能用50年不充電，未來(lái)的核能電池太“哇塞”了！

□ 李傳福

5月8日，美國(guó)一家知名市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)EMR公司發(fā)布最新市場(chǎng)調(diào)查報(bào)告顯示，2024年至2032年間，全球核能電池市場(chǎng)規(guī)模將以8.7%的復(fù)合年均增長(zhǎng)率持續(xù)增加。核能電池成為新能源動(dòng)力電池的熱點(diǎn)話題。

核能電池是一種利用核能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。核能電池不依賴(lài)化學(xué)反應(yīng)，而是利用核能直接轉(zhuǎn)化為電能。核燃料在電池內(nèi)部發(fā)生核反應(yīng)，產(chǎn)生中子、質(zhì)子等粒子。這些粒子在電池內(nèi)部導(dǎo)體中運(yùn)動(dòng)，與導(dǎo)體中的電子發(fā)生碰撞，使電子產(chǎn)生定向運(yùn)動(dòng)，從而形成電流。

核能電池壽命受多種因素影響，包括所使用的放射性元素、電池設(shè)計(jì)、工作環(huán)境等。不同的核能電池使用不同元素的放射性核素，壽命也會(huì)有所不同。核能電池的壽命與放射性核素的半衰期密切相關(guān)，半衰期越長(zhǎng)，電池的壽命就越長(zhǎng)。例如，放射性元素碳—14半衰期約5700年，因此使用碳—14的核能電池理論上可以使用數(shù)千年。核能電池的能量密度受到核燃料能量釋放能力、電池的設(shè)計(jì)和材料等因素影響。相較于傳統(tǒng)化學(xué)電池，核能電池具有更高的能量密度、更大的體積能量密度和質(zhì)量能量密度，在1克電池中能存儲(chǔ)能量高達(dá)3300毫瓦時(shí)。

相較于傳統(tǒng)的核反應(yīng)堆，核能電池具有體積小、能量密度高、污染低等特點(diǎn)。近年來(lái)，核能電池在太空探測(cè)、民用等領(lǐng)域取得了重要突破。

由于太空環(huán)境復(fù)雜，探測(cè)器需要在低溫、高輻射等惡劣條件下工作，傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池?zé)o法滿足需求，核能電池具有很高的能量密度，能在極端環(huán)境下為探測(cè)器提供穩(wěn)定電源。嫦娥三號(hào)月球探測(cè)器就采用了核能電池，使其能在月球表面過(guò)夜并完成相關(guān)科學(xué)實(shí)驗(yàn)。此外，核能電池的使用還能減少對(duì)太陽(yáng)能電池的需求，降低探測(cè)器重量和成本。

在民用領(lǐng)域，核能電池一方面用于便攜式設(shè)備，如手機(jī)、筆記本等電子產(chǎn)品，另一方面用于固定式設(shè)備，如基站、數(shù)據(jù)中心等。與傳統(tǒng)鋰電池相比，核能電池具有更長(zhǎng)的使用壽命和更低的維護(hù)成本。

今年1月8日，北京貝塔伏特新能科技公司宣布研制出民用級(jí)別的核能電池。這種與一個(gè)硬幣差不多大的方塊電池能穩(wěn)定供電50年，無(wú)需充電，無(wú)需維護(hù)，可滿足航空航天、AI設(shè)備、醫(yī)療器械、微機(jī)電系統(tǒng)、高級(jí)傳感器、小型無(wú)人機(jī)、微型機(jī)器人等長(zhǎng)續(xù)航和多場(chǎng)景的電力供應(yīng)。

2023年，俄羅斯《勞動(dòng)報(bào)》報(bào)道稱(chēng)，已成功研發(fā)一款功率高達(dá)500瓦的小型核能電池。這款創(chuàng)新型的能源裝置體積小巧，能在無(wú)需外部能源補(bǔ)給的情況下連續(xù)穩(wěn)定工作幾十年。這意味著用戶可以使用核能電池供電的手機(jī)、筆記本等設(shè)備，無(wú)需頻繁充電。

作為動(dòng)力來(lái)源，新能源汽車(chē)采用核能電池可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)續(xù)航里程和較低的能源成本。在醫(yī)療設(shè)備方面，核能電池可以提供穩(wěn)定、高效的電源，確保醫(yī)療設(shè)備正常運(yùn)行。

核能電池的研發(fā)和應(yīng)用將帶來(lái)能源領(lǐng)域的革命性變革。隨著技術(shù)進(jìn)步和綠色能源需求的不斷增長(zhǎng)，核能電池有望在更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如智能手機(jī)、電動(dòng)汽車(chē)、儲(chǔ)能系統(tǒng)等。同時(shí)，核能電池的長(zhǎng)壽命和環(huán)保特點(diǎn)，將有助于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，減緩環(huán)境污染和資源緊張。然而，核能電池也面臨一些挑戰(zhàn)，如安全性、輻射防護(hù)、廢棄處理等。為確保核能電池的可靠性和安全性，未來(lái)研究應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注電池材料改進(jìn)、核反應(yīng)堆設(shè)計(jì)優(yōu)化，以及輻射防護(hù)措施。

（作者系華中科技大學(xué)綠色能源工業(yè)研究中心工程師、英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)會(huì)員）