​25000次,每循环0.003%!清华深研院周光敏/北林,发表JACS!

华算科技 2025-02-23 01:09:25

软生物电子技术迎来了蓬勃发展的时代,因为它在个性化医疗监测、护理点临床诊断、假肢和人机界面等方面的应用前景广阔。其中,水凝胶电解质的人体电池是驱动医疗保健和运动生物电子学的关键使能技术,但由于动态界面干扰其很容易出现故障,并伴随着电子垃圾的产生。

在此,清华大学深圳国际研究生院周光敏、秦培武,北京林业大学杨俊等人制备了一种生物凝胶电解质。研究显示,该电解质具有温控可逆相变和超快自修复能力,可在循环变形电极上建立动态自适应界面保护体内锌离子电池免受界面干扰。

基于此,无论弯曲半径如何,变形的锌负极都均表现出 400 小时的出色循环稳定性,并且组装好的 Zn-I2电池具有足够的耐用性,可以承受 5000 次变形循环。此外,可回收性、生物降解性和生物相容性的特点使得所提出的随身Zn-I2电池在可持续性和生物安全性方面具有吸引力,使其能够成功为运动中的心率监测器供电。

图1.生物凝胶电解质作用效果

总之,该工作提出了一种生物凝胶电解质。结果显示,无论弯曲半径如何,匹配该电解质的锌负极都可以实现超过 400 小时的长寿命,并且具有足够的灵活性和稳定性,可以承受 ZIB 的 5000 次变形循环。

此外,设计的亚胺键可以屏蔽明胶链上的氨基位点并暴露羧基位点,从而抑制聚碘化物的穿梭,使Zn-I2电池在10℃下循环25000次且具有每次循环0.003%的超低衰减率。因此,该工作为绿色凝胶化学和生物相容性储能电解质的设计提供了新思路。

图2. 可持续ZIB 的无干扰应用

Dynamic Imine Chemistry Enables Paintable Biogel Electrolytes to Shield On-Body Zinc-Ion Batteries from Interfacial Interference,Journal of the American Chemical Society2024 DOI: 10.1021/jacs.4c14645

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