In der Welt der Batterien ist Dauer König

Ob eingebettet in das kleinste tragbare oder die Sicherungsstrom für das elektrische Netz

In the realm of batteries, duration is king. Whether we're talking about the smallest wearable or a device providing back-up power for the electric grid, a battery that can provide reliable energy for longer will always outlast the competition—figuratively and literally.

Im Bereich der Batterien ist die Dauer König. Unabhängig davon, ob wir über das kleinste tragbare oder ein Gerät sprechen, das das elektrische Netz liefert, wird eine Batterie, die länger zuverlässige Energie liefern kann, die Konkurrenz immer überdauert-unverbindlich und buchstäblich.

The U.S. led the way in nuclear battery innovation over the past 70 years—and even developed the first battery that ran on nuclear radiation in the 1950s. But in the 21st century, China has become the undisputed champ of nuclear batteries, which make it possible to power endeavors for decades without needing to recharge. They could provide the backbone for whole industries we haven’t even invented yet, like cybernetics, which could enable a truly intelligent robot, or deep space missions that could fly us to the stars.

Die USA waren in den letzten 70 Jahren den Weg in der Nuclear Battery Innovation - und entwickelten sogar die erste Batterie, die in den 1950er Jahren auf nukleare Strahlung lief. Aber im 21. Jahrhundert ist China der unbestrittene Champion von Atombatterien geworden, was es jahrzehntelang ermöglicht, sich zu bemühen, ohne sich aufzuladen. Sie könnten das Rückgrat für ganze Branchen bereitstellen, die wir noch nicht einmal erfunden haben, wie die Kybernetik, die es einem wirklich intelligenten Roboter oder einer Deep Space -Missionen ermöglichen könnten, die uns zu den Sternen fliegen könnten.

Earlier this year, the Chinese company Betavolt unveiled a coin-sized nuclear battery named BV100 that uses Nickel-63 as its radioactive source, yielding an estimated 50-year lifespan. But this battery isn’t just a lab innovation—it’s already being mass produced, with the intention to power technologies ranging from medical and aerospace devices to future smartphones.

Anfang dieses Jahres stellte das chinesische Unternehmen Betavolt eine nukleare Batterie mit Münzgröße mit dem Namen BV100 vor, die Nickel-63 als radioaktive Quelle verwendet und eine geschätzte Lebensdauer von 50 Jahren ergibt. Diese Batterie ist jedoch nicht nur eine Laborinnovation - sie wird bereits in der Masse produziert, mit der Absicht, Technologien von medizinischen und Luft- und Raumfahrtgeräten bis hin zu zukünftigen Smartphones zu betreiben.

For most of us, better batteries are simply a convenience, but in some cases, battery life that’s more akin to a human lifespan is crucial. We may have no hope of long-term space exploration or life-saving medical interventions without such long-term batteries, which harness energy from a radiation source. Some elements, like uranium, are radioactive, and they have unstable atomic nuclei that spontaneously lose energy. There’s more than one way to capture that energy—in the 1950s and 60s, NASA developed radioisotope thermoelectric generators that transferred the heat from natural radioactive decay into practical energy.

Für die meisten von uns sind bessere Batterien einfach eine Bequemlichkeit, aber in einigen Fällen ist die Akkulaufzeit, die einer menschlichen Lebensdauer ähnelt, entscheidend. Wir haben möglicherweise keine Hoffnung auf langfristige Weltraumforschung oder lebensrettende medizinische Interventionen ohne so langfristige Batterien, die Energie von einer Strahlungsquelle nutzen. Einige Elemente wie Uran sind radioaktiv und haben instabile Atomkerne, die spontan Energie verlieren. Es gibt mehr als eine Möglichkeit, diese Energie zu erfassen - in den 1950er und 60er Jahren entwickelte die NASA thermoelektrische Radioisotopengeneratoren, die die Wärme aus dem natürlichen radioaktiven Zerfall in praktische Energie übertragen haben.

But now, a new generation of batteries can trap energy from beta particles, which are electrons or positrons that fly away from their atomic nuclei during radioactive decay. This acts somewhat like photons hitting a solar panel, but in this case, beta radiation is bombarding a specially designed semiconductor, and this is how Betavolt is powering its batteries. Betavoltaic batteries comprise two parts: a radioactive emitter and semiconductor absorber. As the emitter naturally decays, high-speed electrons (aka beta particles) strike the absorber. This creates an “electron-hole” pair, which generates a small-but-stable supply of usable electric current. Since beta particles can be blocked using simply a thin sheet of aluminum, betavoltaic batteries are safe.

Aber jetzt kann eine neue Generation von Batterien Energie aus Beta -Partikeln fangen, bei denen es sich um Elektronen oder Positronen handelt, die während des radioaktiven Zerfalls von ihren Atomkernen wegfliegen. Dies wirkt etwas wie Photonen, die auf ein Solarpanel schlagen, aber in diesem Fall bombardiert Beta -Strahlung einen speziell gestalteten Halbleiter, und so leitet Betavolt seine Batterien mit Strom. Betavoltaic -Batterien umfassen zwei Teile: einen radioaktiven Emitter und einen Halbleiterabsorber. Während der Emitter auf natürliche Weise zerfällt, treffen Hochgeschwindigkeitselektronen (auch bekannt als Beta-Partikel) den Absorber. Dies erzeugt ein „Elektronenloch“ -Paar, das eine kleine, aber stabile Versorgung mit nutzbarem elektrischem Strom erzeugt. Da Beta -Partikel mit einfachem dünnem Aluminiumblech blockiert werden können, sind Betavoltaikbatterien sicher.

While not producing as much power as NASA’s thermoelectric method, these “betavoltaic batteries” can provide small amounts of reliable power for possibly up to a century—or maybe even longer, depending on the half-life of the material. It may not replace the old, reliable lithium-ion battery that powers most of our gadgets. However, the betavoltaic battery’s long life—coupled with its ability to operate in extreme conditions—makes it perfectly suited for planetary rovers, deep sea sensors, and even pacemakers. Basically, anywhere you desperately want to avoid frequent battery replacement. Nuclear batteries will become even more relevant as the world continues to decarbonize while also becoming increasingly dependent on smart sensors and other internet-connected devices. Several countries are pursuing betavoltaic battery development, including China, the U.S., South Korea, and in Europe.

Diese „Betavoltaik-Batterien“ können zwar nicht so viel Strom erzeugen wie die thermoelektrische Methode der NASA, aber für möglicherweise bis zu einem Jahrhundert eine kleine Menge an zuverlässiger Leistung liefern-oder vielleicht sogar länger, abhängig von der Halbwertszeit des Materials. Es kann nicht die alte, zuverlässige Lithium-Ionen-Batterie ersetzen, die die meisten unserer Geräte versorgt. Die längere Lebensdauer der Betavoltaik -Batterie - gekoppelt mit seiner Fähigkeit, unter extremen Bedingungen zu arbeiten - ist jedoch perfekt für planetarische Rover, Tiefseensensoren und sogar Herzschrittmacher geeignet. Grundsätzlich möchten Sie überall, wo Sie verzweifelt einen häufigen Batterieersatz vermeiden möchten. Nuklearbatterien werden noch relevanter, da die Welt weiterhin dekarbonisieren und gleichzeitig zunehmend von intelligenten Sensoren und anderen mit Internet verbundenen Geräten abhängig werden. Mehrere Länder verfolgen die Entwicklung der Betavoltaik -Batterie, darunter China, die USA, Südkorea und in Europa.

Betavolt isn’t the only China-based company devising nuclear battery advancements. Just last week, Northwest Normal University in Gansu, China, announced its own carbon-based nuclear battery that can last up to 100 years. Although the basis of this battery, carbon-14, is extremely rare, the South China Morning Post reported that China has a carbon-14 commercial reactor in Zhejiang. Mimicking its photovoltaic playbook for solar energy, China is building the entire supply chain for these devices within its own borders.

BetaVolt ist nicht das einzige in China ansässige Unternehmen, das nukleare Batterien entwickelt. Erst letzte Woche kündigte die Northwest Normal University in Gansu, China, eine eigene Kernbatterie auf Kohlenstoffbasis an, die bis zu 100 Jahre dauern kann. Obwohl die Basis dieser Batterie, Carbon-14, äußerst selten ist, berichtete der South China Morning Post, dass China in Zhejiang über einen kommerziellen Reaktor von Carbon-14 verfügt. China ahmt sein Photovoltaik -Spielbuch für Solarenergie nach und baut die gesamte Lieferkette für diese Geräte innerhalb seiner eigenen Grenzen.

While China forges ahead, the rest of the world is racing to catch up. In the U.S., the Miami, Florida-based City Labs is feverishly working on betavoltaic-based microelectronics for space missions. In November 2024, the company received significant funding from the NIH to develop long-lasting betavoltaic batteries for pacemakers (thanks to their low penetration depth, beta particles can be easily shielded from the body). Instead of Nickel-63, City Labs’ battery uses tritium, which will likely provide a 20-year battery life. Following China’s lead, the company also thinks the supply chain in the U.S. could support the batteries’ production. Scalable production of tritium can happen, because national labs and companies are forging a path, Peter Cabauy, chief executive at City Lab, told Chemistry World.

Während China voranschreitet, rast der Rest der Welt, um aufzuholen. In den USA arbeitet City Labs in Miami, Florida, fieberhaft an der in Betavoltaik basierenden Mikroelektronik für Weltraummissionen. Im November 2024 erhielt das Unternehmen erhebliche Mittel von der NIH, um lang anhaltende Betavoltaik-Batterien für Herzschrittmacher zu entwickeln (dank ihrer niedrigen Penetrationstiefe können Beta-Partikel leicht vor dem Körper abgeschirmt werden). Anstelle von Nickel-63 verwendet die Batterie von City Labs Tritium, was wahrscheinlich eine 20-jährige Akkulaufzeit liefert. Nach Chinas Vorsprung glaubt das Unternehmen auch, dass die Lieferkette in den USA die Produktion der Batterien unterstützen könnte. Die skalierbare Produktion von Tritium kann passieren, da nationale Labors und Unternehmen einen Weg schaffen, sagte Peter Cabauy, Geschäftsführer von City Lab, gegenüber Chemistry World.

City Lab actually developed the world’s first successful betavoltaic battery called the “Betacel” back in the 1970s, but the battery’s relatively limited lifespan at the

City Lab entwickelte tatsächlich die weltweit erste erfolgreiche Betavoltaik -Batterie als „Betacel“ in den 1970er Jahren, aber die relativ begrenzte Lebensdauer der Batterie in der