圆柱形二次电池、包括该圆柱形二次电池的电池组和车辆

技术领域

本公开涉及一种二次电池，更具体而言，涉及一种集流板和包括该集流板的圆柱形二次电池。本公开还涉及包括该圆柱形二次电池的电池组和车辆。

背景技术

随着技术的发展以及对移动装置和电动车辆需求的增加，对作为能源的二次电池的需求日益迅速增加。目前广泛使用的二次电池是锂离子电池，并且公知圆柱形、方形和袋型二次电池。通过如下操作制造圆柱形二次电池：在正极板和负极板之间插设作为绝缘体的隔膜，卷绕隔膜、正极板和负极板，以形成卷芯型电极组件，并将电极组件插入电池罐中。每个电极板均包含涂覆在集流体上的活性材料层。

在锂二次电池中，对诸如容量和循环寿命之类的充电和放电特性影响最大的部分是发生电化学反应的正极和负极。特别是，锂离子(Li

可以通过使锂离子在正极和负极处的移动速度相似来获得动态平衡。锂离子的移动速度主要取决于由于涂覆在电极板上的活性材料层而产生的电阻。此电阻是指干扰锂离子在活性材料颗粒内部和表面上的电荷转移的阻力。该电阻可以根据构成电极板的活性材料层的材料类型(如活性材料、粘结剂和导电材料)而变更，也可以根据粘结剂和导电材料在活性材料颗粒的表面上的分布而变更。

一般而言，在现有技术中，锂离子的移动速度是通过调整所谓的化学平衡来控制的，化学平衡控制涂覆在电极板上的活性材料层的组成。然而，存在的问题是，仅通过应用这种调整化学平衡的方法，锂离子移动速度的可控范围非常窄。这是因为实际的锂离子二次电池中可使用的活性材料层的组成范围在一定程度上被设定。如果要将锂离子的移动速度控制在由于活性材料层的组成而导致的过程实现能力的限度内，只能在相对较小的范围内进行调整。因此，需要开发一种能够以更有意义的宽度控制锂离子移动速度的技术，而不是通过调整化学平衡来控制锂离子的移动速度。

另一方面，在现有技术中，条带状的集流接头连接到电极板中的非涂覆部(未涂覆活性材料层的区域)，并且集流接头用于电连接电极组件和外部暴露的电极端子。作为参考，正极端子是密封电池罐的开口的密封体的帽板，并且负极端子是电池罐。然而，根据具有这种结构的传统圆柱形二次电池，电流集中在集流接头中，因此存在着电阻大、发热、集流效率不良的问题。

对于外形因数为18650或21700的小型圆柱形二次电池，电阻和热不是主要问题。然而，当增大外形因数以将圆柱形二次电池应用于电动车辆时，在迅速充电过程中可能会出现圆柱形二次电池被引燃，同时在集流接头周围产生大量热的问题。为了解决此问题，正极非涂覆部和负极非涂覆部设计成分别定位在卷芯型电极组件的顶部和底部，并且集流板直接焊接到非涂覆部，以提高集流效率。可以使用具有改善集流效率的结构的圆柱形二次电池(所谓的无接头圆柱形二次电池)。

在无接头圆柱形二次电池中，由于非涂覆部与集流板的焊接面积构成电流路径，因此集流板是需要进行管理的非常重要的部件。集流板需要尽可能地增大与非涂覆部的接触面积，从而使部件之间的连接部处产生的电阻最小。

然而，在现有技术中，由于着重于使电阻最小化，根本没有考虑到与正极非涂覆部焊接的正极集流板和与负极非涂覆部焊接的负极集流板的各自特性，并且它们彼此略微相同或相似地被应用，因此可以实现的二次电池的性能是有限的。

发明内容

技术问题

本公开的一个目标是与上述通过调整正极和负极的化学平衡来控制锂离子的移动速度的技术相比，在更大程度上控制锂离子的移动速度。

本公开的另一个目标是通过改进无接头圆柱形二次电池中的正极集流板和负极集流板来提高圆柱形二次电池的性能。

因此，本公开要解决的问题是提供一种包括改进的集流板的圆柱形二次电池。

本公开要解决的另一个问题是提供包括这种二次电池的电池组和车辆。

本公开所要解决的目标并不限于上述目标，本公开所属技术领域的普通技术人员根据以下公开能清楚地了解其他未提及的目标。

技术方案

本发明人发现通过改进圆柱形二次电池的正极集流板和负极集流板，不仅可以保证正极和负极之间的动态平衡，还可以提高能量密度，加强部件之间的联接力，从而实现本公开。

用于解决以上目标的根据本公开的一种圆柱形二次电池包括：卷芯型电极组件，该电极组件具有这样的结构，其中片状的正极板和负极板以及插设在其间的隔膜沿一个方向卷绕，所述正极板包括在长边端部处暴露于所述隔膜的外部的正极非涂覆部，所述负极板包括在长边端部处暴露于所述隔膜的外部的负极非涂覆部；正极集流板，该正极集流板借助正极焊接部与所述正极非涂覆部联接；以及负极集流板，该负极集流板借助负极焊接部与所述负极非涂覆部联接，其中，所述正极非涂覆部和所述正极集流板之间的联接面积(S1)小于所述负极非涂覆部和所述负极集流板之间的联接面积(S2)。

在一方面，所述负极焊接部的数量可以大于所述正极焊接部的数量。

此时，所述正极焊接部和所述负极焊接部可以形成为沿所述电极组件的径向方向延伸。

在另一方面，所述正极集流板可以覆盖所述电极组件的顶部，并且所述负极集流板可以覆盖所述电极组件的底部。

这里，所述正极集流板可以包括从所述正极集流板的中央沿所述电极组件的径向方向延伸的至少一个条带，所述正极焊接部可以形成在所述正极集流板的所述条带上，所述负极集流板可以包括从所述负极集流板的中央沿所述电极组件的径向方向延伸的至少一个条带，所述负极焊接部可以形成在所述负极集流板的所述条带上。

在另一方面，所述正极集流板可以包括以相等间隔布置的两个或更多个条带，并且所述负极集流板可以包括以相等间隔布置的两个或更多个条带。

在另一方面，所述正极集流板的所述条带的数量可以小于所述负极集流板的所述条带的数量。例如，当所述负极集流板的所述条带数量为M，并且所述正极集流板的所述条带数量可以为1至M-1(M为等于或大于2的自然数)。例如，所述正极集流板的所述条带数量可以为3，所述负极集流板的所述条带数量可以为4。

所述正极非涂覆部和所述正极集流板之间的联接面积S1与所述负极非涂覆部和所述负极集流板之间的联接面积S2的比率(S1/S2)可以在1/M至(M-1)/M(M是大于或等于2的自然数)。

作为另一个实施例，所述正极焊接部的数量可以小于所述负极焊接部的数量。

作为另一个实施例，所述正极焊接部的数量可以等于所述负极焊接部的数量，且每个正极焊接部的面积可以小于每个负极焊接部的面积。

所述正极集流板和负极集流板可以具有与所述电极组件的顶部和底部相同的轮廓形状。

在一个实施方式中，所述圆柱形二次电池可以进一步包括：电池罐，该电池罐配置成经由形成在一侧的开口部容纳所述电极组件并与所述负极非涂覆部电连接；帽板，该帽板配置成密封所述电池罐的所述开口部；以及铆钉端子，该铆钉端子安装成与形成在与所述电池罐的所述开口部对置的闭合部的中央处的通孔绝缘，并与所述正极非涂覆部电连接。

优选地，所述帽板可以不与所述电极组件连接，从而不具有极性。

在一个实施方式中，所述正极集流板可以包括：边框部；正极接头联接部，该正极接头联接部配置成从所述边框部向内延伸，并借助所述正极焊接部与所述正极非涂覆部联接；以及端子联接部，该端子联接部定位成与所述正极接头联接部间隔开，并且，所述铆钉端子可以与所述端子联接部联接。

优选地，所述圆柱形二次电池可以进一步包括插设在所述闭合部和所述集流板之间的绝缘体，并且所述铆钉端子可以经由绝缘体与所述端子联接部联接。

在一方面，所述边框部可以为内部区域至少部分为空的边框的形式。

优选地，所述正极接头联接部和所述端子联接部可以借助所述边框部电连接。

此外，所述端子联接部可以位于所述边框部的内部空间的中央部中。

优选地，所述正极接头联接部可以包括多个正极接头联接部。

在这种情况下，所述多个正极接头联接部可以沿周向以相等的间隔布置。

此外，所述多个正极接头联接部可以具有相同的延伸长度。

此外，所述端子联接部可以布置成被所述多个正极接头联接部围绕。

在一个实施方式中，所述电极组件可以包括在卷绕中央部中的腔，并且所述端子联接部布置在与该所述腔相对应的位置。

优选地，所述正极非涂覆部的至少部分区域可以被划分为多个区段，并且所述多个区段可以沿所述电极组件的径向方向弯曲。

优选地，所述多个区段可以沿所述电极组件的所述径向方向以多层交叠。

在一方面，所述正极集流板可以包括：边框部；正极接头联接部，该正极接头联接部从所述边框部向内延伸并借助所述正极焊接部与所述正极非涂覆部联接；以及端子联接部，该端子联接部与所述正极接头联接部间隔开，并且所述正极接头联接部可以联接至所述多个区段以多层交叠的区域。

在一个实施方式中，所述电池罐可以包括形成在与所述开口部相邻的端部处并向内压配合的卷边部，并且所述负极集流板可以包括：负极接头联接部，该负极接头联接部借助所述负极焊接部与所述负极非涂覆部联接；以及罐联接部，该罐联接部与所述卷边部电联接。

所述罐联接部可以从所述负极接头联接部延伸。

作为另一实施例，所述负极接头联接部和所述罐联接部可以经由所述负极集流板的中央部间接连接，可以彼此不直接连接。

所述负极接头联接部可以具有至少一个注入孔。

在另一方面，所述负极集流板可以包括位于所述负极集流板的中央部中的圆形负极集流板孔。

所述电极组件可以包括位于卷绕中央部中的腔，并且所述负极集流板孔的直径可以等于或大于所述腔的直径。

优选地，所述负极集流板可以具有腿结构，在该腿结构中，相互连接的所述负极接头联接部和所述罐联接部沿所述电极组件的径向方向延伸。

可以包括多个所述腿结构。

优选地，可以包括多个所述罐联接部，并且所述多个罐联接部可以彼此连接以形成一体。

在本公开的一个实施方式中，所述负极非涂覆部的至少部分区域可以被划分成多个区段，并且所述多个区段可以沿所述电极组件的径向方向弯曲。

优选地，所述多个区段可以沿所述电极组件的所述径向方向以多层交叠。

优选地，所述负极集流板可以包括：负极接头联接部，该负极接头联接部借助所述负极焊接部与所述负极非涂覆部联接；以及罐联接部，该罐联接部与所述卷边部电联接，并且所述负极接头联接部可以联接至所述多个区段以多层交叠的区域。

在本公开的一个实施方式中，所述正极焊接部可以形成在每个正极接头联接部上，所述负极焊接部可以形成在每个负极接头联接部上，并且所述正极接头联接部的数量可以小于所述负极接头联接部的数量。

优选地，所述正极焊接部和所述负极焊接部可以形成为沿所述电极组件的径向方向延伸。

作为另一实施例，所述正极焊接部可以形成在每个正极接头联接部上，所述负极焊接部可以形成在每个负极接头联接部上，并且所述正极焊接部的数量可以小于所述负极焊接部的数量。

作为另一实施例，所述正极焊接部可以形成在每个正极接头联接部上，所述负极焊接部可以形成在每个负极接头联接部上，所述正极接头联接部的数量可以与所述负极接头联接部的数量相等，并且每个正极焊接部的面积可以小于每个负极焊接部的面积。

在另一方面，所述电池罐可以进一步包括压接部，该压接部形成在朝所述开口部而不是朝所述卷边部的那一侧，并朝所述开口部延伸并弯曲。

优选地，所述罐联接部可以被所述压接部压缩并固定。

优选地，所述罐联接部可以包括：接触部，该接触部通过焊接联接在所述卷边部上；以及连接部，该连接部配置成连接所述负极接头联接部和所述接触部。

优选地，所述接触部可以通过焊接联接在所述卷边部上。

优选地，所述接触部可以具有沿所述电池罐的所述卷边部在周向上延伸的弧形状。

在另一方面，所述圆柱形二次电池可以进一步包括在所述电池罐和所述帽板之间的密封垫圈，并且所述接触部可以插设在所述密封垫圈和所述卷边部之间。

在一个实施例中，在所述正极集流板中，所述边框部、所述正极接头联接部和所述端子联接部可以都在同一平面内。

在另一个实施例中，在所述负极集流板中，所述负极接头联接部和所述罐联接部可以不在同一平面内。

本公开提供一种包括至少一个圆柱形二次电池的电池组以及包括至少一个电池组的车辆。

有利效果

根据本公开的一个方面，通过使正极非涂覆部和正极集流板之间的联接面积S1小于负极非涂覆部和负极集流板之间的联接面积S2，可以控制锂离子的移动速度。不需要调整正极和负极之间的化学平衡，并且与化学平衡调整方法相比，在不调整正极和负极之间的化学平衡的情况下，能够在更大程度上控制锂离子的移动速度。可以提供一种圆柱形二次电池，该圆柱形二次电池在由于活性材料层的组成而导致的工艺实现能力的限制内(即在维持现有工艺窗口的情况下)可以控制锂离子的移动速度，易于快速充电，并具有优良的循环特性。

根据本公开的圆柱形二次电池非常适用于外形因数增大的大尺寸电池。圆柱形二次电池设计成正极非涂覆部和负极非涂覆部分别位于卷芯型电极组件的顶部和底部，并且正极集流板焊接到正极非涂覆部，负极集流板焊接到负极非涂覆部，以制造具有改进集流效率结构的圆柱形二次电池或所谓的无接头圆柱形二次电池。根据本公开，通过使用从电极组件的上部分和下部分突出的非涂覆部本身作为电极接头，能够减少二次电池的内阻，并提高能量密度。

当圆柱形二次电池应用于诸如车辆之类的装置时，在使用过程中可能经常受到外部冲击和振动，这可能导致用于部件之间的电连接的联接部受损害。对联接部的这种损害会导致产品缺陷。另选地，当用于电连接的联接部受损害时，如果电连接没有被完全切断，而是焊接面积部分受损害从而减小部件之间的联接面积，则可能由于电阻增大而产生过多的热，或发生内部短路。根据本公开的另一个方面，提供了包括具有这样的结构的正极集流板的圆柱形二次电池，即使在使用期间施加外部冲击和/或振动，也可防止力集中在部件之间的联接部上，从而二次电池的机械和电气性能得到改善。

根据本公开的另一个方面，提供了一种圆柱形二次电池，该圆柱形二次电池包括其结构适合于具有低电阻结构的电极组件的负极集流板。这种负极集流板不仅具有能够改善与电池罐的联接部的联接力的结构，而且还能改善圆柱形二次电池的能量密度。因此，圆柱形二次电池的机械和电气性能得到了改善。

附图说明

附图说明了本公开的优选实施方式，并与前述公开内容一起，用于进一步理解本公开的技术特征，因此，本公开不被理解为仅限于图示。

图1是用于解释可以包括在根据本公开的一个实施方式的圆柱形二次电池中的电极组件的视图。

图2是根据本公开的一个实施方式的圆柱形二次电池的示意图。

图3是示出根据比较例的正极集流板和负极集流板的视图。

图4是示出根据本公开的一个实施方式的正极集流板和负极集流板的图。

图5至图9是示出根据本公开的另一实施方式的正极集流板和负极集流板的视图。

图10是根据本公开的另一实施方式的圆柱形二次电池的立体图。

图11是图10的圆柱形二次电池的纵向剖视图。

图12是用于解释可以包括在根据本公开的另一实施方式的圆柱形二次电池中的电极组件的视图。

图13是包括图12的电极组件的圆柱形二次电池的纵向剖视图。

图14至图17是示出各种类型的正极集流板的视图。

图18至图25是示出各种类型的负极集流板的视图。

图26是示出根据本公开的一个实施方式的电池组的示意图。

图27是示出根据本公开的一个实施方式的车辆的图。

附图标记

10、10'：电极组件       12：正极板

14：负极板             16：隔膜

12a：正极非涂覆部      12b：正极活性材料层

12c：区段              14a：负极非涂覆部

14b：负极活性材料层    20、100、100'：圆柱形二次电池

22、120：正极集流板     22a：正极焊接部

22b、24b：条带          24、140：负极集流板

24a：负极焊接部        110：电池罐

112：卷边部            114：压接部

121：边框部            122：正极接头联接部

123：端子联接部        130：铆钉端子

142：负极接头联接部    143：罐联接部

143a：接触部           143b：连接部

150：绝缘体            160：绝缘垫圈

170：帽板              180：密封垫圈

190：通气部            H1：腔

H2：负极集流板孔       200：电池组

300：车辆

具体实施方式

下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施方式。在描述之前，应当理解，说明书和所附权利要求书中使用的术语不应解释为限于一般的和字典含义，而应根据允许发明人对术语进行适当定义以获得最佳解释的原则，基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念进行解释。

因此，本文中提出的描述只是优选的实施例，仅用于说明之目的，并不意图限制本公开的范围，从而应该理解，在不偏离本公开的范围的情况下，可以对本描述进行其他等同和变型。

此外，为了帮助理解本公开，附图没有按比例绘制，而可能夸大一些部件的尺寸。另外，在不同的实施方式中，相同的附图标记可能被赋予相同的部件。

图1是用于解释可以包括在根据本公开的一个实施方式的圆柱形二次电池中的电极组件的视图。

参考图1，电极组件10是卷芯型电极组件，其结构是正极板12和负极板14以及插设在其间的隔膜16沿一个方向卷绕。可以将通过参考卷绕中心C依次堆叠正极板12、隔膜16、负极板14和隔膜16至少一次而形成的堆叠体进行卷绕而制造电极组件10。在完成卷绕后，电极组件10具有近似圆柱形形状。当从电极组件10的顶部或底部观察时，电极组件10的轮廓形状为圆形。

正极板12具有其中在具有长边和短边的片状正极集流体的一侧或两侧涂覆有正极活性材料层12b的结构，并包括位于沿卷绕方向X的一个长边端部处的正极非涂覆部12a。正极非涂覆部12a可以沿正极板12的一个端部连续形成。负极板14也具有其中在具有长边和短边的片状负极集流体的一侧或两个侧涂覆有负极活性材料层14b的结构，并包括位于沿卷绕方向X的一个长边端部处的没有涂覆活性材料的负极非涂覆部14a。负极非涂覆部14a也可以沿负极板14的一个端部连续形成。

可以根据电极板的极性适当地选择集流体，并可以使用铝、铜、镍或不锈钢作为其材料，但不一定限于此，也可以采用常用的金属和金属合金作为集流体的材料。例如，正极集流体可以是铝或铝合金，并且负极集流体可以是铜或铜合金。

在本公开中，涂覆在正极集流体上的正极活性材料和涂覆在负极集流体上的负极活性材料可以是任何类型的活性材料，只要该活性材料是本领域内众所周知的即可。

在一个实施例中，正极活性材料可以包括由一般化学式A[A

优选地，正极活性材料含有锂过渡金属氧化物。锂过渡金属氧化物可以含有镍钴锰基锂氧化物，镍钴锰基锂氧化物中可以包括具有高镍含量的高浓度镍钴锰基锂氧化物。

在另一个实施方式中，正极活性材料可以是US6,677,082、US6,680,143等中公开的碱金属化合物xLiM

在另一个实施例中，正极活性材料可以是由一般化学式Li

优选地，正极活性材料可以包括初级颗粒和/或初级颗粒聚集在一起的次级颗粒。

在一个实施例中，负极活性材料可以使用碳材料、锂金属或锂金属化合物、硅或硅化合物、锡或锡化合物等。具有小于2V电位的金属氧化物(如TiO

隔膜16可以包括例如由聚烯烃基聚合物制成的呈单一或堆叠结构的多孔聚合物膜，聚烯烃基聚合物例如是乙烯均聚物、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。在另一个实施例中，隔膜16可以是一种普通的多孔无纺布，例如，由具有高熔点的玻璃纤维或聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维制成的无纺布。

隔膜16的至少一个表面可以包括无机颗粒的涂覆层。否则，隔膜16本身可以由无机颗粒的涂覆层制成。包括在涂覆层中的无机颗粒可以与粘合剂联接，以便在相邻的无机颗粒之间存在粒间体积。

无机颗粒可以包括具有5以上的介电常数的无机材料。在一个非限制性的实施例中，无机颗粒可以包括选自由以下物质构成的组中的至少一种材料：Pb(Zr,Ti)O

活性材料层12b、14b与非涂覆部12a、14a之间的边界处可以进一步形成有绝缘涂覆层18。绝缘涂覆层18的至少一部分可以形成为与活性材料层12b、14b和非涂覆部12a、14a之间的边界交叠。绝缘涂覆层18可以包括聚合物树脂，并可以包括无机填料，如Al

非涂覆部12a、14a布置在彼此相反的方向上。此外，每个非涂覆部12a、14a均暴露在隔膜16外部。在电极组件10中，正极非涂覆部12a本身的至少一部分可以用作正极接头，并且负极非涂覆部14a本身的至少一部分可以用作负极接头。

图2是根据本公开的一个实施方式的圆柱形二次电池的示意图。

参考图2，圆柱形二次电池20可以包括参考图1描述的电极组件10。圆柱形二次电池20进一步包括正极集流板22和负极集流板24。它们可以与电解质一起容纳在电池罐(未示出)中，该电池罐是外部壳体。

电解质可以是一种具有诸如A

电解质也可以溶解在有机溶剂中并用作电解质溶液。有机溶剂可以包括碳酸丙烯酯(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)、二甲亚砜、乙腈、二甲氧基乙烷、二甲氧基乙烷、四氢呋喃、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、甲基碳酸乙酯(EMC)、γ-丁内酯或其混合物。

在图1的电极组件10中，单独的集流接头没有与每个非涂覆部12a、14a联接，其本身用作电极接头。电极组件10包括位于电极组件10的顶部上的正极非涂覆部12a，并包括位于电极组件10的底部上的负极非涂覆部14a。换而言之，正极非涂覆部12a设置到电极组件10在高度方向(平行于Z轴)上的上部分，并且负极非涂覆部14a设置到电极组件10在高度方向上的下部分。

如图2中所示，正极集流板22覆盖电极组件10的顶部，并且负极集流板24覆盖电极组件10的底部，并且它们可以容纳在电池罐(未示出)中。正极集流板22和负极集流板24可以具有与电极组件10的顶部和底部相同的轮廓形状。例如，正极集流板22和负极集流板24可以具有圆盘形状。当然，正极集流板22和负极集流板24的具体形状以及在电池罐中的位置可以与图中所示不同。

正极集流板22可以由与电极组件10的正极板12的正极集流体相同的金属制成，或者可以由与正极集流体良好焊接的材料制成。负极集流板24可以由与电极组件10的负极板14的负极集流体相同的金属制成，或者可以由与负极集流体良好焊接的材料制成。例如，正极集流板22可以由铝、铝合金、钢、不锈钢等制成，并且负极集流板24可以由铜、铜合金、镍、镍合金、钢、不锈钢或其复合材料制成。例如，负极集流板24可以由镍被镀在铜上的包覆金属制成。

正极集流板22与电极组件10的正极非涂覆部12a联接。负极集流板24与电极组件10的负极非涂覆部14a联接。正极非涂覆部12a和正极集流板22通过焊接直接联接。负极非涂覆部14a和负极集流板24也通过焊接直接联接。在每个焊接面积中形成焊接部。本公开不受正极集流板22的焊接类型、正极非涂覆部12a的焊接位置、负极集流板24的焊接类型以及负极非涂覆部14a的焊接位置的限制。作为焊接方法，例如激光焊接、电阻焊接、超声波焊接等都是可行的，但焊接方法不限于此。

每个集流板22、24均将电极组件10的每个电极板12、14中产生的电流感应到每个电极端子。每个集流板22、24均是连接成从每个非涂覆部12a、14a吸取电流的部件，非涂覆部12a、14a分别是电极板12、14的端部。为了焊接每个集流板22、24和每个非涂覆部12a、14a，形成卷芯型卷绕的电极组件10的端部的每个非涂覆部12a、14a弯曲成变平坦，使其与每个集流板22、24进行面接触，然后可以进行激光焊接。

优选的是，如图2中所示，每个非涂覆部12a、14a均朝电极组件10的卷绕中心C弯曲。可以借助部分A的放大图看到正极非涂覆部12a的弯曲状态。负极非涂覆部14a的弯曲状态与此类似。在每个非涂覆部12a、14a弯曲后，每个集流板22、24均通过焊接与每个非涂覆部12a、14a联接。由于正极非涂覆部12a用作正极接头，负极非涂覆部14a用作负极接头，并且由于正极集流板22和负极集流板24与外部电极端子连接，因此沿电极组件10的卷绕轴线方向(参考箭头)形成了具有大截面积的电流路径，从而可以降低二次电池的电阻。这种结构特别适用于大功率二次电池。

由于每个集流板22、24通过焊接直接连接到每个非涂覆部12a、14a，以抽取和抽出电流，因此不需要单独的集流接头。因此，集流接头的安装过程是不必要的，从而能够提高生产率。此外，由于可以减小用于容纳集流接头的空间，因此整个二次电池变得紧凑，并且空间利用率得到提高。

这里，重要的是，正极非涂覆部12a和正极集流板22之间的联接面积S1小于负极非涂覆部14a和负极集流板24之间的联接面积S2(S1＜S2)。每个非涂覆部和每个集流板之间的联接是由焊接部实现的。焊接部成为从非涂覆部到集流板以及从集流板到非涂覆部的电流路径，并且焊接部的面积(即焊接面积)相当于集流板和非涂覆部之间的联接面积或直接接触面积。联接面积越大，电流路径就越宽，从而电阻就越小。如果通过使正极非涂覆部12a和正极集流板22之间的联接面积S1小于负极非涂覆部14a和负极集流板24之间的联接面积S2来增大正极处的电阻，就可以获得正极和负极的动态平衡。

虽然上面例示出了各种类型的活性材料，但在一般使用的正极活性材料和负极活性材料的类型范围内，正极处的锂离子移动速度往往比负极处的锂离子移动速度快。当每个电极中的锂离子移动速度显著不同时，诸如充电和放电之类的电池反应就不能顺利进行。具体而言，在充电的情况下，锂离子必须从正极移动到负极。正极处的锂离子移动速度快，但负极处的锂离子移动速度慢。如果从正极移动的锂离子不能顺利移动而在负极停滞不前，就会发生诸如锂析出之类的损害。在快速充电的情况下，上述情形甚至更糟。因此，期望通过刻意降低锂离子在正极中的移动速度来平衡正极和负极的动态平衡。

当然，也可以通过有意增大负极处的锂离子移动速度来获得正极和负极的动态平衡。然而，这种方法是一种化学平衡方法，如增大负极的孔隙率以保证锂离子有大量的移动空间或增大负极活性材料层中所包括的导电材料的含量。在前一种情况下，由于负极板的厚度增大了，因此就能量密度而言不是优选的。在后一种情况下，由于存在增加成本的问题，因此就工业适用性而言不是优选的。因此，在工艺裕度的可接受范围内降低正极中的锂离子移动速度是优选的。降低正极中的锂离子移动速度的常规方法是化学平衡方法(如降低正极活性材料层中所包括的导电材料的含量)。由于在实际的锂离子二次电池中可以使用的活性材料层的组成范围被设定在一定程度，因此借助这种化学平衡方法进行调整的程度是有限的。

本公开并不像化学平衡方法那样通过控制正极活性材料和负极活性材料的组成调整电阻来控制锂离子移动速度，而是调整各电极中集流板和非涂覆部之间的联接面积所造成的电阻来影响各电极板中锂离子移动速度。具体而言，通过使正极集流板和正极非涂覆部之间的联接面积S1小于负极集流板和负极非涂覆部之间的联接面积S2，正极集流板中的电阻增大，大于负极集流板中的电阻。在充电过程中，电子必须从正极移动到负极，以便从正极移动的锂离子能够在负极处被接收。通过使正极的电阻稍大，能够造成电子从正极向负极移动的流动中的一种瓶颈，从而降低锂离子在正极中的移动速度。

下文中，将描述用于实施关系S1＜S2的各个实施方式。

首先，解释S1＝S2的比较例，以帮助理解。图3是示出根据一个比较例的正极集流板和负极集流板的视图。

参考图3，正极集流板32和负极集流板34示出为圆盘状。在图3中，在正极非涂覆部12a(图2)和正极集流板32之间形成的一个正极焊接部32a的面积与在负极非涂覆部14a(图2)和负极集流板34之间形成的一个负极焊接部34a的面积是彼此相等的，并且正极焊接部32a的数量和负极焊接部34a的数量是彼此相等的。即，每个集流板中焊接到非涂覆部的焊接部的面积(焊接面积或联接面积)是相同的，在正极集流板32和负极集流板34之间无区别。

同时，图4是示出根据本公开的一个实施方式的正极集流板和负极集流板的图。

参考图4，在正极非涂覆部12a(图2)和正极集流板22之间形成的一个正极焊接部22a的面积与在负极非涂覆部14a(图2)和负极集流板24之间形成的一个负极焊接部24a的面积相同，并且负极焊接部24a的数量大于正极焊接部22a的数量。作为一个实施例，示出了正极焊接部22a的数量为三，并且负极焊接部24a的数量为四的情况。以此方式，通过使焊接部具有相同的面积并调整焊接部的数量，正极非涂覆部12a和正极集流板22之间的联接面积S1和负极非涂覆部14a和负极集流板24之间的联接面积S2可以是S1＜S2的关系。

在所示的实施例中，正极焊接部22a和负极焊接部24a可以形成为沿电极组件10的径向方向延伸。每个焊接部22a、24a均可以包括焊珠。构成焊接部22a、24a的焊珠的尺寸和形状可以是不同的。例如，通过点焊，焊珠可以是单个圆的形状。焊珠可以具有其中多个圆的形状交叠的形状。交叠的圆形状可以形成连续的线，或近似于三角形的形状。焊接部不仅包括焊珠以这种方式分别形成，从而相互区分开的情况，而且还包括至少一些焊珠交叠形成单个质量体的情况。在图4所示的实施例中，作为一个实施例，每个焊接部22a、24a均具有连续线的形状，但也不排除单个圆的形状散布并沿电极组件10的径向方向不连续延伸的情况。当形成多个焊珠时，总的焊接面积是由每个焊珠的面积相加来确定的。

此外，焊珠不是只在两个要通过焊接联接的构件的表面上形成二维的，而是具有三维形状，其厚度至少延伸到两个构件的接触界面。本说明书中所使用的焊接部的面积可以视为焊珠在集流板和非涂覆部之间的接触界面处的截面积。然而，接触界面处的截面积难以作为设计因数来管理。对于正常条件下的焊接，接触界面处的截面积和表面的面积之间存在着对应关系。因此，容易作为设计因数管理的表面上的面积将被定义为焊接部的面积。

图5是示出根据另一实施方式的正极集流板和负极集流板的视图。与图4中所示圆盘状的正极集流板22和负极集流板24相比，图5的正极集流板22和负极集流板24的形状发生了变化。

参考图5，正极集流板22包括一个或多个条带22b，条带22b从正极集流板22的中央沿电极组件10的径向方向延伸。正极集流板22的条带22b上形成有正极焊接部22a，并且正极焊接部22a与正极非涂覆部12a联接。负极集流板24也包括从负极集流板24的中央沿电极组件10的径向方向延伸的一个或多个条带24b，并且负极集流板24的条带24b上形成有负极焊接部24a，并且负极焊接部24a与负极非涂覆部14a联接。

正极集流板22的两个或更多个条带22b可以以相等的间隔布置，并且负极集流板24的两个或更多个条带24b可以以相等的间隔布置。当每个条带上均形成有焊接部时，根据从每个电极接头均匀地形成电流路径，可能期望将条带以彼此相等的间隔布置。

条带的形状和数量可以变更，正极集流板22的条带22b的数量可以小于负极集流板24的条带24b的数量。例如，如果负极集流板24的条带24b的数量是M，则正极集流板22的条带22b的数量可以是1至M-1(M是等于或大于2的自然数)。在图5的实施例中，正极集流板22的条带22b为三个，并且负极集流板24的条带24b为四个。如果条带彼此以相等间隔布置，则图5的正极集流板22的条带22b可以布置成Y字形。负极集流板24的条带24b可以布置成十字形。

可以为每个条带形成一个焊接部。在正极集流板22的条带22b的数量小于负极集流板24的条带24b的数量的情况下，如果一个正极焊接部22a的面积不大于一个负极焊接部24a的面积，则正极非涂覆部12a和正极集流板22之间的联接面积S1和负极非涂覆部14a和负极集流板24之间的联接面积S2可以具有S1＜S2的关系。

图6至图8是图5的变型例。在图6中，正极集流板22的条带22b的数量是4个，并且负极集流板24的条带24b的数量是6个。在图7的实施例中，正极集流板22的条带22b的数量为2个，并且负极集流板24的条带24b的数量为4个。在图8的一个实施例中，正极集流板22的条带22b的数量是两个，并且负极集流板24的条带24b的数量是三个。

在以上例示的实施方式中，每个集流板中的每个焊接部的面积是相同的，但正极集流板22上形成的焊接部的数量减少，从而正极非涂覆部12a和正极集流板22之间的联接面积S1小于负极非涂覆部14a和负极集流板24之间的联接面积S2。

作为使正极非涂覆部12a和正极集流板22之间的联接面积S1小于负极非涂覆部14a和负极集流板24之间的联接面积S2的另一个实施例，虽然每个集流板中的焊接部的数量相同，但能够使形成在正极集流板22上的每个焊接部的面积小于形成在负极集流板24上的每个焊接部的面积。然而，由于当每个焊接部的面积减小时，可能会有接触风险，因此优选使每个集流板22、24中的每个焊接部的面积相同，并调整焊接部的数量。

图9是示出根据本公开的另一实施方式的正极集流板和负极集流板的视图。

参考图9，正极非涂覆部12a(图2)和正极集流板22之间形成的正极焊接部22a的数量和负极非涂覆部14a(图2)和负极集流板24之间形成的负极焊接部24a的数量彼此相等，但一个正极焊接部22a的尺寸小于一个负极焊接部24a的尺寸，从而满足关系S1＜S2。这里，正极焊接部22a和负极焊接部24a也形成为沿电极组件10的径向方向延伸。

以此方式，可以通过改变每个集流板上形成的焊接部的数量，或通过改变每个焊接部的面积，或通过改变每个电极板的形状，或通过例如将每个电极板设计成包括条带并改变条带的数量、在一个条带上形成的焊接部的数量来实施各种集流板。在这种情况下，满足正极非涂覆部和正极集流板之间的联接面积S1小于负极非涂覆部和负极集流板之间的联接面积S2这一条件，从而可以控制锂离子的移动速度。此外，在进一步考虑到正极活性材料和负极活性材料的电阻的情况下，通过在正极集流板和负极集流板中具有适当的联接面积比(S1/S2)，可以更精确地调整正极和负极之间的动态平衡。

由于对于工艺管理而言，期望对正极和负极应用相同的焊接工艺，因此针对每个条带形成相同面积的每个焊接部，并且通过设定成使负极集流板24的条带24b的数量为M，并且正极集流板22的条带22b的数量为1至M-1(M为大于或等于2的自然数)，正极非涂覆部12a和正极集流板22之间的联接面积S1和负极非涂覆部14a和负极集流板24之间的联接面积S2具有S1＜S2的关系。于是，可以在1/M至(M-1)/M的范围内调整正极集流板和负极集流板中适当的联接面积的比率(S1/S2)。此外，可以在考虑到焊接强度和电阻两者的情况下，由焊接部的数量来确定正极集流板和负极集流板中的适当的联接面积的比率(S1/S2)。

从有效抽取和抽出电流并减小内阻的角度来看，联接面积S1和S2越大越好。传统上，着重于使电阻最小化，从而无条件地扩大了焊接面积，而没有单独考虑正极集流板和负极集流板的各自特性。在本公开中，每个联接面积S1、S2均具有考虑到电流流入/流出和内阻的情况下的合适值，即使在这样的值范围内也能满足S1＜S2的关系，从而可以实现正负极之间的动态平衡。因此，本公开具有技术意义，并具有高度先进性。

另一方面，电流具有在低电阻路径中流动的特性，因此，在迅速充电过程中，高C率的电流路径与集流板和非涂覆部之间的联接部的数量(即焊接部的数量)密切相关。因此，本公开的发明人建议，从迅速充电的容易性角度看，在减少正极焊接部的数量的同时S1＜S2的情况更为优选。

如上所述，在根据图3中所示的比较例的正极集流板和负极集流板的结构的情况下，对于正极集流板和负极集流板中每一者而言，焊接部的数量为相同的四个。另一方面，在根据图4中所示的本公开的实施方式的正极集流板和负极集流板的情况下，正极集流板上形成三个焊接部，并且在负极集流板上形成四个焊接部。从迅速充电的角度看，图4的情况是优选的。

因此，在本公开的实施方式中，可以通过调整每个集流板与非涂覆部的联接面积来控制正极和负极之间的动态平衡。正极集流板中的联接面积S1小于负极集流板中的联接面积S2。在通过使用与现有技术相同的活性材料、导电材料和粘结剂类型及含量来维持界面电阻的情况下，能够通过在由于正极处的接触面积的减少导致电阻增加而造成电子移动的瓶颈的情况下降低锂离子移动速度来改善正极和负极之间的动态平衡。

因此，根据本公开，在不调整正极和负极之间的化学成分的情况下，通过应用通过控制卷芯型电极组件中非涂覆部和集流板之间的联接面积来调整锂离子的动态平衡的方法，能够在更大程度上调整锂离子移动速度。即，通过考虑到每个集流板的各自特性而应用有差别的结构(例如改变正极集流板和负极集流板中的焊接部的数量)，可以改善包括这种有差别的结构的圆柱形二次电池的特性。

因此，根据本公开，不需要调整正极和负极的化学平衡，并且与化学平衡调整方法相比，不调整正极和负极的化学平衡能够更大程度地控制锂离子的移动速度。在由于活性材料层的组成而导致的工艺实施能力的限制下(即在维持现有工艺窗口的情况下)，能够提供一种可以控制锂离子移动速度、易于应用迅速充电并具有优良循环特性的圆柱形二次电池。

图10是根据本公开的另一实施方式的圆柱形二次电池的立体图。图11是图10的圆柱形二次电池的纵向剖视图。

参考图10和图11，圆柱形二次电池100包括电极组件10、正极集流板120以及负极集流板140。此外，圆柱形二次电池100还可以进一步包括电池罐110、铆钉端子130、绝缘体150、绝缘垫圈160、帽板170、密封垫圈180等。

电池罐110的形状近似圆柱形。电池罐110具有形成在一侧(在本实施方式中是在底部)的开口部，并且由例如具有导电性的材料(如金属)制成。在电池罐110中，开口部的相对侧是闭合部。电池罐110的材料可以是例如铝、钢或不锈钢。电池罐110的侧表面(外周)和上表面可以是形成一体的。电池罐110的上表面(与X-Y平面平行的表面)具有近似平坦的形状。电池罐110经由开口部容纳电极组件10，同时也容纳电解质。

这里，电极组件10可以是以上参考图1描述的电极组件，并且正极非涂覆部12a和负极非涂覆部14a沿圆柱形二次电池100的高度方向(平行于Z轴)彼此相对延伸。正极非涂覆部12a朝电池罐110的闭合部延伸，并且负极非涂覆部14a朝电池罐110的开口部延伸。在电极组件10的卷绕中央部中形成腔H1。

电池罐110与电极组件10电连接。电池罐110与例如电极组件10的负极非涂覆部14a电连接。因此，电池罐110可以具有与负极非涂覆部14a相同的极性。电池罐110的整个表面可以用作负极端子。

铆钉端子130可以由导电金属材料制成。铆钉端子130安装在形成在电池罐110的闭合部的中央处的通孔中。铆钉端子130的一部分可以暴露在电池罐110的上部，并且其余部分可以位于电池罐110的内部。铆钉端子130可以通过例如铆接固定在电池罐110的闭合部的内表面上。

电池罐110的闭合部与正极集流板120之间插设有绝缘体150。铆钉端子130可以穿过绝缘体150，并与设置在电极组件10的正极板12上的正极非涂覆部12a电连接。在这种情况下，铆钉端子130可以具有正极性。因此，铆钉端子130具有与电池罐110相反的极性，并可以用作正极端子。

如果如以上所述铆钉端子130具有正极性，则铆钉端子130安装成与具有负极性的电池罐110电绝缘。可以通过各种方式实现铆钉端子130和电池罐110之间的电绝缘。例如，可以通过在铆钉端子130和电池罐110之间插设绝缘垫圈160来实现绝缘。另选地，可以通过在铆钉端子130的一部分上形成绝缘涂覆层来实现绝缘。另选地，可以应用从结构上固定铆钉端子130以使铆钉端子130和电池罐110之间不可能接触的方法。另外，可以同时应用上述方法中的多种方法。

如上所述，圆柱形二次电池100具有这样一种结构，其中铆钉端子130和电池罐110的上表面中除了被铆钉端子130占用的区域外的其余区域可以分别用作正极端子和负极端子。因此，在电连接多个圆柱形二次电池100时，圆柱形二次电池100的正极和负极两者都可以沿一个方向连接，从而简化了电连接结构。此外，由于圆柱形二次电池100具有与电池罐110的开口部相对的大部分表面可以用作负极端子的这种结构，因此能够保证有足够的面积用于焊接部件以进行电连接。

如图11中详细所示，电池罐110可以包括形成在其底部上的卷边部112和压接部114。卷边部112位于电极组件10的底部。卷边部112是通过压配合电池罐110的外周而形成的。卷边部112防止电极组件10(其尺寸可以近似对应电池罐110的内径)穿过形成在电池罐110的底部处的开口部脱出，并可以用作供安置帽板170的支架。

压接部114相比卷边部112，形成在面对电池罐110的开口部的那一侧。在本实施方式中，压接部114形成在卷边部112下方。压接部114具有朝电池罐110的开口部延伸并弯曲的形状，以便覆盖布置在卷边部112下方的帽板170的外周和帽板170的部分下表面。

然而，本公开并不排除电池罐110不包括卷边部112和/或压接部114的情况。即，在本公开中，当电池罐110不包括卷边部112和/或压接部114时，电极组件10的固定和/或电池罐110的密封可以通过例如额外应用可以用作电极组件10的止挡件的部件来实现。此外，如果圆柱形二次电池100包括帽板170，则电极组件10的固定和/或电池罐110的密封可以通过例如额外应用供可安置帽板170的结构和/或焊接电池罐110和帽板170等来实现。即，帽板170可以密封电池罐110的开口部。例如，本申请人的专利文献KR10-2019-0030016A公开了一种圆柱形电池单元，其中省略了卷边部，本公开中可以采用这样的结构。

再参考图11，帽板170可以由例如金属材料制成，以确保刚性。帽板170可以覆盖电池罐110的开口部。即，帽板170形成圆柱形二次电池100的下表面。帽板170即使由导电的金属材料制成也不具有极性。无极性可能意味着帽板170没有连接到电极组件10。此外，可能意味着帽板170与电池罐110和铆钉端子130是电绝缘的。因为帽板170不具有极性，因此帽板170既不用作正极端子也不用作负极端子。帽板170不需要与电极组件10和电池罐110电连接，并且材料也不一定是导电金属。

当电池罐110包括卷边部112时，帽板170可以安置在电池罐110上形成的卷边部112上。此外，当电池罐110包括压接部114时，帽板170可以由压接部114固定。电池罐110的帽板170和压接部114之间可以插设有密封垫圈180，以保证电池罐110的气密性。

帽板170可以进一步包括通气部190，该通气部形成为防止由于电池罐110内产生的气体而使内部压力增大到超过预设值。通气部190对应于帽板170的一个区域，该区域与周围区域相比具有较薄的厚度。与周围区域相比，通气部190在结构上是薄弱的。因此，当圆柱形二次电池100中出现异常并且电池罐110的内部压力增大到一定水平以上时，通气部190破裂，电池罐110内部产生的气体被排出。可以通过局部减小电池罐110的厚度来形成通气部190，例如在帽板170的一个或两个表面上开凹口。

正极集流板120与电极组件10的上部分联接。正极集流板120由导电金属材料制成，并通过焊接与正极非涂覆部12a连接。负极集流板140与电极组件10的下部分联接。负极集流板140由导电金属材料制成，并通过焊接与负极非涂覆部14a连接。负极集流板140的外围区域可以通过插设在电池罐110的内表面和密封垫圈180之间而固定。在这种情况下，负极集流板140可以焊接在由电池罐110的卷边部112形成的安置表面上。

在圆柱形二次电池100中，正极非涂覆部12a和正极集流板120之间的联接面积S1小于负极非涂覆部14a和负极集流板140之间的联接面积S2。当S1＜S2的关系得到满足时，在动态平衡方面的优势如上所述。将在后面描述满足S1＜S2关系的各种实施方式的正极集流板120和负极集流板140。

圆柱形二次电池100可以是例如外形因数比(定义为通过将圆柱形二次电池的直径除以高度而获得的值，即直径(Φ)与高度h之比)约大于0.4的圆柱形二次电池。这样的二次电池适合例如作为用于混合动力电动车辆(HEV)的高输出、高容量的二次电池。

这里，外形因数是指表示圆柱形二次电池的直径和高度的值。根据本公开的一个实施方式的圆柱形二次电池100可以是例如46110电池单元、48750电池单元、48110电池单元、48800电池单元或电池46800单元。在代表外形因数的数值中，前两个数字表示电池单元的直径，接下来的两个数字表示电池单元的高度，最后一个数字0表示电池单元具有圆形截面。

圆柱形二次电池100可以具有约46mm的直径，约110mm的高度以及约0.418的外形因数比。圆柱形二次电池100可以具有约48mm的直径，约75mm的高度以及约0.640的外形因数比。圆柱形二次电池100可以具有约48mm的直径，约110mm的高度以及约0.436的外形因数比。圆柱形二次电池100可以具有约48mm的直径，约80mm的高度以及约0.600的外形因数比。圆柱形二次电池100可以具有约46mm的直径，约80mm的高度以及约0.575的外形因数比。

在现有技术中，已经使用了具有约0.4或更小的外形因数比的二次电池。即，在现有技术中，例如，已经使用了18650电池单元、21700电池单元等。18650电池单元的直径约为18mm，高度约为65mm，并且外形因数比约为0.277。21700电池单元的直径约为21mm，高度约为70mm，并且外形因数比约为0.300。

图12是用于解释根据本公开的另一个实施方式的圆柱形二次电池中可以包括的电极组件的视图。在以上参考图2的描述中提到，图1的电极组件10的每个非涂覆部12a、14a可以朝电极组件10的卷绕中心C弯曲。图12示出了应用这种弯曲的电极组件的一个优选实施例。

参考图12，在电极组件10'的正极板12中，正极非涂覆部12a的至少部分区域被划分为多个区段12c。区段12c可以沿正极板12的正极集流体的短边方向开凹口。例如，区段12c可以通过激光开凹口。此外，区段12c可以通过已知的金属箔切割工艺(如超声波切割或冲孔)形成。多个区段12c中的每一者均可以具有矩形、梯形、三角形、平行四边形、半圆形或半椭圆形的结构。

正极非涂覆部12a可以包括：邻近电极组件10'的卷绕中心的芯侧非涂覆部；邻近电极组件10'的外周的外周非涂覆部；以及介于芯侧非涂覆部和外周非涂覆部之间的中间非涂覆部，并且区段12c可以形成在中间非涂覆部中。芯侧非涂覆部和外周非涂覆部中可以不形成区段。正极非涂覆部12a的高度(Z轴方向上的长度)不是恒定的，可以在卷绕方向上具有相对差异。例如，外周非涂覆部的高度可以相对小于芯侧非涂覆部和中间非涂覆部的高度。此外，中间非涂覆部的高度可以具有阶梯形状，该阶梯形状从芯朝外周逐渐增大，芯侧非涂覆部的宽度(X方向上的长度)可以通过应用以下条件来设计：当中间非涂覆部的区段12c朝芯弯曲时，电极组件10'的腔H1不被覆盖。以此方式，通过形成区段12c并调整未形成区段12c的其他非涂覆部的高度和长度，防止电极组件10'的腔H1在正极非涂覆部12a弯曲时被堵塞。于是，可以容易进行电解质注入过程和焊接工艺。

多个区段12c可以朝电极组件10'的芯弯曲。这时，多个区段12c可以沿电极组件10'的径向方向以多层交叠。如果多个区段12c以这种方式形成并弯曲，那么与其他情况相比，就不存在非涂覆部不能适当弯曲的风险。当非涂覆部没有适当弯曲时，隔膜就暴露在非涂覆部之间，因此存在在激光焊接工艺中出现隔膜被具有高能量的激光损害的问题。

同时，负极非涂覆部14a的至少部分区域也可以被划分为多个区段。可以像正极非涂覆部12a中描述的那样应用与负极非涂覆部14a的区段或其弯曲有关的所有信息。

图13是包括图12的电极组件的圆柱形二次电池的纵向剖视图。

参考图13，圆柱形二次电池100'除了包括图12的电极组件10'之外与图11的圆柱形二次电池100相同。此外，圆柱形二次电池100'的不同之处仅在于，附图标记H2被赋予负极集流板140的中央部中的负极集流板孔。

在圆柱形二次电池100'中，正极非涂覆部12a和负极非涂覆部14a具有弯曲形状。因此，每个非涂覆部12a、14a所占用的空间减小，从而提高了能量密度。此外，由于每个非涂覆部12a、14a和每个集流板120、140之间的联接面积增大，因此联接力可以得到改善，并且电阻可得到降低。

现在，将描述正极集流板120和负极集流板140的各种实施方式。在圆柱形二次电池100、100'中，正极非涂覆部12a与正极集流板120之间的联接面积S1小于负极非涂覆部14a与负极集流板140之间的联接面积S2。当满足S1＜S2的关系时，可以实现正极和负极之间的动态平衡。下面描述的正极集流板120和负极集流板140满足S1＜S2的关系。

图14至图17是示出正极集流板的各种形状的视图。

参考图14至图17，集流板120包括边框部121、正极接头联接部122以及端子联接部123。边框部121、正极接头联接部122和端子联接部123都可以在同一平面内。即，正极集流板120是近似板状的构件，其厚度小于具有大面积的部分的水平或竖直长度，当正极集流板120中具有大面积的部分放置在电极组件10、10'的顶部时，整个正极集流板120具有与电极组件10、10'的顶部表面平行延伸的形状。另外，在正极集流板120中，边框部121、正极接头联接部122和端子联接部123的高度没有差别。这种平面结构在电池罐110中不占据大量的体积，因此空间利用率好。

边框部121可以具有大致边框形状，其中至少在内部区域的一部分中形成空的空间S。尽管图仅示出了边框部121具有大致圆形边框形状的情况，但本公开不限于此。边框部121可以具有近似方形的边框形状或与图示不同的其他形状。

正极接头联接部122从边框部121向内延伸，并可以通过焊接与正极非涂覆部12a联接。正极接头联接部122可以被视为以上参考图5描述的条带。端子联接部123与正极接头联接部122间隔开来，并定位在边框部121的内侧。端子联接部123可以通过焊接与上述边框部121联接。端子联接部123可以位于例如边框部121的内部空间的中央部中。端子联接部123可以布置在对应于形成在电极组件10、10'的卷绕中心处的腔H1的位置。

正极接头联接部122和端子联接部123不是直接连接的，而是布置成彼此间隔开，并借助边框部121连接。照此，由于正极集流板120具有正极接头联接部122和端子联接部123彼此不直接连接而是借助边框部121连接的结构，因此当圆柱形二次电池100、100'中发生冲击和/或振动时，施加到正极接头联接部122与第一电极板的非涂覆部12a之间的联接区域以及端子联接部123与铆钉端子130之间的联接区域的冲击可以被分散。因此，正极集流板120具有最大限度地减少或防止由于外部冲击而对焊接区域造成的损害的效果。正极集流板120具有这样一种结构，即当施加外部冲击时，应力可以集中在边框部121和端子联接部123的连接部上。由于连接部不是形成用于联接部件的焊接部的区域，因此能够防止由于外部冲击造成的焊接部的损害而导致产品缺陷的发生。因此，由于正极集流板120具有即使在使用过程中受到外部冲击和/或振动时也能防止力集中在部件之间的联接区域上的结构，因此包括该正极集流板120的圆柱形二次电池100、100'的性能得到了提高。

正极集流板120可以进一步包括连接部124，该连接部从边框部121向内延伸并与端子联接部123连接。连接部124的至少一部分可以形成为具有比正极接头联接部122的宽度更小的宽度。在这种情况下，当连接部124中的电阻增大，使电流流经连接部124时，与其他部分相比产生更大的电阻，并当因此而发生过电流时，连接部124的一部分可以破裂以阻断过电流。在考虑到这种阻断过电流的功能的情况下，可以将连接部124的宽度调整到适当的水平。至少连接部124的一部分可以相对较狭窄，以增强电流阻断功能。

连接部124可以包括锥形部124a，该锥形部的宽度从边框部121的内表面朝端子联接部123逐渐变窄。当包括锥形部124a时，可以改善部件在连接部124和边框部121之间的连接部处的刚性。

正极集流板120中可以包括多个正极接头联接部122。多个正极接头联接部122可以沿周向彼此以相等的间隔布置。多个正极接头联接部122可以具有彼此相同的长度。端子联接部123可以布置成被多个正极接头联接部122围绕。连接部124可以定位在一对彼此相邻的正极接头联接部122之间。在这种情况下，从连接部124到沿边框部121的一对正极接头联接部122中任何一者的距离可以等于从连接部124到沿边框部121的一对正极接头联接部122中另一者的距离。

可以包括多个连接部124。多个连接部124中的每一者均可以布置在彼此相邻的一对正极接头联接部122之间。多个连接部124可以沿周向以彼此相等的间隔布置。

如上所述，在包括多个正极接头联接部122和/或连接部124的情况下，如果正极接头联接部122之间的距离和/或连接部124之间的距离和/或正极接头联接部122与连接部124之间的距离均匀地形成，则可以顺畅地形成从正极接头联接部122流向连接部124的电流或从连接部124流向正极接头联接部122的电流。

在正极接头联接部122安置在电极组件10'中正极非涂覆部12a的弯曲表面上的状态下，可以在预定区域上进行焊接。即，正极接头联接部122可以联接至多个区段12c(图12)以多层交叠的区域。可以针对每个正极接头联接部122形成焊接部。借助正极焊接部可以在正极接头联接部122中确保正极非涂覆部12a和正极集流板120之间的联接面积S1。焊接部可以形成为沿正极接头的延伸方向延伸。

在图14、图15和图17中，正极接头联接部122的数量是四个，在图16中，正极接头联接部122的数量是三个。正极接头联接部122的数量可以变更，并且通过调整正极接头联接部122的数量以及正极焊接部的数量和面积，可以改变正极非涂覆部12a和正极集流板120之间的联接面积S1。

图18至图25是示出各种类型的负极集流板的视图。

首先，参考图18至图21，负极集流板140包括：至少一个负极接头联接部142，该负极接头联接部与负极非涂覆部14a联接；以及至少一个罐联接部143，该罐联接部从负极接头联接部142延伸并在电池罐110的内表面上与卷边部112电联接。负极接头联接部142和罐联接部143可以不在同一平面上。即，负极集流板140是近似板状构件，其厚度小于具有大面积的部分的水平或竖直长度，当负极集流板140中具有大面积的部分放置在电极组件10、10'的底部上时，负极集流板140中的负极接头联接部142与罐联接部143之间存在高度差。这种三维结构保证了负极接头联接部142和负极非涂覆部14a之间的接触面积，同时升高了罐联接部143，以使其固定到电池罐110的卷边部112，从而可以提高联接区域与电池罐110的结合强度。

负极集流板140的中央部141可以具有基本圆形板形状。中央部141可以可选地与负极非涂覆部14a联接。中央部141可以具有环形板形状，在其中央处设置有负极集流板孔H2。

负极集流板孔H2可以形成在与电极组件10、10'的腔H1对应的位置，并且可以是圆形的。彼此连通的腔H1和负极集流板孔H2可以作为用于为了焊接铆钉端子50和正极集流板120而插入焊条或照射激光焊束的通道。

负极集流板孔H2的直径可以与电极组件10'的腔H1的直径相同或更大。优选地，如果负极集流板孔H2的直径设定为大于电极组件10'的腔H1的直径，则当插入焊条或照射激光焊束用于铆钉端子130和正极集流板120之间的焊接时，更容易根据焊接引导件的插入确保空间。

中央部141和负极接头联接部142布置在电极组件10、10'下方，并且当电池罐110中形成有卷边部112时，可以位于卷边部112上方。

在负极接头联接部142和罐联接部143相互连接的状态下，负极集流板140可以具有沿径向方向延伸的至少一个腿结构。优选地，腿结构可以包括多个。例如，参考图18至图20，负极集流板140可以具有四个腿结构。参考图21，负极集流板140可以具有六个腿结构。如果以这种方式设置多个腿结构，则也可以设置多个罐联接部143。此时，虽然图中没有示出，但多个罐联接部143可以相互连接，以整体地形成。

负极接头联接部142可以具有从负极集流板140的中央部141朝电池罐110的侧壁近似径向延伸的形状。可以设置多个负极接头联接部142。多个负极接头联接部142可以定位成沿中央部141的周向彼此间隔开。负极接头联接部142也可以被视为参考图5描述的条带。通过提供多个负极接头联接部142，可以增大与负极非涂覆部14a的联接面积。因此，负极非涂覆部14a和负极接头联接部142之间的联接力可以得到保证，并且可以减小电阻。

负极接头联接部142可以通过焊接联接至负极非涂覆部14a。在负极接头联接部142安置在在电极组件10'中的负极非涂覆部14a的弯曲表面上的状态下，可以在预定区域上进行焊接。即，负极接头联接部142可以联接至多个区段以多层交叠的区域。可以针对每个负极接头联接部142形成负极焊接部。借助负极焊接部在负极接头联接部142中确保负极非涂覆部14a和负极集流板140之间的联接面积S2。负极焊接部可以形成为沿负极接头联接部142的延伸方向延伸。

负极接头联接部142的位于罐联接部143那一侧的纵向端部可以比形成在电池罐110中的卷边部112的最内部的位置更靠内。更具体而言，在朝电极组件10、10'的腔H1的方向上，负极接头联接部142和罐联接部143之间的边界区域可以比形成在电池罐110中的卷边部112的最内部的位置更靠内。根据这样的结构，能够防止由于负极集流板140过度弯曲以将罐联接部143的端部定位在卷边部112上而可能发生的对部件之间的联接部的损害。

罐联接部143可以从负极接头联接部142的端部延伸成在电池罐110的内表面上与卷边部112联接。例如，罐联接部143可以从负极接头联接部142的端部朝电池罐110的侧壁延伸。可以设置多个罐联接部143。多个罐联接部143可以沿中央部141的圆周彼此间隔开。如图11和图13中所示，多个罐联接部143可以与电池罐110的内表面上的卷边部112联接。此外，借助负极集流板140如上所述与电池罐110的卷边部112而不是与电池罐110的圆柱形部分的内表面联接的结构，可以减小负极集流板140与卷边部112之间的距离。因此，电池罐110内部的死角被最小化，因此圆柱形二次电池100、100'的能量密度可得到改善。

罐联接部143可以被电池罐110的压接部114压缩并固定。罐联接部143可以包括：接触部143a，该接触部与电池罐110的内表面上的卷边部112联接；以及连接部143b，该连接部用于连接负极接头联接部142和接触部143a。

接触部143a联接在电池罐110的内表面上。在卷边部112形成在电池罐110中的情况下，接触部143a可以联接到卷边部112上。在这种情况下，如上所述，为了稳定的接触和联接，卷边部112和接触部143a两者可以在大致平行于电池罐110的下表面的方向上(即在近似垂直于电池罐110的侧壁的方向上)延伸。即，接触部143a包括与电池罐110的下表面近似平行的平坦部分的至少一部分。

如图18中所示，连接部143b可以包括至少一个弯曲部B，该弯曲部的延伸方向在中央部141与接触部143a之间至少切换一次。即，连接部143b可以具有在一定范围内收缩和延伸的结构，例如，类似弹簧的结构或类似波纹管的结构。同时，连接部143b可以被弯曲部B向上弹性偏压。尽管连接部143b的结构可以在一定范围内调节电极组件10、10'的高度分布，但在电池罐110中容纳与负极集流板140联接的电极组件10、10'的过程中，接触部143a可以紧密地接触到卷边部112上。此外，根据连接部143b的结构，在定尺寸工艺中可以更稳定地实施形状。定尺寸工艺是压缩工艺，用于减小电池罐110的卷边部112所占据的高度，以便在制造圆柱形二次电池100、100'时减小圆柱形二次电池100、100'的总高度。此外，即使在圆柱形二次电池100、100'的使用过程中发生振动和/或冲击从而使电极组件10、10'上下移动，连接部143b的可伸缩结构也能减轻电极组件10、10'在一定范围内的移动所造成的冲击。

接触部143a和连接部143b的形状可以不同地变化。图18的负极集流板140和图19的负极集流板140仅在接触部143a的形状上有所不同，上述负极集流板140的结构可以基本相同地应用于其他部分。

参考图19，接触部143a的至少一部分可以具有沿电池罐110的内周延伸的形状。例如，接触部143a可以具有沿电池罐110的卷边部延伸的弧形状。此外，虽然在图中没有示出，但为了使接触面积最大化，在负极集流板140中，所述至少一个罐联接部143的接触部143a的延伸长度的总和可以与电池罐110的内周长大致相同。在这样的实施方式中，由于联接面积的最大化，能够提供提高联接力并减小电阻的效果。

接下来，参考图20，图20的负极集流板140与图19的负极集流板140的不同之处仅在于接触部143a和连接部143b的形状，除此之外，可以基本上以相同方式应用上述负极集流板140的结构。

参考图20，连接部143b的至少一部分可以沿电池罐110的内周延伸。具体而言，接触部143a可以具有沿电池罐110的卷边部延伸的弧形状，并且连接部143b可以具有沿接触部143a延伸的弧形状。根据这种结构，由于与图19中所示的负极集流板140相比，负极集流板140的面积被额外地增大，因此可以将降低电阻的效果最大化。

如图18、图19和图21中，接触部143a和连接部143b之间的连接部可以是弯曲的。另选地，如图20中所示，接触部143a和连接部143b之间的连接部可以具有与卷边部112的内表面对应的互补形状。特别是，接触部143a和连接部143b之间的连接部可以具有与卷边部112的内表面匹配的形状而与卷边部112无缝联接。根据这样的结构，卷边部112可以有效地支撑负极集流板140。此外，根据这样的结构，可以防止卷边部112和连接部143b之间不必要的干涉。因此，可以有效地维持接触部143a和卷边部112之间的稳定联接。

同时，参考图20，与图18、图19和图21中所示的负极集流板140不同，负极集流板140可以不包括弯曲部B。如果不如上设置弯曲部B，则可以减少制造负极集流板140所需的原材料。因此，能够节省负极集流板140的制造成本。

同时，接触部143a可以插设并固定在电池罐110的卷边部112和密封垫圈180之间。即，在接触部143a插设在电池罐110的卷边部112和密封垫圈180之间的状态下，接触部143a可以因压接部114的压接力而固定。

根据本公开的一个实施方式，接触部143a的圆周长度可以与负极接头联接部142的圆周长度相同。此外，接触部143a的圆周长度可以与连接部143b的圆周长度相同。例如，参考图18和图21，可以看出，负极接头联接部142、连接部143b和接触部143a延伸至相同宽度。

根据本公开的另一个实施方式，接触部143a的圆周长度可以形成为与负极接头联接部142的圆周长度相比相对较长。另外，优选地，接触部143a的圆周长度可以形成为与连接部143b的圆周长度相比相对较长。例如，参考图19和图20，可以看出，接触部143a的圆周长度与负极接头联接部142的圆周长度相比相对较长。另外，参考图19，可以看到，接触部143a的圆周长度与连接部143b的圆周长度相比相对较长。通过以这种方式使接触部143a形成为具有较长的圆周长度，可以提高负极集流板140与卷边部112的联接力。此外，通过使接触部143a和/或连接部143b的圆周长度更长，可以降低电池的内阻。

在图18至图20中，负极接头联接部142的数量为四个，在图21中，负极接头联接部142的数量为六个。负极集流板140中的负极接头联接部142的数量可以变更，通过调整负极接头联接部142和负极焊接部的数量和面积，可以改变负极非涂覆部14a和负极接头联接部142之间的联接面积S2。

可以借助图14至图17中例示的正极集流板120与图18至图21中例示的负极集流板140的各种组合来实施圆柱形二次电池100、100'。

在每个集流板中，每个焊接部的面积可以是相同的，并且形成在正极集流板120上的焊接部的数量可以减少，从而使正极非涂覆部12a和正极集流板120之间的联接面积S1小于负极非涂覆部14a和负极集流板140之间的联接面积S2。当针对每个正极接头联接部122形成正极焊接部并且针对每个负极接头联接部142形成负极焊接部时，正极接头联接部122的数量可以小于负极接头联接部142的数量以满足这一条件。因此，负极集流板140的负极接头联接部142的数量可以是M，并且正极集流板120的正极接头联接部122的数量可以是1至M-1(M是大于或等于2的自然数)。在这种情况下，可以在1/M至(M-1)/M的范围内调整正极集流板和负极集流板之间适当的联接面积的比率(S1/S2)。正极集流板120上的焊接工艺和负极集流板140上的焊接工艺可以应用相同的设定条件(如激光功率、照射时间和照射速度)，当应用相同条件时，与不应用相同条件的情况相比，更容易进行工艺控制。在这种情况下，一个正极焊接部的面积和一个负极焊接部的面积形成为相同。因此，优选是通过调整正极焊接部的数量和负极焊接部的数量来调整焊接面积，同时以相同方式将焊接工艺条件应用于正极集流板120并将焊接工艺条件应用于负极集流板140。此外，就电阻而言，优选是在每个正极接头联接部122上形成正极焊接部，并且在每个负极接头联接部142上形成负极焊接部。因此，通过使正极接头联接部122的数量小于负极接头联接部142的数量来调整焊接面积是优选实施方式。

例如，可以使用图14至图17中所例示的具有四个正极接头联接部122的正极集流板120和图21中所例示的具有六个负极接头联接部142的负极集流板140的组合。作为另一个实施例，可以使用图16中所示的具有三个正极接头联接部122的正极集流板120和图18至图21中所示的具有四个负极接头联接部142的负极集流板140的组合。

当然，作为另一个实施例，为了使正极非涂覆部12a和正极集流板120之间的联接面积S1小于负极非涂覆部14a和负极集流板140之间的联接面积S2，即使每个集流板中的焊接部的数量相同，也可以使形成在正极集流板120上的每个焊接部的面积更小。

接下来，参考图22至图25，示出了与图18至图21中所示的负极集流板140相比，变型的负极集流板140。

参考图22，与图18的其中罐联接部143从负极接头联接部142延伸的负极集流板140相比，图22的负极集流板140的区别之处仅在于负极接头联接部142和罐联接部143不是相互直接连接的，除此之外，可以基本以相同方式应用上述负极集流板140的结构。

在图22的负极集流板140中，负极接头联接部142和罐联接部143借助中央部141间接连接，而不是直接相互连接。因此，当外部冲击施加到本公开的圆柱形二次电池100、100'时，负极集流板140'和电极组件10、10'的联接部以及负极集流板140'和电池罐110的联接部受损害的可能性可以降到最低。

接下来，参考图23，图23的负极集流板140与先前参考图22描述的负极集流板140的不同之处仅在于接触部143a的形状，除此之外，可以基本上以相同的方式应用上述图18和图22的负极集流板140的结构。此外，图23的负极集流板140的接触部143a具有沿电池罐110的内周延伸的形状，并且可以以相同的方式应用参考图19对负极集流板140的描述。

参考图24，图24的负极集流板140与先前参考图22描述的负极集流板140的不同之处在于进一步包括额外的罐联接部144，可以基本上以相同的方式应用上述的图18和图22的负极集流板140的结构。

额外的罐联接部144从负极接头联接部142的端部延伸，并联接在电池罐110的内表面上。这样的额外罐联接部144设置到多个负极接头联接部142中的至少一者的端部。额外的罐联接部144包括：额外接触部144a，该额外接触部联接到电池罐110的内表面上；以及额外连接部144b，该额外连接部用于连接负极接头联接部142的端部和额外接触部144a。

额外接触部144a联接到电池罐110的内表面上。在卷边部112形成在电池罐110上的情况下，额外接触部144a可以像接触部143a一样联接到卷边部112上。此外，像图23中所示的接触部143a的形状一样，额外接触部144a的至少一部分也可以具有沿电池罐110的内周延伸的形状。

额外连接部144b可以包括至少一个弯曲部，该弯曲部的延伸方向在负极接头联接部142和额外接触部144a之间至少切换一次，类似于以上参考图18描述的连接部143b。由于弯曲部的形成，额外连接部144b具有可以伸缩的结构，因此如上所述，在圆柱形二次电池100、100'的装配过程中具有优势，并具有缓冲作用。

参考图25，负极集流板140可以包括至少一个注入孔H3。注入孔H3可以设置在例如负极接头联接部142中。当设置有多个负极接头联接部142时，可在至少一个负极接头联接部142中设置注入孔H3。注入孔H3例如可以设置在形成于负极接头联接部142上的负极焊接部W的一侧，或者设置在两侧。在制造圆柱形二次电池100、100'时，可以在包括电极组件10、10'和负极集流板140的组件容纳在电池罐110中之后注入电解质。此时，由于注入孔H3而可以改善注入性。

可以设置多个注入孔H3。多个注入孔H3可以布置成相对于负极接头联接部142的中央部在宽度方向上基本左右对称。用于联接负极接头联接部142和负极非涂覆部14a的负极焊接部W可以形成在布置成基本左右对称的注入孔H3之间。

负极接头联接部142可以形成为在朝向负极接头联接部的纵向端部与负极接头联接部142和中央部141之间的连接部间隔开预定距离的位置处的宽度比在该连接部处的宽度更大。形成注入孔H3的区域的至少一部分可以被包括在朝向负极接头联接部的纵向端部与负极接头联接部142和中央部141之间的连接部间隔开预定距离的位置处随着宽度与该连接部处的宽度相比增大而增大的区域中。另一方面，负极接头联接部142的纵向端部可以具有近似弧的形状，以对应于电池罐110的内周。此外，对于图25的负极集流板140的结构描述，以前参考图18、图19、图22、图23等描述的负极集流板140的描述可以同样应用。

可以通过图14至图17中例示的正极集流板120与图22至图25中例示的负极集流板140的各种组合来实施圆柱形二次电池100、100'。

在每个集流板中，每个焊接部的面积可以是相同的，并且形成在正极集流板120上的焊接部的数量可以减少，从而使正极非涂覆部12a和正极集流板120之间的联接面积S1小于负极非涂覆部14a和负极集流板140之间的联接面积S2。当针对每个正极接头联接部122形成正极焊接部并且针对每个负极接头联接部142形成负极焊接部时，正极接头联接部122的数量可以小于负极接头联接部142的数量，从而满足这一条件。

例如，可以使用图16中所示的具有三个正极接头联接部122的正极集流板120和图22至图25中所示的具有四个负极接头联接部142的负极集流板140的组合。

参考图26，根据本公开的一个实施方式的电池组200包括：二次电池组件，在该二次电池组件中如上所述的根据本公开的一个实施方式的多个圆柱形二次电池100电连接；以及容纳所述二次电池组件的电池组壳体210。在本公开的图中，为了便于示出，省略了诸如汇流条、冷却单元和用于电连接的电源端子之类的部件。

参考图27，根据本公开的一个实施方式的车辆300可以是例如电动车辆、混合动力电动车辆或插电式混合动力电动车辆，并且包括根据本公开的一个实施方式的电池组200。车辆300包括四轮车辆和两轮车辆。车辆300通过从根据本公开的一个实施方式的电池组200接收电力而操作。

此外，尽管已经详细描述了本公开，但应该理解的是，详细描述和具体实施例虽然示出了本公开的优选实施方式，但只是以说明的方式给出，因为对于本领域的技术人员来说，根据此详细描述，本公开范围内的各种变化和变型将变得显而易见。