JP4647077B2 - ナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具に関する。さらに詳しくは、構造が簡易であるとともに、正極端子を確実に取り付けることが可能で、さらに溶接によって取り付ける場合に冷却機能をも有するナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ナトリウム−硫黄電池は、一方に負極活物質である溶融金属ナトリウム、他方には正極活物質である溶融硫黄を配し、両者をナトリウムイオンに対して選択的な透過性を有するβ−アルミナ固体電解質で隔離し、３００〜３５０℃で作動させる高温二次電池である。
【０００３】
図４に示すように、このようなナトリウム−硫黄電池の構造としては、例えば、カーボンフェルト等に含浸された溶融硫黄（Ｓ）を収容する有底円筒状の正極容器１０と、溶融金属ナトリウム（Ｎａ）を収容するカートリッジ（ナトリウム保護管）１１と、このカートリッジ１１を内部に収納し、ナトリウムイオン（Ｎａ+）を選択的に透過させる機能を有する有底円筒状の固体電解質管１２と、カートリッジ１１と固体電解質管１２との間の間隙部に、カートリッジ１１及び固体電解質管１２からそれぞれ所定の間隔をおいて配設された有底円筒状の隔壁管１３からなるものを挙げることができる。
【０００４】
固体電解質管１２はその開口端にガラス接合されたα−アルミナ製の絶縁リング１４及び正極筒状金具１５を介して正極容器１０と結合されている。また、絶縁リング１４の上端面には負極金具１６が熱圧接合され、この負極金具１６に負極蓋１７が溶接固定されている。正極容器１０の上部と負極蓋１７の上面には、それぞれ正極端子１８と負極端子１９とが取り付けられている。カートリッジ１１の上部空間には、不活性ガス（Ｇ）が所定の圧力で封入され、この不活性ガス（Ｇ）によりカートリッジ１１内のナトリウム（Ｎａ）がカートリッジ底部に設けられた小孔２０から流出する方向へ加圧されている。
図５に示すように、従来、このようなナトリウム−硫黄電池において、正極容器１０の上部に正極端子１８を取り付ける場合には、正極端子１８にインロー加工２２を施し、部品自体の嵌め合わせで電池外径に合うように、端子の向き（負極端子と正極端子との位置関係）の位置決めをしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の部品は構造が複雑で、コスト高となるとともに、正極端子の位置決めの操作が煩雑であり、さらに、溶接によって取り付ける場合、溶接時に発生する熱を冷却するための冷却機構を溶接機側にもたせることが必要であり、装置構成が煩雑になるという問題があった。
本発明は、上述の問題に鑑みなされたもので、構造が簡易であるとともに、正極端子を確実に取り付けることが可能で、さらに溶接によって取り付ける場合に冷却機能をも有するナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上述の課題を解決すべく鋭意研究した結果、熱伝導性に優れた銅製又は銅合金製の、ナトリウム−硫黄電池の軸方向に垂直な断面と対向させる底面を有する中実円筒状の外形を有し、かつ、溶融金属ナトリウムを収容するカートリッジの上方に形成された負極端子と正極容器の上面に取り付けられる正極端子とが所定間隔を保持して上記底面から差し込まれ得るスリット状の正極端子用貫通孔及び負極端子用貫通孔を備えた治具とすることにより、上記目的を達成することができることを知見し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下のナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具を提供するものである。
【０００７】
［１］ 溶融硫黄を収容する有底円筒状の正極容器と溶融金属ナトリウムを収容するカートリッジとを有するナトリウム−硫黄電池の正極容器の上面に、リング形状又はその一部形状の電極部材を介して、この電極部材と一体的に構成した正極端子を取り付けるための治具であって、銅製又は銅合金製の、ナトリウム−硫黄電池の軸方向に垂直な断面と対向させる底面を有する中実円筒状の外形を有し、かつ、溶融金属ナトリウムを収容するカートリッジの上方に形成された負極端子と正極容器の上面に電極部材を介して取り付けられる正極端子とが所定間隔及び所定向きを保持して上記底面から差し込まれ得るスリット状の正極端子用貫通孔及び負極端子用貫通孔を備えてなり、取り付け前の正極端子を、正極端子用貫通孔に上記底面から差し込んだ状態で、カートリッジの上方に形成された負極端子を負極端子用貫通孔に上記底面から差し込むことにより、正極端子の取り付け向き及び取り付け位置の位置決めが可能なことを特徴とするナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具。
【０００８】
［２］ 前記正極端子の、前記電極部材を介した正極容器の上面への取り付けが、前記電極部材を正極容器上面に溶接により固定するものであり、この溶接により発生する熱を、前記電極部材と治具底面、及び前記正極端子と貫通孔内表面との接触により治具側に放散させて、前記電極部材を冷却させる前記［１］に記載のナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具の実施の形態を、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００１０】
図１は、本発明のナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具の一の実施の形態を模式的に示す斜視図である。
本発明の治具は、図４に示すような溶融硫黄を収容する有底円筒状の正極容器１０と溶融金属ナトリウムを収容するカートリッジ１１とを有するナトリウム−硫黄電池の正極容器１０の上面に、電極部材２１を介して、この電極部材２１と一体的に構成した正極端子１８を取り付けるための銅製又は銅合金製の治具であって、図１に示すように、ナトリウム−硫黄電池の軸方向に垂直な断面と対向させる底面を有する中実円筒状の外形を有している。
【００１１】
また、溶融金属ナトリウムを収容するカートリッジ１１の上面に形成された負極端子１９と正極容器１０の上面に、電極部材２１を介して取り付けられる正極端子１８（図４参照）とが所定間隔及び所定向きを保持して上記底面から差し込まれ得るスリット状の正極端子用貫通孔１及び負極端子用貫通孔２を備えてなるものである。
【００１２】
この場合、電極部材２１を介した正極容器１０の上面への正極端子１８の取り付けは、図２（Ａ）に示すように、正極容器１０の上部にリング形状電極部材２１ａを介して、この電極部材２１ａと一体的に構成した正極端子１８を取り付けてもよく、また、図２（Ｂ）に示すように、正極容器１０の上部にリングの一部形状の電極部材２１ｂを介して、この電極部材２１ｂと一体的に構成した正極端子１８を取り付けてもよい。
このような電極部材２１ａ、２１ｂは、例えば、所定の金属板を所定形状に打ち抜いた後に、折り曲げること等により作製することができる。
【００１３】
図３に示すように、電極部材２１を介して取り付ける前の正極端子１８を、正極端子用貫通孔１に上記底面から差し込んだ状態で、カートリッジの上方に形成された負極端子１９を負極端子用貫通孔２に下方から差し込むことにより、正極端子１８の、正極容器１０の上面への電極部材２１を介した取り付け位置の正確な位置決めが可能となる。
なお、図３においては、電極部材２１として、リング形状のものを用いた場合を示している。
【００１４】
本発明の治具の厚さとしては、正極端子１８及び負極端子１９の全体を、正極端子用貫通孔１及び負極端子用貫通孔２の中に十分に取り込むことが可能な厚さであれば特に制限はない。
本発明の治具の貫通孔のスリット幅としては、正極端子１８及び負極端子の１９の板厚に対し、０ｍｍ〜０．３ｍｍ程大きくすることが好ましい。
【００１５】
銅合金としては、例えば、クロム銅等を挙げることができる。
【００１６】
本発明のナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具は、全体を銅又は銅合金で作製してもよく、また、軽量化のため、少なくとも治具の外周部を銅又は銅合金で、一方、貫通孔を含む内部を樹脂で構成したものであってもよい。このように電極部材と接する外周部のみを熱伝導度の高い材料で形成したものであっても溶接時に発生する熱を放散させ、溶接部の冷却効果を十分に発揮させることができる。
【００１７】
本発明のナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具によって正確に位置決めされた正極端子１８を、電極部材２１を介して、正極容器１０の上面への取り付ける手段としては特に制限はないが、例えば、溶接によるものを挙げることができる。この場合、電子ビーム溶接、レーザー溶接、ＴＩＧ溶接等の溶接方法を用い、電極部材２１を介して正極端子１８を取り付けることができる。
【００１８】
また、正極端子１８を電極部材２１を介して正極容器１０の上面に取り付けた後は、治具を上方に引き上げることによって、正極端子１８及び負極端子１９から容易に離脱させることができる。
【００１９】
本発明のナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具は、上記の構造を有し、かつ上記の用い方ができるので、簡易な構造でありながら、電極部材と一体的に構成した正極端子を、電極部材を介して、正極容器の上面に正確に取り付けることが可能であるとともに、取り付けを溶接による場合には、溶接時の発生熱が、治具底面等との接触により冷却されることから、端子に変形や溶接不良を生じさせることがない。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によって、構造が簡易であるとともに、正極端子を確実に取り付けることが可能で、さらに溶接によって取り付ける場合に冷却機能をも有するナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具の一の実施の形態を模式的に示す斜視図である。
【図２】 本発明のナトリウム−硫黄電池において、正極容器の上部に、電極部材を介して、この電極部材と一体的に構成した正極端子を取り付ける場合を模式的に示す斜視図であり、（Ａ）は電極部材がリング形状の場合、（Ｂ）は電極部材がリングの一部形状の場合をそれぞれ示す。
【図３】 本発明のナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具をナトリウム−硫黄電池の正極端子の位置決めに用いた場合を模式的に示す断面図である。
【図４】 本発明の治具が用いられるナトリウム−硫黄電池を模式的に示す断面図である。
【図５】 正極端子にインロー加工を施し、電池外径に合うよう部品で位置決めをしていた従来の取り付け方法を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１…正極端子用貫通孔、２…負極端子用貫通孔、１０…正極容器、１１…カートリッジ、１２…固体電解質管、１３…隔壁管、１４…絶縁リング、１５…正極筒状金具、１６…負極金具、１７…負極蓋、１８…正極端子、１９…負極端子、２０…小孔、２１…電極部材、２１ａ…リング形状の電極部材、２１ｂ…リングの一部形状の電極部材、２２…インロー加工。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具に関する。さらに詳しくは、構造が簡易であるとともに、正極端子を確実に取り付けることが可能で、さらに溶接によって取り付ける場合に冷却機能をも有するナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ナトリウム−硫黄電池は、一方に負極活物質である溶融金属ナトリウム、他方には正極活物質である溶融硫黄を配し、両者をナトリウムイオンに対して選択的な透過性を有するβ−アルミナ固体電解質で隔離し、３００〜３５０℃で作動させる高温二次電池である。
【０００３】
図４に示すように、このようなナトリウム−硫黄電池の構造としては、例えば、カーボンフェルト等に含浸された溶融硫黄（Ｓ）を収容する有底円筒状の正極容器１０と、溶融金属ナトリウム（Ｎａ）を収容するカートリッジ（ナトリウム保護管）１１と、このカートリッジ１１を内部に収納し、ナトリウムイオン（Ｎａ+）を選択的に透過させる機能を有する有底円筒状の固体電解質管１２と、カートリッジ１１と固体電解質管１２との間の間隙部に、カートリッジ１１及び固体電解質管１２からそれぞれ所定の間隔をおいて配設された有底円筒状の隔壁管１３からなるものを挙げることができる。
【０００４】
固体電解質管１２はその開口端にガラス接合されたα−アルミナ製の絶縁リング１４及び正極筒状金具１５を介して正極容器１０と結合されている。また、絶縁リング１４の上端面には負極金具１６が熱圧接合され、この負極金具１６に負極蓋１７が溶接固定されている。正極容器１０の上部と負極蓋１７の上面には、それぞれ正極端子１８と負極端子１９とが取り付けられている。カートリッジ１１の上部空間には、不活性ガス（Ｇ）が所定の圧力で封入され、この不活性ガス（Ｇ）によりカートリッジ１１内のナトリウム（Ｎａ）がカートリッジ底部に設けられた小孔２０から流出する方向へ加圧されている。
図５に示すように、従来、このようなナトリウム−硫黄電池において、正極容器１０の上部に正極端子１８を取り付ける場合には、正極端子１８にインロー加工２２を施し、部品自体の嵌め合わせで電池外径に合うように、端子の向き（負極端子と正極端子との位置関係）の位置決めをしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の部品は構造が複雑で、コスト高となるとともに、正極端子の位置決めの操作が煩雑であり、さらに、溶接によって取り付ける場合、溶接時に発生する熱を冷却するための冷却機構を溶接機側にもたせることが必要であり、装置構成が煩雑になるという問題があった。
本発明は、上述の問題に鑑みなされたもので、構造が簡易であるとともに、正極端子を確実に取り付けることが可能で、さらに溶接によって取り付ける場合に冷却機能をも有するナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上述の課題を解決すべく鋭意研究した結果、熱伝導性に優れた銅製又は銅合金製の、ナトリウム−硫黄電池の軸方向に垂直な断面と対向させる底面を有する中実円筒状の外形を有し、かつ、溶融金属ナトリウムを収容するカートリッジの上方に形成された負極端子と正極容器の上面に取り付けられる正極端子とが所定間隔を保持して上記底面から差し込まれ得るスリット状の正極端子用貫通孔及び負極端子用貫通孔を備えた治具とすることにより、上記目的を達成することができることを知見し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下のナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具を提供するものである。
【０００７】
［１］ 溶融硫黄を収容する有底円筒状の正極容器と溶融金属ナトリウムを収容するカートリッジとを有するナトリウム−硫黄電池の正極容器の上面に、リング形状又はその一部形状の電極部材を介して、この電極部材と一体的に構成した正極端子を取り付けるための治具であって、銅製又は銅合金製の、ナトリウム−硫黄電池の軸方向に垂直な断面と対向させる底面を有する中実円筒状の外形を有し、かつ、溶融金属ナトリウムを収容するカートリッジの上方に形成された負極端子と正極容器の上面に電極部材を介して取り付けられる正極端子とが所定間隔及び所定向きを保持して上記底面から差し込まれ得るスリット状の正極端子用貫通孔及び負極端子用貫通孔を備えてなり、取り付け前の正極端子を、正極端子用貫通孔に上記底面から差し込んだ状態で、カートリッジの上方に形成された負極端子を負極端子用貫通孔に上記底面から差し込むことにより、正極端子の取り付け向き及び取り付け位置の位置決めが可能なことを特徴とするナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具。
【０００８】
［２］ 前記正極端子の、前記電極部材を介した正極容器の上面への取り付けが、前記電極部材を正極容器上面に溶接により固定するものであり、この溶接により発生する熱を、前記電極部材と治具底面、及び前記正極端子と貫通孔内表面との接触により治具側に放散させて、前記電極部材を冷却させる前記［１］に記載のナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具の実施の形態を、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００１０】
図１は、本発明のナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具の一の実施の形態を模式的に示す斜視図である。
本発明の治具は、図４に示すような溶融硫黄を収容する有底円筒状の正極容器１０と溶融金属ナトリウムを収容するカートリッジ１１とを有するナトリウム−硫黄電池の正極容器１０の上面に、電極部材２１を介して、この電極部材２１と一体的に構成した正極端子１８を取り付けるための銅製又は銅合金製の治具であって、図１に示すように、ナトリウム−硫黄電池の軸方向に垂直な断面と対向させる底面を有する中実円筒状の外形を有している。
【００１１】
また、溶融金属ナトリウムを収容するカートリッジ１１の上面に形成された負極端子１９と正極容器１０の上面に、電極部材２１を介して取り付けられる正極端子１８（図４参照）とが所定間隔及び所定向きを保持して上記底面から差し込まれ得るスリット状の正極端子用貫通孔１及び負極端子用貫通孔２を備えてなるものである。
【００１２】
この場合、電極部材２１を介した正極容器１０の上面への正極端子１８の取り付けは、図２（Ａ）に示すように、正極容器１０の上部にリング形状電極部材２１ａを介して、この電極部材２１ａと一体的に構成した正極端子１８を取り付けてもよく、また、図２（Ｂ）に示すように、正極容器１０の上部にリングの一部形状の電極部材２１ｂを介して、この電極部材２１ｂと一体的に構成した正極端子１８を取り付けてもよい。
このような電極部材２１ａ、２１ｂは、例えば、所定の金属板を所定形状に打ち抜いた後に、折り曲げること等により作製することができる。
【００１３】
図３に示すように、電極部材２１を介して取り付ける前の正極端子１８を、正極端子用貫通孔１に上記底面から差し込んだ状態で、カートリッジの上方に形成された負極端子１９を負極端子用貫通孔２に下方から差し込むことにより、正極端子１８の、正極容器１０の上面への電極部材２１を介した取り付け位置の正確な位置決めが可能となる。
なお、図３においては、電極部材２１として、リング形状のものを用いた場合を示している。
【００１４】
本発明の治具の厚さとしては、正極端子１８及び負極端子１９の全体を、正極端子用貫通孔１及び負極端子用貫通孔２の中に十分に取り込むことが可能な厚さであれば特に制限はない。
本発明の治具の貫通孔のスリット幅としては、正極端子１８及び負極端子の１９の板厚に対し、０ｍｍ〜０．３ｍｍ程大きくすることが好ましい。
【００１５】
銅合金としては、例えば、クロム銅等を挙げることができる。
【００１６】
本発明のナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具は、全体を銅又は銅合金で作製してもよく、また、軽量化のため、少なくとも治具の外周部を銅又は銅合金で、一方、貫通孔を含む内部を樹脂で構成したものであってもよい。このように電極部材と接する外周部のみを熱伝導度の高い材料で形成したものであっても溶接時に発生する熱を放散させ、溶接部の冷却効果を十分に発揮させることができる。
【００１７】
本発明のナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具によって正確に位置決めされた正極端子１８を、電極部材２１を介して、正極容器１０の上面への取り付ける手段としては特に制限はないが、例えば、溶接によるものを挙げることができる。この場合、電子ビーム溶接、レーザー溶接、ＴＩＧ溶接等の溶接方法を用い、電極部材２１を介して正極端子１８を取り付けることができる。
【００１８】
また、正極端子１８を電極部材２１を介して正極容器１０の上面に取り付けた後は、治具を上方に引き上げることによって、正極端子１８及び負極端子１９から容易に離脱させることができる。
【００１９】
本発明のナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具は、上記の構造を有し、かつ上記の用い方ができるので、簡易な構造でありながら、電極部材と一体的に構成した正極端子を、電極部材を介して、正極容器の上面に正確に取り付けることが可能であるとともに、取り付けを溶接による場合には、溶接時の発生熱が、治具底面等との接触により冷却されることから、端子に変形や溶接不良を生じさせることがない。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によって、構造が簡易であるとともに、正極端子を確実に取り付けることが可能で、さらに溶接によって取り付ける場合に冷却機能をも有するナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具の一の実施の形態を模式的に示す斜視図である。
【図２】 本発明のナトリウム−硫黄電池において、正極容器の上部に、電極部材を介して、この電極部材と一体的に構成した正極端子を取り付ける場合を模式的に示す斜視図であり、（Ａ）は電極部材がリング形状の場合、（Ｂ）は電極部材がリングの一部形状の場合をそれぞれ示す。
【図３】 本発明のナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具をナトリウム−硫黄電池の正極端子の位置決めに用いた場合を模式的に示す断面図である。
【図４】 本発明の治具が用いられるナトリウム−硫黄電池を模式的に示す断面図である。
【図５】 正極端子にインロー加工を施し、電池外径に合うよう部品で位置決めをしていた従来の取り付け方法を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１…正極端子用貫通孔、２…負極端子用貫通孔、１０…正極容器、１１…カートリッジ、１２…固体電解質管、１３…隔壁管、１４…絶縁リング、１５…正極筒状金具、１６…負極金具、１７…負極蓋、１８…正極端子、１９…負極端子、２０…小孔、２１…電極部材、２１ａ…リング形状の電極部材、２１ｂ…リングの一部形状の電極部材、２２…インロー加工。
Claims (2)
- 溶融硫黄を収容する有底円筒状の正極容器と溶融金属ナトリウムを収容するカートリッジとを有するナトリウム−硫黄電池の正極容器の上面に、リング形状又はその一部形状の電極部材を介して、この電極部材と一体的に構成した正極端子を取り付けるための治具であって、
銅製又は銅合金製の、ナトリウム−硫黄電池の軸方向に垂直な断面と対向させる底面を有する中実円筒状の外形を有し、かつ、溶融金属ナトリウムを収容するカートリッジの上方に形成された負極端子と正極容器の上面に電極部材を介して取り付けられる正極端子とが所定間隔及び所定向きを保持して上記底面から差し込まれ得るスリット状の正極端子用貫通孔及び負極端子用貫通孔を備えてなり、
取り付け前の正極端子を、正極端子用貫通孔に上記底面から差し込んだ状態で、カートリッジの上方に形成された負極端子を負極端子用貫通孔に上記底面から差し込むことにより、正極端子の取り付け向き及び取り付け位置の位置決めが可能なことを特徴とするナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具。 - 前記正極端子の、前記電極部材を介した正極容器の上面への取り付けが、前記電極部材を正極容器上面に溶接により固定するものであり、この溶接により発生する熱を、前記電極部材と治具底面、及び前記正極端子と貫通孔内表面との接触により治具側に放散させて、前記電極部材を冷却させる請求項１に記載のナトリウム−硫黄電池の正極端子取り付け用治具。
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002134165A JP2002134165A (ja) | 2002-05-10 |
| JP4647077B2 true JP4647077B2 (ja) | 2011-03-09 |
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ID=18802929
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101409427B1 (ko) | 2013-07-31 | 2014-06-19 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 나트륨-유황 전지의 열압착 접합용 지그 |
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2000
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