中国医疗器械展|AFM：医疗电池新突破：可生物降解、可无线充电的钠电池

1. 1. 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。

   2. 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。

   3. 实验结果

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。

1. 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 。