Debido a cuestións de cadea de subministración e ambientais, o departamento de Powertrain de Tesla está a traballar duro para eliminar os imáns de terra rara dos motores e está a buscar solucións alternativas.
Tesla aínda non inventou un material de imán completamente novo, polo que pode facer coa tecnoloxía existente, moi probablemente usando Ferrite barato e facilmente fabricado.
Colocando coidadosamente os imáns de ferrita e axustando outros aspectos do deseño do motor, moitos indicadores de rendementoTerra raraOs motores de unidade pódense replicar. Neste caso, o peso do motor só aumenta aproximadamente un 30%, o que pode ser unha pequena diferenza en comparación co peso global do coche.
4. Os novos materiais de imán necesitan ter as seguintes tres características básicas: 1) Necesitan ter magnetismo; 2) continuar mantendo o magnetismo en presenza doutros campos magnéticos; 3) pode soportar altas temperaturas.
Segundo Tencent Technology News, o fabricante de vehículos eléctricos Tesla afirmou que os elementos da Terra rara xa non se empregarán nos seus motores de coche, o que significa que os enxeñeiros de Tesla terán que desencadear a súa creatividade para atopar solucións alternativas.
O mes pasado, Elon Musk lanzou a "terceira parte do plan director" no evento do Día do Investor de Tesla. Entre eles, hai un pequeno detalle que provocou unha sensación no campo da física. Colin Campbell, un alto executivo do departamento de Powertrain de Tesla, anunciou que o seu equipo está a eliminar os imáns da Terra rara dos motores debido a problemas da cadea de subministración e o impacto negativo significativo da produción de imáns da Terra rara.
Para alcanzar este obxectivo, Campbell presentou dúas diapositivas que implicaron tres materiais misteriosos intelixentemente etiquetados como Rare Earth 1, Rare Earth 2 e Rare Earth 3. A primeira diapositiva representa a situación actual de Tesla, onde a cantidade de terras raras empregadas pola compañía en cada vehículo oscila entre medio quilogramo a 10 gramos. Na segunda diapositiva, o uso de todos os elementos da Terra rara reduciuse a cero.
Para os magnetólogos que estudan o poder máxico xerado polo movemento electrónico en certos materiais, a identidade da terra rara 1 é facilmente recoñecible, que é o neodimio. Cando se engade a elementos comúns como o ferro e o boro, este metal pode axudar a crear un forte, sempre no campo magnético. Pero poucos materiais teñen esta calidade, e aínda menos elementos da Terra rara xeran campos magnéticos que poden mover os coches Tesla que pesan máis de 2000 quilogramos, así como moitas outras cousas, desde robots industriais ata aviones de caza. Se Tesla planea eliminar o neodimio e outros elementos da terra rara do motor, que imán empregará no seu lugar?
Para os físicos, unha cousa é certa: Tesla non inventou un tipo de material magnético completamente novo. Andy Blackburn, vicepresidente executivo de estratexia en Niron Magnets, dixo: "En máis de 100 anos, só podemos ter algunhas oportunidades para adquirir novos imáns empresariais". Niron Magnets é un dos poucos startups que intentan aproveitar a próxima oportunidade.
Blackburn e outros cren que é máis probable que Tesla decidise ver cun imán moito menos potente. Entre moitas posibilidades, o candidato máis obvio é a ferrita: unha cerámica composta por ferro e osíxeno, mesturada cunha pequena cantidade de metal como o estroncio. É barato e fácil de fabricar, e desde a década dos cincuenta, as portas do frigorífico en todo o mundo fabricáronse deste xeito.
Pero en termos de volume, o magnetismo da ferrita é só unha décima que dos imáns de neodimio, o que suscita novas cuestións. O CEO de Tesla, Elon Musk, sempre foi coñecido por ser sen compromiso, pero se Tesla é para cambiar a Ferrite, parece que hai que facer algunhas concesións.
É fácil crer que as baterías son a potencia dos vehículos eléctricos, pero en realidade, é a condución electromagnética que conduce vehículos eléctricos. Non é casual que tanto Tesla Company como a unidade magnética "Tesla" teñan o nome da mesma persoa. Cando os electróns flúen polas bobinas nun motor, xeran un campo electromagnético que conduce a forza magnética oposta, facendo que o eixe do motor xira coas rodas.
Para as rodas traseiras dos coches Tesla, estas forzas son proporcionadas por motores con imáns permanentes, un material estraño cun campo magnético estable e sen entrada actual, grazas ao xiro intelixente de electróns arredor dos átomos. Tesla só comezou a engadir estes imáns aos coches hai uns cinco anos, co fin de estender o rango e aumentar o par sen actualizar a batería. Antes disto, a compañía usaba motores de indución fabricados en torno aos electromagnetos, que xeran magnetismo consumindo electricidade. Estes modelos equipados con motores dianteiros seguen usando este modo.
O movemento de Tesla para abandonar as terras raras e os imáns parece un pouco estraño. As compañías de automóbiles adoitan estar obsesionadas coa eficiencia, especialmente no caso de vehículos eléctricos, onde aínda están intentando convencer aos condutores para que superen o medo ao alcance. Pero a medida que os fabricantes de automóbiles comezan a ampliar a escala de produción de vehículos eléctricos, moitos proxectos que antes se consideraron demasiado ineficientes son de reenvío.
Isto impulsou aos fabricantes de vehículos, incluído o Tesla, a producir máis coches con baterías de fosfato de ferro de litio (LFP). En comparación con baterías que conteñen elementos como o cobalto e o níquel, estes modelos adoitan ter un rango máis curto. Esta é unha tecnoloxía máis antiga con maior peso e menor capacidade de almacenamento. Na actualidade, o modelo 3 alimentado por potencia de baixa velocidade ten unha gama de 272 quilómetros (aproximadamente 438 quilómetros), mentres que o modelo remoto S equipado con baterías máis avanzadas pode chegar a 400 quilómetros (640 quilómetros). Non obstante, o uso de batería de fosfato de ferro de litio pode ser unha elección empresarial máis sensata, porque evita o uso de materiais máis caros e incluso políticos.
Non obstante, é improbable que Tesla simplemente substitúa os imáns por algo peor, como a ferrita, sen facer outros cambios. A física da Universidade de Uppsala, Alaina Vishna, dixo: "Terás un enorme imán no teu coche. Afortunadamente, os motores eléctricos son máquinas bastante complexas con moitos outros compoñentes que teóricamente se poden reorganizar para reducir o impacto do uso de imáns máis débiles.
Nos modelos informáticos, Material Company Proterial determinou recentemente que moitos indicadores de rendemento de motores de unidade de terra rara poden ser replicados colocando coidadosamente os imáns de ferrita e axustando outros aspectos do deseño do motor. Neste caso, o peso do motor só aumenta aproximadamente un 30%, o que pode ser unha pequena diferenza en comparación co peso global do coche.
A pesar destes dores de cabeza, as compañías de automóbiles aínda teñen moitas razóns para abandonar os elementos da Terra rara, sempre que poidan facelo. O valor de todo o mercado da Terra rara é similar ao do mercado de ovos nos Estados Unidos, e teóricamente, os elementos da Terra rara pódense extraer, procesar e converter en imáns en todo o mundo, pero en realidade estes procesos presentan moitos retos.
O analista mineral e o popular blogueiro de observación da Terra rara, Thomas Krumer, dixo: "Esta é unha industria de 10 millóns de dólares, pero o valor dos produtos creados cada ano oscila entre 2 billóns de dólares e 3 billóns de dólares, que é unha enorme palanca. O mesmo vale para os coches. Mesmo se só conteñen algúns quilogramos desta sustancia, eliminalos significa que os coches xa non poden funcionar a menos que estea disposto a redeseñar todo o motor
Estados Unidos e Europa están a tratar de diversificar esta cadea de subministración. As minas de terra rara de California, pechadas a principios do século XXI, recentemente reabriron e actualmente fornecen o 15% dos recursos raros da Terra do Mundo. Nos Estados Unidos, as axencias gobernamentais (especialmente o Departamento de Defensa) necesitan proporcionar imáns poderosos para equipos como avións e satélites, e están entusiasmados con investir en cadeas de subministración no país e en rexións como Xapón e Europa. Pero tendo en conta que os custos, a tecnoloxía requirida e as cuestións ambientais, este é un proceso lento que pode durar varios anos ou incluso décadas.
Tempo de publicación: maio-11-2023