大邱庆北科学技术研究院（DGIST）的一个研究小组，由尹秀一（Su-Il In）教授领导，开发了一种名为钙钛矿贝塔伏特电池（PBC）的新型核电池，它可以为小型设备供电数十年而无需充电。该团队利用碳-14（一种被称为放射性碳的不稳定碳原子）并将其与钙钛矿材料结合，创造出一种能量转换效率更高、长期稳定性更好的混合电池。
新电池采用放射性碳-14纳米颗粒和量子点（14CNP/CQD）作为电极。这些电极与钙钛矿薄膜一起嵌入到设备中，钙钛矿薄膜经双氯基添加剂处理：甲基氯化铵（MACl）和氯化铯（CsCl）。这些添加剂有助于增强钙钛矿的晶体结构，使其更加稳定，电荷迁移能力更强。与旧设计相比，该团队在测试中记录到电子迁移率提高了约56000倍，最长连续运行时间可达9小时。
研究人员表示：“这项研究首次成功将钙钛矿集成到贝塔伏特电池中，开创了钙钛矿贝塔伏特电池的先河。”
贝塔伏特电池的工作原理是将放射性衰变过程中释放的β粒子转化为电能。由于β射线无法穿透人体皮肤，而且会被铝等材料阻挡，因此这项技术被认为是生物安全的。印教授解释说：“我决定使用碳的放射性同位素，因为它只产生β射线。” 碳-14也是核反应堆的副产品，因此价格低廉、来源广泛且可回收利用。由于碳-14分解速度非常慢，它可以为设备供电数百年甚至数千年。
为了提高能量转换效率（衡量电池将电子转化为可用电能的效率），该团队采用了一种常用于太阳能电池的二氧化钛半导体，并用钌基染料对其进行了增强。通过柠檬酸处理，染料和二氧化钛之间的键合变得更加牢固。当放射性碳原子发射的β射线撞击染料时，会引发一系列电子反应，即所谓的“雪崩”。这些电子随后被二氧化钛捕获，并通过电路产生电流。
该电池的阳极和阴极均采用了放射性碳元素，从而增加了β射线的含量，并减少了远距离能量损失。这种方法有助于将其能量转换效率从旧款的0.48%提升至2.86%。
然而，该系统仅将一小部分放射性能量转化为电能，这意味着其输出功率仍然低于标准锂离子电池。印教授建议，改进β发射体的形状并找到更好的吸收体可以进一步提高功率输出。
In表示：“这项研究标志着世界上首次证明了贝塔伏特电池的实用可行性。我们计划加速极端环境下下一代电源技术的商业化，并进一步实现小型化和技术转让。”
博士生李俊昊补充道：“尽管这项研究涉及的日常挑战往往看似不可能，但我们受到强烈的使命感的驱使，因为我们知道国家的未来与能源安全密切相关。”
该团队相信，随着进一步发展，这些放射性碳电池可以应用于从心脏起搏器到太空探测器和无人机等各个领域。正如In所说：“我们可以将安全的核能注入手指大小的设备中。”
