Elfordon och sällsynta jordartsmetaller  

Att det krävs alltmer metaller till elbilars batterier vet de flesta. Men att det också kommer behövas alltmer sällsynta jordartsmetaller till elfordonens motorer uppmärksammas inte lika mycket. Produktion och raffinering domineras av ett fåtal aktörer. I det pågående tullkriget pausade Kina nyligen exporten av produkter som är essentiella för elfordonstillverkare. Idag tar vi en titt på sällsynta jordartsmetaller i elfordonsmotorer och vilka alternativ som finns.

Vad är sällsynta jordartsmetaller

Sällsynta jordartsmetaller är ett tjugotal ämnen som vanligen förekommer i låga koncentrationer i fyndigheter (därav namnet). På engelska kallas de Rare Earth Elements och förkortas REE. Några har magnetiska egenskaper och dessa är av särskilt intresse för elmotorer och generatorer [1-3].

Efterfrågan ökar, inte minst till fordon

Efterfrågan på sällsynta jordartsmetaller med magnetiska egenskaper har nästan fördubblats från 2015 till 2023. Det året användes drygt 90 000 ton. Enligt IEA tros efterfrågan av magnetiska jordartsmetaller utifrån hittills gjorda klimatåtaganden öka med ungefär 50 procent till 2030 och med 100 procent till 2050 [8].

År 2023 användes 7 procent av den globala produktionen i eldrivna fordon. Vid 2050 tros elfordon stå för nästan 30 procent av efterfrågan [8].

Används i magneter till elmotorn

De jordartsmetaller som oftast används till permanentmagneter i elbilsmotorer är neodym, dysproseum och praseodym. Olika kombinationer av dessa ämnen tillsammans med järn och bor ger goda magnetiska egenskaper [4-6]. Mängden sällsynta jordartsmetaller i en elbil varierar såklart men kan uppgå till 0,5-1 kg [2, 7].

85 procent elbilarna innehöll sällsynta jordartsmetaller

Enligt analysföretaget ID Tech Ex innehöll 85 procent av de laddbara personbilar som såldes 2023 permanentmagneter med sällsynta jordartsmetaller. Återstoden som saknade sällsynta jordartsmetaller var antingen försedda med asynkronmotorer, även kallade induktionsmotorer (12 %), eller rotorlindade synkronmotorer (3 %) [9].

Att fordonstillverkare i så hög grad använder permanentmagneter med sällsynta jordartsmetaller beror på att de med dagens teknik ger överlägsen verkningsgrad, motoreffekt och vridmoment i förhållande till motorernas vikt, storlek och kostnad [10].

Trots dagens överlägsna egenskaper bedömer ID Tech Ex att andelen motorer med sällsynta jordartsmetaller kommer minska. Till år 2035 minskar andelen till ungefär 70 procent. Övriga 30 procent kommer enligt deras prognos utgöras till ungefär lika stora andelar av motorer med asynkronmotorer, rotorlindade synkronmotorer och permanentmagneter som inte kräver jordartsmetaller [9].

Magneter kan stå för ungefär en tredjedel av de totala motormaterialkostnaderna [10] i en elbil.

Kina dominerar stort

År 2023 stod tre stora företag för 85 procent av global utvinning av magnetiska sällsynta jordartsmetaller. Kina ensamt stod för 62 procent [8].

När det gäller raffineringskapacitet är den geografiska koncentrationen ännu högre. År 2023 kontrollerade tre länder nästan all raffinerad produktion i världen. Här dominerar Kina totalt med 92 procent av den globala raffinerade produktionen.

Kinas dominans bedöms dock minska till 70-80 procent år 2040. IEA tror att Malaysia, som redan idag raffinerar det mesta utanför Kina, kommer växa i betydelse [8].

Miljörisker vid utvinning

Utvinningen beskrivs som miljömässigt besvärlig. Man behöver bryta jämförelsevis mycket berg för att få ut den eftersökta metallen och det ger stor påverkan i sig. Ofta utvinns metallerna från en typ av sand som ger radioaktivt avfall som är besvärlig att hantera. År 2023 tillämpade färre än 20 procent av producenterna en global industristandard med riktlinjer för att hantera sådant [8].

Varierande priser

År 2011 steg priset på neodym och dysprosium med 750 respektive 2 000 procent efter det att Kina begränsade sin export av sällsynta jordartsmetaller. Därefter sjönk priserna, men under 2021 började de åter stiga och nådde en topp år 2022 då priset låg 4 gånger över genomsnittet de föregående 8 åren. Nu har kostnaden åter sjunkit, men denna typ av svängningar är givetvis oroande för aktörer i branschen [10].

Exportstopp i april

I det pågående handelskriget som initierats av USA införde Kina i början av april ett exportstopp för sex sällsynta jordartsmetaller [11-13], bland andra dysprosium som ingår i de flesta permanentmagneter i motorer [19]. Dessutom stoppades exporten av permanentmagneter där Kina står för nittio procent av den globala produktionen [11]. Ett längre exportstopp skulle påverka fordonsindustrin kraftigt. Samtidigt har naturligtvis de kinesiska företag som förhindras exportera ett affärsintresse av att återta verksamheten. Oavsett hur länge det nuvarande exportstoppet kommer gälla så illustrerar det hur geopolitiskt viktiga de sällsynta jordartsmetallerna är.

Det finns alternativ

Permanentmagneter med sällsynta jordartsmetaller har alltså överlägsna egenskaper. Men med tanke på prisvariationer, beroendet av ett fåtal länder och geopolitiska spänningar – vilka är alternativen?

Vi har pratat med Sandra Eriksson, professor vid Institutionen för elektroteknik på Uppsala universitet [13-15]. Hon studerar bland annat design av magneter och motorer i både grundforskning och tillämpad forskning tillsammans med fordonsaktörer och materialforskare. Exempel på pågående EU-forskningsprojekt där hon deltar ges vid referens [16, 17].

Hon lyfter fram följande exempel på de alternativ som studeras av forskare och fordonsindustri.

Alternativa motortekniker

Ett alternativ är att använda tekniker med asynkronmotor, rotorlindad synkronmotor eller reluktansmotor i stället för permanentmagneter. Men eftersom permanentmagneter har flera fördelar behöver alternativa motorer utvecklas för att få bredare användning. Flera fordonstillverkare har sådana projekt på gång och dessa alternativ finns idag i några bilmodeller.

Mindre mängder

Ett annat alternativ är att utveckla alternativa magneter med mindre mängder sällsynta jordartsmetaller, eller magneter som helt saknar sådana metaller. Det ger dock svagare magneter som måste modelleras annorlunda om de ska vara attraktiva för fordonstillverkare. De löper också större risk att avmagnetiseras och det behövs design för att undvika det.

Ferritmotorer

Ytterligare ett alternativ är ferritmotorer. Där används permanentmagneter med ferrit istället för sällsynta jordartsmetaller. Ferriter är ett keramiskt material som består av oxiderat järn och andra metaller som är mer tillgängliga. Sådana magneter är större och tyngre, och forskning pågår för att utveckla varianter som kan ge attraktiva tillämpningar [16, 17]. Fördelen med keramiska ferritmagneter är att de inte rostar och har lång hållbarhet.

Återmagnetisera

Ytterligare forskningsfrågor är hur man bättre kan ta tillvara uttjänta magneter, återvinna magnetmaterialet, mala ner dem och återmagnetisera dem i nya magneter.

Minska behovet av magneter

En annan trend är att söka olika sätt att minska behovet av magneter. Sannolikt har flesta elfordonstillverkare även projekt igång för att minska mängden permanentmagneter. Magneterna är den dyraste komponenten i elmotorn.

Återvinning

Till slut ska nämnas ökad återvinning – en mycket viktig åtgärd på sikt.  Vi behöver kunna återvinna en högre andel av de sällsynta jordartsmetaller som finns i uttjänta produkter. Idag är återvinningsgraden mycket låg. Det beror bland annat på att magneterna ofta limmas på motorn och det försvårar separation. Det krävs nya sätt att konstruera motorer som underlättar återvinning.

Egen kommentar

För femton år sedan förväntades permanentmagneter bli den dominerande tekniken i dåtidens vindkraftverk. Men handelskonflikten 2008-2011 kring sällsynta jordartsmetaller bidrog till att andelen istället minskade påtagligt [18]. De tekniska kraven på magneter skiljer sig åt mellan vindkraftverk och fordon, men exemplet visar att geopolitik kan vara viktig för teknikutveckling.

Renault, Tesla, Audi och BMW har sålt, eller säljer, elbilar som antingen saknar permanentmagneter eller har kombinationer av olika tekniker [20]. Scania och Alstom deltar i forskningsprojekt inom Swedish Electromobility Centre. Kanske kommer handelskonflikter och risker med Kinaberoende – upplevda eller verkliga – påskynda processen ytterligare.

Troligen kommer också utvinningen av sällsynta jordartsmetaller öka i andra delar av världen. I Sverige undersöks utvinning i gruvslagg i Kiruna och fyndigheter norr om Gränna.

Bristande miljöhänsyn och dåliga arbetsvillkor vid utvinning behöver inte enbart hanteras genom att byta leverantör eller råvara. De kan också förbättras på plats genom leverantörskrav, uppförandekoder, uppföljningar och skärpta lagkrav.

Referenser

[1] SGU om sällsynta jordartsmetaller. Läst 2025-05-07. Länk.

[2] SGU om sällsynta jordartsmetaller. Läst 2025-05-07. Länk.

[3] Geologen förklarar sällsynta jordartsmetaller. Göteborgs universitet febr 2025. Länk.

[4] Material composition trends in vehicles: Critical raw materials and other relevant metals. JRC 2021. Länk.

[5] Rare Earth Metals. Electric Vehicles (EV) Technology. Victory Metals. Läst 2025-05-07. Länk.

[6] Fem vanliga missuppfattningar om sällsynta jordartsmetaller. Ny Teknik 14 jan 2025. Länk.

[7] The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions. World Energy Outlook Special Report. IEA reviderad upplaga mars 2022. Länk.

[8] Global Critical Minerals Outlook 2024. IEA 2024. Länk.

[9] Electric motors for electric vehicles 2025-2035. ID Tech Ex Report 2024. Länk. (betalrapport)

[10] Despite Concerns, Rare Earth Free Motors Take a Back Seat in EV:s. ID Tech Ex last 2025-05-07. Länk.

[11] China imposes export ban on rare earths. Electrive 16 april 2025. Länk.

[12] Kina stryper metallexport – kan drabba Saab: ”För tidigt att spekulera”. Affärsvärlden 15 april 2025. Länk.

[13] Kina begränsar export av sällsynta jordartsmetaller – så används de. Ny Teknik 8 april 2025. Länk.

[13] Presentation av Sandra Eriksson och hennes publikationer på Uppsala universitets hemsida. Länk.

[14] Replacing rare earth metals in EV motors. Presentation på Swedish Electromobility Centres hemsida. Länk.

[15] Exempel på publikationer om bl.a. permanentmagneter och ferritmotorer där Sandra medverkar. Länk.

[16] Grönare permanentmagneter utan eller med mindre kritiska råvaror. Vinnovafinansierad EU-forskning. Länk.

[17] Beethoven Project. Substitution of Rare-Earths for advanced novel Magnets in Energy and Transport Applications. EU-finansierad forskning. Länk.

[18] Sandra Eriksson muntligt, data från JRC Wind Energy Database.

[19] Sandra Eriksson.

[20] Electric Motors for Electric Vehicles: Technologies and Market Outlook. Presentation från ID Tech Ex till konferens 2022. Länk.

[21] Föreläsningar om sällsynta jordartsmetaller. Jernkontorets bergshistoriska forskningskommitté ”Icke-järnmetaller, malmfyndigheter och metallurgi” bjöd den 25 april 2025 in till seminarium med fyra föreläsningar om sällsynta jordartsmetaller. Länk