CN115189034A - 一种极芯的制造方法、极芯以及方形电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池技术领域,公开一种极芯的制造方法、极芯以及方形电池。该极芯的制造方法包括:准备若干正集流体、若干负集流体以及若干隔膜;在正集流体的一部分涂敷正极活性物质形成正极片部,未涂敷的部分形成正极性部,在负集流体的一部分涂敷负极活性物质形成负极片部,未涂敷的部分形成负极性部;将若干正极片部和若干负极片部分别与若干隔膜一一交替叠设后折叠或卷绕,使得若干正极性部和若干负极性部位于所述隔膜的两侧;将若干正极性部的端面整平形成正极端面,将若干负极性部的端面整平形成负极端面。加工工序简单。极芯由上述方法制成,方形电池包括至少一个上述的极芯。极芯结构强度较高,方形电池的体积比能量和装配效率较高。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域,尤其涉及一种极芯的制造方法、极芯以及方形电池。
背景技术
作为驱动能源,锂离子电池在新能源交通工具和储能中得到广泛应用。目前,相较于圆柱和软包电池,方形电池由于系统集成时效率较高,使其单体容量具有更高的性价比,因此,在新能源汽车及储能领域占比高达80%以上。
一般的方形电池在制造过程中,需要将多片正(负)极片的极耳分别焊接成正(负)极耳组,而后再将正(负)极耳组分别与顶盖上的正(负)连接片焊接,实现从电池内部极片到顶盖的电连接。其中正(负)极耳的焊接方式一般分两步,第一步用超声焊将多片正(负)极耳预焊在一起;第二步用激光焊再次将多片正(负)极耳焊接在一起,目的是提高焊接的可靠性;然后再将连接片与极耳组激光焊接在一起。但是,这种制造方法中焊接工序较多,焊接处连接效果不稳定,容易影响产品的合格率;同时极耳占用内部空间大,降低了电池的体积比能量。
因此,亟需一种极芯的制造方法、极芯以及方形电池来解决上述问题。
发明内容
基于以上所述,本发明的目的在于提供一种极芯的制造方法、极芯以及方形电池,加工工序简单,极芯结构强度较高,方形电池的体积比能量和装配效率较高。
为达上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种极芯的制造方法,包括以下步骤:
准备若干正集流体、若干负集流体以及若干隔膜;
在所述正集流体的一部分涂敷正极活性物质形成正极片部,未涂敷的部分形成正极性部,在所述负集流体的一部分涂敷负极活性物质形成负极片部,未涂敷的部分形成负极性部;
将若干所述正极片部和若干所述负极片部分别与若干所述隔膜一一交替叠设后折叠或卷绕,使得若干所述正极性部和若干所述负极性部位于所述隔膜的两侧;
将若干所述正极性部的端面整平形成正极端面,将若干所述负极性部的端面整平形成负极端面。
一种极芯,由上述技术方案所述的极芯的制造方法制造而成。
作为一种极芯的优选方案,所述正极端面上设置有第一凹槽,和/或所述负极端面上设置有第二凹槽。
一种方形电池,包括上述任一技术方案所述的极芯。
作为一种方形电池的优选方案,还包括外壳和顶盖组件;
所述极芯设置在所述外壳中;
所述顶盖组件连接于所述外壳的开口端,所述顶盖组件包括相对间隔设置的正极连接片和负极连接片,所述正极连接片贴合连接于所述正极端面,所述负极连接片贴合连接于所述负极端面。
作为一种方形电池的优选方案,所述极芯设置有多个,多个所述极芯沿所述极芯的厚度方向叠设,所有所述极芯的正极端面位于同一端,所有所述极芯的负极端面位于同一端,所述正极连接片与多个所述正极端面贴合连接,所述负极连接片与多个所述负极端面贴合连接。
作为一种方形电池的优选方案,所述正极端面上设置有第一凹槽,所述正极连接片上朝向所述正极端面形成有第一凸筋,所述第一凸筋卡设于所述第一凹槽中;和/或
所述负极端面上设置有第二凹槽,所述负极连接片上朝向所述负极端面形成有第二凸筋,所述第二凸筋卡设于所述第二凹槽中。
作为一种方形电池的优选方案,所述正极端面上沿所述极芯的宽度方向间隔设置有多个所述第一凹槽,所述正极连接片上间隔设置有多个所述第一凸筋,多个所述第一凸筋和多个所述第一凹槽一一对应卡设;和/或
所述负极端面上沿所述极芯的宽度方向间隔设置有多个所述第二凹槽,所述负极连接片上间隔设置有多个所述第二凸筋,多个所述第二凸筋和多个所述第二凹槽一一对应卡设。
作为一种方形电池的优选方案,所述顶盖组件还包括:
顶盖板,密封连接于所述外壳的开口端,所述顶盖板上间隔设置有正极柱和负极柱,所述正极连接片连接于所述正极柱,所述负极连接片连接于所述负极柱。
作为一种方形电池的优选方案,所述顶盖组件还包括:
所述正极连接片靠近所述顶盖板的一端朝向所述负极连接片折弯延伸形成正极连接部,所述正极连接部与所述正极柱连接,所述负极连接片靠近所述顶盖板的一端朝向所述正极连接片折弯延伸形成负极连接部,所述负极连接部与所述负极柱连接。
本发明的有益效果为:
本发明提供一种极芯的制造方法,通过在正集流体上的部分涂敷正极活性物质,在负极流体上的部分涂敷负极活性物质,使得在折叠或卷绕后,未涂敷有正极活性物质的正极性部和未涂敷有负极活性物质的负极性部能延伸出隔膜外,便于加工形成正极端面和负极端面;且正极片部和正极性部为一体结构,负极片部和负极性部为一体结构,使得该极芯的结构强度较高,有利于提高极芯的使用可靠性。相较于设置有极耳的极芯,该极芯制造方法制造的极芯无需额外连接极耳,有利于节省加工工序,提高加工效率;且无需设置极耳,能有效节省空间,提高极芯的比能量;同时,正极端面和负极端面有效增大了连接面积,便于后续的连接装配。
本实施例还提供一种极芯,该极芯通过上述的极芯的制造方法制造而成,该极芯节省了极耳的占用空间,有利于提高极芯的比能量;且结构强度较高,便于后续的连接装配。
本实施例还提供一种方形电池,该方形电池包括上述的极芯,通过采用上述的极芯,使得该方形电池的体积比能量较大;且正极端面和负极端面便于方形电池的装配,使得装配效率较高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的极芯的制造方法的流程图一;
图2是本发明实施例提供的极芯的制造方法的流程图二;
图3是本发明实施例提供的在第一视角下的极芯的结构示意图;
图4是本发明实施例提供的在第一视角下的多个极芯的结构示意图;
图5是本发明实施例提供的在第二视角下的多个极芯的结构示意图;
图6是本发明实施例提供的方形电池的装配完成的结构示意图。
图7是本发明实施例提供的在第一视角下的顶盖组件的结构示意图;
图8是本发明实施例提供的在第二视角下的顶盖组件的结构示意图;。
图9是本发明实施例提供的若干极芯与正极连接片和负极连接片连接的结构示意图;
图10是本发明实施例提供的方形电池的爆炸图一;
图11是本发明实施例提供的方形电池的爆炸图二。
图中:
1、极芯;11、正极端面;110、第一凹槽;12、负极端面;120、第二凹槽;
2、外壳;
3、顶盖组件;31、正极连接片;310、第一漏液孔;311、第一凸筋;312、正极连接部;313、正极连接柱;32、负极连接片;320、第二漏液孔;321、第二凸筋;322、负极连接部;323、负极连接柱;33、顶盖板;330、注液孔;34、绝缘板;35、绝缘盒;36、绝缘膜;37、正极柱;38、负极柱。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中,术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述和简化操作,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发明的限制。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。此外,术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分,并没有特殊的含义。
如图1所示,本实施例提供一种极芯的制造方法,该极芯的制造方法包括以下步骤:
S1:准备若干正集流体、若干负集流体以及若干隔膜。
S2:在正集流体的一部分涂敷正极活性物质形成正极片部,未涂敷的部分形成正极性部,在负集流体的一部分涂敷负极活性物质形成负极片部,未涂敷的部分形成负极性部。由于正极活性物质和负极活性物质是较为成熟的现有技术,因此,在此,不再一一赘述。
S3:将若干正极片部和若干负极片部分别与若干隔膜一一交替叠设后折叠或卷绕,使得若干正极性部和若干负极性部位于隔膜的两侧。即依次将正集流体、隔膜、负集流体、隔膜、正集流体等依此叠设,并在叠设时,使得涂敷有正极活性物质的正极片部以及涂敷有负极活性物质的负极片部与隔膜重合,同时,未涂敷有正极活性物质的正极性部位于隔膜的一侧,未涂敷有负极活性物质的负极性部位于隔膜的另一侧;将上述层叠的结构折叠或卷绕,所有的正极性部形成卷绕体,所有的负极性部也形成卷绕体,结构强度较高,便于后续加工。
S4:将若干正极性部的端面整平形成正极端面11,将若干负极性部的端面整平形成负极端面12。将形成卷绕体的正极性部和负极性部分别整平形成正极端面11和负极端面12,不仅结构强度较高,且省去了极耳,极大地节省了加工工序,提高了加工效率。
本实施例提供的极芯的制造方法,通过在正集流体上的部分涂敷正极活性物质,在负极流体上的部分涂敷负极活性物质,使得在折叠或卷绕后,未涂敷有正极活性物质的正极性部和未涂敷有负极活性物质的负极性部能延伸出隔膜外,便于加工形成正极端面11和负极端面12;且正极片部和正极性部为一体结构,负极片部和负极性部为一体结构,使得该极芯1的结构强度较高,有利于提高极芯1的使用可靠性。相较于设置有极耳的极芯1,该极芯1的制造方法制造的极芯1无需额外连接极耳,有利于节省加工工序,提高加工效率;且无需设置极耳,能有效节省空间,提高极芯1的比能量;同时,正极端面11和负极端面12有效增大了连接面积,便于后续的连接装配。
优选地,如图2所示,该极芯1制造方法还包括步骤:
S5:在正极端面11上压制出第一凹槽110,并在负极端面12上压制出第二凹槽120。通过设置第一凹槽110和第二凹槽120,能够有效提高正极端面11和负极端面12的结构强度,减小极芯1的体积和重量,并有利于后续的装配,提高装配稳定性。
可选地,通过冲压或切割方式在正极端面11和负极端面12上形成第一凹槽110和第二凹槽120。
优选地,在正极端面11上间隔开设多个第一凹槽110,在负极端面12上间隔开设多个第二凹槽120。
如图3所示,本实施例还提供一种极芯1,该极芯1通过上述的极芯的制造方法制造而成。由上述极芯的制造方法制造而成的极芯1,具有正极端面11和负极端面12,节省了极耳的占用空间,有利于提高极芯1的比能量;且该极芯1的结构强度较高,便于后续的装配。
如图3至图11所示,本实施例还提供一种方形电池,该方形电池包括至少一个上述的极芯1,通过采用上述的极芯1,使得该方形电池的体积比能量较大;且正极端面11和负极端面12便于方形电池的装配,使得装配效率较高。
具体地,如图3至图9所示,该方形电池还包括外壳2和顶盖组件3,极芯1设置在外壳2中,顶盖组件3连接于外壳2的开口端,顶盖组件3包括相对间隔设置的正极连接片31和负极连接片32,正极连接片31贴合连接于正极端面11,负极连接片32贴合连接于负极端面12。通过外壳2封装极芯1,并通过正极连接片31和负极连接片32引出极芯1的正极和负极,便于为待充电设备充电。其中,外壳2可选为铝壳,结构强度较高,性能稳定。可选地,正极连接片31与正极端面11通过激光焊接的方式焊接在一起,负极连接片32与负极端面12通过激光焊接的方式焊接在一起,焊接面积较大,焊接可靠性较高,易实现自动化,提高生产效率。
在本实施例中,如图4、图5和图9所示,极芯1设置有多个,多个极芯1沿极芯1的厚度方向叠设,所有极芯1的正极端面11位于同一端,所有极芯1的负极端面12位于同一端,正极连接片31与多个正极端面11贴合连接,负极连接片32与多个负极端面12贴合连接。在上述结构下,多个极芯1并联,使得方形电池的容量较大,同时保证了方形电池的大电流输出性能。
进一步地,如图7至图9所示,顶盖组件3还包括顶盖板33,顶盖板33密封连接于外壳2的开口端,顶盖板33上间隔设置有正极柱37和负极柱38,正极连接片31连接于正极柱37,负极连接片32连接于负极柱38。极芯1的正极端面11通过正极连接片31连接于正极柱37,正极柱37位于外壳2外部,极芯1的负极端面12通过负极连接片32连接片连接于负极柱38,负极柱38位于外壳2外部,即正极连接片31和负极连接片32分别将极芯1的正极和负极引至正极柱37和负极柱38,外部待充电设备通过连接正极柱37和负极柱38实现与方形电池的连接。
在本实施例中,正极连接片31靠近顶盖板33的一端朝向负极连接片32折弯延伸形成正极连接部312,正极连接部312与正极柱37连接,负极连接片32靠近顶盖板33的一端朝向所述正极连接片31折弯延伸形成负极连接部322,负极连接部322与负极柱38连接。即正极连接片31呈L形,负极连接片32也呈L形,便于正极连接片31的竖直部分与正极端面11连接后,正极连接部312与正极柱37连接,以及便于负极连接片32的竖直部分与负极端面12连接后,负极连接部322与负极柱38连接,有利于提高连接稳定性,节省空间。
可选地,正极连接片31与正极柱37、负极连接片32与负极柱38可以焊接,也可以铆接。示例性地,正极连接部312上突出设置有正极连接柱313,负极连接部322上突出设置有负极连接柱323,且正极柱37上沿其轴向开设有正极连接孔,负极柱38上沿其轴向开设有负极连接孔,顶盖板33上对应于正极连接孔和负极连接孔处开设有通孔,正极连接柱313穿过一个通孔并插设于正极连接孔中,负极连接柱323穿过另一个通孔并插设于负极连接孔中。
具体地,如图10和图11所示,外壳2中设置有绝缘盒35,极芯1放置于绝缘盒35中,以隔绝极芯1与外壳2,避免外壳2带电。以及顶盖板33的下端面设置有绝缘板34,即绝缘板34位于正极连接片31以及负极连接片32与顶盖板33之间,起到绝缘作用。示例性地,绝缘板34和顶盖板33注塑一体成型,结构强度较高。
更具体地,如图7所示,顶盖板33上开设有注液孔330,将正极连接片31和负极连接片32连接于正极端面11和负极端面12后,放入外壳2中,并将顶盖板33密封焊接在外壳2的开口端,然后可以通过注液孔330向外壳2中注入电解液,电解液浸润极芯1。优选地,在注液孔330处焊接有密封片,以堵塞密封注液孔330,防止漏液。
优选地,正极连接片31上开设有至少一条第一漏液孔310,负极连接片32上开设有至少一条第二漏液孔320。在向外壳2中注入电解液后,电解液能通过第一漏液孔310和第二漏液孔320,使得电解液对外壳2中所有极芯1的浸润速度较快,并能提高电解液在外壳2中的分布均匀性,从而提高该方形电池的性能。示例性地,沿正极连接片31的宽度方向,正极连接片31上间隔设置有多条第一漏液孔310,沿负极连接片32的宽度方向,负极连接片32上间隔设置有多条第二漏液孔320,进一步提高电解液的分布均匀性,例如,第一漏液孔310和第二漏液孔320分别设置有三条,当然,在其它实施例中,第一漏液孔310和第二漏液孔320的数量具体根据实际需求设置。
优选地,顶盖板33上还设置有防爆阀,在方形电池内部气压过大时,热气能够通过防爆阀排出,避免外壳2内气压过大导致方形电池爆炸。其中,防爆阀是较为成熟的现有技术,因此,在此不再一一赘述。
更进一步地,如图3至图9所示,正极端面11上设置有第一凹槽110,正极连接片31上朝向正极端面11形成有第一凸筋311,第一凸筋311卡设于第一凹槽110中;和/或负极端面12上设置有第二凹槽120,负极连接片32上朝向负极端面12形成有第二凸筋321,第二凸筋321卡设于第二凹槽120中。在正极连接片31上设置第一凸筋311有利于提高正极连接片31的结构强度,在正极端面11上设置第一凹槽110有利于提高正极端面11的结构强度,通过第一凸筋311和第一凹槽110配合,极大地提高了正极连接片31和正极端面11的连接强度和连接可靠性,从而提高该方形电池的使用可靠性。同时,在负极连接片32上设置第二凸筋321有利于提高负极连接片32的结构强度,在负极端面12上设置第二凹槽120有利于提高负极端面12的结构强度,通过第二凸筋321和第二凹槽120配合,极大地提高了负极连接片32和负极端面12的连接强度和连接可靠性,从而提高该方形电池的使用可靠性。且在上述结构下,减轻了方形电池的整体重量。
优选地,正极端面11上沿极芯1的宽度方向间隔设置有多个第一凹槽110,正极连接片31上间隔设置有多个第一凸筋311,多个第一凸筋311和多个第一凹槽110一一对应卡设;和/或负极端面12上沿极芯1的宽度方向间隔设置有多个第二凹槽120,负极连接片32上间隔设置有多个第二凸筋321,多个第二凸筋321和多个第二凹槽120一一对应卡设。在上述结构下,能进一步提高正极连接片31和正极端面11以及负极连接片32和负极端面12的连接强度,减轻方形电池的整体重量。
以下是本实施例提供的方形电池的装配方法:
将正极连接片31上的正极连接柱313与正极柱37上的正极连接孔铆接后焊接在一起,并将负极连接片32上的负极连接柱323与负极柱38上的负极连接孔铆接后焊接在一起;
若具有多个极芯1,则将多个极芯1沿极芯1的厚度方向叠设,使得多个第一凹槽110位于同一侧,多个第二凹槽120位于同一侧;
然后将第一凸筋311与第一凹槽110对应放置,并用激光焊接的方式焊接在一起,将第二凸筋321与第二凹槽120对应放置,并用激光焊接的方式焊接在一起;
在多个极芯1的外周裹紧绝缘膜36形成极芯1组件,其中,绝缘膜36上开设有若干液孔,使得电解液能通过液孔浸润极芯1;
将焊接好顶盖组件3的极芯1组件放入绝缘盒35中,然后一起放入外壳2中;
采用激光焊接将顶盖板33的周边与外壳2的开口端密封连接;
烘干后在注液口注入电解液并化成,然后在注液口焊接密封片,最后进行分容。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种极芯的制造方法,其特征在于,包括以下步骤:
准备若干正集流体、若干负集流体以及若干隔膜;
在所述正集流体的一部分涂敷正极活性物质形成正极片部,未涂敷的部分形成正极性部,在所述负集流体的一部分涂敷负极活性物质形成负极片部,未涂敷的部分形成负极性部;
将若干所述正极片部和若干所述负极片部分别与若干所述隔膜一一交替叠设后折叠或卷绕,使得若干所述正极性部和若干所述负极性部位于所述隔膜的两侧;
将若干所述正极性部的端面整平形成正极端面(11),将若干所述负极性部的端面整平形成负极端面(12)。
2.一种极芯,其特征在于,所述极芯(1)由根据权利要求1所述的极芯的制造方法制造而成。
3.根据权利要求2所述的极芯,其特征在于,所述正极端面(11)上设置有第一凹槽(110),和/或所述负极端面(12)上设置有第二凹槽(120)。
4.一种方形电池,其特征在于,包括至少一个权利要求2-3任一项所述的极芯(1)。
5.根据权利要求4所述的方形电池,其特征在于,还包括外壳(2)和顶盖组件(3);
所述极芯(1)设置在所述外壳(2)中;
所述顶盖组件(3)连接于所述外壳(2)的开口端,所述顶盖组件(3)包括相对间隔设置的正极连接片(31)和负极连接片(32),所述正极连接片(31)贴合连接于所述正极端面(11),所述负极连接片(32)贴合连接于所述负极端面(12)。
6.根据权利要求5所述的方形电池,其特征在于,所述极芯(1)设置有多个,多个所述极芯(1)沿所述极芯(1)的厚度方向叠设,所有所述极芯(1)的正极端面(11)位于同一端,所有所述极芯(1)的负极端面(12)位于同一端,所述正极连接片(31)与多个所述正极端面(11)贴合连接,所述负极连接片(32)与多个所述负极端面(12)贴合连接。
7.根据权利要求5所述的方形电池,其特征在于,所述正极端面(11)上设置有第一凹槽(110),所述正极连接片(31)上朝向所述正极端面(11)形成有第一凸筋(311),所述第一凸筋(311)卡设于所述第一凹槽(110)中;和/或
所述负极端面(12)上设置有第二凹槽(120),所述负极连接片(32)上朝向所述负极端面(12)形成有第二凸筋(321),所述第二凸筋(321)卡设于所述第二凹槽(120)中。
8.根据权利要求7所述的方形电池,其特征在于,所述正极端面(11)上沿所述极芯(1)的宽度方向间隔设置有多个所述第一凹槽(110),所述正极连接片(31)上间隔设置有多个所述第一凸筋(311),多个所述第一凸筋(311)和多个所述第一凹槽(110)一一对应卡设;和/或
所述负极端面(12)上沿所述极芯(1)的宽度方向间隔设置有多个所述第二凹槽(120),所述负极连接片(32)上间隔设置有多个所述第二凸筋(321),多个所述第二凸筋(321)和多个所述第二凹槽(120)一一对应卡设。
9.根据权利要求4所述的方形电池,其特征在于,所述顶盖组件(3)还包括:
顶盖板(33),密封连接于所述外壳(2)的开口端,所述顶盖板(33)上间隔设置有正极柱(37)和负极柱(38),所述正极连接片(31)连接于所述正极柱(37),所述负极连接片(32)连接于所述负极柱(38)。
10.根据权利要求9所述的方形电池,其特征在于,所述正极连接片(31)靠近所述顶盖板(33)的一端朝向所述负极连接片(32)折弯延伸形成正极连接部(312),所述正极连接部(312)与所述正极柱(37)连接,所述负极连接片(32)靠近所述顶盖板(33)的一端朝向所述正极连接片(31)折弯延伸形成负极连接部(322),所述负极连接部(322)与所述负极柱(38)连接。
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