今年6月，铃木汽车突然宣布，受限于稀土出口管制，零部件采购出现延误，经典紧凑型轿车铃木雨燕被迫停产。
无独有偶，欧洲汽车零部件供应商也在同时期关闭生产线，美国企业同样如临大敌，福特探险者车型生产紧急按下暂停键。
在电动车中，从车灯、雨刮器、摄像头，到安全带、音响，凡是需要微电机和传感器的部件，稀土几乎不可或缺。尤其主驱动电机，其性能与稀土永磁材料息息相关。
即便在旧能源汽车中，电动助力转向也离不开稀土。
按照大摩的测算，中国企业控制全球65%的重稀土开采、88%的精炼，超过90%的钕铁硼永磁体供应。这也是为什么CNN将稀土引发的供应危机称为“升级版的芯片短缺”。
2010年日本巡逻船钓鱼岛冲撞中国渔船事件发生后，中国对日稀土出口配额骤降，主要稀土氧化物价格涨幅超过5倍，镝铽铕三种金属涨幅同比达到15-20倍，欧美国家一时草木皆兵。
从2011年开始，美日等国就以摆脱依赖为目的开启了一系列替代计划。当时普遍预计，防止稀土危机再次到来普遍需要10年左右。
15年过去，稀土危机再次上演，按照美国能源部的测算，重建完整稀土供应链依然需要10年时间。看来历史有时候真的会重演。
稀土不是真的土
2016年Model 3上市，在电池容量比Model S 100D少了20度的情况下，续航相差无几。马斯克将其归功于碳化硅MOSFET，但特斯拉首席电机设计师Konstantinos Laskaris认为功劳是自己部门的:
我们的Model 3有一台永磁电机，它可以在兼顾续航里程和性能目标的同时，做到成本最小化。
2021年，搭载三台永磁电机的Model S Plaid上市，零百加速只需要2.1秒。马斯克在发布会现场难掩得意，将其形容为“物理工程的极限”。
但无论是Model 3的续航还是Model S的加速，都要归功于一种名为钕的稀土元素。
主流的驱动电机有两种:永磁同步电机和感应异步电机，两者的结构大同小异，工作原理也没有脱离磁铁的原理:同性相斥，异性相吸。
但相比感应电机，永磁电机不仅功率密度更高，输出转矩也更大。不但动力输出更强，体积也可以做到更小。
永磁电机中广泛使用的钕铁硼俗称“万磁王”，属于地表磁性最强的磁体，让电机最高效率可以无限接近99%。普通的N35牌号，可以吸附自身重量600倍以上的金属。
这就是天赋与努力之间的差距。赛博坦星能提炼出稀土，变形金刚也得电动化转型。
钕的发现可以追溯到1841年，瑞典化学家Gustav Mosander将自己发现的镨钕化合物命名为“迪迪姆”。
1885年，奥地利化学家Carl von Welsbach又成功完成镨钕分离手术。百年后，钕在电动车产业里大放异彩。
稀土实际上是17种金属元素的统称，身世颇为坎坷，从发现*个元素钇到最后一个元素钷，化学界用了整整153年。
“稀土”指钪、钇和15种镧系元素
1966年，RCA在显像管电视中采用稀土红色荧光粉，开启了稀土的大规模产业化。此后，大部分电子和汽车零部件都广泛运用了稀土元素，但由于用量有限，导致稀土的战略地位非常高，市场规模却很有限。
随着新能源车的渗透，稀土的用量大幅提高。一般来说，一辆电动车会使用1.5–3kg稀土。加上永磁同步电机的装机量份额高达96%，让钕铁硼永磁体的战略地位进一步提高。
而针对钕铁硼永磁体耐热性较差、高温易退磁的特点，解决方案通常是在配方中添加镝或铽。
举例来说，通用基于奥特能平台的SUV，每辆要使用约160克镝，用量看着不多，但相比电子产品不算少。
CNN将稀土称为中国的“Powerful card”，是因为扼住了关键原材料等同扼住汽车生产的咽喉。只是如今因稀土焦头烂额的美国，曾经也是一个稀土生产大国。
曾经的优势产业
今年4月《福布斯》杂志发文，标题风格非常标题党:美国*的稀土矿将从关税中大获全胜。
所谓“*的稀土矿”，指的是位于加州的芒廷帕斯矿，属于老天爷赏饭吃的典型:上世纪30年代发现了金矿，在勘探铀矿的过程中，又发现了世界级的稀土矿藏。
后来，美国钼业公司拿到采矿权，成功分离出稀土元素铕，在彩电革命中大赚特赚。1965到1995年间，芒廷帕斯供应了全球大部分稀土金属，整整躺赢了30年。
和石油不同，稀土的壁垒不在开采，而在加工环节。从开采到利用，稀土的链条大致分为几个步骤:选矿产出精矿-分离出稀土氧化物-冶炼分离单一金属-加工成为功能材料。
稀土元素的化学性质十分接近，15种镧系元素更是孪生兄弟，分离提纯很难。同时，稀土的分离还要尽量剔除伴生杂质元素，纯度直接影响下游材料性能。
因此与芯片类似，在稀土行业，越是接近最终产品，创造的附加值越高。提炼高纯单一的稀土金属，是整个链条中最核心的环节。
换句话说，大部分国家缺的不是矿，而是生产加工能力。
1999年，中国开始针对稀土出口施行配额制，其核心并非出口规模，而是对出口结构的有意识引导，即限制初级产品的出口，推动下游环节高附加值产品的出口，倒逼企业转向以提纯为代表的高附加值环节。
目前，国内稀土元素已经可以提纯到6N的超高纯级别，美国还在攻坚2N-3N级别。加工工艺的鸿沟直接带出一个问题:美国的稀土精矿需要运到中国加工，再返销回美国。
按照美国战略与国际研究中心的说法，中国稀土精炼产量占全球份额达到92%，重稀土精炼产能更是高达99%(5)。
以永磁电机中的钕铁硼永磁体为例，其中钕是轻稀土，镝是重稀土。镝作为添加剂，纯度至少要达到3N。
海外稀土产业面对的另一个问题是:一些技术环节并非只有中国掌握，但只有中国掌握了规模化生产，做成了万吨级生产线。
除了有意识引导产业向高附加值环节转移，国内政策也在有意推动行业的整合。2011年，工信部提出了“1+5”方案，即“北方一家南方五家”的规划，并在2014年相继完成备案。
2021年，在国资委的主导下，六家稀土集团又整合为四家。2023年再次整合，形成了北方稀土和中国稀土两家公司。在不到十年的时间里迅速完成了行业整合，规模优势和议价能力得以显现。
这种情况下，即便海外公司突破技术壁垒，也难以形成规模优势。
2010年中国对日稀土限供后，因为亏损停产芒廷帕斯矿的Molycorp获得日本住友1.3亿美元注资，重启了稀土生产。但伴随中国放宽稀土出口配额，稀土价格暴跌，芒廷帕斯矿于2015年再次破产。
2017年，一家名为MP Materials的公司收购了闲置的芒廷帕斯矿。目标是构建从稀土开采到精炼再到磁铁生产的垂直整合优势，重振美国的稀土产业。
由于精矿依然需要运到中国进行分离，直到2024年，芒廷帕斯矿仍有80%的营收来自向中国出售精矿。
缺失的三角关系
2023年3月投资者日上，马斯克高调宣布要减少75%的碳化硅用量，并彻底抛弃稀土永磁体，制造一款不含稀土的永磁电机。
这两张大饼在马斯克的画饼生涯中存在感较低，但从2017年到2022年，特斯拉通过提高传动系统的效率，将Model 3电机里的稀土使用量减少了25%。
马斯克的执着固然有成本因素——永磁同步电机中，稀土永磁体的成本约占30%，前提是稀土价格不涨，出口不受限制。但也有供应链环节的考量。
特斯拉的Roadster与Model S最初都使用感应电机，原因就在于永磁电机对海外供应链的依赖。无独有偶，丰田最初也抱有同样想法，曾向特斯拉慷慨解囊6000万美元，代为研发感应电机。
但从Model 3开始，特斯拉还是出于性价比的考虑，义无反顾用上了永磁电机。
除了稀土永磁，铁氧体永磁也能用于电机，而且成本更低，但性能远不及稀土永磁体。即便性能*的铁氧体，磁能积也大幅落后于钕铁硼。
上一个让特斯拉欲罢不能的材料是石墨。4680电池因采用硅碳负极，差点把石墨扫进历史的垃圾堆。但事实证明，替代石墨任重道远，也只有中国能够生产满足特斯拉标准和规模的石墨。
不久前，加拿大负极材料制造商Graphite One贴心为美国政府算了一笔账，只需投入50.5亿美元，其就能为美国打造一条石墨供应链，但石墨精矿投产时间被锁定在2030年。
作为一个上游产业，无论规模还是技术含量，往往都需要下游产业的规模与附加值推动。特斯拉作为美国电动车独苗，多少有些独木难支。
钕铁硼永磁体最早由日本住友和通用汽车分别开发，双方曾为专利对簿公堂，最后达成交叉授权。但和丰田普锐斯的畅销不同，美国汽车工业对电动化性质寡淡，客观导致永磁体缺乏下游订单。
后来，通用汽车的永磁体业务被中国公司收购，专利大战主角也变成了中国磁材联盟和日立金属。2016年，日立金属的两项烧结钕铁硼专利被美国专利商标局裁定无效，专利特权的故事逐渐翻篇。
不过，当时中国的钕铁硼磁材产量虽然占据全球的80%，但大多为中低端产品。
2020年后，中国新能源汽车开始提速发展，进一步推动稀土产业链升级。到2022年，中国高性能磁体出口量提升到了全球的70%。
这个过程中，“稀土矿开采-精炼加工-新能源汽车”组成了稳固的三角关系，稀土生产大国变成了稀土消费大国，实现了内循环。
目前，全球钕铁硼磁铁生产商集中在中国和日本。去年，日本国内生产了4500吨钕铁硼磁体，自给率可以达到60%，但原料还依赖中国供应链。
作为对比，中国全年钕铁硼产量超过30万吨，大部分产能都被以新能源车为代表的下游产业消化，其余出口海外。
绿牌的含金量，又在此刻提高了。
参考资料
Rare earths shortage could cause pandemic-era disruptions, experts say，CNN
Tesla’s top motor engineer talks about designing a permanent magnet machine for Model 3，Charged EVs
Goodbye to China’s total control – the Asian giant loosens its grip on rare minerals, and GM and Ford celebrate the change，El Adelantado de Segovia
2011年中国稀土产业在震荡中前行，新华网
The Consequences of China’s New Rare Earths Export Restrictions，CSIS
Japan Neodymium Iron Boron Magnet Market to Hit Valuation of US$ 1,211.92 Million By 2033， Astute Analytica
30年巨变，中国钕铁硼的战略之路，新材料在线
What Is Tesla’s Mystery Magnet，IEEE Spectrum
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