特斯拉初代电池设计者:美国如何才能再次领先全球

如果中国明天突然停止电池级石墨出口,那么不到一周时间,美国就会有近10万人失业。电池生产线、电动车装配厂以及电网级储能电池项目都将陷入停摆。没有中国石墨,美国的电池供应链将不复存在。

这一情境并非只是理论上的可能。中国已经对锂离子电池和石墨负极材料实施出口管制。相关管制措施自2025年11月起正式生效,目前仍在执行,不过强化出口许可已暂停执行,中止期限持续至2026年11月。要避免这场危机,美国不仅需要把上一代电池产业链重新带回本土,还必须在下一代电池技术的生产上抢占先机。

中国花了数十年时间发展石墨生产技术,建设加工厂,并在全球范围内掌控最优质的石墨矿资源。根据彭博新能源财经(BloombergNEF)的数据,中国如今生产了全球近100%的负极材料,以及超过80%的电池电芯。即便美国最终能够扩大本土石墨产能,成本也将极其高昂。而且,美国等于是在比赛最后一圈才刚刚入场,要面对的却是规模更庞大、技术更成熟、补贴更充足、且早已牢牢扎根全球市场的供应链体系。耗费数年时间、投入数十亿美元,却依旧处于落后地位。

更好的路径:直接跨越到下一代材料

工业领先地位的建立,从来不是靠复制过去,而是靠创造未来。而这种下一代材料其实已经存在——它诞生于美国,如今也正在美国本土扩大产能,迈向全球化工业级量产规模。

在下一代电池技术最关键的指标上,硅碳(Si/C)负极材料几乎均优于石墨。相比石墨,硅碳负极体积缩小一半、重量减轻五倍,同时还能提供两倍的功率和充电速度。一吨硅碳负极材料,可以替代五吨石墨,从而大幅提升生产效率。此外,采用硅碳负极的电池,能量密度还能提高20%至40%,这意味着设备续航时间更长、电动车行驶里程更长,或者电池体积更小。

这些并非实验室里的理论数据。Sila的产品自2021年起便已上市,其技术如今已应用于数百万台设备。关键在于,这套供应链的源头是石英——本质上就是沙子。

向硅基电池的转型其实已经开始。如今,中国各大主流手机厂商,都已在旗舰机型中采用硅碳电池。硅材料也被应用于新一代无人机系统,使无人机具备更长续航和更大载荷能力。而随着全球地缘政治紧张局势不断升温,这些能力具有重要的战略价值。未来三年内,数十亿台消费电子设备都将采用硅基电池供电。汽车行业紧随其后。随着硅材料在提升续航里程和降低规模化成本方面的优势不断显现,它正开始重塑电动车电池采购格局。

如今,我们已经站在产业转折点上。问题在于,美国究竟会成为这场转型的引领者,还是只能成为旁观者,眼睁睁看着它在其他地区落地。

打造下一代电池产业生态系统

能源技术领域最艰巨的挑战,从来都不是发明,而是规模化生产。历史上,美国擅长创造发明,却总把规模化生产外包。这种模式必须改变。在人工智能、数据中心、无人机、电动汽车和国防产业的推动下,未来五年,中国以外市场对电池的需求预计将增长至目前的三倍。而现有供应链的产能,与未来市场需求之间的缺口,正在迅速扩大。为填补这一缺口,全球需要建设约2,000吉瓦时(GWh)的负极材料产能,相当于数百亿美元规模的年产值。而解决这一问题的最佳方式,就是在美国本土建立完整的电池供应链。

2025年底,Sila在华盛顿州摩西湖建成西方世界首座吉瓦时级硅基负极材料工厂。这只是一个开端,现有厂区的土地和基础设施,足以支撑每年超过200吉瓦时的产能扩张。但政府与产业界必须共同抓住这个机会。这意味着,美国不仅需要确保数据中心获得足够电力供应,也要满足先进制造业的电力需求。同时,政策激励措施也必须真正推动供应链在美国本土落地,而不仅仅只是组装成品电池。

《通胀削减法案》(IRA)虽然为美国引进了电池工厂,但并没有带动完整供应链落地。美国不能再犯同样的错误。

战略机遇

如今,电池早已不只是一个零部件,而是关乎国防、电网、交通运输以及AI算力建设的基础设施。

如果美国选择投入大量资源,试图复制中国现有的石墨供应链,那么未来十年,美国只会进一步落后。这条路根本不存在所谓“追赶成功”的可能。但如果美国选择投入建设正在取代石墨的硅基负极产业生态——在美国本土利用美国知识产权实现大规模生产——那么美国依然有机会。

这个行业未来的领导地位,将不再由制造规模决定,而是取决于谁拥有最先进的技术,以及最安全的供应链。未来,谁能真正建立起本土电池供应链,取决于谁能率先打造下一代技术和下一代供应链,并实现规模化生产。

本文作者吉恩·贝尔迪切夫斯基是Sila Nanotechnologies联合创始人兼首席执行官。他是特斯拉第七位员工,曾担任Roadster电池项目首席工程师。

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译者:刘进龙

审校:汪皓