배터리의 세계에서는 지속 시간이 왕입니다

가장 작은 웨어러블에 자리 잡거나 전기 그리드에 대한 백업 전력 제공

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.

배터리의 영역에서 지속 시간은 왕입니다. 우리가 가장 작은 웨어러블 또는 전기 그리드에 백업 전력을 제공하는 장치에 대해 이야기하든, 더 오래 안락할 수있는 에너지를 제공 할 수있는 배터리는 항상 경쟁이 멀어지고 문자 그대로 경쟁을 오래 지속합니다.

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.

미국은 지난 70 년 동안 원자력 배터리 혁신의 길을 이끌었고 1950 년대에 핵 방사선에 실린 최초의 배터리를 개발했습니다. 그러나 21 세기에 중국은 논란의 여지가없는 핵장 배터리의 챔피언이되어 재충전 할 필요없이 수십 년 동안 노력을 기울일 수있게 해줍니다. 그들은 사이버네틱스와 같이 아직 발명하지 않은 전체 산업에 백본을 제공 할 수 있었는데, 이로 인해 진정한 지능형 로봇이나 우리를 별으로 날아갈 수있는 깊은 우주 임무를 수행 할 수 있습니다.

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.

올해 초 중국 회사 Betavolt는 BV100이라는 코인 크기의 핵 배터리를 발표하여 니켈 -63을 방사성 공급원으로 사용하여 약 50 년의 수명을 생성했습니다. 그러나이 배터리는 실험실 혁신 일뿐 만 아니라 의료 및 항공 우주 장치에서 향후 스마트 폰에 이르기까지 기술에 전원을 공급하기 위해 이미 대량 생산되고 있습니다.

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.

우리 대부분에게는 더 나은 배터리가 편의성이지만 경우에 따라 배터리 수명이 인간의 수명과 유사한 배터리 수명이 중요합니다. 우리는 방사선 소스의 에너지를 활용하는 장기 배터리없이 장기 우주 탐사 또는 생명을 구하는 의료 개입에 대한 희망이 없을 수 있습니다. 우라늄과 같은 일부 요소는 방사성이며, 자발적으로 에너지를 잃는 불안정한 원자 핵이 있습니다. NASA는 1950 년대와 60 년대 에이 에너지를 포착하는 방법이 여러 가지가 있습니다. NASA는 자연 방사성 부패에서 ​​열을 실용적인 에너지로 전달 한 방사성 동위 원소 열전 발전기를 개발했습니다.

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.

그러나 이제 새로운 세대의 배터리는 방사성 붕괴 중에 원자 핵에서 멀어지는 전자 또는 포지 트론 인 베타 입자에서 에너지를 포획 할 수 있습니다. 이것은 태양 전지판을 치는 광자처럼 작용하지만이 경우 베타 방사선은 특별히 설계된 반도체를 폭격하고 있으며, 이것이 Betavolt가 배터리에 전원을 공급하는 방식입니다. Betavoltaic 배터리는 방사성 이미 터와 반도체 흡수기의 두 부분을 포함합니다. 이미 터가 자연스럽게 붕괴 될 때, 고속 전자 (일명 베타 입자)가 흡수기에 닿습니다. 이것은 "전자 구멍"쌍을 생성하여 사용 가능한 전류의 작지만 안정적인 공급을 생성합니다. 단순히 얇은 알루미늄 시트를 사용하여 베타 입자를 차단할 수 있으므로 Betavoltaic 배터리는 안전합니다.

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.

NASA의 열전 전기 방법만큼 많은 전력을 생산하지는 않지만,이 "베타 볼타 배터리"는 재료의 반감기에 따라 최대 1 세기 또는 더 긴 소량의 신뢰할 수있는 전력을 제공 할 수 있습니다. 대부분의 가제트에 전원을 공급하는 구식의 신뢰할 수있는 리튬 이온 배터리를 교체하지 않을 수 있습니다. 그러나 Betavoltaic Battery의 긴 수명은 극한의 조건에서 작동 할 수있는 능력과 함께 행성 로버, 심해 센서 및 심지어 맥박 조정기에 완벽하게 적합합니다. 기본적으로 어디서나 자주 배터리 교체를 피하고 싶어합니다. 핵 배터리는 세계가 계속 탈탄화되면서 스마트 센서 및 기타 인터넷 연결 장치에 점점 더 의존하고 있기 때문에 더욱 관련성이 높아질 것입니다. 중국, 미국, 한국 및 유럽에서 베타 볼타 배터리 개발을 추구하고 있습니다.

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.

Betavolt는 원자력 배터리 발전을 고안하는 중국에 기반을 둔 유일한 회사가 아닙니다. 지난 주 중국 간스에있는 노스 웨스트 노스 대학은 최대 100 년 동안 지속될 수있는 자체 탄소 기반 원자력 배터리를 발표했습니다. 이 배터리의 기초 인 Carbon-14는 극히 드물지만, South China Morning Post는 중국이 잔기에 Carbon-14 상업용 원자로를 가지고 있다고보고했습니다. 태양 에너지를위한 태양 광 발전 책을 모방 한 중국은 자체 국경 내에서 이러한 장치의 전체 공급망을 구축하고 있습니다.

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.

중국이 앞서 나가는 동안 세계의 다른 사람들은 따라 잡기 위해 경주하고 있습니다. 미국에서는 플로리다 주 마이애미에 위치한 City Labs는 우주 임무를위한 Betavoltaic 기반의 미세 전자 공학을 위해 열렬히 노력하고 있습니다. 2024 년 11 월, 회사는 NIH로부터 심박 조율기를위한 오래 지속되는 베타 볼타 배터리를 개발하기 위해 상당한 자금을 받았습니다 (침투 깊이가 낮기 때문에 베타 입자는 신체에서 쉽게 차폐 될 수 있습니다). City Labs의 배터리는 니켈 -63 대신 20 년의 배터리 수명을 제공 할 수 있습니다. 중국의 수석에 따라이 회사는 미국의 공급망이 배터리 생산을 지원할 수 있다고 생각합니다. City Lab의 최고 경영자 인 Peter Cabauy는 화학 세계에 말했다.

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 Lab은 실제로 1970 년대에“베타셀”이라는 세계 최초의 성공적인 베타 볼타 배터리를 개발했지만 배터리의 비교적 제한된 수명은