1월 8일, 베이징 베타볼트 신에너지 기술 유한회사(이하 '베타볼트')는 소형 원자력 배터리 개발을 발표했습니다. R&D팀은 니켈-63 핵동위원소 붕괴기술과 다이아몬드 반도체를 이용해 원자력전지의 소형화, 모듈화, 원가 절감을 실현하고 있다. 이 기술은 CNNC 2023 혁신경진대회에서 3위를 차지했습니다. 이 회사의 첫 번째 제품인 BV100 배터리는 전력 100마이크로와트, 전압 3V, 부피 15×15×5입방밀리미터로 동전보다 작습니다.
핵 배터리 또는 방사성 동위원소 배터리라고도 알려진 원자력 배터리는 핵 동위원소 붕괴로 방출되는 에너지를 전기 에너지로 변환하는 원리로 작동합니다. 핵전지의 에너지 밀도는 삼원계 리튬전지의 10배 이상이다. 침이나 총을 쏘아도 불이 붙거나 폭발하지 않으며 영하 60°C~120°C 범위에서 정상적으로 작동합니다.
1960년대에는 우주선에 오래 지속되는 에너지를 공급하기 위해 미국과 소련이 잇따라 핵전지를 개발했다. 원리는 핵 방사선이 가열되고 온도 차이를 이용하여 전기를 생성한다는 것입니다. 이러한 유형의 핵 배터리는 크고 비싸며 적용 시나리오가 제한적입니다. 또 다른 유형의 핵전지는 방사선을 직접 전기 에너지로 변환할 수 있는데, 방사성 원소가 붕괴할 때 방출되는 베타 입자(양전자)가 반도체에 방사선을 조사해 전류를 생성하지만 효율성은 매우 낮습니다. 베타 입자를 보다 효율적으로 포착하기 위해 Betavolt의 과학자 팀은 두께가 10미크론에 불과한 고성능 단결정 다이아몬드 반도체를 개발했습니다. 2미크론 두께의 니켈 63 시트를 두 개의 다이아몬드 반도체 변환기 사이에 배치하여 안정적이고 지속적으로 전하를 여기시켰습니다. 매우 긴 탄소 나노튜브로 만들어진 슈퍼커패시터는 이러한 전하를 수집하는 역할을 합니다.
Betavolt의 Zhang Wei 회장 겸 CEO는 새로운 원자력 배터리가 충전, 유지 보수 및 외부 방사선 없이 50년 동안 안정적인 발전을 달성할 수 있다고 말했습니다. 대량 생산되어 시장에 출시되면 항공우주, 인공 지능 장비, 의료 장비, 미세 전자 기계 시스템, 센서, 소형 드론 및 마이크로 로봇과 같은 장기 시나리오의 요구 사항을 충족할 것입니다. 전력이 충분하면 핵 배터리를 장착한 휴대폰을 더 이상 충전할 필요가 없고, 소형 드론은 충전을 위해 집으로 돌아갈 필요가 없습니다.
Zhang Wei는 Betavolt가 스트론튬-90, 프로메튬-147 및 중수소 동위원소를 이용한 고전력 배터리 개발을 위해 국내 대학과 공동으로 연구 개발하고 있다고 소개했습니다.