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    不應被忽視的電池礦產——石墨

    • 2022-07-29 17:22:23
    • 來源:全球地質礦產信息系統
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    據Mining.com網站報道,盡管電動汽車市場份額與傳統汽車相比仍然很小,但隨著主要經濟體放棄化石能源而轉向清潔能源,未來幾年這種情況將發生變化。

    美國總統拜登已簽署一項行政令,要求到2030年新汽車銷售量中必須一半是電動汽車。世界最大電動汽車市場中國也有相似的強制要求電動汽車要占到總銷售量的40%。歐盟也希望到那時將有至少3000萬輛凈排放汽車在路上。

    國際能源署(IEA)的《全球電動市場展望報告》(Global Electric Vehicle Outlook)預測,如果政府能夠加快努力實現能源和氣候目標,全球電動汽車保有量將從目前的大約2000萬輛增至2030年的2.3億輛。

    在電動汽車需求推動下,制造電池所需的鋰、鎳和石墨等原材料需求量將暴增。IEA預測,2040年要實現各種氣候目標,電動汽車和電池存儲所需礦產將至少增長30倍。

    據市場快報(Fastmarkets)預測,到2025年,電動汽車銷售量復合年均增長率為40%,屆時電動汽車滲透率預計達到15%。此后,電動汽車市場份額將繼續上升,到2030年將達到35%。

    一種對于電動汽車非常關鍵但被忽略的礦產為石墨。

    清潔能源轉型為石墨帶來難得的市場機會,理由如下:

    石墨作為陽極材料

    為電動汽車提供動力的鋰離子電池由兩個電極組成——一側為負(陰)極,另一側為正(陽)極。目前,石墨是唯一能夠用作陽極的材料,而且沒有替代。

    這是因為石墨有很高的天然強度和硬度,是一種極好的熱和電導體。作為除鉆石之外唯一的其他天然碳形式,在較大范圍的溫度變化情況下它能夠保持穩定。

    負極采用鋰、鎳、錳和鈷等金屬。根據電池化學成分的不同,電池制造商可以有不同的選擇。

    因此,石墨被認為在全球轉向電動汽車的過程中具有不可替代的作用。從重量上看,石墨也是鋰離子電池最重的材料,每個電池中石墨重量占20-30%。但是由于在制造過程中的損失,實際上電池生產過程中石墨需求量是鋰的30倍以上。

    據世界銀行的資料,石墨占電池用礦產的53.8%,用量最多。雖然鋰是所有電池的主要成分,但用量僅占需求的4%。

    一輛電動汽車含有200磅(>90公斤)的涂層球形純化石墨(CSPG,Coated Spherical Purified Graphite),意味著鋰離子電池對石墨的需求量是鋰的10倍至15倍。

    石墨對于鋰電池如此重要以致于特斯拉總裁馬斯克有句名言:“我們的電池應該稱為鎳-石墨電池,因為負極是鎳,而陽極為石墨與硅氧化物組成”。

    需求暴增

    稱為球形石墨的陽極材料要么來自石墨礦山生產的石墨精礦,要么來自合成(人工)石墨。只有純度能達到99.95%的鱗片石墨才符合要求。

    插電式電動汽車平均含有石墨70公斤,混合動力汽車則含有石墨10公斤。每100萬輛電動汽車需要大約7.5萬噸石墨,相當于鱗片石墨需求量增長10%。

    基準礦物情報(BMI,Benchmark Mineral Intelligence)的數據顯示,世界鋰離子陽極市場對鱗片石墨原料的需求預計2025年將達到每年125萬噸。而2021年礦山石墨需求量僅100萬噸(USGS)。

    另外,這家來自倫敦的市場分析機構預測,未來10年,電動汽車銷售量增長將持續推動鋰離子巨型工廠建設,電池陽極市場對石墨的需求將增長7倍。

    彭博新能源財經(BloombergNEF)預計,到2030年電池礦產需求仍將保持強勁增長,石墨需求量將增長4倍。

    IEA則將預測期延長了10年,2040年清潔能源技術對部分礦產的需求量較2020年增幅為:鋰13~42倍,石墨8~25倍,鈷6~21倍,鎳7~19倍,錳3~8倍,稀土3~7倍,銅2~3倍。

    供應不足

    BMI預計,隨著車輛電動化持續,以及新發現減少,石墨市場最早將在今年出現短缺,2040年缺口將達到800萬噸;為彌補如此大的缺口,礦業行業需要在未來18年內將現有產量提高8倍。

    6月7日,華盛頓郵報在一篇名為“電池金屬短缺如何使電動企業未來面臨風險”的文章中稱,推動未來清潔能源轉型所需電池組工廠的建設速度超過原材料供應鏈增速。全球爭相獲取少數幾個國家的鋰、鎳、鈷和其他關鍵原料導致價格飆升……雖然電池廠可以在大約18個月內建成,但礦山通常需要7年或者更長時間才能投產。

    6月份,不斷有預測表達對未來10年電池金屬供應短缺的擔憂,其中包括來自特斯拉的預測。據報道,該公司首席執行官馬斯克解釋說,由于原材料短缺和中國裝配線關閉,其生產受到很大影響。

    供應缺少多元化

    目前,幾乎所有石墨加工都在中國,因為其石墨資源豐富、環境要求和生產成本不高。去年,幾乎60%的礦山石墨產量來自中國,使得石墨供應鏈每個環節都受其控制。

    除中國以外,其他石墨生產國有莫桑比克、巴西、馬達加斯加、加拿大和印度。美國不生產任何天然石墨,因此只能依靠進口來滿足國內需求。

    近些年,美國石墨對外依存度持續上升,2016年,美國進口石墨3.89萬噸,2018年達到頂峰,為7.07萬噸。

    USGS最新發布的報告顯示,2021年美國進口石墨5.3萬噸,其中71%為高純度鱗片石墨,42%為隱晶質石墨,1%為塊狀和碎片狀石墨。

    主要進口來源國包括中國(33%)、墨西哥(21%)、加拿大(17%)和印度(9%)。

    由于中國控制所有球形石墨加工,因此美國電池級石墨對中國的依賴度不是33%,而是100%。

    這也是美國政府將石墨納入35種對“國家安全和經濟至關重要”的關鍵礦產目錄的原因。

    白宮關鍵供應鏈報告認為,2040年清潔能源所需石墨是2020年世界石墨產量的25倍。

    石墨價格

    由于需求持續大于供應,過去一年中天然石墨價格大幅上漲。根據BMI的數據,2021年1月份以來石墨價格全面上漲,其中石墨粉價格從2021年1月的500美元/噸上漲至2022年5月的723美元/噸,漲幅44.50%。同期,大鱗片石墨價格從983美元/噸漲至1187美元/噸,漲幅19.85%;球形石墨從2958美元/噸漲至3207美元/噸,漲幅8.39%。
     

    最近,鱗片和球形石墨價格都出現小幅上漲。Fastmarkets的數據顯示,截止6月16日的一周里,中國194鱗片石墨出廠價一個月內上漲了0.37%,360日內上漲了19.39%。純度為94-97%的石墨被認為是最適合于制造電池的石墨,其純度能提高到99.99%,可用于生產球形石墨。截至6月16日的一周,品位99.95%的中國球形石墨出廠價格在過去30日內上張了1.58%。

    固定碳含量94%的中國鱗片石墨(-100目)價格為830美元/噸,歐洲同樣品級和大小的鱗片石墨售價為920美元/噸。

    結論

    在許多工業金屬(如銅、鋅、鋁)價格疲軟之時,對于電動汽車轉型極為重要的石墨卻表現非常堅挺。

    鱗片石墨和球形石墨價格走高,事實上所有類型(粉狀、鱗片、球形)石墨價格自從2021年1月以來都出現大幅上漲,主要原因是電池制造商和電動汽車生產商的需求強勁而供應有限。

    BMI估計,2022年鋰離子電池需求增速創歷史新高,較上年增幅近50%。

    雖然這將增加對鋰、鎳和鈷等其他電池礦產的需求,但從重量上看,石墨仍然是鋰離子電池使用強度最高的礦產,預計2022年天然鱗片石墨消費量將超過57萬噸。

    然而,正如尋找阿爾法(Seeking Alpha)網站觀點,電動汽車需求量已經超過供應能力。等待電動汽車的時間在拉長,許多汽車生產商都面臨鋰離子電池短缺的困擾,而且更重要的是,關鍵原材料價格都創出歷史新高。

    這對于在投資安全國家有大型石墨礦床的公司是利好,不僅僅要看價格,而且要對當地石墨供應鏈有所貢獻,要減少對外石墨開采而且特別是石墨加工的依賴。

    經歷多年被政府部門忽視后,類似石墨等關鍵礦產最終獲得了其所希望的關注。6月份,加拿大政府宣布了低碳產業戰略,聯邦政府將與各省合作“發現、優先考慮和把握機遇”。特別是對于關鍵礦產,這意味著魁北克省的電池制造和安大略省的電動汽車生產有機會。

    加拿大自然資源部長喬納森·威爾金森(Jonathan Wilkinson)透露,在4月份的預算法案中,已經為關鍵礦產安排了38億加元啟動資金。最重要的是,“我們有15億美元的清潔燃料基金,有80億美元的凈零排放推進計劃,正在建立綠色發展基金,還有加拿大基礎設施銀行”,彭博援引他的話說。

    “礦山從開始籌建到投產一般需要15年時間。在能源加速轉型的背景下,市場不會給你15年時間來備足電池行業所需要礦產品。因此,我們必須協調各方,共同謀劃對策”。

    “對此,我們完全同意。加拿大的新產業戰略與南方鄰國不謀而合”。

    長期以來一直在尋求改善其電池供應鏈的美國最近援引冷戰權利,將鋰、鎳、鈷、石墨和錳納入1950年國防生產法案(DPA,Defense Production Act)所涉及的物資清單。

    為擴大這些礦產本土生產,美國礦企目前可以申請根據該法案第三章設立的基金(Title III fund)7.5億美元,用于現在的經營、生產和安全升級以及可行性研究等活動。DPA法案還涉及這些礦產的回收利用。

    今年晚些時候,美國能源部還將撥款60億美元用于補助電池生產,其中一半專門用于國內材料供應和電池回收。

    作為1.2萬億美元基礎設施法案的一部分,拜登政府已經撥款60億美元用于構建穩定的電池供應鏈,并使汽車行業擺脫對最大電動汽車市場和領先的鋰離子電池生產國的依賴。

    在贏得全球電動汽車競爭的關鍵礦產中,石墨可以說是最重要的,應該是美國的首要目標,因為它是電動汽車電池的基本成分。

    如果沒有新的供應來源,全球石墨短缺只是時間問題。對于石墨完全依賴進口的美國來說,這是一顆定時炸彈,可能會徹底摧毀該國汽車電動化和脫碳的雄心。

    這一切都需要重新認識建立可靠、安全和可持續的“礦山到電池”電動汽車供應鏈的重要性,要從國內石墨資源開始,將其與下游加工、制造和回收相結合,構建一個完整的循環產業鏈。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

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