比硬幣小的核電池，可放電50年
來(lái)源：科技日?qǐng)?bào) 時(shí)間：2024-01-09 11:13
1月8日，一家中國(guó)公司宣布研制出微型原子能電池——北京貝塔伏特新能科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)貝塔伏特）利用鎳63核同位素衰變技術(shù)和金剛石半導(dǎo)體，將原子能電池小型化、模塊化、低成本化。這項(xiàng)成就剛獲得中核集團(tuán)2023年創(chuàng)新大賽三等獎(jiǎng)。
原子能電池，又稱(chēng)核電池或放射性同位素電池，是將核同位素衰變釋放的能量轉(zhuǎn)化為電能。上世紀(jì)60年代，為了給航天器提供長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)的能量，美蘇相繼研發(fā)出核電池，原理是核輻射升溫，用溫差發(fā)電。這類(lèi)核電池體積大、昂貴，應(yīng)用場(chǎng)景很少。另一類(lèi)核電池，可將輻射直接轉(zhuǎn)化為電能——放射性元素衰變中發(fā)射的β粒子（正電子）照射半導(dǎo)體，產(chǎn)生電流，但效率很低。
為了更有效率地捕捉β粒子，貝塔伏特的研發(fā)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種高性能的單晶金剛石半導(dǎo)體，厚度僅為10微米；2微米厚的鎳-63薄片放在兩片金剛石半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換器之間，穩(wěn)定持續(xù)地激發(fā)出電荷，一種超長(zhǎng)碳納米管制造的超級(jí)電容負(fù)責(zé)收集這些電荷。?
金剛石由于其優(yōu)異的物理特性和電特性，被看作第四代半導(dǎo)體的首選材料。然而人工生長(zhǎng)大尺寸金剛石以及半導(dǎo)體摻雜，都是亟需攻克的難題。貝塔伏特公司董事長(zhǎng)兼CEO張偉表示，他們是全球目前唯一掌握摻雜制作大尺寸金剛石半導(dǎo)體材料的公司。
新式核電池50年穩(wěn)定發(fā)電，無(wú)需充電，無(wú)需維護(hù)，不產(chǎn)生外部輻射，量產(chǎn)投入市場(chǎng)后，將滿(mǎn)足航空航天、AI設(shè)備、醫(yī)療器械、微型機(jī)電系統(tǒng)、傳感器、小型無(wú)人機(jī)和微型機(jī)器人等長(zhǎng)續(xù)航場(chǎng)景。如果功率足夠，核電池可以讓手機(jī)不需要充電；小型無(wú)人機(jī)也可以“永久”滯空。
張偉介紹，他們首個(gè)產(chǎn)品BV100電池的功率是100微瓦，電壓3伏，體積是15*15*5立方毫米，比一枚硬幣還?。还居?jì)劃2025年推出功率為1瓦的電池。他們正與國(guó)內(nèi)院校聯(lián)合研發(fā)，采用鍶90、钷147和氘同位素，研制更高功率的電池。
核電池的能量密度是三元鋰電池的10倍以上，針刺和槍擊也不會(huì)起火爆炸，-60℃—120℃范圍內(nèi)均能正常工作。（楊雪）
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