KR20080053399A - 리튬 이온 전지 - Google Patents

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KR20080053399A
KR20080053399A KR1020087010570A KR20087010570A KR20080053399A KR 20080053399 A KR20080053399 A KR 20080053399A KR 1020087010570 A KR1020087010570 A KR 1020087010570A KR 20087010570 A KR20087010570 A KR 20087010570A KR 20080053399 A KR20080053399 A KR 20080053399A
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carbon
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에릭 알 스콧
윌리엄 지 하워드
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메드트로닉 인코포레이티드
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Abstract

리튬 이온 전지(100)는 양 전극(110)과, 탄소를 포함하는 음 전극(120)과, 제1 및 제2 첨가제를 포함하는 전해물(130)을 포함한다. 제1 첨가제는 이온 수용체로서 작용하는 보란 또는 보레이트 화합물을 포함하고, 제2 첨가제는 이온 도전 막을 형성하는 음 전극(120)의 표면에서 반응할 수 있는 알켄을 포함한다.
Figure P1020087010570
리튬 이온 전지, 전해물, 첨가제, 보란, 보레이트 화합물, 알켄

Description

리튬 이온 전지{LITHIUM-ION BATTERY}
본 발명은 일반적으로 리튬 전지의 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 전지의 수명 동안 용량 저하를 덜 시킬 수 있는 리튬 이온 전지에 관한 것이다.
리튬 이온 전지는 활성 물질(예를 들어, LiCoO2)을 가지는 양극 집전체(positive current collector)(예를 들어, 알루미늄 박(aluminum foil)과 같은 알루미늄) 및 활성 물질(예를 들어, 흑연(graphite)과 같은 탄소질 물질)을 가지는 음극 집전체(예를 들어, 구리박(copper foil)과 같은 구리)를 포함한다. 양극 집전체 및 그에 구비된 활성 물질은 함께 양 전극으로 언급되는 반면, 음극 집전체 및 그에 구비된 활성 물질은 음 전극으로 언급된다.
도 1은 전술한 리튬 이온 전지와 같은 종래의 리튬 이온 전지(10)의 일부의 개략적인 설명도를 나타낸다. 전지(10)는 양극 집전체(22) 및 양극 활성 물질(24)을 포함하는 양 전극(20)과, 음극 집전체(32) 및 음극 활성 물질(34)을 포함하는 음 전극(30)과, 전해 물질(electrolyte material)(40)과, 및 양 전극(20) 및 음 전 극(30)의 중간 또는 그 사이에 구비된 분리체(예를 들어, 폴리메릭 미세공성 분리체(polymeric microporous separator), 도면에 도시되지 않음)를 포함한다. 전극(20, 30)은 비교적 평평한 판 또는 평면 판으로서 제공될 수 있으며, 또는 나선형 또는 그 외의 구성(예를 들어, 타원형 구성)으로 감싸지거나 감길 수 있다. 전극은 접혀진(folded) 구성으로 제공될 수도 있다.
전지(10)의 충전 및 방전 중에, 리튬 이온은 양 전극(20) 및 음 전극(30) 사이에서 이동한다. 예를 들어, 전지(10)가 방전되는 경우, 리튬 이온은 음 전극(30)으로부터 양 전극(20)으로 흐른다. 반대로, 전지(10)가 충전되는 경우, 리튬 이온은 양 전극(20)으로부터 음 전극(30)으로 흐른다.
종래의 리튬 이온 전지의 하나의 난점은 셀 에이징(cell aging) 및 셀 사이클링(cycling)의 결과로서 전지의 수명에 대한 용량 저하를 나타낼 수 있다는 점이다. 여기서 사용된 바와 같이, "용량 저하"라는 용어는 전지의 수명에 대한 전지 용량의 손실을 언급한다.
의료 기구 산업은 환자의 의학적 상태를 치료하는 다양한 전자 및 기계 기기를 생산한다. 의학적 상태에 따라, 의료 기기는 치료를 받는 환자에게 외과적으로 이식될 수도 있고, 또는 외부적으로 연결될 수도 있다. 임상학자는 의료 기기를 단독으로 또는 약물 요법 및 수술과 병행하여 사용하여 환자의 의학적 상태를 치료한다. 일부 의학적 상태에 대하여, 의료 기기는 최고의 요법, 때로는 유일한 요법을 제공하여 개개인이 보다 건강한 상태 및 보다 완전한 삶을 회복하도록 한다.
이식 가능한 의료 기기를 포함하는 의료 기기와 같이 전지에 의해 전력을 공 급하는 기기로 개선된 전지 전력의 소스를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 경우, 재충전될 수 있는 전지를 제공하는 것이 유리할 수 있다. 전지의 수명에 대한 용량 저하에 비교적 저항력이 있을 수 있는 전지를 제공하는 것이 유리할 수도 있다. 또한, 하나 이상의 이러한 이점 또는 그 외의 다른 이점들을 포함하는 전지를 이용하는 의료 기기(예를 들어, 이식 가능한 의료 기기)를 제공하는 것이 유리할 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예는 양 전극과, 탄소(carbon)를 포함하는 음 전극과, 제1 및 제2 첨가제를 포함하는 전해물을 구비하는 리튬 이온 전지에 관한 것이다. 제1 첨가제는 이온 수용체로서 작용하는 보란(borane) 또는 보레이트(borate) 화합물을 포함하고, 제2 첨가제는 이온 도전막(ionically conductive layer)을 형성하는 음 전극의 표면에서 반응할 수 있는 알켄(alkene)을 포함한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예는 양 전극과, 탄소 섬유 또는 흑연화된 메소카본 마이크로비드(mesocarbon microbead) 및 코크(coke)의 혼합물을 포함하는 음 전극과, 이온 수용체로서 작용하는 보란 또는 보레이트 화합물을 포함하는 제1 첨가제 및 이온 도전 막을 형성하는 음 전극의 표면에서 반응할 수 있는 알켄을 포함하는 제2 첨가제를 포함하는 전해물을 구비하는 리튬 이온 전지에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예는 양 전극과, 흑연화된 메소카본 마이크로비드 및 코크를 포함하는 활성 물질을 포함하는 음 전극과, 비닐렌 카보네이트(vinylene carbonate) 및 트리메톡시보록신(trimethoxyboroxine) 첨가제를 포함하는 전해물을 구비하는 리튬 이온 전지에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예는 의료 기기로 전력을 공급하는 리튬 이온 전지를 포함하는 의료 기기에 관한 것이다. 리튬 이온 전지는 양 전극과, 탄소를 포함하는 음 전극과, 제1 및 제2 첨가제를 포함하는 전해물을 구비한다. 제1 첨가제는 이온 수용체로서 작용하는 보란 또는 보레이트 화합물을 포함하고, 제2 첨가제는 이온 도전막을 형성하는 음 전극의 표면에서 반응할 수 있는 알켄을 포함한다.
도 1은 종래의 이온 전지의 개략적인 단면도이다.
도 2는 바람직한 실시예에 따른 리튬 이온 전지의 일부에 대한 개략적인 단면도이다.
도 3은 MCMB 를 포함하고 다양한 전해물 첨가제를 이용하는 음 전극을 가지는 리튬 전지에 대한 용량 저하를 도시하는 그래프이다.
도 4는 MCMB 및 코크를 포함하고 다양한 전해물 첨가제를 이용하는 음 전극을 가지는 리튬 전지에 대한 용량 저하를 도시하는 그래프이다.
도 5는 탄소 섬유를 포함하고 다양한 전해물 첨가제를 이용하는 음 전극을 가지는 리튬 전지에 대한 용량 저하를 도시하는 그래프이다.
도 6은 환자의 신체 또는 토르소(torso)에 이식된 이식 가능한 의료 기기의 형태인 시스템의 개략도이다.
도 7은 이식 가능한 의료 기기의 형태인 또 다른 시스템의 개략도이다.
바람직한 실시예에 따라, 전지의 수명에 대한 용량 저하에 증대된 저항력을 나타낼 수 있는 전지가 제공될 수 있다. 전지는 탄소질 음 전극과, 사용 중인 전지가 겪게 되는 용량 저하의 총계를 감소시키도록 의도된 하나 이상의 첨가제를 포함하는 전해물을 구비한다. 사용 수명에 대한 비교적 일정한 용량을 요구하며, 이식 가능한 의료 기기를 포함하는 다양한 어플리케이션 중 어떤 것에서도 이러한 전지가 이용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 리튬 이온 전지(100)의 일부에 대한 개략적인 단면도가 도시된다. 바람직한 실시예에 따르면, 전지(100)는 대략 10 및 1000 밀리암페어시(mAh) 사이의 정격(rating)을 가진다. 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 전지는 대략 100 및 400 mAh 사이의 정격을 가진다. 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 전지는 대략 300 mAh 전지이다. 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 전지는 대략 75 mAh 전지이다.
전지 케이스(도면에 도시되지 않음)는 스테인리스강(stainless steel) 또는 또 다른 금속으로 만들어질 수 있다. 바람직한 실시예에 따르면, 전지 케이스는 티탄(titanium), 알루미늄, 또는 그 합금으로 만들어질 수 있다. 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 전지 케이스는 플라스틱 물질 또는 플라스틱 박 적층 물 질(plastic-foil laminate material)(예를 들어, 폴리올레핀 막(polyolefin layer) 및 폴리에스테르 막(polyester layer) 사이에 제공된 알루미늄 박)로 만들어질 수 있다.
다양한 바람직한 실시예에 따라 전지(100)의 치수는 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 비교적 각형인 전지 케이스에 제공될 수 있도록 전극이 김겨진 바람직한 일실시예에 따르면, 전지는 대략 30-40 mm 사이 × 대략 20-30 mm 사이 × 대략 5-7 mm 사이의 치수를 가진다. 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 전지의 치수는 대략 20 mm × 20 mm × 3mm 이다. 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 전지는 대략 30 mm 의 직경 및 대략 3 mm 의 두께를 가지는 버튼 셀(button cell) 타입의 전지의 형태로 제공될 수 있다. 본 명세서에 설명된 바와 같은 이러한 치수 및 구성은 단지 예시적이며, 다양한 크기, 형상 및 구성의 전지가 본 명세서에 설명된 새로운 개념에 따라 생산될 수 있음은 당업자에 의해 명백해질 것이다.
전지(100)는 적어도 하나의 양 전극(110) 및 적어도 하나의 음 전극(120)을 포함한다. 분리체(separator)(150)는 양 전극(110) 및 음 전극(120)의 중간 또는 그 사이에 구비된다. 바람직한 실시예에 따르면, 분리체(150)는 폴리프로필렌(polypropylene)/폴리에틸렌(polyethelene) 코폴리머(copolymer)와 같은 폴리메릭 물질(polymeric material) 또는, 전해물 및 리튬 이온이 분리체의 한쪽에서 다른 한쪽으로 흐르도록 하는 그에 형성된 미세기공(micropore)을 포함하는 또 다른 폴리올레핀 다층성 레미네이트(polyolefin multilayer laminate)이다. 바람직한 실시예에 따르면, 분리체(150)의 두께는 대략 10 마이크로미터(㎛) 및 50 ㎛ 사이이 다. 특정한 바람직한 실시예에 따르면, 분리체의 두께는 대략 25 ㎛ 이고, 분리체의 평균 기공 크기는 대략 0.02 ㎛ 및 0.1 ㎛ 사이이다.
바람직한 실시예에 따르면, 전지(100)는 셀이 유리 피드스루(glass feedthrough)를 가지는 스테인리스강 캔에 밀폐 방식으로 밀봉되는 나선형으로 감겨진 각형 전지로서 제공된다. 다른 바람직한 실시예에 따르면, 전극은 전지(100)의 평평한 또는 평면적인 구성요소로서 제공될 수 있거나, 접혀진 구성으로 제공될 수 있다. 특정한 바람직한 일실시예에 따르면, 전극은 비교적 각형인 전지 케이스로의 삽입을 위한 타원형으로 감겨진 코일을 형성하도록 비교적 직사각형인 맨드럴(mandrel) 둘레에 감싸질 수 있다. 다른 바람직한 실시예에 따르면, 전지는 버튼 셀 전지, 박막 고체 전지(thin film solid state battery), 또는 또 다른 리튬 이온 전지 구성으로 제공될 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 음 전극은 니켈(nickel) 또는 니켈 합금을 포함하는 부재 또는 탭(tab)에 의해 스테인리스강 케이스에 결합된다. 알루미늄이나 알루미늄 합금 부재 또는 탭은 양 전극에 결합되거나 부착될 수 있다. 바람직한 실시예에 따르면, 니켈 및 알루미늄 탭은 전지를 위한 단자로서 역할을 할 수 있다.
양 전극(110)은 금속과 같은 도전성 물질로 만들어진 집전체(112)를 포함한다. 바람직한 실시예에 따르면, 집전체(112)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하고, 대략 5 ㎛ 및 75 ㎛ 사이의 두께를 가진다. 특정한 바람직한 실시예에 따르면, 집전체(112)의 두께는 대략 20 ㎛ 이다. 또한, 양극 집전체(112)가 얇은 박 물질인 것으로 예시되고 설명되었지만, 다양한 바람직한 실시예에 따르면, 양극 집 전체는 그 외의 다양한 구성 중의 어떤 것도 가질 수 있다는 것에 유의해야 한다. 예를 들어, 음극 집전체는 매쉬 격자(mesh grid), 익스팬디드 금속 격자(expanded metal grid), 광화학적으로 에칭된 격자 등과 같은 격자가 될 수 있다.
집전체(112)는 그에 구비된(예를 들어, 집전체 상에 코팅된) 활성 물질의 막(114)을 가진다. 도 2는 막(114)이 집전체(112)의 한쪽에만 구비되는 것을 도시하지만, 막(114)으로서 도시된 것과 유사하거나 동일한 활성 물질의 막이 집전체(112)의 양쪽에 모두 구비되거나 코팅될 수 있음을 이해해야 한다.
바람직한 실시예에 따르면, 막(114)은 전지를 방전 또는 충전하는 동안 각각 도핑(dope) 및 언도핑(undope)될 수 있는 리튬을 포함하는 물질 또는 화합물이다. 특정한 바람직한 실시예에 따르면, 막(114)은 리튬 산화코발트(LiCoO2)를 포함한다. 본 명세서를 검토하는 사람이 이해할 수 있는 것과 같이, 그 외의 다양한 바람직한 실시예에 따르면, 양극 활성 물질 막은 LiCoO2을 대신하거나 이에 추가하여 그 외의 다양한 물질로 만들어지거나 이러한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 양극 활성 물질은 본 명세서에 참조로서 포함되며, "리튬 이온 전지"를 명칭으로 하고 2004 년 10 월 29 일자로 출원된 미국특허출원 제10/979,041호에 설명된 다양한 물질의 조합 중 임의의 것을 포함하는 합성물을 가질 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 활성 물질(114)의 막의 두께는 대략 0.1 ㎛ 및 3 mm 사이이다. 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 활성 물질(114)의 막의 두께는 대략 25 ㎛ 및 300 ㎛ 사이이다. 특정한 바람직한 실시예에 따르면, 활성 물 질(114)의 막 두께는 대략 75 ㎛ 이다.
음 전극(120)의 일부로서 포함된 음극 집전체(122)는 금속과 같은 도전성 물질로 만들어진다. 바람직한 실시예에 따르면, 집전체(122)는 구리 또는 구리 합금이다. 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 집전체(122)는 티탄 또는 티탄 합금이다. 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 집전체(122)는 니켈 또는 니켈 합금이다. 또한, 음극 집전체(122)가 얇은 박 물질인 것으로 예시되고 설명되었지만, 다양한 바람직한 실시예에 따르면, 양극 집전체는 그 외의 다양한 구성 중의 어떤 것도 가질 수 있음에 유의해야 한다. 예를 들어, 양극 집전체는 매쉬 격자, 익스팬디드 금속 격자, 광화학적으로 에칭된 격자 등과 같은 격자가 될 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 집전체(122)의 두께는 대략 100 ㎚ 및 100 ㎛ 사이이다. 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 집전체(122)의 두께는 대략 5 ㎛ 및 25 ㎛ 사이이다. 특정한 바람직한 실시예에 따르면, 집전체(122)의 두께는 대략 10 ㎛ 이다.
음극 집전체(122)는 그에 구비된 활성 물질의 막(124)을 가진다. 도 2는 막(124)이 집전체(122)의 한쪽에만 구비되는 것을 도시하지만, 도시된 것과 유사하거나 동일한 활성 물질의 막이 집전체(122)의 양쪽에 모두 구비되거나 코팅될 수 있음을 이해해야 한다.
바람직한 실시예에 따르면, 막(124)은 석유 코크(petroleum coke), 탄소 섬유, 경질 탄소(hard carbon), 흑연(예를 들어, 천연 흑연, 합성 흑연, 포테이토 카본(potato carbon), 등), 분말 흑연화된 피치(메소카본 마이크로비드(MCMB)), 또는 그 조합과 같은 탄소질 물질을 포함한다. 바람직한 실시예에 따르면, 음극 집전체 상에 구비된 활성 물질의 막은 70 및 95 중량 퍼센트 사이의 MCMB 와, 5 및 30 중량 퍼센트 사이의 코크를 포함한다. 특정한 바람직한 실시예에 따르면, 음극 집전체 상에 구비된 활성 물질의 막은 대략 80 중량 퍼센트 MCMB 및 20 중량 퍼센트 코크를 포함한다. 다른 바람직한 실시예에 따르면, MCMB/코크 막에서의 코크의 퍼센티지는 중량으로 대략 10 및 30 퍼센트 사이의 범위를 가질 수 있다. 코크의 퍼센티지가 이러한 범위의 상한(upper end)을 실질적으로 초과할 시에, 감소된 용량 및 증가된 불가역 용량(irreversible capacity)과 같은 부정적인 결과는 전지에 의해 표시될 수 있으며, 이러한 범위의 하한(lower end)보다 실질적으로 아래인 레벨에서는 코크의 사용과 관련된 이점이 없어질 것이다.
활성 막에 사용되는 물질과 함께 유지시키기 위하여 바인더 물질(binder material)은 활성 물질(124)의 막과 함께 이용될 수도 있다. 예를 들어, 바람직한 일실시예에 따르면, 활성 물질의 막은 카본 블랙(carbon black)과 같은 도전성 첨가제와, 폴리비닐리딘 플루오라이드(PVDF: polyvinylidine fluoride) 또는 엘라스토머 폴리머(elastomeric polymer)와 같은 바인더(binder)를 포함할 수 있다.
다양한 바람직한 실시예에 따르면, 활성 물질(124)의 두께는 대략 0.1 ㎛ 및 3 mm 사이이다. 다른 바람직한 실시예에 따르면, 활성 물질(124)의 두께는 대략 25 ㎛ 및 300 ㎛ 사이일 수 있다. 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 활성 물질(124)의 두께는 대략 20 ㎛ 및 90 ㎛ 사이일 수 있으며, 특정한 바람직한 실시예에 따르면 대략 75 ㎛ 일 수 있다.
전해물(130)은 양 전극 및 음 전극의 중간 또는 그 사이에 구비되어, 리튬 이온이 통과할 수 있는 매체를 제공한다. 바람직한 실시예에 따르면, 전해물은 액체이며 예를 들어, 하나 이상의 비수용성 용매(non-aqueous solvent)에 용해된 리튬염(lithium salt)을 포함한다.
또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 전해물은 폴리(에틸렌 옥사이드)(poly(ethylene oxide)) 또는 실리콘(silicone)과 같은 폴리메릭 물질에 용해된 리튬염일 수 있다. 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 전해물은 N-메틸-N-알킬피롤리디늄 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드염(N-methyl-N-alkylpyrrolidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide salt)과 같은 이온성 액체일 수 있다. 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 전해물은 리튬 인 옥시나이트라이드(LiPON: lithium phosphorous oxynitride)와 같은 리튬 이온 도전성 유리와 같은 고체 전해물일 수 있다.
그 외의 다양한 전해물은 다른 바람직한 실시예에 따라 사용될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 실시예에 따르면, 전해물은 LiPF6 의 0.1 M 에서 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate) 및 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate)의 혼합물일 수 있다. 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 전해물은 폴리프로필렌 카보네이트 용매 및 리튬 비스옥살레이토보레이트염(bis-oxalatoborate salt)(때때로 LiBOB 으로 언급됨)을 포함할 수 있다. 다른 바람직한 실시예에 따르면, 전해물은 특히, PVDF 코폴리머, PVDF 폴리이미드(polyimide) 물질 및 오르가노실리콘 폴리 머(organosilicon polymer) 중의 하나 이상과, 열 중합 겔(thermal polymerization gel), 방사선 처리된 아크릴레이트(acrylate), 폴리머 겔(polymer gel)을 가지는 파티큘레이트(particulate), 무기 겔 폴리머 전해물(gel-polymer electrolyte), 무기 겔 폴리머 전해물, PVDF 겔, 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 유리 세라믹 전해물, 포스페이트 유리(phosphate glass), 리튬 전도성 유리, 리튬 전도성 세라믹, 및 무기 이온 액체 또는 겔을 포함한다.
바람직한 실시예에 따르면, 전해물은 리튬염으로서 1 몰(molar) LiPF6 를 가지는 유기 카보네이트의 혼합물을 포함한다. 특정한 바람직한 실시예에 따르면, 전해물은 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 디에틸 카보네이트 및 LiPF6 과 같은 다수의 유기 카보네이트를 포함한다.
전해물(130)은 전지(100)에서 용량 저하의 발생을 감소시키기 위한 둘 이상의 첨가제를 포함한다. 이러한 물질은 음 전극과 함께 사용된 카보네이트 물질의 표면에서 LiF의 형성을 방지하는 것을 돕는다고 보고되었다. 이러한 물질이 용량 저하에 기여하고, 음 전극에서 형성되는 안정된 이온 도전막(고체 전해물 계면(SET: solid-electrolyte interphase)으로 언급될 수 있음)의 성분으로서 유리하지 않다고 믿어지므로, LiF의 형성은 바람직하지 않다. 바람직한 실시예에 따르면, 전해물(130)은 음이온 수용체로서 작용하는 보레이트 또는 보란 화합물인 제1 첨가제를 포함한다. 보레이트 또는 보란 화합물은 보록신 고리(boroxine ring)를 포함하는 화합물(예를 들어, 트리메톡시보록신(TMOBX: trimethoxyboroxine) 또는 그 유 도체 또는 트리메틸보록신(trimethylboroxine)), 폴리알킬렌 옥사이드 체인(polyalkylene oxide chain)을 가지는 보록신 고리를 포함하는 화합물, 및 치환되거나 치환되지 않은 페닐 고리(phenyl ring)를 가지는 보록신 고리를 가지는 화합물을 포함할 수 있다. 특정한 바람직한 실시예에 따르면 제1 첨가제는 TMOBX이다.
바람직한 실시예에 따르면, 전해물(130)은 SEI 막을 형성하는 음 전극의 표면에서 반응할 수 있는(예를 들어, 중합할 수 있는) 알켄인 제2 첨가제를 포함한다. 이러한 인력 타입(attractive type)의 첨가제는 탄소 표면에서 비교적 용이하게 중합될 수 있는 불포화 결합을 포함한다. 제2 첨가제로 이용될 수 있는 알켄은 비닐렌 카보네이트 및 그 유도체, 프로필리덴 카보네이트(propylidene carbonate), 에틸리덴 에틸렌 카보네이트(ethylidene ethylene carbonate), 이소프로필리덴 에틸렌 카보네이트(isopropylidiene ethylene carbonate), 비닐렌 아세테이트(vinylene acetate), 비닐렌 에틸 카보네이트(vinylene ethyl carbonate), 및 에틸 신나메이트(ethyl cinnamate)를 포함한다. 특정한 바람직한 실시예에 따르면, 제2 첨가제는 비닐렌 카보네이트(VC) 또는 하나 이상의 그 유도체이다.
발명자는 첨가제의 조합을 이용함으로써 예상치 못한 상승 효과를 획득할 수 있음을 실험을 통해 판정하였다. 예를 들어, VC 및 TMOBX 와 같은 첨가제가 보다 안정된 SEI 막의 생산에 기여할 수 있다는 점에서 이러한 첨가제가 과거에 리튬 이온 전지에 사용되었다. 하지만, 과거에 VC 또는 TMOBX 와 같은 첨가제가 사용되었을 시에, 전해물의 첨가제만으로서 사용되었다(예를 들어, 전지의 전해물에 VC 만 첨가되었다). 이하에 제공된 예 1 및 2에서 예시하는 바와 같이, 실험을 통해, 발명자는 첨가제의 조합물이 이용될 경우 용량 저하 성능이 개선될 수 있다고 판정하였다. 즉, 다수의 첨가제를 이용하는 전지에서 이루어질 수 있는 용량 저하에 비해, 하나의 첨가제만을 이용하는 전지에서의 용량 저하가 보다 커질 수 있을 것이다. 실험에 의해 증명되지 않았던 이러한 결과에 대한 하나의 가능한 설명은, 다수의 첨가제의 사용이 개별 첨가제 각각의 별개의 이점을 제공할 수 있도록 서로 다른 첨가제가 보다 안정된 SEI 막을 서로 다른 방식으로 생산할 수 있다는 것이다.
바람직한 일실시예에 따르면, 전해물은 대략 0.1 및 3.0 퍼센트 사이의 TMOBX 및 대략 0.1 및 10.0 퍼센트 사이의 VC 를 포함한다. 바람직한 일실시예에 따르면, 전해물은 대략 0.3 및 1.0 퍼센트 사이의 TMOBX 및 대략 0.1 및 10.0 퍼센트 사이의 VC 를 포함한다. 특정한 바람직한 실시예에 따르면, 전해물은 대략 0.3 중량 퍼센트의 TMOBX 및 대략 2.4 퍼센트의 VC 를 포함한다.
바람직한 실시예에 따르면, 활성 물질이 MCMB 및 코크의 혼합물을 포함하는 탄소질 음 전극을 가지는 리튬 전지는 TMOBX 및 VC 첨가제를 가지는 전해물을 포함한다. 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 활성 물질이 탄소 섬유를 포함하는 탄소질 음 전극을 가지는 리튬 전지는 TMOBX 및 VC 첨가제를 가지는 전해물을 포함한다. 이러한 리튬 전지를 위한 전해물에서 TMOBX 및 VC 첨가제 모두를 사용하는 것은 상당한 용량 저하를 나타내는 경향이 감소되어 전지의 수명에 대한 더 양호한 성능을 가지는 전지를 달성하는 결과가 되도록 하기 위한 것이다.
탄소질 음 전극을 이용하는 리튬 이온 전지를 위한 전해물에서 VC 및 TMOBX 와 같은 첨가제를 제공하는 하나의 이점은 이러한 전지가 개선된 기능 및 신뢰도를 가지면서 보다 긴 수명을 가질 수 있다는 점이다. 이러한 전지에 대한 전압/용량 곡선은 이러한 첨가제를 이용하지 않는 전지에 비해 전지 수명의 소진 시기 근처에서 보다 가늘어지는 형상(tapered shape)을 나타낼 수 있으며, 이는 보다 정확한 선택 교체 인디케이터(ERI: elective replacement indicator) 예측을 허용할 수 있다. 이러한 첨가제는 음 전극에서 리튬이 보다 고르게 분배되도록 하는 "레벨링(leveling)" 반응을 촉진하도록 작용할 수도 있다.
예 1
대략 0.3 암페어시(Ah)의 공칭 용량(notmal capacity)을 가지는 리튬 이온 셀은 LiCoO2 양 전극과, 탄소질 음 전극과, 리튬염과 같은 1 몰 LiPF6 를 가지는 유기 카보네이트의 혼합물을 포함한 전해물을 가지는 것으로 준비되었다. 셀은 유리 피드스루를 가지는 스테인리스강 캔에 밀폐 방식으로 밀봉되는 나선형으로 감겨진 각형 셀로 구성되었다. 셀의 공칭 용량이 대략 0.3 암페어시였다. 모든 셀은 아래에 언급한 차이점을 제외하고는 동일하게 구성되었다.
리튬 이온 셀의 12 가지 타입은 음 전극의 3 가지의 탄소 타입의 각각을 4 가지의 전해물 체제와 조합함으로써 제조되었다. 탄소 타입은 (1) MCMB; (2) MCMB/코크 혼성물(hybrid)(석유 코크를 가지는 MCMB의 80/20 % 비율); 및 (3) 탄소 섬유이다. 모든 전극은 대략 11g/㎠ 의 증착물에 코팅되었으며, 대략 1.2 및 1.4 g/㎤ 사이의 압축 밀도를 가졌다. 이러한 물질에 대한 공급업자(vendor) 및 물리적 속성 정보는 아래 표 1에서 제공된다.
탄소 타입 설명 공급업자 탭 밀도 (Tap Density) (g/㎤) (레이저 회절, ㎛ 에 의한) 평균 입자 크기 V50 표면 영역 (BET, ㎡/g)
MCMB 분말 흑연화된 피치 오사카 가스 (Osaka Gas) 1.2-1.3 27 0.45
코크 서모카브 XP3 (Thermocarb XP3) 니들 코크 (Needle COKE) 코노코 (Conoco) 0.6-0.7 11.4 5.71
탄소 섬유 트라보닉(Trabonic) 320 코노코 1.2-1.3 13.4 0.71
전해물은 모두 PC, EC, DEC 및 LiPF6 를 포함하는 동일한 유기 카보네이트의 주요 조합물을 가졌으며, 사용되었던 저하 방지 첨가제(anti-fade additive)의 타입에 대해서만 상이하였다. 따라서, 전해물 타입은 (1) 없음(첨가제가 없음); (2) 0.3 wt% 의 TMOBX; (3) 2.4 wt% 의 VC 및 (4) (각각 0.3 및 2.4 % wt% 의) TMOBX 및 VC 의 혼합물이었다. VC 가 첨가되었던 전해물에 있어서, 희석되지 않은 VC 와 관련된 안정성 문제를 회피하기 위해 전해물 공급업자(EM 산업) 측에서 VC 가 첨가되었다.
셀은 (4.1 V 에서 30 분 유지되는) 4.1 V 로의 150 mA("C/2 비율)에서의 충전 및 2.75 V 로의 75 mA("C/4" 비율)에서의 방전으로 구성되는 가속된 스케쥴로 사이클이 이루어졌다. 제1 사이클 및 매 100 번째 사이클에서, 셀은 비율 "특성 사이클"을 낮추도록 되어 있다. 이것은 동일한 전압 제한으로의 14.5 mA 에서의 충전 및 14.5 mA 에서의 방전으로 구성되었다.
가속된 사이클 동안의 퍼센트 용량 손실인 용량 저하(FQ)는 다음의 수학식을 이용하여 1000 번의 사이클 이후에 판정되었다.
Figure 112008031418537-PCT00001
여기서, Q 는 방전 용량을 나타내고, 아래 첨자 숫자는 사이클 번호를 나타낸다. 데이터는 표 3에 도시되어 있고, 용량 저하 결과의 그래프 표현은 도 3 내지 도 5에 도시되어 있다. 도 3은 MCMB 를 포함하며 다양한 전해물 첨가제를 이용하는 음 전극을 가지는 리튬 전지에 대한 용량 저하를 도시하는 그래프이다. 도 4는 MCMB 및 코크를 포함하며 다양한 전해물 첨가제를 이용하는 음 전극을 가지는 리튬 전지에 대한 용량 저하를 도시하는 그래프이다. 도 5는 탄소 섬유를 포함하며 다양한 전해물 첨가제를 이용하는 음 전극을 가지는 리튬 전지에 대한 용량 저하를 도시하는 그래프이다.
탄소 타입 전해물 첨가제 평균 용량 저하 %
MCMB 없음 67.9
TMOBX 42.3
VC 41.2
VC/TMOBX 38.2
MCMB/코크 없음 68.1
TMOBX 35.1
VC 34.1
VC/TMOBX 23.0
탄소 섬유 없음 75.9
TMOBX 78.4
VC 56.2
VC/TMOBX 44.9
모든 탄소 타입(MCMB, MCMB/코크, 탄소 섬유)에 대하여, TMOBX 또는 VC 중 어느 하나의 단독 사용에 비해 VC/TMOBX 조합물의 사용을 통하여 용량 저하의 감소가 이루어졌다는 것을 유의해야 한다(즉, VC 단독, TMOBX 단독, 및 VC/TMOBX 조합물의 사용은 모두 첨가제를 사용하지 않은 전지에 비해 알맞은 용량 저하의 감소를 달성하였지만, VC/TMOBX 첨가제 조합물이 가장 큰 용량 저하의 감소를 달성하였다). 표 3 및 도 3 내지 도 5의 결과에 예시된 바와 같이, MCMB 코팅 음 전극이 셀에 사용되었을 경우, VC 및 TMOBX 의 혼합물은 TMOBX 또는 VC 의 단독 사용에 비해 비교적 작은 용량 저하의 감소를 달성하였다. 하지만, MCMB/코크 혼성물 전극 셀 및 탄소 섬유 셀에 대하여, VC 및 TMOBX 의 혼합물의 상승 효과는 VC 또는 TMOBX 단독 사용에 비해 테스팅 기간 동안에 셀에 대한 비교적 가파른 용량 저하의 감소를 달성하였다.
바람직한 실시예에 따르면, 전술한 전지와 같은 리튬 이온 전지는 ("이식 가능한 의료 기기" 또는 "IMD's"라고 언급되는) 사람의 신체에 이식될 수 있는 의료 기기와 같은 의료 기기를 포함하는 임의의 전지에 의해 전력을 공급하는 기기와 관련하여 이용될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
도 6은 환자(230)의 신체 또는 토르소(232) 내에 이식되는 시스템(200)(예를 들어, 이식 가능한 의료 기기)의 개략도를 예시한다. 시스템(200)은 예시를 위해 환자(230)를 위한 치료 목적의 높은 전압(예를 들어, 700 볼트) 치료를 제공하도록 구성되는 제세동기(defibrillator)로서 도시되는 이식 가능한 의료 기기의 형태인 기기(210)를 포함한다.
바람직한 실시예에 따르면, 기기(210)는 밀폐 방식으로 밀봉되고 생물학적으로 자동력이 없는 컨테이너(container) 또는 하우징(housing)(214)을 포함한다. 컨테이너는 도전성 물질로 만들어질 수 있다. 하나 이상의 리드(lead)(216)는 정맥(222)을 경유하여 환자의 심장(220)으로 기기(210)를 전기적으로 연결한다. 전극(217)은 심장 활동(cardiac activity)을 감지하도록 제공되며, 및/또는 심장(220)으로 전위를 제공한다. 리드(216)의 적어도 일부(예를 들어, 노출 전극(217)으로 도시된 리드의 단부)는 심장(220)의 심실 및 심방 중의 하나 이상과 인접하거나 접촉하도록 제공될 수 있다.
기기(210)는 기기(210)에 전력을 공급하도록 그에 구비된 전지(240)를 포함한다. 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 전지(240)는 (예를 들어, 전지의 제거 및 교환 및/또는 충전을 허용하기 위하여) 기기의 외부 또는 환자(230)의 외부에 제공될 수 있다. 전지(240)의 크기, 위치 및 용량은 주어진 환자의 물리적 또는 의학적 특성에 대해 요구되는 충전의 총계를 포함하는 다수의 요소, 기기의 크기 또는 구성 및 그 외의 다양한 요소 중의 임의의 것에 기초하여 선택될 수 있다. 바람직한 실시예에 따르면, 전지는 5 mAh 전지이다. 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 전지는 300 mAh 전지이다. 그 외의 다양한 바람직한 실시예에 따르면, 전지는 대략 10 및 1000 mAh 사이의 용량을 가질 수 있다. 그 외의 바람직한 실시예에 따르면, 둘 이상의 전지가 기기(210)에 전력을 공급하도록 제공될 수 있다. 이러한 바람직한 실시예에서, 전지는 동일한 용량을 가질 수 있으며, 또는 하나 이상의 전지는 그 외의 전지 또는 전지들보다 더 높은 또는 더 낮은 용량을 가질 수 있다.
도 7에 도시된 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 이식 가능한 신경 자극 기기(neurological stimulation device)(300)(이식 가능한 신경 자극기(neuro stimulator) 또는 INS)는 다양한 바람직한 실시예에 대하여 전술한 전지와 같은 전지(302)를 포함할 수 있다. 주식회사 Medtronic 의 "이식 가능한 신경자극 시스템"이라는 표제의 팜플릿에는 일부 신경 자극 제품 및 관련된 구성요소의 예가 도시 및 설명되어 있다.
INS 는 인간의 신경계 또는 신경 기관에 영향을 주기 위하여 사용되는 하나 이상의 전기적 자극 신호를 생성한다. 리드의 말초단(distal end)에서 운반되는 전기적 컨택(electrical contact)은 척추 또는 뇌와 같은 희망하는 자극 장소(stimulation site)에 배치되어 있으며, 리드의 근위단(proximal end)은 INS 에 연결된다. 그 다음, INS 는 복부, 흉부 또는 상부 엉덩이 부위의 피하 포켓(subcutaneous pocket)과 같은 개별 포켓으로 외과적으로 주입된다. 임상학자는 프로그래머를 이용한 요법에 의해 INS 를 프로그래밍한다. 이 요법은 특수한 환자의 요법을 위한 자극 신호의 파라미터를 구성한다. INS 는 통증, 실금, 간질 및 파킨슨 병과 같은 움직임 장애와, 수면성 무호흡을 치료하기 위하여 사용될 수 있다. 추가 요법은 다양한 생리적 상태, 심리적 상태 및 감정적 상태를 치료할 수 있을 것으로 보인다. INS 가 요법을 가하도록 이식되기 전에, INS 기능의 일부 또는 전부를 복제하는 외부 스크리너(external screener)는 제안된 요법의 효능을 평가하기 위하여 일반적으로 환자에게 연결된다.
INS(300) 는 리드 확장부(lead extension)(322) 및 자극 리드(stimulation lead)(324)를 포함한다. 자극 리드(324)는 근위단 상의 커넥터(332) 및 말초단 상의 전기 컨택(도면에 도시되지 않음)을 가지는 하나 이상의 절연된 전기 도체이다. 일부 자극 리드는 미네소타주 미니애폴리스시의 주식회사 Medtronic 의 Model 3487A Pisces-Quad® 리드와 같이 환자에게 경피적으로 삽입되도록 설계되고, 또한 일부 자극 리드는 Medtronic 의 Model 3998 Specify® 과 같이 외과적으로 이식되도록 설계된다.
리드 커넥터(332)는 (예를 들어 점(336)에서) INS(300)에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 일반적으로 리드 확장부(322)에 연결된다. 그 다음, Medtronic 의 Model 7495 와 같은 리드 확장부(322)는 INS(300)에 연결된다.
통상적으로 환자가 국부 마취 상태인 동안, INS(320)의 이식은 일반적으로 적어도 하나의 자극 리드(324)의 이식으로 시작한다. 자극 리드(324) 또한 경피적 또는 외과적으로 이식될 수 있다. 자극 리드(324)가 이식되어 위치가 정해졌다면, 자극 리드(324)의 말초단은 일반적으로 이식 이후에 자극 리드(324)의 이동을 최소화하는 위치에 고정된다. 자극 리드(324)의 근위단은 리드 확장부(322)에 연결하도록 구성될 수 있다.
INS(300)는 요법에 의해 프로그래밍되고, 이 요법은 환자를 위하여 요법을 최적화하도록 종종 수정된다(즉, 주어진 상황에서 적절한 요법이 관리될 수 있도록 INS 는 복수의 프로그램 또는 요법에 의해 프로그래밍될 수 있다). 전지(302)가 재충전을 요구할 경우, 외부 리드(도면에 도시되지 않음)는 충전 기기 또는 장치에 전지를 전기적으로 연결시키기 위해 사용될 수 있다.
내과 의사 프로그래머 및 환자 프로그래머(도면에 도시되지 않음)는 내과 의사 또는 환자가 다양한 요법 관리를 제어하도록 제공될 수도 있다. 콘솔 프로그래머(console programmer)라고도 알려진 내과 의사 프로그래머는 원격 측정법(telemetry)을 사용해 이식된 INS(300)와 통신함으로써, 임상학자는 INS(300)에 기억된 환자의 요법을 프로그래밍 및 관리하고, 환자의 INS(300) 시스템을 조정하며, 및/또는 데이터를 수집할 수 있다. 내과 의사 프로그래머의 예는 Medtronic 의 Model 7432 Console Programmer 이다. 환자 프로그래머 또한 원격 측정법을 사용하여 INS(300)와 통신함으로써, 환자는 임상학자에 의해 정의된 바와 같은 요법의 일부 양상을 관리할 수 있다. 환자 프로그래머의 예는 Medtronic 의 Model 7434 Itrel® 3 EZ Patient Programmer 이다.
본 명세서에서 설명한 의료 기기(예를 들어, 시스템(200 및 300))가 제세동기 및 신경 자극 기기로서 도시되고 설명되지만, 다른 바람직한 실시예에 따르면, 다양한 건강상의 병의 역효과를 경감하기 위한, 페이스메이커(pacemaker), 심박 정상화기(cardioverter), 심장 수축용 변조기(cardiac contractility modulator), 약물 투여용 기기(drug administering device), 진단 기록기(diagnostic recorder), 인공와우(cochlear implant) 등과 같이, 다른 타입의 이식 가능한 의료 기기가 이용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 다른 실시예에 따르면, 이식 불가능한 의료 기기 또는 다른 타입의 기기는 본 명세서에 도시되고 설명된 바와 같은 전지를 이용할 수 있다.
또한, 의료 기기가 환자 내부에 이식된 경우, 본 명세서에 설명된 의료 기기가 충전되거나 재충전될 수 있다는 것이 예상된다. 즉, 바람직한 실시예에 따르면, 의료 기기를 충전 또는 재충전하기 위하여 환자로부터 의료 기기를 분리하거나 제거할 필요는 없다. 예를 들어, 이식된 전지로의 직접적인 물리적 컨택을 생성하고 이식된 어떤 부분이 환자의 피부로부터 뻗어나오게 할 필요없이, 신체의 외부로부터 이식된 전지까지 에너지를 전달하기 위해 자기 유도가 이용되는 경피성 에너지 전달(TET: transcutaneous energy transfer)이 사용될 수 있다. 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 커넥터는 전지를 충전 또는 재충전하기 위하여 충전 기기에 전기적으로 연결될 수 있는 환자의 신체 외부에 제공될 수 있다. 다른 바람직한 실시예에 따르면, 전지를 충전 또는 재충전하기 위하여 환자로부터 제거 또는 분리를 필요로 할 수 있는 의료 기기가 제공될 수 있다.
다양한 바람직한 실시예에 대하여 도시되고 설명된 바와 같은 리튬 이온 전지의 구조 또는 배치는 단지 예시적임을 주목하는 것이 중요하다. 본 발명의 몇몇 실시예들만 본 명세서에서 상세하게 설명하였지만, 청구항에서 상세히 기술된 주제의 새로운 교시 내용 및 이점으로부터 실질적으로 벗어나지 않고, 다양한 변경(예를 들어, 다양한 요소의 크기, 치수, 구조, 형상 및 비율, 파라미터의 값, 장착 배치, 물질의 사용, 컬러, 지향성 등에 있어서의 변동)이 가능하다는 것을 본 명세서를 검토하는 당업자는 손쉽게 이해할 것이다. 따라서, 첨부된 청구항에 정의된 바와 같이 이러한 모든 변경은 본 발명의 범위 내에 포함되도록 하기 위한 것이다. 그 외의 대체, 변경, 변화 및 생략은 첨부된 청구항에 나타난 바와 같이 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고, 바람직하며 다른 대표적인 실시예의 설계, 동작 상태 및 배치에서 이루어질 수 있다.

Claims (18)

  1. 리튬 이온 전지(100)에 있어서,
    양 전극(110);
    탄소를 포함하는 음 전극(120); 및
    제1 및 제2 첨가제를 포함하는 전해물(130)을 포함하고,
    상기 제1 첨가제는 이온 수용체로서 작용하는 보란 또는 보레이트 화합물을 포함하며,
    상기 제2 첨가제는 이온 도전 막을 형성하는 상기 음 전극(120)의 표면에서 반응할 수 있는 알켄을 포함하는
    것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 첨가제는 트리메톡시보록신(trimethoxyboroxine) 또는 그 유도체를 포함하는
    것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 첨가제는 비닐렌 카보네이트(vinylene carbonate) 또는 그 유도체를 포함하는
    것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 첨가제는 대략 0.1 및 3.0 퍼센트의 사이의 분량으로 전해물(130)에 존재하고,
    상기 제2 첨가제는 대략 0.1 및 10.0 퍼센트 사이의 분량으로 존재하는
    것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전해물(130)은 대략 0.3 중량 퍼센트의 상기 제1 첨가제 및 대략 2.4 퍼센트의 상기 제2 첨가제를 포함하는
    것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 음 전극(120)의 탄소는 코크, 탄소 섬유, 경질 탄소, 흑연, 흑연화된 메소카본 마이크로비드(graphitized mesocarbon microbead), 및 그 조합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 물질을 포함하는
    것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 음 전극(120)의 탄소는 흑연성 탄소 및 비흑연성 탄소의 혼합물을 포함하는
    것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 흑연성 탄소는 메소카본 마이크로비드를 포함하고,
    상기 비흑연성 탄소는 코크를 포함하는
    것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 메소카본 마이크로비드 및 코크는 중량에 있어서 대략 4:1 의 비율로 제공되는
    것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 음 전극(120)의 탄소는 대략 70 및 95 중량 퍼센트 사이의 메소카본 마이크로비드, 및 대략 5 및 30 중량 퍼센트 사이의 코크를 포함하는
    것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지.
  11. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 음 전극(120)의 탄소는 대략 80 중량 퍼센트 메소카본 마이크로비드 및 대략 20 중량 퍼센트 코크를 포함하는
    것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 음 전극(120)의 탄소는 메소카본 마이크로비드 및 코크를 포함하고,
    상기 제1 첨가제는 전해물(130)에 구비된 대략 0.3 중량 퍼센트의 트리메톡시보록신 또는 그 유도체이며,
    상기 제2 첨가제는 전해물(130)에 구비된 대략 2.4 중량 퍼센트의 비닐렌 카 보네이트 또는 그 유도체인
    것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 음 전극(120)의 탄소는 탄소 섬유를 포함하고,
    상기 제1 첨가제는 트리메톡시보록신 또는 그 유도체이며,
    상기 제2 첨가제는 비닐렌 카보네이트 또는 그 유도체인
    것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 전해물(130)은 대략 0.3 중량 퍼센트의 상기 제1 첨가제 및 대략 2.4 중량 퍼센트의 상기 제2 첨가제를 포함하는
    것을 특징으로 하는 리튬 이온 전지.
  15. 의료 기기에 있어서,
    제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항의 리튬 이온 전지(100)를 포함하는
    것을 특징으로 하는 의료 기기.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 의료 기기의 적어도 일부는 환자의 신체로의 이식을 위해 구성되고,
    상기 리튬 이온 전지(100)는 환자의 신체로부터 전지를 제거하지 않고 충전될 수 있는
    것을 특징으로 하는 의료 기기.
  17. 제 15 또는 16 항에 있어서,
    신경 자극 기기를 포함하는
    것을 특징으로 하는 의료 기기.
  18. 제 15 또는 16 항에 있어서,
    상기 의료 기기는 심장 제세동기, 심장 페이스메이커, 심장 수축용 변조기, 심박 정상화기, 약물 투여 기기, 인공와우, 보청기, 센서, 원격 측정 기기(telemetry device), 및 진단 기록기로 구성된 그룹으로부터 선택되는
    것을 특징으로 하는 의료 기기.
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