第十七章 蛋糕捲

斯帕克斯（Sparks），內華達

北內華達沙漠地區的山巒上仍積著雪。野馬在山麓上下追逐嬉戲，慢跑著甩動牠們的鬃毛。如果不是因為山谷底下的東西，你會誤以為我們置身一部西部片場景。

但這可不是在拍西部片。就在我們眼下是全世界最讓人稱奇的建築物。倒不是說它的外觀有多麼吸引人：從這裡看，它不過是個龐大的、覆蓋著太陽能板、頂端有一道紅線的Ｌ形大建築。即使距離這麼遠，那規模依舊令人咋舌：它有大約三十三個美式足球場那麼大。而直到走近它，事情才開始有意思了。遠看狀似低矮的這些建築物，其實藏了三處高大的廠區。隨後我們見到它們生產的東西。

這些巨型廠房有整整三分之二用來製造電池。放眼四顧，到處都是電池：數以百萬計、手指大小的金屬圓柱體，除了稍大一些，看起來與我們熟悉的ＡＡ電池並無不同。看著它們在機器間穿梭，不多久就能讓你昏昏欲睡。它們裝在小塑膠盒上，發著輕嘯，沿著小小的軌道與輸送帶飛快而下，依鋼欄區隔各就定位。乒一聲！它們開始像小型旋轉木馬一樣忽上忽下，鏗鏘作響，搖擺轉動。

第一次參觀這種帶著小小金屬圓柱來回運轉的電池裝配廠，說也奇怪，讓我想到幾年前在塞席爾（Seychelles）共和國參觀的一座鮪魚罐頭工廠，只不過這裡沒有那股讓人無法忍受的死魚味罷了。但眼前這座裝配廠或許是距離一場現代工業革命最近的發展了。那些小小的金屬圓柱都是推動道路運輸電氣化需要的電池。

因為阿塔卡馬鹽湖底下開採出來的鋰，就在這裡轉換成我們真正能使用的物品。在離開智利、送到這裡的這段旅途中間，這些鋰已經先繞了世界一圈，在另一座工廠與其他物質組成了「陰極活性材料」的混合物、黏在電極上，然後灌入這些小小的金屬圓柱。

這座電池廠，是材料科學領域與大規模量產直接擦出火花的地方。想扼阻氣候變遷就得電氣化以解決排放問題，但業者面對的真正挑戰，不僅是如何將最好的化學藥劑灌入這些電池，還要有足夠的量，使電動車成為一種可以負擔的現實。換句話說，我們在這座廠房裡面見證的，是湯瑪斯．愛迪生之於混凝土、亨利．福特之於汽車研發的重大創新──以驚人數量大舉生產聰明、精巧的物品。我們在智利見到的古老鋰鹽水在這裡改頭換面，成為可以真正改變世界的物質。

無論怎麼說，除非能解決我們依賴汽油與柴油動力汽車與卡車的問題，想剷除碳排放根本不可能。以二○二○年計，我們的溫室氣體排放超過五分之一來自使用化石燃料的車輛。這是讓我們留下最深碳足跡的單一活動，所以我們今天才會對電池這麼熱中，才會覺得電池廠這麼重要。

超級工廠

直到幾年前，一家電池公司如果能夠每個月生產五百萬顆電池已經很了不起了。而這座電池廠只需要兩天。在建成啟用後不過幾年間，它已經生產超過十億顆電池，當你讀到這裡時，它的生產總額可能已經超過一百億大關──全世界每個人，無分男女老幼，都有一個來自內華達荒漠隱世山谷間的電池。

這是「特斯拉一號超級工廠」（Tesla's Gigafactory 1，又叫內華達超級工廠）；世界上第一座超級工廠。近年來，世上已經出現好幾座這樣的工廠；在寫到這裡時，特斯拉已經又造了四間超級工廠，分別在上海、柏林、德州，與紐約州北部──特斯拉雖然聲稱這是超級工廠，其他大多數人並不以為然。畢竟所謂「超級工廠」的定義相當模糊，主要因為這個名詞基本上是特斯拉執行長伊隆．馬斯克在幾年前憑空創造的，也因為馬斯克本人對所謂「超級工廠」的定義也似乎隨著時間在改變。就在近日，電池業界人士大致上達成一個廣義的共識：任何能夠生產大量電池的大型製造廠都是超級工廠──由於紐約州北部那家特斯拉超級工廠生產的是太陽能板，所以不能算數。

不過，內華達超級工廠毫無疑問是間超級工廠，目前雖然僅完成預定規模的三分之一，工作人員從一區到另一區已經得用腳踏車與三輪車代步了。整座廠房完全投入電池生產、電池包裝與電動機，所有這些產品全部用卡車送往特斯拉在加州費利蒙（Fremont）的工廠，裝進汽車裡。沒錯：特斯拉汽車公司這座最著名的工廠甚至不製造汽車。

話說回來，對馬斯克以及特斯拉共同創辦人──這家公司草創初期的真正工程策畫人──史特勞貝爾（J.B. Straubel）來說，這正是重點所在。電動車這一行真正重要的，是製做電池。馬斯克與史特勞貝爾打造的汽車足夠精美，讓數以百萬計汽車迷願意放棄內燃機，躍入電動車的懷抱。特斯拉挑戰業界有關車身設計的古板規則，創造絕佳的內部電源管理系統與應用程式，少了這些，就算有最好的電池也派不上用場。所以說，電池科技絕非特斯拉能夠顛覆汽車市場的唯一原因，只是如果沒有內華達超級工廠以這種駭人聽聞的速度生產鋰離子電池，所有這一切都不可能發生。

不過這座工廠最神奇之處不在於它製做什麼，而是誰在製做。儘管這座位於內華達的工廠建築處處嵌著特斯拉的招牌，這裡生產的每一顆電池都是「松下」（Panasonic）的產品。大約三分之二的裝置主人不是特斯拉，而是這家有百年歷史的日本電子公司。事實上，你甚至可以壯起膽子說這是「松下超級工廠」。 [1]

重點是，就像蘋果不生產自己的電腦、不做自己的晶片一樣，同樣的事也發生在電動車（ＥＶｓ）身上。大部分裝在電動車裡的電池，無論上面載有特斯拉、福特、通用或福斯（ＶＷ）的標誌，事實上都是其他幾家名氣小得多的公司的產品。而既然我們關心的是原料世界──是鋰這類簡單的東西如何製成產品、改善我們的生活──這些藉藉無名的公司值得我們關注。畢竟，如果有一天我們的世界能擺脫內燃機，在感謝特斯拉這些舉世聞名的大車廠之餘，也得感謝松下、樂金化學（LG Chem）、諾斯福特（Northvolt），與比亞迪（ＢＹＤ）。

即便基礎科學算得上直截了當，在這種層級上製作電池仍是一件極具挑戰性的事。事實上，電池製造有種一九八○年代的風格，這點並不奇怪，因為它是卡式錄音帶製程的近親：兩者都包括將化學漿料塗在薄片上，然後將它們捲起來，這種盤帶製程不僅適用於錄音盒內的磁帶，也適用於鋰離子電池內的電極。電池圈內流傳一個故事說，若不是因為發明瞭光碟，讓一大堆盤式錄音帶與錄影帶製造機成為累贅，可充電電池的夢想成真可能還得拖上很長一段時間。

索尼這類日本公司之所以能在電池生產早期成為領先廠商，不僅因為他們的 Handycam 攝影機需要電池，也因為他們可以將原本用來盤磁帶的裝配線改裝，盤陰極與陽極，從而催生了電池時代。回顧大電池製造商的公司史，如果你年齡夠大，一般都能發現ＶＨＳ錄影帶與卡帶時代老品牌的遺跡：例如三洋（Sanyo）現在是松下電器的一部分、東京電氣化學（ＴＤＫ）現在是中國大廠寧德時代的一部分。

拆解一顆內華達生產的電池，你就知道我在說什麼。鋼柱裡有三張非常薄的薄片，每張薄片長約一公尺，其中兩片是有黑色塗層的金屬箔，另一張用白色塑膠製成。這些薄片就是電池：有鋰的是陰極，另加一層陽極與隔膜。再次回到那個摩天樓的比喻：當你為電池充電時，鋰離子便從長長的陰極箔穿越隔膜，前往陽極箔。ｉ

在那些像旋轉木馬一樣搖擺著、鏗鏘作響的機器裡，箔片一圈圈緊緊盤在一起，像螺旋一樣擠進圓筒，變成所謂的「蛋糕捲」（jelly roll）：因為這種瑞士蛋糕的截面也有螺旋紋。在一開始，這稱呼不過是電池業界人士的一句玩笑，久而久之，它成了技術名詞：全球各地超級工廠的成敗，全靠它們「蛋糕捲裝填機」的表現而定。在擠進圓柱之後，蛋糕捲要澆上一種鋰基電解質溶液，用鋼帽封頂；電池完成了。

或許在這個階段值得注意一件事，這些ＡＡ式圓筒不是唯一的蓄電池形式。例如你智慧型手機裡的電池，更可能是矩形的──即所謂「袋式」（pouch）或「方形」（prismatic）電池。它們的運作原則與圓柱型電池內蛋糕捲的基本相同──鋰離子從陰極薄片通往陽極薄片──只不過在袋式或方形電池中，電極是一張張、或摺或疊重合在一起，而不是捲成螺線圈。它們封入一個塑膠盒，塑膠盒有時是軟的（袋式），有時是硬的（方形）。

哪一種形式的電池最好，並無確鑿的定論，但無妨電池專家們為此爭論不休。我建議你，想保持清醒的話，最好避開它們。偶爾這些專家也會製造出一些有趣的「金句」，比如我就聽到有人對特斯拉爆紅的解釋是：它在「對」的時間選了「對」的電池形式──或者應該說選了「錯」的電池形式。當特斯拉為它的第一個車款「Roadster」電動超跑整合零元件時，電池業界其他角落出現劇變。蘋果與其他筆記型電腦製造業者為求產品更輕薄，開始放棄圓柱轉而使用袋式與方形電池。突然間，市場上圓柱電池氾濫，價格暴跌，特斯拉這家當年名不見經傳的新車廠趁機用極低的價格買下許多圓柱電池。有人說，如果不是因為這場天賜良機，特斯拉不可能如此異軍突起。其他車廠一般會為它們的車選用厚重的方形電池組，但大多數特斯拉電動車的動力來源仍然是數以千計的小型筆記型電腦電池──其中許多是內華達超級工廠「乾燥室」（dry room）的產品。

之所以叫「乾燥室」，因為這裡的空氣不能有水分，以免損及電極上脆弱的化學成分。工作人員得穿上從頭到腳的防護服，以防將任何一粒灰塵或微細水珠帶入室內，造成電池失效。生產的電池愈多，造出廢電池的機率也愈大，由於一個廢電池輕則影響電動車哩程、重則造成自燃，一致性與可靠性就極端重要。松下固然以每天生產海量電池為傲，但更讓它自豪的是，它從來沒有因為造了廢電池而不得不展開大舉回收。

這種自傲，以一種幾近痴狂的紀律與挑剔展現在內華達超級工廠的廠房內。站在超級工廠松下廠區那一頭，予人一種瞬間進入一間日本高科技廠、或臺灣半導體廠的感覺。也像在臺灣半導體廠，晶圓中若沒有矽就無法運作，在鋰從地下邁入我們人生的旅程中，電池裝配線的無菌環境也不過是個中轉站而已。

然而在松下電池組裝、準備送入電動車底盤，來到超級工廠特斯拉廠區的另一頭，氛圍驟然轉變：又髒又亂，到處是電池與包裝雜物。

由於這座工廠的兩頭，分別由兩家歷史與理念大不相同的公司負責經營，這座龐大建築物的最大特性，事實上你從外面根本看不出來：工廠中間築有一堵厚實的牆，將兩家公司徹底分隔。裝著輪子的機器人載著一盤盤電池從松下區進入特斯拉區，但沒有人可以穿越這條內部邊界。

這種東、西方交會的安排或許看來有些奇特，然而由於歐、美車廠紛紛與日、韓與中國企業合作，生產政府與消費者愈來愈喜歡的電動車，這種安排已逐漸成為電池製造業界的常態。就一種意義而言，這個現象提醒我們，儘管評論人士總愛哀嘆二十一世紀全球化的終結，但由於大多數車廠樂於將生產作業外包到世界彼端，某些經濟聯絡非但沒有轉弱，反而更驅強大。至少目前情況如此。

「目前」這個詞在這裡頗具份量，因為包括特斯拉在內的幾家車廠現正打算生產自己的電池。特斯拉已經講了很久，想要自行生產體積更大、比目前松下供應的能量密度更高、成本更低的圓柱電池。而事實證明這種「可樂罐」電池非常難造──它更容易因過熱而故障。內華達超級工廠內部出現的古怪不安氣氛，就來自特斯拉與松下兩家公司鎖在一種既相互依賴又相互競爭的功能失調關係中。ⅱ

無論如何，在這場即將來臨的、從汽油車轉變為電動車的轉型過程中，汽車公司應該做什麼、不應做什麼的傳統智慧，一定會隨著其他許多事物一起，淪為時代洪流下的犧牲品。車廠是否應該秉持亨利．福特創下的二十世紀模式，盡可能控制最多製程？還是應該效法蘋果模式，自己主要只負責設計與銷售，而將大多數實體生產工作外包？這些選項又帶來進一步的問題：特斯拉是科技公司還是汽車公司？它主要關切的是硬體還是軟體？換句話說，它的前途取決於原料世界，還是虛擬世界？

還有，這項轉型對我們的經濟與工業結構會帶來哪些衝擊？想想看：一輛汽油車裡，單一最有價值元件是內燃機。在歐、美、日，汽車工業仍是高技術、高薪酬製造業的最後堡壘，部分原因就在於這些車廠大致上仍然製造自己的引擎。不過，如果說代表過去一百年的是活塞與沾滿油汙的圍裙，代表今後一百年的會是試管、無塵室與防護服，以及電池內部電化學反應的相關知識。突然間，事情變得非常不一樣：在電動車，最有價值的元件不是內燃機，而是電池。

那麼，哪個國家最能在汽車工業舉足輕重？這個問題的答案，就像太多原料世界的問題一樣，基本上就是中國。中國控有約八○％的全球電池產能。事實上，根據超級工廠時代重要科研資料服務機構「基準礦物情報」（Benchmark Mineral Intelligence）的資料，就算歐洲與美國有關電池生產的宏偉計畫完全實現，到二○三○年代初期，全世界每生產十個電池，仍有七個來自中國。 [2]

當我開始寫這本書時，內華達的特斯拉／松下超級工廠規模，比所有競爭對手都大得太多，大多數圈內人因此認定，在可以預見的未來，這種情勢仍將持續。隨後在二○二二年，突然冒出新聞說，中國東南部一座無名小城「福鼎」一年可以生產六○ＧＷｈ（百萬度）的電池，而且產能還在不斷增加，其產能因此比內華達廠還高三分之一。特斯拉在二○二三年宣佈要將內華達廠的產能擴大到一四○ＧＷｈ，不過在寫本文時，特斯拉這項計畫是否成真、即使成真又會不會被追過，都還是疑問。

電池主導權爭奪戰正在加速。這場戰爭目前的贏家是在福鼎設廠的寧德時代。這是一家籠罩在神秘中的企業，通用汽車、福斯、ＢＭＷ、特斯拉等全球最大車廠都向它購買電池。由於它遙遙領先的地位，對許多歐洲國家而言，為今之計，最好的辦法不是打造本國品牌，而是說服寧德時代在本國設廠。中國在矽晶片生產標準與規範上或許不是臺灣廠的對手，但在電池競賽上穩居領先地位。

由於許多靠中國電池啟動的汽車仍然戴著歐、美標誌，從表面上看，中國在這方面的壟斷或許並不顯著，但愈加深入探討，這事實也愈明顯：中國企業不僅控制著約八○％的電池生產，還控制約八○％電池材料製造。這第二階電池生產鏈的優勢看起來似乎不很重要，可是不要被騙了；畢竟電池最重要的元件不是工程或鑄造，而是那些製成糊狀、塗在陰極與陽極上的原物料。 [3]

將鋰與石墨轉化成足夠純淨的化學物質以扮演陰極與陽極、使鋰離子可以嵌入其中的完美基質，已經複雜到自成一個經濟產業。所以，為這些你可能沒聽過的電池公司供貨的，是你幾乎百分百沒聽過的一整套陰極活性材料公司：松下的原料大多來自「住友金屬礦業」；寧德時代使用的原料主要來自「容百鋰電」（Ronbay Technology）。

與業者交談，很快就會發現，在他們心目中，這一行真正奇妙的不是如何製造「蛋糕捲」，而是將金屬化為超純淨陰極活性材料的製程。而且說真的，他們這話確實有理，因為你仔細想一想，無論什麼電池，最重要不就是這些鋰離子移動和停留的地方嗎？這確實也就是一切發生的地方。這些電池材料的化學屬性──鋰與其他組成部分的精確比例與分子組成──對電池的最後效能影響至鉅。

電池配方有傳統的鋰鈷氧化物（ＬＣＯ）：最類似約翰．古迪納夫首創的早期鋰離子電池，至今仍是智慧型手機與筆記型電腦最普遍使用的電池配方。此外還有「鎳錳鈷」（ＮＭＣ）電池，能量密度稍低，但永續性更強。大多數新型電動車使用這種電池，不過松下在內華達生產的特斯拉電池又略有不同：除了鋰，還加了鎳鈷鋁氧化物，即「鎳鈷鋁」（ＮＣＡ）電池。還有一種是鐵與磷酸鋰的組合：「磷酸鐵鋰」（ＬＦＰ）配方，它遠比其他鋰離子電池安定，但蓄電力不強。無須贅述：配方很多，各有優劣。

重心

電池化學配方雖說眾多，但都少不了一樣東西：鋰。我們的手機與筆記型電腦世界，以及終將成真的電動車世界，靠的就是這種奇特元素的電化能量。

還不只如此。隨著世界電氣化，我們會在一些始料未及的地方需要電池：電池會走進你的住家，讓你趁著電費低廉先充好電；電池可以貯存你取得的太陽能，讓你在太陽下山後使用。一些新創公司設計了巧妙的電池炊具，煮開水的速度更勝傳統的燃氣與插電炊具。這一切都意味，我們需要更多超級工廠製造的蛋糕捲。

這當然非常令人興奮，但我們對電池內化學物質的需求也變多了。就長遠來看，或許我們能找到鋰的替代品──例如鈉離子電池──有鑒於鈉在週期表的位置，鈉永遠不能像鋰那樣提供相同按重量計算的能量和容量。或許我們能有其他突破。科學家已經在研究固態電池，它將不再需要目前鋰離子電池中的液態電解質──倘若研究成功，將相當於矽半導體之於舊真空管開關那樣，是傳統電池的一大飛躍。還有科學家在研究用空氣做部分化學反應的電池。不過幾乎所有這些原型實驗都仰賴一種特定元素的特殊電化學屬性：固態鋰電池、鋰空氣電池……條條大路最後都通往鋰。

一顆典型的電動車電池包含約四十公斤的鋰，與十公斤的鈷、十公斤的錳，與四十公斤的鎳，還沒算上注入陽極的石墨。這些原料當然得有出處，採購競賽正在加速。寧德時代創辦人曾毓群已經買下西藏的鋰礦權。由於中國是全世界最大的電池製造國，西藏這些資源無法滿足中國對鋰的廣大需求。鋰資源集中在世上少數幾個國家，中國把持電池供應鏈儘管令其他國家憂心，中國對其他國家原物料的仰賴也令北京焦慮。一場原料世界大競逐已經展開。

在這場搶購電池材料大賽中拔得頭籌的中國，以資金與投資為交換條件，與包括南美到撒哈拉以南非洲諸國簽署合約。寧德時代在二○二三年與玻利維亞政府達成協議，從烏尤尼鹽湖採鋰。歐盟與美國為保供應無虞，現在已訂定關鍵礦物政策。美國境內一些塵封舊礦重新開啟，經改造投入這場二十一世紀的開礦競賽。距離內華達超級工廠不遠就有這樣一座重開的老礦場。從內華達超級工廠驅車南下約一百哩，剛過華克湖（Walker Lake），一處沙漠與山嶺環繞的銀色水潭迎面而來，你已來到霍桑（Hawthorne）這座小城。這裡是霍桑陸軍基地所在地，有人稱這裡是「世界最大軍需庫」，因為整個山谷、方圓兩百二十五平方哩內，擠滿一排排大大小小、數不清的庫房，其中許多堆著美軍彈藥，但也有許多藏滿關鍵金屬，就像是為即將來臨的一場工業大戰準備的作戰物資庫。 [4]

直到不久前，許多人認為這是過去的象徵──冷戰時期經濟偏執狂遺留的殘跡。前後好幾十年，特別是在第二次世界大戰結束後，美國開始不斷貯存重要物資，其中大多為軍需物資，不過也有商用物資，以備一旦短缺之需。但在柏林圍牆倒塌後，冷戰告終，政界人士認為囤積物資不再有必要。在世界各國因經濟聯絡而緊密結合，危機戰亂似已走入歷史的情況下，美國逐漸減少這些庫藏、清倉，截至二○二○年代初期，這裡的庫存已經所剩無幾。

唐納．川普與喬．拜登採取不同作法。在二○二二年，拜登總統引用《國防生產法》（Defense Production Act ）以保護美國電池產業。根據這項法案，白宮有權為業者提供額外援助，協助業者在國內生產鋰、鈷、鎳、錳與石墨等重要原料，以降低對國外進口之依賴。

拜登說，「我們需要終止對中國和其他國家的長期依賴，並為未來提供更多動力。」之後，拜登提出一連串法案，以提升美國國內的電池、電腦晶片，以及其他許多綠能產品的生產。不過就現階段而言，達成這些目標的難度還不夠清楚，因為中國不僅控制了絕大多數的電池生產，也承包了絕大多數電池材料的處理工作，美國對中國徹底依賴的程度，是自二十世紀初期以來，早先的任何一場工業革命所未見的。無論在汽車時代，在矽時代，在混凝土時代，在工業採礦時代，美國或多或少打從一開始都能在科技戰場上享有主導地位。但在電池時代，情況變了：想取得電極箔使用的精煉銅與鋁，想取得大多數陰極活性材料，以及塗在這些材料上的石墨，都得仰仗中國。從一方面來說，亞洲的支配與主控大幅降低了電池價格，讓每個人都受益；二○一○到二○年間，經通膨調整，電池價格下降了八九％。美國及其盟友或許可以打贏控制半導體供應鏈之戰，想打贏電池戰則很難。 [5]

霍桑與另五處物資貯藏庫，為因應新一波角逐，又開始堆積物資了。這一次，除了一直就在貯藏的鈷與鎳，還多了氫氧化鋰與碳酸鋰──就是混入陰極粉末、塗在電極上的材料。這一次，庫存將由鋰三角與澳洲鋰輝石礦製成的粉末來補充。

如果這一切有種重返新經濟自給自足時代的感覺，那是因為事實如此。凡是觀察過原料世界、瞭解原料世界有多錯綜複雜的人，都不會相信任何一個單一國家能包辦電池或半導體，或先進玻璃、化學物質的完整供應鏈。但世上許多先進國已經誇下海口要做到這一點。

當歐洲國家於十九世紀透過殖民地深入世界各個角落，在這裡找橡膠，在那裡挖銅、淘金、找硝石之際，也曾攪得天下大亂。這種週期性的尋礦熱難道真的永無止境？我們難道必須像這樣不斷朝地下深處開挖、引爆，直到挖空一切資源為止？幾處沒沒無聞的工廠正在嘗試一些不一樣的作法。或許它們正是我們的希望所在。其中一處這樣的工廠，有段非常有趣的歷史。