【東芝】リチウムイオン電池の酸化物負極を低コスト・低環境負荷でリサイクルする手法を開発 ～高出力・長寿命なニオブチタン酸化物負極等の簡易リサイクルを実現～

２０２４－１１－６
株式会社　東芝


リチウムイオン電池の酸化物負極を低コスト・低環境負荷でリサイクルする手法を開発
～高出力・長寿命なニオブチタン酸化物負極等の簡易リサイクルを実現～

概要
　当社は、リチウムイオン電池の酸化物負極を低コスト・低環境負荷でリサイクルする手法を開発しました。電池においては、欧州で2023年8月に、カーボンフットプリント（CFP）の申告の義務化を含む、製品のライフサイクル全体で高い環境配慮性を実現することをルール化する「欧州電池規則」が施行され、グローバルで本規則への対応が急がれています。今般当社は、高出力・長寿命な特長を持つ酸化物負極リチウムイオン電池について、簡易な熱処理のみでリサイクルできる「ダイレクトリサイクル手法（以下、本手法）」を開発し、本手法の効果を実証しました。
　本手法は、安定した結晶構造を有する酸化物活物質の特徴を生かし、「活物質」を元素に戻すことなく活物質のままリサイクルする手法(ダイレクトリサイクル）を用いています。活物質は、酸化還元反応を利用して電気を貯める物質です。活物質は「集電箔」と呼ぶ薄い金属シートに塗布されており、この集電箔を通して電気を活物質に貯めたり、取り出したりします。本手法は、活物質の構造の安定性を利用し、熱処理のみの簡易な手法で活物質を活物質の状態のまま負極電極の集電箔から分離することが可能です。活物質の構造が安定していることから再活性する複雑なプロセスが不要で、低コストで活物質を再利用できることが特長です。また、一般的な電極のリサイクルで用いられる手法と比較して低温で処理することができることから、低環境負荷でリサイクルすることができます。当社は、一度も使われたことがない「バージン材」と、本手法によりリサイクルした「リサイクル材」を比較し、最大85％のCFPを低減できることを試算しました。
　さらに、当社が開発したニオブチタン酸化物（Niobium Titanium Oxide、以下NTO）負極電池の負極に本手法を適用し、再生した電極で作製した電池の性能を評価したところ、リサイクルした電極でも新品と同等の97％以上の活物質容量を持ち、充放電に伴う容量低下も新品と同等で長寿命が確保できることを確認しました。
　本成果は、論文誌Sustainable Materials and Technologiesに掲載されました。