JPH0765861A - 非水溶媒二次電池 - Google Patents
非水溶媒二次電池Info
- Publication number
- JPH0765861A JPH0765861A JP5209387A JP20938793A JPH0765861A JP H0765861 A JPH0765861 A JP H0765861A JP 5209387 A JP5209387 A JP 5209387A JP 20938793 A JP20938793 A JP 20938793A JP H0765861 A JPH0765861 A JP H0765861A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- negative electrode
- battery
- electrode body
- positive electrode
- secondary battery
- Prior art date
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- Pending
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- 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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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 リチウムを吸蔵及び放出可能な炭素材料から
なる負極体、セパレータならびにリチウム含有複合酸化
物を正極活物質とする正極体を、この順序で一体的に積
層又は巻回してなる電池要素を具備する非水溶媒二次電
池において、該負極体がフェルト状又はペーパー状の炭
素繊維であることを特徴とする非水溶媒二次電池。 【効果】 電池の単位重量当たりのエネルギー密度が大
きい。
なる負極体、セパレータならびにリチウム含有複合酸化
物を正極活物質とする正極体を、この順序で一体的に積
層又は巻回してなる電池要素を具備する非水溶媒二次電
池において、該負極体がフェルト状又はペーパー状の炭
素繊維であることを特徴とする非水溶媒二次電池。 【効果】 電池の単位重量当たりのエネルギー密度が大
きい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、負極体が炭素繊維をペ
ーパー状又はフェルト状にしたものである非水溶媒二次
電池に関する。
ーパー状又はフェルト状にしたものである非水溶媒二次
電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器の発達に伴い、小型で軽
量かつエネルギー密度が高く、さらに繰り返して使用可
能な二次電池の開発が要望されている。この種の二次電
池としては、負極にリチウムを吸蔵・放出可能な炭素質
材料を、正極にコバルト、ニッケル又はマンガンなどを
含むリチウム含有複合酸化物を用いたものが知られてい
る。
量かつエネルギー密度が高く、さらに繰り返して使用可
能な二次電池の開発が要望されている。この種の二次電
池としては、負極にリチウムを吸蔵・放出可能な炭素質
材料を、正極にコバルト、ニッケル又はマンガンなどを
含むリチウム含有複合酸化物を用いたものが知られてい
る。
【０００３】これらの電池系の負極体は、図１に縦断面
図を示すように、リチウムを吸蔵、放出可能な炭素質材
料を負極活物質層（１）として、これに水溶媒系結着剤
又は非水溶媒系結着剤を加えてスラリー状にし、厚さ１
０〜５０μm の銅、ニッケルなどからなる金属製薄板の
負極集電体（２）の片面又は両面に塗布し、これを圧
延、乾燥したものが用いられている。
図を示すように、リチウムを吸蔵、放出可能な炭素質材
料を負極活物質層（１）として、これに水溶媒系結着剤
又は非水溶媒系結着剤を加えてスラリー状にし、厚さ１
０〜５０μm の銅、ニッケルなどからなる金属製薄板の
負極集電体（２）の片面又は両面に塗布し、これを圧
延、乾燥したものが用いられている。
【０００４】しかしながら、従来の非水溶媒二次電池で
は、負極の集電体に銅（比重８．９）、ニッケル（比重
８．８）など比重の大きい金属を使用しているので、リ
チウムを吸蔵した炭素材料を負極に用いているにもかか
わらず、電池の単位重量当りのエネルギー密度が大きく
ないという問題があった。
は、負極の集電体に銅（比重８．９）、ニッケル（比重
８．８）など比重の大きい金属を使用しているので、リ
チウムを吸蔵した炭素材料を負極に用いているにもかか
わらず、電池の単位重量当りのエネルギー密度が大きく
ないという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
した問題を解決するために、集電体を用いない負極体を
使用することによって、単位重量当りのエネルギー密度
が大きい非水溶媒二次電池を提供することである。
した問題を解決するために、集電体を用いない負極体を
使用することによって、単位重量当りのエネルギー密度
が大きい非水溶媒二次電池を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、リチウムを吸
蔵及び放出可能な炭素質材料からなる負極体、セパレー
タならびにリチウム含有複合酸化物を正極活物質とする
正極体を、この順序で一体的に積層または巻回してなる
電池要素を具備する非水溶媒二次電池において、該負極
体が、炭素繊維をフェルト状又はペーパー状にしたもの
である非水溶媒二次電池に関する。
蔵及び放出可能な炭素質材料からなる負極体、セパレー
タならびにリチウム含有複合酸化物を正極活物質とする
正極体を、この順序で一体的に積層または巻回してなる
電池要素を具備する非水溶媒二次電池において、該負極
体が、炭素繊維をフェルト状又はペーパー状にしたもの
である非水溶媒二次電池に関する。
【０００７】負極体には、ポリアクリロニトリル、石油
ピッチなどの繊維を１，０００〜３，０００℃で炭素化
又は黒鉛化して得られる炭素繊維をフェルト状にしたも
の、又は短繊維に切断して抄造によってペーパー状にし
たものを、それぞれ所定の形状に裁断して用いる。この
ように、集電体を用いない負極体は構造が簡単でかつ軽
量であり、また製造工程も省略され、エネルギー密度、
部品コスト等の点から有利である。
ピッチなどの繊維を１，０００〜３，０００℃で炭素化
又は黒鉛化して得られる炭素繊維をフェルト状にしたも
の、又は短繊維に切断して抄造によってペーパー状にし
たものを、それぞれ所定の形状に裁断して用いる。この
ように、集電体を用いない負極体は構造が簡単でかつ軽
量であり、また製造工程も省略され、エネルギー密度、
部品コスト等の点から有利である。
【０００８】正極体には、コバルト、ニッケル又はマン
ガンなどを含むリチウム含有複合酸化物に導電剤、結着
剤を混合したものを、チタン又はアルミニウムのシート
状集電体に塗布し、これを圧延、乾燥したものを用い
る。
ガンなどを含むリチウム含有複合酸化物に導電剤、結着
剤を混合したものを、チタン又はアルミニウムのシート
状集電体に塗布し、これを圧延、乾燥したものを用い
る。
【０００９】またセパレータには、ポリプロピレンもし
くはポリエチレンの多孔質シートを用いる。
くはポリエチレンの多孔質シートを用いる。
【００１０】非水電解液には、例えば、リチウム塩を電
解質として、これを有機溶媒に溶解したものを用いる。
解質として、これを有機溶媒に溶解したものを用いる。
【００１１】ここで、上記有機溶媒にはプロピレンカー
ボネート、エチレンカーボネート、１，２−ジメトキシ
エタン、１，２−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクト
ン、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、４−
メチル−１，３−ジオキソラン、ジエチルエーテル、ス
ルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピ
オニトリルなどの単独もしくは複数の混合溶媒を用いる
ことができる。上記電解質には、公知のものを用いるこ
とが可能であって、具体的には、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡ
ｓＦ6 、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＢ（Ｃ6 Ｈ5)
4 、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＣＨ3 ＳＯなどを用いること
ができる。
ボネート、エチレンカーボネート、１，２−ジメトキシ
エタン、１，２−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクト
ン、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、４−
メチル−１，３−ジオキソラン、ジエチルエーテル、ス
ルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピ
オニトリルなどの単独もしくは複数の混合溶媒を用いる
ことができる。上記電解質には、公知のものを用いるこ
とが可能であって、具体的には、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡ
ｓＦ6 、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＢ（Ｃ6 Ｈ5)
4 、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＣＨ3 ＳＯなどを用いること
ができる。
【００１２】次に本発明の電池構成について述べる。図
２は本発明の非水溶媒二次電池の断面図であり、積層電
極体（３）は、リチウム含有複合酸化物、導電剤、結着
剤などからなる帯状正極（４）と炭素質材料からなる帯
状負極（５）との間に、帯状セパレータ（６）を介在さ
せて渦巻状に巻回することにより構成される。帯状セパ
レータ（６）は、帯状正極（４）及び帯状負極（５）よ
り少なくとも電極の上端又は下端において幅広になって
いる。したがって、セパレータ（６）の上端及び下端
は、積層電極体（３）の上端面および下端面において、
帯状正極（４）及び帯状負極（５）より幅広に突出する
突出部（７）を形成している。帯状正極（４）にはアル
ミニウム、チタン等の板状の正極リード（８）が、また
帯状負極（５）にはニッケル、チタン製等の板状の負極
リード（９）が、それぞれの電極への集電のために取り
付けられている。これらの電池要素は、積層電極体
（３）の上下端面にそれぞれ配置される円盤状の隔離板
（１０）及び（１１）とともに、ステンレス製又はニッ
ケル鍍金を施した鉄製などの電池外装缶（１２）内に収
納されている。隔離板（１０）及び（１１）は合成樹脂
などの絶縁材料で作られていて、その中心に中心孔をそ
れぞれ備えている。また、上端面の隔離板（１０）は閉
蓋用蓋体（１３）、安全弁（１４）及び中蓋（１５）
を、また下端面の隔離板（１１）は電池外装缶（１２）
を、それぞれ積層電極体（３）に対して隔離し、電気的
に絶縁している。
２は本発明の非水溶媒二次電池の断面図であり、積層電
極体（３）は、リチウム含有複合酸化物、導電剤、結着
剤などからなる帯状正極（４）と炭素質材料からなる帯
状負極（５）との間に、帯状セパレータ（６）を介在さ
せて渦巻状に巻回することにより構成される。帯状セパ
レータ（６）は、帯状正極（４）及び帯状負極（５）よ
り少なくとも電極の上端又は下端において幅広になって
いる。したがって、セパレータ（６）の上端及び下端
は、積層電極体（３）の上端面および下端面において、
帯状正極（４）及び帯状負極（５）より幅広に突出する
突出部（７）を形成している。帯状正極（４）にはアル
ミニウム、チタン等の板状の正極リード（８）が、また
帯状負極（５）にはニッケル、チタン製等の板状の負極
リード（９）が、それぞれの電極への集電のために取り
付けられている。これらの電池要素は、積層電極体
（３）の上下端面にそれぞれ配置される円盤状の隔離板
（１０）及び（１１）とともに、ステンレス製又はニッ
ケル鍍金を施した鉄製などの電池外装缶（１２）内に収
納されている。隔離板（１０）及び（１１）は合成樹脂
などの絶縁材料で作られていて、その中心に中心孔をそ
れぞれ備えている。また、上端面の隔離板（１０）は閉
蓋用蓋体（１３）、安全弁（１４）及び中蓋（１５）
を、また下端面の隔離板（１１）は電池外装缶（１２）
を、それぞれ積層電極体（３）に対して隔離し、電気的
に絶縁している。
【００１３】電池外装缶（１２）の上端面は開放されて
おり、上端部（１６）に上方開口が設けられている。封
口板を構成する閉蓋用蓋体（１３）、安全弁（１４）及
び中蓋（１５）が、上方開口を閉塞するために電池外装
缶（１２）の上端部（１６）に取り付けられている。す
なわち、閉蓋用蓋体（１３）、安全弁（１４）及び中蓋
（１５）のそれぞれの外周面は互いに重ね合わされ、こ
の重ね合わせ部の外側に封口ガスケット（１７）が嵌め
込まれている。そして、この重ね合わせ部が、封口ガス
ケット（１７）を介して電池外装缶（１２）の上端部
（１６）にかしめ止めされることにより、積層電極体
（３）等の電池要素は電池外装缶（１２）内に密封され
る。
おり、上端部（１６）に上方開口が設けられている。封
口板を構成する閉蓋用蓋体（１３）、安全弁（１４）及
び中蓋（１５）が、上方開口を閉塞するために電池外装
缶（１２）の上端部（１６）に取り付けられている。す
なわち、閉蓋用蓋体（１３）、安全弁（１４）及び中蓋
（１５）のそれぞれの外周面は互いに重ね合わされ、こ
の重ね合わせ部の外側に封口ガスケット（１７）が嵌め
込まれている。そして、この重ね合わせ部が、封口ガス
ケット（１７）を介して電池外装缶（１２）の上端部
（１６）にかしめ止めされることにより、積層電極体
（３）等の電池要素は電池外装缶（１２）内に密封され
る。
【００１４】また、閉蓋用蓋体（１３）には、電池内に
ガスなどが発生して電池内圧が所定値以上に上昇した場
合に、安全弁（１４）を開裂するための突起が備えられ
ている。さらに、閉蓋用蓋体（１３）と中蓋（１５）に
は、ガスを逃すためのガス抜き穴も設けられている。板
状正極リード（８）は上端面の隔離板（１０）の中心孔
を通って中蓋（１５）まで延び、板状負極リード（９）
は下端面の隔離板（１１）の中心孔を通って電池外装缶
（１２）の底面まで延び、それぞれそこで溶接されてい
る。
ガスなどが発生して電池内圧が所定値以上に上昇した場
合に、安全弁（１４）を開裂するための突起が備えられ
ている。さらに、閉蓋用蓋体（１３）と中蓋（１５）に
は、ガスを逃すためのガス抜き穴も設けられている。板
状正極リード（８）は上端面の隔離板（１０）の中心孔
を通って中蓋（１５）まで延び、板状負極リード（９）
は下端面の隔離板（１１）の中心孔を通って電池外装缶
（１２）の底面まで延び、それぞれそこで溶接されてい
る。
【００１５】
【実施例】以下に、本発明を実施例及び比較例によって
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１６】実施例１ （１）負極体の作製 石油ピッチを紡糸した繊維を窒素雰囲気中で４００℃の
温度で２時間熱処理することにより、メソフェーズピッ
チを得た。次いで、これを空気中で３００℃の温度に加
熱して安定化した後、窒素雰囲気中で２，０００℃の温
度で５時間処理することによって炭素化した。このよう
にして得られた炭素繊維を約０．５cmの短繊維に切断
し、抄造法によってペーパー状に形成して、幅４０mm、
長さ３５０mm、厚さ０．２５mmに裁断し負極体とした。
温度で２時間熱処理することにより、メソフェーズピッ
チを得た。次いで、これを空気中で３００℃の温度に加
熱して安定化した後、窒素雰囲気中で２，０００℃の温
度で５時間処理することによって炭素化した。このよう
にして得られた炭素繊維を約０．５cmの短繊維に切断
し、抄造法によってペーパー状に形成して、幅４０mm、
長さ３５０mm、厚さ０．２５mmに裁断し負極体とした。
【００１７】（２）積層電極体の作製 図２に従って説明する。上記の方法により作製した帯
状負極（５）；ＬｉＣｏＯ2 を活物質として用いた帯
状正極（４）；及びエチレンカーボネートとプロピレ
ンカーボネート１：１（容量比）の混合溶媒に、ＬｉＢ
Ｆ4 を１モル/Lの濃度で溶解した電解液を含浸させたポ
リプロピレン多孔質シートからなるセパレータ（６）
を、この順序で帯状に積層して帯状負極（５）が外側に
なるように巻回して積層電極体（３）を作製した。
状負極（５）；ＬｉＣｏＯ2 を活物質として用いた帯
状正極（４）；及びエチレンカーボネートとプロピレ
ンカーボネート１：１（容量比）の混合溶媒に、ＬｉＢ
Ｆ4 を１モル/Lの濃度で溶解した電解液を含浸させたポ
リプロピレン多孔質シートからなるセパレータ（６）
を、この順序で帯状に積層して帯状負極（５）が外側に
なるように巻回して積層電極体（３）を作製した。
【００１８】（３）電池の組立て 図２に従って説明する。上記のようにして作製した巻回
した円筒形の積層電極体（３）を、底部に隔離板（１
１）を着設し負極端子を兼ねる有底電池外装缶（１２）
内に収納し、中蓋（１５）、安全弁（１４）、及び閉蓋
用蓋体（１３）によって封口して、Ａサイズ（外径１７
mm、高さ５０mm）電池を組立てた。
した円筒形の積層電極体（３）を、底部に隔離板（１
１）を着設し負極端子を兼ねる有底電池外装缶（１２）
内に収納し、中蓋（１５）、安全弁（１４）、及び閉蓋
用蓋体（１３）によって封口して、Ａサイズ（外径１７
mm、高さ５０mm）電池を組立てた。
【００１９】（４）充放電サイクル試験 このようにして組立てた電池を、０．５Ａの電流で４．
２Ｖになるまで充電し、次に０．５Ａの電流で２．７Ｖ
まで放電して、この充放電を１０サイクル繰り返した。
このときの放電容量を測定し、電池の単位重量当りのエ
ネルギー密度を算出したところ、１０２Wh/kg であっ
た。
２Ｖになるまで充電し、次に０．５Ａの電流で２．７Ｖ
まで放電して、この充放電を１０サイクル繰り返した。
このときの放電容量を測定し、電池の単位重量当りのエ
ネルギー密度を算出したところ、１０２Wh/kg であっ
た。
【００２０】比較例１ 実施例１で得られた炭素短繊維に、カルボキシメチルセ
ルロースとスチレンブタジエンラバー（重量比１：２）
混合物からなる水溶媒系結着剤を加えて調製したスラリ
ーを、厚さ２０μm の銅板の両面に塗布し、圧延、乾燥
して得られた負極体を用いた以外は、実施例１と同様に
して積層電極体（３）を作製し、電池を組み立て充放電
サイクル試験を行った。このときの電池単位重量当りの
エネルギー密度は８６．４Wh/kg であった。
ルロースとスチレンブタジエンラバー（重量比１：２）
混合物からなる水溶媒系結着剤を加えて調製したスラリ
ーを、厚さ２０μm の銅板の両面に塗布し、圧延、乾燥
して得られた負極体を用いた以外は、実施例１と同様に
して積層電極体（３）を作製し、電池を組み立て充放電
サイクル試験を行った。このときの電池単位重量当りの
エネルギー密度は８６．４Wh/kg であった。
【００２１】実施例２ 角形に巻回した積層電極を収納した縦３４mm、横８mm、
高さ４８mmの角形電池とした以外は、実施例１と同様に
して負極を作製し、積層電極を作製し、電池を組立て充
放電サイクル試験を行った。このときの電池単位重量当
りのエネルギー密度は９９Wh/kg であった。
高さ４８mmの角形電池とした以外は、実施例１と同様に
して負極を作製し、積層電極を作製し、電池を組立て充
放電サイクル試験を行った。このときの電池単位重量当
りのエネルギー密度は９９Wh/kg であった。
【００２２】比較例２ 角形に巻回した積層電極を収納した縦３４mm、横８mm、
高さ４８mmの角形電池とした以外は、比較例１と同様に
して負極を作製し、積層電極を作製し、電池を組立て充
放電サイクル試験を行った。このときの電池単位重量当
りのエネルギー密度は８２Wh/kg であった。
高さ４８mmの角形電池とした以外は、比較例１と同様に
して負極を作製し、積層電極を作製し、電池を組立て充
放電サイクル試験を行った。このときの電池単位重量当
りのエネルギー密度は８２Wh/kg であった。
【００２３】
【発明の効果】負極体に集電体を用いることなく、炭素
繊維をフェルト状又はペーパー状にしたものを用いるこ
とにより、電池の単位重量当たりのエネルギー密度の大
きな非水溶媒二次電池を提供できる。
繊維をフェルト状又はペーパー状にしたものを用いるこ
とにより、電池の単位重量当たりのエネルギー密度の大
きな非水溶媒二次電池を提供できる。
【図１】従来のリチウム二次電池の負極体の縦断面図で
ある。
ある。
【図２】本発明にかかる円筒形リチウム二次電池の縦断
面図である。
面図である。
１…負極活物質層 ２…負極集電体 ３…積層電極体 ４…帯状正極 ５…帯状負極 ６…セパレータ ７…突出部 ８…板状正極リード ９…板状負極リード １０，１１…隔離板 １２…電池外装缶 １３…閉蓋用蓋体 １４…安全弁 １５…中蓋 １６…上端部（上方開口） １７…封口ガスケット
Claims (1)
- 【請求項１】 リチウムを吸蔵及び放出可能な炭素質材
料からなる負極体、セパレータならびにリチウム含有複
合酸化物を正極活物質とする正極体を、この順序で一体
的に積層又は巻回してなる電池要素を具備する非水溶媒
二次電池において、該負極体が、炭素繊維をペーパー状
又はフェルト状にしたものであることを特徴とする非水
溶媒二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5209387A JPH0765861A (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 非水溶媒二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5209387A JPH0765861A (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 非水溶媒二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0765861A true JPH0765861A (ja) | 1995-03-10 |
Family
ID=16572069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5209387A Pending JPH0765861A (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 非水溶媒二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0765861A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102032724A (zh) * | 2010-12-28 | 2011-04-27 | 郑引河 | 多管同轴式套管换热器 |
| US12145656B2 (en) | 2019-12-13 | 2024-11-19 | Hyundai Motor Company | Vehicle body member having charging and discharging function |
-
1993
- 1993-08-24 JP JP5209387A patent/JPH0765861A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102032724A (zh) * | 2010-12-28 | 2011-04-27 | 郑引河 | 多管同轴式套管换热器 |
| US12145656B2 (en) | 2019-12-13 | 2024-11-19 | Hyundai Motor Company | Vehicle body member having charging and discharging function |
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