北理工團(tuán)隊(duì)在電動(dòng)汽車電池回收方面取得研究成果
發(fā)布日期:2025-08-12 供稿:經(jīng)濟(jì)學(xué)院 攝影:經(jīng)濟(jì)學(xué)院
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近日,北京理工大學(xué)王兆華教授團(tuán)隊(duì)的研究成果“Lithium-ion battery recycling relieves the threat to material scarcity amid China’s electric vehicle ambitions”以研究長(zhǎng)文(Research article)的形式發(fā)表于《自然》雜志子刊《自然·通訊》(Nature Communications)。北京理工大學(xué)張斌教授為第一作者,辛清瑤博士、王兆華教授以及來自新加坡國(guó)立大學(xué)的Prateek Bansal教授為論文的共同通訊作者。北京理工大學(xué)為論文第一署名單位。
隨著中國(guó)“碳中和”目標(biāo)的推進(jìn),電動(dòng)汽車的快速普及對(duì)鋰離子電池的需求激增。這引發(fā)了對(duì)鋰離子電池關(guān)鍵材料供應(yīng)的擔(dān)憂,其中鈷、鋰、鎳、錳等關(guān)鍵材料的供應(yīng)短缺可能制約電動(dòng)汽車的大規(guī)模部署。而鋰離子電池回收能在一定程度上緩解關(guān)鍵材料的供應(yīng)短缺問題。如何量化鋰離子電池回收對(duì)關(guān)鍵材料短缺的緩解潛力,系統(tǒng)評(píng)估其在環(huán)境效益、空間布局和經(jīng)濟(jì)可行性方面的影響,構(gòu)建最優(yōu)回收策略,是亟需解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。
為此,王兆華教授團(tuán)隊(duì)通過動(dòng)態(tài)物質(zhì)流分析(dMFA)、生命周期評(píng)估(LCA)和地理空間優(yōu)化模型,構(gòu)建了一個(gè)綜合評(píng)價(jià)框架,系統(tǒng)量化了電池回收在資源補(bǔ)償、環(huán)境性能、空間配置和經(jīng)濟(jì)可行性方面的潛力,為中國(guó)碳中和目標(biāo)下電動(dòng)汽車發(fā)展提供解決方案,破解“無米之炊”困境。
研究發(fā)現(xiàn),滿足電動(dòng)汽車的部署目標(biāo)將擴(kuò)大鋰離子電池關(guān)鍵材料的供需差距。預(yù)計(jì)到2060年,對(duì)鈷和錳的需求將超過2022年生產(chǎn)水平的幾十倍甚至上百倍。動(dòng)力電池回收對(duì)緩解關(guān)鍵材料短缺至關(guān)重要,要確保到2060年供應(yīng)穩(wěn)定,最低回收率需超過80%。進(jìn)一步研究結(jié)果表明,鋰離子電池回收環(huán)境效益顯著且具備經(jīng)濟(jì)可行性。在最優(yōu)情景下,鋰離子電池回收可累計(jì)減少約1550 Mt CO?排放,抵消電池制造55%的碳排放,并可以實(shí)現(xiàn)超過500億美元的凈收益。

圖1 動(dòng)力電池回收的需求和潛在二次供應(yīng)模擬
該項(xiàng)研究揭示了動(dòng)力電池回收經(jīng)濟(jì)和環(huán)境績(jī)效之間的內(nèi)在權(quán)衡關(guān)系,為制定強(qiáng)化供應(yīng)鏈韌性的電池回收策略提供了決策依據(jù),有助于我國(guó)碳中和背景下汽車電氣化進(jìn)程的有序推進(jìn)。
該研究工作是國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新群體項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目B類(原優(yōu)青項(xiàng)目)、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目和教育部哲學(xué)社會(huì)科學(xué)重大研究項(xiàng)目等的階段性工作成果。
原文信息及鏈接:
Bin Zhang, Qingyao Xin*, Siyuan Chen, Bo Wang, Hao Li, Zhaohua Wang*, Prateek Bansal*. Lithium-ion battery recycling relieves the threat to material scarcity amid China’s electric vehicle ambitions. Nature Communications (2025).
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-025-61481-y
論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-025-61481-y
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