电池竞赛 谁是最后的赢家？

可再生能源或许会重塑全球经济，但前提在于储能方式的成本和安全性。不妨看看以下正在埋头苦干的电池公司。

本文来源：财富中文网 微信公众号 ID：FortuneChina-WeiXin

原文刊载于：2019年6月出刊的《财富》杂志

原文标题：《制造更好电池的竞赛》

乍一看，在这个春季的清晨，SK Innovation研发园区的一切都是那么的安静祥和。该园区位于大田。这是一个整洁、整齐划一的城市，亦是由韩国政府打造的科技中心，在首尔乘坐高铁南行一小时即可到达。在SK绵延不断的园区内，遍布着雅致的现代玻璃钢铁建筑，哪怕是登上高大上的建筑杂志也毫无问题。其中的一栋建筑是图书馆，里面的桌子上堆满了一卷卷的厚纸和启发创意的报事贴。另一栋建筑中设有咖啡吧，工程师们正在排队等待咖啡饮品。凉风习习，鸟儿欢唱，粉红的樱花正在怒放。

SK研发业务的商业策略负责人黄在尹（音译）驾驶着起亚电动汽车，载着我在园区转了转，然后停在了山顶上的一个站点。在我们身前是一座七层的立方体建筑K-8，整个建筑覆盖着哑光银壁板，没有任何可见的窗户。其唯一可见的标志位于一面墙的顶部角落，它以非写实的方式勾勒出了一个橙色的熟悉物体：一块电池。K-8的外观看起来十分古怪，近乎华而不实。黄在尹解释说，园区内的其他四栋建筑，外加正在修建的一座，都是用于开展电池研究的。为此，SK聘请了数百人，而且还在不断招兵买马。当我要求进入K-8参观时，遭到了黄在尹的拒绝。我在拿起照相机拍照时也被他拦了下来。他说：“在这个区域，对建筑拍照也是不允许的。”

SK的研发园区一直在不断扩张，因为公司有着悠久的技术传承，它是韩国历史最早的炼油商。如今，这家石化公司已经选择在未来发展与电动汽车相关的产业，并与全球最大的汽车制造商签署了电池生产合约，例如大众。在签署这一合约之前，大众因为再三故意违反柴油车排放标准的丑闻而遭遇了毁灭性打击。随后，公司下定决心要以绿色企业的身份回归市场，并将很大一部分车型从烧油改为用电。SK与大众和其他汽车制造商签署了巨额订单，其中包括声称要在2022年推出10款纯电动车型的戴姆勒，以及中国最大的纯电动汽车制造商北京汽车集团。SK正加速在中国、欧洲和美国建造大型电池厂，包括一家距离亚特兰大一个小时车程的工厂。到2025年，SK的电池生产将得到大幅扩张，公司目前在认真考虑在这一期间为该业务注资约100亿美元。这笔投资对于一家如此庞大的集团来说也是一个不小的数目。尽管SK的业务面十分广泛，但它在过去的50多年中一直都致力于开采来自于地下的黑金。黄在尹在评论SK的电池业务时表示：“如今，订单量实在是太大了。”

国际玩家：首席执行官孙康帮助安普瑞斯获得了来自于美国和中国投资方的资金。图片来源：Photograph by Stephen Chow for Fortune

多年以来，电池升级竞赛仅限于消费电子。这是一个不断增长的业务，但无需为其再次配置资本。如今，面对道路上电动汽车以及电网中可再生电力的攻势，这场竞赛演变成了一场企业和地缘政治的死斗。一夜之间，众多顶级跨国公司开始异常严肃地对待这件事情，尤其是汽车巨头、原油大拿以及发电公司。此前，它们认为经济的储能方式是一个白日梦，如今，它们将其视为一种现存的威胁。如果不加以利用，它们可能会因此而被边缘化。它还会拉开全球主要经济体之间的距离，这些国家将21世纪自身在储能领域的主导地位等同于19世纪对煤的控制以及20世纪对石油的控制。这里存在一个明显的信号：电池技术竞赛已经深深融入当前正在进行的美中贸易摩擦中。

即便是电池怪才杰弗瑞·张伯伦也觉得这一转变着实令人吃惊。多年来，他曾经供职于阿尔贡国家实验室，负责美国政府的一个顶级电池研究项目。如今，他主导着芝加哥风投基金Volta Energy Technologies，从紧张的电力、石油和其他公司那里获取资金，然后投资储能技术初创企业。张伯伦说，这些企业认为自己必须为其赌约购买多重保险，因为“可再生能源对于这些公司来说具有大规模的破坏性。”与此同时，中国已经宣布把打造世界级的电池产业作为一项国家级战略，并且为此公布了相关优惠政策。张伯伦问：“这意味着什么？它们是否会成为电池行业的新沙特？”

数十亿美元的资金进入了电池研发领域，也让如今的电池行业成为了科技行业的香饽饽，一如10年前的半导体行业。初创企业的吸金速度尤为迅猛，每一家公司都疯狂地许诺在储能难题上有了重大突破。这些资金来自于寻求技术解决方案的跨国公司、寻求新盈利目标的风投公司以及各式各样打着拯救地球旗号的亿万富翁，而且太平洋两岸均有所贡献。

有些初创企业将大获全胜，但失败的更多。不管怎么样，它们代表着电池竞赛的最前沿，但那里的冲撞也最为致命。出名的大多都是勇者，而经得起时间考验的突破获得发展的可能性最大。对比那些大公司，初创企业更加善于推销自身的业务。这一点是合情合理的，因为它们渴望获得资本。

当今的全球电池竞赛有两大热潮。第一个热潮是电动车动力电池，它已经十分成熟。能源数据公司Wood Mackenzie预测，电动车动力电池的市值将从2017年的130亿美元大幅增至2024年的410亿美元。正是基于这个原因，埃隆·马斯克的特斯拉公司才建造了一家大型电池厂，也就是特斯拉所称的“巨型工厂”（gigafactory），位于内华达州。也正是考虑到这个市场规模，全球几乎所有的汽车制造商（因特斯拉在电动车市场的表现而羞愧不已，但已下定决心要迎头赶上）向SK和其他主要电池制造商抛出了巨额订单，这些电池制造商的总部基本上都位于亚洲。此外，这一市场前景也在吸引它们投资那些承诺能够带来突破性技术的初创企业。

另一大热潮才刚刚起步，属于电网用电池：其设备大小跟厂房差不多，旨在储存大量电量，有可能一次储存数天或数周的用量。这类技术能够带来重大的转型，也就是从煤和天然气这类化石燃料向太阳能和风能转变。虽然煤和天然气对气候有不利影响，但可以随时启用或关闭，而风能和太阳能则并不是全天候的存在。电网用电池市场依然处于初期，基本上依靠政府补贴，也就是说风险较大，而且是否能够取得成功还不好说。一群侃侃而谈的技术专家正在摩拳擦掌，率先向市场推出其长时间供电储能设备，这些专家的背后都是财大气粗的投资者，从比尔·盖茨支持的基金一直到沙特阿美。

在这两大热潮中，面临风险的不仅仅是一些企业家及其带有投机目的的投资者，全球经济的未来亦是如此。自从本杰明·富兰克林在闪电风暴中放飞带钥匙的风筝之后，事实证明，人们很难大批量地储存电量。这也是为什么汽车仍然在烧油的原因，因为油箱可轻易地储存燃油；这也是为什么人们仍然需要架设数千英里的传输线缆，把电从发电端传到使用端的原因；而且这也是为什么大多数发电厂依然采用燃烧化石燃料发电的原因，虽然它对环境存在不利影响，但却异常的可靠。拉一下开关，整个系统开始运转，然后电灯就亮了。

如果人们可以以低成本储存大量的电量，行业将发生巨大的变化。电动车的零部件比燃油车少，因此从规模化来讲，其制造成本要更低，也就比内燃机引擎更加优越。白天，人们可以将太阳能转化为电能，夜间则储存风能，而且如果成本合适的话，可再生能源能够成为一种持续而不是间歇性的能源来源。鉴于交通运输和发电的温室气体排放量占到全球总量的约40%，人类的碳产出量实际上可能会因此而大幅下降。科学家警告说，如果要避免尤为危险的气候变化，人们必须在本世纪中叶基本上实现零排放。

经济赢家和输家的大范围重新洗牌可能会导致知名企业寻求新的业务模式。汽车制造商将不得不更换装备，否则就会出局。原油公司至少不得不在很大程度上将自己重新塑造为可再生能源提供商，否则将逐渐淡出人们的视野。公用事业则不得不转而采用新的去中心化业务，其中，它们曾经运营着大量的太阳能电板、风力涡轮机和电池。换句话说，寻找低成本电力储存方式会让全球经济短路，然后重新洗牌。

这一点能实现吗？今年春天，我为了找到这个答案烧了不少燃油。我开车到访了北加州的不同地区，并乘坐飞机前往世界各地。在硅谷、波士顿、中国和韩国，我发现初创企业正在蓬勃发展，而大公司则为了生存而努力奋斗。所有企业都十分紧张，不过一些企业在这一方面更具前瞻性。如今，储能是所有泡沫市场的幕后推手。

然而，从基础构架来说，电池是一个较为简单的设备。它包含四个部分：带正电的电极，又称为阳极；带负电的电极，又称为阴极；连接两极的物质，又称为电解质，通常是液体；薄膜，又称为隔板，用于在“短路”时防止某些分子从一个电极游向另一个电极，而“短路”会导致起火。过薄的隔板被看作是2016年某些三星手机一连串火灾的罪魁祸首。

当电池为设备提供电量时，内部的化学反应将原子分解为称为离子的带正电分子，以及称为电子的带负电分子。离子和电子会同时从阳极流向阴极，但会形成不同的流。离子会穿过电池；电子会在设备中形成回路，为其提供电力。

在传统的电池中，当所有的离子和电子从阳极流向阴极后，电池的电量也就用尽了。可充电电池在通电后可以吸收新电力，让离子和电子流向正极，从而再次为设备供电。

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。”