CN110890602A - 电池 - Google Patents

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CN110890602A
CN110890602A CN201911017248.8A CN201911017248A CN110890602A CN 110890602 A CN110890602 A CN 110890602A CN 201911017248 A CN201911017248 A CN 201911017248A CN 110890602 A CN110890602 A CN 110890602A
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battery
space
adsorption
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housing
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CN201911017248.8A
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刘宇灿
王贺武
李伟峰
张亚军
李成
欧阳明高
李建秋
卢兰光
杜玖玉
韩雪冰
冯旭宁
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Tsinghua University
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Tsinghua University
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    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/52—Removing gases inside the secondary cell, e.g. by absorption
    • 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
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  • Electrochemistry (AREA)
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Abstract

本申请涉及一种电池。所述电池包括电池壳体、吸附剂和吸附壳体。所述电池壳体包围形成第一空间。所述第一空间用于收纳电池单体。所述吸附壳体收纳于所述第一空间。所述吸附壳体包围形成第二空间。所述吸附剂收纳于所述第二空间。所述吸附壳体开设多个通孔。所述电池单体热失控时释放可燃气体。可燃气体透过所述通孔进入所述吸附壳体内。所述吸附剂吸附所述可燃气体，降低了所述电池壳体中的可燃气体的浓度。所述吸附壳体中的所述吸附剂减少了可燃气体外溢量，降低了可燃气体与氧气发生作用引起燃烧的风险。同时，所述电池壳体中可燃气体含量减少，气体体积减小，降低了所述电池壳体涨裂的风险。进而，所述电池的安全性提高。

Description

电池
技术领域
本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池。
背景技术
近年来，新能源汽车普及率大幅提高。随着人们对新能源车型的关注度不断提升，电池着火等事件也屡屡见诸报端。
电池发生热失控的过程中，电池内部正负极材料以及电解液随着电池温度的升高发生分解。电池内部产生大量可燃混合气，如H2、CO或CH4等。电池内部气体的压力的积累，电池安全阀开启，可燃混合气随电池喷发而释放到外界环境。高温可燃混合气与外部氧气混合后迅速燃烧，并引发火灾。怎样才能提高电池的安全性是亟待解决的问题。
发明内容
基于此，有必要针对怎样才能提高电池的安全性的问题，提供一种电池。
一种电池包括电池壳体、吸附壳体和吸附剂。所述电池壳体包围形成第一空间。所述第一空间用于收纳电池单体。所述吸附壳体收纳于所述第一空间。所述吸附壳体包围形成第二空间。所述吸附壳体开设多个通孔。所述吸附剂收纳于所述第二空间。所述吸附剂用于吸附所述电池单体热失控时释放的可燃气体。
在一个实施例中，所述吸附壳体为多个。多个所述吸附壳体间隔设置于所述电池壳体靠近所述第一空间的表面，且多个所述吸附壳体与所述电池单体间隔设置。
在一个实施例中，多个所述吸附壳体阵列式设置于所述电池壳体靠近所述第一空间的表面。
在一个实施例中，所述电池壳体包括第一侧壁。多个所述吸附壳体设置于所述第一侧壁。所述吸附壳体为圆柱体结构。所述圆柱体结构轴线的延伸方向垂直于所述第一侧壁。
在一个实施例中，所述电池壳体包括第一侧壁。所述吸附壳体包括第一隔板、第二隔板和侧板。所述第一隔板和所述第二隔板相对间隔平行设置。所述第一隔板和所述第二隔板设置于所述第一侧壁靠近所述第一空间的表面。所述第一隔板和所述第二隔板分别开设多个所述通孔。所述侧板设置于所述第一隔板和所述第二隔板之间。所述侧板、所述第一隔板和所述第二隔板共同围构形成所述第二空间、所述侧板开设多个所述通孔。
在一个实施例中，所述第一隔板和所述第二隔板与所述第一侧壁之间的夹角为直角。
在一个实施例中，所述第一隔板和所述第二隔板与所述第一侧壁之间的夹角为锐角。
在一个实施例中，所述吸附壳体为多个。多个所述吸附壳体间隔平行设置于所述第一侧壁靠近所述第一空间的一侧。
在一个实施例中，所述第一隔板和所述第二隔板分别平行于所述第一侧壁。
在一个实施例中，所述吸附壳体为多个。多个所述吸附壳体沿所述气体喷发方向的高度依次升高。
在一个实施例中，所述电池壳体包括第一壳体和第二壳体。所述第一壳体包围形成第三空间。所述电池单体收纳于所述第三空间。所述第一壳体具有第一开口。所述第二壳体包围形成第四空间。所述吸附壳体收纳于所述第四空间。所述第二壳体具有第二开口。所述第二壳体的所述第二开口与所述第一壳体的所述第一开口扣合。所述第一壳体与所述第二壳体共同围构形成所述第一空间。
在一个实施例中，述吸附剂为带电吸附型材料，所述电池还包括辅助电极、储能装置、气体感应装置和开关控制装置。
所述辅助电极与所述吸附壳体间隔设置。所述储能装置包括第一电极和第二电极。所述第一电极与所述吸附剂电连接。所述第二电极与所述辅助电极电连接。所述气体感应装置设置于所述第一空间。所述气体感应装置用于检测所述第一空间中的气体。当所述电池单体热失控时，所述气体感应装置产生失控信号。所述开关控制装置与所述气体感应装置和所述储能电池装置电连接。所述开关控制装置根据所述失控信号控制所述储能装置供电。
在一个实施例中，所述开关控制装置包括极性转换电路，所述极性转换电路为四连臂电桥电路。所述极性转换电路用于转换所述吸附剂的极性，以完成所述吸附剂的自清洁。
本申请实施例提供的所述电池包括电池壳体、吸附剂和吸附壳体。所述电池壳体包围形成第一空间。所述第一空间用于收纳电池单体。所述吸附壳体收纳于所述第一空间。所述吸附壳体包围形成第二空间。所述吸附剂收纳于所述第二空间。所述吸附壳体开设多个通孔。
所述电池单体热失控时释放可燃气体。可燃气体透过所述通孔进入所述吸附壳体内。所述吸附剂吸附所述可燃气体，降低了所述电池壳体中的可燃气体的浓度。所述吸附壳体中的所述吸附剂减少了可燃气体外溢量，降低了可燃气体与氧气发生作用引起燃烧的风险。同时，所述电池壳体中可燃气体含量减少，气体体积减小，降低了所述电池壳体涨裂的风险。进而，所述电池的安全性提高。
附图说明
图1为本申请一个实施例中提供的所述电池的结构示意图；
图2为本申请一个实施例中提供的所述电池A-A截面的剖视图；
图3为本申请另一个实施例中提供的所述电池的结构示意图；
图4为本申请另一个实施例中提供的所述电池B-B截面的剖视图；
图5为本申请另一个实施例中提供的所述电池的结构示意图；
图6为本申请另一个实施例中提供的所述电池的结构示意图；
图7为本申请另一个实施例中提供的所述电池的结构示意图；
图8为本申请另一个实施例中提供的所述电池C-C截面的剖视图；
图9为本申请另一个实施例中提供的所述电池的结构示意图。
附图标号：
电池10
电池单体110
电池壳体20
第一空间201
吸附剂30
吸附壳体40
第二空间401
通孔402
第一侧壁210
气体喷发方向a
第一隔板410
第二隔板420
侧板430
第二侧壁220
第三侧壁230
高度H
第一壳体510
第三空间511
第一开口512
第二壳体520
第四空间521
第二开口522
辅助电极60
储能装置70
第一电极710
第二电极720
气体感应装置80
开关控制装置90
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
请参见图1，本申请实施例提供一种电池10，所述电池10包括电池壳体20、吸附壳体40和吸附剂30。所述电池壳体20包围形成第一空间201。所述第一空间201用于收纳电池单体110。所述吸附壳体40收纳于所述第一空间201。所述吸附壳体40包围形成第二空间401。所述吸附壳体40开设多个通孔402。所述吸附剂30收纳于所述第二空间401。所述吸附剂30用于吸附所述电池单体110热失控时释放的可燃气体。
本申请实施例提供的所述电池10包括电池壳体20、吸附壳体40和吸附剂30。所述电池单体110热失控时释放可燃气体。可燃气体透过所述通孔402进入所述吸附壳体40内。所述吸附剂30吸附所述可燃气体，降低了所述电池壳体20中的可燃气体的浓度。所述吸附壳体40中的所述吸附剂减少了可燃气体外溢量，降低了可燃气体与氧气发生作用引起燃烧的风险。同时，所述电池壳体20中可燃气体含量减少，气体体积减小，降低了所述电池壳体涨裂的风险。进而，所述电池的安全性提高。
在一个实施例中，所述电池10为电池包结构。所述电池10包括多个所述电池单体110。每个所述电池单体110的顶部设置安全阀。当所述电池单体110发生热失控时，所述安全阀会喷发出大量的可燃气体。如H2、CO或CH4等。电池内部气体的压力的积累，电池安全阀开启，可燃混合气随电池喷发而释放到外界环境。高温可燃混合气与外部氧气混合后迅速燃烧，并引发火灾。
所述吸附剂30收纳于所述吸附壳体40中。所述吸附壳体40收纳于所述电池壳体20中。所述吸附剂30与所述电池单体110同处于所述第一空间201，能及时吸收所述电池单体110发出的可燃气体。
在一个实施例中，所述吸附剂30为多孔稀松结构，以增加吸附面积，增加吸附效率。所述吸附剂30为沸石筛、有机金属骨架或饰锂的T形石墨的一种或几种。
所述通孔402的形状为圆形、方形或不规则图形。
请一并参见图2，在一个实施例中，所述吸附壳体40为多个，以增加吸附面积，提高吸附效率。多个所述吸附壳体40间隔设置于所述电池壳体20靠近所述第一空间201的表面，且多个所述吸附壳体40与所述电池单体110间隔设置，便于所述可燃气体经由缝隙进入所述第二空间401内。所述吸附壳体40的材料为耐腐蚀材料，以增加所述电池10的使用寿命。所述吸附壳体40的材料为不锈钢7GrSiMnMoV、60Si2Mn或Gr12MoV。所述吸附壳体40的材料也可采用与电池包或电池方壳的外壳相同的材料。
在一个实施例中，多个所述吸附壳体40阵列式设置于所述电池壳体20靠近所述第一空间201的表面，提高空间利用率，以增加可燃气体接触面积。
在一个实施例中，所述电池壳体20包括第一侧壁210。多个所述吸附壳体40设置于所述第一侧壁210。所述吸附壳体40为圆柱体结构。所述圆柱体结构轴线的延伸方向垂直于所述第一侧壁210。所述气体喷发方向a与所述第一侧壁210的法向垂直。多个所述吸附壳体40设置于所述第一侧壁210，避免所述可燃气体喷发时，损坏所述吸附壳体40，降低吸附效率。
在一个实施例中，所述圆柱体结构轴线的延伸方向与于所述第一侧壁210的夹角为锐角。
在一个实施例中，所述吸附壳体40的轴线可以为直线形，也可以为曲线形状。所述吸附壳体40向所述第一侧壁210的投影为圆形、多边形或多段弧形。
请一并参见图3和图4，在一个实施例中，所述电池壳体20包括第一侧壁210。所述吸附壳体40包括第一隔板410、第二隔板420和侧板430。
所述第一隔板410和所述第二隔板420相对间隔平行设置。所述第一隔板410和所述第二隔板420设置于所述第一侧壁210靠近所述第一空间201的表面。所述第一隔板410和所述第二隔板420分别开设多个所述通孔402。
所述侧板430设置于所述第一隔板410和所述第二隔板420之间。所述多个侧板430、所述第一隔板410和所述第二隔板420共同围构形成所述第二空间401、所述侧板430开设多个所述通孔402。
所述吸附壳体40为壁板拼装结构，增加体积的灵活性。
在一个实施例中，所述第一隔板410和所述第二隔板420与所述第一侧壁210之间的夹角为直角。
请一并参见图5，在一个实施例中，所述第一隔板410和所述第二隔板420与所述第一侧壁210之间的夹角为锐角。
在一个实施例中，所述吸附壳体40为多个。多个所述吸附壳体40间隔平行设置于所述第一侧壁210靠近所述第一空间201的一侧。相邻两个所述吸附壳体40形成气体通道。所述可燃气体通过所述气体通道穿过所述多个通孔402，被所述吸附剂30吸收。
请一并参见图6，在一个实施例中，所述第一隔板410和所述第二隔板420分别平行于所述第一侧壁210。相邻两个所述吸附壳体40形成气体通道。
在一个实施例中，所述电池壳体20还包括第二侧壁和第三侧壁。所述第二侧壁和所述第三侧壁间隔相对设置。所述第一侧壁210连接于所述第二侧壁和所述第三侧壁之间。多个所述吸附壳体40平行于所述第一侧壁210。多个所述吸附壳体40穿插设置于所述第二侧壁或所述第三侧壁。在一个实施例中，多个所述吸附壳体40平行于所述第一侧壁210，且多个所述吸附壳体40的一端设置于所述第二侧壁，另一端与所述第三侧壁形成流动间隙。
在一个实施例中，多个所述吸附壳体40平行于所述第一侧壁210，且多个所述吸附壳体40的一端设置于所述第三侧壁，另一端与所述第二侧壁形成流动间隙。
请一并参见图7和图8，在一个实施例中，所述吸附壳体40为多个。多个所述吸附壳体40沿所述气体喷发方向的高度H依次升高。多个所述吸附壳体40间隔设置。多个所述吸附壳体40形成多层屏障，增加了吸附表面积，提高吸附效率。靠近所述电池单体110的所述吸附壳体40的高度最低，以便所述可燃气体进入其他所述吸附壳体40。
在一个实施例中，所述电池壳体20包括第一壳体510和第二壳体520，便于拆卸更换所述第二壳体520。所述第一壳体510包围形成第三空间511。所述电池单体110收纳于所述第三空间511。所述第一壳体510具有第一开口512。所述第二壳体520包围形成第四空间521。所述吸附壳体40收纳于所述第四空间521。所述第二壳体520具有第二开口522。所述第二壳体520的所述第二开口522与所述第一壳体510的所述第一开口512扣合。所述第一壳体510与所述第二壳体520共同围构形成所述第一空间201。
当所述吸附壳体520需要进行更换时，仅需将所述第二壳体520拆离所述第一壳体510即可。
请一并参见图9，在一个实施例中，所述吸附剂30为带电吸附型材料。当给所述吸附剂30通电的电压不同时，所述吸附剂30的吸附性质不同。所述吸附壳体40采用强度较高的绝缘材料，如玻璃纤维板、环氧树脂或高强度陶瓷等，以避免短路。
在一个实施例中，所述吸附剂30接通正电时，吸附所述可燃气体。当所述吸附剂30接通负点时，脱离所述可燃气体。
所述电池10还包括辅助电极60、储能装置70、气体感应装置80和开关控制装置90。
所述辅助电极60与所述吸附壳体40间隔设置。所述储能装置70包括第一电极710和第二电极720。所述第一电极710与所述吸附剂30电连接。所述第二电极720与所述辅助电极60电连接。所述气体感应装置80设置于所述第一空间201。所述气体感应装置80用于检测所述第一空间201中的气体。当所述电池单体110热失控时，所述气体感应装置80产生失控信号。所述开关控制装置90与所述气体感应装置80和所述储能电池装置电连接。所述开关控制装置90根据所述失控信号控制所述储能装置70供电。
在一个实施例中，所述第二壳体520为不导电材料。所述辅助电极60设置于所述第一侧壁210，一方面以保证在电池热失控条件下所述辅助电极60处于相对独立空间，不易失效。另一方面，由于常规电池壳体为金属材质，所述辅助电极60置于所述第一侧壁210处也可减少极性控制电路短路风险。所述辅助电极60设置于所述第一侧壁210，便于回收清洁。
在一个实施例中，所述辅助电极60、储能装置70和开关控制装置90设置于所述电池壳体20的外侧，以保证在热失控状态下正常供电。
在一个实施例中，所述气体感应装置80设置于所述电池壳体20的顶面，且收纳于所述第一空间201，以保证所述气体感应装置80检测的及时性。
在一个实施例中，所述开关控制装置90包括极性转换电路910，所述极性转换电路910为四连臂电桥电路。所述极性转换电路910用于转换所述吸附剂30的极性，以完成所述吸附剂30的自清洁。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种电池，其特征在于，包括：
电池壳体(20)，包围形成第一空间(201)，所述第一空间(201)用于收纳电池单体(110)；
吸附壳体(40)，收纳于所述第一空间(201)，所述吸附壳体(40)包围形成第二空间(401)，所述吸附壳体(40)开设多个通孔(402)；
吸附剂(30)，收纳于所述第二空间(401)，所述吸附剂(30)用于吸附所述电池单体(110)热失控时释放的可燃气体。
2.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述吸附壳体(40)为多个，多个所述吸附壳体(40)间隔设置于所述电池壳体(20)靠近所述第一空间(201)的表面，且多个所述吸附壳体(40)与所述电池单体(110)间隔设置。
3.如权利要求2所述的电池，其特征在于，多个所述吸附壳体(40)阵列式设置于所述电池壳体(20)靠近所述第一空间(201)的表面。
4.如权利要求3所述的电池，其特征在于，所述电池壳体(20)包括第一侧壁(210)，多个所述吸附壳体(40)设置于所述第一侧壁(210)，所述吸附壳体(40)为圆柱体结构，所述圆柱体结构轴线的延伸方向垂直于所述第一侧壁(210)。
5.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池壳体(20)包括第一侧壁(210)，所述吸附壳体(40)包括：
第一隔板(410)和第二隔板(420)，所述第一隔板(410)和所述第二隔板(420)相对间隔平行设置，所述第一隔板(410)和所述第二隔板(420)设置于所述第一侧壁(210)靠近所述第一空间(201)的表面，所述第一隔板(410)和所述第二隔板(420)分别开设多个所述通孔(402)；
侧板(430)，设置于所述第一隔板(410)和所述第二隔板(420)之间，所述侧板(430)、所述第一隔板(410)和所述第二隔板(420)共同围构形成所述第二空间(401)，所述侧板(430)开设多个所述通孔(402)。
6.如权利要求5所述的电池，其特征在于，所述第一隔板(410)和所述第二隔板(420)与所述第一侧壁(210)之间的夹角为直角。
7.如权利要求5所述的电池，其特征在于，所述第一隔板(410)和所述第二隔板(420)与所述第一侧壁(210)之间的夹角为锐角。
8.如权利要求6或7所述的电池，其特征在于，所述吸附壳体(40)为多个，且多个所述吸附壳体(40)间隔平行设置于所述第一侧壁(210)靠近所述第一空间(201)的一侧。
9.如权利要求5所述的电池，其特征在于，所述第一隔板(410)和所述第二隔板(420)分别平行于所述第一侧壁(210)。
10.如权利要求9所述的电池，其特征在于，所述吸附壳体(40)为多个，且多个所述吸附壳体(40)沿所述气体喷发方向的高度依次升高。
11.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池壳体(20)包括：
第一壳体(510)，包围形成第三空间(511)，所述电池单体(110)收纳于所述第三空间(511)，所述第一壳体(510)具有第一开口(512)；
第二壳体(520)，包围形成第四空间(521)，所述吸附壳体(40)收纳于所述第四空间(521)，所述第二壳体(520)具有第二开口(522)，所述第二壳体(520)的所述第二开口(522)与所述第一壳体(510)的所述第一开口(512)扣合，所述第一壳体(510)与所述第二壳体(520)共同围构形成所述第一空间(201)。
12.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述吸附剂(30)为带电吸附型材料，所述电池还包括：
辅助电极(60)，与所述吸附壳体(40)间隔设置；
储能装置(70)，包括第一电极(710)和第二电极(720)，所述第一电极(710)与所述吸附剂(30)电连接，所述第二电极(720)与所述辅助电极(60)电连接；
气体感应装置(80)，设置于所述第一空间(201)，所述气体感应装置(80)用于检测所述第一空间(201)中的气体，当所述电池单体(110)热失控时，所述气体感应装置(80)产生失控信号；
开关控制装置(90)，与所述气体感应装置(80)和所述储能电池装置电连接，所述开关控制装置(90)根据所述失控信号控制所述储能装置(70)供电。
13.如权利要求12所述的电池，其特征在于，所述开关控制装置(90)包括：
极性转换电路(910)，所述极性转换电路(910)为四连臂电桥电路，所述极性转换电路(910)用于转换所述吸附剂(30)的极性，以完成所述吸附剂(30)的自清洁。
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CN112421177A (zh) * 2020-12-04 2021-02-26 澳大利亚国家电力储能控股有限公司 一种带吸附剂层的蜂窝体电池箱
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WO2024016212A1 (zh) * 2022-07-20 2024-01-25 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池及用电设备

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