南韓研發射線電池：供電數十年免充電，突破性技術有望顛覆能源應用

南韓大邱慶北科學技術研究院（DGIST）的尹秀一教授領導研究團隊，成功開發出一款新型的「射線電池」（或稱貝塔輻射伏特效應電池）。這項創新技術突破了傳統電池的限制，能為小型裝置提供長達數十年不需充電的電力，被視為能源領域的一大里程碑。

碳-14 結合鈣鈦礦：效率與穩定性大幅躍進

這款射線核電池的核心技術，是將放射性碳-14這種不穩定的碳原子，與鈣鈦礦材料巧妙結合。研究團隊利用放射性碳-14奈米顆粒和量子點（14CNP/CQD）作為電極，並將這些電極與經過特殊添加劑（甲基氯化銨 MACl 和氯化銫 CsCl）處理的鈣鈦礦薄膜整合到電池中。這些添加劑能有效強化鈣鈦礦的晶體結構，使其更加穩定，並顯著提升電荷傳輸能力。

相較於舊有設計，實驗數據顯示，新電池的電子遷移率驚人地提高了約 56,000 倍，且最長可連續運作 9 小時。研究人員指出，這項成果是全球首次成功將鈣鈦礦整合到這類核電池中，為射線核電池的發展開啟了全新篇章。

貝塔輻射轉換電能：安全且具回收潛力

射線核電池的運作原理，是將放射性衰變過程中釋放的β粒子（高能量電子）直接轉換成電能。值得注意的是，β射線的穿透力低，無法穿透人體皮膚，也能輕易被鋁等材料阻擋，因此這項技術在生物安全性方面具有優勢。

尹教授解釋，團隊選擇使用碳的放射性同位素正是因為它只會產生 β射線。此外，碳-14是核反應爐的副產品，不僅來源廣泛、成本低廉，還能回收再利用。由於碳-14的衰變速度極慢，理論上能為裝置提供數百年甚至數千年的電力。

能量轉換效率提升：挑戰與未來展望

為了最大化電池的能量轉換效率（衡量將β粒子轉換為可用電能的效率），研究團隊採用了太陽能電池常見的二氧化鈦半導體，並利用釕基染料進行強化。透過檸檬酸處理，染料與二氧化鈦之間的鍵合更為牢固。當放射性碳原子發射的β射線撞擊染料時，會觸發一連串的電子反應，形成所謂的「雪崩效應」。這些電子隨後被二氧化鈦捕捉，進而產生電流。

透過這種方式，電池的陽極和陰極都使用了放射性碳元素，不僅增加了β射線的含量，也減少了遠距離的能量損失，成功將能量轉換效率從舊款的 0.48% 大幅提升至 2.86%。

然而，目前該系統僅將一小部分的放射性能量轉換為電能，其輸出功率仍低於現有的鋰離子電池。尹教授認為，未來若能改良β發射體的形狀，並找到更佳的吸收材料，將能進一步提高功率輸出。

展望未來，研究團隊相信隨著這項技術的持續發展，這種放射性碳電池將具有廣闊的應用前景，舉凡心臟起搏器、太空探測器到無人機等，都能見到其身影。尹教授總結：「我們有能力將安全的核能注入指尖大小的裝置中。」