這款固態(tài)鋰離子電池專為醫(yī)療器械量身定制

總部位于英國(guó)的Ilika公司已經(jīng)開發(fā)出一種新型微型固態(tài)鋰離子電池，可為創(chuàng)新的醫(yī)療技術(shù)設(shè)備供電。醫(yī)療設(shè)備是一個(gè)充滿挑戰(zhàn)的電池環(huán)境。但鋰離子電池可滿足醫(yī)療技術(shù)的許多需求，并為心臟節(jié)律監(jiān)測(cè)器，神經(jīng)刺激器甚至創(chuàng)新注射裝置等設(shè)備提供高能量和充電能力。

總部位于英國(guó)的固態(tài)電池技術(shù)專家Ilika剛推出全新的Stereax M50，這是一款專為滿足醫(yī)療器械行業(yè)需求而設(shè)計(jì)的微型固態(tài)鋰離子電池。

Ilika首席執(zhí)行官格雷姆·普爾迪(Graeme Purdy)告訴“設(shè)計(jì)新聞”說：“對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的需求實(shí)際上是由一股席卷醫(yī)療技術(shù)行業(yè)的創(chuàng)新浪潮推動(dòng)的，而這正是制造智能設(shè)備的關(guān)鍵。”“從歷史上看，許多醫(yī)療技術(shù)設(shè)備都是被動(dòng)植入物，或被動(dòng)可穿戴設(shè)備，實(shí)際上現(xiàn)在它們正在變成支持互聯(lián)網(wǎng)或啟用通信的設(shè)備，這帶來了對(duì)移動(dòng)電源的需求。因此，正在開發(fā)的植入物中實(shí)際上裝有微型電池。“

如何通過零件幾何形狀，表面光潔度，二次加工和其他考慮因素來優(yōu)化您的設(shè)計(jì)

電動(dòng)汽車(EV)，手機(jī)，個(gè)人電子產(chǎn)品和大規(guī)模電氣可再生電網(wǎng)支持正在搶占所有鋰離子電池的頭條新聞，但為醫(yī)療設(shè)備供電只是一個(gè)小而重要的角色，往往隱藏在后臺(tái) - 部分因?yàn)樗碾y度。

用于為醫(yī)療設(shè)備供電的電池必須是生物相容的，因此它們不存在泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，并且還小到足以用于可植入設(shè)備。他們還需要盡可能長(zhǎng)的壽命，以避免重復(fù)的手術(shù)干預(yù)來更換電池，并且必須以不限制患者的方式收費(fèi)。而且，不同的裝置可能需要不同尺寸和形狀因數(shù)的電池。

許多正在研究用更安全的固體電解質(zhì)替換商用鋰離子電池的易燃液體電解質(zhì)的研究人員也正在使用鋰金屬陽(yáng)極(負(fù)極)。但是伊利卡卻走向了另一個(gè)方向。

“我們?cè)谒须姵刂卸际褂霉枳鳛殛?yáng)極。在這方面，它們與鋰離子結(jié)構(gòu)沒有什么不同，“Purdy解釋道。“我們這樣做是因?yàn)槲覀冋J(rèn)為不僅從安全角度來看，而且從長(zhǎng)壽角度來看，我們的電池會(huì)有一些優(yōu)勢(shì) - 當(dāng)我們使用這種結(jié)構(gòu)陽(yáng)極而不是鋰金屬陽(yáng)極時(shí)，我們的電池會(huì)持續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間。它們的設(shè)計(jì)經(jīng)歷了大約5,000次充放電循環(huán)。“

固態(tài)電解質(zhì)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在充電期間在陽(yáng)極上生長(zhǎng)的鋰金屬的spigkey，樹枝狀晶體難以滲透固體電解質(zhì)材料并被抑制。“進(jìn)入硅陽(yáng)極的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，你不會(huì)在陽(yáng)極和電解質(zhì)之間的界面處析出鋰，因此細(xì)胞的內(nèi)在結(jié)構(gòu)不易受到樹枝狀結(jié)構(gòu)的影響，”Purdy說。“鋰實(shí)際上被硅結(jié)構(gòu)吸收了。”

“固體電解質(zhì)是陶瓷。我們使用氧化物并且已經(jīng)在這個(gè)電解質(zhì)優(yōu)化領(lǐng)域工作了大約10年了。我們選擇了一些具有足夠離子導(dǎo)電性的氧化物材料，并具有良好的電子絕緣性能。更有甚者，你在室溫下獲得這些特性 - 當(dāng)你試圖制造醫(yī)療設(shè)備時(shí)，沒有必要在升高的溫度下使用這些特性，“他說。陰極是典型的鋰 - 鈷 - 氧化物混合物，其通常用于電子工業(yè)中。

建立一個(gè)歌利亞

Ilika還致力于尋找其固態(tài)鋰離子技術(shù)的其他利基。其M250固態(tài)鋰離子電池正在生產(chǎn)自動(dòng)化設(shè)備，其P180固態(tài)電池專為高溫工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)。“我們?cè)谇皫啄晖瞥隽薓250和P180，今天我們已經(jīng)小型化了電池的尺寸，并提出了M50格式，”Purdy說。

Ilika表示，其技術(shù)具有可擴(kuò)展性，該公司對(duì)于為電動(dòng)汽車等應(yīng)用構(gòu)建大尺寸固態(tài)鋰離子電池具有濃厚的興趣。但Purdy承認(rèn)，在公司能夠推出類似于EV產(chǎn)品的M50之前，還需要幾年的開發(fā)時(shí)間。

“Goliath是我們用于大幅面細(xì)胞的內(nèi)部代號(hào)。[使用固態(tài)電池]面臨的挑戰(zhàn)之一是確保您獲得足夠快速的商業(yè)應(yīng)用。試圖與[標(biāo)準(zhǔn)]鋰離子電池競(jìng)爭(zhēng)實(shí)際上是一個(gè)相當(dāng)大的挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼈儸F(xiàn)在非常成熟，并且它們?cè)谑澜绺鞯匾郧д纂娮又圃?。所以他們的價(jià)格相當(dāng)激進(jìn)，“普爾迪說。“因此，我們的方法就是說，我們能否開發(fā)出一種適用于非常強(qiáng)烈差異化的市場(chǎng)或利基市場(chǎng)的固態(tài)電池?”

由于Ilika已經(jīng)生產(chǎn)固態(tài)鋰離子電池，Purdy樂觀地認(rèn)為固態(tài)電池將在20世紀(jì)20年代中期出現(xiàn)在大眾市場(chǎng)。“我們有兩個(gè)發(fā)展計(jì)劃。其中一個(gè)是本田和里卡多在英國(guó)。我們與邁凱倫和A123電池公司進(jìn)行了第二次合作，總部位于美國(guó)。該特定程序?qū)楦叨诵阅苘囕v而設(shè)計(jì)，“Purdy說。“我們對(duì)此的看法是，固態(tài)汽車行業(yè)的早期采用者將是性能汽車，其中固態(tài)的價(jià)格點(diǎn)不會(huì)像大眾市場(chǎng)那樣敏感，”普爾說。