2022年末,世界のEV保有台数は約2,600万台に達しました。日本においても自動車メーカー各社が自動車の電動化に舵を切り,EVの時代が到来しつつあります。
EVの普及に合わせて車載用リチウムイオン電池の需要も増加しています。ここで忘れてはならないのが,リチウムイオン電池はやがて寿命を迎え廃棄されるということです。我々は使用済みリチウムイオン電池の処理について責任を負わなくてはなりません。
使用済みリチウムイオン電池の処理方法としてはリユースとリサイクルがあり,本書はこのうちのリサイクル技術に焦点をあてています。
車載用リチウムイオン電池のリサイクル技術に関わる書籍はすでにいくつか出版されていますが,その中でも本書はいくつかの点で特色を出しています。
まず,サーキュラー・エコノミーの観点からリチウムイオン電池リサイクルの位置付けが示されていること,社会システムの観点から日本におけるリチウムイオン電池の共同回収スキームとその実績が紹介されていること,製造する観点ではなく,リサイクルする観点からリチウムイオン電池の原理や構造が解説されていることなど,従来とは異なる観点から解説が行われていることが特色として挙げられます。
また,現在のリサイクル技術の柱の一つである湿式精錬については他書を凌ぐ詳細な解説が行われているほか,バイオ浸出(バイオリーチング)やダイレクトリサイクル(電気パルス法)といった非高温/低エネルギーの新技術についてもカバーされています。
このほか,リサイクルに関わる研究・特許の動向や,各国の法制度,関係各社の取り組み状況など,リサイクル技術およびビジネスの全体像を知るための資料が充実していることも本書の特色として挙げることができるでしょう。
読者諸氏におかれては,本書をお読みになることで,車載用リチウムイオン電池のリサイクル技術の現況を知り,リサイクル技術の研究開発やその成果を踏まえた事業化に役立てていただければ幸いに存じます。
山口大学大学院 技術経営研究科長 教授 福代和宏
第1章 総論 福代和宏
1 はじめに
2 EV(電気自動車)市場の拡大
3 EV用LiB市場の現況
4 リサイクルの必要性
5 リサイクルとリユース
6 リサイクル事業に対する追い風
7 リサイクルプロセスの全体像.
7.1 バッテリーパックの回収および解体過程
7.2 狭義のリサイクル過程
7.3 物理的処理
7.4 湿式精錬と乾式精錬
7.5 その他のリサイクル技術
8 リサイクルの事業性
8.1 収益性の計算例
8.2 オペレーションコストの検討
9 リサイクルにおける技術的課題
第2章 リサイクルから見たリチウムイオン電池の原理,材料化学と構造 菅原秀一
1 はじめに
2 リチウムイオン電池の原理
2.1 正・負極と電極板
2.1.1 リチウムイオン(セル)の特徴
2.1.2 セルの正常動作領域と正負極電位.
2.1.3 液系セルにおける電極構成と電解質溶液
1.2Mの分布
2.1.4 極板の塗工パターン(正負,両面)
2.2 円筒型,積層型と角槽型
2.2.1 セルの構造と熱伝導(放熱)
2.2.2 セルの構造,電流と伝熱(2)
3 リチウムイオン電池の材料化学と安全性
3.1 正・負極の電気化学と充放電
3.1.1 製品としての正極,負極材の化学組成と放電容量(2010～)
3.1.2 正極材(単元,多元)の組成表記方法
3.1.3 正極材のAh容量(単元,二元・三元系)の基礎データ
3.1.4 正極活物質のLixと容量の関係(理論値)
3.1.5 充電,放電と中間における正・負極の化学組成
3.2 電池の有機,無機化学物質と諸規制
3.2.1 リチウムイオン電池に使用される有機化学物質
3.2.2 電解液の安全性データ
3.2.3 電解質(Li塩)の化学式と特性
3.2.4 リチウムイオン電池の有機電解液
3.2.5 揮発成分としての有機電解液の融点と沸点
3.3 安全性から見た電池の化学物質
3.3.1 安全性と法規制 原材料>電池(セル,モジュール)>解体電池
3.3.2 電池製造の化学物質の安全と法規制
3.3.3 毒物,劇物のGHS区分と表示アイコン
3.3.4 電解質LiPF6の有害危険性
3.4 消防法(危険物)における有機電解液の扱い
3.4.1 有機電解液の沸点,引火点と消防法の分類
3.4.2 第四類引火性液体(消防法危険物)指定数量
3.4.3 20Ahラミネート型セルの危険物該当電解液量
4 リチウムイオン電池の外形と内部構造
4.1.1 セルの外装型式と主な用途 2010以降.
4.1.2 電池(セル)の外装型式と電極板製造
4.1.3 ラミネート型セルの端子と放熱(放電)性
4.1.4 TESLA社 Model S/Panasonic製円筒
4.1.5 ラミネート型(左),角槽型(右)
4.2.1 大形リチウムイオン電池(セル)の外装型式と特性(1)
4.2.2 大形リチウムイオン電池(セル)の外装型式と特性(2)
4.3.1 日産自動車 LEAF 2019 電池構成
4.3.2 TESLA社 Model-S 85kWh
4.3.3 Audie-TRON EVの間接液体冷却方式(1)
第3章 論文・特許から見たリサイクル技術 福代和宏
1 はじめに
2 リサイクル技術に関する論文.
3 リサイクル技術に関する国内特許
4 まとめ
第4章 使用済リチウムイオン電池の湿式精錬リサイクルプロセスの研究開発動向 新苗正和
1 はじめに
2 使用済リチウムイオン電池の湿式精錬リサイクルプロセスの概要
3 予備処理
3.1 放電
3.2 解体と選別
3.3 正極活物質の分離
4 浸出プロセス
4.1 無機酸浸出
4.2 有機酸浸出
4.3 バイオ浸出
4.4 アルカリ浸出
4.5 浸出性改善のための補助的技術
5 浸出液からの有価金属の分離回収プロセス.
5.1 溶媒抽出法
5.2 沈殿法
5.3 その他の湿式分離回収法
6 おわりに.
第5章 LiB共同回収システムにおけるリチウムイオンバッテリーのリサイクル 野島 剛
1 要約
2 自再協について
3 LiB共同回収システム設立の背景
4 LiB共同回収システムの概要
4.1 LiB回収の流れ
4.2 回収対象
4.3 加入メーカー等の役割
5 LiBのリサイクル方法
6 リサイクル実績
7 今後の取り組み
7.1 回収対象品目の拡大
7.2 リユース・リビルトの推進
第6章 マンガン系正極材料のバイオ浸出 小西康裕
1 はじめに
2 マンガン酸化鉱物のバイオ浸出
2.1 硫黄酸化微生物
2.2 マンガン(IV)還元細菌
2.3 鉄(III)還元細菌
3 鉄(III)還元細菌を利用する電池電極材料の バイオ浸出
3.1 使用済みアルカリ電池
3.2 正極活物質マンガン酸リチウム
4 おわりに
第7章 リチウムイオン電池からの金属回収のためのミネラルプロセッシング技術 所 千晴
1 リチウムイオン電池資源循環を取り巻く社会的背景
2 リチウムイオン電池資源循環の現状と課題
3 リチウムイオン電池のリサイクル技術
4 ダイレクトリサイクルへの取り組み
5 まとめ
第8章 使用済み車載LiBの廃棄量・回収・リサイクル 初田竜也
1 使用済み車載LiBの廃棄量予測
2 中国
2.1 概要
2.2 政策動向
2.3 動向分析
2.4 中国の課題
2.4.1 流通面
2.4.2 技術面
3 欧州
3.1 EU電池規制案
3.2 動向分析
4 韓国
4.1 動向分析
4.2 韓国産業通商資源部
5 米国
5.1 概要
5.2 動向分析
5.3 米国エネルギー省(DOE)
6 回収・リサイクル
6.1 概要
6.2 ダイレクト・リサイクル法
6.3 業界分析(回収・リサイクル)
7 乾式・湿式製錬
7.1 概要
7.2 業界分析(乾式・湿式製錬)
第9章 各社のビジネス戦略 初田竜也
1 正極材リサイクル関連企業
1) 住友金属鉱山
2) 住友金属鉱山,関東電化工業
3) Umicore
4) POSCO Chemical
5) EcoPro Group
6) 厦門タングステン
7) 杉杉能源
8) BASF
9) 当昇科技
10) DOWAホールディングス
11) 格林美(GEM)
12) 億緯?能
13) 容百科技
14) 金川集団
15) 中偉新材料
2 LiBリサイクル関連企業
1) Redwood Materials
2) OnTo Technology
3) JX金属
4) DOWAホールディングス
5) 邦普循環(BRUNP)
6) Electra Battery Materials(旧 First Cobalt)
7) Lithion Recycling
8) Retriev Technologies
9) Veolia,Solvay
10) Veolia
11) Ecobat
12) Promesa
13) Ascend Elements(旧 Battery Resourcers)
14) American Manganese
15) Primobius
16) Li─Cycle
17) Fortum,BASF,Nornickel
18) Fortum
19) TOXCO
20) 太平洋セメント
21) 松田産業,太平洋セメント
22) POSCO Group
23) 華友鈷業
24) Enerma
25) 格林美(GEM)
26) Glencore Managem
27) Lohum Cleantech
28) Accurec Recycling.
29) 三菱マテリアル,日本磁力選鉱
30) 三菱マテリアル
31) フォーアールエナジー
32) エマルションフローテクノロジーズ(EFT)
33) エンビプロ・ホールディングス
34) VOLTA
35) 中偉新材料
36) SungEel HiTech
37) ENEOSホールディングス
38) 中部電力
39) アサカ理研
40) 東京製鉄
41) ティーエムシー
42) 日本重化学工業
43) 伊藤忠商事
44) 豊田ケミカルエンジニアリング
45) 日本リサイクルセンター
46) Saubermacher Dienstleistungs
47) E.VAL Group
48) PESTECH International
49) Stena Recycling
50) Acereron
MIT
量子科学技術研究開発機構.
アイエス東西.
インソンモーターズ
TES
SK エコプラント(旧 SK建設)
江門市長優
佛山市邦普循環科技
3 電池メーカー
1) CATL
2) LG Group
3) サムスン SDI
4) Posco Group
5) 華友鈷業
6) SK Innovation
7) FREYR Battery
8) Northvolt
9) パナソニック
10) プライムプラネットエナジー&ソリューションズ(PPES),パナソニック,豊田通商,東京大学
11) Ultium Cells
12) 国軒高科
13) 創明電池技術
4 自動車メーカー
1) Tesla
2) Volkswagen
3) Toyota Motor North America
4) Ford Motors
5) GM
6) Daimler
7) Audi
8) Volkswagen Group Components.
9) Stellantis
10) Chrysler
11) Renault Group
12) 日産自動車
13) 現代自動車グループ
14) BMW Group
15) 本田技研工業
16) Honda Motor Europe
17) スズキ
18) Volvo Cars
19) 伊藤忠商事
20) BYD
