CN206650127U - 一种单体电池、双电池组及电池模组 - Google Patents

一种单体电池、双电池组及电池模组 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供一种单体电池、双电池组及电池模组，本实用新型提供的单体电池和双电池组，所述单体电池通过在电池壳体表面设有至少一个导电凸起部，所述电凸起部受温度或压力影响时发生形变。当电池内部异常时电池内部气压增大，电池壳体发生形变向外侧膨胀，所述电池壳体表面的导电凸起部与相邻电池的电池壳体接触，导致所述电池的导通电极端子与绝缘电极端子短接使得单体电池产生大电流熔断电池连接薄弱位置并断开连接点。所述电池以温度、气压作为触发条件，使所述单体电池的电池壳体表面与相邻的电池接触，使得电池正负极短路产生大电流快速释放电池内部能量，断开电池的连接薄弱位置，阻止电池热失控，能及时有效地对电池模组进行保护。

Description

一种单体电池、双电池组及电池模组
技术领域
本实用新型涉及电池防护领域，尤其涉及一种单体电池、双电池组及电池模组。
背景技术
随着科学技术的发展，新能源技术的开发的进步，新能源汽车越来越受到广大汽车行业的重视和关注，电池作为新能源汽车的核心部件，其安全性能显得格外重要，但电池的大范围应用的同时，也面临着一些技术问题。当电池受到撞击或者过热等滥用条件时，电池内部会发一系列复杂的电化学反应。当这些异常没有得到有效控制，电池发生热失控时，电池就会有起火甚至爆炸的危险。现有技术对于电池的热失控问题，通常采用的技术方案有，当环境温度高于某一预定温度值时，断路单元产生形变并使导电引子与导电端子分离以切断电路。该电池保护装置能够在电池发生热失控时，通过断路单元产生形变使导电引子与导电端子分离以切断电路，进而保护电池。但是这种方式，只是在电池发生热失控的时候，切断电路，电池内部的能量、热量并没有及时的减少消耗，电池内部依然有热失控带来的安全问题。
实用新型内容
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的上述技术问题之一。为此，本实用新型提出一种单体电池、双电池组及电池模组，该单体电池能在电池内部异常热失控时电池内部短路并产生大电流熔断电池连接薄弱位置断开连接点，从而对电池进行保护，避免电池热失控。
本实用新型提供了一种单体电池，其特征在于，所述单体电池包括密封的电池壳体、用于引出电池壳体内部电流的两种极性的电极端子，所述电极端子包括与所述电池壳体电导通的导通电极端子、与电池壳体绝缘的绝缘电极端子，所述电池壳体表面设有至少一个导电凸起部，当所述电池壳体内部的温度或压力使所述电池壳体和/或导电凸起部发生形变时所述导电凸起部能与相邻电池的电池壳体电导通。
一些实施例中所述电池壳体表面除所述导电凸起部所在区域，其他部位设有绝缘层。
一些实施例中，所述导电凸起部与所述电池壳体一体成型。
一些实施例中，所述导电凸起部由导电元件设置于所述电池壳体表面形成。
另外，根据本实用新型的单体电池还可以具有如下附加的技术特征，所述密封的电池壳体包括电池壳本体、盖板主体；所述盖板主体与所述电池壳本体电连接；所述盖板主体设有用于安装所述导通电极端子和绝缘电极端子的两个通孔。
进一步的，所述导通电极端子与所述盖板主体通过低电阻导电密封件进行密封，所述绝缘电极端子与所述盖板主体通过绝缘密封件绝缘密封。
本实用新型提出一种双电池组，所述双电池组包括第一电池、第二电池，所述第一电池、第二电池至少一个为单体电池，所述单体电池为上述实施例中任意一项所述的单体电池，当所述双电池组中的单体电池的电池壳体内部温度或压力使所述电池壳体发生形变时，所述导电凸起部能与双电池组中另一电池的电池壳体电接触使双电池组中的一个单体电池的导通电极端子与绝缘电极端子电导通。
一些实施例中，所述第一电池包括第一电极端子、第二电极端子，所述第一电极端子与所述第一电池的电池壳体电导通；所述第二电池包括第三电极端子、第四电极端子，所述第三电极端子与所述第二电池的电池壳体电导通；所述第一电极端子与所述第四电极端子连接。
一些实施例中，所述第一电池的电池壳体和/或第二电池的电池壳体表面设有导电凸起部，所述导电凸起部设置于第一电池和第二电池之间；当第一电池和/或第二电池的电池壳体内部的温度或压力使所述电池壳体发生形变时所述导电凸起部能与双电池组中另一电池的电池壳体电接触使第二电池的第三电极端子和第四电极端子电导通。
进一步的，所述第二电池的电池壳体表面设有导电凸起部，所述导电凸起部设置于第一电池和第二电池之间，当所述第二电池的电池壳体内部的温度或压力使所述电池壳体发生形变时，所述导电凸起部与所述第一电池的电池壳体接触使得第二电池的第三电极端子和第四电极端子电导通而短路。
更进一步的，所述第一电池的电池壳体表面和第二电池的电池壳体表面设有所述导电凸起部，所述两导电凸起部设置于第一电池和第二电池之间，所述两导电凸起部至少一部分正对设置。
优选的，所述导电凸起部设置于所述电池壳体表面的中部。
一些实施例中，所述双电池组包括连接所述第一电池与第二电池的电池连接片，所述电池连接片设有薄弱部。
一些实施例中，所述第二电池的电池壳体内部包括电芯及用于电连接电芯与第三电极端子的第三引出片、用于电连接电芯与第四电极端子的第四引出片；所述第四引出片和/或第三引出片设有熔断部。
一些实施例中，所述第三电极端子与所述第二电池的正极电连接、第四电极端子与所述第二电池的负极电连接，所述熔断部设置于第三引出片上。
本实用新型提供了一种电池模组，所述电池模组包括双电池组，所述双电池组为上述实施例中任意一项所述的双电池组。
一些实施例中，所述电池模组包括至少两个拉板、若干拉杆及至少一个用于组装所述电池模组的电池拼装板，所述拉板设置于所述电池模组两侧，所述拉杆用于连接所述拉板，所述电池拼装板配合所述拉板、拉杆将所述电池组合成所述电池模组。
有益效果：根据本实用新型提供的单体电池，所述单体电池通过在电池壳体表面设有至少一个导电凸起部，所述电凸起部受温度或压力影响时发生形变。当电池内部异常时电池内部气压增大，电池壳体发生形变向外侧膨胀，所述电池壳体表面的导电凸起部与相邻电池的电池壳体接触，导致所述电池的导通电极端子与绝缘电极端子短接使得单体电池产生大电流熔断电池连接薄弱位置并断开连接点。所述电池以温度、气压作为触发条件，使所述单体电池的电池壳体表面与相邻的电池接触，使得电池正负极短路产生大电流快速释放电池内部能量，断开电池的连接薄弱位置，阻止电池热失控，能及时有效地对电池进行保护，提高单体电池的安全性能，避免单个异常电池威胁整个电池模组的安全性，提高了整个电池模组的安全系数。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的单体电池示意图；
图2为本实用新型实施例提供的单体电池整体示意图；
图3为本实用新型实施例提供的电池模组侧面示意图；
图4为本实用新型实施例提供的电池模组异常时侧面示意图；
图5为本实用新型实施例提供的电池模组整体示意图；
图6为本实用新型实施例提供的第二电池部分组件示意图；
图7为本实用新型实施例提供的电池模组连接局部示意图；
图8为本实用新型实施例提供的电池模组连接示意图；
图9为本实用新型实施例提供的池拼装板示意图；
图10为本实用新型实施例提供的电池模组整体示意图；
图11为本实用新型实施例提供的双电池组连接示意图。
导通电极端子11；绝缘电极端子12；盖板主体13；电池壳本体14；导电凸起部15；绝缘层151；低电阻密封件16；绝缘密封件17；第一电池21；第二电池22；第三电极端子223；第四电极端子224；第三引出片233；第四引出片234；熔断部235；电池连接片23；薄弱部231；
拉板31；拉杆32；电池拼装板33；模组安装块34。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，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。
下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步描述。
如图1至图2所示，本实用新型提供了一种单体电池，所述单体电池包括密封的电池壳体、用于引出电池壳体内部电流的两种极性的电极端子，所述电极端子包括与所述电池壳体电导通的导通电极端子11、与电池壳体绝缘的绝缘电极端子12，所述电池壳体表面设有至少一个导电凸起部15，当所述电池壳体内部的温度或压力使所述电池壳体和/或导电凸起部15发生形变时所述导电凸起部15能与相邻电池的电池壳体电导通。使得所述单体电池的两电极端子短接以使单体电池产生大电流熔断电池连接薄弱位置并断开连接点。本实用新型提供的单体电池，所述单体电池通过在电池壳体表面设有至少一个导电凸起部15，所述电凸起部受温度或压力影响时发生形变。当电池内部异常时电池内部气压增大，电池壳体发生形变向外侧膨胀，所述电池壳体表面的导电凸起部15与相邻电池的电池壳体接触，导致所述电池的导通电极端子11与绝缘电极端子12短接使得单体电池产生大电流熔断电池连接薄弱位置并断开连接点。所述电池以温度、气压作为触发条件使所述单体电池的电池壳体表面与相邻的电池接触，使得电池正负极短路产生大电流快速释放电池内部能量，断开电池的连接薄弱位置，阻止电池热失控，能及时有效地对电池进行保护，提高单体电池的安全性能，避免单个异常电池威胁整个电池模组的安全性，提高了整个电池模组的安全系数。
进一步的，所述电池壳体表面除所述导电凸起部15所在处其他部位设有绝缘层151。所述电池壳体在除开设有导电凸起部15以外的位置设置绝缘层151，是指在导电凸起部15以外的其他位置覆盖绝缘材料或镀绝缘膜，该设计作为一种优化，避免造成不必要的短路，对电池的正常使用带来干扰。
本实用新型主要利用相邻电池的导电凸起部15的短接导致电池短路产生大电流使得连接点断开对电池进行保护，以下介绍导电凸起部15设置的两则实施例。所述导电凸起部15与所述电池壳体一体成型。具体的，所述导电凸起部15的制作过程如下，工业生产流程上，在制造电池壳体的过程中，通过冲压的方式将电池壳体的一部分设置成向外凸起的结构，具体而言，可利用压力机和模具对电池壳体施加外力，使之产生塑性形变，从而获得所需要的形状和尺寸，最终得到所述导电凸起部15。
进一步的，所述导电凸起部15的第二种成型方式如下，所述导电凸起部15由导电元件设置于所述电池壳体表面形成。具体的，所述导电凸起部15由一导电元件焊接在所述电池壳体表面而形成。
所述单体电池还具有以下附加技术特征；所述密封的电池壳体包括电池壳本体14、盖板主体13；所述盖板主体13与所述电池壳本体14电连接；所述盖板主体13设有用于安装所述导通电极端子11和绝缘电极端子12的两个通孔。具体的如图1和图2所示，进一步的，所述导通电极端子11与所述盖板主体13通过低电阻密封件16进行密封，所述绝缘电极端子12与所述盖板主体13通过绝缘密封件17绝缘密封。如图1所示，所述低电阻密封件16进行密封的设置保证了盖板主体13与导通电极端子11的密封同时也保证了导电凸起部15能与单体电池电导通，有利于实现单体电池异常时单体电池与相邻电池的短接。所述绝缘电极端子12为单体电池的常规设置，保证了单体电池的正常使用。所述绝缘密封件17保证单体电池内部具有良好的密封性。
本实用新型，还提供了一种双电池组，所述双电池组包括第一电池21、第二电池22，所述第一电池21、第二电池22至少一个为单体电池，所述单体电池为上述实施例中任意一项所述的单体电池，如图1和图2所示，当所述双电池组中的单体电池的电池壳体内部温度或压力使所述电池壳体发生形变时，所述导电凸起部15能与双电池组中另一电池的电池壳体电接触使双电池组中的一个单体电池的导通电极端子11与绝缘电极端子12电导通。如图11所示，实施例中所述第二电池22设为所述单体电池。
进一步的，所述第一电池21包括第一电极端子、第二电极端子，所述第一电极端子与所述第一电池21的电池壳体电导通；所述第二电池22包括第三电极端子223、第四电极端子224，所述第三电极端子223与所述第二电池22的电池壳体电导通；所述第一电极端子与所述第四电极端子224连接。优选将所述第一电极端子与所述第一电池21的正极连接、第三电极端子223与所述第二电池22的正极连接。具体的，如图5所示，所述第一电池21与所述第二电池22通过电池连接片23连接。
更进一步的，所述第一电池21的电池壳体和/或第二电池22的电池壳体表面设有导电凸起部15，所述导电凸起部15设置于第一电池21和第二电池22之间；具体的，如图2所示。当第一电池21和/或第二电池22的电池壳体内部的温度或压力使所述电池壳体发生形变时所述导电凸起部15能与双电池组中另一电池的电池壳体电接触使第二电池22的第三电极端子223和第二电极端子电导通。优选的，如图11所示，所述第二电池的电池壳体表面设有导电凸起部，所述导电凸起部设置于第一电池和第二电池之间，当所述第二电池的电池壳体内部的温度或压力使所述电池壳体发生形变时，所述导电凸起部与所述第一电池的电池壳体接触使得第二电池的第三电极端子和第四电极端子电导通而短路。
作为一种优选方案，所述第一电池21的电池壳体表面和第二电池22的电池壳体表面设有所述导电凸起部15，所述两导电凸起部15设置于第一电池21和第二电池22之间，所述两导电凸起部15至少一部分正对设置。如图3和图4所示，所述两导电凸起部15至少一部分正对设置保证了所述第一电池21与第二电池22能在异常情况时电池壳体表面相互接触而使得第二电池22短路产生大电流熔断连接薄弱位置。
作为一种优选的方案，所述导电凸起部15设置于所述电池壳体表面的中部。具体如图2所示，单体电池内部异常时，电池内部产生气体，同时高温导致单体电池内部压强增大，此时单体电池的电池壳体表面中部位置压强最大，所述导电凸起部15设置于所述电池壳体表面的中部，有利于单体电池异常时电池壳体发生形变，单体电池与相邻电池的电池壳体两正相对面的有效接触发生短路，对异常电池进行保护。
作为一种进一步的优化方案或作为本实用新型的一种具体实施方案，所述双电池组包括连接所述第一电池21与第二电池22的电池连接片23，所述电池连接片23设有薄弱部231。所述薄弱部231的设计有利于大电流将所述电池连接片23熔断。如图3和图4及图5所示，当所述双电池组其中一个或两个异常时，所述双电池组的电池壳体表面发生形变，所述导电突起部与其相邻电池的壳体表面接触，即所述第一电池21与第二电池22的两个相邻面接触，所述第二电池22的两电极端子短接发生短路产生大电流，所述电池连接片23的薄弱部231熔断，所述双电池组内部断开连接。
作为本实用新型的另一种实施方案，所述第二电池22的电池壳体内部包括电芯及用于电连接电芯与第三电极端子223的第三引出片233、用于电连接电芯与第四电极端子224的第四引出片234；所述第四引出片234和/或第三引出片233设有熔断部235。作为一种优选方案，所述第三电极端子与所述第二电池的正极电连接、第四电极端子与所述第二电池的负极电连接，所述熔断部设置于第三引出片上。一些具体实施例中，电池的正极内引出片采用铝，而负极内引出片则采用铜等材料。由于铝的熔点比较低容易熔断，铜的熔点较高不易熔断，因此熔断部235设置于正极内引出片上，如图6和图5所示，即通常将熔断部235设置于正极引出片上。
本实用新型还提供一种电池模组，所述电池模组包括上述实施例中任意一项所述的双电池组。具体的实施例如图7和图8所示，电池模组中的n个电池A1…..Am,Am+1,….An-1,An串联在一起，图中电池Am和电池Am+1为所述第一电池21和第二电池22，其中1≤m≤n-1,所述n个电池中相邻的两个电池的异性电极端子互相连接组成所述电池模组，其他的相邻两个电池也可为所述双电池组，所述电池模组可以为一个所述双电池组或者多个所述双电池组的组合，具体设计可按照实施方案和实际需要来确定。
进一步的，所述电池模组包括至少两个拉板31、若干拉杆32及至少一个用于组装所述电池模组的电池拼装板33，所述拉板31设置于所述电池模组两侧，所述拉杆32用于连接所述拉板31，所述电池拼装板33配合所述拉板31、拉杆32将所述电池组合成所述电池模组。所述拉板31、拉杆32由绝缘材料制作。具体的如图9和图10所示，所述电池模组的两侧设置有拉板31，所述拉杆32分别设置于所述电池模组的两条棱的侧边附近以及电池模组的上表面，所述拉板31与拉杆32用铆钉固定。所述拉板31与所述拉杆32加强电池模组内部单个电池之间的联系，使得电池之间结构更加紧凑，避免内部松动导致电池壳体表面受热膨胀时导电凸起部不能充分接触甚至不接触。并且所述电池拼装板33配合所述拉板31、拉杆32将若干所述电池组合成，形成电池模组。如图10所示，所述电池模组组装成功后，所述电池模组的两端还设有模组安装块34，所述模组安装块34用于将所述电池模组与其他电池模组连接或者将电池模组安装于汽车上。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种单体电池，其特征在于，所述单体电池包括密封的电池壳体、用于引出电池壳体内部电流的两种极性的电极端子，所述电极端子包括与所述电池壳体电导通的导通电极端子、与电池壳体绝缘的绝缘电极端子，所述电池壳体表面设有至少一个导电凸起部，当所述电池壳体内部的温度或压力使所述电池壳体和/或导电凸起部发生形变时所述导电凸起部能与相邻电池的电池壳体电导通。
2.根据权利要求1所述的单体电池，其特征在于，所述电池壳体表面除所述导电凸起部所在区域，其他部位设有绝缘层。
3.根据权利要求2所述的单体电池，其特征在于，所述导电凸起部与所述电池壳体一体成型。
4.根据权利要求2所述的单体电池，其特征在于，所述导电凸起部由导电元件设置于所述电池壳体表面形成。
5.根据权利要求1所述的单体电池，其特征在于，所述密封的电池壳体包括电池壳本体、盖板主体；所述盖板主体与所述电池壳本体电连接；所述盖板主体设有用于安装所述导通电极端子和绝缘电极端子的通孔。
6.根据权利要求5所述的单体电池，其特征在于，所述导通电极端子与所述盖板主体通过低电阻导电密封件进行密封，所述绝缘电极端子与所述盖板主体通过绝缘密封件绝缘密封。
7.一种双电池组，其特征在于，所述双电池组包括第一电池、第二电池，所述第一电池、第二电池至少一个为单体电池，所述单体电池为权利要求1-6任意一项所述的单体电池，当所述双电池组中的单体电池的电池壳体内部温度或压力使所述电池壳体发生形变时，所述导电凸起部能与双电池组中另一电池的电池壳体电接触使双电池组中的一个单体电池的导通电极端子与绝缘电极端子电导通。
8.根据权利要求7所述的双电池组，其特征在于，所述第一电池包括第一电极端子、第二电极端子，所述第一电极端子与所述第一电池的电池壳体电导通；所述第二电池包括第三电极端子、第四电极端子，所述第三电极端子与所述第二电池的电池壳体电导通；所述第一电极端子与所述第四电极端子连接。
9.根据权利要求8所述的双电池组，其特征在于，所述第一电池的电池壳体和/或第二电池的电池壳体表面设有导电凸起部，所述导电凸起部设置于第一电池和第二电池之间；当第一电池和/或第二电池的电池壳体内部的温度或压力使所述电池壳体发生形变时，所述导电凸起部能与双电池组中另一电池的电池壳体电接触，使第二电池的第三电极端子和第四电极端子电导通。
10.根据权利要求9所述的双电池组，其特征在于，所述第二电池的电池壳体表面设有导电凸起部，所述导电凸起部设置于第一电池和第二电池之间，当所述第二电池的电池壳体内部的温度或压力使所述电池壳体发生形变时，所述导电凸起部与所述第一电池的电池壳体接触，使得第二电池的第三电极端子和第四电极端子电导通而短路。
11.根据权利要求9所述的双电池组，其特征在于，所述第一电池的电池壳体表面和第二电池的电池壳体表面设有所述导电凸起部，所述两导电凸起部设置于第一电池和第二电池之间，所述两导电凸起部至少一部分正对设置。
12.根据权利要求9所述的双电池组，其特征在于，所述导电凸起部设置于所述电池壳体表面的中部。
13.根据权利要求9或11或12所述的双电池组，其特征在于，所述双电池组包括连接所述第一电池与第二电池的电池连接片，所述电池连接片设有薄弱部。
14.根据权利要求9或11或12所述的双电池组，其特征在于，所述第二电池的电池壳体内部包括电芯及用于电连接电芯与第三电极端子的第三引出片、用于电连接电芯与第四电极端子的第四引出片；所述第四引出片和/或第三引出片设有熔断部。
15.根据权利要求14所述的双电池组，其特征在于，所述第三电极端子与所述第二电池的正极电连接、第四电极端子与所述第二电池的负极电连接，所述熔断部设置于第三引出片上。
16.一种电池模组，其特征在于，所述电池模组包括权利要求7-15任意一项所述的双电池组。
17.根据权利要求16所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组包括至少两个拉板、若干拉杆及至少一个用于组装所述电池模组的电池拼装板，所述拉板设置于所述电池模组两侧，所述拉杆用于连接所述拉板，所述电池拼装板配合所述拉板、拉杆将所述电池组合成所述电池模组。
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