[电池完全征服](22)“眼下中国以外没有替代方案”……石墨拉响警报，能否实现自立

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现代汽车集团于上月18日（当地时间）向美国政府递交意见书称，“将特定关键矿物立即适用海外关注机构（FEOC）标准并不现实”。LG能源解决方案、SK On、三星SDI等三大电池企业以及韩国电池产业协会也提交了类似内容的意见书。

现代汽车所指明的“特定矿物”正是石墨。现代汽车表示，“2022年，中国精炼并生产了全球球形石墨的100%和合成石墨的69%”，并指出“其他国家在短期内很可能无法取代中国”。同时建议，暂时不论原产地，将可用于电池及电池部件制造的关键矿物列入一份清单，并将石墨也纳入该清单。

要获得美国政府《通胀削减法案》（IRA）规定的电动汽车补贴，从今年起，电池部件不得从海外关注机构（FEOC）采购，而电池所用关键矿物自2025年起也不得从FEOC采购。美国政府于去年12月1日事实上将位于中国的所有企业都归类为FEOC。如果不能从中国以外国家采购包括石墨在内的关键矿物，从明年起就将无法在美国获得补贴。

现代汽车和韩国电池业界之所以单独点名石墨，正是因为对中国的依赖度极高。根据韩国贸易协会数据，我国对中国天然石墨进口依存度（以2023年1~9月为准）为97.7%，对人造石墨进口依存度为94.3%。

石墨

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石墨具有高能量容量和优异的稳定性，是目前电动汽车电池负极材料中使用最广泛的矿物。从成本来看，其在锂离子电池中约占15%，但按含量计算，则是占比最大的单一矿物。锂离子电池中有20~30%由石墨构成。

一辆电动汽车平均需要50~100千克石墨，相当于锂用量的约两倍。根据国际能源署（IEA）数据，如果把能源储存所需全部矿物的需求量设为100，其中石墨所占比重高达53.3%。

虽然以硅、锂金属等为代表的替代负极材料正在开发中，但目前仅在极少部分得到应用，或尚未实现商业化。即便是硅，也仅有约5~10%用于负极，其余部分仍然使用石墨。未来相当长一段时间内，石墨很可能仍将是锂离子电池中的重要关键矿物。

中国自2023年12月起开始实施石墨出口管制。所幸目前对韩国仍批准出口。有分析认为，这是因为电动汽车需求下降，导致中国国内库存增加。然而一旦形势变化，中国随时可能掐住韩国企业的“命脉”。确保石墨供应链稳定，可谓韩国锂离子电池产业的核心课题。

石墨是由碳构成的物质。石墨和金刚石虽然都是由同一种元素——碳构成，但性质迥异，属于同素体。石墨过去的主要用途是作为铅笔芯。石墨的英文名graphite也源自具有“书写”含义的希腊语“graphein”。石墨不会燃烧，因此在工业领域也大量用作冶炼钢铁产品时的耐火材料。

石墨过去是一种常见材料，但随着其被用作锂离子电池的负极材料，如今在世界各国被视为“关键矿物”，地位大幅提升。

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负极材料与锂离子电池的充电时间和寿命密切相关。充电是将锂离子储存在负极的过程。随着充放电反复进行，会出现膨胀（swelling）或枝晶（dendrite，树枝状锂晶体）等现象，最终导致电池无法继续使用。

石墨的结构为6个碳原子以六边形形式连续结合而成的片层结构。这些片层层层堆叠，其间可稳定地储存和释放锂离子。这正是石墨被广泛用作锂离子电池负极材料的原因。

石墨大致分为天然石墨和人造石墨。天然石墨首先在自然状态下被开采出来，经选矿作业去除杂质。随后再经过清洗、脱水、干燥、除铁等工序制成圆滚滚的球形石墨。对球形石墨进行表面涂覆和高温烧结后，就可制成高纯度石墨。

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天然石墨及人造石墨负极材料的制造工艺。图片来源=韩国产业银行

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人造石墨以煤炭或石油副产品——煤焦油（coal tar）为主要原料。将煤焦油进行焦化（coking，即在无氧条件下加热以去除挥发性物质）后，制得由碳组成的针状焦（needle cokes）。将针状焦粉碎后，在约3000摄氏度的高温下进行热处理，即可制成人造石墨。之后再经过表面涂覆等工序，制成用于负极的石墨材料。

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天然石墨加工工序相对简单，因此价格低廉，且石墨化程度高，能量容量大，这是其优点。但其膨胀现象比人造石墨更为频繁，寿命较短。人造石墨表面呈圆形且光滑，锂离子可通过多种路径进出，在输出功率、寿命和稳定性方面具有优势。不过，由于工艺更复杂且需要高温热处理，与天然石墨相比价格更昂贵。

天然石墨和人造石墨具有互补关系，工业界会根据电动汽车的特性和用途，以适当比例混合使用天然石墨和人造石墨。

整体来看，人造石墨的比重正逐步上升。根据市场调研机构ICC Consulting的数据，中国负极材料产量中，人造石墨的占比从2018年的70%增加到2022年的81%；同期天然石墨的产量占比则从26%降至18%。

全球石墨储量估计约为3.3亿吨。其中储量最高的国家是土耳其，占总量的27%；其次是巴西，占22%，中国以16%位居第三。

但从产量来看，以2022年为基准，中国占全球的65%，优势压倒性。第二名莫桑比克占13%，第三名马达加斯加占8%，第四名巴西占7%，与其他国家拉开巨大差距。

图片由韩国产业银行提供

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这是因为中国政府在扩大电动汽车等新能源汽车（环保汽车）普及的同时，增加了国内石墨产量。中国不仅利用本国生产的石墨，还从莫桑比克、马达加斯加等非洲国家进口石墨矿石，加工成球形石墨后再出口到全球。按精炼、冶炼口径计算，2022年中国供应了全球91%的石墨。

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韩国电池企业早就大量使用价格低廉的中国石墨。对中国石墨的依赖不分天然石墨和人造石墨。以2023年1~9月为准，对中国进口依存度方面，天然石墨为97.7%，人造石墨为94.3%。

这一数据非但没有下降，反而呈上升趋势。2020年天然石墨对中国进口依存度为90.7%，三年间上升了7.0个百分点。同一时期，人造石墨对中国进口依存度也增加了10.2个百分点。如果无法从中国进口石墨，韩国电池产业几乎会陷入瘫痪。

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从企业来看，以2022年为基准，在全球负极材料市场前十名企业中，有9家来自中国，掌控力极强。

根据市场调研机构ICC Consulting的数据，第一名为BTR（23.6%），第二名为上海杉杉（13.2%），第三名为江西紫宸科技（9.8%），第四名为湖南中科星城（8.7%），第五名为广东凯金（8.4%）。包括BTR、杉杉在内的企业也向韩国三大电池企业供应石墨。韩国企业中，仅有Posco Future M以2.3%的市场份额并列第九名。

全球电动汽车和电池企业在全球供应链问题凸显后，正努力降低对中国石墨的过度依赖。尤其是自2022年8月《通胀削减法案》（IRA）发布以来，石墨供应链多元化已成为刻不容缓的课题。

根据IRA规定，电池正负极活性材料等关键矿物中，必须有一定比例以上在美国或与美国签署自由贸易协定（FTA）的国家开采或加工，或在北美回收利用，电动汽车才能获得补贴。

这一比例将从2024年的50%，逐步提高到2025年的60%、2026年的70%，并在2027年以后达到80%。此外，自2025年起，如果关键矿物由海外关注机构（FEOC）供应，则无法获得补贴。

在警报声中，全球电动汽车企业纷纷亲自出手，着手锁定石墨资源。看准需求的全球矿业企业也争相进入石墨开采领域。

加拿大矿业公司Nextsource Materials于去年2月在非洲马达加斯加的Molo建成石墨矿，年开采规模约1.7万吨。从2026年起，年产量将增加至15万吨以上。该公司还将在非洲毛里求斯建设年产3600吨规模的负极材料工厂。

Nextsource已与德国钢铁企业蒂森克虏伯签订了为期10年的供应合同。蒂森克虏伯表示，计划向一家具名未公开的日本科技企业供应石墨。韩国Posco International也于去年9月与Nextsource签署了就Molo矿山共同投资的业务协议，从而获得了石墨供应权。

NextSource Materials位于马达加斯加Molo的石墨矿山。图片由NextSource Materials提供。

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澳大利亚矿业公司Talga Group于2024年4月获得瑞典当局批准，启动在瑞典北部Vittangi地区的石墨开采项目。该公司预计最早可于2024年开始开采，初期年产规模为1.95万吨。

欧洲汽车企业陆续与Talga Group签订供应合同。Talga Group表示，计划向由Stellantis和梅赛德斯-奔驰共同持股的电池企业Automotive Cells Company（ACC），以及雷诺投资的电池企业Verkor供应石墨。

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澳大利亚Syrah Resources在莫桑比克Balama地区运营石墨矿。该公司于2022年将产量提升至16.3万吨。Syrah Resources还在美国路易斯安那建设负极活性材料加工厂，计划在当地实现年产1.125万吨。

Tesla早在2021年就与Syrah Resources签订了为期4年的石墨供应合同，合同中还附带延长供应的选择权。据悉，韩国的LG能源解决方案和SK On也与Syrah Resources签订了供应协议，但属于不具法律约束力的协议（non-binding deal）。

三星SDI则与Syrah Resources就从其路易斯安那工厂采购负极活性材料签订了合同。双方计划在完成验证程序后，于2024年7月10日前签署具有约束力的正式合同。

澳大利亚矿业公司Magnis Energy正在非洲坦桑尼亚开发年产23.6万吨规模的石墨矿，并计划在纽约建设负极材料工厂。Magnis Energy已与Tesla签订合同，自2025年2月起，每年供应1.75万吨负极活性材料。

Renascor Resources正在推进南澳大利亚Siviour矿山的开发。该公司初期目标年产2.8万吨，预计自2025年起具备生产能力。Renascor已与韩国Posco、日本三菱签订了供应合同。

据悉，韩国每年从中国进口10万吨以上石墨。以2022年为准，从中国进口天然石墨5.3万吨、人造石墨4.82万吨。只有替代这些进口，才能实现石墨自给。

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韩国企业一方面正通过非洲、澳大利亚等地多元化天然石墨供应来源，另一方面也在扩大人造石墨的生产规模，以此强化供应链。

韩国国内唯一的石墨系负极材料制造商Posco Future M，过去一直从中国进口球形石墨，在国内进行表面涂覆等再加工后，供应给国内外电池企业。与此同时，该公司还利用钢铁生产过程中产生的副产品煤焦油，自主生产人造石墨。

Posco Future M正在生产人造石墨。图片由Posco Future M提供

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Posco Future M目前拥有包括天然石墨和人造石墨在内、共8.2万吨的负极材料产能，其中人造石墨年产规模为8000吨。

人造石墨从原料到成品都可在国内实现供应，在实现石墨自给方面具有重要意义，但目前产量仍不大，难以在短期内大幅提升产量，完全替代自中国的进口量。

Posco Future M计划在年内将人造石墨产能扩大到1.8万吨，并在2026年进一步增至5.8万吨，目标是到2030年形成15.3万吨的生产能力。天然石墨方面，计划在2026年将产能扩大至15.4万吨，2030年增至18.2万吨。

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天然石墨的供应来源也在多元化。Posco集团子公司Posco International于去年9月与Nextsource（马达加斯加Molo矿）签订合同，约定在10年内每年供应3万吨鳞片石墨（crystalline graphite，结晶度高的高品位石墨，因形似鱼鳞而得名），或1.5万吨球形石墨。Posco International还参与了澳大利亚Black Rock Mining（坦桑尼亚Mahenge矿）的增资，并同意将石墨采购权扩大至6万吨。

通过这两项业务协议，Posco International预计今后可确保9万吨以上鳞片石墨。这些石墨将供应给韩国国内的Posco Future M，再加工为负极材料。

在天然石墨加工或人造石墨制造工艺中，会产生废水，高温热处理过程也会消耗大量电力。中国企业之所以能够掌控全球石墨供应链，一个重要原因正是其在环境污染问题上相对宽松，且电费低廉，从而能够以更低成本生产石墨。

韩国若要强化石墨供应链，也必须同步解决这类政策层面的问题。