第I編 回収・リユース・リサイクルの動向

第1章 電池のリユース,リサイクルと開発事例 菅原 秀一

• 1 資源有効利用促進法 (3R) ほか関係法令
  • 1.1 資源・環境関係法の相互関係と機能
  • 1.2 二次電池の3R と関連事項
  • 1.3 電池のリユースとリサイクル,関係法令 (国内)
  • 1.4 リサイクルに関係する国内法全般
  • 1.5 リチウムイオン電池の再利用について,電池工業会 (BAJ)
  • 1.6 自動車リサイクル法
  • 1.7 自動車リサイクル法とリチウムイオン電池
  • 1.8 電池サプライチェーン協議会 (BASC)
  • 1.9 HEV 電池の買取制度のスタート
  • 1.10 リチウムイオン電池応用機器の回収と電池処理
  • 1.11 応用機器類と二次電池の回収,リサイクルと再資源化
• 2 EU指令 (RoHS,WEEE,電池指令とREACH)
  • 2.1 EU指令,RoHS (特定有害物質使用制限) ,WEEE (電気電子廃棄物) とEU電池指令の概要
  • 2.2 EU電池指令 全般
  • 2.3 各国の登録化学品リスト (インベントリー)
  • 2.4 リチウムイオン電池の化学物質の諸規制 (海外)
  • 2.5 REACH規制の項目 (物質,調剤,成型品Article)
  • 2.6 REACHの区分と各国インベントリの決定
  • 2.7 REACHにおける対象物
• 3 廃棄とリサイクルに関する表示 (マーキング)
  • 3.1 資源有効利用促進法
  • 3.2 電池工業会のマーキングガイドライン (1)
  • 3.3 電池工業会のマーキングガイドライン (2)
  • 3.4 ノートPC用交換電池のマーキング例
  • 3.5 マーキング多国籍例
• 4 各社の開発事例
  • 4.1 正極材の素原料 Co Ni,鉱石>精錬>・・>合成
  • 4.2 二,三元系正極材の合成と素原料コスト
  • 4.3 参入企業の内訳とアクション
    • 1. 自動車メーカー主導
    • 2. 総合商社主導
    • 3. 金属鉱山関係企業
    • 4. セメント,鉄鋼など大型炉設備系企業
    • 5. 大手総合化学企業
    • 6. 国家レベルのプロジェクト
    • 7. 異業種からの新規参入
  • 4.4 廃電池ビジネス企業の動向

第2章 廃電池のリサイクル,元素資源と正極材合成のリンク 菅原 秀一

• 1 廃EV電池の発生経路と発生量試算
  • 1.1 廃EV電池の発生ルートと諸課題
  • 1.2 EV等の電池所要量と廃電池発生の試算
  • 1.3 中国の使用済み車載電池の排出予想
  • 1.4 使用済み廃電池数量
  • 1.5 EV電池リサイクル量と電池生産量
  • 1.6 電池 (EVほか) リサイクル量と電池生産量の予測
  • 1.7 EVなどの累積生産台数と総電池容量 (推定)
  • 1.8 2020 EVの販売動向,累積台数
  • 1.9 xEVなどの過去 (累積) 生産台数 (推定)
  • 1.10 EV乗用,EVバスの電池容量kWh (中国)
• 2 正極材の組成と合成 (前駆体と化学プロセス)
  • 2.1 NMC三元,NCA二元正極材の合成
  • 2.2 NMC三元系正極材の液相 (バッチ) 合成反応
  • 2.3 NC二元系正極材,リチウム化と焼成ステップ
  • 2.4 廃リチウムイオン電池正極層の処理例 (1)
  • 2.5 廃リチウムイオン電池正極層の処理例 (2)
  • 2.6 強カチオン交換樹脂によるLi 他の捕集
  • 2.7 まとめ EV等の廃電池の処理と資源リサイクル
• 3 正極材合成と元素資源のリサイクル循環
  • 3.1 廃電池処理のステップ (1)
  • 3.2 廃電池処理のステップ (2)
  • 3.3 廃リチウムイオン電池の処理方法 (分類1)
  • 3.4 廃リチウムイオン電池の処理方法 (分類2)
• 4 電池GWhあたりの元素資源量 (NMCxyz)
  • 4.1 GWhあたり正負極材その他部材所要量 (実際値)
  • 4.2 GWh あたりLiとCoの所要量 (実際値)
  • 4.3 電池総量GWhに対するLi,Co,Mn所要量,NMC622 (1)
  • 4.4 電池総量GWhに対するLi,Co,Mn所要量,NMC622 (2)
  • 4.5 電池総量GWh あたりの重量 (1,000kg/GWh)
  • 4.6 電池GWhあたりの元素資源量,NMC三元系正極材
  • 4.7 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
  • 4.8 元素資源と素原料の重量比 (グラフ)
  • 4.9 元素資源と素原料の重量比 (データ)
• 5 廃電池の放電処理の実例
  • 5.1 安全性試験後の廃セルの処理
  • 5.2 ラミネート型セルのガス膨張
  • 5.3 集電箔の分極曲線 (1M LiPF6 EC/DEC= 1:1vol)
  • 5.4 廃電池無害化処理 (1)
  • 5.5 廃電池無害化処理 (2)
  • 5.6 放電処理後の負極,銅箔剥離
• 6 正極材の組成と電池の関係
  • 6.1 NCA二元系の組成とmAh/g容量 (データ)
  • 6.2 三元系正極材の元素組成と表記
  • 6.3 二元,三元系正極材の組成とトレンド
  • 6.4 二元系正極材製品の特性事例
  • 6.5 三元系正極材製品の特性事例
• 7 電池を構成する材料と部材 (重量と体積)
  • 7.1 120Ah,74Whセルの材料,部材の構成重量%
  • 7.2 20Ah,74Whセルの材料,部材の構成体積%
  • 7.3 GWhあたりの正負極材その他部材所要量パラメーター 電極面積cm2/Wh80 (エネルギー設計) ,120 (パワー設計)
• 8 追補
  • 8.1 追補 2022/11時点
  • 8.2 EVにおける正極材の変化とリサイクル,LFPの急進。

第3章 特許公開から見た廃電池処理技術と解析 菅原 秀一

• 1 国内公開特許と技術の動向
  • 1.1 廃リチウムイオン電池処理関係の特許 (有価物限定)
  • 1.2 廃リチウムイオン電池処理関係の特許,全件数
  • 1.3 特許公開件数 (分野別,企業別グラフ)
  • 1.4 廃電池の処理に関する特許公開件数 (1)
  • 1.5 廃電池の処理に関する特許公開件数 (2)
• 2 (参考) 特許分類の詳細
  • 2.1 参考,主なプロセスと内容
  • 2.2 廃電池の処理に関する特許分類 (1) IPC
  • 2.3 廃電池の処理に関する特許分類 (2) IPC
  • 2.4 廃電池の処理に関する特許分類 (3) IPC
  • 2.5 IPC H01M
  • 2.6 IPC C22B

第II編 電池のマネジメントと安全性・特性・寿命

第1章 バッテリマネジメントシステムの基礎 髙瀨 弘嗣

• 1 バッテリマネジメントシステムの構成と機能
  • 1.1 バッテリマネジメントシステムの構成
  • 1.2 バッテリマネジメントシステムの機能
  • 1.3 充電率 (SOC) の算出方法
  • 1.4 健全度 (SOH) の算出方法
  • 1.5 充放電制御
  • 1.6 バッテリ故障判定
• 2 バッテリマネジメントシステムの構成と機能
  • 2.1 バッテリマネジメントシステムの構成
  • 2.2 システム側電源との絶縁方法
  • 2.3 セルモニターユニットの機能
  • 2.4 セル電圧測定
  • 2.5 セル温度測定
  • 2.6 セルバランス制御

第2章 HEV/EVにおけるバッテリー/エネルギー・マネジメント技術 坂本 俊之

• 1 はじめに
• 2 太陽電池発電システムとの連携
• 3 おわりに

第3章 リチウムイオン電池の安全性・特性・寿命劣化 有馬 理仁

• 1 はじめに
• 2 リチウムイオン電池の安全性
  • 2.1 機械的安全性
  • 2.2 電気的安全性
  • 2.3 環境安全性
• 3 リチウムイオン電池の特性
  • 3.1 材料
  • 3.2 電気化学的性能
  • 3.3 発熱挙動
• 4 リチウムイオン電池の寿命劣化
  • 4.1 容量劣化
  • 4.2 出入力劣化
  • 4.3 効率劣化
• 5 おわりに

第III編 容量・インピーダンスの評価技術

第1章 高精度充放電容量測定法 山崎 温子,宮代 一

• 1 高精度充放電容量測定法の開発
  • 1.1 計測システム (ハード面)
  • 1.2 計測システム (ソフト面)
  • 1.3 測定データの取り扱い
  • 1.4 測定データの補正
• 2 高精度充放電容量測定法による測定結果の解釈
  • 2.1 測定データの特性解析例
  • 2.2 フロート試験
  • 2.3 レート試験
• 3 おわりに

第2章 バッテリーマネジメントのためのインピーダンス測定 立花 和宏,伊藤 智博,皆川 真規

• 1 はじめに
  • 1.1 モノの価値と保全
  • 1.2 状態監視保全とマネージメント
• 2 電池の基礎とインピーダンス
  • 2.1 バッテリーとセル
  • 2.2 電池の起電力と内部抵抗
  • 2.3 インピーダンスの概念
  • 2.4 電池の構造とインピーダンス
  • 2.5 材料物性値とインピーダンス
  • 2.6 ボードプロットとコールコールプロット
• 3 電池の状態監視におけるインピーダンスの応用
  • 3.1 インピーダンスの応用
  • 3.2 電流センサー
  • 3.3 組電池の電圧測定
  • 3.4 AD変換とDA変換
  • 3.5 電池の劣化とインピーダンス
  • 3.6 能動的制御とGPSを使ったモニタリング
• 4 インピーダンスと数学
  • 4.1 フーリエ変換の考え方
  • 4.2 フーリエ変換とそのファミリー
  • 4.3 離散変換とサンプリング
  • 4.4 数式処理ソフトの活用
• 5 電池のモデル作成
  • 5.1 電池の非線形性とインピーダンスの線形性
  • 5.2 等価回路を使った古典的アプローチによる解釈
  • 5.3 クラウドデータロガーとインピーダンスのビックデータ化
  • 5.4 機械学習とビッグデータを活用したモデルの構築
• 6 まとめ

第IV編 劣化状態の診断技術

第1章 放電曲線解析によるリチウムイオン電池の劣化要因診断 本蔵 耕平

• 1 はじめに
• 2 放電曲線解析モデルについて
  • 2.1 開回路電圧曲線の解析
  • 2.2 内部抵抗曲線の解析
• 3 開回路電圧曲線と内部抵抗曲線の測定・解析方法
• 4 劣化診断への適用結果
  • 4.1 三元系正極と非晶質炭素負極を用いた LIB
  • 4.2 LCO正極と黒鉛負極を用いたLIB
  • 4.3 三元系正極と黒鉛負極を用いたLIB
• 5 電池容量と内部抵抗の予測について
  • 5.1 予測の手順
  • 5.2 予測結果
• 6 おわりに

第2章 電池ライフサイクル管理における充電曲線解析技術の活用 森田 朋和

• 1 はじめに
• 2 リチウムイオン電池の運用中の課題と使用済み電池のリユース・リサイクル
  • 2.1 使用中リチウムイオン電池の診断
  • 2.2 市販リチウムイオン電池の種類
  • 2.3 電池運用中の安全性低下メカニズム
• 3 充電曲線解析技術の特長とリユース電池の安全性評価
  • 3.1 充電曲線解析の原理と特長
  • 3.2 充電曲線解析を用いた電池安全性評価
  • 3.3 電池リユースにおける充電曲線解析技術の活用
• 4 おわりに

第3章 過渡応答解析技術による電池の稼働時劣化診断 長岡 直人

• 1 はじめに
• 2 電池のオフライン診断と稼働時診断
• 3 過渡現象を用いた稼働時劣化診断
  • 3.1 研究背景
  • 3.2 等価回路
  • 3.3 簡易稼働時診断
  • 3.4 稼働時診断
    • 3.4.1 手法1
    • 3.4.2 手法2
    • 3.4.3 内部電圧モデル簡略化
  • 3.5 応用例
    • 3.5.1 実測結果
    • 3.5.2 実装例
• 4 おわりに

第4章 再エネ導入によるCO2削減コスト低減に向けた効率劣化診断技術 有馬 理仁

• 1 はじめに
• 2 リチウムイオン電池の効率劣化診断
  • 2.1 充放電曲線モデル式
  • 2.2 特性プロファイルの機械学習的推定
  • 2.3 拡張カルマンフィルタ
  • 2.4 充放電エネルギーの推定
• 3 クラウドバッテリーマネジメントにより想定される運用経済性向上効果
• 4 まとめ

第5章 リユース前の劣化診断技術 森 匠

• 1 はじめに
• 2 電池の性能指標
• 3 劣化診断技術
  • 3.1 Off-board での診断のための計測方法
    • (1) 放電容量の直接計測
    • (2) 全体ないし部分的な充放電計測
    • (3) 線形応答の直接計測 (線形応答,EIS)
    • (4) 様々な波形による線形応答の推定
    • (5) 非線形応答の計測
  • 3.2 最適な計測方法の検討
  • 3.3 データ解析手法
• 4 インピーダンスを用いた劣化診断の実例
• 5 おわりに

第V編 リユースおよび認証

第1章 JETリユース電池認証について 住谷 淳吉

• 1 一般財団法人 電気安全環境研究所の紹介
• 2 電池関係の認証スキーム
  • 2.1 定置用蓄電システム認証及びリチウムイオン電池認証の適用規格
  • 2.2 電池の部品認証
  • 2.3 系統連系保護装置認証と電池の部品認証との関係
  • 2.4 認証と試験との違い
• 3 リユース電池認証
  • 3.1 リユース電池認証の課題
  • 3.2 課題への対応の基本的な考え方
  • 3.3 リユース電池認証のスキームの概略
  • 3.4 全数検査の方法
  • 3.5 JETリユース電池認証の有効期間
• 4 おわりに

第2章 電池駆動船舶の電池分解とEVへの再利用 松尾 博

• 1 電池駆動船舶の開発
• 2 電池駆動船舶の電池分解
• 3 EVへの電池搭載
• 4 電池の再利用における注意点

第VI編 各国の電池リユース事情

第1章 世界のバッテリーリユースの業界動向 初田 竜也

• 1 はじめに
• 2 世界におけるリユース利用とリサイクル利用の市場動向
• 3 世界におけるEV・PHEV・HEVの販売予測
• 4 使用済み車載LIBの廃棄量予測
• 5 リユース市場
• 6 中古EV・リユース電池の価格
• 7 国内の業界動向
• 8 課題
• 9 エネルギー貯蔵装置 (ESS) 用
  • 9.1 概要
  • 9.2 業界分析
• 10 企業動向
  • 1 東京電力パワーグリッド
  • 2 NExT-e Solutions
  • 3 豊田通商
  • 4 大阪ガス
  • 5 MIRAI-LABO
  • 6 Envision AESC Group
  • 7 OKIクロステック
  • 8 丸紅
  • 9 伊藤忠商事
  • 10 CONNEXX SYSTEMS
  • 11 タジマモーターコーポレーション
• 11 劣化診断
  • 11.1 概要
  • 11.2 SOC,SOH
  • 11.3 業界分析
  • 11.4 企業動向
    • 1 東芝
    • 2 三菱マテリアル
    • 3 ケーヒン
    • 4 東洋システム
    • 5 アメテック
    • 6 東京電設サービス
    • 7 産業技術総合研究所
• 12 各国の動向分析
  • 12.1 中国
    • 12.1.1 概要
    • 12.1.2 政策動向
    • 12.1.3 中国における使用済み車載LIB の廃棄量予測
    • 12.1.4 動向分析 (リユース)
    • 12.1.5 流通面の課題
    • 12.1.6 技術面の課題
    • 12.1.7 企業動向
      • 1 傑成新能源
      • 2 中国鉄塔
      • 3 国家電網
      • 4 Shenzhen Pandpowe (PAND)
  • 12.2 欧州
    • 12.2.1 EU電池規制案
    • 12.2.2 動向分析
  • 12.3 韓国
    • 12.3.1 動向分析
    • 12.3.2 韓国産業通商資源部
  • 12.4 米国
    • 12.4.1 概要
    • 12.4.2 動向分析
    • 12.4.3 米国エネルギー省 (DOE)
• 13 自動車メーカーのビジネス戦略
  • 1 日産自動車
  • 2 フォーアールエナジー
  • 3 日産自動車,フォーアールエナジー
  • 4 トヨタ自動車
  • 5 Ford Motors
  • 6 GM
  • 7 Daimler
  • 8 Audi
  • 9 スズキ
  • 10 Volvo Cars
  • 11 BYD
  • 12 現代自動車グループ
  • 13 三菱自動車
  • 14 三菱ふそうトラック・バス