Eine Atombatterie gewinnt Strom, um ein Gerät aus dem Abbau radioaktiver Isotope zu betreiben. Diese Batterien können eine extrem lange Lebensdauer aufweisen, was sie für Anwendungen nützlich macht, bei denen Komponenten zum Zwecke des Batteriewechsels schwer oder nicht zugänglich sind. Sie werden manchmal als „Atombatterien“ bezeichnet, obwohl dies eine falsche Bezeichnung ist, da sie zur Energieerzeugung nicht auf eine Kettenreaktion angewiesen sind. Sie sind sehr stabil und sicher, wenn sie richtig konstruiert und mit entsprechenden Isotopen hergestellt werden.
Eine Anwendung für Atombatterien wird beim Antrieb von Raumfahrzeugen verwendet. Sonden, Teleskope und andere Geräte benötigen alle eine Stromquelle, können jedoch möglicherweise nicht zum Ersetzen der Batterien verwendet werden. Eine Atombatterie kann die Energie liefern, die benötigt wird, um die Systeme am Laufen zu halten und Signale an die Basis zu senden, und sollte für die gesamte Lebensdauer des Geräts reichen. Andere Geräte, die längere Zeit unbeaufsichtigt bleiben müssen, können sich auf diese Technologie verlassen, die auch potenzielle Anwendungen für Dinge wie implantierte medizinische Geräte bietet.
Diese Batterien können auf verschiedene Weise Energie aus radioaktiven Isotopen gewinnen. Einige verlassen sich auf thermische Energie. Wenn Isotope zerfallen, produzieren sie Wärme, die eine Atombatterie zur Stromerzeugung nutzen kann. Die Wärme kann auch bei Geräten wie Raumfahrzeugen nützlich sein, die eine Wärmequelle benötigen, um wissenschaftliche Instrumente in einem sicheren Temperaturbereich zu halten. In der tiefen Kälte des Weltraums würden Komponenten ohne Erwärmung schnell einfrieren, aber der Energieaufwand für Wärme könnte dazu führen, dass den Geräten der Strom ausgeht, sodass Atombatterien sowohl Wärme als auch Strom liefern, um dieses Problem zu lösen.
Andere Geräte setzen auf nicht-thermische Methoden der Energiegewinnung. Die gebräuchlichste Methode nutzt die Beta-Partikel-Emission, um Elektrizität zu erzeugen. Dieses Atombatterie-Design ist als Betavoltaik-Design bekannt und ist für den Einsatz in der Nähe von Menschen ziemlich sicher, da Beta-Partikel die menschliche Haut nicht durchdringen können. Sie sind viel schwächer als die gefährlicheren Gammapartikel, die bei einigen radioaktiven Isotopen ein Problem darstellen können.
Es ist möglicherweise auch möglich, den Zerfall direkt in kinetische Energie umzuwandeln, um mechanische Komponenten eines Geräts zu bewegen. Experimentelle Atombatterieprojekte haben gezeigt, wie diese Anwendung für einige medizinische Geräte und andere Geräte nützlich sein könnte. Die Lebensdauer der Batterie hängt von den Eigenschaften des verwendeten Isotops ab, kann aber ein Jahrzehnt oder länger betragen. Dies kann den Bedarf vieler Geräte decken und eine stabile Energieversorgung über einen längeren Zeitraum gewährleisten.