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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
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NOTIONS D’ELEMENTS CHIMIQUES
ET DE FAMILLE (HREE VS. LREE)
Présentation des TR
3
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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/
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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/
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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
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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
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Exemples de la transition énergétique et digitale
9
http://www.mineralinfo.fr/ecomine/sursaut-marche-terres-rares-en-2017
< 10%
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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
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Machine Synchrone à Aimants
Permanents (MSAP)
MHEV, PHEV, 4x2, 4x4
Les aimants au cours de l’électrification des chaines de traction
12
H
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MAGNETISME & TERRES RARES
Les aimants NdFeB
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Notion de magnétisme – T° de Curie vs. T° d’utilisation
14
La densité de flux
rémanente est
détériorée définitivement
!!
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Famille des matériaux magnétiques: une famille de plus en plus puissante
1982:
Nd2Fe14B
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RESEARCH AND DEVELOPMENT
Pourquoi utiliser des aimants permanents ?
NdFeB
÷ 65
en 55
ans
& TU Darmstadt 2015
16
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Les technologies vers moins de TR
17
RESEARCH & DEVELOPMENT
Contextes Internationaux
18
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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
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QUELLES TECHNOLOGIES DISPONIBLES
4 évolutions en cours
MOINS DE TERRES RARES dans NdFeB
Substitution des TR lourdes
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Optimisation des teneurs en TR lourdes
Optimisation TR légères
Substitution TR légères
Nouvelle chimie PM 1 révolution attendue
RESEARCH AND DEVELOPMENT
Conclusions & perspectives
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RESEARCH AND DEVELOPMENT 2222
MERCI DE VOTRE ATTENTION