Tesla meddelade idag på sin investerardag att företaget kommer att bygga en sällsynt jordartsmetallfri permanentmagnet för elfordonsmotor.
Sällsynta jordartsmetaller är en stridspunkt i elfordonsförsörjningskedjan eftersom leveranser är svåra att säkra och mycket av världens produktion tillverkas eller bearbetas i Kina.
Detta är viktigt av flera skäl, inte minst är Biden-administrationens nuvarande strävan att producera material för inhemska elfordonskomponenter.
Det finns dock många missuppfattningar om vad REE är och hur mycket REE som används i elfordon.Faktum är att litiumjonbatterier i allmänhet inte innehåller sällsynta jordartsmetaller (även om de innehåller andra "kritiska mineraler" enligt definitionen i Inflation Reduction Act).
I det periodiska systemet är "sällsynta jordartsmetaller" de grundämnen som är markerade med rött i diagrammet nedan - lantaniderna, såväl som skandium och yttrium.Faktum är att de inte heller är särskilt sällsynta, med neodym för ungefär två tredjedelar av kopparhalten.
Sällsynta jordartselement i elfordon används i elfordonsmotorer, inte batterier.Den vanligaste är neodym, en kraftfull magnet som används i högtalare, hårddiskar och elmotorer.Dysprosium och terbium är vanliga tillsatser för neodymmagneter.
Dessutom använder inte alla typer av elfordonsmotorer REEs – Tesla använder dem i sina permanentmagnet DC-motorer, men inte i sina AC-induktionsmotorer.
Inledningsvis använde Tesla AC-induktionsmotorer i sina fordon, som inte krävde sällsynta jordartsmetaller.Egentligen är det här namnet på företaget kom ifrån - Nikola Tesla var uppfinnaren av AC-induktionsmotorn.Men sedan när Model 3 kom ut, introducerade företaget en ny permanentmagnetmotor och började så småningom använda dem i andra fordon.
Tesla sa idag att man har kunnat minska mängden sällsynta jordartsmetaller som används i dessa nya Model 3-drivlinor med 25 % mellan 2017 och 2022 tack vare förbättrad drivlinaeffektivitet.
Men nu verkar det som att Tesla försöker få det bästa av två världar: en permanentmagnetmotor men inga sällsynta jordartsmetaller.
Huvudalternativet till NdFeB för permanentmagneter är enkel ferrit (järnoxid, vanligtvis med tillsatser av barium eller strontium).Du kan alltid göra permanentmagneter starkare bara genom att använda fler magneter, men utrymmet inuti motorrotorn är begränsat och NdFeBB kan ge mer magnetisering med mindre material.Andra permanentmagnetmaterial på marknaden inkluderar AlNiCo (AlNiCo), som fungerar bra vid höga temperaturer men lätt tappar magnetisering, och Samarium Cobalt, en annan sällsynt jordartsmetall som liknar NdFeB men bättre vid höga temperaturer.Ett antal alternativa material forskas för närvarande, främst inriktade på att överbrygga gapet mellan ferriter och sällsynta jordartsmetaller, men detta är fortfarande i labbet och ännu inte i produktion.
Jag misstänker att Tesla hittat ett sätt att använda en rotor med ferritmagnet.Om de minskade REE-innehållet, innebar det att de minskade antalet permanentmagneter i rotorn.Jag slår vad om att de bestämde sig för att få mindre än vanligt flöde från en stor bit ferrit istället för en liten bit NdFeB.Jag kan ha fel, de kan ha använt ett alternativt material i experimentell skala.Men det verkar osannolikt för mig – Tesla siktar på massproduktion, vilket i princip betyder sällsynta jordartsmetaller eller ferriter.
Under investerardagens presentation visade Tesla en bild som jämför den nuvarande användningen av sällsynta jordartsmetaller i Model Y permanentmagnetmotor med en potentiell nästa generations motor:
Tesla specificerade inte vilka element man använde, och ansåg möjligen att informationen var en affärshemlighet man inte ville avslöja.Men det första numret kan vara neodym, resten kan vara dysprosium och terbium.
När det gäller framtida motorer – ja, vi är inte riktigt säkra.Teslas grafik tyder på att nästa generations motor kommer att innehålla en permanentmagnet, men den magneten kommer inte att använda sällsynta jordartsmetaller.
Neodymbaserade permanentmagneter har varit standarden för sådana applikationer under en tid, men andra potentiella material har undersökts under det senaste decenniet för att ersätta det.Även om Tesla inte har specificerat vilken man planerar att använda, ser det ut som att det är nära att fatta ett beslut – eller åtminstone ser en möjlighet att hitta en bättre lösning inom en snar framtid.
Jameson har kört elfordon sedan 2009 och har skrivit om elfordon och ren energi för electrok.co sedan 2016.
Posttid: Mar-08-2023