核電池的基本原理及種類
放射性同位素電池的熱源是放射性同位素。它們在蛻變過程中會不斷以具有熱能的射線的形式，向外放出比一般物質大得多的能量。這種很大的能量有兩個令人喜愛的特點。一是蛻變時放出的能量大小、速度，不受外界環境中的溫度、化學反應、壓力、電磁場的影響，因此，核電池以抗干擾性強和工作準確可靠而著稱。另一個特點是蛻變時間很長，這決定了放射性同位素電池可長期使用。
放射性同位素電池採用的放射性同位素來主要有鍶-90（Sr-90，半衰期為28年）、鈽-238（Pu-238，半衰期 89。6年）、釙-210（Po-210半衰期為138。4天）等長半衰期的同位素。將它製成圓柱形電池。燃料放在電池中心，周圍用熱電元件包覆，放射性同位素發射高能量的α射線，在熱電元件中將熱量轉化成電流。
放射性同位素電池的核心是換能器。目前常用的換能器叫靜態熱電換能器，它利用熱電偶的原理在不同的金屬中產生電位差，從而發電。
它的優點是可以做得很小，只是效率頗低，熱利用率只有10%～20%，大部分熱能被浪費掉。在外形上，放射性同位素電池雖有多種形狀，但最外部分都由合金製成，起保護電池和散熱的作用；次外層是輻射遮蔽層，防止輻射線洩漏出來；第三層就是換能器了，在這裡熱能被轉換成電能；最後是電池的心臟部分，放射性同位素原子在這裡不斷地發生蛻變並放出熱量。
按能量轉換機制，核電池一般可分為直接轉換式和間接轉換式。更具體地講，包括直接充電式核電池、氣體電離式核電池、輻射伏特效應能量轉換核電池、熒光體光電式核電池、熱致光電式核電池、溫差式核電池、熱離子發射式核電池、電磁輻射能量轉換核電池和熱機轉換核電池等。
按提供的電壓的高低， 核電池可分為高壓型（幾百至幾千V）和低壓型（幾十mV— 1 V 左右）兩類。高電壓型核電池以含有β射線源（鍶-90或氚）的物質製成發射極，周圍用塗有薄碳層的鎳製成收集電極，中間是真空或固體介質。低電壓型核電池又分為溫差電堆型、氣體電離型和熒光-光電型三種結構。
核電池發展歷程
第一個放射性同位素電池是在1959年1月16日由美國人制成的，它重1800克，在280天內可發出11。6度電。在此之後，核電池的發展頗快。
1961年美國發射的第一顆人造衛星“探險者1號”，上面的無線電發報機就是由核電池供電的。1976年，美國的“海盜1號”、“海盜2號”兩艘宇宙飛船先後在火星上著陸，在短短5個月中得到的火星情況，比以往人類歷史上所積累的全部情況還要多，它們的工作電源也是放射性同位素電池。
2012年，美國“好奇”號登入火星。“好奇”重量超過900公斤，是2004年登陸火星的“勇氣”號和“機遇”號重量的約5倍。
“好奇”號的動力由一臺多工放射性同位素熱電發生器提供，其本質上是一塊核電池。該系統主要包括兩個組成部分：一個裝填鈽-238二氧化物的熱源和一組固體熱電偶，可以將鈽-238產生的熱能轉化為電力。這一系統設計使用壽命為14年，也高於太陽能電池板。該系統足以為“好奇”號同時運轉的諸多儀器提供充足能量。
核電池發展趨勢
核微型電池的未來發展取決於以下幾個方面的因素：安全、能源轉換效率和成本。如果我們可以把電池中放射性材料數量維持在足夠低的水平，從而使其發出的輻射足夠少，那末僅僅電池的簡單包裝就能夠將其阻擋而保證安全。同時，我們還必須找到各種途徑，進一步提高核微型電池提供的能量，特別是在轉化效率方面。
另一個主要挑戰是：如何使放射性同位素電源價格低廉，而且易於與電子器件整合。例如，在我們的實驗系統中，曾使用了1毫居里的鎳-63，其成本為25美元，這對於大規模生產的電子裝置來說太昂貴了。可能的比較便宜的替代物是同位素氚，它是某些核反應堆工作時大量產生的副產品。就一個核微型電池所需要氚的量來說，也許只需花費幾美分。一旦克服了上述挑戰，核微型電池將很快應用在手機和PDA等手持裝置中。就像前面提到的那樣，核電池還可以為傳統電池供電。
