可包含石墨混 合物中的電解二氧化儘。在一個(gè)實(shí)例中，可通過(guò)將噴射研磨的電解二氧化儘（JMEMD)和得 自Timcal的KS6石墨燈IMCALTIMREX WKS6初級(jí)人造石墨）按80%JMEMD與20%KS6 的重量比混合形成粉末混合物。可通過(guò)各種方法來(lái)執(zhí)行所述混合。例如，可通過(guò)將上述兩 種粉末研磨約數(shù)分鐘到數(shù)小時(shí)的持續(xù)時(shí)間來(lái)混合JMEMD和KS6。在一些實(shí)例中，所得的粉末 混合物可與甲苯溶液中的10%聚異下締（PIB)混合。可由B50級(jí)聚異下締與甲苯W按重 量計(jì)大致10份PIBB50與90份甲苯制劑混合來(lái)形成10%的PIB溶液。10%PIB溶液可 與附加量的甲苯和JMEMD/K6粉末混合來(lái)配制用于陰極處理的漿料。運(yùn)些材料的混合可W 約1.5份的PIBB50/甲苯溶液開始。然后，可向其中添加約2. 3份的甲苯?？衫?. 9份 的JMEMD/KS6粉末來(lái)完成混合。運(yùn)可得到約1. 7%的PIB、45%的JMEMD、11 %的KS6、W及 其余部分為甲苯的混合物?？沙掷m(xù)進(jìn)行混合，直至形成具有糊狀稠度的均一漿料。在所述 體系中溶劑（例如甲苯）的量可W變化W影響所形成的漿料的特性，并且在其它實(shí)例中，漿 料中的PIBB50的相對(duì)量可與該實(shí)例不同。
[0185] 繼續(xù)一次電池的實(shí)例，可W本公開中討論的方式由前體混合物來(lái)形成水凝膠分隔 物。在一個(gè)實(shí)例中，可通過(guò)混合甲基丙締酸徑乙醋化EMA)、乙二醇二甲基丙締酸醋巧GDMA) 和聚乙締化咯燒酬（PV巧來(lái)形成前體混合物。也可有其它組分諸如光引發(fā)劑添加到混合 物中。示例性的光引發(fā)劑可為苯基雙化4, 6-S甲基苯甲酯基）-氧化麟，其可W包括 h-gacure? 819的商業(yè)制劑獲得，其在本文中也可稱為"CGI819"。還存在多種可W不同的 量使用W達(dá)到混合物所需的流變特性的溶劑。在非限制性實(shí)例中，2-丙醇可用作合適的溶 劑。
[0186] 許多關(guān)于生物相容性通電裝置的元件諸如陰極和陰極漿料的一般討論均具有與 一次電池元件相關(guān)的實(shí)例，并且可預(yù)期運(yùn)些各種元件的變型和實(shí)例包括本說(shuō)明書的其他一 次電池元件的實(shí)例。
[0187] 在一些實(shí)例中，可通過(guò)將鋒電沉積到陽(yáng)極集流體材料上形成鋒陽(yáng)極。在其他實(shí)例 中，如前所討論的，電沉積可通過(guò)層合結(jié)構(gòu)發(fā)生在陽(yáng)極集流體材料的僅暴露部分?？纱嬖诔?積陽(yáng)極材料的許多方式，例如，層合或金屬包覆；并且作為一個(gè)非限制性實(shí)例，其他電池系 統(tǒng)可采用其他化學(xué)物質(zhì)諸如銀而不是鋒。
[0188] 電池可包括各種類型的電解質(zhì)制劑。電解質(zhì)中可包括氨氧化物的堿溶液。然而，在 生物相容性電池的一些實(shí)例中，可利用低堿性電解質(zhì)制劑。本發(fā)明使用的電解質(zhì)可包括質(zhì) 量濃度為大約0. 1%至30%的氯化鋒、乙酸鋒、乙酸錠、氯化錠和類似鹽類。另外，可將表面 活性劑添加到電解質(zhì)制劑中W例如改善潤(rùn)濕或減少腐蝕。示例性表面活性劑可包括濃度為 0. 01 %至 2% 的Triton?X-100、Triton?QS44和Dowfax?3B2。例如，可將Triton?X-100 添加 到氯化鋒、氯化錠溶液中。電解質(zhì)制劑的一個(gè)實(shí)例可為：20%的氯化鋒、SOOppm的Triton'6 QS-44、作為醋酸銅提供的20化pm正=價(jià)銅離子，W及平衡水。
[018引 二次由術(shù)連例
[0190] 已描述于本公開的結(jié)構(gòu)和制造工藝可大體上用于二次電池的生產(chǎn)?？捎性S多設(shè)及 二次電池元件的考慮，其可不同于針對(duì)一次電池元件進(jìn)行的考慮。電池元件的充電過(guò)程可 導(dǎo)致電池部件的溶脹和收縮，因此在一些實(shí)施例中可調(diào)整特征結(jié)構(gòu)和容納層的尺寸W及電 池的成分。當(dāng)電極離子在充電循環(huán)W及隨后的放電循環(huán)期間圍繞裝置運(yùn)動(dòng)時(shí)，使用電解質(zhì) 的膠凝化聚合物層允許層可獲得占據(jù)溶脹和收縮的一些方面。如在先前的一些論述中所提 及，在一些情況下，氣體也可能在通電裝置中逐漸形成?？删哂卸喾N結(jié)構(gòu)裝置W適應(yīng)氣體在 裝置中的積聚，包括氣體從裝置擴(kuò)散的能力W及膠凝化聚合物層適應(yīng)由氣體形成而造成的 體積膨脹的一部分的能力。
[0191] 在二次電池中，根據(jù)該裝置是在充電還是在放電，陽(yáng)極層和陰極層可變換名稱，并 且可被視為第一電極和第二電極。因此，結(jié)合電池單元是否正被充電使得其被視為電解池 或是否其正被放電使得其被視為自發(fā)電池來(lái)參考陽(yáng)極和陰極可為有用的。因此，當(dāng)被稱為 電極作自發(fā)電池的陰極時(shí)，第一電極結(jié)構(gòu)將用于自發(fā)地接收來(lái)自外部連接電路的電子。同 樣，電解池的陰極在物理上為二次電池中的第二電極，該第二電極從外部充電元件接受電 子。
[0192] 盡管在一些實(shí)例中，使用二氧化鋒和二氧化儘電極的那類電池可用作二次電池， 但是還有二次電池的許多更為常見的實(shí)例在一般的二次電池中，裡離子可構(gòu)成儲(chǔ)存能量的 化學(xué)物質(zhì)。可有許多在裡離子電池中形成電極的方式。在根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)一類裝置中，有 許多可存在于自發(fā)電池陽(yáng)極中的嵌裡化合物。例如，陰極漿料可包括裡儀儘鉆氧化物、裡儘 氧化物和憐酸鐵裡等等。
[0193] 第二電極可為自發(fā)電池的陽(yáng)極，并且在一些實(shí)例中，可由石墨或其他形式的碳形 成或可涂覆有石墨或其他形式的碳。在其他實(shí)例中，可使用各種形式的沉積娃。采用針對(duì) 一次電池所討論的電鍛鋒的相似方式，可將娃電鍛到整個(gè)基底的區(qū)域或平坦層。電鍛娃可 形成于集流體金屬接觸層上，該層在一些實(shí)例中可具有銷、鐵或薄層娃的表面涂層。作為非 限制性實(shí)例，在包括SiCl4、Si肥Ls、Si化4、Si(化2化3)4或Si(00CCH3)4的非水介質(zhì)中可電鍛 電極材料。在其他實(shí)例中，石墨或娃層可被瓣射沉積至集流體表面，從而W與圖7D所示相 類似的方式來(lái)形成第二電極區(qū)。
[0194] 可采用與先前有關(guān)層合處理的討論一致的方式將電極形成到金屬片上。運(yùn)些電極 和金屬片可形成基極層，即，在形成腔的層合層下方。同樣，在形成陰極并且將電池填充電 解質(zhì)之后，可用其他集流體覆蓋層合結(jié)構(gòu)。
[0195] 要形成電解質(zhì)溶液，通常可將裡鹽溶解在非水溶劑系統(tǒng)中。因此，運(yùn)些非水溶劑系 統(tǒng)可與各種粘合劑層W不同的方式相互作用，并且由于電池裝置中密封件的完整性可為重 要的，因此根據(jù)非水溶劑使用的需要可替換選擇的粘合劑系統(tǒng)。在滲入了聚合物電解質(zhì)的 裡聚合物裝置中膠凝形式的聚合物電解質(zhì)是為人熟知的。在某些類型的二次電池中，可由 諸如PVDF或聚（丙締臘）的聚合物形成聚合的分隔物，對(duì)于運(yùn)種類型的二次電池可采用從 用液體前體填充腔入手來(lái)形成分隔物的方法。在一些實(shí)例中，可使用水凝膠形成前體，其中 聚合物和與裡電池一致的常規(guī)鹽進(jìn)行膠合。例如，在非限制性實(shí)例中，分隔物前體可在非水 溶劑中與六氣憐酸裡混合，該非水溶劑諸如作為非限制實(shí)例的碳酸亞乙醋、碳酸二甲醋和 碳酸二乙醋。所得膠凝化層可通過(guò)過(guò)量的溶劑來(lái)形成，W允許產(chǎn)生如前所述的與水凝膠前 體處理相關(guān)的收縮。
[0196] 在特定的非限制實(shí)例中，基于腔的層合結(jié)構(gòu)可被形成，如已在先前層合處理的論 述中所述，其中底層可為集流體，石墨或娃層已附接到該集流體上。如前所述，粘附到集流 體的層合層可具有形成于其中的腔。在非限制性實(shí)例中，可通過(guò)將約二比一比例的聚偏氣 乙締（PVD巧和聚二甲基硅氧烷（PDM巧混合到包含N，N-二甲基乙酷胺值MAC)和甘油的 容積混合物中來(lái)形成鑄膜液。DMAc與丙=醇的比例是可變的并且可影響特性諸如所得分 隔物層的孔隙率?？墒褂眠^(guò)量的溶劑混合物來(lái)實(shí)現(xiàn)腔中的所得層的收縮，從而形成薄分隔 物層。在一些實(shí)例中，特別是在高水平溶劑的實(shí)例中，可改變層合結(jié)構(gòu)的粘合系統(tǒng)W優(yōu)化與 DMAc-丙=醇溶劑系統(tǒng)的一致性。在進(jìn)行了將誘鑄溶液刮壓進(jìn)入限定腔的刮壓處理之后，可 將所得的結(jié)構(gòu)在室溫或高溫下干燥一段時(shí)間。其他分配誘鑄溶液的方式可與本文描述的方 法一致。然后，可將該結(jié)構(gòu)浸入室溫水浴20-40小時(shí)W允許丙=醇從分隔物層溶解出來(lái)，并 且得到具有所需孔隙率的層。
[0197]然后可將所得結(jié)構(gòu)在真空環(huán)境中干燥20-40小時(shí)。在一些可選的實(shí)例中，基于一 次電池實(shí)例所提及的水凝膠前體混合物還可被用于二次電池的分隔物。在一些實(shí)例中，可 在不具有不相混的第二相的情況下使用前體混合物。在其他實(shí)例中，水凝膠前體混合物可 添加一定量的不相混材料W調(diào)節(jié)孔隙率。不相混材料在非限制性意義上可為低揮發(fā)性控。 當(dāng)在沒有顯著量的多余溶劑或沒有任何多余溶劑的情況下執(zhí)行誘注水凝膠前體混合物時(shí)， 運(yùn)可為尤其有效的。
[019引在一些實(shí)例中，可通過(guò)將所得分隔物層暴露于電解質(zhì)溶液來(lái)處理。在非限制性實(shí) 例中，在碳酸亞乙醋巧C)/碳酸二甲醋值MC)和碳酸甲乙醋（EMC)的約1/1/1混合物中的1 摩爾六氣憐酸裡溶液可被形成并分散于腔中。在其他一些實(shí)例中，在腔中形成陰極W后可 發(fā)生陰極暴露于電解質(zhì)。
[0199] 在一個(gè)不同類型的實(shí)例中，可采用如圖4A至圖4N所概述的方式形成層合結(jié)構(gòu)?？?將分隔物，諸如Celgard膜，切割成間隙隔離層中一定大小的特征結(jié)構(gòu)然后置于層合結(jié)構(gòu) 中，而非將分隔物填充到腔中。也可將放置的分隔物先暴露于電解質(zhì)中進(jìn)行處理，再進(jìn)一步 用"陰極漿料"進(jìn)行處理。
[0200] 所得結(jié)構(gòu)現(xiàn)已準(zhǔn)備好接受采用陰極漿料的處理。可使用許多包含不同類型裡化合 物的陰極漿料，但是其他不同于裡的化學(xué)物質(zhì)類型也是可用的。在一個(gè)非限制性實(shí)例中，可 使用基于憐酸鐵裡化iFeP04)的漿料。在一些實(shí)例中，可通過(guò)首先在去離子水中混合簇甲 基纖維素鋼形成憐酸鐵裡漿料。然后可將包含憐酸鐵裡和導(dǎo)電劑（諸如人造石墨與炭黑） 的粉末添加到所得混合物中并繼續(xù)混合。接下來(lái)，可通過(guò)添加下苯橡膠并且充分混合來(lái)形 成進(jìn)一步精煉的漿料。然后可將該漿料W如本公開所述的方式（諸如通過(guò)使用刮壓處理） 加工成腔結(jié)構(gòu)?？烧{(diào)節(jié)漿料的流變特性W優(yōu)化基于刮刀的填充（filing)過(guò)程的完整性，例 如通過(guò)添加或移除溶劑，或通過(guò)調(diào)節(jié)所添加的下苯橡膠的相對(duì)量。然后可將所得填充結(jié)構(gòu) 在真空環(huán)境中干燥20-40小時(shí)。
[0201] 在一些實(shí)例中，可通過(guò)將所得陰極和分隔物層暴露于電解質(zhì)溶液來(lái)處理。在非限 制性實(shí)例中，在碳酸亞乙醋巧C)/碳酸二甲醋值MC)和碳酸甲乙醋（EMC)的約1/1/1混合 物中的1摩爾六氣憐酸裡溶液可被形成并分散于腔中。在一些實(shí)例中，可在壓力處理或真 空處理的協(xié)助下將電解質(zhì)添加到陰極，W促進(jìn)電解質(zhì)混合物擴(kuò)散到層中。
[0202] 可在從層合結(jié)構(gòu)移除剝離層后，將第二集流體層附接到層合結(jié)構(gòu)。粘附的集流體 可接觸沉積的漿料并提供金屬集流體與電解質(zhì)注入的陰極之間的電接觸，從而得到電池結(jié) 構(gòu)。
[0203] 生物醫(yī)療裝置可例如為植入式電子裝置，諸如起搏器和微能源采集器、用于監(jiān)測(cè) 和/或測(cè)試生物功能的電子藥丸、具有活性部件的外科裝置、接觸鏡片、微型累、去纖顫器、 支架等。
[0204] 已描述了具體實(shí)例W示出生物相容性通電元件的形成、形成方法和裝置的示范實(shí) 施例，其中所述通電元件包括分隔物。運(yùn)些實(shí)例用于所述舉例說(shuō)明，而無(wú)意W任何方式限制 權(quán)利要求書的范圍。因此，說(shuō)明書旨在涵蓋對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員可能顯而易見的全部實(shí)施 例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種形成生物相容性通電元件的方法，所述方法包括： 接收第一絕緣材料的第一基底膜； 在所述第一基底膜中切出腔以形成陰極隔離層，其中所述腔的邊緣限定所述腔的側(cè) 壁； 接收包含陽(yáng)極化學(xué)物質(zhì)的陽(yáng)極膜； 將所述陰極隔離層的第一表面粘附到所述陽(yáng)極膜的第一表面； 將分隔物通過(guò)所述陰極隔離層中的所述腔沉積到所述生物相容性通電元件中，其中所 述分隔物包含可聚合材料與非聚合材料液滴混合的混合物； 使所述可聚合材料聚合； 將具有所沉積的分隔物的所述基底膜浸入溶劑中，其中所述溶劑溶解所述非聚合材料 液滴并且不溶解所述聚合物，其中所述溶解非聚合材料液滴在所述分隔物中產(chǎn)生空隙； 接收包含陰極化學(xué)物質(zhì)的陰極漿料；以及 將所述陰極漿料放置到所述陰極隔離層中的所述腔中，其中所述陰極隔離層中的所述 腔的側(cè)壁和所沉積的分隔物的表面容納所述陰極漿料。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括將電解質(zhì)添加到所述腔中的所述陰極漿料。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述電解質(zhì)包含六氟磷酸鋰。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述陰極化學(xué)物質(zhì)包含鋰鹽。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述鋰鹽包括磷酸鐵鋰。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述陰極化學(xué)物質(zhì)包含鉛、鎳、鋰、鈷、鋅、鈉、釩、 銀、或硅中的一種或多種。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述陰極化學(xué)物質(zhì)包含羧甲基纖維素鈉。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述陰極化學(xué)物質(zhì)包含人造石墨、丁苯橡膠和炭 黑中的一種或多種。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述陽(yáng)極化學(xué)物質(zhì)包含嵌入的金屬原子。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述嵌入的金屬原子包括嵌入的鋰原子。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括： 接收包括膜疊堆的第二封裝膜，其中所述膜疊堆的膜層是金屬防潮層；以及 將所述第二封裝膜粘附到所述陽(yáng)極膜的至少一部分。12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述可聚合材料包含： 甲基丙烯酸羥乙脂（HEMA); 乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA);和 聚乙烯吡咯烷酮（PVP)。13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括將所述生物相容性通電元件連接至生物醫(yī)療 裝置內(nèi)的電活性元件。14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括將所述生物相容性通電元件連接至所述生物 醫(yī)療裝置內(nèi)的所述電活性元件。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述生物醫(yī)療裝置是眼科裝置。16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述生物醫(yī)療裝置是接觸鏡片。17. -種形成生物相容性通電元件的方法，所述方法包括： 接收第一絕緣材料的第一基底膜； 接收第二絕緣材料的第二基底膜； 在所述第二基底膜中切出第一腔以形成間隙隔離層； 在所述第一基底膜中切出第二腔以形成陰極隔離層，其中所述第二腔的邊緣限定所述 腔的側(cè)壁； 將所述間隙隔離層的第一表面層合至所述陰極隔離層的第一表面； 將分隔物通過(guò)所述第一腔放置到所述生物相容性通電元件中； 接收包含陽(yáng)極化學(xué)物質(zhì)的陽(yáng)極膜，其中所述陽(yáng)極化學(xué)物質(zhì)包含嵌入的金屬原子； 將所述間隙隔離層的第二表面粘附到所述陽(yáng)極膜的第一表面； 接收包含陰極化學(xué)物質(zhì)的陰極漿料；以及 將所述陰極漿料放置到所述第二腔中，其中所述第二腔的側(cè)壁和所述分隔物的表面形 成第三腔以容納所述陰極漿料。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括： 接收陰極接觸膜；以及 將所述陰極隔離層的第二表面粘附到所述陰極接觸膜的第一表面的至少一部分。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括： 接收包括其中一層是金屬防潮層的膜疊堆的第一封裝膜；以及 將所述第一封裝膜粘附到所述陰極接觸膜的至少一部分。20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括： 將所述生物相容性通電元件粘附到生物醫(yī)療裝置的一部分。21. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述生物相容性通電元件被添加到生物醫(yī)療裝 置的插入件，其中所述生物相容性通電元件被密封在所述插入件內(nèi)。22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述生物醫(yī)療裝置是接觸鏡片。23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述陰極化學(xué)物質(zhì)包含鋰鹽。24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述陰極化學(xué)物質(zhì)包含磷酸鐵鋰。25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述陽(yáng)極化學(xué)物質(zhì)包含嵌入的鋰原子。26.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述陽(yáng)極化學(xué)物質(zhì)包含嵌入的鈉原子。27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述陰極化學(xué)物質(zhì)包含鉛、鎳、鋰、鈷、鋅、鈉、 釩、銀、或硅中的一種或多種。28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述陰極化學(xué)物質(zhì)包含磷酸鐵鋰。29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述陰極化學(xué)物質(zhì)包含羧甲基纖維素鈉。30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中所述陰極化學(xué)物質(zhì)包含人造石墨和炭黑中的一 種或多種。31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述陰極化學(xué)物質(zhì)包含丁苯橡膠中的一種或多 種。32.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括將電解質(zhì)添加到所述陰極漿料，其中所述電 解質(zhì)包含六氟磷酸鋰。33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，還包括將所述生物相容性通電元件連接至生物醫(yī)療 裝置內(nèi)的電活性元件。34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，還包括將所述生物相容性通電元件連接至所述生物 醫(yī)療裝置內(nèi)的所述電活性元件。35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述生物醫(yī)療裝置是眼科裝置。36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中所述生物醫(yī)療裝置是接觸鏡片。
【專利摘要】本發(fā)明題為形成用于生物醫(yī)療裝置的生物相容性通電元件的方法。本發(fā)明描述了形成生物相容性通電元件的方法和設(shè)備。在一些實(shí)施例中，形成所述生物相容性通電元件的方法和設(shè)備涉及形成包括活性陰極化學(xué)物質(zhì)的腔。陰極的活性元件和陽(yáng)極的活性元件用生物相容性材料的層合疊堆密封。在一些實(shí)施例中，所述方法和設(shè)備的使用領(lǐng)域可包括需要通電元件的任何生物相容性裝置或產(chǎn)品。
【IPC分類】H01M10/04
【公開號(hào)】CN105428690
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510519950
【發(fā)明人】F.A.弗里特施, S.馬哈德范, D.B.奧特斯, R.B.普格, J.D.里亞爾, A.托納
【申請(qǐng)人】莊臣及莊臣視力保護(hù)公司
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年8月21日
【公告號(hào)】CA2900480A1, EP2996186A2, EP2996186A3, US20160056498