CN1162933C - 无水电解质电池 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是迅速散去在正极和负极之间发生短路时产生的热量。所公开的无水电解质电池包括单元电池位于其中的由层叠膜构成的密封介质，其特征在于密封介质的层叠膜含有具有在室温时为230Wm-1K-1或更高的导热率k的金属材料。而且，密封介质的金属材料部分的体积与单元电池的1mAh的容量的比值R为0.0002cm3/mAh≤R≤0.05cm3/mAh。

Description

无水电解质电池
本发明涉及带有由层叠膜构成并设置成密封单元电池的密封介质的无水电解质电池。
近年来，以便携式电话和笔记本个人计算机为状表的电子装置已经形成为无绳结构，并且它们的尺寸也减小了。因此，各种各样的便携式电子装置已经先后被研制和改进，并且其厚度、尺寸和重量也减小了。由于这些装置已经发生变化，因而这些装置消耗的电能的量也增大了。因此就需要增大用于前述电子装置的能源的电池的容量，特别是增大二次电池的容量。
常规二次电池以铅电池和镍-镉电池典型代表。而且，新的二次电池已经投入实际使用，这些二次电池包括镍-氢电池和锂离子电池。前述二次电池设置成用液体做为电解质，但是有液体泄漏问题。
为克服上述问题，已经研制了用由电解液溶胀(swelled)的聚合物胶体作为电解质的聚合物锂离子二次电池。由于已经研制了聚合物锂离子二次电池，所以消除了电解液从电池中泄漏出来的危险。结果，可以实现表现为小尺寸、轻重量和小厚度并具有高能密度的二次电池。
现在介绍聚合物锂离子二次电池的结构。例如由LiCoO2和石墨构成的活性材料层叠在正极集电器上，同时由碳、焦碳和石墨构成的活性材料层叠在由薄铜板构成的负极上。这样就形成了电极。而且，将隔板夹在电极之间，该隔板是由聚丙烯、聚乙烯等构成的薄膜并具有孔隙。另外，用由聚丙烯腈(PAN)、聚环氧乙烷(PEO)或聚1，1-二氟乙烯(PVDF)构成的聚合物胶体填充电极和隔板之间的空间。这样就采用了夹层结构。
具有夹层结构的每个单元电池被密封在密封壳的密封介质中，密封壳由薄金属膜如铝箔和由尼龙、聚乙烯、聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯构成的塑性膜构成。
一般情况下，前述类型的电池被安装在小空间内，其中该小空间形成在元件致密地集成在其中的电子装置中。因此，最好采用具有抗各种应力的满意柔性的外壳材料。本发明的发明人已经研制了制造卡式电池的方法，其中这种电池能够保持对电池所要求的特性，并且这种电池具有其中密封了单元电池的柔性密封介质(请参考日本专利特许公开号8-83596)。
前述类型的锂二次电池具有这样的特性：该电池产生大的输出并具有高能量密度。因此，如果由于充电单元或电池的外围电路的问题或使用者对电池的错误操作而引起在正极和负极之间发生短路，则大电流流过电池。结果，就会导致快速产生热量和使内部压力上升，并使电池破裂。如果由于短路而在单元电池中产生热量，则有可能发生严重事故。作为能够防止严重事故的安全机制，提供用于电池主体或电池外围电路的限流器(例如PTC电路或保险丝)，该限流器可以限制瞬时输出电流。
但是常规安全机构甚至在已经限制电流之后也有产生的热量积累在电池中的可能性。因此，要求研制除了常规限流器之外的能够防止热量产生的新的安全机制。
为克服常规技术具有的前述问题，本发明的目的是迅速散去在正极和负极之间发生短路时产生的热量，从而防止电池中潜热的积累。
为实现前述目的，根据本发明的一个方案，提供包括由层叠膜构成的密封介质的无水电解质电池，其中单元电池位于层叠膜中，其特征在于密封介质的层叠膜含有在室温时为230Wn-1K-1或更高导热率k的金属材料。
而且，密封介质的金属材料部分的体积与单元电池的1mAh容量的比值R为0.0002cm3/mAh≤R≤0.05cm3/mAh。
由于采用具有高导热率的金属材料构成密封介质，所以可以加速从单元电池散去热量。
当金属材料部分的体积设置为适当值时，可以获得足够的热量辐射效应，同时可以保持高能量密虎。
通过下面结合附图对优选实施例的详细介绍使本发明的其它目的、特点和优点更明显。
图1是表示适用于本发明的固体电解质电池的结构实例的分解透视图；
图2是表示适用于本发明的固体电解质电池的结构实例的示意透视图；
图3是表示外壳材料实例的横截面图；
图4是表示层叠型单元电池的结构示意图；
图5是表示卷绕型单元电池的结构示意图；
图6是表示折叠型单元电池的结构示意图。
下面参照附图介绍本发明的无水电解质电池的结构。
根据本发明的电解质电池是例如固体电解质电池或胶体电解质电池。如图1和2所示，其中固体电解质或胶体电解质位于正极活性材料层和负极活性材料层之间的单元电池1安置在由层叠膜构成的密封介质2中。然后，外部通过热量焊接起来，从而实现密封结构。
单元电池1具有负极端子引线3和正极端子引线4，，其中引线3与构成单元电池1的负极电连接，而引线4与正极电连接，负极端子引线3和正极端子引线4被拉出到密封介质2的外面。
根据本发明的密封介质2具有这样的结构，例如如图3所示，塑性膜22和23粘接到薄金属膜21上。当单元电池1被密封时，塑性膜22和23如此设置，即通过热焊接和密封所述结构，其中塑性膜22和23由聚乙烯、聚丙烯、聚对苯
二甲酸乙二醇酯等制成。如果塑性膜22和23由热塑性材料构成，则不限制原材料。该塑性膜可以只粘接到薄金属膜的一边或薄金属膜的两个表面的每个表面上。
本发明的特征在于薄金属膜21是密封介质2的成分。薄金属膜21最好由能够迅速辐射和散去由于在单元电池1中发生短路而产生的热量的金属材料制成。就是说，最好采用具有导热率的金属材料。导热率k用热量值表示，该热量值是在平板两表面的温度相差1k时，流过厚度为1m的平板的1m2面积的表面的热量值。导热率k的单位是Wm-1K-1。
构成密封介质2的薄金属膜21的导热率k最好为230Wm-1K-1或更高。如果导热率k小于上述值，则热量可能积累在电池中。所述材料的典型例子是铝、铜和钛。
薄金属膜21的厚度最好不小于20μm且不大于200μm，不小于30μm且不大于50μm则更好。如果薄金属膜21的厚度不小于200μm，则热辐射特性变坏。如果该厚度不大于20μm，则不能获得密封介质所要求的强度。
现在介绍用密封介质2密封固体电解质电池(胶体电解质电池)的优选结构。即，密封介质2的薄金属膜21的体积(厚度×表面面积)与电池容量1mAh的比值R为0.0002cm3/mAh≤R≤0.05cm3/mAh。最好是R不小于0.00035cm3/mAh且不大于0.003cm3/mAh(例如当用密封介质(体积为0.25cm3)结合厚度为50μm和表面面积为50cm2的薄金属膜密封500mAh级(class)的固体电解质电池时，比值R的值为0.0005cm3/mAh)。
如果比值R不高于0.0002cm3/mAh，当单元电池产生热量时不能获得满意的热辐射效应。如果比值R不低于0.05cm3/mAh，从实际使用的观点看，容量太小或密封介质的体积太大。
当单元电池1是固体电解质电池或胶体电解质电池时，用做固体聚合物电解质的聚合物材料可以是下面任何一种材料：硅胶，丙烯酸类胶体，丙烯腈胶体，聚磷酸肌酸改性聚合物(polyphosphagen denatured polymer)，聚环氧乙烷，聚环氧丙烷，它们的复合聚合物，交联聚合物，改性聚合物，或以聚(1，1-二氟乙烯)、聚(1，1-二氟乙烯-共-六氟丙烯)、聚(1，1-二氟乙烯-共-四氟乙烯)、聚(1，1-二氟乙烯-共-三氟乙烯)为典型例子的氟聚合物，和它们的混合物。当然，所述材料不限于上述材料。
层叠在正极活性材料层或负极活性材料层上的固体电解质或胶体电解质可通过如下方式获得。即，用含有聚合物化合物的溶液即电解质的盐和溶剂(在胶体电解质的情况下还含有增塑剂)浸渍正极活性材料层或负极活性材料层。然后去除溶剂以便固化。用层叠在正极活性材料层或负极活性材料层上的一部分固体电解质或胶体电解质浸渍正极活性材料层或负极活出材料层。这样固体电解质或胶体电解质的这部分被固化。在交联材料情况下，使用光或热使产生交联，从而使交联材料固化。
胶体电解质由含有锂盐和不小于2wt％且不大于30wt％量的基体聚合物的增塑剂构成。胶体电解质可以含有酯、醚或碳酸酯作为独立成分或增塑剂的一部分。
当调节胶体电解质时，使用用于使碳酸酯胶体化的基体聚合物。基体聚合物可以是用于构成胶体电解质的各种聚合物的任何一种。考虑到氧化和还原的稳定性，最好采用氟聚合物，诸如聚1，1-二氟乙烯或聚(1，1-二氟乙烯-共-六氟乙烯)。
固体聚合物电解质由锂盐和溶解锂盐的聚合物化合物组成。该聚合物化合物的典型例子是：醚聚合物，诸如聚环氧乙烷或其交联材料聚甲基丙烯酸酯；丙烯酸酯(或盐)材料；或氟聚合物，诸如聚1，1-二氟乙烯或聚(1，1-二氟乙烯-共-六氟乙烯)。可以单独采用前述材料或者也可以采用它们的混合物。考虑到氧化和还原的稳定性，最好采用氟聚合物，诸如聚1，1-二氟乙烯或聚(1，1-二氟乙烯-共-六氟乙烯)。
必须被含在胶体电解质或固体聚合物电解质中的锂盐可以是被含在电池常用的电解质溶液中的锂盐。锂化合物(盐)可以是下述材料的任何一种。当然，锂盐不限于下述材料。
锂盐的典型例子为：氯化锂，溴化锂，碘化锂，氯酸锂，高氯酸锂，溴酸锂，碘酸锂，硝酸锂，氟硼酸锂，氟磷酸锂，乙酸锂，双(三氟甲磺酰基)亚氨锂[bis(trifluoromethanesulfonyl)imidolithium]，LiAsF6，LiCF3SO3，LiC(SO2CF3)3，LiAlCl4或LiSiF6。
前述锂化合物可以单独使用或者也可以将多种锂化合物混合。考虑到氧化和还原的稳定性，最好采用LiPF6或LiBF4。
在胶体电解质的情况下，锂盐以0.1mol到3.0mol的浓度溶解在增塑剂中，最好是0.5mol/litter到2.0mol/litter。
除了本发明的结构中采用了前述胶体电解质或固体电解质之外，根据本发明的电池可以用与用于构成常规锂离子电池的方法相似的方法构成。
锂离子电池的负极材料可以是能够掺杂/去掺杂(dedope)锂的材料。负极的上述材料可以是碳材料，诸如非石墨化磁或石墨材料。具体地说，可以采用下述碳材料的任何一种：热解碳(pyrocarbon)；焦碳(沥青焦碳，针状焦碳或石油焦碳)；石墨；玻璃碳，有机聚合物化合物烧结块(通过在适当温度烧结酚醛树脂或呋喃树脂以便使其碳化而获得的材料)；碳纤维和活性炭。另外，可掺杂/去掺杂锂的材料可以是聚合物材料，诸如聚乙炔或聚吡咯，或氧化物，如SnO2。当用上述材料的任何一种制造负极时，可以加入公知的粘结剂。
正极可以用金属氧化物、金属硫化物或对应于所要求的电池类型的特定聚合物制造。当制造锂离子电池时，正极的活性材料可以是下面材料的任何一种：不含有锂的金属硫化物或氧化物，例如TiS2，NoS2，NbSe2或V2O5；或者主要由LiMO2(其中M是一种或几种过渡金属，根据电池的充/放电状态变化的x一般不小于0.05且不大于1.10)组成的复合锂氧化物。构成复合锂氧化物的过渡金属M最好是Co、Ni、Mn等。复合锂氧化物的典型例子是：LiCoO2，LiNiO2，LiNiyCo1-yO2(其中O＜y＜1)和LiMn2O4。上述复合锂氧化物是用于能够产生高电压和展现满意的能量密度的正极的活性材料。多种类型的上述活性材料都可以被含在正极中。当采用活性材料制造正极时，可以加入公知的导电材料和粘结剂。
为有效散去单元电池1中产生的热量，单元电池1的负极的集电器和正极的集电器由具有230Wm-1K-1或更高的导热率k的金属材料制成。如果导热率k低于上述值，则热可能会积累在电池中，特别是积累在电池的中心部分。上述金属材料的典型例子是用于正极的集电器的材料铝和用于负极的集电器的材料铜。
集电器的薄金属膜最好是不小于10μm且不大于100μm，不小于20μm且不大于50μm则更好。如果集电器的厚度不小于上述上限值，则热辐射特性会不希望地变坏。如果厚度不大于前述下限值，则会出现与活性材料的粘附性不好和集电器所需要的强度不够的问题。
现在介绍单元电池1的结构。如图4那样形成层叠结构，使正极12和负极13交替层叠穿过固体电解质11。然后从两边拉出正极引线14和负极引线15。形成如图5所示的卷绕型结构，使正极12和负极13层叠穿过固体电解质11。然后将这些层卷绕起来。形成如图6所示的折叠型结构，使正极12和负极13层叠穿过固体电解质11。然后交替折叠这些层。上述任何一种结构都可以选用。从有效散去电池中的热量的角度看，最好采用卷绕型结构。
例子
下面根据实验结果介绍本发明的例子和对比例。
用于进行评价的单元电池具有夹层结构，其中正极是由二价钴锂制成，负极是由石墨制成，正极的集电器是由铝箔制成，负极的集电器是由铜箔制成，并且固体电解质是通过密闭聚1，1-二氟乙烯(PVDF)构成。单元电池的尺寸是5cm×4cm×0.4cm，容量是450mAh。
首先，采用作为三层结构尼龙(100μm)/金属箔/聚乙烯(80μm)的密封介质。可以以这种方式采用各种类型的密封介质，使得金属部分的物理特性满足表1所示的值，从而制造样品A到F。
表1
    样品 金属材料 导热率k(Wm-1K-1) 金属部分的厚度(μm)
    A     铝     236     45
    B     铝     236     200
    C     铝     236     45
    D     镍     94     45
E 铁 83.5 45
    F     铜     403     45
    G     铝     236     15
样品 密封介质的表面面积(cm2) 金属部分的体积(cm3) 体积/容量
  A   50   0.225   0.0005
  B   50   1.00   0.0022
  C   200   0.90   0.002
  D   50   0.225   0.0005
  E   50   0.225   0.0005
  F   50   0.225   0.0005
  G   50   0.075   0.00016
样品电池被过度充电到1C和4.30V，使每个电池外部地短路。检测每个电池的表面温度和单元电池的中心部分的温度。结果示于表2中。
                               表2
 样品          在刚刚短路后         短路后10S
电池的表面 单元电池的中心部分 电池的表面 单元电池的中心部分
    A     65     140     165     198
    B     54     138     177     189
    C     61     135     100     119
    D     42     140     179     180
    E     39     138     161     175
    F     71     140     165     148
    G     78     137     147     139
  样品          短路后20S
电池的表面 单元电池的中心部分
    A     133     140
    B     177     166
    C     113     146
    D     191     220
    E     199     228
    F     122     105
    G     160     160
一般情况下，当发生外部短路时电池中产生的热量的温度约为200℃。由表现为优异热辐射效应的材料构成的样品电池产生的热量的温度被限制到200℃或更低，因此征实了本发明的优异的热辐射效应。
然后采用与样品A相似的密封介质。而且，可采用各种金属材料形成必须被密封的单元电池的集电器。这样就制造了在1C和4.30V被过度充电的单元电池，从而使每个电池都被外部地短路。随后检测每个电池的表面和每个单元电池的中心部分的温度状态。结果示于表3中。
                            表3
 样品   集电器的金属材料/厚度(μm)          短路后10S
正极部分 负极部分 电池表面 单元电池的中心部分
    a     Al/50     Cu/50     165     198
    b     Al/35     Cu/20     150     192
    c     Al/50     Ni/50     132     210
    d     不锈钢/50     Cu/50     143     190
    e     不锈钢/40     Ni/40     128     205
 样品         短路后20S
电池的表面 单元电池的中心部分
    a     133     140
    b     165     188
    c     166     223
    d     191     228
    e     169     237
注意表3中所示不锈钢(Cr17.9，Ni8.0和Mn0.3)的导热率是16.5Wm-1K-1。
从表3可以理解到，当采用具有高导热率的金属材料形成集电器时可以有效地防止热量的产生。
如上所述，根据本发明，可以迅速散去当在正极和负极之间发生短路时所产生的热量。因此可以防止电池中潜热的积累。
虽然以最佳形式和具有某种程度的特殊性的结构介绍了本发明，但是应该明白在不脱离所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，最佳形式的本公开可以在结构的细节上和以合并的形式以及部件的设置做些改变。

Claims (6)

1、一种无水电解质电池，包括：
由层叠膜构成的密封介质，其中单元电池位于层叠膜中，其中
所述密封介质的所述层叠膜含有在室温时为230Wm-1K-1或更高的导热率k的金属材料，且密封介质的金属材料部分的体积与单元电池的1mAh的容量的比值R为0.0002cm3/mAh≤R≤0.05cm3/mAh；并且，所述密封介质的金属材料部分的厚度为20μm到200μm。
2、根据权利要求1的无水电解质电池，其特征在于构成所述单元电池的正极和/或负极的集电器是由具有在室温时为230Wm-1K-1或更高的导热率k的金属材料制成。
3、根据权利要求1的无水电解质电池，其特征在于构成所述单元电池的电解质是含有基体聚合物和锂盐的胶体电解质或固体电解质。
4、根据权利要求1的无水电解质电池，其特征在于构成所述单元电池的所述负极是含有能够掺杂/去掺杂锂的材料的负极。
5、根据权利要求3的无水电解质电池，其特征在于所述能够搀杂/去搀杂锂的材料是碳材料。
6、根据权利要求1的无水电解质电池，其特征在于构成所述单元电池的所述正极是含有锂和过渡金属的复合氧化物的正极。
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Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3611765B2 (ja) * 1999-12-09 2005-01-19 シャープ株式会社 二次電池及びそれを用いた電子機器
JP3683144B2 (ja) * 1999-12-16 2005-08-17 日本電気株式会社 フィルム外装非水電解液二次電池
EP1120849A3 (en) * 2000-01-27 2004-07-21 Sony Corporation Gel electrolyte battery
JP2001266941A (ja) * 2000-03-17 2001-09-28 Sony Corp ゲル電解質電池の製造方法
JP2001266894A (ja) * 2000-03-22 2001-09-28 Sony Corp 電池用電極及びこれを用いた非水電解質電池
US6508901B2 (en) * 2001-03-16 2003-01-21 Wilson Greatbatch Ltd. Thermo-encapsulating system and method
US8404376B2 (en) 2002-08-09 2013-03-26 Infinite Power Solutions, Inc. Metal film encapsulation
US8431264B2 (en) 2002-08-09 2013-04-30 Infinite Power Solutions, Inc. Hybrid thin-film battery
US8394522B2 (en) 2002-08-09 2013-03-12 Infinite Power Solutions, Inc. Robust metal film encapsulation
US20070264564A1 (en) 2006-03-16 2007-11-15 Infinite Power Solutions, Inc. Thin film battery on an integrated circuit or circuit board and method thereof
US8021778B2 (en) 2002-08-09 2011-09-20 Infinite Power Solutions, Inc. Electrochemical apparatus with barrier layer protected substrate
US7993773B2 (en) 2002-08-09 2011-08-09 Infinite Power Solutions, Inc. Electrochemical apparatus with barrier layer protected substrate
US8445130B2 (en) 2002-08-09 2013-05-21 Infinite Power Solutions, Inc. Hybrid thin-film battery
US8236443B2 (en) 2002-08-09 2012-08-07 Infinite Power Solutions, Inc. Metal film encapsulation
TWI300637B (en) 2002-09-27 2008-09-01 Sony Corp Battery pack and method for producing same
US7348762B2 (en) * 2003-05-01 2008-03-25 Sony Corporation Battery pack and method for producing battery pack
US8728285B2 (en) 2003-05-23 2014-05-20 Demaray, Llc Transparent conductive oxides
KR101127370B1 (ko) 2004-12-08 2012-03-29 인피니트 파워 솔루션스, 인크. ＬｉＣｏＯ２의 증착
US7959769B2 (en) 2004-12-08 2011-06-14 Infinite Power Solutions, Inc. Deposition of LiCoO2
JP2007207617A (ja) 2006-02-02 2007-08-16 Sony Corp 非水溶媒、非水電解質組成物及び非水電解質二次電池
CN101523571A (zh) 2006-09-29 2009-09-02 无穷动力解决方案股份有限公司 柔性基板上沉积的电池层的掩模和材料限制
US8197781B2 (en) 2006-11-07 2012-06-12 Infinite Power Solutions, Inc. Sputtering target of Li3PO4 and method for producing same
JP2008218347A (ja) * 2007-03-07 2008-09-18 Gs Yuasa Corporation:Kk 電池
KR101001320B1 (ko) 2007-11-09 2010-12-14 주식회사 엘지화학 향상된 열 안정성의 전지셀 및 이를 포함하는 중대형전지모듈
TWI441937B (zh) 2007-12-21 2014-06-21 Infinite Power Solutions Inc 形成用於電解質薄膜之濺鍍靶材的方法
US8268488B2 (en) 2007-12-21 2012-09-18 Infinite Power Solutions, Inc. Thin film electrolyte for thin film batteries
CN101911367B (zh) 2008-01-11 2015-02-25 无穷动力解决方案股份有限公司 用于薄膜电池及其他器件的薄膜包封
CN101983469B (zh) 2008-04-02 2014-06-04 无穷动力解决方案股份有限公司 与能量采集关联的储能装置的无源过电压/欠电压控制和保护
WO2010019577A1 (en) 2008-08-11 2010-02-18 Infinite Power Solutions, Inc. Energy device with integral collector surface for electromagnetic energy harvesting and method thereof
EP2332127A4 (en) 2008-09-12 2011-11-09 Infinite Power Solutions Inc ENERGY DEVICE HAVING AN INTEGRATED CONDUCTIVE SURFACE FOR DATA COMMUNICATION VIA ELECTROMAGNETIC ENERGY AND ASSOCIATED METHOD
US8508193B2 (en) 2008-10-08 2013-08-13 Infinite Power Solutions, Inc. Environmentally-powered wireless sensor module
KR101792287B1 (ko) 2009-09-01 2017-10-31 사푸라스트 리써치 엘엘씨 집적된 박막 배터리를 갖는 인쇄 회로 보드
JP5329454B2 (ja) * 2010-01-28 2013-10-30 三洋電機株式会社 リチウムイオンポリマー電池
CN102947976B (zh) 2010-06-07 2018-03-16 萨普拉斯特研究有限责任公司 可充电、高密度的电化学设备
JP6127957B2 (ja) 2013-12-13 2017-05-17 ソニー株式会社 電池および組電池
JP6269310B2 (ja) 2014-05-15 2018-01-31 株式会社村田製作所 電池、および電子機器
KR102384888B1 (ko) 2015-06-03 2022-04-07 에스케이온 주식회사 리튬 이차 전지 및 이를 포함하는 이차 전지 서브 모듈
DE102016118752A1 (de) * 2016-10-04 2018-04-05 Johnson Controls Advanced Power Solutions Gmbh Energiespeichermodul und verfahren zum herstellen hiervon
WO2019103855A1 (en) 2017-11-22 2019-05-31 3M Innovative Properties Company Photopolymerizable compositions including a urethane component and a monofunctional reactive diluent, articles, and methods
CN109755923B (zh) * 2019-02-20 2021-01-19 广州视源电子科技股份有限公司 一种电源装置的保护电路、方法及设备

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2011720C (en) 1989-03-30 1999-11-30 Robert A. Austin Battery in a vacuum sealed enveloping material and a process for making the same
JPH0362447A (ja) 1989-05-08 1991-03-18 Eastman Kodak Co 電気化学セルモジュール
JP3261688B2 (ja) * 1994-08-23 2002-03-04 キヤノン株式会社 二次電池及びその製造方法
JPH09288998A (ja) 1996-04-23 1997-11-04 Sumitomo Electric Ind Ltd 非水電解質電池
JPH10284131A (ja) * 1997-02-04 1998-10-23 Mitsubishi Electric Corp リチウムイオン二次電池およびその製造方法
JP3767151B2 (ja) 1997-02-26 2006-04-19 ソニー株式会社 薄型電池
US6245456B1 (en) * 1998-01-13 2001-06-12 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Non-aqueous electrolyte battery using a sealing bag comprising heat laminated layers
US6080508A (en) * 1998-03-06 2000-06-27 Electrofuel Inc. Packaging assembly for a lithium battery

Also Published As

Publication number Publication date
DE69905836D1 (de) 2003-04-17
US6399241B1 (en) 2002-06-04
KR100638771B1 (ko) 2006-10-27
DE69905836T2 (de) 2003-12-04
JP4126711B2 (ja) 2008-07-30
EP0996178A1 (en) 2000-04-26
TW431013B (en) 2001-04-21
JP2000133215A (ja) 2000-05-12
CN1254199A (zh) 2000-05-24
EP0996178B1 (en) 2003-03-12
KR20000029238A (ko) 2000-05-25

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