LIB正極のリサイクルに低コストで環境に優しい新たな技術が発表されました

2025-11-25 | Jerry Huang

編集者注：民生用電子機器、EV、系統電力貯蔵の急速な発展により、リチウムイオン電池（LIB）の需要が急増しています。しかし、寿命はわずか6～8年であるため、2030年までに1,100万トン以上の電池が寿命を迎えると予想されており、前例のない資源逼迫、環境リスク、そして経済的課題を引き起こしています。現在、Li、Co、Ni、Mnといった高付加価値元素を含む正極材（特に層状金属酸化物、LMO）のリサイクルが、こうしたリサイクル活動の焦点となっています。

北京大学のQuanquan Pangチームと西インド諸島工科大学のJiashen Meng共同チームが、使用済みLIBカソード、特にLMOのリサイクルについて発表したもう一つのアプローチをご紹介します。研究者の皆様に深く感謝申し上げます。

特に、この LTMS-ECR アプローチでは、電極を「黒色粉末」に粉砕するステップを踏まずに、アルミニウム集電装置にまだ取り付けられたままの使用済みカソードを直接処理し、前処理ステップを大幅に簡素化します。

LTMS-ECR技術は、再利用可能な低コストの溶融塩電解質とLi2O、および高価値の副産物であるCo3O4とLiClを使用することで、使用済みバッテリーのリサイクルで1kgあたり1.86ドルという高い収益性を達成する可能性があるとされており、乾式冶金技術や湿式冶金技術に比べてほぼ10倍の改善を示しています。

技術、経済、環境への影響に関する分析により、LTMS-ECRは優れた経済的実現可能性と炭素持続可能性を示すことが実証されています。高い回収効率、低いエネルギー消費量、そして環境への配慮は、正極材料のリサイクルにおける革新的な化学的経路となります。

抽象的な

電気化学的リサイクル（ECR）は、再生可能エネルギーを利用して使用済み層状金属酸化物（LMO）を分解する有望な戦略です。しかし、現在のECR手法は、電解質としてアルカリ炭酸塩または塩化物溶融塩を用いた高温動作（最大750℃）に限定されており、熱入力のためのエネルギー消費量が多くなります。本研究では、AlCl3-LiClからなる低融点アルカリクロロアルミネート溶融塩電解質を提案し、150℃という低温でのECR電解を可能にします。アルカリクロロアルミネート溶融塩中のO2−電荷キャリアの高い溶解度により、LMOカソードは電気化学的還元分解を受け、元素遷移金属と塩化リチウム（LiCl）を生成します。重要な点は、これら2つの生成物はLi2O添加溶融塩に不溶であり、容易な水浸出処理によって分離できることです。特に、不活性TiNアノードを組み込むことで、電気分解中のCO2排出をO2生成に置き換えることで削減し、カーボンニュートラルへのさらなる貢献を果たします。低温溶融塩電解液ECR（LTMS-ECR）アプローチでは、LiCoO2から97.3%という高いコバルト回収率を達成しています。技術経済分析によると、LTMS-ECR技術はエネルギー消費量とCO2排出量を約20%削減し、従来の方法と比較して約10倍の収益性があると予測されています。このアプローチは、エネルギー効率が高く、持続可能で経済的に実現可能な使用済みLIBリサイクルのための革新的な代替手段となります。

参考文献

https://doi.org/10.1002/adma.202512984

リチウム市場、特にLiPF6では何が起こっているのでしょうか?

2025-10-31 | Jerry Huang

過去 4 か月間、炭酸リチウムや水酸化リチウムなどの基礎塩を含む多くのリチウム塩の市場価格は、需給状況に基づき、LiPF6 や LiFSI と同様に明らかに上昇しました。

国内市場におけるリチウム塩のエネルギー貯蔵需要は今年後半に急速に増加しており、EV市場からのリチウム電池需要の増加と相まって、例年通りの活況を呈する9月と10月には、電池メーカーからもほぼフル生産でリチウムの需要が高まっています。驚くべきことに、海外市場からの需要も増加を続けています。市場からの強い需要は、リチウム塩の価格上昇を支える力となっています。LiPF6は依然として中国市場で主要な電解質塩であるため、その価格は急上昇を続け、2025年10月にはLiFSIの価格を上回りました。歴史上、同様の状況は何度も見られてきました。

一方、ここ数年の価格競争の影響で、多くの中小リチウム塩メーカーが生産停止に追い込まれています。大手メーカーの一部も生産能力の一部を停止しており、再開には2～3ヶ月かかる見込みです。新規に計画された多くの工場や生産能力は、当初の計画通りには進んでいません。数年間の供給過剰の後、リチウム塩の供給は一時的に逼迫しています。

炭酸リチウムや水酸化リチウムなどの基礎リチウム塩の価格が過去 4 か月間上昇し続けているため、LiPF6 と LiFSI のコストも同時に上昇しました。

これまで中国国内市場において、電解液製造用リチウム塩の主力はLiPF6であり、他の塩よりも需要が強い状況となっています。需給バランスは今後さらに拡大していくのでしょうか、それとも近い将来均衡に近づくのでしょうか。今後の動向を見守りたいと思います。

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安価で高エネルギー密度、長サイクル寿命のハロゲン化物材料を発見

2025-09-09 | Jerry Huang

編集者注：エネルギー貯蔵分野において、全固体電池は次世代エネルギー貯蔵技術の最良のソリューションと目されていますが、その開発は長年にわたり電極材料の重大なボトルネックによって制約されてきました。従来の全固体電池（ASSB）は、一般的に活物質、固体電解質、導電助剤からなる電極を備えています。しかし、これらの不活性成分（電極体積の40～50%を占める）は、エネルギー密度を低下させるだけでなく、界面副反応を誘発し、リチウムイオン輸送の屈曲性を高めます。「オールインワン」設計（高い導電性と電気化学活性を示す材料）はこれらの問題を解決できる可能性がありますが、酸化物（低容量）や硫化物（高コスト）といった既存の材料は、将来の市場の要求を満たすのに苦労しています。ハロゲン化物は低コストと高いイオン伝導性という利点がありますが、電子伝導性とエネルギー密度が不十分です。そのため、高い電気化学性能、安価な拡張性、そして機械的安定性を兼ね備えたオールインワン材料の開発が重要な課題となっています。

素晴らしい例をご紹介します。カナダのウェスタンオンタリオ大学の研究チームが、Nature誌に掲載された論文で革新的な答えを提示しました。彼らは、動的な自己修復機能と3 in 1の統合（正極／電解質／導電体）を特徴とする世界初のハロゲン化物材料、Li₁.₃Fe₁.₂Cl₄を設計したのです。可逆的なFe²⁺/Fe³⁺酸化還元反応と、独自の脆性から延性への遷移メカニズムにより、この材料は3,000サイクル後も90%の容量を維持し、電極エネルギー密度は529.3 Wh kg⁻¹（複合設計により725.6 Wh kg⁻¹まで拡張可能）を達成しています。さらに注目すべきは、そのコストが従来の電極のわずか26%に抑えられていることです。シンクロトロン放射光と原子シミュレーションを組み合わせることで、鉄の移動によって引き起こされる自己修復メカニズムが初めて明らかになりました。この研究は、全固体電池の中核材料を開発するだけでなく、材料、メカニクス、電気化学を統合したオールインワン設計のパラダイムレベルの事例を提供するものです。研究者の皆様の多大なご尽力に感謝申し上げます。

抽象的な

全固体電池は、高エネルギー密度と経済性という潜在能力を実現するために、高度な正極設計を必要とする。不活性導電助剤や異種界面を排除した一体型正極は、エネルギーと安定性の大幅な向上が期待できるが、Li+/e-導電性、機械的堅牢性、構造安定性が不十分な材料が実現を阻んでいる。本研究では、これらの課題を克服した費用対効果の高いハロゲン化物材料、Li1.3Fe1.2Cl4を紹介する。Li1.3Fe1.2Cl4は、そのフレームワーク内で可逆的なFe2+/Fe3+酸化還元反応と迅速なLi+/e-輸送を利用することで、Li+/Liに対して529.3 Wh kg-1の電極エネルギー密度を実現する。特に、Li1.3Fe1.2Cl4は、充放電サイクル中に可逆的な局所Fe移動や、自己修復挙動をもたらす脆性から延性への転移など、独自の動的特性を示す。これにより、5Cのレートで3,000サイクルにわたって90%の容量維持率を維持するという、卓越したサイクル安定性が実現しました。Li1.3Fe1.2Cl4をニッケルリッチ層状酸化物と組み合わせることで、エネルギー密度はさらに725.6Wh/kgに向上します。オールインワンハロゲン化物の優れた動的機械特性と拡散特性を活用することで、本研究は、オールインワンハロゲン化物を次世代全固体電池におけるエネルギー密度が高く耐久性の高い正極材料への道筋として確立しました。

参考文献

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09153-1

ポリマーリチウムは固体電池の競争に勝つか？

2025-09-08 | Jerry Huang

編集者注: 固体リチウム電池の電解質には、ポリマー、酸化物、硫化物、ハロゲン化物の 4 種類があり、それぞれ異なる特性を持っています。

ポリマーリチウム電解質

電解質としてポリマー材料を用いることで、柔軟性と高いイオン伝導性を兼ね備え、半固体電池の移行ソリューションとして適しています。良好な加工性を示しますが、長期サイクル安定性については検証が必要です。

酸化リチウム電解質

酸化リチウムなどの材料をベースにしたこれらの電解質は、コストが低く安定性に優れていますが、イオン伝導性は比較的低くなります。

硫化リチウム電解質

硫化リチウム化合物を中心とするこれらの電解質は、室温での高い導電性と優れた界面適合性を特徴としており、あらゆる技術の中で最も商業的に有望な技術と位置付けられています。しかしながら、硫化物材料は化学的安定性が低く、製造コストが高いという問題があります。

ハロゲン化リチウム電解質

ハロゲン化物固体電解質は高い導電性と耐酸化性を示すが、まだ研究段階にあり、商業化の見通しは不透明である。

共通の特徴

全固体電池は、従来の液体電解質を無機粉末材料に置き換えることで、安全性とエネルギー密度を大幅に向上させます。しかし、異なる技術ルートはコストとプロセスの成熟度に大きな違いがあります。例えば、硫化物ルートは高い導電性を示すものの、化学的安定性に欠け、ポリマールートはサイクル寿命に課題を抱えています。一部の専門家は、ASS電池の大規模な商業生産は、最終的には薄膜堆積、生産ラインレベルの精密検査、真空システムといった半導体業界のソリューションに加え、薄膜・マイクロナノ構造化といったその他のソリューションに依存するようになると予測しています。これには7年から10年かかると見込まれています。

全固体電池技術は現在、実験室レベルの試作段階から産業化への重要な転換期にあり、評価フレームワークの体系的な見直しが強く求められています。実験室段階では、主に電気化学的性能指標（エネルギー密度、サイクル寿命、レート特性など）に重点が置かれますが、産業規模の全固体電池技術では、多次元的な評価基準の確立が求められます。

1. 拡張評価: 産業アプリケーションには、スケーラビリティの実現可能性 (プロセスの互換性、歩留まり管理など)、サプライ チェーンの成熟度 (重要な原材料の安定性、特殊な装置のサポート機能など)、および総ライフサイクル コスト (原材料の調達、製造、リサイクルなど) などの体系的な要素が関係する必要があります。

2. 技術コストの最適化: 工業化には、電気化学的性能と製造コストの動的なバランス、材料システムの選択とそのサプライ チェーンの回復力の影響、生産プロセスの複雑さと拡張性のバランスなど、技術データとコストの最適なバランスが必要です。

3. 体系的な評価：量産安定性（6σ品質管理基準）、安全認証（UL 9540Aおよびその他の国際規格への準拠など）、単一ライン生産能力設計≥2GWhなど、主要な要件への準拠。

郭教授は、固体電池の競争においてポリマーリチウムが硫化リチウム電解質に勝利した理由について、異なる見解を示しています。それでは、郭教授チームの研究を見てみましょう。研究者の皆様の多大なご尽力に心より感謝申し上げます。

抽象的な

全固体電池（SSB）は、従来のリチウムイオン電池に比べて安全性、エネルギー密度、サイクル寿命の向上を実現し、エネルギー貯蔵に革命をもたらすことが期待されています。様々な固体電解質の中でも、ポリマーは、加工性、機械的柔軟性、化学的汎用性のユニークな組み合わせにおいて際立っています。本レビューでは、ポリマーがSSB実用化競争をリードする立場にある理由を探ります。電極との優れた界面接触、調整可能なイオン伝導性、スケーラブルな製造方法との適合性といったポリマー固有の利点に加え、熱安定性の限界、狭い電気化学ウィンドウ、界面劣化といった主要な技術的課題についても考察します。本研究では、ポリマー分子設計、ポリマー-セラミック複合材料、in situ重合戦略など、最近の研究から生まれた新たな解決策を取り上げます。コスト、製造性、統合性において大きな障壁がある酸化物系や硫化物系とは対照的に、ポリマーベースの電解質は、大規模展開への現実的かつ経済的に実現可能な道筋を提供します。材料設計と工業プロセスの継続的な進歩により、ポリマーは競争力が増すだけでなく、次世代の固体電池への移行をリードしています。

参考文献

https://doi.org/10.1002/advs.202510481

速報：ホウ素合金シリコンアノードがリチウムイオン電池の寿命を3倍に延長

2025-06-29 |

抽象的な

シリコン系リチウムイオン電池アノードにとって、固体電解質界面（SEI）の安定化は依然として重要な課題です。シリコンをホウ素などの二次元素と合金化することは、シリコンアノードのサイクル寿命を向上させる有望な戦略として浮上していますが、その根底にあるメカニズムは依然として不明です。この知見のギャップを埋めるため、ホウ素濃度が電池性能にどのように影響するかを体系的に調査しました。その結果、ホウ素含有量の増加に伴いサイクル寿命がほぼ単調に増加し、ホウ素を多く含む電極は純粋なシリコンよりも大幅に優れた性能を示すことが示されました。さらに、シリコン-ホウ素合金アノードは、純粋なシリコンよりも約3倍長い暦寿命を示します。詳細なメカニズム解析により、他の寄与因子は体系的に排除され、ナノ粒子表面の強力な永久双極子が不動態化の改善に寄与していると考えられます。配位結合が小さく、ルイス酸性度の高いホウ素によって形成されるこの双極子は、静的でイオン密度の高い層を形成し、電気化学的界面を安定化させることで、寄生電解質分解を低減し、長期安定性を向上させます。これらの知見は、SEIの枠組みにおいて、電気二重層が表面不動態化において重要な考慮事項であることを示唆しています。この知見は、次世代リチウムイオン電池のシリコンアノードを最適化するための、これまで十分に検討されていなかったパラメータ空間を提供します。

参照

https://doi.org/10.1002/aenm.202501074

LiTFSI はナトリウム金属電池にどのような違いをもたらすのでしょうか?

2025-06-29 |

編集者注：ナトリウム金属電池は、高エネルギー密度と低コストを兼ね備えたエネルギー貯蔵デバイスとして、大規模エネルギー貯蔵やモバイル電子機器にとって重要な役割を担っています。しかし、電解質とSEIの性能が、ナトリウム金属電池のサイクル寿命と充放電速度を制限しています。LiTFSIはナトリウム金属電池にどのような変化をもたらすのでしょうか？一例をご紹介します。Shuang Wanチームの特別研究に感謝します。

抽象的な

無機物が豊富で堅牢な固体電解質界面（SEI）の構築は、ナトリウム金属電池（SMB）の電気化学的性能を向上させるための重要なアプローチの1つです。しかし、SEI中の一般的な無機物の導電性の低さと分布は、Na+の拡散を妨げ、不均一なナトリウム析出を引き起こします。本研究では、自己犠牲型LiTFSIをナトリウム塩ベースの炭酸塩電解質に導入することで、均一に分散した高導電性無機物を持つ独自のSEIを構築します。LiTFSIとFEC間の還元的競合効果により、均一に分散した無機物を持つSEIの形成が促進されます。高導電性Li3Nと無機物は、Na+の高速イオン輸送ドメインと高流束核形成サイトを提供し、高速での急速なナトリウム析出を促進します。したがって、LiTFSIとFECから得られるSEIにより、Na‖Na3V‖(PO‖)3セルは、60℃の超高レートにおいて10,000サイクル後でも89.15%の容量維持率（87.62 mA hg-1）を示すことができます。一方、LiTFSIを含まないセルでは、8,000サイクル後でも容量維持率はわずか48.44%にとどまります。さらに、特殊なSEIを備えたNa‖Na3V‖(PO‖)3パウチセルは、10℃で2,000サイクル後でも92.05%という安定した容量維持率を示します。この独自のSEI設計は、SMBを極めて高レート条件下で動作させるための新たな戦略を示唆しています。

著作権 © 2023 アメリカ化学会

参照

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c08224

LiTFSIは硫化物系全固体リチウム電池の高性能化に大きく貢献

2025-06-27 |

編集者注：LiTFSI（CAS番号：90076-65-6）は、硫化物系全固体リチウム電池の開発にどのように役立つのでしょうか？一例をご紹介します。Fangyang Liuチームの素晴らしい研究に感謝します。

抽象的な

硫化物電解質の狭い電気化学ウィンドウは、正極側と負極側の界面で異なる故障メカニズムを引き起こす可能性があります。正極側と負極側に異なる改質戦略を導入すると、硫化物ベースの全固体リチウム電池（ASSLB）の製造プロセスの複雑さが増します。本研究では、Li6PS5Cl（LPSC）の湿式精製プロセス中にリチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（LiTFSI）シェルを導入する統合改質戦略を採用し、正極側と負極側の両方に同時に堅牢なフッ素化界面をin situで構築することに成功しました。リチウム負極側では、LiTFSI@LPSCの電子伝導性の低下とフッ素化界面の生成により、リチウムデンドライトの成長が効果的に抑制され、これは密度汎関数理論（DFT）計算によってさらに確認されました。その結果、Li|LiTFSI@LPSC|Liセルは、最大1.6 mA cm−2の臨界電流密度と、0.2 mA cm−2で1500時間を超える安定したサイクル性能を実現しました。カソード側では、LiTFSI@LPSCは複合カソード内のLi+輸送を強化しただけでなく、LiTFSIシェルがin situでLiFベースのカソード電解質界面（CEI）に分解しました。容量保持率は、4.6 Vの高いカットオフ電圧でLiNi0.83Co0.11Mn0.06O2（NCM83）を使用して2Cで500サイクル後に98.6 %を達成しました。機能化されたLiTFSI@LPSCは、アノード側とカソード側の両方に対して包括的なオールインワンの界面改質を可能にし、硫化物ベースのASSLBのインターフェースエンジニアリングを大幅に簡素化するとともに、優れた電気化学性能を提供します。

参照

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2025.104131

LiTFSI アプリケーションの新機能は何ですか?

2025-06-26 | Jerry Huang

リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（LiTFSI）は、化学分子式C2F6LiNO4S2で、高い電気化学的安定性と熱的安定性を有する白色結晶または粉末状の有機物質です。LiTFSIは、電解液添加剤として、一次リチウム電池、二次リチウム電池、固体リチウム電池など、様々な電池システムに応用できます。

リチウムイオン電池の電解質の主要成分であるリチウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド（LiTFSI）は、優れた熱安定性と電気化学的安定性で知られています。このリチウム塩は、そのユニークな分子構造により電解質内に固体のアニオンネットワークを構築し、溶液の粘度を大幅に低下させるだけでなく、リチウムイオンのシャトル速度を劇的に向上させます。この特性は、電池の充放電プロセスにおける高効率に直接つながり、LiTFSIはリチウムイオン電池の全体的な性能を向上させるのに最適です。特に、固体リチウム電池の研究開発において、LiTFSIは大きな可能性を示しています。さらに、ナトリウム金属電池（SMB）の研究においても非常に良好な性能を示しており、電池技術のさらなる革新を推進すると期待されています。しかし、複雑かつ体系的な環境におけるLiTFSIの性能安定性は、現在の研究で解決すべき緊急の課題です。

リチウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド（LiTFSI）は、ポリマー固体電池、硫化物固体電池、酸化物固体電池を含む全固体リチウムイオン電池などの新しいタイプの電池に大量に応用され始めています。LiTFSIは、アノード保護の役割、急速充電能力の促進、広い温度範囲での高い利点の促進など、電池性能の向上に役立つことが示されています。リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドは、リチウム電池の重要な電解質添加剤の1つであり、電解質の電気化学的安定性、サイクリング性能、導電性を向上させることができ、高電圧でのアルミ箔に対する腐食影響が少ないため、EV業界の電池のエネルギー密度を高めるために適応できます。

低炭素電力供給システムの構築が期待される

2024-07-21 | Jerry Huang

2024年7月15日、中国国家発展改革委員会と国家エネルギー局は「石炭火力発電所の低炭素化転換・建設プログラム（2024～2027年）」を公布し、次のように述べている。「2025年までに、最初の石炭火力発電所の低炭素化プロジェクトがすべて開始され、一連の低炭素発電技術が導入されます。関連プロジェクトの炭素排出量は、2023年と比較してキロワット時あたり約20％削減され、既存の先進的な石炭火力発電所の炭素排出量よりも明らかに低くなり、石炭火力発電所のクリーンかつ低炭素な転換のための貴重な経験を積むことになります。既存の石炭火力発電所の低炭素化と新しい低炭素石炭火力発電所の建設を協調的に適応させることで、クリーン、低炭素、安全、高効率の新しいエネルギーシステムの構築を加速することを目指します。」

関連予測によると、2030年までに石炭火力発電所からのCO2排出量は約40億トンになります。したがって、石炭火力発電業界の低炭素技術は、中国の「2030-2060カーボンピーク＆カーボンニュートラル」目標を達成するための重要なサポートです。では、石炭火力発電業界はどのようにして脱炭素化を達成できるのでしょうか？

01 石炭火力発電の脱炭素化への転換と建設方法

「石炭火力発電所の低炭素化・建設計画（2024～2027年）」によると、石炭火力発電所を低炭素化するには、具体的に3つの方法がある。

1、バイオマス混合。農林業廃棄物、廃植物、再生可能エネルギー作物などのバイオマス資源を活用し、バイオマス資源の持続的供給、安全性、柔軟性、運用効率、経済的実現可能性を考慮して、石炭火力発電ユニットとバイオマス発電を組み合わせる必要があります。改造と建設後、石炭火力発電所は10％以上のバイオマス燃料を混合する能力を備え、石炭消費量と炭素排出量を大幅に削減する必要があります。

2、グリーンアンモニアの混合。石炭火力発電所にグリーンアンモニアを混合して発電し、石炭の一部を置き換えます。石炭火力発電所は、改造と建設後に10％以上のグリーンアンモニアを燃焼する能力を持つ必要があり、石炭消費量と炭素排出量を明らかに削減できることを目標としています。

3、炭素回収、利用、貯蔵。化学的方法、吸着、膜などの技術を採用して、石炭ボイラーの排ガス中の二酸化炭素を分離・回収する。圧力と温度の調整により、二酸化炭素を回収、精製、圧縮する。二酸化炭素による効率的な石油推進などの地質技術の応用を推進する。二酸化炭素と水素を組み合わせてメタノールを得るなどの化学技術を使用する。地域の状況に応じて二酸化炭素の地中貯蔵を実施する。

02 低炭素石炭火力発電への移行経路

水力、風力、太陽光発電などのクリーンエネルギーの拡大は、低炭素電力供給計画を実現する鍵となる。電力需要の増加に対応した後、低炭素電力への移行には、既存の石炭火力発電のさらなる置き換えが必要である。2030年以降、非化石エネルギー発電が既存の石炭火力発電に取って代わり、電力供給の主要部分となり、2050年以降、中国の総電力供給における石炭火力発電のシェアは5％未満となる。

中国人民大学の中国の石炭火力発電の低炭素化の発展展望に関する研究によると、それは次の3つの段階に分けられる。

1、これから2030年までは低炭素化に向けた準備期間として、石炭火力発電の設備容量は2030年までに緩やかに増加する一方、新エネルギーが電力供給増加の大部分を占め、風力・太陽光発電の設備容量のシェアは2030年までに40％を超える。

2、2030年から2045年は急速な移行期であり、2030年以降、風力と太陽光発電のシェアが急速に石炭火力発電のシェアを上回り、電力システムの主力電源となる。石炭火力発電所はバイオマス技術、CCUS、その他のクリーンな低炭素技術と組み合わせる必要があり、それによって炭素排出量を削減する。

3、2045年～2060年は電力供給強化改善期間であり、2050年までに電力需要が飽和し、石炭火力は完全に調整電源に転換され、風力・太陽エネルギーの主力電源の消化吸収に役立ち、緊急・予備電力を提供します。

これはクブチ砂漠の発電基地の例です。クブチ発電基地の計画総容量は1600万キロワットで、そのうち太陽光発電は800万キロワット、風力発電は400万キロワット、先進的な高効率石炭火力発電は400万キロワットです。建設された太陽光発電プロジェクトは壮観で、設置された太陽光発電容量は200万キロワットがすでに稼働しています。すべてのプロジェクトが完全に完了した場合、年間約400億kWhの電力を数百万世帯に供給できると推定されており、クリーンエネルギーが全体の50％以上を占め、これは標準石炭約600万トンを節約し、年間約1600万トンの二酸化炭素排出量を削減することに相当します。さらに多くのクリーンエネルギー基地が建設される予定です。 太陽光パネルが初めて設置された 1年後の太陽光パネル 5年後の太陽光発電拠点

EVとその充電インフラに関しては、統計によると、2024年5月末までに、中国全土のEV充電インフラの総数は992万台に達し、前年比56％増加しました。そのうち、公共充電施設と民間部門はそれぞれ305万台と687万台に増加し、前年比でそれぞれ46％と61％の増加率を示しました。これは、中国が世界最大の充電インフラネットワークを構築し、最も広いサービスエリアと充電タイプの範囲をカバーしていることを示しています。

LCOおよび三元LIBをリサイクルするためのグリーンで高効率かつ経済的な方法をリリース

2023-09-16 | Jerry Huang

編集者注: リチウムイオン電池は現在、さまざまな電子機器、EV、グリッドスケールのエネルギー貯蔵に広く使用されています。リチウムイオン電池の世界的な需要は大幅に増加し続けています。 2030年までに世界の使用済みリチウムイオン電池の量は1,100万トンを超えると推定されており、環境と公衆衛生を深刻に脅かす可能性のある巨大な汚染源となる。同時に、リチウムイオン電池の需要の増大は、リチウムとコバルトの需要の増大にもつながります。一方、LIB正極中のリチウムとコバルトの含有量は、それぞれ15重量％と7重量％と高く、鉱石や塩水の含有量よりもはるかに高い。したがって、使用済みのLIBカソードに含まれる金属元素を回収することは、環境的、社会的、経済的に非常に重要です。現在、リチウムイオン電池の回収は主に前処理、金属抽出、金属分離の3段階に分かれています。リサイクルプロセスの金属抽出ステップの研究開発において、湿式冶金プロセスは、金属浸出速度が高く、回収された生成物の純度が満足できるため、最も実行可能な選択肢の 1 つです。しかし、無機酸の使用は有害な副生成物をもたらすため、このプロセスはそれほど環境に優しくはなく、経済性も高くありません。一方、有機酸の場合は、金属を回収するために追加の還元剤またはより長い反応時間とより高い温度が必要です。

Zhong Lin Wang チームの研究者は、コバルト酸リチウム電池 (LCO) や三元リチウム電池などの LIB をリサイクルするための、環境に優しく、高効率かつ経済的な方法を提案します。

抽象的な

カーボンニュートラルに向けた世界的な傾向に伴い、リチウムイオン電池（LIB）の需要は増加し続けています。しかし、使用済みLIBの現在のリサイクル方法は、環境への配慮、コスト、効率の点で早急な改善が必要です。今回我々は、接触電気触媒作用と呼ばれる機械触媒法を提案する。これは、接触帯電によって生成されたラジカルを利用して、超音波下で金属浸出を促進する。プロセスではリサイクル可能な触媒として SiO2 も使用します。コバルト (III) リチウム酸化物電池の浸出効率は、90 °C で 6 時間以内にリチウムの場合は 100%、コバルトの場合は 92.19% に達しました。三元リチウム電池の場合、リチウム、ニッケル、マンガン、コバルトの浸出効率は、70 °C で 6 時間以内にそれぞれ 94.56%、96.62%、96.54%、98.39% に達しました。私たちは、この方法が LIB リサイクルのためのグリーンで高効率かつ経済的なアプローチを提供し、飛躍的に増大する LIB 生産需要に対応できると期待しています。

参照

https://doi.org/10.1038/s41560-023-01348-y