Weltweit die Nummer eins der Atomenergiebatterien

Die Atomenergiebatterie verwendet hauptsächlich Nickel-63 als Energiequelle und Diamanthalbleiter als Energiewandler. Es handelt sich um ein Gleichstromnetzteil, das durch Hinzufügen eines Superkondensators als Energiespeicher ein Impulsnetzteil mit höherer Lebensdauer erzeugen kann. Die Grundstruktur dieser Kernbatterie umfasst: Konverter, Substrat, Nickel-63-Quelle und Batterieschutzschicht.

Die Nickel-63-Diamant-Beta-Volt-Batterie ist ein Stapel aus Diamant-Halbleiterkonvertern und 2 μm dicken Nickel-63-Blättern. Die Batterie ist modular aufgebaut. Ein Modul besteht aus mindestens 2 Konvertern und 1 Schicht Nickel-63. Es wird kontinuierlich zu einer Modulgruppe gestapelt, mehrere Modulgruppen werden in Reihe und parallel geschaltet und die Leistung kann von einigen Mikrowatt bis zu mehreren Watt konfiguriert werden. Die Mindestgröße der Atomenergiebatterie beträgt 3x3x0,03㎜ (bestehend aus 2 Konvertern und 1 Schicht Nickel 63). Gemessen an der auf das Diamant-Halbleiter-Wandlergerät einfallenden Energie erreicht die Energieumwandlungsrate der Batterie 8,8 %. Bei Verwendung von radioaktiven Nickel-63-Quellen höherer Reinheit wird die Leistungsdichte der Batterien weiter verbessert.

Atomenergiebatterien sind physikalische Batterien, keine elektrochemischen Batterien. Ihre Energiedichte ist mehr als zehnmal so hoch wie die von ternären Lithiumbatterien. Sie können 3.300 Megawattstunden in einer 1-Gramm-Batterie speichern. Sie fangen kein Feuer und explodieren nicht als Reaktion auf Akupunktur und Schüsse. Da sie 50 Jahre lang selbst erzeugten Strom erzeugt, gibt es keine Vorstellung von der Anzahl der Zyklen einer elektrochemischen Batterie (2.000 Lade- und Entladevorgänge). Die Stromerzeugung von Atomenergiebatterien ist stabil und ändert sich nicht aufgrund rauer Umgebungen und Belastungen. Es kann im Bereich von 120 Grad über Null und -60 Grad unter Null normal arbeiten und weist keine Selbstentladung auf. Die von Betavolt entwickelte Atomenergiebatterie ist absolut sicher, weist keine äußere Strahlung auf und eignet sich für den Einsatz in medizinischen Geräten wie Herzschrittmachern, Kunstherzen und Cochleas im menschlichen Körper. Atomenergiebatterien sind umweltfreundlich. Nach der Zerfallsperiode wird das Nickel-63-Isotop als radioaktive Quelle zu einem stabilen Kupferisotop, das nicht radioaktiv ist und keine Gefahr oder Verschmutzung für die Umwelt darstellt. Daher erfordern Kernbatterien im Gegensatz zu bestehenden chemischen Batterien keine teuren Recyclingprozesse.

Dieses Produkt kombiniert die Nickel-63-Kernisotopenzerfallstechnologie und Chinas erstes Diamanthalbleitermodul (Halbleiter der 4. Generation), um erfolgreich Miniaturisierung, Modularisierung und niedrige Kosten von Atomenergiebatterien zu erreichen und den Prozess der zivilen Nutzung einzuleiten. Dies zeigt, dass China gleichzeitig bahnbrechende Innovationen in den beiden High-Tech-Bereichen Atomenergiebatterien und Diamanthalbleiter der vierten Generation erzielt hat und damit europäischen und amerikanischen wissenschaftlichen Forschungseinrichtungen und Unternehmen „weit voraus“ ist.

Atomenergiebatterien können 50 Jahre lang stabil und autonom Strom erzeugen, ohne dass sie aufgeladen oder gewartet werden müssen. Sie befinden sich im Pilotstadium und werden in Massenproduktion auf den Markt gebracht. Betavolt-Atomenergiebatterien können den Bedarf an langlebiger Stromversorgung in verschiedenen Szenarien decken, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt, bei KI-Geräten, medizinischen Geräten, MEMS-Systemen, fortschrittlichen Sensoren, kleinen Drohnen und Mikrorobotern. Diese neue Energieinnovation wird China dabei helfen, in der neuen Runde der technologischen KI-Revolution einen Vorsprung zu erlangen.

Atombatterien, auch Atombatterien oder Radioisotopenbatterien genannt, basieren auf dem Prinzip, die beim Zerfall von Kernisotopen freigesetzte Energie zu nutzen und über Halbleiterwandler in elektrische Energie umzuwandeln. Dies war ein High-Tech-Bereich, auf den sich die Vereinigten Staaten und die Sowjetunion in den 1960er Jahren konzentrierten. Derzeit werden in der Luft- und Raumfahrt ausschließlich thermonukleare Batterien eingesetzt. Diese Art von Batterie ist groß und schwer, weist hohe Innentemperaturen auf, ist teuer und kann nicht von Zivilisten verwendet werden. Miniaturisierung, Modularisierung und zivile Nutzung von Atombatterien waren in den letzten Jahren die Ziele und Richtungen, die europäische und amerikanische Länder verfolgten. Chinas „14. Fünfjahresplan und Visionsziele für 2035“ schlagen auch vor, dass die Zivilisierung der Nukleartechnologie und die vielseitige Entwicklung nuklearer Isotope zukünftige Entwicklungstrends sind.

Kernbatterien entwickeln einen völlig anderen technologischen Weg und erzeugen elektrischen Strom durch den Halbleiterübergang von Betateilchen (Elektronen), die von der radioaktiven Quelle Nickel-63 emittiert werden. Zu diesem Zweck entwickelte das Wissenschaftlerteam von Betavolt einen einzigartigen einkristallinen Diamanthalbleiter mit einer Dicke von nur 10 Mikrometern, indem er eine 2 Mikrometer dicke Nickel-63-Folie zwischen zwei Diamanthalbleiterkonverter platzierte. Die Zerfallsenergie der radioaktiven Quelle wird in elektrischen Strom umgewandelt und bildet so eine eigenständige Einheit. Kernbatterien sind modular aufgebaut und können aus Dutzenden oder Hunderten unabhängigen Einheitsmodulen bestehen und in Reihe und parallel verwendet werden, sodass Batterieprodukte unterschiedlicher Größe und Kapazität hergestellt werden können.