ノン・ウエスト・リサイクル事業

 

        　                               

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　

四、里　仁　りじん 
ことば---------------------------------------------------------------------------
「朝に避を聞かば、夕に死すとも可なり」（８）
「士、遜に志して、悪衣悪食を恥ずる者は、いまだともに議るに足らざるなり」（９）
「君子は綸に喩り、小人は別に喩る」（16）
「父母の年は知らざるべからず。一はすなわちもって喜び二はすなわちもって懼れる」（21）
「徳、孤ならず、必ず隣あり」（25） 
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８　道さえ会得できたなら、いつ死んでも思い残すことはない。（孔子）

★熾烈な求道精神を述べたものだが、鄭玄は、君子は死に至るまで飽くことなく道を探究しつ
づけるものだと解し、何晏（かあん）は、有道の世がいつまでも出現しないことを嘆いたこと
ぱと解した。

子曰、朝聞道、夕死可矣。／ 朝に避を聞かば、夕に死すとも可なり。

Confucius said,
"If I could know how to realize my ideal in the morning, I would accept my death in the
evening gladly."

 歴史伝説　孔子エピソード



　

　Sep. 4, 2018

 

❏   Liイオン電池のカソードリサイクルのための深共晶溶媒

４月１日、ライス大学の研究グループは、電気自動車、携帯電話、その他の電子機器の需要が
増え続けていることで取り残された、使用済みの過剰なリチウムイオン電池の解決策を公表。
運輸および家電分野でのリチウムイオン電池（LiB）の消費量が増え続けるにつれて、鉛蓄電
池のようにリサイクルモデルがうまくいかず、電池廃棄物が増えている。ここでは、リチウム
コバルト（iii）酸化物とリチウムニッケルマンガンコバルト酸化物を含む様々な化学物質から
有価金属を抽出するために深共晶溶媒を使用してLiBをリサイクルする方法を紹介。コバルト
酸リチウム（iii）からの金属抽出では、コバルトとリチウムの両方で９０％以上の浸出効率が
得られた。アルミニウムホイルおよびポリフッ化ビニリデンバインダのような他の電池成分は
別々に回収できることも見出す。深共晶溶媒は、指数関数的に増加するLiB生産の需要を満た
すため依然として決定的に重要な、LiBのリサイクルおよび戦略的に重要な金属の再生の従来
の方法に代わる環境に優しい方法を提供する。
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尚、深共晶溶媒（DES：Deep Eutectic Solvent）とは「水素結合ドナー性の化合物」と「水素結
合アクセプター性の化合物」（これらは両方もしくはどちらか一方が固体である）をある一定
の割合で混ぜることでつくる『室温で液体』になる化合物である。水素結合ドナーとアクセプ
ターはそれぞれが室温付近で固体でも、混ぜることで共晶融点降下が起こり、室温付近での液
体状態が作り出せるイオン液体と類似の特徴───蒸気圧が低く、難燃性であり、熱安定性お
よび電気化学的安定性が高く（電位窓が広い）、任意の物質を溶かしやすいあるいは、反応溶
媒、抽出溶媒、留媒、移動相などに用いるれ、「水素結合ドナー性の化合物」と「水素結合ア
クセプター性の化合物」を混ざるだけという簡便さから、イオン液体に比べ低コスト。また、
イオン液体に比べて環境親和性が高く、有毒なものが少ないのも特徴である。
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市販品の塩化コリンとエチレングリコールの溶媒は、粉末状の化合物から90パーセント以上の
コバルトを抽出できる。研究グループによると、供給が制限されており、これらのエネルギー
貯蔵装置の性能にとって重要であるコバルトの戦略的金属を収は重要。現在のプラスチックの
状況から学ぶべきことは、増え続ける大量のバッテリ廃棄物をリサイクルの包括的な戦略を立
てる適切な時期でもある。これは以前から酸で試みられてきたが、効果的であるが、腐食性が
強くて、環境に優しいものではない、全体としてリチウムイオン電池のリサイクルは一般的に
高価であり、作業者にとって危険。他のプロセスにも欠点があり、乾式冶金は、極端な温度で
の粉砕と混合を伴い、有害な煙霧はこすり洗いが必要。湿式治金は苛性化学物質を必要とし、
金属イオンを抽出する他の「環境に優しい」溶媒は、それらを完全に捕獲に追加剤や高温プロ
セスを前提とする。この深い共晶溶媒の良いところは、さまざまな金属酸化物を溶かせる。

 Apr. 1, 2019

これはそれは文字通り、チキン飼料添加物（chicken feed additive ）と一般的なプラスチック前駆
物質（common plastic precursor）から成り、室温で混合され、有効な溶媒和特性を有する透明で
比較的無毒の溶液を形成。深共晶溶媒は、その前駆体のそれぞれよりもはるかに低い温度で凍
結する２つ以上の化合物の混合物である。そのように、人は文字通り固体の単純な組み合わせ
から液体を得られる。凝固点と融点の大幅な低下は、異なる化学物質間で形成された水素結合
により、最適前駆体の選択で安価な「グリーン」溶媒が製造できる。当初、同グループは次世
代の高温スーパーキャパシタの電解質として共晶溶液実験。それを金属酸化物スーパーキャパ
シタに試用し、共晶はスーパーキャパシタのニッケルからイオンを引き出しに成功。このこと
で、使用済みリチウム電池のリサイクルに応用できる判断。１８０℃では、特定の条件が満た
されたときに、溶媒は粉末からほぼ９０％のリチウムイオン、および最大９９％のコバルトイ
オンを抽出に成功する。さらに、小型プロトタイプ電池を製造し、電極を同じ条件にさらす前
に３００回のライフサイクル試験を行い、溶媒は電極中に存在する他の化合物から金属酸化物
を分離しながら、コバルトおよびリチウムを溶解に適することを実証。後者の方法は潜在的に
深い共晶溶媒自体を再使用でき、コバルトを共晶溶液から、沈殿またはスチールメッシュ電気
メッキされたものも回収できることを見出す。最後に同グループは、採掘物の完全リサイクル
できないが、これらの技術は比較的新しく、他の深い共晶溶媒の探査などで、さらに最適化が
できるだろうと話す。

 

 

 

 

 Mar. 28, 2019

❏ 日本で初めて「電池to電池」の資源循環を実現

３月２８日、住友金属鉱山株式会社は、日本で初めて「電池to電池」の資源循環を実現したことを公表。リ
チウムイオン二次電池の再資源化を日本で初めて実用化しています。このプロセスは、使用済みの電池など
から銅およびニッケルを回収するものです。回収したニッケルを電池材料に加工することによって、廃リチ
ウムイオン二次電池における「電池to電池」という資源循環を実現。ニッケル水素電池と比較し、リチウム
イオン二次電池は有価金属の含有量が低いため、コストパフォーマンスよく再資源化するプロセスの開発が
困難でした。当社では、これまで蓄積してきた先進の技術を融合することによってこれらの課題を解決。
東予工場の乾式銅製錬工程とニッケル工場の湿式ニッケル製錬工程を組み合わせた処理フローを確立し、原
料中の不純物濃度を的確に管理することにより、銅およびニッケルの回収を実現。回収したニッケルは、磯
浦工場において硫酸ニッケルから二次電池の正極材に加工する。リチウムイオン二次電池正極材に使用され
る高品位ニッケルは、ニッケル製品の中でも希少であり、それらを使用した材料を安定的かつ効率よくお客様
に供給する仕組みを構築することは「ものづくり」の会社である重要な役割。またそれは世界的な資源循環
や日本における循環型社会の形成にも貢献する取り組みである。

  Jan. 9, 2019

  Apr. 29, 2019

 【エネルギー通貨制時代 ８９】
  ”Anytime, anywhere ￥１／kWh  Era”

　　　　　黒の革命

 

 ❏  グラフェンスポンジが次世代電池の道を開く

４月２９日、チャルマース工科大学の研究グループは、グラフェンスポンジはリチウム硫黄電池が新しい可
能性を実証したことを公表。電気未来の要求を満たすには、新しい電池技術が不可欠で。１つの選択肢はリ
チウム硫黄電池であり、これはリチウムイオン電池の５倍以上の理論エネルギー密度を提供。グラフェンス
ポンジの助けを借りて陰極液を使用することの有効性検証。非常に多孔質のグラフェンエーロゲルは、陰極
液の概念を価値向上に硫黄浸漬を実現した。この新しいアイデアは、酸化グラフェンを還元した多孔質のス
ポンジ状のエアロゲルで、電池セル内の自立型電極として機能し、硫黄をより効率的に利用できる。従来の
バッテリーは４つの部分から構成。❶第１に、活性物質で被覆された２つの支持電極があり、それらは陽極
および陰極として知られ、それらの間には電解質、一般的には液体があり、イオンを前後に移動させること
ができる。❷第４の成分はセパレータであり、これは物理的障壁として作用し、それでもイオンの移動を可
能にし、２つの電極間の接触を防止する。❸従来、カソードと電解質を一つの液体、いわゆる「カソライト」
に組み合わせ実験した。このコンセプトは、バッテリーの軽量化に役立つだけでなく、より速い充電とより
優れた電力機能も提供。現在、グラフェンエアロゲルの開発により、このコンセプトは実行可能であること
が証明されている。標準的なコイン型電池のケースて、最初に多孔質グラフェンエアロゲルの薄層を挿入す
る。細長いシリンダーであるエアロゲルを取りスライスする───ほぼサラミのようなスライスを取り、そ
れをバッテリーに挿入・圧縮する。多孔質のエアロゲルは支持体として作用し、スポンジのように溶液を吸
収。ラフェンエアロゲルの多孔質構造が鍵となり、大量の陰極液を吸収、、陰極液の概念を価値向上に十分
な硫黄添加量が得られ、溶出しない───すでにカソライト溶液に溶解する。❹電解液としての役割を果し
一部の陰極液溶液も同様にセパレータに塗布され、電池の硫黄含有量を最大にする。



 Mar. 15, 2019

携帯電話から電気自動車まで、現在使用されているほとんどの電池はリチウムイオン電池です。しかし、こ
のタイプの電池は限界に近づいているので、より高い電力を必要とする用途には新しい化学物質が不可欠に
なりつつあります。リチウム硫黄電池には、はるかに高いエネルギー密度など、いくつかの利点があります
。現在市販されている最良のリチウムイオン電池は、１ｋｇあたり約３００ワット時で動作し、理論上の最
大値は約３５０である。一方、リチウム硫黄電池は、１ｋｇあたり約１０００〜１５００ワット時の理論エ
ネルギー密度を有する。❺さらに、硫黄は安く、非常に豊富で、はるかに環境にやさしい。リチウム硫黄電
池は、環境に有害なフッ素を含まなくて済むという利点もある。❻これまでのところその不安定性、および
その結果としての低いサイクル寿命であったが、少ないサイクル数で寿命が限られていたが、新しいプロト
タイプのテストでは、３５０サイクル後に８５％の容量維持率であった。

新しい設計は、リチウム硫黄電池の劣化に伴う２つの主問題を回避できる。１つは、硫黄が電解質に溶解し
て失われること、もう１つは、硫黄分子がカソードからアノードに移動する「シャトル効果」。この設計で
は、これらの望ましくない問題を大幅に減らすことが可能である。

商業的可能性への長い旅

しかし、この技術が市場の可能性を最大限に引き出すことができるまでにはまだ長い道のりがあると指摘。
これらの電池は、通常のほとんどの電池とは別の方法で製造されるため、それらを商業的に実行可能にする
ために開発する必要がある。Chalmers Materials Analysis Laboratory（CMAL）でグラフェンエアロゲルの構造
を調査。 CMALは材料研究の高度機器を保有しているCMALを材料研究の最先端にさらに押し上げるため、
最近では総額約6,600万スウェーデンクローネが投じられた。投資には、電界放出ガン（FEG）を装備、単
色化および二重収差補正（CETCOR画像およびASCORプローブ Cs-補正装置）TEM JEOLARM（200 kV）40-200
を購入。この真新しい顕微鏡を使っての最初の論文は、エアロゲルの構造を調べるために使われている。

わたしが、コバルト・ニッケル合金と関わったのは低膨熱材のインコネルだが、熱膨張が小さく安定した合
金が特徴だ。あれから３０年、あれから二次蓄電池技術が驚異的な進歩を遂げている。そして黒鉛をはじめ
とするグラフェン技術は電解再生装置開発である。それもエネルギー革命のど真ん中材料やデバイス技術として大量生
産される時代であり、また新しい『都市鉱山伝説』が始まろうというわけである。そういえば、近くの昭和アル
ミ工場に勤めるる友人が、アルミ缶の再生は９８～９９％だという。そういう時代なのだ、継続は"都市鉱山"を
造り込むのだと腑に落とす。

【見所満載：どこか近くへ行ってみたい】

歩きたくなる中山道。車さえあれば滋賀はパワースポット満載、見所満載。なんだ。そういう
ことか。

 



  原田観峰館