журналы подразделения новости подписка контакты home

архив
2001 год
2002 год
2003 год
2004 год
рубрики
ТЕМА НОМЕРА

ИТОГИ И ТЕНДЕНЦИИ

КОМПАНИИ И РЫНКИ

РЫНОК ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ

РЫНОК ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

ЦЕНОВАЯ ИНФОРМАЦИЯ

гостям
Агентство "Стандарт" предлагает вам подписаться на экномические журналы – лидеры в своей области.
























"Металлы мира" – №3, 2001

ТЕМА НОМЕРА

Аккумуляторы мобильных телефонов: ставка на литий

Самый легкий металл начинает завоевывать перспективный
и быстро растущий рынок

По мере роста популярности мобильных телефонов увеличивается конкуренция между различными моделями, которая стимулирует дальнейшее развитие технологий. Наибольшим спросом пользуются самые тонкие и легкие телефоны, которые могут дольше работать без подзарядки. Модели, отвечающие этим требованиям, должны быть оснащены соответствующими источниками питания – маленькими, легкими и с высокой емкостью. В телефонах первого поколения, относительно больших и тяжелых, использовались никелькадмиевые аккумуляторы; в конце 80-х годов они уступили место никельметаллгидридным, которые, в свою очередь, в середине 90-х были вытеснены литийионными, а им на смену уже приходят литийполимерные и призматические литийионные источники тока.

Ускорение эволюции

По оценкам European Portable Battery Association (EPBA), в сфере малогабаритных источников тока 90% рынка принадлежит щелочным одноразовым элементам; производится также небольшое количество (2%) пуговичных батареек на основе окиси серебра, которые используются для питания энергоемких устройств – часов и слуховых аппаратов. В секторе перезаряжаемых источников около 70% рынка принадлежит недорогим никелькадмиевым элементам, которые уже более сорока лет используются для питания бытовой аппаратуры – электробритв, электрических зубных щеток, электроинструментов и радиотелефонов.

Однако в последние годы появился пока еще небольшой, но динамичный сегмент рынка. Новый сектор производит перезаряжаемые источники тока для последнего поколения устройств в сферах информационных технологий и телекоммуникаций – сотовых телефонов, портативных компьютеров, персональных вычислительных устройств и т.д. По оценкам немецкой компании Varta Batteries, в настоящее время годовой доход сектора составляет около $2,6 млрд., и следует ожидать, что в течение ближайших пяти лет он увеличится до $4,7 млрд., главным образом, за счет мобильных телефонов. Популярность бытовой электроники, использующей высокие технологии, разрастается с такой скоростью, что стабильный и долгий подъем рынка не вызывает сомнений. Именно этот сектор лидирует в научно-технологических разработках и обеспечивает появление принципиально новых конструкций. Гигантские корпорации и небольшие молодые фирмы, которые возникают в ходе реализации академических и государственных исследовательских программ, наперебой разрабатывают миниатюрные аккумуляторы для будущих потребностей сектора портативной электронной аппаратуры.

В сфере мобильных телефонов никелькадмиевые аккумуляторы уже практически вышли из употребления. Помимо ужесточения экологических требований и появления законов, запрещающих использование кадмия, есть и другие препятствия к применению этих элементов – сравнительно большая толщина и "эффект памяти": свойство после подзарядки не разряжаться ниже уровня, предшествовавшего зарядке. Однако даже если эту проблему и можно преодолеть, никельметаллгидридные аккумуляторы NiMH обладают большей емкостью и могут отдавать энергию при больших плотностях тока, а литийионные элементы – при высокой емкости – значительно легче и тоньше (до 5 мм), хотя и несколько дороже никельметаллгидридных.

В настоящее время рынок делят между собой два основных конкурента: никельметаллгидридные и литийионные источники. Однако уже появилась очередная новинка – литийполимерные источники, производство которых в промышленных масштабах началось только два года назад. Эти элементы по своим характеристикам превосходят даже литийионные, поскольку они еще легче и тоньше (3-4 мм). Их создание – огромное технологическое достижение: в качестве электролита используется твердый полимер. В отличие от источников с жидким электролитом, литийполимерные аккумуляторы могут иметь любую форму и не нуждаются в прочном металлическом или пластмассовом контейнере. Однако организация их производства требует больших затрат, и эти элементы еще дороже, чем литийионные; фактически, это самые дорогие аккумуляторы. Кроме того, на подходе уже и следующий конкурент – недавно разработаны еще более тонкие призматические литийионные аккумуляторы.

Идея применения лития в перезаряжаемых источниках тока привлекала технологов многие годы: этот металл легко отдает электроны и обладает высокой реакционной способностью. Однако именно в связи с этими достоинствами трудно обеспечить безопасность при массовом производстве и использовании литиевых элементов. Первой на это решилась канадская компания Moli Energy: в 80-х годах она начала выпускать литиевые аккумуляторы для мобильных телефонов. Однако модель была быстро снята с производства – образцы начали проявлять опасные симптомы, главным из которых был перегрев. Это едва не привело Moli к банкротству, но японская группа NEC заинтересовалась технологией и приобрела компанию. Это позволило Moli продолжить исследования и в середине 90-х годов изобрести новый процесс производства литийионных источников тока. Однако крупнейшие японские корпорации к тому времени уже разработали свои технологии и создали образцы аналогичных литиевых элементов. Далее других в этом направлении продвинулись Matsushita, Sony, Sanyo и Toshiba; теперь именно они хозяева рынка.

Создание литийионных и литийполимерных источников тока имеет огромное значение для сектора высоких технологий, особенно, в последние два года. В настоящее время литийионные элементы практически вытеснили никельметаллгидридные из сектора ноутбуков и стали стандартными источниками питания для сотовых телефонов. Никельметаллгидридные аккумуляторы сейчас используются только в самом дешевом сегменте рынка.

Крупные ставки

Быстрое появление новых технологий создает серьезные проблемы для производителей: они вынуждены принимать важнейшие стратегические решения в срочном порядке. Литиевые элементы появились на рынке вскоре после того, как начался массовый выпуск никельметаллгидридных. В обычных условиях было бы целесообразным извлечь максимальную прибыль из уже налаженного производства более дешевых NiMH и переориентироваться на новую область только после того, как литийионные источники однозначно докажут свои преимущества. Однако потребители остро заинтересованы в более легких телефонах; следует ожидать, что эта тенденция будет только усиливаться. Тогда популярность литийионных элементов будет быстро возрастать, и занимать выжидательную позицию довольно рискованно: рынок захватят те компании, которые первыми переориентируют производство. С другой стороны, совершенно очевидны преимущества литийполимерных аккумуляторов: они имеют практически такую же емкость, при этом безопасны, и их можно делать ультратонкими – в полном соответствии с тенденциями развития покупательского спроса. Они дороже литийионных, главным образом, в части затрат на создание новых мощностей; однако, вполне реально, что именно этим системам и принадлежит будущее.

Кроме того, имеется возможность придерживаться литийионного производства, но перейти от цилиндрических элементов к более тонким призматическим. Это позволит в рамках литийионной технологии создавать такие же миниатюрные элементы, как и полимерные аналоги. При таком решении можно сохранить значительные инвестиции, необходимые для создания совершенно нового литийполимерного производства. Эти проблемы не слишком беспокоят новые компании, которым так или иначе необходимо инвестировать в создание новых мощностей; традиционным производителям принять решение значительно труднее.

Японская группа Sanyo – крупнейший в мире производитель миниатюрных перезаряжаемых источников тока (включая NiMH) – склонна к осторожности. В конце прошлого года Sanyo начала переговоры с компанией Toshiba, занимающей третье место в иерархии мировых производителей никельметаллгидридных элементов, о приобретении ее мощностей для производства NiMH. Это решение было принято через год после того, как Sanyo запустила производство своих литийполимерных источников; в то время компания собиралась к весне 2000 года увеличить эти мощности до 400 тыс. элементов в месяц. Однако в 1995 году Sanyo разработала тонкие призматические литийионные источники, намереваясь продолжать их производство. Если сделка с Toshiba состоится, компания получит возможность в ближайшие годы сохранить все три технологии.

Компания Matsushita, которой принадлежит Panasonic, тоже смогла продолжить производство всех типов аккумуляторов. В январе 2000 года Matsushita объявила, что начинает массовое производство тонких (3,6 мм) литийполимерных элементов, и ее завод в г. Осаке будет выпускать по 300 тыс. шт. в месяц. Кроме того, в конце 1999 года компания создала прототип призматического литийионного элемента и начинает производство этих источников в количестве 20 млн. шт. в год.

Однако Sony уверенно взяла курс на производство литийполимерных элементов. Несколько лет назад (немного позже, чем конкуренты) компания начала производить литийионные источники на заводе в г. Фукусиме и объявила о строительстве двух новых предприятий для широкомасштабного производства литийполимерных элементов. Одно из них расположено в Мексике; в конце 1999 года выпуск продукции был доведен до уровня 500-700 тыс. шт. в месяц. Второе строится в Китае (недалеко от Шанхая), его проектная мощность – 2 млн. шт. в месяц.

Тем временем NEC разработала технологию производства призматических источников с литиймарганцевыми оксидными катодами и намерена расширять именно этот вид деятельности. В начале прошлого года компания приняла решение продать свои акции компании Moli Energy, которая за прошедшие годы стала производителем цилиндрических литийионных элементов; новым владельцем Moli будет тайванская E-One Energy Technology Corp. В настоящее время NEC – единственная группа, которая производит источники с литиймарганцевыми оксидными катодами; остальные компании используют литийкобальтовые оксиды. В конце 1999 года группа инвестировала 6 млрд. иен ($57 млн.), чтобы в 2000-м удвоить объемы производства этих элементов и довести их месячный выпуск на своем заводе Tochigi до 2 млн. шт., а на заводе Toyama – до 4 млн. шт. в 2002 году. По сведениям NEC, спрос на призматические литийионные элементы на протяжении 1999 года практически удвоился и дошел до уровня 20 млн. шт. в месяц; компания полагает, что эта тенденция сохранится, и в 2000 году потребление увеличится еще на 50%.

Компании западных стран решают аналогичные проблемы. Французская Saft (дочерняя фирма группы Alcatel) в 1999 году начала производить литийполимерные аккумуляторы "Polythium" по собственной технологии, а немецкая Varta разработала полимерную технологию производства элементов "PolyFlex" (толщина – 3,6 мм) для мобильных телефонов. Кроме того, в последние годы появились новые компании, которые специализируются на выпуске только литийполимерных аккумуляторов; они совершенствуют технологии и инвестируют расширение производства. Фирма Valence Technology (США) два года назад построила новый завод в Северной Ирландии; другая американская компания, Ultralife, производит литийполимерные аккумуляторы на своем заводе в Нью-Йорке; в этой же сфере функционируют англо-японское совместное предприятие AGM Batteries, а также Japan Storage Battery Co и Mitsubishi Material Co. По мнению аналитиков, к 2003 году никельметаллгидридным элементам будет принадлежать не более 40% рынка, а 60% разделят между собой литийионные и литийполимерные источники тока.

Металлический калейдоскоп

Перспективы лития на рынке источников тока представляют огромный интерес не только для производителей аккумуляторов, но и для поставщиков материалов. Более чем в 90% литийионных элементов в качестве катодного материала используется кобальтит лития. В остальных 10% применяется марганец, что дает их производителям значительное преимущество в стоимости. Эта технология вызывает большой интерес у некоторых крупных компаний, но марганцевые катоды в настоящее время функционируют хуже, чем изготовленные из кобальтовых соединений; кроме того, они не могут работать при повышенных температурах и недостаточно технологичны. С другой стороны, хотя цены на кобальт нестабильны, но на протяжении последних пяти лет их средний уровень имеет устойчивую тенденцию к снижению.

Бельгийская группа Union Miniere стремится реализовать все возможности, которые новые тенденции предоставляют поставщикам металлических порошков. В середине 1999 года Union Miniere начала на своем новом заводе в Южной Корее производство кобальтита лития, который используется как в литийионных, так и в литийполимерных элементах. Это первое предприятие подобного профиля за пределами Японии; к декабрю 2001 года выпуск продукции увеличится до 1 тыс. т в месяц, а в третьем квартале компания начнет вторую фазу расширения, масштабы которого зависят от рыночных условий.

Компания удачно выбрала направление еще и в том плане, что соединения кобальта используются также и в производстве никельметаллгидридных аккумуляторов. Ожидается, что в ближайшие несколько лет эти элементы будут по-прежнему сохранять значительную долю рынков как в сфере мобильных телефонов, так и в других высокотехнологичных отраслях. В связи с этим Union Miniere в 1999 году увеличила мощности своего завода в Канаде, который выпускает гидроксид никеля (сырье для производства NiMH). Это был второй этап расширения предприятия; в результате его мощность достигла 1 тыс. т в год. Скоро компания приступит к реализации третьего этапа, который позволит нарастить выпуск продукции до 2 тыс. т в год.

Вытеснение никельметаллгидридных элементов из сектора мобильных телефонов будет происходить постепенно; кроме того, у них могут появиться и другие сферы применения. В частности, NiMH могут заменить никелькадмиевые элементы в секторе обычных электронных и электрических портативных устройств. По мнению аналитиков Varta, производство никелькадмиевых источников тока будет постепенно сокращаться, и полное прекращение их выпуска – только вопрос времени. Европейская Комиссия предлагает законодательным путем обеспечить сбор и утилизацию всех портативных источников тока и сделала несколько предложений с целью завершить использование кадмия в аккумуляторах к 2008 году.

Производители кадмиевых источников упорно возражают против подобных решений, ссылаясь на широчайшее использование этих аккумуляторов в повседневной жизни – на транспорте, в авиации и в качестве аварийных энергосистем в госпиталях, а также на их низкую стоимость по сравнению с более новыми альтернативными источниками и, наконец, на существование отработанных эффективных технологий, обеспечивающих эффективную утилизацию.

Кроме того, хотя NiMH и литиевые аккумуляторы имеют более высокую емкость, они не могут обеспечивать большие токи. Именно поэтому никелькадмиевые источники продолжают использовать в энергоемких инструментах, особенно в профессиональных моделях. Однако в Европе уже увеличивается применение аккумуляторов NiMH в CD-проигрывателях и аналогичных недорогих электронных устройствах, поскольку ужесточение экологических законов приводит ко все большему ограничению использования никелькадмиевых батарей.

Галина Резник,
по материалам Metal Bulletin Monthly

 
© агенство "Стандарт"