中国新能源汽车转型期间的关键金属供需风险：电池回收的有限缓解潜力

《Sustainable Production and Consumption》：Critical metal supply-demand risks during China's new energy vehicle transition: The bounded mitigation potential of battery recycling

　　

## 摘要

中国新能源汽车（NEVs）的快速增长将大幅增加关键金属的需求，并可能加剧未来的资源供应风险。本研究整合了新能源汽车销量预测、跨行业需求核算、一次资源供应模拟以及退役动力电池回收分析，构建了一个多情景评估框架，用于评估关键金属供需风险以及动力电池回收的风险缓解潜力。研究结果表明，到2040年，中国新能源汽车销量将达到2941.3万至3636.8万辆。在中等电动化发展情景、中等电池技术路径和一般产能情景下，动力电池对锂、镍、钴和锰的需求分别达到39.797万吨、87.864万吨、12.828万吨和28.212万吨。在基线梯次利用导向回收路径下，计入二次资源后锂仍存在3.107万吨的供应缺口，对应供需缺口率为5.2%，回收缓解率为79.0%。镍和钴仍处于盈余状态，但其外部资源依赖度分别达到1.162和0.985，表明其主要风险来自对外部一次资源供应的暴露。锰的供需格局受其他行业需求（尤其是不锈钢）的强烈影响。提高材料回收比例可将锂供应缺口降低至1.589万吨，回收缓解率提升至89.5%。然而，在高电动化、资源密集型电池技术和电池产能快速增长的综合作用下，即使锂和钴的回收缓解率分别达到88.6%和97.2%，仍存在3.983万吨的锂供应缺口和3780吨的钴供应缺口。不同电池技术路径主要是将风险在不同金属之间重新分配，而非均匀降低所有金属的资源压力。动力电池回收可以显著增强资源供应韧性，但无法替代一次资源供应。因此，关键金属治理应整合差异化供应安全策略、多金属导向的技术选择，以及完善正规回收体系和材料回收制度。

## 引言

新能源汽车的快速发展正在重塑全球关键金属的需求结构。作为全球最大的新能源汽车市场，中国近年来新能源汽车产业快速增长。2024年，中国新能源汽车销量达到1287万辆，较2013年增长了700多倍。同期，国内锂离子电池产量达到1170GWh，年增长率为24%（IEA, 2025）。根据中国汽车工程学会预测，到2035年，中国新能源汽车年销量有望超过2000万辆。新能源汽车的大规模部署对于减少交通领域碳排放和推动能源结构转型具有重要意义。然而，这也带来了关键金属资源（包括锂、镍、钴和锰）需求的持续增长，这些材料是动力电池制造的关键原料。因此，新能源汽车转型不仅是交通能源系统的变革，也正逐渐成为影响关键金属安全的重要因素。

新能源汽车的大规模部署正在加剧与关键金属相关的供需冲突。与传统内燃机车相比，动力电池制造需要大量关键金属，包括锂、镍、钴和锰（Quan et al., 2026）。2023年，中国锂离子电池需求增长了30%以上，推动镍和钴消费量分别增长约30%和15%（IEA, 2024）。然而，关键金属供应体系表现出显著的资源集中和区域依赖特征。全球约60%的钴产量集中在刚果民主共和国，锂资源主要供应国为澳大利亚和智利（Cao et al., 2024）。同时，中国镍储量仅占全球储量的3.1%（USGS, 2020），导致锂（Zheng et al., 2025）和钴的进口依赖度超过80%，镍的进口依赖度达86%（Song and Li, 2025）。快速增长的需求与一次资源供应约束之间的不匹配已经引发了关键材料价格波动（Gyaase et al., 2026）。例如，2021年，电池级碳酸锂和氢氧化锂价格均上涨超过200%，显著增加了新能源汽车产业链的成本压力（Xia et al., 2025）。锂、镍、钴和锰不仅用于新能源汽车动力电池，还广泛应用于消费电子、储能、不锈钢等领域（Walker et al., 2020）。因此，仅关注新能源汽车需求可能会低估未来关键金属需求的整体压力。本研究进一步纳入其他行业的基线需求，以识别新能源汽车转型所引发的边际资源影响。

同时，动力电池技术路径的演变正在重塑关键金属的需求结构。目前，中国动力电池市场主要以磷酸铁锂（LFP）和镍钴锰（NCM）电池系统为主（Scrucca et al., 2025）。随着对更高能量密度、更低成本和资源安全的需求日益增长，高镍NCM、钠离子电池（SIB）和固态电池（SSB）等技术路径逐渐发展（Tedla et al., 2025）。不同技术路径在提升性能、降低成本和减少特定金属使用方面各有优势（Kate et al., 2023）。然而，技术替代并不一定消除关键金属风险，反而可能在不同金属之间重新分配资源压力（Kolahchian Tabrizi et al., 2024）。例如，减少钴的使用量可能增加对镍、锰或锂的需求（Tajik et al., 2025）。因此，有必要从多金属协同视角评估技术演进对关键金属供应风险的影响。

电池回收被认为是减少关键金属资源压力的重要途径（Dutta et al., 2026）。退役动力电池富含关键金属，包括锂、镍、钴和锰，其金属含量通常高于天然矿石资源（Windisch-Kern et al., 2022）。通过梯次利用延长电池使用寿命和通过材料回收实现关键金属再利用（Dong et al., 2024），退役动力电池可重新进入资源循环系统，从而提高关键金属的利用效率（Zhang et al., 2025）。然而，现有研究主要关注回收资源的规模或回收技术的效率，而对其缓解新能源汽车转型相关关键金属供应风险的程度关注不足（Psyrri et al., 2024）。由于动力电池使用寿命相对较长，退役电池规模受历史新能源汽车保有量的制约。同时，回收体系、循环利用路径选择和经济收益均影响二次资源的实际贡献（Sewenet et al., 2026）。因此，电池回收更可能是减轻资源压力的补充措施，而非完全替代一次资源供应。

新能源汽车转型期间的关键金属供需风险应从多个维度综合评估，包括需求增长、技术演进、供应约束和动力电池循环利用。仅关注新能源汽车销量增长或电池回收规模的分析不足以全面刻画未来关键金属供需风险以及回收产生的二次资源的贡献。特别是在新能源汽车快速发展期间，不同技术路径可能重塑关键金属的需求结构，而电池回收的实际贡献也受退役电池规模和回收路径选择的影响（Hu et al., 2024）。因此，有必要建立整合新能源汽车发展预测、关键金属需求演进、资源供应约束和动力电池循环利用的综合评估框架，以系统评估新能源汽车转型期间关键金属供应风险和电池回收的缓解效果。

基于此，本研究构建了中国新能源汽车转型期间关键金属供需风险的综合评估框架。通过纳入新能源汽车销量预测、多行业关键金属需求分析、多技术路径情景模拟以及动力电池循环利用路径评估，该框架系统研究了中国未来新能源汽车发展过程中关键金属供需变化以及回收产生的二次资源的贡献。研究结果可为新能源汽车产业资源安全管理提供定量参考。

本文其余部分组织如下：第2节介绍文献综述，第3节介绍研究方法和数据来源，第4节展示结果和讨论，第5节讨论政策启示，第6节总结主要结论。

## 论文片段

### 影响新能源汽车销量的因素

新能源汽车市场的发展受多种因素共同影响，包括经济状况、政策支持、技术进步和消费者需求。已有研究表明，宏观经济条件为新能源汽车市场扩张提供了重要基础（Wang et al., 2020; Wang et al., 2021）。经济增长、家庭收入增加和消费能力提升可以提高消费者对新能源汽车的购买力并促进市场扩张。

### 研究框架

为评估中国新能源汽车转型期间关键金属供需风险以及动力电池回收的风险缓解潜力，本研究构建了一个整合新能源汽车需求预测、关键金属供应分析和循环利用过程的综合评估框架。在需求端进一步纳入主要下游行业的基线需求，以估算关键金属的整体需求。该框架针对三个关键科学问题：

### 模型性能验证

为提高新能源汽车销量预测的可靠性，本研究采用灰色关联分析（GRA）筛选影响因素。表2显示，除CPI和PPI外，其余12个变量表现出高度相关性并被纳入后续预测模型。

为评估GRA-DWT-BiLSTM模型的预测性能，本研究选用了几个基准模型，包括门控循环单元（GRU）、支持向量回归（SVR）、长短期记忆网络（LSTM）和多层感知器（MLP）。

### 政策启示

研究结果表明，中国新能源汽车转型引发的关键金属风险不仅限于数量上的资源短缺，还受到外部供应暴露、电池技术路径引发的跨金属风险转移、跨行业需求竞争以及二次资源释放延迟等因素的影响。因此，关键金属治理应超越针对单一金属或孤立环节的政策干预，采取差异化、多金属导向的综合策略。

### 结论

本研究构建了一个纳入新能源汽车发展、电池技术演进、单车电池容量、跨行业需求和动力电池循环利用的关键金属供需风险评估框架。该框架用于系统评估中国新能源汽车转型期间锂、镍、钴和锰的需求轨迹和供应风险，以及动力电池回收的缓解潜力。

研究结果表明，到2040年，中国新能源汽车销量将达到……

## CRediT作者贡献声明

刘秉春：数据整理，概念构思。李腾飞：写作–审阅与编辑，写作–原稿撰写，软件，资源，数据整理。郑士泽：资源，方法论。康婷婷：资源，形式分析。

## 利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

刘秉春 | 李腾飞 | 郑士泽 | 康婷婷