具有电沉积阴极的生物医疗装置电池制造方法及图纸

本发明专利技术题为“具有电沉积阴极的生物医疗装置电池”。本发明专利技术描述了用于形成具有电镀阴极化学物质的生物相容性电池的设计、策略和方法。在一些示例中，在组装成微电池之前，可将电解二氧化锰层镀覆在阴极集流体上。在一些示例中，具有电沉积阴极的所述生物相容性电池可用于生物医疗装置中。在一些另外的示例中，具有电沉积阴极的所述生物相容性电池可用于接触镜片。

【技术实现步骤摘要】
具有电沉积阴极的生物医疗装置电池相关申请的交叉引用本申请要求2016年10月17日提交的美国临时专利申请No.62/409,217的权益。所述申请的内容是可信的并且据此以引用方式并入。
技术介绍
1.
本文描述了用于提高电池的生物相容性方面的设计和方法，尤其是通过形成由固体结构构成的管状形式来实现。在一些示例中，生物相容性电池的使用领域可包括需要能量的任何生物相容性装置或产品。2.相关领域描述近来，医疗装置的数量开始快速增长并且其功能不断完善。这些医疗装置可包括例如植入式起搏器、监测和/或测试生物功能的电子圆丸、具有有源部件的外科装置、接触镜片、输注泵和神经刺激器。前述许多医疗装置的功能增加和性能增强已经理论化并得以发展。然而，为了实现在理论上所说的增加的功能，这些装置中的许多现在都需要自备式通电机构，该机构与这些装置的尺寸和形状要求以及新的通电部件的能量要求相容。一些医疗装置可包括诸如半导体器件的电子部件，这些部件执行多种功能并且可以结合到许多生物相容性和/或植入式装置中。然而，此类半导体部件需要能量，因此，通电元件也应该优选地被包括在此类生物相容性装置中。生物相容性装置的相对较小的尺寸可为各种功能的限定产生挑战性的环境。在许多示例中，可能重要的是，提供安全、可靠、紧凑和高性价比的机构为生物相容性装置内的半导体组件供电。因此，需要形成用于植入生物相容性装置内或之上的生物相容性通电元件，在生物相容性装置中的这些毫米或更小尺寸的通电元件结构在保持生物相容性的同时也提供了通电元件的增强的功能。用于为装置供电的一种此类通电元件可能是电池。当在生物医疗型应用中使用电池时，可能重要的是，电池的结构和设计能够容纳非常小尺寸的电池部件。由于尺寸小，可能很难以有效密封方式组装小部件以保持生物相容性的同时优化电池装置的效率。因此以最大化上述所关注参数的方式设计和加工微型电池部件，尤其是这类电池的阴极可能是有用的。
技术实现思路
因此，本文描述了用于生物相容性通电元件的改进的阴极加工和设计。根据一个方面，本专利技术涉及一种用于电池的电解二氧化锰(EMD)类型活性正极。用于电化学产能电池的活性正极可通过下列方式形成：将固态EMD粘聚体电沉积在导电基底(尤其钛箔、线或网)上，然后用水洗涤以除去浴盐或酸。在一些示例中，可将洗涤后的电极慢慢干燥，然后用所选电池电解质渗透，也可将洗涤后的电极浸入所选电解质而不进行干燥。导电基底可留在适当位置，并可用作电化学产能电池中的正极集流体。EMD沉积条件可被设置为赋予基底高粘附力的EMD，并得到在成品电池中具有最佳可能的电化学放电性能的结构。由于多种原因，这种沉积在导电基底上的固态EMD正极有利于构造非常小的电化学产能电池。在一些示例中，通过测量电镀EMD时的沉积时间和电流，已知精确量的EMD可包括在给定电极中。EMD电镀效率通常大于98％，从而在电镀时间和电流与EMD量之间存在一定相关性，随后可对这种相关性加以利用。在一些示例中，成品电极的形状可主要通过基底的形状、电镀时间和电流确定。其上可执行EMD电镀的电极可具有多种形状。在一些示例中，EMD电镀的优势可在于，这类电沉积电极具有出色完整性和受控形状。这种工艺可改善或便于将电极装配到电化学电池容器中。此外，也可使由于脱落或涂抹在相邻表面上造成的可能材料损失最小化。这些类型的改进可提供最高电化学容量，并且也可避免由于一些密封表面的污染产生的密封问题，这可提供改善的生物相容性。在一些示例中，固态EMD沉积物可表现出期望的电阻率，该电阻率可为大约100Ohm-cm。电沉积EMD可能比等量未压实或略微压实的EMD粉末更导电，这是因为可引起接触电阻的基于颗粒与颗粒的连接可能最少。经过电镀的EMD的另一优势可在于，厚度有限的固态EMD电极可能不需要另外的导电性添加剂，诸如炭黑或石墨。因此，相比于包含EMD与导电性添加剂的混合物的常规EMD电极，正极活性材料的可用体积可增大。EMD加上导电性添加剂的典型混合物可包含10％-15％碳+85％-90％EMD。由于碳或石墨的密度(其为约2.2g-cm-3)显著小于EMD的密度(其为约3.45g-cm-3，测量为堆密度)，因此除去导电性添加剂的优势可能很明显。注意，EMD的“真实”密度可在4.25g-cm-3至5g-cm-3(理想情况下)之间。如本文所用，堆密度意指当测量EMD密度时，孔连同固体物质一起包括在密度测量中。这类孔占据一定空间并影响所测量的体积，但不影响所测量的重量。不含导电性添加剂且厚度有限的固态EMD电极可有效用于薄平电池中或用于各种构型的非常小的电池中。在各个示例中，固态电沉积EMD电极可用于各种电池系统中，包括勒克朗谢、高氯化锌、镁-MnO2、碱性、锂等等。一个一般的方面包括一种生物医疗装置，该生物医疗装置包括电活性部件、生物相容性电池和第一封装层。该方面中的生物相容性电池包括管状结构，其中一定内部体积形成腔体。第一封装层至少封装电活性部件和生物相容性电池。在一些示例中，第一封装层用于限定接触镜片的裙边，利用与用户眼睛表面相互作用的生物相容性水凝胶层包围电活性镜片的内部部件。在一些示例中，电解质溶液的性质提供对生物医疗装置生物相容性的改善。例如，与典型电池组成相比，电解质溶液的组成可具有较低的电解质浓度。在其它示例中，电解质的组成可模拟生物医疗装置所处的生物环境，诸如非限制性示例中的泪液的组成。根据一个方面，本专利技术涉及一种生物医疗装置。该生物医疗装置包括：电活性部件；具有阳极集流体、阴极集流体、阳极和阴极的电池；封装阳极和阴极的管，其具有用于阳极集流体的第一穿孔、用于阴极集流体的第二穿孔、管与阳极集流体之间的第一密封件以及管与阴极集流体之间的第二密封件；以及第一生物相容性封装层，其中第一生物相容性封装层至少封装电活性部件和电池。根据另一个方面，本专利技术涉及一种电池。该电池包括：阳极集流体，其中阳极集流体是在第一端部上闭合的第一金属管；阳极，其中阳极化学物质包含在第一金属管内；阴极集流体，其中阴极集流体是在第二端部上闭合的第二金属管；阴极，其中阴极化学物质包含在第二金属管内；陶瓷管，其具有与第一金属管密封交接的第一密封表面和与第二金属管密封交接的第二密封表面；以及位于第一密封表面和第一金属管之间的间隙中的密封材料。根据又一个方面，本专利技术涉及一种电池。该电池包括：阳极集流体，其中阳极集流体是在第一端部上闭合的第一金属管；阳极，其中阳极化学物质包含在第一金属管内；阴极集流体，其中阴极集流体是在第二端部上闭合的第二金属管；阴极，其中阴极化学物质包含在第二金属管内；玻璃管，其具有与第一金属管密封交接的第一密封表面和与第二金属管密封交接的第二密封表面；以及位于第一密封表面和第一金属管之间的间隙中的密封材料。根据又一个方面，本专利技术涉及一种电池。该电池包括：阳极集流体，其中阳极集流体是在第一端部上闭合的第一金属管；阳极，其中阳极化学物质包含在第一金属管内；阴极集流体，其中阴极集流体是线；陶瓷端盖，其具有与第一金属管密封交接的第一密封表面和与阴极集流体密封交接的第二密封表面；阴极，其中阴极化学物质沉积在阴极集流体上；以及位于第一密封表面和第一金属管之间的间隙中的密封材料。根据又一个方面，本专利技术涉及一种电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物医疗装置，包括：电活性部件；电池，所述电池包括：阳极集流体；阴极集流体；阳极；阴极，其中所述阴极包含电沉积阴极化学物质；以及第一生物相容性封装层，其中所述第一生物相容性封装层封装至少所述电活性部件和所述电池。

【技术特征摘要】
2016.10.17 US 62/4092171.一种生物医疗装置，包括：电活性部件；电池，所述电池包括：阳极集流体；阴极集流体；阳极；阴极，其中所述阴极包含电沉积阴极化学物质；以及第一生物相容性封装层，其中所述第一生物相容性封装层封装至少所述电活性部件和所述电池。2.根据权利要求1所述的生物医疗装置，其中所述阴极包括碳布，所述阴极化学物质已电沉积到所述碳布上。3.根据权利要求1所述的生物医疗装置，其中所述阴极包含电解二氧化锰。4.根据权利要求3所述的生物医疗装置，其中所述阴极集流体包含钛，其中所述电解二氧化锰镀覆在所述钛的第一表面上。5.根据权利要求4所述的生物医疗装置，其中所述电解二氧化锰镀覆在所述钛的第二表面上。6.根据权利要求1所述的生物医疗装置，其中所述阳极包含锌。7.根据权利要求6所述的生物医疗装置，其中所述阳极化学物质包含电沉积锌。8.根据权利要求1所述的生物医疗装置，还包括电解质，其中所述电解质包含NH4Cl、ZnCl2和H2O。9.根据权利要求1所述的生物医疗装置，其中用于将阴极化学物质电沉积到所述阴极上的电镀浴包含MnSO4和H2SO4。10.根据权利要求1所述的生物医疗装置，其中沉积在所述阴极上的阴极化学物质膜的厚度为大约10微米深。11.根据权利要求1所述的生物医疗装置，其中沉积在所述阴极上的阴极化学物质膜的厚度小于大约100微米深。12.根据权利要求1所述的生物医疗装置，其中沉积在所述阴极上的阴极化学物质膜的厚度小于大约500微米深。13.根据权利要求1所述的生物医疗装置，还包括分隔体，其中所述分隔体包括微纤维化、微孔的聚乙烯单层。14.根据权利要求3所述的生物医疗...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y贝亚德，S多恩，ME穆图，RB普格，A托纳，
申请(专利权)人：庄臣及庄臣视力保护公司，
类型：发明
国别省市：美国,US