特斯拉投资者日上,马斯克宣布,特斯拉将制造一种不含有稀土元素的永磁电动汽车车机。因为美国所使用的稀土几乎全部依赖进口,所以对于特斯拉的供应链来说很重要。我们来看看稀土可以用来制造什么,除了汽车领域,还有哪些其他领域。
稀土可以用来制造发动
稀土元素在发动机制造中有多种应用,其中最重要的是用于制造永磁体材料。永磁体材料是一种具有稳定磁性的材料,其磁场不会因为外部磁场的作用而发生改变。在发动机中,永磁体材料通常用于制造马达、发电机和各种传动装置,能够提高发动机的效率和性能。
稀土元素能够被用于制造高性能永磁体材料,是因为它们拥有特殊的电子结构和磁性性质。稀土元素的电子壳层中包含了未填满的f轨道电子,这些电子具有强烈的自旋轨道耦合作用,导致稀土元素在磁性方面表现出来的特殊行为。利用稀土元素的这种特殊性质,可以制造出高性能、高温度下稳定性好的永磁体材料。
除了用于制造永磁体材料,稀土元素还可以用于改进发动机的催化器、降低排放、提高燃油效率等方面。例如,用稀土元素制造的催化剂可以大幅度降低汽车尾气中的有害物质,使得汽车排放更加环保。因此,稀土元素在发动机制造中具有广泛的应用前景。
稀土可以用来制造电池
电池中使用的稀土元素通常是指钕、镨、钐等。稀土元素在电池中主要用于制造正极材料,如钕铁硼(NdFeB)永磁体材料和镨钕钴氧化物(NCR)材料。这些材料具有高电化学性能和较高的能量密度,可以大大提高电池的性能和寿命。
具体来说,钕铁硼永磁体材料具有极高的磁能积(储存磁能的能力)和矫顽力(材料自身的抗磁性能),可以使得电动汽车的马达更加强劲和高效。而镨钕钴氧化物材料则具有较高的放电平台电压和能量密度,可以提高电池的能量储存和使用效率。
尽管稀土元素只占电池中的一小部分,但是由于其在电池中的重要性和市场上的供需关系,导致其价格相对较高。此外,由于稀土元素的产出较少且分布不均,也会导致稀土元素供应的风险。
值得注意的是,除了稀土元素,也有其他替代材料可以用于电池正极,例如磷酸铁锂(LFP)材料和钴镍铝酸锂(NCA)材料等。这些替代材料虽然不如稀土材料具有高的能量密度和磁能积,但具有成本更低和资源更加广泛等优点。
稀土元素,是下图中用红色标出的元素——镧系元素,加上钪和钇。
稀土元素在其他领域的应用:
总之,稀土元素在现代科技中发挥着重要的作用,因此受到了广泛的关注。由于稀土元素的储量有限且分布不均,所以开采、提取和处理等过程会对环境造成一定的影响。
页面更新:2024-05-04
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