为应对中国稀土管控措施,欧美研发无稀土永磁电机,效果如何?
发布时间:2025-08-10 15:34 浏览量:2
2023年3月1日,特斯拉高调宣布:“下一代永磁电机将完全不使用稀土材料。”同年11月14日,德国《商报》报道采埃孚公司新研发的电动机没有采用稀土元素。
2025年5月,英国GreenSpur Wind公司表示造出了全球首款不含稀土的永磁体,同时设计出了15MW无稀土永磁发电机。
似乎一场“去稀土化”战略在欧美企业高调上演,但效果究竟如何呢?
稀土被称为“工业维生素”,其独特的磁、光、电、催化等性能,是其他元素无法替代的,只需要少量添加,就能够限制改善材料性能,起到“点石成金”的作用。
因此稀土广泛应用于航天军工、新能源汽车、新能源、半导体、电子设备以及精密仪器中。
中国是全球最大的稀土供应国,掌握着近40%的存储量和60%的开采量,更为关键的是中国企业把控着全球90%以上的精炼提纯,就连美国本土开采的稀土都要漂洋过海运送到中国进行精炼提纯。
掌握了技术、专利才能拥有定价权,中国稀土开始回归应有的价值。
2006年,中国稀土实施开采总量控制,2009年又将稀土列为保护性开采矿种,此举有效遏制了行业乱开采、破坏环境的乱象,稀土价格也开始摆脱“白菜价”。
2010年、2011年,中国稀土采取出口配额制,并上调了出口关税,导致出口量骤减40%,国际价格应声暴涨10倍。日本企业紧急派出代表团谈判,美国国防部首次将稀土列入"关键材料清单"。
作为对西方国家的打压限制的回应,2025年4月,中重稀土实施出口管制措施,短短1个月欧洲铽价格涨幅高达210%,镝涨幅200%。
此举精准打击西方高科技和军工产业,美国智库直言:“中国已经将稀土变成了经济领域的'核武器'。”
与此同时,西方国家摆脱对中国稀土依赖的战略竞赛进入了关键时期,这场竞赛有两大方案:第一、打造一条新的稀土供应链,避开中国技术和专利;第二、通过技术、材料的创新取代稀土材料。
第一个方案,由美国主导。
美国资本向本土唯一的稀土矿山芒廷帕斯注资,并把其包装成上市公司,然后重启稀土精炼业务。
芒廷帕斯矿的稀土储量为180万吨,年产量为4万吨左右,如果能够精炼提纯,那么就可以减少70%的对外依赖。
此外,美国国防部还与澳大利亚Lynas稀土公司合作,在德克萨斯州建设新的精炼提纯设施。
不过由于专利技术的限制,进展并不顺利,产能和纯度都很拉胯。
欧洲则出台了《关键原材料法案》,计划到2030年实现本土稀土开采满足10%的总消费量,本土加工满足40%,25%的回收利用率,并且对单一国家依赖度不超过65%。
多元化布局,目的也是为了降低风险。
第二个方案,由各大企业和实验室合作实施
2022年10月,剑桥大学研究团队与奥地利合作者在发现了一种新型磁性材料铁-镍的制造方法,有可能成为稀土永磁的替代选择。
特斯拉就计划采用这种材料去代替稀土永磁材料。特斯拉的副总裁德鲁·巴格里诺表示:下一代的电机不再用稀土材料,就能让电子设备简单一些,便宜一些!
德国的采埃孚公司则采用了电磁体,去替代稀土永磁体。电磁体仅在电流通过铜线圈时才会产生磁场,形成磁力,这种技术叫“他励”。
不过这种技术造出来的电机,体积庞大、耗电量高,对于新能源汽车来说并不合适。
今年5月,英国GreenSpur Wind公司和美国Niron Magnetics公司合作,成功开发出世界上首款商用、高性能且不含稀土元素的永磁体——氮化铁。
氮和铁在地球上储量丰富,而氮化铁永磁体的高温稳定性非常出色,甚至超过传统稀土永磁体。尽管目前来看,其综合性能无法和稀土永磁相比,但是这种替代方案无疑是具备可行性的。
此外,宝马、奔驰等车企也纷纷表态介入相关技术的研发。
尽管从理论、计划、实验方面看,欧美的“去稀土计划”有了不错的进展,但实际上并没有那么简单。
现实需求不降反升
以特拉斯特斯拉Model 3为例,单台使用稀土量为1.5-2公斤,2017年-2022年,特斯拉经过技术升级,使动模块的稀土使用量减少了25%,后续继续升级后,使用量会进一步下降至50%,也就是单台使用量为0.75-1公斤。
而另一方面特斯拉人形机器人Optimus单台使用稀土3.2-3.5公斤,加上低空经济、星链,后续对稀土的需求会进一步增加。
而且特斯拉高端电动车对稀土依赖更严重,单台使用量达到了30公斤,想要摆脱对稀土的依赖,几乎不可能。
专利技术壁垒
越南、巴西、澳大利亚、美国4个国家的稀土储量加起来超过了5000万吨,比我们还要多。但提起精炼提纯,欧美加起来也不够打。
我国累计申请稀土专利4.3万项,占比67%,涵盖开采、冶炼、分离、提纯、加工全产业链。
稀土提纯专利占比85%,并在离子型稀土矿分离、高纯稀土制备等核心技术上形成垄断。
先进的电驱开采专利占比95%,在效率、能耗、环保方面处于绝对的领先。
工艺技术上:我国江西赣州工厂每块磁体的纯度高达99.999996%,而美国工厂的提纯度只有98.5%。
我国自主研发的“流水溶液分离法”提纯设备,不需要强腐蚀性的浓硫酸,同时水回收率提升至90%,镁循环使用率95%,生产成本比海外低30%以上。
日本京东大学耗费6年时间来研究这套设备的图纸,并做出了样机,结果良品率不到30%。
想要突破这些专利技术,其难度和中国突破芯片专利技术相比,又差多少呢?
西方国家想要打造一条新的“稀土产业链”,同时研发新材料,目的就是摆脱对中国稀土的依赖;而中国则要实现“国产芯片产业链”,研发自己的光刻机,目的也是摆脱对西方先进芯片技术的封锁。
如此对比,大家似乎都有“把柄”,也都握着“对方的把柄”,现在就是要比谁率先突破。
中国先进芯片的关键就是EUV光刻机,只要研发出国产EUV光刻机,就拿到了赛点。按照目前的研发进度,还需要5年左右的时间,加上试验、量产时间要更久些。
当然,一条完整的稀土生产线、提纯设备的研发和建设,同样需要数年甚至更长的时间,并且需要高度专业化的技术和人才。
现在就看,谁的研发速度更快、谁的决心更大、谁的韧性更强,谁就会打赢这场科技战。
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