20世纪90年代，锂离子电池开始商业规模使用，引发了我们与便携式电子产品关系的一场革命。智能手机出现后，电池续航时间不足对手机的影响愈发明显，为了保障用户的正常使用体验，电池厂商也一直改良锂电池的制程，但电池材料改良的速度远低于其他元件功耗上升的速度。
2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫成功实验用胶带从石墨分离出石墨烯，证实这种万能材料的存在。目前石墨烯电池技术有两大方向，一是当阳极镶嵌锂离子，另一种是当导电剂，当电极材料可算是传统锂电池的改良版。传统锂电池一直采用多层石墨为镶嵌结构，如果将石墨分成单层结构（石墨烯），当作阳极的锂电池理论容量将是传统锂电池容量2倍以上。
如今，除石墨烯外，又有一种电池模型打破了所有既定的范式——能够持续使用28000年——而不用充电。这是采用一种与太阳能发电非常相似的技术创造的电池，不同的是这款电池使用从核废料中获取的辐射。
“永远不用充电的电池”，图源：NDB官网
这款由核废料制成的金刚石电池由美国初创公司Nano Diamond Battery（NDB）提出，目前该公司已经有了一个名为“Diamond Nuclear Voltaic”的原型。
该电池的核心技术基于核废料和人造金刚石。具体来说，是通过电池中的主体——单晶金刚石，吸收通常存在于核废料中的放射性同位素（如放射性碳-14）中的能量。
当放射性同位素衰变时，它们会释放出电子，这些电子被金刚石晶体捕获并转化为电能。由于这些同位素的半衰期很长（例如碳-14的半衰期约为5700年），电池可以持续产生电能数千年之久。一旦产生电力，微型金刚石的热传导效率就会从放射性同位素中吸走热量。
NDB表示，首先，这款金刚石电池的设计使其能够持续28000年，无需更换或充电。对于需要长期电源的应用场景，如太空探测器、远程传感器和医疗植入设备来说是一项革命性的技术。其次，金刚石的热传导性能极高，能够有效地将放射性同位素的衰变能量转化为电能，同时迅速散热，避免过热问题，从而完成高效能量转换。此外，这种材料材质更加坚硬，耐用性比不锈钢高12倍。据NDB称，这颗金刚石被多层“极其耐用”的合成金刚石涂层包裹起来，辐射水平比人体自然辐射还低，对人类来说“完全安全”。
图源：NDB
如果可行，金刚石电池的应用会出现在各种场景，例如航天工业、医疗设备、远程传感器、消费电子等中。
在长期太空任务中，电池的持久性和稳定性至关重要。金刚石电池可以为航天器、卫星和其他太空设备提供可靠的电源支持；心脏起搏器、助听器等医疗植入设备需要长期稳定的电源，金刚石电池的超长寿命和安全性使其成为理想的选择；在无法频繁更换电池的环境中，如海洋监测设备、野生动物追踪器等，金刚石电池可以提供持久的电力支持；虽然目前金刚石电池的成本较高，但随着技术的进步和生产规模的扩大，未来有望应用于智能手机、笔记本电脑等消费电子产品，彻底解决充电问题。
尽管它具有巨大的潜力，但其大规模商业化仍面临一些挑战。首先，生产成本较高是一个主要障碍。虽然核废料的原材料成本较低，但合成金刚石的制造和电池组装过程复杂且昂贵。其次，尽管已经采取了多层防护措施，但公众对放射性材料的安全性仍存在疑虑。
据了解，NDB公司正致力于优化生产工艺，降低成本，并进行严格的测试和认证程序以确保电池的安全性和可靠性。目前，公司将这款电池出售给包括航天机构在内的商业合作伙伴，以用于长期任务。关于价格，尚未透露具体细节。
尽管商业化过程仍面临挑战，但随着技术的不断进步和成本的降低，金刚石电池有望成为未来能源市场的重要组成部分，彻底改变我们对电池和能源的理解。
