摘要:当清华大学深圳MBA课程培训网案例中心走进中碳公司仍在修建的研发中心时，研究人员正将已石墨化、深黑色的负极材料涂布在基板上，中碳架设这条全新的电池试验线，目的就是测试锂电池多次充放电的稳定度、寿命以及单位电容量。控制品质的重要参数确定后，接着问题在于制程的流畅及设备的改善
        高雄小港，中钢集团厂区里，黑色巨人般高耸的炼焦工厂，正以10 0 0多度的高温烧炼焦煤，从旁经过，热气袭来，连人都快要融化。炼焦炉炼出主产品焦炭后，直接送往高炉。跟着焦炭一起被炼出来的还有副产品煤焦油及软油，则通过厂内管线，运到厂区尽头的中钢碳素化学公司(简称中碳化学公司)工厂。剩下中钢高炉无法利用的焦炭屑，也用槽车送到中碳公司加工成电极材料等。
        近10年赚回至少7个股本
        中碳副总方明达说：“成立中碳前，细碎的焦炭屑没有用处，都堆在工厂空地，只要一阵风吹来，小港的天空顿时像是乌云密布般。成立中碳后，中钢的焦炭山不见了。”但这还不是中钢集团转投资成立中碳钢随后最大的收获。
        在中钢厂区内，上演的是一出副产品变黄金的故事。自成立以来，中碳获利年年创新高。2013年EPS（每股税后纯益）9.6元新台币，资本额才23亿元的中碳，近10年已经赚回至少7个股本，成为中钢集团的金母鸡。
        在高盛证券出具的最新亚太塑化类股报告中提到，中碳的长期报酬率、净现金能力佳，并具备高现金殖利率题材，而被列为台厂的首选。
        相较亚太区化工产业平均5.8%的ROE（股东权益报酬率），中碳去年R0 E高达33%，睥睨群雄。高盛预估，今年中碳的EPS将接近11元。在电动车发展趋势下，锂电池负极材料将是中碳更大的获利引擎。未来几年，中碳都将持续以每年赚一个以上股本的速度为股东赚钱。
        炼焦副产品变黄金
        中碳化学公司为台湾岛内唯一从事煤化工的企业，独家处理中钢集团高炉炼焦后所产的副产品煤焦油，年处理量达20万吨。从10多年前，方明达等人就在思考如何让煤焦油产品高值化，提高附加价值。
        由于煤焦油可以制成软沥青，过去他们最大宗的产品就是出口软沥青给澳大利亚炼铝大厂Koppers，以软沥青制成炼铝用的电极棒。但软沥青价格便宜，虽然已帮中钢的副产品创造新价值，但还不能称为黄金级产品。方明达说：“我们就是要想办法把它高值化。”
        后来，台湾中研院引进外国以软沥青制造锂电池负极材料介相沥青的技术，中碳公司因为掌握原料，于是参加该科专计划。
        介相沥青又称介相碳微球，属于石墨类碳材料的一种，是最早用于锂离子电池的碳负极材料，其导电性佳，结晶度高，具有良好之层状结构，有利于锂离子之嵌入与嵌出。其结构主要为碳元素构成六角形的片状结构，以ABAB方式堆迭而成。一般而言石墨类碳粉，其每克的理论充电容量为372毫安时。
        Li/Graphite电池在充放电时，电压变化较平稳，在第一次充放电过程中，约有～10%的不可逆电容量损失。石墨系几乎皆采用性能稳定的人工石墨，因为天然石墨的价格虽较低廉，但因产地不同，品质亦会有差异，且有不纯物及涂布不易等问题。
而人工石墨系以石油沥青或煤焦油沥青为原料，以2000℃以上的高温烧结使结晶配向而成。不管是天然石墨或人工石墨，均具有平面并列层状类似苯环的结晶结构，并在层状结构的间隙中吸藏锂，充放电时的机构完全相同。
        自1997年开始，中碳公司通过承接中研院转让的实验室技术，历经无数次的实验及改进，从克级改进到公斤级反应，并于1998年开始执行“经济部工业局”主导性新产品计划，进而于2000年初期自行完成年产量吨级试验工厂的建造，并于同年完成试车并开始生产。
        由于以往岛内并无类似的生产流程，因此设计上几无参考的实例，主要的生产流程均和专家共同研讨完成。也因为如此，在试车时可说是困难重重，高温、结焦、固液分离、粉体输送等，每一个环节都是一再变更设计，从错误中累积经验，从失败中进行学习。
        当时试车人员自诩为“矿工”，常看到现场人员在设备内“挖黑金”，每日上班均抱持着忐忑的心情，产能一直无法顺利开出。
        屋漏偏逢连夜雨，此时又遭遇工安及品质问题造成销售不顺利，因此停厂改善，最终在2002年初完成实验室品质改善，并得到下游电池厂商的品质认可。
        在改善的过程中，感觉到最困难的环节是材料做出来不知道什么是好？什么是坏？从介相碳微球尚需再经过碳化、石墨化及制作成电池测试往往需时2个月左右，当时压力很大。后来结合建立小型石墨化炉及下游锂电池厂商的配合，才缩短了研发品质验证的时程，找到问题点，突破了关键性的障碍。
        以往中碳的软沥青销售以吨为单位，每公斤售价仅约3元新台币，而当时全球最大的负极材料厂日本大阪煤气，技术和中碳一样，生产的介相石墨粉每公斤能卖60美元，经过锂电池的加持，价值一下子翻数百倍。
        中碳快速建立试量产生产线后，拜访国际锂电池厂却四处碰壁，还好中碳的股东之一是台泥集团的中橡公司，引荐同集团制造锂电池芯的能元科技公司试用中碳产品。一测试才发现，中碳生产的负极材料根本不能用。
        在锂电池中，负极材料的功能是在充电过程中，将锂离子释放出来，由负极材料担任捕手，将锂离子接好后放在固定位置。中碳一开始制造的负极材料，对于正极丢出的锂离子常常漏接，易造成电池短路，而且电容量又不够高。
        走进中碳公司仍在修建的研发中心，研究人员正将已石墨化、深黑色的负极材料涂布在基板上，中碳架设这条全新的电池试验线，目的就是测试锂电池多次充放电的稳定度、寿命以及单位电容量。控制品质的重要参数确定后，接着问题在于制程的流畅及设备的改善。各单元设备为改善重点，先在实验室制作小型设备反复测试找到最佳组合后，旋即进行设备修改，在各单位协力配合下，于2002年底完成制程及设备改善，产量顺利达到年产80吨，获得岛内外电池厂与日本同级产品评价，再于次年完成年产200吨扩产计划，至此生产及销售才上了轨道。
        随着下游市场（如智能手机、平板电脑及电动车等）的蓬勃发展，高性能锂离子二次电池的需求快速成长，带动介相碳微球的需求增加，中碳负极材料市场主要的销售点遍及海内外，产品及技术能力已受到各大厂家的肯定，在业务单位努力推广下，产品已成功销往世界多个国家和地区。
        2010年第一季，中碳公司增建新的介相碳微球生产线，产能达到每年1400吨。2012年，中钢集团内中龙2号高炉点火加入营运，中碳的料源因此增长近20%；去年又进一步将介相沥青的产能从2600吨扩充到5000吨，以迎接即将快速起飞的电动车产业。
        切入特斯拉供应链体系
        经过多年的闭门研发，现在，Technology and Industry Across the Straits中碳已能做出电容量360毫安时/克，接近理论值372毫安时/克的锂电池负极材料。长年研究塑化产业的棣迈产业顾问总经理何耀仁认为，电动车及电动机市场需要360毫安时/克以上的大电流，碳的介相沥青符合这个要求。介相沥青碳微球的特性在于循环次数可达到7,000次，寿命远远超越业界常用的天然石墨，且目前全球只有日本钢铁巨头JFE旗下的JFEChemicals和中碳两家公司在生产介相沥青碳微球，JFE Chemicals的总产能亦为5,0 0 0 吨，明年初中碳的产能就可以正式赶上J F EChemicals。
        目前，中碳的介相沥青销售给日本松下集团，也就是说，中碳已间接切入电动车大厂特斯拉的供应链体系。发展过程中，原本一直不理中碳的日本大阪煤气公司，后来主动找上中碳合作，因为负极材料介相沥青市价逐渐下滑，大阪煤气的成本太高，因此转向中碳采购，供应客户，但随着市场价格降到每公斤20美元，大阪煤气也逐渐淡出市场。
        现在，中碳已经和日本JFE化工，并列全球前两大负极材料介相沥青供应商。介相石墨粉利润比介相沥青高出数倍。但台湾目前还没有专业负极材料石墨加工厂，中碳过去一直是将介相沥青运到大陆经石墨化加工成锂电池负极材料后，再运回台湾做后续处理，一来一往的运费及加工成本很高。
        目前中碳已向日本订购机器建立实验厂，投入石墨化制程，打算在台湾建立石墨产业，延伸价值链，目前已有实验产线，可望在一、二年后量产。
        除发展电池负极材料，中碳也生产块状石墨。方明达说，块状石墨可隔离中子，适用于核电厂防护、航太科技，例如火箭穿过大气层，隔热的防护措施也是靠石墨。
        不过，块状石墨愈大愈难做，但价格愈高。目前厂商以日本、美国、德国较具优势，且技术绝不移转，门槛非常高；虽然中碳技术仍落后先进厂商，但方明达强调，会全力投入研发。
        而在其他新产品方面，中碳正在研发超级电容活性碳，如今已有初步成果，目前小量试产年产能约4吨，已针对岛内外超级电容客户进行年产能20吨的扩产。超级电容可应用在建筑物屋顶的太阳能板，体积比现有的电容小很多，其超级电容用活性碳产品已经进入试产阶段，并出货给日本厂商。此外，中碳也在布局碳纤维前置体，预期到明年会比较成熟。（本文作者：陆菲 张涛，标题：中碳化学：切入特斯拉供应链）
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