近日，北京貝塔伏特新能科技有限公司（以下簡稱“貝塔伏特”）通過官網(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)和中國第一個金剛石半導體（第4代半導體）模塊，成功實現(xiàn)原子能電池的微型化、模塊化和低成本，開啟民用化的進程。貝塔伏特表示，這標志著中國同時在原子能電池和第四代金剛石半導體兩個高新技術(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)實現(xiàn)量產(chǎn)

       據(jù)介紹，這款微型原子能電池能實現(xiàn)50年穩(wěn)定自發(fā)電，無需充電，無需維護，已經(jīng)進入中試階段，將量產(chǎn)投入市場。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)、高級傳感器、小型無人機和微型機器人等長續(xù)航多場景下的電力供應。貝塔伏特表示，這項新能源創(chuàng)新將助力中國在新一輪AI科技革命中取得領(lǐng)先優(yōu)勢。

       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，通過半導體轉(zhuǎn)換器吸收轉(zhuǎn)化為電能。這是上世紀60年代美蘇重點研究的高科技領(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，價格昂貴，無法民用。最近幾年，核電池小型化、模塊化和民用化，是歐美各國追求的目標與方向。中國《十四五規(guī)劃和2035年愿景目標》也提出核技術(shù)民用化以及核同位素的多用途發(fā)展是未來發(fā)展趨勢。

       貝塔伏特核電池研發(fā)完全不同的技術(shù)路徑，通過放射源鎳-63發(fā)射的β粒子（電子）的半導體躍遷產(chǎn)生電流。為了做到這一點，貝塔伏特的科學家團隊開發(fā)了一種獨特的單晶金剛石半導體，厚度僅為10微米，把一個2微米厚的鎳-63薄片放在兩個金剛石半導體轉(zhuǎn)換器之間，將放射源的衰變能量轉(zhuǎn)化為電流，形成一個獨立的單元。核電池是模塊化的，可以由幾十個或幾百個獨立的單元模塊組成，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兼CEO張偉說，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永不充電，現(xiàn)在只能飛行15分鐘的無人機可一直飛。

       張偉表示，“我們能做手機用的微型原子能電池，大功率的需要輻射安全許可證，所以民用會先從很小功率的開始，其他大功率的主要是面向非民用市場。”對于成本方面，據(jù)張偉透露，面向不同的應用場景，貝塔伏特的原子能電池未來會有幾百元、幾千元、幾萬元的不同價位的型號可以選擇。

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

       關(guān)于原子能安全性問題，據(jù)介紹，原子能電池是物理電池，不是電化學電池，能量密度是三元鋰電池的10倍以上，在1克電池中可存儲3300豪瓦時，針對針刺和槍擊不起火，不爆炸。因為50年自發(fā)電，不存在電化學電池的循環(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，不會因惡劣環(huán)境和負載而變化，可在零上120度和零下-60度范圍內(nèi)正常工作，并且沒有自放電。貝塔伏特開發(fā)的原子能電池是絕對安全的，沒有外部輻射，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，對環(huán)境不構(gòu)成任何威脅或污染。因此，與現(xiàn)有的化學電池不同，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），沒有其他同位素伴隨發(fā)生的中子或伽馬射線?！版?63”的穿透力也很弱，一張紙就能阻擋射線。所以沒有大家擔心的“核泄露和污染”帶來的相關(guān)問題。

       同時，貝塔伏特獨創(chuàng)的金剛石半導體轉(zhuǎn)換器和3D組件的設(shè)計，對于“鎳-63”同位素輻射電子的收集系數(shù)高達98%，并且制造工藝和密封的外殼也進一步提升了安全性。外部檢測根本沒有輻射。張偉進一步強調(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起火、爆炸，不會有外部輻射?！?/p>

       張偉說，“貝塔伏特原子能電池的核心是第四代金剛石半導體，這是業(yè)界熟知的半導體終極材料，全球半導體領(lǐng)域科技競賽的又一個高地。”據(jù)了解，貝塔伏特目前已經(jīng)解決了金剛石功率半導體面臨的一系列問題，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)與中國專業(yè)核研究機構(gòu)和大學進行溝通，計劃繼續(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)的微型原子能電池擁有五大優(yōu)勢：

       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3300豪瓦時的電能；

       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，不會因惡劣環(huán)境和負載而變化，可在零上120度和零下-60度范圍內(nèi)正常工作，并且沒有自放電；

       4、高安全性：針對針刺和槍擊不起火，不爆炸，沒有外部輻射?？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，對環(huán)境不構(gòu)成任何威脅或污染。因此，與現(xiàn)有的化學電池不同，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、銷售、進出口貿(mào)易于一體的高科技企業(yè)，主營產(chǎn)品有原子能電池、第四代金剛石半導體和材料、超長碳納米管以及超級電容器等。