新能源汽车需要哪种稀土
新能源汽车需要稀土钕、镧、铈、氧化镨、铷等。稀土永磁电机是新能源汽车区别于传统汽车中的三大重要部件之一,也是新能源汽车动力源。以特斯拉为首的新能源汽车所采用的“永磁技术”,对钕的依赖就像人类离不开氧气一般。
而新能源汽车电池以稀土中的镧、铈等元素作为电极材料的主要成分,具有安全性高、抗衰减、耐低温、可充电时间快。
稀土在新能源汽车的应用:
一、稀土永磁电动机
稀土永磁电机是70年代初期出现的一种新型永磁电机,其工作原理与电励磁同步电机相同,区别在于前者是以永磁体替代励磁绕组进行励磁。
与传统的电励磁电机相比,稀土永磁电机具有结构简单,运行可靠,体积小,质量轻,损耗小,效率高等显著优势,而且该电机的形状和尺寸可以灵活设计,这使得它在新能源汽车领域中深受高度重视。
稀土永磁电机在汽车中主要是将动力蓄电池的电能转化为机械能,驱动发动机飞轮旋转实现发动机的起动。
二、稀土动力电池
稀土元素不仅仅是能参与目前主流锂电池电极材料的制备,还能很好地作为铅酸蓄电池或镍氢电池的正极制备原材料。
1、锂电池:由于稀土元素的加入,材料的结构稳定性得到了较大的保障,同时活性锂离子迁移的三维通道也得到了一定的扩充,这使所制备的锂离子电池有了更高的充电稳定性和电化学循环可逆性,以及更长的循环寿命。
2、铅酸电池:就国内的研究表明,稀土的加入有利于提高电极板铅基合金的抗拉强度、硬度、耐腐蚀性能和析氧过电位,活性组分中添加稀土可减少正极氧气析出量,提高正极活性物质的利用率,从而改善蓄电池的性能和使用寿命。
3、镍氢电池:镍氢电池具有高比容量、大电流、好充放电性能、无公害等优点,因而被称为“绿色电池”,并在汽车、电子等领域上得到广泛应用。为了使镍氢电池在保持优良高速放电特征的同时抑制其寿命的衰减,日本专利JP2004127549介绍电池负极可由稀土-镁-镍基储氢合金组成。
三、三元催化器中的催化剂
并不是所有的新能源汽车都能够实现零排放,比如混合动力汽车和增程序电动汽车,它们在使用过程中会释放一定量的有毒物质。
为了减少其汽车尾气的排放量,部分车辆在出厂时都会被强制要求安装三元催化器,其会在高温汽车尾气通过时,通过内置的净化剂增强围棋中的CO、HC、NOx三种气体的活性,促使它们完成发生氧化还原反应,生成无害气体,利于环保。
而三元催化器的主要构成成分正是稀土元素,稀土在这其中起到的关键作用就是储存材料,替代部分主催化剂以及作为催化助剂等。尾气净化催化剂所用的稀土主要是以氧化铈、氧化镨和氧化镧的混合物为主,而这些物质元素都是中国稀土矿中所富含的。
四、氧传感器中的陶瓷材料
稀土元素由于电子结构较为特殊,而具有独特的储氧功能,常被用于电子燃油喷射系统氧传感器中的陶瓷材料的制备,使之催化效果更佳。电子燃油喷射系统是汽油发动机取消化油器而采用的一种先进的喷油装置,主要由空气系统、燃料系统和控制系统三大部分组成。
此次之外,稀土元素还在齿轮、轮胎、车身钢材等部分都有着广泛应。可以说,稀土是新能源汽车领域必不可少的元素。
新能源汽车用到轻稀土和重稀土。稀土并不是土而是一种稀有金属是化学元素周期表中镧系元素以及与镧系的15个元素密切相关的2个元素——钪(Sc)和钇(Y)共17种元素又分轻稀土和重稀土。稀土的应用:1、稀土永磁电动机:稀土永磁电机是70年代初期出现的一种新型永磁电机其工作原理与电励磁同步电机相同区别在于前者是以永磁体替代励磁绕组进行励磁。与传统的电励磁电机相比稀土永磁电机具有结构简单运行可靠体积小质量轻损耗小效率高等显著优势而且该电机的形状和尺寸可以灵活设计这使得其在新能源汽车领域中深受高度重视。2、稀土动力电池:稀土元素不仅仅是能参与目前主流锂电池电极材料的制备还能很好地作为铅酸蓄电池或镍氢电池的正极制备原材料。专利JP2004127549介绍电池负极可由稀土-镁-镍基储氢合金组成。
氢燃料电池是使用氢这种化学 元素 ,制造成储存能量的电池。其基本原理是电解水的逆反应,把氢和氧分别供给阳极和阴极,氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后,放出电子通过外部的负载到达阴极。
燃料电池对环境无污染。它是通过电化学反应,而不是采用燃烧(汽、柴油)或储能(蓄电池)方式--最典型的传统后备电源方案。燃烧会释放像COx、NOx、SOx气体和粉尘等污染物。如上所述,燃料电池只会产生水和热。如果氢是通过可再生能源产生的(光伏电池板、风能发电等),整个循环就是彻底的不产生有害物质排放的过程。综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车,区别于传统的化石能源汽车,其中包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、氢燃料电池汽车等。
(图/文/摄: 李水清)@2019
符号Co,银白色铁磁性金属,表面银白色,略带粉红色。它位于元(查成交价|参配|优惠政策)素周期表的第4周期和第VIII族,原子序数为27,原子量为58.9332。它是密排六方晶体,化合价通常为2或3。钴是一种有光泽的钢灰色金属,相当硬而脆,具有铁磁性,加热到1150磁性消失。钴的化合价是2和3。它在室温下不与水反应,在潮湿的空气中稳定。在空气中加热到300以上,氧化成CoO,白热燃烧成Co3O4。氢气还原制备的金属钴粉在空气中可以自燃形成氧化钴。钴是生产耐热合金、硬质合金、防腐合金、磁性合金和各种钴盐的重要原料。
新能源汽车需要稀有金属共享:锂
锂(Li)是一种银白色金属元素,质地柔软,密度最低。用于原子反应堆,制造轻合金和电池等。锂及其化合物不像其他碱金属那样典型。由于锂具有极高的电荷密度和稳定的氦型双电子层,所以锂容易极化其他分子或离子,而自身不容易被极化。这与它及其化合物的稳定性有关。
因为电极电位最负,所以锂是已知元素(包括放射性元素)中最活泼的金属(需要注意的是它不是金属性的,铯是已知元素中金属性最强的)。
新能源汽车需要稀有金属共享:铟
铟是一种银灰色、极其柔软的易熔金属。熔点为156.61。沸点是2060。同比密度d7.30 .液态铟可以打湿玻璃,会附着在接触过的表层,留下黑色痕迹。
铟的放射性很弱,天然铟有两个关键同位素。一种是In-113是稳定核素,In-115是衰变。所以在使用中尽量避免直接接触。
铟是一种银白色略带蓝色的金属,非常柔软,可以用指甲划开。铟具有很强的可塑性、延展性,可以压成薄片。铟一般用作制造低熔点合金、轴承合金、半导体、电光源等的原料。
同样,在现货市场上,钴的价格从去年至今已翻了一番。今年3月,国内主要有色金属现货市场金属钴报价均价超过60万元/吨。而在一年前,一吨金属钴的报价还不到30万元。
钴与新能源汽车共舞
钴,这种灰白色、并不起眼的金属价格一路狂涨,为投资者和投机客提供了无数获利机会。
在2018胡润全球富豪榜上,多位来自新能源行业的富豪进入,背后的钴和锂功不可没。
其实,早在2008年到2016年,钴的价格一直比较稳定,甚至由于过于小众,一度被忽视。
那么缘何在近期出现爆发性增长?不难发现,钴价的飙升和新能源汽车市场的井喷有着非常密切而统一的步伐。
作为一种重要的战略金属元素,钴广泛应用于电池材料和合金制造领域,也是三元锂电池的必备原料。而三元锂电池是目前新能源汽车的使用主流,目前还没有可替代品。
从2016年下半年开始,随着各国相继给出禁售燃油汽车时间表,大大加快了电动汽车的发展速度,对钴这种电池阴极成分的需求也直线上升。
由此可见,三元锂电池是拉动“钴”需的最大动力。仅2016年,中国80%以上的钴需求来自电池领域。
另据分析预计,到2025年钴需求将达到20万吨以上。
数据显示,全球已探明钴的资源量是2500万吨,储量720万吨,储量高度集中在刚果(金)、澳大利亚和古巴。这3国储量就占到了全球总储量的70%。而中国储量仅为8万吨,占全球储量的1.1%。我国近90%钴原料进口量来自刚果。
与预期的需求相比,钴的稀缺性一下就凸显出来了。
前不久,全球最大的电池原材料供应商、矿业巨头瑞士嘉能可首席执行官伊万•格拉森博格称:“如果钴全部落到中国公司手里,那么就别想再看到欧洲产的电动汽车”。不难听出,伊万•格拉森博格的言外之意就是:谁拥有了钴,谁就掌握了电动汽车的命运。
在投资市场雀跃飞舞的“钴”,在新能源汽车产业被争得头破血流。
继石油和稀土之后,一场夺“钴”大战正在全球激烈地展开,不少车企与电池厂商也已纷纷布局,一时间硝烟弥漫。
宝马、大众等在布局新能源汽车的同时,还向新能源汽车产业链上游的钴资源端延伸,以此保证原材料供应。
大众则表示目前正在推动建立一个长期的供应合同保障,从而避免材料出现短缺。去年12月初,大众已经邀请钴原料生产商到沃尔夫堡总部展开会谈。宝马也正与钴等电池原材料供应商们举行会谈。
电池的烦恼
一直以来,新能源汽车的发展受制于电池的续航里程、安全性等重要因素制约。除此之外,电池的高成本也是新能源汽车的一大心病。
“目前动力电池的研发和制造投入都是非常高的,光电池成本可能就占了车子成本的一半以上”。爱驰汽车一位专业人士表示,这主要因为目前新能源汽车还处于市场培育期,产量并不很大,加上电池所需的原材料价格过高,导致了前期投资的分摊费用非常高。
而钴价走高对电池价格影响非常大。这位专业人士算了一笔账。现在1KWh三元电池的成本是1200元左右,钴成本占比约10%。
尽管价格一路走高,但仍然有钱难求一“钴”。
国内最大的钴供应商之一的华友钴业销售部门的工作人员透露,现在下订单,差不多要等两个月才能拿到货,而且要先付款。
格林美、华友钴业、金川集团三家占据了这个市场的半壁江山。从供应上看,格林美的情况和华友钴业类似。该公司一个人士同样表示,货量并不大。
因此,当人们惊叹于中国新能源汽车的“蓬勃发展”之时,也有声音指出:我国新能源汽车市场的红利,有很大一部分被国外原材料商拿走了。
“钴的价格上涨,其实也跟国外生产方有意识地提高定价有关。” 一位证券行业分析师表示:钴的主要生产商都在国外,定价权也在国外的生产方手上。
另外一个业内人士同样认为,钴矿资源现阶段仍是寡头控制,从供需来看,钴供给短期其实并不存在缺口,但卖方市场导致出货量及定价权在矿端。
作为全球最大的钴生产国,日前,刚果(金)议会通过了新的采矿法草案,钴被归为战略金属而将被收取5%的专利税。
不受制于“钴”
尽管夺“钴”之战打得火热,但国内一些生产新能源的主机厂表示:对此并不需要过多担心。
虽然目前钴等原材料价格上涨传导至了动力电池生产厂家,但国内动力电池这块存在产能过剩情况,其电池价格甚至有略微下行态势,所以汽车整车厂家暂时并未有钴价格上涨带来的压力。
除此之外,随着电池技术升级,现在很多厂商已经减少钴的用量来降低生产成本,“现在622型或811型三元都在降低钴的比例。”爱驰汽车的这位人士指出。
高企的成本,也倒逼动力电池企业在提高电池能量密度的同时降低成本。该人士坦言,“钴”作为稀有金属,难免会出现紧缺感。但是,市场的发展一定会找个一个平衡,如果技术上过多依赖一种不可持续的东西,那么这种技术不会长久。
这位人士表示:对于像钴这样的稀缺资源价值永久看高是不理性的,能源的多样化一直是国家提倡的,现在的很多技术都有可能是将来的方向。
国外的一些机构也对此早有意识。德国一家研究机表示,“为了减少这些风险并减少对钴和锂储备的压力,应将研究活动扩大到电池原料替代技术的领域”,
丰田汽车上个月还表示,已经找到了一种使电动汽车更便宜且不易受钴‘锂’供应因素影响的方法。
石器时代的终结并不是世界用尽了石器,而是不断涌现更新的技术完结了石器时代。同样,对于新能源汽车产业来说,受制于“钴”的时代,也终将会被不断涌现更新的技术所完结。
铅主要耗用于电动车中的电池,铅元素含量不多,1-2公斤,里面主要是铅板、隔栅、还有电解液。
新能源汽车最关键的三个部件为动力电源、电机和动力转化装置,而动力电源又被称为新能源汽车的“心脏”。虽然现在市场上动力电源种类繁多,但是锂电池由于其体积小、质量轻、循环寿命长、无污染等优点逐渐在新能源汽车动力电源领域胜出。以特斯拉为例,一辆新能源汽车用动力锂电池的碳酸锂用量大约在50-70千克,如果按照50万辆新能源汽车计算,对应动力电源用碳酸锂的需求量将会达到3万吨的水平。
新能源汽车未来的设计必定会朝着个性化、多元化等多方面发展。
1.从个性化设计着手
现阶段的新能源汽车主要的差异化特征主要为使用新能源元素,如为了与长相相似的传统燃油车进行区分,新能源车往往是用了蓝色、绿色的设计元素来展现自己的新能源汽车的身份,或者使用“HYBIRD”标记进行区分。作为代表着当代高科技的产物,必须有一些差异化的元素,因为消费者有的时候也会为新能源汽车特立独行的设计去买单。如“蔚来”将前车大灯贯穿在进气口哪里,同时取消中网的设计,让整体的设计更为一体化,这样的设计与传统的车型设计显现的完全不同,同时,是用了更多锐角的够了,让整车带来了更多不一样的灵感和科技感。又如游侠汽车创意的将车的中网位置贯穿了一个led 显示条,用户可以自定义显示条上的呢日荣,这样的独特设计风格会让新能源汽车的设计更加个性化。
2.从多元化设计着手
当前在进行汽车外形设计的时候除了受到传统美学的影响以外,来自于地域文化的差异和多元化的设计需求等跨界风潮也会对汽车外形设计产生重大的影响。未来汽车外形设计一定会摆脱单纯的文化符号,致力于从现代文明和地域文化中找寻设计创意,通过设计创意的结合能够有效地使得新能源汽车有别于传统汽车。而且这样也有助于新能源汽车发展出自身所特有的语言和文化符号。
3.从消费者审美着手
汽车经历过众多的发展时期,没有用任何一款热销的车型是脱离消费者的审美的,有的时候汽车会彰显设计师独特的审美观点,但是还是要遵循大众的审美导向。目前新能源汽车较远时的燃油汽车改动不大,但是未来这样差异化的特征越来越明显。我们在很多汽车上看到了很多大胆又前卫的设计,但是由于审美的时代性和人民的原因让其并不适用于当时消费者的审美选择,在新能源汽车的设计思路上,只有在消费者审美的基础上大胆创新,才能造出符合审美的同时又能热销的新能源汽车。