區塊鏈賦能下動力電池混合渠道回收體系優化研究

摘要：在全球可持續發展的大背景下，新能源汽車產業蓬勃發展，但新能源汽車動力電池梯次利用問題也愈發嚴峻。因缺乏全生命周期追溯體系，電池容量剩余情況不明，阻礙了資源高效利用與環境保護，而區塊鏈技術憑借其去中心化、不可篡改、可追溯性的特點可以有效解決上述難題。本文基于區塊鏈技術的可追溯性，構建了涵蓋動力電池制造商、新能源汽車零售商及第三方廢舊電池回收商的供應鏈體系，深入探究混合渠道回收策略旨在促進資源的高效循環利用和環境的可持續發展，為推動新能源汽車動力電池回收領域的理論創新與實踐融合提供有力支撐。

關鍵詞：區塊鏈技術；新能源汽車動力電池；梯次利用

中圖分類號：TB"""""" 文獻標識碼：A""""" doi：10.19311/j.cnki.16723198.2025.14.081

0 引言

新能源汽車以清潔、環保的特性成為了交通領域的重要發展方向，在我國蓬勃發展[1]。根據中國汽車工業協會的數據，繪制了圖1，我國新能源汽車市場在不斷擴大。然而隨著充放電循環次數增加，電池健康狀態逐漸降低[2]，容量下降導致性能無法滿足汽車使用需求，需進行更換，退役電池的處理成為我國新能源汽車產業發展面臨的重要問題[3]。

若動力電池無法得到有效處理，將帶來諸多嚴重危害。一方面，動力電池中含有大量的重金屬和稀有金屬，隨意丟棄或不當處理會對土壤、水源等環境造成嚴重污染[4]。另一方面，由于動力電池缺乏全生命周期追溯以及電池容量剩余情況不明確，導致回收成本過高，容易造成資源浪費[5]。對于電池梯次利用問題，眾多學者從不同視角進行了全面研究。吳思等基于利益相關與供應鏈治理等理論，針對當前產業鏈的發展現狀與治理困境，提出動力電池回收利用產業鏈協同治理體系框架[6]。韋方艷基于可持續發展的視角，深入分析了當前我國新能源汽車動力電池的回收與梯次利用策略，旨在為促進可持續發展提供有力的理論支撐與實踐指引[7]。區塊鏈技術憑借其去中心化、不可篡改、安全可靠等特性，能夠實現動力電池全生命周期的追溯，確保數據的真實性和安全性，實現新能源汽車動力電池的高效梯次利用[8]。

當前，區塊鏈技術已多個關鍵領域進行應用，諸如金融、物聯網以及供應鏈等。特別是在供應鏈管理領域，Kshetri認為區塊鏈技術能夠協助供應鏈減少運作費用，改善供應鏈系統的彈性[9]。Giovanni在引入區塊鏈技術的基礎上，建立了與服務能力相關的供應鏈模型，證明了區塊鏈能夠使供應鏈達到帕累托改善的效果[10]。

本文通過區塊鏈技術實現數據共享和追溯，從而能夠精準分析和預測，優化梯次利用流程，提高動力電池梯次利用的效率和準確性，降低交易成本，提高企業的經濟效益。

1 模型構建

1.1 問題描述

區塊鏈技術可對電池全生命周期的進行記錄，將數據存儲于鏈上，為電池的梯次利用提供了可靠的數據支撐體系。此外，鑒于區塊鏈數據的可信與透明特質，消費者主動返還廢舊電池的意愿得以增強，進而降低了廢舊電池回收的難度系數。

基于上述考慮，構建了基于區塊鏈技術的汽車零售商與第三方回收商回收模式，廢舊動力電池由汽車零售商和第三方回收商進行回收后，統一交給電池制造商進行接下來的再利用處理，結構框架如圖3所示。

1.2 基本假設

（1）供應鏈成員均為風險中性且完全理性，制造商占主導地位。

（2）利用區塊鏈技術追蹤新能源汽車的電池生命周期，確保最佳的管理和廢料回收，可以降低梯次利用成本。本文假設退役電池的梯次利用成本為cr，φ表示利用區塊鏈技術的成本優化系數。另外，為表征借助區塊鏈技術達成的可追溯水平，用嚴格凸服務函數ξt22來描述可追溯水平與其相關區塊鏈技術成本之間的關系，ξ為利用區塊鏈技術追溯的成本系數0≤ξ≤1，t為基于區塊鏈技術的可追溯性信息傳遞效率，傳遞效率越高，利用區塊鏈技術追溯信息的成本越高。

（3）不考慮需求的不確定性，即新產品訂購量能夠滿足市場需求。假設在區塊鏈技術的影響下，對新產品的需求增加是kt，其中k代表消費者對可追溯水平的敏感性。因此，本文得到新電池零售價格Pn和是電池的市場需求qn數量之間的關系是qn=α-βPn+kt。α代表的是市場規模，β代表的是消費者對新電池零售價格的敏感系數0≤β≤1。

（4）廢舊電池梯次利用的單位成本cr低于新電池的生產成本cn，即所有退役電池的梯次利用在成本方面具有一致性，均滿足crlt;cn[11]。

（5）汽車零售商或者第三方回收商回收的廢舊電池都交由電池制造商來處理。電池制造商向汽車零售商或者第三方回收商支付的轉移回收價格為wr，此外，電池制造商支付的轉移回收價格和汽車零售商或者第三方回收商回收價格pjr滿足：wrgt;pjr，j∈（N，T），以此保證整個供應鏈上的各個企業都有投入到廢棄動力電池回收的積極性。

（6）廢舊動力電池梯次利用可獲得的單位收入ps，廢舊動力電池可梯次利用率μ0≤μ≤1，新電池批發價格wn。

1.3 基于區塊鏈技術的汽車零售商與第三方混合渠道回收模式

在汽車零售商與第三方電池回收商共同回收新能源汽車動力電池模式下，基于區塊鏈技術的可追溯性，雙方回收的新能源汽車廢舊動力電池都交由電池制造商進行動力電池的梯次利用。則電池制造商的利潤πM、汽車零售商的利潤πN與第三方回收商的利潤πT分別為：

πM=（wn-cn）（α-βPn+kt）+（μps-φcr-wr）（2m+pNr+pTr）-t2ξ2（1.1）

πN=（pn-wn）（α-βPn）+（wr-pNr）（m+pNr-ε1（pNr-pTr））（1.2）

πT=（wr-pTr）（m+pTr+ε1（pTr-pNr））（1.3）

利用逆向求解法，得到wn、wr、pMr與pTr、Pn的唯一最優解：

wn=-cnk2+2αξ+2βcnξ4βξ-k2

wr=μps2-m+φcr2

t=k（α-βcn）4βξ-k2

Pn=-cnk2+3αξ+βcnξ4βξ-k2

pNr=-φcr+3m+ε1（m+φcr-μps）-μps2ε1+4

pTr=-φcr+3m+ε1（m+φcr-μps）-μps2ε1+4

將wn、wr、pTr與pNr、Pn的最優解代入公式（1.1）、（1.2）與（1.3）中得出：

πM=2βξ2（α-cnβ）2（4βξ-k2）2-ξk2（α-cnβ）22（4βξ-k2）2+（ε1+1）（m-φcr+μps）22ε1+4

πN=（ε1+1）（m-φcr+μps）24（ε1+2）2+βξ2（α-cnβ）2（4βξ-k2）2

πT=（ε1+1）（m-φcr+μps）24（ε1+2）2

2 相關推論

推論2.1：在考慮區塊鏈的可追溯特性對整個供應鏈的影響時，汽車零售商與第三方回收商共同回收模式下的wr，pNr，pTr，qMr，qTr分別與μ正相關。且當psgt;φcr-mμ時，πM，πN，πT與μ正相關，否則，反之。

在區塊鏈技術提升供應鏈透明度的背景下，新能源汽車零售商聯合第三方回收商共同推進了廢舊動力電池的回收。隨著梯次利用率的提升，回收價格與回收數量均呈現上升趨勢。同時，在一定條件下，參與者的利潤水平也與梯次利用率正相關，這意味著梯次利用率的提升有助于增加其利潤空間，進一步激發其回收積極性，因此電池制造商在初始研發階段應加強對動力電池梯次利用的設計。

推論2.2證明：

wrμ=ps2gt;0

pNrμ=qNrμ=pTrμ=qTrμ=ps（1+ε1）2（2+ε1）gt;0

πMμ=3ps（m-φcr+μps）（ε1+1）2（ε1+2）

πTμ=πNμ=ps（m-φcr+μps）（ε1+1）2ε1+2）2

推論2.2：汽車零售商與第三方回收商共同回收模式下的wr，pNr，pTr，qMr，qTr分別與cr負相關。且當psgt;φcr-mμ時，πM，πN，πT與cr負相關，否則，反之。

在汽車零售行業與第三方回收商協同回收模式下，梯次利用成本的上升直接導致了回收數量的減少以及回收價格的下降，因此，汽車零售商與第三方回收商為維持經營效益，不得不采取減少回收量并相應調低回收價格的策略。此外，這一成本上升效應還波及整個汽車產業價值鏈。在特定條件下，制造商、零售商以及第三方回收商的利潤空間均與梯次利用成本呈現出顯著的負相關關系，即梯次利用成本的增加直接導致這些企業利潤空間的壓縮。

推論2.3證明：

wrcr=-φ2lt;0

pNrcr=qNrcr=pTrcr=qTrcr-φ（1+ε1）2ε1+2lt;0

πMμ=-3φ（m-φcr+μps）（ε1+1）2ε1+2）

πTμ=πNμ=-φ（m-φcr+μps）（ε1+1）2ε1+2）2

3 仿真分析

在綜合考慮回收模式的實際意義和借鑒現有的研究成果的基礎上，設置參數如下：μ=0.7，cr=3，cn=20，α=25，β=0.7，ε1=0.2，n=1，k=0.3，ξ=0.3。

3.1 可梯次利用率和梯次利用的單位收入對利潤的影響

根據圖3所示，電池制造商的利潤隨著可梯次利用率和廢舊動力電池梯次利用可獲得的單位收入的提高而顯著增加，但是汽車零售商和第三方回收商利潤相對較低。當可梯次利用率和廢舊動力電池梯次利用可獲得的單位收入較高時，電池制造商應加強和新能源汽車零售商或第三方回收商的合作，鼓勵回收供應鏈成員通過宣傳教育、激勵政策等手段提升消費者對電池回收的認識與參與度，擴大回收量、增加利潤。

3.2 梯次利用的單位收入對回收價格的影響

由圖4可知，汽車零售商與第三方回收商在回收廢舊電池時，隨廢舊動力電池梯次利用單位收入增加，供應鏈成員回收價格顯著增長。且電池制造商回收價優勢明顯。汽車零售商與第三方的回收價一致。對此，電池制造商應加大研發降本，鞏固價格優勢。汽車零售商則可以推出上門回收與檢測服務，擴大回收量，增強消費者信任。第三方回收商加強員工培訓，提升專業素養以合理評估電池定價。

4 結語

區塊鏈技術的加入保障了新能源汽車動力電池使用數據的可信度和透明度，為數據的管理和共享提供了新的可靠性。同時，通過優化區塊鏈技術的成本結構。此外，通過持續投資于區塊鏈技術的研發與創新，提升可追溯信息的傳遞效率與準確性，確保產品信息從生產到消費的每一個環節都可追溯，以滿足消費者對安全、可靠產品的需求。

鑒于現實市場環境中存在廣泛的競爭態勢，未來研究可探索在競爭環境下，回收供應鏈成員如何制定回收模式選擇策略的問題。

參考文獻

［1］李牧原.新能源汽車動力電池技術創新策略研究[J].汽車測試報告，2024，（04）：6264.

[2]郝藝博，杜錫力，李笑竹，等.考慮儲能性能差異的新能源場站群共享儲能交易模式[J].發電技術，2022，43（05）：687697.

[3]聶金泉，黃燕琴，高洋洋，等.考慮動態曲線特征的退役鋰離子電池分選方法[J].重慶理工大學學報（自然科學），2023，37（02）：1927.

[4]Xing Q，Ran L，Li Y，et al.Blockchain technology embedded in the power battery for echelonrecycling selection under the mechanism of traceability[J].Scientific Reports，2024，14（1）.

[5]薛楊，趙建有.新能源汽車動力電池回收利用刻不容緩[J].汽車實用技術，2019，（02）：2022.

[6]吳思，張英杰，魏超.動力電池回收利用產業鏈協同治理體系框架與路徑探析[J].中國科技資源導刊，2023，55（03）：3341.

[7]韋方艷.新能源汽車動力電池回收和梯次利用策略研究[J].汽車與駕駛維修（維修版），2024，（07）：911.

[8]楊舒然.基于信息化時代的人事檔案管理模式創新路徑研究[J].才智，2024，（32）：185188.

[9]Kshetri N.1 Blockchain′s roles in meeting key supply chain managementobjectives[J].International Journal of Information Management，2018，（39）：8089.

[10]De Giovanni P.Blockchain and smart contracts in supply chain management： A game theoretic model[J].International Journal of Production Economics，2020，228：107855.

[11]Ieromonachou P，Gu X， Zhou L，et al.Optimising quantity of manufacturing and remanufacturing in an electric vehicle battery closedloop supply chain[J].Industrial Management amp; Data Systems，2018，118（1）：283302.