电动车中的稀土元素 - 问题、解决方案

电动车（EVs）标志着通往更环保的未来的道路，但其中的某些部件或材料，如稀土元素的采购方面仍然存在问题。随着电动车市场的迅速扩大，对电动马达等部件的需求也随之而来。

2021年，仅在汽车市场，对EVs电机的需求预计将增加40%。电动机从字面上看是在驱动电动车的增长，但许多设计都是利用公斤级的磁性材料。这些磁铁严重依赖钕和镝等稀土材料，这些材料价格昂贵，产生大量废物，并有各种采矿问题。EV制造商在未来是否会继续如此严重地依赖稀土？

稀土的供应链在地理上受到极大的限制。中国占了全球产量的绝大部分，这在历史上导致了价格的波动。早在2011年，中国限制了稀土的出口，钕和镝的价格分别上涨了约750%和2000%。由于中国的环境改革，除了2017年的1.5倍增长外，此后价格一直保持相当稳定。2021年被证明是特别不稳定的，在今年年初有2.2倍的增长，至今仍未稳定下来。

除了价格问题外，还有环境问题。稀土元素是从矿石中提取的，而矿石中可能含有钍等放射性物质，提取所需的稀土通常会使用大量的致癌化合物，如氨、盐酸和硫酸盐。据估计，加工1吨稀土可产生多达2000吨的有毒废物。为了使电动汽车真正成为向绿色技术的过渡，必须改变这种状况。

电力驱动电机有许多不同的设计，最受欢迎的是永磁机，但有些设计不需要永磁体（因此也不需要稀土）。感应电机在其转子上使用铜或铝笼，这种设计在历史上一直被特斯拉用于其Model S和X。

一些公司已经采用了转子上有铜绕组的绕线转子配置，如雷诺公司。特别是在重型或商用车领域，正在选择开关磁阻电机，它有一个硅钢转子，不需要磁铁或转子上的铜。

通常情况下，永磁电机具有更好的功率密度和效率，因此有很多公司使用永磁电机。除了消除磁铁之外，还有些公司努力减少磁铁中的稀土或至少是重稀土含量。本田和日产等原始设备制造商已经减少或消除了重稀土成分。

美国此前曾尝试增加对稀土元素供应链的参与，现在拜登政府已将其作为2万亿美元基础设施提案的优先事项之一。MP材料公司于2017年在加州购买了一个之前关闭的矿场，争相恢复美国的稀土供应链，重点是钕和镨，并希望成为成本最低的生产商。MP材料公司正计划在2025年前完成他们的目标，为美国电动车生产的提升做好准备。

莱纳斯公司已获得政府资助，在德克萨斯州建立了一个轻稀土元素加工厂，并拥有另一份同样在德克萨斯州建立重稀土分离设施的合同。尽管有这些目标和投资，但在过去十年中，中国在能源相关转型方面的投资约为美国的两倍。美国要试图与中国竞争，特别是在成本方面，肯定会有很大的任务，我们预计中国至少在短期内仍将占据主导地位。

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