、柔性電池。運些電池可被制成扁平的，并且可被 設計成在彎曲至適度的平面外曲率時起作用。
[0096] 在本發(fā)明的電池應用的其中電池可被用于可變光學鏡片的一些實例中，形狀因數(shù) 可需要電池部件的=維曲率，其中該曲率的半徑可近似于大約8. 4mm。此類曲率的特性被視 為相對睹峭，并且作為參考可近似于在人指尖上發(fā)現(xiàn)的曲率類型。相對睹峭的曲率性質(zhì)給 制造方面帶來了挑戰(zhàn)。在本發(fā)明的一些實例中，模塊化電池部件可被設計成使得其可按照 平面、二維的方式來制造，然后被形成到相對高曲率的=維形式中。
[0097] 由術橫塊厚麼
[0098] 在設計生物醫(yī)療應用的電池部件時，可在各種參數(shù)中進行權(quán)衡，W平衡技術、安全 性和功能性要求。電池部件的厚度可為重要且限制性的參數(shù)。例如，在光學鏡片應用中，裝 置可供用戶佩戴舒適的能力關鍵取決于整個生物醫(yī)療裝置的厚度。因此，將電池設計得更 加薄是關鍵、有利的方面。在一些實例中，電池厚度可由頂片和底片、隔離片的組合厚度W 及粘合劑層厚度確定。實際制造方面可使膜厚度的某些參數(shù)達到可用片存料的標準值。此 夕1>，膜可具有最小厚度值，所述最小厚度值可基于設及化學相容性、不透濕性/不透氣性、 表面光潔度W及與可沉積在膜層上的涂層的相容性的技術考慮來指定。
[0099] 在一些實例中，精加工電池部件的期望或目標厚度可為小于220ym的部件厚度。 在運些實例中，該預期厚度可由示例性眼科鏡片裝置的=維幾何形狀決定，其中該電池部 件可需要裝配在由滿足終端用戶舒適度、生物相容性W及可接受約束條件的水凝膠鏡片形 狀限定的可用體積內(nèi)。該體積及其對電池部件厚度需求的影響可根據(jù)裝置總厚度規(guī)格W及 設及裝置寬度、錐角和內(nèi)徑的裝置規(guī)格而變化。所得電池部件設計的另一個重要設計考慮 可設及相對于可由該設計產(chǎn)生的所得化學能，在給定電池部件設計中活性電池化學物質(zhì)與 材料的可用體積。然后所得化學能可針對功能性生物醫(yī)療裝置的電氣需求在其目標壽命和 工作條件進行平衡。
[0…0]由術橫塊的柔忡
[0101] 與電池設計和使用基于電池的能量源的相關裝置的設計有關的另一方面是電池 部件的柔性。柔性電池形式可賦予許多優(yōu)點。例如，柔性的電池模塊可有助于前面提及的 W二維扁平形式制造電池形式的能力。形式的柔性可允許二維電池隨后被形成到適當?shù)? 維形狀中，W裝配在生物醫(yī)療裝置諸如接觸鏡片中。
[0102] 在另一個可由電池模塊的柔性賦予的益處的實例中，如果電池及后續(xù)裝置為柔性 的，那么可存在設及裝置使用的優(yōu)勢。在一個實例中，接觸鏡片形式的生物醫(yī)療裝置可有利 于基于介質(zhì)插入件的接觸鏡片的插入/移除，運可更接近標準的、非填充型水凝膠接觸鏡 片的插入/移除。
[0103] 曉曲的次數(shù)對電池的工程改造可為重要的。例如，可僅從平面形式到適于接觸鏡 片的形狀曉曲一次的電池可與能夠進行多次曉曲的電池具有明顯不同的設計。電池的曉曲 不僅是能夠機械性地進行曉曲。例如，雖然電極可在物理上能夠進行曉曲而不斷裂，但是電 極的機械和電化學性質(zhì)可由曉曲改變。曉曲引起的變化可立刻顯現(xiàn)，例如電阻的改變，或者 曉曲也可引起僅在長期儲存壽命測試中顯現(xiàn)的變化。 。1〇4] 由術橫塊葡麼
[0105] 可存在大量可利用本公開的生物相容性通電元件或電池的應用。一般來講，電池 寬度要求可在很大程度上取決于其應用。在示例性情況下，接觸鏡片電池系統(tǒng)對模塊化電 池部件的寬度可具有限制的規(guī)格要求。在其中裝置具有由電池部件供電的可變光學功能的 眼科裝置的一些實例中，裝置的可變光學部分可占據(jù)直徑約7.Omm的中屯、球形區(qū)域。示例 性電池元件可被視為=維物體，其作為環(huán)狀的錐形裙邊圍繞中屯、光學件裝配在并形成到截 短的錐形環(huán)中。如果剛性插入件的所需最大直徑為8. 50mm，并可標出與某一直徑球體（例 如直徑大約為8. 40mm)相切，然后該幾何構(gòu)造可確定所允許的電池寬度是多少。可存在可 用于計算所得幾何構(gòu)造的所需規(guī)格的幾何模型，所述幾何構(gòu)造在一些實例中可被稱為壓入 環(huán)帶扇區(qū)的錐形截頭。
[0106] 扁平電池的寬度可由電池元件的兩個特征結(jié)構(gòu)：活性電池部件寬度和密封件寬度 決定。在一些關于眼科裝置的實例中，目標厚度可在0.100mm至0.500mm(每邊）之間，并 且活性電池部件目標寬度可大致為0.800mm。其他生物醫(yī)療裝置可具有不同的設計約束，但 可W相似方式應用柔性扁平電池元件的原理。 7] 脖作為由術部件巧計中的巧計元素
[010引在一些實例中，可采用分割活性電池化學物質(zhì)區(qū)域的方式來設計電池元件。將活 性電池部件分成離散區(qū)段有很多優(yōu)勢。在一個非限制性實例中，分立和較小元件的制造可 促進運些元件的生產(chǎn)。包括許多較小元件的電池元件的功能可得到改善?？蓪⒏鞣N缺陷分 割開，并且在一些情況下可隔離無功能性元件W減少功能損失。運在可發(fā)生電池電解質(zhì)損 失的實例中可為相關的。各個部件的隔離可能會有為了限制整個電池元件小區(qū)段的功能損 失而造成電解質(zhì)從電池的關鍵區(qū)域泄漏出來的缺陷，然而通過該缺陷產(chǎn)生的電解質(zhì)損失可 為配置為單獨電池的電池空出一塊顯著較大的區(qū)域。雖然從整體角度來看較小的電池可使 活性電池化學物質(zhì)體積降低，但是圍繞每個較小電池的材料網(wǎng)可導致整體結(jié)構(gòu)的加強。 ?！?由術元件的內(nèi)部密卦件
[0110] 在生物醫(yī)療裝置中使用的電池元件的一些實例中，電池的化學作用設及水溶液化 學，其中水或水分是控制的重要成分。因此，結(jié)合延緩或阻止水分離開或進入電池主體的密 封機制是重要的?？稍O計防潮層來使內(nèi)部水分水平處于設計的水平，在一定公差范圍內(nèi)。在 一些實例中，防潮層被分為兩個部分或部件：封裝件和密封件。
[0111] 封裝件可指外殼的主要材料。在一些實例中，封裝件可包括批量材料。水蒸氣傳 輸速率（WVTR)可為一項性能指標，結(jié)合ISO、ASTM標準控制測試程序，包括測試期間的環(huán)境 條件操作水平。理想情況下，良好電池封裝件的WVTR可為"0"。WVTR接近0的示例性材料 可為玻璃或金屬錐。另一方面，塑料可對于水分固有地具有多孔性，并且不同類型的塑料可 顯著不同。工程材料、層合物或共擠出物通?？蔀槌Ｒ姺庋b材料的混合物。
[0112] 密封件可為兩個封裝表面之間的界面。密封表面的連接連同封裝一起完成了外 殼。在許多實例中，密封設計的性質(zhì)可因為在采用ISO或ASTM標準進行測量時由于樣品尺 寸或表面積與運些測試過程不兼容而存在困難，所W難W對密封件的WVTR進行表征。在一 些實例中，測試密封完整性的實際方法可為針對一些限定條件進行的實際密封設計的功能 性測試。密封性能可與密封材料、密封厚度、密封長度、密封寬度W及對封裝基底的密封粘 附性或緊密性相關。
[0113] 在一些實例中，密封件可通過焊接法形成，運可設及熱處理、激光處理、溶劑處理、 摩擦處理、超聲波處理或電弧處理。在其他實例中，密封件可通過使用粘合密封劑形成，諸 如膠水、環(huán)氧樹脂、丙締酸類樹脂、天然橡膠和合成橡膠。其他的實例可得自墊圈型材料的 使用，該墊圈材料可由軟木、天然橡膠和合成橡膠、聚四氣乙締（PTFE)、聚丙締和有機娃形 成，僅舉一些非限制性實例進行說明。
[0114] 在一些實例中，可將根據(jù)本發(fā)明的電池設計成具有指定的操作壽命。操作壽命可 通過測定水分滲透的實際量來估算，水分滲透的實際量可用特殊電池系統(tǒng)獲得，然后估算 運種水分泄漏可何時造成電池壽命結(jié)束狀況。例如，如果電池保存在潮濕的環(huán)境中，那么電 池內(nèi)部和外部的局部壓力差將被最小化，從而導致水分損失速率減小，因此電池的壽命可 延長。保存在特別干燥和熱的環(huán)境中的相同示例性電池可因為水分損失的強大驅(qū)動作用而 具有顯著降低的預期壽命。 。"引 由術元件分隔物
[0116] 本發(fā)明所述類型的電池可利用分隔物材料，所述分隔物可W物理的方式并W電的 方式將陽極和陽極集流體部分與陰極和陰極集流體部分開。分隔物可為水和溶解的電解質(zhì) 組分可透過的隔膜，然而其通?？蔀榉菍щ姷?。盡管對于本領域的技術人員而言大量的可 商購獲得的分隔物材料可為已知的，但是本公開的新型形狀因數(shù)可對分隔物選擇、處理和 運輸任務上呈現(xiàn)獨特的約束。
[0117] 由于本發(fā)明的設計可具有超薄外形，因此選擇僅限于通?？捎玫淖畋〉姆指粑锊?料。例如，約25微米厚的分隔物可為所需的。可具有優(yōu)勢的一些實例可為約12微米厚?？?存在許多合格的市售分隔物，包括微纖維化的微孔聚乙締單層和/或聚丙締-聚乙締-聚 丙締腫/陽/PWS層分隔物隔膜，諸如由CeIganT(Charlotte,NC)生產(chǎn)的那些分隔物隔 膜。分隔物材料的可取實例可為具有12微米厚度的仁6]咨北3|<1824??作6作？^層隔膜。用 于本發(fā)明實例中的分隔物材料的另選實例可包括包含再生纖維素諸如玻璃紙的分隔物隔 膜。
[0118] 盡管PP/PE/PPS層分隔物隔膜可由于其聚締控特性而具有有利的厚度和機械性 質(zhì)，但為了使其在本發(fā)明的實例中可用，它們也具有一些必須克服的缺點。PP/PE/PPS層分 隔物材料的卷筒存料或片狀存料可具有許多皺權(quán)或其他形式的誤差，運可不利于適用于本 文所述電池的微米級公差。此外，聚締控分隔物可能需要被切割成達到超精容差W包括在 本設計中，因此運意味著將激光切割作為形成具有嚴格容差的所需形狀的分立集流體的優(yōu) 選方法。由于運些分隔物的聚締控特性，可用于微制造的特定切割激光器可采用不切割聚 締控的激光波長如355nm。聚締控不明顯地吸收激光能量，并且因此為不可燒蝕的。最后， 聚締控分隔物對用于本文所述的電池中的含水電解質(zhì)可不為固有可潤濕的。
[0119] 然而，可存在克服聚締控型隔膜的運些固有局限性的方法。為了向高精度切割激 光器提供微孔分隔物隔膜W用于將部件切割成弧區(qū)段或其他有利的分隔物設計，所述隔膜 可能需要為平坦且無權(quán)皺的。如果不滿足運兩個條件，那么所述分隔物隔膜可無法被完全 切割，因為切割光束可能由于入射激光能量的散焦或W其他方式散射而受抑制。另外，如果 所述分隔物隔膜不平坦并且無權(quán)皺，分隔物隔膜的形狀精度和幾何公差可無法完全實現(xiàn)。 例如，當前實例的分隔物的容許公差可相對于特征長度和/或半徑優(yōu)選地為+0微米和-20 微米?？捎欣卮嬖?0微米和-10微米的更嚴格公差，W及進一步的+0微米和-5微米的 公差?？赏ㄟ^將分隔物庫存材料臨時層合到具有合適低揮發(fā)性液體的浮法玻璃載體來將材 料制成平坦且無權(quán)皺的。由于分隔物隔膜的脆弱性和從粘合劑層釋放分隔物隔膜可能需要 的處理時間量，低揮發(fā)性液體可優(yōu)于臨時粘合劑。此外，在一些實例中，已觀察到使用液體 比使用粘合劑更容易在浮法玻璃上獲得平坦且無權(quán)皺的分隔物隔膜。在層合之前，分隔物 隔膜被制成不含顆粒。運可通過超聲清洗分隔物隔膜W分離任何表面粘附顆粒來實現(xiàn)。在 一些實例中，分隔物隔膜的處理可在諸如層流罩或至少10000級的潔凈室的合適的低粒子 環(huán)境中進行。此外，浮法玻璃基底可通過用合適的溶劑沖洗、超聲波清洗和/或用潔凈室擦 拭巾擦拭而制成不含顆粒。
[0120] 盡管多種低揮發(fā)性液體可用于將微孔聚締控分隔物隔膜層合到浮法玻璃載體的 機械目的，但是可對所述液體作具體要求W有利于隨后激光切割出分立的分隔物形狀。一 個要求可為液體具有足夠低的表面張力W吸入到分隔物材料的孔中，運可W通過目測檢查 輕松確認。在一些實例中，當液體填滿所述材料的微孔時，分隔物材料從白色轉(zhuǎn)變?yōu)榘胪该?的外觀。期望的是選擇對將暴露在所述分隔物的制備和切割操作中的工人為溫和且"安全" 的液體。期望的是選擇蒸汽壓可足夠低的液體，使得在處理的時間范圍（大約1天）內(nèi)不 發(fā)生明顯的蒸發(fā)。最后，在一些實例中，液體可具有足夠的溶解力來溶解有利的紫外線吸收 劑，運可促進激光切割操作。在一個實例中，已觀察到阿伏苯宗紫外線吸收劑溶于苯甲酸節(jié) 醋溶劑中形成的12% (w/w)溶液可滿足上述要求，并且可使其自身有助于W高精度和低公 差來激光切割聚締控分隔物，而無需過多的切割激光束穿過次數(shù)。在一些實例中，分隔物可 使用該方法利用8W355nm納秒二極管累浦固體激光器切割，其中激光可具有如下設置：低 功率衰減（例如3%的功率），1到lOmm/s的中等速度，W及僅1到3次激光束穿過次數(shù)。 盡管此紫外線吸收油性組合物已經(jīng)被證明是有效的層合和切割加工助劑，但是本領域的技 術人員也可設想其他油性制劑并且其使用不受限制。
[0121] 在一些實例中，分隔物可在固定到浮法玻璃上時進行切割。將分隔物固定到浮法 玻璃載體上進行激光切割的一個優(yōu)勢可為，可從一個分隔物存料片切割出非常高數(shù)量密度 的分隔物，非常類似于可密集地排列在娃晶片上的半導體忍。運種方法可W提供半導體加 工中所固有的規(guī)模經(jīng)濟和并行處理優(yōu)勢。此外，可最小化廢棄分隔物隔膜的生成。一旦分 隔物已被切割，可通過一系列采用可混溶劑的萃取步驟來去除油性加工助劑流體，在一些 實例中可用高揮發(fā)性溶劑諸如異丙醇來進行最后的萃取。分立的分隔物一旦被萃取便可無 限期地儲存在任何合適的低粒子環(huán)境中。
[0122] 如前所述，聚締控分隔物隔膜可為內(nèi)在疏水的，并且可需要被制成對于用于本發(fā) 明的電池的含水表面活性劑為可潤濕的。一種使分隔物隔膜可潤濕的方法可為氧等離子體 處理。例如，分隔物可在各種功率設定和氧氣流量的100%氧等離子體中處理1到5分鐘。 雖然運種方法可暫時改善可潤濕性，但眾所周知的是等離子體表面改性提供暫態(tài)效應，該 暫態(tài)效應可無法持續(xù)足W供電解質(zhì)溶液充分潤濕的時間。另一種改善分隔物隔膜可潤濕性 的方法可為通過在隔膜上滲入合適的表面活性劑來處理表面。在一些情況下，表面活性劑 可與分隔物隔膜的孔內(nèi)剩余的親水性聚合物涂層結(jié)合使用。
[0123] 另一種使通過氧化等離子體處理賦予的親水性更加持久的方法是利用合適的親 水性有機硅烷進行后續(xù)處理。運樣，氧等離子體可用于在微孔分隔物的整個表面區(qū)域上激 活功能基團并賦予功能基團。然后有機硅烷可共價結(jié)合和/或非共價粘附到經(jīng)等離子體處 理的表面。在使用有機硅烷的實例中，微孔分隔物的固有孔隙率可不明顯地改變，單層表面 覆蓋率也可為可能和可取的。結(jié)合聚合物涂層滲入表面活性劑的現(xiàn)有技術方法可需要嚴格 控制施加到隔膜上的涂層的實際量，并且隨后可經(jīng)受過程可變性。在極端情況下，分隔物的 孔可變得被封閉，從而在電化學電池操作期間不利地影響分隔物的效用。本公開中所用的 示例性有機硅烷可為（3-氨基丙基乙氧基硅烷。其他親水性有機硅烷可為本領域技術 人員所熟知的并且可不受限制地使用。
[0124] 用于制備可被含水電解質(zhì)潤濕的分隔物隔膜的另一方法可為在電解質(zhì)制劑中滲 入合適的表面活性劑。在用于制備可潤濕性分隔物隔膜的表面活性劑選擇中的一個考慮可 為，表面活性劑可具有的對電化學電池內(nèi)的一個或多個電極活性的影響，例如通過增加電 池的電阻抗。在一些情況下，特別是就含水電解質(zhì)中的鋒陽極而言，表面活性劑可具有有利 的抗腐蝕性質(zhì)。眾所周知，鋒可與水經(jīng)過緩慢的反應釋放出氨氣，而運是不期望的。本領域 的技術人員已知多種表面活性劑可將所述反應的速率限制到有利的水平。在其他情況下， 表面活性劑可與鋒電極表面強烈地相互作用而使電池性能可能受阻。因此，在選擇適當?shù)?表面活性劑類型和負載水平時需要十分小屯、，W確?？色@得分隔物可潤濕性，而不有害地 影響電池的電化學性能。在一些情況下，可使用多種表面活性劑，一種用于賦予分隔物隔膜 可潤濕性，并且另一種用于促進對鋒陽極的抗腐蝕性質(zhì)。在一個實例中，沒有對分隔物隔膜 進行親水處理，并且一種或多種表面活性劑W足W實現(xiàn)分隔物隔膜的可潤濕性的量被添加 到電解質(zhì)制劑中。
[01巧]可通過將分立的分隔物直接置于組件內(nèi)設計的腔、凹坑、或結(jié)構(gòu)中來將其整合到 層狀微電池中。有利地，此凹坑可通過隔離件形成，該隔離件具有可為分隔物形狀的幾何偏 離的切口。此外，該凹坑可具有在組裝期間分隔物置于其上的凸緣或階梯。所述凸緣或階 梯可任選地包括保持所述分立分隔物的壓敏粘合劑。有利地，壓敏粘合劑可與示例性層狀 微電池的其他元件的構(gòu)造和堆疊中所用的壓敏粘合劑相同。 陽12引壓敏粘合劑
[0127]在一些實例中，包括本發(fā)明的層狀微電池的多個部件可通過還用作密封劑的壓敏 粘合劑（PSA)保持到一起。盡管存在大量可商購獲得的壓敏粘合劑制劑，但是此類制劑幾 乎總是包括使它們不適用于生物相容性層狀微電池的組分。壓敏粘合劑中不需要的組分的 實例可包括：小分子量可濾組分、抗氧化劑例如BHT和/或ME冊、增塑油、雜質(zhì)、包括例如不 飽和化學鍵的氧化不穩(wěn)定部分、殘留溶劑和/或單體、聚合引發(fā)劑片段、極性增粘劑等等。 [012引在另一方面，合適的PSA可表現(xiàn)出W下特性。它們能夠被施用于層狀部件W實現(xiàn) 大約2到20微米的薄層。同樣，PSA可包含最少優(yōu)選地零的不期望的或非生物相容性的組 分。另外，PSA可具有足夠的粘附性和內(nèi)聚性，W便將層狀電池的部件粘結(jié)在一起。并且， 在電池內(nèi)提供電解質(zhì)的強力密封的同時，它們能夠流入本構(gòu)造的裝置中固有的微米級特征 結(jié)構(gòu)中。在合適的PSA的一些實例中，PSA可對水蒸氣具有低滲透性，W甚至在電池長時間 經(jīng)受極端濕度的情況下，維持電池內(nèi)所需的含水電解質(zhì)組合物。PSA可對電解質(zhì)組分諸如 酸、表面活性劑和鹽具有良好的耐化學性。它們對水浸的效果可為惰性的。合適的PSA可 具有低氧氣透過性，W使直接氧化速率最小化，該直接氧化可為鋒陽極的一種自放電形式。 并且，它們可有利于對氨氣的有限透過性，氨氣可在含水電解質(zhì)中從鋒陽極緩慢釋放。有限