SE406991B - Litium-jodcell med ett holje som er oreaktivt mot jod samt forfarande for framstellning av en sadan cell - Google Patents

Description

40 .1uo1os9-s dant läckage icke blott för att upprätthålla celldriften utan även för att hindra skada hos en människokropp, i vilken cellen är I implanterad.. I Uppfinningen avser därför att åstadkomma ett förbättrat hölje för en litium-jodcell. Uppfinningen avser vidare att åstad- komma ett hölje,som tätar mot läckage av jodhaltigt material från cellen såväl som mot utläckníng av eventuellt frigjord gas. Upp- finningen avser även att åstadkomma ett hölje, som minskar risken för skada från läckage av jodhaltigt material, vilken eventuellt kan inträffa. Uppfinningen avser vidare att åstadkomma ett hölje som är relativt lätt och ekonomiskt att utforma och har lång livs- tid. ' *Föreliggande uppfinning åstadkommer ett hölje för en litium- jodcell, som omfattar en inre kapsel, som innehåller cellkomponen- terna, och en vttre kapsel, som omsluter den inre kapseln med de I två kapslarna omvända i förhållande till varandra. Den inre kap- seln omges av polyestermaterial för elektrisk isolering och tät- - ning mot jodmigrering. De båda kapslarna är av ett material, som icke är reaktivt med jod, såsom epokimaterialf Den yttre kapseln är placerad i en hermetiskt sluten behållare av metall.

Uppfinningen beskrivs närmare i samband med bifogade rit- ningar. _ I Pig. 1 är en bruten perspektivhild av en del av ett hölje för en litium-jodcell enligt uppfinningen.

Fig.~2 är en~§erspekfivbi1d av cellen enligt fig. 1 omvänd och visar ett stadium i monteringen av yttre elektriska ledningar.

Pig. 3 är en fragmentarisk perspektivbild, som liknar fig. 2 och visarett följande steg i ledningsmonteringen.

Pig. 4 är en perspektivbild av en annan del av cellhöljet enligt föreliggande uppfinning.' _ Pig. 5 är en perspektivbild av delen enligt fig. H i färdig form.

I Pig. 6 visar ett snitt av en fullständig cell enligt upp- finningen. _ Ett hölje för en litium-jodcell enligt uppfinningen om- fattar en inre kapsel 10, som företrädesvis är rektangulär i tvär- snitt och är utförd i ett lämpligt plastmaterial,.som är oreak- tivt med jod, företrädesvis epoximateríal. Alternativt kan fluor- polymer eller polyestermaterial användas, och vid polyestermaterial I föredrar man att använda glasfiberarmering. Kapseln 10 är form- 10 15 20 25 30 35 40 7401069-5 3 V i i i V (___ _ m pressad eller på annat sätt formad till eni ett stycke utförd de- talj, som har en botten 11, sidoväggar 12, 13, som sträcker sig från bottnen 11, och gavelväggar 1H, 15, som också sträcker sig från bottnen 11 och förbinder sídoväggarna 12, 13. Kapseln 10 är öppen upptill, men slutes, sedan cellen har hopsatts, vilket be- skrivs nedan.

Cellkomponenterna, inklusive anod och katod, anbringas inom kapseln 10. Detta kan utföras på olika sätt, som ger olika lämpliga arrangemang av komponenterna. Exempelvis kan ett anodaggregat 5 med en litiumdel 6 anbringas i en hållare 7 och fästas vid den ena sidoväggens 13 insida och ett katodströmsamlarelement 8 fästas vid den motsatta sidoväggens 12 insida. En elektrisk ledning 16 anslutes till katodströmsamlaren 8 och sträcker sig genom ett hål i kapselns 10 vägg 12 för åstadkommande av en utvändigt tillgänglig elektrisk anslutning till katodströmsamlaren. På liknande sätt anslutes en med isolering 18 försedd elektrisk ledning 17 till anoden, närmare bestämt till en anodströmsamlare 9 í anodaggregatet. Ledningen 17 sträcker sig genom en öppning 19 i väggen 13 för åstadkommande av en utvändigt tillgänglig elektrisk anslutning till cellens anod.

Cellen fullbordas med en katod 20, som består av jodhaltigt material inom kapseln 10. Materialet íyller eller upptar kapselns 10 inre i en mängd, som är tillräcklig för att anligga mot ett fritt ytparti av anodens litiumdel och mot katodströmsamlaren 8. En föredragen form av jodhaltigt material är ett laddningsöverföringskomplex av ett organiskt material, såsom 2-vinylpyridinpolymer och jod. Mate- rialet är en tjockflytande subsians, som gjuts i kapseln 10. Så snart det jodhaltiga materialet 20 är placerat i kapseln 10 i kontakt med litiumanoddelens 6 yta, börjar en litiumjodidelektrolyt att bildas och föreligger en elektrisk potentialskillnad mellan anod- och katod- ledningarna 16, 17.

Det jodhaltiga materialet 20 fyller kapseln 10 till en nivå nära dennas öppning och kapseln 10 slutes med en förslutning, som omfattar ett skikt epoximaterial 21, som ligger över kapselns 10 innehåll, inklusive det jodhaltiga materialet 20, och är anordnat intill öppningen, och ett lock 22, som passar i öppningen och an- ligger mot epoximateríalet 21, varigenom epoximaterialet förbinder locket 22 med kapseln 10. Epoximaterialet 21 hindrar också uppfång- ning av luftbubblor inom kapseln 10. Locket 22 är företrädesvis av epoximaterial och är försett med ett periferiellt spår, som bildar en skuldra för att underlätta inpassning av locket 22 på kanten runt 110 15 20 25 30 35 40 ”lls01069-5' öppningen i kapseln 10. Arrangemanget omfattar företrädesvis en remsa 26 av glasfiberduk, som är anbragt mellan det jodhaltiga materialet eller depolarisatorn 20 och skiktet 21 av epoximaterial. Glasfiber- remsan 26 tjänar till att hindra eventuell förlust av depolarisa- torn, när locket 22 pressas ned på kapseln 10 under hopsättningen.

Utan remsan 26 skulle det finnas en vätskegränsyta mellan depolari- satorn 20 och epoximaterialet 21, som kunde tillåta läckage av de- polarisator, när locket 22 pressas på plats.

Katod- och anodledningarna 16, 17 är företrädesvis av zir- koniummetall och anordnade utmed kapselns sidoväggar 12, 13 och sträcker sig förbi bottnen 11. Zirkoniumledningarna 16, 17 är svets- ade till nickelledningar 27, 28, vilka sträcker sig i räta vinklar mot ledningarna 16, 17, såsom framgår av fig. 2. Varje nickelledning 27, 28 är ombockad vid änden, och varje zirkoniumledning 17, 18 är punktsvetsad vid motsvarande nickelledning 27, 28 mellan nickel- ledningens båda parter. I föreliggande-exempel är nickelledningen 28 svetsad vid zirkoniumledningen 17 vid en punkt på ett avstånd från bottnen 11, som är två gånger avståndet från svetsstället mellan nic- kelledningen 27 och zirkoniumledníngen 16 till bottnen 11. Sedan är varje zirkoniumledníng_16, 17 skuren på ett sätt, som lämnar en kort flik, som är omvikt runt motsvarande nickelledning 27, 28, som visas i fig. 2. Zirkonium- och nickelledningarna är återigen svetsade på två ställen. 7 _ _ Höljet enligt uppfinningen omfattar vidare en yttre kapsel 30, som omsluter kapseln 10. Kapseln 30 är företrädesvis rektangu- lär i tvärsnitt och har tillräcklig storlek för att innesluta kap- seln 10 samt är av lämpligt plastmaterial, som är oreaktivt med jod, såsom epoximaterial. Kapseln 30 är formpressad eller på annat sätt formad till en i ett stycke utförd detalj med en botten 31, sido- väggar 32, 33 och gavelväggar 34, 35. Sedan kapseln 10 har blivit försedd med cellkomponenterna och slutits på-det förut beskrivna sättet, placeras kapseln 10 i kapseln 30 med locket 22 mot kapselns 30 botten 31 och ledningarna 16, 17 och 27, 28 vid kapselns 30 öppna ände. K Ett lock 38, som är försett med öppningar 39 och H0 för led- ningarna, placeras på kapselns 30 öppning för att sluta denna. Locket 38 är av samma material som kapseln 30 och är försett med ett peri- feriellt spår, som bildar en skuldra för att underlätta inpassningen av locket 38 på kapseln 30. Ledningarna 17, 27 och 18, 28 insättes genom öppningarna 39, 40 och ges därefter en slutlig vikning så att 10 15 20 25 30 35 H0 7kÛ1069~5 de blir anordnade som visas i fig. H, när locket 38 är i läge på kapseln 30. Pig. 3 visar ledningarna såsom de skulle se ut vikta efter insättning gfinßm locket 38 (icke visat i fig. 3). Den slutliga vikningen utföres emellertid först sedan ledningarna har inskjutits genom locket 38. Man bockar först ledningarna 16, 27 och 17, 28 delvis, för att underlätta deras utdragning genom öppningarna 39, H0, varefter man bockar dem till ställningen enligt fig. H, där ledningarna 27 och 28 sträcker sig i motsatta riktningar utmed och på avstånd från samt parallella med locket 38 och allmänt parallella med kapselns 30 sido- väggar 32, 33.

. Sedan locket 38 har satts på plats, införs ingjutningsmassa H4 i kapselns 30 inre, t.ex] genom locköppningen 40, så att kapseln 10 blir ingjuten. Under ingjutningen utföres vakuumavgasning av kap- selns 30 inre. Ingjutningsmassan UH är oreaktiv med jod och består företrädesvis av polyestermaterial. Polyestermassan RH ger elektrisk isolering, håller fast den inre kapseln 10 i den yttre kapseln 30 och tätar mot läckage av depolarisator eller gas från kapseln 10. Andra ingjutningsmaterial kan användas, men vid rumstemperatur härdande poly- estermaterial är det minst reaktiva med jod och därför det mest effek- tiva vid åstadkommande av lângtidsförslutning eller -isolering mot jodmigrering.

Pig. 5 visar en cell efter ingjutningen. Ett utsprång H6 bildas av massan 44 på locket 38 och täcker öppningarna 39 och H0.

Utsprånget H6 är av sådan tjocklek, att ledningarna 27 och 28 skjuter ut från dess sidor, och det har en plan översida 47, som är i huvud- sak parallell med locket 38.

Cellhöljet enligt föreliggande uppfinning fullbordas med en behållare 50, som visas i fig. 6 och som omsluter kapseln 30. Behålla- ren 50 är företrädesvis rektangulär i tvärsnitt och är tillräckligt stor för att innesluta kapseln 30 samt är av metall, såsom rostfritt stål.

Behållaren 50 är gjuten eller på annat sätt formad till en i ett stycke utförd detalj som omfattar en botten, sidoväggar och_gavelväggar. Så- lunda har behållaren 50 i huvudsak samma form som kapslarna 10 och 30.

Kapseln 30 placeras i behållaren 50 med ledningarna 27, 28 invid kapselns 50 öppning. Ledningarna 27, 28 bockas omkring och svet- sas till ändarna av polstift 58, 59, på det i fig. 6 visade sättet.

Polstiften omges av var sin bussning 61, 62 av elektriskt isoleríngs- material. Polstiften 58, 59 är företrädesvis av rostfritt stål. En isolerande remsa 68 av polytetrafluoroeten bäres av utsprångets H6 plana yta 47, en värmeisolerande remsa 66 av glasfibermaterial bäres 10' 15 20 '25 30 35 1401069-s 5 " ' VV p _ _”wí_i _____ _fl______J __ gw______ f av remsan SH, och polstiften 58, 59 sträcker sig genom öppningar i remsorna SH och 86. Behållaren slutes av ett övre lock 68, som passar i behållarens 50 öppning och svetsas däri för bildning av ett herme- _"tiskt tätt hölje. Den hermetiska tätningen innestänger eventuell'gaS, gsom alstras av cellen, inom höljet, och den hindrar yttre fukt att inträda i cellen. Bussningarna 61, 62 är förseglade i öppningar, som hildats i locket 68, och de andra ändarna av polstiften 58, 59 skjuter ut utanför locket 68 och utgör elektriska anslutningar till cellen.

Pâ grund av detta arrangemang bäres locket 68 och isoleringsremsorna _'6H, 66 på ytan H7 av partiet 46 på så sätt att de är anordnade på_ avstånd från kapseln 30. Utrymmet däremellan ger rum för ledningarna 27, 28 och anslutningar till de terminala delarna 58, 59 samt ger även utrymme för att inhysa eventuellt läckage av depolarisator, om det skulle inträffa, varigenom eventuell läckande depolarisator hind- _ras att komma i kontakt med locket 68. Remsan 66 av glasfibermateríal isolerar den elektriska isoleringsremsan 64 mot värme, som utvecklas av och kring locket 68. I höljet enligt uppfinningen förhindras läckage av det jodhaltiga katodmaterialet av kapselns 10 material och förslutningen av locket 22 därtill. Kapseln 10 är av ett material, som är oreaktivt med jod, såsom epoxíplast, och locket 22 är tätat med ett material, som är både ett effektivt tätningsmedel och oreak- tivt med jod,;såsom vätskeformigt epoximaterial. Skulle läckage av det viskösa jådhaltiga materialet från kapseln 10 inträffa, ger emel- lertid höljet enligt uppfinningen längsta möjliga läckagebana, vari- genom sannolikheten för eventuella skadliga effekter från sådant läckage minskas. Detta åstadkommas med arrangemanget av de omvända ^kapslarna 10 och 30. Sålunda måste eventuellt material, som läcker från kapseln 10 nära locket 22, strömma praktiskt taget längs hela käelfi för att nå locket 38. Emellertid är risken att detta händer i I hög grad reducerad av íngjutningen av kapseln 10 i massan 44. Poly- estermaterialet ger elektrisk isolering och långtidsförslutning mot jodläckage. Kapseln 30 stänger in gas, som kan läcka ut från'kapseln 10, och detta förhöjes av den hermetiska förslutningen mellan behålla- ren 50 och locket 60. Till följd därav erbjuder höljet enligt upp- .finningen lång livstid för litium-jodcellen och gör den säkert im- planterbar och användbar i människokroppen.' -_-___.__'._ a. V-

Claims (20)

7401069-5 PATENTKRAV

1. Litium-jodcell innefattande en av litium utförd anod, jodhaltigt katodmaterial och en av litiumjodid bestående elektrolyt inneslutna i ett hölje, som är oreaktivt mot jod, k ä n n e t e c k- n a d av att höljet består av dels en med en öppning vid ena änden utförd inre kapsel av mot jod oreaktivt material, vari anoden, kato-_ den och elektrolyten är anbragta, dels en av mot jod oreaktivt mate- rial utförd förslutning, som sluter den inre kapselns öppna ände, dels en yttre kapsel, som omsluter den inre kapseln och vid ena änden har en öppning, som slutes av en därvid anordnad förslutning, varvid den inre och den yttre kapseln är anbragta med sina öppningar vända åt motsatta håll, så att förslutningen för den inre kapseln befinner sig intill den ände av den yttre kapseln, som är motsatt förslutningen för den yttre kapseln, varigenom jodhaltigt material, som läcker genom förslutningen för den inre kapseln måste flyta utmed den inre kapselns hela längd innan det når förslutningen för den yttre kapseln, så att risken för skadliga verkningar av sådan läckning reduceras.

2. Cell enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att den inre kapseln och dess förslutning är av epoximaterial.

3. Cell enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att den inre kapseln och dess förslutning är av glasfiberarmerat poly- estermaterial. _

4. H. Cell enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att anoden, katoden och elektrolyten upptar den inre kapseln till en nivå nära öppningen och att förslutningen bildas av ett skikt av epoximaterial, som täcker den inre kapselns innehåll och är anord- nat vid öppningen, och ett lock, som passar till öppningen och är i kontakt med epoximaterialet, så att detta tätande förbinder locket med kapseln. I

5. Cell enligt patentkravet H, k ä n n e t e c k n a d av att locket är av epoximaterial.

6. Cell enligt patentkravet H, k ä n n e t e c k n a d av att en remsa av glasfiberdukmaterial är anhragt mellan den inre kapselns innehåll och skiktet av epoximaterial.

7. _ *Cell enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att den yttre kapseln innehåller polyestermaterial, vari den inre kapseln är ingjuten. 7401069-5

8. Cell enligt patentkravet 7, k ä n n e t e c k n a d av att den yttre kapseln är av epoximaterial.

9. -Cell enligt 'patentkravet 7", k än n e t e c k n a d av att den yttre kapseln är av glasfiberarmerat polyestermaterial.

10. Cell enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att den yttre kapselns öppning är försluten med ett lock.

11. I Cell enligt något av patentkraven 1 - 10, k ä n n e- t_e c k n a d av att den yttre kapseln Qmslutes av en behållare av metall.

12. Cell enligt patentkravet 11, k ä n n e t e c k n'a d av att behållaren vid ena änden har en öppning med ett däri tätande an~ bragt lock. _

13. Cell enligt patentkravet 12, k ä n n e t e c k n a d av att locket är hermetiskt förbundet med behållaren.

14. Cell enligt patentkravet 12, k ä n n e t e c k n a d av att den har ett mellanrum mellan den yttre kapseln och locket för åstadkommande av ett utrymme, som kan mottaga substanser, som even- tuellt avgår från kapslarna.

15. Cell enligt patentkravet 12, k ä n n e t e c k n a d av *att locket är försett med elektriska anslutningar, att ett termiskt isolerande organ är anbragt mellan locket och den yttre kapseln och att ett elektriskt isolerande organ är anbragt mellan det.termiskt isolerande organet och den yttre kapseln. '

16. ; Förfarande för framställning av en cell enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att man framställer en med en öppning vid ena änden utförd inre kapsel av ett mot jod oreaktivt material, placerar en litiumanod och katodströmsamlare på avstånd från varandra' _i kapseln, inför jodhaltigt material i kapseln i kontakt med litium- anoden och katodströmsamlaren, försluter den inre kapselns öppning, placerar den inreflkapseln i en med en öppning vid ena änden utförd yttre kapsel på sådant sätt, att den yttre kapseln är omvänd i för- hållande till den inre kàpseln med dennas förslutna ände intill den _ände av den yttre kapseln, som är motsatt öppningen, inför en mot jod oreaktiv ingjutníngsmassa i den yttre kapseln på sådant sätt, att den inre kapseln blir ingjuten, samt försluter den yttre kapseln.

17. Förfarande enligt patentkravet 16, k ä n n e t e c k n a t av att den inre kapseln framställs av epoxiplastmaterial och fylla; med det jodhaltiga materialet till en nivå nära öppningen samt att öppningen försluts genom införande av flytande epoximaterial ovanpå kapselns innehåll nära öppningen och anbringande av ett lock av 7l|01069-5 epoxiplastmaterial i öppningen i kontakt med det flytande epoxi- materialet.

18. Pörfarande enligt patentkravet 17, k ä n n e t e c k - n a t av att en remsa av glasfiberduk placeras på det jodhaltiga materialet före applicering av epoximaterialet.

19. Förfarande enligt patentkravet 16, k ä n n e t e c k- n a t av att ingjutningsmaterialet består av polyestermaterial.

20. Förfarande enligt något av patentkraven 16 - 19, k ä n- n e t e c k n a t av att den yttre kapseln placeras i en behållare med en öppning i den ena änden och att denna öppning förslutes. ÅNFURDA PUBLIKATIONER: Sverige 381 374 (H01M 2/02) US 3 424 621 (136-100), 3 S53 020 (136-6)