　LIBは一般的に、正極、負極、電解質、セパレーターから構成されている。中でも、正極材料はLIBの性能に大きく影響を与える重要な要素の1つである。一般的に使用される正極材料には、LiCoO₂（LCO）、LiNiO₂（LNO）、LiMn₂O₄（LMO）、LiFePO₄（LFPO）、それら元素を適宜混在させたLiCo₂_-x-yNi_xMn_yO₂（NCM）などがある。これらの材料は、Li^＋の挿入／脱離によって電気化学反応を引き起こし、電池の充放電過程を可能にしている。

　特に、コバルト（Co）やニッケル（Ni）を主体とする、LCO、LNO、NCMなどの層状構造を持つ正極材料は高いエネルギー密度を持ち、携帯電話機やノートPCなどの携帯機器に広く使用されている。スピネル構造を持つLMOや、オリビン構造を持つLiFePO₄は安定性が高く、安全性が求められる自動車用電池に適している。それぞれの正極材料は、特定の応用や性能要件に合わせて選択され、LIBの正極材料の選択は、電池の性能、安全性およびコストに直接影響を与えるため、重要な決定事項である。

　LIBの生産は大量の正負極材料を消費し、大量の使用済みLIBを生み出しているが、廃棄LIBの市場が確立していないためリサイクル率が低い。しかし、今後のLIBの循環利用に向け、増大の一途をたどる使用済みLIBから、金属成分などの有価の成分を回収し、リサイクルする技術の開発が極めて重要である。

普及拡大と欧州廃電池規制

　使用済みLIBのリサイクルは、環境保護や資源の有効活用において重要な役割を果たす。使用済みLIBは、常に有害固形廃棄物の一種と見なされるため、安全に処理する必要がある［参考文献1、2］。すなわち、廃棄されたLIBを放置することで懸念されることとして、Coなどの金属による環境汚染がある。

　適切に回収し有効に利活用することで、そうした環境汚染を防止することができる。また、各種金属は鉱山や湖沼などを切り開き採掘されたものを利用している。その際に、自然を破壊することになり、生態系が消失し、CO₂の固定源と森林なども消滅することになる。そのため、LIBが増産され、それに伴い要求される金属量を全て鉱山や湖沼から生産されるとなると、自然の破壊は加速されることになる。

　こうした状況を生み出す、LIBの一過性利用の現状を大きく変えるため、欧州はLIBの再利用を推進するため廃電池に関する規則「COM（2020）798」を発効した［参考文献3］。欧州委員会が2020年12月に発効した電池規制（2006/66/EC）およびCOM（2020）798の比較を表1で、COM（2020）798に記載されたLIBの再利用に関わるタイムスタンプを図1で、COM（2020）798に記載された2025年と2030年の各金属の回収率を図2で紹介する。

表1 2006/66/ECとCOM（2020）798の比較［クリックで拡大］出所：2006/66/ECとCOM（2020）798

図1 COM（2020）798に記載されたLIBの再利用に関わるタイムスタンプ［クリックで拡大］出所： COM（2020）798

図2 COM（2020）798に記載された2025年および2030年における各金属の回収率［クリックで拡大］出所： COM（2020）798

　表1に示すように、2020年12月に発効した電池規制（2006/66/EC）にはLIBに用いられている元素に対する規制はほとんど示されておらず、廃棄LIBに関するリサイクル率も45％程度と低く設定されていた。それに対し、COM（2020）798では、2030年にはLIBを70％回収し、Li、Co、Niなど、LIBに用いられる必須金属は70％を超えて回収される必要があるとする。また、2kWhの大型電池に限られるが、再生品の割合が10％を超えるLi、Co、Niを用いなければならないとしている。

リチウムイオン電池に用いられる金属価格の変動

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