แบตเตอรีอะตอมมีพลังงานในการเรียกใช้อุปกรณ์จากการสลายของไอโซโทปกัมมันตรังสี แบตเตอรี่เหล่านี้มีอายุการใช้งานยาวนานซึ่งทำให้เป็นประโยชน์สำหรับแอปพลิเคชั่นที่เข้าถึงส่วนประกอบได้ยากหรือเป็นไปไม่ได้สำหรับการเปลี่ยนแบตเตอรี่ บางครั้งพวกเขาถูกเรียกว่า "แบตเตอรี่นิวเคลียร์" แม้ว่านี่จะเป็นชื่อเรียกที่ไม่ถูกต้องเนื่องจากพวกเขาไม่ได้พึ่งพาปฏิกิริยาลูกโซ่เพื่อสร้างพลังงาน พวกมันมีความเสถียรและปลอดภัยเมื่อสร้างขึ้นอย่างถูกต้องและทำด้วยไอโซโทปที่เหมาะสม
แอปพลิเคชั่นหนึ่งตัวสำหรับแบตเตอรี่อะตอมถูกใช้ในการเปิดยานอวกาศ โพรบกล้องโทรทรรศน์และอุปกรณ์อื่น ๆ ทั้งหมดต้องการแหล่งพลังงาน แต่อาจไม่สามารถซ่อมเปลี่ยนแบตเตอรี่ได้ แบตเตอรีอะตอมสามารถให้พลังงานที่จำเป็นเพื่อให้ระบบทำงานและส่งสัญญาณกลับไปยังฐานและควรมีอายุการใช้งานของอุปกรณ์ อุปกรณ์อื่น ๆ ที่ต้องทิ้งไว้โดยไม่มีใครดูแลเป็นเวลานานสามารถพึ่งพาเทคโนโลยีนี้ได้
แบตเตอรี่เหล่านี้สามารถดึงพลังงานจากไอโซโทปกัมมันตรังสีได้หลายวิธี บางคนพึ่งพาพลังงานความร้อน เมื่อไอโซโทปแตกตัวพวกมันก็ผลิตความร้อนซึ่งแบตเตอรีปรมาณูสามารถใช้ประโยชน์ได้ ความร้อนสามารถเป็นประโยชน์กับอุปกรณ์ต่าง ๆ เช่นยานอวกาศซึ่งต้องการแหล่งความร้อนเพื่อเก็บเครื่องมือวิทยาศาสตร์ในช่วงอุณหภูมิที่ปลอดภัย ในพื้นที่ที่มีอากาศเย็นจัดองค์ประกอบจะหยุดอย่างรวดเร็วโดยไม่ร้อน แต่การใช้พลังงานจากความร้อนอาจทำให้อุปกรณ์หมดพลังงานดังนั้นแบตเตอรี่อะตอมจึงให้ทั้งความร้อนและพลังงานในการแก้ปัญหานี้
อุปกรณ์อื่น ๆ พึ่งพาวิธีการผลิตพลังงานที่ไม่ใช่ความร้อน วิธีการที่พบมากที่สุดใช้ประโยชน์จากการปล่อยอนุภาคบีตาเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้า การออกแบบแบตเตอรี่แบบปรมาณูนี้เรียกว่าการออกแบบแบบ betavoltaic และค่อนข้างปลอดภัยสำหรับการใช้กับคนทั่วไปเพราะอนุภาคเบต้าไม่สามารถผ่านผิวหนังมนุษย์ได้ พวกมันอ่อนแอกว่าอนุภาคแกมมาที่อันตรายกว่าซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับไอโซโทปกัมมันตรังสีบางชนิด
นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่จะแปลงการสลายตัวเป็นพลังงานจลน์โดยตรงเพื่อใช้ในการเคลื่อนย้ายส่วนประกอบเชิงกลของอุปกรณ์ โครงการแบตเตอรี่อะตอมแบบทดลองแสดงให้เห็นว่าแอปพลิเคชันนี้มีประโยชน์สำหรับอุปกรณ์การแพทย์และอุปกรณ์อื่น ๆ อย่างไร อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ขึ้นอยู่กับลักษณะของไอโซโทปที่ใช้ทำ แต่อาจเป็นทศวรรษหรือนานกว่านั้น สิ่งนี้สามารถตอบสนองความต้องการของอุปกรณ์ต่าง ๆ ให้พลังงานที่มั่นคงเป็นระยะเวลานาน
