《Resources, Conservation and Recycling》：Modelling material recovery from end-of-life electric vehicle batteries in Australia to 2050
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澳大利亚电动汽车（EV）采用率的上升带来了废物管理挑战，考虑到目前缺乏成熟的锂离子电池回收行业。本研究开发了一个材料流模型，用于评估到2050年每年影响电池废物量和正极材料回收潜力的未来情景。该模型显示，到2050年，来自EV的废弃锂离子电池（LiBs）年废物
澳大利亚电动汽车（EV）采用率的上升带来了废物管理挑战，考虑到目前缺乏成熟的锂离子电池回收行业。本研究开发了一个材料流模型，用于评估到2050年每年影响电池废物量和正极材料回收潜力的未来情景。该模型显示，到2050年，来自EV的废弃锂离子电池（LiBs）年废物量可能在50万至90万吨之间，具体取决于EV市场预测轨迹。研究人员的分析表明，未来电池化学、尺寸、预期寿命和回收效率的变化可能会显著影响回收材料的潜在价值。其中一个最重要的变量是回收效率，它有可能将回收材料的总质量提高200%以上。本研究的结果可供利益相关者用于进一步的政策制定，并为回收基础设施的未来投资提供信息。
**研究背景与问题**
随着电动汽车（EV）在全球范围内的普及，其被视为比内燃机车辆更可持续的交通方式，因生命周期温室气体排放更低。在澳大利亚，预计到2050年几乎所有新车销售均为EV，这将导致大量锂离子电池（LiBs）需求，并带来报废（EoL）电池废物管理挑战。然而，澳大利亚目前缺乏成熟的LiB回收工业，落后于国际同行；现有企业主要进行收集、分类和机械预处理，然后将材料出口至海外进行冶金分离。低EoL电池产量阻碍了本地投资，同时电池化学（如钴、镍含量变化）也影响回收材料价值。因此，开展本研究以评估未来情景对电池废物量和材料回收潜力的影响，为政策制定和投资决策提供依据。
**研究内容与结论**
研究人员利用材料流分析（MFA）开发了一个动态模型，追踪澳大利亚乘用车EV市场LiB材料从入市到回收的流动，时间跨度2015–2050年（排除中重型车辆及手持电子设备）。通过设置10个情景（基线、4种EV销售预测、1种电池寿命、3种电池化学、1种回收效率），模型评估了各参数对EoL电池年度废物量和正极材料（锂、钴、镍、铜、锰、铝、铁）回收潜力的影响。结论：到2050年，澳大利亚EV LiB年废物量在50万至90万吨之间；回收效率是最关键变量，可增加总回收材料质量超过200%；电池寿命延长（从8年至15年）会显著延迟废物产生时间并降低可回收量；不同电池化学（如NCX、LFP、新技术）导致回收材料组成大幅变化，高镍/钴化学提供更高价值。论文发表在《Resources, Conservation and Recycling》。
**主要关键技术方法**
本研究采用材料流分析（MFA），结合公开数据（澳大利亚统计局汽车销售历史、CSIRO四种EV销售预测轨迹（Slow、Slow-Moderate、Moderate-High、High））和作者假设。关键参数：电池寿命通过Weibull分布建模（正常8年，延长15年）；电池化学设定四种情景（NCX、LFP、新技术、平均）；电池尺寸假设随PHEV向BEV转变从357.93 kg增至466.7 kg；回收效率分两种（基于Accurec工业数据的平均效率与实验室高效99%）。无样本队列来源，所有数据来自文献和政府报告。
**研究结果**
**4.1 电池库存流出**
通过MFA模型模拟，发现EoL电池年度流出量随时间持续增加。在基线情景下，2033年流出量超过10万吨，表明本地回收厂具有可行性。EV销售速率差异导致显著变化：高采纳情景下2036年流出量达308,467吨，远超慢速情景。
**4.2.1 销售预测情景的影响**
比较四种EV采纳率情景（Slow、Slow-Moderate、Moderate-High、High），发现高采纳情景下可回收金属总质量约为慢速情景的两倍（16万吨 vs 8万吨）。到2030年，高预测情景下回收材料价值可达1.4亿澳元（基于2024年价格）。这表明高采纳率可提前并增加废物流。
**4.2.2 电池寿命的影响**
延长电池寿命（15年）与正常寿命（8年）对比：延长寿命情景下，到2050年仅回收8.3万吨材料，而基线为15.2万吨；且回收价值到2034年才突破2000万澳元。说明寿命延长显著推迟废物产生和回收时间。
**4.2.3 电池化学的影响**
四种化学情景（平均、NCX、LFP、Li-S/Air）显示巨大差异：NCX情景下到2050年回收镍10.06万吨、钴1.51万吨；LFP情景仅回收镍4.09万吨、钴0.61万吨（仅为NCX的40%）；新科技情景（Li-S/Air）总回收量更低，反映材料价值下降。表明化学组成直接影响回收经济性。
**4.2.4 回收效率的影响**
高效率回收情景（实验室级99%回收率）与平均工业效率对比：相同材料流入下，高效率可提取32.38万吨材料，而平均效率仅15.76万吨，增加主要来自铝和锂的回收。这强调技术突破对回收潜力的放大作用。
**讨论与结论**
讨论指出，本研究预测的EV LiB废物量高于先前澳大利亚研究（如Randell 2016预测2036年18.8万吨，本研究中高情景达30.8万吨；Langdon等2023预测2050年19.9万吨，本基线为87.8万吨），差异源于更乐观的EV采纳率假设、考虑更换电池及较短生命周期。欧洲回收厂（如Umicore处理7000吨/年）表明，澳大利亚在2030年左右即可产生支撑万吨级工厂的废物量，具备发展本地回收工业的潜力。但电池寿命延长、化学变化等不确定性可能延迟投资，强调定期透明报告EV销售、电池化学和寿命的重要性。局限包括缺乏一次数据和电池化学预测的不确定性。
**研究结论翻译**：影响支持澳大利亚国内回收工业的锂离子电池原料长期可用性的因素众多且复杂。本研究分析了可能影响报废电池长期可用性和报废电池中有价值元素潜在回收率的重要因素。关键因素如电池寿命、电池化学和回收效率可以显著影响长期结果。结果表明，在未来5–10年内，通过回收废电池有可能提取巨大的潜在价值。然而，关键的不确定性，如预期电池寿命和电动汽车采用率的变化，可能给回收行业带来挑战。这是因为在未来特定时间点可供回收的报废电池的可用性将受到这些因素随时间变化方式的极大影响。如果电池寿命增加，锂离子电池到达报废市场将出现显著延迟。这些见解强调了主动政策协调和战略规划的必要性，以使回收能力与电动汽车报废锂离子电池流量的预期演变相一致。建立明确的收集框架和对国内加工的财政激励等政策对于减轻材料供应和回收能力之间的时间不匹配至关重要。最终，研究结果有助于理解电池数量和电动汽车报废锂离子电池废物产生的时间框架。这对回收基础设施投资的最佳时机具有广泛意义。总体而言，包括回收商、政策制定者和消费者在内的利益相关者可以从电动汽车电池回收中获益。研究人员希望此项研究有助于告知利益相关者澳大利亚电动汽车报废电池流将如何演变，以便他们能够就如何管理这一宝贵资源和机遇做出更好的分析、判断和决策。
