在5G和汽車電氣化快速發展的背景下,有一種原材料被很多人忽視了,那就是稀土。雖然稀土元素在一臺新能源汽車上的用量并不算多,但其在車載揚聲器、硬盤驅動器和驅動電機等關鍵部件中扮演著至關重要的角色。不過從去年開始,以特斯拉為代表的車企紛紛表示要進行去稀土化,特斯拉創始人埃隆·馬斯克更是宣稱,將研發"零稀土"的永磁電機。那么稀土在目前的新能源汽車行業中真的可以被替代嗎?為什么中國車企并沒有跟進要實現去稀土化?
稀土仍是新能源汽車不可或缺的一環
新能源汽車與燃油車最顯著的區別在于其動力來源是電能,這使得電池、電機和電控系統成為新能源汽車最核心的組成部分。目前,永磁同步電機因其結構簡單、成本較低、可靠性高以及效率和功率密度的優勢,成為新能源汽車的主流選擇。
永磁材料,尤其是稀土元素如釹、釤、鐠、鏑,是制造高性能永磁材料的關鍵。釹鐵硼磁性材料的磁性能是普通永磁材料的4到10倍,被譽為"永磁之王",是制造新能源汽車電機不可或缺的核心原材料。
稀土元素在新能源汽車的其他方面也發揮著重要作用,例如在三元鋰電池的制造中,稀土元素通過調整鎳鹽、鈷鹽、錳鹽的比例,有助于提高電池的性能。此外,稀土還能使電池充放電更快、壽命更長、更穩定,預示著新一代動力電池可能向稀土鋰電池的方向發展。
此外,稀土的應用不僅限于電池和電機,它對車身鋼材、齒輪、輪轂、軸承乃至一顆螺絲都有重要影響。甚至在輪胎制造中,稀土高分子材料也作為穩定劑發揮著關鍵作用。可以說,稀土在新能源汽車的整個制造過程中都扮演著舉足輕重的角色,放眼全球范圍,也沒有哪一家車企能離得開稀土材料。
從無到有
中國稀土掌握話語權
數據顯示,2023年全球稀土產量預計達到35萬噸,與2022年相比增加了5萬噸,增長幅度為16.7%。其中,中國以68.6%的產量占比位居全球第一。同時,中國也是全球稀土儲量最大的國家,擁有4400萬噸的儲量,占全球總儲量的38.03%,是越南、巴西或俄羅斯的兩倍之多。
然而,我國在稀土產業的領導地位并非僅僅因為其豐富的礦產資源。要知道稀土資源本身并不稀缺,地殼中的含量相對豐富,全球已探明的稀土資源儲量維持在1.2億噸左右,2022年的全球儲量更是達到了1.3億噸。但稀土產業的真正挑戰在于建立一個完整的產業鏈。
我國之所以能在稀土產業中占據主導地位,是因為我國是全球唯一能夠提供所有17種稀土金屬的國家。此外,我國在稀土萃取和提純技術方面擁有顯著優勢,這一技術壁壘使得其他國家難以追趕。正是這些技術優勢和產業鏈的完整性,使我國在全球稀土產業中占據了不可動搖的地位。
其實在稀土產業的發展道路上,中國曾面臨諸多挑戰。20世紀50年代,美國在發現芒廷帕斯稀土礦后,一度控制了全球90%的稀土供應。與此同時,技術封鎖使得中國雖然擁有豐富的稀土資源,卻只能處于產業鏈的低端,將原材料供應給美國,而稀土的萃取加工工藝則受制于人。這導致中國的稀土產品價格低廉,甚至與泥土無異,同時還要高價購買美國的稀土深加工產品。
然而,在這一關鍵時刻,被譽為"中國稀土之父"的徐光憲院士挺身而出。在缺乏經驗和先例的情況下,徐光憲院士帶領團隊從零開始,經過長時間的不懈努力,最終實現了中國在稀土萃取提純技術領域的重大突破,引起了國際社會的廣泛關注。到了20世紀80年代,中國的稀土成品開始走向世界,成功使國際單一稀土價格下降了30%-40%。打破西方壟斷,結束了我國稀土賤賣的命運。
如今,中國稀土產業已經掌握了絕對的控制力,對全球現代工業體系產生了深遠的影響。2010年,針對稀土產業不規范導致的環境污染和資源浪費問題,中國開始對稀土產業進行整頓,并限制了稀土出口配額。2011年上半年,稀土價格最高時甚至暴漲了20倍,這充分展示了中國稀土產業在全球市場的影響力和控制力。
限制稀土出口的政策曾一度引起美國、歐洲和日本的擔憂,他們擔心這一政策可能對電動汽車產業的發展產生影響。一些人認為,這是中國利用稀土資源對其他國家施加壓力的機會。然而,這種所謂的"卡脖子"策略并非中國的真實意圖。稀土是一種重要且不可再生的資源,應當得到合理保護和利用。
中國對稀土資源的管理措施是出于環境保護和資源可持續利用的考慮。中國不僅在出口環節,而且在稀土的開采、生產和出口等各個環節都實施了嚴格的管理政策。這些措施旨在確保稀土資源的合理開發和利用,以支持長遠的可持續發展。
特斯拉去稀土化是出于"迫不得已"?
為了應對未來可能的稀土材料短缺問題,特斯拉早已表明了其無稀土化的決心。實際上,特斯拉在Model S和Model X車型上就已經采用了無需稀土的交流異步電機。然而到了2017年,特斯拉卻為Model 3選擇了新的永磁直流電機,這主要是因為交流異步電機在功率密度、整體效率和體積方面相對較低,更適合作為輔助驅動。
相比之下,稀土永磁電機的性能優勢會更加顯著。在相同有效體積下,稀土永磁的磁能僅次于超導勵磁。哈爾濱理工大學的博導教授蔡蔚就曾指出,在以低速輕載為主的汽車應用中,目前還沒有綜合性能明顯超過稀土永磁電機的替代產品。
特斯拉動力總成工程負責人Colin Campbell曾明確表示,特斯拉設計了一種完全不使用稀土材料的下一代永磁驅動電機。許多人認為,特斯拉之所以有此自信,是因為他們研發出了新的技術。中國電子科技集團公司首席專家張明在一次采訪中指出,特斯拉不使用稀土的策略更多是出于"迫不得已",是順應美國發展電動汽車計劃的投資策略。對于馬斯克這位商人來說,控制成本是關鍵,而性能和效率可以通過其他方式來提升。
但就目前的技術來看,永磁電機地位尚不可撼動,無稀土化也為時尚早。
車叔總結
作為全球稀土資源的領頭羊,中國對稀土出口配額的限制是基于國家利益和戰略發展的深思熟慮,并非有意限制他國。盡管中國的汽車制造商不像特斯拉那樣直接面臨稀土供應的擔憂,但也應該認識到在全球市場中所面臨的競爭和挑戰。中國車企與中國稀土一樣,必須不斷強化自身的核心技術,推動產業持續升級和結構優化,以確保在全球汽車行業的領先地位。