中國一家公司開發出一款微型核電池，和硬币差不多大，安裝在手機上，可以50年不充電，安裝在無人機上，可以永遠地飛下去，而且這種電池槍擊針刺也不會起火燃爆，零下60度到120度都能正常工作，是不是太完美了？如果串并聯起來用于電動汽車，那不就是妥妥的永動車，永久續航，可以一輩子當傳家寶了？
這個消息看起來确實是真的，而且說是即将量産，但這個事情我總感覺有點不可思議，今天我們就來認真分析一下，看看它究竟是怎麼回事，是不是真的像說的那麼完美。
電池有多厲害？
這家公司名叫北京貝塔伏特新能科技有限公司，他們在1月8日宣布研發出了微型原子能電池，這種電池利用鎳63同位素的衰變來産生電能，第一個産品叫BV100電池，功率是100微瓦，電壓3伏，長寬高方形15×15×5毫米，大約和一枚硬币差不多。
根據該公司網站上的說法，這種電池不是化學電池，而是實體電池，能量密度是三元锂電池的10倍以上，1克就能存儲3300毫瓦時，可以比較的是，現在的锂離子電池通常在200-350毫瓦時/克。然後它可以自發電50年，是以不存在锂電池循環次數的概念，而且無需任何維護，并且絕對安全，沒有外部輻射，可用于航空航天、AI裝置、醫療器械、微機電系統、進階傳感器、小型無人機和微型機器人等應用，标志着中國同時在原子能電池和第四代金剛石半導體兩個高新技術領域取得了颠覆性創新，“遙遙領先”歐美科研機構和企業，這句話是他們的原話。
然後這個電池現在已進入中試階段，即将量産投放市場，計劃在2025年推出功率為1瓦的電池，如果政策允許，這種原子能電池可以讓手機永遠不充電，無人機一直飛。另外，該公司還準備利用锶90、钷147和氘等同位素，開發更高功率、使用壽命2年-30年的原子能電池。這個氘不知道是不是寫錯了，可能是氚，因為氘沒有放射性。
熱核電池
從這裡我們已經可以看出來了，這種電池确實是貨真價實的核電池，利用放射性同位素衰變産生的能量來産生電力。核電池實際有兩類，一種是熱轉換型核電池，用钚238、锔244等可以釋放大量熱能的同位素，通過熱電效應或光電效應産生電力，能效在5%以下。比如美國宇航局NASA，就已經将這種核電池廣泛應用于航天活動，在火星車、旅行者号、卡西尼号、新視野号等航天器上作為電源使用，蘇聯甚至用這種核電池建造了數千座燈塔和導航信标。
另外非常小型的“钚電池”，曾經也被用于心髒起搏器，1970年代左右一共安裝到了139名美國人的心髒中，由于钚238半衰期高達88年，是以這些電池可以伴随他們的一生，2004年還有90人在使用。但3年後的2007年卻不知怎麼回事，就隻有9人了，可能都在這幾年内去世了，有點讓人毛骨悚然，很蹊跷。你可能會問，這麼好的東西，現在還在用嗎？很遺憾，1972年就已經停止使用了，因為如果病人死亡，火化的時候這種電池可能會導緻放射性物質洩漏，很難確定這種洩漏完全不會發生。
貝塔核電池
另一種是非熱轉換型核電池，也就是北京貝塔的這種，叫貝塔輻射伏特效應電池，又叫射線電池，是利用同位素衰變時放出的β粒子，也就是直接用電子來發電，能效可以達到6-8%。這種電池最早是在1970年代就出現了，當時用的是钷147同位素，也是用于心髒起搏器，但锂電池興起後就退出了曆史舞台，原因嗎，當然是太貴了，不劃算。
然後就是用氫的同位素氚做的核電池，你可能很熟悉了，就是核廢水中的那種放射性物質氚，半衰期12.3年，做成的電池可以使用20多年，國外已經有公司在商業生産，有一段時間淘寶上還有賣的，近7000元一個。
然而貝塔電池的最大缺點，就是它功率很低，在微瓦級别，是以隻适用于長壽命的低功率應用，就像植入式醫療裝置和太空裝置。北京貝塔雄心勃勃說，要用來給手機或無人機供電，那麼究竟能不能做到呢？
如何生産的？
這種基于鎳63和金剛石的核電池，用金剛石做成半導體吸收β射線産生電流，本質上和太陽能光伏一樣，我看到最早是2018年，莫斯科實體技術研究所取得了突破。由于β射線能量較低，鎳63層太厚的話容易被自己吸收，無法釋放出來，而太薄的話衰變數量又有限，研究人員通過計算，發現在10微米厚的金剛石層之間，夾2微米厚的鎳63層是最優的設計，可以達成最大的功率密度。
之後他們制成了5×5×3.5mm的多層貝塔電池原型，在0.92伏電壓下獲得了0.93微瓦的最大輸出功率，相當于10微瓦/立方厘米，比能量為3300mWh/g。
北京貝塔的設計也是10微米的金剛石層和2微米的鎳63層，長寬高15×15×5毫米，輸出功率是100微瓦，比能量也是3300mWh/g，體積增大10倍，功率也增加了10倍，輸出功率還是差不多10微瓦/立方厘米，應該是這項研究的具體應用。
手機能用嗎？
一般心髒起搏器的功率是10微瓦左右，是以這款電池已經足夠用了，而這種電池由于小型子產品化低成本，還可以串并聯使用，是以如果真的能批量生産，未來應該有更好的應用前景。不過我始終有些疑惑的是，這個電池的功率還是很低，即使幾百個并聯起來也隻有幾十毫瓦，而現在的智能手機待機功率就有幾百毫瓦，使用時更是會達到幾瓦甚至更高，怎麼用在手機上讓手機永不充電呢？另一個算法是按公司的說法，每個核電池每年發電3153焦耳，還不到0.001度電，即使1000個并聯起來，一年才一度電，顯然不能用在手機上，電動車那就更不可能了，是以都不用幻想了。
功率能否突破？
其實北京貝塔說的是，他們計劃在2025年推出功率1瓦的核電池，在政策允許的情況下，可以讓手機永不充電，無人機一直飛。根據俄羅斯科學家的研究，這種設計已經是最佳設計了，是以要提升電池的機關功率，可能還需要更大的突破才行，那麼究竟能不能實作呢？
我确實無法判斷，鎳63看起來不太可能，也許其他放射性材料可以吧，是以他們說要研究用锶90、钷147和氚等同位素，研制更高功率、使用壽命2-30年的原子能電池。我覺得這種研究應該鼓勵，不能老是什麼都不可能。
比如馬斯克星鍊衛星上天，通訊專家就說這也不可能，那也不可能，但慢慢地什麼都實作了，後來又說不可能和手機直連衛星通話，現在人家已經用手機直連衛星發短信了，通話大約會在2025年實作。現在說不能和海底光纜比，我看到說在研究地面雷射連衛星了，雷射的帶寬那就大多了，而且部署更友善，成本更低，沒準兒哪天就超過海底光纜，海底光纜也廢了。辦法總比問題多，隻要會想辦法，很多問題都可以解決，人類文明就是在解決問題中前進的。
安全性如何？
然後就是這個電池的安全性了，很多人一說起核輻射就覺得不安全。鎳63是β衰變，釋放的是高能電子，大約能穿透1米的空氣或5毫米的亞克力，連衣服都難以穿透，是以通過設計，應該能夠消除對人體的危害，而且衰變産物是我們常見的銅，是以貝塔公司認為絕對安全，适用于人工心髒和耳蝸等裝置。心髒都能用，還有什麼比這更安全的保證呢？
産量有多大？
其實還有一個大問題，那就是鎳63的來源，半衰期隻有101年，很顯然地球上難以天然存在，事實上它主要存在于核電站的冷卻水中。鎳63是鎳62衰變的産物，全球每年的産量可能極為有限，我看到一個報告說，2022年可能還不到100萬美元，到2030年可能會達到400萬美元的樣子。但具體是多少公斤或多少克，我就看不到了，因為這份報告要4000多美元去買，不可能為了做這個視訊，我去買這個報告吧。
但我還是找到了一條線索，2003年有人就想用鎳63加矽P-N結做核電池，為了做實驗花25美元買了1毫居裡的鎳63，我算了一下，1毫居裡的鎳63大約是16.8微克，那麼相當于150萬美元1克，也就是說到2022年全球能買到的鎳63還不到1克。不過這個算法太複雜了，我懷疑自己可能算錯了，要不然就是這位哥們兒買得太貴了，因為我後來又看到美國橡樹嶺國家實驗室網站上2011年有一篇文章說，他們可能是北美乃至整個地球唯一的鎳63生産商，隻有俄羅斯可能是競争對手。
橡樹嶺的方法是在高通量同位素反應堆中，用中子轟擊鎳62來生産鎳63，每個靶材有25克鎳62，大約能産生375居裡的鎳63，也就是約6.3克，生産周期高達3年以上，至于每次會消耗多少個靶材，橡樹嶺沒有說，是以也不知道他們的具體産量。
但無論如何，鎳63的産量可能都極其有限，畢竟是嚴格管控的放射性物質，是以拿來做電池，并且要量産，原材料是不是能跟得上還是一個大問題。