从航空航天空到民用，这种可供电长达10年的电池会成为下一个插座吗？

当你提到“核”这个词时，不理解它的人可能会脸色苍白。

但是他们不知道，如果使用正确，核能可以在许多地方合理使用。

例如，在航空航天领域，同位素电池(即核电池)在20世纪70年代被搭载在火星探测器上。经过40年的发展，核电池技术已经越来越成熟。

然而，与日常生活中随处可见的锂电池相比，核电池的发展并不像想象的那么快，至少在手机、电脑和其他电子设备上是如此。

然而，从安全性和性能的角度来看，核电池有很大的希望在未来商业化，甚至进入我们的日常生活。据推测，它将像自动驾驶和虚拟现实等创新技术一样慢慢改变世界。

核电池，从泰空开始

2019年1月3日，嫦娥四号已经在泰山飞行了近一个月，顺利着陆，并开始探索月球背面。像它的前身嫦娥三号一样，嫦娥四号也有内置的核电池作为其能源的一部分。

核电池在航空航天领域并不新鲜。早在1961年，核能就开始应用于台空领域。旅行者1号是一个无人驾驶的外太阳系探测器，由美国于1977年发射，至今仍在宇宙中漂流。在过去的43年里，它正常运行的唯一驱动力是内置的三个核电池。

旅行者1号，在宇宙中漂流了43年，离开了太阳系。内部的核电池也可以支持它继续工作5年

在这里，我们应该简要解释一下核电池的工作原理，它主要是依靠放射性元素的衰变来产生热量，然后通过热电材料将热能转化为电能。在航天器的核电池中，放射性元素基本上是指钚-238。

美国在2011年发射的好奇号火星探测器也使用了核能。据报道，好奇号火星探测器使用钚-238衰变热进行热电转换，其设计寿命可达40-50年以上。

然而，在中国最近发射的“田文一号”任务中，火星探测器中没有核电池。这是为什么？

能量转换效率是最重要的因素之一。钚-238核电池的能量转换效率低于10%，并不高。如果你想进行长期的探索，你必须增加电池的重量或携带更多的钚-238，这不可避免地增加了大量的成本，也增加了火星探测器的负荷。田文一号任务的预计探测时间只有3个月，而且没有太多的实验设备可以携带，因此只需要太阳能就可以满足需求。

安装在田文-1上的太阳能电池板|视觉中国

此外，钚-238是一种高放射性物质，人体吸入少量灰尘可能导致致命的癌症。考虑到这是中国第一次独立发射火星探测器，发射中的任何问题都将带来巨大的安全风险(美国以前也发生过类似事件，导致钚238释放到大气中)。(

因此，无论是安全还是划算，在田文一号上安装太阳能电池都是最好的选择。

嫦娥四号还装备了太阳能电池作为主要动力，其中核电池发挥了特殊的作用。月亮的昼夜每半个月交替一次，温差高达300℃，普通电池无法应对。这时，核电池起到了“保暖”的作用，利用自身的热能来保暖并保持与地面的通讯。天亮时，太阳能电池驱动探测器开始工作。

氚电池靠近人

除了钚238，另一种核电池更低调，成本更“贴近人民”。

航空航天领域对核电池的要求是必须提供足够的能量，因此对体积和放射性没有太大的限制。将核电池用于商业目的时，必须考虑这两点。

倍他伏打电池已经成为最合适的选择。

与产生热能转换成电能的原理不同，贝塔伏特电池主要利用同位素(如氚，即氢同位素)的贝塔衰变。值得说明的是，β衰变对物质的穿透深度很浅，可以被普通纸张阻挡，并且没有辐射损伤。

因此，事实上，有一些民用级产品使用氚发电。例如，我们经常在电影院或室内消防出口使用安全出口标志，它们的内部依靠氚发光。如果你现在在宝藏中寻找“氚”，结果都是发光的氚管，价格从几十元到几百元不等，没有实用价值。

常见的出口标志，氚气在其中保持发光|不闪烁

但这也不是完全没有用的。同样，2012年某个宝藏出现了一个氚电池，声称它已经断电20年没有充电了。一个小电池的价格接近7000元，是天价。纳米氚电池不是假冒产品，而是第一个商业上可用的氚电池，它来自美国城市实验室公司。

在早期，一个氚电池在一个宝藏上出售，声称它在20年内没有电就不能充电|网络

城市实验室一直在研究核电池的相关应用。CityLabs的研究主管拉里奥尔森(Larry Olsen)在20世纪70年代为心脏起搏器设计了Betacel，一种基于铥-147元素的核电池。然而，钷-147的问题是，虽然它也属于β衰变，但在衰变过程中它会同时释放出具有强辐射的γ射线，因此Betacel需要腾出电池内部空之间的大量屏蔽辐射。最终，由于“性价比”不如锂电池，它逐渐退出了历史舞台。

城市实验室的首席执行官彼得·卡瓦伊(Peter Cabauy)此前在接受采访时表示，贝塔伏特电池技术正在重新崛起，因为半导体材料已经取得了巨大进步。“早期的半导体材料不足以将电子从β衰变转化为可用电流。ゥ

基于半导体材料技术的进步，世界各地的一些企业也决心将核电池商业化，这些“玩核”的公司逐渐浮出水面。

民用核电池的商业模式

作为目前商业化程度最高的核电池技术，世界各国都在进行贝塔伏特电池的研究。由于技术门槛相对较高，企业较少，上述城市实验室被视为氚电池研究行业的“鼻祖”。

另一家氚电池公司Widetronix公布了这种电池的制造原理，它由浸有氚的金属箔和半导体碳化硅片组成。碳化硅薄片可以将撞击金属箔的30%的颗粒转化为电流。当Widetronix将它们堆叠成一个高度为1平方厘米和十分之二厘米的包装时，它就是一个氚电池。

氚电池的基本原理大致相同，但材料和反应方法不同，而且有一些细微的差别。

城市实验室出版的氚电池原理图

上海的紫电能源也从事核电池的研发，这也是基于氚气释放的β电子流轰击薄膜材料的原理。然而，紫色的电能在电子和紫外线之间产生光电效应，并将光能转化为电能。

“这种方法可以大大增加功率，并可用于一些普通产品。紫电能源团队在接受极客公园采访时说。至于公司使用的材料，紫电能源没有透露。

如果核电池用于民用，贝塔伏特电池有明显的优点和缺点。氚的半衰期为12.5年，因此产品寿命可以长时间保持不充电。在人们最关心的电池安全性方面，贝塔伏特电池比锂电池具有更宽的温度范围，这是核电池的最大优势。

城市实验室和威德隆尼克公司都声称，经过著名的国防承包商洛克希德·马丁公司的测试后，电池经历了从-50℃到150℃的热循环而没有退化。

然而，与锂电池等化学电池相比，贝它伏特电池具有输出功率低的缺点，这也是紫能能源想要解决的问题。Widetronix公司生产的1×1×0.2厘米尺寸的氚电池产生1微瓦(μW)，即0.000001瓦。一部普通的智能手机(3.7V，2000毫安)将消耗数百毫瓦(兆瓦)。

紫电能源正在尝试制作基于氚气光敏电池的充电宝，目前已经进入小批量试验证阶段。据极客公园(Geek Park)称，紫典能源已开始建立工厂和生产线，充电宝产品预计将于明年进入大规模生产。\”产品性能可达12V1A，与目前的充电宝完全一致. \”紫色电能说道。

紫典能源旗下氚气感光电池|紫典能源

如果充电宝产品能够顺利量产，这将是核电池行业的一大突破。由于贝塔伏特电池的特性，它可以在非常有限的情况下使用。根据城市实验室的官方网站，贝塔伏特电池是长期使用、低功耗设备的完美选择，并且需要持续供电。因此，国防电子、传感器、航空空航空航天、医疗设备和其他场景是Beta Volt电池目前正在征服和应用的领域。

不难预见，技术的发展方向是民用的，大多数日常事物都发生了变化，这是这项技术能够产生的最深远的影响。

核电池也是如此。相对有限的应用领域与利基场景相对应，一些公司正在对手机、无人机和新能源汽车等更普通的行业进行相关研究。

想象一下，如果手机制造商放弃了“充电5分钟，刷牙x小时”的广告，自信地说手机10年不需要充电；如果电动汽车搭载的电池能够保持高性能，并且在近10年内不需要充电或更换，对这些已存在多年的行业的颠覆将是不可估量的。(赵子凯)