南韓大邱慶北科學技術院（Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology, DGIST）的研究團隊近日成功開發出一款具有劃時代意義的小型核電池，名稱為「鈣鈦礦貝塔伏打電池」（Perovskite Beta-Voltaic Cell, 簡稱PBC）。該電池在滿電狀態下，理論上可為小型裝置提供數十年，甚至上百年的電力。
韓國研發出安全長效小型核電池：有望為設備提供數十年至上百年電力
這項研究由 DGIST 能源科學與工程系的尹秀一（Su-Il In；音譯）教授領軍，其團隊突破性地將放射性碳-14（^14C）與新一代鈣鈦礦材料融合，研發出一種具備長期穩定性的混合型核電池。
傳統貝塔伏打電池雖已有數十年歷史，但受限於能量轉換效率與安全性難題，遲遲無法進入商業化應用。DGIST 團隊的創新之處，在於其採用了放射性碳-14奈米粒子與量子點（^14CNP/CQD）作為雙電極結構，同時配合由甲基銨氯化物（MACl）與氯化銫（CsCl）雙氯添加劑處理的鈣鈦礦膜，成功穩定了材料晶體結構，並顯著強化電荷傳導能力。
電子遷移率暴增 5 萬倍，連續供電測試突破 9 小時
根據研究團隊的測試數據，經由雙氯添加劑處理的鈣鈦礦膜在結構穩定性與導電性能上達到前所未有的提升。相較於早期設計，PBC 的電子遷移率提升幅度高達 56,000 倍，並且已能在實驗環境中連續運行 9 小時以上，證實其能量轉換與穩定輸出能力。
此外，該設計在陽極與陰極均引入放射性碳材質，使整體貝塔射線（Beta Radiation）密度上升，有效縮短粒子傳輸距離，減少能量損耗。這一改良使得電池的能量轉換效率從原本的 0.48%，顯著提升至 2.86%。雖然距離商業應用理想值尚有差距，但已是學術界對貝塔伏打電池轉換效率的大幅突破。
輸出功率仍低於鋰電池，形狀與吸收層設計為未來關鍵
儘管研究成果令人鼓舞，但目前的 PBC 輸出功率仍低於現有商用鋰離子電池。In 教授表示，下一步研究將針對貝塔放射體的形狀優化與尋找更高效的電荷吸收器設計，以期提升總體功率密度。
他指出：「我們的目標並非取代鋰電池，而是為長期運作的低功耗設備提供一種可持續、穩定且安全的替代電源。」對於某些無法更換電池的應用場景：如太空探測器、極地感測器、軍事偵察裝置或醫療植入裝置等（編按：這種電池不太可能作為電動車的動力電池）。
以生物安全為前提，^14C 材料具成本與環保雙優勢
安全性是核能技術邁入民用領域的首要門檻。In 教授強調，他們選用碳-14 作為放射性源的主要理由，即為其僅釋放「貝塔射線」，這類射線無法穿透人體皮膚，並且可被如鋁箔等輕質材料阻擋，對人體與環境幾乎無直接傷害風險。
此外，碳-14 是核反應爐中的副產物之一，具備價格低廉、來源廣泛且可循環再利用等優點。更重要的是，其半衰期長達 5,730 年，意味著其能量釋放速度極慢，適合用於需極長續航的應用場景。根據研究團隊估算，理論上，一顆PBC可穩定供電數十年甚至上百年。
小型核電池市場前景：商業化挑戰與應用潛力並存
小型核電池並非新概念，但過往多因安全疑慮、技術成熟度不高與成本過高等因素，難以商業落地。隨著 PBC 技術的成熟與潛在應用領域的多元化，其市場前景再度受到矚目。根據多家市場研究機構分析，未來十年內小型核電池市場年均成長率預估將達兩位數，尤其在太空、軍工與極端環境感測等專用設備領域具有高度成長潛力。
儘管目前仍停留在研究階段，PBC 的技術突破標誌著貝塔伏打電池的一大飛躍，有望為能源自主、安全與持久性提供嶄新解決方案。若能進一步提高功率輸出並解決量產與材料回收機制問題，其商業化步伐可望加速。
參考來源：
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DGIST 官方新聞稿：https://www.dgist.ac.kr/bbs/BBSMSTR_000000000188/B000000105905An7oI8.do?mno=sub07_02_02
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RSC Chemical Communications 發表論文：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/cc/d4cc05935b