在医学领域的应用
在医学上,这种体积小重量轻的长寿命的核电池已经广泛应用于心脏起搏器,全世界已经有成千上万的心脏病患者植入了核电池驱动的心脏起搏器,挽救了他们的生命,使他们能够重新享受人生的幸福。心脏起搏器的电源体积非常小,比1节2号电池还小,重量仅100多克,若用放射源为238Pu,150mg即可保证心脏起搏器在体内连续工作10年以上。如换用产生同样功率的化学电池,要保证同样的使用寿命,其重量几乎与成人的体重一样。核电池保证患者不必再为更换埋在体内已经不能再工作的化学电池而冒着生命危险,忍受极大痛苦,反复进行开胸手术。
心脏搏动调节装置
人造心脏的放射性同位素动力源用的燃料是钚－238。
航天领域的应用
卫星
在太空中邀游的卫星，它对电源的要求特别严格，既要重量轻、体积小，能经受强烈的振动，而且还要求使用寿命长。因此，国外在70年代初期相继发射的几个木星探测器上，都装有用氧化钚和钼制做的高性能核电池。后来发射的火星探测器，也装有类似的核电池。在气象卫星雨云号上也安装了放射性同位素电池。这种气象卫星环绕地球周围的轨道飞行，可以用来拍摄云图，或者对大气层和地球表面的地形进行勘察和调查。
在探查木星的卫星——先驱号上面装置了四个30瓦的放射性同位素电池。
1976年，火星的卫星飞船“海盗号”在火星表面成功地进行了无人着陆，在这个卫星船上也安置了两个35瓦的放射性同位素电池。
航海、航空导航等领域的应用
水下监听器和海底电缆的中继站
在深海里，太阳能电池派不上用场，其他如燃料电池和化学电池的使用寿命又太短，因此已将核电池用作水下监听器和海底电缆的中继站的电源，用来监听敌潜水艇的活动和通讯。
阿波罗飞船
1969年7月21日，人类第一次成功地登上月球，使用的是阿波罗11号飞船。在阿波罗11号飞船上，安装了两个放射性同位素装置，其热功率为15瓦，用的燃料为钚－238。但是，阿波罗11号上的放射性同位素装置是供飞船在月面上过夜时取暖用的，也就是说它仅仅用于提供热源。所以，该装置又叫做ALRH（Apolo Lunar RI Heater）装置，意思是阿波罗在月球上用的放射性同位素发热器。
但是，在后来发射的用于探索月面的阿波罗宇宙飞船上，安装的放射性同位素装置全部是为了发电用的。这就是SNAP－27A装置。它用的燃料是钚－238，设计的电输出功率为63.5瓦，整个装置重量为31千克，设计寿命为一年。主要是用于阿波罗月面探查的一系列科学实验。
在阿波罗12号飞船上首次装载的放射性同位素电池——SNAP－27A装置，其寿命远远超过设计时考虑的一年，并能连续供给70瓦以上的电力，完全符合预期的设计要求。由于这一实验获得成功.后来在1970年发射的阿波罗14号以及随后的阿彼罗15号、16号、17号等飞船上都相继安装了SNAP－27A装置。
美国“好奇号”火星车
“好奇”号重量超过900公斤，是2004年登陆火星的“勇气”号和“机遇”号重量的约5倍，其着陆过程将首次使用一种被称作“天空起重机”的辅助设备助降。由于难度高、风险大，美国航天局称之为“恐怖7分钟”。
“好奇”号的动力由一台多任务放射性同位素热电发生器提供，其本质上是一块核电池。该系统主要包括两个组成部分：一个装填钚-238二氧化物的热源和一组固体热电偶，可以将钚-238产生的热能转化为电力。这一系统设计使用寿命为14年，也高于太阳能电池板。该系统足以为“好奇”号同时运转的诸多仪器提供充足能量。
中国“嫦娥三号”月球车
随“嫦娥三号”登月的我国首辆月球车，也将装载核动力装置。这将使我国成为继美俄之后，第三个将核动力 应用于太空探测的国家。
在微型电动机械中的应用
微型电动机械(MEMS)是一个飞速发展的领域,从汽车安全气囊的触发感应器到环境监控系统的药品释放,微型电动机械已经应用到了人们的日常生活中,并有希望生产大量不同的具有创新意义的设备。但这些设备受到缺乏随机电源的限制,目前正在研究的解决方法包括燃料电池、矿物燃料以及化学电池都有其局限性,最大的问题就是体积太大。Cornell大学和Wisconsin Madison大学在早期研发的核电池装置基本上就是由一小量63Ni放置在一个普通的PN 结所组成。63Ni所放射出来的粒子把二极管的原子电离,得到分离的空穴和电子对而产生电流。在此基础上,又研发了改进的核电池能作为小型机械发电机的电源。
在电动汽车上的应用
电动汽车是环保型汽车发展的一个方向,电动汽车所用的电池多为化学电池,体积庞大,增加了自身的负载,且也同样存在充电后使用时间短和寿命短的问题。当前,世界上有部分科学家大胆地提出在电动汽车上使用核电池的设想。随着深海等领域用核电池的成熟,核电池必将在汽车这一能源大户中得到应用。
因此,可以预计在21世纪科学家们将会在电动汽车上应用一种长期工作不需维修、高效大功率、小体积、低成本的核电池。
