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Biocompatible zinc battery with programmable electro-cross-linked electrolyte

National Science Review 2023年第3期10卷 203-211页

作者： Xuesong Xie Jingjing Li zhengyue xing Bingan Lu Shuquan Liang Jiang Zhou School of Materials Science and Engineering Central South University Department of Plastic Surgery Xiangya Hospital of Central South University School of Physics and Electronics Hunan University

Aqueous zinc batteries(ZBs) attract increasing attention for potential applications in modern wearable and implantable devices due to their safety and stability.However,challenges associated with biosafety designs and the intrinsic electrochemistry of ZBs emerge when moving to practice,especially for biomedical devices.Here,we propose a green and programmable electro-cross-linking strategy to in situ prepare a multi-layer hierarchical Zn-alginate polymer electrolyte(Zn-Alg) via the superionic binds between the carboxylate groups and Zn2+.Consequently,the Zn-Alg electrolyte provides high reversibility of 99.6 5 %Coulombic efficiency(CE),>500 h of long-time stability and high bio compatibility(no damage to gastric and duodenal mucosa) in the body.A wire-shaped Zn/Zn-Alg/α-MnO2full battery affords 95% capacity retention after 100 cycles at 1 A g-1and good flexibility.The new strategy has three prominent advantages over the conventional methods:(ⅰ) the cross-linking process for the synthesis of electrolytes avoids the introduction of any chemical reagents or initiators;(ⅱ) a highly reversible Zn battery is easily provided from a micrometer to large scales through automatic programmable functions;and(ⅲ) high biocompatibility is capable of implanted and bio-integrated devices to ensure body safety.

关键词： polymer electrolyte green and programmable electro-cross-linking biocompatible zinc battery

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