ポイント

1. ブラックマスとは、リチウムイオン電池から取り出されるリサイクル材料で、見かけは黒い粉体であり、コバルト・ニッケル・マンガン・リチウムなどのレアメタルを含んでいます。

2. リチウムイオン電池に必要なコバルト、ニッケルなどのレアメタルの産出はロシア、中国、アフリカなどの特定の地域に偏在しており、政治的供給不安や価格変動のリスクが常にあります。
よって、リチウムイオン電池をリサイクルすることが理想です。

3. 現在では、ブラックマスから硫酸、塩酸などの危険な化学物質を用いてコバルト、ニッケルなどの金属を抽出して、再びリチウムイオン電池の正極とするなどの検討が行われていますが、この工程は作業員に対して危険で、機械設備、環境にも負担がかかります。

研究の内容

現在検討が進められているリチウムイオン電池のリサイクルの主な方法においては、まず、使用済みのリチウムイオン電池を回収、分解、粉砕して、主なベースメタル(埋蔵量、産出量が多く、比較的精錬、回収が簡単な金属)や、その他の不純物などを取り除きます。
このような工程を経た後に、見かけは黒い粉体である“ブラックマス”と呼ばれる物質を取り出してきます。
このブラックマスには、リチウムイオン電池を構成していたプラスチック・樹脂・電解液・バインダー・アルミニウム・銅・鉄・スチール・グラファイトなどが含まれています。
一方で、上述したコバルト・ニッケル・マンガン・リチウムなどの貴重な金属も大量に含有されています。
よって、これらの貴重な金属を抽出して、新しいリチウムイオン電池の再生に使用します。
しかしながら、これらの金属を抽出する工程において、硫酸や塩酸などの毒性の高い化学物質が使用されており、工場、機械、また作業員、総じて環境に対しての負荷が高く、毒性も懸念されています。

このような状況の中、GSアライアンスの森良平博士(工学)は、硫酸などを用いる金属抽出の工程を経ることなく、ブラックマスから直接、新しい正極材料を作り直し、そのような正極を用いたリチウムイオン電池を開発しました。
開発したリチウムイオン電池は、市販のNMC111(LiNi0.33Mn0.33Co0.33O2)と呼ばれる正極材料を用いたリチウムイオン電池と比較して、約85％の初期的電池容量を示しました。
またサイクル安定性も、市販のNMC111に匹敵する良好な結果でした。

このようにして作るリチウムイオン電池は、金属抽出工程を省くことができ、環境への負荷も下がり、また、ブラックマス自体の価格もリサイクル材料であり安くなるので、リチウムイオン電池の価格構成を大きく占める正極材料としての価格も、汎用の半分以下の価格になりえます。

今後は、電池容量、サイクル安定性のさらなる向上、そして、これらのブラックマスを用いたリチウムイオン電池関連製品を、国内外の顧客へサンプル供給し、事業化を目指します。


＜GSアライアンス株式会社＞
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