Quando guidi un nuovo veicolo a energia silenzioso ma potente e superi con grazia un'auto a combustibile nel momento in cui scatta il semaforo verde, ti sei mai chiesto che il cuore di questa potenza in crescita risieda dietro nomi piuttosto "rustici"? Sono le terre rare.
Non sono terra ordinaria, ma un termine collettivo per 17 tipi di elementi metallici, ognuno dei quali è una "vitamina" e una "polvere magica" per l'industria moderna. Oggi, solleviamo il cofano di un nuovo veicolo a energia e vediamo esattamente dove si trovano queste "polveri magiche" e che tipo di alchimia compiono.
Incantesimo magico uno: il cuore a "moto perpetuo" del cuore di potenza - motore sincrono a magneti permanenti
La differenza più fondamentale tra i nuovi veicoli a energia e i veicoli a combustibile risiede nel fatto che il "cuore" è cambiato da un motore a un motore. Attualmente, la stragrande maggioranza dei veicoli elettrici ad alte prestazioni sul mercato, come Tesla Model 3/Y e BYD Han, scelgono tutti di utilizzare motori sincroni a magneti permanenti. Qui, il "magnete permanente" è dove entra in gioco la magia delle terre rare.
Immagina l'interno di un motore: il componente principale è un rotore rotante ad alta velocità. Per far girare il rotore, è necessario generare un forte campo magnetico utilizzando i magneti. Se si utilizzano magneti ordinari, è come cercare di attrarre un grande blocco di ferro con un piccolo magnete, il che è sia laborioso che ha una forza magnetica limitata.
Tuttavia, quando elementi come il neodimio e il praseodimio della famiglia delle terre rare vengono aggiunti per creare magneti permanenti al neodimio-ferro-boro, la situazione è completamente diversa. È attualmente il magnete permanente più potente scoperto dagli umani ed è conosciuto come il "Re Magnetico".
Quanto è forte? A parità di volume, il prodotto di energia magnetica dei magneti al neodimio-ferro-boro è più di dieci volte superiore a quello dei magneti in ferrite ordinari! È come dare al rotore del motore un "costume da Superman", permettendogli di generare un campo magnetico estremamente potente con un volume e un peso estremamente ridotti.
· Quali benefici porta?
1. Potenza elevata, risposta rapida: un potente campo magnetico significa una maggiore coppia, motivo per cui i veicoli elettrici partono e accelerano così rapidamente e la sensazione di accelerazione arriva all'istante.
2. Design compatto, alta efficienza: grazie alla forte forza magnetica, il motore può essere reso molto compatto, risparmiando più spazio per la batteria o l'abitacolo del veicolo. Allo stesso tempo, la sua efficienza di conversione energetica è estremamente elevata, di solito superiore al 95%, superando di gran lunga il 40% dei motori a combustibile, il che significa che meno energia elettrica viene sprecata come calore e viene convertita direttamente nell'autonomia di guida.
3. Silenzioso e fluido: senza il rombo e le vibrazioni del motore, il motore funziona in modo estremamente silenzioso, migliorando l'esperienza di guida.
Si può dire che senza i materiali magnetici permanenti delle terre rare, sarebbe difficile avere un motore per veicoli a energia nuova così efficiente, potente e compatto come quello che abbiamo oggi. È l'"anima" del cuore di potenza dei veicoli elettrici.
Magia 2: il segreto di "prolungamento della vita" del deposito di energia - batterie di alimentazione
Dopo aver parlato del cuore di potenza, diamo ora un'occhiata al deposito di energia - le batterie. Le terre rare svolgono qui il ruolo di "eroi dietro le quinte". Sebbene il loro utilizzo non sia elevato, i loro effetti sono cruciali.
Nei materiali dell'elettrodo positivo delle batterie al litio ternarie, l'aggiunta di tracce di elementi delle terre rare, come il lantanio e il cerio, può agire come "stabilizzatori" e "miglioratori".
· Migliorare la durata: durante il ripetuto processo di carica e scarica della batteria, la sua struttura interna crollerà gradualmente, portando a una diminuzione della capacità. L'aggiunta di elementi delle terre rare è come aggiungere "nervature di rinforzo" alla struttura della batteria, stabilizzando efficacemente la struttura cristallina e rallentando il processo di invecchiamento, prolungando così la durata della batteria.
· Migliorare la sicurezza: gli elementi delle terre rare possono anche migliorare la stabilità termica dei materiali dell'elettrodo positivo, rendendo la batteria più "calma" in condizioni estreme come le alte temperature, riducendo il rischio di fuga termica e fornendo un ulteriore livello di sicurezza.
Quindi, sebbene le terre rare non forniscano direttamente energia elettrica, sono come un meticoloso "custode della batteria", che salvaguarda silenziosamente la salute e la sicurezza della batteria, consentendo alla tua auto di funzionare più a lungo e in modo più sicuro.
Magia 3: la forza trainante "invisibile" dell'alleggerimento e dell'intelligenza
Un eccellente veicolo elettrico non dovrebbe essere solo veloce e avere una lunga autonomia, ma anche essere intelligente ed efficiente dal punto di vista energetico. Le terre rare hanno svolto un ruolo significativo in questi due aspetti.
· Alleggerimento della carrozzeria del veicolo: l'aggiunta di terre rare a materiali leggeri come alluminio e magnesio può migliorare significativamente le loro prestazioni di lavorazione e la loro resistenza. Ciò consente ai componenti del veicolo di diventare più leggeri pur rimanendo robusti e affidabili. Ogni leggera riduzione del peso del veicolo contribuisce positivamente al miglioramento dell'autonomia.
· Sistema di controllo elettronico: i numerosi sensori, micro-motori, altoparlanti e altri componenti elettronici del veicolo si basano tutti su piccoli magneti delle terre rare ed elementi delle terre rare. Sono alla base dell'implementazione di varie funzioni di assistenza alla guida intelligenti e forniscono esperienze audio e video di alta qualità.
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