CN219144439U - 电池模组及电池包 - Google Patents
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Abstract
本申请的实施例公开了一种电池模组及电池包,其中电池模组包括:至少两个电池单元,至少两个电池单元沿第二方向并排布置,所述电池单元包括至少两个电池单体,至少两个电池单体沿第一方向排列,所述第一方向和第二方向相交;所述电池单体包括:壳体,其设置有容纳腔;以及卷芯,其设置于所述容纳腔内;其中,沿所述第一方向,所述壳体设置有相对布置的第一端壁及第二端壁,所述第一端壁上设置有与所述卷芯电连接的第一电极端子,所述第二端壁设有与所述卷芯电连接的第二电极端子。根据本申请,其利用第一电极端子与第二电极端子的配合以将多个电池单体依次连接,提升了电池模组的体积空间利用率,进而提升了电池模组装载电量。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域,特别涉及一种电池模组及电池包。
背景技术
随着新能源行业的快速发展及以及新能源电动汽车的进一步普及,对于有高性能、低成本的能量型电池模组的需求十分迫切。
目前,如何提升电池包的体积空间利用率,在有限的用车空间内,提升装载电量,满足长续航要求,并可采用低成本的方案,无疑是需要克服的技术难点。因此,如何提高电池包能量密度的同时降低生产成本成为亟待解决的问题。
实用新型内容
本申请的实施例提供一种电池模组及电池包,以提高电池模组的性能的同时降低生产成本。
为了解决上述技术问题,本申请的实施例公开了如下技术方案:
一方面,提供了一种电池模组,包括:至少两个电池单元,至少两个电池单元沿第二方向并排布置,所述电池单元包括至少两个电池单体,至少两个电池单体沿第一方向排列,所述第一方向和第二方向相交;所述电池单体包括:壳体,其设置有容纳腔;以及卷芯,其设置于所述容纳腔内;
其中,沿所述第一方向,所述壳体设置有相对布置的第一端壁及第二端壁,所述第一端壁上设置有与所述卷芯电连接的第一电极端子,所述第二端壁设有与所述卷芯电连接的第二电极端子,所述第一电极端子向远离所述容纳腔的方向凸出延伸,所述第二电极端子向靠近容纳腔的方向凹陷延伸并形成连接槽,相邻两个电池单体中,其中一者的第一电极端子至少部分容置于另一者的第二电极端子中,并电性连接。
除了上述公开的一个或多个特征之外,或者作为替代,还包括:搭接片,相邻两个电池单元通过所述搭接片串联或并联。
除了上述公开的一个或多个特征之外,或者作为替代,相邻两个电池单元沿第一方向的排列朝向相反,所述搭接片上设置有第一凸起及第一凹槽,相邻两个电池单元通过第一电极端子容置于第一凹槽中并电连接及第一凸起容置于第二电极端子中并电连接以串联起来。
除了上述公开的一个或多个特征之外,或者作为替代,定义所述第一电极端子相对所述壳体的第一端壁凸出的高度为H1,定义所述第二电极端子相对所述壳体的第二端壁凹陷的深度为H2,满足:1≤H1/H2≤1.2。
除了上述公开的一个或多个特征之外,或者作为替代,所述第二电极端子与所述第二端壁一体连接。
除了上述公开的一个或多个特征之外,或者作为替代,所述第一电极端子与所述第二电极端子沿第一方向的投影均呈圆形,定义所述第一电极端子的外径为D1,定义所述第二电极端子的内径为D2,满足:0.5≤D1/D2≤1.2。
除了上述公开的一个或多个特征之外,或者作为替代,所述壳体具有沿第三方向相对设置的两个第一侧壁,所述第三方向与所述第一方向及第二方向均相交;
所述电池单体还包括:防爆阀单元,所述防爆阀单元设置于两个所述第一侧壁的至少一者上。
除了上述公开的一个或多个特征之外,或者作为替代,所述电池单体还包括:绝缘贴片,所述绝缘贴片覆盖于壳体的第一端壁或第二端壁。
除了上述公开的一个或多个特征之外,或者作为替代,所述第二电极端子内设置有导电胶层。
另一方面,进一步公开了一种电池包,除了上述公开的一个或多个特征之外,或者作为替代,所述电池包包括容纳框体以及如上述任一项所述的电池模组,所述电池模组设置于容纳框体内。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果:本申请通过在电池单体的壳体上设置相对布置的第一电极端子及第二电极端子,以利用第一电极端子与第二电极端子的配合以将多个电池单体依次连接,无需设置其他辅助元件将电池单体连接,减少了连接两个电池单体的汇流排结构,降低了生产成本;另外,由于第一电极端子为凸出结构,第二电极端子为容纳第一电极端子的凹陷结构,两个电池单体连接时,可以大幅减少电极端子所占用的空间,提升了电池模组的体积空间利用率,从而增加了电池模组中电池单体的数量,进而提升了电池包的体积能量密度;同时相邻两个电池单体之间采用第一电极端子及第二电极端子插接的形式,相邻两个电池单体在各个方向上均有限位作用,提高了电池单体的抗变形强度,以提升了电池模组的结构安全性。
附图说明
下面结合附图,通过对本申请的具体实施方式详细描述,将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1是根据本申请实施例提供的电池模组的结构示意图;
图2是根据本申请实施例提供的电池模组的另一视角的结构示意图;
图3是根据本申请实施例提供的电池单元的结构示意图;
图4是根据本申请实施例提供的电池单元的剖视图;
图5为图4中A处的局部放大图;
图6是根据本申请实施例提供的电池单体的结构示意图;
图7是根据本申请实施例提供的电池单体的另一视角的结构示意图;
图8是根据本申请实施例提供的电池单体的剖视图;
图9是根据本申请实施例提供的电池单体的爆炸结构视图;
图10是根据本申请实施例二提供的搭接片的结构示意图。
附图标记说明:
100、电池模组;
110、电池单体
111、壳体;1111、第一侧壁;
112、卷芯;
113、第一电极端子;
114、第二电极端子;
115、防爆阀单元;1151、防爆阀;1152、防爆阀贴片;
116、端盖;
120、搭接片;121、第一凸起;122、第一凹槽;
130、绝缘贴片。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和有益效果更加清晰明白,以下结合附图和具体实施方式,对本申请进行进一步详细说明。应当理解的是,本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本申请,并不是为了限定本申请。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“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。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一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是指两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,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,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
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上方和斜上方,或仅仅
表示第一特征水平高度小于第二特征。
在申请实施例中,“平行”是指直线与直线、直线与面、或面与面形成的角度为-1°~1°的状态。另外,“垂直”是指直线与直线、直线与面、或面与面形成的角度为89°~91°的状态。距离相等,是指公差范围在-1%~1%的状态。
目前,传统的电池在组装成电池模组时,电池与电池之间均使用汇流排进行电性连接,由于电池模组装配时需要的电池众多,导致汇流排的使用过多,而汇流排的大量使用导致汇流排占用的空间过多,极大的浪费了电池模组的内部空间,导致现有的电池模组的装载电量较低,难以满足长续航要求;同时由于汇流排的大量使用导致现有的电池模组装配成本较高。
为了解决上述问题,本申请的实施例提供了一种电池模组其中,图1至图10示出了该电池模组100的结构示意图。
与传统的电池模组相比,本申请通过在电池单体110的壳体111上设置相对布置的第一电极端子113及第二电极端子114,以利用第一电极端子113与第二电极端子114的配合以将多个电池单体110依次连接,无需设置其他辅助元件将电池单体110连接,提升了电池模组的体积空间利用率,从而增加了电池模组中电池单体的数量,进而提升了电池模组装载电量,且降低了生产成本;同时相邻两个电池单体110之间采用第一电极端子113及第二电极端子114电性连接,提高了电池单体的抗变形强度,以提升了电池模组的安全性。
在本申请的实施例中,参照图1至图10,该电池模组100,可包括:至少两个电池单元,至少两个电池单元沿第二方向Y并排布置,本实施例中,所有电池单元沿第二方向Y并排布置。
进一步,电池单元包括至少两个电池单体110,至少两个电池单体110沿第一方向X排列,第一方向X和第二方向Y相交,具体地,本实施例中,第一方向X和第二方向Y相垂直;电池单体110包括:壳体111,其设置有容纳腔;以及卷芯112,其设置于容纳腔内。
其中,第一方向X及第二方向Y中的“第一”和“第二”只是为了能够区分的不同方向,其并不是对方向的个数或者顺序的限制。
其中,电池单体110可以为二次电池或一次电池,还可以为锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池,但不局限于此。
其中,电池单体110可以为圆柱形、扁平形、长方体形或其他形状等。优选的,本申请中的电池单体110为长方体形。
其中,卷芯112可以由正极极片、隔膜及负极极片依次堆叠形成;或者,卷芯112可以由正极极片、隔膜及负极极片堆叠后卷绕形成;并且,本实施例中,卷芯112相对的两端分别具有伸出的正极耳和负极耳。
进一步,壳体111设置有沿第一方向X相对布置的第一端壁及第二端壁,第一端壁上设置有与卷芯112电连接的第一电极端子113,第二端壁设有与卷芯112电连接的第二电极端子114,第一电极端子113向远离容纳腔的方向凸出延伸,第二电极端子114向靠近容纳腔的方向凹陷并形成连接槽,相邻两个电池单体110中,其中一者的第一电极端子113至少部分容置于另一者的第二电极端子114中,并电性连接。本实施例中,第一电极端子113与正极耳电连接,第二电极端子114与负极耳电连接;在另一些实施例中,第一电极端子113与负极耳电连接,第二电极端子114与正极耳电连接。
其中,第一端壁及第二端壁中的“第一”和“第二”只是为了能够区分的不同端部,其并不是对端部的个数或者顺序的限制。
其中,第一电极端子113及第二电极端子114中的“第一”和“第二”只是为了能够区分的不同电极端子,其并不是对电极端子的个数或者顺序的限制。
可以理解的,本申请中通过在电池单体110的壳体111上设置沿第一方向X相对布置的第一电极端子113及第二电极端子114,以利用第一电极端子113与第二电极端子114的配合以将多个电池单体110依次连接,无需设置其他辅助元件将电池单体110连接,减少汇流排的使用,降低生产成本;另外,第一电极端子113与第二电极端子114的插接配合,减少了电极端子占用的空间,提升了电池模组的体积空间利用率,从而增加了电池模组100中电池单体110的数量,进而提升了电池包的体积能量密度;同时相邻两个电池单体110之间采用第一电极端子113及第二电极端子114插接的方式,在第一方向X、第二方向Y及第三方向Z上,相邻两个电池单体110之间均具有限位的作用,提高了电池单体110的抗变形强度,以提升了电池模组的安全性。
在本申请的实施例中,参照图6至图9,第一电极端子113设置于壳体111的第一端壁的中部,第二电极端子114设置于壳体111的第二端壁的中部,以便于相邻两电池单体110通过第一电极端子113和第二电极端子114电性连接,进而便于电池模组100的装配,提升电池模组100的装配效率。
在本申请的具体实施例一中,壳体111沿第一方向X的两端均开设有敞口,敞口处固定连接有端盖116,两个端盖116分别形成第一端壁和第二端壁,第一电极端子113及第二电极端子114设置于端盖116的中部,以便于第一电极端子113及第二电极端子114的加工成型。
在本申请的具体实施例二中,壳体111的沿第一方向X的其中一端开设有敞口,敞口处固定连接有端盖116,第一电极端子113设置于端盖116的中部,壳体111沿第一方向X的另一端为一体连接的第二端壁,第二电极端子114设置于第二端壁的中部,从而方便加工,减少加工工序。
本实施例中,第二电极端子114与第二端壁一体连接,也即,可以在第二端壁上直接压制出凹陷结构,凹陷结构向容纳腔凹陷延伸并形成连接槽,整个凹陷结构为第二电极端子114,凹陷结构的底壁与卷芯112的正极耳或负极耳电连接。这样可以进一步简化制作工序及成本,并且第二电极端子114向靠近容纳腔的方向延伸,可以进一步提高壳体111内的空间利用,提高电池单体110的空间利用率。
在本申请的实施例中,定义第一电极端子113相对壳体111的第一端壁凸出的高度为H1,定义第二电极端子114相对壳体111的第二端壁凹陷的深度为H2,满足:1≤H1/H2≤1.2。即第一电极端子113凸出的高度不小于第二电极端子114凹陷的深度,保证第一电极端子113具有足够的长度容置于第二电极端子114内,从而保证电池模组装配后的强度,提升电池模组的安全性;并且,第一电极端子113的高度大于第二电极端子114的深度时,第一电极端子113的端面可以与第二电极端子114的底面直接接触,以实现稳定可靠的电连接。当H1/H2的取值小于1时,第一电极端子113凸出高度过小,第一电极端子113与第二电极端子114无法可靠连接,当H1/H2的取值大于1.2时,第一电极端子113的凸出高度过大,也即第一电极端子113插入至第二电极端子114后,还有部分露出,这样会造成相邻两个电池单体110之间的间距过大,从而造成电池包的空间利用率变小,因此,当满足:1≤H1/H2≤1.2,可以兼顾第一电极端子113与第二电极端子114的连接可靠性及电池包的体积能量密度;更优选地,本实施例中,H1/H2的取值为1.1,使得相邻两个电池单体110之间不会直接接触而带来短路风险。
进一步,在本申请优选的实施例中,第一电极端子113相对壳体111的第一端壁凸出的高度H1与第二电极端子114相对壳体111的第二端壁凹陷的深度H2相等。这样既可以保证第一电极端子113与第二电极端子114稳定接触,又不会导致第一电极端子113的高度过高,避免相邻两个电池单体110之间的间隔过大造成的空间利用率过低。
在一些实施例中,第一电极端子113与第二电极端子114沿第一方向X的投影均呈圆形、椭圆形或多边形中的一种,第一电极端子113与第二电极端子114的形状相适配。
具体的,比如,第一电极端子113与第二电极端子114沿第一方向X的投影均呈圆形;又比如,第一电极端子113与第二电极端子114沿第一方向X的投影均呈椭圆形;还比如,第一电极端子113与第二电极端子114沿第一方向X的投影均呈多边形。
可以理解的,本申请中通过将第一电极端子113与第二电极端子114采用上述形状,以便于第一电极端子113与第二电极端子114的加工成型,同时便于相邻两电池单体110通过第一电极端子113与第二电极端子114组装为一体,提升电池模组100的装配效率。
需要理解的是,第一电极端子113与第二电极端子114沿第一方向X的投影不仅限于上述规则的投影形状,当第一电极端子113与第二电极端子114沿第一方向X的投影为不规则形状时,也可实现第一电极端子113与第二电极端子114之间的连接,也应该视为本申请的实施例。
优选的,第一电极端子113与第二电极端子114沿第一方向X的投影呈圆形,以便于第一电极端子113与第二电极端子114的加工成型,同时便于相邻两电池单体110通过第一电极端子113与第二电极端子114组装为一体,提升电池模组100的装配效率。
进一步,定义第一电极端子113的外径为D1,定义第二电极端子114的内径为D2,满足:0.5≤D1/D2≤1.2。此时,当1<D1/D2≤1.2时,即第一电极端子113的外径大于第二电极端子114的外径,以使得第一电极端子113容置于第二电极端子114中时两者之间的配合为过盈配合,此时,可选地,第一电极端子113与第二电极端子114之间铆接,使得相邻两电池单体110通过第一电极端子113与第二电极端子114装配时装配牢固,提高了电池单体110的抗变形强度,进而提升了电池模组的安全性;当0.5≤D1/D2≤1时,即第一电极端子113的外径不大于第二电极端子114的外径,以使得第一电极端子113容置于第二电极端子114中时两者之间为过渡配合,方便安装,此时,可选地,第二电极端子114内设置有导电胶层,相邻两个电池单体110连接时,其中一者的第一电极端子113插入到另一者的第二电极端子114内,在导电胶层的作用下,第一电极端子113与第二电极端子之间的电连接及结构连接均更为可靠。在本实施例中,优选地,0.8≤D1/D2≤0.9,此时,第一电极端子113与第二电极端子114之间的间隙刚好合适,第一电极端子113可较为容易地插入到第二电极端子114中,且在第二电极端子114中的导电胶层用量不会过多,且能提高两者连接的可靠性。
在另一些实施例中,当第一电极端子113嵌套于第二电极端子114中后,还可采用激光焊接、互铆等形式将相邻两个电池单体110进一步固定连接。
在本申请的实施例中,参照图1、图2及图10,该电池模组100还包括:搭接片120,相邻两个电池单元通过搭接片120串联或并联。
进一步的,相邻两个电池单元沿第一方向X的排列朝向不同,在本实施例中,相邻两个电池单元沿第一方向X的排列朝向相反,搭接片120上设置有第一凸起121及第一凹槽122,相邻两个电池单元通过第一电极端子113容置于第一凹槽122中并电连接及第一凸起121容置于第二电极端子114中并电连接以串联起来。
其中,排列朝向是指电池单元中的电池单体110的依次连接的方向,也即,参见图1,在本实施例中,相邻两个电池单元中,其中一者的电池单体110的第一电极端子113均朝向第一方向X,第二电极端子114均朝向第一方向X的反方向,以顺次连接;另一者的电池单体110的第一电极端子113均朝向第一方向X的反方向,第二电极端子114均朝向第一方向,以顺次连接。这样,相邻两个电池单元的端部为不同的电极端子,方便相邻两个电池单元的串联。
其中,第一凸起121及第一凹槽122中的“第一”只是为了能够区分的不同凸起及凹槽,其并不是对凸起及凹槽的个数或者顺序的限制。
在另一些实施例中,相邻两个电池单元的排列朝向也可以相同,以方便并联。
其中,第一凸起121沿搭接片120的厚度方向凸出延伸,第一凹槽122沿搭接片120的厚度方向且与第一凸起121相反的方向凹陷。
其中,搭接片120采用导电材料制成。
可以理解的,本申请中通过设置搭接片120以将多个电池单元串联,实现多个电池单元之间的电性连接,保证电池模组100的正常使用。
在本申请的实施例中,参照图6至图9,壳体111具有沿第三方向Z相对设置的两个第一侧壁1111,第三方向Z与第一方向X及第二方向Y均相交,本实施例汇总,第三方向Z与第一方向X、第二方向Y均相垂直;
电池单体110还包括:防爆阀单元115,防爆阀单元115设置于两个第一侧壁1111的至少一者上。
其中,防爆阀单元115设置于两个第一侧壁1111的至少一者上是指防爆阀单元115可设置于其中任意一个第一侧壁1111上;或者,防爆阀单元115设置于两第一侧壁1111上。这样防爆阀单元115与第一电极端子113、第二电极端子114均不同侧,避免相邻的电池单体110妨碍防爆阀单元115的爆破。
具体的,防爆阀单元115包括:防爆阀1151及防爆阀贴片1152,防爆阀1151利用防爆阀贴片1152固定安装于第一侧壁1111上。
可以理解的,本申请中通过在壳体111上设置防爆阀单元115,以提升电池单体110的安全性,进而提升电池模组100的安全性。
在本申请的实施例中,参照图3至图5,电池单体110还包括:绝缘贴片130,绝缘贴片130覆盖于壳体111的第一端壁或第二端壁。
其中,绝缘贴片130采用绝缘材料制成。
其中,绝缘贴片130可采用粘结剂或其他化学药剂的方式固定安装于壳体111的第一端壁或第二端壁。
可以理解的,本申请中通过在壳体111的第一端壁或第二端壁设置绝缘贴片130,以使得电池单体110组装为电池模组100时相邻两电池单体110之间可利用绝缘贴片130进行绝缘分隔,防止相邻两电池单体110之间过度接触连接,保证电池模组的正常使用。
在本申请优选的实施例中,绝缘贴片130的中部开设有避让孔,以对第一电极端子113、第二电极端子114、第一凸起121及第一凹槽122进行避让。
另一方面,本申请还提供了一种电池包,包括容纳框体以及如上述的电池模组100,电池模组100设置于容纳框体内。
以上步骤所提供的介绍,只是用于帮助理解本申请的方法、结构及核心思想。对于本技术领域内的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以对本申请进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也同样属于本申请权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电池模组,其特征在于,包括至少两个电池单元,至少两个电池单元沿第二方向并排布置,所述电池单元包括至少两个电池单体,至少两个所述电池单体沿第一方向排列,所述第一方向和第二方向相交;所述电池单体包括:壳体,其设置有容纳腔;以及卷芯,其设置于所述容纳腔内;
其中,沿所述第一方向,所述壳体设置有相对布置的第一端壁及第二端壁,所述第一端壁上设置有与所述卷芯电连接的第一电极端子,所述第二端壁设有与所述卷芯电连接的第二电极端子,所述第一电极端子向远离所述容纳腔的方向凸出延伸,所述第二电极端子向靠近容纳腔的方向凹陷延伸并形成连接槽,相邻两个电池单体中,其中一者的第一电极端子至少部分容置于另一者的第二电极端子的所述连接槽中,并电性连接。
2.如权利要求1所述的电池模组,其特征在于,还包括:搭接片,相邻两个所述电池单元通过所述搭接片串联或并联。
3.如权利要求2所述的电池模组,其特征在于,相邻两个电池单元沿第一方向的排列朝向不同,所述搭接片上设置有第一凸起及第一凹槽,相邻两个所述电池单元通过所述第一电极端子容置于第一凹槽中并电连接,及所述第一凸起容置于所述第二电极端子中并电连接以串联起来。
4.如权利要求1所述的电池模组,其特征在于,定义所述第一电极端子相对所述壳体的第一端壁凸出的高度为H1,定义所述第二电极端子相对所述壳体的第二端壁凹陷的深度为H2,满足:1≤H1/H2≤1.2。
5.如权利要求1所述的电池模组,其特征在于,所述第二电极端子与所述第二端壁一体连接。
6.如权利要求5所述的电池模组,其特征在于,所述第一电极端子与所述第二电极端子沿第一方向的投影均呈圆形,定义所述第一电极端子的外径为D1,定义所述第二电极端子的内径为D2,满足:0.5≤D1/DI≤1.2。
7.如权利要求1所述的电池模组,其特征在于,所述壳体具有沿第三方向相对设置的两个第一侧壁,所述第三方向与所述第一方向及第二方向均相交;
所述电池单体还包括:防爆阀单元,所述防爆阀单元设置于两个所述第一侧壁的至少一者上。
8.如权利要求1所述的电池模组,其特征在于,所述电池单体还包括:绝缘贴片,所述绝缘贴片覆盖于壳体的第一端壁或第二端壁。
9.如权利要求1所述的电池模组,其特征在于,所述第二电极端子内设置有导电胶层。
10.一种电池包,其特征在于,包括容纳框体以及如权利要求1至9任一项所述的电池模组,所述电池模组设置于容纳框体内。
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