EVバッテリーのリサイクル方法を見ていきます

2021年には、英国で過去5年間を合わせたよりも多くの電気自動車が販売されました。このEVブームは、個人や国がより環境に配慮した輸送に目を向けるにつれて、世界中で再現されています。しかし、EV業界には問題が迫っています。寿命が尽きたときに使用済みバッテリーはすべてどうなるのでしょうか？

EVバッテリーには複雑な化学的性質が含まれており、その多くは依然としてコンポーネントに貴金属を使用しています。バッテリーはかさばり、重く、EVの寿命の初めには、製造に非常にエネルギーを消費します。 EVの炭素債務のほとんどは、バッテリーの製造によるものです。

その結果、EVがガソリン車やディーゼル車よりも、製造から廃棄までのライフサイクル全体で真に優れている場合は、リチウムイオン電池のリサイクルまたは再利用が必要です。レスター大学とノッティンガム大学の研究者によると、これは現在取り組んでいる問題であり、100万台のEVあたり25万トンを超える廃電池コンポーネントが寿命を迎えています。

しかし、多くの進歩が見られます。ここでは、EVバッテリーを廃棄物から有用な原材料に変える方法を見ていきます。

EVバッテリーのリサイクル：ヘッドライン

ヴェオリアによれば、何よりもまず、EVバッテリーの90％以上をリサイクルできます（ほとんどの場合、100％近く）。 EVバッテリーの一部だけがリサイクル会社に利益をもたらすため、この数字を減らす可能性があるのは経済性だけです。ただし、規制により、企業は回収されるものを最大化するように義務付けられる可能性があります。これは、EUのバッテリー指令などですでに見られており、バッテリーの少なくとも50％をリサイクルする必要があります。

第二に、英国と最大のEV市場には、すでにバッテリーのリサイクルに取り組んでいる企業が数多くあります。老舗の貴金属回収会社であるRSBruceは、英国のバッテリー廃棄物を特別に処理するための専用施設を開設しました。フランスの企業、ヴェオリアは、2024年までに英国のEVバッテリー廃棄物の20％をリサイクルできる施設を開設すると発表しました。英国を拠点とする別のリサイクル企業であるSYNETIQは、最初の専用の寿命末期バッテリー施設を最後に開設しました。年。さらに多くのことが進行中です。

第四に、メーカー自身がリサイクルの所有権を取り始めています。 VWはドイツのザルツギッターにパイロットプラントを開設し、年間3600台のバッテリーシステムをリサイクルしています。ルノーは、解体またはセカンドライフの使用を通じて、すでにほぼすべてのEVバッテリーをリサイクルしています。米国のGMは、2025年までにEVバッテリーから回収可能な材料の最大100％をリサイクルすることを目指しており、他のすべてのEVメーカーはイニシアチブに投資しています。

最後に、上記で示唆したように、リサイクルとはバッテリーを分解することだけではありません。ルノー、BMW、日産、フォルクスワーゲン、およびその他のEVメーカーはすべて、「使用済み」のEVバッテリーをエネルギー貯蔵および供給に再利用するプロジェクトに投資しており、写真はルノーのモバイルストレージユニットです。 「セカンドライフ」と呼ばれるこのバッテリーは、まだ使用可能ですが、EVの需要には対応していないバッテリーを効果的に使用する方法です。

EVバッテリーはどのようにリサイクルされますか？

EVバッテリーをリサイクルするには、いくつかの異なる方法があり、より効率的で、よりクリーンで、より高い歩留まりの方法が常に開発されています。いずれの場合も、リサイクル会社が本当に望んでいる材料は、リチウム、ニッケル、コバルトなどの貴重な金属です。これらは新しいバッテリーで再利用でき、毒性のために廃棄するのも困難です。

少なくとも効率的で最も基本的なリサイクルの目的は、シュレッダーによる解体です。バッテリーのアノードとカソードの材料は、文字通り工業用シュレッダーに入れられ、廃棄物と望ましい物質の両方で構成される粉末である「ブラックマス」に還元されます。次に、これは、炉での製錬（最も効率が低く、最も汚れが多く、最も無駄の多い方法）または湿式製錬のいずれかによって処理されます。これは、さまざまな溶媒と酸を使用して、黒ミサから貴重な材料を浸出させますが、このプロセスは非常に水を大量に消費し、有毒な廃棄物を生成します。

上記の方法が現在最も一般的に使用されている一方で、新しい低炭素でより効率的な方法が革新されています。米国のReCell研究センターは、「泡浮揚」と呼ばれる新しい方法を開拓しました。

これは、鉱石が浮くか沈むかに応じてさまざまな鉱石を分離するために、1世紀以上にわたって鉱業で使用されてきたプロセスです。カソード材料は一般に沈み、分離が困難ですが、リチウムニッケルマンガンコバルトオキシドを浮かせる化学物質を導入すると、分離が容易になり、カソード材料の性能や純度に影響を与えません。

ほとんどの既存の回復方法は品質を犠牲にするため、新しいEVバッテリーの製造にはあまり使用されません。米国のバッテリーリサイクル機関であるReCellCentreによって開拓されているフロスフロートにより、より多くのリサイクル製品を新しいバッテリーの生産ラインに戻すことができ、採掘からの原材料の必要性を減らすことで、環境への信頼を高め、コストに影響を与えます。

ウェストミッドランズに間もなく新工場を開設するヴェオリアは、「都市鉱山」と呼ばれるプロセスを利用しています。派手に聞こえますが、基本的には既存の方法を使用して貴重な電池材料を再生するだけです。この用語は、既存のバッテリーをリサイクルすることで原材料の採掘の必要性がどのように減少するかを説明するときに独自に使用されます。ヴェオリアは、リサイクル（別名「都市鉱山」）によって、バッテリーの生産に使用される水の量を大幅に削減し、生産からの温室効果ガス排出量を約50％削減できると考えています。

バッテリーリサイクルの未来

上に示したように、現在のほとんどのリチウムイオン電池のコンポーネントの90％以上はリサイクルできますが、これが発生するプロセスは単純ではありません。一部の電池メーカーや専門家が現在行っていることは、製造段階でセルへのリサイクル可能性を設計することです。このバッテリーの再考により、耐用年数の終わりにバッテリーをより簡単かつクリーンに再利用できるようになります。

もう1つの要因は、電池の化学的性質からコバルトを除去する動きが高まっていることです。これにより、リサイクルプロセスが簡素化され、毒性が軽減されます。たとえば、ステランティスは2024年までに、コバルトを含まない新しいバッテリーの化学的性質を生産することを目指しています。日産も同様にコスト削減とパフォーマンスの向上に取り組んでおり、他のほとんどの大手自動車メーカーがその方向に向かっています。

世界的なバッテリーの巨人であるCATLは、リチウムを完全に捨てようとしています。ナトリウムイオン電池に取り組んでいます。ナトリウムが豊富で抽出が容易なため、電池のコストを削減できます。ナトリウムイオン電池は通常、リチウムイオンよりもエネルギー密度が低いという点で妥協点があります。反対に、寿命が長く、充電が速く、低温でうまく機能し、暴走する可能性が低くなります。

最後に、バッテリーの再利用は大幅に増加します。いわゆる「サーキュラーエコノミー」は、前述のセカンドライフスキームを通じてメーカーによって作成されています。テスラは、バッテリーをリサイクルして、新たに採掘された材料の必要量をほぼゼロにすることを計画しています。 CTOによると、JB Straubelは次のように述べています。「テスラは、より多くの活物質を取り戻すために、バッテリーのリサイクルを改善するためのより多くのプロセスを開発しています。私たちが望んでいるのは、同じリサイクル材料を再利用する閉ループです。」

一部のEVセプティックは、使用済みのバッテリーを指摘し、製造中の無駄な災害であると述べていますが、そうではありません。最終的に、バッテリーにはEVメーカーが必要とし、コストを削減する材料が含まれていますが、リサイクルは盛んになります。それを超えて、政府はほぼ確実に、埋め立て地が最小限に抑えられ、危険な化学物質が適切に処理されることを保証するために業界を規制します。

これらすべてで覚えておくべき重要なことは、すべての最新のEVバッテリーの耐用年数は少なくとも10年であるということです。ほとんどのEVメーカーは、その長さで少なくとも100,00マイルのセルを保証しています。テスラモデルXなどの一部のEVの例を見て、元のセルで40万マイル以上を獲得しました。さらに、新しいバッテリーが必要になったときに、バッテリーを交換するのは比較的簡単なプロセスです。独立系企業（Cleevley EVなど）の成長産業でさえ、60 + kWhのバッテリーと最新のパワーエレクトロニクスを搭載した第1世代の日産リーフを備えた古いEVに、より新しく、より大きく、より効率的なバッテリーと電子管理システムを改造し、両方とも寿命を延ばしています所有者のエクスペリエンスを向上させます。