井冈山大学，首次发表Nature论文

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

锂离子电池供应链对于全球脱碳至关重要，但其生产环节分布在全球各地，这给碳管理带来了巨大挑战。

2025 年 10 月 22 日，北京工业大学吴玉锋、中国科学院广州能源所袁浩然、井冈山大学罗旭彪、北京师范大学黄国和作为共同通讯作者（北京工业大学翟梦瑜为第一作者），在国际顶尖学术期刊Nature上发表了题为：A circular economy approach for the global lithium-ion battery supply chain（全球锂离子电池供应链的循环经济模式）的研究论文。

破解锂电池供应链碳中和难题：全球合作与本地化策略是关键

锂离子电池是全球脱碳（指通过减少二氧化碳等 温室气体排来应对 气候变化 的过程）的核心装备，该研究开发了一个锂循环可计算一般均衡（LCCGE）模型，将生命周期理念与全球经济动态相结合，以系统评估脱碳路径，揭示了锂离子电池供应链中一个显著的“价值-排放悖论”，该研究还显示，单纯靠回收利用对碳排放的减少效果有限，而通过全球合作和本地适应相结合的环境、技术和贸易杠杆所产生的协同效应，可实现最高效果。这项研究为复杂全球供应链的脱碳提供了蓝图，并为分析其可持续性建立了框架。

供应链碳足迹困境

随着全球向净零排放目标加速迈进，锂离子电池市场预计将从 2020 年的 300 亿美元增长至 2030 年的 1800 亿美元。作为能源转型和交通电动化的关键装备，电池生产过程中的碳足迹却十分可观。

从采矿、精炼到正极材料合成，整个生产链条的碳排放可能抵消其使用阶段的环保收益。更复杂的是，全球供应链地理分布分散，导致碳排放分布不均，给碳核算和减排管理带来巨大挑战。

价值-排放悖论

研究团队分析了 2018-2022 年数据，发现了一个显著的结构性问题：上游矿产开采环节承担了不成比例的碳排放。具体而言，上游采矿仅贡献了 18.78% 的经济价值，却产生了 38.52% 的碳排放。而下游正极材料生产创造了 42.56% 的经济价值，仅产生 34.82% 的排放。

这种悖论在资源丰富地区尤为突出。以“锂三角”国家（玻利维亚、智利、阿根廷）为例，其采矿活动占供应链总排放的 9.01%，却只贡献了 4.74% 的经济产出。

根源在于上游开采依赖化石燃料的高碳强度，与回收行业的碳效率形成鲜明对比。回收部门以 5.15% 的经济价值贡献了仅 0.28% 的排放，显示出巨大的减排潜力。

全球锂离子电池供应链的累计温室气体排放量和经济产出

地理分布与碳不平等

这种结构性失衡在地理上表现为生产和排放的高度集中。中国是主导性的生产型排放中心，占全球总排放的 51.40%，是第二大贡献者“锂三角”国家的五倍多。

这种集中生产通过国际贸易驱动了显著的隐含碳流动。从消费侧核算看，欧盟和美国是主要的隐含碳净进口国。2022 年，欧盟基于消费的排放是其基于生产的出口排放的六倍多。相反，中国和澳大利亚-新西兰等资源丰富国家是主要的净出口国。中国的出口排放远超其进口排放。

创新研究方法

为系统评估循环经济路径，研究团队开发了锂循环可计算一般均衡（LCCGE）模型。该模型创新性地将生命周期思维与全球经济动态相结合，包含两个定制模块：锂循环动力学模块，模拟整个电池生命周期的物料流动；温室气体排放核算模块，追踪碳足迹。这使得模型能够同时预测经济和环境结果，评估复杂的全球因素，并映射系统变化和级联效应。

基于这一分析工具，研究团队设计了系统化的多层级情景分析，全面探索可能的脱碳路径。框架包含三个基线共享社会经济路径（SSP）轨迹，引入不同的回收强度，探索四种区域协调方案。

最终将这些维度合成为 1036 个综合路径，在单区域和跨区域层面结合环境、技术和贸易政策。

回收策略的复杂性

研究发现，尽管回收是循环经济的基石，但其政策设计需要细致的权衡，并会产生显著的跨区域溢出效应。

政策强度很重要：适度、政策驱动的方法提供了更稳定的长期路径，而过于激进的策略可能引发边际收益递减，尤其是在日本-韩国等技术先进经济体。

合作的地理导向也至关重要。消费者导向的方案全球效果最好（到 2060 年减排 16.30%），但其成功是不均衡的，在发达国家市场如美国带来强劲收益，却可能导致资源出口国排放强度增加。

区域差异化策略

该研究揭示了最优脱碳不是通过单一全球指令实现的，而是通过符合区域原型的定制策略。

在二维联合策略下，技术-贸易合作是最有效的（平均减排 35.87%），也是中国的最佳路径，产生其最高的减排效果（42.35%）。发达经济体如美国（41.02%）、欧盟（38.50%）和日本-韩国（33.97%）在环境-技术合作下实现最大减排。新兴工业枢纽如东盟国家从技术导向的全球合作中受益最多。

当转向三维联合策略时，环境、技术和贸易合作的全面整合最大化了大多数地区的脱碳潜力。中国达到 43.31%，美国 42.15%，欧盟 40.13%。即使是资源依赖型经济体也实现了显著收益，如澳大利亚-新西兰（24.46%）和“锂三角”国家（25.14%）。

效率与公平的权衡

该研究的一个关键发现是，最大化全球平均效率与确保公平结果之间的内在权衡。消费者导向的方法产生最高的全球减排效果，但同时将环境负担外部化给资源出口国。

这一原则延伸到复杂的综合策略：对发达经济体最优的情景可能对澳大利亚-新西兰等资源丰富国家不是最有益的，后者在更聚焦的技术-贸易合作下表现更好。

这凸显了一个关键政策挑战：基于单一指标看起来“全球最优”的策略可能掩盖对特定参与者的显著不利。因此，设计稳健的全球框架需要多目标方法，明确考虑分配影响并纳入缓解溢出效应的机制。

可行且公正的转型框架

该研究强调，全球锂离子电池供应链的深度且公平脱碳需要超越单一政策的综合多层级框架。

该框架必须建立在坚实的国际合作基础上，确保经济可行性，并采用根据区域准备度定制的差异化方法：发达经济体可以率先实施全面策略，而新兴枢纽追求分阶段、技术聚焦的路线图。

该框架的基石是统一的大数据平台与整个供应链的统一生命周期碳足迹标准相结合。这一基础架构对于实现公平治理至关重要。

研究表明，最深度的脱碳路径需要整合多个政策杠杆。最高全球平均减排（35.87%）是通过结合跨区域技术与贸易合作与区域定制的国内循环经济政策实现的。这种协同方法在关键制造经济体中被证明高度有效，在美国产生 39.14% 的潜在减排，欧盟 37.28%，中国 42.35%。

中国在全球正极材料产出中的份额可能从 2030 年的 65.06% 增至 2060 年的 69.23%。这一稳定性反映了已形成规模经济的强大影响力，也意味着现有生产侧核算框架将不成比例的碳负担置于制造区域。

论文链接：

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