Tesla wird zu Elektrofahrzeugen zurückkehren, die keine Seltenerdelemente enthalten

Tesla gab heute auf seinem Investorentag bekannt, dass das Unternehmen einen Seltenerd-freien Permanentmagnet-Elektrofahrzeugmotor bauen wird.
Seltene Erden sind ein Zankapfel in der Lieferkette von Elektrofahrzeugen, da Lieferungen schwer zu sichern sind und ein Großteil der weltweiten Produktion in China hergestellt oder verarbeitet wird.
Dies ist aus mehreren Gründen wichtig, nicht zuletzt wegen des derzeitigen Bestrebens der Biden-Administration, Materialien für Komponenten von Elektrofahrzeugen für den Eigenbedarf herzustellen.
Es gibt jedoch viele Missverständnisse darüber, was REE sind und wie viel REE in Elektrofahrzeugen verwendet werden.Tatsächlich enthalten Lithium-Ionen-Batterien im Allgemeinen keine Seltenen Erden (obwohl sie andere „kritische Mineralien“ im Sinne des Inflationsminderungsgesetzes enthalten).
„Seltene Erden“ sind im Periodensystem die im untenstehenden Diagramm rot markierten Elemente – die Lanthanoide sowie Scandium und Yttrium.Tatsächlich sind sie auch nicht besonders selten, wobei Neodym etwa zwei Drittel des Kupfergehalts ausmacht.
Seltenerdelemente in Elektrofahrzeugen werden in Elektrofahrzeugmotoren verwendet, nicht in Batterien.Am häufigsten wird Neodym verwendet, ein starker Magnet, der in Lautsprechern, Festplatten und Elektromotoren verwendet wird.Dysprosium und Terbium sind häufig verwendete Zusatzstoffe für Neodym-Magnete.
Außerdem verwenden nicht alle Arten von Elektrofahrzeugmotoren REEs – Tesla verwendet sie in seinen Permanentmagnet-Gleichstrommotoren, aber nicht in seinen Wechselstrom-Induktionsmotoren.
Anfänglich verwendete Tesla in seinen Fahrzeugen Wechselstrom-Induktionsmotoren, die keine seltenen Erden benötigten.Eigentlich kommt daher der Name des Unternehmens – Nikola Tesla war der Erfinder des Wechselstrom-Induktionsmotors.Aber dann, als das Modell 3 auf den Markt kam, führte das Unternehmen einen neuen Permanentmagnetmotor ein und begann schließlich, ihn in anderen Fahrzeugen einzusetzen.
Tesla gab heute bekannt, dass es dank verbesserter Antriebsstrangeffizienz zwischen 2017 und 2022 in der Lage war, die Menge an Seltenen Erden, die in diesen neuen Antriebssträngen des Model 3 verwendet werden, um 25 % zu reduzieren.
Aber jetzt scheint Tesla zu versuchen, das Beste aus beiden Welten zu bekommen: einen Permanentmagnetmotor, aber keine Seltenen Erden.
Die Hauptalternative zu NdFeB für Dauermagnete ist einfacher Ferrit (Eisenoxid, meist mit Zusätzen von Barium oder Strontium).Sie können Permanentmagnete immer stärker machen, indem Sie einfach mehr Magnete verwenden, aber der Platz im Motorrotor ist begrenzt und NdFeBB kann mit weniger Material mehr Magnetisierung bereitstellen.Andere Permanentmagnetmaterialien auf dem Markt sind AlNiCo (AlNiCo), das bei hohen Temperaturen gut funktioniert, aber leicht an Magnetisierung verliert, und Samarium-Kobalt, ein weiterer Seltenerdmagnet, ähnlich wie NdFeB, aber besser bei hohen Temperaturen.Derzeit wird an einer Reihe alternativer Materialien geforscht, die hauptsächlich darauf abzielen, die Lücke zwischen Ferriten und Seltenen Erden zu schließen, aber dies befindet sich noch im Labor und noch nicht in der Produktion.
Ich vermute, dass Tesla einen Weg gefunden hat, einen Rotor mit einem Ferritmagneten zu verwenden.Wenn sie den REE-Gehalt reduzierten, bedeutete dies, dass sie die Anzahl der Permanentmagnete im Rotor reduzierten.Ich wette, sie entschieden sich dafür, weniger als übliches Flussmittel aus einem großen Stück Ferrit statt aus einem kleinen Stück NdFeB zu bekommen.Ich kann mich irren, sie haben möglicherweise ein alternatives Material im experimentellen Maßstab verwendet.Aber das erscheint mir unwahrscheinlich – Tesla strebt eine Massenproduktion an, was im Grunde Seltene Erden oder Ferrite bedeutet.
Während der Präsentation am Investorentag zeigte Tesla eine Folie, die die derzeitige Verwendung von Seltenen Erden im Permanentmagnetmotor des Modells Y mit einem potenziellen Motor der nächsten Generation vergleicht:
Tesla gab nicht an, welche Elemente verwendet wurden, da es möglicherweise glaubte, dass es sich bei den Informationen um ein Geschäftsgeheimnis handelte, das es nicht preisgeben wollte.Aber die erste Zahl kann Neodym sein, der Rest kann Dysprosium und Terbium sein.
Was zukünftige Motoren betrifft – nun, wir sind uns nicht wirklich sicher.Teslas Grafiken deuten darauf hin, dass der Motor der nächsten Generation einen Permanentmagneten enthalten wird, aber dieser Magnet keine Seltenen Erden verwenden wird.
Neodym-basierte Permanentmagnete sind seit einiger Zeit der Standard für solche Anwendungen, aber in den letzten zehn Jahren wurden andere potenzielle Materialien untersucht, um sie zu ersetzen.Obwohl Tesla noch nicht angegeben hat, welches es verwenden will, sieht es so aus, als ob es kurz davor steht, eine Entscheidung zu treffen – oder zumindest eine Gelegenheit sieht, in naher Zukunft eine bessere Lösung zu finden.
Jameson fährt seit 2009 Elektrofahrzeuge und schreibt seit 2016 für electrok.co über Elektrofahrzeuge und saubere Energie.