新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)動(dòng)力電池回收經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)研究

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)取得長(zhǎng)足發(fā)展，新能源汽車(chē)保有量越來(lái)越大，動(dòng)力電池大規(guī)模退役也提上日程，動(dòng)力電池回收產(chǎn)業(yè)發(fā)展迎來(lái)預(yù)期。但當(dāng)前動(dòng)力電池回收產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨諸多問(wèn)題，本質(zhì)問(wèn)題是產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)難以達(dá)到。文章闡述了新能源汽車(chē)動(dòng)力電池回收產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，并創(chuàng)新性構(gòu)建動(dòng)態(tài)循環(huán)經(jīng)濟(jì)收益評(píng)估數(shù)學(xué)模型，為動(dòng)力電池回收產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)性評(píng)估提供基本模型框架。

關(guān)鍵詞：動(dòng)力電池回收 經(jīng)濟(jì)性指標(biāo) 數(shù)學(xué)模型

1 緒論

近年來(lái)，全球范圍內(nèi)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)取得巨大發(fā)展，涌現(xiàn)出一大批產(chǎn)業(yè)鏈參與者，我國(guó)企業(yè)在新能源汽車(chē)全產(chǎn)業(yè)鏈上都占據(jù)了重要地位，如寧德時(shí)代、比亞迪、理想、蔚來(lái)、小米等。新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展帶來(lái)的動(dòng)力電池退役潮。2015年國(guó)家工信部做出規(guī)定，從2016年起新能源汽車(chē)用動(dòng)力電池質(zhì)保期必須達(dá)到8年或12萬(wàn)公里的質(zhì)保期限，也即2024年首批新能源車(chē)動(dòng)力電池將超出保護(hù)期，變成“脫?！睜顟B(tài)。數(shù)據(jù)顯示，2024年“脫?！避?chē)輛預(yù)計(jì)達(dá)32萬(wàn)輛，到2032年將升至720萬(wàn)輛，未來(lái)8年累計(jì)脫保車(chē)輛或接近2000萬(wàn)輛，年均增幅達(dá)到45%。顯然，我國(guó)已成為動(dòng)力電池回收產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)力量。

動(dòng)力電池回收領(lǐng)域參與者主要包含汽車(chē)廠商、電池廠商、電池材料供應(yīng)商。動(dòng)力電池回收產(chǎn)業(yè)鏈的各主體責(zé)任及競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)劣勢(shì)導(dǎo)致復(fù)雜競(jìng)爭(zhēng)結(jié)構(gòu)。汽車(chē)廠商是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)最強(qiáng)力的組織者，同時(shí)是動(dòng)力電池回收責(zé)任的核心承擔(dān)者。根據(jù)工信部《新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池回收利用管理暫行辦法》的規(guī)定，已經(jīng)明確車(chē)企應(yīng)當(dāng)自建/共建回收網(wǎng)點(diǎn)，并記錄電池編碼，確保動(dòng)力電池可溯源性。例如，寶馬汽車(chē)與華友鈷業(yè)循環(huán)合作實(shí)現(xiàn)“原材料閉環(huán)回收”，經(jīng)銷(xiāo)商店覆蓋回收網(wǎng)點(diǎn)；東風(fēng)鴻泰依托整車(chē)廠信息優(yōu)勢(shì)優(yōu)化拆解流程等。但汽車(chē)廠商參與動(dòng)力電池面臨技術(shù)短板，必須依賴(lài)商業(yè)模式創(chuàng)新（如換電模式與電池資產(chǎn)管理）整合市場(chǎng)。電池廠商是全生命周期設(shè)計(jì)的技術(shù)支撐，直接驅(qū)動(dòng)動(dòng)力電池產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)（易拆解結(jié)構(gòu)、開(kāi)放控制系統(tǒng)接口）、編碼溯源、與車(chē)企協(xié)同提供拆解技術(shù)信息，具有技術(shù)源頭優(yōu)勢(shì)，如寧德時(shí)代推動(dòng)電池模塊化設(shè)計(jì)；瑞科美開(kāi)發(fā)干法回收工藝降低污染。材料廠商則是資源再生的關(guān)鍵角色，可通過(guò)濕法/干法工藝提取鎳、鈷、鋰等核心材料，形成閉環(huán)供應(yīng)鏈（如華友鈷業(yè)循環(huán)為寶馬提供再生材料）。

2 動(dòng)力電池回收行業(yè)現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)

動(dòng)力電池回收產(chǎn)業(yè)，一方面是巨大的可持續(xù)的市場(chǎng)機(jī)會(huì)，而另一方面動(dòng)力電池回收產(chǎn)業(yè)卻面臨諸多困難，主要體現(xiàn)在回收技術(shù)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)三個(gè)方面。

2.1 回收技術(shù)出現(xiàn)瓶頸，工藝效率與環(huán)保矛盾突出

拆解技術(shù)自動(dòng)化水平不足。當(dāng)前動(dòng)力電池拆解人工介入度高（特別是白名單之外的小企業(yè)、小作坊）存在效率低、安全隱患大等問(wèn)題。例如，三元鋁殼鋰電池的拆解需人工處理高壓線路和復(fù)雜結(jié)構(gòu)，易引發(fā)短路、漏液甚至爆炸風(fēng)險(xiǎn)。手工拆解會(huì)導(dǎo)致銅、鋁等雜質(zhì)混入，降低金屬回收率（如鋰回收率僅91%），且難以滿(mǎn)足規(guī)?；枨骩1]；再生利用工藝效率與環(huán)保價(jià)值矛盾。目前，濕法冶金技術(shù)如硫酸浸出法，雖能實(shí)現(xiàn)鎳、鈷回收率超99%，但需大量酸堿試劑，廢水處理成本占再生環(huán)節(jié)總成本的30%以上。張冠華等[2]對(duì)廢舊鋰電池進(jìn)行生命周期評(píng)估（LCA）表明，傳統(tǒng)濕法工藝的溫室氣體排放（GWP）達(dá)20.38 kg CO2當(dāng)量/噸電池，且海洋生態(tài)毒性（METP）指標(biāo)顯著高于物理分選法?；瘜W(xué)法回收鋰的能耗是開(kāi)采原生鋰礦的2-3倍，削弱其經(jīng)濟(jì)可行性；梯次利用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)缺失。電池一致性檢測(cè)技術(shù)尚未成熟，剩余容量評(píng)估誤差達(dá)±10%，導(dǎo)致梯次產(chǎn)品（如儲(chǔ)能電池）壽命縮短30%。研究指出，磷酸鐵鋰電池梯次利用后循環(huán)次數(shù)不足500次即需二次回收，全周期碳減排效益僅15%-20%[3]。

2.2 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)失衡，市場(chǎng)分散與責(zé)任主體缺位

動(dòng)力電池回收市場(chǎng)集中度低，合規(guī)企業(yè)市占率不高，產(chǎn)能空轉(zhuǎn)情況嚴(yán)重。截止2024年，我國(guó)注冊(cè)動(dòng)力電池回收企業(yè)超12萬(wàn)家，但白名單企業(yè)僅占市場(chǎng)份額30%，頭部企業(yè)（如邦普循環(huán)）產(chǎn)能利用率不足50%。區(qū)域性小作坊、小企業(yè)通過(guò)非法拆解，獲取成本優(yōu)勢(shì)，占據(jù)50%以上貨源，而合規(guī)企業(yè)產(chǎn)能閑置；產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同機(jī)制缺失。生產(chǎn)者責(zé)任延伸（EPR）制度執(zhí)行不力[4]，車(chē)企、電池廠與回收企業(yè)間數(shù)據(jù)割裂。研究顯示，僅25%退役電池由車(chē)企渠道回收，其余大部分流向非正規(guī)市場(chǎng)。閉環(huán)供應(yīng)鏈模型（CLSC）分析表明[5]，責(zé)任主體模糊使回收成本增加18%-22%；區(qū)域布局不合理。回收網(wǎng)點(diǎn)集中于東部沿海（占比68%），中西部地級(jí)市覆蓋率不足40%，運(yùn)輸成本占回收總成本的35%-40%[6]。

2.3 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)倒掛，成本壓力與政策激勵(lì)不足

回收成本-收益失衡。合規(guī)企業(yè)處理成本約1.9萬(wàn)元/噸，而小作坊僅1.2萬(wàn)元/噸。以三元電池為例，正規(guī)企業(yè)金屬回收凈收益約0.8萬(wàn)元/噸，但環(huán)保投入（占成本25%）擠壓利潤(rùn)率至5%-8%；財(cái)稅政策支持缺位。增值稅即征即退政策未覆蓋梯次利用環(huán)節(jié)，導(dǎo)致再生材料成本比原生礦高12%-15%。對(duì)比歐盟《電池法規(guī)》，我國(guó)對(duì)再生材料采購(gòu)補(bǔ)貼尚有缺失，企業(yè)碳交易收益不足總營(yíng)收的3%；價(jià)格機(jī)制扭曲拍賣(mài)模式下廢舊電池價(jià)格波動(dòng)劇烈，2024年三元電池收購(gòu)價(jià)峰值達(dá)2.2萬(wàn)元/噸，較合規(guī)企業(yè)報(bào)價(jià)高15%，引發(fā)“價(jià)高者得”惡性競(jìng)爭(zhēng)[7-10]。

3 新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)動(dòng)力電池回收經(jīng)濟(jì)性模型構(gòu)建

數(shù)據(jù)顯示，目前動(dòng)力電池回收業(yè)務(wù)大部分處于虧損狀態(tài)，缺乏合理經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)來(lái)衡量產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性。為此，本文提出動(dòng)態(tài)循環(huán)經(jīng)濟(jì)收益評(píng)估模型，為動(dòng)力電池回收領(lǐng)域提供基本經(jīng)濟(jì)模型框架。

一般而言，動(dòng)力電池生命周期可以歸納為如下幾個(gè)階段：生產(chǎn)設(shè)計(jì)→車(chē)載使用（5-8年）→退役判定→梯次利用（儲(chǔ)能/備電等）→再生利用（材料提?。Y源重返電池生產(chǎn)。

各生命周期階段中會(huì)產(chǎn)生多項(xiàng)收益，同時(shí)單位成本與回收處理規(guī)模呈現(xiàn)緊密聯(lián)系，回收處理規(guī)模（Q）對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響呈現(xiàn)非線性特征，具體表現(xiàn)為固定成本分?jǐn)?、技術(shù)升級(jí)閾值、政策激勵(lì)效應(yīng)等多維度作用機(jī)制，需要重點(diǎn)進(jìn)行分析。根據(jù)固定成本分?jǐn)傇瓌t，單位成本隨處理量增加而遞減，結(jié)合目前行業(yè)運(yùn)行數(shù)據(jù)，可以分為如下階段。

（1）初始階段（Qlt;5萬(wàn)噸/年），特征是固定成本占比高。回收網(wǎng)絡(luò)建設(shè)（網(wǎng)點(diǎn)布局、物流體系）及自動(dòng)化拆解設(shè)備投入（如柔性產(chǎn)線、環(huán)保處理設(shè)施）占總成本50%以上，單位成本（C/Q）較高。例如，合規(guī)企業(yè)拆解成本約2.3萬(wàn)元/噸，而小作坊因跳過(guò)檢測(cè)環(huán)節(jié)可低至1.5萬(wàn)元/噸。某柔性拆解產(chǎn)線年產(chǎn)能5萬(wàn)噸，若實(shí)際處理量?jī)H1萬(wàn)噸，單位拆解成本為10萬(wàn)元/噸（假設(shè)固定成本5億元），遠(yuǎn)高于行業(yè)平均水平。

（2）規(guī)模擴(kuò)張階段（5萬(wàn)噸/年Qlt;20萬(wàn)噸/年5萬(wàn)噸/年lt;Qlt;20萬(wàn)噸/年），特征是邊際成本顯著下降。這一階段，固定成本逐步攤薄，單位成本快速下降。如寧德時(shí)代邦普循環(huán)基地通過(guò)規(guī)?；幚恚晏幚砹砍?0萬(wàn)噸），鎳鈷錳金屬回收率提升至99%，單位再生材料成本降低30%。根據(jù)2023年數(shù)據(jù)，合規(guī)企業(yè)產(chǎn)能利用率僅16.4%，若提升至50%（處理量增加3倍），單位成本可下降40%。

（3）成熟階段（Qgt;20萬(wàn)噸/年Qgt;20萬(wàn)噸/年，特征是規(guī)模效應(yīng)邊際遞減。處理量進(jìn)一步增加時(shí)，邊際成本下降趨緩，但通過(guò)技術(shù)升級(jí)（如全干法物理分選工藝）可突破瓶頸。例如，北辰循環(huán)通過(guò)規(guī)?；瘧?yīng)用干法技術(shù)，處理量達(dá)30萬(wàn)噸/年時(shí)，回收率提升至95%，單位成本降至行業(yè)均值的70%。

結(jié)合上述特征和行業(yè)數(shù)據(jù)，動(dòng)力電池回收的規(guī)模效益呈現(xiàn)S型曲線特征，因此提出如下規(guī)模效益函數(shù)：

式中為年處理量，單位Wt（萬(wàn)噸）。參數(shù)估計(jì)方法可以基于行業(yè)平均情況擬合得到。

結(jié)合規(guī)模效益函數(shù)，考慮各項(xiàng)成本收益邏輯關(guān)系，得到具備可解釋性的動(dòng)態(tài)循環(huán)經(jīng)濟(jì)收益評(píng)估模型：

式中：Rm：再生材料收益（鋰、鈷、鎳等金屬回收價(jià)值，與市場(chǎng)價(jià)格和回收率相關(guān)）；Rt：梯次利用收益（儲(chǔ)能、低速車(chē)等場(chǎng)景的二次使用收益）；Sg：政府補(bǔ)貼收益（合規(guī)企業(yè)專(zhuān)項(xiàng)資金、稅收優(yōu)惠等）；Ec：環(huán)境外部性收益（碳減排收益、資源開(kāi)采節(jié)省成本）；Cp：回收網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本（網(wǎng)點(diǎn)布局、物流運(yùn)輸）；Cd：拆解與檢測(cè)成本（分選、重組、BMS技術(shù)投入）；Cr：再生利用成本（濕法/火法工藝能耗、環(huán)保處理）；Ce：環(huán)境治理成本（污染物處理費(fèi)用）。

上述模型中的參數(shù)，需要結(jié)合多家大型同類(lèi)型動(dòng)力電池回收企業(yè)多年的財(cái)報(bào)和經(jīng)營(yíng)性報(bào)告的信息綜合計(jì)算確定。本文基于多家頭部動(dòng)力電池回收企業(yè)（格林美、邦普循環(huán)、天奇股份、豪鵬科技等）的公開(kāi)數(shù)據(jù)，對(duì)動(dòng)態(tài)循環(huán)經(jīng)濟(jì)收益評(píng)估模型（DLCER-Battery）的參數(shù)合理性進(jìn)行驗(yàn)證與優(yōu)化。根據(jù)格林美股份有限公司2023年經(jīng)營(yíng)分析文件可知，2023年該公司動(dòng)力電池回收處理量達(dá)到2.74萬(wàn)噸，符合小規(guī)模的特征，可以計(jì)算出α≈0.18。同理可得其他參數(shù)，列于表1中。

4 模型討論

4.1 模型敏感性分析

金屬價(jià)格波動(dòng)會(huì)影響回收收益，Rm將會(huì)減少。政策補(bǔ)貼（Sg）提升將會(huì)改善回收企業(yè)經(jīng)濟(jì)性。規(guī)模效應(yīng)對(duì)回收單位成本的影響較大，Q從5萬(wàn)噸增至20萬(wàn)噸，單位成本下降40%。

4.2 梯次利用與回收利用

根據(jù)模型特點(diǎn)，當(dāng)時(shí)，優(yōu)先進(jìn)行梯次利用（如儲(chǔ)能峰谷電價(jià)差≥0.7元/kWh時(shí)盈利顯著），如中國(guó)鐵塔公司對(duì)于新能源汽車(chē)動(dòng)力電池回收并規(guī)模化梯次利用于通信基站效益良好。

4.3 動(dòng)態(tài)參數(shù)校準(zhǔn)

文章估算的模型參數(shù)使用靜態(tài)數(shù)據(jù)，不能完全符合行業(yè)動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢(shì)，利用機(jī)器學(xué)習(xí)可以實(shí)時(shí)更新規(guī)模效益函數(shù)的相關(guān)參數(shù)，例如實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)金屬價(jià)格波動(dòng)，動(dòng)態(tài)調(diào)整模型參數(shù)，可以獲得時(shí)域決策支持。

4.4 不確定性量化

可以引入蒙特卡洛模擬，評(píng)估政策變化（如碳價(jià)波動(dòng)）與技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)（如回收率不及預(yù)期）對(duì)本模型的敏感度。

5 總結(jié)

文章系統(tǒng)性研究了新能源汽車(chē)動(dòng)力電池回收領(lǐng)域的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，分析市場(chǎng)規(guī)模變化規(guī)律，合規(guī)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)現(xiàn)狀，以及動(dòng)力電池回收行業(yè)經(jīng)營(yíng)的現(xiàn)實(shí)困難。為了動(dòng)態(tài)反映新能源汽車(chē)企業(yè)經(jīng)營(yíng)狀態(tài)，本文創(chuàng)新性提出了動(dòng)態(tài)循環(huán)經(jīng)濟(jì)收益評(píng)估模型，并進(jìn)行了參數(shù)整定，以期為相關(guān)領(lǐng)域經(jīng)營(yíng)者決策提供科學(xué)分析框架。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙光金，谷昆泓，夏大偉，等.廢舊鋰電池電極材料浮選行為及表面性質(zhì)[J].工程科學(xué)學(xué)報(bào)，2024，46（1）：97-108.

[2]石夢(mèng)琰，張冠華，楊寒雪.退役三元鋰電池回收方法的生命周期評(píng)估[J].新能源進(jìn)展，2024，12（2）：227-234.

[3]黎宇科.有效利用并完善我國(guó)車(chē)用動(dòng)力電池回收體系[J].低碳世界，2012（03）：30-31.

[4]鄒驍，閔良.汽車(chē)生產(chǎn)者責(zé)任延伸制度下的回收利用設(shè)計(jì)與再制造[J].再生資源與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2024，17（06）：40-42.

[5]程?hào)|波，霍佳震.低回收價(jià)值高環(huán)境影響EOL產(chǎn)品閉環(huán)供應(yīng)鏈模型構(gòu)建[J].運(yùn)籌與管理，2019，28（07）：55-63.

[6]葛名洋，賴(lài)志穎，陳立輝，等.退役三元?jiǎng)恿﹄姵卦偕玫沫h(huán)境影響評(píng)價(jià)研究進(jìn)展[J/OL].亞熱帶資源與環(huán)境學(xué)報(bào)，2025：1-12.https：//doi.org/10.19674/j.cnki.issn1000-6923.20250429.001.

[7]謝永東.江蘇新能源汽車(chē)動(dòng)力電池回收利用現(xiàn)狀及發(fā)展策略[J].汽車(chē)維護(hù)與修理，2025（09）：94-97.

[8]高明月，王澎，趙星，等.基于起火事故分析的新能源汽車(chē)動(dòng)力電池的熱失控研究[J].中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2025，21（04）：135-141.

[9]侯思雨，莊緒寧，楊凡，等.我國(guó)退役動(dòng)力電池及關(guān)鍵金屬資源時(shí)空分布特征與處理需求解析[J/OL].[2025-05-09].中國(guó)環(huán)境

科學(xué)，2025：1-20.https：//doi.org/10.19674/

j.cnki.issn1000-6923.20250429.001.

[10]李佳佳，李芳，李楠楠.不同中斷程度下新能源汽車(chē)動(dòng)力電池供應(yīng)鏈動(dòng)態(tài)影響研究[J].湖南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2025，39（04）：57-65.