CN105283981A - 用于电池组电池的内在过充电保护 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池组电池、电池组和制造电池组电池的方法。所述电池组电池包括被至少一层聚合物膜隔开的正极和负极。根据本发明，对所述电池组电池提供内在过充电保护，所述内在过充电保护通过在所述负极和至少一层聚合物膜之间设置P型掺杂的半导电性和离子导电性膜和N型掺杂的半导电性和离子导电性膜来产生。另外，所述至少一层聚合物膜是导电性的，并且在其内分布有离子导电性电解质。在制造电池组电池时，将所述正极与至少一层聚合物膜连接。这些层还与所述N型掺杂的半导电性和离子导电性膜连接。这些层与所述P型掺杂的半导电性和离子导电性膜连接。这些层与所述负极连接。

Description

用于电池组电池的内在过充电保护
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的电池组电池，根据权利要求16的前序部分所述的电池组。本发明还涉及根据权利要求18所述的电池组电池的制造方法。
背景技术
以下背景介绍是本发明的背景介绍，因此不必构成现有技术。
如今在许多设备例如车辆、船舶和各种电子设备例如计算机、移动电话和玩具中都使用电池组。通常在大多数电子设备中都有电池组，它们至少部分被设计成可在不连接电源的情况下使用。在这种应用中，主要在车辆的应用中描述电池组。不过，当然它们也可用于其它船舶的应用中以及各种其它包括电池组的电子设备中。
电池组包括一个或多个电池组电池，所述电池组电池可具有多个不同的设计，并且包括多种不同的物质和/或化学化合物。
本领域技术人员知道电池组在使用的时候会消耗，和/或在不使用的时候会跑电。当电池组在消耗时，在电池组内发生化学化合物的基本可逆的转化。例如，电池组中包括的电极材料可从一种化学化合物转化成另一种。
可通过外接电压电源例如车辆或船舶中的发电器，或者通过与电池电极连接的一些类型的电池充电器对电池组再充电。通过对电池组电极施加外部电压，电极的化学组成被复原，电池组被再充电。
发明内容
包括有机电解质例如包含锌离子、钠离子和/或锂离子的电解质的电池组对于高温和高电池电压很敏感，这加速电池组的老化。另外，电解质非常易燃。例如，超过约55℃的温度和/或超过约4.2V的电压可加速锂离子电池的老化。在较高的电池电压下有产生气体、电池组电池劣化和/或电池组电池中着火的风险。
现有技术试图通过在电池组中加入固相的电解质例如溶解在聚环氧乙烷中的锂盐和/或通过使用一种或多种外部支持功能例如在充电时对电池电压进行电压监控来解决这些问题。虽然固相电解质通常不是特别易燃的，但是仍然有电池组电池过热的风险，因为它们缺少内在的过充电保护。因此，在现有技术的方案中在充电时需要强固的支持功能。
为了避免电池组的加速老化和/或破坏在以前需要使用支持功能例如在电池组充电时进行电子监控，这导致增加了使用电池组的设备例如车辆的复杂性和制造成本。
现有技术尝试通过在电池组的正极和负极之间使用电化学活性材料来解决为了过充电保护而增加了复杂性的问题。然而，这些电化学活性材料在启动过充电保护时吸收和/或释放离子，这导致材料发生变化，使得其功能随着时间劣化。现有技术中使用这些电化学材料的过充电保护在发挥作用一段时间之后就变得缓慢。因此，随着时间由于过充电导致电池组受到损坏的风险增加。
现有技术还尝试通过在电池组电池中使用离散颗粒和/或单独的部件用作过充电保护来解决过充电的问题。但是，使用这些离散颗粒和/或单独部件意味着在这些离散颗粒和/或单独部件处集中能流。在各个颗粒的位置或在单独的过充电部件与电池组电池的连接处的这种能流的集中导致在这些集中处产生热。
因此本发明的目的是提供电池组电池、电池组以及制造电池组电池的方法，它们至少部分解决了这些问题。
该目的通过根据权利要求1的特征部分的上述电池组电池和上述根据权利要求16的特征部分的上述电池组来实现。该目的还通过根据权利要求18的特征部分的上述制造电池组电池的方法来实现。
根据本发明的电池组电池包括正极和负极，所述正极和负极由至少一层导电性聚合物膜、P型掺杂的半导电性和离子导电性膜、和N型掺杂的半导电性和离子导电性膜隔开，所述聚合物膜具有分布在其内的离子导电性电解质。
更具体而言，所述电池组电池具有产生内部过充电保护的以下顺序的以下层：
-正极；
-至少一层聚合物膜；
-N型掺杂的半导电性和离子导电性膜；
-P型掺杂的半导电性和离子导电性膜；
-负极。
根据本发明，通过电池组电池的设计，对电池组电池提供内在/化学过充电保护，这防止向电池组电池施加太大的充电电压。
所述内在/化学过充电保护向电池组电池提供了内部自动保护，而不需要外部电压监控装置。这意味着在不增加使用电池的设备例如车辆的复杂性和/或制造成本的情况下消除了电池组电池容量的退化。另外，电池组电池的功能通过启动的过充电保护而不被劣化，因为过充电保护是电活性的，而不是电化学活性的。
通过在电池组的生产阶段在一个或多个电池组电池中加入过充电保护，可实现减少电池充电器中的监控电子设备和/或例如在至少部分充电设备例如电动车辆或混合动力车辆中的其它电池监控系统的复杂性。这伴随着电池系统的总体成本的降低。
至少三层的概念，也就是说依次设置的所述至少一层聚合物膜、P型掺杂膜和N型掺杂膜的概念，具有的一个优势是所述P型掺杂膜和N型掺杂膜可以具有比所述至少一层聚合物膜的离子导电能力差的离子导电能力。只要所述至少一层聚合物膜具有足够的厚度来防止电池组电池在其寿命期间出现内部短路，所述P型掺杂膜和N型掺杂膜可以很薄使得它们不严重影响电池组电池的内部电阻。
由于本发明，例如锂离子电池变得更简单，并且与之前常用的可充电镍氢电池同样可靠。
根据本发明的电池组电池可有利地用于高温应用，例如约90-100℃的温度，而且在较低温度下例如室温下具有好的性能。
在电池组中，多个电池组电池串联成也产生较高电压的模块，根据本发明过充电保护还可在充电时在电池组中的电池组电池之间提供内在主动均衡功能。这有助于简化例如混合动力车辆和电动车辆的均衡电子设备。
根据本发明的一个实施方案，过充电保护具有类似于齐纳二极管的特点。这意味着内在过充电保护可非常快速地被启动以保护电池组电池，在快速电压序列和电压瞬变期间也是如此。
根据本发明的一个实施方案，内在过充电保护被均匀地结合到电池组电池中，也就是说，所述至少一层聚合物膜具有均匀分布的导电性材料，所述P型掺杂膜和N型掺杂膜具有均匀分布的半导电性材料。因此，在短路的情况下电池组电池产生均匀的功率分布，其中电池组电池的电压U大于所产生的齐纳二极管的击穿电压的绝对值|Uz|；U>|Uz|。因为短路功率分布在整个体积中，电池组电池可处理大的短路电流而不产生任何破坏性热量。
通过本发明，提供包括可靠的过充电保护的非常紧凑的电池组电池，其很容易大量制造。
附图说明
下面将结合附图更详细地介绍本发明，在附图中相似的部件使用相似的参照数字，其中
图1显示了可利用本发明的示例性车辆，
图2显示了根据本发明的电池组电池，
图3显示了根据本发明的一个实施方案的电池组电池使用的二极管特性。
具体实施方式
图1显示了一个示例性车辆100的示意图，其可包括本发明。车辆100可以是客车、货车、公共汽车或其它车辆，其包括传动线，所述传动线向车辆100中的车轮110、111传输动力。传动线包括一个发动机101，所述发动机以常规方式通过发动机101上的输出轴102与变速箱103经离合器106连接。发动机101可以是例如电发动机、混合发动机或内燃机。车辆的传动线可以多种方式设置，例如包括常规的手动变速箱或自动变速箱，并且可以是混合传动线等。
车辆包括至少一个电池组120。如果发动机101是电发动机，电池组120用于至少部分驱动发动机101。如果发动机101是通过燃料驱动的纯内燃机，使用电池组120以驱动发动机101中的点火发动机，并向发动机的点火系统提供电力。
电池组120还提供电力以运行车辆中的电设备130。该电设备130在图1中示出，可包括车头灯和其它灯、各种仪表、雨刷器、座椅加热器、音频设备、视频设备、点烟器和用于车辆与外部设备连接的插座。
变速箱103的输出轴107通过主减速器108例如常规的差动齿轮和与所述主减速器108连接的传动轴104、105来驱动车轮110、111。
根据本发明的一个方面，提供电池组电池200，其在图2中示出。
电池组电池200包括正极201和负极202，所述正极和负极通过至少一层聚合物膜203隔开。根据本发明，提供电池组电池的内在/化学过充电保护，这防止由于电池组电池的过充电导致的上述加速老化。
根据本发明，通过在负极202和所述至少一层聚合物203之间设置P型掺杂的半导电性和离子导电性膜204和N型掺杂的半导电性和离子导电性膜205来产生内在过充电保护。另外，所述至少一层聚合物膜203是导电性的，并且在其内分布有离子导电性电解质。
因此，根据本发明，电池组电池200具有以下顺序的层，其中这些层产生内在过充电保护：
-正极201；
-至少一层聚合物膜203；
-N型掺杂的半导电性和离子导电性膜205；
-P型掺杂的半导电性和离子导电性膜204；
-负极202。
另外，电池组电池包括电流馈电线206，所述电流馈电线可由多种材料例如铝构成。
根据本发明，一个或多个电池组电池200可包括在根据本发明的电池组120中，其中电池组电池120中的电池数量取决于电池组120要提供的电压和/或功率。
通过在电池组电池中以上述顺序设置上述层，在电池组电池中实现了内在过充电保护，下面进行更详细的描述。在电池组电池中的该内在/化学过充电保护意味着电池组电池和因此包括电池组电池的电池组具有内部过充电保护，其自动实现了不产生危险的高电池电压，而不涉及需要电压监控装置的复杂性。因此，在不增加其中使用电池组的设备例如车辆的复杂性和/或制造成本的情况下，抵抗了电池组电池和电池组的加速老化和/或破坏。
电池组电池的正极201通常由液体形式、凝胶形式或固体形式的离子导电性电解质包围的多孔结构的金属氧化物或金属磷酸盐构成，也就是说，其由离子导电性固相或离子导电性液相的电解质构成。
至少一层聚合物薄膜203可构成隔离正极201和负极202的所谓的隔膜，其例如可由锂金属薄片或多孔石墨结构构成。
根据一个实施方案，所述P型掺杂膜204和N型掺杂膜205之间的NP转换具有二极管的功能，也就是说，PN转换具有的功能是在电池组的正常运行区域内，没有电流I会沿二极管的反方向即从N205到P204流动。因此，在电池组的正常运行区域内，没有电流I从正极201流向负极202。
因此，根据一个实施方案，在根据本发明的电池组电池200中的过充电保护在设置在负极202和至少一层聚合物膜203之间的P型掺杂膜204和N型掺杂膜205上提供二极管特性。这在图2的左边显示为电气接线图，表示在电池组电池200中以设置在正极/电流馈电线211和负极/电流馈电线212之间的二极管210的形式的过充电保护。
二极管210可具有包括齐纳功能的二极管特征，所述齐纳功能可通过优化P型掺杂膜204和N型掺杂膜205来产生，使得在齐纳功能中击穿电压Uz的大小通过选择P型掺杂膜204和N型掺杂膜205的一个或多个特征来决定。
图3显示了齐纳二极管的电力特性I作为二极管上电压U的函数的实施例。如图3所示，在0V和齐纳二极管击穿电压Uz之间的电压下基本上没有电流I流过二极管210，所述齐纳二极管击穿电压Uz在图3中为约-4.2V。由于齐纳二极管210在电池组电池200中是反向偏压，这意味着在电池组电池的正常运行区域内通过过充电保护基本上没有电流流过，所述正常运行区域可以为例如约2V至约4V，在图3中表示约-2V至约-4V，因为二极管210为反向偏压。因此，在电池组电池200正常运行的电压区间内将基本上没有电流I流过P型掺杂膜204和N型掺杂膜205之间的PN转换。
相反，在正常使用时，当电池组电池200的电压U小于齐纳功能/特性的击穿电压的绝对值|Uz|即U<|Uz|时，电流I通过离子流入电池组电池200内。
另一方面，如果电池组电池电压U大于齐纳功能/特性的击穿电压的绝对值|Uz|即U>|Uz|，P型掺杂膜204和N型掺杂膜205之间的PN转换则变为导电性的。因此，当电池组电池200的电压U大于齐纳二极管的击穿电压的绝对值|Uz|即U>|Uz|时，允许电流I即通过电子的运动产生的电流在电池组电池200内由正极201向负极202运动。本领域技术人员知道由正极201流向负极202的电流I通过由负极202向正极201运动的电子补偿。
如图3所示，齐纳二极管的特征是非常陡的。这意味着根据本发明的内在过充电保护被非常快速地启动来保护电池组电池。因此，本发明对快速变化的电压例如电压峰、电压阶跃或其它快速过程提供了很好的保护。
换句话说，当电池组电压U超过齐纳二极管的击穿电压的绝对值|Uz|时，例如当电池组电压U超过图3所示的二极管特性的约4.2V时，电流I通过半导电性膜204,205流过电池组电池200。因此，对电池组电池充电的电池组电压U在没有任何外部影响下被限为最大电池组电压Umax等于齐纳二极管的击穿电压的绝对值|Uz|即Umax＝|Uz|。因此通过本发明实现了电池组电压U自动限为小于或等于齐纳二极管的击穿电压的绝对值|Uz|即U≤|Uz|，不管电池组电池200的充电电流和/或充电电压如何。
通过电子运动产生的内部流动电流I意味着在保持充电时电池组电池是电短路的。这也意味着在电池组电池中减少了至少一个化学和/或电化学反应。对电池组电压构成问题的化学反应需要增加的电池电压U以保持反应活性。当该电池电压U不再增加时，这些化学反应即停止。因此，由于过充电导致的电池组电池200过早老化被有效可靠地阻止了。
因为PN转换即P型掺杂膜204和N型掺杂膜205之间的转换具有大的表面，因此，在齐纳击穿时通过内在过充电保护的电流分布在大的表面上，这导致在过充电时在电池组电池中均匀的低热产生。
根据本发明的一个实施方案，内在过充电保护均匀地结合到至少一层聚合物膜203的体积中。该结合在该体积中直到分子水平，可以是均匀的，或者至少部分均匀的。因此，当电池组电池200的电压U大于齐纳二极管的击穿电压的绝对值|Uz|即U>|Uz|时短路的情况下，产生具有均匀的功率分布即基本均匀分布的能流的电池组电池。因为短路功率分布在整个体积中，因此根据本发明的电池组电池能处理大的短路电流，而不会产生任何破坏性热量。
这相对于现有技术方案是很大的优势，在现有技术方案中，能流集中于电池组电池中用作过充电保护的特定离散颗粒和/或单独部件周围，使得在这些功率分布集中处产生较强的至少部分破坏性的热量。
根据本发明的一个实施方案，在内在过充电保护中分布于至少一层导电性聚合物膜203中的离子导电性电解质由有机电解质构成，其中所述有机电解质可以为固相、液相或凝胶状，并且可以包括以下的一种或多种：
-包含锌离子的离子导电性溶液；
-包含钠离子的离子导电性溶液；
-包含锂离子的离子导电性溶液；
-包含锌离子的离子导电性聚合物膜；
-包含钠离子的离子导电性聚合物膜；和
-包含锂离子的离子导电性聚合物膜。
根据一个实施方案，电池组电池200为锂离子电池组电池。这里，所述至少一层聚合物膜203构成隔膜，其是导电性的和导锂离子的。P型掺杂膜204和N型掺杂膜205是半导电性聚合物膜，其是导锂离子的。根据一个实施方案，锂离子电池具有很多优势，它们在约90-100℃的高温应用中，例如在混合动力车辆的应用中发挥很好的作用。锂离子电池还具有高的能量密度，并且对环境相对无害。
根据本发明的一个实施方案，P型掺杂膜204和N型掺杂膜205均包括以下物质的一种或多种和/或组合：
-NTCDA(萘-1,4,5,8-四羧酸二酐；n型)；
-Ppy(聚吡咯；p型)；
-PEDT:PSS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸；p型)；
-PTCDA(3,4,9,10-苝四甲酸二酐；n型)；
-PTCDI(3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺；n型)。
本领域技术人员知道，多个电池组电池可以串联连接，以提供具有合适的总电压的电池组。在至少两个电池组电池串联连接的电池组中，当充电时，根据本发明过充电保护也可在电池组中的电池之间提供内在主动均衡功能。这有利于例如用于混合动力车辆和电动车辆的均衡电子元件或其它用于电池充电的装置中的均衡电子元件的简化。
根据本发明的一个方面，提供用于制造上述电池组电池200的方法。所述电池组电池200包括正极201和负极202，所述正极和负极通过置于正极201和负极202之间的至少一层聚合物膜203隔开。
根据所述方法，在所述至少一层聚合物膜203中分布离子导电性电解质，对半导电性和离子导电性膜204进行P型掺杂，以及对半导电性和离子导电性膜205进行N型掺杂，并且将P型掺杂膜204和N型掺杂膜205设置于负极201和至少一层聚合物膜203之间，从而对电池组电池200提供内在过充电保护。在制造电池组电池200时，正极201可与至少一层聚合物膜203连接。这些层还与N型掺杂的半导电性和离子导电性膜205连接。这些层还与P型掺杂的半导电性和离子导电性膜204连接。这些层与负极202连接。
以这种方式可制得具有上述优势的电池组电池200。
根据本发明的一个实施方案，在所述至少一层聚合物膜203的体积中均匀分布离子导电性电解质。换句话说，在至少一层聚合物膜203的体积内分布导电性材料。另外，在P型掺杂膜204和N型掺杂膜205中半导电性材料均匀分布。所述导电性材料和半导电性材料的均匀分布意味着内在过充电保护均匀结合到电池组电池200的分子水平，使得可以在对过充电保护基本没有任何破坏性加热的情况下应付大的短路电流，因为电流分布在整个体积中。
过充电保护的一个齐纳特性功能可通过PN转换产生，也就是通过P型掺杂膜204和N型掺杂膜205的组合产生。因此，可选择齐纳功能合适的击穿电压大小Uz，使得在电池组电池的正常运行区域内进行充电，有效可靠地防止在电池组电池的正常运行区域之外发生充电。
离子导电性电解质可以是固相、液相或凝胶状，可以为有机电解质，例如包含锌离子、钠离子或锂离子的离子导电性溶液。离子导电性电解质也可以是包含锌离子、钠离子或锂离子的离子导电性聚合物膜。
上述P型掺杂膜204和N型掺杂膜205均可由以下物质的一种或多种和/或其组合来制造：
-NTCDA(萘-1,4,5,8-四羧酸二酐；n型)；
-Ppy(聚吡咯；p型)；
-PEDT:PSS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸；p型)；
-PTCDA(3,4,9,10-苝四甲酸二酐；n型)；
-PTCDI(3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺；n型)。
在制造电池组电池200时，正极201可与至少一层聚合物膜203连接。这些层也与N型掺杂的半导电性和离子导电性膜205连接。这些层还与P型掺杂的半导电性和离子导电性膜204连接。这些层与负极202连接。所有这些连接的层，在经过可能的裁剪(potentialcropping)和其它调整之后，构成多层膜，由此得到电池组电池和其内在过充电保护。例如，多层膜可被卷起，或者层与层叠置，并裁剪成适合电池组电池200的尺寸。
根据本发明使用至少部分均匀的薄膜产生内在过充电保护与现如今电池组电池的制造工艺是相容的。因此，可很容易改进如今的制造工艺以得到根据本发明的电池组电池/电池组。因此，具有可靠的过充电保护的电池组电池/电池组可以在增加很少的成本的情况下进行量产。
因此，获得非常紧凑的电池组电池，其包括可靠、快速且准确的过充电保护，并且很容易制造。根据本发明的制造方法解决了现有技术方案中使用单独部件作为过充电保护所存在的问题。这种单独部件可能很难与电池组电池连接，并且使用这种单独的过充电保护也可能使得不能进行上述将多层膜卷起得到紧凑型电池组电池的制造工艺。
本发明不限于上述实施方案，而是包括在独立权利要求保护范围内的所有实施方案。

Claims (23)

1.电池组电池(200)，其包括一个正极(201)和一个负极(202)，所述正极和负极被至少一层聚合物膜(203)隔开，其特征在于，所述电池组电池包括内在过充电保护，所述内在过充电保护是通过所述电池组电池(200)包括以下顺序的层来实现的：
-所述正极(201)；
-所述至少一层聚合物膜(203)，该至少一层聚合物膜是导电性的，并且包括分布在该至少一层聚合物膜(203)中的离子导电性电解质；
-N型掺杂的半导电性和离子导电性膜(205)；
-P型掺杂的半导电性和离子导电性膜(204)；和
-所述负极(202)。
2.根据权利要求1所述的电池组电池(200)，其中在所述至少一层聚合物膜(203)的体积中均匀分布导电性材料，以及在所述P型掺杂膜(204)和N型掺杂膜(205)中均匀分布半导电性材料，由此均匀结合入所述内在过充电保护。
3.根据权利要求2所述的电池组电池(200)，其中在所述至少一层聚合物膜(203)上均匀结合所述内在过充电保护是在所述体积中直至分子水平上都是均匀的。
4.根据权利要求1-3之一所述的电池组电池(200)，其中所述P型掺杂膜(204)和N型掺杂膜(205)被设置以提供二极管特性。
5.根据权利要求4所述的电池组电池(200)，其中所述二极管特性包括齐纳功能，其中当所述电池组电池(200)的电压U小于所述齐纳功能的击穿电压的绝对值|Uz|即U<|Uz|时，电流I通过离子被通入电池组电池200内。
6.根据权利要求4或5所述的电池组电池(200)，其中所述二极管特性包括齐纳功能，其中当所述电池组电池(200)的电压U大于所述齐纳功能的击穿电压的绝对值|Uz|即U>|Uz|时，允许电流I通过电子在电池组电池(200)内由所述正极(201)流向所述负极(202)。
7.根据权利要求6所述的电池组电池(200)，其中所述通过电子产生的内部电流I使得所述电池组电池电短路，而其充电不受影响。
8.根据权利要求6或7所述的电池组电池(200)，其中所述通过电子产生的内部电流I使得在所述电池组电池(200)中减少了至少一个化学和/或电化学反应。
9.根据权利要求6-8之一所述的电池组电池(200)，其中所述齐纳功能的击穿电压Uz的大小通过选择所述P型掺杂膜(204)和N型掺杂膜(205)的一个或多个特征来确定。
10.根据权利要求1-9之一所述的电池组电池(200)，其中所述电池组电池(200)是锂离子电池组电池，其中，
-所述至少一层聚合物膜(203)构成隔膜，该隔膜是导电性的和导锂离子的；以及
-所述P型掺杂膜(204)和N型掺杂膜(205)为聚合物膜，该聚合物膜是半导电性的和导锂离子的。
11.根据权利要求1-10之一所述的电池组电池(200)，其中所述离子导电性电解质由有机电解质构成。
12.根据权利要求11所述的电池组电池(200)，其中所述有机电解质包括以下的一种或多种：
-包含锌离子的离子导电性溶液；
-包含钠离子的离子导电性溶液；
-包含锂离子的离子导电性溶液；
-包含锌离子的离子导电性聚合物膜；
-包含钠离子的离子导电性聚合物膜；和
-包含锂离子的离子导电性聚合物膜。
13.根据权利要求11或12所述的电池组电池(200)，其中所述有机电解质处于以下相之一：离子导电性固相和离子导电性液相。
14.根据权利要求1-13之一所述的电池组电池(200)，其中所述P型掺杂膜(204)和N型掺杂膜(205)均包括选自以下组的物质的一种或多种：
-NTCDA(萘-1,4,5,8-四羧酸二酐；n型)；
-Ppy(聚吡咯；p型)；
-PEDT:PSS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸；p型)；
-PTCDA(3,4,9,10-苝四甲酸二酐；n型)；
-PTCDI(3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺；n型)。
15.电池组，其包括至少一个根据权利要求1-14之一所述的电池组电池(200)。
16.根据权利要求15所述的电池组，其中所述电池组包括至少两个串联连接的根据权利要求1-14之一所述的电池组电池(200)，其中在充电期间的内在过充电保护在所述至少两个电池组电池(200)之间提供内在主动均衡功能。
17.制造电池组电池(200)的方法，所述电池组电池(200)包括正极(201)和负极(202)，所述正极和负极被至少一层聚合物膜(203)隔开，其特征在于，在所述电池组电池中通过以以下顺序连接以下层来设置内在过充电保护：
-所述正极(201)；
-所述至少一层聚合物膜(203)，该至少一层聚合物膜是导电性的，并且在该至少一层聚合物膜(203)中分布有离子导电性电解质；
-N型掺杂的半导电性和离子导电性膜(205)；
-P型掺杂的半导电性和离子导电性膜(204)；和
-所述负极(202)。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述离子导电性电解质均匀分布在所述至少一层聚合物膜(203)的体积中，使得所述内在过充电保护直至分子水平上均匀结合入所述电池组电池(200)中。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其中选择所述P型掺杂膜(204)和N型掺杂膜(205)的一个或多个特征以在齐纳功能的击穿电压Uz下为齐纳功能提供合适的电池组电池(200)尺寸。
20.根据权利要求17-19之一所述的方法，其中所述离子导电性电解质由选自以下组的有机电解质构成：
-包含锌离子的离子导电性溶液；
-包含钠离子的离子导电性溶液；
-包含锂离子的离子导电性溶液；
-包含锌离子的离子导电性聚合物膜；
-包含钠离子的离子导电性聚合物膜；和
-包含锂离子的离子导电性聚合物膜。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述有机电解质处于以下相之一：离子导电性固相和离子导电性液相。
22.根据权利要求17-21之一所述的方法，其中所述P型掺杂膜(204)和N型掺杂膜(205)均包括选自以下组的物质的一种或多种：
-NTCDA(萘-1,4,5,8-四羧酸二酐；n型)；
-Ppy(聚吡咯；p型)；
-PEDT:PSS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸；p型)；
-PTCDA(3,4,9,10-苝四甲酸二酐；n型)；
-PTCDI(3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺；n型)。
23.根据权利要求17-22之一所述的方法，其中所述连接得到多层膜，所述多层膜被卷起或层与层叠置，并裁剪成适合所述电池组电池(200)的尺寸。
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