納米世界：一臺安普瑞斯的機器能夠將氣體附著在金屬上，以制造“硅納米線”陽極。圖片來源：Photograph by Christie Hemm Klok for Fortune
電池研發的一個主要目標就是實現“能量密度”的最大化：也就是單位體積或質量的電池中能夠塞進的能量值。它基本上取決于陽極能夠容納的離子數量；有了更多的離子，電池就會有更多可用的電子為設備供電。離子數和陽極至上的理論確立了如今電池研發的兩項重要事實。
第一，基本上現今所有電池的離子都來自于同一種物質：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。正是因為這個原因，大多數電子設備，從iPhone到特斯拉，都是采用的“鋰離子”電池。
另一個現實在于，如今電池研發的一個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，是一家長達十年的初創企業，其大多數業務都位于中國，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投公司Trident Capital 和Kleiner Perkins、中國私募股權公司軟銀賽富，以及無錫政府旗下的投資公司無錫工業發展集團。安普瑞斯在無錫設有一家很大的電池工廠。與眾多初創企業不同的是，安普瑞斯已經在生產電池，而且面向知名客戶銷售。安普瑞斯的首席執行官孫康稱，公司去年的營收約為5000萬美元。但其技術依然存在很多問題，其未來也是也存在諸多不確定因素。他說，“我們還沒有脫離險境。”
孫康是科技行業專業人士。他十分注重發型，穿著筆挺的襯衣，說話開門見山。他在中國長大，在布朗大學獲得博士學位，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，而且似乎經常在全球各地之間穿梭。
他說，自己當前擔任這家泛太平洋電池初創企業的負責人是“職業生涯中最困難的一項工作。”在與他共度的數個小時中，他嘴里一直會提到一個詞，幾乎是下意識的自語，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：超級陽極令人抓狂的不穩定性。
大多數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。與其他眾多初創企業一樣，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量從理論上來講是石墨的10倍。“從理論上來講”是一個巨大的警告。硅作為鋰離子儲存者的優勢也存在著一個重大的缺陷：當硅被塞滿大量的鋰離子之后，它會膨脹。這種膨脹會破壞陽極材料，大幅降低超級電池理應擁有的壽命。
10多年前，斯坦福大學的材料科學教授崔屹開發了一種新的技術來解決硅在陽極的膨脹問題。該技術使用的硅結構在納米級別像是翻轉毛刷上的單根鬃毛。實驗室的實驗證明，在每個單元塞入鋰離子之后仍然有大量的空間進行膨脹，而不會碰到其他的鬃毛，或導致陽極破裂。將這一理念商業化的正是安普瑞斯，該技術又稱為“硅納米線”。
孫康隨即擔任了該公司的首席執行官，他認為自己在經營數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：“公司現在的規模是之前的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像碉堡一樣的套房，坐落于一個不起眼的工業園區。墻面十分破舊，家具看起來像是租的，雖然實際上并非如此。我有一天過去參觀的時候看到，男廁所尿池下方的地板上鋪著滿是污點的硬紙板。今年夏天，安普瑞斯將搬到另一個辦公地點，原因在于公司沒有續簽租約，而且新地點的租金更低。安普瑞斯并未將資金用于打造舒適的員工環境，而是用于科研和制造。
在桑尼維爾辦公室的一個實驗室中，裝著安普瑞斯的核心產品：一個房間大小的機器，由安普瑞斯設計，并按照具體規格在歐洲制造，它能夠將硅烷氣體和其他氣體噴在金屬基質上；接下來的化學反應便能夠打造出硅納米線。人們可以通過機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紫色的霧靄。整個過程中的所有環節都十分復雜和講究，包括氣體成分、進入時的壓力和溫度，基質在機器內部運輸帶上的傳輸速度。
機器生產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小實驗室房間，身穿白外套、戴著藍手術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的鋰電池高60%。但它的一個缺陷在于，其充放電次數不如傳統的鋰電池，這也是安普瑞斯正在努力改善的問題。
安普瑞斯最先進的電池技術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，士兵可能會穿著這些服裝在野外為其設備充電。到目前為止，該電池的最大買家是空客。作為Zephyr項目的一部分，空客正在名為高海拔假衛星（HAPS）的無人機上測試這些電池。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飛行時長超過了25天，“創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”。“這種價格是不可持續的”。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，因此具有風險。孫康在談到加州業務時表示：“如果這項業務無法規模化，那么將難以生存。”
重金屬：海運集裝箱裝載著Vionx“流體”電池，它儲存著由馬薩諸塞州伍斯特風能渦輪機所發的電力。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電池買單。它正在努力開發和商業化一個成本更低的衛星替代方案，以及可行的電動空中出租機隊，并在這一方面超越包括波音在內的對手。A3 by Airbus的首席執行官馬克·卡辛指出，“市場上有數千家公司”稱自己擁有電池領域的未來突破性技術。A3 by Airbus是空客在桑尼維爾設立的創新中心，離安普瑞斯并不遠。然而，除了安普瑞斯之外，“我們并沒有看到有任何證據表明，任何公司可以在中短期內拿出已經足夠成熟的電池，并將其裝入某款產品。”
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