JP7662782B2 - バッテリー、それを含むバッテリーパック及び自動車 - Google Patents

Description

本発明は、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し、より詳しくは、従来のバッテリーの構造を大きく変形することなく正極端子と負極端子が共にバッテリーの一側に隣接して配置された構造を有するバッテリー、それを含むバッテリーパック及び自動車に関する。

本出願は、２０２１年１月１９日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０００７２７８号、２０２１年２月１９日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００２２８９７号、２０２１年２月１９日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００２２８９４号、２０２１年２月１９日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００２２８９１号、２０２１年２月１９日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００２２８８１号、２０２１年２月２３日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００２４４２４号、２０２１年３月８日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００３０３００号、２０２１年３月８日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００３０２９１号、２０２１年４月９日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００４６７９８号、２０２１年５月４日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００５８１８３号、２０２１年６月１４日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００７７０４６号、２０２１年６月２８日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－００８４３２６号、２０２１年１０月１日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１３１２２５号、２０２１年１０月１日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１３１２１５号、２０２１年１０月１日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１３１２０５号、２０２１年１０月１日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１３１２０８号、２０２１年１０月１日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１３１２０７号、２０２１年１０月１４日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１３７００１号、２０２１年１０月１５日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１３７８５６号、２０２１年１０月２２日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１４２１９６号、２０２１年１１月９日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１５３４７２号、２０２１年１１月１９日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１６０８２３号、２０２１年１１月２４日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１６３８０９号、２０２１年１１月２６日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１６５８６６号、２０２１年１２月３日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１７２４４６号、２０２１年１２月１０日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１７７０９１号、２０２１年１２月３１日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１９４５９３号、２０２１年１２月３１日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１９４６１０号、２０２１年１２月３１日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１９４５７２号、２０２１年１２月３１日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１９４６１２号、２０２１年１２月３１日出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１９４６１１号及び２０２２年１月５日出願の韓国特許出願第１０－２０２２－０００１８０２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。

バッテリーにおいて、集電効率を極大化するためにバッテリーハウジングが高さ方向に沿って上下へ各々正極タブ及び負極タブが延びた形態を有するゼリー・ロールを適用し得る。

上述したような構造によれば、正極タブ及び負極タブがゼリー・ロールの高さ方向の両側へ突出する構造であることから、正極タブとバッテリーハウジングが互いに接触する可能性がある。バッテリーハウジングが負極タブと電気的接続している場合、正極タブとバッテリーハウジングがさらに接触すると、短絡が発生し得る。電池内部で短絡が発生すると、電池の発熱や爆発が起こり得る。これによって、上方へ突出した正極タブとバッテリーハウジングとの電気接触を効果的に防止するための絶縁部材の提供が必要となる。

そこで、バッテリーの内部抵抗が低いと共に短絡の危険が低いバッテリー、それを含むバッテリーパック及び自動車を提供できる方案が求められる。

なお、上述したような構造を有するバッテリーにおいては、特に正極タブとバッテリーハウジングの上面との間、または正極集電体とバッテリーハウジングの上面との間に空間が形成されることがある。このような空間は、ゼリー・ロールがバッテリーハウジングの内部において、特に上下方向、即ち、バッテリーの高さ方向へ動く原因になり得る。前記ゼリー・ロールがこのように上下方向へ動く場合、集電体と非コーティング部との結合部位に損傷が発生することがあり、これに加えて集電体とバッテリーハウジングとの結合部位、集電体と端子との結合部位などにも損傷が発生し得る。

したがって、ゼリー・ロールが動き得る空間を最小化する必要がある。なお、ゼリー・ロールが動き得る空間を減らすために部品をさらに使用する場合、工程の煩雑性が増加し、製造コストも上昇し得るため、既存に適用されていた部品を活用してこのような問題を解消する必要がある。

一方、最近、バッテリーが電気自動車に適用されるにつれ、バッテリーのフォームファクターが増加しつつある。即ち、バッテリーの直径と高さが従来の１８６５、２１７０などのフォームファクターを有するバッテリーよりも増加している。フォームファクターの増加は、エネルギー密度の増加、熱暴走に対する安全性の増大、そして冷却効率の向上をもたらす。

バッテリーのエネルギー密度は、フォームファクターの増加と共にバッテリーハウジング内部の無駄な空間が最小化するときにさらに増加し得る。これによって、電極組立体とバッテリーハウジングとの電気的絶縁のために使用される部品も、電気的絶縁を確保しながらもバッテリーの容量を増大させるように設計される必要がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、バッテリーの内部抵抗を減少させると共に、内部短絡を効果的に防止することを目的とする。

また、本発明は、バッテリーハウジング内において、電極組立体が動くことによって電気的結合部位に損傷が発生することを防止することを他の目的とする。

また、本発明は、バッテリーの製造において、既存に適用されていた部品を活用して電極組立体の動きを防止することで、さらなる部品の適用によって発生する製造工程の複雑化及び製造コストの増加などを防止することを他の目的とする。

また、本発明は、電極組立体の電気的絶縁のために使用される部品の構造を最適化することで、フォームファクターが従来よりも大きいバッテリー内部の無駄な空間を最小化してエネルギー密度を極大化することをさらに他の目的とする。

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

上記の課題を解決するための本発明の一実施例によるバッテリーは、第１電極及び第２電極とこれらの間に介在された分離膜が巻取軸を中心にして巻き取られることでコアと外周面を定義し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活物質部と、活物質層がコーティングされていない第１非コーティング部と、を含み、前記第１非コーティング部の少なくとも一部は電極タブとして用いられる電極組立体と、
前記電極組立体の上部で前記第１非コーティング部の少なくとも一部に結合する第１集電体と、
前記電極組立体及び前記第１集電体を収容するバッテリーハウジングと、
前記第１非コーティング部と前記バッテリーハウジングとの電気的接続を遮断するように、前記第１非コーティング部と前記第１集電体の少なくともいずれか一つと対向する前記バッテリーハウジングの内面と前記第１非コーティング部との間と、前記第１非コーティング部と前記第１集電体の少なくともいずれか一つと対向する前記バッテリーハウジングの内面と前記第１集電体との間と、の少なくともいずれか一箇所に介在されるインシュレータと、を含み得る。

本発明の一面において、前記インシュレータは、前記バッテリーハウジングの内面と対向する第１非コーティング部の端部及び前記第１集電体の表面のいずれか一つをカバーする第１カバー部と、前記電極組立体の外周面の上端をカバーする第２カバー部と、を含み得る。

望ましくは、前記第２カバー部は、前記第１カバー部の外周縁から垂直下方へ延びた形態を有し得る。

望ましくは、前記第１集電体は、前記電極組立体の上部で前記第１非コーティング部に結合し、前記第１非コーティング部と前記インシュレータとの間に介在され得る。

ここで、前記第１カバー部は、前記バッテリーハウジングの上端部の内面と対向する前記第１集電体の表面をカバーし得る。

望ましくは、前記第１カバー部は、前記第１集電体と前記バッテリーハウジングの上端部の内面との距離に対応する厚さを有し得る。

本発明の他面において、前記第１非コーティング部の少なくとも一部区間は、前記電極組立体の巻取方向に沿って複数の分節片に分割され得る。

ここで、前記複数の分節片は、前記電極組立体の半径方向に沿って曲げられ得る。

望ましくは、前記複数の分節片は、前記電極組立体の半径方向に沿って多重に重ねられ得る。

ここで、前記インシュレータは、前記バッテリーハウジングの内面と対向する第１非コーティング部の複数の分節片が曲げられて形成された曲げ面と、前記バッテリーハウジングの内面との間と、前記第１集電体と前記バッテリーハウジングの内面との間と、の少なくとも一箇所に介在される第１カバー部と、前記電極組立体の外周面の上端をカバーする第２カバー部と、を含み得る。

ここで、前記第１集電体は、前記電極組立体の上部で、前記曲げ面の上に結合し、前記曲げ面と前記インシュレータとの間に介在され得る。

望ましくは、前記第１カバー部は、前記バッテリーハウジングの上端部の内面と対向する前記第１集電体の表面をカバーし得る。

望ましくは、前記第１カバー部は、前記第１集電体と前記バッテリーハウジングの上端部の内面との距離に対応する厚さを有し得る。

本発明のさらに他面において、前記第２カバー部は、前記第１非コーティング部が前記バッテリーハウジングの内周面に向かって露出しないように前記第１非コーティング部の最外郭に露出した側面部全体をカバーし得る。

例えば、前記第２カバー部の延長長さは、前記第１非コーティング部の延長長さよりも大きいか、または同一であることがある。

望ましくは、前記第２カバー部の延長長さは、前記複数の分節片の間の切断ラインの下端位置から前記複数の分節片の曲げ位置までの長さよりも大きいか、または同一であることがある。

望ましくは、前記第２カバー部の下端部は、前記第１非コーティング部の下端部よりも下部に位置し得る。

本発明のさらに他面において、前記インシュレータは、絶縁ポリマー材質を含み得る。

本発明のさらに他面において、前記インシュレータは、弾性を有する材質から構成され得る。

本発明のさらに他面において、前記インシュレータは、前記第１カバー部の中心に所定の直径を有する中心孔を備え得る。

ここで、前記第１集電体の中心は、前記電極組立体の巻取中心と同一線上に位置し得る。

本発明のさらに他面において、前記第１集電体の直径は、前記インシュレータの前記中心孔の直径よりも小さいか、または同一であり得る。

望ましくは、前記第１集電体の直径は、前記電極組立体の巻取中心孔の直径よりも大きいことがある。

望ましくは、前記第１カバー部は、前記第１非コーティング部の端部と前記バッテリーハウジングの上端部の内面との距離に対応する厚さを有し得る。

本発明のさらに他面において、前記第１非コーティング部の少なくとも一部区間は、前記電極組立体の巻取方向に沿って複数の分節片に分割され得る。

望ましくは、前記複数の分節片は、前記電極組立体の半径方向に沿って曲げられ得る。

望ましくは、前記複数の分節片は、前記電極組立体の半径方向に沿って多重で重ねられ得る。

望ましくは、前記第１カバー部は、前記バッテリーハウジングの上端部の内面と対向する前記第１非コーティング部の複数の分節片が曲げられて形成された曲げ面と、前記バッテリーハウジングの上端部の内面との間に介在され得る。

望ましくは、前記第１カバー部は、前記曲げ面と前記バッテリーハウジングの上端部の内面との距離に対応する厚さを有し得る。

本発明のさらに他面において、前記バッテリーは、前記第１非コーティング部と電気的に接続し、少なくとも一部が前記バッテリーハウジングの上端部に形成された貫通孔によって外部に露出する端子をさらに含み得る。

ここで、前記端子は、前記貫通孔に挿入された本体部と、前記バッテリーハウジングの上端部の外面に露出した前記本体部の一側の周縁から前記外面に沿って延びた外部フランジ部と、前記バッテリーハウジングの上端部の内面に露出した前記本体部の他側の周縁から前記内面に向かって延びた内部フランジ部と、前記内部フランジ部の内側に備えられた平坦部と、を含み得る。

望ましくは、前記平坦部と前記バッテリーハウジングの上端部の内面が互いに平行し得る。

望ましくは、前記平坦部と前記第１集電体が互いに平行し得る。

本発明のさらに他面において、前記端子の本体部、内部フランジ部及び平坦部は、前記貫通孔から前記バッテリーハウジング内へ挿入され得る。

例えば、前記内部フランジ部は、前記バッテリーハウジングの上端部の内面に向かってリベッティングされて固定され得る。

本発明のさらに他面において、前記インシュレータの前記中心孔の直径は、前記本体部の直径よりも大きいか、または同一であり得る。

本発明のさらに他面において、前記インシュレータの前記中心孔の直径は、前記内部フランジ部の直径よりも大きいか、または同一であり得る。

本発明のさらに他面において、前記端子の本体部は、前記インシュレータの前記中心孔を貫通し得る。

望ましくは、前記端子の平坦部は、前記インシュレータの前記中心孔を貫通し、前記第１集電体と電気的に結合し得る。

例えば、前記端子の平坦部は、前記第１集電体と溶接によって結合し得る。

本発明のさらに他面において、前記バッテリーは、前記バッテリーハウジングと前記端子との間に介在され、前記バッテリーハウジングと前記端子の電気的接続を遮断する絶縁ガスケットをさらに含み得る。

望ましくは、前記絶縁ガスケットは、前記インシュレータと接続されて一体に形成され得る。

本発明のさらに他面において、前記電極組立体の外周面の少なくとも一部をカバーし、前記バッテリーハウジングの内周面と接触するサイドスペーサをさらに含み得る。

ここで、前記サイドスペーサは、前記電極組立体の外周に沿って前記電極組立体の外周面の少なくとも一部をカバーし得る。

望ましくは、前記サイドスペーサは、前記電極組立体の外周面と前記バッテリーハウジングの内周面との距離に対応する厚さを有し得る。

本発明のさらに他面において、前記サイドスペーサは、前記インシュレータと接続して一体に形成され得る。

本発明のさらに他面において、前記サイドスペーサは、絶縁ポリマー材質を含み得る。

本発明のさらに他面において、前記サイドスペーサは、弾性を有する材質から構成され得る。

本発明のさらに他面において、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活物質部と、活物質がコーティングされていない第２非コーティング部と、を含み、前記第２非コーティング部の少なくとも一部は、電極タブとして用いられ得る。

本発明のさらに他面において、前記バッテリーは、前記電極組立体の下部で前記第２非コーティング部と結合する第２集電体をさらに含み得る。

本発明のさらに他面において、前記バッテリーハウジングは、下端に形成された開放部に隣接する端部に形成され、内側に向かって圧入されたビーディング部と、前記ビーディング部よりも前記開放部に向かう側に形成され、前記開放部に向かって延びて曲げられたクリンピング部と、を含み得る。

本発明のさらに他面において、前記第２集電体は、前記第２非コーティング部と結合する少なくとも一つのタブ結合部と、前記バッテリーハウジングの内面の前記ビーディング部に電気的に結合する少なくとも一つのハウジング結合部と、を含み得る。

望ましくは、前記ハウジング結合部は、前記クリンピング部によって押圧固定され得る。

本発明のさらに他面において、前記ハウジング結合部は、前記ビーディング部に溶接によって結合し得る。

本発明のさらに他面において、前記バッテリーは、前記バッテリーハウジングの開放部をカバーするキャップをさらに含み得る。

本発明のさらに他面において、前記バッテリーは、前記キャップと前記第２集電体との間に介在され、前記電極組立体の動きを防止するように構成された下部スペーサをさらに含み得る。

望ましくは、前記下部スペーサは、前記第２集電体と前記キャップとの距離に対応する高さを有し得る。

本発明のさらに他面において、前記下部スペーサは、絶縁ポリマー材質を含み得る。

本発明のさらに他面において、前記下部スペーサは、弾性を有する材質から構成され得る。

本発明のさらに他面において、前記第１カバー部の厚さは、前記第２カバー部の厚さと異なり得る。

望ましくは、前記第２カバー部の厚さは、前記第１カバー部の厚さよりも小さいことがある。

本発明のさらに他面において、前記第１カバー部は、前記第１カバー部の外周縁で所定の曲率半径を有するラウンド部を備え得る。

望ましくは、前記ラウンド部は、前記第１カバー部の上面と前記第２カバー部の側面の交差位置に形成され得る。

望ましくは、前記ラウンド部の曲率半径は、前記バッテリーハウジングの上端部の内面と前記バッテリーハウジングの側面の交差位置に形成された曲率半径よりも小さいか、または同一であり得る。

望ましくは、前記ラウンド部は、前記バッテリーハウジングの内面と隙間なく密着し得る。

本発明のさらに他面において、前記第１カバー部及び前記第２カバー部は、一体に形成され得る。

また、前記第１カバー部及び前記第２カバー部は別に形成されて結合した構造であり得る。

本発明のさらに他面において、前記絶縁ガスケットは、前記外部フランジ部と前記バッテリーハウジングとの間に介在されたガスケット露出部と、前記内部フランジ部と前記バッテリーハウジングとの間に介在されたガスケット挿入部と、を含み得る。

望ましくは、前記ガスケット露出部と前記ガスケット挿入部は、位置によって厚さが異なり得る。

本発明のさらに他面において、前記第１カバー部の前記中心孔の周囲には、前記中心孔よりも小さい直径を有する複数の孔がさらに形成され得る。

なお、本発明の一実施例によるバッテリーパックは、上述したような本発明の一実施例によるバッテリーと、複数の前記バッテリーを収容するパックハウジングと、を含み得る。

本発明の一実施例による自動車は、上述したような本発明の一実施例によるバッテリーパックを含む。

本発明によると、正極端子及び負極端子が同じ方向に適用された構造を有するバッテリー構造が提供され、これによって複数のバッテリーの電気的接続構造が単純化される。

また、本発明によると、非コーティング部とバッテリーハウジングとの電気的接触を防止することで、バッテリー内部の短絡を効果的に防止することができる。

また、本発明によると、バッテリーハウジング内で電極組立体の動きが最小化され、電気的結合部位の損傷を防止することができる。

本発明の他面によると、バッテリーの電極端子がバスバーなどの電気的接続部品と溶接され得る十分な面積を有することで、電極端子と電気的接続部品のとの接合強度が充分に確保可能であり、電気的接続部品と電極端子の接合部位における抵抗を望ましい水準に低めることができる。

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例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をするため、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てはならない。

本発明の一実施例によるバッテリーを説明するための図である。 図１のバッテリーの縦断面図である。 図１のバッテリーの内部を示す斜視図である。 図１のバッテリーの内部を説明するための断面図である。 本発明の一実施例によるバッテリーを説明するための図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーを説明するための図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーを説明するための図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーを説明するための図である。 本発明の他の実施例によるバッテリーを説明するための図である。 本発明のさらに他の実施例によるバッテリーを説明するための図である。 本発明のさらに他の実施例によるバッテリーを説明するための図である。 本発明のさらに他の実施例によるバッテリーを説明するための図である。 本発明のさらに他の実施例によるバッテリーを説明するための図である。 図１のバッテリーを含むバッテリーパックを説明するための図である。 図１０のバッテリーパックを含む自動車を説明するための図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的または辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応じた意味及び概念で解釈されねばならない。

したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。

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

二つの比較対象が同一であるということは、「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、当業界で低い水準として看做される偏差、例えば、５％以内の偏差を有する場合を含み得る。また、所定の領域で如何なるパラメータが均一であるということは、平均的観点で均一であるということを意味し得る。

第１、第２などの用語が多様な構成要素を叙述するために使用されるが、これら用語によって構成要素が制限されることではない。これら用語は、ただ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、特に明記しない限り、第１構成要素が第２構成要素であり得る。

明細書全体において、特に明記しない限り、各構成要素は単数または複数であり得る。

構成要素の「上部（または下部）」または構成要素の「上（または下）」に任意の構成が配置されるということは、任意の構成が前記構成要素の上面（または下面）に直接配置される場合だけでなく、前記構成要素と前記構成要素の上に（または下に）配置された任意の構成との間に他の構成が介在されることがあることを意味し得る。

また、ある構成要素が他の構成要素に「連結」、「結合」または「接続」されると記載された場合、前記構成要素は互いに直接的に連結または接続され得るが、各構成要素の間に他の構成要素が「介在」されるか、または各構成要素が他の構成要素によって「連結」、「結合」または「接続」されることもあることを理解すべきである。

明細書全体において、「Ａ及び／またはＢ」の記載は、特に明記しない限り、「Ａ」、「Ｂ」、または「Ａ及びＢ」を意味し、「ＣからＤ」の記載は、特に明記しない限り、Ｃ以上かつＤ以下を意味する。

説明の便宜上、本明細書において巻取形態で巻かれる電極組立体の巻取軸の長手方向に沿う方向を軸方向Ｙとする。そして、前記巻取軸を囲む方向を円周方向または周方向Ｘとする。そして、前記巻取軸に近くなるか、または遠くなる方向を半径方向とする。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する。

図１～図４、図８及び図９を参照すると、本発明の一実施例によるバッテリー１は、電極組立体１０、バッテリーハウジング２０、第１集電体３０及びインシュレータ４０を含む。

前記バッテリー１は、上述した構成要素の他にも、端子５０及び／または絶縁ガスケット６０及び／またはサイドスペーサ７０及び／または第２集電体８０及び／またはキャップ９０及び／またはシーリングガスケット１００及び／または下部スペーサ１１０をさらに含み得る。

前記電極組立体１０は、第１極性を有する第１電極と、第２極性を有する第２電極と、第１電極と第２電極との間に介在される分離膜と、を含む。前記第１電極は、正極または負極であり、第２電極は、第１電極と反対極性を有する電極である。

前記電極組立体１０は、例えば、巻取形状を有し得る。即ち、前記電極組立体１０は、第１電極、第２電極、及び第１電極と第２電極との間に介在された分離膜を少なくとも一回積層して形成された積層体を巻取中心Ｃを基準にして巻き取って製造され得る。この場合、前記電極組立体１０の外周面上にはバッテリーハウジング２０との絶縁のために分離膜がさらに備えられ得る。前記電極組立体１０は、関連技術分野における公知の巻取構造を制限なく有し得る。

前記第１電極は、第１電極集電体及び第１電極集電体の一面または両面に塗布された第１活物質部を含む。前記第１電極集電体の幅方向（Ｚ軸に平行となる方向）の一端部には、第１活物質部が塗布されていない非コーティング部が存在する。前記非コーティング部は、それ自体第１電極タブとして機能する。前記第１非コーティング部１１は、バッテリーハウジング２０内に収容された電極組立体１０の高さ方向（Ｚ軸に平行となる方向）の上部に備えられる。

前記第２電極は、第２電極集電体及び第２電極集電体の一面または両面に塗布された第２活物質部を含む。前記第２電極集電体の幅方向（Ｚ軸に平行となる方向）の他端部には、第２活物質部が塗布されていない非コーティング部が存在する。前記非コーティング部は、その自体として第２電極タブとして機能する。前記第２非コーティング部１２は、バッテリーハウジング２０内に収容された電極組立体１０の高さ方向（Ｚ軸に平行となる方向）の下部に備えらされる。

即ち、前記電極組立体１０は、第１電極及び第２電極と、これらの間に介在された分離膜とが巻取軸を中心にして巻き取られることでコアと外周面を定義した電極組立体１０であり得る。この際、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活物質部と、活物質層がコーティングされていない第１非コーティング部と、を含み、前記第１非コーティング部の少なくとも一部は、電極タブとして使用され得る。なお、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活物質部と、活物質層がコーティングされていない第２非コーティング部１２と、を含み、前記第２非コーティング部１２の少なくとも一部は、電極タブとして使用され得る。

望ましくは、前記電極組立体１０は、シート状の第１電極集電体及び第２電極集電体と、これらの間に介在された分離膜とが、一方向へ巻き取られた構造を有する巻取タイプの電極組立体１０であり得る。前記第１電極集電体は、長辺端部に活物質層がコーティングされていない第１非コーティング部１１を含み、前記第１非コーティング部１１の少なくとも一部は、電極タブとして使用され得る。また、前記第２電極集電体は、長辺端部に活物質層がコーティングされていない第２非コーティング部１２を含み、前記第２非コーティング部１２の少なくとも一部は、電極タブとして使用され得る。

前記電極組立体１０は、極性が相異なる第１非コーティング部１１及び第２非コーティング部１２が互いに反対方向へ突出した巻取タイプであり得る。即ち、前記第１非コーティング部１１及び第２非コーティング部１２は、電極組立体１０の幅方向、即ち、バッテリー１の高さ方向（Ｚ軸に平行となる方向）に沿って互いに反対方向へ延びて突出し得る。

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

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

他の例で、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以上の元素を含む；Ｍ^２は、平均酸化状態４を有する少なくとも一つ以上の元素を含む；０≦ｘ≦１）であり得る。

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

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

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

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

分離膜の少なくとも一表面には、無機物粒子のコーティング層を含み得る。また、分離膜自体が無機物粒子のコーティング層からなることも可能である。コーティング層を構成する粒子は、隣接する粒子の間にインタースティシャルボリューム（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ ｖｏｌｕｍｅ）が存在するようにバインダーと結合した構造を有し得る。

無機物粒子は、誘電率が５以上である無機物からなり得る。この非制限的な例として、前記無機物粒子は、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３（ＰＺＴ）、Ｐｂ_１－ｘＬａ_ｘＺｒ_１－ｙＴｉ_ｙＯ_３（ＰＬＺＴ）、ＰＢ（Ｍｇ_３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３－ＰｂＴｉＯ_３（ＰＭＮ－ＰＴ）、ＢａＴｉＯ_３、ハフニア（ＨｆＯ_２）、ＳｒＴｉＯ_３、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＳｎＯ_２、ＣｅＯ_２、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＺｎＯ及びＹ_２Ｏ_３からなる群より選択された少なくとも一つ以上の物質を含み得る。

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

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

一方、前記第１非コーティング部１１の少なくとも一部区間は、前記電極組立体１０の巻取方向に沿って複数の分節片に分割され得る。分節片は、台形、四角形、平行四辺形、半円形、半楕円の形態などを有し、巻取方向に沿って所定の間隔を開けて反復的に配列され得る。分節片は、下部の幅が上部の幅よりも大きいことがあり、下部から上部へ進むほど（即ち、図２のｚ方向へ進むほど）、幅が漸進的及び／または段階的に増加し得る。前記複数の分節片は、前記電極組立体１０の半径方向に沿って曲げられ得る。ここで、半径方向とは、電極組立体１０のコア側に向かう方向または電極組立体１０の外周側に向かう方向を意味する。例えば、図５ｂのように、前記複数の分節片は、コア側へ曲げられ得る。また、前記複数の分節片は、多重で重ねられる構造を有し得る。望ましくは、前記複数の分節片は、前記電極組立体１０の半径方向に沿って多重で重ねられ得る。一方、前記複数の分節片は、レーザーで切り込まれたものであり得る。分節片は、超音波カッティングや打ち抜きなどの公知の金属箔のカッティング工程によって形成し得る。

第１非コーティング部１１の曲げ加工時における活物質層の損傷を防止するために、分節片の間の切断ライン下端と活物質層との間に所定のギャップを置くことが望ましい。第１非コーティング部１１が曲げられるとき、切断ラインの下端付近に応力が集中するためである。また、レーザーカッティング時、パターンを形成しにくくなるためである。ギャップは、０．２～４ｍｍであることが望ましい。ギャップが当該数値範囲に調節されると、第１非コーティング部１１の曲げ加工時に発生する応力によって切断ラインの下端付近で活物質層が損傷することを防止できる。また、ギャップは、分節片の切り込みまたはカッティング時の公差による活物質層の損傷を防止できる。

前記第１非コーティング部１１の曲げ方向は、例えば、電極組立体１０の巻取中心Ｃに向かう方向であり得る。前記第１非コーティング部１１がこのように曲げられた形態を有する場合、第１非コーティング部１１が占める空間が縮小してエネルギー密度の向上を図り得る。また、前記第１非コーティング部１１と第１集電体３０との結合面積の増加によって更なる結合力の向上及び更なる抵抗減少の効果を奏し得る。

前記では、第１非コーティング部１１の曲げ及び重畳のみについて説明したが、第２非コーティング部１２にも前記第１非コーティング部１１と同じ構造が適用可能であることは勿論である。

図１～図４を参照すると、前記バッテリーハウジング２０は、前記電極組立体１０及び前記第１集電体３０を収容し得る。前記バッテリーハウジング２０は、下端に開放部が形成されたほぼ円筒形の収容体であって、例えば、金属のような導電性材質からなり得る。前記バッテリーハウジング２０の材質は、例えば、アルミニウム、スチール、ステンレススチール、ニッケルなどであり得る。開放部が備えられた前記バッテリーハウジング２０の底部を開放端（ｏｐｅｎｅｄ ｅｎｄ）と称する。前記バッテリーハウジング２０の側面（外周面）と上面は一体に形成され得る。前記バッテリーハウジング２０の上面（Ｘ－Ｙ平面に平行となる面）は、ほぼフラットな（ｆｌａｔ）形態を有する。前記開放部（または開放端）の反対側に位置する上面を閉鎖部（ｃｌｏｓｅｄ ｐｏｒｔｉｏｎ）と称する。前記バッテリーハウジング２０は、下方に形成された開放部から電極組立体１０を収容し、電解質も共に収容する。

前記バッテリーハウジング２０は、電極組立体１０と電気的に接続する。前記バッテリーハウジング２０は、例えば、電極組立体１０の第２非コーティング部１２と電気的に接続される。この場合、前記バッテリーハウジング２０は、第２非コーティング部１２と同じ極性を有する。

図２及び図４を参照すると、前記バッテリーハウジング２０は、その下端に形成されたビーディング部２１及びクリンピング部２２を備え得る。前記ビーディング部２１は、電極組立体１０の下部に位置する。前記ビーディング部２１は、バッテリーハウジング２０の外周面の周りを圧入して形成される。例えば、前記ビーディング部２１は、下端に形成された開放部に隣接する端部に形成され、内側に向かって圧入され得る。前記ビーディング部２１は、バッテリーハウジング２０の内径とほぼ対応するサイズを有し得る電極組立体１０がバッテリーハウジング２０の下端に形成された開放部から抜け出ないようにし、キャップ９０が取り付けられる支持部として機能し得る。

前記クリンピング部２２は、ビーディング部２１の下部に形成される。前記クリンピング部２２は、前記ビーディング部２１よりも前記開放部に向かう側に形成され、前記開放部に向かって延びて曲げられ得る。前記クリンピング部２２は、ビーディング部２１の下方に配置されるキャップ９０の外周面、そしてキャップ９０の下面の少なくとも一部を囲むように延長及び曲げられた形態を有する。

一方、本発明は、バッテリーハウジング２０がこのようなビーディング部２１及び／またはクリンピング部２２を備えない場合を排除しない。即ち、本発明においてバッテリーハウジング２０がビーディング部２１及び／またはクリンピング部２２を備えない場合、電極組立体１０の固定及び／またはバッテリーハウジング２０の密封は、例えば、電極組立体１０に対するストッパとして機能可能な部品をさらに適用するなどによって実現し得る。また、本発明のバッテリー１がキャップ９０を含む場合、電極組立体１０の固定及び／またはバッテリーハウジング２０の密封は、例えば、キャップ９０が取り付けられ得る構造物をさらに適用し、及び／またはバッテリーハウジング２０とキャップ９０を溶接するなどによって実現し得る。例えば、本出願人の韓国公開特許第１０－２０１９－００３００１６号公報では、ビーディング部が省略されたバッテリーを開示しており、このような構造が本発明に採用され得る。

図２～図５ａを参照すると、前記第１集電体３０は、電極組立体１０の上部に結合し得る。例えば、前記第１集電体３０は、前記電極組立体１０の上部で第１非コーティング部１１に結合し得る。前記第１集電体３０は、前記第１非コーティング部１１と前記インシュレータ４０との間に介在され得る。例えば、前記第１集電体３０は、前記電極組立体１０の上部で前記第１非コーティング部１１に結合し、前記第１非コーティング部１１と前記インシュレータ４０との間に介在され得る。前記第１集電体３０は、導電性の金属材質からなり得る。図示していないが、前記第１集電体３０は、その下面に放射状に形成された複数の凹凸を備え得る。前記凹凸が形成された場合、第１集電体３０を押し付けて凹凸を第１非コーティング部１１に圧入し得る。

本発明の他の実施例によるバッテリー１は、第１集電体３０を含まないことがある。この場合、第１非コーティング部１１は直接的に端子５０と電気的に接続し得る。

図３及び図４を参照すると、前記第１集電体３０は、第１非コーティング部１１の端部に結合し得る。前記第１非コーティング部１１と第１集電体３０との結合は、例えば、レーザー溶接によって行われ得る。前記レーザー溶接は、第１集電体３０の母材を部分的に溶融させる方式で行われるか、または選択的に、第１集電体３０と第１非コーティング部１１との間に溶接のためのはんだを介在した状態で行われ得る。この場合、前記はんだは、第１集電体３０と第１非コーティング部１１に比べてより低い融点を有することが望ましい。なお、レーザー溶接の他にも、抵抗溶接、超音波溶接、スポット溶接などが可能であるが、溶接方法はこれらに限定されない。

図５ｂを参照すると、前記第１集電体３０は、第１非コーティング部１１の端部が第１集電体３０と平行になる方向へ曲げられて形成された結合面に結合し得る。前記第１非コーティング部１１の曲げ方向は、例えば、電極組立体１０の巻取中心Ｃに向かう方向であり得る。前記第１非コーティング部１１がこのように曲げられた形態を有する場合、第１非コーティング部１１が占める空間が縮小してエネルギー密度が向上し得る。また、前記第１非コーティング部１１と第１集電体３０との結合面積の増加によって、結合面での結合力の向上及び抵抗減少の効果を奏し得る。

図２～図５ａを参照すると、前記インシュレータ４０は、前記第１非コーティング部１１と前記バッテリーハウジング２０との電気的接続を遮断するように、前記第１非コーティング部１１または前記第１集電体３０が対向する前記バッテリーハウジング２０の内面と前記第１非コーティング部１１または前記第１集電体３０との間に介在され得る。例えば、前記インシュレータ４０は、電極組立体１０の上端とバッテリーハウジング２０の内面との間、または電極組立体１０の上部に結合した第１集電体３０とバッテリーハウジング２０の内面との間に備えられ得る。前記インシュレータ４０は、第１非コーティング部１１とバッテリーハウジング２０との接触及び／または第１集電体３０とバッテリーハウジング２０との接触を防止する。即ち、前記インシュレータ４０は、前記バッテリーハウジング２０の内部に収容され、前記電極組立体１０の少なくとも一部をカバーし、前記第１非コーティング部１１と前記バッテリーハウジング２０との電気的接続を遮断するように構成される。これによって、前記インシュレータ４０は、絶縁性能を有する材質からなり得る。例えば、前記インシュレータ４０は、絶縁ポリマー材質を含み得る。

図２から図５ａを参照すると、前記インシュレータ４０は、第１カバー部４１及び第２カバー部４２を含み得る。

前記第２カバー部４２は、前記第１カバー部４１の外周縁から垂直下方へ延びた形態を有し得る。即ち、第２カバー部４２は、前記第１カバー部４１の外周縁から上下方向（Ｚ軸に平行となる方向）へ延びた部分を意味する。これによって、前記第１カバー部４１及び前記第２カバー部４２はコップ形態を有し得る。第１カバー部４１は、インシュレータ４０において第２カバー部４２を除いた全ての部分を意味する。例えば、図２～図５ａにおいて、第１カバー部４１は、インシュレータ４０において水平方向（Ｘ－Ｙ平面に平行となる方向）へ延びた部分を意味する。前記第１カバー部４１は、前記バッテリーハウジング２０の内面と対向する前記第１非コーティング部１１の端部または前記第１集電体３０の表面をカバーし得る。例えば、前記第１カバー部４１は、前記バッテリーハウジング２０の上端部の内面と対向している前記第１集電体３０の表面をカバーし得る。

前記インシュレータ４０は、前記第１カバー部４１の中心に所定の直径を有する中心孔を備え得る。例えば、前記インシュレータ４０は、巻取中心Ｃに隣接する中心孔を備え得る。例えば、前記第１カバー部４１は、巻取中心Ｃに隣接するほぼ円形の中心孔を備え得る。前記中心孔の存在によって、前記端子５０が第１集電体３０または第１非コーティング部１１と接触可能な状態になり得る。

本発明の他面において、前記第１カバー部４１の前記中心孔の周りには、前記中心孔よりも小さい直径を有する複数の孔がさらに形成され得る。例えば、前記第１カバー部４１の前記中心孔の周りには、電解液が移動できるように複数の孔が形成され得る。ここで、電解液がバッテリーハウジング２０に注入されるときは、インシュレータ４０が底部に置かれるように配置され得る。即ち、図２のバッテリー１の上下が反転されるように、即ち、端子５０が下部に位置するように配置された状態で電解液がバッテリーハウジング２０に注入され得る。

電解液は、インシュレータ４０の第１カバー部４１に備えられた中心孔を通して下部へ移動し、第１カバー部４１の表面を通して水平方向へ移動し、複数の孔を通して上方へ移動し得る。これによって、電極組立体１０に全体的に電解液が提供され得る。即ち、このようにインシュレータ４０の第１カバー部４１に複数の孔が形成されている場合、電解液を円滑かつ容易に電極組立体１０に提供可能である。

一方、複数の孔は、予め設定された間隔で離隔し得る。例えば、インシュレータ４０の中心部からインシュレータ４０の外周面に向かういずれか一つの直線上に複数の孔が配置され得る。

前記第１カバー部４１は、前記第２カバー部４２と連結され得る。例えば、前記第１カバー部４１は、前記第２カバー部４２と一体に形成され得る。例えば、前記第１カバー部４１及び前記第２カバー部４２は、一体に成形されたポリマー成形体であり得る。または、前記第１カバー部４１及び前記第２カバー部４２は、別に形成されて結合した構造であり得る。例えば、前記第１カバー部４１及び前記第２カバー部４２は、別に成形されて結合したポリマー構造体であり得る。

この際、前記第１カバー部４１の厚さは、前記第２カバー部４２の厚さと相異なり得る。具体的には、図５ａなどから確認できるように、前記第２カバー部４２の厚さは、前記第１カバー部４１の厚さよりも薄いことがある。

本発明の一実施例で、電極組立体１０の外周側に位置する第１非コーティング部１１の少なくとも一部は省略され得る。したがって、第１非コーティング部１１が省略された領域である、電極組立体１０の外周部の上端に、所定の空間が形成され得る。したがって、所定の空間によって第１非コーティング部１１とバッテリーハウジング２０との電気的接触が一次的に防止され得る。但し、より確かな絶縁性の確保のために第２カバー部４２を備え得る。この際、前記第２カバー部４２の厚さが第１カバー部４１の厚さよりも薄くても絶縁性能が充分に確保可能である。さらには、前記第２カバー部４２の厚さを第１カバー部４１の厚さよりも薄く形成することで、インシュレータ４０が占める空間を最小化できる。

図５ａを参照すると、前記第１カバー部４１は、前記第１カバー部４１の外周縁で所定の曲率半径を有するラウンド部Ｒを備え得る。前記ラウンド部Ｒは、前記第１カバー部４１の上面と前記第２カバー部４２の側面との交差位置に形成され得る。この際、前記ラウンド部Ｒの曲率半径は、前記バッテリーハウジング２０の上端部の内面と前記バッテリーハウジング２０の側面との交差位置に形成された曲率半径よりも小さいか、または同一であり得る。このような構造によれば、前記ラウンド部Ｒは、前記バッテリーハウジング２０の内面と隙間なく密着し得る。このような構造によると、バッテリー１に振動や外部衝撃が加えられても、バッテリーハウジング２０内における電極組立体１０の動きが最小化され、電気的結合部位における損傷の発生を防止することができる。しかし、例えば、前記ラウンド部Ｒの曲率半径が、前記バッテリーハウジング２０の上端部の内面と前記バッテリーハウジング２０の側面との交差位置に形成された曲率半径よりも大きいと、前記ラウンド部Ｒと前記バッテリーハウジング２０の内面との間に空間ができ得る。この際、バッテリー１に振動や外部衝撃が加えられると、電極組立体１０の動きが発生して電気的結合部位に損傷が発生する危険がある。

一方、本発明のバッテリー１は、第１集電体３０を含まないこともある。この場合、前記インシュレータ４０は、前記第１非コーティング部１１の端部をカバーする第１カバー部４１と、前記電極組立体１０の外周面の上端をカバーする第２カバー部４２と、を含み得る。図示していないが、前記第１カバー部４１は、前記第１非コーティング部１１の端部と前記バッテリーハウジング２０の上端部の内面との間の空間に位置し得る。

この際、前記インシュレータ４０の前記第１カバー部４１は、前記第１非コーティング部１１の端部と前記バッテリーハウジング２０の上端部の内面との距離に対応する厚さを有し得る。これによって、前記第１カバー部４１が、前記第１非コーティング部１１の端部と前記バッテリーハウジング２０の上端部の内面との間の空間を隙間なく満たし得る。これによって、バッテリー１に振動や外部衝撃が加えられても、バッテリーハウジング２０内で電極組立体１０の動きが最小化され、電気的結合部位における損傷発生を防止できる。

一方、インシュレータ４０は、約０．１ｍｍ以上の厚さを有し得る。インシュレータ４０が薄すぎると、絶縁性が劣ることがあるためである。他の面では、インシュレータ４０の厚さを特定の厚さ以下に形成することが工程上達成しにくいことがあるためである。一方、インシュレータ４０の厚さの上限は、バッテリーハウジング２０の内面と前記第１非コーティング部１１との距離またはバッテリーハウジング２０の内面と前記第１集電体３０との距離に対応する厚さであり得る。インシュレータ４０が厚すぎると、バッテリーハウジング２０の内部空間を占めてバッテリーセルの容量が減少し、費用が増大する。これによって、適切に絶縁性が維持されると共に、バッテリーセルの容量が減少しないように、インシュレータ４０の厚さが適正範囲で設定され得る。但し、インシュレータ４０の厚さは前記範囲に限定されず、絶縁確保が可能であり、かつバッテリーハウジング２０内で電極組立体１０の動きを最小化して電気的結合部位における損傷発生を防止できる範囲であれば、本発明の範囲に含まれる。

一方、もし、本発明のバッテリー１が第１集電体３０を含む場合であれば、前記インシュレータ４０は、前記第１集電体３０の少なくとも一部をカバーする第１カバー部４１と、前記電極組立体１０の外周面の上端をカバーする第２カバー部４２と、を含み得る。即ち、前記第１カバー部４１は、前記第１集電体３０の少なくとも一部をカバーし得る。例えば、図３を参照すると、前記第１カバー部４１は、第１集電体３０の上面で、中央に位置した一部領域を除いた全ての領域をカバーし得る。また、前記第１カバー部４１は、前記第１非コーティング部１１において、前記第１集電体３０によってカバーされない一部領域をカバーし得る。

この際、例えば、図５ａのように、前記インシュレータの前記第１カバー部４１は、前記第１集電体３０と前記バッテリーハウジング２０の上端部の内面との距離に対応する厚さを有し得る。これによって、前記第１カバー部４１が、前記第１集電体３０と前記バッテリーハウジング２０の上端部の内面との間の空間を隙間なく満たし得る。これによって、バッテリー１に振動や外部衝撃が加えられても、バッテリーハウジング２０内で電極組立体１０の動きが最小化され、電気的結合部位に損傷が発生することを防止することができる。

図５ｂまたは図５ｅを参照すると、他の実施形態として、前記第１非コーティング部１１の少なくとも一部区間は、複数の分節片に分割され得る。ここで、前記複数の分節片は、コア側へ曲げられ得る。また、前記複数の分節片は、半径方向に沿って多重で重ねられる構造を有し得る。この際、前記第１非コーティング部１１の複数の分節片は曲げられて重畳され、一つの曲げ面を形成し得る。前記曲げ面は、バッテリーハウジングの上面とほぼ平行な状態になり得る。この場合、前記第１カバー部４１は、前記第１非コーティング部１１の複数の分節片が曲げられて形成された曲げ面をカバーし得る。第２カバー部４２は、前記電極組立体１０の外周面の上端をカバーし得る。図５ｅを参照すると、前記電極組立体１０の上部で前記複数の分節片の前記曲げ面上に結合し、前記曲げ面と前記バッテリーハウジング２０との間に介在される第１集電体３０の面積が、前記電極組立体１０の上面の面積に比べて相対的に非常に小さく形成され得る。例えば、前記第１集電体３０の直径は、前記インシュレータ４０の前記中心孔の直径よりも小さいか、または同一であり得る。また、前記第１集電体３０の直径は、前記電極組立体１０の巻取中心孔の直径よりも大きいことがある。また、前記第１集電体３０の直径が前記電極組立体１０の巻取中心孔の直径より大きいため、前記第１集電体３０が前記電極組立体１０の上で支持され得る。一方、前記第１集電体３０の中心は、前記電極組立体１０の巻取中心と同一線上に位置し得る。これによって、前記第１集電体３０と前記端子５０は、追って互いに溶接可能になるように、接触した状態に維持され得る。一方、第１非コーティング部１１の複数の分節片は、電極組立体１０の半径方向に沿って互いに重ねられた状態で曲げられ得る。したがって、複数の分節片の重畳によって、前記電極組立体１０は、曲げ面で集電性能を有し得る。さらに、前記曲げ面の少なくとも一部と前記第１集電体３０が電気的に結合しているため、前記電極組立体１０は、前記第１集電体３０を介して前記端子５０と電気的に接続され得る。一方、図５ｄのように、図５ｅの実施形態で第１非コーティング部１１のみが曲げられていない実施形態も本発明に採用可能であることは勿論である。

図５ｂまたは図５ｅを参照すると、前記第１カバー部４１は、前記複数の分節片の前記曲げ面と前記バッテリーハウジング２０の上端部の内面との距離に対応する厚さを有し得る。これによって、前記第１カバー部４１が、前記曲げ面と前記バッテリーハウジング２０の上端部の内面との間の空間を隙間なく満たし得る。例えば、図５ｅを参照すると、前記第１カバー部４１は、前記バッテリーハウジング２０の上端部の内面と対向する前記第１非コーティング部１１の複数の分節片が曲げられて形成された曲げ面と、前記バッテリーハウジング２０の上端部の内面との間に介在され得る。一方、図５ｂを参照すると、前記第１カバー部は、前記第１集電体３０と前記バッテリーハウジング２０の上端部の内面との間に介在され得る。この際、前記第１カバー部４１は、前記第１集電体３０と前記バッテリーハウジング２０の上端部の内面との距離に対応する厚さを有し得る。

これによって、バッテリー１に振動や外部衝撃が加えられても、バッテリーハウジング２０内で電極組立体１０の動きが最小化され、電気的結合部位における損傷発生を防止することができる。

または、図５ｂを参照すると、本発明のさらに他の実施形態として、前記電極組立体１０の上部で前記複数の分節片の前記曲げ面上に結合し、前記曲げ面と前記バッテリーハウジング２０との間に介在される第１集電体３０の面積が前記電極組立体１０の上面の面積とほぼ類似であり得る。この際、前記第１カバー部４１は、前記第１集電体３０をカバーし得る。前記第１カバー部４１は、前記第１集電体３０と前記バッテリーハウジング２０の上端部の内面との距離に対応する厚さを有し得る。これによって、前記第１カバー部４１が、前記第１集電体３０と前記バッテリーハウジング２０の上端部の内面との間の空間を隙間なく満たすことができる。これによって、バッテリー１に振動や外部衝撃が加えられても、バッテリーハウジング２０内で電極組立体１０の動きが最小化され、電気的結合部位に損傷が発生することを防止することができる。

前記第２カバー部４２は、電極組立体１０の外周面の上端をカバーし得る。例えば、図３及び図４を参照すると、例えば、第２カバー部４２は、前記第１非コーティング部１１の側面をカバーし得る。より具体的には、第２カバー部４２は、前記第１非コーティング部１１が前記バッテリーハウジング２０の内周面に向かって露出しないように、前記第１非コーティング部１１の最外郭の露出した側面部全体をカバーし得る。これによって、第１非コーティング部１１と反対極性を帯びるバッテリーハウジング２０と第１非コーティング部１１との電気的接触が確実に防止される。したがって、本発明によると、バッテリー１の内部短絡を効果的に防止することができる。

より具体的には、図４を参照すると、前記第２カバー部４２の延長長さは、前記第１非コーティング部１１の延長長さよりも長いか、または同一に構成され得る。このような構造によれば、第２極性を有するバッテリーハウジング２０と、第１極性を有する第１非コーティング部１１との電気的接触を防止できる。これによって、少なくとも前記第２カバー部４２の延長長さが前記第１非コーティング部１１の延長長さと同一であるべきであり、確実な絶縁のために第２カバー部４２の延長長さが前記第１非コーティング部１１の延長長さよりも少しでも長く形成されることが望ましい。他の実施形態として、前記第１非コーティング部１１の複数の分節片が曲げられて重ねられて一つの曲げ面を形成する場合、前記第２カバー部４２の延長長さは、前記複数の分節片の間の切断ラインの下端位置から前記複数の分節片の曲げ位置までの長さよりも大きいか、または同一に構成され得る。望ましくは、前記第２カバー部４２の下端部は、前記第１非コーティング部１１の下端部よりも下部に位置し得る。このような構造によると、第２カバー部４２が第１非コーティング部１１の側面とバッテリーハウジング２０との電気的接触を確実に防止可能である。

図２及び図４を参照すると、前記端子５０は、電極組立体１０の第１非コーティング部１１と電気的に接続され得る。即ち、前記端子５０は、伝導性の金属材質からなり得る。前記端子５０は、前記第１非コーティング部１１と電気的に接続され、少なくとも一部が前記バッテリーハウジング２０の上端部に形成された貫通孔から外部に露出し得る。前記端子５０は、例えば、バッテリーハウジング２０の上端に形成された閉鎖部のほぼ中心部を貫通し得る。即ち、前記バッテリーハウジング２０は、前記バッテリーハウジング２０の上方に備えられた閉鎖部に貫通孔を備え得る。前記端子５０は、前記貫通孔からバッテリーハウジング２０内に挿入され得る。より具体的には、前記端子５０の本体部５０ａ、内部フランジ部５０ｃ及び平坦部５０ｄは、前記貫通孔からバッテリーハウジング２０の内に挿入され得る。これによって、前記端子５０の一部は、バッテリーハウジング２０の上部に露出し、残りの一部はバッテリーハウジング２０の内部に位置し得る。望ましくは、前記端子５０は、前記貫通孔を通じてリベッティング（ｒｉｖｅｔｉｎｇ）され得る。例えば、前記端子５０は、前記バッテリーハウジング２０の上端部の内面に向かってリベッティングされて固定され得る。具体的には、前記端子５０の内部フランジ部５０ｃは、例えば、リベッティングによってバッテリーハウジング２０の閉鎖部の内面に固定され得る。端子５０は、インシュレータ４０を貫通して第１集電体３０または第１非コーティング部１１と結合し得る。例えば、前記端子５０は、インシュレータ４０に備えられた中心孔を貫通して第１集電体３０または第１非コーティング部１１と結合し得る。この際、前記インシュレータ４０の前記中心孔の直径は、後述する内部フランジ部５０ｃの直径よりも大きいか、または同一に形成され得る。前記端子５０の平坦部５０ｄは、前記インシュレータ４０の前記中心孔を貫通して、前記第１集電体３０と電気的に結合し得る。この場合、前記端子５０は、第１極性を有し得る。より望ましくは、前記端子５０の平坦部５０ｄは、前記第１集電体３０と溶接によって結合し得る。即ち、溶接は、前記内部フランジ部５０ｃの内側に備えられた平坦部５０ｄと前記第１集電体３０との間で行われ得る。前記平坦部５０ｄは、前記端子５０の下端部に備えられ得る。前記平坦部５０ｄと前記バッテリーハウジング２０の上端部の内面は、互いに平行し得る。これによって、前記平坦部５０ｄと前記第１集電体３０は、互いに平行し得る。前記溶接方式としてはレーザー溶接が採用され得る。レーザー溶接の他にも、抵抗溶接、超音波溶接などが可能であるが、溶接方法はこれらに限定されない。上記のような構造によって、前記端子５０は、本発明のバッテリー１において第１電極端子として機能できる。前記端子５０がこのように第１極性を有する場合、端子５０は、第２極性を有するバッテリーハウジング２０とは電気的に絶縁される。前記端子５０とバッテリーハウジング２０との電気的絶縁は、多様な方式で実現可能である。例えば、前記端子５０とバッテリーハウジング２０との間に後述するような絶縁ガスケット６０を介在することで絶縁を実現し得る。これとは異なり、前記端子５０の一部に絶縁性コーティング層を形成することによっても、絶縁を実現し得る。または、前記端子５０とバッテリーハウジング２０が接触しないように端子５０を構造的にしっかり固定する方式を適用することも可能である。または、前述した方式のうち複数の方式を共に適用してもよい。

図４を参照すると、前記端子５０は、前記貫通孔に挿入された本体部５０ａと、前記バッテリーハウジング２０の上端部の外面に露出した前記本体部５０ａの一側の周縁から前記外面に沿って延びた外部フランジ部５０ｂと、前記バッテリーハウジング２０の上端部の内面に露出した前記本体部５０ａの他側の周縁から前記内面に向かって延びた内部フランジ部５０ｃと、前記内部フランジ部５０ｃの内側に備えられた平坦部５０ｄと、を含む。

前記外部フランジ部５０ｂは、バッテリーハウジング２０の外側に露出する。前記外部フランジ部５０ｂは、バッテリーハウジング２０の上面のほぼ中心部に位置し得る。前記外部フランジ部５０ｂの最大幅は、端子５０の貫通によってバッテリーハウジング２０に形成された貫通孔の最大幅よりも大きく形成され得る。

前記本体部５０ａは、前記バッテリーハウジング２０の内側に挿入され得る。前記本体部５０ａは、バッテリーハウジング２０の上面のほぼ中心部を貫通して第１非コーティング部１１と電気的に接続され得る。より具体的には、前記本体部５０ａは、バッテリーハウジング２０及びインシュレータ４０を共に貫通して第１集電体３０または第１非コーティング部１１と結合し得る。前記本体部５０ａは、内部フランジ部５０ｃによってバッテリーハウジング２０の内面上にリベット結合し得る。即ち、前記本体部５０ａの下部の周縁部には、コーキングジグの適用によってバッテリーハウジング２０の内面に向かって曲げられた形態を有する内部フランジ部５０ｃが備えられ得る。これによって、本体部５０ａの最大幅は、本体部５０ａの貫通によって形成されたバッテリーハウジング２０の貫通孔の最大幅よりも大きく形成され得る。一方、他の実施形態として、前記本体部５０ａは、バッテリーハウジング２０の内面に向かって曲げられた形態を有しないこともある。即ち、前記本体部５０ａには、内部フランジ部５０ｃが備えられないこともある。例えば、図６を参照すると、前記本体部５０ａは、前記バッテリーハウジング２０の上面のほぼ中心部に位置する貫通孔を貫通するほぼ円筒状のものであり得る。本発明の一実施例において、前記本体部５０ａは、その平面形状が円形であり得るが、これに限定されない。前記本体部５０ａは、選択的に、多角形、星形、中央から延びる枝を備える形状などを有し得る。

図２～図５ａを参照すると、前記絶縁ガスケット６０は、バッテリーハウジング２０と端子５０との間に介在され、互いに反対極性を有するバッテリーハウジング２０と端子５０との接触を防止する。即ち、前記絶縁ガスケット６０は、バッテリーハウジング２０と端子５０との電気的接続を遮断する。これによって、ほぼフラットな形状を有するバッテリーハウジング２０の上面がバッテリー１の第２電極端子として機能できる。

図２～図５ａを参照すると、前記絶縁ガスケット６０は、ガスケット露出部６１及びガスケット挿入部６２を含む。前記ガスケット露出部６１は、端子５０の外部フランジ部５０ｂとバッテリーハウジング２０との間に介在される。前記ガスケット挿入部６２は、端子５０の本体部５０ａとバッテリーハウジング２０との間に介在される。望ましくは、前記ガスケット挿入部６２は、内部フランジ部５０ｃとバッテリーハウジング２０との間に介在される。前記ガスケット挿入部６２は、本体部５０ａのリベッティング時に本体部５０ａと共に変形されてバッテリーハウジング２０の内面に密着し得る。前記絶縁ガスケット６０のガスケット露出部６１と前記ガスケット挿入部６２は、位置によって厚さが変わり得る。

一方、前記絶縁ガスケット６０は、例えば、絶縁性の樹脂材質からなり得る。前記絶縁ガスケット６０が樹脂材質からなる場合において、絶縁ガスケット６０は、熱溶着によって前記バッテリーハウジング２０及び端子５０と結合し得る。この場合、絶縁ガスケット６０と端子５０の結合界面及び絶縁ガスケット６０とバッテリーハウジング２０の結合界面における気密性が強化できる。

前記バッテリーハウジング２０の上面において前記端子５０及び前記絶縁ガスケット６０が占める領域を除いた残りの領域全体が前記端子５０と反対極性を有する第２電極端子となる。これとは異なり、本発明において、前記絶縁ガスケット６０が省略され、端子５０に部分的に絶縁コーティング層が備えられた場合には、バッテリーハウジング２０の上面において絶縁コーティング層を備える端子５０が占める領域を除いた残りの領域全体が第２電極端子として機能できる。

前記バッテリーハウジング２０の円筒形の側壁は、第２電極端子との間に不連続する部分が存在しないように第２電極端子とワンピース（ｏｎｅ ｐｉｅｃｅ）から形成され得る。前記バッテリーハウジング２０の側壁から第２電極端子への連結は柔らかい曲線であり得る。但し、本発明はこれに限定されず、連結部位は、所定の角度を有する角を少なくとも一つ含み得る。

図６及び図７の実施例によるバッテリー１は、前述した図５ａの実施例のバッテリー１と類似であるので、前述した実施例と実質的に同一または類似の構成については重複する説明を省略し、以下、前述した実施例との相違点を中心にして説明する。

図６を参照すると、前記本体部５０ａは、前記バッテリーハウジング２０の上面のほぼ中心部に位置する貫通孔を貫通し、ほぼ円筒形のものであり得る。これによって、前記本体部５０ａを囲んでいる前記ガスケット挿入部６２は、本体部５０ａの外周面に密着し得る。また、前記ガスケット挿入部６２は、第１集電体３０とも密着し得る。このような構造によると、端子５０をバッテリーハウジング２０の貫通孔に挿入することが容易になり得る。

図５ｃ及び図７を参照すると、前記絶縁ガスケット６０と前記インシュレータ４０は、同じ材質からなり得る。さらに、前記絶縁ガスケット６０は、前記インシュレータ４０と連結され、一体に形成され得る。前記絶縁ガスケット６０は、例えば、復元力を有する材質から構成され得る。したがって、前記絶縁ガスケット６０が前記バッテリーハウジング２０の貫通孔に差し込まれるときには締結に容易な状態に形態が変形され、締結が完了すると、図５ｃ及び図７に示した状態に戻り得る。但し、これは、絶縁ガスケット６０が前記バッテリーハウジング２０の貫通孔に締結される方式の一例であるだけであり、結合方式がこれに限定されることではなく、他の結合方式が採用され得る。このような構造によると、絶縁ガスケット６０と前記インシュレータ４０の一体形成によって固定力及び耐振動性がさらに向上できる。

図８を参照すると、本発明の一実施例によるバッテリーは、サイドスペーサ７０をさらに含み得る。サイドスペーサ７０は、前記電極組立体１０の外周面の少なくとも一部をカバーし得る。サイドスペーサ７０は、前記バッテリーハウジング２０の少なくとも一部と接触し得る。例えば、サイドスペーサ７０は、前記バッテリーハウジング２０の内周面と接触し得る。望ましくは、前記サイドスペーサ７０は、前記電極組立体１０の外周に沿って、前記電極組立体１０の外周面の少なくとも一部をカバーし得る。即ち、前記サイドスペーサ７０は、前記電極組立体１０の外周面と前記バッテリーハウジング２０の内周面との間に位置し得る。この際、前記サイドスペーサ７０は、前記電極組立体１０の外周面と前記バッテリーハウジング２０の内周面との距離に対応する厚さを有し得る。例えば、図８を参照して説明すると、前記サイドスペーサ７０の厚さは、前記電極組立体１０の外周面と前記バッテリーハウジング２０の内周面との距離とほぼ同一である。一方、前記サイドスペーサ７０の厚さは、前記インシュレータ４０の第２カバー部４２の厚さとほぼ同一であり得る。

このようなサイドスペーサ７０の構造的特徴によると、前記電極組立体１０の外周面と前記バッテリーハウジング２０の内周面との間の空間を確実に満たすことができる。これによって、バッテリー１に振動及び外部衝撃が加えられても、バッテリーハウジング２０内で電極組立体１０の動きが最小化されることで、電気的結合部位の損傷発生を防止できる。

一方、図示していないが、前記サイドスペーサ７０は、その端部が前記インシュレータ４０の第２カバー部４２と接触するように形成され得る。さらに、前記サイドスペーサ７０は、前記第２カバー部４２と一体に形成され得る。即ち、前記サイドスペーサ７０は、前記インシュレータ４０と連結されて一体に形成され得る。このような構造によると、前記電極組立体１０の外周面と前記バッテリーハウジング２０の内周面との間の空間がより減少して、耐振動性がさらに向上できる。一方、前記サイドスペーサ７０は、絶縁ポリマー材質を含み得る。

図２、図４及び図９を参照すると、前記第２集電体８０は、電極組立体１０の下部に結合する。前記第２集電体８０は、導電性を有する金属材質からなり、第２非コーティング部１２と連結される。

図４を参照すると、前記第２集電体８０は、第２非コーティング部１２と結合する少なくとも一つのタブ結合部８１と、前記バッテリーハウジング２０の内面のビーディング部２１に電気的に結合する少なくとも一つのハウジング結合部８２と、を含み得る。前記ハウジング結合部８２は、前記クリンピング部２２によって押圧されて固定され得る。望ましくは、前記ハウジング結合部８２は、前記ビーディング部２１に溶接によって結合し得る。前記第２集電体８０は、バッテリーハウジング２０と電気的に接続される。前記第２集電体８０は、図４及び図８に示したように、バッテリーハウジング２０のビーディング部２１の内面（下面）とシーリングガスケット１００との間に介在されて固定され得る。これとは異なり、前記第２集電体８０は、ビーディング部２１の内面（下面）に溶接され得る。

前記第２集電体８０は、前記タブ結合部８１及び前記ハウジング結合部８２が半径方向に沿って延びるレッグ構造を有し得る。望ましくは、前記レッグ構造は、複数備えられ得る。前記タブ結合部８１は、電極組立体１０の下部に配置され、ビーディング部２１よりも上部に位置し得る。

前記第２集電体８０は、電極組立体１０の中心部に形成される巻取中心孔と対応する位置に形成される円形の集電体孔を備える。互いに連通する巻取中心孔及び集電体孔は、端子５０と第１集電体３０との溶接のための溶接棒の挿入またはレーザー溶接ビームの照射のための通路として機能し得る。

図示していないが、前記第２集電体８０は、その一面上に放射状に形成された複数の凹凸を備え得る。前記凹凸が形成された場合、第２集電体８０を押し付けて凹凸を第２非コーティング部１２に圧入し得る。

図９を参照すると、前記第２集電体８０は、第２非コーティング部１２の端部に結合する。前記第２非コーティング部１２と第２集電体８０との結合は、例えば、レーザー溶接によって行われ得る。前記レーザー溶接は、第２集電体８０の母材を部分的に溶融する方式で行われるか、または選択的には、第２集電体８０と第２非コーティング部１２との間に溶接のためのはんだを介在した状態で行われ得る。この場合、前記はんだは、第２集電体８０と第２非コーティング部１２よりも低い融点を有することが望ましい。一方、レーザー溶接の他にも、抵抗溶接、超音波溶接などが可能であるが、溶接方法はこれらに限定されない。

図示していないが、前記第２集電体８０は、第２非コーティング部１２の端部が第２集電体８０と平行となる方向へ曲げられて形成された結合面に結合し得る。前記第２非コーティング部１２の曲げ方向は、例えば、電極組立体１０の巻取中心Ｃに向かう方向であり得る。前記第２非コーティング部１２は、曲げ構造を形成するために第１非コーティング部１１と同様に複数の分節片を含み得る。前記第２非コーティング部１２がこのように曲げられた形態を有する場合、第２非コーティング部１２が占める空間が縮小してエネルギー密度の向上を図ることができる。また、前記第２非コーティング部１２と第２集電体８０との結合面積の増加によって、結合面での結合力の向上及び抵抗減少の効果を奏し得る。

図２及び図９を参照すると、前記キャップ９０は、剛性を確保するために、例えば、金属材質からなり得る。前記キャップ９０は、バッテリーハウジング２０の下端に形成された開放部（または開放端）をカバーする。即ち、前記キャップ９０は、バッテリー１の下面をなす。本発明のバッテリー１において、前記キャップ９０は、伝導性の金属材質である場合にも極性を有さない。極性を有さないということは、前記キャップ９０がバッテリーハウジング２０及び端子５０と電気的に絶縁していることを意味し得る。これによって、前記キャップ９０は、正極端子または負極端子として機能しない。したがって、前記キャップ９０は、電極組立体１０及びバッテリーハウジング２０と電気的に接続しなくてもよく、その材質も必ずしも伝導性金属である必要がない。

本発明のバッテリーハウジング２０がビーディング部２１を備える場合、前記キャップ９０は、バッテリーハウジング２０に形成されたビーディング部２１に装着され得る。また、本発明のバッテリーハウジング２０がクリンピング部２２を備える場合、前記キャップ９０は、クリンピング部２２によって固定され得る。前記キャップ９０とバッテリーハウジング２０のクリンピング部２２との間には、バッテリーハウジング２０の気密性を確保するために気密ガスケット１００が介在され得る。一方、前述したように、本発明のバッテリーハウジング２０は、ビーディング部２１及び／またはクリンピング部２２を備えないこともあり、この場合、前記気密ガスケット１００は、バッテリーハウジング２０の気密性の確保のためにバッテリーハウジング２０の開放部側に備えられた固定のための構造物とキャップ９０との間に介在され得る。

図２及び図９を参照すると、前記キャップ９０は、バッテリーハウジング２０の内部に発生したガスによる内圧が予め設定された数値を越えて増加することを防止するために形成されるベント部９１をさらに備え得る。前記ベント部９１は、キャップ９０において周辺領域よりも薄い厚さを有する領域である。前記ベント部９１は、周辺領域に比べて構造的に弱い。これによって、前記バッテリー１に異常が発生してバッテリーハウジング２０の内圧が一定の水準以上に増加するようになると、ベント部９１が破断してバッテリーハウジング２０の内部に生成されたガスが排出される。前記ベント部９１は、例えば、キャップ９０の上面及び／または下面に、切り欠き（ｎｏｔｃｈｉｎｇ）を行って部分的にバッテリーハウジング２０の厚さを減少させることで形成され得る。

図９を参照すると、前記シーリングガスケット１００は、前記キャップ９０を囲むほぼ環状のものであり得る。前記シーリングガスケット１００は、キャップ９０の下面、上面及び側面を共にカバーし得る。シーリングガスケット１００の部位においてキャップ９０の上面をカバーする部位の半径方向の長さは、シーリングガスケット１００の部位において前記キャップ９０の下面をカバーする部位の半径方向の長さよりも小さいか、または同一であり得る。シーリングガスケット１００の部位においてキャップ９０の上面をカバーする部位の半径方向の長さが長すぎると、バッテリーハウジング２０を上下へ圧縮するサイジング工程でシーリングガスケット１００が第２集電体８０を加圧して第２集電体８０が損傷するか、またはバッテリーハウジング２０が損傷する恐れがある。これによって、シーリングガスケット１００の部位においてキャップ９０の上面をカバーする部位の半径方向の長さを一定水準に小さく維持する必要がある。

図９を参照すると、本発明の一実施例によるバッテリー１は、下部スペーサ１１０をさらに含み得る。前記下部スペーサ１１０は、前記キャップ９０と前記第２集電体８０との間に介在され得る。前記下部スペーサ１１０は、前記電極組立体１０の動きを防止するように構成され得る。例えば、前記下部スペーサは、図９のように、前記第２集電体８０と前記キャップ９０との距離に対応する高さを有し得る。これによって、前記下部スペーサ１１０が、前記キャップ９０と前記第２集電体８０との間の空間を確実に満たすようになる。これによって、バッテリー１に振動及び外部衝撃が加えられても、バッテリーハウジング２０内で電極組立体１０の動きが最小化され、電気的結合部位に損傷が発生することを防止することができる。一方、前記下部スペーサ１１０は、絶縁ポリマー材質を含み得る。

一方、本発明のインシュレータ４０、絶縁ガスケット６０、サイドスペーサ７０及び下部スペーサ１１０は、例えば、弾性を有する材質を含み得る。これによって、バッテリー１に振動及び外部衝撃が加えられる場合、前記インシュレータ４０、絶縁ガスケット６０、サイドスペーサ７０及び下部スペーサ１１０は、弾性によって圧縮してから、元の状態に戻る過程で衝撃を吸収し得る。これによって、バッテリー１に振動及び外部衝撃が加えられても、バッテリー１の内部構成要素の損傷を最小化できる。

望ましくは、本発明によるバッテリーは、例えば、フォームファクターの比（バッテリーの直径を高さで割った値、即ち、高さＨに対する直径Φの割合に定義される。）が約０．４よりも大きくなり得る。ここで、フォームファクターとは、バッテリーの直径及び高さを示す値を意味する。

望ましくは、円筒形のバッテリーの直径は４０ｍｍ～５０ｍｍであり、高さは６０ｍｍ～１３０ｍｍであり得る。本発明の一実施例にバッテリーは、例えば、４６１１０セル、４８７５セル、４８１１０セル、４８８０セル、４６８０セルであり得る。フォームファクターを示す数値において、最初の数字二つはセルの直径を示し、残りの数字はセルの高さを示す。

最近、バッテリーが電気自動車に適用されるにつれ、バッテリーのフォームファクターが従来の１８６５、２１７０などよりも増加しつつある。フォームファクターの増加は、エネルギー密度の増加、熱暴走に対する安全性の増大及び冷却効率の向上をもたらす。

バッテリーのエネルギー密度は、フォームファクターの増加と共にバッテリーハウジング内部の無駄な空間が最小化されるときにさらに増加し得る。本発明によるバッテリーは、電極組立体とバッテリーハウジングとの電気的絶縁を確保しながらもバッテリーの容量を増大できる最適の構造を有する。

本発明の一実施例によるバッテリーは、ほぼ円柱状のバッテリーであって、その直径が約４６ｍｍであり、その高さは約１１０ｍｍであり、フォームファクターの比は約０．４１８であるバッテリーであり得る。

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

また他の実施例によるバッテリーは、ほぼ円柱状のバッテリーであって、その直径が約４８ｍｍであり、その高さは約１１０ｍｍであり、フォームファクターの比は約０．４３６であるバッテリーであり得る。

さらに他の実施例によるバッテリーは、ほぼ円柱状のバッテリーであって、その直径が約４８ｍｍであり、その高さはほぼ８０ｍｍであり、フォームファクターの比は約０．６００であるバッテリーであり得る。

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

従来には、フォームファクターの比が約０．４以下であるバッテリーが用いられていた。即ち、従来には、例えば、１８６５バッテリー、２１７０バッテリーなどが用いられた。１８６５バッテリーの場合、その直径が約１８ｍｍであり、その高さはやく６５ｍｍであり、フォームファクターの比は約０．２７７である。２１７０バッテリーの場合、その直径が約２１ｍｍであり、その高さは約７０ｍｍであり、フォームファクターの比は約０．３００である。

上述した実施例によるバッテリーは、バッテリーパックを製造するのに使用され得る。

図１０は、本発明の実施例によるバッテリーパックの構成を概略的に示した図である。

図１０を参照すると、本発明の実施例によるバッテリーパック３は、バッテリー１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２を含む。バッテリー１は、上述した実施例によるバッテリーである。図面では、便宜上バッテリー１の電気的接続のためのバスバー、冷却ユニット、外部端子などの部品の図示は省略した。

バッテリーパック３は、自動車に搭載され得る。自動車は、一例で、電気自動車、ハイブリッド自動車またはプラグインハイブリッド自動車であり得る。自動車は四輪自動車または二輪自動車を含む。

図１１は、図１０のバッテリーパック３を含む自動車を説明するための図である。

図１１を参照すると、本発明の一実施例による自動車５は、本発明の一実施例によるバッテリーパック３を含む。自動車５は、本発明の一実施例によるバッテリーパック３から電力を受けて動作する。

以上、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の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。

１ バッテリー
２ パックハウジング
３ バッテリーパック
５ 自動車
１０ 電極組立体
Ｃ 巻取中心
１１ 第１非コーティング部
１２ 第２非コーティング部
２０ バッテリーハウジング
２１ ビーディング部
２２ クリンピング部
３０ 第１集電体
４０ インシュレータ
４１ 第１カバー部
４２ 第２カバー部
５０ 端子
５０ａ 本体部
５０ｂ 外部フランジ部
５０ｃ 内部フランジ部
５０ｄ 平坦部
６０ 絶縁ガスケット
６１ ガスケット露出部
６２ ガスケット挿入部
７０ サイドスペーサ
８０ 第２集電体
８１ タブ結合部
８２ ハウジング結合部
９０ キャップ
１００ 気密ガスケット
１１０ 下部スペーサ
Ｒ ラウンド部

Claims (46)

1. 円筒型のバッテリーにおいて、
   第１電極及び第２電極とこれらの間に介在された分離膜が巻取軸を中心にして巻き取られることでコアと外周面を定義し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活物質部と、活物質層がコーティングされていない第１非コーティング部と、を含み、前記第１非コーティング部の少なくとも一部が電極タブとして用いられる電極組立体と、
   前記バッテリーの高さ方向における前記電極組立体の上部で前記第１非コーティング部の少なくとも一部に結合する第１集電体と、
   前記電極組立体及び前記第１集電体を収容する円筒型のバッテリーハウジングであって、前記バッテリーの高さ方向において閉鎖された上端部を備えるバッテリーハウジングと、
   前記第１非コーティング部と前記バッテリーハウジングとの電気的接続を遮断するように、前記第１非コーティング部と前記第１集電体の少なくともいずれか一つと対向する前記バッテリーハウジングの内面と前記第１非コーティング部との間と、前記第１非コーティング部と前記第１集電体の少なくともいずれか一つと対向する前記バッテリーハウジングの内面と前記第１集電体との間と、の少なくともいずれか一箇所に介在されるインシュレータと、
   を含み、
   前記インシュレータは、
   前記バッテリーハウジングの内面と対向する第１非コーティング部の端部及び前記第１集電体の表面のいずれか一つをカバーする第１カバー部を、
   を含み、
   前記インシュレータは、
   前記第１カバー部の中心に所定の直径を有する中心孔を備え、
   前記バッテリーは、
   前記第１集電体に接続された端子であって、前記第１集電体を介して前記第１非コーティング部と電気的に接続し、少なくとも一部が前記高さ方向における前記バッテリーハウジングの前記上端部に形成された貫通孔によって外部に露出するように前記貫通孔及び前記中心孔を貫通して配置された端子と、
   前記バッテリーハウジングと前記端子との間に介在され、前記バッテリーハウジングと前記端子の電気的接続を遮断する絶縁ガスケットと、
   をさらに含み、
   前記第１集電体の中心は、
   前記電極組立体の巻取中心と同一線上に位置する、バッテリー。
2. 前記インシュレータは、
   前記高さ方向における前記電極組立体の外周面の上端をカバーする第２カバー部をさらに含む、請求項１に記載のバッテリー。
3. 前記第２カバー部は、
   前記高さ方向において前記第１カバー部の外周縁から垂直下方へ延びた形態を有する、請求項２に記載のバッテリー。
4. 前記第１集電体は、
   前記高さ方向における前記電極組立体の上部で前記第１非コーティング部に結合し、前記第１非コーティング部と前記インシュレータとの間に介在される、請求項２または３に記載のバッテリー。
5. 前記第１カバー部は、
   前記高さ方向における前記バッテリーハウジングの上端部の内面と対向する前記第１集電体の表面をカバーする、請求項４に記載のバッテリー。
6. 前記第１カバー部は、
   前記第１集電体と前記高さ方向における前記バッテリーハウジングの上端部の内面との距離に対応する厚さを有する、請求項４または５に記載のバッテリー。
7. 前記第１非コーティング部の少なくとも一部区間は、
   前記電極組立体の巻取方向に沿って複数の分節片に分割されている、請求項１に記載のバッテリー。
8. 前記複数の分節片は、
   前記電極組立体の半径方向に沿って曲げられる、請求項７に記載のバッテリー。
9. 前記複数の分節片は、
   前記電極組立体の半径方向に沿って多重に重ねられる、請求項７に記載のバッテリー。
10. 前記インシュレータは、
    前記バッテリーハウジングの内面と対向する第１非コーティング部の複数の分節片が曲げられて形成された曲げ面と、前記バッテリーハウジングの内面との間と、前記第１集電体と前記バッテリーハウジングの内面との間と、の少なくとも一箇所に介在される第１カバー部と、
    前記高さ方向における前記電極組立体の外周面の上端をカバーする第２カバー部と、を含む、請求項８または９に記載のバッテリー。
11. 前記第１集電体は、
    前記高さ方向における前記電極組立体の上部で、前記曲げ面の上に結合し、前記曲げ面と前記インシュレータとの間に介在される、請求項１０に記載のバッテリー。
12. 前記第１カバー部は、
    前記高さ方向における前記バッテリーハウジングの上端部の内面と対向する前記第１集電体の表面をカバーする、請求項１１に記載のバッテリー。
13. 前記第１カバー部は、
    前記第１集電体と前記高さ方向における前記バッテリーハウジングの上端部の内面との距離に対応する厚さを有する、請求項１２に記載のバッテリー。
14. 前記第２カバー部は、
    前記第１非コーティング部が前記バッテリーハウジングの内周面に向かって露出しないように前記第１非コーティング部の最外郭に露出した側面部全体をカバーする、請求項２から６のいずれか一項に記載のバッテリー。
15. 前記第２カバー部の延長長さは、
    前記第１非コーティング部の延長長さよりも大きいか、または同一である、請求項２から６のいずれか一項に記載のバッテリー。
16. 前記第２カバー部の延長長さは、
    前記高さ方向における前記複数の分節片の間の切断ラインの下端位置から前記複数の分節片の曲げ位置までの長さよりも大きいか、または同一である、請求項１０から１３のいずれか一項に記載のバッテリー。
17. 前記高さ方向における前記第２カバー部の下端部は、
    前記高さ方向において前記第１非コーティング部の下端部よりも下側に位置する、請求項３から６のいずれか一項に記載のバッテリー。
18. 前記第１集電体の直径は、
    前記インシュレータの前記中心孔の直径よりも小さいか、または同一である、請求項１に記載のバッテリー。
19. 前記第１集電体の直径は、
    前記電極組立体の巻取中心孔の直径よりも大きい、請求項１に記載のバッテリー。
20. 前記第１カバー部は、
    前記第１非コーティング部の端部と前記高さ方向における前記バッテリーハウジングの上端部の内面との距離に対応する厚さを有する、請求項１８または１９に記載のバッテリー。
21. 前記第１非コーティング部の少なくとも一部区間は、
    前記電極組立体の巻取方向に沿って複数の分節片に分割されている、請求項１８から２０のいずれか一項に記載のバッテリー。
22. 前記複数の分節片は、
    前記電極組立体の半径方向に沿って曲げられる、請求項２１に記載のバッテリー。
23. 前記複数の分節片は、
    前記電極組立体の半径方向に沿って多重で重ねられる、請求項２１に記載のバッテリー。
24. 前記第１カバー部は、
    前記高さ方向における前記バッテリーハウジングの上端部の内面と対向する前記第１非コーティング部の複数の分節片が曲げられて形成された曲げ面と、前記高さ方向における前記バッテリーハウジングの上端部の内面との間に介在される、請求項２２に記載のバッテリー。
25. 前記第１カバー部は、
    前記曲げ面と前記高さ方向における前記バッテリーハウジングの上端部の内面との距離に対応する厚さを有する請求項２４に記載のバッテリー。
26. 前記端子は、
    前記貫通孔に挿入された本体部と、
    前記高さ方向における前記バッテリーハウジングの上端部の外面に露出した前記本体部の一側の周縁から前記外面に沿って延びた外部フランジ部と、
    前記高さ方向における前記バッテリーハウジングの上端部の内面に露出した前記本体部の他側の周縁から前記内面に向かって延びた内部フランジ部と、
    前記内部フランジ部の内側に備えられた平坦部と、を含む、請求項１に記載のバッテリー。
27. 前記平坦部と前記高さ方向における前記バッテリーハウジングの上端部の内面が互いに平行である、請求項２６に記載のバッテリー。
28. 前記平坦部と前記第１集電体が互いに平行である、請求項２６に記載のバッテリー。
29. 前記端子の本体部、内部フランジ部及び平坦部は、
    前記貫通孔から前記バッテリーハウジング内へ挿入される、請求項２６に記載のバッテリー。
30. 前記内部フランジ部は、
    前記高さ方向における前記バッテリーハウジングの上端部の内面に向かってリベッティングされて固定される、請求項２６に記載のバッテリー。
31. 前記インシュレータの前記中心孔の直径は、
    前記本体部の直径よりも大きいか、または同一である、請求項２６から３０のいずれか一項に記載のバッテリー。
32. 前記インシュレータの前記中心孔の直径は、
    前記内部フランジ部の直径よりも大きいか、または同一である、請求項２６から３０いずれか一項に記載のバッテリー。
33. 前記端子の本体部は、
    前記インシュレータの前記中心孔を貫通する、請求項２６から３２のいずれか一項に記載のバッテリー。
34. 前記端子の平坦部は、
    前記インシュレータの前記中心孔を貫通し、前記第１集電体と電気的に結合する、請求項２６から３３のいずれか一項に記載のバッテリー。
35. 前記端子の平坦部は、
    前記第１集電体と溶接によって結合する、請求項３４に記載のバッテリー。
36. 前記絶縁ガスケットは、
    前記インシュレータと接続されて一体に形成された、請求項１に記載のバッテリー。
37. 前記電極組立体の外周面の少なくとも一部をカバーし、前記バッテリーハウジングの内周面と接触するサイドスペーサをさらに含む、請求項２から３６のいずれか一項に記載のバッテリー。
38. 前記サイドスペーサは、
    前記インシュレータと接続して一体に形成された、請求項３７に記載のバッテリー。
39. 前記第１カバー部は、
    前記第１カバー部の外周縁で所定の曲率半径を有するラウンド部を備える、請求項２から６のいずれか一項に記載のバッテリー。
40. 前記ラウンド部は、
    前記第１カバー部の上面と前記第２カバー部の側面の交差位置に形成される、請求項３９に記載のバッテリー。
41. 前記ラウンド部の曲率半径は、
    前記高さ方向における前記バッテリーハウジングの上端部の内面と前記バッテリーハウジングの側面の交差位置に形成された曲率半径よりも小さいか、または同一である、請求項３９または４０に記載のバッテリー。
42. 前記ラウンド部は、
    前記バッテリーハウジングの内面と隙間なく密着する、請求項４１に記載のバッテリー。
43. 前記絶縁ガスケットは、
    前記外部フランジ部と前記バッテリーハウジングとの間に介在されたガスケット露出部と、
    前記内部フランジ部と前記バッテリーハウジングとの間に介在されたガスケット挿入部と、を含み、
    前記ガスケット露出部と前記ガスケット挿入部は、位置によって厚さが異なる、請求項２６に記載のバッテリー。
44. 前記第１カバー部の前記中心孔の周囲には、前記中心孔よりも小さい直径を有する複数の孔がさらに形成されている、請求項１から２５のいずれか一項に記載のバッテリー。
45. 複数の請求項１から４４のいずれか一項に記載のバッテリーと、
    複数の前記バッテリーを収容するパックハウジングと、を含む、バッテリーパック。
46. 請求項４５に記載のバッテリーパックを含む、自動車。

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