韩国研究人员成功开发下一代半永久电池技术 可自行发电

盖世汽车讯 据外媒报道，韩国研究团队成功开发出双位点放射性同位素染料敏化贝塔伏特电池（betavoltaic cells），这是一种无需充电的下一代半永久电池。这项研究目前已发表在期刊《Journal of Power Sources》上。

图片来源：Journal of Power Sources

该研究团队预计，这项技术将作为推动韩国未来发展的关键技术之一，帮助韩国在相关材料、零部件和设备方面取得领先地位，从而在未来的太空、深海、医疗保健、电动汽车和无人机等各个领域占据市场领先地位。

以物联网（IoT）、信息物理系统和人工智能（AI）为代表的第四次工业革命正在快速发展。尽管这种快速增长凸显了电池技术作为平台能源的重要性，但由于当前商用电池技术的局限性，包括锂和镍等原材料成本上升、与发热和耐用性相关的安全问题以及二次电池的性能有限，开发下一代电池变得尤为必要。

最近，人们对作为下一代电池的贝塔伏特电池越来越感兴趣。贝塔伏特电池是一种当放射性同位素（如碳、镍和氢）发射的贝塔射线电子撞击半导体（即辐射吸收器）时产生能量的设备。贝塔伏特电池的最大优点是可以自行发电，无需外部电源或更换，而且由于放射性同位素的半衰期较长，这种电池具有半永久寿命。

此外，贝塔射线是贝塔伏特电池的主要能源，对人体的危害比伽马射线小，而且非常稳定。由于这些优势，美国和中国等主要国家已经开展了许多有关贝塔伏特电池的研究。但是，由于材料成本、复杂的制造工艺和技术等诸多限制因素，这种电池的研发困难重重。

在这种情况下，由大邱庆北科学技术院（DGIST）能源科学与工程系的Su-il-In教授领导的研究团队开展了一项研究，旨在开发具有价格竞争力和高效率的贝塔伏特电池。Lee的团队没有使用昂贵的半导体材料作为贝塔伏特电池的辐射吸收剂，而是使用了钌（Ru）基的N719染料、放射性同位素14柠檬酸（14CA）和二氧化钛（TiO2）。

该研究团队将柠檬酸合成为碳同位素纳米颗粒以提高能量密度，并在N719染料和二氧化钛之间加入柠檬酸以形成强键，从而实现高能量转换和稳定性。

Lee的团队分析了新开发的双位点放射性同位素染料敏化贝塔伏特电池的性能。分析结果证实，这种电池产生的电子数是其发射电子数的658500倍，可以稳定发电100小时。与该研究团队在2020年开发的贝塔伏特电池相比，新开发电池的功率转换效率提高了6倍，稳定性提高了10倍。

DGIST的Su-il-In教授说：“这项研究具有重要意义，因为我们已经成功地开发了一种基于廉价染料的新型贝塔伏特电池。我们将对核电池的批量生产设计和批量生产进行后续研究，以便在未来将该技术商业化。”