EV用リチウムイオン電池のリユース＆リサイクル

～ 電池材料のサプライ、諸規制とビジネス対応 ～

第1章　EVの拡大と電池のGWh総量
1.1　EVとEV用電池の概要
　1.1.1　リチウムイオン電池小史、1990／2020／2050
　1.1.2　電動化目標設定、世界各国と地域（Q1／2023）
　1.1.3　自動車と電池エネルギー　大　中　小..
　1.1.4　国産BEVの搭載電池容量（kWh）
　1.1.5　FCVとEV、搭載エネルギーと航続Km（WLTC）
　1.1.6　EVの脱炭素効果、HEVとの比較 2019-2031
　1.1.7　EV用リチウムイオン電池の選択範囲
1.2　国別（1）米国
　1.2.1　米国の国内販売台数、2023
　1.2.2　米国の電池GWh推算、2023 販売ベース
　1.2.3　米国のBEV台数の推定、2030
　1.2.4　米国のBEV用電池の総GWh推定
1.3　国別（2）EU＋UK
　1.3.1　EU＋EFTA＋UK　乗用車登録台数
　1.3.2　EU＋EFTA＋UK　乗用車経時変化
　1.3.3　（EU＋UK）域のICE廃止（1）、2030／35
　1.3.4　（EU＋UK）域のICE廃止（2）、電池GWh
1.4　国別（3）日本
　1.4.1　日本国内乗用車販売＊、燃料別販売実績 2023 自販連データ
　1.4.2　日本国内の電動自動車（販売）、直近12ヶ月（グラフ）
　1.4.3　日本国内の乗用車の電動化モデル（2）台数、～2030／35
　1.4.4　日本国内の乗用車の電動化モデル（3）電池GWh、～2030／35
1.5　グローバルなGWh集計と2030／35モデル
　1.5.1　グローバルの登録台数（棒グラフ）、2023
　1.5.2　グローバルの登録台数（円グラフ）、2023
　1.5.3　グローバルの電池　GWh　総量推定、2023
　1.5.4　各国内販売車、2030／35 電池総GWh推定（データ）
　1.5.5　各国内販売車、2030／35 電池総GWh推定（指数グラフ）
　1.5.6　（参考）大手自動車と電池メーカーの2030年計画
　1.5.7　（参考）トヨタ自動車のBEV（世界）計画、2023/04
1.6　IEAの電池総量予測
　1.6.1　IEAの電池総量予測
　1.6.2　IEAの電池総量予測（1）、Tera（1,000）GWh
　1.6.3　IEAの電池総量予測（2）、5,000GWh 超＠2030
1.7　BEVの台数と電池のGWh総量、比例と反比例
　1.7.1　BEVの台数と所要電池総数GWh
　1.7.2　電池総GWhとEVの台数
　1.7.3　電動自動車の生産台数と電池総GWh
　1.7.4　セルの形態、平板（積層）、円筒と角槽
　1.7.5　EV用電池の多様性、標準化への課題
1.8 （参考）各国データベースによるEV登録台数
　1.8.1　中国NEVの国内（乗用）販売台数、2023
　1.8.2　EU＋EFTA＋UK 乗用車登録台数
　1.8.3　国内乗用車販売＊、燃料別販売実績 2023　自販連データ
　1.8.4　国内乗用車販売＊、燃料別販売実績 2023　自販連グラフ
　1.8.5　カナダ国内販売台数、2023
　　
第2章　EV用電池の特性（kWh、kW、サイクルXとライフ√X）
2.1　比容量Wh/Kgと比出力 W/Kg（基礎）
　2.1.1　EV用電池の比容量 Wh/kg、2023 レベル
　2.1.2　エネルギー特性の低下、パワー特性の低下
　2.1.3　エネルギーとパワー、トレードオフ
　2.1.4　EV製品セル出力の温度特性（指数）
2.2　比容量とBEVの重量バランス（実用）
　2.2.1　単電池の比容量Wh/kgとBEV車載電池の重量kg
　2.2.2　電池の比容量と　EV搭載電池重量　kg（グラフ）　
　2.2.3　リチウム硫黄セル（10Ah）の比容量（試算）
　2.2.4　セルのモジュール化に伴う比容量の低下（モデル）　
　2.2.5　（参考）エネルギー密度の比較（2 グラフ表示）　
2.3　容量低下と出力特性のバランス（Ragone Plot）
　2.3.1　Ragone Plot、パワー特性（質量kg基準表示）　
　2.3.2　車載電池の比容量と比出力、Ragone Plot　
　2.3.3　√サイクル数vs.内部抵抗上昇率 ％ 25℃ 45℃
　2.3.4　EV用製品セルの入出力特性vs.SOC（1）　
　2.3.5　EV用製品セルの入出力特性vs.SOC（2）
　2.3.6　電解液系電池の劣化モデル、エネルギーとパワー
2.4　時間と空間の中で、リサイクルとの接点
　2.4.1　リサイクルにおける空間と時間の影響
　2.4.2　EV用電池ユニットの急速充電と発熱
　2.4.3　電池の充電時のジュール発熱、kJ
　2.4.4　EV電池システム、温度と時間
　2.4.5　電池のライフと“温度、時間の重ね合せ原理”　
2.5　安全性とリサイクルの関係
　2.5.1　EV発火事故、BYD車ほか
　2.5.2　安全性、製品電池と使用済み廃電池　
　2.5.3　安全性との関係、問題の切り口（電池）
　2.5.4　安全性試験と時間の経過
2.6　電池特性の課題と解決
　2.6.1　全固体リチウムイオン電池
　2.6.2　全固体電池の開発、自動車メーカー
　2.6.3　BEV用途の全固体電池、Q2／2023
　2.6.4　NEDOの全固体電池ロードマップ
　　
第3章　新たな正・負極材の拡大とリサイクルの対応
3.1　リチウムイオン電池の正・負極材とリサイクル
　3.1.1　正極剤の理論容量と実用容量
　3.1.2　正極材の実用容量（1）、AhとWh
　3.1.3　正極材の実用容量（2）、AhとWh
　3.1.4　正極材のWh＝Ah×V、理論値（リニア表示）
　3.1.5　正極材のWh＝Ah×V、理論値（対数表示）
　3.1.5　正極材のWh＝Ah×V、理論値（対数表示）
　3.1.6　正極材のWh＝Ah×V（理論計算とデータ）
　3.1.7　正極材のkWh放電容量あたり重量Kg
3.2　NMC三元系正極材の特性と選択
　3.2.1　NMCxyz系正極材の放電特性
　3.2.2　NMCxyz正極材のAhとWh容量、実用レベル評価
　3.2.3　NMCxyz系正極材の放電特性（数値データ）
3.3　コバルトフリー系の選択（1）鉄リン酸系LFP
　3.3.1　正極材の選定と特性、NMC811とLFP
　3.3.2　LFPの改良モルフォロジー
　3.3.3　コバルトフリー正極材の比較（Ah）
　3.3.4　コバルトフリー正極材の比較（データ）
　3.3.5　製品セルの比容量（1）、LFP、LFMPとNMC
　3.3.6　製品セルの比容量（2）、LFP、LFMPとNMC
　3.3.7　製品セルにおける比容量、LMFPほか
　3.3.8　正極材の比較、NMC811とLFP
　3.3.9　LFP電池（GWh/年）生産と原材料の所要量 Kg単位
　3.3.10　LFP電池（GWh/年）生産と原材料の所要量 万トン単位
　3.3.11　BYD社のLFP正極材電池とバス
　3.3.12　中国におけるLFP正極材の生産、GGII
3.4　コバルトフリー系の選択（2）LMFPとマンガン系の見直
　3.4.1　正極材の遷移元素の放電電位（文献値）
　3.4.2　LMFP正極材セルの放電カーブ＊
　3.4.3　新規LMFP正極材の特性比較
　3.4.4　LMFPとNMC811の放電容量 mAh/g
　3.4.5　LMFP初段と後段の比較
　3.4.6　正極材のWh＝Ah×V 理論値 （両対数2）　
　3.4.7　LFP、LMFPとNMC622比較、正極材重量とLi重量
　3.4.8　LFP、LMFPとNMC622比較（計算データ）
　3.4.9　LFP、LMFPとNMC622比較、まとめ
　3.4.10　マンガン系正極材の性能向上、三井化学、豊田中堅
　3.4.11　三井金属鉱業、特開2013-41840　
　3.4.12　（LMO／LNO）混合系の特性（Wh）
　3.4.13　（参考）正極材の電気伝導率（mS／cm）
　3.4.14　（参考）正極材の真比重と電極密度
　　
第4章　電池の廃棄とリサイクルに関する法規制と諸規定
4.1　リサイクルに関する国内法規全般
　4.1.1　リサイクルに関係する国内法全般
　4.1.2　資源・環境関係法の相互関係と機能
　4.1.3　資源有効利用促進法（2001 日本）
　4.1.4　二次電池の3Rと関連事項
　4.1.5　（まとめ）電池のリサイクルとリユース、国内関係法令
　4.1.6　電気事業法改正、2023年4月施行
　4.1.7　発電設備の区分（電気事業法）
　4.1.8　蓄電池の電気事業法上の扱い
4.2　民生用電池のリサイクルとルール
　4.2.1　電池応用機器の回収と電池処理、JBRC
　4.2.2　応用機器類と二次電池の回収、リサイクルと再資　源化
　4.2.3　電池工業会のマーキングガイドライン（1）
　4.2.4　電池工業会のマーキングガイドライン（2）
4.3　自動車リサイクル法と関連
　4.3.1　EVの廃車と廃電池リサイクル、種々のケース..　
　4.3.2　自動車リサイクル法、実効性の確保！
　4.3.3　自動車リサイクル法とリチウムイオン電池
　4.3.4　HEV電池の買取制度のスタート
　4.3.5　HEV用NiMH電池のリサイクル、トヨタ自動車
　4.3.6　電池サプライチェーン協議会
4.4　汚染三法（国内）とリサイクル関係
　4.4.1　汚染三法（国内）と廃リチウムイオン電池の処理
　4.4.2　土壌汚染対策法（特定有害物質（平成19年））
　4.4.3　水質汚濁防止法（公共用水域の水質汚濁）
　4.4.4　大気汚染防止法（固定発生源（1））
　4.4.5　大気汚染防止法（固定発生源（2））
　4.4.6　大気汚染防止法（固定発生源（3））
　4.4.7　（参考）固体電解質の化学式
　4.4.8　（参考）固体電解質を構成する元素と比較
4.5　バーゼル条約／バーゼル法と運用状況
　4.5.1　廃電池とバーゼル法の規定
　4.5.2　バーゼル条約／法の現状、経済産業省2024
　4.5.3　バーゼル条約／法、特定有害廃棄物
　4.5.4　バーゼル法の対象物（1）
　4.5.5　バーゼル法の対象物（2）
　4.5.6　バーゼル法の対象物（3）
　4.5.7　廃電池の焙焼物質（ブラックマス）の扱い
　4.5.8　（参考）PFOS、PFOA
4.6　（関連資料）EU指令ほか
　4.6.1　EU電池指令全般
　4.6.2　EU指令、RoHS、WEEEとEU電池指令の概要
　4.6.3　EU電池指令 新追加・旧
　4.6.4　EU電池指令の化学物質規制
　4.6.5　CEマーキング（EU地域向け輸出）
　4.6.6　EU電池指令の2020年改定動向
　　
第5章　EV用電池のリユース、該当分野とビジネス展開
5.1　リユースとリサイクルの分岐点
　5.1.1　（2.3.6）電解液系電池の劣化モデル、エネルギーとパワー
　5.1.2　リユースへの転換点のイメージ図
　5.1.3　電池工業会BAJのリユースに関するアクション
　5.1.4　リチウムイオン電池の再利用について、電池工業会
　5.1.5　急速充電の充電速度（Cレート）と電流
　5.1.6　IEC62660-1放電出力制御
　5.1.7　リユースRUとリサイクルRR（区分）
　5.1.8　リユースRUとリサイクルRR（電池）
5.2　リユースと技術情報の流れ
　5.2.1　リユースとリサイクル、技術情報の流れ（1）
　5.2.2　リユースとリサイクル、技術情報の流れ（2）
　5.2.3　安全性に関する情報の流れ
　5.2.4　“電池パスポート”、バリューチェーン
5.3　UL1974など関連の認証規格
　5.3.1　UL規格（認証）の階層、A.B.＆C.
　5.3.2　UL1973　定置用電池の規格
　5.3.3　UL1974の評価プロセス（概要）
　5.3.4　ULの業務と役割
　5.3.5　ULなど安全性認証のヒエラルキー
　5.3.6　（参考）セルの劣化と内部抵抗の増大
　5.3.7　（参考）セルの正常劣化とインピーダンス増加（1）
　5.3.8　（参考）セルの異常劣化とインピーダンス増加（2）
5.4　企業のビジネス展開、直近12ヶ月
　5.4.1　リチウムイオン電池のリユース、企業動向（直近12ヶ月）
　5.4.2　先行事例、4Rエナジー社
　5.4.3　（紹介）トヨタ環境取組プラン7th
　5.4.4　スイープ方式の蓄電池、トヨタ/JERA2022
5.5　BEVからの電池取外と冷却システム
　5.5.1　セル＞モジュール＞ユニットの接続と取外
　5.5.2　BEV電池の取り外しとリユース性
　5.5.3　日産自動車LEAF自然空冷
　　
第6章　EV用電池のリサイクル、企業動向と新たな展開
6.1　起点から終点まで、リサイクル全体の流れ
　6.1.1　元素リサイクルによる正極材製造、電池とEV走行
　6.1.2　EV等の廃電池の処理と資源リサイクル
　6.1.3　EV万台＞電池　GWh＞（1＋X年）廃電池＞リサイクル元素
　6.1.4　問題の切り口（全体）
　6.1.5　問題の切り口（BEV）
　6.1.6　問題の切り口（4R）
6.2　経時的に見たリサイクル、累積量のカウント
　6.2.1　EV用電池の各年GWhとリサイクル、GWh表示
　6.2.2　EV等の電池所要量と廃電池発生の試算
　6.2.3　EV用電池の各年GWhとリサイクル、データ
　6.2.4　EV用電池の各年GWhとリサイクル（グラフ）
　6.2.5　EV用電池の各年GWhとリサイクル（データ）
6.3　リサイクルプロセスの概要、焙焼と化学分離
　6.3.1　ニッケル地金の製造（採鉱と精錬）
　6.3.2　正極材の素原料CoNi、鉱石＞精錬＞・・＞合成
　6.3.3　有価元素の回収方法、JX金属㈱　特許公開1
　6.3.4　有価元素の回収方法、JX金属㈱　特許公開2
　6.3.5　（酸性水溶液／有機溶媒）系の抽出モデル
　6.3.6　（参考）溶媒抽出による遷移元素の分離
　6.3.7　溶媒抽出法の作用機序と相の構成
　6.3.8　技術紹介、エマルション・フロー社の抽出方法
　6.3.9　（参考）経済産業省検討会
　6.3.10（参考）経済産業省資料1
　6.3.11　（参考）経済産業省資料2
　6.3.12　（参考）経済産業省資料3
6.4　国内外の企業動向、全体と鉱産系など業種別
　6.4.1　EV等の廃電池の処理と資源リサイクル（1）
　6.4.2　EV等の廃電池の処理と資源リサイクル（2）
　6.4.3　リチウムイオン電池のリサイクル関係、企業動向（全）
　6.4.4　リチウムイオン電池のリサイクル関係、企業動向（鉱産企業）
　6.4.5　リチウムイオン電池のリサイクル関係、企業動向（自動車、電池）
　6.4.6　リチウムイオン電池のリサイクル関係、企業動向（化学その他）
　6.4.7　主要企業のリサイクル生産概要＊
　6.4.8　欧州におけるリサイクル関連企業
　6.4.9　ドイツにおける主なバッテリー（セル）工場と計画、2023 現状
　6.4.10　ドイツにおける主な電池工場計画と現状、2023
　6.4.11　ドイツにおける主なバッテリー（セル）工場と計画、2023 実態
　6.4.12　EUにおけるリサイクル動向
　6.4.13　中国のリサイクルとリユース（1）、2018
　6.4.14　中国のリサイクルとリユース（2）
6.5　リサイクルの合理化、ハブ方式vs.独立方式
　6.5.1　グローバルに見た廃電池と元素資源のリサイクル、A.独立ケース
　6.5.2　グローバルに見た廃電池と元素資源のリサイクル、B.輸出オーバー
　6.5.3　元素リサイクルのハブ方式と独立方式
　6.5.4　最近の事例、総合的な元素リサイクル
6.6　リチウムのリサイクル
　6.6.1　リサイクルの対象、リチウムと有価元素
　6.6.2　充電、放電と中間における正・負極の化学組成
　6.6.3　リチウムの新規供給計画、2021～1Q/2022
　6.6.4　新規なリチウム分離・回収技術開発、2021～
　6.6.5　廃リチウムイオン電池正極層の処理例（1）
　6.6.6　廃リチウムイオン電池正極層の処理例（2）
　6.6.7　“都市鉱山”のリチウム資源ソース、（g/L）濃度比較
　6.6.8　“都市鉱山”廃電池処理プロセス 計算過程　
6.7　（資料）電池GWhあたりの元素資源量
　6.7.1　リサイクルの対象、リチウムと有価元素
　6.7.2　GWhあたりの電池重量（1,000kg／GWh）
　6.7.3　電池GWhあたりの元素資源量、NMC3元系正極材
　6.7.4　電池GWhあたりの元素資源量、算出過程と係数計算過程と数値データ
　6.7.5　電池総量GWhに対するLi、Co、Mn　所要量、NMC622
　6.7.6　ニッケル、コバルト系正極剤の前駆体所要量
　6.7.7　多元系正極材、電気化学データ
　　
第7章　リサイクル元素資源と正極材合成のリンク、水平展開と効果
7.1　正極材のリサイクルモデル、単元系と多元系
　7.1.1　正極材のリサイクルモデル（1）、分離／非分離
　7.1.2　正極材のリサイクルモデル（2 単/二元系）、分離／非分離
　7.1.3　正極材のリサイクルモデル（3 三元系）、分離／非分離
　7.1.4　正極材の水平リサイクル（1）NMC622 三元系
　7.1.5　正極材の水平リサイクル（2）NCA 二元系
7.2　水平リサイクルの研究事例、電池討論会　64th
　7.2.1　正極材の水平リサイクル例（1）1D09 64th
　7.2.2　正極材の水平リサイクル例（2）1D08 64th
　7.2.3　Co、Ni、Mn　化合物の特性と合成反応
　7.2.4　NMC三元系正極材の液相（バッチ）合成反応
　7.2.5　NC 二元系正極材、リチウム化と焼成ステップ
　7.2.6　Ni、Co 二元系正極材の水平リサイクル（1）＊
　7.2.7　Ni、Co 二元系正極材の水平リサイクル（2）＊
7.3　多元系正極材の合成プロセス
　7.3.1　NMC正極材の合成（1）液相／固相合成
　7.3.2　NMC正極材の合成（2）噴霧造粒
　7.3.3　NMC正極材の合成（3）硫酸塩混合法
　7.3.4　NMC正極材の合成（4）液相／固相合成
　7.3.5　ゾル－ゲル法と無機塩法の比較
　7.3.6　噴霧造粒・焼成系の正極活物質と同電極板
7.4　電池製造から見た正極材の選定、特性と異物等の管　理
　7.4.1　生産用（二、三元）正極材、要求される事項
　7.4.2　電池メーカーでの正極材評価
　7.4.3　ボーイング787機の蓄電池インシデント、運輸安全委員会報告と米国運輸安全委員会勧告
　　
第8章　リサイクルとサプライに関する諸規制とSDGs
8.1　全体像と対象のマグニチュード
　8.1.1　“電池パスポート”、バリューチェーン
　8.1.2　リサイクルにおける空間と時間の影響
　8.1.3　電池サプライチェーン協議会の解説、EU電池規則
　8.1.4　電池サプライチェーン協議会、日本 2021
　8.1.5　リサイクルと諸規制ミスマッチはないか..
　8.1.6（1.5.3）グローバルの電池GWh総量推定、2023
8.2　EU電池規制と元素リサイクル
　8.2.1　EU電池規制の概要（1）
　8.2.2　使用済みバッテリーからの再資源化率の達成義　務
　8.2.3　EU電池規制の概要
　8.2.4　バッテリーの分類、EU電池規制(2022/12)
　8.2.5　Life cycle in Lithium ion battery（1）
　8.2.6　Life cycle in Lithium ion battery（2）
　8.2.7　リチウムイオン電池のライフ・サイクル（L&C）Life cycle（L&C）in Lithium ion battery
　8.2.8　EU電池規制の内容（1 取扱ほか）
　8.2.9　EU電池規制の内容（2 電池の回収率）
　8.2.10　EU電池規制の内容（3 元素の回収率）
　8.2.11　EV電池のデータ共有システムか….
　8.2.12　Catena-Xカテナ－Xの枠組み、欧州主導
8.3　日本国内の動向と態勢構築
　8.3.1　（一社）自動車・蓄電池トレーサビリティ推進センター（1）
　8.3.2　（一社）自動車・蓄電池トレーサビリティ推進センター（2）
　8.3.3　（一社）自動車・蓄電池トレーサビリティ推進センター（3）
　8.3.4　ウラノス・エコシステムの概要
8.4　CFPとIEAの解析例
　8.4.1　電池とカーボン・フットプリント、CPCIC
　8.4.2　自動車のLC GHG比較（2）、IEA＋α
　8.4.3　自動車のLC GHG比較（2）、IEA＋α
　8.4.4　自動車のライフサイクル CO2
　8.4.5　EV、PHVとHV、相対的なコスト比較
　8.4.6　電池生産に伴うGHG発生、gCO2/kWh
　8.4.7　電池生産に伴うGHG発生、gCO2/kWh（データ）
　8.4.8　電池生産に伴うGHG発生、正極材別内訳
　　
第9章　(特別寄稿)リチウムイオン電池のリサイクル技術開発動向
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　早稲田大学教授　所　千晴
9.1　はじめに
9.2　車載用リチウムイオン電池のライフサイクルの概要
9.3　リチウムイオン電池のリサイクル技術開発動向
　9.3.1　放電（失活）
　9.3.2　解体
　9.3.3　焙焼（加熱）
　9.3.4　還元
　9.3.5　破砕・粉砕
　9.3.6　物理選別
　9.3.7　酸浸出
　9.3.8　分別沈殿
　9.3.9　溶媒抽出
　9.3.10　膜分離
　9.3.11　リチウムイオン電池リサイクルの実際
9.4　リチウムイオン電池リサイクル技術開発に対する筆者らの取り組み 17)-20)
9.5　終わりに
参考文献
　　
第10章　リサイクル関連の特許出願と技術解析
10.1　最近の出願件数、分野別と企業別
　10.1.1　廃電池処理関係の特許、全件数
　10.1.2　特許公開件数（分野別、企業別グラフ）
　10.1.3　元素資源リサイクル特許出願、鉱産系企業（1）
　10.1.4　元素資源リサイクル特許出願、鉱産系企業（2）
　10.1.5　廃電池処理関係の特許（有価物限定）
10.2　遷移元素分離の溶媒抽出法の特許例
　10.2.1　IPC　C22B＊＊
　10.2.2　溶媒抽出法の特許技術例、IPC分類
　10.2.3　特許技術、溶媒抽出プロセス（JX金属）
10.3　リサイクルと国際特許分類　IPC（1）
　10.3.1　参考、主な処理プロセスと内容
　10.3.2　国際特許分類 IPC H01M
　10.3.3　IPCによる特許の検索例
　10.3.4　廃電池の処理に関する特許分類（1）IPC
　10.3.5　廃電池の処理に関する特許分類（2）IPC
　10.3.6　廃電池の処理に関する特許分類（3）IPC
　　
第11章　元素リサイクルの物理化学
11.1　三元系正極材の元素組成と表記
11.2　元素資源と素原料の重量比（データ）
11.3　NCA二元系の組成とmAh/g容量（データ）
11.4　元素資源と素原料の重量比（グラフ）
11.5　充電、放電と中間における正・負極の化学組成
11.6　炭酸リチウム及び関連物質の溶解度（水　25℃）
11.7　リチウム及び関連物質の溶解度（水　25℃）
11.8　遷移元素化合物の水溶性と分離機能
11.9　遷移元素化合物の水溶性（データ）
11.10　極材関連の遷移金属のイオン化傾向
11.11　イオン交換樹脂と選択係数＊
11.12　廃電池の処理過程における化学反応と変化
11.13　鉱産ニッケルとコバルトの精錬、住友金属鉱山㈱
　　
参考資料一覧