Η Tesla ανακοίνωσε σήμερα την ημέρα των επενδυτών της ότι η εταιρεία θα κατασκευάσει έναν ηλεκτρικό κινητήρα μόνιμου μαγνήτη χωρίς σπάνιες γαίες.
Οι σπάνιες γαίες αποτελούν μήλο της έριδος στην αλυσίδα εφοδιασμού ηλεκτρικών οχημάτων, επειδή οι προμήθειες είναι δύσκολο να εξασφαλιστούν και μεγάλο μέρος της παγκόσμιας παραγωγής κατασκευάζεται ή επεξεργάζεται στην Κίνα.
Αυτό είναι σημαντικό για πολλούς λόγους, μεταξύ των οποίων η τρέχουσα προσπάθεια της κυβέρνησης Μπάιντεν να παράγει υλικά για οικιακά εξαρτήματα ηλεκτρικών οχημάτων.
Ωστόσο, υπάρχουν πολλές παρανοήσεις σχετικά με το τι είναι τα REE και πόσο REE χρησιμοποιείται στα ηλεκτρικά οχήματα.Στην πραγματικότητα, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου γενικά δεν περιέχουν σπάνιες γαίες (αν και περιέχουν άλλα «κρίσιμα ορυκτά» όπως ορίζονται από τον νόμο για τη μείωση του πληθωρισμού).
Στον περιοδικό πίνακα, οι «σπάνιες γαίες» είναι τα στοιχεία που επισημαίνονται με κόκκινο χρώμα στο παρακάτω διάγραμμα – οι λανθανίδες, καθώς και το σκάνδιο και το ύττριο.Στην πραγματικότητα, δεν είναι ούτε ιδιαίτερα σπάνια, με νεοδύμιο για περίπου τα δύο τρίτα της περιεκτικότητας σε χαλκό.
Τα στοιχεία σπανίων γαιών στα ηλεκτρικά οχήματα χρησιμοποιούνται σε κινητήρες ηλεκτρικών οχημάτων και όχι σε μπαταρίες.Το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο είναι το νεοδύμιο, ένας ισχυρός μαγνήτης που χρησιμοποιείται σε ηχεία, σκληρούς δίσκους και ηλεκτρικούς κινητήρες.Το δυσπρόσιο και το τέρβιο χρησιμοποιούνται συνήθως πρόσθετα για μαγνήτες νεοδυμίου.
Επίσης, δεν χρησιμοποιούν όλοι οι τύποι κινητήρων ηλεκτρικών οχημάτων REE—η Tesla τα χρησιμοποιεί στους κινητήρες συνεχούς ρεύματος μόνιμου μαγνήτη, αλλά όχι στους κινητήρες επαγωγής AC.
Αρχικά, η Tesla χρησιμοποίησε κινητήρες επαγωγής AC στα οχήματά της, οι οποίοι δεν απαιτούσαν σπάνιες γαίες.Στην πραγματικότητα, από εδώ προήλθε το όνομα της εταιρείας – ο Νίκολα Τέσλα ήταν ο εφευρέτης του επαγωγικού κινητήρα AC.Αλλά στη συνέχεια, όταν κυκλοφόρησε το Model 3, η εταιρεία παρουσίασε έναν νέο κινητήρα μόνιμου μαγνήτη και τελικά άρχισε να τους χρησιμοποιεί σε άλλα οχήματα.
Η Tesla δήλωσε σήμερα ότι κατάφερε να μειώσει την ποσότητα των σπάνιων γαιών που χρησιμοποιούνται σε αυτά τα νέα συστήματα μετάδοσης κίνησης του Model 3 κατά 25% μεταξύ 2017 και 2022 χάρη στη βελτιωμένη απόδοση του συστήματος μετάδοσης κίνησης.
Αλλά τώρα φαίνεται ότι η Tesla προσπαθεί να πάρει το καλύτερο και από τους δύο κόσμους: έναν κινητήρα μόνιμου μαγνήτη αλλά όχι σπάνιες γαίες.
Η κύρια εναλλακτική του NdFeB για μόνιμους μαγνήτες είναι ο απλός φερρίτης (οξείδιο του σιδήρου, συνήθως με προσθήκες βαρίου ή στροντίου).Μπορείτε πάντα να κάνετε τους μόνιμους μαγνήτες ισχυρότερους απλώς χρησιμοποιώντας περισσότερους μαγνήτες, αλλά ο χώρος μέσα στον ρότορα του κινητήρα είναι περιορισμένος και το NdFeBB μπορεί να παρέχει περισσότερη μαγνήτιση με λιγότερο υλικό.Άλλα υλικά μόνιμου μαγνήτη στην αγορά περιλαμβάνουν το AlNiCo (AlNiCo), το οποίο έχει καλή απόδοση σε υψηλές θερμοκρασίες, αλλά χάνει εύκολα τη μαγνήτισή του, και το Samarium Cobalt, άλλος μαγνήτης σπάνιων γαιών παρόμοιος με τον NdFeB αλλά καλύτερος σε υψηλές θερμοκρασίες.Επί του παρόντος ερευνάται μια σειρά εναλλακτικών υλικών, που στοχεύουν κυρίως στη γεφύρωση του χάσματος μεταξύ των φερρίτων και των σπάνιων γαιών, αλλά αυτό εξακολουθεί να βρίσκεται στο εργαστήριο και δεν βρίσκεται ακόμη σε παραγωγή.
Υποψιάζομαι ότι η Tesla βρήκε έναν τρόπο να χρησιμοποιήσει έναν ρότορα με μαγνήτη φερρίτη.Εάν μείωναν το περιεχόμενο REE, αυτό σήμαινε ότι μείωναν τον αριθμό των μόνιμων μαγνητών στον ρότορα.Βάζω στοίχημα ότι αποφάσισαν να πάρουν λιγότερη από τη συνηθισμένη ροή από ένα μεγάλο κομμάτι φερρίτη αντί για ένα μικρό κομμάτι NdFeB.Μπορεί να κάνω λάθος, μπορεί να χρησιμοποίησαν εναλλακτικό υλικό σε πειραματική κλίμακα.Αλλά αυτό μου φαίνεται απίθανο – η Tesla στοχεύει στη μαζική παραγωγή, που ουσιαστικά σημαίνει σπάνιες γαίες ή φερρίτες.
Κατά τη διάρκεια της παρουσίασης της ημέρας επενδυτών, η Tesla έδειξε μια διαφάνεια που συγκρίνει την τρέχουσα χρήση σπάνιων γαιών στον κινητήρα μόνιμου μαγνήτη Model Y με έναν πιθανό κινητήρα επόμενης γενιάς:
Η Tesla δεν διευκρίνισε ποια στοιχεία χρησιμοποίησε, πιθανώς πιστεύοντας ότι οι πληροφορίες ήταν εμπορικό μυστικό που δεν ήθελε να αποκαλύψει.Αλλά ο πρώτος αριθμός μπορεί να είναι νεοδύμιο, το υπόλοιπο μπορεί να είναι δυσπρόσιο και τέρβιο.
Όσο για τους μελλοντικούς κινητήρες – δεν είμαστε πραγματικά σίγουροι.Τα γραφικά του Tesla υποδηλώνουν ότι ο κινητήρας επόμενης γενιάς θα περιέχει έναν μόνιμο μαγνήτη, αλλά αυτός ο μαγνήτης δεν θα χρησιμοποιεί σπάνιες γαίες.
Οι μόνιμοι μαγνήτες με βάση το νεοδύμιο αποτελούν το πρότυπο για τέτοιες εφαρμογές εδώ και αρκετό καιρό, αλλά άλλα πιθανά υλικά έχουν διερευνηθεί την τελευταία δεκαετία για να τους αντικαταστήσουν.Αν και η Tesla δεν έχει διευκρινίσει ποια σχεδιάζει να χρησιμοποιήσει, φαίνεται ότι είναι κοντά στη λήψη μιας απόφασης - ή τουλάχιστον βλέπει μια ευκαιρία να βρει μια καλύτερη λύση στο εγγύς μέλλον.
Ο Jameson οδηγεί ηλεκτρικά οχήματα από το 2009 και γράφει για τα ηλεκτρικά οχήματα και την καθαρή ενέργεια για το electrok.co από το 2016.
Ώρα δημοσίευσης: Mar-08-2023