正極(201); -所述至少一層聚合物膜(203)，該至少一層聚合物膜是導電性的，并且包括分布在該至少一層聚合物膜(203)中的離子導電性電解質； -N型摻雜的半導電性和離子導電性膜(205); -P型摻雜的半導電性和離子導電性膜(204);和 -所述負極(202)。2.根據權利要求1所述的電池組電池(200)，其中在所述至少一層聚合物膜(203)的體積中均勻分布導電性材料，以及在所述P型摻雜膜(204)和N型摻雜膜(205)中均勻分布半導電性材料，由此均勻結合入所述內在過充電保護。3.根據權利要求2所述的電池組電池(200)，其中在所述至少一層聚合物膜(203)上均勻結合所述內在過充電保護是在所述體積中直至分子水平上都是均勻的。4.根據權利要求1-3之一所述的電池組電池(200)，其中所述P型摻雜膜(204)和N型摻雜膜(205)被設置以提供二極管特性。5.根據權利要求4所述的電池組電池(200)，其中所述二極管特性包括齊納功能，其中當所述電池組電池(200)的電壓U小于所述齊納功能的擊穿電壓的絕對值|Uz|即U〈|Uz時，電流I通過離子被通入電池組電池200內。6.根據權利要求4或5所述的電池組電池(200)，其中所述二極管特性包括齊納功能，其中當所述電池組電池(200)的電壓U大于所述齊納功能的擊穿電壓的絕對值|Uz即U>|Uz|時，允許電流I通過電子在電池組電池(200)內由所述正極(201)流向所述負極(202)。7.根據權利要求6所述的電池組電池(200)，其中所述通過電子產生的內部電流I使得所述電池組電池電短路，而其充電不受影響。8.根據權利要求6或7所述的電池組電池(200)，其中所述通過電子產生的內部電流I使得在所述電池組電池(200)中減少了至少一個化學和/或電化學反應。9.根據權利要求6-8之一所述的電池組電池(200)，其中所述齊納功能的擊穿電壓Uz的大小通過選擇所述P型摻雜膜(204)和N型摻雜膜(205)的一個或多個特征來確定。10.根據權利要求1-9之一所述的電池組電池(200)，其中所述電池組電池(200)是鋰離子電池組電池，其中， -所述至少一層聚合物膜(203)構成隔膜，該隔膜是導電性的和導鋰離子的；以及 -所述P型摻雜膜(204)和N型摻雜膜(205)為聚合物膜，該聚合物膜是半導電性的和導鋰離子的。11.根據權利要求1-10之一所述的電池組電池(200)，其中所述離子導電性電解質由有機電解質構成。12.根據權利要求11所述的電池組電池(200)，其中所述有機電解質包括以下的一種或多種: -包含鋅離子的離子導電性溶液； -包含鈉離子的離子導電性溶液； -包含鋰離子的離子導電性溶液； -包含鋅離子的離子導電性聚合物膜； -包含鈉離子的離子導電性聚合物膜；和 -包含鋰離子的離子導電性聚合物膜。13.根據權利要求11或12所述的電池組電池(200)，其中所述有機電解質處于以下相之一:離子導電性固相和離子導電性液相。14.根據權利要求1-13之一所述的電池組電池(200)，其中所述P型摻雜膜(204)和N型摻雜膜(205)均包括選自以下組的物質的一種或多種: -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-茈四甲酸二酐;n 型)； -PTCDI (3，4，9，10-茈四甲酰二亞胺；n型)。15.電池組，其包括至少一個根據權利要求1-14之一所述的電池組電池(200)。16.根據權利要求15所述的電池組，其中所述電池組包括至少兩個串聯連接的根據權利要求1-14之一所述的電池組電池(200)，其中在充電期間的內在過充電保護在所述至少兩個電池組電池(200)之間提供內在主動均衡功能。17.制造電池組電池(200)的方法，所述電池組電池(200)包括正極(201)和負極(202)，所述正極和負極被至少一層聚合物膜(203)隔開，其特征在于，在所述電池組電池中通過以以下順序連接以下層來設置內在過充電保護: -所述正極(201); -所述至少一層聚合物膜(203)，該至少一層聚合物膜是導電性的，并且在該至少一層聚合物膜(203)中分布有離子導電性電解質； -N型摻雜的半導電性和離子導電性膜(205); -P型摻雜的半導電性和離子導電性膜(204);和 -所述負極(202)。18.根據權利要求17所述的方法，其中所述離子導電性電解質均勻分布在所述至少一層聚合物膜(203)的體積中，使得所述內在過充電保護直至分子水平上均勻結合入所述電池組電池(200)中。19.根據權利要求17或18所述的方法，其中選擇所述P型摻雜膜(204)和N型摻雜膜(205)的一個或多個特征以在齊納功能的擊穿電壓Uz下為齊納功能提供合適的電池組電池(200)尺寸。20.根據權利要求17-19之一所述的方法，其中所述離子導電性電解質由選自以下組的有機電解質構成: -包含鋅離子的離子導電性溶液； -包含鈉離子的離子導電性溶液； -包含鋰離子的離子導電性溶液； -包含鋅離子的離子導電性聚合物膜； -包含鈉離子的離子導電性聚合物膜；和 -包含鋰離子的離子導電性聚合物膜。21.根據權利要求20所述的方法，其中所述有機電解質處于以下相之一:離子導電性固相和離子導電性液相。22.根據權利要求17-21之一所述的方法，其中所述P型摻雜膜(204)和N型摻雜膜(205)均包括選自以下組的物質的一種或多種: -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-茈四甲酸二酐;n 型)； -PTCDI (3，4，9，10-茈四甲酰二亞胺；n型)。23.根據權利要求17-22之一所述的方法，其中所述連接得到多層膜，所述多層膜被卷起或層與層疊置，并裁剪成適合所述電池組電池(200)的尺寸。
【專利摘要】本發明涉及電池組電池、電池組和制造電池組電池的方法。所述電池組電池包括被至少一層聚合物膜隔開的正極和負極。根據本發明，對所述電池組電池提供內在過充電保護，所述內在過充電保護通過在所述負極和至少一層聚合物膜之間設置P型摻雜的半導電性和離子導電性膜和N型摻雜的半導電性和離子導電性膜來產生。另外，所述至少一層聚合物膜是導電性的，并且在其內分布有離子導電性電解質。在制造電池組電池時，將所述正極與至少一層聚合物膜連接。這些層還與所述N型摻雜的半導電性和離子導電性膜連接。這些層與所述P型摻雜的半導電性和離子導電性膜連接。這些層與所述負極連接。
【IPC分類】H01M10/0525, H01M10/44, H01M10/42, H01M2/34
【公開號】CN105283981
【申請號】CN201480029607
【發明人】P·斯文斯
【申請人】斯堪尼亞商用車有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2014年5月16日
【公告號】EP3005447A1, US20160111756, WO2014193291A1