Tesla объявила сегодня на своем дне инвестора, что компания построит электромобильный двигатель с постоянными магнитами без редкоземельных элементов.
Редкоземельные металлы являются яблоком раздора в цепочке поставок электромобилей, потому что поставки трудно обеспечить, а большая часть мирового производства производится или обрабатывается в Китае.
Это важно по нескольким причинам, не последней из которых является нынешнее стремление администрации Байдена производить материалы для компонентов отечественных электромобилей.
Однако существует много неправильных представлений о том, что такое РЗЭ и сколько РЗЭ используется в электромобилях.На самом деле литий-ионные батареи обычно не содержат редкоземельных элементов (хотя они содержат другие «критические минералы», как это определено в Законе о снижении инфляции).
В таблице Менделеева «редкими землями» являются элементы, выделенные красным цветом на диаграмме ниже — лантаноиды, а также скандий и иттрий.На самом деле, они тоже не особо редки: неодим составляет около двух третей содержания меди.
Редкоземельные элементы в электромобилях используются в двигателях электромобилей, а не в батареях.Наиболее часто используется неодим, мощный магнит, используемый в динамиках, жестких дисках и электродвигателях.Диспрозий и тербий обычно используются в качестве добавок для неодимовых магнитов.
Кроме того, не все типы двигателей электромобилей используют РЗЭ — Tesla использует их в своих двигателях постоянного тока с постоянными магнитами, но не в своих асинхронных двигателях переменного тока.
Первоначально Tesla использовала в своих автомобилях асинхронные двигатели переменного тока, для которых не требовались редкоземельные элементы.Собственно, отсюда и пошло название компании — Никола Тесла был изобретателем асинхронного двигателя переменного тока.Но затем, когда вышла Модель 3, компания представила новый двигатель с постоянными магнитами и в конечном итоге начала использовать их в других транспортных средствах.
Tesla заявила сегодня, что смогла сократить количество редкоземельных элементов, используемых в этих новых силовых агрегатах Model 3, на 25% в период с 2017 по 2022 год благодаря повышению эффективности силового агрегата.
Но теперь кажется, что Тесла пытается получить лучшее из обоих миров: двигатель с постоянными магнитами, но без редкоземельных элементов.
Основной альтернативой NdFeB для постоянных магнитов является простой феррит (оксид железа, обычно с добавками бария или стронция).Вы всегда можете сделать постоянные магниты сильнее, просто используя больше магнитов, но пространство внутри ротора двигателя ограничено, и NdFeBB может обеспечить большую намагниченность с меньшим количеством материала.Другие материалы для постоянных магнитов, представленные на рынке, включают AlNiCo (AlNiCo), который хорошо работает при высоких температурах, но легко теряет намагниченность, и самарий-кобальт, еще один редкоземельный магнит, похожий на NdFeB, но лучше при высоких температурах.В настоящее время исследуется ряд альтернативных материалов, в основном направленных на преодоление разрыва между ферритами и редкоземельными элементами, но они все еще находятся в лаборатории и еще не запущены в производство.
Я подозреваю, что Тесла нашел способ использовать ротор с ферритовым магнитом.Если они уменьшили содержание РЗЭ, это означало, что они уменьшили количество постоянных магнитов в роторе.Бьюсь об заклад, они решили получить меньший поток, чем обычно, из большого куска феррита вместо маленького куска NdFeB.Я могу ошибаться, возможно, они использовали альтернативный материал в экспериментальном масштабе.Но мне это кажется маловероятным — Tesla стремится к массовому производству, что в основном означает редкоземельные элементы или ферриты.
Во время презентации дня инвестора Tesla показала слайд, сравнивающий текущее использование редкоземельных элементов в двигателе с постоянными магнитами Model Y с потенциальным двигателем следующего поколения:
Tesla не уточнила, какие элементы она использовала, возможно, считая эту информацию коммерческой тайной, которую не хотела разглашать.Но первая цифра может быть неодимовая, остальные диспрозий и тербий.
Что касается будущих двигателей – ну, мы не совсем уверены.Графика Теслы предполагает, что двигатель следующего поколения будет содержать постоянный магнит, но в этом магните не будут использоваться редкоземельные элементы.
Постоянные магниты на основе неодима в течение некоторого времени были стандартом для таких применений, но за последнее десятилетие были исследованы другие потенциальные материалы для его замены.Хотя Tesla не уточнила, какой из них она планирует использовать, похоже, что она близка к принятию решения или, по крайней мере, видит возможность найти лучшее решение в ближайшем будущем.
Джеймсон водит электромобили с 2009 года и пишет об электромобилях и чистой энергии для electrok.co с 2016 года.
Время публикации: 08 марта 2023 г.