包括三维框架的烧结电容器电极制造技术

示例包括：电容器壳体，密封用于保持电解液；设置在电容器壳体中的至少一个阳极，所述至少一个阳极包括在由限定了延伸至三个轴的单元的框架构成的集电器上设置的烧结部分；阳极导体，耦合至与烧结部分电连通的集电器，所述阳极导体密封地延伸通过电容器壳体至在电容器壳体的外部设置的阳极端子，所述阳极端子与烧结部分电连通；设置在电容器壳体中的阴极；设置在阳极和阴极端子之间的隔离物；以及设置在电容器的外部并且与第二阴极电连通的阴极端子，其中所述阳极端子和所述阴极端子彼此电隔离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括三维框架的烧结电容器电极优先权声明这里要求GregorySherwood于2011年8月11日递交的、题为“SINTEREDCAPACITORELECTRODEINCLUDINGA3-DIMENSIONALFRAMEWORK”的美国临时专利申请61/552,541的优先权，将其全部合并在此作为参考。
本文通常涉及能量存储，并且具体地涉及包括三维(“3D”)框架的烧结电极。
技术介绍
电刺激治疗有益于一些患者。例如，一些患者遭受不规则的心跳或者心律不齐，并且可以受益于对于心脏的电刺激施加。一些患者遭受已知为心室纤维颤动的具体类型的心律不齐。心室纤维颤动可以影响心脏的不同区域，例如心房或心室。当在心室中发生心室纤维颤动时，心脏的泵浦血液的能力急剧减小，使患者承受伤害的风险。已经发现向患者施加电学刺激可以通过回复规律的心跳有效地治疗成遭受诸如心室纤维颤动之类疾病的患者。因为诸如心室纤维颤动之类的紊乱可以发生在任意时间，具有这种易卸装置是有帮助的。在一些情况下，如果装置是便携或可植入的是有帮助的。在研发便携或可植入装置时，重量轻且部件紧凑是需要的。以下是背景文献：美国专利5,728,490，申请号08/671527提及了在构建电池电极时使用的三维衬底材料包括从以下组中选择的烧结矩阵材料，所述组包括网状金属泡沫、导电纤维和金属粉末压块以及结合到矩阵材料的至少一个表面的聚合物网孔材料、柔性金属丝网或金属纤维的多孔覆盖层，以在化学装填矩阵材料的螺旋缠绕期间保持烧结矩阵材料实质上在矩阵材料表面的平面表面内。该文献没有提到电容器。美国专利公开No.2007/0248887/申请号No.11/408,856提到了使用金属泡沫(或者一些气体三维细丝导电材料)的高性能锂基电池。该文献没有提到电容器。美国专利公开No.2010/0259886、申请号No.12/297,811提到了能量存储装置包括具有第一和第二电极的超级电容器，每一个电极包括通过电解树脂限制的导电纤维的垫子复合物。
技术实现思路
烧结铝粉末可以用于产生电容器电极，所述电容器电极具有比其他方法更大的表面积和更高的电容，包括一些刻蚀的电极。烧结电极甚至在氧化之后提供改进的表面积，从而提供改进的能量密度。这些电极可以用于产生更轻且更加紧凑的电容器。在一些示例中，诸如阳极之类的电极通过将粉末和粘合剂混合到铝片上来生产。在一些示例中，在片的两侧上对准印花。在特定的示例中，片用作印刷的底座。在一些示例中，片用作电极的电流收集器。一旦将粉末材料烧结则产生完成的电极，并且将烧结材料氧化。然而，这种平面电极可能遭受至少部分地由一些制造工艺引起的翘曲和弯曲，所述制造工艺包括但不限于加热、按压、冲模压等。这种片方法也局限于生产某个厚度的电极，因为印刷可以将有限量的材料构筑到片上。在示例中，本专利技术的主题可以提供对于平面电极的翘曲和弯曲的问题的解决方案，例如通过提供包括设置在由3D框架构成的集电器上的烧结部分在内的电极，所述3D框架限定了延伸至诸如正交轴的三个轴的单元，所述3D框架形成为抵抗翘曲和弯曲的所需形状。根据本专利技术的一个方面，提出了一种设备，包括：电容器壳体，密封用于保持电解液；设置在电容器壳体中的至少一个电极，所述至少一个电极包括在由限定了延伸至三个轴的单元的框架构成的集电器上设置的烧结部分；导体，耦合至与烧结部分电连通的集电器，所述导体密封地延伸通过电容器壳体至在电容器壳体的外部设置的端子，所述端子与烧结部分电连通；设置在电容器壳体中的第二电极；设置在电极和第二电极之间的隔离物；以及设置在电容器壳体的外部并且与第二电极电连通的第二端子，其中所述端子和所述第二端子彼此电隔离。如上所述的设备，其中所述烧结部分设置在单元中。如上所述的设备，其中所述框架是非烧结的。如上所述的设备，其中限定了延伸至三个轴的单元的框架由金属泡沫构成。如上所述的设备，其中限定了延伸至三个轴的单元的框架由膨胀金属构成。如上所述的设备，其中所述单元的平均直径范围是约10至15微米。如上所述的设备，其中所述至少一个电极包括独立的插芯电极，所述独立的插芯电极包括烧结部分，其中所述烧结部分是单片的。如上所述的设备，其中导体至少部分地设置在插芯电极中，所述插芯电极包封了导体的导电部分。如上所述的设备，其中导体设置在插芯电极和集电器之间，所述集电器由限定了延伸至三个轴的单元的框架构成。如上所述的设备，其中所述至少一个电极是阳极，所述阳极是包括多个阳极的实质上平坦电极的叠层的一部分。根据本专利技术的另一个方面，提出了一种方法，包括：通过将阳极材料烧结到限定了延伸至三个轴的单元的阳极框架上来形成阳极；将阳极和通过隔离物与阳极分离的阴极设置到电容器壳体的腔体中，所述电容器壳体实质上与阳极形状共形；将阳极材料耦合至穿过电容器壳体设置的阳极导体；利用密封剂将阳极导体密封至电容器壳体，所述密封剂抵抗电解液的流动；用电解液填充电容器壳体；以及将电解液密封在电容器壳体中。如上所述的方法，其中形成包括将阳极整形为阳极形状。如上所述的方法，其中整形包括在大于环境压力的压力下铸模。如上所述的方法，其中形成包括将粉末材料印刷到阳极框架上。如上所述的方法，包括从限定了延伸至三个轴的单元的阳极框架的烧结物切除多个阳极层。根据本方面的再一个方面，提出了一种系统，包括：气密密封的装置外壳；设置在气密密封的装置外壳中的电池；设置在气密密封的装置外壳中的电容器，所述电容器包括：电容器壳体，密封用于保持电解液；设置在电容器壳体中的至少一个阳极，所述至少一个阳极包括在由限定了延伸至三个轴的单元的框架构成的集电器上设置的烧结部分；阳极导体，耦合至与烧结部分电连通的、由限定了延伸至三个轴的单元的框架构成的集电器，所述阳极导体密封地延伸通过电容器壳体至在电容器壳体的外部设置的阳极端子，所述阳极端子与烧结部分电连通；设置在电容器壳体中的阴极；设置在阴极和阳极之间的隔离物；以及设置在电容器壳体的外部并且与阴极电连通的阴极端子，其中所述阳极端子和所述阴极端子彼此电隔离，以及电子心律管理电路，耦合至电池和电容器，并且适用于将电容器放电以提供治疗脉冲。如上所述的系统，其中调节电容器的大小以释放单独的在治疗上有效的去颤脉冲。如上所述的系统，其中调节阳极和阴极的尺寸以传递约36焦耳的去颤脉冲。如上所述的系统，其中调节阳极和阴极的尺寸并且进行封装以传递约36焦耳的去颤脉冲。附图说明附图通常作为示例说明了在本文件中讨论的各种实施例。附图只是用于说明性的目的并且没有按比例绘制。图1是根据一些实施例的包括烧结电容器的医疗系统示意图。图2是根据一些实施例的包括烧结电容器的植入医疗系统。图3A是根据各种示例的限定了沿三个轴设置的开口区域的烧结3D框架的透视图。图3B是限定了沿三个轴设置的开口区域的烧结3D框架的闭合视图，例如图3A中所示的闭合视图3B。图4是根据一些示例的膨胀金属3D框架的平面图。图5是说明了根据一些示例的用于铸型电极的工艺的示意图。图6A是根据各种示例的限定沿三个轴设置的开口区域的3D框架的平面图。图6B是沿图6A的线6B-6B得到的截面，示出了轮廓线。图7A是根据各种实施例的包括插芯电极的电容器的平面图。图7B是沿图7A的线7B-7B得到的截本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：电容器壳体，密封用于保持电解液；设置在电容器壳体中的至少一个电极，所述至少一个电极包括在由限定了延伸至三个轴的单元的框架构成的集电器上设置的烧结部分；导体，耦合至与烧结部分电连通的集电器，所述导体密封地延伸通过电容器壳体至在电容器壳体的外部设置的端子，所述端子与烧结部分电连通；设置在电容器壳体中的第二电极；设置在电极和第二电极之间的隔离物；以及设置在电容器壳体的外部并且与第二电极电连通的第二端子，其中所述端子和所述第二端子彼此电隔离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.08.11 US 61/522,5411.一种用于能量存储的设备，包括：电容器壳体，密封用于保持电解液；设置在电容器壳体中的至少一个第一电极，所述至少一个第一电极包括在由限定了延伸至三个轴的单元的框架构成的集电器上设置的烧结部分，其中限定了延伸至三个轴的单元的框架由金属泡沫或膨胀金属构成；导体，耦合至与烧结部分电连通的集电器，所述导体密封地延伸通过电容器壳体至在电容器壳体的外部设置的第一端子，所述第一端子与烧结部分电连通；设置在电容器壳体中的第二电极；设置在第一电极和第二电极之间的隔离物；以及设置在电容器壳体的外部并且与第二电极电连通的第二端子，其中所述第一端子和所述第二端子彼此电隔离。2.根据权利要求1所述的用于能量存储的设备，其中所述烧结部分设置在单元中。3.根据权利要求1或2所述的用于能量存储的设备，其中所述框架是非烧结的。4.根据权利要求1或2所述的用于能量存储的设备，其中所述单元的平均直径范围是10至15微米。5.根据权利要求1或2所述的用于能量存储的设备，其中所述至少一个第一电极包括独立的插芯电极，所述独立的插芯电极包括烧结部分，其中所述烧结部分是单片的。6.根据权利要求5所述的用于能量存储的设备，其中导体至少部分地设置在插芯电极中，所述插芯电极包封了导体的导电部分。7.根据权利要求5所述的用于能量存储的设备，其中导体设置在插芯电极和集电器之间，所述集电器由限定了延伸至三个轴的单元的框架构成。8.根据权利要求1所述的用于能量存储的设备，其中所述至少一个第一电极是阳极，所述阳极是包括多个阳极的平坦电极的叠层的一部分。9.一种用于能量存储的方法，包括：通过将阳极材料烧结到限定了延伸至三个轴的单元的阳极框架上来形成阳极，包括由金属泡沫或膨胀金属形成阳极框架；将阳极和通过隔离物与阳极分离的阴极设置到电容器壳体的腔体中，所述电容器壳体与阳极形状共形；...

【专利技术属性】
技术研发人员：格雷戈里·J·舍伍德，
申请(专利权)人：心脏起搏器股份公司，
类型：发明
国别省市：美国;US