北京貝塔伏特新能科技有限公司1月8日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。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)。
貝塔伏特原子能電池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)。貝塔伏特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)。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)。
原子能電池，又稱核電池或放射性同位素電池，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。
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。
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。
目前貝塔伏特公司已經(jīng)在北京注冊(cè)專利，并將開(kāi)始注冊(cè)全球PCT專利。在中國(guó)中核集團(tuán)舉辦的2023年創(chuàng)新大賽上，貝塔伏特作為極少數(shù)外部參賽企業(yè)，在幾百家企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)中脫穎而出，獲大賽三等獎(jiǎng)，代表中國(guó)權(quán)威的核技術(shù)企業(yè)對(duì)貝塔伏特公司的原子能電池技術(shù)與產(chǎn)品的認(rèn)可。貝塔伏特公司也已經(jīng)與中國(guó)專業(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。
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。貝塔伏特是全球目前唯一一個(gè)能夠摻雜制作大尺寸金剛石半導(dǎo)體材料的公司，高效率金剛石轉(zhuǎn)換器是制造核電池的關(guān)鍵。貝塔伏特既是一家新能源公司，也是一家第四代半導(dǎo)體和超長(zhǎng)碳納米管新材料公司。核電池、金剛石半導(dǎo)體和超級(jí)電容器，三大技術(shù)和材料鏈接與融合，形成了貝塔伏特的核心技術(shù)和創(chuàng)新能力。
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