編譯／韋士塔

環保永續意識高漲之際，創新的能源解決方案成為備受關注的議題之一；在電池技術方面，隨著各種電子設備邁向微型化與自主化，續航力更長、不須維護的電源日益受到重視。

目前的主流電池為鋰、鎳類型，但使用壽命短，且極易因溫度與潮溼而受損；相較之下，貝塔伏特電池（betavoltaic cell，又稱射線電池）不須充電，即可一次性持續供電數年，甚至數十年，成為理想的替代選項。

近來，南韓大邱慶北科學技術院（DGIST）能源科學與工程系的研究團隊開發出全球首款混合型貝塔伏特電池，是全球首款結合鈣鈦礦（perovskite）材料與碳-14同位素的混合射線電池，直接把放射性同位素的能量轉換為電力。

貝塔伏特電池是一種核電池，使用半導體接面從放射源釋放高能β粒子，也就是從原子核內射出的電子，藉高能粒子在衰變過程與半導體材料相互作用，直接產生電流。

理論上，貝塔福特電池無需維護，就能持續運行數十年。此外，貝塔粒子具有出色的生物安全性，不會穿透人體皮膚。

研究團隊在發表於《化學通訊》（Chemical Communications）期刊的報告中表示，過去的貝塔伏特電池，受限於處理放射性材料及確保材料穩定性的挑戰，實際應用進展有限。

為了提升貝塔伏特電池的性能，研究團隊把碳-14同位素的量子點嵌入電極，並改良鈣鈦礦層的結構，實現了高度穩定的電力輸出和卓越的能量轉換效率。

研究團隊利用甲基氨基氯化物（MACl）和氯化銫（CsCl）等添加劑，精準控制鈣鈦礦晶體結構，顯著改善了電荷傳輸性能。測試結果顯示，新型貝塔伏特電池的電子流動性比傳統系統提高了約5萬6000倍，並在連續運行9小時的情況下，電力輸出依然穩定。

目前，太空探索、深海探測、植入式醫療裝置、物聯網以及軍事等領域面臨的重大挑戰之一，是能源的穩定提供；DGIST的科學家指出，新型的貝塔伏特電池技術，可望為這領域帶來顛覆性的變化。

混合型貝塔伏特電池的前景光明，但要走向大規模商業化仍面臨挑戰，包括：放射性同位素的成本偏高、監管法規、目前功率輸出仍偏低等問題。此外，大眾對於核技術的接受度，也是未來市場推廣需要克服的障礙。

DGIST的研究人員說：「我們的研究成果，代表貝塔伏特電池的實用性首次在世界上得以展示。」

以植入式裝置為例，這項技術可提供終身電力，免除患者因更換電池而需再次手術的痛苦與風險；另外，鈣鈦礦材料對宇宙射線中的質子輻射具有優異的耐受性，使其成為深太空探測器、衛星及深海設施的理想電源。

接下來，「我們希望擴大推廣這種能在極端環境下使用的新一代電源技術，並持續進行電池的微型化研究，滿足更廣泛的應用需求，積極加速其商業化進程」。