2025-12-02
Trong những năm gần đây, thị trường xe năng lượng mới (NEV) đang bùng nổ đã thúc đẩy toàn bộ chuỗi công nghiệp phát triển mạnh mẽ, mang lại cơ hội phát triển chưa từng có cho các vật liệu năng lượng mới liên quan,Ứng dụng mớiLà một loại tài nguyên khoáng sản chiến lược quan trọng, các nguyên tố đất hiếm chiếm một vị trí quan trọng trong ngành công nghiệp NEV.
Đất hiếm đề cập đến một loạt các nguyên tố, bao gồm yttrium, scandium và 17 nguyên tố lanthanide." có khả năng cải thiện chất lượng vật liệu hoặc hiệu suất trong các lĩnh vực như điện tử và công nghệ thông tin, hóa dầu, luyện kim và năng lượng.
Trong các ứng dụng NEV, đất hiếm chủ yếu được sử dụng trong động cơ truyền động, loa và ổ đĩa cứng của xe điện.Nhu cầu đất hiếm của Trung Quốc đang tăng nhanh chóng cùng với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp NEVDữ liệu cho thấy NEV và ngành công nghiệp điện tử chiếm tỷ lệ cao nhất trong tiêu thụ đất hiếm toàn cầu, đạt 35%.
Nhìn vào mức tiêu thụ đất hiếm trong lĩnh vực NEV, nó chủ yếu liên quan đến vật liệu từ vĩnh cửu đất hiếm và vật liệu lưu trữ hydro đất hiếm, tương ứng chiếm 64% và 36%.Trong ngành công nghiệp NEV, cho dù cho xe hybrid, điện thuần túy, hoặc các xe pin nhiên liệu đang phát triển, động cơ nam châm vĩnh viễn là các thành phần cốt lõi thiết yếu.Nam châm vĩnh viễn đất hiếm chiếm khoảng 60% các ứng dụng đất hiếm trong lĩnh vực NEV.
"Điện từ vĩnh viễn" nghĩa là duy trì một từ trường bền vững và lâu dài.Thêm "sắt" và "boron" vào "neodymium" tạo ra một từ trường mạnh mẽ và luôn hoạt động.
Nam châm NdFeB cung cấp lực từ mạnh, cho phép động cơ cung cấp mô-men xoắn lớn hơn và công suất trong khối lượng nhỏ hơn.Điều này có nghĩa là EV có thể tăng tốc đến cùng một tốc độ nhanh hơn trong khi cũng cải thiện hiệu quả năng lượng của xe, cải thiện đáng kể hiệu suất lái xe.
Thứ hai, các động cơ hiệu quả cao được làm bằng nam châm NdFeB cho phép xe điện đạt được mức sử dụng năng lượng cao hơn từ cùng dung lượng pin.Điều này có nghĩa là xe có thể sử dụng hiệu quả hơn năng lượng được lưu trữ trong pinĐối với người tiêu dùng, điều này làm giảm sự lo lắng về phạm vi, tạo điều kiện cho việc áp dụng NEV rộng hơn.
Hơn nữa, so với các loại xe có động cơ đốt trong truyền thống, EV nhấn mạnh nhiều hơn vào trọng lượng nhẹ của xe.cho phép họ cung cấp cùng một công suất đầu ra với khối lượng và trọng lượng nhỏ hơn.
Đồng thời, trong động cơ nam châm vĩnh cửu, NdFeB là một trong những vật liệu nam châm vĩnh cửu được sử dụng phổ biến nhất.Praseodymium, và terbium cũng được trộn vào để đảm bảo sức đề kháng nhiệt của động cơ nam châm vĩnh viễn. Tuy nhiên, các nguyên tố đất hiếm nặng ít có trong trữ lượng quặng và đắt hơn.một số công ty đang chuyển sang sử dụng đất hiếm nhẹ hơn và giảm sử dụng đất hiếm nặng.
Rare earth elements not only participate in the preparation of current mainstream lithium battery electrode materials but also serve as excellent raw materials for preparing positive electrodes in lead-acid or nickel-metal hydride (NiMH) batteries.
Nó được biết đến rằng không phải tất cả các NEV đạt được lượng khí thải bằng không. Ví dụ, xe điện lai và tầm xa vẫn phát thải khí thải trong khi hoạt động.Một số xe được yêu cầu lắp đặt bộ chuyển đổi xúc tác ba chiều (TWC) khi sản xuất, sử dụng chất xúc tác tích hợp để phản ứng và chuyển đổi khí độc hại thành khí vô hại. thành phần chính của TWC chính xác là các nguyên tố đất hiếm.đất hiếm có khả năng lưu trữ oxy đặc biệtVí dụ, cerium trong CeO2 có thể thay đổi trạng thái oxy hóa của nó, cung cấp khả năng lưu trữ và giải phóng oxy tuyệt vời. Nó có thể lưu trữ / giải phóng oxy trong điều kiện nhiên liệu khan / giàu,do đó cải thiện hiệu quả chuyển đổi của chất xúc tác cho CO, HC, và NOx.
Các nguyên tố đất hiếm cũng được gọi là "vitamin của gốm đặc biệt" bởi vì chúng thường được sử dụng như chất phụ gia trong vật liệu gốm để tăng hiệu suất.thành phần cốt lõi của một cảm biến oxy zirconia là một phim zirconiaKhi tiếp xúc với oxy, độ dẫn điện của màng zirconia thay đổi.do đó kiểm soát hiệu quả đốt động cơ và mức phát thải.
Đất hiếm là thành phần doping quan trọng trong bột dielektri MLCC, hiệu quả cải thiện độ tin cậy của MLCC. Chúng là nguyên liệu thô không thể thiếu trong việc phát triển bột gốm cho các MLCC cao cấp.Ví dụ:, các oxit đất hiếm như Y2O3 và La2O3 được sử dụng làm chất phụ gia trong MLCC để cải thiện tính chất dielectric của gốm sứ và tăng mật độ tụ và phạm vi tần số hoạt động.hình thành một lớp mỏng của oxit đất hiếm giữa gốm và điện cực có thể tăng cường lực liên kết và ổn định giao diện, giảm tỷ lệ thất bại của tụ điện và dòng chảy rò rỉ.có thể làm giảm mất điện trong môi trường nhiệt độ cao và cải thiện độ tin cậy và tuổi thọ của MLCC.
Ống xích gốm silicon nitride (Si3N4) được coi là vật liệu tốt nhất để sản xuất vòng bi ô tô do những ưu điểm như trọng lượng nhẹ, độ cứng cao, độ bền cao, ma sát thấp,Kháng nhiệt caoTuy nhiên, silicon nitride tinh khiết rất khó để ngâm.Giới thiệu các chất hỗ trợ ngưng tụ oxit đất hiếm có thể tạo thành các giai đoạn liên hạt oxit / nitride phức tạp trong cấu trúc gốm, cung cấp cho vật liệu silic nitride hiệu suất tốt ở nhiệt độ cao.
Hơn nữa, đất hiếm đóng một vai trò quan trọng trong thép cơ thể ô tô, bánh răng, trục bánh xe và thậm chí là vít.Ngay cả ngành công nghiệp sản xuất lốp xe cũng cần các vật liệu polymer đất hiếm làm chất ổn địnhCó thể nói rằng trong lĩnh vực ô tô, đất hiếm, mặc dù được sử dụng với số lượng nhỏ, là không thể thiếu!
Vào ngày 1 tháng 3, Tesla đã tổ chức ngày đầu tư năm 2023 và tuyên bố rằng các động cơ thế hệ tiếp theo của nó sẽ loại bỏ hoàn toàn việc sử dụng đất hiếm.Tin tức này đã thu hút sự chú ý và hoài nghi đáng kể.
Điều quan trọng cần lưu ý là vào năm 2020, 77% xe điện toàn cầu sử dụng động cơ nam châm vĩnh viễn dựa trên đất hiếm.
Từ góc nhìn của nguồn lực:Theo dữ liệu của USGS tính đến năm 2021, sử dụng trữ lượng Rare Earth Oxide (REO) làm thước đo thống kê, tổng trữ lượng tài nguyên đất hiếm toàn cầu khoảng 120 triệu tấn.Chúng chủ yếu được phân phối ở Trung Quốc., Việt Nam, Brazil, Nga, và các nước khác. Tổng trữ lượng của bốn nước này chiếm 86,4% tổng số toàn cầu, với Trung Quốc nắm giữ 44 triệu tấn, và Việt Nam, Brazil,và Nga, mỗi nước nắm giữ hơn 20 triệu tấn.
Hiện nay, Trung Quốc chiếm 35,2% trữ lượng toàn cầu, 58% sản lượng khai thác mỏ toàn cầu và 65% tiêu thụ toàn cầu, đứng đầu toàn cầu trong cả ba khía cạnh.nhà xuất khẩu, và người tiêu dùng, nắm giữ một vị trí thống trị.
Một giám đốc điều hành của Zhongke Sanhuan trước đây đã tuyên bố rằng trung bình, mỗi NEV hiện đang sử dụng khoảng 2,5 kg vật liệu nam châm vĩnh cửu NdFeB.nhu cầu NEV toàn cầu cho vật liệu từ tính đất hiếm được dự đoán sẽ đạt 30.000 tấn vào năm 2025.
Đồng thời, Trung Quốc đang thắt chặt kiểm soát đối với đất hiếm.Bộ Công nghiệp và Công nghệ thông tin và Bộ Tài nguyên thiên nhiên đã ban hành "Báo cáo về việc phát hành các chỉ số kiểm soát tổng thể năm 2021 cho khai thác mỏ đất hiếm và tách nóng chảyTổng chỉ số kiểm soát cho khai thác đất hiếm và tách nóng chảy vào năm 2021 lần lượt là 168.000 tấn và 162.000 tấn, tăng khoảng 20% so với năm 2020.Một dự thảo ý kiến trước đó đã nêu rõ rằng không có đơn vị hoặc cá nhân nào có thể đầu tư hoặc xây dựng các dự án khai thác đất hiếm hoặc tách đất hiếm mà không có sự chấp thuận, thiết lập một giai điệu tổng thể cho khai thác đất hiếm trong nước trong tương lai: tiếp tục thực hiện kiểm soát hạn ngạch toàn bộ.
Cùng năm đó, "Báo cáo đánh giá chuỗi cung ứng 100 ngày" của Nhà Trắng Hoa Kỳ nhấn mạnh rằng Hoa Kỳsự phụ thuộc vào nhập khẩu nam châm đất hiếm trong chuỗi công nghiệp đất hiếm gây ra mối đe dọa cho an ninh quốc giaĐáp lại, một báo cáo của Bộ Thương mại Hoa Kỳ khuyến cáo tăng hỗ trợ cho các nhà sản xuất nam châm vĩnh cửu trong nước của Hoa Kỳ thông qua tín dụng thuế, trợ cấp, mua hàng ưu tiên,và dự trữ quốc phòng, thúc đẩy mạnh mẽ các quy trình để giảm/loại bỏ đất hiếm trong vật liệu nam châm vĩnh viễn và "de-Sinicize" chuỗi công nghiệp nam châm vĩnh viễn.
TheoNikkeiĐể giảm sự phụ thuộc vào Trung Quốc trong các vật liệu chiến lược,một số quy trình sản xuất mà Trung Quốc nắm giữ một phần lớn sẽ được chuyển đến Hoa KỳTuy nhiên, việc xây dựng lại một mạng lưới cung cấp lâu dài phụ thuộc vào Trung Quốc không phải là một nhiệm vụ dễ dàng.với chi phí mua sắm nguyên liệu thô và hậu cần cao hơnPhân tích của Bloomberg cho thấy sẽ mất ít nhất một thập kỷ để Hoa Kỳ đạt được sự tự cung cấp trong chuỗi cung ứng đất hiếm của mình.
Kết hợp với các yếu tố như giá đất hiếm tăng, không có gì ngạc nhiên khi Nhật Bản, châu Âu,và các nhà sản xuất ô tô Mỹ đang tìm kiếm các lựa chọn thay thế và bắt đầu nghiên cứu và phát triển động cơ không có đất hiếm.
Từ góc độ hiệu suất:Khi Tesla Model S ra mắt vào năm 2012, nó được trang bị động cơ cảm ứng.ảnh hưởng đến phạm vi.
Đối với NEV, phạm vi lái xe là một yếu tố cạnh tranh quan trọng. Trọng lượng nặng hơn và hiệu quả chuyển đổi thấp hơn của động cơ cảm ứng dẫn đến phạm vi lái xe giảm.Đây là một lý do chính khiến nhiều nhà sản xuất ô tô chọn động cơ nam châm vĩnh viễn.
Điều đáng chú ý là Tesla chuyển sang động cơ DC từ vĩnh viễn bắt đầu với Model 3 và cuối cùng cũng áp dụng động cơ này trong các mô hình khác.Dữ liệu cho thấy động cơ nam châm vĩnh cửu được sử dụng trong Model 3 là khoảng 6% hiệu quả hơn so với động cơ cảm ứng được sử dụng trước đó.
Từ quan điểm vật chất:Về "những loại đất hiếm", vật liệu thay thế nổi bật nhất hiện nay là "ferrite".Nó rẻ và dễ sản xuất..
Tuy nhiên, ferrite luôn là một chất thay thế thấp cho NdFeB đất hiếm. Hiệu suất, khối lượng và các khía cạnh khác của nó rất khó để phù hợp với mức NdFeB.Nó có thể được sử dụng trong một số mô-tô vi mô trong xeĐối với nam châm vĩnh cửu samarium-cobalt (SmCo), chúng chứa samarium, nguyên tố đất hiếm và có tính phóng xạ..Thay thế chúng bằng NEV sẽ phản tác dụng.
Hiện tại, một số nhà sản xuất đã bắt đầu nghiên cứu các lựa chọn không có đất hiếm.cho dù đó là các nam châm nitơ-sắt khởi động của Niron hoặc một vật liệu có lực từ tính cao khác chứa mangan, cả hai đều không thể được sản xuất và bảo quản lâu dài trong hình thức lý tưởng.Ngay cả các nam châm nguyên mẫu mangan-bismuth (Mn-Bi) được báo cáo trước đó được sản xuất thành công bởi DA Technology và Koreen hiện chỉ đang trải qua các công việc xác minh hiệu suất và cải tiến.
Rõ ràng, xem xét công nghiệp NEV theo đuổi chi phí thấp và hiệu quả cao, cùng với những thách thức kỹ thuật chưa được giải quyết, hoàn toàn thoát khỏi tài nguyên đất hiếm không phải là không thể,ít nhất, ở Trung Quốc, động cơ đất hiếm sẽ vẫn là hướng chính cho các ứng dụng xe trong tương lai gần.
Gửi yêu cầu của bạn trực tiếp đến chúng tôi
