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Jul 29, 2023

リチウムを支配する 3 つの技術

英国ケンブリッジ—リチウムイオン電池の需要が増加し続ける中、耐用年数終了を含むライフサイクル全体を通じてその持続可能性を管理する必要性がますます高まっています。

【ケンブリッジ（英国）】リチウムイオン電池の需要が増加し続ける中、耐用年数終了を含むライフサイクル全体を通じてその持続可能性を管理する必要性がますます重要になっている。 バッテリーはリサイクルして、コバルト、リチウム、ニッケルなどの貴重な金属を再取得できます。

使用されるリサイクル技術によっては、これらのプロセスから得られた材料を、新しい電池製造に再導入できるようにするために、さらに精製または処理する必要がある場合があります。

IDTechExの技術アナリスト、コンラッド・ニコルズ氏は「電池メーカーは、金属価格の変動を緩和し、材料供給を適正化するために、リサイクルから製造された材料を調達することに熱心である」と語る。 「使用済みリチウムイオン電池の量が増え続ける中、リサイクル業者はリサイクル需要に応えるため、新しいプラントの建設を通じてリサイクル能力を拡大し続けるでしょう。」

IDTechEx の新しいレポートでは、現在使用されている 3 つの主要な技術、機械的リサイクル、乾式冶金的リサイクル、湿式冶金的リサイクルを分析しています。

機械加工は最も単純な手法です。 これは世界中の多くの企業によって採用されており、通常はリチウムイオン電池リサイクルの最初のステップです。 これは多くの場合、EV バッテリー パックの設計の違いにより手作業で行われる分解ステップから始まります。 ただし、熟練した労働力が必要です。

分解後の一般的な手順には、細断、粉砕、粉砕が含まれます。 これにより、高価値の材料が分解され、ホイルやケーシングから分離されます。 このリサイクルステップは不活性雰囲気中で実行する必要があります。 多くの場合、篩い分けは、非常に細かい粉末で構成される電極材料から集電体、ケーシング、セパレータの大きな破片を分離するために使用されます。

「その結果、黒い塊が生成され、バッテリーグレードの金属塩を生成するには、湿式冶金または乾式冶金処理によるさらなる精製が必要になります」とニコルズ氏は説明します。 「ヨーロッパと北米のプレーヤーの大多数は現在、機械的なリサイクル機能しか持っていません。 したがって、これらのリサイクル業者のほとんどは、新しい電池製造にすぐに導入できる電池グレードの材料を生産する能力を持っていません。 この黒い塊は通常、これらの能力を持つアジア太平洋地域のリサイクル業者に輸送されます。」

乾式冶金とは、バッテリー材料を抽出するために熱を使用することを指します。 このプロセスは通常、電気アーク炉またはシャフト炉で実行され、前処理はほとんど必要ありません。 さらに、このタイプのリサイクルはバッテリーの化学的性質に依存しません。 ニッケル金属水素化物、ニッケルカドミウム、リチウムイオン電池など、さまざまな金属含有廃棄物を原料として受け取ることができます。

「しかし、このプロセスには多額の資本が必要であり、オフガスの洗浄が必要なため、エネルギーも大量に消費されます」とニコルズ氏は指摘します。 「乾式冶金では、リチウム、マンガン、アルミニウムを含む混合金属合金とスラグ流が生成されます。 したがって、すべての有価金属を電池グレードで再取得したとしても、さらに湿式冶金処理が必要になるでしょう。」

湿式冶金技術を使用すると、黒色塊を直接リサイクルしたり、乾式冶金で生成された合金を精製して電池グレードの金属塩を形成したりできます。 これらの塩は、新しいカソード前駆体の製造に再導入できるため、機械的リサイクルで製造される黒色塊よりも価値が高くなります。 湿式冶金リサイクルでは、浸出、溶媒抽出、または沈殿ステップを使用して、電池グレードの塩の形で機械的リサイクルによって生成された黒色塊からニッケルやコバルトなどの金属を選択的に抽出できます。

「湿式冶金リサイクルの主な利点は、より多くの有価金属を回収できることと、乾式冶金リサイクルよりもエネルギー消費が少ないことです」とニコルズ氏は言います。 「試薬のコストと大量の水の消費もいくつかのマイナス面をもたらします。 しかし、一部のリサイクル業者は、効率を最大化するためにリサイクルプロセスを通じて水を複数回循環させることができると主張しています。