中国首款碳14核电池研制成功，开启能源技术新篇章

2025年3月9日,中国核能技术领域迎来了一项重大突破——国内首款碳-14（C-14）核电池“烛龙一号”工程样机在江苏省江阴高新区成功问世，这一里程碑式的成果由无锡贝塔医药科技有限公司与西北师范大学科研团队联合研制，标志着中国在核能技术及微型核电池领域取得了重大进展，为未来能源技术的发展开辟了新的方向。

碳-14核电池的背景与原理

碳-14（14C）是一种具有放射性的碳同位素，由宇宙射线撞击空气中的氮原子产生，其原子核由6个质子和8个中子构成，半衰期约为5730年，衰变方式为β衰变，在衰变过程中，碳-14原子转变为氮-14原子，并释放出电子（即β粒子），这一特性使得碳-14成为核电池的理想材料之一。

核电池,又称放射性同位素电池，是一种利用放射性同位素衰变时释放的能量来产生电能的装置，与传统的化学电池相比，核电池具有能量密度高、寿命长、无需外部充电或维护等优点，碳-14核电池正是基于这一原理，通过收集碳-14衰变过程中释放的电子，将其转换为电能。

“烛龙一号”核电池的技术突破

“烛龙一号”碳-14核电池的成功研制，不仅是中国在核能技术领域的一次重大突破，也是全球范围内微型核电池领域的一项创新，该电池在多个方面展现了卓越的性能和突破性的优势。

1. 超长寿命：由于碳-14的半衰期长达5730年，理论上，“烛龙一号”核电池具备数千年的超长使用寿命，这一特性使得它在需要长期供电的应用场景中具有巨大的潜力。
2. 极端温度适应性：“烛龙一号”能够在-100℃至200℃的温度范围内稳定工作，这一特性使得它在极端环境条件下，如深海、极地、月球、火星等，能够作为无需维护的持续供电解决方案。
3. 高能量密度：该电池的能量密度高达2200mWh/g，远高于传统化学电池，这意味着在相同体积或重量下，“烛龙一号”能够存储更多的电能，从而提供更持久的供电能力。
4. 性能稳定性：“烛龙一号”在50年的设计寿命内，性能衰减率低于5%，这一特性确保了电池在长期使用过程中的稳定性和可靠性。
5. 智能能量管理：该电池支持毫瓦级脉冲放电和智能能量管理，能够灵活适配多种应用场景，通过智能管理，电池可以根据实际需求调整放电速率和输出功率，从而优化能源利用效率。

在技术层面,“烛龙一号”成功攻克了高比活度C-14源制备、换能器件能量转换率低及稳定性差等关键技术难题，其短路电流达282nA，开路电压为2.1V，最大输出功率为433nW，能量转换效率突破8%，这一性能表现不仅在国内处于领先地位，也在国际上达到了先进水平。

“烛龙一号”的实际应用与测试

为了验证“烛龙一号”核电池的可靠性和耐用性，研发团队进行了多项实际测试和应用验证。

1. 驱动蓝牙射频芯片：通过接入核电池储能装置模组，研发团队成功驱动蓝牙射频芯片向外发射信号并稳定接收，这一测试验证了电池在无线通信领域的应用潜力。
2. LED灯持续工作：搭载“烛龙一号”的LED灯已持续工作近4个月，累计完成超过35000次脉冲闪烁，这一测试不仅验证了电池的可靠性和耐用性，也展示了其在照明领域的应用前景。

“烛龙一号”核电池在医疗、物联网、极端环境探测和宇宙深空探测等领域也具有广阔的应用前景。

• 医疗领域：可为脑机接口、心脏起搏器等植入式设备提供永久能源，传统的心脏起搏器电池寿命通常在5至10年之间，需要定期更换，而“烛龙一号”核电池则能够避免这一繁琐过程，为患者提供更持久、更可靠的能源支持。
• 物联网领域：能够支撑万亿级传感器网络的长期运行，随着物联网技术的不断发展，传感器网络的应用范围越来越广，而“烛龙一号”核电池的高能量密度和超长寿命使其成为支撑传感器网络长期运行的理想选择。
• 极端环境探测：在深海、极地、月球、火星等极端环境中，可作为无需维护的持续供电解决方案，这些环境通常条件恶劣，传统能源难以提供稳定的供电支持，而“烛龙一号”核电池则能够在这些环境中稳定工作，为探测设备提供持久的能源保障。
• 宇宙深空探测：有望为星际航行器提供持久动力，在宇宙深空探测领域，能源供应是制约航行器性能的关键因素之一，而“烛龙一号”核电池的高能量密度和超长寿命使其成为星际航行器理想的能源选择。

“烛龙一号”的产业化前景与挑战

“烛龙一号”碳-14核电池的成功研制不仅推动了我国核能技术的创新，也为未来能源革命注入了新的活力，要实现其产业化应用，还需要克服一系列挑战。

1. 生产成本：“烛龙一号”核电池的生产成本相对较高，为了降低生产成本，研发团队需要进一步优化生产工艺和材料选择，提高生产效率和质量稳定性。
2. 体积与重量：虽然“烛龙一号”在能量密度和性能稳定性方面表现出色，但其体积和重量仍然较大，为了满足更多应用场景的需求，研发团队需要继续努力缩小电池的体积和重量。
3. 安全性与环保：核电池的安全性一直是人们关注的焦点，为了确保“烛龙一号”核电池的安全性和环保性，研发团队需要对其进行严格的安全评估和环保监测，确保其在使用过程中不会对环境和人体造成危害。

尽管面临这些挑战,但“烛龙一号”碳-14核电池的产业化前景仍然十分广阔，随着技术的不断进步和成本的降低，相信这款核电池将在未来能源领域发挥越来越重要的作用。

“烛龙一号”碳-14核电池的成功研制是中国在核能技术领域的一次重大突破，也是全球范围内微型核电池领域的一项创新，这款核电池凭借超长寿命、极端温度适应性、高能量密度和性能稳定性等卓越性能，在医疗、物联网、极端环境探测和宇宙深空探测等领域具有广阔的应用前景，虽然要实现其产业化应用还需要克服一系列挑战，但相信随着技术的不断进步和成本的降低，“烛龙一号”碳-14核电池将在未来能源领域发挥越来越重要的作用，为人类社会的可持续发展贡献新的力量。

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