JP2002033086A - 二次電池モジュール - Google Patents
二次電池モジュールInfo
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- JP2002033086A JP2002033086A JP2000216571A JP2000216571A JP2002033086A JP 2002033086 A JP2002033086 A JP 2002033086A JP 2000216571 A JP2000216571 A JP 2000216571A JP 2000216571 A JP2000216571 A JP 2000216571A JP 2002033086 A JP2002033086 A JP 2002033086A
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- JP
- Japan
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- secondary battery
- battery module
- frame
- module
- case
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- 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
Landscapes
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ケースの塑性変形を防止することができる二
次電池モジュールを提供すること。 【解決手段】 複数連設された二次電池１０と、これら
二次電池１０を結束するモジュールフレーム１５とを備
え、二次電池１０はケース内に複数積層された電極と、
これら電極の一端側に接続されると共に前記ケース外に
突出された電極端子とを備えた二次電池モジュールにお
いて、前記モジュールフレーム１５は、前記複数の二次
電池を前記電極の一端と略同一平面内において束ねてい
ることを特徴とする。
次電池モジュールを提供すること。 【解決手段】 複数連設された二次電池１０と、これら
二次電池１０を結束するモジュールフレーム１５とを備
え、二次電池１０はケース内に複数積層された電極と、
これら電極の一端側に接続されると共に前記ケース外に
突出された電極端子とを備えた二次電池モジュールにお
いて、前記モジュールフレーム１５は、前記複数の二次
電池を前記電極の一端と略同一平面内において束ねてい
ることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウム二次電池
などの二次電池に関する。
などの二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、充電及び放電を繰り返して直
流電力を貯蔵し、必要に応じて外部に直流電流を供給す
ることが可能な電源として、二次電池と呼ばれる電池が
広く使用されている。特に、携帯電話、デジタルカメ
ラ、そしてノートブック型パーソナルコンピュータなど
の電子機器分野においては、小型化、薄型化、軽量化の
促進とともにその生産が増加し、また、電源となる二次
電池の使用量も急増している。
流電力を貯蔵し、必要に応じて外部に直流電流を供給す
ることが可能な電源として、二次電池と呼ばれる電池が
広く使用されている。特に、携帯電話、デジタルカメ
ラ、そしてノートブック型パーソナルコンピュータなど
の電子機器分野においては、小型化、薄型化、軽量化の
促進とともにその生産が増加し、また、電源となる二次
電池の使用量も急増している。
【０００３】このような状況の中で電源となる二次電池
にも高性能化が求められ、鉛蓄電池やニッケルカドミウ
ム電池に代わる高エネルギー密度電池として、リチウム
二次電池が開発され広く普及してきている。このリチウ
ム二次電池は、上述した電子機器向けの小型で小容量の
ものにとどまらず、たとえば工場や病院などの非常電源
設備や電力貯蔵設備用として、あるいは電気自動車の動
力用として、大型で大容量のものも開発されている。図
４は、大型二次電池の構成例として、箱型のリチウム二
次電池を示したものである。ここで、図中の符号１はケ
ース、２は正極、３は負極、４はセパレータ、５は正極
端子、６は負極端子、７は安全弁、１０はリチウム二次
電池を示しており、ケース１内には電解溶液（図示省
略）が充填されている。このリチウム二次電池１０で
は、ケース１内において正極２、セパレータ４、負極
３、セパレータ４、正極２、セパレータ４、負極３・・
・の順に多数積層され、全ての正極２及び負極３がそれ
ぞれ並列に接続されている。また、各正極２はその上端
２ａにおいて正極端子５に接続され、同じく各負極３は
その上端３ａにおいて負極端子６にそれぞれ接続されて
いる。すなわち、正極２、セパレータ４及び負極３によ
り構成された多数の単位電池が、ケース１内に全て並列
に接続された構成となっている。
にも高性能化が求められ、鉛蓄電池やニッケルカドミウ
ム電池に代わる高エネルギー密度電池として、リチウム
二次電池が開発され広く普及してきている。このリチウ
ム二次電池は、上述した電子機器向けの小型で小容量の
ものにとどまらず、たとえば工場や病院などの非常電源
設備や電力貯蔵設備用として、あるいは電気自動車の動
力用として、大型で大容量のものも開発されている。図
４は、大型二次電池の構成例として、箱型のリチウム二
次電池を示したものである。ここで、図中の符号１はケ
ース、２は正極、３は負極、４はセパレータ、５は正極
端子、６は負極端子、７は安全弁、１０はリチウム二次
電池を示しており、ケース１内には電解溶液（図示省
略）が充填されている。このリチウム二次電池１０で
は、ケース１内において正極２、セパレータ４、負極
３、セパレータ４、正極２、セパレータ４、負極３・・
・の順に多数積層され、全ての正極２及び負極３がそれ
ぞれ並列に接続されている。また、各正極２はその上端
２ａにおいて正極端子５に接続され、同じく各負極３は
その上端３ａにおいて負極端子６にそれぞれ接続されて
いる。すなわち、正極２、セパレータ４及び負極３によ
り構成された多数の単位電池が、ケース１内に全て並列
に接続された構成となっている。
【０００４】このように構成されたリチウム二次電池
は、図５に示すように複数並べられた二次電池モジュー
ルとして使用されることが多い。二次電池モジュール
は、枠体としてのモジュールフレーム１４を備え、二次
電池モジュールの各辺に近接してモジュールフレーム１
４の枠体１４ａが設けられていることで、各二次電池１
０が固定された状態となっている。
は、図５に示すように複数並べられた二次電池モジュー
ルとして使用されることが多い。二次電池モジュール
は、枠体としてのモジュールフレーム１４を備え、二次
電池モジュールの各辺に近接してモジュールフレーム１
４の枠体１４ａが設けられていることで、各二次電池１
０が固定された状態となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
二次電池モジュールでは、例えば二次電池１０の負極に
黒鉛を用いた場合、充電を行うと負極３が膨張し、放電
を行うと負極３が収縮することが知られている。負極３
が膨張するとケース１も膨張し、ケース１が塑性変形し
てしまうという問題点あった。二次電池１０がモジュー
ルフレーム１４で囲まれていることにより、ケース１の
膨張をある程度阻止することは可能であるものの、なお
もケース１の膨張力が強く、ケース１の塑性変形を阻止
するには不十分であった。
二次電池モジュールでは、例えば二次電池１０の負極に
黒鉛を用いた場合、充電を行うと負極３が膨張し、放電
を行うと負極３が収縮することが知られている。負極３
が膨張するとケース１も膨張し、ケース１が塑性変形し
てしまうという問題点あった。二次電池１０がモジュー
ルフレーム１４で囲まれていることにより、ケース１の
膨張をある程度阻止することは可能であるものの、なお
もケース１の膨張力が強く、ケース１の塑性変形を阻止
するには不十分であった。
【０００６】本発明は上記事情に鑑みて成されたもので
あり、ケースの塑性変形を防止することができる二次電
池モジュールを提供することを目的とする。
あり、ケースの塑性変形を防止することができる二次電
池モジュールを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、放充電の
際の二次電池の膨張量を解析した。その結果を図２に示
す。図２では、紙面左右方向が電極の積層方向である。
また、符号Ｈは電極の端部位置である。図からわかるよ
うに、電極の端部付近において、電極の積層方向の膨張
量が最も大きくなることが判明した。この解析結果に基
づき、本発明においては、以下の解決手段を採用した。
請求項１に記載の二次電池モジュールは、複数連設され
た二次電池と、これら二次電池を結束するモジュールフ
レームとを備え、前記二次電池はケース内に収容された
電極と、該電極の一端側に接続されると共に前記ケース
外に突出された電極端子とを備えた二次電池モジュール
において、前記モジュールフレームは、前記複数の二次
電池を前記電極の前記一端と略同一平面内において束ね
ていることを特徴とする。
際の二次電池の膨張量を解析した。その結果を図２に示
す。図２では、紙面左右方向が電極の積層方向である。
また、符号Ｈは電極の端部位置である。図からわかるよ
うに、電極の端部付近において、電極の積層方向の膨張
量が最も大きくなることが判明した。この解析結果に基
づき、本発明においては、以下の解決手段を採用した。
請求項１に記載の二次電池モジュールは、複数連設され
た二次電池と、これら二次電池を結束するモジュールフ
レームとを備え、前記二次電池はケース内に収容された
電極と、該電極の一端側に接続されると共に前記ケース
外に突出された電極端子とを備えた二次電池モジュール
において、前記モジュールフレームは、前記複数の二次
電池を前記電極の前記一端と略同一平面内において束ね
ていることを特徴とする。
【０００８】この二次電池モジュールにおいては、電極
の端部と略同一平面をモジュールフレームによって押え
る。このため、ケースの膨張力に対してモジュールフレ
ームが最も効果的に対抗して膨張が抑えられる。
の端部と略同一平面をモジュールフレームによって押え
る。このため、ケースの膨張力に対してモジュールフレ
ームが最も効果的に対抗して膨張が抑えられる。
【０００９】請求項２に記載の二次電池モジュールは、
請求項１に記載の二次電池モジュールにおいて、前記モ
ジュールフレームは、前記二次電池の両側に位置しこれ
ら二次電池の配設方向に沿って延びた一対の一端側棒体
と、これら一端側棒体の端部同士を連結する一端側連結
体とにより構成された一端側枠体を備えていることを特
徴とする。
請求項１に記載の二次電池モジュールにおいて、前記モ
ジュールフレームは、前記二次電池の両側に位置しこれ
ら二次電池の配設方向に沿って延びた一対の一端側棒体
と、これら一端側棒体の端部同士を連結する一端側連結
体とにより構成された一端側枠体を備えていることを特
徴とする。
【００１０】この二次電池モジュールでは、一端側棒体
によって一対の一端側連結体の間隔が保持される。これ
により二次電池の配設方向の膨張が規制される。
によって一対の一端側連結体の間隔が保持される。これ
により二次電池の配設方向の膨張が規制される。
【００１１】請求項３に記載の二次電池モジュールは、
請求項２に記載の二次電池モジュールにおいて、前記一
端側連結体は、前記二次電池と当接していることを特徴
とする。
請求項２に記載の二次電池モジュールにおいて、前記一
端側連結体は、前記二次電池と当接していることを特徴
とする。
【００１２】この二次電池モジュールにおいては、一端
側連結体が二次電池に隙間なく接していることにより、
二次電池の膨張を効果的に抑えることができる。
側連結体が二次電池に隙間なく接していることにより、
二次電池の膨張を効果的に抑えることができる。
【００１３】請求項４に記載の二次電池モジュールは、
請求項１から３いずれかに記載の二次電池モジュールに
おいて、前記モジュールフレームは、前記一端側棒体と
略平行に設けられた一対の底部側棒体と、これら底部側
棒体の端部同士を互いに連結する底部側連結体とにより
構成された底部側枠体を備え、前記一端側枠体と底部側
枠体とを連結する連結部材が設けられていることを特徴
とする。
請求項１から３いずれかに記載の二次電池モジュールに
おいて、前記モジュールフレームは、前記一端側棒体と
略平行に設けられた一対の底部側棒体と、これら底部側
棒体の端部同士を互いに連結する底部側連結体とにより
構成された底部側枠体を備え、前記一端側枠体と底部側
枠体とを連結する連結部材が設けられていることを特徴
とする。
【００１４】この二次電池モジュールにおいては、一端
側枠体に加えて底部側枠体が設けられているので、単に
二次電池の膨張を規制するだけではなく、二次電池を収
容する枠体として用いることができる。
側枠体に加えて底部側枠体が設けられているので、単に
二次電池の膨張を規制するだけではなく、二次電池を収
容する枠体として用いることができる。
【００１５】請求項５に記載の二次電池モジュールは、
請求項１から４いずれかに記載の二次電池モジュールに
おいて、前記一端側棒体と、前記一端側連結体とは、回
動自在に連結されていることを特徴とする。
請求項１から４いずれかに記載の二次電池モジュールに
おいて、前記一端側棒体と、前記一端側連結体とは、回
動自在に連結されていることを特徴とする。
【００１６】この二次電池モジュールにおいては、二次
電池の膨張を規制する際、一端側棒体と一端側連結体と
の結合部に負荷が作用せず、より確実に二次電池の膨張
を規制することができる。
電池の膨張を規制する際、一端側棒体と一端側連結体と
の結合部に負荷が作用せず、より確実に二次電池の膨張
を規制することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態につい
て、図面を参照して説明する。なお、従来と同一の構成
については同一の符号を用い、その説明を省略する。図
１に示すように、複数の二次電池１０が、内部の電極
（正極２、負極３）の積層方向に配設されている。そし
て、これら二次電池１０を結束するモジュールフレーム
１５が設けられている。モジュールフレーム１５は、一
端側枠体１６と、二次電池１０の底部に位置して設けら
れた底部側枠体１７と、これら一端側枠体１６と底部側
枠体１７との各四隅同士を連結する連結部材１８とを備
えている。一端側枠体１６は、二次電池の配設方向に沿
って棒状に延びた一対の一端側棒体１６ａと、これら一
端側棒体１６ａの端部同士を連結固定する一端側連結体
１６ｂとにより構成されている。一端側連結体１６ｂ
は、二次電池１０の側面と当接した状態となっている。
図２は、モジュールフレーム１５を設けない場合の二次
電池１０の膨張状態と、モジュールフレーム１５の一端
側棒体１６ａの設置位置とを照らし合わせた図である。
図に示すように、一端側棒体１６ａは、その高さ方向中
央部が、二次電池１０の膨張量が最も大きくなる電極上
端２ａ、３ａの高さ位置Ｈとなるように配置されてい
る。また、底部側枠体１７は、一端側棒体１６ａと略平
行に設けられた一対の底部側棒体１７ａと、これら底部
側棒体１７ａの端部同士を互いに連結固定する底部側連
結体１７ｂとにより構成されている。
て、図面を参照して説明する。なお、従来と同一の構成
については同一の符号を用い、その説明を省略する。図
１に示すように、複数の二次電池１０が、内部の電極
（正極２、負極３）の積層方向に配設されている。そし
て、これら二次電池１０を結束するモジュールフレーム
１５が設けられている。モジュールフレーム１５は、一
端側枠体１６と、二次電池１０の底部に位置して設けら
れた底部側枠体１７と、これら一端側枠体１６と底部側
枠体１７との各四隅同士を連結する連結部材１８とを備
えている。一端側枠体１６は、二次電池の配設方向に沿
って棒状に延びた一対の一端側棒体１６ａと、これら一
端側棒体１６ａの端部同士を連結固定する一端側連結体
１６ｂとにより構成されている。一端側連結体１６ｂ
は、二次電池１０の側面と当接した状態となっている。
図２は、モジュールフレーム１５を設けない場合の二次
電池１０の膨張状態と、モジュールフレーム１５の一端
側棒体１６ａの設置位置とを照らし合わせた図である。
図に示すように、一端側棒体１６ａは、その高さ方向中
央部が、二次電池１０の膨張量が最も大きくなる電極上
端２ａ、３ａの高さ位置Ｈとなるように配置されてい
る。また、底部側枠体１７は、一端側棒体１６ａと略平
行に設けられた一対の底部側棒体１７ａと、これら底部
側棒体１７ａの端部同士を互いに連結固定する底部側連
結体１７ｂとにより構成されている。
【００１８】このように構成された二次電池モジュール
においては、放充電に伴い二次電池１０は、内部の電極
（正極２、負極３）の積層方向に膨張しようとする。そ
の膨張量は、特に電極の上端２ａ、３ａで最も大きくな
る。本例においては、その位置に一端側枠体１６が設け
られており、二次電池１０の膨張力に対して、二次電池
１０群の両側面に隙間なく当接している一対の一端側連
結体１６ｂ同士の間隔が一端側棒体１６ａによって保持
されている。したがって、充電によって二次電池１０が
膨張しようとしても、一対の一端側連結体１６ｂにより
膨張が規制される。また、一端側枠体１６に加えて底部
側枠体１７が設けられているので、モジュールフレーム
１５は単に膨張を規制するだけではなく、複数の二次電
池１０を収容する枠体としても機能する。
においては、放充電に伴い二次電池１０は、内部の電極
（正極２、負極３）の積層方向に膨張しようとする。そ
の膨張量は、特に電極の上端２ａ、３ａで最も大きくな
る。本例においては、その位置に一端側枠体１６が設け
られており、二次電池１０の膨張力に対して、二次電池
１０群の両側面に隙間なく当接している一対の一端側連
結体１６ｂ同士の間隔が一端側棒体１６ａによって保持
されている。したがって、充電によって二次電池１０が
膨張しようとしても、一対の一端側連結体１６ｂにより
膨張が規制される。また、一端側枠体１６に加えて底部
側枠体１７が設けられているので、モジュールフレーム
１５は単に膨張を規制するだけではなく、複数の二次電
池１０を収容する枠体としても機能する。
【００１９】なお、上記二次電池モジュールの変形例と
して、図３に示すように、一端側棒体１６ａと一端側連
結体１６ｂとをピン２０により回動自在にピン結合する
ようにしてもよい。これにより二次電池１０が膨張して
も、一端側棒体１６ａと一端側連結体１６ｂとの結合部
分に負荷が作用せず、一端側連結体１６ｂを剛にするこ
とにより二次電池の膨張を規制することができる。
して、図３に示すように、一端側棒体１６ａと一端側連
結体１６ｂとをピン２０により回動自在にピン結合する
ようにしてもよい。これにより二次電池１０が膨張して
も、一端側棒体１６ａと一端側連結体１６ｂとの結合部
分に負荷が作用せず、一端側連結体１６ｂを剛にするこ
とにより二次電池の膨張を規制することができる。
【００２０】以上の各例においては、ケース１内に電極
（正極２，負極３）が多数積層状態で収容された二次電
池を用いた例について説明したが、二次電池内の電極の
収容形態については上記に限定されるものではない。例
えば、本発明は、長円筒形のケース内にスパイラル状に
巻かれた電極を収容した二次電池についても適用可能で
ある。
（正極２，負極３）が多数積層状態で収容された二次電
池を用いた例について説明したが、二次電池内の電極の
収容形態については上記に限定されるものではない。例
えば、本発明は、長円筒形のケース内にスパイラル状に
巻かれた電極を収容した二次電池についても適用可能で
ある。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の二次電池
モジュールによれば、最も膨張量が大きい電極の端部と
略同一平面をモジュールフレームによって結束するの
で、ケースの膨張力に対して最も効果的に対抗すること
ができ、二次電池の膨張を阻止してケースの塑性変形を
防止することができる。
モジュールによれば、最も膨張量が大きい電極の端部と
略同一平面をモジュールフレームによって結束するの
で、ケースの膨張力に対して最も効果的に対抗すること
ができ、二次電池の膨張を阻止してケースの塑性変形を
防止することができる。
【図１】 本発明の一実施形態として示した二次電池モ
ジュールの斜視図である。
ジュールの斜視図である。
【図２】 同二次電池モジュールに用いられる二次電池
の膨張量とモジュールフレームとの位置関係を示す模式
図である。
の膨張量とモジュールフレームとの位置関係を示す模式
図である。
【図３】 他の例として示した二次電池モジュールの上
面図である。
面図である。
【図４】 二次電池の一部を破断した斜視図である。
【図５】 従来の二次電池モジュールの斜視図である。
横断面図である。
横断面図である。
１ ケース ２ 正極（電極） ２ａ 正極上端 ３ 負極（電極） ３ａ 負極上端 １０ リチウム二次電池 １５ モジュールフレーム １６ 一端側枠体 １６ａ 一端側棒体 １６ｂ 一端側連結体 １７ 底部側枠体 １７ａ 底部側棒体 １７ｂ 底部側連結体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田島 英彦 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 (72)発明者 橋本 勉 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 博多屋 俊介 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 株 式会社構造解析センター内 (72)発明者 谷口 俊二 福岡県福岡市南区塩原二丁目１番47号 九 州電力株式会社総合研究所内 (72)発明者 足立 和之 福岡県福岡市南区塩原二丁目１番47号 九 州電力株式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 5H040 AA07 AS11 AT02 AY05 AY10 CC32 DD07 FF02
Claims (5)
- 【請求項１】 複数連設された二次電池と、これら二次
電池を結束するモジュールフレームとを備え、前記二次
電池はケース内に収容された電極と、該電極の一端側に
接続されると共に前記ケース外に突出された電極端子と
を備えた二次電池モジュールにおいて、 前記モジュールフレームは、前記複数の二次電池を前記
電極の一端と略同一平面内において束ねていることを特
徴とする二次電池モジュール。 - 【請求項２】 請求項１に記載の二次電池モジュールに
おいて、 前記モジュールフレームは、前記二次電池の両側に位置
しこれら二次電池の配設方向に沿って延びた一対の一端
側棒体と、これら一端側棒体の端部同士を連結する一端
側連結体とにより構成された一端側枠体を備えているこ
とを特徴とする二次電池モジュール。 - 【請求項３】 請求項２に記載の二次電池モジュールに
おいて、 前記一端側連結体は、前記二次電池と当接していること
を特徴とする二次電池モジュール。 - 【請求項４】 請求項１から３いずれかに記載の二次電
池モジュールにおいて、 前記モジュールフレームは、前記一端側棒体と略平行に
設けられた一対の底部側棒体と、これら底部側棒体の端
部同士を互いに連結する底部側連結体とにより構成され
た底部側枠体を備え、前記一端側枠体と底部側枠体とを
連結する連結部材が設けられていることを特徴とする二
次電池モジュール。 - 【請求項５】 請求項２から４いずれかに記載の二次電
池モジュールにおいて、 前記一端側棒体と、前記一端側連結体とは、回動自在に
連結されていることを特徴とする二次電池モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000216571A JP4918186B2 (ja) | 2000-07-17 | 2000-07-17 | 二次電池モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000216571A JP4918186B2 (ja) | 2000-07-17 | 2000-07-17 | 二次電池モジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002033086A true JP2002033086A (ja) | 2002-01-31 |
| JP4918186B2 JP4918186B2 (ja) | 2012-04-18 |
Family
ID=18711816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000216571A Expired - Lifetime JP4918186B2 (ja) | 2000-07-17 | 2000-07-17 | 二次電池モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4918186B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006052063A1 (en) * | 2004-11-15 | 2006-05-18 | Lg Chem, Ltd. | Secondary battery pack having configuration of alternative orientation |
| WO2006068384A1 (en) * | 2004-12-24 | 2006-06-29 | Lg Chem, Ltd. | Separable connecting member for secondary battery module and method of improving the performance of battery module by leveling voltage |
| WO2006080656A1 (en) * | 2004-10-08 | 2006-08-03 | Lg Chem, Ltd. | Secondary battery module |
| RU2454754C1 (ru) * | 2008-10-14 | 2012-06-27 | ЭлДжи КЕМ, ЛТД. | Аккумуляторная батарея, содержащая устройство соединения электродных выводов |
Citations (3)
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