中国は世界最大のEV市場であり、2021年3月時点で550万台以上が販売されている。これは多くの点で良いことだ。中国は世界で最も自動車の台数が多く、有害な温室効果ガスを代替している。しかし、これらの車には持続可能性に関する懸念もある。リチウムやコバルトなどの元素の採掘による環境破壊への懸念がある。しかし、もう一つの懸念は、今後発生する廃棄物問題である。中国はこの問題の最前線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、2025年までに78万トンに達すると予測されています。中国で深刻化するEVバッテリー廃棄物問題と、世界最大のEV市場である中国がこの問題にどう対処しているのかを見てみましょう。
中国のほぼすべてが電気自動車はリチウムイオン電池で駆動します。軽量でエネルギー密度が高く、サイクル寿命が長いため、電気自動車の動力源として最適です。電池には主に3つの特性があります。構成要素と陽極、陰極、電解質。つまり、カソードが最も高価で重要な部分です。私たちは主にカソードの形状に基づいてこれらの電池を区別します。あまり深く掘り下げるつもりはありませんが、中国の電気自動車用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（以下、MCSと呼ぶ）を使用しています。これらのバッテリーは、容量が約80%に達した時点で廃棄されます。これは、約8～10年の耐用年数に相当します。もちろん、これは充電頻度、運転習慣、道路状況などの要因によって異なります。
お知らせしておこうと思いました。EVの最初の大きな波で2010年から2011年の間に路上を走り始めると、これらのバッテリーを回収して処理するためのインフラは、10年の終わりまでにすぐに準備する必要があるだろう。これが中国政府が対処しなければならなかった課題とスケジュールだった。北京オリンピックの後、中国政府は一般市民にEVの製造と使用を促進し始めた。この時点で、彼らが出した唯一の規制は、業界の安全基準に関するものだった。多くのバッテリー部品は非常に有毒であるため。2010年初頭には電気自動車の普及が進み、それに伴い、その廃棄物を処理する方法の必要性も同様に急速に高まった。
2012年に、バーンメntは、EV業界全体に対する政策指針を初めて発表し、その中で、とりわけ以下の必要性を強調した。電気自動車（EV）用バッテリーのリサイクルシステムを構築するには、いくつかの省庁が協力して、EV用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する必要があります。EVメーカーは、自社製バッテリーの回収に責任を負うことになります。メーカーは、独自のアフターサービスネットワークを構築するか、第三者にEV用バッテリーの回収を委託する必要があります。
中国政府は、より具体的な規則を定める前に、まず政策、指針、または方向性を発表する傾向がある。2016年の発表は、EV企業に対し、今後数年間でこれに関してさらに進展があることを示唆するものであった。そのため、2018年には、新エネルギー車のパワーバッテリーのリサイクルと利用の管理に関する暫定措置と題された政策枠組みが迅速に発表された。これは、EVだけでなくハイブリッド車も意味するのだろうか。執行機関は工業情報化部（MIIT）である。
返還を約束した2016年の枠組みでは、この問題に対処する責任は主にEVメーカーやEVバッテリーメーカーなどの民間企業に課せられている。政府は彼らはこの取り組みの技術的な側面をいくつか理解しているが、自分たちでやるつもりはない。この枠組みは、中国が採用した一般的なガバナンス政策の上に構築されている。拡大生産者責任（EPR）と呼ばれる。その精神的な概念は、責任を地方政府や省政府から生産者自身へと上流に移すことである。
中国政府は、2000年代初頭に欧米の学術界から生まれたと思われるEPR（拡大生産者責任）を採用しました。これは、増大する電子廃棄物問題に関するEU指令への対応であり、政府が常にすべての電子廃棄物を片付けるのであれば、直感的にも理にかなっています。廃棄物を生産する企業は、自社製品をリサイクルしやすくするインセンティブを決して得られません。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、分解しやすいバッテリーを設計し、顧客に技術的な使用済みバッテリーの詳細を提供しなければなりません。EVメーカーは、EVメーカーは、バッテリー回収・リサイクルネットワークを自社で構築・運営するか、第三者に委託するかを選択できる。政府は、プロセスを効率化するための国家基準の策定を支援する。この枠組みは一見良さそうに見えるが、いくつかの明確な欠点がある。
歴史と政策がわかったところで、次はEVバッテリーのリサイクルに関するいくつかの技術的な詳細について掘り下げてみましょう。使用済みバッテリーは、バッテリー交換中の車と、寿命を迎えた車という2つの経路でシステムに入りました。後者の場合、バッテリーはまだ車内にあり、寿命を迎えた車の解体プロセスの一環として取り外されます。これは、特に中国では、依然として非常に手作業のプロセスです。その後、前処理と呼ばれるステップがあります。バッテリーセルをパックから取り出して開ける必要がありますが、バッテリーパックの設計が標準ではないため、これは困難です。そのため、特殊な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すとd、何が起こるかxt は、車内の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 電池から始めましょう。リサイクル業者が回収したい NMC 電池は 4 つあります。正極活物質。2019 年の経済分析では、電池の重量のわずか 4% を占めるにすぎないにもかかわらず、電池全体の回収価値の 60% 以上を占めてい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。主な技術的方法は、乾式冶金と湿式冶金の 2 つです。乾式冶金から始めましょう。Pyro は火を意味します。電池は鉄、銅、コバルト、ニッケルの合金に溶かされます。
その後、良質な物質は湿式冶金法を用いて回収されます。乾式法では、電解質、プラスチック、リチウム塩が燃焼します。そのため、すべてを回収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、エネルギー集約的ですが、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物質を分離します。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ではなく、技術的な欠点に対処するためにさらなる研究が必要です。リン酸鉄リチウム電池は、2019年時点で中国のEV市場の約30%を占めています。これらの電池のエネルギー密度はNMC電池ほど高くはありませんが、ニッケルやコバルトなどの元素は含まれていません。また、おそらくより安全です。
中国は世界でもトップリン酸鉄リチウム、電池技術、中国企業、現代のアンペア技術の科学と商業化におけるer。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セルもリサイクルできるのは当然のことでしょう。とはいえ、これらのリサイクルは予想以上に技術的に難しいことが判明しました。これは、材料の混合がより多様であるため、追加の高価な前処理作業が必要になることが一因です。そして経済的にリチウムリン酸鉄電池には、ニッケル、銅、コバルトといったNMC電池のような貴重な金属は含まれていません。そのため、このニッチ分野への投資は不足しています。しかし、リチウムの最大85%を炭酸リチウムの形で抽出できる有望な湿式冶金実験もいくつか行われています。費用は約650ドルになると推測されている。処理する1トンの使用済みリン酸鉄リチウム電池。これにはエネルギーと材料費が含まれますが、製造コストは含まれません。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現可能にするのに役立つかもしれないが、これについてはまだ結論が出ていない。これらの方法はまだ商業規模で実装されていないのだろうか。2018年の枠組みは多くのことを概説しているが、いくつか改善の余地がある。人生では誰もが知っているように、すべてがきれいにまとめられるわけではない。ここにはいくつかの抜け穴があるので、まだ未解決の政策上の問題について少し話そう。発表時の主要統計目標または原材料回収率。ニッケル、コバルト、マンガンの98%、リチウム自体の85%、希土類材料の97%。理論的には、これはすべて可能である。たとえば、リン酸鉄リチウム電池からリチウムの85%以上を回収することについて話したばかりだ。また、現実世界の非効率性と現場の違いにより、この理論上の最大値を達成するのは難しいだろうとも述べた。電池セルを作る方法はたくさんあることを覚えておいてほしい。梱包、販売、使用。セブンイレブンで売られている円筒形電池のような標準化は、全く見られません。政策の枠組みには、これを現実のものにするための具体的な補助金や国家的な支援が欠けています。もう一つの大きな懸念は、経済政策の枠組みが使用済みバッテリーの回収を促進するための資金配分は行われていない。自治体による買い取りパイロットプログラムはいくつか存在するものの、国レベルでの取り組みはない。課税や課徴金によって状況が変わる可能性はあるが、現状では民間企業が自費で賄わなければならない。大手EVメーカーにとってバッテリーの回収・リサイクルに経済的なインセンティブがほとんどないため、これは大きな問題となっている。
2008年から2015年にかけて、EVバッテリーの製造コストは1キロワット時あたり1000ドルから268ドルにまで低下しました。この傾向は今後数年間も続くと予想されています。コストの低下によりEVはこれまで以上に入手しやすくなりましたが、同時にバッテリーの回収とリサイクルへのインセンティブも低下しました。また、バッテリーはそれぞれ異なるため、回収、前処理、リサイクルのプロセスを大規模に展開することは難しく、結果としてメーカーにとってコスト負担が大きくなっています。そもそもメーカーは利益率がかなり低いのです。
いずれにせよ、EVメーカーは法律上、使用済みバッテリーの処理とリサイクルの第一の権利を有しており、この事業全体が経済的に魅力に欠けるにもかかわらず、大手企業と提携してバッテリーのリサイクルのための公式ルートを確立することに尽力してきた。いくつかの大手リサイクル企業が誕生した。例としては、タイソン・リサイクルから浙江華友コバルト、江西贛豊リチウム、湖南ブルンプ、そして市場リーダーのGEMなどが挙げられる。しかし、これらの認可を受けた大手企業が存在するにもかかわらず、中国のリサイクル部門の大部分は、小規模で無認可の作業場から成り立っている。これらの非公式な作業場は、適切な工具や訓練を受けていない。彼らは基本的にこれらのバッテリーから正極材を回収し、最高額の入札者に転売し、残りを廃棄している。明らかに、これは重大な安全および環境リスクである。こうした規則や規制の回避の結果、これらの解体業者はEV所有者からバッテリーをより高値で買い取ることができ、いわゆる「公式ルート」よりも優先される。そのため、中国におけるリチウムイオン電池のリサイクル率は2015年時点で依然として非常に低く、約2%だった。その後、2019年には10%に増加した。これは大きな進歩ではあるが、理想とは程遠い。また、2018年の枠組みではバッテリー回収率の目標が設定されていない。これは奇妙な欠落である。中国は、別のバッテリー分野、つまり150年の歴史を持つ鉛蓄電池という技術でもこの問題に苦慮している。中国では鉛蓄電池が非常に一般的に使用されています。自動車の動力源として使われており、電動自転車でも依然として非常に人気があります。これは、リチウムイオン電池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、中国における鉛蓄電池のリサイクルは期待や基準をはるかに下回っています。2017年には、中国で発生した330万トンの鉛蓄電池廃棄物のうち、リサイクルされたのは30%未満でした。このリサイクル率の低さの理由は、リチウムイオン電池の場合と非常によく似ています。非公式の解体業者は規則や規制を回避し、消費者の電池にはるかに高い金額を支払うことができます。ローマ人は鉛が必ずしも最も環境に優しい物質ではないことを明確にしました。中国では近年、この不適切な取り扱いが原因で、複数の大規模な鉛中毒事件が発生しています。そのため、政府は最近、全国に200以上あると推定されるこれらの非公式の解体業者を取り締まることを約束しました。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。アメリカにおける鉛蓄電池のリサイクル率は少なくとも2014年以降99%を維持していることを考えると、それほど難しいことではないはずです。
技術的および環境的側面を考慮するとEVバッテリーのリサイクルに伴う経済的な困難から、業界はバッテリーを廃棄する前に、より有効活用する方法を検討してきました。最も有望な選択肢は、電力網プロジェクトで再利用することです。これらのバッテリーは、結局のところまだ80%の容量があり、完全に故障するまで何年も使用できます。米国はこの分野で先導しています。2002年から使用済み自動車バッテリーを定置型エネルギー貯蔵プロジェクトに実験してきました。しかし、中国はいくつかの興味深い実証プロジェクトを実施しました。最も長く稼働しているものの1つは、河北省の張北風力・太陽光発電プロジェクトです。13億ドルのこのプロジェクトは、中国の国有企業である国家電網とEVバッテリーメーカーのBYDの共同事業から生まれ、セカンドライフEVバッテリーを使用して電力網をサポートおよび管理することの実現可能性を実証しました。近年、北京、江蘇省でEVバッテリーのリサイクルプロジェクトがさらに増え、廃棄物として扱われるようになり、輝きを増しています。政府はこれに多くの注意を払っていますが、最終的には、リサイクル問題を解決するよりも、むしろ問題を先延ばしにしていると思います。なぜなら、すべてのバッテリーの最終的な行き先はリサイクルか埋め立て処分かのどちらかだからです。中国政府は、この活気あるエコシステムの構築を促進する上で素晴らしい仕事をしてきました。中国はバッテリー技術の特定の分野で疑いようのないリーダーであり、複数の大手企業が中国に拠点を置いています。彼らは自動車の排出ガス規制を大きく改善するチャンスを手にしています。ですから、ある意味で、このリサイクル問題は喜ばしい問題と言えるでしょう。それは中国の成功の証です。しかし、問題は依然として問題であり、業界は適切なリサイクルネットワーク、規制、技術の確立に消極的です。
中国政府は、適切な消費者リサイクル習慣を促進するための指針やインセンティブとして、米国の政策を参考にすべきである。また、補助金は製造業だけでなく、前処理やリサイクル技術産業の企業にも支給する必要がある。そうでなければ、バッテリー廃棄に伴うエネルギー消費と環境破壊は、電気自動車への移行によって得られるあらゆる利益を上回ってしまうだろう。
投稿日時：2023年8月1日