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研究背景：临时医疗设备（TMDs）发展迅速，未来期望其使用后能安全分解以避免二次手术。当前 TMDs 主要依赖锂离子电池，但存在有毒元素难以降解和充电不便等问题。现有可生物吸收的储能设备多为一次电池，存在电化学性能波动、无法充电等缺陷。研发高性能、可生物吸收且可充电的电池面临诸多挑战。
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实验设计：采用 NaTi₂(PO₄)₃-C（NTP-C）和 Na₀.₄₄MnO₂（NMO）分别作为正负极活性材料，海藻酸钠与 Na₂SO₄混合的凝胶聚合物作为电解质，通过蒸发 Mg 薄膜作为集流体，制备全固态电池。使用 PLGA 作为封装层，通过控制其厚度来调控电池的使用寿命。利用多种实验方法对电池进行物理、电化学表征以及生物相容性研究。
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实验结果
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电池性能优异：该电池首次放电容量达 5.1 mAh cm⁻² ，能在不同倍率下充放电，最高可达 4C（15 分钟完成充放电），在 2C 倍率下循环 100 次后容量保持率为 83%，库仑效率稳定在 98%，内部电阻低，展现出良好的电化学性能。
生物相容性良好：体外实验中，电池在 PBS 溶液中 1 小时内完全分解；体内实验表明，电池植入小鼠背部后迅速分解，1 年后除少量炭黑外几乎完全被吸收，且通过多种实验证实电池无毒性，不会对器官造成损害。
寿命可控：PLGA 封装层厚度可有效控制电池的降解时间和使用寿命，40 µm 厚的 PLGA 层封装的电池在 14 天完全分解，110 µm 厚的则需 35 天，且在人工皮肤模拟实验中，较厚的 PLGA 层能使电池运行更久。
无线充电可行：开发的无线感应充电器可通过小鼠皮肤对电池进行无线充电，在 4 mm 距离下 30 分钟可完成充电，12 mm 距离下 1 小时可完成充电，但充电过程会导致局部升温，未来需优化以避免影响电池寿命和对组织产生不良影响。
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研究结论：成功制备出具有高电化学性能、生物相容性好且可无线充电的可生物吸收钠离子电池，其操作天数和寿命可通过封装层厚度精确控制，为 TMDs 的生物可消除能源供应市场提供了有价值的解决方案，有望实现产业化转移 。
接下来中国医疗器械展用图文具体讲解。
图文简介
图片来源：高分子能源
用于临时医疗设备（TMDs）的植入式全固态可生物消解电池的示意图。该设计理念基于一个可生物吸收的钠离子电池与一个感应充电器相连接，以实现无线充电。此外，还使用了一种可溶解的聚合物涂层来控制植入系统的使用寿命。
图片来源：高分子能源
a) 可生物降解电池在 C/5 倍率下记录的恒电流充放电（GCD）曲线。b) 对应于在 C/5 倍率下记录的 GCD 曲线的 dQ/dV 微分图。c) 在不同充电速率下记录的 GCD 图。d) 在不同速率下进行 60 次循环的电化学性能。e) 电池在 2C 倍率下进行 100 次循环的稳定性和库仑效率。f) 通过电化学阻抗谱（EIS）在 10 kHz 至 1 Hz 频率范围内获得的奈奎斯特图以及相应的等效电路。
图片来源：高分子能源
a) 针对展示可生物降解电池互连情况的最终电路进行的可充电性测试。b) 射频发射器充电器模型。c) 使用感应充电器在 4 毫米距离下进行 10 次充放电循环的电压随时间变化情况，以及 d) 相应的电化学性能。e) 使用感应充电器在 12 毫米距离下进行 3 次充放电循环的电压随时间变化情况。
文章来源：高分子能源
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