JP2019200859A - Sealed battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、密閉型電池に関する。 The present invention relates to a sealed battery.
特開2017−084585号公報では、内部端子に設けられた軸部の先端を外部端子に設けられた挿通孔の周縁部にかしめるリベット構造によって、二次電池の内部端子と外部端子とが固定されている。さらに、リベットの笠部と外部端子とが溶接されることによって、二次電池の内部端子と外部端子との導通が確保されている。 In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-084585, the internal terminal and the external terminal of the secondary battery are fixed by a rivet structure in which the tip of the shaft provided in the internal terminal is caulked to the peripheral edge of the insertion hole provided in the external terminal. Has been. Furthermore, the rivet cap and the external terminal are welded to ensure conduction between the internal terminal and the external terminal of the secondary battery.
ところで、二次電池の内部端子と外部端子との導通が確保するための溶接は、リベットの笠部の外周縁において、周方向の複数箇所に施されている。内部端子と外部端子との導通の信頼性が向上するとの観点において、1つの溶接箇所における溶接面積が大きく、かつ、バラツキが小さいことが望ましい。ここで「溶接面積」は、「導通面積」とも称されうる。 By the way, welding for ensuring conduction between the internal terminal and the external terminal of the secondary battery is performed at a plurality of locations in the circumferential direction on the outer peripheral edge of the cap portion of the rivet. From the viewpoint of improving the reliability of conduction between the internal terminal and the external terminal, it is desirable that the welding area at one welding location is large and the variation is small. Here, the “welding area” may also be referred to as a “conduction area”.
ここで提案される密閉型電池は、取付孔が形成された電池ケース部品と、内部端子と、外部端子と、内部端子および外部端子と、電池ケース部品との間に介在した少なくとも1つの絶縁部材とを備えている。
外部端子は、絶縁部材を介在させて電池ケース部品の外側に重ねられた第1ベース部と、第1ベース部に形成された挿通孔とを備えている。
内部端子は、絶縁部材を介在させて電池ケース部品の内側に重ねられた第2ベース部と、第2ベース部から突出し、絶縁部材を介在させて電池ケース部品の取付孔に挿通され、かつ、外部端子の挿通孔に挿通された軸部とを備えている。
軸部の先端は、外部端子の挿通孔の周縁部に沿って円板状に押し広げられた笠部を有している。笠部の外周縁の一部は、挿通孔の周縁部に溶接されている。
溶接された部位を除いて、笠部の外周縁は、外部端子の前記第1ベース部から浮いている。また、溶接された部位を除いて、外部端子の第1ベース部と笠部とが接する位置における笠部の高さaが、0.1mm<a<0.4mmであり、かつ、笠部の径方向において、外部端子の第1ベース部と笠部とが接する位置から笠部の外周縁の先端までの距離bが、0.1mm<b<0.2mmである。
The sealed battery proposed here includes at least one insulating member interposed between a battery case part in which a mounting hole is formed, an internal terminal, an external terminal, an internal terminal and an external terminal, and the battery case part. And.
The external terminal includes a first base portion that is overlapped on the outside of the battery case component with an insulating member interposed therebetween, and an insertion hole that is formed in the first base portion.
The internal terminal has an insulating member interposed between the second base portion and the second base portion that is superimposed on the inside of the battery case component, protrudes from the second base portion, is inserted through the mounting hole of the battery case component with the insulating member interposed therebetween, and And a shaft portion inserted through the insertion hole of the external terminal.
The tip of the shaft portion has a cap portion that is spread out in a disk shape along the peripheral edge portion of the insertion hole of the external terminal. A part of the outer periphery of the cap is welded to the periphery of the insertion hole.
Except for the welded portion, the outer peripheral edge of the cap portion floats from the first base portion of the external terminal. Moreover, the height a of the shade portion at the position where the first base portion of the external terminal and the shade portion are in contact with each other except the welded portion is 0.1 mm <a <0.4 mm, and the shade portion In the radial direction, the distance b from the position where the first base portion of the external terminal and the shade portion contact to the tip of the outer peripheral edge of the shade portion is 0.1 mm <b <0.2 mm.
かかる密閉型電池によれば、かかる溶接箇所について、1つの溶接箇所における溶接面積が大きく、かつ、溶接面積のバラツキが小さい。このため、内部端子と外部端子との導通の信頼性が高い。 According to such a sealed battery, the welded area at one welded part is large and the variation in the welded area is small. For this reason, the reliability of conduction between the internal terminal and the external terminal is high.
以下、ここで提案される密閉型電池の一実施形態を説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。本発明は、特に言及されない限りにおいて、ここで説明される実施形態に限定されない。 Hereinafter, an embodiment of the sealed battery proposed here will be described. The embodiments described herein are, of course, not intended to limit the present invention in particular. The invention is not limited to the embodiments described herein unless specifically stated.
図1は、本発明の一実施形態に係る密閉型電池10の部分断面図である。
密閉型電池10は、図1に示されているように、電池要素としての電極体20と、電極体20を収容する電池ケース11とを備えている。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a sealed
As shown in FIG. 1, the sealed
電池ケース11は、例えば、扁平な角型のアルミケースであり得る。電池ケース11を構成する電池ケース部品としては、電極体20を収容するケース本体11aと、ケース本体11aに電極体20を収容するための開口を塞ぐ蓋11bとが含まれうる。
The
ここで、電極体20は、いわゆる電池要素である。電極体20は、正極集電部21a1と負極集電部22a1とを有している。電極体20は、例えば、図1に示されているように、長尺の帯状の第1のセパレータシート31または第2のセパレータシート32を介在させて、正極シート21と負極シート22とを重ねて捲回した、いわゆる捲回電極体でもよい。また、電極体20の他の形態として、セパレータシートを介在させて、正極シートと負極シートとを重ねた、いわゆる積層型の電極体でもよい。
Here, the
正極シート21は、例えば、正極集電箔21a(例えば、アルミニウム箔)に、幅方向の片側の端部に一定の幅で設定された未形成部21a1を除いて、正極活物質を含む正極活物質層21bが両面に形成されているとよい。正極集電箔21aで正極活物質層21bが形成されない未形成部21a1は、電極体20の正極集電部となりうる。正極活物質は、例えば、リチウムイオン二次電池では、リチウム遷移金属複合材料のように、充電時にリチウムイオンを放出し、放電時にリチウムイオンを吸収しうる材料である。正極活物質は、一般的にリチウム遷移金属複合材料以外にも種々提案されており、特に限定されない。
The
負極シート22は、負極集電箔22a(例えば、銅箔)に、幅方向の片側の縁に一定の幅で設定された未形成部22a1を除いて、負極活物質を含む負極活物質層が両面に形成されているとよい。負極集電箔22aで負極活物質層が形成されない未形成部22a1は、電極体20の負極集電部となりうる。負極活物質は、例えば、リチウムイオン二次電池では、天然黒鉛のように、充電時にリチウムイオンを吸蔵し、充電時に吸蔵したリチウムイオンを放電時に放出しうる材料である。負極活物質は、一般的に天然黒鉛以外にも種々提案されており、特に限定されない。
The
セパレータシート31,32には、例えば、所要の耐熱性を有する電解質が通過しうる多孔質の樹脂シートが用いられる。セパレータシート31,32についても種々提案されており、特に限定されない。負極シート22の負極活物質層22bは、セパレータシート31,32を介在させた状態で正極シート21の正極活物質層21bを覆っているとよい。セパレータシート31,32は、さらに正極シート21の正極活物質層21bおよび負極シート22の負極活物質層22bを覆っているとよい。
For the
正極集電部としての未形成部21a1と負極集電部としての未形成部22a1とは、例えば、幅方向において互いに反対側に向けられている。そして、正極集電部としての未形成部21a1は、セパレータシート31,32の幅方向の片側にはみ出ている。負極集電部としての未形成部22a1は、幅方向の反対側においてセパレータシート31,32からはみ出ている。
The non-formed part 21a1 as the positive electrode current collector and the non-formed part 22a1 as the negative electrode current collector are directed to opposite sides in the width direction, for example. And the non-formation part 21a1 as a positive electrode current collection part has protruded to the one side of the width direction of the
なお、電極体20の具体的な形態は、特に限定されない限りにおいて、ここで例示される形態に限定されない。例えば、密閉型電池10は、固体電解質を含む全固体電池でもよく、電極体は、全固体電池に用いられるものでもよい。
In addition, the specific form of the
正極集電部としての未形成部21a1と負極集電部としての未形成部22a1とには、それぞれ内部端子12が取付けられている。内部端子12は、蓋11bに取付けられ、外部端子13に固定されている。正極側と負極側で、内部端子12と外部端子13とを取り付ける構造は共通している。なお、正極側の内部端子12には、例えば、アルミニウムやアルミ合金などの金属が用いられている。負極側の内部端子12には、例えば、銅や銅合金などの金属が用いられている。
図2は、密閉型電池10の部分断面図である。図2では、電池ケース11の蓋11bに内部端子12と外部端子13とが取り付けられた部位が図示されている。
ここで、密閉型電池10は、図2に示されているように、電池ケース部品としての蓋11bと、内部端子12と、外部端子13と、絶縁部材14,15とを備えている。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the sealed
Here, as shown in FIG. 2, the sealed
蓋11bには、図2に示されているように、内部端子12と外部端子13とを取り付けるための取付孔11b1(図2参照)が形成されている。蓋11bには、正極側の内部端子12と外部端子13とを取り付けるための取付孔11b1と、負極側の内部端子12と外部端子13とを取り付けるための取付孔11b1とがそれぞれ形成されているとよい。
As shown in FIG. 2, the
外部端子13は、ベース部13aと、挿通孔13bとを備えている。外部端子13のベース部13aは、適宜に第1ベース部と称される。第1ベース部13aは、絶縁部材14,15を介在させて電池ケース部品としての蓋11bの外側に重ねられている。挿通孔13bは、第1ベース部13aに形成されている。また、この実施形態では、図1に示されているように、バスバー(図示省略)を取付けるための接続端子16が外部端子13に取付けられている。外部端子13は、バスバー(図示省略)を通じて、パワーコントロールユニットに接続され、充電や放電において電流が入力または出力される。
The
ここで絶縁部材14,15は、内部端子12および外部端子13と、蓋11bとの間に介在した絶縁部材である。この実施形態では、絶縁部材14は、ガスケットであり、絶縁部材15は、インシュレータ15である。
The insulating
ガスケット14は、蓋11bと内部端子12との間に介在した絶縁部材である。蓋11bの取付孔11b1のシール性を確保するとともに、蓋11bと内部端子12とを絶縁している。ガスケット14は、所要の弾性を有する樹脂部材にて構成されている。ガスケット14には、例えば、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFAとも称されうる。)が用いられうる。
The
この実施形態では、ガスケット14は、筒部14aと、鍔部14bと、囲い部14cと、受け部14dとを有している。筒部14aは、鍔部14bから突出した部位であり、蓋11bの取付孔11b1の内周面に装着される部位である。筒部14aには、図2に示されているように、内部端子12の軸部12bが装着される。鍔部14bは、筒部14aの一端から径方向に沿って延びており、蓋11bの内側面に装着される板状の部位である。囲い部14cは、鍔部14bの周縁から筒部14aとは反対側に延びている。受け部14dは、ガスケット14の下面に設けられている。受け部14dは、内部端子12のベース部12aの形状に応じた窪みを有している。
In this embodiment, the
インシュレータ15は、蓋11bの外側に配置され、蓋11bと、外部端子13および接続端子16とを絶縁する部材である。インシュレータ15は、樹脂部材にて構成されている。インシュレータ15には、例えば、ポリプロピレン(PPとも称されうる。)や、ポリエチレン(PEとも称されうる。)、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPSとも称されうる。)が用いられうる。インシュレータ15には、図2に示されているように、内部端子12の軸部12bが挿通される挿通孔15aが形成されている。
The
この実施形態では、絶縁部材14,15は、ガスケット14とインシュレータ15との2部材で構成されている。絶縁部材14,15は、内部端子12および外部端子13と、電池ケース部品としての蓋11bとの間に介在しているとよい。かかる観点において、絶縁部材14,15は、図2の形態に限定されず、一部材で構成されていてもよい。また、絶縁部材14,15は、さらに複数の部材で構成されていてもよい。
In this embodiment, the insulating
内部端子12は、ベース部12aと、軸部12bとを備えている。内部端子12のベース部12aは、適宜に第2ベース部と称される。
第2ベース部12aは、ガスケット14を介在させて電池ケース部品の内側に重ねられる部位である。図1に示されているように、第2ベース部12aには、電池ケース11の内部に延びる取付片12cが設けられている。正極側の内部端子12の取付片12cには、正極集電部21a1が取付けられる。負極側の内部端子12の取付片12cには、負極集電部22a1が取付けられる。
軸部12bは、図2に示されているように、内部端子12の第2ベース部12aから突出し、絶縁部材としてのガスケット14とインシュレータ15を介在させて蓋11bの取付孔11b1に挿通されている。軸部12bは、さらに、外部端子13の挿通孔13bに挿通されている。
The
The
As shown in FIG. 2, the
軸部12bの先端は、外部端子13の挿通孔13bの周縁部に沿って円板状に押し広げられた笠部12dを有している。笠部12dの外周縁12d1の一部は、図2に示されているように、挿通孔13bの周縁部に溶接されている。
The tip of the
図3は、溶接された部位12e(図2参照)を除く笠部12dの外周縁12d1を拡大した拡大図である。
笠部12dの外周縁12d1は、図3に示されているように、溶接された部位12eを除いて、外部端子13の第1ベース部13aから少し浮いている。
FIG. 3 is an enlarged view of the outer peripheral edge 12d1 of the
As shown in FIG. 3, the outer
この実施形態では、溶接された部位12eを除いて、外部端子13の第1ベース部13aと笠部12dとが接する位置における笠部12dの高さaが、0.1mm<a<0.4mmである。ここで、笠部12dの高さaは、「エッジ高さ」とも称されうる。さらに、笠部12dの径方向において、外部端子13の第1ベース部13aと笠部12dとが接する位置から笠部12dの外周縁の先端までの距離bが、0.1mm<b<0.2mmである。ここで、当該距離bは、「エッジ長さ」とも称されうる。
In this embodiment, except for the welded
この密閉型電池10では、内部端子12と外部端子13との1つの溶接箇所における溶接面積が大きく、かつ、溶接面積のバラツキが小さい。このため、内部端子12と外部端子13との導通についての信頼性が高い。ここで、溶接面積は、内部端子12と外部端子13との1つの溶接箇所の面積で評価されうる。溶接面積は、例えば、第1ベース部13a上に形成される溶接箇所の面積で評価されてもよい。上記の笠部12dのエッジ高さaと、エッジ長さbの寸法関係は、笠部12dが第1ベース部13aに溶接された後においては、例えば、それぞれ溶接された部位12eを除く、笠部12dの周方向の算術平均において評価されうる。したがって、笠部12dの外周縁12d1の周方向の一部において、上記の関係を満たさない部位があってもよい。また、上記の寸法関係は、例えば、笠部12dの周方向のうち、溶接された部位12eの周辺部分の算術平均において評価されてもよい。
In the sealed
つまり、蓋11bにガスケット14とインシュレータ15とを介在させて内部端子12と外部端子13とを組付け、内部端子12の軸部12bの先端を、外部端子13の挿通孔13bの周縁部にかしめる。このとき、形成される笠部12dにおいて、上記のエッジ高さaとエッジ長さbの寸法関係が0.1mm<a<0.4mm、かつ、0.1mm<b<0.2mmであるとよい。つまり、エッジ高さaが高すぎず、かつ、エッジ長さbが適度に長いとよい。そして、当該笠部12dの外周縁が、周方向の一部において外部端子13に溶接されるとよい。この場合、エッジ高さaが高すぎず、かつ、エッジ長さbが適度に長いので、溶接される笠部12dの外周縁の熱容量(「熱マス」とも称される。)が小さく抑えられ、かつ、溶湯量が増加する。これにより、内部端子12と外部端子13との1つの溶接箇所における溶接面積が大きくなり、かつ、溶接面積のバラツキが小さくなる。そして、内部端子12と外部端子13との導通についての信頼性が高くなる。
That is, the
ここで、図4は、内部端子12の軸部12bの先端が、外部端子13の挿通孔13bの周縁部にかしめられる工程を示す部分断面図である。図4に示されているように、内部端子12の軸部12bは、外部端子13の挿通孔13bの周縁部にかしめられる前には、外部端子13の挿通孔13bから突出している。軸部12bの中心には、窪み12b1が形成されている。ツール40は回転しながら、窪み12b1を押し広げるように軸部12bの先端に押し当てられる。このとき、エッジ高さaとエッジ長さbが、0.1mm<a<0.4mm、かつ、0.1mm<b<0.2mmとなるには、例えば、外部端子13の挿通孔13bの周縁部にかしめられる前の形状において、内部端子12の軸部12bが外部端子13の挿通孔13bから突出している高さを低くし、かつ、ツール40を押し下げる量(下死点とも称される)を低く設定するとよい。これにより、エッジ高さaが高くなりすぎず、かつ、エッジ長さbが適度に長くなる。このように、かしめられる前の内部端子12の軸部12bの突出量と、ツールが軸部12bを押し下げる量を調整することによって、0.1mm<a<0.4mm、かつ、0.1mm<b<0.2mmとなる笠部12dが安定して得られうる。
Here, FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a process in which the tip of the
本発明者は、かしめられる前の内部端子12の軸部12bの突出量と、ツールが軸部12bを押し下げる量を調整することによって、エッジ高さaとエッジ長さbが異なる笠部12dを種々形成し、笠部12dの外周縁を一定の条件でレーザー溶接してそれぞれ溶接面積を評価した。
その結果、溶接前の笠部12dのエッジ高さaが0.1mm<a<0.4mmであり、かつ、エッジ長さbが0.1mm<b<0.2mmである場合に、1.0mm2以上の導通面積が安定して確保され、溶接面積が大きく、かつ、バラツキが小さく安定することが見出された。このように、溶接前の笠部12dのエッジ高さaを0.1mm<a<0.4mmとし、かつ、エッジ長さbを0.1mm<b<0.2mmとすることによって、内部端子12と外部端子13との導通についての信頼性が高い密閉型電池10が得られやすくなる。
The inventor adjusts the protruding amount of the
As a result, when the edge height a of the
このように、内部端子12の軸部12bの先端を、外部端子13の挿通孔13bの周縁部にかしめる。このとき、形成される笠部12dのエッジ高さaとエッジ長さbが、0.1mm<a<0.4mm,かつ、0.1mm<b<0.2mmの関係を有しているとよい。そして、当該笠部12dの外周縁が、周方向の一部において外部端子13に溶接されるとよい。これによって、溶接面積が大きく、かつ、バラツキが小さく、内部端子12と外部端子13との導通についての信頼性が高い密閉型電池10が得られる。また、内部端子12と外部端子13との導通を確保するとの観点において、十分な溶接面積を確保するための溶接箇所を少なくできる。また、溶接面積を確保するのに必要な溶接出力(レーザー溶接であればレーザーの出力)を低く抑えることができる。このように密閉型電池10を生産するのに要するサイクルタイムの短縮や生産能力の増加が図られる。
In this way, the tip of the
ここで、蓋11bにガスケット14とインシュレータ15とを介在させて内部端子12と外部端子13とを組付け、内部端子12の軸部12bの先端を、外部端子13の挿通孔13bの周縁部にかしめる。このとき、形成される笠部12dの外周縁12d1は、溶接される前において、大凡笠部12dのエッジ高さaとエッジ長さbが、大凡0.1mm<a<0.4mm,かつ、0.1mm<b<0.2mmの関係を有しているとよい。そして、当該笠部12dの外周縁が、周方向の一部において外部端子13に溶接されるとよい。これにより、内部端子12と外部端子13との1つの溶接箇所における溶接面積が大きく、かつ、溶接面積のバラツキが小さくなる。そして、内部端子12と外部端子13との導通についての信頼性が高くなる。
Here, the
ここで、溶接される前において、笠部12dのエッジ高さaとエッジ長さbが、0.1mm<a<0.4mm,かつ、0.1mm<b<0.2mmの関係を有するように、外部端子13の挿通孔13bの周縁部にかしめられる内部端子12の軸部12bの先端の形状や突出量、軸部12bの先端がかしめられる際にツール40が押し下げられる量(「ツールの下死量」とも称される。)が調整されているとよい。
笠部12dのエッジ高さaとエッジ長さbの寸法関係、0.1mm<a<0.4mm,かつ、0.1mm<b<0.2mmを得るための、内部端子12の軸部12bの先端の形状や突出量、ツールの下死量は、実験を繰り返すことによって見出されうる。
Here, before welding, the edge height a and the edge length b of the
以上、ここで提案される密閉型電池について、種々説明した。特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられた密閉型電池の実施形態などは、本発明を限定しない。 Heretofore, various types of sealed batteries proposed here have been described. Unless otherwise stated, the embodiments of the sealed battery and the like listed here do not limit the present invention.
10 密閉型電池
11 電池ケース
11a ケース本体
11b 蓋
11b1 取付孔
12 内部端子
12a ベース部(第2ベース部)
12b 軸部
12c 取付片
12d 笠部
12d1 外周縁
12e 溶接された部位
13 外部端子
13a ベース部(第1ベース部)
13b 挿通孔
14 ガスケット(絶縁部材)
14a 筒部
14b 鍔部
14c 囲い部
14d 受け部
15 インシュレータ(絶縁部材)
15a 挿通孔
16 接続端子
20 電極体
21 正極シート
21a 正極集電箔
21a1 未形成部(正極集電部)
21b 正極活物質層
22 負極シート
22a 負極集電箔
22a1 未形成部(負極集電部)
22b 負極活物質層
31,32 セパレータシート
DESCRIPTION OF
21b Positive electrode
22b Negative electrode
Claims (1)
内部端子と、
外部端子と、
前記内部端子および前記外部端子と、前記電池ケース部品との間に介在した少なくとも1つの絶縁部材と
を備え、
前記外部端子は、前記絶縁部材を介在させて前記電池ケース部品の外側に重ねられた第1ベース部と、
前記第1ベース部に形成された挿通孔と
を備え、
前記内部端子は、
前記絶縁部材を介在させて前記電池ケース部品の内側に重ねられた第2ベース部と、
前記第2ベース部から突出し、前記絶縁部材を介在させて前記電池ケース部品の前記取付孔に挿通され、かつ、前記外部端子の前記挿通孔に挿通された軸部と
を備え、
前記軸部の先端は、前記外部端子の前記挿通孔の周縁部に沿って円板状に押し広げられた笠部を有し、
前記笠部の外周縁の一部は、前記挿通孔の周縁部に溶接されており、
溶接された部位を除いて、前記笠部の外周縁は、前記外部端子の前記第1ベース部から浮いており、
前記外部端子の前記第1ベース部と前記笠部とが接する位置における前記笠部の高さaが、0.1mm<a<0.4mmであり、かつ、
前記笠部の径方向において、前記外部端子の前記第1ベース部と前記笠部とが接する位置から前記笠部の外周縁の先端までの距離bが、0.1mm<b<0.2mmである、
密閉型電池。 A battery case part with a mounting hole;
Internal terminals,
An external terminal,
Comprising at least one insulating member interposed between the internal terminal and the external terminal and the battery case component;
The external terminal is a first base portion that is overlaid on the outside of the battery case component with the insulating member interposed therebetween,
An insertion hole formed in the first base portion,
The internal terminal is
A second base portion that is overlapped inside the battery case component with the insulating member interposed therebetween;
A shaft portion that protrudes from the second base portion, is inserted through the attachment hole of the battery case component with the insulating member interposed therebetween, and is inserted into the insertion hole of the external terminal;
The tip of the shaft portion has a cap portion that is spread in a disk shape along the peripheral edge of the insertion hole of the external terminal,
A part of the outer peripheral edge of the cap is welded to the peripheral edge of the insertion hole,
Except for the welded portion, the outer peripheral edge of the cap portion floats from the first base portion of the external terminal,
The height a of the shade portion at a position where the first base portion and the shade portion of the external terminal are in contact with each other is 0.1 mm <a <0.4 mm, and
In the radial direction of the shade portion, a distance b from a position where the first base portion of the external terminal contacts the shade portion to a tip of the outer peripheral edge of the shade portion is 0.1 mm <b <0.2 mm. is there,
Sealed battery.
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