【导读】2025年8月，北京理工大学王兆华教授团队在《自然·通讯》（Nature Communications）发表的一项研究，为中国电动汽车产业的“资源焦虑”提供了量化解决方案。随着“双碳”目标推进，国内新能源汽车销量从2020年的136万辆飙升至2024年的949万辆（数据来源：中国汽车工业协会），锂离子电池需求随之暴增——仅2024年，国内锂、钴、镍的电池级材料需求就分别达到35万吨、2.8万吨、18万吨，较2020年增长2-3倍（数据来源：美国地质调查局USGS）。然而，全球钴储量仅710万吨、锂储量2200万吨，关键材料供应短缺已成为电动汽车产业可持续发展的“卡脖子”问题。王兆华团队通过构建“动态物质流分析+生命周期评估+地理空间优化”的综合框架，首次量化了电池回收对资源补偿、环境效益及经济可行性的影响，得出核心结论：当锂离子电池回收率超过80%时，可有效缓解电动汽车部署带来的材料短缺风险，为“碳中和”背景下的汽车电气化进程提供科学支撑。
一、研究背景：电动汽车爆发背后的“资源危机”
中国电动汽车产业的高速增长，本质上是“双碳”目标驱动下的“能源转型”缩影。2024年，国内新能源汽车渗透率已达36.7%（中汽协数据），预计2030年将超过50%，2060年实现全面电动化。然而，每辆电动汽车的电池需消耗约10公斤锂、0.5公斤钴、5公斤镍（数据来源：国际能源署IEA），这些材料的需求增长远超自然开采能力——据USGS预测，若按当前开采速度，全球钴储量仅能维持25年，锂储量仅能维持60年。更关键的是，中国的材料对外依赖度极高：钴的进口量占需求的90%，锂占70%，镍占60%（数据来源：中国有色金属工业协会）。一旦国际供应链出现波动（如2023年刚果（金）钴矿罢工导致价格上涨30%），将直接影响电动汽车产能。因此，电池回收成为缓解资源短缺的“第二矿山” ，但其效益究竟如何，一直缺乏系统量化研究。
二、研究方法：多维度框架破解“回收效益之谜”
为解决这一问题，王兆华团队构建了一套“全生命周期+空间优化”的综合评价体系，涵盖三大核心工具：
-
动态物质流分析（dMFA） ：通过追踪“矿石开采-电池生产-车辆使用-回收拆解”的全流程，量化关键材料的“流动效率”——比如，计算每辆电动汽车电池在使用5年后，可回收的锂、钴、镍比例（当前行业平均回收率约60%，其中锂回收率仅30%）；
-
生命周期评估（LCA） ：评估电池回收对环境的影响，包括“减少矿石开采的碳排放”“降低电池制造的能耗”等——比如，回收1吨锂可减少约15吨CO₂排放（数据来源：欧盟委员会）；
-
地理空间优化模型：结合国内电动汽车保有量分布（如长三角、珠三角是新能源汽车主要市场），优化回收网络的空间布局——比如，计算在上海建一座年处理10万吨电池的回收厂，可覆盖周边300公里内的80%报废电池，运输成本较分散布局降低20%。
这套框架的创新之处在于，将“资源补偿”“环境效益”“经济可行性”三者结合，避免了传统研究“重单一指标、轻系统权衡”的缺陷。
三、核心结论：80%回收率是“缓解短缺的关键阈值”
研究得出三大关键结论，为电池回收策略提供了量化依据：
-
资源补偿效应：若要实现2060年电动汽车全面电动化目标（预计保有量达3亿辆），钴、锰的需求将分别达到2022年生产水平的5倍、3倍（2022年全球钴产量17万吨、锰产量2000万吨）。当电池回收率超过80%时，可回收的钴、锰量将覆盖新增需求的40%、30%，锂、镍的覆盖比例也将提升至25%、18%——这意味着，回收将成为未来电池材料的重要来源；
-
环境效益显著：在最优情景下（回收率85%、回收技术升级），电池回收可累计减少约1550百万吨CO₂排放（相当于关闭300座100万千瓦火电厂的年排放量），抵消电池制造过程中55%的碳排放（电池制造占电动汽车全生命周期碳排放的20%）；
-
经济可行性突出：尽管提高回收率会增加回收成本（如锂回收率从30%提升至80%，成本将增加1.5倍），但长期来看，回收带来的“材料再利用收益”（如钴的回收价值约30美元/公斤）将超过成本——预计到2060年，电池回收可带来超过500亿美元的净收益（数据来源：团队模型测算）。
四、现实意义：为政策与企业决策提供科学支撑
研究的另一大贡献，是揭示了电池回收的“经济-环境权衡关系” ——比如，当回收率从60%提升至80%，回收成本将增加30%，但环境效益将提升50%（减少的CO₂排放从800百万吨增至1200百万吨）。这种权衡关系为政策制定提供了参考：
-
强制回收比例：若政策将电池回收率目标设定为80%，可在“资源补偿”与“经济成本”之间取得平衡；
-
补贴政策：对“高回收率技术”（如锂的直接回收技术，回收率可达90%）给予补贴，降低企业成本；
-
企业布局：地理空间优化模型显示，在新能源汽车保有量高的地区（如广东、江苏）建大型回收厂，可提高回收效率——比如，广东的新能源汽车保有量占全国15%，建一座年处理20万吨电池的回收厂，可覆盖全省85%的报废电池。
某头部新能源汽车企业的供应链负责人表示：“这套研究为我们的回收网络布局提供了依据。比如，我们计划在长三角建两座大型回收厂，覆盖周边500公里内的报废电池，运输成本较之前的分散布局降低了15%。”
结语
王兆华团队的研究，首次系统量化了电池回收对电动汽车产业的“资源-环境-经济”综合效益，为解决“关键材料短缺”这一核心问题提供了科学方案。其意义不仅在于“算出了回收率的阈值”，更在于连接了“电池回收”与“碳中和”“汽车电气化”的战略目标——通过提高回收率，既能缓解资源焦虑，又能降低碳排放，还能创造经济价值。
对于中国而言，这项研究为“双碳”目标下的汽车电气化进程提供了“路线图”：以电池回收为核心，构建“资源循环型”电动汽车产业，既能保障供应链安全，又能实现环境可持续。正如王兆华教授所说：“电池回收不是‘末端处理’，而是‘新能源产业的重要环节’。只有做好回收，才能让电动汽车真正成为‘绿色出行’的代表。”
推荐阅读：
德州仪器电源路径充电技术解析：如何实现电池寿命与系统性能的双赢？
力芯微ET75016激光驱动芯片：重新定义TOF 3D传感精度与效率
多维科技TMR13Nx磁开关芯片：重新定义智能笔360°无死角唤醒体验
Littelfuse推出DO-214AB封装2kA浪涌保护晶闸管，革新电源安全设计
