Tesla đã công bố hôm nay tại ngày đầu tư của mình rằng công ty sẽ chế tạo một động cơ xe điện nam châm vĩnh cửu không sử dụng đất hiếm.
Đất hiếm là một vấn đề gây tranh cãi trong chuỗi cung ứng xe điện vì nguồn cung khó đảm bảo và phần lớn sản lượng của thế giới được sản xuất hoặc xử lý tại Trung Quốc.
Điều này rất quan trọng vì nhiều lý do, trong đó không kém phần quan trọng là nỗ lực hiện tại của chính quyền Biden nhằm sản xuất vật liệu cho các bộ phận xe điện trong nước.
Tuy nhiên, có nhiều quan niệm sai lầm về REE là gì và lượng REE được sử dụng trong xe điện là bao nhiêu.Trên thực tế, pin lithium-ion thường không chứa đất hiếm (mặc dù chúng có chứa các “khoáng chất quan trọng” khác theo định nghĩa của Đạo luật Giảm lạm phát).
Trong bảng tuần hoàn, “đất hiếm” là các nguyên tố được đánh dấu màu đỏ trong sơ đồ bên dưới – lanthanide, cũng như scandium và yttrium.Trên thực tế, chúng cũng không đặc biệt hiếm, với neodymium chiếm khoảng hai phần ba hàm lượng đồng.
Các nguyên tố đất hiếm trong xe điện được sử dụng trong động cơ xe điện chứ không phải pin.Loại được sử dụng phổ biến nhất là neodymium, một loại nam châm cực mạnh được sử dụng trong loa, ổ cứng và động cơ điện.Dysprosium và terbi là những chất phụ gia thường được sử dụng cho nam châm neodymium.
Ngoài ra, không phải tất cả các loại động cơ xe điện đều sử dụng REE—Tesla sử dụng chúng trong động cơ DC nam châm vĩnh cửu, nhưng không phải trong động cơ cảm ứng AC.
Ban đầu, Tesla sử dụng động cơ cảm ứng AC trong xe của mình, loại động cơ không cần đất hiếm.Trên thực tế, đây là nguồn gốc của tên công ty – Nikola Tesla là người phát minh ra động cơ cảm ứng AC.Nhưng sau đó khi Model 3 ra mắt, công ty đã giới thiệu một động cơ nam châm vĩnh cửu mới và cuối cùng bắt đầu sử dụng chúng trên các phương tiện khác.
Tesla cho biết hôm nay rằng họ đã có thể giảm 25% lượng đất hiếm được sử dụng trong các hệ thống truyền động Model 3 mới này từ năm 2017 đến năm 2022 nhờ hiệu quả của hệ thống truyền động được cải thiện.
Nhưng bây giờ có vẻ như Tesla đang cố gắng đạt được điều tốt nhất của cả hai thế giới: một động cơ nam châm vĩnh cửu nhưng không có đất hiếm.
Giải pháp thay thế chính cho NdFeB đối với nam châm vĩnh cửu là ferit đơn giản (oxit sắt, thường có bổ sung bari hoặc stronti).Bạn luôn có thể làm cho nam châm vĩnh cửu mạnh hơn chỉ bằng cách sử dụng nhiều nam châm hơn, nhưng không gian bên trong rôto động cơ bị hạn chế và NdFeBB có thể cung cấp nhiều từ hóa hơn với ít vật liệu hơn.Các vật liệu nam châm vĩnh cửu khác trên thị trường bao gồm AlNiCo (AlNiCo), hoạt động tốt ở nhiệt độ cao nhưng dễ mất từ hóa và Samarium Cobalt, một nam châm đất hiếm khác tương tự như NdFeB nhưng tốt hơn ở nhiệt độ cao.Một số vật liệu thay thế hiện đang được nghiên cứu, chủ yếu nhằm thu hẹp khoảng cách giữa ferit và đất hiếm, nhưng điều này vẫn còn trong phòng thí nghiệm và chưa được sản xuất.
Tôi nghi ngờ rằng Tesla đã tìm ra cách sử dụng rôto bằng nam châm ferit.Nếu họ giảm hàm lượng REE, điều đó có nghĩa là họ đang giảm số lượng nam châm vĩnh cửu trong rôto.Tôi cá là họ đã quyết định lấy ít thông lượng hơn bình thường từ một miếng ferrite lớn thay vì một miếng NdFeB nhỏ.Tôi có thể sai, họ có thể đã sử dụng một vật liệu thay thế ở quy mô thử nghiệm.Nhưng điều đó dường như khó xảy ra với tôi – Tesla đang hướng tới sản xuất hàng loạt, về cơ bản có nghĩa là đất hiếm hoặc ferit.
Trong buổi thuyết trình ngày đầu tư, Tesla đã chiếu một slide so sánh việc sử dụng đất hiếm hiện tại trong động cơ nam châm vĩnh cửu Model Y với một động cơ tiềm năng thế hệ tiếp theo:
Tesla đã không chỉ định những yếu tố nào nó đã sử dụng, có thể tin rằng thông tin là một bí mật thương mại mà nó không muốn tiết lộ.Nhưng số đầu tiên có thể là neodymium, phần còn lại có thể là dysprosi và terbium.
Đối với các động cơ trong tương lai – tốt, chúng tôi không thực sự chắc chắn.Đồ họa của Tesla gợi ý rằng động cơ thế hệ tiếp theo sẽ chứa một nam châm vĩnh cửu, nhưng nam châm đó sẽ không sử dụng đất hiếm.
Nam châm vĩnh cửu dựa trên neodymium đã là tiêu chuẩn cho các ứng dụng như vậy trong một thời gian, nhưng các vật liệu tiềm năng khác đã được khám phá trong thập kỷ qua để thay thế nó.Mặc dù Tesla chưa chỉ định kế hoạch sử dụng cái nào, nhưng có vẻ như hãng đã gần đưa ra quyết định – hoặc ít nhất là nhìn thấy cơ hội để tìm ra giải pháp tốt hơn trong tương lai gần.
Jameson đã lái xe điện từ năm 2009 và đã viết về xe điện và năng lượng sạch cho electrok.co từ năm 2016.
Thời gian đăng: Mar-08-2023