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前几年,中国商务部宣布对石墨实施出口许可管制。路透社当天的报道标题用了一个词:Shock。
全球汽车行业花了大约48小时才反应过来这条新闻意味着什么。锂电池负极(电池里负责储存锂离子的那一极)的核心材料是石墨。一台电动车的电池里大约需要50到100公斤石墨,按重量算,石墨是锂电池里用量最大的单一材料。全球超过90%的电池级石墨加工产能在中国。核心产区在黑龙江的鸡西和鹤岗。
Bloomberg 很快跟了一篇分析,说石墨是锂电池供应链里「最被忽视的关键矿产」。锂、钴、镍,这些材料的价格波动天天上头条。石墨呢?便宜,量大,不起眼。没人关注它,直到中国说要管了。
S&P Global 给出的数据更具体:中国占全球天然石墨开采量的约77%,占石墨提纯和球化加工产能的90%以上。简单说就是,矿是中国挖的,加工也是中国做的。
很多人对这座城市的印象停留在两个标签:煤城、衰落。鸡西因煤而建,上世纪五十年代是全国重要的煤炭基地,高峰期煤矿工人十几万。煤挖完了以后,这座城市进入了一段很难熬的时期。人口外流,年轻人往南方走,经济提高速度长期垫底。2008年被国务院列为首批资源枯竭型城市。
鹤岗的情况差不多,甚至更出名。2019年鹤岗因为「几万块钱买一套房」的新闻上了热搜,成了中国城市收缩的典型案例。
石墨。黑色的、滑腻的、铅笔芯的原料。鸡西的天然石墨储量接近10亿吨,大鳞片晶质石墨品质全球顶级。鹤岗下辖的萝北县有一个叫云山的石墨矿区,被称为「亚洲第一矿」,矿石资源量超过22亿吨。
石墨这样的一个东西,早期被当成一种低价值的工业矿物。做铅笔、做坩埚、做耐火材料,一吨卖几百块钱。鸡西和鹤岗的石墨矿从上世纪六七十年代就开始开采,规模不大,利润很薄。矿工从煤矿分流过来,干着差不多苦的活,拿着更少的钱。
出口的时候更惨。中国的石墨长期以原矿或初级精矿的形式卖给日本和欧洲的买家。做这行的人有句话:几千块钱一吨挖出来的石墨精矿运到日本,日本企业加工成高纯石墨或碳素制品,再以几万甚至十几万一吨的价格卖回来。
日本的东海碳素(Tokai Carbon)和昭和电工(Showa Denko),德国的 SGL Carbon,是当时全球高端石墨制品的主要玩家。中国卖原料,他们做深加工,赚走了产业链上最丰厚的利润。这个格局从上世纪八十年代一直持续到2000年代初。
鸡西当地有过几次尝试做石墨深加工,90年代末搞过几个小厂,生产膨胀石墨(把石墨片层撑开,做密封材料用),技术不行,产品的质量达不到出口标准。有一家厂投了几百万进去,做了两年,设备老化、工艺不过关,最后清算了事。
2000年代中期,笔记本电脑和手机市场爆发,锂电池需求猛增。锂电池负极材料最主要的两条技术路线是人造石墨和天然石墨。天然石墨做负极需要经过一套复杂的加工流程:提纯(把碳含量从90%多提到99.95%以上)、球化(把片状石墨研磨成球形颗粒,提高电池充放电效率)、涂覆(在颗粒表面包一层碳材料,防止电解液分解)。每一步都有技术门槛。
日本企业最早掌握了这套工艺。做出来的球形石墨纯度高、一致性好,垄断了全球高端负极材料市场。中国企业当时买日本的球形石墨,一公斤要几十块钱。
贝特瑞的母公司是中国宝安集团,总部在深圳。2000年贝特瑞开始做锂电池负极材料研发,创始团队里有几个从日本留学回来的材料学博士。他们做的第一件事是在鸡西设厂,就近拿石墨矿,就地做提纯和球化加工。
这个决定当时看起来挺冒险。鸡西的基础设施条件不算好,冬天零下三十度,物流成本高,技术人才留不住。贝特瑞鸡西工厂早期的产品合格率不高,客户试用以后反馈一致性不够。日本的同行对中国负极材料的评价长期就一个字:差。
贝特瑞花了差不多五年时间解决工艺问题。球化环节的关键是控制颗粒的粒径分布和球形度,偏差大了电池容量就不稳定。他们改了好几版球化设备的参数,调配方、调温度、调转速。到2008年左右,贝特瑞的天然石墨负极产品开始批量供货给比亚迪。
比亚迪的订单是第一个支撑住规模化生产的大客户。有了量,成本就降下来了。中国企业做天然石墨负极的价格很快降到了日本同种类型的产品的三分之一到二分之一。不是因为偷工减料,是因为矿在自己手里、加工在自己手里、电费便宜(石墨化加工要把温度烧到2200到3000摄氏度,电费是大头,占成本的40%到60%),再加上规模效应。
鸡西市政府这样一个时间段意识到了石墨产业的价值。专门成了石墨产业推进办公室、建了麻山石墨产业园区、引进了贝特瑞和中建材等头部企业。从一个正在萎缩的煤城的角度看,石墨是唯一还能带来增量的东西。
2015年之后,新能源汽车市场起来了。一台电动车电池里的石墨用量是一台手机的几千倍。全世界汽车企业猛地发现自己需要大量的电池级石墨,而全球绝大部分加工产能在中国鸡西、鹤岗和内蒙古。
S&P Global 在一份2024年的报告里用了一个说法:石墨是电池供应链中 the poor cousin of critical minerals,关键矿产中的穷亲戚。所有人的注意力都在锂和钴上面,没人仔细看过石墨的供应链结构。等到中国宣布出口管制,西方人才如梦初醒。
特斯拉的反应最能说明问题。2021年特斯拉和澳大利亚的 Syrah Resources 签了供货协议,约定 Syrah 在美国路易斯安那州维达利亚建一座石墨加工厂,每年供应8000吨电池级石墨。这是美国第一座非中国石墨加工产线月,特斯拉给 Syrah 发了违约通知,说交付的样品达不到技术规格。到2026年3月,双方还在谈延期。
这个案例被 Benchmark Minerals(全球最权威的电池材料研究机构之一)反复引用,用来说明一个观点:中国在石墨加工领域的一马当先的优势不是几年时间能追上的。不是因为中国有什么不可复制的黑科技,而是二十年积累下来的工艺经验、产业链配套和成本结构,形成了一道很高的「隐形壁垒」。
斯坦福大学有一份关于关键矿产的研究报告,里面提到石墨加工的核心难点在于提纯和球化环节的参数控制。听起来不复杂,做起来需要大量的试错和经验积累。球形石墨的粒径要控制在15到25微米之间,偏差不能超过几个微米。振实密度、比表面积、首次充放电效率,每一个参数都要达标。中国企业是在十几年的批量生产中把这些工艺打磨成熟的。
CSIS(美国战略与国际研究中心)2024年的一份报告对石墨供应链做了一个判断:短期内西方国家无法建立起独立于中国的石墨加工体系。报告建议美国和欧洲把重心放在两个方向上:一是开发硅基负极材料(用硅部分替代石墨,提高电池单位体积内的包含的能量),二是扶持非洲和南美的天然石墨矿开发。
硅基负极确实是一个趋势,Sila Nanotechnologies 等美国公司在做这件事。硅的理论容量是石墨的十倍,前景很大。问题是硅在充放电过程中会膨胀300%,容易粉化、容易脱落,寿命比石墨短很多。现阶段硅只能「掺」进石墨负极里用,完全替代石墨还早得很。Benchmark Minerals 的判断是:石墨在未来十年内仍然是锂电池负极的绝对主力。
鹤岗萝北县的云山石墨矿现在由中国五矿旗下的企业在运营,用的是5G+工业互联网的智能矿山方案。鸡西的石墨产业集群已经聚集了66家企业,年产值超过百亿。贝特瑞在鸡西的工厂直供宁德时代和特斯拉。
有一个数字放在这里会比较有感觉。鸡西的石墨矿区有一些老矿工,以前在煤矿干过,后来煤矿关停,转到石墨矿和石墨加工厂。煤矿工的平均薪资在鸡西大概三四千,石墨加工厂的技术岗位能到五六千甚至更高。不算多,在鸡西够用了。对一个被贴了「收缩城市」标签的地方来说,有工作本身就是最大的利好。
挡不住也要说一些现实的困难。鸡西和鹤岗的石墨产业虽然很重要,但这两座城市面对的结构性问题没有完全解决。人口外流速度虽然减缓但没有逆转。年轻的技术人才还是更愿意去哈尔滨或者南方城市。石墨加工产业的利润率并不算高,尤其是中低端的石墨精矿加工,价格竞争激烈。环保压力也有,石墨提纯用的酸洗工艺会产生废酸和废水,环保投入是实实在在的成本。
这话说得准。鸡西和鹤岗的石墨产业,不是赢在便宜,是赢在「全球就这一个地方有完整的矿+加工+人才+产业链」。
一座被说「完了」的城市,脚底下藏着全世界电动车产业的命根子。这种反差挺魔幻的。鸡西能不能借着石墨产业真正翻过来,现在下结论还太早。能确定的是,这个产业给了这座城市一个重新站起来的机会。对那些从煤矿转到石墨厂的工人来说,能继续在家门口有活干、有钱赚,就是最实际的事。
我是马力,正在讲好中国产业崛起的故事,帮助更多普通人了解中国的各个产业集群,找到属于自己的机会。欢迎关注我。
希望国内也加大硅加入石墨的研发投入,未来中国还要把硅+石墨的方案,牢牢掌握在自己手里
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