供稿|羅曄

近年來，由于倫敦金屬交易所(LME)行情對經(jīng)營業(yè)績產(chǎn)生較大影響，因此，韓國POSCO集團(tuán)的鋼鐵和有色金屬業(yè)務(wù)都具有一定不確定性。從20世紀(jì)90年代開始，POSCO集團(tuán)一直在努力實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)多元化，2018年11月正式將鋼鐵、全球基礎(chǔ)設(shè)施和新發(fā)展等三大業(yè)務(wù)板塊的銷售比重分別定為40%、40%和20%，并持續(xù)到2030年。

據(jù)SNE Research等研究機(jī)構(gòu)預(yù)測，隨著全球電動汽車市場和鋰電池市場的迅速增長，純電動汽車和混合動力汽車(BEV和PHEV)等全球電動汽車市場的銷售額將從2020年的300萬輛增長到2025年的900萬輛，鋰電池市場規(guī)模也將從2020年的329 GWh擴(kuò)大至2025年的610 GWh，年均增長率將超過22%[1]。電動汽車市場的發(fā)展也將推動二次電池市場的增長，從而對正極、負(fù)極材料和鋰等原材料產(chǎn)生大量需求。這些市場變化為POSCO集團(tuán)提供了展現(xiàn)能力的好機(jī)會。POSCO集團(tuán)擁有向全球汽車制造商提供鋼材的經(jīng)驗(yàn)，對汽車行業(yè)有著較為深刻的了解。因此，POSCO集團(tuán)從2019年起加速發(fā)展二次電池業(yè)務(wù)，而POSCO化學(xué)公司則是負(fù)責(zé)該業(yè)務(wù)的子公司。

截至目前，POSCO集團(tuán)已經(jīng)初步構(gòu)建了“從非金屬原料到正負(fù)極材料”的綜合供應(yīng)體制，今后還將致力于打造二次電池材料業(yè)務(wù)。在正極材料方面，通過收購海外鋰礦山和鹽湖等資源的股權(quán)，可以自主生產(chǎn)和加工氫氧化鋰和碳酸鋰。雖然目前產(chǎn)能規(guī)模不大，但隨著材料發(fā)展戰(zhàn)略的正式實(shí)施，產(chǎn)量還將進(jìn)一步擴(kuò)大。在負(fù)極材料方面，POSCO化學(xué)公司已經(jīng)公布了人造石墨新廠建設(shè)的日程表。通過構(gòu)建“鋰(POSCO)→正極材料(POSCO化學(xué))，煤焦油(POSCO)→針狀焦炭(PMCTECH)→負(fù)極材料(POSCO化學(xué))”的價值鏈(圖1)，致力于打造二次電池材料核心業(yè)務(wù)[2]。

圖1 POSCO集團(tuán)二次電池材料業(yè)務(wù)的垂直一體化

一次電池在放電后無法繼續(xù)使用。與之不同，二次電池在儲存電量后可重復(fù)使用，更為經(jīng)濟(jì)環(huán)保，主要應(yīng)用于儲能系統(tǒng)、電動汽車、手機(jī)和IT設(shè)備等。二次電池的四大核心要素包括：正極材料、負(fù)極材料、隔離膜和電解液，見圖2。

圖2 二次電池的構(gòu)成及正負(fù)極材料

三元前驅(qū)體由鈷、鎳、錳等金屬結(jié)合制備而成，再與鋰結(jié)合后，就制備出正極材料。正極材料在二次電池的四大關(guān)鍵材料中占比最大。此外，電池充/放電時從正極材料的晶格中釋放/吸收鋰，從而實(shí)現(xiàn)電池儲存和釋放電能。正極材料含鋰越多，容量越大；負(fù)極材料和正極材料的電位差越大，電壓就越大。

負(fù)極材料在電池充電時儲存鋰離子，在放電時釋放。也就是說，當(dāng)電池處于充電狀態(tài)時，鋰離子存在于負(fù)極中，放電時鋰離子會通過電解液再次向正極移動。

二次電池產(chǎn)業(yè)的價值鏈主要涵蓋了電動汽車電池、電池正負(fù)極材料、前驅(qū)體及鋰、鎳、石墨等二次電池電極材料原料。其中，鋰具有發(fā)電和充電的作用，鎳有助于延長汽車行駛里程，而石墨作為負(fù)極材料的原料，主要用于儲存鋰離子。目前，POSCO集團(tuán)正在大力開發(fā)環(huán)保高純鎳冶煉工藝。此外，還計(jì)劃從廢電池中回收鎳及鋰、鈷等金屬，以引領(lǐng)資源循環(huán)。

POSCO化學(xué)公司概況

POSCO化學(xué)公司的前身是浦鐵爐材有限公司，由三和化成有限公司(堿性耐材生產(chǎn)和銷售)和浦項(xiàng)筑爐有限公司(工業(yè)爐維修和建造施工)在1994年合并而成。作為一家綜合性爐材企業(yè)，POSCO化學(xué)公司涵蓋了從耐火材料制造到施工的業(yè)務(wù)。POSCO核心業(yè)務(wù)概況見表1。2008年委托運(yùn)營POSCO鋼鐵廠的石灰焙燒設(shè)備，2010—2011年開始委托運(yùn)營鋼鐵廠內(nèi)化工產(chǎn)品的銷售，2019年由“POSCO化學(xué)科技公司”正式更名為“POSCO化學(xué)公司”。2020年完成了1萬億韓元的有償增資，逐步發(fā)展成為電池綜合材料企業(yè)[3]。

表1 POSCO 核心業(yè)務(wù)概況

為著力打造能源材料業(yè)務(wù)，POSCO化學(xué)公司于2010年8月收購了LSMTron集團(tuán)的負(fù)極材料業(yè)務(wù)部；2019年4月合并了正極材料生產(chǎn)企業(yè)POSCO ESM公司，從而提高正負(fù)極材料業(yè)務(wù)之間的協(xié)同作用，并通過整合“營銷-生產(chǎn)-研發(fā)”來增強(qiáng)公司的整體能力(表2)。目前，該公司在韓國光陽、世宗和龜尾等地設(shè)有生產(chǎn)廠，同時繼續(xù)推進(jìn)海外工廠的設(shè)立，創(chuàng)建全球生產(chǎn)體系(表3)。作為韓國惟一一家可以同時生產(chǎn)正極材料和負(fù)極材料的企業(yè)，POSCO化學(xué)公司的負(fù)極材料在全球市場占有率為11%，位居世界第四[4]。通過為全球電池和汽車企業(yè)供應(yīng)前驅(qū)體材料，有助于提升客戶競爭力。

表2 POSCO化學(xué)公司二次電池材料業(yè)務(wù)發(fā)展歷程

表3 POSCO化學(xué)公司產(chǎn)能概況

POSCO化學(xué)公司與POSCO鋰業(yè)務(wù)合作開發(fā)的高鎳NCM三元正極材料，采用先進(jìn)的智能工廠的自動化工藝，有力確保高鎳正極材料質(zhì)量技術(shù)實(shí)力和產(chǎn)量基礎(chǔ)，主要用于電動汽車電池。另外，自主開發(fā)了高容量正極材料制造技術(shù)PG-NCM (POSCO Gradient-Ni-Co-M)，使顆粒的中心部分和表面部分組成不同(圖3)，將中心鎳含量提高到80%以上，在不影響熱力學(xué)穩(wěn)定性的情況下提高了產(chǎn)能，同時確保高容量和穩(wěn)定性[5-6]。POSCO化學(xué)公司主要正極材料產(chǎn)品見表4。

表4 POSCO化學(xué)公司正極材料產(chǎn)品

圖3 PG-NCM的結(jié)構(gòu)特征

POSCO化學(xué)公司是韓國一家生產(chǎn)天然石墨負(fù)極材料的企業(yè)，實(shí)現(xiàn)了韓國本土化生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量在全球市場獲得廣泛認(rèn)可。其自主開發(fā)了低膨脹天然石墨負(fù)極材料和納米級均勻表面涂層技術(shù)，滿足客戶的嚴(yán)苛要求，通過工藝創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)世界一流的生產(chǎn)效率。隨著碳材料業(yè)務(wù)逐步開展，目前正在力推人造石墨負(fù)極材料的生產(chǎn)。POSCO化學(xué)公司主要負(fù)極材料產(chǎn)品見表5。

表5 POSCO化學(xué)公司負(fù)極材料產(chǎn)品

為了應(yīng)對電動汽車二次電池市場規(guī)模的擴(kuò)大，POSCO化學(xué)公司在韓國本土積極進(jìn)行產(chǎn)能擴(kuò)張，見圖4。據(jù)擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，天然石墨負(fù)極材料產(chǎn)能從2020年的4.4萬t增至2023年的10.5萬t，2023年人造石墨負(fù)極材料產(chǎn)能將新增1.6萬t；正極材料從2020年的3.9萬t提至2023年的9.8萬t。

圖4 POSCO化學(xué)公司二次電池材料產(chǎn)能及擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃

正極材料是影響電動汽車電池性能的四大核心材料之一。為應(yīng)對電動汽車電池市場的迅速增長，POSCO化學(xué)公司也在持續(xù)擴(kuò)增正極材料生產(chǎn)線。2018年在韓國龜尾建成了年產(chǎn)1萬t的正極材料工廠，2019年在光陽栗村產(chǎn)業(yè)園建成了5000 t的高鎳正極材料1期產(chǎn)線，2020年建成2.5萬t的2期產(chǎn)線。目前POSCO化學(xué)公司正在建設(shè)3萬t規(guī)模的3期產(chǎn)線并將于2022年投產(chǎn)；2021年2月，4期產(chǎn)線項(xiàng)目正式開工建設(shè)，總投資額達(dá)2758億韓元，新增產(chǎn)能3萬t，并將于2023年投產(chǎn)。完成4期擴(kuò)建后，POSCO化學(xué)公司正極材料的生產(chǎn)能力將擴(kuò)至10萬t，可用于110萬余臺60 kWh級電動汽車的電池。

此前，POSCO化學(xué)公司主要為LG化學(xué)公司供應(yīng)天然石墨，隨著LG化學(xué)公司對電動汽車電池需求的增加，POSCO化學(xué)公司也正式開啟了擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃。目前該公司世宗工廠每年生產(chǎn)4.4萬t負(fù)極材料，2020年通過POSCO集團(tuán)董事會宣布投資2177億韓元，興建人工石墨負(fù)極材料浦項(xiàng)工廠，2020年動工，計(jì)劃于2023年竣工，設(shè)計(jì)年產(chǎn)能1.6萬t，可供36萬輛電動汽車使用。通過分階段擴(kuò)建，計(jì)劃2023年負(fù)極材料年產(chǎn)能達(dá)到12.1萬t，2030年增至26萬t。POSCO化學(xué)公司具體擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃見表6。

表6 POSCO化學(xué)公司產(chǎn)能擴(kuò)增投資計(jì)劃

2018年1月，POSCO化學(xué)公司與中國浙江華友鈷業(yè)股份有限公司簽訂了協(xié)議，在中國浙江省桐鄉(xiāng)市合資成立三元前驅(qū)體和正極材料的生產(chǎn)企業(yè)——浙江華友浦項(xiàng)新能源材料有限公司(ZPHE)，由此正式進(jìn)軍中國市場。這一舉措成功穩(wěn)定采購鈷、鎳、錳等主要原料，確保正極材料的成本競爭力。該三元前驅(qū)體材料項(xiàng)目設(shè)計(jì)年產(chǎn)能3萬t，其中一期項(xiàng)目年產(chǎn)能5000 t，于2019年11月建成投產(chǎn)。

鋰

用作正極材料原料的鋰有碳酸鋰和氫氧化鋰。此前，二次電池行業(yè)主要以碳酸鋰作為正極材料的原料，隨著二次電池技術(shù)的發(fā)展，業(yè)內(nèi)開發(fā)了含鎳量80%以上的正極材料，而氫氧化鋰的需求也在逐漸增加。

鋰之所以用作二次電池的正極材料原料，這是因?yàn)殇囋乇旧韼в须婋x的傾向。但是鋰本身具有易燃性和爆炸性，且與空氣和水接觸時，會發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)。因此，鋰主要存在于硬巖、黏土和鹽水中。表7為鋰主要以鹽水型(Brine)和硬巖型(Hard Rock)兩種方式進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)的分析對比。

表7 鋰生產(chǎn)方式的比較

以鹽水型方式生產(chǎn)時，可以直接生產(chǎn)碳酸鋰和氯化鋰。生產(chǎn)的碳酸鋰可以轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰和氯化鋰，而氫氧化鋰和氯化鋰也可以反向轉(zhuǎn)化為碳酸鋰。如果需要鋰金屬，可以采用氯化鋰-氯化鉀低共熔混合物經(jīng)熔鹽電解析出。硬巖型方式主要生產(chǎn)氧化鋰，并對其進(jìn)行加工，進(jìn)而生產(chǎn)碳酸鋰和氫氧化鋰，見圖5。

圖5 不同生產(chǎn)方式下鋰最終產(chǎn)品和用途

從產(chǎn)品來看，碳酸鋰和氫氧化鋰在全球市場占有率達(dá)70%左右，兩者都用于二次電池，但碳酸鋰常用于IT設(shè)備，氫氧化鋰主要用于電動汽車電池。目前，澳大利亞、智利和阿根廷等三國的鋰產(chǎn)量占到了全球的90%。隨著電動汽車電池正極材料需求的增加，氫氧化鋰的穩(wěn)定供應(yīng)顯得尤為重要。由于地下礦藏資源先天不足，自2017年以來，碳酸鋰在韓國市場供應(yīng)不足，進(jìn)口依賴度仍高達(dá)95%以上，而在中國的市場占有率高達(dá)60%～70%。因此，POSCO集團(tuán)一直試圖擴(kuò)大氫氧化鋰產(chǎn)能，直至全面覆蓋韓國國內(nèi)市場的鋰需求。

自2010年以來，POSCO集團(tuán)與浦項(xiàng)產(chǎn)業(yè)科學(xué)研究院(RIST)合作開發(fā)從鹽水和礦石中提取鋰的技術(shù)。傳統(tǒng)的曝曬蒸發(fā)工藝需要較大的蒸發(fā)池塘，而且容易受到氣候和環(huán)境的影響，POSCO自創(chuàng)的超高速鋰直接提取技術(shù)PosLX(POSCO Lithium Extraction)彌補(bǔ)了這些不足，該技術(shù)從低濃度鹽水中提取磷酸鋰，通過化學(xué)反應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰和碳酸鋰，僅需少量的鹽水就可以提取相當(dāng)量的鋰，而且提取周期縮短至3個月以內(nèi)，鋰回收率大于80%，無需額外的提純工序。另外，此工藝不使用任何有害的有機(jī)物質(zhì)，僅排放少量的氯化鈉和硫酸鈣等無機(jī)尾礦，對土壤和生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境影響可降至最低，因而是一項(xiàng)兼具經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性的技術(shù)[7]。兩種工藝的具體過程如圖6所示。

圖6 工藝流程對比：(a)傳統(tǒng)工藝；(b)PosLX工藝

2017年2月，位于韓國光陽鋼鐵廠內(nèi)的合資工廠PosLX產(chǎn)線投入運(yùn)營。該示范工廠設(shè)計(jì)年產(chǎn)能2500 t，目前已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)營2年以上，為鋰商業(yè)生產(chǎn)做好了準(zhǔn)備。2018年2月，POSCO集團(tuán)與澳大利亞皮爾巴拉礦業(yè)公司(Pirbara Minerals)簽署了年產(chǎn)3萬t的鋰精礦長期采購協(xié)議，并購得4.7%的股份。根據(jù)該協(xié)議，從自有Pilganggoora礦山中開采硬巖型鋰精礦，然后供給PosLX工廠，并將其轉(zhuǎn)化成每年4萬t的碳酸鋰和氫氧化鋰。

2021年4月，POSCO集團(tuán)正式對外宣布，將在光陽經(jīng)濟(jì)自由區(qū)栗村工業(yè)園區(qū)興建一座年產(chǎn)4.3萬t的鋰提取廠，這4.3萬t鋰相當(dāng)于100萬輛電動汽車的用量。該鋰提取廠將以澳大利亞進(jìn)口的鋰礦石為主要原料，采用自主研發(fā)的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)氫氧化鋰，計(jì)劃于2023年竣工。

盡管POSCO集團(tuán)曾計(jì)劃到2020年將氫氧化鋰年產(chǎn)能擴(kuò)增至3萬t，但由于海外鋰精礦并不能及時滿足生產(chǎn)需要，因此，優(yōu)先采用了“磷酸鹽沉淀法”(圖7)的回收技術(shù)[8]。由于磷酸鋰在水中的溶解度約為0.39 g/L(20 °C)，首先在碳酸溶液中溶解廢棄二次電池中的磷酸鋰，然后添加氫氧化鈣等強(qiáng)堿物質(zhì)，從而制備出氫氧化鋰，鋰回收率在80%以上。與進(jìn)口鋰精礦相比，該工藝具有明顯的成本優(yōu)勢，經(jīng)濟(jì)性突出。

圖7 磷酸鹽沉淀法制備氫氧化鋰流程示意圖

對鋰礦石及鹽水的鋰提取項(xiàng)目進(jìn)行長期投資，將主要從鋰精礦、鹽湖、廢棄二次電池等三大原料來源生產(chǎn)碳酸鋰、氫氧化鋰和磷酸鋰，由此構(gòu)建鋰原料供應(yīng)體系。POSCO化學(xué)公司計(jì)劃在2023年建成年產(chǎn)7萬t的鋰生產(chǎn)體系，到2026年增至13萬t，到2030年建成年產(chǎn)22萬t的鋰生產(chǎn)體系。

此外，2018年8月，POSCO集團(tuán)與澳大利亞Galaxy Resources公司簽訂了一項(xiàng)協(xié)議，出資2.8億美元的價格收購了阿根廷Hombre Muerto鹽湖礦業(yè)權(quán)，該鹽湖礦區(qū)面積為1.75萬m2，在過去的20年間，每年可生產(chǎn)2.5萬t鋰化合物。2020年11月，POSCO集團(tuán)特邀國際權(quán)威機(jī)構(gòu)美國蒙哥馬利(Montgomery&Associates)公司對阿根廷Hombre Muerto鹽湖的儲量進(jìn)行了再次評估，確定鋰儲量高達(dá)1350萬t，比收購時增長了6倍。另外，在當(dāng)?shù)爻晒\(yùn)行示范工廠一年多，POSCO集團(tuán)已經(jīng)積累了生產(chǎn)訣竅，培養(yǎng)了專業(yè)人才，為商業(yè)化生產(chǎn)做好了準(zhǔn)備。

鎳

鎳作為正極材料的關(guān)鍵原料，有助于提高二次電池的容量，提升電動汽車的行駛里程。近年來，隨著高鎳正極材料應(yīng)用的不斷擴(kuò)大，確保穩(wěn)定的鎳來源也顯得非常重要。2021年5月，POSCO集團(tuán)與加拿大第一量子礦業(yè)(First Quantum Minerals)公司簽署了一項(xiàng)協(xié)議，以2.4億美元收購了旗下雷文斯索普鎳礦(Ravensthorpe Nickel Operation)公司30%的股權(quán)。Ravensthorpe是一家澳大利亞鎳礦業(yè)和冶煉企業(yè)，除了自有鎳礦以外，還擁有冶煉設(shè)備及海水淡化、硫酸制造、廢物處理等配套設(shè)備。自2024年起，Ravensthorpe每年將向POSCO集團(tuán)供應(yīng)3.2萬t(純鎳7500 t)鎳加工產(chǎn)品 (混合氫氧化鎳鈷)，這相當(dāng)于18萬輛電動汽車的供貨量，POSCO集團(tuán)可以穩(wěn)定地獲得二次電池材料業(yè)務(wù)所需的原料鎳。由此，今后POSCO集團(tuán)也將涵蓋電池用硫酸鎳和前驅(qū)體業(yè)務(wù)，從而為尋求與二次電池材料相關(guān)的更多商機(jī)。據(jù)全球市場調(diào)查機(jī)構(gòu)WoodMac預(yù)測，2030年全球電動汽車市場規(guī)模將超過3200萬輛。作為高容量電池正極材料的必備原料，高純鎳的需求同樣以年均23%的水平快速增長，預(yù)計(jì)2025年后會出現(xiàn)供應(yīng)不足的現(xiàn)象。

2021年8月，POSCO集團(tuán)宣布投資約2300億韓元，在與SNNC相鄰的光陽鋼鐵廠東湖岸新建一座年產(chǎn)2萬t高純鎳精煉廠，可以用于50萬輛電動汽車的二次電池[9]。該廠將以純度75%的鎳锍為原料，采用濕法制備純度99.9%以上高純鎳。在集團(tuán)子公司SNNC(Société de Nickel de Nouvelle Calédonie et Corée)的現(xiàn)有設(shè)備中新增脫氣工序，生產(chǎn)鎳锍，再由POSCO鋼鐵公司提煉出高純鎳，提供給POSCO化學(xué)公司。

負(fù)極材料

在全球電動汽車電池市場，以LG化學(xué)公司為首的韓國企業(yè)穩(wěn)居全球第二。目前，LG化學(xué)公司主要混搭使用天然石墨和人造石墨，而且人造石墨大部分從日本進(jìn)口。雖然天然石墨的生產(chǎn)工藝簡單，價格便宜，能量容量大，但是人造石墨在壽命和穩(wěn)定性方面都很出色。因此，人造石墨在負(fù)極材料中比重還會繼續(xù)增大，且混搭使用的趨勢會持續(xù)一段時間。

石墨的穩(wěn)定供應(yīng)就是電池企業(yè)最關(guān)心的根本問題。今后POSCO集團(tuán)將探索原料來源多樣化，采購非洲、澳大利亞等國的石墨，將從中國進(jìn)口石墨的比重降低到50%以下。目前POSCO集團(tuán)正在與澳大利亞礦企BlackRockMining公司協(xié)商，收購坦桑尼亞馬亨吉礦15%的股權(quán)，交易規(guī)模達(dá)750萬美元。一旦簽訂最終協(xié)議，POSCO集團(tuán)將獲得負(fù)極材料用石墨微粉的永久采購權(quán)。

POSCO化學(xué)公司于2011年在韓國國內(nèi)最早實(shí)現(xiàn)負(fù)極材料的自主生產(chǎn)，通過引進(jìn)新產(chǎn)線，豐富產(chǎn)品大綱，可以靈活應(yīng)對客戶的各種需求，進(jìn)一步提高市場份額。事實(shí)上，從POSCO集團(tuán)角度來看，在天然石墨方面很難確保競爭力。為了解決這一難題，大力發(fā)展人造石墨技術(shù)也是勢在必行。POSCO化學(xué)公司旗下的子公司PMCTECH回收POSCO鋼鐵生產(chǎn)的煉焦副產(chǎn)物煤焦油，制備針狀焦炭(圖8和表8)，而POSCO化學(xué)公司則利用針狀焦炭制造人造石墨，制備流程見圖9。其中，針狀焦是將煤焦油蒸餾、除雜、熱處理后制成的焦炭，為細(xì)長的針狀晶體結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異的耐久性和高溫低熱膨脹的特點(diǎn)，可有效延長電池的使用壽命，由此提高電池的附加值[10]。目前全球僅有6家企業(yè)能充分利用這項(xiàng)技術(shù)，有助于提升韓國碳素材料產(chǎn)業(yè)的競爭力。

各地旅游產(chǎn)品出現(xiàn)同質(zhì)化現(xiàn)象，各類旅游產(chǎn)品競爭激烈，特色化、差異化的經(jīng)營策略是持久競爭力的重要保證，在日間旅游項(xiàng)目日益飽和的情況下，夜間旅游開發(fā)實(shí)現(xiàn)了同類產(chǎn)品在不同時間段的競爭，為城市旅游開拓新的路徑[7]。在經(jīng)營時間和旅游項(xiàng)目上，合肥夜間旅游與日間旅游錯位發(fā)展，不僅減少了旅游產(chǎn)品競爭群體，還給游客帶來特殊環(huán)境氛圍下的旅游體驗(yàn)，有利于城市旅游保持持久的競爭力。

表8 針狀焦炭的理化特征

圖8 針狀焦炭的生產(chǎn)工藝流程

圖9 利用針狀焦炭制備人造石墨

合作研發(fā)機(jī)制

通過與RIST和浦項(xiàng)科技大學(xué)(POSTECH)緊密合作，POSCO集團(tuán)正在不斷提升在二次電池材料研發(fā)方面的競爭優(yōu)勢。除了由POSCO化學(xué)公司負(fù)責(zé)材料商業(yè)化生產(chǎn)以外，RIST主要研究未來新型產(chǎn)品和制造工藝，POSTECH則研發(fā)新一代材料技術(shù)。

2019年5月，POSTECH與POSCO化學(xué)成立了“工業(yè)-學(xué)術(shù)研究中心”，在二次電池材料、碳素材料和化學(xué)材料等三個領(lǐng)域開展聯(lián)合研究，從而加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)合作。該中心還設(shè)立了獎學(xué)金和派遣計(jì)劃，致力于培養(yǎng)各個領(lǐng)域的專業(yè)人員。雙方合作的第一階段將持續(xù)到2024年5月。主要任務(wù)包括開發(fā)高性能負(fù)極和正極材料以及新型優(yōu)質(zhì)活性碳材料。2019年6月二次電池材料研究中心正式成立，目前正在開發(fā)新一代正極和負(fù)極材料，利用新工藝技術(shù)提升二次電池的成本競爭力，同時借助其獨(dú)特的基礎(chǔ)設(shè)施評估二次電池的性能，以提高電動汽車的性能。此外，POSCO化學(xué)公司還計(jì)劃開發(fā)新一代二次電池照明的全固態(tài)電池材料。作為新一代電池，全固態(tài)電池用固體電解質(zhì)代替了電池正極和負(fù)極之間的液體電解質(zhì)，能量密度更高，可以大幅增加電動汽車的行駛里程，同時節(jié)省充電時間。

產(chǎn)品供貨

近期，POSCO化學(xué)公司與全球電池企業(yè)和電動汽車廠商的供貨協(xié)議正在大幅增加。通過對中韓、歐洲全球生產(chǎn)基地的投資建設(shè)，更加積極地瞄準(zhǔn)海外市場，將有助于POSCO化學(xué)公司在全球正負(fù)極材料市場的占有率進(jìn)一步提升。

繼2020年12月簽訂正極材料供應(yīng)合同之后，2021年4月POSCO化學(xué)公司正式為美國Ultium cells LLC公司提供負(fù)極材料。Ultium cells LLC公司由美國通用汽車和LG能源解決方案公司合資成立，于2022年正式啟動，目前正在美國俄亥俄州建設(shè)年產(chǎn)規(guī)模35 GWh的一分廠，還計(jì)劃在田納西州建設(shè)一個類似規(guī)模的二分廠。POSCO化學(xué)公司將為Ultium cells LLC提供低膨脹負(fù)極材料，該產(chǎn)品原料采用了天然石墨，可有效防止材料結(jié)構(gòu)膨脹，從而提高充電速度[11]。

結(jié)語與展望

作為全球惟一能自主生產(chǎn)正負(fù)極材料以及核心原料鋰、鎳、石墨的企業(yè)，計(jì)劃到2030年，POSCO集團(tuán)供應(yīng)鋰22萬t、鎳10萬t，正極材料將產(chǎn)能從目前的4萬t擴(kuò)大到40萬t，負(fù)極材料從4.4萬t擴(kuò)大到26萬t。正極材料的全球市場占有率從目前的3%提至20%，負(fù)極材料從11%提至22%，年銷售額達(dá)到23萬億韓元以上[12]。