韩国大邱庆北科学技术院的研究团队取得了突破性进展,开发出一种新型的钙钛矿贝塔伏特电池。这种电池将可能彻底改变微型设备的能源供应方式,利用放射性碳14与钙钛矿材料的组合,不需要充电便可持续供电几十年甚至更长时间。
研究团队采用碳14纳米颗粒结合量子点作为电极,并通过甲基氯化铵和氯化铯添加剂强化钙钛矿薄膜。这种设计大幅提升电子迁移率,实现最大连续输出时长达9小时。
团队首次成功地将钙钛矿材料整合到贝塔伏特电池中。此技术利用碳14的衰变产物贝塔粒子进行发电,其辐射强度极低,铝箔即可屏蔽,确保生物安全性。碳14的选择基于其仅释放β射线,以及低成本和超长半衰期的特点,可实现极长时间的供电。
为了提升能量转换效率,团队在二氧化钛半导体表面引入钌基染料,并通过柠檬酸处理强化其结合。当β射线撞击染料分子时,发生雪崩效应产生电流。“双极碳14”设计显著提高了能量转换效率。
尽管这一电池的输出功率暂时低于锂离子电池,但优化放射源形态和吸收材料有望进一步提高其性能。该技术的商业化正在加速推进,以用于心脏起搏器、深空探测器等极端环境设。
博士生李俊浩表示,虽然技术挑战巨大,但考虑到对国家能源安全的贡献,团队充满了使命感。这项关键性的研究为人类在长效微型能源领域的发展提供了新方向,有望开启全新的“永不充电”物联时代。