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前言
谈到新能汽车,人们都关注锂电池和宁德时代,很少有人关注那暗淡无光的石墨。
然而,这个“黑点”其实非常重要!锂电池中的锂离子充当能量传递的小工,而石墨则像是工人们休息的“住所”。没有它,电动车根本无法储存电能。
目前,超过九成的全球石墨负极材料由中国制造,其中黑龙江鸡西市承担了天然石墨的主要供应任务,而内蒙古自治区则掌控了全球八成的人造石墨产量。
过去,我们曾将石墨视为“黑土”进行低价出售,结果被日韩等国家赚取了数十倍的差价。如今局势变了,美国汽车制造企业因此陷入担忧,呼吁脱钩的声音中最后只能获得两年的暂时豁免。
在过去的三十年中,中国的石墨行业经历了由“平价商品”逐步转变为关键核心技术的转折,逐渐从低价卖出吸引眼球,变成了制约全球技术发展的重要“利器”。这段时间里,国内企业不断突破技术难题,实现了从基础原料到高端应用的跃升,最终使中国成为国际石墨产业链中的重要一环。
中国石墨的逆袭之路
在八九十年代时期,黑龙江鸡西早已以“全国著名的‘中国石墨之都’”身份闻名遾遥。那里的柳毛石墨矿曾是亚洲最大规模的石墨矿之一,资源丰富、品质优异。按照理论,这座矿应当成为当地的“财富源泉”。
然而,现实情况显示,鸡西居民虽然手握丰富的资源,却依旧过着仿佛乞讨一般的生活。
当时的石墨采掘与加工方式十分粗放,矿工们将片状的石墨矿石掘出后,略作破碎,随即装入布袋,直接出售给日本和韩国的企业。
每斤石墨原料的售价仅几分钱,一船又一船的优质石墨被运走,获得的利润却微乎其微。
日韩公司购入原料后,通过提炼、球状化、涂覆等多道工序,将原始的粗糙石墨转化为纯度极高的电池负极用料,然后再以数十倍的价格转售给中国的电池制造企业。
当时,中国的新能源产业尚处于起步状态,缺乏自主的核心加工技术,只能无奈地看着他人从中赚取差价。
粗放的开采方式和简易的加工流程引发了严重的环境污染问题,矿区周边尘埃弥漫,废水随意排放,导致生态环境受到破坏。而我们却仅获得极为微薄的收入。
在整个石墨产业链中,中国主要担任基础“原料供货者”的位置,承担着最辛苦、最肮脏的作业,承受着最大的环境污染压力,却让其他企业获得丰厚的利润。
伴随着世界各国推动新能源车辆,锂电池的需求迅速膨胀,作为关键材料之一的石墨负极,其市场空缺逐渐扩大。
此时,中国制造业深藏的“逆流而上的基因”开始展露,鸡西也迎来了一场焕然一新的变革。
现今走入鸡西的石墨工业园区,不再见到昔日尘埃弥漫的简易车间,而是被现代化的全封闭工厂所取代。从矿石的开采、浮选富集,到球形加工以及表面包覆,整个工艺流程全部在本地进行,真正打造出完整的产业链闭环,实现了“从源头到终端”的全面覆盖。
开采出的天然石墨通常呈现出鱼鳞一样的片状结构,边角锐利显著。这种形状的块体密度较低,若用来制造电池,则会导致容量减弱、续航能力缩短。
为了满足新能源汽车的要求,需要将其转换为球状,从而提升堆积密度,进而增加电池容量并缩短充电时间。
这个步骤看似平凡,实则技术含量非常高,必须借助专用设备反复进行打磨和冲击,不仅要将锐角磨平,还要确保石墨颗粒的完整性,还需精准控制产量。在早期,这一技术曾成为真正的“难关”,只有日韩企业掌握核心工艺。
为了解决这一技术难题,中国企业投入了大量的人员、资源和资金,经过多次试验,最终掌握了先进的球化技术。令人惊叹的是,我们还将成本控制在了全球最低水平。
鸡西的石墨工业园区设有专门的污水处理厂和废气净化装置,企业只需要集中进行排污处理,极大地减少了各个企业在环保方面的开支。
目前,国内的球状石墨在质量上已不逊于日韩品牌,而且价格比国际同行低至少三成,成功打破了外方的技术垄断局面。
除鸡西的天然石墨之外,内蒙古在人工石墨方面也达到了“追赶领先”的水平。
人工石墨的关键步骤是“石墨化”,简单而言,就是将石油焦、针状焦等原料置入石墨化炉中,加热至3000摄氏度以上,经过十多天甚至一个月的高温处理,让碳原子重新排列,最终形成结构稳定的石墨材料。
这一步骤耗电量最大,制造一吨人工石墨时,电力支出就占到整体成本的超过一半,因此电价的高低直接影响到合成人造石墨的整体费用。
内蒙古恰巧具备得天独厚的能源资源,这里不仅拥有丰富的煤炭储量,还配备了大量风力发电和光伏发电站,工业用电价格也明显低于全国平均水平。
优惠的电费促使大量石墨企业纷纷落户,乌兰察布、包头等地区的石墨工业园区中,连续不断地运转着一排排石墨化炉,浓烟缭绕,机械声震天。
目前,内蒙古已发展成为世界上最大的合成石墨制造中心,占据了全球超过80%的人造石墨市场份额。
经过三十年的努力,中国成功将石墨产业从产业链的基础环节推升到领先地位。目前,在全球每生产的10辆新能源汽车中,约有9辆使用的都是中国制造的石墨负极材料。这种主导地位的掌控程度,甚至超过了稀土资源的影响力。
美国“去中国化”翻车
随着中国石墨产业的快速发展,美国的态度变得越来越紧张。近年来,美方不断强调要减少对中国供应链的依赖,特别是在新能源汽车领域,试图通过政策措施支持本土产业的发展。
2022年,华盛顿颁布的通货膨胀控制法案规定,截止到2025年,若电动车电池中的核心矿物由中国公司处理,将无法获得7500美元的税收优惠。
政策实施之后,美国汽车制造商陷入了恐慌,通用、福特以及特斯拉纷纷检视各自的供应体系,结果发现,根本无法避免采用中国的石墨资源。
为何难以避免?因为全球约九成的石墨负极依赖中国,短期内尚无任何可行的替代选择。
美国汽车制造商明白,一旦完全禁止使用中国石墨,他们的电动车生产线将不得不停产。
一方面,缺乏足够的负极材料供应可能导致电池制造陷入停顿;另一方面,即使能找到一些替代的供应商,价格也会飙升,使得每辆电动车的成本至少增加几千美元。
在通货膨胀激烈、汽车工人罢工的形势下,这样的结果对于美国政府及本土汽车制造商来说都难以承受。
实际上,美国曾经试图支持国内的石墨产业,澳大利亚的Syrah Resources公司就是一个典型的实例。
这家企业在莫桑比克拥有一座大型石墨矿,为了建立北美地区的石墨供应体系,他们获得了来自美国政府的数亿美元贷款,打算在路易斯安那州建造一座石墨处理工厂。
然而,工厂建设已持续多年,产能提升异常缓慢,原本预计每年生产1万吨石墨负极,实际上年产量却不到2000吨。
更令人忧虑的是,成本持续高企,生产每吨石墨负极的费用超出中国企业50%以上,致使公司的股价大幅下跌,濒临破产边缘。
为何在海外建设石墨工厂面临诸多挑战?
环境保护这一环节难以达标。石墨的提纯过程涉及大量的酸碱处理,如果操作不当,容易造成严重污染。
在美国,申请排放许可证的程序常常需要三到五年的时间,批准与否也存在不确定性;即便审批通过,相关环保设备的安装及日常维护费用也非常昂贵。
中国的石墨产业园区早已建立了完善的环保处理系统,企业集中进行排放和处理,不仅满足了环保要求,还降低了个别企业的运营成本。这体现了产业集群的优势所在。
接着,这里面存在技术人员缺乏的问题。石墨的加工过程并非仅仅依靠自动化完成,球化和包覆等核心步骤都需要经验丰富的技师进行参数调整。
即使使用相同的机械设备,由于操作人员的技能差异,生产出的产品质量以及合格率存在显著的差异。
经过三十年的成长,中国已培养出大量的工艺工程师和熟练技工,他们积累了丰富的实际操作经验,能够精准掌握每一个工艺步骤。
在短短几年度内组建这样一支队伍,对于美国来说几乎是不可能实现的梦想。
欧洲的Northvolt企业境遇更为艰难,这家企业宣称为“欧洲电池的未来”,目标是建立自主的电池供应体系。然而,将他们制造的电池拆开一看,负极材料依然需依赖中国供应商。
由于供应链的持续不稳定以及成本居高不下,这个曾被广泛看好的企业最终不得不走向破产的道路。
正当美国汽车制造商陷入困境时,中国却推出了重磅措施。
在2023年10月,中国商务部及海关总署公布了一项公告,规定对高关切石墨产品实行出口限制措施。
许多人认为这是一种对抗美国的举措,实际上背后的深层原因在于,石墨不仅用于电池制造,还广泛应用于军事工业、核能开发、航天科技等高端行业,属于真正的重要战略资源。
过去,为了兑换外汇,我们甚至不惜以牺牲环境为代价,低价出售原材料。如今,随着实力的增强,必须对这些关键战略资源实行严格的管控,以防止资源的无序浪费以及技术的外泄。
此项限制实施后,外国方面陷入了恐慌。过去他们认为,最多多花点资金去采购,但如今才意识到,尽管有了钱,也找不到合适的渠道去购买。
中国不仅是世界上最大的石墨供应国,也是唯一具备完整产业链体系的国家。如果没有中国的资源提供,全球的新能源汽车行业都可能遭受冲击。
这也可以视作美国最终选择低头的原因,他们经过算账:如果强行限制中国的石墨供应,则美国的电动车产量将大减一半,成本也会大幅提升,在国际市场上变得几乎没有竞争优势。
美国最终只得无奈地为中国提供了两年的石墨豁免期,这充分表明,在石墨负极领域,中国已牢牢占据主导地位。想要“去中国化”的企图,难以在该行业得逞。
产能过剩下的突围
尽管中国在石墨产业中已居于世界前列,但不能对形势过于乐观,现阶段行业仍面临诸多严峻考验。
在过去两年,新能源车的市场需求异常旺盛,推动石墨负极市场供不应求,导致价格持续飙升。许多企业发现这一商机,纷纷加快扩展产能。
随着新能源汽车市场增长速度减缓,石墨负极的生产能力出现严重过剩,导致价格竞争激烈,恶意降低到令人难堪的地步。
一吨合成石墨的售价从几年前的四万多元下降到如今的一万多元,许多中小企业正以亏损维持运营,行业内的“优胜劣汰”竞争已经展开。
然而,这种激烈的竞争实际上已成为中国制造业的普遍现象。
通过激烈的内部角逐,能够将效率推至极限,将成本压到最低点,最终存活下来的都是实实力强大的“精锐部队”。
在目前的领先企业中,贝特瑞、杉杉股份和璞泰来,哪一家不是经历了激烈竞争才崭露头角的?
他们没有沉迷于当前的价格争夺,反而加大了科研投入,专注于未来的材料方向——硅基负极。
为何要开发硅基负极材料?
由于硅的理论容量达到石墨的十倍,若能实现其应用,电动车的续航距离将显著增加,同时充电所需时间也会减短。
设想未来,一次充电即可行驶超过千公里,和传统燃油车一样便捷,这将彻底改变新能源汽车的市场格局。
可惜硅存在一个严重的问题:在充电过程中,它的体积会膨胀数倍,容易导致电池胀裂,从而缩短电池的使用寿命,甚至引发火灾。
为应对这一难题,必须采用极其先进的包覆工艺与纳米级工艺相结合,但这又带来了新的技术挑战。
在这方面,中国公司已处于全球领先水平。
早在2018年,贝特瑞就开始布局硅基负极的研发工作,目前已经掌握了“硅碳复合”这一核心技术。该技术通过在硅颗粒表面涂覆一层碳质材料,成功抑制了体积膨胀,还提升了导电性能。
现阶段,贝特瑞的硅基负极产品已经在部分高端电动车中进行了有限试用,续航里程较传统石墨负极增加了超过三成。
杉杉股份、璞泰来等企业同样积极行动,加大了研发资金的投入,推出了各自的硅基负极解决方案。
国外竞争者仍在努力探索石墨的优化方案,而中国企业已着手大规模研发硅基负极材料。这种技术更新换代的速度,使得国际企业难以追赶。
除了技术更新换代外,拓展海外市场也成为行业中的新动向。既然欧洲和美国试图建立贸易壁垒,限制中国石墨产品的进口,那我们就干脆在他们的地盘建厂去。
目前,许多负极材料企业正积极评估在欧洲、东南亚和北美设厂的可行性,打算将生产线设立于当地。这一策略不仅可以规避贸易壁垒,还能更接近客户,从而减少运输支出。
这实际上是一种不同方式的“全球布局”,过去我们主要出口的是商品,而如今我们传递的是资本、技术以及行业准则。
中国石墨产业的成就,为其他战略性材料行业提供了可借鉴的模式。
过去,我们经常受到芯片和光刻设备方面的限制,但在新能源领域,特别是在材料方面,我们掌握着许多关键优势,手中拥有一系列“杀手锏”,石墨只是其中的一种。
从鸡西的石墨矿到内蒙古的石墨化炉,再到全球每辆电动车的电池组,中国用三十年时间,将一个不起眼的非金属矿产发展成为令西方国家难以安宁的战略产业。
这其中,资源禀性、基础设施优势、工艺升级以及人才的积累齐心协力,更彰显了中国制造业稳扎稳打、稳步前行的坚实积累。
结语
中国石墨负极产业的兴起,宛如一部激动人心的“逆风翻盘传说”。
从曾经无奈以低价出售原材料,到如今掌控全球产能、令美国俯首认证;从受到国际技术封锁,到如今掌握关键工艺、推进下一代材料的发展,这其中凝聚的是中国制造数十年的坚韧不拔与不断创新。
石墨产业的兴起向我们展示,光是拥有丰富的资源并不足以称之为竞争优势,关键在于将这些资源转化为高品质的工业产品,建立完整的产业链,才有望获得真正的价格控制权和话语主导权。
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