金属材質からなる部品であり、電池ハウジング１４２の上端開口部を覆う。キャップ１４３ａは、第１電極の第１無地部１４６ａと電気的に接続され、電池ハウジング１４２とは第１ガスケット１４３ｂを通じて電気的に絶縁される。したがって、キャップ１４３ａは、円筒形バッテリー１４０の第１電極端子として機能することができる。
キャップ１４３ａは、電池ハウジング１４２に形成されたビーディング（ｂｅａｄｉｎｇ）部１４７上に載置され、クリンピング（ｃｒｉｍｐｉｎｇ）部１４８によって固定される。キャップ１４３ａとクリンピング部１４８との間には、電池ハウジング１４２の気密性を確保し、電池ハウジング１４２とキャップ１４３ａとの間の電気的絶縁のため、第１ガスケット１４３ｂが介在され得る。キャップ１４３ａは、その中心部から上方に突出して形成された突出部１４３ｄを備え得る。
電池ハウジング１４２は、第２電極の無地部１４６ｂと電気的に接続される。したがって、電池ハウジング１４２は第２電極と同じ極性を有する。もし、第２電極が負の極性を有すれば、電池ハウジング１４２も負の極性を有する。
電池ハウジング１４２は、上端にビーディング部１４７及びクリンピング部１４８を備える。ビーディング部１４７は、電池ハウジング１４２の外周面の周りを押し込んで形成する。ビーディング部１４７は、電池ハウジング１４２の内部に収容された電極組立体１１０が電池ハウジング１４２の上端開口部から抜け出ないようにし、密封体１４３が載置される支持部としても機能できる。
クリンピング部１４８は、ビーディング部１４７の上部に形成される。クリンピング部１４８は、ビーディング部１４７上に配置されるキャップ１４３ａの外周面、そしてキャップ１４３ａの上面の一部を包むように延長されて折り曲げられた形態を有する。
円筒形バッテリー１４０は、第１集電体１４４及び／または第２集電体１４５及び／または絶縁体１４６をさらに含み得る。
第１集電体１４４は、プレート形状であって、電極組立体１１０の上部に結合される。第１集電体１４４は、アルミニウム、銅、ニッケルなどのような導電性を有する金属材質からなり、第１電極の第１無地部１４６ａが折り曲げられながら形成された折曲表面領域Ｆ１に電気的に接続される。
第１集電体１４４にはリード１４９が連結され得る。リード１４９は、電極組立体１１０の上方に延長されて連結プレート１４３ｃに結合されるか、または、キャップ１４３ａの下面に直接結合され得る。リード１４９と他の部品との結合は溶接を通じて行われ得る。
望ましくは、第１集電体１４４は、リード１４９と一体的に形成され得る。この場合、リード１４９は、第１集電体１４４の中心部から外側に延長された長いプレート形状を有し得る。
第１無地部１４６ａの折曲表面領域Ｆ１と第１集電体１４４との結合は、例えばレーザー溶接によって行われ得る。レーザー溶接は、集電体の母材を部分的に溶融させる方式で行われ得る。レーザー溶接は、抵抗溶接、超音波溶接などで代替可能である。
望ましくは、第１無地部１４６ａは複数の分切片に分割されており、折曲表面領域Ｆ１は複数の分切片がコアＣ側に折り曲げられながら形成されたものである。折曲表面領域Ｆ１は、第１無地部１４６ａの積層数が１０枚以上である半径方向長さが、分切片が含まれた巻回ターンの半径方向長さに対して３０％以上、より望ましくは３０％～８５％であり得る。
第１無地部１４６ａの折曲表面領域Ｆ１と第１集電体１４４との溶接領域は、折曲表面領域Ｆ１の積層数均一区間Ｗ１と少なくとも５０％重畳し得、重畳の比率が高いほどさらに望ましい。
第１無地部１４６ａの折曲表面領域Ｆ１と第１集電体１４４とがレーザーで溶接されるとき、溶接強度は、望ましくは２ｋｇｆ／ｃｍ２以上、より望ましくは４ｋｇｆ／ｃｍ２以上であり得る。溶接強度の上限はレーザー溶接装置の仕様によって決定され得る。一例として、溶接強度は８ｋｇｆ／ｃｍ２以下、または６ｋｇｆ／ｃｍ２以下であり得る。溶接強度を具現するためのレーザー出力はレーザー装置によって異なる。一例として、レーザー出力は２５０Ｗ～３２０Ｗであり得る。他の例として、レーザー出力はレーザー溶接装置の最大出力仕様対比４０％～１００％の範囲で適切に調節され得る。
溶接強度が上記の数値範囲を満たす場合、巻取軸方向及び／または半径方向に沿って電極組立体１１０に激しい振動が加えられても溶接界面の物性が低下せず、溶接ビーズのボリュームが十分であるため溶接界面の抵抗も減少させることができる。
電極組立体１１０の下面にはプレート形状の第２集電体１４５が結合され得る。第２集電体１４５の一面は第２電極の無地部１４６ｂが折り曲げられながら形成された折曲表面領域Ｆ２に溶接によって結合され、他面は電池ハウジング１４２の内側底面上に溶接によって結合され得る。
望ましくは、無地部１４６ｂは複数の分切片に分割されており、折曲表面領域Ｆ２は複数の分切片がコアＣ側に折り曲げられながら形成されたものである。折曲表面領域Ｆ２は、無地部１４６ｂの積層数が１０枚以上である半径方向長さが、分切片が含まれた巻回ターンの半径方向長さに対して３０％以上、より望ましくは３０％～８５％であり得る。
第２集電体１４５と第２電極の無地部１４６ｂとの結合構造は、第１集電体１４４と第１電極の第１無地部１４６ａとの結合構造と実質的に同一であり得る。
無地部１４６ｂの折曲表面領域Ｆ２と第２集電体１４５との溶接領域は、積層数均一区間Ｗ２と少なくとも５０％重畳し得、重畳の比率が高いほどさらに望ましい。
無地部１４６ｂの折曲表面領域Ｆ２と第２集電体１４５とがレーザーで溶接されるとき、溶接強度は、望ましくは２ｋｇｆ／ｃｍ２以上、より望ましくは４ｋｇｆ／ｃｍ２以上であり得る。溶接強度の上限はレーザー溶接装置の仕様によって決定され得る。一例として、溶接強度は８ｋｇｆ／ｃｍ２以下、または６ｋｇｆ／ｃｍ２以下であり得る。溶接強度を具現するためのレーザー出力はレーザー装置によって異なる。一例として、レーザー出力は２５０Ｗ～３２０Ｗであり得る。他の例として、レーザー出力はレーザー溶接装置の最大出力仕様対比４０％～１００％の範囲で適切に調節され得る。
溶接強度が上記の数値範囲を満たす場合、巻取軸方向及び／または半径方向に沿って電極組立体１１０に激しい振動が加えられても溶接界面の物性が低下せず、溶接ビーズのボリュームが十分であるため溶接界面の抵抗も減少させることができる。
絶縁体１４６は、第１集電体１４４を覆い得る。絶縁体１４６は、第１集電体１４４の上面で第１集電体１４４を覆うことで、第１集電体１４４と電池ハウジング１４２の内周面との間の直接接触を防止することができる。
絶縁体１４６は、第１集電体１４４から上方に延長されるリード１４９が引き出されるように、リード孔１５１を備える。リード１４９は、リード孔１５１を通って上方に引き出され、連結プレート１４３ｃの下面またはキャップ１４３ａの下面に結合される。
絶縁体１４６の周縁領域は、第１集電体１４４とビーディング部１４７との間に介在され、電極組立体１１０と第１集電体１４４との結合体を固定し得る。これにより、電極組立体１１０と第１集電体１４４との結合体は、円筒形バッテリー１４０の高さ方向の移動が制限され、円筒形バッテリー１４０の組み立て安定性を向上させることができる。
絶縁体１４６は、絶縁性のある高分子樹脂からなり得る。一例として、絶縁体１４６は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミドまたはポリブチレンテレフタレートからなり得る。
電池ハウジング１４２は、その下面に形成されたベンティング（ｖｅｎｔｉｎｇ）部１５２をさらに備え得る。ベンティング部１５２は、電池ハウジング１４２の下面において周辺領域と比べてより薄い厚さを有する領域に該当する。ベンティング部１５２は、周辺領域と比べて構造的に脆弱である。したがって、円筒形バッテリー１９０に異常が発生して内圧が一定水準以上に増加すれば、ベンティング部１５２が破裂して電池ハウジング１４２の内部に発生したガスが外部に排出され得る。
ベンティング部１５２は、電池ハウジング１４２の下面に円を描きながら連続的にまたは不連続的に形成され得る。変形例として、ベンティング部１５２は、直線パターンまたはその外の他のパターンで形成され得る。
図１１は、本発明の他の実施形態による円筒形バッテリー２００をＹ軸方向に沿って切断した断面図である。
図１１を参照すると、円筒形バッテリー２００は、図１０に示された円筒形バッテリー１９０と比べて、電極組立体の構造は実質的に同一であり、電極組立体を除いた他の構造が変更された点で相違する。
具体的には、円筒形バッテリー２００は、端子１７２が貫設された電池ハウジング１７１を含む。端子１７２は、電池ハウジング１７１の閉鎖面（図面の上面）に取り付けられる。端子１７２は、絶縁性を有する第２ガスケット１７３が介在された状態で電池ハウジング１７１の貫通孔にリベッティングされる。端子１７２は、重力方向と反対方向に向かって外部に露出する。
端子１７２は、端子露出部１７２ａ及び端子挿入部１７２ｂを含む。端子露出部１７２ａは、電池ハウジング１７１の閉鎖面の外側に露出する。端子露出部１７２ａは、電池ハウジング１７１の閉鎖面の略中心部に位置し得る。端子露出部１７２ａの最大直径は、電池ハウジング１７１に形成された貫通孔の最大直径よりもさらに大きく形成され得る。端子挿入部１７２ｂは、電池ハウジング１７１の閉鎖面の略中心部を貫通して第１電極の第１無地部１４６ａと電気的に接続され得る。端子挿入部１７２ｂは、電池ハウジング１７１の内側面上にリベット（ｒｉｖｅｔ）結合され得る。すなわち、端子挿入部１７２ｂの底縁部は、電池ハウジング１７１の内側面に向かって折り曲げられた形態を有し得る。端子挿入部１７２ｂの底部の最大直径は、電池ハウジング１７１の貫通孔の最大直径よりもさらに大きくなり得る。
端子挿入部１７２ｂの下端面は、実質的に扁平であり、第１電極の第１無地部１４６ａに連結された第１集電体１４４の中央部に溶接され得る。第１集電体１４４と電池ハウジング１７１の内側面との間には絶縁物質からなる絶縁体１７４が介在され得る。絶縁体１７４は、第１集電体１４４の上部と電極組立体１１０の上端周縁部分を覆う。これにより、電極組立体１１０の外周側に露出した第１無地部１４６ａが反対極性を有する電池ハウジング１７１の内側面と接触して短絡を起こすことを防止することができる。
絶縁体１７４は、電池ハウジング１７１の閉鎖部の内側面と接触し、第１集電体１４４の上面と接触する。そのため絶縁体１７４は、電池ハウジング１７１の閉鎖部の内側面と第１集電体１４４の上面との間の離隔距離に対応する厚さまたは離隔距離よりも少し（ｓｌｉｇｈｔｌｙ）大きい厚さを有する。
望ましくは、第１集電体１４４は、第１無地部１４６ａの折曲表面領域Ｆ１にレーザー溶接され得る。このとき、溶接は、第１無地部１４６ａの折曲表面領域Ｆ１において第１無地部１４６ａの積層数が１０枚以上である積層数均一区間を含む領域で行われる。
第１無地部１４６ａの積層数が１０枚以上である積層数均一区間の半径方向長さは、分切片が含まれた巻回ターンの半径方向長さに対して３０％以上、より望ましくは３０％～８５％であり得る。
第１無地部１４６ａの折曲表面領域Ｆ１と第１集電体１４４との溶接領域は、積層数均一区間Ｗ１と少なくとも５０％重畳し得、重畳の比率が高いほどさらに望ましい。
第１無地部１４６ａの折曲表面領域Ｆ１と第１集電体１４４とがレーザーで溶接されるとき、溶接強度は、望ましくは、２ｋｇｆ／ｃｍ２以上、より望ましくは４ｋｇｆ／ｃｍ２以上であり得る。溶接強度の上限はレーザー溶接装置の仕様によって決定され得る。一例として、溶接強度は８ｋｇｆ／ｃｍ２以下、または６ｋｇｆ／ｃｍ２以下であり得る。溶接強度を具現するためのレーザー出力はレーザー装置によって異なる。一例として、レーザー出力は２５０Ｗ～３２０Ｗであり得る。他の例として、レーザー出力はレーザー溶接装置の最大出力仕様対比４０％～１００％の範囲で適切に調節され得る。
溶接強度が上記の数値範囲を満たす場合、巻取軸方向及び／または半径方向に沿って電極組立体１１０に激しい振動が加えられても溶接界面の物性が低下せず、溶接ビーズのボリュームが十分であるため溶接界面の抵抗も減少させることができる。
第２ガスケット１７３は、電池ハウジング１７１と端子１７２との間に介在され、反対極性を有する電池ハウジング１７１と端子１７２とが電気的に接触することを防止する。これにより、略扁平な形状を有する電池ハウジング１７１の上面が円筒形バッテリー２００の第２電極端子として機能することができる。
第２ガスケット１７３は、ガスケット露出部１７３ａ及びガスケット挿入部１７３ｂを含む。ガスケット露出部１７３ａは、端子１７２の端子露出部１７２ａと電池ハウジング１７１との間に介在される。ガスケット挿入部１７３ｂは、端子１７２の端子挿入部１７２ｂと電池ハウジング１７１との間に介在される。ガスケット挿入部１７３ｂは、端子挿入部１７２ｂのリベッティング（ｒｅｖｅｔｉｎｇ）時に一緒に変形されて電池ハウジング１７１の内側面に密着され得る。第２ガスケット１７３は、例えば絶縁性を有する高分子樹脂からなり得る。
第２ガスケット１７３のガスケット露出部１７３ａは、端子１７２の端子露出部１７２ａの外周面を覆うように延びた形態を有し得る。第２ガスケット１７３が端子１７２の外周面を覆う場合、バスバーなどの電気的接続部品を電池ハウジング１７１の上面及び／または端子１７２に結合させる過程で短絡が発生することを防止することができる。図示していないが、ガスケット露出部１７３ａは、端子露出部１７２ａの外周面だけでなく、上面の一部も一緒に覆うように延びた形態を有してもよい。
第２ガスケット１７３が高分子樹脂からなる場合において、第２ガスケット１７３は熱融着によって電池ハウジング１７１及び端子１７２と結合され得る。この場合、第２ガスケット１７３と端子１７２との結合界面及び第２ガスケット１７３と電池ハウジング１７１との結合界面における気密性が強化される。一方、第２ガスケット１７３のガスケット露出部１７３ａが端子露出部１７２ａの上面まで延びた場合において、端子１７２はインサート射出によって第２ガスケット１７３と一体に結合されてもよい。
電池ハウジング１７１の上面において端子１７２及び第２ガスケット１７３が占める領域を除いた他の領域１７５が端子１７２と反対極性を有する第２電極端子に該当する。
第２集電体１７６は、電極組立体１１０の下部に結合される。第２集電体１７６は、アルミニウム、鋼鉄、銅、ニッケルなどの導電性を有する金属材質からなり、第２電極の無地部１４６ｂと電気的に接続される。
望ましくは、第２集電体１７６は、電池ハウジング１７１と電気的に接続される。そのため、第２集電体１７６は、外側縁の少なくとも一部が電池ハウジング１７１の内側面と第１ガスケット１７８ｂとの間に介在されて固定され得る。
一例として、第２集電体１７６の外側縁の少なくとも一部は、電池ハウジング１７１の下端に形成されたビーディング部１８０の下端面に支持された状態で溶接によってビーディング部１８０に固定され得る。変形例において、第２集電体１７６の外側縁の少なくとも一部は、電池ハウジング１７１の内壁面に直接溶接され得る。
望ましくは、第２集電体１７６と無地部１４６ｂの折曲表面領域Ｆ２とは溶接、例えばレーザー溶接によって結合され得る。このとき、溶接は、無地部１４６ｂの折曲表面領域Ｆ２において無地部１４６ｂの積層数が１０枚以上である積層数均一区間を含む領域で行われる。
無地部１４６ｂの積層数が１０枚以上である半径方向長さは、分切片が含まれた巻回ターンの半径方向長さに対して３０％以上、より望ましくは３０％～８５％であり得る。
無地部１４６ｂの折曲表面領域Ｆ２と第２集電体１７６との溶接領域は、積層数均一区間Ｗ２と少なくとも５０％重畳し得、重畳の比率が高いほどさらに望ましい。
無地部１４６ｂの折曲表面領域Ｆ２と第２集電体１７６とがレーザーで溶接されるとき、溶接強度は、望ましくは、２ｋｇｆ／ｃｍ２以上、より望ましくは４ｋｇｆ／ｃｍ２以上であり得る。
溶接強度が上記の数値範囲を満たす場合、巻取軸方向及び／または半径方向に沿って電極組立体１１０に激しい振動が加えられても溶接界面の物性が低下せず、溶接ビーズのボリュームが十分であるため溶接界面の抵抗も減少させることができる。
電池ハウジング１７１の下部開放端を密封する密封体１７８は、キャップ１７８ａ及び第１ガスケット１７８ｂを含む。第１ガスケット１７８ｂは、キャップ１７８ａと電池ハウジング１７１とを電気的に分離させる。クリンピング部１８１は、キャップ１７８ａの周縁と第１ガスケット１７８ｂとを一緒に固定させる。キャップ１７８ａにはベント部１７９が備えられる。ベント部１７９の構成は、上述した実施形態（変形例）と実質的に同一である。
望ましくは、キャップ１７８ａは、導電性を有する金属材質からなる。しかし、キャップ１７８ａと電池ハウジング１７１との間に第１ガスケット１７８ｂが介在されているため、キャップ１７８ａは電気的極性を持たない。密封体１７８は、電池ハウジング１７１下部の開放端を密封し、バッテリー２００の内圧が臨界値以上増加したときにガスを排出させる機能をする。
望ましくは、第１電極の第１無地部１４６ａと電気的に接続された端子１７２は第１電極端子として使用される。また、第２集電体１７６を通じて第２電極の無地部１４６ｂと電気的に接続された電池ハウジング１７１の上面のうち、端子１７２を除いた部分１７５は、第１電極端子と反対極性の第２電極端子として使用される。このように、二つの電極端子が円筒形バッテリー２００の上部に位置する場合、バスバーなどの電気的接続部品を円筒形バッテリー２００の一側のみに配置させることが可能である。これは、バッテリーパック構造の単純化及びエネルギー密度の向上をもたらすことができる。また、第２電極端子として使用される部分１７５は略扁平な形態を有するため、バスバーなどの電気的接続部品を接合させるのに十分な接合面積を確保することができる。これにより、円筒形バッテリー２００は、電気的接続部品の接合部位における抵抗を望ましい水準に下げることができる。
本発明において、無地部１４６ａ、１４６ｂをコア側に向かって折り曲げても、電極組立体１１０のコアＣは閉塞されず、上側に開放され得る。
すなわち、図４に示されたように、第１電極及び第２電極の無地部の高さ、特にコア側無地部Ａの高さを低く設計し、コア側無地部Ａに隣接して分切片６１の高さ可変区間を配置し、コア側無地部Ａに最も隣接した分切片６１の高さを調節することで、電極組立体１１０のコア付近にある無地部が折り曲げられても電極組立体１１０のコアＣが閉塞されないようにする。
コアＣが閉塞されないと、電解質注液工程に差し支えがなく、電解液注液の効率が向上する。また、コアＣに溶接治具を挿入して集電体１４５と電池ハウジング１４２の底面との溶接または集電体１４４と端子１７２との溶接工程を容易に行うことができる。
無地部１４６ａ、１４６ｂが分切構造を有する場合、分切片の幅及び／または高さ及び／または離隔ピッチを上述した実施例の数値範囲を満たすように調節すると、分切片が折り曲げられるとき、分切片が溶接強度を十分に確保可能な程度に多重に重なり、折曲表面領域Ｆ１、Ｆ２上に空いた空間（間隙）を形成しない。
本発明において、第１集電体１４４及び第２集電体１７６の溶接領域は、電極組立体１１０のコアＣ中心を基準にして半径方向で４ｍｍ以上離隔しており、前記電極組立体１１０半径の５０％以下の距離で離隔し得る。４ｍｍの離隔距離は、コアＣの最小半径（２ｍｍ）及び分切片６１の最小高さ（２ｍｍ）を考慮して決定されたものである。前記電極組立体１１０半径の５０％以下の距離は、十分な溶接領域の確保という面を考慮して設定したものである。
また、前記第１集電体１４４の溶接領域及び前記第２集電体１７６の溶接領域は、前記電極組立体１１０のコアＣ中心を基準にして実質的に同じ距離だけ離隔した位置から前記電極組立体の半径方向に延長され得る。このとき、前記第１集電体の溶接領域が延長された長さが前記第２集電体の溶接領域が延長された長さよりも長いことが望ましい。
一方、第１集電体１４４及び第２集電体１７６は、図１２及び図１３に示されたような新たな構造を有し得る。
図１２は、本発明の実施形態による第１集電体１４４の構造を示した上面図である。
図１２を参照すると、第１集電体１４４は、周縁部１４４ａ、第１無地部結合部１４４ｂ、及び端子結合部１４４ｃを含み得る。前記周縁部１４４ａは、電極組立体１１０の上部に配置される。前記周縁部１４４ａは、その内部に空いた空間Ｓが形成された略リム（ｒｉｍ）形態を有し得る。図面には前記周縁部１４４ａが略円形のリム形態である場合のみを示しているが、これによって本発明が限定されることはない。前記周縁部１４４ａは、図示と異なって、略四角のリム形態、六角のリム形態、八角のリム形態、またはその他のリム形態であってもよい。
前記端子結合部１４４ｃは、端子１７２の底面に形成された平坦部との結合のための溶接面積を確保するため、前記端子１７２の底面に形成された平坦部の直径と同一であるかまたはより大きい直径を有し得る。
前記第１無地部結合部１４４ｂは、周縁部１４４ａから内側に延長されて第１無地部１４６ａと結合される。前記端子結合部１４４ｃは、第１無地部結合部１４４ｂと離隔して周縁部１４４ａの内側に位置する。前記端子結合部１４４ｃは、端子１７２と溶接によって結合され得る。前記端子結合部１４４ｃは、例えば周縁部１４４ａによって囲まれた内側空間の略中心部に位置し得る。前記端子結合部１４４ｃは、電極組立体１１０のコアＣに形成された孔と対応する位置に備えられ得る。前記端子結合部１４４ｃは、電極組立体１１０のコアＣに形成された孔が端子結合部１４４ｃの外側に露出しないように、電極組立体１１０のコアＣに形成された孔を覆い得る。そのため、前記端子結合部１４４ｃは、電極組立体１１０のコアＣに形成された孔よりもさらに大きい直径または幅を有し得る。
前記第１無地部結合部１４４ｂと端子結合部１４４ｃとは、直接的に連結されず離隔して配置され、周縁部１４４ａによって間接的に連結され得る。このように前記第１集電体１４４は、第１無地部結合部１４４ｂと端子結合部１４４ｃとが直接連結されておらず、周縁部１４４ａを通じて連結された構造を有することで、円筒形バッテリー２００に衝撃及び／または振動が発生する場合、第１無地部結合部１４４ｂと第１無地部１４６ａとの間の結合部位及び端子結合部１４４ｃと端子１７２との間の結合部位に加えられる衝撃を分散させることができる。図面には四つの前記第１無地部結合部１４４ｂが図示されているが、これによって本発明が限定されることはない。前記第１無地部結合部１４４ｂの個数は、形状の複雑性による製造の難易度、電気抵抗、電解液含浸性を考慮した周縁部１４４ａの内側空間などを考慮して多様に決定され得る。
前記第１集電体１４４は、周縁部１４４ａから内側に延長されて端子結合部１４４ｃと連結されるブリッジ部１４４ｄをさらに含み得る。前記ブリッジ部１４４ｄは、少なくともその一部の断面積が第１無地部結合部１４４ｂ及び周縁部１４４ａと比べて小さく形成され得る。例えば、前記ブリッジ部１４４ｄは、少なくともその一部が第１無地部結合部１４４ｂと比べて幅及び／または厚さがさらに小さく形成され得る。この場合、前記ブリッジ部１４４ｄで電気抵抗が増加し、それによって前記ブリッジ部１４４ｄを通って電流が流れるとき、相対的に大きい抵抗がブリッジ部１４４ｄの一部で過電流ヒーティング（ｈｅａｔｉｎｇ）による溶融を起こし、それは過電流を非可逆的に遮断する。前記ブリッジ部１４４ｄは、このような過電流遮断機能を考慮してその断面積を適切な水準に調節し得る。
前記ブリッジ部１４４ｄは、周縁部１４４ａの内側面から端子結合部１４４ｃに向かってその幅が徐々に狭くなるテーパー部１４４ｅを備え得る。前記テーパー部１４４ｅが備えられる場合、ブリッジ部１４４ｄと周縁部１４４ａとの連結部位で部品の剛性が向上する。前記テーパー部１４４ｅが備えられる場合、円筒形バッテリー２００の製造工程において、例えば移送装置及び／または作業者がテーパー部１４４ｅを把持することで、第１集電体１４４及び／または第１集電体１４４と電極組立体１１０との結合体を容易且つ安全に移送することができる。すなわち、前記テーパー部１４４ｅが備えられる場合、第１無地部結合部１４４ｂ及び端子結合部１４４ｃのように他の部品と溶接される部分を把持することで発生する製品の不良を防止することができる。
前記第１無地部結合部１４４ｂは、複数個備えられ得る。複数の前記第１無地部結合部１４４ｂは、周縁部１４４ａの延長方向に沿って互いに同一間隔に配置され得る。複数の前記第１無地部結合部１４４ｂのそれぞれが延長された長さは互いに略同一であり得る。前記第１無地部結合部１４４ｂは、第１無地部１４６ａの折曲表面領域Ｆ１と溶接によって結合され得る。第１無地部結合部１４４ｂと折曲表面領域Ｗ１との溶接によって形成される溶接パターン１４４ｆは、電極組立体１１０の半径方向に沿って延在される構造を有し得る。溶接パターン１４４ｆは、ラインパターンまたは点パターンの配列であり得る。
前記端子結合部１４４ｃは、複数の前記第１無地部結合部１４４ｂによって囲まれるように配置され得る。前記端子結合部１４４ｃは、端子１７２と溶接によって結合され得る。前記ブリッジ部１４４ｄは、互いに隣接した一対の第１無地部結合部１４４ｂ同士の間に位置し得る。この場合、前記ブリッジ部１４４ｄから周縁部１４４ａの延長方向に沿って一対の第１無地部結合部１４４ｂの一方に至る距離は、ブリッジ部１４４ｄから周縁部１４４ａの延長方向に沿って一対の第１無地部結合部１４４ｂの他方に至る距離と略同一であり得る。複数の前記第１無地部結合部１４４ｂそれぞれの断面積は、略同一に形成され得る。複数の前記第１無地部結合部１４４ｂそれぞれの幅及び厚さは略同一に形成され得る。
図示していないが、前記ブリッジ部１４４ｄは、複数個備えられ得る。複数のブリッジ部１４４ｄはそれぞれ、隣接した一対の第１無地部結合部１４４ｂ同士の間に配置され得る。複数の前記ブリッジ部１４４ｄは、周縁部１４４ａの延長方向に沿って互いに略同一間隔で配置され得る。複数の前記ブリッジ部１４４ｄのそれぞれから周縁部１４４ａの延長方向に沿って隣接した一対の第１無地部結合部１４４ｂの一方に至る距離は、他方の第１無地部結合部１４４ｂに至る距離と略同一であり得る。
上述したように、第１無地部結合部１４４ｂ及び／またはブリッジ部１４４ｄが複数個備えられる場合において、第１無地部結合部１４４ｂ同士の距離及び／またはブリッジ部１４４ｄ同士の距離及び／または第１無地部結合部１４４ｂとブリッジ部１４４ｄとの間の距離が一定に形成されれば、第１無地部結合部１４４ｂからブリッジ部１４４ｄに向かう電流またはブリッジ部１４４ｄから第１無地部結合部１４４ｂに向かう電流の流れが円滑に形成される。
一方、前記第１集電体１４４と第１無地部１４６ａの折曲表面領域Ｆ１との結合は溶接によって行われ得る。この場合、例えばレーザー溶接、超音波溶接、スポット溶接などが適用され得る。望ましくは、溶接領域は、折曲表面領域Ｆ１の積層数均一区間Ｗ１と少なくとも５０％重畳し得る。
ブリッジ部１４４ｄは、ブリッジ部１４４ｄの断面積を部分的に減少させるように形成されるノッチング部Ｎを備え得る。ノッチング部Ｎの断面積の調節は、例えばブリッジ部１４４ｄの幅及び／または厚さの部分的な減少を通じて実現し得る。ノッチング部Ｎが備えられる場合、ノッチング部Ｎが形成された領域における電気抵抗が増加し、これによって過電流の発生時に迅速な電流遮断が可能になる。
ノッチング部Ｎは、破断時に発生する異物が電極組立体１１０の内部に流入することを防止するため、電極組立体１１０の積層数均一区間と対応する領域に備えられることが望ましい。この領域では、第１無地部１４６ａにおいて分切片の積層数が最大に維持され、これによって重なった分切片がマスク（ｍａｓｋ）として機能できるためである。例えば、ノッチング部Ｎは、積層数均一区間において第１無地部１４６ａの積層数が最大である領域に備えられ得る。
図１３は、本発明の実施形態による第２集電体１７６の構造を示した上面図である。
図１３を参照すると、第２集電体１７６は、電極組立体１１０の下部に配置される。また、前記第２集電体１７６は、電極組立体１１０の無地部１４６ｂと電池ハウジング１７１とを電気的に接続させるように構成され得る。第２集電体１７６は導電性を有する金属材質からなり、無地部１４６ｂと連結される。また、前記第２集電体１７６は、電池ハウジング１７１と電気的に接続される。前記第２集電体１７６は、電池ハウジング１７１の内側面と第１ガスケット１７８ｂとの間に介在されて固定され得る。具体的には、前記第２集電体１７６は、電池ハウジング１７１のビーディング部１８０の下面と第１ガスケット１７８ｂとの間に介在され得る。但し、これによって本発明が限定されることはなく、これと異なり、前記第２集電体１７６は、ビーディング部１８０が形成されていない領域で電池ハウジング１７１の内壁面に溶接されてもよい。
前記第２集電体１７６は、電極組立体１１０の下部に配置される支持部１７６ａ、前記支持部１７６ａから略電極組立体１１０の半径方向に沿って延在されて無地部１４６ｂの折曲表面領域Ｆ２に結合される第２無地部結合部１７６ｂ、及び前記支持部１７６ａから電極組立体１１０の半径方向に沿って延在されて電池ハウジング１７１の内側面上に結合されるハウジング結合部１７６ｃを含み得る。前記第２無地部結合部１７６ｂとハウジング結合部１７６ｃとは、支持部１７６ａを通じて間接的に連結され、互いに直接的に連結されない。したがって、本発明の円筒形バッテリー２００に外部衝撃が加えられたとき、第２集電体１７６と電極組立体１１０との結合部位及び第２集電体１７６と電池ハウジング１７１との結合部位に発生する損傷を最小化できる。但し、本発明の第２集電体１７６は、このように第２無地部結合部１７６ｂとハウジング結合部１７６ｃとが間接的に連結された構造を有する場合のみに限定されない。例えば、前記第２集電体１７６は、第２無地部結合部１７６ｂとハウジング結合部１７６ｃとを間接的に連結させる支持部１７６ａを備えない構造及び／または無地部１４６ｂとハウジング結合部１７６ｃとが直接連結された構造を有してもよい。
前記支持部１７６ａ及び第２無地部結合部１７６ｂは、電極組立体１１０の下部に配置される。前記第２無地部結合部１７６ｂは、無地部１４６ｂの折曲表面領域Ｆ２と結合される。前記第２無地部結合部１７６ｂだけでなく、前記支持部１７６ａも無地部１４６ｂと結合され得る。前記第２無地部結合部１７６ｂと無地部１４６ｂとは溶接によって結合され得る。前記支持部１７６ａ及び第２無地部結合部１７６ｂは、電池ハウジング１７１にビーディング部１８０が形成された場合、ビーディング部１８０よりも上部に位置する。
前記支持部１７６ａは、電極組立体１１０のコアＣに形成される孔と対応する位置に形成される集電板孔１７６ｄを備える。互いに連通される前記電極組立体１１０のコアＣと集電板孔１７６ｄとは、端子１７２と第１集電体１４４の端子結合部１４４ｃとの間の溶接のための溶接棒の挿入またはレーザービームの照射のための通路として機能することができる。前記集電板孔１７６ｄは、電極組立体１１０のコアＣに形成された孔と略等しいかまたはさらに大きい直径を有し得る。前記第２無地部結合部１７６ｂが複数個備えられる場合、複数の第２無地部結合部１７６ｂは第２集電体１７６の支持部１７６ａから略放射状に電池ハウジング１７１の側壁に向かって延びた形態を有し得る。前記複数の第２無地部結合部１７６ｂのそれぞれは、支持部１７６ａの周りに沿って相互に離隔して位置し得る。
前記ハウジング結合部１７６ｃは複数個備えられ得る。この場合、複数のハウジング結合部１７６ｃは、第２集電体１７６の中心部から略放射状に電池ハウジング１７１の側壁に向かって延びた形態を有し得る。これにより、前記第２集電体１７６と電池ハウジング１７１との間の電気的接続は複数の地点で行われ得る。このように複数の地点で電気的接続のための結合が行われることで、結合面積を極大化して電気抵抗を最小化できる。前記複数のハウジング結合部１７６ｃのそれぞれは、支持部１７６ａの周りに沿って相互に離隔して位置し得る。隣接する第２無地部結合部１７６ｂ同士の間には、少なくとも一つのハウジング結合部１７６ｃが位置し得る。前記複数のハウジング結合部１７６ｃは、電池ハウジング１７１の内側面のうち、例えばビーディング部１８０に結合され得る。前記ハウジング結合部１７６ｃは、特にビーディング部１８０の下面に溶接を通じて結合され得る。溶接は、例えばレーザー溶接、超音波溶接またはスポット溶接などが適用され得る。このようにビーディング部１８０上にハウジング結合部１７６ｃを溶接結合させることで、円筒形バッテリー２００の抵抗水準を約４ｍΩ以下に制限することができる。また、ビーディング部１８０の下面を電池ハウジング１７１の上面に略平行な方向、すなわち電池ハウジング１７１の側壁に略垂直な方向に沿って延びた形態にし、ハウジング結合部１７６ｃも同じ方向、すなわち半径方向及び円周方向に沿って延びた形態にすることで、ハウジング結合部１７６ｃをビーディング部１８０上に安定的に接触させるようにできる。また、このように前記ハウジング結合部１７６ｃがビーディング部１８０の平坦部上に安定的に接触することで、二つの部品間の溶接が円滑に行われ得、これによって二つの部品間の結合力が向上し、結合部位における抵抗増加が最小化される。
前記ハウジング結合部１７６ｃは、電池ハウジング１７１の内側面上に結合される接触部１７６ｅ、及び支持部１７６ａと接触部１７６ｅとの間を連結する連結部１７６ｆを含み得る。
前記接触部１７６ｅは、電池ハウジング１７１の内側面上に結合される。前記電池ハウジング１７１にビーディング部１８０が形成される場合、前記接触部１７６ｅは、上述したようにビーディング部１８０上に結合され得る。より具体的には、前記接触部１７６ｅは、電池ハウジング１７１に形成されたビーディング部１８０の下面に形成された平坦部に電気的に接続され得、ビーディング部１８０の下面と第１ガスケット１７８ｂとの間に介在され得る。この場合、安定的な接触及び結合のため、接触部１７６ｅはビーディング部１８０において電池ハウジング１７１の円周方向に沿って所定の長さだけ延びた形態を有し得る。
一方、前記第２集電体１７６の中心部から電極組立体１１０の半径方向に沿って第２無地部結合部１７６ｂの端部に至る最大距離は、ビーディング部１８０が形成された領域における電池ハウジング１７１の内径、すなわち電池ハウジング１７１の最小内径と等しいかまたはより小さく形成されることが望ましい。これは、電池ハウジング１７１を高さ方向に沿って圧縮するサイジング工程時に、ビーディング部１８０によって第２集電体１７６との間で干渉が発生し、それによって第２集電体１７６によって電極組立体１１０が押し付けられる現象を防止するためである。
第２無地部結合部１７６ｂは孔１７６ｇを含む。孔１７６ｇは、電解液が移動する通路として使用され得る。第２無地部結合部１７６ｂと折曲表面領域Ｆ２との溶接によって形成される溶接パターン１７６ｈは、電極組立体１１０の半径方向に沿って延在される構造を有し得る。溶接パターン１７６ｈは、ラインパターンまたは点パターンの配列であり得る。
本発明の実施形態による円筒形バッテリー２００は、上部で電気的接続を行うことができるという利点がある。
図１４は複数の円筒形バッテリー２００が電気的に接続された状態を示した上面図であり、図１５は図１４の部分拡大図である。
図１４及び図１５を参照すると、複数の円筒形バッテリー２００は、バスバー２１０を用いて円筒形バッテリー２００の上部で直列及び並列に連結され得る。円筒形バッテリー２００の個数はバッテリーパックの容量を考慮して増減可能である。
各円筒形バッテリー２００において、端子１７２は正の極性を有し、電池ハウジング１７１の端子１７２周辺の扁平面１７１ａは負の極性を有し得る。勿論、その反対も可能である。
望ましくは、複数の円筒形バッテリー２００は複数の列と行で配置され得る。図面において、列は上下方向であり、行は左右方向である。また、空間効率性を最大化するため、円筒形バッテリー２００は最密パッキング構造（ｃｌｏｓｅｓｔ ｐａｃｋｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）で配置され得る。最密パッキング構造は、電池ハウジング１７１の外部に露出した端子１７２の中心同士を連結したとき、正三角形が描かれる場合に形成される。望ましくは、バスバー２１０は、同一列に配置された円筒形バッテリー２００を互いに並列に連結し、隣接する二つの列に配置された円筒形バッテリー２００同士を直列に連結する。
望ましくは、バスバー２１０は、直列及び並列接続のため、ボディ部２１１、複数の第１バスバー端子２１２、及び複数の第２バスバー端子２１３を含み得る。前記ボディ部２１１は、隣接する端子１７２同士の間で円筒形バッテリー２００の列に沿って延長され得る。代案的には、前記ボディ部２１１は、円筒形バッテリー２００の列に沿って延びるが、ジグザグ状のように規則的に折り曲げられてもよい。
複数の第１バスバー端子２１２は、ボディ部２１１の一側から延長され、延長方向に位置した円筒形バッテリー２００の端子１７２と電気的に結合され得る。第１バスバー端子２１２と端子１７２との間の電気的結合は、レーザー溶接、超音波溶接などで行われ得る。
複数の第２バスバー端子２１３は、ボディ部２１１の他側から延長され、延長方向に位置した端子１７２周辺の扁平面１７１ａに電気的に接続され得る。第２バスバー端子２１３と扁平面１７１ａとの電気的結合は、レーザー溶接、超音波溶接などで行われ得る。
望ましくは、前記ボディ部２１１、複数の第１バスバー端子２１２、及び複数の第２バスバー端子２１３は、一つの導電性金属板から構成され得る。金属板は、例えばアルミニウム板または銅板であり得るが、本発明がこれに限定されることはない。変形例として、前記ボディ部２１１、複数の第１バスバー端子２１２、及び第２バスバー端子２１３は別個のピース単位で製作した後、それぞれを溶接などによって結合してもよい。
上述した本発明の円筒形バッテリー２００は、折曲表面領域Ｆ１、Ｆ２を通じる溶接面積の拡大、第２集電体１７６を用いた電流経路（ｐａｔｈ）の多重化、電流経路長さの最小化などを通じて抵抗が最小化された構造を有する。正極と負極との間、すなわち端子１７２とその周辺の扁平面１７１ａとの間で抵抗測定器によって測定される円筒形バッテリー２００のＡＣ抵抗は、急速充電に適した０．５ｍΩ～４ｍΩ、望ましくは１ｍΩ～４ｍΩであり得る。
本発明による円筒形バッテリー２００は、正の極性を有する端子１７２と負の極性を有する扁平面１７１ａとが同じ方向に位置しているため、バスバー２１０を用いて円筒形バッテリー２００同士の電気的接続を容易に具現することができる。
また、円筒形バッテリー２００の端子１７２及びその周辺の扁平面１７１ａは面積が広いため、バスバー２１０の結合面積を十分に確保して円筒形バッテリー２００を含むバッテリーパックの抵抗を十分に下げることができる。
上述した実施形態（変形例）による円筒形バッテリーは、バッテリーパックの製造に使用される。
図１６は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの構成を概略的に示した図である。
図１６を参照すると、本発明の一実施形態によるバッテリーパック３００は、円筒形バッテリー３０１が電気的に接続された集合体、及びそれを収容するパックハウジング３０２を含む。円筒形バッテリー３０１は、上述した実施形態（変形例）によるバッテリーのうちのいずれか一つであり得る。図示の便宜上、円筒形バッテリー３０１の電気的接続のためのバスバー、冷却ユニット、外部端子などの部品は示されていない。
バッテリーパック３００は、自動車に搭載される。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り得る。自動車は、四輪自動車または二輪自動車を含む。
図１７は、図１６のバッテリーパック３００を含む自動車を説明するための図である。
図１７を参照すると、本発明の一実施形態による自動車Ｖは、本発明の一実施形態によるバッテリーパック３００を含む。自動車Ｖは、本発明の一実施形態によるバッテリーパック３００から電力の供給を受けて動作する。
本発明の一形態によれば、電極組立体の両端に露出した無地部を折り曲げるとき、電極組立体の半径方向で無地部が１０枚以上重なる領域を十分に確保することで、集電体の溶接時に分離膜や活物質層の損傷を防止することができる。
本発明の他の一形態によれば、電極組立体のコアに隣接した無地部の構造を改善することで、無地部の折曲時に電極組立体のコアにある空洞が閉塞されることを防止して、電解液注入工程及び電池ハウジングと集電体との溶接工程を容易に行うことができる。
本発明のさらに他の一形態によれば。ストリップ状の電極タブの代わりに、無地部の折曲表面領域を集電体と直接溶接することで、エネルギー密度が向上して抵抗が減少した電極組立体を提供することができる。
本発明のさらに他の一形態によれば、内部抵抗が低く、集電体と無地部との溶接強度が向上した構造を有する円筒形バッテリー、それを含むバッテリーパック及び自動車を提供することができる。
以上のように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

Claims (78)

  1. 第１電極と第２電極とこれらの間に介在された分離膜とが軸を中心に巻き取られてコア及び外周面を定義した電極組立体であって、
    前記第１電極は、長辺端部に前記電極組立体の巻取軸方向に沿って前記分離膜の外部に露出した無地部を含み、
    前記無地部の一部は、前記電極組立体の半径方向に折り曲げられることで前記無地部の重畳層を含む折曲表面領域を形成し、前記折曲表面領域の一部領域は、前記電極組立体の巻取軸方向で前記無地部の積層数が１０以上である、電極組立体。
  2. 前記第１電極の総巻回ターン数をｎ１と定義し、ｋ番目巻回ターン位置における巻回ターンインデックスｋ（１～ｎ１の自然数）を総巻回ターン数ｎ１で除した値を巻回ターンインデックスｋに対する相対半径位置Ｒ１，ｋと定義すれば、無地部の積層数が１０以上であるとの条件を満たすＲ１，ｋの半径方向区間の長さの比率が、無地部が折り曲げられた相対半径位置区間に対して少なくとも３０％である、請求項１に記載の電極組立体。
  3. 無地部の積層数が１０以上であるとの条件を満たすＲ１，ｋの半径方向区間長さの比率が、無地部が折り曲げられた相対半径位置区間に対して３０％～８５％である、請求項２に記載の電極組立体。
  4. 前記第２電極は、長辺端部に前記電極組立体の巻取軸方向に沿って前記分離膜の外部に露出した無地部を含み、
    前記無地部の一部は、前記電極組立体の半径方向に折り曲げられることで前記無地部の重畳層を含む折曲表面領域を形成し、前記折曲表面領域の一部領域は、前記電極組立体の巻取軸方向で前記無地部の積層数が１０以上である、請求項１から３のいずれか一項に記載の電極組立体。
  5. 前記第２電極の総巻回ターン数をｎ２と定義し、ｋ番目巻回ターン位置における巻回ターンインデックスｋ（１～ｎ２の自然数）を総巻回ターン数ｎ２で除した値を巻回ターンインデックスｋに対する相対半径位置Ｒ２，ｋと定義すれば、無地部の積層数が１０以上であるとの条件を満たすＲ２，ｋの半径方向区間の長さの比率が、前記無地部が折り曲げられた相対半径位置区間に対して少なくとも３０％である、請求項４に記載の電極組立体。
  6. 無地部の積層数が１０以上であるとの条件を満たすＲ２，ｋの半径方向区間の長さの比率が、前記無地部が折り曲げられた相対半径位置区間に対して３０％～８５％である、請求項５に記載の電極組立体。
  7. 前記第１電極の巻回構造において、一番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ１，１から予め設定されたｋ＊番目巻回ターンの第１相対半径位置Ｒ１，ｋ＊までの区間の無地部の高さが、巻回ターン数ｋ＊＋１の相対半径位置Ｒ１，ｋ＊＋１から相対半径位置１までの区間の無地部の高さよりも低い、請求項２に記載の電極組立体。
  8. 前記第１電極の巻回構造において、一番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ１，１から予め設定されたｋ＊番目巻回ターンの第１相対半径位置Ｒ１，ｋ＊までの区間の無地部の高さが、折り曲げられた無地部が重なって形成する前記折曲表面領域よりも低い、請求項２に記載の電極組立体。
  9. 前記第１電極の巻回構造において、一番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ１，１からｋ＊番目巻回ターンの第１相対半径位置Ｒ１，ｋ＊までの区間の無地部は、電極組立体のコアに向かって折り曲げられていない、請求項２に記載の電極組立体。
  10. 第２電極の巻回構造において、一番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ２，１から予め設定されたｋ＊番目巻回ターンの第１相対半径位置Ｒ２，ｋ＊までの区間の無地部の高さが、ｋ＊＋１番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ２，ｋ＊＋１から相対半径位置１までの区間の無地部の高さよりも低い、請求項５に記載の電極組立体。
  11. 一番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ２，１から予め設定されたｋ＊番目巻回ターンの第１相対半径位置Ｒ２，ｋ＊までの区間の無地部の高さが、折り曲げられた無地部が重なって形成する折曲表面領域よりも低い、請求項５に記載の電極組立体。
  12. 一番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ２，１から予め設定されたｋ＊番目巻回ターンの第１相対半径位置Ｒ２，ｋ＊までの区間の無地部は、電極組立体のコアに向かって折り曲げられていない、請求項５に記載の電極組立体。
  13. 前記第１電極の無地部または前記第２電極の無地部は、独立的に折曲可能な複数の分切片に分割されている、請求項１または４に記載の電極組立体。
  14. 複数の分切片のそれぞれは、折曲線を底辺にする幾何学的な図形の形態を有し、
    前記幾何学的な図形は、一つ以上の直線、一つ以上の曲線、またはこれらの組み合わせが連結されたものである、請求項１３に記載の電極組立体。
  15. 前記幾何学的な図形は、底辺から上部に向かって幅が段階的にまたは連続的に減少する、請求項１４に記載の電極組立体。
  16. 前記幾何学的な図形の底辺と前記底辺と交わる側辺とがなす下部内角が６０°～８５°である、請求項１５に記載の電極組立体。
  17. 前記複数の分切片は、前記下部内角が前記電極組立体の巻取方向と平行な一方向に沿って段階的にまたは徐々に増加する、請求項１６に記載の電極組立体。
  18. 複数の分切片のそれぞれは、折曲線を底辺にする台形状の形態を有し、
    前記電極組立体のコア中心を基準にして分切片が配置された巻回ターンの半径をｒとし、分切片の下部に対応する巻回ターンの円弧長さをＬａｒｃとし、半径ｒの巻回ターンに隣接して配置された分切片対の側辺同士が平行である仮定が適用されるときの分切片の下部内角をθａｓｓｕｍｐｔｉｏｎとするとき、前記隣接して配置された分切片対の実際の下部内角θｒｅａｌが下記の数式１
    ［数式１］
    θｒｅａｌ＞θａｓｓｕｍｐｔｉｏｎ
    θａｓｓｕｍｐｔｉｏｎ＝９０°－３６０°×（Ｌａｒｃ／２πｒ）×０．５
    を満たす、請求項１４から１７のいずれか一項に記載の電極組立体。
  19. 前記電極組立体のコア中心を基準にして前記分切片の下部に対応する巻回ターンの円弧長さＬａｒｃに対応する円周角が４５°以下である、請求項１８に記載の電極組立体。
  20. 前記電極組立体のコア中心を基準にして半径ｒの巻回ターンに配置されて隣接する分切片同士の重畳率を数式（θｒｅａｌ／θａｓｓｕｍｐｔｉｏｎ－１）と定義するとき、分切片の重畳率が０超過０．０５以下である、請求項１８または１９に記載の電極組立体。
  21. 前記電極組立体のコア中心を基準にして半径ｒの巻回ターンに配置されて隣接する分切片対を通る仮想の円を描いたとき、各分切片を通る円弧の対同士が重畳している、請求項１４に記載の電極組立体。
  22. 各分切片を通る円弧の長さに対する重畳する円弧の長さの比率を分切片の重畳率と定義するとき、分切片の重畳率は０超過０．０５以下である、請求項２１に記載の電極組立体。
  23. 前記第１電極の巻回構造において、一番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ１，１からｋ＊番目巻回ターンの第１相対半径位置Ｒ１，ｋ＊までの区間の無地部の高さが、相対半径位置Ｒ１，ｋ＊＋１から相対半径位置１までの区間の無地部の高さよりも低く、コア側に向かって折り曲げられていない、請求項２に記載の電極組立体。
  24. 相対半径位置Ｒ１，１からＲ１，ｋ＊までに対応する前記第１電極の長さが、相対半径位置Ｒ１，ｋ＊＋１から相対半径位置１までに対応する前記第１電極の長さに対して１％～３０％である、請求項２３に記載の電極組立体。
  25. 前記第１電極の巻回構造において、ｋ＊＋１番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ１，ｋ＊＋１の無地部折曲長さｆｄ１，ｋ＊＋１が、一番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ１，１からｋ＊番目相対半径位置Ｒ１，ｋ＊までの半径方向長さよりも短い、請求項２に記載の電極組立体。
  26. 前記第１電極の巻回構造において、前記電極組立体のコア半径をｒｃと定義するとき、コアの中心から０．９０ｒｃ区間がｋ＊＋１番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ１，ｋ＊＋１から１の区間に位置する無地部の折曲部によって閉塞されない、請求項２に記載の電極組立体。
  27. ｋ＊＋１番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ１，ｋ＊＋１の無地部折曲長さｆｄ１，ｋ＊＋１、コアの半径ｒｃ、及び相対半径位置Ｒ１，ｋ＊＋１が電極組立体の中心から離隔した距離ｄ１，ｋ＊＋１は、下記の数式２
    ［数式２］
    ｆｄ１，ｋ＊＋１＋０．９０×ｒｃ≦ｄ１，ｋ＊＋１
    を満たす、請求項２６に記載の電極組立体。
  28. 前記第２電極の巻回構造において、一番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ２，１からｋ＊番目巻回ターンの第１相対半径位置Ｒ２，ｋ＊までの区間の無地部の高さが、ｋ＊＋１番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ２，ｋ＊＋１から相対半径位置１までの区間の無地部の高さよりも低く、コア側に向かって折り曲げられていない、請求項５に記載の電極組立体。
  29. 相対半径位置Ｒ２，１からＲ２，ｋ＊までに対応する前記第２電極の長さが、相対半径位置Ｒ２，ｋ＊＋１から相対半径位置１までに対応する前記第２電極の長さに対して１％～３０％である、請求項２８に記載の電極組立体。
  30. 前記第２電極の巻取構造において、ｋ＊＋１番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ２，ｋ＊＋１に位置する無地部の折曲長さｆｄ２，ｋ＊＋１が、一番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ２，１からｋ＊番目巻回ターンの第１相対半径位置Ｒ２，ｋ＊までの半径方向長さよりも短い、請求項５に記載の電極組立体。
  31. 前記第２電極の巻取構造において、前記電極組立体のコア半径をｒｃと定義するとき、コアの中心から０．９０ｒｃ区間がｋ＊＋１番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ２，ｋ＊＋１から相対半径位置１までの区間に位置する第２電極の無地部の折曲部によって閉塞されない、請求項５に記載の電極組立体。
  32. ｋ＊＋１番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ２，ｋ＊＋１の無地部折曲長さｆｄ２，ｋ＊＋１、コアの半径ｒｃ、及び相対半径位置Ｒ２，ｋ＊＋１が電極組立体の中心から離隔した距離ｄ２，ｋ＊＋１は、下記の数式３
    ［数式２］
    ｆｄ２，ｋ＊＋１＋０．９０×ｒｃ≦ｄ２，ｋ＊＋１
    を満たす、請求項３１に記載の電極組立体。
  33. 前記第１電極の巻回構造において、ｋ＊＋１番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ１，ｋ＊＋１から予め設定された
    Figure 2023550338000027
    番目巻回ターンの第２相対半径位置
    Figure 2023550338000028
    までの区間の無地部は、複数の分切片に分割されており、その高さが巻取方向と平行な一方向に沿って徐々にまたは段階的に増加する、請求項２に記載の電極組立体。
  34. 相対半径位置Ｒ１，ｋ＊＋１から
    Figure 2023550338000029
    までの区間の半径方向長さが、コアを除いた第１電極の巻回構造の半径に対して１％～５６％である、請求項３３に記載の電極組立体。
  35. 前記第１電極の巻回構造において、予め設定された
    Figure 2023550338000030
    番目巻回ターンの相対半径位置
    Figure 2023550338000031
    から相対半径位置１までの第１電極の無地部は、複数の分切片に分割されており、複数の分切片の高さは相対半径位置
    Figure 2023550338000032
    から相対半径位置１まで実質的に同一である、請求項２に記載の電極組立体。
  36. 前記第２電極の巻回構造において、ｋ＊＋１番目巻回ターンの相対半径位置Ｒ２，ｋ＊＋１から予め設定された
    Figure 2023550338000033
    番目巻回ターンの第２相対半径位置
    Figure 2023550338000034
    までの区間の無地部は、複数の分切片に分割されており、その高さが巻取方向と平行な一方向に沿って段階的にまたは徐々に増加する、請求項５に記載の電極組立体。
  37. 相対半径位置Ｒ２，ｋ＊＋１から
    Figure 2023550338000035
    までの区間の半径方向長さが、コアを除いた第２電極の巻回構造の半径に対して１％～５６％である、請求項３６に記載の電極組立体。
  38. 前記第２電極の巻回構造において、
    Figure 2023550338000036
    番目巻回ターンの第２相対半径位置
    Figure 2023550338000037
    から相対半径位置１までの第２電極の無地部は、複数の分切片に分割されており、複数の分切片の高さは
    Figure 2023550338000038
    番目巻回ターンの相対半径位置
    Figure 2023550338000039
    から相対半径位置１まで実質的に同一である、請求項５に記載の電極組立体。
  39. 前記第１電極の巻回構造において、前記電極組立体の半径方向に折り曲げられる無地部は独立的に折曲可能な複数の分切片に分割され、
    複数の分切片の巻取軸方向の高さ及び巻取方向の幅の少なくとも一つは、個別的にまたはグループ毎に巻取方向と平行な一方向に沿って徐々にまたは段階的に増加する、請求項１から３８のいずれか一項に記載の電極組立体。
  40. 前記第２電極の巻回構造において、前記電極組立体の半径方向に折り曲げられる無地部は独立的に折曲可能な複数の分切片に分割され、
    複数の分切片の巻取軸方向の高さ及び巻取方向の幅の少なくとも一つは、個別的にまたはグループ毎に巻取方向と平行な一方向に沿って徐々にまたは段階的に増加する、請求項４に記載の電極組立体。
  41. 複数の分切片のそれぞれは、巻取方向で１ｍｍ～１１ｍｍの幅条件、巻取軸方向で２ｍｍ～１０ｍｍの高さ条件、及び巻取方向で０．０５ｍｍ～１ｍｍの離隔ピッチ条件のうちの少なくとも一つの条件を満たす、請求項１３に記載の電極組立体。
  42. 前記複数の分切片同士の間には切断溝が介在され、
    前記切断溝の下端と前記第１電極または前記第２電極の活物質層との間に所定のギャップが備えられる、請求項１３に記載の電極組立体。
  43. 前記ギャップの長さは０．２ｍｍ～４ｍｍである、請求項４２に記載の電極組立体。
  44. 複数の分切片は、前記電極組立体の巻取方向に沿って複数の分切片グループを形成し、同一分切片グループに属した分切片は、巻取方向の幅、巻取軸方向の高さ、及び巻取方向の離隔ピッチのうちの少なくとも一つが互いに実質的に同一である、請求項１３に記載の電極組立体。
  45. 同一分切片グループに属した分切片は、前記電極組立体の巻取方向と平行な一方向に向かって巻取方向の幅、巻取軸方向の高さ、及び巻取方向の離隔ピッチのうちの少なくとも一つが徐々にまたは段階的に増加する、請求項４４に記載の電極組立体。
  46. 複数の分切片グループのうちの少なくとも一部は電極組立体の同一巻回ターンに配置されている、請求項４４または４５に記載の電極組立体。
  47. 前記第１電極の無地部によって形成される折曲表面領域は、前記電極組立体の外周側からコア側に向かって積層数増加区間及び積層数均一区間を含み、
    前記積層数増加区間は無地部の積層数が電極組立体のコアに向かって増加する区間で定義され、前記積層数均一区間は前記無地部の積層数増加が止まる位置から前記無地部の折曲が始まる半径位置までの区間で定義され、
    前記積層数均一区間の半径方向長さは、無地部の折曲が始まった巻回ターンから無地部の折曲が終わる巻回ターンまでの半径方向長さに対して３０％以上である、請求項１から４６のいずれか一項に記載の電極組立体。
  48. 前記第２電極の無地部によって形成される折曲表面領域は、前記電極組立体の外周側からコア側に向かって積層数増加区間及び積層数均一区間を含み、
    前記積層数増加区間は無地部の積層数が電極組立体のコアに向かって増加する区間で定義され、前記積層数均一区間は前記無地部の積層数の増加が止まる位置から前記無地部の折曲が始まる半径位置までの区間で定義され、
    前記積層数均一区間の半径方向長さは、無地部の折曲が始まった巻回ターンから無地部の折曲が終わる巻回ターンまでの半径方向長さに対して３０％以上である、請求項５に記載の電極組立体。
  49. 前記第１電極の厚さ及び前記第２電極の厚さは８０μｍ～２５０μｍであり、
    前記電極組立体の半径方向で隣接する巻回ターンに位置した無地部同士の間隔は２００μｍ～５００μｍである、請求項４に記載の電極組立体。
  50. 前記第１電極の無地部の厚さが１０μｍ～２５μｍである、請求項１から４９のいずれか一項に記載の電極組立体。
  51. 前記第２電極の無地部の厚さが５μｍ～２０μｍである、請求項４に記載の電極組立体。
  52. 前記第１電極の無地部によって形成された折曲表面領域の一部領域は、無地部の重畳層の総積層厚さが１００μｍ～９７５μｍである、請求項１から５１のいずれか一項に記載の電極組立体。
  53. 前記第１電極の無地部は互いに独立可能な複数の分切片に分割され、前記第１電極は分切片の高さが変わる高さ可変区間及び分切片の高さが均一な高さ均一区間を含み、前記折曲表面領域のうちの前記高さ均一区間に含まれた分切片が前記電極組立体の半径方向に沿って折り曲げられることで形成された領域において、分切片の高さに対する折曲表面領域の無地部積層厚さの比率が１．０％～１６．３％である、請求項５２に記載の電極組立体。
  54. 前記第２電極の無地部によって形成された折曲表面領域の一部領域において、無地部の重畳層の総積層厚さが５０μｍ～７８０μｍである、請求項４に記載の電極組立体。
  55. 前記第２電極の無地部は互いに独立可能な複数の分切片に分割され、前記第２電極は分切片の高さが変わる高さ可変区間及び分切片の高さが均一な高さ均一区間を含み、前記折曲表面領域のうちの前記高さ均一区間に含まれた分切片が前記電極組立体の半径方向に沿って折り曲げられることで形成された領域において、分切片の高さに対する折曲表面領域の無地部積層厚さの比率が０．５％～１３．０％である、請求項５４に記載の電極組立体。
  56. 第１電極と第２電極とこれらの間に介在された分離膜とが軸を中心に巻き取られてコア及び外周面を定義した電極組立体であって、
    前記第１電極は、長辺端部に前記電極組立体の巻取軸方向に沿って前記分離膜の外部に露出した第１無地部を含み、
    前記第１無地部の一部は前記電極組立体の半径方向に折り曲げられて第１折曲表面領域を形成し、前記第１折曲表面領域の一部領域は前記第１無地部の積層厚さが１００μｍ～９７５μｍである、電極組立体。
  57. 前記第１電極の第１無地部は互いに独立可能な複数の分切片に分割され、前記第１電極は分切片の高さが変わる高さ可変区間及び分切片の高さが均一な高さ均一区間を含み、前記折曲表面領域のうちの前記高さ均一区間に含まれた分切片が前記電極組立体の半径方向に沿って折り曲げられることで形成された領域において、分切片の高さに対する折曲表面領域の無地部積層厚さの比率が１．０％～１６．３％である、請求項５６に記載の電極組立体。
  58. 前記第２電極は、長辺端部に前記電極組立体の巻取軸方向に沿って前記分離膜の外部に露出した第２無地部を含み、
    前記第２無地部の一部は、前記電極組立体の半径方向に折り曲げられて第２折曲表面領域を形成し、
    前記第２折曲表面領域の一部領域において、前記第２無地部の積層厚さが５０μｍ～７８０μｍである、請求項５６または５７に記載の電極組立体。
  59. 前記第２電極の第２無地部は互いに独立可能な複数の分切片に分割され、前記第２電極は分切片の高さが変わる高さ可変区間及び分切片の高さが均一な高さ均一区間を含み、前記折曲表面領域のうちの前記高さ均一区間に含まれた分切片が前記電極組立体の半径方向に沿って折り曲げられることで形成された領域において、分切片の高さに対する折曲表面領域の無地部積層厚さの比率が０．５％～１３．０％である、請求項５８に記載の電極組立体。
  60. 第１電極と第２電極とこれらの間に介在された分離膜とが軸を中心に巻き取られてコア及び外周面を定義した電極組立体であって、前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一つは、長辺端部に前記電極組立体の巻取軸方向に沿って前記分離膜の外部に露出した無地部を含み、前記無地部の少なくとも一部は前記電極組立体の半径方向に折り曲げられて折曲表面領域を形成し、前記折曲表面領域の一部領域は前記無地部の積層数が１０以上である電極組立体と、
    前記電極組立体が収納され、前記第１電極及び前記第２電極の一方と電気的に接続されて第１極性を有する電池ハウジングと、
    前記電池ハウジングの開放端を密封する密封体と、
    前記第１電極及び前記第２電極の他方と電気的に接続され、表面が外部に露出して第２極性を有する端子と、
    前記折曲表面領域に溶接され、前記電池ハウジング及び前記端子の一方に電気的に接続される集電体と、を含み、
    前記集電体の溶接領域は、前記無地部の積層数が１０以上である折曲表面領域と重畳している、バッテリー。
  61. 前記第１電極は、長辺端部に前記電極組立体の巻取軸方向に沿って前記分離膜の外部に露出した第１無地部を含み、
    前記第１電極の総巻回ターン数をｎ１と定義し、ｋ番目巻回ターン位置における巻回ターンインデックスｋ（１～ｎ１の自然数）を総巻回ターン数ｎ１で除した値を巻回ターンインデックスｋに対する相対半径位置Ｒ１，ｋと定義すれば、前記第１無地部の積層数が１０以上であるとの条件を満たすＲ１，ｋの半径方向区間の長さの比率が、前記第１無地部が折り曲げられた相対半径位置区間に対して少なくとも３０％である、請求項６０に記載のバッテリー。
  62. 前記第２電極は、長辺端部に前記電極組立体の巻取軸方向に沿って前記分離膜の外部に露出した第２無地部を含み、
    前記第２電極の総巻回ターン数をｎ２と定義し、ｋ番目巻回ターン位置における巻回ターンインデックスｋ（１～ｎ２の自然数）を総巻回ターン数ｎ２で除した値を巻回ターンインデックスｋに対する相対半径位置Ｒ２，ｋと定義すれば、前記第２無地部の積層数が１０以上であるとの条件を満たすＲ２，ｋの半径方向区間の長さの比率が、前記第２無地部が折り曲げられた相対半径位置区間に対して少なくとも３０％である、請求項６０または６１に記載のバッテリー。
  63. 前記集電体の溶接領域は、前記無地部の積層数が１０以上である折曲表面領域と５０％以上重畳している、請求項６０から６２のいずれか一項に記載のバッテリー。
  64. 前記集電体の溶接領域は、溶接強度が２ｋｇｆ／ｃｍ２以上である、請求項６３に記載のバッテリー。
  65. 前記溶接領域は、前記電極組立体のコア中心を基準にして半径方向で４ｍｍ以上及び前記電極組立体の半径の５０％以下の距離で離隔している、請求項６０から６４のいずれか一項に記載のバッテリー。
  66. 第１電極と第２電極とこれらの間に介在された分離膜とが軸を中心に巻き取られてコア及び外周面を定義した電極組立体であって、前記第１電極は、長辺端部に前記電極組立体の巻取軸方向に沿って前記分離膜の外部に露出した第１無地部を含み、前記第１無地部の一部は前記電極組立体の半径方向に折り曲げられて第１折曲表面領域を形成し、前記第１折曲表面領域の一部領域は前記第１無地部の積層厚さが１００μｍ～９７５μｍである電極組立体と、
    前記電極組立体が収納され、前記第１電極及び前記第２電極の一方と電気的に接続されて第１極性を有する電池ハウジングと、
    前記電池ハウジングの開放端を密封する密封体と、
    前記第１電極及び前記第２電極の他方と電気的に接続され、表面が外部に露出して第２極性を有する端子と、
    前記第１折曲表面領域に溶接され、前記電池ハウジング及び前記端子の一方に電気的に接続される第１集電体と、を含み、
    前記第１集電体の溶接領域は前記第１無地部の積層厚さが１００μｍ～９７５μｍである前記第１折曲表面領域の一部領域と重畳している、バッテリー。
  67. 前記第１電極の第１無地部は互いに独立可能な複数の分切片に分割され、前記第１電極は分切片の高さが変わる高さ可変区間及び分切片の高さが均一な高さ均一区間を含み、前記第１折曲表面領域のうちの前記高さ均一区間に含まれた分切片が前記電極組立体の半径方向に沿って折り曲げられることで形成された領域において、分切片の高さに対する第１折曲表面領域の無地部積層厚さの比率が１．０％～１６．３％である、請求項６６に記載のバッテリー。
  68. 第１集電体の溶接領域は、溶接強度が２ｋｇｆ／ｃｍ２以上である、請求項６６に記載のバッテリー。
  69. 前記第２電極は、長辺端部に前記電極組立体の巻取軸方向に沿って前記分離膜の外部に露出した第２無地部を含み、前記第２無地部の一部は前記電極組立体の半径方向に折り曲げられて第２折曲表面領域を形成し、前記第２折曲表面領域の一部領域は前記第２無地部の積層厚さが５０μｍ～７８０μｍであり、
    前記第２折曲表面領域に溶接され、前記電池ハウジング及び前記端子の他方に電気的に接続される第２集電体を含み、
    前記第２集電体の溶接領域は、前記第２無地部の積層厚さが５０μｍ～７８０μｍである前記第２折曲表面領域の一部領域と重畳している、請求項６６から６８のいずれか一項に記載のバッテリー。
  70. 前記第２電極の第２無地部は互いに独立可能な複数の分切片に分割され、前記第２電極は分切片の高さが変わる高さ可変区間及び分切片の高さが均一な高さ均一区間を含み、前記第２折曲表面領域のうちの前記高さ均一区間に含まれた分切片が前記電極組立体の半径方向に沿って折り曲げられることで形成された領域において、分切片の高さに対する第２折曲表面領域の無地部積層厚さの比率が０．５％～１３％である、請求項６９に記載のバッテリー。
  71. 前記第２集電体の溶接領域は、溶接強度が２ｋｇｆ／ｃｍ２以上である、請求項６９または７０に記載のバッテリー。
  72. 前記第１集電体の溶接領域は、前記第１無地部の積層厚さが１００μｍ～９７５μｍである前記第１折曲表面領域の一部領域と５０％以上重畳している、請求項６６から７１のいずれか一項に記載のバッテリー。
  73. 前記第２集電体の溶接領域は、前記第２無地部の積層厚さが５０μｍ～７８０μｍである前記第２折曲表面領域の一部領域と５０％以上重畳している、請求項６９から７１のいずれか一項に記載のバッテリー。
  74. 前記第１集電体の溶接領域及び前記第２集電体の溶接領域は、前記電極組立体のコア中心を基準にして実質的に同じ距離だけ離隔した位置から前記電極組立体の半径方向に延長されている、請求項６９から７１のいずれか一項に記載のバッテリー。
  75. 前記第１集電体の溶接領域が延長された長さが前記第２集電体の溶接領域が延長された長さよりも長い、請求項７４に記載のバッテリー。
  76. 前記バッテリーの抵抗は４ｍΩ以下である、請求項６６に記載のバッテリー。
  77. 請求項６０から７６のいずれか一項に記載のバッテリーを含む、バッテリーパック。
  78. 請求項７７に記載のバッテリーパックを含む、自動車。
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