柔性微电池的制作方法

本发明整体涉及电化学电池，并且更具体地，涉及生物相容性电化学微电池。
背景技术：
：许多微电池已被开发出来，其中一些电池被设计为植入型电池或与需要电源方可运行的医疗装置或其它装置相关联的其它电池。为了实现本说明书的目的，根据其较小的尺寸而将其定义为微电池。具体地，至少一种尺寸(即，电池的长度、宽度或厚度)应当小于1毫米(1.0mm)，并且第二尺寸应当小于1厘米(1.0cm)，而微电池的体积应当小于0.003cc或千分之三立方厘米。对用于眼部医疗装置的微电池的要求非常独特且具有挑战性，诸如对机械强度、一定程度的柔性、和生物相容性的需求。使用微电池的接触镜片要求电池：使镜片具有较长寿命的特点；具有一定程度的柔性并且在执行操作后保持完整性与可操作性；以及在自镜片生产日期起至镜片使用寿命止的这段时间内，具有生物相容性。在这段时间内，微电池直接或通过中间层暴露于镜片内的盐溶液中，并且该微电池不仅必须保持其电容与能力，以向镜片提供所需电力，而且还必须充分密封，以便防止电池组件浸出。由于微电池的表面积与体积的比率可为非常高的，微电池的尺寸使电池组件的隔离极具挑战性。微电池在眼部镜片内可以保存数年，其中镜片包含微电池，该微电池保存在注满盐水包装溶液的密封包装内部。该保存环境类似于被保存在其中浸入有眼部镜片的无菌盐溶液中。该保存条件以及眼部镜片环境或其它体内(或类似体内)装置条件要求微电池被设计成耐受给定环境而不会因为以下原因而失效：水穿过包装进入微电池的内部并导致膨胀。微电池包装可被视为渗透膜，因为其具有一定程度的渗透率。因此，可产生渗透压差，这可促进水朝微电池内部迁移。常规的电池电解质通常为无水电解质，并且无法耐受水分污染，或者它们是高浓度酸性溶液(例如，氯化锌)或碱性溶液，诸如氢氧化钾。为了降低电解质与包装溶液之间的渗透压差，可使用盐浓度低的电介质。然而，在历史上，此类稀释电解质从未用于性能稳健的电池中。与生物相容性和渗透压有关的另一个问题是电解质的ph。含水电池电解质通常不具有生物相容性。在典型的碱性电池中，氢氧化钾电解质为强碱性电解质，以增加离子导电性，并且在碳锌电池或leclanche电池中，电解质的酸性ph可强烈影响锌表面上氢气的生产。强酸性或碱性电解质不具有生物相容性，并且两者均不是典型的缓蚀剂，诸如汞。许多微电池，特别是那些量产电池或那些需要生物相容性的电池，被包封在刚性外部中。该刚性通常使此类电池无法用于柔性装置中。此外，该刚性套管设计可能限制电池的尺寸，因为维持刚性需要最小的套管厚度。利用导电迹线的电池需要柔性迹线以及在其上以支撑迹线的柔性基板。未在符合电池氧化环境的材料中发现此类柔性。相反，现有技术中的电池通常被构造成在制造后为大致固定的。移动该电池可能对连接处、外部密封产生不良影响，并以其它方式影响电池的正常运行。存在对这样的微电源的需求：具有生物相容性，可用于医疗装置和其它小型装置，并且通过提供所需能量能够反复或持续运行，同时该装置被弯曲、弯折或以其它方式进行操作，以及在此类操作后被弯曲、弯折。技术实现要素：根据本发明的一个方面，提供了具有生物相容性组件的电化学微电池，该电池包括阳极和阴极，阳极可以是圆柱形的，其沿着第一向量延伸，阴极大体为平面的，其沿着第二向量延伸。第二向量大致平行于所述第一向量，并且阴极被设置成与阳极距离预先确定的间隔。阴极集流器与阴极电接触，并且沿着第二向量延伸。在一个方面，阴极集流器定位在阴极内。电化学微电池也包括电解质，该电解质被定位成大致围绕阳极与阴极两者，并且被定位成在预先确定的间隔内以便在阳极与阴极之间提供离子导电性。在一个方面，电化学电池还可包括阳极集流器，其中阳极与阳极集流器以电连通方式结合。阳极和阳极集流器被定位成在第一堆叠布置中沿着第一向量延伸，并且阴极和所述阴极集流器以电连通方式结合，并且被定位成在第二堆叠布置中沿着第二向量延伸。第一堆叠布置和第二堆叠布置以预先确定的间隔相对于彼此分开。可将隔板定位在预先确定的间隔内的第一堆叠布置与第二堆叠布置之间。包装大致包围阳极、阴极、阴极集流器和电解质。阳极末端沿着第一向量延伸穿过该包装，并且阴极集流器也沿着第二向量延伸穿过该包装。该包装具有大致均匀的厚度。该包装可进行定制并容纳形成为所需三维形状的电化学电池芯。该包装可防止水和氧气通过所述包装发生迁移。在一个方面，该包装包括涂覆有金属氧化物的聚合物。当在85％和100％相对湿度之间以及在20摄氏度和40摄氏度之间测量时，该包装水蒸气透过率小于每天1g/m2。因此在体积等于或小于三立方毫米(3.0mm3)、内部空间由生物相容性包装进行封装、在一个方面被定位成与体液或人造体液(诸如盐溶液)离子连通的电化学微电池中，该包装起作用以抑制内部空间与体液或盐溶液之间的质量转移。电化学微电池可在所有的三个维度中进行塑形，并且实施方案包括平面形状以及这样的形状：其中第一向量和第二向量均为弓形，并且其中第一向量和第二向量彼此同心。根据本发明的另外的方面，电化学微电池包括由锌制成的阳极。在本发明的一个方面，阳极为锌丝。本发明的阴极包括二氧化锰、导电性添加剂材料和粘结剂。阴极集流器可包括丝状金属，诸如钛，并且可邻近阴极定位或定位在阴极内。在其中阴极集流器定位于阴极内的实施方案中，阳极直径等于阴极厚度，使得除包装厚度之外，电化学单元的厚度还等于阳极直径。微电池的第一电化学单元可以作为单个单元运行，或者第一电化学单元以串联或并联的方式连接至第二电化学单元。在串联实施方案中，第一电化学单元的阳极电连接至第二电化学单元的阴极集流器。可以将电化学单元的阳极焊接到第二电化学单元的阴极集流器，以形成机械上牢固且电连通的连接。微电池单元可独立地包装，或者将第一电化学单元的包装与第二电化学单元的包装接合以形成连续的包装。在一个方面，当第二电化学单元与所述电化学单元串联连接时，该电化学单元的阳极电连接至所述第二电化学单元的阴极集流器，并且将电化学单元的包装与第二电化学单元的包装接合以形成连续的包装。在一个方面，其中电化学单元的阳极还包括与该电化学单元的阳极电连通的阳极集流器，阳极集流器从该电化学单元延伸出来并延伸到第二电化学单元中，并且其中阳极集电器电连接至第二电化学电池的阴极，并且其中将电化学单元的包装与第二电化学单元的包装接合以形成连续的包装。在一个方面，电化学电池的体积等于或小于三立方毫米(3.0mm3)。阳极的长度沿着第一向量延伸，并且宽度和厚度垂直于所述第一向量延伸，其中宽度大于厚度，并且长度与宽度的比率大于二十比一(20:1)。阴极的长度沿着第二向量延伸，并且宽度和厚度垂直于第二向量延伸，宽度大于所述厚度，并且长度与宽度的比率大于十比一(10:1)。在一个方面，微电池的内部空间包含含水的中性电解质溶液，诸如醋酸锌。电解质中醋酸锌的浓度包含小于10重量％的所述电解质(10wt％)。电解质的ph介于6和8之间，其中包装被定位成与盐溶液离子连通，电解质的渗透压相对于盐溶液的渗透压之间的差值小于十个大气压(10atm)。阳极包含锌，并且阴极包含二氧化锰。阳极集流器和阴极集流器均可包含钛、钽、铂或其它导电性、柔性、生物相容性材料。阳极可包括锌粉和锌制品诸如延伸电池长度的锌箔，其中锌粉与锌制品电连通。可按照包括以下步骤的方法来构造微电池：形成具有长度与厚度的阴极，其中长度与厚度的比率等于或大于50:1；将阴极附接至延伸阴极长度的阴极集流器以形成阴极组件；形成具有长度与厚度的阳极，其中长度与厚度的比率等于或大于50:1；在阳极和阴极组件周围分配含水电解质以实现阴极与阳极之间的离子连通；以及将阴极组件、电解质和阳极放置到热塑性包装的第一部分和第二部分内。第一部分和第二部分封装全部的电解质、部分阴极组件和部分阳极，以形成由电池内部的侧部界定的电池内部(除了使阴极组件的端部部分和阳极在微电池的第一端部和第二端部处从电池内部延伸出来以外)；通过沿着电池内部边长加热包装的第一部分和第二部分来密封电池内部，并通过在延伸的阳极和阴极组件周围密封包装以在微电池的第一端部和第二端部处密封该电池内部；以及移除密封后微电池的外部的包装。在该方法的一个方面中，包装的第一部分和第二部分放置在超声焊接机内，并且超声焊接机通过密封包装并在密封件处的将包装一步切割到位来密封该电池内部周围的包装的第一部分和第二部分。在一个方面，可将隔板插在阳极与阴极之间。在另一方面，阳极附接至阳极集流器，并且阳极集流器被定位成在微电池的第一端部和第二端部两者处从电池内部延伸出来。通过参考以下说明书、权利要求以及附图，本领域的技术人员将进一步理解并认识到本发明的这些和其它特征、优点和目标。附图说明在附图中：图1是沿着正交于向量l(长度)的平面截取的电化学电池单元的剖视图；图2是沿着正交于向量h(高度)的平面截取的电化学电池单元的剖视图；图3是本发明的电化学电池单元的剖面示意图；图4是包装部分被分解了的电化学电池单元的透视图；图5a是根据一个实施方案的电化学电池单元的包装部分的透视图；图5b是根据另一个实施方案的电化学电池单元的包装部分的透视图；图6是设置在超声焊接夹具中的本发明的电化学电池单元的剖视图，其示出了密封外包装的方法。图7是成形的电池包装体的剖视图，其示出了为弓形的两个串联单元；图8是成形的电池包装体的剖视图，其示出了为弓形的两个串联单元，并突出了单元电连接的方式；图9是图8中示出的成形电池包装体的两个单元之间的电连接的放大截面图；图10是电化学电池单元的分解图，其示出了为弓形的两个串联单元以及用于密封单元包装的激光焊接束；图11a是用于制备例示性示例中的本发明的基板的透视图；图11b是如例示性示例中所述的本发明的阴极和阴极集流器组件的过渡形式的透视图；图11c是如例示性示例中所述的本发明的阴极和阴极集流器组件的透视图；并且图11d是如例示性示例中所述在基板中制备的本发明的透视图。具体实施方式参见图1和图2，其示出了根据一个实施方案的电化学电池单元100的两个不同的剖面示意图。图1是沿正交于向量l(长度)的平面的剖面示意图，并且图2是沿正交于向量h(高度)的平面的剖面示意图。电化学电池单元包括圆柱形阳极110，该圆柱形阳极沿着电化学电池单元的长度延伸并充当负电极。更具体地讲，阳极110沿着平行于图2所示的长度向量l的向量延伸。在该实施方案中，阳极110为大致圆柱形的并且截面为圆形。阳极110的直径足够小并且其纵横比(长度与宽度的比率)足够大，以使阳极110具有柔性。该直径的尺寸被设定得足够大，以调节任何集流器的缺失。当电化学电池单元放电时，来自阳极的反应性物质将发生电化学反应并进入溶液。当阳极反应性物质离开阳极时，阳极表面可发生凹陷或其它变化，并且可实现直径的大体下降。剩余的阳极物质保持为连续的，以便其全长仍能作为阳极集流器并因此能够将电子从阳极导出电化学电池单元。如下文将更详细地再述，在该实施方案中，阳极110被定位在电化学电池单元的一个侧边上，该侧边邻近外部第一包装部分140和第二包装部分150。第一包装部分140和第二包装部分150相对于彼此进行设置以形成单元内部160。所述包装部分由以下材料制得：可以与其本身粘结或以其它方式与其本身进行密封的材料。包装部分材料还应当具有柔性，并能够封装位于单元内部160内的全部组件。电化学电池单元还包括阴极120，阴极也沿着电化学电池单元的长度延伸并充当正极。更具体地讲，阴极120沿着平行于图2所示的长度向量l的向量延伸。在该实施方案中，阴极120为大致平面的，并且截面为矩形。阴极被定位成与阴极集流器130电接触，并且在该实施方案中，阴极附接到阴极集流器130上。将阴极120盖在柔性导电集流器130上的这种布置提供了柔性的阴极构造，在电化学电池单元100扭曲、弯曲或发生其它变形时，该柔性阴极构造仍然是粘在一起的。当电化学电池单元进行电化学放电时，阴极120的反应性物质将发生电化学反应并可能发生膨胀。可对阴极进行如下设计以适应此类膨胀：以合适的孔隙率进行制造，并且用合适的可容纳任何此类膨胀的原料进行制造。此类容纳使阴极120能够保持与阴极集流器130的粘合，以及以其它方式保持黏在一起。阴极120和阴极集流器130示出为被定位和支撑在第二包装部分150上以及单元内部160内与阳极110相对的位置处。尽管图1和图2所示的阳极110和阴极120的尺寸未按比例绘制，但阳极与阴极的相对位置以预先确定的间隔170隔开。为了确保阳极与阴极彼此不发生将致使电池短路的直接接触，单元内部内的预先确定的间隔的尺寸很重要。另外，该尺寸不应太大而妨碍离子电荷的有效扩散，离子电荷的有效扩散与电化学电池单元的倍率性能直接相关。尽管在另选的实施方案中，可使用渗透膜电池隔板，但是本实施方案的单元构造避免了对增加制造的复杂度以及增加此类组件的费用的需求。阴极120与阳极110通过电解质180离子连通，电解质被定位成使得阳极与阴极均可与电解质材料离子连通。换言之，电解质180允许电荷在阳极110与阴极120之间流动。电解质180可以是液体、胶体或半固体，只要其为柔性的并能在单元内部160内移动，同时完成其以下任务：在阳极110与阴极120之间形成离子扩散。电化学电池单元100所生成的电子可以通过阳极集流器突片190从该单元传导出来。该阳极集流器突片190可固定到阳极110的端部上以便与阳极110电连通。阳极集流器突片190提供形状合适的阳极110的延伸部，使得可以对单元内部160进行恰当的密封，其中阳极110电连接单元内部160的外部与第一包装部分140，并且阴极120电连接单元内部160的外部与第二包装部分150。图1和图2所示的阳极集流器突片190的位置在阳极110与第一包装部分140之间。可以看出，这种定位可增加电化学电池单元100的高度或突起度，并且可优选另外的位置以避免增加这些尺寸。阳极集流器突片190相对于装置中其即将连接的组件而成型。该形状可以由本领域技术人员进行选择以便在阳极突片与装置之间形成电气安全的连接。尽管图1和图2的实施方案中未示出，但是阳极集流器突片190和阴极集流器130均可延伸超过阳极110与阴极120的相应端部。阳极集流器突片190和阴极集流器130的这些延伸部实现了对单元内部160更加有效的密封。第一包装部分140和第二包装部分150可彼此密封，以便从外部密封单元内部160或密封电化学电池单元100，以及在阳极集流器突片190与阴极集流器130周围进行密封，该阳极集流器突片与阴极集流器延伸到密封后的第一包装部分140和第二包装部分150的外部。这样，阳极集流器突片190成为电化学电池单元100的负外部接头，并且阴极集流器130成为电化学电池单元的正外部接头。在运行时，当负载(未示出)电连接至阳极集流器突片190以及阴极集流器130以形成电路时，阳极110通过阳极集流器突片190将电子释放至负外部接头，与此同时将离子释放到电解质180中。阴极120通过正外部接头以及阴极集流器130接受从电路流入的电子，并发生电化学反应以便均衡电化学电池单元的化学势。因此，本发明的电化学电池单元100的布置在扭曲、弯曲或以其它方式进行操作时可有效运行。图1和图2中示出的电化学电池单元100可以如图3所示通过电气和机械方式与相同单元串联。在图3中，示出了第一电化学电池单元200及其相应的负端部201。第一电化学电池单元200具有阳极210、阴极220和阳极集流器突片290。图3还示出了第二电化学电池单元300及其正端部301。第二电化学电池单元也具有阳极310、阴极320和阴极集流器330。如图3所示，第一电化学电池单元200的阳极集流器突片290与第二电化学电池单元300的阴极集流器330在连接点399处进行连接。该机械与电气耦接布置形成了多单元电池，其中两个电化学电池单元串联以便提供两倍于单个单元的有效电压。可使用另选的耦接布置以使用两个或更多个单元形成并联和其它多单元电池。所示出的相应包装部分240与340以及250与350被接合以形成连续的外表面或作为单个包装部分进行制造。然而，如将更详细地所述，优选地隔离相应的单元内部260和360。在图4中，示出了两个串联电池400的另选视图。第一电化学电池单元401通过电气和机械方式耦接到第二电化学电池单元402。第一电化学电池单元401与第二电化学电池单元402均具有相应的阳极410与411以及相应的阴极420与421。每个阴极均与阴极集流器相关联并电耦接到阴极集流器，并且第一电化学电池单元阴极420与第一电化学电池单元阴极集流器430相关联，并且同样地，第二电化学电池单元阴极421与第二电化学电池单元阴极集流器431相关联。第二电化学电池单元阳极411通过电气和机械方式与第二电化学电池单元的阳极集流器突片490相关联，该第二电化学电池单元阳极集流器突片还通过电气和机械方式在连接点499处与第一电化学电池单元的阴极集流器430相关联。两个串联的电化学单元在阴极侧上被第一包装部分440包围，该第一包装部分延伸了两个串联单元的长度，但终止于第一端部403处以使第二电化学电池单元阴极集流器悬于第一包装部分上方。在第二端部404处，第一包装部分被类似地终止以使第一电化学电池单元阳极集流器突片491延伸到第二端部以外。长度和宽度与第一包装部分440相似的第二包装部分450邻近两个串联电池的阳极侧定位，并且单元内部460可通过如下方式进行密封：通过粘合剂或以使第二电化学电池单元阴极集流器和第一电化学电池单元阳极集流器突片均延伸到包装部分以外的焊接方式，将第一包装部分440与第二包装部分关相联，以使它们能够与外部负载(未示出)电连通。可能优选的是，将单元内部460隔离成与每个电化学电池单元相关联的单独的单元内部。这可通过提供邻近连接点499的分隔体来实现。参见图5a，示出了包装部分500，其可用于提供本实施方案的单元内部的隔离。包装部分500包括分隔体510，该分隔体可在包装部分上的隔离点520处附连到包装部分。分隔体510可被构造成作为两个串联的电化学电池单元之间的屏障以便防止单元间发生离子传导和对流。分隔体510可以激光焊接至包装部分，然后当包装部分500相对于第二包装部分通过激光焊接或另选的连接方法进行密封时，再次进行激光焊接。在另选的实施方案中，分隔体可以通过另选的接合方法，诸如超声焊接或其它热焊接方法进行固定。在图5b中，示出了提供单元内部的隔离的另选实施方法。包装部分550包括包装部分上的隔离点570处的分隔体560。分隔体560可通过粘合剂并且更优选地通过紫外固化粘合剂固定到该包装部分和第二包装部分。第一包装部分和第二包装部分可以在其外围处相对于彼此进行密封，并且分隔体560通过粘合剂固定到这两个包装部分以便提供单元内部的隔离。在图6中，示出了电化学电池单元600的另选实施方案的剖视图。在该实施方案中，电化学电池单元600具有圆柱形电化学电池单元阴极集流器630，其被示出为定位在电化学电池单元阴极620与第一包装部分之间。尽管未示出，但是电化学电池单元阴极集流器可另选地设置在阴极620内或部分设置在该阴极内。阳极610位于单元内部660内，与阴极620相隔预先确定的距离670。单元内部填充有电解质(未示出)以在阳极电极与阴极电极之间提供所需的离子导电性。可使用图6来描述沿着其相应外围接合第一包装部分640和第二包装部分650的方法。可将电化学电池单元600放置到超声焊接夹具690内，该超声焊接夹具代表性地在电化学电池单元600的一部分周围的截面中示出。超声焊接夹具包括超声焊头691和超声焊接砧692。电化学电池单元600放置在夹具内，并使超声焊头691在需要焊接的位置处接触第一包装部分640。在该方法实施方案中，需要在电化学电池单元601的阳极侧处和在电化学电池单元602的阴极侧处进行焊接。夹具对电化学电池单元施加可控式压力，将第一包装部分640与第二包装部分650拼在一起。超声焊头以适合于材料的频率以及所需幅度振动预先确定的时长，该预先确定的时长为焊接第一包装部分和第二包装部分所需的时长。可控式压力可保持第二预先确定的时长以允许包装部分融化。在较大程度地垂直于被接合的物体的位置移动超声焊头时采用现有技术对塑料进行超声焊接(对于侧密封口，沿着图2中示出的向量h)，并且这导致接口过大而不可取。然而已经发现，当超声焊头基本在与侧密封口相同的平面(对于线性侧密封口，沿着图2中示出的向量l延伸的平面)上移动时，可生成较小的密封口。焊头的移动向量与待密封的包装边缘在相同平面上。对于非线性侧密封口(例如，弓形侧密封口)，焊头相对于侧密封口的移动可以在沿着侧密封口的不同位置上发生变化，但将仍然处于与待焊接的包装相同的平面上。可通过机械方式修剪端部693与694处的多余包装，例如，通过激光切割、超声切割、工具模具去浇口、或水射流切割)，从而移除焊接点以外的包装部分。另选地，可延长超声焊接时长以便在密封包装部分的同时切割密封的端部693与694。一旦已经沿着外围焊接了包装部分，由此密封了电化学电池单元，则移除第二可控式压力，并且收回超声焊头。通过该接合过程，可连续密封许多电化学电池单元。本发明的电化学电池单元构型并不限于线性平面构造，并且相反地，根据不同的实施方案，所述电化学电池单元构型可被构造为多种形状和尺寸。电化学电池单元的组件以及包装可用于将电化学电池单元塑造为其所需形状。在图7中，示出了弓形的电化学电池单元1000。在此实施方案中，两个电化学电池单元串联连接。第一电化学电池单元1001在连接点1099处通过电气和机械方式连接至第二电化学电池单元1002。第一电化学电池单元和第二电化学电池单元均示出为紧靠第一包装部分1040。尽管未示出，但是第二包装部分与第一包装部分相关联以形成电化学电池单元的连续外包装外部。第一电化学电池单元1001包括阳极1010和阴极1020。阴极被定位成与第一电化学电池单元阴极集流器1030电连通。第二电化学电池单元1002类似地包括阳极1011和阴极1021。阴极1021被定位成邻近第二电化学电池单元阴极集流器1031并与其电连通。阳极1010和1011均具有相关联的阳极集流器突片，这些突片通过电气和机械方式连接至阳极端部以便传导电子。在连接点1099处，示出了第一电化学电池单元阳极集流器突片1090与第二电化学电池单元阴极集流器1031之间的电气连接与机械连接。可通过焊接或另选方式形成该连接，使得电流可在第一电化学电池单元与第二电化学电池单元之间流动，并使得其提供一定程度的强度使得电化学电池单元1000固定在所需形状中。电化学电池单元中这些组件的每一者均沿着并列的弓形路径或向量延伸。例如，阳极1010和阳极1011沿着弓形向量延伸大约为电化学电池单元1000的长度的长度。阴极1020和阴极1021沿着各自的弓形向量延伸，该弓形向量平行于阳极向量延伸。电化学电池单元1000可被构造成所示的平面c形状，或者弓形可以是非平面的，诸如截头圆锥形，或者弓形可进行塑形以围绕球截形(诸如，接触镜片的主体)延伸。该形状可通过组件的刚性或另选地通过加入结构化部分来保持，该结构化部分将包括在电化学电池单元内，但其不是电化学反应的活性组件。例如，可以在单元内部内以及第一包装部分和第二包装部分中间放置冲切钛箔。箔结构化部分将起作用以保持电化学电池单元的所需形状，同时不显著增加电化学电池单元的非活性体积。在图8中，示出了电化学电池单元1100的另选实施方案的顶部剖面图。在此实施方案中，电化学电池单元1100具有圆柱形电化学电池单元阴极集流器1130和1131，所述阴极集流器被示出定位在电化学电池单元阴极1120和1121与包装部分(未示出)之间。尽管未示出，但是电化学电池单元阴极集流器可另选地设置在阴极1120和1121内，或部分设置在所述阴极内。线状阴极集流器与线状阳极组合提供了结构化刚性，该刚性消除了对任何非活性结构化部分的需求。包括电化学电池单元1100的两个电化学电池单元1101和1102在连接点1199处通过电气和机械方式进行连接。线状第一电化学电池单元阳极1110和第二电化学电池单元阴极集流器1131可以通过图9所示的超声焊接点进行接合。压缩力将第一电化学电池单元阳极1110与第二电化学电池单元阴极集流器1131连在一起，同时以代表性方式示出的超声焊接夹具1198起作用以焊接两个线状组件以形成机械连接的接合点1197。另选地，接合点1197可使用另一接合技术的电阻焊接形成，以便形成电连通和机械性能良好的接合点。可用于封装电化学电池单元的另一接合方法是激光束焊接法。在图10中，电化学电池单元1100被示出为与已形成的机械连接接合点1197以及形成的分隔体1196进行组装，以隔离第一电化学电池单元和第二电化学电池单元的单元内部。放置尺寸相同的第一包装部分1140和第二包装部分1141，其中它们的外围对齐并被压缩以沿着包装部分的整个外围形成加压外围。这可以在夹具中实现，夹具在夹具移动的同时或之后形成加压外围。在压缩外围的同时，激光焊接束可沿着电化学电池单元(以向量w1194所示的方向)前行，并且通过熔化以及之后在再凝固期间进行接合来焊接穿过激光焊接束的压缩外围。激光每秒点燃许多加热脉冲，形成各自交叠的焊点，这些焊点沿着包装部分外围形成焊缝。为了不造成单元内部、电池组件和电解质出现局部发热，选择合适的激光波长。对于聚丙烯包装材料，优选800nm的激光。图8的电化学电池单元1100的另一实施方案可结合另选的阳极构造进行描述。在此实施方案中，包括电化学电池单元1100的两个电化学电池单元1101和1102通过共享同一组件进行电气与机械连接。阳极1110和1111均另外地包括导电的阳极集流器。然后将活性阳极材料设置到每个阳极集流器上或其附近，以便实现电连通，同时保持与阳极集流器的物理接触。使用此类阳极集流体使其也可用作交界的连接单元中的阴极集流器。例如，第一电化学电池单元1101的电化学电池单元阳极集流器(未示出)可延伸到第二电化学电池单元中并用作第二电化学电池单元的阴极集流器1131。通过使用此常见的单元组件，第一电化学电池单元1101与第二电化学电池单元1102无需任何焊接点或接合点即可通过电气和机械方式进行连接。实施例以下实施例示出了本文所述的组合物和过程以及它们的制造与使用方式。实施例1制备基板将聚碳酸酯块切割成段。如图11a所示，从块2000的表面铣削出第一狭槽2010和第二狭槽2011(每个狭槽大约为0.325英寸长×0.008英寸深×0.0393英寸宽)。然后在第一狭槽2010与第二狭槽2011中间切割出通道2020(介于0.007"宽度和0.01"宽度之间)，将这两个较大狭槽连成线。每个所形成的狭槽用于容纳单元。制备阴极用以下组合物来制备阴极板：10重量％的碳黑(例如，得自soltex,houston,texas的aceblackab100)、83重量％-85重量％的精细电解质二氧化锰(例如，stamford,connecticut的tronox)、和剩余重量份(5重量％-7重量％)的ptfe(例如，60重量％的ptfe水分散体，可以te3859从dupontpolymers(wilmington,de)获得，每批次具有60.6％的固体，5.7％的润湿剂)。该板如下进行制备：在混合容器中混合碳黑与二氧化锰，并将其在购自lagunahills,california的thinky的arm-310型号thinky混合器中以1,000rpm混合3分钟。然后，将去离子水加入混合容器中(每克二氧化锰添加大约1.05克的去离子水)，再次以1,000rpm将其混合3分钟。然后，添加ptfe，并在混合器中以200rpm进行混合以使ptfe分散，并且然后以1,500rpm进行混合以形成ptfe原纤维，从而形成连续体。然后揉捏所得连续体直到粘度增加至以下程度：其中材料的刚度增加，并且该材料可成形。切割多片电池包装层合物，该包装层合物由抗热聚合物外层、铝箔内芯、和可热密封的聚合物内层组成(例如，购自ultraflexcorporation,brooklyn,ny的包装。该包装由一侧的0.00l"的可热密封的聚乙烯层、另一侧的48标准尺寸(0.0005")的pet膜、以及两者之间的0.000316"的铝箔层组成)，并将其纵向对折，其中抗热层在外面。将多片此连续体折断并放置到纵向对折的包装里面。使用宝石匠的磨光机来轧制该连续体；定期将该材料反向折起以增强成纤率和粘结性，并不时地逆着该包装将该材料90度旋转到位，以避免其从边缘上方溢出。通过该方式用阴极混合物制备大约150微米厚的板。从包装材料上移除该板，将其放置在称量舟皿上，并在室温下风干几个小时。最后，将该板在60℃下干燥几个小时至一晚上的时间。电解质制剂首先在去离子水中使用1.9m的nh4cl和0.63m的cac2来制备电解质。然后如下制备胶化电解质：将一定量的电解质添加到含有搅拌棒的烧杯中。盖住烧杯以防止蒸发，将其加热并在搅拌型加热板上进行搅拌直到沸腾。然后添加去离子水，以补偿经过称重所确定的已经蒸发的水。在烧杯中添加充足的琼脂以生成含97重量％的电解质和3重量％的琼脂的混合物。在加热板上搅拌含有琼脂的电解质直到琼脂溶解，然后添加去离子水，以补偿已经蒸发的水。然后搅拌该混合物并使其冷却至室温，从而形成柔软的云状胶体。阳极购得商用纯锌丝(例如，购自californiafinewireofgroverbeach,california的0.006"的纯度为99.95％的锌丝)。阴极集流器组装流程用刀片将一片大约150μm厚的阴极材料切割成多条大约7mm长的阴极材料。然后将这些条切割成至多3mm左右宽(但是至少600μm宽)的更细的条。从卷材上切下长度较短(大约2cm至10cm)且直径为0.002英寸的钛丝(例如，购自coraopolis,pa的goodfellow的0.050mm99.8％纯度的硬质钛丝)，并用一小滴环氧树脂将其端部附接至塑料称量舟皿，使其固化。图11b示出了阴极组件。阴极条2040放置在丝线2050下方，该丝线的一端2051被粘住，并且该丝线紧紧地固定在该条的上方。紧紧固定丝线后，例如，制备包含聚合物粘结剂和鳞片石墨(例如，购自westlake,ohio的timcal的timcale-lb1020)的导电胶涂层。当导电涂层已干燥且足以将丝线2050固定到阴极板2040表面时，释放紧紧固定的丝线端部。当涂层风干几个小时后，用刀片将该丝线从组件的一端2051切断，将该丝线的另一端修剪至更短的长度，并将阴极条2040切割至介于400μm和800μm之间的宽度，参见图11c。单元组装流程如图11d所示，用导电涂料/胶将阴极集流器组件粘到塑料基板2000上。以丝线朝下的方式，将阴极集流器组件2030设置在适当位置，以实现稍后对阴极条2040的润湿。首先将阴极集流器组件2030附接到狭槽2010的端部2012上；然后从狭槽壁中收回阴极集流器组件2030，沿着该壁另外涂敷导电胶，并且抵靠该狭槽壁按压阴极集流器组件2030。如果存在过量的阴极材料(这些过量的阴极材料将堵塞稍后插入的锌丝2060与阴极之间的空隙)，则移除这些过量的材料。切割大约1.5厘米长的锌丝并拉直。将它们放置到狭槽2010中并延伸到单元的开口端之外；涂敷少量的环氧树脂以将该丝线保持在适当位置。然后，在整个狭槽的通道开口中涂敷环氧树脂，并将聚酸亚胺胶带(例如，kapton牌胶带)置于狭槽开口上方直到环氧树脂已固化。此时，移除聚酸亚胺胶带。然后，涂敷电解质以覆盖狭槽，并允许其渗透到阴极中。然后使用吸收性擦纸将全部电解质从该狭槽以及该狭槽周围的基板区域中移除(阴极内已经吸收的电解质除外)。然后添加胶化的电解质以填充狭槽。将一张聚酰亚胺胶带(例如，kapton牌胶带)置于该狭槽顶部上方，包括端部；该胶带通常将从端部到端部进行延伸，其中两个单元纵向就位。然后，用双组分环氧树脂覆盖聚酰亚胺胶带顶部，并且还覆盖该块的端部，其中丝线从狭槽撤出。一旦环氧树脂固化，聚碳酸酯基板就紧固住了。然后，使用滑口鳄鱼夹夹住从所述单元出来的丝线(钛丝和锌丝)，注意不要让单元短路。在夹具之间放置绝缘体，以防止它们接触。在环氧树脂已经胶化后但在其完全固化前，移除绝缘体。使用常用的电池测试设备对这些单元进行测试。表1是如实施例1所述进行制备的电化学电池单元的性能和总体说明。表1实施例2锌粉阳极制备阳极，该阳极将锌用作粘附粉末。用5重量％乙炔黑、5重量％ptfe和90重量％锌粉的组合物制备锌粉(例如，购自umicore,belgium的eef级锌粉)，其中ptfe(te3859分散体中的ptfe)用作粘结剂，乙炔黑(ab100％)用作导电填料。用塑料铲手动混合20克的锌和1.11克的乙炔黑以形成看起来均质的混合物。然后用thinkyarm-310混合器将该混合物与9克去离子水以1000rpm混合3分钟。然后，在混合物中添加1.85克的60％ptfe(te3859)分散体，以200rpm将该分散体混合三分钟以使其分散，然后以1000rpm混合三分钟以促进其形成连续体。在多张电池包装之间揉捏与轧制该连续体(购自ultraflexcorporation,brooklyn,newyork。该包装由一侧的0.001"的可热密封的聚乙烯层、另一侧的48标准尺寸(0.0005")的pet膜、以及两者之间的0.000316"的铝箔层组成)。与制备阴极板一样，切割多片该层合物，并纵向对折层合物，其中抗热层在外面。将多片此连续体折断并放置到纵向对折的包装里面。使用宝石匠的磨光机来轧制该连续体；定期将该材料反向折起以增强成纤率和粘结性，并不时地逆着该包装将该材料90度旋转到位，以避免其从边缘上方溢出。通过该方式用阴极混合物制备大约150微米厚的板。从包装材料上移除该板，将其放置在称量舟皿上，并在室温下风干几个小时。最后，将该板在60℃下干燥几个小时至一晚上的时间。如对阴极所用材料进行的处理一样，切割出大约300微米宽×150微米厚×7mm-8mm长的阳极材料条，然后用导电胶(timcale-lb1020)将其附接到50微米的钛丝集流器上(例如，购自goodfellow,coraopolispennsylvania的钛丝集流器)。如实施例1所述，制备由10重量％的乙炔黑(ab100)、5重量％的ptfe(te3859分散体中的ptfe)、和85％的精细mno2(tronox)组成的阴极板。从该板上切割出约10mm宽×150μm厚的材料条。切割多片钛箔，并且施用透明胶带以留出大约7mm宽的裸箔条。然后将该箔条涂满导电胶，并在导电胶仍然湿润的时候，压入一条阴极板。在60℃下干燥大约2小时至一晚上的时间之后，从烘箱中取出箔片，并将其切割成条，插在实验架中；这些条作为反电极。实验性样品架具有一片用作准参照电极的锌箔，将粘附的锌板附接到50μ钛丝，用作工作电极，并且附接有阴极板的钛箔为反电极。将三个电极全部一起置于细颈瓶中，该细颈瓶包含溶于去离子水电解质中1.9m的nh4cl和0.63m的cacl2。对三个样品进行测试，该测试由以下交替步骤组成：开路30秒的时间，并对工作电极施加5μa、10μa和100μa的脉冲，随后开路30秒的时间。在100μa脉冲的开始和结束时，将每个电极的内部电阻作为由电压下降确定的电阻的平均值。三个样品的电阻为101ω、183ω和145ω。实施例3密封的微电池构造形成单元组件：通过表2中的尺寸和其它物理特性进一步描述本实施例的组装的微电池单元组件。表2微电池尺寸10mm长，1.1mm宽，0.25mm厚微电池体积2.75立方毫米或0.00275cc阳极尺寸7mm长，0.15mm宽，0.075mm厚阴极尺寸7mm长，0.55mm宽，0.12mm厚阳极集流器厚度0.03mm厚阴极集流器厚度0.03mm厚电解质体积0.000642cc隔板厚度0.030mm包装(每层)厚度0.025mm制备阴极板：阴极如下进行制备。首先，用waring实验室搅拌机混合干燥粉末。将mno2(tronox精细)和bp2000碳黑(cabot)以500g:20.83g的比率(24:1)进行混合。一旦已经完成粉末的共混，则添加ptfe使其变成湿润的共混物。整体的共混物组合物是24.27％的干燥粉末(如上所述)、66.50％的去离子水、4.86％的tritonx-100溶液、和4.37％的溶液(disp30，60重量％的ptfe)。然后用布氏漏斗在真空下过滤该湿润的共混物。该固体制备完成后，用宝石匠的压辊、压面器或类似工具反复进行轧制以使ptfe链进一步纤维化。在每个轧制步骤(除了最后一个步骤)之后，再次组成该固体，为下一步骤做准备。用定制的机动化辊程序将该固体团变成自由直立式板。多次将该材料送入辊轴中，每次将该材料折回到其上，并缩小辊子之间的间隙直到该间隙为0.12mm。之后，使该材料风干。阴极处于自由直立式板的形式之后，则用粘合剂(诸如henkel出售的eb-012或imerys出售的e-lb1020)将该板附接到集流器。例如，通过在沸腾的10重量％草酸溶液中浸泡十分钟可以使钛箔集流器变粗糙。变粗糙之后，移除钛箔，用去离子水进行冲洗，并使其完全干燥。用epilogfibermark50w脉冲式镱光纤激光器将钛箔(10微米厚)切割成宽400μm的条。将多条阴极材料切割成所需宽度并在一侧上涂覆eb-012。将阴极材料的涂层侧按压到所切割的钛上。之后，用激光器将钛和阴极切割成单个自由直立式组件。制备电解质凝胶，该凝胶包含25重量％醋酸锌、0.2重量％醋酸铵，剩余部分为水，该凝胶在6重量％的cmc(ga07walocel)下胶化。如果需要，可将阴极条层合至隔板。为了实现这一点，将电解质凝胶涂覆到钛上的阴极条，并将一快比阴极稍宽的隔板(25μm厚的dreamweaversilvertm，可从dreamweaverinternational,greer,southcarolina获得)放置到胶化电解质的顶部上。在两片fep(氟化乙丙烯)膜之间放置阴极和隔板，然后在两片厚黄铜垫片之间放置整个堆叠体。然后使堆叠体穿过apacheal-13p层合机，使得阴极与隔板以机械方式粘结在一起。阳极由一片锌箔组成，该锌箔使用诸如激光或超声切割的技术切割成一定尺寸。任选地，可以在切割之前用导电粘合剂将锌粘到一片粗糙化的钛箔上；该粗糙化的钛箔作为阳极集流器。所用的胶水可以是碳填充式热固性树脂，诸如原子粘合剂aa-carb61。在使用热固性树脂的情况下，热固性树脂被涂敷到锌或钛上。也可将热塑性树脂糊剂、墨水、或涂料，诸如创新材料(ayer,massachusetts)107-25，涂敷到锌条和钛片的一侧上，然后施加热能与压力，以将两者接合在一起。在一些情况下，希望的是两个单元串联，共享一个集流器，该集流器作为第一单元的阳极集流器以及第二单元的阴极集流体。在此情况下，阳极如上所述附接到集流器的一部分上，同时阴极附接到该集流器的另一侧，允许处于任一端部上裸露的集流器实现馈通。带涂层的膜带涂层的包装膜是指邻近屏障比聚合物材料更高的膜的聚合物膜，并且其中所述屏障更高的膜形成于聚合物膜上或驻留在邻近层上。该陶瓷膜可以是氧化硅、氧化铝、氧化钛、铝金、钛等，并且该膜可通过cvd、溅射、等离子体沉积、溶胶凝胶等形成；任选地，带涂层的膜可包括聚合物交替层以及沉积在更高的初始屏障膜上的更高屏障膜。所用包装膜的优选示例是陶瓷cpp-004(celplast,torontocanada)，其是涂覆有氧化硅屏障层的聚丙烯。包装单元一般来讲，单元通常密封在两片聚合物膜之间，这两片膜经过或未经过涂覆，其形成被包装的单元的顶部和底部。制造单元的第一步骤是：将阴极和阴极集流器放到包装上，使得阴极集流器处于包装上的合适位置。在密封期间通过机械方式将单元组件固定到适当位置是有用的，使得这些组件不会发生位移，从而导致短路或干扰密封过程。例如，可能的是，用低粘性压敏膜，诸如3m80喷雾粘合剂或kryloneasy-tack，将单元组件附接至包装膜中的一者。也可设想，在密封过程中，用某种形式的机械夹钳将单元组件固定到适当位置。一旦阴极与集流器就位，则用电解质湿润阴极。阴极可任选地在切割之前层合到隔板上；如果不是这样的话，通过机械方式将一块隔板放置到湿润的阴极顶部，并且如果需要的话，采用更多电解质。此时，则将阳极(以及任选地阳极集流器；这两者的组合将称为阳极组件)添加到单元中。如果阴极没有如上所述层合到隔板，可将阳极组件放置在阴极旁边，并由隔板将其与阴极分离以防止电气短路。另选地，不论阴极是否层合到隔板，可将阳极组件放置到阴极和隔板的顶部上。在任一种情况下，优选地，隔板比阴极更宽(或者，在其中阴极层合到隔板的情况下，宽度与阴极相等)，并且阳极组件比阴极更窄。一旦阳极、阴极和隔板就位，单元就准备好与包装顶层密封在一起。单元包装体具有两种密封口：“馈通密封口”和“侧密封口”。馈通密封口位于较短的单元轴线上，而侧密封口位于较长的单元轴线上(其中所述轴线可为线性、弓形或一些其它形状)。馈通密封口与侧密封口之间的功能性差异在于：侧密封口仅需要作为气密封口，而馈通密封口需要作为气密封口，同时也实现延伸穿过其中的一个或多个电接头。如果较短的单元轴线非常小(例如，宽度小于1.5mm，但是宽度一般大于300微米)，侧密封口需要比馈通密封口更窄以防止出现不可接受的内部体积亏损。一般来讲，根据较短的单元轴线的长度，侧密封口的宽度可以介于20μm和200μm之间。同时，可能的是，将材料添加到馈通密封口的厚度中(诸如，干燥膜、涂料或粘合剂)以确保即使馈通密封口必须环绕集流器，馈通密封口也不透气。可接受的是，馈通密封口具有更大长度，这是因为馈通密封口处于较长单元轴线上，较长单元轴线一般至少长4mm。在处理此类较小组件时，相对于密封口定位电极至关重要。一般来讲，侧密封口和电极的位置应当是电池宽度的5％。例如，对于1mm宽的电池，电极和侧密封口位置的偏差将小于约±0.05mm。对于电池长度，通过馈通密封口、馈通密封口粘合剂、以及馈通密封口密封机械装置的裸露接头部分的位置偏差应当为大约25％。例如，对于宽1mm的密封口，定位偏差应当在±0.25mm以内。注意裸露接头(未有涂覆阴极材料的阴极集流器、和未被阳极覆盖的阳极集流器)的宽度必须延伸馈通密封口的长度。因此，侧密封口和馈通密封口需要不同的密封方法。优选超声焊接来密封侧密封口。在较大程度地垂直于密封口的向量移动超声焊头时采用现有技术对塑料进行超声焊接，并且这导致接合口过大而不可取。如果超声焊头主要在与包装材料相同的平面上作振荡式移动，可实现相对较小的密封口。另选地，已使用激光焊接以生成宽度低于40μm的密封口。焊接侧密封口之后，为了分离出电池包装体，需要围绕侧边剪断包装膜。在一些情况下，可同时焊接与切割侧密封口。例如，当振动方向与包装材料的平面几乎平行时，可使用超声焊接同时密封与切割密封口宽度低于50μm的塑料膜。在侧密封口的情况下，密封方向形成的向量是沿着电池包装体的长度。然而，在某些情况下，可能优选的是，在第一步骤中密封侧密封口，然后在另一步骤中从包装膜中取出经包装的单元。该第二步骤可采用水射流切割、超声切割、激光切割、工具模具去浇口等。对于馈通密封口，需要完全隔绝延伸穿过包装并且围绕集流器的包装体。因为活性材料没有延伸到馈通密封口区域内，可能的是增加该区域内包装的可测量的厚度。例如，对于250微米厚且具有25微米包装的单元，可以在馈通密封口区域中添加大约200微米的材料以增强密封性。第一另选方案是：在热密封之前，用聚合物乳胶(诸如dowhypod、mitsuichemipearl、aquasealx2088、或joncryl)涂覆集流器和/或包装。另一另选方案是：在密封口区域中添加干燥的聚合物膜，诸如由fastel制造的膜。也可在包装内表面上涂敷(例如，通过丝网印刷)作为分散体的可热密封的聚合物。另外的另选方案是：将粘性膜诸如asphalt、conseal1400(fujifilmhunt)、或henkelpm040涂敷在馈通密封口区域中的包装和/或集流器上以增强热密封性；或在馈通密封口区域中涂敷可固化的热固性粘合剂，诸如双组分粘合剂、热固化粘合剂、或uv固化的粘合剂。对于一些实施方案，可能需要在焊接侧密封口的同时切断馈通密封口的粘合剂；这可通过超声焊接实现，超声焊接用于移除焊接区域内的污染物方面是众所周知的。这是因为需要围绕单元的接头密封这些馈通密封口，而不形成任何间隙。在一些情况下，可以在上述压敏粘合剂之前涂敷馈通密封口粘合剂(聚合物乳胶、热密封包膜、粘性膜、或热固性粘合剂)，并且在一些情况下，可以在上述压敏粘合剂之后涂敷馈通密封口粘合剂，这取决于热密封粘合剂的特性。在使用可固化粘合剂的情况下，一旦热密封粘合剂就位，可使用诸如超声焊接或激光焊接的技术对单元的侧密封口进行密封，所述技术使用夹具使电解质基本上不进入侧密封口，然后将粘合剂固化就位以形成馈通密封口。实施例4为了减少单元内水的进出量，应当降低单元与其周围物体之间的渗透压差。可使用莫尔斯方程式p＝∑inmnrt计算渗透压的近似值，其中p为渗透压，t为绝对温度，r为理想的气体常数，mn为每升第n种混合物组分的摩尔浓度，并且in为第n种混合物组分溶解之后所获得的每化学式单位的离子数目。两种溶剂之间的渗透压的差值可以表示为如上所定义的p的差值。优选地，该差值应当小于25个大气压，或者更优选地，小于11个大气压。我们制备了25重量％醋酸锌和0.2重量％醋酸铵的电解质溶液，其中剩余部分包含去离子水(称作“储备溶液”)。我们也制备了两种稀释的电解质溶液，这两种溶液将称作6.25％醋酸锌溶液(在储备溶液中的比例为1:3)和1.8％醋酸锌溶液(在储备溶液中的比例为1:13)。电池靠近溶液保存，该溶液为盐溶液，其具有以下组合物：0.824重量％的氯化钠、0.893重量％的硼酸、0.23重量％的硼酸钠和0.01重量％的乙二胺四乙酸钠(edta)，剩余部分包含去离子水；这因此将称作“包装溶液”。所制造的另外的电解质包含0.822重量％的氯化钠、1.463重量％的硼酸和0.011重量％的硼酸钠，该电解质因此将称作“改性的包装溶液”。下表4给出了使用莫尔斯方程式计算出的相对于包装溶液的渗透压。不同溶液的测试结果制备单元以展现多种电解质的性能。每个单元将一片卡纸用作背衬以提供硬度，并且包装由一侧上的0.001"的可热密封的聚乙烯层、另一侧上48标准尺寸(0.0005")的pet膜、以及两者之间的0.000316"的铝箔层(ultraflexcorporation,brooklyn,newyork)组成。为了实现电池的热密封，使用多片干燥的可热密封的聚合物膜(fasteladhesives&substrateproducts)，其中在单元内的一片膜中切割出9mm×1mm的视窗，以固定电池组件。用epilogfibermark激光器从0.075mm厚的锌上切割出阳极；所述阳极由宽0.25微米的条构成。如前所述，阴极由以下物质的组合物来制备：85重量％的mno2、10重量％的碳黑、和5重量％的ptfe。将阴极进行层合以切割出如上所述的钛片。对于这些测试，阴极为400μm±5％宽×130μm±5％厚×8.5mm±0.5mm长。将阳极与阴极放到干燥的可热密封膜的视窗中，使得阳极与阴极彼此不发生物理接触。为了填充单元，添加电解质以湿润阴极。胶化电解质通过混合上述电解质与介于1.8重量％和5重量％之间的walocelga07(dowchemicalcompany)来制备，添加胶化电解质以填充干燥膜内的视窗，并使用热密封法来包装该单元，其中该单元两侧上都有包装膜。用vmp3(bio-logic)来测试这些单元，其中测试准则为从20μa的恒流放电减小至0.9v的截止电压。根据压降测量内阻，所述压降通过以下方式获得：电池放电前初始脉冲为20μa，持续三秒。除了电化学数据以外，还获得了析气数据以半定量性地得到多种电解质的预计保质期。析气数据可如下获得：用epilogfibermark激光器将0.075mm厚的锌切割成0.13mm宽的条，这些条被添加到玻璃器皿中，该玻璃器皿被设计成获得放气速率。该玻璃器皿由填充有电解质溶液的容量烧瓶构成，其中电解质溶液与锌条接触。用涂蜡的玻璃塞密封该烧瓶。刻度区附接到容积烧瓶颈部并对该颈部开放，其中开口暴露于环境大气中，当生成氢气时，氢气在蜡填充区以下积聚，迫使电解质向上进入刻度区，允许放气速率通过测量烧瓶的位置进行确定，该烧瓶固定于维持在45℃的热浴中，并且放气速率根据刻度区电解质的上涨来确定。因为锌腐蚀是影响碳锌电池保质期的主要因素之一，在假设锌腐蚀是保质期的主要限制因素的情况下，可以将放气速率当作保质期的替代参数。数据汇总于下表3中。由于阴极是限制电容的电极，在体积方面，阴极尺寸数据经规一化为400μm×8mm×130μm。每个数据点均为所测试的十个单元的平均值。值得注意的是，对于含醋酸锌的这些溶液，浓度越低，ph越高，同时放气速率越低，并且基本的电容不变。此外，包装溶液和改性的包装溶液中的放气速率较低，即使是在没有锌的情况下也是如此。表3示例性组合物的组分多种组合物可用于电化学电池单元中。将选择任何组分的组合用于实现电化学相容性以及用于电化学单元的最终用途。例如，如果需要生物相容性，则据此选择组分。监管机构发布的医疗装置批准书要求进行生物相容性评估以确保装置或材料的安全性。由此通过根据某些指导方案进行测试来获得生物相容性的类别，这些指导方案包括iso10993中的“biologicalevaluationofmedicaldevices”以及来自日本卫生劳动福利部(mhlw)医疗装置办公室的通知中的“testingmethodstoevaluatebiologicalsafetyofmedicaldevices”。装置的生物相容性测试旨在说明装置不应当直接或通过释放其物质成分而：(i)产生不利的局部或全身性效果；(ii)致癌；或(iii)产生不利的再生性与发展性效果。现有文献和市场已经对一些材料明确地进行了化学与物理定性，并且这些材料具有悠久的安全使用史。此类材料可视为生物相容性材料，因此是优选的。医疗装置电池中所用的材料可通过接触、由于(例如)事故或电池密封不当使其从电池中泄露而对人体眼部产生影响。如果泄露或浸出的材料与眼部或人体其它组织接触，使用生物相容性材料可将此类并发症发生的风险降至最低。阳极是电池电化学反应中被氧化的电极组件。在一个实施方案中，阳极包含作为连续的丝线或细圆柱体形式的活性组分的锌。优选电池级别的锌，因为这种锌不含杂质，本领域技术人员大都知道杂质促进腐蚀以及电池中的其它不良副作用。优选地，该类锌也与多种合金诸如铋、铟、钙、或铝形成合金以延长保质期。少量铅经证明也是一种有效的锌合金材料。尽管被视为非生物相容性物质，但是铅处于锌晶界的范围内，并且不溶于电解质。因此，此类添加锌不产生生物相容性问题。阳极丝线同样起作用，以收集从阳极流出的电子并将其从电化学电池单元中传输出去。为了实现这两项功能，优选地，在电池中添加过量的阳极以确保阳极保持为连续的。锌粉可用作如实施例2所示的另选阳极材料。阴极是电池电化学反应中被还原的电极部件，并且当电化学电池单元放置在具有负载的电路中时，阴极吸引电路中的电子。优选的阴极材料可以是二氧化锰，二氧化锰与导体添加剂以及粘结剂混合以形成阴极混合物。可能优选的是，在阴极混合物中加入足够的二氧化锰以最大程度增加电化学电池单元的电容并减小所需的阴极尺寸。电化学电池单元的阴极的量相对于阳极及其活性量进行确定。确定阳极与阴极中每一者的摩尔量，使得单元可以在所需时长内发生反应。阴极在一个实施方案中是平面形式，但是在另选实施方案中可以是圆柱体。圆柱体阴极在成形时可进行挤压或以其它方式塑形。导体用于使电子在阴极颗粒之间流动，以及从阴极集流器流进和流出。优选地，最小化导体的量以便实现该功能，这是因为添加过量的导体没有多大益处。合适的导体为石墨、膨胀石墨、乙炔黑、碳黑、和本领域技术人员已知的其它导体。由于乙炔黑赋予阴极混合物以所需水平的电解质吸收能力，因此优选地，在本发明中使用乙炔黑。粘结剂用于阴极混合物中，以在电化学电池单元的使用期内提供阴极结构。粘结剂提供该结构的能力不应当通过电解质或由二氧化锰的膨胀而改变。优选的粘结剂包括在阴极混合物的混合期间可形成原纤维的微粒状(ptfe)乳剂。阴极混合物与阴极集流器电连通，并且阴极集流器的目的是既与进出阴极的电子电连通，也为电化学电池单元提供结构。钛丝是用于阴极集流器的优选结构，因为钛丝足以导电，并且较小的直径就具有所需刚度。钛网、钛带、膨胀网、编线均是另选的阴极集流器材料。选择与反应性电极材料相容的电解质。对于锌阳极和二氧化锰阴极，leclanche电解质或氯化铵nh4cl溶液、氯化锌zncl、醋酸锌、以及它们的混合物均为一个实施方案。对于稀释溶液，优选含有醋酸以及可选的其它醋酸(诸如醋酸铵)的醋酸电解质，这是因为氯化锌的可溶性特征。可另选地使用盐(诸如氯化钠nacl溶液、氯化镁mgcl2溶液和氯化钾kcl溶液)以及添加剂，诸如硼酸钠、硼酸和乙二胺四乙酸钠。对于胶化电解质，可使用羧甲基纤维素、琼脂、或另选的胶化剂。胶化剂是用以增加电解质的粘度，使得胶化剂保留在单元内的可用位置处，即，保留在阳极与阴极之间。胶化电解质可位于电化学电池单元的整个电池内部，并且最优选地，位于阳极与阴极之间，阳极与阴极以预先确定的距离相对于彼此进行设置。本领域技术人员可计算此预先确定的距离，但是该距离应当允许必要的偏差，以防止由于阳极与阴极彼此接触所造成的短路。由于电极之间没有隔板或其它物理屏障，在本实施方案，一定的实际距离是必要的。胶化电解质的粘度确实有阻碍电极移动的作用，并且将胶化电解质放置在电极之间既实现离子连通的作用，又起防止电极朝向彼此移动的作用。胶化电解质也可通过在电极周围提供物理屏障来增强生物相容性。从电极移出的颗粒被拦截在胶化电解质中，并防止其从电化学电池单元中或朝其它电极移动。在另一个实施方案中，可以在阳极与阴极之间放置细小屏障，以防止相互接触。该细小屏障可以由隔膜材料或离子导电性以及电绝缘性材料制成。阳极突片可通过机械方式连接至阳极，使得该突片可通过电子方式将所生成的电子从阳极传输至电化学电池单元的负接头。针对此目的使用锌丝的延伸部可发生腐蚀或以其它方式影响生物相容性。因此，钛或其它防腐性导电材料适用于使阳极延伸穿过任何包装材料以提供所需的外部电子导管。电化学电池单元可以包封在包装材料中以包封单元组件以便延长保质期，限制离子、氧气和水进出该单元，以及确保生物相容性。由于包装材料是惰性材料并且对电池性能没有任何影响，因此优选厚度与质量最小的材料。同样优选的是惰性且不干扰电池反应的材料，只要该材料轻松地形成到围绕整个电化学电池单元的连续外部中，同时实现对必定穿透包装并且从包装上突出的接头电极的密封。优选地，该包装材料可容易地通过高速制造工艺形成与密封。也可能需要对包装材料进行染色，并且根据该要求可以知道应该选择何种包装材料。由于可通过多种工艺，包括加热、超声和激光焊接，轻松地进行焊接，优选将聚丙烯作为包装材料。另外，聚丙烯可通过粘合剂进行粘结并且多种厚度和密度的聚丙烯均有售。另外，聚丙烯对于优选的电解质组合物而言是非渗透性的，并且将有助于生物相容性。另选的生物相容性聚合物，诸如聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮、有机硅弹性体、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚(对苯二甲酰对苯二胺)、聚氯乙烯、聚丙烯、聚烯烃、聚酯、聚丙烯酸酯(包括聚甲基丙烯酸酯)。电池外部或包装材料的外表面也可被涂层以进一步使其具有生物相容性。合适的生物相容性涂料包括磷酰胆碱和聚对二甲苯，诸如聚对二甲苯c。除了用以保持电池的物理整体性以外，用作包装材料的涂层膜必须发挥至少两种屏障功能。该膜必须防止盐离子迁移，以防止在电池由液体包围的情形下电解质离子的减少。该膜也必须阻止水分传输，以防止电池膨胀。对于其中电池在使用之前包封在密封的包装的情况下，并不是特别需要阻止氧气传输；然而本领域技术人员将意识到，用于阻止水分传输的相同类型的涂层基本上也将阻止氧气传输。在包装领域中，透水性通常通过以下方式进行测量：将屏障膜的一侧置于给定相对湿度中同时保持另一侧为干燥的，例如通过用干燥气体进行换气，同时保持温度恒定，并测量从相对湿度可控侧透过膜到达干燥侧的水分，其根据水蒸气透过率(wvtr)进行表示，单位为给定温度和相对湿度下的质量/面积*时长。例如，这些单位可以表示成摄氏度与相对湿度下每天g/m2。对于优选实施方案，该包装的wvtr应当小于每天1g/m2，或更优选地，小于每天0.1g/m2，或者仍更优选地，小于每天0.02g/m2，其中所述wvtr在相对湿度介于85％和100％之间以及温度介于20℃和40℃之间的情况下进行测量。用于进行此类测试的仪器可以从例如moconinc.(minneapolis,mn)购得。然而，应当注意的是，常规的wvtr测量将仅仅测量正交于屏障膜进行传输的水分，即穿过可能存在的任何屏障涂层的水分。然而，对于给定密封包装体，水分可能穿过密封口，即，平行于屏障膜的平面穿过密封口。这一点在包装体密封口尤其狭窄的情况下(例如，小于100微米宽)尤其重要。因此，聚合物膜本身而非涂层的屏障特性是侧密封口的传输特征的主要决定因素，这一点可对进出电池(特别是非常小的电池，例如具有表面积为0.5cm2或更小的包装的小电池)的总体水分传输产生不小的影响。因此，聚合物的wvtr优选小于每天10g/m2，或者在以下条件下更优选地小于每天5g/m2：厚度为25微米，温度介于20℃和40℃之间，并且相对湿度介于85％和100％之间。包装材料的密封方法包括所述超声焊接和激光束焊接。另选的密封方法包括热焊接以及使用生物相容性粘合剂。尽管本文已经根据本发明某些优选实施方案对本发明进行了详细说明，但是本领域技术人员在不脱离本发明实质的情况下也可对本文作出许多调整与修改。因此，本发明的目的仅受到所附权利要求的范围限制，而非受到对本文所示实施方案进行描述的详细内容以及机构的方式的限制。应当理解，在不脱离本发明概念的前提下可以对前述结构作出多种变型与调整，而且应当进一步理解，此类概念旨在涵盖于以下权利要求中，除非这些权利要求在语言上另有明确说明。当前第1页12