[发明专利]具有电沉积阴极的生物医疗装置电池

说明书

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。

背景技术

1.技术领域

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。

发明内容

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，本发明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。