- 果冻电池可自修复、呈果冻状，可拉伸至原始长度的 10 倍以上而不影响其导电性。
- 果冻电池可用于可穿戴设备或软体机器人，也可植入大脑以递送药物或治疗癫痫等疾病。
- 果冻电池的开发面临一些挑战，包括生物相容性测试的必要性以及高效生产规模化的开发。
我们的观点
果冻电池受电鳗发电能力的启发，推出了一种灵活、自修复的能源解决方案。这些基于水凝胶的电池可以拉伸而不失去导电性，使其完美适用于可穿戴设备、医疗植入物和机器人技术。剑桥大学和桂林理工大学的研究人员在这一领域处于前沿，致力于商业化应用，其安全性能优异且表现稳定。看起来，这种生物相容性与技术进步的融合可能很快创造出更便捷、更可靠的设备集成，特别是在医疗环境中。
– Heidi Luo, BTW 记者
果冻电池简介
想象一下，您可穿戴设备不会引起任何不适，医疗植入物可随身体一起运动的世界。众所周知，传统电池因其刚性结构，常常限制了我们在这些技术中的应用。幸运的是，果冻电池凭借其柔韧性和适应性，提供了一种有前景的解决方案。
大自然往往是技术突破的源泉。果冻电池背后的理念其实源自一个意想不到的来源：电鳗。这种水生生物通过称为发电细胞的装置发电，以击昏猎物或进行自卫。
通过模仿这一自然过程，研究人员利用水凝胶制造出了与电鳗类似工作原理的电池。剑桥大学的最新研究在果冻电池技术上取得了一些重大进展。他们使用了由层状有机聚合物制成的水凝胶，其含水量超过 60%，这使得这些材料导电性能极佳。
通过使用这些水凝胶，他们制造出了可以弯曲、拉伸，甚至自我修复的电池。据《经济学人》报道，这使得它在皮肤上佩戴更舒适，并且在植入肺、心脏或大脑等内部器官时更耐用。
大多数电池在材料弯曲或拉伸时导电性会下降，但果冻电池可以拉伸至其原始长度的一倍半而无电压损失。
剑桥研究团队成员 Stephen O’Neill。
桂林理工大学以及中国其他研究中心的一个团队一直在研究一种自修复水凝胶电池。他们的研究最近发表在《纳米研究能源》上，表明这种电池能够承受大量弯曲和扭转。该团队还发现，即使被破坏十次，电池仍能自我修复，这表明它非常坚固，在实际应用中可能非常耐用。
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小测验
电鳗的哪种独特能力启发了果冻电池的设计？
A) 倒游能力
B) 发电能力
C) 能在淡水和咸水中生存
D) 能在黑暗中发光
正确答案在文章末尾。
果冻电池的开发
蜂巢能源科技公司是电池行业的领导者，于 2020 年 12 月 2 日在中国无锡举办的首个电池日活动上首次分享了果冻电池的概念。果冻电池是一种使用新型凝胶状电解质的锂电池。它可以自我修复，且不会着火。这种电池的性能与传统液态电解质电池一样出色，但它还能防止热扩散，即使在物理压力下也能保持稳定性。
今年 7 月 4 日，蜂巢能源科技在全球合作伙伴峰会上展示了其第二代果冻电池。副总裁张放南介绍了该电池的高能量密度和快速充电能力，并宣布计划于 2026 年 2 月开始量产。
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与此同时，2024 年 7 月，剑桥大学在果冻电池技术领域取得了重大进展。据《科技日报》报道，该校开发的新型果冻电池可以自我修复，呈凝胶状，并且可以拉伸至原始长度的十倍以上而不失去导电性。
特性与优势
果冻电池的独特之处在于其创新设计。它们提供了一系列独特性能，解决了许多传统电池的局限性。首先，它们可以弯曲和拉伸，非常适合需要随身体运动的可穿戴技术和医疗植入物。这种适应性意味着用户不必担心不适，由这些电池驱动的设备将更加可靠。
“水凝胶的机械性能可以调整以与人体组织相匹配，”团队负责人 Oren Scherman 说。“水凝胶植入物不太可能被身体排斥或引起疤痕组织堆积，因为它们不含金属等刚性组件。”
除了柔韧性外，水凝胶还非常坚韧。它们可以承受很大的压力而不受损，即使破裂也能自我修复。此外，果冻电池可以自愈。这些电池由水凝胶制成，这意味着它们有很强的分子键，如果受损，可以重新排列并自我修复。
果冻电池的另一个特点是，让聚合物拉伸的强分子键也使材料在破裂时能非常快速地自我修复。
剑桥团队成员 Jade McCune。
这不仅延长了电池的寿命，还减少了维护需求和总体成本。此外，无线充电的潜力可能使其更容易集成到各种设备中，从而使其更加多功能和用户友好。
应用领域
果冻电池以其独特的柔韧性和自愈特性正在革新众多领域。它们能够拉伸并贴合复杂形状，使其特别适合可穿戴和植入式设备。这些电池增强了健康监测设备的功能性和舒适性，例如监测各种医疗状况的皮肤贴片，以及持续追踪健康指标而不像传统刚性电池那样引起不适的智能手表。
在医疗技术领域，果冻电池不仅限于外部设备，在内部应用方面也具有巨大潜力。它们可以植入体内为脑机接口等设备供电，这类接口可用于控制电子假肢，或直接递送药物治疗癫痫等疾病。它们与身体组织融合并一起运动的能力降低了刺激风险，增加了患者的安全性和舒适性。
除了医疗和个人用途外，果冻电池在软体机器人领域也有应用前景。它们的柔韧性使机器人能够执行精细任务并在人类周围安全操作，非常适合集成到先进的假肢设备中，例如帮助中风患者恢复手部活动的手套。这一应用特别有前景，因为它突破了机器人假肢的可能性边界，为用户提供了更好的活动能力和生活质量。
挑战与未来展望
果冻电池有很多优点，但仍有一些障碍需要克服。一个大问题是这些电池在医疗植入物中使用是否安全。确保材料在植入人体时不会引起任何问题至关重要。
因此，我们需要在实际环境中进行更多测试，以充分了解其安全性。另一个问题是在不损失质量或性能的情况下扩大生产规模。随着这些电池走向商业化，开发具有成本效益的大规模生产方法将非常重要。
最重要的是，无线充电的潜力以及自愈能力的进一步增强是未来研究的有前景的方向。在这些方面的进一步增强可能使果冻电池更加多功能，并对更广泛的应用更具吸引力。
简而言之，果冻电池可能成为科技领域的游戏规则改变者，尤其是在可穿戴和植入式设备方面。它们的柔韧性、自愈特性和生物相容性潜力使其成为一种创新解决方案，可以带来更可靠、更舒适的设备。
随着研究的继续以及这些电池的完善和测试，我们可能会看到设备供电方式的新时代，提供与人体和环境更大的集成与交互。
正确答案：B. 发电能力