纳米世界：一台安普瑞斯的机器能够将气体附着在金属上，以制造“硅纳米线”阳极。图片来源：Photograph by Christie Hemm Klok for Fortune
电池研发的一个主要目标就是实现“能量密度”的最大化：也就是单位体积或质量的电池中能够塞进的能量值。它基本上取决于阳极能够容纳的离子数量；有了更多的离子，电池就会有更多可用的电子为设备供电。离子数和阳极至上的理论确立了如今电池研发的两项重要事实。
第一，基本上现今所有电池的离子都来自于同一种物质：锂。锂是一种重量特别轻的元素，这也就意味着其离子非常小，因此，阳极也就可以塞入更多的离子。正是因为这个原因，大多数电子设备，从iPhone到特斯拉，都是采用的“锂离子”电池。
另一个现实在于，如今电池研发的一个重要方向就是打造更好的阳极：也就是容纳海量的锂离子。
安普瑞斯便是非常有希望在超级阳极方面有所突破的公司之一。该公司的总部位于硅谷，是一家长达十年的初创企业，其大多数业务都位于中国，而且两国的投资者共同为这家公司倾注了1.4亿美元的资金。这些公司包括硅谷风投公司Trident Capital 和Kleiner Perkins、中国私募股权公司软银赛富，以及无锡政府旗下的投资公司无锡工业发展集团。安普瑞斯在无锡设有一家很大的电池工厂。与众多初创企业不同的是，安普瑞斯已经在生产电池，而且面向知名客户销售。安普瑞斯的首席执行官孙康称，公司去年的营收约为5000万美元。但其技术依然存在很多问题，其未来也是也存在诸多不确定因素。他说，“我们还没有脱离险境。”
孙康是科技行业专业人士。他十分注重发型，穿着笔挺的衬衣，说话开门见山。他在中国长大，在布朗大学获得博士学位，并一步步做上了霍尼韦尔的副总裁，随后回到了中国，帮助组建了JA Solar，后者目前已经是全球最大的太阳能电板制造商。目前，他在旧金山附近居住，开着特斯拉，而且似乎经常在全球各地之间穿梭。
他说，自己当前担任这家泛太平洋电池初创企业的负责人是“职业生涯中最困难的一项工作。”在与他共度的数个小时中，他嘴里一直会提到一个词，几乎是下意识的自语，就像是口头禅一样：“不容易。”也就是：“电池科技并不是一件容易的事情。”
让孙康感到痛苦的来源是：超级阳极令人抓狂的不稳定性。
大多数锂离子电池的阳极都采用石墨制作，这种材料很便宜，而且广泛存在。与其他众多初创企业一样，安普瑞斯正在试图采用硅来做阳极，单位克重的硅所能够容纳的锂离子数量从理论上来讲是石墨的10倍。“从理论上来讲”是一个巨大的警告。硅作为锂离子储存者的优势也存在着一个重大的缺陷：当硅被塞满大量的锂离子之后，它会膨胀。这种膨胀会破坏阳极材料，大幅降低超级电池理应拥有的寿命。
10多年前，斯坦福大学的材料科学教授崔屹开发了一种新的技术来解决硅在阳极的膨胀问题。该技术使用的硅结构在纳米级别像是翻转毛刷上的单根鬃毛。实验室的实验证明，在每个单元塞入锂离子之后仍然有大量的空间进行膨胀，而不会碰到其他的鬃毛，或导致阳极破裂。将这一理念商业化的正是安普瑞斯，该技术又称为“硅纳米线”。
孙康随即担任了该公司的首席执行官，他认为自己在经营数年之后就可以将其卖掉或上市，并借此大赚一笔。10年后，他依然是如坐针毡。他说：“公司现在的规模是之前的30倍，否则，我们无钱可赚。”
安普瑞斯位于硅谷心脏加州桑尼维尔的人才中心是一个像碉堡一样的套房，坐落于一个不起眼的工业园区。墙面十分破旧，家具看起来像是租的，虽然实际上并非如此。我有一天过去参观的时候看到，男厕所尿池下方的地板上铺着满是污点的硬纸板。今年夏天，安普瑞斯将搬到另一个办公地点，原因在于公司没有续签租约，而且新地点的租金更低。安普瑞斯并未将资金用于打造舒适的员工环境，而是用于科研和制造。
在桑尼维尔办公室的一个实验室中，装着安普瑞斯的核心产品：一个房间大小的机器，由安普瑞斯设计，并按照具体规格在欧洲制造，它能够将硅烷气体和其他气体喷在金属基质上；接下来的化学反应便能够打造出硅纳米线。人们可以通过机器上的美国银币大小的窥视孔观察这一过程，气体在输送过程中是一团紫色的雾霭。整个过程中的所有环节都十分复杂和讲究，包括气体成分、进入时的压力和温度，基质在机器内部运输带上的传输速度。
机器生产的阳极材料为军舰灰双面卷状物。该材料每一面的一平方厘米封装了约20万根硅纳米线。这些材料在分割后被送到多个小实验室房间，身穿白外套、戴着蓝手术面罩的员工将通过手工来组装电池。安普瑞斯表示，其中最好的电池的能量密度要比传统的锂电池高60%。但它的一个缺陷在于，其充放电次数不如传统的锂电池，这也是安普瑞斯正在努力改善的问题。
安普瑞斯最先进的电池技术引起了美国军方的注意，后者正在测试其在服装上的使用情况，士兵可能会穿着这些服装在野外为其设备充电。到目前为止，该电池的最大买家是空客。作为Zephyr项目的一部分，空客正在名为高海拔假卫星（HAPS）的无人机上测试这些电池。去年12月，这两家公司宣布，其中一架由安普瑞斯电池供电的空客无人机飞行时长超过了25天，“创下了平流层飞行的新耐力和高度记录。”
对于孙康来说，空客合约既是其救生索，也是一张警示牌。他说，对于这些电池，“我们向空客开出了天价”。“这种价格是不可持续的”。换句话说，在桑尼维尔打造的这些电池类似于在萨维尔街（世界最顶级西服手工缝制圣地——译者注）缝制的西服：量身定做、昂贵，因此具有风险。孙康在谈到加州业务时表示：“如果这项业务无法规模化，那么将难以生存。”
重金属：海运集装箱装载着Vionx“流体”电池，它储存着由马萨诸塞州伍斯特风能涡轮机所发的电力。图片来源：Photograph by Jesse Burke for Fortune
空客有充足的理由为安普瑞斯的天价电池买单。它正在努力开发和商业化一个成本更低的卫星替代方案，以及可行的电动空中出租机队，并在这一方面超越包括波音在内的对手。A3 by Airbus的首席执行官马克·卡辛指出，“市场上有数千家公司”称自己拥有电池领域的未来突破性技术。A3 by Airbus是空客在桑尼维尔设立的创新中心，离安普瑞斯并不远。然而，除了安普瑞斯之外，“我们并没有看到有任何证据表明，任何公司可以在中短期内拿出已经足够成熟的电池，并将其装入某款产品。”
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