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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1000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 能力佳,并具备高 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R0E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和嵌出.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,获得岛内外电池厂和日本同级产品评价,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.
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