觀察|制造更好電池的競(jìng)賽
第一，基本上現(xiàn)今所有電池的離子都來(lái)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(yáng)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(yáng)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(yáng)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(zhǎng)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(guó)，而且兩國(guó)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(guó)私募股權(quán)公司軟銀賽富，以及無(wú)錫政府旗下的投資公司無(wú)錫工業(yè)發(fā)展集團(tuán)。安普瑞斯在無(wú)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(yíng)收約為5000萬(wàn)美元。但其技術(shù)依然存在很多問(wèn)題，其未來(lái)也是也存在諸多不確定因素。他說(shuō)，“我們還沒(méi)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(shuō)話開(kāi)門(mén)見(jiàn)山。他在中國(guó)長(zhǎng)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(guó)，幫助組建了JA Solar，后者目前已經(jīng)是全球最大的太陽(yáng)能電板制造商。目前，他在舊金山附近居住，開(kāi)著特斯拉，而且似乎經(jīng)常在全球各地之間穿梭。
他說(shuō)，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�！痹谂c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(yǔ)，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(lái)源是：超級(jí)陽(yáng)極令人抓狂的不穩(wěn)定性。
大多數(shù)鋰離子電池的陽(yáng)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(lái)做陽(yáng)極，單位克重的硅所能夠容納的鋰離子數(shù)量從理論上來(lái)講是石墨的10倍�！皬睦碚撋蟻�(lái)講”是一個(gè)巨大的警告。硅作為鋰離子儲(chǔ)存者的優(yōu)勢(shì)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(yáng)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(kāi)發(fā)了一種新的技術(shù)來(lái)解決硅在陽(yáng)極的膨脹問(wèn)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?yáng)極破裂。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(yíng)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(shuō)：“公司現(xiàn)在的規(guī)模是之前的30倍，否則，我們無(wú)錢(qián)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(lái)像是租的，雖然實(shí)際上并非如此。我有一天過(guò)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(méi)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(lái)的化學(xué)反應(yīng)便能夠打造出硅納米線。人們可以通過(guò)機(jī)器上的美國(guó)銀幣大小的窺視孔觀察這一過(guò)程，氣體在輸送過(guò)程中是一團(tuán)紫色的霧靄。整個(gè)過(guò)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(yáng)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(wàn)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(guò)手工來(lái)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(wèn)題。
安普瑞斯最先進(jìn)的電池技術(shù)引起了美國(guó)軍方的注意，后者正在測(cè)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(mǎi)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(wú)人機(jī)上測(cè)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(wú)人機(jī)飛行時(shí)長(zhǎng)超過(guò)了25天，“創(chuàng)下了平流層飛行的新耐力和高度記錄�！�
對(duì)于孫康來(lái)說(shuō)，空客合約既是其救生索，也是一張警示牌。他說(shuō)，對(duì)于這些電池，“我們向空客開(kāi)出了天價(jià)”。“這種價(jià)格是不可持續(xù)的”。換句話說(shuō)，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(wú)法規(guī)�；�，那么將難以生存�！�
空客有充足的理由為安普瑞斯的天價(jià)電池買(mǎi)單。它正在努力開(kāi)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(duì)手。A3 by Airbus的首席執(zhí)行官馬克·卡辛指出，“市場(chǎng)上有數(shù)千家公司”稱自己擁有電池領(lǐng)域的未來(lái)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(méi)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。”
與此同時(shí)，安普瑞斯在中國(guó)正在追逐一個(gè)更廣闊的市場(chǎng)。在南京這座孫康長(zhǎng)大的中國(guó)南部都市，安普瑞斯設(shè)立了另一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，致力于開(kāi)發(fā)不像其硅納米線技術(shù)那么稀有、但高出行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的陽(yáng)極材料。它是一個(gè)納米級(jí)的硅結(jié)構(gòu)，呈粉末狀，然后與傳統(tǒng)的石墨粉進(jìn)行混合。隨后產(chǎn)生的石墨-硅混合物在一家傳統(tǒng)的電池廠進(jìn)行加工。與傳統(tǒng)電池相比，這種添加硅的簡(jiǎn)單做法通�？蓪⒛芰棵芏忍嵘�15%。雖然其改善效果遠(yuǎn)低于硅納米線材質(zhì)，但成本要低得多。
在我到訪南京的那天早上，金屬貨架上放置著數(shù)十袋硅粉。在我這位業(yè)余人士的眼中，這些粉末跟研磨后的咖啡差不多，唯一的區(qū)別在于褐色的深淺。有一些類似于法式烘焙咖啡，其他則屬于輕度烘焙版。安普瑞斯正在向美國(guó)、歐洲、日本、韓國(guó)和中國(guó)各大汽車制造商銷售這種材料進(jìn)行測(cè)試。它還將粉末運(yùn)到安普瑞斯于2016年在無(wú)錫附近建造的工廠。
當(dāng)我到訪無(wú)錫工廠時(shí)，工廠正在大量生產(chǎn)兒童智能手表和消費(fèi)電池組使用的電池。工廠還為一家中國(guó)無(wú)人機(jī)制造商生產(chǎn)電池。被派往引導(dǎo)我參觀的科研人員翟傳新（音譯）說(shuō)，它對(duì)于工廠最近獲得表電池的合約感到尤為自豪。為此，公司圍繞能量密度與全球最大電池制造商之一的中國(guó)新能源科技有限公司展開(kāi)了激烈競(jìng)爭(zhēng)。翟傳新提到了無(wú)錫廠服務(wù)的另一名客戶：一家使用電池制作寒冷天氣氧供應(yīng)機(jī)器的公司。他說(shuō)，這家公司向中國(guó)軍方銷售機(jī)器，在西藏用于醫(yī)療用途。
這一點(diǎn)反映了在美中兩國(guó)均有業(yè)務(wù)的眾多電池公司所面臨的敏感問(wèn)題。孫康說(shuō)，在兩國(guó)關(guān)系緊張之際，安普瑞斯必須在投資者和客戶選擇方面慎之又慎。他是美國(guó)公民，稱自己更喜歡美國(guó)的生活環(huán)境。但商業(yè)就是商業(yè)：安普瑞斯剛剛完成了3000萬(wàn)美元的融資輪，而且所有資金來(lái)自于中國(guó)投資者。孫康解釋說(shuō)，電池市場(chǎng)“屬于中國(guó)業(yè)務(wù)”。他對(duì)我說(shuō)，作為第二祖國(guó)的美國(guó)“應(yīng)該醒醒了”。
與孫先生一樣，大衛(wèi)·維尤是科技行業(yè)的資深人士，曾經(jīng)耗費(fèi)10年的時(shí)間試圖創(chuàng)建一家電池廠。與孫先生不同的是，維尤（他說(shuō)自己的名字與“view”同音）曾經(jīng)歷過(guò)失敗的痛苦。
2012年，維尤幫助創(chuàng)建的鋰電池公司A123 Systems申請(qǐng)破產(chǎn)，令人唏噓不已。自從10年前創(chuàng)建以來(lái)，A123已經(jīng)籌集了3.5億美元的私募資金，在美國(guó)納稅人配對(duì)基金上花費(fèi)了1.29億美元，然后在大肆宣揚(yáng)的2009年首次公開(kāi)募股中收獲了3.9億美元的資金。
A123在創(chuàng)建時(shí)曾經(jīng)設(shè)想，公司會(huì)獲得來(lái)自于通用汽車和其他汽車制造商電動(dòng)車電池供應(yīng)合約，不料這些公司大幅削減了生產(chǎn)計(jì)劃。A123對(duì)某些電池的召回也帶來(lái)了不利影響。在破產(chǎn)之后，評(píng)論員批評(píng)A123是美國(guó)補(bǔ)貼本國(guó)清潔能源這類荒唐事件的典型代表。A123電池的大多數(shù)業(yè)務(wù)在2013年被賣給了中國(guó)零部件公司萬(wàn)向集團(tuán)。自從那時(shí)開(kāi)始，中國(guó)便開(kāi)始舉全國(guó)之力打造全球領(lǐng)先的電池行業(yè)。
在遭遇了A123的內(nèi)爆之后，維尤認(rèn)為他已經(jīng)受夠了電池業(yè)務(wù)，但隨后又改變了想法。如今，他又開(kāi)始經(jīng)營(yíng)一家電池初創(chuàng)公司，在這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手林立的行業(yè)努力拼搏。然而，這一次他并不打算改進(jìn)鋰電池，而是要取代它。
維尤是Vionx Energy的董事兼前任首席執(zhí)行官，這是一家位于馬薩諸塞州波士頓沃博恩郊區(qū)的初創(chuàng)企業(yè)。投資者，尤其是風(fēng)投資本公司，到目前為止已經(jīng)向Vionx和其前身注資1.3億美元。Vionx（維尤在談到這個(gè)名稱時(shí)指出它是一個(gè)“很傻的名字，但這些人一直都很傻”，其發(fā)音是“Vy-on-ix”）尋求批量生產(chǎn)一種完全不同的電池，一種可以通過(guò)盈利的形式儲(chǔ)存超長(zhǎng)時(shí)長(zhǎng)的大量可再生能源的電池。Vionx是一群公司的集合，它們致力于開(kāi)發(fā)的電網(wǎng)儲(chǔ)存技術(shù)在功能和尺寸上并不怎么像電池，而更像是發(fā)電廠。
作者：Jeffrey Ball 來(lái)源：財(cái)富中文網(wǎng) 責(zé)任編輯：jianping
