Wie stark sind Seltenerdmagnete?

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Magnete sind im 21. Jahrhundert ein wesentlicher Bestandteil vieler Technologien und Geräte.

Von winzigen Kühlschrankmagneten, die To-Do-Listen festhalten, bis hin zu leistungsstarken Magneten, die Magnetfelder für die Stromerzeugung aus Windkraftanlagen erzeugen, gibt es viele verschiedene Arten von Magneten.

Die stärksten Magnete der Welt, auch Seltenerdmagnete genannt, werden durch die Legierung bestimmter Seltenerdelemente mit anderen Materialien hergestellt.

Aber wie stark sind Seltenerdmagnete und was macht sie so kraftvoll?

Die obige Infografik verwendet Daten von First4Magnets, um die Stärke von Magneten zu vergleichen. Doch bevor wir uns mit den stärksten Magneten befassen, ist es wichtig zu verstehen, wie man die Magnetstärke misst.

Das maximale Energieprodukt, gemessen in Mega-Gauss-Oersted (MGOe), ist einer der Hauptindikatoren für die magnetische Stärke. Es handelt sich um eine Multiplikation zweier Messungen: der Remanenz eines Magneten und seiner Koerzitivfeldstärke.

Jeder Magnet hat eine Note, die normalerweise seine Stärke angibt. Beispielsweise hat ein Neodym-Magnet der Güteklasse N42 eine Stärke von 42MGOe.

Um die Leistungsfähigkeit zweier gängiger Seltenerdmagnetqualitäten ins rechte Licht zu rücken, sehen Sie hier, wie ihre Stärke im Vergleich zu gängigen Qualitäten anderer Permanentmagnete abschneidet:

Hinweis: Während der N42-Neodym-Magnet häufiger verwendet wird, ist der stärkste verfügbare Magnet der Güteklasse N52.

Neodym und Samarium – zwei der 17 Seltenerdelemente – sind ferromagnetisch, das heißt, sie haben inhärente magnetische Eigenschaften und können magnetisiert werden. Diese Metalle werden zunächst abgebaut, raffiniert und dann mit Materialien wie Eisen, Bor und/oder Kobalt kombiniert, um die stärksten magnetischen Legierungen herzustellen.

Neodym-Magnete bestehen typischerweise zu einem Drittel aus Neodym sowie Eisen und Bor. Ein Teil des Neodyms in Magneten kann durch Praseodym, ein weiteres Seltenerdmaterial, ersetzt werden. Aus diesem Grund werden Neodym-Magnete auch als NdPr-Magnete bezeichnet.

Aufgrund ihrer Stärke haben Neodym-Magnete Eingang in verschiedene Technologien gefunden, von Telefonen und Laptops bis hin zu Motoren in Elektrofahrzeugen. Laut Adamas Intelligence ist es tatsächlich so:90 % aller Elektrofahrzeugmotoren verwenden NdPr-Magnete. Da diese Magnete bei kleinerer Größe auch eine relativ hohe Festigkeit bieten, sind sie auch die erste Wahl für Windkraftanlagen, wodurch das Turbinengewicht erheblich reduziert wird.

Samarium-Kobalt-Magnete weisen eine außergewöhnliche Beständigkeit gegenüber extremen Temperaturen auf. Diese Magnete können bereits bei niedrigen Temperaturen betrieben werden-270℃ bis 350℃ und weisen zudem eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf. Daher finden sie wichtige Anwendungen in rauen Meeresumgebungen und Technologien mit hohen Betriebstemperaturen.

Der weltweite Absatz von Elektrofahrzeugen hat sich im vergangenen Jahr mehr als verdoppelt, von rund 3 Millionen Autos im Jahr 2020 auf6,6 Millionenim Jahr 2021. Auch erneuerbare Energien wachsen in Rekordtempo, wobei die Kapazitätsinstallationen im Jahr 2022 den Rekord des Vorjahres übertreffen dürften.

Vor diesem Hintergrund ist es keine Überraschung, dass die Nachfrage nach Seltenerdmagneten voraussichtlich steigen wird. Der Verbrauch von Neodym-Magneten wird voraussichtlich von über 100.000 Tonnen im Jahr 2020 auf ansteigen300.000 Tonnenbis 2035, wobei Elektrofahrzeuge und Windkraftanlagen das Wachstum vorantreiben.

Die Lieferkette von Neodym-Magneten bleibt jedoch ein Problem, da China den Großteil der Seltenerdgewinnung, -veredelung und der nachgelagerten Magnetproduktion kontrolliert.

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Vom Stromnetz bis hin zu Elektrofahrzeugen ist Kupfer ein wichtiger Baustein für die moderne Wirtschaft.

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Kupfer ist für alles von entscheidender Bedeutung, vom Stromnetz über Elektrofahrzeuge bis hin zu Technologien für erneuerbare Energien.

Doch trotz der unverzichtbaren Rolle von Kupfer in der modernen Wirtschaft steht es nicht auf der US-Liste der kritischen Mineralien.

Diese Infografik der Copper Development Association zeigt, was Kupfer kritisch macht und warum es offiziell als kritisches Mineral eingestuft werden sollte.

Neben sauberen Energietechnologien nutzen mehrere Branchen, darunter Baugewerbe, Infrastruktur und Verteidigung, Kupfer aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften.

Aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit und Haltbarkeit wird Kupfer beispielsweise in Rohren und Wasserversorgungsleitungen verwendet. Da die Biden-Regierung plant, alle amerikanischen Bleiwasserleitungen zu ersetzen, sind Kupferrohre die beste langfristige Lösung.

Aufgrund seiner hohen elektrischen Leitfähigkeit ist Kupfer das Material der Wahl für elektrische Drähte und Kabel. Daher ist es ein wichtiger Bestandteil von Energietechnologien wie Windparks, Sonnenkollektoren, Lithium-Ionen-Batterien und dem Stromnetz. Die Nachfrage nach Kupfer aus diesen Technologien wird im nächsten Jahrzehnt voraussichtlich steigen:

*ausgenommen Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor (ICE).

Darüber hinaus werden Maßnahmen wie das Inflation Reduction Act und das überparteiliche Infrastrukturgesetz die Kupfernachfrage durch Energie- und Infrastrukturinvestitionen stärken.

Warum steht Kupfer angesichts seiner entscheidenden Rolle in zahlreichen Technologien nicht auf der US-Liste der kritischen Mineralien?

Das USGS definiert ein kritisches Mineral als ein aus drei Komponenten bestehendes Mineral, und Kupfer erfüllt jede dieser Komponenten:

Darüber hinaus sinken die Kupfererzgehalte weltweit von durchschnittlich 2 % im Jahr 1900 auf 1 % im Jahr 2000 und voraussichtlich 0,5 % im Jahr 2030, so BloombergNEF. Da die Gehalte weiter sinken, könnte der Kupferabbau in bestimmten Regionen weniger wirtschaftlich werden, was ein Risiko für die zukünftige Versorgung darstellt.

Die aktuelle USGS-Liste kritischer Mineralien, die kein Kupfer enthält, basiert auf Versorgungsrisikobewertungen, die Daten aus den Jahren 2015 bis 2018 verwenden. Laut einer Analyse der Copper Development Association unter Verwendung der USGS-Methodik zeigen neue Daten, dass Kupfer die Anforderungen erfüllt USGS-Grenzwert für die Versorgungsrisikobewertung für die Aufnahme in die Liste der kritischen Mineralien.

Obwohl Kupfer nicht auf der offiziellen Liste steht, ist es mehr als kritisch. Die Aufnahme in die offizielle Liste der kritischen Mineralien wird eine Straffung der Vorschriften und eine schnellere Entwicklung neuer Bezugsquellen ermöglichen.

Die Copper Development Association (CDA) bringt den Wert von Kupfer und seinen Legierungen in die Gesellschaft, um die Herausforderungen von heute und morgen zu bewältigen. Klicken Sie hier, um mehr darüber zu erfahren, warum Kupfer ein offizielles kritisches Mineral sein sollte.

Die Lithiumproduktion ist in den letzten Jahrzehnten exponentiell gewachsen. Welche Länder produzieren am meisten Lithium und wie hat sich dieser Mix entwickelt?

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Lithium wird oft als „weißes Gold“ für Elektrofahrzeuge bezeichnet.

Das Leichtmetall spielt eine Schlüsselrolle in den Kathoden aller Arten von Lithium-Ionen-Batterien, die Elektrofahrzeuge antreiben. Dementsprechend hat der jüngste Anstieg der Einführung von Elektrofahrzeugen die Lithiumproduktion auf neue Höchststände gebracht.

Die obige Infografik zeigt mehr als 25 Jahre Lithiumproduktion nach Ländern von 1995 bis 2021, basierend auf Daten aus dem Statistical Review of World Energy von BP.

In den 1990er Jahren waren die USA im krassen Gegensatz zur Gegenwart der größte Lithiumproduzent.

Tatsächlich entfielen mehr als 100 % auf die USAein Drittelder weltweiten Lithiumproduktion im Jahr 1995. Von da an bis 2010 übernahm Chile die Position des größten Produzenten mit einem Produktionsboom im Salar de Atacama, einem der ergiebigsten Lithiumsolevorkommen der Welt.

Die weltweite Lithiumproduktion wurde übertroffen100.000 Tonnenzum ersten Mal im Jahr 2021, eine Vervierfachung gegenüber 2010. Mehr noch, ungefähr90 %davon stammten aus nur drei Ländern.

Allein Australien produziert52 % des weltweiten Lithiums. Im Gegensatz zu Chile, wo Lithium aus Solen gewonnen wird, stammt australisches Lithium aus Hartgesteinsminen für das Mineral Spodumen.

China, der drittgrößte Produzent, verfügt über ein starkes Standbein in der Lithium-Lieferkette. Neben der Entwicklung inländischer Minen haben chinesische Unternehmen rund 200.000 Unternehmen erworben5,6 Milliarden US-Dollar Der Wert von Lithiumvorkommen in Ländern wie Chile, Kanada und Australien hat im letzten Jahrzehnt zugenommen. Es beherbergt auch60 %der weltweiten Lithiumraffinierungskapazität für Batterien.

Batterien waren einer der Haupttreiber des exponentiellen Anstiegs der Lithiumproduktion. Aber wie viel Lithium verbrauchen Batterien und wie viel wird für andere Zwecke verwendet?

Während Lithium vor allem für seine Rolle in wiederaufladbaren Batterien bekannt ist – und das zu Recht –, hat es noch viele andere wichtige Einsatzmöglichkeiten.

Bevor Elektrofahrzeuge und Lithium-Ionen-Batterien die Nachfrage nach Lithium veränderten, sahen die Endverwendungen des Metalls völlig anders aus als heute.

Im Jahr 2010 hatten Keramik und Glas den größten Anteil am Lithiumverbrauch31 % . In Keramik und Glaswaren erhöht Lithiumcarbonat die Festigkeit und verringert die Wärmeausdehnung, was für moderne Glaskeramik-Kochfelder oft unerlässlich ist.

Lithium wird neben anderen, weniger bekannten Anwendungen auch zur Herstellung von Schmierfetten für die Transport-, Stahl- und Luftfahrtindustrie verwendet.

Da die Welt mehr Batterien und Elektrofahrzeuge produziert, wird die Nachfrage nach Lithium voraussichtlich steigen1,5 Millionen TonnenLithiumkarbonat-Äquivalent (LCE) bis 2025 und darüber hinaus3 Millionen Tonnenbis 2030.

Für den Kontext: Die Welt produziert540.000 Tonnenvon LCE im Jahr 2021. Basierend auf den oben genannten Nachfrageprognosen muss die Produktion dies tunverdreifachenbis 2025 und nahezu ansteigensechsfachbis 2030.

Obwohl sich das Angebot auf einem exponentiellen Wachstumskurs befindet, kann es zwischen sechs und mehr als 15 Jahren dauern, bis neue Lithiumprojekte ans Netz gehen. Infolgedessen wird der Lithiummarkt in den nächsten Jahren voraussichtlich ein Defizit aufweisen.

Rangliste: Die 10 besten Hersteller von Elektrofahrzeugbatterien

Visualisierung von Chinas Dominanz bei Seltenerdmetallen

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