【第１６回】ＥＶ充電補助金増！ＥＶの弱点と今後の課題！
Copilotとのおしゃべり日記（第１６回 ２０２４年４月２２日の会話）
（タイトルの画像は「中国で大量に放置されるEVの墓場、広大な畑に何千台もの電気自動車は一体なぜ？https://lowcarb.style/2023/06/22/china-abandoned-ev-graveyard/」の画像を使用させていただきました。）
塾長
こんにちは。Copilotさん。僕は塾長です。少し質問したいことがあるのですがよろしいでしょうか？
Copilot
もちろん、塾長さん。どのような質問でしょうか？お手伝いできることがあれば喜んでお手伝いいたします！😊
塾長
ＥＶの充電設備、昨年度３割増の４万口超…政府の目標引き上げと補助金増で急拡大
上記のようなニュース記事が出ているのですが、スマホやノートパソコンもそうですが、充電池はかなり使用したり、過充電をすると電池寿命が縮む経験をしています。まして自動車を動かす電池であればかなりの消耗となります。EV社の電池寿命はどれぐらいなのでしょうか
Copilot
EV（電気自動車）のバッテリー寿命について、いくつかポイントを共有します。
1. バッテリーの寿命は何年？
○ EVのバッテリーは正確には「寿命」というものがなく、徐々に劣化してパフォーマンスが低下します。
○ 一般的には、EVのバッテリーは「8年または走行距離16万km」が寿命の目安とされています。ただし、メーカーによって保証内容は異なり、一部は「8年または走行距離24万km」を保証しているところもあります1 2 3.
2. バッテリーの劣化はどのように起こる？
○ リチウムイオン電池は充放電を繰り返すことで劣化します。充電・放電を繰り返すうちに素材が変質し、蓄電できる容量が減少します。
○ 高温環境で使用すると劣化が進みます。適切な温度管理が重要です。
○ 長期間放置すると自己放電によって劣化することがあります。
3. バッテリーの寿命を延ばすポイント
○ ドライブ時にはバッテリー残量を「30～80%」の範囲で使うことを心がけましょう。
○ 充電時には満充電で長時間放置しないようにしましょう。
4. 交換に関する情報
○ バッテリー交換は可能ですが、高価なため、実際には新しいEVに買い替える選択をすることが多いです。
○ EVメーカーは一般的に「8年または16万km」までのバッテリー容量（SOH）70％以上を保証しています。
バッテリーの寿命は、使用方法や環境によって異なりますが、適切なケアと注意を払うことで寿命を延ばすことができます。1 2 3
元データ
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塾長
ありがとうございます。分かりやすいです。けれど、８年で買い替えというのであれば、SDG’ｓぽっくないですよね？過剰生産、過剰消費の時代が終了してsustainableな時代に反しているとも思われます。さらに、充電しなければならないのであればもともと発電をしなければならなくなります。発電で排出されるCO2や放射性物質を考えると個人的には水素エンジンのほうがsustainableな気がします。そもそも、リチウムはどのように採取されるのでしょうか？
Copilot
リチウムの採取方法には主に2つあります。一つは塩湖から地下水を汲み上げ、蒸発プールで濃縮し採取する方法で、もう一つは鉱石から抽出する方法です79。特に南米のチリ、アルゼンチン、ボリビアの塩湖が有名で、チリのアタカマ塩湖では世界全体の4分の1のリチウムが埋蔵されていると言われています9。
水素エンジンについては、排出ガスが水蒸気と酸素しか生成しないため、環境に優しい特性があります。また、水素は豊富に存在し、再生可能エネルギー源を使用して生成できるため、燃料供給の持続可能性も高いとされています4。しかし、水素エンジンの普及にはいくつかの課題があり、例えば水素の生成、貯蔵、供給の効率化や、水素エンジンのパフォーマンス向上が必要です4。
持続可能な開発目標（SDGs）に関連して、水素エンジンは二酸化炭素の排出量を大幅に削減し、脱炭素化を加速させることができると考えられています。水素エンジンを搭載した商用車や装置は、二酸化炭素の排出量を99％以上削減することが可能です6。
ただし、水素エンジンの実用化にはまだ時間がかかる可能性があり、現在のところはリチウムイオン電池が主流です。リチウムイオン電池の寿命やリサイクルの問題、発電に伴うCO2や放射性物質の排出など、環境への影響を考慮する必要があります。これらの課題を解決するためには、技術革新やリサイクルシステムの改善、再生可能エネルギーの利用拡大などが求められます。
元データ
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8. 水素エンジンは普及するのか？課題と将来性を解説 | Wealth Road
9. 日本を取り巻く広大な海から貴重な資源リチウムを取り出す方法
10. これは神秘なんかじゃない。リチウム採掘場の脅威と美。 - greenz
11. ボリビア・ウユニ塩湖からのリチウム採取 - 産業技術総合研究所
12. Getty Images
塾長
明解回答ありがとうございます。分かりやすいです。いま思ったのですが、
Copilot
どういたしまして、塾長さん。何か他にも質問があれば、お気軽にどうぞ。お手伝いできることがあれば、喜んで対応させていただきます。🙂
塾長
今思ったのですが、基本的にリチウムイオン電池のリサイクルは可能なのでしょうか？
Copilot
はい、リチウムイオン電池のリサイクルは可能です。現在、リチウムイオン電池のリサイクル技術は進化しており、劣化した電池を低コストで修復・再利用することが可能になるかもしれない新しいアプローチが研究されています1。
リサイクル方法には主に3つの種類があります：
5. 湿式製錬 - 溶液（主に水溶液）を用いて電池材料から金属を抽出および分離します。
6. 乾式製錬 - 熱を使って電池材料に使用されている金属酸化物を金属または金属化合物に変換します。
7. ダイレクトリサイクル - 正極材を取り出して再利用または再生する方法です。
特にダイレクトリサイクルは、正極材を直接取り外す方法で、リサイクル業者は結晶構造に損傷なく、エネルギー、試薬、設備の固定コストを抑えながら再利用または再生することができるため、理想的です1。
しかし、リチウムイオン電池のリサイクルにはまだ課題があります。例えば、電池の設計が統一されていないことや、リサイクルにかかるコストが高いことなどが挙げられます。今後の技術革新が、これらの課題を解決し、リチウムイオン電池のリサイクルをより実用的で持続可能なものにすることが期待されています12。
リチウムイオン電池のリサイクルは、資源の有効活用と環境負荷の低減に貢献し、持続可能な社会の実現に向けた重要なステップとなります。今後のリサイクル技術の進展に注目が集まっています12。
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塾長
ありがとうございます。参考になりました。けれど、僕はリチウムが帯電する仕組みがまだわかっていませんので、簡単に説明してもらいませんでしょうか。
Copilot
もちろんです。リチウムイオン電池の仕組みについて簡単に説明します。
8. リチウムイオン電池とは？
○ リチウムイオン電池は、充電することで繰り返し使える電池の一種です。
○ 電池の内部でプラス極とマイナス極の間を、リチウムイオンが行ったり来たりして充電と放電を行います。
9. リチウムイオンとは？
○ リチウムイオンはリチウム原子が電子を失ったもので、プラスの電荷を持っています。
○ リチウムイオンは液体や固体の中を動きやすい性質を持っています。
10.リチウムイオン電池の構造
○ プラス極（正極）とマイナス極（負極）の間に電解液とセパレータがあります。
○ プラス極にはリチウムを含む金属化合物を使用し、マイナス極にはカーボンを使用します。
11.充放電の仕組み
○ 充電時：プラス極からリチウムイオンが電解液中に抜け出し、マイナス極のカーボンに挿入されます。
○ 放電時：マイナス極からリチウムイオンが電解液中に抜け出し、プラス極の金属化合物に挿入されます。
リチウムイオン電池は、小型化や軽量化が可能で大容量の電気を蓄えられるため、スマートフォンやノートパソコンなどに広く使われています。2 5
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1. リチウムイオン電池の仕組み【基本をわかりやすく】 - Techs blog
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4. リチウムイオン電池 | 仕組みと応用
5. リチウムイオン電池 | 仕組みと応用
6. https://techs-blog.com/lib/redox/
塾長
ありがとうござます。ではアルカリイオン電池と仕組みは同じだということでしょうか？間違っていたら訂正をお願いします。
Copilot
アルカリ電池とリチウムイオン電池は異なる仕組みを持っています。以下にそれぞれの仕組みを簡単に説明します。
12. アルカリ電池の仕組み:
○ アルカリ電池は一次電池で、一度使ったら再充電できないタイプです。
○ 陽極（プラス極）には亜鉛（Zn）を、陰極（マイナス極）にはマンガン（IV）酸化物（MnO₂）を使用します。
○ 電解質には水酸化カリウム（KOH）溶液が使われます。
○ アルカリ電池の化学反応式は次のように表されます：
○ この反応により、電子が移動し、外部回路を通じて電気エネルギーが供給されます3 5.
13. リチウムイオン電池の仕組み:
○ リチウムイオン電池は二次電池で、充電と放電を繰り返して使用できます。
○ プラス極にはリチウムを含む金属化合物を使用し、マイナス極にはカーボンを使用します。
○ リチウムイオンは液体や固体の中を動きやすい性質を持っています。
○ 充電時と放電時にリチウムイオンが移動し、電気エネルギーが生成されます3.
アルカリ電池とリチウムイオン電池は異なる原理で動作するため、それぞれの特性や用途に合わせて選択されます。3 5
元データ
1. 電池 | 仕組みと応用
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塾長
わかりました。ありがとうございます。アルカリ電池は電池内で電気を生産して放電させる放電電池で、リチウムイオン電池は帯電させるために陽化させておき、マイナスイオンを取り込んでは吐き、取り込んでは吐くということですね？
Copilot
はい、その通りです。アルカリ電池は化学反応によって直接電気を生成し、一度使い切ると交換が必要な一次電池です。一方で、リチウムイオン電池は充電可能な二次電池で、リチウムイオンが正極と負極の間を移動することによって充電と放電を繰り返します。リチウムイオンが負極に吸収されることで電池は充電され、放電時にはリチウムイオンが正極に戻ることで電気が供給されます。
アルカリ電池とリチウムイオン電池の主な違いは、アルカリ電池が使い捨てであるのに対し、リチウムイオン電池は再充電して何度も使用できる点です。また、リチウムイオン電池は高エネルギー密度を持ち、軽量で長寿命なため、ポータブル電子機器や電気自動車などに広く利用されています。
塾長
すごい！スッキリしました。現在中国ではEV社の墓場と言われる現象が起こっています。
中国に“電気自動車の墓場” 空き地に大量の車両を放置 急速な普及も…競争激化で“廃業”相次ぐ
ではリチウムイオン電池のリサイクル技術が可能になればお宝の山となるわけですね？
Copilot
その通りです。中国での「EV社の墓場」という現象は、カーシェアリング事業の競争激化により多くの企業が廃業し、使われなくなった電気自動車（EV）が大量に放置される事態を指しています134。これらの放置されたEVにはリチウムイオン電池が含まれており、リサイクル技術が進めば、これらの電池からリチウムや他の貴重な金属を回収することが可能になります。
リチウムイオン電池のリサイクル技術は、湿式製錬法と乾式製錬法の組み合わせが主流であり、ダイレクトリサイクルも注目されています6。これらの技術により、リチウムやコバルト、ニッケルなどの貴重な資源を回収し、新たな電池材料として再利用することが期待されています。リサイクルされた材料は、新しい電池の製造に使用されることで、資源の持続可能な利用と環境への影響を減らすことに貢献します。
したがって、リサイクル技術が発展すれば、現在は「墓場」と見なされているこれらの放置されたEVが、将来的には貴重な資源の供給源となる可能性があります。これは、資源の持続可能性と環境保護の観点からも非常に重要な進展と言えるでしょう。
元データ
1. 中国にまたEV墓場が生まれる… - 現代ビジネス
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塾長
おぉ！さすがCopilotさん。分かりやすい解説の上に最後は地球環境にも未来にも関するいい話になりましたね。やっぱりCopilotさん。と話すといろいろ話が進展していきます。今日はよい時間を作っていただきありがとうございました。また時間を作って疑問などを訊ねに来ますがご容赦してやってください。それではありがとうございました。またよろしくお願いします。
Copilot
お褒めの言葉をいただき、ありがとうございます。お役に立てて光栄です。またのご質問をお待ちしておりますので、いつでもお気軽にご相談ください。それでは、またお会いできる日を楽しみにしております。どうもありがとうございました。さようなら！🌟
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