【/h/]界面新闻记者|戴晶晶

【/h/]想象一个不再受电池寿命限制的未来:智能手机无需充电，无人机可以长时间飞行，各种人工智能设备、医疗设备和微机电系统可以在不间断运行中发挥最大作用。

【/h/]近日，一家总部位于北京的初创公司北京贝塔伏特新能源科技有限公司（以下简称北京贝塔伏特）宣布，已成功研发出一种民用微型原子能电池，该电池可在无需充电或维护的情况下稳定发电50年，未来将投放市场的产品可帮助实现上述美好设想。

【/h/]原子能电池是一种物理电池，也称为核电池或放射性同位素电池，是将放射性同位素衰变时释放的能量转化为电能的装置。

【/h/]该公司将推出的第一款产品是BV100，功率为100微瓦，电压为3V，体积为15x15x5立方毫米，比一枚硬币还小。

【/h/]Beijing Beta Volt表示，这是全球首款量产的核电池。从技术角度看，也标志着中国在原子能电池和第四代金刚石半导体两大高科技领域取得颠覆性创新，并“遥遥领先”欧美科研机构和企业。

【/h/]前景看起来很美好，但仍有许多未解决的问题。这家“横空空出生”的北京贝塔伏特公司有何来历？这款产品真的具有开创性吗？有多安全？已经问世的核电池，民用化进程为何无法推进，更不用说颠覆锂电池了？

1.什么是核电池？

【/h/]核电池并不是什么新鲜事。它们已经发展了一个多世纪，并成功地应用于航空、航天和医学领域。

【/h/]由于放射性同位素衰变过程是连续的且不受环境影响，核电池通常具有稳定、可靠、无需人工干预和能量密度高等优点，一些放射源的半衰期长达几十年或上百年，可以保证核电池的长工作寿命。

【/h/]技术最成熟、应用最早的核电池是放射性同位素热电发电机（RTG），已在许多航空空项目中部署。例如，美国1977年发射的旅行者1号宇宙飞船搭载了使用钚-238作为燃料的RTG，帮助它成为离地球最远、飞行速度最快的人造卫星。

【/h/]2013年和2018年，中国发射的嫦娥三号和四号月球着陆器也配备了RTG同位素电池。

【/h/]RTG是一种热转换型核电池，它将衰变产生的热能转换为电能。然而，由于RTG体积大、成本高、应用领域有限，科学家们开始开发具有其他能量转换模式的小型RTG和微型核电池，同时追求更高的转换效率和安全性。

二、民用核能电池进展如何？

【/h/]非热转换核电池是指将放射性同位素或衰变能释放的带电粒子直接或间接转换为电能的电池，其中辐射伏特效应核电池备受关注。随着半导体材料的发展，它被认为具有商业潜力，通常使用β射线源。

【/h/]早在十多年前，美国佛罗里达州城市实验室（City Labs）实验室就成功研制出一种以氚为基础的放射性伏特效应核电池，命名为“纳米氚”。氚是一种氢同位素，它会自发地发生β衰变。

【/h/]这种电池声称可以在不充电的情况下连续工作至少20年，甚至在2013年以6980元的价格出现在中国的电子商务平台上，标签为“无辐射民用核电池”。

【/h/]city labs实验室官网显示，其纳米氚电池系列产品可为商业或科学用途的纳米瓦和微瓦设备供电。每块电池的基本价格为5250美元（约人民币3.77万元）起，批量订购可享受折扣。

【/h/]与此同时，该公司表示，由于目前核电池的应用有限，普通人没有理由购买核电池，因此它通常与对这项技术感兴趣的企业或科学组织进行交易。

【/h/]此外，英国公司Arkenlight和加州新能源初创公司NDB都专注于碳14同位素，并通过辐射伏特效应开发钻石核能电池。

【/h/]arken light承认，这种电池的供电能力有限，无法驱动手机或汽车，但希望能用于高功率设备或低功耗传感器。该公司计划在2024年将电池产品装载到设备上。

【/h/]2020年，NDB声称其开发的电池可以收集约40%的电荷，并且在不充电的情况下可以持续使用28，000年。但截至目前，该公司尚未宣布其产品的商业化。

【/h/]阿尔肯照明和NDB都处于发展的早期阶段。

3.北京贝塔伏特的由来是什么？

【/h/]据界面新闻了解，北京贝塔伏特成立于2021年4月，注册地位于亦庄经济开发区。法人为俄罗斯人穆索夫·扎乌尔（MUSOV ZAUR），中文名叫张伟，同时担任该公司董事长兼首席执行官。

【/h/]天眼查APP显示，1月15日，北京贝塔伏特更新注册信息，显示该公司注册资本为1亿元，实缴资本为530万元。此前，该公司注册资本为10亿元。

【/h/]“目前CEO和负责基础研发的专家已经返回俄罗斯，春节后会有正式的对外介绍。”北京Beta Volt一位不愿透露姓名的负责人告诉界面新闻，具体产品将在晚些时候亮相。

【/h/]从Beijing Beta Volt申请的专利来看，该公司的技术主要来自俄罗斯团队。该负责人表示，该公司是中国国内公司，总部位于北京，未来将在莫斯科设立分公司。

【/h/]该专利名为“一种核电池及其制造方法”，目前正在进行实质性审查。

【/h/]北京倍特福表示，它不仅是一家新能源公司，还是一家第四代半导体和超长碳纳米管新材料公司。

【/h/]“核电池、金刚石半导体和超级电容器，三种技术和材料相互链接、相互融合，形成了Beta Volt的核心技术和创新能力。”该公司表示。

【/h/]去年11月，四川绵阳经济合作局关伟发布的消息显示，当月7日，游仙区举行2023年第四季度项目集中签约仪式，游仙区与北京贝塔伏特公司签订50亿元创新型高新技术项目战略合作协议框架。

4.北京贝塔伏特的产品是什么？

【/h/]北京贝塔伏特研发的核电池也是一种辐射伏特效应电池，通过放射源镍-63发射的贝塔粒子（电子）的半导体跃迁产生电流。

【/h/]为此，该公司开发了厚度为10微米的单晶金刚石半导体。将2微米厚的镍-63片放在两个金刚石半导体转换器之间，将放射源的衰变能量转化为电流，形成一个独立的单元。

【/h/]北京倍塔福表示，高效金刚石转换器是制造核电池的关键，公司电池的核心是第四代金刚石半导体。该公司也是世界上唯一一家可以通过掺杂制造大尺寸金刚石半导体材料的公司。

【/h/]“核电池是模块化的，可以由几十个或几百个独立的单元模块组成，可以串联和并联使用，因此可以制造不同尺寸、容量和功率的电池产品。”该公司表示。

【/h/]这与俄罗斯此前宣布的技术基本一致。

【/h/]2018年，俄罗斯科研团队制作了包括镍-63和金刚石能量转换器的核电池原型，论文发表在《DIAMONDANDRELATEDMATERIALS》杂志上。

【/h/]研究小组得出结论，如果镍-63夹在厚度为10微米的金刚石二极管之间，则镍-63层在厚度仅为2微米时最有效。在0.9V电压下，这种核电池的原型实现了约0.93微瓦的最大输出功率，体积为5x5x3.5立方毫米。

【/h/]1微瓦足以为起搏器供电。

【/h/]目前，北京贝塔伏特公司与上述俄罗斯科研团队的关系尚未得到证实。

北京贝塔伏特的BV100功率为100微瓦，相当于一瓦的万分之一。相比之下，当前手机在重负载下的典型功耗为8瓦，平时约为5瓦。

【/h/]该公司计划在2025年推出1瓦电池。如果发射成功，它将是目前最强大的民用核电池。

【/h/]该公司负责人告诉界面新闻，这将通过改变金刚石半导体尺寸、改变核同位素材料以及采用P-N结技术来实现。

【/h/]“1瓦电池绝对不是10000块100瓦电池叠加在一起，而是新技术和新材料的创新组合。”该负责人表示。

【/h/]关于北京贝塔伏特推出的核电池，一位高校物理学教授告诉界面新闻，放射源管理严格，成本较高。此外，金刚石半导体工艺复杂，国内尚无N型掺杂工艺的技术突破。

5.这种产品安全吗？

【/h/]核辐射是核能利用的首要考虑因素，核能电池领域存在一定的安全风险。例如，钚-238不仅具有放射性，而且具有剧毒。

【/h/]1964年，美国发射Transit-5BN-3卫星失败，卫星在重新进入大气层时烧毁了机身，其同位素电池中的钚-238燃料被释放到大气中，造成了非常严重的污染。

【/h/]目前α和β衰变核素衰变过程中释放的粒子范围相对较短，辐射容易被阻挡。

【/h/]北京贝塔伏特公司表示，该公司开发的原子能电池绝对安全，无外部辐射，适用于人体内的心脏起搏器、人工心脏和耳蜗等医疗设备。同时，经过衰变期后，作为放射源的镍63同位素成为铜的稳定同位素，不具有放射性，不会对环境造成任何威胁或污染。

【/h/]上面提到的物理学教授说，β辐射电池中的纯β粒子射程很短，不存在安全问题。如果Beijing Beta Volt使用镍-63制造电池，则核电池本身的辐射防护安全性可以得到保证。

6.你能颠覆锂电池吗？

【/h/]考虑到镍-63的半衰期为100年，BV100达到50年的使用寿命并非不可能。

【/h/]根据2020年12月吉林大学李晓毅、吕敬斌等学者发表在《核物理评论》上的文章，β辐射伏特效应核电池的寿命主要取决于两部分:一是能量损失，由放射源的特性决定，称为理论寿命；第二个是辐射损伤，这是由半导体材料和周期的整体特性决定的，称为工作寿命。

【/h/]Beijing Beta Volt表示，该公司开发的核电池每克电量约为3300毫瓦时，其能量密度是三元锂电池的10倍以上。

【/h/]由此引发了核电池将颠覆锂电池行业的讨论。

【/h/]这位物理学教授说，从原理上讲，核电池的能量密度可以比锂电池高很多倍，但并不意味着核电池可以在所有领域有效取代锂电池。此外，锂电池也有许多研究进展。出于安全和成本的考虑，短期内核电池不太可能取代民用锂电池。

【/h/]从历史上看，锂电池实际上一度取代了核电池，因为其性价比低且安全。

【/h/]20世纪70年代，一家公司将钷-147同位素用于心脏起搏器。虽然钷-147同位素也属于β衰变，但它在这个过程中会释放伽马射线，这需要大量的成本来屏蔽辐射。此外，患者死后火化时也可能发生放射性物质的泄漏，因此在该领域使用锂电池代替核电池。

7.量产前景如何？

【/h/]除了技术上的不确定性之外，这位物理学教授指出，放射源管理严格，获得大规模生产的渠道将是一个大问题。

【/h/]根据我国《放射性同位素与放射性装置安全和防护条例》和《放射性同位素与放射性装置安全许可管理办法》的规定，放射源的豁免必须经过备案和批准。

【/h/]从成本的角度来看，镍-63同位素在自然界中并不存在，它需要通过在核反应堆中照射镍-62来获得。根据国际核工程网站的文章，一克放射性镍-63的价格约为4000美元（约2.87万元人民币）。因此，如果能够实现大规模生产，上述核电池的价格将非常高。

【/h/]然而，镍-63的放射性很低。近年来，生态环境部对企业仪器中的镍-63放射源也给出了一些豁免管理的例子。

【/h/]面对近期的质疑，公司负责人告诉界面新闻，手机等快消品不是北京贝塔伏特最近两三年要服务的市场，各方面都要综合考虑:一是要看国家法规、标准和产业政策；第二，要看电池性能的进一步突破；第三，我们应该看看成本是如何不断降低的。

【/h/]“心脏起搏器、微型无人机和微机电系统也属于民用领域。”该负责人表示。

【/h/]北京贝泰福特公司表示，已与中国专门的核研究机构和大学进行了沟通，计划利用锶90、钷147和氘等同位素继续研发功率更高、寿命2-30年的原子电池。