リチウムイオン電池リサイクル技術の最新動向

第1部 リチウムイオン電池の基礎とそのリサイクル技術の動向

(2026年1月21日 10:00〜13:00)

　スマートフォンからドローン、さらには家電まで、リチウムイオン電池はそれらの高性能電源として多く使用されています。大容量化されたリチウムイオン電池は、電気自動車の普及および再生可能エネルギーの導入に大きく貢献できることから、脱炭素を目指す現代社会では、その重要性が益々高まっています。日頃の業務でリチウムイオン電池に関わるケースが増えつつあります。しかし、その動作原理や使用材料についての知識、さらに蓄電池としての特徴や使用上の注意などを習得する機会は、非常に限られています。 　本セミナーの前半では、蓄電池が必要とされる社会背景から蓄電池の種類と特徴、さらに電池化学の基礎を踏まえた上で、リチウムイオン電池の動作原理と材料に関する知識を深めていきます。セミナーの後半では、リチウムイオン電池の持続的な製造に将来必須となるリサイクル技術、さらに国内外の電池材料のリサイクル情勢について説明します。

1. 電池の基礎
   1. 蓄電池が必要とされる理由
   2. 一次電池と二次電池
   3. 電気自動車と二次電池
   4. 電池の構成要素
   5. 起電力とその源
   6. エネルギー密度、入出力密度、寿命
2. リチウムイオン電池の詳細
   1. リチウムイオン電池の構成部品
   2. 正極材
   3. 負極材
   4. 電解液
   5. セル製造方法と充放電機構
   6. 全固体電池
   7. リチウムイオン電池の世界市場
3. リチウムイオン電池のリサイクル
   1. 電極材料の将来需要
   2. 使用済みリチウムイオン電池の排出量見込み
   3. リチウムイオン電池の失活、分解、再生
   4. リチウムイオン電池リサイクルの企業活動情勢
   5. リチウムイオン電池の各種リサイクル方法とその特徴
   6. リチウムイオン電池のリサイクルに関する将来展望
4. 質疑応答

第2部 リチウムイオン電池の焼成粉末からのリチウム回収およびキレートイオン交換樹脂によるレアメタルの分離技術

(2026年1月21日 14:00〜15:00)

　電気自動車の著しい普及に伴いリチウムイオン電池 (LIB) の需要が急速に伸びている。主流の三元系LIBにはLi, Ni, Co, Mnのレアメタルが多量に使用されており、資源不足や価格高騰が懸念されているため資源確保が重要な課題となる。 　本講演では、使用済みLIBを焼成処理して得られる「ブラックサンド」について、資源分析を行なった。またリチウムを洗浄により回収し、キレートイオン交換樹脂により分離するプロセスを検討している。キレートイオン交換樹脂によるレアメタルを分離・回収する技術については、現時点では試薬を用いたモデル廃液による実験のみであるが、これまで得られた成果について紹介する。また、性能は劣るが、リチウム以外のレアメタルを使用しないリン酸鉄リチウム電池 (LFP) が普及している。もし、十分なデータが得られていればLFPからのリチウム回収についても述べる。

1. 本研究の背景および目的
2. 使用済みリチウムイオン電池の資源評価
   1. 使用済みLIBの処理フロー
   2. ブラックサンドの粒度分布
   3. ブラックサンドの資源量
   4. ブラックサンドのXRD分析
3. ブラックサンドからのリチウム回収
   1. 水攪拌によるリチウム溶出実験
   2. リチウム溶出におけるアルミニウムの影響
   3. リチウムの精製
   4. ブラックサンドの酸による溶解
4. キレートイオン交換樹脂によるNiとCoの分離
   1. カラムを用いる分離実験
   2. キレートイオン交換樹脂の選定
   3. クエン酸・アンモニウム塩によるNiとCoの分離
   4. pHによる影響 (分離機構)
   5. 分離性能の精密化 (クエン酸量の影響)
   6. 最適条件でのNi、Coの分離性能
   7. 吸着容量
   8. 脱離試験
5. キレートイオン交換樹脂によるMnの分離
   1. キレートイオン交換樹脂の選定
   2. pHによる影響
   3. カラム実験
6. リン酸鉄リチウム電池からリチウムを回収する研究
7. 質疑応答

第3部 エマルションフローによるリチウムイオン電池 (LIB) の水平リサイクル

(2026年1月21日 15:10〜16:30)

　本セミナーでは、新しい溶媒抽出の方法“エマルションフロー法”を知っていただくとともに、レアメタルのリサイクルや有害物質の除去に適用した例を紹介する。溶媒抽出は、化学的な高度分離で利用され、他の湿式法と比較して、目的成分に対する回収容量が大きく、かつ大量・迅速処理に適している。 　一方で、処理後の排水への油分の混入が問題視されるが、油水分離の能力が非常に高いエマルションフローは、その常識をくつがえし、油汚染水を浄化する技術としても、水処理産業分野で注目されている。また、現在、最も普及しているミキサーセトラーの4倍から10倍の処理能力を持つので、装置サイズを1/4から1/10に小型化できる (化学反応の反応速度に依存) 。さらに、もともと濃縮装置として開発された経緯から、従来装置では実現困難な高濃縮が可能である。

1. エマルションフローの紹介
   • 原理
   • 特徴
   • 従来法との比較など
2. レアメタルリサイクルへの適用
   • リチウムイオン電池の水平リサイクル
   • レアアースの分離精製・リサイクル
3. 環境ソリューション
   • PFAS (有機フッ素化合物) の回収・除去、油水分離
4. その他
5. 質疑応答