传统电池由于杨氏模量较高，与生物软组织力学性能不匹配，容易在软组织运动变形过程中造成组织创伤。同时，设计出具有生物安全的电池材料，实现电池在生物环境中长期稳定工作，也是迫切需要解决的问题。
      尽管现有的商用锂离子电池已经在智能手机和电动汽车等领域广泛应用，但它们无法满足这些新型电子器件的需求。
某大学副教授的主要研究方向是功能高分子材料，她提出并实现了新型高分子储能电池。一方面，可以承受复杂形变，并可通过纺织实现集成应用，满足可穿戴设备的应用要求；另一方面，力学性能与生物软组织相当，能够形成高度稳定的器件/生物组织界面，以满足植入式医疗器械的应用要求。
      这种新型电池不仅提供了关键的能源供应，还具备特定的力学性能，以适应人体各部位（如皮肤、心脏或大脑）对柔韧性、安全性和在复杂生物环境下稳定工作的需求。

构建兼具高生物安全性和高能量密度的新型电池

该教授的研究目标是开发新一代适应人体环境的能源和电子设备，研究与生物软组织相互作用的机制，从而发展出面向体内能源供给、生理信号监测、信息传输、闭环式治疗等多功能集成的生物电子系统。
     与传统块状或平面器件相比，直径在微米尺度的纤维储能器件具有质量更轻、柔性更好、集成性更强等优势，可实现 360 度全角度弯曲、三维扭曲甚至拉伸等复杂形变，并可通过纺织方法将其集成为柔软、透气的织物。
      据介绍，纤维电池技术的两项发明专利目前已经转让和转化，正在向产业化推进。
      这种电池的外层膜能够实现物质的高效交换，而内层膜则能够维持稳定的电化学反应空间，从而实现了与生物软组织相匹配的力学性能和优异的电化学性能，并且具有高度的生物安全性。值得关注的是，该电池的能量密度达到 2282Wh/kg。
    “该设计使得电池能够为体内的电子设备提供稳定的能源，并且具有迄今为止报道中最高的能量密度，这在体内植入式设备中是前所未有的。”该教授说。
       与此同时，该教授通过合成具有高度生物相容性的电池材料，建立了稳定的器件/组织界面，从而实现良好的稳定性和高度的生物安全性，有望与具有检测、修复、通讯等功能器件高度集成。

 
推动技术在可穿戴设备和植入式医疗器械的应用落地

新型柔软聚合物化学电池与手机等领域中常见的刚性块状电池不同，它们可以被制造成柔软的薄膜，不仅能够贴合在任何不规则形状的表面上，例如神经导管的圆弧形状，还可以持续为其提供均匀的电场。某教授评述相关研究：“这种类似软组织的柔软电池，彻底消除了刚性组件，具有较好的物理生物相容性，是生物相容电池的首选。”
      这一创新有望为体内电子设备提供更持久、更高效的能源解决方案，为开发新型电池铺平了道路。
      此外，这些电池还可以设计成纤维状，通过多股缠绕实现传感、能源供应和信息传递等多种功能的集成，为医疗应用提供小巧而多功能的解决方案。
    需要了解的是，现有的脑起搏器需要在患者锁骨下放置电池，并通过长引线连接，这不仅容易导致感染和断裂，其还是造成医疗设备失效的原因之一。

    未来，该教授与团队成员将继续致力于开发可穿戴和可植入新一代电子设备，进一步提升其稳定性和与生物体的兼容性等。
    他们计划发展具有优异性能的新型材料和多功能集成的生物器件。另一方面，目前该教授与课题组也在探索该技术与 AI 结合的可能性。
    尽管 AI 在医学图像诊断方面已经展现出超越人类的准确率，但这还远远不够。他们的目标是利用高精度的生物器件收集海量数据，并结合 AI 的高效的分析能力，实现更精准的个性化健康管理。
    该教授表示：“希望我们能够建立与医疗功能组件的高效集成方法，以解决现在医疗电子器件能源供给、疾病早期精准检测、诊断和个性化治疗等问题。并且，我们的技术也有可能在信息交互、国防等领域具有潜在应用价值。”