近日，日本原子能机构(JAEA)和韩国研究人员在核电池领域取得了重要突破，分别开发出了世界上第一款“铀充电电池”和一种由碳-14同位素驱动的贝塔伏特电池原型，为可再生能源的储存和利用提供了新的可能。
铀电池概念(图片来源：JAEA)
日本原子能机构宣布，其研发的铀蓄电池使用贫化铀(DU)作为负极活性物质，铁作为正极活性物质。这款原型铀充电电池的单电池电压为1.3伏，接近普通碱性电池的1.5伏。经过10次充放电测试，电池性能几乎没有变化，表现出稳定的循环特性。
JAEA指出，21世纪初就提出了使用铀作为活性材料的可充电电池概念，但此前没有研究报告组装的铀可充电电池的具体性能。如果铀充电电池的容量增加并投入实际使用，日本储存的大量贫铀将成为可再生能源电力供应网输出控制的新资源。据日本原子能机构称，目前日本储存了约16000吨贫化铀，全球储存的贫化铀约为160万吨。
目前，日本原子能机构的目标是通过循环电解质来提高铀蓄电池的容量。他们正在研究是否可以通过增加循环电解质的量以及铀和铁的浓度来增加容量，以及构成蓄电池的电极和膜的最佳材料是什么。如果成功提高铀蓄电池的容量，并利用日本储存的贫铀将其投入实际使用，这种电池有望在调节大型太阳能发电厂的供需等方面发挥新作用。
随着可再生能源的引入增加，对可充电电池的需求也不断增加。为了稳定电力供应，需要通过可充电电池等储能设备进行输出控制，新型储能技术的开发正受到广泛关注。
(图片来源：大邱庆北科学技术院)
与此同时，韩国研究人员也在核电池领域取得了进展。大邱庆北科学技术学院教授Su-Il In团队开发出了一种由碳-14同位素驱动的贝塔伏特电池原型。这种核电池无需充电即可使用数十年甚至更长时间。
研究人员用碳-14制作出了一种原型贝塔伏特电池。他们选择使用碳的放射性同位素是因为它只产生β射线。放射性碳是核电站的副产品，价格低廉、随时可用且易于回收。而且由于放射性碳降解速度非常慢，因此放射性碳电池理论上可以使用数千年。
为了显著提高新设计的能量转换效率，该团队使用了一种二氧化钛半导体，并用钌基染料敏化。在原型电池的演示过程中，研究人员发现两个电极上的放射性碳释放的β射线触发了阳极上的钌基染料，产生了电子雪崩，该电子雪崩被二氧化钛层收集并穿过外部电路，从而产生了可用的电能。
Su-Il In表示，这些持久的核电池可以实现许多应用，包括为植入物、远程应用和卫星供电。例如，心脏起搏器可以持续使用一辈子，无需进行手术更换。然而，这种贝塔伏特设计目前只能将一小部分放射性衰变转化为电能，与传统锂离子电池相比性能较低。未来，进一步优化贝塔射线发射器的形状并开发更高效的贝塔射线吸收器有望提高电池的性能并增加发电量。
