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要實現一個可持續、技術先進的未來，就必須解決電子廢物問題。可生物降解形式的電子產品通過其環境友好性提供了一條可行的道路。隨著每天生產的設備數量以及它們的應用領域不斷增加，必須開發能夠維持現代電子產品高功率需求的可降解電池。同時，與用戶密切互動的電子產品或為軟體機器人設備提供動力的整合需要高度的順應性，這使可拉伸電池變得不可或缺。

約翰內斯·開普勒大學Martin Kaltenbrunner等報告了一個新的概念，即將內在可拉伸性與工程可拉伸性相結合，為可持續和可拉伸的電子產品制備高功率的生物可降解電池。

圖1. 完全可拉伸可降解電池的設計與制造

具體而言，作者展示了高度可拉伸的kirigami圖案鎂和鉬金屬箔與內在可拉伸的凝膠的結合，形成了一個完全可降解的可拉伸電池。這種設計包括一個作為正極的三氧化鉬（MoO₃）漿料，一個作為集流體的鉬箔和一個作為負極的鎂箔。鉬和鎂都具有良好的生物相容性（攝入量上限分別為350 mg day^-1和2000 μg day^{– 1}），這使它們適合于與人體密切接觸的應用。海藻酸鈣電解質凝膠作為電池的可拉伸隔膜。至于電池的外殼和金屬電極層的骨架，作者采用了一種可生物降解的聚合物。

具體來說，聚癸二酸甘油酯（PGS）具有很高的固有彈性，因此無需進一步的步驟使封裝可拉伸。研究顯示，這種設計提供了高性能的水平，同時具有高的設備適應性，并首次實現了循環彈性。所得電池實現了196 μW cm^-2的峰值功率輸出和1.72 mWh cm^-2的能量密度，與非可拉伸降解電池的性能相當。

圖2. 可拉伸電池的化學和電氣特性

此外，該電池可承受彎曲、扭曲和單軸拉伸等變形，而沒有重大性能損失。更重要的是，使用后，通過浸泡在水溶液中可以引發生物降解。進一步，作者展示了一種在電極和電池中設計雙軸拉伸性的方法，該方法可實現高達20%的面積擴展。

此外，可生物降解的電池能被用來為皮膚上的生物醫學傳感器貼片供電，從而實現對汗液中鈉濃度的監測。總之，這項工作制備可拉伸和可生物降解電池的方法表現出高功率輸出，這表明這種新型途徑在實現軟電子和潛在的機器人的可持續電源方面具有很大潛力。

圖3. 無固定生物傳感器貼片中電池的生物降解和皮膚使用

Stretchable and Biodegradable Batteries with High Energy and Power Density. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202204457

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