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給人類100%可持續(xù)能源!馬斯克放話不用稀土造電車,中國(guó)稀土要賣不出去了?


近日,馬斯克在“特斯拉投資者日”發(fā)布上再度放出豪言,“給我10萬(wàn)億美元,我來(lái)解決地球清潔能源問(wèn)題?!?/strong>在會(huì)上,馬斯克公布了自己的“宏圖計(jì)劃”(Master Plan)。未來(lái),電池儲(chǔ)能將達(dá)到240太兆瓦(TWH)、可再生電力30太兆瓦(TWH)、下一代汽車組裝成本降低50%、用氫氣來(lái)完全替代煤炭等一系列大動(dòng)作。其中,引發(fā)國(guó)內(nèi)網(wǎng)友熱議的是,馬斯克說(shuō),下一代電動(dòng)車的永磁電機(jī)將沒(méi)有稀土。

網(wǎng)友熱議的焦點(diǎn)是關(guān)于稀土的問(wèn)題。因?yàn)橄⊥潦俏覈?guó)重要的戰(zhàn)略性出口資源,中國(guó)是全球最大的稀土出口國(guó)。在全球稀土市場(chǎng)中,需求的變化會(huì)對(duì)稀土的戰(zhàn)略地位造成影響。網(wǎng)友關(guān)心的是,馬斯克說(shuō)的下一代永磁電機(jī)不用稀土,會(huì)對(duì)稀土造成多少影響?


要說(shuō)清楚這個(gè)問(wèn)題,需要把問(wèn)題分解一下。第一,稀土具體用在哪些方面;第二,稀土用于永磁電機(jī)的數(shù)量占總需求數(shù)量多少;第三,稀土被替代的潛在空間有多大。


稀土的具體應(yīng)用

首先,先看一下第一個(gè)問(wèn)題,稀土具體用在哪些方面。

稀土是一種較為稀缺的資源,挖掘出來(lái)后,經(jīng)過(guò)加工變成各種稀土材料。稀土材料的下游需求按大類可被分為傳統(tǒng)領(lǐng)域和新材料領(lǐng)域兩大塊。

傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域包括冶金工業(yè)、石油化工、玻璃陶瓷、農(nóng)輕紡及軍事領(lǐng)域等;而在新材料領(lǐng)域中,不同稀土材料相對(duì)應(yīng)的則是不同的下游細(xì)分賽道,比如用于儲(chǔ)存氫電池的儲(chǔ)氫材料、用于熒光粉的發(fā)光材料、用于釹鐵硼的永磁材料、用于拋光器件的拋光材料、用于尾氣凈化器的催化材料。

稀土的用途可以說(shuō)非常廣泛非常,而且,全球稀土儲(chǔ)量也就上億噸,我國(guó)占了約三分之一。正因?yàn)橄⊥劣杏糜窒∪?,所以才具有非常高的?zhàn)略價(jià)值。

1. 稀土永磁材料

在眾多稀土新材料中,稀土永磁材料的發(fā)展速度和產(chǎn)業(yè)規(guī)模皆居前列。稀土永磁材料是眾多磁功能器件的物質(zhì)基礎(chǔ),已成為電子技術(shù)通訊中的重要材料,其應(yīng)用程度是一個(gè)國(guó)家和地區(qū)科學(xué)研究水平和應(yīng)用技術(shù)高低的一個(gè)重要標(biāo)志。稀土和智能手機(jī)看起來(lái)毫無(wú)聯(lián)系,實(shí)際上,應(yīng)用于聲學(xué)、自動(dòng)對(duì)焦、振鈴、傳感器等,一臺(tái)智能手機(jī)用到超過(guò)10塊稀土“磁石”——釹鐵硼永磁體;制造一臺(tái)新型電動(dòng)汽車更能需要近百塊稀土永磁體;直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)其核心材料為釹鐵硼永磁體,經(jīng)技術(shù)人員測(cè)算,一臺(tái)1.5WM的直驅(qū)使用釹鐵硼永磁體達(dá)到1.2噸;“十三五”期間,城市軌道交通規(guī)劃線路總規(guī)模為7305.3公里,若全部采用永磁牽引系統(tǒng),大約需要釹鐵硼1827噸,我國(guó)軌道交通對(duì)釹鐵硼的總需求約4577噸;工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)在不斷擴(kuò)大中,工業(yè)機(jī)器人核心零部件為控制器、永磁同步伺服電機(jī)、減速器,而制造一臺(tái)165kg焊接機(jī)器人需要消耗25公斤高性能釹鐵硼。

汽車行業(yè)則是稀土永磁材料的第一大消費(fèi)領(lǐng)域。全球新能源車需求爆發(fā),帶動(dòng)了稀土永磁材料需求的快速增長(zhǎng)。據(jù)IEA《全球電動(dòng)汽車展望》假如到2030年,全球純電動(dòng)車到1.45億輛,預(yù)計(jì)消耗高性能釹鐵硼在43.5萬(wàn)噸,消耗氧化鐠釹13萬(wàn)噸;如果到2.3億輛,預(yù)計(jì)將消耗高性能釹鐵硼69萬(wàn)噸,消耗氧化鐠釹20.7萬(wàn)噸。2021年氧化鐠釹全球供應(yīng)量預(yù)計(jì)在7萬(wàn)噸,純電動(dòng)車按照400萬(wàn)輛算,氧化鐠釹消耗量在3600噸,未來(lái)純電動(dòng)汽車對(duì)于鐠釹的需求大幅增加。

稀土永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為新能源汽車的核心部件,可以大幅減輕電機(jī)重量、縮小電機(jī)尺寸、提高工作效率,特斯拉大眾版車型Model3已全部采用稀土永磁電機(jī)


2. 稀土儲(chǔ)氫材料——鎳氫電池負(fù)極

氫作為二次能源,關(guān)鍵是解決氫的高密度安全儲(chǔ)存問(wèn)題。目前主要用液態(tài)氫的高壓容器儲(chǔ)存法,但最好的方法是利用儲(chǔ)氫材料。稀土儲(chǔ)氫材料目前主要有兩個(gè)應(yīng)用方向,鎳氫電池和儲(chǔ)氫裝置。鎳氫電池廣泛用于混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)工具及工業(yè)和民用電池。鎳氫蓄電池是目前大部分商業(yè)化的混合動(dòng)力汽車(例如豐田普銳斯)非常重要的組成部分。

鎳氫電池

眾所周知,作為鎳氫電池的負(fù)極材料,儲(chǔ)氫合金是制約其性能的關(guān)鍵因素。根據(jù)材料成分和結(jié)構(gòu)的不同,目前研究和開(kāi)發(fā)應(yīng)用中的儲(chǔ)氫電極合金主要可分為四種類型:稀土系A(chǔ)B5儲(chǔ)氫合金,AB2型Laves相合金,Mg基合金和V基固溶體型合金。根據(jù)晶體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),目前開(kāi)發(fā)較多的金屬儲(chǔ)氫材料可分為:以LaNis為代表的稀土系A(chǔ)B5型(CaCus結(jié)構(gòu));鋯、鈦系Laves相AB?型(MgCu?或MgZn?結(jié)構(gòu));鈦系A(chǔ)B型(CsCl結(jié)構(gòu))以及鎂系A(chǔ)?B、AB?型等幾種。其中稀土系AB5儲(chǔ)氫合金和AB?型Laves相合金作為Ni/MH電池用負(fù)極材料已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。

3. 固體氧化物型燃料電池SOFC

固體氧化物燃料電池(solidoxidefuelcell,SOFC)是最高效率的燃料電池,也稱作陶瓷燃料電池,是一種在中高溫下將各種燃料氣(天然氣、垃圾填埋氣、煤氣、甲醇等)的化學(xué)能高效地轉(zhuǎn)化為電能的全固態(tài)燃料電池。SOFC由電解質(zhì)(陶瓷材料)、陽(yáng)/陰極、連接體(陶瓷或合金)構(gòu)成單電池,再由多個(gè)單電池構(gòu)成電堆。

4. 稀土鎂合金

稀土鎂合金指含有稀土元素的鎂合金,是近年來(lái)材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。與其他金屬結(jié)構(gòu)材料相比,鎂合金具有密度低,比強(qiáng)度、比剛度高,減震性能好,電磁屏蔽能力強(qiáng),尺寸穩(wěn)定,資源豐富,鑄造性能、阻尼性能、切削加工性能好以及容易回收,對(duì)環(huán)境無(wú)污染等一系列優(yōu)點(diǎn),被譽(yù)為是“21世紀(jì)綠色環(huán)保工程材料”。被廣泛應(yīng)用在交通、制造、3C電子和航空航天等領(lǐng)域。不過(guò)鎂合金也有絕對(duì)強(qiáng)度低,高溫下力學(xué)性能較差,室溫變形加困難,易腐蝕等缺點(diǎn)。

在汽車工業(yè)的應(yīng)用:從20世紀(jì)90年代開(kāi)始,鎂合金廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)。高性能稀土鎂合金主要用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、變速箱殼體、發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋等零部件中。福特、通用、戴姆勒—克萊斯勒、奔馳、大眾、豐田、菲亞特—阿爾法等汽車公司紛紛采用稀土壓鑄鎂合金。豐田汽車的方向盤加裝安全氣囊后質(zhì)量增加,采用AM60B壓鑄鎂合金后,與鋼制品、鋁制品相比,質(zhì)量減少了45%和15%,并減少了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的震動(dòng)。中國(guó)奇瑞汽車已100%采用鎂合金方向盤,并力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)單車鎂合金達(dá)到30kg。中國(guó)一汽和中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所(下稱“長(zhǎng)春應(yīng)化所”)合作開(kāi)發(fā)高性能稀土鎂合金,已經(jīng)形成年產(chǎn)1500噸鎂合金壓鑄件(包括輪轂、發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、變速箱殼體等)的批量生產(chǎn)能力,建成了我國(guó)最大的高性能稀土鎂合金產(chǎn)業(yè)化示范基地,批量生產(chǎn)耐熱、抗蠕變的稀土鎂合金汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋。

5. 汽車尾氣催化劑

為了使汽油汽車尾氣中所含的未能完全燃燒的碳?xì)浠衔铮–xHy),一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)變?yōu)闊o(wú)害的CO?和N?來(lái)排放,要用到鉑和銠等貴金屬。為了穩(wěn)定其效果,要添加以氧化鈰(CeO?)為主的氧化物(稱為助催化劑)。由于CeO?可以儲(chǔ)存氧氣,因此可以應(yīng)對(duì)廢氣中氧氣濃度的變化來(lái)幫助燃燒有害物質(zhì)。

6. 先進(jìn)陶瓷助燒結(jié)劑

陶瓷材料一般具有較高的燒結(jié)溫度,很難直接通過(guò)純相燒結(jié)達(dá)到致密化,當(dāng)加入燒結(jié)助劑后,由于它在高溫下可以生成液相,就能使得燒結(jié)溫度大為降低,從而獲得燒結(jié)致密的陶瓷材料。而稀土氧化物高溫?fù)]發(fā)性弱,可以在高溫下與其他原料生成穩(wěn)定的液相,甚至可以形成固溶體,從而促進(jìn)陶瓷材料的燒結(jié),因此作為有效的燒結(jié)助劑已經(jīng)獲得了廣泛應(yīng)用。

氮化硅陶瓷基板


7. 抗等離子體腐蝕涂層

在硅晶片的制造過(guò)程中,干法刻蝕是重要的環(huán)節(jié)之一。通常是利用等離子體來(lái)對(duì)晶圓進(jìn)行轟擊,同時(shí)活性原子或原子團(tuán)與晶圓材料反應(yīng),生成揮發(fā)性的物質(zhì)被真空系統(tǒng)帶走,從而達(dá)到刻蝕的目的。但在生產(chǎn)過(guò)程中,氟等離子體同樣會(huì)對(duì)刻蝕腔內(nèi)器件造成侵蝕,導(dǎo)致設(shè)備零部件壽命降低,維護(hù)成本升高。同時(shí),形成的刻蝕產(chǎn)物以懸浮微粒的形式從內(nèi)壁脫落,彌散在腔體中,也會(huì)導(dǎo)致晶圓污染,成品率下降。因此應(yīng)當(dāng)提高刻蝕腔內(nèi)零部件的耐等離子刻蝕性能。

8. 多層陶瓷電容器MLCC低溫?zé)Y(jié)改性添加劑

MLCC是目前世界上用量最大、發(fā)展最迅速的片式元器件之一。MLCC不斷向微型化、高疊層、高可靠性和低成本方向發(fā)展,這對(duì)工藝技術(shù)、工藝設(shè)備及原材料制備都提出了很高的要求。

BaTiO?是典型的鐵電材料,是一種重要的電子陶瓷材料,廣泛用在如陶瓷電容器、正溫度系數(shù)的熱敏電阻、壓電和鐵電器件等各種電子元件中。而正是它在室溫下具有高的介電常數(shù)和低的介電損耗,是作為片式多層陶瓷電容(Multiplayer Ceramic Chip Ca-pacitors,英文縮寫(xiě)MLCC)的優(yōu)良陶瓷介質(zhì)材料。但隨著作為內(nèi)電極的鈀價(jià)格不斷攀升,為降低MLCC產(chǎn)品的成本,采用摻入熔點(diǎn)低的銀,因而減少鈀的含量以及滿足低溫共燒技術(shù)(LTCC)就必須實(shí)現(xiàn)鈦酸鋇基陶瓷的低溫?zé)Y(jié)。況且燒結(jié)溫度高不僅會(huì)促進(jìn)陶瓷晶粒長(zhǎng)大,導(dǎo)致陶瓷介電常數(shù)降低,也會(huì)增加能量消耗,減少設(shè)備的使用壽命。因此鈦酸鋇基陶瓷的低溫下燒結(jié)具有很重要的實(shí)際意義。

多層陶瓷電容器MLCC


9. 高溫超導(dǎo)材料

高溫超導(dǎo)體并不是大多數(shù)人認(rèn)為的幾百幾千的高溫,只是相對(duì)原來(lái)超導(dǎo)所需的超低溫高許多的溫度,通常是指在液氮溫度(77K)以上超導(dǎo)的材料。液氮溫度以上釔鋇銅氧超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn),使得普通的物理實(shí)驗(yàn)室具備了進(jìn)行超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的條件。高溫超導(dǎo)體包括四大類:90K的稀土系,110K的鉍系,125K的鉈系,和135K的汞系。

釔鋇銅氧超導(dǎo)體和鉍系超導(dǎo)體已制成了高質(zhì)量的超導(dǎo)電纜。核磁共振(NMR)裝置和核磁共振成像(MRI)裝置使用超導(dǎo)磁鐵,磁場(chǎng)強(qiáng)度越高,裝置的性能(靈敏度和分辨率)就越高。目前實(shí)現(xiàn)實(shí)用化的NMR裝置和MRI裝置使用鈦(Nb)系金屬低溫超導(dǎo)線材,但受線材的物理特性限制,預(yù)計(jì)最大只能產(chǎn)生24特斯拉左右的磁場(chǎng)。而稀土(RE)系和鉍(Bi)系銅氧化物高溫超導(dǎo)線材被認(rèn)為在大幅超過(guò)24特斯拉的強(qiáng)磁場(chǎng)中也能保持超導(dǎo)狀態(tài)。

10. 中子吸收材料

釓?fù)ǔR匝趸彛℅dO?)的形式存在,利用GdO良好的中子吸收性和耐高溫性,可將其用作核反應(yīng)堆中的中子吸收材料。釓吸收熱中子的能力非常高,因此被用作控制核裂變的材料。另外,涂有氧化釓的墻壁和基材以及釓箔都是熱中子吸收材料。用數(shù)十至數(shù)百μm厚的涂膜或箔片就可吸收熱中子從而防止放射線泄漏,未來(lái)厚屏蔽墻或許不再需要。

11. 稀土光學(xué)玻璃

稀土光學(xué)玻璃主要是指含有稀土氧化物的硼酸鹽和硅酸鹽系統(tǒng)的光學(xué)玻璃。在普通光學(xué)玻璃中加入稀土元素對(duì)玻璃的光學(xué)特性會(huì)產(chǎn)生很大的影響。在普通光學(xué)玻璃中加入稀土元素能形成具有特殊性質(zhì)的特種玻璃,即稀土光學(xué)玻璃。

稀土玻璃徠卡鏡頭


除了用于光學(xué)鏡頭鏡頭外,用稀土元素的氧化物也可以作為高級(jí)有色玻璃的著色劑。


12. 激光晶體和熒光材料

稀土能吸收特定的波長(zhǎng)的波并發(fā)光。利用這種性能,稀土作為激光晶體和熒光材料被廣泛應(yīng)用。比如用于加工等各種用途的Nd激光器(1.06μm),也有用于通信的Er激光器(1.5μm),還有用于醫(yī)療的Er激光器(2.9μm)。熒光材料也途廣泛(如顯像管、熒光燈等)而且已有很長(zhǎng)的使用史。近些年Ce:YAG(黃色)等則用于白光LED。

永磁材料的稀土需求量

我們一起再看一下,稀土用于永磁電機(jī)的數(shù)量占總需求數(shù)量多少。

實(shí)際上,這種說(shuō)法并不準(zhǔn)確。因?yàn)?,討論永磁電機(jī)中有多少稀土是沒(méi)意義的。稀土是作為永磁電機(jī)的原材料,而非零配件。既然馬斯克說(shuō)新一代永磁電機(jī)是沒(méi)有稀土的,也就是說(shuō),在永磁材料方面,馬斯克已經(jīng)找到了可以替代稀土的技術(shù)或新材料。所以,準(zhǔn)確來(lái)說(shuō),這個(gè)問(wèn)題該討論,稀土用于永磁材料的部分有多少。

根據(jù)Roskill數(shù)據(jù)顯示,2020年,稀土永磁材料為全球稀土材料下游應(yīng)用領(lǐng)域中最大的需求占比,高達(dá)29%,稀土催化材料占比21%,拋光材料占比13%,冶金應(yīng)用占比8%,光學(xué)玻璃應(yīng)用占比8%,電池應(yīng)用占比7%,其他應(yīng)用占比共計(jì)14%,其中包括了陶瓷、化工等領(lǐng)域。

受益于新能源汽車、風(fēng)力發(fā)電、變頻家電等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,稀土永磁材料的需求高速增長(zhǎng)。經(jīng)測(cè)算,預(yù)計(jì)未來(lái)我國(guó)稀土永磁需求增速約為15.2%。而在稀土永磁的需求推動(dòng)下,預(yù)計(jì)未來(lái)幾年我國(guó)稀土需求將保持7.8%的增速,2017年至2020年稀土(折合氧化物)消費(fèi)量預(yù)計(jì)將分別達(dá)到10.9萬(wàn)噸、11.8萬(wàn)噸、12.7萬(wàn)噸、13.7萬(wàn)噸。由于下游對(duì)稀土的消費(fèi)量持續(xù)增長(zhǎng),受強(qiáng)大需求的拉動(dòng),庫(kù)存降低后的稀土價(jià)格也將有望震蕩向上。

其實(shí),新興產(chǎn)業(yè)與稀土行業(yè)的發(fā)展是相輔相成的。自2016年11月國(guó)務(wù)院《“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》發(fā)布以來(lái),在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)的大背景下,戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)增速全面回升,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化,產(chǎn)業(yè)投資不斷升溫,產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新不斷涌現(xiàn),成為宏觀經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)運(yùn)行的重要力量。在國(guó)家面臨制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)大背景下,關(guān)鍵性材料將成為新階段的重中之重,產(chǎn)業(yè)有望迎來(lái)持續(xù)的突破。其中稀土磁性材料、航空航天裝備材料等成為“十三五”重點(diǎn)突破對(duì)象,產(chǎn)業(yè)化、國(guó)產(chǎn)化將得到提速。近年,新材料產(chǎn)業(yè)的國(guó)家戰(zhàn)略地位也不斷提升,通過(guò) 綱領(lǐng)文件、《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》指導(dǎo)文件以及各產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和發(fā)展任務(wù)規(guī)劃,國(guó)家已構(gòu)筑起新材料政策金字塔,給予新材料全產(chǎn)業(yè)鏈、全方位指導(dǎo)。其中先進(jìn)基礎(chǔ)材料、關(guān)鍵戰(zhàn)略材料和前沿新材料成為重點(diǎn)發(fā)展方向。作為新材料之一的稀土,在未來(lái)我國(guó)七大戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展中,幾乎每一個(gè)產(chǎn)業(yè)都要用到,都有所需求。而且這種需求往往是不可替代的。換言之,新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展將為稀土行業(yè)插上騰飛的翅膀,因?yàn)樵黾佑行Ч┙o將進(jìn)一步啟動(dòng)稀土的需求,確保稀土在我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要作用。

從產(chǎn)業(yè)來(lái)看,未來(lái)稀土行業(yè)將成為節(jié)能環(huán)保方面的支柱產(chǎn)業(yè)。稀土在尾氣凈化、廢物處理、清潔生產(chǎn)等領(lǐng)域都有重要應(yīng)用。高端制造業(yè)上,稀土將提升先進(jìn)軌道交通裝備水平,做大做強(qiáng)智能制造設(shè)備,未來(lái)目標(biāo)是促進(jìn)制造業(yè)智能化、精密化、綠色化。高鐵將成為稀土發(fā)展新的應(yīng)用領(lǐng)域。稀土永磁電機(jī)將提高效率、大大節(jié)省耗能;而稀土鎂、稀土鋁合金可用于高鐵車身、門窗等結(jié)構(gòu)件。

從需求來(lái)看,新興領(lǐng)域?qū)ο⊥敛牧闲枨蠓€(wěn)步增長(zhǎng),其中釹鐵磁硼磁性材料是重點(diǎn)。新能源汽車到2020年有望給釹鐵硼帶來(lái)4500噸至7500噸增量空間。新能源汽車的發(fā)展應(yīng)當(dāng)是未來(lái)的大趨勢(shì),并將帶動(dòng)稀土業(yè)一大批相關(guān)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。特別是對(duì)混合動(dòng)力車、電動(dòng)汽車、燃料電池汽車來(lái)說(shuō),小型化大功率的驅(qū)動(dòng)電機(jī)是必須的,而現(xiàn)在這些電機(jī)又要大量使用稀土。同時(shí),受益于我國(guó)稀土永磁下游應(yīng)用市場(chǎng)的快速發(fā)展,我國(guó)永磁材料需求十分旺盛。近年來(lái),稀土永磁材料用于核磁共振成像儀、電機(jī)、音響、磁選機(jī)、電度表、磁化器、傳感器等器件上的應(yīng)用有擴(kuò)大之外,在高新技術(shù)、國(guó)防軍工、工農(nóng)業(yè)和家用電器等領(lǐng)域的應(yīng)用取得了很大的進(jìn)步。而下游應(yīng)用領(lǐng)域的快速發(fā)展也帶動(dòng)了我國(guó)稀土需求的不斷增長(zhǎng),在新能源汽車領(lǐng)域尤為明顯。在新能源汽車、風(fēng)力發(fā)電、工業(yè)永磁電機(jī)及變頻空調(diào)、消費(fèi)電子等其他領(lǐng)域的帶動(dòng)下,預(yù)計(jì)2030年全球釹鐵硼需求量將達(dá)36萬(wàn)噸以上。

所以很明顯,永磁材料是稀土需求量最大的下游應(yīng)用。如果考慮近兩年新能源車行業(yè)高速發(fā)展的實(shí)際情況,永磁材料的稀土需求量占比應(yīng)該早就超過(guò)30%。(注:目前新能源汽車的永磁電機(jī)所用的材料都是稀土永磁材料)這就可以得出結(jié)論,永磁材料的稀土需求量是很高的。


稀土材料被替代的潛在空間

最后一個(gè)問(wèn)題,稀土被替代的潛在空間有多大。

當(dāng)有新技術(shù)或新材料能夠滿足永磁材料的功能需求時(shí),按理說(shuō),除了永磁電機(jī)外,其他使用稀土永磁材料的應(yīng)用都可以被替代。但是,能夠替代不一定意味著就會(huì)替代。因?yàn)樵趯?shí)際使用時(shí),必須要考慮商業(yè)價(jià)值。而衡量商業(yè)價(jià)值大小的無(wú)非是綜合兩方面指標(biāo),一方面是,新技術(shù)或新材料對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生的功能性提升從而轉(zhuǎn)變?yōu)槭找嬗卸嗌?;另一方面是,新技術(shù)或新材料的成本相比原來(lái)的稀土永磁材料是高還是低。只有當(dāng)新技術(shù)或新材料在綜合考量下的商業(yè)價(jià)值高于稀土永磁材料時(shí),才會(huì)形成全面性替代。

有專家估計(jì),目前全球電機(jī)市場(chǎng)中,稀土永磁電機(jī)的滲透率僅為3-5%,潛在空間很大。即便如此,特斯拉仍舊對(duì)交流異步電機(jī)“念念不忘”,很大程度是因?yàn)橛来烹姍C(jī)的關(guān)鍵材料不在美國(guó)手里。

稀土是工業(yè)味精,是很多工業(yè)供應(yīng)鏈的上游。除了電機(jī),稀土元素也是生產(chǎn)半導(dǎo)體、鋰電池的關(guān)鍵材料,對(duì)國(guó)防和可持續(xù)性發(fā)展至關(guān)重要,屬于戰(zhàn)略礦產(chǎn)。中國(guó)的稀土儲(chǔ)量占到了全球稀土儲(chǔ)量的三成以上,根據(jù)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局2019年的一項(xiàng)研究,在美國(guó)列為關(guān)鍵的35種礦物中,中國(guó)是13種礦物的最大供應(yīng)國(guó),同時(shí)也是歐盟21種主要礦物的最大來(lái)源地,比如用于電池的銻。

雖然拜登政府致力于減少美國(guó)對(duì)中國(guó)的鋰、稀土、鈷和其它關(guān)鍵礦物的依賴,并強(qiáng)調(diào)“美國(guó)制造”是令美國(guó)擺脫對(duì)從其他國(guó)家獲取關(guān)鍵必需品的依賴的一種途徑。美國(guó)國(guó)防部還為“山口礦業(yè)”(MP Materials)運(yùn)營(yíng)的重稀土元素分離設(shè)施提供的3,500萬(wàn)美元補(bǔ)貼,山口礦業(yè)是美國(guó)加州山口(Mountain Pass,又稱芒廷帕斯)稀土礦的所有者,其部分股權(quán)屬于一家中國(guó)公司盛和資源(Shenghe Resources)。但美國(guó)福克斯財(cái)經(jīng)網(wǎng)的報(bào)道則提出了質(zhì)疑,他們以稀土為例指出,中國(guó)坐擁全球幾乎所有稀土加工中心,即便白宮落實(shí)給山口礦業(yè)的補(bǔ)貼,也無(wú)法把全部加工流程留在國(guó)內(nèi),很難如愿完全排除中國(guó)。

可以說(shuō)我國(guó)雖然在釹礦產(chǎn)量上占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),卡住了全球永磁電機(jī)的脖子,但要形成能出口的高端釹鐵硼永磁材料,也被日本的工藝專利卡著脖子。考慮到日本、美國(guó)和中國(guó)之間當(dāng)前關(guān)系,三方是一個(gè)互相制衡的狀態(tài),中國(guó)企業(yè)只有在高端工藝上加強(qiáng)自主研發(fā),才能說(shuō)把握了全球永磁電機(jī),乃至新能源汽車行業(yè)的命脈。

不過(guò)可以確定的是,在特斯拉的供應(yīng)鏈環(huán)境下,這套替代性方案的商業(yè)價(jià)值是高于稀土永磁材料的,否則也沒(méi)有投入研發(fā)的必要了。至于馬斯克的新技術(shù)或新材料是否有通用性,這套方案是否可以被復(fù)制、被普及。這個(gè)要根據(jù)屆時(shí)馬斯克兌現(xiàn)諾言后才能判斷。

如果未來(lái)馬斯克的這套新方案符合商業(yè)規(guī)律(商業(yè)價(jià)值更高),能夠被推廣的話,那全球稀土需求量至少要減少30%。當(dāng)然,這種替代是需要一個(gè)過(guò)程的,不是一眨眼就能完成的。反應(yīng)在市場(chǎng)中的情況是全球稀土需求逐漸遞減。而30%的需求減少,對(duì)于稀土的戰(zhàn)略價(jià)值是會(huì)造成明顯影響的。

對(duì)此,不少網(wǎng)民心有不甘,甚至有一些人說(shuō)馬斯克在畫(huà)大餅。這種心情可以理解,但結(jié)論實(shí)在不敢恭維。馬斯克是世界級(jí)的名人,同時(shí)也是美國(guó)上市公司的老板,如果他在公開(kāi)場(chǎng)合說(shuō)出誤導(dǎo)投資者的話,代價(jià)是非常大的,正常人是不會(huì)做這種事的。而且,從馬斯克的經(jīng)歷看,他也不是那種紙上談兵的人。當(dāng)初他說(shuō)要做電動(dòng)車時(shí),也是一群人說(shuō)他吹牛;他說(shuō)計(jì)劃登陸火星時(shí),也是一群人嗤之以鼻。然而,結(jié)果呢……

人類科技水平的發(fā)展是不以個(gè)人感情和意志而轉(zhuǎn)移的。無(wú)論個(gè)人喜歡不喜歡、接受不接受,技術(shù)永遠(yuǎn)是向前發(fā)展的。與其抵觸技術(shù)的進(jìn)步,不如加入技術(shù)發(fā)展的隊(duì)伍,去引領(lǐng)時(shí)代的方向。

本文作者:材料委天津院
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