L’entreprise chinoise Betavolt Technology a présenté le 8 janvier 2024, un nouveau concept de batterie miniature révolutionnaire. Sans charge et sans besoin d’entretien, cette batterie à énergie atomique pourrait avoir une durée de vie allant jusqu’à un demi-siècle. Développée depuis mi-2021, la batterie miniature à énergie atomique chinoise allie deux technologies inédites : la désintégration nucléaire de l’isotope 63 du nickel et le tout premier module à semi-conducteur en diamant de 4ème génération.
L’énergie libérée lors de la désintégration du nickel-63 est recueillie puis convertie en électricité grâce à des convertisseurs semi-conducteurs en diamant. Le diamant est utilisé ici en partie pour ses propriétés de grande résistance aux températures et aux rayonnements élevés. La batterie dans sa structure est un empilement de modules. Chaque module étant constitué d’au moins deux couches de convertisseur en diamant monocristallin de 10 µm d’épaisseur et d’une couche de 2 µm de nickel 63. Les groupes de modules sont ensuite connectés en parallèle ou en série. Cette multiplication en dizaine, voire centaines de modules peut être ajustée par la suite en fonction des besoins attendus. La taille minimale de la batterie doit être de 3x3x0,03mm3.
Cette batterie pourrait être déployée dans le futur dans divers secteurs comme l’aérospatiale, l’Intelligence artificielle, le médicale, les systèmes MEMS (systèmes microélectromécaniques), la robotique et même dans la téléphonie.
Zhang Wei, le président directeur-général de Betavolt, a déclaré : « le premier produit, que la société lancerait, serait le BV100, qui est la première batterie nucléaire au monde à être produite en série. La puissance est de 100 microwatts, la tension de 3V et le volume de 15x15x5mm3, plus petit qu’une pièce de monnaie. Plusieurs de ces batteries peuvent être utilisées en série et en parallèle. L’entreprise prévoit de lancer une batterie de 1 watt en 2025. Si les politiques le permettent, les batteries à énergie atomique peuvent permettre à un téléphone portable de ne jamais être chargé ».
En outre, la société assure que la batterie ne prendra pas feu, n’explosera pas et ne produit aucun rayonnement externe grâce au diamant. Après la période de désintégration du nickel-63, celui-ci devient stable et non radioactif, ce qui réduirait les menaces pour l’environnement en terme de pollution, ainsi que les processus de recyclage coûteux.
D’autres concepts de batteries sont déjà à l’étude par la société chinoise avec l’utilisation du strontium-90, le prométhium-147 et le deutérium, qui pourraient avoir une puissance plus élevée et une durée de vie de 2 à 30 ans. ■
Référence
Article
- Published: 18 September 2024
Micronuclear battery based on a coalescent energy transducer- Kai Li, and others
- Nature volume 633, pages811–815 (2024)
- Abstract
- Micronuclear batteries harness energy from the radioactive decay of radioisotopes to generate electricity on a small scale, typically in the nanowatt or microwatt range1,2. Contrary to chemical batteries, the longevity of a micronuclear battery is tied to the half-life of the used radioisotope, enabling operational lifetimes that can span several decades3. Furthermore, the radioactive decay remains unaffected by environmental factors such as temperature, pressure and magnetic fields, making the micronuclear battery an enduring and reliable power source in scenarios in which conventional batteries prove impractical or challenging to replace4. Common radioisotopes of americium (241Am and 243Am) are α-decay emitters with half-lives longer than hundreds of years. Severe self-adsorption in traditional architectures of micronuclear batteries impedes high-efficiency α-decay energy conversion, making the development of α-radioisotope micronuclear batteries challenging5,6. Here we propose a micronuclear battery architecture that includes a coalescent energy transducer by incorporating 243Am into a luminescent lanthanide coordination polymer. This couples radioisotopes with energy transducers at the molecular level, resulting in an 8,000-fold enhancement in energy conversion efficiency from α decay energy to sustained autoluminescence compared with that of conventional architectures. When implemented in conjunction with a photovoltaic cell that translates autoluminescence into electricity, a new type of radiophotovoltaic micronuclear battery with a total power conversion efficiency of 0.889% and a power per activity of 139 microwatts per curie (μW Ci−1) is obtained.
Note
Une concurrence américaine n’ a pas tardé à se faire connaitre
Europe Solidaire 