JPH04147574A - 角型リチウム二次電池 - Google Patents
角型リチウム二次電池Info
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- JPH04147574A JPH04147574A JP2272672A JP27267290A JPH04147574A JP H04147574 A JPH04147574 A JP H04147574A JP 2272672 A JP2272672 A JP 2272672A JP 27267290 A JP27267290 A JP 27267290A JP H04147574 A JPH04147574 A JP H04147574A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- electrode plate
- negative electrode
- secondary battery
- lithium secondary
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
- H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
- H01M50/583—Devices or arrangements for the interruption of current in response to current, e.g. fuses
-
- 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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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (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〕
この発明は、各種電子機器の電源として用いられる角型
リチウム二次電池に関するものである。
リチウム二次電池に関するものである。
従来、小型の二次電池はOA、FA、家電1通信機等の
ポータプル電子機器用電源として幅広く使用されており
、さらに機器に装着した場合に容積効率が良く、機器の
小型化、軽量化につながる角型の二次電池が要求されて
いる。
ポータプル電子機器用電源として幅広く使用されており
、さらに機器に装着した場合に容積効率が良く、機器の
小型化、軽量化につながる角型の二次電池が要求されて
いる。
第10図は従来の角型密閉式ニッケルカドミウム電池を
示す断面図であり、図において、(21)は活物質(2
2)が塗布または含浸され、セパレータ(図示せず)と
交互に複数個配置された集電体、(23) 。
示す断面図であり、図において、(21)は活物質(2
2)が塗布または含浸され、セパレータ(図示せず)と
交互に複数個配置された集電体、(23) 。
(24)は露出しな集電体、(27)は露出しな集電体
(23)とリード端子(25)を介して電気的に集合接
続された正極端子、(28)は露出しな集電体(24)
とリード端子(26)を介して電気的に集合接続され、
電池のケースをかねる負極端子である。同様な例として
電池技術(1989,創刊号、 p、62〜80.(社
)電気化学協会電池技術委員会)に掲載された角型密閉
式ニッケルカドミウム電池の構造が挙げられる。
(23)とリード端子(25)を介して電気的に集合接
続された正極端子、(28)は露出しな集電体(24)
とリード端子(26)を介して電気的に集合接続され、
電池のケースをかねる負極端子である。同様な例として
電池技術(1989,創刊号、 p、62〜80.(社
)電気化学協会電池技術委員会)に掲載された角型密閉
式ニッケルカドミウム電池の構造が挙げられる。
従来の角型密閉式ニッケルカドミウム電池は上記のよう
に角型電池が構成され、機器に挿入した場合、円筒型電
池では空部になる四隅が、角型では容量に寄与するため
、実質的に高エネルギー密度を達成している。
に角型電池が構成され、機器に挿入した場合、円筒型電
池では空部になる四隅が、角型では容量に寄与するため
、実質的に高エネルギー密度を達成している。
しかし、電池の高性能化の要求から高エネルギー密度、
高電圧、長期保存性に優れたリチウムニ次電池が要求さ
れている。
高電圧、長期保存性に優れたリチウムニ次電池が要求さ
れている。
第11図、第12図はそれぞれ角型リチウム二次電池の
正極板および負極板の構造を示す側面図であって、(3
0)はアルミニウムやステンレス等の薄板からなる集電
体(31)とその集電体(31)上に塗布された再充電
可能な活物質(32)とからなる正極板、(33)は正
極板(30)の上部に設けられた集電のための耳部、(
40)はリチウム金属あるいはリチウムアルミニウム合
金からなる負極板、(41)は負極板(40)の上部に
設けられた集電のための耳部である。
正極板および負極板の構造を示す側面図であって、(3
0)はアルミニウムやステンレス等の薄板からなる集電
体(31)とその集電体(31)上に塗布された再充電
可能な活物質(32)とからなる正極板、(33)は正
極板(30)の上部に設けられた集電のための耳部、(
40)はリチウム金属あるいはリチウムアルミニウム合
金からなる負極板、(41)は負極板(40)の上部に
設けられた集電のための耳部である。
この角型リチウム二次電池は、第10図に示す角型密閉
式ニッケルカドミウム電池と同様の構造をとり、正極板
(30)と負極板(4G)とがセパレータ(図示せず)
を介して交互に複数個配置され、正極板(30)は耳部
(33)を集合させ電気的に接続させたリード端子(2
5)を介して正極端子(27)に接続し、負極板(40
)は耳部(41)を集合させ電気的に接続させたリード
端子(26)を介して電池のケースをかねる負極端子(
28)に接続している。
式ニッケルカドミウム電池と同様の構造をとり、正極板
(30)と負極板(4G)とがセパレータ(図示せず)
を介して交互に複数個配置され、正極板(30)は耳部
(33)を集合させ電気的に接続させたリード端子(2
5)を介して正極端子(27)に接続し、負極板(40
)は耳部(41)を集合させ電気的に接続させたリード
端子(26)を介して電池のケースをかねる負極端子(
28)に接続している。
この角型リチウム二次電池は、放電時はリチウムがセパ
レータ中の電解液中にリチウムイオンとして溶は出し、
そのリチウムイオンが活物質(32)と結合し、充電時
は活物質(32)とリチウムとが解離してリチウムイオ
ンとして電解液中に放出され、負極板(40)上に再析
出して、充放電動作を行っている。
レータ中の電解液中にリチウムイオンとして溶は出し、
そのリチウムイオンが活物質(32)と結合し、充電時
は活物質(32)とリチウムとが解離してリチウムイオ
ンとして電解液中に放出され、負極板(40)上に再析
出して、充放電動作を行っている。
上記のような角型リチウム二次電池では、充放電のくり
返しにより再析出したリチウムがデンドライト(種本状
)となり、これがセパレータをつき破り、正極と負極と
の局部短絡を起こす可能性があり、最悪の場合、内部の
局部的な発熱により発火、破裂に至るという問題点があ
った。
返しにより再析出したリチウムがデンドライト(種本状
)となり、これがセパレータをつき破り、正極と負極と
の局部短絡を起こす可能性があり、最悪の場合、内部の
局部的な発熱により発火、破裂に至るという問題点があ
った。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、内部短絡による電池の発火破裂を未然に防
止し、電池の損傷を最小限に抑える角型リチウム二次電
池を得ることを目的とする。
れたもので、内部短絡による電池の発火破裂を未然に防
止し、電池の損傷を最小限に抑える角型リチウム二次電
池を得ることを目的とする。
この発明に係る角型リチウム二次電池は、正極板がプラ
スチックフィルム上に金属被膜と正極活物質とを積層し
、がっ、その金属被膜の一部にヒユーズ部を有する構成
としたものである。
スチックフィルム上に金属被膜と正極活物質とを積層し
、がっ、その金属被膜の一部にヒユーズ部を有する構成
としたものである。
この発明における角型リチウム二次電池は、正極板に金
属被膜からなるヒユーズ部が形成されていることにより
、充放電のくり返しによりリチウムのデンドライトが形
成され、内部短絡が発生しても、その内部短絡による過
大電流がヒユーズ部に集中し、ヒユーズ部が溶解切断す
る。
属被膜からなるヒユーズ部が形成されていることにより
、充放電のくり返しによりリチウムのデンドライトが形
成され、内部短絡が発生しても、その内部短絡による過
大電流がヒユーズ部に集中し、ヒユーズ部が溶解切断す
る。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第1図はこの発明の一実施例を示す斜視図であり、図に
おいて(1)は正極端子、(2)は角型ケースをかねる
負極端子である。
おいて(1)は正極端子、(2)は角型ケースをかねる
負極端子である。
次に、この発明の角型リチウム二次電池の内部構造につ
いて説明する。
いて説明する。
第2図はこの発明の内部構造の一例を示す斜視図であり
、(3)はその上部一端に欠落部、他端に集電部を有す
る正極板−(4)はそめト部一端し−ヤ落部を有する負
極板、(5)はその上部両端に欠落部を有するセパレー
タ、(6)は正極板(3)あるいは負極板(4)の集電
用金属板、(6a) 、 (6b)は集電用金属板(6
)の一端に設けられた正極用リード端子および負極用リ
ード端子である。
、(3)はその上部一端に欠落部、他端に集電部を有す
る正極板−(4)はそめト部一端し−ヤ落部を有する負
極板、(5)はその上部両端に欠落部を有するセパレー
タ、(6)は正極板(3)あるいは負極板(4)の集電
用金属板、(6a) 、 (6b)は集電用金属板(6
)の一端に設けられた正極用リード端子および負極用リ
ード端子である。
この角型リチウム二次電池は、正極板(3)の集電部と
負極板(4)の欠落部とが対向するように正極板(3)
とセパレータ(5)と負極板(4)とを交互に複数個重
ね合わせて配置し、正極板(3)の集電部同士を集電用
金属板(6)で電気的に接続し、正極用リード端子(6
a)を正極端子(1)に接続し、また負極板(4)同士
を集電用金属板(6)で電気的に接続し、負極用リード
端子(6b)を負極端子(2)に接続して構成し、セパ
レータ(5)は電解液が含浸されている。
負極板(4)の欠落部とが対向するように正極板(3)
とセパレータ(5)と負極板(4)とを交互に複数個重
ね合わせて配置し、正極板(3)の集電部同士を集電用
金属板(6)で電気的に接続し、正極用リード端子(6
a)を正極端子(1)に接続し、また負極板(4)同士
を集電用金属板(6)で電気的に接続し、負極用リード
端子(6b)を負極端子(2)に接続して構成し、セパ
レータ(5)は電解液が含浸されている。
ここで、各構成について詳細に説明する。
第3図および第4図はこの発明に用いる正極板の一例を
示す一部破断平面図である。
示す一部破断平面図である。
正極板(3)は、欠落部(3f)を有するプラスチック
V j ILs去(’4m)171其鼾μ1.”4を冒
kll 目(Q k S ’b ’IF ’41 v成
した後、その金属被膜(3b)の一部をバターニングし
て除去し、集電部(3c)とヒユーズ部(3d)を形成
し、さらに集電部(3c)とヒユーズ部(3d)を除く
金属被膜(3b)上に再充電可能な正極活物質(3e)
を塗布して作製している。
V j ILs去(’4m)171其鼾μ1.”4を冒
kll 目(Q k S ’b ’IF ’41 v成
した後、その金属被膜(3b)の一部をバターニングし
て除去し、集電部(3c)とヒユーズ部(3d)を形成
し、さらに集電部(3c)とヒユーズ部(3d)を除く
金属被膜(3b)上に再充電可能な正極活物質(3e)
を塗布して作製している。
ここで、正極活物質(3e)としては、リチウムと複合
化したMnOz、 V 20 S、 T Is 2.
MoS 2などの酸化物やポリアニリン、ポリピロール
などの導電性ポリマーなどが用いられる。
化したMnOz、 V 20 S、 T Is 2.
MoS 2などの酸化物やポリアニリン、ポリピロール
などの導電性ポリマーなどが用いられる。
第5図はこの発明に用いる負極板の一例を示す平面図で
ある。
ある。
負極板(4)は、リチウムを主体とする活物質で構成さ
れ、前述の正極板(3)の集電部(3C)と対向する部
分に欠落部(4a)を有している。
れ、前述の正極板(3)の集電部(3C)と対向する部
分に欠落部(4a)を有している。
ここで、活物質としてはリチウム金属、リチウムアルミ
ニウム合金、リチウムと他の元素との合金が用いられる
。
ニウム合金、リチウムと他の元素との合金が用いられる
。
第6図はこの発明に用いるセパレータの一例を示す平面
図である。
図である。
セパレータ(5)はポリプロピレン、ポリエチレンなど
の微孔性フィルムや不織物で構成され、正極板(3)と
負極板(4)の欠落部(3r)、(4m)と対向する部
分に欠落部(5a)を有している。
の微孔性フィルムや不織物で構成され、正極板(3)と
負極板(4)の欠落部(3r)、(4m)と対向する部
分に欠落部(5a)を有している。
第7図はこの発明に用いる集電用金属板の一例を示す側
面図である。
面図である。
集電用金属板(6)は交互に折り曲げた形状をとり、そ
の一端を正極用あるいは負極用リード端子(6a) 、
(6b)としている。
の一端を正極用あるいは負極用リード端子(6a) 、
(6b)としている。
次に集電用金属板による集電方法について説明する。
正極板(3)と負極板(4)はセパレータ(5)を介し
て交互に複数個重ね合わせて配置されており、第8図に
示すように正極板(3)の集電部(3C)同士を集電用
金属板(6)によって機械的にカシメて接続し、さらに
第9図に示すように負極板(4)同士を欠落部(4a)
の反対側で集電用金属板(6)によって機械的にカシメ
て接続している。
て交互に複数個重ね合わせて配置されており、第8図に
示すように正極板(3)の集電部(3C)同士を集電用
金属板(6)によって機械的にカシメて接続し、さらに
第9図に示すように負極板(4)同士を欠落部(4a)
の反対側で集電用金属板(6)によって機械的にカシメ
て接続している。
次にこの角型リチウム二次電池の動作について説明する
。
。
放電時は負極板(4)からセパレータ(5)に含浸され
た電解液中にリチウムがイオンとなって溶は出し、その
リチウムイオンが正極板(3)の正極活物質(3e)と
結合し、充電時は正極活物質(3e)とリチウムとが解
離してリチウムイオンとして電解液中に放出され、負極
板(4)上にリチウムが析出して充放電をくり返すもの
である。
た電解液中にリチウムがイオンとなって溶は出し、その
リチウムイオンが正極板(3)の正極活物質(3e)と
結合し、充電時は正極活物質(3e)とリチウムとが解
離してリチウムイオンとして電解液中に放出され、負極
板(4)上にリチウムが析出して充放電をくり返すもの
である。
この時、負極板(4)上に析出するリチウムはデンドラ
イト(種本状)となり、セパレータ(5) をつき破り
、正極板(3)と負極板(4)との内部短絡が発生して
も、短絡した正・負極板に他の正・負極板から集中して
流れ込む短絡電流による過大電流によって正極板(3)
に設けられたヒユーズ部(3d)が溶断され、それ以降
の他の正・負極板からの電流の流れ込みを防止している
。したがって、内部短絡した正・負極板のみの損失であ
り、電池の発火、破裂等の最悪の状態を防ぐことができ
る。さらに、内部短絡した正極板のみを切り離すことに
なり、電池は再び動作可能となる。
イト(種本状)となり、セパレータ(5) をつき破り
、正極板(3)と負極板(4)との内部短絡が発生して
も、短絡した正・負極板に他の正・負極板から集中して
流れ込む短絡電流による過大電流によって正極板(3)
に設けられたヒユーズ部(3d)が溶断され、それ以降
の他の正・負極板からの電流の流れ込みを防止している
。したがって、内部短絡した正・負極板のみの損失であ
り、電池の発火、破裂等の最悪の状態を防ぐことができ
る。さらに、内部短絡した正極板のみを切り離すことに
なり、電池は再び動作可能となる。
ここで、この発明は短絡電流によるジュール熱により蒸
着金属被膜を溶断することが動作の基本となっており、
この熱によって電解液の発火1発熱を誘発しない様に、
電解液の選定に注意する必要がある。
着金属被膜を溶断することが動作の基本となっており、
この熱によって電解液の発火1発熱を誘発しない様に、
電解液の選定に注意する必要がある。
なお、上記実施例では、内部短絡による動作を説明した
が、ヒユーズ部の金属被膜の厚み、パターンの幅を調節
することにより、外部短絡によっても動作させることも
できる。また、正・負極板の集電を金属板を用いて接続
する方法をとっているので、極板の上方の空間を極力小
さくすることができ、容積効率の高い電池が得られる。
が、ヒユーズ部の金属被膜の厚み、パターンの幅を調節
することにより、外部短絡によっても動作させることも
できる。また、正・負極板の集電を金属板を用いて接続
する方法をとっているので、極板の上方の空間を極力小
さくすることができ、容積効率の高い電池が得られる。
以上のように、この発明によれば正極板をプラスチック
フィルム上にヒユーズ部を有した金属被膜を形成し、そ
の上に正極活物質を塗布した構成としているので、内部
短絡時にそのヒユーズ部が溶断され、発火、破裂等の事
故を未然に防止し、安全性の高い角型リチウム二次電池
が得られる効果がある。
フィルム上にヒユーズ部を有した金属被膜を形成し、そ
の上に正極活物質を塗布した構成としているので、内部
短絡時にそのヒユーズ部が溶断され、発火、破裂等の事
故を未然に防止し、安全性の高い角型リチウム二次電池
が得られる効果がある。
さらに、内部短絡の発生により損傷した正極板が切り離
されるので、再び動作可能となる角型すチウム二次電池
が得られる効果がある。
されるので、再び動作可能となる角型すチウム二次電池
が得られる効果がある。
第1図はこの発明による一実施例を示す斜視図、第21
!lはこの発明の内部構造の一例を示す斜視図、第35
1Iおよび第4図はそれぞれこの発明に用いる正極板の
一例を示す一部破断平面図、第5図はこの発明に用いる
負極板の一例を示す平面図、第6図はこの発明に用いる
セパレータの一例を示す平面図、第7図はこの発明に用
いる集電用金属板の一例を示す側面図、第8図および第
9図はそれぞれこの発明における正極板および負極板の
集電構造を示す一部断面図、第10図は従来の角型密閉
式ニッケルカドミウム電池を示す断面図、第11図およ
び第12図は従来の角型リチウム二次電池の正極板およ
び負極板の平面図である。 図において、(3)は正極板、(3a)はプラスチック
フィルム、(3b)は金属被膜、(3d)はヒユーズ部
、(3e)は正極活物質、(4)は負極板、(5)はセ
パレータである。 なお、各図面中間−符号は同一または相当部分を示す。 代 理 人 大 岩 増 雄
!lはこの発明の内部構造の一例を示す斜視図、第35
1Iおよび第4図はそれぞれこの発明に用いる正極板の
一例を示す一部破断平面図、第5図はこの発明に用いる
負極板の一例を示す平面図、第6図はこの発明に用いる
セパレータの一例を示す平面図、第7図はこの発明に用
いる集電用金属板の一例を示す側面図、第8図および第
9図はそれぞれこの発明における正極板および負極板の
集電構造を示す一部断面図、第10図は従来の角型密閉
式ニッケルカドミウム電池を示す断面図、第11図およ
び第12図は従来の角型リチウム二次電池の正極板およ
び負極板の平面図である。 図において、(3)は正極板、(3a)はプラスチック
フィルム、(3b)は金属被膜、(3d)はヒユーズ部
、(3e)は正極活物質、(4)は負極板、(5)はセ
パレータである。 なお、各図面中間−符号は同一または相当部分を示す。 代 理 人 大 岩 増 雄
Claims (1)
- リチウムを主体とする負極板と正極板とをセパレータ
を介して複数枚重ね合わせて角型容器内に収納された角
型リチウム二次電池において、前記正極板は、プラスチ
ックフィルム上に金属被膜と正極活物質とが積層され、
かつ、前記金属被膜の一部に形成されたヒューズ部を有
することを特徴とする角型リチウム二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2272672A JP2941927B2 (ja) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | 角型リチウム二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2272672A JP2941927B2 (ja) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | 角型リチウム二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04147574A true JPH04147574A (ja) | 1992-05-21 |
| JP2941927B2 JP2941927B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=17517184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2272672A Expired - Fee Related JP2941927B2 (ja) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | 角型リチウム二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2941927B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002071510A1 (fr) * | 2001-03-07 | 2002-09-12 | Schneider Electric Industries Sas | Dispositif de raccordement pour accumulateur electrique |
| WO2004068626A1 (en) * | 2003-01-27 | 2004-08-12 | Enerland Co., Ltd. | Stacked lithium secondary battery and its fabrication |
| US12374734B2 (en) | 2019-12-16 | 2025-07-29 | Dyson Technology Limited | Battery cell with internal swelling relief and external cooling features |
-
1990
- 1990-10-09 JP JP2272672A patent/JP2941927B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| FR2821983A1 (fr) * | 2001-03-07 | 2002-09-13 | Schneider Electric Ind Sa | Dispositif de raccordement pour accumulateur electrique |
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