号称电池终极形态,能用2万年的核能电池,了解一下?

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new_jam 发表于 2023-8-30 00:59:25|来自:北京丰台 | 显示全部楼层 |阅读模式




前几年有一部科幻机甲电影《环太平洋》,其中一部机甲相对于其他采用电池续航的机甲有所不同,其是唯一一部采用核动力的机甲,没有续航困扰。


今时今日,新能源汽车面临全面电气化。但是受制于锂电池材料物理限制,续航还达不到人们的理想值。近日,国外一家科技公司宣称研发核能电池,足以满足2.8万年的电量使用,那么传统电池和充电会成为过去式吗?



传统电池受材料物理极限影响
传统电池也就是蓄电池,其工作原理简单来说就是电能转化成化学能储存,再将化学能转化成电能使用。根据种类细分有很多,目前在新能源汽车领域主要使用的三元锂电池和磷酸铁锂电池,具有多次充电循环使用的特点。


传统电池主要受到正极材料的物理性质影响,三元锂电池能量密度达到180-220Wh/kg,磷酸铁锂电池能量密度徘徊在140-160Wh/kg左右,这也就制约了新能源汽车的续航。
另外传统锂电池的短板也比较明显,其一,不论三元锂电池还是磷酸铁锂电池都会受到温度影响,在极寒和极热的季节都会有一定程度衰减;其二、锂电池的使用寿命会随着电池充放电的次数提高而衰减,使用越久电池续航衰减越多。对于这些影响,技术不能改变,只能减少影响的程度。





核电池反应原理
核能源,早已不是新鲜事,我们所知道的例如太阳的能量释放、氢弹都是核聚变反应,原子弹与核电站都是核裂变反应。而核电池初听感觉就像是一座小型的核电站,但其实反应原理与以上完全不同,而是核衰变。


核能电池,又叫同位素电池或者原子电池,是一种利用放射性同位素衰变放出载能粒子,并将其能量转换为电能的装置,也被叫做“放射性同位素温差发电机”。核电池使用寿命长,不需要充电,被认为是电池的终结形式。
目前最常用的是钚-238,它在衰变过程中会产生一个α粒子,α粒子受阻减慢时,就会放出热量。接下来利用热电效应,使热能在流动过程中与第二次反应产生温度差形成温差电堆,就可以把释放出的热量转换为源源不断的电能。





核能电池辐射问题如何解决?
要知道,核反应就避免不了辐射问题。市面上大多数研究的核能电池,其内部使用的是元素——钚。这一元素的辐射性极强,一枚原子弹,内部大概包含5千克左右的钚元素。钚在医学上被定义为高度发射线物质,人体哪怕吸入一小粒灰尘也会引发严重的癌症。因此,当前的钚238核能电池并未进入日常生活领域,而是用在宇宙飞船、人造卫星以及太空探索等领域。


如今市面上也有许多防辐射材料,但是能够达到100%防护效果的,只有我们常说的钻石,其不仅能够隔绝辐射,甚至连超声波和信号都可以隔绝。钻石的组成元素是碳元素,本质是碳元素组成的单质晶体,其辐射非常小。据悉,取得研究进展的核能电池并非使用传统的钚元素,而是碳-14,使用碳-14制造而成的核能电池,其辐射可以说是直接忽略不计。



写在最后
核能源本身作为一种新式能源,不像化石燃料发电会排放巨量的污染物造成空气污染,也不会排放二氧化碳加重地球的空气污染。

可以说这一款核能电池一旦成功量产能够解决人类的能源危机,也能实现电动汽车最终的能源形态,并且没有辐射的威胁,前景十分广阔。





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