安普瑞斯公司生产的电池。
近日，特斯拉CEO埃隆·马斯克展示了该公司最新研制的含硅锂离子电池组，但这种貌似很高端的技术却掩饰了一个重要信息点。
那就是早在一年多以前，一家名不见经传的小公司已经开始销售它自行研发的含硅锂离子电池了。这家公司名叫安普瑞斯，它的电池产品主供智能手机、平板电脑和无人机。在谷歌董事长埃里克·施密特等硅谷投资人的支持下，该公司致力于完善这种能使电池续航时间显著增长的技术。
几十年来，科研人员和电池制造企业一直在研究向锂离子电池中加入硅元素的技术，以提高电池的蓄能。最终，大多数业内人士都认为，该技术将成为一项标准。
但是研制含硅电池是一项艰难的挑战，因为硅会膨胀，并有可能导致电池爆炸。所以，虽然业界对含硅电池投入了很大关注，但含硅电池进入市场的进度却非常缓慢。
如果安普瑞斯公司能够以更低的成本大规模生产含硅电池，那将是一个重大的突破。这样一来，不仅智能手机等电子设备的待机时间会显著延长，另外它还有可能在某一天进入电动汽车市场，提高汽车的续航里程。
不过安普瑞斯公司暂时不会在美国设厂生产电池，至少一开始不会。在近日接受专访时，安普瑞斯公司的CEO孙康（音译）表示，去年年末，该公司已与江苏省无锡市政府达成合作，合资在无锡建立一座大型工厂。孙康称，无锡开发集团为该公司投资4000万美元，另外无锡市还将为安普瑞斯公司计划将于明年竣工的电池生产线进行投资。
安普瑞斯并不是第一家做电池的创业公司，也不是第一家进军中国的能源创业公司。中国对电动汽车非常看好，正在投入大量财力发展本国产业。而美国的能源创业公司近年缺乏来自硅谷风投家和美国政府的投资，因此安普瑞斯公司肯定不是最后一个进军亚洲的企业。
安普瑞斯在南京的试产线。
电池基础知识
为了理解安普瑞斯公司的技术，我们首先来看看电池的基本组成部分。一块电池是由正负两个电极组成的，中间是让电荷通过的介质。当一块锂电池在充电或放电时，锂离子就会在正负电极之间来回移动。
智能手机和笔记本电脑所使用的标准锂电池，一般用石墨作为负极，用氧化锂聚合物作为正极。当充电时，正极生成的锂离子运动到负极，嵌入负极碳层的微孔中，此时负极基本上充当了锂离子的“房东”。
很多电池厂商想在电池负极的石墨混合物中加入小量的硅，加入量约为1%至5%。特斯拉CEO埃隆·马斯克表示，特斯拉的锂电池（大概利用了日本松下公司的技术）仍然主要使用石墨作为负极材料，但随着时间的推移，将会增加硅的用量。
硅能有助于电池储存更多的能源，因为它的化学结构能够在充电时保留住更多的锂原子。美国劳伦斯伯克力国家实验室的科学家刘皋（音译）领导着一支硅电池材料的研发团队，他对我打了个比方：当电池充电时，负极就像是一个盛着锂离子或能源的袋子。和石墨相比，硅能提供一个更大的“袋子”，可以装下更多的锂离子，也就是更多的能源。
但含硅电池的一个大问题是硅会膨胀，在充电时有可能破坏负极。这就好比一个袋子装满了沙子，而每粒沙子在充电时都会膨胀四倍，从而会导致袋子裂开。因此，刘皋等科学家正在研制新型的粘合材料，使硅颗粒即使膨胀，也能将它们约束住。
安普瑞斯公司的核心创新之一，就是利用纳米科技创造一种能够与石墨混合的硅结构。据孙康介绍，这种设计中含有不到10%的硅，它能使负极存储的能源达到普通锂电池的一倍。
该公司于2013年年末首次将含有这种技术的锂离子电池卖给了亚洲的智能手机制造商，它也由此成为首批将含硅电池技术商用的公司之一，只不过它的产量还很小。特斯拉的含硅电池则标志着这项技术将首次更大范围地应用到电动汽车上。
安普瑞斯公司已经把它的电池卖给了商用无人机以及一些电子产品和军事设备的制造商，就连美国国家航空航天局也是它的客户。亟需更长续航时间的客户愿意为这些电池付更高的价格。比如，一家高端无人机制造商就愿意为这些电池支付高价，以使其无人机的飞行时间增加25%。
安普瑞斯公司还在研制一种用硅纳米丝制成的更先进的负极材料。这种结构在电池充放电时，能更好地抵抗膨胀效果。
理论上，这种技术要依赖硅作为大部分甚至全部的负极材料。它的能量密度（也就是相同体积中存储的能量值）甚至能达到普通锂电池的6倍。虽然安普瑞斯公司目前尚未将该理念商业化，不过孙康表示，该公司将于今年年底进行试生产。
孙康指出，安普瑞斯公司目前生产的含硅锂电池的能量密度为700瓦时每升，经过进一步努力，很快可以达到750瓦时每升。在实验中，纳米丝技术的能量密度可达940瓦时每升。目前市场上标准的锂离子电池的能量密度约为300到400瓦时每升。
电池创业公司
这些年来，安普瑞斯公司都是让其他公司代工生产电池。但借助于中国的合资公司，它很快就能自行生产电池了。
孙康表示，通过提高产能，安普瑞斯公司能够降低电池的制造成本，从而比标准的锂离子电池具有更大的竞争力。无锡工厂将于11月开始投入试生产，并从2016年开始扩大产能。
下一步，孙康表示，他的公司正在与另一个投资人进行洽谈，那名投资人有可能帮助安普瑞斯公司的电池最终打入电动汽车市场。不过创建电池工厂所需的时间和金钱，通常要比企业预期的更多。
安普瑞斯公司在中国生产电池的事听起来似乎很简单，但执行起来却完全没那么容易。孙康解释道，该公司已经分拆成了三家公司。南京安普瑞斯有限公司主要生产电池材料，安普瑞斯无锡项目负责生产电池，而安普瑞斯科技有限公司将继续研发上文提到的硅纳米丝技术。
在美国，对于安普瑞斯这种年轻的创业公司来说，融资渠道已经接近枯竭了。由于几年前投向清洁技术领域的巨额投资一直没有获得较大的收效，很多风投家已经避开了这个领域。当前，美国政府也仅仅提供了小额用于基础研发的拨款。
松下公司的锂离子电池，它也是特斯拉Model S和ModelX车型所使用的电池组的一部分。
比如，对于刘皋的创新，美国劳伦斯伯克力国家实验室可能就不会通过创业公司或融资建厂来将其投入商用，而是会把该技术授权给大型的电池制造商进行生产。
不少其他创业公司也在研究含硅锂电池技术，我们目前还不清楚这些技术将如何投入商用，或是哪种技术会产生最大的影响。这些公司包括Nexeon、SiNode Systems和Sila Nanotechnologies等，此外也包括很多大型科技公司，如日立、三星和松下等。
安普瑞斯公司所采用的原始技术是斯坦福大学教授崔屹提出的，此后又经过了不断的完善。除了谷歌董事长埃里克·施密特以外，该公司还获得了硅谷重量级风投机构Kleiner Perkins（该公司曾投资过亚马逊和 美国在线等早期互联网巨头）的资金。另外，安普瑞斯公司表示，美国前能源部部长，诺贝尔奖得主朱棣文也是它的董事会成员。
如果一家电池创业公司想要获得足够的资金建厂，那么机会最大的地方莫过于中国或亚洲其他国家。比如，电池创业公司Boston Power于2005年成立于马萨诸塞州，早在几年前，它就前往中国进行融资和电池生产了。
中国投资人也盯上了美国的电池技术。汽车零件制造商万向集团趁美国的电池制造商A123 Systems公司和电动汽车生产商菲斯科破产之机，将这两家公司一举收购。
中国是全球最大的汽车市场。由于空气受到严重污染等缘故，中国正在一些地区推广电动汽车、电动摩托车和电动公交车。
无锡等城市正在通过为该技术提供低成本融资来鼓励电动汽车的发展。包括LanzaTech和EcoMotors在内的一些能源科技创业公司，也在采取与中资企业合作的方式建厂。
安普瑞斯公司的未来还有很大的不确定性。但由于中国投资人愿意投资生产清洁技术，这可能意味着中国或许将崛起为电池技术的主要领军者。
在美国，正在里诺郊外施工的特斯拉大型电池工厂，将成为美国近几年在电池生产领域迈出的最重要的一步。安普瑞斯公司的孙康非常看好特斯拉对含硅电池的使用。他表示，“这是非常好的消息”，并且相当于“认可了该技术的光明前景”。
