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资源和技术是锂离子电池负极材料产业发展的核心

钜大LARGE  |  点击量:1172次  |  2021年09月23日  

我国的优势是资源,不足是技术,日本则正好相反。大致来说,无论是石墨资源的储量,还是石墨产品的产量,我国大陆的全球占比都在70%以上。日本公司的人造石墨技术水平最高,但也正是它们带动了天然石墨在锂离子电池负极材料领域应用的发展潮流。2009年之前,日本公司垄断着负极材料市场,庞大的市场需求使得它们纷纷在本土扩大产量,但自2010年之后情况开始颠倒过来,在低成本方面占尽优势的我国公司如贝特瑞、杉杉科技等在技术方面追赶上来之后,开始在负极材料市场攻城略地,而2011年东日本311大地震令日本公司雪上加霜(日立化成、JFE化学、日本碳素(NipponCarbon)等公司的重要负极材料产量均在震区)。2009年以来,日本锂离子电池公司市场份额被三星SDI和LG化学为代表的韩国公司蚕食而持续下降,这些韩企同时在转向我国公司采购正负极材料,而本国材料产品的高昂价格也开始令日本锂离子电池公司动摇,转而向我国公司采购材料。贝特瑞和杉杉科技的市场份额迅速新增,其中贝特瑞更是在2010年0四月的时候就宣布自己已成本全球负极材料最大供应商,而2009年的时候IIT还认为贝特瑞只有11%的市场份额。这些因素叠加,使得日本负极材料公司的市场份额迅速下降,而其扩张的产量也无用武之地。现状迫使他们开始考虑改变,而变的重要思路是:一是进行相关产量升级,二是转移低端产量。


为了进一步降低制造成本,以日立化成(HitachiChemical)、三菱化学(MCC)、JFE钢铁株式会社(由原日本第二大钢铁公司日本钢管(NKK)和第三大钢铁公司川崎制铁合并重组而成,负极材料由其旗下子公司JFE化学生产)、东海碳素(TokaiCarbon)、吴羽化工(Kureha)、昭和电工(ShowaDenko)为代表的日本公司正在纷纷把负极材料生产基地向我国转移。日本技术在线曾在2012年0二月底发表了名为《我国风险战略》的系列研究分析文章,里面就提到了这个问题。


文章说,在日本公司能够展现技术实力的电动汽车和电子产品等领域,兼顾高性能化和低成本化变得非常困难。重要原因是日本制造业面对着六重苦:日元升值、高于他国的法人税率、向制造业派遣劳动者的法律规制、自由贸易协定的签署滞后、温室气体排放规制以及地震后的电力短缺。这可以说是以汽车公司为代表的所有劳动密集型制造业的共同课题。而且,引领产品开发的公司还面对着比六重苦更加烦恼的问题支撑电动汽车和电子产品高性能化的锂离子充电电池、马达、光学镜头等零部件的原材料,也就是矿产资源过度依赖我国。


目前,我国生产的稀土约占全球的97%,天然石墨约占73%,萤石约占55%。稀土是电动马达和光学镜头的不可替代的核心原料。使用天然石墨作为锂离子充电电池(即俗称的锂离子电池)的负极材料可以使成本低于人造石墨。萤石是锂离子充电电池中使用的聚偏氟乙烯(PVDF)粘合剂和聚偏氟乙烯(PVDF)电解质等所有氟化物的原料。在市场有望扩大的产品领域,不可或缺的原料依赖我国的状态存在巨大的风险。假如我国限制出口并引发价格飙升,使得原料难以采购的话,有关在产品开发上领先的日本公司而言无疑是重大打击。假如最终产品的成本被迫上涨,就难免会使得产品公司的竞争力下降。


我国从政府2006年0二月开始为稀土制定出口限额,借此管理出口量,其额度每年都在递减。这种限制已经让日本公司吃尽了苦头。虽然日本公司在积极开发稀土的减量和替代技术,但到目前为止并没有显著成效,这也使得相关零部件产品的价格大涨而显著影响了日本产品的竞争力。而日本业界普遍认为,我国今后放宽稀土限制的可能性很小,因为我国从未改变过资源政策。今后我国政府也很可能会对天然石墨和萤石等矿产资源执行限制。因此,该如何制定我国对策,是当前日本相关厂商面对的重要课题。

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文章认为,目前日本公司采取的对策大致分为两种:①进驻我国执行本地化生产;②留守日本开发对策技术。而这,要根据我国有关不同资源的政策进行选择。目前我国政府还没有对天然石墨和萤石等矿产资源执行限制,因此,不同公司采取的对策也是不同的。采用对策①的是那些在我国没有竞争对手的日本零部件公司。只要没有竞争,在进军我国时,政府部门提出的要求就可能减少,这样一来就极有希望直接成立全资子公司,无需与我国公司成立合资公司。要是能够在我国赢得市场份额,还有可能阻止我国公司的新进参与。因为与日本人相比,我国人更倾向于早出结果,几乎不会涉足大约3年还无法盈利的业务。


文章举例,采取这个策略的代表范例就是锂离子电池负极材料公司。为了确保天然石墨和萤石等资源的稳定供应,此类公司正在加快进军我国和强化生产的进程,绝大多数公司都预定以全资子公司的形式进驻。能够成立全资子公司这一点据说在做决按时起到了决定性的用途(吴羽常务执行董事电池材料事业部长中谷秀雄语)。


这样,日立化成就决定在其全资子公司日立化成(烟台)公司增设负极材料生产线;三菱化学在青岛成立全资子公司青岛雅能都化成公司;JFE虽然要与山东杰富意振兴化工公司合资在山东潍坊昌乐县组建负极材料生产公司,但山东杰富意振兴化工公司本身就是JFE控股60%的子公司(山东潍焦集团持股另外40%)。吴羽化工目前只是在我国成立生产粘接剂(PVDF等)的全资子公司,但不排除未来也会成立负极材料的全资子公司。东海碳素早在2002年的时候就在大连与大连双骥科技发展有限公司合资成立了大连东海结金藤碳素有限公司,重要从事特殊碳素制品以及碳碳复合材料,未来不排除该公司亦会进军锂离子电池负极材料领域。


日本技术在线的这些观点无论对与错,都值得我们思考。真锂研究认为,锂离子电池负极材料产业并不是日本在我国没有竞争对手的产业,而恰恰相反,我国是日本最大的竞争对手。通过上期披露的数据,我们了解,全球负极材料市场份额基本上把持在中日公司手中,其中我国公司的市场份额已经明显高于日本公司(大致是6:4的关系)。日本公司产品的技术含量虽然很高,但售价同样很高,这样,在产品的性价比方面就赶不上我国公司。在3C小型锂离子电池用负极材料市场,日本公司挡不住以贝特瑞和杉杉科技代表的我国负极材料公司的进逼,节节败退。2011年311东日本大地震,更令这种状况雪上加霜。在市场份额逐年下降的严峻现实下,为了降低制造成本以自救,日本公司才纷纷决定将产量迁移至我国大陆地区,首当其冲迁移的是低端产量。


日本这些重要负极材料公司中,JFE以中间相碳微球和人造石墨业务为主的发展战略今后一段时间很难改变。该公司的主营业务是钢铁冶炼,煤焦油(Coaltar)作为钢铁冶炼厂的重要副产品,加工后可广泛应用于沥青、塑料、橡胶、医药、染料、冶金辅料、化工原料等领域,而其中的沥青则是人造石墨负极材料的重要原材料。另外,冶炼钢铁所用的焦炭(Coke)也可以作为负极材料的制作原料。JFE拥有用这些原材料制造负极材料的专利技术。JFE考虑将其负极材料产量转移到我国,重要目的是为了降低制造成本。而其他负极材料公司的产量转移,则重要看中的是我国丰富的石墨矿。

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日本公司的这种产量转移,大致存在如下步骤:①将负极材料产量迁至石墨原材料产品供应丰富的地区,如山东等地,这样就可以就近采购原材料,降低制造成本,生产负极材料产品,就近供给日本锂离子电池公司在我国的生产基地使用;②介入负极材料原料生产领域,与我国的石墨公司合作生产负极材料用球形石墨等产品;③有机会的话再进一步向上游矿产资源领域挺进,与我国公司合作开发石墨矿床。当然,在这个过程中,假如我国政府允许可以独资的话,它们绝对不会合资。


日本负极材料公司的产量转移,基本上还仅限于3C小型锂离子电池领域,而在动力锂离子电池用高端负极材料产品方面,在未来较长时间内,这些日本公司基本上采取的是上述技术在线总结的②战略,留在日本开发对策技术,相关产量也都会留在日本。因此,总体上看,这种产量转移更多地看上去像是上期真锂研究提到的腾笼换鸟战略把低端产量转移出去,留出空间转产动力锂离子电池用负极材料等高端产品。真锂研究现在以日立化成和三菱化学为例来看一下。


在311大地震之前,日立化成唯一的负极材料厂设在日本茨城县常陆那珂市的山崎事业所,年产量8,000吨,重要供应3C小电池使用。311大地震之后,日立化成决定在我国山东烟台的子公司内投资5亿日元增添负极材料生产设施,并于2012年0四月建成投产。值得注意的是,烟台子公司只负责后工序,也就是说,日立化成计划向我国出口在日本制造的人造石墨,在我国将由天然石墨改质而成的材料与人造石墨混合,生产低价位品及高功能品等多种级别的最终产品。该公司认为,只在我国完成后工序,才可以有效防止技术外流。


而在日本本土,日立化成则在继续扩大负极材料产业,但重要是供应动力锂离子电池用。而且,日立化成工业还认为,电动汽车用锂离子电池负极材料市场今后将会快速扩大。目前,全球代表性电动汽车产品日产LeafEV的动力锂离子电池采用的就是日立化成的负极材料。从2009年十一月开始,日立化成就在其山崎事业所兴建车载用负极材料的第1条量出现产线,生产混合动力车(HEV)、电动汽车(EV)及插电式混合动力车(PHEV)用锂离子电池碳负极材料,并于2010年0四月开始正式运转。


紧接着,日立化成开始筹建第2条生产线,并于2011年0一月正式投入运营。311大地震发生时,由于茨城县常陆那珂市处于震区,受影响严重,但在这之后,日立化成却决定继续在该事业所扩大其动力锂离子电池用负极材料产量,增设第3条和第4条生产线,于2012年0九月建成并投入运营。这4条生产线重要生产量量密度高、充放电效率高的EV/PHEV用石墨类负极材料以及输入性能出色的HEV用非晶碳负极材料。为此,日立化成的总投资超过了100亿日元。


从以上介绍不难看出日立化成在负极材料方面有着鲜明的发展战略。可以预计,在松下、索尼等日本锂离子电池公司不断将3C小型锂离子电池产量向我国转移的大背景下,日立化成还会持续新增其烟台厂的负极材料产量。否则,在小电池负极材料领域它不但难以抵挡我国公司的进攻,而且还可能会被三菱化学赶超。


有关石墨资源,技术在线报道日立化成是这么考虑的:为了防止因作为原料的天然石墨依赖我国而造成采购不稳定,目前正在推进从我国以外的国家采购的多资源化体制,打算从2013年开始(日立化成工业功能材料业务本部营销中心部长代理菊地健二)。不过,真锂研究认为,假如有机会觊觎我国的石墨矿床,它一定不会错过。当然,要它付出点什么。


目前,在我国政府致力于经济转型和产业升级的大背景下,各地方政府正在逐步形成一套以资源为饵兴建相关高科技产业园区、带动地方经济转型和产业升级的发展思路。目前,我国的石墨材料产品大多数还是应用于耐火和钢铁制造等传统行业,因技术不足,用于锂离子电池领域的石墨材料产品和公司少之又少,假如能生产3C小电池负极材料用石墨产品,对地方政府和公司来说,就已经是产业升级了。


三菱化学更是走在了日立化成的前面。致力于发展成为正极材料、负极材料、电解液、隔膜这四大关键材料的综合性全球主导供应厂商的三菱化学,这几年奉行积极扩张的战略,致力于降低制造成本、扩大产量。这种战略已在电解液领域取得了成功,目前已取代宇部兴产(UBE)而成为全球电解液老大。在负极材料领域,三菱化学正在复制这个模式,意图成为负极材料市场格局的搅局者,把日立化成、贝特瑞、杉杉科技等领先公司拉下马。


三菱化学的动力锂离子电池用负极材料的产量目前还都是设在日本本土。早在2008年十一月的时候,三菱化学就对外宣称,为了应对即将到来的电动汽车市场,公司计划投资10亿日元,安装第3条生产线,把相关负极材料的年产量从3,000吨提高到5,000吨。根据媒体的报道,与日立化成的战略稍有不同的是,三菱化学也希望在我国生产动力锂离子电池用负极材料产品。


技术在线2011年十二月0八日报道,为了满足车载用途及智能手机用途需求的扩大,三菱化学计划投资约15亿日元,把全资子公司青岛雅能都化成有限公司4,000吨/年产量(实际为3,600吨)到2012年秋提高至8,000吨/年。据称,三菱化学还有进一步增产的考虑,目前已取得了毗邻现有厂的土地。之后不久传出消息,三菱化学最终希望到2015年时将青岛雅能都化成负极材料的年产量扩大至1.44万吨。而在日本本土,三菱化学在其坂出事业所(位于香川县坂出市)拥有年产7,000吨的生产设备,计划到2015年将年产量扩大至2万吨。届时,三菱化学负极材料总年产量将接近3.5万吨。


在负极材料用球形石墨方面,2011年0五月二十二日,落户青岛平度市香店街道、总投资达966万美元的青岛菱达化成有限公司正式奠基。该公司是由三菱化学、明和产业株式会社和青岛泰达天润碳材料有限公司联合投资组建而成的,专业生产负极材料原料球形石墨产品。该项目占地88亩,一期设计年产锂离子电池负极材料用球形石墨TDI6M高XRD2,000吨(另有一说是3,000吨),二期设计年产锂离子电池负极材料1万吨,预计10年后,年产量将达到3.5万吨,产品性能达到国际领先水平。


该项目要利用的就是平度市丰富的天然鳞片石墨资源。青岛泰达天润碳材料有限公司是青岛市高新技术公司,为平度市重点公司,建有年产10,000吨球形石墨、1,000吨碱性电池石墨、5,000吨微粉石墨生产线,相关石墨产品纯度高达99.95%以上。青岛菱达化成公司组建后,三菱化学向合资公司供应球形石墨改质技术,泰达天润负责合资公司生产和运营并供应土地,而明和产业则负责配置物流。青岛菱达化成公司的球形石墨产品确定优先供应青岛雅能都化成有限公司和三菱化学的日本厂。


总体而言,日本负极材料公司正在逐步向我国转移产量,就近资源扩大生产抢占市场的同时,伺机向上游拓展,控制石墨资源。当然,这些工作不一定都会由这些负极材料公司来操作,如在石墨资源方面,就很有可能会由这些负极材料公司的资源伙伴来做工作。这样的伙伴,重要是指那些以贸易、金融、投资业务为主体的、具有日本特色的大型综合商社,如伊藤忠商事(Itochu)、三菱商事(MitsubishiCorp.)、三井物产(Mitsui)、丸红(Marubeni)、丰田通商(ToyotaTsusho)等。



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