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La « batterie nucléaire » arrive-t-elle à maturité ?

Technologie Bêtavolt, une société basée à Pékin a annoncé la miniaturisation d'une batterie nucléaire à l'aide d'un radio-isotope Ni-63 et d'un module semi-conducteur en diamant (semi-conducteur de quatrième génération).  

Batterie nucléaire (connue sous le nom de batterie atomique) batterie ou batterie radio-isotopique ou générateur de radio-isotopes ou batterie à rayonnement voltaïque ou batterie bêtavoltaïque) se compose d'un radio-isotope émetteur bêta et d'un semi-conducteur. Il génère de l'électricité grâce à la transition semi-conductrice des particules bêta (ou électrons) émises par le radio-isotope nickel-63. La technologie des batteries bêtavoltaïques (c'est-à-dire une batterie nucléaire qui utilise les émissions de particules bêta de l'isotope Ni-63 pour la production d'électricité) est disponible depuis plus de cinq décennies depuis sa première découverte en 1913 et est couramment utilisée dans le secteur spatial pour alimenter les charges utiles des engins spatiaux. Sa densité énergétique est très élevée mais sa puissance de sortie est très faible. Le principal avantage de la batterie nucléaire est une alimentation électrique continue et durable pendant cinq décennies. 

Tableau: Types de batterie

Batterie chimique
convertit l'énergie chimique stockée dans l'appareil en électricité. Il s’agit essentiellement d’une cellule électrochimique composée de trois éléments de base : une cathode, une anode et un électrolyte. Peut être rechargé, différents métaux et électrolytes peuvent être utilisés, par exemple des piles alcalines, nickel-hydrure métallique (NiMH) et lithium-ion. Il a une faible densité de puissance mais une puissance de sortie élevée.  
Batterie à combustible
convertit l'énergie chimique d'un carburant (souvent de l'hydrogène) et d'un agent oxydant (souvent de l'oxygène) en électricité. Si l’hydrogène est le carburant, les seuls produits sont l’électricité, l’eau et la chaleur. 
Batterie nucléaire (également connu sous le nom Batterie atomique or Batterie radio-isotopique or générateur de radio-isotopes ou Batteries à rayonnement-voltaïque)
convertit l'énergie des radio-isotopes provenant de la désintégration d'un isotope radioactif pour produire de l'électricité.  

Batterie bêtavoltaïque: une batterie nucléaire qui utilise les émissions bêta (électrons) du radio-isotope.  

Batterie voltaïque à rayons X utilise le rayonnement X émis par le radio-isotope. Les batteries nucléaires ont une densité énergétique élevée et durent longtemps, mais présentent l’inconvénient d’une faible puissance de sortie. 

Technologie BêtavoltLa véritable innovation de est le développement d'un semi-conducteur diamant monocristallin de quatrième génération de 10 microns d'épaisseur. Le diamant est plus adapté à l’utilisation en raison de sa large bande interdite de plus de 5eV et de sa résistance aux radiations. Les convertisseurs de diamant à haut rendement sont la clé de la fabrication des batteries nucléaires. Des feuilles de radio-isotope Ni-63 de 2 microns d'épaisseur sont placées entre deux convertisseurs semi-conducteurs en diamant. La batterie est modulaire composée de plusieurs unités indépendantes. La puissance de la batterie est de 100 microwatts, la tension est de 3V et la dimension est de 15 X 15 X 5 mm3

La batterie bêtavoltaïque de la société américaine Widetronix utilise un semi-conducteur en carbure de silicium (SiC). 

BV100, la batterie nucléaire miniature, développée par Technologie Bêtavolt est actuellement en phase pilote et entrera probablement en phase de production de masse dans un avenir proche. Cela pourrait être utilisé pour alimenter des équipements d’IA, des équipements médicaux, des systèmes MEMS, des capteurs avancés, des petits drones et des micro-robots. 

De telles microsources d’énergie miniaturisées sont nécessaires à l’heure actuelle compte tenu des progrès de la nanotechnologie et de l’électronique.  

Technologie Bêtavolt prévoit de lancer une batterie d’une puissance de 1 watt en 2025. 

Dans le même ordre d'idées, une étude récente rapporte une nouvelle batterie à rayons X-voltaïque (rayons X-voltaïques) avec une puissance de sortie jusqu'à trois fois supérieure à celle des batteries bêtavoltaïques de pointe. 

*** 

Références:  

  1. Technologie Betavolt 2024. Actualités – Betavolt développe avec succès une batterie à énergie atomique à usage civil. Publié le 8 janvier 2024. Disponible sur https://www.betavolt.tech/359485-359485_645066.html 
  2. Zhao Y., et al 2024. Nouveau membre des microsources d'énergie pour les explorations environnementales extrêmes : les batteries à rayons X-voltaïques. Énergie appliquée. Volume 353, partie B, 1er janvier 2024, 122103/DOI :  https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.122103 

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Umesh Prasad
Umesh Prasad
Journaliste scientifique | Rédacteur fondateur, magazine Scientific European

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