石墨：一种对于电动汽车非常关键但被忽略的矿产
- 2022-08-03 10:22:30
- 来源：整理自网络
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据Mining.com网站报道，尽管电动汽车市场份额与传统汽车相比仍然很小，但随着主要经济体放弃化石能源而转向清洁能源，未来几年这种情况将发生变化。
美国总统拜登已签署一项行政令，要求到2030年新汽车销售量中必须一半是电动汽车。世界最大电动汽车市场中国也有相似的强制要求电动汽车要占到总销售量的40%。欧盟也希望到那时将有至少3000万辆净排放汽车在路上。
国际能源署（IEA）的《全球电动市场展望报告》（Global Electric Vehicle Outlook）预测，如果政府能够加快努力实现能源和气候目标，全球电动汽车保有量将从目前的大约2000万辆增至2030年的2.3亿辆。
在电动汽车需求推动下，制造电池所需的锂、镍和石墨等原材料需求量将暴增。IEA预测，2040年要实现各种气候目标，电动汽车和电池存储所需矿产将至少增长30倍。
据市场快报（Fastmarkets）预测，到2025年，电动汽车销售量复合年均增长率为40%，届时电动汽车渗透率预计达到15%。此后，电动汽车市场份额将继续上升，到2030年将达到35%。
一种对于电动汽车非常关键但被忽略的矿产为石墨。
清洁能源转型为石墨带来难得的市场机会，理由如下：
石墨作为阳极材料
为电动汽车提供动力的锂离子电池由两个电极组成——一侧为负（阴）极，另一侧为正（阳）极。目前，石墨是唯一能够用作阳极的材料，而且没有替代。
这是因为石墨有很高的天然强度和硬度，是一种极好的热和电导体。作为除钻石之外唯一的其他天然碳形式，在较大范围的温度变化情况下它能够保持稳定。
负极采用锂、镍、锰和钴等金属。根据电池化学成分的不同，电池制造商可以有不同的选择。
因此，石墨被认为在全球转向电动汽车的过程中具有不可替代的作用。从重量上看，石墨也是锂离子电池最重的材料，每个电池中石墨重量占20-30%。但是由于在制造过程中的损失，实际上电池生产过程中石墨需求量是锂的30倍以上。
据世界银行的资料，石墨占电池用矿产的53.8%，用量最多。虽然锂是所有电池的主要成分，但用量仅占需求的4%。
一辆电动汽车含有200磅（>90公斤）的涂层球形纯化石墨（CSPG，Coated Spherical Purified Graphite），意味着锂离子电池对石墨的需求量是锂的10倍至15倍。
石墨对于锂电池如此重要以致于特斯拉总裁马斯克有句名言：“我们的电池应该称为镍-石墨电池，因为负极是镍，而阳极为石墨与硅氧化物组成”。
需求暴增
称为球形石墨的阳极材料要么来自石墨矿山生产的石墨精矿，要么来自合成（人工）石墨。只有纯度能达到99.95%的鳞片石墨才符合要求。
插电式电动汽车平均含有石墨70公斤，混合动力汽车则含有石墨10公斤。每100万辆电动汽车需要大约7.5万吨石墨，相当于鳞片石墨需求量增长10%。
基准矿物情报（BMI，Benchmark Mineral Intelligence）的数据显示，世界锂离子阳极市场对鳞片石墨原料的需求预计2025年将达到每年125万吨。而2021年矿山石墨需求量仅100万吨（USGS）。
另外，这家来自伦敦的市场分析机构预测，未来10年，电动汽车销售量增长将持续推动锂离子巨型工厂建设，电池阳极市场对石墨的需求将增长7倍。
彭博新能源财经（BloombergNEF）预计，到2030年电池矿产需求仍将保持强劲增长，石墨需求量将增长4倍。
IEA则将预测期延长了10年，2040年清洁能源技术对部分矿产的需求量较2020年增幅为：锂13～42倍，石墨8～25倍，钴6～21倍，镍7～19倍，锰3～8倍，稀土3～7倍，铜2～3倍。
供应不足
BMI预计，随着车辆电动化持续，以及新发现减少，石墨市场最早将在今年出现短缺，2040年缺口将达到800万吨；为弥补如此大的缺口，矿业行业需要在未来18年内将现有产量提高8倍。
6月7日，华盛顿邮报在一篇名为“电池金属短缺如何使电动企业未来面临风险”的文章中称，推动未来清洁能源转型所需电池组工厂的建设速度超过原材料供应链增速。全球争相获取少数几个国家的锂、镍、钴和其他关键原料导致价格飙升……虽然电池厂可以在大约18个月内建成，但矿山通常需要7年或者更长时间才能投产。
6月份，不断有预测表达对未来10年电池金属供应短缺的担忧，其中包括来自特斯拉的预测。据报道，该公司首席执行官马斯克解释说，由于原材料短缺和中国装配线关闭，其生产受到很大影响。
供应缺少多元化
目前，几乎所有石墨加工都在中国，因为其石墨资源丰富、环境要求和生产成本不高。去年，几乎60%的矿山石墨产量来自中国，使得石墨供应链每个环节都受其控制。
除中国以外，其他石墨生产国有莫桑比克、巴西、马达加斯加、加拿大和印度。美国不生产任何天然石墨，因此只能依靠进口来满足国内需求。
近些年，美国石墨对外依存度持续上升，2016年，美国进口石墨3.89万吨，2018年达到顶峰，为7.07万吨。
USGS最新发布的报告显示，2021年美国进口石墨5.3万吨，其中71%为高纯度鳞片石墨，42%为隐晶质石墨，1%为块状和碎片状石墨。
主要进口来源国包括中国（33%）、墨西哥（21%）、加拿大（17%）和印度（9%）。
由于中国控制所有球形石墨加工，因此美国电池级石墨对中国的依赖度不是33%，而是100%。
这也是美国政府将石墨纳入35种对“国家安全和经济至关重要”的关键矿产目录的原因。
白宫关键供应链报告认为，2040年清洁能源所需石墨是2020年世界石墨产量的25倍。
石墨价格
由于需求持续大于供应，过去一年中天然石墨价格大幅上涨。根据BMI的数据，2021年1月份以来石墨价格全面上涨，其中石墨粉价格从2021年1月的500美元/吨上涨至2022年5月的723美元/吨，涨幅44.50%。同期，大鳞片石墨价格从983美元/吨涨至1187美元/吨，涨幅19.85%；球形石墨从2958美元/吨涨至3207美元/吨，涨幅8.39%。
最近，鳞片和球形石墨价格都出现小幅上涨。Fastmarkets的数据显示，截止6月16日的一周里，中国194鳞片石墨出厂价一个月内上涨了0.37%，360日内上涨了19.39%。纯度为94-97%的石墨被认为是最适合于制造电池的石墨，其纯度能提高到99.99%，可用于生产球形石墨。截至6月16日的一周，品位99.95%的中国球形石墨出厂价格在过去30日内上张了1.58%。
固定碳含量94%的中国鳞片石墨（-100目）价格为830美元/吨，欧洲同样品级和大小的鳞片石墨售价为920美元/吨。
结论
在许多工业金属（如铜、锌、铝）价格疲软之时，对于电动汽车转型极为重要的石墨却表现非常坚挺。
鳞片石墨和球形石墨价格走高，事实上所有类型（粉状、鳞片、球形）石墨价格自从2021年1月以来都出现大幅上涨，主要原因是电池制造商和电动汽车生产商的需求强劲而供应有限。
BMI估计，2022年锂离子电池需求增速创历史新高，较上年增幅近50%。
虽然这将增加对锂、镍和钴等其他电池矿产的需求，但从重量上看，石墨仍然是锂离子电池使用强度最高的矿产，预计2022年天然鳞片石墨消费量将超过57万吨。
然而，正如寻找阿尔法（Seeking Alpha）网站观点，电动汽车需求量已经超过供应能力。等待电动汽车的时间在拉长，许多汽车生产商都面临锂离子电池短缺的困扰，而且更重要的是，关键原材料价格都创出历史新高。
这对于在投资安全国家有大型石墨矿床的公司是利好，不仅仅要看价格，而且要对当地石墨供应链有所贡献，要减少对外石墨开采而且特别是石墨加工的依赖。
经历多年被政府部门忽视后，类似石墨等关键矿产最终获得了其所希望的关注。6月份，加拿大政府宣布了低碳产业战略，联邦政府将与各省合作“发现、优先考虑和把握机遇”。特别是对于关键矿产，这意味着魁北克省的电池制造和安大略省的电动汽车生产有机会。
加拿大自然资源部长乔纳森·威尔金森（Jonathan Wilkinson）透露，在4月份的预算法案中，已经为关键矿产安排了38亿加元启动资金。最重要的是，“我们有15亿美元的清洁燃料基金，有80亿美元的净零排放推进计划，正在建立绿色发展基金，还有加拿大基础设施银行”，彭博援引他的话说。
“矿山从开始筹建到投产一般需要15年时间。在能源加速转型的背景下，市场不会给你15年时间来备足电池行业所需要矿产品。因此，我们必须协调各方，共同谋划对策”。
“对此，我们完全同意。加拿大的新产业战略与南方邻国不谋而合”。
长期以来一直在寻求改善其电池供应链的美国最近援引冷战权利，将锂、镍、钴、石墨和锰纳入1950年国防生产法案（DPA，Defense Production Act）所涉及的物资清单。
为扩大这些矿产本土生产，美国矿企目前可以申请根据该法案第三章设立的基金（Title III fund）7.5亿美元，用于现在的经营、生产和安全升级以及可行性研究等活动。DPA法案还涉及这些矿产的回收利用。
今年晚些时候，美国能源部还将拨款60亿美元用于补助电池生产，其中一半专门用于国内材料供应和电池回收。
作为1.2万亿美元基础设施法案的一部分，拜登政府已经拨款60亿美元用于构建稳定的电池供应链，并使汽车行业摆脱对最大电动汽车市场和领先的锂离子电池生产国的依赖。
在赢得全球电动汽车竞争的关键矿产中，石墨可以说是最重要的，应该是美国的首要目标，因为它是电动汽车电池的基本成分。
如果没有新的供应来源，全球石墨短缺只是时间问题。对于石墨完全依赖进口的美国来说，这是一颗定时炸弹，可能会彻底摧毁该国汽车电动化和脱碳的雄心。
这一切都需要重新认识建立可靠、安全和可持续的“矿山到电池”电动汽车供应链的重要性，要从国内石墨资源开始，将其与下游加工、制造和回收相结合，构建一个完整的循环产业链。
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