科学家开发新型核电池：续航可超百年！

尽管锂电池技术已经在人们的日常生活中无处不在，但在能量密度的提升上，它似乎已逐渐接近瓶颈。

为了实现“数十年换一次电池”的目标，科学家开始将目光放到新式核电池的开发上，只是当前原型装置的能量密度偏低，距离实用还有一段距离。

 好消息是，俄罗斯研究人员，刚刚开发出了一种基于镍-63的新型核电池设计，其具有比普通市售电池更高的能量密度。

由于任何散逸的核材料都可能在环境中保持几十年（甚至几个世纪）的危险放射，核电一直存在着极大的争议。

不过基于同样的道理，如果我们能够适当地利用这种特性，就可以让核电装置缓慢而持续地释放出能量：

一些核电池是基于‘射线电池’（betavoltaics）的原理，装置内的放射源衰减并发射 β 粒子（电子和正电子）。

当他们与半导体层相互作用时，就可以产生电流。遗憾的是，尽管这些电池可以长时间地持续提供能量，但第功率密度也意味着只能‘细水长流’。

新式核电池原型的结构图（via：V. Bormashov et al.）

长时间提供相对较低的能量，使得核动力电源更加适用于那些难以更换电池的应用（比如航天器或起搏器等植入设备）。

在过去几年时间里，我们还见过一种‘ 锶基核电池 ’（strontium-based），它能够分解水分子来发电；另有一种寿命长达 20 年的‘ 纳米氚 ’（NanoTritium）电池。

不过由莫斯科物理技术学院（MIPT）、超硬和新型碳材料技术研究所（TISNCM）、以及国家科学技术大学 MISIS 联合开发的新式核电池，却采用了基于镍-63的设计。

该放射性同位素的半衰期超过了 100 年，研究团队设计了一种崭新的布局，以提升电池的功率密度。 他们确定，如果将它包裹在 10 μm 厚的三明治结构中，镍-63的最有效层厚度为 2 μm 。

在未来，该团队计划继续改进核电池的设计，并已确定了一些提高电池功率的方法。 其中包括富镍-63、改变钻石转换器的结构、以及给予这些转换器更大的表面积。