随着美国及全球电动汽车（EV）保有量不断攀升，电动汽车电池及其关键材料——包括锂、镍、钴和石墨——的需求预计将在未来几年显著增加。这使得支撑电池生产的供应链能否保持稳定和韧性，成为电动汽车产业发展的核心问题之一。
然而，目前美国在电池供应链多个关键环节的本土产能仍然有限，尤其是在上游采矿和中游精炼阶段。这种局面意味着，一旦国际供应出现波动，美国电池产业就容易遭遇中断和价格冲击。
普林斯顿大学研究团队在《自然能源》（Nature Energy）发表的一项新研究中，系统分析了通过扩大国内生产以及实施多种需求侧策略，能在多大程度上满足未来美国电动汽车电池材料需求，并识别出供应链中哪些环节仍将长期面临短缺风险。
政策背景：国内扩张难以“包打天下”
近几年，美国出台了一系列政策，试图通过扩大国内电动汽车电池及相关材料的生产来降低对进口的依赖。这些政策工具包括采购要求、税收抵免以及关税等，目标是增强供应链安全，减少供应中断的可能性。
但研究指出，仅靠国内扩张并不足以保证供应链各环节的材料都能充足供应。尤其是在联邦电动汽车补贴逐步退出，以及自2025年起《一项美好法案》（OBBBA）对电池供应相关投资进行调整之后，部分环节的供需矛盾仍将十分突出。
研究第一作者、普林斯顿大学公共与国际事务学院STEP项目博士生陆洁怡及其同事，评估了两大类措施的综合效果：
- 供给侧：扩大国内采矿、精炼和电池制造产能；
- 需求侧：提升车辆效率、提高电池能量密度、加强回收利用，以及调整电池化学体系等。
“解决材料供应短缺问题，是构建韧性电动汽车电池供应链的关键。”陆洁怡表示，“如果这些短缺长期存在，美国将更容易受到供应冲击，电动汽车推广速度可能放缓，也会削弱美国在全球电动化转型中的竞争力。”
研究方法：从矿山到电池工厂的全链条建模
为量化未来电池材料的供需缺口，研究团队构建了一个覆盖电池供应链全流程的建模框架，涵盖：
- 上游：矿产资源开采；
- 中游：精炼与化学品生产（如碳酸锂、氢氧化锂等）；
- 下游：电池组件生产和电池制造（如电解液、隔膜、正负极活性材料等）。
在需求端，模型根据未来电动汽车销量预测，逐层追踪各类材料在供应链不同阶段的需求量变化。
在供给端，模型综合考虑：
- 现有产能；
- 已规划和在建产能（反映OBBBA实施后的项目进展）；
- 以及材料进口来源。
在此基础上，研究团队评估了不同供给扩张情景和需求侧策略组合，对未来材料短缺程度的影响。
此外，作者还构建了一个优化模型，用于估算在美国采购限制条件下，能够实现的最大电池产量，以及对应的电池化学体系组合比例。分析依托于涵盖供应链投资、贸易流向和材料需求的大量数据，并可在假设条件变化时进行重新评估。
“以往研究往往只关注供应链的某一部分环节，或只针对少数几种材料，并且通常是分别评估不同策略。”陆洁怡指出，“我们的研究将多种关键材料、供应链多个阶段以及多类策略整合在同一框架中，同时纳入OBBBA之后项目开发的最新状态。这样可以更清晰地看到，各种策略如何缓解或转移材料约束，以及哪些关键缺口可能仍然难以消除。”
主要发现：部分材料可满足，多数关键环节仍严重短缺
模型结果显示，在现有政策和规划项目顺利推进的前提下，扩大国内生产有望在2035年前后满足多种关键电池材料的预计需求。例如：
- 上游锂资源；
- 中游碳酸锂和氢氧化锂；
- 下游部分组件，如电解液和隔膜等。
但即便在同时实施多项需求侧策略的情景下——包括提高车辆能效、提升电池能量密度、加强回收利用以及调整电池化学体系——仍然存在持续且显著的材料短缺。
模型预测：
- 上游钴、镍、石墨及其对应的中游精炼产品，短缺率在 30%–70% 之间；
- 下游正极和负极活性材料，短缺率在 15%–75% 之间。
研究还发现，许多预期中的国内供应高度依赖尚处于早期阶段的项目，而这些项目存在较大不确定性。以部分上游和中游材料为例，如硫酸钴和硫酸镍，约 30%–100% 的未来供应依赖于尚未完全落地的采矿和加工项目。一旦这些项目延迟、缩减或最终未能实施，将显著增加未来供应的不确定性。
“国内扩张本身就存在很大的不确定性，尤其是在上游和中游环节，这些项目往往资本投入巨大、建设周期长。”陆洁怡指出，“这也是为什么仅靠国内扩张，很难完全弥补材料缺口的原因之一。”
需求侧策略虽然有助于缩小缺口，但也伴随新的约束和权衡。例如，转向磷酸铁锂（LFP）电池可以减少对钴、锰和镍的依赖，却会引入与LFP特定组件相关的新供应瓶颈。
同时，如果未来电动汽车渗透率高于当前假设，或车辆平均尺寸进一步增大，对材料的总需求将更高，短缺风险也会被放大。这意味着，本研究给出的短缺估计很可能偏向保守，实际挑战可能更为严峻。
“我们的结果表明，需求侧策略对不同材料缺口的缓解效果差异很大。”陆洁怡解释，“它们可以显著减轻某些材料的短缺，但效果取决于具体材料和供应链环节，因此一些关键限制仍然难以完全消除。”
政策启示：国内扩张、需求管理与国际合作缺一不可
从政策角度看，研究结果强调，美国要满足未来电动汽车电池材料需求，需要在三个方向上同步发力：
- 持续扩大国内生产能力：覆盖上游采矿、中游精炼和下游制造全链条；
- 实施多元化需求侧策略：包括提升车辆效率、提高电池能量密度、加强回收利用、优化电池化学体系等；
- 保持并拓展国际采购渠道：在强化国内供应的同时，避免过度削弱对国外资源的获取能力。
研究指出，贸易政策与产业政策需要更好地协调，防止在加强本土产业的过程中，过度限制进口来源，从而反而增加供应风险。
研究人员建议，相关政策应鼓励投资不仅集中在上游矿产开采，也要覆盖中游加工和下游制造环节。考虑到大量预期中的未来产能尚处于规划或早期建设阶段，任何在许可审批、融资落实、项目建设或产能爬坡上的延误，都可能进一步加剧未来材料短缺。
因此，作者建议政策制定者：
- 简化环境许可流程，在保证环境标准的前提下提高审批效率；
- 为技术和经济上可行的项目提供财务和技术支持；
- 释放清晰、稳定的长期政策信号，以增强企业投资决策的信心。
在降低供应链风险方面，政策还应重点支持：
- 废旧电池回收体系建设和先进回收技术研发；
- 提升整车能效和电池能量密度；
- 探索和部署替代电池化学体系；
- 通过系统规划，避免电池化学体系的转变只是将供应压力从一种材料简单转移到另一种材料。
“随着电动汽车需求持续增长，我们的研究凸显了美国必须通过政策手段主动降低未来供应链风险。”合著者、普林斯顿大学公共与国际事务学院及土木与环境工程系教授 Denise L. Mauzerall 表示。
“我们的分析表明，要保障美国电池材料供应，需要在国内供应链各个环节进行投资，同时减少并重新分配材料需求，并保持对国际资源的持续采购。如果缺乏这些努力，美国汽车产业在全球电动化转型中将处于不利位置，美国消费者的选择空间也会受到限制。”
