教主一如往常的用选择性跟和稀泥的方式想打脸可能的电车板板主
第一个是把所有稀土元素混在一起讲,不同元素有不同的应用
第二个是只选择性讲油车或其它产业用到的,电车就讲一个跟稀土最没关系的锂电池
跟电车最有关系的永磁马达就直接跳过
如果教主这篇讲稀土的应用有在车板发文的价值,那我想稀土在马达上现况应该
也很有价值才对,可能教主觉得永磁马达常用上稀土是常识,所以不需要讲?
因为我只看电视又没常识,所以请教了谷哥老师,
人生在车板的第一篇废文就发给这个标题了(希望不要因此被水桶)
※ 引述《Scape (缺钙缺很大)》之铭言:
: 稀土元素(Rare-earth element)
: 稀土金属,或称稀土元素,是元素周期表上第Ⅲ族之钪、钇和镧系元素共17种
: 金属化学元素的合称,皆属于副族元素。钪和钇因为经常与镧系元素在矿床中
: 共生,且具有相似的化学性质,故被认为是稀土元素的一员。
: 与其名称暗示的不同,稀土元素在地壳中的丰度相当高,其中铈在地壳元素丰
: 度排名第25,占0.0068%(与铜接近),是含量最高的稀土元素。
: 虽然稀土元素并不稀有,但其倾向于两两或多种一起生成合金,而难以将稀土
: 元素彼此单独分离,此外稀土元素在地壳中的分布相当分散,很少有稀土元素
: 集中到容许商业开采的矿床,因此被称为“稀土”元素。
: 另外稀土元素中含量最少的是镏,但在地壳中的含量比金甚至还要高出200倍。
: https://en.wikipedia.org/wiki/Rare-earth_element
: http://scimonth.blogspot.com/2011/04/blog-post_1131.html
: 而在汽车领域的应用,部分稀土元素例如钕会用在马达的磁铁上,以及车内各
这里教主跳过
: 种元件等有可能使用到各类稀土元素,像是氧化铈也常被做为汽车玻璃抛光之
: 用,乡民有的甚至也会拿来除油膜、氧化镧做为玻璃添加剂制造萤幕、相机镜
: 头,还有汽车音响等,甚至内装用到的皮革、布料等其生产过程也都会使用到
: 稀土。
: 不过大多数产品的稀土使用量极少,使用量最多的还是石油裂解时做为催化剂
: 使用、以及制作现代燃油车必备的触媒转化器。在中油官网上对稀土的介绍中
: 说到:
: "稀土的用途中在美国产业界使用最多是排气催化控制及石油化学
: 催化剂、稀土磁铁,另有绿色科技及国防科技等。"
: https://www.cpc.com.tw/cp.aspx?n=248
: 而触媒转化器使用的原料除了贵金属之外,主要是以氧化铈、氧化镨和氧化镧
: 的混合物为主,其中氧化铈是关键成份。由于氧化铈的氧化还原特性,可以有
: 效地控制排放废气的成分。另外将稀土氧化物(Ceo2、Y2O3)加入催化剂中,
: 能提高催化剂的抗铅、硫中毒性能、耐高温稳定性。这些稀土元素还能降低贵
: 金属的使用量并且提高触媒转化器的效能。
: http://bit.ly/2w4FHeH
: https://phys.org/news/2017-12-catalyst-exhaust-modern.html
: 而在未来的应用上,马达自然不必说,永磁马达内的磁铁会用到铷金属;铈除
这里教主跳过
: 了用在抛光粉、催化剂外,还会用在储氢材料、燃料电池原料上,是未来氢燃
: 料电池电动车不可或缺的。
: https://bloom.bg/2T2n4AY
: 而目前电动车常用的锂离子电池以Tesla 为例,Tesla 采用的是NCA 电池,其
: 正极材料组成为镍、钴、铝,其中最贵最稀少也是争议最多的材料为钴,因为
: 钴的来源大约有三分之二都来自于刚果共和国,而刚果因为时常雇用大量童工
: 而在国际社会上引起关注,而Tesla 电池大致上可分为三个时期:
: Stage 1 (2009 - 2012)
: 这时期用的是18650电池,使用在Tesla Roadster 与初代Model S 上
: 每辆车约需要11公斤的钴
: Stage 2 (2016 - 2018)
: 这时期用的同样是18650电池,用在Model S 二代车型与Model X 上
: 但每辆车所需的钴降至7公斤
: Stage 3 (2018 - )
: 这时期的电池外型变了,2170电池目前只用在Model 3 上
: 并且每车所使用的钴降至4.5公斤
: https://www.ptt.cc/bbs/car/M.1533746808.A.E89.html
: 可以看到钴的用量是逐年递减,未来甚至可能完全不使用钴(这要等到四月份
: Tesla 举办的电池日会议上才会明朗),而且制造电池并无直接使用大量的稀土
: 元素当成原料。(注:钴并非稀土元素)
跟稀土比较没关系的锂电池却讲很多
平衡一下报导,从这里开始讲磁铁相关
目前永磁可以生产出最强磁力的磁铁(如果有错请指教)是钕铁硼磁铁(Nd2Fe14B)
马达用强力磁铁的好处是一样的电流可以产生更强的磁力
如果用一般磁铁,磁场没这么强,想要产生一样的力量就得加大电流
加大电流意味着更大的损耗,对于电动车斤斤计较的能源来说,
强力磁铁可以比较省电,同样电量可以跑比较远。
而磁铁日常生活中也常常用到,像高价耳机可能就有用到钕铁硼磁铁
然后来看下面这篇
https://www.sae.org/publications/technical-papers/content/2012-01-1061/
其中提到
"We estimate that approximately 0.44 kg of rare earths are used in a
typical conventional sedan, with approximately 80% of the rare earth
content in magnets. As such, neodymium is the most extensively used
rare earth, followed by cerium, which is used mainly in catalytic
converters. The mass of rare earths in a full hybrid electric vehicle
with a nickel metal hydride battery is approximately 4.5 kg. A full
hybrid electric vehicle with a lithium-ion battery contains
approximately 1 kg of rare earth elements. Future plug-in hybrid
electric and battery electric vehicles are expected to be equipped
with lithium-ion batteries and have rare earth contents that still
need to be evaluated."
一台轿车大概会用到0.44kg的稀土(rare earths),其中80%是用在磁铁上面的钕
(neodymium),第二多的是用在catalytic converters(我想这应该就是触煤吧?)
的钸(cerium),而使用镍氢电池的(nickel metal hydride battery)的油电车会
用到4.5kg的稀土,而用锂电池的油电车会用到1kg的稀土。
从第一句话跟第二句话中,我们可以推测锂电池油电车稀土使用量增加,主要
是因为多了永磁马达的缘故。
(我不想浪费钱下载全文,他怎么分析的请自己去看)
所以稀土中的钕就成了永磁马达中相当重要的角色
那钕的现况呢?
https://www.reuters.com/article/us-metals-autos-neodymium-analysis/teslas-electric-motor-shift-to-spur-demand-for-rare-earth-neodymium-idUSKCN1GO28I
(缩https://tinyurl.com/yaer93kg)
Global demand of 31,700 tonnes for neodymium last year already outstripped
supply by 3,300 tonnes, he said. Demand was expected to climb to 34,200
tonnes this year and 38,800 tonnes in 2019, leaving larger deficits.
(根据文章的内容,我猜是2010的资料)
所以钕的供给<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<需求
另外,因为中国是重要稀土生产国,所以目前全球的永磁MRI几乎都在中国
或是中国制造,因为永磁磁铁相较于高端的超导磁铁来说价格跟维护都便宜许多,
对于中小型医院来说还算负担的起。
而永磁MRI光磁铁重量就可能是1~4台轿车整车的重量,可想而知钕的使用量有多少
可以推测当未来越来越多电动车采用强力永磁磁铁马达,
全球抢钕的状况可能会越来越严重,价格也可能越来越高
而中国哪天一个不爽禁止稀土出口,那电动车在中国以外的生产可能遇到困难
那为何不回来用感应马达?用不到大磁铁就不会大量使用钕
主要是因为省成本更提高续航力,因为永磁比感应省电,
用感应想达到一样的续航力,就得比永磁用更多的电池,成本比换成永磁高
至于稀土元素用在锂电池还属于研究阶段,反正就有人试试发现有比较好的效能
就发了paper,但实际应用上可能就像石墨烯一样遥遥无期
但目前电池的确是没用到稀土(至少谷哥不到)
以上模仿教主选择性的讲电动车发展可能遇到钕矿资源的问题
所以个人觉得未来的电车板板主讲到马达与稀土的关系也没错
所有内容都谷哥的到(废文一篇无误)
: 稀土元素在现代工业中是扮演着维生素的角色,几乎各行各业都离不开稀土,
: 做为现代工业产物的电动车虽然也离不开稀土,但是要说电动车是不用石油而
: 用量更少的稀土元素去制造高污染电池那是大错特错:
: https://i.imgur.com/3xvXphF.png
: https://www.ptt.cc/bbs/car/M.1582628770.A.98E.html
: 首先,电池制造并不直接使用大量稀土,其次,稀土并不稀有。甚至在稀土的
: 使用量上,由于制造石油以及废气净化都需要使用到稀土,燃油车生命周期内
: 原本就已经用了非常多的稀土元素,想借由稀土使用来做为抨击电动车的借口
: 只能说是对于现代工业以及稀土元素的不了解、相关知识匮乏所导致的。
: PS:
: 希望未来的ElectroWheel 板板主whizz 能多补充些相关知识,若是对于电动车
: 有这般错误认知而若未来又发文误导他人那可就是害人又害己了。