[发明专利]在生物相容性电池中使用的阴极混合物

说明书

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求2014年8月21日提交的美国临时专利申请62/040178的权益。

背景技术

1.技术领域

描述了在生物相容性电池中使用的阴极混合物。阴极混合物包括过渡金属氧化物、能够导电的碳的同素异形体，以及能够分散到生物相容性电池中或其上的流变特性。在一些实例中，在生物相容性电池中使用的阴极混合物的使用领域可包括需要能量的任何生物相容性装置或产品。

2.相关领域描述

近来，医疗装置的数量开始快速增长并且其功能不断完善。这些医疗装置可包括例如植入式起搏器、监测和/或测试生物功能的电子药丸、具有活性组件的外科装置、接触镜片、输注泵和神经刺激器。前述许多医疗装置的功能增加和性能增强已经理论化并得以发展。然而，为了实现在理论上所说的增加的功能，这些装置中的许多现在都需要自备式通电机构，该机构与这些装置的尺寸和形状要求以及新的通电部件的能量要求相容。

一些医疗装置可包括诸如半导体器件的电气部件，这些部件执行多种功能并且可以结合到许多生物相容性和/或植入式装置中。然而，此类半导体部件需要能量，因此，通电元件也应该优选地被包括在此类生物相容性装置中。生物相容性装置的外形和相对较小的尺寸可为各种功能的限定产生挑战性的环境。在许多实例中，重要的是提供安全、可靠、紧凑和高性价比的装置来为生物相容性装置内的半导体部件供电。因此，需要形成用于植入生物相容性装置内或之上的生物相容性通电元件，在生物相容性装置中的这些毫米或更小尺寸的通电元件结构在保持生物相容性的同时也提供了增强的功能。

用于给装置供电的一个此类通电元件可为电池。电池中常用的可包含各种类型的化学储能材料的元件是电池阴极。电池阴极通常是电池的限制电池容量并且占据最大体积的部件。电池的功能可关键取决于结构的设计、材料以及与形成电池阴极相关的工艺。此外，在一些实例中，电池阴极材料的容纳度可为生物相容性的一个重要方面。因此，需要形成在生物相容性通电元件中使用的小生物相容性阴极的新实例。

发明内容

因此，本发明公开了用于生物相容性电池的阴极混合物，其在维持生物相容性电池所需的结构和功能的同时提供电化学和生物相容性优势。

一个整体方面包括用于生物相容性电池的阴极混合物，其中该生物相容性电池包括第一集流体和第二集流体、阳极以及层状结构。层状结构的至少一个层的体积被移除以形成腔，其中该腔填充有阴极混合物，并且其中该阴极混合物包含过渡金属氧化物。该阴极混合物还可包含碳同素异形体。该阴极混合物还能够基于其流变特性填充腔，同时保持所述腔中的填充的阴极结构的导电性。

具体实施可包括以下特征中的一者或多者：过渡金属氧化物包含二氧化锰的阴极混合物；阴极还包括亲水性粘结剂的阴极混合物；阴极还包括疏水性粘结剂的阴极混合物；疏水性粘结剂包括聚异丁烯(PIB)的阴极混合物；疏水性粘结剂包括氟碳固体的阴极混合物；氟碳固体包括聚四氟乙烯(PTFE)的阴极混合物；碳同素异形体包括石墨的阴极混合物；碳同素异形体包括炭黑的阴极混合物；阴极混合物的一种组分的至少平均分子大小通过研磨所述组分在粒度方面减小的阴极混合物；其中研磨组分包括喷射研磨的阴极混合物；其中腔首先利用水凝胶分隔物加衬的阴极混合物；还包括溶剂的阴极混合物；溶剂包括甲苯的阴极混合物；以及溶剂包括庚烷的阴极混合物。装置可包括生物医疗装置为接触镜片的实施例。

一个整体方面包括用于生物相容性电池的阴极混合物，其中该生物相容性电池包括第一集流体和第二集流体、阳极以及层状结构，其中层状结构的至少一个层的体积被移除以形成腔，并且其中该腔填充有阴极混合物。该阴极混合物可包含二氧化锰、碳同素异形体以及聚异丁烯(PIB)。该阴极混合物还可包含甲苯。该阴极混合物还可包含庚烷。可在如下情况下形成阴极混合物，其中阴极混合物的一种组分的至少平均分子大小通过研磨所述组分在粒度方面减小；并且其中阴极混合物能够基于其流变特性填充腔，同时保持所述腔中的填充的阴极结构的导电性。