新能源汽車產業動力電池回收經濟性指標研究

摘 要：近年來，我國新能源汽車產業取得長足發展，新能源汽車保有量越來越大，動力電池大規模退役也提上日程，動力電池回收產業發展迎來預期。但當前動力電池回收產業發展面臨諸多問題，本質問題是產業經濟指標難以達到。文章闡述了新能源汽車動力電池回收產業發展現狀和趨勢，并創新性構建動態循環經濟收益評估數學模型，為動力電池回收產業經濟性評估提供基本模型框架。

關鍵詞：動力電池回收 經濟性指標 數學模型

1 緒論

近年來，全球范圍內新能源汽車產業取得巨大發展，涌現出一大批產業鏈參與者，我國企業在新能源汽車全產業鏈上都占據了重要地位，如寧德時代、比亞迪、理想、蔚來、小米等。新能源汽車產業高速發展帶來的動力電池退役潮。2015年國家工信部做出規定，從2016年起新能源汽車用動力電池質保期必須達到8年或12萬公里的質保期限，也即2024年首批新能源車動力電池將超出保護期，變成“脫保”狀態。數據顯示，2024年“脫保”車輛預計達32萬輛，到2032年將升至720萬輛，未來8年累計脫保車輛或接近2000萬輛，年均增幅達到45%。顯然，我國已成為動力電池回收產業主導力量。

動力電池回收領域參與者主要包含汽車廠商、電池廠商、電池材料供應商。動力電池回收產業鏈的各主體責任及競爭優劣勢導致復雜競爭結構。汽車廠商是汽車產業最強力的組織者，同時是動力電池回收責任的核心承擔者。根據工信部《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》的規定，已經明確車企應當自建/共建回收網點，并記錄電池編碼，確保動力電池可溯源性。例如，寶馬汽車與華友鈷業循環合作實現“原材料閉環回收”，經銷商店覆蓋回收網點；東風鴻泰依托整車廠信息優勢優化拆解流程等。但汽車廠商參與動力電池面臨技術短板，必須依賴商業模式創新（如換電模式與電池資產管理）整合市場。電池廠商是全生命周期設計的技術支撐，直接驅動動力電池產品標準化設計（易拆解結構、開放控制系統接口）、編碼溯源、與車企協同提供拆解技術信息，具有技術源頭優勢，如寧德時代推動電池模塊化設計；瑞科美開發干法回收工藝降低污染。材料廠商則是資源再生的關鍵角色，可通過濕法/干法工藝提取鎳、鈷、鋰等核心材料，形成閉環供應鏈（如華友鈷業循環為寶馬提供再生材料）。

2 動力電池回收行業現實挑戰

動力電池回收產業，一方面是巨大的可持續的市場機會，而另一方面動力電池回收產業卻面臨諸多困難，主要體現在回收技術、產業結構、經濟指標三個方面。

2.1 回收技術出現瓶頸，工藝效率與環保矛盾突出

拆解技術自動化水平不足。當前動力電池拆解人工介入度高（特別是白名單之外的小企業、小作坊）存在效率低、安全隱患大等問題。例如，三元鋁殼鋰電池的拆解需人工處理高壓線路和復雜結構，易引發短路、漏液甚至爆炸風險。手工拆解會導致銅、鋁等雜質混入，降低金屬回收率（如鋰回收率僅91%），且難以滿足規模化需求[1]；再生利用工藝效率與環保價值矛盾。目前，濕法冶金技術如硫酸浸出法，雖能實現鎳、鈷回收率超99%，但需大量酸堿試劑，廢水處理成本占再生環節總成本的30%以上。張冠華等[2]對廢舊鋰電池進行生命周期評估（LCA）表明，傳統濕法工藝的溫室氣體排放（GWP）達20.38 kg CO2當量/噸電池，且海洋生態毒性（METP）指標顯著高于物理分選法。化學法回收鋰的能耗是開采原生鋰礦的2-3倍，削弱其經濟可行性；梯次利用技術標準缺失。電池一致性檢測技術尚未成熟，剩余容量評估誤差達±10%，導致梯次產品（如儲能電池）壽命縮短30%。研究指出，磷酸鐵鋰電池梯次利用后循環次數不足500次即需二次回收，全周期碳減排效益僅15%-20%[3]。

2.2 產業結構失衡，市場分散與責任主體缺位

動力電池回收市場集中度低，合規企業市占率不高，產能空轉情況嚴重。截止2024年，我國注冊動力電池回收企業超12萬家，但白名單企業僅占市場份額30%，頭部企業（如邦普循環）產能利用率不足50%。區域性小作坊、小企業通過非法拆解，獲取成本優勢，占據50%以上貨源，而合規企業產能閑置；產業鏈協同機制缺失。生產者責任延伸（EPR）制度執行不力[4]，車企、電池廠與回收企業間數據割裂。研究顯示，僅25%退役電池由車企渠道回收，其余大部分流向非正規市場。閉環供應鏈模型（CLSC）分析表明[5]，責任主體模糊使回收成本增加18%-22%；區域布局不合理。回收網點集中于東部沿海（占比68%），中西部地級市覆蓋率不足40%，運輸成本占回收總成本的35%-40%[6]。

2.3 經濟指標倒掛，成本壓力與政策激勵不足

回收成本-收益失衡。合規企業處理成本約1.9萬元/噸，而小作坊僅1.2萬元/噸。以三元電池為例，正規企業金屬回收凈收益約0.8萬元/噸，但環保投入（占成本25%）擠壓利潤率至5%-8%；財稅政策支持缺位。增值稅即征即退政策未覆蓋梯次利用環節，導致再生材料成本比原生礦高12%-15%。對比歐盟《電池法規》，我國對再生材料采購補貼尚有缺失，企業碳交易收益不足總營收的3%；價格機制扭曲拍賣模式下廢舊電池價格波動劇烈，2024年三元電池收購價峰值達2.2萬元/噸，較合規企業報價高15%，引發“價高者得”惡性競爭[7-10]。

3 新能源汽車產業動力電池回收經濟性模型構建

數據顯示，目前動力電池回收業務大部分處于虧損狀態，缺乏合理經濟性指標來衡量產業經濟可持續性。為此，本文提出動態循環經濟收益評估模型，為動力電池回收領域提供基本經濟模型框架。

一般而言，動力電池生命周期可以歸納為如下幾個階段：生產設計→車載使用（5-8年）→退役判定→梯次利用（儲能/備電等）→再生利用（材料提取）→資源重返電池生產。

各生命周期階段中會產生多項收益，同時單位成本與回收處理規模呈現緊密聯系，回收處理規模（Q）對經濟性的影響呈現非線性特征，具體表現為固定成本分攤、技術升級閾值、政策激勵效應等多維度作用機制，需要重點進行分析。根據固定成本分攤原則，單位成本隨處理量增加而遞減，結合目前行業運行數據，可以分為如下階段。

（1）初始階段（Qlt;5萬噸/年），特征是固定成本占比高。回收網絡建設（網點布局、物流體系）及自動化拆解設備投入（如柔性產線、環保處理設施）占總成本50%以上，單位成本（C/Q）較高。例如，合規企業拆解成本約2.3萬元/噸，而小作坊因跳過檢測環節可低至1.5萬元/噸。某柔性拆解產線年產能5萬噸，若實際處理量僅1萬噸，單位拆解成本為10萬元/噸（假設固定成本5億元），遠高于行業平均水平。

（2）規模擴張階段（5萬噸/年Qlt;20萬噸/年5萬噸/年lt;Qlt;20萬噸/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。如寧德時代邦普循環基地通過規模化處理（年處理量超10萬噸），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2023年數據，合規企業產能利用率僅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;20萬噸/年Qgt;20萬噸/年，特征是規模效應邊際遞減。處理量進一步增加時，邊際成本下降趨緩，但通過技術升級（如全干法物理分選工藝）可突破瓶頸。例如，北辰循環通過規模化應用干法技術，處理量達30萬噸/年時，回收率提升至95%，單位成本降至行業均值的70%。

結合上述特征和行業數據，動力電池回收的規模效益呈現S型曲線特征，因此提出如下規模效益函數：

式中為年處理量，單位Wt（萬噸）。參數估計方法可以基于行業平均情況擬合得到。

結合規模效益函數，考慮各項成本收益邏輯關系，得到具備可解釋性的動態循環經濟收益評估模型：

式中：Rm：再生材料收益（鋰、鈷、鎳等金屬回收價值，與市場價格和回收率相關）；Rt：梯次利用收益（儲能、低速車等場景的二次使用收益）；Sg：政府補貼收益（合規企業專項資金、稅收優惠等）；Ec：環境外部性收益（碳減排收益、資源開采節省成本）；Cp：回收網絡建設成本（網點布局、物流運輸）；Cd：拆解與檢測成本（分選、重組、BMS技術投入）；Cr：再生利用成本（濕法/火法工藝能耗、環保處理）；Ce：環境治理成本（污染物處理費用）。

上述模型中的參數，需要結合多家大型同類型動力電池回收企業多年的財報和經營性報告的信息綜合計算確定。本文基于多家頭部動力電池回收企業（格林美、邦普循環、天奇股份、豪鵬科技等）的公開數據，對動態循環經濟收益評估模型（DLCER-Battery）的參數合理性進行驗證與優化。根據格林美股份有限公司2023年經營分析文件可知，2023年該公司動力電池回收處理量達到2.74萬噸，符合小規模的特征，可以計算出α≈0.18。同理可得其他參數，列于表1中。

4 模型討論

4.1 模型敏感性分析

金屬價格波動會影響回收收益，Rm將會減少。政策補貼（Sg）提升將會改善回收企業經濟性。規模效應對回收單位成本的影響較大，Q從5萬噸增至20萬噸，單位成本下降40%。

4.2 梯次利用與回收利用

根據模型特點，當時，優先進行梯次利用（如儲能峰谷電價差≥0.7元/kWh時盈利顯著），如中國鐵塔公司對于新能源汽車動力電池回收并規模化梯次利用于通信基站效益良好。

4.3 動態參數校準

文章估算的模型參數使用靜態數據，不能完全符合行業動態發展趨勢，利用機器學習可以實時更新規模效益函數的相關參數，例如實時監測金屬價格波動，動態調整模型參數，可以獲得時域決策支持。

4.4 不確定性量化

可以引入蒙特卡洛模擬，評估政策變化（如碳價波動）與技術風險（如回收率不及預期）對本模型的敏感度。

5 總結

文章系統性研究了新能源汽車動力電池回收領域的機遇與挑戰，分析市場規模變化規律，合規企業生產經營現狀，以及動力電池回收行業經營的現實困難。為了動態反映新能源汽車企業經營狀態，本文創新性提出了動態循環經濟收益評估模型，并進行了參數整定，以期為相關領域經營者決策提供科學分析框架。

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