8 січня компанія Beijing Betavolt New Energy Technology Co., Ltd. оголосила про значний прорив і успішно розробила мініатюрну атомну батарею. Цей інноваційний продукт поєднує технологію розпаду ядерного ізотопу нікелю-63 та перший у Китаї модуль на основі алмазного напівпровідника (напівпровідника четвертого покоління), щоб досягти мініатюризації, модуляризації та низької вартості атомних батарей, розпочавши процес їхнього цивільного використання. Це досягнення є проривною інновацією Китаю у двох високотехнологічних галузях: атомних батареях та алмазних напівпровідниках четвертого покоління, що ставить Китай набагато попереду європейських і американських науково-дослідницьких установ та підприємств.
Атомні батареї Betavolt характеризуються стабільною самогенерацією протягом 50 років. Вони не потребують заряджання або обслуговування. Вони вийшли на пілотний етап і скоро будуть випускатися у великих обсягах та виведені на ринок. Батарея може задовольнити потреби в електроживленні у довготривалих сценаріях, таких як аерокосмічна галузь, обладнання зі штучним інтелектом, медичне обладнання, системи MEMS, передові датчики, дрони малого розміру та мікророботи. Ця інновація в галузі нової енергії допоможе Китаю здобути лідерство в новому раунді технологічної революції штучного інтелекту.
Атомні батареї, також відомі як ядерні батареї або радіоізотопні батареї, працюють за принципом використання енергії, що виділяється при розпаді ядерних ізотопів, і перетворення її на електричну енергію за допомогою напівпровідникових перетворювачів. Це була високотехнологічна галузь, на якій зосередилися США та Радянський Союз у 1960-х роках. Наразі використовуються лише термоядерні батареї в аерокосмічній галузі. Цей тип батареї великий за розміром і вагою, має високу внутрішню температуру, є дорогим і не може використовуватися цивільним населенням. В останні роки мініатюризація, модуляризація та цивільне використання ядерних батарей були цілями та напрямками, якими цікавилися європейські та американські країни. «14-й П’ятирічний план та цілі бачення до 2035 року» Китаю також пропонують, що цивілізація ядерних технологій та багатоцільовий розвиток ядерних ізотопів є майбутніми тенденціями розвитку.
Бета-вольтаїчні ядерні батареї розвинули зовсім інший технологічний шлях, який генерує електричний струм через напівпровідниковий перехід бета-частинок (електронів), що випромінюються радіоактивним джерелом нікелю-63. Щоб реалізувати цю технологію, команда вчених Betavolt розробила унікальний однокристальний алмазний напівпровідник товщиною лише 10 мікрон, розмістивши шар нікелю-63 товщиною 2 мікрони між двома алмазними напівпровідниковими перетворювачами. Енергія розпаду радіоактивного джерела перетворюється на електричний струм, утворюючи незалежний блок. Цей вид ядерної батареї є модульним і може складатися з десятків або сотень незалежних блокових модулів і може використовуватися послідовно та паралельно для створення батарейних продуктів різних розмірів і ємностей.
Чжан Вей, голова та виконавчий директор Betavolt, сказав, що першим продуктом, який компанія випустить, буде BV100, який є першою у світі ядерною батареєю, що буде випускатися у великих обсягах, з потужністю 100 мікроват, напругою 3 В і об’ємом лише 15 X 15 X 5 кубічних міліметрів, меншим за монету. Ядерні батареї генерують електрику щохвилини і можуть виробляти 8,64 джоулі енергії на день і 3153 джоулі енергії на рік. Кілька таких батарей можуть використовуватися послідовно та паралельно. Компанія планує випустити батарею потужністю 1 ват у 2025 році. Якщо політика дозволить, атомні батареї можуть дозволити мобільному телефону ніколи не заряджатися, а дронам, які можуть літати лише 15 хвилин, літати постійно.
Згідно з повідомленнями, атомні батареї є фізичними батареями, а не електрохімічними батареями, і їхня щільність енергії набагато вища, ніж у трилітієвих літієвих батарей. Батарея вагою 1 грам може зберігати 3300 мегават-годин енергії і не спричинить пожежі або вибуху у разі таких інцидентів, як проколи голкою або постріли. Завдяки її 50-річній самогенеративній природі, немає поняття про кількість циклів (2000 заряджань і розряджень) електрохімічної батареї.
Крім того, генерація потужності атомних батарей є стабільною і не зміниться через суворе середовище та навантаження. Вона може працювати нормально в діапазоні від 120 градусів вище нуля до -60 градусів нижче нуля, і немає явища саморозряду. Водночас атомна батарея, розроблена Betavolt, абсолютно безпечна, не має зовнішнього випромінювання і підходить для використання в медичних пристроях, таких як кардіостимулятори, штучні серця та кохлеарні імпланти в людському тілі. Крім того, атомні батареї є екологічно чистими. Після періоду розпаду ізотоп нікелю-63, який використовується як радіоактивне джерело, стає стабільним ізотопом міді і не становить жодної загрози або забруднення для довкілля. Тому, на відміну від існуючих хімічних батарей, ядерні батареї не потребують дорогого процесу переробки.
Наразі Betavolt зареєструвала патент у Пекіні і почне реєструвати глобальні патенти PCT. У Конкурсі інновацій 2023 року, проведеному Китайською національною ядерною корпорацією, Betavolt виділилася як одна з дуже небагатьох зовнішніх компаній-учасниць і здобула третє місце в конкурсі, що є визнанням авторитетних китайських ядерних технологічних компаній для атомної батареїної технології та продуктів Betavolt. Betavolt також спілкувалася з професійними китайськими ядерними дослідницькими установами та університетами і планує продовжувати дослідження використання таких ізотопів, як стронцій-90, прометій-147 та дейтерій, для розробки атомних батарей з вищою потужністю та терміном служби від 2 до 30 років.
Ядром атомної батареї Betavolt є алмазний напівпровідник четвертого покоління, який добре відомий в галузі як кінцевий напівпровідниковий матеріал. Betavolt є ще одним високим місцем в глобальній технологічній конкуренції в галузі напівпровідників. Betavolt наразі є єдиною компанією у світі, яка може ефективно легувати великі розміри алмазних напівпровідникових матеріалів. Перетворювачі є ключем до створення ядерних батарей.