布兰登·维利亚罗洛 (Brandon Vigliarolo)

“我们还没有达到”不使用稀土元素的汽车的开发目标

评论中国加强对稀土元素 (REE) 的控制，现在是汽车行业开始考虑电动汽车电机替代品的绝佳时机，但似乎没有一个提议的解决方案可以付诸实践。……

美国橡树岭国家实验室的三人一直在研究不需要稀土磁铁的电动汽车蓝图，因此对中国的依赖较少。他们本周表示，在从电动汽车设计中去除稀土元素方面已经取得了许多有希望的进展，但每一种方法似乎都有相同的基本缺点。

“最重要的是，用非稀土磁铁取代稀土磁铁是有代价的：电机性能下降，”三人为 IEEE Spectrum 写道。“我们还没有做到这一点。”

17 种被视为稀土元素的矿物可以在各种现代技术中找到，而在电动汽车中，它们往往集中在电机中。当与铁或钴等典型的铁磁元素混合时，稀土元素会产生磁性强且非常耐退磁的晶体，使其成为汽车使用的理想选择。

在电动汽车中，稀土磁铁往往采用钕铁硼 (NdFeB) 的形式，这使得电机保持相对较轻。消除这些稀土磁铁意味着要走两条路：要么找到具有足够功率的无稀土永磁体，要么将电动汽车电机中的所有永磁体换成电磁铁。

三人表示，任何潜在的解决方案都必须做到三件稀土磁铁做得非常好的事情。它们具有高最大能量积，但也具有高剩磁（磁化场移除后剩余的磁强度的量度）和高矫顽力（磁体退磁难度的量度）。

“没有一种无稀土永磁体具有所有这些特性，”橡树岭的科学家说。

即使非稀土电机设计可以匹配稀土电机的输出，它最终也会变得太重。一种这样的设计，即辐条铁氧体磁铁电机，最终比同类稀土电机重约 30%。

“还有更多坏消息：辐条式电机制造起来很复杂，并带来机械挑战，”该团队指出。

另一项有前途的技术，即锰铋磁铁，根据国家实验室团队的说法，它实际上可以产生与使用 NdFeB 磁铁制成的 EV 电机相同的扭矩，而成本最多可以降低 32%。不幸的是，要达到相同的扭矩水平意味着体积比典型的 EV 电机大 60%，质量大 65%。

简而言之，还没有人找到 EV 电机中稀土磁铁的合适替代品，时间紧迫。

中国正在积极投资本国的电动汽车行业，并对其寄予厚望。本周，中国宣布将开始将国内所有稀土元素视为国家所有。

作为世界上最大的稀土元素来源，中国生产了全球约 60% 的稀土元素，并加工了近 90% 的稀土元素，从而控制了当今电动汽车以及其他新兴或非新兴技术所必需的矿产。

通过宣布所有稀土元素为北京所有，中国可以选择切断出口，就像去年中国禁止出口稀土开采和加工技术一样。

正如人们所说，逆转是公平的。中国希望用自己的产品垄断全球电动汽车市场，美国以令人瞠目的关税打击中国电动汽车进口，现在又出现了这种情况。

要绕过中国对稀土元素的控制，就意味着要依靠 ORNL 团队所说的美国正在开发的一些更有前景的电动汽车电机概念，例如铝镍钴合金金属、旋转变压器以及包括高导电性铜和高硅钢在内的新材料。

不过，依赖这些技术并不是一个好选择。研究人员没有给出任何非稀土元素电动汽车电机技术商业化的时间表，也没有回答问题。

他们的简报仍然保留了一些乐观情绪，三人指出“研究开始产生有趣和令人鼓舞的结果”，并且“这是完全可行的"