不足の拡大: EV におけるネオ磁石不足のリスク

最近、チップ供給の変動に多くの注目が集まっています。 ただし、チップの供給と並行して発生するもう 1 つの問題は、希土類元素 (REE) の不足です。

REE 不足の主な要因の 1 つは、ネオジム磁石 (NdFeB、NIB、またはネオ磁石) の製造です。

ネオ磁石は、希土類元素であるネオジム（Nd）に鉄（Fe）とホウ素（B）を一部加えた合金で作られた永久磁石です。 これらの磁石には、ジスプロシウム (Dy)、テルビウム (Tb)、プラセオジム (Pr) など、さまざまなレベルの他の希土類元素が含まれる場合があります。 これらの元素は、耐食性を高め、固有保磁力を向上させるために使用されます。 一部のネオ磁石には、本質的に低い動作温度を 160°C まで高めるために NiCuNi コーティングが施されています。

これらの磁石が不可欠である理由は、その独特の磁気特性がさまざまな電気用途や部品に使用されているためです。

これらの希土類磁石は、独自の組成により、保磁力と磁束密度で測定される良好な磁石強度 (52MGOe) などの優れた磁気特性を備えています。

ユニークな形状への加工も容易です。 ネオ磁石はフェライト磁石に比べて軽量です。 さらに、比較的入手しやすいため、（強度の点で）定格が 32MGOe の低グレードのサマリウム コバルト (SmCo) 磁石ほど高価ではありません。

これらの磁石の用途が拡大しているのは、磁気モーターのコンポーネントとして EV 製造業界です。

NdFeB (ネオジム フェライト ボロン) 磁石は脆いため慎重に取り扱う必要がありますが、前述の特性により、EV モーターの製造に組み込むのに最適なソリューションです。 しかし、それらの不足は差し迫っています。

EV産業のブームにより、2030年までに市場のニーズを満たすために数千万台のEVが必要になるでしょう。 EV モーターにはそれぞれ 1 ～ 2 kg の永久磁石が含まれていますが、ハイブリッド車には 0.5 kg 弱あります。

IAE (国際エネルギー機関) によると、電気自動車の台数は 2017 年の 310 万台から 2030 年には 1 億 2,500 万台に増加すると予想されています。 永久磁石の需要が 31% 増加するなど、より保守的な 2030 年の予測 (IDTechEx による) が考慮されたとしても、希少性の問題は依然として蔓延し続けています。

電気自動車の永久磁石モーターは、効率が高いため、電気自動車の誘導モーターよりも優れていると考えられます。 テスラのモデル 3 が量販車向けに永久モーター磁石の製造に切り替えたことは、NdFeB 磁石が電動化の原動力であることをさらに証明しました。 テスラのドライビングレンジは現時点で最高だ。 しかし、地元で調達したバッテリーを搭載した中国のEVが僅差で2位となっている。 現在、リチウム電池市場は中国が独占している。

NdFeB 磁石の問題は、NdFeB 磁石の熱強化に使用される希少元素 Dy と Tb が少数の場所でしか採掘されていないことです。 中国南部に大規模な中国の Dy および Tb 鉱山があるため、他のすべての市場は輸出割当による供給と価格の決定に大きく依存しています。

負担を軽減する可能性のある解決策の1つは、オーストラリアのノーザン・ミネラルズによるジスプロシウム資源の開発と、他の企業によるロシア、ブラジル、インドでの開発を目指す他のいくつかのレアアース採掘場所である。

この不足は、他の NdFeB 磁石用途の結果でもあります。 いくつか例を挙げると、ハードディスク、磁気ファスナー、オーディオ機器、昇降機械、MRI スキャナー、ABS センサーなどがネオ磁石で作られています。 もう 1 つの要因は風力タービンです。風力タービンは、地球規模で再生可能資源の増加に向けて勢いを増すことが計画されています。

EV 業界にとって重要な考慮事項は、レアアース金属の採掘を減らすために NdFeB 磁石の使用を控えることですが、現時点では言うは易く行うは難しかもしれません。

それにもかかわらず、EV の Dy と Tb を削減しようとしている企業はほとんどありません。 日産とホンダを例に挙げてみましょう。 しかし、世界市場の動向により、倫理的調達の考慮が逆転する可能性があり、米国は現在、地元のレアアースプロジェクトへの投資を増やしている。

このような不安定な状況は、EE にとって、キャリアの配置転換から設計や製造の変更に至るまでの影響を示唆しています。 たとえば、SmCo などの最も効率的な希土類磁石の代替品を見つけることは、代替産業用途の選択肢になりますが、EV にはおそらくそうではありません。

地球外採掘は不可能ではありませんが、大量商業用途にはまだ遠い話です。 EE プロジェクトでは、中国で採掘されるレアアース元素への依存度の線形リスク計画と予測を考慮することが不可欠です。 再利用、リサイクル、副産物の抽出は、電気自動車の需要が予測どおりに増加するため、最も重点を置かなければならない実行可能な代替手段です。

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