RESEARCH AND DEVELOPMENT

RESEARCH AND DEVELOPMENTDCHM

C1

Les terres rares au cœur de la

transition énergétique

Exemple des aimants permanents pour l’e-mobilité

Gildas Bureau

Maître-Expert matériaux et procédés

RESEARCH AND DEVELOPMENT

AGENDA

2

1) Présentation des terres rares (TR)

Eléments chimiques

Les terres rares dans l’industrie

Les terres rares dans l’industrie automobile

2) Les terres rares dans les Aimants

Notion organique

NdFeB & magnétisme

3) Les technologies vers moins de TR

Les contextes actuels

Les tendances technologiques

4) Conclusion & Perspectives

RESEARCH AND DEVELOPMENT

NOTIONS D’ELEMENTS CHIMIQUES

ET DE FAMILLE (HREE VS. LREE)

Présentation des TR

3

RESEARCH AND DEVELOPMENT

Où se trouvent les TR dans la classification périodique des éléments

4

7 + 8 + Sc + Y = 17

Groupe au nombre de 17 : le Scandium,

l‘Yttrium et les 14 lanthanides

-le lanthane, le cérium, le Praséodyme, le

Néodyme, le prométhium, le Samarium, l'europium

-le gadolinium, le Terbium, le Dysprosium,

l'holmium, l'erbium, le thulium, l'ytterbium et le

lutétium

http://www.ggg.gl/rare-earth-elements/

RESEARCH AND DEVELOPMENT

FAMILLES DE TERRES RARES: LEGERES (LREE) ou LOURDES (HREE)

http://chinawaterrisk.org/wp-content/uploads/2016/07/Rare-Earth-Applications.jpg5

https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/chimie-terre-rare-1647/

RESEARCH AND DEVELOPMENT

AU CŒUR DE NOS VIES, DE LA

TRANSITION ÉNERGÉTIQUE ET

NUMÉRIQUE

Les terres rares dans l’industrie

6

RESEARCH AND DEVELOPMENT

Nous avons tous un bout de TR avec soi, pour soi ou dans sa poche

7

CePr Y

Nd, Ho, YLa

Nd

Tb

Eu

https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/chimie-terre-rare-1647/https://www.umicore.com/en/about/elements

RESEARCH AND DEVELOPMENT

Quels sont les marchés des terres rares dans l’industrie mondiale ?

8

NiMH

la part la plus

importante en

valeurs !!

Marché en

croissance 5-6%

par an

RESEARCH AND DEVELOPMENT

Exemples de la transition énergétique et digitale

9

http://www.mineralinfo.fr/ecomine/sursaut-marche-terres-rares-en-2017

< 10%

RESEARCH AND DEVELOPMENT

Les Terres Rares dans

l’Automobile

10

RESEARCH AND DEVELOPMENT

Les cas d’usage fréquents dans l’automobile

11

Capteurs /

actionneurs / sondes

Catalyseur,

additifs

Écrans IHM,

Camera Parebrise anti-UV

Éclairage

Moteurs lève-

vitre/rétro

Pompe/jauge

fluides

Alternateurs

Boite de vitesse

E-machine PM Concurrence

aimants durs

vs. Ferrites

Commandes

de siège

Faisceaux

Toit ouvrant

RESEARCH AND DEVELOPMENT

Machine Synchrone à Aimants

Permanents (MSAP)

MHEV, PHEV, 4x2, 4x4

Les aimants au cours de l’électrification des chaines de traction

12

H

RESEARCH AND DEVELOPMENT

MAGNETISME & TERRES RARES

Les aimants NdFeB

13

RESEARCH AND DEVELOPMENT

Notion de magnétisme – T° de Curie vs. T° d’utilisation

14

La densité de flux

rémanente est

détériorée définitivement

!!

RESEARCH AND DEVELOPMENT

Famille des matériaux magnétiques: une famille de plus en plus puissante

1982:

Nd2Fe14B

15

RESEARCH AND DEVELOPMENT

Pourquoi utiliser des aimants permanents ?

NdFeB

÷ 65

en 55

ans

& TU Darmstadt 2015

16

RESEARCH AND DEVELOPMENT

Les technologies vers moins de TR

17

RESEARCH & DEVELOPMENT

Contextes Internationaux

18

RESEARCH AND DEVELOPMENT

Contexte Technico-Economique

19

Composition standard pour les machines électriques à aimants permanents

(pour machines les plus compactes ou pour les machines de traction)

Néodyme / Fer / Bore / dopé en option aux Terres Rares (HREE)

base ~70% (Fe, B,…)

Terres Rares ~ 30%

2/3 de LREE (Nd, Pr…)

1/3 de HREE (Dy, Tb,…)

L’ajout, la teneur et le type de HREE vont dépendre Hc, Br, T° de travail,

du prix, du process du FNRs, accès PI, …

Notions de « terres rares

pauvres » avec le Ce,La:

facteur 10 par rapport au Nd

facteur 20 par rapport au Pr

facteur > 45 face aux HREE

RESEARCH AND DEVELOPMENT

QUELLES TECHNOLOGIES DISPONIBLES

4 évolutions en cours

MOINS DE TERRES RARES dans NdFeB

Substitution des TR lourdes

20

Optimisation des teneurs en TR lourdes

Optimisation TR légères

Substitution TR légères

Nouvelle chimie PM 1 révolution attendue

RESEARCH AND DEVELOPMENT

Conclusions & perspectives

21

RESEARCH AND DEVELOPMENT 2222

MERCI DE VOTRE ATTENTION