中国退役JLG蓄电池回收的环境影响与生态效率分析
来源：JLG电瓶 2026-08-11 22:39:03 点击：
随着电动汽车（EV）行业的快速发展，退役电池（RPBs）的回收已成为电动汽车可持续发展的重要议题。本研究评估了中国RPB回收的环境影响和经济表现，包括基于生命周期评估（LCA）和生命周期成本分析 的四种三元锂铁（NCM）电池回收技术和两种不同梯级使用率的磷酸锂（LFP）电池回收技术（LCC）方法。生态效率概念创新性地引入，以进一步分析环境影响与RPB回收经济绩效之间的关系。结果显示，NCM和LFP电池的回收均具有显著的环境和经济效益，而这些都受到梯队使用率的显著影响。在当前形势下，使用率更高的LFP回收比NCM回收更优于环境和经济效益。但如果以相同的梯级使用率进行回收，NCM回收的生态效率表现优于LFP回收。在技术方面，利用火热湿法冶金的NCM回收和采用物理方法的LFP回收展现出最佳的环境和经济效益。然而，从生态效率角度看，采用氢冶金的NCM回收和采用湿法冶金的LFP回收在生态效率上表现最佳。总体而言，进一步提高梯级使用率（尤其是LFP电池）将显著提升RPB回收的环境、经济和生态效率表现。结果表明回收技术选择在RPB回收过程整体环境和经济表现中的重要性。本研究有助于识别梯队使用率和回收技术选择的关键作用，以及关键影响因素，从而提升中国RPB回收的整体环境和经济效益。
电动汽车的发展和汽车行业转型的推动，已逐渐成为全球战略共识[1]。在过去几十年里，在政策支持下，中国电动汽车产业规模迅速增长[2]。根据国际能源署的数据，2021年中国已成为全球最大的电动汽车市场，占全球库存的48%[3]。根据中国汽车工业协会发布的《2023年中国汽车生产与销售报告》，2023年中国电动汽车产量为958.7万辆和949.5万辆，增长率分别为2022年35.8%和37.9%[4]。
作为电动汽车的核心组成部分，当电动汽车的能量容量降至80%时，电池将无法支持其运行[5]。RPBs含有丰富的有价金属，尤其是钴（Co）、镍（Ni）、锂（Li），以及重金属和有机物，如果处理不当，将对生态环境和人体健康构成风险[[10]， [11]， [12]]。此外，铉、镍和锂的金属资源主要依赖中国进口，2022年中国进口率分别约为98%、93%和63%[13]。从RPB中回收CO、Ni和Li，可以缓解电池行业上游对Co、Ni、Li等金属的需求压力[19,20]。因此，RPB的回收具有重要的环境和资源意义。
目前，RPB的回收策略主要包括分层使用和材料回收[21]。梯队使用意味着电池会被重新配置用于储能、照明、低速车辆及其他场景，从而延长电池的使用寿命[22,23]。材料回收是指通过物理或化学方法回收和再利用退役电池中的贵重金属[24]。现有研究主要关注RPB不同回收策略的环境效益评估。例如，Wang等人[25]比较了直接回收与LFP电池分层使用的环境表现，发现电池在储能系统中的分层使用能有效减少电池生命周期内的化石燃料消耗，从而减少环境影响。根据Ahmadi等人[26]的研究，锂离子电池的梯级使用在大多数环境影响类别中都有益处。Ioakimidis 等人[27]分析了智能建筑中LFP电池的不同梯段使用场景，发现使用梯队电池替代一次电池具有显著的环境效益。Cusenza等人[28]对由退役的电动车锂离子电池、光伏发电厂和电网组成的电池储能系统（BESS）进行了环境影响评估，结果显示安装BESS能够减少几乎所有环境类别的影响。关于材料回收策略，Hao等人[29]强调，与使用原生材料相比，动力电池的回收材料可显著减少碳排放，其中钢材回收、铝材回收和阴极材料回收分别占总排放量的61%、13%和20%。此外，Quan等人[30]分析了电力电池湿法冶金循环的环境性能，结果显示其可减轻超过40%的非生物资源枯竭潜力。与原生材料相比，Chen 等人[31]发现，通过再生材料进行电池再制造的碳排放比以原材料生产电池低51.8%。Feng等人[32]还报告称，回收电池可减少5%至30%的资源消耗和环境影响，从而证明其在可持续发展中的有效性。
还有研究分析RPB回收的经济表现。苗[33]报告称，RPB的梯级使用和材料回收都能带来经济效益。Hao等[34]分析了电力电池的不同回收模式，包括新能源车制造商、电动汽车电池制造商、第三方综合利用公司和产业联盟。结果显示，产业联盟回收模式带来了最佳的经济效益。刘[35]分析了RPB梯队使用成本，并评估了其在中国储能系统中的经济表现。结果显示，退役电池的梯级使用只有在采购价格低于269元/千瓦时时才具有经济效益。Tao等[36]全面评估了RPBs梯队使用、物理回收、湿冶金回收和火法冶金回收工艺的成本和收益表现，证明LFP电池的梯队使用及NCM电池材料回收具有高度经济效益。Wei等[37]分析了利用湿法冶金技术回收NCM材料的成本，得出结论：尽管回收成本高达26,500元/吨，但由于金属、碳和锂的高价，湿法冶金回收材料可带来显著的经济效益。
据文献显示，现有研究主要关注单一环境影响或循环利用或材料回收的经济表现。在当前中国形势下，关于RPB回收整体环境和经济表现的系统性研究不足。因此，本研究评估了中国退役锂离子电池回收（包括分层使用和材料回收）的整体环境影响、经济和生态效率表现，旨在未来更好地提升其环境效益和生态效率。NCM和LFP电池被选为典型的电源电池，并首先根据生命周期评估（LCA）和生命周期成本分析（LCC）方法评估其不同技术回收的环境影响和经济性能。随后引入了生态效率概念，以全面分析RPB回收的环境和经济表现。还分析了梯级使用率对环境影响、经济和生态效率表现的影响。本研究将有助于为RPB回收系统改进及中国电动汽车产业可持续发展提供科学支持。
图形摘要
作为电动汽车的核心组成部分，当电动汽车的能量容量降至80%时，电池将无法支持其运行[5]。RPBs含有丰富的有价金属，尤其是钴（Co）、镍（Ni）、锂（Li），以及重金属和有机物，如果处理不当，将对生态环境和人体健康构成风险[[10]， [11]， [12]]。此外，铉、镍和锂的金属资源主要依赖中国进口，2022年中国进口率分别约为98%、93%和63%[13]。从RPB中回收CO、Ni和Li，可以缓解电池行业上游对Co、Ni、Li等金属的需求压力[19,20]。因此，RPB的回收具有重要的环境和资源意义。
目前，RPB的回收策略主要包括分层使用和材料回收[21]。梯队使用意味着电池会被重新配置用于储能、照明、低速车辆及其他场景，从而延长电池的使用寿命[22,23]。材料回收是指通过物理或化学方法回收和再利用退役电池中的贵重金属[24]。现有研究主要关注RPB不同回收策略的环境效益评估。例如，Wang等人[25]比较了直接回收与LFP电池分层使用的环境表现，发现电池在储能系统中的分层使用能有效减少电池生命周期内的化石燃料消耗，从而减少环境影响。根据Ahmadi等人[26]的研究，锂离子电池的梯级使用在大多数环境影响类别中都有益处。Ioakimidis 等人[27]分析了智能建筑中LFP电池的不同梯段使用场景，发现使用梯队电池替代一次电池具有显著的环境效益。Cusenza等人[28]对由退役的电动车锂离子电池、光伏发电厂和电网组成的电池储能系统（BESS）进行了环境影响评估，结果显示安装BESS能够减少几乎所有环境类别的影响。关于材料回收策略，Hao等人[29]强调，与使用原生材料相比，动力电池的回收材料可显著减少碳排放，其中钢材回收、铝材回收和阴极材料回收分别占总排放量的61%、13%和20%。此外，Quan等人[30]分析了电力电池湿法冶金循环的环境性能，结果显示其可减轻超过40%的非生物资源枯竭潜力。与原生材料相比，Chen 等人[31]发现，通过再生材料进行电池再制造的碳排放比以原材料生产电池低51.8%。Feng等人[32]还报告称，回收电池可减少5%至30%的资源消耗和环境影响，从而证明其在可持续发展中的有效性。
还有研究分析RPB回收的经济表现。苗[33]报告称，RPB的梯级使用和材料回收都能带来经济效益。Hao等[34]分析了电力电池的不同回收模式，包括新能源车制造商、电动汽车电池制造商、第三方综合利用公司和产业联盟。结果显示，产业联盟回收模式带来了最佳的经济效益。刘[35]分析了RPB梯队使用成本，并评估了其在中国储能系统中的经济表现。结果显示，退役电池的梯级使用只有在采购价格低于269元/千瓦时时才具有经济效益。Tao等[36]全面评估了RPBs梯队使用、物理回收、湿冶金回收和火法冶金回收工艺的成本和收益表现，证明LFP电池的梯队使用及NCM电池材料回收具有高度经济效益。Wei等[37]分析了利用湿法冶金技术回收NCM材料的成本，得出结论：尽管回收成本高达26,500元/吨，但由于金属、碳和锂的高价，湿法冶金回收材料可带来显著的经济效益。
据文献显示，现有研究主要关注单一环境影响或循环利用或材料回收的经济表现。在当前中国形势下，关于RPB回收整体环境和经济表现的系统性研究不足。因此，本研究评估了中国退役锂离子电池回收（包括分层使用和材料回收）的整体环境影响、经济和生态效率表现，旨在未来更好地提升其环境效益和生态效率。NCM和LFP电池被选为典型的电源电池，并首先根据生命周期评估（LCA）和生命周期成本分析（LCC）方法评估其不同技术回收的环境影响和经济性能。随后引入了生态效率概念，以全面分析RPB回收的环境和经济表现。还分析了梯级使用率对环境影响、经济和生态效率表现的影响。本研究将有助于为RPB回收系统改进及中国电动汽车产业可持续发展提供科学支持。