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貝塔伏特公司宣布成功研制新微型原子能電池可穩定發電50年

EEPW發布時間:2024-01-15 11:08:34

  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,該產品融合鎳63核同位素衰變技術和中國第一個金剛石半導體(第4代半導體)模塊,成功實現原子能電池的微型化、模塊化和低成本,開啟民用化的進程。這標志著中國同時在原子能電池和第四代金剛石半導體兩個高新技術領域取得顛覆性創新,“遙遙領先”歐美科研機構和企業。

  貝塔伏特原子能電池50年穩定自發電,無需充電,無需維護,已經進入中試階段,將量產投入市場。貝塔伏特原子能電池可滿足航空航天、AI設備、醫療器械、MEMS系統、高級傳感器、小型無人機和微型機器人等長續航多場景下的電力供應。這項新能源創新將助力中國在新一輪AI科技革命中取得領先優勢。

  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,通過半導體轉換器吸收轉化為電能。這是上世紀60年代美蘇重點研究的高科技領域,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,內部高溫,價格昂貴,無法民用。最近幾年,核電池小型化、模塊化和民用化,是歐美各國追求的目標與方向。中國《十四五規劃和2035年愿景目標》也提出核技術民用化以及核同位素的多用途發展是未來發展趨勢。

  貝塔伏特核電池研發完全不同的技術路徑,通過放射源鎳-63發射的β粒子(電子)的半導體躍遷產生電流。為了做到這一點,貝塔伏特的科學家團隊開發了一種獨特的單晶金剛石半導體,厚度僅為10微米,把一個2微米厚的鎳-63薄片放在兩個金剛石半導體轉換器之間,將放射源的衰變能量轉化為電流,形成一個獨立的單元。核電池是模塊化的,可以由幾十個或幾百個獨立的單元模塊組成,并可以串并聯使用,因此可以制造不同尺寸和容量功率的電池產品。

  貝塔伏特公司董事長兼CEO張偉說,公司將推出的第一款產品是BV100,是世界上首塊即將量產的核電池,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電,每天8.64焦耳,每年3153焦耳。多塊這樣的電池可以串并聯使用。公司計劃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永不充電,現在只能飛行15分鐘的無人機可一直飛。

  據介紹,原子能電池是物理電池,不是電化學電池,能量密度是三元鋰電池的10倍以上,在1克電池中可存儲3300豪瓦時,針對針刺和槍擊不起火,不爆炸。因為50年自發電,不存在電化學電池的循環次數(2000次充放電)的概念。原子能電池的發電功率穩定,不會因惡劣環境和負載而變化,可在零上120度和零下-60度范圍內正常工作,并且沒有自放電。貝塔伏特開發的原子能電池是絕對安全的,沒有外部輻射,適合用于人體內的心臟起搏器、人工心臟和耳蝸等醫療設備。原子能電池環境友好性,在衰變期后,作為放射源的鎳63同位素變成銅的穩定同位素,不具有放射性,對環境不構成任何威脅或污染。因此,與現有的化學電池不同,核電池不需要昂貴的回收工藝。

  目前貝塔伏特公司已經在北京注冊專利,并將開始注冊全球PCT專利。在中國中核集團舉辦的2023年創新大賽上,貝塔伏特作為極少數外部參賽企業,在幾百家企業和研究機構中脫穎而出,獲大賽三等獎,代表中國權威的核技術企業對貝塔伏特公司的原子能電池技術與產品的認可。貝塔伏特公司也已經與中國專業核研究機構和大學進行溝通,計劃繼續研究采用鍶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,貝塔伏特原子能電池的核心是第四代金剛石半導體,這是業界熟知的半導體終極材料,全球半導體領域科技競賽的又一個高地。貝塔伏特是全球目前唯一一個能夠摻雜制作大尺寸金剛石半導體材料的公司,高效率金剛石轉換器是制造核電池的關鍵。貝塔伏特既是一家新能源公司,也是一家第四代半導體和超長碳納米管新材料公司。核電池、金剛石半導體和超級電容器,三大技術和材料鏈接與融合,形成了貝塔伏特的核心技術和創新能力。

  來源:EEPW


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