原子电池是一类利用放射性同位素在发出射线过程中放出的热量，通过热电转换器，使热能变成电能的装置。
原子电池是现代科学技术发展的产物，它跟其他电池如化学电池、燃料电池等相比，有体积小、重量轻、工作可靠、功率大、寿命长、无噪音和无污染等优点，因此，它自问世以来就引起人们的高度重视。
第一个可应用的原子电池，在1959年1月16日出现在美国总统的办公桌上，它重1.8千克，在280天内可发出11.6度电，如果用化学电池，它的重量就达371千克，因此，原子电池一问世，就得到美国总统的赞扬，并支持它加速地发展。
此后，原子电池进一步改进，广泛地应用在宇宙飞行事业上，1961年美国发射第一颗人造卫星，就是靠原子电池给无线电发报机供电的；后来“阿波罗”11号和17号登月飞船，把5个原子电池带上月面，为各种设备供电，1973年木星探测器和1975年“海盗”号火星探测器都由原子电池发电，把探测到的情况及时发回地球。
如今，原子电池已在各方面大显身手了。例如美国在南极地区的气象站，就靠它供电。
尤其是原子电池发电不需人照料，并经得起5000米深海的高压等优点，已用它给灯塔导航标供电和作海底潜艇导航信标等，它能保证航标在几秒内闪光一次，几十年内可以不更换电池。
在医学上，原子电池已广泛用于心脏起搏器和人工心脏的动力。这种微型原子电池，用钽铂合金作外壳，内装150毫克钚，整个电池只有160克重，体积仅18立方厘米，可移植人体内，使用寿命长达10年，目前已在临床上广泛使用了。
那么原子电池构造有何奥秘呢？
原子电池虽然有多种形状，但最外部分都由合金制成，起保护电池和散热的作用；第二外层是辐射屏蔽层，防止辐射线进来，危害人体和污染环境；第三层是换能器，通过它把热能变成电能。电池最中心是放射性元素，这里是电池的心脏，正是它不断地发出热量。通常放置钚—238，锶—70，钴—60等放射性同位素。
那么，原子电池是怎样把热能转换成电能的呢？
这项工作在换能器中进行，目前有两种不同的能量转换器，一种是静态热电换能器，它是当前常见的热离子换能器，它用两块平行的金属板做成，其间有一条很窄的狭缝，缝中充满某种金属的蒸汽，当它靠近热源一端的平板受热时，电子就会汹涌地离开平板，通往另一块平板，这时，如用导线将两个平板连接起来，就会有电位差，电源就源源不断地产生了，这种叫热离子换能器，优点是可以做得很小，但效率颇低，它的大部分热量被散发浪费掉。
另一种是动态换能器，原理和电厂热涡轮机发电原理一样，首先将热能变成蒸汽，然后去推动涡轮发电机，这种换能器优点是效率较高，功率可达30%～40%，但体积必须很大，而且涡轮转得很快，每分钟达万次以上，因此容易损坏，目前原子电池还极少应用。
了解原子电池组成、发电原理，人们就可知道，还有许多工作可研究，首先是无论静态或动态的换能器，效率都低，都有待进一步提高，特别是动态换能器还处于研究阶段。
原子电池是物理和化学家的新“宠儿”，还有待他们哺育，才能健康地成长。