JPS60106987A - ソリツドステートセルの製造方法 - Google Patents
ソリツドステートセルの製造方法Info
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- JPS60106987A JPS60106987A JP59220343A JP22034384A JPS60106987A JP S60106987 A JPS60106987 A JP S60106987A JP 59220343 A JP59220343 A JP 59220343A JP 22034384 A JP22034384 A JP 22034384A JP S60106987 A JPS60106987 A JP S60106987A
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- JP
- Japan
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- electrolyte
- cathode
- solvent
- solution
- polymer
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
- H01M6/18—Cells with non-aqueous electrolyte with solid electrolyte
- H01M6/181—Cells with non-aqueous electrolyte with solid electrolyte with polymeric electrolytes
-
- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/49108—Electric battery cell making
- Y10T29/49115—Electric battery cell making including coating or impregnating
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
極、リチウム イオン伝導用ポリマの形状の電解質、及
びインサージョン電極材料或は同じように活性な材料と
ポリマ材料とを組合せた複合体の形状の陰極を具備する
ソリッドステート電気化学セルに用いられる単体電解質
／陰極成分を製造する方法に係るものである。
びインサージョン電極材料或は同じように活性な材料と
ポリマ材料とを組合せた複合体の形状の陰極を具備する
ソリッドステート電気化学セルに用いられる単体電解質
／陰極成分を製造する方法に係るものである。
Ｌｉ 或はＬｉ 系陽極、リチウム イオン伝導性ポリ
マ電解質、及びｖ６０１５ ＊ Ｖ２ ｏ５或はＴｉＳ
２ （Ｄ−ようなインサージョン電極材料を基にした陰
極がらなるソリッドステート電気化学セルは公知である
。例えば、ヨーロッパ特許出願公示第０，０／、３，１
９９号（米国特許第弘、、３０３．７’１ｇ号に対応）
を参照されたい。現実的な電流密度において高い活性陰
極利用率を得るために、陰極はインサージョン電極材料
（活性カッライト）、チリマ電解質、及びもし必要なら
ば黒鉛のような電子的に伝導性の媒体からなる複合構造
として構成することができる。好ましい比率の例は、全
ての百分率を体積チとして、コＯチ乃至７０チのポリマ
電解質、３θチ乃至３０％の活性カンライト、及びもし
必要ならば／チ乃至２０％の電子的に伝導性の媒体であ
る。
マ電解質、及びｖ６０１５ ＊ Ｖ２ ｏ５或はＴｉＳ
２ （Ｄ−ようなインサージョン電極材料を基にした陰
極がらなるソリッドステート電気化学セルは公知である
。例えば、ヨーロッパ特許出願公示第０，０／、３，１
９９号（米国特許第弘、、３０３．７’１ｇ号に対応）
を参照されたい。現実的な電流密度において高い活性陰
極利用率を得るために、陰極はインサージョン電極材料
（活性カッライト）、チリマ電解質、及びもし必要なら
ば黒鉛のような電子的に伝導性の媒体からなる複合構造
として構成することができる。好ましい比率の例は、全
ての百分率を体積チとして、コＯチ乃至７０チのポリマ
電解質、３θチ乃至３０％の活性カンライト、及びもし
必要ならば／チ乃至２０％の電子的に伝導性の媒体であ
る。
上記ヨーロツ・４′特許出願では、電解質と陰極とを７
つの成分として組立てる可能性については言及している
が、どのようにしてそれな実施するかについては記載さ
れていない。ポリマな基とする電解質とフィルムの形状
の電極とを組立てる公知の方法は、溶液流し込（ｓｏｌ
ｕｔｉｏｎ ｃａｓｔｉｎｇ） とそれに続く溶剤の蒸
発によっている。しかしながら、電解質と陰極とを１つ
の成分として組立てようとして電解質或は電極の何れか
一方を基材としての電解質或は電極の何れか他方の上へ
溶剤流し込を行う際に、溶剤によって基材が溶解すると
いう大問題がある。本発明はこの問題を解消する方法を
提供するものである。
つの成分として組立てる可能性については言及している
が、どのようにしてそれな実施するかについては記載さ
れていない。ポリマな基とする電解質とフィルムの形状
の電極とを組立てる公知の方法は、溶液流し込（ｓｏｌ
ｕｔｉｏｎ ｃａｓｔｉｎｇ） とそれに続く溶剤の蒸
発によっている。しかしながら、電解質と陰極とを１つ
の成分として組立てようとして電解質或は電極の何れか
一方を基材としての電解質或は電極の何れか他方の上へ
溶剤流し込を行う際に、溶剤によって基材が溶解すると
いう大問題がある。本発明はこの問題を解消する方法を
提供するものである。
即ち、本発明は、活性材料としてリチウムを有する陽極
、ポリマ電解質、及びインサージョン電極材料或は同じ
ように活性な材料とポリマ材料とを組合せた複合体の形
状の陰極を具備するソリッドステート電気化学セルに用
いられる単体電解質／陰極フィルム成分（ａ ｕｎｉｔ
ａｒｙ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ／ｃａｔｈｏｄｅ
ｆｉｌｍ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を製造する方法を提供
するものであり、本方法は （１） 高い温度においては容易ＫＳ″ｌた低い温度に
おいてはゆるやかにポリマが溶剤内に溶解でき、且つ溶
剤を高い温度から低い温度まで冷却した時にポリマの即
時析出を生じないような特性を有するポリマと溶剤とを
用いて、高い温度において溶剤内に電解質或は陰極材材
の何れか一方を溶解させた溶液を準備し；（Ｎ） 溶液
を低い温度まで冷却し、電解質或は陰極材料の何れか他
方のフィルム上に溶液流し込を行ってから溶液を蒸発せ
しめて前記電解質或は陰極材料の一方のフィルムを形成
させる 諸段階からなっていることを特徴としている。
、ポリマ電解質、及びインサージョン電極材料或は同じ
ように活性な材料とポリマ材料とを組合せた複合体の形
状の陰極を具備するソリッドステート電気化学セルに用
いられる単体電解質／陰極フィルム成分（ａ ｕｎｉｔ
ａｒｙ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ／ｃａｔｈｏｄｅ
ｆｉｌｍ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を製造する方法を提供
するものであり、本方法は （１） 高い温度においては容易ＫＳ″ｌた低い温度に
おいてはゆるやかにポリマが溶剤内に溶解でき、且つ溶
剤を高い温度から低い温度まで冷却した時にポリマの即
時析出を生じないような特性を有するポリマと溶剤とを
用いて、高い温度において溶剤内に電解質或は陰極材材
の何れか一方を溶解させた溶液を準備し；（Ｎ） 溶液
を低い温度まで冷却し、電解質或は陰極材料の何れか他
方のフィルム上に溶液流し込を行ってから溶液を蒸発せ
しめて前記電解質或は陰極材料の一方のフィルムを形成
させる 諸段階からなっていることを特徴としている。
本発明は、段階（ＩＩ） において電解質或は陰極の何
れか他方の溶解が溶液流し込によって発生しないことを
保証している。単体電解質／陰極成分手段を製造できる
能力のために、最終的な電気化学セルな製造する際に組
立てる個々の成分が少なくて済み、また電解質と陰極と
の間の界面の質が改善される。
れか他方の溶解が溶液流し込によって発生しないことを
保証している。単体電解質／陰極成分手段を製造できる
能力のために、最終的な電気化学セルな製造する際に組
立てる個々の成分が少なくて済み、また電解質と陰極と
の間の界面の質が改善される。
「溶液」なる語は、不溶性物質が存在していないものを
必ずしも意味するものではないことを理解されたい。即
ち、もし必要ならば、電解質或は陰極材料において不溶
性物質が溶剤内に分散して存在していても差支えない。
必ずしも意味するものではないことを理解されたい。即
ち、もし必要ならば、電解質或は陰極材料において不溶
性物質が溶剤内に分散して存在していても差支えない。
溶液内の溶解物質はポリマ或はポリマ塩複合体である。
繭述の段階（＋）で用いている「高い温度」及び「低い
温度」とは単に温度間の相対的関係を表すものであり、
周囲温度であってよい低目の温度が高い温度よりも低い
ことを意味しているに過ぎない。
温度」とは単に温度間の相対的関係を表すものであり、
周囲温度であってよい低目の温度が高い温度よりも低い
ことを意味しているに過ぎない。
電解質は、以後ＰＥＯと称するポリ（酸化エチレン）、
或は以後ＰＰＯと称するポリ（酸化プロピレン）のよう
な高分子材料と、陰イオンが例えばＩ−、Ｂｒ−、Ｃ１
ｏ八８ＣＮ−ｒ或はＦ５Ｃ８ｏ５−であってよいリチウ
ム塩との複合体でよい。複合陰極は、インサージョン電
極材料として上側のような公知の材料を、またポリマ材
料としてＰＥＯ或はｐｐ。
或は以後ＰＰＯと称するポリ（酸化プロピレン）のよう
な高分子材料と、陰イオンが例えばＩ−、Ｂｒ−、Ｃ１
ｏ八８ＣＮ−ｒ或はＦ５Ｃ８ｏ５−であってよいリチウ
ム塩との複合体でよい。複合陰極は、インサージョン電
極材料として上側のような公知の材料を、またポリマ材
料としてＰＥＯ或はｐｐ。
のような材料を含んでいてよい。もし必要ならば、複合
陰極に、黒鉛或は他の形状の炭素のような電子的に伝導
性の媒体も含ませてもよい。
陰極に、黒鉛或は他の形状の炭素のような電子的に伝導
性の媒体も含ませてもよい。
電解質及び陰極材料内の／ ＋７マがＰＥＯである場合
には、本発明を実権する上で適当な溶剤の例はメタノー
ルである。即ち、ＰＫＯ（或はその複合体）は、周囲温
度においてはメタノール内にゆっくりとしか溶解しない
が、ダＯ乃至５０°Ｃのような高い温度においては比較
的容易に溶解する。
には、本発明を実権する上で適当な溶剤の例はメタノー
ルである。即ち、ＰＫＯ（或はその複合体）は、周囲温
度においてはメタノール内にゆっくりとしか溶解しない
が、ダＯ乃至５０°Ｃのような高い温度においては比較
的容易に溶解する。
更に、メタノール内のＰＥＯの溶液を高い温度から周囲
温度まで冷却してもＰＥＯが即時に分離することはない
。即ちＰＥＯ／メタノール系の安定度（温度特性）には
ヒステリシス効果が存在しているのである。
温度まで冷却してもＰＥＯが即時に分離することはない
。即ちＰＥＯ／メタノール系の安定度（温度特性）には
ヒステリシス効果が存在しているのである。
本発明を実施する際、電気化学セルに要求される特定の
設計に依存して、電解質材料を陰極材料上に溶液流し込
を行っても、或は陰極材料を電解質材料上に溶液流し込
を行っても差支えない。好ましくは、その上に他の材料
が流し込まれる材料は、例えば金属箔の形状の電流コレ
クタによって支持する。連続フィルムを形成させるのに
、もし必要ならば被膜プロセスを１回以上反覆させるこ
とができる。これに関する決定要因には、複合陰極フィ
ルム内のソリッド成分の粒子サイズ及び被膜溶液の粘度
が含まれよう。
設計に依存して、電解質材料を陰極材料上に溶液流し込
を行っても、或は陰極材料を電解質材料上に溶液流し込
を行っても差支えない。好ましくは、その上に他の材料
が流し込まれる材料は、例えば金属箔の形状の電流コレ
クタによって支持する。連続フィルムを形成させるのに
、もし必要ならば被膜プロセスを１回以上反覆させるこ
とができる。これに関する決定要因には、複合陰極フィ
ルム内のソリッド成分の粒子サイズ及び被膜溶液の粘度
が含まれよう。
段階（１）における溶液流し込手順は、ドクターブレー
ド流し込或はスピニングのような公知の方法によって遂
行できる。
ド流し込或はスピニングのような公知の方法によって遂
行できる。
本発明によって得られる単体電解質／陰極フィルム成分
は、例えは所望形状への積重ね、ローリング或は折曲げ
によって陽極と組合せ、適当なセルケーシング内に収容
することによってソリッドステート電気化学セルを製造
することができる。
は、例えは所望形状への積重ね、ローリング或は折曲げ
によって陽極と組合せ、適当なセルケーシング内に収容
することによってソリッドステート電気化学セルを製造
することができる。
以下に例として不発ＩＪ１１す遂行する１方法を示す。
例
アセトニトリル内のＰＥＯの溶液にｖ６０１３及びアセ
チレンブラックを分散させることによって複合陰極を準
備した。少量の５ＰＡＮ ｇθも分散剤に含ませた。得
られた分散体をドクターブレード流し込によってニッケ
ル箔電流コレクタに付着させ蒸発によって溶剤を除去し
てフィルムの形状の複合陰極を得た。この分散体の組成
は、複合陰極の組成が１５０％ＰＥ０，４’＆％Ｖ６０
１ｇ及びＳチアセチレンブラック（何れも体積％）とな
るようＫしてあう九。複合陰極フィルムの厚みはおよそ
ｊ ｓ ｔｕｎ テｈツ、ｆＬ。
チレンブラックを分散させることによって複合陰極を準
備した。少量の５ＰＡＮ ｇθも分散剤に含ませた。得
られた分散体をドクターブレード流し込によってニッケ
ル箔電流コレクタに付着させ蒸発によって溶剤を除去し
てフィルムの形状の複合陰極を得た。この分散体の組成
は、複合陰極の組成が１５０％ＰＥ０，４’＆％Ｖ６０
１ｇ及びＳチアセチレンブラック（何れも体積％）とな
るようＫしてあう九。複合陰極フィルムの厚みはおよそ
ｊ ｓ ｔｕｎ テｈツ、ｆＬ。
メタノール内のＰＥＯ及びＬｉＦ５Ｃ８Ｏ３の溶液をｌ
θ０乃至ＳＯｏで準備した。この溶液を周囲温度まで冷
却し、ドクターブレード流し込によって上述の複合陰極
フィルムに付着させ、蒸発によって溶剤を除去した。こ
の手順を、複合陰極によって担持される電解質フィルム
の合計厚がおよそ５０μｍ Ｋなるまで反復して単体電
解質／陰極成分を構成した。
θ０乃至ＳＯｏで準備した。この溶液を周囲温度まで冷
却し、ドクターブレード流し込によって上述の複合陰極
フィルムに付着させ、蒸発によって溶剤を除去した。こ
の手順を、複合陰極によって担持される電解質フィルム
の合計厚がおよそ５０μｍ Ｋなるまで反復して単体電
解質／陰極成分を構成した。
３θＯμｍ厚のＬｉ 金属箔陽極と共に上述の単体電解
質／陰極成分を面積０−７３ｔｘ２の電気化学セルに組
立て、次のような条件の下で試験した。
質／陰極成分を面積０−７３ｔｘ２の電気化学セルに組
立て、次のような条件の下で試験した。
動作ｍｌｆ：１．ｙｔｏｃ
電圧限界：／、７Ｖ乃至、３．２３Ｖ
最初の放電に対する電圧に関してセルの容量を添附図面
に示しである。
に示しである。
種々の放電数における陰極利用率は次の通りであった。
扁／−７クチ
墓！−７０％
ノ霞；ＩＯ−＆０つ６
Ａ、ＺＯ−３２Ｔ。
添附図面は、本発明によって製造された単体電解質／陰
極フィルム成分を用いて作られたセルのセル電圧と容量
との関係を示すグラフである。
極フィルム成分を用いて作られたセルのセル電圧と容量
との関係を示すグラフである。
Claims (3)
- （１） 活性材料としてリチウムを有する陽極、ポリマ
電解質、及びインサージョン電極材料或は同じように活
性な材料とポリマ材料とを組合せた複合体の形状の陰極
を具備するソリッドステート電気化学セルに用いられる
単体電解質／陰極フィルム成分を製造する方法であって
：（＋） 高い温度においては容易に、また低い温度に
おいてはゆるやかに／リマが溶剤内に溶解でき、且つ溶
剤を高い温度から低い温度まで冷却した時にポリマの即
時析出を生じないような特性な有するポリマと溶剤とを
用いて、高い温度において溶剤内に電解質或は陰極材料
側れか一方を溶解させた溶液を準備し；（１） 溶液を
低い温度まで冷却し、電解質或は陰極材料の何れか他方
のフィルム上に溶液流し込を行ってから溶液を蒸発せし
めて前記電解質或は陰極材料の一方のフィルムを形成さ
せる 諸段階からなっていることを特徴とする方法。 - （２）前記電解質が、リチウム塩を有する高分子材料の
複合体であることを特徴とする特許請求の範囲（１）に
記載の方法。 - （３）前記溶剤がメタノールであることを特徴とする特
許請求の範囲（１）戒は（２）の何れかに記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8328022 | 1983-10-19 | ||
| GB838328022A GB8328022D0 (en) | 1983-10-19 | 1983-10-19 | Solid state cell manufacture |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60106987A true JPS60106987A (ja) | 1985-06-12 |
Family
ID=10550469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59220343A Pending JPS60106987A (ja) | 1983-10-19 | 1984-10-19 | ソリツドステートセルの製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4631810A (ja) |
| JP (1) | JPS60106987A (ja) |
| DE (1) | DE3438243A1 (ja) |
| DK (1) | DK497784A (ja) |
| FR (1) | FR2558649B1 (ja) |
| GB (2) | GB8328022D0 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01503661A (ja) * | 1987-06-18 | 1989-12-07 | ソシエテ・ナシオナル・エルフ・アキテーヌ | 薄いフィルム状の電気化学的リチウム電池の構成要素の組立方法 |
| JPH01503660A (ja) * | 1987-06-18 | 1989-12-07 | ソシエテ・ナシオナル・エルフ・アキテーヌ | 薄層形電気化学的電気発生器の組立てを実現するための多重層アセンブリの製造方法 |
| JPH05198298A (ja) * | 1991-07-29 | 1993-08-06 | Valence Technol Inc | 再充電可能なリチウムロッキングチェア電池及びそれに使用する電極 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5019469A (en) * | 1987-06-18 | 1991-05-28 | Societe Nationale Elf Aquitaine | Process for production of an electrochemical sub-assembly comprising an electrode and an electrolyte, and the sub-assembly obtained in this way |
| FR2616969B1 (fr) * | 1987-06-18 | 1989-09-08 | Elf Aquitaine | Procede de fabrication d'un ensemble electrochimique comprenant une electrode et un electrolyte et ensemble ainsi realise |
| US4902589A (en) * | 1988-06-08 | 1990-02-20 | Moli Energy Limited | Electrochemical cells, electrodes and methods of manufacture |
| US4925752A (en) * | 1989-03-03 | 1990-05-15 | Fauteux Denis G | Solid state electrochemical cell having porous cathode current collector |
| US5011501A (en) * | 1989-04-26 | 1991-04-30 | Shackle Dale R | Process for making a solid state cell |
| US5409786A (en) * | 1993-02-05 | 1995-04-25 | Eveready Battery Company, Inc. | Inactive electrochemical cell having an ionically nonconductive polymeric composition activated by electrolyte salt solution |
| US5503948A (en) * | 1994-08-02 | 1996-04-02 | Microelectronics And Computer Technology Corporation | Thin cell electrochemical battery system; and method of interconnecting multiple thin cells |
| GB2293916B (en) * | 1994-10-05 | 1997-04-02 | Cookson Matthey Ceramics Plc | Fuel cell production |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5450042A (en) * | 1977-09-27 | 1979-04-19 | Sumitomo Chem Co Ltd | Coated article and its production |
| CA1077608A (en) * | 1977-10-13 | 1980-05-13 | American Cyanamid Company | Preparation of improved electrochromic devices |
| FR2442512A1 (fr) * | 1978-11-22 | 1980-06-20 | Anvar | Nouveaux materiaux elastomeres a conduction ionique |
| JPS5991674A (ja) * | 1982-11-17 | 1984-05-26 | Nec Corp | 電池の製造方法 |
-
1983
- 1983-10-19 GB GB838328022A patent/GB8328022D0/en active Pending
-
1984
- 1984-10-05 GB GB08425271A patent/GB2148586B/en not_active Expired
- 1984-10-09 US US06/658,793 patent/US4631810A/en not_active Expired - Lifetime
- 1984-10-18 DK DK497784A patent/DK497784A/da not_active Application Discontinuation
- 1984-10-18 DE DE19843438243 patent/DE3438243A1/de not_active Withdrawn
- 1984-10-18 FR FR8415993A patent/FR2558649B1/fr not_active Expired
- 1984-10-19 JP JP59220343A patent/JPS60106987A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01503661A (ja) * | 1987-06-18 | 1989-12-07 | ソシエテ・ナシオナル・エルフ・アキテーヌ | 薄いフィルム状の電気化学的リチウム電池の構成要素の組立方法 |
| JPH01503660A (ja) * | 1987-06-18 | 1989-12-07 | ソシエテ・ナシオナル・エルフ・アキテーヌ | 薄層形電気化学的電気発生器の組立てを実現するための多重層アセンブリの製造方法 |
| JPH05198298A (ja) * | 1991-07-29 | 1993-08-06 | Valence Technol Inc | 再充電可能なリチウムロッキングチェア電池及びそれに使用する電極 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2558649A1 (fr) | 1985-07-26 |
| FR2558649B1 (fr) | 1988-08-05 |
| GB2148586A (en) | 1985-05-30 |
| GB8425271D0 (en) | 1984-11-14 |
| US4631810A (en) | 1986-12-30 |
| GB8328022D0 (en) | 1983-11-23 |
| DK497784D0 (da) | 1984-10-18 |
| DK497784A (da) | 1985-04-20 |
| DE3438243A1 (de) | 1985-05-02 |
| GB2148586B (en) | 1987-01-07 |
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