在電池供能領(lǐng)域，目前能夠持續(xù)供電時(shí)間最長(zhǎng)的是核電池，之前我國(guó)在這方面的技術(shù)能力相對(duì)薄弱。但就在近日，我國(guó)在這方面取得了較大突破。據(jù)央視新聞等媒體3月12日的報(bào)道：今年3月9日，我國(guó)無(wú)錫貝塔醫(yī)藥科技有限公司聯(lián)合西北師范大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)成功研制出我國(guó)首款碳-14核電池——“燭龍1號(hào)”。這一里程碑式的成果不僅標(biāo)志著我國(guó)在新能源技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力得到了顯著提升，更為深空探測(cè)、醫(yī)療植入設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)與傳感器等多個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)了革命性的變化。

“燭龍1號(hào)”核電池的性能與參數(shù)

“燭龍1號(hào)”是一種微型核電池，它以其卓越的性能和參數(shù)吸引了廣泛關(guān)注。其超長(zhǎng)壽命是首要亮點(diǎn)：得益于碳-14的半衰期長(zhǎng)達(dá)5730年，理論上該電池可提供數(shù)千年的持續(xù)放電能力。盡管設(shè)計(jì)壽命被設(shè)定為50年，但在此期間，其性能衰減率將低于5%。這意味著在半個(gè)世紀(jì)的漫長(zhǎng)歲月中，“燭龍1號(hào)”能夠穩(wěn)定、高效地提供電力支持。

除了超長(zhǎng)壽命，該電池還具備極端環(huán)境適應(yīng)性。在-100°C至200°C的溫度范圍內(nèi)，“燭龍1號(hào)”都能穩(wěn)定工作，這使其成為深海、極地、太空等極端環(huán)境下的理想能源解決方案。高能量密度是另一大亮點(diǎn)，其能量密度高達(dá)2200mWh/g，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)化學(xué)電池，這一特性使得它能夠支持毫瓦級(jí)脈沖放電和智能能量管理，從而滿足各種復(fù)雜設(shè)備的需求。

在能量轉(zhuǎn)換效率方面，“燭龍1號(hào)”同樣表現(xiàn)出色。其短路電流為282nA，開路電壓達(dá)到2.1V，最大輸出功率為433nW，能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)8%，這一水平在國(guó)際上處于領(lǐng)先地位。這些卓越的性能參數(shù)共同構(gòu)成了“燭龍1號(hào)”強(qiáng)大的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用前景

“燭龍1號(hào)”的成功研制離不開關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新。科研團(tuán)隊(duì)在高比活度碳-14源制備方面取得了重大突破，解決了放射性同位素提純與封裝的技術(shù)難題。同時(shí)，碳化硅半導(dǎo)體材料的應(yīng)用也極大地提升了能量轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)了電池壽命。實(shí)際測(cè)試中，搭載“燭龍1號(hào)”的LED燈已持續(xù)工作4個(gè)月，累計(jì)閃爍超過(guò)35000次，成功驅(qū)動(dòng)藍(lán)牙射頻芯片發(fā)射信號(hào)并接收，驗(yàn)證了其可靠性和穩(wěn)定性。

在應(yīng)用場(chǎng)景方面，“燭龍1號(hào)”展現(xiàn)出了廣闊的前景。在醫(yī)療領(lǐng)域，它可以為心臟起搏器、腦機(jī)接口等植入式設(shè)備提供永久能源，避免了患者因更換電池而反復(fù)手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)。在物聯(lián)網(wǎng)與傳感器領(lǐng)域，它支撐著萬(wàn)億級(jí)傳感器網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)期運(yùn)行，適用于遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和無(wú)人值守場(chǎng)景。此外，在極端環(huán)境與深空探測(cè)方面，“燭龍1號(hào)”將作為無(wú)需維護(hù)的電源，在深海、極地、月球、火星等環(huán)境中發(fā)揮重要作用，助力星際航行器持續(xù)工作。在國(guó)家安全與航天領(lǐng)域，它也將推動(dòng)智能制造、航天航空等戰(zhàn)略領(lǐng)域的技術(shù)革新。

量產(chǎn)規(guī)劃與潛在挑戰(zhàn)

目前，“燭龍1號(hào)”已完成工程樣機(jī)驗(yàn)證，并計(jì)劃于2025年底或2026年初推出升級(jí)版“燭龍二號(hào)”。升級(jí)版體積將縮小至硬幣大小，并進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，這將為量產(chǎn)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。同時(shí)，我國(guó)碳-14同位素的自主量產(chǎn)已于2024年4月實(shí)現(xiàn)，為核電池量產(chǎn)提供了穩(wěn)定的原料支持。無(wú)錫貝塔醫(yī)藥與海鹽核技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)園的合作也將推動(dòng)核電池產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，加速規(guī)模化生產(chǎn)進(jìn)程。

然而，量產(chǎn)之路并非一帆風(fēng)順。“燭龍1號(hào)”在成本與安全性方面仍需進(jìn)一步優(yōu)化。生產(chǎn)工藝的改進(jìn)將降低制造成本，而公眾對(duì)核能電池安全性的接受度也需逐步提升。此外，核電池的民用化還需符合嚴(yán)格的核安全監(jiān)管要求，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系也需同步完善。這些潛在挑戰(zhàn)需要科研團(tuán)隊(duì)和相關(guān)部門共同努力，以推動(dòng)“燭龍1號(hào)”的順利量產(chǎn)和應(yīng)用。

美國(guó)與俄羅斯的核電池情況

在全球范圍內(nèi)，核電池技術(shù)一直是各國(guó)競(jìng)相研發(fā)的熱點(diǎn)。美國(guó)作為科技強(qiáng)國(guó)，在核電池應(yīng)用方面已有很長(zhǎng)的歷史，比如已經(jīng)飛奔到200億公里之外的旅行者1號(hào)和旅行者2號(hào)使用的都是核電池，這些電池使用時(shí)間都已接近50年，而如今仍在正常工作中。

近些年來(lái)美國(guó)在核電池領(lǐng)域同樣取得了顯著進(jìn)展。以美國(guó)NASA的“毅力號(hào)”火星車為例，它搭載了多任務(wù)放射性同位素?zé)犭姲l(fā)電機(jī)（MMRTG），該發(fā)電機(jī)利用钚-238衰變產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)換為電能，是一種大功率的核電池，它為火星車提供了持久、可靠的能源支持。在火星上極端惡劣的環(huán)境下，“毅力號(hào)”依靠這一核電池成功完成了多項(xiàng)科學(xué)探測(cè)任務(wù)，展現(xiàn)了核電池在深空探測(cè)中的巨大潛力。

俄羅斯在核電池技術(shù)方面同樣擁有豐富的研究經(jīng)驗(yàn)。俄羅斯科學(xué)院西伯利亞分院物理技術(shù)研究所曾成功研制出一種基于鍶-90同位素的微型核電池，該電池具有體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種小型電子設(shè)備。此外，俄羅斯還在積極研發(fā)基于其他放射性同位素的核電池技術(shù)，以拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。

在深空探測(cè)方面，我國(guó)的天問一號(hào)的火星車祝融號(hào)幾年前就已經(jīng)到達(dá)火星表面進(jìn)行實(shí)地探測(cè)，但是由于使用的是太陽(yáng)翼帆板電池，導(dǎo)致祝融號(hào)在經(jīng)歷一個(gè)火星的冬天之后沒能喚醒，推測(cè)其最有可能的原因是祝融號(hào)的太陽(yáng)翼帆板被火星大氣層中的風(fēng)暴卷起的沙塵覆蓋，使得其發(fā)電能力不足以喚醒這臺(tái)火星車，因此直到今天，祝融號(hào)仍在沉睡，但假如當(dāng)初給祝融號(hào)火星車安裝的是核電池的話，那就不會(huì)存在這樣的問題。

而如今我國(guó)的“燭龍1號(hào)”核電池已成功研制，它為我國(guó)未來(lái)能源革命提供了新的可能性。隨著技術(shù)迭代和應(yīng)用拓展，“燭龍1號(hào)”有望在多個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)顛覆性創(chuàng)新。雖然量產(chǎn)之路面臨諸多挑戰(zhàn)，但相信在科研團(tuán)隊(duì)和相關(guān)部門的共同努力下，“燭龍1號(hào)”將很快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，為人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

消息來(lái)源：環(huán)球網(wǎng)3月12日?qǐng)?bào)道《中國(guó)碳-14核電池“燭龍1號(hào)”亮相，開啟能源新時(shí)代》