JP3019345B2 - シート状電池 - Google Patents
シート状電池Info
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- JP3019345B2 JP3019345B2 JP2004578A JP457890A JP3019345B2 JP 3019345 B2 JP3019345 B2 JP 3019345B2 JP 2004578 A JP2004578 A JP 2004578A JP 457890 A JP457890 A JP 457890A JP 3019345 B2 JP3019345 B2 JP 3019345B2
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- battery
- electrode
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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
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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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
- 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
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、シート状電池に関する。
［従来の技術］ 電気機器の小形化、パーソナル化にともない、電池の
高容量、軽量、小形化が望まれている。最近では使用機
器の用途に合わせた電池設計が期待されており、カード
型電池やフレキシブルなシート状電池の開発が行われて
いる。
高容量、軽量、小形化が望まれている。最近では使用機
器の用途に合わせた電池設計が期待されており、カード
型電池やフレキシブルなシート状電池の開発が行われて
いる。
可撓性を有するシート状電池は金属ホイルと熱融着性
樹脂との組み合わせからなる外装材が使われているが、
性能や信頼性などの点で改善する必要のある問題が多
い。電池の軽量化という点では、特開昭64−19679では
外装材の金属ホイルを負極集電体としても利用すること
により改善を試みている。
樹脂との組み合わせからなる外装材が使われているが、
性能や信頼性などの点で改善する必要のある問題が多
い。電池の軽量化という点では、特開昭64−19679では
外装材の金属ホイルを負極集電体としても利用すること
により改善を試みている。
又、シート状電池の電極端子は外装材の融着部を通し
て取り出されるが、この部分は、完全な封止が困難であ
るため、封止部を通して電解液の揮発、液洩れなどが起
こり易く、結果として電池の信頼性が低下する。さら
に、この場合リード端子の機械的強度を高めようとする
と、特殊な材質の端子を用いるか、あるいはリード端子
の面積を大きくする必要があり、融着による封止はさら
に困難となる。
て取り出されるが、この部分は、完全な封止が困難であ
るため、封止部を通して電解液の揮発、液洩れなどが起
こり易く、結果として電池の信頼性が低下する。さら
に、この場合リード端子の機械的強度を高めようとする
と、特殊な材質の端子を用いるか、あるいはリード端子
の面積を大きくする必要があり、融着による封止はさら
に困難となる。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、こうした状況の下、シート状電池のさらに
一層の軽量化をめざすものであり、又高エネルギー密度
を有し、信頼性の高いシート状電池を提供することを目
的とするものである。
一層の軽量化をめざすものであり、又高エネルギー密度
を有し、信頼性の高いシート状電池を提供することを目
的とするものである。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、正極、負極、電解質及びこれらの電池構成
を収納する外装体からなるシート状電池において、該外
装体は、その外側が樹脂層、内側が集電能力を有する金
属シートからなり、該金属シートは電極と直接接触し、
かつ、該金属シートに接触する両電極端子部材は外装体
外側の樹脂層の一部を除去した金属フィルム上に設けら
れていることを特徴とするシート状電池である。
を収納する外装体からなるシート状電池において、該外
装体は、その外側が樹脂層、内側が集電能力を有する金
属シートからなり、該金属シートは電極と直接接触し、
かつ、該金属シートに接触する両電極端子部材は外装体
外側の樹脂層の一部を除去した金属フィルム上に設けら
れていることを特徴とするシート状電池である。
第１図は、本発明のシート状電池の構成例を示すもの
である。又、第２図は、従来のシート状電池の構成を示
す図である。第１図から明らかなように、本発明のシー
ト状電池では、集電体を外装材の一部を利用することに
より軽量化を図っている。又、両端子を外装材の熱融着
封止部でなく、この封止部とは別の適宜位置において外
装材の樹脂層の一部を除去して設けており、これにより
外装材の封止部は、樹脂同志あるいは必要に応じて接着
剤を用いて完全に封止することができるので、従来のよ
うにこの封止部を通して端子部を取り出す構成とは異な
り、液洩れなどの危険を解消することができ、信頼性の
高い電池とすることができる。
である。又、第２図は、従来のシート状電池の構成を示
す図である。第１図から明らかなように、本発明のシー
ト状電池では、集電体を外装材の一部を利用することに
より軽量化を図っている。又、両端子を外装材の熱融着
封止部でなく、この封止部とは別の適宜位置において外
装材の樹脂層の一部を除去して設けており、これにより
外装材の封止部は、樹脂同志あるいは必要に応じて接着
剤を用いて完全に封止することができるので、従来のよ
うにこの封止部を通して端子部を取り出す構成とは異な
り、液洩れなどの危険を解消することができ、信頼性の
高い電池とすることができる。
本発明のシート状電池の正極活物質としては、二酸化
マンガン、二酸化モリブデン、五酸化バナジウム等の金
属酸化物、二硫化チタン、五硫化バナジウムなどの金属
硫化物、またはフッ化炭素、リニアグラファイト、熱分
解生成物、導電性あるいは半導電性高分子等が挙げられ
る。中でもフレキシブルなシート状への加工性に優れて
いる導電性あるいは半導電性高分子が好ましい。
マンガン、二酸化モリブデン、五酸化バナジウム等の金
属酸化物、二硫化チタン、五硫化バナジウムなどの金属
硫化物、またはフッ化炭素、リニアグラファイト、熱分
解生成物、導電性あるいは半導電性高分子等が挙げられ
る。中でもフレキシブルなシート状への加工性に優れて
いる導電性あるいは半導電性高分子が好ましい。
導電性あるいは半導電性を有する高分子材料はピロー
ル、チオフェン、フラン、ベンゼン、アズレン、アニリ
ン、ジフェニルベンジジン、ジフェニルアミン、トリフ
ェニルアミンあるいはこれら誘導体を重合した導電性あ
るいは半導電性高分子があげられる。これらは電解質ア
ニオンのドープによりエネルギーを畜え、脱ドープによ
って外部回路を通じてエネルギーを放出するものであ。
ル、チオフェン、フラン、ベンゼン、アズレン、アニリ
ン、ジフェニルベンジジン、ジフェニルアミン、トリフ
ェニルアミンあるいはこれら誘導体を重合した導電性あ
るいは半導電性高分子があげられる。これらは電解質ア
ニオンのドープによりエネルギーを畜え、脱ドープによ
って外部回路を通じてエネルギーを放出するものであ。
導電性高分子と錯体を形成するイオンとしては例え
ば、ClO4 -、PF6 -、ASF6 -、BF4 -、パラトルエンスルホン
酸アニオン、ニトロベンゼンスルホン酸アニオン、Fe
（CN）6 -等の錯アニオンあるいはAlCl3、FeCl3、GaCl3
等のルイス酸などを挙げることができる。
ば、ClO4 -、PF6 -、ASF6 -、BF4 -、パラトルエンスルホン
酸アニオン、ニトロベンゼンスルホン酸アニオン、Fe
（CN）6 -等の錯アニオンあるいはAlCl3、FeCl3、GaCl3
等のルイス酸などを挙げることができる。
これら導電性高分子は化学重合あるいは電解重合によ
り得られる。
り得られる。
電解重合法は一般には例えば、J.ELectro−chem.So
c.,Vol.130,No.7,1506〜1509（1983）、Electrochem.Ac
ta.,Vol.27,No.1,61〜65（1982）、J.Chem.Soc.,Chem.C
ommun.,1199〜（1984）等に示されている。
c.,Vol.130,No.7,1506〜1509（1983）、Electrochem.Ac
ta.,Vol.27,No.1,61〜65（1982）、J.Chem.Soc.,Chem.C
ommun.,1199〜（1984）等に示されている。
化学重合法は、例えばConducting Polymers,105（198
7）等に示されている。
7）等に示されている。
本発明の負極活物質としては、Li、Na、Ｋ、Ag、Zn、
Al、Cu等の金属、あるいは、LiとAl、Mg、Si、Pb、Ga、
Inとの合金、カチオンをドープすることのできるポリア
セチレン、ポリチオフェン、ポリパラフェニレンの他、
ポリフェニレンビニレン、ポリフェニレンキシレン等の
導電性高分子などがあげられる。
Al、Cu等の金属、あるいは、LiとAl、Mg、Si、Pb、Ga、
Inとの合金、カチオンをドープすることのできるポリア
セチレン、ポリチオフェン、ポリパラフェニレンの他、
ポリフェニレンビニレン、ポリフェニレンキシレン等の
導電性高分子などがあげられる。
本発明で用いられる電解質は電解液でも固体状電解質
でも良い。電解液を構成する溶媒としては、例えばエチ
レンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレン
カーボネート、γ−ブチロラクトン及び誘導体、スルホ
ラン、３−メチルスルホラン、ジメチルアセトアミド、
ジメチルホルムアミド、ジメトキシエタン、エトキシメ
トキシエタン、ジエトキシエタン、ジエチレングリコー
ルジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエ
ーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ポリ
エチレングリコール及び誘導体、テトラヒドロフラン及
び誘導体などがあげられる。これらは単独で用いても、
混合して用いてもよい。又、ベンゼン、トルエン等の非
極性溶媒を添加してもよい。電解質塩としては、SCN-、
Cl-、Br-、I-、BF4 -、PF6 -、CF3SO3 -、SbF6 -、AsF6 -、C
lO4 -、B(C6H5)4 -、等のアニオンと、Li+、Na+、K+等の
アルカリ金属カチオン、(C4H9)4N+、(C2H5)4N+等の有機
カチオン等のカチオンとからなる電解質塩があげられ
る。
でも良い。電解液を構成する溶媒としては、例えばエチ
レンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレン
カーボネート、γ−ブチロラクトン及び誘導体、スルホ
ラン、３−メチルスルホラン、ジメチルアセトアミド、
ジメチルホルムアミド、ジメトキシエタン、エトキシメ
トキシエタン、ジエトキシエタン、ジエチレングリコー
ルジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエ
ーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ポリ
エチレングリコール及び誘導体、テトラヒドロフラン及
び誘導体などがあげられる。これらは単独で用いても、
混合して用いてもよい。又、ベンゼン、トルエン等の非
極性溶媒を添加してもよい。電解質塩としては、SCN-、
Cl-、Br-、I-、BF4 -、PF6 -、CF3SO3 -、SbF6 -、AsF6 -、C
lO4 -、B(C6H5)4 -、等のアニオンと、Li+、Na+、K+等の
アルカリ金属カチオン、(C4H9)4N+、(C2H5)4N+等の有機
カチオン等のカチオンとからなる電解質塩があげられ
る。
又、固体状電解質としては、例えば、ポリエチレンオ
キシド、ポリプロピレンオキシド、あるいはこれらの共
重合体を主鎖又は側鎖に含む高分子化合物と前記電解質
塩との複合体等があげられる。イオン伝導度を向上させ
るため可塑剤を添加してもよい。この様な可塑剤として
は、プロピレンカーボネート、ジメトキシエタン等の前
記した電解液溶媒や、ジアルコキシポリエチレングリコ
ール等があげられる。
キシド、ポリプロピレンオキシド、あるいはこれらの共
重合体を主鎖又は側鎖に含む高分子化合物と前記電解質
塩との複合体等があげられる。イオン伝導度を向上させ
るため可塑剤を添加してもよい。この様な可塑剤として
は、プロピレンカーボネート、ジメトキシエタン等の前
記した電解液溶媒や、ジアルコキシポリエチレングリコ
ール等があげられる。
本発明のシート状電池において、電解質が機械的強度
に乏しく、正負極の短絡が起こるものはセパレータ用を
いる。セパレータとしては、例えばポリエチレン、ポリ
プロピレン等の織布、不織布、ガラス繊維、セラミック
繊維、等の不織布、あるいはこれらの複合体が用いられ
る。
に乏しく、正負極の短絡が起こるものはセパレータ用を
いる。セパレータとしては、例えばポリエチレン、ポリ
プロピレン等の織布、不織布、ガラス繊維、セラミック
繊維、等の不織布、あるいはこれらの複合体が用いられ
る。
本発明のシート状電池において用いられる外装体を構
成する外装材は、集電体として機能する金属ホイルと、
熱融着剤とプラスチックシートよりなる。集電体、かつ
外装材の内面を構成する金属ホイルとしては、ステンレ
ス鋼、アルミニウム、ニッケル等があげられる。この金
属シートの厚さは、１〜100μｍ好ましくは10〜50μｍ
である。金属シートを外装材内面に用いることにより、
電解室の溶媒成分の揮発や、光による劣化を防ぐことが
できるが、さらに、ここから直接集電することにより端
子の取り出しを正確かつ容易にすることができる。この
金属ホイルは、予め集電体状に成膜した電極の集電体部
分とスポット溶接、プラズマ溶接などにより接着する
か、又は金属電極であれば、直接溶接などで接着すると
よい。
成する外装材は、集電体として機能する金属ホイルと、
熱融着剤とプラスチックシートよりなる。集電体、かつ
外装材の内面を構成する金属ホイルとしては、ステンレ
ス鋼、アルミニウム、ニッケル等があげられる。この金
属シートの厚さは、１〜100μｍ好ましくは10〜50μｍ
である。金属シートを外装材内面に用いることにより、
電解室の溶媒成分の揮発や、光による劣化を防ぐことが
できるが、さらに、ここから直接集電することにより端
子の取り出しを正確かつ容易にすることができる。この
金属ホイルは、予め集電体状に成膜した電極の集電体部
分とスポット溶接、プラズマ溶接などにより接着する
か、又は金属電極であれば、直接溶接などで接着すると
よい。
外装材の封止は、好ましくは熱融着製材料を用いる。
この熱融着層の材料としては、ポリプロピレン、特に一
軸に延伸されたCPPが接着強度、高温における接着強度
に勝れている。
この熱融着層の材料としては、ポリプロピレン、特に一
軸に延伸されたCPPが接着強度、高温における接着強度
に勝れている。
金属シートの電極と接していない面は、端子取り出し
部分を除いてプラスチックフィルムで補強するとよい。
このプラスチックフィルムとしては、例えば、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、等のポリオレフィンのほかに、
ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アセタール樹脂、
フッ素樹脂、ポリエステル、ポリイミド等、耐薬品性に
優れた材料で作られる。
部分を除いてプラスチックフィルムで補強するとよい。
このプラスチックフィルムとしては、例えば、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、等のポリオレフィンのほかに、
ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アセタール樹脂、
フッ素樹脂、ポリエステル、ポリイミド等、耐薬品性に
優れた材料で作られる。
本発明のシート状電池の構成としては、一組の正負極
が対向した単セル（第１図）でもよいし、正極と負極を
セパレータを介して折り畳む複層セルでもよい。このと
きの電極の畳み方の一例を第３図に示す。
が対向した単セル（第１図）でもよいし、正極と負極を
セパレータを介して折り畳む複層セルでもよい。このと
きの電極の畳み方の一例を第３図に示す。
［実施例］ 以下に本発明の実施例を示し、本発明をさらに詳細に
説明する。
説明する。
実施例１ 正極を以下の手順で作成した。
アニリン0.75Mを含む3M HBF4水溶液中で反応極として
10μｍのステンレスシート（反応面積４×7cm、周囲0.5
cm残す）対極として白金を用い、3mA/cm2の定電流によ
りアニリンの重合を行った。通電量は3C/cm2とした。こ
のニッケルポリアニリン電極を流水にして十分洗浄した
後、0.2N硫酸中で対極としてニッケル、参照電極として
飽和甘こう電極（SCE）を用い、−0.4VVSSCEまで電位を
かけて十分に脱ドーピング操作を行った。これを20％の
ヒドラジン水溶液を用いて還元し、十分洗浄、乾燥し、
ポリアニリン電極を得た。
10μｍのステンレスシート（反応面積４×7cm、周囲0.5
cm残す）対極として白金を用い、3mA/cm2の定電流によ
りアニリンの重合を行った。通電量は3C/cm2とした。こ
のニッケルポリアニリン電極を流水にして十分洗浄した
後、0.2N硫酸中で対極としてニッケル、参照電極として
飽和甘こう電極（SCE）を用い、−0.4VVSSCEまで電位を
かけて十分に脱ドーピング操作を行った。これを20％の
ヒドラジン水溶液を用いて還元し、十分洗浄、乾燥し、
ポリアニリン電極を得た。
集電体として用いたステンレスシートの周囲未重合部
を、外装材として用いるアルミホイル（20μｍ）にスポ
ット溶接により固定した。
を、外装材として用いるアルミホイル（20μｍ）にスポ
ット溶接により固定した。
負極としては、アルミニウム基板の表面がリチウム−
アルミニウム合金（50/50atmic％）化しているものを用
いた。正極と同様、外装材であるアルミホイル（20μ
ｍ）にスポット溶接により固定した。
アルミニウム合金（50/50atmic％）化しているものを用
いた。正極と同様、外装材であるアルミホイル（20μ
ｍ）にスポット溶接により固定した。
電解液として、プロピレンカーボネートをジメトキシ
エタンの混合溶媒（体積比7/3）にLiBF4を3M溶かしたも
のを用いた。
エタンの混合溶媒（体積比7/3）にLiBF4を3M溶かしたも
のを用いた。
セパレータとして、ポリプロピレン不織布と多孔質ポ
リプロピレンの張り合わせたものを用いた。
リプロピレンの張り合わせたものを用いた。
外装材は、前記したようにアルミニウムホイルを内面
に有するこれとポリエステルとの積層フィルムを用い
た。封止部はポリエステル／アルミニウム／ナイロン／
ポリプロピレンの４層構成とし、120℃で熱融着した。
得られた電池は封止直後と６ケ月後に充放電試験（電流
値10mA、電圧:2.5〜3.7V）を行った。また液もれのチェ
ックも同時に行った。
に有するこれとポリエステルとの積層フィルムを用い
た。封止部はポリエステル／アルミニウム／ナイロン／
ポリプロピレンの４層構成とし、120℃で熱融着した。
得られた電池は封止直後と６ケ月後に充放電試験（電流
値10mA、電圧:2.5〜3.7V）を行った。また液もれのチェ
ックも同時に行った。
実施例２ 正極、負極は実施例１と同様に作成した。
電解質として、ポリエチレングリコールジメチルエー
テルに対して10％のプロピレンカーボネートを添加し、
これにLiBF4を3Mになるように溶解させた固体電解質を
用いた。正極上に固体状電解質を含浸させたポリプロピ
レン不織布／多孔質ポリプロピレンの張り合せセパレー
ターと負極を積層し第１図の電池を作成した。実装後、
電池を加熱することにより、固体状電解質を溶融させ、
ふたたび徐冷して固体化させるのと同時に正負極を一体
化させた。電池の評価は実施例１と同様にして行った。
テルに対して10％のプロピレンカーボネートを添加し、
これにLiBF4を3Mになるように溶解させた固体電解質を
用いた。正極上に固体状電解質を含浸させたポリプロピ
レン不織布／多孔質ポリプロピレンの張り合せセパレー
ターと負極を積層し第１図の電池を作成した。実装後、
電池を加熱することにより、固体状電解質を溶融させ、
ふたたび徐冷して固体化させるのと同時に正負極を一体
化させた。電池の評価は実施例１と同様にして行った。
比較例 実施例１において第２図のように封止を行い、実施例
１と同様に評価を行った。
１と同様に評価を行った。
これらの結果を以下の表に示す。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のシート状電池は、集電
体として外装材の内面側の金属シートを利用したことに
より、一層軽量であり、又、両電極端子を従来の電池と
は異なり、外装材封止部を避けた位置に設けたことによ
り、電解液の漏出、揮発を防止することができ、信頼性
に優れている。
体として外装材の内面側の金属シートを利用したことに
より、一層軽量であり、又、両電極端子を従来の電池と
は異なり、外装材封止部を避けた位置に設けたことによ
り、電解液の漏出、揮発を防止することができ、信頼性
に優れている。
第１図は本発明のシート状電池の構成例を説明する図、
第２図は従来のシート状電池の構成を説明する図、第３
図はシート状電池要素の折畳み構成例を説明する図。
第２図は従来のシート状電池の構成を説明する図、第３
図はシート状電池要素の折畳み構成例を説明する図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−117263（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−186461（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−146488（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−107477（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−194257（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 2/20 - 2/30 H01M 2/02 H01M 10/40
Claims (1)
- 【請求項１】正極、負極、電解質及びこれらの電池構成
を収納する外装体からなるシート状電池において、該外
装体は、その外側が樹脂層、内側が集電能力を有する金
属シートからなり、該金属シートは電極と直接接触し、
かつ、該金属シートに接触する両電極端子部材は外装体
外側の樹脂層の一部を除去した金属フィルム上に設けら
れていることを特徴とするシート状電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004578A JP3019345B2 (ja) | 1990-01-16 | 1990-01-16 | シート状電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004578A JP3019345B2 (ja) | 1990-01-16 | 1990-01-16 | シート状電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03214571A JPH03214571A (ja) | 1991-09-19 |
| JP3019345B2 true JP3019345B2 (ja) | 2000-03-13 |
Family
ID=11587917
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004578A Expired - Fee Related JP3019345B2 (ja) | 1990-01-16 | 1990-01-16 | シート状電池 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3019345B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
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|---|---|---|---|---|
| EP1100135A4 (en) * | 1998-06-25 | 2006-06-14 | Mitsubishi Electric Corp | CELL AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
| JP4513148B2 (ja) * | 1999-12-22 | 2010-07-28 | ソニー株式会社 | 電池およびその製造方法 |
| JP2016066520A (ja) * | 2014-09-25 | 2016-04-28 | 昭和電工パッケージング株式会社 | 蓄電デバイス |
| JP6487712B2 (ja) * | 2015-02-23 | 2019-03-20 | 昭和電工パッケージング株式会社 | 蓄電デバイス |
-
1990
- 1990-01-16 JP JP2004578A patent/JP3019345B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03214571A (ja) | 1991-09-19 |
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