JP7801351B2 - 電極組立体、その製造方法及び装置、電極組立体を含む円筒形バッテリー、それを含むバッテリーパック及び自動車 - Google Patents

Description

本発明は、電極組立体、その製造方法及び装置、電極組立体を含む円筒形バッテリー、それを含むバッテリーパック及び自動車に関する。

本出願は、２０２１年１１月２４日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１６３８０７号及び２０２２年８月２６日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２２－０１０７７０７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、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や２１７０のフォームファクタ（ｆｏｒｍ ｆａｃｔｏｒ）を有する小型円筒形バッテリーで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板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は無地部の折曲面に集電板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の無地部とは分離膜１２の短辺方向を基準にして互いに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もなり得る。

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る。その後、無地部１０ａ、１１ａに集電板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、集電板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と集電板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、１１ａを折り曲げるときには、無地部１０ａ、１１ａを電極組立体Ａのコア方向に押し付ける治具が使用される。

図４は、治具を用いて無地部１０ａ、１１ｂを半径方向に沿ってコア側に折り曲げたとき、折曲部位の一部を電極組立体Ａの長手方向に切断して無地部１０ａ、１１ａの折曲形状を拡大撮影した写真である。

図４に示されたように、無地部１０ａ、１１ａの折曲形状が均一ではなく、無地部１０ａ、１１ｂが不規則に変形しながら折り曲げられていることが確認できる。特に、電極組立体Ａのコア側に向かうほど無地部１０ａ、１１ａの変形程度が酷くなる。その理由は、電極組立体Ａのコア側に近く位置した無地部１０ａ、１１ａであるほど、治具によって加えられる応力がより大きくなるためである。

無地部１０ａ、１１ａが不規則に折り曲げられれば、折曲表面が扁平ではないため集電板３０、３１を溶接し難い。また、折曲表面の下側で無地部１０ａ、１１ａが不規則に変形されれば、無地部１０ａ、１１ａの不規則な変形をもたらした応力が付近の分離膜にまで影響を及ぼし、分離膜が破れるかまたは活物質層が割れながら内部短絡を引き起こし得る。内部短絡が生じれば、過電流が流れながら円筒形バッテリーの温度が急激に上昇し、その結果、円筒形バッテリーが発火するかまたは爆発するおそれがある。

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、タブレス（ｔａｂ－ｌｅｓｓ）円筒形バッテリーの無地部を折り曲げる際、無地部の折曲形状を均一にすることができる電極組立体の製造方法及び装置、その方法及び装置によって製造された電極組立体を提供することを目的とする。

また、本発明は、改善された方法で製造された電極組立体を含む円筒形バッテリー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、抵抗が減少され、且つ、電解質含浸性が改善され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円筒形バッテリー、それを含むバッテリーパック、及び該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、正極と負極と前記正極と前記負極との間に介在された分離膜とが一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、前記正極及び前記負極の少なくとも一つは、長辺端部に前記電極組立体の軸方向に沿って前記分離膜の外側に露出した無地部を含み、前記電極組立体の一側端部に前記無地部の巻回ターン部が備えられ、前記巻回ターン部は円周方向に沿って交互に配置された切断部及び折曲部を含み、前記切断部の軸方向の高さは前記折曲部の軸方向の高さよりも低く、前記折曲部は前記電極組立体の半径方向に沿って配列された複数の無地部フラグを含み、前記複数の無地部フラグは軸方向に沿って重なりながら前記電極組立体の半径方向に沿って折曲表面領域を形成する。

前記切断部は、前記軸方向と略垂直を成す第１切断面を含み得る。前記第１切断面は超音波切断面であり得る。

前記無地部フラグの基端部には絶縁コーティング層が備えられ、前記絶縁コーティング層の軸方向端部は前記分離膜の軸方向端部の外側に延長されて露出し、前記第１切断面は前記絶縁コーティング層の軸方向端部と離隔し得る。

前記軸方向から見たとき、前記絶縁コーティング層の軸方向端部、及び前記正極または前記負極に含まれた活物質層の軸方向端部が前記第１切断面を通じて露出し得る。

前記複数の無地部フラグは、前記第１切断面から前記軸方向に沿って突出し得る。

前記複数の無地部フラグは、前記第１切断面から離隔した折曲線に沿って前記電極組立体のコア方向に向かって折り曲げられて折曲表面領域を形成し得る。

前記電極組立体の前記コアと最も隣接した無地部フラグの折曲長さは、該当無地部フラグの位置から前記コアまでの距離よりも短いかまたは同一であり得る。

前記第１切断面は、前記折曲表面領域と離隔し得る。

前記折曲部は、前記複数の無地部フラグの側辺に沿って延びた第２切断面を含み得る。前記第２切断面は超音波切断面であり得る。

前記第２切断面は、前記軸方向と平行であり得る。

前記第１切断面と前記第２切断面とは垂直に交差し得る。

前記第２切断面は扁平面であり得る。

前記第２切断面は曲面であり得る。

前記軸方向と垂直を成す仮想の面と前記曲面とが交わる円弧の離心率は約１であり得る。

前記円弧を含む仮想の円の中心と前記電極組立体のコア中心とは、前記円弧を基準にして対向し得る。

前記円弧を含む仮想の円の中心と前記電極組立体のコア中心とを連結した直線を基準にして前記円弧は略対称であり得る。

前記複数の無地部フラグは、円周方向の幅が前記電極組立体のコア側から外周面側に向かって略同一であり得る。

前記複数の無地部フラグは、円周方向の幅が前記電極組立体のコア側から外周面側に向かって徐々に増加または減少し得る。

前記切断部は第１切断部～第ｎ切断部を含み、前記ｎは２～９の自然数であり、前記第１切断部～前記第ｎ切断部は前記電極組立体のコア中心を基準にして放射状に延長され得る。

前記第１切断部～前記第ｎ切断部は、前記電極組立体のコア中心を基準にして回転対称に配置され得る。

前記折曲部は第１折曲部～第ｎ折曲部を含み、前記ｎは２～９の自然数であり、前記第１折曲部～前記第ｎ折曲部は前記電極組立体のコア中心を基準にして放射状に延長され得る。

前記第１折曲部～前記第ｎ折曲部は、前記電極組立体の前記コア中心を基準にして回転対称に配置され得る。

前記折曲表面領域は、前記軸方向に沿って３枚以上の無地部フラグが重なった領域を含み得る。

上記の課題を達成するため、本発明の他の一態様による電極組立体の製造方法は、（ａ）長辺端部に無地部を備えるシート状の正極及び負極を用意する段階と、（ｂ）前記正極と前記負極との間に分離膜が介在されるように前記正極、前記負極及び前記分離膜を少なくとも１回積層し、前記正極の無地部と前記負極の無地部とが前記分離膜の短辺方向において反対側に露出するように電極－分離膜積層体を形成する段階と、（ｃ）前記電極－分離膜積層体を一軸を中心に巻き取って前記正極の前記無地部の巻回ターン部と前記負極の前記無地部の巻回ターン部とが軸方向において反対側に露出するように電極組立体を形成する段階と、（ｄ）前記正極の前記無地部の前記巻回ターン部及び前記負極の前記無地部の前記巻回ターン部の少なくとも一つを切断し、少なくとも一つの折曲ターゲット領域を前記軸方向に沿って突出した形状で残存させることで前記折曲ターゲット領域内に複数の無地部フラグを形成する段階と、（ｅ）前記折曲ターゲット領域に含まれた前記複数の無地部フラグを前記電極組立体の半径方向に沿って折り曲げて折曲表面領域を形成する段階と、を含む。

前記（ｄ）段階は、前記電極組立体の軸方向に沿って前記折曲ターゲット領域のエッジを切断する第１切断段階と、前記折曲ターゲット領域が前記軸方向に沿って突出した形状で残存する（残る）ように前記折曲ターゲット領域の周辺領域を前記軸方向と垂直に切断する第２切断段階と、を含み得る。

前記第１切断段階において、前記電極組立体の軸方向に超音波振動する垂直カッターを用いて前記折曲ターゲット領域のエッジを切断し得る。

前記折曲ターゲット領域の前記エッジに対する切断線は複数本であり、前記電極組立体の軸方向から見たときに、複数本の切断線は二本ずつ対を成しながら前記電極組立体のコア中心を基準にして放射状に延長され得る。

前記折曲ターゲット領域の前記エッジに対する切断線は複数本であり、前記電極組立体の軸方向から見たときに、複数本の切断線はそれぞれ、前記電極組立体のコア中心に向かって曲がった円弧状であり得る。

前記第２切断段階において、前記電極組立体の軸方向と垂直に超音波振動する水平カッターを用いて、前記折曲ターゲット領域が前記軸方向に沿って突出した形状で残存する（残る）ように前記折曲ターゲット領域の周辺領域を前記軸方向と垂直に切断し得る。

前記第２切断段階において、前記電極組立体の軸方向に垂直な平面で回転する水平カッターを用いて、前記折曲ターゲット領域が前記軸方向に沿って突出した形状で残存する（残る）ように前記折曲ターゲット領域の周辺領域を前記軸方向と垂直に切断し得る。

前記第２切断段階において、前記電極組立体の軸方向に垂直な平面で回転して前記平面に沿って超音波振動する水平カッターを用いて、前記折曲ターゲット領域が前記軸方向に沿って突出した形状で残存する（残る）ように前記折曲ターゲット領域の周辺領域を前記軸方向と垂直に切断し得る。

前記（ｅ）段階において、前記軸方向に沿って少なくとも３枚の無地部フラグが重なった領域が前記折曲表面領域に含まれるように前記複数の無地部フラグを折り曲げ得る。

上記の課題を達成するため、本発明のさらに他の一態様による超音波切断装置は、長辺端部に無地部を備える正極及び負極と前記正極と前記負極との間に介在された分離膜とが一軸を中心に巻き取られた電極組立体の一側端部に露出した無地部の巻回ターン部を切断加工する超音波切断装置であって、前記電極組立体の円周方向に沿って配置される複数の折曲ターゲット領域のエッジを軸方向に超音波切断して前記折曲ターゲット領域内に複数の無地部フラグを形成する垂直カッターと、前記複数の折曲ターゲット領域の周辺領域を前記軸方向と垂直に超音波切断して前記複数の無地部フラグを前記軸方向に沿って超音波切断面から突出させる水平カッターと、を含み得る。

前記垂直カッターは、カッターボディと、前記カッターボディに結合された複数のカッターナイフと、を含み、前記複数のカッターナイフは前記複数の折曲ターゲット領域の前記エッジに対応するように配置され得る。

前記水平カッターは、カッターボディと、前記カッターボディに結合されたカッターナイフと、を含み、前記カッターナイフは前記軸方向と垂直を成す切断平面上に位置するように前記カッターボディに結合され、前記円周方向において隣接する折曲ターゲット領域同士の間の巻回ターン部領域に対応する形状を有し得る。

前記円周方向において隣接する折曲表面領域同士の間の巻回ターン部領域は、前記電極組立体のコアに向かって曲がった部分を含み、前記カッターナイフは、前記曲がった部分の曲率半径と略同じ半径を有する円盤形態の回転ナイフであり得る。

上記の課題を達成するため、本発明のさらに他の一態様による円筒形バッテリーは、（ａ）正極と負極と前記正極と前記負極との間に介在された分離膜とが一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、前記正極及び前記負極の少なくとも一つは長辺端部に前記電極組立体の軸方向に沿って前記分離膜の外側に露出した無地部を含み、前記電極組立体の一側端部に前記無地部の巻回ターン部を含み、前記巻回ターン部は円周方向に沿って交互に配置された切断部及び折曲部を含み、前記切断部の軸方向の高さは前記折曲部の軸方向の高さよりも低く、前記折曲部は前記電極組立体の半径方向に沿って配列された複数の無地部フラグを含み、前記複数の無地部フラグは軸方向に沿って重なりながら前記電極組立体の半径方向に沿って折曲表面領域を形成する電極組立体と、（ｂ）開放端部及び前記開放端部に対向する閉鎖部を含み、前記開放端部を通して前記電極組立体が収納され、前記負極と電気的に接続された電池ハウジングと、（ｃ）前記電池ハウジングの前記開放端部を密封する密封体と、（ｄ）前記正極と電気的に接続され、表面が外部に露出した端子と、（ｅ）前記折曲表面領域に溶接され、前記電池ハウジングまたは前記端子のいずれか一つに電気的に接続される集電板と、を含む。

前記端子は、前記電池ハウジングの前記閉鎖部に形成された貫通孔に貫設されたリベット端子であり、前記リベット端子と前記貫通孔との間に絶縁ガスケットが介在され得る。

前記リベット端子は、前記集電板に溶接され得る。

前記集電板は、孔を備える支持部と、前記支持部から半径方向に沿って延長され、前記折曲表面領域に溶接される少なくとも一つの脚部と、前記孔の内側に備えられた接続部と、前記支持部と前記接続部とを連結するブリッジ部と、を含み得る。

前記円筒形バッテリーは、前記電池ハウジングの前記開放端部が前記コアに向かって折り曲げられて形成されたクリンピング（ｃｒｉｍｐｉｎｇ）部をさらに含み得る。また、前記密封体は、前記電池ハウジングの前記開放端部を覆うキャップと、前記キャップと前記開放端部との間に介在された密封ガスケットと、を含み、前記クリンピング部は、前記密封ガスケットを前記キャップの周縁に向かって圧着し得る。

前記円筒形バッテリーは、前記電池ハウジングの前記開放端部に隣接した領域にビーディング（ｂｅａｄｉｎｇ）部をさらに含み、前記集電板の周縁の少なくとも一部は、前記ビーディング部の内側面と前記密封ガスケットとの間に介在されて前記ビーディング部の内側面と結合され得る。

前記集電板の周縁の少なくとも一部は、前記ビーディング部の内側面に溶接され得る。

前記集電板は、支持部と、前記支持部から半径方向に沿って延長され、前記折曲表面領域に溶接される少なくとも一つの脚部と、前記支持部または前記脚部から前記ビーディング部に向かって延長され、前記ビーディング部の内側面に結合されるハウジング接続部と、を含み得る。

前記キャップは前記端子に該当し、前記集電板は、支持部と、前記支持部から外側に延長され、前記折曲表面領域と溶接された少なくとも一つの脚部と、前記支持部または前記脚部から延長され、前記キャップに結合されるリード部と、を含み得る。

上記の課題は、上述した円筒形バッテリーを複数個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。

本発明の一態様によれば、電極組立体の軸方向に沿って突出した形状を有する無地部の折曲ターゲット領域を折曲方向に沿って延長されたパターンで形成し、折曲ターゲット領域の無地部フラグを折り曲げることで、無地部の折曲面に対する平坦度を向上させることができ、折曲面の下側で無地部が不規則に折り曲げられる現象を緩和することができる。

また、本発明の一態様によれば、電極組立体の軸方向の端部において折曲ターゲット領域の周辺領域にある無地部の巻回ターン部を相当部分切断することで、電解質が活物質層に迅速に浸透可能な通路を提供して電解質含浸性を改善することができる。

また、本発明の一態様によれば、無地部の巻回ターン部を切断して折り曲げることで、電極組立体の軸方向の高さを減少できるため、その分だけ円筒形バッテリーのエネルギー密度を増加させることができる。

また、本発明の一態様によれば、無地部の巻回ターン部を切断する過程において、折曲ターゲット領域内に形成される複数の無地部フラグを電極組立体の半径方向に沿って折り曲げて無地部フラグが多重に重なった折曲表面領域を形成した後、該当領域に集電板を溶接することで、円筒形バッテリーの抵抗を下げることができる。

また、本発明の一態様によれば、垂直カッター及び水平カッターを含む超音波切断装置を提供することで、折曲ターゲット領域が電極組立体の軸方向に突出した状態で残存するように無地部の巻回ターン部を容易に切断することができる。

また、本発明の一態様によれば、折曲ターゲット領域が電極組立体の軸方向に突出した状態で残存するように無地部の巻回ターン部を容易に切断可能な方法を提供することで、電極組立体の生産性を向上させ、製造コストを節減することができる。

また、本発明の一態様によれば、エネルギー密度が高くて抵抗が低い円筒形バッテリーを用いて製造された大容量のバッテリーパック及びそれを含む自動車を提供することで、急速充電の安全性及びエネルギー使用の効率性を向上させることができる。

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のためのものであるため、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るものではない。

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、無地部の折曲面に集電板が溶接される工程を示した図である。 従来技術による電極組立体の断面から無地部の折曲構造を拡大して撮影した写真である。 本発明の実施形態による電極の構造を示した平面図である。 本発明の実施形態による電極を正極及び負極に適用したゼリーロール型の電極組立体を軸方向（Ｙ軸）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電極組立体の上部構造を示した部分斜視図である。 本発明の実施形態による電極組立体の折曲ターゲット領域を軸方向（Ｙ軸）に沿って切断した部分断面図である。 本発明の他の実施形態による電極組立体の上部に備えられる巻回ターン部の切断構造を示した上面図である。 本発明の実施形態によって巻回ターン部を軸方向（Ｙ軸）に沿って切断するときに使用される垂直カッターの平面図である。 本発明の実施形態によって巻回ターン部を軸方向（Ｙ軸）に沿って切断するときに使用される垂直カッターの断面図である。 本発明の実施形態による超音波切断装置の構成を概略的に示した構成図である。 本発明の多様な変形形態による垂直カッターの平面図である。 本発明の多様な変形形態による垂直カッターの平面図である。 本発明の多様な変形形態による垂直カッターの平面図である。 本発明の実施形態によって巻回ターン部を軸方向（Ｙ軸）と垂直に切断するときに使用される水平カッターの平面図である。 本発明の実施形態によって巻回ターン部を軸方向（Ｙ軸）と垂直に切断するときに使用される水平カッターの断面図である。 本発明の他の実施形態による回転ナイフを含む水平カッターの平面図である。 本発明の他の実施形態による回転ナイフを含む水平カッターの断面図である。 本発明の実施形態によって、垂直カッターを用いて電極組立体の巻回ターン部に切断線を形成した後の様子を示した平面図である。 本発明の実施形態によって、水平カッターを用いて電極組立体の軸方向（Ｙ軸）と垂直を成す平面（ＸＺ平面）で巻回ターン部を切断する過程を示した図である。 本発明の他の実施形態によって、垂直カッターを用いて電極組立体の巻回ターン部に切断線を形成した後の様子を示した平面図である。 本発明の実施形態によって、回転ナイフを含む水平カッターを用いて電極組立体の軸方向（Ｙ軸）と垂直を成す平面（ＸＺ平面）で巻回ターン部を切断する過程を示した図である。 本発明の実施形態によって巻回ターン部が切断された後の折曲ターゲット領域の配置構造を示した上面図である。 本発明の実施形態によって巻回ターン部が切断された後の折曲ターゲット領域の配置構造を示した上面図である。 本発明の実施形態によって巻回ターン部が切断された後の折曲ターゲット領域の配置構造を示した上面図である。 本発明の実施形態によって巻回ターン部が切断された後の折曲ターゲット領域の配置構造を示した上面図である。 本発明の一実施形態による円筒形バッテリーを軸方向（Ｙ軸）に沿って切断した断面図である。 本発明の一実施形態による第１集電板の構造を示した平面図である。 本発明の一実施形態による第２集電板の構造を示した平面図である。 本発明の他の実施形態による円筒形バッテリーを軸方向（Ｙ軸）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第１集電板の構造を示した平面図である。 本発明の他の実施形態による第２集電板の構造を示した斜視図である。 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。 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概略的に示した図である。

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用さ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るものではなく、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るものである。

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表すものではないため、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されたい。

また、発明の理解の補助のため、添付された図面は実際の縮尺通りに図示されず、一部構成要素の寸法を誇張して図示することがある。また、異なる実施形態における同じ構成要素に対しては同じ参照番号が付され得る。

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。

以下、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。

また、本明細書で使用される単数の表現は、文脈上明らかに異なる意味ではない限り、複数の表現を含む。本出願において、「構成される」または「含む」などの用語は、明細書に記載された多くの構成要素または多くの段階を必ずすべて含むと解釈されず、そのうちの一部構成要素または一部段階は含まれないこともあり、追加的な構成要素または段階がさらに含まれてもよいことを意味する。

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または放射方向（Ｚ軸方向）と称する。これらのうち、特に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、本発明の一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、シート状の正極と負極とこれらの間に介在された分離膜とが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。

望ましくは、正極及び負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５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５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。金属ホイルは導電性金属からなる。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、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３のような無機物フィラーを含み得る。高分子樹脂は多孔質構造を有し得る。高分子樹脂は、絶縁性素材であれば、特に制限されない。高分子樹脂は、ポリオレフィン、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ブチレンなどであり得るが、本発明がこれらに限定されることはない。

望ましくは、コア側に隣接する無地部４３の一部は切欠（ｎｏｔｃｈｉｎｇ）工程を通じて切断され得る。この場合、無地部４３をコア側に折り曲げても、電極組立体のコアが無地部４３の折曲部によって塞がれない。参考までに、コアには電極組立体の巻取時に使われたボビンが除去されながら生じた空洞が備えられる。空洞は、電解液の注入通路または溶接治具を挿入するための通路として活用され得る。図面において、一点鎖線は無地部４３が折り曲げられる最低位置を示している。無地部４３の折り曲げは、一点鎖線またはそれよりも高い位置で行われる。

無地部４３の切断部Ｂは、電極４０が巻き取られたとき、半径方向において複数の巻回ターンを形成する。複数の巻回ターンは半径方向で所定の幅を有する。望ましくは、所定の幅が無地部４３の折曲長さｈと同じであるかまたは大きくなるように、切断部Ｂの幅ｄと無地部４３の折曲長さｈが調節され得る。これにより、無地部４３が折り曲げられても電極組立体のコアが塞がれることがなくなる。

無地部４３の切断部Ｂを形成するとき、活物質層４２及び／または絶縁コーティング層４４の損傷を防止するため、切断線と絶縁コーティング層４４との間にギャップＧを設けることが望ましい。ギャップＧは０．２ｍｍ～４ｍｍであることが望ましい。ギャップＧが上記の数値範囲に調節されれば、無地部４３が切断されるとき、切断公差によって活物質層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。

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の製造に使用される場合、無地部の切断部Ｂの幅ｄは電極組立体のコアの直径に応じて１８０ｍｍ～３５０ｍｍに設定され得る。

一方、電極組立体のコアを電解液注入工程、溶接工程などで使用しない場合は、無地部４３の切断部Ｂは形成しなくてもよい。

上述した実施形態の電極４０は、ゼリーロール型の電極組立体に含まれる正極及び／または負極に適用され得る。また、正極及び負極のいずれか一方に実施形態の電極構造が適用される場合、他方には従来の電極構造（図１）が適用され得る。また、正極及び負極に適用された電極の構造は同じものではなく、異なるものであってもよい。

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［Ａ_ｘＭ_ｙ］Ｏ_２＋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；化学量論係数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ｘＬｉＭ^１Ｏ_２－（１－ｘ）Ｌｉ_２Ｍ^２Ｏ_３（Ｍ^１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；Ｍ^２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Ｌｉ_ａＭ^１ _ｘＦｅ_１－ｘＭ^２ _ｙＰ_１－ｙＭ^３ _ｚＯ_４－ｚ（Ｍ^１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；Ｍ^２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；Ｍ^３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；化学量論係数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Ｌｉ_３Ｍ_２（ＰＯ_４）_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、一次粒子及び／または一次粒子が凝集した二次粒子を含み得る。

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ＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２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）Ｏ_３（ＰＺＴ）、Ｐｂ_１－ｘＬａ_ｘＺｒ_１－ｙＴｉ_ｙＯ_３（ＰＬＺＴ）、ＰＢ（Ｍｇ_３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３－ＰｂＴｉＯ_３（ＰＭＮ－ＰＴ）、ＢａＴｉＯ_３、ハフニア（ＨｆＯ_２）、ＳｒＴｉＯ_３、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＳｎＯ_２、ＣｅＯ_２、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＺｎＯ及びＹ_２Ｏ_３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４０は、ゼリーロール型の電極組立体の正極及び負極に適用可能である。

図６ａは本発明の実施形態による電極４０を正極及び負極に適用したゼリーロール型の電極組立体５０を軸方向（Ｙ軸）に沿って切断した断面図であり、図６ｂは電極組立体５０の上部構造を示した部分斜視図であり、図６ｃは電極組立体５０の折曲ターゲット領域に含まれた複数の無地部フラグ４８ｃが半径方向（Ｚ軸）に沿って折り曲げられた状態を示した軸方向（Ｙ軸）の部分断面図である。

図６ａを参照すると、電極組立体５０は図２を参照して説明した巻取工法で製造し得る。電極組立体５０の上側に突出した無地部４１は、正極４３から延長されたものである。電極組立体５０の下側に突出した無地部４２は、負極４４から延長されたものである。

電極組立体５０の上部には、正極４３の無地部４１が折り曲げられながら形成された巻回ターン部４８が備えられる。同様に、電極組立体５０の下部には、負極４４の無地部４２が折り曲げられながら形成された巻回ターン部４９が備えられる。巻回ターン部４８、４９は、軸方向（Ｙ軸）に沿って分離膜４５の外側に露出する。

分離膜４５は、正極４３と負極４４との間に介在される。正極４３の活物質コーティング領域のＹ軸方向の長さは、負極４４の活物質コーティング領域のＹ軸方向の長さよりも短くなり得る。したがって、負極４４の活物質コーティング領域が正極４３の活物質コーティング領域よりもＹ軸方向に沿って長く延長され得る。

望ましくは、正極４３及び負極４４の活物質領域と無地部との間の境界に形成された絶縁コーティング層４７は、分離膜４５の端部まで延長されるかまたは端部から外側に露出し得る。絶縁コーティング層４７が分離膜４５の外側に露出する場合、無地部４１、４２が折り曲げられるとき、折曲地点を支持する役割を果たすことができる。折曲地点が支持されれば、無地部４１、４２が折り曲げられるときに活物質層及び分離膜４５に印加される応力が緩和される。また、絶縁コーティング層４７は、正極４３と負極４４とが接触して短絡を起こすことを防止することができる。

正極４３は、集電体、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、集電体（無地部４１）の厚さは１８０μｍ～２２０μｍであり得る。負極４４は、集電体、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、集電体（無地部４２）の厚さは１４０μｍ～１８０μｍであり得る。分離膜４５は、正極４３と負極４４との間に介在され、厚さは８μｍ～１８μｍであり得る。

正極４３の巻回構造において、半径方向で隣接する巻回ターンに位置した無地部４１同士の間隔は３５０μｍ～３８０μｍであり得る。また、負極４４の巻回構造において、半径方向で隣接する巻回ターンに位置した無地部４２同士の間隔は３５０～３８０μｍであり得る。

電極組立体５０において、正極４３の巻回ターン数は円筒形バッテリーのフォームファクタによって変わるが、４８～５６であり得る。負極４４の巻回ターン数も円筒形バッテリーのフォームファクタによって変わるが、４８～５６であり得る。

無地部４１、４２は、小型円筒形バッテリーの設計に適用される無地部よりも長い。望ましくは、無地部４１、４２は、６ｍｍ以上、選択的には７ｍｍ以上、選択的には８ｍｍ以上、選択的には９ｍｍ以上、選択的には１０ｍｍ以上、選択的には１１ｍｍ以上、選択的には１２ｍｍ以上であり得る。

図６ｂを参照すると、正極４３の巻回ターン部４８は、円周方向（Ｘ軸）に沿って交互に配置された切断部４８ａ及び折曲部４８ｂを含む。切断部４８ａの軸方向（Ｙ軸）の高さは折曲部４８ｂの軸方向（Ｙ軸）の高さよりも低い。電極組立体５０のコアＣの付近領域は折曲部４８ｂを含まない。正極４３のコア側無地部は高さが低いためである（図５を参照）。

折曲部４８ｂは、電極組立体５０の半径方向（Ｚ軸）に沿って配列された複数の無地部フラグ４８ｃを含む。複数の無地部フラグ４８ｃは、円周方向の幅が電極組立体５０のコア側から外周面側に向かって略同一である。代案的には、複数の無地部フラグ４８ｃは、円周方向の幅が電極組立体５０のコア側から外周面側に向かって徐々に増加し得る。この場合、折曲部４８ｂは軸方向（Ｙ軸）からみたとき、略扇形状を有し得る。

切断部４８ａは第１切断部～第ｎ切断部を含み得る。第１切断部～第ｎ切断部は、電極組立体５０のコアＣ中心を基準にして回転対称に配置され得る。同様に、折曲部４８ｂは第１折曲部～第ｎ折曲部を含み得る。また、第１折曲部～第ｎ折曲部は電極組立体５０のコアＣ中心を基準にして回転対称に配置され得る。回転対称とは、電極組立体５０を巻取方向に沿って所定角度だけ回転させたとき、構造が一致する対称を意味する。

実施形態において、切断部４８ａ及び折曲部４８ｂの個数が４個であるため、ｎは４である。また、４個の切断部４８ａ及び４個の折曲部４８ｂはそれぞれ、電極組立体５０のコアＣ中心を基準にして９０°の回転対称を成す。

一方、ｎは２、３、５、６、９などと減少または増加し得る。したがって、回転対称の角度はｎの値に応じて１８０°、１２０°、７５°、６０°、４０°などに変更され得る。

図６ｃを参照すると、複数の無地部フラグ４８ｃは、軸方向（Ｙ軸）に沿って重なりながら電極組立体５０の半径方向（Ｚ軸）に沿って折り曲げられることで、平たい折曲表面領域Ｆを形成し得る。

複数の無地部フラグ４８ｃは折り曲げられても、電極組立体５０のコアＣを塞がない。そのため、コアＣと最も隣接した無地部フラグ４８ｃの折曲長さは、該当無地部フラグ４８ｃが位置した地点からコアＣまでの距離よりも短いかまたは同一であり得る。

折曲表面領域Ｆは、集電板の溶接領域として使用され得る。折曲表面領域Ｆは、十分な溶接強度を達成するため、無地部フラグ４８ｃが軸方向（Ｙ軸）に沿って多重に重なった領域を含む。

図６ａ及び図６ｂを参照すると、切断部４８ａは、軸方向（Ｙ軸）と略垂直を成す第１切断面５１を含み得る。第１切断面５１は、電極組立体５０の上部に備えられた巻回ターン部４８が超音波切断装置によって軸方向（Ｙ軸）と垂直に切断されながら形成された超音波切断面であり得る。

複数の無地部フラグ４８ｃの基端部には絶縁コーティング層４７が備えられ、絶縁コーティング層４７の軸方向（Ｙ軸）の端部は分離膜４５の軸方向（Ｙ軸）端部の外側に延長されて露出し得る。第１切断面５１は、絶縁コーティング層４７の軸方向（Ｙ軸）の端部と切断公差だけ離隔し得る。絶縁コーティング層４７の軸方向（Ｙ軸）の端部及び負極４４に含まれた活物質層の軸方向端部は、軸方向（Ｙ軸）から見たとき、第１切断面５１を通じて露出し得る。したがって、電解質が第１切断面５１を通じて負極４４に含まれた活物質層の軸方向端部及び絶縁コーティング層４７の軸方向（Ｙ軸）の端部と直接接触することで、含浸性（速度及び均一度）が著しく改善される。

図６ｃを参照すると、複数の無地部フラグ４８ｃは、第１切断面５１から軸方向（Ｙ軸）に沿って上部に突出し得る。折曲部４８ｂに含まれた複数の無地部フラグ４８ｃは、第１切断面５１から離隔した折曲線に沿って電極組立体５０のコアＣ方向に向かって折り曲げられて折曲表面領域Ｆを形成する。第１切断面５１は、折曲線の位置によって折曲表面領域Ｆと軸方向（Ｙ軸）において離隔し得る。

図６ｂを参照すると、折曲部４８ｂは、複数の無地部フラグ４８ｃの側辺に沿って延びた第２切断面５２を含む。第２切断面５２は、電極組立体５０の上部に備えられた巻回ターン部４８が超音波切断装置によって軸方向に切断されながら形成された超音波切断面であり得る。したがって、第２切断面５２は軸方向（Ｙ軸）と平行な状態である。また、第２切断面５２は平面であり、第１切断面５１と垂直に交差する。

本発明において、電極組立体５０の上部に備えられる巻回ターン部４８の切断構造は多様に変形され得る。

図６ｄは、電極組立体５０の上部に備えられる巻回ターン部４８の他の切断構造を示した上面図である。

図６ｄを参照すると、第２切断面５２は、第１切断面５１と垂直に交差するが、その形状が曲面であり得る。曲面状の第２切断面５２を形成するための超音波切断装置の構成は後述する。

第２切断面５２が軸方向（Ｙ軸）と垂直を成す仮想の面と交わる円弧Ｒ_ａｒｃの離心率は約１であり得る。すなわち、円弧Ｒ_ａｒｃは一点鎖線で示した仮想の円Ｒの円弧に対応し得る。電極組立体５０のコア中心Ｏ_１と仮想の円Ｒの中心Ｏ_２は円弧Ｒ_ａｒｃを基準にして対向し得る。また、電極組立体５０のコア中心Ｏ_１と仮想の円Ｒの中心Ｏ_２とを連結した直線を基準にして、円弧Ｒ_ａｒｃは略対称であり得る。

第２切断面５２が曲面である場合、無地部フラグ４８ｃの円周方向の幅は電極組立体５０のコア側から外周面側に向かうほど徐々に減少する。この場合、折曲表面領域Ｆが拡張されることで、集電板の溶接領域を広く確保できるという利点がある。

図６ａ～図６ｄを参照して説明した巻回ターン部４８の構造は、電極組立体５０の下部に露出している負極４４の無地部の巻回ターン部４９にも略同様に適用され得る。したがって、負極４４の無地部の巻回ターン部４９についての実施形態の説明は省略する。

電極組立体５０の上部及び下部に備えられる巻回ターン部４８、４９の構造は、電極組立体５０の軸方向（Ｙ軸）に沿って巻回ターン部４８、４９を切断した後、軸方向（Ｙ軸）と垂直方向（Ｚ軸）に沿って切断して形成し得る。勿論、切断順序は反対になってもよい。

以下、軸方向（Ｙ軸）の切断を「垂直切断」と称し、軸方向（Ｙ軸）と垂直方向（Ｚ軸）の切断を「水平切断」と称する。

図７及び図８は、本発明の実施形態によって巻回ターン部４８、４９の垂直切断に用いられる垂直カッター６０の構造を示した図であって、図７は垂直カッター６０の平面図であり、図８は図７のＡ－Ａ’線に沿った垂直カッター６０の断面図である。

図７及び図８を参照すると、垂直カッター６０は、カッターボディ６１及び複数のカッターナイフ６２を含み、カッターボディ６１には複数のカッターナイフ６２が挿入されて固定される複数の溝が備えられ得る。望ましくは、カッターボディ６１は超音波切断装置のホーン（ｈｏｒｎ）６４に結合され得る。超音波切断装置については後述する。

望ましくは、カッターボディ６１は、金属材料、例えばアルミニウム合金、チタン合金、炭素鋼などからなる。カッターナイフ６２は、金属材料、例えば炭素鋼、合金鉄、高速度鋼（ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ ｓｔｅｅｌ）、鋳造合金（ｃａｓｔ ａｌｌｏｙ）、サーメット（ｃｅｒｍｅｔ）、立方晶窒化ホウ素（ｃｕｂｉｃ ｂｏｒｏｎ ｎｉｔｒｉｄｅ）、セラミック、ダイヤモンドなどからなる。

複数のカッターナイフ６２は、下端部がカッターボディ６１に埋め込まれ得る。代案的には、カッターナイフ６２の下端部は、カッターボディ６１に形成された溝に挿入された後、カッターボディ６１に溶接され得る。

カッターナイフ６２のそれぞれは、カッターボディ６１の中心部から外側に延長され、カッターボディ６１の表面を基準にして垂直に起立したストリップ形状を有する。

複数のカッターナイフ６２は、複数の折曲ターゲット領域（折曲部）のエッジに対応するように配置され得る。

望ましくは、複数のカッターナイフ６２は、二本ずつ対を成してカッターボディ６１の中心部から外側へと平行に延長され得る。平行に延長された二つのカッターナイフ６２同士の間の領域は、巻回ターン部の折曲ターゲット領域（折曲部）に対応する領域である。

複数のカッターナイフ６２は、二本ずつ対を成してカッターボディ６１の中心を基準にして放射状に延長されるが、カッターナイフ６２の対同士の間の角度は略同一であり得る。

一例として、カッターナイフ６２の数は総８個であり得る。この場合、放射状に延長されるカッターナイフ６２の対同士は互いに９０°の角度を形成する。後述するが、カッターナイフ６２の対が放射状に延長される形態は多様に変形可能である。

垂直カッター６０は、円周方向に沿って配置される複数の折曲ターゲット領域（折曲部）のエッジを軸方向（Ｙ軸）に沿って超音波切断する。すると、図６ｂに示されたように、複数の折曲ターゲット領域（折曲部）のエッジに沿って軸方向（Ｙ軸）と平行な第２切断面５２が形成されながら、折曲ターゲット領域（折曲部）内に複数の無地部フラグ４８ｃが定義され得る。

垂直カッター６０は、超音波切断装置に含まれ得る。

図９は、本発明の実施形態による超音波切断装置７０の構成を概略的に示した構成図である。

図９を参照すると、実施形態による超音波切断装置７０は、コンバータ７１、ブースタ７２、ホーン７３及びカッター７４を含み得る。

コンバータ７１は超音波振動を発生させる。コンバータ７１は、超音波を発生させるためのセラミック振動子を含み得る。ブースタ７２は、コンバータ７１で発生した超音波を増幅させてホーン７３に伝達する。ホーン７３は、ブースタ７２で増幅された超音波振動をカッター７４に伝達する。望ましくは、カッター７４は上述した垂直カッター６０であり得る。この場合、垂直カッター６０のカッターボディ６１の下部は、ホーン７３にボルト／ナット締結、リベッティング、溶接などの方法で結合され得る。カッター７４が結合されたホーン７３を巻回ターン部４８、４９と接触させながら軸方向（Ｙ軸）に移動させれば、巻回ターン部４８、４９が超音波振動するカッター７４によって軸方向（Ｙ軸）に切断される。

図示していないが、超音波切断装置７０は、ホーン７３の線形移動及び／または回転移動のための機械的及び／または電子的機構であって、ワークピースが固定されるステーション、及び／またはホーン７３の線形移動及び／または回転運動を支援するサーボモータ及び／またはリニアモータ及び／またはエアシリンダ；及び／またはこれらの駆動源；及び／またはこれらの電子制御機器などをさらに含み得る

超音波切断装置７０のコンバータ７１、ブースタ７２及びホーン７３の構成は当業界に周知である。また、ホーン７３の線形移動及び／または回転移動のために必要な多様な部品が超音波切断装置７０にさらに結合され得ることは、当業者にとって自明である。

また、当業者であれば、垂直カッター６０の構造が多様な形態に変形可能であることを理解できるであろう。

図１０～図１２は、本発明の多様な変形形態による垂直カッター６０ａ、６０ｂ、６０ｃの平面図である。

図１０～図１２を参照すると、垂直カッター６０ａは、カッターナイフ６２の対同士が１２０°の角度を成して放射状に延長された構造を有し得る。また、垂直カッター６０ｂは、カッターナイフ６２の対同士が１８０°の角度を成して放射状に延長された構造を有し得る。

他の変形形態として、垂直カッター６０ｃは、カッターボディ６１の中心部に向かって凹んだ円弧状のカッターナイフ６２を含み得る。円弧状は離心率が１である円の円弧に対応する。カッターナイフ６２の円弧状は、カッターボディ６１の中心を基準にして点対称、左右対称または上下対称を成し得る。カッターナイフ６２は、円弧状を有しながらも、カッターボディ６１の中心を基準にして放射状に延長される構造を有する。円弧状を有するカッターナイフ６２の個数は４個に制限されず、２個または３個に調節可能である。この場合、カッターナイフ６２は、カッターボディ６１の円周方向において等間隔に配置されることが望ましい。

多様な実施形態の垂直カッター６０ａ、６０ｂ、６０ｃに含まれているカッターナイフ６２の断面構造は、図８に示されたものと略同一であり、超音波切断装置７０のカッター７４として使用され得る。この場合、カッターボディ６１は、超音波切断装置７０のホーン７３に結合され得る。

一方、本発明の実施形態によれば、電極組立体５０の上部及び下部にそれぞれ備えられる巻回ターン部４８、４９は、垂直カッター６０、６０ａ、６０ｂ、６０ｃによって軸方向（Ｙ軸）に切断された後、折曲ターゲット領域（折曲部）が軸方向（Ｙ軸）に突出した形状で残存する（残る）ように折曲ターゲット領域の周辺領域が軸方向（Ｙ軸）と垂直に切断され得る。

望ましくは、折曲ターゲット領域の周辺領域は、水平カッター８０によって切断され得る。

図１３は本発明の実施形態による水平カッター８０の一例を示した平面図であり、図１４は図１３のＢ－Ｂ’線に沿った断面図である。

図１３及び図１４を参照すると、水平カッター８０は、カッターナイフ８１及びカッターボディ（８２）を含み得る。水平カッター８０は、円周方向において離隔した複数の折曲ターゲット領域の周辺領域を軸方向（Ｙ軸）と垂直に超音波切断し得る。水平カッター８０によって前記周辺領域が超音波切断されれば、図６ｂに示されたように複数の無地部フラグ４８ｃが第１切断面５１から軸方向（Ｙ軸）に沿って突出する。

カッターナイフ８１は多角形状を有し得る。望ましくは、多角形状は切断が行われる領域の模様に対応し得る。すなわち、カッターナイフ８１は、電極組立体５０の軸方向（Ｙ軸）と垂直を成す切断平面上に位置するようにカッターボディ８２に結合され、円周方向で隣接する折曲ターゲット領域（折曲部）同士の間の巻回ターン部領域に対応する形状を有し得る。

一例として、切断が行われる領域の模様が直角三角形である場合、カッターナイフ８１は直角三角形状である。他の例として、切断が行われる領域の模様が斜辺と対向する頂点の内角が９０°より大きい鈍角（例えば、１２０°）二等辺三角形である場合、カッターナイフ８１も鈍角二等辺三角形状である。さらに他の例として、切断が行われる領域の模様が斜辺と対向する頂点の内角が９０°未満である鋭角（例えば、６０°）二等辺三角形である場合、カッターナイフ８１も鋭角二等辺三角形状である。カッターナイフ８１の下部は、垂直カッター６０のカッターナイフ６２と同様に、カッターボディ８２に埋め込まれるかまたはカッターボディ８２に溶接され得る。

水平カッター８０のカッターナイフ８１は、図６ｂに示されたように扁平面状の第２切断面５２と垂直に交わる第１切断面５１を形成し得る。

図１５は本発明の他の実施形態による水平カッター９０の一例を示した平面図であり、図１６は図１５のＣ－Ｃ’線に沿った断面図である。

図１５及び図１６を参照すると、水平カッター９０は、円盤形態の回転ナイフ９１、及びカッターボディ９２を含む。回転ナイフ９１は、一方向に回転可能に回転機構９３に取り付けられる。回転ナイフ９１の回転軸は回転機構９３のベアリング９４に締結され得る。回転機構９３はモータ（図示せず）と結合されて回転ナイフ９１を回転させる。

回転ナイフ９１の半径は、図６ｄに示された仮想の円Ｒの半径と略同一であり得る。図６ｄを参照すると、回転ナイフ９１は、曲面状の第２切断面５２と垂直に交わる第１切断面５１を形成し得る。

水平カッター８０、９０は、超音波切断装置７０のカッター７４としてホーン７３に結合され得る。水平カッター８０、９０がホーン７３に結合される方式は、垂直カッター６０がホーン７３に結合される方式と略同一である。

水平カッター８０、９０は、電極組立体５０の軸方向（Ｙ軸）と垂直平面上で無地部によって形成された巻回ターン部４８、４９に接近し、カッターナイフの形状によって巻回ターン部４８、４９を切断し得る。水平カッター９０の回転ナイフ９１は、巻回ターン部４８、４９を切断するために高速で回転され得る。望ましくは、水平カッター８０、９０が超音波切断装置７０のカッター７４として使用されれば、巻回ターン部４８、４９は超音波振動するカッターナイフ８１、９１によって切断され得る。

以下、垂直カッター（図７の６０）及び水平カッター（図１３の８０）によって巻回ターン部４８、４９が切断される過程を詳細に説明する。

図１７は、本発明の実施形態によって、垂直カッター６０を用いて電極組立体５０の巻回ターン部４８、４９に切断線１００を形成した後の様子を示した図である。

図１７を参照すると、まず、垂直カッター６０を超音波振動させながらカッターナイフ６２を電極組立体５０の上面と対向させ、軸方向（Ｙ軸）に沿って垂直カッター６０を移動させて巻回ターン部４８、４９の上部を所定の深さで切断することで、折曲ターゲット領域Ｄのエッジに切断線１００を形成する。

折曲ターゲット領域Ｄは、集電板との溶接のため無地部フラグが電極組立体５０の半径方向に沿って折り曲げられる領域に該当する。切断線１００は、巻回ターン部４８、４９の上部が切り込み線状に切断された領域に該当する。

望ましくは、切断深さは２ｍｍ～１０ｍｍであり得る。垂直カッター６０を用いた垂直切断が終わる最下端地点は、切断公差を考慮して、図６ａに示されたように分離膜４５の外側に露出した絶縁コーティング層４７の端部よりも高く（矢印表示地点）位置し得る。

図１８は、本発明の実施形態によって、水平カッター８０を用いて電極組立体５０の軸方向（Ｙ軸）と垂直を成す平面（ＸＺ平面）で巻回ターン部４８、４９を切断する過程を示した図である。

図１８を参照すると、折曲ターゲット領域Ｄのエッジに切断線１００を形成した後、水平カッター８０を超音波振動させながら、電極組立体５０の軸方向（Ｙ軸）と垂直平面（ＸＺ）上でカッターナイフ８１を電極組立体５０のコア側に移動させることで、円周方向で隣接した折曲ターゲット領域Ｄ同士の間に存在する巻回ターン部を切断する。

望ましくは、水平切断が行われる位置は、垂直切断が終わった最低点（図６ａの矢印表示地点）またはその上側の地点であり得る。水平カッター８０が電極組立体５０のコアＣ中心に向かって移動することによって、カッターナイフ８１と重なる領域（ハッチング領域）が切断され、カッターナイフ８１が折曲ターゲット領域Ｄのエッジまで移動すれば、折曲ターゲット領域Ｄの周辺にある巻回ターン部４８、４９がすべて切断されて除去される。その結果、折曲ターゲット領域Ｄが電極組立体５０の軸方向（Ｙ軸）に第１切断面５１の上側に突出した状態で残存する（残る）ようになる。

望ましくは、折曲ターゲット領域Ｄは、電極組立体５０の軸方向（Ｙ軸）から見たとき、半径方向に沿って放射状に延長され、円周方向に沿って同じ角度で配置され得る。

望ましくは、折曲ターゲット領域Ｄは、電極組立体５０の軸方向（Ｙ軸）から見たとき、電極組立体５０のコア中心から外側に延長された十字状であり得る。

次いで、垂直カッター（図１２の６０ｃ）及び水平カッター（図１５の９０）によって電極組立体５０の上部及び下部にそれぞれ備えられた巻回ターン部４８、４９が切断される過程を詳細に説明する。

図１９は、本発明の実施形態によって垂直カッター６０ｃを用いて電極組立体５０の巻回ターン部４８、４９に切断線１００を形成した後の様子を示した図である。

図１９を参照すると、まず垂直カッター６０ｃを超音波振動させながらカッターナイフ６２を電極組立体５０の上面と対向させ、軸方向（Ｙ軸）に垂直カッター６０ｃを移動させて巻回ターン部４８、４９を所定の深さで切断することで、折曲ターゲット領域Ｄのエッジに切断線１００を形成する。切断線１００は、電極組立体５０のコア中心に向かって凹んだ円弧状である。円弧は離心率が１である円の円弧に対応する。折曲ターゲット領域Ｄは十字状であるが、エッジが円弧状である。

折曲ターゲット領域Ｄは、集電板との溶接のため無地部フラグが電極組立体５０の半径方向に沿って折り曲げられる領域に該当する。切断線１００は、巻回ターン部４８、４９が電極組立体５０の軸方向（Ｙ軸）に沿って除去された領域に該当する。望ましくは、切断深さは２ｍｍ～１０ｍｍであり得る。

図６ａに示されたように、垂直カッター６０ｃを用いた垂直切断が終わる最下端地点は、切断公差を考慮して、分離膜４５の外側に露出した絶縁コーティング層４７の端部よりも高く（矢印表示地点）位置することが望ましい。

図２０は、本発明の実施形態によって、回転ナイフ９１を含む水平カッター９０を用いて電極組立体５０の軸方向（Ｙ軸）と垂直を成す平面（ＸＺ平面）で折曲表面領域（Ｄ）の周辺にある巻回ターン部部分を切断する過程を示した図である。

図２０を参照すると、折曲ターゲット領域Ｄのエッジに円弧状の切断線１００を形成した後、水平カッター９０の回転ナイフ９１を超音波振動させながら、電極組立体５０の軸方向（Ｙ軸）に垂直な平面（ＸＺ）上で回転ナイフ９１を電極組立体５０のコア側に移動させることで、円弧状切断線１００の外側に存在する巻回ターン部領域を切断する。場合によって、水平カッター９０の回転ナイフ９１を超音波振動させず、回転ナイフ９１の回転のみによって巻回ターン部を切断してもよい。

望ましくは、水平切断が行われる位置は、垂直切断が終わった最低点（図６ａの矢印表示地点）またはその上側の地点であり得る。水平カッター９０が電極組立体５０のコア中心に向かって移動することによって、回転ナイフ９１と重なる領域（ハッチング領域）が切断され、回転ナイフ９１が折曲ターゲット領域Ｄのエッジまで移動すれば、折曲ターゲット領域Ｄを除いた他の部分の巻回ターン部がすべて切断されて除去される。その結果、折曲ターゲット領域Ｄが電極組立体５０の軸方向（Ｙ軸）に第１切断面５１の上側に突出した状態で残存する（残る）ようになる。

望ましくは、水平カッター９０の回転ナイフ９１が有する曲率半径は、切断線１００の曲率半径と略同一であるかまたは小さい。後者の場合、回転ナイフ９１の線形移動及び回転移動を組み合わせて切断線１００外側の巻回ターン部領域を切断し得る。

図２１～図２４は、本発明の実施形態によって巻回ターン部４８、４９が切断された後の折曲ターゲット領域Ｄの配置構造を示した上面図である。

図面において、折曲ターゲット領域Ｄは軸方向（Ｙ軸）と垂直な第１切断面５１から電極組立体５０の上側に突出している。

各図面において、電極組立体５０の断面構造上にはカッターの構造が示されている。図２１～図２３に示した折曲ターゲット領域Ｄは、垂直カッター６０と水平カッター８０を順次に使用して形成し得る。そして、図２４に示した折曲ターゲット領域Ｄは、垂直カッター６０ｃと回転ナイフ９１を含む水平カッター９０を順次に使用して形成し得る。

望ましくは、図５に示されたように、電極組立体５０のコア付近にある無地部は高さが他の部分の無地部よりも低い。したがって、コア付近には折曲ターゲット領域Ｄが形成されないこともある。

本発明の他の実施形態によれば、電極組立体５０の巻回ターン部４８、４９を切断して形成した折曲ターゲット領域Ｄは、半径方向に沿って複数の無地部フラグ４８ｃを含む。複数の無地部フラグ４８ｃは、電極組立体５０の半径方向、望ましくは外周側からコア側に折り曲げられ得る。

望ましくは、無地部フラグ４８ｃの軸方向（Ｙ軸）の高さを２ｍｍ～１０ｍｍの範囲で調節することで、無地部フラグ４８ｃが半径方向に沿って折り曲げられるとき、図６ｃに示されたように、電極組立体５０の軸方向（Ｙ軸）に少なくとも３枚、少なくとも４枚、少なくとも５枚、少なくとも６枚、少なくとも７枚、少なくとも８枚、少なくとも９枚または少なくとも１０枚で積層され得る。

折曲ターゲット領域Ｄは、電極組立体５０の軸方向（Ｙ軸）に第１切断面５１から突出した形状であり、折曲方向に沿って放射状に延長された構造を有する。また、折曲ターゲット領域Ｄに含まれた無地部フラグ４８ｃは円周方向の幅が狭い。したがって、折曲ターゲット領域Ｄに含まれた無地部フラグ４８ｃを電極組立体５０の半径方向に沿って折り曲げるとき、均一に折り曲げられる。また、無地部フラグ４８ｃが軸方向（Ｙ軸）に沿って多重に積層されながら、折曲表面領域（図６ｃのＦ）の平坦度が向上する。また、平坦度が向上した折曲表面領域Ｆに集電板を溶接すれば、溶接出力を増加させて溶接強度を十分に増加させることができ、溶接界面の抵抗特性を改善することができる。

本発明の実施形態による電極組立体５０は、ゼリーロール型の円筒形バッテリーに適用可能である。

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は、例えば４６１１０バッテリー、４８７５バッテリー、４８１１０バッテリー、４８８０バッテリー、４６８０バッテリーであり得る。フォームファクタを示す数値において、前方の二桁はセルの直径を示し、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板を溶接するとき、溶接強度を十分に確保して抵抗を下げるためには、無地部の重畳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（変形形態）による電極と電極組立体によって達成できる。

本発明の一実施形態によるバッテリーは、略円柱状のバッテリーであって、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、略円柱状のバッテリーであって、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、略円柱状のバッテリーであって、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、略円柱状のバッテリーであって、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、略円柱状のバッテリーであって、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以下である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２５ａは、本発明の一実施形態による円筒形バッテリー１９０を軸方向（Ｙ軸）に沿って切断した断面図である。

図２５ａ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、正極、分離膜及び負極を含み、ゼリーロール状に巻き取られた電極組立体１１０と、電極組立体１１０を収納する電池ハウジング１４２と、電池ハウジング１４２の開放端部を密封する密封体１４３と、を含む。電極組立体１１０は上述した実施形態の構造を有する。

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、鋼鉄、ステンレス鋼などのような導電性を有する金属材料からなる。電池ハウジング１４２は、上端開口部を通して内側空間に電極組立体１０を収容し、電解質も一緒に収容する。電池ハウジング１４２の外面及び／または内面にはＮｉコーティング層が形成され得る。

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^－、ＮＯ_３ ^－、Ｎ（ＣＮ）_２ ^－、ＢＦ_４ ^－、ＣｌＯ_４ ^－、ＡｌＯ_４ ^－、ＡｌＣｌ_４ ^－、ＰＦ_６ ^－、ＳｂＦ_６ ^－、ＡｓＦ_６ ^－、ＢＦ_２Ｃ_２Ｏ_４ ^－、ＢＣ_４Ｏ_８ ^－、（ＣＦ_３）_２ＰＦ_４ ^－、（ＣＦ_３）_３ＰＦ_３ ^－、（ＣＦ_３）_４ＰＦ_２ ^－、（ＣＦ_３）_５ＰＦ^－、（ＣＦ_３）_６Ｐ^－、ＣＦ_３ＳＯ_３ ^－、Ｃ_４Ｆ_９ＳＯ_３ ^－、ＣＦ_３ＣＦ_２ＳＯ_３ ^－、（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２Ｎ^－、（ＦＳＯ_２）_２Ｎ^－、ＣＦ_３ＣＦ_２（ＣＦ_３）_２ＣＯ^－、（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２ＣＨ^－、（ＳＦ_５）_３Ｃ^－、（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３Ｃ^－、ＣＦ_３（ＣＦ_２）_７ＳＯ_３ ^－、ＣＦ_３ＣＯ_２ ^－、ＣＨ_３ＣＯ_２ ^－、ＳＣＮ^－及び（ＣＦ_３ＣＦ_２ＳＯ_２）_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であり得る。電極組立体１１０は、図２に示されたように、下部分離膜、正極、上部分離膜及び負極を順次に少なくとも１回積層して形成された電極－分離膜積層体を巻取中心Ｃを基準にして巻き取ることで製造され得る。

電極組立体１１０の上部及び下部からは、それぞれ正極の無地部１４６ａ及び負極の無地部１４６ｂが突出する。正極無地部１４６ａは電極組立体１１０の上部で巻回ターン部４８を形成し、負極無地部１４６ｂは電極組立体１１０の下部で巻回ターン部４９を形成する。巻回ターン部４８、４９は、円周方向に沿って交互に配置される折曲部及び切断部を含む。折曲部及び切断部の実施形態については図６ｂ及び図６ｄを参照して上述した通りである。

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、絶縁性を有する密封ガスケット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料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、正極の巻回ターン部４８の折曲部４８ｂと電気的に接続され、電池ハウジング１４２とは密封ガスケット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、円筒形バッテリーの正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部１４７上に載置され、クリンピング部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の気密性の確保及び電池ハウジング１４２とキャップ１４３ａとの間の電気的絶縁のため、密封ガスケット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、負極の巻回ターン部４９の折曲部と電気的に接続される。したがって、電池ハウジング１４２は負極と同じ極性を有する。

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、及びキャップ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１９０は、第１集電板１４４及び／または第２集電板１４５及び／または絶縁体１４６をさらに含み得る。

図２５ｂ及び図２５ｃはそれぞれ、第１集電板１４４及び第２集電板１４５の構造を示した上面図である。

図２５ｂ及び図２５ｃを参照すると、第１集電板１４４は電極組立体１１０上部に結合される。第１集電板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料からなる。

第１集電板１４４は、正極の巻回ターン部４８の折曲部に含まれた無地部フラグが折り曲げられながら形成された折曲表面領域（図６ｃのＦ）の溶接ターゲット領域に溶接される。

望ましくは、溶接ターゲット領域は、電極組立体１１０の軸方向（Ｙ軸）における無地部フラグの平均積層数が５枚以上であり得る。また、溶接ターゲット領域は、無地部フラグの平均積層厚さが５０μｍ以上であり得る。

第１集電板１４４は、支持部１４４ａ、支持部１４４ａから外側に延長された複数の脚部１４４ｂ、及び隣接する脚部１４４ｂ同士の間で支持部１４４ａから外側に延長されたリード部１４９を含み得る。リード部１４９は、図示と異なり、脚部１４４ｂのいずれか一つから延長されてもよい。

支持部１４４ａは、電極組立体１１０のコアの付近に載置され、複数の脚部１４４ｂは、折曲表面領域に載置された状態で折曲表面領域の溶接ターゲット領域に溶接され得る。

支持部１４４ａの中心には孔Ｈ_１が備えられる。電解液は孔Ｈ_１を通して注入され得る。孔Ｈ_１の直径は、電極組立体１１０のコアにある空洞の直径の０．５倍以上である。孔Ｈ_１の直径がコアにある空洞の直径よりも小さいと、円筒形バッテリー１９０でベントが起きるとき、コアの空洞を通って電極や分離膜が押し出される現象を防止できる。また、孔Ｈ_１の直径がコアにある空洞の直径と同一であるかまたは大きいと、第２集電板１４５を電池ハウジング１４２の底部に溶接する過程で溶接治具を挿入し易く、電解液を円滑に注入することができる。

リード部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。連結プレート１４３ｃは、キャップ１４３ａの下部面に結合され得る。リード部１４９と他の部品との結合は溶接を通じて行われ得る。

無地部フラグが折り曲げられて形成された折曲表面領域と第１集電板１４４との結合は、レーザー溶接によって行われ得る。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。

図２５ａ及び図２５ｃを参照すると、電極組立体１１０の下面にはプレート状の第２集電板１４５が結合され得る。

第２集電板１４５は、孔Ｈ_２が形成された支持部１４５ａ、支持部１４５ａから外側に延長された複数の脚部１４５ｂ、孔Ｈ_２の内側に備えられて電池ハウジング１４２の底面に結合される接続部１４５ｃ、及び接続部１４５ｃと支持部１４５ａとを連結するブリッジ部１４５ｄを含み得る。

第２集電板１４５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料からなる。支持部１４５ａは、電極組立体１１０の下部面においてコアの付近に載置される。複数の脚部１４５ｂは、負極の巻回ターン部４９の無地部フラグが折り曲げられながら形成された折曲表面領域の溶接ターゲット領域に溶接される。接続部１４５ｃは、電池ハウジング１４２の内側底面上に溶接され得る。

接続部１４５ｃの直径は、電極組立体１１０のコアにある空洞の直径よりも大きい。ブリッジ部１４５ｄは、孔Ｈ_２の内側面と接続部１４５ｃの外側面とを連結する。ブリッジ部１４５ｄは、第２集電板１４５に振動や応力が印加されたとき、振動や応力を緩衝する作用をする。ブリッジ部１４５ｄの幅や厚さは部分的に減少し得る。それにより、ブリッジ部１４５ｄを通じて過電流が流れるとき、ブリッジ部１４５ｄが溶融して切断されることで、過電流を遮断することができる。

望ましくは、溶接ターゲット領域は、電極組立体１１０の軸方向（Ｙ軸）において無地部フラグの平均積層数が５枚以上であり得る。また、溶接ターゲット領域は、無地部フラグの平均積層厚さが５０μｍ以上であり得る。

図２５ｂ及び図２５ｃを参照すると、第１集電板１４４の脚部１４４ｂに形成される溶接パターンＷ_１と第２集電板１４５の脚部１４５ｂに形成される溶接パターンＷ_２とは、電極組立体１１０のコア中心から略同じ距離だけ離隔した地点から始まって半径方向に延長され得る。溶接パターンＷ_１の半径方向の長さは、溶接パターンＷ_２の半径方向の長さと同一であるかまたは異なり得る。溶接パターンＷ_１及び溶接パターンＷ_２は、連続的な溶接ビードであるかまたは不連続的な溶接ビードの配列であり得る。

図２５ａを参照すると、絶縁体１４６は第１集電板１４４を覆い得る。絶縁体１４６は、第１集電板１４４の上面で第１集電板１４４を覆うことで、第１集電板１４４と電池ハウジング１４２の内周面との直接接触を防止することができる。

絶縁体１４６は、第１集電板１４４から上方に延長されるリード部１４９が引き出されるように、リード孔１５１を備える。リード部１４９は、リード孔１５１を通って上方に引き出されて、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集電板１４４とビーディング部１４７との間に介在され、電極組立体１１０及び第１集電板１４４の結合体を固定する。これにより、電極組立体１１０と第１集電板１４４との結合体は、軸方向（Ｙ軸）の移動が制限され、円筒形バッテリー１９０の組み立て安定性が向上できる。

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側に排出され得る。

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。変形形態において、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。

第２集電板１４５の接続部１４５ｃの直径が電極組立体１１０のコアにある空洞の直径よりも大きいため、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るとき、コアの付近にある電極や分離膜が押し出される現象を防止できる。

図２６ａは、本発明の他の実施形態による円筒形バッテリー２００を軸方向（Ｙ軸）に沿って切断した断面図である。

図２６ａを参照すると、円筒形バッテリー２００は、図２５ａ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略同一であり、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、一端部の周縁が電池ハウジング１７１の閉鎖部の内側面にリベッティングされたリベット端子であり得る。端子１７２は、電池ハウジング１７１の閉鎖部（図面において上部面）に設けられる。端子１７２は、絶縁ガスケット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は重力方向の逆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の閉鎖部の外側に露出する。端子露出部１７２ａは、電池ハウジング１７１の閉鎖部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の閉鎖部の略中心部を貫通して正極の巻回ターン部４８の折曲部と電気的に接続され得る。電気的に接続される部分は、正極の巻回ターン部４８の無地部フラグが折り曲げられながら形成された折曲表面領域である。端子挿入部１７２ｂは、電池ハウジング１７１の閉鎖部の内側面上にリベット結合され得る。すなわち、端子挿入部１７２ｂの端部の周縁はカシメ（ｃａｕｌｋｉｎｇ）治具によって加圧されることで、電池ハウジング１７１の内側面に向かって曲がった形態を有し得る。端子挿入部１７２ｂの端部の最大直径は、電池ハウジング１７１の貫通孔の最大直径よりも大きくなり得る。

端子挿入部１７２ｂの下端面は略扁平であり、正極の巻回ターン部４８の折曲部に連結された第１集電板１４４’と溶接され得る。

図２６ｂは、第１集電板１４４’の構造を示した上面図である。図２６ｂを参照すると、第１集電板１４４’は、図２５ｃに示された集電板１４５と略同じ構造を有する。すなわち、第１集電板１４４’は、孔Ｈ_３を備える支持部１４４ａ’、支持部１４４ａ’から半径方向に沿って延長された複数の脚部１４４ｂ’、孔Ｈ_３の内側に備えられた接続部１４４ｃ’、及び支持部１４４ａ’と接続部１４４ｃ’とを連結するブリッジ部１４４ｄ’を含み得る。第１集電板１４４’の接続部１４４ｃ’は、端子１７２の端子挿入部１７２ｂの平坦な下端に溶接され得る。複数の脚部１４４ｂ’は、正極の巻回ターン部４８の折曲表面領域に定義された溶接ターゲット領域に溶接され得る。

図２６ａを参照すると、第１集電板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集電板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、第１集電板１４４’が反対極性の電池ハウジング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。望ましくは、端子１７２の端子挿入部１７２ｂは、絶縁体１７４を貫通して第１集電板１４４’に溶接され得る。絶縁体１７４は、絶縁性のある高分子樹脂からなる。

絶縁ガスケット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の負極端子として機能することができる。

絶縁ガスケット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。絶縁ガスケット１７３は、例えば絶縁性を有する高分子樹脂からなり得る。

絶縁ガスケット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長された形態を有し得る。絶縁ガスケット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長された形態を有し得る。

絶縁ガスケット１７３が高分子樹脂からなる場合において、絶縁ガスケット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、絶縁ガスケット１７３と端子１７２との結合界面及び絶縁ガスケット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、絶縁ガスケット１７３のガスケット露出部１７３ａが端子露出部１７２ａの上面まで延長された形態を有する場合において、端子１７２はインサート射出によって絶縁ガスケット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及び絶縁ガスケット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電極端子に該当する。

図２６ｃは、第２集電体１７６の構造を示した斜視図である。図２６ａ及び図２６ｃを参照すると、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料からなる。第２集電体１７６は、負極の巻回ターン部４９に形成された折曲表面領域の溶接ターゲット領域と溶接を通じて結合され得る。

第２集電体１７６は、支持部１７６ａ、及び支持部１７６ａから半径方向に沿って延長され、溶接ターゲット領域に溶接される複数の脚部１７６ｂを含む。支持部１７６ａは中央に孔Ｈ_４を含む。電解質は孔Ｈ_４を通して注入され得る。孔Ｈ_４の直径は、電極組立体１１０のコアにある空洞の直径に対して０．５倍以上である。孔Ｈ_４の機能は、上述した孔Ｈ_１の機能と略同一である。

望ましくは、第２集電体１７６の少なくとも一部は電池ハウジング１７１と電気的に接続され得る。一例として、第２集電体１７６は、周縁部の少なくとも一部が電池ハウジング１７１の内側面と密封ガスケット１７８ｂとの間に介在されて固定され得る。そのため、第２集電体１７６はハウジング接続部１７６ｃを含む。ハウジング接続部１７６ｃは、脚部１７６ｂの端部からビーディング部１８０の下部面に向かって傾斜して延びた連結部１７６ｃ２、及びビーディング部１８０の下部面に配置される接触部１７６ｃ１を含む。連結部１７６ｃ２は、図示と異なり、脚部１７６ｂ同士の間の支持部１７６ａ領域から延長されてもよい。接触部１７６ｃ１は、ビーディング部１８０との接触面積を増やすため、ビーディング部１８０の円周方向に沿って円弧状に延長され得る。

第２集電体１７６の周縁部の少なくとも一部、例えば接触部１７６ｃ１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。変形形態において、第２集電体１７６の周縁部の少なくとも一部は、電池ハウジング１７１の内壁面に直接的に溶接され得る。

望ましくは、第２集電体１７６と負極の巻回ターン部４９の折曲表面領域に含まれた溶接ターゲット領域とは、レーザー溶接によって結合され得る。このとき、溶接は、折曲表面領域において軸方向（Ｙ軸）への無地部フラグの平均積層数が５枚以上の領域または無地部フラグの平均積層厚さが２５μｍ以上の領域で行われる。レーザー溶接は、抵抗溶接、超音波溶接、スポット溶接などで代替され得る。

一方、第１集電板１４４’の脚部１４４ｂ’に形成される溶接パターンＷ_１と第２集電体１７６の脚部１７６ｂに形成される溶接パターンＷ_２とは、電極組立体１１０のコア中心から略同じ距離だけ離隔した地点から始まって半径方向に延長され得る。溶接パターンＷ_１の半径方向の長さは、溶接パターンＷ_２の半径方向の長さと同一であるかまたは異なり得る。一例として、溶接パターンＷ_１の半径方向の長さが溶接パターンＷ_２の半径方向の長さよりも長い。第２集電体１７６が連結部１７６ｃ２を含むことから、第２集電体１７６の脚部１７６ｂが第１集電板１４４’の脚部１４４ｂ’よりも短いためである。第２集電体１７６の接触部１７６ｃ１にも少なくとも一つの溶接パターンＷ_３が形成される。溶接パターンＷ_３は直線状または円弧状であり得る。溶接パターンＷ_１、Ｗ_２、Ｗ_３は、連続的な溶接ビードまたは不連続的な溶接ビードの配列であり得る。

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及び密封ガスケット１７８ｂを含む。密封ガスケット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の周縁と密封ガスケット１７８ｂとを一緒に固定させる。キャップ１７８ａにはベンティング部１７９が備えられる。ベンティング部１７９の構成は、上述した実施形態と略同一である。

望ましくは、キャップ１７８ａは、導電性を有する金属材料からなる。しかし、キャップ１７８ａと電池ハウジング１７１との間に密封ガスケット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の下部開放端を密封し、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。キャップ１７８ａは、扁平な部分の周縁領域にベンティング部１７９を備え得る。ベンティング部１７９の構成は、上述した実施形態と略同一である。

望ましくは、第１集電板１４４’を通じて正極の巻回ターン部４８の折曲部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を通じて負極の巻回ターン部４９の折曲部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、図５に示されたように、コア付近の巻回ターンを構成する無地部は高さが低い。したがって、折曲ターゲット領域Ｄの無地部フラグを電極組立体１１０のコアＣ中心に向かって折り曲げても、コアＣの空洞１１２が閉塞されず、上側に開放され得る。

空洞１１２が閉塞されないと、電解質注液工程に差し支えがなく、電解質注液の効率が向上する。また、空洞１１２を通して溶接治具を挿入して集電板１４５と電池ハウジング１４２の底部との溶接または集電板１４４’と端子１７２との溶接工程を容易に行うことができる。

上述した実施形態（変形形態）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可能である。

図２７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２７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（変形形態）によるバッテリー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、自動車に搭載され得る。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２８は、図２７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２８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。

本発明の一態様によれば、電極組立体の軸方向に沿って突出した形状を有する無地部の折曲ターゲット領域を折曲方向に沿って延長されたパターンで形成し、折曲ターゲット領域の無地部フラグを折り曲げることで、無地部の折曲面に対する平坦度を向上させることができ、折曲面の下側で無地部が不規則に折り曲げられる現象を緩和することができる。

また、本発明の一態様によれば、電極組立体の軸方向の端部において折曲ターゲット領域の周辺領域にある無地部の巻回ターン部を相当部分切断することで、電解質が活物質層に迅速に浸透可能な通路を提供して電解質含浸性を改善することができる。

また、本発明の一態様によれば、無地部の巻回ターン部を切断して折り曲げることで、電極組立体の軸方向の高さを減少できるため、その分だけ円筒形バッテリーのエネルギー密度を増加させることができる。

また、本発明の一態様によれば、無地部の巻回ターン部を切断する過程において、折曲ターゲット領域内に形成される複数の無地部フラグを電極組立体の半径方向に沿って折り曲げて無地部フラグが多重に重なった折曲表面領域を形成した後、該当領域に集電板を溶接することで、円筒形バッテリーの抵抗を下げることができる。

また、本発明の一態様によれば、垂直カッター及び水平カッターを含む超音波切断装置を提供することで、折曲ターゲット領域が電極組立体の軸方向に突出した状態で残存するように無地部の巻回ターン部を容易に切断することができる。

また、本発明の一態様によれば、折曲ターゲット領域が電極組立体の軸方向に突出した状態で残存するように無地部の巻回ターン部を容易に切断可能な方法を提供することで、電極組立体の生産性を向上させ、製造コストを節減することができる。

また、本発明の一態様によれば、エネルギー密度が高くて抵抗が低い円筒形バッテリーを用いて製造された大容量のバッテリーパック及びそれを含む自動車を提供することで、急速充電の安全性及びエネルギー使用の効率性を向上させることができる。

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。

１０ 電極組立体、正極
１１ 負極
１２ 分離膜
２０ 集電体
２１ 活物質
２２ 無地部
３０ 集電板
３１ 集電板
４０ 電極
４１ 集電体、無地部
４２ 無地部、活物質層
４３ 無地部
４３ 正極
４４ 負極、絶縁コーティング層
４５ 分離膜
４７ 絶縁コーティング層
４８ 巻回ターン部
４９ 巻回ターン部
５０ 電極組立体
５１ 第１切断面
５２ 第２切断面
６０ 垂直カッター
６１ カッターボディ
６２ カッターナイフ
６４ ホーン（ｈｏｒｎ）
７０ 超音波切断装置
７１ コンバータ
７２ ブースタ
７３ ホーン
７４ カッター
８０ 水平カッター
８１ カッターナイフ
８２ カッターボディ
９０ 水平カッター
９１ 回転ナイフ
９１ カッターナイフ
９２ カッターボディ
９３ 回転機構
９４ ベアリング
１００ 円弧状切断線
１１０ 電極組立体
１１２ 空洞
１４２ 電池ハウジング
１４３ 密封体
１４４ 第１集電板
１４５ 第２集電板
１４６ 絶縁体
１４７ ビーディング部
１４８ クリンピング部
１４９ リード部
１５１ リード孔
１５２ ベンティング部
１７１ 電池ハウジング
１７２ 端子
１７３ 絶縁ガスケット
１７４ 絶縁体
１７６ 第２集電体
１７８ 密封体
１７９ ベンティング部
１８０ ビーディング部
１８１ クリンピング部
１９０ 円筒形バッテリー
２００ 円筒形バッテリー
３００ バッテリーパック
３０１ 円筒形バッテリー
３０２ パックハウジング
４６８０ フォームファクタ

Claims (26)

1. 正極と負極と前記正極と前記負極との間に介在された分離膜とが一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、
   前記正極及び前記負極の少なくとも一つは、長辺端部に前記電極組立体の軸方向に沿って前記分離膜の外側に露出した無地部を含み、
   前記電極組立体の一側端部に前記無地部の巻回ターン部が備えられ、
   前記巻回ターン部は、前記電極組立体の外周領域において円周方向に沿って交互に配置された複数の切断部及び複数の折曲部を含み、
   前記複数の切断部の軸方向の高さは、前記複数の折曲部の軸方向の高さよりも低く、
   前記複数の折曲部はそれぞれ、前記電極組立体の半径方向に沿って配列された複数の無地部フラグを含み、
   前記複数の無地部フラグは、軸方向に沿って重なりながら前記電極組立体の半径方向に沿って折曲表面領域を形成し、
   前記複数の折曲部は同じ極性を有している、
   電極組立体と、
   開放端部及び前記開放端部に対向する閉鎖部を含み、前記開放端部を通して前記電極組立体が収納され、前記負極と電気的に接続された電池ハウジングと、
   前記電池ハウジングの前記開放端部を密封する密封体と、
   前記正極と電気的に接続され、前記閉鎖部の貫通孔にリベッティングされ、表面が外部に露出した端子と、
   前記端子と前記貫通孔との間に介在された絶縁ガスケットと、
   前記閉鎖部を通して前記電極組立体側に露出した前記端子の下端に溶接された集電板と、
   を含み、
   前記折曲表面領域に対応する前記集電板の部分は、前記折曲表面領域に溶接され、
   前記コア付近の前記巻回ターン部を形成する前記無地部の部分は、前記コアが開放されるように、前記複数の折曲部を形成する前記無地部フラグよりも高さが低い、円筒形バッテリー。
2. 前記切断部は、前記軸方向と略垂直を成す第１切断面を含む、請求項１に記載の円筒形バッテリー。
3. 前記無地部フラグの基端部には絶縁コーティング層が備えられ、
   前記絶縁コーティング層の軸方向端部は、前記分離膜の軸方向端部の外側に延長されて露出し、
   前記第１切断面は、前記絶縁コーティング層の軸方向端部と離隔している、請求項２に記載の円筒形バッテリー。
4. 前記軸方向から見たときに、前記絶縁コーティング層の軸方向端部、及び前記正極または前記負極に含まれた活物質層の軸方向端部が前記第１切断面を通じて露出している、請求項３に記載の円筒形バッテリー。
5. 前記複数の無地部フラグは前記第１切断面から前記軸方向に沿って突出している、請求項２に記載の円筒形バッテリー。
6. 前記複数の無地部フラグは、前記第１切断面から離隔した折曲線に沿って前記電極組立体のコア方向に向かって折り曲げられて折曲表面領域を形成している、請求項５に記載の円筒形バッテリー。
7. 前記電極組立体の前記コアと最も隣接した無地部フラグの折曲長さは、該当無地部フラグの位置から前記コアまでの距離よりも短いかまたは同一である、請求項６に記載の円筒形バッテリー。
8. 前記第１切断面は、前記折曲表面領域と離隔している、請求項６に記載の円筒形バッテリー。
9. 前記折曲部は、前記複数の無地部フラグの側辺に沿って延びた第２切断面を含む、請求項２～８のいずれか一項に記載の円筒形バッテリー。
10. 前記第２切断面は前記軸方向と平行である、請求項９に記載の円筒形バッテリー。
11. 前記第１切断面と前記第２切断面とは互いに垂直に交差している、請求項９に記載の円筒形バッテリー。
12. 前記第２切断面は平面である、請求項９に記載の円筒形バッテリー。
13. 前記第２切断面は曲面である、請求項９に記載の円筒形バッテリー。
14. 前記軸方向と垂直を成す仮想の面と前記曲面とが交わる円弧を含む仮想の円の中心と前記電極組立体のコア中心とは、前記円弧を基準にして対向している、請求項１３に記載の円筒形バッテリー。
15. 前記軸方向と垂直を成す仮想の面と前記曲面とが交わる円弧を含む仮想の円の中心と前記電極組立体のコア中心とを連結した直線を基準にして、前記円弧は略対称である、請求項１３に記載の円筒形バッテリー。
16. 前記複数の無地部フラグは、円周方向の幅が前記電極組立体のコア側から外周面側に向かって略同一である、請求項１に記載の円筒形バッテリー。
17. 前記複数の無地部フラグは、円周方向の幅が前記電極組立体のコア側から外周面側に向かって徐々に増加または減少する、請求項１に記載の円筒形バッテリー。
18. 前記切断部は第１切断部～第ｎ切断部を含み、前記ｎは２～９の自然数であり、
    前記第１切断部～前記第ｎ切断部は、前記電極組立体のコア中心を基準にして放射状に延長されている、請求項１に記載の円筒形バッテリー。
19. 前記第１切断部～前記第ｎ切断部は、前記電極組立体の前記コア中心を基準にして回転対称に配置されている、請求項１８に記載の円筒形バッテリー。
20. 前記折曲部は第１折曲部～第ｎ折曲部を含み、前記ｎは２～９の自然数であり、
    前記第１折曲部～前記第ｎ折曲部は、前記電極組立体のコア中心を基準にして放射状に延長されている、請求項１に記載の円筒形バッテリー。
21. 前記第１折曲部～前記第ｎ折曲部は、前記電極組立体の前記コア中心を基準にして回転対称に配置されている、請求項２０に記載の円筒形バッテリー。
22. 前記折曲表面領域は、前記軸方向に沿って３枚以上の無地部フラグが重なった領域を含む、請求項１に記載の円筒形バッテリー。
23. （ａ）長辺端部に無地部を備えるシート状の正極及び負極を用意する段階と、
    （ｂ）前記正極と前記負極との間に分離膜が介在されるように前記正極、前記負極及び前記分離膜を少なくとも１回積層し、前記正極の無地部と前記負極の無地部とが前記分離膜の短辺方向において反対側に露出するように電極－分離膜積層体を形成する段階と、
    （ｃ）前記電極－分離膜積層体を一軸を中心に巻き取って前記正極の前記無地部の巻回ターン部と前記負極の前記無地部の巻回ターン部とが軸方向において反対側に露出するように電極組立体を形成する段階と、
    （ｄ）前記正極の前記無地部の前記巻回ターン部及び前記負極の前記無地部の前記巻回ターン部の少なくとも一つを切断し、複数の切断部と複数の折曲部とを前記電極組立体の外周領域において円周方向に沿って交互に配置させることで、前記複数の折曲部のそれぞれに複数の無地部フラグを形成する段階と、
    （ｅ）前記複数の折曲部のそれぞれに含まれた前記複数の無地部フラグを前記電極組立体の半径方向に沿って折り曲げて折曲表面領域を形成する段階と、
    （ｆ）前記折曲表面領域上に集電板を配置し、前記折曲表面領域に対応する部分を前記折曲表面領域に溶接する段階と、
    （ｇ）開放端部及び前記開放端部に対向する閉鎖部を含む電池ハウジングを用意する段階と、
    （ｈ）前記閉鎖部に貫通孔を形成し、前記貫通孔に絶縁ガスケットを介在させて端子をリベッティングする段階と、
    （ｉ）前記電池ハウジングの前記開放端部を通して、前記集電板が前記端子と対向するように電極組立体を前記電池ハウジングに収納する段階と、
    （ｊ）前記電極組立体側に露出した前記端子の下端に前記集電板を溶接する段階と、
    を含み、
    前記（ｂ）段階において、前記電極組立体の前記コア付近で前記巻回ターン部を形成する前記正極の前記無地部又は前記負極の前記無地部の部分は、前記コアが開放されるように、前記複数の折曲部を形成する前記無地部の他の部分よりも高さが低く、前記（ｉ）段階において、前記コアを通して前記端子の下端に前記集電板を溶接する、円筒形バッテリーの製造方法。
24. 前記（ｅ）段階において、
    前記軸方向に沿って少なくとも３枚の無地部フラグが重なった領域が前記折曲表面領域に含まれるように前記複数の無地部フラグを折り曲げる、請求項２３に記載の円筒形バッテリーの製造方法。
25. 請求項１に記載の円筒形バッテリーを含む、バッテリーパック。
26. 請求項２５に記載のバッテリーパックを含む、自動車。