世界上有没有一款充电宝能在各种极端环境下适应多种应用场景、能使用数百甚至千年的超级电池吗?
或许有人会说这是天方夜谭,是不切实际的异想天开,但我国西北师范大学就突破了重重技术瓶颈,造出了这样一种理论上有千年使用周期的超级电池。

电池这种东西,作为一种电能的储能装备,能够给供电设备提供方便快捷的供电服务。
从铅酸电池、镍镉电池到现在的三元锂电池、磷酸铁锂电池,电池技术的发展推动了工业化发展的同时,也丰富了人们的生活。
不过,无论是手机还是电动车电池,在使用中都遇到一个情况,就是电量“习惯性不足”和“短寿”,经常需要反复充电和更换电池。
曾经有人提出过一种设想:为什么不能把具有强大充能和放能效用的核能,来用作电池的发电原料呢?

其实,“核电池”的这种产品早在1913年就已经问世。当时这种电池采用20mCi的β放射源作为发电基础,能够产生150kv的电能。
不过这种电池却有着很大的缺陷,比如必须提供真空环境才能使用和不能经受冲击,所以这种电池的应用场景并不广泛。
大概到了上世纪50年代之后,这种核电池的技术得到进一步发展,在美国的“探索者”“海盗”等系列人造卫星上,都有持续供电的核电池的功劳。
我国的嫦娥三号在2013年执行任务过程中,就使用了以“钚238”为能源的供电设备。
与传统的电池相比,核电池能够释放出的热能和电能要高出数十倍,所能够持续的续航时间也能够达到数十年,同时也能够应对从零下60℃到零上120℃之间的大跨度温差,所以相对来说应用的场景要比普通的电池要多很多。

不过,核电池也存在着一定的弊端。因为需要使用核原材料,在防止辐射外放和安全保护措施方面需要投入很多成本,这就让核电池的安全性、制造成本以及对环境的影响,长期以来都是人们议论的焦点。
或许有人会说:核电站那么大、核弹也不小,核电池是不是也会很大?
其实,核电站与核电池所使用的原材料虽然都叫“核原料”,但还是有区别的。
比如核电站使用的原料早期是铀,现在大多改成了钚244,但核电池所使用的材料却是钚238。
理论上来说,钚244能够使用八千万年,钚238则只有87年,同样,所放出的能量也有很大的差别。

不过,因为钚这种元素在自然界中存量很少,在使用过程中还存在一定的风险性,所以科学家们一直都在寻找新的能源作为替代品。
我国的科学家在这方面经过持续多年的努力,已经取得了让人惊诧的成绩,其中不仅有2024年面世以镍63为原材料的BV100小型核电池,还有全球首款以碳化硅半导体为原材料的核电池“烛龙一号”。

与以往的钚238核原料不同,“烛龙一号”所使用的材料是另外一种能够通过人工合成的碳14。
这种通常被用于考古断代测量的碳14,相对来说在自然界中的含量要稍微高一些,并且我国已经在2024年时从重水堆中成功提取出了碳14,基本实现了可以商业化生产的标准。
我国西北师范大学和无锡贝塔医药进行合作,把碳14这种具有放射性物质的同位素,变成了一种全新的核能电池,同时也是全球第一款用碳化硅半导体当做核材料的电池。
我国古代神话传说中,“烛龙”睁开眼睛就是白天,闭上眼睛就是黑夜,不仅能够掌管日夜交替,而且还因为浑身火红,而成为火的象征。

根据目前公开的资料显示,碳14的半衰期能够达到5730年,所以采用这种材料作为原料的电池,即便不能做到数千年的使用寿命,也能够实现持续几百年持续发电。
使用“烛龙”来命名这种电池,也有着“控制时间”“超长待机”含义在内。
根据介绍,“烛龙一号”能够在零下100℃到零上200℃的极端温度下运行,并且能够实现433nW的最大输出功率、282nA短路电流和2.1V开路电压。
虽然这种电池并不是超大功率电池,但是却能够应用在心脏起搏器、脑机接口这种植入人体但又不方便经常更换的应用场景中。

另外,在南极、北极、深海以及探索太空星球等场景中,这种能够持续数百年放电的电池,也有着很多的使用空间。
虽然现在公布的“烛龙一号”在体积上并没有人们所想象的能够进入人体那样小巧,但升级版的电池规格将会达到直径25毫米左右,几乎等于一元钱硬币大小,足以满足精密设备的尺寸需求。

那么,这么小的核电池,能够保证使用安全吗?答案是肯定的。
与西北师范大学合作的贝塔公司,作为一家专注于辐射医疗领域的企业,已经为科研院所和医疗行业提供了超过500款合作服务,并且已经建立了从提取到应用相对完整的碳14产业链体系,所以在安全方面并不需要担心。

“烛龙一号”核电池的出现,不仅证明我国在这方面的科研能力已经处于世界领先位置,更是我国综合国力的体现,相信这种技术也能够向烛龙一样,给我国科技树的生长继续提供源源不断的能量。
参考资料:
【1】《中国首款碳-14核电池研制成功》人民日报海外版
【2】《探秘星辰大海关乎你我》人民网
【3】《核电池概述及展望》原子核物理评论 2020年04期