サマリー

リチウムイオン電池の循環型経済

出典：IDTechEx

 

リチウムイオンEV電池の循環型経済は、複数の重要なステップから構成されており、どの部分においても主要なステークホルダーの意思決定が必要です。再製造プロセスによって作られたセカンドライフ電池は、電池の価値を最大化し、電池寿命を延ばすというメリットをもたらしますが、リサイクルでは電池の価値が早々に失われてしまいます。本報告書では、再製造プロセスの技術経済分析を行い、電池の調達、分解の深さ、試験/等級付け、再組み立て手順など、再製造メーカーが考慮しなければならない作業について述べている。さらに、これらのプロセスが、新品のBESSと競争できるような第二世代BESSの最終価格にどのような影響を与えるかを評価する。再利用業者の中には、厳格な再製造プロセスの流れを回避して、パックレベルの中古BESSを統合することを選択する業者もいます。この報告書では、このようなプロセスがもたらすさまざまな利点と、運転中のバッテリー監視ソフトウェアへの依存度など、考慮しなければならない点を詳しく説明しています。

 

この若いながらも競争の激しい市場において、主要なプレーヤーは二次電池の再利用と引退した電気自動車用電池の健全性と性能の評価の両方に携わっています。バッテリーの再利用やバッテリー診断を行う新興企業の中には、自動車メーカーとの強固なサプライチェーンを構築する企業も増え始めている。これは、リパーポージングやバッテリー性能のモデリング手順において、類似した設計のバッテリーの合理的な供給を促進するためです。モデラーにとっては，同じ種類の電池が大量にあれば，データ駆動型モデルのトレーニングに役立ちます．再利用する側にとっては，同じような設計の電池を多く持つことで，複雑な電池の分解手順を標準化することができます．これらの新興企業は、事業規模の拡大や技術開発のために、合わせて数千万ドルの資金を獲得している。例えば，いくつかの再利用事業者は，FTM（Front-of-the-Meter）用途に適した，より大きなMWh規模の二次電池システムの開発を目指している．

 

現在、二次電池再利用事業者が提供する能力は大きく異なる。本報告書では、これらの機能を分析し、再利用者が概念実証のための二次電池BESSプロジェクトのみを展開する場合から、幅広い寿命末期電池管理能力を有するフルサービスプロバイダーまで幅広く対応できるようにしている。広範な能力とは、新しい電気自動車で使用するための電池寿命延長、電池の健全性評価技術、電池データのトレーサビリティと関連ステークホルダーへの可視性提供手段、さらには自社でのリサイクル能力も含まれる可能性がある。典型的な例としては、「マーケットリーダー」と呼ばれるこれらの企業は、自動車メーカーと提携し、使用済みEVバッテリーを再利用プロセスへ効率的に供給することを可能にしている。

 

EV用二次電池市場の主要プレーヤーをクラスタリングした分析マトリックス

出典：IDTechEx

 

バッテリーの健全性を評価する独自技術の開発と利用のみをビジネスモデルとしている新興企業もいくつかあるが、少数派である。電池の健全性、性能、劣化をモデル化する方法は様々あるが、完璧なものはない。これらの手法には、機械学習を用いたデータ駆動型の手法、物理ベースのモデル、およびそれらのアプローチの組み合わせが含まれます。本レポートでは、このサブマーケット分野におけるプレイヤーの活動、および引退したEVバッテリーの性能を測定するために使用される基礎技術を分析している。

 

バリューチェーンにおける一企業の関与の度合いは様々であり、どのビジネスモデルが長期的に最も成功するのかはまだ明らかではありません。

 

IDTechExは、米国と欧州が、第二世代BESSの配備を大きく前進させている主要地域であると見ている。中国では、2021年に中国国家エネルギー局から禁止されるため、今後数年間は「大規模な」第二世代BESSの展開が見られないと思われます。しかし、中国では通信塔のバックアップエネルギーとして使用される「小型」二次電池の需要が大きい。米国と欧州の再利用者がより多くの二次電池を導入しようとしているため、二次電池の総導入量の地域分布は今後10年間で変化する可能性があります。

 

IDTechExは、EVバッテリーの設計、EVバッテリーでのカソード使用、バッテリーパック設計などのトレンドを継続的に追っています。このレポートでは、これらのトレンドが、引退したEV用LFP電池の入手可能性、電池の保守性の容易さ、引退したEV用電池のState of Healthなど、二次電池市場にどのような影響を与えるかを取り上げています。例えば、より多くのセル・トゥ・パックEV電池の導入は、より迅速な解体プロセスを促進し、再製造コストを削減する可能性があります。

 

電池の寿命問題は、EV産業の持続可能性のための重要なテーマとして認識されている。一般的に、電池のリサイクルや廃棄に関する規制はいくつかあるが、EV用電池の二次利用を特別に扱う規制はほとんど存在しない。二次電池の重要性と潜在的価値を認識し、欧州、中国、米国などの地域はB2Uを促進するための規制フレームワークに取り組んでいる。本レポートでは、間もなく採択されるEU電池規制に対するIDTechExの見解や、電池パスポートの導入がどのようにプレーヤー活動のシフトを引き起こす可能性があるかを含め、EU、中国、米国の法規制について論じている。

•  二次電池市場にポジティブおよびネガティブな影響を与える可能性のあるトレンドの分析と提案。
•  EV用電池の設計標準化に関する議論など、EVと幅広い電池システムにおける電池設計動向に関する主要な洞察。
•  BEV車用正極の開発と、どの化学物質が二次電池アプリケーションに適しているかについての議論。
•  先進的なBMSの開発

•  二次電池の製造における技術経済的な実現可能性を評価し、再製造プロセス全体について詳細に分析します。
•  電池パック、モジュール、セルレベルまでの分解の深さによる影響について、時間とコスト、最終的なシステム機能の潜在的な利点を説明します。
•  電池の健全性・性能試験、調達、再組み立てのコストがプロセス全体の技術経済的実現性に与える影響についてさらに考察。
•  再製造者/再利用者が完全な分解プロセスを通じて行わなければならない重要な決定のためのフローチャートを含んでいる。
•  パックレベルでのセカンドライフの統合に関する考察。

•  引退したEVバッテリーの再生利用への適合性を評価するために実施可能な主要試験および補足試験に関する見識です。これには、電池の健全性と劣化を評価するための試験も含まれます。特定の電池性能試験の長所と短所に関する議論も含まれる。
•  電池の健全性と劣化をモデル化するための様々な方法の長所と短所に関する議論。これには、機械学習/AIなどのデータ駆動型手法、物理ベースモデル、アプローチの組み合わせなどが含まれます。
•  バッテリー性能のモデリングや分析など、バッテリー診断に携わる主要プレイヤーの分析、プレイヤーの技術に関する考察。

•  セカンドライフ市場で活動するプレイヤーの概要。自動車OEM、電池性能試験機、再利用/再製造業者、電力会社など。
•  技術やビジネスモデルなど、引退した電気自動車用バッテリーの再生産/再利用に関わる主要プレイヤーの活動に関する詳細な議論と分析。
•  市場リーダー、将来の市場コンテンダー、さらなる成長/技術開発を必要とする意欲的な企業、ニッチな2LB市場で活動するプレイヤーとして分類されるプレイヤーのクラスターを分析します。
•  二次電池市場への参入や事業展開を難しくしている市場の障壁。

•  使用済み電池の管理に関わる主要地域の立法活動の概要。
•  EU、中国、米国の規制環境に関する詳細な議論と分析。
•  EUのバッテリーパスポートに関する詳細な議論と分析、およびこれが企業活動にどのような影響を与えるかについて説明します。

•  二次電池システムの設置に関する10年間の詳細な市場予測（2023年～2033年）。欧州、米国、中国の二次電池BESS、中国の基地局のバックアップエネルギーとして使用される二次電池が含まれます。
•  BEV + PHEV用電池の総保有量（2023-2033年）とBEV用電池の保有量の10年単位での市場予測。