Графитжуулсан газрын тосны коксын "сэнтий"-г богино хугацаанд графены дайвар бүтээгдэхүүн эсвэл хиймэл бал чулуугаар түлхэн унагаах магадлал багатай ч урт хугацаанд технологийн давталт болон үйлдвэрлэлийн гинжин хэлхээний бүтцийн өөрчлөлтөөс үүдэлтэй бэрхшээлтэй тулгарч болзошгүй юм. Дараах шинжилгээг гурван хэмжээсээр хийсэн болно: материалын шинж чанар, хэрэглээний хувилбарууд, үйлдвэрлэлийн гинжин хэлхээний динамик.
I. Графитжуулсан газрын тосны коксын гол байр суурь: өртөг ба үйл явцын давхар саад бэрхшээл
Орлуулшгүй түүхий эдийн шинж чанарууд
Графитжуулсан газрын тосны кокс нь лити-ион батерейны анод материалын гол түүхий эд бөгөөд дараах давуу талуудтай:
- Зардлын үр ашиг: 1 тонн хиймэл бал чулуу үйлдвэрлэхэд 1.2-1.5 тонн газрын тосны кокс шаардлагатай. 2025 онд хүхэр багатай газрын тосны коксын үнэ 6,000 юань/тонн гэж үзвэл түүхий эдийн өртөг нь хиймэл бал чулууны нийт үйлдвэрлэлийн өртгийн 36%-45%-ийг (ойролцоогоор 25,000 юань/тонн) эзэлж байна. Өөр материал руу шилжих нь зардлыг мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх болно.
- Процессын боловсорч гүйцэх байдал: 2500–3000°C температурт графитжуулалтын боловсруулалтын дараа газрын тосны кокс нь эмх цэгцтэй графитын талст бүтэц үүсгэдэг бөгөөд энэ нь маш сайн цахилгаан дамжуулах чадвар болон дулааны тогтвортой байдлыг хангадаг бөгөөд энэ нь хиймэл графитын одоогийн гүйцэтгэлийн гол түлхүүр юм.
Хатуу хангамжийн сүлжээний хязгаарлалтууд
- Үйлдвэрлэлийн хязгаарлалт: 2025 онд Хятадын нийт газрын тосны коксын үйлдвэрлэл ойролцоогоор 29 сая тонн бөгөөд бага хүхэртэй кокс (хүхрийн агууламж <3%) нь 30 орчим хувийг (ойролцоогоор 8.7 сая тонн) эзэлж байна. Энэ нь хөнгөн цагааны урьдчилан жигнэсэн анод, ган бал чулуун электрод, анодын материалын эрэлтийг хангах ёстой бөгөөд нийлүүлэлтийн уян хатан байдлыг хязгаарлагдмал болгож байна.
- Экспортын хяналт: 2025 онд Хятад улс хиймэл бал чулуун анодын материал болон холбогдох тоног төхөөрөмжийн экспортын хязгаарлалтыг тогтоосон нь гадаадын батерей үйлдвэрлэгчдийг орон нутгийн хангамжийн сүлжээний хөгжлийг хурдасгахад хүргэсэн бөгөөд энэ нь бага хүхэртэй газрын тосны коксын эрэлтийг улам бүр нэмэгдүүлсэн.
II. Сорилтууд: Графены дайвар бүтээгдэхүүн ба байгалийн бал чулууны хязгаарлалтууд
Графены дайвар бүтээгдэхүүн: Технологийн бүрэн бус байдал ба өртгийн саад бэрхшээлүүд
- Хязгаарлагдмал үйлдвэрлэл: Графены нийлэгжилтийн дайвар бүтээгдэхүүнүүд (жишээлбэл, графены нанотууз, квант цэгүүд) нь лабораторийн болон жижиг хэмжээний хэрэглээнд үлддэг тул газрын тосны коксын оронд томоохон хэмжээний орлуулалт хийх боломжгүй байдаг.
- Зардлын сул талууд: Жишээлбэл, Райсын Их Сургуулийн "хурдан" устөрөгч үйлдвэрлэх технологи нь устөрөгчийн үйлдвэрлэлийн зардлыг нөхөхийн тулд графены дайвар бүтээгдэхүүнийг зах зээлийн үнээс 5%-иар борлуулахыг шаарддаг бөгөөд энэ нь үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд эдийн засгийн хувьд хангалтгүй байгааг харуулж байна.
Байгалийн бал чулуу: Гүйцэтгэл ба өртгийг тэнцвэржүүлэх нь
- Гүйцэтгэлийн сул талууд: Байгалийн бал чулуу нь хиймэл бал чулуунаас 30%-иар хямд боловч сайн хөгжсөн талст бүтэц нь анизотроп үүсгэдэг бөгөөд хиймэл бал чулуутай харьцуулахад мөчлөгийн ашиглалтын хугацаа болон хурдны чадвар муу байдаг. Жишээлбэл, байгалийн бал чулуу нь ихэвчлэн 1500-аас цөөн мөчлөгт хүрдэг бол хиймэл бал чулуу нь 2000 мөчлөгөөс давдаг.
- Технологийн нээлтүүд: Гадаргуугийн бүрхүүлийн өөрчлөлтүүд (жишээ нь, нано-цахиурын карбидын давхаргууд) нь байгалийн бал чулууны мөчлөгийн хугацааг 2000 мөчлөгөөс хэтрүүлж болох боловч нэмэлт боловсруулалт нь зардлыг нэмэгдүүлж, үнийн давуу талыг нь бууруулдаг.
III. Урт хугацааны хувьсагч: Технологийн давталт ба үйлдвэрлэлийн гинжин хэлхээний бүтцийн өөрчлөлт
Дараагийн үеийн анод технологийн нөлөө
- Цахиур дээр суурилсан анод: Онолын хувьд 4200 мАч/г (бал чулууныхаас 10 дахин) багтаамжтай цахиур дээр суурилсан анод нь газрын тосны коксын өртгийн дарамтыг нөхөж чаддаг. Тэдний зах зээлийн эзлэх хувь 2025 онд 5%-иас 15% болж өссөн боловч мөчлөгийн үед эзлэхүүний тэлэлт (>300%) нь мөчлөгийн ашиглалтын хугацаа доройтоход тулгарч буй чухал бэрхшээл хэвээр байна.
- Хатуу нүүрстөрөгчийн материал: GAC Aion-ийн биомассаас гаргаж авсан хатуу нүүрстөрөгч (кокосын хальсан дээр суурилсан) нь натрийн ион батерейд тохиромжтой бөгөөд түүхий эд нь газрын тосны коксын гуравны нэгтэй тэнцүү үнэтэй байдаг. Гэсэн хэдий ч түүний бага энергийн нягтрал (~300 мАч/г, бал чулууны 372 мАч/г) нь богино хугацааны орлуулалтын боломжийг хязгаарладаг.
Аж үйлдвэрийн сүлжээн дэх босоо интеграци ба нөөцийн өрсөлдөөн
- Дээд урсгалын түгжрэл: Дотоодын тэргүүлэгч анод үйлдвэрлэгчид боловсруулах үйлдвэр эсвэл нүүрсний нөөцийн хувьцааг худалдан авснаар бага хүхэртэй коксын хангамжийг баталгаажуулдаг. Жишээлбэл, CATL нь үйлдвэрлэлийн мөчлөгийг богиносгохын тулд тасралтгүй графитжуулалтын процессыг нэвтрүүлснээр газрын тосны коксын хамаарлыг бууруулсан.
- Олон улсын холбоо: Гадаадын батерейны аварга компаниуд (жишээ нь, Samsung SDI, LG Energy Solution) Хятадын нефть химийн компаниудтай стратегийн түншлэл тогтоож, дараагийн арван жилд нөөцийн хүртээмжийг хангахын тулд хөрөнгө оруулалтаа солилцсон.
Дүгнэлт: Богино хугацааны тогтвортой байдал, орлуулалтын эсрэг урт хугацааны сэрэмжлүүлэг
Графитжуулсан газрын тосны коксын ноёрхол нь богино хугацаанд тогтвортой хэвээр байгаа бөгөөд үүнд өртгийн давуу тал, процессын боловсорч гүйцсэн байдал, хангамжийн сүлжээний хатуу байдал зэрэг орно. Гэсэн хэдий ч урт хугацаанд цахиур дээр суурилсан анод, хатуу нүүрстөрөгч зэрэг дараагийн үеийн технологийн арилжааны үйл ажиллагаа, босоо интеграцаас үүдэлтэй нөөцийн өрсөлдөөн зэрэг нь түүний монополийг аажмаар сулруулж болзошгүй юм. Салбарын оролцогч талууд дараахь зүйлийг нэн тэргүүнд тавих ёстой.
- Технологийн давталт: Цахиур дээр суурилсан анод, хатуу нүүрстөрөгч болон бусад хувилбаруудын гүйцэтгэлийг сайжруулж, зардлыг бууруулах ажлыг хурдасгах.
- Нөөцийн стратеги: Нефть боловсруулах үйлдвэрийн түншлэл эсвэл өөр түүхий эд (жишээ нь биомассын кокс)-оор дамжуулан хангамжийн сүлжээг аюулгүй болгох.
- Бодлогын дасан зохицох байдал: Гадаадад орон нутгийн үйлдвэрлэлийн хүчин чадлыг өргөжүүлэх замаар экспортын хяналтыг нэмэгдүүлэх дор дэлхийн хангамжийн сүлжээний бүтцийн өөрчлөлтийг удирдах.
Нийтэлсэн цаг: 2026 оны 1-р сарын 9