JP3511709B2 - 薄型電池 - Google Patents
薄型電池Info
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- JP3511709B2 JP3511709B2 JP00419095A JP419095A JP3511709B2 JP 3511709 B2 JP3511709 B2 JP 3511709B2 JP 00419095 A JP00419095 A JP 00419095A JP 419095 A JP419095 A JP 419095A JP 3511709 B2 JP3511709 B2 JP 3511709B2
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- JP
- Japan
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- electrode plate
- electrode
- plate group
- spiral
- group
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Secondary Cells (AREA)
- Primary Cells (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は薄型電池の負荷特性、サ
イクル特性等の改良に関するものである。
イクル特性等の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、携帯電話、カムコーダ、ノート形
パーソナルコンピュータなどのコードレス機器の小型
化、軽量化、薄型化の進展がめざましく、それらの駆動
用電源である電池においても当然、小型化、軽量化が要
望されており、さらにその形状も機器の薄型化、スペー
スの有効利用の観点から、薄く平たいものに要望が集ま
りつつある。
パーソナルコンピュータなどのコードレス機器の小型
化、軽量化、薄型化の進展がめざましく、それらの駆動
用電源である電池においても当然、小型化、軽量化が要
望されており、さらにその形状も機器の薄型化、スペー
スの有効利用の観点から、薄く平たいものに要望が集ま
りつつある。
【０００３】この薄型電池として従来より用いられてい
る角形ニッケルカドミウム電池や角形ニッケル水素電池
は、単板（平板）の正極および負極をセパレータを介し
て積層構造とすることにより極板群を構成している。し
かしながら、使用機器において大電流、高電圧を要求さ
れるようになり、さらなる高出力化や高負荷特性の向上
を考慮した場合、極板を薄くしてその枚数を増やし、有
効反応面積を大きくして電流密度を下げることが有効で
あり、その場合、薄い長尺の極板を渦巻状に巻回して渦
巻極板群として用いる方法が最も有効であり、また生産
性の面においても有利である。
る角形ニッケルカドミウム電池や角形ニッケル水素電池
は、単板（平板）の正極および負極をセパレータを介し
て積層構造とすることにより極板群を構成している。し
かしながら、使用機器において大電流、高電圧を要求さ
れるようになり、さらなる高出力化や高負荷特性の向上
を考慮した場合、極板を薄くしてその枚数を増やし、有
効反応面積を大きくして電流密度を下げることが有効で
あり、その場合、薄い長尺の極板を渦巻状に巻回して渦
巻極板群として用いる方法が最も有効であり、また生産
性の面においても有利である。
【０００４】このような渦巻極板群を薄型電池内に挿入
するには、渦巻極板群の断面形状が長円形になるように
構成する必要がある。
するには、渦巻極板群の断面形状が長円形になるように
構成する必要がある。
【０００５】この断面形状が長円形になるように渦巻極
板群を構成する方法としては、（１）平板状の巻芯に極
板を巻きつけて構成する方法（特開平６−９６８０１号
公報）、（２）円形もしくは楕円形に構成した渦巻状極
板群を所定の方向に圧縮して形成する方法（特開平６−
９６８０２号公報）、（３）３本以上の棒を平行に組み
合わせた巻芯により構成した渦巻極板群を所定の方向に
圧縮して形成する方法（特開平６−１５０９７２号公
報）が提案されている。
板群を構成する方法としては、（１）平板状の巻芯に極
板を巻きつけて構成する方法（特開平６−９６８０１号
公報）、（２）円形もしくは楕円形に構成した渦巻状極
板群を所定の方向に圧縮して形成する方法（特開平６−
９６８０２号公報）、（３）３本以上の棒を平行に組み
合わせた巻芯により構成した渦巻極板群を所定の方向に
圧縮して形成する方法（特開平６−１５０９７２号公
報）が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
（１）の方法では、図５に示したように、渦巻極板群の
平面部において極板群の巻回方向と直角の方向には力の
掛り方が弱いために極板間の密着が不十分となり、図の
ハッチング部に示されるように、極板間の距離にバラツ
キが生じ、充放電特性やサイクル特性に悪影響を及ぼす
ものであった。
（１）の方法では、図５に示したように、渦巻極板群の
平面部において極板群の巻回方向と直角の方向には力の
掛り方が弱いために極板間の密着が不十分となり、図の
ハッチング部に示されるように、極板間の距離にバラツ
キが生じ、充放電特性やサイクル特性に悪影響を及ぼす
ものであった。
【０００７】また、（２）および（３）の方法では、図
６に示したように、円形等の形状に一度構成したものを
圧縮して形成するために、圧縮の際に極板間の密着状態
が解除されると共に内周部の極板が不規則な変形を示す
ため、図のハッチング部に示されるように、特に平面部
において極板間の距離が大きく開いてしまい、充放電特
性やサイクル特性に悪影響を及ぼすものであった。
６に示したように、円形等の形状に一度構成したものを
圧縮して形成するために、圧縮の際に極板間の密着状態
が解除されると共に内周部の極板が不規則な変形を示す
ため、図のハッチング部に示されるように、特に平面部
において極板間の距離が大きく開いてしまい、充放電特
性やサイクル特性に悪影響を及ぼすものであった。
【０００８】さらに、（１）、（２）、（３）いずれの
方法の場合も、電池組み立て工程において極板群を電池
ケース内へ挿入する際に、ケース内面と極板群外周との
抵抗によって極板群が均一に挿入されない場合があり、
図７に示したように、極板間の高さ方向にずれが生じ、
極端な場合には端部において正極板と負極板の位置が逆
転し、充放電特性やサイクル特性さらには安全性に悪影
響を及ぼす恐れがあった。また、電池の落下などによっ
ても同様の状態になる恐れがあった。
方法の場合も、電池組み立て工程において極板群を電池
ケース内へ挿入する際に、ケース内面と極板群外周との
抵抗によって極板群が均一に挿入されない場合があり、
図７に示したように、極板間の高さ方向にずれが生じ、
極端な場合には端部において正極板と負極板の位置が逆
転し、充放電特性やサイクル特性さらには安全性に悪影
響を及ぼす恐れがあった。また、電池の落下などによっ
ても同様の状態になる恐れがあった。
【０００９】本発明は、上記のような問題点を解決し、
極板間の緊迫度の不均一性あるいは極板間の高さ方向の
位置ずれから生じる電池性能劣化を防止して、高性能、
高品質な電池を提供することを目的とする。
極板間の緊迫度の不均一性あるいは極板間の高さ方向の
位置ずれから生じる電池性能劣化を防止して、高性能、
高品質な電池を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、正極板と負極
板とセパレータを渦巻状に巻回した極板群の断面形状が
平面部と曲面部からなる長円形に構成されている薄型電
池において、前記極板群が極板群の渦巻方向と直角方向
に巻回されている緊縛材によって、極板群の上下端面部
およびこれに連なる平面部にて固定されている薄型電池
である。
板とセパレータを渦巻状に巻回した極板群の断面形状が
平面部と曲面部からなる長円形に構成されている薄型電
池において、前記極板群が極板群の渦巻方向と直角方向
に巻回されている緊縛材によって、極板群の上下端面部
およびこれに連なる平面部にて固定されている薄型電池
である。
【００１１】なお、前記渦巻極板群は、平板状芯材に極
板を巻きつけて構成したものおよび、円形渦巻極板群・
楕円形渦巻極板群・菱形渦巻極板群を所定方向に圧縮し
て構成したもののいずれによるものでもよい。
板を巻きつけて構成したものおよび、円形渦巻極板群・
楕円形渦巻極板群・菱形渦巻極板群を所定方向に圧縮し
て構成したもののいずれによるものでもよい。
【００１２】
【作用】本発明によれば、断面形状が平面部と曲面部か
らなる長円形に構成されている極板群が極板群の渦巻方
向と直角方向に巻回されている緊縛材によって、極板群
の上下端面部およびこれに連なる平面部にて固定されて
いるので、渦巻極板群の平面部が厚さ方向に加圧され、
極板間の距離のバラツキや極板の不規則な変形を矯正す
ることができる。
らなる長円形に構成されている極板群が極板群の渦巻方
向と直角方向に巻回されている緊縛材によって、極板群
の上下端面部およびこれに連なる平面部にて固定されて
いるので、渦巻極板群の平面部が厚さ方向に加圧され、
極板間の距離のバラツキや極板の不規則な変形を矯正す
ることができる。
【００１３】さらに、渦巻極板群の高さ方向も固定され
るため、極板群をケースに挿入するときや電池を落下し
たときの極板のずれを防止することができる。
るため、極板群をケースに挿入するときや電池を落下し
たときの極板のずれを防止することができる。
【００１４】したがって、極板群の緊迫度を均一に保つ
ことができると共に、極板の位置も一定に保つことがで
きるため、放電特性や二次電池の場合のサイクル特性が
向上するだけでなく、安全性も向上する。
ことができると共に、極板の位置も一定に保つことがで
きるため、放電特性や二次電池の場合のサイクル特性が
向上するだけでなく、安全性も向上する。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面に基づ
いて説明する。
いて説明する。
【００１６】図１に本実施例の渦巻極板群を有する電池
の断面を模式的に示す。緊縛材１は渦巻極板群の平面部
を、渦巻方向と直角方向に巻回しており、渦巻極板群２
は正極３と、負極４と、これら両極板間に位置するセパ
レータ５とを巻回したものである。この渦巻極板群２を
導電性を有する電池ケース６に挿入する。電池ケース６
と負極リード７は架橋板１１を介して接続されており、
正極リード８は封口板９に接続されている。次いで、電
解液を注液した後封口板９を絶縁パッキン１０を介して
電池ケース６の開口端部とかしめ封口してこの電池を密
閉する。
の断面を模式的に示す。緊縛材１は渦巻極板群の平面部
を、渦巻方向と直角方向に巻回しており、渦巻極板群２
は正極３と、負極４と、これら両極板間に位置するセパ
レータ５とを巻回したものである。この渦巻極板群２を
導電性を有する電池ケース６に挿入する。電池ケース６
と負極リード７は架橋板１１を介して接続されており、
正極リード８は封口板９に接続されている。次いで、電
解液を注液した後封口板９を絶縁パッキン１０を介して
電池ケース６の開口端部とかしめ封口してこの電池を密
閉する。
【００１７】なお、実施例では負極リード７を架橋板１
１を介して電池ケース６と接続しているが、架橋板１１
を用いずに負極リード７と電池ケース６とを直接接続し
ても構わない。
１を介して電池ケース６と接続しているが、架橋板１１
を用いずに負極リード７と電池ケース６とを直接接続し
ても構わない。
【００１８】また、封口板９が絶縁パッキン１０を介し
て電池ケース６の開口端部とかしめ封口しているが、封
口板９の周縁部と正極端子を絶縁し、封口板９と電池ケ
ース６の開口端をレーザー溶接しても構わない。
て電池ケース６の開口端部とかしめ封口しているが、封
口板９の周縁部と正極端子を絶縁し、封口板９と電池ケ
ース６の開口端をレーザー溶接しても構わない。
【００１９】図２は、本実施例の渦巻極板群の正面図お
よび上面図である。正極活物質にコバルト酸リチウム、
負極活物質にカーボン、セパレータに多孔質のポリプロ
ピレンシート、電解液にエチレンカーボネートおよびジ
エチレンカーボネートを混合し、六フッ化リン酸リチウ
ムを１モル／ｌ溶解させた有機電解液を用いて二次電池
を構成した。この電池の寸法は、厚み８ｍｍ、幅４０ｍ
ｍ、高さ４８ｍｍである。
よび上面図である。正極活物質にコバルト酸リチウム、
負極活物質にカーボン、セパレータに多孔質のポリプロ
ピレンシート、電解液にエチレンカーボネートおよびジ
エチレンカーボネートを混合し、六フッ化リン酸リチウ
ムを１モル／ｌ溶解させた有機電解液を用いて二次電池
を構成した。この電池の寸法は、厚み８ｍｍ、幅４０ｍ
ｍ、高さ４８ｍｍである。
【００２０】上記した材料を用いて、図３に示すような
平板に正極３、負極４、セパレータ５を渦巻状に巻きつ
けて長円形に構成した後、極板群平面部の渦巻方向と直
角方向に緊縛材１としてポリプロピレンテープを用い
て、極板群の上下端面部およびこれに連なる平面部にて
巻回した極板群を有する電池を、本実施例の電池Ａとす
る。
平板に正極３、負極４、セパレータ５を渦巻状に巻きつ
けて長円形に構成した後、極板群平面部の渦巻方向と直
角方向に緊縛材１としてポリプロピレンテープを用い
て、極板群の上下端面部およびこれに連なる平面部にて
巻回した極板群を有する電池を、本実施例の電池Ａとす
る。
【００２１】また、同様の材料を用いて、図４に示すよ
うな正極３、負極４、セパレータ５を円形渦巻状に構成
した極板群を圧縮して断面形状を長円形にした後、極板
群の渦巻方向と直角方向に緊縛材１としてポリプロピレ
ンテープを用いて、極板群の上下端面部およびこれに連
なる平面部にて巻回した極板群を有する電池を、本実施
例の電池Ｂとする。
うな正極３、負極４、セパレータ５を円形渦巻状に構成
した極板群を圧縮して断面形状を長円形にした後、極板
群の渦巻方向と直角方向に緊縛材１としてポリプロピレ
ンテープを用いて、極板群の上下端面部およびこれに連
なる平面部にて巻回した極板群を有する電池を、本実施
例の電池Ｂとする。
【００２２】比較例として、上記電池Ａ、Ｂの緊縛材を
用いない他は同様である電池ＣおよびＤを作成した。
用いない他は同様である電池ＣおよびＤを作成した。
【００２３】〔負荷特性〕 電池Ａ，Ｂと電池Ｃ，Ｄの
負荷特性を測定し、図５にその結果を示した。測定条件
は、各電池を充電電流１７０ｍＡで充電終止電圧４．１
Ｖまで充電した後、放電電流８５０ｍＡで放電終止電圧
３Ｖまで放電するものである。
負荷特性を測定し、図５にその結果を示した。測定条件
は、各電池を充電電流１７０ｍＡで充電終止電圧４．１
Ｖまで充電した後、放電電流８５０ｍＡで放電終止電圧
３Ｖまで放電するものである。
【００２４】図５より、電池Ａ，Ｂのほうが電池Ｃ，Ｄ
と比較して電池電圧が高く、放電時間が長いことが判
る。
と比較して電池電圧が高く、放電時間が長いことが判
る。
【００２５】〔サイクル特性〕 電池Ａ，Ｂと電池Ｃ，
Ｄのサイクル特性を測定し、図６にその結果を示した。
測定条件は、各電池を充電電流１７０ｍＡで充電終止電
圧４．１Ｖまで充電した後、放電電流８５０ｍＡで放電
終止電圧３Ｖまで放電するという操作をくり返し行うも
のである。
Ｄのサイクル特性を測定し、図６にその結果を示した。
測定条件は、各電池を充電電流１７０ｍＡで充電終止電
圧４．１Ｖまで充電した後、放電電流８５０ｍＡで放電
終止電圧３Ｖまで放電するという操作をくり返し行うも
のである。
【００２６】図６より、電池Ａ，Ｂのほうが電池Ｃ，Ｄ
と比較して電池電圧が高く、サイクル寿命も長く、容量
維持率も長いことが判る。
と比較して電池電圧が高く、サイクル寿命も長く、容量
維持率も長いことが判る。
【００２７】〔信頼性〕 電池Ａ，Ｂと電池Ｃ，Ｄの落
下試験時の極板位置ずれの発生数を（表１）に示す。
下試験時の極板位置ずれの発生数を（表１）に示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】試験条件は、各電池を正立させてコンクリ
ート上７５ｃｍの高さから３回落下させた後、Ｘ線透視
装置を用いて極板の位置ずれを検査するものである。
ート上７５ｃｍの高さから３回落下させた後、Ｘ線透視
装置を用いて極板の位置ずれを検査するものである。
【００３０】（表１）より、電池Ａ，Ｂのほうが、電池
Ｃ，Ｄと比較して、極板の位置安定性がよいことが判
る。
Ｃ，Ｄと比較して、極板の位置安定性がよいことが判
る。
【００３１】以上の結果から、電池Ａ，Ｂは、断面形状
が長円形の渦巻極板群の渦巻方向と直角方向に緊縛材に
よって極板群の上下端面部およびこれに連なる平面部に
て巻回されているため、極板間の密着が常に保たれる。
また、極板の高さ方向の位置も安定しており、サイクル
特性や信頼性などが向上するものである。
が長円形の渦巻極板群の渦巻方向と直角方向に緊縛材に
よって極板群の上下端面部およびこれに連なる平面部に
て巻回されているため、極板間の密着が常に保たれる。
また、極板の高さ方向の位置も安定しており、サイクル
特性や信頼性などが向上するものである。
【００３２】なお、本実施例では、極板群緊縛材として
ポリプロピレン製テープを用いたが、電解液に対して安
定なテープあるいは熱収縮チューブであればよい。具体
的にはポリエチレンやポリフロン製テープおよびポリプ
ロピレン、ポリエチレン、ポリフロン製収縮チューブあ
るいは金属箔製テープを用いても同様の効果が得られ
た。
ポリプロピレン製テープを用いたが、電解液に対して安
定なテープあるいは熱収縮チューブであればよい。具体
的にはポリエチレンやポリフロン製テープおよびポリプ
ロピレン、ポリエチレン、ポリフロン製収縮チューブあ
るいは金属箔製テープを用いても同様の効果が得られ
た。
【００３３】
【発明の効果】本発明は、断面形状が平面部と曲面部か
らなる長円形の渦巻極板群の渦巻方向と直角の方向に緊
縛材によって極板群の上下端面部およびこれに連なる平
面部にて巻回されているため、極板間の密着が常に均一
に保たれるうえ、極板の高さ方向の位置も安定してお
り、その結果負荷特性やサイクル特性および信頼性など
の向上を図ることができる。
らなる長円形の渦巻極板群の渦巻方向と直角の方向に緊
縛材によって極板群の上下端面部およびこれに連なる平
面部にて巻回されているため、極板間の密着が常に均一
に保たれるうえ、極板の高さ方向の位置も安定してお
り、その結果負荷特性やサイクル特性および信頼性など
の向上を図ることができる。
【図１】本発明の一実施例による電池の断面図
【図２】本発明の一実施例による電池に用いる渦巻極板
群の外観図
群の外観図
【図３】本発明の一実施例による電池に用いる渦巻極板
群の断面図
群の断面図
【図４】本発明の一実施例による電池に用いる渦巻極板
群の断面図
群の断面図
【図５】電池Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの負荷特性を示す図
【図６】電池Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのサイクル特性を示す図
【図７】従来の平板状の巻芯を用いた渦巻極板群の上面
図
図
【図８】従来の円形もしくは楕円形に構成したものを圧
縮した渦巻極板群の上面図
縮した渦巻極板群の上面図
【図９】従来の渦巻極板群の端面において極板がずれた
状態を示す断面図
状態を示す断面図
【符号の説明】
１ 緊縛材
２ 渦巻極板群
３ 正極板
４ 負極板
５ セパレータ
６ 電池ケース
７ 負極リード
８ 正極リード
９ 封口板
１０ 絶縁パッキン
１１ 架橋板
フロントページの続き
(72)発明者 三浦 聡
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電
器産業株式会社内
(72)発明者 丹羽 幸正
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電
器産業株式会社内
(72)発明者 高井 徹
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電
器産業株式会社内
(56)参考文献 特開 平６−215793（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−150971（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−256384（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−163965（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 6/02
H01M 10/04
H01M 10/38
H01M 10/40
Claims (3)
- 【請求項１】正極板と負極板とセパレータを渦巻状に巻
回した極板群の断面形状が平面部と曲面部からなる長円
形に構成されている薄型電池において、前記極板群が極
板群の渦巻方向と直角方向に巻回されている緊縛材によ
って、極板群の上下端面部およびこれに連なる平面部に
て固定されている薄型電池。 - 【請求項２】前記極板群は、平板状芯材に巻きつけて構
成されている請求項１記載の薄型電池。 - 【請求項３】前記極板群は、真円形渦巻極板群、楕円形
渦巻極板群および菱形渦巻極板群を圧縮して構成されて
いる請求項１記載の薄型電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00419095A JP3511709B2 (ja) | 1995-01-13 | 1995-01-13 | 薄型電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00419095A JP3511709B2 (ja) | 1995-01-13 | 1995-01-13 | 薄型電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08195204A JPH08195204A (ja) | 1996-07-30 |
| JP3511709B2 true JP3511709B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=11577789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00419095A Expired - Lifetime JP3511709B2 (ja) | 1995-01-13 | 1995-01-13 | 薄型電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3511709B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1244169B1 (en) | 2000-11-21 | 2018-01-03 | Sony Corporation | Method of producing a polymer electrolyte battery |
| KR100696821B1 (ko) * | 2004-09-24 | 2007-03-19 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이차 전지 및 그의 제조 방법 |
| KR101334625B1 (ko) | 2011-03-31 | 2013-11-29 | 주식회사 엘지화학 | 젤리-롤형 전극조립체 제조용 권심 |
| JP2014241208A (ja) * | 2013-06-11 | 2014-12-25 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | リチウムイオン二次電池および組電池 |
-
1995
- 1995-01-13 JP JP00419095A patent/JP3511709B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08195204A (ja) | 1996-07-30 |
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