Маленькие металлы, большая сила: как невидимые редкоземельные элементы приводят в движение ваш новый энергетический автомобиль

Когда вы ведете тихий, но мощный новый энергетический автомобиль и грациозно обгоняете автомобиль на топливе в момент включения зеленого света, задумывались ли вы, что ядро этой стремительной мощи скрывается за довольно «простыми» названиями? Это редкоземельные элементы.

Это не обычная почва, а собирательный термин для 17 видов металлических элементов, каждый из которых является «витамином» и «волшебным порошком» для современной промышленности. Сегодня давайте приподнимем капот нового энергетического автомобиля и посмотрим, где именно находятся эти «волшебные порошки» и какую алхимию они выполняют.

Волшебное заклинание первое: «Вечный двигатель» - сердце мотора - синхронный двигатель с постоянными магнитами

Самая фундаментальная разница между новыми энергетическими автомобилями и автомобилями на топливе заключается в том, что «сердце» изменилось с двигателя на мотор. В настоящее время подавляющее большинство высокопроизводительных электромобилей на рынке, таких как Tesla Model 3/Y и BYD Han, предпочитают использовать синхронные двигатели с постоянными магнитами. Здесь «постоянный магнит» - это место, где вступает в игру магия редкоземельных элементов.

Представьте себе внутреннее устройство мотора: основным компонентом является высокоскоростной вращающийся ротор. Чтобы заставить ротор вращаться, необходимо создать сильное магнитное поле с помощью магнитов. Если использовать обычные магниты, это все равно, что пытаться притянуть большой железный блок маленьким магнитом, что и трудоемко, и имеет ограниченную магнитную силу.

Однако, когда к редкоземельным элементам, таким как неодим и празеодим, добавляются для создания неодим-железо-борных постоянных магнитов, ситуация кардинально меняется. В настоящее время это самый сильный постоянный магнит, обнаруженный человеком, и он известен как «Магнитный король».

Насколько он силен? При том же объеме энергетический продукт неодим-железо-борных магнитов более чем в десять раз превышает энергетический продукт обычных ферритовых магнитов! Это как дать ротору мотора «костюм Супермена», позволяющий ему генерировать чрезвычайно мощное магнитное поле при чрезвычайно малом объеме и весе.

·Какие преимущества это приносит?

1. Высокая мощность, быстрая реакция: мощное магнитное поле означает больший крутящий момент, поэтому электромобили так быстро стартуют и ускоряются, а ощущение ускорения возникает мгновенно.

2. Компактный дизайн, высокая эффективность: благодаря сильной магнитной силе мотор можно сделать очень компактным, экономя больше места для аккумулятора или пассажирского салона в автомобиле. В то же время его эффективность преобразования энергии чрезвычайно высока, обычно превышает 95%, что намного превышает 40% у двигателей внутреннего сгорания, а это означает, что меньше электроэнергии тратится впустую в виде тепла и напрямую преобразуется в запас хода.  

3. Тишина и плавность: без грохота и вибрации двигателя мотор работает чрезвычайно тихо, улучшая впечатления от вождения.

Можно сказать, что без редкоземельных постоянных магнитных материалов было бы трудно иметь такой эффективный, мощный и компактный мотор для новых энергетических автомобилей, какой мы имеем сегодня. Это «душа» сердца электромобилей.

Волшебство 2: Секрет «Продления жизни» хранилища энергии - силовые аккумуляторы

Поговорив о сердце мотора, давайте теперь посмотрим на хранилище энергии - аккумуляторы. Редкоземельные элементы играют здесь роль «героев закулисья». Хотя их использование невелико, их эффекты имеют решающее значение.

В материалах положительного электрода тройных литиевых батарей добавление следовых количеств редкоземельных элементов, таких как лантан и церий, может действовать как «стабилизаторы» и «улучшители».

·Увеличение срока службы: в процессе многократной зарядки и разрядки аккумулятора его внутренняя структура постепенно разрушается, что приводит к снижению емкости. Добавление редкоземельных элементов похоже на добавление «армирующих ребер» к каркасу аккумулятора, эффективно стабилизируя кристаллическую структуру и замедляя процесс старения, тем самым продлевая срок службы аккумулятора.

·Повышение безопасности: редкоземельные элементы также могут повысить термическую стабильность материалов положительного электрода, делая аккумулятор более «спокойным» в экстремальных условиях, таких как высокие температуры, снижая риск теплового разгона и обеспечивая дополнительный уровень безопасности.

Итак, хотя редкоземельные элементы напрямую не обеспечивают электроэнергией, они подобны тщательному «смотрителю аккумулятора», молчаливо охраняющему здоровье и безопасность аккумулятора, позволяя вашему автомобилю работать дольше и безопаснее.

Волшебство 3: «Невидимая» движущая сила облегчения веса и интеллекта

Отличный электромобиль должен быть не только быстрым и иметь большой запас хода, но и быть умным и энергоэффективным. Редкоземельные элементы сыграли значительную роль в этих двух аспектах.

·Облегчение веса кузова автомобиля: добавление редкоземельных элементов к легким материалам, таким как алюминий и магний, может значительно улучшить их технологические характеристики и прочность. Это позволяет компонентам автомобиля становиться легче, оставаясь при этом прочными и надежными. Каждое небольшое снижение веса автомобиля положительно влияет на увеличение запаса хода.

·Электронная система управления: многочисленные датчики, микромоторы, динамики и другие электронные компоненты автомобиля полагаются на небольшие редкоземельные магниты и редкоземельные элементы. Они являются основой для реализации различных интеллектуальных функций помощи водителю и обеспечения высококачественного аудио- и видеовоспроизведения.