納米世界：一臺(tái)安普瑞斯的機(jī)器能夠?qū)怏w附著在金屬上，以制造“硅納米線”陽極。圖片來源：Photograph by Christie Hemm Klok for Fortune
電池研發(fā)的一個(gè)主要目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)“能量密度”的最大化：也就是單位體積或質(zhì)量的電池中能夠塞進(jìn)的能量值。它基本上取決于陽極能夠容納的離子數(shù)量；有了更多的離子，電池就會(huì)有更多可用的電子為設(shè)備供電。離子數(shù)和陽極至上的理論確立了如今電池研發(fā)的兩項(xiàng)重要事實(shí)。
第一，基本上現(xiàn)今所有電池的離子都來自于同一種物質(zhì)：鋰。鋰是一種重量特別輕的元素，這也就意味著其離子非常小，因此，陽極也就可以塞入更多的離子。正是因?yàn)檫@個(gè)原因，大多數(shù)電子設(shè)備，從iPhone到特斯拉，都是采用的“鋰離子”電池。
另一個(gè)現(xiàn)實(shí)在于，如今電池研發(fā)的一個(gè)重要方向就是打造更好的陽極：也就是容納海量的鋰離子。
安普瑞斯便是非常有希望在超級(jí)陽極方面有所突破的公司之一。該公司的總部位于硅谷，是一家長達(dá)十年的初創(chuàng)企業(yè)，其大多數(shù)業(yè)務(wù)都位于中國，而且兩國的投資者共同為這家公司傾注了1.4億美元的資金。這些公司包括硅谷風(fēng)投公司Trident Capital 和Kleiner Perkins、中國私募股權(quán)公司軟銀賽富，以及無錫政府旗下的投資公司無錫工業(yè)發(fā)展集團(tuán)。安普瑞斯在無錫設(shè)有一家很大的電池工廠。與眾多初創(chuàng)企業(yè)不同的是，安普瑞斯已經(jīng)在生產(chǎn)電池，而且面向知名客戶銷售。安普瑞斯的首席執(zhí)行官孫康稱，公司去年的營收約為5000萬美元。但其技術(shù)依然存在很多問題，其未來也是也存在諸多不確定因素。他說，“我們還沒有脫離險(xiǎn)境。”
孫康是科技行業(yè)專業(yè)人士。他十分注重發(fā)型，穿著筆挺的襯衣，說話開門見山。他在中國長大，在布朗大學(xué)獲得博士學(xué)位，并一步步做上了霍尼韋爾的副總裁，隨后回到了中國，幫助組建了JA Solar，后者目前已經(jīng)是全球最大的太陽能電板制造商。目前，他在舊金山附近居住，開著特斯拉，而且似乎經(jīng)常在全球各地之間穿梭。
他說，自己當(dāng)前擔(dān)任這家泛太平洋電池初創(chuàng)企業(yè)的負(fù)責(zé)人是“職業(yè)生涯中最困難的一項(xiàng)工作。”在與他共度的數(shù)個(gè)小時(shí)中，他嘴里一直會(huì)提到一個(gè)詞，幾乎是下意識(shí)的自語，就像是口頭禪一樣：“不容易。”也就是：“電池科技并不是一件容易的事情。”
讓孫康感到痛苦的來源是：超級(jí)陽極令人抓狂的不穩(wěn)定性。
大多數(shù)鋰離子電池的陽極都采用石墨制作，這種材料很便宜，而且廣泛存在。與其他眾多初創(chuàng)企業(yè)一樣，安普瑞斯正在試圖采用硅來做陽極，單位克重的硅所能夠容納的鋰離子數(shù)量從理論上來講是石墨的10倍。“從理論上來講”是一個(gè)巨大的警告。硅作為鋰離子儲(chǔ)存者的優(yōu)勢也存在著一個(gè)重大的缺陷：當(dāng)硅被塞滿大量的鋰離子之后，它會(huì)膨脹。這種膨脹會(huì)破壞陽極材料，大幅降低超級(jí)電池理應(yīng)擁有的壽命。
10多年前，斯坦福大學(xué)的材料科學(xué)教授崔屹開發(fā)了一種新的技術(shù)來解決硅在陽極的膨脹問題。該技術(shù)使用的硅結(jié)構(gòu)在納米級(jí)別像是翻轉(zhuǎn)毛刷上的單根鬃毛。實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)證明，在每個(gè)單元塞入鋰離子之后仍然有大量的空間進(jìn)行膨脹，而不會(huì)碰到其他的鬃毛，或?qū)е玛枠O破裂。將這一理念商業(yè)化的正是安普瑞斯，該技術(shù)又稱為“硅納米線”。
孫康隨即擔(dān)任了該公司的首席執(zhí)行官，他認(rèn)為自己在經(jīng)營數(shù)年之后就可以將其賣掉或上市，并借此大賺一筆。10年后，他依然是如坐針氈。他說：“公司現(xiàn)在的規(guī)模是之前的30倍，否則，我們無錢可賺。”
安普瑞斯位于硅谷心臟加州桑尼維爾的人才中心是一個(gè)像碉堡一樣的套房，坐落于一個(gè)不起眼的工業(yè)園區(qū)。墻面十分破舊，家具看起來像是租的，雖然實(shí)際上并非如此。我有一天過去參觀的時(shí)候看到，男廁所尿池下方的地板上鋪著滿是污點(diǎn)的硬紙板。今年夏天，安普瑞斯將搬到另一個(gè)辦公地點(diǎn)，原因在于公司沒有續(xù)簽租約，而且新地點(diǎn)的租金更低。安普瑞斯并未將資金用于打造舒適的員工環(huán)境，而是用于科研和制造。
在桑尼維爾辦公室的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室中，裝著安普瑞斯的核心產(chǎn)品：一個(gè)房間大小的機(jī)器，由安普瑞斯設(shè)計(jì)，并按照具體規(guī)格在歐洲制造，它能夠?qū)⒐柰闅怏w和其他氣體噴在金屬基質(zhì)上；接下來的化學(xué)反應(yīng)便能夠打造出硅納米線。人們可以通過機(jī)器上的美國銀幣大小的窺視孔觀察這一過程，氣體在輸送過程中是一團(tuán)紫色的霧靄。整個(gè)過程中的所有環(huán)節(jié)都十分復(fù)雜和講究，包括氣體成分、進(jìn)入時(shí)的壓力和溫度，基質(zhì)在機(jī)器內(nèi)部運(yùn)輸帶上的傳輸速度。
機(jī)器生產(chǎn)的陽極材料為軍艦灰雙面卷狀物。該材料每一面的一平方厘米封裝了約20萬根硅納米線。這些材料在分割后被送到多個(gè)小實(shí)驗(yàn)室房間，身穿白外套、戴著藍(lán)手術(shù)面罩的員工將通過手工來組裝電池。安普瑞斯表示，其中最好的電池的能量密度要比傳統(tǒng)的鋰電池高60%。但它的一個(gè)缺陷在于，其充放電次數(shù)不如傳統(tǒng)的鋰電池，這也是安普瑞斯正在努力改善的問題。
安普瑞斯最先進(jìn)的電池技術(shù)引起了美國軍方的注意，后者正在測試其在服裝上的使用情況，士兵可能會(huì)穿著這些服裝在野外為其設(shè)備充電。到目前為止，該電池的最大買家是空客。作為Zephyr項(xiàng)目的一部分，空客正在名為高海拔假衛(wèi)星（HAPS）的無人機(jī)上測試這些電池。去年12月，這兩家公司宣布，其中一架由安普瑞斯電池供電的空客無人機(jī)飛行時(shí)長超過了25天，“創(chuàng)下了平流層飛行的新耐力和高度記錄。”
對于孫康來說，空客合約既是其救生索，也是一張警示牌。他說，對于這些電池，“我們向空客開出了天價(jià)”。“這種價(jià)格是不可持續(xù)的”。換句話說，在桑尼維爾打造的這些電池類似于在薩維爾街（世界最頂級(jí)西服手工縫制圣地——譯者注）縫制的西服：量身定做、昂貴，因此具有風(fēng)險(xiǎn)。孫康在談到加州業(yè)務(wù)時(shí)表示：“如果這項(xiàng)業(yè)務(wù)無法規(guī)模化，那么將難以生存。”
重金屬：海運(yùn)集裝箱裝載著Vionx“流體”電池，它儲(chǔ)存著由馬薩諸塞州伍斯特風(fēng)能渦輪機(jī)所發(fā)的電力。圖片來源：Photograph by Jesse Burke for Fortune
空客有充足的理由為安普瑞斯的天價(jià)電池買單。它正在努力開發(fā)和商業(yè)化一個(gè)成本更低的衛(wèi)星替代方案，以及可行的電動(dòng)空中出租機(jī)隊(duì)，并在這一方面超越包括波音在內(nèi)的對手。A3 by Airbus的首席執(zhí)行官馬克·卡辛指出，“市場上有數(shù)千家公司”稱自己擁有電池領(lǐng)域的未來突破性技術(shù)。A3 by Airbus是空客在桑尼維爾設(shè)立的創(chuàng)新中心，離安普瑞斯并不遠(yuǎn)。然而，除了安普瑞斯之外，“我們并沒有看到有任何證據(jù)表明，任何公司可以在中短期內(nèi)拿出已經(jīng)足夠成熟的電池，并將其裝入某款產(chǎn)品。”
微信二維碼
