本申請(qǐng)根據(jù)35U.S.C.§119(e)要求于2014年7月8日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)62/021,814的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，將其通過(guò)引用整體并入本文。

背景技術(shù)：

諸如心臟節(jié)律管理設(shè)備的脈沖發(fā)生器(可植入醫(yī)學(xué)設(shè)備或IMD)能夠包括容納各種電子和電化學(xué)組件的密封殼體。例如，電池通常在可植入設(shè)備中被需要。

諸如鋰/一氟化碳(Li/CFx)電池的一些電池能夠在電池的存儲(chǔ)之后發(fā)展電池電阻的增大。這能夠得到較低負(fù)載的電壓。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在示例1中，本文檔描述了一種方法，其包括：在CFx陰極的形成期間利用堿來(lái)處理CFx材料；以及將經(jīng)處理的CFx材料裝配到陰極電極中并且將所述陰極電極與鋰陽(yáng)極電極和電解質(zhì)一起裝配到單元中。

在示例2中，示例1的主題能夠任選地包括其中所述堿能夠包括LiOH。

在示例3中，示例1或2中的任一項(xiàng)的主題能夠任選地包括其中所述堿包括KOH。

在示例4中，示例1-3中的任一項(xiàng)的主題能夠任選地包括其中所述堿包括聚合有機(jī)堿。

在示例5中，示例4的主題能夠任選地包括其中所述聚合有機(jī)堿包括胺，所述胺包括H₂N-(CH₂)n-NH₂或者H₂N-[(CH₂)n-NH-(CH₂)n]m-NH₂。

在示例6中，示例4的主題任選地包括其中所述聚合有機(jī)堿包括吡啶或咪唑。

在示例7中，示例6的主題能夠任選地包括其中所述聚合有機(jī)堿包括聚4乙烯基吡啶或聚1乙烯基咪唑。

在示例8中，示例1-7中的任一項(xiàng)的主題能夠任選地包括其中所述堿包括陰離子鹽。

在示例9中，示例8的主題能夠任選地包括其中所述陰離子鹽包括Li₂SiO₃、Li₂B₄O₇、Li₂CO₃或Li₃PO₄。

在示例10中，示例1-9中的任一項(xiàng)的主題能夠任選地包括其中所述堿包括金屬氧化物。

在示例11中，示例10的主題能夠任選地包括其中所述金屬氧化物包括Li₂O或Al₂O₃。

在示例12中，示例1-11中的任一項(xiàng)的主題能夠任選地包括其中處理所述CFx材料包括在中和過(guò)程期間將所述堿與所述CFx材料進(jìn)行混合。

在示例13中，示例1-12中的任一項(xiàng)的主題能夠任選地包括其中處理所述CFx材料包括在陰極制造過(guò)程期間將所述堿與所述陰極材料進(jìn)行混合。

在示例14中，示例1-13中的任一項(xiàng)的主題能夠任選地包括其中處理所述CFx材料是在中和過(guò)程和陰極制造過(guò)程兩者期間被執(zhí)行的。

在示例15中，一種方法包括：在形成陰極的中和過(guò)程期間利用堿來(lái)處理CFx材料；在其中添加劑被添加到經(jīng)處理的CFx材料的陰極制造過(guò)程期間進(jìn)一步利用堿來(lái)處理經(jīng)處理的CFx材料以形成陰極粉末；將所述陰極粉末裝配到陰極中；并且通過(guò)將所述陰極與鋰陽(yáng)極和電解質(zhì)一起裝配到殼體中來(lái)形成電池單元。

附圖說(shuō)明

附圖總體上通過(guò)舉例的方式但是不是通過(guò)限制的方式說(shuō)明本文檔中討論的各種實(shí)施例。

圖1示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的電池的示意性橫截面。

圖2示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于制造電池的過(guò)程流的示例。

具體實(shí)施方式

圖1示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的電池100的示意性橫截面。電池100能夠被使用在可植入醫(yī)學(xué)設(shè)備中或者例如用于其他用途。在該示例中，電池包括能夠例如由金屬形成的殼體110。在殼體110內(nèi)是一系列交替的陽(yáng)極112、114、116和陰極113、115。例如，每個(gè)相鄰的陽(yáng)極和陰極由諸如微孔聚丙烯或聚乙烯(或兩者的組合)分離器117分開(kāi)。陽(yáng)極112、114、116被連接在一起并且被連接到端子122。陰極113、115被連接在一起并且被連接到端子124。端子122、124中的任一個(gè)或兩者能夠與殼體110絕緣。殼體被填充有電解質(zhì)溶液，例如二甲氧基乙烷(DME)。

在一些實(shí)施例中，電池100是Li/CFx電池，其中陽(yáng)極112、114、116包括鋰，并且陰極包括CFx(例如，例如，其中x能夠在.5與1.1之間)。在一些示例中，在陰極構(gòu)建過(guò)程的一個(gè)或多個(gè)步驟處利用堿來(lái)處理CFx以便中和能夠降低電解質(zhì)中的DME溶液的CFx中的酸性部位。利用堿來(lái)處理CFx能夠防止退化產(chǎn)品形成DME，其能夠?qū)е卤∧け恍纬稍陉帢O上，從而增大其電阻。另外，經(jīng)退化的DME產(chǎn)品還能夠遷移到陽(yáng)極，其中鋰能夠減少DME退化產(chǎn)品，從而得到較高的陽(yáng)極電阻并且得到單元電阻的總體增大。

圖2示出了根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一些實(shí)施例的用于制造電池100的過(guò)程流的示例。在圖2中，過(guò)程被示意性地分解以示出五個(gè)基本步驟，中和步驟200、陰極制造步驟220、真空烘烤陰極粉末步驟230、制丸步驟240以及單元裝配步驟250。在一些示例中，能夠省略這些步驟中的一個(gè)或多個(gè)。

在過(guò)程流的一個(gè)示例中，在中和步驟200中，將CFx 212與堿溶液214一起混合。堿溶液214能夠包括堿218和異丙醇(IPA)/去離子的(DI)水混合物216。在一個(gè)實(shí)施例中，氫氧化鋰(LiOH)被用作用于中和的堿。在這樣的實(shí)施例中，0.5摩爾(M)LiOH溶液被用于中和CFx上的酸性部位并且用于具有特定額外堿以中和可以在單元的放電期間存在的任何額外的酸性部位。例如，100克(g)的CFx 212能夠與0.5M LiOH溶液(500毫升(ml)，按體積80％的去離子(DI)水以及按體積的20％的異丙醇)混合在一起。在一個(gè)示例中，混合物219被攪拌4小時(shí)到6小時(shí)?；旌衔?19的最終pH為大約12.5。CFx混合物219之后利用布氏漏斗和沃特曼#1過(guò)濾器來(lái)過(guò)濾。得到的CFx塊狀物之后在強(qiáng)制空氣或真空爐中以120℃被烘干。

在一個(gè)示例中，在陰極制造步驟220中，CFx陰極(83％CFx/10％乙炔黑/7％PTFE，作為一個(gè)示例)能夠被制作如下。堿202(例如，LiOH)與DI水一起被混合并且被攪拌至溶解。IPA被添加到混合物并且來(lái)自中和步驟200的經(jīng)中和的CFx被添加。溶液被混合并被烘干。之后，進(jìn)一步堿202與DI水一起被混合并被溶解。之后，CFx、AB碳204以及堿/DI水/IPA溶液201被混合在一起。

之后，PTFE粘合劑205能夠與CFx/AB漿體混合在一起?；旌衔锉缓娓珊屠鋮s。烘干的塊狀物被分解、被融合、以及被篩選一次或多次直到得到陰極粉末。陰極粉末被烘烤并且被真空烘230。陰極粉末能夠在期望時(shí)被按壓成丸240。陰極粉末或丸通過(guò)利用當(dāng)前收集器按壓或以其他方式與當(dāng)前收集器組合來(lái)形成到陰極中。

利用堿來(lái)處理CFx并且在陰極粉末過(guò)程期間使堿存在于DI水/IPA溶液中得到將在由于堿與CFx起反應(yīng)的升高的溫度的多個(gè)存儲(chǔ)時(shí)間段期間在電阻方面保持穩(wěn)定的單元。

在各種示例中，取決于原始CFx材料的質(zhì)量，例如，利用堿來(lái)處理CFx材料能夠在中和步驟200或者陰極制造步驟220中被省略，因?yàn)樽銐虻臍堄鄩A能夠存在以與CFx起反應(yīng)以防止進(jìn)一步退化。

在一個(gè)示例中，在單元裝配步驟250中，單元能夠被形成為具有由本文中描述的CFx陰極材料形成的兩個(gè)陰極和被形成為包括鋰的三個(gè)陽(yáng)極。一個(gè)示例包括在陽(yáng)極與陰極之間的分離器的兩層。陽(yáng)極和陰極能夠被放置在殼體252中。電解質(zhì)能夠被添加到殼體。在一些實(shí)施例中，電解質(zhì)能夠?yàn)棣枚?nèi)酯中的1M LIBF4/DME(按體積為50/50)。

在一個(gè)示例中，電解質(zhì)還能夠包括添加劑，例如3,5-二甲基異惡唑(DMI)，其能夠清除酸性標(biāo)本。例如，添加劑能夠包括γ丁內(nèi)酯(GBL)中的1M LiBF4/1,2二甲氧基乙烷(DME)(按體積為1:1)，其中按重量0.5％的DMI。

除了以上示例，能夠使用其他形式的中和劑。例如，酸類(lèi)能夠使用質(zhì)子受體來(lái)中和，質(zhì)子受體還被稱(chēng)為占據(jù)形成鹽的質(zhì)子的堿或緩沖。對(duì)中和劑的使用能夠去除一些材料中的酸性標(biāo)本的不期望的量。該過(guò)程的示例是使用LiOH或KOH來(lái)中和電解地產(chǎn)生的二氧化錳中的殘余酸類(lèi)，其能夠由CFx與電解質(zhì)起反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生。

中和過(guò)程的另一示例是氫氟酸(HF)與氫氧化鋰的中和。該過(guò)程由以下化學(xué)反應(yīng)來(lái)示出：

HF+LiOH→LiF+H₂O

如所示出的，來(lái)自酸性HF的質(zhì)子與堿LiOH中的氫氧化物組進(jìn)行組合以形成鹽LiF和水。

在其他示例中，未形成水的作為反應(yīng)產(chǎn)物的其他堿能夠被使用。這些包括可溶解于電解質(zhì)中的有機(jī)堿。

另一備選方案是使用不可溶解的聚合有機(jī)堿來(lái)中和存在或被形成的酸性標(biāo)本。例如，聚合有機(jī)堿能夠被包含于碳混合物中。結(jié)果是已經(jīng)為固體并且不以將關(guān)閉氣孔的方式沉淀的聚合鹽。聚合型有機(jī)堿的示例包括但不限于諸如H₂N-(CH₂)n-NH₂和H₂N-[(CH₂)n-NH-(CH₂)n]m-NH₂的胺、諸如聚4乙烯基吡啶的吡啶、諸如聚1乙烯基咪唑的咪唑以及用作具有相對(duì)高的酸解離常數(shù)pKa的質(zhì)子堿或緩沖制劑的類(lèi)似的化合物。聚合物能夠例如為單鏈的、線性的或分支的、交叉鏈接的或共聚合物。

中和酸性標(biāo)本的另一備選方案能夠是使用不可溶解的陰離子金屬鹽和金屬氧化物。鋰離子是陰離子金屬鹽的陽(yáng)離子。使用不可溶解的陰離子金屬鹽和金屬氧化物的結(jié)果是已經(jīng)為固體的并且不以將關(guān)閉氣孔的方式沉淀的化合物。陰離子金屬鹽的示例包括但不限于Li₂SiO₃、Li₂B₄O₇、Li₂CO₃或Li₃PO₄。金屬氧化物的一些示例包括但不限于Li₂O或Al₂O₃。

金屬鹽、金屬氧化物或本文中討論的這些添加劑的組合能夠直接與陰極材料一起混合。這些添加劑能夠在有效地中和酸性標(biāo)本但是不顯著地影響電池的性能的量上被添加。此外，其能夠在粘合劑包含用作質(zhì)子堿或緩沖制劑的合適的組時(shí)有幫助。這能夠限制在陰極中不是電化學(xué)活性的材料的量。

以上詳細(xì)描述包括對(duì)附圖的引用，其形成詳細(xì)描述的一部分。附圖通過(guò)說(shuō)明的方式示出本發(fā)明能夠被實(shí)踐在其中的具體實(shí)施例。這些實(shí)施例也在本文中被稱(chēng)為“示例”。這樣的示例能夠包括除了示出或描述的元件之外的元件。然而，本發(fā)明人還預(yù)見(jiàn)到其中僅僅示出或描述的那些元件被提供的示例。此外，本發(fā)明人還預(yù)見(jiàn)到使用示出或描述的那些元件的任何組合或排列(或其一個(gè)或多個(gè)方面)的示例，無(wú)論是關(guān)于特定示例(或其一個(gè)或多個(gè)方面)，還是關(guān)于本文中示出或描述的其他示例(或其一個(gè)或多個(gè)方面)。

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以上描述旨在為說(shuō)明性的而非限制性的。以上描述的示例(或其一個(gè)或多個(gè)方面)可以與彼此組合地來(lái)使用。能夠例如由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在審查以上描述后使用其他實(shí)施例。摘要被提供以符合37C.F.R.§1.72(b)以允許讀者快速地確定技術(shù)公開(kāi)內(nèi)容的性質(zhì)。其以如下理解來(lái)提交：其將不被用于解釋或限制權(quán)利要求的范圍或意義。此外，在以上詳細(xì)描述中，各種特征可以被分組在一起以使本公開(kāi)內(nèi)容設(shè)計(jì)為流線型。這不應(yīng)當(dāng)被解釋為意圖未要求保護(hù)的所公開(kāi)的特征是任何權(quán)利要求必要的。相反，發(fā)明的主題可以位于特定的所公開(kāi)的實(shí)施例的少于所有的特征中。因此，以下權(quán)利要求在此被并入到詳細(xì)描述中作為示例或?qū)嵤├渲忻總€(gè)權(quán)利要求本身用作單獨(dú)的實(shí)施例，并且預(yù)見(jiàn)到這樣的實(shí)施例能夠在各種組合或排列中與彼此進(jìn)行組合。本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)參考隨附權(quán)利要求連同這樣的權(quán)利要求被授予的等效方案的完整范圍來(lái)確定。