電動車中的稀土元素 - 問題、解決方案

電動車（EVs）標誌著通往更環保的未來的道路，但其中的某些部件或材料，如稀土元素的採購方面仍然存在問題。隨著電動車市場的迅速擴大，對電動馬達等部件的需求也隨之而來。

2021年，僅在汽車市場，對EVs電機的需求預計將增加40%。電動機從字面上看是在驅動電動車的增長，但許多設計都是利用公斤級的磁性材料。這些磁鐵嚴重依賴釹和鏑等稀土材料，這些材料價格昂貴，產生大量廢物，並有各種採礦問題。EV製造商在未來是否會繼續如此嚴重地依賴稀土？

稀土的供應鏈在地理上受到極大的限制。中國占了全球產量的絕大部分，這在歷史上導致了價格的波動。早在2011年，中國限制了稀土的出口，釹和鏑的價格分別上漲了約750%和2000%。由於中國的環境改革，除了2017年的1.5倍增長外，此後價格一直保持相當穩定。2021年被證明是特別不穩定的，在今年年初有2.2倍的增長，至今仍未穩定下來。

除了價格問題外，還有環境問題。稀土元素是從礦石中提取的，而礦石中可能含有釷等放射性物質，提取所需的稀土通常會使用大量的致癌化合物，如氨、鹽酸和硫酸鹽。據估計，加工1噸稀土可產生多達2000噸的有毒廢物。為了使電動汽車真正成為向綠色技術的過渡，必須改變這種狀況。

電力驅動電機有許多不同的設計，最受歡迎的是永磁機，但有些設計不需要永磁體（因此也不需要稀土）。感應電機在其轉子上使用銅或鋁籠，這種設計在歷史上一直被特斯拉用於其Model S和X。

一些公司已經採用了轉子上有銅繞組的繞線轉子配置，如雷諾公司。特別是在重型或商用車領域，正在選擇開關磁阻電機，它有一個矽鋼轉子，不需要磁鐵或轉子上的銅。

通常情況下，永磁電機具有更好的功率密度和效率，因此有很多公司使用永磁電機。除了消除磁鐵之外，還有些公司努力減少磁鐵中的稀土或至少是重稀土含量。本田和日產等原始設備製造商已經減少或消除了重稀土成分。

美國此前曾嘗試增加對稀土元素供應鏈的參與，現在拜登政府已將其作為2萬億美元基礎設施提案的優先事項之一。MP材料公司於2017年在加州購買了一個之前關閉的礦場，爭相恢復美國的稀土供應鏈，重點是釹和鐠，並希望成為成本最低的生產商。MP材料公司正計畫在2025年前完成他們的目標，為美國電動車生產的提升做好準備。

萊納斯公司已獲得政府資助，在德克薩斯州建立了一個輕稀土元素加工廠，並擁有另一份同樣在德克薩斯州建立重稀土分離設施的合同。儘管有這些目標和投資，但在過去十年中，中國在能源相關轉型方面的投資約為美國的兩倍。美國要試圖與中國競爭，特別是在成本方面，肯定會有很大的任務，我們預計中國至少在短期內仍將佔據主導地位。

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