基于区块链技术的动力电池闭环供应链中回收决策研究

《Journal of Energy Storage》：Research on recycling decisions in closed-loop supply chains of power batteries based on blockchain technology

区块链赋能动力电池闭环供应链中混合回收模式效率提升研究，通过构建博弈模型分析制造商主导、零售商主导及混合模式下的回收策略、定价机制与利润分配，发现区块链通过增强信息透明度和消费者信任，可推动二寿命设计优化，混合模式在回收量、价格及利润上表现最佳。

　　随着新能源汽车行业的迅猛发展，动力电池的退役问题日益突出，成为行业可持续发展的关键挑战。据中国汽车工程学会的估计，中国在2023年的动力电池退役总量已达到约58万吨，预计到2030年将超过300万吨（包括用于储能的动力电池）。这一现象不仅对环境造成潜在威胁，也引发了安全方面的担忧。因此，如何高效回收和再利用退役动力电池，已成为整个产业链亟需解决的问题。

面对这一挑战，本文引入区块链技术，将其应用于动力电池的闭环供应链中，旨在实现全过程的可追溯性，提升回收效率。研究重点在于分析三种不同的回收模式——制造商主导、零售商主导以及混合回收模式下，区块链如何影响决策过程，并对回收量、定价策略以及利润分配等方面产生深远影响。通过构建三种模式下的博弈模型，研究揭示了消费者对动力电池二次利用性能的关注度如何影响设计水平和回收参与度；混合回收模式相较于单一模式，在回收量、定价和盈利能力方面表现出更优的性能；而区块链技术的引入则有效提升了消费者信任，进而推动了需求增长、增强了设计激励并提高了供应链成员的利润水平。

在当前的回收模式中，制造商主导模式下，电池的可追溯性和状态信息未能有效传递至下游回收商，这限制了定价策略和回收效率，导致资源分配不均。而在零售商主导模式中，由于信息碎片化和缺乏信任，回收商与消费者之间的谈判过程往往不透明，从而引发价格波动和回收量不稳定的问题。尽管混合回收模式试图整合多方力量以提高效率，但由于缺乏统一的数据平台，责任划分和利益分配仍存在困难，制约了协同效应的发挥。因此，实现信息透明化、责任可追溯以及利益公平分配，成为推动动力电池闭环供应链高效运作的核心难题。

区块链技术以其去中心化、不可篡改和可追溯的特性，为构建高效、透明和可信的动力电池回收系统提供了新的可能性。它不仅能够促进多方之间的数据共享，还能降低信任成本，推动协同决策。例如，沃尔沃利用区块链技术实现关键材料的全链路可追溯，使制造商在质量控制和回收定价方面增强可信度，从而提升产品价值和消费者的回收意愿。蔚来汽车则通过“电池换电站+区块链平台”的模式，整合电池使用和回收信息，使零售商能够基于实时数据调整回收价格，更有效地激励消费者参与回收。比亚迪则借助区块链技术可视化电池的流通路径和责任边界，减少了多主体混合回收中的信息摩擦和重复成本，提升了整体回收效率和利润空间。

尽管区块链技术在提升信息透明度和增强供应链成员盈利能力方面展现出巨大潜力，但它对不同回收模式下的决策过程也产生了深远影响。具体而言，区块链如何在不同模式中差异化地影响定价、二次利用设计及其他决策？不同模式下的回收量和利润水平又会如何变化？目前，针对这些问题的系统性理论研究仍显不足。因此，本文通过构建理论模型并进行数值模拟，比较了三种回收模式在引入区块链技术前后的最优回收策略、回收量以及利润分配情况，揭示了区块链对动力电池回收生态系统的经济影响。

研究结果表明，区块链技术能够有效缓解回收供应链中的信息不对称和信任缺失问题，从而提高回收效率，增加消费者的参与度，最终推动整个行业的可持续发展。在三种回收模式中，混合模式表现尤为突出，不仅在设计水平、批发价格、零售价格、回收价格、回收量和利润等方面优于单一模式，还通过竞争机制促使回收主体之间的价格更高，进一步增强了回收的经济性和可行性。这一发现为行业提供了重要的参考价值，即在构建动力电池回收体系时，应注重多方协作和信息共享，以实现资源的高效利用和利益的合理分配。

此外，本文还探讨了动力电池的二次利用潜力，将其与回收过程纳入统一的分析框架，以研究两者之间的协同效应。通过这种方式，研究不仅关注了动力电池的回收，还深入挖掘了其在储能、备用电源等领域的应用价值，为推动动力电池的多用途利用提供了理论支持。同时，本文强调了在设计阶段考虑二次利用的重要性，以满足生产者责任延伸（EPR）的要求，使制造商在产品设计过程中充分考虑后续的回收和再利用需求。

在实际应用中，区块链技术的引入为动力电池回收供应链带来了诸多优势。首先，它能够提高信息透明度，使各方在回收过程中能够获取准确、实时的数据，从而减少信息不对称带来的决策偏差。其次，区块链的不可篡改特性增强了消费者对回收过程的信任，有助于提升他们的回收意愿，从而扩大回收规模。最后，区块链支持多方协同，使制造商、零售商、回收商等不同主体能够在统一的数据平台上进行合作，降低交易成本，提高整体运营效率。

然而，区块链技术的应用也面临一些挑战。例如，如何在实际操作中构建一个统一的数据平台，使所有相关方能够高效地共享信息并协同工作？如何在不同回收模式下，合理分配区块链带来的利益，以激励各方积极参与？这些问题需要进一步的研究和探索。本文通过构建理论模型和进行数值模拟，为这些问题提供了初步的解答，同时也指出了未来研究的方向。

总的来说，本文的研究成果对动力电池回收供应链的优化具有重要的指导意义。它不仅揭示了区块链技术在提升回收效率和增强消费者信任方面的关键作用，还为不同回收模式下的决策提供了理论依据。通过分析三种模式的差异，研究强调了混合模式在提升回收性能方面的优势，为行业提供了可借鉴的模式选择。同时，本文也为推动动力电池的多用途利用和实现可持续发展提供了新的思路，即在设计阶段充分考虑二次利用的潜力，并通过区块链技术促进多方协作，实现资源的高效配置和利益的合理分配。

未来的研究可以进一步探讨区块链技术在不同应用场景下的具体实施路径，以及如何通过政策和技术手段降低其应用成本。此外，研究还可以关注区块链与其他先进技术（如人工智能、物联网）的结合，以探索更加智能化和自动化的回收解决方案。通过不断深化对区块链技术在动力电池回收供应链中应用的研究，可以为行业的绿色转型和可持续发展提供更加坚实的理论和技术支持。