圖丨NDB 電池概念圖(來源：NDB 官網(wǎng))
現(xiàn)代社會的穩(wěn)定運行，少不了電池所提供的能源。然而，目前以鋰離子電池為代表的常見電池仍然存在諸多不足，不僅使用壽命有限，使用成本也相對較高，如果回收不當，還會造成一定的環(huán)境污染。因此，人們一直在嘗試尋找一種更好的電池。
2016 年，英國布里斯托大學的學者，開發(fā)了一種由夾在薄層放射性物質(zhì)之間的半導體構(gòu)成的“貝塔伏特電池(Betavoltaic battery)”。
據(jù)介紹，這種電池的動力源來自于核廢料產(chǎn)生的 β 衰變所釋放的能量。在衰變過程中，核廢料釋放出 β 射線粒子，通過照射半導體材料使其產(chǎn)生大量電子-空穴對，并且在電場作用下實現(xiàn)電子-空穴對的分離，從而產(chǎn)生電流。
如今，美國加州一家名為 NDB(Nano Diamond Battery) 的公司，正在其開發(fā)的納米金剛石電池上，推進這項技術(shù)。
NDB 將該技術(shù)作為一種安全、高效、可持續(xù)的能源解決方案，致力于未來在智能手機、電動汽車、航天器等電子設(shè)備上獲得應(yīng)用。
具體而言，該公司先從被廢棄的石墨塊中，提取出放射性同位素碳-14，然后借助化學氣相沉積法，將其轉(zhuǎn)化為氣體，并通過冷卻和再增壓，制造出一種放射性金剛石。
接著，其將放射性金剛石與半導體材料一起放置在電池中，通過收集游離電子，并允許電流輸出，這樣可以把輻射轉(zhuǎn)化為電能。
其中，為了避免輻射泄漏，還必須設(shè)置一層非放射性金剛石，將放射性金剛石包裹起來。
由于碳-14 的半衰期可以持續(xù)數(shù)千年，因此該類電池的能量也永遠不會被耗盡。
NDB CEO 尼瑪·戈爾沙利菲(Nima Golsharifi)曾將該技術(shù)與太陽能電池相比較。但其不同之處在于，NDB 是利用放射性物質(zhì)輻射來發(fā)電，而不是利用光伏效應(yīng)來實現(xiàn)電能輸出。
戈爾沙利菲告訴媒體：“這種電池具備兩大優(yōu)勢，其一，它利用核廢料并將其轉(zhuǎn)化為有益的能源;其二，它的運行時間要比目前的電池長得多。”
據(jù)其介紹，這些被廢棄的石墨，可以從美國目前所擁有的 86000 噸廢棄核材料中進行回收。由于裂變產(chǎn)物約占材料總量的 4% 左右，因此回收量約為 3.5 噸。
“這可以提供大約 10 千萬億焦耳，或約 2.7 太瓦時的電力。”戈爾沙利菲表示。
此外，為確保此類電池足夠安全，NDB 還開展了廣泛的研究，并宣稱電池的輻射已被安全地鎖定在鉆石中，不會產(chǎn)生任何排放或有害物質(zhì)，比可能發(fā)生爆炸或起火情況的鋰電池更加安全。
戈爾沙利菲解釋道：“我們有一個傳感器鎖定系統(tǒng)，它可以防止同位素被批量訪問，并可以在除了納米金剛石電池之外的其他用途上得到應(yīng)用。我們專門通過一種被稱為‘納米級離子注入’的過程來實現(xiàn)這一點，這使我們能夠滿足各種消費者的安全要求。”
從成本來看，這種由鉆石與核材料組成的產(chǎn)品，成本已從每公斤 240 萬美元，下降到 4 萬美元，今后一旦能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模化的生產(chǎn)，它的價格還將會更有競爭力。
不過，需要說明的是，NDB 此前對外公布的電池設(shè)計非常小，約有一個計算機芯片那么大，只能產(chǎn)生非常少的能量，因此必須將大量電池組合起來，才能為常規(guī)設(shè)備或更大的設(shè)備供電。
戈爾沙利菲表示：“NDB 的解決方案，以及我們公司的宗旨，就是充分利用這項技術(shù)來解決核廢料問題，并通過推廣核能這一清潔能源來改善環(huán)境，進而創(chuàng)造一種支持社會發(fā)展的循環(huán)經(jīng)濟。”
據(jù)悉，NDB 預計開發(fā)兩個版本的納米核金剛石電池，分別是“永恒”版和“硬核”版。
前者可以持續(xù)運行 2.8 萬年，直到電量被耗盡為止。因此，它能夠很好地應(yīng)用到那些需要執(zhí)行長期任務(wù)的設(shè)備上，比如醫(yī)療設(shè)備、海底通信設(shè)備等。
后者專為一些特別的應(yīng)用設(shè)計，比如航天器。據(jù)了解，搭載該電池的航天器，可以被發(fā)送到其他星系，開展長達幾個世紀的航行。并且，其還具備足夠的能量，可以向地球上的人類發(fā)回需要的信息。
同時，該公司還計劃開發(fā)能夠為手機、汽車和其他小型設(shè)備供電的消費者版，使其能夠在不充電的情況下運行長達十年。
另據(jù)悉，NDB 目前正在開展核電池相關(guān)的概念驗證測試，預計將在2023年推出一款商用納米金剛石電池產(chǎn)品(支持：張智)。
