二次电池以及包括该二次电池的电池组和车辆

技术领域

本申请要求2021年2月19日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2021-0022865的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文中。

本发明涉及二次电池以及包括该二次电池的电池组和车辆。

背景技术

二次电池易于应用于产品组并且具有诸如高能量密度之类的高电特性。因此，二次电池不仅广泛地应用于便携式装置，而且广泛地应用于由电驱动源驱动的电动汽车(EV)或混合动力电动汽车(HEV)。

二次电池作为提高环保特性和能量效率的新能源受到关注，因为二次电池实现了创新地减少化石燃料的使用的主要优点，并且不产生来自能量使用的任何副产物。

目前广泛使用的二次电池类型包括锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池等。单元二次电池的操作电压为约2.5V至4.5V。因此，当需要高于操作电压的输出电压时，多个电池串联连接并构成电池组。此外，多个电池并联连接并且根据电池组所需的充电/放电容量构成电池组。因此，电池组中包括的电池的数量和电池之间的电连接的类型可以根据所需的输出电压和/或充电/放电容量而不同地设定。

同时，圆柱形电池、棱形电池和袋式电池被称为二次电池单元的类型。圆柱形电池通过以下方式制成：在正极和负极之间插设作为绝缘体的隔膜，卷绕隔膜、正极和负极的组件以形成卷芯形式的电极组件，并且将电极组件与电解质一起插入电池罐中。作为参考，正极端子是配置为密封电池罐的开口端口的密封体的帽，并且负极端子是电池罐。

如图8中所示，存在的问题在于，由于在进行焊接以实施电极组件与集流板之间的电连接时，未涂覆部的高度有偏差，因此大量的热输入到未涂覆部与集流板不接触的区域，在集流板熔化时形成焊接飞溅物。焊接飞溅物作为金属物质留在二次电池中，这可能由于轻微的短路而导致低电压缺陷。

发明内容

技术问题

本发明的目的是提供一种具有能够确保焊接区域中的均匀接触面积以减少焊接飞溅物的二次电池。

技术方案

本说明书提供一种二次电池，其包括：电极组件，在所述电极组件中卷绕有第一电极和第二电极以及设置在所述第一电极和所述第二电极之间的隔膜，所述第一电极和所述第二电极各自包括设置在其长边端处的未涂覆部，所述未涂覆部暴露于所述隔膜的外部，并且所述未涂覆部上未涂覆活性材料；以及集流板，所述集流板设置在所述电极组件的暴露所述第一电极的所述未涂覆部的一端处，所述集流板包括与所述电极组件的芯对应的中心部以及外周部，所述外周部绕所述中心部设置并且配置为邻接所述电极组件的所述一端，其中，所述外周部包括被所述第一电极的所述未涂覆部的至少一部分穿透的一个或多个第一通孔。

在本说明书的实施方式中，所述集流板的所述中心部还可以包括设置在对应于所述电极组件的所述芯的部分中的中心孔。

在本说明书的实施方式中，所述第一电极的经由所述集流板的所述第一通孔暴露于外部的所述未涂覆部可以在朝向所述电极组件的所述芯的方向上弯折一次或多次。

在本说明书的实施方式中，所述集流板的所述外周部可以包括在所述电极组件的卷绕方向上彼此间隔开的两个或更多个第一通孔。

在本说明书的实施方式中，所述集流板的所述外周部可以包括一个或多个第一通孔组，每个第一通孔组均包括在从所述中心部朝向所述外周部的方向上彼此间隔开的两个或更多个第一通孔。

在本说明书的实施方式中，所述第一通孔组可以包括在从所述中心部朝向所述外周部的方向上彼此间隔开的二至六个第一通孔。

在本说明书的实施方式中，所述集流板的所述外周部可以包括二至六个第一通孔组，并且所述二至六个第一通孔组可以设置成沿着所述电极组件的卷绕方向间隔开。

在本说明书的实施方式中，所述集流板的所述外周部可以包括两个第一通孔组，并且所述两个第一通孔组彼此面对，所述中心部插设在所述两个第一通孔组之间。

在本说明书的实施方式中，，所述集流板的所述外周部可以包括三至六个第一通孔组，并且所述三至六个第一通孔组可以设置成沿着所述电极组件的卷绕方向间隔开。

在本说明书的实施方式中，所述第一通孔中的至少一个可以邻接所述集流板的边缘。

在本说明书的实施方式中，所述第一通孔可以具有狭缝或点形状。

在本说明书的实施方式中，所述集流板的所述外周部还可以包括一个或多个第二通孔。

在本说明书的实施方式中，所述集流板的所述外周部可以包括两个或更多个第一通孔组，所述集流板的所述外周部还可以包括一个或多个第二通孔，并且所述第二通孔可以设置在相邻的两个第一通孔组之间。

在本说明书的实施方式中，所述集流板还可以包括电极接头。

本说明书提供了一种包括多个上述二次电池的电池组。

本说明书提供了一种包括至少一个上述电池组的车辆。

有益效果

根据本说明书的实施方式的二次电池具有这样的结构，其中电极组件的电极未涂覆部的至少一部分弯折并经由集流板暴露于外部，这使得能够在焊接集流板和电极组件的过程中确保均匀的焊接面积。

此外，激光束在焊接过程中朝向厚度相对较小的弯折电极未涂覆部发射，这使得可以减少发射激光束所需的能量。

附图说明

图1是示出根据本说明书的实施方式的板状电极卷绕前的结构的俯视图。

图2是示出根据本说明书的实施方式的卷绕电极组件的过程的视图。

图3是示出在卷绕图2所示的电极组件之后在未涂覆部的两个相对端处设置集流板的过程的组装图。

图4是沿纵向方向Y剖切的剖视图，并示出根据本说明书的实施方式的二次电池。

图5是示出根据本说明书的另一实施方式的电极端子的铆接结构的剖视图。

图6是图5中虚线圆B指示的部分的剖视图。

图7是沿纵向方向Y剖切的剖视图，并示出根据本说明书的另一实施方式的二次电池。

图8是示出未涂覆部由于未涂覆部的高度偏差而不与集流板接触的区域的视图。

图9是示出根据本说明书的实施方式，经由集流板中的中心孔、第一通孔、第二通孔和第一通孔暴露的第一电极未涂覆部的视图。

图10是示出根据本说明书的实施方式的第一电极未涂覆部暴露在集流板外部，然后弯折的状态的视图。

图11是示例性地示出根据本说明书的另一实施方式的板状电极在卷绕之前的结构的俯视图。

图12是沿纵向方向Y剖切的剖视图，并示出根据本说明书的另一实施方式的电极组件，在该电极组件中，电极的未涂覆部的分节段结构应用于第一电极和第二电极。

图13是沿纵向方向Y剖切的剖视图，并示出根据本说明书的另一实施方式的电极组件，在该电极组件中，未涂覆部是弯折的。

图14是示出包括根据本说明书的实施方式的圆柱形电池单元的电池组的示意性配置的视图。

图15是示出包括根据本说明书的实施方式的电池组的车辆的示意性配置的视图。

图16至图24是示出根据本说明书的实施方式的集流板的各种形状的视图。

[附图标记说明]

10：第一电极 10a：第一电极的未涂覆部

11：第二电极 11a：第二电极的未涂覆部

12：隔膜

30、31：集流板

71、A、100：电极组件

Y：纵向方向

X：卷绕方向

Z：外周方向

40、70：二次电池

41、51：电池罐

42、74：密封体

42a、74a：帽板

42b、74b：密封垫片

42c：连接板

43、75：压接部

44、76：卷边部

45：引线

46：绝缘体

50：电极端子50a：主体部

50b：外凸缘部50c：内凸缘部

50d：平坦部

52：电池罐的底部

52a：电池罐的底部的外表面

52b：电池罐的底部的内表面

53：通孔

54：铆接垫片

54a：外垫片54b：内垫片

55：凹进部

55a：平坦部的侧壁

55b：内凸缘部的倾斜表面

56：通孔的内边缘

57：面对内凸缘部的面对表面

H1：平坦部的高度

H2：内垫片的端部的高度

H3：内凸缘部的端部的高度

R1：从主体部的中心到外凸缘部的边缘的半径

R2：电池罐底部的半径

R3：从主体部的中心到平坦部的边缘的半径

72：第二电极的未涂覆部

73：第一电极的未涂覆部

76a：卷边部的内周表面

77：排气缺口

78：第二集流板

78a：不与第二电极的未涂覆部接触的至少部分边缘

79：第一集流板

80：腔

90：电极

91：集流体

92：活性材料层

93：未涂覆部93’：芯侧未涂覆部

93a：节段件h：节段件的高度

r：由芯侧未涂覆部限定的卷绕区域的径向长度

94：绝缘涂覆层

101：弯折部

102：弯折表面

200：电池组

201：圆柱形电池单元

202：电池组壳体

V：车辆

300：电极组件

311：第一电极的未涂覆部

320：凹陷部

330：突出部

340：芯

400：集流板

410：中心部411：中心孔

420：外周部

430、431-1、431-2、431-3、432-1、432-2、432-3、433-1、433-2、433-3、434-1、434-2、434-3：第一通孔

431、432、433、434：第一通孔组

440：第二通孔

450：电极接头

a：朝向芯的方向

b：朝向外周的方向

具体实施方式

下文中，将更详细地描述本说明书。

下文中，将参考附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。另外，说明书和权利要求书中使用的术语或词语不应被解释为限于一般或字典含义，并且应基于发明人可以适当地定义术语的概念以便通过最佳方法描述其自己的发明的原则解释为符合本发明的技术精神的含义和概念。因此，本说明书中公开的示例性实施方式和图中所示的配置仅仅是本发明的最佳优选示例性实施方式，并不代表本发明的所有技术精神。因此，应当理解，可以在提交本申请时做出能够替代示例性实施方式的各种等同物和变型例。

另外，为了帮助理解本发明，没有基于实际比例示出附图，而是一些组成元素可能在尺寸上被夸大。此外，不同实施方式中的组成元素可以分配有相同的附图标记。

表明两个比较目标彼此等同的表述是指两个比较目标基本上彼此等同。因此，基本等同可以包括存在本领域中被认为处于低水平的偏差的情况，例如存在5％内的偏差。此外，其中特定参数在预定区域中是恒定的配置可以是指从平均角度来看参数是恒定的。

在本说明书中，术语“在……上”不仅是指层位于一层上同时与该层物理接触，而且是指层位于一层之上。即，在一层和位于一层上的另一层之间可以存在又一个层。

在本说明书中，除非有明确相反的描述，否则词语“包含”或“包括”以及其变体将被理解为暗示包括所陈述的组成元素，而不排除任何其它组成元素。

根据本说明书的实施方式的二次电池40或70包括电极组件300以及集流板400。

根据本说明书的实施方式的二次电池40或70包括：电极组件71、A或100，第一电极10和第二电极11以及设置在第一电极10和第二电极11之间的隔膜12卷绕在该电极组件中，第一电极10和第二电极11各自包括设置在其长边端处的未涂覆部311，未涂覆部311暴露于隔膜12的外部并且其上未施加活性材料；以及集流板400，该集流板设置在电极组件71、A或100的暴露第一电极10的未涂覆部311的一端处，集流板400包括中心部410和外周部420，中心部410对应于电极组件71、A或100的芯340，外周部420绕中心部410设置并配置为邻接电极组件71、A或100的一端。外周部420包括被第一电极10的未涂覆部311的至少一部分穿透的一个或多个第一通孔430。

在本说明书的实施方式中，集流板400包括：中心部410，中心部410对应于电极组件71、A或100的芯340并且设置在电极组件71、A或100的暴露第一电极10的未涂覆部311的一端处；以及外周部420，外周部420绕中心部410设置并且配置为邻接电极组件71、A或100的一端。外周部420包括被第一电极10的未涂覆部311的至少一部分穿透的一个或多个第一通孔430。

第一通孔430用作通道，当电极组件71、A或100和集流板400彼此联接时，第一电极10的未涂覆部311经由该通道穿透集流板400。图9示出了第一电极10的未涂覆部311经由第一通孔430穿透集流板400。

电极组件71、A或100的第一电极未涂覆部311的至少一部分被切割成符合集流板400的第一通孔430的形状。

在本说明书的实施方式中，集流板400的中心部410还可以包括设置在对应于电极组件71、A或100的芯340的部分中的中心孔411。图9以及图16至图19示出了提供中心孔411的各种实施方式。

中心孔411可以具有圆形形状或者直线和曲线相连接的形状。

在本说明书的实施方式中，第一电极10的经由集流板400的第一通孔430暴露于外部的未涂覆部311可以在朝向电极组件71、A或100的芯的方向(a)上弯折一次或多次。

在本说明书的实施方式中，第一电极10的经由集流板400的第一通孔430暴露于外部的未涂覆部311可以在朝向电极组件71、A或100的芯的方向(a)上弯折两次或更多次。

在本说明书的实施方式中，第一电极的经由第一通孔430暴露于外部并弯折一次或多次的未涂覆部的至少一个表面可以与集流板400的上部分接触。在这种情况下，第一电极10的未涂覆部311被切割并因此包括对应于第一通孔430的突出部330以及通过切割未涂覆部311使得突出部330突出而凹进的凹陷部320。突出部330穿透第一通孔430，然后在朝向电极组件71、A或100的芯的方向(a)上弯折并紧固。如上所述紧固的突出部330通过激光焊接固定。图10示出了第一电极10的弯折一次或多次的未涂覆部311。

相反，凹陷部320与集流板400的不具有第一通孔430和第二通孔440的下部分接触。第一电极10的未涂覆部311的端部通过切割均匀地形成为使得凹陷部320和集流板400的下部分可以均匀地彼此接触而没有高度偏差。

焊接电极组件71、A或100和集流板400的过程可以通过朝向第一电极10的经由第一通孔430暴露于外部并弯折的未涂覆部311发射激光束来进行。

在这种情况下，用激光束照射的第一电极10的未涂覆部311具有比集流板400相对更小的厚度，这有利地减少了发射激光束所需的能量。

在本说明书的实施方式中，集流板400的外周部420可以包括沿电极组件71、A或100的卷绕方向X彼此间隔开的两个或更多个第一通孔431-1、431-2、431-3、432-1、432-2、432-3、433-1、433-2、433-3、434-1、434-2和434-3。电极组件的卷绕方向X是指电极组件绕卷绕轴线卷绕的方向。图16至图24示出了第一通孔430在外周部420中的设置位置。

集流板400的外周部420可以包括在电极组件71、A或100的卷绕方向X上彼此间隔开的三个或更多个第一通孔430。

集流板400的外周部420可以包括在电极组件71、A或100的卷绕方向X上彼此间隔开的四个或更多个第一通孔430。

集流板400的外周部420可以包括在电极组件71、A或100的卷绕方向X上彼此间隔开的九个或更多个第一通孔430。

集流板400的外周部420可以包括在电极组件71、A或100的卷绕方向X上彼此间隔开的十二个或更多个第一通孔430。

在本说明书的实施方式中，集流板400的外周部420可以包括一个或多个第一通孔组431，每个第一通孔组431均包括在从中心部410朝向一个外周部的方向b上彼此间隔开的两个或更多个第一通孔430。即，包括在第一通孔组431中的两个或更多个第一通孔430与中心部具有不同的最短距离。图16至图24示出了具有各种结构的第一通孔组431设置在外周部420中。

在本说明书的实施方式中，第一通孔组431可以包括二至六个第一通孔430。即，在本说明书中，一个第一通孔组431可以包括二至六个第一通孔430，并且包括在第一通孔组431中的二至六个第一通孔430可以与中心部410具有不同的最短距离。

在本说明书的实施方式中，第一通孔组431可以包括二至五个第一通孔430。

在本说明书的实施方式中，第一通孔组431可以包括二至四个第一通孔430。

在本说明书的实施方式中，第一通孔组431可以包括二至三个第一通孔430。

在本说明书的实施方式中，如图16、图17、图20的(a)、图20的(b)、图21的(a)和图21的(b)中所示，第一通孔组431和432可以分别包括两个第一通孔431-1、431-2、432-1以及432-2。

在本说明书的实施方式中，如图18和图19中所示，第一通孔组431、432和433可以分别包括三个第一通孔431-1、431-2、431-3、432-1、432-2、432-3、433-1、433-2以及433-3。

在本说明书的实施方式中，如图22至图24中所示，第一通孔组431、432、433和434可以包括四个第一通孔431-1、431-2、431-3、432-1、432-2、432-3、433-1、433-2、433-3、434-1、434-2以及434-3。

在本说明书的实施方式中，集流板400的外周部420可以包括二至六个第一通孔组431，并且第一通孔组431可以设置成沿电极组件71、A或100的卷绕方向X间隔开。

在本说明的书实施方式中，集流板400的外周部420包括两个第一通孔组431。如图16、图17、图20的(a)、图20的(b)、图21的(a)和图21的(b)中所示，两个第一通孔组431和432可以彼此面对，其间插设有中心部410。

在本说明书实施方式中，集流板400的外周部420可以包括三至六个第一通孔组431，并且第一通孔组431可以设置成沿电极组件71、A或100的卷绕方向X间隔开。

在本说明书的实施方式中，至少一个第一通孔430可以邻接集流板400的边缘。

在本说明书的实施方式中，第一通孔430可以为狭缝或点形状。狭缝可以具有包括具有不同曲率半径的至少两条曲线的形状。点形状可以是但不限于矩形、梯形形状等。

在本说明书的实施方式中，集流板400的外周部420还可以包括一个或多个第二通孔440。第二通孔440用于注入电解质。

在本说明书的实施方式中，集流板400的外周部420还可以包括一个或多个第二通孔440，并且第二通孔440可以设置在相邻的两个第一通孔组431之间。

即，第二通孔440可以与中心孔411间隔开并且也与第一通孔430间隔开。

在本说明书的实施方式中，集流板400还可以包括电极接头450。在设置有电极接头450的情况下，电极接头450在组装电池单元时通过弯折成符合电池单元的结构而被连接。

根据本说明书的实施方式的二次电池40或70包括：电极组件71、A或100，其中第一电极10、隔膜12和第二电极11堆叠并卷绕，第一电极10包括第一电极集流体(未示出)和设置在第一电极集流体(未示出)上的电极活性材料层(未示出)，其中第一电极集流体(未示出)的基于卷绕方向X的长边端包括第一电极10的不具有电极活性材料层的未涂覆部10a；以及集流板400，该集流板400设置在电极组件71、A或100的暴露第一电极10的未涂覆部10a的端处，集流板400包括对应于电极组件71、A或100的芯340的中心部410。中心部410包括相比集流板400的其余部分具有较小厚度的第一焊接部分。

在本说明书的实施方式中，第一焊接部分的平均厚度与除第一焊接部分之外的集流板的厚度的比率可以为0.4:1至0.9:1。第一焊接部分的平均厚度与除第一焊接部分之外的集流板400的厚度的比率可以为0.4:1、0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1或0.9:1。

在本说明书的实施方式中，集流板400可以包括中心部410，中心部410包括第一焊接部分(未示出)以及与中心部410分离的外周部420。在外周部420中，中心部410的整个边缘可以在电极组件300的外周方向Z上延伸。具有上述形状的集流板400可以具有圆形板形状、椭圆形状等。外周部420可以包括相比除第一焊接部分之外的其余部分具有更小厚度的第二焊接部分。

在本说明书的另一实施方式中，中心部410的边缘的一部分可以包括在电极组件300的外周方向Z上延伸的一个或多个腿。即，外周部420可以包括相比除第一焊接部分之外的其余部分具有更小厚度的第二焊接部分。

在本说明书的实施方式中，第二焊接部分的平均厚度与除第一焊接部分和第二焊接部分之外的集流板的厚度的比率可以为0.4:1至0.9:1。第二焊接部分的平均厚度与除第一焊接部分和第二焊接部分之外的集流板的厚度的比率可以为0.4:1、0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1或0.9:1。

图1示出了根据本说明书的实施方式的集流体的结构，图2示出了根据本说明书的实施方式具有电极10和11以及隔膜12的电极组件71、A或100的卷绕过程，并且图3示出了根据本说明书的实施方式将集流板焊接到未涂覆部10a的弯折表面的过程。

图4示出了在二次电池中集流板400和电极端子50相互连接时使用条状引线45的结构。

参考图1至图4，第一电极10和第二电极11各自具有其中片状的集流体91涂覆有活性材料层92的结构。第一电极10和第二电极11可以各自包括基于卷绕方向设置在其一个长边处的未涂覆部93。

通过将第一电极10和第二电极11与两片隔膜12顺序地堆叠在一起以形成堆叠(如图2中所示)，然后在一个方向X上卷绕堆叠来制造电极组件。在这种情况下，第一电极10和第二电极11的未涂覆部可以设置在相反方向上。在卷绕过程之后，第一电极10的未涂覆部10a和第二电极11的未涂覆部11a朝向芯弯折。此后，如图3中所示，集流板30和31通过焊接分别联接到未涂覆部10a和11a。

单独的电极接头不联接到第一电极的未涂覆部10a和第二电极的未涂覆部11a，并且集流板30和31连接到外部电极端子。因此，在电极组件A的卷绕轴线的方向上形成具有大横截面积的电流路径(参见箭头)，从而减小电池单元的电阻。这是因为电阻与电流流过的通道的横截面积成反比。

如图4中所示，根据本说明书的实施方式的二次电池40包括电池罐41和密封体42。密封体42包括帽板42a、密封垫片42b和连接板42c。密封垫片42b围绕帽板42a的边缘并且借助压接部43固定。此外，电极组件A借助卷边部44固定在电池罐41中，从而防止电极组件A向上或向下移动。

通常，正极端子是密封体42的帽板42a，负极端子是电池罐41。因此，联接到第一电极10的未涂覆部10a的集流板30借助条状的引线45与附接到帽板42a的连接板42c电连接。另外，联接到第二电极11的未涂覆部11a的集流板31电连接到电池罐41的底部。绝缘体46覆盖集流板30并且防止由具有不同极性的电池罐41和第一电极10的未涂覆部10a之间的接触引起的短路。

参考图4，条状的引线45用于将集流板30连接到连接板42c。引线45单独附接到集流板30或与集流板30一体制造。然而，由于引线45具有较小厚度的条状并因而具有较小的横截面积，因此在高速充电电流流动时产生大量的热。另外，由引线45产生的过量的热传递到电极组件A并使隔膜12收缩，这可能导致内部短路，内部短路是热失控的主要原因。引线45在电池罐41中占据显著大的安装空间。因此，包括引线45的二次电池40具有低空间效率，并因此在增加能量密度方面具有限制。

在本说明书的实施方式中，第一电极包括集流体和设置在集流体的一个表面或两个相对表面上的电极活性材料层。第一电极的不具有电极活性材料层的未涂覆部(下文称为“第一未涂覆部”)存在于设置在电极组件的卷绕轴线的一端处的集流体的卷绕方向上的长边端处。第一未涂覆部设置在容纳在电池罐中的电极组件的高度方向(平行于Z轴的方向)上的上侧。即，集流体包括第一电极的设置在其长边端并暴露于隔膜外部的未涂覆部，并且第一电极的未涂覆部未涂覆有电极活性材料。

在本说明书的实施方式中，第二电极包括第二电极集流体和设置在第二电极集流体的一个表面或两个相对表面上的第二电极活性材料层。第二电极的未涂覆部(下文称为“第二未涂覆部”)存在于第二电极集流体的宽度方向(平行于Z轴的方向)的另一侧端，并且第二电极的未涂覆部不包括第二电极活性材料层。

第二电极的未涂覆部设置在容纳在电池罐中的电极组件的高度方向(平行于Z轴的方向)上的下侧。即，第二电极集流体包括设置在其长边端并且暴露于隔膜外部的第二未涂覆部，并且第二未涂覆部未涂覆有电极活性材料层。第二未涂覆部本身的至少一部分可以用作电极接头。例如，第二未涂覆部可以是负极接头。

在本说明书的实施方式中，电极组件可以具有目标焊接区域，该目标焊接区域是其中第二电极的未涂覆部的节段件的叠加层数在电极组件的径向上被均匀维持的区域。

在该区域中最大限度地维持叠加层数。因此，下面将要描述的第二集流板和第二电极的未涂覆部可以在该区域中焊接。在应用激光焊接并且提高激光的输出以改善焊接质量的情况下，这种配置可以防止激光束穿透第二电极的未涂覆部而损坏电极组件。此外，能够有效地防止诸如焊接飞溅物之类的异物进入电极组件。

在本说明书的实施方式中，第一未涂覆部和第二未涂覆部在二次电池的高度方向(平行于Z轴的方向)上沿两个相反方向延伸。第一未涂覆部朝向电池罐的封闭部分延伸，并且第二未涂覆部朝向电池罐的开口部分延伸。

在本说明书的实施方式中，第一电极可以为负极，并且第二电极可以为正极。

在本说明书的实施方式中，第一电极可以为正极，并且第二电极可以为负极。

在本说明书的实施方式中，本领域中公知的任何活性材料可以不受限制地用作施加到正极上的正极活性材料和施加到负极上的负极活性材料。

作为实施例，正极活性材料可以包括由化学通式A[A

作为另一个实施例，正极活性材料可以是US 6,677,082、US 6,680,143等中公开的碱金属化合物xLiM

作为又一个实施例，正极活性材料可以是由化学通式Li

特别地，正极活性材料可以包括初级颗粒和/或初级颗粒聚集的次级颗粒。

作为实施例，可以使用碳材料、锂金属或锂金属化合物、硅或硅化合物、锡或锡化合物等作为负极活性材料。具有小于2V的电势的诸如TiO

在本说明书的实施方式中，可以单独使用多孔聚合物膜(例如，由诸如乙烯均聚物、丙烯均聚物、乙烯/丁烯共聚物、乙烯/己烯共聚物或乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物的聚烯烃基聚合物制成的多孔聚合物膜)作为隔膜，或者可以使用多孔聚合物膜的堆叠作为隔膜。作为另一实施例，典型的多孔非织造织物(例如，由高熔点玻璃纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维等制成的非织造织物)可用作隔膜。

隔膜的至少一个表面可以包括含有无机颗粒的涂覆层。此外，隔膜本身可以是含有无机颗粒的涂覆层。构成涂覆层的颗粒可以通过粘结剂联接，使得相邻颗粒之间存在间隙体积。

无机颗粒可以由介电常数为5以上的无机物质制成。作为非限制性实施例，无机颗粒可以包括选自由Pb(Zr，Ti)O

电解质可以是具有诸如A

此外，电解质可以溶解在有机溶剂中并被使用。碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、二甲基亚砜、乙腈、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、四氢呋喃、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、碳酸甲乙酯(EMC)、γ-丁内酯或其混合物可用作有机溶剂。

根据本说明书的二次电池还可以包括：电池罐，配置为容纳电极组件并且包括开口部分；帽板，配置为密封电池罐的开口部分；以及电极端子，其焊接并联接到集流板的第一焊接部分并且通过铆接联接到电池罐。

根据本说明书的实施方式的二次电池包括圆柱形电池罐51，圆柱形电池罐51配置为容纳电极组件71并且电连接到第二电极的未涂覆部72。特别地，电池罐51在一侧(下侧)打开。此外，电池罐51的底部52具有通过填缝工艺将电极端子50铆接到通孔53中的结构。

在本说明书的实施方式中，二次电池可以包括插设在电极端子和通孔之间的垫片。

根据本说明书的实施方式的二次电池70可以包括密封体74，密封体74配置为密封电池罐51的开口端，使得与电池罐51绝缘。特别地，密封体74可以包括不具有极性的帽板74a和插设在帽板74a的边缘与电池罐51的开口端之间的密封垫片74b。

在本说明书中，帽板74a可以由诸如铝、钢或镍之类的导电金属材料制成。另外，密封垫片74b可以由具有绝缘性和弹性的聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚氟化乙烯等制成。然而，本发明不受帽板74a的材料和密封垫片74b的材料之限制。

在本说明书的实施方式中，帽板74a可以包括排气缺口77，当电池罐51中的压力超过临界值时，排气缺口77破裂。排气缺口77可以形成在帽板74a的两个相对表面处。排气缺口77可以形成在帽板74a的表面中，同时具有连续或不连续的圆形图案、直图案或其它图案。

在本说明书的实施方式中，电池罐51可以包括压接部75，压接部75朝向电池罐51的内部延伸和弯折，并且配置为与密封垫片74b一起围绕并固定帽板74a的边缘，以便固定密封体74。

在本说明书的实施方式中，电池罐51还可以包括在邻近开口端的区域中压配合到电池罐51中的卷边部76。当密封体74被压接部75固定时，卷边部76支撑密封体74的边缘，特别是密封垫片74b的外周表面。

在本说明书的实施方式中，电极端子可以由具有导电性的金属材料制成。电极端子可以由铝(Al)制成。

在本说明书的实施方式中，二次电池还可以包括焊接到第二电极的未涂覆部72的第二集流板78。第二集流板78由诸如铝、钢或镍之类的导电金属材料制成。

在本说明书的实施方式中，第二集流板78的不与第二电极的未涂覆部72接触的边缘的至少一部分78a可以插设在卷边部76和密封垫片74b之间并且由压接部75固定。

选择性地，第二集流板78的边缘的至少一部分78a可以通过焊接固定到卷边部76的与压接部75相邻的内周表面76a。

在本说明书的实施方式中，集流板与电池罐的内表面之间可以设置有绝缘体。绝缘体防止集流板和电池罐之间接触。绝缘体还可以插设在电极组件的外周表面的上端与电池罐的内表面之间。即，绝缘体也可以插设在第一电极的未涂覆部与电池罐的侧壁部分的内表面之间。这是为了防止电池罐的内周表面与第一电极的朝向电池罐的封闭部分延伸的未涂覆部之间的接触。

在本说明书的实施方式中，第一电极的未涂覆部72和/或第二电极的未涂覆部73从电极组件71的外周朝向芯弯折，使得弯折表面可以形成在电极组件71的上侧和下侧。此外，第二集流板78可以焊接到通过弯折第二电极的未涂覆部72形成的弯折表面，并且第一集流板79可以焊接到通过弯折第一电极的未涂覆部73形成的弯折表面。

为了减轻在弯折未涂覆部72和73时发生的应力，第一电极和/或第二电极可以具有与图1中所示的电极的结构不同的改进结构。图11是示例性地示出根据本发明的示例性实施方式的电极90的结构的俯视图。

参考图11，电极90包括：集流体91，集流体91具有片状形状并且以由导电材料制成的箔的形式提供；活性材料层92，活性材料层92形成在集流体91的至少一个表面上；以及未涂覆部93，未涂覆部93设置在集流体91的长边端，并且未涂覆部93未涂覆有活性材料。

特别地，未涂覆部93可以包括多个带缺口的节段件93a。多个节段件93a构成多个组，并且每个组中包括的节段件93a可以具有相同的高度(Y方向上的长度)和/或相同的宽度(Z方向上的长度)和/或相同的间距。包括在每个组中的节段件93a的数量可以比所示的进一步增加或减少。节段件93a可以具有梯形形状并且变型为四边形、平行四边形、半圆形或半椭圆形形状。特别地，节段件93a的高度可以在从芯到外周的方向上以逐步方式增加。此外，邻近芯设置的芯侧未涂覆部93’可以不包括节段件93a，并且芯侧未涂覆部93’可以具有比其它未涂覆部区域更小的高度。

在本说明书的实施方式中，电极90可以包括绝缘涂覆层94，绝缘涂覆层94配置为覆盖活性材料层92和未涂覆部93之间的边界。绝缘涂覆层94包含具有绝缘性的聚合物树脂，并且可以进一步选择性地包括无机填料。绝缘涂覆层94用于防止活性材料层92的端部与具有相反极性并且经由隔膜面对活性材料层92的活性材料层接触。绝缘涂覆层94用于在结构上支撑节段件93a的弯折部。为此，当电极90卷绕为电极组件时，绝缘涂覆层94的至少一部分可以从隔膜暴露于外部。

图12是沿纵向方向Y剖切的剖视图，并且示出了根据本发明的实施方式的电极组件100，其中电极90的未涂覆部的节段结构应用于第一电极和第二电极。

参考图12，电极组件100可以通过参考图2描述的卷绕方法制造。为了便于描述，详细示出了未涂覆部72和73延伸到隔膜外部的突出结构，但是将省略其中卷绕第一电极、第二电极和隔膜的结构的图示。向下突出的未涂覆部72从第一电极延伸，并且向上突出的未涂覆部73从第二电极延伸。示意性地示出了未涂覆部72和73的高度变化的模式。

即，未涂覆部72和73的高度可以根据剖面的形成位置而不规则地变化。例如，当梯形节段件93a的侧部分被切割时，在剖视图中，未涂覆部的高度小于节段件93a的高度。因此，应当理解，示出电极组件100的剖面的图中所示的未涂覆部72和73的高度对应于包括在相应卷绕匝中的未涂覆部的平均高度。

如图12中所示，未涂覆部72和73可以从电极组件100的外周朝向芯弯折。图12示出了由虚线框指示的弯折部101。当未涂覆部72和73弯折时，彼此径向相邻的节段件以多层叠加，使得电极组件100的上部分和下部分处形成弯折表面102。在这种情况下，芯侧未涂覆部(图11中的93’)具有小的高度并因此不弯折。在最内侧弯折的节段件的高度h等于或小于由没有节段件结构的芯侧未涂覆部93’形成的卷绕区域的径向长度r。因此，位于电极组件100的芯处的腔80不被弯折的节段件封闭。当腔80未封闭时，注入电解质的过程没有困难，并提高了注入电解质的效率。

根据本发明的实施方式的二次电池70的密封体74的帽板74a不具有极性。相反，第二集流板78连接到电池罐51的侧壁，使得电池罐51的底部52的外表面52a具有与电极端子50的极性相反的极性。因此，在串联和/或并联连接多个电池单元时，可以通过使用电极端子50和电池罐51的底部52的外表面52a在二次电池70上方进行诸如汇流条连接之类的布线。因此，能够增加要安装在相同空间中的电池单元的数量并增加能量密度。

在本说明书的实施方式中，二次电池可以包括铆接到电池罐底部的电极端子。

图5是示出根据本发明的实施方式的电极端子50的铆接结构的剖视图，图6是由虚线圆指示的部分的放大剖视图。

参考图5和图6，根据实施方式的电极端子50的铆接结构可以包括在其一侧开口的圆柱形电池罐51、穿过形成在电池罐51的底部52中的通孔53铆接的电极端子50以及插设在电极端子50与通孔53之间的铆接垫片54。

电池罐51可以由导电金属材料制成。例如，电池罐51可以由钢制成，但本发明不限于此。

电极端子50由导电金属材料制成。例如，电极端子50可以由铝制成，但本发明不限于此。

在本说明书的实施方式中，铆接垫片54可以由具有绝缘性和弹性的聚合物树脂制成。例如，铆接垫片54可以由聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚氟乙烯等制成，但本发明不限于此。

在本说明书的实施方式中，电极端子50可以包括：主体部50a，插入到通孔53中；外凸缘部50b，从主体部50a的经由电池罐51的底部52的外表面52a暴露的侧的周边沿着外表面52a延伸；内凸缘部50c，从主体部50a的经由电池罐51的底部52的内表面52b暴露的另一侧的周边朝向内表面52b延伸；以及平坦部50d，设置在内凸缘部50c内部。

特别地，平坦部50d可以平行于电池罐51的底部52的内表面52b。在这种情况下，术语“平行”是指当用肉眼观察时基本上平行。

根据一个方面，内凸缘部50c与电池罐51的底部52的内表面52b之间的角度θ可以是0度至60度。在电极端子50通过填缝工艺安装在电池罐51的通孔53中的情况下，角度的大小取决于填缝强度。例如，角度θ可以随着填缝强度增加而减小到0度。如果角度超过60度，则铆接垫片54的密封效果可能劣化。

在本说明书的实施方式中，内凸缘部50c和平坦部50d之间可以设置有凹进部55。凹进部55可以具有非对称槽的剖面结构。例如，非对称槽可以具有近似V形形状。不对称槽可以包括：平坦部50d的侧壁55a；以及内凸缘部50c的连接到侧壁55a的端部的倾斜表面55b。侧壁55a可以基本上垂直于电池罐51的底部52的内表面52b。术语“垂直”是指当用肉眼观察时基本上垂直。当通过填缝工艺将电极端子50安装在电池罐51的通孔53中时，凹进部55由填缝夹具的形状制成。特别地，内凸缘部50c的厚度可以随着距电极端子50的主体部50a的距离增加而减小。

在本说明书的实施方式中，铆接垫片54可以包括：外垫片54a，其插设在外凸缘部50b和电池罐51的底部52的外表面52a之间；以及内垫片54b，其插设在内凸缘部50c和电池罐51的底部52的内表面52b之间。

外垫片54a的厚度和内垫片54b的厚度可以根据其位置而变更。特别地，内垫片54b的插设在内凸缘部50c与通孔53的连接到电池罐51的底部52的内表面52b的内边缘56之间的区域可以具有相对小的厚度。特别地，在内凸缘部50c和通孔53的内边缘56之间插设的垫片区域中可以存在最小厚度点。此外，通孔53的内边缘56可以包括面对内凸缘部50c的面对表面57。

同时，通孔53的内壁的垂直于电池罐51的底部52的上端和下端被倒角(切角)以形成朝向电极端子50的锥形表面。然而，通孔53的内壁的上端和/或下端可以变型为具有曲率的柔曲面。在这种情况下，能够进一步减轻在通孔53的内壁的上端和/或下端的周边处施加到垫片54的应力。

特别地，内垫片54b可以延伸成比内凸缘部50c更长，同时与电池罐51的底部52的内表面52b限定0至60度的角度。

作为另一实施例，基于电池罐51的底部52的内表面52b，平坦部50d的高度H1可以等于或大于内垫片54b的端部的高度H2。

此外，基于电池罐51的底部52的内表面52b，平坦部50d的高度H1可以等于或大于内凸缘部50c的端部的高度H3。当高度参数H1、H2和H3满足条件时，能够防止内凸缘部50c和内垫片54b与另一部件干涉。

在本说明书的实施方式中，从电极端子50的主体部50a的中心到外凸缘部50b的边缘的半径R1可以是电池罐51的底部52的半径R2的10％至60％。

随着R1减小，在将电布线部件(汇流条)焊接到电极端子50时，焊接空间变得不足。此外，当R1增大时，在将电布线部件(汇流条)焊接到除电极端子50之外的电池罐51的底部52的外表面52a时，焊接空间减小。通过将比率R1/R2调整在10％和60％之间，可以适当地确保用于电极端子50和电池罐51的底部52的外表面的焊接空间。

在本说明书的实施方式中，从电极端子50的主体部50a的中心到平坦部50d的边缘的半径R3可以是电池罐51的底部52的半径R2的4％至30％。随着R3减小，在将集流板(参见图7中的79)焊接到电极端子50的平坦部50d时，焊接空间变得不足，并且电极端子50的焊接面积减小，这会增大接触电阻。此外，R3需要小于R1。当R3增大时，内凸缘部50c的厚度减小，并且内凸缘部50c压缩铆接垫片54的力减小，这降低了铆接垫片54的密封能力。

当将R3/R2调整在4％至30％之间时，可以充分确保集流板(图7中的79)和电极端子50的平坦部50d的焊接面积。因此，可以容易地进行焊接工艺，可以减小焊接区域的接触电阻，并且可以防止铆接垫片54的密封能力的降低。

根据本说明书的实施方式，集流板与电极端子的平坦部可以电连接。具体地，集流板和平坦部可以通过焊接工艺直接连接或借助电极接头、引线等电连接。在这种情况下，焊接工艺不受限制，只要焊接工艺是本领域中通常进行的方法即可。

根据本发明的实施方式，电极端子50的铆接结构可以由配置成上下移动的填缝夹具形成。首先，通过将铆接垫片54插设到形成在电池罐51的底部52中的通孔53中，插入电极端子50的预制件(未示出)。预制件是指铆接前的电极端子。

接下来，将填缝夹具插入电池罐51的内部空间中。填缝夹具具有与电极端子50的最终形状相对应的槽和突起，并形成在面向预制件的表面上，以便通过铆接预制件来形成电极端子50。

接下来，向下移动填缝夹具，并且对预制件的上部分进行压制成形，使得预制件变形为铆接的电极端子50。

在用填缝夹具压制预制件的过程中，插设在外凸缘部50b与电池罐51的底部52的外表面52a之间的外垫片54a被弹性压缩，并且外垫片54a的厚度减小。此外，内垫片54b的插设在预制件和通孔53的内边缘56之间的部分被内凸缘部50c弹性地压缩，并且具有比其它区域更小的厚度。特别地，其中内垫片54b的厚度集中减小的区域由图6中的虚线圆指示。因此，电池罐51与铆接的电极端子50之间的密封性能和可密封性显著提高。

特别地，铆接垫片54可以被充分压缩以确保期望的密封强度，而不会在铆接预制件的过程中被物理损坏。

例如，在铆接垫片54由聚对苯二甲酸丁二醇酯制成的情况下，在铆接垫片54被压缩到最小厚度的点处，铆接垫片54的可压缩性可以是50％以上。可压缩性是压缩前后之间的厚度变化相对于压缩前的厚度的比率。作为另一实施例，在铆接垫片54由聚四氟乙烯制成的情况下，铆接垫片54的可压缩性在铆接垫片54被压缩到最小厚度的点处可以是60％以上。

作为另一实施例，在铆接垫片54由聚丙烯制成的情况下，铆接垫片54的可压缩性在铆接垫圈54被压缩到最小厚度的点处可以是60％以上。

特别地，通过向上和向下移动填缝夹具至少两次，可以在预制件的上部分上以逐步方式进行压制成形。即，预制件可以通过以逐步方式进行的压制成形而变形多次。在这种情况下，施加到填缝夹具的压力可以逐步增大。施加到预制件的应力分散多次，这使得可以防止在填缝工艺期间损坏铆接垫片54。特别地，当内垫片54b的插设在预制件与通孔53的内边缘56之间的部分被内凸缘部50c集中地压缩时，对垫片的损坏被最小化。

当完成使用填缝夹具的预制件的压制成形，然后将填缝夹具与电池罐51分离时，可以得到根据本发明的实施方式的电极端子50的铆接结构，如图6中所示。

根据该实施方式，填缝夹具在电池罐51中上下移动的同时对预制件的上部分进行压制成形。在一些情况下，可以使用现有技术中使用的旋转夹具来对预制件进行压制成形。

然而，旋转夹具在相对于电池罐51的中心轴线以预定角度倾斜的状态下旋转。因此，具有大旋转半径的旋转夹具可能干扰电池罐51的内壁。此外，随着电池罐51的深度增大，旋转夹具的长度也增大到该程度。在这种情况下，随着旋转夹具端部的旋转半径增大，可能无法对预制件适当地进行压制成形。

使用填缝夹具的压制成形比使用旋转夹具的方法更有效。

根据本发明的实施方式的电极端子50的铆接结构可以应用于圆柱形二次电池。

在本说明书的实施方式中，二次电池可以是形状因数比(形状因数比定义为圆柱形电池的直径除以圆柱形电池的高度得出的值，即直径Φ与高度H的比率)大于0.4的圆柱形二次电池。在这种情况下，形状因数是指指示圆柱形二次电池的直径和高度的值。

在现有技术中，使用具有大约0.4或更小的形状因数比的电池。即，在现有技术中，例如使用18650电池、21700电池等。在18650电池的情况下，其直径约为18mm，其高度约为65mm，并且其形状因数比约为0.277。在21700电池的情况下，其直径约为21mm，其高度约为70mm，并且其形状因数比约为0.300。

根据本说明书的实施方式的圆柱形二次电池可以是46110电池、48750电池、48110电池、48800电池或46800电池。在指示形状因数的数值中，前两个数字指示电池的直径，接下来两个数字指示电池的高度，并且最后数字0指示电池的剖面是圆形的。

根据本说明书的实施方式的二次电池可以是圆柱形二次电池，该圆柱形二次电池是圆柱形电池单元并且具有46mm的直径、110mm的高度和0.418的形状因数比。

根据本说明书的实施方式的二次电池可以是圆柱形二次电池，该圆柱形二次电池是圆柱形电池单元并且具有48mm的直径、75mm的高度和0.640的形状因数比。

根据本说明书的实施方式的二次电池可以是圆柱形二次电池，该圆柱形二次电池是圆柱形电池单元并且具有48mm的直径、110mm的高度和0.418的形状因数比。

根据本说明书的实施方式的二次电池可以是圆柱形二次电池，该圆柱形二次电池是圆柱形电池单元并且具有48mm的直径、80mm的高度和0.600的形状因数比。

根据本说明书的实施方式的二次电池可以是圆柱形二次电池，该圆柱形二次电池是圆柱形电池单元并且具有46mm的直径、80mm的高度和0.575的形状因数比。

本说明书提供了集流板，该集流板包括：由第一电极、隔膜和第二电极堆叠并卷绕制成的电极组件，第一电极包括第一电极集流体和设置在第一电极集流体上的电极活性材料层，其中第一电极的未设置有电极活性材料层的未涂覆部设置在基于集流体的卷绕方向的长边端；电池罐，电池罐配置为容纳电极组件并且包括开口部分；帽板，帽板配置为密封电池罐的开口部分；以及集流板，集流板配置为应用于二次电池，二次电池包括铆接到电池罐的电极端子，集流板设置在电极组件的暴露第一电极的未涂覆部的一端处，并且包括对应于电极组件的芯的中心部，其中中心部包括厚度小于集流板的其余部分的厚度的第一焊接部分。集流板的部件与上述部件相同。

根据本说明书的实施方式的二次电池可以用于制造电池组。图14是示意性地示出根据本发明的实施方式的电池组的配置的视图。

参考图14，根据本发明的实施方式的电池组200包括：与二次电池单元201电连接的组件；以及配置成容纳该组件的电池组壳体202。圆柱形二次电池单元201是根据上述实施方式的电池单元。为了便于说明，从附图中省略了诸如用于圆柱形电池单元201、冷却单元和外部端子之间的电连接的汇流条之类的部件。

电池组200可以安装在车辆上。例如，车辆可以是电动车辆、混合动力车辆或插电式混合动力车辆。车辆可以是四轮车辆或两轮车辆。图15是用于解释包括图14中所示的电池组200的车辆的视图。

参考图15，根据本说明书的实施方式的车辆V包括根据本说明书的实施方式的电池组200。车辆V通过从根据本发明的实施方式的电池组200接收电力来操作。

已经参考有限的实施方式和附图描述了本发明，但是本发明不限于此。本发明所属领域的技术人员可以在本发明的技术精神内并且在与所附权利要求等同的范围内改变或变型所描述的实施方式。