手机没电的几个尴尬时刻，你遇到过吗？

有没有不用充电的手机？

购买一台手机，直到手机使用寿命结束，电池既不用充电也不用更换，这一定是很多人的梦想之一。那么为什么不能无限提高手机电池的容量呢？

实际上对于手机电池来说，影响的因素很多。在追求大屏幕潮流的同时，为了设计美感，不得不选择把机身做纤薄，同时牺牲电池容量。一部厚6毫米，显示屏尺寸为5.5英寸的手机，内部需要容纳摄像头模组、处理器芯片、闪存芯片、主板、扬声器、振动马达、电池、屏幕模组等数百样零件，留给电池的空间可想而知。

目前我们仍然在使用锂电池，锂电池的主要参数是能量密度，提升能量密度便可以在电池体积不变的情况下获得更高的电池容量，提升电池续航能力。

然而关于锂电池的革命性进步依然没有出现。就目前的技术而言，不管是锂离子电池还是锂聚合物电池，电池的能量密度都没有更大的突破。换言之，要想电池容量再大，只能更新技术。

核电池——无限续航不是梦

不光是手机，莫斯科物理与技术研究院（MIPT）研究表明：如果电量消耗速度非常快是相当非常危险的，比如用于心脏起搏器中的电池，是绝对不允许发生没电的。同样，太空探测器的电池也是如此。

而核电池的出现，解决了这些问题。装备一块核电池，只要十年、甚至一个世纪更换一次即可。核电池可以说是那些平常难以维修、无法频繁更换电池的仪器供电的首选元件。

区别于传统核电站，所谓的核电池，并不是利用核裂变转化为电能的原理，而是利用放射性同位素的衰变来产生能量。

由于核电池使用的放射性同位素半衰期从几十年到几百年不等，也就是说这些电池虽然功率密度低，但可以长时间缓慢提供能量。与一般化学电池相比，核电池寿命极长、总输出能量高，可惜制作成本相对高昂，所以通常用于需长时间运作、且平常难以进行电池更换的仪器上。

核电池之技术早在1913年便由Henry 发明，并在1953年实现了核电池现代化，之后Paul 提出了利用半导体材料将β衰变能转化成为电能。2013年，美国佛罗里达州的成功研发了一种以“氚”元素为基料的核能电池，名叫，它的大小如同单截成人手指关节。的优缺点都十分明显：有效使用年限高达20年，但是功率极低、价格昂贵。

英国用核废料制造放射性钻石电池

2017年，英国的布里斯托大学的科研团队通过转换核废料制造了一种放射性钻石电池，它是一种理想的供电装置，能够可靠稳定地运行很长时间，可用于心脏起搏器、无人机、人造卫星和太空飞船等。

研究人员使用放射性同位素镍-63作为放射源，制作了“钻石电池”原型。他们指出，这项创新技术同时能解决核废料处理问题，并能延长电池寿命。该核电池主要元素是碳-14，而它的半衰期是5730年。目前他们正在研究如何提高这种电池的效能。

英国布里斯托大学界面分析中心材料学教授汤姆-斯科特(Tom Scott)说：“这种钻石电池没有可移动部件，不会释放物质，并且不需要维护，仅是直接产生电能。将放射性物质封装在钻石之中，我们能够解决长期以来的核废料问题，将其转变成为核动力电池，并成为一种长期使用的清洁能源。”

俄罗斯研发大容量核电池 续航百年

近期，来自俄罗斯莫斯科物理技术学院（MIPT）、莫斯科钢铁学院（MISIS）、超硬与新型碳材料技术研究所（）的研究人员进一步设计了新的核电池结构以改善其低功率密度缺点。

根据 MIPT 声明稿，仅2微米厚的镍同位素镍-63（-63）被夹在 10微米厚的萧特基二极体之间，整个电池原型包含200个二极体，输出功率约1微瓦（µW），体积功率密度为10微瓦/立方公分，虽然暂时无法为你的手机供电，但绝对能应付心律调节器。

若考虑镍-63具有长达百年的半衰期，则新型核电池的能量密度高达/g，比商用化学电池还要高上10倍。

虽然目前核电池一大棘手问题是缺乏镍-63制备设施，但团队表示，商业化技术应该能在未来10年内推出。

新型核电池结构图

总而言之，核电池具有结构紧凑，运行可靠，不受周围环境影响，能长期工作而无须更换等优点，人们不必“谈核色变”。

不过，上述提到的这些核电池电流很小，功率极低，只适合用在压力或者温度传感器、智能传感器、深海油井中的传感器、医疗植入物、硅时钟、涓流充电锂电池以及低功耗的处理器中，如果想要应用在手机上，恐怕还需技术上的进一步突破。

但是我们相信不久的将来，核电池不光会应用在航天、医疗和深海这些特殊领域，也将会出现在我们的日常工作和生活中，发挥日益显著的作用！