KR900007730B1 - 전지 격리판 조립물 - Google Patents

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이스트만 코닥 컴패니
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Abstract

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Description

전지 격리판 조립물
산업상 이용분야
본 발명은 전지에 관한 것이다.
선행기술
전지는 전해질내에 있는 반대 극성의 전극들의 화학적 작용에 의해서 전기에너지를 발생한다. 이따금, 전지가 단락회로로 되어서 전지가 과열된다. 과열은 전해질, 증기 또는 용융된 전극재료의 방출을 초래할 수 있다. 어떤 경우에 있어서는 폭발이 일어날 수 있다. 따라서, 전지의 과열은 전지가 사용되는 환경에서 사용자 및 다른 사람들에게 위험할 수 있다.
미합중국 특허 제 4, 075, 400호는 리듐양극, SOCl2음극 및 직물로 짜여진 전기적 절연 격리판으로 구성된 전지가 기술되어 있다. 이 전지에서 과열은 온도퓨즈의 사용에 의해 방지되었다. 이 퓨즈는 유해성 작인제를 포함하는 다수의 캡슐화된 입자들로 이루어져 있다. 이 캡슐화된 입자들이 입자성 재료들로서 격리판의 섬유질에 끼워져 있다. 이 특허에서 전지가 미리 정해진 온도에 도달하면, 캡슐화된 재료들이 유해성 작인제를 방출한다. 이때에 방출된 유해성 작인제가 전류흐름을 폐쇄시키거나 또는 전지의 하나 또는 그 이상의 요소들을 화학적으로 결합함으로서 전지가 작용하지 않도록 한다. 이 유해성 작인제는 왁스(wax)일수 있다.
해결되어야 할 문제점
전지 전극에 인접하거나 또는 결리판상에서 캡슐화되지 않은 입자성 왁스의 존재가 전지의 전기적 성능을 저해할 수 있다는 것이 문제점이다. 이 전지의 평균 서비스수명, 에너지 공급 및 피크 전력은 결리판상에 입자성 왁스 입자들을 포함하지 않는 전지들보다 낮다.
따라서 온도퓨즈를 갖는 전지들의 성능을 개선시키는 것이 바람직하다.
문제점의 해결수단
본 발명은 전지들에 사용하기 위한 한 층의 왁스가 피복된 섬유질 형태로서 온도퓨즈를 지니는 필름(film)을 포함하는 격리판 조립물을 제공하는 것이다.
이 격리판 조립물을 사용한 전지들에서, 서비스수명 및 에너지 공급은 미합중국 특허 제 4, 075, 400호와 비교하여 해롭게 영향을 받지 않는다.
대부분의 바람직한 실시예에서, 본 발명에 의해 만들어질 수 있는 전지들은 리듐양극과 이산화 망간(MnO2)음극으로 이루어져 있다.
실시예
양극, 음극, 격리판, 온도퓨즈 및 기술로서 본 발명의 전지를 형성하기 위해 이들을 조립하는 것이 이후로 기술된다. 본 발명의 명세서에서는, 리듐양극과 MnO2음극이 사용된다. 여기서 기술되는 온도퓨즈를 갖는 격리판 조립물의 대부분의 전지들에서 작용할 것이다.
격리판 조립물은 양극과 음극사이의 이온들의 연속적인 흐름을 허용하도록 충분하게 다공성이어야만 한다. 이것은 온도퓨즈(한 층의 왁스가 피복된 섬유질)와 온도퓨즈를 지니는 필름이 모두 다공성임을 의미한다. 격리판 조립물의 이 재료들은 또한 내부 단락을 막기위해서 a) 전해질에서 용해되지 않아야 하며 b)전기적으로 절연성이고 c) 양극과 음극을 물리적으로 분리시킬 수 있어야만 한다.
다양한 종류의 직물들이 격리판 조립물의 필름 층으로서 사용될 수 있다. 특히 유용한 직물들은 키아라 TM(Kiara TM) 9120 또는 9123(NJ. New Brunswick, Chicopee Industrial Division의 각각 7gm/m2와 14gm/m2직물밀도를 갖는 60% 폴리에스테르, 40% 폴리에틸렌 제품), 및 20.9gm/m2의 직물밀도를 갖는 펠론(Pellon)폴리에스테르등과 같은 부직포성 중합제품들이다. 이것은 직물과 부직포성 직물을 포함한다.
왁스 섬유질의 층은 필름의 표면위에서 피복을 형성하지 않아서 필름의 구멍들을 페쇄시키지 않는다. 그렇지않으면 전류흐름에 필수적인 이온들의 흐름이 금지될 것이다.
소기의 온도에서 용융되어 흐르는 섬유질에 사용될 수 있는 대부분의 물질들이 온도퓨즈를 형성하는 왁스로서 사용될 수 있다.
30℃-200℃범위의 용융점, 바람직하게는 50℃-150℃의 용융점을 갖는 왁스가 유용하다. 특별히 유용한 왁스들은 티슈 프레프(Tissue Prep ; 파라핀과 열가소성 중합체의 결합 용융점 56-7℃), 비스왁스(beeswax ; 코닥, 백색, 용융점 63℃), 미세결정성 왁스(스트랄 앤드 피트쉬 #96, 용융점 63-65℃), 칸델리라 왁스(스트랄 앤드 피트쉬, 용융점 67-70℃), 폴리왁스TM 500(페트로라이트 코퍼레이숀, DSC에 의한 용융점 79.9℃), 라이스 브란왁스(프랭크 비.로스 코퍼레이숀, DSC에 의한 용융점 81℃), 에포레네스 C-18(95-97℃)와 E-14(용융점 100℃)(이스트만 코닥 컴패니), 페트로라이트 바레코 경질의 미세결정성 왁스 C700(용융점 91℃ ; 페트로라이드 코퍼레이숀), 및 로스왁스 160(프랭크 비. 로스 코, 아이엔시, 용융점 143-157℃)등이다.
표준 피복 기술이 왁스에 적용되기 위해 사용될 수 있다.(브러싱, 분무, 담금, 나이프 피복, 롤러피복, 정전 분무, 공기가 없는 분무, 유동상 등등)
이러한 조립물들을 포함한 격리판 조립물들 및 전지들은 일반적으로 다음과 같이 제조된다.
1.2인치 폭 스트립(strip)의 부직포성 폴리에틸렌이 피복된 폴리에스테르 직물(키아라TM 9123)로서 격리판 조립물이 준비된다. 이 직물의 섬유질이 라이스 브란왁스로서 피복된다. 앞서 기술한 어떠한 종류의 왁스들도 마찬가지로 사용될 수 있다. 왁스가 가열 맨틀(mantle)장치에 의해서 200cc삼각형의 바닥이 원형인 플라스크에서 용융된다. 플라스크 온도는 가변 단권변압기에 의하여 80-90℃범위내에서 조절된다. 이 왁스가 공기 브러시(공기 압력은 14lbs, 노즐 립으로부터 직물까지의 거리는 15cm)로서 부직포성 직물의 섬유질상에 분무된다. 용융된 왁스속에 담그었던 6.35mm(1/4인치) 오, 디.스테인레스 스틸관이, 고체 왁스로서 분무노즐의 막힘을 방지하기 위해서 가열 테이프로 싼 공기 브러시의 노즐로 왁스를 공급하기 위해 사용된다. 이 직물이 공급 및 와인드-업 롤에 의해 제어되는 모터 장치에 의해서 1.524m/min(5ft/min)속도로 분무노즐을 지나서 이동한다.
왁스가 직물상에 분무된후에, 이 왁스는 직물의 섬유질위에서 입자성 형태를 갖는다. 그러나 입자성 왁스입자들이 이러한 상태로 남아있는다면 전지 성능을 저하시킨다. 이것을 피하기 위해서, 공기 브러시와 와인드-업 롤사이에 타원형 거울을 지닌 적외선 램프 라인 가열기가 설치되어서 직물 섬유질위의 왁스를 용융시킨다. 가열기에 전력을 공급하는 전압이 조절되고 램프하우징의 전면과 직물사이의 거리 역시 왁스를 원하는대로 용융시키기 위하여 조절된다. 이러한 용융이 완료되었을때, 비록 각각의 섬유질이 왁스로 피복되었지만, 이 직물은 다공성이 된다.
이것이 온도퓨즈를 형성한다. 온도퓨즈를 포함하는 격리판 조립물을 형성하기 위해서 한쌍의 폴리프로필렌 롤러를 통하여 동시에 왁스 섬유질층과 미세다공성 폴리프로필렌 필름을 공급함으로서 상술한 3.18cm 폭스트립의 왁스 섬유질이 압축 적층되어서 0.025mm두께의 미세다공성 3.18cm폭 스트립의 폴리프로필렌 필름이 된다.
전지구조에서 왁스층은 음극 또는 양극중 어느 하나와 접할수 있으며, 전지 조립물에서는 왁스 격리판이 음극 또는 양극중 어느 하나에 사용될 수 있다. 여기서 기술된 실시예에서, 왁스층은 양극과 접해있다.
양극은 리듐이 피복된 스테인레스 스틸 박전류 컬렉터로 이루어진 두조각의 적층을 필수적으로 도시되어있다. 스테인레스 스틸박의 일부분은 피복되지 않은채로 남겨져 양극단자로부터 조절된다.
격리판 조립물이 리듐양극과 접해있는 왁스 섬유질 층과 함께 리듐양극의 표면상에서 압축된다. 양극은 동일한 크기를 갖는 0.025mm(0.001인치)두께 조각의 304 스테인레스 스틸박과 적층된 0.203mm(0.008인치)두께 리듐박의 스트립으로 이루어져 있다.
MnO2음극은 한면 또는 양면이 MnO2, 탄소 및 테프론TM 혼합물로서 피복된 스테인레스 스틸 그리드 전류 컬렉터로 이루어져 있다. 스테인레스 스틸 전류 컬렉터의 적은 부분은 피복되지 않은채로 남겨져서 한단부에서 음극단자로서의 기능을 하는 형태로 되어 있다.
완전한 전극 조립물은 음극단자가 양극단자와 나란하고 전기적접촉을 하지 않도록 양극에 부착된 격리판의 상부에 음극을 위치하도록 놓음으로써 만들어진다. 본 발명의 실시예에서 음극은 양극길이의 약 절반이다. 따라서 양극 전부가 적층구조를 형성하기 위해서 모든 음극을 포개어 음극이 양극의 층들사이에서 샌드위치 형태가 된다.
다음에, 아코디온 모양으로 주름지거나 말려진 완전한 전극조립물이 셀 공간을 필연적으로 채운다.
저항계로서 내부 전기단락을 점검한 후에, 먼저 전극 조립물을 각각의 조립물에 대하여 분리된 격실을 갖는 전지케이스속으로 삽입하므로서 3개의 전극 조립물들이 하나의 전지를 만든다. 이 3개의 전극 조립물들이 이때 전기적으로 직렬로 연결된다. 1M LiBF4을 포함하는 4-부틸올악톤과 디메톡시에탄의 70 : 30체적 퍼센트 용매혼합물로 이루어진 전해질이 3개의 셀을 9V 전지로 만들기 위하여 첨가된다. 다른 전해질들은 프로필렌 카보네이트와 디메톡시에탄의 용매혼합물 또는 4-부틸올악톤과 디메톡시에탄의 용매혼합물내에있는 LiCF3SO3이다.
다른 유용한 양극 재료들은 알칼리금속(Na 및 K), Li-Al합금, Li-Si합금, Li-B합금 및 원소의 주기율표상에서 그룹 Ⅰa와 Ⅱa의 금속들이다. 전류 컬렉터 및 지지물로서 사용될 수 있는 금속박들은 니켈, 스테인레스 스틸, 알루미늄 및 티타늄과 같은 금속들을 포함한다.
본 발명의 전극 조립물들에 유용한 음극 재료들의 다양한 종류는 MnO2에 부가하여, FeS2, FeS, CuO, Bi2O3및 X
Figure kpo00001
1.2이고 n가 정해지지 않은 약간 큰수인(CFx)n과 같은 다양한 형태의 폴리플루오로카본이다.
본 발명의 전지의 전기적 작용
1. 단락
온도퓨즈를 포함하는 격리판 조립물을 지닌 또 지니지 않은 본 발명에 따른 전지들은 0.04오옴 도선을 통하여 단락된다. 전지 표피온도 및 전류는 단락중에 시간의 함수로서 감시된다. 단락 데이타의 비교가 표Ⅰ에 요약되어 있다. 온도퓨즈를 지닌 전지와 온도퓨즈를 지니지 않은 전지는 모두 유사한 초기 한계전류(I1)(여기서 "한계전류"와 "단락회로전류"는 동일한 의미이다)을 가지고 있다. 이것은 전지들이 유사한 전력을가졌음을 나타낸다. 그러나, 온도퓨즈(20gm/㎡ 라이스 브란)을 포함한 전지는 최대 표피온도(T)가 74℃인데 반하여, 온도퓨즈를 갖지않은 두개의 제어전지들은 각각 112℃와 108℃의 최대 표피온도를 갖는다. 온도퓨즈를 포함한 전지는 누출되거나 팽창하지 않는다. 그러나 제어전지들 모두는 현저한 양의 전해질을 팽창시키고 누출시킨다.
온도퓨즈를 지닌 전지와 지니지않은 전지들의 온도특성
[표 1]
Figure kpo00002
* 셀가드TM은 셀가드TM 2500에 왁스없는 부직포성 직물층을 첨가한 것이다.
2. 90오옴(Ω)부하을 통한 연속적인 방전
표1에 기술된 온도퓨즈를 포함하는 전지의 연속적인 방전 성능이 온도퓨즈가 없이 유사한 방법으로 만들어진 4개의 전지들의 방전 성능과 비교되었다. 방전은 90Ω부하를 통하여 6V컷오프(cutoff)로 된다. 온도퓨즈를 사용한 전지에 관한 부하전압, 방출전하 및 방출 에너지의 평균값들은 온도퓨즈가 없는 전지들에 대하여 관측된 값들의 3%내에 있다. 따라서 대략 80mA의 전류 누출에서 연속적인 방전 성능은 온도퓨즈의 존재로 인하여 해롭게 영향을 받지않는다고 할 수가 있다.
3. 0.45A에서의 갈바노스태드(galvanostat) 펄스방전
3.5V컷오프에 이르는, 0.45A, 10% 충격사이클(3초 동안 ON, 27초동안 OFF), 에서의 갈바노스태드 펄스방전이 온도퓨즈를 지닌 전지와 지니지않은 전지들을 평가하기 위해 사용되었다. 각각의 두형태의 전지들이 테스트되었다. 이 테스트조건들은 카메라에서 전형적인 섬광/충전 사이클로 모사되도록 선택되었다. 각쌍의 전지들에 관한 테스트 데이타의 평균값들은 실제로 온도퓨즈를 사용한 전지들에서 3개의 임계변수들에 대하여 유리하였다. 온도퓨즈를 사용한 전지들이 온도퓨즈를 사용하지 않은 전지들과 비교하여 부하전압이 5% 높고, 방출전하는 8% 높으며 방출에너지는 14% 높다. 0.45A, 10% 충격사이클에서의 갈바노스태드 방전 성능은 온도퓨즈의 존재로 인하여 해롭게 영향을 받지않는다고 할 수가 있다.
전기한 데이타는 단락시 전지의 온도조절을 제공하는 온도퓨즈을 포함한 격리판 조립물이 적당한 연속적인 전류누출 또는 높은 펄스형태의 전류누출에서의 전지의 전기적성능에 해를 미치지 않는다는 것을 나타낸다.
입자성 온도퓨즈를 갖는 전지의 성능
이 실시예는 온도퓨즈로서 입자성 왁스 입자들을 갖는 격리판 조립물을 포함하는 전지의 성능이 미합중국 특허 제 4075400호의 온도퓨즈와 유사함을 나타낸다.
이 비교실시예에서는 본 발명에 의해 실시된 전지들에 사용된 왁스와는 다른 상이한 왁스(용융된 64℃)가 사용되었다. 사용된 왁스는 더 낮은 용융점을 가지고 있어서 높은 용융점을 가진 왁스보다도 더욱 빨리 전지의 작용을 정지시킨다. 그러나, 이것이 전지의 전기적 성능에 해롭게 영향을 미친다고 믿을 까닭은 없다.
또한 이 비교실시예는 왁스 분무된 부직포성 폴리프로필렌 직물과 미세다공성 폴리프로필렌의 상업적으로 준비되어 미리 적층된 것을 사용하였다. 이러한 격리판 조립물은 왁스 부직포성 직물을 압축 적층함으로써 미세다공성 셀가드TM 2500으로한 전기한 실시예에서 준비된 격리판 조립물과 매우 유사하다. 그러나 현재의 실시예에서는 왁스입자들이 용융되지 않았다.
A. 제조
3.18cm(1.25인치)폭 스트립의 격리판 직물(셀가드TM 4510)이 칸델리라 왁스 및 티슈 프레프R의 50 : 50(중량)혼합물로서 피복된다. 앞서 기술된 분무 방법을 사용하여 이 왁스가 셀가드 격리판의 부직포성 측면에 분무된다. 왁스를 용융하기 위해서 용융단계가 사용되지 않았다. 이 기술에 의해서 왁스입자들은 부직포성 직물 섬유질에 감금되지 않는다.
입자성 왁스(약 20gm/㎡)을 포함하는 격피간이 리듐양극과 접해있는 왁스층과 함께 리듐양극의 표면상에서 압축된다. 일련의 이러한 양극들이 전술한 MnO2음극과 결합된다. 이 결합이 전술한 것과 마찬가지로 전지들을 만든다.
B. 전기적 작용
1. 단락
상술한 입자성 왁스를 포함한 격리판을 지닌 샘플 전지들이 0.04오옴 도선을 통하여 단락되고 표피온도와 전류가 감시된다. 표피온도는 왁스입자들의 존재에 기인한 전류의 강한 절단으로서 단지 68℃까지 밖에 상승하지 않는다. 이 전지들은 팽창 또는 누출하지 않는다.
2. 90Ω부하를 통한 연속적인 방전
상기 단락테스트에 준비된 것과 같은 전지들은 90Ω부하를 통하여 6V컷오프로 방전된다. 서비스수명 및 공급에너지에 관한 평균값들은 본 발명에 사용된 격리판 조립물을 갖는 전지들에서 얻을 수 있는 값들보다 10-15%적다.
전기한 데이타는 본 발명의 격리간 조립물을 포함한 전지들이 온도퓨즈가 없이 사용된 격리판의 전지들과 비교하여 부하전압, 서비스수명 및 펄스방전시 전지로부터 방출되는 에너지가 의외로 개선되었음을 나타낸다. 이 분야에 숙련된 사람들은 온도퓨즈의 존재에 기인하여 더 큰 내부전지 저항과 전지성능의 저하를 기대했을 것이다.
더구나, 본 발명의 격리판 또는 조립물을 포함한 전지들은 미합중국 특허 제 4, 075, 400호의 유해성 작인제의 입자성 왁스를 사용한 전지들에서 일어나는 전지성능저하로 해를 입지않는다.
반대로, 본 발명의 전지들 실시예는 용융에 뒤따른 부직포성 직물의 섬유질에 왁스의 적용을 요구한다. 더구나, 본 발명의 격리판 조립물에 사용된 온도퓨즈는 퓨즈와 같이 사용된 재료의 캡슐화 단계를 필요로 하지 않는다.

Claims (13)

  1. 한 층의 왁스가 피복된 섬유질의 형태로된 온도퓨즈를 지니는 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지용 격리판 조립물.
  2. 제1항에 있어서, 필름과 온도퓨즈가 다공성인 것을 특징으로 하는 격리판 조립물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 필름이 미세한 다공성인 것을 특징으로 하는 격리판 조립물.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 왁스가 50-l50℃의 용융점을 갖는 것을 특징으로 하는 격리판 조립물.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 왁스가 1) 파라핀과 열가소성 중합체의 혼합물, 2) 비스왁스(beeswax), 3) 미세결정성 왁스, 4) 칸델리라(candellila) 왁스, 5) 라이스 브란(rice bran) 왁스, 6) 폴리에틸렌 왁스, 또는 7) 폴리프로필렌 왁스중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 격리판 조립물.
  6. 양극, 음극, 전해질 및 양극과 음극사이의 격리판 조립물로 구성된 전지에 있어서, 상기 격리판 조립물이 한층의 왁스가 피복된 섬유질의 형태로된 온도퓨즈를 지니는 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지.
  7. 제6항에 있어서, 리듐양극을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, MnO2음극을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지
  9. 제6, 7 또는 8항에 있어서, 격리판 조립물이 다공성인 것을 특징으로 하는 전지.
  10. 제6, 7, 8 또는 9항에 있어서, 왁스가 1) 파라핀과 열가소성 중합체의 혼합물, 2) 비스왁스, 3) 미세결정성 왁스, 4) 칸델리라 왁스, 5) 라이스 브란 왁스, 6) 폴리에틸렌 왁스, 또는 7) 폴리프로필렌 왁스중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전지.
  11. 제6, 7, 8, 9 또는 10항에 있어서, 왁스가 50-150℃범위에 있는 용융점을 갖는 것을 특징으로 하는 전지.
  12. 제6, 7, 8, 9 또는 10항에 있어서, 전해질이 부틸올악톤과 디메톡시에탄의 용매 혼합물내에 있는 1M LiBF4인 것을 특징으로 하는 전지.
  13. 제6, 7, 8, 9 또는 10항에 있어서, 전해질이 부틸올악톤과 디메톡시에탄의 용매 혼합물내에 있는 1M LiCF3SO3인 것을 특징으로 하는 전지.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100687217B1 (ko) * 2004-08-06 2007-02-26 주식회사 엘지화학 상변환 물질을 담지한 캡슐을 내부에 포함하고 있는 전지시스템

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01258358A (ja) * 1988-04-06 1989-10-16 Japan Vilene Co Ltd リチウム電池用セパレータ
GB8815800D0 (en) * 1988-07-02 1988-08-10 Dowty Electronic Components Improvements relating to batteries
EP0352617A1 (en) * 1988-07-25 1990-01-31 Eastman Kodak Company Fusible separators for lithium batteries
US4973532A (en) * 1989-04-05 1990-11-27 Hoechst Celanese Corporation Battery separator with integral thermal fuse
WO1991006984A1 (en) * 1989-11-07 1991-05-16 Minnesota Mining And Manufacturing Company Electrochemical cell separator assembly
US5091272A (en) * 1990-05-29 1992-02-25 Duracell Inc. Separator for electrochemical cells
US5176968A (en) * 1990-12-27 1993-01-05 Duracell Inc. Electrochemical cell
EP0662250B1 (en) * 1991-12-20 2001-02-14 Celgard Inc. Multi-ply battery separator and process of forming
US5281491A (en) * 1991-12-20 1994-01-25 W. R. Grace & Co. Battery separator
CA2085380C (en) * 1991-12-27 2005-11-29 Celgard Inc. Porous membrane having single layer structure, battery separator made thereof, preparations thereof and battery equipped with same battery separator
JPH05247253A (ja) * 1991-12-27 1993-09-24 W R Grace & Co 単一層構造の多孔質膜
US5278509A (en) * 1992-02-03 1994-01-11 At&T Bell Laboratories Method for monitoring battery discharge by determining the second derivative of battery voltage over time
US5700600A (en) * 1996-01-12 1997-12-23 Danko; Thomas Long life battery separator
US6168880B1 (en) 1997-06-26 2001-01-02 Valence Technology, Inc. Use of polymer mesh for improvement of safety, performance and assembly of batteries
US5942354A (en) * 1997-12-02 1999-08-24 Viskase Corporation Reduced curl battery separator and method
US6051335A (en) * 1998-06-22 2000-04-18 Viskase Corporation Noncircular fiber battery separator and method
DE19918109A1 (de) * 1999-04-22 2000-10-26 Nbt Gmbh Verfahren zur Herstellung einer sekundären Lithium-Zelle mit einem wärmeempfindlichen Schutzmechanismus
EP1073131B1 (en) * 1999-07-30 2011-03-16 Japan Vilene Company, Ltd. Alkaline battery separator and process for producing the same
US6891353B2 (en) * 2001-11-07 2005-05-10 Quallion Llc Safety method, device and system for an energy storage device
US7592776B2 (en) * 2001-11-07 2009-09-22 Quallion Llc Energy storage device configured to discharge energy in response to unsafe conditions
US6894456B2 (en) * 2001-11-07 2005-05-17 Quallion Llc Implantable medical power module
US7443136B2 (en) * 2002-01-09 2008-10-28 Quallion Llc Method and device employing heat absorber for limiting battery temperature spikes
US7003356B2 (en) 2002-03-08 2006-02-21 Quallion Llc Battery terminal sealing and supporting device and method
DE10238945B4 (de) * 2002-08-24 2013-01-03 Evonik Degussa Gmbh Elektrischer Separator mit Abschaltmechanismus, Verfahren zu dessen Herstellung, Verwendung des Separators in Lithium-Batterien und Batterie mit dem Separator
US20050100794A1 (en) * 2003-11-06 2005-05-12 Tiax, Llc Separator for electrochemical devices and methods
US20070063105A1 (en) * 2004-02-10 2007-03-22 Mann Alfred E Apparatus for controlling temperature in satellites
US11050095B2 (en) * 2004-12-08 2021-06-29 Maxell Holdings, Ltd. Separator for electrochemical device, and electrochemical device
CN101228303B (zh) * 2005-07-29 2011-12-28 东洋纺织株式会社 聚酰胺酰亚胺纤维及由其构成的无纺布及其制造方法以及电子部件用隔离件
JP4151852B2 (ja) * 2005-12-08 2008-09-17 日立マクセル株式会社 電気化学素子用セパレータとその製造方法、並びに電気化学素子とその製造方法
KR101223081B1 (ko) * 2006-09-07 2013-01-17 히다치 막셀 가부시키가이샤 전지용 세퍼레이터 및 리튬 2차 전지
CN101226994B (zh) * 2007-12-21 2010-06-30 成都中科来方能源科技有限公司 无纺布增强微孔聚合物隔膜及其制备方法和用途
US20100255353A1 (en) * 2008-12-15 2010-10-07 Mcdonald Robert C Thermal switch material suitable for use in controlling short circuits in lithium-ion batteries and method of making the thermal switch material
CN102304877B (zh) * 2011-08-31 2013-05-22 莫照熙 一种植物蜡制备电池用蜡纸的方法
CN110729440B (zh) * 2019-09-29 2023-02-17 深圳中兴新材技术股份有限公司 一种锂离子电池涂层隔膜、制备方法及锂离子电池
CN110797934B (zh) * 2019-10-10 2022-06-10 华为数字能源技术有限公司 一种监测电池熔丝电路和电源系统

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2405717B2 (de) * 1974-02-06 1980-04-24 Wacker-Chemie Gmbh, 8000 Muenchen Verfahren zur Erhöhung der Gleitfähigkeit und zum Antielektrostatischmachen von organischen Fasern
US4075400A (en) * 1977-02-04 1978-02-21 Fritts David H Over temperature battery deactivation system
US4407910A (en) * 1979-04-23 1983-10-04 Catanzarite Vincent Owen Anode neutralization
US4351888A (en) * 1981-07-30 1982-09-28 Gte Laboratories Incorporated Electrochemical cell
US4579792A (en) * 1982-01-20 1986-04-01 Polaroid Corporation Lithium batteries with organic slurry cathodes
US4526846A (en) * 1982-06-14 1985-07-02 Duracell Inc. Corrosion prevention additive

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100687217B1 (ko) * 2004-08-06 2007-02-26 주식회사 엘지화학 상변환 물질을 담지한 캡슐을 내부에 포함하고 있는 전지시스템

Also Published As

Publication number Publication date
EP0246866B1 (en) 1991-02-06
US4741979A (en) 1988-05-03
MX163326A (es) 1992-04-22
CA1273396A (en) 1990-08-28
KR870011714A (ko) 1987-12-26
AU7310887A (en) 1987-11-26
DE3767916D1 (de) 1991-03-14
CN87103680A (zh) 1987-12-02
JPS62283553A (ja) 1987-12-09
EP0246866A1 (en) 1987-11-25
JPH0433108B2 (ko) 1992-06-02

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