密閉型電解電容器的製造方法
2023-06-07 05:33:21 2
密閉型電解電容器的製造方法【專利摘要】本發明提供一種密閉型電容器及其方法。所述密閉型電容器包括陽極元件、陰極元件、第一殼體部分和第二殼體部分，其中所述陽極元件具有陽極絲和直通筒，所述第一殼體部分具有第一開口部分，所述第二殼體部分具有第二開口部分。所述第一開口部分和第二開口部分形成被構造成與所述直通筒相匹配的開口。所述第一開口部分可包括槽部分，其構造成容納所述直通筒。所述第一開口部分和第二開口部分可分別包括第一匹配部分和第二匹配部分，所述第一匹配部分和第二匹配部分構造成與所述直通筒相匹配。所述密閉型電容器還可包括被配置在所述第一殼體部分和第二殼體部分之間的電解液。【專利說明】密閉型電解電容器[0001]相關申請的交叉引用[0002]本申請請求享有2011年2月4日提出的美國申請N0.61/439，692的優先權，該美國申請通過參引如同全部闡明地合併到本申請中。【
技術領域：
】[0003]本發明涉及一種電容器，更具體地涉及適用於例如埋入式心律轉復除顫器(ImplantableCardioverterDefibrillator)的醫療應用中的一種電容器。【
背景技術：
】[0004]電容器使用在廣泛範圍的電子應用中。某些應用需要電容器能夠快速充電到預定電壓，並且一旦充電，還能夠傳輸相當大的脈衝能量。這種應用的一個實例是在埋入式設備中。在這種應用中，電容器大小緊湊並且高度可靠也是很重要的。現存設計不能使例如陽極元件的內部結構最大化地使用殼體內的可用空間，因而需要更大的殼體以實現相同的電子性能。【
發明內容】[0005]本發明提供一種密閉型電容器及其製造方法。所述密閉型電容器包括陽極元件、陰極元件、第一殼體部分和第二殼體部分，其中，所述陽極元件具有陽極引線和直通筒，所述第一殼體部分具有第一開口部分和第二殼體部分具有第二開口部分。所述第一開口部分和第二開口部分形成一開口，其被構造成與所述直通筒相匹配。所述第一開口部分可包括一槽部分，其被構造成容納所述直通筒。所述第一開口部分和第二開口部分可分別包括第一匹配部分和第二匹配部分，所述第一匹配部分和第二匹配部分可構造成與所述直通筒相匹配。[0006]所述直通筒可具有圓形外表面，並且所述第一匹配部分和第二匹配部分可各自具有半圓形的型廓，其半徑選定為與所述直通筒的外表面相匹配。所述第一殼體部分和第二殼體部分可密閉型地密封在一起。所述第一殼體部分可具有第一深度和所述第二殼體部分可具有第二深度，以使得所述第一匹配部分和第二匹配部分分別布置在所述第一深度和第二深度以便形成一被構造成與所述直通筒相匹配的開口。所述第二殼體部分可包括一突出部，第二匹配部分形成在所述突出部中。所述直通筒可由玻璃或陶瓷構成。[0007]所述陽極元件可包括保護套。所述第一殼體部分和第二殼體部分可用例如焊接的常規方法聯結。所述密閉型電容器還可包括形成陰極元件的金屬基底。所述金屬基底可以是所述第一殼體部分和第二殼體部分中的至少一個的一部分。所述金屬基底可具有用貴金屬形成的合金層和以電化學方式沉積在其上的貴金屬/基本金屬電極元件層。所述金屬基底可由電子管金屬構成。所述金屬基底可由鉭、銀、鉿、鎬、鈦或它們的合金構成。[0008]所述密閉型電容器還可包括被布置在所述第一殼體部分和第二殼體部分之間的電解液。所述電解液可包括水、無機酸(磷酸和硼酸)、有機酸(草酸)和有機溶劑。所述密閉型電容器適合於存儲能量並且可提供脈衝傳輸至少80%的所存儲能量。[0009]埋入式設備，例如埋入式心律轉復除顫器(I⑶)可構造成使用密閉型溼式電解電容器。所述埋入式設備可包括電池、聯接到所述電池的處理器和聯接到所述電池與處理器的電容器。所述電容器可包括陽極元件、陰極元件和密閉型殼體，其中，所述陽極元件具有陽極引線和直通筒，所述密閉型殼體包括第一殼體部分和第二殼體部分，所述第一殼體部分具有第一開口部分和第二殼體部分具有第二開口部分，所述第一開口部分和第二開口部分形成一被構造成與所述直通筒相匹配的開口。所述電容器構造成存儲能量和處理器構造成控制脈衝傳輸至少一部分所存儲的能量。【專利附圖】【附圖說明】[0010]圖1A是第一實施例的密閉型電容器的端視圖；[0011]圖1B是沿圖1A中所示截面A-A剖切的密閉型電容器的側視剖面圖；[0012]圖1C是密閉型電容器的側視剖面圖，示出了陽極元件的安裝；[0013]圖1D是密閉型電容器的側視剖面圖，示出了聚合物支承襯墊的安裝；[0014]圖2A是第二實施例的密閉型電容器的端視圖；[0015]圖2B是第二殼體部分的備選實施例的端視圖；[0016]圖2C是密閉型電容器的側視剖面圖，示出了陽極元件的安裝；[0017]圖2D是已組裝的密閉型電容器的端視圖；[0018]圖2E是密閉型電容器的側視剖面圖；[0019]圖3是埋入式心律轉復除顫器中的圖2A-2E的電容器的框圖；和[0020]圖4是製造電容器的方法的流程圖。【具體實施方式】[0021]現在參照特殊實施例說明本發明。所示的特殊實施例僅僅用於例示和實例的目的，並且本領域技術人員將理解本發明考慮了其它選項、替代或變型。[0022]圖1A是第一實施例中的密閉型電容器10的端視圖。所述電容器包括第一殼體部分12和第二殼體部分14。第一殼體部分和第二殼體部分12、14可經由例如焊接部16的常規方法聯結。第一殼體端部18包括開口20，其構造成容納著直通筒22。直通筒22通常密封到第一殼體部分12上，並且提供陽極絲24和第一殼體部分12之間的電絕緣。[0023]圖1B是沿圖1A中所示的截面A-A剖切的密閉型電容器10的側視剖面圖。電容器10包括陽極元件26，陽極元件26具有陽極絲24。陽極元件26可使用多種方法製成並且可包括保護套28。陽極絲24經由直通筒22而與第一殼體部分12絕緣。直通筒22可包括玻璃絕緣體30。聚合物支承襯墊32用於填充陽極元件26和第一殼體部分12之間的未用空間。聚合物支承襯墊32可使用多種方法形成。[0024]圖1C是密閉型電容器10的側視剖面圖，示出了陽極元件26的安裝。在安裝過程中，陽極元件26通常相對於第一殼體部分12的底部成一角度地布置。直通筒22和陽極絲24插入到第一殼體部分12中的開口20內。陽極元件26然後樞轉到第一殼體部分中，以使得直通筒22容納在開口20中。第一殼體部分設有間隙34以在陽極元件26的插入過程中提供遊隙。圖1C是密閉型電容器10的側視剖面圖，示出了聚合物支承襯墊32的安裝以填充陽極元件26和第一殼體部分12之間的間隙34。[0025]圖2A是根據第二實施例的密閉型電容器100的端視圖。電容器100包括第一殼體部分112和第二殼體部分114。第一殼體部分和第二殼體部分112、114可經由例如焊接、粘結或釺焊的常規方法聯結。第一殼體部分112和第二殼體部分114都構造成限界用於陽極絲24和直通筒22的開口。第一殼體部分112具有端部118，端部118包括第一開口部分152。[0026]第一開口部分152構造成允許陽極元件線性插入(例如不需要相對於第一殼體部分112旋轉所述陽極元件)。在這個實例中，第一開口部分152通常包括槽部分160和第一匹配部分162。第一匹配部分162布置在第一深度170處。在這個實例中，第一匹配部分162概括地示出具有半圓形的形狀，其半徑選定為與圓形直通筒相匹配。應當理解在不偏離本發明的保護範圍的前提下可使用其它形狀(例如依據所述直通筒的型廓)。[0027]第二殼體部分114具有端部115，其形成有布置在第二深度172處的第二開口部分154。第二開口部分154還包括形成在突出部164中的第二匹配部分166。在這個實例中，第二匹配部分166概括地示出具有半圓形的形狀，其半徑選定為與圓形直通筒相匹配。如上所述，在不偏離本發明的保護範圍的前提下可使用其它形狀(例如，依據所述直通筒的型廓)。應當理解第一殼體部分和第二殼體部分112、114通常聯結在一起以形成電容器殼體117(參見例如圖2D)。第一深度和第二深度170、172選擇為使得第一匹配部分和第二匹配部分162、166協同地限界用於直通筒的開口。[0028]圖2B示出第二殼體部分214的替代構造。第二殼體部分214具有端部215，其形成有布置在第二深度272的第二開口部分254。第二開口部分254還包括第二匹配部分266。殼體端部215形成有足夠的深度以使第二匹配部分266形成在端部215中(例如不需要突出部分)。在這個實例中，第二匹配部分266概括地示出具有半圓形的形狀，其半徑選定與圓形的直通套管相匹配。如上所述，在不偏離本發明的保護範圍的前提下可使用其它形狀(例如依據所述直通筒的型廓)。應當理解在不偏離本發明的保護範圍的前提下，多種殼體端部構造可用於適當地安置第一匹配部分和第二匹配部分。[0029]圖2C是密閉型電容器100的側視剖面圖，示出了陽極元件126的安裝。在安裝過程中，陽極元件126線性地插入到第一殼體部分112。直通筒122和陽極絲124插入到第一開口部分152，但不需要有角度地插入或任何樞轉動作。因為陽極元件126線性地插入，第一殼體部分112可精密地符合陽極元件126的形狀。第一殼體部分112和陽極元件126之間不需要大的間隙。因為只需要極小的遊隙，不需要聚合物支承襯墊填充位於第一殼體部分112和陽極元件124之間的任意間隙。因此，更大的陽極126可插入到第一殼體部分112中。[0030]圖2D是已組裝的密閉型電容器100的端視圖。圖2E是沿截面B-B剖切的密閉型電容器100的側視剖面圖。第一匹配部分和第二匹配部分162、266相配合或一致地起作用，通常形成電容器殼體117中的開口220。在這個實例中，開口220是圓形的並且它的半徑選定為與圓形直通筒122相匹配。第一殼體部分和第二殼體部分112、114在第一殼體部分和第二殼體部分112、114的結合處(圖2E)可經由前述常規方法(如在圖2E中示出為焊接部116)聯結。應當理解第一殼體部分112和第二殼體部分114之間的整個接合處可被密封。直通筒122通常密封到第一殼體部分和第二殼體部分112和114並且提供陽極引線124和第一、第二殼體部分112、114之間的電絕緣。[0031]陽極元件126可包括保護套128。直通筒122可包括玻璃絕緣體130。陽極元件126可這樣製造:使用鈉還原電容器等級的鉭粉壓到在5.0和7.0克/立方釐米之間的壓坯密度，然後在1450°C和1650°C之間真空燒結。粉末、壓制和燒結條件可以改變以獲得必要的期望的電容量。陽極元件126的成型可以在這樣一種電解液中，其能夠維持所要求的氧化物厚度所必需的電壓。[0032]電容器100可具有多種殼體形狀，包括但不限於矩形、圓形或半圓形。電容器100通常包括陽極端子或陽極絲124和陰極端子182。電解液180布置在密封的殼體112、114內並且環繞陰極元件127和陽極元件126。[0033]電解液180可包括凝膠，其包括去離子(DI)水、有機和無機酸及有機溶劑。電解液180的組成成分可以多種濃度混合，以提供在10和60mS/cm之間的優選範圍內的導電率。這種電解液22的一個實例將是:[0035]參照圖2E，陰極元件127可經由多種方法形成。例如，陰極元件127可以是用如下金屬基底形成，所述金屬基底具有由貴金屬形成的合金層和以電化學方法從金屬鹽溶液沉積在合金表面上的貴金屬/基本金屬電極元件層。陰極18的一個設計實例可以是電解沉積在鈦-鈀(T1-Pd)合金上的鈀(Pd)和銅(Cu)的混合物。為了增加陰極18附著到合金基底上的附著力，鈀-銅(Pd-Cu)的初始平滑膜可以電解沉積為定位焊層(tackinglayer)。粗糙的、高表面面積層然後可沉積在定位焊層的頂部之上，以得到高電容量的陰極180。[0036]陰極180的金屬基底可用電子管金屬(valvemetal)形成。這種電子管金屬的實例可包括鉭、鈮、鉿、釩、鋯、鈦或它們的任意合金。所述金屬基底可具有任意數量的形狀或構造，包括平面或圓柱形的形狀。金屬基底可以是任意合適形狀的襯裡，並且可代表電容器殼體112、114的一部分。陰極元件127的這種構造導致高陰極電容量，這有助於將存儲在電容器100中的能量有效地傳輸到負載。[0037]圖3例示出埋入式心律轉復除顫器(I⑶)設備300的一個實施例。I⑶設備300包括圖1A-1D或圖2A-2E的電容器100和控制電路302，控制電路302電聯接到電容器100的陽極端子和陰極端子124、182。I⑶設備300還可包括探測器304和電池306。電容器100構造成在第一和第二端子124、182之間提供所存儲的至少80%(但優選大於87%)能量的脈衝傳輸。探測器304監測病人的狀態且將這個監測數據提供給控制電路302。為了簡化，探測器304示出為單個元件。然而，本領域技術人員應當理解多個探測器、監測器或探測器引線可裝入到控制電路302中，以將病人數據提供給控制電路302。控制電路302監測來自所述探測器的信息，並且在探測到異常或臨界狀態(其可被定義為一個或更多個預定參數已經超出一個或更多個閾值)時開始傳輸電擊。[0038]例如，探測器304可探測病人心臟中的電信號活動，並且將這個數據轉送給控制電路302。控制電路304監測這個電信號活動，且如果它下降在某電閾值之下或者如果電信號活動變得不規則(當發生心律不齊時)時，開始傳輸電擊。[0039]電池306可用於向電容器100充電和向I⑶設備300供電。電容器100的充電可以是恆定的(以對抗電荷洩漏的影響)，使得電容器100總是準備立即放電；可以是周期性的(即在預定間隔充電以將電容器100的電荷等級保持在預定閾值之上);或者可以經請求，使得當開始探測到異常時，電池306用於在當時向電容器充電。[0040]在ICD設備300的應用中，當控制電路302探測到病人中的異常或臨界狀態時，電容器100執行傳輸電擊治療的功能到病人心臟中。電容器100能夠提供快速充電到一預定電壓，並且此後傳輸一個或多個脈衝的足夠能量以恢復病人心臟的正常功能。[0041]如圖3所示，電容器100本質上是高效的和高度緊湊的，並且可以成型為適應I⑶設備300內的有限體積。在一個實施例中，電容器100的大小是1.5-3.0立方釐米，且如圖3所示包括半月形的形狀，但這不應解釋為限制本發明。應當理解電容器100可符合任何大小和形狀以便適應埋入式電容器100的人所要求的特殊構造。[0042]為了支持I⑶設備300的應用，一經請求，電容器100便能夠供給最小9J(但可供給多達12J)的能量。實際傳輸的能量的量由控制電路302確定。[0043]圖4是製造電容器的方法400的流程圖。方法400包括在步驟410提供具有陽極絲和直通筒的陽極元件；在步驟420提供陰極元件；在步驟430形成具有第一開口部分的第一殼體部分；在步驟440形成具有第二開口部分的第二殼體部分；第一開口部分和第二開口部分形成一被構造成與直通筒相匹配的開口，並且密閉型地密封第一殼體部分和第二殼體部分，以形成包封陽極元件和陰極元件的殼體。密封可包括焊接第一殼體部分和第二殼體部分，以密閉型地密封所述殼體。所述殼體可至少部分填充有電解液。[0044]方法400可包括在第一開口部分中形成一槽部分，所述槽部分構造成容納所述直通筒。方法400可包括在第一開口部分和第二開口部分中分別形成第一匹配部分和第二匹配部分，所述第一匹配部分和第二匹配部分構造成與所述直通筒相匹配。方法400可包括形成第一匹配部分和第二匹配部分，所述第一匹配部分和第二匹配部分各自具有半圓形的型廓和被選定為與所述直通筒的外表面相匹配的半徑。進一步地，方法400可包括在第二殼體部分中形成一突出部，第二匹配部分形成在所述突出部中。方法400可包括用保護套至少部分地封裝所述陽極元件。[0045]上面已經說明了密閉型溼式電解電容器。本發明不限於這裡所示和所述的具體實施例，因為本發明考慮了電容器的大小和形狀的改變，所使用的材料的改變和本領域技術人員明了的其他變型、替代及選項。【權利要求】1.一種密閉型電容器,包括:陽極元件，其具有陽極絲和直通筒；陰極元件，其就電信號而言位於所述陽極元件的遠端；第一殼體部分，其具有第一開口部分；第二殼體部分，其具有第二開口部分，所述第一開口部分和第二開口部分形成用於所述陽極元件和陰極元件的罩體、並且形成被構造成與所述直通筒相匹配的開口。2.根據權利要求1所述的密閉型電容器，其特徵在於，所述第一開口部分包括被構造成容納所述直通筒的槽部分。3.根據權利要求1所述的密閉型電容器，其特徵在於，所述第一部分和第二開口部分分別包括第一匹配部分和第二匹配部分，所述第一匹配部分和第二匹配部分被構造成與所述直通筒相匹配。4.根據權利要求3所述的密閉型電容器，其特徵在於，所述直通筒具有圓形外表面，並且第一匹配部分和第二匹配部分各自具有半圓形的型廓和具有被選定為與所述直通筒的外表面相匹配的半徑。5.根據權利要求3所述的密閉型電容器，其特徵在於，所述第一殼體部分具有第一深度，第二殼體部分具有第二深度，並且第一匹配部分和第二匹配部分分別布置在所述第一深度和第二深度處，以便形成被構造成與所述直通筒相匹配的開口。6.根據權利要求3所述的密閉型電容器，其特徵在於，所述第二殼體部分包括一突出部，所述第二匹配部分形成在所述突出部中。7.根據權利要求1所述的密閉型電容器，其特徵在於，所述直通筒由玻璃或陶瓷構成。8.根據權利要求1所述的密閉型電容器，其特徵在於，所述陽極元件包括保護套。9.根據權利要求1所述的密閉型電容器，其特徵在於，所述第一殼體部分和第二殼體部分被密閉型地密封。10.根據權利要求1所述的密閉型電容器，其特徵在於，所述第一殼體部分和第二殼體部分通過焊接聯結。11.根據權利要求1所述的密閉型電容器，其特徵在於，還包括形成所述陰極元件的金屬基底。12.根據權利要求11所述的密閉型電容器，其特徵在於，所述金屬基底是所述第一殼體部分和第二殼體部分中的至少一個的一部分。13.根據權利要求11所述的密閉型電容器，其特徵在於，所述陰極元件包括如下金屬基底，其具有用貴金屬形成的合金層和用電化學方法沉積在其上的貴金屬/基本金屬電極元件層。14.根據權利要求11所述的密閉型電容器，其特徵在於，所述金屬基底由電子管金屬構成。15.根據權利要求11所述的密閉型電容器，其特徵在於，所述金屬基底由鉭、鈮、鉿、鎬、鈦或其合金構成。16.根據權利要求1所述的密閉型電容器，其特徵在於，所述密閉型電容器還包括布置在所述第一殼體部分和第二殼體部分之間的電解液。17.根據權利要求16所述的密閉型電容器，其特徵在於，所述電解液包括水、無機酸(磷酸和硼酸)、有機酸(草酸)和有機溶劑。18.根據權利要求1所述的密閉型電容器，其特徵在於，所述密閉型電容器適合於存儲能量，且脈衝傳輸至少80%的所存儲能量。19.根據權利要求1所述的密閉型電容器，其特徵在於，還包括控制電路，其電聯接到所述陽極元件和陰極元件，所述控制電路構造為埋入式心律轉復除顫器(I⑶)。20.一種埋入式設備，包括根據權利要求1所述的密閉型溼式電解電容器。21.—種埋入式心律轉復除顫器(I⑶)，包括根據權利要求1所述的密閉型溼式電解電容器。22.—種埋入式設備，包括:電池；聯接到電池上的處理器；和聯接到電池和處理器上的電容器，所述電容器包括:陽極元件，其具有陽極絲和直通筒；陰極元件，其就電信號而言位於所述陽極元件的遠端；密閉型殼體，其包括具有第一開口部分的第一殼體部分和具有第二開口部分的第二殼體部分，所述第一開口部分和第二開口部分形成被構造成與所述直通筒相匹配的開口；所述電容器構造為存儲能量，所述處理器構造為控制所存儲能量的至少一部分的脈衝傳輸。23.—種製造電容器的方法，包括:提供具有陽極絲和直通筒的陽極元件；提供陰極元件，其就電信號而言位於所述陽極元件的遠端；形成具有第一開口部分的第一殼體部分；形成具有第二開口部分的第二殼體部分，所述第一殼體部分和第二殼體部分形成被構造成與所述直通筒相匹配的開口；和密閉型地密封所述第一殼體部分和第二殼體部分，以形成包封所述陽極元件和陰極元件的殼體。24.根據權利要求23所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括在所述第一開口部分中形成槽部分，所述槽部分構造成容納所述直通筒。25.根據權利要求23所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括在第一殼體部分和第二殼體部分中分別形成第一匹配部分和第二匹配部分，所述第一匹配部分和第二匹配部分構造成與所述直通筒相匹配。26.根據權利要求25所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括形成第一匹配部分和第二匹配部分，所述第一匹配部分和第二匹配部分各自具有半圓形的型廓和被選定為與所述直通筒的外表面相匹配的半徑。27.根據權利要求25所述的方法，其特徵在於，所述第一殼體部分具有第一深度，第二殼體部分具有第二深度，並且所述第一匹配部分和第二匹配部分分別布置在所述第一深度和第二深度處，以便形成被構造成與所述直通筒相匹配的開口。28.根據權利要求23所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括在所述第二殼體部分中形成一突出部，所述第二匹配部分形成在所述突出部中。29.根據權利要求23所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括利用保護套至少部分地封裝所述陽極元件。30.根據權利要求23所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括焊接所述第一殼體部分和第二殼體部分以密閉型地密封所述殼體。31.根據權利要求1所述的密閉型電容器，其特徵在於，所述密閉型電容器還提供形成所述陰極元件的金屬基底。32.根據權利要求23所述的方法，其特徵在於，所述金屬基底是所述第一殼體部分和第二殼體部分中的至少一個的一部分。33.根據權利要求32所述的方法，其特徵在於，所述陰極元件包括如下金屬基底，其具有用貴金屬形成的合金層和以電化學方法沉積在其上的貴金屬/基本金屬電極層。34.根據權利要求32所述的方法，其特徵在於，所述金屬基底由電子管金屬構成。35.根據權利要求32所述的方法，其特徵在於，所述金屬基底由鉭、鈮、鉿、鎬、鈦或其合金構成。36.根據權利要求23所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括用電解液至少部分地填充所述殼體。37.根據權利要求23所述的方法，其特徵在於，所述電解液包括水、無機酸(磷酸和硼酸)、有機酸(草酸)和有機溶劑。【文檔編號】H01G9/06GK103477406SQ201280011468【公開日】2013年12月25日申請日期:2012年2月3日優先權日:2011年2月4日【發明者】A·艾德爾曼,J·埃文斯,S·布賴特豪普特,S·拉斯泰拉,E·費爾菲爾德,I·斯塔特科夫,V·西格爾,P·魏斯曼,H·埃謝爾申請人:維莎斯普拉格公司