バッテリーの世界では、期間は王です

最小のウェアラブルに囲まれているか、電動グリッドにバックアップ電力を提供するか

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.

バッテリーの領域では、期間は王です。最小のウェアラブルであろうと、電動グリッドのバックアップ電力を提供するデバイスについて話している場合でも、信頼性の高いエネルギーをより長く提供できるバッテリーは、常に競争を抑制し、文字通り長続きします。

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.

米国は、過去70年間にわたって核バッテリーの革新を主導し、1950年代に核放射線で最初に走ったバッテリーを開発しました。しかし、21世紀には、中国は核電池の議論の余地のないチャンピオンになりました。彼らは、Cyber​​Neticsのように、私たちがまだ発明していない産業全体にバックボーンを提供することができます。

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.

今年の初め、中国企業のベータボルトは、ニッケル-63を放射性源として使用するBV100という名前のコインサイズの核バッテリーを発表し、推定50年の寿命を産みました。しかし、このバッテリーは単なるラボの革新ではなく、すでに大量生産されており、医療や航空宇宙のデバイスから将来のスマートフォンに至るまで、技術をパワーテクノロジーにすることを目的としています。

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.

私たちのほとんどにとって、より良いバッテリーは単に便利ですが、場合によっては、人間の寿命に似たバッテリー寿命が非常に重要です。私たちは、放射線源からエネルギーを活用するこのような長期バッテリーなしで、長期的なスペース探査や命を救う医学的介入を希望しないかもしれません。ウランのようないくつかの元素は放射性であり、自発的にエネルギーを失う不安定な原子核があります。 1950年代と60年代に、NASAは、天然放射性崩壊から実用エネルギーに熱を伝達した放射性同位体熱電発電機を開発したそのエネルギーをキャプチャする方法が複数あります。

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.

しかし、今では、新世代のバッテリーは、放射性崩壊中に原子核から飛び去る電子またはポジトロンであるベータ粒子からエネルギーを閉じ込めることができます。これは、ソーラーパネルにぶつかる光子のように機能しますが、この場合、ベータ放射は特別に設計された半導体を砲撃しています。ベータ版電池は、放射性エミッタと半導体吸収体の2つの部分で構成されています。エミッターが自然に崩壊すると、高速電子（別名ベータ粒子）が吸収体を攻撃します。これにより、「電子穴」ペアが作成され、使用可能な電流の小さいが安定した供給が生成されます。ベータ粒子は、単にアルミニウムの薄いシートを使用してブロックできるため、ベータ版電池は安全です。

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.

NASAの熱電法ほどの電力を生成していませんが、これらの「ベータボルタティックバッテリー」は、材料の半減期に応じて、おそらく1世紀まで、またはおそらくさらに長い間、少量の信頼できる電力を提供できます。私たちのガジェットのほとんどを動かす古い信頼性の高いリチウムイオンバッテリーを置き換えることはできません。ただし、ベタボルタ酸バッテリーの長寿命は、極端な条件で動作する能力と相まって、惑星のローバー、深海センサー、さらにはペースメーカーにも完全に適しています。基本的に、あなたが必死に頻繁にバッテリーの交換を避けたいと思う場所。世界が脱炭素化を続けながら、スマートセンサーやその他のインターネットに接続されたデバイスにますます依存するようになるにつれて、核電池はさらに関連性が高くなります。中国、米国、韓国、ヨーロッパなど、いくつかの国がベータ版のバッテリー開発を追求しています。

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.

核バッテリーの進歩を考案する中国に本拠を置く唯一の会社はベータボルトではありません。先週、中国のガンスにあるノースウエストノーマル大学は、最大100年続く可能性のある独自の炭素ベースの核バッテリーを発表しました。このバッテリーの基礎である炭素-14は非常にまれですが、南中国のモーニングポストは、中国にはZ江に炭素-14市販の反応器があると報告しています。太陽エネルギーのための太陽光発電のプレイブックを模倣して、中国はこれらのデバイスのサプライチェーン全体を独自の境界内に構築しています。

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.

中国が先に忘れている間、世界の残りの部分は追いつくために競っています。米国では、フロリダ州のマイアミに本拠を置くシティラボは、宇宙ミッション向けのベータボルタベースのマイクロエレクトロニクスに熱心に取り組んでいます。 2024年11月、同社はNIHから多額の資金を受け取り、ペースメーカー向けの長期にわたるベータ版電池を開発しました（浸透深さの低さのおかげで、ベータ粒子は体から簡単に保護できます）。 Nickel-63の代わりに、City LabsのバッテリーはTritiumを使用します。これは、20年のバッテリー寿命を提供する可能性があります。中国の主導に続いて、同社は米国のサプライチェーンがバッテリーの生産をサポートできると考えています。シティラボの最高経営責任者であるピーターカバウイは、国立研究所と企業が道を築いているため、トリチウムのスケーラブルな生産が発生する可能性があります。

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は実際に1970年代に「ベタセル」と呼ばれる世界初の成功したベータボルタイックバッテリーを開発しましたが、バッテリーは比較的限られています。