Precios globales de tierras raras y su impacto en la producción motora de EV en 2025

Introducción

Los elementos de tierras raras (REES) juegan un papel indispensable en los vehículos eléctricos, particularmente en la producción de motores eléctricos de alto rendimiento. Motores sincrónicos de imán permanentes (PMSMS), que alimentan la mayoría de los EV modernos, dependen de imanes permanentes basados en la tierra raros para ofrecer una alta densidad de torque y eficiencia energética.

En 2025, la industria del EV no solo está creciendo rápidamente; También está experimentando una transformación tecnológica y de la cadena de suministro. En medio de esta evolución, el costo y la disponibilidad de tierras raras han surgido como preocupaciones críticas. Con los cambios geopolíticos, las regulaciones ambientales y el aumento de la demanda global, los precios de las tierras raras clave como el neodimio (ND) y el disprosio (DY) han visto fluctuaciones significativas, influyendo directamente en estrategias de producción motora. Este artículo examina estas dinámicas en detalle.

Elementos de tierras raras en los motores EV: una visión general

Los vehículos eléctricos (EV) dependen cada vez más de motores sincrónicos de imán permanentes (PMSM) debido a su alta eficiencia, diseño compacto y excelente densidad de torque. Una ventaja clave de rendimiento de PMSMS proviene del uso de imanes permanentes de tierras raras, que mantienen un campo magnético fuerte sin requerir una corriente eléctrica constante. Esto permite una eficiencia energética superior, especialmente a bajas velocidades o en condiciones de conducción de inicio.

En el corazón de estos PMSM hay imanes hechos de aleaciones de neodimio-hierro-coron (NDFEB). Estos imanes se consideran el tipo más potente de imán permanente comercial disponible, capaz de mejorar significativamente el rendimiento del motor. Para adaptar sus propiedades térmicas y magnéticas para el entorno operativo exigente de los EV, estos imanes NDFEB a menudo están dopados con pequeñas cantidades de pesados elementos de tierras raras, como:

• Disprosio (DY):Agregado para mejorar la resistencia térmica y la coercitividad: la capacidad del imán para resistir la desmagnetización a altas temperaturas. Esto es crítico porque los PMSM en los EV pueden alcanzar temperaturas superiores a 150 ° C durante la operación prolongada o en modos de conducción agresivos.
• Terbium (TB):Ofrece una estabilidad térmica aún mayor que el disprosio y a veces se usa en EV de alto rendimiento o en vehículos diseñados para operar en climas extremos (por ejemplo, condiciones del desierto o terreno de servicio pesado).
• Prasodimio (PR):Puede reemplazar parcialmente el neodimio en la aleación para ayudar a optimizar los costos y la disponibilidad de recursos mientras se mantiene la resistencia magnética adecuada. Esta sustitución es particularmente atractiva ya que los precios de neodimio siguen siendo volátiles debido a los riesgos de suministro geopolítico.

Uso de material típico en motores EV

En promedio, un solo motor de vehículo eléctrico contiene 300 a 600 gramos de imanes permanentes de NDFEB. Esto puede parecer una cantidad menor por vehículo, pero la demanda global agregada es considerable. Con la rápida aceleración de la adopción de EV, estimada para alcanzar más de 60 millones de vehículos eléctricos anualmente para 2030, se proyecta que la demanda de materiales de tierras raras como el neodimio y el disprosio se elevan.

Aplicación en EV Powertrains

En los EV, los PMSM se usan no solo en los motores de tracción principales sino también en unidades auxiliares y transmisiones eléctricas integradas:

• Motores de tracción:Estos son los motores principales que conducen las ruedas, típicamente ubicados en el eje delantero o trasero o integrados en los ejes electrónicos. Los PMSM proporcionan una respuesta de par rápida, lo que los hace ideales para el frenado regenerativo y la aceleración de la energía eficiente.
• Generadores de arranque integrados (ISG):Algunos sistemas híbridos o híbridos suaves utilizan PMSM compactos para ayudar a los motores de combustión interna durante las fases de inicio o impulso.
• Dirección asistida eléctrica (EPS) y bombas eléctricas:Estos subsistemas también pueden usar PMSM más pequeños mejorados con imanes de tierras raras para la eficiencia y la confiabilidad.

Importancia estratégica y desafíos de la cadena de suministro

La dependencia de elementos de tierras raras en PMSMS introduce varias preocupaciones estratégicas y económicas:

• Concentración de suministro:Más del 85% de la capacidad de procesamiento de tierras raras globales está controlada por China, lo que hace que la industria del EV sea vulnerable a restricciones de exportación, aranceles o disputas políticas.
• Volatilidad de los precios:Los precios para DY y ND pueden fluctuar dramáticamente en función de los cambios en las políticas de exportación, las regulaciones ambientales y la especulación del mercado.
• Impacto ambiental:La minería y el procesamiento de tierras raras pueden ser intensivas en recursos y contaminantes. El abastecimiento sostenible y el reciclaje de tierras raras se están convirtiendo en objetivos críticos de la industria.

Alternativas tecnológicas e innovaciones

Para reducir la dependencia de las tierras raras, la investigación está en curso en:

Diseños de motores sin magnet, como motores de inducción (IMS) y motores de reticencia conmutados (SRMS). Estos motores eliminan las tierras raras, pero a menudo sacrifican la eficiencia o requieren electrónica de control compleja.

Los imanes raros sin tierras raras, como la tecnología de difusión límite de grano, que pueden mejorar el rendimiento de alta temperatura de los imanes de NDFEB con un uso mínimo de DY o TB.

Reciclaje de magnet: las empresas e institutos de investigación están desarrollando métodos para extraer y reutilizar tierras raras de los motores y la electrónica de EV al final de la vida.

Tendencias de precios de tierras raras (2024–2025)

En los últimos 18 meses, los mercados de tierras raras han experimentado cambios sustanciales de precios:

Factores clave que impulsan el aumento de los precios:

Restricciones de exportación de China: como el proveedor dominante (más del 60% de la producción global), las cuotas de China y las políticas de aplicación ambiental influyen significativamente en el suministro global.

Inestabilidad en Myanmar: Como productor clave de tierras raras pesadas como DY y TB, las interrupciones en Myanmar han apretado las cadenas de suministro globales.

Tensiones geopolíticas: las barreras comerciales, las preocupaciones de seguridad nacional y la necesidad de abastecimiento local han aumentado los costos de adquisición.

La creciente demanda multisectorial: más allá de los EV, las turbinas eólicas, la robótica y las tecnologías militares están compitiendo por recursos limitados de tierras raras.

Estas fuerzas han llevado a aumentos año tras año en los precios de REE, creando desafíos presupuestarios para los fabricantes de EV y proveedores de tren motores de tren.

Impacto en la producción de motor EV

4.1. Implicaciones de costos

El aumento en los precios de las tierras raras ha aumentado directamente el costo de producción de PMSMS. En algunos casos, los OEM informan un aumento del 10-18% en los costos de los componentes del motor. Esto plantea un gran desafío para los productores de EV de bajo y medio de nivel medio que ya operan con márgenes estrechos.

4.2. Ajustes de diseño del motor

Para mitigar estas presiones de costos, los ingenieros y diseñadores están explorando enfoques alternativos:

Reducción del contenido de DY/TB: Mejora de la disipación de calor y los sistemas de enfriamiento para reducir los requisitos de imán de alta temperatura.

Diseños magnéticos montado en la superficie (SPM): más fácil de fabricar y consumir menos tierras raras que las configuraciones de imán interiores.

Materiales magnéticos alternativos: explorar imanes o topologías híbridas a base de ferrita, aunque estos a menudo comprometen el tamaño o la eficiencia.

4.3. Retrasos de producción y problemas de adquisición

La inestabilidad de la cadena de suministro ha llevado a entregas inconsistentes de imanes de tierras raras, retrasando los plazos de producción para varios fabricantes, particularmente en India, el sudeste asiático y Europa del Este.

Respuesta de la cadena de suministro y adaptación de la industria

5.1. Estrategias OEM

Tesla: Trabajando activamente para eliminar tierras raras en modelos base (por ejemplo, modelo 3 RWD). Desarrollo de SRM producidos internamente.

BYD: Diversificación de proveedores con nuevos acuerdos en África y América del Sur. Invertir en reciclaje de REE.

Toyota: Avance de diseños PMSM de PMSM con reducción magnet y escala la producción de imanes domésticos.

5.2. Ajustes de proveedores de nivel 1

Los principales proveedores como Nidec, Bosch y ZF están invirtiendo:

Instalaciones locales de refinación de REE en el sudeste asiático y América del Norte

Tecnologías de reciclaje para extraer imanes de vehículos y productos electrónicos al final de la vida

I + D en topologías de motor alternativas

5.3. Esfuerzos de reciclaje

Aunque el reciclaje de imán todavía está en las primeras etapas, está ganando impulso. Europa y Japón lideran esta tendencia, con programas piloto que muestran prometedor para capturar el neodimio y el disprosio de la electrónica de desechos y los sistemas de baterías.

Comparación regional: China, Europa y Estados Unidos

Si bien China sigue siendo el jugador más influyente en el mercado de tierras raras, otras regiones están presionando para un mayor control y transparencia a través del apoyo legislativo, los incentivos fiscales y las empresas conjuntas.

Perspectiva futura: 2025 y más allá

7.1. Proyecciones de precios

Si bien los precios pueden permanecer volátiles hasta 2026, los analistas esperan:

Nuevos proyectos de refinación para conectarse en Australia, Vietnam y EE. UU.

REE reciclaje para cumplir hasta el 15% de la demanda para 2030

Crecientes tecnologías de sustitución para aliviar la presión en los mercados de DY y TB

7.2. Innovaciones técnicas

Las nuevas tecnologías magnet en desarrollo incluyen:

Nitruro de hierro (Fe16n2): un alto rendimiento magnético prometedor sin tierras raras

Manganeso-Bismuth (MNBI): resistente al calor y sostenible

Motores de flujo axial: compactos y eficientes con menos dependencia de NDFEB tradicional

7.3. Paisaje de políticas

Los gobiernos están cada vez más involucrados en la estrategia de tierras raras:

La Ley de Producción de Defensa de los Estados Unidos ha financiado múltiples proyectos de REE nacionales

La Ley de Materias Primeras Criticales de la UE exige estándares de divulgación de contenido y sostenibilidad de REE

El seguimiento de la huella de carbono de la minería y el procesamiento de REE está en aumento

Recomendaciones estratégicas

Conclusión

El paisaje de la producción motora de EV en 2025 está intrínsecamente vinculado a la economía y la logística de los materiales de tierras raras. A medida que la demanda continúa subiendo y la oferta sigue siendo volátil, los fabricantes deben lograr un equilibrio entre el rendimiento, el costo y la sostenibilidad.

Desde el reciclaje hasta el rediseño, la respuesta de la industria dará forma no solo a la asequibilidad de los vehículos eléctricos, sino también al futuro geopolítico y ambiental del transporte limpio. A medida que el precio de la tierra rara se vuelve más central para la estrategia industrial, la adaptación proactiva ya no es opcional, es imperativo.

Sección de preguntas frecuentes

P1: ¿Por qué son importantes los materiales de tierras raras en los motores EV?
Habilitan imanes de alto rendimiento necesarios para motores PMSM compactos, eficientes y potentes.

P2: ¿Pueden funcionar los EV sin tierras raras?
Sí. Algunos modelos usan motores de inducción o renuencia, pero a menudo con compensaciones en tamaño o eficiencia.

P3: ¿Qué marcas EV se están alejando de los imanes de tierras raras?
Tesla, BMW y Toyota están invirtiendo en diseños de imán raros sin tierras o reducidos.

P4: ¿Cuáles son las alternativas al neodimio y al disprosio?
Las alternativas incluyen imanes de ferrita, nitruro de hierro y diseños de motores híbridos como motores de flujo axial.