Tesla ogłosiła dzisiaj w dniu inwestora, że firma zbuduje silnik elektryczny pojazdu z magnesami trwałymi, niezawierający pierwiastków ziem rzadkich.
Pierwiastki ziem rzadkich są kością niezgody w łańcuchu dostaw pojazdów elektrycznych, ponieważ dostawy są trudne do zabezpieczenia, a znaczna część światowej produkcji jest wytwarzana lub przetwarzana w Chinach.
Jest to ważne z kilku powodów, z których nie najmniej ważnym jest obecne dążenie administracji Bidena do produkcji materiałów do domowych komponentów pojazdów elektrycznych.
Istnieje jednak wiele nieporozumień na temat tego, czym są REE i ile REE jest wykorzystywane w pojazdach elektrycznych.W rzeczywistości akumulatory litowo-jonowe na ogół nie zawierają pierwiastków ziem rzadkich (chociaż zawierają inne „minerały krytyczne” określone w ustawie o redukcji inflacji).
W układzie okresowym „pierwiastki ziem rzadkich” to pierwiastki zaznaczone na czerwono na poniższym schemacie – lantanowce, a także skand i itr.W rzeczywistości nie są one szczególnie rzadkie, z neodymem stanowiącym około dwóch trzecich zawartości miedzi.
Pierwiastki ziem rzadkich w pojazdach elektrycznych są stosowane w silnikach pojazdów elektrycznych, a nie w akumulatorach.Najczęściej stosowanym jest neodym, silny magnes stosowany w głośnikach, dyskach twardych i silnikach elektrycznych.Dysproz i terb są powszechnie stosowanymi dodatkami do magnesów neodymowych.
Ponadto nie wszystkie typy silników pojazdów elektrycznych wykorzystują REE - Tesla używa ich w swoich silnikach prądu stałego z magnesami trwałymi, ale nie w silnikach indukcyjnych prądu przemiennego.
Początkowo Tesla stosowała w swoich pojazdach silniki indukcyjne prądu przemiennego, które nie wymagały pierwiastków ziem rzadkich.Właściwie stąd wzięła się nazwa firmy – Nikola Tesla był wynalazcą silnika indukcyjnego prądu przemiennego.Ale kiedy pojawił się Model 3, firma wprowadziła nowy silnik z magnesami trwałymi i ostatecznie zaczęła używać go w innych pojazdach.
Tesla powiedziała dzisiaj, że udało jej się zmniejszyć ilość pierwiastków ziem rzadkich używanych w tych nowych układach napędowych Modelu 3 o 25% w latach 2017-2022 dzięki poprawie wydajności układu napędowego.
Ale teraz wydaje się, że Tesla próbuje uzyskać to, co najlepsze z obu światów: silnik z magnesami trwałymi, ale bez pierwiastków ziem rzadkich.
Główną alternatywą dla NdFeB dla magnesów trwałych jest prosty ferryt (tlenek żelaza, zwykle z dodatkiem baru lub strontu).Zawsze można wzmocnić magnesy trwałe, po prostu używając większej liczby magnesów, ale przestrzeń wewnątrz wirnika silnika jest ograniczona, a NdFeBB może zapewnić większe namagnesowanie przy mniejszej ilości materiału.Inne materiały z magnesami trwałymi dostępne na rynku to AlNiCo (AlNiCo), który działa dobrze w wysokich temperaturach, ale łatwo traci namagnesowanie, oraz Samar Cobalt, kolejny magnes ziem rzadkich podobny do NdFeB, ale lepszy w wysokich temperaturach.Obecnie prowadzi się badania nad wieloma materiałami alternatywnymi, głównie mającymi na celu wypełnienie luki między ferrytami a pierwiastkami ziem rzadkich, ale wciąż znajdują się one w laboratorium, a nie w produkcji.
Podejrzewam, że Tesla znalazł sposób na wykorzystanie wirnika z magnesem ferrytowym.Jeśli zmniejszyli zawartość REE, oznaczało to, że zmniejszyli liczbę magnesów trwałych w wirniku.Założę się, że postanowili uzyskać mniejszy niż zwykle strumień z dużego kawałka ferrytu zamiast małego kawałka NdFeB.Mogę się mylić, być może użyli alternatywnego materiału na skalę eksperymentalną.Wydaje mi się to jednak mało prawdopodobne – Tesla dąży do masowej produkcji, co zasadniczo oznacza pierwiastki ziem rzadkich lub ferryty.
Podczas prezentacji z okazji Dnia Inwestora Tesla pokazał slajd porównujący obecne wykorzystanie pierwiastków ziem rzadkich w silniku z magnesami trwałymi Model Y z potencjalnym silnikiem nowej generacji:
Tesla nie określił, jakich elementów użył, prawdopodobnie wierząc, że informacje te są tajemnicą handlową, której nie chciał ujawnić.Ale pierwsza liczba może być neodymem, reszta może być dysprozem i terbem.
Jeśli chodzi o przyszłe silniki – cóż, nie jesteśmy do końca pewni.Grafika Tesli sugeruje, że silnik nowej generacji będzie zawierał magnes stały, ale ten magnes nie będzie wykorzystywał pierwiastków ziem rzadkich.
Magnesy trwałe na bazie neodymu są od pewnego czasu standardem w takich zastosowaniach, ale w ciągu ostatniej dekady badano inne potencjalne materiały, które mogłyby je zastąpić.Chociaż Tesla nie określiła, z którego z nich planuje skorzystać, wygląda na to, że jest bliska podjęcia decyzji – a przynajmniej widzi szansę na znalezienie lepszego rozwiązania w najbliższej przyszłości.
Jameson jeździ pojazdami elektrycznymi od 2009 roku, a od 2016 roku pisze o pojazdach elektrycznych i czystej energii dla electrok.co.
Czas postu: 08-03-2023