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充电将成为历史?中国企业造出全球首款民用核电池50年不换?

发布日期:2025-12-09  浏览次数:

  

充电将成为历史?中国企业造出全球首款民用核电池50年不换?(图1)

  前段时间有条新闻在网上炸开了锅,说什么充电要成为历史了,一家中国公司造出来的核电池能用50年不用充电。我第一反应是,这得多吓人啊,核电池?这东西靠谱吗?于是我花了点时间去扒拉了一些资料,今天就来好好跟大家聊聊这事儿。

  先说直白点,这条新闻确实是真的。北京贝塔伏特新能科技有限公司在2024年1月正式宣布,他们成功研制出了民用微型原子能电池,具体产品名叫BV100。这个东西有多小呢?比一枚硬币还要小,体积只有15×15×5立方毫米。说一点数字吧,这款电池的功率是100微瓦,电压是3伏特。你可能对微瓦没什么概念,我给你个参照——咱们日常用的手机,正常工作的功耗大概是5瓦,重度使用的时候甚至能飙到8瓦。所以100微瓦就是手机功率的万分之一,这东西确实小得可怜。

  核心的创新点在哪儿呢?这家公司用了一种叫做镍-63的放射性同位素,然后配合了第四代金刚石半导体技术。简单说,就是当镍-63衰变的时候,释放出来的β粒子会穿过一层薄薄的金刚石半导体材料,在穿过的过程中产生电流。为了实现这一点,他们的科研团队研发了厚度仅仅10微米的单晶金刚石半导体,然后在中间夹一个2微米厚的镍-63薄片。这种设计听起来挺精密的,因为要在分子级别把放射源和能量转换单元紧紧耦合在一起,才能把转换效率做到最高。

  这款BV100的续航能力怎么样呢?根据公司给出的数据,这个电池每分每秒都在自发电。具体折合下来,每天能发8.64焦耳的电能,一年是3153焦耳。听起来很少是吧?但问题在于,它能这样持续发50年,中间不需要充电,也不需要维护。有人可能会问,为什么要50年?这个时间长度其实是根据镍-63的半衰期定的。镍-63的半衰期大约是99.9年,所以核电池用镍-63作为能源,理论上能工作几十年到几百年不等,具体取决于你怎么设计。

  贝塔伏特这家公司还发布了他们的更新计划。他们说要在2025年推出功率为1瓦的电池,这会是目前功率最高的民用核电池。1瓦是什么概念?比100微瓦大10000倍。公司董事长兼CEO张伟在接受采访时说,这不是简单地把10000块100微瓦的电池堆在一起就行的,而是要通过改进金刚石半导体的尺寸、调整核同位素材料、采用新的P-N结技术这样的创新组合来实现。要达到这样的目标,需要很多新的工艺突破。

  说到这里,有个问题得好好谈一下——安全性。只要一提到核、放射性这样的词儿,很多人就会紧张起来。网上确实有不少议论,说这东西靠不靠谱,会不会有辐射泄露。贝塔伏特公司对此的回应是,他们选用的镍-63是非常安全的放射源。为什么这么说呢?因为镍-63只释放β粒子,也就是电子,没有伴随的中子或伽马射线。更关键的是,β粒子的穿透力很弱,几张纸就能挡住。公司还强调,BV100的封装设计能够完全防止任何辐射泄漏到外部环境,就是说就算你不小心把这东西砸碎了,它也不会放出辐射。

  这个说法听起来还不错,但咱们要理性地看。核电池不是什么全新技术,早在上个世纪50年代到60年代,美苏两国就已经在重点研究了。美国在1977年发射的旅行者1号航天器上面,就装了一块用钚-238作燃料的核电池。这个东西现在都飞了四十多年,还在太空里继续工作。2013年的时候,我国发射的嫦娥三号月球探测器上面,也搭载了同位素热源。这些案例都说明,核电池在航天领域早就被验证过了,技术其实很成熟。

  那为什么民用化一直搞不了呢?这里面有个现实的问题——成本。据相关行业人士透露,天然的镍-63极其稀少,主要得靠实验室制备才能得到。一克镍-63的价格能高达几十万美元。你想想,要大规模民用,这个成本压力得有多大。除了这个,其他国家也在研究核电池民用化。美国有个公司叫City Labs,早就推出了基于氚的核电池,产品名字叫NanoTritium。但你瞧,他们的电池价格是每块起价5250美元,折合人民币将近四万块钱。就因为这个天价,这种电池一直没有真正进入普通消费者市场,主要还是用在一些对成本不太敏感的科研和商业应用里。

  英国有个叫Arkenlight的公司,美国加州也有个新能源初创公司NDB,他们都在琢磨碳-14同位素的核电池。但是呢,这些公司的产品要么还在开发阶段,要么功率太低,根本驱动不了手机和汽车这样的设备。我们要老实地承认,从实验室技术到真正的规模化生产,中间隔着十万八千里。

  说起规管这块,这也是个不小的坎儿。咱们国家有《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》,还有《放射性同位素与射线装置安全许可管理办法》,这两份文件明确规定,放射源的使用必须持有备案证明文件,相关的商业活动得通过审批。也就是说,就算技术成熟了,要让核电池走进千家万户,还得把一整套法律框架建立健全。某位从事辐射防护研究的中国工程院院士曾经说过,核电池或许能用在一些不计成本的特殊领域,但不太可能像普通商品一样走进人们的日常生活。这个判断还是很中肯的。

  咱们再看看贝塔伏特自己说的应用场景。他们列举了航空航天、AI设备、医疗器械、MEMS系统、高级传感器、小型无人机和微型机器人等领域。这些领域有什么共同点?都是对体积和重量有严格要求,又需要长期稳定供电的场景。比如说,一个海底传感器需要在三千米深的地方工作十年,你总不能每隔两年派一艘船下去给它换电池吧?又比如某个医疗植入设备,比如心脏起搏器,如果能用核电池代替普通电池,就不用给患者做多次手术来更换电池了。这些场景里,核电池的优势就特别明显。

  我国在学术界也有不少进展。苏州大学和西北核技术研究所、湘潭大学的一个合作成果,叫做高能量转化效率锕系辐射光伏微核电池的创制,这个项目在2024年3月被评为中国科学十大进展。这个成果的厉害之处在于,他们用的是核废料里头含有的锕系核素。你可能知道,核电站运转会产生大量的放射性废料,这些废料里的锕系核素半衰期长得吓人,有的能长达几千年到百万年。这些东西一直被当作环保包袱。但苏州大学的研究团队发现,这些废弃的锕系核素恰恰是制造微型核电池的好材料,因为它们衰变时释放的α射线能量很高。他们通过创新性地提出了一个叫聚结型能量转换器的架构,在分子级别把放射性核素和能量转换单元紧紧耦合在一起,用这个办法克服了以前的自吸收效应,把衰变能转换效率从原来的不到0.5%提高到了新高度。这个进展意义重大,不仅能做出高效的微型核电池,还能把核废料变成宝贵资源,一举两得。

  话说回来,贝塔伏特这家公司是什么背景?根据公开信息,这家公司成立于2021年4月,注册资本10亿元,法人代表是一位俄罗斯人穆索夫·扎乌尔,中文名字叫张伟,现在是董事长兼CEO。公司的控股股东是北京闿明创新科技有限公司,那家公司成立于2009年,前三大股东都是俄罗斯人。贝塔伏特在中国中核集团举办的2023年创新大赛上获得了三等奖,这在一定程度上PG电子说明了公司技术得到了官方认可。公司现在已经在北京注册了相关专利,还打算注册全球PCT专利。首款产品BV100预计在一年内上市,也就是说应该在2025年上半年左右。

  不过我们也得看到,贝塔伏特说要在2025年推出1瓦的电池,这个目标真的能实现吗?这里头有几个技术难点。首先是金刚石半导体的掺杂工艺,国内目前在N型掺杂方面还没有完全突破。其次是如何有效地提高能量转换效率,同时保持小型化和模块化的优势。第三是成本控制,镍-63确实贵得不行,怎么在规模化生产的时候把成本压下来,这是个大问题。

  另一方面,就算技术上搞定了,市场接受度也是个问题。咱们的消费者已经习惯了化学电池的各种特性,从电池容量、充放电速度、价格,咱们都能随口说出个子丑寅卯来。但核电池这个东西,虽然续航时间长,但输出PG电子功率低、价格超贵、涉及放射性物质、需要特殊的规管……这一堆问题摆在一起,短期内很难让普通消费者接受。你想想,一个核电池要卖多少钱,才能值得给心脏起搏器用?但如果用在手机上,起码目前根本没必要,因为一个手机的寿命也就四五年,远远用不到核电池的50年续航。

  贝塔伏特公司说得很清楚,他们的1瓦电池上市的前提是政策允许。这就说明,他们自己也知道,这东西能不能真正走向市场,最大的障碍不在技术,而在规管和政策。一个涉及放射性物质的产品要进入日常生活,需要经过多少层的安全评估?产品坏了以后怎么处理?会不会造成放射性污染?这些问题都得有清晰的答案。如果管理不当,积少成多,几百万块核电池散布在社会各个角落,万一有人随意丢弃,这个环境负担就太大了。

  我个人觉得,贝塔伏特在核电池小型化和模块化上做出的突破,这是确实存在的。从科技创新的角度,这是一个值得关注的进展。但要说充电将成为历史,这个表述太绝对了,也不太现实。核电池有它的应用前景,但这个前景主要在专业领域和特殊场景,比如航天、海洋勘探、医疗设备这样的地方。普通消费者的日常用品,比如手机、无人机、汽车,短期内不太会因为核电池而改变。一来技术还得继续完善,二来成本太高,三来法规框架还得建立。

  咱们可以期待的是,随着研究的深入,核电池的成本会逐步下降,法规框架会逐渐完善,应用领域会不断扩展。但这个过程可能需要五年、十年、甚至更长的时间。我们不用妄自菲薄,中国企业在这个领域的确有创新,贝塔伏特也确实取得了一些成就。但我们也要保持清醒,不要被过度的宣传所迷惑。科技进步是一步步来的,不可能一蹴而就。

  说到这儿,我想问问大家,如果真的有一个不用充电就能用50年的电池,你会不会用?换个角度想,即使核电池真的民用了,一块小小的核电池要几万块钱,你是买还是不买?或者说,你觉得在日常生活中,线年不换的电池吗?我们现在的电子设备其实更新换代很快,一个手机能用个四五年就不错了。所以核电池的长寿命优势,在很多场景里其实不太适用。这就是为什么我说,核电池的未来主要在专业和特殊领域,而不是消费级别的日常产品。

  最后呢,我希望各位在看到这类新闻的时候,能够多思考一会儿。不是说新闻是假的,信息本身是真实的,但新闻的标题有时候会被处理得特别吸引眼球。充电将成为历史这样的说法,从严谨的科学角度来讲,至少在目前是过度承诺了。技术的发展有它的节奏,我们可以为新技术欢呼,但也得理性地看待它的局限性。

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