2024-543433 電極組立体、バッテリー、それを含むバッテリーパック及び自動車

(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】電極組立体、バッテリー、それを含むバッテリーパック及び自動車

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/04 20060101AFI20241114BHJP

   H01M 50/559 20210101ALI20241114BHJP

   H01M 50/186 20210101ALI20241114BHJP

【ＦＩ】

H01M10/04 W

H01M50/559

H01M50/186

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024527658

(86)(22)【出願日】2022-07-19

(85)【翻訳文提出日】2024-05-10

(86)【国際出願番号】 KR2022010557

(87)【国際公開番号】W WO2023090573

(87)【国際公開日】2023-05-25

(31)【優先権主張番号】10-2021-0160823

(32)【優先日】2021-11-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2022-0005393

(32)【優先日】2022-01-13

(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】ジョン－シク・パク

(72)【発明者】

【氏名】ジェ－ウォン・イム

(72)【発明者】

【氏名】ユ－ソン・チェ

(72)【発明者】

【氏名】ハク－キョン・キム

(72)【発明者】

【氏名】ジェ－ジュン・イ

(72)【発明者】

【氏名】ドゥク－ヒョン・リュ

(72)【発明者】

【氏名】クァン－ヒ・イ

(72)【発明者】

【氏名】ビョン－グ・イ

(72)【発明者】

【氏名】ジェ－ウン・イ

【テーマコード（参考）】

5H011

5H028

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H011AA09

5H011EE04

5H011FF04

5H011GG02

5H028AA05

5H028BB04

5H028BB07

5H028CC05

5H028CC07

5H028CC08

5H028CC10

5H028CC12

5H028HH06

5H043AA19

5H043BA15

5H043BA16

5H043BA19

5H043BA20

5H043CA03

5H043CA12

5H043DA01

5H043DA09

5H043JA00D

5H043LA21D

(57)【要約】

本発明は、電極組立体、バッテリー、それを含むバッテリーパック及び自動車を開示する。電極組立体の一側端面は、複数の分切片グループが半径方向に沿って整列された複数の分切片整列部、及び円周方向で隣り合う分切片整列部の間において活物質部の端部が分離膜の巻回ターンの間から露出している電解質含浸部を含み、分切片整列部に含まれた分切片は折曲表面領域を形成し、前記分離膜の端部は、分切片間の切断溝に対応する位置に沿って巻取軸方向に延在した基準線から前記折曲表面領域を形成する分切片の最小高さの３０％以下で離隔している。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に介在された分離膜とが巻取軸を中心に巻き取られることでコア及び外周面が画定された電極組立体であって、
前記第１電極は、巻取方向に沿って活物質層がコーティングされている第１活物質部、及び活物質層がコーティングされていない第１無地部を含み、
前記第１無地部は、巻取方向に沿って設けられた複数の切断溝によって独立的に折り曲げ可能な複数の分切片に分割されている分切片区間を含み、
前記分切片区間は、前記巻取方向に沿ってグループ間離隔間隔を介して配置された複数の分切片グループを含み、
前記電極組立体の一側端面は、複数の前記分切片グループが半径方向に沿って整列された複数の分切片整列部、及び円周方向で隣り合う分切片整列部の間において前記第１活物質部の端部が分離膜の巻回ターンの間から露出している電解質含浸部を含み、
前記分切片整列部に含まれた分切片は、前記コアに向かって折り曲げられて折曲表面領域を形成し、
前記分離膜の端部は、複数の前記切断溝に対応する位置に沿って巻取軸方向に延在した基準線から予め設定された距離以内で離隔しており、
前記予め設定された距離は、前記折曲表面領域を形成する分切片の最小高さの３０％である、電極組立体。

【請求項2】

前記折曲表面領域は扇形状である、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項3】

前記折曲表面領域に配置された各分切片グループの巻取方向の幅が、コア側から外周側に向かって段階的に又は徐々に増加する、請求項２に記載の電極組立体。

【請求項4】

前記折曲表面領域に配置された各分切片グループに含まれた分切片の個数が、コア側から外周側に向かって徐々に又は段階的に増加する、請求項２に記載の電極組立体。

【請求項5】

同一分切片グループに含まれた分切片は、巻取方向の幅、巻取軸方向の高さ、下部内角、及び巻取方向の離隔ピッチから選択された一つ以上が同じである、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項6】

第１巻回ターンに位置した分切片グループに含まれた分切片は、第１巻回ターンよりも外側に位置した第２巻回ターンに位置した分切片グループに含まれた分切片よりも、巻取方向の幅、巻取軸方向の高さ、下部内角、及び巻取方向の離隔ピッチから選択された一つ以上が小さい、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項7】

異なる巻回ターンに位置した分切片グループに含まれた分切片の巻取方向の幅、巻取軸方向の高さ、下部内角、及び巻取方向の離隔ピッチから選択された一つ以上が、巻回ターンの半径が増加するにつれて徐々に又は段階的に増加する、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項8】

前記折曲表面領域が四角形、台形又は平行四辺形の形状を有する、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項9】

前記折曲表面領域及び前記電解質含浸部は、前記コアを基準にして放射状に延びている、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項10】

前記コアの中心と前記折曲表面領域に近似的に対応する図形の幾何中心とを連結した線を角度測定線と定義するとき、円周方向において隣り合う折曲表面領域の角度測定線間の角度が略等しい、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項11】

前記角度が、実質的に３０°、４０°、４５°、６０°、７２°、９０°、１２０°又は１８０°である、請求項１０に記載の電極組立体。

【請求項12】

前記分切片整列部に含まれた分切片グループの少なくとも一部は、巻回ターンの半径が増加するにつれて前記巻取軸を基準に時計回り又は反時計回りに回転した状態である、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項13】

前記巻取軸を基準に時計回り又は反時計回りに回転した状態である分切片グループの回転量が、前記巻回ターンの半径が増加するにつれて増加する、請求項１２に記載の電極組立体。

【請求項14】

前記巻取方向に沿って前記第１無地部と前記活物質層との境界領域を覆う絶縁層をさらに含み、
前記絶縁層と前記切断溝との間にギャップが設けられている、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項15】

前記ギャップが前記巻取方向に沿って変化する、請求項１４に記載の電極組立体。

【請求項16】

前記第１電極の所定領域において、前記ギャップが他の領域よりも増加又は減少している、請求項１５に記載の電極組立体。

【請求項17】

前記第１電極の所定領域において、前記ギャップが前記巻取方向と平行な一方向に沿って徐々に又は段階的に増加している、請求項１５に記載の電極組立体。

【請求項18】

前記ギャップが０．２ｍｍ～４ｍｍである、請求項１４に記載の電極組立体。

【請求項19】

前記絶縁層が前記巻取軸方向に沿って前記分離膜の外側に露出している、請求項１４に記載の電極組立体。

【請求項20】

前記絶縁層は、前記活物質層よりも薄くて前記分離膜と離隔して配置される、請求項１５に記載の電極組立体。

【請求項21】

前記分切片整列部は、前記電極組立体のコア側から外周側に分切片の高さが第１高さｈ_１～第Ｎ－１高さｈ_Ｎ－１（Ｎは３以上の自然数）まで段階的に増加する高さ可変区間、及び第Ｎ高さｈ_Ｎ（ｈ_Ｎ－１より大きい）で均一に維持される高さ均一区間を含む、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項22】

高さｈ_ｋ（ｋは１～Ｎの自然数）を有する分切片が含まれた巻回ターンの開始半径をｒ_ｋと定義するとき、前記電極組立体のコアは、前記ｒ_ｋに位置した分切片の折曲部によって直径の９０％以上が閉塞されない、請求項２１に記載の電極組立体。

【請求項23】

高さｈ_ｋ（ｋは１～Ｎの自然数）を有する分切片が含まれた巻回ターンの開始半径をｒ_ｋ、コアの半径をｒ_ｃとするとき、分切片の高さｈ_ｋが下記の数式
２ｍｍ≦ｈ_ｋ≦ｒ_ｋ－α×ｒ_ｃ（αは０．９０～１）
を満たす、請求項２１に記載の電極組立体。

【請求項24】

前記分切片整列部は、前記巻取軸方向に沿った断面を基準にして、半径方向に沿って順に、分切片が存在しない分切片省略区間、分切片の高さが変わる高さ可変区間、及び分切片の高さが均一な高さ均一区間を含み、複数の前記分切片は、前記高さ可変区間及び前記高さ均一区間に配置されている、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項25】

前記電極組立体のコアの中心を基準にして、前記折曲表面領域の任意の半径位置で前記巻取軸方向と平行な仮想の線と交わる分切片の個数を該当半径位置における分切片の積層数と定義するとき、前記折曲表面領域は、コア側から外周側に向かって分切片の積層数が均一な積層数均一区間、及び前記積層数均一区間の外側に位置し、前記分切片の積層数が前記外周側に向かって減少する積層数減少区間を含む、請求項２４に記載の電極組立体。

【請求項26】

前記積層数均一区間における前記分切片の積層数が１０～３５である、請求項２５に記載の電極組立体。

【請求項27】

前記第１電極は正極であり、前記積層数均一区間における前記分切片の積層厚さは１００μｍ～８７５μｍである、請求項２５に記載の電極組立体。

【請求項28】

前記第１電極は負極であり、前記積層数均一区間における前記分切片の積層厚さは５０μｍ～７００μｍである、請求項２５に記載の電極組立体。

【請求項29】

前記第２電極は、巻取方向に沿って活物質層がコーティングされている第２活物質部、及び活物質層がコーティングされていない第２無地部を含み、
前記第２無地部は、巻取方向に沿って設けられた複数の切断溝によって独立的に折り曲げ可能な複数の分切片に分割されている分切片区間を含み、
前記第２無地部の前記分切片区間は、前記巻取方向に沿ってグループ間離隔間隔を介して配置された複数の分切片グループを含み、
前記電極組立体の他側端面は、前記第２無地部の複数の前記分切片グループが半径方向に沿って整列された複数の分切片整列部、及び円周方向で隣り合う前記第２無地部の分切片整列部の間において前記第２活物質部の端部が分離膜の巻回ターンの間から露出している電解質含浸部を含み、
前記第２無地部の前記分切片整列部に含まれた分切片は、前記コアに向かって折り曲げられて折曲表面領域を形成し、
前記分離膜の端部は、前記第２無地部の複数の前記切断溝に対応する位置に沿って巻取軸方向に延在した基準線から予め設定された距離以内で離隔しており、
前記予め設定された距離は、前記折曲表面領域を形成する前記第２無地部の分切片の最小高さの３０％である、請求項１に記載の電極組立体。

【請求項30】

第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に介在された分離膜とが巻取軸を中心に巻き取られることでコア及び外周面が画定された電極組立体であって、前記第１電極は、巻取方向に沿って活物質層がコーティングされている第１活物質部、及び活物質層がコーティングされていない第１無地部を含み、前記第１無地部は、巻取方向に沿って設けられた複数の切断溝によって独立的に折り曲げ可能な複数の分切片に分割されている分切片区間を含み、前記分切片区間は、前記巻取方向に沿ってグループ間離隔間隔を介して配置された複数の分切片グループを含み、前記電極組立体の一側端面は、複数の前記分切片グループが半径方向に沿って整列された複数の分切片整列部、及び円周方向で隣り合う分切片整列部の間において前記第１活物質部の端部が分離膜の巻回ターンの間から露出している電解質含浸部を含み、前記分切片整列部に含まれた分切片は、前記コアに向かって折り曲げられて折曲表面領域を形成し、前記分離膜の端部は、複数の前記切断溝に対応する位置に沿って巻取軸方向に延在した基準線から予め設定された距離以内で離隔しており、前記予め設定された距離は、前記折曲表面領域を形成する分切片の最小高さの３０％である、電極組立体と、
前記電極組立体を収納し、前記第１電極及び前記第２電極の一方と電気的に接続されて第１極性を有する電池ハウジングと、
前記電池ハウジングの開放端を密封する密封体と、
前記第１電極及び前記第２電極の他方と電気的に接続され、表面が外側に露出して第２極性を有する端子と、を含む、バッテリー。

【請求項31】

前記電池ハウジングの開放端の周縁領域を前記電池ハウジングの内側に押し込んで形成したビーディング部と、
前記折曲表面領域と電気的に結合された集電体と、
前記集電体を覆い、周縁が前記ビーディング部の内周面と前記集電体との間に介在されて固定された絶縁体と、をさらに含む、請求項３０に記載のバッテリー。

【請求項32】

前記電極組立体のコアには空洞が設けられており、
前記空洞は、前記折曲表面領域によって閉塞されずに外側に開放されている、請求項３０に記載のバッテリー。

【請求項33】

前記密封体は、前記電池ハウジングの開放端を密閉するキャップ、及び前記キャップの周縁を包んで前記電池ハウジングの上端部にクリンピングされたガスケットを含み、
前記第２極性を有する端子が前記キャップである、請求項３０に記載のバッテリー。

【請求項34】

前記第１極性を有する第２電極の無地部と電気的に接続され、前記電池ハウジングの側壁に周縁の少なくとも一部が結合された集電体をさらに含み、
前記密封体は、極性のないキャップ、及び前記キャップの周縁を包んで前記電池ハウジングの上端部にクリンピングされたガスケットを含み、
前記電池ハウジングは、閉鎖面の中央部に形成された貫通孔に絶縁可能に取り付けられ、前記第１電極と電気的に接続されて前記第２極性を有するリベット端子を含む、請求項３０に記載のバッテリー。

【請求項35】

請求項３０から３４のいずれか一項に記載のバッテリーを複数個含む、バッテリーパック。

【請求項36】

請求項３５に記載のバッテリーパックを含む、自動車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電極組立体、バッテリー、それを含むバッテリーパック及び自動車に関する。

【0002】

本出願は、２０２１年１１月１９日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１６０８２３号及び２０２２年１月１３日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２２－０００５３９３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】

製品群毎の適用性が高く、高いエネルギー密度などの電気的特性を有する二次電池は、携帯用機器だけでなく、電気的駆動源によって駆動する電気自動車（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）又はハイブリッド自動車（ＨＥＶ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などに一般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させるという一次的な長所だけでなく、エネルギーの使用による副産物が全く発生しないという点で環境にやさしく、エネルギー効率向上のための新たなエネルギー源として注目されている。

【0005】

現在、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などの二次電池が広く使用されている。このような単位二次電池、すなわち、単位バッテリーの作動電圧は約２．５Ｖ～４．５Ｖである。したがって、これよりも高い出力電圧が要求される場合、複数のバッテリーを直列に接続してバッテリーパックを構成する。また、バッテリーパックに求められる充放電容量に合わせて、複数のバッテリーを並列に接続してバッテリーパックを構成することもある。したがって、バッテリーパックに含まれるバッテリーの個数及び電気的接続形態は、求められる出力電圧及び／又は充放電容量によって多様に設定され得る。

【0006】

一方、単位二次電池の種類としては、円筒形、角形及びパウチ型のバッテリーが知られている。円筒形バッテリーの場合、正極と負極との間に絶縁体である分離膜を介在し、これを巻き取ってゼリーロール（ｊｅｌｌｙ－ｒｏｌｌ）型の電極組立体を形成し、これを電池ハウジングの内部に挿入して電池を構成する。電池ハウジングは当業界において電池缶と呼ばれる。そして、前記正極及び負極のそれぞれの無地部にはストリップ状の電極タブが連結され、電極タブは電極組立体と外側に露出する電極端子との間を電気的に接続させる。参考までに、正極端子は電池ハウジングの開口部を密封する密封体のキャップであり、負極端子は電池ハウジングである。ところが、このような構造を有する従来の円筒形バッテリーによれば、正極無地部及び／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されるため、抵抗が大きくて発熱が多く、集電効率が良くないという問題がある。

【0007】

１８６５（直径：１８ｍｍ、高さ：６５ｍｍ）や２１７０（直径：２１ｍｍ、高さ：７０ｍｍ）のフォームファクタ（ｆｏｒｍ ｆａｃｔｏｒ）を有する小型円筒形バッテリーでは抵抗と発熱があまり問題にはならない。しかし、円筒形バッテリーを電気自動車に適用するためフォームファクタを増加させる場合、急速充電過程で電極タブの周辺で多量の熱が発生しながら円筒形バッテリーが発火する問題が発生し得る。

【0008】

このような問題を解決するため、ゼリーロール型の電極組立体の上端及び下端にそれぞれ正極無地部及び負極無地部が位置するように設計し、このような無地部に集電体を溶接して集電効率が改善された構造を有する円筒形バッテリー（いわゆる、タブレス（ｔａｂ－ｌｅｓｓ）円筒形バッテリー）が提示されている。

【0009】

図１～図３は、タブレス円筒形バッテリーの製造過程を示した図である。図１は電極の構造を示し、図２は電極の巻取工程を示し、図３は無地部の折曲表面領域に集電体が溶接される工程を示している。

【0010】

図１～図３を参照すると、正極１０及び負極１１はシート状の集電体２０に活物質２１がコーティングされた構造を有し、巻取方向（Ｘ軸）に沿って一方の長辺側に無地部２２を含む。長辺とは、Ｘ軸方向と平行な方向であって、長さが相対的に長い辺を意味する。

【0011】

電極組立体Ａは、正極１０と負極１１とを、図２に示したように、２枚の分離膜１２と一緒に順に積層させた後、一方向（Ｘ軸方向）に巻き取って製作する。このとき、正極１０の無地部と負極１１の無地部とは反対方向に配置される。

【0012】

巻取工程の後、正極１０の無地部１０ａ及び負極１１の無地部１１ａはコア側に折り曲げられる。その後、無地部１０ａ、１１ａに集電体３０、３１をそれぞれ溶接して結合させる。

【0013】

正極無地部１０ａ及び負極無地部１１ａには、別途の電極タブが結合されておらず、集電体３０、３１が外部の電極端子と連結され、電流経路が電極組立体Ａの巻取軸方向（矢印参照）に沿って大きい断面積で形成されるため、バッテリーの抵抗を低減できるという長所がある。抵抗は電流が流れる通路の断面積に反比例するためである。

【0014】

タブレス円筒形バッテリーにおいて、無地部１０ａ、１１ａと集電体３０、３１との溶接特性を向上させるためには、無地部１０ａ、１１ａの溶接領域に強い圧力を加えて最大限に扁平に無地部１０ａ、１１ａを折り曲げなければならない。

【0015】

ところが、無地部１０ａ、１１ａの溶接領域を折り曲げるとき、無地部１０ａ、１１ａの模様が不規則に歪みながら変形されることがある。この場合、変形された部位が反対極性の電極と接触して内部短絡を起こすか、又は、無地部１０ａ、１１ａに微細なクラックを誘発するおそれがある。また、電極組立体Ａのコアに隣接した無地部３２が折り曲げられながら電極組立体Ａのコアにある空洞３３の全部又は相当部分を閉塞する。この場合、電解質注液工程で問題が生じる。すなわち、電極組立体Ａのコアにある空洞３３は電解質が注入される通路として使用される。しかし、該通路が閉塞されれば、電解質を注入し難い。また、電解質注入器が空洞３３に挿入される過程でコア付近において無地部３２と干渉を起こし、無地部３２が破れる問題が生じ得る。

【0016】

また、集電体３０、３１が溶接される無地部１０ａ、１１ａの折曲部位は多重に重なっており、空いた空間（間隙）が存在してはならない。それによって、十分な溶接強度が得られ、レーザー溶接などの最新技術を使用する際にも、レーザーが電極組立体Ａの内部に浸透して分離膜や活物質を溶融させる問題を防止することができる。

【0017】

一方、電極組立体Ａの無地部１０ａ、１１ａが折り曲げられながら形成された折曲表面領域には、巻取軸方向に電解質が通過可能な隙間が殆どない。無地部１０ａ、１１ａが折り曲げられる過程で巻取直後には存在していた巻回ターンの間の隙間が殆どなくなるためである。したがって、無地部１０ａ、１１ａの端部全体を折り曲げた構造では、電解質の含浸時間が増加するおそれがある。

【0018】

また、従来のタブレス円筒形バッテリーは、電極組立体Ａの上側に全体的に正極無地部１０ａが形成されている。したがって、電池ハウジングの上端の外周面を内部に押し込んでビーディング（ｂｅａｄｉｎｇ）部を形成するとき、電極組立体Ａの上端の周縁領域３４が電池ハウジングによる圧迫を受けるようになる。このような圧迫は、電極組立体Ａを部分的に変形させ、このとき、分離膜１２が破れながら内部短絡が発生し得る。電池の内部で短絡が発生すれば、電池の発熱や爆発につながるおそれがある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0019】

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って、電極組立体の両端に露出した無地部を折り曲げるとき無地部に加えられる応力ストレスを緩和できるように改善された無地部の構造を有する電極組立体を提供することを一目的とする。

【0020】

また、本発明は、無地部が折り曲げられても電解質注入通路が閉塞されない電極組立体を提供することを他の目的とする。

【0021】

また、本発明は、電池ハウジングの上端がビーディングされるとき電極組立体の上端周縁と電池ハウジングの内面とが接触することを防止可能な構造を含む電極組立体を提供することをさらに他の目的とする。

【0022】

また、本発明は、電極の無地部に分切片構造を適用し、分切片の寸法（幅、高さ、離隔ピッチ）を最適化させて溶接ターゲット領域として使用される領域の分切片の積層数を十分に増加させることによって、溶接領域の物性を改善した電極組立体を提供することをさらに他の目的とする。

【0023】

また、本発明は、分切片の折り曲げによって形成された折曲表面領域に集電体を広い面積で溶接させた構造を適用することで、エネルギー密度が向上し、抵抗が減少した電極組立体を提供することをさらに他の目的とする。

【0024】

また、本発明は、電極組立体に対して集電体を安定的に溶接可能な構造の電極組立体を提供することをさらに他の目的とする。

【0025】

また、本発明は、電解質の含浸特性が改善された電極組立体を提供することをさらに他の目的とする。

【0026】

また、本発明は、上部で電気的配線を実行できるようにデザインが改善された端子及び集電体を含むバッテリーを提供することを一目的とする。

【0027】

また、本発明は、改善された構造の電極組立体を含むバッテリー、該バッテリーを含むバッテリーパック、及び該バッテリーパックを含む自動車を提供することを一目的とする。

【0028】

本発明が解決しようとする技術的課題は上述した課題に限定されず、他の課題は下記の発明の説明から通常の技術者に明らかに理解できるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0029】

上記の課題を達成するため、本発明の一態様による電極組立体は、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に介在された分離膜とが巻取軸を中心に巻き取られることでコア及び外周面が画定された電極組立体であって、前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一つは、巻取方向に沿って活物質層がコーティングされている活物質部と、活物質層がコーティングされていない無地部と、を含む。

【0030】

前記無地部の少なくとも一部は、それ自体が電極タブとして使用され得る。

【0031】

前記無地部は、前記活物質層との境界領域である基端部に前記巻取方向に沿って形成された絶縁層を含み得る。

【0032】

前記無地部は、巻取方向に沿って設けられた複数の切断溝によって独立的に折り曲げ可能な複数の分切片に分割されている区間を含み得る。

【0033】

前記切断溝の底部と前記絶縁層との間のギャップは、前記巻取方向に沿って変わり得る。

【0034】

前記分切片を折り曲げるとき、前記絶縁層が前記無地部の基端部を支持することにより、無地部の基端部の変形を防止し得る。基端部の剛性が補強されるため、前記分切片を折り曲げるとき、分切片の下端部を基準にして分切片を正確に折り曲げることができる。

【0035】

前記絶縁層の少なくとも一部は、前記分離膜の外側に露出し得る。前記分切片の折り曲げ時に分離膜よりも外側に突出する無地部の部分を絶縁層で覆うことにより、隣り合う異なる極性の電極間で短絡が生じることを防止することができる。

【0036】

前記無地部上に形成された絶縁層は、前記活物質層よりも薄く、前記分離膜から離隔して配置され得る。すなわち、前記活物質層は前記分離膜と接する一方、前記無地部上の絶縁層と前記分離膜との間には間隔があり得る。これにより、前記絶縁層は、前記分切片の折り曲げ時にその折り曲げ力によって無地部の基端部が多少変形されても、その変形量が前記分離膜に影響を及ぼすことを最小化することができる。

【0037】

電極の所定領域において、前記ギャップは他の領域よりも増加又は減少し得る。

【0038】

電極の所定領域において、前記ギャップは、前記巻取方向と平行な一方向に沿って一定であるか、若しくは、前記巻取方向と平行な一方向に沿って徐々に又は段階的に増加し得る。

【0039】

前記ギャップは、０．２ｍｍ～４ｍｍであり得る。

【0040】

前記分切片は、下部から上部に向かって巻取方向の幅が減少する幾何学的な形態を有し、コア側から外周側に向かってその下部内角が徐々に又は段階的に増加し得る。

【0041】

複数の前記分切片は、巻取方向において隣り合う分切片同士の下部内角が同じである分切片グループを複数備え得る。分切片をグループ化して管理すると、設計及び製造管理が容易である。

【0042】

或る一つの分切片グループに属する分切片のそれぞれの下部内角θは、それよりもコア側に配置された分切片グループに属する分切片のそれぞれの下部内角と同一であるか又はそれよりも大きくなり得る。ゼリーロール型の電極組立体は、外周に向かうにつれて曲率が減少する。したがって、外周の近くに配置される分切片であるほど、その下部内角を大きくすることで、電極組立体の円周方向において隣り合う分切片同士の隙間を最小化することができ、これは後述する集電体の溶接強度を確保するのに役立つ。

【0043】

複数の前記分切片は、巻取方向で隣り合う分切片同士において、下部内角θ、分切片の軸方向の高さＨ、分切片の巻取方向の幅Ｄ、分切片の形状、二つの分切片の間の切断溝の底部の高さ、及び二つの分切片の間の離隔ピッチＰから選択された第１要素が同じである分切片グループを複数備え得る。

【0044】

ここで、異なる分切片グループに属する分切片同士は、前記第１要素が相異なり得る。

【0045】

前記第１要素が分切片の下部内角であるとき、或る一つの分切片グループに属する分切片のそれぞれの下部内角は、それよりもコア側に配置された分切片グループに属する分切片のそれぞれの下部内角よりも大きくなり得る。

【0046】

前記第１要素が分切片の軸（ゼリーロール型の巻取軸）方向の高さであるとき、或る一つの分切片グループに属する分切片のそれぞれの高さは、それよりもコア側に配置された分切片グループに属する分切片のそれぞれの高さよりも高くなり得る。すると、外周側に配置された分切片が折り曲げられたとき、それよりもコア側に配置された分切片と重なる枚数をさらに増やすことができ、電極組立体の半径方向において、折り曲げられた分切片が重なる枚数を均一に維持することで、集電体の溶接に適し、溶接が容易な折曲表面領域を確保することができる。

【0047】

前記第１要素が分切片の巻取方向の幅であるとき、或る一つの分切片グループに属する分切片のそれぞれの巻取方向の幅は、それよりもコア側に配置された分切片グループに属する分切片のそれぞれの巻取方向の幅よりも広くなり得る。ゼリーロール状に巻き取られた電極組立体は、外周側に向かうにつれて曲率半径が大きくなる。したがって、分切片が円滑に折り曲げられるように、巻取方向における幅は徐々に増加することが好ましい。

【0048】

同一分切片グループに属する分切片同士は、前記第１要素だけではなく、分切片の下部内角、分切片の軸方向の高さ、分切片の巻取方向の幅、分切片の形状、二つの分切片の間の切断溝の底部の高さ、及び二つの分切片の間の離隔ピッチから前記第１要素と重ならないように選択された第２要素も同じであり得る。

【0049】

例えば、同一分切片グループに属する分切片同士は、分切片の下部内角、分切片の軸方向の高さ、分切片の巻取方向の幅、分切片の形状、二つの分切片の間の切断溝の底部の高さ、及び二つの分切片の間の離隔ピッチがすべて略同一であり得る。

【0050】

異なる分切片グループに属する分切片同士は、前記第２要素が相異なり得る。例えば、異なる分切片グループに属する分切片同士は、分切片の下部内角、分切片の軸方向の高さ、及び分切片の巻取方向の幅が相異なり得る。

【0051】

複数の前記分切片グループ同士の間には、前記同一分切片グループ内の分切片間の離隔ピッチよりも大きいグループ間離隔間隔Ｄｂが存在し得る。

【0052】

前記グループ間離隔間隔Ｄｂは、電極組立体の軸方向と垂直な表面において折り曲げられた分切片によって覆われない電解質含浸部を提供し得る。前記電解質含浸部に対応する領域は集電体と溶接されず、電解質の含浸性を向上させることができる。

【0053】

前記グループ間離隔間隔によって分離された前記分切片グループは、前記電極組立体の中心に対して放射状に配置されて複数の分切片整列部を形成し得る。また、前記グループ間離隔間隔が巻き取られた領域によって形成される電解質含浸部も、前記電極組立体の中心に対して放射状に配置され得る。これにより、集電体との溶接領域を確実に確保しながらも、電解質が含浸可能な通路を確保することができる。

【0054】

前記分切片整列部に含まれた分切片は、電極組立体のコアに向かって半径方向に折り曲げられ、複数の分離領域で折曲表面領域を形成し得る。

【0055】

前記円周方向において隣り合う分切片整列部（又は折曲表面領域）間の円周方向の角度は、略３０°、４０°、４５°、６０°、７２°、９０°、１２０°、又は１８０°であり得る。前記角度は、電極組立体のコア中心から各分切片整列部（又は折曲表面領域）の幾何中心（ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｃｅｎｔｅｒ）を連結した線を角度測定線と定義するとき、円周方向で隣接する角度測定線間の角度である。幾何中心は、分切片整列部（又は折曲表面領域）を軸方向から眺めたとき、分切片整列部（又は折曲表面領域）の外周によって近似的に形成される図形の幾何中心である。幾何中心は該当図形の重心であり得る。

【0056】

集電体は複数の折曲表面領域に溶接され得る。溶接箇所は、円周方向において等間隔で１２ヶ所、９ヶ所、８ヶ所、６ヶ所、５ヶ所、４ヶ所、３ヶ所、又は２ヶ所であり得る。

【0057】

前記グループ間離隔間隔及び前記分切片グループの巻取方向の幅のうちの少なくとも一つは、コアから外周側に向かって徐々に又は段階的に増加し得る。これにより、前記分切片が折り曲げられて形成される折曲表面領域及び／又は前記分切片が覆わない電極組立体の軸方向表面の形状が実質的に中心領域のない扇形状になり得る。

【0058】

前記無地部は、前記電極組立体のコアに隣接した第１部分と、前記電極組立体の外周表面に隣接した第２部分と、前記第１部分と前記第２部分との間に介在された第３部分と、を含み得る。

【0059】

前記第３部分は、前記分切片を含み得る。

【0060】

前記第２部分には分切構造がなくてもよい。

【0061】

好ましくは、前記第１部分及び前記第２部分の少なくとも一つは、前記第３部分よりも巻取軸方向の高さが相対的に低くなり得る。

【0062】

前記第１部分と第３部分とは、これらを連結する区間なしに直接連結されるか又はこれらを連結する区間を介して連結され得る。

【0063】

前記第３部分と第２部分とは、これらを連結する区間なしに直接連結されるか又はこれらを連結する区間を介して連結され得る。

【0064】

巻取方向において、前記第１部分の区間はコア側端部から始まり得る。

【0065】

巻取方向において、前記第３部分の長さが前記第１部分及び前記第２部分の長さよりも長くなり得る。

【0066】

巻取方向において、前記第２部分は、電極組立体の最外郭に露出する少なくとも最終の１ターンを含み得る。

【0067】

所定区間の無地部の高さとは、該当区間の平均高さを意味するか、又は、該当区間における最大高さを意味し得る。

【0068】

前記第１部分の高さは、巻取方向に沿って一定であり得る。すなわち、前記第１部分は分切片を備えなくてもよい。

【0069】

前記第３部分の少なくとも一部区間では、コア側から外周側に向かって前記分切片の高さが増加し得る。

【0070】

このとき、前記分切片の高さは、段階的に増加し得る。

【0071】

また、前記高さが段階的に増加するほど、それぞれの高さに該当する区間の巻取方向の長さ（幅）も段階的に増加し得る。

【0072】

前記第２部分も前記分切片を含み得る。

【0073】

前記分切片は、電極組立体の半径方向に折り曲げられ得る。

【0074】

前記分切片は、電極組立体の中心軸に向かってコア側に、すなわち求心方向に折り曲げられ得る。

【0075】

前記第１部分は分切片を備えず、折り曲げられなくてもよい。

【0076】

前記最終の１ターンは、前記分切片を含まなくてもよい。また、前記最終の１ターンの高さは第３部分よりも低くなり得る。ゼリーロール型の電極組立体を形成する際、最終の１ターンに折り曲げられる分切片があると、分切片の予期せぬ変形を防止しなければならないため、電極組立体の取り扱いが煩雑になる。最終の１ターンの分切片を除去することにより、このような煩雑性を減らすことができる。

【0077】

前記電極組立体の中心には、軸方向に延在した中空部が設けられ、折り曲げられた前記分切片はコア側方向において前記中空部を塞がなくてよい。

【0078】

折り曲げられた前記第３部分は、軸方向で重なり得る。

【0079】

折り曲げられた前記第３部分と第２部分とは、軸方向で重なり得る。

【0080】

複数の前記分切片は、それぞれ台形であり得る。

【0081】

一形態において、前記第３部分の少なくとも一部区間は、コア側から外周側に向かって巻取軸方向の高さが段階的に増加し得る。

【0082】

他の形態において、前記第３部分の少なくとも一部区間は、複数の分切片に分割され得る。

【0083】

前記無地部は、巻取軸の軸方向端部から軸方向内側（電極組立体の軸方向端部から軸方向中央部に向かう方向）に延設された切断溝によって分割され得る。切断溝の形状は、切断溝の両側に位置した分切片の側部の形状によって決定される。前記無地部の切欠き加工（ｎｏｔｃｈｉｎｇ）を通じて切欠き部位で前記無地部の少なくとも一部を除去することなく、前記無地部を単に切断した場合、切断線も切断溝として見なされ得る。

【0084】

さらに他の形態において、複数の前記分切片はそれぞれ、四角形、台形、三角形、平行四辺形、半円形又は半楕円形の形状を有し得る。

【0085】

一具現例において、複数の前記分切片はそれぞれ台形であり、複数の前記分切片は個別に又はグループ毎にコア側から外周側に向かって台形の下部内角が増加し得る。

【0086】

前記分切片によって、前記無地部の軸方向の延在長さは、巻取方向に沿って変化し得る。説明の便宜上、巻取方向の所定の位置における無地部の軸方向の延在長さ（軸方向において先端部に至る距離）を単に高さと称すると、第１巻取方向位置における無地部の高さが第２巻取方向位置における無地部の高さよりも高いということの意味を明確に理解できるであろう。

【0087】

実施形態において、無地部の高さを説明する際には、無地部の高さの絶対値よりも、相異なる巻取方向位置で測定される無地部の高さの相対値に意味があるため、無地部の高さの測定においてその高さ測定の基準になる線（零点）についての規定は省略することにする。

【0088】

前記無地部の高さは、分切片の上端部に該当する部位、分切片を形成するために設けられた切断溝に該当する部位、前記切断溝の底部に該当する部位において相異なり得る。すなわち、分切片の形状と大きさ、切断溝の形状と大きさが同一であっても、軸方向で測定される無地部の高さは、巻取方向において決定されたその測定位置によって変わり得る。例えば、概略的に、分切片の頂点に対応する巻取方向位置における無地部の高さが、切断溝の底部に対応する巻取方向位置における無地部の高さよりも高いことは明らかであろう。

【0089】

また、分切片毎にその上端部の高さが異なり得、切断溝毎にその形状が異なり得、切断溝の底部の高さも異なり得る。すなわち、分切片の形状と大きさ、切断溝の形状と大きさが変わり得るため、軸方向において測定される無地部の高さは、巻取方向に沿って決定されたその測定位置によって変わり得る。

【0090】

一方、前記分切片の高さは、該当分切片を規定する切断溝の底部から該当分切片の先端部に至る軸方向の距離（Ｈ）で規定され得る。分切片を基準にして両側の切断溝の底部の高さが異なる場合は、該分切片の高さは両側の切断溝の底部の高さの平均高さ地点から前記分切片の先端部に至る軸方向の距離で規定され得る。

【0091】

好ましくは、複数の前記分切片の巻取軸方向の高さ及び巻取方向の幅の少なくとも一つは、個別に又はグループ毎にコア側から外周側に向かって段階的に増加し得る。

【0092】

好ましくは、複数の前記分切片はそれぞれ、巻取方向において１ｍｍ～１１ｍｍの幅条件、巻取軸方向において２ｍｍ～１０ｍｍの高さ条件、及び巻取方向において０．０５ｍｍ～１ｍｍの離隔ピッチ条件のうちの少なくとも一つの条件を満たし得る。

【0093】

好ましくは、前記分切片の切断溝の底部と前記活物質層との間にギャップが存在し、ギャップは０．２ｍｍ～４ｍｍであり得る。

【0094】

好ましくは、複数の前記分切片は、コア側から外周側に向かって複数の分切片グループを形成し、同一分切片グループに属した分切片は、巻取方向の幅、巻取軸方向の高さ、及び巻取方向の離隔ピッチのうちの少なくとも一つが同じであり得る。

【0095】

好ましくは、前記電極組立体の半径方向において、連続して隣接する三つの分切片グループの巻取方向の幅をそれぞれＷ１、Ｗ２及びＷ３としたとき、Ｗ２／Ｗ１よりもＷ３／Ｗ２が小さい分切片グループの組み合わせを含み得る。

【0096】

好ましくは、同一分切片グループに属した分切片は、コア側から外周側に向かって巻取方向の幅、巻取軸方向の高さ、及び巻取方向の離隔ピッチのうちの少なくとも一つが段階的に増加し得る。

【0097】

一具現例において、複数の分切片グループのうちの少なくとも一部は、電極組立体の同一巻回ターンに配置され得る。

【0098】

他の具現例において、前記第１部分又は前記第２部分は無地部の分切構造がなくてもよい。

【0099】

前記分切片は、半径方向に折り曲げられ得る。

【0100】

複数の前記分切片は、すべて折り曲げられ得る。

【0101】

複数の前記分切片のうち一部は、折り曲げられなくてもよい。

【0102】

好ましくは、複数の前記分切片は、コア側に折り曲げられながら巻取軸方向に沿って多重に重なり得る。

【0103】

好ましくは、前記電極組立体のコアには空洞が設けられ、前記空洞は、前記コア側に折り曲げられた複数の分切片によって閉塞されずに開放され得る。

【0104】

そのため、前記第１部分の半径方向の長さＲと前記第３部分の最内側分切片の折曲長さＨとは、関係式「Ｈ≦Ｒ」を満たし得る。

【0105】

一具現例において、前記第２部分は、コア側から外周側に向かって高さが段階的に又は徐々に減少し得る。

【0106】

一具現例において、前記第２部分は、複数の分切片に分割されており、前記第２部分に含まれた複数の分切片は、前記第３部分に含まれた複数の分切片よりも巻取方向の幅、巻取軸方向の高さ、及び巻取方向の離隔ピッチのうちの少なくとも一つが大きくなり得る。

【0107】

前記切断溝の底部の高さに対応するように巻取方向（外周方向）に沿って引いた仮想の直線を基準線ＤＬとすると、該基準線は前記無地部の巻取方向（Ｘ軸）と平行な直線であり得る。

【0108】

前記基準線は、分切片を形成するために隣り合う二つの分切片の間に設けられた切断溝の底部と対応する位置に配置され得る。

【0109】

複数の前記切断溝の底部の高さは、巻取軸方向において互いに対応し得る。このような場合、前記基準線の位置は切断溝の底部に対応する位置で規定され得る。

【0110】

複数の前記切断溝の底部の高さは相異なってもよい。

【0111】

複数の切断溝の底部の殆ど（例えば、５０％以上）が特定の高さに位置し、一部切断溝の底部の高さのみが前記特定の高さと相違する場合、前記基準線の位置は前記特定の高さに対応して決定され得る。すなわち、このような場合は、巻取方向において最大長さを占める切断溝の底部の高さを基準にして前記基準線を決定し得る。例えば、巻取方向において切断溝の底部が占める全体長さのうちの約２／３が第１高さであり、残りの１／３に該当する切断溝の底部の高さが第１高さと相違すれば、前記基準線は前記第１高さに対応する位置で規定され得る。

【0112】

複数の切断溝の底部の高さが特定の高さに集中していない場合（最大頻度の高さを有する切断溝が形成された無地部区間の比率が電極の全体長さ対比５０％未満である場合）は、前記基準線は、複数の前記切断溝の底部の高さの平均高さに位置するように設定され得る。例えば、活物質層と無地部との境界地点を基準にして高さを測定したとき、切断溝の底部の高さが２ｍｍである無地部区間が占める長さが電極の全体長さ対比３０％、切断溝の底部の高さが３ｍｍである無地部区間が巻取方向で占める長さが電極の全体長さ対比３０％、切断溝の底部の高さが４ｍｍである無地部区間が巻取方向で占める長さが電極の全体長さ対比４０％であれば、基準線は、２×０．３＋３×０．３＋４×０．４である高さ３．１ｍｍに位置し得る。

【0113】

前記分離膜の幅方向（Ｙ軸）の末端ＳＬの位置は、前記基準線ＤＬと関連して規制され得る。

【0114】

複数の前記分切片のうち、最低高さの分切片を最小分切片と称する。

【0115】

最低高さの分切片を決定する際、折り曲げられない分切片は除外してもよい。すなわち、前記最小分切片は、折曲表面領域に含まれた折り曲げられた分切片のうちの、高さが最低である分切片を意味し得る。折曲表面領域とは、電極組立体の端面のうち、分切片が半径方向に折り曲げられながら巻取軸方向に沿って多重に重なった領域を意味する。

【0116】

前記最小分切片は、折り曲げられる分切片の中から決定され得る。

【0117】

分切片の高さが２ｍｍ未満であると、分離膜と分切片との干渉によって分切片が円滑に折り曲げられないおそれがある。

【0118】

そこで、前記最小分切片は、２ｍｍ以上の高さを有する分切片の中から決定され得る。

【0119】

分切片の高さが３ｍｍ未満であると、折曲過程で意図した方向へと円滑に折り曲げられないか、又は、意図しない方向へのフォーミングが行われるおそれがある。

【0120】

そこで、前記最小分切片は、３ｍｍ以上の高さを有する分切片の中から決定され得る。

【0121】

分切片の高さが４ｍｍ未満であると、分切片同士の溶接及び／又は集電体と分切片との溶接が不完全に行われるおそれがある。

【0122】

そこで、前記最小分切片は、４ｍｍ以上の高さを有する分切片の中から決定され得る。

【0123】

分切片の高さが５ｍｍ以上であると、製造誤差などを考慮しても、折曲工程で確実な折り曲げが可能である。

【0124】

そこで、前記最小分切片は、５ｍｍ以上の高さを有する分切片の中から決定され得る。

【0125】

前記分離膜の幅方向の末端ＳＬは、前記基準線ＤＬを基準にして、前記最小分切片の高さＨａの３０％以内で前記電極組立体の外側方向に位置するか、又は、前記最小分切片の高さの３０％以内で前記電極組立体の内側方向に位置し得る。

【0126】

すなわち、分離膜の幅方向の末端の位置は、「ＤＬ±０．３Ｈａ」の範囲に存在し得る。

【0127】

前記分離膜の幅方向の末端ＳＬは、前記基準線ＤＬを基準にして、１．５ｍｍ以内で前記電極組立体の外側方向に位置するか、又は、１．５ｍｍ以内で前記電極組立体の内側方向に位置し得る。

【0128】

すなわち、分離膜の幅方向の末端ＳＬの位置は、「ＤＬ±１．５ｍｍ」の範囲に存在し得る。

【0129】

前記分離膜の幅方向の末端ＳＬは、前記基準線ＤＬを基準にして、１．２ｍｍ以内で前記電極組立体の外側方向に位置するか、又は、１．２ｍｍ以内で前記電極組立体の内側方向に位置し得る。

【0130】

すなわち、分離膜の幅方向の末端ＳＬの位置は、「ＤＬ±１．２ｍｍ」の範囲に存在し得る。

【0131】

前記分離膜の幅方向の末端ＳＬは、前記基準線ＤＬを基準にして、０．９ｍｍ以内で前記電極組立体の外側方向に位置するか、又は、０．９ｍｍ以内で前記電極組立体の内側方向に位置し得る。

【0132】

すなわち、分離膜の幅方向の末端ＳＬの位置は、「ＤＬ±０．９ｍｍ」の範囲に存在し得る。

【0133】

前記分離膜の幅方向の末端ＳＬは、前記基準線ＤＬを基準にして、０．６ｍｍ以内で前記電極組立体の外側方向に位置するか、又は、０．６ｍｍ以内で前記電極組立体の内側方向に位置し得る。

【0134】

すなわち、分離膜の幅方向の末端ＳＬの位置は、「ＤＬ±０．６ｍｍ」の範囲に存在し得る。

【0135】

前記分離膜の幅方向の末端ＳＬの位置は、「ＤＬ±０．３Ｈａ」且つ「ＤＬ±１．５ｍｍ」の範囲に存在し得る。

【0136】

前記分離膜の幅方向の末端ＳＬの位置は、「ＤＬ±０．３Ｈａ」且つ「ＤＬ±１．２ｍｍ」の範囲に存在し得る。

【0137】

前記分離膜の幅方向の末端ＳＬの位置は、「ＤＬ±０．３Ｈａ」且つ「ＤＬ±０．９ｍｍ」の範囲に存在し得る。

【0138】

前記分離膜の幅方向の末端ＳＬの位置は、「ＤＬ±０．３Ｈａ」且つ「ＤＬ±０．６ｍｍ」の範囲に存在し得る。

【0139】

前記分離膜は、多孔性高分子基材と、前記多孔性高分子基材の表面上に位置し、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、を備え得る。

【0140】

前記多孔性コーティング層は、前記多孔性高分子基材の両面上に位置し得る。

【0141】

複数の前記分切片は、所定の離隔ピッチを有し得る。

【0142】

前記離隔ピッチは、隣り合う二つの分切片の下端隅間の距離によって規定され得る。

【0143】

前記離隔ピッチは０．５ｍｍ以上であり得る。離隔ピッチが０．５ｍｍよりも小さいと、応力が集中されて加工、巻き取り又は折り曲げなどの過程で該当切断溝の底部にクラックが生じるおそれがある。

【0144】

二つの分切片の下端隅の間は真っ直ぐに連結され得る。すなわち、前記切断溝の底部部位は、巻取方向（Ｘ軸）に延びた扁平な直線状であり得る。

【0145】

前記下端隅部位にはラウンド補強部が付け加えられ得る。

【0146】

前記ラウンド補強部の半径ｒは０．０２ｍｍ以上であり得る。該当半径が０．０２ｍｍ以上になれば、応力分散の効果を確実にもたらすことができる。

【0147】

前記ラウンド補強部の半径は０．１ｍｍ以下であり得る。該当半径が０．１ｍｍを超過すると、応力分散の効果はそれ以上増加せず、切断溝の底部付近の空間が減少して電解質の含浸性が阻害されるおそれがある。

【0148】

前記離隔ピッチは１ｍｍ以下であり得る。離隔ピッチが１ｍｍを超過すると、含浸性は増加せず、かえって折り曲げられた分切片の間に隙間が生じて集電体が十分に溶接されないおそれがある。

【0149】

前記離隔ピッチは、これを規定する隣り合う分切片の巻取方向で測定される幅と関連して決定され得る。

【0150】

例えば、分切片の巻取方向の幅が増加するほど、分切片同士の間の離隔ピッチも増加する傾向を示し得る。これにより、電解質の含浸性が均一になり得る。

【0151】

前記分切片の巻取方向の幅は、前記電極組立体のコア側から外周側に向かって徐々に増加する傾向を示し得る。

【0152】

前記分切片の巻取方向の幅は、前記電極組立体のコア側から外周側に向かって徐々に又は段階的に増加し得る。

【0153】

これにより、前記離隔ピッチも前記電極組立体のコア側から外周側に向かって徐々に又は段階的に増加し得る。

【0154】

上記の課題を達成するため、本発明の他の一態様によるバッテリーは、第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に介在された分離膜とが巻取軸を中心に巻き取られることでコア及び外周面が画定された電極組立体と、前記電極組立体を収納し、前記第１電極及び前記第２電極の一方と電気的に接続されて第１極性を有する電池ハウジングと、前記電池ハウジングの開放端を密封する密封体と、前記第１電極及び前記第２電極の他方と電気的に接続され、表面が外側に露出した第２極性を有する端子と、を含む。

【0155】

好ましくは、前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一つは、長辺端部に活物質層がコーティングされていない無地部を含み得る。

【0156】

好ましくは、前記無地部の少なくとも一部は、それ自体が電極タブとして使用され、前記無地部は、前記電極組立体のコアに隣接した第１部分、前記電極組立体の外周表面に隣接した第２部分、前記第１部分と前記第２部分との間に介在された第３部分を含み、前記第１部分及び前記第２部分の少なくとも一つは前記第３部分よりも巻取軸方向の高さが相対的に低くなり得る。

【0157】

一具現例において、前記第２部分は、前記第３部分よりも巻取軸方向の高さが相対的に低く、前記電池ハウジングは、開放端に隣接した端部に内側に向かって押し込まれたビーディング部を備え、前記電極組立体の上端の周縁と対向する前記ビーディング部の内周面と前記第２部分とは所定の間隔だけ離隔し得る。

【0158】

好ましくは、前記ビーディング部の押し込み深さＤ１と、前記電池ハウジングの内周面から前記第２部分と前記第３部分との境界地点までの距離Ｄ２とは、関係式「Ｄ１≦Ｄ２」を満たし得る。

【0159】

一具現例において、本発明の一態様によるバッテリーは、前記第３部分と電気的に結合された集電体と、前記集電体を覆い、周縁が前記ビーディング部の内周面と前記集電体との間に介在されて固定された絶縁体と、をさらに含み得る。

【0160】

他の具現例において、前記集電体の直径及び前記第３部分の最外側径は、前記ビーディング部の内周面の最小内径よりも小さく、前記集電体の直径は、前記第３部分の最外側径と同一であるか又はより大きくなり得る。

【0161】

さらに他の具現例において、前記集電体は、前記ビーディング部よりも高く位置し得る。

【0162】

好ましくは、前記第３部分の少なくとも一部区間は外周側からコア側に折り曲げられており、前記電極組立体のコアには空洞が設けられ、前記空洞は前記第３部分の折曲構造によって閉塞されずに外側に開放され得る。

【0163】

そのため、前記第３部分は前記電極組立体の巻取方向に沿って分切りされた複数の分切片を含み、複数の前記分切片は前記外周側から前記コア側に折り曲げられ、前記第１部分の半径方向の長さＲと前記第３部分の最内側に位置した分切片の折曲長さＨとは関係式「Ｈ≦Ｒ」を満たし得る。

【0164】

好ましくは、複数の前記分切片はそれぞれ、四角形、台形、三角形、平行四辺形、半円形又は半楕円形の形状を有し得る。

【0165】

好ましくは、複数の前記分切片はそれぞれ、巻取方向において１ｍｍ～１１ｍｍの幅条件、巻取軸方向において２ｍｍ～１０ｍｍの高さ条件、及び巻取方向において０．０５ｍｍ～１ｍｍの離隔ピッチ条件のうちの少なくとも一つの条件を満たし得る。

【0166】

好ましくは、前記分切片の切断溝の底部と前記活物質層との間にギャップが存在し、ギャップは０．２ｍｍ～４ｍｍであり得る。

【0167】

好ましくは、複数の前記分切片は、複数のグループを形成し、各グループに属した分切片は巻取方向の幅、巻取軸方向の高さ、及び巻取方向の離隔ピッチのうちの少なくとも一つが同じであり、複数の前記グループのうちの少なくとも一つは前記電極組立体の同一巻回ターンを構成し得る。

【0168】

好ましくは、前記電極組立体の半径方向において、連続して隣接する三つの分切片グループの巻取方向の幅をそれぞれＷ１、Ｗ２及びＷ３としたとき、Ｗ２／Ｗ１よりもＷ３／Ｗ２が小さい分切片グループの組み合わせを含み得る。

【0169】

一具現例において、前記密封体は、前記電池ハウジングの開放端を密閉するキャップと、前記キャップの周縁を包んで前記電池ハウジングの上端部にクリンピングされたガスケットと、を含み、前記第２極性を有する端子は前記キャップであり得る。

【0170】

他の具現例において、本発明の一態様によるバッテリーは、前記第１極性を有する第２電極の無地部と電気的に接続され、前記電池ハウジングの側壁に周縁の少なくとも一部が結合された集電体をさらに含み得る。この場合、前記密封体は、極性のないキャップと、前記キャップの周縁を包んで前記電池ハウジングの上端部にクリンピングされたガスケットと、を含み、前記電池ハウジングは、閉鎖面の中央部に形成された貫通孔に絶縁可能に取り付けられ、前記第１電極と電気的に接続されて前記第２極性を有するリベット端子を含み得る。

【0171】

本発明による技術的課題は、上述したバッテリーを複数個含むバッテリーパックによって達成される。

【0172】

好ましくは、前記バッテリーは高さ対比直径の比率が０．４よりも大きくなり得る。

【0173】

好ましくは、前記バッテリーのフォームファクタは、４６１１０、４８７５、４８１１０、４８８０又は４６８０であり得る。

【0174】

好ましくは、前記バッテリーの抵抗は、４ｍΩ以下であり得る。

【0175】

一形態によれば、前記バッテリーパックにおいて、複数のバッテリーは所定数の列で配列され、それぞれのバッテリーの電極端子及び電池ハウジングの底部の外側面は上方に向いて配置され得る。

【0176】

他の形態によれば、前記バッテリーパックは、複数のバッテリーを直列及び並列に連結する複数のバスバーを含み得る。

【0177】

好ましくは、複数の前記バスバーは、複数の前記バッテリーの上部に配置され、それぞれのバスバーは、隣接するバッテリーの電極端子の間で延びるボディ部と、前記ボディ部の一側に延びて前記一側に位置したバッテリーの電極端子に電気的に結合する複数の第１バスバー端子と、前記ボディ部の他側に延びて前記他側に位置したバッテリーの電池ハウジングの底部の外側面に電気的に結合する複数の第２バスバー端子と、を含み得る。

【0178】

本発明による技術的課題は、上述したバッテリーパックを含む自動車によっても達成される。

【発明の効果】

【0179】

本発明の一態様によれば、電極組立体の上側及び下側に突出した無地部自体を電極タブとして使用することで、バッテリーの内部抵抗を下げてエネルギー密度を増加させることができる。

【0180】

また、本発明の一態様によれば、電極組立体の無地部の構造を改善することで、電池ハウジングのビーディング部を形成する過程で電極組立体と電池ハウジングの内周面とが干渉せず、電極組立体の部分的変形による円筒形バッテリーの内部短絡を防止することができる。

【0181】

また、本発明の一態様によれば、電極組立体の無地部の構造を改善することで、無地部の折り曲げ時に無地部が破れる現象を防止し、無地部の重畳層数を十分に増加させて集電体の溶接強度を向上させることができる。

【0182】

また、本発明の一態様によれば、電極の無地部に分切片構造を適用し、分切片の寸法（幅、高さ、離隔ピッチ）を最適化させて溶接ターゲット領域として使用される領域の分切片の積層数を十分に増加させることによって、集電体が溶接される領域の物性を改善することができる。

【0183】

また、本発明の一態様によれば、分切片の折り曲げによって形成された折曲表面領域に集電体を広い面積で溶接させた構造を適用することで、エネルギー密度が向上し、抵抗が減少した電極組立体を提供することができる。

【0184】

また、本発明の一態様によれば、上部で電気的配線を実行できるようにデザインが改善された円筒形バッテリーを提供することができる。

【0185】

また、本発明の一態様によれば、電極組立体のコアに隣接した無地部の構造を改善することで、無地部の折り曲げ時に電極組立体のコアにある空洞が閉塞されることを防止し、電解質注入工程及び電池ハウジング（又は端子）と集電体との溶接工程を容易に行うことができる。

【0186】

また、本発明の一態様によれば、無地部の分切片が折り曲げられながら形成される折曲表面領域が集電体との溶接部位に対応して設けられることで、集電体の溶接が安定的に行われるとともに、電解質の含浸性を確保することができる。

【0187】

また、本発明の一態様によれば、電極組立体の無地部を折り曲げても電解質の含浸性を十分に確保することができる。

【0188】

また、本発明の一態様によれば、内部抵抗が低く、内部短絡が防止され、集電体と無地部との溶接強度が向上した構造を有する円筒形バッテリー、該円筒形バッテリーを含むバッテリーパック及び自動車を提供することができる。

【0189】

特に、本発明は、高さ対比直径の比率が０．４以上であって、抵抗が４ｍΩ以下である円筒形バッテリー、該円筒形バッテリーを含むバッテリーパック及び自動車を提供することができる。

【0190】

他にも本発明は多様な効果を奏し、それについては実施形態を挙げて後述する。但し、通常の技術者が容易に類推可能な効果などについては、該説明を省略することにする。

【0191】

本明細書に添付される次の図面は、本発明の好ましい実施形態を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割のためのものであるため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【0192】

【図1】従来のタブレス円筒形バッテリーの製造に使用される電極の構造を示した平面図である。

【図2】従来のタブレス円筒形バッテリーの電極巻取工程を示した図である。

【図3】従来のタブレス円筒形バッテリーにおいて、無地部の折曲表面領域に集電体が溶接される工程を示した図である。

【図4】本発明の第１実施形態による電極の構造を示した平面図である。

【図5】本発明の第２実施形態による電極の構造を示した平面図である。

【図6】本発明の第３実施形態による電極の構造を示した平面図である。

【図7a】本発明の第４実施形態による電極の構造を示した平面図である。

【図7b】本発明の実施形態による分切片の幅、高さ及び離隔ピッチの定義を示した図である。

【図7c】本発明の実施形態によって電極が巻き取られたとき、分切片の幅が定義される分切片の下端が形成する円弧を電極組立体のコアの中心を基準に示した図である。

【図7d】本発明の実施形態によって分切片の高さｈ_１、ｈ_２、ｈ_３、ｈ_４、コア半径ｒ_ｃ及び分切片が現れ始める巻回ターンの半径ｒ_１、ｒ_２、ｒ_３、ｒ_４の関係を模式的に示した図である。

【図7e】分切片の高さ可変区間において、分切片の高さＨの最大値ｈ_ｍａｘを決定するための概念図である。

【図7f】分切片の下部内角θを決定する数式を説明するための模式図である。

【図7g】本発明の第４実施形態による電極の変形構造を示した平面図である。

【図7h】本発明の変形形態による電極が電極組立体として巻き取られたとき、電極組立体の一側端面に複数の分切片整列部（折曲表面領域）と複数の電解質含浸部が放射状に形成された例を示した上面図である。

【図7i】本発明の変形形態による電極が電極組立体として巻き取られたとき、電極組立体の一側端面に複数の分切片整列部（折曲表面領域）と複数の電解質含浸部が放射状に形成された例を示した上面図である。

【図7j】本発明の実施形態によって扇形状に形成された分切片整列部に含まれた分切片グループが異なる巻回ターンに配置された構造を示した図である。

【図8a】本発明の第５実施形態による電極の構造を示した平面図である。

【図8b】本発明の他の実施形態による分切片の幅、高さ及び離隔ピッチの定義を示した図である。

【図8c】本発明の第５実施形態による電極の変形構造を示した平面図である。

【図9】本発明の多様な変形形態による分切片構造を示した図である。

【図10a】分切片が電極組立体のコア側に折り曲げられながら形成された折曲表面領域の断面を示した模式図である。

【図10b】折曲表面領域が形成された電極組立体を概略的に示した上部斜視図である。

【図10c】実施例１－１～１－７及び比較例による電極組立体の上部に形成された正極の折曲表面領域において、半径方向に沿って分切片の積層数をカウントした結果を示したグラフである。

【図10d】実施例２－１～２－５、実施例３－１～３－４、実施例４－１～４－３、実施例５－１及び５－２による電極組立体の上部に形成された正極の折曲表面領域において、半径方向に沿って測定した分切片の積層数をカウントした結果を示したグラフである。

【図10e】実施例６－１～６－６及び実施例７－１～７－６による電極組立体の上部に形成された正極の折曲表面領域において、半径方向に沿って測定した分切片の積層数をカウントした結果を示したグラフである。

【図10f】本発明の実施形態による分切片の折曲表面領域に積層数均一区間ｂ１及び積層数減少区間ｂ２を示した電極組立体の上面図である。

【図11】第１実施形態の電極を第１電極（正極）及び第２電極（負極）に適用したゼリーロール型の電極組立体をＹ軸方向（巻取軸方向）に沿って切断した断面図である。

【図12】第２実施形態の電極を第１電極（正極）及び第２電極（負極）に適用したゼリーロール型の電極組立体をＹ軸方向（巻取軸方向）に沿って切断した断面図である。

【図13】第３実施形態～第５実施形態（これらの変形形態）の電極のうちのいずれか一つを第１電極（正極）及び第２電極（負極）に適用したゼリーロール型の電極組立体を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】本発明のさらに他の実施形態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15】本発明のさらに他の実施形態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16】本発明のさらに他の実施形態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17】本発明の一実施形態による円筒形バッテリーをＹ軸方向に沿って切断した断面図である。

【図18】本発明の他の実施形態による円筒形バッテリーをＹ軸方向に沿って切断した断面図である。

【図19】本発明のさらに他の実施形態による円筒形バッテリーをＹ軸方向に沿って切断した断面図である。

【図20】本発明のさらに他の実施形態による円筒形バッテリーをＹ軸方向に沿って切断した断面図である。

【図21】本発明のさらに他の実施形態による円筒形バッテリーをＹ軸方向に沿って切断した断面図である。

【図22】本発明のさらに他の実施形態による円筒形バッテリーをＹ軸方向に沿って切断した断面図である。

【図23】本発明のさらに他の実施形態による円筒形バッテリーをＹ軸方向に沿って切断した断面図である。

【図24】本発明のさらに他の実施形態による円筒形バッテリーをＹ軸方向に沿って切断した断面図である。

【図25】本発明のさらに他の実施形態による円筒形バッテリーをＹ軸方向に沿って切断した断面図である。

【図26】本発明の実施形態による第１集電体の構造を示した上面図である。

【図27】本発明の実施形態による第２集電体の構造を示した上面図である。

【図28】複数の円筒形バッテリーが電気的に接続された状態を示した上面図である。

【図29】図２８の部分拡大図である。

【図30】本発明の一実施形態によるバッテリーパックの構成を概略的に示した図である。

【図31】本発明の一実施形態によるバッテリーパックを含む自動車を概略的に示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0193】

以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲において使用された用語や単語は通常的及び辞書的な意味に限定して解釈されるものではなく、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されるものである。

【0194】

したがって、本明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明の最も好ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを表すものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解されたい。

【0195】

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

【0196】

二つの比較対象が同一であるという表現は「実質的に同一である」ことを意味する。したがって、「実質的に同一」とは、当業界において低い水準と見なされる偏差、例えば５％以内の偏差を有する場合を含み得る。また、所定の領域においてあるパラメータが均一であるとは、該当領域において平均的な観点で均一であることを意味する。

【0197】

また、第１、第２などが多様な構成要素を示すために使用されているが、これら用語は構成要素を制限するためのものではない。これら用語は単に一つの構成要素を他の構成要素と区別するために使用されるものであり、特に言及しない限り、第１構成要素は第２構成要素にもなり得る。

【0198】

明細書の全体において、特に言及しない限り、各構成要素は単数又は複数であり得る。

【0199】

構成要素の「上部（又は下部）」又は構成要素の「上（又は下）」に任意の構成が配置されるとは、任意の構成が該構成要素の上面（又は下面）に接して配置されることだけでなく、前記構成要素と該構成要素の上に（又は下に）配置された任意の構成との間に他の構成が介在され得ることを意味する。

【0200】

また、ある構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」又は「接続」されるとするとき、構成要素が相互に直接的に連結されるか又は接続される場合だけでなく、各構成要素の間に他の構成要素が「介在」されるか、又は、各構成要素が他の構成要素を通じて「連結」、「結合」又は「接続」されることも含む。

【0201】

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

【0202】

明細書の全体において、「Ａ及び／又はＢ」とは、特に言及しない限り、Ａ、Ｂ、又はＡ及びＢを意味し、「Ｃ～Ｄ」とは、特に言及しない限り、Ｃ以上Ｄ以下を意味する。

【0203】

本明細書においては、説明の便宜上、ゼリーロール状に巻き取られる電極組立体の巻取軸の長さ方向に沿った方向を軸方向（Ｙ軸）と称する。また、前記巻取軸を囲む方向を円周方向又は外周方向（Ｘ軸）と称する。また、前記巻取軸に近くなるか又は巻取軸から遠くなる方向を半径方向又は放射方向と称する。これらのうち、特に、巻取軸に近くなる方向を求心方向、巻取軸から遠くなる方向を遠心方向と称する。

【0204】

まず、本発明の一実施形態による電極組立体について説明する。電極組立体は、シート状の第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に介在された分離膜とが一方向に巻き取られた構造を有するゼリーロール型の電極組立体であり得る。しかし、本発明が電極組立体の種類によって限定されることはない。

【0205】

好ましくは、第１電極及び第２電極の少なくとも一つは巻取方向の長辺端部に活物質がコーティングされない無地部を含む。無地部の少なくとも一部はそれ自体が電極タブとして使用される。無地部は、電極組立体のコアに隣接したコア側無地部、電極組立体の外周表面に隣接した外周側無地部、コア側無地部及び外周側無地部の間に介在された中間無地部を含む。

【0206】

好ましくは、コア側無地部及び外周側無地部の少なくとも一つは、中間無地部よりも高さが相対的に低い。

【0207】

図４は、本発明の第１実施形態による電極４０の構造を示した平面図である。

【0208】

図４を参照すると、第１実施形態の電極４０は、金属ホイルからなる集電体４１、及び活物質層４２を含む。金属ホイルは、導電性を有する金属、例えばアルミニウム又は銅であり得、電極４０の極性に合わせて適切に選択される。集電体４１の少なくとも一面には活物質層４２が形成される。活物質層４２は巻取方向（Ｘ軸）に沿って形成される。電極４０は、巻取方向（Ｘ軸）の長辺端部に無地部４３を含む。無地部４３は、活物質がコーティングされていない集電体４１の一部領域である。活物質層４２が形成された集電体４１の領域は活物質部と称し得る。

【0209】

電極４０において、集電体４１の短辺方向における活物質部の幅は５０ｍｍ～１２０ｍｍであり得、集電体４１の長辺方向における活物質部の長さは３ｍ～５ｍであり得る。したがって、活物質部の長辺に対する短辺の比率は１．０％～４．０％であり得る。

【0210】

好ましくは、電極４０において、集電体４１の短辺方向における活物質部の幅は６０ｍｍ～７０ｍｍであり得、集電体４１の長辺方向における活物質部の長さは３ｍ～５ｍであり得る。したがって、活物質部の長辺に対する短辺の比率は１．２％～２．３％であり得る。

【0211】

活物質部の長辺に対する短辺の比率は、１８６５又は２１７０のフォームファクタを有する円筒形バッテリーで使用される電極の活物質部の長辺対比短辺の比率である６％～１１％よりも著しく小さい。

【0212】

好ましくは、集電体４１は、延伸率が１．５％～３．０％、引張強度が２５ｇｆ／ｍｍ^２～３５ｋｇｆ／ｍｍ^２であり得る。延伸率及び引張強度はＩＰＣ－ＴＭ－６５０の測定法に従って測定可能である。電極４０は、集電体４１に活物質層４２を形成した後、圧着して製造する。圧着の際、無地部４３領域と活物質層４２領域とは延伸率が相違する。したがって、圧着後の電極４０にはうねり（ｓｗｅｌｌ）が生じ、電極４０を長くなるほどうねりはさらに酷くなる。

【0213】

集電体４１に対する延伸率及び引張強度に対する最適化は、電極４０の長さが４ｍ水準であるとき、圧着後のキャンバ長さを２０ｍｍ未満に減少させる。キャンバ長さは、うねりが生じた電極４０を広げたとき、巻取方向（Ｘ軸）における電極４０の最大たわみ量である。最大たわみ量は外周側終端で測定し得る。集電体４１の延伸率及び引張強度が最適化されている電極４０はキャンバ長さが短いため、無地部４３の切欠き作業や電極４０の巻取工程時に蛇行不良が発生しない。

【0214】

集電体４１は延伸率が小さいほど破断し易い。集電体４１の延伸率が１．５％未満であると、集電体４１の圧延工程性が低下し、集電体４１に活物質層４２をコーティングした電極４０を圧着するとき、集電体４１に断線が発生するおそれがある。一方、集電体４１の延伸率が３．０％を超えると、電極４０の活物質部が過度に延伸してキャンバ長さが大きく増加する。集電体４１の引張強度が２５ｋｇｆ／ｍｍ^２未満であるか又は３５ｋｇｆ／ｍｍ^２を超えると、電極４０の電極工程性が低下する。

【0215】

キャンバ現象は、アルミニウムホイルからなる正極集電体において特に問題になる。本発明によって延伸率１．５％～３．０％、引張強度２５ｋｇｆ／ｍｍ^２～３５ｋｇｆ／ｍｍ^２のアルミニウムホイルを集電体として用いることで、キャンバ現象を抑制することができる。このような集電体上に活物質層を形成して正極として使用することが好ましい。

【0216】

好ましくは、活物質層４２と無地部４３との境界には、絶縁コーティング層４４が形成され得る。以下、説明の便宜上、絶縁コーティング層４４を単に絶縁層４４とも称する。絶縁コーティング層４４は、少なくとも一部が活物質層４２と無地部４３との境界に重なるように形成される。絶縁コーティング層４４は、分離膜を介在して対向している反対極性の二つの電極間の短絡を防止する。絶縁コーティング層４４は、０．３ｍｍ～５ｍｍの幅で活物質層４２と無地部４３との境界部分を覆い得る。絶縁コーティング層４４の幅は、電極４０の巻取方向に沿って変わり得る。絶縁コーティング層４４は高分子樹脂を含み、Ａｌ_２Ｏ_３のような無機物フィラーを含み得る。絶縁コーティング層４４が覆っている集電体４１部分は、活物質層がコーティングされた領域ではないため、無地部として見なされ得る。

【0217】

無地部４３は、電極組立体のコア側に隣接したコア側無地部Ｂ１、電極組立体の外周側に隣接した外周側無地部Ｂ３、及びコア側無地部Ｂ１と外周側無地部Ｂ３との間に介在された中間無地部Ｂ２を含む。

【0218】

コア側無地部Ｂ１、外周側無地部Ｂ３及び中間無地部Ｂ２は、電極４０がゼリーロール型の電極組立体として巻き取られたとき、それぞれコア側に隣接した領域の無地部、外周側に隣接した領域の無地部、及びこれらを除いた他の領域の無地部として定義され得る。

【0219】

以下、コア側無地部Ｂ１、外周側無地部Ｂ３及び中間無地部Ｂ２をそれぞれ第１部分、第２部分及び第３部分と称する。

【0220】

一例として、第１部分Ｂ１は最内側巻回ターンを含む電極領域の無地部であり、第２部分は最外側巻回ターンを含む電極領域の無地部であり得る。巻回ターンは、電極組立体のコア側端部を基準にして計数し得る。

【0221】

他の例として、Ｂ１／Ｂ２の境界は、電極組立体のコア側から外周側に向かって無地部の高さ（又は変化パターン）が実質的に変わる地点、又は、電極組立体の半径を基準にして所定％の地点（例えば、半径の５％、１０％、１５％地点など）で適切に定義され得る。

【0222】

Ｂ２／Ｂ３の境界は、電極組立体の外周側からコア側に向かって無地部の高さ（又は変化パターン）が実質的に変わる地点、又は、電極組立体の半径を基準にして所定％の地点（例えば、半径の８５％、９０％、９５％地点など）で定義され得る。Ｂ１／Ｂ２の境界とＢ２／Ｂ３の境界が特定されれば、第３部分Ｂ２は自動的に特定され得る。

【0223】

もし、Ｂ１／Ｂ２の境界のみが特定される場合、Ｂ２／Ｂ３の境界は電極組立体の外周側付近の地点で適切に選択可能である。一例として、第２部分は最外側巻回ターンを構成する電極領域の無地部と定義され得る。一方、Ｂ２／Ｂ３の境界のみが特定される場合、Ｂ１／Ｂ２の境界は電極組立体のコア側付近の地点で適切に選択可能である。一例として、第１部分は最内側巻回ターンを構成する電極領域の無地部と定義され得る。

【0224】

第１部分Ｂ１と第３部分Ｂ２との間に他の構造が介在されることを排除しない。また、第３部分Ｂ２と第２部分Ｂ３との間に他の構造が介在されることを排除しない。

【0225】

第１実施形態において、無地部４３の高さは一定ではなく、巻取方向（Ｘ軸）において相対的な相違する。すなわち、第２部分Ｂ３の高さ（Ｙ軸方向の長さ）は０以上であって、且つ、第１部分Ｂ１及び第３部分Ｂ２よりも相対的に低い。ここで、各部分の高さは、平均高さ又は最大高さであり得、以下同様である。巻取方向において、第３部分Ｂ２の長さは、第１部分Ｂ１及び第２部分Ｂ３よりもさらに長い。

【0226】

図５は、本発明の第２実施形態による電極４５の構造を示した平面図である。

【0227】

図５を参照すると、第２実施形態の電極４５は、第１実施形態と比較して、第２部分Ｂ３の高さが外周側に向かって徐々に減少する点のみで異なり、他の構成は略同一である。

【0228】

一変形形態において、第２部分Ｂ３は、高さが段階的に減少する階段形状（点線を参照）で変形可能である。

【0229】

図６は、本発明の第３実施形態による電極５０の構造を示した平面図である。

【0230】

図６を参照すると、第３実施形態の電極５０は、第１部分Ｂ１及び第２部分Ｂ３の高さが０以上であって、且つ、第３部分Ｂ２よりも相対的に低い。また、第１部分Ｂ１の高さと第２部分Ｂ３の高さとは、同一であるか又は異なり得る。

【0231】

好ましくは、第３部分Ｂ２の高さは、コア側から外周側に向かって段階的に増加する階段形状であり得る。

【0232】

パターン１～パターン７は、無地部４３の高さが変化する位置を中心にして第３部分Ｂ２を区分したものである。好ましくは、パターンの個数、各パターンの高さ（Ｙ軸方向の長さ）と幅（Ｘ軸方向の長さ）は、無地部４３の折曲過程で応力を最大限に分散できるように調節可能である。応力の分散は、無地部４３が電極組立体のコア側に折り曲げられるときに破れることを防止するためのものである。

【0233】

第１部分Ｂ１の幅ｄ_Ｂ１は、第３部分Ｂ２のパターンをコア側に折り曲げたとき、電極組立体のコアを塞がない条件を適用して設計する。コアとは、電極組立体の巻取中心に存在する空洞（ｃａｖｉｔｙ）を意味する。

【0234】

一例として、第１部分Ｂ１の幅ｄ_Ｂ１は、パターン１の折曲長さに比例して増加し得る。折曲長さは、パターンの折曲地点を基準にしたパターンの高さに該当する。

【0235】

好ましくは、第１部分Ｂ１の幅ｄ_Ｂ１は、第１部分Ｂ１が形成する巻回ターンの半径方向の幅がパターン１の折曲長さ以上になるように設定し得る。変形例において、第１部分Ｂ１の幅ｄ_Ｂ１は、パターン１の折曲長さから、第１部分Ｂ１が形成する巻回ターンの半径方向の幅を引いた値が０より小さいか又はコア半径の１０％以下になるように設定し得る。

【0236】

具体的な例において、電極５０がフォームファクタ４６８０の円筒形バッテリーの電極組立体を製造するのに使用される場合、第１部分Ｂ１の幅ｄ_Ｂ１は電極組立体のコアの直径及びパターン１の折曲長さに応じて１８０ｍｍ～３５０ｍｍに設定され得る。

【0237】

一例において、それぞれのパターンの幅は、電極組立体の一つ又は二つ以上の巻回ターンを構成するように設計され得る。

【0238】

他の例において、第３部分Ｂ２の高さは、コア側から外周側に向かって増加してから減少する階段形状であり得る。

【0239】

さらに他の例において、第２部分Ｂ３は、第２実施形態と同じ構造を有するように変形され得る。

【0240】

さらに他の例において、第３部分Ｂ２に適用されたパターン構造が第２部分Ｂ３まで拡張され得る（点線を参照）。

【0241】

前記第３部分Ｂ２は、第１部分Ｂ１の先端部と第２部分Ｂ３の先端部とを巻取方向において連結した仮想の線を基準にして電極組立体の半径方向に折り曲げられ得る。

【0242】

図７ａは、本発明の第４実施形態による電極６０の構造を示した平面図である。

【0243】

図７ａを参照すると、第４実施形態の電極６０は、第１部分Ｂ１及び第２部分Ｂ３の巻取軸（Ｙ軸）方向の高さが０以上であって、第３部分Ｂ２よりも相対的に低い。また、巻取軸（Ｙ軸）方向における第１部分Ｂ１の高さと第２部分Ｂ３の高さとは、同一であるか又は異なり得る。

【0244】

好ましくは、第３部分Ｂ２は、少なくとも一部区間が複数の分切片６１を含み得る。複数の分切片６１は、コア側から外周側に向かって高さが段階的に増加し得る。複数の分切片６１は、下部から上部に向かって幅が減少する幾何学的な図形の形態を有する。好ましくは、幾何学的な図形は台形である。台形の角、すなわち頂点部位は尖った端部ではなく、丸くラウンド処理されるか又は面取りのようにチャンパー処理され得る。後述するが、幾何学的な図形の形態は多様に変形可能である。

【0245】

分切片６１は、レーザーで切欠き加工（ｎｏｔｃｈｉｎｇ）されたものであり得る。分切片６１は、超音波切断や打ち抜きなど公知の金属箔切断工程で形成し得る。

【0246】

前記第３部分Ｂ２は、第１部分Ｂ１の先端部と第２部分Ｂ３の先端部とを巻取方向において連結した仮想の線を基準にして電極組立体の半径方向に折り曲げられ得る。このとき、前記分切片６１は、前記切断溝の底部を基準にして折り曲げられ得る。前記分切片の間の切断溝の底部の高さは、前記第１部分Ｂ１の高さ及び／又は第２部分Ｂ３の高さと対応し得る。

【0247】

第４実施形態において、無地部４３の折曲加工の際、活物質層４２及び／又は絶縁コーティング層４４の損傷を防止するため、分切片６１同士の間の切断溝の底部（図７ｂのＧ）と活物質層４２との間に所定のギャップを設けることが好ましい。無地部４３が折り曲げられるとき、切断溝６３の底部付近に応力が集中されるためである。

【0248】

ギャップは、電極６０の巻取方向に沿って変わり得る。ギャップは０．２ｍｍ～４ｍｍ、好ましくは１．５ｍｍ～２．５ｍｍである。

【0249】

電極６０が負極であるときはギャップが１．０ｍｍ以上であることがより好ましく、電極６０が正極であるときはギャップが２．０ｍｍ以上であることがより好ましい。

【0250】

ギャップを上記の数値範囲に調節することで、無地部４３の折曲加工時に生じる応力によって切断溝６３の底部付近の活物質層４２及び／又は絶縁コーティング層４４が損傷されることを防止することができる。

【0251】

好ましくは、電極４０が電極組立体として巻き取られた時、絶縁コーティング層４４の少なくとも一部は分離膜の外側に露出し得る。この場合、分切片６１が折り曲げられるとき、絶縁コーティング層４４が折曲地点を支持可能である。

【0252】

前記ギャップは、分切片６１の切欠き又は切断時の公差による活物質層４２及び／又は絶縁コーティング層４４の損傷を防止することができる。巻取方向と平行な一方向において、ギャップは略同一であるか又は変わり得る。後者の場合、複数の分切片は、巻取方向と平行な一方向に沿って個別に、グループ単位で、又は二つ以上のグループ単位でギャップが変わり得る。

【0253】

切断溝６３によって形成された分切片６１の下端部は、分切片６１の折曲工程において折り曲げが誘導される部位であり得る。すなわち、折曲工程において、耐折曲性は、無地部４３の最下端から前記切断溝６３の底部付近に至るまでは殆ど一定であり、前記切断溝６３の底部付近で急激に減少した後、分切片６１の上端部に至るまでは殆ど一定である。

【0254】

切断溝６３の底部と絶縁コーティング層４４とは、０．２ｍｍ～２．０ｍｍだけ離隔し得る。離隔距離が０．２ｍｍより小さいと、上述した損傷防止効果を十分に発揮できず、離隔距離が２．０ｍｍより大きいと、損傷防止効果は増加せず、絶縁コーティング層４４の折曲支持効果を減少させるおそれがある。

【0255】

巻取方向と平行な一方向において、切断溝６３の底部と絶縁コーティング層４４との離隔距離は、略同一であるか又は変わり得る。後者の場合、複数の分切片は、前記離隔距離が巻取方向と平行な一方向に沿って個別に、グループ単位で、又は二つ以上のグループ単位で変わり得る。

【0256】

電極６０が巻き取られるとき、絶縁コーティング層４４の巻取軸（Ｙ軸）方向の端部は、分離膜の端部を基準にして巻取軸方向に沿って－２ｍｍ～２ｍｍの範囲に位置し得る。絶縁コーティング層４４は、分離膜を介在して対向している反対極性の二つの電極間の短絡を防止し、分切片６１が折り曲げられるときに折曲地点を支持することができる。二つの電極間の短絡防止効果を向上させるため、絶縁コーティング層４４は分離膜の外側に露出し得る。また、二つの電極間の短絡防止効果をさらに極大化するため、絶縁コーティング層４４の巻取軸（Ｙ軸）方向の端部が切断溝６３の底部よりも上方に位置するように絶縁コーティング層４４の幅を増加させてもよい。一例において、前記絶縁コーティング層４４の巻取軸方向の端部は、前記切断溝６３の底部を基準にして－２ｍｍ～＋２ｍｍの範囲内に位置し得る。前記絶縁コーティング層４４の厚さは活物質層４２の厚さよりも薄くなり得る。これにより、電極６０を分離膜と積層したとき、電極６０の活物質層４２と分離膜との密着程度に比べて、絶縁コーティング層４４と分離膜とが弱く接するか、又は、絶縁コーティング層４４と分離膜との間にギャップが形成され得る。

【0257】

前記絶縁コーティング層４４は、分切片６１の折曲過程で無地部の基端部が変形されないように支持力を提供する。しかし、前記支持力が折り曲げ力よりも弱くて多少変形されたとしても、絶縁コーティング層４４と分離膜との間には少しのギャップが存在するため、絶縁コーティング層４４の変形が直ちに且つ直接的に分離膜に影響を及ぼすことはない。

【0258】

複数の分切片６１は、コア側から外周側に向かって複数の分切片グループを成し得る。前記分切片グループは、巻取方向において隣り合う分切片同士の下部内角、分切片の軸方向の高さ、分切片の巻取方向の幅、分切片の形状、二つの分切片の間の切断溝の底部の高さ、及び二つの分切片の間の離隔ピッチのうちの少なくとも一つの要素が同じであり得る。

【0259】

図７ａは、同一分切片グループに属した分切片の幅、高さ及び離隔ピッチが略同じ実施形態である。

【0260】

異なる分切片グループに属する分切片同士は、同一グループ内では同一であった要素のうちの少なくとも一つが相異なり得る。

【0261】

他の形態において、複数の分切片は、グループ単位で又は二つ以上のグループ単位で、離隔ピッチがコア側から外周側に向かって徐々に又は段階的に増加するか、若しくはその反対（ｖｉｃｅ ｖｅｒｓａ）であり得る。

【0262】

さらに他の形態において、複数の分切片は、グループ単位で又は二つ以上のグループ単位で、離隔ピッチがコア側から外周側に向かって徐々に又は段階的に増加してから徐々に又は段階的に減少するか、若しくはその反対（ｖｉｃｅ ｖｅｒｓａ）であり得る。

【0263】

さらに他の形態において、複数の分切片は、切断溝６３の底部と絶縁コーティング層４４又は活物質層４２との間のギャップがコア側から外周側に向かって徐々に又は段階的に増加するか、若しくはその反対（ｖｉｃｅ ｖｅｒｓａ）であり得る。

【0264】

さらに他の形態において、複数の分切片は、切断溝６３の底部と絶縁コーティング層４４又は活物質層４２との間のギャップがコア側から外周側に向かって徐々に又は段階的に増加するか若しくは徐々に又は段階的に減少し得る。又は、その反対（ｖｉｃｅ ｖｅｒｓａ）であり得る。

【0265】

図７ａの実施形態においては、それぞれの分切片グループは分切片の高さが相異なる。電極組立体において、分離膜ＳＰは電極６０の活物質層４２及び／又は絶縁コーティング層４４と対面し得る。好ましくは、電解質の含浸性改善のため、分離膜ＳＰの端部位置が調節され得る。

【0266】

電極組立体において、前記第１部分Ｂ１、第２部分Ｂ３、及び第３部分Ｂ２のうちの最低地点を基準にして巻取方向（Ｘ軸）と平行に延ばした線を基準線ＤＬと定義し、複数の前記分切片のうちの最低高さを有する分切片を最小分切片とするとき、前記分離膜ＳＰの幅方向の末端ＳＬは、前記基準線ＤＬを基準にして、前記最小分切片の高さＨａの３０％以内で前記電極組立体の外側方向に位置し得る。ここで、前記電極組立体の外側方向とは、電極６０の活物質層４２から無地部４３に向かう方向を意味する。

【0267】

代案的に、前記分離膜ＳＰの幅方向の末端ＳＬは、前記基準線ＤＬを基準にして、前記最小分切片の高さＨａの３０％以内で前記電極組立体の内側方向に位置し得る。ここで、前記電極組立体の内側方向とは、電極６０の無地部４３から活物質層に向かう方向を意味する。

【0268】

好ましくは、前記最小分切片の高さＨａは、実質的に電極組立体の半径方向に折り曲げられた分切片の高さのうちの最小値に該当し得る。

【0269】

前記第１部分Ｂ１、第２部分Ｂ３、及び第３部分Ｂ２のうちの最低地点から巻取方向（Ｘ軸）と平行に延ばした線である基準線ＤＬは、隣り合う分切片の間の切断溝６３の底部に該当し、切断溝の底部は切欠き谷（ｎｏｔｃｈｉｎｇ ｖａｌｌｅｙ）と称し得る。

【0270】

本発明の一具現例によれば、分離膜ＳＰの幅方向の末端が前記基準線ＤＬに近接して位置するように制御することで、電解質が切欠き谷（空いた空間）に沿って電極組立体内へと流入されるため、含浸速度が増加する。具体的には、電極組立体が挿入されている電池ハウジングの内部に電解質が注入されれば、電解質は電極の無地部の分切片間の切欠き谷に移動する。その後、電解質は、分切片間の切欠き谷、すなわち前記基準線に近接して位置する分離膜の末端に含浸され、最終的に電極の活物質層内へと含浸されるようになる。その結果、電極組立体内における電解質含浸の均一性が増加する。

【0271】

前記分離膜ＳＰの幅方向の末端ＳＬが電極組立体の外側方向に位置するほど、溶接特性に否定的な影響を与える。逆に、前記分離膜ＳＰの幅方向の末端ＳＬが電極組立体の内側方向に位置するほど、正極と負極との短絡危険性が高くなり得る。

【0272】

したがって、本発明の一形態では、前記分離膜ＳＰの幅方向の末端ＳＬが前記基準線ＤＬを基準にして、前記最小分切片の高さの３０％以内で前記電極組立体の外側方向に位置するか、又は、前記最小分切片の高さの３０％以内で前記電極組立体の内側方向に位置するように制御する。

【0273】

本発明の一具現例によれば、前記分離膜ＳＰの幅方向の末端ＳＬは、前記基準線ＤＬを基準にして、１．５ｍｍ以内で前記電極組立体の外側方向に位置するか、又は、１．５ｍｍ以内で前記電極組立体の内側方向に位置し得る。

【0274】

図７ｂは、台形状の分切片６１の幅Ｄ、高さＨ及び離隔ピッチＰの定義を示した図である。

【0275】

図７ｂを参照すると、分切片６１の幅Ｄ、高さＨ及び離隔ピッチＰは、無地部４３の折曲加工時に折曲地点付近の無地部４３が破れることを防止し且つ十分な溶接強度を確保するため、無地部４３の重畳層数を十分に増加させながら無地部４３の異常な変形を防止するように設計される。

【0276】

分切片６１の折り曲げは、切断溝６３の底部を通るラインＧ又はその上部で行われる。切断溝６３は、電極組立体の半径方向において分切片６１の滑らか且つ容易な折り曲げを可能にする。

【0277】

分切片６１の幅Ｄは、分切片６１の両側の側辺６３ｂから延びた二本の直線と切断溝６３の底部６３ａから延びた直線とが交わる二つの地点間の長さで定義される。分切片６１の高さＨは、分切片６１の最上端辺と切断溝６３の底部６３ａから延びた直線との間の最短距離で定義される。分切片６１の離隔ピッチＰは、切断溝６３の底部６３ａから延びた直線と前記底部６３ａに連結された二つの側辺６３ｂから延びた直線とが交わる二つの地点間の長さで定義される。側辺６３ｂ及び／又は底部６３ａが曲線であるとき、直線は、側辺６３ｂと底部６３ａとの交点から側辺６３ｂ及び／又は底部６３ａに延びる接線で代替され得る。

【0278】

好ましくは、分切片６１の幅Ｄは１ｍｍ以上である。Ｄが１ｍｍ未満であると、分切片６１がコア側に折り曲げられたとき、溶接強度を十分に確保可能な程度に分切片６１が重ならないか、又は、空いた空間（間隙）が発生するおそれがある。

【0279】

好ましくは、分切片６１の幅Ｄは、分切片６１が電極組立体のコア側に向かって折り曲げられるとき、分切片６１が半径方向に容易に重なるように、分切片６１が位置する巻回ターンの半径に応じて適応的に調節され得る。

【0280】

図７ｃは、本発明の実施形態によって電極６０が巻き取られたとき、分切片６１の幅Ｄが定義される分切片６１の下端（図７ｂの線分Ｄ_ａｂ）が形成する円弧Ａ_１Ａ_２を電極組立体のコアの中心Ｏを基準に示した図である。

【0281】

図７ｃを参照すると、円弧Ａ_１Ａ_２は分切片６１の幅Ｄに対応する長さを有し、電極組立体のコアの中心を基準にして円周角Φを有する。円周角Φは、円弧Ａ_１Ａ_２を通る巻回軸と垂直な平面上において、円弧Ａ_１Ａ_２の両端とコアの中心Ｏとを連結した二つの線分間の角度で定義され得る。

【0282】

分切片６１の円弧Ａ_１Ａ_２の長さが同一であるとき、分切片６１が位置する巻回ターンの半径ｒが増加するほど円周角Φは減少する。反対に、分切片６１の円周角Φが同一であるとき、分切片６１が位置する巻回ターンの半径ｒが増加するほど円弧Ａ_１Ａ_２の長さは比例的に増加する。

【0283】

円周角Φは分切片６１の折曲品質に影響を及ぼす。図面において、実線矢印は分切片６１を折り曲げるために加えられる力の方向を示し、点線矢印は分切片６１が折り曲げられる方向を示している。折曲方向はコアの中心Ｏに向かう方向である。

【0284】

分切片６１の円周角Φは、折曲の均一性を向上させ且つクラックの発生を防止するため、分切片６１が位置する巻回ターンの半径ｒに応じて４５°以下、好ましくは３０°以下であり得る。

【0285】

一形態において、分切片６１の円周角Φは、上記の数値範囲内で電極組立体の半径方向に沿って徐々に又は段階的に増加又は減少し得る。他の形態において、分切片６１の円周角Φは、上記の数値範囲内で電極組立体の半径方向に沿って徐々に又は段階的に増加してから徐々に又は段階的に減少し得、その反対の場合（ｖｉｃｅ ｖｅｒｓａ）も可能である。さらに他の形態において、分切片６１の円周角Φは、上記の数値範囲内で電極組立体の半径方向に沿って実質的に同一であり得る。

【0286】

実験によれば、分切片６１の円周角Φが４５°を超過すると、分切片６１の折曲模様が均一にならない。分切片６１の中央部分と側辺部分とに加えられる力の差が大きくなって、円周方向における分切片６１の押し付けが均一にならない。また、折曲均一性のために押し付け力を増加させれば、切断溝６３付近の無地部４３にクラックが発生するおそれがある。

【0287】

一例において、電極６０に含まれた分切片６１の円周角Φは、実質的に同一であり、分切片６１の幅は分切片６１が位置する巻回ターンの半径ｒが増加するほど比例的に増加し得る。実質的に同一であるとは、完全に同一であるか又は５％未満の偏差があることを意味する。

【0288】

例えば、電極組立体の半径が２２ｍｍであり、コアの半径が４ｍｍであり、半径７ｍｍ地点に位置する巻回ターンから分切片６１が配置されるとき、分切片６１の円周角Φが２８．６°に一定である場合、分切片６１の幅Ｄは下記の表１のように、分切片６１が位置する巻回ターンの半径ｒに応じて比例的に増加し得る。すなわち、分切片６１の幅は、巻回ターンの半径ｒが１ｍｍずつ増加する度に０．５ｍｍずつ実質的に同一比率で増加し得る。

【0289】

【表1】

【0290】

好ましくは、電極組立体のコアの中心Ｏを基準にして半径がｒである巻回ターンに位置した分切片６１の幅Ｄ（ｒ）は、下記の数式１を満たす範囲で決定され得る。

【0291】

［数式１］
１≦Ｄ（ｒ）≦（２×π×ｒ／３６０°）×４５°
好ましくは、複数の分切片６１のそれぞれは、電極組立体のコアの中心を基準にして分切片６１が位置する巻回ターンの半径ｒが増加するにつれて、巻取方向の幅Ｄ（ｒ）が徐々に又は段階的に増加するか、若しくはその反対（ｖｉｃｅ ｖｅｒｓａ）であり得る。

【0292】

他の形態において、複数の分切片６１のそれぞれは、電極組立体のコアの中心を基準にして分切片６１が位置する巻回ターンの半径ｒが増加するにつれて、１ｍｍ～１１ｍｍの範囲で巻取方向の幅Ｄ（ｒ）が徐々に又は段階的に増加するか、若しくはその反対（ｖｉｃｅ ｖｅｒｓａ）であり得る。

【0293】

さらに他の形態において、複数の分切片６１のそれぞれは、電極組立体のコアの中心を基準にして分切片６１が位置する巻回ターンの半径ｒが増加するにつれて、巻取方向の幅Ｄ（ｒ）が徐々に又は段階的に増加してから徐々に又は段階的に減少し得るか、若しくはその反対（ｖｉｃｅ ｖｅｒｓａ）であり得る。

【0294】

さらに他の形態において、複数の分切片６１のそれぞれは、電極組立体のコアの中心を基準にして分切片６１が位置する巻回ターンの半径ｒが増加するにつれて、１ｍｍ～１１ｍｍの範囲で巻取方向の幅Ｄ（ｒ）が徐々に又は段階的に増加してから徐々に又は段階的に減少するか、若しくはその反対（ｖｉｃｅ ｖｅｒｓａ）であり得る。

【0295】

さらに他の形態において、分切片６１が位置する巻回ターンの半径ｒが増加するにつれて、分切片６１の幅Ｄ（ｒ）が変化する比率は、同一であるか又は相異なり得る。

【0296】

さらに他の形態において、分切片６１が位置する巻回ターンの半径ｒが増加するにつれて、１ｍｍ～１１ｍｍの範囲で分切片６１の幅Ｄ（ｒ）が変化する比率は、同一であるか又は相異なり得る。

【0297】

図７ｂをさらに参照すると、分切片６１の高さＨは２ｍｍ以上であり得る。Ｄ２が２ｍｍ未満であると、分切片６１がコア側に折り曲げられたとき、溶接強度を十分に確保可能な程度に分切片６１が重ならないか、又は、空いた空間（間隙）が発生するおそれがある。

【0298】

分切片６１の高さＨは、分切片６１がコア側に折り曲げられたときコアを塞がない条件を適用して決定し得る。好ましくは、コアの直径の９０％以上が外側に開放されるように、分切片６１の高さＨを調節し得る。

【0299】

好ましくは、分切片６１の高さＨは、分切片６１が位置する巻回ターンの半径及びコアの半径に応じてコア側から外周側に徐々に増加し得る。

【0300】

一例において、分切片６１の高さＨが巻回ターンの半径が増加するにつれてｈ_１からｈ_ＮまでＮ段階にわたって段階的に増加するとすると、分切片６１のｋ番目高さｈ_ｋ（ｋは１～Ｎの自然数）、高さｈ_ｋを有する分切片６１が含まれた巻回ターンの開始半径をｒ_ｋ、コアの半径をｒ_ｃとするとき、下記の数式２が満たされるように分切片６１の高さｈ_１～ｈ_Ｎが決定され得る。

【0301】

［数式２］
２ｍｍ≦ｈ_ｋ≦ｒ_ｋ－α×ｒ_ｃ（好ましくは、αは０．９０～１）
分切片６１の高さｈ_ｋが数式２を満たすと、分切片６１がコア側に折り曲げられても、コアは直径の９０％以上が外側に開放され得る。

【0302】

一例として、電極組立体の全体巻回ターン半径が２２ｍｍであり、分切片６１の高さが３ｍｍから始まり、分切片６１を含む巻回ターンの半径が１ｍｍ増加する度に分切片６１の高さが３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍと順に増加し、残りの巻回ターンでは高さが６ｍｍで実質的に同一に維持され得る。すなわち、全体巻回ターンの半径のうち、分切片６１の高さ可変区間の半径方向の幅は３ｍｍであり、残りの半径区間は高さ均一区間に該当する。

【0303】

この場合、電極組立体のコアの半径ｒ_ｃに応じて３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ及び６ｍｍの高さを有する分切片６１が含まれた巻回ターンの開始半径ｒ_１、ｒ_２、ｒ_３、ｒ_３は、αが１であって、右側の不等式において等号条件が適用されたとき、下記の表２の通りである。

【0304】

【表2】

【0305】

分切片６１が表２に示した半径位置に配置されるとき、分切片６１がコア側に折り曲げられても、分切片６１によってコアが閉塞されない。一方、表２に示したｒ_１、ｒ_２、ｒ_３、ｒ_３はα値に応じてコア側にシフトされ得る。一例において、αが０．９０であるとき、ｒ_１、ｒ_２、ｒ_３、ｒ_３はコア半径の１０％だけコア側にシフトされ得る。この場合、分切片６１がコア側に折り曲げられたとき、コア半径の１０％が分切片６１によって閉塞される。表２に示したｒ_１、ｒ_２、ｒ_３、ｒ_３は分切片６１が始まる位置のリミット値である。したがって、分切片６１の位置は、表２に示した半径より外周側に所定の距離だけシフトされ得る。図７ｄは、分切片６１の高さｈ_１、ｈ_２、ｈ_３、ｈ_４、コア半径ｒ_ｃ、分切片６１が現れ始める巻回ターンの半径ｒ_１、ｒ_２、ｒ_３、ｒ_３の関係を模式的に示した図である。

【0306】

表２及び図７ｄを参照すると、例えばコアＣの半径ｒ_ｃが３ｍであるとき、３ｍｍ（ｈ_１）、４ｍｍ（ｈ_２）、５ｍｍ（ｈ_３）及び６ｍｍ（ｈ_４）の高さを有する分切片６１が含まれた巻回ターンの開始半径ｒ_１、ｒ_２、ｒ_３及びｒ_３はそれぞれ６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ及び９ｍｍであり得、半径９ｍｍから最後の巻回ターンまでは分切片６１の高さが６ｍｍに維持され得る。また、６ｍｍ（ｒ_１）よりも小さい半径を有する巻回ターンには分切片６１が含まれなくてもよい。このような例において、コアＣと最も隣接した高さ３ｍｍ（ｈ_１）の分切片６１が半径６ｍｍの巻回ターンから位置するため、該当分切片６１がコアＣ側に折り曲げられても３ｍｍ～６ｍｍの半径区間のみを覆って実質的にコアＣを閉塞しない。数式２のα値に応じて、分切片６１の位置はコア半径ｒ_ｃの１０％以内でコアＣ側にシフトされ得る。

【0307】

他の形態において、分切片６１の高さは、電極組立体のコアの中心を基準にして分切片６１が位置した巻回ターンの開始半径ｒが増加するにつれて同一又は異なる比率で増加し得る。

【0308】

好ましくは、分切片６１の高さＨは、数式２を満たすとともに分切片６１の最大高さが制限され得る。

【0309】

図７ｅは、分切片６１の高さ可変区間で分切片６１の高さＨに対する最大値ｈ_ｍａｘを決定するための概念図である。

【0310】

図７ｅを参照すると、電極組立体の巻取構造において分切片６１を含む電極Ｅ_１は、半径方向で分離膜Ｓを介在して反対極性の電極Ｅ_２と対向している。電極Ｅ_１の両面には活物質層Ｅ_{１，ａｃｔｉｖｅ}がコーティングされ、電極Ｅ_２の両面にも活物質層Ｅ_{２，ａｃｔｉｖｅ}がコーティングされている。電気的絶縁のため、分離膜Ｓの端部Ｓ_ｅｎｄは電極Ｅ_２の端部Ｅ_{２，ｅｎｄ}から絶縁ギャップＷ_ｇａｐに対応する長さだけ外側にさらに延び得る。また、電極Ｅ_１の端部は、電気的絶縁のため、電極Ｅ_２の端部よりも外側には延びない。したがって、無地部４３の下端には絶縁ギャップＷ_ｇａｐに対応する区間が確保されなければならない。また、電極Ｅ_１、Ｅ_２と分離膜Ｓとが巻き取られるとき、分離膜Ｓの端部Ｓ_ｅｎｄが蛇行（ｍｅａｎｄｅｒｉｎｇ）を起こす。したがって、分切片６１が分離膜Ｓの外側に露出するためには、分離膜Ｓの最小蛇行マージンに該当する区間Ｗ_{ｍａｒｇｉｎ，ｍｉｎ}が無地部４３に割り当てられなければならない。また、分切片６１をカッティングするためには、集電体ホイルの端部に最小限の切断スクラップマージンＷ_{ｓｃｒａｐ，ｍｉｎ}が割り当てられなければならない。したがって、分切片６１の高さ可変区間で分切片６１の最大高さｈ_ｍａｘは、下記の数式３によって決定され得る。数式３において、Ｗ_ｆｏｉｌは集電体ホイルがカッティングされる前の集電体ホイルの幅に該当する。

【0311】

［数式３］
ｈ_ｍａｘ＝Ｗ_ｆｏｉｌ－Ｗ_{ｓｃｒａｐ，ｍｉｎ}－Ｗ_{ｍａｒｇｉｎ，ｍｉｎ}－Ｗ_ｇａｐ
好ましくは、前記絶縁ギャップＷ_ｇａｐは、前記第１電極が正極であるとき、０．２ｍｍ～６ｍｍであり得る。また、前記絶縁ギャップＷ_ｇａｐは、前記第１電極が負極であるとき、０．１ｍｍ～２ｍｍであり得る。

【0312】

好ましくは、前記切断最小スクラップマージンＷ_{ｓｃｒａｐ，ｍｉｎ}は、１．５ｍｍ～８ｍｍであり得る。最小切断スクラップマージンＷ_{ｓｃｒａｐ，ｍｉｎ}は、分切片６１を形成する工程によっては割り当てられなくてもよい。例えば、分切片６１の上部辺と集電体ホイルの上部辺とが一致するように切断溝６３を形成し得る。この場合、数式３において、Ｗ_{ｓｃｒａｐ，ｍｉｎ}は０になり得る。

【0313】

好ましくは、前記分離膜の最小蛇行マージンＷ_{ｍａｒｇｉｎ，ｍｉｎ}は０～１ｍｍであり得る。

【0314】

一例として、最小限の切断スクラップマージンＷ_{ｓｃｒａｐ，ｍｉｎ}は１．５ｍｍであり、分離膜Ｓの最小蛇行マージンＷ_{ｍａｒｇｉｎ，ｍｉｎ}は０．５ｍｍであり得る。このような条件において、分切片６１を形成する前の集電体ホイル幅Ｗ_ｆｏｉｌが８ｍｍ～１２ｍｍであり、絶縁ギャップＷ_ｇａｐが０．６ｍｍ、０．８ｍｍ及び１．０ｍｍであるとき、数式３を用いて分切片６１の最大高さｈ_ｍａｘを計算した結果は下記の表３の通りである。

【0315】

【表3】

【0316】

表３を参照すると、分切片６１の高さ可変区間において分切片６１の最大高さｈ_ｍａｘは１０ｍｍに設定され得る。したがって、分切片６１の高さ可変区間における分切片６１の高さは数式２を満たすとともに、２ｍｍ～１０ｍｍ区間で電極組立体の半径方向に沿って段階的に又は徐々に増加し得る。分切片６１の高さが１０ｍｍを超える設計条件は、無地部にうねりを発生させて無地部の平坦度を低下させるおそれがある。図７ｂをさらに参照すると、分切片６１の離隔ピッチＰは０．０５～１．０ｍｍで調節し得る。離隔ピッチＰが０．０５ｍｍ未満であると、電極６０が巻取工程などで走行するとき、応力によって切断溝６３の底部付近で無地部４３にクラックが生じるおそれがある。一方、離隔ピッチＰが１ｍｍを超えると、分切片６１が折り曲げられたとき、溶接強度を十分に確保可能な程度に分切片６１が重ならないか、又は、空いた空間（間隙）が発生するおそれがある。

【0317】

一方、電極６０の集電体４１がアルミニウムからなる場合、離隔ピッチＰは０．５ｍｍ以上に設定することがより好ましい。離隔ピッチＰが０．５ｍｍ以上である場合、電極６０が巻取工程などにおいて３００ｇｆ以上の張力（ｔｅｎｓｉｏｎ）下で１００ｍｍ／ｓｅｃ以上の速度で走行しても、切断溝６３の下部でクラックが発生することを防止することができる。

【0318】

実験結果によれば、電極６０の集電体４１が厚さ１５μｍのアルミニウムホイルであり、離隔ピッチＰが０．５ｍｍ以上である場合、上記のような走行条件下で電極６０が走行したとき、切断溝６３の下部でクラックが発生しない。

【0319】

図７ｂに示したように、巻取方向（Ｘ軸）において隣接する二つの分切片６１の間には切断溝６３が介在される。切断溝６３は、無地部４３が除去されながら生じた空間に該当する。好ましくは、切断溝６３の底部両端の隅部分はラウンド状である。すなわち、切断溝６３は、略扁平な底部６３ａ、及びラウンド部６３ｃを含む。ラウンド部６３ｃは、底部６３ａと分切片６１の側辺６３ｂとを連結する。変形例において、切断溝６３の底部６３ａは円弧形状に代替され得る。この場合、分切片６１の側辺６３ｂ同士は、底部６３ａの円弧形状によって滑らかに連結され得る。

【0320】

ラウンド部６３ｃの曲率半径は、０超０．５ｍｍ以下、好ましくは０超０．１ｍｍ以下、より好ましくは０．０１ｍｍ～０．０５ｍであり得る。ラウンド部６３ｃの曲率半径が上記の数値範囲を満たすとき、電極６０が巻取工程などで走行中に切断溝６３の下部でクラックが生じることを防止することができる。ラウンド部６３ｃの曲率半径が上記の数値範囲の上限を超えれば、切断溝６３の底部の空間が減少して電解質の含浸性に否定的な影響を及ぼすおそれがある。

【0321】

複数の分切片６１は、コア側から外周側に向かって下部内角θが増加し得る。一例として、複数の分切片６１は、コア側から外周側に向かって下部内角θが徐々に又は段階的に増加し得る。下部内角θは、切断溝６３の底部６３ａから延びた直線と分切片６１の側部５３ｂから延びた直線との間の角度である。分切片６１が左右対称であるとき、左側と右側の下部内角θは実質的に同一である。

【0322】

電極組立体の半径が増加すれば、曲率半径が増加する。もし、分切片６１の下部内角θが電極組立体の半径の増加とともに増加すれば、分切片６１が折り曲げられるとき、半径方向及び円周方向で生じる応力を緩和させることができる。また、下部内角θが増加すれば、分切片６１が折り曲げられたとき、内側の分切片６１と重なる面積及び重畳層の個数もともに増加することで、半径方向及び円周方向で溶接強度を均一に確保でき、折曲表面領域を平坦に形成することができる。

【0323】

好ましくは、下部内角θは、分切片６１が位置する巻回ターンの半径及び分切片６１の幅Ｄによって決定され得る。

【0324】

図７ｆは、分切片６１の下部内角θを決定する数式を説明するための模式図である。

【0325】

図７ｆを参照すると、分切片６１の側辺は、分切片６１の幅Ｄに対応する線分ＡＤの両端であるＡ及びＤとコアの中心Ｅとを連結する線分ＡＥ及び線分ＤＥと一致することが理想的である。

【0326】

分切片６１の側辺が最も理想的な方向に延びるとき、分切片６１の下部内角θ_{ｒｅｆｅｒ}は、線分ＥＦが線分ＡＥ及び線分ＤＥと近似的に等しいと仮定するとき、下記の数式４を用いて分切片６１の幅Ｄ及び分切片６１が位置する巻回ターンの半径ｒから近似的に決定され得る。

【0327】

［数式４］

【0328】

【数1】

【0329】

数式４の角度は、分切片６１の下部内角θ_{ｒｅｆｅｒ}の理想的な基準角度である。一方、同一巻回ターンに位置した隣接する分切片６１の間には離隔ピッチＰが存在する。離隔ピッチＰの長さはｐで示した。離隔ピッチＰが隣接する分切片６１同士の間に存在するため、下部内角θに対して離隔ピッチＰの５０％だけの公差を与え得る。すなわち、分切片６１の上端辺ＢＣの幅は上端辺Ｂ’Ｃ’まで最大ｐ／２だけ増加し得る。公差が反映された下部内角θ’は下記の数式５で表し得る。下部内角θ_{ｒｅｆｅｒ}は理想的な基準角度∠ＢＡＧであり、下部内角θ’は離隔ピッチＰによる公差が反映された角度∠Ｂ’ＡＧ’である。数式５において、Ｈは分切片６１の高さであり、ｐは離隔ピッチに該当する。

【0330】

［数式５］

【0331】

【数2】

【0332】

好ましくは、電極組立体の各巻回ターンに位置した分切片６１の下部内角θは、下記の数式６を満たし得る。それにより、分切片６１が電極組立体のコアの中心に向かって折り曲げられるとき、円周方向で隣接する分切片６１同士が干渉を起こさず、円滑な折曲が可能である。

【0333】

［数式６］

【0334】

【数3】

【0335】

一例として、電極６０が直径２２ｍｍ、コアの半径４ｍｍの巻取構造を形成する場合、分切片６１の下部内角は高さ可変区間において６０°～８５°の区間で徐々に又は段階的に増加し得る。

【0336】

他の例として、複数の分切片６１は、一つ又は二つ以上のグループ単位でコア側から外周側に向かって下部内角θが徐々に又は段階的に増加し得る。

【0337】

一方、分切片６１の左側下部内角と右側下部内角とは等しくなくてもよい。それでもなお、少なくとも一側の下部内角θが上述した数式６を満たすように設計され得る。

【0338】

図７ａをさらに参照すると、第１部分Ｂ１の幅ｄ_Ｂ１は、第３部分Ｂ２の分切片６１をコア側に折り曲げたとき、電極組立体のコアがその直径を基準にして９０％以上外側に開放されるように設計される。第１部分Ｂ１の幅ｄ_Ｂ１は、グループ１の分切片６１の折曲長さに比例して増加し得る。折曲長さは、折曲地点から分切片６１の上端辺までの長さに該当する。好ましくは、電極６０がフォームファクタ４６８０の円筒形バッテリーの電極組立体を製造するのに使用される場合、第１部分Ｂ１の幅ｄ_Ｂ１は、電極組立体のコアの直径及びグループ１に含まれた分切片６１の高さに応じて１８０ｍｍ～３５０ｍｍに設定され得る。

【0339】

分切片６１の折曲地点は、切断溝６３の底部を通るライン又はそのラインから上側に所定の距離だけ離隔した地点で設定され得る。切断溝６３の底部から所定の距離だけ離隔した地点で分切片６１がコア側に折り曲げられれば、半径方向での分切片の重畳がより容易になる。分切片６１が折り曲げられるとき、コアの中心を基準にして外側にある分切片が内側にある分切片を押し付ける。このとき、折曲地点が切断溝６３の底部から所定の距離だけ離隔していれば、内側の分切片が外側の分切片によって巻取軸方向に押し付けられながら分切片の重畳がより容易に行われる。折曲地点の離隔距離は、好ましくは１ｍｍ以下であり得る。分切片の最小高さが２ｍｍであるため、最小高さに対する折曲地点の離隔距離の比率は５０％以下であり得る。

【0340】

一例において、各分切片グループの幅は、電極組立体の同一巻回ターンを構成するように設計され得る。ここで、巻回ターンは、電極６０が巻き取られた状態の第１部分Ｂ１の端部を基準にして計数し得る。

【0341】

他の変形例において、各分切片グループの幅は、電極組立体の少なくとも一つの巻回ターンを構成するように設計され得る。

【0342】

さらに他の変形例において、同一分切片グループに属した分切片６１の幅及び／又は高さ及び／又は離隔ピッチは、グループ内で又は隣接するグループの間で徐々に及び／又は段階的に及び／又は不規則的に増加又は減少し得る。

【0343】

グループ１～グループ８は、第３部分Ｂ２に含まれる分切片グループの一例に過ぎない。グループの個数、各グループに含まれる分切片６１の個数、及びグループの幅、は無地部４３の折曲過程で応力を最大限に分散させ、集電体との溶接強度を十分に確保できるように、分切片６１が多重に重なるように好ましく調節され得る。

【0344】

他の変形例において、第２部分Ｂ３の高さは第１実施形態及び第２実施形態と同様に、徐々に又は段階的に減少し得る。

【0345】

さらに他の変形例において、第３部分Ｂ２の分切構造は、第２部分Ｂ３まで拡張可能である（点線を参照）。この場合、第２部分Ｂ３も第３部分Ｂ２と同様に、複数の分切片を含み得る。好ましくは、第２部分Ｂ３の分切構造は、第３部分Ｂ２の最外側にある分切片グループと実質的に同一であり得る。この場合、第２部分Ｂ３及び第３部分Ｂ２に含まれた分切片は、幅、高さ及び離隔ピッチが実質的に同一であり得る。変形例として、第２部分Ｂ３の分切片は、幅及び／又は高さ及び／又は離隔ピッチが第３部分Ｂ２よりも大きくなり得る。選択的には、第２部分Ｂ３の最終の１巻回ターンは分切片が除去された形態であり得る。

【0346】

第３部分Ｂ２において、電極６０の巻取方向を基準にして、分切片６１の高さが段階的に増加する区間（グループ１～グループ７）は分切片の高さ可変区間と定義され、最後の分切片グループ（グループ８）は分切片の高さが均一に維持される高さ均一区間と定義され得る。

【0347】

すなわち、第３部分Ｂ２において、分切片６１の高さがｈ_１からｈ_Ｎまで段階的に増加するとき、ｈ_１～ｈ_Ｎ－１（Ｎは高くインデックスであって、２以上の自然数）の高さを有する分切片６１が配置された区間は高さ可変区間に該当し、ｈ_Ｎの高さを有する分切片６１が配置された区間は高さ均一区間に該当する。電極６０の巻取方向の長さに対する高さ可変区間と高さ均一区間との比率については、具体的な実施形態を参照して後述する。

【0348】

電極６０がフォームファクタ４６８０の円筒形バッテリーの電極組立体を製造するのに使用される場合、第１部分Ｂ１の幅ｄ_Ｂ１は１８０～３５０ｍｍであり得る。グループ１の幅は第１部分Ｂ１の幅対比３５～４０％であり得る。グループ２の幅はグループ１の幅対比１３０～１５０％であり得る。グループ３の幅はグループ２の幅対比１２０～１３５％であり得る。グループ４の幅はグループ３の幅対比８５～９０％であり得る。グループ５の幅はグループ４の幅対比１２０～１３０％であり得る。グループ６の幅はグループ５の幅対比１００～１２０％であり得る。グループ７の幅はグループ６の幅対比９０～１２０％であり得る。グループ８の幅はグループ７の幅対比１１５～１３０％であり得る。第２部分Ｂ３の幅ｄ_Ｂ３は、第１部分Ｂ１の幅と同様に１８０～３５０ｍｍであり得る。

【0349】

実施形態において、グループ１～グループ８の幅は一定の増加又は減少パターンを見せない。その理由は、分切片の幅はグループ１からグループ８に行くほど徐々に増加するが、グループ内に含まれる分切片の個数は整数個に制限され、電極の厚さが巻取方向で僅かな偏差を有するためである。したがって、特定の分切片グループでは分切片の個数が減少し得る。したがって、グループの幅は、コア側から外周側に向かって上記の例示のように不規則な変化様相を示し得る。勿論、分切片の幅を減少させることにより、グループ１～グループ８の幅が一定の増加パターンを見せるように設計することも可能である。

【0350】

すなわち、電極組立体の円周方向において、連続して隣接する三つの分切片グループのそれぞれに対する巻取方向の幅をそれぞれＷ１、Ｗ２及びＷ３としたとき、Ｗ２／Ｗ１よりもＷ３／Ｗ２が小さい分切片グループの組み合わせを含み得る。

【0351】

上述した具体的な例において、グループ４～グループ６が上記のケースに該当する。グループ４に対するグループ５の幅比率は１２０～１３０％であり、グループ５に対するグループ６の幅比率は１００～１２０％であって、その値が１２０～１３０％よりも小さい。

【0352】

さらに他の変形例によれば、電極６０の無地部４３が複数の分切片グループを有するとき、分切片グループＧ_ｋ－１、Ｇ_ｋ、Ｇ_ｋ＋１は、図７ｇに示したように、グループ間離隔間隔Ｄｂを介在して巻取方向（Ｘ軸）において相互に離隔して配置され得る。グループ間離隔間隔Ｄｂに対応する無地部の高さは、第１部分Ｂ１又は第２部分Ｂ３と略同一であり得る。

【0353】

一形態において、コア側から外周側に向かって、各分切片グループに属する分切片６１の巻取方向の幅Ｄはグループ毎に段階的に増加し、分切片６１の高さＨもグループ毎に段階的に増加し、下部内角θもグループ毎に段階的に増加し得る。

【0354】

他の形態において、コア側から外周側に向かって、分切片グループの巻取方向の幅Ｄｇは徐々に又は段階的に増加し得る。前記巻取方向の幅Ｄｇは、分切片グループ毎に増加するか、又は、二つ以上の分切片グループ毎に増加し得る。

【0355】

さらに他の形態において、コア側から外周側に向かって、分切片グループ同士の間の間隔（グループ間離隔間隔Ｄｂ）は徐々に又は段階的に増加し得る。前記グループ間離隔間隔Ｄｂは、分切片グループ毎に増加するか、又は、二つ以上の分切片グループ毎に増加し得る。

【0356】

分切片グループの巻取方向の幅Ｄｇ及びグループ間離隔間隔Ｄｂを調節すると、図７ｈ及び図７ｉに示したように、分切片６１が一部領域に放射状に配列されながら一つ以上の分切片整列部６１ｇを形成する。分切片整列部６１ｇは、電極組立体ＪＲの半径方向に沿って整列された分切片グループＧ_ｋ－１、Ｇ_ｋ、Ｇ_ｋ＋１の集合体である。

【0357】

図７ｊに示したように、分切片整列部６１ｇに含まれた分切片グループＧ_ｋ－１、Ｇ_ｋ、Ｇ_ｋ＋１の両側端部とコアＣの中心Ｏとを線でつなぐと、各分切片グループに対して扇形状になる。

【0358】

好ましくは、分切片整列部６１ｇに含まれた分切片グループＧ_ｋ－１、Ｇ_ｋ、Ｇ_ｋ＋１の扇形状同士は、円周角δの大きさ及び円周角δの範囲が略同一であり得る。もし、電極に厚さ公差があれば、分切片整列部６１ｇに含まれた分切片グループＧ_ｋ－１、Ｇ_ｋ、Ｇ_ｋ＋１の扇形状同士は、円周角δの大きさは略同一であり、円周角δの範囲は異なり得る。

【0359】

円周角δは、２０°以上、選択的には２５°以上、選択的には３０°以上、選択的には３５°以上、又は選択的に４０°以上であり得る。

【0360】

分切片整列部６１ｇに含まれた分切片６１をコアＣに折り曲げると、図７ｈ及び図７ｉに示したように、巻取軸と略垂直な平面上に折曲表面領域Ｆが形成される。また、円周方向において隣り合う折曲表面領域Ｆ同士の間には電解質含浸部Ｅｐが形成される。

【0361】

電解質含浸部Ｅｐには分切片６１の折曲構造が存在しないため、分離膜の端部及び電極の活物質層が、巻取軸方向（すなわち、電解質が注入される方向）から眺めたとき、外側に露出している。したがって、電解質が電極組立体ＪＲの巻取軸方向から注入されたとき、電解質が分離膜及び活物質層の端部と直接接触しながら電極組立体ＪＲ内部へと素早く浸透するため、電解質の含浸速度を改善することができる。

【0362】

また、図７ａを参照して上述したように、電解質の含浸速度をさらに改善するため、分離膜ＳＰの幅方向の末端ＳＬは、最小分切片の高さＨａの３０％以下に該当する距離だけ基準線ＤＬから離隔することが好ましい。この場合、切断溝６３の底部を通じても電解質が含浸されることで、電解質の含浸速度がさらに改善され、電解質含浸の均一性も向上できる。

【0363】

図７ｈは前記折曲表面領域Ｆが９０°間隔で配置される構造の例示であり、図７ｉは前記折曲表面領域Ｆが１８０°間隔で配置される構造の例示である。ここで、折曲表面領域Ｆの配置角度は、折曲表面領域Ｆの周縁形状に近似的に対応する図形の幾何中心を通る直線間の角度で定義され得る。すなわち、電極組立体のコアの中心と前記折曲表面領域Ｆに近似的に対応する図形の幾何中心とを連結した線を角度測定線と定義するとき、円周方向において隣り合う折曲表面領域Ｆの角度測定線を用いて測定された角度を折曲表面領域Ｆの配置角度と見なし得る。一例として、折曲表面領域Ｆの周縁に対応する図形の幾何中心は重心であり得る。

【0364】

前記折曲表面領域Ｆを構成する分切片グループは、電極組立体ＪＲのコアの中心から放射状に配置され得る。また、電解質含浸部Ｅｐを構成する巻回ターン部分の無地部も、電極組立体ＪＲのコアの中心から放射状に配置され得る。前記折曲表面領域Ｆに含まれた分切片グループの円周方向の長さは、コアから外周側に向かって徐々に増加し得る。そして、電解質含浸部Ｅｐを構成している巻回ターン部分の無地部も、円周方向の長さがコアから外周側に向かって増加する。前記折曲表面領域Ｆの周縁が形成する図形は、概ね中央部が除去された扇形と類似の形状である。

【0365】

図７ｈに示した電極組立体ＪＲは、９０°間隔で４ヶ所の溶接領域が放射状に設計された集電体の溶接に適し、図７ｉに示した電極組立体ＪＲは１８０°間隔で２ヶ所の溶接領域が放射状に設計された集電体の溶接に適する。

【0366】

実施形態では９０°間隔で四つの折曲表面領域Ｆ（溶接領域）が存在するか又は１８０°間隔で二つの折曲表面領域Ｆが存在する構造を例示しているが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、３０°間隔で１２個の折曲表面領域、４５°間隔で８個の折曲表面領域、６０°間隔で６個の折曲表面領域、７２°間隔で５個の折曲表面領域、１２０°間隔で３個の折曲表面領域が配置されるなど、多様な放射状配置が可能である。

【0367】

他の変形例において、折曲表面領域Ｆは、放射状に配置されず、集電体の溶接が行われる領域に対応する位置に多様な模様で形成されてもよい。折曲表面領域Ｆは、正方形、長方形、平行四辺形、台形などの幾何学的な図形の形態であり得る。このような折曲表面領域Ｆの多様な形状は、分切片グループの巻取方向の幅Ｄｇ及び分切片グループ間の離隔間隔Ｄｂを調整して決定し得る。

【0368】

一方、分切片グループを巻取方向（Ｘ軸）に沿って離隔させて配置して一部領域で折曲表面領域Ｆが形成されないように設計するとき、電極の厚さ公差により、コアから外周側に向かって分切片グループの位置ずれが発生することがある。このような分切片グループの位置ずれは、外周側ターンに行くにつれて累積される。

【0369】

本発明の一実施形態によれば、外周側ターンに行くにつれて分切片グループの位置ずれが累積されても、集電体を溶接可能な領域を確保するため、コアから外周側に向かって徐々に又は段階的に分切片グループの幅が増加し、その結果、扇形状のような折曲表面領域Ｆが形成される。

【0370】

したがって、外周側に向かって益々分切片グループの位置ずれが累積されて折曲表面領域Ｆの形状が変形されても（図７ｉを参照すると、電極組立体が時計回りに巻き取られることによって折曲表面領域Ｆの形状も時計回りに変形される）、図７ｉの矢印で示した変形領域で確認できるように、相変らず所定の溶接領域ｗを十分に確保できるようになる。

【0371】

前記折曲表面領域Ｆが形成される扇形状の円周角（図７ｊのδ参照）は、累積されるずれの量によって決定され得る。実施形態では約３０°の円周角を有する扇形状を例示する。扇形状の円周角が大きくなるほど、許容されるずれの累積量は増加する。その一方で、折曲表面領域Ｆが形成されていない電解質含浸部Ｅｐの面積は減少するようになる。

【0372】

一方、分切片グループの幅に対応する領域が一つの分切片からなる場合、折曲表面領域Ｆに対応する扇形状の円周角が大きくなるほど、分切片の折り曲げ時に円周方向に変形が生じながら、円滑な折り曲げができなくなる。したがって、本発明の一実施形態は、折曲表面領域Ｆを扇形状に設計する場合、扇形状に対応する巻回ターン領域の無地部区間を分切片グループで形成し、該当グループに属するそれぞれの分切片を折り曲げることで、無地部の折曲加工が円滑に行われるようにする。

【0373】

実施形態によれば、折曲表面領域Ｆに対応する扇形状内に位置する巻回ターン部分の円周角が３０°を超える場合、巻回ターン部分の無地部を少なくとも二つ以上の分切片に分割し、それぞれの分切片に対応する巻回ターン部分の円周角が３０°以下になるようにする。

【0374】

本発明の一実施形態において、分切片６１の形状は多様に変形可能である。

【0375】

図８ａは、本発明の第５実施形態による電極７０の構造を示した平面図である。

【0376】

図８ａを参照すると、第５実施形態の電極７０は分切片６１’の形状が上述した実施形態と異なる点を除き、他の構成は略同一である。したがって、特に言及しない限り、第４実施形態の構成は第５実施形態にも同様に適用され得る。

【0377】

分切片６１’は、上部の幅と下部の幅とが略同じ幾何学的な図形の形態を有する。好ましくは、分切片６１’は四角形状であり得る。

【0378】

四角形状の角、すなわち頂点部位は尖った端部ではなく、丸くラウンド処理されるか又は面取りのようにチャンパー処理され得る。

【0379】

図８ｂは、四角形状の分切片６１’の幅、高さ及び離隔ピッチの定義を示した図である。

【0380】

図８ｂを参照すると、分切片６１’の幅Ｄ、高さＨ及び離隔ピッチＰは、無地部４３の折曲加工時に無地部４３が破れることを防止し且つ集電体との溶接強度を向上させるため、無地部４３の重畳層数を十分に増加させるとともに無地部４３の異常な変形を防止できるように設定される。異常な変形とは、折曲地点の下部の無地部が直線状態を維持できずに崩れて不規則に変形されることを言う。

【0381】

分切片６１’の幅Ｄは、分切片６１’の両側の側辺から延びた二本の直線と切断溝６３の底部６３ａから延びた直線とが交わる二つの地点間の長さで定義される。分切片６１’の高さＨは、分切片６１’の最上端辺と切断溝６３の底部６３ａから延びた直線との間の最短距離で定義される。分切片６１’の離隔ピッチＰは、切断溝６３の底部６３ａから延びた直線と前記底部６３ａに連結された二つの側辺６３ｂから延びた直線とが交わる二つの地点間の長さで定義される。側辺６３ｂ及び／又は底部６３ａが曲線であるとき、直線は、側辺６３ｂと底部６３ａとの交点から側辺６３ｂ及び／又は底部６３ａに延びる接線で代替され得る。

【0382】

好ましくは、分切片６１’の幅Ｄ、高さＨ及び離隔ピッチＰに関する条件は、上述した第４実施形態と略同一であるため、繰り返される説明は省略する。但し、分切片６１’が四角形状であるため、分切片６１’の下部内角は９０°一定であり得る。

【0383】

また、第５実施形態による電極７０も、図８ｃに示したように、複数の分切片グループＧ_ｋ－１、Ｇ_ｋ、Ｇ_ｋ＋１が離隔間隔Ｄｂを介在して巻取方向（Ｘ軸）に配置され得る。この場合、図７ｈ、図７ｉ及び図７ｊを参照して上述した実施形態は、図８ｃに示した電極７０を巻き取って製造した電極組立体に対しても実質的に同様に適用され得る。すなわち、分切片グループに含まれた分切片の形状が台形から四角形に変更された点のみ異なり、他の特徴は図７ｈ、図７ｉ及び図７ｊを参照して説明した実施形態が実質的に同様に適用され得る。

【0384】

第４実施形態及び第５実施形態のように、第３部分Ｂ２及び第２部分Ｂ３が複数の分切片６１、６１’を含むとき、各分切片６１、６１’の形状は多様に変形可能である。

【0385】

好ましくは、分切片は、下記の条件のうちの少なくとも一つを満たしながら、多様な形態で変形され得る。

【0386】

条件１：下部の幅が上部の幅よりも広い。

【0387】

条件２：下部の幅と上部の幅とが等しい。

【0388】

条件３：下部から上部に向かって幅が同一に維持される。

【0389】

条件４：下部から上部に向かって幅が減少する。

【0390】

条件５：下部から上部に向かって幅が減少してから増加する。

【0391】

条件６：下部から上部に向かって幅が増加してから減少する。

【0392】

条件７：下部から上部に向かって幅が増加してから一定に維持される。

【0393】

条件８：下部から上部に向かって幅が減少してから一定に維持される。

【0394】

条件９：下部の一側内角と他側内角とが同一である。

【0395】

ここで、内角は、分切片下部の幅方向を基準にして分切片の側辺が成す角度で定義され得る。側辺が曲線である場合、内角は曲線の最下端地点で引いた接線と分切片下部の幅方向との間の角度で定義される。

【0396】

条件１０：下部の一側内角と他側内角とが異なる。

【0397】

条件１１：下部の一側内角及び下部の他側内角が、それぞれ鋭角、直角又は鈍角を有する。

【0398】

条件１２：巻取軸方向を基準にして左右対称である。

【0399】

条件１３：巻取軸方向を基準にして左右非対称である。

【0400】

条件１４：側辺が直線状である。

【0401】

条件１５：側辺が曲線状である。

【0402】

条件１６：側辺が外側に向かって凸状である。

【0403】

条件１７：側辺が内側に向かって凸状である。

【0404】

条件１８：上部及び／又は下部の角が直線と直線とが交わる構造である。

【0405】

条件１９：上部及び／又は下部の角が直線と曲線とが交わる構造である。

【0406】

条件２０：上部及び／又は下部の角が曲線と曲線とが交わる構造である。

【0407】

条件２１：上部及び／又は下部の角がラウンド構造である。

【0408】

図９は、本発明の変形形態による分切片の形態を例示的に示した図である。

【0409】

図示されたように、分切片は、両側の切断溝の底部を連結した点線を底辺にする多様な幾何学的な図形の形態を有し得る。幾何学的な図形は少なくとも一つの直線、少なくとも一つの曲線、又はこれらの組み合わせが連結された構造を有する。一例として、分切片は、多角形状、ラウンド模様、又はこれらが結合された多様な形態を有し得る。

【0410】

具体的には、分切片は、左右対称台形状（丸ａ）；左右非対称台形状（丸ｂ）；平行四辺形状（丸ｃ）；三角形状（丸ｌ）；五角形状（丸ｋ）；円弧状（丸ｅ）；又は楕円形状（丸ｆ）であり得る。

【0411】

分切片の形態は、図９に示したものに限定されず、上述した条件１～２１のうちの少なくとも一つを満たすように、他の多角形状、他のラウンド形状、又はこれらの組み合わせで変形され得る。

【0412】

分切片の多角形状丸ａ、丸ｂ、丸ｃ、丸ｋ及び丸ｌにおいて、上部の角及び／又は下部の隅は直線と直線とが交わる形状であるか又はラウンド形状（丸ａの上部の角部及び下部の隅部の拡大を参照）であり得る。

【0413】

分切片の多角形状丸ａ、丸ｂ、丸ｃ、丸ｋ及び丸ｌと分切片のラウンド形状丸ｅ及び丸ｆにおいて、下部の一側内角θ_１と他側内角θ_２とは同一であるか又は異なり得、下部の一側内角θ_１及び他側内角θ_２はそれぞれ鋭角、直角又は鈍角であり得る。内角は、幾何学的な図形の底辺と側辺とがなす角度である。側辺が曲線であるとき、直線は、底辺と側辺との交点から延びた接線で代替され得る。

【0414】

多角形状の分切片の側辺の形状は多様に変形可能である。

【0415】

一例として、分切片の形態丸ａの側辺は、形態丸ｄのように外側に膨らんでいる曲線に変形されるか、若しくは、形態丸ｇ又は丸ｊのように分切片の内側に凹んだ曲線に変形され得る。

【0416】

他の例として、分切片の形態丸ａの側辺は、形態丸ｈ又は丸ｉのように、分切片の内側に凹んだ折れ線に変形され得る。図示していないが、分切片の形態丸ａの側辺は、外側に膨らんでいる折れ線に変形され得る。

【0417】

側辺が多様に変形された分切片の形態丸ｄ、丸ｇ、丸ｊ、丸ｈ及び丸ｉにおいて、下部の一側内角θ_１と他側内角θ_２とは同一であるか又は異なり、下部の一側内角θ_１及び他側内角θ_２はそれぞれ鋭角、直角又は鈍角であり得る。

【0418】

分切片の幅は、下部から上部に向かって多様な変化パターンを有し得る。

【0419】

一例として、分切片の幅は、下部から上部に向かって一定に維持され得る（形態丸ｃ）。他の例として、分切片の幅は、下部から上部に向かって徐徐に減少し得る（形態丸ａ、丸ｂ、丸ｄ、丸ｅ、丸ｆ及び丸ｇ）。さらに他の例として、分切片６１の幅は、下部から上部に向かって徐々に減少してから増加し得る（形態丸ｉ及び丸ｊ）。さらに他の例として、分切片の幅は、下部から上部に向かって徐々に増加してから減少し得る（形態丸ｋ）。さらに他の例として、分切片の幅は、下部から上部に向かって徐々に減少してから一定に維持され得る（形態丸ｈ）。図示していないが、分切片の幅は、下部から上部に向かって徐々に増加してから一定に維持され得る。

【0420】

一方、図９に例示された分切片の形態のうち、上部が扁平な多角形状は１８０°回転し得る。一例として、分切片の形態丸ａ、丸ｂ、丸ｄ又は丸ｇが１８０°回転する場合、分切片の幅は、下部から上部に向かって徐々に増加し得る。他の例として、分切片の形態丸ｈが１８０°回転する場合、分切片の幅は下部から上部に向かって一定に維持されてから徐々に増加し得る。

【0421】

上述した実施形態（変形形態）において、本発明の他の一形態によれば、第３部分Ｂ２の領域に沿って分切片６１、６１’の形状を変更することも可能である。一例として、応力が集中される区間には応力分散に有利なラウンド形状（例えば、半円形、半楕円形など）を適用し、応力が相対的に低い区間には面積が最大限に広い多角形状（例えば、四角形、台形、平行四辺形など）を適用し得る。

【0422】

さらに他の形態において、複数の分切片は、電極組立体の巻取方向と平行な一方向に沿って個別的に、グループ単位で、又は二つ以上のグループ単位で異なる形態を有し得る。

【0423】

上述した実施形態（変形形態）において、第３部分Ｂ２の分切構造は第１部分Ｂ１にも適用され得る。但し、第１部分Ｂ１に分切構造が適用されれば、コアの曲率半径によって、第３部分Ｂ２の分切片６１、６１’が折り曲げられるとき、第１部分Ｂ１の端部が外周側に曲がる逆フォーミング（ｒｅｖｅｒｓｅ ｆｏｒｍｉｎｇ）現象が発生するおそれがある。したがって、第１部分Ｂ１には分切構造を適用しないか、又は、分切構造を適用してもコアの曲率半径を考慮して分切片６１、６１’の幅及び／又は高さ及び／又は離隔ピッチを逆フォーミングが発生しない水準に小さく調節することが好ましい。

【0424】

逆フォーミングが発生し得る分切片の高さは、約３ｍｍ未満であり得る。また、分切片の高さが２ｍｍ未満であると、分切片と分離膜とが干渉して折り曲げ難くなり得る。さらに、分切片の高さが４ｍｍ未満であると、分切片の溶接工程が円滑に行われないおそれがある。好ましくは、折り曲げを意図して設計する分切片の最小高さＨ_ｍｉｎは５ｍｍであり得る。

【0425】

図８ａ及び図９ａを参照すると、基準線ＤＬを基準にして、無地部で折曲可能な最小高さＨ_ｍｉｎ（例えば、上述した２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ又は５ｍｍ）以上の高さを有する分切片のうちの最小分切片の高さＨａの±３０％範囲内に分離膜の幅方向の末端ＳＬが存在すれば、含浸性を大幅に高めることができる。すなわち、分離膜の幅方向の末端ＳＬの位置を規定する最小分切片を決定する際、逆フォーミングのおそれがある分切片や折り曲げない分切片は除外し得る。

【0426】

他の観点から説明すると、基準線ＤＬを基準にして、無地部に存在する最小分切片の高さＨａ及び折曲可能な最小高さＨ_ｍｉｎのうちの大きい高さ｛ｍａｘ（Ｈａ、Ｈ_ｍｉｎ）｝の±３０％範囲内に分離膜の幅方向の末端ＳＬが存在すれば、含浸性を大幅に高めることができる。

【0427】

さらに他の観点から説明すると、基準線ＤＬを基準にして、折曲可能な最小高さＨ_ｍｉｎの±３０％範囲内に分離膜の幅方向の末端ＳＬが存在すれば、電解質の含浸性を大幅に高めることができる。これは、基準線ＤＬ±１．５ｍｍ、基準線ＤＬ±１．２ｍｍ、基準線ＤＬ±０．９ｍｍ、又は基準線ＤＬ±０．６ｍｍの範囲であり得る。

【0428】

また、本発明のさらに他の一態様によれば、電極６０、７０が電極組立体として巻き取られた後、電極組立体の上側及び下側に露出している分切片は、電極組立体の半径方向に沿って多重に重なりながら折曲表面領域を形成し得る。

【0429】

以下の折曲表面領域についての説明は、分切片整列部の分切片が折り曲げられながら形成される折曲表面領域に対しても実質的に同様に適用され得ることを予め明らかにしておく。

【0430】

図１０ａは、分切片６１が電極組立体８０のコアＣ側に折り曲げられながら形成された折曲表面領域Ｆの断面を示した模式図である。図１０ａにおいて、折曲表面領域Ｆの断面は電極組立体８０の巻回軸を基準にして左側のみを示した。折曲表面領域Ｆは、電極組立体８０の上部と下部にすべて形成され得る。図１０ｂは、折曲表面領域Ｆが形成された電極組立体８０を概略的に示した斜視図である。

【0431】

図１０ａ及び図１０ｂを参照すると、折曲表面領域Ｆは、巻取軸方向で分切片６１が複数の層に重なった構造を有する。重畳方向は巻取軸方向（Ｙ軸）である。区間丸１は分切片がない分切片省略区間（第１部分Ｂ１）であり、区間丸２及び丸３は分切片を含む巻回ターンが位置する区間である。区間丸２は分切片６１の高さが変わる高さ可変区間であり、区間丸３は電極組立体の外周まで分切片の高さが均一に維持される高さ均一区間である。後述するが、区間丸２及び区間丸３の半径方向の長さは変わり得る。一方、最外郭の巻回ターンを含む少なくとも一つの巻回ターンに含まれた無地部（第２部分Ｂ３）は分切片構造を含まなくてもよい。この場合、区間丸３から第２部分Ｂ３は除外され得る。

【0432】

区間丸２において、分切片６１の高さは、電極組立体８０の半径ｒ_１～ｒ_Ｎ区間で最小高さｈ_１（＝ｈ_ｍｉｎ）から最大高さｈ_Ｎ（＝ｈ_ｍａｘ）まで段階的に変化し得る。分切片６１の高さが変わる高さ可変区間はｒ_１～ｒ_Ｎである。半径ｒ_Ｎから電極組立体８０の半径Ｒまでは分切片６１の高さがｈ_Ｎで均一に維持される。高さが均一であるとは、高さの偏差が５％以内であることを意味する。

【0433】

区間丸２及び区間丸３の任意の半径位置において、分切片６１の積層数は半径位置によって変わる。また、分切片６１の積層数は、区間丸２の幅、分切片６１の高さ可変区間における分切片の最小高さｈ_１と最大高さｈ_Ｎ、そして分切片６１の高さ変化量Δｈによって変わり得る。分切片６１の積層数は、電極組立体８０の任意の半径位置から巻取軸方向に仮想の線を引いたとき、仮想の線と交わる分切片の個数である。

【0434】

好ましくは、分切片６１が含まれた巻回ターンの半径に応じて分切片６１の高さ、幅及び離隔ピッチを調節することで、折曲表面領域Ｆの各位置における分切片６１の積層数を要求される集電体の溶接強度に合わせて最適化可能である。

【0435】

まず、分切片６１の高さ可変区間（丸２）で分切片の最小高さｈ_１が同一であるとき、分切片６１の最大高さｈ_Ｎの変化によって、分切片６１の積層数が折曲表面領域Ｆの半径方向に沿って如何に変化するかを具体的な実施例を挙げて説明する。

【0436】

実施例１－１～実施例１－７の電極組立体を用意した。実施例の電極組立体は半径が２２ｍｍであって、コアの直径が４ｍｍである。電極組立体に含まれる正極及び負極は、図７ａに示した電極構造を有する。すなわち、分切片の形態は台形状である。正極及び負極の第２部分Ｂ３は分切片を含まない。第２部分Ｂ３の長さは、電極の全体長さ対比３％～４％である。正極、負極及び分離膜は図２を参照して説明した工法で巻き取られた。巻回ターンは４８ターン～５６ターンの間であるが、実施例の巻回ターンは５１ターンである。正極、負極及び分離膜の厚さはそれぞれ１４９μｍ、１９３μｍ及び１３μｍである。正極及び負極の厚さは活物質層の厚さを含む厚さである。正極集電体及び負極集電体の厚さはそれぞれ１５μｍ及び１０μｍである。正極及び負極の巻取方向の長さはそれぞれ３９４８ｍｍ及び４０４５ｍｍである。

【0437】

各実施例において、分切片６１の高さ可変区間（丸２）は、半径５ｍｍから始まるように分切片６１の最小高さを３ｍｍに設定した。また、各実施例において、分切片６１の高さは半径が１ｍｍ増加する度に１ｍｍずつ増加させ、分切片６１の最大高さは４ｍｍから１０ｍｍまで多様に変化させた。

【0438】

具体的には、実施例１－１は、分切片６１の高さ可変区間（丸２）が５ｍｍ～６ｍｍであって、分切片６１の高さが半径３ｍｍから４ｍｍまで変わる。実施例１－２は、分切片６１の高さ可変区間（丸２）が５ｍｍ～７ｍｍであって、分切片６１の高さが３ｍｍから５ｍｍまで変わる。実施例１－３は、分切片６１の高さ可変区間（丸２）が５ｍｍ～８ｍｍであって、分切片６１の高さが３ｍｍから６ｍｍまで変わる。実施例１－４は、分切片６１の高さ可変区間（丸２）が５ｍｍ～９ｍｍであって、分切片６１の高さが３ｍｍから７ｍｍまで変わる。実施例１－５は、分切片６１の高さ可変区間（丸２）が５ｍｍ～１０ｍｍであって、分切片６１の高さが３ｍｍから８ｍｍまで変わる。実施例１－６は、分切片６１の高さ可変区間（丸２）が５ｍｍ～１１ｍｍであって、分切片６１の高さが３ｍｍから９ｍｍまで変わる。実施例１－７は、分切片６１の高さ可変区間（丸２）が５ｍｍ～１２ｍｍであって、分切片６１の高さが３ｍｍから１０ｍｍまで変わる。実施例１－１～１－７において、高さ可変区間（丸２）の上限に該当する半径から外周までは分切片６１の高さが均一である。一例として、実施例１－７において、半径１２ｍｍから２２ｍｍまで分切片６１の高さが１０ｍｍで均一である。一方、比較例の電極組立体は、半径５ｍｍから半径２２ｍｍまで分切片６１の高さを３ｍｍの単一高さに維持させた。

【0439】

図１０ｃは、実施例１－１～１－７及び比較例による電極組立体の上部に形成された正極の折曲表面領域Ｆにおいて、半径方向に沿って分切片の積層数をカウントした結果を示したグラフである。負極の折曲表面領域においても実質的に同じ結果を示す。グラフの横軸はコアの中心を基準にした半径であり、グラフの縦軸は各半径地点でカウントした分切片の積層数である。後述する図１０ｄ及び図１０ｅにおいても同様である。

【0440】

図１０ｃを参照すると、分切片の積層数均一区間ｂ１が実施例１－１～実施例１－７及び比較例１で共通的に現れる。積層数均一区間ｂ１は、各グラフにおいて扁平な領域の半径区間である。積層数均一区間ｂ１の長さは、分切片の最大高さが減少するほど増加し、比較例の積層数均一区間ｂ１’が最も長い。一方、分切片の積層数は分切片の最大高さｈ_Ｎが増加するほど増加する。すなわち、分切片の最大高さｈ_Ｎが増加して分切片の高さ可変区間（丸２）の幅が増加すれば、分切片の積層数は増加する一方、積層数均一区間ｂ１の幅は減少する。積層数均一区間ｂ１の外側には、半径が増加するにつれて分切片の積層数が減少する積層数減少区間ｂ２が現れる。積層数減少区間ｂ２は、電極組立体の半径が増加するにつれて分切片の積層数が減少する半径区間である。積層数均一区間ｂ１と積層数減少区間ｂ２とは、半径方向において隣接しており、相互に対して相補的である。すなわち、一方の区間の長さが増加すれば、他方の区間の長さが減少する。また、積層数減少区間ｂ２において、積層数の減少量は積層数均一区間ｂ１から離れた距離に比例する。

【0441】

分切片の積層数の側面から、実施例１－１～実施例１－７は分切片の積層数均一区間ｂ１における分切片の積層数が１０以上である。分切片の積層数が１０以上である領域は、好ましい溶接ターゲット領域として設定され得る。溶接ターゲット領域は、集電体の少なくとも一部が溶接される区間である。

【0442】

実施例１－１～実施例１－７において、積層数均一区間ｂ１は分切片の高さ可変区間（丸２）が始まる半径地点から始まる。すなわち、高さ可変区間（丸２）は半径５ｍｍから始まって外周側に延在する。

【0443】

下記の表４に、実施例１－１～実施例１－７及び比較例１において、正極に対し、コアを除いた電極組立体の半径（ｂ－ａ）に対する分切片省略区間（ｃ、図１０ａの丸１）の長さの比率、積層数均一区間が始まる半径地点（５ｍｍ）から電極組立体の最外側地点（２２ｍｍ）までの長さ（ｆ）に対する積層数均一区間ｂ１の長さの比率（ｅ／ｆ）、積層数均一区間が始まる半径地点（５ｍｍ）から電極組立体の最外側地点（２２ｍｍ）までの長さ（ｆ）に対する分切片の高さ可変区間（ｄ）の長さの比率（ｄ／ｆ）、電極の全体長さに対する分切片省略区間（第１部分Ｂ１）に対応する電極領域の長さの比率（ｈ）、電極の全体長さに対する高さ可変区間に対応する電極領域の長さの比率（ｉ）、電極の全体長さに対する高さ均一区間に対応する電極領域の比率（ｉ）などを算出した結果を示した。

【0444】

負極は、パラメータｈに対して０．１～１．２％の差を見せる点を除き、他のパラメータは正極と実質的に同一である。比率ｈ、ｉ及びｊの和は１００％と少し差がある。その理由は、電極の外周側無地部に該当する第２部分Ｂ３に分切片のない区間が存在するためである。例えば、実施例１－１の場合、電極の全体長さの約４％に該当する第２部分Ｂ３に分切片が存在しない。表４において、ａ～ｆは半径方向の長さを基準にしたパラメータであり、ｈ、ｉ及びｊは電極が電極組立体として巻き取られる前の電極の長手方向を基準にしたパラメータである。また、比率（％）に該当するパラメータは、少数第１位を四捨五入した値である。これらは、後述する表５及び表６においても実質的に同様である。

【0445】

【表4】

【0446】

表４の実施例１－１～１－７を参照すると、分切片の積層数は１１～２６であり、分切片が含まれる半径区間（ｆ）に対する高さ可変区間（ｄ）の比率（ｄ／ｆ）は６％～４１％である。また、分切片が含まれている半径区間（ｆ）に対する積層数均一区間（ｅ）の比率（ｅ／ｆ）は４７％～８２％である。また、コアを除いた電極組立体の半径（ｂ－ａ）に対する分切片省略区間（ｃ、図１０ａの丸１）の比率（ｃ／（ｂ－ａ））は１５％である。また、電極の全体長さに対する分切片省略区間（第１部分Ｂ１）に対応する電極領域の長さの比率は６％であり、電極の全体長さに対する高さ可変区間に対応する電極領域の長さの比率は３％～３２％であり、及び電極の全体長さに対する高さ均一区間に対応する電極領域の長さの比率は５９％～８７％である。積層数均一区間の積層数（ｇ）は実施例１－１～１－７がすべて１０以上である。積層数均一区間（ｅ）は分切片の高さ可変区間（ｄ）が増加するほど減少するが、積層数均一区間（ｅ）において分切片の積層数（ｇ）は増加する。好ましくは、分切片の積層数（ｇ）が１０以上である積層数均一区間（ｅ）は溶接ターゲット領域として設定され得る。

【0447】

１８６５、２１７０のフォームファクタを有する円筒形バッテリーは、電極組立体の半径が約９ｍｍ～１０ｍｍである。したがって、従来の円筒形バッテリーに対しては、実施例１－１～１－７のように、分切片区間（ｆ）の半径方向の長さを１７ｍｍ水準に確保できず、分切片の積層数が１０以上である積層数均一区間（ｅ）の長さを８ｍｍ～１４ｍｍ水準に確保することができない。従来の円筒形バッテリーにおいて、コアの半径を実施例１－１～１－７と同じ２ｍｍに設計する場合、分切片を配置可能な半径区間は実質的に７ｍｍ～８ｍｍに過ぎないためである。また、従来の円筒形バッテリーにおいて、電極の巻取方向の長さは６００ｍｍ～９８０ｍｍ水準である。このような短い電極の長さは、実施例１－１～実施例１－７で使用された電極の長さ（正極３９４８ｍｍ、負極４０４５ｍｍ）対比約１５％～２４％水準に過ぎない。したがって、パラメータｈ、ｉ及びｊに対する数値範囲も、従来の円筒形バッテリーの設計仕様からは容易に導出することができない。

【0448】

次いで、分切片の高さ可変区間（図１０ａの丸２）で分切片の最大高さｈ_Ｎが同一であるとき、分切片の最小高さｈ_１の変化によって、分切片の積層数が折曲表面領域Ｆの半径方向に沿って如何に変化するかを具体的な実施例を挙げて説明する。

【0449】

実施例２－１～２－５の電極組立体は半径が２２ｍｍであって、コアＣの直径が４ｍｍである。分切片６１の高さ可変区間（図１０ａの丸２）での最小高さｈ_１は４ｍｍと同一であり、最大高さｈ_Ｎは６ｍｍから１０ｍｍまで１ｍｍ単位で変化させた。したがって、実施例２－１～２－５の電極組立体は、分切片の高さ可変区間（図１０ａの丸２）の幅がそれぞれ２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍであって、分切片省略区間（図１０ａの丸１）は半径２ｍｍから６ｍｍまでの半径区間である。

【0450】

実施例３－１～３－４の電極組立体は半径が２２ｍｍであって、コアＣの直径が４ｍｍである。分切片６１の高さ可変区間（図１０ａの丸２）での最小高さｈ_１は５ｍｍと同一であり、最大高さｈ_Ｎは７ｍｍから１０ｍｍまで１ｍｍ単位で変化させた。したがって、実施例３－１～３－４の電極組立体は、分切片の高さ可変区間（図１０ａの丸２）の幅がそれぞれ２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍであって、分切片省略区間（図１０ａの丸１）は半径２ｍｍから７ｍｍまでの半径区間である。

【0451】

実施例４－１～４－３の電極組立体は半径が２２ｍｍであって、コアＣの直径が４ｍｍである。分切片６１の高さ可変区間（図１０ａの丸２）での最小高さｈ_１は６ｍｍと同一であり、最大高さｈ_Ｎは８ｍｍから１０ｍｍまで１ｍｍ単位で変化させた。したがって、実施例４－１～４－３の電極組立体は、分切片の高さ可変区間（図１０ａの丸２）の幅がそれぞれ２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍであって、分切片省略区間（図１０ａの丸１）は半径２ｍｍから８ｍｍまでの半径区間である。

【0452】

実施例５－１～５－２の電極組立体は半径が２２ｍｍであって、コアＣの直径が４ｍｍである。分切片６１の高さ可変区間（図１０ａの丸２）での最小高さｈ_１は７ｍｍと同一であり、最大高さｈ_Ｎは９ｍｍから１０ｍｍまで１ｍｍ単位で変化させた。したがって、実施例５－１～５－２の電極組立体は、分切片の高さ可変区間（図１０ａの丸２）の幅がそれぞれ２ｍｍ、３ｍｍであって、分切片省略区間（図１０ａの丸１）は半径２ｍｍから９ｍｍまでの半径区間である。

【0453】

図１０ｄは、実施例２－１～２－５、実施例３－１～３－４、実施例４－１～４－３、実施例５－１及び５－２による電極組立体の上部に形成された正極の折曲表面領域Ｆにおいて、半径方向に沿って測定した分切片の積層数をカウントした結果を示したグラフである。負極の折曲表面領域においても実質的に同じ結果を示す。

【0454】

図１０ｄにおいて、グラフ（ａ）は実施例２－１～２－５に対し、グラフ（ｂ）は実施例３－１～３－４に対し、グラフ（ｃ）は実施例４－１～４－３に対し、グラフ（ｄ）は実施例５－１及び５－２に対して、折曲表面領域Ｆにおいて半径方向に沿って分切片の積層数をカウントした結果を示している。

【0455】

図１０ｄを参照すると、分切片の積層数均一区間ｂ１が全ての実施例で共通的に現れる。積層数均一区間ｂ１は、グラフにおいて扁平な領域の半径区間である。積層数均一区間ｂ１の長さは、分切片の最小高さｈ_１が同一であるとき、分切片の最大高さｈ_Ｎが減少するほど増加する。また、積層数均一区間ｂ１の長さは、分切片の最大高さｈ_Ｎが同一であるとき、分切片の最小高さｈ_１が減少するほど増加する。一方、積層数均一区間ｂ１において、分切片の積層数は分切片の最大高さｈ_Ｎが増加するほど増加する。実施例においても、積層数均一区間ｂ１に隣接して積層数減少区間ｂ２が現れる。

【0456】

実施例において、積層数均一区間ｂ１での分切片の積層数はすべて１０以上である。好ましくは、分切片の積層数が１０以上である領域は、好ましい溶接ターゲット領域として設定され得る。

【0457】

実施例において、積層数均一区間ｂ１は、分切片の高さ可変区間（図１０ａの丸２）が始まる半径地点から始まる。実施例２－１～２－５において、分切片の高さ可変区間（図１０ａの丸２）は６ｍｍから始まって外周側に延在する。実施例３－１～３－４において、分切片の高さ可変区間（図１０ａの丸２）は７ｍｍから始まって外周側に延在する。実施例４－３～４－３において、分切片の高さ可変区間（図１０ａの丸２）は８ｍｍから始まって外周側に延在する。実施例５－１及び５－２において、分切片の高さ可変区間（図１０ａの丸２）は９ｍｍから始まって外周側に延在する。

【0458】

下記の表５に、実施例２－１～２－５、実施例３－１～３－４、実施例４－１～４－３、実施例５－１及び５－２に対し、積層数均一区間が始まる半径地点（６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ）から電極組立体の最外側地点（２２ｍｍ）までの長さに対する積層数均一区間の長さの比率（ｅ／ｆ）、積層数均一区間が始まる半径地点（６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ）から電極組立体の最外側地点（２２ｍｍ）までの長さに対する分切片の高さ可変区間（丸２）の長さの比率（ｄ／ｆ）などを含む多様なパラメータを算出した結果を示した。

【0459】

【表5】

【0460】

図１０ａ及び図１０ｄとともに表５の実施例２－５、実施例３－４、実施例４－３及び実施例５－２を参照すると、分切片の高さ可変区間（丸２）における分切片の最大高さｈ_Ｎは１０ｍｍで同一であるが、分切片の最小高さｈ_１は４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍと１ｍｍずつ増加し、高さ可変区間（丸２）の長さは６ｍｍ、５ｍｍ、４ｍｍ、３ｍｍと１ｍｍずつ減少する。四つの実施例において、積層数均一区間の比率（ｅ／ｆ）は実施例２－５が６９％と最大であり、実施例５－２が３８％と最小であり、積層数均一区間の積層数はすべて等しい。表５に示した結果から、分切片の最大高さｈ_Ｎが同一であるとき、分切片の最小高さｈ_１が減少して、分切片の高さ可変区間（丸２）の幅が増えるほど積層数均一区間の幅も比例して増加することが分かる。その理由は、分切片の最小長さｈ_１が小さいほど、分切片が始まる半径地点がコア側と近くなりながら、分切片が積層される領域がコア側に拡張されるためである。

【0461】

表５を参照すると、分切片の積層数は１６～２６であり、分切片の高さ可変区間（丸２）の比率（ｄ／ｆ）は１３％～３８％であり、積層数均一区間の比率（ｅ／ｆ）は３１％～６９％であることが分かる。また、コアを除いた電極組立体の半径（ｂ－ａ）に対する分切片省略区間（丸１）の比率（ｃ／（ｂ－ａ））は２０％～３５％である。また、電極の全体長さに対する分切片省略区間（丸１）に対応する電極領域の長さの比率は１０％～２０％、電極の全体長さに対する高さ可変区間（丸２）に対応する電極領域の長さの比率は６％～２５％、及び電極の全体長さに対する高さ均一区間（丸３）に対応する電極領域の長さの比率は６２％～８１％である。

【0462】

１８６５、２１７０のフォームファクタを有する円筒形バッテリーは、電極組立体の半径が約９ｍｍ～１０ｍｍである。したがって、実施例のように、分切片区間（ｆ）の半径方向の長さを１３ｍｍ～１６ｍｍ水準に確保できず、分切片省略区間（ｃ、丸１）の長さを４ｍｍ～７ｍｍ程度に確保すると同時に分切片の積層数が１０以上である積層数均一区間（ｅ）の長さを５ｍｍ～１１ｍｍ水準に確保することができない。従来の円筒形バッテリーにおいて、コアの半径を実施例と同じ２ｍｍに設計する場合、分切片を配置可能な半径区間は実質的に７ｍｍ～８ｍｍに過ぎないためである。また、従来の円筒形バッテリーにおいて、電極の巻取方向の長さは６００ｍｍ～９８０ｍｍ水準である。このような短い電極の長さは、実施例における電極の長さ（正極３９４８ｍｍ、負極４０４５ｍｍ）対比約１５％～２４％水準に過ぎない。したがって、パラメータｈ、ｉ及びｊに対する数値範囲も、従来の円筒形バッテリーの設計仕様からは容易に導出することができない。

【0463】

次いで、分切片の高さ可変区間（丸２）で分切片の最小高さｈ_１と最大高さｈ_Ｎが同一であるとき、電極組立体のコアＣ直径によって、分切片の積層数が折曲表面領域Ｆの半径方向に沿って如何に変化するかを具体的な実施例を挙げて説明する。

【0464】

実施例６－１～６－６の電極組立体は半径が２２ｍｍであって、コアＣの半径が４ｍｍである。分切片６１の高さ可変区間（丸２）での分切片の最小高さｈ_１は３ｍｍと同一であり、分切片の最大高さｈ_Ｎは５ｍｍから１０ｍｍまで１ｍｍ単位で変化させた。したがって、実施例６－１～６－６の電極組立体は、分切片の高さ可変区間（丸２）の幅がそれぞれ２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍであって、分切片省略区間（丸１）は半径４ｍｍから７ｍｍまでの半径区間である。

【0465】

実施例７－１～７－６の電極組立体は半径が２２ｍｍであって、コアＣの半径は２ｍｍである。分切片６１の高さ可変区間（丸２）での分切片の最小高さｈ_１は３ｍｍと同一であり、分切片の最大高さｈ_Ｎは５ｍｍから１０ｍｍまで１ｍｍ単位で変化させた。したがって、実施例７－１～７－６の電極組立体は、分切片の高さ可変区間（丸２）の幅がそれぞれ２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍであって、分切片省略区間（丸１）は半径２ｍｍから５ｍｍまでの半径区間とすべて同一である。

【0466】

図１０ｅは、実施例６－１～６－６及び実施例７－１～７－６による電極組立体の上部に形成された正極の折曲表面領域Ｆにおいて、半径方向に沿って測定した分切片の積層数をカウントした結果を示したグラフである。負極の折曲表面領域においても実質的に同じ結果が現れる。

【0467】

図１０ｅにおいて、グラフ（ａ）は実施例６－１～６－６に対し、グラフ（ｂ）は実施例７－１～７－６に対し、折曲表面領域Ｆにおいて半径方向に沿って測定した分切片の積層数をカウントした結果を示している。

【0468】

図１０ｅを参照すると、分切片の積層数均一区間ｂ１が全ての実施例で共通的に現れる。積層数均一区間ｂ１は、グラフにおいて扁平な領域の半径区間である。積層数均一区間ｂ１の半径方向の長さは、分切片の最小高さｈ_１が同一であるとき、分切片の最大高さｈ_Ｎが減少するほど増加する。一方、積層数均一区間ｂ１において、分切片の積層数は分切片の最大高さｈ_Ｎが増加するほど増加する。実施例において、積層数均一区間ｂ１に隣接して積層数減少区間ｂ２が確認される。

【0469】

実施例において、積層数均一区間ｂ１での分切片の積層数はすべて１０以上である。好ましくは、分切片の積層数が１０以上である領域は、好ましい溶接ターゲット領域として設定され得る。

【0470】

実施例において、積層数均一区間ｂ１は、分切片の高さ可変区間（丸２）が始まる半径地点から始まる。実施例６－１～６－６の場合、分切片の高さ可変区間（丸２）が始まる半径は７ｍｍであり、実施例７－１～７－６の場合、分切片の高さ可変区間（丸２）が始まる半径は５ｍｍである。

【0471】

下記の表６に、実施例６－１～６－６及び実施例７－１～７－６に対し、積層数均一区間が始まる半径地点（７ｍｍ、５ｍｍ）から電極組立体の最外側地点（２２ｍｍ）までの長さに対する積層数均一区間の長さの比率（ｅ／ｆ）、積層数均一区間が始まる半径地点（７ｍｍ、５ｍｍ）から電極組立体の最外側地点（２２ｍｍ）までの長さに対する分切片の高さ可変区間（丸２）の長さの比率（ｄ／ｆ）などを含む多様なパラメータの算出結果を示した。

【0472】

【表6】

【0473】

図１０ａ、及び表６の実施例６－６と実施例７－６を参照すると、分切片の高さ可変区間（丸２）における分切片の最小高さｈ_１及び最大高さｈ_Ｎはそれぞれ３ｍｍ及び１０ｍｍで同一である。但し、実施例６－６は、実施例７－６に比べてコアの半径が２ｍｍだけさらに大きい。したがって、実施例６－６は、実施例７－６に比べて積層数均一区間（ｅ）と分切片区間（ｆ）が２ｍｍだけ小さく、積層数均一区間での分切片の積層数は同一である。このような結果はコアの半径の差異のためである。表６に示した結果から、分切片の高さ可変区間（丸２）の幅が同一であるとき、コアの半径（ａ）が小さいほど高さ可変区間（丸２）の比率（ｄ／ｆ）は減少する一方、積層数均一区間の比率（ｅ／ｆ）は増加することが分かる。表６を参照すると、分切片の積層数は１３～２６であり、分切片の高さ可変区間（丸２）の比率（ｄ／ｆ）は１２％～４７％であり、積層数均一区間の長さの比率（ｅ／ｆ）は４０％～７６％であることが分かる。また、コアを除いた電極組立体の半径（ｂ－ａ）に対する分切片省略区間（丸１）の比率（ｃ／（ｂ－ａ））は１５％～１７％である。また、電極の全体長さに対する分切片省略区間（丸１）に対応する電極領域の長さの比率は６％、電極の全体長さに対する高さ可変区間（丸２）に対応する電極領域の長さの比率は７％～３２％、及び電極の全体長さに対する高さ均一区間（丸３）に対応する電極領域の長さの比率は５９％～８３％である。

【0474】

１８６５、２１７０のフォームファクタを有する円筒形バッテリーは、電極組立体の半径が約９ｍｍ～１０ｍｍである。したがって、実施例のように、分切片区間（ｆ）の半径方向の長さを１５ｍｍ～１７ｍｍ水準に確保できず、分切片省略区間（丸１）の長さを３ｍｍ程度に確保すると同時に切片の積層数が１０以上である積層数均一区間（ｅ）の長さを６ｍｍ～１３ｍｍ水準に確保することができない。従来の円筒形バッテリーにおいて、コアの半径を実施例と同じ２ｍｍ～４ｍｍに設計する場合、分切片を配置可能な半径区間は実質的に５ｍｍ～８ｍｍに過ぎないためである。また、従来の円筒形バッテリーにおいて、電極の巻取方向の長さは６００ｍｍ～９８０ｍｍ水準である。このような短い電極の長さは、実施例における電極の長さ（正極３９４８ｍｍ、負極４０４５ｍｍ）対比約１５％～２４％水準に過ぎない。したがって、パラメータｈ、ｉ及びｊに対する数値範囲も、従来の円筒形バッテリーの設計仕様からは容易に導出することができない。

【0475】

表４～表６のデータを総合的に考慮すれば、分切片の積層数均一区間における分切片の積層数は１１～２６であり得る。また、分切片の高さ可変区間（丸２）の比率（ｄ／ｆ）は６％～４７％であり得る。また、積層数均一区間の比率（ｅ／ｆ）は３１％～８２％であり得る。また、コアを除いた電極組立体の半径に対する分切片省略区間（丸１）の長さの比率（ｃ／（ｂ－ａ））は１５％～３５％であり得る。また、電極の全体長さ（巻取方向の長さ）に対する分切片省略区間（丸１）に対応する電極領域の長さの比率は６％～２０％であり得る。また、電極の全体長さに対する分切片の高さ可変区間（丸２）に対応する電極領域の長さの比率は３％～３２％であり得る。また、電極の全体長さに対する分切片の高さ均一区間（丸３）に対応する電極領域の長さの比率は５９％～８７％であり得る。

【0476】

一方、表４～表６を通じて説明したパラメータは、コアの半径（ａ）；電極組立体の半径（ｂ）；分切片の高さ可変区間（丸２）における最小高さｈ_１と最大高さｈ_Ｎ；半径１ｍｍ増加当たり分切片の高さ変化量Δｈ；正極、負極及び分離膜の厚さなどを含む設計ファクタによって変わり得る。

【0477】

したがって、分切片の積層数均一区間における分切片の積層数は１０～３５まで拡張され得る。分切片の高さ可変区間（丸２）の比率（ｄ／ｆ）は１％～５０％に拡張され得る。また、積層数均一区間の比率（ｅ／ｆ）は３０％～８５％に拡張され得る。また、コアを除いた電極組立体の半径に対する分切片省略区間（丸１）の長さの比率（ｃ／（ｂ－ａ））は１０％～４０％に拡張され得る。また、電極の全体長さ（巻取方向の長さ）に対する分切片省略区間（丸１）に対応する電極領域の長さの比率は、１％～３０％に拡張され得る。また、電極の全体長さに対する分切片の高さ可変区間（丸２）に対応する電極領域の長さの比率は、１％～４０％に拡張され得る。また、電極の全体長さに対する分切片の高さ均一区間（丸３）に対応する電極領域の長さの比率は５０％～９０％に拡張され得る。上述した実施例において、高さ可変区間（丸２）と高さ均一区間（丸３）に含まれた分切片の最大高さｈ_Ｎの高さインデックスＮは２～８である。例えば、表４を参照すると、実施例１－１及び実施例１－７に対する高さインデックスＮはそれぞれ２及び８である。しかし、高さインデックスＮは、電極組立体の半径方向における分切片の高さ変化量Δｈによって変わり得る。高さ可変区間（丸２）の半径方向の長さが固定されているとき、分切片の高さ変化量Δｈが減少すると、それによって高さインデックスＮが増加し、その反対の場合（ｖｉｃｅ ｖｅｒｓａ）も可能である。好ましくは、高くインデックスＮは２～２０、選択的には、２～３０までさらに拡張可能である。

【0478】

電極組立体の上部及び下部に形成される折曲表面領域Ｆにおいて、積層数均一区間は集電体の溶接ターゲット領域として用いられ得る。

【0479】

好ましくは、集電体の溶接領域は、電極組立体の半径方向において積層数均一区間と少なくとも５０％重畳することが好ましく、重畳の比率が高いほどさらに好ましい。

【0480】

好ましくは、集電体の溶接領域のうちの積層数均一区間と重畳しない他の領域は、半径方向において積層数均一区間に隣接する積層数減少区間と重畳し得る。

【0481】

より好ましくは、集電体の溶接領域のうちの積層数均一区間と重畳しない他の領域は、積層数減少区間のうちの分切片の重畳数が１０以上である領域と重畳し得る。

【0482】

分切片の積層数が１０以上である領域に集電体を溶接すれば、溶接強度の面、そして溶接時に分離膜や活物質層の損傷を防止できるという面で好ましい。特に、透過特性の高い高出力レーザーを用いて集電体を溶接するときに有用である。

【0483】

分切片が１０枚以上積層された積層数均一区間と集電体とをレーザーで溶接すれば、溶接品質の向上のためにレーザーの出力を増大させても、積層数均一区間がレーザーのエネルギーを殆ど吸収して溶接ビーズを形成するため、レーザーによって折曲表面領域Ｆの下方の分離膜及び活物質層が損傷される現象を防止することができる。

【0484】

また、レーザーの照射される領域は、分切片の積層数が１０以上であるため、溶接ビーズが十分なボリューム及び厚さで形成される。したがって、溶接強度が十分に確保され、溶接界面の抵抗も急速充電に適した水準に低めることができる。

【0485】

集電体の溶接時のレーザーの出力は、折曲表面領域Ｆと集電体との間の所望の溶接強度によって決定され得る。溶接強度は、分切片の積層数に比例して増加する。積層数が増加するほど、レーザーによって形成される溶接ビーズのボリュームが大きくなるためである。溶接ビーズは、集電体の素材と分切片の素材とが一緒に溶融されながら形成される。したがって、溶接ビーズのボリュームが大きいと、集電体と折曲表面領域とがより強く結合され、溶接界面の接触抵抗が低くなる。

【0486】

好ましくは、溶接強度は２ｋｇｆ／ｃｍ^２以上、より好ましくは４ｋｇｆ／ｃｍ^２以上であり得る。最大溶接強度はレーザー溶接装置の出力に応じて変わり得る。一例として、溶接強度は、好ましくは８ｋｇｆ／ｃｍ^２以下、より好ましくは６ｋｇｆ／ｃｍ^２以下に設定され得る。しかし、本発明がこれに限定されることはない。

【0487】

溶接強度が上記の数値範囲を満たす場合、巻取軸方向及び／又は半径方向に沿って電極組立体に激しい振動が加えられても溶接界面の物性が低下せず、溶接ビーズのボリュームが十分であるため溶接界面の抵抗も減少させることができる。

【0488】

溶接強度の条件を満たすためのレーザーの出力は、レーザー装置によって異なるが、２５０Ｗ～３２０Ｗの範囲又は該当装置が提供するレーザー最大出力仕様の４０％～１００％範囲で適切に調節され得る。

【0489】

溶接強度は、集電体が折曲表面領域Ｆから分離し始めるときの集電体の単位面積当たり引張力（ｋｇｆ／ｃｍ^２）として定義され得る。具体的には、集電体の溶接を完了した後、集電体に引張力を加え、その大きさを徐々に増加させる。引張力が臨界値を超えると、溶接界面から分切片が分離し始める。このとき、集電体に加えられた引張力を集電体の面積で除した値が溶接強度に該当する。

【0490】

折曲表面領域Ｆは分切片が複数の層で積層されており、上述した実施例によれば、分切片の積層数は最小１０枚から最大３５枚まで増加し得る。

【0491】

無地部４３を構成する正極集電体（ホイル）の厚さは１０μｍ～２５μｍであり、無地部４３を構成する負極集電体（ホイル）の厚さは５μｍ～２０μｍであり得る。したがって、正極の折曲表面領域Ｆは、分切片の総積層厚さが１００μｍ～８７５μｍである領域を含み得る。また、負極の折曲表面領域Ｆは、分切片の総積層厚さが５０μｍ～７００μｍである領域を含み得る。

【0492】

図１０ｆは、本発明の実施形態による分切片６１、６１’の折曲表面領域Ｆに積層数均一区間ｂ１及び積層数減少区間ｂ２を示した電極組立体の上面図である。

【0493】

図１０ｆを参照すると、太い実線で示した二つの円の間の領域は分切片の折曲表面領域Ｆに該当し、一点鎖線で示した二つの円の間の領域は分切片の積層数が１０以上である積層数均一区間ｂ１に該当し、積層数均一区間ｂ１の外側領域は積層数減少区間ｂ２に該当する。

【0494】

一例として、集電体Ｐ_ｃが折曲表面領域Ｆに溶接されれば、集電体Ｐ_ｃの表面に溶接パターンＷ_ｐが生成される。溶接パターンＷ_ｐは線パターン又は点パターンの配列であり得る。溶接パターンＷ_ｐは溶接領域に該当し、半径方向に沿って分切片の積層数均一区間ｂ１と５０％以上重畳し得る。したがって、溶接パターンＷ_ｐの一部は積層数均一区間ｂ１に含まれ、残りの溶接パターンＷ_ｐは積層数均一区間ｂ１の外側の積層数減少区間ｂ２に含まれ得る。勿論、溶接強度を最大化し、溶接領域の抵抗を下げるためには、溶接パターンＷ_ｐ全体が積層数均一区間ｂ１と重畳し得る。

【0495】

折曲表面領域Ｆの面積は、分切片の積層数均一区間ｂ１の面積と積層数減少区間ｂ２の面積とを合算した面積で定義され得る。積層数均一区間ｂ１の比率（ｅ／ｆ）は３０％～８５％、好ましくは３１％～８２％であるため、折曲表面領域Ｆの面積に対する積層数均一区間ｂ１の面積の比率は９％（３０^２／１００^２）～７２％（８５^２／１００^２）、好ましくは１０％（３１^２／１００^２）～６７％（８２^２／１００^２）であり得る。

【0496】

好ましくは、集電体Ｐ_ｃが折曲表面領域Ｆと接触する部分の端部は、高さ均一区間（丸３）の最後の巻回ターンでコアＣ側に折り曲げられた分切片６１、６１’の端部を覆い得る。この場合、分切片６１、６１’が集電体Ｐ_ｃによって押し付けられた状態で溶接パターンＷ_ｐが形成されることで、集電体Ｐ_ｃと折曲表面領域Ｆとが強く結合される。その結果、巻回軸方向に積層された分切片６１、６１’が相互緊密に密着されることで、溶接界面での抵抗も低くなり、分切片６１、６１’が浮き上がる現象を防止することができる。

【0497】

一方、分切片の折曲方向は、上述した方向と反対になってもよい。すなわち、分切片は、コア側から外周側に折り曲げられてもよい。この場合、分切片の高さが巻取方向（Ｘ軸方向）方向に沿って変化するパターンは、上述した実施形態（変形形態）と反対になり得る。例えば、分切片の高さは、コアから外周側に向かって段階的に低くなり得る。また、第１部分Ｂ１に適用される構造と第２部分Ｂ３に適用される構造とは互いに代替され得る。好ましくは、分切片の高さをコア側から外周側に向かって段階的に減少させ、電極組立体の外周と最も近い分切片が外周側に折り曲げられたとき、分切片の端部が電極組立体の外周の外側に突出しないように分切片の高さ変化パターンが設計され得る。

【0498】

上述した実施形態（変形形態）の電極構造は、ゼリーロール型又は当技術分野に周知の他のタイプの電極組立体に含まれた極性の異なる第１電極及び第２電極の少なくとも一つに適用され得る。また、第１電極及び第２電極の一方に実施形態（変形形態）の電極構造が適用される場合、他方には従来の電極構造が適用され得る。また、第１電極及び第２電極に適用された電極構造は同じではなく、相異なり得る。

【0499】

一例として、第１電極及び第２電極がそれぞれ正極及び負極であるとき、第１電極には実施形態（変形形態）のいずれか一つが適用され、第２電極には従来の電極構造（図１を参照）が適用され得る。

【0500】

他の例として、第１電極及び第２電極がそれぞれ正極及び負極であるとき、第１電極には実施形態（変形形態）のいずれか一つが選択的に適用され、第２電極には実施形態（変形形態）のいずれか一つが選択的に適用され得る。

【0501】

本発明の一実施形態において、正極にコーティングされる正極活物質及び負極にコーティングされる負極活物質は、当業界に公知の活物質であれば制限なく使用可能である。

【0502】

一例として、正極活物質は、一般化学式Ａ［Ａ_ｘＭ_ｙ］Ｏ_２＋ｚ（ＡはＬｉ、Ｎａ及びＫのうちの少なくとも一つの元素を含む；ＭはＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｓｃ、Ｚｒ、Ｒｕ及びＣｒから選択された少なくとも一つの元素を含む；ｘ≧０、１≦ｘ＋ｙ≦２、－０．１≦ｚ≦２；化学量論係数ｘ、ｙ及びｚは化合物が電気的中性を維持するように選択される）で表されるアルカリ金属化合物を含み得る。

【0503】

他の例として、正極活物質は、米国特許第６，６７７，０８２号明細書、米国特許第６，６８０，１４３号明細書などに開示されたアルカリ金属化合物ｘＬｉＭ^１Ｏ_２－（１－ｘ）Ｌｉ_２Ｍ^２Ｏ_３（Ｍ^１は平均酸化状態３を有する少なくとも一つの元素を含む；Ｍ^２は平均酸化状態４を有する少なくとも一つの元素を含む；０≦ｘ≦１）であり得る。

【0504】

さらに他の例として、正極活物質は、一般化学式Ｌｉ_ａＭ^１ _ｘＦｅ_１－ｘＭ^２ _ｙＰ_１－ｙＭ^３ _ｚＯ_４－ｚ（Ｍ^１はＴｉ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ａｌ、Ｍｇ及びＡｌから選択された少なくとも一つの元素を含む；Ｍ^２はＴｉ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ａｌ、Ｍｇ、Ａｌ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｖ及びＳから選択された少なくとも一つの元素を含む；Ｍ^３はＦを選択的に含むハロゲン族元素を含む；０＜ａ≦２、０≦ｘ≦１、０≦ｙ＜１、０≦ｚ＜１；化学量論係数ａ、ｘ、ｙ及びｚは化合物が電気的中性を維持するように選択される）、又はＬｉ_３Ｍ_２（ＰＯ_４）_３［ＭはＴｉ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｍｇ及びＡｌから選択された少なくとも一つの元素を含む］で表されるリチウム金属ホスフェートであり得る。

【0505】

さらに他の例として、前記正極活物質は、リチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ_２）、リチウムニッケル酸化物（ＬｉＮｉＯ_２）などの層状化合物、又は、１種以上の遷移金属で置換された化合物；化学式Ｌｉ_１＋ｘＭｎ_２－ｘＯ_４（ｘ＝０～０．３３）、ＬｉＭｎＯ_３、ＬｉＭｎ_２Ｏ_３、ＬｉＭｎＯ_２などのリチウムマンガン酸化物；リチウム銅酸化物（Ｌｉ_２ＣｕＯ_２）；ＬｉＶ_３Ｏ_５、ＬｉＶ_３Ｏ_４、Ｖ_２Ｏ_５、Ｃｕ_２Ｖ_２Ｏ_７などのバナジウム酸化物；化学式ＬｉＮｉ_１－ｘＭ_ｘＯ_２（Ｍ＝Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｂ又はＧａ、ｘ＝０．０１～０．３）で表されるニッケルサイト型リチウムニッケル酸化物；化学式ＬｉＭｎ_２－ｘＭ_ｘＯ_２（Ｍ＝Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｎ又はＴａ、ｘ＝０．０１～０．１）又はＬｉ_２Ｍｎ_３ＭＯ_８（Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ又はＺｎ）で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類金属イオンで置換されたＬｉＭｎ_２Ｏ_４；ジスルフィド化合物；Ｆｅ_２（ＭｏＯ_４）_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）を主成分にし得る。

【0506】

前記正極集電体は、例えば３μｍ～５００μｍの厚さを有する。このような正極集電体は、電池に化学的変化を誘発せず導電性を有するものであれば特に制限されなく、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素、又はアルミニウムやステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタン、銀などで表面処理したものなどが使用され得る。正極集電体は、そ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てもよく、フィルム、シート、ホイル、ネット、多孔質体、発泡体、不織布体などの多様な形態で使用され得る。

【0507】

正極活物質粒子には導電材がさらに混合され得る。このような導電材は、例えば正極活物質を含む混合物の総重量を基準にして１～５０重量％で添加される。このような導電材は、電池に化学的変化を誘発せず高い導電性を有するものであれば特に制限されなく、例えば、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、サーマルブラックなどのカーボンブラック類；炭素繊維、金属繊維などの導電性繊維；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が使用され得る。

【0508】

好ましくは、正極活物質は、一次粒子及び／又は一次粒子が凝集した二次粒子を含み得る。

【0509】

また、負極は、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、上述した導電材、バインダー、溶媒などのような成分がさらに含まれ得る。

【0510】

前記負極集電体は、例えば３μｍ～５００μｍの厚さを有する。このような負極集電体は、当該電池に化学的変化を誘発せず導電性を有するものであれば特に制限されなく、例えば、銅、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、チタン、焼成炭素、銅やステンレス鋼の表面にカーボン、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が使用され得る。また、正極集電体と同様に、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てもよく、フィルム、シート、ホイル、ネット、多孔質体、発泡体、不織布体などの多様な形態で使用され得る。

【0511】

一例として、負極活物質としては、炭素材、リチウム金属又はリチウム金属化合物、ケイ素又はケイ素化合物、スズ又はスズ化合物などを使用し得る。電位が２Ｖ未満であるＴｉＯ_２、ＳｎＯ_２のような金属酸化物も負極活物質として使用可能である。炭素材としては、低結晶性炭素、高結晶性炭素などがいずれも使用され得る。

【0512】

他の例として、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；Ｌｉ_ｘＦｅ_２Ｏ_３（０≦ｘ≦１）、Ｌｉ_ｘＷＯ_２（０≦ｘ≦１）、Ｓｎ_ｘＭｅ_１－ｘＭｅ’_ｙＯ_ｚ（Ｍｅ：Ｍｎ、Ｆｅ、Ｐｂ、Ｇｅ；Ｍｅ’：Ａｌ、Ｂ、Ｐ、Ｓｉ、周期表の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、ＳｎＯ_２、ＰｂＯ、ＰｂＯ_２、Ｐｂ_２Ｏ_３、Ｐｂ_３Ｏ_４、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_４、Ｓｂ_２Ｏ_５、ＧｅＯ、ＧｅＯ_２、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｂｉ_２Ｏ_４、Ｂｉ_２Ｏ_５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系材料などを使用し得る。

【0513】

電極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との結合、及び電極集電体に対する結合を補助する成分であり、例えば電極活物質を含む混合物の総重量を基準にして１～５０重量％で添加される。このようなバインダー高分子としては、ポリフッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン、ポリフッ化ビニリデン－トリクロロエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアセテート、エチレンビニルアセテート共重合体、ポリエチレンオキサイド、ポリアリレート、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、シアノエチルプルラン、シアノエチルポリビニルアルコール、シアノエチルセルロース、シアノエチルスクロース、プルラン及びカルボキシメチルセルロースからなる群より選択されるいずれか一つのバインダー高分子、又はこれらのうちの２種以上の混合物を使用し得るが、これらに限定されるものではない。

【0514】

電極の製造に使用される溶媒の非制限的な例としては、アセトン、テトラヒドロフラン、メチレンクロライド、クロロホルム、ジメチルホルムアミド、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、シクロヘキサン、水又はこれらの混合体などが挙げられる。このような溶媒は、電極集電体の表面に対して所望の水準でスラリー塗布層が形成されるように適正な水準の粘度を提供する。

【0515】

前記負極は、集電体、及び前記集電体の少なくとも一面に位置し、負極活物質、バインダー高分子及び導電材を含む負極活物質層を備え、前記負極活物質層は、前記集電体に面で接する下層領域、及び前記下層領域と面で接しながら負極活物質層の表面まで延在する上層領域からなり、前記下層領域及び上層領域は、それぞれ独立して、負極活物質として黒鉛及びケイ素系化合物のうちの少なくとも１種以上を含み得る。

【0516】

前記下層領域が負極活物質として天然黒鉛を含み、前記上層領域は負極活物質として人造黒鉛を含み得る。

【0517】

前記下層領域及び上層領域は、それぞれ独立して、負極活物質としてケイ素系化合物をさらに含み得る。

【0518】

前記ケイ素系化合物は、ＳｉＯｘ（０≦ｘ≦２）及びＳｉＣの１種以上を含み得る。

【0519】

本発明の一具現例によれば、前記負極は、下層用負極活物質を含む下層用スラリーを集電体に塗布及び乾燥して下層領域を形成した後、下層領域上に上層用負極活物質を含む上層用スラリーを塗布及び乾燥して上層領域を形成することで製造し得る。

【0520】

代案的に、本発明の一具現例によれば、前記負極は、下層用負極活物質を含む下層用スラリー、及び上層用負極活物質を含む上層用スラリーを準備する段階と、
負極集電体の一面に前記下層用スラリーをコーティングし、同時に又は所定の時間差を置いて前記下層用スラリー上に前記上層用スラリーをコーティングする段階と、
コーティングされた下層用スラリー及び上層用スラリーを同時に乾燥して活物質層を形成する段階と、を含む方法によっても製造し得る。

【0521】

後者の方法で製造する場合、前記負極において下層領域と上層領域とが当接する部分に、これらの相異なる種類の活物質が混在する混合領域（インターミキシング、ｉｎｔｅｒｍｉｘｉｎｇ）が存在し得る。これは、下層負極活物質を含む下層用スラリーと上層負極活物質を含む上層用スラリーとを集電体上に同時に又は非常に短い時間差を置いて連続的にコーティングした後、同時に乾燥する方式で活物質層を形成する場合、乾燥前に下層用スラリーと上層用スラリーとが当接した界面上に所定の混合区間が発生し、その後乾燥されながらこのような混合区間が混合領域の層形態で形成されるためである。

【0522】

本発明の一具現例の負極活物質層において、前記上層領域と前記下層領域との重量比（又は単位面積当たりローディング量の比）は２０：８０～５０：５０、詳しくは２５：７５～５０：５０であり得る。

【0523】

本発明の一実施形態による負極活物質層の下層領域及び上層領域の厚さは、コーティングされた下層用スラリー及びコーティングされた上層用スラリーの厚さと完全に一致しないこともある。しかし、乾燥又は選択的な圧延工程を経た結果、最終的に得られる本発明の一実施形態による負極活物質層の下層領域と上層領域との厚さ比率は、コーティングされた下層用スラリーとコーティングされた上層用スラリーとの厚さ比率と一致し得る。

【0524】

本発明の一具現例によれば、第１スラリー（下層用スラリー）をコーティングし、同時に又は所定の時間差を置いて前記第１スラリー上に第２スラリー（上層用スラリー）をコーティングし、前記所定の時間差は０．６秒以下、０．０２秒～０．６秒、０．０２秒～０．０６秒、又は０．０２秒～０．０３秒の時間差であり得る。このように第１スラリーと第２スラリーのコーティング時の時間差はコーティング装置に起因して発生するため、より好ましくは前記第１スラリーと第２スラリーを同時にコーティングし得る。二重スロットダイ（ｄｏｕｂｌｅ ｓｌｏｔ ｄｉｅ）などの装置を用いて前記第１スラリー上に第２スラリーをコーティングし得る。

【0525】

前記活物層を形成する段階において、乾燥段階の後、活物質層を圧延する段階をさらに含み得る。このとき、圧延はロールプレスのように当分野で通常使用される方法で行われ得、例えば、１～２０ＭＰａの圧力及び１５～３０℃の温度で行われ得る。

【0526】

コーティングされた下層用スラリー及び上層用スラリーを同時に乾燥して活物質層を形成する段階は、熱風乾燥及び赤外線乾燥装置が組み合わせられた装置を用い、当分野で通常使用される方法で行われ得る。

【0527】

前記下層用スラリーの固形分における第１バインダー高分子の重量％は、前記上層用スラリーの固形分における第２バインダー高分子の重量％と同一であるか又はより大きくなり得る。本発明の一具現例によれば、前記下層用スラリーの固形分における第１バインダー高分子の重量％は、前記上層用スラリーの固形分における第２バインダー高分子の重量％の１．０～４．２倍、１．５～３．６倍、又は１．５～３倍であり得る。

【0528】

コーティングされた下層用スラリーにおける第１バインダーの重量％とコーティングされた上層用スラリーにおける第２バインダーの重量％との比率がこのような範囲を満たす場合、下層領域のバインダーが過度に少なくなることがないため電極層の脱離が発生せず、上層領域のバインダーが過度に多くなることがないため電極上層部の抵抗が減少し、急速充電性能に有利である。

【0529】

前記下層用スラリーの固形分における第１バインダー高分子の重量％は２～３０重量％、又は５～２０重量％であり得、前記上層用スラリーの固形分における第２バインダー高分子の比率（重量％）は０．５～２０重量％、１～１５重量％、１～１０重量％、又は２～５重量％であり得る。

【0530】

前記下層用スラリー及び前記上層用スラリーの全体固形分における第１バインダー高分子及び第２バインダー高分子の総比率（重量％）は２～２０重量％、又は５～１５重量％であり得る。

【0531】

前記分離膜は、多孔性高分子基材、及び前記多孔性高分子基材の両面上に位置し、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を有する。

【0532】

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り得る。

【0533】

前記ポリオレフィン系多孔性基材は、フィルム（ｆｉｌｍ）又は不織ウェブ（ｎｏｎ－ｗｏｖｅｎ ｗｅｂ）形態であり得る。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質移動が円滑になり、基材自体の電解質含浸性も増加して優れたイオン伝導性を確保でき、電気化学素子内部の抵抗増加が防止されて電気化学素子の性能低下を防止できる。

【0534】

本発明で使用されるポリオレフィン系多孔性基材は、通常電気化学素子に使用さ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多様に選択し得る。

【0535】

ポリオレフィン系多孔性基材は、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、又はこれらのうちの２種以上の混合物で形成されたフィルム又は不織ウェブであり得るが、これらに限定されることはない。

【0536】

前記ポリオレフィン系多孔性基材は８～３０μｍの厚さを有し得るが、これは単なる例示に過ぎず、機械的な物性や電池の高率充放電特性を考慮して上記の範囲から外れる厚さも採択可能である。

【0537】

本発明の一実施形態による不織布シートは、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、又はこれらの混合物で形成され得る。例えば、前記不織布シートは繊維紡糸によって製造されたものであり得る。例えば、メルトブローン（ｍｅｌｔ ｂｌｏｗｎ）方法を用いて、素材の繊維を融点以上で繊維紡糸状にして混紡紡糸して製造されたものであり得る。

【0538】

前記不織布シートは、２００～４００％、より好ましくは３００～４００％の延伸率を有し得る。前記延伸率が２００％未満であると、釘貫通時に電極同士が接触する可能性が増加し、４００％を超えると、釘貫通時に周辺部も延伸し分離膜が薄くなってバリアー性（遮断性）が減少する。

【0539】

前記不織布シートには０．１～１０μｍの平均直径を有する気孔が多数形成されている。気孔サイズが０．１μｍより小さいと、リチウムイオン及び／又は電解質が円滑に移動できず、気孔サイズが１０μｍより大きいと、釘貫通時の不織布シートの延伸のため、正極と負極との接触を防止しようとする本発明の一実施形態による効果を達成できないおそれがある。

【0540】

また、前記不織布シートは、４０～７０％の空隙率を有し得る。空隙率が４０％未満であると、リチウムイオン及び／又は電解質が円滑に移動できず、空隙率が７０％より大きいと、釘貫通時の不織布シートの延伸のため、正極と負極との接触を防止しようとする本発明の一実施形態による効果を達成できないおそれがある。このように製造された不織布シートは１～２０秒／１００ｍＬの通気度を有し得る。

【0541】

また、前記不織布シートは１０～２０μｍの厚さを有し得るが、これは単なる例示に過ぎず、これに限定されるものではない。不織布シートの透過性に応じて上記の範囲から外れた厚さの不織布シートも採択可能である。

【0542】

前記不織布シートは、ラミネーションによって不織布シート下方の分離膜構成要素に結合され得る。ラミネーションは１００～１５０℃の温度範囲で行われ得るが、１００℃より低い温度でラミネーションが行われる場合はラミネーション効果が奏されず、１５０℃より高い温度でラミネーションが行われる場合は不織布の一部が溶融するおそれがある。

【0543】

上記の条件下でラミネーションによって結合された本発明の一実施形態による分離膜は、従来の不織布シートからなる分離膜と比べて、また、フィルムや不織布シートの少なくとも一面に無機物粒子を含む層が形成されている分離膜と比べて、釘貫通に対して向上した抵抗性を有するようになる。

【0544】

前記多孔性コーティング層において、無機物粒子同士は充填されて互いに接触した状態で前記バインダー高分子によって結着し、それにより無機物粒子同士の間にインタースティシャル・ボリューム（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ ｖｏｌｕｍｅ）が形成され、前記無機物粒子同士の間のインタースティシャル・ボリュームは空き空間になって気孔を形成し得る。

【0545】

前記多孔性コーティング層の形成に使用される無機物粒子としては、無機物粒子、すなわち電気化学素子の作動電圧範囲（例えば、Ｌｉ／Ｌｉ^＋を基準に０～５Ｖ）において酸化及び／又は還元反応が起きない無機物粒子をさらに添加して使用し得る。特に、イオン伝達能のある無機物粒子を使用する場合、電気化学素子内のイオン電導度を高めて性能向上をはかることができる。また、無機物粒子として誘電率の高い無機物粒子を使用する場合、液体電解質内の電解質塩、例えばリチウム塩の解離度の増加に寄与して電解質のイオン電導度を向上させることができる。

【0546】

上述した理由により、前記無機物粒子は、誘電率定数が５以上、好ましくは１０以上の高誘電率の無機物粒子、リチウムイオン伝達能を有する無機物粒子、又はこれらの混合体を含むことが好ましい。

【0547】

誘電率定数が５以上の無機物粒子の非制限的な例としては、ＢａＴｉＯ_３、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３（ＰＺＴ）、Ｐｂ_１－ｘＬａ_ｘＺｒ_１－ｙＴｉ_ｙＯ_３（ＰＬＺＴ）、ＰＢ（Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３－ＰｂＴｉＯ_３（ＰＭＮ－ＰＴ）、ハフニア（ＨｆＯ_２）、ＳｒＴｉＯ_３、ＳｎＯ_２、ＣｅＯ_２、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＺｒＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＳｉＣ、又はこれらの混合体などが挙げられる。

【0548】

特に、上述したＢａＴｉＯ_３、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３（ＰＺＴ）、Ｐｂ_１－ｘＬａ_ｘＺｒ_１－ｙＴｉ_ｙＯ_３（ＰＬＺＴ）、ＰＢ（Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３－ＰｂＴｉＯ_３（ＰＭＮ－ＰＴ）及びハフニア（ＨｆＯ_２）のような無機物粒子は、誘電率定数１００以上の高誘電率特性を示すだけでなく、一定の圧力を加えて引張又は圧縮する場合、電荷が発生して両面間に電位差が発生する圧電性（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ）を有することで、外部衝撃によって両電極で内部短絡が発生することを防止し、電気化学素子の安全性を向上させることができる。また、上述した高誘電率の無機物粒子とリチウムイオン伝達能を有する無機物粒子とを混用する場合、これらの相乗効果は倍加される。

【0549】

リチウムイオン伝達能を有する無機物粒子は、リチウム元素を含むもののリチウムを貯蔵せず、リチウムイオンを移動させる機能を有する無機物粒子を称する。リチウムイオン伝達能を有する無機物粒子は、粒子構造の内部に存在する一種の欠陥（ｄｅｆｅｃｔ）によってリチウムイオンを伝達及び移動させることができるため、電池内のリチウムイオン伝導度が向上し、これにより電池性能の向上をはかることができる。前記リチウムイオン伝達能を有する無機物粒子の非制限的な例としては、リチウムホスフェート（Ｌｉ_３ＰＯ_４）、リチウムチタンホスフェート（Ｌｉ_ｘＴｉ_ｙ（ＰＯ_４）_３、０＜ｘ＜２、０＜ｙ＜３）、リチウムアルミニウムチタンホスフェート（Ｌｉ_ｘＡｌ_ｙＴｉ_ｚ（ＰＯ_４）_３、０＜ｘ＜２、０＜ｙ＜１、０＜ｚ＜３）、１４Ｌｉ_２Ｏ－９Ａｌ_２Ｏ_３－３８ＴｉＯ_２－３９Ｐ_２Ｏ_５などのような（ＬｉＡｌＴｉＰ）_ｘＯ_ｙ系ガラス（０＜ｘ＜４、０＜ｙ＜１３）、リチウムランタンチタネート（Ｌｉ_ｘＬａ_ｙＴｉＯ_３、０＜ｘ＜２、０＜ｙ＜３）、Ｌｉ_３．２５Ｇｅ_０．２５Ｐ_０．７５Ｓ_４などのようなリチウムゲルマニウムチオホスフェート（Ｌｉ_ｘＧｅ_ｙＰ_ｚＳ_ｗ、０＜ｘ＜４、０＜ｙ＜１、０＜ｚ＜１、０＜ｗ＜５）、Ｌｉ_３Ｎなどのようなリチウムナイトライド（Ｌｉ_ｘＮ_ｙ、０＜ｘ＜４、０＜ｙ＜２）、Ｌｉ_３ＰＯ_４－Ｌｉ_２Ｓ－ＳｉＳ_２などのようなＳｉＳ_２系ガラス（Ｌｉ_ｘＳｉ_ｙＳ_ｚ、０＜ｘ＜３、０＜ｙ＜２、０＜ｚ＜４）、ＬｉＩ－Ｌｉ_２Ｓ－Ｐ_２Ｓ_５などのようなＰ_２Ｓ_５系ガラス（Ｌｉ_ｘＰ_ｙＳ_ｚ、０＜ｘ＜３、０＜ｙ＜３、０＜ｚ＜７）又はこれらの混合物などが挙げられる。

【0550】

多孔性コーティング層の無機物粒子の大きさには制限がないが、均一な厚さのコーティング層の形成及び適切な空隙率のため、０．００１～１０μｍであることが好ましい。０．００１μｍ未満であると、無機物粒子の分散性が低下し、１０μｍを超えると、多孔性コーティング層の厚さが増加して機械的物性が低下し、気孔サイズが過度に大きくなって電池の充放電時に内部短絡が起きる可能性が高い。

【0551】

多孔性コーティング層を形成するバインダー高分子としては、ポリフッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン、ポリフッ化ビニリデン－トリクロロエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアセテート、エチレンビニルアセテート共重合体、ポリエチレンオキサイド、ポリアリレート、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、シアノエチルプルラン、シアノエチルポリビニルアルコール、シアノエチルセルロース、シアノエチルスクロース、プルラン及びカルボキシメチルセルロースからなる群より選択されたいずれか一つのバインダー高分子、又はこれらのうちの２種以上の混合物を使用し得るが、これらに限定されるものではない。

【0552】

多孔性コーティング層に使用される無機物粒子とバインダー高分子との組成比は、例えば５０：５０～９９：１の範囲が好ましく、より好ましくは７０：３０～９５：５である。バインダー高分子に対する無機物粒子の含量が５０重量部未満であると、バインダー高分子の含量が多くなって、分離膜の熱的安全性の改善が低減され得る。また、無機物粒子同士の間に形成される空いた空間の減少によって気孔サイズ及び気孔度が減少し、最終電池性能が低下し得る。無機物粒子の含量が９９重量部を超えると、バインダー高分子の含量が少な過ぎて多孔性コーティング層の耐剥離性が弱化し得る。前記多孔性コーティング層の厚さには、特に制限がないが、０．０１～２０μｍが好ましい。また、気孔サイズ及び気孔度も特に制限がないが、気孔サイズは０．００１～１０μｍが好ましく、気孔度は１０～９０％が好ましい。気孔サイズ及び気孔度は、主に無機物粒子の大きさに依存するが、例えば粒径１μｍ以下の無機物粒子を使用する場合、形成される気孔も約１μｍ以下になる。このような気孔構造は以降注液される電解質で満たされ、満たされた電解質はイオン伝達の役割を果たす。気孔サイズ及び気孔度が０．００１μｍ及び１０％未満であると、抵抗層として作用し、１０μｍ及び９０％を超えると、機械的物性が低下するおそれがある。

【0553】

前記多孔性コーティング層は、分散媒にバインダー高分子を溶解又は分散させた後、無機物粒子を添加して多孔性コーティング層の形成のためのスラリーを得て、このようなスラリーを基材の少なくとも一面にコーティング、乾燥することで形成され得る。分散媒としては、使用しようとするバインダー高分子と溶解度指数が類似し、沸点（ｂｏｉｌｉｎｇ ｐｏｉｎｔ）が低いものが好ましい。これは、均一な混合及び以降の分散媒除去を容易にするためである。使用可能な分散媒の非制限的な例としては、アセトン、テトラヒドロフラン、メチレンクロライド、クロロホルム、ジメチルホルムアミド、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、シクロヘキサン、水又はこれらの混合体などが挙げられる。

【0554】

前記バインダー高分子が分散媒に分散している分散液に無機物粒子を添加した後、無機物粒子を破砕することが好ましい。このとき、破砕時間は１時間～２０時間が適切であり、破砕された無機物粒子の大きさは、上述したように０．００１～１０μｍであることが好ましい。破砕方法としては、通常の方法を用い得、特にボールミル（ｂａｌｌ ｍｉｌｌ）法が好ましい。

【0555】

その後、無機物粒子が分散されたバインダー高分子分散液を、１０～８０％の湿度条件下で多孔性高分子基材の少なくとも一面にコーティングして乾燥する。前記分散液を多孔性高分子基材上にコーティングする方法は、当業界に周知の通常のコーティング方法を用い得、例えばディップコーティング、ダイコーティング、ロールコーティング、コンマコーティング、又はこれらの混合方式など多様な方式を適用し得る。

【0556】

多孔性コーティング層の成分として、上述した無機物粒子及びバインダー高分子の他に、導電材などのその他の添加剤をさらに含み得る。

【0557】

本発明の一実施形態によって最終製作された分離膜は、１～１００μｍ又は５～５０μｍの厚さを有し得る。厚さが１μｍ未満であると、分離膜の機能を十分に発揮できず、機械的特性が劣化し、１００μｍを超えると、高率充放電時に電池の特性が劣化するおそれがある。また、４０～６０％の空隙率を有し、１５０～３００秒／１００ｍＬの通気度を有し得る。

【0558】

本発明の一具現例によれば、前記多孔性高分子基材は、ポリエチレン又はポリプロピレン系を使用し得る。また、多孔性コーティング層において、無機物粒子としてはＡｌ酸化物、Ｓｉ酸化物系のコーティング物質を使用し得る。

【0559】

本発明の一具現例による分離膜を使用する場合、多孔性高分子基材の両側に多孔性コーティング層が備えられているため、電解質に対する含浸性能の向上によって均一な固体電解質界面層を形成でき、従来の片面無機物コーティング分離膜と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以内であり得る。また、両面に無機物多孔性コーティング層が備えられても、従来の片面無機物コーティング分離膜レベルの厚さを実現することができる。例えば、１５．０μｍ以内であり得る。

【0560】

また、本発明の一具現例による分離膜を使用する場合、分離膜の安定性が改善されて耐熱及び耐圧縮特性を確保することができる。具体的には、１８０℃基準で５％以内の熱収縮特性を有する耐熱特性を確保でき、５５０ｇｆ以上の貫通強度（ｐｕｎｃｔｕｒｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）物性を確保することができる。このような分離膜を採用した電池のサイクル中にコア変形（ｃｏｒｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）が発生したとき、コアの段差部における分離膜の損傷又は貫通を防止することができる。

【0561】

分離膜としては、多孔性高分子フィルム、例えばエチレン単独重合体、プロピレン単独重合体、エチレン／ブテン共重合体、エチレン／ヘキセン共重合体、エチレン／メタクリレート共重合体などのようなポリオレフィン系高分子で製造した多孔性高分子フィルムを、単独で又はこれらを積層して使用し得る。他の例として、分離膜は通常の多孔性不織布、例えば高融点のガラス繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維などからなる不織布を使用し得る。

【0562】

以下、本発明の一実施形態による電極組立体の構造について詳しく説明する。

【0563】

図１１は、第１実施形態の電極４０を第１電極（正極）及び第２電極（負極）に適用したゼリーロール型の電極組立体８０をＹ軸方向（巻取軸方向）に沿って切断した断面図である。

【0564】

電極組立体８０は、図２を参照して説明した巻取工法で製造可能である。説明の便宜上、分離膜の外側に延在した第１無地部４３ａ及び第２無地部４３ｂの突出構造を詳細に示し、第１電極、第２電極及び分離膜の巻取構造の図示は省略されている。上側に突出した第１無地部４３ａは第１電極から延在したものであり、下側に突出した第２無地部４３ｂは第２電極から延在したものである。

【0565】

第１無地部４３ａ及び第２無地部４３ｂの高さが変化するパターンは概略的に示した。すなわち、断面の切断位置によって無地部の高さは不規則に変化し得る。一例として、台形状の分切片６１、６１’の側辺や切断溝６３が切断されれば、断面における無地部の高さは分切片６１、６１’の高さＨよりも低くなる。したがって、電極組立体の断面を示した図面に示された無地部の高さは、それぞれの巻回ターンに含まれた無地部の高さ（図７ｂ及び図８ｂのＨ）の平均に対応すると理解されたい。

【0566】

図１１を参照すると、第１無地部４３ａは、電極組立体８０のコアに隣接した第１部分Ｂ１、電極組立体８０の外周表面に隣接した第２部分Ｂ３、第１部分Ｂ１と第２部分Ｂ３との間に介在された第３部分Ｂ２を含む。

【0567】

第２部分Ｂ３の高さ（Ｙ軸方向の長さ）は第３部分Ｂ２の高さよりも相対的に低い。したがって、電池ハウジングのビーディング部が第２部分Ｂ３付近で押し付けられる過程でビーディング部と第２部分Ｂ３とが接触して内部短絡を起こす現象を防止することができる。

【0568】

第２無地部４３ｂは第１無地部４３ａと同じ構造を有する。一変形形態において、第２無地部４３ｂは従来の電極構造や他の実施形態（変形形態）の電極構造を有してもよい。

【0569】

第１無地部４３ａ及び第２無地部４３ｂの端部８１は、電極組立体８０の半径方向、例えば外周側からコア側に折り曲げられ得る。このとき、第２部分Ｂ３は実質的に折り曲げられなくてもよい。

【0570】

図１２は、第２実施形態の電極４５を第１電極（正極）及び第２電極（負極）に適用したゼリーロール型の電極組立体９０をＹ軸方向（巻取軸方向）に沿って切断した断面図である。

【0571】

図１２を参照すると、第１電極の第１無地部４３ａは、電極組立体９０のコアに隣接した第１部分Ｂ１、電極組立体９０の外周表面に隣接した第２部分Ｂ３、及び第１部分Ｂ１と第２部分Ｂ３との間に介在された第３部分Ｂ２を含む。

【0572】

第２部分Ｂ３の高さは第３部分Ｂ２の高さよりも相対的に低く、コア側から外周側に向かって徐々に又は段階的に減少する。したがって、電池ハウジングのビーディング部が第２部分Ｂ３付近で押し付けられる過程でビーディング部と第２部分Ｂ３とが接触して内部短絡を起こす現象を防止することができる。

【0573】

第２無地部４３ｂは第１無地部４３ａと同じ構造を有する。一変形形態において、第２無地部４３ｂは従来の電極構造や他の実施形態（変形形態）の電極構造を有してもよい。

【0574】

第１無地部４３ａ及び第２無地部４３ｂの端部９１は、電極組立体９０の半径方向、例えば外周側からコア側に折り曲げられ得る。このとき、第２部分Ｂ３の最外側９２は実質的に折り曲げられなくてもよい。

【0575】

図１３は、第３実施形態～第５実施形態（これらの変形形態）の電極５０、６０、７０のうちのいずれか一つを第１電極（正極）及び第２電極（負極）に適用したゼリーロール型の電極組立体１００をＹ軸方向（巻取軸方向）に沿って切断した断面図である。

【0576】

図１３を参照すると、第１電極の無地部４３ａは、電極組立体１００のコアに隣接した第１部分Ｂ１、電極組立体１００の外周表面に隣接した第２部分Ｂ３、及び第１部分Ｂ１と第２部分Ｂ３との間に介在された第３部分Ｂ２を含む。

【0577】

第１部分Ｂ１の高さは第３部分Ｂ２の高さよりも相対的に低い。また、第３部分Ｂ２において、最内側に位置した無地部４３ａの折曲長さは、第１部分Ｂ１の半径方向の長さＲと同一であるか又はより短い。折曲長さＨは、無地部４３ａが折り曲げられる地点から無地部４３ａの上端までの距離に該当する。変形例において、折曲長さＨは第１部分Ｂ１の半径方向の長さＲとコア１０２の半径の１０％とを合算した値よりも小さくなり得る。

【0578】

したがって、第３部分Ｂ２が折り曲げられても、電極組立体１００のコア１０２はその直径の９０％以上が外側に開放される。コア１０２は、電極組立体１００の中心にある空洞（ｃａｖｉｔｙ）である。コア１０２が閉塞されないと、電解質注液工程に差し支えがなく、電解質注液の効率が向上する。また、コア１０２を通って溶接治具を挿入して負極（又は正極）側の集電体と電池ハウジング（又は端子）との溶接工程を容易に行うことができる。

【0579】

第２部分Ｂ３の高さは第３部分Ｂ２の高さよりも相対的に低い。したがって、電池ハウジングのビーディング部が第２部分Ｂ３付近で押し付けられる過程でビーディング部と第２部分Ｂ３とが接触して内部短絡を起こす現象を防止することができる。

【0580】

一変形形態において、第２部分Ｂ３の高さは、図１３の図示と異なって、徐々に又は段階的に減少し得る。また、図１３においては、第３部分Ｂ２の高さが外周側の一部分で等しいが、第３部分Ｂ２の高さは第１部分Ｂ１と第３部分Ｂ２との境界から第３部分Ｂ２と第２部分Ｂ３との境界まで徐々に又は段階的に増加し得る。第３部分Ｂ２が複数の分切片に分割されているとき、無地部４３ａの高さが変わる区間は分切片の高さ可変区間（図１０ａの丸２）に該当する。

【0581】

第２無地部４３ｂは、第１無地部４３ａと同じ構造を有する。一変形形態において、第２無地部４３ｂは、従来の電極構造や他の実施形態（変形形態）の電極構造を有してもよい。

【0582】

第１無地部４３ａ及び第２無地部４３ｂの端部１０１は、電極組立体１００の半径方向、例えば外周側からコア側に折曲加工され得る。このとき、第１部分Ｂ１及び第２部分Ｂ３は実質的に折り曲げられない。

【0583】

第３部分Ｂ２が複数の分切片を含む場合、折曲応力が緩和されるため、折曲地点付近の無地部４３ａが破れるか又は異常に変形されることを防止することができる。また、分切片の幅及び／又は高さ及び／又は離隔ピッチが上述した実施例の数値範囲で調節される場合、分切片がコア側に折り曲げられながら溶接強度を十分に確保可能な程度に多重に重なり、折曲表面領域に空いた空間（間隙）を形成しない。

【0584】

図１４は、本発明のさらに他の実施形態による電極組立体１１０をＹ軸方向（巻取軸方向）に沿って切断した断面図である。

【0585】

図１４を参照すると、電極組立体１１０は、図１３の電極組立体１００と比べて、第２部分Ｂ３の高さが第３部分Ｂ２の最外側の高さと実質的に同一である点を除き、他の構成は略同一である。

【0586】

第２部分Ｂ３は複数の分切片を含み得る。複数の分切片の構成は、電極に関する第４及び第５実施形態（変形形態）と略同一である。

【0587】

電極組立体１１０において、第１部分Ｂ１の高さは、第３部分Ｂ２の高さよりも相対的に低い。また、第３部分Ｂ２において最内側に位置した無地部の折曲長さＨは、第１部分Ｂ１の半径方向の長さＲと同一であるか又はより短い。好ましくは、第１部分Ｂ１は分切片のない分切片省略区間（図１０ａの丸１）であり得る。変形例において、折曲長さＨは、第１部分Ｂ１の半径方向の長さＲとコア１１２の半径の１０％とを合算した値よりも小さくなり得る。

【0588】

したがって、第３部分Ｂ２が折り曲げられても、電極組立体１１０のコア１１２はその直径の９０％以上が外側に開放される。コア１１２が閉塞されないと、電解質注液工程に差し支えがなく、電解質注液の効率が向上する。また、コア１１２を通って溶接治具を挿入して負極（又は正極）側の集電体と電池ハウジング（又は端子）との溶接工程を容易に行うことができる。

【0589】

一変形形態において、第３部分Ｂ２の高さがコア側から外周側に向かって徐々に又は段階的に増加する構造は、第２部分Ｂ３まで拡張され得る。この場合、無地部４３ａの高さは、第１部分Ｂ１と第３部分Ｂ２との境界から電極組立体１１０の最外側表面まで徐々に又は段階的に増加し得る。

【0590】

第２無地部４３ｂは、第１無地部４３ａと同じ構造を有する。一変形形態において、第２無地部４３ｂは、従来の電極構造や他の実施形態（変形形態）の電極構造を有してもよい。

【0591】

第１無地部４３ａ及び第２無地部４３ｂの端部１１１は、電極組立体１１０の半径方向、例えば外周側からコア側に折曲加工され得る。このとき、第１部分Ｂ１は実質的に折り曲げられない。

【0592】

第３部分Ｂ２及び第２部分Ｂ３が複数の分切片を含む場合、折曲応力が緩和されるため、折曲地点付近の無地部４３ａ、４３ｂが破れるか又は異常に変形されることを防止することができる。また、分切片の幅及び／又は高さ及び／又は離隔ピッチが上述した実施例の数値範囲で調節される場合、分切片がコア側に折り曲げられながら溶接強度を十分に確保可能な程度に多重に重なり、折曲表面領域に空いた空間（間隙）を形成しない。

【0593】

図１５は、本発明のさらに他の実施形態による電極組立体１２０をＹ軸方向（巻取軸方向）に沿って切断した断面図である。

【0594】

図１５を参照すると、電極組立体１２０は、図１３の電極組立体１００と比べて、第３部分Ｂ２の高さが徐々に又は段階的に増加してから減少するパターンを有する点のみで異なり、他の構成は略同一である。第３部分Ｂ２の高さが変化する半径区間は、分切片の高さ可変区間（図１０ａの丸２）として見なされ得る。この場合にも、分切片の高さ可変区間は、第３部分Ｂ２が折り曲げられながら形成される折曲表面領域Ｆに、分切片の積層数が１０以上である積層数均一区間が上述した好ましい数値範囲で現れるように設計され得る。

【0595】

このような第３部分Ｂ２の高さ変化は、第３部分Ｂ２に含まれた階段パターン（図６を参照）や分切片（図７ａ又は図８ａを参照）の高さを調節することによって実現可能である。

【0596】

電極組立体１２０において、第１部分Ｂ１の高さは、第３部分Ｂ２の高さよりも相対的に低い。また、第３部分Ｂ２において最内側に位置した無地部の折曲長さＨは、第１部分Ｂ１の半径方向の長さＲと同一であるか又はより短い。第１部分Ｂ１に対応する区間は、分切片のない分切片省略区間（図１０ａの丸１）に該当する。変形例において、折曲長さＨは、第１部分Ｂ１の半径方向の長さＲとコア１０２半径の１０％とを合算した値よりも小さくなり得る。

【0597】

したがって、第３部分Ｂ２がコア側に向かって折り曲げられても、電極組立体１２０のコア１２２はその直径の９０％以上の外側に開放される。コア１２２が閉塞されないと、電解質注液工程に差し支えがなく、電解質注液の効率が向上する。また、コア１２２を通って溶接治具を挿入して負極（又は正極）側の集電体と電池ハウジング（又は端子）との溶接工程を容易に行うことができる。

【0598】

また、第２部分Ｂ３の高さは、第３部分Ｂ２の高さよりも相対的に低く、好ましくは第２部分Ｂ３には分切片が形成されなくてもよい。したがって、電池ハウジングのビーディング部が第２部分Ｂ３付近で押し付けられる過程で、ビーディング部と第２部分Ｂ３とが互いに接触しながら内部短絡を起こす現象を防止することができる。一変形例において、第２部分Ｂ３の高さは、外周側に向かって徐々に又は段階的に減少し得る。

【0599】

第２無地部４３ｂは、第１無地部４３ａと同じ構造を有する。変形例において、第２無地部４３ｂは、従来の電極構造や他の実施形態（変形形態）の電極構造を有してもよい。

【0600】

第１無地部４３ａ及び第２無地部４３ｂの端部１２１は、電極組立体１２０の外周側からコア側に折曲加工され得る。このとき、第１部分Ｂ１及び第２部分Ｂ３は実質的に折り曲げられない。

【0601】

第３部分Ｂ２が複数の分切片を含む場合、折曲応力が緩和されるため、無地部４３ａ、４３ｂが破れるか又は異常に変形されることを防止することができる。また、分切片の幅及び／又は高さ及び／又は離隔ピッチが上述した実施例の数値範囲で調節される場合、分切片がコア側に折り曲げられながら溶接強度を十分に確保可能な程度に多重に重なり、折曲表面領域に空いた空間（間隙）を形成しない。

【0602】

図１６は、本発明のさらに他の実施形態による電極組立体１３０をＹ軸方向（巻取軸方向）に沿って切断した断面図である。

【0603】

図１６を参照すると、電極組立体１３０は、図１５の電極組立体１２０と比べて、第２部分Ｂ３の高さが第２部分Ｂ３と第３部分Ｂ２との境界地点から電極組立体１３０の最外側表面に向かって徐々に又は段階的に減少するパターンを有する点で異なり、他の構成は略同一である。

【0604】

このような第２部分Ｂ３の高さ変化は、第３部分Ｂ２に含まれた階段パターン（図６を参照）を第２部分Ｂ３まで確張するとともに、パターンの高さを外周側に向かって徐々に又は段階的に減少させることによって実現可能である。また、他の変形例において、第２部分Ｂ３の高さ変化は、第３部分Ｂ２の分切片構造を第２部分Ｂ３まで確張するとともに、分切片の高さを外周側に向かって徐々に又は段階的に減少させることによって実現可能である。

【0605】

電極組立体１３０において、第１部分Ｂ１の高さは第３部分Ｂ２の高さよりも相対的に低い。また、第３部分Ｂ２において最内側に位置した無地部の折曲長さＨは、第１部分Ｂ１の半径方向の長さＲと同一であるか又はより短い。第１部分Ｂ１は分切片のない分切片省略区間（図１０ａの丸１）に該当する。変形例において、折曲長さＨは、第１部分Ｂ１の半径方向の長さＲとコア１０２半径の１０％とを合算した値よりも小さくなり得る。

【0606】

したがって、第３部分Ｂ２がコア側に向かって折り曲げられても、電極組立体１３０のコア１３２はその直径の９０％以上が外側に開放される。コア１３２が閉塞されないと、電解質注液工程に差し支えがなく、電解質注液の効率が向上する。また、コア１３２を通って溶接治具を挿入して負極（又は正極）側の集電体と電池ハウジング（又は端子）との溶接工程を容易に行うことができる。

【0607】

第２無地部４３ｂは、第１無地部４３ａと同じ構造を有する。一変形形態において、第２無地部４３ｂは、従来の電極構造や他の実施形態（変形形態）の電極構造を有してもよい。

【0608】

第１無地部４３ａ及び第２無地部４３ｂの端部１３１は、電極組立体１３０の外周側からコア側に折曲加工され得る。このとき、第１部分Ｂ１は実質的に折り曲げられない。

【0609】

第３部分Ｂ２及び第２部分Ｂ３が複数の分切片を含む場合、折曲応力が緩和されるため、折曲地点付近の無地部４３ａ、４３ｂが破れるか又は異常に変形されることを防止することができる。また、分切片の幅及び／又は高さ及び／又は離隔ピッチが上述した実施例の数値範囲で調節される場合、分切片がコア側に折り曲げられながら溶接強度を十分に確保可能な程度に多重に重なり、折曲表面領域に空いた空間（間隙）を形成しない。

【0610】

一方、上述した実施形態（変形形態）において、第１無地部４３ａ及び第２無地部４３ｂの端部はコア側から外周側に折り曲げられ得る。この場合、第２部分Ｂ３は分切片のない分切片省略区間（図１０ａの丸１）として設計され、外周側に折り曲げられないことが好ましい。また、第２部分Ｂ３の半径方向の幅は、第３部分Ｂ２の最外側無地部（又は分切片）が折り曲げられる長さと同一であるか又はより大きくなり得る。これにより、第３部分Ｂ２の最外側無地部（又は分切片）が外周側に折り曲げられるとき、折曲部位の端部が電極組立体の外周面を越えて電池ハウジングの内面に向かって突出することがない。また、分切片構造の変化パターンは、上述した実施形態（変形形態）と反対になってもよい。例えば、分切片の高さは、コア側から外周側に向かって段階的に又は徐々に増加し得る。すなわち、電極組立体の外周側からコア側へと分切片省略区間（図１０ａの丸１）、分切片の高さ可変区間（図１０ａの丸２）及び分切片の高さ均一区間（図１０ａの丸３）を順に配置することで、折曲表面領域に分切片の積層数が１０以上である積層数均一区間が好ましい数値範囲で現れるようにしてもよい。

【0611】

本発明の実施形態による多様な電極組立体の構造は、円筒形バッテリーに適用可能である。

【0612】

好ましくは、円筒形バッテリーは、例えばフォームファクタの比（円筒型バッテリーの直径を高さで除した値、すなわち高さ（Ｈ）対比直径（Φ）の比で定義される）が約０．４よりも大きい円筒形バッテリーであり得る。ここで、フォームファクタ（ｆｏｒｍ ｆａｃｔｏｒ）とは、円筒形バッテリーの直径及び高さを示す値を意味する。

【0613】

好ましくは、円筒形バッテリーの直径は４０ｍｍ～５０ｍｍであり得、高さは６０ｍｍ～１３０ｍｍであり得る。一実施形態による円筒形バッテリーのフォームファクタは、例えば４６１１０、４８７５、４８１１０、４８８０又は４６８０であり得る。フォームファクタを示す数値において、前方の二桁はバッテリーの直径を示し、残り数字はバッテリーの高さを示す。

【0614】

フォームファクタの比が０．４を超過する円筒形バッテリーにタブレス構造を有する電極組立体を適用する場合、無地部の折り曲げ時に半径方向に加えられる応力が大きく、無地部が破れ易い。また、無地部の折曲表面領域に集電体を溶接するとき、溶接強度を十分に確保して抵抗を下げるためには、折曲表面領域での無地部の積層数を十分に増加させなければならない。このような要求条件は、本発明の実施形態（変形形態）による電極と電極組立体によって達成可能である。

【0615】

本発明の一実施形態によるバッテリーは、略円柱状のバッテリーであって、直径が約４６ｍｍであり、高さが約１１０ｍｍであり、フォームファクタの比が０．４１８である円筒形バッテリーであり得る。

【0616】

他の実施形態によるバッテリーは、略円柱状のバッテリーであって、直径が約４８ｍｍであり、高さが約７５ｍｍであり、フォームファクタの比が０．６４０である円筒形バッテリーであり得る。

【0617】

さらに他の実施形態によるバッテリーは、略円柱状のバッテリーであって、直径が約４８ｍｍであり、高さが約１１０ｍｍであり、フォームファクタの比が０．４３６である円筒形バッテリーであり得る。

【0618】

さらに他の実施形態によるバッテリーは、略円柱状のバッテリーであって、直径が約４８ｍｍであり、高さが約８０ｍｍであり、フォームファクタの比が０．６００である円筒形バッテリーであり得る。

【0619】

さらに他の実施形態によるバッテリーは、略円柱状のバッテリーであって、直径が約４６ｍｍであり、高さが約８０ｍｍであり、フォームファクタの比が０．５７５である円筒形バッテリーであり得る。

【0620】

従来、フォームファクタの比が約０．４以下であるバッテリーが用いられている。すなわち、従来は、例えば１８６５バッテリー、２１７０バッテリーなどが用いられている。１８６５バッテリーの場合、その直径が約１８ｍｍであり、高さが約６５ｍｍであり、フォームファクタの比が０．２７７である。２１７０バッテリーの場合、直径が約２１ｍｍであり、高さが約７０ｍｍであり、フォームファクタの比が０．３００である。

【0621】

以下、本発明の一実施形態による円筒形バッテリーについて詳しく説明する。

【0622】

図１７は、本発明の一実施形態による円筒形バッテリー１４０をＹ軸方向に沿って切断した断面図である。

【0623】

図１７を参照すると、本発明の一実施形態による円筒形バッテリー１４０は、第１電極、分離膜及び第２電極を含む電極組立体１４１、電極組立体１４１を収納する電池ハウジング１４２、及び電池ハウジング１４２の開放端を密封する密封体１４３を含む。

【0624】

電池ハウジング１４２は、上方に開口部が形成された円筒形の容器である。電池ハウジング１４２は、アルミニウム、鋼鉄、ステンレス鋼のような導電性を有する金属材料からなる。電池ハウジング１４２の表面にはニッケルコーティング層が形成され得る。電池ハウジング１４２は、上端開口部を通って内側空間に電極組立体１４１を収容し、電解質も一緒に収容する。

【0625】

電解質は、Ａ^＋Ｂ^－のような構造の塩であり得る。ここで、Ａ^＋は、Ｌｉ^＋、Ｎａ^＋、Ｋ^＋のようなアルカリ金属陽イオン、又はこれらの組み合わせからなるイオンを含む。そして、Ｂ^－は、Ｆ^－、Ｃｌ^－、Ｂｒ^－、Ｉ^－、ＮＯ_３ ^－、Ｎ（ＣＮ）_２ ^－、ＢＦ_４ ^－、ＣｌＯ_４ ^－、ＡｌＯ_４ ^－、ＡｌＣｌ_４ ^－、ＰＦ_６ ^－、ＳｂＦ_６ ^－、ＡｓＦ_６ ^－、ＢＦ_２Ｃ_２Ｏ_４ ^－、ＢＣ_４Ｏ_８ ^－、（ＣＦ_３）_２ＰＦ_４ ^－、（ＣＦ_３）_３ＰＦ_３ ^－、（ＣＦ_３）_４ＰＦ_２ ^－、（ＣＦ_３）_５ＰＦ^－、（ＣＦ_３）_６Ｐ^－、ＣＦ_３ＳＯ_３ ^－、Ｃ_４Ｆ_９ＳＯ_３ ^－、ＣＦ_３ＣＦ_２ＳＯ_３ ^－、（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２Ｎ^－、（ＦＳＯ_２）_２Ｎ^－、ＣＦ_３ＣＦ_２（ＣＦ_３）_２ＣＯ^－、（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２ＣＨ^－、（ＳＦ_５）_３Ｃ^－、（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３Ｃ^－、ＣＦ_３（ＣＦ_２）_７ＳＯ_３ ^－、ＣＦ_３ＣＯ_２ ^－、ＣＨ_３ＣＯ_２ ^－、ＳＣＮ^－及び（ＣＦ_３ＣＦ_２ＳＯ_２）_２Ｎ^－からなる群より選択されたいずれか一つ以上の陰イオンを含む。

【0626】

また、電解質は、有機溶媒に溶解させて使用し得る。有機溶媒としては、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、γ－ブチロラクトン又はこれらの混合物が使用され得る。

【0627】

電極組立体１４１は、ゼリーロール（ｊｅｌｌｙ－ｒｏｌｌ）構造を有し得るが、本発明はこれに限定されるものではない。電極組立体１４１は、図２に示したように、下部分離膜、第１電極、上部分離膜及び第２電極を順に少なくとも１回積層して形成された積層体を、巻取軸Ｃを基準にして巻き取ることで製造され得る。

【0628】

第１電極と第２電極とは極性が異なる。すなわち、一方が正の極性を有すれば、他方は負の極性を有する。第１電極及び第２電極の少なくとも一つは、上述した実施形態（変形形態）による電極構造を有し得る。また、第１電極及び第２電極の他方は、従来の電極構造又は実施形態（変形形態）による電極構造を有し得る。電極組立体１４１に含まれる電極対（ｐａｉｒ）は一つに限定されず、二つ以上であり得る。

【0629】

電極組立体１４１の上部と下部からは、それぞれ第１電極の第１無地部１４６ａと第２電極の第２無地部１４６ｂが突出する。第１電極は第１実施形態（変形形態）の電極構造を有する。したがって、第１無地部１４６ａは、第２部分Ｂ３の高さが他の部分の無地部の高くよりも低い。第２部分Ｂ３は電池ハウジング１４２の内周面、特にビーディング部１４７と所定の間隔だけ離隔している。したがって、第１電極の第２部分Ｂ３が第２電極と電気的に接続された電池ハウジング１４２と接触しないため、円筒形バッテリー１４０の内部短絡が防止される。

【0630】

第２電極の第２無地部１４６ｂは、第１無地部１４６ａと同じ構造を有し得る。他の変形形態において、第２無地部１４６ｂは、実施形態（変形形態）による電極の無地部の構造を選択的に有してもよい。

【0631】

密封体１４３は、プレート形状を有するキャップ１４３ａ、キャップ１４３ａと電池ハウジング１４２との間に気密性を提供し、絶縁性を有する第１ガスケット１４３ｂ、及び前記キャップ１４３ａと電気的に且つ機械的に結合された連結プレート１４３ｃを含み得る。

【0632】

キャップ１４３ａは、導電性を有する金属材料からなる部品であり、電池ハウジング１４２の上端開口部を覆う。キャップ１４３ａは、第１電極の第１無地部１４６ａと電気的に接続され、電池ハウジング１４２とは第１ガスケット１４３ｂを通じて電気的に絶縁される。したがって、キャップ１４３ａは、円筒形バッテリー１４０の第１電極端子（例えば、正極）として機能することができる。

【0633】

キャップ１４３ａは、電池ハウジング１４２に形成されたビーディング部１４７上に載置され、クリンピング（ｃｒｉｍｐｉｎｇ）部１４８によって固定される。キャップ１４３ａとクリンピング部１４８との間には、電池ハウジング１４２の気密性の確保及び電池ハウジング１４２とキャップ１４３ａとの間の電気的絶縁のため、第１ガスケット１４３ｂが介在され得る。キャップ１４３ａは、その中心部から上方に突出して形成された突出部１４３ｄを備え得る。

【0634】

電池ハウジング１４２は、第２電極の第２無地部１４６ｂと電気的に接続される。したがって、電池ハウジング１４２は第２電極と同じ極性を有する。もし、第２電極が負の極性を有すれば、電池ハウジング１４２も負の極性を有する。

【0635】

電池ハウジング１４２は、上端にビーディング部１４７及びクリンピング部１４８を備える。ビーディング部１４７は、電池ハウジング１４２の外周面の周りを押し込んで形成する。ビーディング部１４７は、電池ハウジング１４２の内部に収容された電極組立体１４１が電池ハウジング１４２の上端開口部から抜け出ないようにし、密封体１４３が載置される支持部として機能することができる。

【0636】

ビーディング部１４７の内周面は、第１電極の第２部分Ｂ３と所定の間隔だけ離隔している。より具体的には、ビーディング部１４７の内周面の下端が、第１電極の第２部分Ｂ３と所定の間隔だけ離隔している。また、第２部分Ｂ３は高さが低いため、ビーディング部１４７を形成するため電池ハウジング１４２を外側から押し込むときにも、実質的に影響を受けない。したがって、第２部分Ｂ３がビーディング部１４７などの他の構成要素によって圧迫されることがなく、これにより電極組立体１４１の部分的変形の発生が防止され、円筒形バッテリー１４０の内部短絡を防止することができる。

【0637】

好ましくは、ビーディング部１４７の押し込み深さをＤ１とし、電池ハウジング１４２の内周面から第２部分Ｂ３と第３部分Ｂ２との境界地点までの半径方向の長さをＤ２とすると、関係式「Ｄ１≦Ｄ２」が満たされ得る。この場合、ビーディング部１４７を形成するため電池ハウジング１４２を押し込むとき、第２部分Ｂ３の損傷が実質的に防止される。

【0638】

クリンピング部１４８は、ビーディング部１４７の上部に形成される。クリンピング部１４８は、ビーディング部１４７上に配置されるキャップ１４３ａの外周面、そしてキャップ１４３ａの上面の一部を包むように延びて折り曲げられた形態を有する。

【0639】

円筒形バッテリー１４０は、第１集電体１４４及び／又は第２集電体１４５及び／又は絶縁体１４６をさらに含み得る。

【0640】

第１集電体１４４は、電極組立体１４１の上部に結合される。第１集電体１４４は、アルミニウム、銅、鋼鉄、ニッケルなどのような導電性を有する金属材料からなり、第１電極の第１無地部１４６ａと電気的に接続される。電気的接続は溶接を通じて行われ得る。第１集電体１４４にはリード１４９が連結され得る。リード１４９は、電極組立体１４１の上方に延びて連結プレート１４３ｃに結合されるか、又は、キャップ１４３ａの下面に直接結合され得る。リード１４９と他の部品との結合は溶接を通じて行われ得る。

【0641】

好ましくは、第１集電体１４４は、リード１４９と一体的に形成され得る。この場合、リード１４９は、第１集電体１４４の中心部付近から外側に延びた長いプレート形状を有し得る。

【0642】

第１集電体１４４は、その下面に放射状に形成された複数の凹凸（図示せず）を備え得る。放射状の凹凸が備えられている場合、第１集電体１４４を押し付けて凹凸に第１電極の第１無地部１４６ａを押し込み得る。

【0643】

第１集電体１４４は、第１無地部１４６ａの端部に結合される。第１無地部１４６ａと第１集電体１４４との結合は、例えばレーザー溶接によって行われ得る。レーザー溶接は、第１集電体１４４の母材を部分的に溶融させる方式で行われ得る。変形例において、第１集電体１４４と第１無地部１４６ａとの溶接は、はんだを介在させた状態で行われ得る。この場合、はんだは、第１集電体１４４及び第１無地部１４６ａと比べて低い融点を有し得る。レーザー溶接は、抵抗溶接、超音波溶接、スポット溶接などで代替可能である。

【0644】

電極組立体１４１の下面には第２集電体１４５が結合され得る。第２集電体１４５の一面は第２無地部１４６ｂと溶接によって結合され、他面は電池ハウジング１４２の内側底面上に溶接によって結合され得る。第２集電体１４５と第２無地部１４６ｂとの結合構造は、第１集電体１４４と第１無地部１４６ａとの結合構造と実質的に同一であり得る。

【0645】

無地部１４６ａ、１４６ｂは、図示された構造のみに限定されない。したがって、無地部１４６ａ、１４６ｂは、従来の無地部の構造だけでなく、実施形態（変形形態）による電極の無地部の構造を選択的に有してもよい。

【0646】

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

【0647】

絶縁体１４６は、第１集電体１４４から上方に延在するリード１４９が引き出されるように、リード孔１５１を備える。リード１４９は、リード孔１５１を通って上方に引き出され、連結プレート１４３ｃの下面又はキャップ１４３ａの下面に結合される。

【0648】

絶縁体１４６の周縁領域は、第１集電体１４４とビーディング部１４７との間に介在され、電極組立体１４１と第１集電体１４４との結合体を固定し得る。これにより、電極組立体１４１と第１集電体１４４との結合体は、円筒形バッテリー１４０の巻取軸方向（Ｙ軸方向）の移動が制限され、円筒形バッテリー１４０の組立安定性を向上させることができる。

【0649】

絶縁体１４６は、絶縁性のある高分子樹脂からなり得る。一例として、絶縁体１４６は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド又はポリブチレンテレフタレートからなり得る。

【0650】

電池ハウジング１４２は、その下面に形成されたベント部１５２をさらに備え得る。ベント部１５２は、電池ハウジング１４２の下面において周辺領域と比べてより薄い厚さを有する領域に該当する。ベント部１５２は、周辺領域と比べて構造的に脆弱である。したがって、円筒形バッテリー１４０に異常が発生して内圧が一定水準以上に増加すれば、ベント部１５２が破裂して電池ハウジング１４２の内部に発生したガスが外側に排出され得る。ベント部１５２が破裂する内圧は、約１５ｋｇｆ／ｃｍ^２～３５ｋｇｆ／ｃｍ^２であり得る。

【0651】

ベント部１５２は、電池ハウジング１４２の下面に円を描きながら連続的に又は不連続的に形成され得る。変形例として、ベント部１５２は、直線パターン又はその外の他のパターンで形成され得る。

【0652】

図１８は、本発明の他の実施形態による円筒形バッテリー１５０をＹ軸方向に沿って切断した断面図である。

【0653】

図１８を参照すると、円筒形バッテリー１５０は、図１７の円筒形バッテリー１４０と比べて、第１電極の第１無地部１４６ａに第２実施形態（変形形態）の電極構造が採用された点を除き、他の構成は略同一である。

【0654】

図１８を参照すると、第１電極の第１無地部１４６ａは、第２部分Ｂ３の高さが電池ハウジング１４２の内周面に向かって徐々に又は段階的に低くなる形態であり得る。好ましくは、第２部分Ｂ３の最上端を連結した仮想の線は、ビーディング部１４７の内周面と同一又は類似の形状を有し得る。

【0655】

第２部分Ｂ３は、傾斜面を形成している。したがって、ビーディング部１４７を形成するため電池ハウジング１４２を押し込むとき、第２部分Ｂ３がビーディング部１４７によって圧迫されて損傷されることを防止することができる。また、第２部分Ｂ３が反対極性の電池ハウジング１４２と接触して内部短絡を起こす現象を抑制することができる。

【0656】

円筒形バッテリー１５０のその他の構成は、上述した実施形態（変形形態）と実質的に同一である。

【0657】

無地部１４６ａ、１４６ｂは、図示された構造のみに限定されない。したがって、無地部１４６ａ、１４６ｂは、従来の無地部の構造だけでなく、実施形態（変形形態）による電極の無地部の構造を選択的に有してもよい。

【0658】

図１９は、本発明のさらに他の実施形態による円筒形バッテリー１６０をＹ軸方向に沿って切断した断面図である。

【0659】

図１９を参照すると、円筒形バッテリー１６０は、上述した円筒形バッテリー１４０、１５０と比べて、第１集電体１４４に連結されたリード１４９が絶縁体１４６のリード孔１５１を通って密封体１４３のキャップ１４３ａに直接連結され、絶縁体１４６及び第１集電体１４４がキャップ１４３ａの下面に密着した構造を有する点を除き、他の構成は略同一である。

【0660】

円筒形バッテリー１６０において、第１集電体１４４の直径及び第３部分Ｂ２の最外側直径は電池ハウジング１４２の最小内径よりも小さい。また、第１集電体１４４の直径は、第３部分Ｂ２の最外側直径と同一であるか又はより大きくなり得る。

【0661】

具体的には、電池ハウジング１４２の最小内径は、ビーディング部１４７が形成された位置における電池ハウジング１４２の内径に該当し得る。このとき、第１集電体１４４及び第３部分Ｂ２の最外側直径は、ビーディング部１４７が形成された位置における電池ハウジング１４２の内径よりも小さい。また、第１集電体１４４の直径は、第３部分Ｂ２の最外側直径と同一であるか又はより大きくなり得る。絶縁体１４６の周縁領域は、下部に折り曲げられた状態で第２部分Ｂ３とビーディング部１４７との間に介在され、電極組立体１４１及び第１集電体１４４の結合体を固定可能である。

【0662】

好ましくは、絶縁体１４６は、第２部分Ｂ３を覆う部分、及び第１集電体１４４を覆う部分を含み、これら二つの部分を連結する部分はビーディング部１４７の屈曲形状に対応して一緒に屈曲した形態を有し得る。絶縁体１４６は、第２部分Ｂ３とビーディング部１４７の内周面とを絶縁させると同時に、第１集電体１４４とビーディング部１４７の内周面とを絶縁させることができる。

【0663】

第１集電体１４４は、ビーディング部１４７の下端よりもさらに高く位置し得、第１部分Ｂ１及び第３部分Ｂ２に結合され得る。このとき、ビーディング部１４７の押し込み深さＤ１は、電池ハウジング１４２の内周面から第２部分Ｂ３と第３部分Ｂ２との境界までの距離Ｄ２よりも小さいか又は同一である。したがって、第１部分Ｂ１及び第３部分Ｂ２、そしてこれらに結合された第１集電体１４４は、ビーディング部１４７の下端よりも高く位置し得る。ビーディング部１４７の下端とは、電池ハウジング１４２において電極組立体１４１が収容された部分とビーディング部１４７との間の折曲地点Ｂを意味する。

【0664】

第１部分Ｂ１及び第３部分Ｂ２がビーディング部１４７の半径方向の内側空間を占めるため、電極組立体１４１とキャップ１４３ａとの間の空いた空間は最小化される。また、電極組立体１４１とキャップ１４３ａとの間の空いた空間に位置していた連結プレート１４３ｃは省略されている。したがって、第１集電体１４４のリード１４９は、キャップ１４３ａの下面と直接結合可能である。このような構造によれば、バッテリー内の空いた空間が減少し、減少した空いた空間だけエネルギー密度を極大化することができる。

【0665】

円筒形バッテリー１６０において、第１集電体１４４及び第２集電体１４５は、上述した実施形態と同様に、第１無地部１４６ａ及び第２無地部１４６ｂの端部にそれぞれ溶接され得る。

【0666】

無地部１４６ａ、１４６ｂは、図示された構造のみに限定されない。したがって、無地部１４６ａ、１４６ｂは、従来の無地部の構造だけでなく、実施形態（変形形態）による電極の無地部の構造を選択的に有してもよい。

【0667】

図２０は、本発明のさらに他の実施形態による円筒形バッテリー１７０をＹ軸方向に沿って切断した断面図である。

【0668】

図２０を参照すると、円筒形バッテリー１７０は、図１７に示した円筒形バッテリー１４０と比べて、電極組立体の構造は実質的に同一であり、電極組立体を除いた他の構造が変更された点で相違する。

【0669】

具体的には、円筒形バッテリー１７０は、端子１７２が貫設された電池ハウジング１７１を含む。端子１７２は、電池ハウジング１７１の閉鎖面（図面において上面）に形成された貫通孔を通って取り付けられる。端子１７２は、絶縁性物質からなる第２ガスケット１７３が介在された状態で電池ハウジング１７１の貫通孔にリベット締め（ｒｅｖｅｔｉｎｇ）される。端子１７２は、重力方向の反対方向に向かって外側に露出する。

【0670】

端子１７２は、端子露出部１７２ａ及び端子挿入部１７２ｂを含む。端子露出部１７２ａは、電池ハウジング１７１の閉鎖面の外側に露出する。端子露出部１７２ａは、電池ハウジング１７１の閉鎖面の略中心部に位置し得る。端子露出部１７２ａの最大直径は、電池ハウジング１７１に形成された貫通孔の最大直径よりもさらに大きく形成され得る。端子挿入部１７２ｂは、電池ハウジング１７１の閉鎖面の略中心部を貫通して第１電極の第１無地部１４６ａと電気的に接続され得る。端子挿入部１７２ｂの底部の周縁は、電池ハウジング１７１の内側面上にリベット締めされ得る。すなわち、端子挿入部１７２ｂの底部の周縁は、電池ハウジング１７１の内側面に向かって曲げられた形態を有し得る。端子挿入部１７２ｂの底部の周縁の内側には平坦部１７２ｃが含まれる。リベット締めされた端子挿入部１７２ｂの底部の最大直径は、電池ハウジング１７１の貫通孔の最大直径よりもさらに大きくなり得る。

【0671】

端子挿入部１７２ｂの平坦部１７２ｃは、第１電極の第１無地部１４６ａに連結された第１集電体１４４の中央部に溶接され得る。溶接方法としては、レーザー溶接が好ましいが、超音波溶接などの他の溶接方式で代替可能である。

【0672】

第１集電体１４４と電池ハウジング１７１の内側面との間には絶縁物質からなる絶縁体１７４が介在され得る。絶縁体１７４は、第１集電体１４４の上部と電極組立体１４１の上端周縁部分を覆う。これにより、電極組立体１４１の第２部分Ｂ３が反対極性を有する電池ハウジング１７１の内側面と接触して短絡を起こすことを防止することができる。

【0673】

絶縁体１７４の厚さは、第１集電体１４４の上面と電池ハウジング１７１の閉鎖部の内側面との間の距離に対応するか又は少し大きい。したがって、絶縁体１７４は、第１集電体１４４の上面と電池ハウジング１７１の閉鎖部の内側面と接触し得る。

【0674】

端子１７２の端子挿入部１７２ｂは、絶縁体１７４の貫通孔を通って第１集電体１４４に溶接され得る。絶縁体１７４に形成された貫通孔の直径は、端子挿入部１７２ｂの底部のリベット部の直径よりも大きくなり得る。好ましくは、貫通孔は、端子挿入部１７２ｂの底部及び第２ガスケット１７３を露出させ得る。

【0675】

第２ガスケット１７３は、電池ハウジング１７１と端子１７２との間に介在され、反対極性を有する電池ハウジング１７１と端子１７２とが電気的に接触することを防止する。これにより、略扁平な形状を有する電池ハウジング１７１の上面が円筒形バッテリー１７０の第２電極端子（例えば、負極）として機能することができる。

【0676】

第２ガスケット１７３は、ガスケット露出部１７３ａ及びガスケット挿入部１７３ｂを含む。ガスケット露出部１７３ａは、端子１７２の端子露出部１７２ａと電池ハウジング１７１との間に介在される。ガスケット挿入部１７３ｂは、端子１７２の端子挿入部１７２ｂと電池ハウジング１７１との間に介在される。ガスケット挿入部１７３ｂは、端子挿入部１７２ｂのリベット締め（ｒｅｖｅｔｉｎｇ）時に一緒に変形されて電池ハウジング１７１の内側面に密着され得る。第２ガスケット１７３は、例えば絶縁性を有する高分子樹脂からなり得る。

【0677】

第２ガスケット１７３のガスケット露出部１７３ａは、端子１７２の端子露出部１７２ａの外周面を覆うように延びた形態を有し得る。第２ガスケット１７３が端子１７２の外周面を覆う場合、バスバーなどの電気的接続部品を電池ハウジング１７１の上面及び／又は端子１７２に結合させる過程で短絡が発生することを防止することができる。図示していないが、ガスケット露出部１７３ａは、端子露出部１７２ａの外周面だけでなく、上面の一部も一緒に覆うように延びた形態を有してもよい。

【0678】

第２ガスケット１７３が高分子樹脂からなる場合において、第２ガスケット１７３は熱融着によって電池ハウジング１７１及び端子１７２と結合され得る。この場合、第２ガスケット１７３と端子１７２との結合界面及び第２ガスケット１７３と電池ハウジング１７１との結合界面における気密性が強化される。一方、第２ガスケット１７３のガスケット露出部１７３ａが端子露出部１７２ａの上面まで延びた形態を有する場合において、端子１７２はインサート射出成形によって第２ガスケット１７３と一体に結合されてもよい。

【0679】

電池ハウジング１７１の上面において、端子１７２及び第２ガスケット１７３が占める領域を除いた他の領域１７５が端子１７２と反対極性を有する第２電極端子に該当する。

【0680】

第２集電体１７６は、電極組立体１４１の下部に結合される。第２集電体１７６は、アルミニウム、鋼鉄、銅、ニッケルなどの導電性を有する金属材料からなり、第２電極の第２無地部１４６ｂと電気的に接続される。

【0681】

好ましくは、第２集電体１７６は、電池ハウジング１７１と電気的に接続される。そのため、第２集電体１７６は、周縁部分の少なくとも一部が電池ハウジング１７１の内側面と第１ガスケット１７８ｂとの間に介在されて固定され得る。一例として、第２集電体１７６の周縁部分の少なくとも一部は、電池ハウジング１７１の下端に形成されたビーディング部１８０の下端面に支持された状態で溶接によってビーディング部１８０に固定され得る。変形例において、第２集電体１７６の周縁部分の少なくとも一部は、電池ハウジング１７１の内壁面に直接溶接され得る。

【0682】

第２集電体１７６は、第２無地部１４６ｂに対向する面上に放射状に形成された複数の凹凸（図示せず）を備え得る。凹凸が形成された場合、第２集電体１７６を押し付けて凹凸に第２無地部１４６ｂを押し込み得る。

【0683】

好ましくは、第２集電体１７６と第２無地部１４６ｂの端部とは溶接、例えばレーザー溶接によって結合され得る。また、第２集電体１７６と第２無地部１４６ｂとの溶接部位は、ビーディング部１８０の内周面を基準にしてコアＣ側に所定の間隔だけ離隔し得る。

【0684】

電池ハウジング１７１の下部開放端を密封する密封体１７８は、プレート形状を有するキャップ１７８ａ、及び第１ガスケット１７８ｂを含む。第１ガスケット１７８ｂは、キャップ１７８ａと電池ハウジング１７１とを電気的に分離させる。クリンピング部１８１は、キャップ１７８ａの周縁と第１ガスケット１７８ｂとを一緒に固定させる。キャップ１７８ａにはベント部１７９が備えられる。ベント部１７９の構成は、上述した実施形態（変形形態）と実質的に同一である。キャップ１７８ａの下面はクリンピング部１８１の下端よりも上側に位置し得る。この場合、キャップ１７８ａの下部に空間が形成されて放出（ｖｅｎｔｉｎｇ）が円滑に行われる。特に、クリンピング部１８１が重力方向に向かうように円筒形バッテリー１７０が設置される場合に有用である。

【0685】

好ましくは、キャップ１７８ａは、導電性を有する金属材料からなる。しかし、キャップ１７８ａと電池ハウジング１７１との間に第１ガスケット１７８ｂが介在されているため、キャップ１７８ａは電気的極性を持たない。密封体１７８は、電池ハウジング１７１下部の開放端を密封し、バッテリー１７０の内圧が臨界値以上増加したときにガスを排出させる機能を主に果たす。内圧の臨界値は１５ｋｇｆ／ｃｍ^２～３５ｋｇｆ／ｃｍ^２である。

【0686】

好ましくは、第１電極の第１無地部１４６ａと電気的に接続された端子１７２は第１電極端子として使用される。また、第２集電体１７６を通じて第２電極の第２無地部１４６ｂと電気的に接続された電池ハウジング１７１の上面のうち、端子１７２を除いた部分１７５は、第１電極端子と反対極性の第２電極端子として使用される。このように、二つの電極端子が円筒形バッテリー１７０の上部に位置する場合、バスバーなどの電気的接続部品を円筒形バッテリー１７０の一側のみに配置させることが可能である。これは、バッテリーパック構造の単純化及びエネルギー密度の向上をもたらすことができる。また、第２電極端子として使用される部分１７５は略扁平な形態を有するため、バスバーなどの電気的接続部品を連結させるのに十分な連結面積を確保することができる。これにより、円筒形バッテリー１７０は、電気的接続部品の接合部位における抵抗を好ましい水準に下げることができる。

【0687】

一方、電極組立体１４１の構造及び無地部の構造は図示されたものに限定されず、上述した実施形態（変形形態）の構造で代替可能である。

【0688】

図２１は、本発明のさらに他の実施形態による円筒形バッテリー１８０をＹ軸方向に沿って切断した断面図である。

【0689】

図２１を参照すると、円筒形バッテリー１８０は、電極組立体１４１の構造は図１８に示した円筒形バッテリー１５０と実質的に同一であり、電極組立体１４１を除いた他の構成は図２０に示した円筒形バッテリー１７０と実質的に同一である。

【0690】

したがって、円筒形バッテリー１５０、１７０の実施形態（変形形態）の構成が円筒形バッテリー１８０においても同様に適用され得る。

【0691】

また、電極組立体１４１の構造及び無地部の構造は図示されたものに限定されず、上述した実施形態（変形形態）の構造で代替可能である。

【0692】

図２２は、本発明のさらに他の実施形態による円筒形バッテリー１９０をＹ軸方向に沿って切断した断面図である。

【0693】

図２２を参照すると、円筒形バッテリー１９０は図１４に示した電極組立体１１０を含み、電極組立体１１０を除いた他の構成は図１７に示した円筒形バッテリー１４０と略同一である。したがって、図１４及び図１７を参照して説明した構成は、本実施形態においても実質的に同様に適用され得る。

【0694】

図１０ａ及び図２２を参照すると、電極組立体１１０の第１無地部１４６ａ及び第２無地部１４６ｂは電極組立体１１０の半径方向、例えば外周側からコア側に折り曲げられながら折曲表面領域Ｆを形成する。

【0695】

第１部分Ｂ１は他の部分よりも高さが低く、分切片が存在しない分切片省略区間ａ１に対応するため、コア側へと折り曲げられない。

【0696】

好ましくは、折曲表面領域Ｆは、コア側から外周側に分切片省略区間ａ１、分切片の高さ可変区間ａ２、及び分切片の高さ均一区間ａ３を含み得る。

【0697】

折曲表面領域Ｆは、図１０ｃ、図１０ｄ及び図１０ｅに示したように、分切片省略区間ａ１に隣接して分切片の積層数が１０以上である積層数均一区間ｂ１を含む。

【0698】

折曲表面領域Ｆは、また、電極組立体１１０の外周に隣接して分切片の積層数が外周側に向かって減少する積層数減少区間ｂ２を含み得る。好ましくは、積層数均一区間ｂ１は、溶接ターゲット領域として設定され得る。

【0699】

折曲表面領域Ｆにおいて、分切片を含む半径領域（ｃ）に対する高さ可変区間ａ２の比率（ａ２／ｃ）、分切片を含む半径領域（ｃ）に対する積層数均一区間ｂ１の比率（ｂ１／ｃ）、そして折曲表面領域Ｆの面積に対する積層数均一区間ｂ１の面積の比率の好ましい数値範囲は上述したので、繰り返される説明は省略する。

【0700】

第１集電体１４４は第１無地部１４６ａの折曲表面領域Ｆにレーザー溶接され、第２集電体１４５は第２無地部１４６ｂの折曲表面領域Ｆにレーザー溶接され得る。溶接方法は、超音波溶接、抵抗溶接、スポット溶接などで代替可能である。

【0701】

好ましくは、第１集電体１４４及び第２集電体１４５の溶接領域Ｗのうちの５０％以上の領域は、折曲表面領域Ｆの積層数均一区間ｂ１と重畳し得る。選択的には、溶接領域Ｗの残りの領域は折曲表面領域Ｆの積層数減少区間ｂ２と重畳し得る。高い溶接強度、溶接界面の低い抵抗、分離膜や活物質層の損傷防止などの面で、溶接領域Ｗの全体が積層数均一区間ｂ１と重畳することがより好ましい。

【0702】

好ましくは、溶接領域Ｗと重畳する積層数均一区間ｂ１、及び選択的には、積層数減少区間ｂ２において、分切片の積層数は１０～３５であり得る。

【0703】

選択的には、溶接領域Ｗと重畳する積層数減少区間ｂ２の分切片の積層数が１０未満である場合、積層数減少区間ｂ２の溶接のためのレーザー出力を積層数均一区間ｂ１の溶接のためのレーザー出力よりも下げ得る。すなわち、溶接領域Ｗが積層数均一区間ｂ１及び積層数減少区間ｂ２と同時に重畳する場合、レーザーの出力を分切片の積層数に応じて変えることができる。この場合、積層数均一区間ｂ１の溶接強度が積層数減少区間ｂ２の溶接強度よりも大きくなり得る。

【0704】

電極組立体１１０の上部及び下部に形成される折曲表面領域Ｆにおいて、分切片省略区間ａ１及び／又は分切片の高さ可変区間ａ２及び／又は分切片の高さ均一区間ａ３の半径方向の長さは同一であるか又は異なり得る。

【0705】

電極組立体１１０は、第１部分Ｂ１の高さが他の部分よりも相対的に低い。また、図１４に示したように、第３部分Ｂ２において最内側に位置した無地部の折曲長さＨは、第１部分Ｂ１の半径方向の長さＲとコア１１２の半径の１０％とを合算した値よりも小さい。

【0706】

したがって、第１無地部１４６ａをコア側に向かって折り曲げても、電極組立体１１０のコア１１２はその直径の９０％以上が外部に開放され得る。コア１１２が閉塞されないと、電解質注液工程に差し支えがなく、電解質注液の効率が向上する。また、コア１１２を通って溶接治具を挿入して第２集電体１４５と電池ハウジング１４２との溶接工程を容易に行うことができる。

【0707】

無地部１４６ａ、１４６ｂが分切構造を有する場合、分切片の幅及び／又は高さ及び／又は離隔ピッチを上述した実施例の数値範囲を満たすように調節すると、分切片が折り曲げられるとき、分切片が溶接強度を十分に確保可能な程度に多重に重なり、折曲表面領域Ｆに空いた空間（間隙）を形成しない。

【0708】

好ましくは、第１集電体１４４及び第２集電体１４５は、第１電極及び第２電極の高さ均一区間ａ３の最後の巻回ターンで折り曲げられた分切片（図１０ｆの６１、６１’を参照）の端部を覆う外径を有し得る。この場合、折曲表面領域Ｆを形成する分切片が集電体によって均一に押し付けられた状態で溶接が可能であり、溶接後にも分切片の緊密な積層状態を維持できる。緊密な積層状態とは、図１０ａに示したように、分切片同士の間に間隙が実質的にない状態を意味する。緊密な積層状態は、円筒形バッテリー１９０の抵抗を急速充電に適した水準（例えば、４ｍΩ）以下に下げるのに寄与する。

【0709】

無地部１４６ａ、１４６ｂの構造は、上述した実施形態（変形形態）による構造に変更され得る。また、無地部１４６ａ、１４６ｂのいずれか一方に従来の無地部の構造が適用されることを制限しない。

【0710】

図２３は、本発明のさらに他の実施形態による円筒形バッテリー２００をＹ軸方向に沿って切断した断面図である。

【0711】

図２３を参照すると、円筒形バッテリー２００は、図１４に示した電極組立体１１０を含み、電極組立体１１０を除いた他の構成は図２１に示した円筒形バッテリー１８０と略同一である。したがって、図１４及び図２１を参照して説明した構成は、本実施形態においても実質的に同様に適用され得る。

【0712】

図１０ａ及び図２３を参照すると、電極組立体１１０の第１無地部１４６ａ及び第２無地部１４６ｂは、電極組立体１１０の半径方向、例えば外周側からコア側に折り曲げられながら折曲表面領域Ｆを形成する。

【0713】

第１部分Ｂ１は他の部分よりも高さが低く、分切片が存在しない分切片省略区間ａ１に対応するため、コア側へと折り曲げられない。

【0714】

好ましくは、折曲表面領域Ｆは、コア側から外周側に分切片省略区間ａ１、分切片の高さ可変区間ａ２、及び分切片の高さ均一区間ａ３を含み得る。

【0715】

折曲表面領域Ｆは、図１０ｃ、図１０ｄ及び図１０ｅに示したように、分切片省略区間ａ１に隣接して分切片の積層数が１０以上である積層数均一区間ｂ１を含む。

【0716】

折曲表面領域Ｆは、また、電極組立体１１０の外周に隣接して分切片の積層数が外周側に向かって減少する積層数減少区間ｂ２を含み得る。好ましくは、積層数均一区間ｂ１は、溶接ターゲット領域として設定され得る。

【0717】

折曲表面領域Ｆにおいて、分切片を含む半径領域（ｃ）に対する高さ可変区間ａ２の比率（ａ２／ｃ）、分切片を含む半径領域（ｃ）に対する積層数均一区間ｂ１の比率（ｂ１／ｃ）、そして折曲表面領域Ｆの面積に対する積層数均一区間ｂ１の面積の比率の好ましい数値範囲は上述したので、繰り返される説明は省略する。

【0718】

第１集電体１４４は第１無地部１４６ａの折曲表面領域Ｆにレーザー溶接され、第２集電体１７６は第２無地部１４６ｂの折曲表面領域Ｆにレーザー溶接され得る。溶接方法は、超音波溶接、抵抗溶接、スポット溶接などで代替可能である。第２集電体１７６と第２無地部１４６ｂとの溶接領域Ｗは、ビーディング部１８０の内面と所定の間隔だけ離隔し得る。

【0719】

好ましくは、第１集電体１４４及び第２集電体１７６の溶接領域Ｗのうちの５０％以上の領域は、折曲表面領域Ｆの積層数均一区間ｂ１と重畳し得る。選択的には、溶接領域Ｗの残りの領域は折曲表面領域Ｆの積層数減少区間ｂ２と重畳し得る。高い溶接強度、溶接界面の低い抵抗、分離膜や活物質層の損傷防止などの面で、溶接領域Ｗの全体が積層数均一区間ｂ１と重畳することがより好ましい。

【0720】

好ましくは、溶接領域Ｗと重畳する積層数均一区間ｂ１、及び選択的には、積層数減少区間ｂ２において、分切片の積層数は１０～３５であり得る。

【0721】

選択的には、溶接領域Ｗと重畳する積層数減少区間ｂ２の分切片の積層数が１０未満である場合、積層数減少区間ｂ２の溶接のためのレーザー出力を積層数均一区間ｂ１の溶接のためのレーザー出力より下げ得る。すなわち、溶接領域Ｗが積層数均一区間ｂ１及び積層数減少区間ｂ２と同時に重畳する場合、レーザーの出力を分切片の積層数に応じて変えることができる。この場合、積層数均一区間ｂ１の溶接強度が積層数減少区間ｂ２の溶接強度よりもさらに大きくなり得る。

【0722】

電極組立体１１０の上部及び下部に形成される折曲表面領域Ｆにおいて、分切片省略区間ａ１及び／又は分切片の高さ可変区間ａ２及び／又は分切片の高さ均一区間ａ３の半径方向の長さは互いに同一であるか又は異なり得る。

【0723】

電極組立体１１０は、第１部分Ｂ１の高さが他の部分よりも相対的に低い。また、図１４に示したように、第３部分Ｂ２において最内側に位置した無地部の折曲長さＨは、第１部分Ｂ１の半径方向の長さＲとコア１１２の半径の１０％とを合算した値よりも小さい。

【0724】

したがって、第１無地部１４６ａをコア側に向かって折り曲げても、電極組立体１１０のコア１１２はその直径の９０％以上が外部に開放され得る。コア１１２が閉塞されないと、電解質注液工程に差し支えがなく、電解質注液の効率が向上する。また、コア１１２を通って溶接治具を挿入して第１集電体１４４と端子１７２との溶接工程を容易に行うことができる。

【0725】

第１無地部１４６ａ及び第２無地部１４６ｂが分切構造を有する場合、分切片の幅及び／又は高さ及び／又は離隔ピッチを上述した実施例の数値範囲を満たすように調節すると、分切片が折り曲げられるとき、分切片が溶接強度を十分に確保可能な程度に多重に重なり、折曲表面領域Ｆに空いた空間（間隙）を形成しない。

【0726】

好ましくは、第１集電体１４４及び第２集電体１７６は、第１無地部１４６ａ及び第２無地部１４６ｂと接触する領域が第１電極及び第２電極の高さ均一区間ａ３の最後の巻回ターンで折り曲げられた分切片（図１０ｆの６１、６１’を参照）の端部を覆う外径を有し得る。この場合、折曲表面領域Ｆを形成する分切片が集電体によって均一に押し付けられた状態で溶接が可能であり、溶接後にも分切片の緊密な積層状態を維持できる。緊密な積層状態とは、図１０ａに示したように、分切片同士の間に間隙が実質的にない状態を意味する。緊密な積層状態は、円筒形バッテリー２００の抵抗を急速充電に適した水準（例えば、４ｍΩ）以下に下げるのに寄与する。

【0727】

無地部１４６ａ、１４６ｂの構造は、上述した実施形態（変形形態）による構造に変更され得る。また、無地部１４６ａ、１４６ｂのいずれか一方に従来の無地部の構造が適用されることを制限しない。

【0728】

図２４は、本発明のさらに他の実施形態による円筒形バッテリー２１０をＹ軸方向に沿って切断した断面図である。

【0729】

図２４を参照すると、円筒形バッテリー２１０は、図１３に示した電極組立体１００を含み、電極組立体１００を除いた他の構成は図１７に示した円筒形バッテリー１４０と略同一である。したがって、図１３及び図１７を参照して説明した構成は、本実施例においても実質的に同様に適用され得る。

【0730】

好ましくは、電極組立体１００の第１無地部１４６ａ及び第２無地部１４６ｂは複数の分切片に分割されており、複数の分切片は電極組立体１００の半径方向、例えば外周側からコア側に折り曲げられる。このとき、第１無地部１４６ａの第１部分Ｂ１及び第２部分Ｂ３は、他の部分よりも高さが低く、分切片を含まないため、実質的に折り曲げられない。これは、第２無地部１４６ｂの場合も同様である。

【0731】

本実施形態においても、折曲表面領域Ｆは、コア側から外周側に分切片省略区間ａ１、分切片の高さ可変区間ａ２、及び分切片の高さ均一区間ａ３を含み得る。但し、第２部分Ｂ３が折り曲げられないため、折曲表面領域Ｆの半径方向の長さは上述した実施形態の場合よりも短くなり得る。

【0732】

折曲表面領域Ｆは、図１０ｃ、図１０ｄ及び図１０ｅに示したように、分切片省略区間ａ１に隣接して分切片の積層数が１０以上である積層数均一区間ｂ１を含む。

【0733】

折曲表面領域Ｆは、また、電極組立体１１０の第２部分Ｂ３に隣接して分切片の積層数が外周側に向かって減少する積層数減少区間ｂ２を含み得る。好ましくは、積層数均一区間ｂ１は、溶接ターゲット領域として設定され得る。

【0734】

折曲表面領域Ｆにおいて、分切片を含む半径領域（ｃ）に対する高さ可変区間ａ２の比率（ａ２／ｃ）、分切片を含む半径領域（ｃ）に対する積層数均一区間ｂ１の比率（ｂ１／ｃ）、及び折曲表面領域Ｆの面積に対する積層数均一区間ｂ１の面積の比率の好ましい数値範囲は上述したので、繰り返される説明は省略する。

【0735】

第１集電体１４４は第１無地部１４６ａの折曲表面領域Ｆに溶接され、第２集電体１４５は第２無地部１４６ｂの折曲表面領域Ｆに溶接され得る。

【0736】

積層数均一区間ｂ１及び積層数減少区間ｂ２と溶接領域Ｗとの重畳関係、第１集電体１４４及び第２集電体１４５の外径、第１部分Ｂ１がコアの直径の１０％以上を閉塞しない構成などは、実質的に上述した通りである。

【0737】

一方、第２部分Ｂ３は分切片を含まず、高さが第３部分Ｂ２よりも低い。したがって、第１無地部１４６ａが折り曲げられるとき、第２部分Ｂ３は実質的に折り曲げられない。また、第２部分Ｂ３は、ビーディング部１４７と十分に離隔しているため、ビーディング部１４７が押し込まれる過程で第２部分Ｂ３が損傷される問題を解決することができる。

【0738】

無地部１４６ａ、１４６ｂの構造は、上述した実施形態（変形形態）による構造に変更され得る。また、無地部１４６ａ、１４６ｂのいずれか一方に従来の無地部の構造が適用されることを制限しない。

【0739】

図２５は、本発明のさらに他の実施形態による円筒形バッテリー２２０をＹ軸方向に沿って切断した断面図である。

【0740】

図２５を参照すると、円筒形バッテリー２２０は図２４に示した電極組立体１００を含み、電極組立体１００を除いた他の構成は図２１に示した円筒形バッテリー１８０と略同一である。したがって、図２１及び図２４を参照して説明した構成は、本実施例においても実質的に同様に適用され得る。

【0741】

好ましくは、電極組立体１００の第１無地部１４６ａ及び第２無地部１４６ｂは複数の分切片に分割されており、外周側からコア側に折り曲げられる。このとき、第１無地部１４６ａの第１部分Ｂ１及び第２部分Ｂ３は高さが他の部分よりも低く、分切片構造を含まないため、コア側に実質的に折り曲げられない。これは、第２無地部１４６ｂの場合も同様である。

【0742】

したがって、本実施例においても、図２４の実施形態と同様に、折曲表面領域Ｆはコア側から外周側に分切片省略区間ａ１、分切片の高さ可変区間ａ２、及び分切片の高さ均一区間ａ３を含み得る。但し、第２部分Ｂ３が折り曲げられないため、折曲表面領域Ｆの半径方向の長さは上述した実施形態よりも短くなり得る。

【0743】

折曲表面領域Ｆは、図１０ｃ、図１０ｄ及び図１０ｅに示したように、分切片省略区間ａ１に隣接して分切片の積層数が１０以上である積層数均一区間ｂ１を含む。

【0744】

折曲表面領域Ｆは、また、電極組立体１１０の第２部分Ｂ３に隣接して分切片の積層数が外周側に向かって減少する積層数減少区間ｂ２を含み得る。好ましくは、積層数均一区間ｂ１は、溶接ターゲット領域として設定され得る。

【0745】

折曲表面領域Ｆにおいて、分切片を含む半径領域（ｃ）に対する高さ可変区間ａ２の比率（ａ２／ｃ）、分切片を含む半径領域（ｃ）に対する積層数均一区間ｂ１の比率（ｂ１／ｃ）、及び折曲表面領域Ｆの面積に対する積層数均一区間ｂ１の面積の比率の好ましい数値範囲は上述したので、繰り返される説明は省略する。

【0746】

第１集電体１４４は第１無地部１４６ａの折曲表面領域Ｆに溶接され、第２集電体１７６は第２無地部１４６ｂの折曲表面領域Ｆに溶接され得る。

【0747】

積層数均一区間ｂ１及び積層数減少区間ｂ２と溶接領域Ｗとの重畳関係、第１集電体１４４及び第２集電体１７６の外径、第１部分Ｂ１がコアの直径の１０％以上を閉塞しない構成などは、実質的に上述した通りである。

【0748】

無地部１４６ａ、１４６ｂの構造は、上述した実施形態（変形形態）による構造に変更され得る。また、無地部１４６ａ、１４６ｂのいずれか一方に従来の無地部の構造が適用されることを制限しない。

【0749】

上述した実施形態（変形形態）において、端子１７２を含む円筒形バッテリー１７０、１８０、２００、２２０に含まれている第１集電体１４４及び第２集電体１７６は、図２６及び図２７に示したような改善された構造を有し得る。

【0750】

第１集電体１４４及び第２集電体１７６の改善された構造は、円筒形バッテリーの抵抗を下げながらも振動耐性を向上させ、エネルギー密度を向上させるのに寄与することができる。特に、第１集電体１４４及び第２集電体１７６は、高さ対比直径の比率が０．４より大きい大型円筒形バッテリーに適用するとき効果的である。

【0751】

図２６は、本発明の実施形態による第１集電体１４４の構造を示した上面図である。

【0752】

図２３及び図２６を参照すると、第１集電体１４４は、周縁部１４４ａ、第１無地部結合部１４４ｂ、及び端子結合部１４４ｃを含み得る。前記周縁部１４４ａは、電極組立体１１０の上部に配置される。前記周縁部１４４ａは、その内部に空いた内側空間Ｓ_ｏｐｅｎが形成された略リム（ｒｉｍ）形態を有し得る。図面には前記周縁部１４４ａが略円形のリム形態である場合のみを示しているが、これによって本発明が限定されることはない。前記周縁部１４４ａは、図示と異なって、略四角のリム形態、六角のリム形態、八角のリム形態、又はその外の他のリム形態であってもよい。前記周縁部１４４ａの個数は二つ以上に増加させてもよい。この場合、前記周縁部１４４ａの内側にリム形態のさらに他の周縁部が含まれ得る。

【0753】

前記端子結合部１４４ｃは、端子１７２の底面に形成された平坦部１７２ｃとの結合のための溶接面積を確保するため、前記端子１７２の底面に形成された平坦部１７２ｃの直径と同一であるか又はより大きい直径を有し得る。

【0754】

前記第１無地部結合部１４４ｂは、周縁部１４４ａから内側に延在して溶接によって第１無地部１４６ａと結合される。前記端子結合部１４４ｃは、第１無地部結合部１４４ｂと離隔して周縁部１４４ａの内側に位置する。前記端子結合部１４４ｃは、端子１７２と溶接によって結合され得る。前記端子結合部１４４ｃは、例えば周縁部１４４ａによって囲まれた内側空間Ｓ_ｏｐｅｎの略中心部に位置し得る。前記端子結合部１４４ｃは、電極組立体１１０のコアＣに形成された孔と対応する位置に備えられ得る。前記端子結合部１４４ｃは、電極組立体１１０のコアＣに形成された孔が端子結合部１４４ｃの外側に露出しないように、電極組立体１１０のコアＣに形成された孔を覆うように構成され得る。そのため、前記端子結合部１４４ｃは、電極組立体１１０のコアＣに形成された孔よりも大きい直径又は幅を有し得る。

【0755】

前記第１無地部結合部１４４ｂと端子結合部１４４ｃとは、直接的に連結されず離隔して配置され、周縁部１４４ａによって間接的に連結され得る。このように前記第１集電体１４４は、第１無地部結合部１４４ｂと端子結合部１４４ｃとが直接連結されておらず、周縁部１４４ａを通じて連結された構造を有することで、円筒形バッテリー２００に衝撃及び／又は振動が発生する場合、第１無地部結合部１４４ｂと第１無地部１４６ａとの結合部位及び端子結合部１４４ｃと端子１７２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。図面には、四つの第１無地部結合部１４４ｂが示されているが、これによって本発明が限定されることはない。前記第１無地部結合部１４４ｂの個数は、形状の複雑性による製造の難易度、電気抵抗、電解質含浸性を考慮した周縁部１４４ａの内側空間Ｓ_ｏｐｅｎなどを考慮して多様に決定され得る。

【0756】

前記第１集電体１４４は、周縁部１４４ａから内側に延在して端子結合部１４４ｃと連結されるブリッジ部１４４ｄをさらに含み得る。前記ブリッジ部１４４ｄは、少なくともその一部の断面積が第１無地部結合部１４４ｂ及び周縁部１４４ａと比べて小さく形成され得る。例えば、前記ブリッジ部１４４ｄは、少なくともその一部が第１無地部結合部１４４ｂと比べて幅及び／又は厚さがさらに小さく形成され得る。この場合、前記ブリッジ部１４４ｄで電気抵抗が増加する。その結果、前記ブリッジ部１４４ｄを通って電流が流れるとき、相対的に大きい抵抗がブリッジ部１４４ｄの一部で過電流ヒーティング（ｈｅａｔｉｎｇ）による溶融を起こし、それは過電流を非可逆的に遮断する。前記ブリッジ部１４４ｄは、このような過電流遮断機能を考慮してその断面積を適切な水準に調節し得る。

【0757】

前記ブリッジ部１４４ｄは、周縁部１４４ａの内側面から端子結合部１４４ｃに向かってその幅が徐々に狭くなるテーパー部１４４ｅを備え得る。前記テーパー部１４４ｅが備えられる場合、ブリッジ部１４４ｄと周縁部１４４ａとの連結部位で部品の剛性が向上する。前記テーパー部１４４ｅが備えられる場合、円筒形バッテリー２００の製造工程において、例えば移送装置及び／又は作業者がテーパー部１４４ｅを把持することで、第１集電体１４４及び／又は第１集電体１４４と電極組立体１１０との結合体を容易且つ安全に移送することができる。すなわち、前記テーパー部１４４ｅが備えられる場合、第１無地部結合部１４４ｂ及び端子結合部１４４ｃのように他の部品と溶接される部分を把持することで発生する製品の不良を防止することができる。

【0758】

前記第１無地部結合部１４４ｂは、複数個備えられ得る。複数の前記第１無地部結合部１４４ｂは、周縁部１４４ａの延長方向に沿って互いに同一間隔に配置され得る。複数の前記第１無地部結合部１４４ｂのそれぞれが延びた長さは互いに略同一であり得る。前記第１無地部結合部１４４ｂは、第１無地部１４６ａの折曲表面領域Ｆとレーザー溶接によって結合され得る。溶接は、超音波溶接、スポット溶接などで代替され得る。

【0759】

第１無地部結合部１４４ｂと折曲表面領域Ｆとの溶接によって形成される溶接パターン１４４ｆは、電極組立体１１０の半径方向に沿って延びる構造を有し得る。溶接パターン１４４ｆは、線パターン又は点パターンの配列であり得る。

【0760】

前記溶接パターン１４４ｆは、溶接領域に該当する。したがって、前記溶接パターン１４４ｆは、折曲表面領域Ｆの積層数均一区間ｂ１と５０％以上重畳することが好ましい。積層数均一区間ｂ１と重畳しない溶接パターン１４４ｆは、積層数減少区間ｂ２と重畳し得る。より好ましくは、溶接パターン１４４ｆの全体が折曲表面領域Ｆの積層数均一区間ｂ１と重畳し得る。溶接パターン１４４ｆが形成されている地点の下部にある折曲表面領域Ｆのうちの積層数均一区間ｂ１、及び選択的に積層数減少区間ｂ２は、分切片の積層数が１０以上であることが好ましい。

【0761】

前記端子結合部１４４ｃは、複数の前記第１無地部結合部１４４ｂによって囲まれるように配置され得る。前記端子結合部１４４ｃは、端子１７２の平坦部１７２ｃと溶接によって結合され得る。前記ブリッジ部１４４ｄは、互いに隣接した一対の第１無地部結合部１４４ｂ同士の間に位置し得る。この場合、前記ブリッジ部１４４ｄから周縁部１４４ａの延長方向に沿って一対の第１無地部結合部１４４ｂの一方に至る距離は、ブリッジ部１４４ｄから周縁部１４４ａの延長方向に沿って一対の第１無地部結合部１４４ｂの他方に至る距離と略同一であり得る。複数の前記第１無地部結合部１４４ｂそれぞれの断面積は、略同一に形成され得る。複数の前記第１無地部結合部１４４ｂそれぞれの幅及び厚さは略同一に形成され得る。

【0762】

図示していないが、前記ブリッジ部１４４ｄは、複数個備えられ得る。複数のブリッジ部１４４ｄはそれぞれ、隣接した一対の第１無地部結合部１４４ｂ同士の間に配置され得る。複数の前記ブリッジ部１４４ｄは、周縁部１４４ａの延長方向に沿って互いに略同一間隔で配置され得る。複数の前記ブリッジ部１４４ｄのそれぞれから周縁部１４４ａの延長方向に沿って隣接した一対の第１無地部結合部１４４ｂの一方に至る距離は、他方の第１無地部結合部１４４ｂに至る距離と略同一であり得る。

【0763】

上述したように、第１無地部結合部１４４ｂ及び／又はブリッジ部１４４ｄが複数個備えられる場合において、第１無地部結合部１４４ｂ同士の距離及び／又はブリッジ部１４４ｄ同士の距離及び／又は第１無地部結合部１４４ｂとブリッジ部１４４ｄとの間の距離が一定に形成されれば、第１無地部結合部１４４ｂからブリッジ部１４４ｄに向かう電流又はブリッジ部１４４ｄから第１無地部結合部１４４ｂに向かう電流の流れが円滑に形成される。

【0764】

ブリッジ部１４４ｄは、ブリッジ部１４４ｄの断面積を部分的に減少させるように形成される切欠き（ｎｏｔｃｈｉｎｇ）部Ｎを備え得る。切欠き部Ｎの断面積の調節は、例えばブリッジ部１４４ｄの幅及び／又は厚さの部分的な減少を通じて実現可能である。切欠き部Ｎが備えられる場合、切欠き部Ｎが形成された領域における電気抵抗が増加し、これによって過電流の発生時に迅速な電流遮断が可能になる。

【0765】

切欠き部Ｎは、破断時に発生する異物が電極組立体１１０の内部に流入することを防止するため、電極組立体１１０の積層数均一区間と対応する領域に設けられることが好ましい。この領域では、第１無地部１４６ａの分切片の積層数が最大に維持され、これによって重なった分切片がマスク（ｍａｓｋ）として機能できるためである。

【0766】

切欠き部Ｎは絶縁テープで覆い包まれ得る。すると、切欠き部Ｎで発生した熱が外部に発散されないため、過電流がブリッジ部１４４ｄを通って流れるとき、切欠き部Ｎの破断がより迅速に行われる。

【0767】

図２７は、本発明の実施形態による第２集電体１７６の構造を示した上面図である。

【0768】

図２３及び図２７を参照すると、第２集電体１７６は、電極組立体１１０の下部に配置される。また、前記第２集電体１７６は、電極組立体１１０の無地部１４６ｂと電池ハウジング１７１とを電気的に接続させるように構成され得る。第２集電体１７６は導電性を有する金属材料からなり、無地部１４６ｂの折曲表面領域Ｆと電気的に接続される。また、前記第２集電体１７６は、電池ハウジング１７１と電気的に接続される。前記第２集電体１７６は、周縁部分が電池ハウジング１７１の内側面と第１ガスケット１７８ｂとの間に介在されて固定され得る。具体的には、前記第２集電体１７６は、周縁部分が電池ハウジング１７１のビーディング部１８０の下面と第１ガスケット１７８ｂとの間に介在され得る。但し、これによって本発明が限定されることはなく、これと異なり、前記第２集電体１７６の周縁部分が、ビーディング部１８０が形成されていない領域で電池ハウジング１７１の内壁面に溶接されてもよい。

【0769】

前記第２集電体１７６は、電極組立体１１０の下部に配置される支持部１７６ａ、前記支持部１７６ａから略電極組立体１１０の半径方向に沿って延在して無地部１４６ｂの折曲表面領域Ｆに結合される第２無地部結合部１７６ｂ、及び前記支持部１７６ａから略電極組立体１１０の半径方向を基準に電池ハウジング１７１の内側面に向かって傾斜して延びて内側面上に結合されるハウジング結合部１７６ｃを含み得る。前記第２無地部結合部１７６ｂとハウジング結合部１７６ｃとは、支持部１７６ａを通じて間接的に連結され、互いに直接的に連結されない。したがって、本発明の一実施形態による円筒形バッテリー２００に外部衝撃が加えられたとき、第２集電体１７６と電極組立体１１０との結合部位及び第２集電体１７６と電池ハウジング１７１との結合部位に発生する損傷を最小化できる。但し、本発明の一実施形態による第２集電体１７６は、このように第２無地部結合部１７６ｂとハウジング結合部１７６ｃとが間接的に連結された構造を有する場合のみに限定されない。例えば、前記第２集電体１７６は、第２無地部結合部１７６ｂとハウジング結合部１７６ｃとを間接的に連結させる支持部１７６ａを備えない構造及び／又は無地部１４６ｂとハウジング結合部１７６ｃとが直接連結された構造を有してもよい。

【0770】

前記支持部１７６ａ及び第２無地部結合部１７６ｂは、電極組立体１１０の下部に配置される。前記第２無地部結合部１７６ｂは、無地部１４６ｂの折曲表面領域Ｆと結合される。前記第２無地部結合部１７６ｂだけでなく、前記支持部１７６ａも無地部１４６ｂと結合され得る。前記第２無地部結合部１７６ｂと無地部１４６ｂの折曲表面領域Ｆとはレーザー溶接によって結合され得る。溶接は、超音波溶接、スポット溶接などで代替可能である。前記支持部１７６ａ及び第２無地部結合部１７６ｂは、電池ハウジング１７１にビーディング部１８０が形成された場合、ビーディング部１８０よりも上側に位置する。

【0771】

前記支持部１７６ａは、電極組立体１１０のコアＣに形成される孔と対応する位置に形成される集電体孔１７６ｄを備える。互いに連通される前記電極組立体１１０のコアＣと集電体孔１７６ｄとは、端子１７２と第１集電体１４４の端子結合部１４４ｃとの間の溶接のための溶接棒の挿入又はレーザービームの照射のための通路として機能することができる。

【0772】

前記集電体孔１７６ｄは、電極組立体１１０のコアＣに形成された孔の半径ｒ_ｃに対して０．５ｒ_ｃ以上の半径を有し得る。前記集電体孔１７６ｄの半径が０．５ｒ_ｃ～１．０ｒ_ｃである場合、円筒形バッテリー２００で放出（ｖｅｎｔｉｎｇ）が起きるとき、ベント圧力によって電極組立体１１０のコアＣ付近の分離膜や電極の巻取構造がコアＣの外側に押し出される現象が防止される。前記集電体孔１７６ｄの半径が１．０ｒ_ｃよりも大きいと、コアＣが最大に開放されるため、電解質注入工程での電解質の注入が容易になる。

【0773】

前記第２無地部結合部１７６ｂが複数個備えられる場合、複数の第２無地部結合部１７６ｂは第２集電体１７６の支持部１７６ａから略放射状に電池ハウジング１７１の側壁に向かって延在した形態を有し得る。複数の前記第２無地部結合部１７６ｂのそれぞれは、支持部１７６ａの周りに沿って相互に離隔して位置し得る。

【0774】

前記ハウジング結合部１７６ｃは、複数個備えられ得る。この場合、複数のハウジング結合部１７６ｃは、第２集電体１７６の中心部から略放射状に電池ハウジング１７１の側壁に向かって延在した形態を有し得る。これにより、前記第２集電体１７６と電池ハウジング１７１との間の電気的接続は複数の地点で行われ得る。このように複数の地点で電気的接続のための結合が行われることで、結合面積を極大化して電気抵抗を最小化できる。複数の前記ハウジング結合部１７６ｃのそれぞれは、支持部１７６ａの周りに沿って相互に離隔して位置し得る。隣接する第２無地部結合部１７６ｂ同士の間には、少なくとも一つのハウジング結合部１７６ｃが位置し得る。複数の前記ハウジング結合部１７６ｃは、電池ハウジング１７１の内側面のうち、例えばビーディング部１８０に結合され得る。前記ハウジング結合部１７６ｃは、特にビーディング部１８０の下面にレーザー溶接を通じて結合され得る。溶接は、超音波溶接、スポット溶接などで代替可能である。このようにビーディング部１８０上に複数のハウジング結合部１７６ｃを溶接結合させることで、電流経路を放射状に分散させて円筒形バッテリー２００の抵抗水準を約４ｍΩ以下に制限することができる。また、ビーディング部１８０の下面を電池ハウジング１７１の上面に略平行な方向、すなわち電池ハウジング１７１の側壁に略垂直な方向に沿って延びた形態にし、ハウジング結合部１７６ｃも同じ方向、すなわち半径方向及び円周方向に沿って延びた形態にすることで、ハウジング結合部１７６ｃをビーディング部１８０上に安定的に接触させることができる。また、このように前記ハウジング結合部１７６ｃがビーディング部１８０の平坦部上に安定的に接触することで、二つの部品間の溶接が円滑に行われ、これによって二つの部品間の結合力が向上し、結合部位における抵抗増加が最小化される。

【0775】

前記ハウジング結合部１７６ｃは、電池ハウジング１７１の内側面上に結合される接触部１７６ｅ、及び支持部１７６ａと接触部１７６ｅとの間を連結する連結部１７６ｆを含み得る。

【0776】

前記接触部１７６ｅは、電池ハウジング１７１の内側面上に結合される。前記電池ハウジング１７１にビーディング部１８０が形成される場合、前記接触部１７６ｅは、上述したようにビーディング部１８０上に結合され得る。より具体的には、前記接触部１７６ｅは、電池ハウジング１７１に形成されたビーディング部１８０の下面に形成された平坦部に電気的に接続され得、ビーディング部１８０の下面と第１ガスケット１７８ｂとの間に介在され得る。この場合、安定的な接触及び結合のため、接触部１７６ｅはビーディング部１８０において電池ハウジング１７１の円周方向に沿って所定の長さだけ延びた形態を有し得る。

【0777】

連結部１７６ｆは鈍角に折り曲げられ得る。折曲地点は連結部１７６ｆの中間地点よりも上側であり得る。連結部１７６ｆが折り曲げられれば、接触部１７６ｅがビーディング部１８０の平坦面に安定的に支持される。連結部１７６ｆは折曲地点を基準にして下部と上部とに分けられ、下部の長さが上部よりも大きくなり得る。また、支持部１７６ａの表面を基準にした傾斜角は、折曲地点の下部が上部よりもさらに大きくなり得る。連結部１７６ｆが折り曲げられれば、電池ハウジング１７１の垂直方向に加えられる圧力（力）を緩衝可能である。一例として、電池ハウジング１７１のサイジング工程で接触部１７６ｅに圧力が伝達され、接触部１７６ｅが支持部１７６ａに向かって垂直に移動する場合、連結部１７６ｆの折曲地点が上側に移動しながら連結部１７６ｆが変形され、これを通じて応力ストレスを緩衝させることができる。

【0778】

一方、前記第２集電体１７６の中心部から電極組立体１１０の半径方向に沿って第２無地部結合部１７６ｂの端部に至る最大距離は、ビーディング部１８０が形成された領域における電池ハウジング１７１の内径、すなわち電池ハウジング１７１の最小内径と同一であるか又はより小さく形成されることが好ましい。これは、電池ハウジング１７１を高さ方向に沿って圧縮するサイジング工程時に、第２無地部結合部１７６ｂの端部が電極組立体１１０の周縁を押し付ける現象を防止するためである。

【0779】

第２無地部結合部１７６ｂは孔１７６ｇを含む。孔１７６ｇは、電解質が移動する通路として使用され得る。第２無地部結合部１７６ｂと折曲表面領域Ｆとの溶接によって形成される溶接パターン１７６ｈは、電極組立体１１０の半径方向に沿って延びる構造を有し得る。溶接パターン１７６ｈは、線パターン又は点パターンの配列であり得る。

【0780】

前記溶接パターン１７６ｈは、溶接領域に該当する。したがって、前記溶接パターン１７６ｈは、電極組立体１１０の下部に位置した折曲表面領域Ｆの積層数均一区間ｂ１と５０％以上重畳することが好ましい。積層数均一区間ｂ１と重畳しない溶接パターン１７６ｈは、積層数減少区間ｂ２と重畳し得る。より好ましくは、溶接パターン１７６ｈ全体が折曲表面領域Ｆの積層数均一区間ｂ１と重畳し得る。溶接パターン１７６ｈが形成されている地点の上部にある折曲表面領域Ｆのうちの積層数均一区間ｂ１、及び選択的に積層数減少区間ｂ２は、分切片の積層数が１０以上であることが好ましい。

【0781】

上述した第１集電体１４４と第２集電体１７６とは外径が異なる。外径は、折曲表面領域Ｆと集電体との接触領域の外側端の外径である。外径は、電極組立体のコアＣの中心を通る直線と接触領域の端部とが交わる二つの地点間の距離のうちの最大値で定義される。第２集電体１７６は、ビーディング部１８０の内側に位置するため、その外径が第１集電体１４４の外径よりも小さい。また、第１集電体１４４の溶接パターン１４４ｆの長さは第２集電体１７６の溶接パターン１７６ｈの長さよりもさらに長い。好ましくは、溶接パターン１４４ｆ及び溶接パターン１７６ｈは、コアＣの中心を基準にして実質的に同じ地点から外周側に延在し得る。

【0782】

本発明の実施形態による円筒形バッテリー１７０、１８０、２００、２２０は、上部で電気的接続を行うことができる。

【0783】

図２８は複数の円筒形バッテリー２００が電気的に接続された状態を示した上面図であり、図２９は図２８の部分拡大図である。円筒形バッテリー２００は、他の構造の円筒形バッテリー１７０、１８０、２２０で代替可能である。

【0784】

図２８及び図２９を参照すると、複数の円筒形バッテリー２００は、バスバー２１０を用いて円筒形バッテリー２００の上部で直列及び並列に連結され得る。円筒形バッテリー２００の個数はバッテリーパックの容量を考慮して増減可能である。

【0785】

各円筒形バッテリー２００において、端子１７２は正の極性を有し、電池ハウジング１７１の端子１７２周辺の扁平面１７１ａは負の極性を有し得る。勿論、その反対も可能である。

【0786】

好ましくは、複数の円筒形バッテリー２００は複数の列と行で配置され得る。図面において、列は上下方向であり、行は左右方向である。また、空間効率性を最大化するため、円筒形バッテリー２００は最密パッキング構造（ｃｌｏｓｅｓｔ ｐａｃｋｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）で配置され得る。最密パッキング構造は、電池ハウジング１７１の外側に露出した端子１７２の中心同士を連結したとき、正三角形が描かれる場合に形成される。好ましくは、バスバー２１０は、同一列に配置された円筒形バッテリー２００を互いに並列に連結し、隣接する二つの列に配置された円筒形バッテリー２００同士を直列に連結する。

【0787】

好ましくは、バスバー２１０は、直列及び並列接続のため、ボディ部２１１、複数の第１バスバー端子２１２、及び複数の第２バスバー端子２１３を含み得る。

【0788】

前記ボディ部２１１は、隣接する端子１７２同士の間で円筒形バッテリー２００の列に沿って延び得る。代案的に、前記ボディ部２１１は、円筒形バッテリー２００の列に沿って延びるが、ジグザグ状のように規則的に折り曲げられてもよい。

【0789】

複数の第１バスバー端子２１２は、ボディ部２１１の一側から延びて、一側に位置した円筒形バッテリー２００の端子１７２と電気的に結合され得る。第１バスバー端子２１２と端子１７２との電気的結合は、レーザー溶接、超音波溶接などで行われ得る。

【0790】

複数の第２バスバー端子２１３は、ボディ部２１１の他側から延びて、他側に位置した端子１７２周辺の扁平面１７１ａに電気的に接続され得る。第２バスバー端子２１３と扁平面１７１ａとの電気的結合は、レーザー溶接、超音波溶接などで行われ得る。

【0791】

好ましくは、前記ボディ部２１１、複数の第１バスバー端子２１２、及び複数の第２バスバー端子２１３は、一つの導電性金属板から構成され得る。金属板は、例えばアルミニウム板又は銅板であり得るが、本発明がこれに限定されることはない。変形例として、前記ボディ部２１１、複数の第１バスバー端子２１２、及び第２バスバー端子２１３を別個のピース単位で製作した後、それぞれを溶接などで結合してもよい。

【0792】

上述した本発明の一実施形態による円筒形バッテリー２００は、折曲表面領域Ｆを通じる溶接面積の拡大、第２集電体１７６を用いた電流経路（ｐａｔｈ）の多重化、電流経路長さの最小化などを通じて抵抗が最小化された構造を有する。正極と負極との間、すなわち端子１７２とその周辺の扁平面１７１ａとの間で抵抗測定器によって測定される円筒形バッテリー２００のＡＣ抵抗は、急速充電に適した０．５ｍΩ～４ｍΩ、好ましくは１ｍΩ～４ｍΩであり得る。

【0793】

本発明の一実施形態による円筒形バッテリー２００は、正の極性を有する端子１７２と負の極性を有する扁平面１７１ａとが同じ方向に位置しているため、バスバー２１０を用いて円筒形バッテリー２００同士の電気的接続を容易に実現することができる。

【0794】

また、円筒形バッテリー２００の端子１７２及びその周辺の扁平面１７１ａは面積が広いため、バスバー２１０の結合面積を十分に確保して円筒形バッテリー２００を含むバッテリーパックの抵抗を十分に下げることができる。

【0795】

また、円筒形バッテリー２００の上部で電気的配線を実行することができるため、バッテリーモジュール／パックの単位体積当たりエネルギー密度を極大化することができる。

【0796】

上述した実施形態（変形形態）による円筒形バッテリーは、バッテリーパックの製造に使用される。

【0797】

図３０は、本発明の一実施形態によるバッテリーパックの構成を概略的に示した図である。

【0798】

図３０を参照すると、本発明の一実施形態によるバッテリーパック３００は、円筒形バッテリー３０１が電気的に接続された集合体、及びそれを収容するパックハウジング３０２を含む。円筒形バッテリー３０１は、上述した実施形態（変形形態）によるバッテリーのうちのいずれか一つであり得る。図示の便宜上、円筒形バッテリー３０１の電気的接続のためのバスバー、冷却ユニット、外部端子などの部品は示されていない。

【0799】

バッテリーパック３００は、自動車に搭載される。自動車は、一例として、電気自動車、ハイブリッド自動車又はプラグインハイブリッド自動車であり得る。自動車は、四輪自動車又は二輪自動車を含む。

【0800】

図３１は、図３０のバッテリーパック３００を含む自動車を説明するための図である。

【0801】

図３１を参照すると、本発明の一実施形態による自動車Ｖは、本発明の一実施形態によるバッテリーパック３００を含む。自動車Ｖは、本発明の一実施形態によるバッテリーパック３００から電力の供給を受けて動作する。

【0802】

本発明の一実施形態によれば、電極組立体の上側及び下側に突出した無地部自体を電極タブとして使用することで、バッテリーの内部抵抗を下げてエネルギー密度を増加させることができる。

【0803】

また、本発明の一実施形態によれば、電極組立体の無地部の構造を改善することで、電池ハウジングのビーディング部を形成する過程で電極組立体と電池ハウジングの内周面とが干渉せず、電極組立体の部分的変形による円筒形バッテリーの内部短絡を防止することができる。

【0804】

また、本発明の一実施形態によれば、電極組立体の無地部の構造を改善することで、無地部の折り曲げ時に無地部が破れる現象を防止し、無地部の重畳層数を十分に増加させて集電体の溶接強度を向上させることができる。

【0805】

また、本発明の一実施形態によれば、分切片グループ間の間隔を調節することで、予め定義された複数の領域に分切片グループを電極組立体の半径方向に沿って放射状に配列することができる。この場合、分切片の折曲表面領域を円周方向において分離させ、折曲表面領域間の領域を通じて電解質を含浸させることで、電解質含浸速度を改善することができる。

【0806】

また、本発明の一実施形態によれば、電極の無地部に分切片構造を適用し、分切片の寸法（幅、高さ、離隔ピッチ）を最適化させて溶接ターゲット領域として使用される領域の分切片の積層数を十分に増加させることによって、集電体が溶接される領域の物性を改善することができる。

【0807】

また、本発明の一実施形態によれば、分切片の折り曲げによって形成された折曲表面領域に集電体を広い面積で溶接させた構造を適用することで、エネルギー密度が向上し、抵抗が減少した電極組立体を提供することができる。

【0808】

また、本発明の一実施形態によれば、上部で電気的配線を実行できるようにデザインが改善された円筒形バッテリーを提供することができる。

【0809】

また、本発明の一実施形態によれば、電極組立体のコアに隣接した無地部の構造を改善することで、無地部の折り曲げ時に電極組立体のコアにある空洞が閉塞されることを防止し、電解質注入工程及び電池ハウジング（又は端子）と集電体との溶接工程を容易に行うことができる。

【0810】

また、本発明の一実施形態によれば、内部抵抗が低く、内部短絡が防止されて、集電体と無地部との溶接強度が向上した構造を有する円筒形バッテリー、該円筒形バッテリーを含むバッテリーパック及び自動車を提供することができる。

【0811】

特に、本発明は、高さ対比直径の比が０．４以上であって、抵抗が４ｍΩ以下である円筒形バッテリー、該円筒形バッテリーを含むバッテリーパック及び自動車を提供することができる。

【0812】

以上のように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0813】

１０ 正極
１０ａ 正極無地部
１１ 負極
１１ａ 負極無地部
１２ 分離膜
２０ 集電体
２１ 活物質
２２ 無地部
３０、３１ 集電体
３２ 無地部
３３ 空洞
３４ 周縁領域
４０ 電極
４１ 集電体
４２ 活物質層
４３ 無地部
４４ 絶縁層
４５ 電極
５０ 電極
５３ｂ 側部
６０ 電極
６１ 分切片
６１ｇ 分切片整列部
６３ 切断溝
６３ａ 底部
６３ｂ 側辺
６３ｃ ラウンド部
７０ 電極
８０ 電極組立体
８１ 端部
９０ 電極組立体
９１ 端部
９２ 最外側
１００ 電極組立体
１０１ 端部
１０２ コア
１１０ 電極組立体
１１１ 端部
１１２ コア
１２０ 電極組立体
１２１ 端部
１２２ コア
１３０ 電極組立体
１３１ 端部
１３２ コア
１４０ 円筒形バッテリー
１４１ 電極組立体
１４２ 電池ハウジング
１４３ 密封体
１４３ａ キャップ
１４３ｂ 第１ガスケット
１４３ｃ 連結プレート
１４３ｄ 突出部
１４４ 第１集電体
１４４ａ 周縁部
１４４ｂ 第１無地部結合部
１４４ｃ 端子結合部
１４４ｄ ブリッジ部
１４４ｅ テーパー部
１４４ｆ 溶接パターン
１４５ 第２集電体
１４６ 絶縁体
１４６ａ 第１無地部
１４６ａ 無地部
１４６ｂ 第２無地部
１４６ｂ 無地部
１４７ ビーディング部
１４８ クリンピング（ｃｒｉｍｐｉｎｇ）部
１４９ リード
１５０ 円筒形バッテリー
１５１ リード孔
１５２ ベント部
１６０ 円筒形バッテリー
１７０ 円筒形バッテリー
１７１ 電池ハウジング
１７１ａ 扁平面
１７２ 端子
１７２ａ 端子露出部
１７２ｂ 端子挿入部
１７２ｃ 平坦部
１７３ 第２ガスケット
１７３ａ ガスケット露出部
１７３ｂ ガスケット挿入部
１７４ 絶縁体
１７５ 領域
１７６ 第２集電体
１７６ａ 支持部
１７６ｂ 第２無地部結合部
１７６ｃ ハウジング結合部
１７６ｄ 集電体孔
１７６ｅ 接触部
１７６ｆ 連結部
１７６ｇ 孔
１７６ｈ 溶接パターン
１７８ 密封体
１７８ａ キャップ
１７８ｂ 第１ガスケット
１７９ ベント部
１８０ 円筒形バッテリー
１８０ ビーディング部
１８１ クリンピング部
１９０ 円筒形バッテリー
２００ 円筒形バッテリー
２１０ 円筒形バッテリー
２１０ バスバー
２１１ ボディ部
２１２ 第１バスバー端子
２１３ 第２バスバー端子
２２０ 円筒形バッテリー
３００ バッテリーパック
３０１ 円筒形バッテリー
３０２ パックハウジング

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7a】

【図7b】

【図7c】

【図7d】

【図7e】

【図7f】

【図7g】

【図7h】

【図7i】

【図7j】

【図8a】

【図8b】

【図8c】

【図9a】

【図9b】

【図9c】

【図9d】

【図9e】

【図9f】

【図9g】

【図9h】

【図9i】

【図9j】

【図9k】

【図9l】

【図9m】

【図10a】

【図10b】

【図10c】

【図10d】

【図10e】

【図10f】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【国際調査報告】