近日，北京貝塔伏特新能科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“貝塔伏特”）通過(guò)官網(wǎng)宣布，成功研制出微型原子能電池，該產(chǎn)品融合鎳63核同位素衰變技術(shù)和中國(guó)第一個(gè)金剛石半導(dǎo)體（第4代半導(dǎo)體）模塊，成功實(shí)現(xiàn)原子能電池的微型化、模塊化和低成本，開(kāi)啟民用化的進(jìn)程。貝塔伏特表示，這標(biāo)志著中國(guó)同時(shí)在原子能電池和第四代金剛石半導(dǎo)體兩個(gè)高新技術(shù)領(lǐng)域取得顛覆性創(chuàng)新，“遙遙領(lǐng)先”歐美科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)。

       50年穩(wěn)定自發(fā)電，首款微型原子能電池將一年內(nèi)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)

       據(jù)介紹，這款微型原子能電池能實(shí)現(xiàn)50年穩(wěn)定自發(fā)電，無(wú)需充電，無(wú)需維護(hù)，已經(jīng)進(jìn)入中試階段，將量產(chǎn)投入市場(chǎng)。且這款原子能電池可滿足航空航天、AI設(shè)備、醫(yī)療器械、MEMS系統(tǒng)、高級(jí)傳感器、小型無(wú)人機(jī)和微型機(jī)器人等長(zhǎng)續(xù)航多場(chǎng)景下的電力供應(yīng)。貝塔伏特表示，這項(xiàng)新能源創(chuàng)新將助力中國(guó)在新一輪AI科技革命中取得領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

       微型原子能電池工作原理

       原子能電池又稱核電池或放射性同位素電池，其工作原理是利用核同位素衰變釋放的能量，通過(guò)半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換器吸收轉(zhuǎn)化為電能。這是上世紀(jì)60年代美蘇重點(diǎn)研究的高科技領(lǐng)域，目前僅有用于航空航天的溫差核電池，這種電池體積和重量大，內(nèi)部高溫，價(jià)格昂貴，無(wú)法民用。最近幾年，核電池小型化、模塊化和民用化，是歐美各國(guó)追求的目標(biāo)與方向。中國(guó)《十四五規(guī)劃和2035年愿景目標(biāo)》也提出核技術(shù)民用化以及核同位素的多用途發(fā)展是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

       貝塔伏特核電池研發(fā)完全不同的技術(shù)路徑，通過(guò)放射源鎳-63發(fā)射的β粒子（電子）的半導(dǎo)體躍遷產(chǎn)生電流。為了做到這一點(diǎn)，貝塔伏特的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種獨(dú)特的單晶金剛石半導(dǎo)體，厚度僅為10微米，把一個(gè)2微米厚的鎳-63薄片放在兩個(gè)金剛石半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換器之間，將放射源的衰變能量轉(zhuǎn)化為電流，形成一個(gè)獨(dú)立的單元。核電池是模塊化的，可以由幾十個(gè)或幾百個(gè)獨(dú)立的單元模塊組成，并可以串并聯(lián)使用，因此可以制造不同尺寸和容量功率的電池產(chǎn)品。

       首款產(chǎn)品比一枚硬幣還小

       貝塔伏特公司董事長(zhǎng)兼CEO張偉說(shuō)，公司將推出的第一款產(chǎn)品是BV100，是世界上首塊即將量產(chǎn)的核電池，功率是100微瓦，電壓3V，體積是15 X 15 X 5立方毫米，比一枚硬幣還小。核電池每分每秒都在發(fā)電，每天8.64焦耳，每年3153焦耳。多塊這樣的電池可以串并聯(lián)使用。公司計(jì)劃2025年推出功率為1瓦的電池，在政策允許的情況下，原子能電池可以讓一部手機(jī)永不充電，現(xiàn)在只能飛行15分鐘的無(wú)人機(jī)可一直飛。

       張偉表示，“我們能做手機(jī)用的微型原子能電池，大功率的需要輻射安全許可證，所以民用會(huì)先從很小功率的開(kāi)始，其他大功率的主要是面向非民用市場(chǎng)?！睂?duì)于成本方面，據(jù)張偉透露，面向不同的應(yīng)用場(chǎng)景，貝塔伏特的原子能電池未來(lái)會(huì)有幾百元、幾千元、幾萬(wàn)元的不同價(jià)位的型號(hào)可以選擇。

       核心是金剛石半導(dǎo)體，絕對(duì)安全，可適用于醫(yī)療設(shè)備

       關(guān)于原子能安全性問(wèn)題，據(jù)介紹，原子能電池是物理電池，不是電化學(xué)電池，能量密度是三元鋰電池的10倍以上，在1克電池中可存儲(chǔ)3300豪瓦時(shí)，針對(duì)針刺和槍擊不起火，不爆炸。因?yàn)?0年自發(fā)電，不存在電化學(xué)電池的循環(huán)次數(shù)（2000次充放電）的概念。原子能電池的發(fā)電功率穩(wěn)定，不會(huì)因惡劣環(huán)境和負(fù)載而變化，可在零上120度和零下-60度范圍內(nèi)正常工作，并且沒(méi)有自放電。貝塔伏特開(kāi)發(fā)的原子能電池是絕對(duì)安全的，沒(méi)有外部輻射，適合用于人體內(nèi)的心臟起搏器、人工心臟和耳蝸等醫(yī)療設(shè)備。原子能電池環(huán)境友好性，在衰變期后，作為放射源的鎳63同位素變成銅的穩(wěn)定同位素，不具有放射性，對(duì)環(huán)境不構(gòu)成任何威脅或污染。因此，與現(xiàn)有的化學(xué)電池不同，核電池不需要昂貴的回收工藝。

       張偉表示，貝塔伏特的原子能電池選擇的放射源“鎳-63”，鎳-63是最安全和理想的材料，具有柔和的β輻射（最大67 keV），沒(méi)有其他同位素伴隨發(fā)生的中子或伽馬射線。“鎳-63”的穿透力也很弱，一張紙就能阻擋射線。所以沒(méi)有大家擔(dān)心的“核泄露和污染”帶來(lái)的相關(guān)問(wèn)題。

       同時(shí)，貝塔伏特獨(dú)創(chuàng)的金剛石半導(dǎo)體轉(zhuǎn)換器和3D組件的設(shè)計(jì)，對(duì)于“鎳-63”同位素輻射電子的收集系數(shù)高達(dá)98%，并且制造工藝和密封的外殼也進(jìn)一步提升了安全性。外部檢測(cè)根本沒(méi)有輻射。張偉進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)，“相比鋰電池，貝塔伏特的微型原子能電池要安全多了！即便是針刺和槍擊也不會(huì)起火、爆炸，不會(huì)有外部輻射。”

       張偉說(shuō)，“貝塔伏特原子能電池的核心是第四代金剛石半導(dǎo)體，這是業(yè)界熟知的半導(dǎo)體終極材料，全球半導(dǎo)體領(lǐng)域科技競(jìng)賽的又一個(gè)高地?！睋?jù)了解，貝塔伏特目前已經(jīng)解決了金剛石功率半導(dǎo)體面臨的一系列問(wèn)題，成功合成了基于單晶金剛石的高壓、高溫、高速、抗輻射肖特基二極管，厚度僅為10微米。而這也正是貝塔伏特的微型原子能電池將放射源的衰變能量轉(zhuǎn)化為電流的關(guān)鍵。

       貝塔伏特公司也表示，已經(jīng)與中國(guó)專(zhuān)業(yè)核研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)進(jìn)行溝通，計(jì)劃繼續(xù)研究采用鍶90、钷147和氘等同位素，研制更高功率、使用壽命2年-30年原子能電池。

       五大優(yōu)勢(shì)突出，比鋰電池更安全

       據(jù)貝塔伏特介紹稱，其研發(fā)的微型原子能電池?fù)碛形宕髢?yōu)勢(shì)：

       1、高能量密度：能量密度是三元鋰電池的10倍以上，在1克電池中可存儲(chǔ)3300豪瓦時(shí)的電能；

       2、高使用壽命：能夠?qū)崿F(xiàn)50年自發(fā)電，不存在電化學(xué)電池的循環(huán)次數(shù)（2000次充放電）的概念。

       3、高穩(wěn)定性：原子能電池的發(fā)電功率穩(wěn)定，不會(huì)因惡劣環(huán)境和負(fù)載而變化，可在零上120度和零下-60度范圍內(nèi)正常工作，并且沒(méi)有自放電；

       4、高安全性：針對(duì)針刺和槍擊不起火，不爆炸，沒(méi)有外部輻射?？梢赃m合用于人體內(nèi)的心臟起搏器、人工心臟和耳蝸等醫(yī)療設(shè)備；

       5、環(huán)境友好：“鎳-63”的半衰期為36963.51±54.79天（101年），在衰變期后，作為放射源的鎳63同位素變成銅的穩(wěn)定同位素，不具有放射性，對(duì)環(huán)境不構(gòu)成任何威脅或污染。因此，與現(xiàn)有的化學(xué)電池不同，該核電池不需要昂貴的回收工藝，消除了電池使用壽命到期后的廢料處理問(wèn)題，非常的環(huán)保。

       資料顯示，北京貝塔伏特新能科技有限公司成立于2021年4月，注冊(cè)資本10億元，法人代表穆索夫·扎烏爾（MUSOV ZAUR），公司致力于成為集研發(fā)、生產(chǎn)、服務(wù)、銷(xiāo)售、進(jìn)出口貿(mào)易于一體的高科技企業(yè)，主營(yíng)產(chǎn)品有原子能電池、第四代金剛石半導(dǎo)體和材料、超長(zhǎng)碳納米管以及超級(jí)電容器等。