我国炭素及炭基负极材料发展趋势探讨
□ 中国炭素行业协会副会长 胡茂友
我国炭素工业从无到有，经过近60年发展，已经成为炭素大国。基本满足了钢铁、有色金属等行业的发展需求，今后发展的方向是实现由炭素大国向炭素强国的转变。
一、 炭素产品结构不断优化 国际竞争力增强
目前，国内共有较具规模的炭素企业约400余家。2011年，中国炭素行业协会会员企业生产炭素制品产量达到284万吨，同比2010年增长20.05%。其中石墨制品（石墨电极、石墨阳极等）69万吨，同比增长10.43%；炭制品（炭块、炭电极、炭糊等）212万吨，同比增长23.35%；炭素新材料（特种石墨、热解石墨、炭纤维等）4.2万吨，同比增长34%。
近年来，我国炭素工业通过加大研发的投入、加快技术改造的步伐，产品结构不断优化，优质高档电极——超高功率石墨电极在石墨电极中所占比重逐年加大，2011年超高功率石墨电极产量达到22.67万吨，同比增长29.4%，占石墨电极总产量的33.23%。
我国炭素制品质量不断提高，国际竞争力逐渐增强，出口量保持增长态势。2011年出口49.73万吨，同比增长9.4%。
特种石墨市场广阔
特种石墨具有优良的导电、润滑、耐高温、耐腐蚀、抗烧蚀、抗热冲击等特性，广泛应用于光伏、模具、冶炼、化工等行业，其中特种石墨中的高端产品等静压石墨可用于核电高温气冷堆、电火花加工、金属连续铸造、合成人造金刚石、火箭及导弹喷管、侯衬等，是一种重要的新型炭素材料。是其他任何金属和非金属材料替代不了的，与一个国家的工业发展水平、军事实力及空间开发能力息息相关。
特种石墨产品主要包括中粗石墨、细结构石墨及等静压石墨。在国内400余家的炭素企业中，主要特种石墨生产企业约30余家，占比重较小。2006年特种石墨产量只有0.16万吨，2011年达到3.33万吨，只占石墨总产量的1.17%。
中粗石墨 目前国内主要生产企业10余家。大部分企业规模较小，技术落后或者不具备完整工序。随着下游行业尤其是光伏行业的快速发展，近年来中粗石墨呈现出良好的发展态势，行业内领先企业生产技术成熟，优质产品性能稳定，并且基于性价比等优势，对国外同类进口产品已实现替代，并且已部分向国外出口。
等静压石墨 目前国内涉及等静压石墨生产的企业主要有成都炭素有限公司、方大炭素新材料科技股份有限公司、中钢吉林碳素有限公司等公司。以成都炭素有限公司产品产量和规格品种最多。大部分企业只能生产中低端、中小规格的等静压石墨，且产量较少，高品质等静压石墨还在进口。
装备和技术水平明显提高
在压型工序，电极挤压机向大吨位发展，全行业已有2500吨及以上吨位压机约70台，大吨位压机的压型产能比2005年增长约70%。
在焙烧工序，以节能环保型环式炉代替落后的倒焰窑和地坑炉已是企业的普遍选择，先进的环式炉、车底式炉、隧道窑的产能占焙烧工序产能的比重已从2005年的80%提高到现在的95%以上。
在石墨化工序，内串石墨化生产线从无到有，目前已建成约60条，1万kVA及以上大型直流石墨化机组已投入生产约70台套。方大炭素、中钢吉炭、开封炭素等一大批企业的主要生产技术装备已经接近或达到国际水平。
产业发展前景展望
我国炭素工业近些年虽然得到了快速、较全面的发展，炭素制品出口到欧美、亚非等八十多个国家和地区，但是高科技含量的炭素新材料仍要从日、美、德等发达国家进口。部分特殊领域所需炭素新材料与发达国家相比还有差距。因此，我国目前还只是炭素“大国”，而不是炭素“强国”。
我国炭素工业存在的突出问题是增长方式粗放，企业创新能力偏弱，产品结构不合理，低端产品产能扩张速度过快，企业竞争力不强。
因此，加快转变经济发展方式，推进结构调整，加大技术进步和科技创新，走低碳经济、循环经济的发展模式，是炭素行业的发展必由之路。
从发展看，炭素材料，尤其是特种石墨已经成为现代工业不可或缺的重要物料和工业材料，依靠其固有特性，以基础原料、模具、用具、部件、构件以及结构材料等形式被广泛应用在各种行业不同环境、不同生产条件的工业产品制造过程。由于现代材料科学的巨大进步，以及核电事业和以半导体为中心的电子技术的长足发展，炭素材料物理的、化学的、光学的以及电磁的、核物理的、高纯性的特性均得到广泛的综合利用，尤其在其结构控制方面的发展，人们对炭素材料中以微米级甚至纳米级的以等静压石墨材料为代表的特种石墨高技术产品的认识和利用将会越来越深入和广泛。因此，炭素行业是一个非常多元化的产业，既有传统工业的基础，又具备高新技术、高科技含量的发展机遇和空间，炭素工业是高科技行业、朝阳产业。
从国际上看，在21世纪，炭素制品仍将是若干领域不可缺少的难以替代的功能材料，其市场潜力仍然很大。
从国内看，我国正处在工业化、城市化、现代化加速发展的进程中，钢铁以及有色金属、电子、机械、化工、核能、航空航天等国民经济各部门的持续、快速发展和产业结构的优化升级对炭素制品的数量、品种和质量提出了更高的要求。
“十二五”期间，我国炭素市场需求空间仍十分看好。将从原来的持续高速增长转向适度平稳增长，预计平均年增长率约在8%～15%左右。在特种石墨方面，“十一五”以来，我国加大了对特种石墨的扶持力度，国内炭素企业加大产品升级和转型速度，纷纷建设特种石墨生产线。“十二五”期间，我国特种石墨产量将大幅增长，复合增长率有望达到35%。
目前炭素工业发展的核心问题是炭素新材料方面，应加快科技创新和加大研发力度，在新产品、新工艺、新装备、安全、环保等方面提高水平，加速向炭素强国挺进。
二、 碳基负极材料
生产发展迅速
碳负极锂离子电池在安全和循环寿命方面显示出较好的性能，并且碳材料价廉、无毒，目前商品锂离子电池广泛采用碳负极材料。碳材料种类繁多，目前研究得较多且较为成功的碳负极材料有石墨、乙炔黑、微珠碳、石油焦、碳纤维、裂解聚合物和裂解碳等。近几年负极材料行业发展迅速，国内企业增长较快，2008年全国负极材料实际供货量近9000吨。负极材料仍然以人造石墨与天然石墨为主，石墨材料在整个负极材料中占85%左右。目前负极材料著名厂家有深圳贝特瑞、上海杉杉、长沙海容等。其中，深圳贝瑞特公司不仅拥有行业的最大产能，同时也是行业标准的制定者，领先地位较为明显。杉杉股份旗下上海杉杉公司也有2000吨以上负极材料产能，长沙海容产能也达到2000吨。
产业发展三大特征
目前及今后几年，我国炭基负极材料产业发展呈现以下三大特征：
1. 大干快上、乱象丛生
◆国外企业加紧在中国建厂
（1）2011年10月，由日本三菱化学株式会社独资设立的青岛雅能都化成有限公司新材料项目，建成后，可年产锂电池负极材料3万吨以上。
（2）全球最大的负极碳材料企业日立化学工业2011年6月23日宣布，从2012年3月开始在烟台生产碳材料。
（3）从事负极材料及粘合剂业务的吴羽公司于2011年6月8日宣布与伊藤忠商事成立合资公司“吴羽电池材料日本”。计划2015年之前投资100亿日元在美国及中国新投建负极材料生产。
◆国内企业新建、扩建惊人
（1）由北京汽车集团有限公司投资的黑龙江普莱德新材料科技有限公司锂离子动力电池负极材料及石墨深加工项目，建设锂离子电池负极材料的研发、生产及其他石墨深加工制品的新能源产业，打造新能源电池核心负极材料的规模化生产线，延伸石墨深加工产业链，建设目标是年产石墨负极材料及石墨深加工制品10万吨。
（2）河南、江西、江苏、四川、山东等地，2011年正在筹备新建锂电池负极材料项目，如如期建成，将增加10万吨以上负极材料产能。
2.规划引导，科学发展
（1）2012年2月，工信部会同发改委、科技部、财政部等有关部门和单位发布了《新材料产业“十二五”发展规划》。《规划》提出，到2015年，新能源汽车累计产销量将超过50万辆，每年需要能量型动力电池模块150亿瓦时、功率型30亿瓦时、电池隔膜1亿平方米、六氟磷酸锂电解质盐1000吨、正极材料1万吨、碳基负极材料4000吨；规划提出要积极发展高纯石墨，提高锂电池用石墨负极材料质量，加快研发石墨材料。推进石墨和钛酸盐类负极材料产业化，新增负极材料产能2万吨，加快耐高温、低电阻隔膜和电解液的开发，积极开发新一代锂离子动力电池及材料，着力实现自主化。通过这个规划的实施，目前锂电池负极材料产业发展无序发展的状况将得到控制。
（2）锂离子电池石墨类负极材料标准实施，给锂离子电池石墨类负极材料生产提供了准入条件。
◆锂离子电池石墨类负极材料标准
锂离子电池石墨类负极材料标准是根据国标委综合【2007】100号文国家标准制定计划的要求进行的，2009年10月30日由国家质量监督检验检疫总局、国家标准化委员会发布。标准号为GB/T 24533-2009。
本标准起草单位经过长达3年多，对国内外主要标准所、主要材料厂家、电池厂家的调研、实验论证、结果分析和技术经济论证总结，均未查到可以对照的相应国内外标准。而部分企业的企业标准，因评价条件不一、品质参差不齐、技术门槛低、行业较为混乱，不利于锂电行业的发展。因此，“锂离子电池石墨类负极材料国家标准”作为全球锂离子电池行业第一份锂离子电池石墨类负极材料国家标准，对中国、对世界锂离子电池行业都具有重要的战略意义。
◆锂离子电池石墨类负极材料标准对行业的影响
以前，我国的锂离子电池石墨类负极材料主要依赖于进口，尤其是从日本进口，严重制约了中国锂离子电池产业的发展。多年来我国对石墨的加工基本上是粗加工，环境危害大，资源耗费大且利润低，甚至亏本生产。如何充分利用资源、提高附加值、保护环境、促进我国锂离子电池产业的发展，在国际竞争中占有一席之地，成为中国锂电人最重要和急需解决问题。《锂离子电池石墨类负极材料标准》的制定，为中国锂离子电池用负极材料国产化奠定基础，取代大量的国外进口材料，既保证了使用，又满足了生产，提升了我国标准水平，为国内企业参与国际市场竞争提供了技术依据。这一标准将进一步推动新技术的发展，促进国内企业的科学管理，保护环境，增强产品可靠性和企业的竞争力。
3.前景广阔，竞争发展
锂电池作为新型安全环保新能源，产业发展很快，自1991年商业化以来，不断蚕食镍镉电池和镍氢电池的市场。其中聚合物锂离子电池在安全性、体积、质量、容量和放电性能方面均优于液态锂离子电池，更适合用作微型电器的电源，应用范围更广。而且拥有较大的技术提升和成本下降空间，因此中长期来看，锂电池将逐步实现在动力电池市场对镍氢电池的取代。随着锂电池需求的不断扩大，对炭基负极材料的需求也会增加。但是，由于涉足负极材料的厂家越来越多，产能不断扩大，竞争将不可避免，而且会越来越激烈。今后的竞争将是技术的竞争、质量的竞争、成本的竞争。部分没有自主知识产权、产品质量不高的厂家，不可避免的会遭淘汰。