เทสลาจะกลับไปใช้รถยนต์ไฟฟ้าที่ไม่มีธาตุหายาก

เทสลาประกาศในวันนี้ในงานวันนักลงทุนว่า บริษัทจะสร้างมอเตอร์ไฟฟ้าแบบแม่เหล็กถาวรที่ปราศจากแร่หายากของโลก
แร่หายากเป็นข้อโต้แย้งในห่วงโซ่อุปทานของรถยนต์ไฟฟ้า เนื่องจากการจัดหาวัสดุหายากและการผลิตส่วนใหญ่ของโลกผลิตหรือแปรรูปในประเทศจีน
สิ่งนี้มีความสำคัญด้วยเหตุผลหลายประการ ไม่น้อยไปกว่านั้นคือแรงผลักดันในปัจจุบันของรัฐบาล Biden ในการผลิตวัสดุสำหรับชิ้นส่วนรถยนต์ไฟฟ้าในประเทศ
อย่างไรก็ตาม มีความเข้าใจผิดมากมายว่า REE คืออะไร และปริมาณ REE ใช้ในรถยนต์ไฟฟ้าอย่างไรในความเป็นจริง แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโดยทั่วไปไม่มีธาตุหายาก (แม้ว่าจะมี “แร่ธาตุสำคัญ” อื่นๆ ตามที่กำหนดโดยพระราชบัญญัติการลดอัตราเงินเฟ้อ)
ในตารางธาตุ "ธาตุหายาก" คือธาตุที่เน้นด้วยสีแดงในแผนภาพด้านล่าง - แลนทาไนด์ เช่นเดียวกับสแกนเดียมและอิตเทรียมในความเป็นจริง แร่เหล่านี้ไม่ได้หายากเป็นพิเศษเช่นกัน โดยมีนีโอไดเมียมเป็นส่วนประกอบทองแดงประมาณสองในสาม
ธาตุหายากในรถยนต์ไฟฟ้าใช้ในมอเตอร์ของรถยนต์ไฟฟ้า ไม่ใช่แบตเตอรี่นีโอไดเมียมที่ใช้กันมากที่สุดคือแม่เหล็กทรงพลังที่ใช้ในลำโพง ฮาร์ดไดรฟ์ และมอเตอร์ไฟฟ้าดิสโพรเซียมและเทอร์เบียมเป็นสารเติมแต่งที่ใช้กันทั่วไปสำหรับแม่เหล็กนีโอไดเมียม
นอกจากนี้ ไม่ใช่ว่ามอเตอร์ของรถยนต์ไฟฟ้าทุกประเภทจะใช้ REE—Tesla ใช้ในมอเตอร์ DC แบบแม่เหล็กถาวร แต่ไม่ใช่ในมอเตอร์เหนี่ยวนำไฟฟ้ากระแสสลับ
ในขั้นต้น เทสลาใช้มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับในรถยนต์ ซึ่งไม่ต้องใช้ธาตุหายากที่จริงแล้ว นี่คือที่มาของชื่อบริษัท – Nikola Tesla เป็นผู้ประดิษฐ์มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับแต่เมื่อ Model 3 ออกมา บริษัทได้แนะนำมอเตอร์แม่เหล็กถาวรใหม่ และในที่สุดก็เริ่มใช้มันในยานพาหนะอื่นๆ
เทสลากล่าวในวันนี้ว่าสามารถลดปริมาณแร่หายากที่ใช้ในระบบส่งกำลัง Model 3 ใหม่เหล่านี้ได้ 25% ระหว่างปี 2560 ถึง 2565 ด้วยประสิทธิภาพระบบส่งกำลังที่ดีขึ้น
แต่ตอนนี้ดูเหมือนว่าเทสลากำลังพยายามดึงสิ่งที่ดีที่สุดจากทั้งสองโลก นั่นคือมอเตอร์แม่เหล็กถาวรแต่ไม่มีแรร์เอิร์ธ
ทางเลือกหลักแทน NdFeB สำหรับแม่เหล็กถาวรคือเฟอร์ไรต์อย่างง่าย (เหล็กออกไซด์ มักจะมีการเติมแบเรียมหรือสตรอนเทียม)คุณสามารถทำให้แม่เหล็กถาวรแข็งแรงขึ้นได้เสมอโดยใช้แม่เหล็กมากขึ้น แต่พื้นที่ภายในโรเตอร์ของมอเตอร์มีจำกัด และ NdFeBB สามารถให้แรงดึงดูดมากขึ้นโดยใช้วัสดุน้อยลงวัสดุแม่เหล็กถาวรอื่นๆ ในตลาด ได้แก่ AlNiCo (AlNiCo) ซึ่งทำงานได้ดีที่อุณหภูมิสูงแต่สูญเสียการดึงดูดได้ง่าย และ Samarium Cobalt ซึ่งเป็นแม่เหล็กหายากอีกชนิดหนึ่งที่คล้ายกับ NdFeB แต่ดีกว่าที่อุณหภูมิสูงขณะนี้มีการวิจัยวัสดุทางเลือกจำนวนมาก โดยมุ่งเป้าไปที่การเชื่อมช่องว่างระหว่างเฟอร์ไรต์และแรร์เอิร์ธเป็นหลัก แต่สิ่งนี้ยังอยู่ในห้องปฏิบัติการและยังไม่ได้อยู่ในขั้นตอนการผลิต
ฉันสงสัยว่าเทสลาพบวิธีใช้โรเตอร์กับแม่เหล็กเฟอร์ไรต์หากพวกเขาลดเนื้อหา REE นั่นหมายความว่าพวกเขากำลังลดจำนวนแม่เหล็กถาวรในโรเตอร์ฉันพนันได้เลยว่าพวกเขาตัดสินใจที่จะรับฟลักซ์น้อยกว่าปกติจากเฟอร์ไรต์ชิ้นใหญ่แทนที่จะเป็น NdFeB ชิ้นเล็กๆฉันอาจคิดผิด พวกเขาอาจใช้วัสดุทางเลือกในระดับทดลองแต่นั่นดูไม่น่าจะเป็นไปได้สำหรับฉัน – เทสลาตั้งเป้าไปที่การผลิตจำนวนมาก ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วหมายถึงธาตุหายากหรือเฟอร์ไรต์
ระหว่างการนำเสนอในวันนักลงทุน เทสลาแสดงภาพนิ่งเปรียบเทียบการใช้ธาตุหายากในปัจจุบันในมอเตอร์แม่เหล็กถาวรรุ่น Y กับมอเตอร์รุ่นต่อไปที่มีศักยภาพ:
เทสลาไม่ได้ระบุว่าจะใช้องค์ประกอบใด ซึ่งอาจเชื่อว่าข้อมูลดังกล่าวเป็นความลับทางการค้าที่ไม่ต้องการเปิดเผยแต่หมายเลขแรกอาจเป็นนีโอดิเมียม ส่วนที่เหลืออาจเป็นดิสโพรเซียมและเทอร์เบียม
สำหรับเครื่องยนต์ในอนาคต เราไม่แน่ใจจริงๆกราฟิกของ Tesla แนะนำว่ามอเตอร์รุ่นต่อไปจะมีแม่เหล็กถาวร แต่แม่เหล็กนั้นจะไม่ใช้ธาตุหายาก
แม่เหล็กถาวรที่ใช้นีโอไดเมียมเป็นมาตรฐานสำหรับการใช้งานดังกล่าวมาระยะหนึ่งแล้ว แต่มีการสำรวจวัสดุที่มีศักยภาพอื่น ๆ ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมาเพื่อทดแทนแม้ว่า Tesla ยังไม่ได้ระบุว่าจะใช้รุ่นใด แต่ดูเหมือนว่าใกล้จะตัดสินใจได้แล้ว – หรืออย่างน้อยก็เห็นโอกาสที่จะหาทางออกที่ดีกว่าในอนาคตอันใกล้นี้
Jameson ขับรถพลังงานไฟฟ้ามาตั้งแต่ปี 2009 และได้เขียนบทความเกี่ยวกับรถยนต์ไฟฟ้าและพลังงานสะอาดให้กับ electrok.co ตั้งแต่ปี 2016