综述：电池系统的广阔领域：从微型电池到结构电池，从可生物降解电池到高性能电池

（编辑推荐）本综述系统梳理了电池系统在能源转型和社会数字化进程中的关键作用，涵盖从微型（micro-）到结构电池（structural batteries）、可降解（biodegradable）至高功率（high performance）的全谱系技术，重点解析了能量密度（energy density）、循环稳定性（cycling stability）等核心参数，为跨领域应用提供全生命周期（life-cycle）技术路线图。

　　

Abstract

电池系统作为能源转型与社会数字化的核心组件，其技术多样性正随着应用场景的扩展而急剧增长。从一次性医疗检测设备（point-of-care devices）到智能包装系统，从便携计算机到电动汽车（electric cars），不同场景对能量密度（energy density）、功率密度（power density）、柔性度（flexibility）等参数的需求催生了差异化技术路线。

材料与几何结构的创新

前沿研究聚焦电极材料理性设计，通过调控纳米结构（如₂
D材料异质结）提升离子传输效率。可降解电解质（biodegradable electrolytes）的开发兼顾环境友好性与医疗植入应用需求，而结构电池（structural batteries）将储能单元与承力部件一体化，显著减轻电动汽车（EVs）重量。

全生命周期技术挑战

循环稳定性（cycling stability）的衰减机制研究揭示电极-电解质界面副反应是关键限制因素。通过原位表征技术（in-situ characterization）发现，硅基负极（Si-based anodes）的体积膨胀可通过三维多孔结构缓解。快充（fast-charging）技术则需平衡锂枝晶（Li dendrites）抑制与离子电导率提升。

应用导向开发路线

微型电池（micro-batteries）采用薄膜沉积技术实现^μ
m级厚度，为物联网（IoT）传感器供能；高功率电池（high-power batteries）通过分级孔隙设计满足无人机（UAVs）瞬时放电需求。未来突破点在于开发兼具高能量密度（>500 Wh/kg）和快速降解特性的智能电池系统。