新能源汽车对稀土 新能源汽车对稀土的需求量

新能源汽车问答 admin 22小时前 1次浏览 已收录 扫描二维码

本文目录

  1. 光伏和稀土有关系吗
  2. 新能源汽车需要哪种稀土
  3. 不含稀土的电机,将在新能源汽车上普及!

一、光伏和稀土有关系吗

1、稀土永磁材料消费电子、工业电机、核磁共振、传统汽车、电子计算机等行业不可或缺的材料,其应用领域的广泛是稀土永磁行业保持稳健增长的坚实支撑。

2、近年来,新能源汽车、光伏、直驱永磁风电、变频家电为代表的节能环保行业发展越来越迅速,未来这些行业突飞猛进的发展,将大幅增加对稀土永磁材料的需求,从而带动行业快速发展,使得市场对稀土永磁概念股的价值预期明显提升。

3、长时间运行的光伏发电系统,面板积尘对其影响不可小觑。面板表面的灰尘具有反射、散射和吸收太阳辐射的作用,可降低太阳的透过率,造成面板接收到的太阳辐射减少,输出功率也随之减小,其作用与灰尘累积厚度成正比。

4、此外,因为灰尘吸收太阳辐射可使光伏面板升温,并且灰尘中含有一些腐蚀性的化学成分,这也使其光电转换效率降低。

二、新能源汽车需要哪种稀土

新能源汽车需要稀土钕、镧、铈、氧化镨、铷等。稀土永磁电机是新能源汽车区别于传统汽车中的三大重要部件之一,也是新能源汽车动力源。以特斯拉为首的新能源汽车所采用的“永磁技术”,对钕的依赖就像人类离不开氧气一般。

而新能源汽车电池以稀土中的镧、铈等元素作为电极材料的主要成分,具有安全性高、抗衰减、耐低温、可充电时间快。

稀土永磁电机是 70 年代初期出现的一种新型永磁电机,其工作原理与电励磁同步电机相同,区别在于前者是以永磁体替代励磁绕组进行励磁。

与传统的电励磁电机相比,稀土永磁电机具有结构简单,运行可靠,体积小,质量轻,损耗小,效率高等显著优势,而且该电机的形状和尺寸可以灵活设计,这使得它在新能源汽车领域中深受高度重视。

稀土永磁电机在汽车中主要是将动力蓄电池的电能转化为机械能,驱动发动机飞轮旋转实现发动机的起动。

稀土元素不仅仅是能参与目前主流锂电池电极材料的制备,还能很好地作为铅酸蓄电池或镍氢电池的正极制备原材料。

1、锂电池:由于稀土元素的加入,材料的结构稳定性得到了较大的保障,同时活性锂离子迁移的三维通道也得到了一定的扩充,这使所制备的锂离子电池有了更高的充电稳定性和电化学循环可逆性,以及更长的循环寿命。

2、铅酸电池:就国内的研究表明,稀土的加入有利于提高电极板铅基合金的抗拉强度、硬度、耐腐蚀性能和析氧过电位,活性组分中添加稀土可减少正极氧气析出量,提高正极活性物质的利用率,从而改善蓄电池的性能和使用寿命。

3、镍氢电池:镍氢电池具有高比容量、大电流、好充放电性能、无公害等优点,因而被称为“绿色电池”,并在汽车、电子等领域上得到广泛应用。为了使镍氢电池在保持优良高速放电特征的同时抑制其寿命的衰减,日本专利 JP2004127549 介绍电池负极可由稀土-镁-镍基储氢合金组成。

并不是所有的新能源汽车都能够实现零排放,比如混合动力汽车和增程序电动汽车,它们在使用过程中会释放一定量的有毒物质。

为了减少其汽车尾气的排放量,部分车辆在出厂时都会被强制要求安装三元催化器,其会在高温汽车尾气通过时,通过内置的净化剂增强围棋中的 CO、HC、NOx 三种气体的活性,促使它们完成发生氧化还原反应,生成无害气体,利于环保。

而三元催化器的主要构成成分正是稀土元素,稀土在这其中起到的关键作用就是储存材料,替代部分主催化剂以及作为催化助剂等。尾气净化催化剂所用的稀土主要是以氧化铈、氧化镨和氧化镧的混合物为主,而这些物质元素都是中国稀土矿中所富含的。

稀土元素由于电子结构较为特殊,而具有独特的储氧功能,常被用于电子燃油喷射系统氧传感器中的陶瓷材料的制备,使之催化效果更佳。电子燃油喷射系统是汽油发动机取消化油器而采用的一种先进的喷油装置,主要由空气系统、燃料系统和控制系统三大部分组成。

此次之外,稀土元素还在齿轮、轮胎、车身钢材等部分都有着广泛应。可以说,稀土是新能源汽车领域必不可少的元素。

三、不含稀土的电机,将在新能源汽车上普及!

1、目前在电动车上使用的电动机有两种——永磁同步电机和无磁感应交流异步电机。

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2、永磁同步电机技术成熟,而且效率较高,所以被应用在大部分单电机设计的电动车上。但永磁电机有一个大的缺点——它需要用到珍贵的稀土材料。

3、而感应交流异步电机优点是无需稀土,但缺点就是扭矩密度和功率密度低,而且体积较大。

4、因此为了降低对稀土的依赖,同时确保电机性能。很多汽车品牌都在开发没有稀土的电机。

5、特斯拉公布的计划,将使用磁铁,但没有使用稀土的磁铁制造电机。这就是所谓的非稀土电机。

6、特斯拉的计划不是减少稀土,而是干脆放弃使用。目标物质是镉。准确地说,是以钕铁硼(NdFeB)为基础,为了在高温环境下维持磁性特性,形成了“镝 Dysprosium”涂层的磁铁。用镉制成的 3 公斤磁铁可以举起 300 公斤以上的重物体。这是一块强大的磁铁,很容易制造出像磁力一样高效、强大的电机。

7、之所以要制造不使用镉的磁铁,是为了用环保的方法生产环保汽车。稀土在开采的过程中也会产生很多的污染。

8、除了污染以外,作为一种战略资源,中国供应了全球 97%的稀土,而从 2008 年开始中国开始采取稀土出口的限制措施。甚至有人说“中东有石油,中国有稀土”。

9、如果不想使用稀土,就必须开发新的磁铁。专家们认为,这实际上近乎不可能。因此要寻找对策。目前,摆脱稀土的电机技术开发正在分两步进行。使用 SR(Switched Reluctance)电机的结构改良技术和铁氧体(Ferrite)磁铁。

10、SR 电机是指在没有永久磁铁的情况下改变磁阻路径,产生旋转力的电机。因为不用磁铁本身,所以完全不用稀土。类似的方式有电磁感应电动机。这是在铜布线上制造磁场,为马达产生电力的方式。虽然具有价格低廉的优点,但在效率方面比使用磁铁的马达差,因此在行驶距离方面也会受到损失。特斯拉 Model S 搭载的电机就是这种方式。

11、铁氧体是指包括氧化铁在内的磁性陶瓷。改善了铁氧体的磁化特性,用作电机的永久磁铁,不用稀土也可以制造电机。而特斯拉就是专注于此。

12、除了特斯拉以外,全球很多汽车品牌也都在开发不含稀土的电机。

13、丰田曾表示,将从 2012 年开始开发不使用稀土的新磁铁。6 年后的 2018 年 2 月,丰田宣布在世界上首次开发出一种新型磁铁,该磁铁减少了镉,甚至具有耐热性。丰田的磁铁与普通电动汽车电机相比,将镉的使用量减少了 50%。因此,用镧(lanthanum)和铈(cerium)代替了不足的性能和耐热性。再加上采用了抑制性能下降的新技术,开发出了可以发挥与现有钕磁铁同等性能的新技术。

14、日产也曾宣布,将从 2012 年开始使用将除氟量减少 40%的发动机。本田 2016 年表示,将在混合动力汽车用马达上使用未使用稀土的电机。

15、宝马正在通过第五代 eDrive 技术量产非稀土发动机。首次使用该电机的车型是 X3 的电动汽车版本 iX3。该电动机被称为交流同步电动机(AC synchronous motor),宝马强调可以实现更高的能量密度、更快的开关频率和更好的热管理。没有提及电机刷的寿命。

16、大众汽车决定使用利用钕的永久磁铁,但不使用其他两种稀土 Terbium 和 Dysprosium。此外,在所有电动汽车阵容中,后轮将使用永磁电机,前轮将使用无磁电机。

17、通用汽车选择了与丰田相同的路线。也就是说,虽然利用磁铁,但要降低对稀土的依赖度。电机名为 Ultium Drive Unit,由 180kW(245 马力)前轮驱动电机和 255kW(347 马力)后轮驱动电机,再加上发挥 62kW(84 马力)的 AWD 助攻电机共三个电机组成。该电机首次使用的车型是 GMC 悍马 EV。在此之前,雪佛兰 Volt EV 使用了同时使用钕和铁氧体的电机,减少了稀土的使用。

18、雷诺、Valeo 和西门子开发了 EESM(electrically excited synchronous motor)。原本应该有磁铁的转子位置用铜代替,驱动电机的方式。今后计划用于雷诺的多种电动汽车。

19、德国 Vitesco Technologies 也于 2022 年开发出了与雷诺相同的 EESM 电机。到目前为止,主要是利用磁铁生产 PSM(Permanently excited Synchronous Machines)电机,但通过技术克服了不使用磁铁产生的弱点。他特别强调,在高速领域比 PSM 电机更有效率,同时比 PSM 电机价格更低,二氧化碳足迹也减少了,兼具可持续性。

20、德国汽车零部件企业马勒(Mahle)也开发出了利用铜代替磁铁的电磁铁的马达。马勒的电机在高温环境下的效率也超过 95%,理想条件下的效率为 96%。其特点是降低了随着温度上升的功率变化,不仅可以应对普通轿车,还可以应对高负荷的商用车。

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21、采埃孚制造所有种类的电机。从使用永磁电机到非稀土电机,种类繁多。从 68 马力到 750 马力,400 伏和 800 伏,直径从 150 毫米到 400 毫米,从小型车到大型卡车,组成了多种产品组合。2015 年开发出了磁感应方式的电机,而不是磁铁,速度也比较快。

22、美国博格华纳公司(BorgWarner)开发了 HVH(High-Voltage Hairpin)电机。电动汽车用电机通过磁感应方式产生动力,在此过程中,为了解决摩擦损失的机械接触,还在研究综合无线感应电力传输系统。

23、英国汽车零部件企业里卡多(Ricardo)2015 年开发出非稀土电机。第一个成品是发挥 85kW(约 115 马力)的电机,自主命名为 Rapid Design and Development of a Switched Reluctance Traction Motor(SR)。里卡多解释说,随着电动汽车所需的性能、小型封装化和轻量化的实现,甚至降低了成本。

24、现代汽车集团也在开发非稀土电机。因为还在研发阶段,所以无法透露确切的内容,但设定的目标是在不使用稀土的情况下提高效率和性能,这一点与其他企业没有区别。

25、研究调查机构 IdTechEX 的数据显示,截至 2020 年,电动汽车和插电式混合动力汽车使用的电机中,77%使用了钕磁铁。不使用磁铁的感应电动机占 17%。但随着各企业积极开发不使用稀土的电机,非稀土电机的种类和方式将更加多样化。

26、【本文来自易车号作者郑谊,版权归作者所有,任何形式转载请联系作者。内容仅代表作者观点,与易车无关】

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