CN115200329B - 一种油加热电池真空干燥炉及其真空干燥方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种油加热电池真空干燥炉及其真空干燥方法,干燥炉包括炉体、油管路、油热板、底部传热板和电池承载夹具,底部传热板固定设置在油热板上,电池承载夹具放置在油热板上,包括外框架和多个支撑底板,多个支撑底板固定在外框架底部,且平行分隔布置,用于支撑电池底部的两端;底部传热板伸入相邻的支撑底板之间的镂空区,用于与电池底部直接接触传热。充分利用了电池承载夹具与油热板可以分离的特点,做了减重设计,把大面积的底部传热板固定设置在油热板上,在电池承载夹具从炉腔内搬进搬出时,由于不需要搬运底部传热板,改进后电池承载夹具重量更轻,使电池干燥炉可以配置较小负载的机械手,降低配套设备的成本和使用成本。
Description
技术领域
本申请涉及干燥设备技术领域,尤其是涉及一种油加热电池真空干燥炉及其真空干燥方法。
背景技术
电池干燥炉是很多类型电池生产过程中的重要设备,主流的电池干燥炉均采用电加热方案,包括炉腔和电加热夹具,电加热夹具用于承载电池,还设有多个电热板,电热板能对电池进行接触式加热,但电加热能源损耗大,热能的利用率较低,每个电热板都是一个发热单元,需要单独控温,导致整体温度难以进行控制,加热时的温度均匀性较差,电热板还具有故障率高、维护不便、容易热失控的缺陷,导致电池加热烘干的整体效益较低。
现有技术中公开的一种油加热式电池真空烘烤设备主要包括多个上下排列的炉腔、真空装置、热油供给装置、油管路和油热板,油热板固定设置在炉腔内,热油供给装置通过油管路与油热板连通,油热板内部设有弯折油管,热油在弯折油管内循环起来不断给油热板提供热量,油热板整体温度相对更加均匀,因只有一个热源,所以采用整体控温方式,温控装置更加简单,温度控制更容易。
在具体使用过程中,仍然需要把电池放入电池承载夹具中,然后把电池承载夹具放置到油热板上,油热板传热给电池承载夹具的底板,底板再传热给电池。由于电池承载夹具要和电池一起从炉腔内搬进搬出,电池的重量较大,电池承载夹具本身的重量也较大,需要配置大负载的机械手来取放电池承载夹具,配套设备的价格和使用成本都高,所以有必要对电池承载夹具做减重设计。
发明内容
为了解决现有技术中油加热真空干燥炉因电池承载夹具的重量较大,需要配置大负载的机械手,导致配套设备的价格和使用成本都高的技术问题,本发明提供了一种油加热电池真空干燥炉及其真空干燥方法。
一方面,本申请提供的一种油加热电池真空干燥炉采用如下的技术方案:一种油加热电池真空干燥炉,包括炉体、油管路和油热板,所述炉体内设有炉腔,所述油热板固定设置在炉腔内,所述油热板通过油管路与热油供给装置连通,所述油加热电池真空干燥炉还包括:底部传热板,固定设置在油热板上,用于对多个电池底部传热;电池承载夹具,可分离设置在油热板上,用于承载多个电池,所述电池承载夹具包括外框架和多个支撑底板,多个支撑底板固定在外框架底部,且平行分隔布置,相邻的支撑底板之间形成镂空区,同一镂空区相邻的两个支撑底板分别用于支撑对应区域内电池底部的两端;所述底部传热板能伸入相邻支撑底板之间的镂空区,用于与电池底部接触传热。
通过采用上述技术方案,本申请充分利用了电池承载夹具与油热板可以分离的特点,对电池承载夹具进行了减重设计,把大面积的底部传热板固定设置在油热板上,电池承载夹具包括外框架和多个支撑底板,支撑底板只对电池底部的两端进行支撑,对电池的底部中间放空;在把电池承载夹具放置到油热板上时,底部传热板伸入到相邻的支撑底板之间的镂空区,与电池底部直接接触传热,很好地保证了传热效率。在电池承载夹具从炉腔内搬进搬出时,由于不需要搬运底部传热板,改进后电池承载夹具重量更轻,使电池干燥炉可以配置较小负载的机械手,降低配套设备的成本和使用成本。
优选地,所述外框架上方还设有薄壁围板,薄壁围板内表面为镜面反光面。
通过采用上述技术方案,薄壁围板不仅具有围拢热量的作用,还能把部分热能再反射回电池承载夹具的内部,保温效果好,薄壁围板重量较轻,对电池承载夹具的重量影响有限。
优选地,所述油热板内部设有二条相互嵌套的回字形油管,且二条回字形油管的进油口和出油口反置。
通过采用上述技术方案,本申请设置二条相互嵌套的回字形油管,且二条回字形油管的进油口和出油口反置,一条回字形油管的进油口区域与另一条回字形油管的出油口区域重合,热量相叠加后,就使油热板的整体温度更均匀。
优选地,所述油热板包括上层板和下层板,所述上层板内壁设有油管容置槽,所述油管容置槽与回字形油管之间还填充有灌锡层。
通过采用上述技术方案,由于加工精度的原因,回字形油管与油管容置槽之间不可避免地会存在间隙,影响热量的传导效率。填充灌锡层后,可以把这些间隙填平,锡作为良好的中间导热介质,能提高回字形油管与上层板之间的热传导效率。
优选地,所述油热板上设有温度传感器,用于测量油热板的温度;所述油管路上设有流量控制阀,用于控制热油的流量,进而控制油热板的温度。
通过采用上述技术方案,温度传感器实时检测到油热板的温度后,反馈给控制系统,控制系统做出计算后,通过流量控制阀控制热油的流量,当油热板的温度低于设定值时,就增加热油的流量,当油热板的温度高于设定值时,就减少热油的流量,通过动态的即时调整,就能很好地控制油热板的温度,温度控制更精准。
优选地,所述支撑底板为玻纤板,所述底部传热板的表面还设有一层耐高温非金属材料层。
通过采用上述技术方案,金属粉尘对电池有不利影响,整个干燥过程应尽量避免产生金属粉尘,所以把与电池直接接触的零件都改为非金属材料,或者在金属零件表面设置一层耐高温非金属材料层,都能避免在与电池接触或碰撞中产生金属粉尘,减少金属粉尘对电池的不利影响。
优选地,所述支撑底板上还设有第一分隔件和第二分隔件,所述第一分隔件设置在支撑底板上,用于把多个电池分隔为多排,所述第二分隔件设置在第一分隔件上,用于将同排相邻的电池分隔开,所述第二分隔件具有热管结构,第二分隔件的底部与油热板接触。
通过采用上述技术方案,第一分隔件把多个电池分隔为多排,第二分隔件再把同一排内的电池再隔开,这样相邻的电池之间不会直接接触,不会挤压在一起,干燥效果更好。
另外,由于把第二分隔件设计为具有热管结构,热管底部与油热板接触,热管可以快速把热量带至热管上部,热管上部与油热板的温度相差不多,能减小整个电池承载夹具底部和上部的温差;热管与电池侧面的间距较小(一般单边仅有1-2个毫米),能保证一定的热辐射传热效率,对电池加热多了一个途径,热管和油热板对电池形成立体加热的效果,使电池达到均温的时间大幅缩短,提高干燥效果。热管的宽度越宽,对电池侧面加热效果越好,缺点是成本也会较高。
优选地,所述第二分隔件顶端设有导向倒角,用于引导电池进入第二分隔件之间;所述第二分隔件形状为直板状或L形;所述第二分隔件高度与电池高度相匹配。
通过采用上述技术方案,利用导向倒角的导向功能,能使电池顺利地进入第二分隔件之间,方便机械手自动化装料。直板状的热管好装配,L形的热管底部吸热面积大,吸热效果好,能把吸收的热量快速向上传导。第二分隔件太低的话,对电池承载夹具上部空间的提温效果有限,第二分隔件太高的话,浪费材料,用处也不大,所以第二分隔件的高度与电池高度相匹配是比较合适的。
一方面,本申请提供的上面所述的油加热电池真空干燥炉的真空干燥方法,包括以下步骤:
把待干燥的电池放入所述电池承载夹具中;
把装有待干燥电池的电池承载夹具放置在炉腔内的油热板上,使底部传热板能与电池底部接触传热;
对炉腔进行抽真空;
加热干燥,热油供给装置通过油管路向油热板提供循环热油,油热板加热底部传热板,底部传热板再加热电池;
对炉腔进行泄放真空;
把装载有已干燥的电池的电池承载夹具从炉腔内取出,底部传热板保留在油热板上。
通过采用上述技术方案,本申请的方法在电池承载夹具和电池的搬进搬出时,底部传热板始终遗留在油热板上,不需要搬进搬出,电池承载夹具重量更轻,使电池干燥炉可以配置较小负载的机械手,降低配套设备的成本和使用成本。
优选的,在加热干燥的步骤中,油热板还加热设置在支撑底板上用于分隔同排相邻电池的第二分隔件,第二分隔件和底部传热板对电池形成立体加热。
通过采用上述技术方案,由于把第二分隔件设计为具有热管结构,热管底部与油热板接触,热管可以快速把热量带至热管上部,热管和油热板对电池形成立体加热的效果,使电池达到均温的时间大幅缩短,缩短干燥时间,提高干燥效果。
综上所述,本申请包括以下至少一种有益技术效果:
1.充分利用了电池承载夹具与油热板可以分离的特点,对电池承载夹具进行了减重设计,把大面积的底部传热板固定设置在油热板上,在电池承载夹具从炉腔内搬进搬出时,由于不需要搬运底部传热板,改进后电池承载夹具重量更轻,使电池干燥炉可以配置较小负载的机械手,降低配套设备的成本和使用成本;
2.设置二条相互嵌套的回字形油管,且二条回字形油管的进油口和出油口反置,一条回字形油管的进油口区域与另一条回字形油管的出油口区域重合,热量相叠加后,就使油热板的整体温度更均匀;
3.第一分隔件和第二分隔件把电池隔开,不会挤压在一起,干燥效果更好,另外,把第二分隔件设计为具有热管结构,热管可以快速把热量带至热管上部,热管和油热板对电池形成立体加热的效果,使电池达到均温的时间大幅缩短,缩短干燥时间,提高干燥效果。
附图说明
图1是本申请实施例一油加热电池真空干燥炉的正面立体图;
图2是本申请实施例一油加热电池真空干燥炉的背面立体图;
图3是本申请实施例一电池承载夹具装电池时的动作示意图;
图4是本申请实施例一电池承载夹具装满电池的状态示意图;
图5是本申请实施例一电池承载夹具放置到油热板上时的动作示意图;
图6是本申请实施例一电池承载夹具和油热板的配合关系图;
图7是本申请实施例一电池承载夹具和油热板的配合关系俯视图;
图8是图7中A-A向剖示图;
图9是图8中B处放大图;
图10是本申请实施例一电池承载夹具的分解结构示意图;
图11是本申请实施例一油热板的正面分解结构示意图;
图12是本申请实施例一支撑底板、第一分隔件和第二分隔件的配合关系示意图;
图13是本申请实施例一油热板的背面分解结构示意图;
图14是本申请实施例一上层板和回字形油管的配合关系图;
图15是本申请实施例一上层板、回字形油管和灌锡层的配合关系图;
图16是本申请实施例二电池承载夹具放置到油热板上时的动作示意图;
图17是本申请实施例二支撑底板、第一分隔件和第二分隔件的配合关系示意图;
图18是本申请实施例三支撑底板、第一分隔件和第二分隔件的配合关系示意图。
附图标记说明:10、炉体;11、炉腔;20、油管路;21、流量控制阀;30、油热板;31、回字形油管;32、上层板;33、下层板;34、灌锡层;35、温度传感器;36、油管容置槽;40、底部传热板;50、电池承载夹具;51、外框架;52、支撑底板;53、第一分隔件;54、第二分隔件;55、导向倒角;60、薄壁围板;100、电池。
具体实施方式
以下结合附图1-18对本申请作进一步详细说明。
实施例一:
参照图1和图2,本申请实施例一油加热电池真空干燥炉包括炉体10、油管路20、油热板30、底部传热板40和电池承载夹具50,所述炉体10内设有炉腔11,所述油热板30固定设置在炉腔11内,所述油热板30通过油管路20与热油供给装置(未示出)连通,底部传热板40固定设置在油热板30上,用于对多个电池(100)底部传热;电池承载夹具50,可分离地设置在油热板(30)上,用于承载多个电池100。
参照图2和图14,所述油热板30上设有温度传感器35,用于测量油热板30的温度;所述油管路20上设有流量控制阀21,用于控制热油的流量,进而控制油热板30的温度。温度传感器35实时检测到油热板30的温度后,反馈给控制系统,控制系统做出计算后,通过流量控制阀21控制热油的流量,当油热板30的温度低于设定值时,就增加热油的流量,当油热板30的温度高于设定值时,就减少热油的流量,通过动态的即时调整,就能很好地控制油热板30的温度,温度控制更精准。
参照图3和图4,电池100一般通过外部的搬运机械手转运至电池承载夹具50上,电池为自动上料;装完电池100的电池承载夹具50也是通过转运机械手从炉腔11内搬进搬出。
参照图5和图6,所述外框架51上方还设有薄壁围板60,薄壁围板60内表面为镜面反光面。薄壁围板60不仅具有围拢热量的作用,还能把部分热能再反射回电池承载夹具50的内部,保温效果好,薄壁围板60重量较轻,对电池承载夹具50的重量影响有限。另外,油热板30上设有导柱,电池承载夹具50上对应设有导套,通过导柱和导套的导向作用,可以顺利地把电池承载夹具50放置到油热板30上。
参照图7、图8和图9,电池承载夹具50包括外框架51和多个支撑底板52,多个支撑底板52固定在外框架51底部,且平行分隔布置相邻的支撑底板(52)之间形成镂空区。同一镂空区相邻的两个支撑底板52分别用于支撑对应区域内电池100底部的两端;所述底部传热板40能伸入相邻的支撑底板52之间的镂空区,用于与电池100底部直接接触传热。
参照图10和图11,支撑底板52上还设有第一分隔件53和第二分隔件54,所述第一分隔件53设置在支撑底板52上,用于把多个电池100分隔为多排,所述第二分隔件54设置在第一分隔件53上,用于将相邻的电池100分隔开。如果把电池100都密密麻麻地放置在电池承载夹具50中,电池100容纳数量虽多,但电池100之间相互接触的表面上的水份就很难逸出,会严重影响干燥效果。第一分隔件53把多个电池100分隔为多排,第二分隔件54再把同一排内的电池100再隔开,这样相邻的电池100之间不会直接接触,不会挤压在一起,干燥效果更好。
参照图11,所述支撑底板52为玻纤板,第一分隔件53和第一分隔件53都选择非金属件,底部传热板40表面还设有一层耐高温非金属材料层。金属粉尘对电池100有不利影响,整个干燥过程应尽量避免产生金属粉尘,所以把与电池100直接接触的零件都改为非金属材料,或者在金属零件表面设置一层耐高温非金属材料层,都能避免在与电池100接触或碰撞中产生金属粉尘,减少金属粉尘对电池100的不利影响。
参照图12和图13,所述油热板30内部设有二条相互嵌套的回字形油管31,且二条回字形油管31的进油口和出油口反置。如果只有一条回字形油管,进油口和出油口处的油温会有温差,导致进油口处区域温度较高,出油口处区域温度较低,导致油热板30整体温度仍然会有温差,不够均匀。本申请设置二条相互嵌套的回字形油管31,且二条回字形油管31的进油口和出油口反置,一条回字形油管31的进油口区域与另一条回字形油管31的出油口区域重合,热量相叠加后,就使油热板30的整体温度更均匀。
参照图14和图15,所述油热板30包括上层板32和下层板33,所述上层板32内壁设有油管容置槽36,所述油管容置槽36与回字形油管31之间还填充有灌锡层34。由于加工精度的原因,回字形油管31与油管容置槽36之间不可避免地会存在间隙,影响热量的传导效率。填充灌锡层34后,可以把这些间隙填平,锡作为良好的中间导热介质,能提高回字形油管31与上层板32之间的热传导效率。
本实施例的工作原理为:本申请充分利用了电池承载夹具50与油热板30可以分离的特点,对电池承载夹具50进行了减重设计,把大面积的底部传热板40固定设置在油热板30上,电池承载夹具50包括外框架51和多个支撑底板52,支撑底板52只对电池100底部的两端进行支撑,对电池100的底部中间放空;在把电池承载夹具50放置到油热板30上时,底部传热板40伸入到相邻的支撑底板52之间,与电池100底部直接接触传热,很好地保证了传热效率。在电池承载夹具50从炉腔11内搬进搬出时,由于不需要搬运底部传热板40,改进后电池承载夹具50重量更轻,使电池干燥炉可以配置较小负载的机械手,降低配套设备的成本和使用成本。
本申请上面所述的油加热电池真空干燥炉的真空干燥方法,包括以下步骤:把待干燥的电池100放入电池承载夹具50中;把装有待干燥电池的电池承载夹具50放置在炉腔11内的油热板30上,使底部传热板40直接与电池100底部接触;对炉腔11进行抽真空;加热干燥,热油供给装置通过油管路20向油热板30提供循环热油,油热板30加热底部传热板40,底部传热板40再加热电池100;对炉腔11进行泄放真空;把已干燥的电池和电池承载夹具50从炉腔11内取出,底部传热板40保留在油热板30上。
本申请的方法在电池承载夹具50和电池100的搬进搬出时,底部传热板40始终遗留在油热板30上,不需要搬进搬出,电池承载夹具50重量更轻,使电池干燥炉可以配置较小负载的机械手,降低配套设备的成本和使用成本。
实施例二:
在真空环境下,接触式热传导和热辐射为主要传热方式,油热板30为底部加热,只能对电池100的底面进行接触式加热,通过电池100自身的导热能力,把热量传导至电池100的上部和侧部,实现整体干燥。有些电池100高度较高,热量从底部传导至上部需要不少时间,电池100底部和上部不可避免存在温差,温度不够均匀,电池100的上部与油热板30距离较远,热辐射效率极低,基本不予考虑;电池承载夹具50内的第一分隔件53和第二分隔件54主要作用是把电池100分隔开来,一般采用耐高温的非金属材料 ,能减少碰撞产生金属粉尘,不具有导热作用,对传热和提高温度均匀性也无帮助。
参照图16和图17,本申请实施例二与实施例一不同之处在于第二分隔件54具有热管结构,第二分隔件54的底部与油热板30接触。由于把第二分隔件54设计为具有热管结构,热管底部与油热板30接触,热管可以快速把热量带至热管上部,热管上部与油热板30的温度相差不多,能减小整个电池承载夹具50底部和上部的温差;热管与电池100侧面的间距较小(一般单边仅有1-2个毫米),能保证一定的热辐射传热效率,对电池100加热多了一个途径,热管和油热板30对电池100形成立体加热的效果,使电池100达到均温的时间大幅缩短,提高干燥效果。热管的宽度越宽,对电池100侧面加热效果越好,缺点是成本也会较高。
电池干燥过程一般是先把电池100加热升温,达到均温后,然后保持一段时间,再结束干燥过程。热管在加热升温阶段的作用最大,能使电池100侧面的温度快速上升。
所述第二分隔件54高度与电池100高度相匹配。第二分隔件54太低的话,对电池承载夹具50上部空间的提温效果有限,第二分隔件54太高的话,浪费材料,用处也不大,所以第二分隔件54的高度与电池100高度相匹配是比较合适的,第二分隔件54高度应是电池100高度的1/2-1倍之间。
由于热管为金属件,为了避免产生金属粉尘,热管表面应设置一层耐高温非金属材料层,能避免在与电池100接触或碰撞中产生金属粉尘,减少金属粉尘对电池100的不利影响。
参照图17,所述第二分隔件54形状为直板状,直板状的热管好装配,在第一分隔件53侧壁开设安装槽即可。另外,所述第二分隔件54顶端设有导向倒角55,用于引导电池100进入第二分隔件54之间。利用导向倒角55的导向功能,能使电池100顺利地进入第二分隔件54之间,方便机械手自动化装料。其它结构及有益效果均与实施例二一致,此处不再赘述。
本申请上面所述的油加热电池真空干燥炉的真空干燥方法在加热干燥的步骤中,油热板30还加热第二分隔件54,第二分隔件54和底部传热板40对电池100形成立体加热。
由于把第二分隔件54设计为具有热管结构,热管底部与油热板30接触,热管可以快速把热量带至热管上部,热管和油热板30对电池100形成立体加热的效果,使电池100达到均温的时间大幅缩短,缩短干燥时间,提高干燥效果。
实施例三:
参照图18,本申请实施例三与实施例二不同之处在于所述第二分隔件54形状为L形。L形的热管底部吸热面积大,吸热效果好,能把吸收的热量快速向上传导,其它结构及有益效果均与实施例二一致,此处不再赘述。
以上均为本申请的较佳实施例,并非依此限制本申请的保护范围,故:凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种油加热电池真空干燥炉,包括炉体(10)、油管路(20)和油热板(30),所述炉体(10)内设有炉腔(11),所述油热板(30)固定设置在炉腔(11)内,所述油热板(30)通过油管路(20)与热油供给装置连通,其特征在于,所述油加热电池真空干燥炉还包括:
底部传热板(40),固定设置在油热板(30)上,用于对多个电池(100)底部传热;
电池承载夹具(50),可分离设置在油热板(30)上,用于承载多个电池(100),所述电池承载夹具(50)包括外框架(51)和多个支撑底板(52),多个支撑底板(52)固定在外框架(51)底部,且平行分隔布置,相邻的支撑底板(52)之间形成镂空区,同一镂空区相邻的两个支撑底板(52)分别用于支撑对应区域内电池(100)底部的两端;
所述底部传热板(40)能伸入相邻支撑底板(52)之间的镂空区,用于与电池(100)底部接触传热。
2.根据权利要求1所述的油加热电池真空干燥炉,其特征在于,所述外框架(51)上方还设有薄壁围板(60),薄壁围板(60)内表面为镜面反光面。
3.根据权利要求1所述的油加热电池真空干燥炉,其特征在于,所述油热板(30)内部设有二条相互嵌套的回字形油管(31),且二条回字形油管(31)的进油口和出油口反置。
4.根据权利要求3所述的油加热电池真空干燥炉,其特征在于,所述油热板(30)包括上层板(32)和下层板(33),所述上层板(32)内壁设有油管容置槽(36),所述油管容置槽(36)与回字形油管(31)之间还填充有灌锡层(34)。
5.根据权利要求1所述的油加热电池真空干燥炉,其特征在于,所述油热板(30)上设有温度传感器(35),用于测量油热板(30)的温度;所述油管路(20)上设有流量控制阀(21),用于控制热油的流量,进而控制油热板(30)的温度。
6.根据权利要求1所述的油加热电池真空干燥炉,其特征在于,所述支撑底板(52)为玻纤板,所述底部传热板(40)的表面还设有一层耐高温非金属材料层。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的油加热电池真空干燥炉,其特征在于,所述支撑底板(52)上还设有第一分隔件(53)和第二分隔件(54),所述第一分隔件(53)设置在支撑底板(52)上,用于把多个电池(100)分隔为多排,所述第二分隔件(54)设置在第一分隔件(53)上,用于将同排相邻的电池(100)分隔开,所述第二分隔件(54)具有热管结构,第二分隔件(54)的底部与油热板(30)接触。
8.根据权利要求7所述的油加热电池真空干燥炉,其特征在于,所述第二分隔件(54)顶端设有导向倒角(55),用于引导电池(100)进入第二分隔件(54)之间;所述第二分隔件(54)形状为直板状或L形。
9.一种权利要求1至8中任一项所述油加热电池真空干燥炉的真空干燥方法,其特征在于,包括以下步骤:
把待干燥的电池(100)放入所述电池承载夹具(50)中;
把装有待干燥电池(100)的电池承载夹具(50)放置在炉腔(11)内的油热板(30)上,使底部传热板(40)能与电池(100)底部接触传热;
对炉腔(11)进行抽真空;
加热干燥,热油供给装置通过油管路(20)向油热板(30)提供循环热油,油热板(30)加热底部传热板(40),底部传热板(40)再加热电池(100);
对炉腔进行泄放真空;
把装载有电池的电池承载夹具(50)从炉腔(11)内取出,底部传热板(40)保留在油热板(30)上。
10.根据权利要求9所述油加热电池真空干燥炉的真空干燥方法,其特征在于,在加热干燥的步骤中,油热板(30)还加热设置在支撑底板(52)上用于分隔同排相邻电池(100)的第二分隔件(54),第二分隔件(54)和底部传热板(40)对电池(100)形成立体加热。
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