JPH06342649A - 角形電池 - Google Patents
角形電池Info
- Publication number
- JPH06342649A JPH06342649A JP5130684A JP13068493A JPH06342649A JP H06342649 A JPH06342649 A JP H06342649A JP 5130684 A JP5130684 A JP 5130684A JP 13068493 A JP13068493 A JP 13068493A JP H06342649 A JPH06342649 A JP H06342649A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- electrode body
- prismatic
- circular spiral
- spiral electrode
- Prior art date
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
- H01M50/574—Devices or arrangements for the interruption of current
- H01M50/578—Devices or arrangements for the interruption of current in response to pressure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
- H01M50/102—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure
- H01M50/103—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/04—Cells with aqueous electrolyte
- H01M6/06—Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid
- H01M6/10—Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid with wound or folded electrodes
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電池内の極板占有率を減少させずに、確実に
電流路を遮断できる構成をもった角形電池を提供する。 【構成】 正負極４，６とこれら両極間に介挿されるセ
パレータ５とからなる非真円形状渦巻電極体７と、電解
液と、これら発電要素を収納する断面長方形状の角形外
装缶１とを備えた角形電池において、前記非真円形状渦
巻電極体７は、前記角形外装缶１の長辺側の内側面にお
いて電気的に接触しており、電池内部圧力の上昇に伴う
前記角形外装缶１の変形により、前記非真円形状渦巻電
極体７と前記角形外装缶１との電気的接触部が離間し、
電池内電流路を遮断することを特徴とする。
電流路を遮断できる構成をもった角形電池を提供する。 【構成】 正負極４，６とこれら両極間に介挿されるセ
パレータ５とからなる非真円形状渦巻電極体７と、電解
液と、これら発電要素を収納する断面長方形状の角形外
装缶１とを備えた角形電池において、前記非真円形状渦
巻電極体７は、前記角形外装缶１の長辺側の内側面にお
いて電気的に接触しており、電池内部圧力の上昇に伴う
前記角形外装缶１の変形により、前記非真円形状渦巻電
極体７と前記角形外装缶１との電気的接触部が離間し、
電池内電流路を遮断することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、角形外装缶を備えた電
池において、電池内部圧力が上昇したときに電流路を遮
断する構造に関するものである。
池において、電池内部圧力が上昇したときに電流路を遮
断する構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、多くの機器の電子化が進みそれら
の電源として電池が使用されている。このような機器の
中でも特にラジオ、テープレコーダあるいはカメラ等の
ポータブル通信機器、ＯＡ機器等の分野において機器の
小型、軽量、薄型化等が要求されている。機器の小型、
軽量、薄型化を考慮した場合、電池としても当然、小
型、軽量、薄型化が期待されており、さらに機器内での
電池体積の占める割合（機器内の体積効率）を考えると
角形タイプが実装効率上有利であることが知られてい
る。
の電源として電池が使用されている。このような機器の
中でも特にラジオ、テープレコーダあるいはカメラ等の
ポータブル通信機器、ＯＡ機器等の分野において機器の
小型、軽量、薄型化等が要求されている。機器の小型、
軽量、薄型化を考慮した場合、電池としても当然、小
型、軽量、薄型化が期待されており、さらに機器内での
電池体積の占める割合（機器内の体積効率）を考えると
角形タイプが実装効率上有利であることが知られてい
る。
【０００３】さらに、この角形タイプの電池として、更
なる高エネルギー密度や高出力化を要求した場合、その
電池の安全性が問題となる。
なる高エネルギー密度や高出力化を要求した場合、その
電池の安全性が問題となる。
【０００４】従来の角形電池を図４に示す。１は角形外
装缶、７は正極と負極の間にセパレータを介してなる電
極体である。外装缶１の開口部に中央に透孔を有した封
口板９をレーザ溶接している。この透孔に絶縁パッキン
グ１０を介して、負極端子１１がかしめ固定されてい
る。この負極端子１１上に弾性体１３を有した負極キャ
ップ１２を配置している。
装缶、７は正極と負極の間にセパレータを介してなる電
極体である。外装缶１の開口部に中央に透孔を有した封
口板９をレーザ溶接している。この透孔に絶縁パッキン
グ１０を介して、負極端子１１がかしめ固定されてい
る。この負極端子１１上に弾性体１３を有した負極キャ
ップ１２を配置している。
【０００５】このように、従来の角形電池では、電池内
部でガスが発生して内部圧力が異常に上昇した場合、弾
性体１３の弾性力によって、ある一定の圧力が内部から
加わると弾性体が圧縮され、負極キャップ１１に設けら
れたガス排出孔（図示していない）からガスを排出する
という安全機構を備えている。
部でガスが発生して内部圧力が異常に上昇した場合、弾
性体１３の弾性力によって、ある一定の圧力が内部から
加わると弾性体が圧縮され、負極キャップ１１に設けら
れたガス排出孔（図示していない）からガスを排出する
という安全機構を備えている。
【０００６】しかしながら、上記角形電池の場合、角形
電池自身の幅（短辺方向）が薄いので、封口板上に上記
のような弾性体を備えた安全弁装置を設けることが非常
に複雑で困難であった。
電池自身の幅（短辺方向）が薄いので、封口板上に上記
のような弾性体を備えた安全弁装置を設けることが非常
に複雑で困難であった。
【０００７】さらに、図５に示すような過充電時に電流
を遮断する機構として、電池内に温度ヒューズ１７を備
えたもの（実開昭５２−５３９２９号公報）等が知られ
ている。
を遮断する機構として、電池内に温度ヒューズ１７を備
えたもの（実開昭５２−５３９２９号公報）等が知られ
ている。
【０００８】しかしながら、上記の場合、電池内に温度
ヒューズ１７等を内蔵すれば、それだけ、電池内での極
板占有率が低下して、エネルギー密度が減少するという
問題点があった。
ヒューズ１７等を内蔵すれば、それだけ、電池内での極
板占有率が低下して、エネルギー密度が減少するという
問題点があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な問題点を解決し、簡単な構造で且つ電池自体に過充電
等で電流路を遮断する機構を備えた角形電池を提供する
ものである。
な問題点を解決し、簡単な構造で且つ電池自体に過充電
等で電流路を遮断する機構を備えた角形電池を提供する
ものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の角形電池は、正
負極とこれら両極間に介挿されるセパレータとからなる
非真円形状渦巻電極体と、電解液と、これら発電要素を
収納する断面長方形状の角形外装缶とを備えた角形電池
において、前記非真円形状渦巻電極体は、前記角形外装
缶の長辺側の内側面において電気的に接触しており、電
池内部圧力の上昇に伴う前記角形外装缶の変形により、
前記非真円形状渦巻電極体と前記角形外装缶との電気的
接触部が離間し、電池内電流路を遮断することを特徴と
するものである。
負極とこれら両極間に介挿されるセパレータとからなる
非真円形状渦巻電極体と、電解液と、これら発電要素を
収納する断面長方形状の角形外装缶とを備えた角形電池
において、前記非真円形状渦巻電極体は、前記角形外装
缶の長辺側の内側面において電気的に接触しており、電
池内部圧力の上昇に伴う前記角形外装缶の変形により、
前記非真円形状渦巻電極体と前記角形外装缶との電気的
接触部が離間し、電池内電流路を遮断することを特徴と
するものである。
【００１１】また、前記角形外装缶の長辺側の側面に
は、内面側に突出する段部が形設され、該段部と前記非
真円形状渦巻電極体が接触して電気的接触部を構成して
いることが好ましい。
は、内面側に突出する段部が形設され、該段部と前記非
真円形状渦巻電極体が接触して電気的接触部を構成して
いることが好ましい。
【００１２】
【作用】本発明は、電池内の極板スペースを減少させる
ことなく、確実に電流路を遮断することができる。図２
ａに示すように、正常時（電池内が常圧時）には、断面
長方形状の角形外装缶の長辺側の内側面と、非真円形状
渦巻電極体の最外周部分が電気的に接触することによっ
て集電している。そして、図２ｂに示すように、過充電
等の異常時に電池内部でガスが発生し、電池内部圧力の
上昇に伴う角形外装缶の変形により、角形外装缶と電気
的に接続されている渦巻電極体最外周との電気的接触部
を離間させることによって、電流遮断を行うものであ
る。
ことなく、確実に電流路を遮断することができる。図２
ａに示すように、正常時（電池内が常圧時）には、断面
長方形状の角形外装缶の長辺側の内側面と、非真円形状
渦巻電極体の最外周部分が電気的に接触することによっ
て集電している。そして、図２ｂに示すように、過充電
等の異常時に電池内部でガスが発生し、電池内部圧力の
上昇に伴う角形外装缶の変形により、角形外装缶と電気
的に接続されている渦巻電極体最外周との電気的接触部
を離間させることによって、電流遮断を行うものであ
る。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述
する。
する。
【００１４】図１に本発明の角形電池の要部断面図を示
す。１は断面長方形状の角形外装缶であり、長辺×短辺
×高さが２４．０ｍｍ×６．５ｍｍ×５５．０ｍｍ（肉
厚約０．５ｍｍ）のアルミニウム製である。４は正極、
５はポリプロピレン製の微多孔性膜のセパレータ、６は
負極であり、この正極と負極との間にセパレータを介し
て捲回した後、加圧して非真円形状渦巻電極体７を形成
している。２は角形外装缶１の短辺側の内側面に対向す
る非真円形状渦巻電極体の外周に配置したポリエチレン
製の絶縁テープである。３はアルミニウム箔よりなる正
極芯体、１６は銅箔よりなる負極芯体であり、８は角形
外装缶内底部に配置された缶底絶縁板である。
す。１は断面長方形状の角形外装缶であり、長辺×短辺
×高さが２４．０ｍｍ×６．５ｍｍ×５５．０ｍｍ（肉
厚約０．５ｍｍ）のアルミニウム製である。４は正極、
５はポリプロピレン製の微多孔性膜のセパレータ、６は
負極であり、この正極と負極との間にセパレータを介し
て捲回した後、加圧して非真円形状渦巻電極体７を形成
している。２は角形外装缶１の短辺側の内側面に対向す
る非真円形状渦巻電極体の外周に配置したポリエチレン
製の絶縁テープである。３はアルミニウム箔よりなる正
極芯体、１６は銅箔よりなる負極芯体であり、８は角形
外装缶内底部に配置された缶底絶縁板である。
【００１５】ここで、非真円形状渦巻電極体７の最外周
部分には、正極芯体３が位置しており、図２ａに示すよ
うに、この非真円形状渦巻電極体最外周のうち角形外装
缶の短辺側の内側面に対向する部分が絶縁テープ２で被
覆されているので、正極芯体３と角形外装缶の長辺側の
内側面が電気的に接触して集電されている。
部分には、正極芯体３が位置しており、図２ａに示すよ
うに、この非真円形状渦巻電極体最外周のうち角形外装
缶の短辺側の内側面に対向する部分が絶縁テープ２で被
覆されているので、正極芯体３と角形外装缶の長辺側の
内側面が電気的に接触して集電されている。
【００１６】尚、絶縁部材には、ポリエチレン製絶縁テ
ープを用いたが、これに限定されず電気絶縁できるもの
であれば他の絶縁部材を用いることができる。
ープを用いたが、これに限定されず電気絶縁できるもの
であれば他の絶縁部材を用いることができる。
【００１７】又、角形外装缶の短辺側の内側面に渦巻電
極体が電気的に接触しないように、渦巻電極体の短辺寸
法を小さくすれば、絶縁部材は必ずしも必要ではない。
極体が電気的に接触しないように、渦巻電極体の短辺寸
法を小さくすれば、絶縁部材は必ずしも必要ではない。
【００１８】９は電池外装缶１の上部開口端部を閉塞す
る封口板である。この封口板９の中央透孔部には絶縁パ
ッキング１０を介して負極端子１１がかしめ固定され、
上部に負極キャップ１２を備えている。負極キャップ内
部には弾性体１３が配置されて安全弁装置を兼ねてい
る。非真円形状渦巻電極体７の負極リードと負極端子１
１は電気接続されており、電池外装缶１の上部開口端部
と封口板端部とはレーザ溶接等で溶接することによって
密閉化されている。尚、図示していないが、安全弁装置
を兼ねる負極キャップ１２には、異常時に電池内圧が上
昇したとき、電池内部のガスを放出するガス排出孔を備
えている。
る封口板である。この封口板９の中央透孔部には絶縁パ
ッキング１０を介して負極端子１１がかしめ固定され、
上部に負極キャップ１２を備えている。負極キャップ内
部には弾性体１３が配置されて安全弁装置を兼ねてい
る。非真円形状渦巻電極体７の負極リードと負極端子１
１は電気接続されており、電池外装缶１の上部開口端部
と封口板端部とはレーザ溶接等で溶接することによって
密閉化されている。尚、図示していないが、安全弁装置
を兼ねる負極キャップ１２には、異常時に電池内圧が上
昇したとき、電池内部のガスを放出するガス排出孔を備
えている。
【００１９】角形外装缶１はその長辺側の内側面をプレ
ス成形によって、外装缶の内面側方向に押圧して、凹部
１４と段部１５とを形成している。この押圧変形量は、
凹部１４は約０．１ｍｍ程度、段部１５は約０．２ｍｍ
程度である。このように外装缶の長辺側の側面を押圧変
形することによって、図２ａに示すように、電池内圧正
常時には、確実に非真円形状渦巻電極体と外装缶との接
触集電を行うことができ、また、図２ｂに示すように、
異常時の角形外装缶の変形によって、確実に非真円形状
渦巻電極体と外装缶とを離間することができる。
ス成形によって、外装缶の内面側方向に押圧して、凹部
１４と段部１５とを形成している。この押圧変形量は、
凹部１４は約０．１ｍｍ程度、段部１５は約０．２ｍｍ
程度である。このように外装缶の長辺側の側面を押圧変
形することによって、図２ａに示すように、電池内圧正
常時には、確実に非真円形状渦巻電極体と外装缶との接
触集電を行うことができ、また、図２ｂに示すように、
異常時の角形外装缶の変形によって、確実に非真円形状
渦巻電極体と外装缶とを離間することができる。
【００２０】尚、図６ａ、ｂは、他の実施例を示し、本
実施例は、凹部１４のみで非真円形状渦巻電極体と接触
集電するものである。
実施例は、凹部１４のみで非真円形状渦巻電極体と接触
集電するものである。
【００２１】次に、図１に示した本発明電池Ａを用いて
以下の実験を行った。
以下の実験を行った。
【００２２】本発明電池Ａを充電電流１．５Ａ（３Ｃ相
当の電流）で充電したときの電池内圧力（ｋｇ／ｃ
ｍ2）と電池内部抵抗（Ω）と外装缶厚み変形量（ｍ
ｍ）を測定し、その結果を図３に示す。
当の電流）で充電したときの電池内圧力（ｋｇ／ｃ
ｍ2）と電池内部抵抗（Ω）と外装缶厚み変形量（ｍ
ｍ）を測定し、その結果を図３に示す。
【００２３】図３から明らかなように、本発明電池Ａに
過充電を続けた場合、外装缶厚み変形量が０．３ｍｍ程
度になったときに、電池内部抵抗が無限大になってお
り、これより、電池内圧の上昇に伴う外装缶の変形によ
って、渦巻電極体最外周部分と外装缶の長辺側の内側面
部との電気的接触部が確実に離間したことが判る。
過充電を続けた場合、外装缶厚み変形量が０．３ｍｍ程
度になったときに、電池内部抵抗が無限大になってお
り、これより、電池内圧の上昇に伴う外装缶の変形によ
って、渦巻電極体最外周部分と外装缶の長辺側の内側面
部との電気的接触部が確実に離間したことが判る。
【００２４】また、上記のように電流は確実に遮断した
が、なお電池内圧が上昇した場合には、外装缶厚み変形
量が０．５ｍｍ以上に達すると、外装缶開口端部と封口
板端部とのレーザ封止部分が破断するおそれがある。従
って、破断する前に安全弁が作動して、電池内部のガス
を外部に放出するように、安全弁の作動する圧力を設定
する必要がある。
が、なお電池内圧が上昇した場合には、外装缶厚み変形
量が０．５ｍｍ以上に達すると、外装缶開口端部と封口
板端部とのレーザ封止部分が破断するおそれがある。従
って、破断する前に安全弁が作動して、電池内部のガス
を外部に放出するように、安全弁の作動する圧力を設定
する必要がある。
【００２５】また、本発明電池Ａの構成とすることによ
り、電池内部の極板占有率を８３％と非常に高くするこ
とができ、図５に示すような電池内部に温度ヒューズ等
の電流遮断機構を備えた電池と比較して極板占有率の減
少を抑制することができる。
り、電池内部の極板占有率を８３％と非常に高くするこ
とができ、図５に示すような電池内部に温度ヒューズ等
の電流遮断機構を備えた電池と比較して極板占有率の減
少を抑制することができる。
【００２６】さらに、非真円形状渦巻電極体を角形外装
缶に挿入後、外装缶を内方に押圧すると、電極間の緊迫
度が増加するためサイクル特性、保存特性が向上する。
缶に挿入後、外装缶を内方に押圧すると、電極間の緊迫
度が増加するためサイクル特性、保存特性が向上する。
【００２７】尚、本発明の実施例では、非真円形状渦巻
電極体の最外周部分は、正極であったが、正極と負極と
を逆にし、負極を最外周にしても本発明と同様の効果が
得られる。
電極体の最外周部分は、正極であったが、正極と負極と
を逆にし、負極を最外周にしても本発明と同様の効果が
得られる。
【００２８】
【発明の効果】本発明は、角形外装缶の長辺側の内側面
と非真円形状渦巻電極体とが電気的に接触して集電が行
われているために、異常時に電池内圧が上昇した場合、
角形外装缶が変形することによって、非真円形状渦巻電
極体との電気的接触部が離間し、確実に電流路を遮断す
ることができる。
と非真円形状渦巻電極体とが電気的に接触して集電が行
われているために、異常時に電池内圧が上昇した場合、
角形外装缶が変形することによって、非真円形状渦巻電
極体との電気的接触部が離間し、確実に電流路を遮断す
ることができる。
【００２９】したがって、このような本発明の構成であ
れば、極板占有率を減少させることなく、高エネルギー
密度で、優れた電池特性を有する安全な電池を得ること
ができる。
れば、極板占有率を減少させることなく、高エネルギー
密度で、優れた電池特性を有する安全な電池を得ること
ができる。
【図１】本発明電池の要部断面図である。
【図２】ａ 正常時の本発明電池の断面図である。 ｂ 異常時の本発明電池の断面図である。
【図３】充電時間と電池内部抵抗、電池内圧力、外装缶
厚み変形量の関係を示す図である。
厚み変形量の関係を示す図である。
【図４】従来電池の断面図である。
【図５】従来電池の断面図である。
【図６】ａ 正常時の本発明電池の他の実施例を示す断
面図である。 ｂ 異常時の本発明電池の他の実施例を示す断面図であ
る。
面図である。 ｂ 異常時の本発明電池の他の実施例を示す断面図であ
る。
１・・・・・・・電池外装缶 ２・・・・・・・絶縁テープ ４・・・・・・・正極 ５・・・・・・・セパレータ ６・・・・・・・負極 ７・・・・・・・渦巻電極体 １４・・・・・・凹部 １５・・・・・・段部
Claims (2)
- 【請求項１】 正負極とこれら両極間に介挿されるセパ
レータとからなる非真円形状渦巻電極体と、電解液と、
これら発電要素を収納する断面長方形状の角形外装缶と
を備えた角形電池において、前記非真円形状渦巻電極体
は、前記角形外装缶の長辺側の内側面において電気的に
接触しており、電池内部圧力の上昇に伴う前記角形外装
缶の変形により、前記非真円形状渦巻電極体と前記角形
外装缶との電気的接触部が離間し、電池内電流路を遮断
することを特徴とする角形電池。 - 【請求項２】 前記角形外装缶の長辺側の側面には、内
面側に突出する段部が形設され、該段部と前記非真円形
状渦巻電極体が接触して電気的接触部を構成しているこ
とを特徴とする請求項１記載の角形電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5130684A JPH06342649A (ja) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | 角形電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5130684A JPH06342649A (ja) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | 角形電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06342649A true JPH06342649A (ja) | 1994-12-13 |
Family
ID=15040148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5130684A Pending JPH06342649A (ja) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | 角形電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06342649A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0948064A1 (fr) * | 1998-03-30 | 1999-10-06 | Renata AG | Accumulateur ou pile prismatique avec container rigide et compressif |
| KR100412917B1 (ko) * | 2000-04-03 | 2003-12-31 | 알프스 덴키 가부시키가이샤 | 전지용 전류차단소자 |
| WO2020126792A1 (de) * | 2018-12-17 | 2020-06-25 | Robert Bosch Gmbh | Elektrodeneinheit für eine batteriezelle, batteriezelle und verfahren zur herstellung einer elektrodeneinheit |
-
1993
- 1993-06-01 JP JP5130684A patent/JPH06342649A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0948064A1 (fr) * | 1998-03-30 | 1999-10-06 | Renata AG | Accumulateur ou pile prismatique avec container rigide et compressif |
| US6232015B1 (en) | 1998-03-30 | 2001-05-15 | Renata Ag | Prismatic storage battery or cell with rigid compressive container |
| KR100412917B1 (ko) * | 2000-04-03 | 2003-12-31 | 알프스 덴키 가부시키가이샤 | 전지용 전류차단소자 |
| WO2020126792A1 (de) * | 2018-12-17 | 2020-06-25 | Robert Bosch Gmbh | Elektrodeneinheit für eine batteriezelle, batteriezelle und verfahren zur herstellung einer elektrodeneinheit |
| CN113169292A (zh) * | 2018-12-17 | 2021-07-23 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于电池单池的电极单元、电池单池和用于制造电极单元的方法 |
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