10月25日，一項發(fā)表于《自然-化學工程》的新研究稱，研究人員僅用3滴水凝膠開發(fā)了一種微型柔性鋰離子液滴電池（LiDB），能夠實現類似起搏器的控制，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器人電池，可被磁場引導致目標位置，隨后釋放能量以用于醫(yī)療治療。”英國牛津大學的張宇嘉（音）說。

研究團隊將該微型電池設計為3個相連的液滴，通過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，分別充當電池的負極和正極；中央液滴則充滿氯化鋰，用來分隔電極。紫外線通過照射破壞每個液滴間層，使鋰離子在其之間自由流動，從而激活電池。

這種液滴電池的長度比先前的柔性鋰離子電池小10倍，僅600微米，約為人類頭發(fā)絲寬度的六倍，其體積則比類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外部磁場進行遠程控制。

美國加州理工學院的高偉指出，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似尺寸的電池”。

這些液滴電池已在從小鼠體內取出的心臟上進行了測試，成功發(fā)揮了除顫器功能以恢復正常心跳，并作為起搏器調節(jié)心跳。進一步測試表明，這些電池在經過10次充放電循環(huán)后仍能保持其原始容量的77%。

在未來，高偉表示，這類液滴電池的簡易性和可擴展性可能會成為相較于傳統(tǒng)電池制造的潛在優(yōu)勢，并建議該電池可為微創(chuàng)生物醫(yī)學植入物和可降解醫(yī)療設備提供動力。

“令我印象最深刻的是，這種柔性電池通過水凝膠基質模擬了人體組織的水環(huán)境。”他說，“但是隨著我們向商業(yè)化或進一步研究應用邁進，仍需考慮該電池中使用材料的安全性和生物相容性。”

相關論文信息：

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

來源：中國科學報