2025-12-02
近年、急成長を遂げている新エネルギー車（NEV）市場は、関連する新エネルギー材料、新しい用途、そして新しい市場に前例のない発展の機会をもたらし、業界全体の発展を牽引しています。戦略的鉱物資源の重要なクラスとして、レアアース元素はNEV産業において重要な地位を占めています。
レアアースとは、イットリウム、スカンジウム、および17種類のランタノイド元素を含む一連の元素を指します。これらの元素は現代産業において不可欠な役割を果たし、「産業用MSG」として称賛されており、エレクトロニクス、情報技術、石油化学、冶金、エネルギーなどの分野で材料の品質や性能を向上させることができます。
NEVの用途では、レアアースは主に駆動モーター、スピーカー、電気自動車のハードディスクドライブに使用されています。カーボンニュートラル目標の下、中国のレアアース需要はNEV産業の急速な発展に伴い急速に増加しています。データによると、NEVとエレクトロニクス産業が世界のレアアース消費の最大の割合を占めており、35％に達しています。レアアース材料はNEVの用途に不可欠です。
NEVセクター内でのレアアース消費を見ると、主にレアアース永久磁石材料とレアアース水素貯蔵材料が含まれており、それぞれ64％と36％を占めています。NEV産業では、ハイブリッド車、電気自動車、または黎明期の燃料電池車であっても、永久磁石モーターは不可欠な中核部品です。レアアース永久磁石は、NEVセクターにおけるレアアース用途の約60％を占めています。
「永久磁石」とは、文字通り、長期間持続する安定した磁場を維持することを意味します。この現象を維持するには、レアアース元素の「ネオジム」が必要です。「ネオジム」に「鉄」と「ホウ素」を加えることで、強力で常時オンの磁場、つまりネオジム鉄ホウ素（NdFeB）が生成されます。
NdFeB磁石は強力な磁力を提供し、モーターがより小さな体積でより大きなトルクと出力電力を供給できるようにします。これは、EVが同じ速度までより速く加速できると同時に、車両全体のエネルギー効率を向上させ、運転性能を大幅に向上させることを意味します。
次に、NdFeB磁石で作られた高効率モーターは、EVが同じバッテリー容量からより高いエネルギー利用率を達成できるようにします。これは、車両がバッテリーに蓄えられたエネルギーをより効果的に使用できることを意味し、それによって走行距離が伸びます。消費者にとっては、これが航続距離への不安を軽減し、NEVのより幅広い普及を促進します。
さらに、従来のガソリン車と比較して、EVは車両の軽量化をより重視しています。NdFeB磁石は強力な磁気特性を持っており、同じ出力電力をより小さな体積と重量で供給できます。
同時に、永久磁石モーター内では、NdFeBが最も一般的に使用される永久磁石材料の1つです。通常、永久磁石モーターの耐熱性を確保するために、少量のガリウムや、ジスプロシウム、プラセオジム、テルビウムなどの重レアアース元素も混合されます。しかし、重レアアース元素は鉱石埋蔵量が少なく、コストも高くなります。現在、一部の企業は、より軽いレアアースの使用を増やし、重レアアースの使用を減らす方向にシフトしています。
レアアース元素は、現在の主流のリチウム電池電極材料の調製に参加するだけでなく、鉛蓄電池やニッケル水素（NiMH）電池の正極を調製するための優れた原料としても機能します。
すべてのNEVがゼロエミッションを達成するわけではないことはよく知られています。たとえば、ハイブリッド車やレンジエクステンダー電気自動車は、走行中にまだ排気ガスを排出します。一部の車両は、製造時に三元触媒コンバーター（TWC）の設置が義務付けられており、内蔵の触媒を使用して有害ガスを反応させて無害なガスに変換します。TWCの主要な構成要素はまさにレアアース元素です。独自の電子構造により、レアアースは独特の酸素貯蔵能力を持っています。たとえば、CeO₂中のセリウムは酸化状態を変化させることができ、優れた酸素貯蔵および放出能力を提供します。リーン/リッチ燃料条件下で酸素を貯蔵/放出することができ、それによってCO、HC、およびNOxに対する触媒の変換効率を向上させます。
レアアース元素は、性能を向上させるためにセラミック材料の添加剤として使用されることが多いため、特殊セラミックの「ビタミン」とも呼ばれています。たとえば、ジルコニア酸素センサーの中核部品はジルコニア膜であり、通常、ジルコニアにレアアース元素を添加して形成されます。酸素にさらされると、ジルコニア膜の導電率が変化し、それによってエンジンの燃焼効率と排出レベルが制御されます。
レアアースは、MLCC誘電体粉末の重要なドーピング成分であり、MLCCの信頼性を効果的に向上させます。それらは、ハイエンドMLCC用のセラミック粉末を開発するための不可欠な原料です。たとえば、Y₂O₃やLa₂O₃などのレアアース酸化物は、セラミックの誘電特性を改善し、コンデンサ密度と動作周波数範囲を増加させるために、MLCCの添加剤として使用されています。次に、セラミックと電極の間にレアアース酸化物の薄い層を形成することで、結合力と界面安定性を高め、コンデンサの故障率とリーク電流を減らすことができます。さらに、レアアース酸化物は高い融点と熱安定性を持ち、高温環境での誘電損失を減らし、MLCCの信頼性と寿命を向上させることができます。
窒化ケイ素（Si₃N₄）セラミックベアリングは、軽量、高硬度、高強度、低摩擦、高耐熱性、優れた電気絶縁性、長寿命などの利点があるため、自動車用ベアリングの製造に最適な材料と考えられています。しかし、純粋な窒化ケイ素は焼結が困難です。レアアース酸化物焼結助剤を導入すると、セラミック構造内に複合酸化物/窒化物粒界相が形成され、窒化ケイ素材料に高温での優れた性能が付与されます。
さらに、レアアースは、自動車の車体鋼、ギア、ホイールハブ、さらにはネジにおいても重要な役割を果たしています。タイヤ製造業界でさえ、安定剤としてレアアースポリマー材料を必要としています。自動車分野では、レアアースは少量しか使用されていませんが、不可欠であると言えます！
3月1日、テスラは2023年の投資家向け説明会を開催し、次世代モーターがレアアースの使用を完全に排除すると発表しました。このニュースは大きな注目と懐疑的な見方を集めました。
2020年には、世界の電気自動車の77％がレアアースベースの永久磁石モーターを使用していたことに注意することが重要です。中国のNEV市場では、EVの90％以上がレアアース永久磁石モーターを使用しています。
資源の観点から： 2021年時点のUSGSのデータによると、レアアース酸化物（REO）埋蔵量を統計指標として使用すると、世界のレアアース資源埋蔵量は約1億2000万トンです。それらは主に中国、ベトナム、ブラジル、ロシアなどの国に分布しています。これらの4か国の合計埋蔵量は世界の合計の86.4％を占めており、中国は4400万トン、ベトナム、ブラジル、ロシアはそれぞれ2000万トン以上を保有しています。
現在、中国は世界の埋蔵量の35.2％、世界の採掘量の58％、世界の消費量の65％を占めており、3つの側面すべてで世界第1位にランクインしています。世界最大の生産国、輸出国、消費国であり、支配的な地位を占めています。
中科三環の幹部は以前、現在、各NEVは約2.5キログラムのNdFeB永久磁石材料を使用していると述べています。これに基づくと、レアアース磁性材料に対する世界のNEV需要は、2025年までに3万トンに達すると予測されています。
同時に、中国はレアアースに対する管理を強化しています。2021年、工業情報化部と自然資源部は、「2021年レアアース採掘および製錬分離の総量管理指標の発行に関する通知」を発行しました。2021年のレアアース採掘および製錬分離の総量管理指標は、それぞれ168,000トンと162,000トンであり、2020年と比較して約20％増加しました。以前の草案意見では、承認なしにレアアース採掘または製錬分離プロジェクトに投資または建設してはならないと明示的に述べられており、将来の国内レアアース採掘と分離のための全体的なトーンを設定しています。総量割当管理の継続的な実施です。
同年、米国ホワイトハウスの「100日サプライチェーンレビューレポート」は、レアアース産業チェーンにおけるレアアース磁石の輸入に対する米国の依存が国家安全保障に対する脅威をもたらすと強調しました。これに対応して、米国商務省の報告書は、税額控除、補助金、優先調達、および防衛備蓄を通じて、国内の米国永久磁石メーカーへの支援を強化し、永久磁石材料におけるレアアースを削減/排除し、永久磁石産業チェーンを「脱中国化」するプロセスを積極的に推進することを推奨しました。
「日経」によると、米国はレアアース磁石のサプライネットワークを再構築しています。戦略的材料における中国への依存を減らすために、中国が大きなシェアを占める一部の生産プロセスが米本土に移転され、政府の支援を受けている米国企業は投資を加速しています。しかし、中国に長年依存してきたサプライネットワークを再構築することは容易ではありません。原材料の調達と物流コストが高い米国には、競争優位性がありません。ブルームバーグの分析によると、米国がレアアースサプライチェーンで自給自足できるようになるには、少なくとも10年かかると予想されています。レアアース価格の上昇などの要因と相まって、日本の自動車メーカー、ヨーロッパの自動車メーカー、アメリカの自動車メーカーが代替品を探し、レアアースフリーモーターの研究開発を開始していることは驚くことではありません。性能の観点から：
2012年にテスラモデルSが発売されたとき、誘導モーターが搭載されていました。誘導モーターには特定のコスト上の利点がありますが、サイズが大きく、効率が低いなどの欠点もあり、航続距離に影響を与えます。
NEVにとって、航続距離は重要な競争要因です。誘導モーターの重量が重く、変換効率が低いと、車両の航続距離が短くなります。これが、多くの自動車メーカーが永久磁石モーターを選択する主な理由です。テスラは、モデル3から永久磁石DCモーターに切り替え、最終的に他のモデルにもこのモーターを採用したことに注目する価値があります。データによると、モデル3で使用されている永久磁石モーターは、以前に使用されていた誘導モーターよりも約6％効率的です。
材料の観点から：
「脱レアアース化」に関して、現在最も注目されている代替材料は「フェライト」です。鉄と酸素で構成され、少量の金属が混合されたこのセラミックは、磁石を製造できます。安価で製造が容易です。
しかし、フェライトは常にレアアースNdFeBのローエンドの代替品でした。その性能、体積、その他の側面は、NdFeBレベルに匹敵することは困難です。車両の一部のマイクロモーターに使用できます。サマリウムコバルト（SmCo）永久磁石については、それ自体にレアアース元素のサマリウムが含まれており、放射性があります。現在、軍事、航空宇宙、および同様の分野でのみ使用されています。NEVでそれらを代替することは逆効果になります。現在、いくつかのメーカーがレアアースフリーオプションの研究を開始しています。しかし、新興企業のNironの窒素鉄磁石であれ、マンガンを含む別の高磁力材料であれ、理想的な形で長期的に製造および保存することはできません。DAテクノロジーとKoreenが首尾よく製造したと以前に報告されたマンガンビスマス（Mn-Bi）磁石の試作品でさえ、現在、性能検証と改善作業が行われているだけです。
明らかに、NEV産業が低コストと高効率を追求していることを考慮すると、未解決の技術的課題と相まって、レアアース資源から完全に解放されることは不可能ではありませんが、短期的には達成できません。少なくとも、中国では、レアアースモーターは、近い将来、車両用途の主流の方向性であり続けるでしょう。
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