BR102017022356A2 - Elementos de energização biomédica com eletrólitos poliméricos - Google Patents

Abstract

a presente invenção refere-se a designs, estratégias e métodos para formar elementos de energização compreendendo eletrólitos poliméricos. em alguns exemplos, os elementos de energização biocompatíveis podem ser usados em um dispositivo biomédico. em ainda outros exemplos, os elementos de energização biocompatíveis podem ser usados em uma lente de contato.

Description

(54) Título: ELEMENTOS DE ENERGIZAÇÃO BIOMÉDICA COM ELETRÓLITOS POLIMÉRICOS (51) Int. Cl.: H01M 10/0565 (30) Prioridade Unionista: 20/10/2016 US 62/410,530 (73) Titular(es): JOHNSON & JOHNSON VISION CARE, INC.

(72) Inventor(es): MILLBURN EBENEZER MUTHU; RANDALL B. PUGH; ADAM TONER (74) Procurador(es): DANNEMANN, SIEMSEN, BIGLER & IPANEMA MOREIRA (57) Resumo: A presente invenção refere-se a designs, estratégias e métodos para formar elementos de energização compreendendo eletrólitos poliméricos. Em alguns exemplos, os elementos de energização biocompatíveis podem ser usados em um dispositivo biomédico. Em ainda outros exemplos, os elementos de energização biocompatíveis podem ser usados em uma lente de contato.

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para

ELEMENTOS DE ENERGIZAÇÃO BIOMÉDICA COM ELETRÓLITOS POLIMÉRICOS.

REFERÊNCIA REMISSIVA AOS PEDIDOS DE DEPÓSITO

CORRELATOS [0001] Este pedido de patente reivindica o benefício do pedido de patente provisório US n°62/410.530, depositado em 20 de outubro de 2016. Os conteúdos são aqui incorporados a título de referência. ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

1. Campo da invenção [0002] São descritos designs e métodos para melhorar os aspectos de desempenho e de biocompatibilidade de baterias. Em alguns exemplos, os eletrólitos são fornecidos em forma de polímero sólido.

2. Descrição da técnica relacionada [0003] Recentemente, o número de dispositivos médicos e sua funcionalidade começaram a se desenvolver rapidamente. Esses dispositivos médicos podem incluir, por exemplo, marca-passos implantáveis, pílulas eletrônicas para monitorar e/ou testar uma função biológica, dispositivos cirúrgicos com componentes ativos, lentes de contato, bombas de infusão e neuroestimuladores. Funcionalidade adicionada e um aumento no desempenho para muitos dos dispositivos médicos supracitados foram desenvolvidos e teorizados. Entretanto, para alcançar a funcionalidade adicionada teorizada, muitos desses dispositivos agora exigem meios de energização próprios que são compatíveis com as exigências de tamanho e formato destes dispositivos, assim como as exigências dos novos componentes energizados.

[0004] Alguns dispositivos médicos podem incluir componentes elétricos, como dispositivos semicondutores que realizam uma variedade de funções, e podem ser incorporados em muitos dispositivos biocompatíveis e/ou implantáveis. Entretanto, tais componentes semiPetição 870170079024, de 17/10/2017, pág. 150/226

2/68 condutores exigem energia e, portanto, elementos de energização também deveriam ser, de preferência, incluídos em tais dispositivos biocompatíveis. A topologia e o tamanho relativamente pequeno dos dispositivos biocompatíveis podem criar ambientes inovadores e desafiadores para a definição de várias funcionalidades. Em muitos exemplos, é importante fornecer meios seguros, confiáveis, compactos e de baixo custo para energizar os componentes semicondutores no interior dos dispositivos biocompatíveis. Portanto, existe uma necessidade de elementos de energização biocompatíveis formados para implantação dentro ou sob os dispositivos biocompatíveis, onde a estrutura do milímetro ou elementos de energização com tamanho menor fornece função melhorada para o elemento de energização enquanto mantém a biocompatibilidade.

[0005] Um tal elemento de energização usado para energizar um dispositivo pode ser uma bateria. Ao se utilizar uma bateria para fins de aplicações biomédicas, é importante que a estrutura e o projeto da bateria forneçam inerentemente resistência às incursões e excursões de materiais. Um design de bateria de eletrólito polimérico pode fornecer tal resistência. Portanto, existe uma necessidade de novos exemplos de baterias de eletrólito polimérico que sejam biocompatíveis para uso como elementos de energização biocompatíveis.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0006] Consequentemente, são aqui divulgados designs de bateria de eletrólito polimérico e estratégias relacionadas e designs para uso em elementos de energização biocompatíveis.

[0007] Um aspecto geral inclui um dispositivo biomédico que inclui um componente eletroativo e uma bateria. A bateria pode incluir um eletrólito polimérico, onde o eletrólito polimérico inclui uma espécie iônica. A bateria inclui também um catodo de dióxido de manganês. Em alguns exemplos, o catodo pode, também, incluir um sal de lítio. Em

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3/68 ainda outros exemplos, a espécie iônica do eletrólito pode, também, incluir lítio. O dispositivo biomédico inclui também uma primeira camada de encapsulação, onde a primeira camada de encapsulação encapsula ao menos o componente eletroativo e a bateria.

[0008] As implementações podem incluir uma ou mais das seguintes características. O dispositivo biomédico onde a bateria inclui adicionalmente: um coletor da corrente de anodo; um coletor de corrente do catodo; e um anodo; sendo que o anodo inclui zinco, e o anodo e o coletor da corrente de anodo são uma única canada. O dispositivo biomédico pode incluir também um eletrólito polimérico, sendo que o eletrólito inclui poli(fluoreto de vinilideno) (PVDF). Em alguns exemplos, um polímero eletrólito pode incluir copolímero de poli(fluoreto de vinilideno-hexafluoropropileno) (PVDF-HFP). Em alguns exemplos, o eletrólito polimérico inclui íon de zinco. Em alguns exemplos, o eletrólito polimérico pode incluir íon de lítio. Em alguns exemplos, a bateria pode incluir dióxido de manganês e em alguns exemplos, o catodo de dióxido de manganês inclui dióxido de manganês eletrolítico moído. Em alguns exemplos, o catodo pode, também, incluir sais de lítio e um aglutinante polimérico. A bateria pode ser formada a partir de uma pasta aquosa de catodo feita de dióxido de manganês com aglutinantes poliméricos e cargas como poli(fluoreto de vinilideno) e negro de fumo. A bateria pode ter um anodo formado de zinco, onde o zinco pode estar em uma forma de folha em alguns exemplos.

[0009] A bateria pode incluir uma vedação nos filmes encapsulantes que envolvem mais de 90% das porções da bateria não utilizadas para preparar os contatos externos. Quando formada com estas camadas, uma estrutura laminada pode ser formada com encapsulação hermeticamente vedada de modo que a espessura da bateria seja menor que 1 mm. Em alguns exemplos, a bateria é de espessura menor que 500 mícrons. A bateria, em alguns exemplos adicionais, pode

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4/68 ter uma espessura menor que 250 mícrons.

[0010] As baterias podem ser formadas em lâminas e baterias individuais podem ser cortadas ou singularizadas das lâminas. Em alguns exemplos, o formato das baterias cortadas pode ser curvilíneo. [0011] Um aspecto geral inclui um método para formar uma bateria que envolve obter um filme coletor de catodo, sendo que o filme de contato do catodo inclui titânio. O método inclui também revestir o filme coletor de catodo com um revestimento de carbono. O método também inclui depositar uma pasta aquosa de dióxido de manganês, na qual um sal de lítio pode, também, estar incluído, sobre o revestimento de carbono. O método inclui também secar o depósito de dióxido de manganês. O método inclui também depositar um eletrólito polimérico incluindo constituintes iônicos como lítio sobre o depósito de dióxido de manganês. O eletrólito pode ser laminado sobre o depósito de manganês. O método inclui também secar o eletrólito polimérico. O método inclui também laminar uma folha metálica de zinco sobre o eletrólito polimérico, de modo que a folha metálica de zinco possa ser um anodo e um coletor do anodo. O método inclui também encapsular a folha metálica de zinco, o eletrólito polimérico, o depósito de dióxido de manganês e o coletor de catodo em um filme encapsulante biocompatível. O método inclui também o método de incluir, adicionalmente, singularizar um elemento de bateria. Em alguns exemplos, o coletor de corrente de anodo e o coletor de corrente de catodo podem ser conectados a um dispositivo eletroativo de um dispositivo biomédico. A bateria e o dispositivo eletroativo conectado podem ser encapsulados em uma segunda camada de encapsulação biocompatível como parte da formação do dispositivo biomédico.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0012] As Figuras 1A a 1D ilustram aspectos exemplares de elementos de energização biocompatíveis em conjunto com a aplicação

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5/68 exemplar das lentes de contato.

[0013] A Figura 2 ilustra uma célula de bateria exemplificadora com um eletrólito polimérico.

[0014] A figura 3A ilustra um primeiro elemento de energização biocompatível embalado independente com conexões exemplares de anodo e catodo.

[0015] A figura 3B ilustra um segundo elemento de energização biocompatível embalado independente com conexões exemplares de anodo e catodo.

[0016] As Figuras 4A a 4F ilustram etapas de método exemplificadoras para a formação de elementos de energização biocompatíveis para dispositivos biomédicos.

[0017] As Figuras 5A a 5D ilustram características de bateria exemplificadoras para amostras feitas com um eletrólito polimérico de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0018] Os métodos para formar e usar baterias biocompatíveis com química de bateria primária polimérica são apresentados no presente pedido. O eletrólito polimérico é um componente chave que cria uma bateria com capacidade melhorada para conter a química da bateria dentro da encapsulação e para abaixar as forças nos componentes internos da bateria contidos dentro da embalagem ou encapsulação. Nas seções a seguir, as descrições detalhadas de vários exemplos são descritas. As descrições de exemplos são modalidades exemplificadoras apenas, e várias modificações e alterações podem ser evidentes aos versados na técnica. Portanto, os exemplos não limitam o escopo da presente invenção. As formulações de anodo, e as estruturas nas quais elas são formadas, podem ser projetadas para uso em baterias biocompatíveis. Em alguns exemplos, estas baterias biocompatíveis podem ser projetadas para uso em, ou próximo ao corPetição 870170079024, de 17/10/2017, pág. 154/226

6/68 po de um organismo vivo.

[0019] Uma importante necessidade do desempenho de baterias biocompatíveis se refere à sensibilidade dessas baterias a seu ambiente e, em particular, à umidade em seu ambiente. Baterias que têm formulações de eletrólito aquoso podem ser substancialmente sensíveis nessas formas. Em alguns casos, se as estratégias de encapsulação não impedem o movimento de água, a água pode mover-se para fora da bateria para dentro de seu ambiente circundante, e isto pode resultar na secagem do eletrólito com influência significativa sobre os parâmetros de desempenho da bateria, como a resistência interna. Em alguns outros casos, a água pode se difundir nas baterias se as estratégias de encapsulação possibilitarem que a água passe por elas, mesmo em pequenas quantidades. O resultado da difusão de água para dentro dessas baterias pode resultar na diluição do eletrólito com uma influência sobre o desempenho da bateria e na dilatação do corpo da bateria, o que pode resultar na ruptura da encapsulação da bateria com influências significativas. Métodos para formular exemplos poliméricos de eletrólitos de bateria podem resultar em baterias que são relativamente insensíveis ao ingresso ou egresso de materiais, como umidade. Tais melhorias podem otimizar o desempenho e/ou diminuir os requisitos dos processos de vedação e encapsulação.

[0020] Uma bateria com um eletrólito polimérico, o que resulta em baterias que são relativamente insensíveis ao seu ambiente, pode ter os diversos benefícios acima e mais do que a necessidade básica para tal uma bateria insensível. Por exemplo, tal eletrólito polimérico pode ter uma biocompatibilidade significativamente melhorada, uma vez que o eletrólito não pode vazar facilmente. Da mesma forma, o eletrólito resultante e, em alguns exemplos, o separador que ele forma, podem ser mais flexíveis às etapas de processamento a jusante, que podem ser necessárias no processamento de um dispositivo biomédico, por

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7/68 exemplo, de alta temperatura e baixo vácuo necessários durante a moldagem. Podem haver inúmeras maneiras de formar eletrólitos com base em polímero com essas propriedades.

Glossário [0021] Na descrição e nas reivindicações abaixo, vários termos podem ser usados. As seguintes definições se aplicarão a eles:

[0022] Anodo, para uso na presente invenção, refere-se a um eletrodo através do qual flui corrente elétrica para o interior de um dispositivo elétrico polarizado. A direção da corrente elétrica é tipicamente oposta à direção do fluxo de elétrons. Em outras palavras, os elétrons fluem do anodo para, por exemplo, um circuito elétrico.

[0023] O termo aglutinante, como usado aqui, refere-se a um polímero que é capaz de exibir respostas elásticas a deformações mecânicas e que é quimicamente compatível com outros componentes do elemento de energização. Por exemplo, os aglutinantes podem incluir materiais eletroativos, eletrólitos, polímeros, etc.

[0024] Biocompatível, como usado aqui, se refere a um material ou dispositivo que funciona com uma resposta do hospedeiro apropriada em uma aplicação específica. Por exemplo, um dispositivo biocompatível não tem efeitos tóxicos ou lesivos em sistemas biológicos. [0025] Catodo, para uso na presente invenção, se refere a um eletrodo através do qual corrente elétrica flui para fora de um dispositivo elétrico polarizado. A direção da corrente elétrica é tipicamente oposta à direção do fluxo de elétrons. Portanto, os elétrons fluem para o interior do catodo do dispositivo elétrico polarizado e para fora, por exemplo, do circuito elétrico conectado.

[0026] Revestimento, para uso na presente invenção, se refere a um depósito de material em formas finas. Em alguns usos, o termo se referirá a um depósito delgado que cobre substancialmente a superfície de um substrato sobre o qual ele é formado. Em outros usos mais

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8/68 especializados, o termo pode ser usado para descrever pequenos depósitos delgados em regiões menores da superfície.

[0027] Eletrodo, como usado aqui, pode se referir a um transdutor de energia na fonte de energia. Por exemplo, pode incluir um ou ambos dentre anodo e catodo.

[0028] Energizado, para uso na presente invenção, se refere ao estado de se ter a capacidade de abastecer corrente elétrica ou ter energia elétrica armazenada em seu interior.

[0029] Energia, para uso na presente invenção, refere-se à capacidade de um sistema físico para realizar trabalho. Muitos usos dos elementos de energização podem se referir à capacidade de executar ações elétricas.

[0030] Fonte de energia ou elemento de energização ou dispositivo de energização, para uso na presente invenção, se refere a qualquer dispositivo ou camada que tenha a capacidade de fornecer energia ou colocar um dispositivo lógico ou elétrico em um estado energizado. Os elementos de energização podem incluir baterias. As baterias podem ser formadas a partir de química da célula de tipo alcalina, e podem ser baterias de estado sólido ou baterias de célula molhada.

[0031] Cargas, como usado aqui, referem-se a um ou mais separadores de elementos de energização que não reagem com qualquer um dentre eletrólitos ácidos ou alcalinos. Geralmente, cargas podem incluir substancialmente materiais insolúveis em água, como negro de fumo; pó de carvão; grafita; óxidos metálicos e hidróxidos como silicone, alumínio, cálcio, magnésio, bário, titânio, ferro, zinco e estanho; metal carbonatos como aqueles de cálcio e magnésio; minerais como mica, montmorolonita, caulinita, atapulgita e talco; zeólitas sintéticas e naturais como cimento Portland; silicatos de metal precipitado, como silicato de cálcio; polímeros ocos ou sólidos ou microesferas vítreas,

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9/68 flocos e fibras; etc.

[0032] Funcionalizado, como usado aqui, refere-se a tornar uma camada ou dispositivo capaz de executar uma função que inclui, por exemplo, energização, ativação e/ou controle.

[0033] Molde, como usado aqui, refere-se a um objeto rígido ou semirrígido que pode ser usado para formar objetos tridimensionais a partir de formulações não curadas. Alguns moldes exemplificadores incluem duas peças de molde que, quando opostas uma à outra, definem a estrutura de um objeto tridimensional.

[0034] Potência, conforme usado no presente documento, referese ao trabalho realizado ou à energia transferida por unidade de tempo.

[0035] Recarregável ou Reenergizável, como usado na presente invenção, refere-se à capacidade de restauração para um estado com maior capacidade de realização de trabalho. Muitos usos podem relacionar a capacidade de restauração com a habilidade da corrente elétrica de fluir a uma certa taxa por certos períodos de tempo restabelecidos.

[0036] Reenergizar ou recarregar, como usado aqui, refere-se à restauração a um estado com capacidade maior de realizar trabalho. Muitos usos podem estar relacionados à restauração da capacidade de fluxo de corrente elétrica de um dispositivo, a uma certa taxa durante um determinado período de tempo restabelecido.

[0037] Liberado, como usado aqui e algumas vezes chamado de liberado de um molde, significa que um objeto tridimensional é completamente separado do molde ou apenas fixado de maneira frouxa ao molde, de modo que possa ser removido com agitação leve.

[0038] Empilhada, para uso na presente invenção, significa que pelo menos duas camadas de componente são colocadas em proximidade uma da outra de modo que pelo menos uma porção de uma suPetição 870170079024, de 17/10/2017, pág. 158/226

10/68 perfície de uma das camadas entre em contato com uma primeira superfície de uma segunda camada. Em alguns exemplos, um revestimento, que pode servir para a adesão ou outras funções, pode residir entre as duas camadas que estão em contato uma com a outra através do dito revestimento.

[0039] O termo trilhas, como usado aqui, se refere a componentes de elementos de energização capazes de conectar os componentes do circuito. Por exemplo, trilhas de circuito podem incluir cobre ou ouro quando o substrato é uma placa de circuito impresso e podem, tipicamente, ser de cobre, ouro ou um filme impresso em um circuito flexível. Um tipo especial de trilha é o coletor de corrente. Os coletores de corrente são traços com compatibilidade eletroquímica que tornam os coletores de corrente adequados para uso na condução de elétrons para e a partir de um anodo ou um catodo na presença de eletrólito.

[0040] Os métodos e o aparelho apresentados aqui se relacionam à formação de elementos de energização biocompatíveis para inclusão dentro ou sobre dispositivos biocompatíveis planos ou tridimensionais. Uma classe particular de elementos de energização pode ser constituída por baterias que são fabricadas em camadas. As camadas também podem ser classificadas como camadas de laminado. Uma bateria formada dessa forma pode ser classificada como uma bateria laminar.

[0041] Pode haver outros exemplos de como montar e configurar as baterias de acordo com a presente invenção, e alguns podem ser descritos nas próximas seções. Entretanto, para muitos destes exemplos, há parâmetros e características selecionadas das baterias que podem ser descritos independentemente. Nas seções a seguir, algumas características e parâmetros serão analisados.

Construção de um dispositivo médico exemplificador com elementos

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11/68 de energização biocompatíveis [0042] Um exemplo de um dispositivo biomédico que pode incorporar os elementos de energização, baterias, da presente invenção pode ser uma lente de contato de ajuste focal eletroativo. Referindo-se à Figura 1A, um exemplo desse inserto de lente de contato pode ser retratado como um inserto de lente de contato 100. Na inserção da lente de contato 100, pode haver um elemento eletroativo 120 que pode acomodar as mudanças das características de foco em resposta às tensões de controle. Um circuito 105, para fornecer estes sinais de tensão de controle, bem como para fornecer outras funções tais como detecção do ambiente de controle para sinais de controle externos, pode ser energizado por um elemento de bateria biocompatível 110. Conforme representado na figura 1A, o elemento de bateria 110 pode ser encontrado como múltiplas peças principais, neste caso três peças, e pode incluir as várias configurações de elementos de química da bateria como foi discutido. Os elementos de bateria 110 podem ter vários recursos de interconexão para unir as peças, como pode ser mostrado subjacente à região de interconexão 114. Os elementos de bateria 110 podem estar conectados a um elemento de circuito que pode ter o seu próprio substrato 111 sobre o qual os recursos de interconexão 125 podem estar localizados. O circuito 105, que pode estar sob a forma de um circuito integrado, pode estar conectado elétrica e fisicamente ao substrato 111 e aos seus recursos de interconexão 125.

[0043] Com referência à figura 1B, um alívio em seção transversal de uma lente de contato 150 pode compreender a inserção da lente de contato 100 e seus componentes discutidos. A inserção da lente de contato 100 pode estar encapsulada em uma saia de hidrogel da lente de contato 155 que pode encapsular a inserção da lente de contato 100 e fornecer uma interface confortável da lente de contato 150 ao

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12/68 olho de um usuário.

[0044] Em referência a conceitos da presente invenção, os elementos de bateria podem ser formados de maneira bidimensional, conforme representado na figura 1C. Nesta descrição, pode haver duas regiões principais de células da bateria nas regiões do componente de bateria 165 e do segundo componente de bateria na região do elemento de química da bateria 160. Os elementos de bateria, que são mostrados em forma plana na figura 1C, podem conectar-se a um elemento de circuito 163 que, no exemplo da figura 1C, pode compreender duas áreas de circuito principais 167. O elemento de circuito 163 pode conectar ao elemento de bateria em um contato elétrico 161 e um contato físico 162. A estrutura plana pode ser dobrada em uma estrutura cônica tridimensional. Neste processo, um segundo contato elétrico 166 e um segundo contato físico 164 podem ser utilizados para conectar e estabilizar fisicamente a estrutura tridimensional. Com referência à Figura 1D, uma representação dessa estrutura cônica tridimensional 180 pode ser observada. Os pontos de contato físico e elétrico 181 podem também ser encontrados, e a ilustração pode ser vista como uma vista tridimensional da estrutura resultante. Esta estrutura pode incluir os componentes modulares de bateria e elétrico que serão incorporados com uma inserção de lente dentro de um dispositivo biocompatível. O exemplo de uma lente de contato demonstra como uma bateria biocompatível pode ser utilizada em um dispositivo biomédico, mas o exemplo não é limitador porque muitos outros dispositivos biomédicos como pílulas eletronicamente ativas, stents, implantes, etiquetas e bandagens para pele, implantes dentais, dispositivos eletrônicos para serem usados junto ao corpo e trajes e calçados eletronicamente ativos podem ser exemplos não limitadores de dispositivos biomédicos nos quais as baterias de eletrólitos poliméricos biocompatíveis da presente descrição podem ser utilizadas.

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Um exemplo de bateria planar de eletrólito polimérico [0045] Com referência à Figura 2, um exemplo de uma bateria planar de eletrólito polimérico é representado na seção transversal. Em seções posteriores da divulgação, os componentes e métodos para a montagem deles são discutidos, mas a seção transversal fornece um exemplo de como os componentes de bateria significativos podem ser organizados para baterias primárias de eletrólito polimérico. A bateria pode ter regiões de catodo, regiões de anodo, separador e regiões de eletrólito e encapsulação. Um coletor da corrente de catodo 220 pode formar uma base do dispositivo. O coletor da corrente de catodo 220 pode ser uma peça metálica condutiva formada de materiais como titânio, latão, aço inoxidável e similares. O coletor da corrente de catodo 220 pode ser revestido com vários revestimentos para melhorar a ligação da superfície e reduzir a resistência; um revestimento de carbono é geralmente usado. Uma parte do coletor da corrente de catodo 220 pode ser exposta da encapsulação 280 e formar um contato do coletor de catodo 210. Os revestimentos da superfície usados dentro da célula podem não ser depositados nessa região ou, de modo alternativo, podem ser removidos para possibilitar a conexão externa efetiva. Os revestimentos da superfície podem também ser aplicados no contato do coletor de catodo 210 fora da célula para melhorar as conexões, por exemplo, epóxi prata, solda ou fluxo. O catodo 230 pode ser formado sob o coletor de catodo 220. O catodo 230 pode compreender inúmeros componentes incluindo a química de catodo eletroativo, como MnO₂, em um sentido não limitador, bem como aglutinantes, eletrólitos e outros aditivos.

[0046] Um eletrólito polimérico 240 pode ser formado sobre o catodo 230. Em alguns exemplos, o eletrólito 240 pode ser revestido sobre o topo do catodo ou do anodo. Em outros exemplos, o eletrólito 240 pode ser aplicado por métodos de impressão serigráfica ou por

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14/68 métodos de revestimento por imersão. Pode haver muitos métodos para aplicar o eletrólito polimérico 240. O eletrólito polimérico 240 pode também funcionar como um separador do dispositivo de bateria.

[0047] Na outra superfície do eletrólito polimérico 240 pode estar o anodo 250. O anodo 250 pode ser um filme depositado, uma pasta, uma folha ou filme sólido aderido ao eletrólito polimérico 240. O anodo 250 pode ser conectado ao coletor do anodo 260. Uma parte do coletor do anodo 260 pode estender-se pela encapsulação 280 para criar o contato do coletor do anodo 270. Pode haver muitos métodos para formar a estrutura exemplificadora representada, e a ordem das etapas pode variar; portanto, enquanto um filme pode ser descrito como formado na outra camada, pode-se assumir que a ordem pode também ser revertida. Além disso, alguns elementos podem opcionalmente ser removidos; como o coletor do anodo 260 pode ser a mesma camada que o anodo 250 em alguns exemplos.

Formatos personalizados dos elementos de bateria plana [0048] Em alguns exemplos de baterias biocompatíveis, as baterias podem ser formadas como elementos planos. Com referência à Figura 3A, um exemplo de um contorno retangular 310 do elemento de bateria pode ser descrito com uma conexão do anodo 311 e uma conexão de catodo 312. Com referência à Figura 3B, um exemplo de um contorno retangular 330 do elemento de bateria pode ser descrito com uma conexão do anodo 331 e uma conexão de catodo 332.

[0049] Em alguns exemplos de baterias em formato plano, os contornos da forma da bateria podem ser dimensionalmente e geometricamente configurados para encaixar em produtos personalizados. Além dos exemplos com contornos retangulares ou circulares, contornos personalizados de formato livre ou forma livre podem ser formados, podendo permitir que a configuração da bateria seja otimizada para encaixar dentro de um dado produto.

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15/68 [0050] No caso do dispositivo biomédico exemplificador de uma óptica variável, um exemplo de forma livre de um contorno plano pode ter forma arqueada. A forma livre pode ser de tal geometria que, quando formada em um formato tridimensional, pode assumir a forma de uma saia cônica e anular que encaixa dentro das restrições de uma lente de contato. Pode ser claro que geometrias benéficas similares podem ser formadas em casos nos quais os dispositivos médicos têm requisitos restritivos de forma em 2D ou 3D.

Requisitos elétricos de microbaterias [0051] Outra área para considerações de design pode se referir aos requisitos elétricos do dispositivo, que podem ser fornecidos pela bateria. A fim de funcionar como uma fonte de energia para um dispositivo médico, uma bateria apropriada pode precisar atender aos requisitos elétricos totais do sistema quando este estiver operando em um modo não conectado ou não externamente energizado. Um campo emergente de dispositivos biomédicos não conectados ou não externamente energizados pode incluir, por exemplo, lentes de contato de correção de visão, dispositivos de monitoramento de saúde, câmeras de pílula e dispositivos inovadores. Desenvolvimentos recentes na tecnologia de circuito integrado (CI) podem permitir a operação elétrica significativa em níveis de corrente muito baixos, por exemplo, pA de corrente no modo de espera e μΑ de corrente operacional. Os CIs podem também possibilitar a criação de dispositivos muito pequenos. [0052] Microbaterias para aplicações biomédicas podem ser necessárias para que muitos requisitos desafiadores simultâneos sejam cumpridos. Por exemplo, a microbateria pode ser necessária para que se tenha a capacidade de administrar uma tensão operacional adequada a um circuito elétrico incorporado. Esta tensão operacional pode ser influenciada por vários fatores, incluindo o nó do processo de CI, a tensão de saída do circuito a outro dispositivo e um alvo de consumo

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16/68 da corrente particular, que também pode se referir a um ciclo de vida desejado do dispositivo.

[0053] Com relação ao processo de CI, os nós podem tipicamente ser diferenciados pela dimensão mínima de um transístor, como o assim chamado canal do transistor. Esta característica física, juntamente com outros parâmetros da fabricação de CI, como a espessura da porta à base de óxido, pode ser associada a um padrão de classificação resultante para tensões de condução ou de limiar dos transistores de efeito de campo (FET) fabricados no dado nó do processo. Por exemplo, em um nó com uma dimensão mínima de 0,5 mícron, pode ser comum encontrar FETs com tensões de condução de 5,0 V. Entretanto, em um tamanho característico mínimo de 90 nm, os FETs podem conduzir a 1,2, 1,8 e 2,5 V. A fundição de CI pode fornecer células padrão de blocos digitais, por exemplo, inversores e flip-flops que foram caracterizados e classificados para uso em certas faixas de tensão. Os projetistas escolhem um processo de CI com base em vários fatores, incluindo densidade de dispositivos digitais, de dispositivos de sinal misto analógico/digital, corrente de fuga, camadas de fiação e a disponibilidade de dispositivos especiais, como FETs de alta tensão. Dados estes aspectos paramétricos dos componentes elétricos, que podem extrair energia de uma microbateria, pode ser importante que a fonte de energia da microbateria seja igualada aos requisitos do nó de processo escolhido e do design de CI, especialmente em termos de tensão e corrente.

[0054] Em alguns exemplos, um circuito elétrico energizado por uma microbateria pode conectar a um outro dispositivo. Em exemplos não limitadores, o circuito elétrico energizado por microbateria pode conectar a um atuador ou um transdutor. Dependendo da aplicação, estes podem incluir um diodo emissor de luz (LED), um sensor, uma bomba do sistema microeletromecânico (MEMS), ou vários outros disPetição 870170079024, de 17/10/2017, pág. 165/226

17/68 positivos deste tipo. Em alguns exemplos, tais dispositivos conectados podem exigir condições de tensão operacional mais altas que os nós de processo de CI comuns. Por exemplo, uma lente de foco variável pode exibir 35 V para ativar. A tensão operacional fornecida pela bateria pode, então, ser uma consideração crítica ao se projetar tal sistema. Em alguns exemplos deste tipo de consideração, a eficiência de um acionador de lente para produzir 35 V a partir de uma bateria de 1 V pode ser significativamente menor que poderia ser ao operar a partir de uma bateria de 2 V. Outros requisitos, como tamanho real do processador, podem ser dramaticamente diferentes considerando-se também os parâmetros de funcionamento da microbateria.

[0055] As células de bateria individuais podem ser tipicamente classificadas com circuito aberto, carregada e tensão de corte. A tensão de circuito aberto é o potencial produzido pela célula de bateria com infinita resistência de carga. A tensão na condição de carga é o potencial produzido pela célula com uma impedância de carga adequada, e tipicamente também especificada, colocada nos terminais da célula. A tensão de corte é tipicamente uma tensão na qual a maioria das baterias foi descarregada. A tensão de corte pode representar uma tensão, ou grau de descarga, abaixo da qual a bateria não deveria ser descarregada, de modo a evitar efeitos prejudiciais como emissão de gases em excesso. A tensão de corte pode tipicamente ser influenciada pelo circuito ao qual a bateria está conectada, e não apenas pela própria bateria, por exemplo, a tensão operacional mínima do circuito eletrônico. Em um exemplo, uma célula alcalina pode ter uma tensão de circuito aberto de 1,6 V, uma tensão carregada na faixa de 1,0 a 1,5 V e uma tensão de corte de 1,0 V. A tensão de um dado design da célula da microbateria pode depender de outros fatores da química da célula empregada. Uma química da célula diferente pode, assim, ter diferentes tensões de célula.

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18/68 [0056] Células podem ser conectadas em série para aumentar a tensão; entretanto, essa combinação pode vir com sacrifícios ao tamanho, resistência interna, e complexidade de bateria. Células podem também ser combinadas em configurações paralelas para diminuir a resistência e aumentar a capacidade; entretanto, tal combinação pode trocar o tamanho pelo tempo de vida útil.

[0057] Capacidade da bateria pode ser a habilidade de uma bateria fornecer corrente ou fazer o trabalho por um período de tempo. A capacidade da bateria pode tipicamente ser especificada em unidades como pA.h (microampere-hora). Uma bateria que pode fornecer uma corrente de 1 μΑ durante 1 hora tem capacidade de 1 pA.h. A capacidade pode ser tipicamente aumentada aumentando a massa (e deste modo o volume) de reagentes dentro de um dispositivo de bateria; entretanto, pode ser observado que dispositivos biomédicos podem ser significativamente contidos em volumes disponíveis. A capacidade da bateria pode também ser influenciada pelo material do eletrodo e do eletrólito.

[0058] Dependendo dos requisitos do circuito ao qual a bateria está conectada, uma bateria pode ser necessária para fornecer corrente em uma faixa de valores. Durante o armazenamento antes do uso ativo, uma corrente de fuga da ordem de pA a nA pode fluir através dos circuitos, interconexões e isolantes. Durante a operação ativa, o circuito pode consumir corrente quiescente para os sensores de amostra e temporizadores, e realizar funções de consumo baixo de energia deste tipo. O consumo de corrente quiescente pode ser da ordem de nA a mA. O circuito pode também ter demandas de corrente de pico ainda mais elevadas, por exemplo, durante a gravação de memória flash ou a comunicação por radiofrequência (RF). Esta corrente de pico pode estender-se até as dezenas de miliamperes ou mais. A resistência e impedância de um dispositivo de microbateria podem também ser imPetição 870170079024, de 17/10/2017, pág. 167/226

19/68 portantes para as considerações do design.

[0059] A vida útil tipicamente se refere ao período de tempo que uma bateria pode sobreviver em armazenamento ainda mantendo parâmetros de funcionamento úteis. A vida útil pode ser particularmente importante para dispositivos biomédicos por vários motivos. Dispositivos eletrônicos podem deslocar dispositivos não energizados, como, por exemplo, pode ser o caso da introdução de uma lente de contato eletrônica. Produtos nestes espaços de mercado existentes podem ter requisitos de vida útil estabelecidos, por exemplo, três anos, devido aos requisitos de cliente, da cadeia de suprimentos e outros. Pode ser tipicamente desejável que tais especificações não sejam alteradas para novos produtos. Os requisitos de vida útil podem também ser definidos pelos métodos de distribuição, inventário e uso de um dispositivo incluindo uma microbateria. Consequentemente, as microbaterias para os dispositivos biomédicos podem ter requisitos específicos de vida útil, que podem ser, por exemplo, medidas em número de anos.

[0060] Em alguns exemplos, os elementos de energização biocompatíveis tridimensionais podem ser recarregáveis. Por exemplo, uma bobina indutiva também pode ser fabricada na superfície tridimensional. A bobina indutiva poderia, então, ser energizada com uma base de radiofrequência (RF). A bobina indutiva pode ser conectada ao elemento de energização biocompatível tridimensional para recarregar o elemento de energização quando a RF é aplicada à bobina indutiva. Em um outro exemplo, fotovoltaicos também podem ser fabricados na superfície tridimensional e conectados ao elemento de energização biocompatível tridimensional. Quando expostos à luz ou fótons, os fotovoltaicos produzirão elétrons para recarregar o elemento de energização.

[0061] Em alguns exemplos, uma bateria pode operar para fornecer uma energia elétrica para um sistema elétrico. Nestes exemplos, a

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20/68 bateria pode ser eletricamente conectada ao circuito do sistema elétrico. As conexões entre um circuito e uma bateria podem ser classificadas como interconexões. Estas interconexões podem ser tornar progressivamente mais desafiadoras em microbaterias biomédicas devido a vários fatores. Em alguns exemplos, os dispositivos biomédicos energizados podem ser muito pequenos, proporcionando, assim, área e volume limitados para interconexões. As restrições de tamanho e de área podem afetar a resistência elétrica e a confiabilidade das interconexões.

[0062] Em outros aspectos, uma bateria pode conter um eletrólito líquido que poderia ferver em temperaturas altas. Essa restrição pode competir diretamente com o desejo de usar uma interconexão de solda que pode, por exemplo, requerer temperaturas relativamente altas como 250 graus Celsius para fundir. Contudo, em alguns exemplos, a química da bateria, incluindo o eletrólito, e a fonte de calor usada para formar interconexões baseadas em solda, podem ser isoladas espacialmente uma da outra. Nos casos de dispositivos biomédicos emergentes, o tamanho pequeno pode impedir a separação entre o eletrólito e as juntas de solda a uma distância suficiente para reduzir a condução de calor.

Interconexões [0063] Interconexões podem permitir que corrente flua para e da bateria em conexão com um circuito externo. Estas interconexões podem interfacear com os ambientes dentro e fora da bateria, e podem cruzar o limite ou vedação entre estes ambientes. Estas interconexões podem ser consideradas como trilhas, fazendo conexões com um circuito externo, passando através da vedação da bateria e, então, conectando-se aos coletores de corrente dentro da bateria. Assim, estas interconexões podem ter vários requisitos. Fora da bateria, as interconexões podem lembrar trilhas de circuito impresso típicas. Elas podem

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21/68 ser soldadas ou, de outra forma, conectadas a outras trilhas. Em um exemplo onde a bateria é um elemento físico separado de uma placa de circuito compreendendo um circuito integrado, a interconexão da bateria pode permitir a conexão ao circuito externo. Esta conexão pode ser formada com solda, fita condutiva, epóxi ou tinta condutiva, ou outros meios. As trilhas de interconexão podem precisar sobreviver no ambiente fora da bateria, por exemplo, sem que haja corrosão na presença de oxigênio.

[0064] Conforme uma interconexão passa através da vedação da bateria, pode ser de crítica importância que a interconexão coexista com a vedação e permite a vedação. Adesão pode ser necessária entre a vedação e a interconexão em adição à adesão que pode ser necessária entre a vedação e a embalagem da bateria. A integridade da vedação pode precisar ser mantida na presença de eletrólito e outros materiais contidos na bateria. As interconexões, que podem tipicamente ser metálicas, podem ser conhecidas como pontos de falha na embalagem da bateria. O potencial elétrico e/ou o fluxo da corrente pode aumentar a tendência do eletrólito se deformar ao longo da interconexão. Consequentemente, uma interconexão pode precisar ser construída para manter a integridade da vedação.

[0065] Dentro da bateria, as interconexões podem interfacear com os coletores de corrente ou podem de fato formar os coletores de corrente. Nesse sentido, a interconexão pode precisar atender aos requisitos dos coletores de corrente, conforme descrito aqui, ou pode precisar formar uma conexão elétrica com estes coletores de corrente. [0066] Uma classe de interconexões e coletores de corrente candidatos é a de folhas metálicas. Estas folhas metálicas estão disponíveis em espessuras de 25 mícrons ou menos, o que as torna adequadas para baterias muito finas. Estas folhas metálicas podem também ser adquiridas com baixo grau de aspereza de superfície e contaminaPetição 870170079024, de 17/10/2017, pág. 170/226

22/68 ção, dois fatores que podem ser críticos para o desempenho da bateria. As folhas metálicas podem ser de zinco, níquel, latão, cobre, titânio, outros metais e várias ligas.

Componentes da bateria modular [0067] Em alguns exemplos, um componente de bateria modular pode ser formado de acordo com alguns aspectos e exemplos da presente invenção. Nestes exemplos, o conjunto da bateria modular pode ser um componente separado de outras partes do dispositivo biomédico. No exemplo de um dispositivo de lente de contato oftálmica, um design do tipo pode incluir uma bateria modular que é separada do resto de um inserto de mídia. Pode haver várias vantagens na formação de um componente de bateria modular. Por exemplo, no exemplo da lente de contato, um componente de bateria modular pode ser formado em um processo separado e não integrado que pode aliviar a necessidade de manusear componentes plásticos ópticos rígidos tridimensionalmente formados. Além disso, as fontes de fabricação podem ser mais flexíveis e podem operar em um modo mais paralelo à fabricação de outros componentes no dispositivo biomédico. Além disso, a fabricação dos componentes de bateria modular pode ser desacoplada das características de dispositivos em formato tridimensional (3D). Por exemplo, em aplicações que exigem formas finais tridimensionais, um sistema de bateria modular pode ser fabricado em uma perspectiva plana ou aproximadamente bidimensional (2D), e então moldado na forma tridimensional correta. Um componente de bateria modular pode ser testado independentemente do resto do dispositivo biomédico, e a perda de rendimento devido a componentes de bateria pode ser resolvida antes da montagem. O componente da bateria modular resultante pode ser utilizado em vários construtos de inserção de meio que não têm uma região rígida adequada sobre a qual os componentes de bateria podem ser formados; e, em ainda outro exemplo,

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23/68 o uso dos componentes de bateria modular pode facilitar o uso de opções diferentes para as tecnologias de fabricação que seriam de outra forma utilizados, como, por exemplo, uma tecnologia baseada em manta (rolo a rolo), tecnologia baseada em lâmina (lâmina a lâmina), impressão, litografia, e processamento por rodo. Em alguns exemplos de uma bateria modular, o aspecto de restrição discreta de tal dispositivo pode resultar em material adicional sendo adicionado ao construto do dispositivo biomédico de modo geral. Tais efeitos podem definir uma restrição para o uso de soluções de bateria modular quando parâmetros de espaço disponível exigem espessura ou volume reduzido das soluções.

[0068] Os requisitos de formato da bateria podem ser motivados, pelo menos em parte, pela aplicação na qual a bateria deverá ser usada. Fatores de forma da bateria tradicional podem ser formas cilíndricas ou prismas retangulares, feitos de metal, e podem ser voltados para produtos que exigem grandes quantidades de energia por longas durações. Estes pedidos podem ser grandes o suficiente para compreender baterias de fator de forma grande. Em um outro exemplo, as baterias planas de estado sólido (2D) são prismas retangulares finos, tipicamente formados sobre silício ou vidro inflexível. Estas baterias de estado sólido planas podem ser formadas, em alguns exemplos, através do uso de tecnologias de processamento de pastilha de silício. Em um outro tipo de fator de forma de bateria, baterias de baixo consumo e flexíveis podem ser formadas em um construto de bolsa, usando finas folhas metálicas ou plástico para conter a química da bateria. Estas baterias podem ser feitas planas (2D), e podem ser projetadas para funcionar quando curvadas a uma modesta curvatura fora do plano (3D).

[0069] Em alguns dos exemplos das aplicações de bateria na presente invenção nos quais a bateria pode ser empregada em uma lente

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24/68 óptica variável, o fator de forma pode exigir uma curvatura tridimensional do componente de bateria, sendo que um raio desta curvatura pode ser da ordem de aproximadamente 8,4 mm. A natureza de tal curvatura pode ser considerada relativamente íngreme e para referência pode se aproximar do tipo de curvatura observado em uma ponta de dedo humano. A natureza de uma curvatura íngreme relativa cria aspectos desafiadores para fabricação. Em alguns exemplos da presente invenção, um componente de bateria modular pode ser projetado de modo a poder ser fabricado em uma forma plana bidimensional e então formado em uma forma tridimensional de curvatura relativa alta. Espessura do módulo da bateria [0070] Ao se projetar componentes de bateria para aplicações biomédicas, concessões entre os vários parâmetros podem ser feitas para equilibrar requisitos técnicos, de segurança e funcionais. A espessura do componente de bateria pode ser um parâmetro importante e limitador. Por exemplo, em uma aplicação de lente óptica, a capacidade de um dispositivo ser usado confortavelmente por um usuário pode depender criticamente da espessura pelo dispositivo biomédico. Portanto, pode haver aspectos permissivos críticos ao se projetar a bateria buscando resultados mais finos. Em alguns exemplos, a espessura da bateria pode ser determinada pelas espessuras combinadas das espessuras das folhas superior e inferior, lâminas espaçadoras e camada adesiva. Aspectos práticos de fabricação podem motivar certos parâmetros da espessura do filme para valores padrão no estoque de lâmina disponível. Além disso, os filmes podem ter valores mínimos de espessura aos quais eles podem ser especificados com base em considerações técnicas referentes à compatibilidade química, impermeabilidade gasosa / à umidade, acabamento da superfície e compatibilidade com revestimentos que podem ser depositados sobre as camadas de filme.

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25/68 [0071] Em alguns exemplos, uma espessura desejada ou alvo de um componente de bateria finalizado pode ser uma espessura do componente que é menor que 220 pm. Nestes exemplos, esta espessura desejada pode ser motivada pela geometria tridimensional de um dispositivo de lente oftálmica exemplificador, sendo que o componente de bateria pode precisar ser encaixado dentro do volume disponível definido pelo conforto do usuário final com a forma de uma lente hidrogel, pela biocompatibilidade e pelas restrições de aceitação. Este volume e seu efeito sobre as necessidades de espessura do componente de bateria pode ser uma função da especificação da espessura total do dispositivo, bem como da especificação do dispositivo referente a sua largura, ângulo cônico e diâmetro interno. Uma outra consideração de design importante para o design de componente de bateria resultante pode se referir ao volume disponível para produtos químicos e materiais ativos de bateria em um dado design de componente de bateria com relação à energia química resultante que pode resultar deste design. Esta energia química resultante pode então ser equilibrada para os requisitos elétricos de um dispositivo biomédico funcional em relação à sua vida útil alvo e condições operacionais.

Flexibilidade do módulo de bateria [0072] Outra dimensão de relevância ao design da bateria e ao design dos dispositivos relacionados que utilizam fontes de energia com base em baterias é a flexibilidade do componente de bateria. Pode haver várias vantagens conferidas por formas de bateria flexível. Por exemplo, um módulo de bateria flexível pode facilitar a capacidade previamente mencionada de se fabricar a forma da bateria em uma forma plana bidimensional (2D). A flexibilidade da forma pode permitir que a bateria bidimensional seja então formada em um formato apropriado 3D para encaixar em um dispositivo biomédico como uma lente de contato.

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26/68 [0073] Em um outro exemplo dos benefícios que podem ser conferidos pela flexibilidade no módulo de bateria, se a bateria e o dispositivo subsequente são flexíveis, então pode haver vantagens referentes ao uso do dispositivo. Em um exemplo, uma forma da lente de contato de um dispositivo biomédico pode ter vantagens em relação à inserção/remoção da lente de contato com base em inserto de mídia, que pode estar mais próxima à inserção/remoção de uma lente de contato de hidrogel não preenchida padrão.

[0074] O número de flexões pode ser importante no projeto da bateria. Por exemplo, uma bateria que pode flexionar apenas uma vez, de uma forma plana para um formato adequado para uma lente de contato, pode ter um design significativamente diferente de uma bateria capaz de múltiplas flexões. A flexão da bateria pode também ir além da capacidade de sobreviver mecanicamente ao evento de flexão. Por exemplo, um eletrodo pode ser fisicamente capaz de flexionar sem quebrar, mas as propriedades mecânicas e eletroquímicas do eletrodo podem ser alternadas pela flexão. As mudanças induzidas pela flexão podem parecer instantaneamente, por exemplo, como mudanças na impedância, ou a flexão pode introduzir mudanças que são apenas evidentes em testes de vida útil a longo prazo.

Largura do módulo de bateria [0075] Pode haver várias aplicações nas quais os elementos de energização biocompatíveis ou baterias da presente invenção podem ser utilizados. Em geral, o requisito de largura da bateria pode ser em grande parte uma função da aplicação na qual ela está aplicada. Em um caso exemplificador, um sistema de bateria de lente de contato pode ter necessidades restritas para a especificação em relação à largura de um componente de bateria modular. Em alguns exemplos de um dispositivo oftálmico onde o dispositivo tem uma função óptica variável energizada por um componente de bateria, a porção óptica variPetição 870170079024, de 17/10/2017, pág. 175/226

27/68 ável do dispositivo pode ocupar uma região esférica central de cerca de 7,0 mm em diâmetro. Os elementos de bateria exemplificadores podem ser considerados um objeto tridimensional, que encaixa como uma saia anular cônica ao redor da óptica central e formada em formato de um anel cônico truncado. Se o diâmetro máximo necessário do elemento de inserção rígido for um diâmetro de 8,50 mm e tangência a uma certa esfera do diâmetro pode ser visada (como, por exemplo, em um diâmetro de aproximadamente 8,40 mm), então a geometria pode ditar qual a largura permissível da bateria. Pode haver modelos geométricos que podem ser úteis para calcular as especificações desejáveis para a geometria resultante que, em alguns exemplos, pode ser chamada de tronco cônico achatado em um setor de um anel.

[0076] A largura da bateria achatada pode ser motivada por duas características do elemento de bateria, os componentes ativos de bateria e largura de vedação. Em alguns exemplos relacionados a dispositivos oftálmicos uma espessura alvo pode estar entre 0,100 mm e 0,500 mm por lado, e os componentes de bateria ativos podem ser almejados em aproximadamente 0,800 mm de largura. Outros dispositivos biomédicos podem ter restrições de design diferentes, mas os princípios para elementos de bateria plana flexível podem ser aplicados de forma similar.

Vedações internas do elemento de bateria [0077] Pode ser importante, em alguns exemplos de baterias de eletrólito polimérico, incorporar os mecanismos de vedação que retardem ou evitem o movimento de umidade ou outros produtos químicos dentro do corpo da bateria. Barreiras à umidade podem ser projetadas para manter o teor de umidade interna em um nível designado, dentro de certa tolerância. Em alguns exemplos, uma barreira de umidade pode ser dividida em duas seções ou componentes; especificamente, a embalagem e a vedação. Os eletrólitos poliméricos podem ter uma

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28/68 vantagem inerente no sentido em que qualquer vazamento de umidade no eletrólito polimérico das regiões externas pode ter impacto mínimo e pode, ainda, melhorar o desempenho da bateria em alguns exemplos. Dessa forma, a importância dos requisitos de embalagem pode ser inerentemente reduzida para baterias de eletrólito polimérico. [0078] Contudo, a embalagem pode referir-se ao material principal do invólucro. Em alguns exemplos, a embalagem pode compreender um material a granel. A taxa de transmissão de vapor d'água (WVTR) pode ser um indicador do desempenho, com os padrões ISO e ASTM controlando o procedimento de teste, incluindo as condições ambientais operantes durante o teste. Idealmente, a WVTR para uma boa embalagem da bateria pode ser zero. Materiais exemplificadores com uma WVTR próxima de zero podem ser vidro e laminados metálicos. Plásticos, por outro lado, podem ser inerentemente porosos à umidade e podem variar significativamente se tratando de diferentes tipos de plástico. Materiais projetados, laminados, ou coextrudados podem geralmente ser híbridos dos materiais de embalagem comuns.

[0079] A vedação pode ser a interface entre duas das superfícies de embalagem. A conexão das superfícies de vedação finaliza o invólucro juntamente com a embalagem. Em muitos exemplos, a natureza dos designs de vedação pode torná-los difíceis de caracterizar em relação à WVTR da vedação devido à dificuldade em se realizar medições usando um padrão ISO ou ASTM, por exemplo, o tamanho da amostra ou área superficial pode não ser compatível com estes procedimentos. Em alguns exemplos, uma forma prática de testar a integridade de vedação pode ser um teste funcional do design real da vedação, em relação a algumas condições definidas. O desempenho da vedação pode ser uma função do material de vedação, da espessura da vedação, do comprimento da vedação, da largura de vedação e da adesão ou intimidade da vedação com os substratos da embalagem.

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29/68 [0080] Em alguns exemplos, as vedações podem ser formadas por um processo de soldagem que pode envolver processamento térmico, a laser, por solvente, por fricção, ultrassônico ou de arco. Em outros exemplos, vedações podem ser formadas através do uso de selantes adesivos como colas, epóxis, acrílicos, borracha natural e borracha sintética. Outros exemplos podem derivar da utilização de material tipo guarnição que pode ser formado de cortiça, borracha natural e sintética, poli(tetrafluoroetileno) (PTFE), polipropileno e silícios para mencionar alguns exemplos não limitadores.

[0081] Em alguns exemplos, as baterias de acordo com a presente invenção podem ser projetadas para ter uma vida operacional especificada. A vida operacional pode ser estimada através da determinação de uma quantidade prática de permeabilidade à umidade que pode ser obtida usando um sistema de bateria particular e, então, estimando quando um vazamento de umidade tal pode resultar em uma condição de fim de vida útil para a bateria.

Considerações adicionais de embalagem e substrato em módulos de bateria biocompatíveis [0082] Pode haver várias considerações de embalagem e substrato que podem ditar as características desejáveis para designs de embalagem usados em microbaterias laminares biocompatíveis. Por exemplo, a embalagem pode desejavelmente ter base, predominantemente, em folha metálica e/ou filme, sendo que estas camadas de embalagem podem ser tão finas quanto possível, por exemplo, de 10 a 50 mícrons. Além disso, a embalagem pode fornecer uma barreira de difusão suficiente para ganho ou perda de umidade durante a vida útil. Em muitos exemplos desejáveis, a embalagem pode fornecer uma barreira de difusão suficiente ao ingresso de oxigênio para limitar a degradação de anodos de zinco pela oxidação direta.

[0083] Em alguns exemplos, a embalagem pode fornecer um caPetição 870170079024, de 17/10/2017, pág. 178/226

30/68 minho de permeação finito ao gás hidrogênio, que pode se desenvolver devido à redução direta de água por zinco. E a embalagem pode desejavelmente conter suficientemente e pode isolar os conteúdos da bateria de modo que a exposição potencial a um usuário possa ser minimizada.

[0084] Na presente invenção, construtos de embalagem podem incluir os seguintes tipos de componentes funcionais: camadas de embalagem superior e inferior, camadas de adesivo sensível à pressão (PSA, Pressure Sensitive Adhesive), camadas espaçadoras, zonas de interconexão, portas de enchimento e embalagem secundária. [0085] Em alguns exemplos, as camadas de embalagem superior e inferior podem compreender folhas metálicas ou filmes poliméricos. As camadas de embalagem superior e inferior podem compreender construtos de filme multicamada contendo uma pluralidade de camadas de polímero e/ou de barreira. Estes construtos de filme podem ser chamados de filmes laminados de barreira coextrudada. Um exemplo de um filme laminado de barreira coextrudada comercial de utilidade particular na presente invenção pode ser a camada de suporte da 3M® Scotchpak 1109, que consiste em uma rede carreadora de tereftalato de polietileno (PET), uma camada de barreira de alumínio depositado por vapor e uma camada de polietileno incluindo uma espessura média total de filme de 33 mícrons. Vários outros filmes de barreira multicamada similares podem estar disponíveis e podem ser usados em exemplos alternativos da presente invenção.

[0086] Em construções de design incluindo um PSA, a aspereza de superfície de camada da embalagem pode ser de importância particular, pois o PSA pode também precisar vedar as superfícies de camada da embalagem opostas. A aspereza de superfície pode resultar dos processos de fabricação usados em produção de folha metálica e filme, por exemplo, processos que empregam rolamento, extrusão, goPetição 870170079024, de 17/10/2017, pág. 179/226

31/68 fragem e/ou calandragem, entre outros. Se a superfície for muito áspera, o PSA pode não ser capaz de ser aplicado em uma espessura uniforme quando a espessura de PSA desejada puder ser da ordem de aspereza de superfície Ra (média aritmética do perfil de aspereza). Além disso, PSAs podem não vedar adequadamente contra uma superfície oposta se a superfície oposta tiver uma aspereza que pode estar na ordem da espessura da camada de PSA. Na presente invenção, os materiais de embalagem tendo uma aspereza de superfície, Ra, menor que 10 mícrons podem ser exemplos aceitáveis. Em alguns exemplos, os valores de aspereza de superfície podem ser de 5 mícrons ou menos. E, em ainda outros exemplos, a aspereza de superfície pode ser de 1 mícron ou menos. Valores de aspereza de superfície podem ser medidos por uma variedade de métodos incluindo, mas não se limitando a, técnicas de medição como interferometria de luz branca, perfilometria por agulha e similares. Pode haver muito exemplos na técnica de metrologia da superfície em que a aspereza de superfície pode ser descrita por vários parâmetros alternativos, e em que os valores de aspereza de superfície média, Ra, aqui discutidos podem ser visados como representativos dos tipos de recursos inerentes aos processos de fabricação previamente mencionados.

Coletor de correntes e eletrodos [0087] Em alguns exemplos de células de carbono de zinco e Leclanche, o coletor de corrente do catodo pode ser uma haste de carbono sinterizado. Esse tipo de material pode enfrentar obstáculos técnicos para células eletroquímicas finas da presente invenção. Em alguns exemplos, tintas de carbono impressas podem ser usadas em células eletroquímica delgadas para substituir uma haste de carbono sinterizado para o coletor de corrente do catodo, e nestes exemplos, o dispositivo resultante pode ser formado sem prejuízo significativo para a célula eletroquímica resultante. Tipicamente, as ditas tintas de carPetição 870170079024, de 17/10/2017, pág. 180/226

32/68 bono podem ser aplicadas diretamente nos materiais de embalagem, que podem compreender filmes poliméricos ou, em alguns casos, folhas de metal. Nos exemplos em que o filme de embalagem pode ser uma folha metálica, a tinta de carbono pode precisar proteger a folha metálica subjacente de degradação química e/ou corrosão pelo eletrólito. Além disso, nesses exemplos, o coletor de corrente da tinta de carbono pode precisar fornecer condutividade elétrica de dentro da célula eletroquímica à parte externa da célula eletroquímica, o que implica em uma vedação ao redor ou através da tinta de carbono. Devido à natureza porosa de tintas de carbono, isso pode não ser facilmente realizado sem grandes desafios. Tintas de carbono também podem ser aplicadas em camadas que têm espessura relativamente pequena e finita, por exemplo, 10 a 20 mícrons. Em um projeto de célula eletroquímica fina no qual a espessura de embalagem total pode ser apenas cerca de 100 a 150 mícrons, a espessura de uma camada de tinta de carbono pode assumir uma fração significante do volume interno total da célula eletroquímica, assim, impactando negativamente no desempenho elétrico da célula. Além disso, a natureza delgada de toda a bateria e do coletor de corrente, em particular, pode implicar em uma pequena área em seção transversal para o coletor de corrente. Dado que a resistência de uma trilha aumenta com o comprimento da trilha e diminui com a área em seção transversal, pode haver uma desvantagem direta entre a espessura e a resistência do coletor de corrente. A resistividade a granel da tinta de carbono pode ser insuficiente para satisfazer o requisito de resistência das baterias finas. As tintas preenchidas com prata ou outros metais condutores podem também ser consideradas para reduzir a resistência e/ou espessura, mas as mesmas podem introduzir novos desafios, como incompatibilidade com novos eletrólitos. Em consideração a esses fatores, em alguns exemplos, pode ser desejável realizar células eletroquímicas finas eficientes e de alto dePetição 870170079024, de 17/10/2017, pág. 181/226

33/68 sempenho da presente invenção utilizando-se uma fina folha de metal como o coletor de corrente, ou aplicar um filme metálico fino a uma camada de embalagem de polímero subjacente para agir como o coletor de corrente. Tais folhas de metal podem ter resistividade significativamente menor, assim, permitindo que as mesmas atendam às exigências de resistência elétrica com espessura muito menor que as tintas de carbono impressas.

[0088] Em alguns exemplos, uma ou mais das camadas de embalagem superiores e/ou inferiores podem servir como um substrato para um metal coletor de corrente esferulado ou pilha metálica. Por exemplo, o suporte 3M® Scotchpak 1109 pode ser metalizado com o uso de deposição de vapor físico (PVD) de uma ou mais camadas metálicas úteis como um coletor de corrente para um catodo. As pilhas de metal exemplificadoras úteis como coletores de corrente de catodo podem ser camadas de adesão de Ti-W (titânio-tungstênio) e camadas condutoras de Ti (titânio). As pilhas metálicas exemplificadoras úteis como coletores de corrente de anodo podem ser camadas de adesão de TiW, camadas condutoras de Au (ouro) e camadas de deposição de In (índio). A espessura das camadas de PVD pode ser menor que 500 nm no total. Se múltiplas camadas de metais são usadas, as propriedades eletroquímicas e de barreira podem precisar ser compatíveis com a bateria. Por exemplo, cobre pode ser galvanizado no topo de uma camada de partícula inicial para cultivar uma camada condutora espessa. As camadas adicionais podem ser folheadas sobre o cobre. Entretanto, o cobre pode ser eletroquimicamente incompatível com certos eletrólitos, especialmente na presença de zinco. Consequentemente, se o cobre for utilizado como uma camada na bateria, pode precisar ser suficientemente isolado do eletrólito de bateria. De modo alternativo, o cobre pode ser excluído ou um outro metal substituído. [0089] Em alguns outros exemplos, as folhas metálicas de embaPetição 870170079024, de 17/10/2017, pág. 182/226

34/68 lagem superior e/ou inferior podem também funcionar como coletores de corrente. Por exemplo, uma folha metálica de latão de 25 mícrons pode ser útil como um coletor de corrente de anodo para um anodo de zinco. A folha metálica de latão pode ser opcionalmente galvanizada com índio antes de galvanizar com zinco. Em um exemplo, as folhas metálicas para embalagem de coletor de corrente de catodo podem compreender folha metálica de titânio, folha metálica de Hastelloy C276, folha metálica de cromo e/ou folha metálica de tântalo. Em certos projetos, uma ou mais folhas metálicas de embalagem podem ser em branco finas, gravada, gofrada, texturizada, fabricada a laser, ou processada de outra forma para fornecer a forma desejável, rugosidade de superfície e/ou geometria do encapsulamento da célula.

Mistura de catodo [0090] Pode haver várias misturas químicas de catodo que podem ser consistentes com os conceitos da presente invenção. Em alguns exemplos, uma mistura de catodo, que pode ser um termo para uma fórmula química usada para formar um catodo da bateria, pode ser aplicada como uma pasta, gel, suspensão ou pasta aquosa, e pode compreender um óxido metálico de transição, como dióxido de manganês, alguns na forma de aditivo condutor, que, por exemplo, podem ser uma forma de pó condutor, como negro de fumo ou grafita, e um polímero solúvel em água, como polivinilpirrolidona (PVP) ou algum outro aditivo aglutinante. Em alguns exemplos, outros componentes podem ser incluídos, como um ou mais dentre aglutinantes, sais eletrólitos, inibidores de corrosão, água ou outros solventes, tensoativos, modificadores de reologia e outros aditivos condutores, como polímeros condutores. Uma vez formuladas e apropriadamente misturada, a mistura de catodos pode ter uma reologia desejável que permita que a mesma ou seja dispensada sobre porções desejadas do separador e/ou coletor de corrente catódica, ou espalhada através de uma tela ou

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35/68 estêncil de uma maneira similar. Em alguns exemplos, a mistura de catodos pode ser seca antes de ser usada em futuras etapas de montagem da célula, enquanto que, em outros exemplos, o catodo pode conter alguns ou todos os componentes de eletrólitos, e pode ser somente parcialmente seco a um teor de umidade selecionado.

[0091] O óxido metálico de transição pode, por exemplo, ser dióxido de manganês. O dióxido de manganês, que pode ser usado na mistura de catodo, pode ser, por exemplo, dióxido de manganês eletrolítico (DME), devido à energia específica adicional benéfica que esse tipo de dióxido de manganês fornece em relação a outras formas, como dióxido de manganês natural (NMD) ou dióxido de manganês químico (CMD). Além disso, o DME útil em baterias da presente invenção pode precisar ter um tamanho de partícula e uma distribuição de tamanho de partícula que possam ser condutores para a formação de pastas/pastas aquosas de mistura de catodos imprimíveis ou depositáveis. Especificamente, o DME pode ser processado para remover componentes de partículas significativamente grandes, que podem ser considerados grandes em relação às outras características como dimensões internas da bateria, espessura do separador, diâmetros de ponta de distribuição, tamanhos de abertura de estêncil, ou tamanhos de malha da tela. A otimização do tamanho da partícula pode também ser usada para melhorar o desempenho da bateria, por exemplo, a impedância interna e a capacidade de descarga.

[0092] A moagem é a redução de materiais sólidos de um tamanho médio de partícula para um tamanho médio de partícula menor, por trituração, moedura, corte, vibração ou outros processos. A moagem pode também ser usada para liberar materiais úteis dos materiais da matriz nos quais podem estar incorporados, e para concentrar minerais. Um moinho é um dispositivo que quebra materiais sólidos em pedaços menores por moedura, trituração ou corte. Pode haver vários

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36/68 meios para moer e muitos tipos de materiais processados nos mesmos. Tais meios de moagem podem incluir: moinho de esferas, moinho de engenho, morteiro e pilão, prensa de rolos e moinho de jato, entre outras alternativas de moagem. Um exemplo de moagem pode ser a moagem por jato. Após a moagem, o estado do sólido é alterado, por exemplo, o tamanho de partícula, a disposição do tamanho da partícula e o formato da partícula. Processos de moagem de agregado podem também ser usados para remover ou separar contaminação ou umidade do agregado para produzir preenchimentos a seco antes do transporte ou do preenchimento estrutural. Alguns equipamentos podem combinar várias técnicas para classificar um material sólido em uma mistura de partículas cujo tamanho é limitado tanto por um tamanho de partícula mínimo quanto máximo. Tal processamento pode ser referido como classificadores ou classificação.

[0093] A moagem pode ser um aspecto de produção de mistura de catodos para a distribuição uniforme do tamanho da partícula dos ingredientes da mistura de catodos. O tamanho de partícula uniforme em uma mistura de catodo pode auxiliar em viscosidade, reologia, eletrocondutividade e outras propriedades de um catodo. A moagem pode auxiliar essas propriedades através do controle da aglomeração, ou uma coleta de massa, dos ingredientes de mistura de catodo. Aglomeração - o agrupamento de elementos diferentes que, no caso da mistura de catodo, podem ser alótropos de carbono e óxidos de metais de transição - pode afetar negativamente o processo de preenchimento, deixando espaços vazios na cavidade desejada do catodo, conforme ilustrado na Figura 11.

[0094] Ainda, a filtração pode ser outra etapa importante para a remoção de partículas aglomeradas ou indesejáveis. As partículas indesejáveis podem incluir partículas enormes, contaminantes, ou outras partículas não explicitamente levadas em consideração no processo

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37/68 de preparação. A filtração pode ser alcançada por meios, como filtração por filtro de papel, filtração a vácuo, cromatografia, microfiltração e outros meios de filtração.

[0095] Em alguns exemplos, o DME pode ter um tamanho médio de partícula de 7 mícrons com um conteúdo de partícula grande que pode conter partículas de até cerca de 70 mícrons. Em exemplos alternativos, o DME pode ser peneirado, moído adicionalmente, ou, de outro modo, separado ou processado para limitar o teor de partículas grandes abaixo de certo limiar de, por exemplo, 25 mícrons ou menor. [0096] O catodo pode também compreender dióxido de prata ou oxi-hidróxido de níquel. Tais materiais podem oferecer elevada capacidade e menor diminuição em tensão carregada durante a descarga em relação ao dióxido de manganês, ambas propriedades desejáveis em uma bateria. As baterias com base nesses catodos podem ter exemplos atuais presentes na indústria e na literatura. Uma microbateria inovadora que utiliza um catodo de dióxido de prata pode incluir um eletrólito biocompatível, por exemplo, um que compreenda cloreto de zinco e/ou cloreto de amônio ao invés de hidróxido de potássio.

[0097] Alguns exemplos da mistura de catodos podem incluir um aglutinante polimérico. O aglutinante pode servir a inúmeras funções na mistura de catodos. A função primária do aglutinante pode ser criar uma rede elétrica interpartículas suficiente entre partículas de DME e partículas de carbono. Uma função secundária do aglutinante pode ser facilitar a adesão mecânica e o contato elétrico com o coletor de corrente catódica. Uma terceira função do aglutinante pode ser influenciar as propriedades reológicas da mistura de catodos para distribuição e/ou impressão com estêncil/serigrafia vantajosa. Ainda uma quarta função do aglutinante pode ser aumentar a absorção e distribuição do eletrólito dentro do catodo.

[0098] A escolha do polímero aglutinante, bem como da quantidaPetição 870170079024, de 17/10/2017, pág. 186/226

38/68 de a ser usada, pode ser benéfica para a função do catodo na célula eletroquímica da presente invenção. Se o polímero aglutinante for solúvel demais no eletrólito a ser usado, então, a função primária do aglutinante - continuidade elétrica - pode ser drasticamente impactada ao ponto da não funcionalidade da célula. Inversamente, se o polímero aglutinante for insolúvel no eletrólito para ser usado, porções de DME podem ser ionicamente isoladas do eletrólito, resultando no desempenho de célula reduzido, como capacidade reduzida, tensão de circuito aberto inferior e/ou resistência interna elevada.

[0099] O aglutinante pode ser hidrofóbico; ele pode também ser hidrofílico. Os exemplos de polímeros aglutinantes úteis para a presente invenção compreendem PVP, poli-isobutileno (PIB), copolímeros em tribloco emborrachados que compreendam blocos de extremidade de estireno, como aqueles fabricados pela Kraton Polymers, copolímeros em bloco de borracha de butadieno estireno, ácido poliacrílico, hidroxietilcelulose, carboximetilcelulose e sólidos de fluorocarboneto, como poli(tetrafluoroetileno), entre outros.

[0100] Um solvente pode ser um componente da mistura de catodos. Um solvente pode ser útil para umedecer a mistura de catodos, o que pode auxiliar na distribuição de partículas da mistura. Um exemplo de um solvente pode ser tolueno. Também, um tensoativo pode ser útil para umedecer e, assim, distribuir a mistura de catodos. Um exemplo de um tensoativo pode ser um detergente, como Triton™ QS-44. O Triton™ QS-44 pode auxiliar na dissociação de ingredientes agregados na mistura de catodos, permitindo uma distribuição mais uniforme dos ingredientes da mistura de catodos.

[0101] Um carbono condutor pode normalmente ser usado na produção de um catodo. O carbono é capaz de formar muitos alotrópicos ou modificações estruturais diferentes. Os alótropos de carbono diferentes têm propriedades físicas diferentes, permitindo a variação na

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39/68 eletrocondutividade. Por exemplo, a viscosidade do negro de fumo pode ajudar na aderência de uma mistura de catodos a um coletor de corrente. Entretanto, em elementos de energização que exige quantidades relativamente baixas de energia, essas variações na eletrocondutividade podem ser menos importantes que outras propriedades favoráveis, como densidade, tamanho de partícula, condutividade de calor e uniformidade relativa, entre outras propriedades. Os exemplos de alótropos de carbono incluem: diamante, grafita, grafeno, carbono amorfo (informalmente chamado de negro de fumo), buckminsterfulereno, carbono vítreo, aerogéis de carbono e outras possíveis formas de carbono capazes de conduzir eletricidade. Um exemplo de um alótropo de carbono pode ser grafita.

[0102] Uma vez formulada e processada a mistura de catodos, a mistura pode ser dispensada, aplicada e/ou armazenada em uma superfície, como o separador de hidrogel, ou o coletor de corrente catódica, ou em um volume, como a cavidade na estrutura laminar. Preencher uma superfície pode resultar em um volume sendo preenchido ao longo do tempo. Para aplicar, dispensar e/ou armazenar a mistura, certa reologia pode ser desejada para otimizar o processo de distribuição, aplicação e/ou armazenamento. Por exemplo, uma reologia menos viscosa pode permitir um preenchimento melhor da cavidade enquanto, ao mesmo tempo, possivelmente sacrifica a distribuição de partículas. Uma reologia mais viscosa pode permitir uma distribuição de partícula mais otimizada, enquanto possivelmente diminuir a capacidade de preencher a cavidade e possivelmente perder eletrocondutividade.

Anodo e inibidores de corrosão de anodo [0103] O anodo para a bateria laminar da presente invenção pode, por exemplo, compreender zinco. Em baterias de zinco-carbono tradicionais, um anodo de zinco pode tomar a forma física de um recipiente

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40/68 em que o conteúdo da célula eletroquímica pode estar contido. Para a bateria da presente invenção, um recipiente de zinco pode ser um exemplo, mas pode haver outras formas físicas de zinco que podem ser desejáveis a projetos para criar baterias ultrapequenas.

[0104] A eletrogalvanização de zinco é um tipo de processo em diversos usos nas indústrias, por exemplo, para o revestimento de proteção ou estético de partes de metal. Em alguns exemplos, o zinco galvanizado pode ser usado para formar anodos finos e isolantes úteis para baterias da presente invenção. Ademais, o zinco eletrogalvanizado pode ser padronizado em muitas diferentes configurações, dependendo da intenção do projeto. Um meio fácil para padronizar zinco eletrogalvanizado pode ser o processamento com o uso de uma fotomáscara ou uma máscara física. No caso da fotomáscara, um fotorresistor pode ser aplicado a um substrato condutivo, o substrato sobre o qual o zinco pode subsequentemente ser galvanizado. O padrão de galvanização desejado pode ser então projetado para a fotorresistência por meio de uma fotomáscara, causando assim a cura de áreas selecionadas de fotorresistência. A fotorresistência não curada pode, então, ser removida com técnicas de solventes e de limpeza adequadas. O resultado pode ser uma área padronizada de material condutivo que pode receber um tratamento de zinco galvanizado. Embora esse método possa fornecer benefícios para o formato ou projeto do zinco a ser folheado, a abordagem pode exigir o uso de materiais fotopadronizáveis disponíveis, que podem ter propriedades limitadas para a construção geral da embalagem da célula. Consequentemente, métodos novos e inovadores para padronizar zinco podem ser exigidos para realizar alguns projetos de microbaterias finas da presente invenção. [0105] Um meio alternativo para padronizar anodos de zinco pode ser por meio de uma aplicação de máscara física. Uma máscara física pode ser feita cortando-se aberturas desejáveis em um filme que tenha

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41/68 propriedades desejáveis de barreira e/ou embalagem. Adicionalmente, o filme pode ter adesivo sensível à pressão aplicado a um ou ambos os lados. Finalmente, o filme pode ter tiras removíveis de proteção aplicadas a um ou ambos os adesivos. A tira removível pode servir para o propósito duplo de proteger o adesivo durante o corte de passagem e proteção do adesivo durante as etapas de processamento específicas de montagem da célula eletroquímica, especificamente a etapa de preenchimento de catodo. Em alguns exemplos, uma máscara de zinco pode compreender um filme de PET de cerca de 100 mícrons de espessura ao qual um adesivo sensível à pressão pode ser aplicado a ambos os lados em uma espessura de camada de aproximadamente 10 a 20 mícrons. Ambas as camadas de PSA podem ser cobertas por um filme removível de PET que pode ter um tratamento de superfície de energia de superfície baixa, e pode ter uma espessura aproximada de 50 mícrons. Nesses exemplos, a máscara de zinco de camadas múltiplas pode compreender um filme de PSA e PET. As construções do filme de PET e da máscara de zinco de PET/PSA, conforme aqui descrito, podem ser processadas de maneira desejável com equipamento de microusinagem a laser de nanossegundos de precisão, como a estação de trabalho de microusinagem a laser Oxford Lasers E-Series, para criar aberturas ultraprecisas na máscara para facilitar a galvanização posterior. Em essência, uma vez que a máscara de zinco foi fabricada, um lado da tira removível pode ser removido, e a máscara com passagens pode ser laminada ao coletor de corrente do anodo e/ou folha/filme de embalagem de lado de anodo. Dessa maneira, o PSA cria uma vedação nas bordas internas das aberturas, facilitando a limpeza e encobrimento preciso do zinco durante a galvanoplastia.

[0106] A máscara de zinco pode ser colocada e, então, a galvanização de um ou mais materiais metálicos pode ser realizada. Em alPetição 870170079024, de 17/10/2017, pág. 190/226

42/68 guns exemplos, o zinco pode ser galvanizado diretamente em uma folha metálica coletora de corrente de anodo eletroquimicamente compatível, como bronze. Em exemplos de projeto alternativos, onde a embalagem do anodo lateral compreende uma folha metálica de polímero ou folha metálica de polímero de camadas múltiplas sobre a qual a metalização de inicial foi aplicada, o zinco e/ou as soluções de folheamento usadas para depositar zinco podem não ser quimicamente compatíveis com a metalização inicial subjacente. As manifestações de falta de compatibilidade podem incluir rachaduras, corrosão e/ou evolução exacerbada de H₂ no filme mediante contato com o eletrólito da célula. Nesse caso, metais adicionais podem ser aplicados ao metal inicial para afetar melhor a compatibilidade química geral no sistema. Um metal que pode encontrar utilidade específica nas construções de células eletroquímicas pode ser o índio. O índio pode ser amplamente usado como um componente de liga no grau de zinco da bateria com sua função primária sendo para fornecer uma propriedade anticorrosiva ao zinco na presença do eletrólito. Em alguns exemplos, o índio pode ser depositado de maneira bem sucedida em várias metalizações iniciais, como Ti-W e Au. Os filmes resultantes de 1 a 3 mícrons de índio nas ditas camadas de metalização inicial podem ser de baixa tensão e aderentes. Desse modo, o filme de embalagem do lado do anodo e do coletor de corrente anexo que tem uma camada superior de índio pode ser conformável e durável. Em alguns exemplos, pode ser possível depositar zinco sobre a superfície tratada por índio, e o depósito resultante pode ser muito não uniforme e nodular. Este efeito pode ocorrer em configurações de baixas densidade de corrente, por exemplo, a 20 amperes por pé quadrado (ASF). Conforme visto sob microscópio, a formação de nódulos de zinco pode ser observada no depósito de índio liso subjacente. Em determinados projetos de célula eletroquímica, a folga de espaço vertical para a camada de anodo de

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43/68 zinco pode ser até cerca de 5 a 10 mícrons de espessura, mas em alguns exemplos, densidades de corrente inferiores podem ser usadas para a galvanização de zinco, e os crescimentos nodulares resultantes podem ser maiores do que a espessura vertical máxima de anodo. Pode ser porque o desenvolvimento de zinco nodular se origina de uma combinação do potencial em excesso alto de índio e a presença de uma camada de óxido de índio.

[0107] Em alguns exemplos, o folheamento de DC de densidade de corrente mais alta pode superar os padrões de crescimento nodulares de zinco relativamente grandes sobre as superfícies de índio. Por exemplo, condições de folheamento de 100 ASF podem resultar em zinco nodular, mas o tamanho dos nódulos de zinco pode ser drasticamente reduzido em comparação com condições de folheamento de 20 ASF. Além disso, o número de nódulos pode ser imensamente maior sob condições de folheamento de 100 ASF. O filme de zinco resultante pode, finalmente, se unir a uma camada mais ou menos uniforme, com somente algumas características residuais do crescimento nodular, enquanto atinge a provisão de espaço vertical de cerca de 5 a 10 mícrons.

[0108] Um benefício adicionado do índio na célula eletroquímica pode ser a redução da formação de H2, que pode ser um processo lento que ocorre em células eletroquímicas aquosas que contêm zinco. O índio pode ser beneficamente aplicado a um ou mais dos coletores de corrente de anodo, o anodo em si, como um componente de liga cofolheado, ou como um revestimento de superfície sobre o zinco galvanizado. Para o último caso, os revestimentos da superfície de índio podem ser desejavelmente aplicados in-situ por meio de um aditivo de eletrólito, como tricloreto de índio ou acetato de índio. Quando esses aditivos podem ser adicionados ao eletrólito em concentrações pequenas, o índio pode galvanizar espontaneamente em superfícies de zinco

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44/68 expostas bem como porções do coletor de corrente do anodo exposto. [0109] Anodos de zinco e similares, comumente usados em baterias primárias comerciais, podem ser tipicamente encontrados sob a forma de folhas, hastes, e pastas. O anodo de uma miniatura, bateria biocompatível pode ser de forma semelhante, por exemplo folha fina, ou pode ser galvanizada conforme mencionado anteriormente. As propriedades desse anodo podem diferir significativamente daquelas em baterias existentes, por exemplo, devido a diferenças em contaminantes ou acabamentos de superfície, atribuídas aos processos de usinagem e folheamento. Consequentemente, os eletrodos e o eletrólito podem exigir manipulação especial para atender aos requisitos de capacidade, impedância e de vida útil. Por exemplo, parâmetros especiais de processo de galvanização, composição de banho de galvanização, tratamento de superfície e composição de eletrólito podem ser necessários para otimizar o desempenho do eletrodo.

Eletrólitos poliméricos e separadores [0110] Pode haver vários tipos diferentes de formulações de eletrólito que são consistentes com um sistema de bateria de polímero. Em uma primeira classe de exemplos, o eletrólito pode ser chamado de um eletrólito polimérico. Nos sistemas de eletrólito polimérico, a cadeia principal polimérica tem regiões que se tornam participantes nos mecanismos de condução dos íons. Assim como as regiões da cadeia principal de polímero também facilitam a dissolução dos íons de sal no eletrólito total. Em geral, níveis mais elevados de íons dissolvidos em um volume de eletrólito podem resultar em melhores características de desempenho de bateria. Podem existir vários sistemas de polímero ou copolímero usados para formar a cadeia principal polimérica dos sistemas de eletrólito polimérico. Em um exemplo não-limitador, o poli(óxido de etileno) (PEO) pode ser um constituinte de polímero. A condutividade iônica do sistema pode melhorar em condições de temperaPetição 870170079024, de 17/10/2017, pág. 193/226

45/68 tura operacional mais alta, mas pode ser relativamente insatisfatória à temperatura ambiente sob condições operacionais. Em alguns exemplos, uma forma de folha de um eletrólito polimérico pode ser formada incluindo a presença de espécies iônicas. A forma de folha pode ser aplicada em um eletrodo com processamento de laminação de alta temperatura. Em outros exemplos, a formulação do eletrólito pode ser revestida sobre uma superfície do eletrodo. Cada uma dessas opções de processamento pode ser útil para melhorar a ligação do eletrólito aos eletrodos que podem, em geral, resultar em fraca adesão sob outras condições de processamento.

[0111] Em outra classe de exemplos, os eletrólitos poliméricos plasticizados podem ser usados em sistemas de bateria de eletrólito polimérico. Podem existir muitos sistemas de polímero que podem ser úteis para formar eletrólitos poliméricos plasticizados incluindo, como exemplos não limitadores, PEO, poli(metacrilato de metila) (PMMA) e poli(cloreto de vinila), dentre outros sistemas de polímeros. A cadeia polimérica principal selecionada cria uma matriz bidimensional ou tridimensional na qual um sistema de solvente e de soluto iônico pode ser incorporado. A incorporação do sistema de solvente com espécie iônica dissolvida plastifica o eletrólito polimérico. Ao contrário da primeira classe de sistemas de eletrólito polimérico, a cadeia principal de um sistema de eletrólito polimérico plasticizado pode não participar no transporte iônico através do eletrólito. A presença do solvente é outra diferença da primeira classe de sistemas de eletrólito polimérico e atua para facilitar a transferência iônica. Em alguns exemplos, o transporte iônico e as condutividades iônicas relacionadas da estrutura de bateria podem ser mais altos em um sistema de eletrólito polimérico plasticizado por causa destas razões. Em alguns exemplos, a matriz do sistema de eletrólito polimérico plasticizado pode melhorar as características relacionadas às interfaces que são formadas entre o eletrólito e

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46/68 suas camadas vizinhas. Como com a primeira classe de eletrólitos poliméricos, o sistema de eletrólito polimérico plasticizado pode ser laminado sob condições de alta temperatura, para melhorar a aderência aos eletrodos.

[0112] Em um exemplo, um plastificante para uso com composições de membro de eletrodo de polímero de poli(fluoreto de vinilideno) (PVDF) ou de copolímero de poli(fluoreto de vinilidenohexafluoropropileno) (PVDF-HFP) é o carbonato de propileno (PC). A proporção efetiva desse plastificante pode depender não apenas das características de um polímero da matriz desejada em si. A proporção efetiva pode também ser expressivamente influenciada pelas quantidades e propriedades de outros componentes da composição, como o volume e o tamanho de partícula do material ativo de eletrodo. Por exemplo, uma quantidade efetiva de um PC em uma formulação de eletrodo positivo com PVDF-HFP pode variar de cerca de 60% a 300% em peso do componente polimérico da matriz de eletrodo. Dessa forma, tendo em vista as numerosas variáveis de composição que são ajustáveis, a quantidade de plastificante em qualquer formulação pode ser determinada de forma empírica, em uma ampla faixa de quantidades eficazes e pode depender das condições de uso ou dos resultados elétricos testados.

[0113] Em outra classe exemplificadora de sistemas de eletrólito, sistemas de eletrólito em gel podem ser outro tipo de sistema de eletrólito usado nas baterias de eletrólito polimérico. Um gel é um tipo de produto de polimerização que tem propriedades diferentes de uma rede polimérica solidificada. Géis consistem em uma rede tridimensional sólida. Geralmente, a rede pode ser formada por uma copolimerização de monômeros ramificados. A rede tridimensional abrange um volume de um líquido e o mantém no lugar por meio de efeitos de tensão superficial. Pode haver vários sistemas de polímero que podem formar

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47/68 um electrólito em gel como PMMA, poliacrilonitrilo (PAN), poli (fluoreto de vinilideno-hexafluoropropileno) (PVDF-HFP) e vários outros exemplos. Os eletrólitos em gel podem, geralmente, exibir alta condutividade iônica. A laminação de alta temperatura pode ser usada para fixar o eletrólito polimérico em gel às superfícies do eletrodo com boas características de adesão. Após o processamento de laminação em alta temperatura, uma composição de eletrólito pode ser adicionada ao fundo polimérico de gel fixado tanto quanto uma esponja absorve uma composição líquida.

[0114] As várias classes de camadas de eletrólito polimérico podem ser usadas em exemplos de baterias de eletrólito polimérico. Devido a um sistema que inclui um tipo de material de anodo, íons consistentes com o transporte do material de anodo distante do anodo podem ser incluídos no eletrólito à medida que é formado ou, em alguns exemplos como com o sistema de eletrólito polimérico em gel, adicionados posteriormente. A rede polimérica de cada uma das classes é uma camada que pode agir como um separador para baterias também.

[0115] Em um exemplo, um filme separador/eletrólito polimérico pode ser preparado pelo vazamento de uma porção de uma composição de revestimento sobre uma pastilha de silício polida usando um aparelho de revestimento por rotação comum operado a uma velocidade desejada, como 600 rpm, durante um período desejado, como durante 2 segundos, para obter um filme de uma espessura e uma uniformidade desejadas. O filme pode ser seco à temperatura ambiente durante um tempo adequado, como durante cerca de 10 min, dentro dos limites do aparelho de revestimento. A composição de revestimento pode ser preparada por suspensão de cerca de 1,5 g de um copolímero de VDF-HFP 88:12 de Kynar FLEX 2801 de PM de cerca de 380x103 em cerca de 9 g de tetra-hidrofurano (THF) anidro e adição a

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48/68 esta mistura de cerca de 1,5 g de uma solução 1M de acetato de zinco, ou de outros sais de eletrólito adequados, em uma mistura de 1:1 em peso de carbonato de etileno (EC):carbonato de propileno (PC). A mistura completada pode ser aquecida a uma temperatura elevada, como cerca de 60°C durante um período de tempo, com o 30 min, para facilitar a dissolução. A agitação ocasional da solução pode ajudar a manter a fluidez da solução. O filme resultante pode ser usado como um filme de eletrólito polimérico de acordo com os vários exemplos para formar células de bateria apresentadas na presente discussão. [0116] Pode ser útil em alguns exemplos criar uma membrana porosa que é produzida a partir de uma cadeia polimérica principal que é, então, impregnada com o eletrólito. Em um exemplo não limitador, uma solução de fundição pode ser formada pela mistura de uma razão aproximada de dois-para-um de poli(fluoreto de vinilideno) (PVDF) e poli(dimetilsiloxano) (PDMS) em uma mistura de solventes compreendendo N,N-dimetilacetamida (DMAc) e glicerol. A razão de DMAc para glicerol pode ser alterada, e pode afetar características como a porosidade da camada separadora resultante. Um excesso da mistura de solventes pode ser usado para permitir o encolhimento da camada resultante na cavidade para formar uma fina camada separadora. A solução resultante pode ser fundida sobre um eletrólito, enrolado em uma folha, ou extrudado em um formato em alguns exemplos. Outras maneiras de dispensação da solução de fundição podem ser consistentes com os processos descritos aqui. Assim, a estrutura pode ser imersa em um banho de água à temperatura ambiente por 20-40 horas para permitir que o glicerol dissolva da camada separadora, resultando em uma camada com uma porosidade desejada. A camada de eletrólito polimérico pode ser, então, impregnada com uma solução contendo um solvente adequado como água e um eletrólito como um sal com base em zinco.

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49/68 [0117] Um outro meio de produção de uma célula de bateria com um eletrólito polimérico contendo poros para eletrólito incorporado pode ser iniciar com um polímero em gel como um sistema à base de PVDF descrito acima. Os eletrodos podem ser laminados no eletrólito polimérico com um dispositivo laminador de cilindro duplo aquecido a cerca de 110°C e sob pressão de cilindro de cerca d e 10 kg/cm. Após o resfriamento, a estrutura laminada da célula pode ser imersa em um solvente apropriado para extrair plastificante relacionado ao eletrodo. Em alguns exemplos, o solvente pode incluir acetona, éter dietílico ou NMP. A estrutura resultante pode ser, então, seca ao ar até que o solvente da superfície se evapore e, depois, pode ser deixada em um forno com circulação de ar em alta temperatura como cerca de 70°C durante uma hora aproximadamente para continuar a remoção de solvente, de umidade e de plastificante residual. O processamento pode resultar em uma peça de trabalho ligada a qual pode, então, ser embalada em uma folha multicamadas hermeticamente selada/um envelope polimérico em uma atmosfera de hélio juntamente com uma medida de eletrólito, como um sal de zinco dissolvido em um solvente adequado. O solvente e o eletrólito podem difundir-se para dentro da membrana microporosa e impregná-la com eletrólito eletricamente condutivo. [0118] Um outro meio de produção de uma célula de bateria com um eletrólito polimérico contendo poros para eletrólito incorporado pode ser iniciar com uma membrana microporosa separadora comercialmente disponível. Uma célula de bateria eletroquímica laminada pode ser preparada mediante a montagem dos eletrodos incluindo o catodo e o anodo, respectivamente, juntamente com um separador microporoso Celgard 2300 que pode conter o eletrólito. Os eletrodos podem ser laminados no separador com um dispositivo laminador de cilindro duplo aquecido a cerca de 110°C e à pressão de cilindro de cerca de 10 kg/cm.

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Processamento exemplificador ilustrado de elemento de energização Eletrólito polimérico [0119] Com referência às Figuras 4A a 4F, pode ser encontrada uma demonstração do processamento de uma bateria de eletrólito polimérico compreendendo um tipo de eletrólito polimérico. As várias camadas a serem formadas podem ser processadas em várias formas e ordens, mas como um exemplo, um processo pode iniciar na Figura 4A com a obtenção de um coletor de catodo 410. Em um exemplo, uma folha metálica fina ou um filme fino de zinco metálico pode ser usada(o) para o coletor catódico 410. Para ajudar na adesão da camada de catodo, um tratamento de superfície pode ser feito para adicionar um revestimento 415 em uma superfície da folha de titânio. Em um exemplo não limitador, o tratamento pode ser um revestimento de carbono como oferecido por Lamart Corporation, Clifton, NJ, EUA. Em alguns exemplos, uma região da folha de titânio pode ser deixada sem tratamento para formar um contato de catodo 416. Em outros exemplos, a folha total pode ser tratada para adicionar um revestimento, e o revestimento pode ser removido em uma etapa posterior à exposição do contato de catodo 416.

[0120] Depois, na Figura 4B, uma mistura de catodo pode ser adicionada sobre o revestimento para formar um catodo 420. Podem haver diversos meios para se adicionar o revestimento, incluindo aspersão, impressão, e deposição com um rodo ou processo de formação de camadas do tipo margem de faca. Na formação de camadas por margem da faca, uma quantidade de mistura de catodo pode ser depositada atrás da margem da faca, enquanto a margem da faca é extraída ao longo da camada de catodo para resultar em uma camada controlada com espessura uniforme. Em alguns outros exemplos, um catodo pode ser formado por eletrodeposição do material de catodo em um condutor de corrente.

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51/68 [0121] Um exemplo de uma formulação de mistura de catodo completada pode ser formado como a seguir.

[0122] Uma blenda em pó de catodo composta de 88% de pó de MnO₂ Erachem, moído a jato por Hosikowa, pode ser combinada com negro de fumo Super P Li, a uma composição de 5% e com Kynar 2801 PVDF a uma composição de 7%. Uma quantidade de acetato de zinco pode ser dissolvida em NMP de modo que, quando misturada com a blenda de catodo em pó, a quantidade de acetato de zinco em uma razão entre 1:10 para a massa de acetato de zinco para a massa de PVDF. Quando misturada, a pasta aquosa resultante pode ser suspensa em NMP e esta quantidade de NMP produz uma formulação com 27% de sólidos.

[0123] A pasta aquosa resultante pode ser misturada com uma barra de agitação magnética por 10 a 20 horas em uma taxa de aproximadamente 400 rpm. A pasta aquosa misturada pode ser desgaseificada. A desgaseificação pode ser processada com um misturador centrífugo planetário Thinky ARE 250 a 2000 rpm por cerca de 2 minutos. [0124] A pasta aquosa pode, em seguida, ser aplicada com uma lâmina raspadora em uma espessura de cerca de 30 a 80 mícrons. O depósito de pasta aquosa pode ser produzido sobre uma folha metálica de titânio de grau I de espessura de 12,5 mícrons como aquela disponível junto à Arnold Magnetics, que pode ser revestida com uma camada de carbono de 1 a 3 mícrons de espessura. O revestimento de catodo sobre a folha metálica de titânio pode ser seco em um forno de laboratório aquecido durante muitas horas, como durante um período de 18 a 24 horas, no qual a temperatura pode ser aproximadamente 50°C.

[0125] A capacitação adicional para as formulações e processamento das misturas de catodo em dispositivos biomédicos pode ser encontrada no pedido de patente US n° 14/746.204, d epositado em 22

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52/68 de junho de 2015, que é aqui incorporado a título de referência.

[0126] Em seguida, em 4C, o eletrólito polimérico 430 pode ser adicionado à estrutura de crescimento. Conforme mencionado acima, pode haver muitos tipos e classes de eletrólitos poliméricos que podem ser aplicados. Em um exemplo, o polímero em gel pode compreender Kynar 2801 com 30 por cento em peso de acetato de zinco. Esta mistura pode ser realizada em uma blenda de solventes incluindo 36% de DMSO (dimetilsulfóxido) e 64% de NMP (N-metilpirrolidona). Esta solução pode ser, então, aplicada ao catodo com o uso de uma lâmina raspadora. O revestimento resultante pode ser seco em um ambiente de alta temperatura. Em um exemplo, a secagem pode ser realizada a cerca de 50°C em forno de laboratório, durante muit as horas, como de 3 a 6 horas. Em alguns exemplos, uma etapa de secagem adicional em uma temperatura ainda mais alta, como 100°C, pod e ser realizada durante algum tempo, como durante 1 hora. Este processo de revestimento pode ser repetido múltiplas vezes para obter uma espessura desejada.

[0127] Pode haver muitos métodos para aplicar a camada de eletrólito polimérico, como por revestimento por aspersão, impressão ou formação de camada por gume de faca ou rodo. Aqui, de novo, a camada depositada pode ser seca para remover uma quantidade do solvente.

[0128] Com referência à Figura 4D, um anodo de zinco 440 pode ser aplicado na camada de eletrólito polimérico. A capacitação adicional para as formulações e o processamento de anodos em dispositivos biomédicos pode ser encontrada no pedido de patente US n° 14/819.634, depositado em 6 de agosto de 2015, que é aqui incorporado a título de referência.

[0129] Em alguns exemplos, a camada da superfície do eletrólito polimérico pode ter uma quantidade adicional de solvente ou eletrólito

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53/68 polimérico reaplicada para auxiliar na ligação entre o eletrólito polimérico e a camada de anodo. Em outros exemplos, o processo de ligação pode proceder sem a reaplicação de solvente ou eletrólito polimérico. Pode haver muitos métodos para aplicar o anodo de zinco; entretanto, em um exemplo, uma folha metálica de zinco pode ser laminada no eletrólito polimérico. Em alguns exemplos, o processo de laminação aplicará calor e pressão enquanto evacua a fase gasosa ao redor da região sendo aplicada. A laminação de eletrodos com eletrólitos poliméricos pode ser realizada entre os cilindros de pressão aquecidos em um nível de temperatura e pressão que não afeta significativamente a estrutura polimérica. Por exemplo, a laminação pode ser realizada entre 70°C e 130°C, de preferência entre 100°C e 125° C, e com mais preferência a cerca de 110°C. A pressão, em alguns exemplos, pode ser uma carga de pressão linear entre cerca de 20 e 180 quilogramas por centímetro (kg/cm), de preferência entre cerca de 55 e 125 kg/cm. Ficará evidente que as condições ideais de temperatura e pressão dependerão da construção laminar específica e modo de seu uso.

[0130] Em alguns exemplos, os cilindros do material podem ser processados nas maneiras descritas nas Figuras 4A a 4C e, então, se juntam no processo de laminação a vácuo quente relacionado à Figura 4D. Este processamento pode ser chamado de um processo de fabricação de cilindro a cilindro.

[0131] Com referência à Figura 4E, o dispositivo de bateria de eletrólito polimérico resultante pode ser recozido em um tratamento térmico 450 que secará a estrutura. Em alguns exemplos, o tratamento térmico também pode melhorar as características nas interfaces recémformadas entre os coletores, o catodo, o eletrólito e o anodo.

[0132] A função da bateria formada e, também, sua biocompatibilidade, podem depender intensamente da encapsulação da estrutura da bateria de eletrólito polimérico em maneiras que isolam a estrutura de

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54/68 bateria de seu ambiente, enquanto que possibilitam que os contatos da bateria sejam realizados com dispositivos fora da encapsulação. Os vários meios de encapsulação conforme discutidos, até agora, nas seções sobre vedação e embalagem, podem ser usados para realizar a etapa de encapsulação 460.

[0133] A capacitação adicional para as formulações e o processamento dos anodos em dispositivos biomédicos pode ser encontrada conforme apresentada no pedido de patente US n° 14/827.613, depositado em 17 de agosto de 2015, que é aqui incorporado a título de referência.

[0134] Em alguns exemplos, um par de filmes encapsulantes pode ser usado para circundar o elemento de bateria. Os filmes podem ser pré-cortados em várias localizações para expor as regiões onde os contatos do coletor estão localizados. Depois disso, os dois filmes podem ser colocados ao redor do elemento de bateria e uma vedação é unida. Em alguns exemplos, a vedação pode ser formada por tratamento térmico das camadas de vedação para fluir entre si e formar uma vedação. Em outros exemplos relacionados, um laser para formar uma vedação pode ser usado. Podem existir outros materiais vedantes, como colas e adesivos, que podem ser adicionados após a vedação formada para melhorar a integridade da vedação.

[0135] Pode haver outro pós-processamento que é realizado nos elementos de bateria. Em exemplos onde cilindros de material estão sendo tratados para formar os elementos da bateria encapsulados, um processo subsequente pode singularizar ou recortar os elementos de bateria da folha resultante que é formada. Um laser para cortar as baterias pode ser usado. Em outros exemplos, uma matriz pode ser usada para perfurar os elementos de bateria com uma superfície cortante de formato específico. Conforme mencionado anteriormente, alguns designs singulares de bateria podem ser retilíneos, enquanto que ouPetição 870170079024, de 17/10/2017, pág. 203/226

55/68 tros designs podem ser curvilíneos, combinando com uma curva de um elemento inserível da lente de contato, por exemplo.

Resultados de desempenho exemplificadores para baterias de eletrólito polimérico.

[0136] Amostras exemplificadoras de baterias de eletrólito polimérico foram formadas utilizando o exemplo de processamento mostrado nas Figuras 4A a 4F. Com referência às Figuras 5A a D, os resultados da caracterização das amostras exemplificadoras são encontrados. Amostras foram formadas com um fator de forma geral de 5 mm por 1 mm e uma espessura de aproximadamente 135 mícrons. Para dados de caracterização, a área de anodo eficaz para as amostras de bateria tinha aproximadamente 3x10^-3 cm². Na Figura 5A, as características de descarga de uma célula de bateria exemplificadora podem ser encontradas. Um desempenho estável com uma tensão de célula de aproximadamente 1,3 V pode ser observado, indicando boa capacidade de energia e bom desempenho de vida da célula. Na Figura 5B, a caracterização de frequência das amostras exemplificadoras foi realizada e um gráfico de Nyquist resultante é exibido. Nas Figuras 5C e 5D os caracteres de frequência bruta são exibidos. A Figura 5C apresenta os resultados obtidos de impedância versus frequência. A Figura 5D exibe os resultados do ângulo de fase versus frequência medidos das amostras exemplificadoras.

[0137] Estruturas de selagem bem projetadas e os materiais de vedação associados podem aprimorar a biocompatibilidade do dispositivo de energização, já que materiais podem ser mantidos em zonas que não interagem com superfícies biologicamente em contato. Adicionalmente, vedações bem formadas podem aprimorar a capacidade da bateria de receber forças de vários tipos e não irá se romper, expondo o conteúdo da cavidade ou cavidades de uma bateria.

[0138] A composição do eletrólito polimérico melhora inerentemenPetição 870170079024, de 17/10/2017, pág. 204/226

56/68 te a biocompatibilidade do elemento de energização bem como sua resiliência ao efeito da difusão externa na bateria. O aspecto de estado sólido da cadeia polimérica principal e seu confinamento dos íons, seja em solvente ou não, reduz as forças que podem causar perda de eletrólito por difusão para fora do dispositivo.

[0139] Os exemplos aqui apresentados discutiram os dispositivos de bateria primária do eletrólito polimérico que foram formados de acordo com as diversas maneiras descritas na presente invenção. Em níveis maiores, em alguns exemplos, estes dispositivos de bateria podem ser incorporados em dispositivos biomédicos como lentes oftálmicas, como discutido em referência à Figura 1B.

[0140] Nos exemplos das lentes de contato, o dispositivo de bateria pode ser conectado a um elemento eletroativo onde a bateria reside dentro de um inserto com o elemento eletroativo ou fora do inserto. O elemento inserível, o elemento eletroativo e a bateria como um todo podem ser encapsulados com formulações de hidrogel adequadas para conferir biocompatibilidade ao dispositivo biomédico. Em alguns exemplos o hidrogel pode conter formulações que retém os aspectos umidificantes do hidrogel encapsulante. Assim, vários aspectos de biocompatibilidade relacionados ao cartucho que contém componentes são relevantes para a biocompatibilidade do dispositivo biomédico como um todo. Estes aspectos podem incluir permeabilidade de oxigênio, molhabilidade, compatibilidade química e permeabilidade de solução como poucos exemplos não limitadores.

[0141] A bateria e o elemento inserível podem interagir com ambientes umidificantes, e portanto as estratégias para biocompatibilidade da bateria por si são muito relevantes para o dispositivo biomédico como um todo. Em alguns exemplos, imagina-se que vedações evitem a entrada e saída de materiais dentro do inserto e para dentro do dispositivo da bateria. Nestes exemplos, o projeto da camada de encapPetição 870170079024, de 17/10/2017, pág. 205/226

57/68 sulação de hidrogel pode ser alterado para permitir a umidade e permeabilidade ao redor do inserto e do dispositivo da bateria, por exemplo. Em alguns outros exemplos, a evolução de gás pode permitir que algumas espécies de gás passem através dos dispositivos de bateria, através do encapsulamento de hidrogel e para dentro do ambiente do dispositivo biomédico. As partes de um dispositivo biomédico, tanto para um dispositivo oftálmico ou para outros dispositivos que contenham fluidos e camadas de células de um usuário pode ser projetado para combinar com as camadas de interface do dispositivo biomédico com o ambiente biológico no qual o dispositivo biomédico será colocado.

Lítio iônico em um eletrólito e elementos de catodo [0142] Sais de lítio podem ser incorporados ao eletrólito e aos elementos de catodo da bateria e auxiliar o transporte de corrente para vários tipos de formulações de eletrólito e de catodo. Os sais à base de lítio podem se separar em solventes iônicos ou líquidos iônicos incluem, como alguns exemplos não limitadores, cloreto de 1-etil-3metilimidazólio (que pode ser chamado de EMIM:Cl), 1-etil-3-metilimidazólio dicianodiamida e brometo de 1-butil-3,5-dimetilpiridínio ou outros solventes, incluindo carbonato de etileno, carbonato de dimetila e carbonato de dietila. Alguns sais de lítio, incluindo como exemplos não limitadores trifluorometanossulfonato de lítio ou tetrafluoroborato de lítio, podem ter fácil capacidade de se ionizarem em vários solventes e podem compreender exemplos dos tipos de sais que podem ser úteis para incorporar íons de lítio aos eletrólitos e aos elementos de catodo.

Processamento exemplificador de baterias com eletrólitos poliméricos sólidos e lítio iônico [0143] Pode haver vários métodos para produzir baterias incorporando lítio iônico, conforme aqui descrito. Um exemplo não limitador é

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58/68 descrito nos seguintes parágrafos, mas outros métodos estão, também, dentro do escopo da técnica da presente invenção.

[0144] Uma solução de eletrólito polimérico sólido pode ser formulada e misturada a aproximadamente 50 para 10 para 40, por cento em peso, de PVDF, um sal de lítio e um líquido iônico. Em alguns outros exemplos, uma solução de eletrólito polimérico sólido pode ser formulada e misturada compreendendo PVDF-HFP, um sal de lítio e um líquido iônico. Em alguns exemplos, o sal pode ser trifluorometanossulfonato de lítio ou tetrafluoroborato de lítio. Em alguns exemplos, o líquido iônico é cloreto de 1-etil-3-metil-imidazólio (EMIM:Cl). A mistura pode ser realizada gradualmente na qual o volume adequado de PVDF ou de PVDF-HFP pode ser dissolvido em DMSO a uma temperatura elevada, como 55°C, com agitação e vascoleja mento. Em uma etapa separada, o sal pode ser dissolvido em uma quantidade de DMSO. Após a dissolução de PVDF na primeira etapa, o sal em DMSO pode ser adicionado a esta mistura.

[0145] Em outro exemplo, uma solução de eletrólito polimérico sólido pode ser formulada e misturada compreendendo PVDF-HFP, um sal de lítio e um solvente orgânico. Em alguns exemplos, o sal pode ser quer trifluorometanossulfonato de lítio quer tetrafluoroborato de lítio. Em alguns exemplos, o solvente orgânico pode compreender gama-butirolactona, DMSO e carbonato de propileno. A mistura pode ser realizada gradualmente na qual o volume adequado de PVDF-HFP pode ser dissolvido em DMSO ou solvente adequado em uma temperatura elevada como 55°C com agitação e vascolejame nto. Em uma etapa separada, o sal pode ser dissolvido em uma quantidade de DMSO ou de solvente adequado. Depois da dissolução de PVDF-HFP na primeira etapa, o sal em DMSO pode ser adicionado a esta mistura. O solvente orgânico usado para dissolver o polímero e o sal pode atuar como um plastificante para melhorar a condutividade iônica.

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59/68 [0146] Em uma etapa separada, é misturada a pasta aquosa de catodo. Pode haver muitas formulações de química de catodo que podem ser consistentes com os presentes conceitos. Como um exemplo não limitador, uma formulação pode compreender dióxido de manganês eletrolítico em uma mistura de grafita. Em um exemplo, uma mistura de pó pode ser formada pela mistura de Dióxido de Manganês Eletrolítico (EMD), grafita KS4, conforme disponível junto à Timcal (TIMCAL TIMREX® KS4 Primary Synthetic Graphite) e negro de fumo Super P e PVDF em uma razão em peso de 88 por cento de EMD para 2 por cento de KS4 para 3 por cento de Super P para 7 por cento de PVDF. A mistura pode ser realizada por muitos meios, como um exemplo, o EMD, o Super P e a KS4 podem ser misturados via moagem por trituração dos pós durante um período prolongado. Em alguns exemplos, a mistura de pó resultante pode ser misturada com o PVDF em DMSO pré-misturado com o Sal de Lítio como na solução de eletrólito polimérico sólido mencionada anteriormente, mas antes da adição de EMIM.

[0147] A combinação resultante pode ser misturada, enquanto sob um vácuo, com uma lâmina varredora. A mistura com lâmina varredora, sob vácuo, pode permitir equipamento que controla a variação na velocidade de mistura, enquanto que mantém uma pressão de vácuoalvo dentro do recipiente de mistura. Os componentes voláteis, como DMSO, podem ser removidos enquanto os compostos são misturados. Pode haver muitas condições para a mistura com lâmina varredora, como várias temperaturas e pressões de vapor-alvo do recipiente de mistura, e também, a duração da mistura pode variar em um grau elevado. Em um exemplo, a mistura pode ocorrer durante aproximadamente 30 minutos.

[0148] A mistura resultante pode ser usada para formar um catodo revestido. Em um exemplo, uma folha metálica de titânio pode ser préPetição 870170079024, de 17/10/2017, pág. 208/226

60/68 revestida com carbono. A folha metálica de titânio revestida com carbono pode ter a pasta aquosa de catodo aplicada por aplicação de filme automática, e, então, seca sob um vácuo. A aplicação de filme automática pode ser realizada por um aplicador com lâmina raspadora com uma velocidade e altura de lâmina variáveis. As bordas do substrato de folha metálica de titânio podem ser cobertas por um filme de PET revestido com fluoropolímero como uma máscara que impede que as bordas recebam a aplicação da pasta aquosa de catodo. Uma placa de vácuo pode manter o filme de titânio firmemente no lugar durante o processo de aplicação.

[0149] O filme pode ser seco em um forno de secagem a vácuo depois da aplicação. O DMSO ferve a 189°C à pressão de 1 atmosfera, pelo abaixamento da pressão ambiente a taxa de evaporação pode ser aumentada enquanto que a temperatura aplicada ao substrato pode ser abaixada. As misturas anteriormente mencionadas podem secar significativamente em um forno a vácuo a 70°C e a 6.133 pascais (46 torr) durante cerca de 24 horas. Os filmes de catodo resultantes podem, também, ser armazenados sob um vácuo.

[0150] Após a secagem do filme de catodo, a solução de eletrólito polimérico pode ser aplicada ao filme de catodo. A mistura pode ser aplicada por meio automático com um aplicador com lâmina raspadora. A mistura revestida resultante pode ser seca em um forno a vácuo. Um recurso de catodo para um design de bateria pode ser cortado da combinação de material revestido. O recurso de catodo pode ser reumedecido com DMSO ou um pouco de solução de eletrólito polimérico sólido adicional pode ser aplicado. Em seguida, o anodo pode ser aplicado à pilha umedecida de materiais. Em alguns exemplos, o anodo pode ser uma peça formatada de folha metálica de zinco similar aos filmes empilhados.

[0151] A estrutura de anodo, SPE e catodo pode ser vedada por

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61/68 calor e/ou enrolada. Em alguns exemplos as baterias são laminadas. A estrutura da bateria pode ser imprensada entre camadas de polímeros termoplásticos, como filme de PET. A estrutura resultante pode ser termosselada a uma temperatura de 100°C e a uma pressão mínima de 15 PSI (103,4 kPa) durante 2 segundos.

[0152] A estrutura da bateria resultante pode fornecer uma microbateria que é compatível com aplicações de dispositivo biomédico que possui aspectos de desempenho elétrico superiores. A incorporação de lítio às regiões de eletrólito polimérico e de catodo pode resultar em melhoria significativa nas características de transporte de carga, o que pode melhorar as características de impedância da bateria e pode melhorar outras características da bateria.

Camadas de encapsulação externas de dispositivos eletroativos e baterias [0153] Em alguns exemplos, um material preferencial de encapsulação que pode formar uma camada de encapsulação em um dispositivo biomédico pode incluir um componente contendo silicone. Em um exemplo, essa camada de encapsulação pode formar um contorno de lente de uma lente de contato. Um componente contendo silicone é um que contém ao menos uma unidade de [-Si-O-] em um monômero, macrômero ou pré-polímero. De preferência, o Si total e o Si ligado a O estão presentes no componente contendo silicone em uma quantidade maior que cerca de 20 por cento em peso, e com mais preferência maior que 30 por cento em peso do peso molecular total do componente contendo silicone. Os componentes contendo silicone úteis compreendem, de preferência, grupos funcionais polimerizáveis como acrilato, metacrilato, acrilamida, metacrilamida, vinila, N-vinil lactama, N-vinilamida e grupos funcionais de estirila.

[0154] Em alguns exemplos, a saia da lente oftálmica, também chamada de camada de encapsulação do elemento de inserção, que

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62/68 circunda o elemento de inserção pode compreender formulações de lentes oftálmicas com hidrogel padrão. Materiais exemplificadores com características que podem fornecer uma semelhança aceitável a vários materiais do elemento de inserção podem incluir, por exemplo, a família Narafilcon (inclusive Narafilcon A e Narafilcon B) e a família Etafilcon (inclusive Etafilcon A). Uma discussão mais inclusiva tecnicamente segue a natureza dos materiais consistentes com a técnica da presente invenção. O versado na técnica com habilidade ordinária pode reconhecer que outro material, que não aqueles discutidos, pode também formar um invólucro aceitável ou invólucro parcial dos elementos de inserção vedados e encapsulados e deve ser considerado consistente e incluído no escopo das reivindicações.

[0155] Componentes contendo silicone adequados incluem os compostos de fórmula I

R¹

R¹-SiR¹ o-Sh 1

R¹

O-Si-R

-lb onde [0156] R1 é independentemente selecionado dentre grupos monovalentes reativos, grupos alquila monovalentes, ou grupos arila monovalentes, qualquer um dos anteriores, que podem compreender adicionalmente funcionalidades selecionadas a partir de hidroxila, amino, oxa, carboxila, alquilcarboxila, alcoxila, amida, carbamato, carbonato, halogênio ou as suas combinações; e cadeias de siloxano monovalentes compreendendo de 1 a 100 unidades de repetição de Si-O que podem compreender adicionalmente funcionalidades selecionadas a partir de alquila, hidroxila, amino, oxa, carboxila, carboxialquila, alcoxila, amido, carbamato, halogênio ou combinações dos mesmos;

[0157] onde b = 0 a 500, e onde compreende-se que, quando b for diferente de 0, b é uma distribuição tendo um modo igual a um valor

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63/68 estabelecido;

[0158] em que pelo menos um R1 compreende um grupo reativo monovalente, e em alguns exemplos entre um e 3 R1 compreendem grupos reativos monovalentes.

[0156] Como usado aqui grupos reativos monovalentes são grupos que podem ser submetidos à polimerização via radical livre e/ou à polimerização catiônica. Alguns exemplos não limitadores de grupos reativos via radicais livres incluem (met)acrilatos, estirilas, vinilas, éteres vinílicos, (met)acrilatos de alquila-C1-6, (met)acrilamidas, alquilaC1-6-(met)acrilamidas, N-vinilactamas, N-vinilamidas, alquenilas-C2-5, alquenil-C2-5-fenilas, alquenil-C2-5-naftilas, alquenil-C2-5-fenilalquilas-C1-6, O-vinilcarbamatos e O-vinilcarbonatos. Os exemplos não limitadores de grupos reativos catiônicos incluem éteres de vinila ou grupos epóxido e misturas dos mesmos. Em uma modalidade, os grupos reativos via radicais livres compreendem (met)acrilato, acriloxila, (met)acrilamida e misturas dos mesmos.

[0157] Grupos alquila e arila monovalentes adequados incluem grupos C1 a C16 alquila monovalentes não substituídos, grupos C6C14 arila, como metila, etila, propila, butila, 2-hidroxipropila, propoxipropila, polietilenoxipropila, substituídas e não substituídas, combinações dos mesmos e similares.

[0158] Em um exemplo, b é zero, um R1 é um grupo reativo monovalente, e pelo menos 3 R1 são selecionados a partir de grupos alquila monovalentes que têm um a 16 átomos de carbono, e, em outro exemplo, a partir de grupos alquila monovalentes que têm um a 6 átomos de carbono. Exemplos não limitadores de componentes de silicone desta modalidade incluem éster 2-metil-2-hidróxi-3-[3-[1,3,3,3tetrametil-1-[(trimetilsilil)óxi]dissiloxanil]propóxi]propílico (SiGMA),

2- hidróxi-3-metacriloxipropiloxipropil-tris (trimetilsiloxi)silano,

3- metacriloxipropiltris(trimetilsilóxi)silano (TRIS),

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3-metacriloxipropilbis(trimetilsiloxi)metilsilano e

3-metacriloxipropilpentametildissiloxano.

[0159] Em um outro exemplo, b é 2 a 20, 3 a 15 ou em alguns exemplos 3 a 10; pelo menos um R1 terminal compreende um grupo reativo monovalente e os R1 restantes são selecionados dentre grupos alquila monovalentes com 1 a 16 átomos de carbono e, em outra modalidade, dentre grupos alquila monovalentes com 1 a 6 átomos de carbono. Em ainda outra modalidade, b é 3 a 15, um R1 terminal compreende um grupo reativo monovalente, o outro R1 terminal compreende um grupo alquila monovalente que tem 1 a 6 átomos de carbono e os R1 restantes compreendem grupos alquila monovalentes que têm 1 a 3 átomos de carbono. Os exemplos não limitadores de componentes de silicone dessa modalidade incluem polidimetilsiloxano terminado em éter (mono-(2-hidróxi-3-metacriloxipropil)-propílico (peso molecular de 400 a 1.000)) (OH-mPDMS), polidimetilsiloxanos terminados mono-n-butila terminados em monometacriloxipropila (peso molecular de 800 a 1.000), (mPDMS).

[0160] Em um outro, exemplo, b é 5 a 400 ou de 10 a 300, ambos os R1 terminais compreendem grupos reativos monovalentes e os R1 restantes são selecionados independentemente a partir de grupos alquila monovalentes que têm, 1 a 18 átomos de carbono, que podem ter ligações éter entre átomos de carbono e podem compreender, ainda, halogênio.

[0161] Em um exemplo, onde uma lente de hidrogel de silicone é desejada, a lente da presente invenção será produzida a partir de uma mistura reativa que compreende pelo menos cerca de 20 e, de preferência, entre cerca de 20 e 70%, em peso, de componentes contendo silicone com base no peso total dos componentes monoméricos reativos a partir dos quais o polímero é feito.

[0162] Em outra modalidade, um a quatro R1 compreendem um

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65/68 carbonato ou carbamato de vinila com a seguinte fórmula:

Fórmula II

R O

H2C=C-(CH₂)_q-O-C-Y em que: Y denota O-, S- ou NH-,

R denota hidrogênio ou metila, d é 1,2, 3 ou 4; e q é 0 ou 1.

[0163] Os monômeros de carbonato de vinila ou de carbamato de vinila contendo silicone incluem especificamente: 1,3-bis[4(viniloxicarbonilóxi)butil]tetrametil-dissiloxano; 3(viniloxicarboniltio)propil[tris(trimetilsilóxi)silano]; 3[tris(trimetilsilóxi)silil]propil alil carbamato; 3-[tris(trimetilsilóxi)silil]propil vinil carbamato; carbonato de trimetilsililetila e vinila; vinilcarbonato de trimetilsililmetila, e

CH3

H₂C=C—OCO(CH₃)4-Si—OCH3 p

-Si-O

CH3 —•25

CH3

-Si (CH₂)₄OCO—c=

H

CH3

CH [0167] Quando são desejados dispositivos biomédicos com um módulo abaixo de cerca de 200, apenas um R1 deve compreender um grupo reativo monovalente e não mais que dois dos grupos R1 restantes compreenderão grupos de siloxano monovalentes.

[0164] Outra classe de componentes contendo silicone inclui macrômeros de poliuretano com as seguintes fórmulas:

Fórmula IV-VI (*D*A*D*G)a *d*d*E1;

E(*D*G*D*A)a *D*G*D*E1 ou;

E(*D*A*D*G)a *D*A*D*E1 em que:

[0169] D denota um dirradical alquila, um dirradical alquilcicloalquila, um dirradical cicloalquila, um dirradical arila ou um dirradical alquilaPetição 870170079024, de 17/10/2017, pág. 214/226

66/68 rila que tem 6 a 30 átomos de carbono, [0170] G denota um dirradical alquila, um dirradical cicloalquila, um dirradical alquilcicloalquila, um dirradical arila ou um dirradical alquilarila que tem 1 a 40 átomos de carbono e que pode conter ligações éter, tio ou amina na cadeia principal;

[0171] * denota uma ligação uretano ou ureído;

[0172] a é ao menos 1;

[0165] A denota um radical polimérico divalente de fórmula: Fórmula VII

-<CH₂)y

R¹'

I

SiO

R¹¹

R

Si-<CH2)y [0174] R11 denota independentemente um grupo alquila ou alquila fluoro-substituída que tem 1 a 10 átomos de carbono, que pode conter ligações éter entre os átomos de carbono; y é ao menos 1; e p fornece um peso da porção de 400 a 10.000; cada um de E e E1 denota, independentemente, um radical orgânico insaturado polimerizável representado pela Fórmula:

Fórmula VIII

R12

R¹³CH=C-<CH2)w-<X)x—<Z)z~<Ar)y-R¹⁴— [0175] em que: R5 é hidrogênio ou metila; R13 é hidrogênio, um radical alquila que tem de 1 a 6 átomos de carbono, ou um radical — CO—Y—R15 no qual Y é —O—,Y—S— ou —NH—; R14 é um radical divalente tendo 1 a 5 átomos de carbono; X representa —CO— ou — OCO—; Z representa —O— ou —NH—; Ar denota um radical aromático tendo de 6 a 30 átomos de carbono; w é de 0 a 6; x é 0 ou 1; y é 0 ou 1; e z é 0 ou 1.

[0166] Um componente contendo silicone preferencial é um macrômero de poliuretano, representado pela seguinte fórmula:

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Fórmula IX

CH-=C-COCH-CH--OCNR10NCCCH-CH-OCH-CH-OCN R16· ch

CH3 ch o /IA

NCC(CH2)mSi^S^(CH2)_l h \l /pl ch

CH3 ch

OCN- Ri 6- NCCCH-CH-OCH-CH-OC^ R¹⁶— NC^— CH2CH2COOC h h h h ch [0177] onde R16 é um dirradical de um di-isocianato após remoção do grupo isocianato, como o dirradical de di-isocianato de isoforona. Outro macrômero contendo silicone adequado é o composto de fórmula X (no qual x + y é um número na faixa de 10 a 30) formado pela reação de fluoréter, polidimetilsiloxano terminado com hidroxila, di-isocianato de isoforona e metacrilato de isocianatoetila.

Fórmula X < NKOCH2CF2—(OCF2)x-(OCF2CF2)y—OCF2CH2O

O o

NH O \SiMe2O)25SiMef O N

NH [0167] Outros componentes contendo silicone adequados para uso na presente invenção incluem macrômeros contendo grupos polissiloxano, éter de polialquileno, di-isocianato, hidrocarbonetos polifluorados, éter polifluorado e polissacarídeos; polissiloxanos com um grupo lateral ou um enxerto de fluorado polar tendo um átomo de hidrogênio ligado a um átomo de carbono substituído por diflúor terminal; metacrilatos de siloxanila hidrofílicos contendo ligações éter e siloxanila e monômeros reticuláveis contendo grupos poliéter e polissiloxanila. Em alguns exemplos, a base de polímero pode ter zwitterions incorporados nesta. Estes zwitterions podem exibir cargas de ambas polaridades ao longo da cadeia de polímeros quando o material está na presença de um solvente. A presença dos zwitterions pode aprimorar a molhabilidade do material polimerizado. Em alguns exemplos, qualquer um dos polissiloxanos anteriormente mencionados pode também ser usado como uma camada de encapsulação na presente invenção. Dispositivos biomédicos que usam baterias de eletrólito polimérico

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68/68 [0168] As baterias biocompatíveis podem ser usadas em dispositivos biocompatíveis como, por exemplo, dispositivos eletrônicos implantáveis, como marcapassos e coletores de microenergia, pílulas eletrônicas para monitorar e/ou testar uma função biológica, dispositivos cirúrgicos com componentes ativos, dispositivos oftálmicos, bombas microdimensionadas, desfibriladores, stents, e similares.

[0169] Os exemplos específicos foram descritos para ilustrar as modalidades da amostra para a mistura de catodo para uso em baterias biocompatíveis. Esses exemplos têm o propósito de ilustrar o mencionado e não se destinam a limitar o escopo das reivindicações de qualquer maneira. Consequentemente, a descrição tem como intenção englobar todos os exemplos que podem ser evidentes aos versados na técnica.

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Claims (24)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Dispositivo biomédico, caracterizado pelo fato de que compreende:

   um componente eletroativo; uma bateria que compreende: um coletor de corrente do anodo; um coletor de corrente do catodo; um anodo;

   um eletrólito polimérico, sendo que o eletrólito polimérico compreende uma espécie iônica, e um catodo à base de óxido de metal de transição, sendo que o catodo à base de óxido de metal de transição, compreende, também, um sal de lítio; e uma primeira camada de encapsulação biocompatível, sendo que a primeira camada de encapsulação biocompatível encapsula ao menos o componente eletroativo e a bateria.
2. 2. Dispositivo biomédico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:

   o anodo compreende zinco;

   o anodo e o coletor de corrente do anodo são uma camada única; e o catodo à base de óxido de metal de transição compreende manganês.
3. 3. Dispositivo biomédico, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a composição do eletrólito compreende poli(fluoreto de vinilideno).
4. 4. Dispositivo biomédico, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a composição do eletrólito compreende íon de zinco.
5. 5. Dispositivo biomédico, de acordo com a reivindicação 3,

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   2/5 caracterizado pelo fato de que a composição do eletrólito compreende íon de lítio.
6. 6. Dispositivo biomédico, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a composição do catodo de dióxido de manganês compreende dióxido de manganês eletrolítico.
7. 7. Dispositivo biomédico, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a composição do catodo de dióxido de manganês compreende poli(fluoreto de vinilideno).
8. 8. Dispositivo biomédico, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a composição do catodo de dióxido de manganês compreende negro de fumo.
9. 9. Dispositivo biomédico, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o anodo de zinco compreende uma folha metálica de zinco.
10. 10. Dispositivo médico, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o anodo de zinco compreende zinco eletrodepositado sobre folha metálica de titânio.
11. 11. Dispositivo médico, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o anodo de zinco compreende pasta de zinco.
12. 12. Dispositivo biomédico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a bateria compreende uma vedação nos filmes encapsulantes que envolve as porções da bateria não usadas para preparar os contatos externos.
13. 13. Dispositivo biomédico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a espessura da bateria é menor que 1 mm ao menos ao longo de uma primeira dimensão das extensões da bateria.
14. 14. Dispositivo biomédico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a espessura da bateria é menor que

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    500 mícrons ao menos ao longo de uma primeira dimensão das extensões da bateria.
15. 15. Dispositivo biomédico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a espessura da bateria é menor que 250 mícrons ao menos ao longo de uma primeira dimensão das extensões da bateria.
16. 16. Dispositivo biomédico, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o formato da bateria é curvilíneo.
17. 17. Método para fabricar uma bateria, caracterizado pelo fato de que compreende:

    obter um filme coletor de catodo, sendo que o filme coletor do catodo compreende titânio;

    revestir o filme coletor de catodo com um revestimento de carbono;

    depositar uma pasta aquosa de óxido de metal de transição sobre o revestimento de carbono, sendo que a pasta aquosa de óxido de metal de transição compreende, também, um sal de lítio;

    secar o depósito de óxido de metal de transição;

    formar um eletrólito polimérico compreendendo constituintes iônicos;

    laminar o eletrólito polimérico sobre o depósito de óxido de metal de transição;

    secar o eletrólito polimérico;

    laminar uma folha metálica sobre o eletrólito polimérico; encapsular a folha metálica, o eletrólito polimérico, o depósito do óxido de metal de transição e o coletor de catodo em um filme encapsulante biocompatível; e singularizar um elemento de bateria da folha metálica encapsulada, eletrólito polimérico, depósito do óxido metálico de transição e coletor de catodo em um filme de encapsulação biocompatível.

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18. 18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o óxido de metal de transição compreende manganês;

    sendo que a folha metálica compreende zinco; e sendo que os constituintes iônicos compreendem zinco.
19. 19. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o óxido de metal de transição compreende dióxido de manganês;

    sendo que a folha metálica compreende zinco; e sendo que os constituintes iônicos compreendem lítio.
20. 20. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o elemento de bateria singularizado tem uma espessura menor que 1 mm ao menos ao longo de uma primeira dimensão das extensões do elemento de bateria singularizado.
21. 21. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o elemento de bateria singularizado tem uma espessura menor que 500 mícrons ao menos ao longo de uma primeira dimensão das extensões do elemento de bateria singularizado.
22. 22. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o elemento de bateria singularizado tem uma espessura menor que 250 mícrons ao menos ao longo de uma primeira dimensão das extensões do elemento de bateria singularizado.
23. 23. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o formato do elemento de bateria singularizado é curvilíneo.
24. 24. Método para energizar um dispositivo biomédico, caracterizado pelo fato de que compreende:

    obter um filme coletor de catodo no qual o filme de contato do catodo compreende titânio;

    revestir o filme coletor de catodo com um revestimento de

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    5/5 carbono;

    depositar uma pasta aquosa de dióxido de manganês sobre o revestimento de carbono, sendo que a pasta aquosa de dióxido de manganês inclui, também, um sal de lítio;

    secar o depósito de dióxido de manganês;

    formar um eletrólito polimérico compreendendo constituintes iônicos;

    laminar o eletrólito polimérico sobre o depósito de manganês;

    secar o eletrólito polimérico;

    laminar uma folha metálica de zinco sobre o eletrólito polimérico;

    encapsular a folha metálica, o eletrólito polimérico, o depósito de dióxido de manganês e o coletor de catodo em uma primeira camada de encapsulação biocompatível;

    conectar o coletor de corrente de anodo a um dispositivo eletroativo;

    conectar o coletor de corrente de catodo ao dispositivo eletroativo;

    encapsular a estrutura laminar e o dispositivo eletroativo em uma segunda camada de encapsulação biocompatível para formar um dispositivo biomédico.

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