中国粉体网讯 近年来，新能源汽车市场的蓬勃发展，倒逼整个产业链水涨船高，与之相关的新能源材料、新应用产品、新应用市场也迎来了前所未有的发展机遇。稀土作为一类重要的战略矿产资源，在新能源汽车产业中占有重要地位。
汽车领域：稀土虽少，但不或缺！
稀土，是指一系列的元素，其中包括钇、钪以及17种镧系元素。这些元素在现代工业中发挥着非常重要的作用，被誉为“工业味精”，可以用于提升电子信息、石油化工、冶金、能源等领域中的材料品质或性能等。
稀土元素的分类
在新能源汽车中的应用方面，稀土主要用于电动汽车的驱动电机、扬声器、硬盘驱动器等领域中。在碳中和目标下，中国稀土需求随新能源汽车产业的迅猛发展而快速增加，数据显示，新能源汽车和电子工业等领域在全球稀土消费量中占比最高，达到35%。
新能源汽车所需关键矿产资源的需求预测
来源：朱盛镭《新能源汽车关键材料的发展》
稀土材料在新能源汽车的应用中，是必不可少的。
从新能源汽车行业的稀土消费情况来看，新能源汽车行业中主要涉及稀土永磁材料和稀土储氢材料，分别占比64%和36%。
稀土永磁材料占新能源汽车稀土应用比例
来源：《轻稀土资源现状及新能源汽车领域的应用》，中信证券研究所
稀土永磁电动机
在新能源汽车产业中，不管是混合动力汽车、纯电动汽车还是刚刚起步的燃料电池汽车，永磁电机都是必不可少的核心器件之一。而稀土永磁体大约占新能源汽车行业稀土应用的60%。
永磁电动机，来源：国盛证券
“永磁”从字面意思上理解是保持长久而稳定的磁场，维持这种现象需要稀土元素“钕”，在“钕”的基础上加上“铁”和“硼”，就能创造出一个强大且永远在线的磁场—钕铁硼。
钕铁硼磁铁可提供强大的磁场力量，使得电机可以在较小的体积下产生更大的扭矩和功率输出。这意味着电动汽车在加速时可以更快地达到相同的速度，同时也提升了整车的能效，极大地改善了电动汽车的行驶性能。
其次，通过使用钕铁硼磁铁制造的高效电机，电动汽车可以在相同的电池容量下获得更高的能量利用率。这意味着车辆可以更有效地利用电池储存的能量，从而延长了车辆的续航里程，对消费者而言，可以减少里程焦虑，利于新能源汽车的普及。
此外，相比传统燃油汽车，电动汽车更注重汽车轻量化。而钕铁硼磁铁具有强大的磁性能，它可以在较小的体积和重量下提供相同的输出功率。
同时，在永磁电机中，钕铁硼是最常用的永磁材料之一，通常情况下还会混合少量的镓和重稀土元素镝、镨、铽，以保证永磁电机的耐热性。但重稀土元素在稀土矿中的储量较少，成本较高，目前一些企业开始转向更多使用轻稀土，减少重稀土的使用量。
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、镍氢电池
拿混合动力汽车来说，选择动力镍氢电池及其管理系统具有高功率特性、耐用性及可靠性、安全裕度大等特点。目前市售的动力镍氢电池，多数是以AB5型稀土贮氢合金为负极材料。稀土贮氢合金粉作电池负极材料，具有高电容量，不污染环境和循环寿命长等优点，在电池发展中占有重要的位置。目前，全球85%的HEV采用镍氢电池，未来一段时间镍氢动力电池仍将是HEV的首选电源，所用储氢负极材料完全能够满足混合动力汽车用镍氢电池的使用要求。
2、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。
3、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。
三元催化器中的催化剂
众所周知，并不是所有的新能源汽车都能实现零排放，如混合动力汽车和增程式电动车，它们在使用过程中也会排放尾气，部分车辆在出厂时都会被强制要求安装三元催化器，通过内置的净化剂来发生反应，生成无害气体。而三元催化器的主要构成成分正是稀土元素，稀土元素由于电子结构较为特殊，而具有独特的储氧能力，如CeO2中的Ce能改变氧化态，具有极好的储氧效应和放氧能力，在贫燃/富燃条件下可以储存/释放氧气，从而可以提高催化剂对CO、HC、NOX的转化率。
氧传感器
稀土元素还被称作特种陶瓷的“维生素”，因为稀土元素常常被作为添加剂应用在陶瓷材料中来提高性能。如氧化锆氧传感器的核心部件就是氧化锆薄膜，通常由氧化锆和稀土元素掺杂而成，当氧化锆薄膜受到氧气的作用时，其导电性发生变化，从而控制发动机的燃烧效率和排放水平。
车用MLCC
稀土作为MLCC介质粉体的重要掺杂成分，能有效改善MLCC的可靠性，是高端MLCC用陶瓷粉体的研制过程中不可或缺的重要原料之一。
如Y2O3、La2O3等稀土氧化物被用作MLCC的添加剂，可以改善陶瓷的介电性能，提高电容器的电容密度和工作频率范围；其次，在陶瓷和电极之间形成稀土氧化物薄层，可以提高电极与陶瓷的结合力和界面稳定性，减少电容器的失效率和漏电流。此外，稀土氧化物具有较高的熔点和热稳定性，可降低电容器在高温环境下的介电损耗，提高MLCC的可靠性和使用寿命。
稀土陶瓷轴承
氮化硅陶瓷轴承因其材料具有轻量化、高硬度、高强度、低摩擦、高耐热性、电绝缘性优良以及寿命长等优势，被认为是制造汽车轴承的最佳材料。但纯的氧化硅是很难烧结的，引入稀土元素氧化物烧结助剂可因复杂氧化物、氮化物的形成而在陶瓷结构中产生晶间相，使氮化硅材料在较高温度下具有良好的性能。
此外，稀土对车身钢材、齿轮、轮毂甚至一颗螺丝都有着举足轻重的分量，甚至轮胎制造业也需要稀土高分子材料作为稳定剂。可以说，在汽车领域，稀土虽少，但不或缺！
汽车“去稀土化”，短期内美梦难成真
3月1号，特斯拉举办2023年投资日活动，宣布下一代电动机将完全不再使用稀土。这个消息引起不小的关注与质疑。
要知道，2020年，全球77%的电动汽车都在用稀土材料的永磁电机，而在中国新能汽车市场，有超过90%的电动车用稀土永磁电机。
特斯拉下一代电机将三种稀土元素的用量都降至0g
为什么要去稀土化？
从资源来看，据美国地质调查局（USGS）数据，截至2021年，以稀土氧化物（REO）储量作为统计口径，全球稀土资源总储量约为1.2亿吨，主要分布在中国、越南、巴西、俄罗斯等国，四国合计储量占全球总储量的86.4%，其中中国储量4400万吨，越南、巴西、俄罗斯储量均超过2000万吨。
目前，中国稀土储量占全球35.2%，开采量占全球58%，稀土消费量占全球65%，三方面都位列全球第一，是全球最大的生产国、出口国和应用国，占据主导地位。
中科三环董秘此前表示，就目前的平均情况而言，每台新能源汽车中钕铁硼永磁材料的用量大约在2.5公斤左右。据此计算，2025全球新能源汽车对稀土磁材的需求量将达3万吨。
来源：中信证券研究部
与此同时，中国还在加严对稀土的管控。
2021年，工信部、自然资源部发布《关于下达2021年度稀土开采、冶炼分离总量控制指标的通知》，2021年度稀土开采、冶炼分离总量控制指标分别为16.8万吨、16.2万吨，较2020年增加约20%。此前意见稿中明确，未取得核准任何单位或者个人不得投资建设稀土开采、稀土冶炼分离项目，并为后续国内稀土开采和分离确立了一个总基调，即继续实行总量指标控制。
同年，美国白宫《供应链百日审查报告》就重点指出在稀土产业链中，美国对稀土永磁体进口依赖会威胁国家安全。作为回应，美国商务部报告建议，要加大对美国国内永磁体制造企业税收抵免、财政补贴、优先采购、国防储备等的支持，大力推进永磁体材料少/去稀土化、永磁体产业链“去中国化”的进程。
据《日本经济新闻》报道，美国正在重建稀土磁铁供应网。为了在战略物资领域减少对中国的依赖，一些由中国占据较高份额的生产工序将转移至美国本土，获得美国政府支持的美企正在加快投资速度。但将长期依赖中国的供应网推倒重来并非易事，原材料采购费用和物流成本较高的美国并不具备优势。彭博社分析称，美国至少需要十年时间，才能实现稀土供应链的自给自足。
加之，稀土价格上涨等多重因素下，日本、欧美车企退而求其次，开始研发和使用无稀土电机也不足为奇。
从性能来看，2012年特斯拉Model S上市时，搭载的就是感应电机，感应电机虽然在成本上占据一定的优势，但在同时也存在体积大、效率低而影响续航等缺点。
而对于新能源汽车来讲，续航能力就是竞争力。而感应电机体积重导致转化效率低，汽车续航能力也会随之下降，这也是很多汽车厂家选择永磁电动机的原因。
值得一提的是，特斯拉从Model 3开始采用永磁直流电机，并最终在其他车型上也使用了这一款电机。有数据显示，特斯拉Model 3使用的永磁电机比之前使用的感应电机效率提升了6%。
从材料上来看，要去稀土化，当前呼声最高的材料是“铁氧体”，这种由铁与氧组成的陶瓷混合少量金属，便能产生磁体，便宜且容易制作。
但铁氧体一直是低端领域稀土钕铁硼的替代品，其性能、体积等各方面都很难达到钕铁硼的水平，可以用于汽车上的一些微电机等。至于钐钴永磁，它本身就含有稀土元素钐，具有放射性，目前仅用于军工、航天等领域，在新能源车角度进行替代可谓是得不偿失。
目前，不少厂家也开始对无稀土作起了研究。但无论是明星磁铁创业公司Niron的氮化铁，还是另一种含锰的高磁力材料，都无法以理想的形式长期制造与保存。即使是此前报道的，DA Technology和koreen成功生产了锰铋(Mn-Bi)磁铁的原型，目前也只是在进行性能验证和改进工作。
很明显，考虑到电动汽车产业追求的低成本与高效率，以及技术未彻底突破等难题，要想完全摆脱稀土资源，不是没有可能，但是在短期内的无法实现的。最起码在中国，稀土电机还是车用的主流方向。
参考来源：
朱盛镭：新能源汽车关键材料的发展
周晓明：稀土材料在新能源汽车领域的应用和发展
中冶有色技术平台：课堂|稀土元素在新能源汽车中的四大应用方向
电动汽车观察家：特斯拉无稀土电机：又一个技术“倒退”的选择
钜大LARGE：稀土对新能源汽车产业的影响
吉力强等：轻稀土资源现状及在新能源汽车领域的应用
吴一丁等：稀土产业链全球格局现状、趋势预判及应对战略研究
宇多田：特斯拉丢掉稀土与芯片，并非妥协
电容宇宙：稀土氧化物在MLCC中的应用
日经中文网：美国正在重建稀土磁铁供应链
（中国粉体网编辑整理/空青）
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