EVの要「リチウムイオン電池」はレアメタルなしに作れない！ そもそも「レアメタル」ってなに？

リチウムイオンバッテリーはレアメタルの塊

電気自動車（EV）を支える重要部品のひとつが、リチウムイオンバッテリーである。その正極には、レアメタルが使われている。

レアメタルとは、言葉通り「稀な」という意味があり、地球に存在する量が極めて限られ、鉱物などからの抽出が難しかったり、安定的な確保が難しかったりする、非鉄金属をさす。

希少さという意味では、貴金属もある。これは、数が限られるのはもちろん、腐食に耐える性質を備えた金属をさす。たとえば、金、銀、白金、パラジウムなど8つの元素がある。白金やパラジウムは、エンジン車の排気触媒で使われている。

そして、ベースメタルと呼ばれるのが、鉄、銅、アルミニウム、鉛、亜鉛など、生産量の多い金属だ。鉄やアルミニウムはクルマの車体で使われたり、銅は配線、鉛は鉛酸バッテリーで使われたりしている。

リチウムイオンバッテリーで使われているレアメタルは、多くが、リチウム、ニッケル、コバルト、マンガンなどで、一般に三元系とよばれるリチウムイオンバッテリーは、ニッケルとコバルトとマンガンを組み合わせた合金による電極を使う。そして、リチウムのイオンが正負極の間を移動することで充放電が行われ、まさにリチウムイオンバッテリーはレアメタルの塊だ。

レアメタルは、それぞれに産地が異なる。リチウムは南米の塩湖、オーストラリアの鉱石などから得られる。ニッケルはフィリピンやロシアなど、コバルトはアフリカのコンゴ、マンガンは南アフリカや中国などで、いずれも、日本はもちろん欧米も輸入に頼らなければならない。

中国のEVが、リン酸鉄を正極に使う背景は、普及を目指した原価の低減にある。リンも鉄も、レアメタルやレアアースではないので、安価に入手しやすい。一方、電池性能は高くないとされてきたが、セルの工夫などで三元系と競争力をもてる仕様になってきている。

世界のレアアース生産量の97％を中国が占める

リン酸鉄の電極は安全といわれているが、三元系も、マンガンを含む合金とすることで、マンガンの結晶がスピネル構造と呼ばれる崩れにくい特別な並びであるため、短絡（ショート）しにくさを確保している。

パーソナルコンピュータを含め携帯用機器などで熱膨張や火災が生じたのは、エネルギー密度を高くできる層状の結晶構造となるコバルトを電極に使っていたためと考えられる。EV用では、安全性を第一に、なおかつ容量も高める手法として、マンガンを加えた3つの元素を合わせる三元系が生まれた。

レアメタルのなかには、レアアースと呼ばれる元素がある。レアアースには、駆動モーターで使われるネオジムやジスプロシウムなどがある。

ネオジムを磁石に加えることで、一般的なフェライト磁石の10倍ともいわれる強い磁力を得ることができる。なおかつ高回転で使った際の熱の影響を受けにくい耐熱性はジスプロシウムによって得られ、EVでの利用が叶うようになった。

レアアース生産量の97％を占めるのが、中国だ。

レアメタルやレアアースは、EVを普及させるために不可欠な存在である。採掘や採取ができたり、工業用に使えるよう加工したりする生産国が偏っているので、政治的背景を考慮しながら、それら産出国との通商が適切に行われなければ立ち行かなくなる。

そのうえで、とくに中国がEVを含めた新エネルギー車に熱心で、かつ普及を急ぐ背景にあるのは、モーター用のレアアースを産出する鉱物から、原子力発電に利用できるトリウムというウランに次ぐ元素を入手できるためでもある。

トリウムを使う溶融塩炉の技術は、中国が世界最先端にあり、すでに実証炉が稼働している。従来からの軽水炉とともに、自国でまかなえるトリウムを原子炉に利用できることは、自力で電力を賄えることにつながり、同じく普及を急ぐ再生可能エネルギーとあわせ、エネルギーの安全保障を高い水準へもち込める。

原子力発電の開発と普及に力を注ぎながら、EVを含めた新エネルギー車の製造と販売に注力する背景には、電源構成の改革による脱二酸化炭素により世界を牽引したいという中国の国策を見ることができるのである。

Comments

[sjy********]

BYDのLFPバッテリーにはレアメタルが使われていないので安いのですが。

[dis********]

はぐれメタルはレアメタルの一種か？