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電池リサイクルにおける元素分析

Written by | Published: 01.27.2026

自動車の電動化と再生可能エネルギーの貯蔵能力の増加は、ともに電池に対する需要の大幅な加速をもたらしています。電池の生産増加に伴い、製造工程で廃棄する必要のある不良電池の量、ならびに一次または二次用途で寿命を迎えた使用済み電池の量が大きく増加する見込みです。持続可能な自動車の電動化や再生可能エネルギー活用に使用済み電池のリサイクルは不可欠であり、その結果、近年この分野は急速に発展しています。

電池リサイクルは主に湿式または乾式のいずれかの手法によって行われ、いずれの手法においてもプロセスの各段階で材料の元素組成および純度の分析が必要となります。

原文（英語）：Elemental Analysis in the Battery Recycling Sector

ブラックマスの事前スクリーニングにおける元素・純度分析

電池リサイクルの第一段階は、正極材料と負極材料を機械的に処理し、「ブラックマス」と呼ばれる粉末状の単一材料へと分離する工程です。ブラックマスのリサイクルに当たっては、組成プロファイルの大きく異なる電池材料の混合を避け、リサイクルプロセスの効率低下を防ぐために、事前に正極組成を判別するスクリーニングが必要になる場合があります（正極組成は一般的に Ni、Co、Mn、および Li を含む NCM、またはリチウム、鉄、リンを含む LFP のいずれかです）。

固体ブラックマスに含まれる Ni、Mn、Co および Fe の迅速なスクリーニングは、Thermo Scientific™ Niton™ XL5 Plus XRF貴金属分析計のようなハンドヘルド型X線分析装置で実施可能です。より高感度のベンチトップ型XRFシステムである Thermo Scientific™ ARL™ QUANT’X EDXRF蛍光X線装置も、適切な前処理を行うことで固体ブラックマス試料のスクリーニングに使用できます。

低質量元素（例：Li、B、Be、Na）のデータが必要な場合、あるいはより正確で低濃度レベルの定量が必要な場合には、Thermo Scientific™ iCAP™ PROシリーズICP-OES、Thermo Scientific™ iCAP™ MSX ICP-MS、またはThermo Scientific™ iCAP™ MTXシリーズICP-MSが、ブラックマス材料の酸分解および希釈後の分析に適した装置となります。

関連アプリケーションノート・記事（英文）
・Optimizing lithium-ion battery recycling operations using handheld XRF analysis
・Why Do Li-ion Battery Recyclers Use Handheld XRF?
・Monitoring metal salt baths for the production and recycling of lithium-ion batteries (LIB) using the ARL QUANT’X EDXRF Spectrometer
・Robust analysis of REE in electronic waste: High sample throughput with analysis times of less than 2 minutes per sample with the iCAP PRO Series ICP-OES
・Single quadrupole-inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) as a tool for process control in lithium battery recycling

ブラックマスの分離・精製における元素・純度分析

ブラックマスを再び電池グレードの原材料へと分離・精製する後続段階においては、プロセスが効率的に機能していること、最終材料の純度を確認するために元素分析が必要となります。これらの段階で、元素組成および純度分析の両方に最も一般的に用いられるソリューションは ICP-OESであり、より低濃度の測定が必要な場合には ICP-MSが使用されることもあります。

上記の元素分析ソリューションに加えて、特定のアニオン（例：塩化物、硫酸塩、硝酸塩）の測定や、リサイクル材料中のいわゆる有機元素（すなわち炭素、水素、酸素、窒素、硫黄）の定量が必要となる場合も多く見られます。アニオン測定には、Thermo Scientific™ Dionex™ ICS-6000 HPIC™ システムのようなイオンクロマトグラフィーシステムが広く利用されており、ブラックマス試料のような材料に対しては、Thermo Scientific™ FlashSmart™元素分析装置を用いた有機元素分析が標準的な手法となっています。

関連アプリケーションノート（英文）
・Determination of impurities in lithium salts used in battery manufacturing by ion chromatography and ICP-MS
・Characterization of battery samples by the FlashSmart Elemental Analyzer

まとめ

電池リサイクルにおける元素分析に関する当社の提供ソリューションについてさらに知りたい場合には、以下の関連ページをご参照いただきたくと共に、当社のお問い合わせフォームよりお問い合わせください。またこれら以外の電池研究開発・製造時の分析ソリューションについては、当社の電池関連分析ソリューションページをご覧ください。

関連ページ
・バッテリー材料試験用の元素分析ソリューション
・バッテリー材料試験に向けたイオンクロマトグラフィー
・バッテリー材料分析用のGCおよびGC-MSソリューション

研究用にのみ使用できます。診断用には使用いただけません。

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