綠色環保背景下新能源電池研究進展

Research on theUpgraded Application New EnergyBatteriesUnder theBackground Green Environmental Protection

（ Engineering， ）

【Abstract】Under the background the\"dual carbon\" goals，the upgradedapplication new energy batteries has becomea keypath topromote thegreenand low-carbon transformation.Thisarticleanalyzes thecurrent development statustheindustrybasedonthelevelsnewenergybaterymaterials，enterprisesandpolicies.Countermeasures such asestablishing abatteryrecycling system forpower batteries，promoting theresearchand development sodium-ion batteries，and strengthening theESGco-governanceconceptareproposed toachieve resourcerecycling，costreduction and efciency improvement，aswellasgreenandsustainable development，andtoassist thenew energy battery industry inachieving high-quality development under the \"dual carbon\" goals.

【Key words】“dual carbon” goals；new energy battery； recycling power batteries； sodium-ion battery

中國于2020年向國際社會作出莊嚴承諾，將系統性實施積極有力的政策舉措推進碳減排進程，明確制定了二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現“碳中和”的戰略目標。

1新能源電池行業發展現狀

1.1 新材料方面

在新能源電池材料中，磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池占絕對多數，且磷酸鐵鋰電池的前途光明。由于動力電池的市場決定著動力電池的產量，所以適量生產[1-2]

1.2 電池企業方面

中國動力電池產業已形成高度集中的市場競爭格局，行業頭部效應顯著。作為全球動力電池行業領軍者，寧德時代（CATL）通過多元化戰略構建起全方位競爭優勢。在技術路線上采取磷酸鐵鋰與三元鋰雙軌并行策略，同步推進無鈷電池技術研發及鈉離子電池產業化探索3-4]；在產業鏈布局上，斥資60億美元打造印尼鎳鐵一體化項目，強化關鍵資源保障能力；在業務生態方面，深度延伸至智能交通裝備、高端裝備制造及AI技術融合創新領域，形成技術-制造-應用閉環體系。據SNEResearch統計，2017一2021年間寧德時代蟬聯全球動力電池裝機量冠軍，2021年以 80.51GW?h 國內裝機量占據本土市場半壁江山（ 50.2% ），全球市場份額達 32.6% ，核心業務收入貢獻率超 90% ，展現出強大的規模效應與市場統治力。

位居國內次席的比亞迪則專注磷酸鐵鋰技術路線創新，憑借刀片電池技術突破實現全球市場份額6.7% （2021年）。其2022年4月實施的全面電動化戰略具有行業里程碑意義—成為全球首個停止燃油車生產的傳統車企，聚焦純電動（EV）與插電混動（DM）雙技術平臺發展。通過垂直整合電池-整車產業鏈，比亞迪構建起獨特的市場競爭優勢，其動力電池外供戰略的加速推進正在重塑全球動力電池產業格局。

1.3“雙碳”目標政策方面

在“雙碳”戰略指引下，中國新能源汽車產業政策體系呈現出清晰的演進脈絡。2020年國務院《新能源汽車產業發展規劃（2021—2035年）》確立低碳化、信息化、智能化三位一體的技術轉型路徑，2021年進一步明確“2025年新能源車滲透率 20% 0的量化目標，構建起產業變革的頂層設計框架。

政策工具箱的迭代創新驅動著市場格局重塑。中央層面通過階梯式財政補貼培育市場，創新性“雙積分”管理制度形成強約束激勵機制；地方層面以北京新能源指標配置、上海牌照優惠政策、海南全域禁燃試點（2030年）等差異化政策形成政策組合拳。這套“中央引導 + 地方創新”的協同機制，推動新能源乘用車滲透率從2020年 5.8% 躍升至2022年 27.6% ，提前三年完成政策目標。

具有里程碑意義的政策范式轉變發生在2022年財政部實施補貼標準退坡 30% 并明確2023年全面退出時間表。這標志著我國新能源汽車產業正式從“政策驅動”轉向“市場驅動”新階段。一方面倒逼企業構建涵蓋電池材料創新、智能網聯技術、商業模式探索的全維度競爭力；另一方面推動行業建立基于碳排放交易、綠電消納等市場化機制的新型調控體系。數據顯示，在補貼退坡壓力下，2022年動力電池企業研發投入強度同比提升 23% ，印證政策遞減倒逼創新的制度設計成效。

2新能源電池發展過程中存在的問題

新能源汽車充電最根本的設備結構性供給不足，整體規模仍顯滯后，充電硬件設備的布局不夠合理，沒有形成可以穩定一直發展的商業模式5。政府的多種扶持政策之間尚未形成充分的協調，地方保護主義在多種形式上依然存在，難以消除。有些城市設立了自己的地方目錄，這極大限制了消費者在選擇車型時的自由，是造成市場分割的主要原因，同樣也阻礙了新能源產業的發展活力。

2.1 原材料供應問題

在新能源汽車動力電池供應鏈體系中，正極材料（三元/磷酸鐵鋰）、負極材料、電解液（含六氟磷酸鋰等鋰鹽）及隔膜構成四大核心材料體系，其中鋰、鎳、鈷等戰略金屬的資源安全保障已成為影響產業發展的關鍵變量。當前中國新能源汽車產業鏈面臨三重資源安全挑戰。

1）鋰資源供應鏈的結構性矛盾突出。雖然全球已探明鋰資源量達8900萬噸，但中國鋰原料對外依存度高達 65% ，其中硬巖鋰進口量的 83% 來自澳大利亞。在中美戰略競爭疊加澳中地緣政治擾動背景下，2022年澳洲鋰輝石精礦進口量價齊升，倒逼中國啟動戰略收儲機制，將鋰列入24種戰略性礦產目錄，并加速推進宜春鋰云母、青海鹽湖提鋰等本土資源開發。

2）鎳鈷資源布局存在雙重脆弱性。三元正極材料所需的鎳資源 80% 依賴印尼、菲律賓等東南亞國家，2020年起印尼實施鎳礦出口禁令。鈷資源則面臨剛果（金）掌控全球 70% 產量的單點風險，盡管中國企業通過股權并購掌握全球15座大型鈷礦中的10座（包括洛陽鉬業Tenke礦），但疫情導致的非洲物流阻滯仍使2021年鈷原料運輸周期延長 40% 。

3）鋰、鎳、鈷等礦產資源的供給成本存在極大不確定性。2021—2022年間，受到新能源動力電池主要組成部分材料價格大幅上漲的影響，電池化學材料（鋰、鎳、鈷、磷等原料）價格的變動對動力電池的成本帶來了嚴重不利影響。

2.2 續航能力

提高汽車里程續航能力是新能源汽車電池研發的一個重要課題。寧德時代的一款可自修復型超級電池，待機時間可超15年，續航里程或將超200萬公里。

2.3 充電速度

新能源汽車電池充電時間長，每行駛一段時間，大約需要1＼～2h進行充電。根據2019年中國新能源汽車用戶滿意度的調查顯示，以電池為唯一動力輸出的用戶，由于電池故障導致用車受到影響的次數約為120次左右，同比增長 8% 。由于電池的損耗狀況是使用者比較在意的問題，也是消費者選擇或者評估新能源汽車作為代步車的重要原因之一。為了解決這個問題，各生產企業在注重電池原料的選用問題之外，也在縮短充電的時間，增加超級快充電池的研究投入。

3新能源電池的發展對策

3.1 動力電池回收，生命周期閉環

當新能源汽車動力電池在其額定容量 20% 以內發生容量衰減時仍可正常使用；反之則將動力電池判定為報廢。當前，動力電池報廢處理主要采用梯次利用與再生利用相結合的循環經濟模式，兼具環境效益與資源經濟價值雙重優勢。具體而言，通過濕法冶金等先進工藝可高效提取鈷、鎳、錳等戰略金屬資源，實現材料再生率 395% 的工業化應用，在規避傳統填埋處置引致重金屬污染風險的同時，顯著提升能源載體全生命周期利用率。政策層面，國家發展和改革委員會與工業和信息化部等部委于2021年聯合發布《“十四五\"循環經濟發展規劃》，明確要求構建覆蓋電池生產、使用、退役、回收等環節的全程溯源管理體系，推動產業鏈上下游企業在剩余容量檢測、健康狀態評估等關鍵數據層面的多源異構數據互聯。市場實踐中，以寧德時代、比亞迪為代表的行業領軍企業已與上汽集團、廣汽新能源等整車制造商建立戰略聯盟，通過逆向物流網絡優化與智能拆解技術研發，著力構建生產-消費-回收-再生的生態化閉環，這標志著中國動力電池產業正加速向全生命周期綠色管理范式轉型。

3.2替代品研發與降本增效實施路徑

固態鋰電池與鈉離子電池已成為動力電池領域重點研發方向。固態鋰電池采用固態電解質替代傳統液態電解質，同時兼具隔膜功能，其結構特征可顯著提升電化學穩定性和安全性能。規?；a后，其資源利用效率將顯著提升，單位生產成本有望大幅降低。就資源稟賦而言，鈉資源的地殼豐度約為2.74% ，顯著高于鋰資源的 0.0065% ，且全球分布均衡性更優。鈉離子電池正極材料主要采用層狀金屬氧化物，負極可采用硬碳材料，無需使用銅箔集流體，材料成本可降低約 30% 。寧德時代通過自主研發的AB電池系統集成技術，構建了具備高能量密度C （160Wh/kg） 、快速充放電、高系統集成度及卓越低溫性能的鈉離子電池體系，將有效推動動力電池產業實現降本增效目標。

3.3 可持續生態構建：ESG治理體系深度賦能

1）零碳制造體系。寧德時代宜賓基地實現100% 綠電供應，通過數字孿生技術優化能耗，單GW·h產能碳強度下降至 35tCO₂e 。2）循環經濟網絡。構建電池生產-車端使用-梯次利用-材料再生閉環，格林美實現鎳鈷錳回收率99.3% ，鋰回收率超 92% 。3）碳足跡管理。應用區塊鏈技術實現供應鏈碳流可視化，建立從鋰礦開采到電池組裝的全程碳追蹤系統。

4）用戶碳賬戶體系。與螞蟻森林共建“電池護照”平臺，車主充放電行為可兌換碳積分，累計帶動1200萬用戶減碳8.6萬噸。

4結論

新能源電池行業“雙碳”自標推動行業邁向綠色發展，但仍然存在原材料成本高企、產業技術不足、外部市場環境變動等。從前述分析來看，受益于低成本和高安全特征，磷酸鐵鋰電池已占主導地位，領頭羊企業通過技術進步和國際化拓寬格局。后續應積極推進動力電池全產業鏈的閉環發展，加速固態鋰電及鈉離子電池等替代品的研發進度，減少對稀缺材料的過度依賴，綜合運用ESG理念提升電池產業碳治理能力，注重各方政策與企業的社會參與協同治理，通過技術革命、資源循環利用等推動新能源電池產業低碳化、信息化發展，助力“雙碳”目標實現。

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（編輯楊凱麟）