要做“超级电池”的，不仅仅是特斯拉

身边不用电的东西越来越少，充电线越来越多，“电池的续航”已经成为了全球范围内的一个现象级的痛点。要解决这样的痛点，就需要一场现象级的革命，QZ 一篇巨长的文章详述了这场革命的诞生。

主角是华人科学家蒋业明，他是 2000-2010 年全球顶尖一百材料学家名人堂上的科技名人，全球总排名 66 位。他创办的锂电池企业 A123 于 2009 年 IPO，尽管短短三年后公司宣告破产，丝毫无损蒋业明在业界的声望和地位。

蒋业明其人

蒋业明出生在台湾，父亲是一名机车工程师。6 岁时，蒋业明的父亲将他带到了美国。白驹过隙，他被 MIT 录取，在学校结识了日美混血的发妻，于是扎根在了 MIT。蒋业明在 MIT 的平台上与风投资本合作，先后创办了 4 家初创公司，其中最近的一家就是做电池的 24M。

如今，57 岁的蒋业明留着灰白寸头，喜欢穿蓝色长袖衬衫。说话轻柔，总是在一句话结尾时露出两排白色的牙齿。他现在住在波士顿周边的一个农场，养着蜜蜂和鸡，有时也去附近打猎捕鱼。

磁带生产线竟然能用来生产锂电池

在美国密歇根州，XALT 运作着一家最现代、高效的电池厂，投资了 3 亿美元；特斯拉在内华达州的锂离子电池厂更是花费了 50 亿美金。尽管生产商不愿透露，分析师称锂离子电池组的成本大约是 500 美元/千瓦时，那 500 美元里，有 150 美元用在原材料上，另有 200 美元用在生产上。而汽油的单位成本仅为电池的四分之一。

电池生产的高昂成本是蒋业明的创业基础，但电池厂为什么这么大，还得回到锂离子电池的出身。这个出身竟与磁带有着千丝万缕的联系。

1990 年代初，基于磁带和镍镉电池两项科技，索尼做出了磁带摄像机（Camcorder）。但是索尼明白，消费者需要摄影，更需要便携的设备来实现这个功能。于是，研发更小、更强的电池成为了当务之急。1991 年，索尼将第一款锂离子电池推向商用，两年后发布的 TR1 8 毫米摄像机也就成为了世上第一款使用锂电池的摄像机。

随着锂电池的需求增长，如何大规模生产锂电池成为了索尼面临的新挑战。此时，索尼家的另一个产品，体积更小的光盘，开始侵吞磁带的市场。于是，索尼工厂里大批的磁带生产设备开始闲置。生产磁带是一套复杂的工艺：长长的生产线给胶片裹上磁性泥浆，干燥后再切成一条条细长的带子，卷起来。

似乎天意如此，这套闲置的设备竟然可以用来生产锂电池。

这套设备和操作设备的人，成为了世界的锂电池先驱。直至今天，锂电池的生产流程与当年并无太大不同。但摘去传奇故事的光环，这些设备其实非常的笨拙——块头大，效率低，因此电池至今仍无法撼动石油的地位。

最初的灵光一现

最初，蒋业明提出的解决方案是“液流电池”。

液流电池系统中通常包含两个容器，其中储存着液体化学溶剂，形成两个次系统。这两个次系统间的连接部分为发电区，以一个薄膜隔开。这两种化学溶剂，从它们所在容器流动到发电区，隔着薄膜产生离子交换，进行放电或储电。

增加锂电池的容量有两条路：一是增加电池芯数量，二是增加能量密度。增加电池芯数量的话，镍和钴等金属的消耗将同比例增加，边际成本很高。而要增加液流电池的容量只需连接更大的液体仓，成本很低。缺点就是体积太大，因为液流电池的能量密度远远低于锂电池。

蒋业明想，为何不用锂电池的化学成分来造液流电池呢？这种结合的产物将拥有比液流电池更小的体积，比锂电池更低的生产成本。于是他把这个课题交给了一位本科生 Mihai Duduta，仅仅一个月后，Duhata 拿出了第一个工作原型。如此惊人的速度让所有人吃了一惊，蒋业明随即向投资人展示了原型，并获得了 1250 万美元的投资。有了弹药，24M 开工了。

只是，画面太美，世界把 24M 当成了挑战风车的唐吉坷德。

新概念走向死胡同

24M 的一个小实验吸引了他们的注意力。蒋业明要求团队生产一些锂离子静态电池作为对照，结果非常令人意外。他们用液流电池的泥浆制作了一些静态电池，并对它们进行数百次的充放电，电池容量竟然惊人地稳定。这一现象让一些年轻的员工，包括立下汗马功劳的 Duduta，对液流电池产生了怀疑。这些年轻人不像蒋业明那样痴迷于液流电池，他们开始认为静态的电池才是正确的出路。

24M 液流电池的成败，取决于能否找到合适的储液罐尺寸，来使液流电池的生产成本降到静态电池（static battery）之下。而直至 2010 年末，团队仍然没有找到这个“盈亏平衡点”。两派观点各执一词，蒋业明不认为“平衡点”是个问题，而他多年的合作伙伴 Craig Carter 却坚持要找到这个平衡点。Carter 招来一个小伙子，Jeff Disko，以不找到不罢休的精神，开始死磕各项参数。

接下来的两周时间里，Disko 加班加点对数据进行整理，Carter 则做了个软件，用于对电池参数进行可视化展示。两周后，他们终于找到了那个平衡点。结果是，要与化石能源竞争，锂离子液流电池将需要一个巨大的液流仓。要多大？大概相当于一座核电厂那么大。

这样的结果，不但 Carter 和 Disko 不敢相信，对于整个团队来说都是难以接受的。他们反复对数据进行核对，“不可能”的答案反复呈现。于是 2011 年初，他们举行了一次会议，会上他们向团队展示了研究结果：除非是要为一座城市供能，否则还是用静态电池比较划算。

假如没有磁带，人们将怎样生产锂电池？

与许多初创公司一样，当初灵机一动的点子都会死在商业化的道路上。开完会两天后，蒋业明宣布放弃液流电池，公司将研发一种静态电池。24M 把做过的事情归零，思绪回到了锂电池诞生的地方：

如果索尼当初没有那堆闲置的磁带生产机器，他们会怎样生产锂电池呢？

Duduta 戴上了黑色的橡胶手套，开始在真空盒子里手工制作电池。几个同事也陆续加入了纯手动模式的行列，直到逐渐形成了一条手工的生产线。熟能生巧，到后来，他们手动生产一块手机电池大小的单元只需 6 分钟。

经过黑暗中的摸索，团队对生产工艺反复改进，最终打造出了一个生产平台，让电池的能量密度和生产速度都发生了质的变化。新技术让导电剂保持液态，省却了原本漫长的干燥过程，使生产时间大大缩短。另一方面，新技术能减少电池内部 80% 的不产生电能的组件，让电池内部空间使用率更高。

尽管产品与最初的概念有些出入，投资人对 24M 取得的进展非常满意，于是新的投资也接踵而至，让 24M 的总融资额达到 5450 万美元。一位投资人说：

他们的新电池有 50% 的机会将摩尔定律带到一个新的领域（电池）。

24M 要颠覆的未来

蒋业明正在启动 2000-3000 万美元第三轮融资，新的资金将用于研发一种机器，能在 2-10 秒内产出一个电池芯。这个机器不生产用于汽车的电池，而是用于为家庭和设施供电的固定电电池。

新机器能以 160 美元的成本生产任何锂离子电池，蒋业明预测，到 2020 年这个数字还将降到 85 美元，比同时期传统锂电池低 30%（考虑传统锂电池成本的下降）。最重要的是，这套机器定价大概在 1100 万美元左右，因此将能有效吸引创业公司进入锂电池领域。

综上，如果 24M 的机器能够造出来，并成功推向市场，将带来一场毋庸置疑的革命。尽管这可能把困难说得太简单，毕竟很多企业都在“造出来”和“商业化”这两个环节倒下。

题图：站酷海洛创意

插图：Quartz