リチウムイオン電池のリサイクル技術と国内外の法規制、元素資源量試算

リチウムイオン電池 (LiB) のリサイクルが注目を集めている。パソコンやスマートフォンなどの小型機器のみならず、電気自動車 (EV) 用はもちろんのこと、モーター駆動の自動車用 (HV、FCVなど) の蓄電池など大型の電池が増え、廃棄される電池の容量も大幅に増大しつつあるからである。廃電池には、正極材料に欠かせないリチウムの他、コバルト、ニッケル等のレアメタルや銅・アルミ等のベースメタルが含まれており、これらを回収し再利用することは、電池の大型化・大容量化で資源不足が懸念されているリチウムなどの重要な金属類を確保するうえでも非常に重要になる。当セミナーでは、LiBのリサイクル技術の最新動向を早稲田大学教授 大和田秀二 氏に、廃電池の処理・法規例関連、また電池の元素資源量および供給・生産と廃棄の定量データ試算に関するお話を、泉化研代表の 菅原秀一 氏にご講演いただく。

講演1. リチウムイオン電池リサイクル技術の最新動向

(10:30～12:00)

　リチウムイオン電池 (LIB) のリサイクルについては各種の技術開発が行われているが、経済合理性の高いプロセスの実用化はいまだ発展途上の域を出ないのが現状である。本講演では、それを克服するための最近の技術開発事例を紹介するとともに、使用済みLIBからの正極材等有価金属の濃縮・回収を目的とした焙焼・破砕・選別プロセスについて詳述する。後者に関する具体的な内容は、 (1) 焙焼によるLIB内各相の転移制御, (2) 正極材濃縮のための (i) 選択粉砕・ふるい分け, (ii) 焙焼での相転移を利用した磁選, (iii) 湿式テーブル選別, (iv) 各種破砕・選別技術の最適組み合わせ、等である。

1. LIBリサイクル最新技術の概要
2. LIBリサイクルのための焙焼技術
3. 焙焼産物の選択粉砕技術
4. 粉砕産物の比重選別・磁選等による正極材濃縮技術
5. 焙焼・粉砕・選別技術の最適組合せ
6. まとめ
7. 質疑応答・名刺交換

講演2. 廃EV電池の処理と国内外の法規制、3R法、バーゼル法とEU指令

(13:00〜14:30)

　ZEV (米国) とNEV (中国) の規制、欧州のCO2規制に応じる形で、EVの年間生産台数は増加しており、2017年で67万台、2018予測では100万台を越えるレベルに達した。EVの搭載電池容量は平均的には60kWhであり、 100万台のEVが10年後に廃車になったとして、60GWh相当の廃電池が発生する。これらを無害化してリサイクルすることは、その処理技術もさることながら、各国毎とグローバルな法規制や輸送規制の元で実施する必要がある。本講では6つのポイントでこの問題を調査し、解決への道筋を探っていきたい。

1. EV廃電池の数量予測
2. 廃電池の化学組成と発生する規制物質
3. 化学物質規制、日本、諸外国とEU
4. 3R法規制 (日本)
5. バーゼル法とケミカルハザード
6. EU指令 (WEEE、RoHS、電池指令)
7. まとめ

講演3. EV用電池の元素資源量、供給・生産と廃棄の定量データ試算

(14:40〜16:10)

　前講の課題を進行させるには、廃EVから発生する廃棄、リサイクル対象の物質の数量を把握する必要がある。これはEV用電池製造時の、元素資源や原材料・部材の量を積算して行くことになるが、実際に採用される正・負極材の種類やセル設計の多様化など、数字的に把握が難しい点が多い。有価回収物質であるコバルト、ニッケルとリチウムを主に試算すると共に、無害化されるべきフッ化物や電解液の問題もカバーしていきたい。

1. EV用リチウムイオン電池 (セル) の構成
2. 正極材の組成と性能、元素資源の所要量試算 トン/GWh
3. NMC系正極材のコバルト塩とニッケル塩の所要量とコスト試算
4. 劣化したリチウムイオン電池の状態と無害化処理
5. EV100万台から発生する有価物質と廃棄物質 (試算)
6. まとめ