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特表2024-543429カット装置、電極組立体、バッテリセル、電極組立体加工装置、これを含むバッテリパック及び車両、バッテリセルの製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-11-21
(54)【発明の名称】カット装置、電極組立体、バッテリセル、電極組立体加工装置、これを含むバッテリパック及び車両、バッテリセルの製造方法
(51)【国際特許分類】
H01M 4/04 20060101AFI20241114BHJP
H01M 4/139 20100101ALI20241114BHJP
H01M 50/545 20210101ALI20241114BHJP
H01M 50/56 20210101ALI20241114BHJP
H01M 50/531 20210101ALI20241114BHJP
H01M 50/536 20210101ALI20241114BHJP
【ＦＩ】
H01M4/04 Z
H01M4/139
H01M50/545
H01M50/56
H01M50/531
H01M50/536
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024527650
(86)(22)【出願日】2022-11-11
(85)【翻訳文提出日】2024-05-10
(86)【国際出願番号】 KR2022017697
(87)【国際公開番号】W WO2023085829
(87)【国際公開日】2023-05-19
(31)【優先権主張番号】10-2021-0155213
(32)【優先日】2021-11-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2022-0079449
(32)【優先日】2022-06-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【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】ミンウー・キム
(72)【発明者】
【氏名】ド・ギュン・キム
【テーマコード（参考）】
5H043
5H050
【Ｆターム（参考）】
5H043AA03
5H043AA19
5H043BA11
5H043BA17
5H043CA03
5H043CA12
5H043DA03
5H043EA35
5H043EA60
5H043HA04E
5H043HA05E
5H043HA17E
5H043HA36E
5H050AA12
5H050AA19
5H050BA08
5H050BA15
5H050CA02
5H050CA07
5H050CB02
5H050CB03
5H050CB08
5H050CB09
5H050CB11
5H050CB12
5H050CB20
5H050FA05
5H050GA03
5H050GA04
5H050GA29
5H050HA00
5H050HA04
5H050HA12
(57)【要約】
本発明は、カット装置、電極組立体、バッテリセル、電極組立体加工装置、これを含むバッテリパック及び車両、バッテリセルの製造方法を開示する。本発明は、電極組立体１１０の軸方向に移動しつつ軸方向に延びた前記無地部１５に、軸方向に第１切断ライン１１３を形成し、前記第１切断ライン１１３を基準に、切断予定部１１５ａとフォーミング予定部１１７ａを分離する第１カッター部２１０；及び前記電極組立体１１０の半径方向に移動しつつ周方向に巻き取られた前記無地部１５に、周方向に第２切断ライン１６ａを形成し、前記第２切断ライン１６ａが前記第１切断ライン１１３に連結されるようにして、前記第１切断ライン１１３と、前記第２切断ライン１６ａによって取り囲まれた前記フォーミング予定部１１７ａの外側部分１１７ｂと、前記切断予定部１１５ａとを切り取ることにより、前記電極組立体１１０の無地部１５に切断面部１１５を形成する第２カッター部２２０；を含む、カット装置を提供する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
シート状の第１電極シート（１１）と、第２電極シート（１２）と、分離膜（１３）とが積層された状態に巻き取られて、前記第１電極シート（１１）と前記第２電極シート（１２）の少なくともいずれかのシートの幅方向端部に、活物質層がコーティングされない無地部（１５）が具備された電極セルボディ部（１１１）を備える、電極組立体（１１０）の無地部（１５）の少なくとも一部分を切断するカット装置であって、前記電極組立体（１１０）の軸方向に移動しつつ軸方向に延びた前記無地部（１５）に、軸方向に第１切断ライン（１１３）を形成し、前記第１切断ライン（１１３）を基準に、切断予定部（１１５ａ）とフォーミング予定部（１１７ａ）を分離する第１カッター部（２１０）、及び
前記電極組立体（１１０）の半径方向に移動しつつ周方向に巻き取られた前記無地部（１５）に、周方向に第２切断ライン（１６ａ）を形成し、前記第２切断ライン（１６ａ）が前記第１切断ライン（１１３）に連結されるようにして、前記第１切断ライン（１１３）と前記第２切断ライン（１６ａ）によって取り囲まれた、前記フォーミング予定部（１１７ａ）の外側部分（１１７ｂ）と前記切断予定部（１１５ａ）を切り取ることにより、前記電極組立体（１１０）の無地部（１５）に切断面部（１１５）を形成する第２カッター部（２２０）、
を含む、
カット装置。
【請求項2】
前記第１カッター部（２１０）は、放射状に配置されて、軸方向に延びた複数の第１ブレード（２１１）を含む、請求項１に記載のカット装置。
【請求項3】
前記第１カッター部（２１０）は、第１振動発生部（２１３）をさらに含む、請求項１に記載のカット装置。
【請求項4】
前記第２カッター部（２２０）は、前記切断予定部（１１５ａ）を扇形状に切断するように、両辺に刃（２２１ａ，２２１ｂ）が形成される三角状に形成された第２ブレード（２２１）、及び
前記第２ブレード（２２１）の一側に連結されて、前記フォーミング予定部（１１７ａ）の外側部分（１１７ｂ）を切断するように、刃（２２２ａ，２２２ｂ）が形成される第３ブレード（２２２）
を含む、
請求項１～３のいずれか一項に記載のカット装置。
【請求項5】
前記第３ブレード（２２２）は、両辺に刃（２２２ａ，２２２ｂ）を形成する三角状に形成される、請求項４に記載のカット装置。
【請求項6】
前記第２ブレード（２２１）の一側刃（２２１ａ）は、前記第１切断ライン（１１３）の長さよりも長く形成され、前記第２ブレード（２２１）の他側刃（２２１ｂ）は、前記第１切断ライン（１１３）の長さよりも短く形成され、
前記第３ブレード（２２２）は、前記第２ブレード（２２１）の他側刃（２２１ｂ）の外側端部に連結される、
請求項４に記載のカット装置。
【請求項7】
前記第３ブレード（２２２）の一側刃（２２２ａ）は、前記フォーミング予定部（１１７ａ）の幅と同じ長さで形成される、請求項４に記載のカット装置。
【請求項8】
前記第３ブレード（２２２）の他側刃（２２２ｂ）の長さは、前記第３ブレード（２２２）の一側刃（２２２ａ）の長さ以下に形成される、請求項４に記載のカット装置。
【請求項9】
前記第２カッター部（２２０）は、第２振動発生部（２２３）をさらに含む、請求項１に記載のカット装置。
【請求項10】
請求項１のカット装置、及び前記無地部（１５）が、切り取られていないフォーミング予定部（１１７ａ）を加圧して横たえることにより、フォーミング部（１１７）を形成するプレス部（２３０）、
を含む、電極組立体加工装置であって、
前記プレス部（２３０）は、前記電極セルボディ部（１１１）の半径方向外側に移動されて、前記無地部（１５）のフォーミング予定部（１１７ａ）を前記電極セルボディ部（１１１）の半径方向外側に横たえる、
電極組立体加工装置。
【請求項11】
シート状の第１電極シート（１１）と、第２電極シート（１２）と、分離膜（１３）と、を積層して巻き取り、電極セルボディ部（１１１）を製作するステップ、第１カッター部（２１０）は、前記電極セルボディ部（１１１）の軸方向に移動しつつ、前記第１電極シート（１１）と前記第２電極シート（１２）の無地部（１５）に、軸方向に第１切断ライン（１１３）を形成して、前記第１切断ライン（１１３）を基準に、切断予定部（１１５ａ）とフォーミング予定部（１１７ａ）を分離するステップ、
第２カッター部（２２０）は、前記電極セルボディ部（１１１）の半径方向に移動しつつ、周方向に巻き取られた前記無地部（１５）に周方向に第２切断ライン（１６ａ）を形成し、前記第２切断ライン（１６ａ）が前記第１切断ライン（１１３）に連結されるようにして、前記第１切断ライン（１１３）と前記第２切断ライン（１６ａ）によって取り囲まれた、前記フォーミング予定部（１１７ａ）の外側部分（１１７ｂ）と、前記切断予定部（１１５ａ）を切り取ることにより、電極組立体（１１０）の無地部（１５）に切断面部（１１５）を形成するステップ、及び
プレス部（２３０）は、前記無地部（１５）のフォーミング予定部（１１７ａ）を、前記電極セルボディ部（１１１）の半径方向外側に加圧して、半径方向外側に横たえることによって、フォーミング部（１１７）を形成するステップ
を含む、
バッテリセル（１００）の製造方法。
【請求項12】
前記フォーミング予定部（１１７ａ）の前記電極セルボディ部（１１１）の半径方向長さは、前記第１切断ライン（１１３）の長さよりも短く形成される、請求項１１に記載のバッテリセル（１００）の製造方法。
【請求項13】
前記フォーミング予定部（１１７ａ）の前記電極セルボディ部（１１１）の軸方向高さは、前記フォーミング予定部（１１７ａ）の外側端部と、前記電極セルボディ部（１１１）の外周面との間の距離未満に形成される、請求項１１に記載のバッテリセル（１００）の製造方法。
【請求項14】
前記切断面部（１１５）は、前記電極セルボディ部（１１１）のコア部（１１２）を中心に、円周方向に沿って扇形状に形成される、請求項１１～１３のいずれか一項に記載のバッテリセル（１００）の製造方法。
【請求項15】
前記切断面部（１１５）は、６０゜～１２０゜の中心角を有する、請求項１４に記載のバッテリセル（１００）の製造方法。
【請求項16】
前記フォーミング部（１１７）は、前記電極セルボディ部（１１１）のコア部（１１２）を中心に、放射状に形成される、請求項１１に記載のバッテリセル（１００）の製造方法。
【請求項17】
前記フォーミング部（１１７）は、前記無地部（１５）のフォーミング予定部（１１７ａ）が、前記電極セルボディ部（１１１）の外側に横たえられる形態に形成される、請求項１１に記載のバッテリセル（１００）の製造方法。
【請求項18】
前記フォーミング部（１１７）は、前記電極セルボディ部（１１１）の半径方向に沿って形成される、請求項１１に記載のバッテリセル（１００）の製造方法。
【請求項19】
前記切断面部（１１５）は、前記無地部（１５）と有地部（１４）の境界部（１６）から前記軸方向外側に一定距離離隔した部分を切断することによって形成される、請求項１１に記載のバッテリセル（１００）の製造方法。
【請求項20】
前記第１カッター部（２１０）は、第１振動発生部（２１３）によって振動しつつ、前記無地部（１５）を切断する、請求項１１に記載のバッテリセル（１００）の製造方法。
【請求項21】
前記第２カッター部（２２０）は、第２振動発生部（２２３）によって振動しつつ、前記無地部（１５）を切断する、請求項１１に記載のバッテリセル（１００）の製造方法。
【請求項22】
シート状の第１電極シート（１１）と第２電極シート（１２）との間に分離膜（１３）が積層され、前記第１電極シート（１１）と、前記第２電極シート（１２）と、前記分離膜（１３）とがゼリーロール状に巻き取られ、前記第１電極シート（１１）と前記第２電極シート（１２）の幅方向端部に、活物質層がコーティングされない無地部（１５）が形成される電極セルボディ部（１１１）、前記電極セルボディ部（１１１）のコア部（１１２）を中心に、円周方向に沿って、前記無地部（１５）のフォーミング予定部（１１７ａ）の外側部分と切断予定部（１１５ａ）を切断することによって形成される複数の切断面部（１１５）、及び
前記切断面部（１１５）の間に配置され、前記無地部（１５）のフォーミング予定部（１１７ａ）を、前記電極セルボディ部（１１１）の外側に加圧して横たえることによって形成される複数のフォーミング部（１１７）、
を含む、
電極組立体（１１０）。
【請求項23】
前記切断面部（１１５）は、前記電極セルボディ部（１１１）のコア部（１１２）を中心に、円周方向に沿って扇形状に形成される、請求項２２に記載の電極組立体（１１０）。
【請求項24】
前記切断面部（１１５）は、３０゜～１８０゜の中心角を有する、請求項２３に記載の電極組立体（１１０）。
【請求項25】
前記切断面部（１１５）は、前記無地部（１５）と有地部（１４）の境界部（１６）から軸方向外側に一定距離離隔した部分を切断することによって形成される、請求項２２に記載の電極組立体（１１０）。
【請求項26】
前記フォーミング予定部（１１７ａ）の外側端部は、前記電極セルボディ部（１１１）の外周面から前記電極セルボディ部（１１１）の中心部側に一定距離離隔する、請求項２２に記載の電極組立体（１１０）。
【請求項27】
前記フォーミング予定部（１１７ａ）の前記電極セルボディ部（１１１）の軸方向高さは、前記フォーミング予定部（１１７ａ）の外側端部と、前記電極セルボディ部（１１１）の外周面との間の距離未満に形成される、請求項２６に記載の電極組立体（１１０）。
【請求項28】
前記フォーミング部（１１７）は、前記電極セルボディ部（１１１）のコア部（１１２）を中心に、放射状に形成される、請求項２２に記載の電極組立体（１１０）。
【請求項29】
前記フォーミング部（１１７）は、前記フォーミング予定部（１１７ａ）を、前記電極セルボディ部（１１１）の半径方向外側に横たえられる形態に形成される、請求項２２に記載の電極組立体（１１０）。
【請求項30】
前記フォーミング部（１１７）は、前記電極セルボディ部（１１１）の外周面から中心部側に一定区間が除去された形態である、請求項２９に記載の電極組立体（１１０）。
【請求項31】
前記コア部（１１２）は、前記電極セルボディ部（１１１）の中心部を貫通する中空状に形成され、前記フォーミング部（１１７）は、半径方向外側に横たえられて、前記コア部（１１２）を軸方向に遮らない、請求項２９に記載の電極組立体（１１０）。
【請求項32】
請求項２２～３１のいずれか一項の電極組立体（１１０）、前記電極組立体（１１０）が収容され、前記第１電極シート（１１）及び前記第２電極シート（１２）のいずれかと電気的に連結されて、第１極性を帯びる電池缶（１２０）、
前記電池缶（１２０）の開放端を密封する密封キャップ部（１５０）、及び
前記第１電極シート（１１）及び前記第２電極シート（１２）のうち、他の１つと電気的に連結される第２極性を帯びる第１集電プレート（１３０）、
を含む、
バッテリセル（１００）。
【請求項33】
前記第１集電プレート（１３０）は、前記フォーミング部（１１７）に溶接される、請求項３２に記載のバッテリセル（１００）。
【請求項34】
請求項３３に記載のバッテリセル（１００）を少なくとも１つ含む、バッテリパック。
【請求項35】
請求項３４に記載のバッテリパックを少なくとも１つ含む、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、２０２１年１１月１１日付韓国特許出願第１０－２０２１－０１５５２１３号及び２０２２年６月２９日付韓国特許出願第１０－２０２２－００７９４４９号に基づく優先権の利益を主張し、同韓国特許出願の文献で開示のすべての内容は、本明細書の一部として含まれる。
【0002】
本発明は、カット装置、電極組立体、バッテリセル、電極組立体加工装置、これを含むバッテリパック及び車両、バッテリセルの製造方法に関する。
【背景技術】
【0003】
通常、二次電池は、正極、負極及び電解質を含み、化学反応を利用して電気エネルギーを発生させる。製品群による適用容易性が高くて、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、携帯用機器のみならず、電気的駆動源によって駆動する電気自動車（ＥＶ，Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）又はハイブリッド自動車（ＨＥＶ，Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などに普遍的に応用されている。
【0004】
これら二次電池は、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がある。二次電池は、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長所がある。このため、二次電池は、環境に優しい、かつ、エネルギー効率性の向上のため新しいエネルギー源として注目されている。
【0005】
現在、広く使用されている二次電池の種類では、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。これら単位二次電池セル、つまり単位バッテリセル１００の作動電圧は、約２．５Ｖ～４．５Ｖである。よって、これよりもさらに高い出力電圧が求められる場合、複数個のバッテリセルを直列に連結して、バッテリパックを構成したりもする。また、バッテリパックに求められる充放電容量に応じて、複数のバッテリセル１００を並列に連結して、バッテリパックを構成したりもする。よって、前記バッテリパックに含まれるバッテリセルの個数及び電気的連結形態は、要求される出力電圧及び／又は充放電容量によって様々な設定が可能である。
【0006】
一方、単位二次電池セルの種類として、円筒型、角型、及びパウチ型のバッテリセルが知られている。円筒型バッテリセルの場合、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、ゼリーロール型電極組立体を形成し、これを電池缶の内部に挿入して、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ていてもよい。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連結する。参考までに、正極電極端子は、電池缶の開放口を密封する密封体のキャッププレートであり、負極電極端子は、電池缶である。ところが、かかる構造を有する従来の円筒型バッテリセルによれば、正極無地部及び／又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するため、抵抗が大きくて、熱が多く発生し、集電効率が良くないという問題点があった。すなわち、電極タブの断面積が急激に減少して、電流流れのボトルネック現象を引き起こし得る。
【0007】
１８６５０や２１７００のフォームファクタを有する小型円筒型バッテリセルは、抵抗と発熱が大きなイシューにならない。しかし、円筒型バッテリセルを電気自動車に適用するために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くの熱が発生しつつ、円筒型バッテリセルが発火する問題が発生し得る。
【0008】
かかる問題点を解決するために、ゼリーロール型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、これら無地部に集電プレートを溶接させて、集電効率が改善した構造を有する円筒型バッテリセル（いわゆる、タブレス（Ｔａｂ－ｌｅｓｓ）円筒型バッテリセル）が提示された。
【0009】
第１電極シートと第２電極シートは、シート（ｓｈｅｅｔ）状の集電体に活物質がコーティングされた構造を有し、巻取方向に沿って一方の長辺側に無地部を含む。
【0010】
電極組立体は、第１電極シートと第２電極シートを２枚の分離膜と共に順次積層させた後、一方向に巻き取って製作する。このとき、第１電極シートと第２電極シートの無地部は、互いに逆方向に配置される。
【0011】
巻取工程後、第１電極シートの無地部と第２電極シートの無地部は、コア側に折曲される。その後は、無地部に集電プレートをそれぞれ溶接して結合させる。
【0012】
正極無地部と負極無地部には、別途電極タブが結合されておらず、集電プレートが外部の電極端子と連結されて、電流パスが電極組立体の巻取軸方向に沿って大きい断面積で形成されるため、バッテリセルの抵抗を下げる長所がある。抵抗は、電流が流れる通路の断面積に半分比例するからである。
【0013】
タブレス円筒型バッテリセルにおいて、無地部と集電プレートの溶接特性を向上させるためには、無地部の溶接地点に強い圧力をかけて、最大限に扁平に無地部を折曲しなければならない。
【0014】
ところが、無地部の溶接地点を折曲するとき、無地部の模様が不規則に歪みつつ変形し得る。この場合、変形した部位が逆極性の電極板と接触して、内部短絡を起こすか、無地部に微細なクラックを引き起こし得る。また、電極組立体のコアに隣接する無地部が折曲しながら、電極組立体のコアにある空洞の全部又は相当部分を閉塞する。この場合、電解液注液工程で問題を生じさせる。すなわち、電極組立体のコアにある空洞は、電解液が注入される通路として使用される。ところが、当該通路が閉塞すると、電解液の注入が難しい。また、電解液注入機が空洞に挿入される過程で、コア近くの無地部と干渉を起こして、無地部が破れる問題が発生し得る。
【0015】
また、集電プレートが溶接される無地部の折曲部位は、多重に重畳していなければならず、空いた空間（隙間）が存在してはならない。そうしてこそ、溶接強度を十分得ることができ、レーザ溶接などの最新技術を使っても、レーザが電極組立体の内部に浸透して、分離膜や活物質を損傷させる問題を防止することができる。
【0016】
韓国公開特許公報第２０２２－００２３１００号（２０２２年３月２日付公開）では、集電構造を改善した円筒型二次電池が開示される。円筒型二次電池は、集電プレートが無地部の端部に線接触した状態で溶接されるため、集電プレートと無地部の溶接断面積が無地部の間の隙間によって減少する問題がある。これによって、電流の通路である溶接断面積における電気抵抗が増加するため、バッテリセルの発熱量が増加し、発火可能性が増加し得る。
【0017】
韓国公開特許公報第２０１６－０１１０６１０（２０１６年９月２２日）では、二次電池及び円筒型リチウム二次電池が開示される。これら二次電池は、第１集電プレートが第１無地部に直接接触するように電気的に連結されて、第２集電プレートが第２無地部に直接接触するように電気的に連結される構成が開示される。これもまた、第１集電プレートと第２集電プレートが第１無地部と第２無地部の端部に線接触した状態で、それぞれ連結されるため、集電プレートと無地部との接触断面積が無地部の間の隙間によって減少する問題がある。接触断面積を増加させたことに限界がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0018】
本発明は、上述した問題点を解決するために案出されたものであって、電極組立体と集電プレートの溶接断面積を増加させて、電流パスを拡大することができるカット装置、電極組立体、バッテリセル、電極組立体加工装置、これを含むバッテリパック及び車両、バッテリセルの製造方法を提供することを目的とする。
【0019】
また、本発明は、電極組立体が大容量のバッテリセルに適用されても、バッテリセルの発熱量の増加を抑制して、発火可能性を減少させることができる、カット装置、電極組立体、バッテリセル、電極組立体加工装置、これを含むバッテリパック及び車両、バッテリセルの製造方法を提供することを目的とする。
【0020】
また、本発明は、フォーミング部と切断面部の境界部が破れるか、不規則に歪みつつ変形することを防止することができる、カット装置、電極組立体、バッテリセル、電極組立体加工装置、これを含むバッテリパック及び車両、バッテリセルの製造方法を提供することを目的とする。
【0021】
また、本発明は、バッテリセルの発熱量を減少させるか、爆発可能性を顕著に減少させることができる、カット装置、電極組立体、バッテリセル、電極組立体加工装置、これを含むバッテリパック及び車両、バッテリセルの製造方法を提供することを目的とする。
【0022】
また、本発明は、無地部の切断速度が向上して、切断面部を滑らかに形成することができる、カット装置、電極組立体、バッテリセル、電極組立体加工装置、これを含むバッテリパック及び車両、バッテリセルの製造方法を提供することを目的とする。
【0023】
本発明の技術的課題は、以上で言及した目的に限らず、言及していない本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解することができ、本発明の実施形態によってより明らかに理解される。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示した手段及びその組み合わせによって実現できることが分かりやすい。
【課題を解決するための手段】
【0024】
上述した課題を解決するため本発明は、相異する極性を有する第１電極シートと第２電極シート、及びこれらの間の絶縁のため分離膜を積層して巻き取ったゼリーロール状の電極セルボディ部を含む電極組立体に適用することができる。
【0025】
前記シートの積層は、第１電極シート、分離膜、第２電極シート、分離膜の順に積層することができる。
【0026】
前記巻取は、前記積層されたシートの長さ方向に沿って行うことができる。これによって形成されるゼリーロール型電極セルボディ部の軸方向長さは、前記積層されたシートの幅と対応し得る。
【0027】
前記第１電極シートと第２電極シートの少なくともいずれかシートには、幅方向端部に活物質層がコーティングされていない無地部が設けられる。これによって、前記無地部は、電極セルボディ部の軸方向端部に設けられる。前記無地部は、電極セルボディ部の軸方向端部のいずれか側に設けるか、両側にいずれも設けることができる。
【0028】
前記電極組立体の電極セルボディ部の無地部は、前記無地部の一部分を切り取ることによって形成される複数の切断面部を備える。例えば、フォーミング予定部の外側部分と切断予定部を切り取ることによって、複数の切断面部を形成することができる。前記一部分を切り取って残る無地部部分は、フォーミング予定部を構成する。
【0029】
前記切断面部は、コア部を中心に、円周方向に沿って複数個が配置される。前記フォーミング予定部は、円周方向に隣合う２つの切断面部の間に配置される。
【0030】
前記電極組立体は、前記フォーミング予定部を折曲加工することによって形成される複数のフォーミング部を含む。
【0031】
前記切断面部は、前記電極セルボディ部のコア部を中心に、円周方向に沿って扇形状に形成することができる。
【0032】
前記切断面部は、３０゜～１８０゜の中心角を有することができる。より具体的に、前記切断面部は、４５゜～１８０゜、より好ましくは、前記切断面部は、６０゜～１２０゜の中心角を有することができる。
【0033】
前記切断面部は、前記無地部と有地部の境界部から前記軸方向外側に一定距離離隔した部分を切断することによって形成することができる。すなわち、前記切断面部は、前記有地部と無地部のうち無地部をカットするものと言える。
【0034】
前記フォーミング予定部の外側端部は、前記電極セルボディ部の外周面から前記電極セルボディの中心部側に一定の距離離隔していてもよい。フォーミング予定部は、前記電極セルボディ部の外周面から中心部側に一定区間が除去された形態と言える。
【0035】
前記フォーミング予定部の軸方向高さは、前記フォーミング予定部の外側端部と、前記電極セルボディ部の外周面との間の距離未満に形成することができる。
【0036】
前記フォーミング部は、前記電極セルボディ部のコア部を中心に、放射状に形成することができる。
【0037】
前記フォーミング部は、前記フォーミング予定部を、前記電極セルボディ部の半径方向に外側に折曲して横たえる形態に形成することができる。
【0038】
前記フォーミング部は、前記電極セルボディ部の外周面から中心部側に一定区間が除去された形態であってもよい。
【0039】
前記フォーミング部は、前記電極セルボディ部の半径方向に並んで形成することができる。
【0040】
前記電極セルボディ部は、円筒状に形成することができる。
【0041】
前記コア部は、前記電極セルボディ部の中心部を貫通する中空状に形成することができる。
【0042】
前記コア部は、前記電極セルボディ部の中心部を貫通する中空状に形成され、前記フォーミング部は、半径方向外側に横たえられており、前記コア部を軸方向に遮らない。前記無地部の削除は、巻取工程が完了した後に行うことができる。
【0043】
このように、前記切断面部を形成するとき、フォーミング予定部の外側部分と切断予定部が同時に切削される。よって、フォーミング予定部を半径方向外側に折曲しても、横たえられたフォーミング部は、電極組立体のコア部を遮らない。
【0044】
本発明は、前記電極組立体を含むバッテリセルを提供する。
【0045】
前記バッテリセルは、前記電極組立体が収容され、前記第１電極シート及び前記第２電極シートのいずれかと電気的に連結されて、第１極性を帯びる電池缶；前記電池缶の開放端を密封する密封キャップ部；及び前記第１電極シート及び前記第２電極シートのうち、他の１つと電気的に連結されて、第２極性を帯びる第１集電プレート；を含む。
【0046】
前記第１集電プレートは、前記電極組立体のフォーミング部に溶接などの方式で固定されて、電気的に連結することができる。
【0047】
前記第１電極シート及び前記第２電極シートのいずれかと電池缶は、直接連結されるか、第２集電プレートを介して連結することができる。
【0048】
前記電池缶は、前記電池缶の内周から半径方向内側にさらに突出したサポータ部を含むことができる。前記サポータ部は、前記密封キャップ部を支持することができる。
【0049】
前記バッテリセルは、相異する極性の短絡防止のためインシュレータをさらに含むことができる。
【0050】
前記インシュレータは、前記電池缶と密封キャップ部との間に介在して、これらの間を絶縁することができる。より具体的に、前記インシュレータは、前記密封キャップ部の外周面と電池缶の内周面との間に介在して、前記サポータ部と前記密封キャップ部との間に介在することができる。
【0051】
前記インシュレータは、電池缶と前記第１集電プレートとの間に介在して、これらの間を絶縁することができる。例えば、前記インシュレータは、前記第１集電プレートと前記サポータ部との間に介在することができる。
【0052】
本発明は、前記バッテリセルを少なくとも１つ含む、バッテリパックを提供する。
【0053】
本発明は、前記バッテリパックを少なくとも１つ含む、自動車を提供する。
【0054】
本発明は、前記電極組立体の電極セルボディ部の軸方向端部に設けられた、無地部を切断するカット装置を提供する。
【0055】
前記カット装置は、前記電極組立体の軸方向に移動しつつ、前記無地部に、軸方向に第１切断ラインを形成する第１カッター部と、前記電極組立体の半径方向に移動しつつ、前記無地部に、周方向に第２切断ラインを形成する第２カッター部とを含む。
【0056】
前記第２カッター部は、周方向に巻き取られた前記無地部の一部区間を周方向に切断する第２切断ラインを形成するものの、前記第２切断ラインが、前記第１切断ラインと連結されるように切断ラインを形成する。
【0057】
前記第１切断ラインと第２切断ラインが連結されることによって、前記第１切断ラインと第２切断ラインによって取り囲まれた無地部部分は、切り取ることができる。
【0058】
本発明は、前記カット装置と、カット装置によって切り取られて残るフォーミング予定部を折曲加工する、プレス部を含む加工装置を提供することができる。
【0059】
前記プレス部は、前記無地部のフォーミング予定部を加圧して横たえることによって、フォーミング部を形成する。
【0060】
前記フォーミング予定部は、前記プレス部によって半径方向に加圧され、これによって、フォーミング予定部は、前記第２切断ラインに対応する部位がベントされて、半径方向に横たえることができる。
【0061】
前記第１カッター部は、前記第１カッター部に放射状に配置される、複数の第１ブレードを含むことができる。
【0062】
前記第１ブレードは、軸方向に延びて、軸方向先端部に刃を形成することができる。
【0063】
前記第１カッター部は、第１振動発生部をさらに含むことができる。前記第１振動発生部は、微細な振動を起こし得る。
【0064】
前記第２カッター部は、フォーミング予定部の外側部分と切断予定部を切り取ることにより、前記電極組立体の無地部に切断面部を形成する。
【0065】
前記第２カッター部は、前記切断予定部を扇形状に切断するように、両辺に刃が形成される三角状に形成された第２ブレードと、前記第２ブレードの一側に連結されて、前記フォーミング予定部の外側部分を切断するように刃が形成される第３ブレードとを含む。
【0066】
前記第３ブレードは、両辺に刃が形成される三角状に形成することができる。
【0067】
前記第２ブレードの一側刃は、前記第１切断ラインの長さよりも長く形成されて、前記第２ブレードの他側刃は、前記第１切断ラインの長さよりも短く形成されていてもよい。
【0068】
前記第３ブレードは、前記第２ブレードの他側刃の外側端部に連結することができる。
【0069】
前記第３ブレードの一側刃は、前記フォーミング予定部の幅と同じ長さに形成することができる。
【0070】
前記第３ブレードの他側刃の長さは、前記第３ブレードの一側刃の長さ以下に形成することができる。
【0071】
前記第２カッター部は、第２振動発生部をさらに含むことができる。前記第２振動発生部は、微細な振動を起こし得る。
【0072】
前記プレス部は、前記電極セルボディ部の半径方向（放射方向）外側に移動しつつ、前記無地部のフォーミング予定部を前記電極セルボディ部の半径方向外側に横たえることができる。
【0073】
本発明は、上述したバッテリセルを製造する方法を提供する。
【0074】
これらバッテリセルの製造方法は、第１電極シートと、第２電極シートと、分離膜とを積層し、これを巻き取って、電極組立体を製作するステップを含む。
【0075】
これによって、前記電極組立体は、前記電極シートと分離膜がいずれも巻き取られた電極セルボディ部を含むことができる。
【0076】
前記電極セルボディ部は、円筒状であってもよい。
【0077】
前記電極セルボディ部は、中空のコア部を備えることができる。
【0078】
前記第１電極シートと第２電極シートの少なくともいずれかシートには、幅方向のいずれか側端部に活物質層が塗布されていない無地部を含む。第１電極シートと第２電極シートがいずれも無地部を備えるときは、これら無地部は、幅方向の両側端部にそれぞれ設けることができる。
【0079】
これによって、前記電極セルボディ部の軸方向端部には、無地部が軸方向に延びて突出した形態に提供することができる。
【0080】
前記フォーミング予定部の外側部分と切断予定部を切断して、前記切断面部を形成することができる。
【0081】
前記無地部の削除は、電極積層体を巻き取って、電極セルボディ部を構成した後に行うこともできる。これら加工は、例えば、超音波振動するブレードを備えたカッターによって行うことができる。
【0082】
前記バッテリセルの製造方法は、電極セルボディ部の軸方向端部に設けられた、前記無地部の一部領域を除去するステップを含む。
【0083】
具体的に、前記無地部除去ステップは、第１カッター部が前記電極セルボディ部の軸方向に移動しつつ、前記第１電極シートと前記第２電極シートの無地部に、軸方向に第１切断ラインを形成して、切断予定部とフォーミング予定部を分離するステップを含む。
【0084】
前記第１切断ラインは、複数個を設けることができる。複数個の前記第１切断ラインは、放射状に配置することができる。
【0085】
また、前記無地部除去ステップは、前記第１切断ラインの形成後、第２カッター部が前記バッテリセルの外周側から半径方向内側に移動しつつ、前記無地部に、周方向に第２切断ラインを形成するステップを含む。
【0086】
前記第２切断ラインは、複数個を設けることができる。前記第２切断ラインは、周方向に延びて、複数個の前記第２切断ラインは、半径方向に整列することができる。
【0087】
複数個の前記第２切断ラインまわり方向の長さは、半径方向にコア側から外周側に行くほど、その長さが徐々に大きくなり得る。
【0088】
前記第２カッター部は、前記電極セルボディ部の半径方向に移動しつつ、周方向に巻き取られた前記無地部に、周方向に第２切断ラインを形成する。前記第２切断ラインが前記第１切断ラインに連結されると、前記第１切断ラインと前記第２切断ラインによって取り囲まれた、前記フォーミング予定部の外側部分と前記切断予定部を切り取ることができる。
【0089】
前記フォーミング予定部の前記電極セルボディ部の半径方向長さは、前記第１切断ラインの長さよりも短く形成される。
【0090】
前記フォーミング予定部の前記電極セルボディ部の軸方向高さは、前記フォーミング予定部の外側端部と、前記電極セルボディ部の外周面との間の距離未満に形成される。
【0091】
前記無地部が取り切られた位置に形成される切断面部は、前記電極セルボディ部のコア部を中心に、円周方向に沿って扇形状に形成することができる。
【0092】
前記切断面部は、６０゜～１２０゜の中心角を有することができる。
【0093】
前記バッテリセルの製造方法は、前記切断ラインによって切り取られて残る無地部部位であるフォーミング予定部を、前記電極セルボディ部の半径方向外側に加圧して、半径方向外側に横たえることによって、フォーミング部を形成するステップをさらに含むことができる。
【0094】
前記折曲加工は、プレス部により、前記フォーミング予定部を半径方向外側に押すことで行うことができる。
【0095】
前記フォーミング部は、前記電極セルボディ部のコア部を中心に、放射状に形成することができる。
【0096】
前記フォーミング部は、前記無地部のフォーミング予定部が、前記電極セルボディ部の半径方向外側に横たえられる形態に形成することができる。
【0097】
前記フォーミング部は、前記電極セルボディ部の半径方向に沿って形成することができる。
【0098】
前記切断面部は、前記無地部と有地部の境界部から前記軸方向外側に一定距離離隔した部分を切断することによって形成することができる。
【0099】
前記第１カッター部は、第１振動発生部によって振動しつつ、前記無地部を切断することができる。前記第１カッター部は、超音波カッターであってもよい。
【0100】
前記第２カッター部は、第２振動発生部によって振動しつつ、前記無地部を切断することができる。前記第２カッター部は、超音波カッターであってもよい。
【発明の効果】
【0101】
本発明によれば、フォーミング部は、集電プレートに面接触した状態で溶接されるため、フォーミング部の面積が広くなるほど、電極組立体と集電プレートの電流パスが相対的に増加し得る。
【0102】
本発明によれば、フォーミング部は、無地部の間の間隔を合わせた面積だけ電流パスを増加させるため、大容量のバッテリセルに適用されても、バッテリセルの発熱量の増加を抑制して、発火可能性を減少させることができる。
【0103】
本発明によれば、無地部における切断予定部とフォーミング予定部が互いに分離された後、フォーミング予定部の外側部分と切断予定部を切断して切断面部を形成し、フォーミング予定部を半径方向外側に加圧して横たえることによって、フォーミング部を形成する。これによって、フォーミング予定部を加圧して、フォーミング部を形成するとき、フォーミング部と切断面部の境界部が破れるか、不規則に歪みつつ変形することを防止することができる。
【0104】
本発明によれば、フォーミング部と切断面部の境界部が破れるか変形することを防止することができるため、破れたか変形した部位における逆極性の電極シートと接触することを防止することができる。
【0105】
本発明によれば、無地部と有地部の境界部が破れるか変形することを防止するため、有地部にコーティングされた活物質が、有地部から脱離するか接合力が弱化することを防止することができる。これによって、バッテリセルの性能と容量が減少することを抑制することができる。
【0106】
本発明によれば、分離膜の縁が境界部の破れたか変形した部分によって、浮き上がるか損傷することを防止することができる。これによって、第１電極シートと第２電極シートの短絡を防止することができる。さらに、バッテリセルの発熱量を減少させるか、爆発可能性を顕著に減少させることができる。
【0107】
本発明によれば、フォーミング部を構成しない領域の軸方向に延びた無地部を切断して、切断面部を形成するため、電極セルボディ部の両端において、無地部が軸方向に占める長さを減らすことができる。これによって、電池缶に収容される電極セルボディ部の軸方向体積をさらに確保することができる。よって、バッテリセルの体積に対する電気容量をさらに高めることができる。
【0108】
本発明によれば、第２カッター部は、フォーミング予定部の外側部分と切断予定部を同時に切断するため、電極組立体の製造時間を短縮することができる。
【0109】
上述した効果並びに本発明の具体的な効果は、以下の発明を実施するための形態を説明すると共に記述する。
【図面の簡単な説明】
【0110】
【図1】本発明による電極セル積層体を概略的に示した平面図である。
【図4】本発明による第１カッター部が電極セルボディ部を切断した状態を示した斜視図である。
【図5】本発明による第１カッター部を示した斜視図である。
【図6】本発明による第１カッター部を示した背面図である。
【図7】本発明による第１カッター部が、電極セルボディ部の無地部を切断して、第１切断ラインを形成した状態を示した平面図である。
【図8】本発明による第２カッター部が、電極セルボディ部の無地部を切断する前の状態を示した斜視図である。
【図9】本発明による第２カッター部を示した平面図である。
【図10】本発明による第２カッター部が、電極セルボディ部の無地部を切断する状態を示した側面図である。
【図11】本発明による第２カッター部が、無地部の切断予定部を切断する状態を示した平面図である。
【図12】本発明による第２カッター部が、無地部のフォーミング予定部の外側部分と切断予定部を切断した状態を示した平面図である。
【図13】本発明による第２カッター部が、フォーミング予定部の外側部分と切断予定部を切断した状態を示した斜視図である。
【図14】本発明によるプレス部は、フォーミング予定部を半径方向外側に折曲して横たえることによって、フォーミング部を形成した状態を示した斜視図である。
【図15】本発明によるプレス部が、フォーミング予定部を半径方向外側に折曲して、フォーミング部を形成した状態を示した側面図である。
【図16】本発明によるバッテリセルの製造方法を示したフローチャートである。
【図17】本発明による電極組立体を示した断面図である。
【図18】本発明による電極組立体が、パックハウジングに収容された状態を示した斜視図である。
【図19】本発明によるバッテリパックが、車両に設置された状態を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0111】
以下、本発明の好ましい実施形態について添付の図面を参照して詳説する。
【0112】
本発明は、以下で開示の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更を加えることができ、相異する様々な形態に具現することができる。但し、本実施形態は、本発明の開示を完全なものにして、通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。よって、本発明は、以下で開示の実施形態に限定されるものではなく、いずれか実施形態の構成と、他の実施形態の構成とを互いに置換するか付加することはもちろん、本発明の技術思想と範囲に含まれるあらゆる変更、均等物乃至代替物を含むものと理解しなければならない。
【0113】
添付の図面は、本明細書で開示の実施形態を理解しやすくするためのものであり、添付の図面によって、本明細書で開示の技術思想が制限されるものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変更、均等物乃至代替物を含むものと理解しなければならない。図面における構成要素は、理解の便宜などを考慮して、大きさや厚さを誇張して大きく或いは小さく表現することができるものの、これにより、本発明の保護範囲が制限的に解釈されてはならない。
【0114】
本明細書で使った用語は、単に特定の具現例や実施形態を説明するために使われるものであって、本発明を限定しようとする意図ではない。そして、単数の表現は、文脈上、明らかに他に意味しない限り、複数の表現を含む。明細書における～含む、～なる等の用語は、明細書上に記載の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたものが存在することを指定するためのものである。すなわち、明細書における～含む、～なる等の用語は、１つ又はそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたものの存在或いは付加可能性を予め排除するものではないと理解しなければならない。
【0115】
第１、第２などのように序数を含む用語は、様々な構成要素を説明するために使われてもよいものの、上記構成要素は、上記用語によって限定されない。上記用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的にだけ使われる。
【0116】
ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いるか「接続されて」いると言及されている場合は、その他の構成要素に直接連結されているか或いは接続されていてもよいものの、その間に他の構成要素が存在し得ると理解しなければならない。他方、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いるか「直接接続されて」いると言及されている場合は、その間に他の構成要素が存在しないものと理解しなければならない。
【0117】
ある構成要素が他の構成要素の「上部にある」か「下部にある」と言及されている場合は、その他の構成要素の真上に配されているだけでなく、その間に他の構成要素が存在し得ると理解しなければならない。
【0118】
他に定義しない限り、技術的或いは科学的用語を含み、ここで使われるあらゆる用語は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者にとって一般的に理解するのと同様の意味を有する。一般に使われる、辞書に定義されているのと同様の用語は、関連技術の文脈上に有する意味と一致する意味を有するものと解釈しなければならず、本出願において、明らかに定義しない限り、理想的或いは過度に形式的な意味に解釈されない。
【0119】
以下では、本発明の実施形態による電極組立体について説明することとする。
【0120】
説明の便宜のため、本明細書におけるゼリーロール状に巻き取られる電極組立体１１０の巻取軸の長さ方向に沿う方向を軸方向（Ｙ）と称する。そして、前記巻取軸を取り囲む方向を円周方向（Ｘ）又は周方向と称する。そして、前記巻取軸に近くなるか、巻取軸から遠くなる方向を半径方向又は放射方向（Ｚ）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。
【0121】
図１は、本発明による電極セル積層体を概略的に示した平面図であり、図２は、図１の電極セル積層体をＡ－Ａ方向に切断した状態を示した断面図であり、図３は、図１の電極セル積層体を巻き取って、電極セルボディ部を製造した状態を示した斜視図である。
【0122】
図１～図３を参照すると、本発明の実施形態による電極積層体１０は、第１電極シート１１、第２電極シート１２、及び分離膜１３を含む。電極積層体１０は、シート状の第１電極シート１１と第２電極シート１２との間に分離膜１３が積層されてなる。例えば、電極積層体１０は、１個の第１電極シート１１、１個の第２電極シート１２、及び２個の分離膜１３が積層されてなっていてもよい。また、電極積層体１０は、２個以上の第１電極シート１１、２個以上の第２電極シート１２、及び３個以上の分離膜１３が積層されてなっていてもよい。これら電極積層体１０における第１電極シート１１、第２電極シート１２、及び分離膜１３が積層される個数が増加するほど、所望の直径の電極組立体１１０の巻取時間及び製造時間は、短縮し得る。
【0123】
第１電極シート１１と第２電極シート１２は、活物質がコーティングされる有地部１４と、活物質がコーティングされない無地部１５をそれぞれ含む。無地部１５は、第１電極シート１１と第２電極シート１２の幅方向一側に形成することができる。無地部１５の少なくとも一部は、それ自体で電極タブとして使用することができる。電極組立体１１０が円筒状に巻き取られる場合、第１電極シート１１の無地部１５は、軸方向一側（図１の上側又は下側）に配置されて、第２電極シート１２の無地部１５は、軸方向他側に配置されていてもよい。
【0124】
第１電極シート１１の無地部１５と第２電極シート１２の無地部１５は、同じ幅を有するように形成することができる。また、第１電極シート１１の無地部１５と第２電極シート１２の無地部１５は、相異する幅を有するように形成することができる。
【0125】
第１電極シート１１は、負極活物質がコーティングされた負極シートであり、第２電極シート１２は、正極活物質がコーティングされた正極シートであってもよい。第１電極シート１１は、正極活物質がコーティングされた正極シートであり、第２電極シート１２は、負極活物質がコーティングされた負極シートであってもよいことは勿論である。
【0126】
第１電極シート１１と第２電極シート１２は、金属ホイルからなる集電体と活物質層を含む。金属ホイルは、アルミニウム又は銅であってもよい。活物質層は、第１電極シート１１と第２電極シート１２の一面又は両面にコーティングすることができる。
【0127】
無地部１５の幅は、有地部１４の幅に比べて顕著に狭く形成される。無地部１５は、幅の狭いバンド状に形成することができる。また、無地部１５は、無地部１５の長さ方向に沿って離隔して、鋸歯状に形成される複数の分節片からなっていてもよい。分節片は、その形状が四角形、三角形、半円形、反楕円形、平行四辺形などに変更され得る。
【0128】
本発明において、第１電極シート１１にコーティングされる正極活物質と、第２電極シート１２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、限りなく用いることができる。
【0129】
前記正極活物質は、リチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ２）、リチウムニッケル酸化物（ＬｉＮｉＯ２）などの層状化合物、又は１種以上の転移金属に置換された化合物；化学式Ｌｉ１＋ｘＭｎ２ｘＯ４（ここで、ｘは、０～０．３３である）、ＬｉＭｎＯ３、ＬｉＭｎ２Ｏ３、ＬｉＭｎＯ２などのリチウムマンガン酸化物（ＬｉＭｎＯ２）；リチウム銅酸化物（Ｌｉ２ＣｕＯ２）；ＬｉＶ３Ｏ８、ＬｉＦｅ３Ｏ４、Ｖ２Ｏ５、Ｃｕ２Ｖ２Ｏ７などのバナジウム酸化物；化学式ＬｉＮｉ１－ｘＭｘＯ２（ここで、Ｍ＝Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｂ又はＧａであり、ｘ＝０．０１～０．３である）と表されるニッケルサイト型リチウムニッケル酸化物（ｌｉｔｈｉａｔｅｄ ｎｉｃｋｅｌ ｏｘｉｄｅ）；化学式ＬｉＭｎ２－ｘＭｘＯ２（ここで、Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｎ又はＴａであり、ｘ＝０．０１～０．１である）、又はＬｉ２Ｍｎ３ＭＯ８（ここで、Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ又はＺｎである）と表されるリチウムマンガン複合酸化物；化学式のリチウムの一部がアルカリ土金属イオンに置換されたＬｉＭｎ２Ｏ４；ジスルフィド化合物；Ｆｅ２（ＭｏＯ４）３、又はこれらの組み合わせによって形成される複合酸化物などのように、リチウム吸着物質（ｌｉｔｈｉｕｍ ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌ）を主成分とすることができる。正極活物質では、上記のような種類があるものの、これらに限定されるものではない。
【0130】
前記正極集電体は、例えば、３～５００μｍの厚さを有する。これら正極集電体は、電池に化学変化を引き起こさない、かつ、導電性を有するものであれば、特に制限されるものではない。例えば、正極集電体は、ステンレススチール、アルミニウム、ニッケル、チタン、塑性炭素、又はアルミニウムやステンレススチールの表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀などで表面処理したものなどを用いることができる。電極集電体は、それの表面に微細な凹凸を形成して、正極活物質の接着力を高めることもできる。これら電極集電体は、フィルム、シート、ホイル、ネット、多孔質体、発泡体、不織布体など、様々な形態が可能である。
【0131】
前記正極活物質粒子には導電材をさらに混合することができる。これら導電材は、例えば、正極活物質を含む混合物の全体重量を基準に、１～５０重量％添加される。これら導電材は、電池に化学変化を引き起こさない、かつ、高い導電性を有するものであれば、特に制限されるものではない。例えば、導電材は、天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛；カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サマーブラックなどのカーボンブラック；炭素纎維、金属纎維などの導電性纎維；フッ化カーボン、アルミニウム、ニッケル粉末などの金属粉末；酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウィスカー；酸化チタンなどの導電性酸化物；ポリフェニレン誘導体などの導電性素材などを用いることができる。
【0132】
また、負極シートは、負極集電体上に負極活物質粒子を塗布及び乾燥して製作され、必要に応じて、前述した導電材、バインダー、溶媒などのような成分をさらに含むことができる。
【0133】
前記負極集電体は、例えば、３～５００μｍの厚さを有する。これら負極集電体は、当該電池に化学変化を引き起こさない、かつ、導電性を有するものであれば、特に制限されるものではない。例えば、負極集電体は、銅、ステンレススチール、アルミニウム、ニッケル、チタン、塑性炭素、銅やステンレススチールの表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀などで表面処理したもの、アルミニウム－カドミウム合金などを用いることができる。また、正極集電体と同様、表面に微細な凹凸を形成して、負極活物質の結合力を強化させることもでき、フィルム、シート、ホイル、ネット、多孔質体、発泡体、不織布体など、様々な形態に用いることができる。
【0134】
前記負極活物質は、例えば、難黒鉛化炭素、黒鉛系炭素などの炭素；ＬｉｘＦｅ２Ｏ３（０≦ｘ≦１）、ＬｉｘＷＯ２（０≦ｘ≦１）、ＳｎｘＭｅ１－ｘＭｅ’ｙＯｚ（Ｍｅ：Ｍｎ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｇｅ；Ｍｅ’：Ａｌ、Ｂ、Ｐ、Ｓｉ、周期律表の１族、２族、３族元素、ハロゲン；０＜ｘ≦１；１≦ｙ≦３；１≦ｚ≦８）の金属複合酸化物；リチウム金属；リチウム合金；ケイ素系合金；スズ系合金；ＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＰｂＯ、ＰｂＯ２、Ｐｂ２Ｏ３、Ｐｂ３Ｏ４、Ｓｂ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ４、Ｓｂ２Ｏ５、ＧｅＯ、ＧｅＯ２、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ４、Ｂｉ２Ｏ５などの酸化物；ポリアセチレンなどの導電性高分子；Ｌｉ－Ｃｏ－Ｎｉ系材料などを用いることができる。
【0135】
前記電極シート１１，１２に使用可能なバインダー高分子は、電極活物質粒子と導電材などの結合と、電極集電体に対する結合を助ける成分であって、例えば、電極活物質を含む混合物の全体重量を基準に、１～５０重量％添加される。これらバインダー高分子の例では、ポリビニリデンフルオライド－ヘキサフルオロプロピレン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｆｌｕｏｒｉｄｅ－ｃｏ－ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐｒｏｐｙｌｅｎｅ：ＰＶｄＦ）、ポリビニリデンフルオライド－トリクロロエチレン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｆｌｕｏｒｉｄｅ－ｃｏ－ｔｒｉｃｈｌｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリメチルメタクリレート（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリブチルアクリレート（ｐｏｌｙｂｕｔｙｌａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリアクリロニトリル（ｐｏｌｙａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ）、ポリビニルピロリドン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）、ポリビニルアセテート（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｃｅｔａｔｅ）、エチレンビニルアセテート共重合体（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ－ｃｏ－ｖｉｎｙｌ ａｃｅｔａｔｅ）、ポリエチレンオキサイド（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｏｘｉｄｅ）、ポリアリレート（ｐｏｌｙａｒｙｌａｔｅ）、セルロースアセテート（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｃｅｔａｔｅ）、セルロースアセテートブチレート（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｃｅｔａｔｅ ｂｕｔｙｒａｔｅ）、セルロースアセテートプロピオネート（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｃｅｔａｔｅ ｐｒｏｐｉｏｎａｔｅ）、シアノエチルプルラン（ｃｙａｎｏｅｔｈｙｌｐｕｌｌｕｌａｎ）、シアノエチルポリビニルアルコール（ｃｙａｎｏｅｔｈｙｌｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ）、シアノエチルセルロース（ｃｙａｎｏｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）、シアノエチルスクロース（ｃｙａｎｏｅｔｈｙｌｓｕｃｒｏｓｅ）、プルラン（ｐｕｌｌｕｌａｎ）、及びカルボキシメチルセルロース（ｃａｒｂｏｘｙｌ ｍｅｔｈｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）からなる群から選択されたいずれかバインダー高分子、又はこれらのうち２種以上の混合物を用いることができるものの、これに制限されるものではない。
【0136】
前記電極の製造に用いられる溶媒の非制限的な例では、アセトン（ａｃｅｔｏｎｅ）、テトラヒドロフラン（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ）、メチレンクロライド（ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、クロロホルム（ｃｈｌｏｒｏｆｏｒｍ）、ジメチルホルムアミド（ｄｉｍｅｔｈｙｌｆｏｒｍａｍｉｄｅ）、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（Ｎ－ｍｅｔｈｙｌ－２－ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ，ＮＭＰ）、シクロヘキサン（ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ）、水、又はこれらの混合体などがある。これら溶媒は、電極集電体の表面に対して所望の水準にスラリー塗布層が作われるように、適正な水準の粘度を提供する。
【0137】
分離膜１３は、多孔性高分子基材と、前記多孔性高分子基材の両面上に位置して、無機物粒子及びバインダー高分子を含む多孔性コーティング層とを有する。
【0138】
前記多孔性高分子基材は、ポリオレフィン系多孔性基材であってもよい。
【0139】
前記ポリオレフィン多孔性基材は、フィルム（ｆｉｌｍ）又は不織ウェッブ（ｎｏｎ－ｗｏｖｅｎ ｗｅｂ）型であってもよい。このように、多孔性構造を有することで、正極と負極との間の電解液移動を円滑に行えるようになる。多孔性構造は、基材自体の電解液含浸性も増加し、優れたイオン伝導性を確保することができ、電気化学素子の内部抵抗の増加を防止して、電気化学素子の性能低下を防止することができる。
【0140】
本発明で用いられるポリオレフィン多孔性基材は、通常に電気化学素子に用いられる平面状の多孔性基材であれば、いずれも使用可能であり、その材質や形態は、目的に応じて様々な選択が可能である。
【0141】
ポリオレフィン多孔性基材は、非制限的に、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線形低密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、ポリプロピレン、又はこれらのうち２種以上の混合物から形成されたフィルム（ｆｉｌｍ）或いは不織ウェッブ（ｎｏｎ－ｗｏｖｅｎ ｗｅｂ）であってもよいものの、これに限定されるものではない。
【0142】
前記ポリオレフィン多孔性基材は、８～３０μｍの厚さを有することができるものの、これは単なる例示だけであり、機械的な物性や電池の高効率充放電特性を考慮して、上記範囲を外れた厚さも採用可能である。
【0143】
本発明による分離膜１３は、１～１００μｍ又は５～５０μｍの厚さを有することができる。分離膜１３の厚さが１μｍ未満であると、分離膜１３の機能が充分発揮せず、機械的特性の劣化が発生し得る。分離膜１３の厚さが１００μｍ超であると、高効率充放電の際、電池の特性が劣化し得る。また、４０～６０％の孔隙率を有することができ、１５０～３００秒／１００ｍＬの通気度を有することができる。
【0144】
本発明の一具現例による分離膜１３を用いる場合、多孔性高分子基材の両側に多孔性コーティング層を備えているため、電解液に対する含浸性能の向上により、均一な固体電解質界面層を形成することができ、従来の断面無機物コーティング分離膜１３に比べて、優れた通気度を確保することができる。例えば、１２０ｓ／１００ｃｃ以内であってもよい。また、両面に無機物多孔性コーティング層を備えても、従来の断面無機物コーティング分離膜１３水準の厚さを具現することができる。例えば、～１５．０μｍ以内であってもよい。
【0145】
また、本発明の一具現例による分離膜１３を用いる場合、分離膜１３の安定性が改善して、耐熱及び耐圧縮特性を確保することができる。具体的に、１８０℃ 基準、５％以内の熱収縮特性を有する耐熱特性を確保することができ、５５０ｇｆ以上の貫通強度（Ｐｕｎｃｔｕｒｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）物性を確保することができ、これら分離膜１３を採用した電池のサイクルのうち、コア変形（ｃｏｒｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）が発生するとき、段差部における分離膜１３の損傷又は貫通を防止することができる。
【0146】
上記した電極積層体を用いて製造される電極組立体について説明することとする。
【0147】
図４は、本発明による電極セルボディ部を第１カッター部が切断した状態を示した斜視図であり、図５は、本発明による第１カッター部を示した斜視図であり、図６は、本発明による第１カッター部を示した背面図であり、図７は、本発明による第１カッター部が、電極セルボディ部の無地部を切断して、第１切断ラインを形成した状態を示した平面図であり、図８は、本発明による第２カッター部が、電極セルボディ部の無地部を切断する前の状態を示した斜視図であり、図９は、本発明による第２カッター部を示した平面図であり、図１０は、本発明による第２カッター部が、電極セルボディ部の無地部を切断する状態を示した側面図であり、図１１は、本発明による第２カッター部が、無地部の切断予定部を切断する状態を示した平面図であり、図１２は、本発明による第２カッター部が、無地部のフォーミング予定部の外側部分と切断予定部を切断した状態を示した平面図であり、図１３は、本発明による第２カッター部が、フォーミング予定部の外側部分と切断予定部を切断した状態を示した斜視図であり、図１４は、本発明によるプレス部が、フォーミング予定部を半径方向外側に折曲して横たえることによって、フォーミング部を形成した状態を示した斜視図である。
【0148】
【0149】
電極セルボディ部１１１は、シート状の第１電極シート１１と第２電極シート１２との間に分離膜１３が積層された状態で、ゼリーロール型（ｊｅｌｌｙ ｒｏｌｌ ｔｙｐｅ）に巻き取られた円筒状部位である。前述したように、第１電極シート１１と第２電極シート１２の幅方向端部に活物質層がコーティングされていない無地部１５が形成され、これらは、それぞれ電極セルボディ部１１１の軸方向一側と他側にそれぞれ配置されて、軸方向に延びる。
【0150】
電極セルボディ部１１１は、長手方向に長く延びた前記積層体を巻取棒（不図示）まわりに巻き取り、巻取棒を電極セルボディ部１１１から引き抜くことで形成することができる。このとき、電極積層体１０に第１電極シート１１と、第２電極シート１２と、分離膜１３とが多く積層されるほど、電極組立体１１０の巻取時間及び製造時間を短縮することができる。前記電極セルボディ部１１１における前記巻取棒が引き抜かれた場には、中空のコア部１１２を構成する。
【0151】
電極セルボディ部１１１の軸方向一側には、第１電極シート１１の無地部１５が一定の高さで露出し、電極セルボディ部１１１の軸方向他側には、第２電極シート１２の無地部１５が一定の高さで露出する。
【0152】
第１カッター部２１０は、電極セルボディ部１１１の無地部１５を軸方向に切断して、切断予定部１１５ａとフォーミング予定部１１７ａを周方向に分離させる。切断予定部１１５ａとフォーミング予定部１１７ａとの間には第１切断ライン１１３が形成される。切断予定部１１５ａとフォーミング予定部１１７ａは、電極セルボディ部１１１の円周方向に沿って交互に配置される。前記第１切断ライン１１３は、無地部１５の軸方向端部から電極セルボディ部１１１の方に軸方向に延びる形態に形成される。このとき、切断予定部１１５ａとフォーミング予定部１１７ａは、電極セルボディ部１１１の軸方向に沿って立てられた状態をそのまま維持する。
【0153】
第２カッター部２２０は、無地部１５のフォーミング予定部１１７ａの外側部分１１７ｂ（図７及び図８参照）と、切断予定部１１５ａを軸方向下部を半径方向に切断して、前記フォーミング予定部１１７ａの外側部分１１７ｂと前記切断予定部１１５ａを電極セルボディ部１１１から除去する。前記第２カッター部２２０は、前記フォーミング予定部１１７ａの外側部分１１７ｂと切断予定部１１５ａに該当する領域にある、無地部１５の下部に、円周方向に延びる第２切断ライン１６ａ（図１３及び図１４参照）を形成する。前記第２切断ライン１６ａは、無地部１５まわり方向に沿って形成され、半径方向に隣合って配置される無地部部位の下部にそれぞれ設けられる。前記第２切断ライン１６ａの円周方向両端部が、前記フォーミング予定部１１７ａの外側部分１１７ｂと、前記切断予定部１１５ａの円周方向両側にある第１切断ライン１３と連結されると、上記一対の第１切断ライン１３と第２切断ライン１６ａによって取り囲まれた、前記フォーミング予定部１１７ａの外側部分１１７ｂと切断予定部１１５ａは、前記電極セルボディ部１１１から離れる。前記フォーミング予定部１１７ａの外側部分１１７ｂと切断予定部１１５ａが切り取られて残る短い無地部部位は、切断面部１１５を構成する。
【0154】
これによって、前記電極セルボディ部１１１の無地部１５に、切断面部１１５とフォーミング予定部１１７ａが設けられる。
【0155】
前記第１切断ライン１１３をカット加工する第１カッター部２１０は、薄い無地部１５を軸方向にカットする際に発生し得る座屈現象を防止するために、超音波カッターを用いることができる。
【0156】
前記第１カッター部２１０は、電極セルボディ部１１１の半径方向に対応する方向に配置される複数の第１ブレード２１１と、前記第１ブレード２１１が固定される第１振動発生部２１３とを含む。
【0157】
前記第１振動発生部２１３は、円形プレート（不図示）と、前記円形プレートを振動させるための振動源（不図示）とを含む。
【0158】
前記複数の第１ブレード２１１は、その基端部が第１振動発生部２１３の円形板の表面に固定され、電極セルボディ部１１１の軸方向に対応する方向に延びて、先端部に鋭い刃２１１ａが設けられていてもよい。
【0159】
複数の第１ブレード２１１は、第１振動発生部２１３の中心部を基準に、放射状に配置される。例えば、フォーミング予定部１１７ａを規定する一対の第１ブレード２１１は、第１振動発生部２１３の中心部を基準に、十（＋）字状に４ヶ所に形成することができる。これと違って、上記一対の第１ブレード２１１は、６０゜間隔ごとに、６ヶ所に放射状に配置されていてもよい。これと違って、一対の第２ブレード２２１は、１２０゜間隔ごとに、３ヶ所に放射状に配置されていてもよい。これら一対の第１ブレード２１１の間の角度（θ２）は、電極セルボディ部１１１の直径やバッテリパックの容量、そして、そこに溶接される集電プレート１３０，１４０の形状によって適宜選択することができる。
【0160】
実施形態では、好ましい構造として、フォーミング予定部１１７ａを規定する一対の第１ブレード２１１が互いに平行に配置された構造を例示している。しかし、一対の第１ブレード２１１が必ずしも平行に配置される必要はない。例えば、一対の第１ブレード２１１は、遠心の方に行くほど、徐々にその間が遠くなる形態であるか、求心の方に行くほど、徐々にその間が遠くなる形態であってもよい。また、前記第１ブレード２１１は、直線状であるものを例示しているが、前記第１ブレード２１１が必ずしも直線状である必要があるものではない。例えば、前記第１ブレード２１１は、緩い曲線状であってもよい。
【0161】
一対の第１ブレード２１１と、これと隣合う他の一対の第１ブレード２１１との間の円周方向距離は、求心方向に行くほど近くなり、遠心方向に行くほど遠くなってもよい。すなわち、これは、切断面部１１５の扇形状を規定することができる。
【0162】
後述する第２カッター部２２０による第２切断ライン１６ａの加工のため、上記一対の第１ブレード２１１と、これと隣合う他の一対の第１ブレード２１１との間の円周方向距離は、求心方向に行くほど、遠くならないようにするか、遠心方向に行くほど、近くならないようにするのが好ましい。
【0163】
第１振動発生部２１３は、超音波振動子を含むことができる。第１振動発生部２１３の中心部には、コア部１１２と連通するように第１連通孔部２１５が形成される。第１振動発生部２１３は、第１ブレード２１１が電極セルボディ部１１１の軸方向に移動されつつ、無地部１５を切断するときに超音波振動する。
【0164】
第１ブレード２１１は、前記無地部１５を軸方向に押す力が、第１切断ライン１１３を加工するために使用せず、前記無地部１５を押すと、無地部１５が座屈するか、第１切断ライン１１３近くの無地部１５部位が曲がるか折れるなどの変形が発生する余地がある。
【0165】
第１ブレード２１１が超音波振動すると、第１ブレード２１１が無地部１５をカットするとき、上記のような現象を防止して、カット加工が非常に円滑に行われる。これによって、無地部１５の切断速度を向上させて、無地部１５の第１切断ライン１１３を滑らかに形成することができる。これら第１振動発生部２１３は、第１ブレード２１１を振動させる限り、様々な振動方式を適用することができる。
【0166】
少なくとも１つ以上の第２カッター部２２０は、電極組立体１１０の無地部１５を切断して、切断面部１１５を形成することができる。例えば、４個の第２カッター部２２０は、一度に移動されつつ切断面部１１５を形成することができる。また、２個のカッター部２２０が移動されつつ、２個の切断面部１１５を形成した後、その他２個の切断面部１１５を形成することができる。また、１個のカッター部２２０が移動されつつ、切断面部１１５を１つずつ順次形成することができる。図８では、４個のカッター部２２０が無地部１５を切断する場合を例示しているが、これに限定されない。
【0167】
図８～図１１を参照すると、第２カッター部２２０は、無地部１５を半径方向に切断する第２ブレード２２１と、前記第２ブレード２２１の一側に連結されて、無地部１５を第２ブレード２２１と共に半径方向に切断する第３ブレード２２２と、前記第２ブレード２２１と第３ブレード２２２が固定される第２振動発生部２２３と、を含む。
【0168】
第２ブレード２２１は、先端部に行くほど、その幅が狭くなる形態であってもよい。具体的に、前記第２ブレード２２１は、三角板又は楔板状を備えることができる。前記第２ブレード２２１は、頂点部分が６０～１２０゜の角度（θ３）で形成することができる。第２ブレード２２１の頂点部分の角度（θ３）は、後述する切断面部１１５の中心角（θ１）に対応するように形成される。実施形態では、第２ブレード２２１が略９０゜の頂点角度（θ３）を有することを例示する。前記第２ブレード２２１は、両刃型であってもよい。すなわち、前記先端部に延びる２つの斜辺部分に該当する位置に刃２２１ａ，２２１ｂを備えることができる。
【0169】
第３ブレード２２２は、先端部に行くほど、その幅が狭くなる形態であってもよい。具体的に、前記第３ブレード２２２は、三角板又は楔板状を備えることができる。前記第３ブレード２２２は、頂点部分が６０～１２０゜の角度（θ４）で形成されていてもよい。実施形態では、第３ブレード２２２が略９０゜の頂点角度（θ４）を有することを例示する。前記第３ブレード２２２は、両刃型であってもよい。すなわち、前記先端部に延びる２つの斜辺部分に該当する位置に刃２２２ａ，２２２ｂを備えることができる。
【0170】
また、第３ブレード２２２の頂点部分の角度（θ４）は、第２ブレード２２１の中心角（θ３）によって変更される。例えば、第２ブレード２２１の中心角（θ３）が６０゜である場合、第３ブレード２２２の中心角（θ４）は、１２０゜に形成される。これと違って、第２ブレード２２１の中心角（θ３）が１２０゜である場合、第３ブレード２２２の中心角（θ４）は、６０゜に形成される。これによって、第２ブレード２２１の他側刃２２１ｂと第３ブレード２２２の一側刃２２２ａは、略９０゜の角度をなすようになる。さらに、第３ブレード２２２がフォーミング予定部１１７ａの外側部分１１７ｂを切断すると、フォーミング予定部１１７ａの最外郭は、電極セルボディ部１１１の接線と並んで形成される。
【0171】
前記第２ブレード２２１と第３ブレード２２２が半径方向に進行して、第２切断ライン１６ａを形成するとき、前記第２ブレード２２１の尖った先端部は、先に無地部１５の切断予定部１１５ａまわり方向の中央部をカットしてゆき、第３ブレード２２２は、フォーミング予定部１１７ａの外側部分１１７ｂの中央部をカットしてゆく。第２ブレード２２１が求心方向に進行するほど、両刃２２１ａ，２２１ｂは、第２切断ライン１６ａを円周方向両側に拡大してゆき、第３ブレード２２２が求心方向に進行するほど、両刃２２２ａ，２２２ｂは、第２切断ライン１６ａを円周方向両側に拡大してゆく。第２ブレード２２１と第３ブレード２２２が半径方向に無地部１５の側面に力を加えるとき、第２ブレード２２１と第３ブレード２２２の広い面積は、一度に無地部１５の側面に接することなく、尖った先端部に力が集中して、無地部１５に加わる。よって、無地部１５の側面に第２切断ライン１６ａを形成するにあたり、無地部１５は、側方に押されて変形しなくなる。一応、第２ブレード２２１と第３ブレード２２２の先端部が無地部１５を切断してゆった後は、第２カッター部２２０が求心方向に移動するにつれて、第２ブレード２２１と第３ブレード２２２の両刃２２２ａ，２２２ｂは、第２切断ライン１６ａを周方向に加圧して、切開してゆく。これら第２カッター部２２０の切開方式と切開方向は、無地部１５の変形を最小化する。
【0172】
第２振動発生部２２３は、超音波振動子を含むことができる。第２振動発生部２２３は、第２ブレード２２１と第３ブレード２２２が電極セルボディ部１１１の半径方向に移動されつつ、無地部１５を切断するときに超音波振動する。これによって、無地部１５の切断速度を向上させて、切断面部１１５を滑らかに形成することができる。これら第２振動発生部２２３は、第２ブレード２２１と第３ブレード２２２を振動させる限り、様々な振動方式を適用することができる。
【0173】
前記第２ブレード２２１の一側刃２２１ａは、第１切断ライン１１３の長さ（Ｌ２）よりも長く形成され、前記第２ブレード２２１の他側刃２２１ｂは、第１切断ライン１１３の長さ（Ｌ２）よりも短く形成される（Ｌ１１＞Ｌ２、Ｌ１２＞Ｌ２）。このとき、前記第３ブレード２２２は、第２ブレード２２１の他側刃２２１ｂの外側端部に連結される。第２ブレード２２１の他側刃２２１ｂの長さ（Ｌ１２）と、第３ブレード２２２の一側刃２２２ａの長さ（Ｌ２１）を合わせた長さ（Ｌ１２＋Ｌ２１）は、第２ブレード２２１の一側刃２２１ａの長さ（Ｌ１１）と同一であるか、ほぼ類似であってもよい。第２ブレード２２１の先端部は、第３ブレード２２２の先端部よりも一定の高さが突出する。これによって、第２ブレード２２１が切断予定部１１５ａに一定の高さ以上に入った後、第３ブレード２２２の先端部がフォーミング予定部１１７ａの外側部分１１７ｂに入りながら切断する。すなわち、第２ブレード２２１と第３ブレード２２２は、若干の時間差を置いて、無地部１５の切断を始めるが、無地部１５の切断完了時点は、同一である。
【0174】
第３ブレード２２２の一側刃２２２ａの長さ（Ｌ２１）は、フォーミング予定部１１７ａの幅（Ｗ１）と同じ長さであるか、若干長く形成される。これによって、４個の第２カッター部２２０が同時に無地部１５を切断する場合、第３ブレード２２２が隣合う第２カッター部２２０の第２ブレード２２１に引っかかるか衝突することを防止することができる。
【0175】
前記第３ブレード２２２の他側刃２２２ｂの長さ（Ｌ２２）は、第３ブレード２２２の一側刃２２２ａの長さ（Ｌ２１）以下に形成される。第３ブレード２２２の他側刃２２２ｂは、略半分未満がフォーミング予定部１１７ａの外側を切断するために使用される。よって、第３ブレード２２２の他側一部区間でのみ他側刃２２２ｂを形成することができる。
【0176】
図１１～図１４を参照すると、複数の切断面部１１５は、電極セルボディ部１１１のコア部１１２を中心に、円周方向に沿って無地部１５の一部であるフォーミング予定部１１７ａの外側部分１１７ｂと、切断予定部１１５ａを切り取ることによって形成される。このとき、複数の切断面部１１５は、コア部１１２を中心に、円周方向に沿って同一間隔で配置されていてもよい。また、複数の切断面部１１５は、同じ大きさ及び同じ形態に形成することができる。
【0177】
複数のフォーミング部１１７は、切断面部１１５の間に配置された無地部１５のフォーミング予定部１１７ａを軸方向に交差する方向、例えば、半径方向外側に加圧して、横たえることによって形成される。複数のフォーミング部１１７は、後述するプレス部２３０を用いて、無地部１５のフォーミング予定部１１７ａを加圧して、横たえることによって形成することができる。このとき、複数のフォーミング部１１７は、フォーミング予定部１１７ａを構成する複数の非切断片が連続して重なりつつ横たえられていてもよい。これによって、フォーミング部１１７は、電極セルボディ部１１１の軸方向に対して斜めに形成されるか、完全に横たえられて、扁平に形成することができる。
【0178】
上記した複数のフォーミング部１１７は、集電プレート１３０，１４０に溶接されて、電流パス（電流通路）を形成する部分である。さらに、複数の切断面部１１５も、集電プレート１３０，１４０と溶接することができる。但し、切断面部１１５は、集電プレート１３０，１４０と線接触した状態で、集電プレート１３０，１４０に溶接（例えば、レーザ溶接）されるため、切断面部１１５は、前記フォーミング部１１７に比べて、電流パスを増加させる効果があまり大きくはならない。一方、フォーミング部１１７は、フォーミング予定部１１７ａを半径方向に横たえることによって形成されるため、フォーミング部１１７は、分離膜１３の厚さだけ離隔した無地部１５の間隔を覆う。これらフォーミング部１１７は、集電プレート１３０，１４０に面接触した状態で溶接されるため、フォーミング部１１７の面積が広くなるほど、電極組立体１１０と集電プレート１３０，１４０の電流パスが相対的に増加し得る。これらフォーミング部１１７は、無地部１５の間の間隔を合わせた面積だけ電流パスを増加させるため、大容量のバッテリセル１００に適用されても、バッテリセル１００の発熱量増加を抑制して、発火可能性を減少させることができる。
【0179】
前記切断面部１１５が集電プレート１３０、１４０と溶接せずに露出すると、前記電極組立体１１０に電解液を注入するとき、電解液の含浸性が増加し得る。非切断片を折曲することによって、前記フォーミング部１１７部位では、電解液の含浸性が弱くなり得るが、前記切断面部１１５が前記フォーミング部１１７と隣合って、これを補完するため、電解液の含浸に特に問題ない。
【0180】
本発明によれば、無地部１５における切断予定部１１５ａとフォーミング予定部１１７ａは、軸方向に第１切断ライン１１３を形成する第１カッター部２１０によって互いに周方向に分離された後、フォーミング予定部１１７ａの外側部分１１７ｂと切断予定部１１５ａの下端部を第２カッター部２２０に切断して切断面部１１５を形成し、フォーミング予定部１１７ａを半径方向外側に加圧して横たえることによって、フォーミング部１１７を形成する。これによって、フォーミング予定部１１７ａを加圧して、フォーミング部１１７を形成するとき、フォーミング部１１７と切断面部１１５の境界部（第１切断ライン１１３の下側）が破れるか、不規則に歪みつつ変形することを防止することができる。
【0181】
また、フォーミング部１１７と切断面部１１５の境界部（第１切断ライン１１３の下側）が破れるか変形することを防止することができるため、破れたか変形した部位で逆極性の電極シート１１，１２と接触することを防止することができる。また、無地部１５と有地部１４の境界部１６が破れるか変形することを防止することで、有地部１４にコーティングされた活物質が、有地部１４から脱離するか接合力が弱化することを防止することができる。これによって、バッテリセル１００の性能と容量が減少することを抑制することができる。
【0182】
また、分離膜１３の縁が、境界部（第１切断ライン１１３の下側）の破れたか変形した部分によって浮き上がるか損傷することを防止することができる。これによって、第１電極シート１１と第２電極シート１２の短縮を防止することができる。さらに、バッテリセル１００の発熱量を減少させるか、爆発可能性を顕著に減少させることができる。
【0183】
また、フォーミング予定部１１７ａの幅方向両側に、切断面部１１５が除去された状態で、フォーミング予定部１１７ａを加圧して、フォーミング部１１７を形成するため、フォーミング予定部１１７ａの非切断片は、スプリングバック（ｓｐｒｉｎｇ ｂａｃｋ）現象により、斜めに立てられながら開くことを防止することができる。また、プレス部２３０を用いて、フォーミング予定部１１７ａを強い圧力で加圧すると、フォーミング部１１７（フォーミング予定部１１７ａの非切断片）は、切断面部１１５に最大限に扁平に密着した状態で重畳し得る。これによって、フォーミング部１１７と切断面部１１５が集電プレート１３０，１４０に面接触した状態で溶接されることによって、溶接断面積は、顕著に増加し得る。また、溶接断面積が増加するにつれて、電流パスの断面積が増加して、バッテリセル１００の抵抗を顕著に減少させることができる長所がある。抵抗は、電流が流れる通路の断面積に反比例するからである。
【0184】
切断面部１１５は、電極セルボディ部１１１のコア部１１２を中心に、円周方向に沿って扇形状に形成される。切断面部１１５の頂点部は、コア部１１２に向かう。切断面部１１５が扇形状に形成されるため、各フォーミング部１１７は、コア部１１２を中心に、複数の切断面部１１５の間に放射状に配置されていてもよい。また、フォーミング部１１７は、扇形状の切断面部１１５の中心角に沿って、外郭側の幅がコア部１１２側の幅と同一であるか広くなっていてもよい。
【0185】
切断面部１１５は、６０゜～１２０゜の中心角（θ１）を有することができる。中心角（θ１）は、扇形の頂点で両側辺が開く角度である。切断面部１１５の中心角（θ１）が９０゜である場合、切断面部１１５は、無地部１５の円周方向に４個を十字状に形成することができる。切断面部１１５の中心角（θ１）が６０゜である場合、切断面部１１５は、無地部１５の円周方向に６個形成することができる。切断面部１１５の中心角（θ１）が１２０゜である場合、切断面部１１５は、無地部１５の円周方向に３個形成することができる。本発明において、前記切断面部１１５の中心角（θ１）は、上記範囲に限定されるものではない。例えば、前記中心角は、４５゜であるか、３０゜であってもよく、１８０゜であってもよい。
【0186】
切断面部１１５は、無地部１５と有地部１４の境界部１６から軸方向外側に一定距離（Ｈ）離隔した部分１６ａを切断することによって形成することができる。これによって、第２カッター部２２０は、有地部１４から離隔した位置で無地部１５を切断するため、有地部１４にコーティングされた活物質が脱離することを防止することができる。また、無地部１５が若干変形しつつ切断されても、有地部１４が損傷するか変形することを防止することができる。
【0187】
上記した切断面部１１５の中心角（θ１）は、電極セルボディ部１１１の直径、バッテリセル１００の容量などを考慮して、適宜選択することができる。例えば、電極セルボディ部１１１の直径が大きくなるほど、切断面部１１５の中心角を６０゜に近く形成することができる。これは、電極セルボディ部１１１の直径が大きくなるほど、電流パスの断面積拡大が発熱や発火防止に有利であることから、フォーミング部１１７の面積を増加させるために、切断面部１１５の中心角（θ１）を減少させるものである。また、電極セルボディ部１１１の容量が増加するほど、切断面部１１５の中心角（θ１）を６０゜に近く形成することができる。
【0188】
フォーミング部１１７は、電極セルボディ部１１１のコア部１１２を中心に、放射状に形成することができる。４個のフォーミング部１１７が十字状に形成される場合、切断面部１１５の中心角（θ１）は、９０゜をなす。６個のフォーミング部１１７がコア部１１２を中心に、放射状に形成される場合、切断面部１１５の中心角（θ１）は、６０゜をなす。３個のフォーミング部１１７がコア部１１２を中心に、放射状に形成される場合、切断面部１１５の中心角（θ１）は、１２０゜をなす。フォーミング部１１７がコア部１１２を中心に、放射状に形成されるため、電流パスは、電極セルボディ部１１１の円周方向に均一に分散することができる。
【0189】
フォーミング部１１７は、無地部１５のフォーミング予定部１１７ａを電極セルボディ部１１１の半径方向外側に横たえられる形態に形成することができる。これによって、フォーミング部１１７が、電極セルボディ部１１１のコア部１１２を遮ることを防止することができる。前記コア部１１２は、電解液が投入される通路にもなったり、場合によっては、溶接棒が挿入される通路にもなり得る。この点、前記コア部１１２は、軸方向にオープンしているのが好ましい。
【0190】
フォーミング予定部１１７ａの外側端部は、電極セルボディ部１１１の外周面から電極セルボディ部１１１の中心部側に一定距離（Ｌ３：図１２及び図１３参照）離隔する。また、フォーミング部１１７は、電極セルボディ部１１１の外周面から中心部側に一定区間（Ｌ３）が除去された形態を有する。フォーミング予定部１１７ａの外側部分１１７ｂは、第３ブレード２２２によって一定区間（Ｌ３）除去された状態であるため、フォーミング部１１７が半径方向外側に折り畳まれても、電極セルボディ部１１１の外周面から外方に突出することを防止することができる。これによって、バッテリセル１００の製造時、電極組立体１１０を電池缶１２０の内部に円滑に投入することができる。また、フォーミング部１１７が電池缶１２０に引っかかることを防止することができる。
【0191】
フォーミング予定部１１７ａの電極セルボディ部１１１の軸方向高さ（Ｗ２）は、フォーミング予定部１１７ａの外側端部と、電極セルボディ部１１１の外周面との間の距離（Ｌ３）未満に形成される。これによって、フォーミング予定部１１７ａは、電極セルボディ部１１１の外周面側に横たえられて、フォーミング部１１７が形成されても、フォーミング部１１７の最外郭が、電極セルボディ部１１１の外周面の外方に突出することを防止することができる。
【0192】
フォーミング部１１７は、電極セルボディ部１１１の半径方向と並んで形成することができる。フォーミング部１１７は、電極セルボディ部１１１のコア部１１２を中心に、対称して形成することができる。これによって、フォーミング部１１７は、電極セルボディ部１１１の半径方向にほぼ同じ面積の電流パスを形成することができる。
【0193】
電極セルボディ部１１１の中心部には、コア部１１２を形成することができる。コア部１１２は、電極セルボディ部１１１の中心部を貫通する中空状に形成される。コア部１１２の断面は、円形であってもよい。コア部１１２が中空状に形成されるため、電極組立体１１０が電池缶１２０に投入された後、電解液注入機（不図示）は、コア部１１２を介して電解液を注入することができる。これによって、電解液注入時間を短縮することができるため、バッテリセル１００の製造時間を短縮することができる。また、電解液注入機がコア部１１２に挿入されるとき、コア部１１２近くの電極シート１１，１２や分離膜１３が引っかかって破れるか損傷することを防止することができる。
【0194】
電極セルボディ部１１１は、円筒状に形成することができる。これによって、円筒状電池缶１２０の内側面に、電極セルボディ部１１１の外側面が密着するように投入することができる。
【0195】
次に、本発明によるバッテリセルの製造方法について説明することとする。
【0196】
図１５は、本発明によるプレス部が、フォーミング予定部を半径方向外側に折曲して、フォーミング部を形成した状態を示した側面図である。
【0197】
図１５を参照すると、シート状の第１電極シート１１と、第２電極シート１２との間に分離膜１３が積層される（Ｓ１１）。このとき、第１電極シート１１、第２電極シート１２、及び分離膜１３が積層された構造物を電極積層体１０と言う。電極積層体１０における第１電極シート１１の無地部１５は、電極積層体１０の幅方向一側に突出し、第２電極シート１２の無地部１５は、電極積層体１０の幅方向他側に突出する。
【0198】
第１電極シート１１と、第２電極シート１２と、分離膜１３とがゼリーロール型に巻き取られる（Ｓ１２）。このとき、電極積層体１０を巻取棒に巻き取って電極組立体１１０を形成し、巻取棒を電極組立体１１０から分離する。電極組立体１１０の中心部には、巻取棒が引き抜かれた部分に中空状のコア部１１２が形成される。コア部１１２は、電極組立体１１０の軸方向を貫通するように形成される。前記電極積層体１０に第１電極シート１１、第２電極シート１２、及び分離膜１３が多く積層されるほど、電極組立体１１０の巻取時間及び製造時間を短縮することができる。
【0199】
第１カッター部２１０は、バッテリセル１００の軸方向に移動しつつ、第１電極シート１１と第２電極シート１２の無地部１５を放射状に切断する（Ｓ１３）。無地部１５の放射状に切断した部分には、第１切断ライン１１３が形成される。このとき、第１切断ライン１１３を基準に、切断予定部１１５ａとフォーミング予定部１１７ａを分離する。切断予定部１１５ａとフォーミング予定部１１７ａは、電極セルボディ部１１１の円周方向に沿って交互に配置される。このとき、切断予定部１１５ａとフォーミング予定部１１７ａは、電極セルボディ部１１１の軸方向に沿って立てられた状態をそのまま維持する。
【0200】
第２カッター部２２０は、電極セルボディ部１１１の半径方向に移動しつつ、周方向に巻き取られた無地部１５に周方向に第２切断ライン１６ａを形成する。前記第２切断ライン１６ａが、第１切断ライン１１３に連結されるようにして、前記第１切断ライン１１３と第２切断ライン１６ａによって取り囲まれた、前記フォーミング予定部１１７ａの外側部分１１７ｂと切断予定部１１５ａを切り取ることにより、前記電極組立体１１０の無地部１５に切断面部１１５を形成する（Ｓ１４）。
【0201】
フォーミング予定部１１７ａの電極セルボディ部１１１の半径方向長さ（Ｌ２－Ｌ３）は、前記第１切断ライン１１３の長さ（Ｌ２）よりも短く形成される。このとき、フォーミング予定部１１７ａは、電極セルボディ部１１１の外周面から中心部側に一定区間（Ｌ３）が除去された形態を有する。これによって、フォーミング予定部１１７ａが半径方向外側に折り畳まれても、電極セルボディ部１１１の外周面から外方に突出することを防止することができる。
【0202】
前記フォーミング予定部１１７ａの電極セルボディ部１１１の軸方向高さ（Ｗ２）は、前記フォーミング予定部１１７ａの外側端部と、前記電極セルボディ部１１１の外周面との間の距離（Ｌ３）未満に形成される。これによって、フォーミング予定部１１７ａが電極セルボディ部１１１の外周面側に横たえられて、フォーミング部１１７が形成されると、フォーミング部１１７の最外郭は、フォーミング予定部１１７ａの除去された部分に横たえられる。
【0203】
プレス部２３０が、無地部１５のフォーミング予定部１１７ａを電極セルボディ部１１１の半径方向外側に加圧して横たえることによって、フォーミング部１１７を形成する（Ｓ１５）。
【0204】
このとき、複数のフォーミング部１１７は、フォーミング予定部１１７ａを構成する複数の非切断片が連続して重なりつつ横たえられていてもよい。これによって、フォーミング部１１７は、電極セルボディ部１１１の軸方向に若干斜めに形成することができる。
【0205】
切断面部１１５は、集電プレート１３０，１４０と線接触した状態で、集電プレート１３０，１４０にレーザ溶接されるため、切断面部１１５は、電流パスをほぼ増加させることができない。一方、フォーミング部１１７は、フォーミング予定部１１７ａを半径方向外側に横たえて形成するため、フォーミング部１１７は、分離膜１３の厚さだけ離隔した無地部１５の間隔を覆う。これらフォーミング部１１７は、集電プレート１３０，１４０に面接触した状態で溶接されるため、フォーミング部１１７の面積が広くなるほど、電極組立体１１０と集電プレート１３０，１４０の電流パスは、相対的に増加し得る。これらフォーミング部１１７は、無地部１５の間隔を合わせた面積だけ電流パスを増加させるため、大容量のバッテリセル１００に適用されても、バッテリセル１００の発熱量増加を抑制して、発火可能性を減少させることができる。
【0206】
無地部１５における切断予定部１１５ａとフォーミング予定部１１７ａが互いに分離された後、切断予定部１１５ａとフォーミング予定部１１７ａの外側部分１１７ｂを切断して、切断面部１１５を形成し、フォーミング予定部１１７ａを加圧して横たえることによって、フォーミング部１１７を形成する。これによって、フォーミング予定部１１７ａを加圧して、フォーミング部１１７を形成するとき、フォーミング部１１７と切断面部１１５の境界部が、破れるか不規則に歪みつつ変形することを防止することができる。
【0207】
また、分離膜１３の縁が境界部で破れたか変形した部分によって、浮き上がるか損傷することを防止することができる。これによって、第１電極シート１１と第２電極シート１２の短縮を防止することができる。さらに、バッテリセル１００の発熱量を減少させるか、爆発可能性を顕著に減少させることができる。
【0208】
切断面部１１５は、電極セルボディ部１１１のコア部１１２を中心に、円周方向に沿って扇形状に形成することができる。切断面部１１５の頂点部は、コア部１１２に向かう。切断面部１１５が扇形状に形成されるため、各フォーミング部１１７は、コア部１１２を中心に、複数の切断面部１１５の間に放射状に配置されていてもよい。
【0209】
切断面部１１５は、６０゜～１２０゜の中心角（θ１）を有することができる。例えば、切断面部１１５の中心角（θ１）が９０゜である場合、切断面部１１５は、無地部１５の円周方向に４個が十字状に形成することができる。切断面部１１５の中心角（θ１）が６０゜である場合、切断面は、無地部１５の円周方向に６個形成することができる。切断面部１１５の中心角（θ１）が１２０゜である場合、切断面は、無地部１５の円周方向に３個形成することができる。
【0210】
切断面部１１５は、無地部１５と有地部１４の境界部１６から軸方向外側に一定距離離隔した部分（第２切断ライン１６ａ）を切断することによって形成することができる。これによって、第２カッター部２２０は、有地部１４から離隔した位置１６ａで無地部１５を切断するため、有地部１４にコーティングされた活物質が脱離することを防止することができる。また、無地部１５が若干変形しつつ切断されても、有地部１４が損傷するか変形することを防止することができる。
【0211】
フォーミング部１１７は、電極セルボディ部１１１のコア部１１２を中心に、放射状に形成することができる。４個のフォーミング部１１７が十字状に形成される場合、切断面部１１５の中心角（θ１）は、９０゜をなす。６個のフォーミング部１１７がコア部１１２を中心に、放射状に形成される場合、切断面部１１５の中心角（θ１）は、６０゜をなす。３個のフォーミング部１１７がコア部１１２を中心に、放射状に形成される場合、切断面部１１５の中心角（θ１）は、１２０゜をなす。フォーミング部１１７がコア部１１２を中心に、放射状に形成されるため、電流パスは、電極セルボディ部１１１の円周方向に均一に分散することができる。
【0212】
フォーミング部１１７は、無地部１５のフォーミング予定部１１７ａが、電極セルボディ部１１１の半径方向外側に横たえられる形態に形成することができる。これによって、フォーミング部１１７が、電極セルボディ部１１１の外周面から外方に突出することを防止するため、バッテリセル１００の製造時、電極組立体１１０を電池缶１２０の内部に円滑に投入することができる。また、フォーミング部１１７が電池缶１２０に引っかかることを防止することができる。
【0213】
フォーミング部１１７は、電極セルボディ部１１１の半径方向に沿って形成することができる。フォーミング部１１７は、電極セルボディ部１１１のコア部１１２を中心に、対称に形成することができる。
【0214】
第１カッター部２１０は、第１振動発生部２１３によって振動しつつ無地部１５を切断する。第１振動発生部２１３は、超音波振動子を含むことができる。第１カッター部２１０が振動しつつ無地部１５を切断するため、無地部１５の切断性能及び切断速度が向上し得る。
【0215】
第２カッター部２２０は、第２振動発生部２２３によって振動しつつ、無地部１５を切断する。第２振動発生部２２３は、超音波振動子を含むことができる。第２カッター部２２０が振動しつつ無地部１５を切断するため、無地部１５の切断性能及び切断速度が向上し得る。
【0216】
上述した切断面部の加工は、第１カッター部による加工を先に行った後、第２カッター部による加工を行うことが好ましい。
【0217】
上記のような電極組立体を用いて製造されるバッテリセルについて説明することとする。
【0218】
図１７は、本発明による電極組立体を示した断面図である。
【0219】
図１７を参照すると、本発明によるバッテリセル１００は、電極組立体１１０、電池缶１２０、密封キャップ部１５０、及び第１集電プレート１３０を含む。
【0220】
電極組立体１１０は、上述と実質的に同様であるため、その説明を省略することとする。
【0221】
電池缶１２０の内部には電極組立体１１０が収容される。電池缶１２０は、第１電極シート１１及び第２電極シート１２のいずれかと電気的に連結されて、第１極性を帯びる。電池缶１２０は、電流が流れるように導電性材質から形成することができる。例えば、電池缶１２０は、ステンレス材質、アルミニウム材質などを含む材質から製造することができる。電池缶１２０は、一側に開放端が形成される円筒状に形成することができる。
【0222】
密封キャップ部１５０は、電池缶１２０の開放端を密封する。密封キャップ部１５０は、電池缶１２０と絶縁するように設置される。密封キャップ部１５０は、外部の異物や湿気が電池缶１２０の内部に浸透することを防止する。
【0223】
第１集電プレート１３０は、第１電極シート１１及び第２電極シート１２のうち、他の１つと電気的に連結される第２極性を帯びる。第１集電プレート１３０は、電極組立体１１０と密封キャップ部１５０との間に配置されていてもよい。第１集電プレート１３０は、密封キャップ部１５０に電気的に連結される。第１集電プレート１３０は、第１電極シート１１及び第２電極シート１２のうち、他の１つの無地部１５と溶接することができる。このとき、無地部１５のフォーミング部１１７は、第１集電プレート１３０に面接触した状態で溶接し、無地部１５の切断面部１１５は、第１集電プレート１３０に線接触した状態で溶接することができる。これによって、無地部１５と第１集電プレート１３０の溶接断面積が増加するため、電流パスの断面積が増加して、バッテリセル１００の電気抵抗を顕著に減少させることができる。また、バッテリセル１００の発熱量を減少させて、バッテリセル１００の発火可能性を低くすることができる。
【0224】
第１電極シート１１は、負極シートであり、第２電極シート１２は、正極シートであってもよい。また、第１電極シート１１は、正極シートであり、第２電極シート１２は、負極シートであってもよい。
【0225】
上記した電池缶１２０の内部には、電極組立体１１０のコア部１１２を介して電解液を注入する。
【0226】
電解液は、Ａ＋Ｂ－のような構造を有する塩であってもよい。ここで、Ａ＋は、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋のようなアルカリ金属カチオンや、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－からなる群から選択されたいずれか１つ以上のアニオンを含む。
【0227】
電解液は、また、有機溶媒に溶解して用いることができる。有機溶媒では、プロピレンカーボネイト（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ，ＰＣ）、エチレンカーボネイト（ｅｔｈｙｌｅｎｅｃａｒｂｏｎａｔｅ，ＥＣ）、ジエチルカーボネイト（ｄｉｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ，ＤＥＣ）、ジメチルカーボネイト（ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ，ＤＭＣ）、ジプロピルカーボネイト（ｄｉｐｒｏｐｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ，ＤＰＣ）、ジメチルスルホキシド（ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｓｕｌｆｏｘｉｄｅ）、アセトニトリル（ａｃｅｔｏｎｉｔｒｉｌｅ）、ジメトキシエタン（ｄｉｍｅｔｈｏｘｙｅｔｈａｎｅ）、ジエトキシエタン（ｄｉｅｔｈｏｘｙｅｔｈａｎｅ）、テトラヒドロフラン（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ）、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（Ｎ－ｍｅｔｈｙｌ－２－ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ，ＮＭＰ）、エチルメチルカーボネイト（ｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ，ＥＭＣ）、ガンマブチロラクトン（γ－ｂｕｔｙｒｏｌａｃｔｏｎｅ）、又はこれらの混合物を用いることができる。
【0228】
密封キャップ部１５０は、第１集電プレート１３０をカバーし、縁がサポータ部１２２の内周面と第１集電プレート１３０との間に介在したインシュレータ１５７をさらに含むことができる。インシュレータ１５７は、密封キャップ部１５０と電池缶１２０を電気的に絶縁させる。
【0229】
インシュレータ１５７は、絶縁性を有する高分子樹脂からなっていてもよい。例えば、インシュレータ１５７は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、又はポリブチレンテレフタラートからなっていてもよい。
【0230】
密封キャップ部１５０は、電池缶１２０の開放端を遮断するように設置されるキャッププレート１５１を含む。キャッププレート１５１は、全体的に円板状に形成することができる。キャッププレート１５１の中心部には、外部端子１５２が外側（図１７の上側）に突出して形成される。
【0231】
密封キャップ部１５０は、キャッププレート１５１の下側に配置されるベントプレート１５３を含む。ベントプレート１５３（ｖｅｎｔ ｐｌａｔｅ）は、電池缶１２０の内部圧力が既に設定された圧力以上になると、破損する。これらベントプレート１５３は、バッテリセル１００の爆発を防止する。
【0232】
ベントプレート１５３と第１集電プレート１３０は、リード部１５５によって電気的に連結される。また、ベントプレート１５３は、キャッププレート１５１と接触して、電流パスの一部を形成する。
【0233】
電池缶１２０の開放端の下側には、電池缶１２０の内側に陥没するサポータ部１２２が形成される。サポータ部１２２の上側には、ベントプレート１５３とキャッププレート１５１が積層される。
【0234】
サポータ部１２２の内側面とベントプレート１５３とキャッププレート１５１の周部には、インシュレータ１５７が介在される。インシュレータ１５７は、第１集電プレート１３０をカバーし、端がサポータ部１２２の内周面と第１集電プレート１３０との間に介在する。これらインシュレータ１５７は、密封キャップ部１５０の一部を構成する。
【0235】
電池缶１２０の開放端には、キャッププレート１５１とインシュレータ１５７を加圧するように、クランピング部１２３が形成される。クランピング部１２３を電池缶１２０の開放端を内側に折曲して、キャッププレート１５１まわりと、電池缶１２０の開放端との間を密封する。サポータ部１２２は、クランピング部１２３が第１集電プレート１３０とベントプレート１５３まわりを圧着しつつ固定させるため、第１集電プレート１３０とベントプレート１５３の移動が制限されて、バッテリセル１００の組立安定性が向上し得る。また、外部の衝撃によって電池缶１２０の機密が漏洩することを防止することができる。
【0236】
第１電極シート１１及び第２電極シート１２のいずれか電池缶１２０は、第２集電プレート１４０を媒介に電気的に連結することができる。このとき、第２集電プレート１４０は、第１電極シート１１及び第２電極シート１２のいずれかに形成された無地部１５と溶接することができる。無地部１５の切断面部１１５及びフォーミング部１１７と、第２集電プレート１４０とをレーザによって溶接することができる。これによって、無地部１５と第２集電プレート１４０の溶接断面積が増加するため、電流パスの断面積が増加して、バッテリセル１００の電気抵抗を顕著に減少させることができる。また、バッテリセル１００の発熱量を減少させて、バッテリセル１００の発火可能性を低くすることができる。
【0237】
また、第１電極シート１１及び第２電極シート１２のいずれかに形成された無地部１５は、電池缶１２０の内側面に直接溶接できることは勿論である。
【0238】
図１８は、本発明による電極組立体がパックハウジングに収容された状態を示した斜視図である。
【0239】
図１８を参照すると、本発明の実施形態によるバッテリパックは、円筒状バッテリセル１００が電気的に連結された集合体、及びこれを収容するパックハウジング１０１を含む。円筒状バッテリセル１００は、上述した実施形態によるバッテリセル１００のいずれかであってもよい。図面では、図示の便宜上、円筒状バッテリセル１００の電気的連結のためバスバー（不図示）、冷却ユニット（不図示）、外部端子（不図示）などの部品の図示は、省略している。
【0240】
バッテリパックは、車両３００に搭載することができる。車両３００は、一例であって、電気自動車、ハイブリッド自動車、又はプラグインハイブリッド自動車であってもよい。自動車は、４輪自動車又は２輪自動車を含む。
【0241】
図１９は、本発明によるバッテリパックを含む車両を説明するための図面である。
【0242】
図１９を参照すると、本発明の一実施形態による車両３００は、本発明の一実施形態によるバッテリセル１００を含む。自動車は、本発明の一実施形態によるバッテリセル１００から電力が供給されて運行される。
【0243】
以上のように、本発明について例示の図面を参照して説明したが、本発明は、本明細書で開示の実施形態と図面によって限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内における通常の技術者にとって様々な変形を行えることは自明である。なお、本発明の実施形態を前述しながら、本発明の構成による作用効果を明示的に記載して説明しなかったとしても、当該構成によって予測可能な効果も認めるべきであることは当然である。
【符号の説明】
【0244】
１０ 電極積層体
１１ 第１電極シート
１２ 第２電極シート
１３ 分離膜
１４ 有地部
１５ 無地部
１６ 境界部
１６ａ 第２切断ライン
１００ バッテリセル
１０１ パックハウジング
１１０ 電極組立体
１１１ 電極セルボディ部
１１２ コア部
１１３ 第１切断ライン
１１５ 切断面部
１１５ａ 切断予定部
１１７ フォーミング部
１１７ａ フォーミング予定部
１１７ｂ フォーミング予定部の外側部分
１２０ 電池缶
１２１ 電池缶ボディ部
１２２ サポータ部
１２３ クランピング部
１３０ 第１集電プレート
１３２ 中心孔部
１４０ 第２集電プレート
１５０ 密封キャップ部
１５１ キャッププレート
１５２ 外部端子
１５３ ベントプレート
１５５ リード部
１５７ インシュレータ
２１０ 第１カッター部
２１１ 第１ブレード
２１１ａ 第１ブレードの刃
２１３ 第１振動発生部
２１５ 第１連通孔部
２２０ 第２カッター部
２２１ 第２ブレード
２２１ａ 第２ブレードの一側刃
２２１ｂ 第２ブレードの他側刃
２２２ 第３ブレード
２２２ａ 第３ブレードの一側刃
２２２ｂ 第３ブレードの他側刃
２２３ 第２振動発生部
２３０ プレス部
３００ 車両
１１ 第１電極シート
１２ 第２電極シート
１３ 分離膜
１４ 有地部
１５ 無地部
１６ 境界部
１６ａ 第２切断ライン
１００ バッテリセル
１０１ パックハウジング
１１０ 電極組立体
１１１ 電極セルボディ部
１１２ コア部
１１３ 第１切断ライン
１１５ 切断面部
１１５ａ 切断予定部
１１７ フォーミング部
１１７ａ フォーミング予定部
１１７ｂ フォーミング予定部の外側部分
１２０ 電池缶
１２１ 電池缶ボディ部
１２２ サポータ部
１２３ クランピング部
１３０ 第１集電プレート
１３２ 中心孔部
１４０ 第２集電プレート
１５０ 密封キャップ部
１５１ キャッププレート
１５２ 外部端子
１５３ ベントプレート
１５５ リード部
１５７ インシュレータ
２１０ 第１カッター部
２１１ 第１ブレード
２１１ａ 第１ブレードの刃
２１３ 第１振動発生部
２１５ 第１連通孔部
２２０ 第２カッター部
２２１ 第２ブレード
２２１ａ 第２ブレードの一側刃
２２１ｂ 第２ブレードの他側刃
２２２ 第３ブレード
２２２ａ 第３ブレードの一側刃
２２２ｂ 第３ブレードの他側刃
２２３ 第２振動発生部
２３０ プレス部
３００ 車両
【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13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【国際調査報告】