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硅有望替代电动汽车电池阳极中的石墨

文摘 2024-11-25 00:00 湖南

硅是一系列常见消费品的组成部分，今年早些时候加拿大以及上周美国都将其认定为对清洁能源转型技术供应链安全至关重要的一种材料。

美国新修订的《关键矿物一致性法案》对 2020 年《能源法案》进行了修订，将关键矿物的定义扩大到包括能源部指定的关键材料，现在其中包括铜、电工钢、硅和碳化硅。

今年夏天，拜登政府在一项旨在提供高达 4 亿美元以开启半导体制造新时代的倡议中提到了硅，并且在周三，政府敲定了《芯片法案》的激励措施，向芯片制造商格芯（GlobalFoundries）授予 15 亿美元的补助金以支持其在美国的工厂，这是更广泛的推动半导体发展举措的一部分。

金属硅在半导体和光伏电池中至关重要，而且目前出现了以硅作为阳极部件的电池技术。

硅能取代电池阳极中的石墨吗？

按重量计算，硅所能容纳的锂离子数量是石墨的 10 倍，但要可持续地大规模开发这种电池技术也遇到了不少挑战。

与许多其他对清洁能源技术至关重要的金属一样，预计硅的需求在近期内将出现近乎短期的增长 —— 从 2024 年的 327 万吨增加到 2024 年的 425 万吨 —— 年复合增长率为 5.4%。

费罗环球（NASDAQ: GSM）为新技术生产硅产品，其业务遍及八个州，并计划扩大生产能力。

费罗环球公司负责美国公司事务的副总裁比尔・海托华（Bill Hightower）担心美国在满足即将到来的产量需求增长方面的能力，因为美国不得不依赖中国，而中国掌控着全球逾 70% 的产量。

海托华曾是阿拉巴马州参议员和国会候选人，他指出美国对金属硅实施产业政策的优势。

众所周知，中国金属产量过剩，随后便用更廉价的产品充斥新兴市场。去年，美国国际贸易委员会在一项针对中国金属硅的调查中认定，“撤销对中国金属硅的反倾销税令可能会在可合理预见的时间内导致美国某一产业继续遭受或再次遭受实质性损害”。

税收政策

“如果这些国家都在明确像金属硅这样的关键材料，那我们就可以围绕它制定政策。” 海托华在接受MINING.com采访时说道。

“如果（中国）供应了全球 70% 的（产品），他们只需把产品倾销到另一个地区，就会对美国及其他市场产生最终影响。在金属硅及其他产品方面，中国打个喷嚏，全世界都得跟着感冒。石墨去年就曾引发过不小的恐慌。”

这位从政治家转型为资源公司高管的人士最近撰写了一篇专栏文章，论述了美国能源领域金属硅生产的关键作用。

“在我的整个职业生涯中，我一直都很清楚华盛顿特区正在发生的事情。我经历过那个周期…… 当时大量业务外包，” 海托华说，“我们一直在寻找成本最低的生产商。那是全球经济的时代。但情况正在发生变化。”

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现在，人们强调产业回流或近岸外包。我们必须着手去做，因为如果目前的产品供应商决定切断供应，我们就会陷入大麻烦。”

科雷谢尔（Coreshell）合作开发项目

费罗环球公司已与科雷谢尔公司结成合作伙伴关系，海托华称该公司已经 “破解了” 在电池中替代石墨的密码，这有望大幅降低成本。

该公司承认，冶金硅阳极往往会膨胀并迅速退化，但表示其技术解决了这一问题。科雷谢尔公司在其网站上称，其技术既能充当人工固态电解质界面（SEI），又能作为一种密封剂 —— 在充电和放电过程中强化冶金硅阳极 —— 同时防止表面退化。

“科雷谢尔公司正在进行多项测试。他们已经确定了如何能够完全替代石墨并引入硅。结果是，电池充电速度加快了 30%，续航里程也增加了 20%。” 海托华说。

海托华表示，这一过程降低了电池起火的几率，而且新技术将降低电动汽车的拥有成本。

“我们的观点是，电动汽车市场目前是一个高价市场，而且已经完全渗透。扩大销售并卖出更多车辆的唯一途径就是降低价格。电池成本占汽车成本的三分之一。我们签订了一份开发协议，并且正在与汽车制造商合作，以确定电池领域的下一项技术。”

“随着电池技术、光伏技术以及芯片制造都在回流，到本十年末，对金属硅的需求将会大幅攀升。如果我们现在不建设产能，我们就会发现自己更加依赖进口。”

海托华表示，费罗环球公司正在美国申请增加产能的许可，西弗吉尼亚州众议员卡罗尔・米勒（Carol Miller）已经成立了一个特别工作组来研究供应链方面的税收政策。

“当然，联邦政府在激励产能建设方面可以发挥作用。如果我们的金属硅产能不足，美国可以激励企业着手建设。他们可以通过管理关税来实现这一目标。他们也可以像在《通胀削减法案》（IRA）或两党基础设施法案中所做的那样，提供税收抵免和激励措施。”

特朗普新任期

当选总统特朗普已表明他对美国国内制造业的支持，海托华相信美国的硅生产将从这一政策中受益。

“金属硅被广泛应用于众多产品中，任何鼓励美国在汽车、医疗、电子和能源等领域进行本土生产的政策，对美国的硅生产来说都将是有利的。” 他说。

海托华指出，当选总统特朗普将采取行动降低美国的能源成本，比如投资成本更低的传统能源，如石油和天然气，重新开放联邦土地用于石油和天然气开采，加快新的管道和基础设施项目建设，激励清洁煤和核能的开发，以及让美国环保署（EPA）采取行动支持以化石 / 液态燃料为基础的生产商。

“由于硅生产需要大量能源，任何降低美国国内能源成本的行动都将使该行业和消费者受益。” 海托华说。

“当选总统特朗普已表明他将利用关税和贸易政策来战略性地实现美国国内目标，并保护美国免受不公平竞争国家的侵害。就这些行动针对美国国内倾销等不公平竞争行为而言，它将有助于该行业。”

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