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嗨朋友们👋，
周二快乐！好久不见。
一个月前，我和Impulse Labs的创始人Sam D'Amico见了面。我们聊了聊，并决定一起写一些关于现代电子技术栈的文章。
我认为，这应该很简单：几张图表显示过去几十年堆栈成本下降了多少（结果是 99%），几个关于某些产品的需求推动成本降低的故事，bada bing，bada boom。
一个月的时间，超过 100 个小时的研究和写作，以及 40,000 个单词之后，终于完成了。
Sam 一直在大力推广电气堆栈，并引起了共鸣。就在昨天，a16z 的 Ryan McEntush 发表了一篇关于电气工业堆栈的精彩文章，探讨了我们在此讨论的一些主题。我们需要更多：关于人工智能的书籍、论文和推文已经数以百计，但关于这个话题的讨论却如此之少，这反映出美国的优先事项需要改变。
这篇文章是我对这场对话的贡献。它深入探讨了电动汽车的历史，介绍了电动汽车滑坡，探讨了将未来押注于人工智能的战略逻辑，最后对美国在电动汽车时代重建和获胜的能力持谨慎乐观的态度。
如果您想直接跳到在线版本： 在线阅读《电动滑梯》
如果您想要 PDF 格式，可以在此处下载： Electric Slide PDF
让我们开始吧。
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电动滑梯
人工智能领域一个更有趣的发展是，美国人工智能公司主要专注于封闭权重模型， 而中国正在构建开放权重模型。
这就引出了一个问题：为什么？
从表面上看，这个赌注很简单：如果中国无法获得尖端芯片，那么开放式权重是鼓励采用和生态系统发展的最佳方式。
我认为他们正在进行不同的赌注。
几年前，核能公司Valar Atomics的创始人Isaiah Taylor告诉我一些至今仍萦绕在我脑海里的话：
就消耗品而言，我们周围的一切实际上只有三大支柱：能量、智力和灵巧。
我会将“灵巧”概括为“行动”。我们所看到的周围以及将来会看到的一切，都是做功的潜力（能量）、决定做什么和如何做的能力（智力）以及操纵物质的能力（行动）的结果。
从经济学角度来说，能源、智力和行动是任何事物生产的有力补充。
正如乔尔·斯波尔斯基（Joel Spolsky）的不朽名言所说： “聪明的公司会尝试将其产品的补充品商品化。”
美国正在明里暗里打赌：谁赢得了人工智能，谁就赢得了未来。
中国则下了不同的赌注：要使情报真正发挥作用，就需要精力和行动。
如果你控制能量和行动，那么丰富的情报将增强你的地位。
仅 2010 年，中国的发电量就赶上了美国，目前发电量是我们的 2.5 倍。
如今，中国生产着全球75%的锂离子电池，并生产了90%驱动电机的钕磁铁。在电力电子和嵌入式计算领域，中国正在迅速崛起。
这意味着中国控制着电动汽车、无人机、机器人以及所有其他电动产品的生产手段，这些产品正在取代美国赖以崛起的内燃机驱动机器。
正如我们所说，所有移动、加热、照明、计算或转换能量的东西都在围绕电力技术进行重建，以便性能更好、更快、更便宜、更安静，并且免费、更清洁。
随着零部件价格越来越低、性能越来越高，能够经济地实现电气化的设备数量每年都在增加。中国相对于西方的电动汽车产能也在逐年提升。总而言之，这意味着更多尖端的实体技术将由中国制造。
这就是为什么中国乐于将人工智能商品化。他们认为，行动才是未来更难掌控的部分，因此也更有价值。
要理解中国为何要下这个赌注，以及为什么他们可能是正确的，你需要了解电力堆栈是什么，它的成本有多么低，以及谁控制着每一层。
接下来是一个令人惊讶的、激动人心的 40,000 字的故事，讲述了西方的发明和东方的制造业、通用汽车以 7000 万美元出售我们的未来、匹兹堡的会议和福岛的装配线、无人机究竟如何飞行以及成本曲线。
各位读者可能都熟悉摩尔定律。你们中的许多人可能也熟悉人工智能中的缩放定律，以及 Rich Sutton 与之相关的“惨痛教训” 。不知何故，这些数字曲线仿佛变魔术般自我实现，它们的大胆创新吸引了众多人才和资本，最终使它们成为现实。
这些曲线也适用于物理世界。
我们都熟悉太阳能电池板的成本曲线，太阳能成本从 1975 年的每瓦 130.70 美元下降到今天的每瓦 0.31 美元。
这与发电有关：将一些燃料（石油、煤炭、阳光、风能、天然气、铀或水）转化为可用于为几乎任何东西提供动力的电子。
我们不太熟悉另一组曲线：构成电力堆的曲线。这些乐高积木可以拼合在一起，形成消耗电能并将其转化为动力的产品。
虽然到2018年，电池领域有类似的曲线，但电力堆栈的其他层级却没有，也没有单一的电力堆栈曲线。所以我们构建了这些曲线，希望它们能吸引人们在电力堆栈上进行开发，就像摩尔定律吸引人们在计算机上进行开发一样。
每条曲线都讲述着一个故事。
自 1991 年索尼开始推出锂离子电池以来，电池组价格已下降 98.7%，年均下降 12.5%。
自 20 世纪 80 年代末硬盘驱动器电机开始采用麦格昆磁和住友钕磁铁以来，电磁驱动的成本已从 204 美元/千瓦下降 98.8% 至 5 美元/千瓦，年均下降 12.5%： 1
自从德州仪器 (TI) 在 20 世纪 70 年代末将微控制器 (MCU) 和数字信号处理器 (DSP) 商业化应用于计算器和儿童玩具以来，每秒运行一百万条指令 (DMIPS) 的成本下降了 99.9%，在过去 35 年里每年下降 20%：
据我们所知，还没有人构建过这些曲线的复合体：对电力堆栈的每个组件赋予同等权重，以了解如今制造电气产品的成本比过去低多少。
我们建造了它，并称之为：电动滑梯。
数据显示，自 1990 年以来，电动汽车电池组的成本已下降了 99%，按照等权重电池组计算，每年下降 12.6%。
然而，任何产品的物料清单 (BOM) 中，组件成本的权重实际上都是相等的，而且没有两份 BOM 是完全相同的。特斯拉 Model 3 的 BOM 成本中 60% 可能用于电池。大疆 Mavic 3 无人机的 BOM 成本中 40% 可能用于计算。因此，我们设计了一个交互式电动滑梯，您可以在这里试用：
如今中国几乎完全拥有两层电力供应体系并不是必然的，甚至也不太可能。
四项关键的电堆技术分别在美国、日本和英国于 20 世纪 60 年代至 90 年代之间发明，并在 20 世纪 90 年代左右达到关键成熟。
康拉德·巴斯特布尔将这套乐高积木称为“电动平台”。想深入了解这个话题，请阅读他的文章《放弃工业主义》 。这篇文章很大程度上得益于康拉德的那篇文章以及我们在 Hyperlegible 网站上的对话。我将在整篇文章中或明或暗地引用这两篇文章。
换句话说，在过去的半个世纪里，电力堆栈中的技术变得如此廉价和强大，以至于新进入者能够打造出比现有企业性能更好的产品。这对企业来说是如此——这是我“垂直整合者”论点的关键推动因素——对国家来说也是如此。
随着电动汽车技术的学习曲线不断下降，中国可以更好地生产更多世界所需的产品。
比亚迪、大疆和华为等中国企业不仅生产廉价零部件，更已成为全球最具创新力的集成商之一。2024年第四季度，比亚迪的销量已超过特斯拉。国际能源署指出：“中国仍然是全球电动汽车制造中心，占全球产量的70%以上。”
相反，美国却系统性地过分强调人工智能在未来将发挥的作用，而低估电气化将发挥的作用。
正如我在《基础》第二章中所写：“虽然智能备受瞩目，但我越来越确信，我们正在进入的是电气时代。汽车、机器人、飞行汽车、无人机、家用电器、船舶——任何可以电动化的东西都会电动化，因为电动性能更佳。即使是智能也依赖于电力。”
更广泛地说，美国的隐性立场是：我们将专注于软件、芯片设计和生物技术研究等高价值的创造性工作，而其他国家（主要是台湾和中国大陆）则负责低利润的制造业。这是一种过时的立场。
制造和设计密不可分。当你制造东西时，你会学习如何让它们变得更好。你会了解底层堆栈的哪些部分需要改进，然后改进它们，最终制造出更好的产品。这是我们在 Electric Stack 故事中反复出现的主题。
德州仪器凭借自主研发的微控制器赢得了计算器之战。索尼将锂离子电池从实验室规模推向大众市场，并将其效率提高了50%。比亚迪生产了大量电池，然后开始生产汽车，对这两者的深厚了解使其能够早期押注磷酸铁锂电池 (LFP)，并开发出刀片电池，最终在电动汽车领域占据主导地位。DeepSeek 之所以能够在不那么先进的芯片上与 OpenAI 匹敌，并非毫无道理，因为它比其他任何人都更深入地研究了英伟达的软件核心。
艾希莉·万斯（Ashlee Vance）撰写了一本关于埃隆·马斯克的书，她最近写道：“过去二十年，美国制造业最成功的两个案例是特斯拉和SpaceX。而这却是一个问题。” 毫不奇怪，那个睡在工厂地板上，却声称工厂就是产品的人，更不用说最热衷于垂直整合的企业家，正是这两家公司的经营者。
正如我们将看到的，Model 3 的创新源于对特斯拉所有组件及其协同工作的深入了解。正是这些知识帮助特斯拉在新冠疫情芯片短缺的背景下蓬勃发展。
更糟糕的是，如果美国的优势在于高价值的创造性工作，那么足以赋予经济和军事优势的人工智能会将这种优势打包并商品化。
正如我在与康拉德的谈话中指出的那样，“如果你认为美国的优势在于知识产权、设计等等，那么我们竞相将其商品化这一事实实际上具有极大的讽刺意味，我以前从未意识到这一点。”
这再次说明了中国开放情报来源的原因。
根据克莱顿·克里斯坦森的“利润守恒定律”，如果智能商品化，利润将转移到价值链的相邻层级，例如承载该智能的电子产品。拥有商品化大脑的机器人可能比大脑本身在价值链中获取更多的利润，尤其是在开源模型足够完善的情况下。
坦率地说：在电气时代，如果只保持设计领先而没有制造领先，那么战略地位就不连贯，而且你越相信人工智能会发展得越好，这种战略地位就越不连贯。
电气时代即将到来，因为电气产品越来越好，而且会越来越好。
作为我工作的一部分，我可以预见未来，从我所看到的来看，电气产品将在未来几十年占据主导地位。
几个月前，我乘坐Arc 的电动船 ArcSport 在奥斯汀湖上畅游了一圈。它比我坐过的任何快艇都更快、转弯更灵敏、更安静，而且它还能自动停靠。
几周前，我去了Zipline 位于加利福尼亚州的测试场，亲眼目睹了无人机在电动机的帮助下保持完美的位置，这些电动机每秒可以调整数百次推力，并通过精确的电力电子设备和实时计算实现多个旋翼之间的完美同步。
核磁共振成像仪（MRI）——例如用于早期检测癌症的机器——完全依赖于强大且精确控制的电磁铁。像Base Power Company这样的家用电池，如果没有电堆，就无法为家庭提供备用电源或平衡电网。机器人，无论是现代工业机器人、手术机器人、 Matic的地板清洁机器人，还是未来的人形机器人，都是由伺服电机、精密的电力电子设备、锂电池和先进的计算设备组成的。
这些产品目前都已存在。随着Electric Stack成本的持续下降和性能的不断提升，新产品正在进入可行性阶段。
例如， Astro Mechanica可以制造高效的超音速飞机，因为电动机的功率已经足以承受其重量。随着电池密度的提高和电动机效率的提高，电动飞机将开始变得有意义。飞行汽车也是如此。如果我们想要价格实惠的人形机器人，甚至比更智能的智能更重要，我们需要更好的电池、电动机、逆变器和微控制器。
事实上，如果我们希望人工智能在我们的任何实体产品中发挥作用，它们首先需要在 Electric Stack 上重建，以便它们能够使用人工智能的语言。
我怀疑，美国对人工智能如此兴奋，而对电气化（不知何故被政治化了）关注相对较少的原因之一是，电动汽车市场本身就很混乱。它存在于现实世界中。
我们很容易想象，一项我们并不完全理解但似乎最擅长的神奇数字技术会奇迹般地治愈我们的病痛。但很难想象，我们究竟如何才能重建并改进如此互联互通的物理技术栈？这套技术栈凝聚了数十年的研究、运气、市场力量、天才和辛勤劳动才走到今天，而中国却完全占据了主导地位。
空想的时代已经结束。世界需要重建。
谁拥有电力堆栈，谁就拥有按照自己的形象重建它的权利。
学习曲线是一个非常有用的指南：它们告诉我们我们去过哪里，更重要的是，我们要去哪里。
但这些曲线过于平滑，难以真正理解。这种平滑掩盖了巨大的复杂性：研究、失败、巧合、商业交易、产品、产业规划，以及各种几乎不可能结合在一起的创造力，创造了我们生活的世界。
因此，我们需要涵盖两者，并且需要深入研究，这样您才能真正感受到奇迹和挑战的规模。
如果美国想要赢得未来——并非因为我们渴望战斗，而是因为我们想要保持世界最大、最具创新力的经济体地位——我们就需要垂直整合。我们需要拥有制造电动汽车堆栈每个部件的能力，理解如何基于这种能力打造最佳产品，并具备规模化的能力。
重拾这种魔力绝非易事，几乎不可能。这需要产业政策、创新、政府支持、消费者需求，以及一点自由市场的魔力才能实现。目前，我们正搬起石头砸自己的脚。
通过研究历史，我们会发现，对电气产品的需求推动了规模的扩大、成本的下降和性能的提高。
遗憾的是，电气化在美国已被不必要地政治化，文化联想掩盖了严峻的战略现实。尽管现任政府已经展现出对核能发电的理解，并通过五角大楼4亿美元投资于MP Materials等项目，充分认识到零部件的重要性，但需求侧激励措施的取消，恰恰破坏了可能重振美国制造业主导地位的学习曲线。
如果我当选总统，我会确保每个美国男人、女人和孩子都拥有电动汽车、热泵、无人机、电磁炉和机器人。美国的需求或许是世界上最强大的引擎，也是我们在经济上将足够多的电动汽车业务回流到本土以在电气时代保持竞争力的最佳机会。
我希望通过更好地了解我们是如何走到这一步的，我们可以避免类似的错误，并更好地确定下一步该怎么做。
路线图
即使以《Not Boring》的标准来看，这篇文章也算不上一篇短文，甚至称不上轻松。原因如下。
首先，鉴于我认为电力堆栈对现代世界及其未来的重要性，我们对其历史和细节却十分陌生。
当我说“我们”时，我当然指的是我们自己。你或许已经看出来了，写这篇文章的过程中，我经历了很多“哦！原来是这样！”的想法。就像我们轻描淡写地认为人工智能能解决所有问题一样，我们也会根据《华尔街日报》上的一条标题或在动态消息中浏览到的一条推文，对电动汽车的组件做出轻描淡写。
“美国电池不能依赖中国，这至关重要！”没错，但为什么？我们应该在哪个层面进行整合？“中国控制着90%的稀土磁体生产！”没错，但什么是稀土磁体？它有什么作用？为什么我们在美国生产稀土磁体如此重要？我们又该如何做到这一点？我希望通过深入探讨这些历史细节，我们能够就未来进行更深入的探讨。
其次，因为我觉得这些东西很吸引人。这个故事充满了隐藏的传奇和商业案例——有成功也有失败——它们塑造了世界的发展方向。
我们希望这次的努力能够取得成果，就必须了解过去哪些地方出了问题（或正确之处）。
最后，因为曲线本身讲述故事，预测未来，并以此将未来变为现实。
现代电子产品的组件价格低廉，性能卓越，以至于每年都有全新的产品成为可能，并且经济实惠。虽然它们似乎不太可能继续存在，因为它们必须与现实世界互动，但不知何故，它们却依然存在。人们一直低估太阳能的成本；对于大多数基于电力堆栈构建的事物来说，情况也应该如此。
除了简单地展示曲线之外，这也是撰写故事的另一个原因。每个故事都展现了一棵科技树，它似乎已经走到了最后一根枝干，然后某个地方的某个人尝试了一种新的化学反应，添加了一个新的元素，或者以某种方式配置了乐高积木，突然间，它就变得可以工作了，至少对于某个真正需要它以这种方式工作的特定产品来说，它足够工作了……剩下的就是历史了。曲线还在继续。
像这样的文章可能会描绘出以下两种情况之一：要么我们必须竭尽全力击败中国，要么我们落后到毫无意义的地步，我们应该只关注我们能够赢得的比赛，即使这不是最重要的比赛。
我认为这些曲线讲述了一个乐观的故事：在很大程度上得益于西方科学和东方制造业，这些技术现在已经达到了经济上越来越有可能建立一个电气世界的程度。
这是一篇很长的文章，但这是我过去一个月来一直喜欢研究和撰写的文章，我认为对于那些想了解我们如何走到今天以及在电气时代我们将走向何方的人来说，这是最全面的资源。
我们将介绍：
电磁学简史：推动电气时代的力量。
电动机的工作原理：建立基础知识。
锂离子电池： Li-Ion、NMC、NCA、特斯拉、比亚迪、CATL 和 LFP。
磁铁和电动机：驱动地球旋转的钕磁铁。
半导体世纪：计算的诞生。
电力电子和控制系统：用自身控制电力。
嵌入式计算：微控制器、DSP、ARM 和 RISC-V。
经验教训：我们可以从电动汽车的历史中学到什么？
重建电力堆栈：建设未来需要什么。
首先要明确一点：在西方重建电力系统将非常困难，但并非不可能。美国仍然拥有世界上最强大的需求和创业引擎。我们需要让两者以大约一百万转/分的速度运转。
闲话少叙，我们开始吧。当然，我们必须从最底层开始，从一些基础物理学开始。
电磁学简史
十九世纪和二十世纪初最重要的两项物理学发现都采取了相同的形式：你认为不同的两件事实际上是相同的。
1905年，爱因斯坦首次发表了如今物理学中最著名的公式：e= mc² 。质量可以转化为能量，能量也可以转化为质量。原子弹和核能由此诞生。
四十年前，苏格兰物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在法拉第、韦伯和科尔劳施的研究基础上，推导出一个较少被引用但同样重要的等价公式： c=1/√μ0ε0 。电和磁是一个场；光是它的波。
麦克斯韦展示了电场和磁场作为连续介质如何相互作用。19世纪90年代，荷兰物理学家亨德里克·安东·洛伦兹提出了物质的电子模型，阐明了麦克斯韦方程如何预测真实材料的电、磁和光学行为，涵盖了从金属和气体的电导率到其光谱的精细细节。
洛伦兹假设了电子的存在，因为他的数学需要微小的载流子才能使麦克斯韦方程组拟合电子的行为。1897年，英国物理学家JJ·汤姆森爵士通过实验证明了它们的存在。
在构建电子理论时，洛伦兹用公式描述了电荷q在场 E（电场）和 B（磁场）中以速度 v 运动时所受的作用力： F = q(E + v×B)。
电动机、无人机和电动汽车由此成为可能。
电动机是电动执行器（将电能转换为机械运动的装置）的一种。执行器本身是换能器或能量转换装置的一个子集，用于将能量从一种形式转换为另一种形式。
电堆不仅能将电能转化为动能，还能转化为热能（电磁炉）、磁场（核磁共振成像仪）、光能（LED显示屏）、声音（扬声器），以及再转化为电能（再生制动）。这种多功能性，能够将电能以精确控制的方式转化为任何形式的有用功，正是电堆如此强大的原因。
燃烧将化学能转化为热能和动能，但能量损失巨大且控制不佳。电磁系统能够高效、精确地在不同能量形式之间进行转换。
这就是为什么几乎所有事物都能实现电能化：麦克斯韦的统一场论为控制能量提供了数学基础，而洛伦兹力方程则主宰着电、磁和物质之间的所有相互作用。通过电磁控制，你就能掌控能量转换。掌握了能量转换，你几乎可以重塑一切。
但“几乎所有东西”都是一片汪洋大海（即使使用电磁炉），因此为了理解电堆的原理，我们将分解电动机的工作原理。
电动机的工作原理
如果你愿意，现在就可以用三个永磁体造一个非常慢的电机。永磁体就是我所说的磁铁，你想到的普通磁铁。它之所以“永久”，是因为它始终具有磁性；你无法开关它。
在其中一个磁极的中间（也就是南北极之间）打一个洞，把一根轴穿过去。这就是转子。
取另外两块磁铁，分别放在转子的两侧，两块磁铁的磁极相反，朝向中心。左侧的磁铁北极朝向中心，右侧的磁铁南极朝向中心。这两块磁铁就是定子。
由于磁铁异极相吸同极相斥，S 定子将吸引转子的 N 极，而定子的 N 侧将排斥转子，使其朝 S 定子方向旋转。
当转子接近此对齐位置时，快速翻转手中的磁铁，使磁极互换。此时，N 极定子将排斥 N 极，并吸引转子的 S 极。
一遍又一遍地重复这个动作，只要掌握好时机，你就会得到一个可以带动鱼竿旋转的马达，你可以在马达上附加一些装置，比如齿轮，将旋转产生的能量引导到不同的方向。
磁力在旋转。其他一切都取决于如何将磁铁以正确的极性放置在正确的位置；剩下的就交给大自然了。
这一点至关重要，所以我们再强调一遍。内燃机携带燃料燃烧，通过将热量转化为运动来对抗热力学，因此效率较低。电动机只是引导电磁力，使其趋向平衡。
Rory Sutherland 生动地解释了电动汽车的优势：
对于汽车以及任何将能量转化为有用功的产品而言，成本物理学都站在电动汽车堆栈一边。
当然，这种手动电机的成本物理性能简直是狗屎，比没有电机还糟糕。自己动手旋转轴会更容易些（顺便说一句，你练习了多少次）。但它是个不错的玩具模型，因为电动堆用现代技术取代了上面的每一个部件，让电机旋转得更快、更稳定，从而更好地引导电磁力使其趋于平衡。
电动机（电磁铁）取代了永磁定子。与物理移动的永磁体不同，可控电磁铁（通有电流的线圈）可产生旋转磁场，并可调整以获得最佳扭矩和速度。
钕铁硼 (NdFeB) 磁铁可替代现成的铁氧体磁铁作为转子，为您提供更好的尺寸强度比、最大能量积 (BHmax)、剩磁 (磁场强度) 和矫顽力 (退磁难度)。
锂离子电池取代了切换定子极性所需的能量。它们通过线圈传输电流，根据麦克斯韦和洛伦兹的发现，线圈变成了磁铁，或者说电磁铁。
电力电子技术取代了手动操作开关。先进的半导体开关取代了手动拨动磁铁的方式，每秒可切换数千次电流，从而以极高的精度打开和关闭电磁铁。
计算取代了你的眼球和决策。传感器精确探测转子的位置，微处理器计算出每次切换的最佳时机，实时优化效率、速度和平稳性。
这四种技术共同将不实用的手动电机转变为能够以 20,000+ RPM 的速度可靠旋转多年、提供精确的扭矩控制并以超过 95% 的效率将电能转换为机械运动的电机。
理解这个堆栈的工作原理对于我们接下来讨论的所有内容都至关重要，所以即使手绘效果不好，我们也不会感到不快。这个视频的观看次数已达 2100 万次，是一个很好的基础入门视频：
如果你想了解现代带有钕磁铁的无刷直流电机是如何工作的，或者甚至自己制作一个（！），这个也很棒：
所有采用 Electric Stack 的产品都以不同的方式使用相同的构建块和概念。
例如，电磁炉使用电力电子、计算机、电池（就 Impulse 而言）和电磁线圈，但没有永久性的稀土磁铁；金属锅本身充当“转子”，变化的磁场直接在锅中感应出电流，产生热量。
电动汽车堆栈的乐高套件特性意味着，堆栈中某一部分的改进实际上会使构建在堆栈上的所有产品受益，而对构建在堆栈上的一种产品的需求可能会推动所有其他产品的成本和性能改进。
记住：它们都是为了更好地引导电磁力，使其趋向平衡。（跟我们一起说！）
我们正处于电动汽车复兴的浪潮之中，这源于电动汽车每一层不可思议却又奇迹般的历史。现在，我们将从电动汽车的核心——锂离子电池——开始，回顾这些故事。
锂离子电池
2022 年 8 月，我们的朋友诺亚·史密斯 (Noah Smith) 宣布，这将是电池的十年。
他写道：“电池变得如此重要的根本原因很简单，就是技术突飞猛进。”
自1991年以来，锂离子电池的成本（以美元/千瓦时计算）已下降98.8%，平均每年下降12.5%。
这是怎么发生的？电池行业的衰落和重要性的上升，始于五十年前，在老牌能源巨头埃克森美孚的腹地。
电池研究
惠廷厄姆被赋予了“从事任何与能源相关的工作，只要不是石油或化学品”的自由，他开始尝试一种称为插层的过程：将锂离子填充在二硫化钛层之间。
1976年，他发明了第一块可充电锂电池，并因此获得了2019年诺贝尔化学奖。
为了理解为什么锂是一项值得获得诺贝尔奖的创新，以及为什么惠廷汉姆必须分享这一奖项，我们应该花点时间了解一下电池的工作原理（看在 Packy 的份上；我知道你已经知道这些了）。
充电时，这个过程基本上是反向进行的。惠廷汉姆以及之后的许多人正是通过这种方式制造出可充电锂离子电池的。如果无法充电，电动汽车或无人机的经济效益就会大幅下降。
惠廷汉姆意识到，锂具有作为阳极的理想电化学特性。它是最轻的金属（有利于减轻电池重量），而且它的外层电子只有一个，正拼命地寻求自由电子。
但他发现，锂也面临一些挑战。就像我们很多人一样，它最大的优势也是它最大的弱点。锂的双刃剑在于它的反应性。
这让我们回想起惠廷厄姆获得诺贝尔奖的原因：他的电池偶尔会爆炸。
Whittingham 的电池很好 - 放电时为 2.2 V，电池级约为 70 Wh/kg⁻¹，而且可充电！ - 但还不够好。
但问题就在这里，不是吗？爆炸？古迪纳夫的电池也爆炸了。他没有去除阳极里的纯锂。
电压的提升足以让古迪纳夫获得 2019 年诺贝尔奖，但还不足以用于商业用途。
这种嗅觉，以及整句引言，都属于我们的第三位 2019 年诺贝尔化学奖获得者、旭化成研究员吉野彰博士。
旭化成是一家多元化化学品和材料公司，吉野在其中负责评估一种全新的导电聚合物——聚乙炔。这是一个典型的“技术寻找问题”的案例，但这一次，它找到了问题。
瞧，古迪纳夫的工作在规模虽小但遍布全球的电池界引起了不小的轰动，甚至吸引了来自日本的访问学者，其中一位学者加入了旭化成的电池项目，并向吉野提交了古迪纳夫的 LiCoO₂ 数据的复印件。
索尼带来了这种实力。这家日本电子公司实际上代表了20 世纪 80 年代的水平。
索尼制造电池
最初，西野和索尼试图在内部开发自己的版本，但发现吉野的专利就像他的电池一样坚不可摧。
不过，对索尼来说幸运的是，旭化成并没有打算自己生产电池；他们只是一家多元化的化学品和材料公司。他们很快就签署了一份许可协议。
由于索尼必须将电池真正植入产品，因此它必须关注能量密度等因素，而研究人员则无需关注。经过近二十年的研究，成本几乎不成问题，但锂离子电池一旦投入生产，就成了关键因素。
锂离子电池Alpha产品：Handycam
当时的日本巨头任天堂的研发主管横井军平用现在著名的一句话描述了他的设计理念：枯れた技术水平の思考。
对于不会说日语的听众来说，这就是“利用过时的技术进行横向思考”。不要从头开始发明一切，而是采用经过验证的、可靠的技术并为其寻找新颖的应用。
在包装方面，他们将手电筒电池工具重新改造成现在标准的18650钢罐，这种钢罐很容易缠绕在卡式心轴上。
最终成果如下：到1990年底，该试验工厂每天可生产1000个电池单元。不到一年时间，就从实验室规模发展到接近商业规模。而且，早期电池的能量密度和循环时间已经比镍镉电池高出2到3倍。是时候实现规模化了。
