生物相容性电解质可以使更安全的植入式电池

上海复旦大学(Fudan University)化学家发表的一项研究显示，使用静脉滴注中使用的生理盐水或含有体内已有化合物的细胞培养基运行的植入式电池，可以提供一种更安全、更容易成型的替代锂离子电池。锂离子电池最常用于小型电子设备，无论是通过外科手术植入体内的医疗设备，还是用于医疗或其他用途的可穿戴设备。

清华大学能源材料化学协同创新中心的王永刚教授解释说:“目前用于医疗植入物的锂离子电池一般都是刚性形状。杂志上的那篇论文化学．

“此外，大多数报道的柔性电池是基于易燃有机或腐蚀性电解质，存在安全隐患，对可穿戴设备的生物相容性差，更不用说可植入设备了。”

王的团队解释说，这些电池的刚性通常是由于添加了防止电解质泄漏的保护材料造成的。用生物兼容的液体取代这些潜在危险的材料，可以制造出比锂离子电池更薄、更灵活的钠离子电池。该团队测试了两种生物相容性电解质:一种是简单的生理盐水，与静脉治疗中用作活性药物成分的溶剂的类型相同，另一种是含有氨基酸、糖和维生素的细胞培养溶液，旨在模拟体内活细胞周围的液体。他们还测试了亚硫酸钠作为外部可穿戴设备电池的电解质，亚硫酸钠不具有生物相容性，但稳定且惰性。

该团队设计了两种与这些电解质一起使用的柔性电池:一种是由电极薄膜涂在钢网上组成的二维电池，另一种是由电极材料纳米颗粒附着在碳纳米管主干上的一维电池。在这两种情况下，电池阴极都是由钠制成的_0.44MnO₂阳极来自钛₂(PO₄）_3.@C。在亚硫酸钠作为电解质的情况下，与锂离子电池相比，这些电池显示出了更高的持电能力(表明它们可以供电多长时间)和功率输出。对于生物相容的电解质，其持电荷值略低，但这可能是因为它们的钠离子浓度较低。电池弯曲对性能没有影响。

一个意想不到的结果是，纳米纤维结构可以加速溶解氧转化为氢氧根离子。这可能会损害电池的效率，但它本身可能在癌症治疗中有应用，因为肿瘤可以通过剥夺氧气供应而缩小。“我们可以将这些纤维状电极植入人体，以消耗必要的氧气，特别是在注射药物难以到达的区域，”王说。

“脱氧甚至可能消灭癌细胞或致病菌，因为它们对生存环境ph值的变化非常敏感。当然，这目前只是假设，但我们希望与生物学家和医学科学家进行进一步研究。”