當(dāng)下，全球電池產(chǎn)能正在持續(xù)上升。2025 年，電動(dòng)汽車的新車銷量已占全球汽車 25% 以上，前者依賴鋰離子電池或其他新型電池。據(jù)國際清潔運(yùn)輸委員會(huì)預(yù)計(jì)，2030 年，全球電動(dòng)汽車廢舊電池預(yù)計(jì)達(dá)到 120 萬塊，2040 年這一數(shù)字可能增長(zhǎng)到 1,400 萬塊。

面對(duì)即將到來的海量電池退役高峰，應(yīng)該如何更安全、更高效地處理這些廢舊電池，成為企業(yè)、高校和公共研究中心面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。他們的共同目標(biāo)是：通過回收鋰、鈷、鎳等關(guān)鍵原材料，既能減輕對(duì)原生礦產(chǎn)的依賴，又能減少對(duì)環(huán)境造成的影響。

近日，歐洲專利局（EPO）和國際能源署（IEA）對(duì)電池循環(huán)利用領(lǐng)域進(jìn)行了全面分析，聯(lián)合發(fā)布了一份名為《電池循環(huán)利用：面向未來關(guān)鍵材料來源的創(chuàng)新趨勢(shì)》（Battery circularity：Innovation trends for a future source of critical materials）的報(bào)告。

該報(bào)告基于過去二十年的全球?qū)＠麛?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，分析了 24 項(xiàng)技術(shù)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)情況，涵蓋約 16,000 項(xiàng)發(fā)明以及近 4,000 個(gè)國際專利族（IPF）。重點(diǎn)梳理了新興趨勢(shì)、領(lǐng)先創(chuàng)新者以及電池循環(huán)利用在降低歐洲對(duì)進(jìn)口原材料依賴方面的潛力。

一位業(yè)內(nèi)人士告訴 DeepTech：“從這份報(bào)告可以看到，企業(yè)很早前就意識(shí)到電池原料會(huì)竭盡，因此很早在電池循環(huán)利用方面就進(jìn)行了布局。未來，掌握電池循環(huán)再生技術(shù)的企業(yè)將有可能建立較大的競(jìng)爭(zhēng)壁壘，而直接再生技術(shù)壁壘高但效益也高。 ”

全球創(chuàng)新爆發(fā)：電池循環(huán)技術(shù)增速遠(yuǎn)超生產(chǎn)制造

電池循環(huán)利用技術(shù)是實(shí)現(xiàn)電池再利用和回收的關(guān)鍵。整體來看，汽車公司通常專注于回收，而礦業(yè)公司則將重點(diǎn)放在化學(xué)轉(zhuǎn)化方面。根據(jù)報(bào)告數(shù)據(jù)，過去十年電池循環(huán)利用專利增長(zhǎng)超 7 倍，與電池循環(huán)利用相關(guān)的專利申請(qǐng)?jiān)?2017 年開始激增；同年，全球電動(dòng)汽車銷量首次突破百萬輛大關(guān)。

2017 至 2023 年，電池循環(huán)利用技術(shù)的年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá) 42%。與之對(duì)比的是，電池制造領(lǐng)域的整體增長(zhǎng)率為 16%，全技術(shù)領(lǐng)域的增長(zhǎng)率則約 2%。

也就是說，與電池生產(chǎn)技術(shù)迭代相比，電池循環(huán)利用的創(chuàng)新步伐更快。這在工業(yè)史上并不常見，通常一項(xiàng)技術(shù)成熟后，回收利用才會(huì)跟上；而目前的情況是，電池還在大規(guī)模生產(chǎn)階段，循環(huán)利用技術(shù)已追趕上甚至更快。

該業(yè)內(nèi)人士對(duì) DeepTech 表示，越來越多國家意識(shí)到電池制造的原料會(huì)不斷耗盡，只有讓舊電池進(jìn)入循環(huán)，才能持續(xù)不斷地造新電池。于是，他們紛紛搶先發(fā)表專利，防止后續(xù)階段遭受技術(shù)封鎖。現(xiàn)在，電池循環(huán)利用已正式演變?yōu)榇髧a(chǎn)業(yè)的“新戰(zhàn)場(chǎng)”。

從報(bào)告呈現(xiàn)的發(fā)展趨勢(shì)來看，創(chuàng)新浪潮與電池市場(chǎng)爆發(fā)同步。近年來，電池市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)在 5 倍以上，從 2020 年的約 180 吉瓦時(shí)增長(zhǎng)到 2024 年的 1,100 吉瓦時(shí)。報(bào)告預(yù)測(cè)，到 2030 年，電池市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 3,500 吉瓦時(shí)。

圖丨電池循環(huán)性領(lǐng)域國際專利族的復(fù)合年增長(zhǎng)率（來源：EPO）

國際能源署執(zhí)行主任 Fatih Birol 表示：“在電力時(shí)代，電池已成為能源安全和工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的基石，只有各國圍繞電池建立起強(qiáng)大的循環(huán)經(jīng)濟(jì)體系，才能充分發(fā)揮它的價(jià)值。加速回收和再利用方面的創(chuàng)新可以緩解關(guān)鍵礦產(chǎn)供應(yīng)鏈的壓力，減少環(huán)境影響，并創(chuàng)造新的經(jīng)濟(jì)機(jī)遇?！?/p>

中國正在同時(shí)掌控礦產(chǎn)精煉與回收兩端

2023 年，亞洲占電池循環(huán)利用領(lǐng)域 IPF 總量的 63%。根據(jù)報(bào)告洞察，近年來的一個(gè)顯著的變化是：2019 年之前，電池循環(huán)利用領(lǐng)域的專利申請(qǐng)主體包括豐田、LG 和住友金屬礦山等日韓企業(yè)。

此后，這一格局發(fā)生了改變，值得關(guān)注的是，寧德時(shí)代子公司邦普循環(huán)（Brunp）位居榜首，在 2020 至 2023 年的國際專利申請(qǐng)量達(dá)到了第二名豐田的兩倍以上。

得益于寧德時(shí)代制造廢料的天然優(yōu)勢(shì)，邦普循環(huán)形成了從原料到技術(shù)再到產(chǎn)能的完整優(yōu)勢(shì)。正是邦普循環(huán)的增長(zhǎng)，推動(dòng)了中國在電池循環(huán)利用領(lǐng)域知識(shí)產(chǎn)權(quán)國際專利族占比顯著增長(zhǎng)：從 2013 年的 5% 提升至 2023 年的 29%。從數(shù)據(jù)變化可以看出，世界電池循環(huán)創(chuàng)新的核心正在由日韓向中國轉(zhuǎn)移。

同期，日本和韓國企業(yè)在該領(lǐng)域的知識(shí)產(chǎn)權(quán)份額依然顯著，而歐洲的份額則從 22% 略下降至 21%，澳大利亞、加拿大和美國的貢獻(xiàn)仍然有限。更重要的是，它釋放了一種信號(hào)：全球約 80% 的電池產(chǎn)能在中國，這意味著即便歐洲和美國將建廠回收廢舊電池，未來可能也需要在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)從中國進(jìn)口廢料。

隨著電池循環(huán)利用國際市場(chǎng)規(guī)模越來越大，中國申請(qǐng)人也在更積極地尋求在海外專利保護(hù)，這進(jìn)一步鞏固了中國在電池價(jià)值鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的影響力。

（來源：EPO）

報(bào)告指出，全球礦產(chǎn)精煉環(huán)節(jié)高度集中在中國，后者主導(dǎo)能源領(lǐng)域 20 種關(guān)鍵精煉礦產(chǎn)中的 19 種供應(yīng)。2020 年以來，中國打破了傳統(tǒng)礦業(yè)巨頭主導(dǎo)格局，在電池金屬精煉領(lǐng)域國際專利族占比開始顯現(xiàn)出與美國持平的態(tài)勢(shì)。

與此同時(shí)，中國在該領(lǐng)域的國家專利申請(qǐng)量也發(fā)生了顯著變化：從占全球?qū)＠暾?qǐng)總量的比例來看，從 21 世紀(jì)初的 10% 左右上升至 2019 至 2023 年的 70%。

濕法冶金是目前回收高純度鋰、鈷、鎳最主流、最高效的工藝，相關(guān)專利量在二十年間增長(zhǎng)超過 15 倍。從報(bào)告中也可以看到，中國在該技術(shù)路線上形成了鮮明的優(yōu)勢(shì)。具體而言，2020 到 2023 年，全球濕法冶金相關(guān)的國際專利族有 661 個(gè)，其中大部分來自中國。

圖丨 2020 年和 2024 年各國精煉材料產(chǎn)量占比（來源：EPO）

華中科技大學(xué)姚永剛教授對(duì) DeepTech 表示，從長(zhǎng)期發(fā)展看，濕法冶金仍存在相關(guān)的結(jié)構(gòu)性挑戰(zhàn)。這也促使業(yè)界逐步關(guān)注以直接材料再生或電極/電池級(jí)循環(huán)為代表的路徑，也就是說，在盡量減少結(jié)構(gòu)破壞的前提下實(shí)現(xiàn)性能恢復(fù)和價(jià)值保留，通過這種方式降低能耗、縮短流程并提升整體資源利用效率。

談及近年來中國專利數(shù)量的變化，他指出，專利既是技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的體現(xiàn)，也是產(chǎn)業(yè)成熟的信號(hào)，它的作用可能體現(xiàn)在推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化，而非形成完全封閉的技術(shù)體系。

姚永剛認(rèn)為，從這個(gè)角度來看，中國企業(yè)可以利用專利優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)濕法工藝綠色化與直接再生技術(shù)產(chǎn)業(yè)化并行發(fā)展。與此同時(shí)，在智能化拆解、材料修復(fù)等前沿領(lǐng)域建立技術(shù)壁壘，進(jìn)而為中國在全球電池循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的扮演重要作用奠定基礎(chǔ)。

行業(yè)不缺技術(shù)、不缺產(chǎn)能，而是缺料

盡管亞洲在電池循環(huán)利用領(lǐng)域的增長(zhǎng)速度更快，但報(bào)告指出，歐洲的創(chuàng)新也在不斷擴(kuò)展。歐洲主要企業(yè)致力于將回收材料轉(zhuǎn)化為新型電池組件的技術(shù)研發(fā)，包括歐洲最大的電池回收商優(yōu)美科、巴斯夫以及法國原子能委員會(huì)等公共研究機(jī)構(gòu)。

在電池循環(huán)利用領(lǐng)域創(chuàng)新成果方面，歐洲企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)約占總體的 20%，其在廢舊電池回收技術(shù)和化學(xué)轉(zhuǎn)化領(lǐng)域表現(xiàn)活躍。

他們重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域集中在遠(yuǎn)程操作技術(shù)（占 IPF 的 34%）、電池隔離與固定化技術(shù)（30%）以及火法預(yù)處理后接濕法提取的技術(shù)（26%）。這些技術(shù)方向也從側(cè)面印證了歐洲在工業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)化拆解、危險(xiǎn)品處理和精細(xì)化工方面的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。

圖丨本報(bào)告使用的電池循環(huán)性技術(shù)圖譜（來源：EPO）

對(duì)于歐洲而言，規(guī)?；蛣?chuàng)新仍然是降低回收成本、提高效率并克服當(dāng)前挑戰(zhàn)的關(guān)鍵，例如廢物流分散、電池設(shè)計(jì)各異以及自動(dòng)化程度有限。近期，歐洲推出了一系列政策，例如《凈零工業(yè)法案》《電池助力機(jī)制》以及《電池法規(guī)》，旨在促進(jìn)產(chǎn)業(yè)投資以及規(guī)模化發(fā)展。

與此同時(shí)，報(bào)告也指出了歐洲以及全球面臨的真正挑戰(zhàn)：并非產(chǎn)能不足，而是可回收的廢舊電池太少。對(duì)于來自歐洲和美國等剛建廠不久或正處于融資階段的回收初創(chuàng)企業(yè)來說，未來 5 到 10 年內(nèi)如何獲得足夠的原料來維持運(yùn)轉(zhuǎn)，仍然是一道現(xiàn)實(shí)的難題。

未來，電池循環(huán)不再是生產(chǎn)的附屬品，而是正在成為產(chǎn)業(yè)鏈的新重心。正如歐洲專利局局長(zhǎng) António Campinos 所言：“隨著該領(lǐng)域在全球資源體系中的重要性日益凸顯，那些擁有強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)、完善的政策框架以及可回收原料的地區(qū)，將更有利于引領(lǐng)循環(huán)電池經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。”

參考資料：

https://link.epo.org/web/business/technology-insight-reports/en-battery-circularity.pdf

https://ebs.publicnow.com/view/78DD01783F05866BA1DF72DBDFC110249B94D39B

https://www.epo.org/en/news-events/news/inventions-battery-reuse-and-recycling-increase-more-seven-fold-last-decade

運(yùn)營/排版：何晨龍

注：封面/首圖由 AI 輔助生成