JP3601120B2 - 密閉形蓄電池 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ニッケル・カドミウム蓄電池やニッケル・水素蓄電池の如き密閉形蓄電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の密閉形蓄電池は、負極金属缶内に電極群が収容され、該金属缶の入口が安全弁を備えた正極電池蓋で密閉され、該正極電池蓋に電極群の正極から延長された正極端子が接続された構造になっている。
【０００３】
このような密閉形蓄電池では、封口部から漏液するクリープ現象が発生する問題点がある。
【０００４】
このような漏液を防止するため、従来は主に負極金属缶と正極正極蓋の封止部に漏液防止対策を施していた。
【０００５】
このような従来の密閉形蓄電池の構造を図４に示す。この密閉形蓄電池においては、負極金属缶１内に電極群２が収容され、該金属缶１の入口が安全弁３を備えた正極電池蓋４で密閉され、該正極電池蓋４には電極群２の正極から延長された正極端子５が接続された構造になっている。安全弁３付きの該正極電池蓋４は、上円盤６と下円盤７の中にブタジエンスチレンゴム製の弁体８が圧縮された状態で挟み込まれ、下円盤７の円周部７ａが上円盤６の外周上面に折り曲げられて一体化され、下円盤７の中央には安全弁口９が設けられ、上円盤６にはガス排出口１０が設けられ、安全弁口９の密閉性は圧縮された弁体８の弾性力にてなされた構造になっている。このような正極電池蓋４の周囲の上下及び外周には、ポリエチレン樹脂のガスケット１１が成形により設けられている。該ガスケット１１付きの正極電池蓋４は、負極金属缶１内の上部内面にアスファルトピッチ等のシール材１２を塗布した状態で、該負極金属缶１内の上部における絞り部１ａの上に載せ、該負極金属缶１の先端を内側に折り曲げて正極電池蓋４の外周上面を締め付けることにより密閉していた。
【０００６】
このような漏液防止対策は、正極電池蓋４と負極金属缶１との封止部からの電解液のリーク、或いはアルカリ金属の水溶液即ち電解液が卑な電位の金属表面を這い上がるクリープ現象の阻止対策としては有効である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アルカリ水溶液を電解液としているニッケル・カドミウム蓄電池やニッケル・水素蓄電池の如き密閉形蓄電池では、長期間放置すると、自己放電により正極であるニッケル極の電位が卑な方向へ向かい、該正極であるニッケル極の正極端子５の表面を電解液が這い上がり、正極電池蓋４に到達し、さらに該正極電池蓋４の安全弁口９から電池の外へ移動するクリープ現象が正極側でも発生する問題点がある。このクリープ現象は、電池の残存容量の少ない状態（放電状態），高温雰囲気状態にあると、発生までの期間が短縮される問題点がある。
【０００８】
本発明の目的は、正極電池蓋の安全弁口からのクリープ現象を防止できる密閉形蓄電池を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、負極金属缶内に電極群が収容され、該負極金属缶の入口が安全弁を備えた正極電池蓋で密閉され、該正極電池蓋に電極群の正極から延長された正極端子が接続されている密閉形蓄電池を改良の対象としている。
【００１０】
本発明に係る密閉形蓄電池においては、正極電池蓋の安全弁口と正極端子接続部との間に撥水性材料が配置されていることを特徴とする。
【００１１】
このような構造にすると、正極端子の表面を電解液が這い上がって正極電池蓋の安全弁口を経て漏液が生ずるのを、該正極電池蓋の安全弁口と正極端子接続部との間に存在する撥水性材料で阻止でき、このため該正極電池蓋の安全弁口からのクリープ現象を防止することができる。
【００１２】
この場合、正極電池蓋の正極端子を接続する側の面を撥水性材料の被覆層で被覆し、正極端子を超音波溶着部で正極電池蓋に接続することが好ましい。
【００１３】
このように超音波溶着部で正極端子を正極電池蓋に接続すると、正極電池蓋に撥水性材料の被覆層があっても超音波溶着時に該撥水性材料の被覆層が超音波振動で除去されて正極電池蓋に正極端子を電気的機械的に確実に接続することができる。従って、正極電池蓋に正極端子を抵抗溶接法等で接続する場合に、絶縁物である被覆層を取り除く作業工程を省いて接続することができる。
【００１４】
撥水性材料としては、フッ素樹脂を用いることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、密閉形蓄電池の一種であるニッケル・水素蓄電池に本発明を適用した例について図１及び図２を参照して詳細に説明する。なお、前述した図４と対応する部分には、同一符号を付けて示している。
【００１６】
本例のニッケル・水素蓄電池においては、正極電池蓋４を構成している下円盤７の表面に図２に示すように撥水性材料の被覆層１３が設けられている点に１つの特徴がある。撥水性材料としては、例えばフッ素樹脂系のポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと記す。）を用いる。また、正極電池蓋４の正極端子５を接続する側の下円盤７の面に、正極端子５が正極端子接続部としての超音波溶着部１４で接続されている点にもう１つの特徴がある。その他の構成は、図４と同様になっている。
【００１７】
このような構造にすると、正極電池蓋４の安全弁口９から電解液が這い上がるのを撥水性材料の被覆層１３で阻止でき、該正極電池蓋４の安全弁口９からのクリープ現象を防止することができる。
【００１８】
また、超音波溶着部１４で正極端子５を正極電池蓋４に接続すると、正極電池蓋４に撥水性材料の被覆層１３があっても超音波溶着時に該撥水性材料の被覆層１３が超音波振動で除去されて正極電池蓋４に正極端子５を電気的機械的に確実に接続することができる。従って、正極電池蓋４に正極端子５を抵抗溶接法等で接続する場合に、絶縁物である被覆層を取り除く作業工程を省いて接続することができる。
【００１９】
図３（Ａ）（Ｂ）は、撥水性材料の被覆層１３を有する下円盤７に正極端子５を超音波溶着する一例を示したものである。
【００２０】
図３（Ａ）に示すように撥水性材料の被覆層１３を有する下円盤７の正極端子接続予定箇所に正極端子５を重ねて配置し、その上に超音波溶着機のホーン１５の先端の凸部群部１６を当てて、超音波溶着作業を行う。
【００２１】
このように超音波溶着機のホーン１５の先端の凸部群部１６を当てて、超音波溶着作業を行うと、凸部群部１６の超音波振動で撥水性材料の被覆層１３が除去されて正極電池蓋４に正極端子５を電気的機械的に確実に接続することができる。
【００２２】
【実施例】
まず、下円盤７に撥水性材料の被覆層１３を設ける作業について説明する。下円盤７を単独でＰＴＦＥの６ｗｔ％の懸濁液に浸漬した後、１３０ ℃雰囲気で乾燥させてＰＴＦＥの被覆層１３を形成する。本実施例では、ＰＴＦＥ懸濁液としてダイキン工業製のＤ−１を用いたため、マッドクラックの発生を防止するためＰＴＦＥの被覆層１３の厚みを１５μｍ 以下とした。他のＰＴＦＥ懸濁液を用いる際は、その性状に合わせた被覆厚みにすることが望ましく、被覆厚みを１５μｍ 以下に限定するものではない。
【００２３】
次に、前述したようにして形成した下円盤７と上円盤６との間にブタジエンスチレンゴム製の弁体８を圧縮した状態で挟み込み、下円盤７の円周部７ａを上円盤６の上に折り曲げて正極電池蓋４を形成する。次に、この正極電池蓋４の周囲にポリエチレン樹脂製のガスケット１１を成形により設ける。
【００２４】
次に、この正極電池蓋４におけるＰＴＦＥの被覆層１３付きの下円盤７に、負極金属缶１の外で図３（Ａ）に示すように電極群２のニッケル正極から延長したニッケル正極端子５を重ね、その部分に超音波溶着機のホーン１５の先端の凸部群部１６を当て超音波溶着により該ニッケル正極端子５を下円盤７に接続する。このようにすると、超音波溶着時に撥水性材料の被覆層１３が超音波振動で除去されて正極電池蓋４に正極端子５を電気的機械的に確実に接続することができる。本例では、ホーン１５の振幅を５０μｍ とし、超音波発振時間を ６００ｍ・ｓｅｃ とする条件にて超音波溶着したが、被覆層１３の厚み、ニッケル正極端子５の厚み等が変化するときには溶着条件を変える必要があるため、前記溶着条件に限定されるものではない。
【００２５】
次に、負極金属缶１内の上部内面にアスファルトピッチ等のシール材１２を塗布した状態で、該負極金属缶１内の上部における絞り部１ａの上にガスケット１１付き正極電池蓋４を載せ、該負極金属缶１の先端を内側に折り曲げて正極電池蓋４の外周上面を締め付けることにより封止する。かくして図１に示す如きニッケル・水素蓄電池が得られる。
【００２６】
このようにして形成されたニッケル・水素蓄電池では、ニッケル正極端子５を正極電池蓋４のＰＴＦＥの被覆層１３付きの下円盤７に超音波溶着法にて接続しているので、超音波溶着部１４から安全弁口９までＰＴＦＥの被覆層１３が存在するので、ニッケル・水素蓄電池の長期放置による自己放電にて、ニッケル正極の電位が卑に変化して、ニッケル正極端子５の表面を電解液が這い上がって正極電池蓋４に到達しても安全弁口９までには移動できない。従って、正極電池蓋４の安全弁口９からのクリープ現象を防止できる
本例のニッケル・水素蓄電池と従来のニッケル・水素蓄電池を０．１ＣｍＡで１６時間充電，休止１時間，０．２ＣｍＡで終止電圧１Ｖ，休止１時間の充放電を２回繰返した後、６０℃雰囲気に６か月間放置したときのクリープによる漏液発生率を表１に示す。
【００２７】
【表１】
この表から明らかなように、安全弁口９と超音波溶着部１４の間に存在するＰＴＦＥの被覆層１３によりクリープによる漏液を有効に阻止できる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明に係る密閉形蓄電池においては、正極電池蓋の安全弁口と正極端子接続部との間に撥水性材料を配置したので、正極端子の表面を電解液が這い上がって正極電池蓋の安全弁口を経て漏液が生ずるのを、該正極電池蓋の安全弁口と正極端子接続部との間に存在する撥水性材料で阻止でき、このため該正極電池蓋の安全弁口からのクリープ現象を防止することができる。
【００２９】
特に、正極電池蓋の正極端子を接続する側の面を撥水性材料の被覆層で被覆し、正極端子を超音波溶着部で正極電池蓋に接続すると、正極電池蓋に撥水性材料の被覆層があっても超音波溶着時に該撥水性材料の被覆層が超音波振動で除去されて正極電池蓋に正極端子を電気的機械的に確実に接続することができる。従って、正極電池蓋に正極端子を抵抗溶接法等で接続する場合に、絶縁物である被覆層を取り除く作業工程を省いて接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る密閉形蓄電池の実施の態様の一例を示す要部縦断面図である。
【図２】本例の密閉形蓄電池において正極電池蓋で用いている撥水性材料の被覆層付き下円盤の縦断面図である。
【図３】（Ａ）（Ｂ）は本例で撥水性材料の被覆層付き下円盤に正極端子を超音波溶着する工程の溶着前と溶着後の各状態を示す縦断面図である。
【図４】従来の密閉形蓄電池の要部縦断面図である。
【符号の説明】
１ 負極金属缶
１ａ 絞り部
２ 電極群
３ 安全弁
４ 正極電池蓋
５ 正極端子
６ 上円盤
７ 下円盤
７ａ 円周部
８ 弁体
９ 安全弁口
１０ ガス排出口
１１ ガスケット
１２ シール材
１３ 撥水性材料の被覆層
１４ 超音波溶着部（正極端子接続部）
１５ ホーン
１６ 凸部群部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ニッケル・カドミウム蓄電池やニッケル・水素蓄電池の如き密閉形蓄電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の密閉形蓄電池は、負極金属缶内に電極群が収容され、該金属缶の入口が安全弁を備えた正極電池蓋で密閉され、該正極電池蓋に電極群の正極から延長された正極端子が接続された構造になっている。
【０００３】
このような密閉形蓄電池では、封口部から漏液するクリープ現象が発生する問題点がある。
【０００４】
このような漏液を防止するため、従来は主に負極金属缶と正極正極蓋の封止部に漏液防止対策を施していた。
【０００５】
このような従来の密閉形蓄電池の構造を図４に示す。この密閉形蓄電池においては、負極金属缶１内に電極群２が収容され、該金属缶１の入口が安全弁３を備えた正極電池蓋４で密閉され、該正極電池蓋４には電極群２の正極から延長された正極端子５が接続された構造になっている。安全弁３付きの該正極電池蓋４は、上円盤６と下円盤７の中にブタジエンスチレンゴム製の弁体８が圧縮された状態で挟み込まれ、下円盤７の円周部７ａが上円盤６の外周上面に折り曲げられて一体化され、下円盤７の中央には安全弁口９が設けられ、上円盤６にはガス排出口１０が設けられ、安全弁口９の密閉性は圧縮された弁体８の弾性力にてなされた構造になっている。このような正極電池蓋４の周囲の上下及び外周には、ポリエチレン樹脂のガスケット１１が成形により設けられている。該ガスケット１１付きの正極電池蓋４は、負極金属缶１内の上部内面にアスファルトピッチ等のシール材１２を塗布した状態で、該負極金属缶１内の上部における絞り部１ａの上に載せ、該負極金属缶１の先端を内側に折り曲げて正極電池蓋４の外周上面を締め付けることにより密閉していた。
【０００６】
このような漏液防止対策は、正極電池蓋４と負極金属缶１との封止部からの電解液のリーク、或いはアルカリ金属の水溶液即ち電解液が卑な電位の金属表面を這い上がるクリープ現象の阻止対策としては有効である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アルカリ水溶液を電解液としているニッケル・カドミウム蓄電池やニッケル・水素蓄電池の如き密閉形蓄電池では、長期間放置すると、自己放電により正極であるニッケル極の電位が卑な方向へ向かい、該正極であるニッケル極の正極端子５の表面を電解液が這い上がり、正極電池蓋４に到達し、さらに該正極電池蓋４の安全弁口９から電池の外へ移動するクリープ現象が正極側でも発生する問題点がある。このクリープ現象は、電池の残存容量の少ない状態（放電状態），高温雰囲気状態にあると、発生までの期間が短縮される問題点がある。
【０００８】
本発明の目的は、正極電池蓋の安全弁口からのクリープ現象を防止できる密閉形蓄電池を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、負極金属缶内に電極群が収容され、該負極金属缶の入口が安全弁を備えた正極電池蓋で密閉され、該正極電池蓋に電極群の正極から延長された正極端子が接続されている密閉形蓄電池を改良の対象としている。
【００１０】
本発明に係る密閉形蓄電池においては、正極電池蓋の安全弁口と正極端子接続部との間に撥水性材料が配置されていることを特徴とする。
【００１１】
このような構造にすると、正極端子の表面を電解液が這い上がって正極電池蓋の安全弁口を経て漏液が生ずるのを、該正極電池蓋の安全弁口と正極端子接続部との間に存在する撥水性材料で阻止でき、このため該正極電池蓋の安全弁口からのクリープ現象を防止することができる。
【００１２】
この場合、正極電池蓋の正極端子を接続する側の面を撥水性材料の被覆層で被覆し、正極端子を超音波溶着部で正極電池蓋に接続することが好ましい。
【００１３】
このように超音波溶着部で正極端子を正極電池蓋に接続すると、正極電池蓋に撥水性材料の被覆層があっても超音波溶着時に該撥水性材料の被覆層が超音波振動で除去されて正極電池蓋に正極端子を電気的機械的に確実に接続することができる。従って、正極電池蓋に正極端子を抵抗溶接法等で接続する場合に、絶縁物である被覆層を取り除く作業工程を省いて接続することができる。
【００１４】
撥水性材料としては、フッ素樹脂を用いることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、密閉形蓄電池の一種であるニッケル・水素蓄電池に本発明を適用した例について図１及び図２を参照して詳細に説明する。なお、前述した図４と対応する部分には、同一符号を付けて示している。
【００１６】
本例のニッケル・水素蓄電池においては、正極電池蓋４を構成している下円盤７の表面に図２に示すように撥水性材料の被覆層１３が設けられている点に１つの特徴がある。撥水性材料としては、例えばフッ素樹脂系のポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと記す。）を用いる。また、正極電池蓋４の正極端子５を接続する側の下円盤７の面に、正極端子５が正極端子接続部としての超音波溶着部１４で接続されている点にもう１つの特徴がある。その他の構成は、図４と同様になっている。
【００１７】
このような構造にすると、正極電池蓋４の安全弁口９から電解液が這い上がるのを撥水性材料の被覆層１３で阻止でき、該正極電池蓋４の安全弁口９からのクリープ現象を防止することができる。
【００１８】
また、超音波溶着部１４で正極端子５を正極電池蓋４に接続すると、正極電池蓋４に撥水性材料の被覆層１３があっても超音波溶着時に該撥水性材料の被覆層１３が超音波振動で除去されて正極電池蓋４に正極端子５を電気的機械的に確実に接続することができる。従って、正極電池蓋４に正極端子５を抵抗溶接法等で接続する場合に、絶縁物である被覆層を取り除く作業工程を省いて接続することができる。
【００１９】
図３（Ａ）（Ｂ）は、撥水性材料の被覆層１３を有する下円盤７に正極端子５を超音波溶着する一例を示したものである。
【００２０】
図３（Ａ）に示すように撥水性材料の被覆層１３を有する下円盤７の正極端子接続予定箇所に正極端子５を重ねて配置し、その上に超音波溶着機のホーン１５の先端の凸部群部１６を当てて、超音波溶着作業を行う。
【００２１】
このように超音波溶着機のホーン１５の先端の凸部群部１６を当てて、超音波溶着作業を行うと、凸部群部１６の超音波振動で撥水性材料の被覆層１３が除去されて正極電池蓋４に正極端子５を電気的機械的に確実に接続することができる。
【００２２】
【実施例】
まず、下円盤７に撥水性材料の被覆層１３を設ける作業について説明する。下円盤７を単独でＰＴＦＥの６ｗｔ％の懸濁液に浸漬した後、１３０ ℃雰囲気で乾燥させてＰＴＦＥの被覆層１３を形成する。本実施例では、ＰＴＦＥ懸濁液としてダイキン工業製のＤ−１を用いたため、マッドクラックの発生を防止するためＰＴＦＥの被覆層１３の厚みを１５μｍ 以下とした。他のＰＴＦＥ懸濁液を用いる際は、その性状に合わせた被覆厚みにすることが望ましく、被覆厚みを１５μｍ 以下に限定するものではない。
【００２３】
次に、前述したようにして形成した下円盤７と上円盤６との間にブタジエンスチレンゴム製の弁体８を圧縮した状態で挟み込み、下円盤７の円周部７ａを上円盤６の上に折り曲げて正極電池蓋４を形成する。次に、この正極電池蓋４の周囲にポリエチレン樹脂製のガスケット１１を成形により設ける。
【００２４】
次に、この正極電池蓋４におけるＰＴＦＥの被覆層１３付きの下円盤７に、負極金属缶１の外で図３（Ａ）に示すように電極群２のニッケル正極から延長したニッケル正極端子５を重ね、その部分に超音波溶着機のホーン１５の先端の凸部群部１６を当て超音波溶着により該ニッケル正極端子５を下円盤７に接続する。このようにすると、超音波溶着時に撥水性材料の被覆層１３が超音波振動で除去されて正極電池蓋４に正極端子５を電気的機械的に確実に接続することができる。本例では、ホーン１５の振幅を５０μｍ とし、超音波発振時間を ６００ｍ・ｓｅｃ とする条件にて超音波溶着したが、被覆層１３の厚み、ニッケル正極端子５の厚み等が変化するときには溶着条件を変える必要があるため、前記溶着条件に限定されるものではない。
【００２５】
次に、負極金属缶１内の上部内面にアスファルトピッチ等のシール材１２を塗布した状態で、該負極金属缶１内の上部における絞り部１ａの上にガスケット１１付き正極電池蓋４を載せ、該負極金属缶１の先端を内側に折り曲げて正極電池蓋４の外周上面を締め付けることにより封止する。かくして図１に示す如きニッケル・水素蓄電池が得られる。
【００２６】
このようにして形成されたニッケル・水素蓄電池では、ニッケル正極端子５を正極電池蓋４のＰＴＦＥの被覆層１３付きの下円盤７に超音波溶着法にて接続しているので、超音波溶着部１４から安全弁口９までＰＴＦＥの被覆層１３が存在するので、ニッケル・水素蓄電池の長期放置による自己放電にて、ニッケル正極の電位が卑に変化して、ニッケル正極端子５の表面を電解液が這い上がって正極電池蓋４に到達しても安全弁口９までには移動できない。従って、正極電池蓋４の安全弁口９からのクリープ現象を防止できる
本例のニッケル・水素蓄電池と従来のニッケル・水素蓄電池を０．１ＣｍＡで１６時間充電，休止１時間，０．２ＣｍＡで終止電圧１Ｖ，休止１時間の充放電を２回繰返した後、６０℃雰囲気に６か月間放置したときのクリープによる漏液発生率を表１に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【発明の効果】
本発明に係る密閉形蓄電池においては、正極電池蓋の安全弁口と正極端子接続部との間に撥水性材料を配置したので、正極端子の表面を電解液が這い上がって正極電池蓋の安全弁口を経て漏液が生ずるのを、該正極電池蓋の安全弁口と正極端子接続部との間に存在する撥水性材料で阻止でき、このため該正極電池蓋の安全弁口からのクリープ現象を防止することができる。
【００２９】
特に、正極電池蓋の正極端子を接続する側の面を撥水性材料の被覆層で被覆し、正極端子を超音波溶着部で正極電池蓋に接続すると、正極電池蓋に撥水性材料の被覆層があっても超音波溶着時に該撥水性材料の被覆層が超音波振動で除去されて正極電池蓋に正極端子を電気的機械的に確実に接続することができる。従って、正極電池蓋に正極端子を抵抗溶接法等で接続する場合に、絶縁物である被覆層を取り除く作業工程を省いて接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る密閉形蓄電池の実施の態様の一例を示す要部縦断面図である。
【図２】本例の密閉形蓄電池において正極電池蓋で用いている撥水性材料の被覆層付き下円盤の縦断面図である。
【図３】（Ａ）（Ｂ）は本例で撥水性材料の被覆層付き下円盤に正極端子を超音波溶着する工程の溶着前と溶着後の各状態を示す縦断面図である。
【図４】従来の密閉形蓄電池の要部縦断面図である。
【符号の説明】
１ 負極金属缶
１ａ 絞り部
２ 電極群
３ 安全弁
４ 正極電池蓋
５ 正極端子
６ 上円盤
７ 下円盤
７ａ 円周部
８ 弁体
９ 安全弁口
１０ ガス排出口
１１ ガスケット
１２ シール材
１３ 撥水性材料の被覆層
１４ 超音波溶着部（正極端子接続部）
１５ ホーン
１６ 凸部群部
Claims (2)
- 負極金属缶内に電極群が収容され、前記負極金属缶の入口が安全弁を備えた正極電池蓋で密閉され、該正極電池蓋に前記電極群の正極から延長された正極端子が接続されている密閉形蓄電池において、
前記正極電池蓋の前記正極端子を接続する側の面が撥水性材料の被覆層で被覆され、前記正極端子は前記撥水性材料の被覆層の箇所で超音波溶着部からなる正極端子接続部で前記正極電池蓋に接続され、前記正極電池蓋の安全弁口と前記正極端子接続部との間に前記撥水性材料が配置されていることを特徴とする密閉形蓄電池。 - 前記撥水性材料としてフッ素樹脂を用いたことを特徴とする請求項１に記載の密閉形蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18911895A JP3601120B2 (ja) | 1995-07-25 | 1995-07-25 | 密閉形蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
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