中国は、2021年3月時点で550万台以上が販売されている世界最大のEV市場です。これは多くの意味で良いことです。中国は世界で最も多くの自動車を所有しており、それらが有害な温室効果ガスの代わりになっています。しかし、これらには独自の持続可能性に関する懸念があります。リチウムやコバルトなどの元素の抽出による環境破壊が懸念されています。しかし、もう一つの懸念は、今後発生する廃棄物の問題です。中国はこの問題の最先端を経験し始めている。
2020年には20万トンのバッテリーが廃棄され、その数字は2025年までに78万トンに達すると予想されています。中国の差し迫ったEVバッテリー廃棄物問題と、世界最大のEV市場がそれに対してどのように取り組んでいるかを見てください。
中国のほぼ全部電気自動車はリチウムイオン電池を動力源としています。これらは軽量、高エネルギー密度、長いサイクル寿命を備えているため、電気自動車の最初の選択肢となっています。バッテリーには 3 つの主要な要素がありますコンポーネントとアノード、カソードと電解質。のつまり、カソードが最も高価で重要です。これらのバッテリーは主にキャットボートに基づいて区別されます。Nこれにはあまり深く立ち入りませんが、中国の EV バッテリーのほとんどは、リチウム、ニッケル、マンガン、コバルト酸化物のいずれかで作られた正極を備えており、これを MCS と呼びます。これらのバッテリーは、容量が約 80% に達すると廃棄されます。これは、当社の耐用年数が約 8 ～ 10 年に相当します。もちろん、これは充電頻度、運転習慣、道路状況などの特定の要因によって異なります。
知りたいと思いました。EVの最初の大きな波で2010 年から 2011 年にかけて道路に投入される予定ですが、これらのバッテリーを収集して処理するためのインフラは、10 年代の終わりまでにすぐに準備が整う必要があります。それが中国政府が対処しなければならない課題であり、スケジュールでした。北京オリンピックの後、中国政府は一般大衆に対してEVの製造と使用を促進し始めた。現時点で、彼らが発行した唯一の規制は業界の安全基準です。多くのバッテリーコンポーネントは非常に有毒であるためです。2010 年初頭には電気自動車の普及が進み、それに伴い電気自動車の廃棄物に対処する方法に対するニーズも同様に急速に高まっていました。
2012 年に、ヴァーンメNTはEV業界全体に対する政策ガイダンスを初めて発表したが、そのガイダンスではとりわけ、それは、実用的なEVバッテリーリサイクルシステムです。2016年、複数の省庁が連携してEVバッテリーの廃棄物問題に対する統一的な方向性を確立した。EVメーカーは自動車のバッテリーを回収する責任を負うことになる。自社でアフターサービスネットワークを構築するか、廃EVバッテリーの回収を第三者に委託する必要がある。
中国政府は、後でより具体的な規則を定める前に、まず政策、指針、または方向性を宣言する傾向があります。2016年の宣言は、EV企業に対し、今後数年間でさらに多くのことを期待するよう効果的に示唆している。そのため、2018年には、新エネルギー車の動力電池のリサイクルと利用に関する暫定措置という政策枠組みのフォローアップが活発に発表された。庇という意味もハイブリッドと呼ぶのかな。執行機関は工業情報技術省（MIIT）となる。
それは返す約束をした2016 年のこの枠組みでは、この問題に対処する責任は主に EV や EV バッテリー メーカーなどの民間団体に課されています。政府は終わるだろうこの取り組みには技術的な側面もいくつかありますが、彼らは自分たちでそれを行うつもりはありません。この枠組みは、中国が採用した一般的な統治政策に基づいて構築されています。拡張生産者責任または EPR と呼ばれます。精神的な概念は、責任を上流の地方政府や地方政府から生産者自身に移すことです。
中国政府は EPR を採用しました。これは 2000 年代初頭に西側の学界から出てきたものだと思います。増大する電子廃棄物問題に関する EU の指令への対応として、政府が常にこの電子廃棄物をすべて浄化するのは直感的に理にかなっています。廃棄物を製造する企業は、自社の製品をリサイクルしやすくするよう決して奨励されません。したがって、EPR の精神に基づき、すべての EV バッテリー メーカーは、分解しやすく、顧客に技術的な寿命の詳細を提供できるバッテリーを設計する必要があります。d EV マーカーは、独自のバッテリー回収およびリサイクル ネットワークを構築して運営するか、第三者に委託します。政府はプロセスを合理化するための国家基準の確立を支援する。このフレームワークは一見非常に優れているように見えますが、明らかな欠点がいくつかあります。
歴史と政策を理解したところで、次に EV バッテリーのリサイクルに関する技術的な詳細をいくつか掘り下げてみましょう。廃止されたバッテリーは、バッテリー交換中の車両と車両からの 2 つのチャネルを介してシステムに流入しました。人生の終わりに。後者の場合、バッテリーはまだ車内にあり、耐用年数を経た解体プロセスの一環として取り外されます。特に中国では、これは依然として非常に手作業のプロセスです。この後は前処理と呼ばれる工程になります。バッテリーセルはパックから取り出して開ける必要がありますが、標準的なバッテリーパック設計がないため、これは困難です。したがって、専用のツールを使用して手作業で行う必要があります。
バッテリーを取り外したらえ、どうなるのねxtは、車に搭載されているリチウムイオン電池の種類によって異なります。中国で最も一般的なNMCバッテリーから始めましょう。NMCバッテリーリサイクル業者4社が回収を希望している。カソード活物質。2019 年の経済分析では、バッテリー重量のわずか 4% しか占めていないにもかかわらず、バッテリー全体の残存価値の 60% 以上を占めると推定されています。NMC リサイクル技術は比較的成熟しています。ソニーは 1999 年に先駆けて開発しました。主な技術手法には、熱式冶金法と湿式冶金法の 2 つがあります。パイロ冶金から始めましょう。パイロとは火を意味します。バッテリーは溶かされて鉄、銅、コバルト、ニッケルの合金になります。
その後、湿式冶金法を使用して良品が回収されます。Pyro メソッドは燃え尽きます。電解質、プラスチック、リチウム塩。したがって、すべてを回復できるわけではありません。処理が必要な有毒ガスが発生し、非常にエネルギーを消費しますが、業界で広く採用されています。湿式冶金法では、水性溶媒を使用して、化合物からコバルトによって目的の材料を分離します。最も一般的に使用される溶媒は硫酸と過酸化水素ですが、他にもたくさんあります。これらの方法はどちらも理想的なものではなく、技術的な欠点に対処するにはさらなる作業が必要です。リン酸鉄リチウム電池は、2019年時点で中国EV市場の約30％を占めている。これらの電池のエネルギー密度はNMC電池ほど高くはないが、ニッケルやコバルトなどの元素は含まれていない。おそらくより安全なものもあります。
中国も世界をリードしているリン酸鉄リチウムの科学と商業化、電池技術、中国企業、現代のアンペア技術の専門家です。この分野の製造リーダーの 1 つです。この国の産業がこれらの細胞をリサイクルできることも当然であるはずだ。そうは言っても、これらのものをリサイクルすることは、予想よりも技術的に難しいことが判明しました。これは部分的には、より多様な材料の組み合わせがあり、追加の費用のかかる前処理作業が必要になるためです。次に経済的なリチウムリン酸鉄電池には、NMC 電池に含まれるニッケル、銅、コバルトと同じ貴重な金属が含まれていません。そしてそれがニッチ分野への投資不足を招いています。最大 85% のリチウムを炭酸リチウムの形で浸出させることができた有望な湿式冶金実験がいくつかあります。推測では約650ドルかかるだろうプロセスへ使用済みのリン酸鉄リチウム電池1トン。これには、エネルギーと材料のコストが含まれますが、建物の建設コストはカウントされません。工場。リチウムの回収と再販の可能性は、リサイクルをより経済的に実行可能にするのに役立つ可能性がありますが、これについてはまだ結論が出ていません。これらの方法はまだ商業規模で実装されていませんか?2018 年の枠組みには多くのことが盛り込まれていますが、いくつかの点が望まれています。人生において誰もが知っているように、すべてがうまくいくわけではありません。ここにはいくつかの穴があるので、まだ宙に浮いているいくつかの政策問題について少しお話しましょう。放出または原材料回収率における主要な統計目標。ニッケルコバルト98％、マンガン85％がリチウム自体、97％がレアアース材料。理論的には、これはすべて可能です。例えば、先ほどリン酸鉄リチウム電池からリチウムを85％以上回収するという話をしました。また、現実世界の非効率性や現場の違いにより、この理論上の最大値を達成するのは困難であるとも述べました。バッテリーセルを製造するにはさまざまな方法があることを思い出してください。梱包され、販売され、使用されます。711 で販売されている円筒型電池のような標準化には程遠いです。政策枠組みには、これを実現するための具体的な補助金や国家支援が欠けています。もう一つの大きな懸念は、経済政策の枠組みでは、使用済みバッテリーの回収を奨励するために資金を割り当てないでください。自治体が実施する買い取り試験プログラムはいくつかありますが、全国レベルのものはありません。おそらく賦課金や税金によってこれは変わる可能性がありますが、現時点では民間部門のプレーヤーが自分たちで資金を調達する必要があります。これらの大手EVメーカーにはバッテリーを回収してリサイクルする経済的インセンティブがほとんどないため、これは問題です。
2008 年から 2015 年にかけて、製造コストと EV バッテリーのコストは 1 キロワット時あたり 1000 米ドルから 268 米ドルまで低下しました。この傾向は今後数年間続くと予想されます。コストの低下により、これまで以上に入手しやすくなりましたが、同時に、これらのバッテリーを回収してリサイクルする動機も低下しました。また、これらのバッテリーは互いに異なるため、回収の前処理とリサイクルのプロセスを拡大するのが難しく、この事業全体がメーカーにとってコストの浪費となることがわかります。そもそも、すでにかなり厳しい利益率で取り組んでいる人はいるでしょうか?
いずれにせよ、法律によりEVメーカーは古い使用済みバッテリーの処理とリサイクルを真っ先に行うことになっており、事業全体が経済的に魅力的ではないにもかかわらず、バッテリーをリサイクルするための公式ルートを確立するために大企業と提携することに熱心に取り組んできた。いくつかの大手リサイクル会社が誕生した。例としては、タイソンが浙江省華油コバルトにリサイクルしていることが挙げられます。江西甘峰リチウム、湖南ブルンプ、市場リーダーのGEM。しかし、これらの認可を受けた大企業の存在にもかかわらず、中国のリサイクル部門の大部分は認可を受けていない小規模な工場で構成されています。こうした非公式のショップには、適切なツールやトレーニングがありません。彼らは基本的に に行きますこれらの電池の正極材料を落札し、最高入札者に転売し、残りを投げ捨てる。これは明らかに、安全性と環境に大きなリスクをもたらします。この規則や規制を回避した結果、これらのチョップショップはEV所有者にバッテリーに対してより多くの代金を支払うことができるため、公式チャネル、引用、引用解除よりも優先されます。したがって、2015 年の中国におけるリチウムイオンのリサイクル率は依然として非常に低く、約 2% でした。それ以来、2019 年には 10% まで増加しました。これは目に見えて鋭い棒には勝りますが、これはまだ理想からは程遠いです。また、2018年の枠組みではバッテリー回収率の目標は設定されていない。奇妙な省略。中国はバッテリーの別の面、150年前の技術である由緒ある鉛蓄電池の問題と格闘している。中国では非常に一般的に使われています。これらは自動車にスターパワーを提供し、E バイクでも依然として非常に人気があります。これは、リチウムイオンへの交換を奨励する最近の規制にもかかわらずです。いずれにせよ、中国の鉛蓄電池リサイクルは期待や基準を大きく下回っている。2017年に中国で発生した鉛蓄電池廃棄物330万トンのうち、リサイクルされているのは30％未満です。このリサイクル率が低い理由は、リチウムイオンの場合と非常に似ています。非公式のチョップ店は規則や規制を回避しているため、消費者のバッテリーにはるかに多くのお金を払う余裕があります。ローマ人は、鉛が世の中で最も環境に優しい物質ではないことを明らかにしました。中国ではこの不適切な取り扱いの結果、近年、複数の大規模な鉛中毒事件が発生している。そこで政府は最近、全国に200以上あると推定される非公式商店を取り締まると約束した。目標は、2020 年にリサイクル率 40%、2025 年に 70% を達成することです。米国の鉛蓄電池リサイクル率が少なくとも 2014 年以来 99% であることを考慮すると、それはそれほど難しいことではありません。
技術と環境を考慮してEV バッテリーのリサイクルに伴う公的な困難を解決するために、業界はこれらを墓場に送る前にさらに活用する方法を検討してきました。最も可能性の高い選択肢は、電力網プロジェクトでそれらを再利用することでしょう。結局のところ、これらのバッテリーはまだ 80% の容量を持っており、最終的に完全に消耗するまで何年もかかる可能性があります。ここでは米国が先導している。2002 年以来、定置型エネルギー貯蔵プロジェクトとして中古自動車バッテリーの実験を行ってきました。しかし、中国はいくつかの興味深い実証プロジェクトを行っています。最も長く運営されているプロジェクトの 1 つは、河北省の張北風力および太陽エネルギー プロジェクトです。この13億ドルのプロジェクトは、中国国有企業State GridとEVバッテリーメーカーBYDの共同取り組みから生まれ、Second Life EVバッテリーを電力網のサポートと管理に使用する実現可能性を実証した。近年、北京、江蘇省ではジャンク品までEVバッテリーをリサイクルするプロジェクトが増えており、それが光を当てている。政府はこれに重点を置いていますが、最終的には、それが解決するリサイクル問題をより未然に防ぐことになると思います。なぜなら、どのバッテリーも必然的にリサイクルか埋め立てのいずれかになるからです。中国政府は、この繁栄したエコシステムの構築を奨励するという素晴らしい仕事をしてきました。この国はバッテリー技術の特定の側面において疑いの余地のないリーダーであり、特にVの巨人がそこに拠点を置いています。彼らには自動車排出量の曲線を実際に曲げるチャンスがある。したがって、ある意味、このリサイクル問題は良い問題です。それは中国の成功の表れだ。しかし、問題は依然として問題であり、業界は足を引っ張り、適切なリサイクルネットワーク、規制、技術の確立に取り組んでいます。
中国政府は米国の政策に何らかの指針を求め、消費者の適切なリサイクル習慣を奨励し、可能にすることができるだろう。また、製造業だけでなく、前処理およびリサイクル技術産業の企業にも補助金を支給する必要がある。そうしないと、これらのバッテリーの廃棄に伴うエネルギー使用量と環境へのダメージが、EV への切り替えによって得られる利益を上回ることになります。
投稿時刻: 2023 年 8 月 1 日