中国微型核电池即将量产？手机50年不用充电？无人机永不降落？

中国一家公司开发出一款微型核电池，和硬币差不多大，安装在手机上，可以50年不充电，安装在无人机上，可以永远地飞下去，而且这种电池枪击针刺也不会起火燃爆，零下60度到120度都能正常工作，是不是太完美了？如果串并联起来用于电动汽车，那不就是妥妥的永动车，永久续航，可以一辈子当传家宝了？

这个消息看起来确实是真的，而且说是即将量产，但这个事情我总感觉有点不可思议，今天我们就来认真分析一下，看看它究竟是怎么回事，是不是真的像说的那么完美。

电池有多厉害？

这家公司名叫北京贝塔伏特新能科技有限公司，他们在1月8日宣布研发出了微型原子能电池，这种电池利用镍63同位素的衰变来产生电能，第一个产品叫BV100电池，功率是100微瓦，电压3伏，长宽高方形15×15×5毫米，大约和一枚硬币差不多。

根据该公司网站上的说法，这种电池不是化学电池，而是物理电池，能量密度是三元锂电池的10倍以上，1克就能存储3300毫瓦时，可以比较的是，现在的锂离子电池通常在200-350毫瓦时/克。然后它可以自发电50年，所以不存在锂电池循环次数的概念，而且无需任何维护，并且绝对安全，没有外部辐射，可用于航空航天、AI设备、医疗器械、微机电系统、高级传感器、小型无人机和微型机器人等应用，标志着中国同时在原子能电池和第四代金刚石半导体两个高新技术领域取得了颠覆性创新，“遥遥领先”欧美科研机构和企业，这句话是他们的原话。

然后这个电池现在已进入中试阶段，即将量产投放市场，计划在2025年推出功率为1瓦的电池，如果政策允许，这种原子能电池可以让手机永远不充电，无人机一直飞。另外，该公司还准备利用锶90、钷147和氘等同位素，开发更高功率、使用寿命2年-30年的原子能电池。这个氘不知道是不是写错了，可能是氚，因为氘没有放射性。

热核电池

从这里我们已经可以看出来了，这种电池确实是货真价实的核电池，利用放射性同位素衰变产生的能量来产生电力。核电池实际有两类，一种是热转换型核电池，用钚238、锔244等可以释放大量热能的同位素，通过热电效应或光电效应产生电力，能效在5%以下。比如美国宇航局NASA，就已经将这种核电池广泛应用于航天活动，在火星车、旅行者号、卡西尼号、新视野号等航天器上作为电源使用，苏联甚至用这种核电池建造了数千座灯塔和导航信标。

另外非常小型的“钚电池”，曾经也被用于心脏起搏器，1970年代左右一共安装到了139名美国人的心脏中，由于钚238半衰期高达88年，因此这些电池可以伴随他们的一生，2004年还有90人在使用。但3年后的2007年却不知怎么回事，就只有9人了，可能都在这几年内去世了，有点让人毛骨悚然，很蹊跷。你可能会问，这么好的东西，现在还在用吗？很遗憾，1972年就已经停止使用了，因为如果病人死亡，火化的时候这种电池可能会导致放射性物质泄漏，很难确保这种泄漏完全不会发生。

贝塔核电池

另一种是非热转换型核电池，也就是北京贝塔的这种，叫贝塔辐射伏特效应电池，又叫射线电池，是利用同位素衰变时放出的β粒子，也就是直接用电子来发电，能效可以达到6-8%。这种电池最早是在1970年代就出现了，当时用的是钷147同位素，也是用于心脏起搏器，但锂电池兴起后就退出了历史舞台，原因吗，当然是太贵了，不划算。

然后就是用氢的同位素氚做的核电池，你可能很熟悉了，就是核废水中的那种放射性物质氚，半衰期12.3年，做成的电池可以使用20多年，国外已经有公司在商业生产，有一段时间淘宝上还有卖的，近7000元一个。

然而贝塔电池的最大缺点，就是它功率很低，在微瓦级别，所以只适用于长寿命的低功率应用，就像植入式医疗设备和太空设备。北京贝塔雄心勃勃说，要用来给手机或无人机供电，那么究竟能不能做到呢？

如何生产的？

这种基于镍63和金刚石的核电池，用金刚石做成半导体吸收β射线产生电流，本质上和太阳能光伏一样，我看到最早是2018年，莫斯科物理技术研究所取得了突破。由于β射线能量较低，镍63层太厚的话容易被自己吸收，无法释放出来，而太薄的话衰变数量又有限，研究人员通过计算，发现在10微米厚的金刚石层之间，夹2微米厚的镍63层是最优的设计，可以达成最大的功率密度。

之后他们制成了5×5×3.5mm的多层贝塔电池原型，在0.92伏电压下获得了0.93微瓦的最大输出功率，相当于10微瓦/立方厘米，比能量为3300mWh/g。

北京贝塔的设计也是10微米的金刚石层和2微米的镍63层，长宽高15×15×5毫米，输出功率是100微瓦，比能量也是3300mWh/g，体积增大10倍，功率也增加了10倍，输出功率还是差不多10微瓦/立方厘米，应该是这项研究的具体应用。

手机能用吗？

一般心脏起搏器的功率是10微瓦左右，所以这款电池已经足够用了，而这种电池由于小型模块化低成本，还可以串并联使用，所以如果真的能批量生产，未来应该有更好的应用前景。不过我始终有些疑惑的是，这个电池的功率还是很低，即使几百个并联起来也只有几十毫瓦，而现在的智能手机待机功率就有几百毫瓦，使用时更是会达到几瓦甚至更高，怎么用在手机上让手机永不充电呢？另一个算法是按公司的说法，每个核电池每年发电3153焦耳，还不到0.001度电，即使1000个并联起来，一年才一度电，显然不能用在手机上，电动车那就更不可能了，所以都不用幻想了。

功率能否突破？

其实北京贝塔说的是，他们计划在2025年推出功率1瓦的核电池，在政策允许的情况下，可以让手机永不充电，无人机一直飞。根据俄罗斯科学家的研究，这种设计已经是最佳设计了，所以要提升电池的单位功率，可能还需要更大的突破才行，那么究竟能不能实现呢？

我确实无法判断，镍63看起来不太可能，也许其他放射性材料可以吧，所以他们说要研究用锶90、钷147和氚等同位素，研制更高功率、使用寿命2-30年的原子能电池。我觉得这种研究应该鼓励，不能老是什么都不可能。

比如马斯克星链卫星上天，通讯专家就说这也不可能，那也不可能，但慢慢地什么都实现了，后来又说不可能和手机直连卫星通话，现在人家已经用手机直连卫星发短信了，通话大约会在2025年实现。现在说不能和海底光缆比，我看到说在研究地面激光连卫星了，激光的带宽那就大多了，而且部署更方便，成本更低，没准儿哪天就超过海底光缆，海底光缆也废了。办法总比问题多，只要会想办法，很多问题都可以解决，人类文明就是在解决问题中前进的。

安全性如何？

然后就是这个电池的安全性了，很多人一说起核辐射就觉得不安全。镍63是β衰变，释放的是高能电子，大约能穿透1米的空气或5毫米的亚克力，连衣服都难以穿透，所以通过设计，应该能够消除对人体的危害，而且衰变产物是我们常见的铜，所以贝塔公司认为绝对安全，适用于人工心脏和耳蜗等设备。心脏都能用，还有什么比这更安全的保证呢？

产量有多大？

其实还有一个大问题，那就是镍63的来源，半衰期只有101年，很显然地球上难以天然存在，事实上它主要存在于核电站的冷却水中。镍63是镍62衰变的产物，全球每年的产量可能极为有限，我看到一个报告说，2022年可能还不到100万美元，到2030年可能会达到400万美元的样子。但具体是多少公斤或多少克，我就看不到了，因为这份报告要4000多美元去买，不可能为了做这个视频，我去买这个报告吧。

但我还是找到了一条线索，2003年有人就想用镍63加硅P-N结做核电池，为了做实验花25美元买了1毫居里的镍63，我算了一下，1毫居里的镍63大约是16.8微克，那么相当于150万美元1克，也就是说到2022年全球能买到的镍63还不到1克。不过这个算法太复杂了，我怀疑自己可能算错了，要不然就是这位哥们儿买得太贵了，因为我后来又看到美国橡树岭国家实验室网站上2011年有一篇文章说，他们可能是北美乃至整个地球唯一的镍63生产商，只有俄罗斯可能是竞争对手。

橡树岭的方法是在高通量同位素反应堆中，用中子轰击镍62来生产镍63，每个靶材有25克镍62，大约能产生375居里的镍63，也就是约6.3克，生产周期高达3年以上，至于每次会消耗多少个靶材，橡树岭没有说，所以也不知道他们的具体产量。

但无论如何，镍63的产量可能都极其有限，毕竟是严格管控的放射性物质，所以拿来做电池，并且要量产，原材料是不是能跟得上还是一个大问题。