使用済みリチウムイオン電池部品のライフサイクル管理とリサイクルのためのフレームワーク

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides a comprehensive framework integrating technical, operational, and governance aspects of battery recycling, useful for further empirical validation.

🏢実務担当者:Offers a structured approach for battery recyclers and EV manufacturers to design circular systems and meet regulatory and customer requirements.

🏛政策担当者:Highlights the need for supportive policies and standards to enable battery circularity, including EPR and due diligence.

本論文は、循環型設計、デジタルトレーサビリティ、高歩留まり回収技術を統合した、使用済みリチウムイオン電池部品のライフサイクル管理とリサイクルのためのシステムレベルフレームワークを提示する。本フレームワークは5つの層から構成される：(1) 製品・サプライインテリジェンス、(2) 回収・リバースロジスティクス、(3) トリアージ・セカンドライフ配分、(4) 安全な分解・材料回収、(5) 循環型再統合・報告。第1層は、電池パスポートと部品表開示を組み込み、化学組成の標準化、危険性分類の実現、責任ある調達の支援を行う。デジタル識別子と状態データはクラウド台帳に流れ込み、量、化学組成、残存エネルギーを予測する。第2層は、コンプライアンスに適合した回収、輸送、集約を運用化する。ルート最適化、除電プロトコル、開封防止容器、UN 38.3準拠の梱包により、事故と移動1キログラムあたりのコストを削減する。第3層はカスケード利用を優先する。健全状態しきい値を超えるモジュールは、保証に基づく負荷サイクルで定置用蓄電に転用され、しきい値未満のパックは、化学組成、汚染、残存エネルギーに基づいて回収に回される。第4層は、不活性化、パック解体、セル開封を、熱暴走、フッ化水素、溶剤排出に対する工学的制御と統合する。ハイブリッド回収トレインは、機械的解放と密度分離を、適切な場合の選択的湿式冶金、乾式冶金、およびカソード結晶構造を保持する直接リサイクルと組み合わせる。プロセス強化型浸出-電解採取回路、選択的沈殿、溶媒抽出、イオン交換により、電池グレードのリチウム塩、ニッケル、コバルト、マンガン、黒鉛、銅、アルミニウムが得られる。バインダーと電解質の管理には、PVDF回収と、排ガススクラビングを伴う溶剤蒸留が含まれる。第5層は、仕様主導のオフテイク、環境・社会パフォーマンス会計、適応的計画を通じてループを閉じる。動的ライフサイクルアセスメントは、バージン採掘に対する影響を定量化し、技術経済分析は、変動する供給組成と政策インセンティブの下での均等化回収コストをベンチマークする。ガバナンス要素は、拡大生産者責任、労働安全、デューデリジェンスを認知された基準に整合させ、検証可能なリサイクル含有率、排出基準、トレーサビリティを可能にする。主要業績評価指標には、回収率、回収歩留まり、製品純度、回収1キログラムあたりの炭素強度、処理1キロワット時あたりのコスト、事故率、処理時間が含まれる。本フレームワークのモジュール性は、電子廃棄物集約業者と統合されたマイクロ施設から、カソード製造と併設されたギガスケールハブまで、地域に応じた調整を支援する。データ、運用、政策を調整することにより、本フレームワークは電池の循環性を加速し、供給リスクを軽減し、環境負荷を低減するとともに、雇用を創出する。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

This paper presents a systems-level framework for lifecycle management and recycling of spent lithium-ion battery components that integrates design-for-circularity, digital traceability, and high-yield recovery technologies. The framework comprises five layers: (1) product and supply intelligence, (2) collection and reverse logistics, (3) triage and second-life allocation, (4) safe disassembly and materials recovery, and (5) circular reintegration and reporting. Layer one embeds battery passports and bill-of-materials disclosure to standardize chemistries, enable hazard classification, and support responsible sourcing. Digital identifiers and condition data flow into a cloud ledger to forecast volumes, chemistries, and residual energy. Layer two operationalizes compliant collection, transport, and aggregation. Route optimization, de-energizing protocols, tamper-evident containers, and UN 38.3-aligned packaging reduce incidents and cost per kilogram moved. Layer three prioritizes cascading use. Modules above state-of-health thresholds are repurposed for stationary storage with warranty-informed duty cycles, while below-threshold packs are routed to recovery based on chemistry, contamination, and residual energy. Layer four integrates deactivation, depack, and cell opening with engineering controls for thermal runaway, hydrogen fluoride, and solvent emissions. A hybrid recovery train combines mechanical liberation and density separation with targeted hydrometallurgy, pyrometallurgy where appropriate, and direct-recycling to preserve cathode crystal structure. Process intensification leach–electrowin circuits, selective precipitation, solvent extraction, and ion exchange yields battery-grade lithium salts, nickel, cobalt, manganese, graphite, copper, and aluminum. Binder and electrolyte management include PVDF recovery and solvent distillation with off-gas scrubbing. Layer five closes the loop through specification-driven offtake, environmental and social performance accounting, and adaptive planning. Dynamic life-cycle assessment quantifies impacts relative to virgin mining, while techno-economic analysis benchmarks levelized recovery cost under variable feed composition and policy incentives. Governance elements align extended producer responsibility, occupational safety, and due diligence with recognized standards, enabling verifiable recycled content, emissions baselines, and traceability. Key performance indicators include capture rate, recovery yield, product purity, carbon intensity per kilogram recovered, cost per kilowatt-hour processed, incident rate, and turnaround time. The framework’s modularity supports regional tailoring, from micro-facilities integrated with e-waste aggregators to giga-scale hubs co-located with cathode manufacturing. By orchestrating data, operations, and policy, the framework accelerates battery circularity, mitigates supply risk, and reduces environmental burdens while creating jobs.

• openalex https://doi.org/10.54660/.ijmrge.2023.4.6.1271-1290first seen 2026-08-02 19:19:24