JPH0272564A - アルカリ蓄電池 - Google Patents
アルカリ蓄電池Info
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- JPH0272564A JPH0272564A JP63223526A JP22352688A JPH0272564A JP H0272564 A JPH0272564 A JP H0272564A JP 63223526 A JP63223526 A JP 63223526A JP 22352688 A JP22352688 A JP 22352688A JP H0272564 A JPH0272564 A JP H0272564A
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- JP
- Japan
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- active material
- electrode
- substrate
- positive electrode
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- Pending
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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
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/24—Alkaline accumulators
- H01M10/28—Construction or manufacture
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- 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
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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)
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】
[産業上の利用分野]
本発明は、ニッケル・カドミウム電池又は水素吸蔵合金
を負極とするニッケル水素電池等のアルカリ蓄電池に関
する。
を負極とするニッケル水素電池等のアルカリ蓄電池に関
する。
[従来の技術及び課題]
従来のアルカリ蓄電池の集電にあたっては、正極がタブ
集電によりなされ、負極が負極端子を兼ねる容器に圧接
して集電する方式の組合せが主流であったが、近年、急
速充放電用途の普及に伴い正負極をセパレータを挟んで
各正負極の基板が互いに反対方向となる巻回又は積層し
て電極群を作製した後、該電極群の正負極板の突出した
基板に集電板を当てかい溶接により取付ける方式が主流
になりつつある。この場合、各正負極の基板を互いに反
対方向に突出するように配装置するのは、各基板への集
電板の溶接に際して他方の極板に集電板が接触して内部
短絡を発生するのを防止するためである。
集電によりなされ、負極が負極端子を兼ねる容器に圧接
して集電する方式の組合せが主流であったが、近年、急
速充放電用途の普及に伴い正負極をセパレータを挟んで
各正負極の基板が互いに反対方向となる巻回又は積層し
て電極群を作製した後、該電極群の正負極板の突出した
基板に集電板を当てかい溶接により取付ける方式が主流
になりつつある。この場合、各正負極の基板を互いに反
対方向に突出するように配装置するのは、各基板への集
電板の溶接に際して他方の極板に集電板が接触して内部
短絡を発生するのを防止するためである。
一方、アルカリ蓄電池全般に使用される正極としては1
.従来、焼結式が主流であったが、近年、低コスト、高
容量を目的として三次元・網状多孔体を基板とし、これ
にペースト状活物質を充填した、いわゆるペースト式正
極が開発され、一部実用化されている。かかる三次元網
状多孔体を基板とするペースト式正極は、本来もつ低コ
スト、高容量という長所に加えて急速充放電の性能に優
れた電極である。
.従来、焼結式が主流であったが、近年、低コスト、高
容量を目的として三次元・網状多孔体を基板とし、これ
にペースト状活物質を充填した、いわゆるペースト式正
極が開発され、一部実用化されている。かかる三次元網
状多孔体を基板とするペースト式正極は、本来もつ低コ
スト、高容量という長所に加えて急速充放電の性能に優
れた電極である。
しかしながら、前記ペースト式正極を、活物質を保持し
た基板からなる負極と共にそれらの間にセパレータを挟
んで該正負極の基板が互いに反対方向に突出するように
巻回又は積層して電極群を作製した後、電極群の正負極
の突出した基板に前述した集電方式により集電板を夫々
取付けてアルカリ電池を構成すると、数十サイクルの間
に内部短絡を起こす不都合が生じる。こうした内部短絡
の発生は、前記充放電サイクル時にペースト式正極から
のガス発生によりペースト状活物質が膨張し、この膨張
により負極の突出した基板側に位置する該正極の端部側
の活物質が押し出され、更に押し出された活物質がデン
ドライト状に成長してこれに隣接する負極の集電板に接
触することに起因するものである。なお、前記正極のペ
ースト状活物質の膨張において負極の突出した基板側と
反対側(つまり集電板が溶接される側)は溶接のための
金属テープ等が取付けられているため、かかる集電板取
付は側での活物質の膨張に伴う押し出されは殆どなく内
部短絡の発生箇所とはならない。
た基板からなる負極と共にそれらの間にセパレータを挟
んで該正負極の基板が互いに反対方向に突出するように
巻回又は積層して電極群を作製した後、電極群の正負極
の突出した基板に前述した集電方式により集電板を夫々
取付けてアルカリ電池を構成すると、数十サイクルの間
に内部短絡を起こす不都合が生じる。こうした内部短絡
の発生は、前記充放電サイクル時にペースト式正極から
のガス発生によりペースト状活物質が膨張し、この膨張
により負極の突出した基板側に位置する該正極の端部側
の活物質が押し出され、更に押し出された活物質がデン
ドライト状に成長してこれに隣接する負極の集電板に接
触することに起因するものである。なお、前記正極のペ
ースト状活物質の膨張において負極の突出した基板側と
反対側(つまり集電板が溶接される側)は溶接のための
金属テープ等が取付けられているため、かかる集電板取
付は側での活物質の膨張に伴う押し出されは殆どなく内
部短絡の発生箇所とはならない。
また、負極においては前記充放電サンクル時にガス発生
を伴わないため、前述したペースト式正極のような基板
に保持された活物質が膨張、押し出されによる正極と接
触、内部短絡の発生という問題は生じない。
を伴わないため、前述したペースト式正極のような基板
に保持された活物質が膨張、押し出されによる正極と接
触、内部短絡の発生という問題は生じない。
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたも
ので、急速充放電性能に優れ、かつ充放電サイクルでの
内部短絡の発生を′抑制した高寿命で更に低コスト、高
容量のアルカリ蓄電池を提供しようとするものである。
ので、急速充放電性能に優れ、かつ充放電サイクルでの
内部短絡の発生を′抑制した高寿命で更に低コスト、高
容量のアルカリ蓄電池を提供しようとするものである。
[課題を解決するための手段]
本発明は、ペースト状活物質を保持した三次元網状多孔
体の基板からなるペースト式正極を、活物質を保持した
基板からなる負極と共にそれらの間にセパレータを挟ん
で各正負極の基板が互いに反対方向に突出するように巻
回又は積層して電極群とし、かつ該電極群の正負極の突
出した基板に集電板を夫々溶接により取付けた構造のア
ルカリ蓄電池において、前記負極の突出した基板側に位
置する前記ペースト式正極の端部に沿う基板部分に耐ア
ルカリ性の接着剤をペースト状活物質の代わりに保持さ
せたことを特徴とするアルカリ蓄電池である。
体の基板からなるペースト式正極を、活物質を保持した
基板からなる負極と共にそれらの間にセパレータを挟ん
で各正負極の基板が互いに反対方向に突出するように巻
回又は積層して電極群とし、かつ該電極群の正負極の突
出した基板に集電板を夫々溶接により取付けた構造のア
ルカリ蓄電池において、前記負極の突出した基板側に位
置する前記ペースト式正極の端部に沿う基板部分に耐ア
ルカリ性の接着剤をペースト状活物質の代わりに保持さ
せたことを特徴とするアルカリ蓄電池である。
上記正極のペースト状活物質としては、例えばニッケル
を主成分として、必要に応じてコバルトや水酸化コバル
トを配合した活物質をカルボキシルメチルセルロース、
メチルセルロースなどの結着剤と水などの分散剤で混合
したものを挙げることができる。
を主成分として、必要に応じてコバルトや水酸化コバル
トを配合した活物質をカルボキシルメチルセルロース、
メチルセルロースなどの結着剤と水などの分散剤で混合
したものを挙げることができる。
上記正極の基板を構成する三次元多孔体としては、例え
ばスポンジ状ニッケル、ニッケル短繊維の焼結体等を挙
げることができる。
ばスポンジ状ニッケル、ニッケル短繊維の焼結体等を挙
げることができる。
上記負極の活物質としては、例えば酸化カドミウム、水
素吸蔵合金等を挙げることができる。
素吸蔵合金等を挙げることができる。
上記耐アルカリ性の接着剤としては、例えばエチレン−
プロピレン共重合体などのオレフィン系樹脂、アクリル
系樹脂、クロロブレン系樹脂、ポリアミド系樹脂をベー
スとした接着剤が好ましい。
プロピレン共重合体などのオレフィン系樹脂、アクリル
系樹脂、クロロブレン系樹脂、ポリアミド系樹脂をベー
スとした接着剤が好ましい。
この接着剤をペースト式正極の端部のも基板に保持させ
る際の幅は、0.5〜1.Onとすることが望ましい。
る際の幅は、0.5〜1.Onとすることが望ましい。
この理由は、その幅を0.5mm未満にすると後述する
作用の欄で説明するように活物質の押し出されを阻止す
る障壁として充分に機能させることが困難となり、かと
いってその幅が1.0.を越えると正極の活物質の充填
量が低下して容量低下等を招く恐れがあるからである。
作用の欄で説明するように活物質の押し出されを阻止す
る障壁として充分に機能させることが困難となり、かと
いってその幅が1.0.を越えると正極の活物質の充填
量が低下して容量低下等を招く恐れがあるからである。
[作用]
従来技術で既に述べたようにペースト式正極を負極とセ
パレータを挟んで巻回又は積層した電極群を有するアル
カリ蓄電池において、短期間の充放電サイクル時での内
部短絡の発生原因は主として負極の突出した基板側に位
置するペースト式正極−の端部側に沿うペースト状活物
質が該正極のガス発生による膨張によって押し出されて
負極の集電板と接触することに起因するものである。こ
のため、ペースト式正極の該端部での活物質の押し出し
を防ぐことで解決することが可能となる。このようなこ
とから、本発明は該ペースト式正極端部に沿う三次元網
状多孔体の基板部分に耐アルカリ性の接着剤をペースト
状活物質の代わりに保持させることによって、充放電サ
イクル時での正極からのガス発生、これに伴う膨張が生
じた場合、前記耐アルカリ性の接着剤部分が正極の基板
に保持された活物質の負極の集電板側への押し出しを阻
止する障壁として作用する。このため、該活物質が負極
の集電板側に押し出されて移動するのを防止でき、結果
として正極の活物質と負極野集電板との接触による内部
短絡の発生を有効に防止でき、急速充放電性能に優れ、
かつ充放電サイクルでの内部短絡の発生を抑制した高寿
命で更に低コスト、高容量のアルカリ蓄電池を得ること
ができる。
パレータを挟んで巻回又は積層した電極群を有するアル
カリ蓄電池において、短期間の充放電サイクル時での内
部短絡の発生原因は主として負極の突出した基板側に位
置するペースト式正極−の端部側に沿うペースト状活物
質が該正極のガス発生による膨張によって押し出されて
負極の集電板と接触することに起因するものである。こ
のため、ペースト式正極の該端部での活物質の押し出し
を防ぐことで解決することが可能となる。このようなこ
とから、本発明は該ペースト式正極端部に沿う三次元網
状多孔体の基板部分に耐アルカリ性の接着剤をペースト
状活物質の代わりに保持させることによって、充放電サ
イクル時での正極からのガス発生、これに伴う膨張が生
じた場合、前記耐アルカリ性の接着剤部分が正極の基板
に保持された活物質の負極の集電板側への押し出しを阻
止する障壁として作用する。このため、該活物質が負極
の集電板側に押し出されて移動するのを防止でき、結果
として正極の活物質と負極野集電板との接触による内部
短絡の発生を有効に防止でき、急速充放電性能に優れ、
かつ充放電サイクルでの内部短絡の発生を抑制した高寿
命で更に低コスト、高容量のアルカリ蓄電池を得ること
ができる。
[実施例]
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。
。
第1図は本発明の一実施例を示すアルカリ蓄電池の断面
図あり、図中の1は負極端子を兼ねる金属缶である。こ
の金属缶l内には、電極群2が収納されている。この電
極群2は、ペースト式正極3を負極4と共にセパレータ
5をそれらの間に挟んで該正負極3.4の基板3a、
4bが互いに反対方向に突出するように渦巻き状に巻回
することにより構成されたものである。前記ペースト式
正極3は、第2図に示す構造のものを用いた。即ち、三
次元網状多孔体としてのニッケル短繊維焼結体からなる
基板3aの集電板溶接部及び耐アルカリ性接着剤の保持
部分を予め粘着テープでマスキングした後、水酸化ニッ
ケル85重量部、′コバルト粉末1゜fI!量部及び水
酸化コバルト5重量部からなる活物質をカルボキシメチ
ルセルロース0.5重量部及び水30重量部で混練した
ペースト状物を前記基板3aに充填し、乾燥、加圧、裁
断し、更に前記基板3aの集電板の取付は部にニッケル
テープ3bを溶接し、ひきつづき該テープ3bと反対側
(前記負極4の突出した基板4a側)に位置する基板3
aの長手方向に沿う端部に溶融したエチレン共重合体系
接着剤を幅0.7uに亙ってデイスペンサを使用して流
し込み、冷却固化して耐アルカリ性接着剤層3cを形成
した構造になっている。また、前記負極4はパンチトメ
タルからなる基板4a表面に酸化カドミウムを塗布して
保持した構造になっている。
図あり、図中の1は負極端子を兼ねる金属缶である。こ
の金属缶l内には、電極群2が収納されている。この電
極群2は、ペースト式正極3を負極4と共にセパレータ
5をそれらの間に挟んで該正負極3.4の基板3a、
4bが互いに反対方向に突出するように渦巻き状に巻回
することにより構成されたものである。前記ペースト式
正極3は、第2図に示す構造のものを用いた。即ち、三
次元網状多孔体としてのニッケル短繊維焼結体からなる
基板3aの集電板溶接部及び耐アルカリ性接着剤の保持
部分を予め粘着テープでマスキングした後、水酸化ニッ
ケル85重量部、′コバルト粉末1゜fI!量部及び水
酸化コバルト5重量部からなる活物質をカルボキシメチ
ルセルロース0.5重量部及び水30重量部で混練した
ペースト状物を前記基板3aに充填し、乾燥、加圧、裁
断し、更に前記基板3aの集電板の取付は部にニッケル
テープ3bを溶接し、ひきつづき該テープ3bと反対側
(前記負極4の突出した基板4a側)に位置する基板3
aの長手方向に沿う端部に溶融したエチレン共重合体系
接着剤を幅0.7uに亙ってデイスペンサを使用して流
し込み、冷却固化して耐アルカリ性接着剤層3cを形成
した構造になっている。また、前記負極4はパンチトメ
タルからなる基板4a表面に酸化カドミウムを塗布して
保持した構造になっている。
前記電極群2のペースト式正極3及び負極4の各基板3
a、 4aには、集電板6.7が夫々溶接により取付け
られている。なお、かかる電極群2は前記金属缶l内に
負極4の集電板7が下部側に、ペースト式正極3の集電
板6が上部側に位置するように収納し、負極4側の集電
板7を金属缶l内部底面と直接接触させている。前記金
属缶lの上部開口部には、中央に穴8を有する正極端子
を兼ねる封口板9が絶縁ガスケット10を介して支持固
定され、かつ該封口板9の底面は前記正極2の集電板6
と当接して接続されている。前記封口板9には、安全弁
11及び該安全弁11を保持するキャップ12からなる
防爆機構が設けられている。
a、 4aには、集電板6.7が夫々溶接により取付け
られている。なお、かかる電極群2は前記金属缶l内に
負極4の集電板7が下部側に、ペースト式正極3の集電
板6が上部側に位置するように収納し、負極4側の集電
板7を金属缶l内部底面と直接接触させている。前記金
属缶lの上部開口部には、中央に穴8を有する正極端子
を兼ねる封口板9が絶縁ガスケット10を介して支持固
定され、かつ該封口板9の底面は前記正極2の集電板6
と当接して接続されている。前記封口板9には、安全弁
11及び該安全弁11を保持するキャップ12からなる
防爆機構が設けられている。
比較例
ペースト式正極として負極の突出した基板側に位置する
端部側の基板に耐アルカリ性接着剤層を保持させず、全
て活物質を充填した構造のものを用いた以外、実施例と
同様な構造のアルカリ蓄電池を組立てた。
端部側の基板に耐アルカリ性接着剤層を保持させず、全
て活物質を充填した構造のものを用いた以外、実施例と
同様な構造のアルカリ蓄電池を組立てた。
しかして、本実施例及び比較例のアルカリ蓄電池を夫々
5個用意し、1cで理論容量の150%まで放電した後
、lc率で放電するサイクルからなる充放電試験を20
0サイクル実施した。その結果を第3図に示す。なお、
第3図中のAは本実施例の蓄電池における特性領域、B
は比較例の蓄電池のの特性領域を夫々示す。
5個用意し、1cで理論容量の150%まで放電した後
、lc率で放電するサイクルからなる充放電試験を20
0サイクル実施した。その結果を第3図に示す。なお、
第3図中のAは本実施例の蓄電池における特性領域、B
は比較例の蓄電池のの特性領域を夫々示す。
第3図から明らかなように、比′較例の蓄電池では25
〜100サイクルの間に内部短絡によると思われる容量
減少を起こしたのに対し、本実施例の蓄電池では200
サイクルの充放電後も初期とほぼ同じ容量を維持するこ
とがわかる。
〜100サイクルの間に内部短絡によると思われる容量
減少を起こしたのに対し、本実施例の蓄電池では200
サイクルの充放電後も初期とほぼ同じ容量を維持するこ
とがわかる。
[発明の効果]
以上詳述した如く、本発明によれば急速充放電性能に優
れ、かつ充放電サイクルでの内部短絡の発生を抑制した
高寿命で更に低コスト、高容量のアルカリ蓄電池を提供
できる。
れ、かつ充放電サイクルでの内部短絡の発生を抑制した
高寿命で更に低コスト、高容量のアルカリ蓄電池を提供
できる。
第1図は本発明の一実施例を示すアルカリl蓄電池の断
面図、第2図は第1図で使用したペースト式正極を展開
した平面図、第3図は本実施例及び比較例のアルカリ蓄
電池における充放電サイクル数と放電容量との関係を示
す特性図である。 ■・・・金属缶、2・・・電極群、3・・・正極、3a
・・・三次元網状多孔体からなる基板、3b・・・ニッ
ケルテープ、3c・・・耐アルカリ性接着剤層、4・・
・負極、4a・・・基板、5・・・セパレータ、6.7
・・・集電板、9・・・封口板、lO・・・絶縁ガスケ
ット。
面図、第2図は第1図で使用したペースト式正極を展開
した平面図、第3図は本実施例及び比較例のアルカリ蓄
電池における充放電サイクル数と放電容量との関係を示
す特性図である。 ■・・・金属缶、2・・・電極群、3・・・正極、3a
・・・三次元網状多孔体からなる基板、3b・・・ニッ
ケルテープ、3c・・・耐アルカリ性接着剤層、4・・
・負極、4a・・・基板、5・・・セパレータ、6.7
・・・集電板、9・・・封口板、lO・・・絶縁ガスケ
ット。
Claims (1)
- ペースト状活物質を保持した三次元網状多孔体の基板か
らなるペースト式正極を、活物質を保持した基板からな
る負極と共にそれらの間にセパレータを挟んで各正負極
の基板が互いに反対方向に突出するように巻回又は積層
して電極群とし、かつ該電極群の正負極の突出した基板
に集電板を夫々溶接により取付けた構造のアルカリ蓄電
池において、前記負極の突出した基板側に位置する前記
ペースト式正極の端部に沿う基板部分に耐アルカリ性の
接着剤をペースト状活物質の代わりに保持させたことを
特徴とするアルカリ蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63223526A JPH0272564A (ja) | 1988-09-08 | 1988-09-08 | アルカリ蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63223526A JPH0272564A (ja) | 1988-09-08 | 1988-09-08 | アルカリ蓄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0272564A true JPH0272564A (ja) | 1990-03-12 |
Family
ID=16799529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63223526A Pending JPH0272564A (ja) | 1988-09-08 | 1988-09-08 | アルカリ蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0272564A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11250891A (ja) * | 1998-03-03 | 1999-09-17 | Toshiba Battery Co Ltd | ニッケル・水素二次電池 |
| JPH11250928A (ja) * | 1998-03-03 | 1999-09-17 | Toshiba Battery Co Ltd | ニッケル・水素二次電池 |
| FR2800917A1 (fr) * | 1999-11-10 | 2001-05-11 | Cit Alcatel | Electrode a support tridimentionnel utilisable dans un generateur secondaire a electrolyte alcalin |
-
1988
- 1988-09-08 JP JP63223526A patent/JPH0272564A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11250891A (ja) * | 1998-03-03 | 1999-09-17 | Toshiba Battery Co Ltd | ニッケル・水素二次電池 |
| JPH11250928A (ja) * | 1998-03-03 | 1999-09-17 | Toshiba Battery Co Ltd | ニッケル・水素二次電池 |
| FR2800917A1 (fr) * | 1999-11-10 | 2001-05-11 | Cit Alcatel | Electrode a support tridimentionnel utilisable dans un generateur secondaire a electrolyte alcalin |
| EP1100137A1 (fr) * | 1999-11-10 | 2001-05-16 | Alcatel | Electrode non-frittée à support-tridimensionnel pour générateur électrochimique secondaire à électrolyte alcalin |
| JP2001176506A (ja) * | 1999-11-10 | 2001-06-29 | Alcatel | アルカリ電解質を有する電気化学二次電池のための三次元支持体をもつ非焼結電極 |
| US6656640B1 (en) * | 1999-11-10 | 2003-12-02 | Alcatel | Non-sintered electrode with three-dimensional support for a secondary electrochemical cell having an alkaline electrolyte |
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