Giải thích về chuỗi cung ứng than chì: Khai thác, chế biến, sự thống trị của Trung Quốc và sự phân hóa giữa pin và thép

Định nghĩa chuỗi cung ứng than chì
Chuỗi cung ứng than chì có hai nhánh song song hiếm khi giao nhau: than chì tự nhiên (được khai thác dưới dạng vảy, vân hoặc quặng vô định hình) và than chì tổng hợp (được sản xuất từ dầu mỏ cốc). Than chì tự nhiên trải qua các quá trình tinh chế và định hình chuyên sâu để trở thành vật liệu cực dương cho pin. Than chì tổng hợp trở thành các điện cực cho lò hồ quang điện (EAF) trong ngành sản xuất thép. Trung Quốc sản xuất hơn 65% lượng than chì tự nhiên của thế giới và kiểm soát các bước xử lý quan trọng đối với vật liệu cấp pin. Vào tháng 10 năm 2023, Trung Quốc đã áp dụng kiểm soát xuất khẩu đối với than chì, cho thấy sự nhận thức rõ về tầm quan trọng chiến lược của loại khoáng sản này.

---

Mục lục

1. Hai loại than chì: Tự nhiên và Tổng hợp
2. Khai thác than chì tự nhiên: Trung Quốc, Mozambique, Madagascar, Brazil
3. Chuỗi cung ứng cực dương pin: Từ vảy than chì đến than chì tinh khiết hình cầu
4. Kiểm soát xuất khẩu than chì của Trung Quốc (Tháng 10/2023)
5. Than chì điện cực: Nhu cầu sản xuất thép EAF
6. Cách vận chuyển than chì: Tàu hàng rời và container
7. Cách định giá than chì: PRA và việc thiếu sàn giao dịch tương lai
8. Rủi ro chuỗi cung ứng và nỗ lực đa dạng hóa của phương Tây
9. Các câu hỏi thường gặp
10. Những điểm chính cần lưu ý

---

Hai loại than chì: Tự nhiên và Tổng hợp

Than chì là một dạng tinh thể của cacbon — cùng một nguyên tố tạo nên kim cương và than đá, nhưng ở cấu trúc phân tử rất khác biệt. Cấu trúc lục giác theo lớp của than chì mang lại cho nó những đặc tính độc đáo: tính dẫn điện, khả năng bôi trơn, khả năng chịu nhiệt và khả năng xen kẽ các ion lithium (cực kỳ quan trọng đối với chức năng của pin).

Thị trường được chia thành hai lộ trình sản xuất khác biệt cơ bản.

Than chì tự nhiên được khai thác từ các trầm tích địa chất. Nó tồn tại ở ba dạng chính:
– Than chì vảy (Flake graphite): Các phiến mỏng, phẳng của than chì tinh thể trong đá biến chất. Đây là dạng có giá trị cao nhất và quan trọng nhất cho các ứng dụng pin. Độ tinh khiết thường đạt 90-97% cacbon trong tinh quặng khai thác.
– Than chì vân (Vein graphite – than chì cục): Than chì tinh thể có độ tinh khiết cao được tìm thấy trong các mạch khoáng, chủ yếu ở Sri Lanka. Độ tinh khiết tự nhiên rất cao (90-99%), nhưng sản lượng có hạn.
– Than chì vô định hình (Amorphous graphite): Than chì có độ kết tinh thấp với hàm lượng cacbon 60-80%. Chất lượng thấp nhất; được sử dụng trong má phanh, bút chì và chất bôi trơn, nhưng không phù hợp cho pin.

Than chì tổng hợp được sản xuất — không phải khai thác. Nó được tạo ra bằng cách nung dầu mỏ cốc hoặc hắc ín nhựa than đá ở nhiệt độ cực cao (2.500-3.000°C) trong một quá trình gọi là graphit hóa. Ở nhiệt độ này, các nguyên tử cacbon vô trật tự sắp xếp lại thành cấu trúc tinh thể than chì. Than chì tổng hợp có độ tinh khiết rất cao, dễ kiểm soát và là vật liệu ưa thích cho các điện cực EAF và một số ứng dụng pin hiệu suất cao.

Thị trường than chì tự nhiên và tổng hợp giao thoa trong lĩnh vực pin (cả hai loại đều được sử dụng trong cực dương) nhưng lại tách biệt hoàn toàn trong ngành thép (chỉ có than chì tổng hợp mới đáp ứng được các yêu cầu về kích thước và độ tinh khiết cho điện cực EAF).

---

Khai thác than chì tự nhiên: Trung Quốc, Mozambique, Madagascar, Brazil

Quốc gia	Tỷ trọng sản xuất than chì tự nhiên toàn cầu	Các hoạt động chính
Trung Quốc	~65-70%	Nhiều tỉnh: Hắc Long Giang, Nội Mông, Tứ Xuyên
Mozambique	~10-12%	Syrah Resources (mỏ Balama), Magnis Resources
Madagascar	~6-8%	NextSource Materials, Imerys
Brazil	~6-8%	Nacional Grafit, AMG Advanced Metallurgical Group
Nga	~2-3%	Các hoạt động khác nhau ở Siberia

Sự thống trị của Trung Quốc không chỉ nằm ở khối lượng khai thác — mà còn sâu sắc và mang tính cấu trúc hơn. Trung Quốc kiểm soát các bước xử lý trung gian (tinh chế, nghiền mịn, hình cầu hóa) để chuyển đổi than chì vảy thô thành vật liệu cấp pin. Ngay cả than chì khai thác ở Mozambique hoặc Madagascar thường cũng được chuyển đến Trung Quốc để xử lý. Điều này có nghĩa là nút thắt cổ chai trong chuỗi cung ứng thực tế không phải ở mỏ mà là ở ngành công nghiệp chế biến của Trung Quốc.

Mozambique sở hữu mỏ Balama (do Syrah Resources điều hành), khai trương năm 2017 và được thiết kế để sản xuất tới 350.000 tấn tinh quặng than chì mỗi năm — trở thành một trong những hoạt động khai thác than chì vảy lớn nhất thế giới. Tuy nhiên, Balama đã phải đối mặt với những thách thức về nhu cầu: do thiếu năng lực xử lý cấp pin tại chỗ, phần lớn tinh quặng cần tìm khách hàng tại Trung Quốc, quốc gia vốn cũng đang tự sản xuất than chì của mình. Kể từ đó, Syrah đã đầu tư vào một cơ sở vật liệu cực dương pin (BAM) tại Vidalia, Louisiana — nhằm chiếm lĩnh thêm giá trị trong chuỗi cung ứng chế biến.

Madagascar có nhiều dự án than chì. Dự án than chì Molo (NextSource Materials) được thiết kế để sản xuất tinh quặng than chì vảy có độ tinh khiết cao. Than chì Madagascar nổi tiếng về chất lượng tốt nhờ hàm lượng tạp chất thấp.

Than chì của Brazil chủ yếu là than chì vô định hình và than chì vân, được sử dụng trong vật liệu chịu lửa và chất bôi trơn thay vì pin. Một lượng nhỏ than chì vảy được sản xuất từ các mỏ ở Minas Gerais.

---

Chuỗi cung ứng cực dương pin: Từ vảy than chì đến than chì tinh khiết hình cầu

Cực dương của pin là nơi đặc tính độc đáo của than chì — khả năng hấp thụ và giải phóng các ion lithium trong quá trình sạc và xả — được khai thác. Mọi tế bào pin lithium-ion đều chứa cực dương bằng than chì. Điều này đúng với pin trong xe điện (EV), điện thoại thông minh, máy tính xách tay và hệ thống lưu trữ năng lượng lưới điện.

Chuỗi chế biến từ vảy than chì thô đến vật liệu cực dương sẵn sàng cho pin bao gồm nhiều bước chuyên sâu, mỗi bước đều do Trung Quốc thống trị.

Bước 1 — Khai thác và tuyển quặng: Quặng than chì vảy (thường có 5-20% cacbon) được khai thác, nghiền nhỏ và tuyển nổi để đạt hàm lượng 90-97% cacbon. Sản phẩm đầu ra được gọi là tinh quặng than chì hoặc tinh quặng than chì vảy, được phân loại theo kích thước vảy (+100 mesh, +80 mesh, +50 mesh, v.v.) và độ tinh khiết cacbon.

Bước 2 — Nghiền mịn: Than chì vảy lớn được nghiền thành kích thước hạt mịn nhất quán. Bước này làm giảm kích thước vảy xuống khoảng 20-30 micromet, phù hợp cho bước chế biến tiếp theo.

Bước 3 — Hình cầu hóa: Đây là bước quan trọng và khó khăn. Than chì đã nghiền mịn được xử lý trong các máy nghiền va đập tốc độ cao để làm tròn các cạnh lởm chởm và định hình các hạt thành hình cầu. Kết quả được gọi là than chì hình cầu (SPG). Hình dạng hình cầu rất cần thiết cho chức năng cực dương pin — các hạt hình cầu đóng gói dày đặc hơn và cho phép các ion lithium xen kẽ đồng nhất. Quá trình hình cầu hóa tạo ra một lượng lớn sản phẩm phụ “bột than chì mịn” không thể sử dụng trong pin.

Bước 4 — Tinh chế nhiệt: SPG được nung ở nhiệt độ 2.800-3.000°C trong các lò graphit hóa. Bước này giúp loại bỏ tạp chất (lưu huỳnh, tro, vật liệu dễ bay hơi) và tăng độ tinh khiết cacbon lên trên 99,95%. Các nhà sản xuất pin yêu cầu độ tinh khiết cực cao — ngay cả một lượng tạp chất kim loại nhỏ cũng có thể gây ra lỗi an toàn trong các tế bào pin lithium-ion.

Bước 5 — Lớp phủ: SPG tinh khiết được phủ một lớp hắc ín mỏng và được xử lý nhiệt lại (cacbon hóa). Lớp phủ này cải thiện hiệu suất chu kỳ đầu tiên — giảm công suất lithium bị “mất” trong chu kỳ sạc đầu tiên của pin. Sản phẩm này được gọi là than chì tinh khiết hình cầu có phủ (CSPG) hoặc vật liệu cực dương pin (BAM).

Bước 6 — Trộn và sản xuất điện cực: Các nhà sản xuất tế bào pin (CATL, Panasonic/Tesla, Samsung SDI, LG Energy Solution) nhận BAM và trộn nó với chất kết dính và phụ gia dẫn điện để tạo thành hỗn hợp cực dương, sau đó được phủ lên lá đồng và lắp ráp thành các tế bào pin.

Vai trò của Trung Quốc trong chuỗi này: Các bước 2-5 (nghiền mịn, hình cầu hóa, tinh chế nhiệt, phủ lớp) gần như được thực hiện hoàn toàn tại Trung Quốc. Hiệu suất ở bước hình cầu hóa khá thấp — khoảng 30-40% lượng vảy than chì đầu vào trở thành SPG có thể sử dụng được. Phần còn lại là sản phẩm phụ mịn với giá trị hạn chế. Điều này có nghĩa là việc chế biến 1 tấn vật liệu cực dương đòi hỏi phải nhập khẩu khoảng 2,5-3 tấn tinh quặng than chì vảy. Trung Quốc đã xây dựng cơ sở hạ tầng chế biến và hoàn thiện kỹ thuật trong hơn hai thập kỷ. Hiện chưa có quốc gia nào khác có năng lực chế biến quy mô thương mại tương đương.

---

Kiểm soát xuất khẩu than chì của Trung Quốc (Tháng 10/2023)

Vào tháng 8 năm 2023, Trung Quốc thông báo rằng các sản phẩm than chì sẽ phải chịu sự kiểm soát xuất khẩu, có hiệu lực từ ngày 1 tháng 12 năm 2023. Các biện pháp kiểm soát yêu cầu các nhà xuất khẩu Trung Quốc phải xin giấy phép từ Bộ Thương mại (MOFCOM) đối với việc xuất khẩu:

• Vật liệu và sản phẩm than chì tổng hợp có độ tinh khiết cao (>99,9% C), độ bền cao và mật độ cao
• Than chì vảy tự nhiên và các sản phẩm của nó (than chì hình cầu, than chì giãn nở, bột than chì vảy >25% hàm lượng C, giấy than chì)

Các quy định yêu cầu nhà xuất khẩu cung cấp thông tin về người dùng cuối và mục đích sử dụng cuối cùng. MOFCOM có quyền từ chối cấp phép dựa trên các cân nhắc về an ninh quốc gia.

Cơ sở lý luận được tuyên bố: Trung Quốc viện dẫn các quy định về an ninh quốc gia và kiểm soát xuất khẩu áp dụng cho các vật liệu “lưỡng dụng”. Than chì có các ứng dụng quân sự (pin lithium-ion trong thiết bị quân sự, chất điều tiết trong lò phản ứng hạt nhân).

Bối cảnh chiến lược thực tế: Các biện pháp kiểm soát được đưa ra khi các chính phủ phương Tây (Mỹ, EU, Anh) đang cố gắng giảm sự phụ thuộc vào các khoáng sản thiết yếu của Trung Quốc, bao gồm thông qua Đạo luật Giảm lạm phát của Mỹ (cung cấp tín dụng thuế cho xe điện chỉ với các loại xe có vật liệu pin từ các nguồn ngoài Trung Quốc), Đạo luật Nguyên liệu thô Thiết yếu của EU và các sáng kiến song phương với các quốc gia như Mozambique, Madagascar và Canada.

Tác động thị trường: Thông báo này gây ra lo ngại đáng kể cho các nhà sản xuất pin và nhà sản xuất xe điện tại Nhật Bản, Hàn Quốc và Châu Âu, những đơn vị nhập khẩu than chì cấp pin từ Trung Quốc. Giá giao ngay của SPG và BAM đã tăng lên. Các đội ngũ chuỗi cung ứng của các siêu nhà máy pin (gigafactory) đã đẩy nhanh nỗ lực tìm kiếm các nguồn cung cấp thay thế. Tuy nhiên, không có khối lượng cung ứng thay thế ngoài Trung Quốc đáng kể nào có sẵn ngay lập tức — việc xây dựng năng lực chế biến bên ngoài Trung Quốc sẽ mất nhiều năm.

Trong năm 2024, xuất khẩu than chì của Trung Quốc vẫn tiếp tục theo hệ thống giấy phép, với hầu hết các lô hàng thương mại hợp pháp đều được phê duyệt. Các biện pháp kiểm soát này đã tạo ra gánh nặng tuân thủ và sự không chắc chắn thay vì cắt đứt nguồn cung vật lý. Tuy nhiên, thông điệp rất rõ ràng: Trung Quốc xem than chì là mặt hàng xuất khẩu chiến lược chứ không chỉ là một loại hàng hóa thông thường.

---

Than chì điện cực: Nhu cầu sản xuất thép EAF

Câu chuyện về pin xung quanh than chì có thể làm lu mờ việc sử dụng than chì quy mô lớn đã có từ lâu trong sản xuất thép — cụ thể là trong các điện cực lò hồ quang điện (EAF).

Sản xuất thép EAF đòi hỏi các điện cực than chì hình trụ lớn — thường có đường kính 24 inch (610 mm) và dài tới 8 feet (2,4 mét) — để dẫn dòng điện khổng lồ làm nóng chảy thép phế liệu. Các điện cực này bị tiêu hao trong quá trình sản xuất thép: chúng dần dần bị oxy hóa và ngắn lại khi thép được tạo ra. Một lò EAF lớn có thể tiêu thụ 2-4 kg điện cực cho mỗi tấn thép sản xuất.

Nhu cầu than chì điện cực toàn cầu hàng năm là khoảng 700.000-800.000 tấn, tương đương về khối lượng với nhu cầu vật liệu cực dương pin (mặc dù là thị trường tách biệt).

Chuỗi cung ứng điện cực EAF: Các điện cực được sản xuất từ than cốc kim (needle coke) — một tiền chất than chì tổng hợp cao cấp có nguồn gốc từ dầu mỏ (các nhà máy lọc dầu) hoặc hắc ín nhựa than đá (từ than cốc). Quy trình bao gồm:

1. Sản xuất than cốc kim (các nhà tinh chế chuyên dụng: Phillips 66, Indian Oil, và nhiều nhà sản xuất Trung Quốc)
2. Hình thành điện cực: than cốc kim được trộn với hắc ín, ép đùn thành hình trụ và nung
3. Graphit hóa: các điện cực sau khi nung được nung nóng đến 2.800-3.000°C để chuyển đổi cacbon thành tinh thể than chì
4. Gia công và gắn núm nối: các điện cực được gia công theo dung sai chặt chẽ và lắp các núm ren để lắp ráp

Các nhà sản xuất điện cực lớn: GrafTech International (Mỹ), SGL Carbon (Đức), Showa Denko (Nhật Bản) và nhiều nhà sản xuất Trung Quốc đã chiếm thị phần đáng kể từ năm 2010.

Tình trạng thiếu hụt điện cực 2017-2018: Một sự kiện kịch tính cho thấy sự biến động của thị trường này. Các cuộc trấn áp về môi trường của Trung Quốc đối với các nhà máy than cốc kim và điện cực, kết hợp với nhu cầu thép EAF tăng vọt, đã khiến giá điện cực tăng vọt từ khoảng 3.000-4.000 USD/tấn lên hơn 30.000 USD/tấn trong giai đoạn 2017-2018. Các nhà máy thép Trung Quốc và các nhà vận hành EAF trên toàn cầu đã phải đối mặt với việc cắt giảm sản xuất do hạn chế nguồn cung điện cực. Giá điện cực lại sụp đổ vào năm 2019 khi nguồn cung của Trung Quốc bình thường hóa.

Sự kiện này rất đáng lưu ý: nó chứng minh rằng ngay cả những thị trường vật liệu công nghiệp “đã được thiết lập” cũng có thể trải qua những cú sốc cung ứng cấp tính khi năng lực chế biến tập trung quá mức về địa lý.

---

Cách vận chuyển than chì: Tàu hàng rời và container

Than chì được vận chuyển theo nhiều cách khác nhau ở các giai đoạn khác nhau của chuỗi cung ứng, và việc hiểu các dòng logistics này rất quan trọng để theo dõi thương mại vật lý.

Tinh quặng than chì tự nhiên (than chì vảy): Được vận chuyển trên tàu hàng rời, thường theo các lô 20.000-60.000 tấn. Các cảng xuất khẩu chính cho tinh quặng than chì vảy là:
– Thanh Đảo, Sơn Đông (Trung Quốc): Cảng xuất khẩu chính của Trung Quốc đối với than chì. Các mỏ ở tỉnh Sơn Đông và Hắc Long Giang gửi than chì đến Thanh Đảo để xuất khẩu và xử lý trong nước.
– Thiên Tân (Trung Quốc): Cảng xuất khẩu thứ cấp, phục vụ các mỏ ở Nội Mông và Hà Bắc.
– Nacala (Mozambique): Cảng phục vụ mỏ Balama của Syrah Resources thông qua hành lang đường sắt Nacala.
– Toamasina (Madagascar): Cảng xuất khẩu chính của Madagascar.

Vật liệu cực dương pin đã qua xử lý (SPG, BAM): Được vận chuyển trong container từ các cơ sở chế biến của Trung Quốc đến các gigafactory sản xuất pin. Đây là sản phẩm có giá trị cao, chính xác, đòi hỏi phải xử lý và đóng gói cẩn thận. Các cảng nhập khẩu chính là những cảng gần các gigafactory nhất: ở Mỹ (Georgia, Tennessee, Kansas cho các cơ sở hiện tại và dự kiến); ở Đức và Hungary (các gigafactory châu Âu); và ở Hàn Quốc và Nhật Bản (các nhà sản xuất tế bào pin đã thành lập).

Điện cực than chì EAF: Được vận chuyển trong container, thường được bọc riêng lẻ và đóng gói trong các khung gỗ. Mỗi điện cực nặng 900-1.500 kg. Các điện cực được vận chuyển từ các nhà sản xuất ở Đức (SGL Carbon: Bonn, Meitingen), Mỹ (GrafTech: Clarksburg, WV), Nhật Bản (Showa Denko: Omachi) và Trung Quốc đến các nhà máy thép EAF trên toàn thế giới.

Sự tách biệt giữa các dòng vận chuyển bằng tàu hàng rời (đối với vảy thô) và dòng vận chuyển container (đối với vật liệu pin đã qua xử lý và điện cực) là một quy tắc hữu ích để theo dõi các giai đoạn khác nhau của chuỗi cung ứng than chì.

---

Cách định giá than chì: PRA và việc thiếu sàn giao dịch tương lai

Không giống như đồng (LME), dầu (NYMEX/ICE) hoặc ngũ cốc (CBOT), không có sàn giao dịch tương lai thanh khoản cho than chì. Việc xác định giá than chì diễn ra thông qua:

Các cơ quan báo cáo giá (PRA): Các công ty thông tin hàng hóa chuyên biệt đánh giá và công bố giá than chì dựa trên khảo sát người tham gia thị trường, dữ liệu giao dịch và nghiên cứu độc quyền. Các PRA chính cho than chì là:

• Fastmarkets: Công bố các đánh giá cho tinh quặng than chì vảy theo kích thước (ví dụ: “Tinh quặng than chì vảy Trung Quốc 94-97% C, +100 mesh”), than chì hình cầu và vật liệu cực dương.
• Benchmark Mineral Intelligence (BMI): Một công ty chuyên biệt về thông tin khoáng sản thiết yếu, công bố các đánh giá về lithium, coban, than chì và các vật liệu pin khác. Giá của BMI được tham chiếu rộng rãi trong các hợp đồng chuỗi cung ứng pin.
• Industrial Minerals (IM, hiện là một phần của Fastmarkets): Các đánh giá lâu đời cho các thị trường khoáng sản công nghiệp bao gồm than chì.

Cách thức định giá hợp đồng than chì thường thấy: Các thỏa thuận cung cấp dài hạn giữa nhà chế biến than chì và nhà sản xuất pin thường tham chiếu đánh giá của PRA (như giá SPG của Fastmarkets) với các điều chỉnh đã thỏa thuận cho các thông số kỹ thuật chất lượng. Không giống như hàng hóa tương lai, không có sổ lệnh giao dịch tập trung — mỗi giao dịch là song phương.

Các phạm vi giá điển hình (chỉ mang tính chỉ dẫn, không phải hiện tại):

Sản phẩm	Phạm vi giá xấp xỉ (USD/tấn)	Ghi chú
Tinh quặng than chì vảy (94-97% C)	$500-1.200/t	Thay đổi theo kích thước vảy và cấp độ
Than chì tinh khiết hình cầu (99,95% C)	$4.000-8.000/t	Trước bước phủ lớp
Vật liệu cực dương pin (SPG có phủ)	$8.000-16.000/t	Sẵn sàng để sản xuất tế bào pin
Điện cực than chì (cấp EAF)	$3.000-12.000/t	Biến động cực mạnh; đạt đỉnh $30.000+ năm 2017-18

Thác giá: Giá trị gia tăng đáng kể khi than chì di chuyển từ tinh quặng vảy sang vật liệu cực dương pin — có khả năng tăng giá 10-20 lần — phản ánh cả chi phí chế biến và biên lợi nhuận của ngành công nghiệp chế biến Trung Quốc. Sự vắng bóng của năng lực chế biến cạnh tranh ngoài Trung Quốc có nghĩa là Trung Quốc có thể chiếm lĩnh phần lớn giá trị này thông qua sự độc quyền chế biến ngay cả khi họ không kiểm soát việc khai thác.

---

Rủi ro chuỗi cung ứng và nỗ lực đa dạng hóa của phương Tây

Chuỗi cung ứng than chì đã thu hút sự chú ý đáng kể của chính phủ và ngành công nghiệp như một rủi ro về khoáng sản thiết yếu, đặc biệt là sau:
– Các biện pháp kiểm soát xuất khẩu của Trung Quốc (tháng 10 năm 2023)
– Các yêu cầu về nguồn cung ứng vật liệu pin của Đạo luật Giảm lạm phát (2022)
– Đạo luật Nguyên liệu thô Thiết yếu của EU (2023) xếp than chì là nguyên liệu thô thiết yếu

Các sáng kiến đa dạng hóa hiện tại:

Syrah Resources / Cơ sở BAM Vidalia (Louisiana, Mỹ): Syrah đang xây dựng năng lực sản xuất vật liệu cực dương pin tại Vidalia để chế biến tinh quặng than chì vảy từ Mozambique thành vật liệu cực dương tại Mỹ. Bộ Năng lượng Mỹ đã cung cấp bảo lãnh vay. Công suất mục tiêu: 11.250 tấn/năm BAM ban đầu, với kế hoạch mở rộng.

Nouveau Monde Graphite (Quebec, Canada): Kế hoạch khai thác than chì ở Quebec (dự án Matawinie) và chế biến thành vật liệu cực dương cấp pin (cơ sở Bécancour). Nhắm mục tiêu sản xuất thương mại vào năm 2025-2026.

EcoGraf (Úc/Tanzania): Đề xuất chế biến than chì cấp pin tại Úc sử dụng than chì từ Tanzania.

Thách thức: Xây dựng năng lực chế biến ngoài Trung Quốc rất đắt đỏ, tốn thời gian và đòi hỏi kỹ thuật cao. Các bước hình cầu hóa và tinh chế nhiệt độ cao đòi hỏi thiết bị chuyên dụng và bí quyết quy trình đã được hoàn thiện tại Trung Quốc trong hai thập kỷ. Khả năng cạnh tranh về chi phí so với các nhà chế biến Trung Quốc lâu đời là một thách thức thực sự ngay cả khi có sự hỗ trợ của chính phủ.

---

Các câu hỏi thường gặp

Sự khác biệt giữa than chì tự nhiên và than chì tổng hợp là gì?

Than chì tự nhiên được khai thác từ các trầm tích địa chất và được chế biến để loại bỏ tạp chất. Than chì tổng hợp được sản xuất bằng cách nung dầu mỏ cốc ở nhiệt độ 2.800-3.000°C trong lò graphit hóa, khiến cacbon vô trật tự sắp xếp lại thành than chì tinh thể. Than chì tổng hợp được sử dụng trong các điện cực sản xuất thép EAF (nơi yêu cầu kích thước lớn và độ tinh khiết cao) và trong một số ứng dụng pin cao cấp. Than chì tự nhiên (đã xử lý cấp pin) chiếm lĩnh thị trường vật liệu cực dương.

Tại sao than chì quan trọng đối với pin xe điện?

Mỗi tế bào pin lithium-ion đều có cực dương bằng than chì. Than chì lưu trữ các ion lithium trong quá trình sạc và giải phóng chúng trong quá trình xả. Hiện chưa có giải pháp thay thế than chì quy mô thương mại cho chức năng này — các vật liệu cực dương silicon đang được phát triển nhưng chưa thể cạnh tranh ở quy mô lớn. Một bộ pin xe điện thường chứa 50-100 kg vật liệu cực dương than chì. Khi doanh số xe điện tăng trên toàn cầu, nhu cầu về than chì cấp pin dự kiến sẽ tăng gấp ba hoặc gấp bốn lần vào năm 2030.

Việc kiểm soát xuất khẩu than chì của Trung Quốc tháng 10 năm 2023 thực sự làm gì?

Các biện pháp này yêu cầu các nhà xuất khẩu Trung Quốc các sản phẩm than chì cụ thể (bao gồm than chì vảy tự nhiên trên các mức độ tinh khiết nhất định, than chì hình cầu và than chì tổng hợp hiệu suất cao) phải có giấy phép xuất khẩu từ Bộ Thương mại Trung Quốc. Các nhà xuất khẩu phải tiết lộ người dùng cuối và mục đích sử dụng cuối cùng. MOFCOM có thể từ chối giấy phép vì lý do an ninh quốc gia. Trong thực tế năm 2024, hầu hết các lô hàng thương mại đều nhận được phê duyệt, nhưng các biện pháp kiểm soát đã tạo ra gánh nặng tuân thủ, sự không chắc chắn trong giao hàng và tạo động lực cho các bên mua ngoài Trung Quốc đẩy nhanh đa dạng hóa chuỗi cung ứng.

Tại sao than chì không có sàn giao dịch tương lai như đồng hay dầu?

Các sàn giao dịch tương lai hoạt động tốt nhất cho các mặt hàng được tiêu chuẩn hóa, có thể thay thế và giao dịch rộng rãi trên thị trường giao ngay. Than chì không được tiêu chuẩn hóa cũng không thể thay thế — SPG cấp pin hoàn toàn khác với các điện cực EAF hoặc vảy than chì cấp công nghiệp, và các thông số kỹ thuật thay đổi theo ứng dụng và khách hàng. Thị trường cũng bị phân đoạn theo địa lý (giá nội địa Trung Quốc, giá xuất khẩu Trung Quốc và giá hạn chế ngoài Trung Quốc). Những đặc điểm này khiến việc thiết kế một hợp đồng tương lai tiêu chuẩn hóa có đủ thanh khoản để hữu ích trở nên khó khăn.

Than chì được vận chuyển từ Mozambique như thế nào?

Mỏ Balama (Syrah Resources) ở tỉnh Cabo Delgado, Mozambique nằm sâu trong nội địa. Tinh quặng than chì từ Balama được vận chuyển bằng xe tải đến tuyến đường sắt Nacala, sau đó bằng tàu hỏa đến cảng Nacala trên bờ biển Ấn Độ Dương — một hành trình khoảng 900 km. Từ Nacala, nó được vận chuyển trên các tàu hàng rời đến khách hàng (chủ yếu ở Trung Quốc và ngày càng nhiều là cơ sở chế biến Vidalia ở Mỹ). Hành lang Nacala là liên kết cơ sở hạ tầng quan trọng quyết định khả năng cạnh tranh logistics của Balama.

Than cốc kim (needle coke) là gì và tại sao nó quan trọng đối với điện cực EAF?

Than cốc kim là một tiền chất than chì tổng hợp cao cấp với cấu trúc tinh thể có trật tự cao, được sản xuất từ cặn dầu mỏ (than cốc kim dầu mỏ) hoặc hắc ín nhựa than đá (than cốc kim than đá). Cấu trúc tinh thể dạng kim của nó là cần thiết để sản xuất các điện cực than chì có hệ số giãn nở nhiệt thấp cần thiết cho sản xuất thép EAF — các điện cực giãn nở và nứt khi bị nung nóng nhanh sẽ không có giá trị thương mại. Nguồn cung than cốc kim — tập trung ở một số ít các nhà tinh chế chuyên dụng — là nút thắt trong đợt tăng giá điện cực 2017-2018.

---

Những điểm chính cần lưu ý

• Chuỗi cung ứng than chì có hai nhánh song song: than chì tự nhiên (dạng vảy, được xử lý thành vật liệu cực dương pin) và than chì tổng hợp (từ dầu mỏ cốc, được sử dụng làm điện cực sản xuất thép EAF).
• Trung Quốc sản xuất hơn 65% than chì tự nhiên của thế giới và kiểm soát các bước xử lý trung gian quan trọng — nghiền mịn, hình cầu hóa và tinh chế nhiệt — để chuyển đổi vảy than chì thành vật liệu cực dương cấp pin (BAM).
• Chuỗi cung ứng cực dương pin bao gồm: khai thác than chì vảy → nghiền mịn → hình cầu hóa → tinh chế nhiệt → phủ lớp → cực dương tế bào pin. Mỗi bước đều tạo thêm giá trị đáng kể; hầu hết các bước hiện nay đều do Trung Quốc thống trị.
• Các biện pháp kiểm soát xuất khẩu than chì của Trung Quốc tháng 10 năm 2023 yêu cầu giấy phép xuất khẩu đối với than chì vảy tự nhiên và các sản phẩm cấp pin, cho thấy than chì được xếp là khoáng sản thiết yếu chiến lược.
• Than chì điện cực EAF (tổng hợp, từ than cốc kim) là một động lực nhu cầu lớn khác — sự thiếu hụt điện cực năm 2017-2018 đã đẩy giá từ ~4.000 USD lên 30.000 USD/tấn khi việc đóng cửa các nhà máy vì lý do môi trường tại Trung Quốc trùng với nhu cầu sản xuất thép EAF tăng cao.
• Than chì tự nhiên được vận chuyển trên tàu hàng rời từ các cảng Trung Quốc (Thanh Đảo, Thiên Tân), Mozambique (Nacala) và Madagascar (Toamasina); vật liệu cực dương pin đã qua xử lý được vận chuyển bằng container đến các gigafactory.
• Không có sàn giao dịch tương lai thanh khoản cho than chì; giá được thiết lập thông qua đánh giá của PRA (Fastmarkets, Benchmark Mineral Intelligence) và các thỏa thuận cung cấp song phương.
• Các dự án đa dạng hóa của phương Tây (Syrah/Vidalia ở Louisiana, Nouveau Monde ở Quebec) đang xây dựng năng lực chế biến ngoài Trung Quốc, nhưng phải đối mặt với những thách thức đáng kể về chi phí, quy mô và kỹ thuật khi cạnh tranh với ngành công nghiệp lâu đời của Trung Quốc.

Related Reading

To deepen your understanding of the topics covered in this article, explore these related guides: another supply chain where China controls the majority of global processing, the steelmaking applications that consume natural flake graphite and the battery sector creating new demand for anode-grade material.