[发明专利]具有二次电池和用于将电池充电的电触点的助听器

说明书

技术领域

本发明涉及用于助听器的二次电池、用于此类电池的阴极、以及用于将此类电池再充电的充电器。

发明背景

电池是通常使用的电能来源。电池包含一般称作阳极的负极和一般称作阴极的正极。阳极包含可被氧化的活性材料；阴极包含或消耗可被还原的活性材料。阳极活性材料能够还原阴极活性材料。

当在装置中使用电池作为电能来源时，阳极和与阴极发生电接触，使电子流过装置，发生各自的氧化和还原反应以提供电能。与阳极和阴极相接触的电解质包含流过位于电极之间的隔板的离子以在放电期间保持电池整体的电荷平衡。

可充电电池，也称为二次电池，包含可通过充电再生的活性物质。取决于它们的构造，当这些电池所产生的能量降低至最佳效率以下时，可将它们以许多方式中的任何一种进行再充电。基于电池的化学组成，可将可充电电池细分为两个主要类别。这两个类别，即碱性二次电池和锂二次电池，均包含很多种类的电池型式。

与二次电池形成对比的是，一次电化学电池旨在仅放电(例如，放电至耗尽)一次，然后即废弃。一次电池不打算再充电。一次电池描述于例如David Linden的Handbook of Batteries(McGraw-Hill，第2版，1995)中。二次电化学电池可被再充电许多次，例如，超过五十次，超过一百次，或更多次。在一些情况下，二次电池可包括相对坚固的隔板，例如具有许多层的那些和/或相对较厚的那些。二次电池也可被设计成能适应可能会在电池中发生的变化，诸如溶胀。二次电池描述在例如Falk&Salkind的“Alkaline Storage Batteries”(JohnWiley&Sons，Inc.1969)；美国专利345,124；和法国专利164,681中，这些专利均据此以引用方式并入本文。

标准助听器使用基于锌-空气化学作用的纽扣电池一次(不可充电)电池组。锌-空气化学作用由于可在小体积中产生高能量密度而被广泛采用。但遗憾的是，锌-空气电池具有会趋于妨碍使用者满意度的一些限制。由于性能期限和储存寿命这两方面的原因，这些电池必须每月更换一至两次。锌-空气电池是与空气相通的，因此存在如下问题：电解质会变干并且碳化作用会积聚在阴极膜上，从而阻塞空气透进阳极中。纽扣电池趋于难以让老年人来频繁地更换，因为它们尺寸小，从而使得它们难以看见和操纵。

发明概述

本发明人已开发出纽扣电池型锂离子二次电池，其中阴极包含LiFePO₄。这些电池具有可用于助听器和其它应用的所期望的特性。例如，当用于助听器时，可将这些电池充电，而无需将它们从助听器中取出。

在一些具体实施中，将本文所述的锂离子二次电池用于助听器，从而可生产出低成本的助听器。在一些情况下，本文所述的电池为可快速充电的可充电电池。在所述电池需要置换之前，它们可提供超过100次的循环，通常数百次或数千次的循环。一些优选的电池具有大于约5mAh的容量，从而允许以恒定功率消耗每日服务超过12小时。

该LiFePO₄基可充电电池具有足够的容量，从而每充电一次可提供至少一天的服务时间，并且可提供1至3年的日常使用年限。这些电池还具有15分钟或更短时间，优选5分钟或更短时间的充电能力。此外，使用LiFePO₄阴极制造的优选的电池一般可表现出良好的安全性、快速充电能力(例如，5分钟或更短时间)、良好的功率密度、一致的性能、以及环境容受性。5分钟或更短时间的快速充电能力可最小化使用者的不方便之处(例如，在助听器的应用中，助听器在充电期间可能无法使用)。在装置内对电池进行充电的能力可消除对于经常取出和插入电池的必要。优选的电池还提供优异的循环寿命(＞1000次)和储存寿命(3年)。

在一些具体实施中，阴极和阳极呈折叠的电极组合件形式，或作为另外一种选择，呈带状卷绕的电极形式。纽扣形外壳可具有小于约0.5cm³的体积，例如0.25cm³或更小的体积。纽扣形外壳具有大于1的直径对高度的比率。

为了允许阴极和阳极适配在纽扣形外壳内，在折叠(对于折叠电极组合件而言)之前，阴极和阳极优选地非常薄。在一些具体实施中，阴极在折叠之前具有小于100微米的总厚度，并且阳极在折叠之前具有小于75微米的总厚度。