特許 7708963 円筒形バッテリーセル、それを含むバッテリー及び自動車並びに集電板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-07-07

(45)【発行日】2025-07-15

(54)【発明の名称】円筒形バッテリーセル、それを含むバッテリー及び自動車並びに集電板

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/583 20210101AFI20250708BHJP

   H01M 50/107 20210101ALI20250708BHJP

   H01M 50/152 20210101ALI20250708BHJP

   H01M 50/167 20210101ALI20250708BHJP

   H01M 50/179 20210101ALI20250708BHJP

   H01M 50/184 20210101ALI20250708BHJP

   H01M 50/342 20210101ALI20250708BHJP

   H01M 50/531 20210101ALI20250708BHJP

   H01M 50/536 20210101ALI20250708BHJP

   H01M 50/538 20210101ALI20250708BHJP

   H01M 50/55 20210101ALI20250708BHJP

   H01M 50/559 20210101ALI20250708BHJP

   H01M 50/56 20210101ALI20250708BHJP

   H01M 50/567 20210101ALI20250708BHJP

   H01M 50/586 20210101ALI20250708BHJP

   H01M 50/593 20210101ALI20250708BHJP

【ＦＩ】

H01M50/583

H01M50/107

H01M50/152

H01M50/167

H01M50/179

H01M50/184 D

H01M50/342 101

H01M50/531

H01M50/536

H01M50/538

H01M50/55 201

H01M50/559

H01M50/56

H01M50/567

H01M50/586

H01M50/593

【請求項の数】 52

(21)【出願番号】P 2024502541

(86)(22)【出願日】2022-10-28

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2024-07-24

(86)【国際出願番号】 KR2022016747

(87)【国際公開番号】W WO2023075523

(87)【国際公開日】2023-05-04

【審査請求日】2024-01-16

(31)【優先権主張番号】10-2021-0147347

(32)【優先日】2021-10-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2022-0012575

(32)【優先日】2022-01-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2022-0089234

(32)【優先日】2022-07-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】521065355

【氏名又は名称】エルジー エナジー ソリューション リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100188558

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅人

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】ジン－イ・チェ

(72)【発明者】

【氏名】ドゥク－ヒュン・リュ

【審査官】瀧口 博史

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００４０１７６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２５６４３３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－０１５１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０３００４１９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１７７３８７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１１２９０９４４５（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１３３４６２０１（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２１５５７８６２９（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シート状の第１電極板及び第２電極板とこれらの間に介在された分離膜が一方向へ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において、前記第１電極板は、長辺端部に活物質層がコーティングされていない第１非塗布部を含み、前記第１非塗布部が、前記電極組立体の中心を基準にして複数の巻回ターンを形成しながら前記分離膜の外部に露出され、その自体として電極タブとして用いられる電極組立体と、
前記電極組立体が収納される開放部、及び前記開放部とは反対側に部分的な閉鎖部を有し、前記第２電極板と電気的に接続する電池缶と、
前記第１電極板の第１非塗布部と電気的に接続し、過電流が流れると切れるヒューズ部が形成された集電板と、
前記電池缶の閉鎖部の貫通孔を通して前記集電板と接続するセル端子と、を含む、円筒形バッテリーセル。

【請求項2】

前記セル端子の底面には、少なくとも一部に前記電池缶の閉鎖部の内部面と平行な平坦部が形成され、前記集電板は、前記セル端子の平坦部と結合することを特徴とする、請求項１に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項3】

前記集電板は、
前記第１非塗布部の端部が折り曲げられて形成された結合面に結合することを特徴とする、請求項１または２に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項4】

前記電極組立体は、前記電極組立体の半径方向に沿って溶接ターゲット領域を備え、
前記集電板は、前記溶接ターゲット領域内で前記第１非塗布部と結合することを特徴とする、請求項１または２に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項5】

前記集電板は、
前記電極組立体の上部に配置される縁部と、
前記縁部から内側へ延び、前記第１非塗布部と結合する非塗布部結合部と、
前記非塗布部結合部から離隔し、前記セル端子に結合する端子結合部と、
前記縁部から内側へ延び、前記端子結合部と連結され、前記ヒューズ部が形成された連結部を含み、
前記ヒューズ部は、同じ電流が流れる条件で、他の領域よりも大きい抵抗を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項6】

前記縁部は、内側領域の少なくとも一部が空いているリム形態であることを特徴とする、請求項５に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項7】

前記非塗布部結合部と前記端子結合部とは、前記縁部を介して電気的に接続することを特徴とする、請求項５に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項8】

前記端子結合部は、前記縁部の内側空間の中心部に位置することを特徴とする、請求項５に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項9】

前記端子結合部は、前記電極組立体のコアに存在する空洞の直径に対して１００％～１１０％の直径を有することを特徴とする、請求項５に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項10】

前記ヒューズ部が、前記連結部に形成された少なくとも一つのノッチであることを特徴とする、請求項５に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項11】

前記ノッチが、前記連結部の幅方向の端部、前記連結部の上面または前記連結部の下面に形成されたことを特徴とする、請求項１０に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項12】

前記ノッチが、前記連結部の幅または厚さを段階的にまたは連続的に減少させる方向へ前記連結部の内側に向かって凹んで形成されたことを特徴とする、請求項１１に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項13】

前記ヒューズ部の最小幅が、０．５ｍｍ～４．０ｍｍであることを特徴とする、請求項１２に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項14】

前記ヒューズ部は、前記連結部に形成された少なくとも一つの貫通孔であることを特徴とする、請求項５に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項15】

前記貫通孔は、最長幅が０．２ｍｍ～６ｍｍであることを特徴とする、請求項１４に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項16】

前記ヒューズ部がテープによって巻かれていることを特徴とする、請求項５に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項17】

前記テープが、ポリイミド材質を含むことを特徴とする、請求項１６に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項18】

前記ヒューズ部が、前記電極組立体の中心からその最大半径の４０％～９０％の距離分だけ離隔するように前記連結部に形成されたことを特徴とする、請求項５に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項19】

前記第１非塗布部の少なくとも一部区間が、前記電極組立体の巻取方向に沿って複数の分節片に分割されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項20】

前記複数の分節片の少なくとも一部が、前記電極組立体の半径方向へ折り曲げられることを特徴とする、請求項１９に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項21】

前記複数の分節片の少なくとも一部が、前記電極組立体の半径方向に沿って多重に重畳することを特徴とする、請求項２０に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項22】

前記複数の分節片の残りは、折り曲げられておらず、
前記ヒューズ部は、前記複数の分節片のうち非折曲の分節片からずれて前記複数の分節片のうち折り曲げられた分節片の上部に位置することを特徴とする、請求項２０に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項23】

前記複数の分節片の残りは、切断されており、
前記ヒューズ部は、前記複数の分節片のうち切断された分節片からずれて前記複数の分節片のうち折り曲げられた分節片の上部に位置することを特徴とする、請求項２０に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項24】

前記集電板の前記端子結合部の一面に形成される溶接ビードによって描かれる溶接パターンは、前記セル端子の底面の中心部を囲む形態で描かれることを特徴とする、請求項５に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項25】

前記溶接パターンが、連続的または不連続的に形成されることを特徴とする、請求項２４に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項26】

前記集電板の前記端子結合部と前記セル端子の底面との間に形成される溶接部の引張力が、２ｋｇｆ以上であることを特徴とする、請求項５に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項27】

前記集電板の前記端子結合部の一面に形成される溶接ビードによって描かれる溶接パターンの換算直径が、２ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項２６に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項28】

前記電池缶の前記開放部を密閉するように構成されるキャッププレートをさらに含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項29】

前記キャッププレートが、前記電極組立体から電気的に分離されて非極性で設けられることを特徴とする、請求項２８に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項30】

前記閉鎖部には貫通孔が形成され、
前記セル端子が前記貫通孔に結合することを特徴とする、請求項２８に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項31】

前記閉鎖部と前記集電板との間に介在されるインシュレータをさらに含むことを特徴とする、請求項３０に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項32】

前記インシュレータが、絶縁ポリマー材質を含むことを特徴とする、請求項３１に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項33】

前記インシュレータが、弾性を有する材質から構成されたことを特徴とする、請求項３１に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項34】

前記インシュレータは、中心部に予め設定された直径を有する中心孔を備えることを特徴とする、請求項３１に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項35】

前記インシュレータは、前記電池缶の閉鎖部の内面と前記集電板との距離に対応する厚さを有することを特徴とする、請求項３１に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項36】

前記インシュレータの上面が、前記電池缶の閉鎖部の内面に接触し、前記インシュレータの下面が、前記集電板の上面に接触することを特徴とする、請求項３１に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項37】

前記セル端子が、端子挿入部を備え、
前記端子挿入部が、前記貫通孔から電池缶の内部に挿入されることを特徴とする、請求項３４に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項38】

前記セル端子は、前記端子挿入部の下部の周縁部が前記電池缶の上端部の内面に向かってリベッティングされて前記貫通孔に固定されることを特徴とする、請求項３７に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項39】

前記インシュレータの前記中心孔の直径が、前記端子挿入部の直径よりも大きいか、または同一であることを特徴とする、請求項３７に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項40】

前記セル端子の端子挿入部が、前記インシュレータの前記中心孔を貫通することを特徴とする、請求項３７に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項41】

前記セル端子の端子挿入部が、前記インシュレータの前記中心孔を貫通し、前記集電板と電気的に結合することを特徴とする、請求項３７に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項42】

前記キャッププレートの周縁部と前記電池缶の前記開放部との間に介在された密封ガスケットを含み、
前記電池缶が、前記開放部に隣接する領域に前記電池缶の内側へ圧入されたビーディング部を含み、
前記電池缶が、前記電池缶の内側へ延びて曲げられ、前記密封ガスケットと共に前記キャッププレートの周縁部を囲んで固定するクリンピング部と、を含むことを特徴とする、請求項２８に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項43】

前記クリンピング部が、前記電池缶の配置状態を基準にして前記電池缶の下方に形成されることを特徴とする、請求項４２に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項44】

前記キャッププレートが、前記電池缶の内圧が臨界値を超過すると破裂するベントノッチを含むことを特徴とする、請求項２８に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項45】

前記ベントノッチが、前記キャッププレートの両面に形成され、前記キャッププレートの表面で連続の円形パターン、不連続の円形パターン及び直線パターンのうち少なくとも一つのパターンに形成されることを特徴とする、請求項４４に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項46】

前記ベントノッチが、前記電池缶の配置状態を基準にして前記電池缶の下端に形成され、前記ベントノッチが破裂すると、前記電池缶の内部のガスが前記電池缶の下端から排出されることを特徴とする、請求項４４に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項47】

前記電極組立体の下部に結合する下部集電板をさらに含むことを特徴とする、請求項４２に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項48】

前記下部集電板は、縁部の少なくとも一部が前記ビーディング部に電気的に結合し、前記縁部を除いた残りの部分の少なくとも一部が前記第２電極板の第２非塗布部と電気的に接続することを特徴とする、請求項４７に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項49】

前記下部集電板は、端部の少なくとも一部が前記ビーディング部の上面及び下面のうち前記クリンピング部に隣接する面に電気的に結合することを特徴とする、請求項４８に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項50】

前記下部集電板と前記ビーディング部とがレーザー溶接されることを特徴とする、請求項４９に記載の円筒形バッテリーセル。

【請求項51】

請求項１または２に記載の円筒形バッテリーセルを少なくとも一つ含む、バッテリーパック。

【請求項52】

請求項５１に記載のバッテリーパックを少なくとも一つ含む、自動車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、円筒形バッテリーセル、それを含むバッテリーパック及び自動車に関する。

【0002】

本出願は、２０２１年１０月２９日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１４７３４７号、２０２２年０１月２７日出願の韓国特許出願第１０－２０２２－００１２５７５号及び２０２２年０７月１９日出願の韓国特許出願第１０－２０２２－００８９２３４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。

【背景技術】

【0003】

製品群に応じた適用が容易であり、且つ、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（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ；ＥＶ）、ハイブリッド自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ；ＨＥＶ）などに普遍的に適用されている。

【0004】

このような二次電池は、化石燃料の使用を画期的に減少できるという一次的な長所だけでなく、エネルギーの使用に伴う副産物が全く生じないという点で、環境にやさしく、エネルギー効率の向上のための新しいエネルギー源として注目を集めている。

【0005】

現在、広く使用される二次電池の種類としては、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などがある。このような単位二次電池セルの作動電圧は約２．５Ｖ～４．５Ｖである。

【0006】

したがって、それよりさらに高い出力電圧が要求される場合、複数のバッテリーセル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要求される充放電容量に応じて複数のバッテリーセルを並列に接続してバッテリーパックを構成し得る。したがって、バッテリーパックに含まれるバッテリーセルの数及び電気的接続形態は、要求される出力電圧または充放電容量に応じて多様に設定可能である。

【0007】

一方、二次電池セルの種類として、円筒形、角形及びパウチ型のバッテリーセルが知られている。円筒形バッテリーセルの場合、正極と負極の間に絶縁体である分離膜を介在し、それを巻き取ってゼリーロール形態の電極組立体を形成し、それを電解質と共に電池缶の内部に挿入して電池を構成する。

【0008】

ここで、電池缶が負極または正極（通常的に負極）に接続して極性を有する場合、電池缶とゼリーロール形態の電極組立体との間にも絶縁が必要である。

【0009】

一方、最近、円筒形バッテリーセルが電気自動車に適用されるにつれ、円筒形バッテリーセルのフォームファクターが増加しつつある。即ち、円筒形バッテリーセルの直径と高さが従来の１８６５０、２１７００などのフォームファクターを有する円筒形バッテリーセルよりも増加している。フォームファクターの増加は、エネルギー密度の増加、熱暴走に対する安全性の増大、そして冷却効率の向上をもたらす。

【0010】

ここで、フォームファクターが増加するにつれ、過電流から円筒形バッテリーセルを保護する必要性も増大しつつあり、一例で、集電板にヒューズ部が形成され得る。しかし、集電板にヒューズ部が形成されると、過電流によって集電板のヒューズ部が切れるときに発生する異物が、ゼリーロール形態の電極組立体の内部へ流入することがあり、この場合、異物によって分離膜が破損するか、または異物による内部短絡の問題が発生し得る。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明は、上述した従来技術の背景下で創案されたものであり、集電板においてヒューズ部の位置を適切に調節してヒューズ部が切れるときに発生する異物がゼリーロール形態の電極組立体の内部へ流入することが防止可能な円筒形バッテリーセル、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を目的とする。

【0012】

または、本発明は、改善された構造を有する円筒形バッテリーセルを用いて製作された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を他の目的とする。

【0013】

但し、本発明が解決しようとする技術的課題は、前述の課題に制限されず、言及していないさらに他の課題は、下記する発明の説明から当業者にとって明確に理解されるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記の課題を達成するための本発明の一面による円筒形バッテリーセルは、シート状の第１電極板及び第２電極板とこれらの間に介在された分離膜が一方向へ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において、前記第１電極板は、長辺端部に活物質層がコーティングされていない第１非塗布部を含み、前記第１非塗布部が、前記電極組立体の中心を基準にして複数の巻回ターンを形成しながら前記分離膜の外部に露出され、その自体として電極タブとして用いられる電極組立体と、前記電極組立体が収納される開放部、及び前記開放部とは反対側に部分的な閉鎖部を有し、前記第２電極板と電気的に接続する電池缶と、前記第１電極板の第１非塗布部と電気的に接続し、過電流が流れると切れるヒューズ部が形成された集電板と、前記電池缶の閉鎖部の貫通孔を通して前記集電板と接続するセル端子と、を含む。

【0015】

望ましくは、前記セル端子の底面には、少なくとも一部に前記電池缶の閉鎖部の内部面と平行な平坦部が形成され、前記集電板は、前記セル端子の平坦部と結合し得る。

【0016】

望ましくは、前記集電板は、前記第１非塗布部の端部が折り曲げられて形成された結合面に結合し得る。

【0017】

望ましくは、前記電極組立体は、前記電極組立体の半径方向に沿って溶接ターゲット領域を備え、前記集電板は、前記溶接ターゲット領域内で前記第１非塗布部と結合し得る。

【0018】

一面によれば、前記集電板は、前記電極組立体の上部に配置される縁部と、前記縁部から内側へ延び、前記第１非塗布部と結合する非塗布部結合部と、前記非塗布部結合部から離隔し、前記セル端子に結合する端子結合部と、前記縁部から内側へ延び、前記端子結合部と連結され、前記ヒューズ部が形成された連結部を含み、前記ヒューズ部は、他の領域よりも同じ電流が流れる条件で大きい抵抗を有し得る。

【0019】

望ましくは、前記縁部は、内側領域の少なくとも一部が空いているリム形態であり得る。

【0020】

望ましくは、前記非塗布部結合部と前記端子結合部とは、前記縁部を介して電気的に接続し得る。

【0021】

望ましくは、前記端子結合部は、前記縁部の内側空間の中心部に位置し得る。

【0022】

望ましくは、前記端子結合部は、前記電極組立体のコアに存在する空洞の直径に対して１００％～１１０％の直径を有し得る。

【0023】

一面によれば、前記ヒューズ部は、前記連結部に形成された少なくとも一つのノッチであり得る。

【0024】

望ましくは、前記ノッチは、前記連結部の幅方向の端部、前記連結部の上面または前記連結部の下面に形成され得る。

【0025】

望ましくは、前記ノッチは、前記連結部の幅または厚さを段階的にまたは連続的に減少させる方向へ前記連結部の内側に向かって凹んで形成され得る。

【0026】

望ましくは、前記ヒューズ部の最小幅は、０．５ｍｍ～４．０ｍｍであり得る。

【0027】

他面によれば、前記ヒューズ部は、前記連結部に形成された少なくとも一つの貫通孔であり得る。

【0028】

望ましくは、前記貫通孔は、最長幅が０．２ｍｍ～６ｍｍであり得る。

【0029】

さらに他面によれば、前記ヒューズ部がテープによって巻かれ得る。

【0030】

望ましくは、前記テープは、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ；ＰＩ）材質を含み得る。

【0031】

望ましくは、前記ヒューズ部は、前記電極組立体の中心からその最大半径の４０％～９０％の距離分だけ離隔するように前記連結部に形成され得る。

【0032】

一面によれば、前記第１非塗布部の少なくとも一部区間は、前記電極組立体の巻取方向に沿って複数の分節片に分割され得る。

【0033】

望ましくは、前記複数の分節片の少なくとも一部は、前記電極組立体の半径方向へ折り曲げられ得る。

【0034】

望ましくは、前記複数の分節片の少なくとも一部は、前記電極組立体の半径方向に沿って多重に重畳し得る。

【0035】

他面によれば、前記複数の分節片の残りは、折り曲げられておらず、前記ヒューズ部は、前記複数の分節片のうち非折曲の分節片からずれて前記複数の分節片のうち折り曲げられた分節片の上部に位置し得る。

【0036】

さらに他面によれば、前記複数の分節片の残りは、切断されており、前記ヒューズ部は、前記複数の分節片のうち切断された分節片からずれて前記複数の分節片のうち折り曲げられた分節片の上部に位置し得る。

【0037】

望ましくは、前記集電板の前記端子結合部の一面に形成される溶接ビードによって描かれる溶接パターンは、前記セル端子の底面の中心部を囲む形態で描かれ得る。

【0038】

望ましくは、前記溶接パターンは、連続的または不連続的に形成され得る。

【0039】

望ましくは、前記集電板の前記端子結合部と前記セル端子の底面との間に形成される溶接部の引張力が、２ｋｇｆ以上であり得る。

【0040】

望ましくは、前記集電板の前記端子結合部の一面に形成される溶接ビードによって描かれる溶接パターンの換算直径が、２ｍｍ以上であり得る。換算直径とは、溶接パターンの面積を円の面積に換算したときの円の直径を意味する。

【0041】

一面によれば、前記電池缶の前記開放部を密閉するように構成されるキャッププレートをさらに含み得る。

【0042】

望ましくは、前記キャッププレートは、前記電極組立体から電気的に分離されて非極性で設けられ得る。

【0043】

望ましくは、前記閉鎖部には貫通孔が形成され、前記セル端子は、前記貫通孔に結合し得る。

【0044】

望ましくは、前記閉鎖部と前記集電板との間に介在されるインシュレータをさらに含み得る。

【0045】

望ましくは、前記インシュレータは、絶縁ポリマー材質を含み得る。

【0046】

望ましくは、前記インシュレータは、弾性を有する材質から構成され得る。

【0047】

望ましくは、前記インシュレータは、中心部に予め設定された直径を有する中心孔を備え得る。

【0048】

望ましくは、前記インシュレータは、前記電池缶の閉鎖部の内面と前記集電板との距離に対応する厚さを有し得る。

【0049】

望ましくは、前記インシュレータの上面は、前記電池缶の閉鎖部の内面に接触し、前記インシュレータの下面が、前記集電板の上面に接触し得る。

【0050】

一面において、前記セル端子は、端子挿入部を備え、前記端子挿入部は、前記貫通孔から電池缶の内部に挿入され得る。

【0051】

望ましくは、前記セル端子は、前記端子挿入部の下部の周縁部が前記電池缶の上端部の内面に向かってリベッティングされて前記貫通孔に固定され得る。

【0052】

望ましくは、前記インシュレータの前記中心孔の直径は、前記端子挿入部の直径よりも大きいか、または同一であり得る。

【0053】

望ましくは、前記セル端子の端子挿入部は、前記インシュレータの前記中心孔を貫通し得る。

【0054】

望ましくは、前記セル端子の端子挿入部は、前記インシュレータの前記中心孔を貫通し、前記集電板と電気的に結合し得る。

【0055】

一面によれば、前記キャッププレートの周縁部と前記電池缶の前記開放部との間に介在された密封ガスケットを含み、前記電池缶は、前記開放部に隣接する領域に前記電池缶の内側へ圧入されたビーディング部を含み、前記電池缶は、前記電池缶の内側へ延びて曲げられ、前記密封ガスケットと共に前記キャッププレート周縁部を囲んで固定するクリンピング部と、を含み得る。

【0056】

望ましくは、前記クリンピング部は、前記電池缶の配置状態を基準にして前記電池缶の下方に形成され得る。

【0057】

望ましくは、前記キャッププレートは、前記電池缶の内圧が臨界値を超過すると破裂するベントノッチを含み得る。

【0058】

望ましくは、前記ベントノッチは、前記キャッププレートの両面に形成され、前記キャッププレートの表面で連続の円形パターン、不連続の円形パターン及び直線パターンのうち少なくとも一つのパターンに形成され得る。

【0059】

前記ベントノッチは、前記電池缶の配置状態を基準にして前記電池缶の下端に形成され、前記ベントノッチが破裂すると、前記電池缶の内部のガスが前記電池缶の下端から排出され得る。

【0060】

他面によれば、前記電極組立体の下部に結合する下部集電板をさらに含み得る。

【0061】

望ましくは、前記下部集電板は、縁部の少なくとも一部が前記ビーディング部に電気的に結合し、前記端部を除いた残りの部分の少なくとも一部が前記第２電極板の第２非塗布部と電気的に接続し得る。

【0062】

望ましくは、前記下部集電板は、端部の少なくとも一部が前記ビーディング部の上面及び下面のうち前記クリンピング部に隣接する面に電気的に結合し得る。

【0063】

望ましくは、前記下部集電板と前記ビーディング部とがレーザー溶接され得る。

【0064】

本発明の課題は、前述した円筒形バッテリーセルを少なくとも一つ含むバッテリーパックと、前記バッテリーパックを少なくとも一つ含む自動車によっても解決され得る。

【0065】

上記課題を解決するための本発明の一面による集電板は、円筒形バッテリーセルの電池缶の閉鎖部上の端子と電極組立体とを電気的に接続する集電板であって、縁部と、前記縁部から内側へ延び、前記電極組立体の非塗布部と結合する非塗布部結合部と、前記非塗布部結合部と空間を置いて離隔して位置する端子結合部と、前記縁部から内側へ延びて前記端子結合部と連結される連結部と、前記連結部に形成され、同じ電流の印加下で他の領域よりも大きい抵抗を有するヒューズ部と、を含む。

【0066】

望ましくは、前記縁部は、内側に空間を有するリム形態を有し、前記非塗布部結合部及び端子結合部が、前記縁部の内側空間に形成され得る。

【0067】

望ましくは、前記非塗布部結合部と前記端子結合部とは、前記縁部と前記連結部を介して電気的に接続し得る。

【0068】

望ましくは、前記端子結合部は、前記縁部の内側空間の中心部に位置し得る。

【発明の効果】

【0069】

本発明の一面によれば、集電板でヒューズ部の位置を適切に調節してヒューズ部が切れるときに発生する異物がゼリーロール形態の電極組立体の内部に流入することを防止することができる。

【0070】

本発明のさらに他面によれば、改善された構造を有する円筒形バッテリーセルを用いて製作された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ができる。

【図面の簡単な説明】

【0071】

【図1】本発明の一実施例による円筒形バッテリーセルの斜視図である。

【図2】図１において、円筒形バッテリーセルの中心部の断面を示した断面斜視図である。

【図3】本発明の一実施例による円筒形バッテリーセルの断面図である。

【図4】本発明の一実施例による円筒形バッテリーセルにおける電池缶を示した図である。

【図5】本発明の一実施例による円筒形バッテリーセルにおける集電板の平面図である。

【図6】図５の集電板の一面の変形実施例である。

【図7】図５の集電板の他面の変形実施例である。

【図8】図３の円筒形バッテリーセルの他の実施例による断面図である。

【図9】本発明の一実施例による電極板の構造を示した平面図である。

【図10】図９による分節片の幅、高さ及び離隔ピッチの定義を示した図である。

【図11】本発明の他の実施例による電極板の構造を示した平面図である。

【図12】図１１による分節片の幅、高さ及び離隔ピッチの定義を示した図である。

【図13】本発明の一実施例による電極組立体をＹ軸方向（巻取軸方向）に沿って切断した断面図である。

【図14】本発明の他の実施例による電極組立体をＹ軸方向（巻取軸方向）に沿って切った断面図である。

【図15】本発明の実施例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】図１５のバッテリーパックを含む自動車を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0072】

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的または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じた意味及び概念で解釈されねばならない。

【0073】

したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、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。

【0074】

なお、発明の理解を助けるために、添付の図面は、実際の縮尺ではなく一部構成要素が誇張して示され得る。なお、相異なる実施例で同じ構成要素に対しては同じ参照番号が付与され得る。

【0075】

図１は、本発明の一実施例による円筒形バッテリーセルの斜視図であり、図２は、図１における円筒形バッテリーセルの中心部の断面を示した断面斜視図であり、図３は、本発明の一実施例による円筒形バッテリーセルの断面図であり、図４は、本発明の一実施例による円筒形バッテリーセルにおける電池缶を示した図であり、図５は、本発明の一実施例による円筒形バッテリーセルにおける集電板の平面図であり、図６は、図５の集電板の一面による変形実施例であり、図７は、図５の集電板の他面による変形実施例であり、図８は、図３の円筒形バッテリーセルの他の実施例による断面図である。

【0076】

図面を参照して本発明の一実施例による円筒形バッテリーセル１０について説明する。

【0077】

望ましくは、円筒形バッテリーセル１０は、例えば、フォームファクターの比（円筒形バッテリーセルの直径を高さで割った値、即ち、高さＨに対する直径Φの割合に定義される。）が約０．４よりも大きい円筒形バッテリーセル１０であり得る。

【0078】

ここで、フォームファクターとは、円筒形バッテリーセル１０の直径及び高さを示す値を意味する。本発明の一実施例による円筒形バッテリーセル１０は、例えば、４６１１０セル、４８７５０セル、４８１１０セル、４８８００セル、４６８００セルであり得る。フォームファクターを示す数値において、最初の数字二つはセルの直径を示し、その次の数字二つはバッテリーの高さを示し、最後の数字０はセルの断面が円形であることを示す。セルの高さが１００ｍｍを超過する場合、セルの高さを示すために３桁の数字が必要であるので、最後の数字０は省略され得る。

【0079】

本発明の一実施例によるバッテリーセルはほぼ円柱状のセルであって、その直径が約４６ｍｍであり、その高さは約１１０ｍｍであり、フォームファクターの比が０．４１８である円筒形バッテリーセル１０であり得る。

【0080】

他の実施例によるバッテリーセルは、ほぼ円柱状のセルであって、その直径が約４８ｍｍであり、その高さは約７５ｍｍであり、フォームファクターの比は０．６４０である円筒形バッテリーセル１０であり得る。

【0081】

さらに他の実施例によるバッテリーセルは、ほぼ円柱状のセルであって、その直径が約４８ｍｍであり、その高さは約１１０ｍｍであり、フォームファクターの比は０．４３６である円筒形バッテリーセル１０であり得る。

【0082】

さらに他の実施例によるバッテリーセルは、ほぼ円柱状のセルであって、その直径が約４８ｍｍであり、その高さは約８０ｍｍであり、フォームファクターの比は０．６００である円筒形バッテリーセル１０であり得る。

【0083】

さらに他の実施例によるバッテリーセルは、ほぼ円柱状のセルであって、その直径が約４６ｍｍであり、その高さは約８０ｍｍであり、フォームファクターの比は０．５７５である円筒形バッテリーセル１０であり得る。

【0084】

従来には、フォームファクターの比が約０．４以下のバッテリーセルが用いられていた。即ち、従来には、例えば、１８６５０セル、２１７００セルなどが用いられた。１８６５０セルの場合、その直径が約１８ｍｍであり、その高さは約６５ｍｍであり、フォームファクターの比は０．２７７である。２１７００セルの場合、その直径が約２１ｍｍであり、その高さは約７０ｍｍであり、フォームファクターの比は０．３００である。

【0085】

図２及び図３を参照すると、本発明の一実施例による円筒形バッテリーセル１０は、電極組立体１００と、円筒形の電池缶２００と、集電板３００と、セル端子４００と、を含む。

【0086】

電極組立体１００は、シート状の第１電極板及び第２電極板と、これらの間に介在された分離膜が一方向へ巻き取られた構造を有するゼリーロール型で構成される。

【0087】

図３を参照すると、第１電極板は、長辺端部に活物質層がコーティングされていない第１非塗布部１１０を含む。そして、第２電極板も長辺端部に活物質層がコーティングされていない第２非塗布部１２０を含み得る。即ち、第１電極板及び第２電極板のうち少なくとも一つは、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非塗布部を含み得る。

【0088】

ここで、第１非塗布部１１０は、電極組立体１００の中心を基準にして複数の巻回ターンを形成して分離膜の外部に露出し、その自体として電極タブとして使用される。

【0089】

即ち、電極組立体１００は、シート状の第１電極板と第２電極板が、分離膜が介在された状態で一方向へ巻き取られるように設けられ、第１電極板は、正の極性または負の極性を有し、第２電極板は、第１電極板の極性と反対の極性を有し得る。即ち、第１電極板は、正極板または負極板であり、第２電極板は、第１電極板の極性と反対の負極板または正極板であり得る。但し、以下では、説明の便宜のために、第１電極板が正極板であり、第２電極板が負極板である場合を中心にして説明する。

【0090】

第１電極板には、一面または両面に第１電極活物質が塗布されている。そして、第１電極板の端部には、第１電極活物質が塗布されていない第１非塗布部１１０が存在する。

【0091】

第２電極板には、一面または両面に第２電極活物質が塗布されている。そして、第２電極板の端部には、第２電極活物質が塗布されていない第２非塗布部１２０が存在する。

【0092】

そして、第１電極板の第１非塗布部１１０と、第２電極板の第２非塗布部１２０は、互いに反対方向に向かうように設けられる。第１非塗布部１１０は、電池缶２００の閉鎖部２１０に向かって延び、第２非塗布部１２０は、電池缶２００の開放部２２０に向かって延びる。

【0093】

本発明において、正極板にコーティングされる正極活物質及び負極板にコーティングされる負極活物質は、当業界における公知の活物質であれば、制限なく使用可能である。

【0094】

一例で、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の少なくとも一つ以上の元素を含む；Ｍは、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｓｃ、Ｚｒ、Ｒｕ及びＣｒより選択された少なくとも一つ以上の元素を含む；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。

【0095】

他の例で、正極活物質は、ＵＳ６，６７７，０８２、ＵＳ６，６８０，１４３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以上の元素を含む；Ｍ^２は、平均酸化状態４を有する少なくとも一つ以上の元素を含む；０≦ｘ≦１）であり得る。

【0096】

さらに他の例で、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、Ｍｇ及びＡｌより選択された少なくとも一つ以上の元素を含む；Ｍ^２は、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｍｇ、Ａｌ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｖ及びＳより選択された少なくとも一つ以上の元素を含む；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、Ｍｇ及びＡｌより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。

【0097】

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。

【0098】

一例で、負極活物質は、炭素材、リチウム金属またはリチウム金属化合物、ケイ素またはケイ素化合物、すずまたはすず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。

【0099】

分離膜は、多孔性高分子フィルム、例えば、エチレン単独重合体、プロピレン単独重合体、エチレン／ブテン共重合体、エチレン／ヘキセン共重合体、エチレン／メタクリレート共重合体などのようなポリオレフィン系高分子から製造した多孔性高分子フィルムを単独でまたはこれらを積層して使用し得る。他の例で、分離膜は、通常の多孔性不織布、例えば、高融点のガラスファイバー、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。

【0100】

分離膜の少なくとも一表面には、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ることも可能である。コーティング層を構成する粒子は、隣接する粒子の間に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した構造を有し得る。

【0101】

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。この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、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以上の物質を含み得る。

【0102】

電解質は、Ａ^＋Ｂ^－のような構造を有する塩であり得る。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合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。

【0103】

また、電解質は、有機溶媒に溶解して使用され得る。有機溶媒としては、プロピレンカーボネート（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＰＣ）、エチレンカーボネート（ｅｔｈｙｌｅｎｅｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ｄｉｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＤＭＣ）、ジプロピルカーボネート（ｄｉｐｒｏｐｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＤＰＣ）、ジメチルスルホキシド（ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｓｕｌｆｏｘｉｄｅ）、アセトニトリル（ａｃｅｔｏｎｉｔｒｉｌｅ）、ジメトキシエタン（ｄｉｍｅｔｈｏｘｙｅｔｈａｎｅ）、ジエトキシエタン（ｄｉｅｔｈｏｘｙｅｔｈａｎｅ）、テトラハイドロフラン（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ）、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（Ｎ－ｍｅｔｈｙｌ－２－ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ；ＮＭＰ）、エチルメチルカーボネート（ｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ；ＥＭＣ）、γ－ブチロラクトン（γ－ｂｕｔｙｒｏｌａｃｔｏｎｅ）またはこれらの混合物が使用され得る。

【0104】

電池缶２００は、円筒形に形成されて電極組立体１００が収納され、電極組立体１００の第２電極板と電気的に接続する。これによって、電池缶２００は、第２電極板と同じ極性を有し得る。即ち、第２電極板が負極である場合、電池缶２００も負極を有する。

【0105】

もし、電池缶２００の大きさが規格によって決められた状態で電極組立体１００の大きさを増加させると、バッテリーセルの全体容量は増加するが、電池缶２００と電極組立体１００の間隔は減少する。

【0106】

即ち、バッテリーセルの全体容量を増加させるために、電極組立体１００の大きさを増加させると、電池缶２００と電極組立体１００の間隔が減少するため、バッテリーセルの容量増加のためには、電池缶２００と電極組立体１００との減少した隔間の間にインシュレータ６００が介在される必要があり、このためにインシュレータ６００の厚さは最大限に薄いことが望ましい。

【0107】

図４を参照すると、電池缶２００には互いに対向するように位置する閉鎖部２１０と開放部２２０が各々形成され得る。

【0108】

例えば、図４を基準にして、電池缶２００の下部には、開放部２２０が形成され得る。電池缶２００は、下部に形成された開放部２２０から電極組立体１００が収容され、また、電解質も、電池缶２００の下部に形成された開放部２２０から注入される。

【0109】

即ち、電池缶２００は、下部に開放部２２０が形成されたほぼ円筒形の収容体であって、例えば、金属のような導電性材質からなる。電池缶２００の材質は、導電性の金属、例えば、アルミニウム、スチール、ステンレススチールなどを一例であり得るが、これらに限定されない。電池缶２００の表面には、Ｎｉコーティング層が形成され得る。

【0110】

また、図４を基準にして、電池缶２００の上部には、閉鎖部２１０が形成され得る。閉鎖部２１０には、貫通孔２１１が形成され、図３のようにセル端子４００が貫通孔２１１に結合し得る。

【0111】

インシュレータ６００は、電極組立体１００の上端と電池缶２００の内面との間または電極組立体１００の上部に結合した集電板３００と電池缶２００の閉鎖部２１０の内面との間に備えられる。図３を参照すると、閉鎖部２１０と集電板３００との間にインシュレータ６００が介在され得る。インシュレータ６００は、集電板３００と電池缶２００との接触を防止する。即ち、インシュレータ６００は、電池缶２００の内部に収容され、電極組立体１００の少なくとも一部をカバーし、第１非塗布部１１０と電池缶２００との電気的接続、または集電板３００と電池缶２００との電気的接続を遮断するように構成される。インシュレータ６００は、その他にも、電極組立体１００の外周面の上端と電池缶２００の側壁との間にも介在され得る。即ち、インシュレータ６００は、第１非塗布部１１０と電池缶２００の側壁部との間にも介在され得る。または、後述するように、電極組立体１００の外周面の上端と電池缶２００の側壁との間に、インシュレータ６００の代わりに絶縁テープ５００が結合し得る。即ち、インシュレータ６００は、絶縁性を有する材質からなり得る。例えば、インシュレータ６００は、絶縁ポリマー材質を含み得るが、これに限定されない。例えば、インシュレータ６００は、ポリエチレンテレフタルレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ；ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ；ＰＢＴ）またはポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ；ＰＰ）から製作され得る。

【0112】

インシュレータ６００は、絶縁テープ５００と共に集電板３００と電池缶２００との接触及び第１非塗布部１１０の側面と電池缶２００との接触を防止し得る。即ち、インシュレータ６００は、集電板３０と電池缶２００との接触を防止し、絶縁テープ５００は、電極組立体１００の側面、即ち、第１非塗布部１１０の側面と電池缶２００との接触を防止し得る。もし、集電板３００が存在しない構造であれば、インシュレータ６００は、第１非塗布部１１０の上部と電池缶２００との接触を防止し得る。

【0113】

インシュレータ６００は、例えば、弾性材質を含み得る。これによって、円筒形バッテリーセル１０に振動または外部衝撃が加えられる場合、インシュレータ６００は、弾性によって圧縮されてから元の状態に戻る過程で衝撃を吸収し得る。そのため、バッテリーセルに振動または外部衝撃が加えられても、バッテリーセルの内部構成要素の損傷が最小化できる。

【0114】

インシュレータ６００は、中心部に予め設定された直径を有する中心孔を備え得る。例えば、インシュレータ６００は、巻取中心に隣接してほぼ円形の中心孔を備え得る。中心孔が存在することでセル端子４００が集電板３００または第１非塗布部１１０と接触可能な状態になり得る。セル端子４００の端子挿入部４１０は、インシュレータ６００に形成された中心孔から集電板３００または第１非塗布部１１０と結合する。インシュレータ６００に形成された中心孔は、電極組立体１００の巻取中心に形成された穴と対応する位置に形成され得る。

【0115】

一方、セル端子４００と集電板３００の端子結合部３３０との溶接結合部位が電極組立体１００の巻取中心に形成された穴の内側に位置すると、電極組立体１００が損傷する恐れがある。これを防止するために、端子結合部３３０と結合するセル端子４００の下端に形成された平坦部は、インシュレータ６００の下面と同じ高さに位置するか、またはより上方に位置し得る。この場合、セル端子４００と集電板３００との溶接結合部位が電極組立体１００の巻取中心に形成された穴の外側に位置し得る。

【0116】

これを考慮して、インシュレータ６００の厚さは、電池缶２００の閉鎖部２１０の内面からセル端子４００の下端に備えられた平坦部に至る距離と同一であるか、またはより大きい厚さを有し得る。一方、インシュレータ６００は、電池缶２００の閉鎖部２１０の内面と集電板３００との間の空間を高さ方向に沿って満たして電極組立体１００が上下へ動く空間が発生しないように、電池缶２００の閉鎖部２１０の内面と集電板３００の距離に対応する厚さを有し得る。

【0117】

他面によれば、インシュレータ６００の上面は、電池缶２００の閉鎖部２１０の内面に接触し、インシュレータ６００の下面は、集電板３００の上面に接触し得る。

【0118】

電池缶２００は、下部にビーディング部２４０とクリンピング部２５０が形成され得る。ビーディング部２４０は、電池缶２００の開放部２２０に隣接する領域で電池缶２００の外周面の周りが内側へ圧入されることで形成される。

【0119】

ビーディング部２４０は、電池缶２００の幅とほぼ対応するサイズを有する電極組立体１００が、電池缶２００の下部に形成された開放部２２０から抜け出ないように電極組立体１００を支持し、キャッププレート２３０が設けられる支持部としても機能し得る。また、ビーディング部２４０は、密封ガスケット２６０の外周面を支持する。ビーディング部２４０は、最内側地点を通過する仮想の平面を基準にして非対称であり得る。非対称の模様は、電池缶２００のサイジング工程で作られる。サイジング工程は、電池缶２００を上下方向へ圧縮してセルの高さをフォームファクターに合わせる工程である。

【0120】

クリンピング部２５０は、電池缶２００の内側へ延びて曲げられて密封ガスケット２６０と共にキャッププレート２３０の周縁部を囲んで固定するように設けられる。ここで、クリンピング部２５０は、電池缶２００が配置された状態を基準にして電池缶２００の下部に形成される。例えば、図３のようにセル端子４００が上部に位置するように電池缶２００が配置された場合、クリンピング部２５０は、図３を基準にして電池缶２００の下部に形成される。そして、図３のようにクリンピング部２５０は、ビーディング部２４０の下部に形成される。

【0121】

但し、本発明は、電池缶２００がビーディング部２４０とクリンピング部２５０の少なくとも一つを備えない場合を排除しない。本発明において電池缶２００がビーディング部２４０とクリンピング部２５０の少なくとも一つを備えない場合、電極組立体１００の固定、またはキャッププレート２３０の固定、または電池缶２００の密封は、電極組立体１００に対するストッパーとして機能可能な部品の追加的な適用と、キャッププレート２３０が設けられ得る構造物の追加的な適用と、電池缶２００とキャッププレート２３０との溶接のうち、少なくとも一つによって実現され得る。

【0122】

図３を基準にしてクリンピング部２５０は、ビーディング部２４０の下部に形成される。クリンピング部２５０は、ビーディング部２４０の下部に配置されるキャッププレート２３０の周縁部を囲むように延びて曲げられた形態を有する。このように曲げられたクリンピング部２５０の形状によって、キャッププレート２３０は、ビーディング部２１に固定される。勿論、このようなクリンピング部２５０が省略され、他の固定構造によってキャッププレート２３０が電池缶２００の開放部をカバーしながら固定されるようにしてもよい。例えば、本出願人の韓国公開特許公報第１０－２０１９－００３００１６Ａにおいては、ビーディング部が省略された円筒形電池セルを開示しており、このような構造が本発明に採用され得る。

【0123】

集電板３００は、電極組立体１００の上部で第１電極板と電気的に接続する。即ち、集電板３００は、円筒形バッテリーセル１０の電池缶２００の閉鎖部２１０上のセル端子４００と電極組立体１００とを電気的に接続する。

【0124】

図５を参照すると、集電板３００には、過電流が流れると切れるヒューズ部３５０が形成される。ヒューズ部３５０は連結部３４０上に形成され、同じ電流の印加下で他の領域よりも大きい抵抗を有するように構成される。ヒューズ部の最小幅は、０．５ｍｍ～４．０ｍｍであり得る。

【0125】

集電板３００は、導電性の金属材質からなり、電極組立体１００の第１非塗布部１１０と接続する。

【0126】

集電板３００は、第１非塗布部１１０の端部が集電板３００と平行な方向へ折り曲げられて形成された結合面に結合し得る。第１非塗布部１１０の折曲方向は、例えば、電極組立体１００の巻取中心部に向かう方向であり得る。

【0127】

第１非塗布部１１０がこのように折り曲げられた形態を有する場合、第１非塗布部１１０が占める空間が縮小してエネルギー密度の向上を図り得る。また、第１非塗布部１１０と集電板３００との結合面積の増加によって、結合力の向上及び抵抗減少の効果を図り得る。

【0128】

図５を参照すると、集電板３００は、縁部３１０と、非塗布部結合部３２０と、端子結合部３３０と、連結部３４０と、を含み得る。

【0129】

縁部３１０は、電極組立体の上部に配置され、内側空間Ｓが形成されたほぼリム（ｒｉｍ）形態を有し得る。図５の場合、縁部３１０がほぼ円形のリーム形態を有する場合を示しているが、縁部３１０の形状はこれに限定されない。縁部３１０は、図示されたものとは異なり、ほぼ四角のリム形態、六角のリム形態、八角のリム形態またはその他の形態を有し得る。縁部３１０の内側空間には、非塗布部結合部３２０と端子結合部３３０が形成され得る。そして、非塗布部結合部３２０と端子結合部３３０は、縁部３１０と連結部３４０によって電気的に接続し得る。ここで、端子結合部３３０は、縁部３１０の内側空間の中心部に位置し得る。

【0130】

非塗布部結合部３２０は、縁部３１０から内側へ延び、電極組立体１００の第１非塗布部１１０と結合する。非塗布部結合部３２０は、多様な方式で第１非塗布部１１０に結合し得る。例えば、レーザー溶接、超音波溶接、スポット溶接のような溶接によって結合し得る。

【0131】

非塗布部結合部３２０は、複数個が備えられ得る。複数の非塗布部結合部３２０は、縁部３１０の延長方向に沿って多様な間隔で配置され、望ましくは、ほぼ同じ間隔で配置され得る。複数の非塗布部結合部３２０の各々の延長長さは、互いに同一であってもよいが、これに限定されない。この際、複数の非塗布部結合部３２０は、端子結合部３３０を囲むように構成され得る。

【0132】

端子結合部３３０は、非塗布部結合部３２０と空間を置いて非塗布部結合部３２０から離隔して縁部３１０の内側に位置する。端子結合部３３０は、後述するセル端子４００と溶接によって結合し得る。ここで、端子結合部３３０は、例えば、縁部３１０の内側空間Ｓの中心部に位置し得る。そして、端子結合部３３０は、電極組立体１００の巻取中心部に形成された穴と対応する位置に配置され得る。端子結合部３３０は、電極組立体１００のコアに存在する空洞の直径に対して１００％～１１０％の直径を有し得る。

【0133】

非塗布部結合部３２０と端子結合部３３０とは直接的に連結されず、互いに離隔して配置され、縁部３１０によって電気的に接続する。このように、本発明の一実施例による集電板３００は、非塗布部結合部３２０と端子結合部３３０とが直接連結されておらず、縁部３１０を介して連結された構造を有することで、円筒形バッテリーセル１０に衝撃及び／または振動が発生する場合、非塗布部結合部３２０と第１非塗布部との結合部位と、端子結合部３３０とセル端子４００と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。そのため、本発明の集電板３００は、外部衝撃による溶接部位の破損を最小化または防止できる。

【0134】

即ち、集電板３００は、外部衝撃が加えられたとき、縁部３１０と端子結合部３３０の連結部位に応力が集中する構造を有し、このような連結部位は、部品間の結合のための溶接部が形成された部位ではないため、外部衝撃による溶接部破損による製品不良の発生を防止できるのである。

【0135】

連結部３４０は、縁部３１０から内側へ延びて端子結合部３３０と連結される。連結部３４０は、互いに隣接する一対の非塗布部結合部３２０の間に位置し得る。この場合、連結部３４０から縁部３１０の延長方向に沿って一対の非塗布部結合部３２０のいずれか一つに至る距離は、連結部３４０から縁部３１０の延長方向に沿って一対の非塗布部結合部３２０のうち残りの一つに至る距離と同一であり得る。

【0136】

そして、図示していないが、連結部３４０は、複数個が備えられ得る。複数の連結部３４０の各々、互いに隣接する一対の非塗布部結合部３２０の間に配置され得る。複数の連結部３４０は、縁部３１０の延長方向に沿って互いに同じ間隔で配置され得る。

【0137】

ここで、非塗布部結合部３２０及び／または連結部３４０が複数で備えられる場合において、非塗布部結合部３２０同士の距離及び／または連結部３４０同士の距離及び／または非塗布部結合部３２０と連結部３４０との距離が一定に形成されると、非塗布部結合部３２０から連結部３４０に向かう電流または連結部３４０から非塗布部結合部３２０に向かう電流の流れが円滑に形成され得る。

【0138】

連結部３４０は、少なくともその一部が非塗布部結合部３２０よりもその幅が小さく形成されてもよく、連結部３４０の一側には、ヒューズ部３５０が形成され得る。連結部の幅が非塗布部結合部３２０よりも小さく形成されると、連結部３４０で電気抵抗が増加して連結部３４０を通して過電流が流れるとき、他の部位に比べて抵抗が大きくなり、熱が増加する。ここで、連結部３４０にヒューズ部３５０が形成されているため、過電流が発生して連結部３４０に熱が増加する場合、ヒューズ部３５０が破断されて過電流の流れが遮断される。

【0139】

図５を参照すると、ヒューズ部３５０は、連結部３４０に形成された少なくとも一つのノッチ３５１であり得る。抵抗は面積に反比例するので、このように連結部３４０にノッチ３５１が形成されることでノッチ３５１が形成された部分で面積が減少すると、その部分の抵抗は増加するようになり、過電流が流れると、ノッチ３５１部位で熱が増大して破断が起こる。ここで、ノッチ３５１は、連結部３４０の幅方向の両端部、連結部３４０の上面または連結部３４０の下面に形成され得る。望ましくは、ノッチ３５１は、連結部３４０の幅または厚さを段階的または連続的に減少させる方向へ連結部３４０の内側に向かって凹んで形成され得る。または、ノッチ３５１は、平面上に形成されず、連結部３４０の厚さ方向に形成されることも可能である。

【0140】

他の実施例として、図６を参照すると、ヒューズ部３５０は、連結部３４０に形成された少なくとも一つの貫通孔３５２であり得る。貫通孔３５２は、最長幅が０．２ｍｍ～６ｍｍであり得る。具体的な作用については、図５と共通するので、詳細な説明は前述した説明を代わりにする。

【0141】

さらに他の実施例として、図７を参照すると、ヒューズ部３５０にテープ３５３が結合し得る。連結部３４０のヒューズ部３５０にテープ３５３が結合すると、連結部３４０に熱が発生する場合、テープ３５３によって放熱が阻害されて熱が放出されないので、テープ３５３が付着された部分で熱が上昇する。そして、高くなった熱によってテープ３５３の付着部分で破断が起こる。ここで、テープ３５３は、多様な材質から製作され得る。例えば、熱によって変形されにくいポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ；ＰＩ）から製作され得るが、これに限定されない。

【0142】

後述するが、電極組立体１００の第１非塗布部１１０の少なくとも一部区間は、複数の分節片６１、６１’に分割され、複数の分節片６１、６１’の少なくとも一部は、予め設定された方向に沿って折り曲げられ、複数の分節片６１、６１’が折り曲げられて多重に重畳するように構成され得る。この際、複数の分節片６１、６１’のうち残りは折り曲げられないように、即ち、複数の分節片６１、６１’の一部は折り曲げられ、残りは折り曲げられずに巻取軸方向に沿って突出した形態を維持し得る。または、複数の分節片６１、６１’のうち折り曲げていない残りの部分、即ち、巻取軸方向に沿って突出した形態を維持する部分が切断され得る。

【0143】

複数の分節片６１、６１’が折り曲げられて多重に重畳されると、重畳された複数の分節片６１、６１’の間に間隔が形成されないので、過電流によって集電板３００のヒューズ部３５０が切れるときに発生する異物がゼリーロール形態の電極組立体１００の内部に流入しない。しかし、複数の分節片６１、６１’のうち一部が折り曲げられなかったままで維持される非折曲の形態であるか、または複数の分節片６１、６１’のうち折り曲げられていない部分が切断された場合、この部分では、複数の分節片６１、６１’の間に間隔が形成されるので、ヒューズ部３５０が切れるときに発生する異物がゼリーロール形態の電極組立体１００の内部に流入し得る。もし、異物がゼリーロール形態の電極組立体１００の内部に流入すると、異物によって分離膜が損傷するか、または異物による内部短絡の問題が発生し得る。

【0144】

本発明の一実施例による円筒形バッテリーセル１０は、連結部３４０に形成されたヒューズ部３５０の位置を適切に調節して前記問題を解決している。例えば、ヒューズ部３５０が複数の分節片６１、６１’のうち非折曲の分節片、または切断された分節片からずれて複数の分節片６１、６１’のうち折り曲げられた分節片６１、６１’の上部に位置するように構成する。これによれば、ヒューズ部３５０が切れて異物が発生しても前記異物は複数の分節片６１、６１’のうち折り曲げられた分節片６１、６１’の上部に落ちるようになり、前述したように、複数の分節片６１、６１’が折り曲げられて多重に重畳されると、複数の分節片６１、６１’の間に間隔が形成されないため、前記異物がゼリーロール形態の電極組立体１００の内部に流入しない。したがって、異物による分離膜の破損及び／または内部短絡を防止する効果を奏する。望ましくは、ヒューズ部３５０は、電極組立体１００の中心からその最大半径の４０％～９０％の距離分だけ離隔するように連結部３４０上に形成され得る。

【0145】

集電板３００は、セル端子４００の端子挿入部４１０と結合し得る。即ち、セル端子４００の端子挿入部４１０の底面の少なくとも一部に電池缶２００の閉鎖部２１０の内面と平行な平坦部が形成され、集電板３００は、セル端子４００の平坦部と結合し得る。

【0146】

電極組立体１００は、第１非塗布部１１０の分節片の重畳レイヤー数が電極組立体１００の半径方向に沿って一定に維持される領域である溶接ターゲット領域を備え、集電板３００は、溶接ターゲット領域内で第１非塗布部１１０と結合し得る。この領域では、重畳レイヤー数が最大に維持されるため、後述する集電板３００と第１非塗布部１１０の溶接がこの領域内で行われることが有利であり得る。これは、例えば、レーザー溶接を適用する場合において、溶接品質の向上のためにレーザーの出力を高める場合、レーザービームが第１非塗布部１１０を貫通して電極組立体１００に損傷を与えることを防止するためである。また、これは、溶接スパッターなどの異物が電極組立体１００の内部に流入することを効果的に防止するためである。

【0147】

端子挿入部４１０の電気的接続部は、例えば、ほぼ円柱状であり得る。 勿論、端子挿入部４１０の電気的接続部の形状がこれに限定されることではない。端子挿入部４１０の電気的接続部は、例えば、断面が楕円である円柱形状または四角柱形状または六角柱形状または八角柱形状などの多様な形態を有し得る。端子挿入部４１０の電気的接続部の底面は、少なくとも部分的にほぼ扁平に形成され得る。

【0148】

端子挿入部４１０の中心領域の底面と集電板３００との結合は、例えば、レーザー溶接、スポット溶接または超音波溶接によって行われ得る。溶接は、電極組立体１００の巻取中心に形成された穴からレーザーを照射するか、または超音波溶接やスポット溶接のための道具を挿入して集電板３００の一面（電極組立体１００の巻取中心に形成された穴に向かう面）上に溶接ビードを形成することで行われ得る。巻取中心に形成された穴には、溶接作業のためのガイドパイプ（図示せず）が挿入され得る。ガイドパイプを挿入した状態で溶接作業が行われる場合、巻取中心に形成された穴の内壁面をなす分離膜の損傷の恐れを減少させることができる。

【0149】

集電板３００の端子結合部３３０の一面上に形成される溶接ビードによって描かれる溶接パターンは、端子挿入部４１０の電気的接続部の底面の中心部を囲む形態で描かれ得る。溶接パターンは、例えば、ほぼ円形であるか、またはそれとは異なり、ほぼ楕円形やほぼ四角形、六角形、八角形などのような多角形の形態であり得る。溶接ビードによって形成される溶接パターンは、連続的または不連続的に形成され得る。溶接ビードによって形成される溶接パターンの形状の例である円形、楕円形、多角形などは、幾何学的に完全な円形、楕円形、多角形などを意味することではない。

【0150】

一方、端子挿入部４１０の電気的接続部の底面に形成される平坦部の直径は、集電板３００との溶接強度を考慮して決定され得る。平坦部と集電板３００との間の溶接部の引張力は、少なくともほぼ２ｋｇｆ以上、５ｋｇｆ以上、または ６ｋｇｆ以上、または７ｋｇｆ以上、または８ｋｇｆ以上、または９ｋｇｆ以上、または１０ｋｇｆ以上であり得る。溶接部の引張力は、溶接方法を最善に選択して許容される範囲で最大限に増加させることが望ましい。

【0151】

溶接部の引張力の条件を満たすために、平坦部に形成される溶接パターンの直径（または最大幅）は、最小約２ｍｍであり得る。溶接パターンの直径は、溶接部位の表面に示された溶接ビードの面積Ｓを円の面積（πｒ^２）に変換したとき、当該円の換算直径（２×（Ｓ／π）^０．５）に定義され得る。

【0152】

端子挿入部４１０の電気的接続部の底面に形成される平坦部は、溶接可能領域となる。溶接可能領域の直径は、約３ｍｍ～１４ｍｍであり得る。溶接可能領域の直径が約３ｍｍよりも小さいと、直径（換算直径）が２ｍｍ以上である溶接パターンを確保しにくい。特に、レーザー溶接を用いて溶接パターンを形成する場合、レーザービームの干渉のため、直径が２ｍｍ以上である溶接パターンを確保しにくい。溶接可能領域の直径が約１４ｍｍを超過すると、セル端子４００の端子露出部の直径もそれ以上に大きくなり、これによってセル端子４００と反対極性を有する電極端子として使用する電池缶２００の外面の面積を十分に確保しにくくなる。

【0153】

前記溶接パターンの直径条件と溶接可能領域の直径条件を考慮すると、少なくとも約２ｋｇｆ以上の溶接部の引張力を確保するために必要な溶接可能領域の面積に対する溶接パターンの面積の割合は、約２．０４％（π１^２／π７^２）～４４．４％（π１^２／π１．５^２）であることが望ましい。

【0154】

一例で、端子挿入部４１０の電気的接続部の底面に形成された平坦部と集電板３００とがレーザーによって溶接され、溶接ビードがほぼ円弧パターンの形態で連続的または不連続的なラインを描きながら溶接される場合、円弧溶接パターンの直径は、約２ｍｍ以上、望ましくは約４ｍｍ以上であることが望ましい。円弧溶接パターンの直径がこのような条件を満たす場合、溶接部の引張力を約２ｋｇｆ以上に増加させて十分な溶接強度の確保が可能になる。

【0155】

他の例で、端子挿入部４１０の電気的接続部の底面に形成された平坦部と集電板３００とが超音波によって溶接され、円形パターンで溶接される場合、円形溶接パターンの直径は約２ｍｍ以上であることが望ましい。円形溶接パターンの直径がこのような条件を満たす場合、溶接部の引張力を約２ｋｇｆ以上に増加させて十分な溶接強度の確保が可能になる。

【0156】

溶接可能領域となるセル端子４００の底面に形成された平坦部の直径は、約３ｍｍ～１４ｍｍ範囲で調節され得る。平坦部の半径が約３ｍｍよりも小さいと、レーザー溶接道具、超音波溶接道具などを用いて約２ｍｍ以上の直径を有する溶接パターンを形成することが困難である。

【0157】

一方、本発明の一実施例による円筒形バッテリーセル１０は、上述したように端子挿入部４１０の電気的接続部の底面を集電板３００の上に溶接して結合した構造を有し、これによって、集電板３００とセル端子４００との結合面積が極大化できる。即ち、電気的接続部の底面の少なくとも一部は平坦に形成され、これによって、セル端子４００と集電板３００との結合面積を極大化できる。そのため、本発明の一実施例による円筒形バッテリーセル１０は、急速充電による多量の電流が流れる場合において、集電板３００とセル端子４００との結合部位における円滑な電流の流れが確保でき、これによって、充電時間の短縮、発熱量の減少などの効果を奏することが可能である。

【0158】

集電板３００は、電極組立体１００の上部に結合する。また、集電板３００は、セル端子４００に結合する。即ち、集電板３００は、電極組立体１００の第１非塗布部１１０とセル端子４００とを電気的に接続する。集電板３００は、導電性の金属材質からなり、第１非塗布部１１０と接続する。図示していないが、集電板３００は、その下面に放射状に形成された複数の凹凸を備え得る。凹凸が形成された場合、集電板３００を押し付けて凹凸を第１非塗布部１１０に圧入し得る。

【0159】

セル端子４００の底面、即ち、端子挿入部４１０の電気的接続部の底面には、少なくとも一部に電池缶２００の閉鎖部２１０の内面とほぼ平行な平坦部が形成され、集電板３００はこの平坦部と結合し得る。

【0160】

集電板３００は、第１非塗布部１１０の端部に結合する。第１非塗布部１１０と集電板３００との間の結合は、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、集電板３００の母材を部分的に溶融する方式で行われるか、または集電板３００と第１非塗布部１１０との間に溶接のためのはんだを介在した状態で行われ得る。この場合、はんだは、集電板３００と第１非塗布部１１０よりも低い融点を有することが望ましい。

【0161】

集電板３００は、第１非塗布部１１０の端部が集電板３００と平行な方向へ折り曲げられて形成された結合面に結合し得る。第１非塗布部１１０の折曲方向は、例えば、電極組立体１００の巻取中心、即ち、コアに向かう方向であり得る。第１非塗布部１１０がこのように折り曲げられた形態を有する場合、第１非塗布部１１０が占める空間が縮小してエネルギー密度の向上を図り得る。また、第１非塗布部１１０と集電板３００との結合面積の増加によって、結合力の向上及び抵抗減少の効果を奏し得る。

【0162】

セル端子４００は、伝導性を有する金属材質からなり、電池缶２００の閉鎖部２１０に形成された貫通孔２１１に結合して集電板３００と電気的に接続する。そして、セル端子４００は、集電板３００を介して電極組立体１００の第１電極板と電気的に接続し、これによって正の極性を有する。即ち、セル端子４００は、第１電極端子である正極端子として機能できる。そして、電池缶２００は、前述したように電極組立体１００の第２電極板と電気的に接続し、これによって負の極性を有する。

【0163】

セル端子４００は、端子挿入部４１０を備え得る。端子挿入部４１０は、電池缶２００の閉鎖部２１０に形成された貫通孔２１１から電池缶２００内に挿入され、下端部が第１非塗布部１１０と電気的に接続し得る。

【0164】

端子挿入部４１０は、電池缶２００とインシュレータ６００を同時に貫通して集電板３００または第１非塗布部１１０と結合し得る。端子挿入部４１０の下部の周縁部がコーキングジグによって加圧されて電池缶２００の上端部の内面に向かってリベッティングされて貫通孔に固定され得る。

【0165】

即ち、端子挿入部４１０の下部の周縁部は、コーキングジグの適用によって電池缶２００の内面に向かって撓った形態を有し得る。このために、端子挿入部４１０の端部の最大幅は、端子挿入部４１０の貫通によって形成された電池缶２００の穴の最大幅よりも大きく形成され得る。

【0166】

一方、他の実施形態として、端子挿入部４１０は、電池缶２００の内面に向かって撓った形態を有さないこともある。例えば、図８を参照すると、端子挿入部４１０は、電池缶２００の上面のほぼ中心部に位置した穴を貫通するほぼ円筒状であり得る。

【0167】

本発明の一実施例において、端子挿入部４１０は、その平面形状が円形であり得るが、これに限定されない。端子挿入部４１０は、選択的に、多角形、星形、中央から延びる枝を備える形状などであり得る。

【0168】

セル端子４００の端子挿入部４１０は、インシュレータ６００の中心孔を貫通し得る。そして、インシュレータ６００の中心孔の直径は、端子挿入部４１０の直径よりも大きくか、または同一に設けられ得る。そして、セル端子４００の端子挿入部４１０は、インシュレータ６００の中心孔を貫通して集電板３００と電気的に結合し得る。

【0169】

図３を参照すると、キャッププレート２３０は、電池缶２００の開放部２２０を密閉するように構成される。キャッププレート２３０は、剛性を確保するために、例えば、金属材質からなり得る。

【0170】

キャッププレート２３０は、電池缶２００の下端に形成された開放部２２０を密閉する。キャッププレート２３０は、電極組立体１００から分離されて非極性で設けられ得る。即ち、キャッププレート２３０は、伝導性の金属材質で設けられた場合にも極性を有さなくてもよい。キャッププレート２３０が極性を有さないということは、キャッププレート２３０が電池缶２００及びセル端子４００と電気的に絶縁していることを意味する。このように、キャッププレート２３０は極性を有さなくてもよく、その材質が必ずしも伝導性金属である必要もない。

【0171】

キャッププレート２３０は、電池缶２００に形成されたビーディング部２４０に設けられて支持され得る。また、キャッププレート２３０は、クリンピング部２５０によって固定される。キャッププレート２３０と電池缶２００のクリンピング部２５０との間には、電池缶２００の気密性を確保するために密封ガスケット２６０が介在され得る。即ち、密封ガスケット２６０は、キャッププレート２３０の周縁部と電池缶２００の開放部２２０との間に介在されるように設けられ得る。

【0172】

一方、本発明の電池缶２００は、ビーディング部２４０とクリンピング部２５０の少なくとも一つを備えなくてもよく、この場合、密封ガスケット２６０は、電池缶２００の気密性の確保のために電池缶２００の開放部２２０側に備えられた固定のための構造物とキャッププレート２３０との間に介在され得る。

【0173】

ベントノッチ２３１は、電池缶２００の内部の圧力が臨界値を超過すると破裂するように、キャッププレート２３０に形成され得る。

【0174】

例えば、ベントノッチ２３１は、キャッププレート２３０の両面に形成されてもよく、キャッププレート２３０の表面で連続の円形パターン、不連続の円形パターン及び直線パターンのうち少なくとも一つのパターンに形成され得る。また、ベントノッチ２３１は、多様な他のパターンに形成され得る。

【0175】

ベントノッチ２３１は、電池缶２００の配置状態を基準にして電池缶２００の下端に形成され、ベントノッチ２３１が破裂したとき、電池缶２００の内部のガスが電池缶２００の下端から排出されるように設けられ得る。

【0176】

例えば、図３のように、セル端子４００が上端に位置するように電池缶２００が配置された場合、ベントノッチ２３１は、図３を基準にして電池缶２００の下端に形成され得る。

【0177】

ベントノッチ２３１は、キャッププレート２３０において周辺領域よりも薄い厚さを有する領域として形成され得る。

【0178】

ベントノッチ２３１は周辺領域よりも薄いため、周辺領域よりも容易に破断され、電池缶２００の内圧が一定の水準以上に増加すると、ベントノッチ２３１が破断することで電池缶２００の内部に生成したガスが排出され得る。

【0179】

例えば、ベントノッチ２３１は、キャッププレート２３０のある一面に、または両面に切り込みを入れて（ｎｏｔｃｈｉｎｇ）部分的に電池缶２００の厚さを減少させることで形成され得る。

【0180】

本発明の一実施例による円筒形バッテリーセル１０は、上部に正極端子と負極端子が共に存在する構造を有することができ、これによって上部の構造が下部の構造よりも複雑になる。

【0181】

したがって、電池缶２００の内部に発生したガスの円滑な排出のために、円筒形バッテリーセル１０の下面をなすキャッププレート２３０にベントノッチ２３１が形成され得る。

【0182】

このように、円筒形バッテリーセル１０に備えられた電池缶２００の内部で発生したガスが下方へ排出されると、使用者の安全にも有利であり得る。例えば、円筒形バッテリーセル１０が電気自動車の運転席の直下に配置された場合、ガスが上方へ排出されれば、運転者に安全事故の危険があり得る。

【0183】

しかし、本発明の一実施例による円筒形バッテリーセル１０のようにガスが電池缶２００の下方へ排出されると、円筒形バッテリーセル１０が電気自動車における運転席の直下に配置されるとしても前記のような問題が発生しない。

【0184】

図３を参照すると、キャッププレート２３０の下端部は、電池缶２００の下端部よりも上方に位置することが望ましい。この場合、電池缶２００の下端部が地面に接触するか、またはモジュールやパックの構成のためのハウジングの底面に接触しても、キャッププレート２３０は、地面またはモジュールやパックの構成のためのハウジングの底面に接触しなくなる。

【0185】

したがって、円筒形バッテリーセル１０の重さによってベントノッチ２３１の破断に必要な圧力が設計値と相違になる現象を防止でき、これによって、ベントノッチ２３１の破断の円滑性を確保することができる。

【0186】

図３を参照すると、下部集電板７００は、電極組立体１００の下部に結合する。下部集電板７００は、アルミニウム、スチール、銅、ニッケルなどの導電性の金属材質からなり、第２電極板の第２非塗布部１２０と電気的に接続する。

【0187】

望ましくは、下部集電板７００は、電池缶２００と電気的に接続する。このために、下部集電板７００は、縁部の少なくとも一部が電池缶２００の内面と密封ガスケット２６０との間に介在されて固定され得る。

【0188】

一実施例で、下部集電板７００の縁部の少なくとも一部は、電池缶２００の下端に形成されたビーディング部２４０の下面に支持された状態で溶接によってビーディング部２４０に固定され得る。変形実施例で、下部集電板７００の縁部の少なくとも一部は、電池缶２００の内壁面に直接的に溶接され得る。

【0189】

望ましくは、下部集電板７００のビーディング部の結合部分を除いた残りの部分の少なくとも一部は、第２非塗布部１２０の折曲面に溶接、例えば、レーザー溶接によって結合し得る。

【0190】

例えば、下部集電板７００は、縁部の少なくとも一部がビーディング部２４０の上面及び下面のうちクリンピング部２５０に隣接する面に電気的に結合し得る。

【0191】

一方、本発明の一実施例による電極組立体１００は第１電極板及び第２電極板を含み、第１電極板は第１非塗布部１１０を含み、第２電極板は第２非塗布部１２０を含み得る。そして、第１非塗布部１１０及び／または第２非塗布部１２０の少なくとも一部区間は、複数の分節片に分割されてもよく、以下では分節片の構造について詳しく説明する。

【0192】

図９は、本発明の一実施例による電極板の構造を示した平面図である。

【0193】

図９を参照すると、電極板６０の非塗布部４３においてコア側非塗布部Ｂ１と外周側非塗布部Ｂ３の高さは０以上であり、中間非塗布部Ｂ２よりは相対的に小さい。また、コア側非塗布部Ｂ１と外周側非塗布部Ｂ３の高さは、同一であるか、または相違し得る。

【0194】

望ましくは、中間非塗布部Ｂ２は、少なくとも一部区間が複数の分節片６１を含み得る。複数の分節片６１は、コア側から外周側へ進むほど高さが段階的に増加し得る。

【0195】

分節片６１は、レーザーでノッチングされたものであり得る。分節片６１は、 超音波カッティングや打抜けなどの公知の金属箔のカッティング工程によって形成し得る。

【0196】

図９において、非塗布部４３の折曲加工時における活物質層４２及び／または絶縁コーティング層４４の損傷を防止するために、分節片６１の間の切断ライン下端（図１０のＣ４）と活物質層４２との間に所定の隙間を置くことが望ましい。非塗布部４３が折り曲げられるときに、切断ラインの下端付近に応力が集中するためである。ギャップは０．２～４ｍｍであることが望ましい。ギャップがこのような数値範囲に調節されると、非塗布部４３の折曲加工時に発生する応力によって切断ライン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が損傷することを防止することができる。また、ギャップは、分節片６１のノッチングまたは切断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の損傷を防止できる。望ましくは、電極板６０が巻き取られるとき、絶縁コーティング層４４の少なくとも一部は分離膜の外部に露出し得る。この場合、絶縁コーティング層４４は、分節片６１が折り曲げられるとき、折曲地点を支持し得る。

【0197】

複数の分節片６１は、コア側から外周側へ進むほど複数の分節片グループをなし得る。同じ分節片グループに属した分節片の幅、高さ及び離隔ピッチのうち少なくとも一つ以上は実質的に同一であり得る。

【0198】

図１０は、本発明の実施例による分節片６１の幅、高さ及び離隔ピッチの定義を示した図である。図１０を参照すると、分節片６１の幅Ｃ１、高さＣ２及び離隔ピッチＣ３は、非塗布部４３の折曲加工時、非塗布部４３が破れることを防止し、溶接強度を向上させるために、非塗布部４３の重畳レイヤー数を充分に増加させて非塗布部４３の異常変形を防止するように設計する。異常変形とは、折曲地点の下部の非塗布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意味する。

【0199】

望ましくは、分節片６１の幅Ｃ１は、１～８ｍｍの範囲で調節し得る。Ｃ１が１ｍｍ未満であれば、分節片６１がコア側へ折り曲げられたときに溶接強度を充分に確保できる程度に重畳しない領域または空間（隙間）が発生する。一方、Ｃ１が８ｍｍを超過すると、分節片６１が折り曲げられるとき、折曲地点付近の非塗布部４３が応力によって破れる恐れがある。

【0200】

また、分節片６１の高さは、２～１０ｍｍの範囲で調節し得る。Ｃ２が２ｍｍ 未満であれば、分節片６１がコア側へ折り曲げられたとき、溶接強度が充分に確保できる程度に重畳しない領域または空間（隙間）が発生する。一方、Ｃ２が１０ｍｍを超えると、巻取方向（Ｘ方向）へ非塗布部の平坦度を均一に維持しながら電極板を製造しにくい。即ち、非塗布部の高さが大きすぎてうねりが発生する。また、分節片６１の離隔ピッチＣ３は、０．０５～１ｍｍの範囲で調節し得る。Ｃ３が０．０５ｍｍ未満であれば、分節片６１が折り曲げられるときに応力によって折曲地点付近の非塗布部４３が破れ得る。一方、Ｃ３が１ｍｍを超過すると、分節片６１が折り曲げられたときに溶接強度を充分に確保できる程度に分節片６１が互いに重畳しない領域または空間（隙間）が発生し得る。

【0201】

図１０を参照すると、巻取方向（Ｘ方向）に隣接する二つの分節片６１の間には、切断部６２が介在される。切断部６２は、非塗布部４３が除去されることで生じた空間である。望ましくは、切断部６２の下端のコーナー部分は、ラウンド形状（部分拡大参照）有し得る。ラウンド形状は、電極板６０の巻取及び／または分節片６１の折曲時において切断部６２の下端に印加される応力を緩和させることができる。

【0202】

図９をさらに参照すると、コア側非塗布部Ｂ１の幅ｄ_Ｂ１は、中間非塗布部Ｂ２の分節片６１をコア側へ折り曲げたとき、電極組立体のコアの空洞を遮らない条件を適用して設計する。

【0203】

一例で、コア側非塗布部Ｂ１の幅ｄ_Ｂ１は、グループ１の分節片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１０の６３）を基準にした分節片６１の高さとなる。図１０を参照すると、Ｃ４は、折曲が可能な位置の最低点を示す。折曲地点は、Ｃ４で示された位置またはＣ４の上部に適切に設定され得る。折曲長さは、折曲地点から分節片６１の上端までの長さである。具体的には、折曲地点は、Ｃ４を基準にして分節片６１の高さＣ２の所定の地点に設定され得る。所定地点は、分節片６１の折曲時に生ずる応力が、活物質層４２または絶縁コーティング層４４に物理的損傷を起こすことを防止し、分節片６１が電極組立体の半径方向に折り曲げられるときに半径方向へ重畳するレイヤー数を十分に確保することで、分節片６１が折り曲げられた領域に集電プレートを溶接したときに十分な溶接強度が確保されるように設定され得る。

【0204】

具体的な例において、電極板６０がフォームファクターが４６８００である円筒形セルの電極組立体を製造するのに使用される場合、コア側非塗布部Ｂ１の幅ｄ_Ｂ１は電極組立体コアの直径に応じて１８０～３５０ｍｍに設定し得る。

【0205】

一実施例で、各分節片グループの幅は、電極組立体の同じ巻取ターンを構成するように設計され得る。

【0206】

ここで、巻取ターンは、電極板６０が巻き取られた状態にあるとき、コア側非塗布部Ｂ１の端部を基準にして計数し得る。

【0207】

他の変形例において、各分節片グループの幅は、電極組立体の少なくとも一つ以上の巻取ターンを構成するように設計され得る。

【0208】

また、他の変形例において、同じ分節片グループに属した分節片６１の幅及び／または高さ及び／または離隔ピッチは、グループ内で漸進的に及び／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。

【0209】

グループ１～８は、分節片グループの一例に過ぎない。グループの数、各グループに含まれる分節片６１の数及びグループの幅は、非塗布部４３の折曲過程で応力を最大限に分散させて溶接強度を充分に確保できるように分節片６１が多重に重畳するように望ましく調節され得る。

【0210】

他の変形例において、外周側非塗布部Ｂ３の高さは漸進的にまたは段階的に減少し得る。

【0211】

また、他の変形例において、中間非塗布部Ｂ２の分節構造は、外周側非塗布部Ｂ３まで拡張可能である（点線参照）。この場合、外周側非塗布部Ｂ３も中間非塗布部Ｂ２と同様に複数の分節片を含み得る。この場合、外周側非塗布部Ｂ３の分節片は、幅及び／または高さ及び／または離隔ピッチが中間非塗布部Ｂ２よりも大きくなってもよい。選択的には、外周側非塗布部Ｂ３の分節構造は、中間非塗布部Ｂ２の最外側に存在する分節片グループと実質的に同一であり得る。

【0212】

具体的な具現例において、電極板６０がフォームファクターが４６８００である円筒形セルの電極組立体を製造するのに使用される場合、コア側非塗布部Ｂ１の幅ｄ_Ｂ１は１８０～３５０ｍｍであり得る。グループ１の幅は、コア側非塗布部Ｂ１の幅に対して３５～４０％であり得る。グループ２の幅は、グループ１の幅に対して１３０～１５０％であり得る。グループ３の幅は、グループ２の幅に対して１２０～１３５％であり得る。グループ４の幅は、グループ３の幅に対して８５～９０％であり得る。グループ５の幅は、グループ４の幅に対して１２０～１３０％であり得る。グループ６の幅は、グループ５の幅に対して１００～１２０％であり得る。グループ７の幅は、グループ６の幅に対して９０～１２０％であり得る。グループ８の幅は、グループ７の幅に対して１１５～１３０％であり得る。外周側非塗布部Ｂ３の幅ｄ_Ｂ３は、コア側非塗布部Ｂ１の幅と同一に１８０～３５０ｍｍであり得る。

【0213】

グループ１～８の幅が一定の増加または減少パターンを示さない理由は、分節片の幅はグループ１からグループ８へ進むほど徐々に増加するが、グループ内に含まれる分節片の数は整数個に制限されるためである。そのため、特定の分節片グループでは、分節片の数が減少し得る。したがって、グループの幅は、コア側から外周側へ進むにつれ、前記の例示のように不規則な変化の様相を示し得る。

【0214】

即ち、電極組立体の円周方向に連続して隣接する３個の分節片グループ各々に対する巻取方向の幅を、各々Ｗ１、Ｗ２及びＷ３としたとき、Ｗ２／Ｗ１より もＷ３／Ｗ２が小さい分節片グループの組合せを含み得る。

【0215】

前記具体的な例において、グループ４～６がこれに該当する。グループ４に対するグループ５の幅の割合は１２０～１３０％であり、グループ５に対するグループ６の幅の割合は１００～１２０％であって、その値が１２０～１３０％よりも小さい。

【0216】

図１１は、本発明の他の実施例による電極板の構造を示した平面図であり、図１２は、図１１による分節片の幅、高さ及び離隔ピッチの定義を示した図である。

【0217】

図１１を参照すると、電極板７０は、図９と比較して分節片６１’の形状が四角形から台形に変更されたことを除いては、残りの構成は実質的に同一である。

【0218】

図１２は、台形分節片６１’の幅、高さ及び離隔ピッチの定義を示す。

【0219】

図１２を参照すると、分節片６１’の幅Ｄ１、高さＤ２及び離隔ピッチＤ３は、非塗布部４３の折曲加工時、折曲地点付近の非塗布部４３が破れることを防止し、十分な溶接強度を確保するために非塗布部４３の重畳レイヤー数を充分に増加させながら非塗布部４３の異常変形を防止するように設計する。

【0220】

望ましくは、分節片６１’の幅Ｄ１は１～８ｍｍの範囲で調節し得る。Ｄ１が １ｍｍ未満であれば、分節片６１’がコア側へ折り曲げられたとき、溶接強度が充分に確保可能な程度に分節片６１’が重畳しない領域や空間（隙間）が発生し得る。一方、Ｄ１が８ｍｍを超過すると、分節片６１が折り曲げられるとき、折曲地点付近の非塗布部４３が応力によって破れる可能性がある。また、分節片６１’の高さは２～１０ｍｍの範囲で調節し得る。Ｄ２が２ｍｍ未満であれば、分節片６１’がコア側へ折り曲げられたとき、溶接強度が充分に確保可能な程度に分節片６１’が重畳しない領域や空間（隙間）が発生し得る。一方、Ｄ２が１０ｍｍを超えると、巻取方向へ非塗布部４３の平坦度を均一に維持しながら電極板を製造しにくい。また、分節片６１’の離隔ピッチＤ３は、０．０５～１ｍｍの範囲で調節し得る。Ｄ３が０．０５ｍｍ未満であれば、分節片６１’が折り曲げられるとき、応力によって折曲地点Ｄ４付近の非塗布部４３が破れ得る。一方、Ｄ３が１ｍｍを超過すると、分節片６１’が折り曲げられたとき、溶接強度が充分に確保可能な程度に分節片６１’が互いに重畳しない領域や空間（隙間）が発生し得る。

【0221】

巻取方向Ｘ方向に隣接する二つの分節片６１’の間には、切断部６２が介在される。切断部６２は、非塗布部４３が除去されて生じた空間である。望ましくは、切断部６２の下端のコーナー部分は、ラウンド形状（部分拡大参照）を有し得る。ラウンド形状は、分節片６１’が折り曲げられるとき、応力を緩和させ得る。

【0222】

図１１及び図１２を参照すると、複数の分節片６１’は、コア側から外周側へ進むほど台形の下部内角θが増加し得る。電極組立体７０の半径が増加すると、曲率が増加する。もし、分節片６１’の下部内角θが電極組立体の半径が増加するにつれて共に増加すると、分節片６１’が折り曲げられるとき、半径方向及び円周方向へ発生する応力を緩和させることができる。また、下部内角θが増加すると、分節片６１’が折り曲げられたとき、内側の分節片６１’と重畳する面積及び重畳レイヤー数も共に増加することで、半径方向及び円周方向において溶接強度が均一に確保でき、折曲面を平坦に形成できる。

【0223】

一例で、電極板７０が、フォームファクターが４６８００である円筒形セルの電極組立体を製造するのに使用される場合、電極組立体７０の半径が４ｍｍから２２ｍｍまで増加するとき、分節片６１’の内角は６０°～８５°区間で段階的に増加し得る。

【0224】

一変形例において、外周側非塗布部Ｂ３の高さは、第１実施例及び第２実施例と同様に漸進的にまたは段階的に減少し得る。また、中間非塗布部Ｂ２の分節構造は、外周側非塗布部Ｂ３まで拡張可能である（点線参照）。この場合、外周側非塗布部Ｂ３も、中間非塗布部Ｂ２と同様に複数の分節片を含み得る。この場合、外周側非塗布部Ｂ３の分節片は、幅及び／または高さ及び／または離隔ピッチが中間非塗布部Ｂ２よりも大きくてもよい。選択的には、外周側非塗布部Ｂ３の分節構造は、中間非塗布部Ｂ２の最外側に存在する分節片グループと実質的に同一であり得る。

【0225】

具体的な具現例において、電極板７０が、フォームファクターが４６８００である円筒形セルの電極組立体を製造するのに使用される場合、コア側非塗布部Ｂ１の幅ｄ_Ｂ１は１８０～３５０ｍｍであり得る。グループ１の幅は、コア側非塗布部Ｂ１の幅に対して３５～４０％であり得る。グループ２の幅は、グループ１の幅に対して１３０～１５０％であり得る。グループ３の幅は、グループ２の幅に対して１２０～１３５％であり得る。グループ４の幅は、グループ３の幅に対して８５～９０％であり得る。グループ５の幅は、グループ４の幅に対して１２０～１３０％であり得る。グループ６の幅は、グループ５の幅に対して１００～１２０％であり得る。グループ７の幅は、グループ６の幅に対して９０～１２０％であり得る。グループ８の幅は、グループ７の幅に対して１１５～１３０％であり得る。外周側非塗布部Ｂ３の幅ｄ_Ｂ３は、コア側非塗布部Ｂ１の幅と同じく１８０～３５０ｍｍであり得る。

【0226】

グループ１～８の幅が一定の増加または減少パターンを示さない理由は、分節片の幅はグループ１からグループ８へ進むほど徐々に増加するが、グループ内に含まれる分節片の数は整数個に制限されるためである。そのため、特定の分節片グループでは、分節片の数が減少し得る。したがって、グループの幅は、コア側から外周側へ進むにつれ、前記の例示のように不規則な変化様相を示し得る。

【0227】

即ち、電極組立体の円周方向において連続して隣接する３個の分節片グループの各々に対する巻取方向の幅を各々Ｗ１、Ｗ２及びＷ３としたとき、Ｗ２／Ｗ１よりもＷ３／Ｗ２が小さい分節片グループの組合せを含み得る。

【0228】

前記具体的な例において、グループ４～６がこれに該当する。グループ４に対するグループ５の幅の割合は１２０～１３０％であり、グループ５に対するグループ６の幅の割合は１００～１２０％であって、その値が１２０～１３０％よりも小さい。

【0229】

図１３は、本発明の一実施例による電極組立体をＹ軸方向（巻取軸方向）に沿って切った断面図である。

【0230】

図１３を参照すると、電極板の非塗布部４３ａは、電極組立体１００のコアに隣接するコア側非塗布部Ｂ１と、電極組立体１００の外周表面に隣接する外周側非塗布部Ｂ３と、コア側非塗布部Ｂ１と外周側非塗布部Ｂ３との間に介在された中間非塗布部Ｂ２と、を含む。

【0231】

コア側非塗布部Ｂ１の高さは、中間非塗布部Ｂ２の高さよりも相対的に小さい。また、中間非塗布部Ｂ２において最内側に位置した非塗布部４３ａの折曲長さは、コア側非塗布部Ｂ１の半径方向の長さＲと同一であるか、または小さい。折曲長さＨは、非塗布部４３ａが折り曲げられる地点（図１０のｈ、図１２のｈ）を基準にした非塗布部４３ａの高さに該当する。

【0232】

したがって、中間非塗布部Ｂ２が折り曲げられても、折曲部位が電極組立体１００のコアの空洞１０２を閉塞しない。空洞１０２が閉塞されない場合、電解質注液工程に困難がなく、電解液注液の効率が向上する。また、空洞１０２をから溶接ジグを挿入して負極（または正極）側の集電板と電池缶（またはリベット端子）との溶接工程を容易に行うことが可能である。

【0233】

外周側非塗布部Ｂ３の高さは、中間非塗布部Ｂ２の高さよりも相対的に小さい。そのため、電池缶のビーディング部が外周側非塗布部Ｂ３の付近で加圧される過程においてビーディング部と外周側非塗布部Ｂ３とが接触することを防止できる。

【0234】

一変形例において、外周側非塗布部Ｂ３の高さは、図１３に示したこととは異なり、漸進的にまたは段階的に減少し得る。また、図１３には、中間非塗布部Ｂ２の高さが外周側の一部分が同一であるが、中間非塗布部Ｂ２の高さは、コア側非塗布部Ｂ１と中間非塗布部Ｂ２の境界から中間非塗布部Ｂ２と外周側非塗布部Ｂ３の境界まで漸進的にまたは段階的に増加し得る。

【0235】

下部非塗布部４３ｂは、上部非塗布部４３ａと同じ構造を有する。一変形例において、下部非塗布部４３ｂは、従来の電極板構造や他の実施例（変形例）の電極板構造を有し得る。

【0236】

上部非塗布部４３ａと下部非塗布部４３ｂの端部１０１は、電極組立体１００の外周側からコア側へ折曲加工され得る。この際、コア側非塗布部Ｂ１と外周側非塗布部Ｂ３は、実質的に折り曲げられない。

【0237】

中間非塗布部Ｂ２が複数の分節片を含む場合、折曲応力が緩和して折曲地点近所の非塗布部４３ａが破れるか、または異常変形することを防止できる。また、分節片の幅及び／または高さ及び／または離隔ピッチが上述した実施例の数値範囲によって調節される場合、分節片がコア側へ折り曲げられながら溶接強度が充分に確保できる程度に多重に重畳して折曲面（Ｙ軸から見た表面）に穴（隙間）を形成しない。

【0238】

図１４は、本発明の他の実施例による電極組立体をＹ軸方向（巻取軸方向）に沿って切った断面図である。

【0239】

図１４を参照すると、電極組立体１１０は、図１３の電極組立体１００と比較して、外周側非塗布部Ｂ３の高さが中間非塗布部Ｂ２の最外側の高さと実質的に同一であるという点を除いては、残りの構成は実質的に同一である。外周側非塗布部Ｂ３は、複数の分節片を含み得る。

【0240】

電極組立体１１０において、コア側非塗布部Ｂ１の高さは、中間非塗布部Ｂ２の高さよりも相対的に小さい。また、中間非塗布部Ｂ２において最内側に位置した非塗布部の折曲長さＨは、コア側非塗布部Ｂ１の半径方向の長さＲと同一であるか、または小さい。

【0241】

したがって、中間非塗布部Ｂ２が折り曲げられても折曲部位が電極組立体１１０のコアの空洞１１２を閉塞しない。空洞１１２が閉塞されない場合、電解質注液工程に困難がなく、電解液注液の効率が向上する。また、空洞１１２から溶接ジグを挿入して負極（または正極）側の集電プレートと電池缶（またはリベット端子）との溶接工程を容易に行うことが可能である。

【0242】

一変形例において、中間非塗布部Ｂ２の高さがコア側から外周側に向かって漸進的にまたは段階的に増加する構造は、外周側非塗布部Ｂ３まで拡張され得る。この場合、非塗布部４３ａの高さは、コア側非塗布部Ｂ１と中間非塗布部Ｂ２の境界から電極組立体１１０の差外側の表面まで漸進的にまたは段階的に増加し得る。

【0243】

下部非塗布部４３ｂは、上部非塗布部４３ａと同じ構造を有する。一変形例において、下部非塗布部４３ｂは、従来の電極板構造や他の実施例（変形例）の電極板の構造を有し得る。

【0244】

上部非塗布部４３ａと下部非塗布部４３ｂの端部１１１は、電極組立体１１０の外周側からコア側へ折曲加工され得る。この際、コア側非塗布部Ｂ１は、実質的に折り曲げられない。

【0245】

中間非塗布部Ｂ２及び外周側非塗布部Ｂ３が複数の分節片を含む場合、折曲応力が緩和して折曲地点付近の非塗布部４３ａ、４３ｂが破れるか、または異常変形することを防止し得る。また、分節片の幅及び／または高さ及び／または離隔ピッチが上述した実施例の数値範囲によって調節される場合、分節片がコア側へ折り曲げられながら溶接強度を充分に確保可能な程度に多重に重畳されて折曲面（Ｙ軸から見た表面）に穴（隙間）を形成しない。

【0246】

図１５は、本発明の実施例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。

【0247】

図１５を参照すると、本発明の実施例によるバッテリーパック８００は、円筒形バッテリーセル１０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８１０を含む。円筒形バッテリーセル１０は、上述した実施例によるバッテリーセルである。図面においては、図示の便宜上、円筒形バッテリーセル１０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の図示は省略した。

【0248】

バッテリーパック８００は、自動車９００に搭載され得る。自動車９００は一例で、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９００は、四輪自動車または二輪自動車を含む。

【0249】

図１６は、図１５のバッテリーパックを含む自動車を説明するための図である。

【0250】

図１６を参照すると、本発明の一実施例による自動車９００は、本発明の一実施例によるバッテリーパック８００を含む。自動車９００は、本発明の一実施例によるバッテリーパック８００から電力を受けて動作する。

【0251】

以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野における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。

【符号の説明】

【0252】

１０ 円筒形バッテリーセル
２１ ビーディング部
３０ 集電板
４２ 活物質層
４３ 非塗布部
４３ａ 上部非塗布部
４３ｂ 下部非塗布部
４４ 絶縁コーティング層
６０ 電極板
６１、６１’ 台形分節片
６２ 切断部
７０ 電極板
１００ 電極組立体
１０１ 端部
１０２ 空洞
１１０ 第１非塗布部
１１１ 端部
１１２ 空洞
１２０ 第２非塗布部
２００ 電池缶
２１０ 閉鎖部
２１１ 貫通孔
２２０ 開放部
２３０ キャッププレート
２３１ ベントノッチ
２４０ ビーディング部
２５０ クリンピング部
２６０ 密封ガスケット
３００ 集電板
３１０ 縁部
３２０ 非塗布部結合部
３３０ 端子結合部
３４０ 連結部
３５０ ヒューズ部
３５１ ノッチ
３５２ 貫通孔
３５３ テープ
４００ セル端子
４１０ 端子挿入部
５００ 絶縁テープ
６００ インシュレータ
７００ 下部集電板
８００ バッテリーパック
８１０ パックハウジング

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図 】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】