為了理解安普瑞斯公司的技術(shù)，我們首先來看看電池的基本組成部分。一塊電池是由正負(fù)兩個(gè)電極組成的，中間是讓電荷通過的介質(zhì)。當(dāng)一塊鋰電池在充電或放電時(shí)，鋰離子就會(huì)在正負(fù)電極之間來回移動(dòng)。

　　智能手機(jī)和筆記本電腦所使用的標(biāo)準(zhǔn)鋰電池，一般用石墨作為負(fù)極，用氧化鋰聚合物作為正極。當(dāng)充電時(shí)，正極生成的鋰離子運(yùn)動(dòng)到負(fù)極，嵌入負(fù)極碳層的微孔中，此時(shí)負(fù)極基本上充當(dāng)了鋰離子的“房東”。

　　很多電池廠商想在電池負(fù)極的石墨混合物中加入小量的硅，加入量約為1%至5%。特斯拉CEO埃隆·馬斯克表示，特斯拉的鋰電池（大概利用了日本松下公司的技術(shù)）仍然主要使用石墨作為負(fù)極材料，但隨著時(shí)間的推移，將會(huì)增加硅的用量。

　　硅能有助于電池儲(chǔ)存更多的能源，因?yàn)樗幕瘜W(xué)結(jié)構(gòu)能夠在充電時(shí)保留住更多的鋰原子。美國勞倫斯伯克力國家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家劉皋（音譯）領(lǐng)導(dǎo)著一支硅電池材料的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，他對(duì)我打了個(gè)比方：當(dāng)電池充電時(shí)，負(fù)極就像是一個(gè)盛著鋰離子或能源的袋子。和石墨相比，硅能提供一個(gè)更大的“袋子”，可以裝下更多的鋰離子，也就是更多的能源。

　　但含硅電池的一個(gè)大問題是硅會(huì)膨脹，在充電時(shí)有可能破壞負(fù)極。這就好比一個(gè)袋子裝滿了沙子，而每粒沙子在充電時(shí)都會(huì)膨脹四倍，從而會(huì)導(dǎo)致袋子裂開。因此，劉皋等科學(xué)家正在研制新型的粘合材料，使硅顆粒即使膨脹，也能將它們約束住。

　　安普瑞斯公司的核心創(chuàng)新之一，就是利用納米科技創(chuàng)造一種能夠與石墨混合的硅結(jié)構(gòu)。據(jù)孫康介紹，這種設(shè)計(jì)中含有不到10%的硅，它能使負(fù)極存儲(chǔ)的能源達(dá)到普通鋰電池的一倍。

　　該公司于2013年年末首次將含有這種技術(shù)的鋰離子電池賣給了亞洲的智能手機(jī)制造商，它也由此成為首批將含硅電池技術(shù)商用的公司之一，只不過它的產(chǎn)量還很小。特斯拉的含硅電池則標(biāo)志著這項(xiàng)技術(shù)將首次更大范圍地應(yīng)用到電動(dòng)汽車上。

　　安普瑞斯公司已經(jīng)把它的電池賣給了商用無人機(jī)以及一些電子產(chǎn)品和軍事設(shè)備的制造商，就連美國國家航空航天局也是它的客戶。亟需更長續(xù)航時(shí)間的客戶愿意為這些電池付更高的價(jià)格。比如，一家高端無人機(jī)制造商就愿意為這些電池支付高價(jià)，以使其無人機(jī)的飛行時(shí)間增加25%。

　　安普瑞斯公司還在研制一種用硅納米絲制成的更先進(jìn)的負(fù)極材料。這種結(jié)構(gòu)在電池充放電時(shí)，能更好地抵抗膨脹效果。

　　理論上，這種技術(shù)要依賴硅作為大部分甚至全部的負(fù)極材料。它的能量密度（也就是相同體積中存儲(chǔ)的能量值）甚至能達(dá)到普通鋰電池的6倍。雖然安普瑞斯公司目前尚未將該理念商業(yè)化，不過孫康表示，該公司將于今年年底進(jìn)行試生產(chǎn)。

　　孫康指出，安普瑞斯公司目前生產(chǎn)的含硅鋰電池的能量密度為700瓦時(shí)每升，經(jīng)過進(jìn)一步努力，很快可以達(dá)到750瓦時(shí)每升。在實(shí)驗(yàn)中，納米絲技術(shù)的能量密度可達(dá)940瓦時(shí)每升。目前市場上標(biāo)準(zhǔn)的鋰離子電池的能量密度約為300到400瓦時(shí)每升。