KR20230058103A - 생물학적 환경에서 신속하게 비활성화되는 안전하게 섭취가능한 배터리 및 이의 제조 방법 - Google Patents

생물학적 환경에서 신속하게 비활성화되는 안전하게 섭취가능한 배터리 및 이의 제조 방법 Download PDF

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브라이언 라울리히트
요나 마이어버그
라비쿠마르 바수데반
재커리 켈리
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팬우드 랩스 인크.
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Abstract

본 개시내용은 우연히 삼킬 때와 같이, 전도성 수성 환경에서 식도 또는 위창자 손상의 위험을 감소 및 방지하는 배터리를 제공한다. 배터리는, 일부 실시형태들에서, 공칭 9V, 3V 또는 1.5V 코인 또는 버튼 셀-형 배터리이다.

Description

생물학적 환경에서 신속하게 비활성화되는 안전하게 섭취가능한 배터리 및 이의 제조 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2020년 8월 26일자로 출원된 미국 가특허 출원 제63/070,623호에 대한 우선권의 이익을 주장하며, 이는 임의의 목적을 위해 본 명세서에 전체적으로 참조로서 포함된다.
기술분야
본 개시내용은 일반적으로 배터리에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 우연히 삼킬 때와 같이, 생물학적, 전기 전도성 수성 환경에서 식도 및/또는 위창자 손상의 감소된 위험 또는 최소허용기준 위험을 갖는 배터리에 관한 것이다.
수십억개의 배터리가 매년 판매되어, 예를 들어, 원격 제어, 플래시라이트, 카메라, 차 키 줄, 계산기, 저울, 음악 인사 카드, 포도당측정기, 시계, 온도계, 가상 애완동물 디바이스들, 보청기, 레이저 포인터, 게임, 장난감, 사물 인터넷 디바이스 등을 포함하는 전자 디바이스들에 전력을 공급한다. 불행하게도, 어린이, 애완동물, 및 노인은 가정 및 사회 전반에서 배터리의 광범위한 존재로 인해 그것들을 섭취할 위험이 있다.
배터리의 섭취는 치명적인 부상을 일으킨다. 위창자(GI) 폐쇄는 임의의 이물질의 섭취로 인해 발생하는 위험이다. 그러나 배터리 섭취는, 배터리가 위장관 내에서 방전될 때 야기되는 조직 손상으로 인해, 동전과 같은 비슷한 크기의 물체의 섭취보다 훨씬 더 심각하다. 전도성 GI 유체에서의 전류 흐름은 전기분해를 야기하고 수산화물 이온을 생성하여, 소화관에서 장기간 조직 손상을 생성할 수 있다. 섭취된 배터리로 인한 손상은 식도 및 기타 GI 천공, 기관식도 누공, 심방식도 누공, 식도 협착(esophageal stenosis), 식도 협착(esophageal stricture), 화학적 범(bum) 및 성대 마비를 포함하는 급성 상해를 야기하였다. 이러한 손상은 영구적인, 평생 남을 손상 및 심지어 죽음에 이를 수 있다. 사례 연구는 사람의 GI 천공은 배터리 섭취 후 5시간만에 발생할 수 있음을 보여주었다. 애완동물의 경우, 중증 GI 손상이 훨씬 더 빠르게 발생하는데, 개의 경우 섭취 1 시간 이내 및 고양이의 경우 2 내지 4 시간 이내에 에 벽경유 식도 괴사 보고가 있다.
배터리가 신체의 귀, 외이도, 및 비강에 박히게 될 때 초래하는 신체의 이러한 부위에서의 부상들은 잠재적으로 덜 흔하지만, 덜 염려되는 것은 아니다.
제조업체가 더 작은 케이스에서 더 강력하고 에너지 밀도 높은 배터리를 만들면서, 배터리 섭취 및 부상이 증가하고 있다. 배터리 출력의 증가는 배터리 섭취로 인한 부상의 중증도 및 사망률의 대응하는 증가를 초래한다. 안전 표준이 이제 장난감에서 배터리 구획 잠금을 규제하고 있지만, 배터리 자체를 더 안전하게 하기 위해 그것의 설계에 대해서는 이루어진 것이 없다. 실제로, 배터리 섭취-관련 부상의 발생은 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리의 조작 방지 포장 및 배터리 구획 잠금의 도입 이후에도 계속 증가해 왔다.
배터리 섭취에 의해 야기되는 문제들을 완화하기 위한 수많은 시도들이 이루어졌다. 그러나 생물학적 환경에서 신속하게 비활성화되는 안전하게 섭취가능한 배터리는 오늘날 존재하지 않는다.
미국 특허 5,069,989에 반영된 일부 초기 연구는 산성 위액이 알카라인 전해질이 실제로 셀 밖으로 누출되어 조직 손상을 야기하는 지점까지 배터리 케이싱을 부식시킨다는 이론을 전재로 했다. 제안된 해결책은 산성 부식에 내성인 스테인리스 스틸의 크롬 계열 합금이었지만; 그러나, 이후 경험(도 1에 도시된 인구당 주요 또는 치명적 결과의 꾸준한 증가에 의해 입증되고 발명자 자신의 관찰결과에 따라 확인된 바와 같이)은 이러한 이론 및/또는 해결책 자체가 효과가 없음을 시사한다. 또한 식도에 박힌 섭취된 배터리는 위액에 노출되기 전에 부상을 일으키는 것으로 알려져 있다.
더 최근의 조사에서 가수분해가 부상의 원인으로 밝혀졌다. 구체적으로, 코인 셀이 식도에 박혔을 때, 셀을 둘러싼 수성 생물학적 유체가 셀을 방전시켜 전해 전류가 흐르게 하는 폐회로를 완성한다. 셀 케이싱의 표면 및 그 근처에서의 생성 반응은 식도에서 알카라인 화상 및, 잠재적으로, 조직 천공을 야기하는 가수분해에 의한 수산화물 이온의 형성을 초래하다.
pH가 안전하지 않은 수준으로 증가함에 따라 전해 전류에 대한 노출은 조직에 매우 손상을 입힐 수 있다. 일부 경우들에서 섭취된 배터리는 쇠약해지는 부상을 야기하고 심지어 치명적인 사건을 초래한다. 하나의 제안된 해결책은 중합체 퓨즈형 메커니즘을 구비한 배터리 셀을 구성하였다. 미국 특허 9,130,200은 체액과 접촉 시 분해되는 중합체 퓨즈로 애노드를 코팅하는 것을 개시한다. 미국 특허 10,763,486는 수성 용액에 노출 시 용해, 연화, 또는 팽창하는 전자 절연 재료를 포함하는 "스페이서"의 사용을 개시하는데, 스페이서는 이러한 변화가 발생하면 셀을 전자적으로 디커플링하도록 구성된다.
불행하게도, 이러한 제안된 해결책들은 셀을 신속하게 비활성화하려는 요구를 처리하지 못하고 상업적으로 실행가능하지 않은데 그 이유는 그것들이 비활성 재료들을 사전결정된 크기의 셀 안에 넣어, 셀의 체적 용량을 감소시키기 때문이다.
미국 특허 10,700,362에 의해 고려된 본 발명과 관련하여 유사한 효능에 대한 의문이 제기된다. 여기서, 가수분해 반응에 의해 생성되는 수산화물의 양을 중화시키기에 충분하다고 의도되는 양의 가용성 산이 셀 위에 코팅된다. 그러나, 셀 용량 및 캐소드의 감소되지 않는 산화가 pH의 크고 지속적인 증가를 초래한다면, 가용성 산의 체적은 섭취된 배터리가 시간경과에 따라 상당한 손상을 야기하는 것을 막기에 충분하지 않을 가능성이 있다. 이러한 코팅은 또한 주변 온도 및 상대 습도 레벨보다 높은 온도 및 습도 하에서 성능이 저하되기 쉽다.
전술한 배터리 설계 및/또는 배터리 재료 각각은 일반적으로 기존 배터리 제조 공정들과 호환되지 않는다. 제안들 중 어느 것도 확립된 배터리 생산 라인에서 활용될 수 있는 컴포넌트 또는 컴포넌트들을 제공하지 않으며, 이는 일부 환경들에서 배터리 섭취에 의해 야기되는 부상을 해결하는 데 요구되는 대규모 적용에 상당한 걸림돌일 수 있다.
추가적인 제안은 침 함유 용액에 노출되는 동안 수소 가스를 형성하는 반응에 저항성이 있는 것으로 여겨지는 특수 합금의 선택에 집중하였다. 특허 협력 조약 공개 WO2013/106821은 니켈, 특정 그레이드의 스테인리스 스틸, 티타늄, 금, 니오븀, 및 탄탈룸과 같은 재료들을 포함하는, 수소 가스 진화 과전위가 높은 재료들의 선택을 권장한다. 특히, 본 개시내용은 비-수성 전해질에서 적어도 2.0 볼트의 개방 회로 전압을 생성하는 반응 재료들로 한정된다(출원인은 적어도 2.8 볼트의 개방 회로 전압을 갖는 디바이스들을 주장하고 알카라인 셀의 1.5 V의 더 낮은 출력 전압이 위험한 전기분해 반응을 생성할 가능성을 낮춰준다고 언급함). 안전한 배터리를 만들기 위해 재료의 수소 가스 진화 과전위만이 고려사항이라면, 전도성 수성 매질에 대한 노출 시 전해 반응의 비활성화는 즉각적일 것이지만, 중요한 것은 이는 일어나지 않는다. 재료 과전위만이 고려사항이라면, 제안된 금속들 중 임의의 것이 실시예 i) 및 도 30에 도시된 바와 같이 동등하게 잘 작동할 것이지만, 그것들은 그렇지 않다.
더 구체적으로는, WO2013/106821은 셀 회로가 제안된 재료들로 만들어질 때, 전극들이 수성 매질과 접촉함에 따른 전류 출력을 고려하지 않는다. 예를 들어, 전기화학 셀이 중성 염 용액에서 금을 캐소드 전극으로서 사용하고 스테인리스 스틸 430을 애노드 전극으로서 사용하고 이어서 셀에 3 V 전위가 인가되면, 생성된 셀 회로는 전기분해 반응을 생성하여 캐소드 및 그 근처의 환경에서 pH의 증가를 초래한다. 다시 말해서, 금을 이용하여 배터리 케이싱을 커버하도록 제안된 해결책은 배터리가 생물학적 조직과 접촉하는 전기화학적 화상을 방지하지 않을 것이다. 이 효과는 모의 위액의 존재에서도 더 확연하고 실시예 i 및 도 30에서 보이는 바와 같이 1.5 V에서 발생하는데, 이는 WO2013/106821이 1.5V 알카라인 셀이 유해한 전기분해 반응을 생성할 가능성이 적다고 교시한 것과 반대이다. 따라서, 수소 가스 과전위가 충분히 높은 임의의 금속을 이용하도록 제안된 메커니즘은, 금과 같은, 원하는 안전 개선을 만들어내지 않는다.
특히 WO2013/106821의 개시내용에는, 디바이스에서 사용될 때 배터리로서 기능하고 섭취 또는 전도성 수성 매질에 대한 노출 시 신속하게 비활성화되는 배터리를 제공하는 설계 및 제조 세부사항들이 없다. 많은 재료들이 제안되지만, 몇가지를 시험하였고, 어느 것도 종래의 스탬핑 또는 헴-폴딩 제조 단계를 성공적으로 거치지 못했다. 티타늄 및 스테인리스 스틸을 포함하는 시험 디바이스들 중 적어도 일부는 캐소드 캔 형상으로 스탬핑되었는데, 스탬핑 공정은 하부 스테인리스 스틸을 노출시키는 외층의 균열들을 형성하여 섭취되는 경우 안전하지 않은 배터리를 초래한다고 알려져 있다. 또한 스탬핑된 스테인리스 스틸 캔들 중 일부는 금으로 스퍼터링 코팅되거나 또는 도금된다.
WO2013/106821에서, 금, 또는 티타늄 또는 S32750(+)/55 Cu-32 Sn-12 Zn 합금-도금 스틸(-) 커플을 테스트할 때, 애노드에서의 S32750(+)/55 Cu-32 Sn-12 Zn 합금-도금 스틸(-) 커플은 최상의 실시형태로서 식별된다. 니켈 또는 금으로 도금된 스테인리스 스틸 배터리 케이스를 이용하는 다른 시험들에서, 금 로트들은 성능이 열악하다는 것에 유의한다. 이 실시형태는 동작가능한데, 그 이유는 부분적으로 금 코팅이 불완전하기 때문이었고, 본 개시내용에 언급된 바와 같이, 이는 스테인리스 스틸의 노출을 허용하고, 부분적으로 금은 산화물을 생성하지 않기 때문이다. 도 30은 수성 전도성 매질 내에서 전위 하에 금 상에서의 산화물 성장의 결여를 도시한다. 또한, 참조 문헌은 듀플렉스 스테인리스 스틸이 니켈 음극에 커플링될 때에도 강력한 후보임을 입증했다고 개시한다.
미국 특허 10,103,361은, 티타늄의 하부 중간 층(평범한 배터리 용기의 상부 상의 모든 클래드)을 구비한, 코인 셀 케이싱의 표면이 니켈로 만들어진 3층 클래딩 재료를 제안한다. 섭취 조건 하에서, 니켈 층은 용해되어, 섭취된 배터리의 티타늄 층을 노출시킨다. 외측 니켈 층이 용해되는 시간 동안, 가수분해 반응은 계속되어, 조직 손상을 유발한다. 또한, 일반적으로 티타늄 클래드-재료들은 이러한 참조에 표시된 바와 같이 기능하지 않는 것으로 알려져 있다.
따라서, 우연히 섭취되었을 때 상당한 조직 손상을 야기하지 않는 배터리를 제공할 필요가 있다. 섭취될 때 상당한 조직 손상을 야기하지 않는 배터리의 제조를 허용할, 기존 배터리 제조 공정들에 용이하게 통합될 수 있는 배터리의 컴포넌트 또는 컴포넌트들을 제공할 필요가 있다. 더 구체적으로는, 위장관과 같은 전기 전도성 수성 환경에 침지될 때 대략 1.23 V의 전기분해 임계치를 초과하는 전위차에서 긴 기간 동안 상당한 양의 수산화물을 생성하지 않는 배터리를 제공할 필요가 있다. 더욱 더 구체적으로는, 위장관과 같은 전기 전도성 수성 환경에 침지된 후 2 시간 이내, 또는 1 시간 이내 또는 30 분 이내 금속 산화물 층을 성장시킬 수 있는 재료를 포함하는 배터리를 제공할 필요가 있다. 더욱 더 구체적으로는, 위장관과 같은 전기 전도성 수성 환경에 침지된 후 2 시간 이내, 또는 1 시간 이내 또는 30 분 이내 전해 전류를 감소 또는 제거할 수 있는 재료를 포함하는 배터리를 제공할 필요가 있다.
본 개시내용은 배터리의 캐소드 또는 애노드 케이스에 산화물 형성 비활성화 금속들을 사용하는 것이 배터리가 섭취된 경우 야기되는 손상을 억제 또는 감소시키는 발견에 부분적으로 기초한다. 따라서, 본 명세서에 설명된 일 양태는 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 또는 애노드 케이스를 포함하는 배터리를 제공한다.
하기 실시형태들이 제공된다.
실시형태 1은 배터리이고, 배터리는,
a) 애노드 케이스;
b) 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 케이스;
c) 애노드, 캐소드, 및 애노드와 캐소드 사이에 위치된 분리기를 포함하는 전기화학 셀; 및
d) 애노드 케이스와 캐소드 케이스 사이의 개스킷을 포함하고,
비활성화 금속은 100 nm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 층에 존재한다.
실시형태 2는 실시형태 1의 배터리이고, 비활성화 금속은 Nb, Ta, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
실시형태 3은 실시형태 1 또는 실시형태 2의 배터리이고, 비활성화 금속은 100 nm 내지 1 μm, 100 nm 내지 3 μm, 100 nm 내지 5 μm, 100 nm 내지 10 μm, 1 pm 내지 400 μm, 3 μm 내지 100 μm, 3 μm 내지 50 μm, 15 μm 내지 300 μm, 14 μm 내지 200 μm, 25 μm 내지 50 μm, 50 μm 내지 400 μm, 50 μm 내지 300 μm, 50 μm 내지 200 μm, 50 μm 내지 175 μm, 55 μm 내지 400 μm, 55 μm 내지 300 μm, 55 μm 내지 200 μm, 60 μm 내지 400 μm, 60 μm 내지 300 μm, 60 μm 내지 200 μm, 200 μm 내지 300 μm, 또는 300 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 층에 존재한다.
실시형태 4는 실시형태 1 내지 실시형태 3 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 케이스는 본질적으로 비활성화 금속을 포함하는 층으로 구성되고, 층은 15 μm to 300 μm, 14 μm 내지 200 μm, 또는 50 μm 내지 300 μm 초과의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 5는 실시형태 1 내지 실시형태 4 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 케이스는 비활성화 금속을 포함하는 층으로 구성되고, 층은 15 μm 내지 300 μm, 14 μm 내지 200 pm, 또는 50 μm 내지 300 μm 초과의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 6은 실시형태 1 내지 실시형태 5 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 배터리는 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 외부 코팅은 Ni, Al, Cu, Cr, Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함한다.
실시형태 7은 실시형태 1 내지 실시형태 6 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 배터리는 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 외부 코팅은 Ni, Al, Cu, Cr, Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하고, 추가로 외부 코팅은 100 nm 내지 7 μm, 100 nm 내지 5 μm, 또는 100 nm 내지 200 nm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 8은 실시형태 1 내지 실시형태 7 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 케이스는
캐소드 내측 전도성 층, 및
비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층을 포함하고, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
실시형태 9는 실시형태 1 내지 실시형태 8 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 케이스는
캐소드 내측 전도성 층,
비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층을 포함하고, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉하고; 배터리는 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 외부 코팅은 Ni, Al, Cu, Cr, Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하고, 외부 코팅과 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
실시형태 10은 실시형태 1 또는 실시형태 2의 배터리이고, 캐소드 케이스는 본질적으로
캐소드 내측 전도성 층, 및
비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층을 포함하고, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
실시형태 11은 실시형태 1 또는 실시형태 2의 배터리이고, 캐소드 케이스는
캐소드 내측 전도성 층, 및
비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층을 포함하고, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
실시형태 12는 실시형태 8 내지 실시형태 11 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 비활성화 층은 1 μm 내지 400 μm, 15 μm 내지 300 μm, 14 μm 내지 200 μm, 또는 50 μm 내지 400 μm 초과, 또는 50 μm 내지 300 μm 초과, 또는 50 μm 내지 200 μm 초과, 또는 50 μm 내지 175 μm 초과의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 13은 실시형태 8 내지 실시형태 12 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 비활성화 층은 1 μm 내지 400 μm, 15 μm 내지 300 μm, 14 μm 내지 200 μm, 또는 50 μm 내지 400 μm 초과, 또는 50 μm 내지 175 μm 초과의 균일 또는 다양한 두께를 갖고, 캐소드 내측 전도성 층은 75 μm 내지 350 μm, 또는 125 μm 내지 350 μm, 또는 200 μm 내지 300 μm, 또는 25 μm 내지 100 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 14는 실시형태 8 내지 실시형태 13 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 비활성화 층의 두께 대 내측 전도성 층의 두께의 비율은 8:1 내지 1:5, 또는 8:1 내지 1:3, 또는 8:1 내지 1:2, 또는 8:1 내지 1:1.1, 또는 8:1 내지 1:1, 또는 6:1 내지 1:5, 또는 6:1 내지 1:3, 또는 6:1 내지 1:2, 또는 6:1 내지 1:1.1, 또는 6:1 내지 1:1, 3:1 내지 1:5, 또는 3:1 내지 1:3, 또는 3:1 내지 1:2, 또는 3:1 내지 1:1.1, 또는 3:1 내지 1:1, 또는 2:1 내지 1:5, 또는 2:1 내지 1:3, 또는 2:1 내지 1:2, 또는 2:1 내지 1:1.1, 또는 2:1 내지 1:1, 또는 8:1 내지 1:2.5, 또는 8:1 내지 1:3, 또는 8:1 내지 1:2, 또는 8:1 내지 1:1.1, 또는 8:1 내지 1 : 1, 또는 6: 1 내지 1 :2, 또는 3 : 1 내지 1 :2이다.
실시형태 15는 실시형태 8 내지 실시형태 14 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 외부 코팅은 100 nm 내지 200 nm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 16은 실시형태 8 내지 실시형태 15 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 외부 코팅은 Ni를 포함한다.
실시형태 17은 실시형태 8 내지 실시형태 16 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 비활성화 층과 전기 접촉하는 캐소드 내측 전도성 층의 표면은 제조 후에 주변 환경에 노출되지 않는다.
실시형태 18은 실시형태 17의 배터리이고, 캐소드 비활성화 층과 전기 접촉하는 캐소드 내측 전도성 층의 표면의 0.01 ㎟ 미만, 또는 0.05 ㎟ 미만, 또는 0.1 ㎟ 미만, 또는 0.5 ㎟ 미만, 또는 1.0 ㎟ 미만, 또는 1.5 ㎟ 미만이 제조 후에 주변 환경에 노출된다.
실시형태 19는 실시형태 1 내지 실시형태 18 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 케이스는 60 μm 내지 200 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 비활성화 층 및 50 μm 내지 190 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 전도성 층을 포함하는 클래드 라미네이트로 제조되고;
캐소드 케이스는 200 μm 내지 250 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖고; 캐소드 케이스는 헴 폴드의 각 면 상에서 14 μm 내지 75 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 비활성화 층 및 222 μm 내지 50 μm의 내측 전도성 층 두께를 갖는 헴 폴드를 포함하고;
캐소드 케이스는 60 pm 내지 200 pm의 균일 또는 다양한 두께 및 190 μm 내지 50 μm의 내측 전도성 층 두께를 갖는 비활성화 층을 포함하는 환형 측벽을 포함한다.
실시형태 19a는 실시형태 1 내지 실시형태 18 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 케이스는 60 pm 내지 200 pm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 비활성화 층 및 50 μm 내지 190 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 전도성 층을 포함하는 클래드 라미네이트로 제조되고;
캐소드 케이스는 200 μm 내지 250 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖고; 캐소드 케이스는 헴 폴드를 포함하고 헴 폴드는 제1 면 및 제2 면을 포함하고, 추가로 제1 면 및 제2 면의 각각은 14 μm 내지 75 μm의 균일 또는 다양한 두께를 구비한 비활성화 층을 갖고, 헴 폴드는 헴 폴드의 제1 면이 헴 폴드의 제2 면과 접촉하는 200 μm 내지 250 μm의 총 두께를 갖는다.
실시형태 20은 실시형태 1 내지 실시형태 19 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 케이스는 헴 폴드 구조를 포함한다.
실시형태 21은 실시형태 8 내지 실시형태 20 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 비활성화 층은 제1 비활성화 금속을 포함하는 제1 층 및 제2 비활성화 금속을 포함하는 제2 층을 포함한다.
실시형태 22는 실시형태 8 내지 실시형태 21 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 비활성화 층은 Ta 또는 그것의 합금을 포함하는 제1 층을 포함한다.
실시형태 23은 실시형태 8 내지 실시형태 22 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 비활성화 층은 Ta 또는 그것의 합금을 포함하는 제1 층을 포함하고, 제1 층은 1 μm 내지 3 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 24는 실시형태 8 내지 실시형태 23 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 비활성화 층은 Nb 또는 그것의 합금을 포함하는 제2 층을 포함한다.
실시형태 25는 실시형태 8 내지 실시형태 24 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 비활성화 층은 Nb 또는 그것의 합금을 포함하는 제2 층을 포함하고, 제2 층은 10 μm 내지 250 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 26은 실시형태 8 내지 실시형태 25 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 내측 전도성 층은 100 μm 내지 350의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 27은 실시형태 1 내지 실시형태 26 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 케이스는 비활성화 금속을 포함하고, 비활성화 금속은 100 nm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 층에 존재한다.
실시형태 28은 실시형태 1 내지 실시형태 27 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 케이스는 Nb, Ta, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 비활성화 금속을 포함한다.
실시형태 29는 실시형태 1 내지 실시형태 28 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 케이스는
애노드 내측 전도성 층, 및
비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층으로 구성되고, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
실시형태 30은 실시형태 1 내지 실시형태 29 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 케이스는
애노드 내측 전도성 층,
비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층을 포함하고, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉하고; 배터리는 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 외부 코팅은 Ni, Al, Cu, Cr, Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하고, 외부 코팅과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
실시형태 31은 실시형태 1 내지 실시형태 3, 실시형태 8, 또는 실시형태 10 내지 실시형태 29 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 케이스는 본질적으로
애노드 내측 전도성 층, 및
비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층으로 구성되고, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
실시형태 32는 실시형태 1 내지 실시형태 3, 실시형태 8, 또는 실시형태 10 내지 실시형태 29 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 케이스는
애노드 내측 전도성 층, 및
비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층으로 구성되고, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
실시형태 33은 실시형태 29 내지 실시형태 32 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 비활성화 층은 100 nm 내지 1 μm, 100 nm 내지 3 μm, 100 nm 내지 5 μm, 100 nm 내지 10 μm, 1 μm 내지 400 μm, 3 μm 내지 100 μm, 3 μm 내지 50 μm, 15 μm 내지 300 μm, 14 μm 내지 200 μm, 25 μm 내지 50 μm, 50 μm 내지 400 μm, 50 μm 내지 300 μm, 50 μm 내지 200 μm, 50 μm 내지 175 μm, 55 μm 내지 400 μm, 55 μm 내지 300 μm, 55 μm 내지 200 μm, 60 μm 내지 400 μm, 60 μm 내지 300 μm, 60 μm 내지 200 μm, 200 μm 내지 300 μm, 또는 300 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 34는 실시형태 29 내지 실시형태 33 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 비활성화 층은 15 μm 내지 300 μm, 14 μm 내지 200 μm, 또는 50 μm 내지 300 μm 초과의 균일 또는 다양한 두께를 갖고, 애노드 내측 전도성 층은 75 μm 내지 350 μm, 또는 125 μm 내지 350 μm, 또는 200 μm 내지 300 μm, 또는 25 μm 내지 100 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 35은 실시형태 29 내지 실시형태 34 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 비활성화 층은 제1 비활성화 금속을 포함하는 제1 층 및 제2 비활성화 금속을 포함하는 제2 층을 포함한다.
실시형태 36은 실시형태 29 내지 실시형태 35 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 비활성화 층은 Ta 또는 그것의 합금을 포함하는 제1 층을 포함한다.
실시형태 37은 실시형태 29 내지 실시형태 36 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 비활성화 층은 Ta 또는 그것의 합금을 포함하는 제1 층을 포함하고, 제1 층은 1 pm 내지 3 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 38는 실시형태 29 내지 실시형태 37 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 비활성화 층은 Nb 또는 그것의 합금을 포함하는 제2 층을 포함한다.
실시형태 39는 실시형태 35 내지 실시형태 38 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 제2 층은 10 μm 내지 250 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 40은 실시형태 22 내지 실시형태 32 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 내측 전도성 층은 100 μm 내지 350 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 41은 실시형태 1의 배터리이고, 비활성화 금속은 Re, W, 또는 이들의 합금을 포함한다.
실시형태 42는 실시형태 41의 배터리이고, 비활성화 금속은 100 nm 내지 1 μm, 100 nm 내지 3 μm, 100 nm 내지 5 μm, 100 nm 내지 10 μm, 3 μm 내지 100 μm, 1 μm 내지 400 μm, 3 μm 내지 50 μm, 15 μm 내지 300 μm, 14 μm 내지 200 μm, 25 μm 내지 50 μm, 50 μm 내지 400 μm, 50 μm 내지 300 μm, 50 μm 내지 200 μm, 50 μm 내지 175 μm, 55 μm 내지 400 μm, 55 μm 내지 300 μm, 55 μm 내지 200 μm, 60 μm 내지 400 μm, 60 μm 내지 300 μm, 60 μm 내지 200 μm, 200 μm 내지 300 μm, 또는 300 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 층에 존재한다.
실시형태 43은 실시형태 41 또는 실시형태 42의 배터리이고, 배터리는 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 외부 코팅은 Ni, Al, Cu, Cr, Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함한다.
실시형태 44는 실시형태 41 내지 실시형태 43 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 배터리는 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 외부 코팅은 Ni, Al, Cu, Cr, Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하고, 추가로 외부 코팅은 100 nm 내지 7 μm, 100 nm 내지 5 μm, 또는 100 nm 내지 200 nm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 45는 실시형태 41 내지 실시형태 44 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 케이스는
캐소드 내측 전도성 층, 및
비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층을 포함하고, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
실시형태 46은 실시형태 41 내지 실시형태 45 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 케이스는
캐소드 내측 전도성 층,
비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층을 포함하고, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉하고; 배터리는 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 외부 코팅은 Ni, Al, Cu, Cr, Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하고, 외부 코팅과 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
실시형태 47은 실시형태 41, 실시형태 42, 또는 실시형태 45의 배터리이고, 캐소드 케이스는 본질적으로
캐소드 내측 전도성 층, 및
비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층을 포함하고, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
실시형태 48은 실시형태 41, 실시형태 42, 또는 실시형태 45의 배터리이고, 캐소드 케이스는
캐소드 내측 전도성 층, 및
비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층을 포함하고, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
실시형태 49는 실시형태 45 내지 실시형태 48 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 비활성화 층은 15 μm 내지 300 μm, 14 μm 내지 200 μm, 또는 50 μm 내지 400 μm 초과, 또는 50 μm 내지 300 μm 초과, 또는 50 μm 내지 200 μm 초과, 또는 50 μm 내지 175 μm 초과의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 50은 실시형태 45 내지 실시형태 49 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 비활성화 층은 15 μm 내지 300 μm, 14 μm 내지 200 μm, 또는 50 μm 내지 400 μm 초과, 또는 50 μm 내지 175 μm 초과의 균일 또는 다양한 두께를 갖고, 캐소드 내측 전도성 층은 75 μm 내지 350 μm, 또는 125 μm 내지 350 μm, 또는 200 μm 내지 300 μm, 또는 25 μm 내지 100 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 51은 실시형태 45 내지 실시형태 50 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 예를 들어, 적어도 캐소드 케이스의 하단 부분의 지점에서, 캐소드 비활성화 층의 두께 대 내측 전도성 층의 두께의 비율은 8:1 내지 1:5, 또는 8:1 내지 1:3, 또는 8:1 내지 1:2, 또는 8:1 내지 1:1.1, 또는 8:1 내지 1:1, 또는 6:1 내지 1:5, 또는 6:1 내지 1:3, 또는 6:1 내지 1:2, 또는 6:1 내지 1:1.1, 또는 6:1 내지 1:1, 3:1 내지 1:5, 또는 3:1 내지 1:3, 또는 3:1 내지 1:2, 또는 3:1 내지 1:1.1, 또는 3:1 내지 1:1, 또는 2:1 내지 1:5, 또는 2:1 내지 1:3, 또는 2:1 내지 1:2, 또는 2:1 내지 1:1.1, 또는 2:1 내지 1:1, 또는 8:1 내지 1:2.5, 또는 8:1 내지 1:3, 또는 8:1 내지 1:2, 또는 8:1 내지 1:1.1, 또는 8:1 내지 1 : 1, 또는 6: 1 내지 1 :2, 또는 3 : 1 내지 1 :2이다.
실시형태 52는 실시형태 45 내지 실시형태 51 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 외부 코팅은 100 nm 내지 200 nm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 53은 실시형태 45 내지 실시형태 52 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 외부 코팅은 Ni를 포함한다.
실시형태 54는 실시형태 45 내지 실시형태 53 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 비활성화 층과 전기 접촉하는 캐소드 내측 전도성 층의 표면은 제조 후에 주변 환경에 노출되지 않는다.
실시형태 55는 실시형태 45 내지 실시형태 54 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 비활성화 층과 전기 접촉하는 캐소드 내측 전도성 층의 표면의 0.01 ㎟ 미만, 또는 0.05 ㎟ 미만, 또는 0.1 ㎟ 미만, 또는 0.5 ㎟ 미만, 또는 1.0 ㎟ 미만, 또는 1.5 ㎟ 미만이 제조 후에 주변 환경에 노출된다.
실시형태 56은 실시형태 45 내지 실시형태 55 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 케이스는 60 μm 내지 200 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 비활성화 층 및 50 μm 내지 190 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 전도성 층을 포함하는 클래드 라미네이트로 제조되고;
캐소드 케이스는 200 pm 내지 250 pm의 균일 또는 다양한 두께를 갖고; 캐소드 케이스는 헴 폴드를 포함하고 헴 폴드는 제1 면 및 제2 면을 포함하고, 추가로 제1 면 및 제2 면의 각각은 14 μm 내지 75 μm의 균일 또는 다양한 두께를 구비한 비활성화 층을 갖고, 헴 폴드는 헴 폴드의 제1 면이 헴 폴드의 제2 면과 접촉하는 200 pm 내지 250 pm의 총 두께를 갖는다.
실시형태 57은 실시형태 45 내지 실시형태 56 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 케이스는 헴 폴드 구조를 포함한다.
실시형태 58은 실시형태 45 내지 실시형태 57 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 비활성화 층은 제1 비활성화 금속을 포함하는 제1 층 및 제2 비활성화 금속을 포함하는 제2 층을 포함한다.
실시형태 59는 실시형태 45 내지 실시형태 58 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 비활성화 층은 Re, W 또는 이들의 합금을 포함하는 제1 층을 포함한다.
실시형태 60은 실시형태 45 내지 실시형태 59 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 비활성화 층은 Re, W 또는 이들의 합금을 포함하는 제1 층을 포함하고, 제1 층은 1 μm 내지 25 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 61은 실시형태 45 내지 실시형태 60 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 비활성화 층은 Nb 또는 그것의 합금을 포함하는 제2 층을 포함한다.
실시형태 62는 실시형태 45 내지 실시형태 61 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 비활성화 층은 Nb 또는 그것의 합금을 포함하는 제2 층을 포함하고, 제2 층은 5 μm 내지 250 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 63은 실시형태 45 내지 실시형태 62 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 내측 전도성 층은 100 gm 내지 350의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 64는 실시형태 41 내지 실시형태 63 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 케이스는 비활성화 금속을 포함하고, 비활성화 금속은 100 nm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 층에 존재한다.
실시형태 65는 실시형태 41 내지 실시형태 64 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 케이스는 Re, W 또는 이들의 합금을 포함하는 비활성화 금속을 포함한다.
실시형태 66은 실시형태 41 내지 실시형태 65 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 케이스는
애노드 내측 전도성 층, 및
비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층을 포함하고, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
실시형태 67은 실시형태 41 내지 실시형태 66 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 케이스는
애노드 내측 전도성 층,
비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층을 포함하고, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉하고; 배터리는 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 외부 코팅은 Ni, Al, Cu, Cr, Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하고, 외부 코팅과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
실시형태 68은 실시형태 41, 실시형태 42, 실시형태 45, 또는 실시형태 47 내지 실시형태 66 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 케이스는 본질적으로
애노드 내측 전도성 층, 및
비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층으로 구성되고, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
실시형태 69는 실시형태 41, 실시형태 42, 실시형태 45, 또는 실시형태 47 내지 실시형태 66 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 케이스는
애노드 내측 전도성 층, 및
비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층으로 구성되고, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
실시형태 70은 실시형태 66 내지 실시형태 69 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 비활성화 층은 100 nm 내지 1 μm, 100 nm 내지 3 μm, 100 nm 내지 5 μm, 100 nm 내지 10 μm, 3 μm 내지 100 μm, 1 μm 내지 400 μm, 3 μm 내지 50 μm, 15 μm 내지 300 μm, 14 μm 내지 200 μm, 25 μm 내지 50 μm, 50 μm 내지 400 μm, 50 μm 내지 300 μm, 50 μm 내지 200 μm, 50 μm 내지 175 μm, 55 μm 내지 400 μm, 55 μm 내지 300 μm, 55 μm 내지 200 μm, 60 μm 내지 400 μm, 60 μm 내지 300 μm, 60 μm 내지 200 μm, 200 μm 내지 300 μm, 또는 300 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 71은 실시형태 66 내지 실시형태 70 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 비활성화 층은 15 μm 내지 300 μm, 14 μm 내지 200 μm, 또는 50 μm 내지 300 μm 초과의 균일 또는 다양한 두께를 갖고, 애노드 내측 전도성 층은 75 μm 내지 350 μm, 또는 125 μm 내지 350 μm, 또는 200 μm 내지 300 μm, 또는 25 μm 내지 100 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 72는 실시형태 66 내지 실시형태 71 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 비활성화 층은 제1 비활성화 금속을 포함하는 제1 층 및 제2 비활성화 금속을 포함하는 제2 층을 추가로 포함한다.
실시형태 73은 실시형태 66 내지 실시형태 72 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 비활성화 층은 Re, W 또는 이들의 합금을 포함하는 제1 층을 추가로 포함한다.
실시형태 74는 실시형태 66 내지 실시형태 72 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 비활성화 층은 Re, W 또는 이들의 합금을 포함하는 제1 층을 추가로 포함하고, 제1 층은 1 μm 내지 3 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 75는 실시형태 66 내지 실시형태 72 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 비활성화 층은 Nb 또는 그것의 합금을 포함하는 제2 층을 추가로 포함한다.
실시형태 76은 실시형태 66 내지 실시형태 72 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 비활성화 층은 Nb 또는 그것의 합금을 포함하는 제2 층을 추가로 포함하고, 제2 층은 10 μm 내지 250 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 77은 실시형태 66 내지 실시형태 72 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 내측 전도성 층은 100 μm 내지 350 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 78은 실시형태 1의 배터리이고, 비활성화 금속은 Ti 또는 그것의 합금을 포함하고, 배터리는 옵션적으로 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 포함하고, 외부 코팅은 Al, Cu, Cr, 또는 Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함한다.
실시형태 79는 실시형태 78의 배터리이고, 비활성화 금속은 50 μm 내지 300 μm 초과, 또는 50 μm 내지 200 μm 초과, 200 μm 내지 300 μm, 또는 300 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 층에 존재한다.
실시형태 80은 실시형태 78 또는 실시형태 80의 배터리이고, 캐소드 케이스는 본질적으로 비활성화 금속을 포함하는 층으로 구성되고, 층은 50 μm 내지 300 μm 초과의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 81은 실시형태 78 또는 실시형태 80의 배터리이고, 캐소드 케이스는 비활성화 금속을 포함하는 층으로 구성되고, 층은 50 μm 내지 300 μm 초과의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 82는 실시형태 78 내지 실시형태 81 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 외부 코팅은 애노드 케이스의 외측 표면 및 캐소드 케이스의 외측 표면 둘 모두 상에 존재한다.
실시형태 83은 실시형태 78 내지 실시형태 81 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 외부 코팅은 애노드 케이스의 외측 표면 상에 존재한다.
실시형태 84는 실시형태 78 내지 실시형태 83 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 외부 코팅은 캐소드 케이스의 외측 표면 상에 존재한다.
실시형태 85는 실시형태 78 내지 실시형태 84 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 외부 코팅은 100 nm 내지 7 μm, 100 nm 내지 5 μm, 또는 100 nm 내지 200 nm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 86은 실시형태 78 내지 실시형태 85 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 케이스는
캐소드 내측 전도성 층, 및
비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층을 포함하고, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
실시형태 87은 실시형태 78 내지 실시형태 86 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 케이스는
캐소드 내측 전도성 층,
비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층을 포함하고, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉하고; 배터리는 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 외부 코팅은 Al, Cu, Cr, Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하고, 외부 코팅과 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
실시형태 88은 실시형태 78 내지 실시형태 81, 또는 실시형태 86 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 케이스는 본질적으로
캐소드 내측 전도성 층, 및
비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층으로 구성되고, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
실시형태 89는 실시형태 78 내지 실시형태 81, 또는 실시형태 86 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 케이스는
캐소드 내측 전도성 층, 및
비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층으로 구성되고, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
실시형태 90은 실시형태 86 내지 실시형태 89 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 비활성화 층은 50 μm 내지 400 μm 초과, 또는 50 μm 내지 300 μm 초과, 또는 50 μm 내지 200 μm 초과, 또는 50 μm 내지 175 μm 초과의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 91은 실시형태 86 내지 실시형태 90 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 내측 전도성 층은 75 μm 내지 350 μm, 또는 125 μm 내지 350 μm, 또는 200 μm 내지 300 μm, 또는 25 μm 내지 100 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 92는 실시형태 86 내지 실시형태 91 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 예를 들어 캐소드 케이스의 하부 부분의 적어도 한 지점에서의, 캐소드 비활성화 층의 두께 대 내측 전도성 층의 두께의 비율은 8:1 내지 1:5, 또는 8:1 내지 1:3, 또는 8:1 내지 1:2, 또는 8:1 내지 1:1.1, 또는 8:1 내지 1:1, 또는 6:1 내지 1:5, 또는 6:1 내지 1:3, 또는 6:1 내지 1:2, 또는 6:1 내지 1:1.1, 또는 6:1 내지 1:1, 3:1 내지 1:5, 또는 3:1 내지 1:3, 또는 3:1 내지 1:2, 또는 3:1 내지 1:1.1, 또는 3:1 내지 1:1, 또는 2:1 내지 1:5, 또는 2:1 내지 1:3, 또는 2:1 내지 1:2, 또는 2:1 내지 1:1.1, 또는 2:1 내지 1:1, 또는 8:1 내지 1:2.5, 또는 8:1 내지 1:3, 또는 8:1 내지 1:2, 또는 8:1 내지 1:1.1, 또는 8:1 내지 1:1, 또는 6:1 내지 1:2, 또는 3:1 내지 1:2이다.
실시형태 93은 실시형태 86 내지 실시형태 92 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 외부 코팅은 100 nm 내지 200 nm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 94는 실시형태 86 내지 실시형태 93 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 외부 코팅은 Ni를 포함한다.
실시형태 95는 실시형태 86 내지 실시형태 94 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 비활성화 층과 전기 접촉하는 캐소드 내측 전도성 층의 표면은 제조 후에 주변 환경에 노출되지 않는다.
실시형태 96은 실시형태 86 내지 실시형태 95 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 비활성화 층과 전기 접촉하는 캐소드 내측 전도성 층의 표면의 0.01 ㎟ 미만, 또는 0.05 ㎟ 미만, 또는 0.1 ㎟ 미만, 또는 0.5 ㎟ 미만, 또는 1.0 ㎟ 미만, 또는 1.5 ㎟ 미만이 제조 후에 주변 환경에 노출된다.
실시형태 97은 실시형태 86 내지 실시형태 96 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 케이스는 60 μm 내지 200 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 비활성화 층 및 50 μm 내지 190 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 전도성 층을 포함하는 클래드 라미네이트로 제조되고;
캐소드 케이스는 200 μm 내지 250 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖고; 캐소드 케이스는 헴 폴드의 각 면 상에서 14 μm 내지 75 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 비활성화 층 및 222 μm 내지 50 μm의 내측 전도성 층 두께를 갖는 헴 폴드를 포함하고;
캐소드 케이스는 60 μm 내지 200 pm의 균일 또는 다양한 두께 및 190 μm 내지 50 μm의 내측 전도성 층 두께를 갖는 비활성화 층을 포함하는 환형 측벽을 포함한다.
실시형태 98은 실시형태 86 내지 실시형태 97 중 어느 한 실시형태의 배터리이고 캐소드 케이스는 헴 폴드 구조를 포함한다.
실시형태 99는 실시형태 86 내지 실시형태 98 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 케이스는 비활성화 금속을 포함하고, 비활성화 금속은 50 μm 내지 400 μm 초과의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 층에 존재한다.
실시형태 100은 실시형태 86 내지 실시형태 99 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 케이스는 Ti 또는 그것의 합금을 포함하는 비활성화 금속을 포함하고, 배터리는 옵션적으로 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 포함하고, 외부 코팅은 Al, Cu, Cr, 또는 Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함한다.
실시형태 101은 실시형태 86 내지 실시형태 100 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 케이스는
애노드 내측 전도성 층, 및
비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층을 포함하고, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
실시형태 102는 실시형태 86 내지 실시형태 101 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 케이스는
애노드 내측 전도성 층,
비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층을 포함하고, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉하고; 배터리는 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 외부 코팅은 Al, Cu, Cr, Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하고, 외부 코팅과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
실시형태 103은 실시형태 78 내지 실시형태 81, 실시형태 86, 또는 실시형태 88 내지 실시형태 101 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 케이스는 본질적으로
애노드 내측 전도성 층, 및
비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층으로 구성되고, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
실시형태 104는 실시형태 78 내지 실시형태 81, 실시형태 86, 또는 실시형태 88 내지 실시형태 101 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 케이스는
애노드 내측 전도성 층, 및
비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층으로 구성되고, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
실시형태 105는 실시형태 101 내지 실시형태 104 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 비활성화 층은 50 μm 내지 100 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 106은 실시형태 101 내지 실시형태 105 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 내측 전도성 층은 100 μm 내지 350 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 107은 실시형태 101 내지 실시형태 106 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층, 또는 둘 모두 사이에 배치된 적어도 하나의 결속층을 추가로 포함하고, 내측 전도성 층과 비활성화 층은 전기 접촉을 유지한다.
실시형태 108은 실시형태 1 내지 실시형태 107 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층, 또는 둘 모두 사이에 배치된 적어도 하나의 결속층을 추가로 포함하고, 내측 전도성 층과 비활성화 층은 전기 접촉을 유지하고, 적어도 하나의 결속층은 전도성 재료를 포함한다.
실시형태 109는 실시형태 1 내지 실시형태 108 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층, 또는 둘 모두 사이에 배치된 적어도 하나의 결속층을 추가로 포함하고, 내측 전도성 층과 비활성화 층은 전기 접촉을 유지하고, 적어도 하나의 결속층은 금속을 포함한다.
실시형태 110은 실시형태 1 내지 실시형태 109 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층, 또는 둘 모두 사이에 배치된 적어도 하나의 결속층을 추가로 포함하고, 내측 전도성 층과 비활성화 층은 전기 접촉을 유지하고, 적어도 하나의 결속층은 접착제를 포함한다.
실시형태 111은 실시형태 1 내지 실시형태 110 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층, 또는 둘 모두 사이에 배치된 적어도 하나의 결속층을 추가로 포함하고, 내측 전도성 층과 비활성화 층은 전기 접촉을 유지하고, 적어도 하나의 결속층은 접착제를 포함하고, 접착제는 감압 접착제, 고무계 접착제, 에폭시, 폴리우레탄, 실리콘 접착제, 페놀 수지, UV 경화성 접착제, 아크릴레이트 접착제, 라미네이팅 접착제, 플루오로중합체, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함한다.
실시형태 112는 실시형태 111의 배터리이고, 라미네이팅 접착제는 저밀도 또는 고밀도 폴리에틸렌, 폴리올레핀, 폴리올레핀 유도체, 산-함유 접착제, 이오노머, 에틸렌 삼원중합체, 아크릴레이트, 또는 에틸렌-비닐 아세테이트를 포함한다.
실시형태 113은 실시형태 112의 배터리이고, 산함유 접착제는 EAA, EMAA, 이오노머, 에틸렌 삼원중합체, 산, 또는 아크릴레이트를 포함한다.
실시형태 114는 실시형태 107 내지 실시형태 113 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 적어도 하나의 결속층은 100 nm 내지 400 μm, 100 nm 내지 350 μm, 1 μm 내지 350 μm, 200 μm 내지 350 μm, 1 μm 내지 50 μm, 5 μm 내지 50 μm, 50 μm 내지 250 μm, 또는 5 μm 내지 200 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 115는 실시형태 1 내지 실시형태 114 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 내측 전도성 층 및/또는 캐소드 내측 전도성 층은 알루미늄, 스테인리스 스틸, 크롬, 금, 바나듐, 니켈, 은, 구리, 마그네슘, 아연, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 둘 이상의 조합을 포함한다.
실시형태 116은 실시형태 1 내지 실시형태 115 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 내측 전도성 층 및/또는 캐소드 내측 전도성 층은 스테인리스 스틸을 포함한다.
실시형태 117은 실시형태 1 내지 실시형태 116 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 스테인리스 스틸은 SS304, SS316, SS430, duplex 2205, duplex 2304, duplex 2507, 또는 10 중량% 이상의 크롬 함량 및/또는 0.1 중량% 이상의 니켈 함량을 갖는 하나 이상의 다른 스틸을 포함한다.
실시형태 118은 실시형태 1 내지 실시형태 117 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 비활성화 층 내에 비활성화 금속을 포함한다.
실시형태 119는 실시형태 1 내지 실시형태 118 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 비활성화 층 내에 비활성화 금속을 포함하고, 비활성화 층은 제1 비활성화 금속을 포함하는 제1 층, 및 제2 비활성화 금속을 포함하는 제2 층을 포함한다.
실시형태 120은 실시형태 1 내지 실시형태 119 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 비활성화 금속은 실질적으로 순수한 금속이다.
실시형태 121은 실시형태 1 내지 실시형태 120 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 비활성화 금속은 합금이다.
실시형태 122는 실시형태 1 내지 실시형태 120 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 비활성화 금속은 적어도 2개의 비활성화 금속들의 합금을 포함한다.
실시형태 123은 실시형태 1 내지 실시형태 122 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 케이스는 50 pm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 124는 실시형태 1 내지 실시형태 123 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 케이스는 50 μm 내지 400 μm, 또는 200 μm 내지 250 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 125는 실시형태 1 내지 실시형태 124 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 케이스의 림 및 옵션적으로 애노드 케이스의 외측 표면의 일부분 및/또는 캐소드 케이스의 외측 표면의 일부분 상에 배치되고 이를 커버하는 불투수성 코팅을 추가로 포함한다.
실시형태 126은 실시형태 1 내지 실시형태 125 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 케이스의 외측 표면의 일부분 및/또는 캐소드 케이스의 외측 표면의 일부분 상에 배치되고 캐소드 케이스의 림을 커버하는 불투수성 코팅을 추가로 포함하고, 불투수성 코팅은 천연 고무, TFE, 엑손 부틸(Exxon Butyl), 클로로프렌, 에피클로로히드린, 에틸렌-프로필렌, 플루로실리콘, 수소화 니트릴, 액체 실리콘 고무, 의료용 에틸렌 프로필렌, 실리콘, 니트릴, 퍼플루오로탄성중합체, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 스티렌 부타디엔, 테프론, 바맥(Vamac), PTFE, 및 바이톤으로부터 선택된다.
실시형태 127은 실시형태 1 내지 실시형태 126 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 케이스의 림 및 옵션적으로 애노드 케이스의 외측 표면의 일부분 및/또는 캐소드 케이스의 외측 표면의 일부분 상에 배치되고 이를 커버하는 불투수성 코팅을 추가로 포함하고, 불투수성 코팅은 개스킷과 동일한 재료이다.
실시형태 128은 실시형태 1 내지 실시형태 127 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 외측 저부 표면, 외측 환형 표면, 및 림 표면을 포함하는 캐소드 내측 전도성 층을 포함하고,
외측 저부 표면은 캐소드 비활성화 층에 의해 둘러싸이고,
외측 환형 표면 및 림 표면은 캐소드 비활성화 층, 개스킷, 불투수성 코팅, 또는 이들의 임의의 둘 이상의 임의의 조합에 의해 둘러싸인다.
실시형태 129는 실시형태 1 내지 실시형태 128 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 개스킷은 탄성중합체 재료 또는 플라스틱, 예컨대, 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌, 플루오르화 에틸렌-프로필렌, 클로로트리플루오로에틸렌, 퍼플루오로알콕시 중합체, 폴리비닐, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리설폰, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 실리콘 고무, 및 이들의 임의의 둘 이상의 임의의 조합을 포함한다.
실시형태 130은 실시형태 125 내지 실시형태 129 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 불투수성 코팅은 고무, 부나(buna), 실리콘, 실리콘 고무, PTFE, 바이톤 또는 탄성중합체 재료 또는 플라스틱, 예컨대, 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌, 플루오르화 에틸렌-프로필렌, 클로로트리플루오로에틸렌, 퍼플루오로알콕시 중합체, 폴리비닐, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리설폰, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 및 이들의 임의의 둘 이상의 임의의 조합을 포함한다.
실시형태 131은 배터리 케이스를 포함하는 코인 셀 또는 원통형 배터리이고, 배터리 케이스는 밀봉 컵 및 저부 캔 및 개스킷을 포함하고, 밀봉 컵의 외경은 저부 캔의 내경보다 작고 밀봉 컵의 적어도 일부분은 밀봉 컵과 저부 캔 사이에 개스킷이 있는 저부 캔 내측에 위치되고, 저부 캔의 환형 벽은 밀봉 컵의 환형 벽을 향해 크림핑되고, 추가로 배터리 케이스는 비활성화 금속을 포함한다.
실시형태 132는 실시형태 131의 배터리이고, 밀봉 컵은 애노드 케이스이고, 저부 캔은 캐소드 케이스이고, 추가로 저부 캔은 비활성화 금속을 포함한다.
실시형태 133는 실시형태 131의 배터리이고, 밀봉 컵은 캐소드 케이스이고 저부 캔은 애노드 케이스이고, 추가로 저부 캔 및 밀봉 컵 둘 모두 비활성화 금속을 포함한다.
실시형태 134는 실시형태 1 내지 실시형태 130 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 배터리는 버튼 또는 코인 셀-형 배터리이다.
실시형태 135는 실시형태 1 내지 실시형태 134 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 전기화학 셀의 전압은 10 V 이하, 5 V 이하, 3 V 이하, 또는 1 V 이하이다.
실시형태 136은 실시형태 1 내지 실시형태 135 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 배터리는 3 볼트 또는 1.5 볼트 버튼 또는 코인 셀 배터리이다.
실시형태 137은 실시형태 1 내지 실시형태 136 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 배터리는 CR927, CR1025, CR1130, CR1216, CR1220, CR1225, CR1616, CR1620, CR1625, CR1632, CR2012, CR2016, CR2025, CR2032, CR2320, BR2335, CR2354, CR2412, CR2430, CR2450, CR2477, CR2507, CR3032, 또는 CR11108 리튬 코인 셀 배터리 또는 SR41, SR43, SR44, SR45, SR48, SR54, SR55, SR57, SR58, SR59, SR60, SR63, SR64, SR65, SR66, SR67, SR68, SR69, S516, SR416, SR731, SR512, SR714, SR712 은 산화물 코인 셀 배터리 또는 LR41, LR44, LR54, 또는 LR66 알카라인 코인 셀 배터리이다.
실시형태 138은 실시형태 1 내지 실시형태 137 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 배터리는 CR2032, CR2016, 또는 CR2025 리튬 코인 셀 배터리이다.
실시형태 139는 실시형태 1 내지 실시형태 138 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 배터리는 AAAA, AAA, AA, A, B, C, D, E 90/N, 4001, 810, 910A, AM5, LR1, MN9100, 또는 UM-5 원통형 배터리이다.
실시형태 140은 실시형태 1 내지 실시형태 139 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 적어도 애노드 케이스의 일부분과 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질을 통해 전기 접촉할 때 애노드와 캐소드 사이에 전도성 경로가 형성된다.
실시형태 141은 실시형태 1 내지 실시형태 140 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 적어도 애노드 케이스의 일부분과 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질과 접촉할 때 애노드와 캐소드 사이에 전도성 수성 매질을 통해 전도성 경로가 형성되고, 추가로 전도성 경로는 전도성 수성 매질과의 계속된 접촉 시 감소 또는 억제된다.
실시형태 142는 실시형태 1 내지 실시형태 141 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 적어도 애노드 케이스의 일부분과 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질과 접촉할 때 애노드와 캐소드 사이에 전도성 수성 매질을 통해 전도성 경로가 형성되고, 추가로 전도성 경로는 전도성 수성 매질과의 초기 접촉 후 2 시간 미만, 또는 1 시간 미만, 또는 30 분 미만 이내에 감소 또는 억제된다.
실시형태 143은 실시형태 1 내지 실시형태 142 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 애노드 비활성화 층 및/또는 캐소드 비활성화 층은 적어도 애노드 케이스의 일부분 및 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질과 접촉할 때 산화된다.
실시형태 144는 실시형태 1 내지 실시형태 143 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 적어도 애노드 케이스의 일부분과 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질과 접촉할 때 애노드 비활성화 층 및/또는 캐소드 비활성화 층은 산화되어 산화물 층을 형성하고, 산화물 층이 형성된 후에 배터리는 1.5 mA 미만, 또는 1 mA 미만, 또는 0.5 mA 미만, 또는 0.3 mA 미만의 전류를 제공한다.
실시형태 145는 실시형태 1 내지 실시형태 144 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 적어도 애노드 케이스의 일부분과 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질과 접촉할 때 애노드 비활성화 층 및/또는 캐소드 비활성화 층은 산화되어 산화물 층을 형성하고, 산화물 층이 형성된 후에 배터리는 1.5 mA 미만, 또는 1 mA 미만, 또는 0.5 mA 미만, 또는 0.3 mA 미만의 전류를 제공하고, 추가로 산화물 층은 전도성 수성 매질과의 초기 접촉 후 2 시간 미만, 또는 1 시간 미만, 또는 30 분 미만 이내에 형성된다.
실시형태 146은 실시형태 1 내지 실시형태 145 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 적어도 애노드 케이스의 일부분과 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질과 접촉할 때 전기분해 반응이 발생하고, 전도성 수성 매질과의 초기 접촉 후에 전기분해 반응은 2 시간 미만, 또는 1 시간 미만, 또는 30 분 미만 이내에 억제 또는 감소된다.
실시형태 147은 실시형태 140 내지 실시형태 146 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 전도성 수성 매질과의 접촉은 수화된 조직이 애노드 케이스의 적어도 하나의 부분 및 캐소드 케이스의 하나의 부분 둘 모두와 접촉하여 전도성 경로를 형성하도록 수화된 조직 상의 배터리의 배치를 포함한다.
실시형태 148은 실시형태 147의 배터리이고, 수화된 조직은 수화된 돼지 식도 조직이다.
실시형태 149는 실시형태 140 내지 실시형태 146 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 전도성 수성 매질과의 접촉은 25% 링거액 내의 침지를 포함한다.
실시형태 150은 실시형태 149의 배터리이고, 120 분, 또는 60분, 또는 20 분, 또는 10 분 동안 25% 링거액 내의 침지 후에, 25% 링거액의 pH는 9 미만, 또는 8 미만, 또는 7 미만이다.
실시형태 151은 실시형태 149 또는 실시형태 150의 배터리이고, 25% 링거액은 5 내지 7.5의 시작 pH를 갖고, 25% 링거액 내의 배터리의 침지 후에, 5분 간격으로, 60분 기간 동안 샘플링된 25% 링거액의 평균 pH는 10, 9.5, 9, 8.5, 또는 8의 평균 pH를 초과하지 않는다.
실시형태 152는 캐소드 케이스이고, 캐소드 케이스는
캐소드 내측 전도성 층,
Ta, Nb, W, Ti, 이들의 합금들, 또는 이들의 임의의 조합들을 포함하는 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층을 포함하고,
캐소드 비활성화 층은 1 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 153은 실시형태 152의 캐소드 케이스이고, 캐소드 케이스의 외측 표면 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 외부 코팅은 Ni, Al, Cu, Cr, Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함한다.
실시형태 154는 실시형태 153의 캐소드 케이스이고, 외부 코팅은 100 nm 내지 7 μm 또는 100 nm 내지 5 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 155는 실시형태 153 또는 실시형태 154의 캐소드 케이스이고, 외부 코팅은 100 nm 내지 200 nm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 156은 실시형태 153 내지 실시형태 155 중 어느 한 실시형태의 캐소드 케이스이고, 외부 코팅은 Ni를 포함한다.
실시형태 157은 실시형태 152 내지 실시형태 156 중 어느 한 실시형태의 캐소드 케이스이고, 캐소드 비활성화 층은 14 μm 내지 200 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 158은 실시형태 152 내지 실시형태 157 중 어느 한 실시형태의 캐소드 케이스이고, 비활성화 금속은 Nb, 또는 그것의 합금을 포함한다.
실시형태 159는 실시형태 152 내지 실시형태 157 중 어느 한 실시형태의 캐소드 케이스이고, 비활성화 금속은 Ta, 또는 그것의 합금을 포함한다.
실시형태 160은 실시형태 152 내지 실시형태 157 중 어느 한 실시형태의 캐소드 케이스이고, 비활성화 금속은 W, 또는 그것의 합금을 포함한다.
실시형태 161은 실시형태 152 내지 실시형태 157 중 어느 한 실시형태의 캐소드 케이스이고, 비활성화 금속은 Ti, 또는 그것의 합금을 포함한다.
실시형태 162는 실시형태 152 내지 실시형태 157 중 어느 한 실시형태의 캐소드 케이스이고, 비활성화 금속은 Re, 또는 그것의 합금을 포함한다.
실시형태 163은 실시형태 152 내지 실시형태 1162 중 어느 한 실시형태의 캐소드 케이스이고, 캐소드 내측 전도성 층은 100 μm 내지 350 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 164는 실시형태 152 내지 실시형태 163 중 어느 한 실시형태의 캐소드 케이스이고, 캐소드 내측 전도성 층은 알루미늄, 스테인리스 스틸, 크롬, 금, 바나듐, 니켈, 은, 구리, 마그네슘, 아연, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 둘 이상의 조합을 포함한다.
실시형태 165는 실시형태 152 내지 실시형태 164 중 어느 한 실시형태의 캐소드 케이스이고, 캐소드 내측 전도성 층은 스테인리스 스틸을 포함한다.
실시형태 166은 실시형태 152 내지 실시형태 165 중 어느 한 실시형태의 캐소드 케이스이고, 예를 들어 캐소드 케이스의 하부 부분의 적어도 한 지점에서의, 캐소드 비활성화 층의 두께 대 내측 전도성 층의 두께의 비율은 8:1 내지 1:5, 또는 8:1 내지 1:3, 또는 8:1 내지 1:2, 또는 8:1 내지 1:1.1, 또는 8:1 내지 1:1, 또는 6:1 내지 1:5, 또는 6:1 내지 1:3, 또는 6:1 내지 1:2, 또는 6:1 내지 1:1.1, 또는 6:1 내지 1:1, 3:1 내지 1:5, 또는 3:1 내지 1:3, 또는 3:1 내지 1:2, 또는 3:1 내지 1:1.1, 또는 3:1 내지 1:1, 또는 2:1 내지 1:5, 또는 2:1 내지 1:3, 또는 2:1 내지 1:2, 또는 2:1 내지 1:1.1, 또는 2:1 내지 1:1, 또는 8:1 내지 1:2.5, 또는 8:1 내지 1:3, 또는 8:1 내지 1:2, 또는 8:1 내지 1:1.1, 또는 8: 1 내지 1:1, 또는 6: 1 내지 1:2, 또는 3 : 1 내지 1:2이다.
실시형태 167은 실시형태 152 내지 실시형태 166 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 적어도 애노드 케이스의 일부분과 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질과 접촉할 때 애노드 비활성화 층 및/또는 캐소드 비활성화 층은 산화되어 산화물 층을 형성하고, 산화물 층이 형성된 후에 배터리는 1.5 mA 미만, 또는 1 mA 미만, 또는 0.5 mA 미만, 또는 0.3 mA 미만의 전류를 제공하고, 추가로 산화물 층은 전도성 수성 매질과의 초기 접촉 후 2 시간 미만, 또는 1 시간 미만, 또는 30 분 미만 이내에 형성된다.
실시형태 168은 실시형태 152 내지 실시형태 167 중 어느 한 실시형태의 캐소드 케이스이고, (i) 캐소드 비활성화 층과 전기 접촉하는 캐소드 내측 전도성 층의 표면은 제조 후에 주변 환경에 노출되지 않거나; 또는 (ii) 캐소드 비활성화 층과 전기 접촉하는 캐소드 내측 전도성 층의 표면의 0.01 ㎟ 미만, 또는 0.05 ㎟ 미만, 또는 0.1 ㎟ 미만, 또는 0.5 ㎟ 미만, 또는 1.0 ㎟ 미만, 또는 1.5 ㎟ 미만이 제조 후에 주변 환경에 노출된다.
실시형태 169는 실시형태 1 내지 실시형태 168 중 어느 한 실시형태의 캐소드 케이스이고, 캐소드 케이스는 헴 폴드 구조를 포함한다.
실시형태 170은 실시형태 152 내지 실시형태 169 중 어느 한 실시형태의 캐소드 케이스이고, 캐소드 내측 전도성 층 및 캐소드 비활성화 층은 함께 클래드 라미네이트를 포함한다.
실시형태 171은 실시형태 152 내지 실시형태 170 중 어느 한 실시형태의 캐소드 케이스이고, 캐소드 케이스는 60 μm 내지 200 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 비활성화 층 및 50 μm 내지 190 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 전도성 층을 포함하는 클래드 라미네이트로 제조되고;
캐소드 케이스는 200 μm 내지 250 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖고; 캐소드 케이스는 헴 폴드를 포함하고 헴 폴드는 제1 면 및 제2 면을 포함하고, 추가로 제1 면 및 제2 면의 각각은 14 μm 내지 75 μm의 균일 또는 다양한 두께를 구비한 비활성화 층을 갖고, 헴 폴드는 헴 폴드의 제1 면이 헴 폴드의 제2 면과 접촉하는 200 μm 내지 250 μm의 총 두께를 갖는다.
실시형태 172는 실시형태 152 내지 실시형태 170 중 어느 한 실시형태의 배터리이고, 캐소드 케이스는 상업적으로 제조된 버튼 셀 배터리 또는 코인 셀 배터리의 캐소드 케이스와 상호교환가능하다.
실시형태 173은 라미네이트이고, 라미네이트는:
전도성 층 - 전도성 층은 10 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 가짐 -, 및
Ta, Nb, W, Ti, 이들의 합금들, 및 이들의 조합들로부터 선택된 비활성화 금속을 포함하는 비활성화 층 - 비활성화 층은 10 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 가짐 -을 포함하고,
라미네이트는 애노드 케이스 또는 캐소드 케이스에 사용하기 위한 것이다.
실시형태 174는 실시형태 173의 라미네이트이고, 외부 코팅을 추가로 포함한다.
실시형태 175는 실시형태 173 또는 실시형태 174의 라미네이트이고, 전도성 층은 175 μm 내지 300 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 176은 실시형태 173 내지 실시형태 175 중 어느 한 실시형태의 라미네이트이고, 비활성화 층은 1 μm 내지 100 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 177은 실시형태 174 내지 실시형태 176 중 어느 한 실시형태의 라미네이트이고, 외부 코팅은 100 nm 내지 7 μm, 100 nm 내지 5 μm, 또는 100 nm 내지 200 nm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 178은 실시형태 173 내지 실시형태 177 중 어느 한 실시형태의 라미네이트이고, 라미네이트는 50 μm 내지 330 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 179는 애노드 케이스 또는 캐소드 케이스에 사용할 라미네이트를 제조하는 방법이고, 라미네이트는:
전도성 층, 및
Ta, Nb, W, Ti, 이들의 합금들, 및 이들의 조합들로부터 선택된 비활성화 금속을 포함하는 비활성화 층을 포함하고,
방법은:
전도성 층 및 비활성화 층을 라미네이팅하는 단계를 포함한다.
실시형태 180은 애노드 케이스 또는 캐소드 케이스에 사용할 라미네이트를 제조하는 방법이고, 라미네이트는:
전도성 층 - 전도성 층은 10 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 가짐 -, 및
Ta, Nb, W, Ti, 이들의 합금들, 및 이들의 조합들로부터 선택된 비활성화 금속을 포함하는 비활성화 층 - 비활성화 층은 10 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 가짐 -을 포함하고,
방법은:
전도성 층 및 비활성화 층을 클래딩하는 단계를 포함한다.
실시형태 181은 실시형태 179 또는 실시형태 180의 제조 방법이고, 전도성 층은 50 μm 내지 100 μm, 또는 75 μm 내지 200 μm, 또는 175 μm 내지 300 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 182는 실시형태 179 내지 실시형태 181 중 어느 한 실시형태의 제조 방법이고, 전도성 층은 50 μm 내지 100 μm, 또는 75 μm 내지 200 μm, 또는 175 μm 내지 300 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 183은 실시형태 179 내지 실시형태 182 중 어느 한 실시형태의 제조 방법이고, 라미네이트 두께는 75 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 184는 실시형태 179 내지 실시형태 183 중 어느 한 실시형태의 제조 방법이고, 방법은 라미네이트의 비활성화 층에 외부 코팅을 라미네이팅하는 단계를 추가로 포함한다.
실시형태 185는 실시형태 179 내지 실시형태 183 중 어느 한 실시형태의 제조 방법이고, 방법은 라미네이트의 비활성화 층에 외부 코팅을 클래딩하는 단계를 추가로 포함한다.
실시형태 186은 실시형태 179 내지 실시형태 183 중 어느 한 실시형태의 제조 방법이고, 방법은 라미네이트의 비활성화 층에 외부 코팅을 증착하는 단계를 추가로 포함한다.
실시형태 187은 실시형태 1 내지 실시형태 171 중 어느 한 실시형태의 배터리의 애노드 케이스 또는 캐소드 케이스에 사용할 라미네이트를 제조하는 방법이고, 라미네이트는:
전도성 층,
비활성화 층을 포함하고,
방법은:
전도성 층 및 비활성화 층을 라미네이팅하는 단계를 포함하고,
방법은 옵션적으로 비활성화 층에 외부 코팅을 라미네이팅하는 단계를 포함하고, 비활성화 층은 전도성 층과 외부 코팅 사이에 배치된다.
실시형태 188은 실시형태 1 내지 실시형태 171 중 어느 한 실시형태의 배터리의 애노드 케이스 또는 캐소드 케이스에 사용할 라미네이트를 제조하는 방법이고, 라미네이트는:
전도성 층,
비활성화 층을 포함하고,
방법은:
전도성 층 및 비활성화 층을 클래딩하는 단계를 포함하고,
방법은 옵션적으로 비활성화 층에 외부 코팅을 클래딩하는 단계를 포함하고, 비활성화 층은 전도성 층과 외부 코팅 사이에 배치된다.
실시형태 189는 실시형태 1 내지 실시형태 171 중 어느 한 실시형태의 방법에 의해 제조된 라미네이트이다.
실시형태 190은 실시형태 173 내지 실시형태 178 또는 실시형태 189 중 어느 한 실시형태의 라미네이트이고, 전도성 층은 스테인리스 스틸을 포함한다.
실시형태 191은 캐소드 케이스를 제조하는 방법이고, 방법은: 실시형태 173 내지 실시형태 178 또는 실시형태 189 중 어느 한 실시형태의 라미네이트를 스탬핑하여 저부, 환형 측부, 및 림을 포함하는 캐소드 케이스를 형성하는 단계를 포함하고;
전도성 층은 캐소드 케이스의 내부 표면을 형성하고,
비활성화 층은 캐소드 케이스의 외측 표면을 형성한다.
실시형태 192는 캐소드 케이스를 제조하는 방법이고, 방법은: 실시형태 173 내지 실시형태 178 또는 실시형태 189 중 어느 한 실시형태의 라미네이트를 스탬핑하여 저부, 환형 측부, 및 림을 포함하는 캐소드 케이스를 형성하는 단계를 포함하고;
전도성 층은 캐소드 케이스의 내부 표면을 형성하고,
외부 코팅은 캐소드 케이스의 외측 표면을 형성하고, 비활성화 층은 전도성 층과 외부 코팅 사이에 있고, 비활성화 층은 전도성 층 및 외부 코팅 둘 모두와 전기 접촉한다.
실시형태 193은 실시형태 191 또는 실시형태 192의 방법이고, 추가로:
캐소드 케이스의 환형 측부를 인출하여 캐소드 케이스의 연장 환형 측부 및 캐소드 케이스의 하위 환형 측부를 형성하는 단계 - 연장 환형 측부는 하위 환형 측부보다 더 좁은 두께를 가짐 -; 및
연장 환형 측부를 캐소드 케이스의 중심을 향해 접어 헴 폴드를 형성하는 단계를 포함한다.
실시형태 194는 캐소드 케이스를 제조하는 방법이고, 방법은: 저부, 환형 측부, 림, 내측 표면, 및 외측 표면을 포함하는 내부 지지 부재를 제공하는 단계;
내부 지지부의 외측 표면 상에 비활성화 층을 침착시키는 단계; 및 내부 지지의 내측 표면 및 옵션적으로 림 상에 제1 전도성 재료를 침착시켜 내측 전도성 층을 형성하는 단계를 포함한다.
실시형태 195는 캐소드 케이스를 제조하는 방법이고, 방법은: 저부, 환형 측부, 림, 내측 표면, 및 외측 표면을 포함하는 내부 지지 부재를 제공하는 단계;
내부 지지부의 외측 표면 상에 비활성화 층을 침착시키는 단계;
내부 지지부의 내측 표면 및 옵션적으로 림 상에 제1 전도성 재료를 침착시켜 내측 전도성 층을 형성하는 단계; 및
비활성화 층 및 옵션적으로 림 상에 제2 전도성 재료를 침착시켜 외부 코팅을 형성하는 단계를 포함한다.
실시형태 196은 캐소드 케이스를 제조하는 방법이고, 방법은: a) 비활성화 금속을 각각 내부 표면, 및 외측 표면을 구비한 저부, 환형 측부, 및 림을 갖는 비활성화 컵으로 형성하는 단계;
b) 내측 전도성 금속을 각각 내부 표면, 및 외측 표면을 구비한 저부, 환형 측부, 및 림을 갖는 내측 전도성 컵으로 형성하는 단계;
c) 내측 전도성 컵을 비활성화 컵 안에 배치하여 - 내측 전도성 컵의 외측 표면들은 비활성화 컵의 내측 표면들과 전기 접촉함 - 캐소드 케이스를 형성하는 단계.
실시형태 197은 실시형태 196의 방법이고, 비활성화 컵의 환형 측부는 내측 전도성 컵의 환형 측부를 넘어 연장되고; 내측 전도성 컵의 림 넘어 비활성화 컵의 림을 접어 헴 폴드를 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
실시형태 198은 실시형태 196의 방법이고, 비활성화 컵의 림은 부분적으로 내측 전도성 컵의 림을 커버하거나, 또는 비활성화 컵의 림은 내측 전도성 컵의 림을 커버한다.
실시형태 199는 실시형태 196 내지 실시형태 198 중 어느 한 실시형태의 방법이고, 비활성화 컵 및/또는 내측 전도성 컵의 형성은 스탬핑, 와이어 포밍, 금속 주조 또는 금속 사출 성형으로부터 선택된 공정을 포함한다.
실시형태 200은 실시형태 191 내지 실시형태 199 중 어느 한 실시형태의 방법에 의해 제조된 캐소드 케이스이다.
실시형태 201은 실시형태 200의 캐소드 케이스를 포함하는 배터리이다.
실시형태 202는 도 2, 도 3, 도 4, 도 5a 내지 도 5n, 도 6a 내지 도 6d, 도 7a 및 도 7b, 도 8, 도 10, 도 13, 도 14a 내지 도 14d, 도 15, 도 16a 및 도 16b, 도 17 및 도 30 중 어느 한 도면의 캐소드 케이스 및/또는 애노드 케이스를 포함하는 배터리이다.
실시형태 203은 배터리이고, 배터리는:
a) 애노드 케이스;
b) 캐소드 케이스 - 캐소드 케이스는:
i) 알루미늄(Al), 스테인리스 스틸, 크롬(Cr), 금(Au), 바나듐(V), 니켈(Ni), 은(Ag), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 둘 이상의 조합을 포함하는 캐소드 내측 전도성 층, 및
ii) 니오븀(Nb), 탄탈룸(Ta), 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 비활성화 금속을 포함하는, 1 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 캐소드 비활성화 층을 포함함 -를 포함하고,
iii) 캐소드 비활성화 층의 두께 대 내측 전도성 층의 두께의 비율은, 예를 들어 적어도 캐소드 케이스의 저부의 일부분 내에서 8: 1 내지 1 :2.5이고,
iv) 캐소드 케이스는 50 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖고,
v) 캐소드 케이스는 헴 폴드 구조를 포함하고,
vi) 추가로 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉함 -,
c) 애노드, 캐소드, 및 애노드와 캐소드 사이에 위치된 분리기를 포함하는 전기화학 셀; 및
e) 애노드 케이스와 캐소드 케이스 사이의 개스킷을 포함한다.
실시형태 204는 실시형태 203의 배터리이고, 비활성화 금속은 14 μm 내지 200 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 층에 존재한다.
실시형태 205는 실시형태 203의 배터리이고, 배터리는 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 외부 코팅은 Ni, Al, Cu, Cr, Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하고, 외부 코팅은 100 nm 내지 7 μm 또는 100 nm 내지 5 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 206은 실시형태 203의 배터리이고, 예를 들어 캐소드 케이스의 하부 부분의 적어도 한 지점에서의, 캐소드 비활성화 층의 두께 대 내측 전도성 층의 두께의 비율은 8: 1 내지 1 :3, 또는 8: 1 내지 1 :2, 또는 8: 1 내지 1 : 1.1, 또는 8: 1 내지 1 : 1 또는 6: 1 내지 1 :2, 또는 3: 1 내지 1 :2, 또는 2: 1 내지 1 :2이다.
실시형태 207은 실시형태 203의 배터리이고, 외부 코팅은 Ni을 포함하고, 100 nm 내지 200 nm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 208은 실시형태 203의 배터리이고, 캐소드 비활성화 층과 전기 접촉하는 캐소드 내측 전도성 층의 표면은 제조 후에 주변 환경에 노출되지 않는다.
실시형태 209는 실시형태 203의 배터리이고, 비활성화 층과 전기 접촉하는 내측 전도성 층의 표면의 0.01 ㎟ 미만, 또는 0.05 ㎟ 미만, 또는 0.1 ㎟ 미만, 또는 0.5 ㎟ 미만, 또는 1.0 ㎟ 미만, 또는 1.5 ㎟ 미만이 제조 후에 주변 환경에 노출된다.
실시형태 210은 실시형태 203의 배터리이고, 캐소드 케이스는 60 μm 내지 200 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 비활성화 층 및 50 μm 내지 190 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 전도성 층을 포함하는 클래드 라미네이트로 제조되고;
캐소드 케이스는 200 pm 내지 250 pm의 균일 또는 다양한 두께를 갖고; 캐소드 케이스는 헴 폴드의 각 면 상에서 14 μm 내지 75 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 비활성화 층 및 222 μm 내지 50 μm의 내측 전도성 층 두께를 갖는 헴 폴드를 포함하고;
캐소드 케이스는 60 μm 내지 200 μm의 균일 또는 다양한 두께 및 190 μm 내지 50 μm의 내측 전도성 층 두께를 갖는 비활성화 층을 포함하는 환형 측벽을 포함한다.
실시형태 210a는 실시형태 203의 배터리이고, 캐소드 케이스는 60 μm 내지 200 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 비활성화 층 및 50 μm 내지 190 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 전도성 층을 포함하는 클래드 라미네이트로 제조되고;
캐소드 케이스는 200 pm 내지 250 pm의 균일 또는 다양한 두께를 갖고; 캐소드 케이스는 헴 폴드를 포함하고 헴 폴드는 제1 면 및 제2 면을 포함하고, 추가로 제1 면 및 제2 면의 각각은 14 μm 내지 75 μm의 균일 또는 다양한 두께를 구비한 비활성화 층을 갖고, 헴 폴드는 헴 폴드의 제1 면이 헴 폴드의 제2 면과 접촉하는 200 μm 내지 250 pm의 총 두께를 갖는다.
실시형태 211은 실시형태 203의 배터리이고, 캐소드 내측 전도성 층은 100 μm 내지 350의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 212는 실시형태 203의 배터리이고, 캐소드 내측 전도성 층은 스테인리스 스틸을 포함한다.
실시형태 213은 실시형태 203의 배터리이고, 캐소드 케이스는 50 μm 내지 400 μm, 또는 200 μm 내지 250 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 214는 실시형태 203의 배터리이고, 배터리는 버튼 또는 코인 셀-형 배터리이다.
실시형태 215는 실시형태 203의 배터리이고, 적어도 애노드 케이스의 일부분과 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질과 접촉할 때 애노드와 캐소드 사이에 전도성 수성 매질을 통해 전도성 경로가 형성되고, 추가로 전도성 경로는 전도성 수성 매질과의 초기 접촉 후 2 시간 미만, 또는 1 시간 미만, 또는 30 분 미만 이내에 감소 또는 억제된다.
실시형태 216은 실시형태 203의 배터리이고, 적어도 애노드 케이스의 일부분과 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질과 접촉할 때 캐소드 비활성화 층은 산화되어 산화물 층을 형성하고, 산화물 층이 형성된 후에 배터리는 1.5 mA 미만, 또는 1 mA 미만, 또는 0.5 mA 미만, 또는 0.3 mA 미만의 전류를 제공한다.
실시형태 217은 실시형태 203의 배터리이고, 적어도 애노드 케이스의 일부분과 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질과 접촉할 때 애노드 비활성화 층 및/또는 캐소드 비활성화 층은 산화되어 산화물 층을 형성하고, 산화물 층이 형성된 후에 배터리는 1.5 mA 미만, 또는 1 mA 미만, 또는 0.5 mA 미만, 또는 0.3 mA 미만의 전류를 제공하고, 추가로 산화물 층은 전도성 수성 매질과의 초기 접촉 후 2 시간 미만, 또는 1 시간 미만, 또는 30 분 미만 이내에 형성된다.
실시형태 218은 실시형태 203의 배터리이고, 적어도 애노드 케이스의 일부분과 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질과 접촉할 때 전기분해 반응이 발생하고, 전도성 수성 매질과의 초기 접촉 후에 전기분해 반응은 2 시간 미만, 또는 1 시간 미만, 또는 30 분 미만 이내에 억제 또는 감소된다.
실시형태 219는 실시형태 215의 배터리이고, 전도성 수성 매질과의 접촉은 수화된 조직이 애노드 케이스의 적어도 하나의 부분 및 캐소드 케이스의 하나의 부분 둘 모두와 접촉하여 전도성 경로를 형성하도록 수화된 조직 상의 배터리의 배치를 포함하고, 수화된 조직은 수화된 돼지 식도 조직이다.
실시형태 220은 실시형태 215의 배터리이고, 전도성 수성 매질과의 접촉은 25% 링거액 내의 침지를 포함하고,
i) 120 분, 또는 60분, 또는 20 분, 또는 10 분 동안 25% 링거액 내의 침지 후에, 25% 링거액의 pH는 9 미만, 또는 8 미만, 또는 7 미만이고/이거나;
ii) 25% 링거액은 5 내지 7.5의 시작 pH를 갖고, 25% 링거액 내의 배터리의 침지 후에, 5분 간격으로, 60분 기간 동안 샘플링된 25% 링거액의 평균 pH는 9.5, 9, 8.5, 또는 8의 평균 pH를 초과하지 않는다.
실시형태 221은 캐소드 케이스이고, 캐소드 케이스는,
a) 알루미늄(Al), 스테인리스 스틸, 크롬(Cr), 금(Au), 바나듐(V), 니켈(Ni), 은(Ag), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 둘 이상의 조합을 포함하는 캐소드 내측 전도성 층;
b) Ta, Nb, W, Ti, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 캐소드 비활성화 층을 포함하는 비활성화 금속 - 캐소드 비활성화 층은 1 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 가짐 -을 포함하고,
c) 캐소드 케이스의 하부 부분의 적어도 한 지점에서의, 캐소드 비활성화 층의 두께 대 내측 전도성 층의 두께의 비율은 8: 1 내지 1 :2.5이고,
d) 캐소드 케이스는 50 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖고,
e) 추가로 캐소드 케이스는 헴 폴드 구조를 포함한다.
실시형태 222는 실시형태 221의 캐소드 케이스이고, 캐소드 케이스의 외측 표면 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 외부 코팅은 Ni, Al, Cu, Cr, Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하고, 외부 코팅은 100 nm 내지 7 pm 또는 100 nm 내지 5 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 223은 실시형태 222의 캐소드 케이스이고, 외부 코팅은 Ni을 포함하고, 100 nm 내지 200 nm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 224는 실시형태 221의 캐소드 케이스이고, 캐소드 비활성화 층은 14 μm 내지 200 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 225는 실시형태 221의 캐소드 케이스이고, 비활성화 금속은 Nb, 또는 그것의 합금을 포함한다.
실시형태 226은 실시형태 221의 캐소드 케이스이고, 비활성화 금속은 Ta, 또는 그것의 합금을 포함한다.
실시형태 227은 실시형태 221의 캐소드 케이스이고, 캐소드 내측 전도성 층은 100 μm 내지 350 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
실시형태 228은 실시형태 221의 캐소드 케이스이고, 캐소드 내측 전도성 층은 스테인리스 스틸을 포함한다.
실시형태 229는 실시형태 221의 캐소드 케이스이고, 예를 들어 캐소드 케이스의 하부 부분의 적어도 한 지점에서의, 캐소드 비활성화 층의 두께 대 내측 전도성 층의 두께의 비율은 8: 1 내지 1 :3, 또는 8: 1 내지 1 :2, 또는 8: 1 내지 1 : 1.1, 또는 8: 1 내지 1 : 1 또는 6: 1 내지 1 :2, 또는 3: 1 내지 1 :2, 또는 2: 1 내지 1 :2이다.
실시형태 230은 실시형태 221의 캐소드 케이스이고,
(i) 캐소드 비활성화 층과 전기 접촉하는 캐소드 내측 전도성 층의 표면은 제조 후에 주변 환경에 노출되지 않거나; 또는
(ii) 캐소드 비활성화 층과 전기 접촉하는 캐소드 내측 전도성 층의 표면의 0.01 ㎟ 미만, 또는 0.05 ㎟ 미만, 또는 0.1 ㎟ 미만, 또는 0.5 ㎟ 미만, 또는 1.0 ㎟ 미만, 또는 1.5 ㎟ 미만이 제조 후에 주변 환경에 노출된다.
실시형태 231 실시형태 221의 캐소드 케이스이고, 캐소드 케이스는 60 μm 내지 200 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 비활성화 층 및 50 μm 내지 190 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 전도성 층을 포함하는 클래드 라미네이트로 제조되고;
캐소드 케이스는 200 μm 내지 250 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖고; 캐소드 케이스는 헴 폴드의 각 면 상에서 14 pm 내지 75 pm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 비활성화 층 및 222 μm 내지 50 μm의 내측 전도성 층 두께를 갖는 헴 폴드를 포함하고;
캐소드 케이스는 60 pm 내지 200 pm의 균일 또는 다양한 두께 및 190 μm 내지 50 μm의 내측 전도성 층 두께를 갖는 비활성화 층을 포함하는 환형 측벽을 포함한다.
실시형태 231은 실시형태 221의 캐소드 케이스이고, 캐소드 케이스는 60 μm 내지 200 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 비활성화 층 및 50 μm 내지 190 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 전도성 층을 포함하는 클래드 라미네이트로 제조되고;
캐소드 케이스는 200 pm 내지 250 pm의 균일 또는 다양한 두께를 갖고; 캐소드 케이스는 헴 폴드를 포함하고 헴 폴드는 제1 면 및 제2 면을 포함하고, 추가로 제1 면 및 제2 면의 각각은 14 μm 내지 75 μm의 균일 또는 다양한 두께를 구비한 비활성화 층을 갖고, 헴 폴드는 헴 폴드의 제1 면이 헴 폴드의 제2 면과 접촉하는 200 μm 내지 250 μm의 총 두께를 갖는다.
실시형태 232 실시형태 221의 캐소드 케이스이고, 캐소드 케이스는 상업적으로 제조된 버튼 셀 배터리 또는 코인 셀 배터리의 캐소드 케이스와 상호교환가능하다.
도 1은 배터리 섭취의 빈도 및 심각도(주요 또는 치명적 결과)를 도시하는 NPDS(National Poison Data System)로부터의 차트를 도시한다.
도 2는 본 개시내용의 실시형태에 따른 예시적인 코인 또는 버튼 셀-형 배터리의 단면도를 도시한다.
도 3은 본 개시내용의 실시형태에 따른 예시적인 코인 또는 버튼 셀-형 배터리의 단면도를 도시한다.
도 4는 본 개시내용의 실시형태에 따른 예시적인 캐소드 케이스의 단면도를 도시한다.
도 5a 내지 도 5n은 본 개시내용의 실시형태들에 따른 예시적인 캐소드 케이스들의 단면도를 도시한다.
도 6a, 도 6b, 및 도 6c는 크림핑 후의 비활성화 층의 배치를 도시하는 본 개시내용의 실시형태들에 따른 예시적인 캐소드 케이스들의 단면도들을 도시한다. 도 6d는 크림핑 후의 비활성화 층의 배치를 도시하는 본 개시내용의 실시형태들에 따른 캐소드 케이스의 SEM 이미지이다.
도 7a 및 도 7b는 크림핑 후의 실란트 층 또는 확장된 개스킷의 배치를 도시하는 본 개시내용의 실시형태들에 따른 예시적인 캐소드 케이스들의 단면도들을 도시한다.
도 8은 크림핑 후의 림의 배치를 도시하는 본 개시내용의 실시형태에 따른 예시적인 캐소드 케이스의 단면도를 도시한다.
도 9는 본 개시내용의 실시형태에 따른 예시적인 코인 또는 버튼 셀-형 배터리의 단면도를 도시한다.
도 10은 본 개시내용의 실시형태에 따른 예시적인 애노드 케이스의 단면도를 도시한다.
도 11은 예시적인 다층 라미네이트의 단면도를 도시한다.
도 12는 예시적인 다층 라미네이트의 단면도를 도시한다.
도 13은 캐소드 케이스를 제조하는 예시적인 방법을 도시하는 개략도를 도시한다.
도 14a 내지 도 14d는 캐소드 케이스를 제조하는 더 예시적인 방법들을 도시하는 개략도를 도시한다.
도 15a는 캐소드 케이스를 제조하는 예시적인 방법을 도시하는 개략도를 도시한다. 도 15b는 헴 폴딩 후에 비활성화 층의 균열을 갖는 캐소드 케이스의 일부분의 SEM 이미지를 도시한다. 도 15c는 헴 폴딩 후에 비활성화 층의 균열을 나타내지 않는 캐소드 케이스의 일부분의 SEM 이미지를 도시한다.
도 16a 및 도 16b는 캐소드 케이스를 제조하는 더 예시적인 방법들을 도시하는 개략도를 도시한다.
도 17은 캐소드 케이스를 제조하는 예시적인 방법을 도시하는 개략도를 도시한다.
도 18a 및 도 18b는, 본 개시내용의 캐소드 케이스들의 저항을 측정하는 데 유용한, 4개의 프로브 밀리옴 미터(Extech Model # 380580)의 사진을 도시한다.
도 18c는 본 개시내용의 캐소드 케이스의 저항의 측정을 도시하는 개략도를 보여준다.
도 19는 일정한 1.5V 및 3.3V DC 전압이 인가될 때 25% 링거액에 침지될 때 상이한 내화 금속 유형들에 걸친 회로 전류의 그래프를 도시한다.
도 20은 일정한 1.5V 및 3.3V DC 전압이 인가될 때 모의 위액 용액에 침지될 때 상이한 내화 금속 유형들에 걸친 회로 전류의 그래프를 도시한다.
도 21은 25% 링거액에 부분적으로 침지될 때 10 kOhm 병렬 저항 부하에서 3.3V의 외부 전압 공급부를 이용하여 탄탈룸 캐소드 케이스들로부터 만들어진 스크래칭 전(좌측) 후(우측)의 동일한 캐소드 캔을 이용한 DC 회로 전류를 비교하는 그래프를 도시한다.
도 22는 상이한 저항 부하에서 3.3V의 외부 전압 공급부를 이용하는 것과 같이 스테인리스 스틸 304 및 내화 금속 캐소드 캔들로부터 만들어진 배터리를 이용한 DC 회로 전류를 비교하는 그래프를 도시한다.
도 23은 25% 링거액에 부분적으로 침지될 때 상이한 저항 부하에서 3.3V의 외부 전압 공급부를 이용하는 것과 같이 스테인리스 스틸 304 및 내화 금속 캔들로부터 만들어진 배터리를 이용한 DC 회로 전류를 비교하는 그래프를 도시한다.
도 24a 및 도 24b는 외부 전력 공급부에 의해 전력 공급되는 수화된 햄에 노출된 탄탈룸 심에 대해 120 분 후의 햄 및 30 분 후의 햄의 사진들을 도시한다.
도 24c는 외부 전력 공급부를 이용하여 수화된 햄에 노출된 탄탈룸 심에 대한 전류 대 시간의 그래프를 도시한다.
도 25는 전력 공급부로서 CR2032 배터리를 이용하여 수화된 햄에 노출된 탄탈룸, 티타늄, 금, 및 SS430 심에 대한 전압 대 시간의 그래프를 도시한다.
도 26은 노출 24 시간 후의 스테인리스 스틸, 티타늄 및 탄탈룸 케이스들로 만들어진 배터리와 접촉하는 델리 햄의 사진 비교를 도시한다. 윗줄은 캐소드 면과 접촉한 햄을 도시하고 아랫줄은 코인-셀 배터리의 애노드 면 및 배터리의 애노드 면과 접촉한 햄의 일부를 도시한다.
도 27은 노출 24 시간 후의 스테인리스 스틸, 티타늄 및 탄탈룸 캐소드 케이스들로 만들어진 배터리와 접촉하는 델리 햄의 사진 비교를 도시한다.
도 28은 0 일, 8 일, 15 일 및 21 일에 측정된 60℃ 및 90% RH에 노출된 21 일에 걸친 질량 변화로서 반영된 배터리 에이징 성능의 그래프를 도시한다.
도 29는 0 일, 8 일, 15 일 및 21 일에 측정된 60℃ 및 90% RH에 노출된 21 일에 걸친 전압 변화로서 반영된 배터리 에이징 성능의 그래프를 도시한다.
도 30은 니켈, 금, 니오븀 및 스테인리스 스틸에 대해 25% 비젖산 링거액에서의 금속 산화물 저항의 변화를 도시한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "약"은, 예를 들어, 명시적으로 표시되든지 간에, 예를 들어, 정수, 분획 및 백분율을 포함하는 수치 값을 지칭한다. 달리 언급되지 않는 한, 또는 값이 사용되는 문맥으로부터 명확하게 만들지 않는 한, 모든 수치 값은, 용어 "약"이 선행하는지 여부에 상관없이, 대략적이고, 일반적으로 해당 기술분야의 통상의 기술자가 인용된 값(예를 들어, 동일한 기능 또는 결과를 가짐)과 동등한 것으로 간주할 수치 값의 범위(예를 들어, 인용된 범위의 +/- 5 내지 10%)를 지칭한다. "적어도" 및 "약"과 같은 용어들이 수치 값들 또는 범위의 목록에 선행하면, 해당 용어는 목록에서 제공된 모든 값들 또는 범위들을 수정한다. 일부 경우들에서, 용어 "약"은 가장 가까운 자릿수로 반올림되는 수치 값들을 포함할 수 있다.
여기서, "a" 또는 "an"은 달리 명시되지 않는 한 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "또는"은 달리 명시되지 않는 한 "및/또는"을 의미한다. 다수의 종속항의 맥락에서, 다른 청구항들을 다시 참조할 때 "또는"의 사용은 이 청구항들을 택일적으로 지칭한다.
본 명세서에서, 명시적으로 달리 언급되거나 또는 사용의 맥락에 의해 반대로 표시되지 않는 한, 본 발명의 양태 또는 실시형태가 특정 특징부들 또는 구성요소들을 포함, 포괄, 함유, 보유, 구성, 또는 이들로 이루어지는 것으로 언급 또는 설명되는 경우, 하나 이상의 특징부들 또는 구성요소들이 명시적으로 언급 또는 설명된 것들에 추가하여 실시형태에 존재할 수 있다. 그러나, 본 발명의 임의의 대안적인 양태 또는 실시형태는 본질적으로 특정 특징부들 또는 구성요소들로 구성되는 것으로 언급 또는 설명될 수 있는데, 이 양태 또는 실시형태에서 양태 또는 실시형태의 작동 원리 또는 구분되는 특성들을 실질적으로 변경하는 특징부들 또는 구성요소들이 그 안에 존재하지 않는다. 또한, 본 발명의 임의의 대안적인 양태 또는 실시형태는 본질적으로 특정 특징부들 또는 구성요소들로 구성되는 것으로 언급 또는 설명될 수 있는데, 양태 또는 실시형태에 대해, 또는 이들의 실질적인 변형예에 대해, 해당 양태 또는 실시형태과 관련된 것으로 구체적으로 언급 또는 설명된 특징부들 또는 구성요소들만이 존재한다. 추가적으로, 용어 "포함하는"은 용어 "본질적으로 구성된' 및 "구성된"에 의해 포괄되는 양태들, 실시형태들, 특징부들, 또는 구성요소들을 포함하도록 의도된다. 유사하게, 용어 "본질적으로 구성된'은 용어 "구성된"에 의해 포괄되는 양태들, 실시형태들, 특징부들, 또는 구성요소들을 포함하도록 의도된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "비활성화 금속"은, 배터리의 캐소드 케이스, 또는 애노드 케이스 및 캐소드 케이스 둘 모두의 외측 표면 상에 존재할 때, 배터리가 전도성 수성 매질에 침지될 때 물의 전기분해를 감소 또는 억제하는 금속을 지칭한다. 비활성화 금속이 배터리의 캐소드 케이스, 또는 애노드 케이스 및 캐소드 케이스 둘 모두의 외측 표면 상에 존재하고, 배터리가 수성 전도성 매질과 접촉하지 않을 때, 금속은 전기 전도성을 유지한다. 비활성화 금속은, 예를 들어, Ta, Nb, W, Re 또는 Ti일 수 있다.
일부 실시형태들에서, 비활성화 금속은 실질적으로 순수한 금속이다. 일부 실시형태들에서 둘 이상의 비활성화 금속이 존재할 수 있다. 다른 실시형태에서, 비활성화 금속은 합금이다. 다른 실시형태들에서, 비활성화 금속은 적어도 2개의 비활성화 금속의 합금을 포함한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "비활성화 층"은 캐소드 케이스의 적어도 하나의 층, 또는 비활성화 금속을 포함하는 애노드 케이스 및 캐소드 케이스 둘 모두의 적어도 하나의 층을 지칭한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "비활성화"는 배터리가 생물학적 환경에서 심각한 부상을 야기하지 못하게 하는 것을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 물의 전기분해의 감소는 배터리가 비활성화되었음을 나타내는 하나의 표지이다. 물의 전기분해의 감소를 나타내는 하나의 표지는 배터리가 전도성 수성 매질과 접촉할 때 애노드로부터의 거품의 감소일 수 있다. 대안적으로, 애노드 단자 근처에서 안정적인 pH 8 미만은 전기분해의 감소를 나타낼 수 있다. 비활성화의 다른 표지는 전도성 수성 매질에 침지된 배터리의 전해 전류 인출이 1 mA 미만, 100 ㎂ 미만, 10 ㎂ 미만, 또는 1 ㎂ 미만으로 감소되는 것이다.
"신속한 비활성화", 또는 "신속하게 비활성화하는"은, 본 명세서에 사용된 바와 같이, 전도성 수성 매질 내에 침지되어 있는 동안 2 시간 미만, 30 분 미만, 15 분 미만, 10 분 미만, 5 분 미만, 1 분 미만, 또는 15 초 미만 내에 비활성화가 발생하는 것을 의미하지만, 이에 제한되지 않는다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "전기 접촉은" 둘 이상의 컴포넌트 사이의 접촉을 지칭하며, 이 접촉은 전기 전류가 특정 저항을 갖고 둘 이상의 컴포넌트 사이에서 흐르도록 한다. 전류는 전위가 인가될 때 둘 이상의 컴포넌트들 사이에서 흐를 수 있다. 전류는 전기 접촉한 재료들을 통해 연속적으로 흐를 수 있지만, 필수적인 것은 아니다. 전기 접점을 통한 전기 전류 흐름은 전기 저항, 전류, 및/또는 전압을 측정함으로써 결정될 수 있다. 용어 전류, 저항 및/또는 전압은 용어 전기 전류, 전기 저항 및 또는 전기 전압과 상호교환가능하게 사용될 수 있다.
일 실시형태에서, 전기 접점은 내측 전도성 층과 비활성화 층 사이의 전기 저항을 결정함으로써 측정될 수 있다. 일 실시형태에서, 두 재료 사이(예컨대, 두 층 사이)의 전기 저항은 1 Ohm 미만, 0.01 Ohm 내지 1 Ohm, 1 Ohm 내지 10 Ohm, 또는 10 Ohm 내지 100 Ohm이다.
일부 실시형태들에서, 전기 접점은 코팅, 프레싱, 클래딩, 크림핑, 스탬핑, 핀칭, 솔더링, 용접, 및/또는 접착제의 사용을 통해 물리적으로 접촉하는 적어도 2개의 전도성 표면(예컨대, 내측 전도성 층 및 비활성화 층)을 포함한다. 다른 실시형태들에서, 전기 접점은 매우 근접한 적어도 2개의 전도성 표면을 포함하여, 표면들 사이의 양자 터널링을 허용한다. 다른 실시형태에서, 양자 터널링 복합체는 전기 접점을 만드는 데 사용된다.
"전도성 경로"는, 본 명세서에 사용된 바와 같이, 배터리의 애노드, 음극 단자와 캐소드, 양극 단자 사이에 회로를 완성하도록 전하가 흐를 수 있는 경로를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 배터리의 애노드 케이스(201) 및 캐소드 케이스(202)는, 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 둘 모두가 전도성 수성 매질과 접촉할 때 전도성 경로를 형성할 수 있다. 물의 전기분해는 전도성 경로의 존재를 나타내는 하나의 표지이다. 물의 전기분해를 나타내는 하나의 표지는 배터리가 전도성 수성 매질과 접촉할 때 애노드로부터 거품의 존재일 수 있다. 대안적으로, 애노드 단자 근처에서 pH의 증가는 전도성 경로의 존재를 나타낼 수 있다.
본 명세서에 기재된 바와 같이 건식 배터리 상에서 수행된 시험에서, 배터리는 수성 매질과 접촉하지 않은 경우, 또는, 수성 매질과 접촉한 경우에, 그것을 매질에서 꺼내어 적어도 약 24 시간 동안, 예를 들어 데시케이터 안에 둠으로써 건조되도록 하는 경우 "건조"하다고 간주된다.
"증가된"은 기준에 비해 증가함을 의미한다. 일부 실시형태들에서, "증가된"은 기준 값에 비해 5% 이상, 10% 이상, 20% 이상, 30% 이상, 40% 이상, 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상, 90% 이상, 100% 이상, 200% 이상, 1000% 이상, 10,000%, 및/또는 100,000%의 증가를 의미한다. 일부 실시형태들에서, "증가된"은 5% 내지 100%, 100% 내지 10,000%, 10,000% 내지 1,000,000%의 증가를 의미한다.
일부 실시형태들에서, 증가는 전도성 수성 매질과의 접촉 전, 접촉 도중, 또는 접촉 후에 내측 전도성 층과 비활성화 층 사이의 저항을 참조할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 증가는 비활성화 금속을 갖지 않으면서 비활성화 금속을 포함하는 배터리와 동일한 조건에 있는 유사한 배터리의 저항을 참조할 수 있다.
"감소된"은 기준에 비해 감소됨을 의미한다. 일부 실시형태들에서, "감소된"은 기준 값에 비해 5% 이상, 10% 이상, 20% 이상, 30% 이상, 40% 이상, 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상, 90% 이상, 99% 이상, 100%의 감소를 의미한다. 일부 실시형태들에서, "감소된"은 5% 내지 50%, 10% 내지 20%, 50% 내지 100%의 감소를 의미한다.
일부 실시형태들에서, 감소는 전도성 수성 매질과의 접촉 이전에 배터리의 전기 접점, 전류, 또는 전압을 참조할 수 있다. 일부 실시형태들에서, 감소는 비활성화 금속을 갖지 않는 유사한 배터리의 전기 접점, 전기화학 반응 속도, 전류, 또는 전압을 참조할 수 있다.
"억제된"은 기준에 비교하여 작용의 발생이 방지되는 것을 의미한다. 일부 실시형태들에서, 억제는 전도성 수성 매질과의 접촉 이전에 배터리의 전기화학 반응, 또는 전해 전류를 참조할 수 있다.
"전도성 수성 매질"은 본 명세서에 사용된 바와 같이 수성 염 용액 및 수성 완충 용액과 같은 전도성 물-함유 용액; 소화액, 침, 점액, 미즙, 담즙, 습윤 조직, 및 혈액과 같은 체액; 수성 겔 등을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 전도성 수성 매질의 저항률은 1 MOhm-cm 또는 이하이다. 전도성 수성 매질의 pH의 범위는 상이한 생물학적 용액을 모델링하기 위해 1 내지 9 pH, 1내지 3 pH, 4 내지 7 pH, 및 7 내지 9 pH일 수 있다.
"비-전도성 수성 매질"은 본 명세서에 사용된 바와 같이 정화 또는 탈이온화된 물 또는 용액이 1 MOhm-cm 초과의 저항률을 갖는 비이온성 세정 세제를 포함하는 물의 용액을 지칭한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이 "균일한" 두께를 갖는 층, 또는 재료, 또는 컴포넌트는, 예를 들어, 층 내에서 0 내지 0.5%, 또는 0 내지 1%, 또는 0 내지 5%, 또는 0 내지 10%, 또는 0 내지 12%, 또는 0 내지 15%를 초과하여 변하지 않는, 일관된 두께를 갖는다. 두께 범위 또는 값이 특정되는 경우, 층은, 예를 들어, 특정된 범위 내에서, 또는 특정된 값으로부터 0 내지 0.5%, 또는 0 내지 1%, 또는 0 내지 5%, 또는 0 내지 10%, 또는 0 내지 12%, 또는 0 내지 15% 초과하여 변화하지 않는다.
본 명세서에 사용된 바와 같이 "변화하는" 두께를 갖는 층, 또는 재료, 또는 컴포넌트는, 예를 들어, 층 내에서 15% 내지 500%, 또는 15% 내지 300%, 또는 15% 내지 200%, 또는 15% 내지 100%, 또는 15% 내지 50%, 또는 15% 내지 25%, 또는 15% 내지 20% 변화하는 층이다. 두께 범위 또는 값이 특정되는 경우, 층은, 예를 들어, 특정된 범위(또는 특정된 값) 내에서 15% 내지 500%, 또는 15% 내지 300%, 또는 15% 내지 200%, 또는 15% 내지 100%, 또는 15% 내지 50%, 또는 15% 내지 25%, 또는 15% 내지 20% 달라질 수 있고, 여기서 범위는 달리 표시되지 않는 한, 인용된 종점을 포함한다.
본 개시내용의 목적을 위해, 특정된 범위의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 층은 특정된 범위 내에서 그 층의 적어도 일부 부분을 갖는 층이고, 그 범위는 달리 표시되지 않는 한 인용된 종점들을 포함한다. 특정된 범위 또는 값의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 층은 또한 특정된 범위 내에 있지 않은 층의 일부 부분을 갖는다. 층은 인용된 두께 범위 또는 값의 밖에 있는 층의 최대 30%, 또는 0.1% 내지 20%, 또는 0.1% 내지 10%를 가질 수 있다. 예를 들어, 헴 폴드 구조(도 15b 및 도 15c 참조)를 포함하는 캐소드 케이스는 헴 폴드의 만곡부, 또는 해당 층의 적어도 일부분이 특정된 범위 또는 값의 밖에 있는 단자 단부들에서 영역을 가질 수 있다.
I. 예시적인 배터리
본 개시내용은 섭취 시, 예를 들어 어린이 또는 애완동물이 우연히 배터리를 삼켰을 때, 기존 배터리보다 안전하고 조직을 손상시킬 가능성이 적은 배터리를 제공한다. 일부 실시형태들에서, 배터리는 배터리에 의해 공급되는 전위차의 존재 시, 생물학적 조직과 접촉하는 것과 같은, 전기 전도성 수성 환경에서 신속하게 비활성화된다. 본 개시내용은 임의의 배터리에 관한 것으로, 특정 실시형태들에서, 본 개시내용은 공칭 3 볼트 또는 공칭 1.5 볼트 버튼 셀-형 배터리와 같은, 코인 또는 버튼 셀-형 배터리를 제공한다.
본 명세서에 개시된 일부 실시형태들에서, 배터리는 Ta를 포함한다. 다른 실시형태들에서, 배터리는 Nb를 포함한다. 일부 실시형태들에서, 배터리는 Ti를 포함한다. 일부 실시형태들에서, 배터리는 W를 포함한다. 일부 실시형태들에서, 배터리는 Re를 포함한다. 일부 실시형태들에서, 배터리는 Re, Ta, Nb, W, 및/또는 Ti의 합금을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 배터리는 Re, Ta, Nb, W, 및/또는 Ti의 임의의 조합을 포함한다. 본 명세서에 개시된 일부 실시형태들에서, 캐소드 케이스 또는 애노드 케이스 및 캐소드 케이스는 Re, 또는 Ta, 또는 Nb, 또는 W, 또는 Ti 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 캐소드 케이스 또는 애노드 케이스 및 캐소드 케이스는 Re, Ta, Nb, W, 및/또는 Ti 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합의 합금을 포함한다.
본 명세서에 개시된 일부 실시형태들에서, 배터리는 비활성화 금속을 포함한다. 본 명세서에 개시된 일부 실시형태들에서, 배터리는 비활성화 층에 비활성화 금속을 포함한다.
본 명세서에 개시된 일부 실시형태들에서, 배터리는 내측 전도성 층을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 내측 전도성 층은 전기화학 셀의 비활성화 층과 애노드 또는 캐소드 사이에 배치된다. 일부 실시형태들에서, 내측 전도성 층은 비활성화 층과 전기 접촉하고, 전기화학 셀의 애노드 또는 캐소드와 전기 접촉한다.
일부 실시형태들에서, 배터리는 비활성화 금속을 포함하고, 비활성화 금속은 100 nm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 층에 존재한다. 일부 실시형태들에서, 비활성화 금속은 100 nm 내지 1 μm, 100 nm 내지 3 μm, 100 nm 내지 5 μm, 100 nm 내지 10 μm, 1 μm 내지 400 μm, 3 μm 내지 100 μm, 3 μm 내지 50 μm, 15 μm 내지 300 μm, 14 μm 내지 200 μm, 25 μm 내지 50 μm, 50 μm 내지 400 μm, 50 μm 내지 300 μm, 50 μm 내지 200 μm, 50 μm 내지 175 μm, 55 μm 내지 400 μm, 55 μm 내지 300 μm, 55 μm 내지 200 μm, 60 μm 내지 400 μm, 60 μm 내지 300 μm, 60 μm 내지 200 μm, 200 μm 내지 300 μm, 또는 300 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 층에 존재한다. 추가적인 예시적인 범위들이 본 출원에 걸쳐 개시된다.
본 명세서에서 캐소드 내측 전도성 층, 및 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층을 포함하는 캐소드 케이스가 제공되고, 캐소드 내측 전도성 층 및 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉한다. 일부 실시형태들에서, 본 개시내용의 배터리는 캐소드 내측 전도성 층, 및 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층을 포함하는 캐소드 케이스를 포함하고, 캐소드 내측 전도성 층 및 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
일부 실시형태들에서, 내측 전도성 층은 1 nm 내지 400 μm, 또는 175 μm 내지 300 μm, 또는 75 내지 300 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다. 내측 전도성 층 두께의 다른 예들이 전체에 걸쳐 제공된다.
일부 실시형태들에서, 내측 전도성 층에 대한 비활성화 층의 두께는, 배터리 또는 캐소드 케이스가 전도성 수성 매질에 노출 또는 침지될 때, 비활성화 층과 전기 접촉하는 내측 전도성 층의 표면의 노출을 최소화 또는 방지하도록 선택된다. 일부 실시형태들에서, 내측 전도성 층에 대한 비활성화 층의 두께는 제조 동안, 예를 들어, 크림핑, 롤링, 또는 폴딩 공정들, (예컨대, 헴 폴드를 만들기 위한 공정들) 동안 비활성화 층의 균열을 최소화 또는 방지하도록 선택된다. 헴 폴딩은 캐소드 케이스의 내측 표면을 향해 환형 측벽을 접는 데 사용되는 공정이다. 이를 통해 캐소드 케이스 림에서 비활성화 층을 쉽게 표시할 수 있다. 헴 폴드는 적어도 도 14a, 도 14d 및 도 15a, 도 15b, 및 도 15c에서 입증된다. 균열을 최소화 또는 방지하는 비활성화 층의 두께는 비활성화 층, 내측 전도성 층의 선택, 및 캐소드 및/또는 애노드 케이스의 형태에 기초하여 달라진다.
일부 실시형태들에서, 비활성화 층의 두께는 내측 전도성 층의 두께의 1% 내지 10000%이다. 일부 실시형태들에서, 비활성화 층의 두께는 내측 전도성 층의 두께의 10% 내지 1000%이다. 일부 실시형태들에서, 비활성화 층의 두께는 내측 전도성 층의 두께의 100% 내지 10000%이다. 일부 실시형태들에서, 비활성화 층의 두께는 내측 전도성 층의 두께의 100% 내지 1000%이다. 일부 실시형태들에서, 비활성화 층의 두께는 내측 전도성 층의 두께의 100% 내지 500%이다.
일부 실시형태들에서 (애노드 또는 캐소드 중 하나의) 내측 전도성 층 및 비활성화 층은 1: 1 내지 5, 또는, 1: 1.1 내지 4.5, 또는 1: 1.5 내지 4, 또는 1: 2 내지 3, 또는 1:1, 또는 1:1.2, 또는 1:1.5, 또는 1:2, 또는 1:2.5, 또는 1:3, 또는 1:3.5, 또는 1:4, 또는 1:4.5, 또는 1:5의 비율(비활성화 층 : 내측 전도성 층)의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다. 일부 실시형태들에서 (애노드 또는 캐소드 중 하나의) 내측 전도성 층 및 비활성화 층은 1 : 1 내지 20, 또는, 1 : 1 내지 10, 또는 1 : 10, 또는 1 : 20의 비율(비활성화 층 : 내측 전도성 층)의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다. 다른 실시형태들에서 라미네이트의 전도성 층 및 비활성화 층은 1 내지 20 : 1, 또는 1 내지 10 : 1, 또는 10:1, 또는 20:1의 비율(비활성화 층 : 내측 전도성 층)의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다. 다른 실시형태들에서 라미네이트의 전도성 층 및 비활성화 층은 1 내지 5 :1, 또는, 1.1 내지 4.5 :1, 또는 1.5 내지 4 : 1, 또는 2 내지 3 : 1, 또는 1:1, 또는 1.2:1, 또는 1.5:1, 또는 2:1, 또는 2.5:1, 또는 3:1, 또는 3.5:1, 또는 4: 1, 또는 4.5: 1, 또는 5 : 1의 비율(비활성화 층 : 내측 전도성 층)의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다. 명확성을 위해, 1 : 1 내지 X 의 비율의 범위는 1 : 1 내지 1 :X를 의미하고, 1 내지 X : 1은 1 :X 내지 1 : 1을 의미한다. 일부 실시형태들에서, (애노드 또는 캐소드 중 하나의) 내측 전도성 층 및 비활성화 층은, 예를 들어 캐소드 케이스의 하부 부분의 한 지점(예컨대, 도 4의 413)에서, 8:1 내지 1:5, 또는 8:1 내지 1:3, 또는 8:1 내지 1:2, 또는 8:1 내지 1:1.1, 또는 8:1 내지 1:1, 또는 6:1 내지 1:5, 또는 6:1 내지 1:3, 또는 6:1 내지 1:2, 또는 6:1 내지 1:1.1, 또는 6:1 내지 1:1, 3:1 내지 1:5, 또는 3:1 내지 1:3, 또는 3:1 내지 1:2, 또는 3:1 내지 1:1.1, 또는 3:1 내지 1:1, 또는 2:1 내지 1:5, 또는 2:1 내지 1 :3, 또는 2: 1 내지 1 :2, 또는 2: 1 내지 1 : 1.1, 또는 2: 1 내지 1 : 1, 또는 8: 1 내지 1 :2.5, 또는 8: 1 내지 1 :3, 또는 8: 1 내지 1 :2, 또는 8: 1 내지 1 : 1.1, 또는 8: 1 내지 1 : 1, 또는 6: 1 내지 1 :2, 또는 3:1 내지 1 :2의 비율(비활성화 층 : 내측 전도성 층)의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
일부 실시형태들에서, 비활성화 금속은 비활성화 층과 전기 접촉하는 내측 전도성 층의 표면의 주변 환경에 대한 노출을 방지하기에 충분한 균일 또는 다양한 두께를 갖는 층에 존재한다. 일부 실시형태들에서, 균일한 층은 주변 환경에 대한 내측 전도성 층의 0.01 ㎟ 미만, 또는 0.05 ㎟ 미만, 또는 0.5 ㎟ 미만, 또는 1.0 ㎟ 미만, 또는 1.5 ㎟ 미만의 노출을 방지한다. 일부 실시형태들에서 비활성화 금속은 폴딩 시 층의 균열을 감소 또는 방지하는 균일 또는 다양한 두께를 갖는 층에 존재한다. 일부 실시형태들에서, 균일한 층은 제조 공정의 시작 시 금속 층 두께에 비교하여 최종 제조된 제품에서 금속 층이 늘어나거나 또는 더 얇아지게 하는 폴딩, 크림핑, 또는 임의의 기타 제조 공정 시 주변 환경에 대한 내측 전도성 층의 0.01 ㎟ 미만, 또는 0.05 ㎟ 미만, 또는 0.5 ㎟ 미만, 또는 1.0 ㎟ 미만, 또는 1.5 ㎟ 미만의 노출을 방지한다. 일부 실시형태들에서, 캐소드 비활성화 층과 전기 접촉하는 캐소드 내측 전도성 층의 표면은 제조 후에 주변 환경에 노출되지 않는다. 일부 실시형태들에서, 캐소드 비활성화 층과 전기 접촉하는 캐소드 내측 전도성 층의 표면의 0.01 ㎟ 미만, 또는 0.05 ㎟ 미만, 또는 0.1 ㎟ 미만, 또는 0.5 ㎟ 미만, 또는 1.0 ㎟ 미만, 또는 1.5 ㎟ 미만이 제조 후에 주변 환경에 노출된다. 일부 실시형태들에서 제조 후는 캐소드 케이스가 캔 또는 케이스로 형성된 후를 의미한다. 일부 실시형태들에서 제조 후는 캐소드 케이스가 배터리에 통합된 후를 의미한다. 일부 실시형태들에서 제조 후는 캐소드가 사용할 준비가 된 배터리에 통합된 후를 의미한다.
일부 실시형태들에서, 내측 전도성 층과 비활성화 층의 조합된 두께는 50 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 또는 400 μm 이하이다. 일부 실시형태들에서, 내측 전도성 층과 비활성화 층의 조합된 두께는 25 μm 내지 400 μm, 또는 25 μm 내지 50 μm, 또는 50 μm 내지 100 μm, 또는 100 μm 내지 200 μm, 또는 200 μm 내지 300 μm, 또는 300 μm 내지 400 μm이다.
애노드 케이스 및 캐소드 케이스를 포함하는 코인 셀 배터리의 실시형태에서 전체 셀은 높이가 3.2 mm이고 외경이 20 mm이다. 본 명세서에 기재된 애노드 케이스들 및 캐소드 케이스들의 다양한 층들의 조합이 최종 전체 셀 치수를 보존하도록 선택된다.
도 2는 본 개시내용의 일 실시형태에 따른 예시적인 코인 또는 버튼 셀형 배터리(200)의 단면도를 도시한다.
예시적인 배터리(200)는:
애노드 케이스(201);
비활성화 금속을 포함하는 캐소드 케이스(202);
애노드(203), 캐소드(205), 및 애노드와 캐소드 사이에 위치된 분리기(204); 및 애노드 케이스와 캐소드 케이스 사이의 개스킷(206)을 포함하는 전기화학 셀을 포함한다.
분리기는 일반적으로 애노드와 캐소드 사이에 물리적 분리를 제공하고, 기술분야에서 공지된 임의의 재료들로 만들어질 수 있다. 추가적으로, 전해질이 배터리에 포함될 수 있는데, 이는 기술분야에서 잘 이해되는 바와 같다.
개스킷(206)은 유리하게는 애노드 케이스와 캐소드 케이스 사이에 배치되고, 애노드 케이스와 캐소드 케이스 사이의 밀봉을 제공할 수 있다. 개스킷은 탄성중합체 재료 또는 다른 중합체와 같은 비-전도성 재료를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 캐소드 케이스(202)는 캐소드 내측 전도성 층(202a) 및 캐소드 비활성화 층(202b)을 포함할 수 있고, 캐소드 내측 전도성 층 및 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
일부 실시형태들에서, 비활성화 층의 적어도 일부분의 전도성 수성 매질과의 접촉 이후에, 전도성 수성 매질의 전기분해는 (예컨대, 비활성화 층이 없는 배터리에서 관찰된 것과 비교하여) 감소 또는 억제된다. 배터리가 전도성 수성 매질에 침지, 또는 부분적으로 침지될 때, 비활성화 금속은 전도성 수성 매질과의 접촉으로 인해 적어도 부분적인 전기화학 산화를 겪는다. 일부 실시형태들에서 형성된 산화물은 비활성화 금속의 산화물이다. 일 실시형태에서, 표면 산화물은 전도성 수성 매질에 노출된 비활성화 금속의 일부분 상에서 발전 또는 전파된다. 일부 실시형태들에서, 비활성화 금속은 전도성 수성 매질에 노출된 표면 위에서 연속적인 비활성화 금속의 산화물을 포함하는 천연 표면 산화물을 형성한다. 일부 실시형태들에서, 비활성화 금속은, 구체적으로, 인가된 전위 하에서 연속적인, 고체, 외부 산화물 층으로 형성, 성장 및 변환된다. 일부 실시형태들에서, 산화물 층은 배터리가 전도성 수성 매질에 잠길 때 생성되는 산화 전류에 노출 시 2 시간 이내에 형성되고, 배터리 전극들은 수성 매질을 통해 전기 접촉한다.
일부 실시형태들에서, 배터리 및/또는 캐소드 케이스들은 본 명세서에 기재된 바와 같이, 수성 전도성 매질과의 초기 접촉의 2 시간 이내, 또는 1 시간 이내, 또는 30 분 이내, 또는 10 분 이내에 1.5 mA 미만, 또는 1 mA 미만, 또는 0.5 mA 미만, 또는 0.3 mA 미만의 전류를 생성한다. 일부 실시형태들에서, 산화물 층은, 일단 형성되면, 1.5 mA 미만, 또는 1 mA 미만, 또는 0.5 mA 미만, 또는 0.3 mA 미만의 산화 전류를 유지한다.
일부 실시형태들에서, 표면 산화물은 추가적인 산화에 저항성일 수 있다. 이론에 얽매이지 않고, 추가적인 산화에 대한 저항성은 캐소드에서 전기분해의 산화 반-반응을 억제할 수 있다고 여겨진다. 산화 반-반응의 감소 또는 억제는 결국 애노드에서의 전기분해의 환원 반-반응을 억제할 수 있다. 이러한 조건 하에서, 조직 손상을 야기할 수 있는 염기성 환경을 생성하는 수산화물 이온의 생성이 감소 또는 억제되어, 섭취한 경우 안전을 개선한다.
일부 실시형태들에서, (예컨대, 비활성화 층에) 비활성화 금속을 포함하는 배터리는, 연장된 기간, 예를 들어 5 시간 미만, 3 시간 미만, 2 시간 미만, 1 시간 미만, 1 내지 2 시간, 1 내지 3 시간, 1 내지 5 시간, 2 내지 3 시간, 2 내지 5 시간, 또는 3 내지 5 시간 동안 매질 내에 침지될 때 (예컨대, 비활성화 층이 없는 배터리에서 관찰된 것과 비교하여) 전도성 수성 매질 내의 전기분해를 억제 또는 감소시킬 수 있다.
다른 실시형태들에서, 비활성화 층은 수성 전도성 매질과의 접촉 전의 표면 산화물을 포함한다. 이 표면 산화물은 공기에 노출 시 형성되는 자연 산화물일 수 있다. 표면 산화물은 또한 비활성화 층에 전위를 인가 또는 인가하지 않고 산성 용액에 노출, 염기성 용액에 노출, 산화 용액에 노출함으로서 형성될 수 있다. 이 표면 산화물은 또한 침착 공정을 이용하여 금속 산화물을 침착시키고, 산소-풍부 분위기의 퍼니스에 비활성화 층을 노출시키거나, 또는 산소 플라즈마에 비활성화 층을 노출시킴으로써 형성될 수 있다. 표면 산화물은, 위에서 논의된 바와 같이, 비활성화 금속의 추가적인 산화에 저항을 제공하여, 전도성 수성 환경에 침지되어 있는 동안 예시적인 배터리의 생성되는 최대 전류 인출을 효과적으로 제한할 수 있다.
표면 산화물이 자연 산화물인지, 배터리의 조립 이전에 형성되는지, 배터리의 조립 후지만 전도성 수성 매질과 접촉하기 전에 형성되는지, 아니면 전도성 수성 매질에 대한 노출 시 개발되는지에 상관 없이, 배터리의 생성되는 최대 전해 전류 인출은 상대적으로 짧은 기간, 예컨대, 2 시간, 1 시간, 30 분, 20 분, 10 분, 5 분, 또는 1 분 내에 걸쳐 1 mA 미만, 100 ㎂ 미만, 10 ㎂ 미만, 또는 1 ㎂ 미만으로 제한될 수 있다.
일부 실시형태들에서, 모의 침, 위액 또는 장액인 수성 전도성 매질에 침지될 때, 배터리 또는 캐소드 케이스는 본 명세서에 기재된 바와 같이, 수성 전도성 매질과의 초기 접촉의 120 분 이내, 또는 30 분 이내, 또는 10 분 이내 1 mA 이하, 또는 0.5 mA 이하의 산화 전류를 생성하여, 각각 본 명세서에 설명된 햄 시험 및/또는 모의된 돼지 식도 시험에서 최소의 손상을 만들어낼 것이다. 일부 실시형태들에서, 배터리 또는 캐소드 케이스 외측 표면은 내마모성이고 주변 환경에 노출되는 스테인리스 스틸 내측 전도성 층의 표면 영역은 0.5 ㎟ 이하로 유지될 것이다.
일부 실시형태들에서, 배터리는 버튼 또는 코인 셀-형 배터리이다. 다른 실시형태들에서, 예시적인 배터리의 전기화학 셀의 전압은 10 V 이하, 5 V 이하, 3 V 이하, 또는 1 V 이하이다. 다른 실시형태에서, 예시적인 배터리는 3 볼트 또는 1.5 볼트 버튼 또는 코인 셀 배터리이다.
다른 실시형태들에서, 예시적인 배터리는 CR927, CR1025, CR1130, CR1216, CR1220, CR1225, CR1616, CR1620, CR1625, CR1632, CR2012, CR2016, CR2025, CR2032, CR2320, BR2335, CR2354, CR2412, CR2430, CR2450, CR2477, CR2507, CR3032, 또는 CR11108 리튬 코인 셀 배터리이다. 일부 실시형태들에서, 예시적인 배터리는 SR41, SR43, SR44, SR45, SR48, SR54, SR55, SR57, SR58, SR59, SR60, SR63, SR64, SR65, SR66, SR67, SR68, SR69, S516, SR416, SR731, SR512, SR714, SR712 은 산화물 코인 셀 배터리이다. 다른 실시형태들에서, 예시적인 배터리는 LR41, LR44, LR54, 또는 LR66 알카라인 코인 셀 배터리이다. 더 많은 실시형태들에서, 배터리는 CR2032, CR2016, 또는 CR2025 리튬 코인 셀 배터리이다. 다른 실시형태들에서, 배터리는 AAAA, AAA, AA, A, B, C, D, E 90/N, 4001, 810, 910A, AM5, LR1, MN9100, 또는 UM-5 원통형 배터리이다.
다른 실시형태들에서, 예시적인 배터리는 이차 셀이다. 다른 실시형태들에서, 예시적인 배터리는 재충전가능 배터리이다.
본 개시내용의 배터리는 산업 표준 치수 내에서 제조된다. 이와 같이, 내측 전도성 층 및 비활성화 층의 치수들은 이러한 표준을 준수하는 완전하고 작동가능한 배터리를 제공하도록 선택된다. 휴대용 일차(비-재충전가능) 배터리에 대한 현재 IEC 표준에는 60086 번호가 있다. 관련 US 표준은 ANSI Cl 8 시리즈이고, 이는 US NEMA(National Electrical Manufacturers Association)의 위원회에 의해 개발된다. 본 명세서에 개시된 배터리는 임의의 산업 허용 표준 크기로 제조될 수 있다.
예를 들어 CR2032 배터리는 외경이 20 mm이고, 높이가 3.2 mm이다.
A. Ta 또는 Nb 비활성화 층을 구비한 예시적인 배터리
1. 캐소드 케이스 상에 Ta 또는 Nb 비활성화 층을 구비한 예시적인 배터리
일부 실시형태들에서, 본 명세서에 개시된 배터리 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 케이스를 포함하고, 비활성화 금속은 Nb, Ta, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 다른 실시형태들에서, Nb, Ta, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 비활성화 금속은 100 nm 내지 400 μm, 100 nm 내지 3 μm, 3 μm 내지 100 μm, 3 μm 내지 50 μm, 200 μm 내지 300 μm, 또는 300 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 비활성화 층에 존재한다.
일부 실시형태들에서, Nb, Ta, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 케이스를 포함하는 배터리는 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 포함하고, 외부 코팅은 Ni, Al, Cu, Cr, Zn 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함한다.
일부 실시형태들에서, 캐소드 케이스는 내부 지지 부재이다. 일부 실시형태들에서, 캐소드 케이스는 내측 전도성 층을 포함하지 않고, 배터리는 외부 코팅을 포함하지 않는다. 다른 실시형태에서, 캐소드 케이스는 본질적으로 비활성화 금속을 포함하는 층으로 구성되고, 층은 200 μm 내지 300 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다. 또 다른 실시형태에서, 캐소드 케이스는 비활성화 금속을 포함하는 층으로 구성되고, 층은 200 μm 내지 300 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "외부 코팅"은 비활성화 금속보다 낮은 접촉 저항을 제공 및/또는 빛남 또는 광택을 제공함으로써 배터리의 미관을 개선하는 캐소드 케이스, 애노드 케이스, 또는 둘 모두의 외측 상의 금속 층이다.
추가적인 실시형태들에서, Nb, Ta, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 비활성화 금속을 포함하는 배터리는 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상에 외부 코팅을 포함하고, 외부 코팅은 Ni, Al, Cu, Cr, Zn 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하고, 추가로 외부 코팅은 100 nm 내지 7 μm, 100 nm 내지 5 μm, 또는 100 nm 내지 200 nm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
다른 실시형태에서, 캐소드 케이스는 캐소드 내측 전도성 층, Ta, Nb, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 캐소드 비활성화 층을 포함하고, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉하고; 배터리는 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 외부 코팅은 Ni, Al, Cu, Cr, Zn 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하고, 외부 코팅과 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
일부 실시형태들에서, Nb, Ta, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 비활성화 층을 포함하는 캐소드 케이스를 포함하는 배터리는 외부 코팅을 포함하지 않는다. 다른 실시형태들에서, 캐소드 케이스는 본질적으로 캐소드 내측 전도성 층, 및 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층으로 구성되고, 캐소드 내측 전도성 층 및 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉한다. 다른 실시형태들에서, 캐소드 케이스는 캐소드 내측 전도성 층, 및 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층으로 구성되고, 캐소드 내측 전도성 층 및 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
다른 실시형태에서, Nb, Ta, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 캐소드 비활성화 층은 100 nm 내지 100 μm, 100 nm 내지 3 μm, 3 μm 내지 25 μm, 또는 25 μm 내지 50 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다. 일부 실시형태들에서, 비활성화 층은 15 μm 내지 300 μm, 14 μm 내지 200 μm, 또는 50 μm 내지 300 μm 초과, 또는 50 μm 내지 200 μm 초과의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다. 일부 실시형태들에서, 캐소드 내측 전도성 층은 175 μm 내지 300 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
또 다른 실시형태에서, Nb, Ta, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 캐소드 비활성화 층은 제1 비활성화 금속을 포함하는 제1 층 및 제2 비활성화 금속의 제2 층을 추가로 포함한다. 일부 실시형태들에서, 캐소드 비활성화 층은 Ta 또는 그것의 합금을 포함하는 제1 층을 포함한다. 다른 실시형태들에서, 캐소드 비활성화 층은 Ta 또는 그것의 합금을 포함하는 제1 층을 포함하고, 제1 층은 1 pm 내지 3 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
다른 실시형태에서, 캐소드 비활성화 층은 Nb 또는 그것의 합금을 포함하는 제2 층을 포함한다. 다른 실시형태에서, 캐소드 비활성화 층은 Nb 또는 그것의 합금을 포함하는 제1 층을 포함하고, 제2 층은 10 μm 내지 250 μm, 또는 10 μm 내지 30 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다. 또 다른 실시형태에서, 캐소드 내측 전도성 층은 75 μm 내지 300 μm, 또는 175 μm 내지 300 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
2. 캐소드 케이스 및 애노드 케이스 상에 Ta 및/또는 Nb 비활성화 층을 구비한 예시적인 배터리
일 실시형태에서, 도 3에 예시된 것과 같은 예시적인 배터리(300)는:
애노드 내측 전도성 층(301a), 및 Nb, Ta, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층(301b)을 포함하는 애노드 케이스(301) - 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉함 -;
캐소드 내측 전도성 층(302a), 및 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층(302b)을 포함하는 캐소드 케이스(302) - 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉함 -;
애노드(303), 캐소드(305), 및 애노드와 캐소드 사이에 위치된 분리기(304); 및 애노드 케이스와 캐소드 케이스 사이의 개스킷(306)을 포함하는 전기화학 셀을 포함한다.
애노드의 내측 전도성 층 및 캐소드 케이스의 내측 전도성 층의 재료들은 배터리 기술분야에서 공지된 임의의 것들로부터 선택될 수 있다. 애노드 케이스는 애노드에 대한 보호 장벽을 제공하고, 일반적으로 전도성 재료를 포함한다.
본 명세서에 개시된 배터리의 일 실시형태에서, 캐소드 케이스는 Nb 또는 Ta, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 비활성화 금속을 포함하고, 배터리는 또한 애노드 내측 전도성 층, Nb, Ta, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층을 포함하는 애노드 케이스를 포함하고, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉하고; 배터리는 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 외부 코팅은 Ni, Al, Cu, Cr, Zn 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하고, 외부 코팅과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
애노드 내측 전도성 층, Nb, Ta, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층을 포함하는 애노드 케이스를 포함하는 배터리의 다른 실시형태에서, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉하고, 배터리는 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 캐소드 케이스의 외측 표면 상에 외부 코팅을 포함하지 않는다. 또 다른 실시형태에서, 애노드 케이스는 본질적으로 애노드 내측 전도성 층, 및 Nb, Ta, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층으로 구성되고, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉한다. 또 다른 실시형태에서, 애노드 케이스는 애노드 내측 전도성 층, 및 Nb, Ta, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층으로 구성되고, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
일 실시형태에서, Nb, Ta, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 애노드 비활성화 층은 100 nm 내지 400 μm, 100 nm 내지 100 μm, 100 nm 내지 3 μm, 3 μm 내지 25 μm, 또는 25 μm 내지 50 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다. 다른 실시형태에서, Nb, Ta, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 애노드 비활성화 층은 100 nm 내지 100 μm, 100 nm 내지 3 μm, 3 μm 내지 25 μm, 또는 25 μm 내지 50 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖고, 애노드 내측 전도성 층은 175 μm 내지 300 μm, 또는 200 μm 내지 300 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
더 많은 실시형태들에서, Nb, Ta, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 애노드 비활성화 층은 제1 비활성화 금속을 포함하는 제1 층 및 제2 비활성화 금속의 제2 층을 추가로 포함한다.
일부 실시형태들에서, 애노드 비활성화 층은 Ta 또는 그것의 합금을 포함하는 제1 층을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 애노드 비활성화 층은 Ta 또는 그것의 합금을 포함하는 제1 층을 포함하고, 제1 층은 1 μm 내지 3 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다. 일부 실시형태들에서, 애노드 비활성화 층은 Nb 또는 그것의 합금을 포함하는 제2 층을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 애노드 비활성화 층은 Nb 또는 그것의 합금을 포함하는 제2 층을 포함하고, 제2 층은 10 μm 내지 250 μm, 또는 10 μm 내지 30 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다. 일부 실시형태들에서, 애노드 내측 전도성 층은 75 μm 내지 300 μm 또는 200 μm 내지 300 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
B. W 또는 Re 비활성화 층을 구비한 예시적인 배터리
1. 캐소드 케이스 상에 W 또는 Re 비활성화 층을 구비한 예시적인 배터리
본 명세서에 개시된 배터리의 다른 실시형태들에서, 캐소드 케이스는 W, Re, 또는 이들의 합금을 포함하는 비활성화 금속을 포함한다. 다른 실시형태들에서, 캐소드 케이스는 W, Re, 또는 합금을 포함하는 비활성화 층을 포함하고, 비활성화 층은 100 nm 내지 400 μm, 또는 100 nm 내지 25 μm, 100 nm 내지 3 μm, 또는 3 μm 내지 25 μmdml 균일 또는 다양한 두께를 갖는다. 비활성화 층의 두께는 선택된 제조 공정을 지원하도록 선택될 수 있다.
일부 실시형태들에서, W, Re, 또는 이들의 합금을 포함하는 캐소드 케이스를 포함하는 배터리는 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 외부 코팅은 Ni, Al, Cu, Cr, Zn 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함한다.
추가적인 실시형태들에서, W, Re, 또는 이들의 합금을 포함하는 배터리는 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 포함하고, 외부 코팅은 Ni, Al, Cu, Cr, Zn 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하고, 추가로 외부 코팅은 100 nm 내지 7 μm, 100 nm 내지 5 μm, 또는 100 nm 내지 200 nm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
다른 실시형태에서, 캐소드 케이스는: 캐소드 내측 전도성 층, W, Re, 또는 이들의 합금을 포함하는 캐소드 비활성화 층을 포함하고, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉하고; 배터리는 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 외부 코팅은 Ni, Al, Cu, Cr, Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하고, 외부 코팅과 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
다른 실시형태에서, W, Re, 또는 이들의 합금을 포함하는 캐소드 비활성화 층은 100 nm 내지 25 μm, 3 μm 내지 25 μm, 또는 1 μm 내지 3 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다. 일부 실시형태들에서, 캐소드 내측 전도성 층은 200 μm 내지 300 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
일부 실시형태들에서, W, Re, 또는 이들의 합금을 포함하는 캐소드 케이스를 포함하는 배터리는 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 캐소드 케이스의 외측 표면 상에 외부 코팅을 포함하지 않는다. 일부 실시형태들에서, 배터리는 본질적으로 캐소드 내측 전도성 층, 및 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층으로 구성된 캐소드 케이스를 포함하고, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉한다. 일부 실시형태들에서, 배터리는 캐소드 내측 전도성 층, 및 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층으로 구성된 캐소드 케이스를 포함하고, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
또 다른 실시형태에서, W, Re, 또는 이들의 합금을 포함하는 캐소드 비활성화 층은 제1 비활성화 금속을 포함하는 제1 층 및 제2 비활성화 금속의 제2 층을 추가로 포함한다. 일부 실시형태들에서, 캐소드 비활성화 층은 W, Re, 또는 이들의 합금을 포함하는 제1 층을 포함한다. 다른 실시형태들에서, 캐소드 비활성화 층은 W, Re, 또는 이들의 합금을 포함하는 제1 층을 포함하고, 제1 층은 1 μm 내지 25 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다. 다른 실시형태에서, 캐소드 비활성화 층은 Nb 또는 그것의 합금을 포함하는 제2 층을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 캐소드 비활성화 층은 Nb 또는 그것의 합금을 포함하는 제2 층을 포함하고, 제2 층은 5 μm 내지 30 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다. 또 다른 실시형태에서, 캐소드 내측 전도성 층은 200 μm 내지 300 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
2. 캐소드 케이스 및 애노드 케이스 상의 W 또는 Re 비활성화 층을 구비한 예시적인 배터리
일 실시형태에서, 또한 도 3에 도시된, 예시적인 배터리(300)는:
애노드 내측 전도성 층(301a), 및 W, Re, 또는 이들의 합금을 포함하는 비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층(301b)을 포함하는 애노드 케이스(301) - 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 금속 층은 전기 접촉함 -;
캐소드 내측 전도성 층(302a), 및 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층(302b)을 포함하는 캐소드 케이스(302) - 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉함 -;
애노드(303), 캐소드(305), 및 애노드와 캐소드 사이에 위치된 분리기(304); 및 애노드 케이스와 캐소드 케이스 사이의 개스킷(306)을 포함하는 전기화학 셀을 포함한다.
본 명세서에 개시된 배터리의 일 실시형태에서, 캐소드 케이스는 W, Re, 또는 이들의 합금을 포함하는 비활성화 금속을 포함하고, 배터리는 또한 애노드 내측 전도성 층, 및 W, Re, 또는 이들의 합금을 포함하는 비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층을 포함하는 애노드 케이스를 포함하고, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉하고; 배터리는 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 외부 코팅은 Ni, Al, Cu, Cr, Zn 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하고, 외부 코팅과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
다른 실시형태에서, 애노드 케이스는 애노드 내측 전도성 층, W, Re, 또는 이들의 합금을 포함하는 비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층을 포함하고, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉하고; 배터리는 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 캐소드 케이스의 외측 표면 상에 외부 코팅을 포함하지 않는다. 또 다른 실시형태에서, 애노드 케이스는 본질적으로 애노드 내측 전도성 층, 및 W 또는 Re를 포함하는 비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층으로 구성되고, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉한다. 다른 실시형태에서, 애노드 케이스는 애노드 내측 전도성 층, 및 W 또는 Re를 포함하는 비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층으로 구성되고, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
일 실시형태에서, W, Re, 또는 이들의 합금을 포함하는 애노드 비활성화 층은 100 nm 내지 25 μm, 3 μm 내지 25 μm, 또는 1 μm 내지 3 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다. 다른 실시형태에서, W, Re, 또는 이들의 합금을 포함하는 애노드 비활성화 층은 100 nm 내지 25 μm, 3 μm 내지 25 μm, 또는 1 μm 내지 3 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖고, 애노드 내측 전도성 층은 75 μm 내지 300 μm 또는 200 μm 내지 300 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
더 많은 실시형태들에서, W, Re, 또는 이들의 합금을 포함하는 애노드 비활성화 층은 제1 비활성화 금속을 포함하는 제1 층 및 제2 비활성화 금속의 제2 층을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 애노드 비활성화 층은 W, Re, 또는 이들의 합금을 포함하는 제1 층을 추가로 포함한다. 일부 실시형태들에서, 애노드 비활성화 층은 W, Re, 또는 이들의 합금을 포함하는 제1 층을 추가로 포함하고, 제1 층은 1 μm 내지 3 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다. 일부 실시형태들에서, 애노드 비활성화 층은 Nb 또는 그것의 합금을 포함하는 제2 층을 추가로 포함한다. 일부 실시형태들에서, 애노드 비활성화 층은 Nb 또는 그것의 합금을 포함하는 제2 층을 추가로 포함하고, 제2 층은 10 μm 내지 30 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다. 일부 실시형태들에서, 애노드 내측 전도성 층은 75 μm 내지 300 μm 또는 200 μm 내지 300 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
C. Ti 비활성화 층을 구비한 예시적인 배터리
1. 캐소드 케이스 상에 Ti 비활성화 층을 구비한 예시적인 배터리
본 명세서에 개시된 배터리의 다른 실시형태들에서, 캐소드 케이스는 Ti 또는 이들의 합금을 포함하는 비활성화 금속을 포함하고, 배터리는 옵션적으로 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 포함하고, 외부 코팅은 Al, Cu, Cr, Zn 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함한다. 다른 실시형태에서, Ti를 포함하는 비활성화 금속이 1 μm 내지 400 μm, 50 μm 내지 400 μm 초과, 50 μm 내지 300 μm 초과, 50 μm 내지 200 μm, 200 μm 내지 300 μm, 또는 300 μm 내지 400 μm 초과의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 층에 존재한다. 비활성화 층의 두께는 선택된 제조 공정을 지원하도록 선택될 수 있다.
일 실시형태에서, 배터리는 애노드 케이스의 외측 표면 또는 캐소드 케이스의 외측 표면 상의 외부 코팅을 포함하지 않는다. 일 실시형태에서, 캐소드 케이스는 본질적으로 Ti를 포함하는 비활성화 금속을 포함하는 층으로 구성되고, 층은 200 pm 내지 300 pm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다. 다른 실시형태에서, 캐소드 케이스는 Ti를 포함하는 비활성화 금속을 포함하는 층으로 구성되고, 층은 200 μm 내지 300 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
다른 실시형태들에서, Al, Cu, Cr, Zn, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하는 외부 코팅은 애노드 케이스의 외측 표면 및 캐소드 케이스의 외측 표면 둘 모두 상에 존재한다. 본 명세서에 개시된 배터리의 다른 실시형태들에서, 캐소드 케이스는, Ti, 또는 이들의 합금을 포함하는 비활성화 금속을 포함하고, 외부 코팅은, 존재하는 경우, Ni를 포함하지 않는다. 다른 실시형태들에서, 외부 코팅은 애노드 케이스의 외측 표면 상에 존재한다. 다른 실시형태들에서, 외부 코팅은 캐소드 케이스의 외측 표면 상에 존재한다. 일부 실시형태들에서, 외부 코팅은 100 nm 내지 7 μm 또는 100 nm 내지 5 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
일부 실시형태들에서, 캐소드 케이스는 캐소드 내측 전도성 층, 및 Ti, 또는 이들의 합금을 포함하는 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층을 포함하고, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉한다. 다른 실시형태들에서, 캐소드 케이스는 캐소드 내측 전도성 층, Ti, 또는 이들의 합금을 포함하는 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층을 포함하고, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉하고; 배터리는 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 외부 코팅은 Al, Cu, Cr, Zn 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하고, 외부 코팅과 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
다른 실시형태에서, 캐소드 케이스는 본질적으로 캐소드 내측 전도성 층, 및 Ti, 또는 이들의 합금을 포함하는 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층으로 구성되고, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
더 많은 실시형태들에서, 캐소드 케이스는 캐소드 내측 전도성 층, 및 Ti, 또는 이들의 합금을 포함하는 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층으로 구성되고, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉한다. 다른 실시형태들에서, Ti, 또는 이들의 합금을 포함하는 캐소드 비활성화 층은 50 μm 내지 100 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다. 더 많은 실시형태들에서, Ti, 또는 이들의 합금을 포함하는 캐소드 비활성화 층은 50 μm 내지 100 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖고, 캐소드 내측 전도성 층은 175 μm 내지 300 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
2. 캐소드 케이스 및 애노드 케이스 상의 Ti 비활성화 층을 구비한 예시적인 배터리
본 명세서에 개시된 배터리의 일 실시형태에서, 캐소드 케이스는 Ti 또는 이들의 합금을 포함하는 비활성화 금속을 포함하고, 배터리는 또한 애노드 내측 전도성 층을 포함하는 애노드 케이스, 및 Ti, 또는 이들의 합금을 포함하는 비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층을 포함하고, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉한다. 일부 실시형태들에서, 애노드 케이스는 비활성화 금속을 포함한다.
일부 실시형태들에서, 애노드 케이스는 Ti 또는 그것의 합금을 포함하는 비활성화 금속을 포함하고, 배터리는 옵션적으로 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 포함하고, 외부 코팅은 Al, Cu, Cr, 또는 Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함한다.
유사한 실시형태에서, 애노드 케이스는 애노드 내측 전도성 층, Ti, 또는 이들의 합금을 포함하는 비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층을 포함하고, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉하고; 배터리는 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 외부 코팅은 Al, Cu, Cr, Zn 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하고, 외부 코팅과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
다른 실시형태에서, 애노드 케이스는 애노드 내측 전도성 층, Ti, 또는 이들의 합금을 포함하는 비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층을 포함하고, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉하고; 배터리는 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 캐소드 케이스의 외측 표면 상의 외부 코팅을 추가로 포함한다.
다른 실시형태에서, 애노드 케이스는 본질적으로 애노드 내측 전도성 층, 및 Ti, 또는 이들의 합금을 포함하는 비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층으로 구성되고, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
또 다른 실시형태에서, 애노드 케이스는 애노드 내측 전도성 층, 및 Ti, 또는 이들의 합금을 포함하는 비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층으로 구성되고, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층은 전기 접촉한다.
일부 실시형태들에서, Ti, 또는 이들의 합금을 포함하는 애노드 비활성화 층은 50 μm 내지 100 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다. 다른 실시형태들에서, 애노드 비활성화 층은 50 μm 내지 100 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖고 애노드 내측 전도성 층은 75 μm 내지 350 μm, 또는 125 μm 내지 350 μm, 또는 25 μm 내지 100 μm(175 μm 내지 300 μm, 또는 200 μm 내지 300 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
II. 예시적인 캐소드 케이스
A. 예시적인 캐소드 케이스 구조
도 4는 본 개시내용의 배터리에 유용한 예시적인 캐소드 케이스를 도시한다. 캐소드 케이스(400)는 저부(413), 환형 측부(412), 및 림(414)을 포함한다. 케이스는 내측 전도성 층(403) 및 비활성화 층(404)을 포함한다. 비활성화 층은 저부 및 환형 측부의 외측 표면(415)을 커버하고, 내측 전도성 층은 전기화학 셀과 물리적으로 접촉할 수 있는 캐소드 케이스의 내측 표면(416)의 적어도 일부분을 커버한다.
층들의 노출된 표면(들)은 예시적인 배터리의 적절한 기능에 중요하다. 도 5a 내지 도 5n은 예시적인 배터리에서의 사용을 위한 상이한 배향들의 다중 층들을 포함하는 캐소드 케이스들의 여러 상이한 실시형태들의 단면도를 도시한다.
B. 다중 층들을 구비한 예시적인 캐소드 케이스 구조
일부 실시형태들에서, 비활성화 층(502)은 도 5a에 도시된 바와 같이 캐소드 케이스(500a)의 림 위에 연장된다. 다른 실시형태들에서, 예(500b)(도 5b)를 들어, 비활성화 층(504)은 림을 넘어 캐소드 케이스의 내벽(501) 아래로 연장되어 캐소드 케이스의 저부 표면 내측 상을 제외하고 내측 전도성 층(503)을 커버한다.
실시형태(500f)(도 5f)는 비활성화 층(514)이 캐소드 케이스의 전체 두께의 50% 초과를 포함하는 것을 도시한다. 내측 전도성 층(513)은 캐소드 케이스의 전체 두께의 50% 미만을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 내측 전도성 층(513)은 없을 수 있다. 해당 실시형태에서, 비활성화 층(514)은 캐소드 케이스이다.
또 다른 실시형태에서, 도 5c에 캐소드 케이스(500c)로 도시되어 있는, 비활성화 층(506)은, 케이스(506b)의 외측 표면에서 케이스(506a)의 내측 표면까지 코팅이 연속되도록, 표면에 걸쳐 적용된다. 케이스(506b)의 외측 표면과 케이스(506a)의 내측 표면은 동일 또는 상이한 재료들일 수 있고 전기 접촉한다. 내부 지지 부재(505)는 비활성화 층에 의해 완전히 둘러싸인다. 내부 지지 부재는, 배터리를 밀봉하도록 크림핑될 뿐만 아니라 캔 형상을 유지할 수 있는, 전도성 또는 비전도성의 임의의 재료로 구성될 수 있다.
일부 예들에서, 캐소드 비활성화 층은 다중 층들을 추가로 포함한다. 일 실시형태(500m)에서, 캐소드 케이스는 비활성화 금속(534)을 포함하는 제1 층 및 비활성화 금속(533)의 제2 층, 및 캐소드 내측 전도성 층(532)(도 5m)을 포함한다.
일부 실시형태들에서, 내측 전도성 층에 대한 비활성화 층의 두께는 본 명세서에 기재된 배터리가 전도성 수성 매질에 떠오를 때 전도성 수성 매질에 대한 내측 전도성 층의 노출을 최소화 또는 방지하도록 선택된다. 일부 실시형태들에서, 내측 전도성 층에 대한 비활성화 층의 두께는 제조 동안 비활성화 층의 균열을 최소화 또는 방지하도록 선택된다. 균열을 최소화 또는 방지하는 비활성화 층의 두께는 비활성화 금속, 내측 전도성 층 재료의 선택, 및 캐소드 및/또는 애노드 케이스의 형태에 기초하여 달라진다.
일부 실시형태들에서, 비활성화 금속은 주변 환경에 대한 내측 전도성 층의 노출을 방지하기에 충분한 균일 또는 다양한 두께를 갖는 층에 존재한다. 일부 실시형태들에서, 비활성화 금속은 주변 환경에 대한 0.01 ㎟ 미만, 또는 0.05 ㎟ 미만, 또는 0.1 ㎟ 미만, 또는 0.5 ㎟ 미만, 또는 1.0 ㎟ 미만, 또는 1.5 ㎟ 미만인 내측 전도성 층의 표면 영역의 노출을 방지하기에 충분한 균일 또는 다양한 두께를 갖는 층에 존재한다. 일부 실시형태들에서, 비활성화 금속은 폴딩 시 층의 균열을 감소 또는 방지하는 균일 또는 다양한 두께를 갖는 층에 존재한다. 일부 실시형태들에서, 비활성화 금속은 제조 공정의 시작 시 금속 층 두께에 비교하여 최종 제조된 제품에서 금속 층이 늘어나거나 더 얇야지게 하는 스탬핑, 프레싱, 폴딩, 크림핑, 또는 임의의 기타 제조 공정 시 주변 환경에 대한 내측 전도성 층의 0.01 ㎟ 미만, 또는 0.05 ㎟ 미만, 또는 0.1 ㎟ 미만, 또는 0.5 ㎟ 미만, 또는 1.0 ㎟ 미만, 또는 1.5 ㎟ 미만의 표면 영역의 노출을 방지하기에 충분한 균일 또는 다양한 두께를 갖는 층에 존재한다.
C. 결속층을 구비한 예시적인 캐소드 케이스 구조
다른 실시형태(500e)(도 5e)에서, 내측 전도성 층(510)과 비활성화 층(512)은 결속층(511)에 의해 결합된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "결속층"은 내측 전도성 층과 비활성화 층 사이에서 해당 층들이 서로 부착된 상태를 유지하게 하고, 두 층 사이의 전기 접촉을 방해하지 않고 용이하게 할 수 있는 층을 지칭한다.
이러한 일 실시형태에서, 예시적인 배터리는 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층, 또는 둘 모두 사이에 배치된 적어도 하나의 결속층을 포함하고, 내측 전도성 층과 비활성화 층은 전기 접촉을 유지한다.
다른 실시형태들에서, 예시적인 배터리는 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층, 또는 둘 모두 사이에 배치된 적어도 하나의 결속층을 포함하고, 내측 전도성 층과 비활성화 층은 전기 접촉을 유지하고, 적어도 하나의 결속층은 전도성 재료를 포함한다.
일부 실시형태들에서, 예시적인 배터리는 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층, 또는 둘 모두 사이에 배치된 적어도 하나의 결속층을 포함하고, 내측 전도성 층과 비활성화 층은 전기 접촉을 유지하고, 적어도 하나의 결속층은 금속을 포함한다. 예를 들어, Ni 또는 Al과 같은 금속은 클래딩 공정에서 결속층으로서 사용될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 결속층은 금속 시트를 포함한다. 일 특정 실시형태에서, 결속층은 클래딩 공정에서 니켈 금속을 포함한다. 다른 실시형태에서, 결속은 야금으로 전도성 층과 비활성화 층을 결합시킨다.
다른 실시형태에서, 예시적인 배터리는 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층, 또는 둘 모두 사이에 배치된 적어도 하나의 결속층을 포함하고, 내측 전도성 층과 비활성화 층은 전기 접촉을 유지하고, 적어도 하나의 결속층은 접착제를 포함한다. 추가적인 실시형태들에서, 접착제는 감압 접착제, 고무계 접착제, 에폭시, 폴리우레탄, 실리콘 접착제, 페놀 수지, UV 경화성 접착제, 아크릴레이트 접착제, 라미네이팅 접착제, 플루오로중합체, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함한다.
일부 실시형태들에서, 결속층은 다중 층들 또는 다중 컴포넌트들을 포함한다. 일 실시형태에서, 결속층은 내측 전도성 층 및 비활성화 층과 접촉하는 하나 이상의 라미네이팅 접착제들을 포함하는 다층 구조이다. 일부 실시형태들에서, 라미네이팅 접착제는 0.1 내지 10 μm와 같이 얇다. 일부 실시형태들에서, 접착제는 내측 전도성 층 또는 비활성화 층 또는 둘 모두 상의 홈 및 틈 내에 존재할 수 있고, 이들은 라미네이트에 대해 해당 기술분야에서 공지되고 본 명세서에 기재된 마모 기술들을 이용하여 표면 거칠기를 증가시킴으로써 형성될 수 있다.
예를 들어, 결속층은 비활성화 층과 접촉하는 매립된 전도성 입자들과 혼합된 접착제 층, 내측 전도성 층과 접촉하는 매립된 전도성 입자들과 혼합된 접착제 층, 또는 둘 모두를 포함하는 다중 컴포넌트 구조이다. 일 실시형태에서, 결속층은 비활성화 층 및 내측 전도성 층과 접촉하는 전도성 입자들이 매립된 아크릴 감압 접착제 층(예컨대, 25 내지 40 μm 층)을 포함하는 다중 컴포넌트 구조이다. 더 구체적으로는, 일부 실시형태들에서, 결속층은 저밀도 또는 고밀도 폴리에틸렌, 폴리올레핀, 폴리올레핀 유도체, 산-함유 접착제, 이오노머, 에틸렌 삼원중합체, 아크릴레이트, 또는 에틸렌-비닐 아세테이트를 포함하는 라미네이팅 접착제를 포함한다. 다른 실시형태들에서, 산-함유 접착제는 EAA, EMAA, 이오노머, 에틸렌 삼원중합체, 산, 또는 아크릴레이트를 포함한다.
일부 실시형태들에서, 결속층은 100 nm 내지 400 μm, 100 nm 내지 350 μm, 1 μm 내지 350 μm, 200 μm 내지 350 μm, 1 μm 내지 50 μm, 5 μm 내지 50 μm, 50 μm 내지 250 μm, 또는 5 μm 내지 200 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다. 이는 각각 애노드 케이스 및/또는 캐소드 케이스가 각각 50 μm 내지 400 μm, 또는 200 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 전체 두께를 갖는 일부 실시형태들로 이어질 수 있다.
D. 외부 코팅을 구비한 예시적인 캐소드 케이스 구조
배터리의 캐소드 케이스, 애노드 케이스, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅은 배터리의 정상 동작 동안 접촉 저항을 줄이거나 또는 배터리 케이스의 미관을 개선하는, 금속과 같은 고전도성 재료일 수 있다. 비활성화 층 및 외부 코팅을 포함하는 배터리가 수성 전도성 매질에 침지될 때, 외측 표면 상에 노출된 외부 코팅은 산화되고 배터리의 양극 상의 산화 반응의 일부로서 용해될 수 있다. 외부 코팅이 산화되면, 비활성화 층이 전도성 수성 매질에 노출되고, 전기분해 반응은 감소 또는 억제된다. 가능한 재료 조합들 뿐만 아니라 두께 범위들이 이전 섹션에 설명되어 있다.
도 5d에 도시된 캐소드 케이스 실시형태(500d)의 경우, 내측 전도성 층(507)은 캐소드 케이스의 내측 표면의 대부분을 포함한다. 비활성화 층(508)은 내측 전도성 층의 외측 표면을 커버하고 림에 걸쳐 연장된다. 비활성화 층의 외측 표면은 외부 코팅(509)으로 코팅되고, 캐소드 케이스의 내측 표면은 노출된 내측 전도성 층이다.
도 5g에 도시된 실시형태(500g)에서, 비활성화 금속을 포함하는 비활성화 층(516)은 내부 지지 부재(515)의 내측, 외측, 및 림 표면들에 걸쳐 연속 코팅으로서 적용된다. 내부 지지 부재는 비활성화 층에 의해 완전히 둘러싸인다. 내부 지지 부재는, 배터리를 밀봉하도록 크림핑될 뿐만 아니라 캔 형상을 유지할 수 있는, 전도성 또는 비전도성의 임의의 재료로 구성될 수 있다. 비활성화 층은, 캐소드 케이스의 내측, 외측, 및 림 표면들이 외부 코팅(517)으로 커버되도록 외부 코팅으로 코팅된다.
도 5h에 도시된 다른 실시형태(500h)에서, 비활성화 층(519)은 내측 전도성 층(518)의 외측 표면을 커버하고 림에 걸쳐 연장된다. 비활성화 층의 외측 및 림 표면들 및 내측 전도성 층의 내측 표면은 캐소드 케이스의 내측 표면 및 외측 표면이 외부 코팅(520)으로 커버되도록 외부 코팅으로 코팅된다.
도 5i에 도시된 실시형태(500i)에서, 비활성화 층(522)은 림에 걸쳐 연장되지 않고 내측 전도성 층(521)의 외측 표면을 커버한다. 비활성화 층의 외측 표면 및 내측 전도성 층의 내측 및 림 표면들은 캐소드 케이스의 내측 표면 및 외측 표면이 외부 코팅(523)으로 커버되도록 외부 코팅(523)으로 코팅된다.
도 5j에 도시된 실시형태(500j)에서, 비활성화 층(525)은 내측 전도성 층(524)의 외측 표면을 커버하고, 림을 넘어 캐소드 케이스의 내측 표면 아래로 연장되어 캐소드 케이스의 내측 저부 표면 상을 제외하고 내측 전도성 층을 커버한다. 비활성화 층의 표면 및 비활성화 층에 의해 커버되지 않은 내측 전도성 층의 표면은 캐소드 케이스의 내측 표면 및 외측 표면이 외부 코팅(526)으로 커버되도록 외부 코팅으로 코팅된다.
도 5k에 도시된 실시형태(500k)에서, 비활성화 층(528)은 캐소드 케이스의 전체 두께의 50% 초과를 포함한다 내측 전도성 층(527)은 캐소드 케이스의 전체 두께의 50% 미만을 포함한다. 비활성화 층의 외측 표면은 외부 코팅(529)으로 커버된다. 캐소드 케이스의 내측 표면은 내측 전도성 층으로 구성된다. 캐소드 케이스의 림의 표면은 비활성화 층을 포함한다.
도 5l에 도시된 5001에서, 비활성화 층(530)은 캐소드 케이스의 전체 두께의 90% 초과를 포함한다 비활성화 층의 내측, 림, 및 외측 표면들을 포함하는 모든 노출된 표면들은 외부 코팅(531)으로 커버된다.
도 5n에 도시된 실시형태(500n)에서, 캐소드 케이스는 비활성화 금속(537)을 포함하는 제1 층, 비활성화 금속(536)의 제2 층, 외부 코팅(538), 및 캐소드 내측 전도성 층(535)을 포함한다.
E. 크림핑 동안의 예시적인 캐소드 케이스 구조
도 6a는 저부(613), 환형 측부, 또는 외측 환형 표면(612) 및 림(614)을 갖는 일 실시형태에 따른 캐소드 케이스(600a)의 섹션의 확장된 단면도를 도시한다. 개스킷(606)이 또한 도시되어 있다. 도 6a, 도 6b, 도 6c, 도 7a, 도 7b, 및 도 8은 완전한 배터리의 부분 단면도들을 나타내지만, 명확성을 위해 배터리의 애노드 케이스 및 내부 컴포넌트들을 도시하지 않는다. 도 6d는 개스킷이 없는 도 6c의 개략도에 관련된 프로토타입의 단면의 SEM 이미지를 도시한다. 이 실시형태에서, 환형 측부의 일부는 크림프되어 림, 또는 림 표면(614)을 포함하는 크림프 영역(615)을 형성한다. 일부 실시형태들에서, 예(600a)를 들어, 도 6a에 도시된 바와 같이, 비활성화 층(604)은 림을 넘어 연장되고, 크림핑 공정 동안 개스킷(606)에 의해 부분적으로 커버된다. 배터리로 조립되면, 내측 전도성 층(603)은 배터리의 외측 표면 상에 노출된 표면들을 갖지 않는다. 다른 실시형태에서, 예(600b)를 들어, 도 6b에 도시된 바와 같이, 비활성화 층(604)은 림을 넘어 내측 측벽 아래로 연장되고 크림핑 공정 동안 개스킷(606)에 의해 커버된다. 일부 실시형태들에서, (캐소드 케이스(600c)의 섹션이 도 6c에 도시됨) 비활성화 층(604)은 스탬핑 공정과 같은 공정에서 연장되고 초기 벽 두께로부터 얇아지고 내측 전도성 층(603) 위로 헴-폴딩된다. 제조된 캐소드 케이스(600d)의 섹션은, 도 6d에 도시된 바와 같이, 헴 폴드를 갖는 일 예시적인 프로토타입의 크림핑된 셀의 단면의 SEM 이미지를 도시한다. 도 6d의 이 특정 예에서, 비활성화 층(604)의 두께는 대략 200 μm의 두께에서 시작하지만 스탬핑 방법으로 인해 림(614)에서 다양한 두께를 갖고, 림(614)의 얇아진 부분에서의 내측 전도성 층(일부 실시형태들에서 또한 내부 지지 부재로 지칭됨)은 5 μm 내지 100 μm의 다양한 두께를 갖는다.
도 7a 및 도 7b에서 보이는 바와 같이, 일부 실시형태들에서, 내측 전도성 층(703)과 비활성화 층(704) 사이의 계면은 캐소드 케이스의 림(714)에서 노출된다. 캐소드 케이스(700a, 700b)는 저부, 또는 외측 저부 표면(713), 환형 측부(712), 림(714), 및 크림프 영역(715)을 갖는다. 일부 실시형태들에서, 예(700a)를 들어, 노출된 계면은 불투수성 코팅(710)으로 커버되어 침지 동안 내측 전도성 층(703)이 수성 전도성 매질에 노출되는 것을 방지한다. 다른 실시형태들에서, 예를 들어(700b), 노출된 계면은 확장된 개스킷(706)으로 커버되어 침지 동안 내측 전도성 층(703)이 수성 전도성 매질에 노출되는 것을 방지한다.
도 8은 저부(813), 환형 측부(812) 및 림(814)을 갖는 일 실시형태에 따른 캐소드 케이스(800)의 섹션의 확장된 단면도를 도시한다. 개스킷(806)이 또한 도시되어 있다. 이 실시형태에서, 환형 측부의 일부는 크림프되어 림(814)을 포함하는 크림프 영역(815)을 형성한다. 이 실시형태들에서, 크림프 영역은 낚시바늘 형상을 갖고, 림은 캐소드 케이스의 저부를 향해 회전되고 림 표면은 개스킷 안에 묻힌다. 비활성화 층(804)의 일부분이 개스킷에 의해 커버된다. 내측 전도성 층(803)은 배터리의 외측 표면으로 노출된 표면이 없고, 따라서 전도성 수성 매질 내에서 침지 동안 보호된다.
F. 예시적인 애노드 및 캐소드 케이스 재료들
애노드 및 캐소드 케이스 컴포넌트들은 해당 기술분야의 통상의 기술자들에게 공지된 다양한 재료들을 포함할 수 있다. 내측 전도성 층에 적합한 재료들은 전도성 금속들을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 특정 실시형태들에서, 내측 전도성 층은 알루미늄, 스테인리스 스틸, 크롬, 텅스텐, 금, 바나듐, 니켈, 니오븀, 티타늄, 탄탈룸, 은, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 특정 실시형태에서, 애노드 내측 전도성 층 및/또는 캐소드 내측 전도성 층은 스테인리스 스틸을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 내측 전도성 층은 알루미늄, 스테인리스 스틸, 크롬, 금, 바나듐, 니켈, 은, 구리, 마그네슘, 아연, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 둘 이상의 조합을 포함한다.
특정 실시형태들에서, 5 pm 내지 300 pm의 다양한 두께의 스테인리스-스틸 디스크는 비활성화 층의 일부분 상에 배치될 수 있다. 스테인리스-스틸 디스크는 비활성화 층과 전기 접촉하고 내측 전도성 층 및/또는 내부 지지 부재일 수 있다.
스테인리스 스틸은 합금이고, 다양한 형태로 시중에서 입수가능하다. 내측 전도성 층에 유용한 스테인리스 스틸은 SS304, SS316, SS430, duplex 2205, duplex 2304, duplex 2507, 또는 크롬 함량이 10 중량% 이상 및/또는 니켈 함량이 0.1 중량% 이상인 하나 이상의 다른 스테인리스 스틸들을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 크롬 함량은 현재 상업용 배터리와 같은 배터리 내용물로부터 전자 전달에 유리한 산화 조건을 생성하는 것이다.
일부 실시형태들에서, 바나듐을 포함한 층은 내측 전도성 층과 비활성화 층 사이에 배치될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 바나듐을 포함하는 층은 본 명세서에 기재된 다른 결속 재료들, 복합체 재료들, 내측 전도성 재료들, 또는 비활성화 금속들 중 하나 이상과의 조합에서 바나듐이 1% 내지 95%, 또는 25% 내지 80%, 또는 75% 초과이다.
전도성 금속에 더하여, 내측 전도성 층 및/또는 비활성화 층은 전도성 복합체를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 전도성 입자들은 내측 전도성 층 및/또는 비활성화 층으로서 캐소드 케이스 상에 코팅되는 전체 전도성 박막을 형성하도록 비-전도성 매질 내에 매립된다. 다른 실시형태에서, 은, 니켈, 전도성 카본 블랙, 탄소 나노튜브, 그래핀, 흑연, 및/또는 탄소 섬유가 전도성 복합체 박막에서 전도성 입자들로서 사용된다.
일부 실시형태들에서, 캐소드 케이스는 내부 지지 부재를 포함한다. 일부 실시형태들에서, 내부 지지 부재는 내측 전도성 층이다. 일부 실시형태들에서 내부 지지 부재는 절연 재료를 포함한다. 일부 실시형태들에서, 내부 지지 부재는 열경화성 탄성중합체를 포함한다. 열경화성 탄성중합체의 예들은 폴리디메틸실록산, 가교 폴리우레탄 코팅, 가교 아크릴레이트, 고무화 에폭시, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 가교 아크릴레이트는, 일부 실시형태들에서, 자외선 광원을 이용하여 가교될 수 있다. 절연 재료를 포함하는 내부 지지 부재를 형성하기 위한 코팅, 몰딩 또는 열성형 후에, 절연 재료의 전체 수축은, 일부 실시형태들에서, 30% 미만, 15% 미만, 또는 5% 미만이다. 절연 재료를 포함하는 내부 지지 부재를 형성하기 위한 코팅, 몰딩 또는 열성형 후에, 절연 재료의 전체 수축은, 일부 실시형태들에서, 0 내지 30%, 또는 0 내지 15%, 또는 0 내지 5%이다.
일부 실시형태들에서, 열경화성 중합체의 분해 온도는 85℃ 초과, 100℃ 초과, 125℃ 초과, 150℃ 초과, 175℃ 초과, 또는 200℃ 초과이다. 일부 실시형태들에서, 열경화성 중합체의 분해 온도는 85℃ 내지 100℃, 또는 100℃ 내지 125℃, 125℃ 내지 150℃, 150℃ 내지 175℃, 또는 175℃ 내지 200℃, 또는 200℃ 내지 500℃의 온도이다.
일부 실시형태들에서, 예시적인 배터리는 캐소드 케이스의 림 표면 상에 배치되고 이를 커버하고, 옵션적으로 애노드 케이스의 외측 표면의 일부분 상에 배치되거나, 또는 옵션적으로 캐소드 케이스의 외측 표면의 일부분 상에 배치되거나, 또는 옵션적으로 애노드 케이스의 외측 표면의 일부분 및 캐소드 케이스의 외측 표면의 일부분 둘 모두 상에 배치되는, 불투수성 코팅을 포함한다. 불투수성 코팅은 천연 고무, TFE, Exxon Butyl, 클로로프렌, 에피클로로히드린, 에틸렌-프로필렌, 플루오로실리콘, 수소화 니트릴, 액체 실리콘 고무, 의료용 에틸렌 프로필렌, 실리콘, 니트릴, 퍼플루오로탄성중합체, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 스티렌 부타디엔, 테프론, Vamac, PTFE, 바이톤, 또는 이들의 하나 이상의 임의의 조합으로부터 선택될 수 있다.
다른 실시형태들에서, 예시적인 배터리는 캐소드 케이스의 림 상에 배치되고 이를 커버하고, 옵션적으로 애노드 케이스의 외측 표면의 일부분 상에 배치되고, 옵션적으로 캐소드 케이스의 외측 표면의 일부분 상에 배치되는 불투수성 코팅을 포함하고, 불투수성 코팅은 개스킷과 동일한 재료이다.
추가적인 실시형태들에서, 캐소드 내측 전도성 층은 외측 저부 표면, 외측 환형 표면, 및 림 표면을 추가로 포함하고, 외측 저부 표면은 캐소드 비활성화 층에 의해 둘러싸이고, 외측 환형 표면 및 림 표면은 캐소드 비활성화 층, 개스킷, 불투수성 코팅, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 둘러싸인다.
일부 실시형태들에서, 불투수성 코팅은 고무, 부나(buna), 실리콘, 실리콘 고무, PTFE, 바이톤(viton) 또는 탄성중합체 재료 또는 플라스틱, 예컨대, 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌, 플루오르화 에틸렌-프로필렌, 클로로트리플루오로에틸렌, 퍼플루오로알콕시 중합체, 폴리비닐, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리설폰, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 및 이들의 조합들을 포함한다.
개스킷은 해당 기술분야에 공지된 임의의 재료로 구성될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 개스킷은 탄성중합체 재료 또는 플라스틱, 예컨대, 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌, 플루오르화 에틸렌-프로필렌, 클로로트리플루오로에틸렌, 퍼플루오로알콕시 중합체, 폴리비닐, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리설폰, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 실리콘 고무, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함한다.
G. 예시적인 애노드 케이스 구조
도 10는 본 개시내용의 배터리에 유용한 예시적인 애노드 케이스를 도시한다. 애노드 케이스(1000)는 상부(1007), 환형 측부(1008), 및 헴 폴드(1009)를 포함한다. 애노드 케이스는 내측 전도성 층(1001a) 및 비활성화 층(1001b)을 포함한다. 다른 실시형태에서, 헴 폴드는 배터리가 도 3에 도시된 바와 같이 조립될 때 개스킷에 완전히 매립된다.
레벨들의 위치 및 재료들의 유형들을 포함하는, 도 6의 실시형태들에 대해 설명된 예시화된 캐소드 케이스 구조들의 각각은 애노드 케이스에 적용가능하다.
일부 실시형태들에서, 비활성화 층은 애노드 케이스의 헴 폴드(1009)를 넘어 연장된다.
또 다른 실시형태에서, 비활성화 층은, 애노드 케이스의 외측 표면에서 케이스의 내측 표면까지 코팅이 연속되도록, 전체 표면에 걸쳐 적용된다. 애노드 케이스의 외측 표면 및 애노드 케이스의 내측 표면은 동일 또는 상이한 재료들일 수 있다. 다른 실시형태에서, 애노드 케이스의 외측 표면은 비활성화 금속이고, 애노드 케이스의 내측 표면은 스테인리스 스틸 또는 알루미늄이다. 애노드가 내부 지지 부재를 포함하는 다른 실시형태에서, 내부 지지 부재는 비활성화 층에 의해 완전히 둘러싸여 내부 지지 부재가 애노드 케이스의 외측 표면 상에 있지 않도록 한다. 내부 지지 부재는 배터리를 밀봉하기 위한 크림프로부터의 압력을 견딜 뿐만 아니라, 애노드 형상을 유지할 수 있는, 전도성 또는 비전도성의 임의의 재료로 구성될 수 있다. 일 실시형태에서, 내부 지지 부재는 스테인리스 스틸이다.
일부 실시형태들에서, 내측 전도성 층 및 비활성화 층은 결속층에 의해 결합된다. 일부 실시형태들에서, 결속은 전기 전도성 접착제이다.
H. 밀봉 컵으로서의 캐소드 케이스
도 2는 예시적인 코인-셀 배터리를 도시한다. "애노드 케이스"는 전기화학 셀의 애노드와 직접 접촉하는 배터리 케이스로서 정의되고, "캐소드 케이스"는 전기화학 셀의 캐소드와 직접 접촉하는 배터리 케이스로서 정의된다. 캐소드 케이스 및 애노드 케이스의 형상 및 크기는 배터리 유형에 따라 달라질 수 있다. 통상적인 코인-셀 배터리 케이싱은 밀봉 컵 및 저부 캔을 포함한다. 도 2는 밀봉 컵이 애노드 케이스(201)이고 저부 캔이 캐소드 케이스(202)인 예시적인 코인-셀 배터리를 도시한다.
또한 본 개시내용에는 구성이 전술된 것과 반대인 특정 실시형태들이 고려된다. 특정 실시형태들에서, 밀봉 컵이 캐소드 케이스이고 저부 캔이 애노드 케이스이다. 일 실시형태에서, 도 9에 도시된 바와 같이, 배터리는 배터리 케이스를 포함하는 코인 셀 또는 원통형 배터리이고, 배터리 케이스는 밀봉 컵(901) 및 저부 캔(902) 및 개스킷(906)을 포함하고, 밀봉 컵의 외경은 저부 캔의 내경보다 작고, 밀봉 컵의 적어도 일부분은 밀봉 컵과 저부 캔 사이에 개스킷이 있는 저부 캔 내측에 위치되고, 추가로 저부 캔의 환형 벽은 밀봉 컵의 환형 벽을 향해 크림프된다. 배터리는 추가로 애노드(903), 캐소드(905), 및 애노드(903)와 캐소드(905) 사이에 위치된 분리기(904)를 포함하는 전기화학 셀을 포함한다. 이 실시형태에서, 캐소드 케이스는 밀봉 컵이고 애노드 케이스는 저부 캔이다. 일부 실시형태들에서, 밀봉 컵의 림 표면은 유리하게는 조립 후에 개스킷에 매립되어, 침지 동안 전도성 수성 매질에 대한 노출로부터 밀봉 컵의 림 표면을 보호한다.
III. 전도성 수성 매질과의 예시적인 접촉
배터리의 전도성 수성 매질과의 접촉은 배터리를 전도성 수성 매질 내에 침지, 또는 부분적으로 침지시키거나, 또는 배터리를 습윤 조직, 예컨대, 구강, 인후, 식도, 또는 포유류의 위장관의 임의의 기타 부위의 조직과 접촉시키는 것을 포함한다. 일부 실시형태들에서, 전도성 수성 매질과의 접촉은 애노드 케이스의 적어도 일부가 수화된 조직과 접촉하도록 수화된 조직 상의 배터리의 배치를 포함한다. 일부 실시형태들에서, 수화된 조직은 수화된 햄(ham)이고, 다른 실시형태들에서, 조직은 수화된 돼지 식도 조직이다.
다른 실시형태에서, 전도성 수성 매질과의 접촉은, 애노드 단자가 위를 향하도록, 배터리를 전도성 수성 매질에 침지하는 것을 포함한다. 애노드 및 캐소드 둘 모두가 전도성 수성 매질과 접촉한다. 완전히 침지된 배터리는 전체 애노드 및 전체 캐소드가 전도성 수성 매질과 접촉하게 한다. 부분 침지는 1) 모든 애노드 케이스, 그러나 단지 캐소드 케이스의 일부분, 2) 모든 캐소드 케이스, 그러나 단지 애노드 케이스의 일부분, 또는 3) 애노드 케이스 및 캐소드 케이스 둘 모두 일부분이 전도성 수성 매질과 접촉하는 실시형태들을 포함한다.
일 실시형태에서, 전도성 수성 매질은 25% 링거액 20 mL이거나, 또는 초기 pH 5 내지 7의 식염수이다. 일부 실시형태들에서, 배터리가 침지된 이후에, 처음 60 분 기간 동안 용액의 평균 pH는 매 5 분의 샘플링 간격에서 평균 pH 10을 초과하지 않는다. pH는 용액 용기내에서 애노드 케이스의 중심 위로 3 cm에서 pH 용지를 이용하여 혼합없이 직접 측정되어야 한다. 또 다른 실시형태에서, 용액의 pH는 침지 후에 10 내지 60분의 기간 동안 9.5를 초과하지 않는다. 다른 실시형태에서, 용액의 pH는 침지 후에 10 내지 60분의 기간 동안 9를 초과하지 않는다. 또 다른 실시형태에서, 용액의 pH는 침지 후에 10 내지 60분의 기간 동안 8.5를 초과하지 않는다. 또 다른 실시형태에서, 용액의 pH는 침지 후에 10 내지 60분의 기간 동안 8을 초과하지 않는다. 또 다른 실시형태에서, 용액의 pH는 침지 후에 10 내지 60분의 기간 동안 7을 초과하지 않는다.
IV. 예시적인 라미네이트들
다음으로, 본 개시내용은 애노드 케이스 또는 캐소드 케이스를 형성하는 데 유용한 다층 라미네이트들을 제공한다. 라미네이트는 둘 이상의 층들로 이루어진 층상 재료들이고, 층들은, 임의의 순서로, 열, 압력, 용접, 접착, 또는 기타 해당 기술분야에 공지된 기술들을 이용하여 부착된다. 예시적인 다층 라미네이트(1100)가 도 11에 도시되어 있고, 1103은 전도성 층을 나타내고, 1104는 비활성화 층을 나타내고, 1105는 결속층을 나타낸다. 결속층은 전도성 층과 비활성화 층 사이에 있다. 전도성 층 및 비활성화 층은 전도성 층을 비활성화 층에 고정시키는 압력 및 온도에 대한 노출에 의한 라미네이션 후에 전기 접촉할 수 있다.
본 명세서에 기재된 다층 라미네이트들은 유리하게는 본 명세서에 기재된 바와 같이, 배터리에 대해 전극 케이스, 예컨대, 캐소드 케이스, 애노드 케이스, 또는 둘 모두를 형성하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시형태들에서, 결속층은:
a) 다중 층들;
b) 비활성화 층과 접촉한 접착제 층;
c) 전도성 층과 접촉하는 접착제 층; 또는
d) a) b) 및/또는 c)를 포함한다.
일부 실시형태들에서, 전도성 층은 100 nm 내지 400 μm, 100 nm 내지 350 μm, 1 μm 내지 350 μm, 200 μm 내지 350 μm, 1 μm 내지 50 μm, 50 μm 내지 200 μm, 25 μm 내지 300 μm, 또는 175 μm 내지 300 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
다른 실시형태에서, 전도성 층은 스테인리스 스틸이고, 결속층과 접촉하는 표면은 피크와 밸리를 포함하는 거친 표면을 갖는다. 표면 거칠기는 에칭과 같은 화학적 수단, 또는 스코어링, 스탬핑, 연마, 또는 샌드 블래스팅과 같은 물리적 수단에 의해 생성될 수 있다. 결속층은 라미네이션 공정 밸리에 안착하고, 피크는 비활성화 층과의 직접 전기 접촉을 만들어 금속-대-금속 접촉을 생성한다. 이는 전도성 층에서 비활성화 층으로의 저항을 감소시킬 수 있다. 결속층은 절연성일 수 있는데, 그 이유는 전도성 층과 비활성화 층 사이에 전기 접점이 직접 생길 수 있기 때문이다. 다른 실시형태들에서, 비활성화 층은 거친 표면을 갖는다. 다른 실시형태들에서, 전도성 층 및 비활성화 층 둘 모두는 거친 표면을 갖는다.
일부 실시형태들에서, 비활성화 층은 100 nm 내지 400 μm, 100 nm 내지 350 μm, 1 μm 내지 350 μm의 균일 또는 다양한 두께를 가질 수 있다. 일부 실시형태들에서, 비활성화 층은 200 μm 내지 350 μm, 1 μm 내지 50 μm, 1 μm 내지 100 μm, 1 μm 내지 300 μm, 14 μm 내지 200 μm, 또는 50 μm 내지 200 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
일부 실시형태들에서, 결속은 100 nm 내지 400 μm, 100 nm 내지 350 μm, 1 μm 내지 350 μm, 200 μm 내지 350 μm, 1 μm 내지 50 μm, 또는 50 μm 내지 200 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
다른 예시적인 다층 라미네이트(1200)가 도 12에 도시되어 있는데, 1203은 전도성 층을 나타내고, 1204는 비활성화 층을 나타내고, 1206은 전도성 층과 비활성화 층 사이의 계면을 나타낸다. 일부 실시형태들에서, 전도성 층 및 비활성화 층은 서로 직접 결합되고 전기 접촉한다. 전도성 층 및 비활성화 층은 기계적, 전기으로 해당 기술분야에서 공지된 방법들로 결합될 수 있다. 예를 들어, 물리 증착 및 화학 증착은 1 nm 내지 10 μm의 두께를 갖는 층들을 형성하는 데 유용하다. 클래딩, 확산 접합, 용접, 핀칭, 스탬핑 또는 다른 방식으로 층들을 기계적으로 고정시키는 것은 1 μm 내지 400 μm, 75 μm 내지 330 μm, 또는 200 μm 내지 330 μm의 두께를 갖는 층들을 형성하기 위한 공정들에 유용하다.
전도성 층을 비활성화 층에 라미네이팅하는 것이 전술한 실시형태들 중 임의의 것의 배터리를 위한 애노드 케이스 또는 캐소드 케이스에 사용할 라미네이트를 만드는 한가지 방법이고, 라미네이트는 전도성 층 및 비활성화 층을 포함한다. 전도성 층을 비활성화 층에 클래딩하는 것이 배터리를 위한 애노드 케이스 또는 캐소드 케이스에서 사용할 라미네이트를 제조하는 다른 방법이고, 라미네이트는 전도성 층 및 비활성화 층을 포함한다.
일 실시형태에서, 다층 라미네이트는 클래드이거나, 또는 클래드 라미네이트이거나, 또는 이중-클래드 재료이다. 전도성 층은 스테인리스 스틸이고, 비활성화 층은 니오븀, 탄탈룸, 티타늄, 텅스텐, 또는 이들의 합금이다. 클래딩은 다른 금속들을 야금으로 결합할 수 있는 공정이다. 한가지 클래딩 방법은 둘 이상의 금속 스트립들을 포함하는 연속 롤 본딩 공정에 의해 달성될 수 있다. 먼저, 개별 스트립들이 화학적으로 또는 기계적으로 세정된다. 이어서 스트립들은 클래딩을 위해 설계된 롤링 밀을 통과한다. 층들이 밀을 통과함에 따라, 롤은 스트립 두께를 감소시키고 클래드를 생성하는 엄청난 압력을 가한다. 통상적으로, 생성된 클래드는 추가 열처리되어 향후 배터리 케이싱으로의 스탬핑을 용이하게 한다.
또한, 외부 코팅을 라미네이트의 비활성화 층에 라미네이트하여 외부 코팅, 비활성화 층, 및 전도성 층을 포함하는 라미네이트를 생성할 수 있다. 예를 들어, 클래딩은 외부 코팅을 라미네이트의 비활성화 층에 부착하고 이어서 그것을 전도성 층에 부착하는 데 사용될 수 있다. 하나의 라미네이팅 제조 실시형태에서, 비활성화 층은 전도성 층과 외부 코팅 사이에 배치되고, 이 방법은 전도성 층, 비활성화 층 및 외부 코팅을 라미네이팅하는 단계를 포함한다. 다른 제조 실시형태에서, 전술한 실시형태들 중 임의의 것의 배터리를 위한 애노드 케이스 또는 캐소드 케이스에 사용할 라미네이트는 전도성 층, 비활성화 층 및 외부 코팅을 클래딩하는 것을 통해 생성된다. 생성된 라미네이트는 전도성 층, 비활성화 층, 및 외부 코팅을 포함하고, 비활성화 층은 전도성 층과 외부 코팅 사이에 배치된다.
일 실시형태에서, 라미네이트가 제공되고, 라미네이트는,
전도성 층, 및
비활성화 금속을 포함하는 비활성화 층을 포함하고, 라미네이트는 배터리의 애노드 케이스 또는 캐소드 케이스에서 사용하기 위한 것이다.
다른 실시형태에서, 라미네이트는 Ta, Nb, W, Re, Ti, 이들의 합금들, 및 이들의 조합들로부터 선택된 비활성화 금속을 포함하는, 비활성화 층을 포함한다.
다른 실시형태에서, 라미네이트는 외부 코팅을 추가로 포함한다.
일부 실시형태들에서 본 명세서에 기재된 라미네이트들은 와이어 또는 블랭크의 제조에 사용될 재료를 제조하는 데 사용된다 (본 명세서에 사용된 바와 같이 블랭크는 스탬핑 프레스에 들어가서, 본 출원의 목적을 위해, 캐소드 또는 애노드 케이스 또는 캔이 되는 편평한 금속 시트임). 일부 실시형태들에서, 라미네이트는 블랭크이다. 일부 실시형태들에서, 라미네이트는 와이어이다. 일부 실시형태들에서, 블랭크는 스탬핑되거나 또는 다른 방식으로 케이스로 형성된다. 일부 실시형태들에서 와이어는 공지된 와이어 형성 공정을 이용하여 케이스 또는 캔으로 형성된다. 일부 실시형태들에서, 라미네이트 내의 전도성 층 및 비활성화 층은 1 : 1 내지 5, 또는, 1 : 1.1 내지 4.5, 또는 1 : 1.5 내지 4, 또는 1 : 2 내지 3, 또는 1 : 1, 1 : 1.1, 또는 1 :1.2, 또는 1 : 1.5, 또는 1 :2, 또는 1 :2.5, 또는 1 :3, 또는 1 :3.5, 또는 1 :4, 또는 1 :4.5, 또는 1 :5의 비율(비활성화 층 : 전도성 층)의 균일 또는 다양한 두께들을 갖는다. 일부 실시형태들에서, 라미네이트 내의 전도성 층 및 비활성화 층은 1 : 1 내지 20, 또는, 1: 1 to 10, 또는 1:10, 또는 1: 20의 균일 또는 다양한 두께들을 갖는다. 다른 실시형태들에서, 라미네이트 내의 전도성 층 및 비활성화 층은 1 내지 20 : 1, 또는 1 내지 10 : 1, 또는 10:1, 또는 20:1의 비율(비활성화 층 : 전도성 층)의 균일 또는 다양한 두께들을 갖는다. 다른 실시형태들에서, 라미네이트 내의 전도성 층 및 비활성화 층은 1 내지 5 :1, 또는, 1.1 내지 4.5 :1, 또는 1.5 내지 4 : 1, 또는 2 내지 3 : 1, 또는 1:1, 또는 1.1:1, 또는 1.2:1, 또는 1.5:1, 또는 2:1, 또는 2.5:1, 또는 3:1, 또는 3.5:1, 또는 4: 1, 또는 4.5: 1, 또는 5:1의 비율(비활성화 층 : 전도성 층)의 균일 또는 다양한 두께들을 갖는다. 일부 실시형태들에서, 라미네이트의 전도성 층 및 비활성화 층은 8:1 내지 1:5, 또는 8:1 내지 1:3, 또는 8:1 내지 1:2, 또는 8:1 내지 1:1.1, 또는 8:1 내지 1:1, 또는 6:1 내지 1:5, 또는 6:1 내지 1:3, 또는 6:1 내지 1:2, 또는 6:1 내지 1:1.1, 또는 6:1 내지 1:1, 3:1 내지 1:5, 또는 3:1 내지 1:3, 또는 3:1 내지 1:2, 또는 3:1 내지 1:1.1, 또는 3:1 내지 1:1, 또는 2:1 내지 1:5, 또는 2:1 내지 1:3, 또는 2:1 내지 1:2, 또는 2:1 내지 1:1.1, 또는 2:1 내지 1:1, 또는 8:1 내지 1:2.5, 또는 8:1 내지 1:3, 또는 8:1 내지 1:2, 또는 8:1 내지 1:1.1, 또는 8:1 내지 1:1, 또는 6:1 내지 1:2, 또는 3:1 내지 1:2의 비율(비활성화 층 : 내측 전도성 층)의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
일부 실시형태들에서, 라미네이트 내의 전도성 층 및 비활성화 층은 1 μm 내지 400 μm, 또는 10 μm 내지 400 μm, 또는 50 μm 내지 400 μm, 또는 10 μm 내지 300 μm, 또는 50 μm 내지 300 μm, 또는 100 μm 내지 200 μm의 균일 또는 다양한 두께들을 갖는다. 전도성 층 및 비활성화 층은 본 명세서에 기재된 바와 같이 균일 또는 다양한 두께들을 갖는다.
제조 공정들은 전도성 층 및 비활성화 층의 두께들을 변경할 수 있다. 스탬핑, 롤링, 프레싱 및 기타 제조 단계들은 층들의 박화를 야기한다. 일부 실시형태들에서, 박화는 한 층에서 발생한다. 일부 실시형태들에서 박화는 하나 초과의 층에서 발생한다. 일부 실시형태들에서, 박화 공정들은 층들에 걸쳐 균일하지 않다. 예를 들어, 도 15a에 도시된 바와 같이, 스탬핑된 캐소드 케이스의 환형 측부들은 스트레칭 또는 신장(1501)되어 두 영역에서 그 영역의 전체 층 두께가 캐소드 케이스의 나머지보다 더 얇고 그 영역 내의 층들이 스트레칭되지 않았던 캐소드 케이스의 영역들보다 더 얇아지게 된다. 일부 실시형태들에서, 폴딩 공정을 사용하여 세장형 영역(1501)을 접어 영역(1502)을 제공하고, 이는 균일 또는 다양하고 캐소드 케이스의 측면(1505)의 두께와 유사한 총 두께를 갖는다.
일 예에서, 전체 라미네이트 두께는 200 내지 250 μm 총 두께이고, 라미네이트 비활성화 층은 70 μm 내지 200 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖고, 라미네이트 전도성 층은 50 μm 내지 180 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다. 제조 동안 벤딩 및/또는 폴딩을 경험하는 캐소드 케이스의 영역들은, 예를 들어, 14 pm 내지 40 pm의 균일 또는 다양한 두께의 비활성화 층을 갖는다. 캐소드 케이스 환형 벽은, 도 15a에 도시된 바와 같이, 70 μm 내지 200 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 비활성화 층 및 50 μm 내지 180 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 내측 전도성 층을 갖는다.
일부 실시형태들에서 본 명세서의 캐소드 케이스들은 60 μm 내지 200 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 비활성화 층 및 50 μm 내지 190 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 전도성 층을 포함하는 클래드 라미네이트로 제조도리 수 있다. 일부 실시형태들에서, 본 명세서에 기재된 캐소드 케이스는 200 μm 내지 250 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖고; 캐소드 케이스는 헴 폴드의 각 면 상에서 14 μm 내지 75 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 비활성화 층, 및 222 μm 내지 50 μm의 총 내측 전도성 층 두께를 갖는 헴 폴드를 포함하고; 캐소드 케이스는 60 μm 내지 200 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 비활성화 층 및 190 μm 내지 50 μm의 내측 전도성 층 두께를 포함하는 환형 측벽을 포함한다.
일부 실시형태들에서 본 명세서의 캐소드 케이스들은 60 μm 내지 200 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 비활성화 층 및 50 μm 내지 190 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 전도성 층을 포함하는 클래드 라미네이트로 제조도리 수 있다. 일부 실시형태들에서, 본 명세서에 기재된 캐소드 케이스는 200 μm 내지 250 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖고; 캐소드 케이스는 헴 폴드를 포함하고 헴 폴드는 제1 면 및 제2 면을 포함하고, 추가로 제1 면 및 제2 면의 각각은 14 μm 내지 75 μm의 균일 또는 다양한 두께를 구비한 비활성화 층을 갖고, 헴 폴드는 헴 폴드의 제1 면이 헴 폴드의 제2 면과 접촉하는 200 μm 내지 250 μm의 총 두께를 갖는다. 헴 폴드의 예가 도 15c에 도시된다. 섹션(1502)에서, 헴 폴드의 제1 면은 캐소드 케이스의 내부를 향하는 비활성화 층이고, 헴 폴드의 제2 면은 캐소드 케이스의 외부를 향하는 비활성화 층이다. 헴 폴드의 각 면의 내측 전도성 층은 폴딩 공정의 결과로서 함께 생긴다.
일부 실시형태들에서 라미네이트의 층들의 두께는 최종으로 제조된 캐소드 케이스 또는 애노드 케이스가 14 μm 내지 200 μm, 또는 25 μm 내지 300 μm, 또는 175 μm 내지 300 μm의 균일 또는 다양한 두께를 구비한 전도성 층을 갖도록 선택된다. 일부 실시형태들에서 라미네이트의 층들의 두께는 최종으로 제조된 캐소드 케이스 또는 애노드 케이스가 1 μm 내지 75 μm, 또는 1 μm 내지 300 μm, 또는 1 μm 내지 100 μm의 균일 또는 다양한 두께를 구비한 비활성화 층을 갖도록 선택된다. 일부 실시형태들에서 라미네이트의 층들의 두께는 최종으로 제조된 캐소드 케이스 또는 애노드 케이스가 100 nm 내지 7 μm 또는 100 nm 내지 5 μm의 균일 또는 다양한 두께를 구비한 외부 코팅을 갖도록 선택된다. 일부 실시형태들에서, 라미네이트는 50 μm 내지 400 μm, 또는 175 μm 내지 400 μm, 또는 100 μm 내지 330 μm, 276 μm 내지 330 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는다.
일부 실시형태들에서, 캐소드 케이스의 형성 이전에, 라미네이트는 1 μm 내지 400 μm, 50 μm 내지 400 μm, 100 μm 내지 400 μm, 또는 150 μm 내지 400 μm, 또는 100 μm 내지 300 μm, 또는 100 μm 내지 200 μm, 또는 200 μm 내지 300 μm, 또는 200 μm 내지 250 μm의 균일 또는 다양한 두께들을 갖는다.
일부 실시형태들에서, 본 명세서에 개시된 라미네이트로 만들어진 캐소드 케이스는 원래 라미네이트와 동일한, 또는 실질적으로 동일한 균일 또는 다양한 두께를 갖는다. 다른 실시형태들에서, 제조 공정들은 라미네이트의 두께들, 및 라미네이트의 전도성 층 및 비활성화 층의 두께들을 변경할 수 있다. 스탬핑, 롤링, 프레싱 및 기타 제조 단계들은 라미네이트 및 라미네이트 층들의 박화를 야기한다. 일부 실시형태들에서 박화는 한 층에서 발생한다. 일부 실시형태들에서 박화는 하나 초과의 층에서 발생한다. 일부 실시형태들에서 박화 공정들은 층들에 걸쳐 균일하지 않다. 예를 들어, 도 15a에 도시된 바와 같이, 프레싱된 캐소드의 환형 측부들은 스트레칭 또는 세장되어(1501) 그 영역 내의 전체 층 두께가 캔의 나머지보다 더 얇고 그 영역 내의 층들은 스트레칭되지 않은 캔의 영역들보다 더 얇아지게 된다. 일부 실시형태들에서, 폴딩 공정을 사용하여 세장형 영역(1501)을 접어 영역(1502)을 제공하고, 이는 캔의 나머지와 유사한 총 두께를 갖는다.
전체 라미네이트 두께가 200 내지 250 μm인 일 예에서, 라미네이트 비활성화 층은 70 μm 내지 200 μm의 균일 또는 다양한 두께들을 갖고, 내측 전도성 층은 50 μm 내지 180 μm의 균일 또는 다양한 두께들을 갖는다. 벤딩 및/또는 폴딩을 경험한 캐소드 케이스의 영역들은 14 μm 내지 40 μm의 균일 또는 다양한 두께의 최종 비활성화 층을 갖는다. 예(1502)를 들어 도 15a 및 도 15c를 참고한다.
V. 예시적인 제조 방법들
본 개시내용은 전술한 예시적인 캐소드 케이스들, 애노드 케이스들, 및 예시적인 배터리를 제조하기 위한 방법들을 추가로 제공한다. 본 명세서의 구체적인 예들은 예로서 캐소드 케이스를 사용한다. 이러한 동일한 제조 방법들은 또한 애노드 케이스에 적용될 수 있다. 하기 비제한적인 예들을 포함하는, 여러 방법들이 이용가능하다. 도 13에 도시된 일 실시형태에서, 캐소드 케이스를 제조하는 방법은:
a) 전도성 층(1303) 및 비활성화 층(1304)을 포함하는 라미네이트(1330)를 제공하는 단계 - 전도성 층과 비활성화 층 사이의 계면(1305)이 있음 -; b) 라미네이트(1330)를 스탬핑하여 저부, 환형 측부, 및 림을 포함하는 캐소드 케이스(1300)를 형성하는 단계; 및
c) 층들을 통해 전도성 경로를 형성하는 단계를 포함하고,
전도성 층(1303)은 캐소드 케이스의 내측 표면을 형성하고, 비활성화 층(1304)은 캐소드 케이스의 외측 표면을 형성한다.
일 방법에서, 예시적인 캐소드 케이스는 예시적인 라미네이트로부터 스탬핑되어 저부, 환형 측부, 및 림을 포함하는 캐소드 케이스를 형성하고; 전도성 층은 케이스의 내측 표면을 형성하고, 비활성화 층은 케이스의 외측 표면을 형성한다. 다른 방법에서, 예시적인 캐소드 케이스는 예시적인 라미네이트로부터 스탬핑되어 저부, 환형 측부, 및 림을 포함하는 캐소드 케이스를 형성하고; 전도성 층은 케이스의 내측 표면을 형성하고, 외부 코팅은 케이스의 외측 표면을 형성한다. 캐소드 케이스를 형성하기 위한 다른 방법들은 비활성화 층은 전도성과 외부 코팅 사이에 배치되는 전도성 층 및 비활성화 층을 포함하는 예시적인 라미네이트, 및 라미네이트를 저부, 환형 측벽, 및 림을 갖는 컵 형상으로 스탬핑하는 단계를 수반한다.
다른 실시형태에서 도 14에 도시된 바와 같이, 캐소드 케이스(1400)를 제조하는 방법은 케이스의 에지를 말아서케이스의 림(1414)을 넘어 비활성화 층(1404)을 감싸서 케이스(1401)의 중심을 향하도록 하는 단계를 포함한다. 그렇게 함으로써, 크림핑 후에 캐소드 케이스의 외측 표면은 내측 전도성 층(1403)을 포함하지 않을 것이다. 일부 실시형태들에서, 케이스의 에지는 도 14b에서 확대 캐소드 케이스 림 도면에 도시된 바와 같이 적어도 270° 이상 롤링된다. 다른 실시형태들에서, 케이스의 에지는 케이스의 중심을 향해 각도 X°로 롤링되고, X°는 케이스의 저부(1401)에 평행한 0°에 대해 측정되고, X°의 범위는 1° 내지 270°, 5° 내지 200°, 45° 내지 135°, 270° 내지 360°, 또는 360° 내지 720°일 수 있다(예컨대, 도 14b 및 14c 참조).
다른 실시형태들에서 도 14d에 도시된 바와 같이, 케이스의 상부 부분은 180° 접혀 케이스의 림(1414)을 넘어 비활성화 층(1404)을 감싸서 케이스(1401)의 중심을 향하고, 접힌 부분은 케이스(1402)의 벽을 따라 계속된다. 이 실시형태에서, 비활성화 층은 캐소드 케이스의 외측 표면, 림 표면, 및 내벽의 표면을 커버한다. 내측 전도성 층(1403)은 캐소드 케이스의 저부의 내측 표면이다.
다른 제조 방법이 도 15a 내지 도 15c에 도시되어 있다. 우선 도 15a에서, 내측 전도성 층(1503) 및 비활성화 층(1504)을 포함하는 예시적인 라미네이트(1500e)가 캔 형상으로 스탬핑된다. 다음으로, 스탬핑, 다림질, 또는 롤링 공정에 의해 환형 벽들의 상위 부분이 인출되어 연장 환형 측부(1501) 및 하위 환형 측부(1505)를 형성한다. 이어서 벽들의 인출된 부분은 진행할 스탬핑 단계들로 림을 넘어 케이스의 중심을 향해 접힌다. 이는 다양한 두께를 갖고 비활성화 층이 림(1502)의 표면을 넘어 연장되는 캐소드 케이스를 만들어 낸다. 추가적인 롤링 또는 연마와 같은 마감 단계들이 벽의 내측 표면을 더 매끄럽게 하고 이음새의 폭 및 깊이를 감소시키는 데 사용될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 연장 환형 측부의 인출된 부분은 림을 넘어 접혀 헴 폴드를 형성하고 해당 기술분야에서 공지된 방법들에 의해 자체에 결합된다.
도 15b는 내측 전도성 층이 주변 환경에 노출되게 하는 비활성화 층의 헴 폴드의 만곡부에서의 균열의 예의 SEM 이미지를 도시한다. 도 15c는, 특히 헴 폴드에서, 내측 전도성 층이 주변 환경에 노출되게 하지 않는 균일 또는 다양한 두께를 갖는 비활성화 층의 일례의 SEM 이미지를 도시한다.
도 16은 예시적인 캐소드 케이스를 제조하기 위한 다른 방법을 도시한다. 전도성 층(1603)은 원의 형태로 안이 비게 되고, 비활성화 층(1604)은 또한 전도성 층보다 더 큰 직경으로 안이 비게 된다. 라미네이트(1600a)를 구성하기 위해 층들은 중심을 맞춰 비활성화 층이 저부 상에 있도록 한다. 라미네이트는 전도성 층이 내측에 있고 환형 높이가 비활성화 층 환형 높이(1600b)보다 낮은 캔의 형상으로 스탬핑된다. 다음으로, 비활성화 층은 아래로 접혀 적어도 전도성 층(1600c)의 림의 상부를 커버한다. 비활성화 층(1604)을 내측 환형 벽 면 아래로 연장시키기 위해, 전도성 층 캔 형상의 내벽을 부분적으로 또는 완전히 커버하여, 2층 라미네이트를 포함하는 캐소드 케이스를 생성하도록 하는 개략도(1601a 내지 1601c)에 도시된 것과 유사한 공정이 사용될 수 있다.
일 예시적인 캐소드 케이스에서, 200 μm의 전체 라미네이트(1500e) 두께로 시작하는데, 140 μm 내지 150 μm의 내측 전도성 층(1503) 두께에 클래딩되는 40 μm 내지 60 μm의 비활성화 층(1504) 두께를 포함한다. 벽의 접힌 부분을 스탬핑, 다림질 및 형성, 연장 단계 동안 환형 측벽 상에서 약 12 μm 내지 45 μm로 30% 내지 70%의 층 두께 감소가 있다. 연장된 부분을 헴-폴딩 시, 인장 연장 하에서 림(1502)의 표면을 넘어 연장되는 비활성화 층은 비활성화 층(1504) 두께를 15% 내지 50% 추가로 6 μm 내지 20 μm 감소시킨다. 초기에 비활성화 층(1504) 두께는 60 pm 이하이면, 림(1502)에서 비활성화 층 두께가 20 μm 이하인 캐소드 케이스를 제조하여 본 명세서에 개시된 바와 같이 배터리로 조립하는 것이 가능할 수 있다. 그러나, 이 두께가 본 명세서에 기재된 바와 같이, 스탬핑, 다림질 및 폴딩 단계들 하에서, 또는 캐소드 케이스를 최종 기능 배터리로 핸들링 및 크림핑하는 공정에서 완전히 기능하는 배터리를 제조하기에 불충분한 경우가 있다. 도 15b는 예시적인 캐소드 케이스(1500b)의 현미경 이미지를 도시하고, 라미네이트의 비활성화 층의 1504는 50 μm의 두께가 20 μm 미만으로 스트레칭되고, 헴 폴딩 공정 후에 림(1502)에서 균열이 발생하여 비활성화 층(1504)의 연속성을 손상시키고 내측 전도성 층(1503)의 일부분을 노출시키는 것을 나타낸다. 헴-폴딩 및 추가적인 크림핑 단계들 후에 림(1502)에서 견고하고 연속적인 비활성화 층(1504)을 유지하고, 내측 전도성 층(1503)을 노출시키지 않는 캐소드 케이스를 생산하기 위해, 일부 실시형태들에서, 비활성화 층(1504) 두께가 60 μm 초과인 라미네이트(1500e)로 시작하는 것이 바람직하다. 도 15c는 림(1502)에서의 비활성화 층(1504) 두께가 20 μm 내지 60 μm에서 달라지고, 내측 전도성 층(1503)을 노출시키지 않으면서 연속적이고 온전한, 림(1502)에서의 예시적인 캐소드 케이스(1500c)의 현미경 이미지를 도시한다. 비활성화 층은 시작 라미네이트에서 110 pm이었다.
일부 실시형태들에서, 비활성화 층의 두께는 내측 전도성 층의 두께의 2배일 것이다. 일부 실시형태들에서, 비활성화 층의 두께는 내측 전도성 층의 두께의 3배일 것이다. 일부 실시형태들에서, 비활성화 층의 두께는 내측 전도성 층의 두께의 4배일 것이다. 일부 실시형태들에서, 비활성화 층의 두께는 내측 전도성 층의 두께의 1.1 내지 4배일 것이다. 일부 실시형태들에서, 비활성화 층 및 내측 전도성 층은 스탬핑 또는 다른 방식으로 라미네이트를 케이스 또는 캔으로 형성한 후에 인용된 두께들을 허용하기에 충분한 두께들의 클래드 라미네이트로부터 제조된다. 탄탈룸, 니오븀 및 레늄은 상대적으로 연성인 반면, 텅스텐은 부서지기 쉽고 균열을 일으켜 형성하기 어렵다. 티타늄은 스테인리스 스틸에 직접 클래딩될 때 클래딩된 층에서 진동이 발생하거나 균열을 만드는 것으로 해당 기술분야에 알려져 있다. 레늄을 텅스텐에 첨가하면 연성이 개선되어 합금의 형성을 돕는다. 추가적으로, 니오븀 또는 바나듐 또는 구리는 티타늄과 스테인리스 스틸 사이에 사용되어 클래딩 및 스탬핑과 연관된 균열 문제들을 감소시킬 수 있다. 티타늄에 니오븀을 첨가하면 금속의 인출 및 형성 특성이 개선된다.
일 예시적인 방법에서, 증착은 비활성화 금속을 내측 전도성 층 상에 침착시키는 데 사용되고, 애노드 케이스 또는 캐소드 케이스 또는 둘 모두는 내측 전도성 층, 및 비활성화 층을 포함한다. 도 17은 캐소드 케이스(1700)를 조립하기 위한 예시적인 방법의 개략도를 도시한다. 도 17에서, 전도성 층(1703)은 비활성화 층(1704)과는 별도로 컵 형상으로 형성되어 가공 동안 부품을 유지하고 내측 전도성 층의 특정 섹션들을 마스킹하는 고정구(1701) 상에 배치된다. 이어서 내측 전도성 층은 비활성화 층(1704)으로 코팅되는데, 이는 내벽들 상의 필름(1704b), 케이스의 저부 상의 필름(1704al), 케이스의 외측 벽들 상의 필름(1704a2), 및 케이스의 림 상의 필름(1704c)을 포함하고, 필름들(1704al, 1704a2, 1704b, 1704c)은 모두 전기 접촉하여 2층 캐소드 케이스(1700)를 형성한다. 비활성화 층(1704)은 화학 증착, 물리 증착, 또는 도금과 같은 증착 공정을 통해 적용될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 비활성화 층은 외측 표면 및 림만을 커버한다. 다른 실시형태들에서, 비활성화 층은 내측 전도성 층의 모든 표면들을 커버한다.
다른 예시적인 제조 방법에서, 캐소드 케이스는 다음을 포함하는 공정에 의해 만들어질 수 있다:
a) 비활성화 금속을 각각 내부 표면, 및 외측 표면을 구비한 저부, 환형 측부, 및 림을 갖는 비활성화 컵으로 형성하는 단계;
b) 내측 전도성 금속을 각각 내부 표면, 및 외측 표면을 구비한 저부, 환형 측부, 및 림을 갖는 내측 전도성 컵으로 형성하는 단계;
c) 내측 전도성 컵을 비활성화 컵 안에 배치하여 - 내측 전도성 컵의 외측 표면들은 비활성화 컵의 내측 표면들과 전기 접촉함 - 캐소드 케이스를 형성하는 단계.
일부 실시형태들에서, 비활성화 컵의 환형 측부는 내측 전도성 컵의 환형 측부를 넘어 연장되고; 비활성화 컵의 림을 내측 전도성 컵의 림을 넘어 접는 단계를 추가로 포함한다.
일부 실시형태들에서, 비활성화 컵의 림은 내측 전도성 컵의 림을 부분적으로 커버한다. 일부 실시형태들에서, 비활성화 컵의 림은 내측 전도성 컵의 림을 커버한다.
일부 실시형태들에서, 비활성화 컵 및/또는 내측 전도성 컵의 형성은 스탬핑, 와이어 포밍, 금속 주조 또는 금속 사출 성형으로부터 선택된 공정을 포함한다.
또 다른 예시적인 방법에서, 증착은 애노드 케이스 또는 캐소드 케이스 또는 둘 모두가 내측 전도성 층, 및 비활성화 층을 포함하는 비활성화 금속 케이스 상에 전도성 층을 침착하는 데 사용된다. 이 실시형태에서, 전도성 층은 케이스의 내측 표면들 상에 침착될 것이다. 추가적인 방법들에서, 외부 코팅이 비활성화 층의 외측 표면 상에 침착된다.
전술한 제조 방법들의 일부 실시형태들에서, 내측 전도성 층은 컵을 형성하기 위해 전도성 금속을 주조함으로써 형성될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 주조 전도성 금속 컵은 컵-형상d 비활성화 층 내부에 밀착될 수 있다. 일 실시형태에서, 알루미늄 또는 알루미늄 합금은 5 μm 내지 300 μm, 또는 5 μm 내지 50 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 컵을 형성하기 위해 주조될 수 있다. 주조는 유리하게는 스탬핑 또는 포밍 공정 동안 일어날 수 있는 주름을 방지할 수 있다.
전술한 제조 방법들의 다른 실시형태들에서, 저부, 환형 측부, 림, 내측 표면, 및 외측 표면을 포함하는 내부 지지 층이 제공된다. 먼저 비활성화 층은 내부 지지부의 내측 표면, 외측 표면 및 림 표면 상에 침착된다. 다음으로, 전도성 재료가 내측 표면 및 옵션적으로 림 상의 비활성화 층 상에 침착되어 내측 전도성 층을 형성한다. 마지막으로, 옵션적으로 제2 전도성 재료가 외측 표면 및 옵션적으로 림 상의 비활성화 층 상에 침착되어 제2 전도성 층을 형성한다.
다른 실시형태들에서, 배터리는 내측 전도성 층만을 포함하는 애노드 케이스 및 캐소드 케이스로 조립된다. 조립 후, 배터리의 외측 표면은 비활성화 층으로 코팅될 수 있다. 예를 들어, 배터리는 1 nm 내지 100 pm, 또는 1 nm 내지 10 pm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 층을 형성하도록 물리 증착(PVD) 또는 화학 증착(CVD)에 의해 코팅될 수 있다. 비활성화 층은 Nb, Ta, Ti, Re, W, 이들의 합금 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 개스킷은 침착 공정 동안 제거가능한 마스크에 의해 보호되어 애노드 케이스와 캐소드 케이스 사이의 단락 회로를 방지한다.
일부 실시형태들에서, 본 명세서에 기재된 캐소드 케이스(또는 캐소드 캔)은 제조를 위해 표준 스테인리스 스틸 캐소드 케이스들과 상호교환가능하고, 라미네이트, 예를 들어 약 200 pm 두께의 클래드로 만들어지고, 비활성화 층(예를 들어 110 μm 두께인 니오븀)은 내측 전도성 층(예를 들어, 두께가 90 μm인 스테인리스 스틸 430)으로 클래딩되고, 내측 전도성 층에 클래딩된 비활성화 층은 라미네이트가 본 명세서에 기재된 바와 같이 캐소드 케이스 또는 캐소드 캔으로 제조됨에 따라 90-도 구부림, 180-도 구부림, 또는 0-반경 헴 폴드를 위한 신장 동안 균열을 감소 또는 방지한다.
VI. 침지 중 및 그 이후의 디바이스에서의 예시적인 배터리 기능성
추가적인 실시형태들에서, 캐소드 케이스의 비활성화 층의 표면 상의 산화물은 단자에서의 전기분해 반응을 감소 또는 억제하면서 전도성을 유지할 수 있다. 짧은 지속 시간 동안 전도성 수성 매질 내의 침지 후의 배터리의 건조 내부 저항의 증가는 본 명세서에 기재된 바와 같이 증가할 수 있다. 배터리의 내부 저항의 측정은 해당 기술분야에 공지되어 있고, 일 예가 섹션 VII에 설명되어 있다. 시험 절차.
이러한 조건들 하에서의 이러한 계속된 작동은 유체 냉각 시스템을 필요로 하는 변압기, 컴퓨터, 및 고성능 배터리에 유용할 수 있다. 통상적인 유체 냉각 시스템은 프로필렌 글리콜과 같은 유전체 유체를 사용하여, 유체는 단자와 반응하지 않을 것이다. 배터리 단자 및 노출된 접촉부들이 비활성화 금속으로 만들어진 경우, 배터리 및 디바이스는 전도성 수성 매질이 직접 접촉하는 경우에도 동작해야 한다.
추가적인 실시형태들에서, 개시된 배터리는 전도성 수성 매질에 대한 노출 동안에도 전기적 기능을 유지할 수 있다. 다른 실시형태들에서, 개시된 배터리는 전도성 수성 매질에서 제거되어 건조된 후에 기능성을 회복할 수 있다.
VII. 시험 절차
캐소드 케이스의 저항은 품질 제어를 위해 4개의 프로브 밀리옴 미터(Extech Model # 380580)을 이용하여 측정될 수 있다. 도 18a, 도 18b, 및 도 18c에 도시된 바와 같이, 내측 전도성 층(1803) 및 비활성화 층(1804)을 포함하는 예시적인 캐소드 케이스(1802)는 두 방사형 프로브(1840, 1841) 세트 사이에 배치된다. 4 프로브 방사형 고정구의 일례는 감리 범용(Gamry Universal) 배터리 홀더(도 18a)이다. 도 18c에 기재된 바와 같이, 내측 전도성 층(1803)의 내측에서 비활성화 층(1804)으로 저항이 측정된다.
배터리의 내부 저항의 측정은 해당 기술분야에 공지되어 있다. 내부 저항을 측정하기 위한 한 가지 방법은 감리(Gamry) 전위가변기(potentiostat)를 이용하여 1 ㎑에서 AC 임피던스를 측정하는 것이다.
전도성 수성 매질에 침지된 배터리의 동작 조건은 1.2 V 초과의 전위차를 캐소드 케이스에 인가하고, 비활성화 층을 전도성 수성 매질에 침지시키고, 내측 전도성 층이 전도성 수성 매질과 물리적으로 접촉하는 것을 방지함으로써 모델링될 수 있다. 외부 전원이 전위차를 인가하면, 상이한 시뮬레이션된 조건 하에서 전류 및 인가된 전압을 측정하는 것이 가능할 수 있다.
다른 실시형태들에서, 적어도 애노드 케이스의 일부분 및 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질과 접촉할 때 애노드와 캐소드 사이에 전도성 경로가 형성된다.
다른 실시예들에서, 적어도 애노드 케이스의 일부분 및 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질과 접촉할 때 애노드와 캐소드 사이에 전도성 수성 매질을 통해 전도성 경로가 형성되고, 전도성 경로는 전도성 수성 매질과의 계속된 접촉 시 감소 또는 억제된다.
다른 실시형태들에서, 애노드 비활성화 층 및/또는 캐소드 비활성화 층은 적어도 애노드 케이스의 일부분 및 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질과 접촉할 때 산화된다. 다른 실시형태들에서, 비활성화 층 내의 비활성화 금속은 적어도 애노드 케이스의 일부분 및 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질과 접촉할 때 산화된다. 일부 실시형태들에서, 비활성화 금속, 또는 비활성화 층의 산화는 수성 전도성 매질과의 초기 접촉 2 시간 이내, 또는 1 시간 이내 또는 30 분 이내 또는 15 분 이내 발생한다.
다른 실시형태들에서, 전기분해 반응은 적어도 애노드 케이스의 일부분 및 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질과 접촉할 때 발생하는데, 이 전기분해 반응은 전도성 수성 매질과의 초기 접촉 후 2 시간 이내에 억제 또는 제거된다.
추가적인 실시형태들에서, 전도성 수성 매질과의 접촉은 수화된 조직이 애노드 케이스의 적어도 하나의 부분 및 캐소드 케이스의 적어도 하나의 부분 둘 모두와 접촉하여 전도성 경로를 형성하도록 수화된 조직 상의 배터리의 배치를 포함한다. 다른 실시형태들에서, 수화된 조직은 수화된 돼지 식도 조직이다. 실시형태들에서, 전도성 수성 매질과의 접촉은 0.85% 식염수 또는 25% 링거액에서의 침지를 포함한다. 25% 링거액은 물에 36.75 mM 염화소듐, 1.00 mM 염화포타슘, 및 0.75 mM 염화칼슘을 포함한다.
다른 실시형태들에서, 0.85% 식염수 또는 25% 링거액에서 120 분, 또는 60분, 또는 20 분, 또는 10 분 동안 침지 후에, 전도성 수성 매질의 pH는 9 미만, 또는 8 미만 또는 7 미만이다. 다른 실시형태들에서, 전도성 수성 매질은 5 내지 7.5의 시작 pH를 갖고, 식염수에서 배터리 침지 후에, 5분 간격으로, 60분 기간 동안 샘플링된 전도성 수성 매질의 평균 pH는 10, 9.5, 9, 8.5, 또는 8의 평균 pH를 초과하지 않는다.
다른 실시형태들에서, 캐소드 케이스의 적합성을 입증하기 위한 시험이 수행될 수 있다. 예를 들어 캐소드 케이스는, 5mm 홀이 중심 및 개스킷에 있도록 빈 애노드 컵으로 크림핑된다. 이어서 이 샘플 배터리 케이스는 캐소드 케이스의 저부, 환형 외측면 및 애노드의 홀을 밀봉하는 쇠고리를 이용하여 개스킷을 넘어 애노드 케이스로 이어지는 림만을 커버하도록 침지될 수 있다. 애노드 케이스 및 캐소드 케이스는 원하는 전위를 제공하고 회로에 생성된 전류를 측정하기 위해 소스 모니터 유닛에 연결된다. 이 샘플 배터리 케이스를 사용하면 모의 셀에서 캐소드 케이스의 전류 출력를 측정할 수 있다.
일부 실시형태들에서, 샘플 배터리 케이스는 본 명세서에 기재된 바와 같이 캐소드 케이스 및 애노드 케이스를 포함하고, 적어도 캐소드 케이스는 비활성화 층 및 내측 전도성 층을 포함한다.
일부 실시형태들에서, 샘플 배터리 케이스가 전도성 수성 매질에 침지되고, 1.2 V 초과의 전위차가 캐소드 케이스에 인가된다. 샘플 배터리 케이스는 비활성화 층은 전도성 수성 매질과 접촉하지만, 내측 전도성 층은 전도성 수성 매질과 접촉하지 않도록 침지된다. 외부 전원을 이용하여 전위차를 인가하면, 전류 및 캐소드 케이스에 걸쳐 인가된 전압은 상이한 조건들 하에서 측정될 수 있다.
다른 실시형태들에서, 적어도 애노드 케이스의 일부분 및 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질과 접촉할 때 샘플 배터리 케이스의 애노드 케이스와 캐소드 케이스 사이에 전도성 경로가 형성된다.
다른 실시형태들에서, 적어도 애노드 케이스의 일부분 및 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질과 접촉할 때 샘플 배터리 케이스의 애노드 케이스와 캐소드 케이스 사이에 전도성 수성 매질을 통해 전도성 경로가 형성되고, 전도성 경로는 전도성 수성 매질과의 계속된 접촉 시 감소 또는 억제된다.
다른 실시형태들에서, 비활성화 층 내의 비활성화 금속은 적어도 애노드 케이스의 일부분 및 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질과 접촉할 때 산화된다. 다른 실시형태들에서, 비활성화 층은 적어도 애노드 케이스의 일부분 및 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질과 접촉할 때 산화된다. 일부 실시형태들에서, 비활성화 금속, 또는 비활성화 층의 산화는 수성 전도성 매질과의 초기 접촉 2 시간 이내, 또는 1 시간 이내 또는 30 분 이내 또는 15 분 이내 발생한다.
다른 실시형태들에서, 적어도 샘플 배터리 케이스의 애노드 케이스의 일부분 및 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질과 접촉할 때 전기분해 반응이 발생하고, 전기분해 반응은 전도성 수성 매질과의 초기 접촉 후 2 시간 이내에 억제 또는 제거된다.
추가적인 실시형태들에서, 전도성 수성 매질과의 접촉은 수화된 조직이 애노드 케이스의 적어도 하나의 부분 및 캐소드 케이스의 적어도 하나의 부분 둘 모두와 접촉하여 전도성 경로를 형성하도록 수화된 조직 상의 샘플 배터리 케이스의 배치를 포함한다. 다른 실시형태들에서, 수화된 조직은 수화된 돼지 식도 조직이다. 실시형태들에서, 전도성 수성 매질과의 접촉은 0.85% 식염수 또는 25% 링거액에서의 침지를 포함한다. 25% 링거액은 물에 36.75 mM 염화소듐, 1.00 mM 염화포타슘, 및 0.75 mM 염화칼슘을 포함한다.
다른 실시형태들에서, 0.85% 식염수 또는 25% 링거액에서 120 분, 또는 60분, 또는 20 분, 또는 10 분 동안 침지 후에, 전도성 수성 매질의 pH는 9 미만, 또는 8 미만 또는 7 미만이다. 다른 실시형태들에서, 전도성 수성 매질은 5 내지 7.5의 시작 pH를 갖고, 식염수에서 배터리 침지 후에, 5분 간격으로, 60분 기간 동안 샘플링된 전도성 수성 매질의 평균 pH는 10, 9.5, 9, 8.5, 또는 8의 평균 pH를 초과하지 않는다.
실시예들
실시예 1.
A. 대조 금속들 및 예시 배터리 케이스 재료들의 비교 시험
대조 금속들 및 예시 배터리 재료들을 전도성 수성 매질 - 수화된 햄에 노출시킨 결과가 아래 보고되어 있다. 이러한 시험은 생물학적 조건(예컨대, 삼켜진 후 생체 조직과 반응함) 하에서의 배터리의 활동을 시뮬레이션한다.
i) 전위 하에서 예시적인 캐소드 케이스 비활성화 층 재료들을 25% 링거액 및 모의 위액 용액에 침지
이 실험에서, 캐소드 케이스의 비활성화 층에 대한 상이한 후보 금속 포일들에 양극으로서 각각 공칭 1.5V 및 3 V 배터리의 전압인 1.5 V 및 3.3 V의 전위를 걸고 25% 링거액 및 모의 위액에 침지시켰다. 이 실험 설정에서, 시간 경과에 따라 전류를 측정하였는데, 이는 물의 전기분해 속도와 상관관계에 있다. 전류가 감소함에 따라, 반응 속도가 감소하여 주어진 기간에 걸쳐 더 적은 수산화물 이온을 생성한다. 따라서, 낮은 전류는 생물학적 조직에 대한 손상의 가능성이 낮음을 의미한다.
도 19는 25% 링거액에서의 침지 후에 각각의 금속에 대한 전류 대 시간의 선도이다. 링거액은 147 mM 염화소듐, 4 mM 염화포타슘, 및 3 mM 염화칼슘을 함유하고, 초기 pH는 5.5 내지 6이고, 구강 또는 식도에 존재할 환경의 유형을 시뮬레이션한다. 양극에서 시험된 금속들은 탄탈룸(Ta), 하프늄(Hf), 텅스텐(W), 몰리브데넘(Mo) 니오븀(Nb), 바나듐(V), 지르코늄(Zr), 크롬(Cr), 흑연(C), 티타늄(Ti), 및 스테인리스 스틸 304(SS304)였다. Mo는 단지 1.5V에서 시험했지만 모든 다른 샘플들은 1.5V 및 3.3 V에서 시험했다. 크롬을 제외한 금속들을 약 5 mm 폭 및 10 mm 길이의 직사각형 심으로 절단하였고, 크롬은 잉곳에서 유사한 크기의 조각으로 절단되어 테스트하였다. 모든 경우들에서, 탄탈룸 및 크롬을 제외하고, 금속의 두께는 약 0.25 mm였다. 탄탈룸 심의 두께는 약 0.127 mm였다. 음극을 위한 금속은 두께 0.25 mm, 폭 5 mm, 길이 10 mm의 스테인리스 스틸 304(SS304) 심이었고, 동일한 SS304을 음극에 대한 모든 실행들에서 사용하였다. DC 전압은 배터리의 애노드 케이스를 모의한 음극과 배터리의 캐소드 케이스를 모의한 양극을 구비한 두 금속 심에 걸쳐 인가되었다. 25% 링거액에 침지될 때 두 전극을 약 10 mm 이격하였다. 약 5 내지 10 분 지속시간 동안 실험을 실행하였다. 추가적으로, 표 1에 도시된 바와 같이 특정된 전극에 가까이에서 실행의 시작 및 종료 시 pH를 측정하였다.
[표 1]
Figure pct00001
도 19에 도시된 바와 같이, 양극 상의 금속을 변경하면 시스템을 통한 전류 흐름의 양이 달라지는 것을 보여준다. 탄탈룸(Ta) 심은 모든 시험하는 금속들 중에서 1.5V(흑색 점선) 및 3.3 V 전위(흑색 실선) 둘 모두에서 가장 낮은 전류를 갖는다. 하프늄(Hf), 텅스텐(W), 티타늄(Ti) 및 니오븀(Nb)은 또한 스테인리스 스틸 304(SS304)와 비교하여 1.5V 및 3.3V에서 현저히 감소된 전류를 나타냈다. 바나듐(V), 지르코늄(Zr), 및 크롬(Cr)은 3.3 V 전위에서 약 5 내지 10 mA의 전류를 유지하는데, 이는 대조 스테인리스 스틸 심에 비교하여 전류가 현저하게 감소된 것은 아니다. 실제로, Zr 및 V 심은 SS304보다 3.3V에서 더 높은 전류를 유지했다. 흑연(C)은 Cr 및 SS304와 유사하게 1.5V 및 3.3 V에서 전류를 약 5 mA의 전류로 유지했다. 몰리브데넘(Mo)은 1.5 V에서 전류를 1 mA 미만으로 유지했다(1.5 V에서 2회 실행이 도시됨). 1.5 V에서, Mo는 실험에서 인가된 전압 1.5 V에서 가장 높은 전류들 중 일부로서 V 및 SS430과 유사한 성능을 나타냈다.
전류가 1 mA 초과인 경우에, 음극 단자 근처 용액의 pH는 6에서 최소 8 이상으로 증가하고, 이는 하이드록실 이온의 더 높은 농도의 생성이 전류 출력과 일치함을 시사한다. 음극 단자에서 거품으로 관찰된 수소 가스 진화의 심각도는 또한 더 높은 전류를 나타낸 샘플들에 대해 현저하게 더 높았다.
전술된 실험을 모의 위액(SGF) 및 양극에 대해 금(Au), Ti, Ta, Hf, W, Mo, Nb, V, Zr, 및 C를 포함하는, 변경된 일련의 금속들로 반복하였다. 모든 실행들에서 음극은 또한 SS304이었다. 각각의 전극 금속을 양극으로서 1.5V에서 그리고 다시 3.3V에서 최대 5 분 동안 실행하였다. 전류 대 시간 데이터를 선으로 나타냈고 도 20에 도시되어 있다. SGF 용액은 2.0 g/L 염화소듐 및 pH 약 1.1 내지 1.3의 -2.917 g/L HC1로 구성되었다. 위에서의 배터리의 반응을 시뮬레이션하기 위해 이 실험을 설계했다. 실행의 시작 및 종료 시 측정된 pH는 모든 실행들에서 3 이하를 유지했다.
이러한 산성 조건 하에서, SS304, Hf, Mo, 및 V의 전류는 25% 링거액에 침지될 때의 전류에 비해 증가하였다(도 20과 도 19를 비교). 이러한 산성 조건 하에서 3.3V에서, 전류는 SS304, Hf, Mo, Au, 및 V 실행들에 대해 전력 공급부의 최대 허용 전류, 30 mA에 도달하여 전기분해에 대해 매우 빠른 반응 속도를 나타내었다. 1.5 V의 더 낮은 전위 하에서도, Au, Hf, Mo, V, 및 Zr의 심들은 이러한 산성 조건 하에서 전류를 1 mA 이상으로 유지했다.
Ti, Ta, W, 및 Nb를 이용한 실행들은 3.3V에서 400 초 내에 0.1 mA 미만으로 떨어지는 낮은 전류를 유지했다. Ta는 1.5V 및 3.3V에서 전류의 가장 현저한 감소를 나타내었고 Nb는 3.3V에서 유사하게 성능을 보였다.
전반적으로, 이 실험은 Ta 및 Nb 금속들도 비활성화 층으로서 배터리의 양극 단자 상에서 산화 반 반응을 감소 또는 억제하는 데 적합하다는 것을 입증했다. Ti 및 W는 또한 산화 반 반응(oxidation half reaction)을 감소시키는 데 적합할 수 있다.
도 30의 그래프는 1.5V, 3 및 3.3V 인가된 전위 하에서, 니켈(Ni), 금(Au), 니오븀(Nb) 및 스테인리스 스틸 430(SS430)이 캐소드 전극들로서 그리고 스테인리스 430이 애노드로서, 25% 링거액에 침치되었을 때 회로의 전류 출력의 변화를 나타낸다. 3000 ohm 및 6600 ohm을 지정하는 선들은 각각 3.3V 및 1.5V에서의 저항을 나타낸다. 이러한 조건들에서 생성된 전류(0.5 mA)는 GI 조직에 대해 허용가능한 것으로 간주되는데, 그 이유는 하이드록실 생성, 및 그에 따른 조직에 대한 손상이 최소인 것으로 결정된 전류이기 때문이다.
전위차를 측정하면서 대응하는 출력 전기분해 전류를 측정하였다. 각각의 금속은, 1.5V, 3 또는 3.3V에서 측정된 전류에 대한 전위차의 비율(V=IR)로서 결정되는, 특정 산화 저항에서 시작한다. 시간이 경과함에 따라 니켈 및 스테인리스 스틸 430 둘 모두에서 저항이 떨어지는데, 이는 그것들의 연속적인 산화로 인한 것이다. 이 금속들은 전류가 계속 흐르도록 하는 진행중이거나, 또는 감소하지 않는 전기분해 반응을 생성하여, 애노드에서 하이드록실 이온 농도(pH)의 증가를 야기한다. 금의 경우, 1.5 V에서 일부 산화 저항이 관찰되었지만; 3V 인가 전위에서는 산화 저항이 관찰되지 않았다. 이 금속은 또한 전류가 계속 흐르도록 하는 진행중이거나, 또는 감소하지 않는 전기분해 반응을 생성할 것이며, 이는 궁극적으로 pH의 불안전한 증가를 초래할 것이다. 니오븀은, 대조적으로, 1.5V 및 3 V 둘 모두에서 산화 저항의 증가를 나타내었다. 시간이 경과함에 따라 계속되는 저항의 증가는 산화물 층이 표면에서 성장하는 것과 일치한다. 산화물 층은 궁극적으로 애노드에서의 하이드록실 이온 형성의 속도를 느리게 하기에 충분한 산화성 저항을 생성한다. 이 실시예는 GI 조직(또는 전도성 수성 환경)과 접촉하는 표면들 내에 또는 그 위에 니오븀을 포함하는 배터리는 이러한 표면들 내에 또는 그 위에 금, 니켈 또는 스테인리스 스틸을 갖는 배터리보다 이러한 GI 조직에 위험할 조건들을 생성할 가능성이 적다는 것을 입증한다. 배터리 표면의 부분들에 하부의 스테인리스 스틸(또는 전기분해 억제 산화물 층을 형성하지 않는 기타 전도성 금속들)을 노출시키는 균열 또는 마모된 영역들이 있어서 GI 조직(또는 전도성 수성 환경)과 접촉하게 할 때, 유사한 진행중인 파괴적인 전기분해 반응이 발생할 것이다.
ii) 25% 링거액에서의 스크래칭된 탄탈룸 캐소드 케이스
빈 배터리 케이싱을 탄탈룸 캐소드 케이스에서 스테인리스 스틸 430(SS430) 애노드 케이스로 크림핑하였다. 이어서 애노드 케이스의 상부에 프레싱된 하나의 탄탈룸 스트립 및 캐소드 케이스의 저부에 프레싱된 다른 탄탈룸 스트립을 이용하여 케이싱을 회로에 연결하였다. 이어서 그것들에 3.3 V DC 전압을 인가하여 커패시터 회로를 형성하였다. 결과가 도 21에 도시되어 있다.
각각의 측정을 위해, 빈 배터리 케이싱을 배터리 옆면을 잡는 클립에 수직으로 장착하여 캐소드의 저부가 좌측을 향하고 애노드의 상부가 우측을 향하도록 하였다. 빈 배터리 케이싱을 25% 링거액 안으로 내려 약 25% 침지되도록 하여, 빈 배터리 케이스의 대략 하위 3 내지 5 mm 부분을 커버하였다.
생성된 회로 전류를 10 kOhm 저항기로 측정하고 전술한 바와 같이 25% 링거액에 침지시켰다. 샘플은 링거에서 3.3V에서 미리 산화되었고 전류의 급등은 0.5 mA 이하였고, 0.4 mA 전류의 기준선으로 다시 떨어지는 것은 30 초 아래로 매우 신속하다. 이어서 동일한 빈 배터리 케이싱을 건조시키고 스틸 울(steel wool)로 스크래칭한 뒤 실험을 반복했다. 이는 약 1.2 mA의 현저하게 큰 전류의 급등을 야기하였고, 이는 이어서 30 초 이내에 기준선 병렬 부하 전류로 다시 떨어졌다. 이 결과는 탄탈룸의 프레시 층이 노출될 때, 또는 노출되는 경우, 하이드록실 이온 생성량은 약 30 초 내에 현저하게 감소되고, 따라서 용액의 pH의 변화는 최소화됨을 나타낸다.
iii) 전위 및 작동 부하 하에 있는 빈 크림핑된 예시적인 배터리의 침지
도 22 및 도 23은 용액에 부분적으로 침지하여 캐소드 케이스와 애노드 케이스 사이에 전도성 경로를 생성 및 생성하지 않고 1 kOhm, 3.9 kOhm, 10 kOhm, 15 kOhm의 상이한 병렬 부하 저항에 제조 및 노출된 대조군 및 처리군 배터리의 성능을 도시한다.
도 22는 하기 실험의 결과들을 도시한다. 3개의 빈 배터리 케이스는 스테인리스 스틸 304(SS304), 티타늄, 및 탄탈룸 캐소드 케이스들에서 스테인리스 스틸 430(SS430) 애노드 케이스들로 크림핑되었다. 이어서 그것들은 애노드 케이스 및 캐소드 케이스를 3.3V DC를 제공하는 외부 전력 공급부에 연결하기 위해 탄탈룸 리드들을 이용하여 회로에 연결되었다. 생성된 회로 전류를 측정하였다.
크림핑 전에, 금속 케이스에 대해 4 지점 프로브 밀리-옴(mOhm) 미터를 이용하여 케이스의 내측 저부 표면으로부터 외측 저부 표면으로의 전체 저항을 측정하였다. 저항은 1 mOhm 이하였다. 대조군 실행에서, 병렬 저항기 없는 회로에 대해 전류를 측정했고 기준선 전류는 10-3 내지 10-4 mA의 범위로 극히 낮았다. 병렬 저항기가 추가되고 저항이 순차적으로 15 kOhm에서 10 kOhm으로, 3.9 kOhm으로, 1 kOhm으로 감소됨에 따라, 전류는 상응하여 변경되었다. 각각의 저항에서의 값들은 모든 3개의 회로에 걸쳐 일관되었다.
25% 링거액 내의 부분 침지의 추가가 설정된 동일한 회로로 실험을 계속했다. 각각의 측정에 대해, 빈 배터리 케이싱을 25% 링거액에 부분적으로 침지시켜, 대략 애노드 및 캐소드 케이스의 3 mm 부분을 커버하여, 본질적으로 링거액을 통해 저항 부하를 형성하였다. 병렬 저항기 없이 테스트하고 이어서 병렬 저항을 순차적으로 15 kOhm에서, 10 kOhm으로, 3.9 kOhm으로, 그리고 이전과 같이 1 kOhm으로 감소시켜 생성된 회로 전류를 측정하였다. 침지 전에, 모든 샘플들에 대해 기준선에서 전류를 측정하였다. 스테인리스 스틸 캐소드 케이스 조건의 부분 침지 후에, 측정된 전류는 거의 3.5 mA로 급증하여 시험 지속시간 동안 대략 이 수순을 유지하였다. 티타늄 캐소드 케이스 조건의 경우, 전류는 3.3 mA로 급등하고 6 분 내에 대략 1 mA로 떨어졌다. 반면에, 탄탈룸 캐소드 케이스의 경우 전류는 대략 동일한 시간에 0.5 mA 아래로 떨어졌다. 저항 변화 사이에 외부 전압을 턴 오프했다. 15 kOhm에서 시작하여 부하가 추가될 때마다 이러한 패턴은 반복되며, 본질적으로 병렬 부하 전류에 의해 시프트된 스테인리스 스틸 304 케이스에 대한 전류는 이어서 부분 침지 시 급등하여 높은 상태를 유지한다. 티타늄의 경우 급등이 있고 약 2 내지 4 분 후에 기준선 병렬 부하 전류로 떨어졌다. 반면에, 탄탈룸의 경우 급등은 약 10 내지 30 초 후에 더 빠르게 떨어졌다. 산화물의 형성에 기인할 가능성이 있다. 실험 후에 링거액에 노출된 티타늄 및 탄탈룸 케이스들 상에 가시적인 가시적 색상 변화가 있었다. 그러나, 노출된 Ti 및 Ta 금속의 저항은 실험 전후로 2 프로브 저항 측정으로 시험할 때 현저한 변화를 보이지 않았다.
iv) 외부 전력 공급을 이용하여 수화된 햄에 탄탈룸 심 노출
이 실험에서, 탄탈룸 금속 심을 이용하여 애노드 케이스 또는 캐소드 케이스의 비활성화 층을 모델링하였다. 상대편 전극은 SS430이었다. 전극들을 도 24a 및 도 24b에 도시된 바와 같이 약 1 mm의 갭을 두고 서로 나란하게 배치하였다. Ta 포일이 양극인 동안, 외부 전력 공급부를 이용하여 3.3V(run 2401 -3.3V), 및 10V(run 2407- 10 V)가 인가되었고 전류를 측정했다. Ta 포일이 음극인 동안, 3.3V(run 2402-3.3 V)가 인가되었다. 햄 샘플들을 초기에 약 2cm x 4cm 직사각형으로 잘라 시험 전에 30분 동안 얕은 페트리 접시에서 25% 링거액 20 mL로 수화시켰다. 햄 슬라이스를 두 전극에 걸쳐 배치하였다. 30분 내지 120 분의 범위의 실험의 지속시간 후에 양극 및 음극 아래의 햄의 표면의 pH를 측정하였다. 결과가 표 2에 도시되어 있다.
[표 2]
Figure pct00002
Ta 심이 캐소드 케이스의 비활성화 층을 모의하는 양극이었을 때, 120 분 동안 3.3 V에서(run 2401 -3.3V)(도 24a), 또는 60 분 동안 10V에서(run 2407- 10V) 햄의 손상의 어떠한 징후도 보이지 않았다. 표 2에 도시된 pH 데이터 및 도 24c에 도시된 낮은 전류는 양극으로서의 Ta 심이 물의 전기분해의 반응 속도를 감소 또는 억제함을 의미한다.
Ta 심이 애노드 케이스의 비활성화 층을 모의하는 음극이었을 때, 30 분 동안 3.3 V에서 (run 2402-3.3 V)(도 24b) 햄의 손상의 징후를 보였다. 표 1에 도시된 pH 데이터 및 도 24c에 도시된 높은 전류는 음극으로서의 Ta 심이 단지 양극으로서의 Ta 심만큼 물의 전기분해의 반응 속도를 감소시키지 않음을 의미한다.
v) 전력 공급부로서 CR2032 상업용 배터리를 이용하여 탄탈룸, 티타늄, 금, 및 SS430 심을 햄에 노출
이 실험에서, 탄탈룸, 티타늄, 금, 및 SS430 금속 심들을 양극으로 이용하여 캐소드 케이스의 비활성화 층에 대해 모델링하였다. 음극은 SS430이었다. 약 1 mm의 갭이 4쌍의 심을 형성하도록 각각의 양극을 SS430 심에 병렬로 배치하였다. 심 쌍들을 상업용 3.3V CR2032 Li 금속 코인 셀 배터리를 이용하여 전위 하에 놓고, 그래프텍(Graphtec) 10 채널 데이터 로거(도 25)를 이용하여 전압을 모니터링하였다. 햄 샘플들을 초기에 약 2cm x 4cm 직사각형으로 잘라 시험 전에 적어도 30분 동안 얕은 페트리 접시에서 25% 링거액 20 mL로 수화시켰다. 햄의 시작 pH는 약 5였다. 햄 슬라이스를 각각의 전극 쌍에 걸쳐 배치하였다. 실험의 지속시간 동안 그리고 그 후에 각각 70 분 및 180 분에 양극 및 음극 아래의 햄의 표면의 pH를 측정하였다. 각각의 샘플에 대한 70 분에서의 전압의 강하는 이 시점에 pH 및 손상을 측정하기 위해 햄을 제거한 것에 기인한다. 결과가 표 3에 도시되어 있다.
[표 3]
Figure pct00003
Ta(run 2503) 및 Ti(run 2504) 샘플들은 햄 상에서 가시적 손상의 어떠한 징후도 보이지 않았다. 그러나, Ti 샘플의 pH는 금 샘플(run 2505)과 유사하게 햄의 양극 면 상에서 감소되고 햄의 음극 면 상에서 증가하였다. Ta 샘플의 pH는 180 분 후에도 초기 판독치 5에서 변하지 않았다.
Au, Ta, 및 Ti 처리는 모두 SS430 대조군에 비해 전류를 감소시킨다. 이러한 결과들은 습윤 조직에 대한 연장된 노출 동안, 캐소드 케이스 상의 Ta 비활성화 층이 Au 또는 Ti의 코팅보다 더 전류를 감소시키고 따라서 손상을 덜 일으킬 것임을 의미한다.
vi) CR1616을 이용한 수화된 햄에 대한 탄탈룸 및 티타늄 캐소드 케이스 노출
시험 배터리는 스테인리스 스틸 304, 티타늄 및 탄탈룸으로 만들어진 CR2032 캐소드 케이스들 및 스테인리스 스틸 430으로 만들어진 CR2032 애노드 케이스들을 이용하여 만들었다. 상업용 CR1616 코인-셀 배터리를 케이싱에 삽입하고 니켈 포일을 이용하여 임의의공극을 충전하여 애노드에서 애노드로의 전류 경로를 제공함으로써 시험 배터리에 전력을 공급하였다. CR2032 크림프 다이가 있는 MTI 핸드 크림퍼를 이용하여 케이스들을 크림핑하였다.
냉동 보아 헤드 햄(Boar's head ham)의 두꺼운 슬라이스 몇개를 해동하여 6개의 2 인치 x 2.5 인치 조각으로 절단하였다. 이 후, 25% 링거액 10 mL를 그 위에 첨가하여 실험을 시작하기 전에 1 시간 동안 햄을 수화시켰다.
이어서 애노드 측을 아래로 하여 시험 배터리를 햄 조각 위에 배치하고 추가적인 햄 슬라이스로 덮어 캐소드 측을 커버하였다. 200 g 중량을 층들의 상부에 추가하여 시험 배터리가 햄과 잘 접촉하도록 보장하였다.
24 시간 동안 접촉한 후에(도 26), 캐소드 케이스로서 스테인리스 스틸 304를 구비한 대조군 배터리는 애노드 측 및 캐소드 측 둘 모두에서 햄에 상당한 손상을 나타내었다. 반면에, 티타늄 캐소드 케이스 또는 탄탈룸 캐소드 케이스를 구비한 배터리는 심각한 손상을 야기하지 않았다. 티타늄 캐소드 케이스를 구비한 시험 배터리는 캐소드 케이스와 직접 접촉한 햄 상의 손상의 징후들을 최소로 나타냈지만, 그러나 애노드 케이스와 직접 접촉한 조직의 명백한 변색, 손상의 표지를 나타냈다.
설정을 해체하고 시험 배터리를 애노드 대향 면으로부터 뒤집자마자, pH 용지(1 내지 13) 범위를 배터리 애노드 케이스와 직접 접촉했던 햄의 영역에 배치했다(도 27). 스테인리스 스틸 304 캐소드 케이스 시험 배터리에서, 햄의 pH는 30 분에 8.5에 도달했고, 24 시간 후에 12.5였다. 티타늄 캐소드 케이스 시험 배터리는 30 분 내에 5.5에서 6.5로 약간의 증가를 보였고 24 시간 후에 6.5 pH를 유지했다. 반면 탄탈룸 캐소드 케이스의 경우 시험 배터리는 30 분 및 24 시간 시점에 pH의 변화를 나타내지 않았다.
vii) 수 일에 걸쳐 높은 온도 및 상대 습도에 노출
리튬 대조군, 실험실 제조 대조군, 및 예시적인 배터리의 고온 및 고습도 조건들에 대한 노출을 실행하여 배터리가 가속화된 에이징 조건들 후에 어떻게 성능을 나타내는지 결정하였다.
도 28은 하기 실험의 결과들을 도시한다. 시험 배터리는 스테인리스 스틸 304, 티타늄 및 탄탈룸으로 만들어진 CR2032 캐소드 케이스들 및 스테인리스 스틸 430으로 만들어진 CR2032 애노드 케이스들을 이용하여 만들었다. 상업용 CR1616 코인-셀 배터리를 케이싱에 삽입하고 니켈 포일을 이용하여 임의의공극을 충전하여 애노드에서 애노드로의 전류 경로를 제공함으로써 시험 배터리에 전력을 공급하였다. CR2032 크림프 다이가 있는 MTI 핸드 크림퍼를 이용하여 케이스들을 크림핑하였다. 상업적으로 구매된 Maxell CR2032 배터리를 상업용 대조군으로서 사용하였다. 실험실 제조 시험 배터리는 어떠한 전해질도 포함하지 않기 때문에(상업용 CR1616에 포함된 전해질 제외), 중량 손실에 대한 기대가 없지만, 시험 배터리는 또한 이 기간에 걸친 습기 유입으로 인한 어떠한 추가적인 중량도 획득하지 않았다. 시험 배터리의 질량에 유의한 변화가 없었고, 고온, 고습도 저장의 정적 조건을 나타낼 수 있다.
도 29는 하기 실험의 결과들을 도시한다. 시험 배터리는 스테인리스 스틸 304, 티타늄 및 탄탈룸으로 만들어진 CR2032 캐소드 케이스들 및 스테인리스 스틸 430으로 만들어진 CR2032 애노드 케이스들을 이용하여 만들었다. 상업용 CR1616 코인-셀 배터리를 케이싱에 삽입하고 니켈 포일을 이용하여 임의의공극을 충전하여 애노드에서 애노드로의 전류 경로를 제공함으로써 시험 배터리에 전력을 공급하였다. CR2032 크림프 다이가 있는 MTI 핸드 크림퍼를 이용하여 케이스들을 크림핑하였다. 상업적으로 구매된 Maxell CR2032 배터리를 상업용 대조군으로서 사용하였다. 부하 전압을 측정하기 위해, 저항을 병렬로 연결하고 타이머를 즉시 켰다. 폐회로 전압은 DC 멀티미터에 의해 측정된 바와 같이, 5 초 시점에 주목하였다. 개방 회로 전압(OCV), 15 kOhm, 3.9 kOhm 전압은 시험 조건에 걸쳐 상대적으로 일정하게 유지되었다. 그러나 상업용 대조군과 유사하게 1 kOhm 저항 조건이 약간 감소되었고, 모든 케이스들에서 3 V 초과를 유지하였다. 60℃, 90% RH에서 저장 후에 배터리들의 저항 중 어느 것에도 실질적 증가가 없었다.
본 개시내용에 따라 구성된 프로토타입 배터리는 대조군 및 상업적으로 이용가능한 배터리에 유사하게 열 및 습기에 대한 안정성을 보여준다.
등가물
전술한 명세서는 해당 기술분야의 통상의 기술자가 실시형태들을 실시하게 하는 데 충분한다. 전술한 설명 및 실시예들은 특정 실시형태들을 상세히 설명하고, 발명자에 의해 고려된 최상의 모드를 설명한다. 그러나, 전술한 내용이 텍스트에 얼마나 상세하게 설명되는지에 상관 없이, 실시형태는 많은 방식들로 실시될 수 있고, 첨부된 청구범위 및 그들의 임의의 등가물들에 따라 해석되어야 함을 이해할 것이다.

Claims (202)

  1. 배터리로서,
    a) 애노드 케이스;
    b) 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 케이스;
    c) 애노드, 캐소드, 및 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 위치된 분리기를 포함하는 전기화학 셀; 및
    d) 상기 애노드 케이스와 상기 캐소드 케이스 사이의 개스킷을 포함하고,
    상기 비활성화 금속은 100 nm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 층에 존재하는, 배터리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비활성화 금속은 Nb, Ta, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 배터리.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비활성화 금속은 100 nm 내지 1 μm, 100 nm 내지 3 μm, 100 nm 내지 5 μm, 100 nm 내지 10 μm, 1 μm 내지 400 μm, 3 μm 내지 100 μm, 3 μm 내지 50 μm, 15 μm 내지 300 μm, 14 μm 내지 200 μm, 25 μm 내지 50 μm, 50 μm 내지 400 μm, 50 μm 내지 300 μm, 50 μm 내지 200 μm, 50 μm 내지 175 μm, 55 μm 내지 400 μm, 55 μm 내지 300 μm, 55 μm 내지 200 μm, 60 μm 내지 400 μm, 60 μm 내지 300 μm, 60 μm 내지 200 μm, 200 μm 내지 300 μm, 또는 300 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 층에 존재하는, 배터리.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 케이스는 본질적으로 상기 비활성화 금속을 포함하는 층으로 구성되고, 상기 층은 15 μm 내지 300 μm, 14 μm 내지 200 μm, 또는 50 μm 내지 300 μm 초과의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 케이스는 상기 비활성화 금속을 포함하는 층으로 구성되고, 상기 층은 15 μm 내지 300 μm, 14 μm 내지 200 μm, 또는 50 μm 내지 300 μm 초과의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리는 상기 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 상기 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 상기 외부 코팅은 Ni, Al, Cu, Cr, Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하는, 배터리.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리는 상기 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 상기 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 상기 외부 코팅은 Ni, Al, Cu, Cr, Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하고, 추가로 상기 외부 코팅은 100 nm 내지 7 μm, 100 nm 내지 5 μm, 또는 100 nm 내지 200 nm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 케이스는 캐소드 내측 전도성 층, 및
    상기 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층을 포함하고, 상기 캐소드 내측 전도성 층과 상기 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉하는, 배터리.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 케이스는 캐소드 내측 전도성 층,
    상기 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층을 포함하고, 상기 캐소드 내측 전도성 층과 상기 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉하고; 상기 배터리는 상기 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 상기 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 상기 외부 코팅은 Ni, Al, Cu, Cr, Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하고, 상기 외부 코팅과 상기 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉하는, 배터리.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 캐소드 케이스는 본질적으로 캐소드 내측 전도성 층, 및
    상기 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층으로 구성되고, 상기 캐소드 내측 전도성 층과 상기 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉하는, 배터리.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 캐소드 케이스는,
    캐소드 내측 전도성 층, 및
    상기 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층으로 구성되고, 상기 캐소드 내측 전도성 층과 상기 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉하는, 배터리.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 비활성화 층은 1 μm 내지 400 μm, 15 μm 내지 300 μm, 14 μm 내지 200 μm, 또는 50 μm 내지 400 μm 초과, 또는 50 μm 내지 300 μm 초과, 또는 50 μm 내지 200 μm 초과, 또는 50 μm 내지 175 μm 초과의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 비활성화 층은 1 μm 내지 400 μm, 15 μm 내지 300 μm, 14 μm 내지 200 μm, 또는 50 μm 내지 400 μm 초과, 또는 50 μm 내지 175 μm 초과의 균일 또는 다양한 두께를 갖고, 상기 캐소드 내측 전도성 층은 75 μm 내지 350 μm, 또는 125 μm 내지 350 μm, 또는 200 μm 내지 300 μm, 또는 25 μm 내지 100 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  14. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 예를 들어 상기 캐소드 케이스의 하부 부분의 적어도 한 지점에서의, 상기 캐소드 비활성화 층의 두께 대 상기 내측 전도성 층의 두께의 비율은 8: 1 내지 1 :5, 또는 8: 1 내지 1 :3, 또는 8: 1 내지 1 :2, 또는 8: 1 내지 1 : 1.1, 또는 8: 1 내지 1 :1, 또는 6:1 내지 1 :5, 또는 6: 1 내지 1 :3, 또는 6:1 내지 1 :2, 또는 6: 1 내지 1 : 1.1, 또는 6: 1 내지 1 : 1, 3: 1 내지 1 :5, 또는 3: 1 내지 1 :3, 또는 3: 1 내지 1 :2, 또는 3: 1 내지 1 : 1.1, 또는 3: 1 내지 1 : 1, 또는 2: 1 내지 1 :5, 또는 2: 1 내지 1 :3, 또는 2: 1 내지 1 :2, 또는 2: 1 내지 1 : 1.1, 또는 2: 1 내지 1 : 1, 또는 8: 1 내지 1 :2.5, 또는 8: 1 내지 1 :3, 또는 8: 1 내지 1 :2, 또는 8: 1 내지 1 :1.1, 또는 8: 1 내지 1 : 1, 또는 6: 1 내지 1 :2, 또는 3: 1 내지 1 :2인, 배터리.
  15. 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 코팅은 100 nm 내지 200 nm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  16. 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 코팅은 Ni을 포함하는, 배터리.
  17. 제8항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 비활성화 층과 전기 접촉하는 상기 캐소드 내측 전도성 층의 상기 표면은 제조 후에 주변 환경에 노출되지 않는, 배터리.
  18. 제17항에 있어서, 상기 캐소드 비활성화 층과 전기 접촉하는 상기 캐소드 내측 전도성 층의 상기 표면의 0.01 ㎟ 미만, 또는 0.05 ㎟ 미만, 또는 0.1 ㎟ 미만, 또는 0.5 ㎟ 미만, 또는 1.0 ㎟ 미만, 또는 1.5 ㎟ 미만이 제조 후에 주변 환경에 노출되는, 배터리.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 케이스는 60 μm 내지 200 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 비활성화 층 및 50 μm 내지 190 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 전도성 층을 포함하는 클래드 라미네이트로 제조되고;
    상기 캐소드 케이스는 200 μm 내지 250 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖고; 상기 캐소드 케이스는 헴 폴드를 포함하고 상기 헴 폴드는 제1 면 및 제2 면을 포함하고, 추가로 상기 제1 면 및 제2 면의 각각은 14 μm 내지 75 μm의 균일 또는 다양한 두께를 구비한 비활성화 층을 갖고, 상기 헴 폴드는 상기 헴 폴드의 상기 제1 면이 상기 헴 폴드의 상기 제2 면과 접촉하는 200 μm 내지 250 μm의 총 두께를 갖는, 캐소드 케이스.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 케이스는 헴 폴드 구조를 포함하는, 배터리.
  21. 제8항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 비활성화 층은 제1 비활성화 금속을 포함하는 제1 층 및 제2 비활성화 금속을 포함하는 제2 층을 포함하는, 배터리.
  22. 제8항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 비활성화 층은 Ta 또는 그것의 합금을 포함하는 제1 층을 포함하는, 배터리.
  23. 제8항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 비활성화 층은 Ta 또는 그것의 합금을 포함하는 제1 층을 포함하고, 상기 제1 층은 1 μm 내지 3 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  24. 제8항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 비활성화 층은 Nb 또는 그것의 합금을 포함하는 제2 층을 포함하는, 배터리.
  25. 제8항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 비활성화 층은 Nb 또는 그것의 합금을 포함하는 제2 층을 포함하고, 상기 제2 층은 10 μm 내지 250 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  26. 제8항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 내측 전도성 층은 100 μm 내지 350의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 케이스는 비활성화 금속을 포함하고, 상기 비활성화 금속은 100 nm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 층에 존재하는, 배터리.
  28. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 케이스는 Nb, Ta, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 비활성화 금속을 포함하는, 배터리.
  29. 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 케이스는 애노드 내측 전도성 층, 및
    상기 비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층을 포함하고, 상기 애노드 내측 전도성 층과 상기 애노드 비활성화 층은 전기 접촉하는, 배터리.
  30. 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 케이스는 애노드 내측 전도성 층,
    상기 비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층을 포함하고, 상기 애노드 내측 전도성 층과 상기 애노드 비활성화 층은 전기 접촉하고; 상기 배터리는 상기 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 상기 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 상기 외부 코팅은 Ni, Al, Cu, Cr, Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하고, 상기 외부 코팅과 상기 애노드 비활성화 층은 전기 접촉하는, 배터리.
  31. 제1항 내지 제3항, 제8항, 또는 제10항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 케이스는 본질적으로,
    애노드 내측 전도성 층, 및
    상기 비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층으로 구성되고, 상기 애노드 내측 전도성 층과 상기 애노드 비활성화 층은 전기 접촉하는, 배터리.
  32. 제1항 내지 제3항, 제8항, 또는 제10항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 케이스는 애노드 내측 전도성 층, 및
    상기 비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층으로 구성되고, 상기 애노드 내측 전도성 층과 상기 애노드 비활성화 층은 전기 접촉하는, 배터리.
  33. 제29항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 비활성화 층은 100 nm 내지 1 μm, 100 nm 내지 3 μm, 100 nm 내지 5 μm, 100 nm 내지 10 μm, 1 μm 내지 400 μm, 3 μm 내지 100 μm, 3 μm 내지 50 μm, 15 μm 내지 300 μm, 14 μm 내지 200 μm, 25 μm 내지 50 μm, 50 μm 내지 400 μm, 50 μm 내지 300 μm, 50 μm 내지 200 μm, 50 μm 내지 175 μm, 55 μm 내지 400 μm, 55 μm 내지 300 μm, 55 μm 내지 200 μm, 60 μm 내지 400 μm, 60 μm 내지 300 μm, 60 μm 내지 200 μm, 200 μm 내지 300 μm, 또는 300 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  34. 제29항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 비활성화 층은 15 μm 내지 300 μm, 14 μm 내지 200 μm, 또는 50 μm 내지 300 μm 초과의 균일 또는 다양한 두께를 갖고, 상기 애노드 내측 전도성 층은 75 μm 내지 350 μm, 또는 125 μm 내지 350 μm, 또는 200 μm 내지 300 μm, 또는 25 μm 내지 100 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  35. 제29항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 비활성화 층은 제1 비활성화 금속을 포함하는 제1 층 및 제2 비활성화 금속을 포함하는 제2 층을 포함하는, 배터리.
  36. 제29항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 비활성화 층은 Ta 또는 그것의 합금을 포함하는 제1 층을 포함하는, 배터리.
  37. 제29항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 비활성화 층은 Ta 또는 그것의 합금을 포함하는 제1 층을 포함하고, 상기 제1 층은 1 μm 내지 3 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  38. 제29항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 비활성화 층은 Nb 또는 그것의 합금을 포함하는 제2 층을 포함하는, 배터리.
  39. 제35항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 층은 10 μm 내지 250 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  40. 제22항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 내측 전도성 층은 100 μm 내지 350 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  41. 제1항에 있어서, 상기 비활성화 금속은 Re, W, 또는 이들의 합금을 포함하는, 배터리.
  42. 제41항에 있어서, 상기 비활성화 금속은 100 nm 내지 1 μm, 100 nm 내지 3 μm, 100 nm 내지 5 μm, 100 nm 내지 10 μm, 1 μm 내지 400 μm, 3 μm 내지 100 μm, 3 μm 내지 50 μm, 15 μm 내지 300 μm, 14 μm 내지 200 μm, 25 μm 내지 50 μm, 50 μm 내지 400 μm, 50 μm 내지 300 μm, 50 μm 내지 200 μm, 50 μm 내지 175 μm, 55 μm 내지 400 μm, 55 μm 내지 300 μm, 55 μm 내지 200 μm, 60 μm 내지 400 μm, 60 μm 내지 300 μm, 60 μm 내지 200 μm, 200 μm 내지 300 μm, 또는 300 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 층에 존재하는, 배터리.
  43. 제41항 또는 제42항에 있어서, 상기 배터리는 상기 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 상기 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 상기 외부 코팅은 Ni, Al, Cu, Cr, Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하는, 배터리.
  44. 제41항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리는 상기 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 상기 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 상기 외부 코팅은 Ni, Al, Cu, Cr, Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하고, 추가로 상기 외부 코팅은 100 nm 내지 7 μm, 100 nm 내지 5 μm, 또는 100 nm 내지 200 nm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  45. 제41항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 케이스는 캐소드 내측 전도성 층, 및
    상기 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층을 포함하고, 상기 캐소드 내측 전도성 층과 상기 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉하는, 배터리.
  46. 제41항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 케이스는 캐소드 내측 전도성 층,
    상기 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층을 포함하고, 상기 캐소드 내측 전도성 층과 상기 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉하고; 상기 배터리는 상기 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 상기 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 상기 외부 코팅은 Ni, Al, Cu, Cr, Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하고, 상기 외부 코팅과 상기 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉하는, 배터리.
  47. 제41항, 제42항, 또는 제45항에 있어서, 상기 캐소드 케이스는 본질적으로 캐소드 내측 전도성 층, 및
    상기 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층으로 구성되고, 상기 캐소드 내측 전도성 층과 상기 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉하는, 배터리.
  48. 제41항, 제42항, 또는 제45항에 있어서, 상기 캐소드 케이스는,
    캐소드 내측 전도성 층, 및
    상기 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층으로 구성되고, 상기 캐소드 내측 전도성 층과 상기 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉하는, 배터리.
  49. 제45항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 비활성화 층은 15 μm 내지 300 μm, 14 μm 내지 200 μm, 또는 50 μm 내지 400 μm 초과, 또는 50 μm 내지 300 μm 초과, 또는 50 μm 내지 200 μm 초과, 또는 50 μm 내지 175 μm 초과의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  50. 제45항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 비활성화 층은 15 μm 내지 300 μm, 14 μm 내지 200 μm, 또는 50 μm 내지 400 μm 초과, 또는 50 μm 내지 175 μm 초과의 균일 또는 다양한 두께를 갖고, 상기 캐소드 내측 전도성 층은 75 μm 내지 350 μm, 또는 125 μm 내지 350 μm, 또는 200 μm 내지 300 μm, 또는 25 μm 내지 100 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  51. 제45항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 예를 들어 상기 캐소드 케이스의 하부 부분의 적어도 한 지점에서의, 상기 캐소드 비활성화 층의 두께 대 상기 내측 전도성 층의 두께의 비율은 8:1 내지 1:5, 또는 8:1 내지 1:3, 또는 8:1 내지 1:2, 또는 8:1 내지 1:1.1, 또는 8:1 내지 1:1, 또는 6:1 내지 1:5, 또는 6:1 내지 1:3, 또는 6:1 내지 1:2, 또는 6:1 내지 1:1.1, 또는 6:1 내지 1:1, 3:1 내지 1:5, 또는 3:1 내지 1:3, 또는 3:1 내지 1:2, 또는 3:1 내지 1:1.1, 또는 3:1 내지 1:1, 또는 2:1 내지 1:5, 또는 2:1 내지 1:3, 또는 2:1 내지 1:2, 또는 2:1 내지 1:1.1, 또는 2:1 내지 1:1, 또는 8:1 내지 1:2.5, 또는 8:1 내지 1:3, 또는 8:1 내지 1:2, 또는 8:1 내지 1:1.1, 또는 8:1 내지 1:1, 또는 6:1 내지 1:2, 또는 3:1 내지 1 :2인, 배터리.
  52. 제45항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 코팅은 100 nm 내지 200 nm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  53. 제45항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 코팅은 Ni을 포함하는, 배터리.
  54. 제45항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 비활성화 층과 전기 접촉하는 상기 캐소드 내측 전도성 층의 상기 표면은 제조 후에 주변 환경에 노출되지 않는, 배터리.
  55. 제45항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 비활성화 층과 전기 접촉하는 상기 캐소드 내측 전도성 층의 상기 표면의 0.01 ㎟ 미만, 또는 0.05 ㎟ 미만, 또는 0.1 ㎟ 미만, 또는 0.5 ㎟ 미만, 또는 1.0 ㎟ 미만, 또는 1.5 ㎟ 미만이 제조 후에 주변 환경에 노출되는, 배터리.
  56. 제45항 내지 제55항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 케이스는 60 μm 내지 200 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 비활성화 층 및 50 μm 내지 190 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 전도성 층을 포함하는 클래드 라미네이트로 제조되고;
    상기 캐소드 케이스는 200 μm 내지 250 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖고; 상기 캐소드 케이스는 헴 폴드를 포함하고 상기 헴 폴드는 제1 면 및 제2 면을 포함하고, 추가로 상기 제1 면 및 제2 면의 각각은 14 μm 내지 75 μm의 균일 또는 다양한 두께를 구비한 비활성화 층을 갖고, 상기 헴 폴드는 상기 헴 폴드의 상기 제1 면이 상기 헴 폴드의 상기 제2 면과 접촉하는 200 μm 내지 250 μm의 총 두께를 갖는, 캐소드 케이스.
  57. 제45항 내지 제56항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 케이스는 헴 폴드 구조를 포함하는, 배터리.
  58. 제45항 내지 제57항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 비활성화 층은 제1 비활성화 금속을 포함하는 제1 층 및 제2 비활성화 금속을 포함하는 제2 층을 포함하는, 배터리.
  59. 제45항 내지 제58항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 비활성화 층은 Re, W 또는 이들의 합금을 포함하는 제1 층을 포함하는, 배터리.
  60. 제45항 내지 제59항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 비활성화 층은 Re, W 또는 이들의 합금을 포함하는 제1 층을 포함하고, 상기 제1 층은 1 μm 내지 25 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  61. 제45항 내지 제60항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 비활성화 층은 Nb 또는 그것의 합금을 포함하는 제2 층을 포함하는, 배터리.
  62. 제45항 내지 제61항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 비활성화 층은 Nb 또는 그것의 합금을 포함하는 제2 층을 포함하고, 상기 제2 층은 5 μm 내지 250 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  63. 제45항 내지 제62항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 내측 전도성 층은 100 μm 내지 350의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  64. 제41항 내지 제63항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 케이스는 비활성화 금속을 포함하고, 상기 비활성화 금속은 100 nm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 층에 존재하는, 배터리.
  65. 제41항 내지 제64항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 케이스는 Re, W 또는 이들의 합금을 포함하는 비활성화 금속을 포함하는, 배터리.
  66. 제41항 내지 제65항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 케이스는 애노드 내측 전도성 층, 및
    상기 비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층을 포함하고, 상기 애노드 내측 전도성 층과 상기 애노드 비활성화 층은 전기 접촉하는, 배터리.
  67. 제41항 내지 제66항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 케이스는 애노드 내측 전도성 층,
    상기 비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층을 포함하고, 상기 애노드 내측 전도성 층과 상기 애노드 비활성화 층은 전기 접촉하고; 상기 배터리는 상기 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 상기 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 상기 외부 코팅은 Ni, Al, Cu, Cr, Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하고, 상기 외부 코팅과 상기 애노드 비활성화 층은 전기 접촉하는, 배터리.
  68. 제41항, 제42항, 제45항, 또는 제47항 내지 제66항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 케이스는 본질적으로,
    애노드 내측 전도성 층, 및
    상기 비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층으로 구성되고, 상기 애노드 내측 전도성 층과 상기 애노드 비활성화 층은 전기 접촉하는, 배터리.
  69. 제41항, 제42항, 제45항, 또는 제47항 내지 제66항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 케이스는,
    애노드 내측 전도성 층, 및
    상기 비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층으로 구성되고, 상기 애노드 내측 전도성 층과 상기 애노드 비활성화 층은 전기 접촉하는, 배터리.
  70. 제66항 내지 제69항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 비활성화 층은 100 nm 내지 1 μm, 100 nm 내지 3 μm, 100 nm 내지 5 μm, 100 nm 내지 10 μm, 1 μm 내지 400 μm, 3 μm 내지 100 μm, 3 μm 내지 50 μm, 15 μm 내지 300 μm, 14 μm 내지 200 μm, 25 μm 내지 50 μm, 50 μm 내지 400 μm, 50 μm 내지 300 μm, 50 μm 내지 200 μm, 50 μm 내지 175 μm, 55 μm 내지 400 μm, 55 μm 내지 300 μm, 55 μm 내지 200 μm, 60 μm 내지 400 μm, 60 μm 내지 300 μm, 60 μm 내지 200 μm, 200 μm 내지 300 μm, 또는 300 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  71. 제66항 내지 제70항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 비활성화 층은 15 μm 내지 300 μm, 14 μm 내지 200 μm, 또는 50 μm 내지 300 μm 초과의 균일 또는 다양한 두께를 갖고, 상기 애노드 내측 전도성 층은 75 μm 내지 350 μm, 또는 125 μm 내지 350 μm, 또는 200 μm 내지 300 μm, 또는 25 μm 내지 100 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  72. 제66항 내지 제71항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 비활성화 층은 제1 비활성화 금속을 포함하는 제1 층 및 제2 비활성화 금속을 포함하는 제2 층을 추가로 포함하는, 배터리.
  73. 제66항 내지 제72항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 비활성화 층은 Re, W 또는 이들의 합금을 포함하는 제1 층을 추가로 포함하는, 배터리.
  74. 제66항 내지 제72항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 비활성화 층은 Re, W 또는 이들의 합금을 포함하는 제1 층을 추가로 포함하고, 상기 제1 층은 1 μm 내지 3 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  75. 제66항 내지 제72항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 비활성화 층은 Nb 또는 그것의 합금을 포함하는 제2 층을 추가로 포함하는, 배터리.
  76. 제66항 내지 제72항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 비활성화 층은 Nb 또는 그것의 합금을 포함하는 제2 층을 추가로 포함하고, 상기 제2 층은 10 μm 내지 250 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  77. 제66항 내지 제72항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 내측 전도성 층은 100 μm 내지 350 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  78. 제1항에 있어서, 상기 비활성화 금속은 Ti 또는 그것의 합금을 포함하고, 상기 배터리는 옵션적으로 상기 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 상기 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅으 포함하고, 상기 외부 코팅은 Al, Cu, Cr, 또는 Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하는, 배터리.
  79. 제78항에 있어서, 상기 비활성화 금속은 50 μm 내지 300 μm 초과, 또는 50 μm 내지 200 μm 초과, 200 μm 내지 300 μm, 또는 300 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 층에 존재하는, 배터리.
  80. 제78항 또는 제80항에 있어서, 상기 캐소드 케이스는 본질적으로 상기 비활성화 금속을 포함하는 층으로 구성되고, 상기 층은 50 μm 내지 300 μm 초과의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  81. 제78항 또는 제80항에 있어서, 상기 캐소드 케이스는 상기 비활성화 금속을 포함하는 층으로 구성되고, 상기 층은 50 μm 내지 300 μm 초과의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  82. 제78항 내지 제81항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 코팅은 상기 애노드 케이스의 상기 외측 표면 및 상기 상기 캐소드 케이스의 외측 표면 둘 모두 상에 존재하는, 배터리.
  83. 제78항 내지 제81항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 코팅은 상기 애노드 케이스의 상기 외측 표면 상에 존재하는, 배터리.
  84. 제78항 내지 제83항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 코팅은 상기 상기 캐소드 케이스의 외측 표면 상에 존재하는, 배터리.
  85. 제78항 내지 제84항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 코팅은 100 nm 내지 7 μm, 100 nm 내지 5 μm, 또는 100 nm 내지 200 nm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  86. 제78항 내지 제85항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 케이스는 캐소드 내측 전도성 층, 및
    상기 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층을 포함하고, 상기 캐소드 내측 전도성 층과 상기 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉하는, 배터리.
  87. 제78항 내지 제86항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 케이스는 캐소드 내측 전도성 층,
    상기 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층을 포함하고, 상기 캐소드 내측 전도성 층과 상기 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉하고; 상기 배터리는 상기 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 상기 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 상기 외부 코팅은 Al, Cu, Cr, Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하고, 상기 외부 코팅과 상기 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉하는, 배터리.
  88. 제78항 내지 제81항, 또는 제86항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 케이스는 본질적으로,
    캐소드 내측 전도성 층, 및
    상기 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층으로 구성되고, 상기 캐소드 내측 전도성 층과 상기 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉하는, 배터리.
  89. 제78항 내지 제81항, 또는 제86항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 케이스는 캐소드 내측 전도성 층, 및
    상기 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층으로 구성되고, 상기 캐소드 내측 전도성 층과 상기 캐소드 비활성화 층은 전기 접촉하는, 배터리.
  90. 제86항 내지 제89항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 비활성화 층은 50 μm 내지 400 μm 초과, 또는 50 μm 내지 300 μm 초과, 또는 50 μm 내지 200 μm 초과, 또는 50 μm 내지 175 μm 초과의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  91. 제86항 내지 제90항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 내측 전도성 층은 75 μm 내지 350 μm, 또는 125 μm 내지 350 μm, 또는 200 μm 내지 300 μm, 또는 25 μm 내지 100 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  92. 제86항 내지 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 예를 들어 상기 캐소드 케이스의 하부 부분의 적어도 한 지점에서의, 상기 캐소드 비활성화 층의 두께 대 상기 내측 전도성 층의 두께의 상기 비율은 8:1 내지 1:5, 또는 8:1 내지 1:3, 또는 8:1 내지 1:2, 또는 8:1 내지 1:1.1, 또는 8:1 내지 1:1, 또는 6:1 내지 1:5, 또는 6:1 내지 1:3, 또는 6:1 내지 1:2, 또는 6:1 내지 1:1.1, 또는 6:1 내지 1:1, 3:1 내지 1:5, 또는 3:1 내지 1:3, 또는 3:1 내지 1:2, 또는 3:1 내지 1:1.1, 또는 3:1 내지 1:1, 또는 2:1 내지 1:5, 또는 2:1 내지 1:3, 또는 2:1 내지 1:2, 또는 2:1 내지 1:1.1, 또는 2:1 내지 1:1, 또는 8:1 내지 1:2.5, 또는 8:1 내지 1:3, 또는 8:1 내지 1:2, 또는 8:1 내지 1:1.1, 또는 8:1 내지 1:1, 또는 6:1 내지 1:2, 또는 3:1 내지 1 :2인, 배터리.
  93. 제86항 내지 제92항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 코팅은 100 nm 내지 200 nm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  94. 제86항 내지 제93항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 코팅은 Ni을 포함하는, 배터리.
  95. 제86항 내지 제94항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 비활성화 층과 전기 접촉하는 상기 캐소드 내측 전도성 층의 상기 표면은 제조 후에 주변 환경에 노출되지 않는, 배터리.
  96. 제86항 내지 제95항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 비활성화 층과 전기 접촉하는 상기 캐소드 내측 전도성 층의 상기 표면의 0.01 ㎟ 미만, 또는 0.05 ㎟ 미만, 또는 0.1 ㎟ 미만, 또는 0.5 ㎟ 미만, 또는 1.0 ㎟ 미만, 또는 1.5 ㎟ 미만이 제조 후에 주변 환경에 노출되는, 배터리.
  97. 제86항 내지 제96항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 케이스는 60 μm 내지 200 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 비활성화 층 및 50 μm 내지 190 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 전도성 층을 포함하는 클래드 라미네이트로 제조되고;
    상기 캐소드 케이스는 200 pm 내지 250 pm의 균일 또는 다양한 두께를 갖고; 상기 캐소드 케이스는 헴 폴드를 포함하고 상기 헴 폴드는 제1 면 및 제2 면을 포함하고, 추가로 상기 제1 면 및 제2 면의 각각은 14 μm 내지 75 pm의 균일 또는 다양한 두께를 구비한 비활성화 층을 갖고, 상기 헴 폴드는 상기 헴 폴드의 상기 제1 면이 상기 헴 폴드의 상기 제2 면과 접촉하는 200 μm 내지 250 μm의 총 두께를 갖는, 배터리.
  98. 제86항 내지 제97항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 케이스는 헴 폴드 구조를 포함하는, 배터리.
  99. 제86항 내지 제98항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 케이스는 비활성화 금속을 포함하고, 상기 비활성화 금속은 50 μm 내지 400 μm 초과의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 층에 존재하는, 배터리.
  100. 제86항 내지 제99항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 케이스는 Ti 또는 그것의 합금을 포함하는 비활성화 금속을 포함하고, 상기 배터리는 옵션적으로 상기 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 상기 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅으 포함하고, 상기 외부 코팅은 Al, Cu, Cr, 또는 Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하는, 배터리.
  101. 제86항 내지 제100항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 케이스는 애노드 내측 전도성 층, 및
    상기 비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층을 포함하고, 상기 애노드 내측 전도성 층과 상기 애노드 비활성화 층은 전기 접촉하는, 배터리.
  102. 제86항 내지 제101항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 케이스는 애노드 내측 전도성 층,
    상기 비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층을 포함하고, 상기 애노드 내측 전도성 층과 상기 애노드 비활성화 층은 전기 접촉하고; 상기 배터리는 상기 애노드 케이스의 외측 표면, 또는 상기 캐소드 케이스의 외측 표면, 또는 둘 모두 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 상기 외부 코팅은 Al, Cu, Cr, Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하고, 상기 외부 코팅과 상기 애노드 비활성화 층은 전기 접촉하는, 배터리.
  103. 제78항 내지 제81항, 제86항, 또는 제88항 내지 제101항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 케이스는 본질적으로,
    애노드 내측 전도성 층, 및
    상기 비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층으로 구성되고, 상기 애노드 내측 전도성 층과 상기 애노드 비활성화 층은 전기 접촉하는, 배터리.
  104. 제78항 내지 제81항, 제86항, 또는 제88항 내지 제101항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 케이스는,
    애노드 내측 전도성 층, 및
    상기 비활성화 금속을 포함하는 애노드 비활성화 층으로 구성되고, 상기 애노드 내측 전도성 층과 상기 애노드 비활성화 층은 전기 접촉하는, 배터리.
  105. 제101항 내지 제104항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 비활성화 층은 50 μm 내지 100 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  106. 제101항 내지 제105항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 내측 전도성 층은 100 μm 내지 350 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  107. 제1항 내지 제106항 중 어느 한 항에 있어서, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층, 또는 둘 모두 사이에 배치된 적어도 하나의 결속층을 추가로 포함하고, 상기 내측 전도성 층과 상기 비활성화 층은 전기 접촉을 유지하는, 배터리.
  108. 제1항 내지 제107항 중 어느 한 항에 있어서, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층, 또는 둘 모두 사이에 배치된 적어도 하나의 결속층을 추가로 포함하고, 상기 내측 전도성 층과 상기 비활성화 층은 전기 접촉을 유지하고, 상기 적어도 하나의 결속층은 전도성 재료를 포함하는, 배터리.
  109. 제1항 내지 제108항 중 어느 한 항에 있어서, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층, 또는 둘 모두 사이에 배치된 적어도 하나의 결속층을 추가로 포함하고, 상기 내측 전도성 층과 상기 비활성화 층은 전기 접촉을 유지하고, 상기 적어도 하나의 결속층은 금속을 포함하는, 배터리.
  110. 제1항 내지 제109항 중 어느 한 항에 있어서, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층, 또는 둘 모두 사이에 배치된 적어도 하나의 결속층을 추가로 포함하고, 상기 내측 전도성 층과 상기 비활성화 층은 전기 접촉을 유지하고, 상기 적어도 하나의 결속층은 접착제를 포함하는, 배터리.
  111. 제1항 내지 제110항 중 어느 한 항에 있어서, 캐소드 내측 전도성 층과 캐소드 비활성화 층, 애노드 내측 전도성 층과 애노드 비활성화 층, 또는 둘 모두 사이에 배치된 적어도 하나의 결속층을 추가로 포함하고, 상기 내측 전도성 층과 상기 비활성화 층은 전기 접촉을 유지하고, 상기 적어도 하나의 결속층은 접착제를 포함하고, 상기 접착제는 감압 접착제, 고무계 접착제, 에폭시, 폴리우레탄, 실리콘 접착제, 페놀 수지, UV 경화성 접착제, 아크릴레이트 접착제, 라미네이팅 접착제, 플루오로중합체, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하는, 배터리.
  112. 제111항에 있어서, 상기 라미네이팅 접착제는 저밀도 또는 고밀도 폴리에틸렌, 폴리올레핀, 폴리올레핀 유도체, 산-함유 접착제, 이오노머, 에틸렌 삼원중합체, 아크릴레이트, 또는 에틸렌-비닐 아세테이트를 포함하는, 배터리.
  113. 제112항에 있어서, 상기 산-함유 접착제는 EAA, EMAA, 이오노머, 에틸렌 삼원중합체, 산, 또는 아크릴레이트를 포함하는, 배터리.
  114. 제107항 내지 제113항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 결속층은 100 nm 내지 400 μm, 100 nm 내지 350 μm, 1 μm 내지 350 μm, 200 μm 내지 350 μm, 1 μm 내지 50 μm, 5 μm 내지 50 μm, 50 μm 내지 250 μm, 또는 5 μm 내지 200 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  115. 제1항 내지 제114항 중 어느 한 항에 있어서, 애노드 내측 전도성 층 및/또는 캐소드 내측 전도성 층은 알루미늄, 스테인리스 스틸, 크롬, 금, 바나듐, 니켈, 은, 구리, 마그네슘, 아연, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 둘 이상의 조합을 포함하는, 배터리.
  116. 제1항 내지 제115항 중 어느 한 항에 있어서, 애노드 내측 전도성 층 및/또는 캐소드 내측 전도성 층은 스테인리스 스틸을 포함하는, 배터리.
  117. 제1항 내지 제116항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테인리스 스틸은 SS304, SS316, SS430, duplex 2205, duplex 2304, duplex 2507, 또는 10 중량% 이상의 크롬 함량 및/또는 0.1 중량% 이상의 니켈 함량을 갖는 하나 이상의 다른 스틸을 포함하는, 배터리.
  118. 제1항 내지 제117항 중 어느 한 항에 있어서, 비활성화 층 내에 상기 비활성화 금속을 포함하는, 배터리.
  119. 제1항 내지 제118항 중 어느 한 항에 있어서, 비활성화 층 내에 상기 비활성화 금속을 포함하고, 상기 비활성화 층은 제1 비활성화 금속을 포함하는 제1 층, 및 제2 비활성화 금속을 포함하는 제2 층을 포함하는, 배터리.
  120. 제1항 내지 제119항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비활성화 금속은 실질적으로 순수한 금속인, 배터리.
  121. 제1항 내지 제120항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비활성화 금속은 합금인, 배터리.
  122. 제1항 내지 제121항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비활성화 금속은 적어도 2개의 비활성화 금속들의 합금을 포함하는, 배터리.
  123. 제1항 내지 제122항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 케이스는 50 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  124. 제1항 내지 제123항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 케이스는 50 ㎍m 내지 400 μm, 또는 200 μm 내지 250 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 배터리.
  125. 제1항 내지 제124항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 케이스의 림 및 옵션적으로 상기 애노드 케이스의 외측 표면의 일부분 및/또는 상기 캐소드 케이스의 외측 표면의 일부분 상에 배치되고 이를 커버하는 불투수성 코팅을 추가로 포함하는, 배터리.
  126. 제1항 내지 제125항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 케이스의 외측 표면의 일부분 및/또는 상기 캐소드 케이스의 외측 표면의 일부분 상에 배치되고 상기 캐소드 케이스의 림을 커버하는 불투수성 코팅을 추가로 포함하고, 상기 불투수성 코팅은 천연 고무, TFE, 엑손 부틸(Exxon Butyl), 클로로프렌, 에피클로로히드린, 에틸렌-프로필렌, 플루로실리콘, 수소화 니트릴, 액체 실리콘 고무, 의료용 에틸렌 프로필렌, 실리콘, 니트릴, 퍼플루오로탄성중합체, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 스티렌 부타디엔, 테프론, 바맥(Vamac), PTFE, 및 바이톤으로부터 선택된, 배터리.
  127. 제1항 내지 제126항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 케이스의 림 및 옵션적으로 상기 애노드 케이스의 외측 표면의 일부분 및/또는 상기 캐소드 케이스의 외측 표면의 일부분 상에 배치되고 이를 커버하는 불투수성 코팅을 추가로 포함하고, 상기 불투수성 코팅은 상기 개스킷과 동일한 재료인, 배터리.
  128. 제1항 내지 제127항 중 어느 한 항에 있어서,
    외측 저부 표면, 외측 환형 표면, 및 림 표면을 포함하는 캐소드 내측 전도성 층을 포함하고,
    상기 외측 저부 표면은 캐소드 비활성화 층에 의해 둘러싸이고,
    상기 외측 환형 표면 및 상기 림 표면은 상기 캐소드 비활성화 층, 상기 개스킷, 불투수성 코팅, 또는 이들의 임의의 둘 이상의 임의의 조합에 의해 둘러싸인, 배터리.
  129. 제1항 내지 제128항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개스킷은 탄성중합체 재료 또는 플라스틱, 예컨대, 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌, 플루오르화 에틸렌-프로필렌, 클로로트리플루오로에틸렌, 퍼플루오로알콕시 중합체, 폴리비닐, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리설폰, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 실리콘 고무, 및 이들의 임의의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하는, 배터리.
  130. 제125항 내지 제129항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 불투수성 코팅은 고무, 부나(buna), 실리콘, 실리콘 고무, PTFE, 바이톤 또는 탄성중합체 재료 또는 플라스틱, 예컨대, 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌, 플루오르화 에틸렌-프로필렌, 클로로트리플루오로에틸렌, 퍼플루오로알콕시 중합체, 폴리비닐, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리설폰, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 및 이들의 임의의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하는, 배터리.
  131. 배터리 케이스를 포함하는 코인 셀 또는 원통형 배터리로서, 상기 배터리 케이스는 밀봉 컵 및 저부 캔 및 개스킷을 포함하고, 상기 밀봉 컵의 외경은 상기 저부 캔의 내경보다 작고 상기 밀봉 컵의 적어도 일부분은 상기 밀봉 컵과 상기 저부 캔 사이에 상기 개스킷이 있는 상기 저부 캔 내측에 위치되고, 상기 저부 캔의 환형 벽은 상기 밀봉 컵의 환형 벽을 향해 크림핑되고, 추가로 상기 배터리 케이스는 비활성화 금속을 포함하는, 배터리.
  132. 제131항에 있어서, 상기 밀봉 컵은 애노드 케이스이고 상기 저부 캔은 캐소드 케이스이고, 추가로 상기 저부 캔은 비활성화 금속을 포함하는, 배터리.
  133. 제131항에 있어서, 상기 밀봉 컵은 캐소드 케이스이고 상기 저부 캔은 애노드 케이스이고, 추가로 상기 저부 캔 및 상기 밀봉 컵 둘 모두는 비활성화 금속을 포함하는, 배터리.
  134. 제1항 내지 제130항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리는 버튼 또는 코인 셀-형 배터리인, 배터리.
  135. 제1항 내지 제134항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기화학 셀의 전압은 10 V 이하, 5 V 이하, 3 V 이하, 또는 1 V 이하인, 배터리.
  136. 제1항 내지 제135항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리는 3 볼트 또는 1.5 볼트 버튼 또는 코인 셀 배터리인, 배터리.
  137. 제1항 내지 제136항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리는 CR927, CR1025, CR1130, CR1216, CR1220, CR1225, CR1616, CR1620, CR1625, CR1632, CR2012, CR2016, CR2025, CR2032, CR2320, BR2335, CR2354, CR2412, CR2430, CR2450, CR2477, CR2507, CR3032, 또는 CR11108 리튬 코인 셀 배터리 또는 SR41, SR43, SR44, SR45, SR48, SR54, SR55, SR57, SR58, SR59, SR60, SR63, SR64, SR65, SR66, SR67, SR68, SR69, S516, SR416, SR731, SR512, SR714, SR712 은 산화물 코인 셀 배터리 또는 LR41, LR44, LR54, 또는 LR66 알카라인 코인 셀 배터리인, 배터리.
  138. 제1항 내지 제137항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리는 CR2032, CR2016, 또는 CR2025 리튬 코인 셀 배터리인, 배터리.
  139. 제1항 내지 제138항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리는 AAAA, AAA, AA, A, B, C, D, E 90/N, 4001, 810, 910A, AM5, LR1, MN9100, 또는 UM-5 원통형 배터리인, 배터리.
  140. 제1항 내지 제139항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 애노드 케이스의 일부분과 상기 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질을 통해 전기 접촉할 때 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 전도성 경로가 형성되는, 배터리.
  141. 제1항 내지 제140항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 애노드 케이스의 일부분과 상기 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질과 접촉할 때 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 전도성 수성 매질을 통해 전도성 경로가 형성되고, 추가로 상기 전도성 경로는 상기 전도성 수성 매질과의 계속된 접촉 시 감소 또는 억제되는, 배터리.
  142. 제1항 내지 제141항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 애노드 케이스의 일부분과 상기 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질과 접촉할 때 상기 애노드와 상기 캐소드 사이에 전도성 수성 매질을 통해 전도성 경로가 형성되고, 추가로 상기 전도성 경로는 상기 전도성 수성 매질과의 초기 접촉 후 2 시간 미만, 또는 1 시간 미만, 또는 30 분 미만 이내에 감소 또는 억제되는, 배터리.
  143. 제1항 내지 제142항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 비활성화 층 및/또는 상기 캐소드 비활성화 층은 적어도 상기 애노드 케이스의 일부분과 상기 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질과 접촉할 때 산화되는, 배터리.
  144. 제1항 내지 제143항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 애노드 케이스의 일부분과 상기 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질과 접촉할 때 상기 애노드 비활성화 층 및/또는 상기 캐소드 비활성화 층은 산화되어 산화물 층을 형성하고, 상기 산화물 층이 형성된 후에 상기 배터리는 1.5 mA 미만, 또는 1 mA 미만, 또는 0.5 mA 미만, 또는 0.3 mA 미만의 전류를 제공하는, 배터리.
  145. 제1항 내지 제144항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 애노드 케이스의 일부분과 상기 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질과 접촉할 때 상기 애노드 비활성화 층 및/또는 상기 캐소드 비활성화 층은 산화되어 산화물 층을 형성하고, 상기 산화물 층이 형성된 후에 상기 배터리는 1.5 mA 미만, 또는 1 mA 미만, 또는 0.5 mA 미만, 또는 0.3 mA 미만의 전류를 제공하고, 추가로 상기 산화물 층은 상기 전도성 수성 매질과의 초기 접촉 후 2 시간 미만, 또는 1 시간 미만, 또는 30 분 미만 이내에 형성되는, 배터리.
  146. 제1항 내지 제145항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 애노드 케이스의 일부분과 상기 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질과 접촉할 때 전기분해 반응이 발생하고, 상기 전도성 수성 매질과의 초기 접촉 후에 상기 전기분해 반응은 2 시간 미만, 또는 1 시간 미만, 또는 30 분 미만 이내에 억제 또는 감소되는, 배터리.
  147. 제140항 내지 제146항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도성 수성 매질과의 접촉은 상기 수화된 조직이 상기 애노드 케이스의 적어도 하나의 부분 및 상기 캐소드 케이스의 하나의 부분 둘 모두와 접촉하여 전도성 경로를 형성하도록 수화된 조직 상의 상기 배터리의 배치를 포함하는, 배터리.
  148. 제147항에 있어서, 상기 수화된 조직은 수화된 돼지 식도 조직인, 배터리.
  149. 제140항 내지 제146항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도성 수성 매질과의 접촉은 25% 링거액 내의 침지를 포함하는, 배터리.
  150. 제149항에 있어서, 120 분, 또는 60 분, 또는 20 분, 또는 10 분 동안 25% 링거액 내의 침지 후에, 상기 25% 링거액의 pH 는 9 미만, 또는 8 미만, 또는 7 미만인, 배터리.
  151. 제149항 또는 제150항에 있어서, 25% 링거액은 5 내지 7.5의 시작 pH를 갖고, 상기 25% 링거액 내의 상기 배터리의 침지 후에, 5분 간격으로, 60분 기간 동안 샘플링된 상기 25% 링거액의 상기 평균는, 10, 9.5, 9, 8.5, 또는 8의 평균 pH를 초과하지 않는는, 배터리.
  152. 캐소드 케이스로서,
    캐소드 내측 전도성 층,
    Ta, Nb, Re, W, Ti, 이들의 합금들, 또는 이들의 임의의 조합들을 포함하는 비활성화 금속을 포함하는 캐소드 비활성화 층을 포함하고,
    상기 캐소드 비활성화 층은 1 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 캐소드 케이스.
  153. 제152항에 있어서, 상기 캐소드 케이스의 외측 표면 상의 외부 코팅을 추가로 포함하고, 상기 외부 코팅은 Ni, Al, Cu, Cr, Zn, 이들의 합금, 또는 이들의 둘 이상의 임의의 조합을 포함하는, 캐소드 케이스.
  154. 제153항에 있어서, 상기 외부 코팅은 100 nm 내지 7 pm 또는 100 nm 내지 5 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 캐소드 케이스.
  155. 제153항 또는 제154항에 있어서, 상기 외부 코팅은 100 nm 내지 200 nm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 캐소드 케이스.
  156. 제153항 내지 제155항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 코팅은 Ni을 포함하는, 캐소드 케이스.
  157. 제152항 내지 제156항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 애노드 비활성화 층은 14 μm 내지 200 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 캐소드 케이스.
  158. 제152항 내지 제157항 중 어느 한 항에 있어서, 비활성화 금속은 Nb, 또는 이의 합금을 포함하는, 캐소드 케이스.
  159. 제152항 내지 제157항 중 어느 한 항에 있어서, 비활성화 금속은 Ta, 또는 이의 합금을 포함하는, 캐소드 케이스.
  160. 제152항 내지 제157항 중 어느 한 항에 있어서, 비활성화 금속은 W, 또는 이의 합금을 포함하는, 캐소드 케이스.
  161. 제152항 내지 제157항 중 어느 한 항에 있어서, 비활성화 금속은 Ti, 또는 이의 합금을 포함하는, 캐소드 케이스.
  162. 제152항 내지 제157항 중 어느 한 항에 있어서, 비활성화 금속은 Re, 또는 이의 합금을 포함하는, 캐소드 케이스.
  163. 제152항 내지 제1162항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 내측 전도성 층은 100 μm 내지 350 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 캐소드 케이스.
  164. 제152항 내지 제163항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 내측 전도성 층은 알루미늄, 스테인리스 스틸, 크롬, 금, 바나듐, 니켈, 은, 구리, 마그네슘, 아연, 이들의 합금, 또는 이들의 임의의 둘 이상의 조합을 포함하는, 캐소드 케이스.
  165. 제152항 내지 제164항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 내측 전도성 층은 스테인리스 스틸을 포함하는, 캐소드 케이스.
  166. 제152항 내지 제165항 중 어느 한 항에 있어서, 예를 들어 상기 캐소드 케이스의 하부 부분의 적어도 한 지점에서의, 상기 캐소드 비활성화 층의 두께 대 상기 내측 전도성 층의 두께의 상기 비율은 8:1 내지 1:5, 또는 8:1 내지 1:3, 또는 8:1 내지 1:2, 또는 8:1 내지 1:1.1, 또는 8:1 내지 1:1, 또는 6:1 내지 1:5, 또는 6:1 내지 1:3, 또는 6:1 내지 1:2, 또는 6:1 내지 1:1.1, 또는 6:1 내지 1:1, 3:1 내지 1:5, 또는 3:1 내지 1:3, 또는 3:1 내지 1:2, 또는 3:1 내지 1:1.1, 또는 3:1 내지 1:1, 또는 2:1 내지 1:5, 또는 2:1 내지 1:3, 또는 2:1 내지 1:2, 또는 2:1 내지 1:1.1, 또는 2:1 내지 1:1, 또는 8:1 내지 1:2.5, 또는 8:1 내지 1:3, 또는 8:1 내지 1:2, 또는 8:1 내지 1:1.1, 또는 8:1 내지 1:1, 또는 6:1 내지 1:2, 또는 3:1 내지 1 :2인, 캐소드 케이스.
  167. 제152항 내지 제166항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 애노드 케이스의 일부분과 상기 캐소드 케이스의 일부분이 전도성 수성 매질과 접촉할 때 상기 애노드 비활성화 층 및/또는 상기 캐소드 비활성화 층은 산화되어 산화물 층을 형성하고, 상기 산화물 층이 형성된 후에 상기 배터리는 1.5 mA 미만, 또는 1 mA 미만, 또는 0.5 mA 미만, 또는 0.3 mA 미만의 전류를 제공하고, 추가로 상기 산화물 층은 상기 전도성 수성 매질과의 초기 접촉 후 2 시간 미만, 또는 1 시간 미만, 또는 30 분 미만 이내에 형성되는, 캐소드 케이스.
  168. 제152항 내지 제167항 중 어느 한 항에 있어서, (i) 상기 캐소드 비활성화 층과 전기 접촉하는 상기 캐소드 내측 전도성 층의 상기 표면은 제조 후에 주변 환경에 노출되지 않거나; 또는 (ii) 상기 캐소드 비활성화 층과 전기 접촉하는 상기 캐소드 내측 전도성 층의 상기 표면의 0.01 ㎟ 미만, 또는 0.05 ㎟ 미만, 또는 0.1 ㎟ 미만, 또는 0.5 ㎟ 미만, 또는 1.0 ㎟ 미만, 또는 1.5 ㎟ 미만이 제조 후에 주변 환경에 노출되는, 캐소드 케이스.
  169. 제1항 내지 제168항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 케이스는 헴 폴드 구조를 포함하는, 캐소드 케이스.
  170. 제152항 내지 제169항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 내측 전도성 층 및 상기 캐소드 비활성화 층은 함께 클래드 라미네이트를르 포함하는, 캐소드 케이스.
  171. 제152항 내지 제170항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 케이스는 60 μm 내지 200 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 비활성화 층 및 50 μm 내지 190 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는 전도성 층을 포함하는 클래드 라미네이트로 제조되고;
    상기 캐소드 케이스는 200 μm 내지 250 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖고; 상기 캐소드 케이스는 헴 폴드를 포함하고 상기 헴 폴드는 제1 면 및 제2 면을 포함하고, 추가로 상기 제1 면 및 제2 면의 각각은 14 μm 내지 75 μm의 균일 또는 다양한 두께를 구비한 비활성화 층을 갖고, 상기 헴 폴드는 상기 헴 폴드의 상기 제1 면이 상기 헴 폴드의 상기 제2 면과 접촉하는 200 μm 내지 250 μm의 총 두께를 갖는, 캐소드 케이스.
  172. 제152항 내지 제170항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐소드 케이스는 상업적으로 제조된 버튼 셀 배터리 또는 코인 셀 배터리의 캐소드 케이스와 상호교환가능한, 캐소드 케이스.
  173. 라미네이트로서,
    전도성 층 - 상기 전도성 층은 10 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 가짐 -, 및
    Ta, Nb, Re, W, Ti, 이들의 합금들, 및 이들의 조합들로부터 선택된 비활성화 금속을 포함하는 비활성화 층 - 상기 비활성화 층은 10 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 가짐 -을 포함하고,
    상기 라미네이트는 애노드 케이스 또는 캐소드 케이스에 사용하기 위한 것인, 라미네이트.
  174. 제173항에 있어서, 외부 코팅을 추가로 포함하는, 라미네이트.
  175. 제173항 또는 제174항에 있어서, 상기 전도성 층은 175 μm 내지 300 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 라미네이트.
  176. 제173항 내지 제175항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비활성화 층은 1 μm 내지 100 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 라미네이트.
  177. 제174항 내지 제176항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 코팅은 100 nm 내지 7 μm, 100 nm 내지 5 μm, 또는 100 nm 내지 200 nm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 라미네이트.
  178. 제173항 내지 제177항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라미네이트는 50 μm 내지 330 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 라미네이트.
  179. 애노드 케이스 또는 캐소드 케이스에 사용할 라미네이트를 제조하는 방법으로서, 상기 라미네이트는:
    전도성 층, 및
    Ta, Nb, Re, W, Ti, 이들의 합금들, 및 이들의 조합들로부터 선택된 비활성화 금속을 포함하는 비활성화 층을 포함하고,
    상기 방법은:
    상기 전도성 층 및 상기 비활성화 층을 라미네이팅하는 단계를 포함하는, 방법.
  180. 애노드 케이스 또는 캐소드 케이스에 사용할 라미네이트를 제조하는 방법으로서, 상기 라미네이트는:
    전도성 층 - 상기 전도성 층은 10 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 가짐 -, 및
    Ta, Nb, Re, W, Ti, 이들의 합금들, 및 이들의 조합들로부터 선택된 비활성화 금속을 포함하는 비활성화 층 - 상기 비활성화 층은 10 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 가짐 -을 포함하고,
    상기 방법은:
    상기 전도성 층 및 상기 비활성화 층을 클래딩하는 단계를 포함하는, 방법.
  181. 제179항 또는 제180항에 있어서, 상기 전도성 층은 50 μm 내지 100 μm, 또는 75 μm 내지 200 μm, 또는 175 μm 내지 300 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 방법.
  182. 제179항 내지 제181항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도성 층은 50 μm 내지 100 μm, 또는 75 μm 내지 200 μm, 또는 175 μm 내지 300 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 방법.
  183. 제179항 내지 제182항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라미네이트 두께는 75 μm 내지 400 μm의 균일 또는 다양한 두께를 갖는, 방법.
  184. 제179항 내지 제183항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 라미네이트의 상기 비활성화 층에 외부 코팅을 라미네이팅하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  185. 제179항 내지 제183항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 라미네이트의 상기 비활성화 층에 상기 외부 코팅을 클래딩하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  186. 제179항 내지 제183항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 라미네이트의 상기 비활성화 층에 상기 외부 코팅을 증착하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  187. 제1항 내지 제171항 중 어느 한 항의 상기 배터리의 상기 애노드 케이스 또는 상기 캐소드 케이스에 사용할 라미네이트를 제조하는 방법으로서, 상기 라미네이트는:
    전도성 층,
    비활성화 층을 포함하고,
    상기 방법은:
    상기 전도성 층 및 상기 비활성화 층을 라미네이팅하는 단계를 포함하고,
    상기 방법은 옵션적으로 상기 비활성화 층에 외부 코팅을 라미네이팅하는 단계를 포함하고, 상기 비활성화 층은 상기 전도성 층과 상기 외부 코팅 사이에 배치된, 방법.
  188. 제1항 내지 제171항 중 어느 한 항의 상기 배터리의 상기 애노드 케이스 또는 상기 캐소드 케이스에 사용할 라미네이트를 제조하는 방법으로서, 상기 라미네이트는:
    전도성 층,
    비활성화 층을 포함하고,
    상기 방법은:
    상기 전도성 층 및 상기 비활성화 층을 클래딩하는 단계를 포함하고,
    상기 방법은 옵션적으로 상기 비활성화 층에 외부 코팅을 클래딩하는 단계를 포함하고, 상기 비활성화 층은 상기 전도성 층과 상기 외부 코팅 사이에 배치된, 방법.
  189. 제179항 내지 제188항 중 어느 한 항의 상기 방법에 의해 제조된 라미네이트.
  190. 제173항 내지 제178항 또는 제189항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도성 층은 스테인리스 스틸을 포함하는, 라미네이트.
  191. 캐소드 케이스를 제조하는 방법으로서,
    제173항 내지 제178항 또는 제189항 중 어느 한 항의 상기 라미네이트를 스탬핑하여 저부, 환형 측부, 및 림을 포함하는 캐소드 케이스를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 전도성 층은 상기 캐소드 케이스의 내부 표면을 형성하고,
    상기 비활성화 층은 상기 캐소드 케이스의 외측 표면을 형성하는, 방법.
  192. 캐소드 케이스를 제조하는 방법으로서,
    제173항 내지 제178항 또는 제189항 중 어느 한 항의 상기 라미네이트를 스탬핑하여 저부, 환형 측부, 및 림을 포함하는 캐소드 케이스를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 전도성 층은 상기 캐소드 케이스의 내부 표면을 형성하고,
    상기 외부 코팅은 상기 캐소드 케이스의 외측 표면을 형성하고, 비활성화 층은 상기 전도성 층과 상기 외부 코팅 사이에 있고, 상기 비활성화 층은 상기 전도성 층 및 상기 외부 코팅 둘 모두와 전기 접촉하는, 방법.
  193. 제191항 또는 제192항에 있어서,
    상기 캐소드 케이스의 상기 환형 측부를 인출하여 상기 캐소드 케이스의 연장 환형 측부 및 상기 캐소드 케이스의 하위 환형 측부를 형성하는 단계 - 상기 연장 환형 측부는 상기 하위 환형 측부보다 더 좁은 두께를 가짐 -; 및
    상기 연장 환형 측부를 상기 캐소드 케이스의 중심을 향해 접어 헴 폴드를 형성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  194. 캐소드 케이스를 제조하는 방법으로서,
    저부, 환형 측부, 림, 내측 표면, 및 외측 표면을 포함하는 내부 지지 부재를 제공하는 단계;
    상기 내부 지지부의 상기 외측 표면 상에 비활성화 층을 침착시키는 단계; 및 상기 내부 지지의 상기 내측 표면 및 옵션적으로 상기 림 상에 제1 전도성 재료를 침착시켜 내측 전도성 층을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  195. 캐소드 케이스를 제조하는 방법으로서,
    저부, 환형 측부, 림, 내측 표면, 및 외측 표면을 포함하는 내부 지지 부재를 제공하는 단계;
    상기 내부 지지부의 상기 외측 표면 상에 비활성화 층을 침착시키는 단계;
    상기 내부 지지부의 상기 내측 표면 및 옵션적으로 상기 림 상에 제1 전도성 재료를 침착시켜 내측 전도성 층을 형성하는 단계; 및
    상기 비활성화 층 및 옵션적으로 상기 림 상에 제2 전도성 재료를 침착시켜 외부 코팅을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  196. 캐소드 케이스를 제조하는 방법으로서,
    a) 비활성화 금속을 각각 내부 표면, 및 외측 표면을 구비한 저부, 환형 측부, 및 림을 갖는 비활성화 컵으로 형성하는 단계;
    b) 내측 전도성 금속을 각각 내부 표면, 및 외측 표면을 구비한 상기 저부, 환형 측부, 및 림을 갖는 내측 전도성 컵으로 형성하는 단계;
    c) 상기 내측 전도성 컵을 상기 비활성화 컵 안에 배치하여 - 상기 내측 전도성 컵의 상기 외측 표면들은 상기 비활성화 컵의 상기 내측 표면들과 전기 접촉함 - 상기 캐소드 케이스를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  197. 제196항에 있어서, 상기 비활성화 컵의 상기 환형 측부는 상기 내측 전도성 컵의 상기 환형 측부를 넘어 연장되고; 상기 내측 전도성 컵의 상기 림 넘어 상기 비활성화 컵의 상기 림을 접어 헴 폴드를 형성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  198. 제196항에 있어서, 상기 비활성화 컵의 상기 림은 부분적으로 상기 내측 전도성 컵의 상기 림을 커버하거나, 또는 상기 비활성화 컵의 상기 림은 상기 내측 전도성 컵의 상기 림을 커버하는, 방법.
  199. 제196항 내지 제198항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비활성화 컵 및/또는 상기 내측 전도성 컵의 형성은 스탬핑, 와이어 포밍, 금속 주조 또는 금속 사출 성형으로부터 선택된 공정을 포함하는, 방법.
  200. 제191항 내지 제199항 중 어느 한 항의 상기 방법에 의해 제조된 캐소드 케이스.
  201. 제200항의 캐소드 케이스를 포함하는 배터리.
  202. 도 2, 도 3, 도 4, 도 5a 내지 도 5n, 도 6a 내지 도 6d, 도 7a 및 도 7b, 도 8, 도 10, 도 13, 도 14a 내지 도 14d, 도 15, 도 16a 및 도 16b, 도 17 및 도 30 중 어느 한 도면의 상기 캐소드 케이스 및/또는 상기 애노드 케이스를 포함하는 배터리.
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