CN113497310A - 层叠型蓄电器件及其短路检查方法 - Google Patents
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Abstract
一种层叠型蓄电器件及其短路检查方法。外装体利用1张或多张层叠膜包围电极层叠部(21)。在电极层叠部的周围，具有1张或多张层叠膜的内侧面重叠且热塑性树脂层热熔接而得到的重叠面。正极集电极耳和负极集电极耳从重叠面向1张或多张层叠膜之外伸出。在电极层叠部的周围中的比重叠面靠外侧的至少一部分，具有用于检查层叠膜的金属片的电位的金属露出部。
Description
技术领域
本发明涉及层叠型蓄电器件及其短路检查方法。
背景技术
在日本特开2016-31829中，公开了具有在层叠外装件的外表面的一部分去除了耐热性树脂层而得到的通电用端子部的电化学器件。在该公报中，关于该电化学器件，在与从层叠外装件引出的极耳引线之间测定电阻值，基于测定出的电阻值检查外装体与器件主体的绝缘性。
在国际公开第2014/147808中，公开了如下膜外装电池的检查方法：沿着发电要素的层叠方向从外侧对外装体加压，在该加压状态下，在端子与金属层之间进行绝缘不良检查。
在国际公开第2011/040446中，公开了如下步骤：对金属端子与金属箔层之间的空白部分施加脉冲电压，测定施加到金属端子与金属箔层间的静电容量要素的电压的波形。
发明内容
本发明人，关于所谓的层叠型蓄电器件，想要提出能够简单地实现包括层叠膜的外装体与从层叠膜的重叠面伸出的集电极耳之间的短路检查的构造。
在此公开的层叠型蓄电器件，具备电极体、和具有1张或多张层叠膜的外装体。
电极体具有电极层叠部、正极集电极耳、以及负极集电极耳。层叠膜具有金属片、覆盖金属片的外侧面的绝缘树脂层、以及覆盖金属片的内侧面的热塑性树脂层。外装体利用1张或多张层叠膜包围电极层叠部。在电极层叠部的周围，具有1张或多张层叠膜的内侧面重叠且热塑性树脂层热熔接而得到的重叠面。使正极集电极耳和负极集电极耳从重叠面向层叠膜之外伸出。在电极层叠部的周围，在比重叠面靠外侧的至少一部分，具有用于检查层叠膜的金属片的电位的金属露出部。根据该层叠型蓄电器件，由于在电极层叠部的周围中的比重叠面靠外侧的至少一部分具有用于检查层叠膜的金属片的电位的金属露出部，所以，能够容易进行层叠膜的短路检查。
层叠膜可以在电极层叠部的周围具有比重叠面向外侧延伸的部位。金属露出部可以在比重叠面向外侧延伸的部位的至少一部分，具有露出金属片的内侧面的部分。
层叠型蓄电器件可以具有在层叠膜的重叠面被层叠膜夹着并与层叠膜的金属片电连接、且从层叠膜露出的金属构件。
外装体可以包括以夹着电极层叠部的方式覆盖电极层叠部的2张层叠膜，所述外装体，沿着电极层叠部的周围，具有使2张层叠膜的热塑性树脂层熔接而得到的重叠面。
层叠型蓄电器件的短路检查方法可以包括：准备上述的层叠型蓄电器件的步骤；和使第1探头与层叠型蓄电器件的金属露出部抵接，使第2探头与正极集电极耳或负极集电极耳抵接的步骤。
附图说明
以下，参照附图，对本发明的例示性的实施方式的特征、优点、以及技术和产业意义进行说明，附图中，相似的附图标记表示相似的要素，并且，其中：
图1是示出在此公开的层叠型蓄电器件10的一形态的示意图。
图2是示意性地示出II-II剖面的示意图。
图3是示出其他实施方式的层叠型蓄电器件10A的示意图。
图4是示出其他实施方式的层叠型蓄电器件10B的示意图。
图5是示出其他实施方式的层叠型蓄电器件10C的示意图。
具体实施方式
以下，对在此公开的层叠型蓄电器件的一实施方式进行说明。在此说明的实施方式当然并非旨在特别地限定本发明。关于本发明，只要没有特别提及，就不限定于在此说明的实施方式。
图1是示出在此公开的层叠型蓄电器件10的一形态的示意图。在图1中，以层叠膜41局部断裂的状态做出图示。图2是示意性地示出II-II剖面的示意图。
在本说明书中，“层叠型蓄电器件”指的是外装件使用了层叠膜的蓄电器件。“蓄电器件”指的是能够进行充电和放电的器件。蓄电器件中，除了一般被称作锂离子电池、锂二次电池等的电池之外，还包括锂聚合物电池、锂离子电容等。二次电池，一般指的是伴随于正负极间的电荷载体的移动而能够进行反复的充放电的电池。蓄电器件中既可以使用电解液，也可以使用固体电解质。例如，二次电池既可以是使用了所谓的液系电解液的二次电池，也可以是使用了固体电解质的所谓的全固态电池。
层叠型蓄电器件10具备电极体20和外装体40。电极体20具备电极层叠部21、正极集电极耳22、以及负极集电极耳23。
在此，电极层叠部21是成为层叠型蓄电器件10的发电要素的构造。电极层叠部21例如是正极片与负极片以隔着隔板相对的状态层叠而成。正极片具备正极集电体、和形成于正极集电体的包含正极活性物质粒子的正极活性物质层。负极片具备负极集电体、和形成于负极集电体的包含负极活性物质粒子的负极活性物质层。此外，电极层叠部21的构造，根据锂离子二次电池、锂聚合物电池、锂离子电容等蓄电器件的种类而不同。关于电极层叠部21的构造，只要没有特别地限定就可以适当地变更。在此，电极层叠部21省略详细的图示。
正极集电极耳22与电极层叠部21的正极集电体电连接，从电极层叠部21延伸。负极集电极耳23与电极层叠部21的负极集电体电连接，从电极层叠部21延伸。在本实施方式中，电极层叠部21为大致矩形，正极集电极耳22设置于电极层叠部21的一边。负极集电极耳23设置于与设置有正极集电极耳22的一边处于相反侧的一边。由此，正极集电极耳22与负极集电极耳23隔着电极层叠部21彼此向相反侧延伸。此外，关于正极集电极耳22和负极集电极耳23的设置于电极层叠部21的位置、从电极层叠部21延伸的方向等，也是只要没有特别地限定就可以适当地变更。
外装体40具备1张或多张层叠膜41。层叠膜41具有金属片51、覆盖金属片51的外侧面的绝缘树脂层52、以及覆盖金属片51的内侧面51a的热塑性树脂层53。
在此，金属片51在层叠膜41中承担赋予阻止氧、水分、电解液侵入的阻气性的作用。金属片51可以是铝箔、铜箔、镍箔、不锈钢箔、或者它们的包覆箔、它们的退火箔或未退火箔等金属薄膜。另外，金属片51也可以是以镍、锡、铜、铬等导电性金属镀敷的金属箔。另外，金属片51也可以被进行准备处理而形成有化学转化膜。化学转化膜是通过对金属片51的表面实施化学转化处理而形成的皮膜。作为化学转化处理，例如可以举出铬酸盐处理、使用了锆化合物的无铬型化学转化处理等。
绝缘树脂层52是层叠膜41的外侧的层。绝缘树脂层52具有绝缘性，且具有在使热塑性树脂层53熔融而接合时不会熔融的程度的熔点。作为在绝缘树脂层52中所使用的树脂，例如可以举出聚酰胺、聚酯等熔点比在热塑性树脂层53中所使用的树脂足够高的树脂。在绝缘树脂层52中可以使用它们的拉伸膜。其中，在成形性及强度的观点下，可以使用双轴拉伸聚酰胺膜或双轴拉伸聚酯膜、或者包含它们的多层膜。还可以使用双轴拉伸聚酰胺膜与双轴拉伸聚酯膜贴合而成的多层膜。作为聚酰胺膜，没有特别地限定，可以举出例如6尼龙膜、6，6尼龙膜、MXD尼龙膜等。另外，作为双轴拉伸聚酯膜，可以举出双轴拉伸聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)膜、双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜等。
在绝缘树脂层52中也可以配合有润滑剂和/或固体微粒子。通过配合有润滑剂和/或固体微粒子，绝缘树脂层52的表面的顺滑性提高。绝缘树脂层52的厚度例如可以是9μm～50μm。绝缘树脂层52既可以是单层，也可以为了提高强度等而层叠多层。
热塑性树脂层53是形成于金属片51的内侧的层。热塑性树脂层53可以具备在锂离子二次电池等蓄电器件中所要求的相对于腐蚀性而言优异的耐化学性。另外，热塑性树脂层53是在层叠膜41的内侧面重叠而接合时发生热熔接的构成，具备热封性。
关于热塑性树脂层53，在耐化学性及热封性的方面，优选由聚乙烯、聚丙烯、烯烃系共聚物、它们的酸改性物及离子交联聚合物构成。另外，作为烯烃系共聚物，可以例示EVA(乙烯/乙酸乙烯酯共聚物)、EAA(乙烯/丙烯酸共聚物)、EMAA(乙烯/甲基丙烯酸共聚物)。另外，也可以使用聚酰胺膜(例如12尼龙)、聚酰亚胺膜。热塑性树脂层53例如也可以是热塑性树脂未拉伸膜。热塑性树脂未拉伸膜没有特别地限定，但在耐化学性及热封性的方面，优选由聚乙烯、聚丙烯、烯烃系共聚物、它们的酸改性物及离子交联聚合物构成。另外，作为烯烃系共聚物，可以例示EVA(乙烯/乙酸乙烯酯共聚物)、EAA(乙烯/丙烯酸共聚物)、EMAA(乙烯/甲基丙烯酸共聚物)。另外，也可以使用聚酰胺膜(例如12尼龙)、聚酰亚胺膜。热塑性树脂层53也可以为了提高表面的顺滑性而配合有润滑剂和/或固体微粒子。
热塑性树脂层53的厚度可以设定为能够充分防止产生针孔的程度。在该观点下，热塑性树脂层53的厚度可以为20μm以上。另外，可以将树脂使用量抑制得低，在该观点下，热塑性树脂层53的厚度可以为100μm以下，例如为80μm以下，优选为50μm以下。热塑性树脂层53既可以是单层，也可以是多层。作为多层膜，可以例示在嵌段聚丙烯膜的两面层叠有无规聚丙烯膜的三层膜。
层叠膜41包围电极体20的电极层叠部21。层叠膜41在电极层叠部21的周围具有使层叠膜41的内侧面重叠且通过热塑性树脂进行接合而得到的重叠面41c。在重叠面41c，层叠膜41的热塑性树脂层53熔接。
在本实施方式中，关于层叠膜41，作为具体的一例，在金属片51中使用了软质铝箔(A8079、A8021、JISH4160(1994))。绝缘树脂层52设为由双轴拉伸尼龙(6尼龙)的层构成的具有耐热性的树脂层。在金属片51与绝缘树脂层52的接合中使用了聚对苯二甲酸乙二醇酯。在形成绝缘树脂层52的一侧，金属片51设为了消光面。在金属片51与热塑性树脂层53的接合中，作为接合剂使用了改性聚丙烯。在形成热塑性树脂层53的一侧，金属片51设为了光面。在重叠面41c，2张层叠膜41的热塑性树脂层53重叠而熔融。2张层叠膜41的热塑性树脂层53在被加压的同时熔接。因而，重叠面41c的熔融后的热塑性树脂层53比将2张层叠膜41的热塑性树脂层53重叠的厚度薄。
在图1所示的形态下，使用了2张层叠膜41。2张层叠膜41的内侧面彼此相对。在2张层叠膜41的内侧面形成有热塑性树脂层53。电极体20的电极层叠部21夹在2张层叠膜41之间，由2张层叠膜41包围。正极集电极耳22和负极集电极耳23从2张层叠膜41之间向层叠膜41之外伸出。此外，在图1所示的形态下，电极层叠部21为大致矩形。层叠膜41为比电极层叠部21大一圈的矩形的片。正极集电极耳22和负极集电极耳23从电极层叠部21所相对的短边延伸，从层叠膜41向外伸出。
2张层叠膜41的热塑性树脂层53在电极层叠部21的周围重叠并热熔接。使层叠膜41的热塑性树脂层53重叠并热熔接而得到的面，被称作重叠面41c。正极集电极耳22和负极集电极耳23从重叠面41c向层叠膜之外伸出。
在正极集电极耳22和负极集电极耳23从层叠膜41向外伸出的部位A、B，正极集电极耳22和负极集电极耳23分别被层叠膜41夹着。在该部位A、B，层叠膜41热熔接于正极集电极耳22和负极集电极耳23。在正极集电极耳22和负极集电极耳23从层叠膜41向外伸出的部位A、B，通过层叠膜41的热塑性树脂层53在正极集电极耳22和负极集电极耳23重叠并发生了热熔接，从而确保了层叠型蓄电器件10的气密性。
在正极集电极耳22和负极集电极耳23从层叠膜41向外伸出的部位A、B，层叠膜41需要充分地热熔接于正极集电极耳22或负极集电极耳23。由此，能够在该部位A、B确保层叠型蓄电器件10的气密性。另一方面，若在该部位A、B热塑性树脂层53过度熔化，则层叠膜41的金属片51会与正极集电极耳22或负极集电极耳23接触，而结果导致导通。在层叠型蓄电器件10中，层叠膜41需要与电极体20绝缘。因而，层叠膜41与正极集电极耳22或负极集电极耳23发生导通的是不良品。
本发明人，考虑在该层叠型蓄电器件10中，在层叠膜41与正极集电极耳22之间和层叠膜41与负极集电极耳23之间，分别确认有无短路。尤其是在如图1所示通过2张层叠膜41以夹着电极层叠部21的方式覆盖电极层叠部21的形态下，2张层叠膜41有可能分别与正极集电极耳22或负极集电极耳23导通。因而，关于2张层叠膜41，需要分别确认与正极集电极耳22的短路和与负极集电极耳23的短路。在该情况下，在短路检查中，需要分别使探头与2张层叠膜41的金属片51抵接。
在在此公开的层叠型蓄电器件10中，如图1及图2所示，在电极层叠部21的周围，在比重叠面靠外侧的至少一部分，层叠膜41具有用于检查金属片的电位的金属露出部60。在金属露出部60中，如图1及图2所示，可以露出层叠膜41的金属片51。通过使探头71、72(参照图2)与该金属露出部60抵接，分别检测2张层叠膜41的金属片51的电位。
在图1所示的形态下，层叠膜41在电极层叠部21的周围具有比重叠面41c向外侧延伸的部位41b。金属露出部60在该向外侧延伸的部位41b的至少一部分，具有露出金属片51的内侧面的部分。在图1所示的形态下，如图2所示，在金属露出部60，2张层叠膜41分别从重叠面41c向外侧延伸。并且，可以是，在重叠面41c的外侧，例如，形成于层叠膜41的内侧面的热塑性树脂层53熔融而露出金属片51的内侧面51a。并且，可以是，如图2所示，用于测定金属片51的电位的探头71、72与该金属片51的内侧面51a抵接。
如图2所示，在金属露出部60，2张层叠膜41的金属片51的内侧面51a均露出。因而，通过使探头71、72分别与2张层叠膜41的金属片51的内侧面51a抵接，分别检测2张层叠膜41的金属片51的电位。在该情况下，可以使另一方的探头与正极集电极耳22或负极集电极耳23(参照图1)抵接。由此，关于外装体40的2张层叠膜41，能够分别确认与正极集电极耳22的短路和与负极集电极耳23的短路。
此外，虽然如图2所示，在金属露出部60，图示为形成于层叠膜41的内侧面的热塑性树脂层53全部消失，但在金属露出部60，热塑性树脂层53也可以不全部消失。可以是，在金属露出部60，通过关于探头71、72所抵接的部位而使热塑性树脂层53局部熔融以使其消失，使金属片51露出。另外，也可以准备关于相当于金属露出部60的部分而没有预先形成热塑性树脂层53的2张层叠膜41。
像这样，层叠型蓄电器件10，在层叠膜41从重叠面41c向外侧延伸的部位41b的至少一部分，具有露出金属片51的内侧面51a的部分。通过像这样存在露出金属片51的内侧面51a的部分，能够容易检查层叠膜41与正极集电极耳22的短路和层叠膜41与负极集电极耳23的短路。
图3是示出其他实施方式的层叠型蓄电器件10A的示意图。在图3所示的形态下，作为金属露出部60，具有在层叠膜41的重叠面41c被层叠膜41夹着并与层叠膜41的金属片51电连接、且从层叠膜41露出的金属构件61。在此，在重叠面41c被层叠膜41夹着的金属构件61例如可以是铝、铜等金属板。被层叠膜41夹着的金属构件61可以与层叠膜41的金属片51导通。
例如，在金属构件61被层叠膜41夹着的部分，层叠膜41的热塑性树脂层53也可以局部消失。并且，金属片51与金属构件61可以接触而彼此导通。在该情况下，可以使探头与从层叠膜41露出的金属构件61抵接。在层叠型蓄电器件10中，通过安装有该金属构件61，层叠膜41的金属片51的电位的检测变得容易。结果，能够容易检查层叠膜41与正极集电极耳22的短路和层叠膜41与负极集电极耳23的短路。
此外，如图1及图3所示，层叠型蓄电器件10的外装体40可以由2张层叠膜41构成。2张层叠膜41可以以夹着电极体20中的电极层叠部21的方式覆盖电极体20中的电极层叠部21。在该情况下，可以沿着电极层叠部21的周围，具有使2张层叠膜41的热塑性树脂层53熔接而得到的重叠面41c。在层叠型蓄电器件10中，如上所述，在电极层叠部21的周围中的比重叠面41c靠外侧的至少一部分，具有用于检查层叠膜41的金属片51的电位的金属露出部60。由于设置有该金属露出部60，所以，能够分别容易检查外装体40的2张层叠膜41与正极集电极耳22的短路和2张层叠膜41与负极集电极耳23的短路。
层叠型蓄电器件10可以通过将多个器件10收纳于预定的壳体并适当组合而构成1个蓄电器件模块。在该情况下，也可以按每个模块安装监视电压和温度的监视单元，按每个模块搭载充放电电路。该蓄电器件模块可以构成为按每个模块输出预定的电压，例如作为电动车辆的车辆驱动用电源而搭载于车辆。此时，在蓄电器件模块中，收纳于壳体的层叠型蓄电器件10可以如上述那样分别具有用于检查层叠膜41的金属片51的电位的金属露出部60。在该情况下，蓄电器件模块可以构成为，在被组入蓄电器件模块的状态下，检测各层叠型蓄电器件10的层叠膜41的短路不良。
层叠型蓄电器件10可以如上述那样分别具有用于检查层叠膜41的金属片51的电位的金属露出部60。不过，金属露出部60也可以在进行了所需的检查之后以切除的方式去除。
例如，在图2所示的形态下，层叠膜41从重叠面41c向外侧延伸的部位41b可以在检查了层叠膜41与正极集电极耳22的短路和层叠膜41与负极集电极耳23的短路之后以切断的方式去除。在图3所示的形态下，从层叠膜41露出的金属构件61也可以在检查后去除。
层叠膜41从重叠面41c向外侧延伸的部位41b可以整体被去除。另外，也可以是，仅层叠膜41从重叠面41c向外侧延伸的部位41b中的特别地露出金属片51的内侧面51a的部分被去除。通过在检查后去除金属露出部60，能够防止通过露出金属片51的内侧面51a的部分而层叠膜41的金属片51与外部的构件导通的情况。
另外，在在此提出的层叠型蓄电器件的短路检查方法中，首先，准备如上述那样具备金属露出部60的层叠型蓄电器件。所准备的层叠型蓄电器件10，在电极层叠部21的周围，具有层叠膜41的热塑性树脂层53热熔接而得到的重叠面41c。另外，正极集电极耳22和负极集电极耳23从重叠面向层叠膜41之外伸出。在比重叠面41c靠外侧的至少一部分，具有用于检查层叠膜41的金属片的电位的金属露出部。
接着，使电阻测定器的第1探头与层叠型蓄电器件10的金属露出部60抵接，使电阻测定器的第2探头与正极集电极耳22或负极集电极耳23抵接。根据该层叠型蓄电器件10的短路检查方法，容易测定第1探头与第2探头之间的电阻，分别容易检查层叠膜41与正极集电极耳22的短路或层叠膜41与负极集电极耳23的短路。
以上，关于在此公开的层叠型蓄电器件及层叠型蓄电器件的短路检查方法，进行了各种说明。只要没有特别地提及，则在此举出的层叠型蓄电器件的实施方式等不对本发明构成限定。
例如，关于电极体20，电极层叠部21的形状、和正极集电极耳22、负极集电极耳23从电极层叠部21延伸的位置、以及正极集电极耳22、负极集电极耳23从2张层叠膜41的重叠面41c向外伸出的位置等，不限定于图1、图3所示的形态，可适当地变更。设置金属露出部60的位置等也可适当地变更。
图4是示出其他实施方式的层叠型蓄电器件10B的示意图。在层叠型蓄电器件10B中，如图4所示，在层叠膜41的重叠面41c的一部分，形成有更向外侧延伸的部位41c1。在该部位41c1，安装有成为金属露出部60的金属构件61。在该层叠型蓄电器件10B中，也可以在对层叠膜41的短路不良进行了检查之后，将不再需要的在层叠膜41安装金属构件61的部位41c1以切断的方式去除。
图5是示出其他实施方式的层叠型蓄电器件10C的示意图。在层叠型蓄电器件10C中，如图5所示，在沿着大致矩形的电极层叠部21的1个长边的2处，安装有正极集电极耳22和负极集电极耳23。正极集电极耳22和负极集电极耳23沿着层叠膜41的1个长边，从重叠面41c伸出。成为金属露出部60的金属构件61，沿着与伸出正极集电极耳22和负极集电极耳23的边不同的边，在此是层叠膜41的1个短边，形成有层叠膜41的重叠面41c更向外侧延伸的部位41c1。并且，在该部位41c1，安装有成为金属露出部60的金属构件61。
像这样，正极集电极耳22、负极集电极耳23从层叠膜41伸出的位置、设置金属露出部60的位置等可以进行各种变更。
Claims (5)
1.一种层叠型蓄电器件，
所述层叠型蓄电器件具备电极体和外装体，
所述外装体具有1张或多张层叠膜，
所述电极体具有电极层叠部、正极集电极耳以及负极集电极耳，
所述层叠膜具有金属片、覆盖所述金属片的外侧面的绝缘树脂层、以及覆盖所述金属片的内侧面的热塑性树脂层，
所述外装体，
利用所述1张或多张层叠膜包围所述电极层叠部，
在所述电极层叠部的周围，具有所述1张或多张层叠膜的内侧面重叠、且所述热塑性树脂层热熔接而得到的重叠面，
使所述正极集电极耳和所述负极集电极耳从所述重叠面向所述层叠膜之外伸出，
在所述电极层叠部的周围，在比所述重叠面靠外侧的至少一部分，具有用于检查所述层叠膜的金属片的电位的金属露出部。
2.根据权利要求1所述的层叠型蓄电器件，
所述层叠膜，在所述电极层叠部的周围具有比所述重叠面向外侧延伸的部位，
所述金属露出部，在该比重叠面向外侧延伸的部位的至少一部分，具有露出所述金属片的内侧面的部分。
3.根据权利要求1所述的层叠型蓄电器件，
具有在所述层叠膜的所述重叠面被所述层叠膜夹着并与所述层叠膜的所述金属片电连接、且从所述层叠膜露出的金属构件。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的层叠型蓄电器件，
所述外装体包括以夹着所述电极层叠部的方式覆盖所述电极层叠部的2张层叠膜，所述外装体，沿着所述电极层叠部的周围，具有使2张层叠膜的热塑性树脂层熔接而得到的重叠面。
5.一种层叠型蓄电器件的短路检查方法，包括：
准备权利要求1～4中任一项所述的层叠型蓄电器件的步骤；和
使第1探头与所述层叠型蓄电器件的露出所述金属片的内侧面的部分抵接，使第2探头与所述正极集电极耳或所述负极集电极耳抵接的步骤。
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| JP2021163702A (ja) | 2021-10-11 |
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20211012 |
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