中南大学/湘雅医院NML：高生物安全性锌离子电池

生物相容性设备以可穿戴和植入式设备的形式广泛应用于现代生活和医疗领域，对电池的生物相容性、高安全性、低成本和优异的电化学性能提出了更高的要求，成为开发可行的生物相容性电池的评价标准。

图1. 研究工作的概述

中南大学周江、湘雅医院Zhizhao Chen等通过在新西兰兔子身上进行电池植入试验和泄漏场景模拟，证明水系锌盐电解液比有机锂盐电解液具有更高的生物安全性。重要的是，ZnSO₄是基于阴极嵌入/脱出和阳极沉积/剥离的生物兼容锌离子电池（ZIB）的理想锌盐之一。

对于生物兼容型ZIB而言，除了高度的生物安全性外，运行稳定性也非常重要。因此，为了减轻在弱酸性电解液中枝晶生长和析氢的问题（这可能会导致电池膨胀和短路），这项工作引入了Sn杂质核来修饰锌箔表面。

图2. Sn@Zn箔的锌沉积/剥离过程

这种Sn@Zn阳极不仅有利于锌的平面沉积，还具有更高的析氢过电位，从而大大降低了极化电压间隙，延长了对称电池的使用寿命。

结合MnO₂和NH4V₄O₁₀ 阴极材料，电池在0.5 A g^-1条件下（循环300 次）和5 A g^-1条件下（循环1000次）分别表现出150 mAh g^-1和 212 mAh g^-1的高比容量，呈现出理想的电化学性能。

这项工作可能会为生物兼容的ZIBs提供独特的视角，以确保其电池组件的生物安全性。

图3. Zn-MnO₂电池的电化学性能

Hetero Nucleus Growth Stabilizing Zinc Anode for High-Biosecurity Zinc-Ion Batteries. Nano-Micro Letters 2023. DOI: 10.1007/s40820-023-01206-2

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