可穿戴和植入式生物电子技术在人类疾病的诊断、缓解和治疗中具有重要意义。动力装置对于实现这些功能至关重要。由于具有高能量密度和可循环性的优点，在各种储能系统中，电池是动力装置的首选。因此，可穿戴和植入式生物电子学的应用场景要求电池与生物组织具有匹配的机械性能（例如杨氏模量）。一方面，它能够在动态变形下与组织不平整的表面保持稳定和紧密的接触，而无需任何机械负荷，这有利于生物电子学的持续和正常运行。另一方面，通过匹配的机械性能可以减轻对组织的物理刺激和损伤，从而减轻不良的免疫反应和健康危害。因此，设计类组织软电池以开发可穿戴和可植入的生物电子设备至关重要。
鉴于此，南京大学张晔副教授报道了首个完全基于水凝胶的类组织超软电池。该超软电池表现出理想的高电化学性能和类组织的杨氏模量，为解决可穿戴和植入式生物电子学中电池和生物组织之间的机械失配提供了一条实用途径。这项工作也为开发下一代储能设备和其他针对生物相关应用的电子设备提供了一个通用且有前景的策略。
文章要点：
1、通过利用界面干交联策略，作者获得了具有优异导电性和高界面电荷转移效率的集成电池配置。该策略代表了一种实现具有高电化学性能的超软电池的通用且有效的方法。例如，在0.5 A·g-1的电流密度下，全水凝胶锂离子电池的比容量为82 mAh·g-1，全水凝胶锌离子电池的比容量为370 mAh·g-1。
2、同时，超软电池表现出80 kPa的类组织杨氏模量，可与皮肤和器官（例如心脏）完美匹配。
3、该全水凝胶超软电池的高稳定性和生物相容性已在可穿戴和植入式应用中得到证明。
图1 全水凝胶电池的结构和工作机理示意图
图2 全水凝胶电池的制备与结构表征
图3 全水凝胶电池的电化学性能
图4 全水凝胶电池的应用
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202105120