《Resources, Conservation and Recycling》：Probabilistic modeling of European Li-ion battery production and recycling
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欧盟锂离子电池产能与回收体系评估：基于新数据库和系统动力学的有效产能测算显示，到2035年宣布的电池产能（750-855GWh/年）仅能满足需求的45-51%，回收产能受原料制约可能下降30-50%，需加速部署并保障原料供应。
作者：Lo?s Miraux、Tanguy Manescau、Vincent Bos
机构：能源经济研究所（I-Tésé）、法国原子能及替代能源委员会（CEA），地址：法国吉夫-苏尔-伊维特（91191 Gif-sur-Yvette）
摘要
锂离子电池的生产和回收能力的部署对欧盟实现战略自主性和气候中和的目标至关重要，但已宣布的项目仍面临较高不确定性。本研究利用新的项目公告数据库、概率框架以及电池需求、老化过程和二次利用的系统动力学模型，估算了2020至2035年间欧洲巨型电池工厂（Gigafactories）、生产基地（Spokes）和回收中心（Hubs）的实际产能。结果显示，到2035年电池年产量可能达到750-855吉瓦时（GWh），仅占宣布产能的45-51%，远低于预计的1500吉瓦时需求。如果不受国际废料进口限制，回收能力可达每年0.72百万吨电池（Spokes）和0.28百万吨黑色物质（Hubs），关键金属的闭环回收率约为9-10%。然而，若无进口，国内原材料短缺将导致回收能力减少30-50%，尤其是当电动汽车电池进入二次利用阶段时，循环经济效果将更加恶化。总体而言，要实现欧盟的循环经济和战略自主性目标，需要加快产能部署并确保原材料供应的可靠性。
引言
锂离子（Li-ion）电池是能源转型的关键技术，尤其是在交通运输领域，电动汽车的普及被视为脱碳的关键举措（IPCC 2022）。尽管欧盟对2035年禁止新燃机汽车和货车的规定有所调整，但仍需迅速扩大电动汽车产量及相关产业链的工业产能，包括采矿、阴极和阳极活性材料生产、电池单元制造（巨型电池工厂）、废旧电池预处理及黑色物质回收（生产基地），以及黑色物质的冶金加工以提取关键金属（回收中心）。
除了应对气候目标外，这种产能部署对欧盟的战略自主性也至关重要。在当前地缘政治环境下，保护主义抬头、供应链频繁中断以及相互依赖关系被政治化的背景下，欧盟亟需建立更加韧性和安全的供应链（Drezner等，2021；Gomart和Jean，2023；Vicard和Wibaux，2022）。工业主权意味着通过维护强大的国内生产能力来减少对战略物资的依赖。这些目标推动了诸如“净零工业法案”和“关键原材料法案”等政策的出台（欧盟委员会，2025年）。
多项行业监测报告显示，到2030年欧洲的巨型电池工厂年产能预计在0.8至1.6太瓦时（TWh）之间（Link等，2025）。类似的回收工厂公告也显示，预计回收能力约为每年0.50百万吨电池（Spokes）和0.35百万吨黑色物质（Hubs）（Stephan，2025）。然而，实际能实现多少产能仍不确定，因此欧盟的战略自主性程度也有待评估。2024年Northvolt的突然破产，以及其他巨型电池工厂（如ABEE、ACC）和回收企业（如Eramet、BASF、Li-Cycle）计划的取消或暂停，都凸显了这些不确定性。即使项目建成并投入运营，由于延误、产能爬坡时间、废料产生和利用率不足，实际产能也会低于预期。此外，产业链各项目之间的相互依赖性加剧了不确定性，尤其是回收工厂在初期运营阶段严重依赖巨型电池工厂产生的废料。此外，电池化学成分的不断变化也增加了不确定性，目前欧洲主导的电池技术是镍锰钴（NMC）电池，但全球趋势正逐渐转向磷酸铁锂（LFP）电池（BNEF，2025）。
弗劳恩霍夫研究所（Fraunhofer Institute）的最新研究提出了一个概率方法框架，用于分析未来欧洲巨型电池工厂的产能（Wicke等，2025），估计2030年的实际产能为0.92-1.2太瓦时（Link等，2025）。然而，该分析仅关注电池单元生产，未涵盖回收环节或材料流动，也未将产能趋势与需求动态、金属流动及原材料供应限制联系起来。在产业链各环节高度相互依赖的背景下，这种综合性分析对于评估欧盟的产能部署和回收目标至关重要。
本研究通过整理新的欧洲项目公告数据库，并对产业链三个关键环节（巨型电池工厂、生产基地、回收中心）的产能进行概率建模，填补了这些空白。模型结合了废料供应限制、电池需求和库存动态的系统动力学方法，以及详细的材料流动描述。
部分内容摘要
概述
为准确反映欧洲锂离子电池的生产和回收能力及其相关材料流动，该模型基于六个组成部分（见图1）：
•项目数据库： 为本研究专门编制的全面数据集，包含所有已宣布的欧洲巨型电池工厂、生产基地和回收中心项目的技术、产能及背景信息。
•概率实施模型： 基于弗劳恩霍夫研究所的框架（Wicke等，2025），结合了……
项目风险等级
图2a展示了弗劳恩霍夫研究所（Wicke等，2025）根据三种工厂类型（巨型电池工厂、生产基地、回收中心）定义的11项风险标准的评分分布。
超过三分之二的巨型电池工厂产能仍处于规划阶段，仅有五分之一（19%）处于建设阶段，仅有13%已投入运营。生产基地和回收中心的产能发展阶段略领先于前者。
结论
通过整合新的电池生产和回收项目公告数据库以及电池需求和库存变化的系统动力学模型，本研究首次运用概率框架评估了欧洲电池产业链三个关键环节（巨型电池工厂、生产基地、回收中心）的实际产能和材料流动。结果显示，到2035年，欧盟宣布的巨型电池工厂产能中仅有约一半能够真正实现。
作者贡献声明
Lo?s Miraux： 负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、模型验证、方法论设计、调查分析、数据整理及概念构建。
Tanguy Manescau： 负责撰写、审稿与编辑、数据可视化、模型验证、软件开发及数据分析。 负责撰写、审稿与编辑、项目监督、资源协调及项目管理。
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢法国住房与自然规划总局（DGALN）在ANTIBES项目（ANTIBES项目旨在预测能源和数字化转型相关需求）框架下的支持，该项目由DGALN与法国原子能委员会（CEA）共同开展，合同编号为2103637369（参考编号CEA DES 6080）。
