?下一场核战争主角:电池( 二 )


但它并非完全一无是处 。同样,某宝 2012 年的时候就出现过一款氚电池,号称 20 年不断电、不充电,一小块电池的价格达到了近 7000 元,可谓是天价 。这款名为 NanoTritium 的电池并不是什么山寨产品,而是货真价实的首款可商用氚电池,来自美国公司 City labs 。
City labs 一直在研究核电池的相关应用,公司的研究总监 Larry Olsen 在上世纪 70 年代就设计了以钷-147 元素为基础的核电池 Betacel,用于心脏起搏器 。但钷-147 的问题在于,虽然它也属于β衰变,但它在衰变过程中会同时释放出具有强辐射的γ射线,所以 Betacel 需要在电池内部腾出大量空间屏蔽辐射 。最终因「性价比」不如锂电池,而逐渐退出历史舞台 。
City labs 的 CEO Peter Cabauy 此前接受采访称,贝塔伏特电池技术正在重新兴起,因为半导体材料已经取得了很大进步 。「早期的半导体材料不足以将电子从β衰变转换为可用电流 。」
基于半导体材料技术的进步,在全球范围内一些企业也开始立志将核电池商业化,这些「玩核」的公司,也逐渐浮出了水面 。
核电池民用化的商业模式
作为目前最有可能商业化的核电池技术,全球各个国家都在进行贝塔伏特电池的研究 。因为技术门槛相对较高,企业也相应较少,上面提到的 City labs 算是氚电池研究行业中的「鼻祖」 。
另一家做氚电池的公司 Widetronix 公布过电池的制造原理,由浸有氚元素的金属箔和半导体碳化硅薄片组成 。碳化硅薄片可以将击中金属箔的 30% 的粒子转化为电流 。当 Widetronix 把二者堆积成一个一平方厘米和十分之二厘米高的包装时,就是氚电池 。
氚电池的基本原理大致相同,但材料和反应方式不同,存在一些细微差异 。
来自上海的紫电能源也在从事核电池的研发,同样是利用氚气释放的β电子流轰击薄膜材料的原理,但紫电能源将电子与紫外线产生光电效应,将光能转化为电能 。
「这种方式可以大幅提高功率,用在一些常见的产品当中 。」紫电能源团队在接受极客公园(ID:geekpark)采访时表示 。至于公司使用的是哪种材料,紫电能源方面并未透露 。
如果将核电池做到民用级别,贝塔伏特电池有着明显的优劣势 。氚的半衰期是 12.5 年,所以产品寿命可以保持很长,且过程中无需充电 。在人们最关注的电池安全问题上,贝塔伏特电池比锂电池适用的温度范围更广,这些都是核电池的最大优势 。
City labs 和 Widetronix 均声称在著名国防承包商洛克希德马丁公司经过测试,电池经历了从-50oC 到 150°C 的热循环,没有降解 。
但是,与锂电池等化学电池相比,贝塔伏特电池的缺点是输出功率低,这也是紫电能源想解决的问题 。Widetronix 生产的 1x1x0.2cm 大小氚电池,产生的功率为 1 微瓦(μW),即 0.000001 瓦 。而一只普通的智能手机(就按 3.7V,2000mAh)也要使用几百毫瓦(mW) 。
紫电能源正在尝试制作基于氚气光敏电池的充电宝,已经进入小批量试用验证阶段 。据极客公园了解,紫电能源已经开始组建工厂及生产线,充电宝产品预计明年进入量产阶段 。「产品性能可以达到 12V1A,与现在的充电宝完全一致 。」紫电能源方面称 。
如果充电宝产品能顺利量产,对于核电池产业是一个不小的突破 。因为贝塔伏特电池的特性,它能使用的场景十分有限 。根据 City labs 的官网,贝塔伏特电池在长期使用、低功率、且非常需要持续供电的设备中是最完美的选择 。因此,国防电子、传感器、航空航天、医疗设备等场景都是目前贝塔伏特电池在攻克及应用的领域 。
不难预见,技术发展的方向是民用化,最日常的事物因此发生改变,是这个技术能够产生最深刻的影响 。