本报讯 一项10月25日发表于《自然-化学工程》的研究称，科学家仅用3滴水凝胶就开发出迄今最小的柔性锂离子液滴电池（LiDB），能够实现起搏器的控制，为小鼠心脏提供除颤器电击。该锂离子电池可用于生物相容性和可生物降解的植入物。
“我们的微型电池有可能用作可植入的微型机器人电池，可被磁场引导至目标位置，随后释放能量用于治疗。”论文共同通讯作者、英国牛津大学的张宇嘉（音）说。
研究团队将该微型电池设计为3个相连的液滴，通过显微注射器将不同成分注入液滴后，它们可以在溶液中自组装成形。首尾的液滴分别含有锂锰氧化物颗粒和钛酸锂颗粒，可充当电池的负极和正极；中心液滴则充满氯化锂，用来分隔电极。紫外线通过照射破坏每个液滴间的分隔层，使锂离子在其中自由流动，从而激活电池。
这种液滴电池的长度是先前柔性锂离子电池的1/10，仅600微米，约为人类头发丝宽度的6倍，体积则是类似柔性锂离子电池的1/1000。由于中心液滴可包含磁性镍颗粒，因此这种电池也可通过外部磁场进行远程控制。
美国加州理工学院的高伟指出，这种微型电池能提供前所未有的能量，“能量密度明显高于其他类似尺寸的电池”。
这些液滴电池已在小鼠心脏上进行了测试，成功发挥了除颤器功能以恢复正常心跳，并作为起搏器调节心跳。进一步测试表明，这些电池在经过10次充放电循环后，仍能保持原始容量的77%。
高伟表示，未来这类液滴电池的简易性和可扩展性可能会成为相较于传统电池的潜在制造优势，可为微创生物医学植入物和可降解医疗设备提供动力。
“令我印象最深刻的是，这种柔性电池通过水凝胶基质模拟了人体组织的水环境。”高伟说，“随着我们向商业化或进一步研究迈进，仍需考虑该电池所用材料的安全性和生物相容性。”（杜珊妮）
相关论文信息：
https://doi.org/10.1038/s44286-024-00136-z