美國橡樹嶺國家實驗室的三名研究人員本周表示，在從電動汽車設計中去除稀土元素方面已經取得了許多有希望的進展，但每一種方法似乎都有相同的基本缺點。他們一直在研究不需要稀土磁鐵的電動汽車藍圖，以減少對中國稀土的依賴。

“底線是，用非稀土磁鐵取代稀土磁鐵是有代價的：電機性能下降。”三人在IEEE Spectrum發表的論文（如何制造不含稀土元素的電動汽車電機，https://spectrum.ieee.org/ev-motor）中表示：“我們還沒到那一步。”

稀土優勢

17種被視爲稀土元素的礦物存在于各種現代技術中。而在電動汽車中，它們往往集中在發動機中。稀土元素與鐵或钴等典型的鐵磁性元素混合時，會産生磁性強且抗退磁能力強的晶體，使其成爲汽車應用的理想選擇。

在電動汽車中，稀土磁鐵往往采用钕鐵硼(NdFeB)的形式。這使得電機可以保持相對較輕的重量。消除這些稀土磁鐵意味著走兩條路：要麽找到具有足夠功率的無稀土永磁體，要麽將電動汽車電機中的所有永磁體都換成電磁鐵。

三人表示，任何潛在的解決方案都必須具備三個特點，而稀土磁鐵在這方面表現得非常好。它們不僅具有較高的能量密度，而且還具有較高的剩磁（磁場移除後剩余磁強度的量度）和矯頑力（磁體退磁難度的量度）。

橡樹嶺科學家指出：“沒有一種不含稀土的永磁體具備所有這些特性。”

即使非 REE電機設計的輸出功率可以與 REE電機相媲美，但最終還是會變得太重。輪輻鐵氧體磁鐵電機就是這樣一種設計，其重量比同類REE 電機重30%左右。

研究團隊指出：“還有更多壞消息：輪輻式電機制造起來很複雜，並且會帶來機械挑戰。”

另一項前景光明的技術是錳铋磁鐵，據國家實驗室團隊稱，這種磁鐵實際上可以産生與 NdFeB磁鐵制成的電動汽車電機相同的扭矩，而且成本最多可以降低32%。不幸的是，要達到同等的扭矩水平，就意味著體積比典型的電動汽車電機大60%，質量大65%。

簡而言之，還沒有人找到電動汽車電機中稀土磁鐵的合適替代品，而且時間緊迫。

中國因素

中國正在積極投資本國的電動汽車行業，並對其寄予厚望。本周，中國宣布將開始將國內所有稀土元素視爲國家所有。

作爲世界上最大的稀土元素來源國，中國生産了全球約60%的稀土材料，並加工了近90%的稀土材料，從而控制了對當今電動汽車以及其他新興技術至關重要的礦産。

通過宣布所有稀土元素歸國家所有，中國可以選擇切斷出口，就像去年中國禁止出口稀土提取和加工技術一樣。

要突破中國對稀土元素的控制，就意味著要依靠橡樹嶺國家實驗室團隊所說的美國正在開發的一些更有前景的電動汽車電機概念，例如鋁、鎳、钴合金金屬、旋轉變壓器以及高導電性銅和高硅鋼等新材料。

不過，依賴這些技術並不是一個好選擇。研究人員沒有給出非REE EV電機技術商業化的時間表，也沒有回答問題。

他們的簡報仍然保留了一些樂觀，三人指出“研究開始産生有趣和令人鼓舞的結果”，並且“無稀土電機有朝一日成爲主流是完全可行的”。

在中國決定鎖定稀土元素之前，是否會出現任何新型電動汽車發動機尚不得而知，而隨著中美關系變得更加緊張，這只是另一個令人擔憂的問題。

參考鏈接：https://www.theregister.com/2024/07/03/ev_rare_earth_china/