核电池市场规模及份额

核电池市场分析

2025年核电池市场规模预计为824.4亿美元，预计到2030年将达到1151.4亿美元，预测期内（2025-2030年）复合年增长率为6.91%。

持续的深空任务资金、长寿命物联网传感器的指数级增长以及金刚石-半导体转换效率的快速提高正在扩大可利用的机会。航天机构继续青睐放射性同位素电源来执行木星轨道以外的任务，因为木星轨道外的太阳能电池板会失效。与此同时，商业企业正在对核电池进行标准化，以用于五十年的远程传感器部署，从而消除昂贵的现场维护。正在进行的政府同位素生产计划减轻了供应风险，而风险投资则加速了贝塔伏特电池的试点生产线。这些力量共同推动了核电池市场的持续发展即使 RTG 捍卫其在高功率应用中的地位，需求仍将实现两位数增长。

全球核电池市场趋势和见解

深空任务的主流 RTG 需求

NASA 核电评估研究证实放射性同位素电力系统是在小行星带之外运行的 1 kWe 以下探测器的唯一选择。欧洲正在效仿火星探测器项目的镅动力发电机，也将 RTG 视为自主小行星作业的唯一途径。这种深空势头确保了未来十年核电池市场高价值订单的基线。

需要 50 年微功率的物联网设备激增

工业运营商正在跨管道、桥梁和炼油厂部署传感器网格，这些传感器网格必须在没有上门服务的情况下运行数十年，采用 15 毫米封装，在 3 V 电压下提供 100 µW 功率，并承诺使用寿命为 50 年。使用寿命。当每个地点的更换次数超过 10,000 美元时，核电池就成为经济的选择，为核电池市场创造销量增长引擎。

政府同位素太空生产计划

美国能源部在 2025 财年同位素预算中增加 1.839 亿美元，以扩大钚 238 产量。^{(1)来源：能源部，“2025 财年国会预算请求”，energy.gov} 橡树岭国家实验室最近生产了 250 克 Pu-238，符合 NASA 纯度规格，朝着 1.5 公斤的年度目标迈进。欧洲和中国正在采取并行举措，共同缓解关键的供应限制并降低项目投标的风险溢价。

用于无人值守传感器的国防资金不断增加

有争议地形的持续监视要求推动了美国太空军的发展e 对核动力有效载荷的投资。贝塔伏特密钥可以在不充电的情况下保存加密材料二十年，现在正在进入机密通信套件。这些计划转化为核电池市场稳定、受预算保护的需求。

同位素供应瓶颈（Pu-238、Ni-63）

美国政府问责局警告说，现有的 Pu-238 库存无法支持 2030 年以后的任务清单^{(2)资料来源：美国政府问责办公室，“放射性同位素电力系统供应”，gao.gov} Nickel-63 仍然集中在俄罗斯的一处设施，使供应链复杂化。从核废料中提取镅241的替代方案显示出前景，但监管许可可能需要数年时间。

与锂离子替代品相比，单位成本较高

核电池的成本是同类锂离子电池组的 10-100 倍。虽然生命周期经济学有利于偏远地区的核能，但高昂的价格冲击却延迟了消费者应用中的采用。试点晶圆厂现在寻求产量产量来缩小这一差距，但成本压力仍然是核电池市场的近期拖累。

细分市场分析

按类型：随着 betavoltaics 的加速，RTG 占据主导地位

RTG 占据了核电池市场 66.5% 的市场份额在经过验证的任务可靠性的支持下，核电池市场将于 2024 年上市。正在进行的火星和外行星计划依赖于已经连续运行十四年的多任务 RTG。然而，贝塔伏特单位的扩展速度更快。其 15.8% 的复合年增长率反映了突破性进展，例如 28% 的基于金刚石的转换效率，可解锁飞机、传感器和消费者用例。直接能量转换电池占据了一个适度的利基市场，其中瞬时电力输送抵消了较低的总输出。阿尔法光伏和射电光伏概念仍在研发中，但一旦同位素采购障碍得到缓解，可能会扰乱现有股票。因此，到 2030 年，核电池市场将在 RTG 稳定性与 Betavolta 动力之间取得平衡。

Betavolta 商业化正在将人们的观念从奇特的实验室设备转变为可运输数千个的实用硬币大小电池。 Betavolt量产线标志着分水岭，扩大核电池市场尺寸用于超出中试规模的微功率电池。 RTG 制造商正在通过小型化斯特林转换器并获得长期同位素合同来应对。竞争护城河将集中在转换效率专利、安全封装和最终用途认证上，而不仅仅是原始功率输出，从而引导整个核电池行业的资本流动。

按应用：医疗设备超越航空航天

航空航天和航天器在2024年占据核电池市场的58.9％，而医疗设备目前的复合年增长率最快为16.5％。心脏起搏器和神经刺激器的目标是在十年以上的寿命中减少翻修手术，翻修手术会增加感染风险和相关费用。^{(3)来源：新英格兰医学杂志，“起搏器更换风险”，nejm.org} Carbon-14 贝塔伏特原型满足生物相容性标准，同时提供数十年的能源。

工业物联网节点形成下一波需求浪潮，用可持续数十年的微功率取代现场电池更换。石油和天然气运营商在数千英里的管道上部署核动力泄漏检测器。与太阳能电池板不同，防御系统增加了隐形优势，因为核电池缺乏电磁特征。这些用例使收入来源多样化，使核电池市场免受航空航天预算波动的影响。

按最终用户：商业企业扩大需求基础

政府和国防机构在 2024 年获得了 44.1% 的核电池市场份额，这主要是由于使用机密有效载荷和关键任务平台。尽管如此，随着商业和工业企业改造传统传感器群并部署新的自主资产，预计复合年增长率将达到最高的 14.2%。

Zeno Power 等风险投资支持的公司正在定制标准化模块面向航运、采矿和电信客户。军民两用采购政策进一步模糊了客户群体，让商业数量摊销国防合同资助的研发。研究机构在新同位素和转化化学方面做出基础性工作，确保更广泛的核电池行业拥有稳定的知识产权。

地理分析

在 NASA 预算和 34.6 亿美元美国海军的推动下，北美在 2024 年占据了核电池市场份额的 43.7%核指挥飞机奖。该地区受益于 Oak Ridge 的 Pu-238 生产线，但面临 GAO 指出的中期供应缺口。加拿大扩大了与 Curtiss-Wright 在 AP-1000 项目上的合作伙伴关系，而墨西哥则探索用于电网现代化的核传感器。

亚太地区是增长最快的地区，复合年增长率为 13.4%。中国的目标是到2025年核电装机容量达到70吉瓦并已实现商业化为无人机和智能手机打造可使用 50 年的电池。印度、日本和韩国贡献了提高贝塔伏特产量的半导体技术。澳大利亚利用核电池进行远程地雷监测，东盟国家研究核方案以减少对柴油的依赖。

欧洲保持稳定增长，欧洲原子能组织框架支持同位素多样化，远离俄罗斯供应。该集团 21.8% 的电力来自核电站，为电池供电监控创造了天然的安装基础。德国的废物变镅试验表明其在放射性废物升级回收方面处于地区领先地位。法国和英国通过标准化安全系统核电池接口的小型模块化反应堆计划来推动出口机会。

竞争格局

核电池市场充斥着传统的航空航天巨头和灵活的初创公司。洛克ed Martin 和 Northrop Grumman 部署了数十年的 RTG 领域知识和政府承包实力。 Betavolt 和 Zeno Power 等新进入者获得了超过 4000 万美元的风险投资，以建设服务于商业规模的自动化工厂。并购不断增加； Curtiss-Wright 斥资 2 亿美元收购 Ultra Energy，为其产品组合增加了安全关键型监控功能。

竞争优势取决于同位素获取和半导体 IP。拥有长期 Pu-238 或 Ni-63 合同的公司获得定价权，而那些利用镅基原料进行创新的公司可能会绕过瓶颈。围绕金刚石和镧系元素配位聚合物的专利申请激增，预示着高效微电池和高功率 RTG 之间即将出现的技术细分。

随着核电池市场的成熟，领导者将在制造规模、监管审批和统包集成服务方面实现差异化，而不仅仅是原始效率。与医疗设备原始设备制造商的合作伙伴关系物联网平台供应商将加速政府渠道之外的采用，逐渐提高市场集中度，即使新的资本为新的挑战者提供资金。