手机电池可用100年不断电
同位素电池普及别再等30年
作者 | 张亦佳 策划 | 刘克丽
创意实现 | 刘芳佐 校对 | 刘芳佐
一种号称能让“手机100年不断电”的电池上了热搜，它就是——同位素电池，又称“放射性同位素电池”。从这个名字里我们可以看出，这种电池存在一定的放射性（辐射）风险，但它也确实拥有远超常规电池的使用寿命，最长能用数百年之久，目前多被应用在太空、深海探测领域，以及国防科技、临床医学等领域。那么，这种危险的同位素电池，未来真的能被用作手机电池吗，还需要等30年？
同位素电池的发电原理——核能转化为电能
同位素电池通俗来讲也可以称为核能电池，具有放射性的物质（原子核）能量不稳定，需要放射出一些粒子及能量来变得较为稳定，这个过程就是该物质的衰变现象。而同位素电池，就是将放射性物质在衰变过程中释放的带电粒子加以利用，通过半导体换能器将这些粒子转化为电能使用。目前，放射性同位素电池采用的放射性同位素主要有锶-90——半衰期为28年；钚-238——半衰期89.6年，由此推算，一颗同位素电池基本可以稳定供电30年至60年，甚至更长时间。
同位素电池的应用及风险
大多数辐射性极强的同位素电池具有结构紧凑、可以连续供能数十年、不受环境影响（抗干扰）、无需维护等特点，适用于一些需要长期免维护或者环境复杂难以充电的场景，比如深空探索、深海探测等，但它作为一种核能电池，辐射风险也确实存在。目前市面上大多数的同位素电池使用的是前面提到的钚元素，这一元素的辐射性极强，如原子弹，其内部使用的是钚-239，而同位素电池使用的则是钚-238。钚-238在在医学上被定义为高度发射线物质，人体吸入一小粒灰尘，就有可能引发严重的癌症，所以钚-238核能电池通常被用在宇宙飞船、人造卫星以及太空探索等领域。
同位素电池进展寿命万年
碳-14核能电池出现在今年7月，美国一科技公司称，他们研发出了一款新型核能电池，使用的是碳-14原子核，其放射性衰变现象可以持续整整2.8万年，也就是说它的使用时间能达到上万年，这种碳-14制作而成的同位素电池，其使用的是日常生活中很常见的碳元素，比如钻石和各种石头。
软辐射和硬辐射的区别
63Ni可以转化成电流，可它在自然界中不存在，但可以通过在核反应堆中用中子辐照天然同位素镍62并在气体离心机中进行进一步的放射化学处理和分离来获得。63Ni的半衰期为36962.51±54.79天（101年），在半衰期结束时，63Ni转变为稳定的Cu63，这是其独特的性能，消除了电池使用寿命到期后的处置问题。β粒子63Ni的能量βmax66，945±0，005keV(100%)̅β17，425±0,006keV根据β粒子的能量，可以区分软辐射和硬辐射。能量高达几十keV的β粒子称为软β辐射，而具有高能量的β粒子称为硬β辐射。
关于辐射的论证
63Ni具有柔和的β辐射（最大67keV），可以转化为电流的同时也不会产生（像许多放射性同位素一样）的中子或伽马辐射。
63Ni在自然界中不存在，因此可以通过在核反应堆中用中子辐照天然同位素镍62并在气体离心机中进行进一步的放射化学处理和分离来获得。
碳元素不存在辐射
钻石半导体转换器的独特技术和3D组件的结构将63Ni-β辐射电子转化为电流的转换率达到了98％。因此，在密封的纳米改性铝外壳的外部根本没有辐射。我们组装中使用的63Ni同位素的总活度估计为0.55居里（20吉加·贝克雷尔），总热衰变功率为74μW，这表明核电池在任何情况下都不会在闲置操作中加热，因为在最大负载下这些特性使镍63放射性同位素成为核电池的理想解决方案。碳元素几乎不存在辐射，所以不需要担心这种电池的辐射问题。
我国相关研究及进展
今年8月有报道称，我国中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究人员研究的GaN核电池研究也获得了进展。1959年1月，美国制成了第一枚放射性同位素电池；1971年3月，我国的第一块放射性同位素电池诞生，我国对核能电池的研究起步较晚。
另有材料说北京两年前注册了个贝塔伏特新能科技有限公司，是中俄合资公司，注册资金10亿元人民币，首个项目拥有全球首创“原子能电池”的所有知识产权，并已经启动在国家知识产权局的注册。
商业转化需要30年
一般技术应用是航天技术的应用，但是航天技术应用不需要产业链来维持，因为航天行业至今并没有完全商业化。如果说同位素电池的应用始于航天应用，下凡到商业应用需要产业链的支持至少要30年的时间，如非航天的电气、电灯、电话、汽车、火车、飞机、电脑、手机、互联网......等从技术开始到商业化完成都需要30的时间。
结束语
但愿别让我们再等30年。