核电池大规模商业和民用的发展再次引起广泛关注。几十年甚至几个世纪都不需要充电的核电池什么时候能用在手机、电器、汽车上？
近日，国内一家公司宣布，已成功研发出可稳定发电50年的民用核电池，并称“我们正在进行这项工作”。该公司表示计划在2025 年推出1 瓦电池。如果政策允许，核电池可以消除手机充电的需要，并允许无人机持续飞行，而目前的飞行时间为15 分钟。
此消息一出，有人兴奋喊道“锂电池将引起一场革命！”，也有网友质疑该公司所谓产品的前景。事实上，核电池已经存在很长时间了，并且从上个世纪起就引起了研究人员的兴趣。 20世纪50年代以来，核电池进入快速发展时期。尽管这种长寿命能源前景广阔，但目前核电池的主要应用场景仍局限于航空航天、极地、深海、起搏器等领域。从转换效率、产量、成本和辐射安全管理等角度来看，核电池引入民用还为时过早。与无处不在的锂电池相比，核电池很难融入日常生活。
从太空出发的核电池
核电站的运行原理是核裂变，而被誉为终极能源的“人造太阳”则是核聚变反应。裂变和聚变都是外界因素引起的核变化，但核电池利用的衰变不同。这是一种自发的核变化，也称为放射性衰变。因此，核电池，或称放射性同位素电池，是一种将放射性同位素衰变时释放的能量转化为电能的装置。
由于衰变过程是连续的且不受环境影响，核电池以其抗干扰能力强、稳定可靠、能够根据放射源的半衰期运行数年而闻名。数十年，甚至数百年。这在一些极端条件和需要长期稳定供电的情况下提供了独特的优势。根据能量转换方式的不同，核电池可分为热核电池（将同位素衰变时产生的热能转换为电能）和非热核电池（转换放射性同位素或转换同位素发射的带电粒子）。 （直接或间接转化为电能产生的衰减能量）。
核电池研究的巨大进步正是因为航天技术的快速发展产生了对高效、长寿命电池的巨大需求。
在航天领域，热转换核电池的“著名例子”有很多。 1977年，美国发射了航行者一号飞船，该飞船由钚238核电池提供动力，在太空中航行了46年，创下了全球卫星导航史上的纪录。它将继续运行到2025 年。火星探测器“好奇号”上安装的核动力装置是一个重约45公斤、发电140瓦的核电池，并装有约5公斤的钚238同位素。热源飞上天空，核电池中的钚金属块238对应着“暖宝宝”。这意味着您不必担心设备冻伤，即使是在温度范围为-150 度到180 度的月夜。
上述放射性同位素温差发电的核电池技术最成熟、应用最早，但成本非常高。以火星车的“毅力”号核电池系统为例，其造价高达7500万美元。
核电池研究进展。此图片来自2023 年12 月发表的文章《核电池概述及展望》。
近年来，另一个技术领域——辐射电动势核电池的产业化进展却常常被忽视。半导体材料制造技术的改进使得这些电池得以实际使用。
2012年，一款号称无需通电、无需充电即可使用20年的民用核电池纳米氚，售价6980元出现在国内电商平台，立即引发网络热议。这不是假冒产品，而是美国City Labs发布的氚电池。 2010年，公司研发的纳米氚辐射电动势效应核电池获得通用许可。
城市实验室选择的氚仅发射低能粒子，并且可以被非常薄的材料阻挡，从而使放射源更安全、更容易控制。据该公司官网介绍，其氚电池已通过全球航空航天和国防巨头洛克希德·马丁公司的第三方测试，使得该产品能够耐受极端温度变化（-55C至+150C）。氚的半衰期约为12年，城市研究所表示，“15年前开发的早期纳米氚电池仍然高效运行，模拟实验表明它们可以持续运行20年以上。”它已经完成。”
纳米氚电池
哪里可以找到民用核电池？
阻碍核电池民用的主要因素不是安全性。
同位素放射源作为核电池的能源，必须满足半衰期长、功率密度高、放射性危害低、易于加工、经济高效、易于屏蔽等要求。具有辐射电动效应的核细胞通常使用纯辐射源。该物质的渗透深度很浅，可以用几张纸挡住。不受外部辐射的损害。
价格高昂是限制核电池大规模民用的主要因素之一。
氚电池推向商业市场已经过去了10多年，但这个领域的“原创”公司City Labs现在表现如何呢？ “贝塔伏特电池和核电池尚未广泛供私人消费者使用，大多数此类电源仍在开发和完善中，一些公司，例如城市实验室，正在将贝塔伏特电池用于商业和商业用途。”用于科学用途，”城市实验室说。由于消费者不购买该公司的产品，该公司通常与对其技术感兴趣的长期合作伙伴或科学组织合作。
本报从该公司网站获悉，每块氚电池的底价为5250美元。当然，我们为批量订单提供折扣，定制产品需额外付费。
转换效率和输出性能是扩大核电池应用领域的问题。
2023年12月，中国科学院合肥物质科学研究院核能安全研究所宣布，该所韩运成项目组在伏特核电池研究领域取得新进展。研究结果发表在期刊《原子核物理评论》（核科学与技术）上。文章称，辐射核电池利用放射性同位素发射的粒子并将其转化为电能，普遍认为寿命长、能量密度高、体积小、抗干扰性能优异。微机电系统(MEMS) 中最重要的技术。最有前途的能源替代选择之一。但传统平面电池受限于半导体结构和放射性物质负载量，半导体转换器只能利用辐射源一侧释放的衰变能，导致输出功率和转换效率较低，导致输出功率低于nW仅限于。这是无法满足MEMS系统功耗要求的水平。
放射性核电池的功率输出范围从纳瓦到毫瓦。 City Labs表示，其核电池产品有纳瓦、微瓦和毫瓦范围。
清华大学放射防护局常务副局长朱力此前在谈到城市研究院发布的氚电池时表示，“最大输出只有0.84毫瓦，这意味着纳米氚目前还不能应用到手机等其他领域。” “这表明了这一点。”
不仅如此，我国第《核科学与技术》号和第《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》号明确规定，放射源豁免需要申请证明，即相关商业活动必须经过批准。
我们再回到文章开头提到的那家声称已经成功研发出民用核电池的公司。 “2025年推出1瓦输出的电池”真的有可能吗？
北京贝塔伏新能源科技有限公司宣布，其首款产品BV100集成镍63核同位素衰变技术和中国首个金刚石半导体模块，在全球首次实现量产。该核电池的输出功率为100微瓦，电压为3V，体积为15155立方毫米，比硬币还小。核电池每分钟发电，每天发电8.64 焦耳，每年发电3,153 焦耳。多个这样的电池可以串联和并联使用。
公司展出的核电池产品结构图
镍63的半衰期为100年。根据这个半衰期，镍63基核电池实际上可以运行至少50年。
然而，从事核技术应用研究的学者向该报表达了对这些公司的产品介绍和目标的怀疑。 “目前，功率输出还没有达到这个水平，核电池应用仍然需要依靠新材料和新工艺来提高功率输出。”
该公司的“核手机”概念也在社交平台上受到质疑。 “1瓦=1,000,000微瓦。因此，要制造1瓦核电池，它必须是硬币大小的10,000倍。在两年内，它必须是硬币大小的10,000倍，并且与硬币大小相同要做这么大的东西，摩尔定律都扛不住，更不用说材料科学了。”网友还指出，现在的手机峰值功率可以达到13到15瓦，你能做什么？一瓦？
有网友表示，这款产品不仅不适合手机电池，即使作为外接电源使用，与其他动辄100瓦的快速充电器相比，更不用说价格了。优势。镍63。
天眼查数据显示，北京贝塔沃特新能源科技有限公司成立于2023年4月。法定代表人为Musof Zhour，参保人数为0人。北京凯明创新科技有限公司拥有94%的股份，凯明创新的股东为Musof Zaur先生、Musaf Muhamud先生、Kgotov Anzor先生、宁小寒先生、王振元先生。参保人数为0人。
北京贝塔沃特新能源科技有限公司的专利信息如下图所示。
“在民用领域，不受监管地使用核电池是非常危险的。”西北科技大学航天微纳研究院教授乔大勇在接受中国科学报采访时表示。核电池的使用受到国际限制，一些放射性物质的半衰期一旦在某处处置，只有通过制定并严格执行法律、法规才能将其半衰期延长至数千年。核电池的生产、分配和回收使这个光明的能源未来真正成为现实。 ”
中国工程院辐射防护与环保专家、学者潘自强对核电池的应用前景给出了更直接的评价。他认为核电池可以用于“成本不敏感”的项目，但不太可能像普通商品一样进入人们的生活。
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