稀土磁体需求激增

应对挑战需要加强协作和稳固的生产制造支持 作者 田中大辅 佐藤浩二菅野雅之 柳内浩太郎望月遥 满足日益增长的全球钕磁体需求是一项紧迫的优先事项。除了众所周知的原材料采购挑战外，对制造等下游规模化流程的支持不足仍然是关键制约因素。本观点审视了当前的需求供给缺口，并突出了由此为行业参与者带来的商业机遇。 同期增长速度更快，复合年均增长率（CAGR）为+8.9%（见图1）。需求增长受到AI应用和脱碳等结构性变革的推动，而钕磁铁的跨行业适用性则预示着其将保持持续增长态势。 钕磁铁需求量 有17种稀土元素（REE）。其中四种——钕、镨、镝和铽——约占市场的90%。这些元素用于生产稀土磁铁（也称为钕磁铁），而稀土磁铁对于电动汽车（EV）电机、海上风力涡轮机、数据中心（包括智能手机中的压缩机和风扇）至关重要，支持了众多高增长行业。 供应量在增加但仍不足 (冷水机组、冷却塔和液体冷却系统)，专家预计全球将出现钕短缺尽管近期采取了扩大产能的努力，但磁铁的供应预计要到2030年左右才能出现。在美国，约占全球需求20%的地区，正在推进建立国内供应链并减少对进口的依赖（如图1所示）。然而，持续短缺的风险仍然很高（见图2）。 预计从2025年到2040年，全球对钕磁体的需求将年复合增长率（CAGR）增长7.5%。在美国，需求预计将增长 供应链与磁铁制造格局 分离与精炼 焙烧和浸出工艺将稀土转化为水溶性形式，随后通过溶剂萃取和煅烧生产稀土氧化物。在精炼过程中，钍和铀等放射性元素会以高浓度被共萃取，需要小心处理。 缩小供需差距需要解决稀土资源获取这一众所周知的问题，并克服供应链和制造方面的重大挑战。该过程涉及采矿/选矿、分离/提纯、电解/还原、合金化和制造（见图3）。 目前，超过90%的分离和精炼工作在中国进行，马来西亚的角色较小。MP Materials和Iluka Resources分别在美国和澳大利亚寻求建立本土精炼能力。 采矿 含有稀土的矿石被开采和加工，以分离出含有稀土元素的矿物。在这个阶段，稀土以岩石形式存在。 许多磁铁制造商已通过跨国合作 securing 了稀土氧化物供应。 尽管稀土矿床地理分布广泛，但约70%的采矿活动集中在中国。其他参与者包括美国的MP Materials和USA Rare Earth，以及澳大利亚的Lynas、澳大利亚战略材料（ASM）和Iluka Resources。 图3. 钕磁铁供应链及参与者 历史上，单一国家或公司内部实现垂直整合的供应链是罕见的。 然而，他们在提高产量和增强成本竞争力方面面临挑战，包括理解流程相互依赖关系以及进行缺陷分析。 历史上，单一国家或公司内部的垂直整合供应链较为罕见。近来，MP Materials 和 USA Rare Earth 开始推行此战略，旨在实现从采矿到磁铁生产的整合。 电解与还原 稀土氧化物经过提纯以去除氧，从而生产出稀土金属。 这些流程通常在能源成本较低的地区进行，包括中国和越南。MP Materials 计划为此阶段建立本土化能力。 磁铁制造商与下游参与者（如电机制造商）之间的合作正在扩大，以应对供需缺口。 合金化 MP材料 原材料（例如钕、铁和硼）在熔炉中混合并熔化。 2021年与通用汽车（GM）签署了供应协议 宣布于2025年与苹果公司联合投资约5亿美元，以建立一条磁铁回收线。 磁铁制造 该复杂工艺涉及氢脱除、细粉碎、磁场成型、烧结、机加工、晶界扩散、时效处理和表面处理。 诺维恩磁学 - 2022年与通用汽车（GM）签署了供应协议- 2025年与尼得科（Nidec）和ABB签署了供应协议 合金在磁场中破碎成型，然后在真空炉中烧结，并加工成所需形状。在晶界扩散阶段，部分钕被镝或铽取代以提升性能，这使得确保这些元素对于生产高性能磁体至关重要。 此外，一些磁铁制造商正获得美国政府支持（见图4）。欧盟委员会以及欧洲各国政府正向LCM（稀有种金属公司）和VAC等公司提供补贴，印度也已宣布旨在发展国内磁铁制造能力的相关支持措施。 除中国玩家外，日本公司信越化学和普利特里亚也占有相当大的市场份额，并积累了大规模生产的专有技术。 需要进一步支持，以鼓励投资于磁铁制造能力和开发长期供应协议。 新进入者和中型企业（MP Materials、USA Rare Earth、Vulcan Element、Noveon Magnetics、Vacuumschmelze [VAC] 和 JS Link）正朝着大规模生产迈进。 磁铁生产以及制造设备、回收利用和工程等相关领域都存在机遇。 解决供需缺口面临的挑战 三大主要障碍阻碍了缩小供需差距的努力（见图5）： 政府及私人资金正在增加，但仍然不足。 1. 采购原材料 3.实现磁铁制造能力提升 尽管精炼业仍存在地理集中等挑战，但通过跨国合作正在取得进展。 产出必须提高，整体经济可行性必须得到解决。即使在实验室规模上取得成功，在批量生产过程中也常常会出现挑战。 在美国，Lynas计划向诺维恩磁业（Noveon Magnetics）的德克萨斯州工厂以及JS Link在乔治亚州计划建设的设施供应材料。 鉴于各流程之间高度相互依存，应将整体优化作为重点，而非局部改进。例如，为提高矫顽力而调整冷却条件，可能会影响破碎、成型和/或烧结流程。 2. 融资与市场准入 磁铁制造领域的投资和新进入者的步伐未能跟上需求的增长。 通过政府支持、长期采购合同以及最终用户（例如苹果公司和MP材料公司）的联合投资进行风险缓解，对于实现商业化规模的供应至关重要。 商业机会与关键成功因素 基于这些挑战，Arthur D.Little 识别了以下机遇： 1.原材料供应商与磁铁制造商之间的更紧密合作 3.构建支持大规模生产生态系统的发展 对于新的制造业进入者而言，原材料供应商提供的技术支持和长期供应协议很可能成为关键的采购因素。 需要优化整个供应链（包括材料供应商、磁铁制造商、设备供应商、工程公司以及最终用户）以提高生产效率。 对于供应商而言，新的磁铁制造商代表着潜在的新客户。 这可能需要跨越传统地域和行业界限的合作，并可能成为获得竞争优势的关键。 合作不应仅限于物资供应，还应包括工艺兼容性和性能评估。 2.钕磁铁供应链的激活，包括制造 除了采矿，对合金和磁铁生产的投资也至关重要。 结论 提升能力的三个步骤 应对挑战将需要早期投资、更紧密的合作以及更综合的方法 预计在接下来的15年里，钕磁铁市场将迅速扩张。然而，如果没有协调一致的行动，结构性供应限制可能会持续存在，从而限制关键下游行业的发展。应对这些挑战将需要早期投资、更紧密的合作以及更整合的方法来提升制造能力。为确保供应能满足需求，该行业应： 1 加强原材料供应商与磁铁制造商之间的合作。 2 优化整个供应链，包括制造流程。 3 建立一个支持大规模生产的综合生态系统。 自1886年以来，Arthur D.Little始终站在创新的前沿。我们是公认的思想领袖，专注于将战略、创新与转型应用于技术密集型及融合型产业。我们帮助客户穿越变化的商业生态系统，发掘新的增长机遇，并赋能客户构建创新能力、推动组织转型。 我们的顾问拥有丰富的实践经验，兼具对关键趋势和动态的深刻理解。ADL 遍布全球主要商业中心。我们自豪地服务于大部分财富1000强公司，以及其他顶尖企业和公共部门组织。