10月25日，一項(xiàng)發(fā)表于《自然-化學(xué)工程》的新研究稱(chēng)，研究人員僅用3滴水凝膠開(kāi)發(fā)了一種微型柔性鋰離子液滴電池（LiDB），能夠?qū)崿F(xiàn)類(lèi)似起搏器的控制，為小鼠心臟提供除顫電擊。該鋰離子電池是同類(lèi)中最小的柔性電池，可用于生物相容性和可生物降解的植入物。

“我們的微型電池有可能用作可植入的微型機(jī)器人電池，可被磁場(chǎng)引導(dǎo)致目標(biāo)位置，隨后釋放能量以用于醫(yī)療治療?！庇?guó)牛津大學(xué)的張宇嘉（音）說(shuō)。

研究團(tuán)隊(duì)將該微型電池設(shè)計(jì)為3個(gè)相連的液滴，通過(guò)顯微注射器將不同成分注入液體中后，它們可以在溶液中自組裝成形。首尾兩頭的液滴分別含有鋰錳氧化物顆粒和鈦酸鋰顆粒，分別充當(dāng)電池的負(fù)極和正極；中央液滴則充滿(mǎn)氯化鋰，用來(lái)分隔電極。紫外線(xiàn)通過(guò)照射破壞每個(gè)液滴間層，使鋰離子在其之間自由流動(dòng)，從而激活電池。

這種液滴電池的長(zhǎng)度比先前的柔性鋰離子電池小10倍，僅600微米，約為人類(lèi)頭發(fā)絲寬度的六倍，其體積則比類(lèi)似的柔性鋰離子電池小1000倍。由于中央液滴可包含磁性鎳顆粒，因此這種電池可通過(guò)外部磁場(chǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

美國(guó)加州理工學(xué)院的高偉指出，這種微型電池在其微小尺寸下仍能提供前所未有的能量，“這種能量密度明顯高于其他類(lèi)似尺寸的電池”。

這些液滴電池已在從小鼠體內(nèi)取出的心臟上進(jìn)行了測(cè)試，成功發(fā)揮了除顫器功能以恢復(fù)正常心跳，并作為起搏器調(diào)節(jié)心跳。進(jìn)一步測(cè)試表明，這些電池在經(jīng)過(guò)10次充放電循環(huán)后仍能保持其原始容量的77%。

在未來(lái)，高偉表示，這類(lèi)液滴電池的簡(jiǎn)易性和可擴(kuò)展性可能會(huì)成為相較于傳統(tǒng)電池制造的潛在優(yōu)勢(shì)，并建議該電池可為微創(chuàng)生物醫(yī)學(xué)植入物和可降解醫(yī)療設(shè)備提供動(dòng)力。

“令我印象最深刻的是，這種柔性電池通過(guò)水凝膠基質(zhì)模擬了人體組織的水環(huán)境?！彼f(shuō)，“但是隨著我們向商業(yè)化或進(jìn)一步研究應(yīng)用邁進(jìn)，仍需考慮該電池中使用材料的安全性和生物相容性?！?/p>

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1038/s44286-024-00136-z

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)