Science
21.02.2018

Toyota stellt neuen Magnet für Elektromotoren vor

Toyota Concept-i Elektroauto, gezeigt auf der CES 2017 in Las Vegas © Bild: Reuters

Ein neuer Magnet verwendet weniger Neodym und andere seltene Erden, deren Gewinnung immer schwieriger wird.

In Elektromotoren kommen heute meist so genannte Neodym-Magneten zum Einsatz. Dabei handelt es sich um eine Legierung aus Eisen, Bor und Neodym - ein Metall, das zu den seltenen Erden zählt. Bei der Produktion der Magneten werden außerdem Terbium und Dysprosium, weitere seltene Erden, verwendet. Durch den Aufschwung der Elektromobilität sind diese Materialien heiß begehrt. Sie werden dadurch immer teurer und noch seltener. China besitzt beinahe ein Monopol bei der Gewinnung und Verarbeitung. Toyota hat nun laut eigenen Angaben eine Methode gefunden, um den Einsatz von Neodym in Magneten für Elektromotoren zu reduzieren ohne Leistungsverluste hinnehmen zu müssen.

50 Prozent weniger Neodym

Bis zu 50 Prozent des Neodym in Neodym-Eisen-Bor-Magneten wird dabei durch Lanthan und Cer ersetzt. Bei diesen Materialien handelt es sich zwar ebenfalls um Metalle aus der Gruppe der Lanthanoide und damit um seltene Erden, allerdings sind sie in weitaus größerer Menge als Neodym in der Erdkruste vorhanden. Ein einfaches Ersetzen des Neodym würde aber die Hitzeresistenz und die Koerzitivfeldstärke der Magnetlegierung reduzieren. Toyota hat deshalb eine Kombination aus drei Verfahren angewendet, um diese Leistungsreduktion aufzuhalten.

Mikrometerbereich

Unter anderem hat Toyota die Größe der Körner des Legierungsmaterials reduziert, um dichtere Strukturen im Mikrometerbereich zu erhalten, außerdem wurde die Dichte einzelner Körner variiert und ein exaktes Mischverhältnis von Lanthan und Cer in jedem Korn erzielt. Toyota hofft, durch seinen neuen Magneten die Abhängigkeit von Neodym drastisch reduzieren zu können.

In Zukunft sollte davon neben dem Elektroautobereich auch die Produktion von Robotern und Haushaltsgeräten profitieren. Neben Toyota sind auch andere Elektroauto-Hersteller, etwa Renault und Tesla, intensiv mit der Suche nach Neodym-Alternativen beschäftigt.