Atomu akumulators iegūst jaudu ierīces darbināšanai no radioaktīvo izotopu sadalīšanās. Šīm baterijām var būt ārkārtīgi ilgs kalpošanas laiks, kas padara tās noderīgas lietojumos, kur ir grūti vai neiespējami piekļūt komponentiem, lai nomainītu akumulatoru. Tos dažkārt dēvē par “kodolakumulatoriem”, lai gan tas ir nedaudz nepareizs nosaukums, jo tie nepaļaujas uz ķēdes reakciju, lai radītu enerģiju. Tie ir ļoti stabili un droši, ja tie ir pareizi uzbūvēti un izgatavoti ar atbilstošiem izotopiem.
Kosmosa kuģu darbināšanai tiek izmantots viens atomu akumulatoru lietojums. Zondēm, teleskopiem un citam aprīkojumam ir nepieciešams strāvas avots, taču, iespējams, tos nevar izmantot, lai nomainītu baterijas. Atomu akumulators var nodrošināt enerģiju, kas nepieciešama, lai sistēmas darbotos un nosūtītu signālus atpakaļ uz bāzi, un tam vajadzētu darboties visu ierīces darbības laiku. Cits aprīkojums, kas ilgstoši jāatstāj bez uzraudzības, var paļauties uz šo tehnoloģiju, ko var izmantot arī tādām lietām kā implantētas medicīnas ierīces.
Šīs baterijas var iegūt enerģiju no radioaktīvajiem izotopiem vairākos veidos. Daži paļaujas uz siltumenerģiju. Izotopiem sadaloties, tie rada siltumu, ko atomu akumulators var izmantot elektrības ražošanai. Siltums var būt noderīgs arī tādās ierīcēs kā kosmosa kuģi, kuriem ir nepieciešams siltuma avots, lai zinātniskos instrumentus uzturētu drošā temperatūras diapazonā. Kosmosa dziļajā aukstumā komponenti ātri sasaltu bez apkures, bet, tērējot enerģiju siltumam, iekārtai var beigties jauda, tāpēc atomu baterijas nodrošina gan siltumu, gan enerģiju, lai atrisinātu šo problēmu.
Citas ierīces balstās uz netermiskām enerģijas ražošanas metodēm. Visizplatītākā metode elektrības radīšanai izmanto beta daļiņu emisijas priekšrocības. Šis atomu akumulatora dizains ir pazīstams kā betavolta dizains, un tas ir diezgan drošs lietošanai cilvēku tuvumā, jo beta daļiņas nevar iekļūt cilvēka ādā. Tās ir daudz vājākas nekā bīstamākās gamma daļiņas, kas var radīt bažas saistībā ar dažiem radioaktīviem izotopiem.
Ir arī potenciāli iespējams pārvērst sabrukšanu tieši kinētiskā enerģijā, lai to izmantotu ierīces mehānisko komponentu pārvietošanai. Eksperimentālie atomakumulatoru projekti ir parādījuši, kā šī lietojumprogramma varētu būt noderīga dažām medicīnas ierīcēm un citam aprīkojumam. Akumulatora darbības laiks ir atkarīgs no tā izgatavošanai izmantotā izotopa īpašībām, taču tas var būt desmit gadi vai vairāk. Tas var apmierināt daudzu ierīču vajadzības, nodrošinot stabilu enerģijas piegādi ilgākam laika periodam.