近日，廣州能源所袁浩然研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合北京工業(yè)大學(xué)吳玉鋒教授團(tuán)隊(duì)、井岡山大學(xué)羅旭彪教授、北京師范大學(xué)黃國和教授等多家科企單位在頂級學(xué)術(shù)期刊Nature上發(fā)表重要研究成果。該研究針對鋰電池行業(yè)面臨資源稀缺性、技術(shù)快速變革等獨(dú)特挑戰(zhàn)，開發(fā)了鋰循環(huán)可計算一般均衡（LCCGE）模型，首次實(shí)現(xiàn)了自下而上的生命周期分析與自上而下的經(jīng)濟(jì)建模方法的彌合，為全球鋰離子電池供應(yīng)鏈中的“價值-排放悖論”提供了量化依據(jù)。

鋰離子電池作為能源轉(zhuǎn)型和交通電氣化的核心技術(shù)，電池制造以及循環(huán)利用對實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)至關(guān)重要。然而，鋰離子電池供應(yīng)涉及多個國家，從澳大利亞和智利礦物開采到中國、韓國和歐盟金屬精煉最終到全球市場電池組裝，在全球形成了復(fù)雜的經(jīng)濟(jì)和法規(guī)網(wǎng)絡(luò)，極大限制了關(guān)鍵金屬礦物的采購。迫在眉睫的礦產(chǎn)短缺中，先進(jìn)的回收退役鋰離子電池技術(shù)極大地提高了工業(yè)效率并減少供應(yīng)鏈的碳足跡，而設(shè)計電極材料生產(chǎn)和新興回收行業(yè)之間關(guān)鍵的系統(tǒng)性碳減排動態(tài)路徑聯(lián)系經(jīng)常丟失。現(xiàn)有研究多聚焦于特定的回收階段或部分經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，缺乏對政策調(diào)整、貿(mào)易動態(tài)和技術(shù)創(chuàng)新之間復(fù)雜的系統(tǒng)性分析，亟需一種能夠捕獲鋰離子電池回收過程級細(xì)節(jié)與宏觀經(jīng)濟(jì)模型動態(tài)聯(lián)系的綜合性戰(zhàn)略框架，以制定全面且可持續(xù)的電池供應(yīng)鏈深度脫碳策略。

鑒于此，該研究開發(fā)的LCCGE模型首次將生命周期評價的微觀技術(shù)細(xì)節(jié)與可計算一般均衡模型的宏觀經(jīng)濟(jì)動態(tài)相結(jié)合，從而能夠精準(zhǔn)模擬不同政策、技術(shù)及貿(mào)易策略對全球供應(yīng)鏈經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境足跡的連鎖效應(yīng)。“價值-排放悖論”表明附加值較低的采礦環(huán)節(jié)，以18.78%的經(jīng)濟(jì)價值貢獻(xiàn)，產(chǎn)生了38.52%的碳排放；附加值較高的正極材料生產(chǎn)環(huán)節(jié)，以34.82%的排放，創(chuàng)造了42.56%的經(jīng)濟(jì)價值。這一結(jié)構(gòu)性失衡表明，產(chǎn)業(yè)鏈脫碳的關(guān)鍵在于制造環(huán)節(jié)的重點(diǎn)治理，并迫切需要發(fā)掘循環(huán)經(jīng)濟(jì)的減排潛力。通過對上千種復(fù)雜情景的系統(tǒng)性模擬研究，證實(shí)了單一的減排政策的效果相對有限且易引發(fā)“負(fù)擔(dān)轉(zhuǎn)移”等負(fù)面效應(yīng)；并提出了一種實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)深度脫碳的最優(yōu)路徑，即“全球協(xié)同+區(qū)域定制”的綜合性戰(zhàn)略框架。該框架建議各國在技術(shù)、貿(mào)易和環(huán)境政策上展開跨區(qū)域合作，同時根據(jù)自身在供應(yīng)鏈中的角色量身定制各自的循環(huán)經(jīng)濟(jì)策略。研究提出的最優(yōu)策略框架，為有效應(yīng)對上述挑戰(zhàn)提供了協(xié)同治理機(jī)制。在該策略下，預(yù)計到2060年全球鋰電池供應(yīng)鏈的平均排放強(qiáng)度可降低35.87%，其中中國的減排潛力可達(dá)42.35%，美國、歐盟的減排潛力也分別可達(dá)39.14%、37.28%。

近年來，袁浩然研究員團(tuán)隊(duì)在新能源器件循環(huán)利用能力提升方面取得系列突破，此次成果標(biāo)志著中國科學(xué)院廣州能源研究所在新能源產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究領(lǐng)域邁入國際前沿，為全球退役鋰離子電池供應(yīng)鏈深度脫碳提供了科學(xué)藍(lán)圖。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09617-4

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