Yleistä grafiitista

Grafiitti on hiilen yleisin ilmenemismuoto. Se on alkuaine hiilen (järjestysluku = 6) yleisin ilmenemismuoto, pehmeä, metallikiiltoinen, tahraava mineraali, jonka väri vaihtelee harmaasta mustaan. Grafiitin sulamispiste (3 927 °C) on kaikista alkuaineista korkein. Grafiitti on erittäin tulenkestävä, kemiallisesti reagoimaton, ominaispainoltaan matala, hyvän lämmön- ja sähkönjohtavuuden omaava epämetalli. Ominaisuudet ovat seurausta grafiitin rakenteesta, joka koostuu päällekkäisistä hilatasoista, joissa hiiliatomit ovat järjestäytyneet kuusikulmioista koostuvaksi heksagoniseksi rakenteeksi. Yhden atomin paksuisena kerroksena ainetta kutsutaan grafeeniksi, joka on tällä hetkellä intensiivisen tutkimuksen ja kehityksen kohteena ja on tällä hetkellä vahvin tunnettu aine. Luonnossa grafiitti esiintyy kolmessa eri muodossa: amorfisena, hiutaleisena, sekä juonina. Amorfinen grafiitti on näistä yleisin ja heikkolaatuisin muoto, kun taas hiutaleinen muoto on harvinaisempi ja esiintyy erillisinä kiteytyneinä hiutaleina metamorfisissa kivissä. (GTK, 2013)

Neljä faktaa grafiitista 

  • Fakta 1. Grafiitti on säilyttänyt asemansa keskeisenä anodimateriaalina siitä saakka, kun Sony aikanaan kaupallisti litiumakut. Muut materiaalit, kuten katodimateriaalit, separaattorit jne. ovat muuttuneet paljon vuosien varrella.
  • Fakta 2. Akkulaatuisen luonnongrafiitin puhtauden pitää olla yli 99,5%.
  • Fakta 3. Synteettistä grafiittia valmistetaan lämmittämällä hiiliprekursoreita yli 2 500 C lämmössä – parasta varmistaa, että edullista (ja päästötöntä) energiaa on runsaasti saatavilla.
  • Fakta 4. Synteettinen grafiitti maksaa noin kaksi kertaa enemmän kun luonnongrafiitti. Sitä tarvitaan mahdollistamaan akkujen pikalataus ja se myös turpoaa vähemmän kuin luonnongrafiitti.

Lähde: Andy Lee (2020)

Grafiitti nimen alle luetaan sekä synteettinen, että luonnon grafiitti. Synteettistä grafiittia valmistetaan hiilivedyn esiasteista kuten öljykoksista, raakaöljystä ja kivihiilestä. Luonnon grafiittia esiintyy kolmessa eri muodossa: amorfisena (raekoko < 40 μm), juonina (palagrafiitti) ja suomuina (raekoko 1-25 mm, keskimäärin 2,5 mm). Juonigrafiitti on alkuperältään hydrotermistä ja amorfinen esiintymistavaltaan yleisintä, mutta heikkolaatuisinta. (GTK, 2015)

Kuva 1. Grafiitin keskeiset ominaisuudet. (Lähde: Geology.com)

Kuva 2. Grafiitti akkujen anodimateriaalina. (Lähde: LG Energy Solutions, Jan 2022)

Synteettisen grafiitin tuotanto voi kuluttaa jopa neljä kertaa enemmän energiaa kuin luonnon grafiittiin pohjautuva anodituotanto, kertoo Benchmark Mineral Intellingece. Käyttökohteet Grafiitin käyttö teollisuusmineraalina perustuu sen fysikaalisiin ja kemiallisiin ominaisuuksiin. Sillä on hyvä tulenkestävyys (sulamispiste 3550 ºC), korkea lämmön- ja sähkönjohtavuus, alhainen kitka ja se on kemiallisesti inertti. Grafiitti johtaa hyvin sähköä ja sitä käytetään muun muassa sähkömoottorien hiiliharjoissa, litiumioniakkujen anodimateriaalina (ks. kuva 3 alla), voiteluaineena, lisäaineena polymeerissä, lyijykynän lyijynä ja ydinreaktoreiden hidastinaineena.  Grafiittia käytetään myös sulatoissa sekä rauta- ja terästeollisuudessa.

Kuva 3. Grafiitin tyypillisiä käyttökohteita. (Lähde: Nordic Innovation 2021)

Kuva 4. Grafiitti on tämän hetken akuissa keskeinen anodimateriaali. (Lähde: ChargedEVS, Feb 2023)

Kuva 5. Sähköautojen akuissa on huomattava määrä grafiittia. (Lähde: Visual Capitalist, Feb 2023)

Esiintymät ja tuotanto

Grafiitin kokonaistuotanto oli n. 1 000 kt vuonna 2010 (USGS 2012; WMD 2012). Suurin tuottajamaa on Kiina (73 %) ja muita tuottajia ovat mm. Intia, Brasilia ja Etelä-Korea (8-9 %) sekä Kanada ja Venäjä (<3 %) (WMD 2012). Grafiittivarat on arvioitu 77000 kt suuruisiksi; näistä suurin osa sijaitsee Kiinassa (55 000 kt). Globaalien varantojen on arvioitu olevan 800 Mt hyödynnettäväksi kelpaavaa grafiittia (USGS 2012). Tietoa kierrätetyn grafiitin määrästä ja arvosta ei ole saatavilla, mutta käytännössä grafiitin hyvä saatavuus markkinoilla hidastaa kierrätyksen yleistymistä. (GTK, 2013)

Grafiitin suhteen EU on 95 prosenttisesti riippuvainen tuonnista. Suurin osa EU:iin tuotavasta grafiitista tuodaan Kiinasta. Grafiitin kierrätys on hyvin rajallista, koska sen hyvä saatavuus globaaleilla markkinoilla hidastaa kierrätyksen tehostumista. (GTK, 2015) Luonnon grafiitti ei ole yhtä suosittu sijoittajien keskuudessa kuin litium ja koboltti.

Luonnongrafiitin markkinat kärsivät siitä, että saatavilla on korvaavaa synteettistä grafiittia. Anodimateriaalien valmistajat tuottavat korkealuokkaista synteettistä grafiittia akkuteollisuuden käyttöön. Markkinoilla ollaan myös huolissaan siitä, että solid state -litiumioniakut yleistyessä grafiitti-pohjaisia anodeja ei enää tarvita. Asiantuntija-arvioiden mukaan tämä ei ole kovin suuri uhka, koska solid state -akkujen yleistyminen vie vielä pitkään. (The Assay, Nov. 2018)

Kuva 6. Synteettistä grafiittia valmistetaan fossiilisista raaka-aineista korkeissa lämpötiloissa. (Lähde: LG Energy Solutions, Jan 2022)

Kuva 7. Grafiitintuottajia Kiinassa ja muualla maailmassa. (Lähde: Benchmark Mineral Intelligence)

Grafiitti-markkinat

Grafiitin hinta kääntyi vuoden 2021 kolmanneksella vahvaan nousuun Kiinan markkinoilla, jossa tuottajien riesana olivat sähkönhinnan nousu ja häiriöt sähkön saatavuudessa valtion säännöstelyn takia, kertoi Roskill lokakuussa 2021.

Kuva 8. Pinnoittamattoman suomugrafiitin hintakehitys 2015 – 2022. (Lähde: The Washington Post / Benchmark Mineral Intelligence, Feb 2023)

Kuva 9. Grafiitin globaali kulutus tyypeittäin ja alueittain. (Lähde: NRCan)

Kuva 10. Grafiitin kysyntä sovellusalueittain. (Lähde: Wood MacKenzie / EURACTIV, Feb 2023)

Markkinatutkimuslaitos Benchmark Mineral Intelligence (BMI) on arvioinut tulossa olevien litiumioniakkutehtaiden vaikutusta grafiitin kysyntään. Joulukuussa 2020 putkessa oli BMI:n mukaan jo yli 180 megaluokan li-ion-akkutehdasta.

Kuva 11. Suunnitteilla/toteutusvaiheessa olevien li-ion-akkutehtaiden vaikutus grafiitin kysyntään (Lähde: SeekingAlpha / Benchmark Mineral Intelligence )

Kuva 12. Grafiitin hinta on kääntynyt nousuun sähköautomarkkinoiden kasvun myötä. (Lähde: Financial Times, Nov 2022)

Kuva 13. Grafiitti on yksi digivihreän siirtymän keskeisistä metalleista.  (Lähde: Visual Capitalist, Dec 2022)

Kuva 14. Grafiittimateriaalien markkinoille ennustetaan mukavaa 6,8 % vuosittaista kasvua vuoteen 2030 mennessä.  (Lähde: Visual Capitalist, Dec 2022)

(Päivitetty: 11.3.2023)

Grafiittiin  liittyviä uutisia 2023

  • Madagascar to boost supply of ex-China graphite for batteries. Benchmark Source, 9 March 2023. (tilaajille)
  • Could flake graphite bottlenecks push automakers to synthetic? Benchmark Source, 27 Feb 2023.
  • A Green Deal Industrial Plan for the Net-Zero Age: European Carbon and Graphite Producers’ recommendations. EURACTIV, 22 Feb 2023.
  • Uusi aluevaraus GigaVaasan alueella anodimateriaalituotannon perustamiselle. Grafintec Oy 21.2.2023.
  • America’s EV Ambitions Need a Graphite Plan. Fast. The Washington Post, 9 Feb 2023.
  • A closer look at graphite – its forms, functions and future in EV batteries. Charged Electric Vehicles Magazine, 7 Feb 2023.
  • Graphite: 5 things to look for in 2023. Wood Mackenzie, 24 Jan 2023.
  • What to expect for graphite in 2023? Benchmark Source, 11 Jan 2023.

Grafiittiin  liittyviä uutisia 2022

  • Graphite facsts. Natural Resources Canada. (Haettu 28.12.2022)
  • Thriving battery anode market drives demand for natural flake graphite – 2022 in review. Benchmark Source, 19 Dec 2022. (tilaajille)
  • Graphite could be poised to ’do a lithium’. Small Caps, 1 Dec 2022.
  • ESG of graphite: how do synthetic graphite and natural graphite compare? Benchmark Mineral Intelligence, 24 Nov 2022. (tilaajille)
  • Tesla supplier warns of graphite supply risk in ’opaque’ market. Financial Times, 21 Nov 2022.
  • Panasonic’s Canadian graphite deal highlights North American opportunity. Benchmark Mineral Intelligence, 2 Nov 2022.
  • Grafintec Signs new MoU for Anode Materials Hub. London Stock Exchange, 26 Sep 2022.
  • Flake graphite set to enter first deficit of gigafactory era. Benchmark Mineral Intelligence, 23 Sep 2022.
  • Graphite in EV Batteries Creates Conundrum Under US Climate Bill. Bloomberg, 16 Aug 2022.
  • EV batteries need graphite – here’s what’s forecast for the vital mineral’s supply. Electrek, 9 June 2022.
  • Tesla inks deal to get key battery component outside China. Los Angeles Times, 17 Jan 2022.

Grafiittiin  liittyviä uutisia 2021

  • Australia’s Syrah Resources soars on graphite supply deal with Tesla. Reuters, 23 Dec 2021.
  • China EV, battery makers grapple  with graphite squeeze. Reuters, 15 Dec 2021.
  • Graphite: Prices still rising on high Chinese electricity costs. Roskill, 28 October 2021.
  • Graphite: POSCO secures supply with Chinese spherical graphite acquisition. Roskill, 17 September 2021.
  • Graphite: Tirupati Graphite to acquire Battery Minerals’ assets in Mozambique. Roskill, 20 August 2021.
  • New policies in Inner Mongolia may tighten synthetic graphite supply – report. Mining.com, 15 August 2021.
  • Graphite: Energy consumption control policy in Inner Mongolia leads to lower synthetic graphite supply. Roskill, 11 August 2021.
  • Phillips 66 to aqcuire stake in NOVONIX as demand for EV battery materials rises. Reuters, 9 Aug 2021.
  • Graphite: Syrah reports Q2 graphite production of 29kt. Roskill, 30 July 2021.
  • Graphite: Amorphous prices continue to rise. Roskill, 23 July 2021.
  • Stora Enso’s pilot plant for producing lignin-based carbon materials for batteries is now operational. Stora Enso, 21 July 2021.
  • Graphite: Notes from the ICCSINO 14th Annual Anode Material and Feedstock Market Summit. Roskill, 4 June 2021.
  • Graphite: Tirupati Graphite produces first ore at Madagascan Vatomina project. Roskill, 23 April 2021.
  • Graphite: Flake project developments heating up. Roskill, 15 March 2021.
  • New mine in Madagascar to move into construction. Mining Review Africa, 8 March 2021.
  • Graphite: Syrah Resources aims for 15 ktpm restart. Roskill, 3 March 2021.
  • Graphite: Renascor signs MoU with major Chinese anode producer. Roskill, 5 Feb 2021.
  • Graphite Outlook 2021: Demand from Battery Segment to Grow. Investing News, 11 January 2021.

Grafiittiin  liittyviä uutisia 2020

  • Graphite: Potential large-scale Norwegian battery materials plant. Roskill, 3 Sep 2020.
  • Graphite: Syrah Resources reaches battery-grade purified spherical graphite milestone. Roskill, 17 July 2020.
  • Graphite: Construction begins on new ’ultra-large’ flake graphite mine in Inner Mongolia. Roskill, 4 June 2020.
  • Graphite supply must increase 500% under World Bank scenario. Roskill News Letter, May 19, 2020.
  • Graphite: Magnis signs construction contract for Nachu project in Tanzania. Roskill, 4 Jan 2020.

Grafiittiin  liittyviä uutisia 2019

  • Graphite Miners News for the Month of December 2019. Seeking Alpha, Dec 30, 2019.
  • Graphite: Flake prices falter as African exports meet new demand – for now. Roskill, August 9, 2019.
  • Samsung may release a smartphone with new battery technology that can fully charge less than 30 minutes. Businessinsider.com, August 13, 2019.

Lisätietoa grafiitista

Natural & Synthetic Graphite – Outlook to 2030, 13th Edition. Roskill 2020. https://roskill.com/market-report/natural-synthetic-graphite/

LATAA KRIITTISET METALLIT JA HUOLTOVARMUUS -RAPORTTI TÄÄLTÄ!