RU33000U1 - Источник тока для имплантируемых медицинских приборов - Google Patents
Источник тока для имплантируемых медицинских приборовInfo
- Publication number
- RU33000U1 RU33000U1 RU2003116772/20U RU2003116772U RU33000U1 RU 33000 U1 RU33000 U1 RU 33000U1 RU 2003116772/20 U RU2003116772/20 U RU 2003116772/20U RU 2003116772 U RU2003116772 U RU 2003116772U RU 33000 U1 RU33000 U1 RU 33000U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current source
- cathode
- separator
- fluorinated carbon
- current
- Prior art date
Links
- QLOAVXSYZAJECW-UHFFFAOYSA-N methane;molecular fluorine Chemical compound C.FF QLOAVXSYZAJECW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 7
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 6
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 5
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 5
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 claims description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M lithium fluoride Chemical compound [Li+].[F-] PQXKHYXIUOZZFA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 2
- 229920006359 Fluoroplast Polymers 0.000 description 1
- 229920004936 Lavsan® Polymers 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000002688 persistence Effects 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Primary Cells (AREA)
Description
Изобретение относится к усовершенствованному Гальваническому элементу с органическим электролитом, в котором катодом является фторированный углерод, а анодом металлический литий. Так как элементы подобного типа характеризуются высокой энергией, хорошей сохраняемостью и стабильным уровнем разрядного напряжения, они находят широкое применение в различного рода электронных устройсвах, в частности в медицинских имплантируемых приборах. Однако попытки форсированного разряда таких источников тока приводят, в частности, к большому тепловыделению, которое может окончиться тепловым разгоном, выходом элемента из строя, разрушением питаемой аппаратуры и созданием аварийной ситуации.
Поскольку медицинский прибор вместе с источником тока имплантируется в живой организм, то, естественно, к источнику тока должны предъявляться повышенные требования по безопасности и надежности в период длительной эксплуатации.
Известен источник тока для имплантируемых медицинских приборов аналогичной электрохимической системы 1,2, включающий фторированный углерод, металлический литий и органический электролит.Однако в этом изобретении не решены вопросы безопасности источника тока, а разрядная кривая имеет падаюший вид.
Задача изобретения - повышение надежности и пожаровзрывобезопасности источника тока при несанкционированном внешнем или внутреннем коротком замыкании, а также получение плоской разрядной характеристики, что более предпочтительно для работы блока электроники в медицинском приборе.
Предложенный источник тока решает указанную задачу за счет того, что в источнике тока содержашем корпус из коррозионно-стойкого материала, литиевый анод, твердый катод из фторированного углерода, разделяющий их
сепаратор и неводный электролит, катод источника тока, включающий фторированный углерод, электропроводную добавку в виде графита или сажи и связующее выполняется пористым. При этом доля фторированного углерода (с содержанием активного фтора 55-60%) в катодной массе составляет 95-98 %, электропроводной добавки 1-3% и связующего 1-3%.. При этом пористость катода составляет 60 - 65%, а плотность 3 - 3,5 г/см . Поскольку работа имплантируемых приборов рассчитана на длительный срок { в частности кардиостимулятора на 8 - 10 лет), то потребление тока не превышает 30 100 мкА. Катод указанного состава полностью обеспечивает такое токопотребление при достаточно высоком ( 2,9 - 3,0 В) уровне разрядного напряжения. В тоже время указанное соотношение компонентов в составе катода (фторированного углерода, графита и связующего) обеспечивает достаточно высокую удельную емкость источника тока в заданном объеме, а указанная пористость и плотность катода обеспечивают поддержание прохождения тока при минимальной нагрузке, в частности при коротком замыкании, на низком уровне 40 мА из-за диффузионных ограничений по электролиту в порах катода по мере ускоренного разряда источника тока. Поскольку используемый фторуглерод имеет свойство расширяться по мере разряда (до 30 40%), то, чтобы не произошло разрыва сепаратора, сепаратор выполняется двухслойным. Причем, первый слой, соприкасающийся с катодом, выполнен из нетканого полипропиленового материала толщиной 90-110 мкм. и размером пор 25 + 5мкм., а наружный слой, соприкасающийся с литиевым анодом, выполнен из микропористой полипропиленовой пленки толщиной 20 -25 мкм. и размером пор 0,025 +0,003 мкм. Пористость и толщина первого сепаратора обеспечивают необходимое заполнение и удержание электролита в межэлектродном пространстве. А поскольку у тонкого сепаратора на поверхности нанесен пористый слой полиэтилена толщиной 1-3 мкм., то при нагреве источника тока слой полиэтилена расплавляется, закрывает поры на поверхности сепаратора и проводимость пленки уменьшается более, чем в 10 раз, что, естественно, приводит к резкому падению тока, протекающего через
ИСТОЧНИК тока. Кроме того прочность при растяжении указанного сепаратора составляет 1000 кг/см, что обеспечивает его целостность при расширении катода в процессе разряда.
На фиг. 1 представлен электрод и токосъем для изготовления катода; на фиг.2 представлен собранный катод, помещенный в двойной полипропиленовый сепаратор и соединенный с гермовыводом на крышке источника тока; на фиг.З представлен собранный источник тока.
Источник тока изготавливается следующим образом: порошок фторированного углерода подвергают сухому смещиванию с ацетиленовой сажей на шаровой мельнице. При этом берется 1000г. фторуглерода и 21г. сажи. После этого готовая смесь подвергается жидкостному смешиванию в среде этилового спирта с добавлением 24г.(27,5мл) водной суспензии фторопласта Ф4Д. Затем, после отжима спирта, масса раскатывается на вальцах в ленту толщиной 1,75мм, из которой вырубаются два электрода U - образного катода. После предварительной подсушки электродов приступают к изготовлению непосредственно самого катода. Для этого два электрода (1) промазывают с одной стороны спиртовым раствором коллоидного графита (25г/л) и промазанной стороной укладывают на титановый токосъем (2), так же предварительно покрытый коллоидным графитом. Собранный катод подвергается прессованию при усилии 100-130 кгс/см. Затем методом контактной сварки титановый токосъем катода (2) приваривается к гермовыводу (6) в крышке (3), между крышкой и катодом помещена изолирующая прокладка (7) из лавсана. Запайка катода (4) в двойной сепаратор (5) производится методом горячей сварки по периметру катода.. После предварительной сушки компонентов в атмосфере сухого аргона собирается источник тока: катод в сепараторе (9) предварительно приваренный к гермовыводу (6) на крышке (3) с изолируюшей прокладкой (7) помещается в образный корпус (10), по широким стенкам которого уложен литиевый анод (8) толщиной 0,7мм. После сварки крышки источника тока (3) с корпусом (10), вакуумной заправки элемента неводным электролитом и окончательной герметизации заправоч ГС -f//
.;;Л (/ :- / и I ного отверстия в крышке (3) шариком (11) методом запресовки и отрицательным выводом (12) поверх шарика методом лазерной сварки элемент после проведения входного контроля подвергался короткому замыканию при температуре . Результаты представлены на фиг.4. Превышение температуры от окружающей не превышает . Затем через 90мин. температура источника тока сравнивается с окружающей и не изменяется на протяжении всего дальнейшего времени короткого замыкания. Таким образом, в условиях длительного внешнего короткого замыкания не происходит перегрева источника тока, разгерметизации, изменения габаритных размеров, разрушения корпуса.
Таким образом технический результат заключается в том, что повышается надежность и безопасность источника тока как при хранении, так и в условиях длительной эксплуатации в имплантируемом медицинском приборе.
На фиг.5 приведена разрядная кривая источника тока на нагрузку 5 кОм; видно, что кривая имеет плоский вид практически на протяжении всего времени разряда, даже на нагрузке в 20 раз превышающей реальную нагрузку в кардиостимуляторе (100 кОм).
Источник тока работает следующим образом: при замыкании выводов источника тока на литиевом аноде происходит переход положительных ионов лития в раствор и диффузия их в растворе электролита к фторуглеродному катоду. Освободившиеся при этом электроны по внешней цепи направляются к положительному выводу источника тока. В результате электрохимической реакции на катоде происходит образование фторида лития и аморфного углерода: xLi + CFx - xLiF + С
Реакция продолжается до тех пор пока не израсходуется какой-нибудь из электродов. За счет протекания этой реакции внутри элемента во внешней цепи наблюдается прохождение электрического тока.
Источники информации, принятые во внимание: 1. Патент США .№ 6,150,057 , кл. Н01М 10/40, 21 ноября, 2000г.
Claims (3)
1. Источник тока, содержащий корпус из коррозионно-стойкого материала, литиевый анод, твердый катод из фторированного углерода, разделяющий их сепаратор и неводный электролит, отличающийся тем, что катод выполнен пористым, при этом в него включены электропроводная добавка и связующее, доля фторированного углерода составляет 95-98% с содержанием активного фтора 55-60%, электропроводной добавки 1-3% и связующего 1-3%, при этом пористость катода составляет 60-65%, а плотность 3-3,5 г/см3.
2. Источник тока по п.1, отличающийся тем, что катод выполнен из двух электродов, соединенных вместе раствором коллоидного графита и расположенных на титановом токосъеме.
3. Источник тока по п.1, отличающийся тем, что сепаратор выполнен двухслойным, причем внутренний слой из нетканого полипропиленового материала толщиной 90-110 мкм и размером пор 25±5 мкм, а наружный слой из микропористой полипропиленовой пленки толщиной 20-25 мкм и размером пор 0,025±0,003 мкм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003116772/20U RU33000U1 (ru) | 2003-06-10 | 2003-06-10 | Источник тока для имплантируемых медицинских приборов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003116772/20U RU33000U1 (ru) | 2003-06-10 | 2003-06-10 | Источник тока для имплантируемых медицинских приборов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU33000U1 true RU33000U1 (ru) | 2003-10-10 |
Family
ID=37502628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003116772/20U RU33000U1 (ru) | 2003-06-10 | 2003-06-10 | Источник тока для имплантируемых медицинских приборов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU33000U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2339123C1 (ru) * | 2007-06-25 | 2008-11-20 | Виталий Михайлович Алашкин | Катод литиевого химического источника тока |
-
2003
- 2003-06-10 RU RU2003116772/20U patent/RU33000U1/ru active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2339123C1 (ru) * | 2007-06-25 | 2008-11-20 | Виталий Михайлович Алашкин | Катод литиевого химического источника тока |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3815774B2 (ja) | 電解質を含む電気化学素子 | |
| US20020196597A1 (en) | Electric double layer capacitor | |
| JP2002117841A (ja) | 非水電解質二次電池 | |
| RU2740794C1 (ru) | Система стабильной высокотемпературной вторичной батареи и способ, относящийся к ней | |
| US9190221B2 (en) | Aqueous-based electric double-layer capacitor | |
| JPH07302597A (ja) | リチウム電池 | |
| JPH0877999A (ja) | 電 池 | |
| US9330855B2 (en) | Aqueous-based electric double-layer capacitor | |
| JP2001217150A (ja) | 電気二重層キャパシタ | |
| RU33000U1 (ru) | Источник тока для имплантируемых медицинских приборов | |
| JP2011170972A (ja) | 二次電池の製造方法 | |
| TWI778151B (zh) | 非水電解質二次電池 | |
| CA3180834A1 (en) | Capacitor, manufacturing method therefor, and use thereof | |
| JP2002298925A (ja) | リチウム二次電池のエージング処理方法およびそれを含むリチウム二次電池の製造方法 | |
| CN107799854A (zh) | 一种高温固态钠离子‑空气氧化物储能电池 | |
| HU208596B (en) | Rechargeable electrochemical cell | |
| JPH09171809A (ja) | レーザー封口電池 | |
| US20230163358A1 (en) | Non-aqueous ammonia electrolytes for lithium anode based primary and reserve batteries | |
| JP2019117785A (ja) | 空気電池用正極及び空気電池 | |
| JP2008103109A (ja) | 非水電解液電池 | |
| JPH11213983A (ja) | 円筒型電池 | |
| JP2007059650A (ja) | コイン形蓄電セル | |
| CN218957975U (zh) | 电池 | |
| JP4395899B2 (ja) | 空気電池 | |
| JP3021517B2 (ja) | 有機電解液二次電池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC1K | Assignment of utility model |
Effective date: 20061009 |