CN116888785A - 电池组件 - Google Patents

电池组件 Download PDF

Info

Publication number
CN116888785A
CN116888785A CN202280013955.3A CN202280013955A CN116888785A CN 116888785 A CN116888785 A CN 116888785A CN 202280013955 A CN202280013955 A CN 202280013955A CN 116888785 A CN116888785 A CN 116888785A
Authority
CN
China
Prior art keywords
current collector
connector
cathode
assembly
conductive tab
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202280013955.3A
Other languages
English (en)
Inventor
J·J·维瓦蒂尼
E·J·霍夫兰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Medtronic Inc
Original Assignee
Medtronic Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Medtronic Inc filed Critical Medtronic Inc
Publication of CN116888785A publication Critical patent/CN116888785A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/045—Cells or batteries with folded plate-like electrodes
    • H01M10/0454—Cells or batteries with electrodes of only one polarity folded
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/538—Connection of several leads or tabs of wound or folded electrode stacks
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/372—Arrangements in connection with the implantation of stimulators
    • A61N1/378—Electrical supply
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/10—Multiple hybrid or EDL capacitors, e.g. arrays or modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/66—Current collectors
    • H01G11/72—Current collectors specially adapted for integration in multiple or stacked hybrid or EDL capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/74—Terminals, e.g. extensions of current collectors
    • H01G11/76—Terminals, e.g. extensions of current collectors specially adapted for integration in multiple or stacked hybrid or EDL capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/78—Cases; Housings; Encapsulations; Mountings
    • H01G11/82—Fixing or assembling a capacitive element in a housing, e.g. mounting electrodes, current collectors or terminals in containers or encapsulations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0436—Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0463—Cells or batteries with horizontal or inclined electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/102—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/105—Pouches or flexible bags
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/172—Arrangements of electric connectors penetrating the casing
    • H01M50/174—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/172—Arrangements of electric connectors penetrating the casing
    • H01M50/174—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells
    • H01M50/178—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells for pouch or flexible bag cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/184—Sealing members characterised by their shape or structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/533—Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/536—Electrode connections inside a battery casing characterised by the method of fixing the leads to the electrodes, e.g. by welding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/10—Multiple hybrid or EDL capacitors, e.g. arrays or modules
    • H01G11/12—Stacked hybrid or EDL capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/74—Terminals, e.g. extensions of current collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

在一些示例中，本发明提供了一种用于医疗装置的组件。该组件包括：第一电极，该第一电极包括第一导电引片和第一集电器；第二电极，该第二电极包括第二导电引片、第二集电器、第三集电器和将该第二集电器连接到该第三集电器的至少一个连接器，其中该第二集电器和该第三集电器围绕该至少一个连接器彼此折叠，其中该第二导电引片耦合到该第二集电器，并且其中该第三集电器经由该至少一个连接器和该第二集电器电耦合到第二导电引片；和箔封装，该箔封装被密封在该第一导电引片和该第二导电引片上，以部分地包封该第一电极和该第二电极。

Description

电池组件
技术领域
本公开涉及电池，诸如用于医疗装置的电池。
背景技术
诸如植入式医疗装置(IMD)的医疗装置包括向患者递送治疗(诸如电仿真或药物)、监测患者的生理参数或两者的多种装置。IMD通常包括封装在壳体中的多个功能组件。壳体被植入患者体内。例如，壳体可以植入在患者躯干中形成的凹入部中。壳体可以包括各种内部部件，诸如一个或多个储能装置，以供应能量以用于递送给患者的电刺激和/或给电路供电以用于监测患者的生理参数并控制医疗装置的功能。
供应操作电力的示例性储能装置可包括电池和电容器。在示例中，储能装置可包括用于提供和/或储存能量的电化学电池。在一些示例中，储能装置可由箔包包封，该箔包被配置为将电化学电池的部件与围绕箔包外部的环境隔离或以其它方式分离。一旦储能装置已位于箔包内，则可采用热密封工艺来密封箔包的各部分。
发明内容
在一个示例中，本公开涉及一种组件，该组件包括：第一电极，该第一电极包括第一导电引片、第一集电器和在第一集电器上的第一活性材料；第二电极，该第二电极包括第二导电引片、第二集电器、第三集电器、第二集电器和第三集电器上的第二活性材料和将第二集电器连接到第三集电器的至少一个连接器，其中第二集电器和第三集电器围绕至少一个连接器彼此折叠，其中第二导电引片耦合到第二集电器，并且其中第三集电器经由至少一个连接器和第二集电器电耦合到第二导电引片；和箔封装，该箔封装被密封在第一导电引片和第二导电引片上，以部分地包封第一电极和第二电极。
在另一示例中，本公开涉及一种方法：相对于第二电极定位第一电极，其中第一电极包括第一导电引片、第一集电器和第一集电器上的第一活性材料，并且其中第二电极包括第二导电引片、第二集电器、第三集电器、第二集电器和第三集电器上的第二活性材料和将第二集电器连接到第三集电器的至少一个连接器，其中第二集电器和第三集电器围绕至少一个连接器彼此折叠，其中第二导电引片耦合到第二集电器，并且其中第三集电器经由至少一个连接器和第二集电器电耦合到第二导电引片；以及在第一导电引片和第二导电引片上热密封箔封装，以部分地包封第一电极和第二电极。
在下文的附图和描述中阐述本公开的一个或多个示例的细节。从描述和图式以及从权利要求书中，本公开的其它特征、目的和优势将是显而易见的。
附图说明
图1为说明可以用于向患者递送治疗的示例性医疗装置系统的概念图。
图2为说明图1的IMD的部分分解视图的概念图。
图3A至图3C为说明根据本公开的示例的示例性储能装置组件的概念示意图。
图4A和图4B为说明根据本公开的示例的示例性电极的概念示意图。
图5为说明根据本公开的示例的示例性电极的概念示意图。
图6A和图6B为说明根据本公开的示例的示例性电极的一部分的概念示意图。
图7A和图7B为说明根据本公开的示例的示例性电极的概念示意图。
图8为说明根据本公开的示例的另一示例性电极的概念示意图。
图9为说明根据本公开的示例的另一示例性电极的概念示意图。
图10至图14为说明根据本公开的示例的其它示例性电极的概念示意图。
图15为说明根据本公开的示例的示例性技术的流程图。
具体实施方式
在一些示例中，本公开描述了包括箔包和由箔包包封的储能装置的示例性组件，以及用于制造此类组件的技术。为了便于描述，示例性储能装置主要在呈电化学电池形式的电池的上下文中描述。然而，设想其中储能装置用作电容器的其它示例。
多种医疗装置可以利用一个或多个储能装置作为电源以提供操作电力。举例来说，向患者提供心律管理治疗的植入式医疗装置(IMD)可以包括电池以为生成电治疗或IMD的其它功能供电。为了便于说明，将主要关于包括在提供心律管理治疗的IMD中采用的电池的储能装置组件来描述本公开的示例。然而，如从本文中的描述中将显而易见，本公开的示例不限于提供此类治疗的IMD。举例来说，在一些情况下，本文中所描述的示例性储能组件中的一个或多个储能组件可由医疗装置使用，该医疗装置被配置成以神经刺激治疗(例如，脊髓刺激治疗、脑深部刺激治疗、外周神经刺激治疗、外周神经区域刺激治疗、骨盆底刺激治疗等)的形式向患者递送电刺激。在一些示例中，本公开的示例性储能组件可在被配置成监测一个或多个患者生理参数(例如，通过单独地或与对患者的治疗的递送结合地监测患者的电信号)的医疗装置中采用。此外，本公开的示例性储能组件不限于医疗装置，并且可用于其中此类储能组件可用于从密封的箔包封装件向装置供应操作电力的任何装置中。
在一些示例中，用于IMD的电池组件将电池电极的集电器从刚性电池封装件内连接到IMD的其它部件，直接连接到馈通或跳线，以便从电池封装件中取得能量。此类互连可为通过焊接(例如，通过激光、电阻或超声焊接)连接到集电器的单独部件。用于互连的焊接工艺可能导致产生不期望的热量，这可能潜在地损坏IMD的相邻部件。附加地或另选地，如果焊接太弱，则焊接可容易发生故障。此外，焊接工艺可能导致额外的制造成本，例如由于制造这种电池组件和结合此类组件的IMD的附加部件、设备和时间导致的成本。
在一些示例中，包封电池组件的部件(例如，电极和电解质)的箔封装(也称为箔包)可用于将电池组件的部件与围绕箔包外部的环境流体隔离。例如，电池组件可被配置为放置在诸如植入式医疗装置或其它装置的较大装置的壳体内，其中箔包将电池组件与较大装置的壳体内的其它部件基本上隔离。根据装置要求和设计，箔包可提供具有气密和/或液密边界的封装件。
根据本公开的一些示例，组件可包括箔包，其包封形成电化学电池的电池组件的电极和电解质。这种使用箔包的储能装置可采用扁平金属条或引片作为馈通以从箔包封装件内的电池中获取能量。这些导电引片可以被密封在用作箔包封装件的层压箔的两个外层之间。用于储能装置组件的阳极和/或阴极的集电器可以由相对薄的导电薄片(诸如薄蚀刻金属薄片)形成。考虑到从集电器延伸的导电引片的相对扁平性质，导电引片可以与集电器一体化。例如，用于电池组件的阳极和/或阴极的集电器可以由薄金属薄片形成，该薄金属薄片还限定延伸出箔包封装件的薄金属导电引片。在一些示例中，诸如设计可以消除对互连焊接、额外部件的需要和创建更多电连接所带来的挑战。
附加地或另选地，本公开的示例包括电池组件，该电池组件包括具有多个集电板的电极，该集电板经由连接相应的板的连接器彼此折叠。例如，电池组件可包括阴极，该阴极包括经由连接相应的阴极板的连接器彼此连接的多个阴极板。在一些示例中，多个阴极集电板可由相同薄金属薄片形成，其中一个或多个连接器电连接和物理连接阴极集电板。通过连接相应的阴极集电板的连接器，阴极集电板中的每个阴极集电板可电连接到用于阴极的同一单个导电引片，例如，其仅与阴极集电板中的一个阴极集电板一体地形成。在制造过程期间，可形成由一个或多个连接器连接的多个阴极板，例如通过将薄的平面金属薄片蚀刻成期望的形状，用活性材料涂覆相应的阴极板，并且随后将阴极板围绕连接器折叠以形成具有呈折叠配置的多个板的阴极。在一些示例中，这种设计可通过改变电极的总面积来允许阴极板厚度(例如，阴极集电器加上活性材料厚度)较少依赖于总能量。
作为说明性示例，电池组件可包括具有单个阳极板的阳极，该单个阳极板包括阳极集电器和堆叠在阴极上的活性材料，该阴极具有单个阴极板，所诉单个阴极板包括阴极集电器和包封在箔包内的活性材料(例如，每个板类似于图9中所示的板)，其中电池组件形成具有一定容量的电池。在这种示例中，阴极板的厚度可在放电时在平面内扩展得更多并且可对箔包密封件施加应力。制造具有两个较薄阴极板(两个板之间的连接或两个单独的板)的阴极可减小阴极的平面内膨胀。此外，如果“蝶形”阴极被定位在阳极的任一侧上(如图3B和图3C所示的阴极板/阳极板/阴极板配置)，则电池的功率可能会大约翻倍。如在图7A和图7B所示的示例中，将概念进一步扩展到四个阴极板可进一步减薄/减小阴极板的厚度，例如，对于这些选项中的每个选项，阴极集电器的厚度为相同的。在最后一个示例中，“外翼”或离中心最远的两个阴极板折叠在内阴极板上。虽然这些阴极板不直接与阳极板相邻，但这些板仍放电并且提供一些附加功率。
图1为说明可以用于向患者12提供电治疗的示例性医疗装置系统10的概念图。患者12通常是人，但不一定是人。系统10可以包括IMD 16和外部装置24。在图1中所说明的示例中，IMD 16具有定位在IMD 16的外部壳体40内的储能装置组件26。储能装置组件26可用作电池(例如，一次或二次)或电容器组件，其包括为IMD 16供应操作电力的一个或多个电化学电池。如下文进一步描述的，储能装置组件26包括箔包50，该箔包包封电化学电池的部件，诸如电极(阳极和阴极)和电解质。
虽然主要关于定位在IMD 16的壳体40内以用于向患者12的心脏递送电治疗的储能装置组件26描述本公开中的示例，但在其它示例中，储能装置组件26可以与其它植入式医疗装置一起利用。例如，储能装置组件26可以与植入式药物递送装置、监测患者12的一个或多个生理参数的植入式监测装置、植入式神经刺激器(例如，脊髓刺激器、脑深部刺激器、骨盆底刺激器、外周神经刺激器等)等一起利用。此外，虽然主要关于植入式医疗装置描述本公开的示例，但示例不限于此。相反，本文中所描述的储能装置组件的一些示例可以在包括非植入式医疗装置的任何医疗装置中采用。例如说，示例性储能装置组件可以用于向配置为从外部或经由经皮肤植入的引线或药物递送导管向患者递送治疗的医疗装置供电，该医疗装置需要高可靠性电源。
在图1中所描绘的示例中，IMD 16连接(或“耦合”)到引线18、20和22。IMD 16可为例如向心脏14提供心律管理治疗的装置，并且可以包括例如经由耦合到引线18、20和22中的一者或多者的电极向患者12的心脏14提供治疗的植入式起搏器、心律转复器和/或除颤器。在一些示例中，IMD 16可以递送起搏脉冲，但不递送心律转复或除颤电击，而在其它示例中，IMD 16可以递送心律转复或除颤电击，但不递送起搏脉冲。另外，在其它示例中，IMD16可以递送起搏脉冲、心律转复电击和除颤电击。
IMD 16可包括用于执行与装置相关联的功能所必要或期望的电子设备和其它内部部件。在一个示例中，IMD 16包括以下中的一者或多者：处理电路、存储器、信号生成电路、感测电路、遥测电路和电源。一般来讲，IMD 16的存储器可包括计算机可读指令，所诉计算机可读指令在由IMD的处理器执行时使得处理器执行归于本文中的装置的各种功能。例如，IMD 16的处理电路可以根据存储在存储器上的指令和/或数据控制信号发生器和感测电路以向患者12递送治疗且执行与用IMD 16治疗患者的病状相关的其他功能。
IMD 16可以包括或可为一个或多个处理器或处理电路，诸如一个或多个数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)或其它等效的集成或离散逻辑电路。因此，如本文中所使用的术语“处理器”和“处理电路”可以指代前述结构或适合于实施本文中所描述的技术的任何其它结构中的任一个结构。
存储器可以包括任何易失性或非易失性介质，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、非易失性RAM(NVRAM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪存存储器等。存储器可以是存储装置或其它非暂时性介质。
作为示例，IMD 16的信号生成电路可以生成经由引线18、20和22中的一者或多者上的电极递送给患者12的电治疗信号，以便提供起搏信号或心律转复/除颤电击。IMD 16的感测电路可以监测来自IMD 16的引线18、20和22上的电极的电信号，以便监测心脏14的电活动。在一个示例中，感测电路可以包括切换电路以选择IMD 16的引线18、20和22上的可用电极中的哪些用于感测心脏活动。另外，IMD 16的感测电路可以包括多个检测通道，该多个检测通道中的每个检测通道包括放大器，以及用于使从感测通道所接收的信号(例如，通过IMD的处理电路的电图信号处理)数字化的模数转换器。
IMD 16的遥测电路可以用于与另一装置(诸如外部装置24)通信。在IMD 16的处理电路的控制下，遥测电路可以借助于可为内部和/或外部的天线从外部装置24接收下行链路遥测且向该外部装置发送上行链路遥测。
IMD 16的各个部件可以耦合到诸如储能装置组件26的电源，该电源可以是锂一次电池。储能装置组件26能够保持电荷达若干年。一般来讲，储能装置组件26可向IMD 16的一个或多个电气部件(例如，信号生成电路)供应电力以允许IMD 16例如以监测一个或多个患者参数、电刺激的递送或治疗药物流体的递送的形式向患者12递送治疗。储能装置组件26可包括箔包50，该箔包包封一个或多个含锂阳极和阴极，这些含锂阳极和阴极包括与电解质内的锂发生电化学反应以生成电力的活性材料。
耦合到IMD 16的引线18、20、22可以延伸到患者12的心脏14中，以感测心脏14的电活动和/或向心脏14递送电治疗。在图1所示的示例中，右心室(RV)引线18延伸穿过一条或多条静脉(未示出)、上腔静脉(未示出)和右心房30，并且进入右心室32。左心室(LV)冠状窦引线20延伸穿过一条或多条静脉、腔静脉、右心房30，并且进入冠状窦34中，到达与心脏14的左心室36的自由壁相邻的区域。右心房(RA)引线22延伸穿过一条或多条静脉和腔静脉，并进入心脏14的右心房30。在其它示例中，除经由血管内引线18、20、22的电极递送治疗之外或代替经由血管内引线的电极递送治疗，IMD 16还可从血管外组织部位向心脏14递送治疗。在所说明示例中，左心房36中没有电极。然而，其它示例可以在左心房36中包括电极。
IMD 16可经由耦合到引线18、20和22中的至少一者的电极(图1未示出)来感测伴随心脏14的去极化和复极化的电信号(例如，心脏信号)。在一些示例中，IMD 16基于在心脏14内感测到的心脏信号而向心脏14提供起搏脉冲。IMD 16用于感测和起搏的电极的配置可为单极或双极的。IMD 16还可以经由位于引线18、20和22中的至少一者上的电极来递送除颤治疗和/或心律转复治疗。IMD 16可以检测心脏14的心律失常，诸如心室32和36的纤颤，并且以电击的形式向心脏14递送除颤治疗。在一些示例中，IMD 16可以被编程成递送治疗的进展(例如，具有增加的能量水平的电击)，直到心脏14的纤颤停止为止。IMD 16可以通过采用本领域中已知的一种或多种纤颤检测技术来检测纤颤。例如，IMD 16可识别心脏信号的心脏参数(例如，R波)，并且基于所识别心脏参数而检测纤颤。
在一些示例中，外部装置24可为手持式计算装置或计算机工作站。外部装置24可包括从用户接收输入的用户界面。用户界面可以包括例如小键盘和显示器，其可为例如阴极射线管(CRT)显示器、液晶显示器(LCD)或发光二极管(LED)显示器。小键盘可以采用与特定功能相关联的文数字小键盘或减小的按键集合的形式。外部装置24可以附加地或可替换地包括诸如鼠标之类的外围定点装置，用户可以经由该外围定点装置与用户界面交互。在一些实施方案中，外部装置24的显示器可以包括触摸屏显示器，并且用户可以经由显示器与外部装置24交互。
诸如医生、技术员、其他临床医生或护理人员或患者等用户可以与外部装置24交互以与IMD 16通信。例如，用户可以与外部装置24交互以从IMD 16检索生理或诊断信息。用户还可与外部装置24交互以对IMD 16进行编程(例如，为IMD 16的操作参数选择值)。
外部装置24可以使用本领域中已知的任何技术经由无线通信与IMD 16通信。通信技术的示例可以包括例如低频或射频(RF)遥测，但也可设想其它技术。在一些示例中，外部装置24可以包括可以被放置成靠近IMD 16植入部位附近的患者的身体以便提高IMD 16与外部装置24之间的通信的质量或安全性的通信头。
在图1中所描绘的示例中，IMD 16连接(或“耦合”)到引线18、20和22。在示例中，引线18、20和22使用连接器块42连接到IMD 16。例如，引线18、20和22使用连接器块42中的引线连接器端口连接到IMD 16。一旦连接，引线18、20和22就与IMD 16的内部电路电接触。储能装置组件26可定位在IMD 16的外部壳体40内。壳体40可为气密密封的和生物惰性的。在一些示例中，外部壳体40可以由导电材料形成。例如，壳体40可以由包括但不限于钛、不锈钢等的材料形成。
图2为图1的IMD 16的概念图，其中未展示连接器块42并且外部壳体40的一部分被移除以说明壳体40内的内部部件中的一些部件。IMD 10包括外部壳体40、控制电路44(其可以包括处理电路)、储能装置组件26(例如，包括有机电解质电池)和电容器46。控制电路44可以被配置成经由引线18、20和22(在图2中未展示)控制来自IMD 16的一个或多个感测和/或治疗递送过程。储能装置组件26包括围绕向IMD 16提供操作电力的一个或多个电化学电池设置(例如，形成液体和/或气密封装件)的箔包50。在图2的示例性IMD 16中，储能装置26对电容器46充电并且对控制电路44供电。
在储能装置组件26的制造期间，两个层压箔衬底可以用两个箔衬底之间的电极(阳极和阴极)来定位。两个层压箔衬底可以被热密封在一起(例如，围绕周边)以形成箔包50，以将电极包封在箔包50内。可在热密封之前将电解质引入到封装件中或在热密封之后添加电解质(例如，经由箔封装中的一个或多个填充端口)。如下所示和所述，每个电极可以包括导电引片，该导电引片从电极的集电器穿过热密封边界延伸到箔包封装件的外部，以允许能量转移到箔包封装件外部。在一些示例中，用于一个或多个电极的导电引片可以与用于相应的电极的集电器一体地形成，例如作为相同导电金属薄片的一部分。
图3A为说明根据本公开的示例的根据平面图的示例性储能装置组件26的概念示意图。图3B为说明沿图3A中所示的横截面A-A的储能装置组件26的概念示意图。
如图所示，组件26包括箔包50，该箔包将电极56堆叠包封在由箔包50限定的封装件62内。箔包50包括在电极56周围彼此热密封的第一箔衬底50A和第二箔衬底50B。尽管未示出，但第一箔衬底50A和第二箔衬底50B可具有允许衬底50A和50B彼此热密封的层压或多层结构。例如，第一箔衬底50A和第二箔衬底50B可各自包括金属层，其中在金属层的任一侧上具有聚合物层。金属层可以是任何合适的材料，诸如铝或不锈钢，并且可以用作箔包50的阻挡层。在金属层的粘结到相对衬底的一侧上的聚合物层(与相对衬底粘结的聚合物层)可以是聚烯烃，诸如聚乙烯(PE)，但是也可以考虑其它聚合物材料。聚合物材料可以是经由施加热量(例如，在高于聚合物熔点的温度下)可熔融/可粘结的和/或电绝缘的。在金属层的与粘结界面相对的一侧上的聚合物层可以包括更强、更高熔点的材料，诸如聚酯(PET)，但是也可以考虑其它聚合物材料。聚合物材料可以增加箔包50的强度和/或也可以是电绝缘的。第一箔衬底50A和第二箔衬底50B的结构可允许第一箔衬底50A和第二箔衬底50B经由热密封工艺彼此粘结。对金属、厚度和聚合物层的描述是示例性的，并且考虑了其它合适的示例。无论所选的颗粒箔和层压类型如何，都可应用本文所述的技术。
尽管在图3A中未单独标记，但封装件26内的电极56堆叠包括阳极和阴极。阳极可包括第一阳极板60，并且阴极可包括箔包50的封装件62内的第二阴极板58A和第三阴极板58B。如图3C所示，阳极板60包括阳极
集电器65，其中阳极活性材料67设置在集电器65的顶部和底部上。如图3C所示，第二阴极板58A包括阴极集电器59A，其中阴极活性材料61设置在集电器59A的顶部和底部上，并且第三阴极板58B包括阴极集电器59B，其中阴极活性材料61设置在集电器59B的顶部和底部上。如下文进一步描述，第二阴极板58A和第三阴极板58B可通过连接器70连接，例如，其中连接器70和集电器59A、59B由相同材料薄片形成。
用于形成集电器59A、59B和65的示例性材料可以是任何有用的导电材料，诸如钛、铝、镍(例如，用于阳极集电器)、铜和/或它们的合金。在一些示例中，阳极集电器65可由钛、镍、铜或它们的合金(例如，Ti合金、Ni合金或铜合金)形成，并且第二集电器59A和第三集电器59B可由钛、铝或它们的合金形成。还可考虑其它金属或合适的导电材料。虽然第一集电器65、第二集电器59A和第三集电器59B被示为具有矩形形状，但也可考虑其它形状。电极56的每个集电器可以具有与其它集电板相同或不同的形状。
如上所述，阳极板60的阳极集电器65可包括第一活性材料67的表面涂层。第二阴极板58A和第三阴极板58B的第二集电器59A和第三集电板59B可分别各自包括第二活性材料61的表面涂层。阳极集电器65上的第一活性材料可以包括阳极的活性材料，并且在本文中可以称为阳极活性材料。第二集电器59A和第三集电器59B上的第二活性材料61可以包括阴极的活性材料并且在本文中可以被称为阴极活性材料。活性材料可以在电极56的集电器的一个或两个主表面上。用于阳极的示例性活性材料可包括锂、石墨、钛酸锂等。用于阴极的示例性活性材料可包括银钒氧化物、CFx、MnO2以及它们的混合物。电化学电池中可采用的示例性电解质可包括含有六氟砷酸锂盐的有机电解质。考虑其它材料。
尽管在图3A和图3B中未示出，但隔板可定位在一个或多个电极板之间，并且诸如液体电解质的电解质可存在于由箔包50限定的封装件62内，使得电解质围绕电极56和隔板。电化学电池中可采用的示例性电解质可包括含有六氟砷酸锂盐的有机电解质，但也可考虑其它电解质材料。电解质和电极56可一起形成向IMD 16提供操作电力的电化学电池。在一些示例中，由电极56、隔板和封装件62中的电解质限定的电化学电池可以是锂离子电池。
第一导电引片64从集电器65延伸，并且电耦合到第一阳极板60。第一导电引片64限定导电表面，并且可以不涂覆有涂覆第一集电器65的第一活性材料67。在一些示例中，第一导电引片64与第一集电器65一体地形成(例如，导电引片64和第一集电器65均由相同的金属薄片形成)。如图3A所示，第一导电引片64延伸出由箔包50限定的封装件62，其中热密封件52形成在第一导电引片64周围。这允许阳极板60电耦合到箔包50外部的一个或多个部件，例如，通过将第一导电引片64电耦合到箔包50外部的一个或多个部件。在图3A和图3B的示例中，箔包50被认为部分地包封阳极，这是因为第一导电引片64延伸穿过热密封件52，其中一部分在封装件26外部，并且第一阳极板60在封装件26内。
第二导电引片66从第二集电器59A延伸，并且电耦合到第二阴极板58A。第二导电引片66限定导电表面，并且可以不涂覆有涂覆第二集电器59A的第二活性材料61。在一些示例中，第二导电引片66与第二电流导体59A一体地形成(例如，导电引片66和第二集电器59A均由相同的金属薄片形成，而不是彼此焊接或以其它方式附接的单独部件)。如图3A所示，第二导体导电引片66延伸出由箔包50限定的封装件62，其中热密封件52形成在第二导电引片66周围(例如，如图3B中部分所示)。这允许第二阴极板58A电耦合到箔包50外部的一个或多个部件，例如，通过将第二导电引片66电耦合到箔包50外部的一个或多个部件。在图3A和图3B的示例中，箔包50被认为部分地包封阴极，这是因为第二导电引片66延伸穿过热密封件52，其中一部分在封装件26外部，并且第二阴极板58A在封装件26内。
第二阴极板58A通过连接器70与第三阴极板58B电连接和物理连接。第三阴极板58B通过连接器70和第二阴极板58A电耦合到第二导电引片66，而不是具有从第三阴极板58B直接延伸出箔包50的单独导电引片。以这种方式，即使存在多个阴极板58A和58B，也只有单个导电引片可以延伸出用于阴极的箔包。如下所述，在一些示例中，第二集电器59A、连接器70和第三集电器59B可以例如由相同的金属薄片一体地形成，而不是彼此焊接或以其它方式附接的单独部件。
第一阳极板60、第二阴极板58A和第三阴极板58B可具有任何合适的尺寸。在图3A和图3B的示例中，第一阳极板60、第二阴极板58A和第三阴极板58B在x-y平面中可具有基本上相同的表面积，而第一阳极板60在z方向上可比第二阴极板58A和第三阴极板58B厚。如上所述，多个阴极板设计可以增加电池26的功率，并且可以允许更少的平面内阴极膨胀，这可以降低对箔包50的聚合物包封密封施加应力并且破坏电池的风险。在一些示例中，第二阴极板58A的厚度(活性材料61和集电器58A的总厚度)和/或第三阴极板58B的厚度(活性材料61和集电器58B的总厚度)可小于第一阴极板60的厚度(活性材料67和集电器65的总厚度)。在一些示例中，第二阴极板58A和第三阴极板58B的组合厚度可以与第一阳极板60基本上相同，例如，使得第二阴极板58A和第三阴极板58B的总体积与第一阳极板60基本上相同。
在具有单个阴极板和单个阳极板的一个示例中，例如，对于起搏器电池，阴极板的总厚度可大约为约0.08英寸厚至约0.16英寸厚。其它中倍率电池可能更厚(例如，对于阴极板总共约0.32英寸)。整个阴极板厚度也可以在厚度(z)方向上扩展，并且也可以是对箔包50的密封件62施加应力的考虑因素。在一些示例中，较厚阴极板将膨胀得更多。对于包括对于平面内阴极膨胀余量的有效封装，单个阴极板厚度(例如，对于阴极板58A或阴极板58B)可以低于约0.040英寸，例如，约0.020英寸厚。在电池总体目标为具有总共约0.1英寸厚的阴极以向装置提供能量的情况下，设计可包括约0.025英寸厚的四个阴极板。对于具有整体较厚阴极的较厚电池，示例可包括较多板以将单个板厚度减小到合理范围内。
图3C为根据面向第一导电引片64和第二导电引片66的侧视图的电极56的概念示意图，其中箔包50未示出。如图所示，第二阴极板58A围绕连接器70折叠在第三阴极板58B上。在折叠配置中，第二阴极板58A和第三阴极板58B的外周可以基本上彼此对齐。在其它示例中，第二阴极板58A和第三阴极板58B的外周在折叠配置中可彼此偏移。
在图3C的示例中，第二阴极板58A和第三阴极板58B围绕连接器70折叠，其中第一阳极板60夹在第二阴极板58A与第三阴极板58B之间。在此类示例中，连接器70具有大于第一阳极板60的厚度的长度以允许此类定位。图10为说明另一示例的概念示意图，在该另一示例中第二阴极板58A和第三阴极板58B围绕连接器70彼此折叠，但第一阳极板60定位成与第二阴极板58A和第三阴极板58B相邻但不在第二阴极板58A与第三阴极板58B之间。
图4A为储能装置26的第一阳极板60和第一导电引片64的概念示意图。如图所示，第一导电引片64从第一阳极板60延伸，使得第一阳极板60与导电引片64电耦合和物理耦合。第一集电器65和第一导电引片64可通过蚀刻或以其它方式选择性地去除金属薄片的部分而由相同的金属薄片一体地形成，以提供图4A所示的几何形状。
图4B为图3A至图3C所示的储能组件26的第二阴极板58A、第三阴极板58B、连接器70和第二导电引片66的概念示意图。如上所述，第三阴极板58B可通过连接器70电耦合到第二阴极板58A，并且继而也通过连接器70和第二阴极板58A电耦合到导电引片66。与图3A至图3C所示的不同，图4B示出在围绕连接器70折叠之前的第二阴极板58A和第三阴极板58B。如本文所述，第二阴极板58A的集电器59A、第三阴极板58B的集电器59B、连接器70和第二导电引片66可例如由单个基本上平面的金属薄片(或由合适的导电材料形成的其它薄片)彼此一体地形成。在一些示例中，具有较大矩形尺寸的单个基本上平面的金属薄片可以被选择性地蚀刻或者以其它方式具有被选择性地移除的部分，以提供图4B所示的几何形状。
连接器70位于第二阴极板58A的与第二阴极板的具有第二导电引片66的一侧相邻的一侧上。连接器70不跨越第二阴极板58A和第三阴极板58B的整个宽度，而是具有较小宽度，这可允许第二阴极板58A更容易地折叠在第三阴极板58B上。连接器70可足够宽和/或足够厚以具有机械完整性并且能够承载足够的电流。这两种考虑都取决于集电器和连接器材料的材料(例如，钛、铜、铝、镍及其合金)。在一些示例中，连接器70具有约0.05英寸至约0.15英寸的宽度W，其可为第二阴极板58A和/或第三阴极板58B的相邻集电器的宽度的约10％或更小。在一些示例中，仅单个连接器70连接第二阴极板58A和第三阴极板58B，而在其它示例中，多于一个连接器连接第二阴极板58A和第三阴极板58B，例如，如图13所示，具有连接器70A和70D。集电器70的厚度可以与集电器58A和58B的厚度大致相同。在一些示例中，集电器70在z方向上的厚度可为约0.0001英寸至约0.005英寸，例如，其中阴极板58A和58B的厚度为约0.02英寸至约0.04英寸。
图5为示出第二阴极板58A、第三阴极板58B、连接器70和第二导电引片66的另一示例性配置的概念示意图。与图4B所示的不同，连接器70在第一阴极板58A的与第二引片66相反的一侧上。
在图3C所示的示例中，第二导电引片66在z方向上的厚度基本上与第二集电器59A的厚度相同。图6A为示出另一示例的概念示意图，在该另一示例中第二集电器59A的厚度T1大于第二导电引片66的厚度T2。导电引片66的较薄轮廓可对应于导电引片66的部分，在该部分上热密封件52形成在导电引片66上，这可以允许围绕导电引片66形成更好的密封。图6B为沿图6A的横截面B-B的导电引片66的概念图。如图所示，导电引片66可具有圆形边缘和/或非矩形横截面(例如，与图3C所示的矩形横截面相比为椭圆形)。如果引片66较薄和/或具有更圆的横截面，则密封在箔包50的聚合物之间的引片66的部分可以更容易密封。第一导电引片64和阳极集电器60可具有与引片66类似的配置。
比集电器薄的引片可提供一种或多种有益效果。可存在不同的、有时是相互竞争的、理想的特性作用于集电器上。例如，在阴极的主体内，可更好地具有较厚的集电器和/或阴极板以处理在制造期间(如，在按压操作期间)施加在部件上的高压。相反，可能希望在箔包的聚合物之间密封的部分更薄，从而更容易密封(除了圆形横截面之外)。
图7A为示出可用于储能装置诸如图3A和图3B所示的储能装置26中的另一示例性电极76堆叠的概念示意图。电极76的视图类似于图3C中所示的电极56的视图(用于相应的板的集电器和活性材料未在图7A中示出)，并且电极76的方面可以与针对电极56描述的方面相同或基本上类似。然而，与电极堆叠56不同，电极76的阴极包括四个阴极板(第二阴极板58A、第三阴极板58B、第四阴极板58C和第五阴极板58D)，而不是两个阴极板。如图7A所示，第二阴极板58A、第三阴极板58B、第四阴极板58C和第五阴极板58D经由连接器70A、70B、70C彼此折叠，其中阳极的第一阳极板60定位在第二阴极板58A与第四阴极板58C之间。在其它示例中，第一阳极板60可在阴极板58A与阴极板58B之间，或在阴极板58C与阴极板58D之间。在一些示例中，从两个阴极板设计改变为四个阴极板设计(对于相同的板面积和电池容量)可能需要较高的板计数设计具有较薄的阴极板。较薄的阴极板可更容易制造，并且较少担心平面内膨胀(影响封装效率和可靠性)。
图7B为示出在相应的集电板未彼此折叠的情况下阴极的概念图。与先前所述的一样，阴极板58A至58D的集电器、连接器70A至70C和导电引片66中的所有或仅一些可在折叠薄片之前例如由相同的金属薄片一体地形成。
图8为示出用于图7A的电极76的阴极的另一示例的概念示意图，但是与图7B所示的相比，连接器70B和70C分别位于第二阴极板58A和第四阴极板58C的不同侧上。当考虑处理长的未折叠部分与“更方形的”未折叠部分时，图7B和图8中的阴极板形式之间的差异可能发挥作用。附加地或另选地，此类差异可能出现在阴极板的模具设计中或密封工艺中。在一些示例中，最终设计可由实际电极板的形状来驱动。例如，在“倒置壳体”的情况下，可能不希望引片(图8中的70C和70B)位于板的“点”处，并且可能更希望使它们位于侧面上。
图9为示出用于储能装置26的电极的阴极的另一示例的概念示意图。与先前所述的阴极不同，图9中的阴极仅包括第二阴极板58A，其中第二导电引片66自其延伸。第二导电引片66可以与第二阴极板58A一体地形成，并且可以与由单个阳极板和单个导电引片形成的阳极(如第一阴极板60和第一引片64)组合。在其它示例中，可以采用电极堆叠，其中阴极仅包括单个板和单个导电引片，但阳极包括多个板和仅单个导电引片，例如，与针对本文的示例性阴极所述的一样。然而，在一些示例中，类似于图7和图8的设计不存在有益效果，但在其自身上折叠有多个阳极，例如，因为那些阳极表面将基本上不可用于放电。对于如图3所示的设计可能不是这种情况，例如具有两个外部阳极板和一个中心阴极板。对于平面内阴极溶胀的相同考虑可适用，并且因此具有较薄阴极的有益效果。如所提及的，一个示例可包括具有单个厚阴极的设计，该阴极具有两个(或更多个)相对的(例如，直接相对的)阳极板。
图11和图12为示出可用于储能装置26的其它示例性阴极的概念示意图，其中每个示例具有通过连接器70连接到第三阴极板58B的第二阴极板58A和从第二阴极板58A延伸的第二导电引片66。当结合到类似装置26的储能装置中时，第二阴极板58A可通过连接器70折叠在第三阴极板58B上。连接器70的位置在图11和图12的示例之间有差异。
图10为示出作为电极堆叠86的一部分的图11的示例性阴极的概念示意图。与图3C中的电极56不同，第一阳极板60定位成与第二阴极板58A和第三阴极板58B相邻，但在第二阴极板58A与第三阴极板58B之间不具有第一阳极板60。因此，连接器70的长度可小于其中第一阳极板60在阴极板中的两个阴极板之间的其它示例。在一些示例中，对于此类设计，通过不使阴极跨越阳极板弯曲，可能不存在相邻隔板层上的阴极引片产生应力的可能。跨越阳极板的阴极连接器的弯曲可以比跨越阴极板的阳极连接器的弯曲风险更小，这是因为阴极溶胀并且可以增加放电期间的应力。当阳极连接器跨越阴极弯曲时，可能需要考虑容纳(额外的绝缘或空间)。
图13为示出作为图8所示的示例性阴极设计的替代的示例性阴极设计的概念示意图。如图所示，每个阴极板58A至58D通过多于一个连接器70A至70F连接，例如，其中两个连接器70A至70F连接每个阴极板58A至58D。此类设计可以允许对在板之间传导的电流产生更小阻力和/或允许更容易弯曲的更刚性设计，这是因为板被锚定在两个点处而不是一个点处。在一些示例中，只要减小每个连接器的横截面积，其就可以具有与单个连接器相同的弯曲刚度。其还可有利于使整个板的电流分布相等。在阴极板之间具有两个或更多个连接器的主要有益效果之一是，如果存在多个连接器，特别是如果那些连接器位于板的相对端，则阴极板可旋转错位的可能性更小。
图14为说明可用于储能装置诸如装置26中的另一示例性电极96堆叠的概念图。电极96包括阴极72和阳极74。图14所示的视图为类似于图3C所示的电极56的侧视图。与电极56不同，在图14的示例中，阴极72和阳极74两者都具有折叠板设计，而不是如图3C的示例中那样仅阴极。在图14的示例中，阴极72和阳极74的垂直部分可对应于连接器诸如连接器70，并且水平部分可对应于类似第一阳极板60和第二阴极板58A的电极板。在图14的示例中，阴极72的一部分定位在阳极74的相应的板之间，并且阳极74的一部分定位在阴极72的相应的板之间。在一些示例中，图14的设计的增加的复杂性可允许阳极板与阴极板之间的面对面面积的增加，并且因此电池的功率增加。
图15为说明根据本公开的一些示例的用于形成示例性储能装置组件的示例性技术的流程图。为了便于描述，参照图3A和图3B的组件26来描述图15的技术。然而，此类示例可用于形成根据本文所述的其他示例的任何合适的储能装置组件。
如图15所示，可蚀刻由用于阴极集电器的合适的材料形成的基本上平面的金属薄片，以选择性地去除薄片的部分，从而形成具有第二导电引片66、第二集电器59A、第三集电器59B和连接器70的导电构件，如图4B所示(90)。合适的蚀刻工艺可包括化学蚀刻。蚀刻溶液可以通过集电器的组成来选择，例如用HF和HNO3的混合物去除钛。在其它示例中，可通过除蚀刻以外的工艺(诸如，模切或冲压)选择性地去除金属薄片的部分。在一些示例中，阴极和阳极可由无孔薄片(其仍可被蚀刻)形成，但其本身更适于冲压。阴极可以是a。
在蚀刻工艺之后，可使用任何合适的技术用阴极活性材料61涂覆第二集电器59A和第三集电器59B(92)。例如，示例性技术可包括压制粉末、糊剂或浆液沉积。示例性活性阴极材料61包括上述那些。在其它示例中，可在图15中的步骤90之前涂覆对应第二阴极板58A及第三阴极板58B的金属薄片的部分。在一些示例中，连接器70和/或引片66可以保持未涂覆。在压制粉末或糊剂工艺中，连接器70和引片66可保持裸露。浆液涂覆工艺可包括覆盖连接器70和引片66，并且活性材料可以或可不随后从引片66和/或连接器70烧蚀。然而，对于涉及浆液涂覆(如锂离子)的应用而言，引片可以更宽或者可能是边缘的全长。而且，通过浆液涂覆工艺产生的阴极板和/或阳极板可以更薄(例如，约0.005英寸厚的电极与10微米至20微米的集电器箔)。在一些示例中，可以使用本文所述的设计来制造压制粉末二次(可再充电)电池。在另一个示例中，可以使用阴极活性材料的预压制薄片(没有集电器)，随后将预压制薄片压制到集电器上。
一旦涂覆有活性阴极材料，则第二阴极板58A和第三阴极板58可围绕连接器70彼此折叠(94)。这可以通过第二阴极板58A和第三阴极板58B的自动化(例如，通过机器人)或手动操纵来实现。一旦折叠，则第一阳极板60可定位在第二阴极板58A与第三阴极板58B之间(96)。在其它示例中，第二阴极板58A和第三阴极板58B可以在单个步骤而不是两个步骤中围绕第一阳极板60折叠。
随后可将电极56定位在第一箔衬底50A与第二箔衬底50B之间。随后可在第一箔衬底50A与第二箔衬底50B之间形成热密封件52，以部分地包封封装件62中的电极56，其中导电引片64和66跨越热密封件52延伸出封装件62(98)。在一些示例中，第一箔衬底50A和第二箔衬底50B可以已经例如在三个侧面上被部分地热密封，以形成电极56被定位到其中的凹入部，并且随后执行另一热密封工艺以用延伸穿过其中的引片64、66密封最后的侧面。
可使用任何合适的热密封工艺来形成第一热密封件52。例如，第一箔衬底50A和第二箔衬底50B可通过密封件的一侧上的单侧热源或密封件的两侧上的相对热源来密封。在具有上述示例性多层结构的衬底的情况下，热传导通过PET层和Al层到达PE层。相对的PE层熔融在一起。相对加热可优选用于围绕引片64和66进行密封。
虽然在图15中未示出，但是可以在封装件62内提供电解质，例如通过在形成热密封件52之后使用箔包50中的填充端口，或者在密封工艺之前或期间引入电解质。一旦形成组件26，则引片64、66可电耦合到IMD 16的一个或多个电气部件，使得通过电极56和电解质产生的操作能量可经由引片64、66传输到箔包50外部。
已经在本公开中描述各种示例。这些和其它示例在随附条款和权利要求书的范围内。
条款1.一种组件，所述组件包括：第一电极，所述第一电极包括第一导电引片、第一集电器和在所述第一集电器上的第一活性材料；第二电极，所述第二电极包括第二导电引片、第二集电器、第三集电器、所述第二集电器和所述第三集电器上的第二活性材料和将所述第二集电器连接到所述第三集电器的至少一个连接器，其中所述第二集电器和所述第三集电器围绕所述至少一个连接器彼此折叠，其中所述第二导电引片耦合到所述第二集电器，并且其中所述第三集电器经由所述至少一个连接器和所述第二集电器电耦合到第二导电引片；和箔封装，所述箔封装被密封在所述第一导电引片和所述第二导电引片上，以部分地包封所述第一电极和所述第二电极。
条款2.根据条款1所述的组件，其中所述第二集电器和所述第三集电器折叠在所述第一集电器上，使得所述第一集电器被定位在所述第二集电器与所述第三集电器之间。
条款3.根据条款1或2中任一项所述的组件，其中所述第一集电器定位成与所述第二集电器和所述第三集电器相邻，但不在所述第二集电器与所述第三集电器之间。
条款4.根据条款1至3中任一项所述的组件，其中与在所述箔包的封装件内与所述第二集电器直接相邻的所述引片的厚度相比，在所述箔封装被密封在所述第二导电引片上的情况下，所述第二导电引片的所述厚度减小。
条款5.根据条款1至4中任一项所述的组件，其中所述第二导电引片与所述第二集电器一体地形成。
条款6.根据条款1至5中任一项所述的组件，其中所述第二导电引片与所述第二集电器、所述至少一个连接器和所述第三集电器一体地形成。
条款7.根据条款1至6中任一项所述的组件，其中所述至少一个连接器包括至少一个第一连接器，其中所述第一电极还包括通过至少一个第二连接器连接到所述第一集电器的第四集电器，其中所述第一集电器和所述第四集电器围绕所述至少一个第二连接器彼此折叠，其中所述第四集电器经由所述至少一个第二连接器和所述第一集电器电耦合到第一导电引片。
条款8.根据条款7所述的组件，其中所述第一集电器或所述第四集电器中的至少一者被定位在所述第二集电器与所述第三集电器之间。
条款9.根据条款1至8中任一项所述的组件，其中所述至少一个连接器包括将所述第二集电器连接到所述第三集电器的多于一个连接器。
条款10.根据条款1至9中任一项所述的组件，其中所述至少一个连接器的宽度小于所述第二集电器的宽度和所述第三集电器的宽度。
条款11.根据条款1至10中任一项所述的组件，其中所述至少一个连接器包括至少一个第一连接器，其中所述第二电极还包括第四集电器和第五集电器，其中所述第四集电器连接到所述第二集电器并且通过至少一个第二连接器折叠在所述第二集电器上，其中所述第五集电器连接到所述第三集电器并且通过至少一个第三连接器折叠在所述第三集电器上，并且其中所述第四集电器和所述第五集电器电耦合到所述第二导电引片。
条款12.根据条款1至11中任一项所述的组件，其中所述第一电极包括阳极，并且所述第二电极包括阴极。
条款13.根据条款1至12中任一项所述的组件，其中与所述第一活性材料组合的所述第一集电器的厚度大于与所述第二活性材料组合的所述第二集电器的厚度和与所述第二活性材料组合的所述第三集电器的厚度。
条款14.根据条款1至13中任一项所述的组件，其中所述第二导电引片具有圆形横截面，其中所述箔封装被密封在所述第二导电引片上。
条款15.一种方法，所述方法包括：相对于第二电极定位第一电极，其中所述第一电极包括第一导电引片、第一集电器和第一集电器上的第一活性材料，并且其中所述第二电极包括第二导电引片、第二集电器、第三集电器、所述第二集电器和所述第三集电器上的第二活性材料和将所述第二集电器连接到所述第三集电器的至少一个连接器，其中所述第二集电器和所述第三集电器围绕所述至少一个连接器彼此折叠，其中所述第二导电引片耦合到所述第二集电器，并且其中所述第三集电器经由所述至少一个连接器和所述第二集电器电耦合到第二导电引片；以及在所述第一导电引片和所述第二导电引片上热密封箔封装，以部分地包封所述第一电极和所述第二电极。
条款16.根据条款15所述的方法，其中形成所述组件包括：通过所述至少一个连接器将所述第二集电器折叠在所述第三集电器上；并且随后热密封所述箔包的至少一部分以在所述第一导电引片和所述第二导电引片上形成所述热密封。
条款17.根据条款15或16中任一项所述的方法，其中所述第二集电器和所述第三集电器折叠在所述第一集电器上，使得所述第一集电器被定位在所述第二集电器与所述第三集电器之间。
条款18.根据条款15至17中任一项所述的方法，其中相对于所述第二电极定位所述第一电极包括将所述第一集电器定位成与所述第二集电器和所述第三集电器相邻，但不在所述第二集电器与所述第三集电器之间。
条款19.根据条款15至18中任一项所述的方法，其中与在所述箔包的封装件内与所述第二集电器直接相邻的所述引片的厚度相比，在所述箔封装被密封在所述第二导电引片的情况下，所述第二导电引片的所述厚度减小。
条款20.根据条款15至19中任一项所述的方法，其中所述第二导电引片与所述第二集电器一体地形成。
条款21.根据条款15至20中任一项所述的方法，其中所述第二导电引片与所述第二集电器、所述至少一个连接器和所述第三集电器一体地形成。
条款22.根据条款15至21中任一项所述的方法，其中所述至少一个连接器包括至少一个第一连接器，其中所述第一电极还包括通过至少一个第二连接器连接到所述第一集电器的第四集电器，其中所述第一集电器和所述第四集电器围绕所述至少一个第二连接器彼此折叠，其中所述第四集电器经由所述至少一个第二连接器和所述第一集电器电耦合到第一导电引片。
条款23.根据条款22所述的方法，其中所述第一集电器或所述第四集电器中的至少一者被定位在所述第二集电器与所述第三集电器之间。
条款24.根据条款15至23中任一项所述的方法，其中所述至少一个连接器包括将所述第二集电器连接到所述第三集电器的多于一个连接器。
条款25.根据条款15至24中任一项所述的方法，其中所述至少一个连接器的宽度小于所述第二集电器的宽度和所述第三集电器的宽度。
条款26.根据条款15至25中任一项所述的方法，所述至少一个连接器包括至少一个第一连接器，其中所述第二电极还包括第四集电器和第五集电器，其中所述第四集电器连接到所述第二集电器并且通过至少一个第二连接器折叠在所述第二集电器上，其中所述第五集电器连接到所述第三集电器并且通过至少一个第三连接器折叠在所述第三集电器上，并且其中所述第四集电器和所述第五集电器电耦合到所述第二导电引片。
条款27.根据条款15至26中任一项所述的方法，其中所述第一电极包括阳极，并且所述第二电极包括阴极。
条款28.根据条款15至27中任一项所述的方法，其中与所述第一活性材料组合的所述第一集电器的厚度大于与所述第二活性材料组合的所述第二集电器的厚度和与所述第二活性材料组合的所述第三集电器的厚度。
条款29.根据条款15至28中任一项所述的方法，其中所述第二导电引片具有圆形横截面，其中所述箔封装被密封在所述第二导电引片上。
条款30.一种医疗装置，所述医疗装置包括根据条款1至14中任一项所述的电池组件，所述电池组件被配置为向所述医疗装置提供操作电力。
条款31.根据条款30所述的医疗装置，其中所述医疗装置包括植入式医疗装置，所述植入式医疗装置被配置为使用来自所述电池组件的所述操作电力向患者递送电刺激和/或感测所述患者的电信号。

Claims (14)

1.一种组件，所述组件包括：
第一电极，所述第一电极包括第一导电引片、第一集电器和在所述第一集电器上的第一活性材料；
第二电极，所述第二电极包括第二导电引片、第二集电器、第三集电器、在所述第二集电器和所述第三集电器上的第二活性材料和将所述第二集电器连接到所述第三集电器的至少一个连接器，
其中所述第二集电器和所述第三集电器围绕所述至少一个连接器彼此折叠，
其中所述第二导电引片耦合到所述第二集电器，并且
其中所述第三集电器经由所述至少一个连接器和所述第二集电器电耦合到第二导电引片；和
箔封装，所述箔封装被密封在所述第一导电引片和所述第二导电引片上，以部分地包封所述第一电极和所述第二电极。
2.根据权利要求1所述的组件，其中所述第二集电器和所述第三集电器折叠在所述第一集电器上，使得所述第一集电器被定位在所述第二集电器与所述第三集电器之间。
3.根据权利要求2所述的组件，其中所述第一集电器定位成与所述第二集电器和所述第三集电器相邻，但不在所述第二集电器与所述第三集电器之间。
4.根据权利要求3所述的组件，其中与在所述箔包的封装件内与所述第二集电器直接相邻的所述引片的厚度相比，在所述箔封装被密封在所述第二导电引片上的情况下，所述第二导电引片的所述厚度减小。
5.根据权利要求1至5中任一项所述的组件，其中所述第二导电引片与所述第二集电器一体地形成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的组件，其中所述第二导电引片与所述第二集电器、所述至少一个连接器和所述第三集电器一体地形成。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的组件，其中所述至少一个连接器包括至少一个第一连接器，其中所述第一电极还包括通过至少一个第二连接器连接到所述第一集电器的第四集电器，其中所述第一集电器和所述第四集电器围绕所述至少一个第二连接器彼此折叠，其中所述第四集电器经由所述至少一个第二连接器和所述第一集电器电耦合到第一导电引片。
8.根据权利要求7所述的组件，其中所述第一集电器或所述第四集电器中的至少一者被定位在所述第二集电器与所述第三集电器之间。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的组件，其中所述至少一个连接器包括将所述第二集电器连接到所述第三集电器的多于一个连接器。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的组件，其中所述至少一个连接器的宽度小于所述第二集电器的宽度和所述第三集电器的宽度。
11.根据权利要求1所述的组件，其中所述至少一个连接器包括至少一个第一连接器，
其中所述第二电极还包括第四集电器和第五集电器，其中所述第四集电器连接到所述第二集电器并且通过至少一个第二连接器折叠在所述第二集电器上，
其中所述第五集电器连接到所述第三集电器并且通过至少一个第三连接器折叠在所述第三集电器上，并且
其中所述第四集电器和所述第五集电器电耦合到所述第二导电引片。
12.根据权利要求1所述的组件，其中所述第一电极包括阳极，并且所述第二电极包括阴极。
13.根据权利要求1所述的组件，其中与所述第一活性材料组合的所述第一集电器的厚度大于与所述第二活性材料组合的所述第二集电器的厚度和与所述第二活性材料组合的所述第三集电器的厚度。
14.根据权利要求1所述的组件，其中所述第二导电引片具有圆形横截面，其中所述箔封装被密封在所述第二导电引片上。
CN202280013955.3A 2021-02-10 2022-01-07 电池组件 Pending CN116888785A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/172,903 2021-02-10
US17/172,903 US11916256B2 (en) 2021-02-10 2021-02-10 Battery assembly
PCT/US2022/011547 WO2022173533A1 (en) 2021-02-10 2022-01-07 Battery assembly

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116888785A true CN116888785A (zh) 2023-10-13

Family

ID=80445753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280013955.3A Pending CN116888785A (zh) 2021-02-10 2022-01-07 电池组件

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11916256B2 (zh)
EP (1) EP4292157A1 (zh)
CN (1) CN116888785A (zh)
WO (1) WO2022173533A1 (zh)

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5525441A (en) 1994-09-13 1996-06-11 Power Conversion, Inc. Folded electrode configuration for galvanic cells
US6461762B1 (en) 2000-04-20 2002-10-08 Industrial Technology Research Institute Rechargeable battery structure having a stacked structure of sequentially folded cells
JP4124972B2 (ja) 2001-02-23 2008-07-23 Ｎｅｃトーキン株式会社 積層型リチウムイオン電池
US7035078B1 (en) 2004-10-29 2006-04-25 Medtronic, Inc. Folded plate electrode assemblies for battery cathodes
CN101026234A (zh) 2007-02-12 2007-08-29 范正刚 锌镍电池负极片
US8142928B2 (en) 2008-06-04 2012-03-27 Basvah Llc Systems and methods for rechargeable battery collector tab configurations and foil thickness
GB2477552B (en) 2010-02-08 2016-01-27 Qinetiq Ltd Thin electrochemical cell
JP5343048B2 (ja) 2010-07-29 2013-11-13 日立ビークルエナジー株式会社 蓄電モジュールおよび蓄電装置
US9289611B2 (en) * 2011-11-22 2016-03-22 Medtronic, Inc. Electrochemical cell with adjacent cathodes
US20130131744A1 (en) 2011-11-22 2013-05-23 Medtronic, Inc. Electrochemical cell with adjacent cathodes
US20140030590A1 (en) 2012-07-25 2014-01-30 Mingchao Wang Solvent-free process based graphene electrode for energy storage devices
CN106797017A (zh) 2014-05-12 2017-05-31 通用汽车环球科技运作有限责任公司 使用多个大气等离子喷嘴的锂电池制造过程
JP6789938B2 (ja) 2015-06-18 2020-11-25 ２４エム・テクノロジーズ・インコーポレイテッド２４Ｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｉｎｃ． シングルパウチバッテリセル及びその製造方法
US9780381B2 (en) * 2016-01-21 2017-10-03 Bosch Battery Systems, Llc Current collectors
WO2017199234A1 (en) 2016-05-19 2017-11-23 Power Me Tech Ltd. Primary cells for high discharge rate
CN110268570A (zh) 2017-01-26 2019-09-20 株式会社村田制作所 叠层型二次电池及其制造方法以及设备
US11217846B2 (en) 2017-03-16 2022-01-04 Eaglepicher Technologies, Llc Electrochemical cell
WO2019010323A1 (en) 2017-07-07 2019-01-10 Johnson Controls Technology Company MONOPIECE CURRENT COLLECTOR FOR BATTERY CELL
GB2574804A (en) 2018-06-11 2019-12-25 Sumitomo Chemical Co Battery, battery cell, cell module and related methods
CN112335070A (zh) 2018-07-09 2021-02-05 24M技术公司 半固体电极和蓄电池制造的连续和半连续方法
CN110808377B (zh) 2018-08-06 2021-04-27 宁德新能源科技有限公司 电芯、电池以及电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
US11916256B2 (en) 2024-02-27
EP4292157A1 (en) 2023-12-20
US20220255198A1 (en) 2022-08-11
WO2022173533A1 (en) 2022-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10661089B2 (en) Electrochemical cell with adjacent cathodes
US9059435B2 (en) Medical device battery enclosure
EP2783407B1 (en) Electrochemical cell with adjacent cathodes
JP2008533653A (ja) 電極コネクタタブ
WO2006050393A2 (en) Folded plate electrode assemblies for battery cathodes
US20220347485A1 (en) Battery assembly for medical device
US20230302288A1 (en) Hermetic feedthrough assembly and associated methods
US20210196961A1 (en) Battery assembly for medical device
US11916256B2 (en) Battery assembly
US20210031046A1 (en) Battery assembly for medical device
WO2020231527A1 (en) Feedthrough insulator cap for medical device battery
US11065460B2 (en) Battery assembly for medical device
US20220149339A1 (en) Energy storage device assemblies
US20230146385A1 (en) Battery and implantable medical device including same
US20210202952A1 (en) Battery assembly for medical device

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination