فلزات کوچک، قدرت بزرگ: چگونه زمین های نادر نامرئی وسیله نقلیه انرژی جدید شما را هدایت می کنند

وقتی در حال رانندگی یک خودروی انرژی نو و بی‌صدا هستید و با ظرافت از یک خودروی سوخت‌فشاری در لحظه روشن شدن چراغ سبز سبقت می‌گیرید، آیا تا به حال به این فکر کرده‌اید که هسته این قدرت فزاینده پشت نام‌های نسبتاً «روستایی» نهفته است؟ آن‌ها فلزات کمیاب هستند.

آنها خاک معمولی نیستند، بلکه یک اصطلاح جمعی برای 17 نوع عنصر فلزی هستند که هر کدام یک «ویتامین» و «پودر جادویی» برای صنعت مدرن هستند. امروز، بیایید کاپوت یک خودروی انرژی نو را بلند کنیم و دقیقاً ببینیم این «پودرهای جادویی» کجا هستند و چه نوع کیمیاگری انجام می‌دهند.

جادوی شماره یک: هسته «حرکت دائمی» قلب قدرت - موتور سنکرون مغناطیس دائم

اساسی‌ترین تفاوت بین خودروهای انرژی نو و خودروهای سوخت‌فشاری در این واقعیت نهفته است که «قلب» از یک موتور به یک موتور تغییر کرده است. در حال حاضر، اکثریت قریب به اتفاق خودروهای الکتریکی با عملکرد بالا در بازار، مانند تسلا مدل 3/Y و BYD Han، همگی استفاده از موتورهای سنکرون مغناطیس دائم را انتخاب می‌کنند. در اینجا، «مغناطیس دائم» جایی است که جادوی فلزات کمیاب وارد عمل می‌شود.

فضای داخلی یک موتور را تصور کنید: جزء اصلی یک روتور با سرعت بالا است. برای چرخاندن روتور، باید با استفاده از آهنربا یک میدان مغناطیسی قوی ایجاد کرد. اگر از آهنرباهای معمولی استفاده شود، مانند تلاش برای جذب یک بلوک آهنی بزرگ با یک آهنربای کوچک است که هم زحمت دارد و هم نیروی مغناطیسی محدودی دارد.

با این حال، هنگامی که عناصری مانند نئودیمیوم و پراسئودیمیوم از خانواده فلزات کمیاب برای ایجاد آهنرباهای دائم نئودیمیوم-آهن-بور اضافه می‌شوند، وضعیت کاملاً متفاوت است. در حال حاضر قوی‌ترین آهنربای دائمی است که توسط انسان کشف شده و به عنوان «پادشاه مغناطیسی» شناخته می‌شود.

چقدر قوی است؟ تحت همان حجم، محصول انرژی مغناطیسی آهنرباهای نئودیمیوم-آهن-بور بیش از ده برابر آهنرباهای فریت معمولی است! این مانند دادن یک «لباس سوپرمن» به روتور موتور است که به آن اجازه می‌دهد یک میدان مغناطیسی فوق‌العاده قدرتمند را با حجم و وزن فوق‌العاده کم تولید کند.

· چه مزایایی به همراه دارد؟

1. قدرت زیاد، پاسخ سریع: یک میدان مغناطیسی قدرتمند به معنای گشتاور بیشتر است، به همین دلیل است که خودروهای الکتریکی خیلی سریع شروع و شتاب می‌گیرند و حس شتاب فوراً ایجاد می‌شود.

2. طراحی فشرده، راندمان بالا: به دلیل نیروی مغناطیسی قوی، موتور را می‌توان بسیار فشرده ساخت و فضای بیشتری را برای باتری یا کابین مسافر در خودرو ذخیره کرد. در عین حال، راندمان تبدیل انرژی آن بسیار بالا است، معمولاً بیش از 95٪، که بسیار بیشتر از 40٪ موتورهای سوخت‌فشاری است، به این معنی که انرژی الکتریکی کمتری به عنوان گرما هدر می‌رود و مستقیماً به محدوده رانندگی تبدیل می‌شود.  

3. بی‌صدا و روان: بدون غرش و لرزش موتور، موتور بسیار بی‌صدا کار می‌کند و تجربه رانندگی را افزایش می‌دهد.

می‌توان گفت که بدون مواد مغناطیس دائم فلزات کمیاب، داشتن چنین موتور خودروی انرژی نو کارآمد، قدرتمند و فشرده‌ای که امروزه داریم، دشوار خواهد بود. این «روح» قلب قدرت خودروهای الکتریکی است.

جادوی 2: راز «افزایش طول عمر» مخزن انرژی - باتری‌های قدرت

با صحبت در مورد قلب قدرت، اکنون بیایید نگاهی به مخزن انرژی - باتری‌ها بیندازیم. فلزات کمیاب در اینجا نقش «قهرمانان پشت صحنه» را ایفا می‌کنند. اگرچه استفاده از آنها زیاد نیست، اما اثرات آنها حیاتی است.

در مواد الکترود مثبت باتری‌های لیتیوم سه‌تایی، افزودن مقادیر کمی از عناصر کمیاب، مانند لانتان و سریم، می‌تواند به عنوان «تثبیت‌کننده» و «بهبوددهنده» عمل کند.

· افزایش طول عمر: در طول فرآیند شارژ و دشارژ مکرر باتری، ساختار داخلی آن به تدریج فرو می‌پاشد و منجر به کاهش ظرفیت می‌شود. افزودن عناصر کمیاب مانند افزودن «دنده‌های تقویت‌کننده» به چارچوب باتری است که به طور موثر ساختار کریستالی را تثبیت کرده و روند پیری را کند می‌کند و در نتیجه عمر باتری را افزایش می‌دهد.

· بهبود ایمنی: عناصر کمیاب همچنین می‌توانند پایداری حرارتی مواد الکترود مثبت را افزایش دهند و باتری را در شرایط شدید مانند دمای بالا «آرام‌تر» کنند، خطر فرار حرارتی را کاهش داده و یک لایه ایمنی اضافی را فراهم کنند.

بنابراین، اگرچه فلزات کمیاب مستقیماً انرژی الکتریکی را تامین نمی‌کنند، اما مانند یک «نگهبان باتری» دقیق هستند که بی‌صدا از سلامت و ایمنی باتری محافظت می‌کنند و به خودروی شما اجازه می‌دهند طولانی‌تر و ایمن‌تر کار کند.

جادوی 3: نیروی محرکه «نامرئی» سبک‌سازی و هوشمندی

یک خودروی الکتریکی عالی نه تنها باید سریع و دارای برد طولانی باشد، بلکه باید هوشمند و کم‌مصرف نیز باشد. فلزات کمیاب در این دو جنبه نقش مهمی ایفا کرده‌اند.

· سبک‌سازی بدنه خودرو: افزودن فلزات کمیاب به مواد سبک وزن مانند آلومینیوم و منیزیم می‌تواند عملکرد پردازش و استحکام آنها را به طور قابل توجهی بهبود بخشد. این به اجزای خودرو اجازه می‌دهد تا سبک‌تر شوند و در عین حال محکم و قابل اعتماد باشند. هر کاهش جزئی در وزن خودرو به بهبود برد کمک مثبتی می‌کند.

· سیستم کنترل الکترونیکی: حسگرهای متعدد، موتورهای کوچک، بلندگوها و سایر اجزای الکترونیکی موجود در خودرو همگی به آهنرباهای کوچک فلزات کمیاب و عناصر کمیاب متکی هستند. آنها اساس اجرای عملکردهای مختلف کمک رانندگی هوشمند و ارائه تجربیات صوتی و تصویری با کیفیت بالا هستند.