Debido á cadea de subministración e problemas ambientais, o departamento de tren motriz de Tesla está a traballar duro para eliminar os imáns de terras raras dos motores e busca solucións alternativas.
Tesla aínda non inventou un material magnético completamente novo, polo que pode conformarse coa tecnoloxía existente, probablemente usando ferrita barata e de fácil fabricación.
Colocando coidadosamente os imáns de ferrita e axustando outros aspectos do deseño do motor, moitos indicadores de rendementoterra raraos motores de accionamento poden ser replicados.Neste caso, o peso do motor só aumenta un 30%, o que pode ser unha pequena diferenza en comparación co peso total do coche.
4. Os novos materiais magnéticos deben ter as seguintes tres características básicas: 1) deben ter magnetismo;2) Seguir 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 xa non se utilizarán elementos de terras raras nos motores dos seus automóbiles, o que significa que os enxeñeiros de Tesla terán que liberar plenamente a súa creatividade para atopar solucións alternativas.
O mes pasado, Elon Musk lanzou a "Terceira Parte do Plan Director" no evento do Tesla Investor Day.Entre eles, hai un pequeno detalle que causou sensación no campo da física.Colin Campbell, un alto executivo do departamento de tren motriz de Tesla, anunciou que o seu equipo está a eliminar imáns de terras raras dos motores debido a problemas na cadea de subministración e ao impacto negativo significativo da produción de imáns de terras raras.
Para conseguir este obxectivo, Campbell presentou dúas diapositivas nas que interveñen tres materiais misteriosos intelixentemente etiquetados como terras raras 1, terras raras 2 e terras raras 3. A primeira diapositiva representa a situación actual de Tesla, onde a cantidade de terras raras utilizada pola compañía en cada vehículo. varía de medio quilo a 10 gramos.Na segunda diapositiva, o uso de todos os elementos de terras raras 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 campo magnético forte, sempre.Pero poucos materiais teñen esta calidade, e aínda menos elementos de terras raras xeran campos magnéticos que poden mover coches Tesla de máis de 2000 quilos de peso, así como moitas outras cousas, desde robots industriais ata avións de combate.Se Tesla planea eliminar o neodimio e outros elementos de terras raras do motor, que imán usará no seu lugar?
Para os físicos, unha cousa é certa: Tesla non inventou un tipo completamente novo de material magnético.Andy Blackburn, vicepresidente executivo de Estratexia de NIron Magnets, dixo: "En máis de 100 anos, é posible que só teñamos algunhas oportunidades para adquirir novos imáns comerciais".NIron Magnets é unha das poucas startups que intentan aproveitar a próxima oportunidade.
Blackburn e outros cren que é máis probable que Tesla decida conformarse cun imán moito menos potente.Entre moitas posibilidades, a candidata máis obvia é a ferrita: unha cerámica composta de ferro e osíxeno, mesturada cunha pequena cantidade de metal como o estroncio.É barato e fácil de fabricar, e dende a década de 1950, as portas dos frigoríficos en todo o mundo fanse deste xeito.
Pero en termos de volume, o magnetismo da ferrita é só unha décima parte do dos imáns de neodimio, o que suscita novas preguntas.O CEO de Tesla, Elon Musk, sempre foi coñecido por ser intransixente, pero se Tesla quere cambiar á ferrita, parece que hai que facer algunhas concesións.
É fácil crer que as baterías son o poder dos vehículos eléctricos, pero en realidade, é a condución electromagnética a que impulsa os vehículos eléctricos.Non é casual que tanto a empresa Tesla como a unidade magnética "Tesla" leven o nome da mesma persoa.Cando os electróns flúen polas bobinas dun motor, xeran un campo electromagnético que impulsa a forza magnética oposta, facendo que o eixe do motor xire 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 de corrente, grazas ao intelixente xiro dos electróns ao redor dos átomos.Tesla só comezou a engadir estes imáns aos coches hai uns cinco anos, co fin de ampliar o alcance e aumentar o par sen actualizar a batería.Antes disto, a empresa utilizaba motores de indución fabricados arredor de electroimáns, que xeran magnetismo ao consumir electricidade.Aqueles modelos equipados con motores dianteiros seguen usando este modo.
O movemento de Tesla de abandonar as terras raras e os imáns parece un pouco estraño.As empresas de automóbiles adoitan estar obsesionadas coa eficiencia, especialmente no caso dos vehículos eléctricos, onde aínda intentan persuadir aos condutores para que superen o seu medo á autonomía.Pero a medida que os fabricantes de automóbiles comezan a ampliar a escala de produción de vehículos eléctricos, moitos proxectos que antes se consideraban demasiado ineficientes están a rexurdir.
Isto levou aos fabricantes de automóbiles, incluído Tesla, a producir máis coches utilizando baterías de fosfato de ferro de litio (LFP).En comparación coas baterías que conteñen elementos como cobalto e níquel, estes modelos adoitan ter un alcance máis curto.Trátase dunha tecnoloxía máis antiga con maior peso e menor capacidade de almacenamento.Na actualidade, o Model 3 alimentado a baixa velocidade ten unha autonomía de 272 millas (uns 438 quilómetros), mentres que o modelo S remoto equipado con baterías máis avanzadas pode alcanzar os 400 millas (640 quilómetros).Non obstante, o uso de baterías de fosfato de ferro e litio pode ser unha opción comercial máis sensata, xa que evita o uso de materiais máis caros e mesmo de risco político.
Non obstante, é improbable que Tesla simplemente substitúa os imáns por algo peor, como a ferrita, sen facer ningún outro cambio.A física da Universidade de Uppsala, Alaina Vishna, dixo: "Levarás un enorme imán no teu coche.Afortunadamente, os motores eléctricos son máquinas bastante complexas con moitos outros compoñentes que teoricamente poden reorganizarse para reducir o impacto do uso de imáns máis débiles.
Nos modelos informáticos, a empresa de materiais Proterial determinou recentemente que moitos indicadores de rendemento dos motores de accionamento de terras raras poden ser replicados colocando coidadosamente imáns de ferrita e axustando outros aspectos do deseño do motor.Neste caso, o peso do motor só aumenta un 30%, o que pode ser unha pequena diferenza en comparación co peso total do coche.
A pesar destes dores de cabeza, as compañías de automóbiles aínda teñen moitas razóns para abandonar os elementos de terras raras, sempre que poidan facelo.O valor de todo o mercado de terras raras é similar ao do mercado de ovos nos Estados Unidos e, teoricamente, os elementos de terras raras pódense extraer, procesar e converter en imáns en todo o mundo, pero en realidade, estes procesos presentan moitos desafíos.
O analista de minerais e popular blogueiro de observación de terras raras Thomas Krumer dixo: "Esta é unha industria de 10.000 millóns de dólares, pero o valor dos produtos creados cada ano oscila entre 2 billóns e 3 billóns de dólares, o que supón unha enorme panca.O mesmo ocorre cos coches.Aínda que só conteñan uns poucos quilogramos desta substancia, eliminalos significa que os coches xa non poden funcionar a non ser que estea disposto a redeseñar todo o motor.
Estados Unidos e Europa están a tentar diversificar esta cadea de subministración.As minas de terras raras de California, que foron pechadas a principios do século XXI, reabriron recentemente e actualmente fornecen o 15% dos recursos de terras raras do mundo.Nos Estados Unidos, as axencias gobernamentais (especialmente o Departamento de Defensa) necesitan proporcionar imáns potentes para equipos como avións e satélites, e están entusiasmados con investir en cadeas de subministración a nivel nacional e en rexións como Xapón e Europa.Pero tendo en conta o custo, a tecnoloxía necesaria e os problemas ambientais, este é un proceso lento que pode durar varios anos ou incluso décadas.
Hora de publicación: 11-maio-2023