JP3221324B2 - 薄型電池およびその製造法 - Google Patents
薄型電池およびその製造法Info
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- 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
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は薄形電池の、とくに
その極板群の構成およびその製造法に関するものであ
る。
その極板群の構成およびその製造法に関するものであ
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
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
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】このような渦巻状の極板群を薄型電池内に
挿入するには、渦巻極板群を長円形状に構成する必要が
ある。
挿入するには、渦巻極板群を長円形状に構成する必要が
ある。
【０００５】この長円形渦巻極板群を構成する方法とし
ては、平板状の巻芯に負極板をスポット溶接した後極板
群を巻きつけて構成する方法（方法１）、特開昭５７−
１６３９６５号公報に示されているように円形渦巻極板
群を所定方向に押圧して構成する方法（方法２）が提案
されている。
ては、平板状の巻芯に負極板をスポット溶接した後極板
群を巻きつけて構成する方法（方法１）、特開昭５７−
１６３９６５号公報に示されているように円形渦巻極板
群を所定方向に押圧して構成する方法（方法２）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、上記方
法１では溶接によって極板が傷む恐れがあり、さらに溶
接時のスパッタが極板に付着し、セパレータを突き破っ
て内部短絡する恐れがあるという課題があった。
法１では溶接によって極板が傷む恐れがあり、さらに溶
接時のスパッタが極板に付着し、セパレータを突き破っ
て内部短絡する恐れがあるという課題があった。
【０００７】また、上記方法２では、極板群を円形から
長円形に押圧する時に極板群に緩みが生じて極板間の緊
迫度が不均一になり、放電特性や充放電サイクル特性に
悪影響を及ぼす恐れがあり、さらに、極板が折れること
によって活物質が脱落し、放電特性やサイクル特性に悪
影響を及ぼす恐れがあるという課題があった。
長円形に押圧する時に極板群に緩みが生じて極板間の緊
迫度が不均一になり、放電特性や充放電サイクル特性に
悪影響を及ぼす恐れがあり、さらに、極板が折れること
によって活物質が脱落し、放電特性やサイクル特性に悪
影響を及ぼす恐れがあるという課題があった。
【０００８】本発明は、上記の問題点を解決するもので
あり、長円形の渦巻極板群を有する電池の生産性を向上
させるとともに、放電特性、充放電サイクル寿命特性の
優れた電池を提供することを目的とする。
あり、長円形の渦巻極板群を有する電池の生産性を向上
させるとともに、放電特性、充放電サイクル寿命特性の
優れた電池を提供することを目的とする。
【０００９】
【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て長円形に構成した極
板群を用いる薄型電池において、前記構成部材は平板状
巻芯を中心に渦巻状に巻回して極板群を長円形に構成し
てあり、前記平板状巻芯は平面部の少なくとも一方の平
面が熱溶着性樹脂の薄膜で被覆されており、極板群の巻
始めの部分においてセパレータと平板巻芯が前記熱溶着
性樹脂の薄膜を介して熱溶着あるいは超音波溶着によっ
て溶着してあることを特徴とするものである。
板とセパレータを渦巻状に巻回して長円形に構成した極
板群を用いる薄型電池において、前記構成部材は平板状
巻芯を中心に渦巻状に巻回して極板群を長円形に構成し
てあり、前記平板状巻芯は平面部の少なくとも一方の平
面が熱溶着性樹脂の薄膜で被覆されており、極板群の巻
始めの部分においてセパレータと平板巻芯が前記熱溶着
性樹脂の薄膜を介して熱溶着あるいは超音波溶着によっ
て溶着してあることを特徴とするものである。
【００１０】さらに、長円形渦巻極板群の構成方法とし
ては下記の工程、 （１）熱溶着性樹脂が少なくとも一方の面に配された平
板状巻芯とセパレータを溶着する工程 （２）巻芯を回転させ、正極板、負極板およびセパレー
タを平板状巻芯に巻きつける工程 （３）正極板、負極板およびセパレータを所定の長さに
切断し、最外周をセパレータの熱溶着などによって固定
する工程 によって連続して長円形状極板群を構成するものであ
る。
ては下記の工程、 （１）熱溶着性樹脂が少なくとも一方の面に配された平
板状巻芯とセパレータを溶着する工程 （２）巻芯を回転させ、正極板、負極板およびセパレー
タを平板状巻芯に巻きつける工程 （３）正極板、負極板およびセパレータを所定の長さに
切断し、最外周をセパレータの熱溶着などによって固定
する工程 によって連続して長円形状極板群を構成するものであ
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に示
す。
す。
【００１２】本発明の熱溶着性樹脂を配した平板状巻芯
は、ステンレス鋼、鉄、アルミニウム、銅などの金属製
薄板を熱溶着性樹脂の薄膜で被覆することによって構成
される。金属製薄板としては、強度および耐食性に優れ
るステンレス鋼がより好ましく、また、熱溶着性樹脂薄
膜の材質としては、ポリオレフィン系樹脂であり、ポリ
エチレン樹脂あるいはポリプロピレン樹脂であることが
好ましい。
は、ステンレス鋼、鉄、アルミニウム、銅などの金属製
薄板を熱溶着性樹脂の薄膜で被覆することによって構成
される。金属製薄板としては、強度および耐食性に優れ
るステンレス鋼がより好ましく、また、熱溶着性樹脂薄
膜の材質としては、ポリオレフィン系樹脂であり、ポリ
エチレン樹脂あるいはポリプロピレン樹脂であることが
好ましい。
【００１３】本発明の手段によれば、長円形渦巻極板群
の構成において、平板状巻芯とセパレータを熱溶着ある
いは超音波溶着によって固定し、セパレータを巻き取る
と同時に正極板及び負極板を巻き取ることができるた
め、負極板を平板状巻芯にスポット溶接する必要がな
く、極板を傷めたり溶接のスパッタで内部短絡したりす
る恐れがない。
の構成において、平板状巻芯とセパレータを熱溶着ある
いは超音波溶着によって固定し、セパレータを巻き取る
と同時に正極板及び負極板を巻き取ることができるた
め、負極板を平板状巻芯にスポット溶接する必要がな
く、極板を傷めたり溶接のスパッタで内部短絡したりす
る恐れがない。
【００１４】また、極板群を巻き終わると同時に長円形
渦巻極板群が得られるため、円形渦巻極板群を押圧して
長円形渦巻極板群を得る必要がなく、工程を省けるだけ
でなく極板群に緩みが生じないため、放電特性や二次電
池の場合のサイクル特性が向上する。
渦巻極板群が得られるため、円形渦巻極板群を押圧して
長円形渦巻極板群を得る必要がなく、工程を省けるだけ
でなく極板群に緩みが生じないため、放電特性や二次電
池の場合のサイクル特性が向上する。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【００１６】図１に本発明の長円形渦巻極板群を有する
電池を示す。１は熱溶着性樹脂を配する平板状巻芯であ
り、２は正極３と負極４とこれらの間に介されたセパレ
ータ５とを巻回した長円形渦巻極板群である。この長円
形渦巻極板群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
接続する。正極リード８は封口板９に接続する。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密閉す
る。
電池を示す。１は熱溶着性樹脂を配する平板状巻芯であ
り、２は正極３と負極４とこれらの間に介されたセパレ
ータ５とを巻回した長円形渦巻極板群である。この長円
形渦巻極板群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
接続する。正極リード８は封口板９に接続する。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と接続しているが、架橋板を用い
ずに直接接続しても構わない。また、封口板９は絶縁パ
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と正極端子部を絶縁し、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。
１を介して電池ケースと接続しているが、架橋板を用い
ずに直接接続しても構わない。また、封口板９は絶縁パ
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と正極端子部を絶縁し、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。
【００１８】図２は、本発明の熱溶着性を有する平板状
巻芯の外観図である。板厚０．３ｍｍのＳＵＳ４３０製
平板１ｂの片面に、厚み５０μｍの熱溶着性を有するポ
リエチレン樹脂シート１ａをラミネートして構成した。
巻芯の外観図である。板厚０．３ｍｍのＳＵＳ４３０製
平板１ｂの片面に、厚み５０μｍの熱溶着性を有するポ
リエチレン樹脂シート１ａをラミネートして構成した。
【００１９】次に、長円形渦巻極板群を構成する方法に
ついて説明する。 （１）所定の位置に正極板、負極板および２枚のパレー
タをセットし２個のローラーでこれら４枚を挟みつける
工程。
ついて説明する。 （１）所定の位置に正極板、負極板および２枚のパレー
タをセットし２個のローラーでこれら４枚を挟みつける
工程。
【００２０】このとき、２枚のセパレータはいずれも平
板状巻芯の熱溶着性樹脂で被覆された面の上にあるよう
にセットする。
板状巻芯の熱溶着性樹脂で被覆された面の上にあるよう
にセットする。
【００２１】（２）２枚のセパレータの上からヒーター
を押し当て、熱溶着性樹脂を介して平板状巻芯と２枚の
セパレータを熱溶着する工程。
を押し当て、熱溶着性樹脂を介して平板状巻芯と２枚の
セパレータを熱溶着する工程。
【００２２】（３）平板状巻芯を回してセパレータを巻
きつけ、合わせて正極板、負極板を巻きつけていく工
程。
きつけ、合わせて正極板、負極板を巻きつけていく工
程。
【００２３】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エチレン樹
脂シート、電解液にエチレンカーボネートおよびジエチ
ルカーボネートを混合し、六フッ化リン酸リチウムを１
ｍｏｌ／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４０ｍｍ、
高さ４８ｍｍである。
物質にカーボン、セパレータに多孔質のポリエチレン樹
脂シート、電解液にエチレンカーボネートおよびジエチ
ルカーボネートを混合し、六フッ化リン酸リチウムを１
ｍｏｌ／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４０ｍｍ、
高さ４８ｍｍである。
【００２４】上記方法によって構成した長円形渦巻極板
群を用いた電池を本発明の電池Ａとする。
群を用いた電池を本発明の電池Ａとする。
【００２５】次に比較例として、上記実施例の熱溶着性
樹脂で被覆した平板状巻芯を用いず、円形渦巻極板群を
所定方向に押圧して構成した長円形渦巻極板群を用いた
電池を、比較の電池Ｂとする。
樹脂で被覆した平板状巻芯を用いず、円形渦巻極板群を
所定方向に押圧して構成した長円形渦巻極板群を用いた
電池を、比較の電池Ｂとする。
【００２６】〔放電特性〕本発明の電池Ａと比較の電池
Ｂの放電特性を測定し、図３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まで放電するものである。図３からわかるよ
うに、本発明の電池Ａが比較の電池Ｂより電池電圧が高
く、放電時間が長くなった。
Ｂの放電特性を測定し、図３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まで放電するものである。図３からわかるよ
うに、本発明の電池Ａが比較の電池Ｂより電池電圧が高
く、放電時間が長くなった。
【００２７】〔充放電サイクル特性〕本発明の電池Ａと
比較の電池Ｂのサイクル特性を測定し、図４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８５０
ｍＡ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。
比較の電池Ｂのサイクル特性を測定し、図４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８５０
ｍＡ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。
【００２８】図４より、本発明の電池Ａのほうが比較の
電池Ｂと比較して電池電圧が高く、サイクル寿命も長
く、容量維持率も高いことが判る。
電池Ｂと比較して電池電圧が高く、サイクル寿命も長
く、容量維持率も高いことが判る。
【００２９】以上の結果から、本発明の電池Ａは、長円
形渦巻極板群の巻芯として熱溶着性樹脂で被覆した平板
状巻芯を用いることによって、熱溶着による巻き始め部
分のセパレータの固定が可能であり、構成した長円形渦
巻極板群に緩みが発生せず、極板間の密着が常に保た
れ、放電特性やサイクル特性などが向上するものであ
る。
形渦巻極板群の巻芯として熱溶着性樹脂で被覆した平板
状巻芯を用いることによって、熱溶着による巻き始め部
分のセパレータの固定が可能であり、構成した長円形渦
巻極板群に緩みが発生せず、極板間の密着が常に保た
れ、放電特性やサイクル特性などが向上するものであ
る。
【００３０】なお、本実施例では、接着性ポリオレフィ
ン樹脂フィルムとして厚み５０μｍのポリエチレン樹脂
製フィルムを用いたが、電池のセパレータの材質に合わ
せてポリプロピレン樹脂製フィルムなどを用いてもよい
し、厚みも５０μｍに限定されるものではない。
ン樹脂フィルムとして厚み５０μｍのポリエチレン樹脂
製フィルムを用いたが、電池のセパレータの材質に合わ
せてポリプロピレン樹脂製フィルムなどを用いてもよい
し、厚みも５０μｍに限定されるものではない。
【００３１】また、本実施例では平板状巻芯とセパレー
タとの溶着に熱溶着を用いたが、これ以外に超音波溶着
であっても良い。
タとの溶着に熱溶着を用いたが、これ以外に超音波溶着
であっても良い。
【００３２】また、接着性ポリオレフィン樹脂フィルム
の面積も必要に応じた面積を確保すれば良い。
の面積も必要に応じた面積を確保すれば良い。
【００３３】さらに、金属製平板状巻芯についても、材
質はＳＵＳ４３０以外のステンレス鋼及び鉄、アルミニ
ウム、銅などを用いても同様の効果を得ることができる
し、厚みも０．３ｍｍに限定されるものではない。
質はＳＵＳ４３０以外のステンレス鋼及び鉄、アルミニ
ウム、銅などを用いても同様の効果を得ることができる
し、厚みも０．３ｍｍに限定されるものではない。
【００３４】
【発明の効果】本発明により、長円形渦巻極板群の巻芯
として熱溶着性樹脂で被覆した平板状巻芯を用いること
によって、熱溶着による巻き始め部分のセパレータの固
定が可能であり、緩みなく長円形状に巻くことができ
る。したがって、円形に巻いたものを押しつぶして長円
形にする工程が不要であるため、構成した長円形渦巻極
板群に緩みが発生せず、極板間の密着が常に保たれ、放
電特性や充放電サイクル特性などが向上する効果があ
る。
として熱溶着性樹脂で被覆した平板状巻芯を用いること
によって、熱溶着による巻き始め部分のセパレータの固
定が可能であり、緩みなく長円形状に巻くことができ
る。したがって、円形に巻いたものを押しつぶして長円
形にする工程が不要であるため、構成した長円形渦巻極
板群に緩みが発生せず、極板間の密着が常に保たれ、放
電特性や充放電サイクル特性などが向上する効果があ
る。
【００３５】また、群構成の機構が簡単であるため、自
動化を図りやすく、量産性が向上する効果がある。
動化を図りやすく、量産性が向上する効果がある。
【図１】（Ａ）本発明の電池の縦断面図 （Ｂ）同電池の横断面図
【図２】本発明の熱溶着性樹脂で被覆した平板状巻芯の
外観図
外観図
【図３】本発明の電池と比較の電池の放電特性図
【図４】本発明の電池と比較の電池の充放電サイクル特
性図
性図
１ａ 熱溶着性を有するポリエチレン樹脂シート １ｂ 熱溶着性樹脂で被覆した平板 ２ 長円形極板群 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 水野 賢治 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６−96801（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−163965（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 6/00 - 6/22 H01M 10/00 - 10/40
Claims (8)
- 【請求項１】正極板と負極板とセパレータを平板状巻芯
を中心にして渦巻状に巻回して長円形に構成した極板群
を用いる薄型電池において、前記平板状巻芯は少なくと
も一方の平面は熱溶着性樹脂の薄膜で被覆されており、
この薄膜と前記セパレータの一端が溶着された薄型電
池。 - 【請求項２】熱溶着性樹脂はポリオレフィン系樹脂であ
る請求項１記載の薄型電池。 - 【請求項３】熱溶着性樹脂はポリエチレン樹脂、ポリプ
ロピレン樹脂のいずれかである請求項１または２記載の
薄型電池。 - 【請求項４】平板状巻芯はステンレス鋼、鉄、アルミニ
ウム、銅のいずれかからなる金属製薄板を、熱溶着性ポ
リオレフィン系樹脂の薄膜で被覆して構成してある請求
項１記載の薄型電池。 - 【請求項５】正極板と負極板とセパレータを平板状巻芯
を中心にして渦巻状に巻回して長円形に構成した極板群
を用いる薄型電池において、前記平板状巻芯は少なくと
も一方の平面は熱溶着性樹脂の薄膜で被覆されていて、
セパレータと熱溶着性樹脂の材質は同一である薄型電
池。 - 【請求項６】長尺の正極板と負極板とセパレータを平板
状巻芯に渦巻状に巻回して長円形に構成した極板群を用
いる薄型電池の製造法において、熱溶着性樹脂が少なく
とも一方の面に配された平板状巻芯とセパレータを溶着
する工程と、巻芯を回転させ、正極板、負極板およびセ
パレータを平板状巻芯に巻きつける工程と、正極板、負
極板およびセパレータを所定の長さに切断し、最外周を
固定する工程とからなる薄型電池の製造法。 - 【請求項７】平板状巻芯とセパレータとの溶着が熱溶着
である請求項６記載の薄型電池の製造法。 - 【請求項８】平板状巻芯とセパレータとの溶着が超音波
溶着である請求項６記載の薄型電池の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22093596A JP3221324B2 (ja) | 1996-08-22 | 1996-08-22 | 薄型電池およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22093596A JP3221324B2 (ja) | 1996-08-22 | 1996-08-22 | 薄型電池およびその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1064589A JPH1064589A (ja) | 1998-03-06 |
| JP3221324B2 true JP3221324B2 (ja) | 2001-10-22 |
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ID=16758870
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22093596A Expired - Fee Related JP3221324B2 (ja) | 1996-08-22 | 1996-08-22 | 薄型電池およびその製造法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3221324B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2590845B (en) * | 2018-08-17 | 2023-01-18 | Louver Lite Ltd | Window blind arrangement |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000008704A1 (en) * | 1998-08-06 | 2000-02-17 | Hawker Energy Products, Inc. | Wound lead acid battery with non-circular cells |
| JP4482965B2 (ja) * | 1999-08-17 | 2010-06-16 | ソニー株式会社 | 巻取装置および巻取方法 |
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- 1996-08-22 JP JP22093596A patent/JP3221324B2/ja not_active Expired - Fee Related
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