中古バッテリーの台頭: 数十億ドル規模のEVソリューション

電気自動車（EV）の採用は急速に拡大しており、政府のインセンティブと脱炭素化の取り組みにより、2024年の世界販売台数は25％増の1,710万台に達しました。

実際、EV市場は今後4年間で年平均成長率6.95％で成長し、取引規模は1兆ドルを超えると予測されています。一方、世界の市場収益は8,286億ドルに達すると見込まれています。

さらに重要なのは、EVが2050年までに設定された野心的なゼロエミッション目標の達成に重要な役割を果たすと期待されていることです。しかし、そのためにはEVメーカーが車両コストを削減する必要があります。EVの販売は増加しているものの、成長速度は鈍化しています。また、EV自体も環境への負荷があることは言うまでもありません。

電気自動車の製造は資源集約的なプロセスであり、リチウム、コバルト、銅、ニッケル、マンガン、グラファイトなどの重要鉱物の投入量が内燃機関車の約6倍必要です。そのため、製造段階でのEVの環境フットプリントはICEVの50％高くなります。

これらのバッテリーをリサイクルすることで、状況は大きく変わります。電力コストの削減、バッテリー製造に必要な原材料の採掘削減、そして既存バッテリーの寿命延長による廃棄物削減により、炭素フットプリントを低減し、結果としてEVの価格を下げることができます。

さらに、バッテリーの効率を向上させつつ影響を減らす方法として、再利用があります。EVバッテリーを再利用すれば、セカンドライフを与えることができ、バッテリーの価値を最大化し、寿命を延長します。

最新の研究者や報告書は、リサイクルと再利用が大きな利点を提供し、今後さらに拡大すると指摘しています。

EVバッテリーのリサイクル

新しい研究^1,は、産業規模のリサイクル施設のデータに基づくリチウムイオンバッテリー（LIB）リサイクルの初のライフサイクル分析であり、リサイクルが大きな環境利益をもたらすことを発見しました。

水使用量やエネルギー消費、温室効果ガス排出まで、バッテリーをリサイクルすることで、未使用金属を採掘して新しいLIBを製造する場合に比べて大幅に削減されます。

車両の電動化と間欠的な再生可能エネルギーの発電増加により、LIBの生産は指数関数的に成長しています。LIBの使用は単なる消費者向け電子機器を超えて広がっており、さらにこれらの他の用途も急速に拡大しています。

特にEVセクターは、2030年までにLIB成長の主導権を握り、世界全体のLIB生産の推定82％を占めると予測されています。

しかし、リチウムイオンバッテリーの需要が急速に拡大する一方で、主要なリチウム電池化学に必要な重要素材は供給が限られています。これらは今世紀末までに供給と需要のバランスが大きく欠乏すると予想されています。その上、これらの素材の採掘は経済的、環境的、人権的、国家安全保障上の懸念を悪化させています。

これらの重要素材の採掘だけでなく、使用済みLIBの不適切な処分も自然および人間の生態系に損害を与えています。

ここで、使用済みLIBに含まれる重要素材のリサイクルは、環境問題の緩和に大きく貢献します。また、これは電動輸送の長期的持続可能性にも不可欠であり、リサイクルは大規模に重要バッテリーミネラルの供給不安を緩和することさえ可能です。

現在、LIBリサイクル業者は、主に職場から回収された「使用済み」バッテリーやバッテリーメーカーからの不良スクラップから素材を調達しています。リサイクル工程では、リチウム、ニッケル、銅、コバルト、マンガン、アルミニウムなどの金属がこれら二つの供給源から抽出されます。

スタンフォード大学のライフサイクル分析は、このプロセスの環境フットプリントを定量化し、従来の採掘・精錬に比べて温室効果ガス（GHG）排出量が半分未満であることを示しました。また、水とエネルギーの使用量も新金属の採掘の約4分の1です。

不良スクラップ素材をリサイクルに利用すると、環境利益はさらに大きくなります。調査対象のリサイクル供給の約90％がスクラップであり、エネルギー使用量は採掘・加工の11％、水使用量は12％、GHG排出は19％に抑えられました。エネルギー使用の削減は、すすや硫黄などの大気汚染物質の減少にもつながりますが、具体的な測定は行われていません。

この研究の主任著者であり、工学部化学工学助教授のウィリアム・ターペ氏は、「この研究は、環境利益を最適化するバッテリーリサイクルの未来を設計できることを示しています」と述べています。

バッテリーの環境影響は、加工施設の所在地と使用される電力源に大きく依存します。

研究の主要調査員の一人であるスタンフォード大学の博士課程学生サマンサ・バンケは、リサイクル工場が石炭火力発電に大きく依存している場合、気候上の利点は減少すると指摘しました。一方、クリーンな電力が利用できる地域では、淡水の不足が大きな懸念となります。

もう一つの重要要因は、素材供給の地理的ロケーションによる輸送です。

コバルトに関しては、世界供給の80％がコンゴ民主共和国で採掘され、その大部分が鉄道・道路・海路で中国へ輸送されバッテリー用に精錬されます。同様に、リチウムの供給は主にチリとオーストラリアに集中しており、中国へ輸送されます。研究によれば、バッテリーの活性金属の採掘と精錬だけでの総輸送距離は平均約35,000マイル（57,000キロメートル）と推定されています。

バッテリーリサイクルでも同様のプロセスがあり、使用済みバッテリーやスクラップはまず回収され、リサイクラーへ送られます。しかし、米国のリサイクル可能バッテリーが豊富にあることを前提に、将来の精錬施設がカリフォルニアにあると仮定した場合、携帯電話やEVからの使用済みバッテリーの総輸送距離は約140マイル（225キロメートル）に過ぎません。

大きな機会

この研究のデータは、北米最大規模の産業規模リチウムイオンバッテリーリサイクル施設であるネバダ州のRedwood Materialsから取得されました。同施設は、太陽光、水力、地熱を含む米国のクリーンエネルギーミックスの恩恵を受けています。

Teslaの共同創業者兼元CTOが設立したRedwoodは、ネバダとサウスカロライナに2つの施設を持っています。数か月前、ドイツの自動車メーカーBMWは提携を締結し、同社の全EVからのリチウムイオンバッテリー（バッテリー型とハイブリッド型の両方）をリサイクルすることになりました。

RedwoodはすでにTesla、Toyota (TM )、Ford (F )、Nissan、Lyft (LYFT )、General Motors (GM )、Amazon (AMZN )などのEVバッテリーをリサイクルしています。また、固定式バッテリーもリサイクル対象です。

同社はアノードとカソード素材を処理し、「高品質」なバッテリー素材に変換します。会社によれば、これらの素材を最大98％回収し、サプライチェーンに戻しています。

今回の研究において、Redwood Materialsは単にデータを提供しただけでなく、その教訓を自社の運用と環境フットプリントに適用しました。

「この研究の洞察は、Redwoodのバッテリーリサイクルプロセスの改善に重要な役割を果たしました。」

– 創業者兼最高経営責任者 JB Straubel

彼はさらに次のように述べました：

「研究者の観察のおかげで、環境フットプリントをさらに削減し、資源効率とプロセスのスケーラビリティも向上させました。」

特筆すべきは、Redwoodのリサイクルプロセスが「還元的カルシネーション」を採用しており、化石燃料を使用せず、はるかに低温で済み、従来の方法よりも多くのリチウムを回収できる点です。 (TSLA )

これは、同社の環境成果が使用済みバッテリーのリサイクルにおける業界全体の環境パフォーマンスを代表するものではないことを意味します。ただし、従来の方法ほどエネルギー集約的でない新たな熱冶金プロセスが研究所で登場しています。

この研究により、研究者はバッテリーリサイクル企業が新施設の適切な立地選定と、今後の鉱物供給問題への備えの重要性を認識し、規模拡大に役立てることを目指しています。

ターペ氏によれば、リチウムイオンバッテリーは世界でわずか2％から47％しかリサイクルされていませんが、鉛酸バッテリーの約10倍の経済価値を持つ素材を含んでおり、米国では何十年も前から99％がリサイクルされてきたことから、機会は大きいと指摘しています。

「使用済みバッテリーの供給が大幅に増加する未来に備え、収集から新バッテリーへの再加工まで、環境影響を最小限に抑えるリサイクルシステムを今日設計・準備する必要があります」とターペ氏は述べました。「バッテリーメーカーも将来の設計でリサイクル性をより考慮してくれることを期待しています。」

EVバッテリーの再利用

リチウムイオンバッテリーは、貴重で重要な原材料を回収して新しいEVバッテリーに再利用できる一方で、リサイクル前にセカンドライフ用途へ再利用することも大きなメリットがあります。

IDTechExの報告書は、EVの性能要件を満たさなくなった時点で退役するセカンドライフ電気自動車バッテリーを詳細に調査しました。これはバッテリーの第一の寿命が終了した時に起こります。

EVバッテリーがリサイクルされる際、IDTechExによれば、低出力のEVや固定式バッテリーストレージ向けに再利用されますが、これらはEV本体に比べて要求が低い使用ケースです。

しかし、報告書はリチウムイオンバッテリーの再利用が価値を最大化し、寿命を延長し、循環型バッテリー経済に貢献すると指摘しています。場合によっては、バッテリーパックの一部モジュールやセルを交換することで、第一の寿命をEV用途で延長できることもあります。

IDTechExは、今後10年間で退役EVバッテリーの供給が増加するにつれ、2035年までにセカンドライフEVバッテリー市場は42億ドル規模になると予測しています。

実際、世界中でこの動きは加速しています。米国と欧州では、再利用業者がセカンドライフバッテリーの導入量を着実に増やしています。主に、商業・産業（C&I）顧客向けに、EV充電の最適化、需要ピーク時の電力消費削減、再生可能エネルギーの自家消費を目的とした固定式または移動式システムが設置されています。

一部の再利用業者は住宅用バッテリーストレージ技術も開発しており、他の業者はグリッド規模の用途向けに大規模バッテリーエネルギー貯蔵システム（BESS）を構築しています。

中国は現在、セカンドライフバッテリーの導入でリードしており、活動を拡大しています。同国は通信バックアップ電源用途にセカンドライフバッテリーを活用しています。

中国以外では、欧州が最も活発で、IDTechExは同地域で20社の再利用業者がセカンドライフバッテリーを開発していると特定しています。

これらのセカンドライフEVバッテリーのコストに関して、報告書は第一世代リチウムイオンBESS技術の大幅なコスト削減により、再利用業者が顧客向け価格で競争力を保つことが困難になっていると指摘しています。採用を拡大するためには、セカンドライフEVバッテリーは第一世代リチウムイオンBESSよりも低価格で提供される必要があります。

これらのバッテリーはすでに第一の寿命で劣化しており、第二の寿命では性能が影響を受けます。

セカンドライフバッテリーエネルギー貯蔵システムのコスト上昇要因として、報告書はバッテリー部品と退役EVバッテリーの配送ロジスティクスを挙げています。再利用プロセス自体もコスト要因であり、バッテリーのグレーディング時間、分解、再組立が含まれます。そのため、再利用業者はこれらすべての面でコスト削減に取り組む必要があります。

すでに、車載の使用済みバッテリーテストなど、バッテリーの状態（SOH）を数分で判定できる高度なグレーディング技術が開発されており、従来のサイクルテストに比べて時間とコストの両方を削減しています。

さらに、多くのプロジェクトが半自動化されたバッテリー分解技術を活用しています。これらの新興プロジェクトが成功すれば、特定工程での人手介入が減少し、労働コストと再利用バッテリーのコストが削減されます。

報告書によれば、退役バッテリーの再利用は、パックレベル、モジュールレベル、セルレベルといった異なる分解レベルで実施可能です。

分解が深くなるほど時間と労働コストが増加しますが、最も性能の高いモジュールやセルを再組立でき、より高性能なシステムを構築できます。報告書によれば、再利用業者は主にパックレベルまたはモジュールレベルの再利用技術を採用しており、今後も継続すると予想されています。

EVバッテリーのトレンドは、長期的に再利用の経済的実現性にも影響すると予想されています。IDTechExは、セルツーパック（CTP）設計がバッテリーパックのエネルギー密度とそれに伴うEVの走行距離を向上させることを示しています。しかし、これらの設計はスポット溶接や接着剤の使用増加を伴い、除去には熱や溶剤が必要となり、分解コストが上昇します。

セカンドライフバッテリーの成長におけるもう一つの重要要素は規制であり、これはEVの成長に大きく寄与しています。EVコスト削減のための税制優遇や排出規制、EV販売促進と充電インフラ整備、ICEVの禁止といった政策は、EV市場に大きな恩恵をもたらしています。

同時に、財政的インセンティブ、買い取りプログラム、回収・リサイクル目標の設定がバッテリーリサイクルの成長に寄与しています。しかし、地域ごとにバッテリーリサイクルに関する規制は存在するものの、セカンドライフEVバッテリーに特化した政策は少ないです。

米国、中国、EUなどは、セカンドライフバッテリーと再利用を促進するための規制枠組みの整備に着手しています。

EUのバッテリーパスポートのようにバッテリーのライフサイクルを追跡し、EOLバッテリーデータをステークホルダー間で共有する制度、そして製造業者にバッテリーの回収・再利用・リサイクルを義務付ける拡大生産者責任（EPR）などの政策が、バッテリーの再利用を可能にしています。

各国がセカンドライフバッテリーの潜在的価値を認識し始めていますが、報告書は、バッテリーを早期にリサイクルするのではなく再利用するようインセンティブを与えることが重要であると指摘しています。

関連企業

前述の通り、民間企業のRedwood Materialsはバッテリーリサイクルの大手です。バッテリー再利用に関わる企業として、IDTechExの報告書は北米でHigher Wire、Smartville、Terrepower、RePurpose Energy、B2Uを挙げています。一方、欧州ではZenobe、Allye Energy、Cidetec、Betteries、Covalion、Ecobatなどが主要なセカンドライフ再利用・再製造企業として知られています。

それでは、この分野で上場している企業をいくつか見てみましょう：

1. Li-Cycle Holdings

同社はクリーンエネルギーの未来に向けて重要素材の回収に取り組んでいます。特許取得済みのSpoke & Hubテクノロジーを用いてリチウムイオンバッテリーをリサイクルしています。

Li-Cycle Holdingsの時価総額は3,578万ドルで、現在の株価は1ドル（年初来43.5％下落）です。EPS（TTM）は-5.88、P/E（TTM）比率は-0.17です。2024年第3四半期には、売上高8.4百万ドルを発表し、前年同期比79％の成長を示しました。また、DOEから4億7,500万ドルの増額ローンを締結しました。

2. American Battery Technology Company

同社はバッテリーリサイクルと資源抽出に注力しています。時価総額は1億3,800万ドルで、株価は1.52ドル（年初来34.15％下落）です。

American BatteryのEPS（TTM）は-0.96、P/E（TTM）は-1.68です。2024年9月30日までの3か月間で、ABTCは売上高20万ドル超を報告し、第二のリチウムイオンバッテリーリサイクル施設建設のためにDOEから1億5,000万ドルの助成金を受けました。この期間末の現金は580万ドルでした。

結論

電気自動車は2050年に設定されたゼロエミッション目標達成の鍵となることが期待されていますが、コストや環境影響に関する懸念は依然として残ります。しかし、研究者はさらにコスト効果と環境適合性を高める新たな手法を見出しています。ここで、EVで最も一般的に使用されるリチウムイオンバッテリーのリサイクルと再利用が、EV革命の持続可能性課題に対する有望な解決策として浮上しています。

バッテリーリサイクルは、EVのコスト削減と普及促進だけでなく、環境にも良い影響を与える可能性があります。一方、セカンドライフバッテリーの活用は、バッテリーの寿命と価値を拡大します。これらのソリューションは、より持続可能でコスト効果の高いEVを実現し、グリーンな未来への移行を加速させる手段となります。

投資に適したトップEV株リストはこちら