副标题:马萨诸塞州一家小型初创公司能否完善电池,使电动汽车比传统汽车更便宜、更方便?
文章链接:A Decade-Long Search for a Battery That Can End the Gasoline Era - The New York Times
By Jack Ewing
Jack Ewing was the first reporter to ride in a test car with Factorial’s new solid-state batteries at a Mercedes-Benz test track near Stuttgart, Germany.
May 9, 2025
2025年一月初一个寒冷的日子,黄思宇(Siyu Huang)在位于马萨诸塞州波士顿郊区比勒里卡(Billerica)的办公室里上班,收到了一条只有两个字的短信。
短信写道:“车轮在转”。短信附件是一段短视频,视频中一辆汽车在室内测试中心的滚轴上行驶。
在外行人看来,这段视频并没有什么特别之处。这辆车看上去可以是在康涅狄格州的一家汽车修理厂进行废气排放测试(只不过它没有排气管)。但对黄思宇来说,作为 Factorial Energy(公司名称) 的首席执行官,这段视频是她十年探索历程中的一个里程碑。
黄思宇和她的丈夫 Alex Yu(于英超) 以及 Factorial 的员工一直在研发一种名为固态电池的新型电动汽车电池,如果能够克服一系列艰巨的技术挑战,这种电池可能在几年内颠覆汽车行业。
对于黄女士和她的公司来说,这种电池有可能改变消费者对电动汽车的看法,让美国和欧洲在电动汽车领域领先于中国,并有助于拯救地球。
Factorial 是数十家致力于发明充电速度更快、续航里程更长、能使车子比燃油汽车更便宜、更便捷的汽车电池的公司之一。交通运输是人为温室气体的最大来源,而电动汽车可能成为应对气候变化和城市空气污染的有力武器
黄女士手机里收到的视频来自梅赛德斯-奔驰(Mercedes-Benz)电池研发主管乌韦·凯勒 (Uwe Keller),该公司一直在为 Factorial 的研究提供资金和技术支持。
这段短片展示了一辆梅赛德斯轿车在德国斯图加特附近一家研究实验室的运行情况,表明该公司已将 Factorial 的电池安装在一辆汽车上——而且它真的可以让车轮转动起来。
这次测试是黄女士和于先生在康奈尔(Cornell)大学读研究生时开启的旅程中重要的一步。在这之前,他们的所有工作都在实验室里进行。黄女士很高兴他们的发明即将走入现实世界。
但还有很长的路要走。搭载Factional电池的梅赛德斯轿车尚未上路行驶(2025年1月时)。而那才是这项新技术至关重要的地方。
许多初创公司已经生产了固态电池原型。但没有一家美国或欧洲的汽车制造商将固态电池应用于量产车,并证明该技术能够经受住路面颠簸、振动和潮湿的考验。即使有,他们也一直在保密。
2023年末,凯勒先生,这位梅赛德斯的资深工程师,向黄女士提议尝试一下。
“我们是弄汽车的,”凯勒先生后来说,“我们相信动起来的东西。”
来自中国
黄女士在由硅谷男性主导的新电池领域中脱颖而出。此领域中的一些人炫耀自己每周工作100小时;而她则相信睡个好觉的重要性。“拥有清晰的头脑做出正确的决定比工作多少小时更重??要,”她说。
她平易近人,爱笑,但也展现出坚定的决心。她在比勒里卡一间装饰简朴的办公室里工作,办公室外是一片电线交错的森林(作为加州人的第一感,得注意防火,^_^。译注)。办公室里的家具包括一个朴素的黑色书柜,上面摆放着几本技术书籍,是她从前一位房客那里继承来的。她在康奈尔大学获得的化学博士学位和工商管理硕士学位证书挂在墙上。
黄女士在中国南京长大,小学时她参加了一个环境数据收集项目。这个项目让她对化学产生了兴趣,也让她意识到汽车尾气和工业污染正在扼杀南京的空气。她回忆说,她意识到“我们需要培育一个对人类更健康的地球”。
在位于中国南海岸的厦门大学(她就读于该校化学专业)的宿舍里,她看到了瑞典交换项目的广告。在那里学习了两年后,她和在中国上学时就认识的于先生双双被康奈尔大学化学系录取攻读博士学位。2009年,她带着从瑞典奖学金中攒下的3000美元来到纽约州的伊萨卡(Ithaca,康奈尔所在地)。如今,他们俩都已成为美国公民。
康奈尔大学以电化学研究闻名的教授Héctor Abruña说,他们是“明星学生”。他的办公室书架上至今仍挂着一张他和身着毕业礼服的于先生和黄女士的合影。
于先生和黄女士的灵感源于Abruña博士的实验室,加上纽约州政府提供的种子资金,在黄女士攻读商学学位期间,他们创办了后来成为Factorial的公司。
“他们非常敬业,也非常聪明,”继续担任 Factorial 顾问的Abruña博士说道。“他们很诚实,从不吹牛。”
于先生现在是 Factorial 的首席技术官。从这个意义上来说,这家公司像是一个家族企业。黄女士对他们的私生活讳莫如深,甚至拒绝透露他们有几个孩子。
最初,该公司专注于改进电池储能材料。2021年梅赛德斯-奔驰投资Factorial后,情况发生了改变。梅赛德斯-奔驰寻求更大的技术飞跃,并鼓励Factorial研发固态电池。
这项技术之所以得名,是因为它消除了电池内部用于传输载能离子的液体化学混合物(即电解质)。液体电解质极易燃,用固体或类似凝胶的电解质代替液体电解质可以提高电池的安全性。
不发生过热状态的电池可以更快地充电(固体电池应该不易过热,译注),充电时间可能与给汽车加满汽油的时间一样短。固态电池能够在更小的空间内储存更多能量,从而减轻重量并增加续航里程。
但是,固态电池有一个很大的缺点,这也解释了为什么现在你买不到搭载固态电池的汽车。这种电池体更容易出现突兀的不规则波动,从而导致短路。任何能够克服这个问题并开发出耐用、安全且易于制造的电池的公司都将获得巨大的回报。
尽管 Factorial 与梅赛德斯是差异明显的企业——这家初创公司只有 100 多名员工,而梅赛德斯则拥有 17.5 万名员工——但黄女士的工作风格与梅赛德斯的文化及其扎根于施瓦本地区(Swabia)的根基相契合。施瓦本位于斯图加特周边地区,以务实和克制著称。
凯勒先生认为,黄女士低调务实的作风与电池和科技行业普遍存在的炒作和吹牛文化形成了鲜明对照。他说,Factorial“从未发布突破新闻、发布、发布,却始终不兑现”。
“量产地狱”
电池行业有一条公理:生产出一个酷炫的原型很容易。挑战在于如何以合理的价格生产数百万个固态电池。
Factorial 于 2022 年直面这一难题,在韩国天安市(Cheonan,首尔附近,以科技产业闻名)建立了一家小型试点工厂。用黄女士的话来说,这个项目变成了“量产地狱”——埃隆·马斯克在特斯拉难以量产轿车并几乎破产时也曾用过这个词。
为了盈利,电池工厂不能生产太多缺陷电芯。理想情况下,成品率(可用电芯的百分比)至少应达到 95%。要达到这个目标极其困难,因为需要将挥发性化学物质和易碎的隔膜分层封装成电芯,容不得半点差错。所有操作这些工作的机器都被封装在有机玻璃室内,由穿着从头到脚防护服的工人进行监控,以防止污染。
数十家公司正在尝试量产固态电池,其中包括丰田这样的大型汽车制造商,以及像 QuantumScape 这样的小型公司,后者是一家由大众汽车支持的硅谷初创公司。为了规避风险,梅赛德斯还与台湾公司ProLogium合作。
中国汽车制造商蔚来汽车(Nio)销售一款搭载其宣传的固态电池的汽车。分析师表示,该技术不如Factorial正在开发的技术先进,在重量和性能方面的优势较小。但毫无疑问,中国企业正在大力投资固态电池。蔚来汽车尚未回应置评请求。
每家公司都有自己严格保密的配方和制造工艺。“很难说哪种技术会胜出,”研究公司 IDTechEx 的技术分析师何晓曦(Xiaoxi He)说道。
部分原因是固态电池制造难度极高,许多汽车高管怀疑它们能否在短期内实现商业化。许多固态电池初创企业的股价暴跌,管理层动荡频发。
Factorial 通过不出售股票的方式,让自己免受华尔街的严厉评判。其资金来自私人投资者,包括波士顿的 WAVE Equity Partners,以及包括韩国汽车制造商现代汽车,还有车企 Stellantis 在内的合作伙伴。Stellantis 计划明年在道奇(Dodge) Charger 跑车上测试 Factorial 的电池。此外,该公司还与韩国电池材料制造商 LG Chem 建立了合作伙伴关系。
事实证明,此前对固态电池实用时间的预测过于乐观。丰田在2020年展示了一款未来主义原型车,但该公司距离销售搭载固态电池的汽车仍需数年时间。
通用汽车负责电池业务的副总裁库尔特·凯尔蒂(Kurt Kelty)就是那些“眼见为实”的汽车人之一。“我们短期内不指望固态电池,”凯尔蒂先生说。
“我甚至不知道我们能不能过此关。”
起初,Factorial 在韩国的原型装配线良率只有 10%,这意味着 90% 的电池都存在故障。尽管黄女士喜欢睡个好觉,但她经常不得不凌晨 4 点起床,处理 24 小时不间断运转的工厂产生的问题。她每个月至少去韩国一次。
“总是有问题,”她说。“有一次,我甚至觉得,我都不知道我们能不能过此关。”
到 2023 年,Factorial 已经生产出足够多的汽车电池,以至于在梅赛德斯工作了 25 年、说话温和、和蔼可亲的凯勒先生开始考虑将它们安装在汽车上。由于成本和故障风险都很高,他不得不向上级寻求批准。凯勒先生带着 PowerPoint 幻灯片,去找了梅赛德斯首席执行官、令人生畏的瑞典人奥拉. 柴林纽斯(Ola Källenius)。
柴林纽斯的办公室位于斯图加特内卡河畔(Neckar River)一座庞大的制造和研发综合体中心,在那栋玻璃钢结构的高层建筑的顶层。
凯勒先生认为,路试将有助于确定电池是否能够单独依靠风冷运行等诸多因素。如果可以,就无需再使用更重、更昂贵的液冷系统。
柴林纽斯先生批准了这个项目,他认为一个切实可行的目标能够激励团队,加快研发进程。他拿一级方程式赛车来打比方。“如果你在追赶领先者,突然间你看到了他,你就会跑得更快,” 柴林纽斯先生回忆道。
2023年末,当凯勒先生告诉黄女士梅赛德斯希望将这些电池装入一辆可行驶的车辆时,她有些惊讶。“说实话,我们没想到会这么快,”她笑着说。
但到2024年6月,Factorial已经成功生产出足够多的高质量电池,并宣布开始向梅赛德斯交付。11月,韩国工厂的良率达到了85%,创下了迄今为止的最高纪录。黄女士和韩国团队一起去烧烤店庆祝。
梅赛德斯仍然需要研究如何包装这些电池,以保护它们免受高速公路上的灰尘和湿气的影响。而且它必须将电池块集成到车辆中,并将其连接到汽车的控制系统。
Factorial 电池有一个很大的缺点,使得它们很难安装在汽车上。它们在充电时会膨胀,在放电时会收缩。用凯勒先生的话来说,它们会“呼吸”。
凯勒先生向梅赛德斯一级方程式赛车队的工程师寻求帮助,他们擅长快速解决技术问题。他们设计了一种可以随电池块膨胀和收缩的机制,并能保持恒定的压力。
到了2024年圣诞节,在斯图加特郊外辛德芬根(Sindelfingen)梅赛德斯主要研究中心工作的团队给凯勒先生发了短信,内容是“车轮在转”。
“终于见到你了”
凯勒先生坦言,当他的团队给他发来汽车视频时,他有点激动。他等到圣诞节过后才转发给黄女士,并附上同样的短信。
几周后,梅赛德斯的工程师们将这辆搭载Factorial电池的汽车(一辆标准的EQS电动轿车)带到了公司的赛道上进行首次路试。
工程师们起初驾驶速度很慢。他们仔细地监控着仪表盘屏幕上显示的技术数据。
他们的速度越来越快,到第四天,他们的速度达到了每小时100英里(约160公里)的高速公路时速。电池没有爆炸。理论上,它可以为汽车提供600英里的续航里程,比大多数传统汽车一箱汽油的续航里程还要长。
凯勒先生一直让黄女士了解电池车的进展情况,但在今年2月的一次营销策略会议上,当梅赛德斯公关部门的人提到他们已经撰写了一份新闻稿宣布这一试车成就时,她还是感到惊讶。
“你想看看吗?”他们问道。
她当然想。Factorial电池首次成功路试是一个极其重要的时刻,他们期待已久。然而,梅赛德斯和Factorial的团队并没有举办派对庆祝。他们还有很多工作要做。
下一步是为梅赛德斯多辆车的车队配备电池,完善制造工艺,并进行开始销售所需的测试。这可能至少要到2028年。许多专家预计,最早也要到2030年,固态电池汽车才能广泛普及。
今年4月,黄女士终于抽出时间前往斯图加特,亲自体验了这款车。
那是一个晴朗的春日,德国乡村绿意盎然,百花盛开。梅赛德斯的员工护送她来到辛德芬根的一家车库,这家汽车制造商在那里也拥有一座大型工厂综合体。
黄女士看过很多这辆车的照片,但车库门打开的那一刻,她仍然激动不已。“感觉就像久违的朋友,”她说,“就像‘终于见到你了!’”
一位梅赛德斯司机带她在测试跑道上试驾了一趟,先是沿着沥青直道飞驰,然后又绕了一个倾斜的弯道,黄女士说,感觉就像坐过山车一样。
在车内,根本感觉不到Factorial电池与传统电池的区别。“但它就是这么特别,因为它是我们自己的电池。”
Jack Ewing covers the auto industry for The Times, with an emphasis on electric vehicles.
译注:结合康奈尔的科学、波士顿的创业资本与文化、韩国人世界上最好“整容之手”的技艺、德国人的工程本领,南京一位女士的创造力让这一切成为可能。没准儿就真帮助人类护理地球了,^_^。