JP2006155934A - Battery structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池の構造に関し、特に、電極体を密閉する外装部の構造に関する。 The present invention relates to a structure of a battery, and more particularly to a structure of an exterior part that seals an electrode body.
従来、ハイブリッド自動車等に用いられる二次電池としては、鉛電池、ニッケル水素(Ni−MH)電池やリチウムイオン電池等がある。二次電池は、電力が消耗されると外部からの充電電流の供給により再び放電可能であるため、従来から各種の機器に適用されている。 Conventionally, secondary batteries used for hybrid vehicles and the like include lead batteries, nickel metal hydride (Ni-MH) batteries, lithium ion batteries, and the like. A secondary battery can be discharged again by supplying a charging current from the outside when power is consumed, and thus has been conventionally applied to various devices.
たとえば、二次電池は車両に搭載されて、始動時にエンジンの点火プラグやスタータ等へ電力供給を行なうというエンジン始動用バッテリの役割を果たしている。最近では、電気自動車(EV)やハイブリッド自動車(HV)において、走行用モータを駆動する際の主電源としても用いられている。 For example, a secondary battery is mounted on a vehicle and serves as an engine starting battery that supplies power to an ignition plug, a starter, and the like of the engine at the time of starting. Recently, in electric vehicles (EV) and hybrid vehicles (HV), it is also used as a main power source when driving a traveling motor.
このような二次電池は、車両に搭載されるため、より軽量であることが望ましい。そのため、たとえば、特開2003−346798号公報(特許文献1)は、ラミネート外装体に収納された構成を有する二次電池を開示する。この二次電池は、正極、負極、およびこれらに挟持された電解質を含む。二次電池は、ラミネート外装体を有する。 Since such a secondary battery is mounted on a vehicle, it is desirable that it be lighter. Therefore, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-346798 (Patent Document 1) discloses a secondary battery having a configuration housed in a laminate outer package. This secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte sandwiched therebetween. The secondary battery has a laminate outer package.
特許文献1に開示された二次電池によると、ラミネート外装体に収納された構成を用いることにより、二次電池やそれを用いた組電池の軽量化や自由な形状に容易に構成することができる。
しかしながら、車両に搭載される電池としては、さらに搭載性のよい構造が要求される。これは、たとえば、車両においては、乗員室、エンジンおよび電池の冷却装置等により搭載空間が制限されるためである。特許文献1において開示された二次電池においては、電極体を、ラミネートフィルムを用いた外装体で挟み、四辺を溶着して形成される。したがって、四辺の溶着部分が電池本体から突出しているため、体積効率を悪化させているという問題がある。 However, a battery with a better mountability is required as a battery mounted on a vehicle. This is because, for example, in a vehicle, the mounting space is limited by a passenger compartment, an engine, a battery cooling device, and the like. In the secondary battery disclosed in Patent Document 1, the electrode body is sandwiched between exterior bodies using a laminate film, and four sides are welded. Therefore, there is a problem that the volume efficiency is deteriorated because the welded portions on the four sides protrude from the battery body.
また、電池の端子が外装体から引き出される際の突出量が大きいと、突出した端子により体積効率が悪化するという問題がある。 Further, if the protruding amount when the battery terminal is pulled out from the exterior body is large, there is a problem that the volume efficiency is deteriorated by the protruding terminal.
体積効率とは、電池の長さ、幅、高さの各寸法の最大値で形成される直方体の体積に対する電池の体積の比である。したがって、体積効率が悪化すると、電池の搭載空間をより大きく確保する必要があり、電池の搭載性が悪化するという問題がある。 Volume efficiency is the ratio of the volume of the battery to the volume of the rectangular parallelepiped formed by the maximum values of the length, width and height of the battery. Therefore, when the volumetric efficiency is deteriorated, it is necessary to secure a larger battery mounting space, and there is a problem that the battery mounting property is deteriorated.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、体積効率を改善して、電池の搭載性を向上させる電池の構造を提供することである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a battery structure that improves volume efficiency and improves battery mountability.
第1の発明に係る電池の構造は、正極板と、負極板と、正極板と負極板との間に設けられるセパレータとにより形成される電極体と、電極体の一方の端部に設けられ、正極板に接続されるキャップ形状の正極端子と、電極体の他方の端部に設けられ、負極板に接続さるキャップ形状の負極端子と、正極端子の一部および負極端子の一部が露出するようにして、電極体を密閉する外装部とを含む。 The structure of the battery according to the first invention is provided at one end of an electrode body formed by a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator provided between the positive electrode plate and the negative electrode plate. A cap-shaped positive electrode terminal connected to the positive electrode plate, a cap-shaped negative electrode terminal provided at the other end of the electrode body and connected to the negative electrode plate, a part of the positive electrode terminal and a part of the negative electrode terminal exposed In this way, an exterior portion that seals the electrode body is included.
第1の発明によると、キャップ形状の正極端子とキャップ形状の負極端子との間に電極体が設けられる。外装部(たとえば、ラミネートフィルムを用いて形成された外装部)は、キャップ形状の正極端子の一部およびキャップ形状の負極端子の一部が露出するようにして、電極体を密閉する。外装部を形成するラミネートフィルムが、正極端子の一部および負極端子の一部が露出するようにして、キャップ形状の正極端子および負極端子に溶着することにより、キャップ形状の正極端子と負極端子との間を、電極体の形状に沿って外装部が形成されるため、溶着部分が電池の外周方向に突出することなく外装部を形成させることができる。そのため、長さ、幅および高さの各寸法の最大値が大きくなることを抑制することができるため、体積効率を向上させることができる。また、キャップ形状の正極端子および負極端子自体が電極体を密閉する外装部の一部となっているため、電池内部から端子を引き出す必要がない。そのため、電池内部から端子を引き出す場合と比較して、その突出量を減少させることができる。その結果、電池の体積効率を向上させることができる。したがって、体積効率を改善して、電池の搭載性を向上させる電池の構造を提供することができる。また、端子の断面積を大きくすることができるため、内部抵抗を低減させることができる。そのため、電池の性能を向上させることができる。 According to the first invention, the electrode body is provided between the cap-shaped positive terminal and the cap-shaped negative terminal. An exterior part (for example, an exterior part formed using a laminate film) seals the electrode body such that a part of the cap-shaped positive terminal and a part of the cap-shaped negative terminal are exposed. The laminated film forming the exterior part is welded to the cap-shaped positive electrode terminal and the negative electrode terminal so that a part of the positive electrode terminal and a part of the negative electrode terminal are exposed. Since the exterior portion is formed along the shape of the electrode body, the exterior portion can be formed without the welded portion protruding in the outer peripheral direction of the battery. Therefore, it is possible to suppress an increase in the maximum value of each dimension of length, width, and height, so that volume efficiency can be improved. Moreover, since the cap-shaped positive electrode terminal and the negative electrode terminal itself are part of the exterior part that seals the electrode body, it is not necessary to draw out the terminal from the inside of the battery. Therefore, compared with the case where a terminal is pulled out from the inside of a battery, the protrusion amount can be reduced. As a result, the volumetric efficiency of the battery can be improved. Therefore, it is possible to provide a battery structure that improves the volume efficiency and improves the battery mountability. Moreover, since the cross-sectional area of the terminal can be increased, the internal resistance can be reduced. Therefore, the performance of the battery can be improved.
第2の発明に係る電池の構造においては、第1の発明の構成に加えて、正極端子の露出する一部は、電池の一方の側面に形成され、負極端子の露出する一部は、他方の側面に形成される。 In the structure of the battery according to the second invention, in addition to the configuration of the first invention, a part of the positive electrode terminal exposed is formed on one side of the battery, and a part of the negative electrode terminal exposed is the other It is formed on the side surface.
第2の発明によると、正極端子の露出する一部は、電池の一方の側面に形成され、負極端子の露出する一部は、他方の側面に形成される。たとえば、電池を複数個積層して組電池を形成する際に、積層方向に沿って、互いに対向するような位置の一方の側面と他方の側面とに、正極端子および負極端子のうちのいずれか一方の一部が露出するように形成されることにより、電池同士を接続させる接続端子により組電池の外形が大きくなることなく、組電池を形成させることができる。そのため、組電池の小型化が図れる。 According to the second invention, the exposed part of the positive electrode terminal is formed on one side surface of the battery, and the exposed part of the negative electrode terminal is formed on the other side surface. For example, when forming a battery pack by stacking a plurality of batteries, either one of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal is provided on one side surface and the other side surface at positions facing each other along the stacking direction. By forming so that one part may be exposed, an assembled battery can be formed, without the external shape of an assembled battery becoming large by the connection terminal which connects batteries. Therefore, the battery pack can be reduced in size.
第3の発明に係る電池の構造においては、第2の発明の構成に加えて、一方の側面と他方の側面とは、互いに対向する位置の側面である。 In the structure of the battery according to the third invention, in addition to the configuration of the second invention, the one side surface and the other side surface are side surfaces at positions facing each other.
第3の発明によると、たとえば、電池を複数個積層して組電池を形成する際に、積層方向に沿って、互いに対向するような位置の一方の側面と他方の側面とに、正極端子および負極端子のうちのいずれか一方の一部が露出するように形成されることにより、電池同士を接続させる接続端子により組電池の外形が大きくなることなく、組電池を形成させることができる。そのため、組電池の小型化が図れる。 According to the third invention, for example, when forming a battery pack by stacking a plurality of batteries, the positive electrode terminal and the one side face and the other side face at positions facing each other along the stacking direction By forming a part of either one of the negative electrode terminals to be exposed, the assembled battery can be formed without increasing the outer shape of the assembled battery by the connection terminal for connecting the batteries. Therefore, the battery pack can be reduced in size.
第4の発明に係る電池の構造においては、第1〜3のいずれかの発明の構成に加えて、外装部は、ラミネートフィルムを用いて形成される。正極端子および負極端子にラミネートフィルムを接着することにより、電極体が密閉される。 In the structure of the battery according to the fourth invention, in addition to the configuration of any one of the first to third inventions, the exterior part is formed using a laminate film. The electrode body is hermetically sealed by adhering a laminate film to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal.
第4の発明によると、外装部は、ラミネートフィルムを用いて形成される。正極端子および負極端子にラミネートフィルムを接着することにより、電極体が密閉される。キャップ形状の正極端子と負極端子の間を、電極体の形状に沿ってラミネートフィルムを用いた外装部が形成されるため、接着部分が電池の外周方向に突出することなく外装部を形成させることができる。そのため、長さ、幅および高さの各寸法の最大値が大きくなることを抑制することができるため、体積効率を向上させることができる。 According to 4th invention, an exterior part is formed using a laminate film. The electrode body is hermetically sealed by adhering a laminate film to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal. Since an exterior part using a laminate film is formed between the cap-shaped positive electrode terminal and the negative electrode terminal along the shape of the electrode body, the exterior part is formed without the adhesive part protruding in the outer peripheral direction of the battery. Can do. Therefore, it is possible to suppress an increase in the maximum value of each dimension of length, width, and height, so that volume efficiency can be improved.
第5の発明に係る電池の構造においては、第1〜4のいずれかの発明に構成に加えて、電極体は、正極板と負極板とセパレータとからなる積層体を巻回して形成される。 In the structure of the battery according to the fifth invention, in addition to the structure of any one of the first to fourth inventions, the electrode body is formed by winding a laminate composed of a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator. .
第5の発明によると、正極板と負極板とセパレータとからなる積層体を巻回して形成される電極体を有する電池に本発明を適用しても、体積効率を向上させることができる。 According to the fifth invention, volume efficiency can be improved even when the present invention is applied to a battery having an electrode body formed by winding a laminate composed of a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator.
第6の発明に係る電池の構造においては、第1〜4のいずれかの発明の構成に加えて、電極体は、正極板と負極板とセパレータとからなる積層体を複数個積層して形成される。 In the structure of the battery according to the sixth invention, in addition to the structure of any one of the first to fourth inventions, the electrode body is formed by laminating a plurality of laminates composed of a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator. Is done.
第6の発明によると、正極板と負極板とセパレータとからなる積層体を複数個積層して形成される電極体を有する電池に本発明を適用しても、体積効率を向上させることができる。 According to the sixth invention, volume efficiency can be improved even when the present invention is applied to a battery having an electrode body formed by laminating a plurality of laminated bodies composed of a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator. .
第7の発明に係る電池の構造においては、第1〜6のいずれかの発明の構成に加えて、電池は、二次電池である。 In the structure of the battery according to the seventh invention, in addition to the structure of any one of the first to sixth inventions, the battery is a secondary battery.
第7の発明によると、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、鉛蓄電池およびリチウムイオン電池等の二次電池に本発明を適用することにより、車両に搭載される二次電池の体積効率を向上させることができる。 According to the seventh invention, by applying the present invention to a secondary battery such as a nickel cadmium battery, a nickel metal hydride battery, a lead storage battery and a lithium ion battery, the volume efficiency of the secondary battery mounted on the vehicle is improved. Can do.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る電池の構造について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, the structure of the battery according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
図1に示すように、本発明の実施の形態に係る電池100は、正極端子106と、負極端子104と、外装部102とから構成される。正極端子106および負極端子104は、それぞれ直方体のキャップ形状を有している。外装部102は、ラミネートフィルムを用いて形成される。外装部102は、内部の電極体(図示せず)を密閉している。また、電池100の外装部102の内部には、電解液が充填される。
As shown in FIG. 1, the
本実施の形態に係る電池100において、電極体には、外装部102を形成するラミネートフィルムが巻回される。ラミネートフィルムの端部同士が溶着されて、溶着部110が形成される。ラミネートフィルムは、本実施の形態において、たとえば、長方形状を有するが特に限定されるものではない。そして、ラミネートフィルムが正極端子106に溶着されて、キャップ形状の正極端子106の側面に沿って溶着部112が形成される。同様に、ラミネートフィルムが負極端子104に溶着されて、キャップ形状の負極端子104の側面に沿って溶着部108が形成される。
In
なお、外装部102は、ラミネートフィルムの端部同士およびラミネートフィルムと正極端子106、負極端子104とを溶着することにより内部の電極体を密閉することに限定されるものではない。たとえば、外装部102は、ラミネートフィルムの端部同士およびラミネートフィルムと正極端子106、負極端子104とを接着剤を用いて接着して内部の電極体を密閉するようにしてもよい。
In addition, the exterior part 102 is not limited to sealing an internal electrode body by welding the edge parts of a laminate film, and a laminate film, the
本実施の形態において、電極体114は、正極板と、負極板と、正極板と負極板との間に設けられるセパレータとにより形成される。図2に示すように、電極体114は、正極板と負極板とセパレータとからなる積層体が巻回されて形成される。
In the present embodiment,
なお、本実施の形態においては、電極体114は、正極板と負極板とセパレータとからなる積層体が巻回されて形成されるとして説明するが、電極体114の構造は、特にこれに限定されるものではない。たとえば、電極体114は、正極板と負極板とセパレータとからなる積層体を複数個積層して形成されるようにしてもよい。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態において、電池100は、正極端子と電極体と負極端子とから構成される電池であれば、特に限定されるものではない。したがって、電池は、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、鉛蓄電池およびリチウムイオン電池等の二次電池であってもよいし、マンガン電池、アルカリ電池等の一次電池であってもよいものとする。
In the present embodiment,
キャップ形状の正極端子106は、電極体114の一方の端部から延長された正極板に接続される。一方、キャップ形状の負極端子104は、電極体104の他方の端部から延長された負極板に接続される。キャップ形状の正極端子106および負極端子104は、本実施の形態においては、直方体のキャップ形状を有するが、キャップ形状であれば、特にこれに限定されるものではない。すなわち、キャップ形状の正極端子106および負極端子104は、電池の搭載構造に対応する形状に形成するようにしてもよい。
The cap-shaped
図3に示すように、積層体200の負極板から負極端子104側に延長した部分とキャップ形状の負極端子104とは、延長した負極板がキャップ形状の負極端子104に組み付けられた後、負極板と負極端子104とが溶接されて接続される。キャップ形状の負極端子104には、溶接用の工具を挿入するための開口部208が形成される。
As shown in FIG. 3, the portion extending from the negative electrode plate of the laminate 200 to the
図4に示すように、積層体200は、負極板202と、セパレータ204と、正極板206とを積層して形成される。負極板202の延長した部分が負極端子104に組み付けられると、溶接用の工具が開口部208に挿入されて、負極板202とキャップ形状の負極端子104とを挟み込むようにして、溶接部210,212,214にて溶接される。なお、正極板206とキャップ形状の正極端子106とにおいても、同様に溶接により接続される。したがって、その詳細については繰り返さない。なお、端子と極板との接続は、上述した溶接に特に限定されるものではない。
As shown in FIG. 4, the laminate 200 is formed by laminating a
以上のような構造に基づく、本実施の形態に係る電池の構造の作用について説明する。 The operation of the battery structure according to the present embodiment based on the above structure will be described.
積層体200が巻回されて形成される電極体114の両端部には、正極板206から延長した部分と負極板202から延長した部分とが設けられる。正極板206には、キャップ形状の正極端子106が組み付けられ、負極板202には、キャップ形状の負極端子104が組み付けられる。そして、正極板206と正極端子106とが溶接され、負極板202と負極端子104とが溶接される。このようにして、電極体114の両端部に正極端子106と負極端子104とが接続された状態で、ラミネートフィルムを用いて形成される外装部102が巻回される。巻回されたラミネートフィルムの端部同士が溶着され、溶着部110が形成される。そして、ラミネートフィルムは、キャップ形状の正極端子106の一部と負極端子104の一部とが露出するようにして溶着して、電極体114を電解液とともに密閉する。このように製造される電池100において、外装部102が正極端子106と負極端子104との間を、電極体114の形状に沿って形成されるため、溶着部108,110,112は、電池100の外周方向に突出することはない。
A portion extending from the
このとき、露出する正極端子106および負極端子104の一部は、正極端子106および負極端子104のどこに設けられてもよいが、好ましくは、露出する正極端子106の一部が電池100の一方の側面に形成され、露出する負極端子104の一部が電池100の他方の側面に形成されることが望ましい。たとえば、電池100を複数個積層して組電池を形成する場合において、積層方向に沿って、互いに対向するような位置の一方の側面と他方の側面のそれぞれに正極端子106の露出する一部および負極端子104の露出する一部を設けることにより、電池100同士を接続する接続端子により組電池の外形が大きくなることなく、組電池が形成される。
At this time, a part of the exposed
以上のようにして、本実施の形態に係る電池の構造によると、キャップ形状の正極端子とキャップ形状の負極端子との間に電極体が設けられる。ラミネートフィルムを用いて形成される外装部は、キャップ形状の正極端子の一部およびキャップ形状の負極端子の一部が露出するように溶着して、電極体を密閉する。これにより、キャップ形状の正極端子と負極端子との間を、電極体の形状に沿って外装部が形成されるため、溶着部分が電池の外周方向に突出しないようにすることができる。そのため、長さ、幅、高さの各寸法の最大値が大きくなることを抑制することができるため、体積効率を向上させることができる。また、キャップ形状の正極端子および負極端子自体が電極体を密閉する外装部の一部となっているため、電池内部から端子を引き出す必要がない。そのため、電池内部から端子を引き出す場合と比較して、その突出量を減少させることができる。その結果、電池の体積効率を向上させることができる。したがって、体積効率を改善して、電池の搭載性を向上させる電池の構造を提供することができる。 As described above, according to the structure of the battery according to the present embodiment, the electrode body is provided between the cap-shaped positive terminal and the cap-shaped negative terminal. The exterior part formed using the laminate film is welded so that a part of the cap-shaped positive terminal and a part of the cap-shaped negative terminal are exposed, thereby sealing the electrode body. Thereby, since the exterior part is formed between the cap-shaped positive electrode terminal and the negative electrode terminal along the shape of the electrode body, the welded portion can be prevented from protruding in the outer peripheral direction of the battery. Therefore, it is possible to suppress an increase in the maximum value of each dimension of length, width, and height, so that volume efficiency can be improved. Moreover, since the cap-shaped positive electrode terminal and the negative electrode terminal itself are part of the exterior part that seals the electrode body, it is not necessary to draw out the terminal from the inside of the battery. Therefore, compared with the case where a terminal is pulled out from the inside of a battery, the protrusion amount can be reduced. As a result, the volumetric efficiency of the battery can be improved. Therefore, it is possible to provide a battery structure that improves the volume efficiency and improves the battery mountability.
また、正極端子の露出する一部は、電池の一方の側面に形成され、負極端子の露出する一部は、他方の側面に形成される。電池を複数個積層して組電池を形成する際に、積層方向に沿って互いに対向するような位置の一方の側面と他方の側面とに、正極端子および負極端子の一部が露出するように形成することにより、電池同士を接続させる接続端子により組電池の外形が大きくなることなく、組電池を形成することができる。そのため、組電池の小型化が図れる。 In addition, the exposed part of the positive electrode terminal is formed on one side surface of the battery, and the exposed part of the negative electrode terminal is formed on the other side surface. When forming a battery pack by stacking a plurality of batteries, a part of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal is exposed on one side surface and the other side surface at positions facing each other along the stacking direction. By forming the battery pack, the battery pack can be formed without increasing the outer shape of the battery pack by connecting terminals for connecting the batteries. Therefore, the battery pack can be reduced in size.
さらに、正極端子および負極端子の断面積を大きくすることができるため、内部抵抗を低減させることができる。そのため、電池の性能を向上させることができる。 Furthermore, since the cross-sectional areas of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal can be increased, the internal resistance can be reduced. Therefore, the performance of the battery can be improved.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
100 電池、102 外装部、104 負極端子、106 正極端子、108,110,112 溶着部、114 電極体、200 積層体、202 負極板、204 セパレータ、206 正極板、208 開口部、210,212,214 溶接部。 100 battery, 102 exterior part, 104 negative electrode terminal, 106 positive electrode terminal, 108, 110, 112 welded part, 114 electrode body, 200 laminate, 202 negative electrode plate, 204 separator, 206 positive electrode plate, 208 opening, 210, 212, 214 welds.
Claims (7)
前記電極体の一方の端部に設けられ、前記正極板に接続されるキャップ形状の正極端子と、
前記電極体の他方の端部に設けられ、前記負極板に接続されるキャップ形状の負極端子と、
前記正極端子の一部および前記負極端子の一部が露出するようにして、前記電極体を密閉する外装部とを含む、電池の構造。 An electrode body formed by a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator provided between the positive electrode plate and the negative electrode plate;
A cap-shaped positive electrode terminal provided at one end of the electrode body and connected to the positive electrode plate;
A cap-shaped negative electrode terminal provided at the other end of the electrode body and connected to the negative electrode plate;
A battery structure including an exterior portion that seals the electrode body such that a part of the positive electrode terminal and a part of the negative electrode terminal are exposed.
前記正極端子および前記負極端子に前記ラミネートフィルムを接着することにより、前記電極体が密閉される、請求項1〜3のいずれかに記載の電池の構造。 The exterior part is formed using a laminate film,
The battery structure according to claim 1, wherein the electrode body is hermetically sealed by adhering the laminate film to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal.
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