用于植入式医疗设备的电池装箱的制作方法
本公开涉及电化学电源电池以及合并这种电源电池的组件。具体而言，本公开的各种实施例适合用于包括涉及用于医疗设备的电子组件的应用的各种应用，该医疗设备可任选地被植入患者体内或携载在患者上。
背景技术：
以电池形式的电化学电池广泛用于给电子设备供电。随着将电子部件小型化和/或集成的进步，发展了具有不断增加的功能的设备。在某些应用中，非常期望小尺寸与可靠的供电能力。一个这种应用是在诸如传感器之类的医疗设备中，例如，葡萄糖或氧传感器、活动监测器、诸如神经刺激器或心律调整器之类的刺激器、或依赖电功率得以作用的其他设备。植入式的医疗设备要求高可靠性、小尺寸、长期的电源。此外，这种电源可被可靠地密封，以防止电化学电池材料的泄露。更进一步地，随着这种设备的应用增加，对于可经济地生产的电源存在更大的需求。
存在许多类型的电池。然而，通常放置电池的的典型问题是，随着年龄或不正常的电池装载，电解液化学物质从电池泄露的可能性。高度可靠密封的电子封装包括气密焊接的组件，该气密焊接的组件使用玻璃到金属密封的馈通件(feedthrough)。然而，这种封装由于组装成本对于生产来说是昂贵的。
通常，电子组件被连接到电池，并且这两个物品随后被组装到进一步的封装中。将各自以它们自身封装的多种设备结合到进一步的封装中使得减少这种组件的尺寸变得困难，因为该组件涉及将封装放到其他封装里面。
需要提供可靠密封的、小尺寸的、及低成本的封装的新的电化学电源。此外，这种电源应该促进外壳电子器件将设备的总体尺寸保持较小。
技术实现要素：
提供了电池组件的各种实施例，该电池组件的各种实施例产生电池部件的可靠密封，同时维持小尺寸与低生产成本。又进一步地，呈现了电池外壳的实施例，该电池外壳的实施例允许将电子组件合并到电池外壳中。然而，本公开不要求前述属性中的任一者由本文中公开的以及在所附权利要求中所描述的实施例来完成。
简单而言，电池组件的实施例包括第一外壳壳体、第二外壳壳体、绝缘体以及电池部件。第一外壳壳体具有第一周边侧壁、第一外壳底部、以及在第一外壳底部上的第一接触区域。第二外壳壳体具有第二周边侧壁、第二外壳底部、以及在第二外壳底部上的第二接触区域。第二外壳壳体被设置在第一外壳壳体中，其中第二接触区域与第一接触区域相对。绝缘体被插入在第一外壳壳体与第二外壳壳体之间，以产生第一外壳壳体与第二外壳壳体之间的电绝缘。电池部件包括阳极电极、阴极电极、以及插入阴极电极与阳极电极之间的分离器。该分离器包含电解质。
本公开提供了电池组件的实施例，该电池组件包括：具有第一周边侧壁、第一外壳底部、以及在第一外壳底部上的第一接触区域的第一外壳壳体；具有第二周边侧壁、第二外壳底部、以及在第二外壳底部上的第二接触区域的第二外壳壳体；并且第二周边侧壁具有第二外壳顶部边缘。第二外壳壳体被嵌套在第一外壳壳体中，其中第二接触区域与第一接触区域相对。绝缘体被插入在第一外壳壳体与第二外壳壳体之间，以产生第一外壳壳体与第二外壳壳体之间的电绝缘。在一些实施例中，医疗设备包括电池组件，如本文中所述，并且医疗设备可被植入患者体内或携载在患者上。
电池部件包括：电接触第一接触区域或第二接触区域中的一个的阳极电极、电接触第一接触区域或第二接触区域中的另一个的阴极电极、以及插入在阴极电极与阳极电极之间的分离器，该分离器包括电解质。第一外壳壳体的第一外壳底部与第二外壳壳体的第二外壳底部相对，以连同第一外壳壳体的第一周边侧壁限定电池部件腔，并且阳极电极、分离器以及阴极电极被设置在电池部件腔中。第一周边侧壁或第二周边侧壁中的至少一个连同第二外壳底部限定电子组件腔。第一外壳壳体包括从第一周边侧壁突出的至少一个第一接触件。第二外壳壳体包括从第二周边侧壁突出的至少一个第二接触件。绝缘体是被配置成在第一与第二外壳壳体之间形成套筒以及形成重叠第二外壳顶部边缘的边缘凸缘的模制的绝缘体。电子组件被设置在边缘凸缘上，并且具有至少部分地设置在电子组件腔中的电子部件。该至少一个第一接触件与该至少一个第二接触件被变形，以产生与电子组件的电接触，以从电池部件提供电力，并且将电子组件保持在电子组件腔内。
在本公开的另一实施例中，提供的是包括第一外壳壳体的电池组件，该第一外壳壳体包括第一周边侧壁、第一外壳底部、以及在第一外壳底部上的第一接触区域。第一周边侧壁从第一外壳底部延伸到第一外壳周边边缘。第二外壳壳体具有第二周边侧壁、第二外壳底部、以及在第二外壳底部上的第二接触区域。第二周边侧壁从第二外壳底部延伸到在第二外壳底部上方的第二外壳周边边缘，并且第二周边侧壁具有从第二外壳底部延伸到第二侧壁底部边缘的u型折叠区段(section)。第二外壳壳体被嵌套在第一外壳壳体中，其中第二接触区域与第一接触区域相对。绝缘体被插入在第一外壳壳体与第二外壳壳体之间，以产生第一外壳壳体与第二外壳壳体之间的电绝缘。绝缘体被设置在第二外壳壳体上，以覆盖u型折叠区段的第一侧、第二侧壁底部边缘、u型折叠区段的第二侧的至少一部分、以及从所述第二壳体底部延伸到所述第二壳体周边边缘的第二外壳周边壁的区段的至少一部分。电池部件包括：电接触第一接触区域或第二接触区域中的一个的阳极电极、电接触第一接触区域或第二接触区域中的另一个的阴极电极、以及插入在阴极电极与阳极电极之间的分离器，其中该分离器包括电解质。第一外壳壳体的第一外壳底部与第二外壳壳体的第二外壳底部相对，以连同第二外壳壳体的第二周边侧壁的u型折叠区段一起限定电池部件腔。阳极电极、分离器和阴极电极被设置在电池部件腔中。第一周边侧壁与第二周边侧壁连同第二外壳底部限定电子组件腔。第一周边侧壁具有包括从其突出的至少一个第一接触件的第一侧壁区段。在第一侧壁区段处，第一外壳周边边缘被设置成比第二外壳周边边缘更远离第二壳体底部。绝缘体被设置在所述第一周边侧壁上，从插入在所述第一周边侧壁和所述第二周边侧壁之间的在第一侧壁区段处的位置延伸到在所述第二外壳周边边缘和第一外壳周边边缘之间的至少位置。第二周边侧壁具有包括从其突出的至少一个第二接触件的第二侧壁区段。在第二侧壁区段处，第二外壳周边边缘被设置成比第一外壳周边边缘更远离第二外壳底部。绝缘体被设置在第二周边侧壁上，从插入在第一周边侧壁和第二周边侧壁之间的在所述第二侧壁区段处的位置延伸到在第一外壳周边边缘和第二外壳周边边缘之间的至少位置。电子组件被连接到该至少一个第一接触件和该至少一个第二接触件，并且具有至少部分地设置在电子组件腔中的电子部件。
从结合附图阅读的以下描述中，本公开的上述和其它目的、特征和优点将变得显而易见。本公开被认为包括上述特征和本文包含的对应描述的所有功能组合以及本文所述的进一步特征的所有组合，并且不限于作为示例的图中所示的特定结构实施例。本公开的范围和精神被认为包括受益于本公开的本领域技术人员可以做出的修改，该修改替代权利要求中呈现的元件、权利要求书语言所阅读的或与其等同的装置或结构，并且该修改产生与出于对本发明的操作的目的在本公开中所标识的那些对应示例相关联的基本相同的结果。此外，本公开的范围和精神旨在由权利要求语言本身及其等同物的范围进行定义，而不包括在说明书中所讨论的、在权利要求语言本身中未提及的结构或功能限制。
各种实施例的附加特征与优点将在随后的描述中部分地陈述，且将从该描述部分地显而易见，或可通过各种的实施例的实践获知。将通过在描述和所附权利要求中特别指出的元件和组合的方式来实现和获得各种实施例的目的和其他优点。
附图简述
在某种程度上，实施例的其他方面、特征、移除以及优点将关于以下、所附权利要求以及附图说明变得明显，其中
图1a是本公开的电池外壳的第一实施例的前侧、顶侧以及右侧部分分解立体图；
图1b是图1a的电池外壳的第一实施例的前侧、顶侧以及右侧立体图；
图1c是图1b的沿着线1c-1c取得的电池外壳的第一实施例的横截面图；
图1d是图1b的电池外壳的第一实施例的横截面图；
图1e是图1a-1d中所示的电池外壳的第一实施例的变型的分解立体图，其中，中间电流集电器(intermediarycurrentcollector)被设置在电极材料之间；
图2是进一步显示电路板组件与电池外壳的实施例分解关联的本公开的电池外壳的另一实施例的前侧、顶侧以及右侧立体图；
图3a是本公开的电池外壳的另一实施例的前侧、顶侧以及右侧部分立体截面图；
图3b是图3b的电池外壳的实施例的放大部分的前侧、顶侧以及右侧部分立体截面图；
图4是本公开的电池外壳的又一实施例的前视截面图；
图5是本公开的电池外壳的又一另一实施例的前视截面图；
图6a是示出刻度(scale)以用于指示电池外壳的尺寸的本公开的电池外壳的又一另一实施例的俯视缩放图；
图6b是图6a的电池外壳的横截面图；
图6c是图6a的电池的第一与第二外壳壳体的密封的横截面的电子显微镜照片，示出了在酸改性聚丙烯(ppaf)膜密封材料中的对位芳族聚酰胺合成纤维，如kevlar，twaron，nomex或technora纤维；以及
图6d是本公开的电池外壳的又一另一实施例的立体图，其示出了第一外壳壳体中暴露集电器端子的孔径。
应当理解，附图不是按比例绘制的，除非如此标注。进一步地，图中的对象之间的关系可能不是按比例的，并且实际上可能具有关于尺寸的相反关系。附图旨在给所示出的每个对象的结构带来理解和清晰度，并因此，为了说明结构的特定特征，可能会夸大某些特征。
具体实施方式
出于本说明书和所附权利要求书的目的，除非以其他方式指出，成分的所有表达数量、材料的百分比或比例、反应条件、以及说明书和权利要求书中使用的其他数值应被理解为在所有情况下由术语“大约”来修改。因此，除非相反地指出，否则在以下说明书和所附权利要求中陈述的数值参数是近似值，这些近似值可根据本公开的实施例所寻求获得的期望性质而变化。最小限度上，且不试图将等同原则的应用限制在权利要求书的范围，至少根据所报告的有效数字的数目并且应用普通的舍入技术来解释这些数值参数。
尽管陈述本公开的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但是在特定示例中所陈述的数值尽可能精确地来报告。然而，任何数值固有地包含必然由它们相应的测试度量中找到的标准差产生的某些误差。此外，本文所公开的所有范围要理解成包含其中包括的任何且全部子范围。例如，“1到10”的范围包括最小值1与最大值10之间的任何且所有子范围(并包括最小值1和最大值10)，即，具有最小值等于或大于1且最大值等于或小于10的任何且所有子范围，例如5.5到10。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的，在一些实施例中，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代物，除非清楚且明确地限于一个指代物。因此，例如，提及“阳极”包括一个、两个、三个或更多个阳极。另外注意到，如在说明书和所附权利要求书中所使用的，关于诸如“顶部”、“底部”、“在……上面”和“在……下面”之类的关于取向的相关术语仅旨在描述本文中关于本公开的附图所描述的实施例，并且在所描述的实施例的实际应用中不要求任何特定的方向。在这方面，在权利要求中使用这些术语仅用于描述权利要求元素彼此的相对关系，而不是描述与真实世界坐标和方向相关的元素。因此，将元素“a”描述为“顶部”而将元素“b”描述为“底部”不排除阅读关于具有其中“a”在“b”的下面的实际取向的设备的权利要求，如果对装置进行反转将把“a”放置在“b”之上的话。
详细参照本公开的各种实施例，在附图中示出了这些实施例的示例。虽然结合所示实施例描述了本公开的实施例，但是应当理解，它们并不旨在将本公开限制于那些实施例。相反，本公开旨在涵盖可以包括在由所附权利要求限定的公开内容内的所有替代、修改和等同物。此外，本公开包括将特定公开的实施例的每个特征添加到不存在这样的特征的其他公开的实施例中的每一个。又进一步地，本公开包括将特定公开的实施例的每个特征替换为每个其他公开的实施例的相应特征。
在先前描述的实施例的可选变型中，第一外壳壳体的第一外壳底部与第二外壳壳体的第二外壳底部相对，以连同第一外壳壳体的第一周边侧壁一起限定电池部件腔，并且阳极电极、分离器以及阴极电极被设置在电池部件腔中。
以上实施例中的任一实施例的进一步可选变型包括，其中第一周边侧壁或第二周边侧壁中的至少一个连同第二外壳底部一起限定电子组件腔的实施例。
以上实施例中的任一实施例的可选特征包括第一外壳壳体具有从第一周边侧壁突出的至少一个第一接触件(contact)。又一可选特征包括第二外壳壳体具有从第二周边侧壁突出的至少一个第二接触件。
以上实施例中的任一实施例的另一可选特征包括设置在电子组件腔中的电子组件，并且所述至少一个第一接触件和所述至少一个第二接触件电接触电子组件以从电池部件提供电力。
以上实施例中的任一实施例的另一可选特征包括绝缘体，该绝缘体是层压在第一外壳壳体和第二外壳壳体中的至少一个上的绝缘膜。
以上实施例中的任一实施例的另一可选特征包括绝缘体，该绝缘体包括被配置为影响第一外壳壳体和第二外壳壳体的分离和电隔离的纤维、氧化铝颗粒或玻璃球体中的至少一个。在特定变型中，纤维是凯芙拉(kevlar)纤维。
以上实施例中的任一实施例的进一步可选特征包括绝缘体，该绝缘体是被配置成在第一和第二外壳壳体之间形成套筒的模制绝缘体。任选地提供围绕绝缘体的顶部边缘的凸缘。
以上实施例中的任一实施例的又一可选特征包括第二周边侧壁，该第二周边侧壁包括从与第二外壳底部的接合点(junction)朝向第一外壳底部延伸的u型折叠并且限定电池部件腔的至少一部分。另一可选特征包括u型折叠具有第一和第二相对的外表面，并且绝缘体被设置在第一和第二相对的外表面上。
上述实施例的任一实施例的另一进一步可选特征包括第二周边侧壁具有限定第二外壳壳体的开口孔径的周边边缘以及从周边边缘在远离第二外壳壳体的内部的方向上向外延伸的周边凸缘。在一些实施例中，此特征包括，第二外壳被设置在第一外壳壳体内，使得绝缘体位于周边凸缘与第一外壳底部之间，并且所述第一外壳壳体具有从第二外壳壳体的杯状配置取向颠倒的杯状配置。在一些实施例中，此特征包括第一周边侧壁、第二周边侧壁、以及周边凸缘至少部分地限定第一外壳壳体与第二外壳壳体之间的内壳体(inter-shell)腔；以及密封化合物可被设置在所述内壳体腔中。
上述实施例中的任一实施例的另一可选特征包括设置在电子组件腔中的电子组件，并且电子组件被电连接到第一外壳壳体和第二外壳壳体，以从电池部件提供电力，其中绝缘体是层压在第一外壳壳体和第二外壳壳体中的至少一个上的绝缘膜。
上述实施例中的任一实施例的另一可选特征包括设置在电子组件腔中的电子组件，并且电子组件被电连接到第一外壳壳体和第二外壳壳体，以从电池部件提供电力，其中绝缘体包括被配置成产生第一外壳壳体与第二外壳壳体的分离与电隔离的纤维、氧化铝颗粒或者玻璃球中的至少一个。
上述实施例中的任一实施例的又进一步的可选特征包括具有固定在绝缘体与第一外壳壳体和第二外壳壳体之一之间的部分的分离器。
对于本领域的技术人员将显而易见的是，可对本文中所描述的各种实施例作出各种修改和变型，而不背本文中的教示的精神和范围。因此，旨在各种实施例覆盖在本教示的范围内的各种实施例的其他修改和变型。
参见图1a-1c，电池外壳100的实施例具有第一外壳壳体102与第二外壳壳体104，其中绝缘密封构件110插入在它们之间。第一和第二外壳壳体102和104分别具有从第一和第二外壳壳体102和104延伸、并且用于产生到电子组件120的电连接的第一和第二电接触凸片(tab)106和108。一起地，第一与第二外壳壳体102与104，连同绝缘密封构件110一起，限定电池部件腔114与电子组件腔116。第一与第二外壳壳体102与104被形成为分别具有第一与第二周边侧壁102a和104a、在顶部边缘(基于所描绘的取向)限定外壳孔径、以及第一与第二外壳底部102b与104b的杯状配置。在一些实施例中，医疗设备包括电池外壳100，如本文中所述，并且医疗设备可被外科手术地植入患者体内或携载在患者上。
在第一实施例中，第一与第二外壳壳体102与104可选地分别由75μm与50μm厚的钛箔材料形成，该钛箔材料被拉制(draw)以形成第一与第二外壳壳体102与104的几何结构。钛箔由于其强度与轻的重量是有利的，然而，本领域技术人员将理解，其他材料可用于替代钛，诸如，例如但不限于，铝、不锈钢、铜、镁、或者它们的合金。第一与第二外壳壳体102与104的厚度可改变以满足给定应用的机械要求。此外，第一与第二外壳壳体102与104不必由同样的材料形成，因为应用可基于相应部分的环境条件而指定(dictate)不同的材料要求。第一与第二外壳壳体102与104与电池部件接触，以无关地(irrespectively)用作要被安装在电池部件腔114中的电池部件的正电极与负电极。
绝缘密封构件110可由任何类型的绝缘材料形成，并可任选地由薄膜或模制的构件形成。在图1a-1c中，绝缘密封构件110的实施例由模制的聚丙烯(pp)材料形成为具有有着径向突出的凸缘112的管状主体111，该凸缘112位于第一外壳壳体102的上边缘的顶部。作为示例，pp材料任选地以ppaf形式，由大日本印刷，京都，日本(dainipponprinting，kyoto，japan)提供，其含有诸如
在密封配置的实施例中，第一外壳壳体102与第二外壳壳体104通过以下方式被结合到一起：将能量递送到绝缘密封构件110以产生绝缘密封构件110的热塑材料的回流，使得热塑材料将第一与第二外壳壳体102与104弄湿(wet)，从而创建两者之间的接合。可由允许施加足够热量以产生回流的任何方法来递送能量，诸如，例如但不限于，热工具加工、感应加热或直接或间接激光加热。可以采用其它密封方法，诸如，以环氧树脂、聚合物密封剂或其它材料的形式的可固化材料，其可以接合到第一和第二外壳壳体102和104。
第一外壳壳体102具有暴露于电池部件腔114的内部的第一接触区域113a，并且第二外壳壳体104具有被暴露的第二接触区域113b，以允许与电池部件的阳极电极和阴极电极中的任一个接触，从而允许第一和第二外壳壳体102和104经由第一和第二电接触凸片106和108将电力传导到连接到其上并位于电子组件腔116中的电子组件120，如图1d所示。
参考图1d，电池外壳100被示出包括安装在电池部件腔114中的电池部件以及被设置在电子组件腔116中的包括电子部件121的电子组件120。为了与电子组件120电接触，电接触凸片106与108被折叠(由弧度的箭头指示)到电子组件120上，以接触接合焊盘(未示出)。电子组件120可选择地包括控制电池部件的电路，以防止过热并产生受控制的充电。在实施例中，电子组件120可选择地是植入式医疗设备，诸如，包括但不限于血压、葡萄糖、活动、心脏或已知和仍待开发的其他设备的监测传感器。电子组件120还可被实现为用于刺激(包括所有电生理学刺激，心律与神经两者)的电路。
出于示例性目的而非限制，本文中讨论了锂离子电池部件。然而，本公开不限于锂离子型电池，并且任何其它类型的已知或仍待开发的电池部件可被安装在电池部件腔114和本文中所讨论的进一步实施例的对应电子部件腔中。替代实例包括但不限于，主要的电池类型，诸如，锌-碳、锌-氯化物、碱性、氢氧化镍、锂(锂-氧化铜)li-cuo、锂(锂-二硫化铁)lifes2、锂(锂-二氧化锰)limno2、锂(锂-氟化碳)li-(cf)n、锂(锂-氧化铬)li-cro2，氧化汞，锌-空气，zamboni堆，银-氧化物(银-锌)、或镁。附加的实例包括但不限于二次电池类型，例如nicd、铅酸、nimh、nizn或agzn。
在第一与第二外壳壳体102与104的组装之前，绝缘密封构件110被插入到第一外壳壳体102中。随后，电池部件被安装，如图1d中所示。阴极电极130被安装在电池部件腔114的底部，以与第一外壳壳体102的第一接触区域113a进行电接触。接下来分离器131被安装，接着是阳极电极132。分离器131可选择地实现为聚合物电解质膜(pem)，其维持阴极电极130与阳极电极132的分离。可采用替代的其他电解质与分离器配置。阳极电极132与第二外壳壳体104的第二接触区域113b进行电接触。在本公开的实施例中，阳极电极132由锂或其复合物来形成，并且阴极130由适合与锂协同操作的材料来形成，诸如，例如但不限于，二硫化铁、二氧化锰、氟化碳、或者氧化铬。应当理解，图1d中所描绘的布置是示例性的，可通过将阳极132放置在底部与第一外壳壳体102的第一接触区域113a接触并且阴极103与第二外壳壳体104的第二接触区域113b接触，来颠倒与第一与第二外壳壳体102与104相关的电池部件的极性。又进一步地，电池部件可被预组装在一起，或部分地预组装在一起，并且随后，以提供电池期望的最终极性所要求的顺序被安装到电池部件腔114中。
参见图1e，外壳100的替代变型被呈现为替代的外壳100-1，其具有在配置上与外壳100的对应的外壳壳体类似的第一与第二外壳壳体102-1与104-1。替代的外壳100-1及其电池部件以与外壳100及其电池部件的对应部件相似的材料形成。与图1d的实施例形成对比，替代的外壳100-1被配置成包括第一组阴极电极、分离器与阳极电极(130-1a、131-1a、以及132-1a)以及第二组阴极电极、分离器与阳极电极(130-1b、131-1b、以及132-1b)。在实施例中，阳极电极132-1a与132-1b是锂金属，并且密封材料是酸改性的聚丙烯，如在前述外壳100中所采用的。
将替代外壳100-1及电池部件与第一外壳100及其相关联的电池部件进一步区别的是包括具有集电器接触凸片133-1a的电流集电器133-1。电流集电器被插入到阴极电极130-1a和130-1b之间，并且由不会不利地与阴极电极130-1a和130-1b相互作用的导电材料形成，例如但不限于，可使用钛、镍、或铜。电流集电器133-1被描绘为多孔板，但是也可在没有穿孔的情况下形成。此外，电流集电器133-1可采取用阴极材料浸渍(impregnate)的屏或网格的形式，从而使得阴极电极130-1a和130-1b以及电流集电器133-1在电池部件与外壳的组装之前形成为单元。替代地，可以采用前述实施例的颠倒方式，使得阳极被压到电流集电器133-1上，并且阴极被放置在壳体102-1和盖104-1上。第一密封套筒110-1a用于使第一外壳壳体102-1与阴极电极130-1a以及电流集电器133-1和接触凸片133-1a绝缘。第二密封套筒110-1a用于使接触凸片133-1a与阳极电极132-1b和第二外壳壳体104-1绝缘。又进一步地，第一和第二密封套筒110-1a和110-1b将电池部件密封在第一和第二外壳壳体102-1和104-1之内。
第二外壳壳体104-1可选地包括凸片附属物(easement)104-1a，以提供接触凸片133-1a在第一和第二密封套筒110-1a和110-1b与第一和第二外壳壳体102-1和104-1之间通过的空隙(clearance)。替代地，附属物可被放置在第一外壳壳体102-1中。又进一步地，附属物可被省略，并且第一和第二密封套筒110-1a和110-1b的变形和压缩可以同时提供接触凸片133-1a的通道以及对第一和第二外壳壳体102-1和104-1的密封。
第一阳极电极132-1a与第一外壳壳体102-1接触，并且第二阳极电极132-1b与第二外壳壳体104-1接触，外壳壳体中的每一个用作电池端子。第一外壳壳体102-1可选地提供有第一壳体接触凸片106-1，并且第二外壳壳体104-1可选地提供有第二壳体接触凸片108-1a，该第二壳体接触凸片108-1a连同集电器接触凸片133-1a一起，用于向电子组件(未示出)供电。在这种布置中，电池部件提供两个电池单元，其中电流集电器133-1用作公共端子，而第一和第二外壳壳体102-1和104-1以及它们相关联的接触凸片106-1和108-1a提供独立电池的端子，该独立电池可具有被配置为提供不同的功率容量或特性的它们相应的阳极电极132-1a和132-1b。替代地，第二外壳壳体104-1可选地提供有第二壳体替代接触凸片108-1b，而不是先前提及的第二壳体接触凸片108-1a。第二壳体替代接触凸片108-1b被定位成与第一壳体接触凸片106-1一致(coincide)，使得当完成组装时，第一壳体接触凸片106-1接触第二壳体替代接触凸片108-1b，并且两个电池单元藉此被并联地连接以向电子组件(未示出)提供电流。
应当理解，所示的接触凸片的使用可包括将接触凸片设置在与所示的那些位置不同的位置处，并且还可包括用于每个端子的多个接触凸片。替代地，可以省略接触凸片，并可用布线、弹簧触点、内置电路或第一和第二外壳壳体102-1和104-1以及第一和第二密封套筒110-1a和110-1b代替接触凸片，接触凸片可被各种刻槽(notch)以将第一和第二外壳壳体102-1和104-1的部分暴露于电子组件的布线或接触件，以便促进给电子组件供电。本领域技术人员受益于本公开可以适用向电子组件(未示出)施加电力的其它方法。更进一步地，虽然提供锂类型电池作为示例，但是可采用其他类型的电池化学物。
参见图2，示出了第二实施例，其包括具有与图1a-1d的实施例类似的构造的电池外壳200，除了此处所讨论的。与第一实施例的相同元件对应的元件被给予具有增加的100的附图标记。第二电池外壳200具有第一外壳壳体202以及第二外壳壳体204。电子组件腔216被限定在电池外壳200的上部中，并且被配置成接纳电子组件220，电子组件220被设置在电子组件腔216中，接着是第一和第二导体凸片206和208被变形以与可选地形成为接合焊盘(pad)的对应的接触焊盘222进行接触。连接可选地受机械压力、焊接、导电环氧树脂或其他导电粘合剂材料或超声波焊接的影响。任选地采用其他形式的电互连，例如夹子或线/带状接合件。电子组件220因此由电池部件经由第一和第二导体凸片206和208以及接触焊盘222来供电。在一些实施例中，医疗设备包括电池外壳200，如本文中所述，并且医疗设备可被外科手术地植入患者体内或携载在患者上。
代替可以被模制或热成型的第一实施例的绝缘密封构件110，绝缘膜(未示出)将第一和第二外壳壳体202和204分离，如图3a和3b的进一步的实施例中所示。电池壳体200被牵伸(draft)，确保受绝缘膜影响的密封接头的适当加载。再一次地，绝缘密封构件可以由上述ppaf或其它绝缘材料形成。
电子组件220被配置为嵌套(nest)在第二电池外壳200中。在第二实施例中，如所示，电子组件220嵌套在第二外壳壳体204中。替代地，第二外壳壳体204可选地被配置成不延伸到第一外壳壳体202的上边缘，并且电子组件220嵌套在第一外壳壳体202内。在实施例中，嵌套构成压配合并且热量被施加来回流绝缘膜以产生密封。替代地，不需要压配合，并且可以使用密封化合物来产生电子组件220与第二电池外壳200之间的密封。在一个实施例中，电子组件220是具有在其内形成天线以用于通信、控制或充电中的任何目的的印刷电路板。
参见图3a与3b，电池外壳的第三实施例300具有与图1a-1d以及图2的实施例类似的构造，除了此处所讨论的之外。与第一实施例或第二实施例的相同元件对应的元件分别以增加的200或100给出附图标记。虽然未示出，但是应当理解，电池外壳300以与图1a-1d以及图2中所示的电池外壳100和200的方式类似的方式在未示出的端部处关闭，以形成密封的电池部件腔314。此外，将理解，为了清楚起见，在图3a-3b中省略了电池部件，但是，在完整的形式中，电池外壳300将封围诸如图1d中所示的阳极电极132、阴极电极130和分离器131之类的电池部件。在一些实施例中，医疗设备包括电池外壳300，如本文中所述，并且医疗设备可被外科手术地植入患者中或携载在患者上。
电池外壳300具有电接触凸片306与308，该电接触凸片306与308被设置成附连到具有电子部件321的电子组件320上的接合焊盘。根据本公开将理解，电互连凸片可以根据应用所要求进行分布。第一外壳壳体302通过拉制形成。通过将诸如例如ppaf膜之类的绝缘膜310接合到例如钛箔的平面导电片上来形成第二外壳壳体304。在第三实施例300中，使用酸改性pp。随后通过拉制和折叠该片形成接合组件以形成第二外壳壳体304。在绝缘膜310中形成接触孔310a，以暴露与第一实施例的第二接触区域113b相对应的接触区域。
第一与第二外壳壳体302与304形成为分别具有第一与第二周边侧壁302a和304a、在顶部边缘(基于正常的杯子取向-在顶部打开)限定外壳孔径、以及第一与第二外壳底部302b与304b的杯状配置。尽管在图3a和3b中未描绘，但是第一和第二外壳壳体302和304具有围绕第一和第二外壳壳体302和304的周边延伸的第一和第二周边侧壁302a和302b，以限定杯状配置。第二外壳壳体304具有示例性地实施为u型折叠的折叠区域304c，其与图1a-1d的实施例相比用于增加绝缘膜310和第一外壳壳体302之间的密封接触面积，同时借助与第一外壳壳体302的内部底部接触的折叠区域304c的底部边缘而限定电池部件腔314的高度。如本文中所用的术语“u型折叠”旨在意味着其中材料自身折回以形成u形并且包括材料的相对面向侧与彼此间隔开或彼此接触的配置。折叠区域304c还为电池外壳300提供增加的刚性。此外，折叠区域304c具有在电池部件腔314的一侧向上延伸的绝缘膜310，其防止至少部分地在图3a和图3b的垂直方向上堆叠的电池部件的短路，因为电池部件的层的边缘将接触绝缘膜310并且将包括电池部件的阴极和阳极中的至少一个。
在所示实施例中，绝缘膜310作为层叠在第二外壳壳体304上并接合到第二外壳壳体304的膜被施加到第二外壳壳体304。替代地，绝缘膜310可以采取涂(paint)在第二外壳壳体304上的涂层的形式，或者采取插入在第一外壳壳体302和第二外壳壳体304之间的模制的、热成型的或铸造、或机加工的配置的形式。绝缘膜310可以在拉制和形成之前或之后施加。
参见图4，电池外壳的第四实施例400具有与图1a-1d、2、3a和3b的实施例类似的构造，除了此处所讨论的。与第一实施例、第二或第三实施例的相同元件对应的元件分别以增加的300、200或100给出附图标记。电池外壳400具有第一与第二外壳壳体402与403。第一与第二外壳壳体402与404形成为分别具有第一与第二周边侧壁402a和404a、在顶部边缘限定外壳孔径、以及第一与第二外壳底部402b与404b(基于正常的杯子取向-在顶部打开-其中第一外壳壳体402从所描绘的取向颠倒)的杯状配置。尽管在图4中未描绘，但第一和第二外壳壳体402和404具有围绕第一和第二外壳壳体402和404的周边延伸的第一和第二周边侧壁402a和402b，以限定杯状配置。第二外壳壳体404形成为具有密封凸缘442，该密封凸缘442连同绝缘膜410和密封化合物444一起对电池部件腔414进行密封。密封化合物可以是任何常用的室温硫化橡胶化合物或类似的硅树脂，或用于密封和灌封(pot)的其它聚合物或天然型化合物。在一些实施例中，医疗设备包括电池外壳400，如本文中所述，并且医疗设备可被外科手术地植入患者体内或携载在患者上。
电池外壳400可选地具有从第一外壳壳体的底部边缘(如图4中所定向的)延伸的一个或多个电接触凸片406，以用于产生接触电子组件(未示出)的电池端子。第二外壳壳体404的底部接触表面404c用作电池外壳400的另一端子。第一外壳壳体402的相对侧任选地在图4中向下延伸，以进一步限定类似于第一、第二和第三电池外壳100、200和300的电子组件腔的电子组件腔。
阳极电极、分离器和阴极电极432、431和430包括安装在电池部件腔414中的电池部件。分离器431优选地由聚合物电解质膜(pem)形成。绝缘膜可任选地在第二外壳壳体404的内壁向下延伸，以防止阳极电极和阴极电极432和430的短路，或者阳极电极432、分离器431和阴极电极430与围绕部件430-432的垂直侧(如图4所示)的绝缘体组装在一起，以防止在部件被安装在电池部件腔414中时发生短路。如在先前的实施例中，第一和第二外壳壳体402和404具有用作第一和第二接触区域413a和413b的暴露区域，以用于如所示的分别电接触阴极电极430和阳极电极432，或者反之亦然，这取决于电池外壳400的期望极性。第一外壳壳体402可选地配置成具有可用于连接到电子组件的一个或多个电接触凸片406。
参见图5，电池外壳的第五实施例500具有与图1a-1d、2、3a、3b以及4的实施例类似的构造，除了此处所讨论的。与第一实施例、第二或第三实施例的相同元件对应的元件分别以增加的400、300、200或100给出附图标记。电池外壳500具有第一与第二外壳壳体502与504。第一与第二外壳壳体502与504形成为分别具有第一与第二周边侧壁502a和504a、在顶部边缘(基于所描绘的取向)限定外壳孔径、以及第一与第二外壳底部502b与504b的杯状配置。尽管图4中未描绘，第一和第二外壳壳体502和504具有围绕第一和第二外壳壳体502和504的周边延伸的第一和第二周边侧壁502a和502b，以限定杯状配置。在一些实施例中，医疗设备包括电池外壳500，如本文中所述，并且医疗设备可被外科手术地植入患者体内或携载在患者上。
可选地，从第一和第二外壳壳体502和504延伸的是用于向电子组件施加电力的电接触凸片506和508。绝缘膜510被携载在第二外壳壳体504上。阴极电极530和阳极电极532通过可选地由聚合物电解质膜(pem)形成的分离器531被间隔开。可采用连同增加的电解质一起的其他类型的分离器，以产生功能的电池单元。阳极电极532任选地由锂形成，并且阴极电极530由几种互补化合物中的任何一种形成，以产生例如锂离子电池。分离器531可选地被铆固(stake)在绝缘膜510和第一外壳壳体502之间的位置。替代地，绝缘膜510可被设置在第一外壳壳体502上，并且分离器531铆固在绝缘膜510和第二外壳壳体504之间。应当理解，本公开不限于这种类型的电池单元，并且其它已知与有待已知的电池部件材料的组合可以适用于本文所述的电池外壳的实施例中的任一实施例。
参见图6a-6d，电池外壳的第六实施例600已经使用75μm和50μm厚的钛箔来进行制造。在构造期间，将采用锂化合物阳极632、聚合物电解质膜分离器631和互补阴极630的锂离子电池部件安装在电池外壳600中。锂离子电池部件由于使用聚合物电解质膜分离器631而形成固态电池。在所示的示例性实施例中，制造的电池外壳600的尺寸大约是1.5cmx.5cm与1.5mm厚。在一些实施例中，对电池进行构造并电测试。所制造的电池的容量为大约48mahr。认为其他尺寸的电池外壳和电池部件在本公开的范围内。
电池外壳600可选地包括使用厚度为75μm和50μm的钛箔制造的第一外壳壳体602和第二外壳壳体604。由例如但不限于上述ppaf材料形成的绝缘密封膜610用于对第一和第二外壳壳体602和604进行密封和电隔离。参见图6c，出于当第一和第二外壳壳体602和604通过ppaf材料662的回流而被按压并结合在一起时确保第一和第二外壳壳体602和604的隔离的目的，绝缘密封膜610被夹在(sandwich)第一外壳壳体602的凸缘642和第二外壳壳体604之间，并且包括由嵌入在ppaf材料662中的kevlar形成的纤维660。如上所述，其他材料可以嵌入pp材料中以防止对密封的穿通。在电池外壳600中，绝缘密封膜610用于使锂化合物阳极632与第一外壳壳体602绝缘，从而允许第一外壳壳体602用作正极端子，而第二外壳壳体604用作负极端子。应当理解，端子的极性可被颠倒。
在图6d中示出了替代配置，其中绝缘膜610使第一外壳壳体602与阴极630绝缘，并且孔径660允许集电器662(或阴极630)暴露以作为端子进行操作。受益于本公开的本领域技术人员将理解，可以采用其他端子布置。例如，但不限于，使用暴露正集电器与负集电器的两个孔径，或者使用由突出穿过孔径的箔形成的凸片。更进一步地，凸片可以由弹簧材料形成以形成偏置的接触件。
在前述实施例中，电池部件被示为包括一个电池单元。然而，应当理解，本公开还包括在电池外壳内使用多个电池单元以提供变化的电压输出。此外，应当理解，电池外壳100、200、300、400和500不限于使用钛箔，并且可以采用其它可形成的导电材料，诸如，例如但不限于，铝、钢、铜、银、金以及它们的合金，或导电非金属材料。替代地，可以使用非导电材料，其结合以被模制成第一和第二外壳壳体102、104、202、204、302、304、402、404、502和504中的任一个的所应用的导电材料(诸如，箔、印刷电路、浸渍金属、或金属导体(金属的或非金属的))中的任一个的形式的导电路径，即导体行程(run)。
在上述实施例中，第一和第二外壳壳体102、104、202、204、302、304、402、404、502、504、602和604是由钛箔形式的片材(其被冲压和/或拉制和/或折叠到所示实施例中)形成的单片构造的示例。然而，第一和第二外壳壳体102、104、202、204、302、304、402、404、502、504、602和604不需要是单片构造，而是可替代地由组装的部分形成。更进一步地，第一和第二外壳壳体102、104、202、204、302、304、402、404、502、504、602和604不需要被冲压、拉制或折叠，而是可替代地被模制、机加工、沉积成为所需的配置。同样地，使用钛箔也是示例性的，除了箔之外，可以采用其它材料和材料配置。此外，虽然第一和第二外壳壳体102、104、202、204、302、304、402、404、502、504、602和604通常被组合以形成细长的桶(tub)配置，但是根据最适合给定的应用，将第一和第二外壳壳体102、104、202、204、302、304、402、404、502、504、602和604形成为圆形、正方形或部分浑圆和部分矩形配置在本公开的范围内。此外，第二外壳壳体104、204、304、404、504和604可选地被尺寸设计成在第一外壳壳体102、202、302、402、502和602里面产生压配合(当绝缘体110、210、310、410、510与610分别被插入在它们之间时)。替代地，可以使用绝缘化合物，其操作作为填充第一外壳壳体102、202、302、402、502以及602与第二外壳壳体104、204、304、404、504以及604之间的空间的粘合剂。更进一步地，压配合可以与对第一和第二外壳壳体102、104、202、204、302、304、402、404、502、504、602和604中的至少一个的绝缘表面处理结合使用，绝缘表面处理诸如，取决于第一和第二外壳壳体102、104、202、204、302、304、402、404、502、504、602和604的材料组成的各种类型的阳极氧化。
其他实施例在以下项中进行描述：
项1.一种电池组件，包括：
第一外壳壳体，所述第一外壳壳体具有第一周边侧壁、第一外壳底部、以及在所述第一外壳底部上的第一接触区域；
第二外壳壳体，所述第二外壳壳体具有第二周边侧壁、第二外壳底部、以及在所述第二外壳底部上的第二接触区域，所述第二周边侧壁具有第二外壳顶部边缘；所述第二外壳壳体被嵌套在所述第一外壳壳体中，其中所述第二接触区域与所述第一接触区域相对；
绝缘体，所述绝缘体被插入在所述第一外壳壳体与所述第二外壳壳体之间，以产生所述第一外壳壳体与所述第二外壳壳体之间的电绝缘；以及电池部件，所述电池部件包括：
阳极电极，所述阳极电极被电通信到所述第一接触区域或所述第二接触区域中的一个；
阴极电极，所述阴极电极被电通信到所述第一接触区域或所述第二接触区域中的另一个；以及
分离器，所述分离器被插入在所述阴极电极与所述阳极电极之间，所述分离器包括电解质；
所述第一外壳壳体的所述第一外壳底部与所述第二外壳壳体的所述第二外壳底部相对，以连同所述第一外壳壳体的所述第一周边侧壁一起限定电池部件腔，并且所述阳极电极、所述分离器、以及所述阴极电极被设置在所述电池部件腔中；
所述第一周边侧壁或所述第二周边侧壁中的至少一个连同所述第二外壳底部一起限定电子组件腔；
所述第一外壳壳体包括从所述第一周边侧壁突出的至少一个第一接触件；
所述第二外壳壳体包括从所述第二周边侧壁突出的至少一个第二接触件；
所述绝缘体是被配置成在所述第一与第二外壳壳体之间形成套筒并形成重叠所述第二外壳顶部边缘的边缘凸缘的模制的绝缘体；
电子组件，所述电子组件被设置在所述边缘凸缘上，并具有至少部分地设置在所述电子组件腔中的电子部件；并且
所述至少一个第一接触件以及所述至少一个第二接触件变形以产生与所述电子组件的电接触，以从所述电池部件提供电力，并将所述电子组件保持在所述电子组件腔内。
项2.一种电池组件，包括：
第一外壳壳体，所述第一外壳壳体具有第一周边侧壁、第一外壳底部、在所述第一外壳底部上的第一接触区域，并且所述第一周边侧壁从所述第一外壳底部延伸到第一外壳周边边缘；
第二外壳壳体，所述第二外壳壳体具有第二周边侧壁、第二外壳底部、在所述第二外壳底部上的第二接触区域，所述第二周边侧壁从所述第二外壳底部延伸到在所述第二外壳底部之上的第二外壳周边边缘，并且所述第二周边侧壁具有从所述第二外壳底部延伸到第二侧壁底部边缘的u型折叠区段；
所述第二外壳壳体被嵌套在所述第一外壳壳体中，其中所述第二接触区域与所述第一接触区域相对；
绝缘体，所述绝缘体被插入在所述第一外壳壳体与所述第二外壳壳体之间，以产生在所述第一外壳壳体与所述第二外壳壳体之间的电绝缘，所述绝缘体被设置在所述第二外壳壳体上，以覆盖所述u型折叠区段的第一侧、所述第二侧壁底部边缘、所述u型折叠区段的第二侧的至少一部分以及从所述第二外壳底部延伸到所述第二外壳周边边缘的所述第二外壳周边壁的区段的至少一部分；以及
电池部件，所述电池部件包括：
阳极电极，所述阳极电极被电通信到所述第一接触区域或所述第二接触区域中的一个；
阴极电极，所述阴极电极被电通信到所述第一接触区域或所述第二接触区域中的另一个；以及
分离器，所述分离器被插入在所述阴极电极与所述阳极电极之间，所述分离器包括电解质；
所述第一外壳壳体的所述第一外壳底部与所述第二外壳壳体的所述第二外壳底部相对，以连同所述第二外壳壳体的所述第二周边侧壁的所述u型折叠区段一起限定电池部件腔，并且所述阳极电极、所述分离器、以及所述阴极电极被设置在所述电池部件腔中；
所述第一周边侧壁与所述第二周边侧壁连同所述第二外壳底部限定电子组件腔；
所述第一周边侧壁具有包括从其突出的至少一个第一接触件的第一侧壁区段，所述第一外壳周边边缘在所述第一侧壁区段处设置成比所述第二外壳周边边缘更远离所述第二外壳底部，并且所述绝缘体被设置在所述第一周边侧壁上，从插入在所述第一周边侧壁和所述第二周边侧壁之间的在所述第一侧壁区段处的位置延伸到至少在所述第二外壳周边边缘和所述第一外壳周边边缘之间的位置；
所述第二周边侧壁具有包括从其突出的至少一个第二接触件的第二侧壁区段，所述第二外壳周边边缘在所述第二侧壁区段处被设置成比所述第一外壳周边边缘更远离所述第二外壳底部，并且所述绝缘体被设置在所述第二周边侧壁上，从插入在所述第一周边侧壁和所述第二周边侧壁之间的在所述第二侧壁区段处的位置延伸到至少在所述第一外壳周边边缘和所述第二外壳周边边缘之间的位置；以及
电子组件，所述电子组件被连接到所述至少一个第一接触件和所述至少一个第二接触件，并且具有至少部分地设置在所述电子组件腔中的电子部件。
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