CN220692178U - 电池及用电装置 - Google Patents
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Abstract
一种电池(1000)及用电装置(2000),电池(1000)包括沿第一方向(F1)排布的多个电池排(10),每个电池排(10)包括沿第二方向(F2)排布的至少一个电池单体(11),第二方向(F2)与第一方向(F1)垂直;加强结构(20),包括第一加强结构(21),第一加强结构(21)与多个电池排(10)沿第一方向(F1)层叠布置,在第二方向(F2)上,第一加强结构(21)的至少一端超出对应端电池排(10)的壳体(111)端面。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域,具体而言,涉及一种电池及用电装置。
背景技术
相关技术中,电池的结构强度差,在电池发生碰撞等情况时,容易造成结构损坏。
实用新型内容
本申请实施例提供一种电池及用电装置,提高了整体结构强度,防止电池单体受撞击损坏。
第一方面,本申请实施例提供一种电池,包括:沿第一方向排布的多个电池排,每个所述电池排包括沿第二方向排布的至少一个电池单体,每个所述电池单体具有壳体,第二方向与第一方向垂直;加强结构,所述加强结构包括沿所述第二方向延伸的第一加强结构,所述第一加强结构与多个所述电池排沿所述第一方向层叠布置,在所述第二方向上,所述第一加强结构的至少一端超出对应端所述电池排的所述壳体的端面。
在上述技术方案中,通过在第二方向上,第一加强结构的至少一端超出电池排对应端的壳体端面,可以提高电池的结构强度,防止壳体与相邻部件发生撞击而损坏,提高了电池单体的稳定性和使用寿命,保证了电池的使用安全性和可靠性。并且,电池单体沿第二方向的尺寸设计更灵活,以满足不同电池的使用需求。当本申请实施例公开的电池用于用电装置中时,用电装置的电源系统可以采用本申请公开的电池,从而可以提升用电装置的使用安全性和可靠性。
在一些实施例中,所述电池排沿所述第二方向的至少一端的端面设有电连接部,所述第一加强结构超出对应端所述电连接部。在上述技术方案中,第一加强结构还可以防止电连接部受撞击损坏。
在一些实施例中,所述电池还包括与所述电连接部相连的电连接件,所述第一加强结构超出对应端所述电连接件。在上述技术方案中,第一加强结构还可以防止电连接件受撞击损坏。
在一些实施例中,所述第一加强结构为加强板,所述加强板设有避让通孔,所述电连接件穿过所述避让通孔以连接相邻两个所述电池排的所述电连接部。在上述技术方案中,避免第一加强结构对电连接件造成干涉。
在一些实施例中,在所述第二方向上,所述第一加强结构的超出尺寸为3mm~50mm。在上述技术方案中,保证结构增强效果且使结构紧凑。
在一些实施例中,所述第一加强结构沿所述第一方向的厚度为1mm~8mm。在上述技术方案中,保证结构增强效果,且使结构紧凑、成本低。
在一些实施例中,所述电池排包括多个所述电池单体,同一所述电池排的多个所述电池单体均与相邻所述第一加强结构相连;和/或,同一所述电池排的相邻两个所述电池单体通过粘胶层粘接。在上述技术方案中,以进一步提高整体结构强度。
在一些实施例中,至少一个所述第一加强结构位于相邻两个所述电池排之间,相邻两个所述电池排均与相邻所述第一加强结构相连。在上述技术方案中,以通过更简单结构进一步提高整体结构强度。
在一些实施例中,所述加强结构还包括与所述第一加强结构相连的第二加强结构,所述第二加强结构沿所述第一方向延伸,且与同一所述电池排的所述电池单体沿所述第二方向层叠布置。在上述技术方案中,可以进一步提高结构强度。
在一些实施例中,所述电池排包括多个所述电池单体,至少一个所述第二加强结构设于相邻两个所述电池单体之间。在上述技术方案中,以通过更简单结构同时为两个电池单体提供支撑和结构加强。
在一些实施例中,所述第一加强结构沿所述第一方向的两侧分别设有所述第二加强结构。在上述技术方案中,以提高加强结构的整体强度。
在一些实施例中,所述第一加强结构为沿所述第一方向排布的多个,相邻两个所述第一加强结构上的所述第二加强结构彼此分离或彼此相连。在上述技术方案中,可以提高加强结构的整体强度,或者使加强结构和电池单体装配更方便。
在一些实施例中,在第三方向上,所述加强结构的尺寸小于或等于所述电池排的两端端面的间距,所述第一方向和所述第二方向均垂直于所述第三方向。在上述技术方案中,避免加强结构过多占用第三方向空间,使结构紧凑。
在一些实施例中,所述加强结构具有容纳换热介质的通道,所述加强结构与相邻所述电池单体导热连接以调节所述电池单体的温度。在上述技术方案中,加强结构集成结构加强和调节电池单体温度多重功能。
在一些实施例中,所述第一加强结构为一个或沿所述第一方向排布的多个,所述电池还包括分流件和汇流件,所述分流件和所述汇流件分别位于所述电池排沿所述第二方向的两侧,每个所述第一加强结构的所述通道的进口与所述分流件连通且所述通道的出口与所述汇流件连通。在上述技术方案中,便于通道与外部的管路连接。
在一些实施例中,所述加强结构具有缓冲部,所述缓冲部适于在所述电池单体的挤压下变形。在上述技术方案中,加强结构集成结构加强和电池单体间隙调节多重功能。
在一些实施例中,所述缓冲部包括缓冲材料层;和/或,所述缓冲部包括设于所述加强结构的中空腔。在上述技术方案中,缓冲部结构简单且便于调节电池单体间隙。
在一些实施例中,所述电池单体沿所述第一方向与所述第一加强结构相邻的侧面为面积最大的表面。在上述技术方案中,有利于提高支撑、结构加强和调节温度的效果。
在一些实施例中,所述电池单体沿所述第一方向彼此相对的两个侧面均为面积最大的表面。在上述技术方案中,有利于提高支撑、结构加强和调节温度的效果。
在一些实施例中,所述电池单体沿所述第二方向的尺寸大于沿所述第一方向的尺寸。在上述技术方案中,电池中多个电池排可以沿电池单体尺寸较小的第一方向排布,从而有利于减小电池整体占用空间。
在一些实施例中,每个所述电池排包括两个所述电池单体,每个所述电池单体的电连接部包括设于同一侧的两个电极端子,其中,两个所述电池单体的所述电连接部设于彼此相背侧;或者,两个所述电池单体的所述电连接部设于彼此相对侧且彼此连接。在上述技术方案中,同一电池排的两个电池单体之间相互支撑限位,以进一步提高整体结构强度。
在一些实施例中,每个所述电池排包括多个所述电池单体,每个电池单体的电连接部包括分别设于两侧的两个电极端子,相邻两个所述电池单体的相对电极端子彼此电连接。在上述技术方案中,同一电池排的多个电池单体之间相互支撑限位,以进一步提高整体结构强度。
在一些实施例中,所述电池单体设有泄压部和电连接部,所述泄压部与所述电连接部设于所述电池单体的不同侧。在上述技术方案中,避免热失控泄压时导致电连接部温度过高产生起火或爆炸。
第二方面,本申请实施例还提供一种用电装置,包括上述的电池,所述电池用于为所述用电装置提供电能。
附图说明
图1为本申请一些实施例的电池沿第三方向的视图;
图2为图1沿第二方向的视图;
图3为本申请第一实施例的第一加强结构和两个电池排的示意图;
图4为本申请第二实施例的第一加强结构和两个电池排的示意图;
图5为本申请第三实施例的第一加强结构、第二加强结构和两个电池排的示意图;
图6为本申请另一些实施例的电池沿第三方向的视图;
图7为图6沿第二方向的视图;
图8为图6中第一加强结构和两个电池排的示意图;
图9是图6中电池单体的示意图;
图10-图12是本申请三个实施例的电池单体的示意图;
图13为本申请一些实施例的用电装置的示意图。
附图标记:
电池1000;用电装置2000;
电池排10;电池单体11;壳体111;电连接部112;电极端子113;泄压部114;电连接件12;
加强结构20;第一加强结构21;第二加强结构22;粘胶层30;
分流件31;汇流件32;
箱体40;
第一方向F1;第二方向F2;第三方向F3。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
除非另有定义,本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本申请中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请;本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序或主次关系。
在本申请中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。
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”、“附接”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。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。
本申请中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本申请中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请的实施例中,相同的附图标记表示相同的部件,并且为了简洁,在不同实施例中,省略对相同部件的详细说明。应理解,附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸,以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明,而不应对本申请构成任何限定。
本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)。
本申请中,电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如,本申请中所提到的电池可以包括电池模组或电池包等。一些电池可以包括用于封装一个或多个电池单体或多个电池模组的箱体。箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。当然,还有一些电池可以不包括上述箱体,直接设置在用电装置的电池安装舱内。
本申请中,电池单体可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等,本申请实施例对此并不限定。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等,本申请实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种:柱形电池单体、方形电池单体和软包电池单体,本申请实施例对此也不限定。
例如,电池单体可以包括壳体、电极组件和电解液,壳体用于容纳电极组件和电解液。电极组件由正极极片、负极极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。正极极片包括正极集流体和正极活性物质层,正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面,未涂敷正极活性物质层的正极集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的正极集流体,未涂敷正极活性物质层的正极集流体作为正极极耳。以锂离子电池为例,正极集流体的材料可以为铝,正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。
负极极片包括负极集流体和负极活性物质层,负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面,未涂敷负极活性物质层的负极集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的负极集流体,未涂敷负极活性物质层的负极集流体作为负极极耳。负极集流体的材料可以为铜,负极活性物质可以为碳或硅等。为了保证通过大电流而不发生熔断,正极极耳的数量为多个且层叠在一起,负极极耳的数量为多个且层叠在一起。
隔离膜的材质可以为PP(polypropylene,聚丙烯)或PE(polyethylene,聚乙烯)等。此外,电极组件可以是卷绕式结构,也可以是叠片式结构,本申请实施例并不限于此。
电池单体上可以设置电极端子等与极耳相连,作为电池单体的电连接部。并且,电池单体上可以具有泄压部,在电池单体内压过大(例如热失控)时,泄压部用于释放电池单体内部物质(例如气体、液体、颗粒物等),以降低电池单体的内部压力,避免电池单体内部过快加压,而导致电池单体爆燃等危险事故。例如,泄压部可以为防爆阀、防爆片等等。
例如,一些相关技术中的用电装置,采用电池进行供电,电池包括箱体和电池单体,箱体包括上壳和下壳。电池单体通常粘胶固定在上壳或下壳上,并且电池整体的结构强度较差。然而粘胶固定方式不牢固,尤其随着电池使用时间增长或温度升高,会导致粘胶老化或软化,导致电池单体容易移动,尤其在发生碰撞时容易移动,进而导致电池单体与相邻部件或者箱体容易发生碰撞而损坏。
为了避免电池单体因撞击损坏的问题,发明人发现,可以对电池的结构进行改进,以提高其结构强度。
基于此,发明人经过深入研究,提出了一种电池1000,包括加强结构20和多个电池排10,多个电池排10沿第一方向F1排布,每个电池排10包括沿第二方向F2排布的至少一个电池单体11,第二方向F2与第一方向F1垂直。每个电池单体11具有壳体111。加强结构20包括沿第二方向F2延伸的第一加强结构21,第一加强结构21与多个电池排10沿第一方向F1层叠布置,在第二方向F2上,第一加强结构21的至少一端超出对应端电池排10的壳体111的端面。
在上述这种结构的电池1000中,通过加强结构20提高电池1000整体的结构强度,并且第一加强结构21的至少一端超出对应端电池排10的壳体111端面,使电池1000受到撞击时,第一加强结构21能够先于壳体111承受外力作用(例如承受来自箱体40传递的撞击力),避免外力直接作用于电池单体11的壳体111,或者避免外力作用于电池单体11的壳体111,从而防止电池单体11因碰撞而损坏。
并且,与相关技术中仅通过粘胶固定电池单体相比,通过加强结构20提高结构强度效果更显著,且更加可靠,不易老化或软化,加强结构20机械强度更高,能够承受更大撞击力,大大提高了电池1000的使用寿命。
本申请实施例公开的电池1000可以用于、但不限用于车辆、船舶或飞行器等用电装置2000中,可以使具备本申请公开的电池1000等组成该用电装置2000的电源系统,以保证用电装置2000的使用安全性和可靠性。
例如,本申请实施例公开的用电装置2000可以是、但不限于是车辆、手机、平板、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。车辆可以是燃油车辆、或燃气车辆、或新能源车辆、或轨道车辆,新能源车辆可以是纯电动车辆、混合动力车辆或增程式车辆等;航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等;电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具,例如,游戏机、电动车辆玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等;电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具,例如,电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。
下面,参考附图,描述根据本申请实施例的电池1000。
如图1-图8所示,电池1000包括加强结构20和多个电池排10。多个电池排10沿第一方向F1排布,每个电池排10包括沿第二方向F2排布的至少一个电池单体11,第二方向F2与第一方向F1垂直。每个电池单体11具有壳体111。加强结构20包括沿第二方向F2延伸的第一加强结构21,第一加强结构21与多个电池排10沿第一方向F1层叠布置。在第二方向F2上,第一加强结构21的至少一端超出对应端电池排10的壳体111的端面。
每个电池排10包括沿第二方向F2排布的至少一个电池单体11。即,电池排10可以包括一个电池单体11,该电池单体11沿第二方向F2延伸;或者,电池排10可以包括多个电池单体11,这多个电池单体11沿第二方向F2依次排布。
加强结构20,能够起到结构加强作用的结构,以提高多个电池排10和整个电池1000的结构强度。加强结构20包括沿第二方向F2延伸的第一加强结构21。需要说明的是,第一加强结构21的具体结构不做特殊限制,例如图1和图2所示第一加强结构21可以为长方形板,长方形板的长度方向沿第二方向F2延伸,或者长方形板的宽度方向沿第二方向F2延伸,长方形板的厚度方向可以沿第一方向F1延伸,以使多个电池排10排布紧凑。当然,第一加强结构21也可以为除板状外的其他形状,只需要满足能够提高电池1000整体强度的要求即可。可选地,第一加强结构21的材料可以为金属,例如钢、铝等,也可以是非金属,如强度较高的塑料、复合材料等,本申请对此并不限定。
如图1-图8所示,第一加强结构21与多个电池排10沿第一方向F1层叠布置。也就是说,第一加强结构21和电池排10沿第一方向F1的投影至少部分重叠,以使第一加强结构21更易于加强电池排10的整体结构强度,并且第一加强结构21与电池排10的结构更紧凑。
例如,第一加强结构21可以为一个也可以为多个。其中,第一加强结构21的数量越多,提高电池1000结构稳定性效果越好。第一加强结构21可以设于多个电池排10沿第一方向F1的一侧,即在第一方向F1上依次为多个电池排10和第一加强结构21。第一加强结构21也可以设于相邻两个电池排10之间,即在第一方向F1上依次为一个电池排10、第一加强结构21和另一个电池排10。在第一加强结构21为多个的一些实施例中,相邻两个第一加强结构21之间设有至少一个电池排10,第一加强结构21可以设于相邻两个电池排10之间,也可以设于多个电池排10的同一侧。
继续参照图1-图8所示,在第二方向F2上,第一加强结构21的至少一端超出对应端电池排10的壳体111的端面。具体地,电池排10的所有电池单体11的壳体111沿第二方向F2排布成一排,位于第二方向F2两端的壳体111远离相邻壳体111的端面形成为电池排10两端的壳体111端面。在第二方向F2上,第一加强结构21具有第一端和第二端,电池排10两端的壳体111端面分别与第一端和第二端对应。
其中,可以第一端沿远离第二端的方向超出对应电池排10的对应壳体111端面,即第一端位于对应壳体111端面远离第二端的一侧;或者可以第二端沿远离第一端的方向超出对应电池排10的对应壳体111端面,即第二端位于对应壳体111端面远离第一端的一侧;再或者,可以第一端沿远离第二端的方向超出对应电池排10的对应壳体111端面,且第二端沿远离第一端的方向超出对应电池排10的对应壳体111端面,即第一端和第二端分别位于电池排10两端的壳体111端面的彼此远离侧,再即第一加强结构21沿第二方向F2的尺寸大于电池排10两端的壳体111端面的间距。
由于第一加强结构21的至少一端超出对应端的壳体111端面,使得在发生碰撞时,第一加强结构21的超出部分会先于电池排10的对应端的壳体111端面接触箱体40等相邻部件,以避免壳体111直接发生碰撞,避免了壳体111损坏,进而避免电池单体11内部结构的损坏,也避免壳体111端面受撞击并将外力传递至相邻电池单体11,从而提高了整个电池排10和整个电池1000的结构稳定性和安全性。
由此,电池单体11沿第二方向F2的尺寸设计不受限制。也即是说,电池单体11沿第二方向F2的尺寸可以较大(如大于等于140mm),以满足大容量、大安装空间等需求,且尺寸较大的电池单体11结构强度更高;电池单体11沿第二方向F2的尺寸也可以较小(如小于140mm),以满足较小安装空间、小容量、电池单体11加工工艺难度低、避免极片过长功率性能低等需求,且第一加强结构21的作用下使尺寸较小的电池单体11不易损坏。
根据本申请实施例的电池1000,通过在第二方向F2上,第一加强结构21的至少一端超出电池排10对应端的壳体111端面,可以提高电池1000的结构强度,防止壳体111与相邻部件发生撞击而损坏,提高了电池单体11的稳定性和使用寿命,保证了电池1000的使用安全性和可靠性。并且,电池单体11沿第二方向F2的尺寸设计更灵活,以满足不同电池1000的使用需求。当本申请实施例公开的电池1000用于用电装置2000中时,用电装置2000的电源系统可以采用本申请公开的电池1000,从而可以提升用电装置2000的使用安全性和可靠性。
在本申请的实施例中,第一加强结构21超出电池排10对应端的壳体111端面的尺寸可以根据实际情况灵活设置。
例如,在一些实施例中,电池排10沿第二方向F2的至少一端的端面设有电连接部112,第一加强结构21超出对应端电连接部112。
电连接部112为用于实现电池单体11电连接的部件,例如可以为电极端子113。电池排10沿第二方向F2的端面即壳体111端面,设有电连接部112,可以用于实现该电池单体11或者该电池排10与其他结构的电连接,例如可以实现多个电池排10的串联或者并联。
第一加强结构21超出对应端电连接部112,即第一加强结构21的第一端位于对应端电连接部112的远离第二端的一侧,第二端位于对应端电连接部112的远离第一端的一侧。
由此,发生碰撞时,第一加强结构21先于电连接部112与相邻部件接触,避免电连接部112直接碰撞导致电连接部112损坏。第一加强结构21不仅可以保护壳体111,还可以保护电连接部112。
例如,在一些实施例中,如图3所示,电池1000还包括与电连接部112相连的电连接件12,第一加强结构21超出对应端电连接件12。
电连接件12,用于实现两个电连接部112的电连接,例如电连接件12可以为汇流片。第一加强结构21超出对应端电连接件12,即第一加强结构21的第一端位于对应端电连接件12的远离第二端的一侧,第二端位于对应端电连接件12的远离第一端的一侧。
由此,发生碰撞时,第一加强结构21先于电连接件12与相邻部件接触,避免电连接件12直接碰撞导致电连接件12和电连接结构损坏。第一加强结构21可以实现壳体111、电连接部112和电连接件12的保护,保护效果更可靠。
在一些实施例中,如图3所示,第一加强结构21可以设有避让电连接件12的避让结构,以便于电连接件12连接相邻两个电池排10,便于实现两个电池排10的串联或者并联。
例如,第一加强结构21可以为加强板,加强板设有避让通孔,电连接件12穿过避让通孔以连接相邻两个电池排10的电连接部112。
避让通孔贯穿加强板的两侧表面,形成镂空结构,使电连接件12能够沿第一方向F1穿过加强板,从而与第一加强结构21两侧的两个电池排10的电连接部112进行电连接。
在本申请的一些实施例中,在第二方向F2上,第一加强结构21的超出尺寸为3mm~50mm。例如在一些具体实施例中,第一加强结构21的超出尺寸为3mm、5mm、10mm、20mm、30mm、40mm和50mm等。
其中,在第一加强结构21超出壳体111端面未超出电连接部112的实施例中,第一加强结构21的超出尺寸是指,第一加强结构21的端部与对应端的壳体111端面沿第二方向F2的间距。在第一加强结构21超出电连接部112未超出电连接件12的实施例中,第一加强结构21的超出尺寸是指,第一加强结构21的端部与对应端电连接部112沿第二方向F2的间距。在第一加强结构21超出电连接件12的实施例中,第一加强结构21的超出尺寸是指,第一加强结构21的端部与对应端电连接件12沿第二方向F2的间距。
通过第一加强结构21的超出尺寸在上述取值范围内,超出尺寸足够大以防止电池单体11被撞击而损坏;并且避免超出尺寸过大导致第一加强结构21占用空间过大,有利于使结构更紧凑。
根据本申请的一些实施例,第一加强结构21沿第一方向F1的厚度为1mm~8mm。例如在一些具体实施例中,第一加强结构21的厚度为1mm、3mm、5mm、7mm和8mm等。
第一加强结构21的厚度过小,会导致第一加强结构21的自身结构强度差,不利于防撞击效果。第一加强结构21的厚度过大,会导致占用空间过大,且增加成本。在上述取值范围内,既保证了对电池1000的结构增强效果,保证防撞击效果,又使结构紧凑,有利于降低成本。
在电池排10包括多个电池单体11的一些实施例中,如图3、图5和图8所示,同一电池排10的多个电池单体11均与相邻第一加强结构21相连;和/或,如图4所示,同一电池排10的相邻两个电池单体11通过粘胶层30粘接。
同一电池排10的多个电池单体11均与相邻第一加强结构21相连,使第一加强结构21能够将多个电池单体11连接成一体,以进一步提高电池排10的结构强度,提高抗撞击能力。
需要说明的是,本申请对每个电池单体11与第一加强结构21的连接方式不做特殊限制,例如可以为粘接、焊接、紧固件连接等。
同一电池排10的相邻两个电池单体11通过粘胶层30(结构胶)粘接,使同一电池排10的相邻电池单体11连接成一体,以进一步提高电池排10的整体结构强度。
当然,在同一电池排10的相邻两个电池单体11通过粘胶层30粘接,且同一电池排10的多个电池单体11均与相邻第一加强结构21相连的实施例中,电池排10的结构强度更佳。
在本申请的一些实施例中,如图1-图8所示,至少一个第一加强结构21位于相邻两个电池排10之间,相邻两个电池排10均与相邻第一加强结构21相连。换言之,形成电池排10-第一加强结构21-电池排10,至少三层结构。
上述方案不仅可以进一步加强电池1000的强度,并且每个第一加强结构21可以用于将两个电池排10的多个电池单体11连接在一起,有利于减少第一加强结构21的数量,简化电池1000结构。此外,第一加强结构21还可以将相邻两个电池排10分隔开,在第一加强结构21使用隔热材料的情况下可以起到一定的隔热效果,防止热扩散。
根据本申请的一些实施例,如图5所示,加强结构20还包括与第一加强结构21相连的第二加强结构22,第二加强结构22沿第一方向F1延伸,且第二加强结构22与同一电池排10的电池单体11沿第二方向F2层叠布置。
一方面,第二加强结构22与第一加强结构21相连,例如,第二加强结构22可以设于第一加强结构21有电池排10的一侧,以使每个第一加强结构21与每个第二加强结构22大体构成T型或L型结构。可以提高加强结构20的整体结构强度,进而提高对电池1000的强度增强效果。可选地,第二加强结构22的材料可以为金属,例如钢、铝等,也可以是非金属,如强度较高的塑料、复合材料等;第二加强结构22与第一加强结构21的材料可以相同,也可以不同;第二加强结构22与第一加强结构21的连接方式可以为粘接、焊接、紧固件连接、一体成型等,本申请对此并不限定。
另一方面,便于第二加强结构22与同一电池排10的电池单体11沿第二方向F2层叠布置。例如第二加强结构22可以位于整个电池排10(包括一个或者多个电池单体11)沿第二方向F2的一侧;或者,第二加强结构22可以位于相邻两个电池单体11之间,以形成电池单体11-第二加强结构22-电池单体11的三层结构,更利于进一步提高强度,并且第二加强结构22可以将相邻两个电池单体11分隔开,在第二加强结构22使用隔热材料的情况下可以避免发生热扩散。
在一些实施例中,如图5所示,电池排10包括多个电池单体11,至少一个第二加强结构22设于相邻两个电池单体11之间。以将相邻两个电池单体11进行分隔,并且为两个电池单体11提供支撑。
在一些具体实施例中,继续参照图5所示,相邻两个电池单体11的彼此靠近的端面未设置电连接部112,使两端面可以直接与第二加强结构22面贴合,支撑效果和强度增强效果更好。
在一些实施例中,如图5所示,第一加强结构21沿第一方向F1的两侧分别设有第二加强结构22。
其中,第一加强结构21的两侧分别设有一个第二加强结构22时,第一加强结构21和两侧的第二加强结构22大体形成十字型结构;在第一加强结构21的两侧均设有多个第二加强结构22时,第一加强结构21和两侧的第二加强结构22大体形成鱼骨型结构。第二加强结构22的数量可以根据强度增强需求以及电池排10所包括电池单体11的数量灵活设置。
根据本申请的一些实施例,如图1-图2和图6-图7所示,第一加强结构21为沿第一方向F1排布的多个,相邻两个第一加强结构21上的第二加强结构22彼此分离或彼此相连。
第一加强结构21的数量可以为两个、三个或者更多个,具体数量可以根据第一加强结构21的设置位置、电池排10的数量、以及结构强度需求灵活设置。例如图1所示,电池1000包括32个电池排10,加强结构20包括16个第一加强结构21,每个第一加强结构21设于相邻两个电池排10之间,任意相邻两个第一加强结构21之间设有两个电池排10。
相邻两个第一加强结构21上的第二加强结构22彼此分离,即相邻两个第一加强结构21彼此靠近侧的第二加强结构22不相连,以便于加强结构20的加工,便于加强结构20与电池单体11的装配;或者,相邻两个第一加强结构21上的第二加强结构22彼此相连,以使相邻两个第一加强结构21通过第二加强结构22连接在一起,加强结构20构成鱼骨结构或者网格结构,以进一步提高整体结构强度。
根据本申请的一些实施例,如图2和图7所示,在第三方向F3上,加强结构20的尺寸小于或等于电池排10的两端端面的间距,第一方向F1和第二方向F2均垂直于第三方向F3。
例如,电池排10具有沿第三方向F3彼此相对的两端端面,如上端面和下端面。加强结构20的尺寸小于或等于两端端面间距,有利于减小加强结构20在第三方向F3上的占用空间,有利于减小电池1000在第三方向F3的整体尺寸,使电池1000能够用于更小的安装空间,例如可以用于车下安装空间。
在本申请的一些实施例中,加强结构20具有容纳换热介质的通道,加强结构20与相邻电池单体11导热连接以调节电池单体11的温度。
这里,换热介质可以为液体(如水、水和乙二醇的混合液等)、气体(如空气等)或固液相变材料等。导热连接,可以为直接接触连接,或者加强结构20与相邻电池单体11之间可以设置导热垫、导热胶等,以增强导热性能。调节电池单体11的温度,可以为对电池单体11进行冷却散热,也可以为对电池单体11进行加热升温,这都在本申请的保护范围之内,下面以对电池单体11进行散热为例描述本实施例,根据以下描述,对电池单体11进行加热升温的工作过程是可以理解的。
由此,加强结构20与换热结构集成为一体设计。通道内可以通入换热介质,电池单体11工作过程中产生的热量可以传导至加强结构20,再通过通道内的换热介质传导出去,以实现对电池单体11的散热,加强结构20的功能更多样化。
例如,在加强结构20包括第一加强结构21的实施例中,第一加强结构21可以具有容纳换热介质的通道。在加强结构20包括第一加强结构21和第二加强结构22的实施例中,第一加强结构21和第二加强结构22中的至少一个具有容纳换热介质的通道。其中,第一加强结构21和第二加强结构22均具有容纳换热介质的通道的实施例中,可以从不同侧对电池单体11进行散热。
在一些实施例中,如图1和图6所示,第一加强结构21为一个或者沿第一方向F1排布的多个,电池1000还包括分流件31和汇流件32,分流件31和汇流件32分别位于电池排10沿第二方向F2的两侧,每个第一加强结构21的通道的进口与分流件31连通且出口与汇流件32连通。
分流件31、汇流件32和第一加强结构21可以构成换热介质的流动路径,即换热介质可以通过分流件31流入第一加强结构21的通道,经过换热后再通过汇流件32流出。在包括多个第一加强结构21的实施例中,换热介质可以通过分流件31分别流入多个第一加强结构21的通道,经过换热后再汇流至汇流件32并通过汇流件32流出。由此,加强结构20可以通过分流件31和汇流件32实现与外部制冷/制热系统的连接,有利于简化管路连接。
本申请对分流件31和汇流件32的具体结构不做特殊限制,例如,分流件31和汇流件32,可以为管体、板体等任意结构,只需要满足能够与多个第一加强结构21的通道连通的要求即可。
在本申请的一些实施例中,加强结构20具有缓冲部,缓冲部可以在电池单体11的挤压下变形。
缓冲部通过变形,能够起到缓冲作用,以在发生撞击时降低电池单体11所受的损伤,例如在第一方向F1发生撞击时电池单体11挤压缓冲部以降低电池单体11所受冲击力。此外,在电池1000长时间工作过程中,电池单体11之间的预留间隙需要定期进行调节,以避免使用前期间隙过大、使用后期间隙不足。通过设置缓冲部,使电池单体11使用过程中膨胀力变化时,可以向缓冲部施加压力,缓冲部变形从而调节对电池单体11的压紧力,以使电池单体11不至于过压导致浸润差,也不至于过松导致界面差。
在本申请的实施例中,缓冲部的具体结构可以根据实际情况灵活设置。例如,缓冲部可以包括缓冲材料层;和/或,缓冲部可以包括设于加强结构20的中空腔。
其中,缓冲材料层可以为贴设于加强结构20表面的材料层,如由橡胶、硅胶等弹性材料制成。在受到挤压力时,缓冲材料层可以变形,以起到缓冲作用。
缓冲部可以包括设于加强结构20的中空腔,使加强结构20在受到挤压时可以变形,使中空腔的容积减小,从而实现缓冲作用。例如,中空腔可以为面积较大的一体腔,或者可以包括多个彼此分隔的小腔,形成类似蜂窝状,这都在本申请的保护范围之内。加强结构20与缓冲结构集成为一体设计,功能更多样化。
在一些实施例中,电池单体11沿第一方向F1与第一加强结构21相邻的侧面为面积最大的表面。换言之,电池单体11至少具有一个面积最大的表面,并且该表面与第一加强结构21相邻,以使第一加强结构21能够为面积最大的表面提供稳定支撑,并且在第一加强结构21具有通道的实施例中能更高效地与面积最大的表面换热。
在一些实施例中,如图1-图2和图6-图7所示,电池单体11沿第一方向F1彼此相对的两个侧面均为面积最大的表面。
换言之,电池单体11的壳体111的所有侧面中,沿第一方向F1彼此相对的两个侧面的面积最大,以使第一加强结构21能够与电池单体11面积最大的表面相连。一方面,提高第一加强结构21对电池排10的支撑稳定性;另一方面,面积最大的表面的散热量较多,在第一加强结构21具有通道的实施例中,有利于提高对电池单体11的散热效率。
在一些实施例中,如图1所示,电池单体11沿第二方向F2的尺寸大于沿第一方向F1的尺寸,以使电池1000的多个电池排10沿尺寸较小的方向层叠布置,有利于使结构更紧凑。
在一些实施例中,如图1所示,电池单体11沿第二方向F2的尺寸大于沿第三方向F3的尺寸,以使电池1000整体沿第三方向F3的尺寸较小,有利于降低电池1000的整体厚度。
例如在一些具体实施例中,电池1000用于用电装置2000中时,第三方向F3沿竖直方向延伸,相当于电池单体11的宽度方向为竖直方向,占用的竖向空间较小,减小电池1000的整体高度。多个电池排10沿电池单体11的厚度方向层叠布置,电池单体11的厚度方向为水平方向,使电池1000的水平宽度也较小,结构紧凑。
根据本申请的一些实施例,如图1-图5所示,每个电池排10包括两个电池单体11,即两个电池单体11沿第二方向F2排布成一排。如图11和图12所示,每个电池单体11的电连接部112包括设于同一侧的两个电极端子113,两个电极端子113可以分别为正极电极端子和负极电极端子,以使两个电极端子113可以通过电池单体11的同一侧进行电连接,电连接结构共用同一空间,有利于使结构更紧凑。
在一些实施例中,如图1-图5所示,同一电池排10的两个电池单体11的电连接部112设于彼此相背侧。以使多个电池排10的位于第二方向F2同一侧的电池单体11的电连接部112均设于同一侧。如图1所示,32个电池排10的64个电连接部112形成沿第二方向F2间隔开的两列,每列包括沿第一方向F1排布的32个电连接部112。
由此,同一列的多个电连接部112距离更近,便于电池单体11与电池单体11之间的电连接。并且,同一电池排10的两个电池单体11底部(即背向电连接部112的端部)可以面面相接,如此实现两个电池单体11之间的支撑限位,使整体结构更稳定。
在另一些实施例中,同一电池排10的两个电池单体11的电连接部112设于彼此相对侧且彼此连接,如焊接、涂导电胶连接等。以使同一电池排10中,两个电池单体11的电连接部112能够直接相连。一方面可以在第二方向F2上对两个电池单体11起到支撑作用,有利于提高电池排10的整体结构强度,也可以省去汇流片、转接片等结构,有利于节省空间;另一方面,可以实现两个电池单体11的电连接,从而实现同一电池排10中电池单体11的串联或者并联,并且电连接结构位于电池1000的中部,可以防止侧撞时直接撞到电连接结构。
根据本申请的另一些实施例,如图6和图7所示,每个电池排10包括多个电池单体11,例如两个或者两个以上。每个电池单体11的电连接部112包括分别设于两侧的两个电极端子113,即两个电极端子113从电池单体11的两端出。
同一电池排10的相邻两个电池单体11的相对电极端子113彼此电连接。例如相对电极端子113直接焊接相连,或者涂导电胶连接,或者通过转接件电连接等。由此实现同一电池排10多个电池单体11的电连接,整体结构更紧凑。并且,电连接结构位于电池1000的中部,可以防止侧撞时直接撞到电连接结构。
需要说明的是,在本申请的实施例中,电池单体11可以为硬壳电池单体或者软包电池单体。硬壳电池单体的电极端子113为柱状结构,强度较高,可以直接相抵,兼顾支撑、限位作用。软包电池单体的电极端子113可以为片状结构,相对电极端子113可以层叠以直接连接,占用空间更小。
在电池排10包括多个电池单体11的实施例中,电池单体11的数量可以为2~4个,避免电池单体11过多导致电池1000的整体尺寸过大。
根据本申请的一些实施例,如图10-图12所示,电池单体11设有泄压部114和电连接部112。在电池单体11内压过大(例如热失控)时,泄压部114用于释放电池单体11内部物质(例如气体、液体、颗粒物等),以降低电池单体11的内部压力,避免电池单体11内部过快加压,而导致电池单体11爆燃等危险事故。例如,泄压部114可以为防爆阀、防爆片等等。
此外,泄压部114与电连接部112设于电池单体11的不同侧。有利于保证电池单体11的电连接部112和泄压部114之间具有较大的间距,以有效避免在热失控等情况下,电池单体11通过自身泄压部114排放的排放物中的导电颗粒等流至自身电连接部112造成绝缘失效、高压打火、引发起火爆炸等问题。
在一些实施例中,如图10-图12所示,电池单体11具有沿第二方向F2彼此相对的第一表面和第二表面,以及连接第一表面和第二表面的周面。
如图12所示,电连接部112设于第一表面,泄压部114设于第二表面。换言之,泄压部114与电连接部112分别的设于电池单体11彼此相对的两侧表面。由此,可以进一步拉远电连接部112与泄压部114之间的距离,可以更好地保证电连接部112免受泄压部114排出的排放物的影响,即受影响概率更小,电池1000的使用安全性和可靠性更好。
如图10和图11所示,电连接部112设于第一表面和第二表面中的至少一处,泄压部114设于周面。例如电连接部112的两个电极端子113设于同一个表面,或者分别设于第一表面和第二表面。
由此,电连接部112与泄压部114分别位于电池单体11的相邻侧,可以使得电连接部112与泄压部114之间具有一定的安全距离,降低泄压部114排出的排放物对电连接部112的影响,提高电池1000的使用安全性和可靠性。
在一些具体实施例中,如图1、图6和图10-图11所示,在相邻两个电池排10中,两排电池排10的周面相对;在同一电池排10中,相邻两个电池单体11的第一表面与第二表面相对。将泄压部114设于周面,如沿第三方向F3的一侧的表面。
由此,同一电池排10中的各电池单体11的泄压部114均不朝向本电池排10中的任一电连接部112喷发,也不朝向相邻电池排10的任一电连接部112喷发,从而可以有效保证各电池单体11的电连接部112免受其他电池单体11排出的排放物的影响,保证了电池1000的使用安全性和可靠性。
根据本申请第二方面实施例的用电装置2000,包括根据本申请上述第一方面实施例的电池1000,电池1000用于为用电装置2000提供电能。由此,通过采用上述的电池1000,有利于提升用电装置2000的使用安全性和可靠性。
可选地,如图13所示,当电池1000用于车辆时,电池1000可以设置在车辆的底部、或头部、或尾部。电池1000可以用于车辆的供电,例如,电池1000可以作为车辆的操作电源。车辆还可以包括控制器和马达,控制器用来控制电池1000为马达供电,例如,用于车辆的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
下面结合附图描述根据本申请一个具体实施例的电池1000和具有其的车辆。
如图13所示,电池1000设于车辆的车底架。如图1-图3所示,电池1000包括箱体40和设于箱体40内且沿第一方向F1排布的32个电池排10,第一方向F1为第一水平方向。每个电池排10包括沿第二方向F2排布的两个电池单体11,第二方向F2为第二水平方向。电池单体11包括壳体111和设于壳体111沿第二方向F2一端的正极电极端子和负极电极端子,同一电池排10的两个电池单体11,电极端子113设于彼此相对侧。每个电池单体11的壳体111沿第二方向F2的尺寸大于沿第三方向F3的尺寸,沿第三方向F3的尺寸大于沿第一方向F1的尺寸,第三方向F3为竖直方向。即电池单体11的长度方向沿第二方向F2,宽度方向沿竖直方向,厚度方向沿第一方向F1。
加强结构20包括16个第一加强结构21,第一加强结构21为平板结构。16个第一加强结构21沿第一方向F1排布,任意相邻两个第一加强结构21之间设有两个电池排10。第一加强结构21的两侧面设计有粘胶层30,将与两侧电池单体11的面积最大的表面粘接,形成一体结构,如此构成电池单体11-第一加强结构21-电池单体11式的层叠结构,进一步加强电池1000的强度。
相邻两个电池排10通过电连接件12实现电连接。每个第一加强结构21沿第二方向F2的两端超出对应端电连接件12的边缘,起到支撑作用,防止侧撞时撞击到电连接件12、电极端子113和电池单体11的壳体111。第一加强结构21还可以设有镂空部,即避让通孔,用于避让电连接件12,以便于电连接件12实现两侧的电池单体11的高压连接。
同时,电池1000还包括汇流件32和分流件31。第一加强结构21具有容纳换热介质的通道,多个第一加强结构21的同一侧的端部还可以与分流件31连通,多个第一加强结构21的另一侧的端部与汇流件32连通,以起到换热介质的汇流和分流作用,使换热介质能够通过多个第一加强结构21对电池单体11进行换热。第一加强结构21相当于与换热板、加强板集成为一体设计。
并且,第一加强结构21的通道内设有中空腔,形成缓冲部,缓冲部在电池单体11面积最大的表面的挤压下可以变形。通过设置缓冲部使相邻电池单体11面积最大的面间距可调,避免导致前期间隙过大、后期间隙不足的问题。
通过设置加强结构20,在与电池单体11组装成电池1000后,可以增加电池1000整体的强度和稳定性,防止电池单体11受到撞击而损坏,避免造成安全风险。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (24)
1.一种电池(1000),其中,包括:
沿第一方向(F1)排布的多个电池排(10),每个所述电池排(10)包括沿第二方向(F2)排布的至少一个电池单体(11),每个所述电池单体(11)具有壳体(111),第二方向(F2)与第一方向(F1)垂直;
加强结构(20),所述加强结构(20)包括沿所述第二方向(F2)延伸的第一加强结构(21),所述第一加强结构(21)与多个所述电池排(10)沿所述第一方向(F1)层叠布置,
在所述第二方向(F2)上,所述第一加强结构(21)的至少一端超出对应端所述电池排(10)的所述壳体(111)的端面。
2.如权利要求1所述的电池(1000),其中,所述电池排(10)沿所述第二方向(F2)的至少一端的端面设有电连接部(112),所述第一加强结构(21)超出对应端所述电连接部(112)。
3.如权利要求2所述的电池(1000),其中,还包括与所述电连接部(112)相连的电连接件(12),所述第一加强结构(21)超出对应端所述电连接件(12)。
4.如权利要求3所述的电池(1000),其中,所述第一加强结构(21)为加强板,所述加强板设有避让通孔,所述电连接件(12)穿过所述避让通孔以连接相邻两个所述电池排(10)的所述电连接部(112)。
5.如权利要求1所述的电池(1000),其中,在所述第二方向(F2)上,所述第一加强结构(21)的超出尺寸为3mm~50mm。
6.如权利要求1所述的电池(1000),其中,所述第一加强结构(21)沿所述第一方向(F1)的厚度为1mm~8mm。
7.如权利要求1所述的电池(1000),其中,所述电池排(10)包括多个所述电池单体(11),同一所述电池排(10)的多个所述电池单体(11)均与相邻所述第一加强结构(21)相连;和/或,同一所述电池排(10)的相邻两个所述电池单体(11)通过粘胶层(30)粘接。
8.如权利要求1所述的电池(1000),其中,至少一个所述第一加强结构(21)位于相邻两个所述电池排(10)之间,相邻两个所述电池排(10)均与相邻所述第一加强结构(21)相连。
9.如权利要求1所述的电池(1000),其中,所述加强结构(20)还包括与所述第一加强结构(21)相连的第二加强结构(22),所述第二加强结构(22)沿所述第一方向(F1)延伸,且与同一所述电池排(10)的所述电池单体(11)沿所述第二方向(F2)层叠布置。
10.如权利要求9所述的电池(1000),其中,所述电池排(10)包括多个所述电池单体(11),至少一个所述第二加强结构(22)设于相邻两个所述电池单体(11)之间。
11.如权利要求9所述的电池(1000),其中,所述第一加强结构(21)沿所述第一方向(F1)的两侧分别设有所述第二加强结构(22)。
12.如权利要求9所述的电池(1000),其中,所述第一加强结构(21)为沿所述第一方向(F1)排布的多个,相邻两个所述第一加强结构(21)上的所述第二加强结构(22)彼此分离或彼此相连。
13.如权利要求1所述的电池(1000),其中,在第三方向(F3)上,所述加强结构(20)的尺寸小于或等于所述电池排(10)的两端端面的间距,所述第一方向(F1)和所述第二方向(F2)均垂直于所述第三方向(F3)。
14.如权利要求1所述的电池(1000),其中,所述加强结构(20)具有容纳换热介质的通道,所述加强结构(20)与相邻所述电池单体(11)导热连接以调节所述电池单体(11)的温度。
15.如权利要求14所述的电池(1000),其中,所述第一加强结构(21)为一个或沿所述第一方向(F1)排布的多个,所述电池(1000)还包括分流件(31)和汇流件(32),所述分流件(31)和所述汇流件(32)分别位于所述电池排(10)沿所述第二方向(F2)的两侧,每个所述第一加强结构(21)的所述通道的进口与所述分流件(31)连通且所述通道的出口与所述汇流件(32)连通。
16.如权利要求1所述的电池(1000),其中,所述加强结构(20)具有缓冲部,所述缓冲部适于在所述电池单体(11)的挤压下变形。
17.如权利要求16所述的电池(1000),其中,
所述缓冲部包括缓冲材料层;和/或,
所述缓冲部包括设于所述加强结构(20)的中空腔。
18.如权利要求1所述的电池(1000),其中,所述电池单体(11)沿所述第一方向(F1)与所述第一加强结构(21)相邻的侧面为面积最大的表面。
19.如权利要求1所述的电池(1000),其中,所述电池单体(11)沿所述第一方向(F1)彼此相对的两个侧面均为面积最大的表面。
20.如权利要求1所述的电池(1000),其中,所述电池单体(11)沿所述第二方向(F2)的尺寸大于沿所述第一方向(F1)的尺寸。
21.如权利要求1所述的电池(1000),其中,每个所述电池排(10)包括两个所述电池单体(11),每个所述电池单体(11)的电连接部(112)包括设于同一侧的两个电极端子(113),其中,
两个所述电池单体(11)的所述电连接部(112)设于彼此相背侧;或者,两个所述电池单体(11)的所述电连接部(112)设于彼此相对侧且彼此连接。
22.如权利要求1所述的电池(1000),其中,每个所述电池排(10)包括多个所述电池单体(11),每个电池单体(11)的电连接部(112)包括分别设于两侧的两个电极端子(113),相邻两个所述电池单体(11)的相对电极端子(113)彼此电连接。
23.如权利要求1-22中任一项所述的电池(1000),其中,所述电池单体(11)设有泄压部(114)和电连接部(112),所述泄压部(114)与所述电连接部(112)设于所述电池单体(11)的不同侧。
24.一种用电装置(2000),其中,包括如权利要求1-23中任一项所述的电池(1000),所述电池(1000)用于为所述用电装置(2000)提供电能。
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