动力电池关键金属资源代谢与产业链风险应对策略研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 欧阳锌 |
| 答辩日期 | 2025-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 刘刚 |
| 关键词 | 动力电池 关键金属 钴 资源代谢 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然资源学 |
| 英文摘要 | 电动汽车动力电池是实现“双碳”目标的重要抓手，又对提升战略性新兴产业竞争力与保障国家安全至关重要。其大规模部署将推动铜、锂、钴、镍、锰、稀土等关键金属需求长期快速增长；然而，关键金属供应面临诸多挑战与风险，难以实现与需求增长同步扩张，尤其是伴生性关键金属钴——其原生资源供给受限于载体金属铜、镍的生产。未来，随着载体金属需求进入平台期与循环利用水平提升，载体金属原生供给增速逐渐放缓甚至下降，原生钴资源将进一步受到约束。在需求长期增长和供应受限的双重压力下，关键金属的供需失衡矛盾日益突出，成为全球大国竞争与博弈的重要战场。未来，动力电池及其关键金属产业链供应链格局将发生重大调整，脱钩断链风险持续攀升。因此，如何保障动力电池关键金属供需平衡及其产业链供应链稳定可持续发展，成为全球各国实现交通电气化转型与清洁能源转型的重大共同挑战。 基于此，本研究主要开展了以下工作：（1）构建动力电池关键金属多尺度资源代谢与供应链网络模型，量化追踪1990-2020年多时空尺度下钴资源代谢过程，深入挖掘供应链网络结构特征；（2）构建动力电池产业链量化分析模型，动态追踪全产业链各环节、各关键产品生产与投资格局现状与演化趋势；（3）开发综合静态截面与动态模拟的全产业链风险评估框架，在地缘政治冲突背景下，评估动力电池全产业链中各关键产品供应中断的发生概率，并模拟潜在供应中断风险在供应链网络中的传播、演化过程，识别动态风险传播路径、机制与模式，量化局部供应中断风险在整个供应链网络中的系统性影响。（4）构建“关键金属-载体金属”耦合“生产-消费”模型，综合研判未来钴、铜、镍资源的供需失衡风险，并系统性评估全生命周期过程中资源增量、资源节约、电池技术进步、延长寿命、缩小车型与电池、资源回收等策略在保障供需平衡上作用，为实现钴、铜、镍资源三者短、中、长期供需动态平衡提供优化路径。研究发现： 当前钴资源代谢过程及其供应链主要存在原材料供应高度集中、共伴生依存度高、供需结构错配、资源利用效率低、循环利用水平低等问题。其高度一体化、互联互通、相互依存的网络特征在吸收、缓解局部供应中断风险影响的同时，也可能会使其沿着生命周期过程纵向或沿着贸易关系横向传播，最终在整个供应链多层网络中引发难以挽回的系统性风险；而这种供应链系统性风险远比想象的大且呈上升趋势，局部供应中断扩散至全球的可能性在持续增加。同时，微观层面的局部供应中断风险往往以一种更加突变的方式涌现，使其难以被预警，极大地增加了供应链安全管理的难度，并延迟了风险管理工具作用的时效性。 当前及未来动力电池全产业链关键产品产能扩张计划与布局存在结构性失衡问题，包括上下游不协调、供应不足与过剩并存、区域分布不均衡等问题。其中，海外投资是推动未来动力电池产业链关键产品产能扩张的主要驱动力，总体呈现上游矿山与下游电池电芯制造海外投资火热、中游零部件关注度不够的特征。同时，这也使其暴露在地缘风险冲突下，地缘政治风险通过生产端和投资端的双重路径深刻影响全球动力电池产业链的安全性与稳定性。预计到2030年，上游关键原材料供应风险总体有所缓解，但钴资源风险仍然突出，中下游关键产品供应风险进一步向中国集中，脱钩断链风险持续攀升。 未来交通电气化转型将驱动钴资源与镍资源需求规模及结构发生重大改变，并在不同能源转型与电池技术发展情景下产生不同程度的供需失衡风险。从钴、铜、镍资源储需关系来看，如果不采取积极措施，当前资源储量仅能在磷酸铁锂电池技术或低钴低镍过渡电池技术情景下支撑既定政策情景下的交通电气化转型进程；而用镍替代钴的三元电池技术并不足以将原生钴资源需求压缩至当前储量范围内，同时也将推高镍资源需求量，引发新一轮的镍资源短缺问题。如果供需两侧齐发力，特别是在低钴低镍过渡电池技术发展路径下，当前的资源储备能够同时满足原生钴、铜、镍资源需求，为同时实现三者供需动态平衡提供了潜在可行性。然而从钴资源实际供需关系来看，供需失衡风险可能更为严峻且更具复杂性，不同能源转型路径与电池技术情景下差异明显，供应过剩与供应短缺交织出现。若能抓住时间窗口，实现多金属、供需两侧、短中长期协同管理，调配短中期（2020-2040年）内可能出现钴资源供应过剩以应对长期（2040-2050年）供应短缺，可以保障既定政策情景与宣布承诺情景下的交通电气化转型的平稳推进。 |
| 学科主题 | 自然资源学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 206 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/217230]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 欧阳锌. 动力电池关键金属资源代谢与产业链风险应对策略研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2025. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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