住友金属鉱山の電池リサイクルプラント（ニッケル工場内）　　

　世界的に電気自動車（EV）の開発、普及が進む中、EVの基幹部品である「リチウムイオン二次電池（LIB）」の需要も拡大しています。これに伴い、LIBの原料となるニッケル、コバルト、銅、リチウムなどの重要な鉱物資源を、いかに安定的に確保するかが重要な課題となっています。

　これら資源は、特定の国や地域に資源が偏在しているものも多く、安定的な確保が課題となっています。資源の多くを海外に依存する日本にとって、使用済み自動車や使用済み電池などに含まれる貴重な資源を回収・再資源化して活用していくことは、限りある資源を有効に活用し、持続可能な自動車リサイクルを実現するうえで重要です。

　こうした中、注目されているのが、使用済み電池や工場から出る製造工程由来の廃材などからニッケル、コバルト、銅、リチウムなどの資源を回収し、再び電池材料として活用する取り組み、いわゆる「Battery to Battery」の水平リサイクルです。こうした資源循環を実現することは、使用済み製品に含まれる貴重な資源を有効活用するとともに、国内に蓄積された資源を「都市鉱山」として活用する観点からも重要な意味を持ちます。

　これは、資源の採掘から製造、使用、廃棄という一方向の流れだけではなく、使用済み製品から資源を回収し、再び製品の製造に活用する循環型のものづくりを実現する取り組みでもあります。EVの普及が進む中、LIBに含まれる資源をいかに循環させていくか。その取り組みは、持続可能な社会の実現に向けて、ますます重要になっています。

　日本を代表する非鉄金属メーカーで、鉱山開発から製錬、電池の正極材をはじめとする高機能材料の製造までを手がける住友金属鉱山は、この課題にどのように立ち向かっているのでしょうか。同社の担当者に、建設を終え本格稼働間近の新リサイクルプラント（愛媛県）の現状や意義、そして持続可能な社会の実現に向けた資源循環の展望について話を伺いました。

LIB需要が増加

　リチウムイオン二次電池(LIB)は、その名の通り、正極材や電解液などにリチウムが使われている二次電池です。リチウムはあらゆる金属の中で最も軽い元素で、二次電池とは、使い切りの一次電池（乾電池）とは異なり、充電すれば何度でも繰り返して使える電池です。LIBは充電ができる二次電池で、他の電池と比べて小型化や軽量化が可能なほか、大容量の電気を蓄えることができるのが大きな特長です。

　用途についても、パソコンやスマートフォンなど小型の電子機器だけでなく、EVの普及に伴い、自動車の駆動用のバッテリーとして使われるなど利用できる範囲は極めて広いのです。

　LIBは正極材、負極材、セパレータ、電解液などで構成されていますが、製造コストの大きな割合を占める正極材は、ニッケル、コバルト、リチウムなどで構成されています。

　経済産業省の資料によると、LIBの世界市場規模は2025年の約23兆円から、2035年には約46兆円、2040年には55兆円規模へ拡大するとされています。

　充電して繰り返し使える電池には、LIBのほかにも古くから利用されている鉛蓄電池などがあります。鉛蓄電池は比較的安価でリサイクルの仕組みも広く確立されていますが、重量あたりのエネルギー密度が低く、EVの走行用バッテリーには適していません。一方、LIBは小型・軽量でありながら大容量の電気を蓄えられるという特長がある反面、さまざまな材料で構成されていることなどから、リサイクルには高度な技術が必要とされてきました。

　使用済みのLIBはそのまま放置すると残存する電気エネルギーによって発火や破裂などの危険性があるため、安全を確認したうえで放電処理が行われます。その後、LIBの種類やリサイクル方法に応じて解体、加熱処理（焙焼）、破砕といった工程を経て、鉄やアルミ、プラスチックなどの部材を分離します。この前処理の後に残る、正極材などに含まれるニッケル、コバルト、銅、リチウムなどが濃縮された黒い粉末状の原料が「ブラックマス（Black Mass）」と呼ばれるものです。

　このブラックマスの中から、いかに効率よく不純物を取り除き、ニッケル、コバルト、銅、リチウムなどの有価金属を高純度で回収するか。さらに回収した資源を再びLIBの原料・材料として利用できる品質まで高めることが、LIBリサイクルにおける重要な技術課題となっています。こうした資源回収・精錬技術の高度化に向け、国内外の素材・リサイクル事業者による技術開発が進められています。「回収する」だけではなく、「再び電池材料として使える品質まで戻す」ことが、Battery to Batteryを実現するための鍵となります。

住友金属鉱山は、製錬と材料の事業連携で水平リサイクルを推進（住友金属鉱山提供）

本格稼働は年度内

　住友金属鉱山は2024年3月、愛媛県内の「東予工場」（西条市）と「ニッケル工場」（新居浜市）のそれぞれの敷地内に、使用済みLIB等から銅、ニッケル、コバルト、リチウムを回収するリサイクルプラントの新規建設を発表しました。その設備能力(原料使用量)は、LIBセル換算で年間約1万トンという国内初の商業規模の電池リサイクルプラントです。

　プラントは計画通り完成。同社金属事業本部事業室の眞野匠マネージャーは進捗状況について「プラントの建築・設備設置は計画通りに完了しており、現在は試運転の真っ最中です。実際に薬液を投入したり機器の動作確認を行ったり、一連のプロセスが設計通りに稼働するかどうか入念なテストと微調整を重ねています」と手応えを語ります。

　試運転を経て、実際に市場へ再生材が流れていく本格稼働（商業生産）はいつ頃になるのでしょうか。そこには厳密な品質検証プロセスがあります。「プラントの建屋ができて動くだけでは事業として完成とは言えません。当社で回収した再生金属を使い、電池材料事業で正極材を作ります。そして、それを自動車メーカーや電池メーカーに届け、実際に電池を組んで『従来品と全く変わらない性能・安全性が出せるか』という評価・認証をいただく必要があります。ISO（国際標準化機構）などへの適合や顧客認証のプロセスを丁寧に進め、年度内の商業設備で回収した再生金属を用いて製造した正極材の認証に向けて全力を尽くしています」（眞野氏）。

住友金属鉱山と連携先各社によるLIBリサイクルプロセス（住友金属鉱山提供）

「乾式製錬」と「湿式精錬」のハイブリッド

　今回の新リサイクルプラントにおける最大の強みであり、関係業界から注目されている理由が、２つの工場が連携する「乾式製錬」と「湿式精錬」のハイブリッドプロセスです。この２つの異なるアプローチを組み合わせたことが水平リサイクルの“胆”になりました。

　原料から不純物を取り除き、目的の金属を取り出す「製錬」には大きく分けて、高温の炉で溶かして金属を取り出す乾式プロセスと、酸などの薬液に溶かして化学反応で選別する湿式プロセスの2つの方法があります。例えるなら「乾式＝大きな鍋で一気に煮込んで不要なアク（不純物）を取り除き、大まかに分ける作業」「湿式＝その後、繊細な手つきで高純度の高級素材だけをきれいに抽出し分ける作業」です（眞野氏）。

　LIBのリサイクルでは、地域や事業者によって乾式・湿式の採用状況は異なります。それぞれに一長一短がありますが、住友金属鉱山はその両方を融合させた点が独自技術です。

コバルト、リチウムの回収に成功

　なぜ従来の製錬技術のままでは駄目だったのでしょうか。そこには金属の持つ化学的性格という壁がありました。眞野氏は次のように説明します。

　「従来の銅製錬（乾式）の仕組みでは、銅やニッケルは金属として回収できますが、コバルトはこれらに比べて酸化しやすく、廃棄物側であるスラグ（鉱滓）へ逃げていってしまっていました。また、リチウムも散逸してしまい回収は不可能だったのです」

　コバルトもリチウムも、高価で重要なレアメタルです。これを捨ててしまってはBattery to Batteryは成立しません。そこで同社は乾式製錬炉内の条件変更を試みました。

　「今回の技術的ブレイクスルーは、炉内の酸化還元状態（酸素ポテンシャル）や温度をコントロールすることで、コバルトを酸化させずに金属状態のまま合金として回収することに成功した点です。さらに、一番酸化しやすいリチウムについても、スラグ側にしっかりと濃縮させて集め、後工程でスラグから効率よく分離回収する条件を見つけました」。

　言うのは簡単ですが、開発段階では想像を絶する苦労があったといいます。

　「乾式工程では、ニッケルやコバルトは銅よりも高温で溶かす必要があるため、炉の内部を覆う耐火レンガが激しく損傷するなど操業条件のバランスを取るのが大変でした。一方の湿式工程でも、回収してきた使用済み電池に含まれる添加剤や不純物、さらには乾式工程を経て生じる微量元素を分離し、電池メーカーが求める純度まで精製するプロセス設計にたくさんの試行錯誤がありました。当社が長年積み重ねてきた製錬技術の知見があったからこそ、ようやくこのハイブリッドプロセスが完成したのです」。

　新プラントでの金属ごとの回収量は公表されていません。ただ、欧州で導入が進む「欧州電池規則」では2031年までにコバルト、銅、鉛、ニッケルについて95%、リチウムについて80％の材料回収率を達成するといった厳しい基準がEU域内のリサイクル事業者に課される見込みですが、同社の新プロセスはこのグローバル基準をクリアできるポテンシャルを備えているといいます。

住友金属鉱山金属事業本部事業室の眞野匠マネージャー

9社とサプライチェーン構築

　リサイクル事業を軌道に乗せるには、高度な技術だけでなく、そこに投入する使用済み電池などの原料を安定的かつ大量に集める回収ネットワーク（サプライチェーン）の構築が不可欠です。

　住友金属鉱山はプラント建設の発表と同時に、国内の主要な静脈産業（リサイクル・廃棄物処理業者）9社とのパートナーシップ協定締結を発表しました。パートナーに名を連ねるのは、エムエム建材、オオノ開發、山陽レック、東邦亜鉛、DOWAエコシステム、豊通マテリアル、日本磁力選鉱、日本リサイクルセンター、松田産業といった金属リサイクルを支える企業です。

　これらの企業は、バッテリーの解体や廃棄物処理、金属リサイクルにおいて豊富な実績と全国的なネットワークを有しています。住友金属鉱山は、パートナー企業と協業することで使用済みEVからの電池の安全な回収、解体・破砕といった前処理を効率化し、高品質なブラックマスを新プラントへ安定的に供給する態勢を築き上げる狙いがあります。

　素材メーカー（動脈）とリサイクル業者（静脈）が手を結ぶことで、全国から質の高い原料を安定して愛媛のプラントへ集める態勢が整いました。

　対策は国内だけにとどまりません。EVの普及が進むオセアニア地域（オーストラリアとニュージーランド）など海外からのブラックマス輸入・循環ルートの開拓も視野に入れており、グローバルな資源回収網の構築が進められています。

パートナーシップ協定締結企業（住友金属鉱山HPより）

リサイクル材の実用化に向けて

　リサイクル材を使用した正極材については、自動車メーカーや電池メーカーからの評価も高いといいます。2023年に、使用済み二次電池から回収されたニッケルとコバルトを使用した、欧州電池規則案のリサイクル利用率を満たしたLIB用正極活物質が、当時のプライムアースEVエナジー（現・トヨタバッテリー）の性能評価で使用可能であると実証されました。眞野氏は「既存品と比べて（性能は）変わらないと評価してもらえた」と喜び、「今年度中に、新プラントであらためて製造して問題ないというのを再確認したい」と新プラントでの製造を加速させたい考えです。

ただし、Battery to Batteryにも課題はあります。眞野氏は「リチウムイオン電池そのものが完成形ではありません。ニッケルやコバルトといった電池の中身である原料構成や構造も含め、二次電池の開発そのものが発展途上です」と指摘します。実際、車載向けや携帯電話、ＡＩ、ドローンなど用途によっても電池の原料構成が変わるといい、今後の電池技術の動向を見通す難しさを話します。

　また、原料の確保にも課題があります。眞野氏は「電池を取り出すための自動車解体などの処理費を考えると都市鉱山から物を集めてくるのは難しい」と指摘します。性能が高いリチウムイオン電池を搭載したEVは中古車として海外に輸出される傾向が強く、国内で使用済みEVを確保することが難しい一方、海外からブラックマスを調達する場合には、輸送などの面で新たな課題も生じます。こうした状況を踏まえ、眞野氏は「需要と供給のアンバランスさから、リサイクル資源の争奪戦になっています」と話します。

クローズドループ構築

　同社の取り組みは、製錬にとどまらず、最終製品メーカーとの協業による「クローズドループ」の構築へと広がっています。

　2025年3月末、パナソニック エナジー(大阪府守口市)は、住友金属鉱山とリチウムイオン電池の正極材原料におけるリサイクルの運用を開始したと発表しました。これは、パナソニック エナジーの国内工場で発生した電池端材から、住友金属鉱山の製錬設備を用いてレアメタルであるニッケルをリサイクルし、再びパナソニック エナジーのリチウムイオン電池の正極材として使用するという取り組みです。

　こうした特定の企業間で資源を循環させるスキームは「クローズドループリサイクル」と呼ばれ、トレーサビリティー（追跡可能性）が確保され高品質な素材を還流させることができます。クローズドループリサイクルは、回収、再生、リサイクルといった材料の一連の経路がサプライチェーン内で管理されるため、材料の出所やリサイクル先を継続的に記録、確認できます。企業側はどこの製品由来の材料をどれだけ再利用した、という主張ができ、信頼性の担保につながります。電池製造の現場から発生するスクラップをリサイクルループに乗せることで、資源の無駄を排除し、カーボンニュートラルの実現と持続可能な電池サプライチェーンの強靭化に直結するのです。

　眞野氏は「日本は資源小国と言われてきましたが、これまで国内で消費されてきた膨大な製品の中には宝の山であるレアメタルが眠っています。当社の技術力と静脈産業の皆さまの回収力を融合させ、日本から世界へ誇れる持続可能なサーキュラーエコノミーの成功モデルを発信していきたいと考えています」と意気込みを語ります。

資源循環の新たなモデルへ

　地球から資源を採掘して使い捨てにする時代から資源を何度も循環させながら有効活用する時代へ。これからの時代に求められるのは、資源を何度も形を変えて循環させ続ける技術と仕組みです。

　住友金属鉱山が推進するリチウムイオン電池のリサイクル事業は、単なる廃棄物処理の延長ではありません。それは、日本国内に眠る使用済み製品という都市鉱山から有用な資源を回収し、再び電池材料として活用することで、資源を循環させる新たなモデルの構築を目指す取り組みです。同社と、パートナー企業や電池メーカーとの強固な連携は、こうした資源循環を実現するための重要な基盤となっています。

　資源を循環させながら成長を続ける経済へ。本格稼働する新プラントは、日本が培ってきた製錬・リサイクル技術を活かし、サーキュラーエコノミーの実現に向けた新たな挑戦と言えるでしょう。