Ett atombatteri får kraft för att driva en enhet från nedbrytningen av radioaktiva isotoper. Dessa batterier kan ha en extremt lång livslängd, vilket gör dem användbara för applikationer där det är svårt eller omöjligt att komma åt komponenter för batteribyte. De kallas ibland för ”kärnbatterier”, även om detta är lite av en felaktig benämning, eftersom de inte är beroende av en kedjereaktion för att generera energi. De är mycket stabila och säkra när de är konstruerade på rätt sätt och tillverkade med lämpliga isotoper.
En applikation för atombatterier används för att driva rymdfarkoster. Sonder, teleskop och annan utrustning behöver alla en strömkälla, men kanske inte kan användas för att byta batterier. Ett atombatteri kan ge den energi som behövs för att hålla systemen igång och skicka signaler tillbaka till basen, och bör hålla under enhetens livstid. Annan utrustning som behöver lämnas obevakad under längre perioder kan förlita sig på denna teknik, som också har potentiella tillämpningar för saker som implanterad medicinsk utrustning.
Dessa batterier kan utvinna energi från radioaktiva isotoper på ett antal sätt. Vissa förlitar sig på värmeenergi. När isotoper bryts ner producerar de värme, som ett atombatteri kan utnyttja för att göra elektricitet. Värmen kan också vara användbar på enheter som rymdfarkoster, som behöver en värmekälla för att hålla vetenskapliga instrument inom ett säkert temperaturområde. I rymdens djupa kyla skulle komponenter snabbt frysa utan att värmas upp, men att förbruka energi på värme kan få utrustningen att ta slut, så atombatterier ger både värme och kraft för att lösa detta problem.
Andra enheter är beroende av icke-termiska metoder för energigenerering. Den vanligaste metoden utnyttjar beta-partikelutsläpp för att skapa elektricitet. Denna atombatteridesign är känd som en betavoltaisk design och är ganska säker att använda runt människor, eftersom beta-partiklar inte kan penetrera mänsklig hud. De är mycket svagare än de farligare gamma-partiklarna som kan vara ett problem med vissa radioaktiva isotoper.
Det är också potentiellt möjligt att omvandla sönderfallet direkt till kinetisk energi för användning för att flytta mekaniska komponenter i en anordning. Experimentella atombatteriprojekt har visat hur denna applikation kan vara användbar för vissa medicinska apparater och annan utrustning. Batteriets livslängd beror på egenskaperna hos den isotop som används för att göra det, men kan vara ett decennium eller mer. Detta kan möta behoven hos många enheter, vilket ger en stabil energiförsörjning under en längre tid.