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回收废旧电池能减排多少碳？最新实证研究发布
2026-02-2814
全球首个基于工业级数据的锂电池湿法回收碳足迹研究出炉。
随着电动汽车的快速普及，废旧动力电池的回收利用越来越受到关注。那么，电池回收到底能减少多少碳排放？回收后的材料（再生材料）真的比开采新矿石（原生材料）更环保吗？
清华大学环境学院 张少君团队联合中国汽车技术研究中心中汽碳 孙锌团队、及宁德时代、福特汽车研究院、沙特阿美等机构，历时多年积累，完成了迄今为止 全球规模最大、数据最真实的锂电池湿法回收 碳足迹研究。研究团队实地调研了 46家回收工厂 ，这些工厂的总产能约200万吨，占2023年 全球回收产能的50% 。相关成果近日发表在国际环境领域Top期刊《Environmental Science & Technology》上。

目前电池回收主要有三种技术路线：
火法冶金（pyrometallurgy）
  • 高温熔炼，回收金属合金
  • 能耗高，锂回收率低
湿法冶金（hydrometallurgy）? 本研究重点
通过酸浸、萃取等化学工艺分离金属
目前全球主流技术 ，中国回收产能的主导方式
优点：回收率高（镍钴锰>98%，锂>90%），产品纯度高
本研究调研的46家工厂均采用湿法工艺
物理/直接回收（direct recycling）
低温物理修复，直接再生正极材料
新兴技术，尚未大规模应用
为什么研究湿法？
因为它是2023年中国及全球电池回收的 主流工业技术 ，占据绝大部分产能。




01


湿法回收减碳效果被严重低估


过去的研究低估了回收的环保价值。
此前，一些研究认为回收磷酸铁锂（LFP）电池可能反而会增加碳排放。但这项最新研究发现， 这些结论是基于不准确的假设 ——过去的研究往往高估了回收过程的能耗（如10-16 GJ/吨），而实际工业生产中只需要 5-6 GJ/吨 。
更重要的是， 锂和磷酸铁的回收率已经超过90% ，远高于之前研究的假设。这意味着回收的减碳潜力被大大低估了。


02


四种回收产品，减碳效果各不相同


研究团队将 湿法回收 流程分为 四个阶段 （如图1所示），每个阶段产出不同的再生产品：

图1 电池湿法回收四阶段及各阶段产品碳排放强度 （每个点代表一家工厂的实测数据）
第一阶段：黑粉（Black Mass）
  • 通过拆解、热解、破碎获得的粉末混合物
  • 碳排放： LFP电池0.30 kg CO?/kg
第二阶段：金属盐
  • 通过酸浸、萃取等工艺得到硫酸镍、硫酸钴、碳酸锂等
  • 碳排放比新开采降低4-85%
  • 以碳酸锂为例：每公斤再生碳酸锂比新开采可减排 9.5 kg CO? （降幅78%）
第三阶段：前驱体
  • 镍钴锰氢氧化物等电池材料中间体
  • 跳过多道萃取工序，减碳潜力高达48%
第四阶段：正极材料
  • 直接生产可用于电池的正极材料
  • 这是最新的湿法回收技术，相比原生材料减排61%
  • 采用完全再生的正极材料来生产电池包，可比新开采实现：
  • LFP电池减排 11% （2-14%）
  • 镍钴锰酸锂（NCM 811）电池减排 24% （12-27%）
?? 技术亮点
第三、四阶段代表的是 新型湿法工艺 ——跳过传统的多次萃取步骤，通过一步萃取工艺，直接回收前驱体或正极材料。这比传统湿法（只回收到金属盐） 更节能、更减碳 ，是湿法回收技术的重要进步方向。


03


2050年中国电池湿法回收可累计减排1.5-4.3亿吨


研究团队结合动态车队模型 （Dynamic Fleet Model），预测了中国电动汽车电池湿法回收的长期减碳潜力：
到2035年：
  • 再生材料可满足锂需求的9-34%、镍需求的5-43%、钴需求的8-39%
  • 单车减排：LFP电池0.4-1.4 kg CO?/kWh，NCM 811电池1.0-6.4 kg CO?/kWh
到2050年：
  • 再生材料可满足锂需求的60-75%、镍需求的58-85%、钴需求的76-95%
  • 单车减排：LFP电池2.0-2.5 kg CO?/kWh，NCM 811电池8.9-12.3 kg CO?/kWh
  • 2023-2050年累计减排1.5-4.3亿吨CO? （相当于5-12%的电池生产碳排放）

图2 2023-2050年中国电动汽车电池初级生产碳排放及湿法回收减排潜力预测
说明：以上预测基于湿法回收技术持续主导市场的假设。未来如果物理直接回收等新技术大规模应用，减碳效果可能更好。


04


真实世界比实验室更复杂


研究还揭示了一个重要现象： 为了满足市场对高镍电池的需求，回收过程中常常需要补充新开采的镍盐 。
例如，如果回收的是镍钴锰比例为5:2:3的电池，但市场需要8:1:1的高镍材料，就必须添加新的硫酸镍。这部分“补料”的碳排放占到总排放的 30-55% 。
这提醒我们： 电池回收的环保效果，不仅取决于技术本身，还取决于整个产业链的匹配度 。

图3 原生材料 vs 再生材料制造电池的碳足迹对比 （2023年与2035年）


05


对全球电池政策的启示


这项研究为欧盟《电池与废电池法规》等政策中 湿法回收的碳足迹核算 提供了重要参考：
  1. 建立真实的行业基准 ：基于实际工业数据，而非实验室模拟
  2. 完善回收核算方法 ：明确不同回收产品（黑粉、金属盐、前驱体、正极）的碳足迹计算规则
  3. 重视回收体系建设 ：中国已建立超过15,000个电池回收网点，覆盖几乎所有城市
  4. 鼓励技术创新 ：支持“一步萃取”的新型湿法工艺和物理直接回收技术，进一步提升减碳潜力

06


写在最后


电池回收不仅是资源循环利用的需要，更是实现“双碳”目标的重要路径。这项研究首次用 真实的工业数据 证明：
? 湿法回收 的减碳效果比之前认为的 更好
? 新型 湿法技术 （直接回收前驱体和正极） 潜力巨大
? LFP电池的 湿法回收 同样具有 显著的环保价值
随着回收技术的进步和产业规模的扩大，废旧电池的“重生”将为中国乃至全球的绿色转型贡献更大力量。
作者信息
Min Liu,? Xin Sun,? Ruixi Shen, Xinying Zhou, Yijuan Zhang, Xuexing Pan, Hyung Chul Kim, Wei Shen, Daniel De Castro Gomez, Xin He, Ye Wu, and Shaojun Zhang*
（注： ? 刘敏和孙锌为共同第一作者， * 张少君为通讯作者）
研究单位
清华大学环境学院、中国汽车技术研究中心、宁德时代、福特汽车研发中心、沙特阿美
发表期刊
Environmental Science & Technology（SCI一区Top期刊）
原文链接
https://doi.org/10.1021/acs.est.5c10922

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