专利摘要
专利摘要
本申请提供了压电热电静态型同位素电池。该同位素电池包括壳体和设置在壳体中的换能器件，换能器件包括：长度方向上的一端固定在壳体上，另一端伸向壳体中并悬空设置的悬臂梁；设置在悬臂梁自由端下表面的第一电荷收集板；设置在壳体上并与第一电荷收集板相对设置的第二电荷收集板，且其富集的电荷与第一电荷收集板富集的电荷极性相反；设置在体中的放射源；依次设置在所述悬臂梁的固定端上表面的绝缘衬底、第一压电输出电极、压电转换组件和第二压电输出电极；设置在悬臂梁自由端上表面的第一热电转换组件；设置在第一热电转换组件上表面的散热片。该电池具有能量转换效率高、输出功率大、环境适用性强、工作稳定性好、使用寿命长的特点。
权利要求
1.一种压电热电静态型同位素电池，其特征在于，包括壳体和设置在所述壳体中的换能器件、支撑垫和纳米铅有机玻璃复合材料涂层，所述换能器件包括：
悬臂梁，所述悬臂梁长度方向上的一端固定在所述壳体上形成固定端，所述悬臂梁长度方向上的另一端伸向所述壳体中并悬空设置以形成自由端；
第一电荷收集板，所述第一电荷收集板设置在所述悬臂梁自由端的下表面；
第二电荷收集板，所述第二电荷收集板设置在所述壳体上，并与所述第一电荷收集板相对设置，且所述第二电荷收集板上富集的电荷与所述第一电荷收集板上富集的电荷极性相反；
放射源，所述放射源设置在所述壳体中；
绝缘衬底，所述绝缘衬底设置在所述悬臂梁的固定端上表面；
第一压电输出电极，所述第一压电输出电极设置在所述绝缘衬底上表面；
压电转换组件，所述压电转换组件设置在所述第一压电输出电极上表面；
第二压电输出电极，所述第二压电输出电极设置在所述压电转换组件上表面；
第一热电转换组件，所述第一热电转换组件设置在所述悬臂梁自由端的上表面；
散热片，所述散热片设置在所述第一热电转换组件的上表面；
所述壳体包括：
圆柱形壳体本体和设置在所述圆柱形壳体本体两端的第一密封圈和第二密封圈，以使得所述壳体内部形成密封空间，所述悬臂梁固定端嵌入所述第一密封圈中，所述第二密封圈上设置有与所述密封空间相连通的阀门和与所述阀门相连通的气嘴；
其中，所述支撑垫设在所述壳体本体内表面上，所述纳米铅有机玻璃复合材料涂层设在所述壳体本体内表面上。
2.根据权利要求1所述的同位素电池，其特征在于，所述放射源设置在所述第二电荷收集板远离所述壳体的表面上。
3.根据权利要求2所述的同位素电池，其特征在于，还包括第一能量转换组件，所述第一能量转换组件设置在所述放射源远离所述第一电荷收集板的一侧。
4.根据权利要求3所述的同位素电池，其特征在于，所述第一能量转换组件包括第二热电转换组件、第一辐射伏特组件、第一辐射发光组件中的任意一种。
5.根据权利要求3或4所述的同位素电池，其特征在于，所述放射源设置在所述第一能量转换组件上，与所述第一电荷收集板相对设置，且复用为所述第二电荷收集板。
6.根据权利要求1所述的同位素电池，其特征在于，所述放射源设置在所述悬臂梁固定端的下方，且所述放射源的上表面和下表面上分别设置有第二能量转换组件和第三能量转换组件，所述第二能量转换组件与所述第一电荷收集板电连接，所述第三能量转换组件与所述第二电荷收集板电连接。
7.根据权利要求6所述的同位素电池，其特征在于，所述第二能量转换组件和所述第三能量转换组件分别为第三热电转换组件、第二辐射伏特组件和第二辐射发光组件中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的同位素电池，其特征在于，还包括支撑架，所述支撑架设置在所述悬臂梁固定端的下表面和所述壳体之间。
9.根据权利要求1所述的同位素电池，其特征在于，所述放射源包括α放射源和β放射源中的至少一种。
10.根据权利要求9所述的同位素电池，其特征在于，所述α放射源选自
11.根据权利要求1所述的同位素电池，其特征在于，形成所述压电转换组件的材料选自钛酸铅、锆钛酸铅、铌镁酸铅、铌锌酸铅、钽钪酸铅、钛酸钡、钛酸铋钠、聚偏氟乙烯和钙钛矿压电材料中的至少一种。
12.根据权利要求1所述的同位素电池，其特征在于，形成所述第一热电转换组件的材料选自Bi
13.根据权利要求4所述的同位素电池，其特征在于，形成所述第二热电转换组件的材料选自Bi
14.根据权利要求7所述的同位素电池，其特征在于，形成所述第三热电转换组件的材料选自Bi
15.根据权利要求4所述的同位素电池，其特征在于，形成所述第一辐射伏特组件的材料选自Ge、Si、InP、GaAs、GaP、SiC、TiO
16.根据权利要求7所述的同位素电池，其特征在于，形成所述第二辐射伏特组件的材料选自Ge、Si、InP、GaAs、GaP、SiC、TiO
17.根据权利要求4所述的同位素电池，其特征在于，进一步包括：
多根输出导线，所述多根输出导线分别与所述第一热电转换组件和/或所述第二热电转换组件、所述压电转换组件、所述第一辐射伏特组件、和所述第一辐射发光组件电连接，其中，所述多根输出导线选自镀镍铜芯高耐火绝缘导线。
18.根据权利要求7所述的同位素电池，其特征在于，进一步包括：
多根输出导线，所述多根输出导线分别与所述第一热电转换组件和/或所述第三热电转换组件、所述压电转换组件、所述第二辐射伏特组件、和所述第二辐射发光组件电连接，其中，所述多根输出导线选自镀镍铜芯高耐火绝缘导线。
19.根据权利要求1所述的同位素电池，其特征在于，所述换能器件的数量为多个。
20.根据权利要求19所述的同位素电池，其特征在于，所述换能器件成列分布，相邻两列所述换能器件构成换能器件组，每个所述换能器件组中的两列换能器件的自由端靠近设置。
21.根据权利要求19或20所述的同位素电池，其特征在于，多个所述换能器件之间通过串联和并联中的至少一种的方式实现电源管理。
说明书
技术领域
本申请属于压电器件、热电器件、同位素电池、混合发电系统与微纳集成领域，具体涉及压电同位素电池。
背景技术
原子核成分(或能态)自发地发生变化，同时放射出射线的同位素称为放射性同位素。放射性同位素电池，简称同位素电池，它是利用换能器件将放射性同位素衰变时释放出射线的能量转换成电能输出，从而达到供电目的。由于同位素电池具有服役寿命长、环境适应性强、工作稳定性好、无需维护、小型化等优点，目前已在军事国防、深空深海、极地探测、生物医疗、电子工业等重要领域被广泛应用。
同位素电池首先由英国物理学家Henry Moseley于1913年提出，而有关同位素电池的研究主要集中在过去的100年。2017年，周毅等人结合不同换能方式下同位素电池换能效率高低与输出功率大小将同位素电池的换能方式分成了四类：①静态型热电式(温差电/热电、热离子发射、接触电势差、热光伏、碱金属热电转换)同位素电池；②辐射伏特效应(肖特基、PN/PIN结)同位素电池；③动态型热电式(布雷顿循环、斯特林循环、朗肯循环、磁流体发电、射流驱动压电式)同位素电池；④特殊换能机理(直接收集、辐射发光、外中子源驱动式、衰变LC电路耦合谐振、宇宙射线/电磁波收集、压电悬臂梁、磁约束下β粒子电磁辐射、磁分离式、辐射电离)同位素电池。
上述四类同位素电池的研究结果表明，能量转化效率低仍是目前同位素电池的共性所在。静态型热电式同位素电池的发展主要得益于国家层面的研究开发，特别是温差式同位素电池(radioisotope thermoelectric generators,RTG)的设计与制造目前在美国已日趋完善，但其基于热电材料换能电池能量转化效率较低，即便NASA最新报道的增强型多任务温差式同位素电池(enhanced multi-mission radioisotope thermoelectricgenerators,eMMRTG)的换能效率也不足8％，因而其使用范围有限、民用化过程较为困难。辐射伏特效应同位素电池以半导体材料为换能组件，可实现同位素电池器件小型化，提高了其在MEMS/NEMS与低功率器件方面的应用，且随着宽禁带半导体与多维结构材料的快速发展取得了一定的研究成效，但辐射伏特效应同位素电池存在射线长期辐照下半导体材料性能退化问题，降低了辐射伏特效应同位素电池的使用寿命。压电式悬臂梁同位素电池通过压电悬臂梁的往复式机械形变实现电能输出，其在微纳器件和真空检漏方面有广泛应用价值，但电池能量转化效率较低，能量损耗较大。综上所述，目前同位素电池的相关研究仍有待深入。
发明内容
本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本申请的一个目的在于提出一种可突破传统压电式悬臂梁同位素电池存在单一换能、能量损失较大的技术瓶颈，较大程度地提高同位素电池的能量转化效率或者扩展了同位素电池微纳应用领域的同位素电池。
在本申请的一个方面，本申请提供了一种压电热电静态型同位素电池。根据本申请的实施例，该同位素电池包括壳体和设置在所述壳体中的换能器件，所述换能器件包括：悬臂梁，所述悬臂梁长度方向上的一端固定在所述壳体上形成固定端，所述悬臂梁长度方向上的另一端伸向所述壳体中并悬空设置以形成自由端；第一电荷收集板，所述第一电荷收集板设置在所述悬臂梁自由端的下表面；第二电荷收集板，所述第二电荷收集板设置在所述壳体上，并与所述第一电荷收集板相对设置，且所述第二电荷收集板上富集的电荷与所述第一电荷收集板上富集的电荷极性相反；放射源，所述放射源设置在所述壳体中；绝缘衬底，所述绝缘衬底设置在所述悬臂梁的固定端上表面；第一压电输出电极，所述第一压电输出电极设置在所述绝缘衬底上表面；压电转换组件，所述压电转换组件设置在所述第一压电输出电极上表面；第二压电输出电极，所述第二压电输出电极设置在所述压电转换组件上表面；第一热电转换组件，所述第一热电转换组件设置在所述悬臂梁自由端的上表面；散热片，所述散热片设置在所述第一热电转换组件的上表面。该同位素电池能够突破传统同位素电池存在单一换能、能量损失较大的技术瓶颈，具有能量转化效率高、工作稳定性好、微纳集成度高等特点。
根据本申请的实施例，所述放射源设置在所述第二电荷收集板远离所述壳体的表面上。
根据本申请的实施例，该同位素电池还包括第一能量转换组件，所述第一能量转换组件设置在所述放射源远离所述第一电荷收集板的一侧。
根据本申请的实施例，所述第一能量转换组件包括第二热电转换组件、第一辐射伏特组件、第一辐射发光组件中的任意一种。
根据本申请的实施例，所述放射源设置在所述第一能量转换组件上，与所述第一电荷收集板相对设置，且复用为所述第二电荷收集板。
根据本申请的实施例，所述放射源设置在所述悬臂梁固定端的下方，且所述放射源的上表面和下表面上分别设置有第二能量转换组件和第三能量转换组件，所述第二能量转换组件与所述第一电荷收集板电连接，所述第三能量转换组件与所述第二电荷收集板电连接。
根据本申请的实施例，所述第二能量转换组件和所述第三能量转换组件分别为第三热电转换组件、第二辐射伏特组件和第二辐射发光组件中的任意一种。
根据本申请的实施例，所述壳体包括：圆柱形壳体本体和设置在所述圆柱形壳体本体两端的第一密封圈和第二密封圈，以使得所述壳体内部形成密封空间，所述悬臂梁固定端嵌入所述第一密封圈中，所述第二密封圈上设置有与所述密封空间相连通的阀门和与所述阀门相连通的气嘴。
根据本申请的实施例，所述壳体本体内表面设置有支撑垫。
根据本申请的实施例，所述壳体本体内表面设置有纳米铅有机玻璃复合材料涂层。
根据本申请的实施例，该同位素电池还包括支撑架，所述支撑架设置在所述悬臂梁固定端的下表面和所述壳体之间。
根据本申请的实施例，所述放射源包括α放射源和β放射源中的至少一种。
根据本申请的实施例，所述α放射源选自
根据本申请的实施例，形成所述压电转换组件的材料选自钛酸铅、锆钛酸铅、铌镁酸铅、铌锌酸铅、钽钪酸铅、钛酸钡、钛酸铋钠、聚偏氟乙烯和钙钛矿压电材料中的至少一种。
根据本申请的实施例，形成所述热电转换组件的材料选自Bi2Te3基材料、Sb2Se3基材料、Sb2Te3基材料、BiSb基材料、Zn4Sb3基材料、Mg3Sb2基材料和Sb2Se3基材料中的至少一种。
根据本申请的实施例，形成所述辐射伏特组件的材料选自Ge、Si、InP、GaAs、GaP、SiC、TiO2纳米管阵列、ZnO、GaN、ZnS、SiCN、SiCN/Si、金刚石和AlN中的至少一种；形成所述辐射发光组件材料选自ZnS:Cu、ZnS:Ag、SrAl2O4:Eu
根据本申请的实施例，所述同位素电池进一步包括：多根输出导线，所述多个输出导线分别与所述热电转换组件、所述压电转换组件、所述辐射伏特组件和所述辐射发光组件电连接，其中，所述多根输出导线选自镀镍铜芯高耐火绝缘导线。
根据本申请的实施例，所述换能器件的数量为多个。
根据本申请的实施例，所述换能器件成列分布，相邻两列所述换能器件构成换能器件组，每个所述换能器件组中的两列换能器件的自由端靠近设置。
根据本申请的实施例，多个所述换能器件之间通过串联和并联中的至少一种的方式实现电源管理。
本申请提供的同位素电池通过采用压电转换组件、热电转换组件为换能材料，进一步结合辐射伏特材料与辐射发光材料有效突破了传统静态型同位素电池存在的单一换能、能量损失较大的技术瓶颈，同时较大程度地提升了静态型同位素电池的能量转化效率，具有能量转化效率高、输出功率大、环境适用性强、工作稳定性好、使用寿命长、易于实施等特点，可长时间稳定工作于军事国防、深空深海、极地探测、生物医疗、电子工业等重要领域，进一步满足了能源需求的环保、高效、便携、普适。
与相关技术相比，本申请至少具有以下有益效果：
1、本申请采用压电材料、热电材料、辐射伏特材料、辐射发光材料等方式实现级联梯级换能，设计了一种新型同位素电池，较大程度地提高了电池能量转化效率，满足能源低碳环保、集成高效、经济普适的要求。
2、本申请通过对换能器件进行大规模微纳集成，提高了电池的电学输出特性，扩大电池在MEMS/NEMS、低功率/超低功率电子器件等方面的应用。
3、本申请分别采用悬臂梁、热电转换组件、辐射伏特组件、辐射发光组件实现放射源衰变能向电能转化，多级换能结构射线起到较好屏蔽作用，辅之曲面壳体本体内表面的纳米铅有机玻璃复合材料涂层，进一步提高了电池的安全性。
4、本申请采用横向支撑垫和密封圈对电池内部换能器件与电池电极连接处、电池换能器件外表面进行绝热固定，有助于缓冲放射源与换能器件等电池内部结构存在的机械挤压与热应力，提高电池稳定性，并且更好的工作于各种恶劣环境。
附图说明
图1是本发明一个实施例中同位素电池的结构示意图。
图2是本发明另一个实施例中同位素电池的工作原理图。
图3是本发明又一个实施例中单悬臂梁同位素电池结构左视图。
图4是本发明又一个实施例中双悬臂梁同位素电池结构左视图。
图5是本发明又一个实施例中同位素电池结构右视图。
图6是本发明又一个实施例中同位素电池的结构示意图。
图7是本发明又一个实施例中同位素电池的结构示意图。
图8是本发明又一个实施例中同位素电池的结构示意图。
图9是本发明又一个实施例中同位素电池的结构示意图。
图10是本发明又一个实施例中同位素电池的结构示意图。
图11是本发明又一个实施例中同位素电池的结构示意图。
图12是本发明又一个实施例中同位素电池集成换能器件的结构示意图。
图13是本发明又一个实施例中同位素电池集成换能器件的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
在本申请的一个方面，本申请提供了一种同位素电池。根据本申请的实施例，该同位素电池包括壳体和设置在所述壳体中的换能器件，所述换能器件包括：悬臂梁，所述悬臂梁长度方向上的一端固定在所述壳体上形成固定端，所述悬臂梁长度方向上的另一端伸向所述壳体中并悬空设置以形成自由端；第一电荷收集板，所述第一电荷收集板设置在所述悬臂梁自由端的下表面；第二电荷收集板，所述第二电荷收集板设置在所述壳体上，并与所述第一电荷收集板相对设置，且所述第二电荷收集板上富集的电荷与所述第一电荷收集板上富集的电荷极性相反；放射源，所述放射源设置在所述壳体中；绝缘衬底，所述绝缘衬底设置在所述悬臂梁的固定端上表面；第一压电输出电极，所述第一压电输出电极设置在所述绝缘衬底上表面；压电转换组件，所述压电转换组件设置在所述第一压电输出电极上表面；第二压电输出电极，所述第二压电输出电极设置在所述压电转换组件上表面；第一热电转换组件，所述第一热电转换组件设置在所述悬臂梁自由端的上表面；散热片，所述散热片设置在所述第一热电转换组件的上表面。该同位素电池能够突破传统同位素电池存在单一换能、能量损失较大的技术瓶颈，具有能量转化效率高、工作稳定性好、微纳集成度高等特点。
本申请的同位素电池中，放射源(或称放射性同位素)发生衰变所释放出的射线入射到换能组件中，射线的能量转化为电能与热能，通过换能器件(电荷富集单元、压电转换组件、热电转换组件)实现放射源衰变能向电能的转化。具体的，本申请的同位素电池实现电学输出的过程可以描述为：采用悬臂梁自由端下表面第一电荷收集板对放射源衰变时释放出的粒子进行收集，第一电荷收集板与第二电荷收集板富集的电荷电学极性相反，在库伦引力作用下悬臂梁自由端下表面第一电荷收集板拖动悬臂梁弯曲使压电转换组件产生机械形变实现机械能向电能转换，当悬臂梁自由端下表面第一电荷收集板同第二电荷收集板接触时释放库仑引力，以此往复循环实现电学输出；同时采用第一热电转换组件将悬臂梁与散热片所处外部环境之间的温差转换成电能，实现电学输出。
根据申请的实施例，壳体的具体结构、形状等可以根据实际需要灵活选择。在本申请的一些实施例中，所述壳体包括圆柱形壳体本体和设置在所述圆柱形壳体本体两端的第一密封圈和第二密封圈，以使得所述壳体内部形成密封空间，所述悬臂梁固定端嵌入所述第一密封圈中，所述第二密封圈上设置有与所述密封空间相连通的阀门和与所述阀门相连通的气嘴。在本申请的一些实施例中，形成壳体本体的材质可以为硅酸铝；形成第一密封圈和第二密封圈的材料相同，该材料只要具有一定的机械强度(对电池的壳体具有支撑作用)、一定的隔热效果和屏蔽效果即可，比如可以为碳纤维、橡胶等材料；气嘴可以为圆孔形气嘴；阀门可以为球形阀。由此，通过阀门和气嘴可以使得壳体内部密封空间形成真空环境，采用密封圈可以有助于缓冲电池内部结构存在的机械挤压与热应力，提高电池稳定性，以更好的工作于各种工作环境。
根据本申请的实施例，所述壳体本体内表面设置有支撑垫。在本申请一些实施例中，形成支撑垫的材料可以是石墨-环氧树脂导热复合材料(GEC)。由此，可以对电池内部换能器件与电池电极连接处、电池换能器件外表面进行绝热固定，有助于缓冲电池内部结构存在的机械挤压与热应力，提高电池稳定性，并且更好的工作于各种恶劣环境。在本申请一些实施例中，支撑垫可以设置在第一密封圈和第二密封圈之间，设置在壳体上的部件(如放射源、能量转换组件、第二电荷收集板等)可以设置在支撑垫上，也可以穿过支撑垫直接设置在壳体本体上。
根据本申请的实施例，为了提高射线屏蔽作用，提高电池的安全性，壳体本体的内表面上可以设置纳米铅有机玻璃复合材料涂层，其中，纳米铅有机玻璃复合材料涂层的厚度可以根据实际工作环境的要求灵活调整。由此，电池的射线屏蔽性和安全性较好。
根据本申请的实施例，悬臂梁的具体结构、材质、形状等可以根据实际需要灵活选择。在本申请的一些实施例中，形成悬臂梁的材质可以为Si、Au或Cu。由此，材料来源广泛，成本较低，且机械性能、抗疲劳性能较好，使得电池的稳定性较好，使用寿命较长。
根据本申请的实施例，第一电荷收集板和第二电荷收集板可以为金属膜层，具体材质可以为金属Au、Pd、Pt、Al、Cu、Ni或Ti。在本申请一些实施例中，第二电荷收集板也可以由放射源构成，即放射源复用为第二电荷收集板，或者说放射源同时作为放射源和第二电荷收集板使用。
根据本申请的实施例，本申请的同位素电池扩大了放射源的选择范围，放射源可以为α放射源，也可以为β放射源。在本申请的一些具体实施例中，α放射源选自
需要说明的是，当放射源为(C4H3
根据本申请的实施例，放射源可以为放射性同位素薄膜，且实际使用中，可根据实际应用时输出电压电流的要求，调整放射性同位素薄膜的活度大小和物理尺寸等。
根据本申请的实施例，放射源只要能够辐射能量且辐射的能量可以被转换为电能输出，其具体设置位置可以根据实际情况灵活选择。本申请的实施例中，放射源可以有两种设置方式，一种方式为将放射源与第一电荷收集板相对设置，第一电荷收集板直接吸收放射源辐射的粒子富集电荷，第二电荷收集板直接与放射源相接触，如将放射源设置在所述第二电荷收集板远离所述壳体的表面上；另一种方式为放射源不与第一电荷收集板相对设置，第一电荷收集板和第二电荷收集板分别与能量转换组件相连以富集电荷，如将放射源设置在所述悬臂梁固定端的下方，且所述放射源的上表面和下表面上分别设置有第二能量转换组件和第三能量转换组件，所述第二能量转换组件与所述第一电荷收集板电连接，所述第三能量转换组件与所述第二电荷收集板电连接。
根据本申请的实施例，放射源按照第一种方式进行设置时，该同位素电池还可以包括第一能量转换组件，所述第一能量转换组件设置在所述放射源远离所述第一电荷收集板的一侧。由此，第一能量转换组件可以吸收放射源靠近壳体的一侧辐射的能量，并将其转换为电能输出，有效提高电池的能量转化效率。且采用多种换能方式可以克服单一换能、能量损失较大的问题。
根据本申请的一些实施例，所述第一能量转换组件包括第二热电转换组件、第一辐射伏特组件、第一辐射发光组件中的任意一种。由此，采用多种换能方式可以克服单一换能、能量损失较大的问题，且较大程度的提高了能量转化效率，满足低碳环保、集成高效、经济普适的要求。
根据本申请的实施例，放射源按照第二种方式进行设置时，所述第二能量转换组件和所述第三能量转换组件分别为第三热电转换组件、第二辐射伏特组件和第二辐射发光组件中的任意一种。由此，采用多种换能方式可以克服单一换能、能量损失较大的问题，且较大程度的提高了能量转化效率，满足低碳环保、集成高效、经济普适的要求。
本申请中所述的热电转换组件(如第一热电转换组件、第二热电转换组件和第三热电转换组件等)是指可以将热量转换为电能(如温差热电转换)的组件，形成热电转换组件的热电材料选自Bi2Te3基材料、Sb2Se3基材料、Sb2Te3基材料、BiSb基材料、Zn4Sb3基材料、Mg3Sb2基材料和Sb2Se3基材料中的至少一种。
本申请中所述的辐射伏特组件(如第一辐射伏特组件、第二辐射伏特组件等)是可以基于辐射伏特效应将放射源辐射的能量转换为电能的组件，形成辐射伏特组件的材料选自Ge、Si、InP、GaAs、GaP、SiC、TiO2纳米管阵列(TNTAs)、ZnO、GaN、ZnS、SiCN、SiCN/Si、金刚石和AlN中的至少一种。
本申请中所述的辐射发光组件(如第一辐射发光组件、第二辐射发光组件等)一般包括辐射发光材料和压电转换组件，辐射发光材料吸收放射源辐射的能量发光，压电转换组件将光转换为电能输出，可以采用的辐射发光材料选自ZnS:Cu、ZnS:Ag、SrAl2O4:Eu
本申请中所述的压电转换组件是指通过压力可以发电的组件，形成压电转换组件的材料选自钛酸铅(PT)、锆钛酸铅(PZT)、铌镁酸铅(PMN)、铌锌酸铅(PZN)、钽钪酸铅(PST)、钛酸钡、钛酸铋钠(BNT)、聚偏氟乙烯(PVDF)和钙钛矿压电材料中的至少一种。具体的，通过悬臂梁的往复运动挤压压电转换组件产生机械形变实现电能输出。
根据本申请的实施例，可以在第一热电转换组件的上表面设置散热片，由此可以增大悬臂梁和环境之间的温差，提高能量转化效率。在本申请的一些实施例中，散热片可以为石墨散热片、铜散热片或铝合金散热。由此，散热效果较佳。
本领域技术人员可以理解，本申请中涉及的所有热电转换组件、压电转换组件、辐射伏特组件、辐射发光组件均设置有输出导线和与输出导线相连的输出端子，以便有效的输出电能，即同位素电池进一步包括多根输出导线，多根输出导线包括：第一热电转换组件输出导线，所述第一热电转换组件输出导线与所述第一热电转换组件电连接；第二热电转换组件输出导线，所述第二热电转换组件输出导线与所述第二热电转换组件电连接；第三热电转换组件输出导线，所述第三热电转换组件输出导线与所述第三热电转换组件电连接；第一压电转换组件输出导线，所述第一压电转换组件输出导线与所述第一压电转换组件电连接；第一辐射伏特组件输出导线，所述第一辐射伏特组件输出导线与所述第一辐射伏特组件电连接；第二辐射伏特组件输出导线，所述第二辐射伏特组件输出导线与所述第二辐射伏特组件电连接；第一辐射发光组件输出导线，第一辐射发光组件输出导线与所述第一辐射发光组件电连接；第二辐射发光组件输出导线，第二辐射发光组件输出导线与所述第二辐射发光组件电连接，其中，多根输出导线可以为镀镍铜芯高耐火绝缘导线，输出端子可以为卡接端子，输出端子材质可以为Al或Cu。
下面参照附图，详细描述本申请的同位素电池。
在本申请的一个实施例中，如图1-图5所示：同位素电池整体为柱状结构，壳体15两端分别镶嵌第一橡胶垫圈12和第二橡胶垫圈17，悬臂梁11自由端伸入壳体15中悬空设置，悬臂梁11固定端通过第一橡胶垫圈12固定，绝缘衬底31设置在悬臂梁11固定端上表面，第一压电输出电极32设置在绝缘衬底31上表面，压电转换组件33设置在第一压电输出电极31上表面，第二压电输出电极34设置在压电转换组件33上表面，压电转换组件输出端子36通过压电转换组件输出导线35和压电转换组件33电连接，进而将压力转换的电能输出。所述悬臂梁11自由端上表面和下表面分别装配有第一热电转换组件42和第一电荷收集板25，所述第一热电转换组件42上表面设置有散热片41，所述第一热电转换组件电学输出端子44通过第一热电转换组件输出导线43接入第一热电转换组件42，进而实现将第一热电转换组件42与散热片41所处外部环境之间的温差热转换成的电能输出。第二电荷收集板23设置在所述壳体15上，并与所述第一电荷收集板25相对设置，且所述第二电荷收集板23上富集的电荷与所述第一电荷收集板25上富集的电荷极性相反(比如，第二电荷收集板23上富集正电荷22，第一电荷收集板25上富集负电荷24)，当悬臂梁自由端下表面第一电荷收集板25同第二电荷收集板23接触时释放库仑引力，以此往复循环实现电学输出。所述第二电荷收集板23上表面沉积有放射性同位素薄膜21(放射源)。所述支撑架13设置在所述悬臂梁11固定端的下表面和所述壳体15之间，支撑垫14设置于壳体15内表面，具体的可以紧贴壳体15内壁设置在第一橡胶垫圈12和第二橡胶垫圈17之间，所述第二橡胶垫圈17上装配有与密封空间相连通的阀门19和气嘴18(比如可以设置在第二橡胶垫圈中央位置)，用于使壳体15内部形成真空腔体16。
结合图2，本申请的同位素电池实现电学输出的过程可以描述为：采用悬臂梁11自由端下表面第一电荷收集板25对放射源21衰变时释放出的粒子进行收集，第一电荷收集板25与第二电荷收集板23富集的电荷电学极性相反，在库伦引力作用下悬臂梁11自由端下表面第一电荷收集板25拖动悬臂梁11弯曲使压电转换组件33产生机械形变并通过压电转换组件33实现压电转换，当悬臂梁自由端下表面第一电荷收集板25同第二电荷收集板23接触时释放库仑引力，以此往复循环实现电学输出；同时采用第一热电转换组件42将悬臂梁11与散热片41所处外部环境之间的温差转换成电能，实现电学输出。
图3和图4是图1中同位素电池结构的左视图，第一橡胶垫圈12所在端面镶嵌于壳体15，绝缘衬底31、第一压电输出电极32、压电转换组件33和第二压电输出电极34固定于悬臂梁11上表面并被第一橡胶垫圈12所夹持，其中，图3是单悬臂梁同位素电池的左视图，图4是双悬臂梁同位素电池的左视图。
图5是图1中同位素电池结构的右视图，同位素电池的气嘴18通过第二橡胶垫圈17夹持固定。
在本申请的另一个实施例中，如图6所示：同位素电池整体为柱状结构，壳体15两端分别镶嵌第一橡胶垫圈12和第二橡胶垫圈17，悬臂梁11自由端伸入壳体15中悬空设置，悬臂梁11固定端通过第一橡胶垫圈12或壳体15固定，绝缘衬底31设置在悬臂梁11固定端上表面，第一压电输出电极32设置在绝缘衬底31上表面，压电转换组件33设置在第一压电输出电极31上表面，第二压电输出电极34设置在压电转换组件33上表面，压电转换组件输出端子36通过压电转换组件输出导线35和压电转换组件33电连接，进而将压力转换的电能输出。所述悬臂梁11自由端上表面和下表面分别装配有第一热电转换组件42和第一电荷收集板25，所述第一热电转换组件42上表面设置有散热片41，所述第一热电转换组件电学输出端子44通过第一热电转换组件输出导线43接入第一热电转换组件42，进而实现将第一热电转换组件42与散热片41所处外部环境之间的温差热转换成的电能输出。第二电荷收集板23设置在所述壳体15上，并与所述第一电荷收集板25相对设置，且所述第二电荷收集板23上富集的电荷与所述第一电荷收集板25上富集的电荷极性相反(比如，第二电荷收集板23上富集正电荷22，第一电荷收集板25上富集负电荷24)，当悬臂梁自由端下表面第一电荷收集板25同第二电荷收集板23接触时释放库仑引力，以此往复循环实现电学输出。所述第二电荷收集板23上表面设置有作为第一能量转换组件的第二热电转换组件42a，在第二热电转换组件42a上表面沉积有放射性同位素薄膜21(放射源)，也就是说，第二热电转换组件42a设置在放射源21远离第一电荷收集板25的一侧，并通过第二热电转换组件输出导线43a与第二热电转换组件输出端子44a电连接，如此，第二热电转换组件42a可以吸收放射源21靠近壳体15的一侧辐射的热量，并将其转换为电能输出，有效提高电池的能量转化效率，克服单一换能、能量损失较大的问题。此外，所述支撑架13设置在所述悬臂梁11固定端的下表面和所述壳体15之间，支撑垫14设置于壳体15内表面，具体的，可以紧贴壳体15内壁设置在第一橡胶垫圈12和第二橡胶垫圈17之间，所述第二橡胶垫圈17上装配有与密封空间16相连通的阀门19和气嘴18(比如可以设置在第二橡胶垫圈17中央位置)，用于使壳体15内部形成真空腔体16。
在本申请的又一个实施例中，如图7所示：同位素电池整体为柱状结构，壳体15两端分别镶嵌第一橡胶垫圈12和第二橡胶垫圈17，悬臂梁11自由端伸入壳体15中悬空设置，悬臂梁11固定端通过第一橡胶垫圈12或壳体15固定，绝缘衬底31设置在悬臂梁11固定端上表面，第一压电输出电极32设置在绝缘衬底31上表面，压电转换组件33设置在第一压电输出电极31上表面，第二压电输出电极34设置在压电转换组件33上表面，压电转换组件输出端子36通过压电转换组件输出导线35和压电转换组件33电连接，进而将压力转换的电能输出。所述悬臂梁11自由端上表面和下表面分别装配有第一热电转换组件42和第一电荷收集板25，所述第一热电转换组件42上表面设置有散热片41，所述第一热电转换组件电学输出端子44通过第一热电转换组件输出导线43接入第一热电转换组件42，进而实现将第一热电转换组件42与散热片41所处外部环境之间的温差热转换成的电能输出。此时，放射源21还同时作为第二电荷收集板，设置在作为第一能量转换组件的第一辐射伏特组件42b上(即第一能量转换组件设置在放射源远离所述第一电荷收集板的一侧)，并与所述第一电荷收集板25相对设置，且所述放射源21上富集的电荷与所述第一电荷收集板
压电热电静态型同位素电池专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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