一、從「高能量密度」開始的半世紀電池演進

鋰電池的歷史並非單純的材料替換，而是一場逐步把「鋰離子可逆嵌入／脫出」從實驗室現象變成產業基礎設施的工程化過程。1974 年，M. Stanley Whittingham 提出利用層狀 TiS₂ 進行鋰離子嵌入；其後的研究證明，Li/TiS₂ 系統可以在室溫下快速且可逆地進行電化學反應，這成為早期可充電鋰電池的重要基礎。 [1][4]

1980 年，Koichi Mizushima、P. C. Jones、P. J. Wiseman 與 John B. Goodenough 發表 LiₓCoO₂（LCO）材料，指出其相對鋰金屬的開路電壓約為 LiₓTiS₂ 的兩倍，並具有高能量密度與良好可逆性。這一步非常重要，因為它把鋰電池的核心問題從「能不能工作」推進到「能不能在更高電位、更高能量密度下工作」。 [2]

真正的商業化則發生在 1991 年。Sony 官方回顧指出，Sony 在 1991 年實現全球第一款商業化鋰離子電池；其正極為 LiCoO₂，這使鋰離子電池從材料科學的突破轉化為消費電子產品的產業平台。 [3]

表 1　鋰電池技術與材料演進的關鍵節點

二、鋰電池為何從 LCO 走向 LFP、LMFP、NMC 與 NCA？

LCO 的成功並不代表它會永久成為唯一材料。產業開始出現兩個相反方向：一方面希望提高能量密度與續航，因此發展高鎳 NMC、NCA；另一方面希望降低成本、提高熱穩定性與減少對鈷、鎳等金屬的依賴，因此 LFP 重新崛起，並延伸到 LMFP。近年的材料評論指出，鎳富集的 NMC／NCA 具有較高能量密度，但也伴隨結構穩定、熱管理與降解等挑戰；高鎳化的同時，也伴隨鈷用量降低的趨勢。 [6]

LFP 則代表另一個重要方向。Padhi、Nanjundaswamy 與 Goodenough 在 1997 年發表磷酸鹽橄欖石型正極材料；LFP 之後逐漸進入大規模商業應用。其回收價值問題與 NMC／NCA 明顯不同：當正極中缺少高價的 Co、Ni 時，單純以「回收高價金屬」為商業模式的經濟性會下降。學術與產業文獻早已指出，LFP 回收在經濟上相對困難，因此直接再生、補鋰等路線的重要性日益提高。 [5][11][12]

這裡其實已經埋下今日回收產業最重要的一個問題：如果未來電池產業持續往「少鈷、低鎳甚至無鈷」方向走，回收商不能再把每一噸電池的價值只建立在 Co、Ni、Cu 上。回收價值必須逐步從「金屬含量」轉向「材料品質、再生性能、低碳性、可追溯性與客戶閉環價值」。

三、今天的回收產線，究竟是為哪一代電池而設計？

現行鋰離子電池回收，大致可以分成前處理、機械分選、火法、濕法與直接回收。EPA 對現行鋰電池的描述指出，典型 cell 由正極、負極、隔離膜與電解液組成，並依圓柱、方形與軟包等形式封裝；報廢階段的重要風險是殘留能量、短路、破損與起火。 [8]

因此，今天不少回收流程的第一個關鍵動作仍是「先把電池變成比較容易控制的狀態」，再進入拆解、破碎與物料分選。問題在於：電池化學已經開始分化，原本適用於 NMC/NCA 的流程並不一定對 LFP 最有利；而對未來半固態與全固態電池，甚至可能出現完全不同的前處理要求。 [7][9]

表 2　不同回收路線的核心邏輯與限制

值得特別注意的是，近年的文獻已不只是討論「回收率」，而開始討論「材料是否能回到原本的性能等級」。例如 NMC 直接回收研究關注鋰損失、Li/Ni 反位、表面岩鹽相與裂紋，因為即使把金屬元素取回，若晶體結構無法恢復，最終產品的價值仍會折損。 [13]

四、半固態與全固態：回收產業真正面對的不是「少了液體」

半固態電池容易被理解成「液態電解液少一點」，但從回收工程角度看，它其實是一個過渡性的材料系統。WeLion 公開資料顯示，其半固態技術可沿用部分既有鋰離子電池的製程與設備，並已在 2023 年以 360 Wh/kg 級電芯進入 NIO 車輛；這說明半固態在製造端具有橋接性。 [14]

然而，到了全固態，問題會明顯改變。Nature Energy 的 2024 年綜述指出，固態電解質包括氧化物、硫化物／硫代磷酸鹽、鹵化物與聚合物等多個材料家族，其回收路線必須把預處理、機械與冶金流程按照不同固態電解質調整；相較傳統鋰離子電池，SSB 的可回收性目前仍然缺乏充分理解。 [9]

真正的核心：全固態不是把「電解液槽」拿掉，而是把「電解質問題」從液體管理，轉成固態材料分離與化學相容性管理。

對採用硫化物固態電解質的電池，水氣控制會特別重要。研究指出，硫化物固態電解質遇水可能生成 H₂S，並同時造成離子導電度下降；因此，未來報廢固態電池若在拆解、粉碎與轉運階段直接暴露於一般環境，可能產生與今日液態電解液不同的化學安全風險。 [15][16]

再者，如果全固態採用鋰金屬負極，回收系統又多了一項必須考量的高反應性材料。這代表未來回收廠的「安全區」可能需要由過去的消防、防爆與殘電管理，進一步擴充到濕度、氣氛、氣體監測與材料鈍化等工程控制。

五、學術論文與專利已經走到哪裡？與產業化之間差多少？

答案是：研究已經開始建立「固態電池可以回收」的工程方法，但距離形成成熟、標準化、跨品牌且具長期經濟性的商業回收體系，仍存在明顯距離。這個判斷不是因為沒有研究，反而是因為近年的研究與專利已經大量開始處理非常具體的問題。

代表性學術與專利案例：

• [17] University of California 系統的專利「Recycling all solid-state battery technology」：提出以無水乙醇溶解完整廢固態電池，再分離固態電解質與電極材料，並透過蒸發、退火、洗滌、補鋰等步驟再生；其美國專利 US12573678B2 已於 2026-03-10 授權，顯示固態回收已進入可保護的工程技術階段。
• [18] 另一項同族專利「Recycling All Solid-State Batteries (ASSBs) and Anode Recovery」則以鈍化物質協助處理充放電材料與電解質，反映出全固態回收的第一步可能不是傳統的「直接粉碎」，而是先控制反應性。
• [19] 2026 年研究已報導硫化物全固態電池的機械回收，透過兩階段粉碎與分選取得富集的細粉，稱為 “grey mass”，並在單層、多層以及工業尺寸軟包電池上進行驗證。這是從實驗室單元操作走向更接近工程化的重要訊號，但仍不等同於成熟商業回收廠。
• [20] 2025 年 Environmental Science & Technology 研究進一步以 LCA＋多準則決策方式比較氧化物固態電池的火法、濕法與直接回收，顯示「哪條路最好」取決於電解質、材料、能耗、環境與經濟等多個變數。

表 3　新型電池回收研究／專利的「成熟度位置」

截至 2026 年 9 月，可觀察到的產業狀態更接近「前端量產正在發生、後端回收技術同步追趕」，而不是「固態電池回收已經成熟」。例如 Toyota 公開的全固態 BEV 路線目標為 2027–2028 年市場導入；QuantumScape 於 2026 年啟用 Eagle Line 進行固態鋰金屬電池 pilot production。 [21][22] 因而，現階段固態電池 EOL 大宗廢料尚未形成像傳統 Li-ion 那樣的成熟市場規模，回收技術仍有時間，但不能等到第一波大量退役後才開始設計產線。

六、鈉離子電池：不是鋰電池的複製品，而是回收經濟學的另一道題目

鈉離子電池最大的產業意義，不只是「把 Li 換成 Na」。它提供了另一條降低鋰資源依賴的路線，但也把回收產業帶到一個非常不同的經濟條件：若正極主要使用鐵、錳等相對低價元素，回收過程的價值密度可能進一步下降。Nature Reviews Materials 的專文已直接指出：鈉離子電池與鋰離子電池面臨許多相似的環境與回收問題，但鈉離子回收具有更高的經濟障礙。 [23]

但「現在沒有價值」並不等於「不需要回收」。中國的鈉離子電池已經進入商業化階段：CATL 在 2025 年宣布 Naxtra 為全球首款 mass-produced sodium-ion battery，並於 2025 年通過中國新版電動車動力電池安全標準的認證；2026 年又宣布開始實際交付鈉離子儲能系統，並披露在中國規劃大規模產能與商業訂單。 [24][25]

因此，鈉離子帶來的不是「回收市場會消失」，而是「回收商業模式要重新定價」。當 Li、Co、Ni 的材料價值下降，直接回收、前處理自動化、低能耗、材料再生、地方型回收，以及與電池製造商建立閉環，就會比單純出售黑粉更重要。

鈉離子回收研究其實也已出現專利化。

[26] 例如中國專利 CN115000561A 提出對鈉離子正極廢料補鈉後熱處理，使材料重新符合目標組成；CN118255388A 則提出鈉離子電池極片以鹼液剝離、固液分離、酸洗、沉澱等方式回收 Al、Fe、V 等材料。這代表鈉離子回收已經從「概念」逐步走到特定化學體系的工藝專利階段。

七、現有設備可以共用多少？應該共用「機器」還是共用「平台」？

這個問題對既有回收業者尤其重要。若把「設備相容性」切開來看，可以分成三層。第一層是機械本體，例如輸送、拆包、破碎、篩分、磁選、密度分選等，只要物料物性沒有發生根本改變，通常有較高機會共用；第二層是控制與安全，例如防爆、防潮、惰性氣體、H₂S 偵測、溫度與熱事件管理，就需要按化學體系加裝模組；第三層是後端化學回收，幾乎不應假設能用同一個固定配方處理全部新型電池。 [9][15][23]

表 4　既有 Li-ion 回收設備對新型電池的相容性概念

因此，未來最值得投資的不是「一條可以處理所有電池的固定線」，而是「可快速換模組的回收平台」：前端以共同的機械平台承接，中央加上可更換的安全與分選模組，後端則依 LFP、NMC/NCA、硫化物固態、氧化物固態、鈉離子等建立不同 recipe。這種架構比每三到五年重建一座工廠，更有機會降低資本支出風險。

八、未來回收產業需要由單一化學體系轉向「多化學體系平台」

如果未來電池市場同時存在 LFP、LMFP、NMC、NCA、半固態、全固態、鈉離子，甚至鋰硫、鋰金屬、矽碳負極等不同路線，那麼回收廠面對的就不再是單純的「Waste battery → Black Mass」，而是「Unknown chemistry → Safe state → Identified stream → Chemistry-specific process → Qualified recovered material」。

建議的多化學體系平台架構

1. 第一關：智慧辨識。建立 cell／module／pack 的條碼、QR、BMS、X-ray 或光譜／元素快篩資料，先判斷形狀、化學體系、SOC/SOH、損傷狀態與潛在危害。
2. 第二關：安全狀態化。將「是否必須深度放電、是否可直接拆解、是否需要惰性環境、是否可能產生 H₂S」變成資料驅動的 route decision，而不是每批電池都採同一個固定 SOP。
3. 第三關：模組化前處理。破碎、篩分、磁選、密度分離、除塵與溶劑／氣體處理採模組設計。
4. 第四關：材料路由。NMC/NCA 可導向 Ni/Co/Mn/Li；LFP/LMFP 優先考慮材料再生與補鋰；SIB 優先依 Na、Fe、Mn、V、PBA 或 layered oxide 體系設計；SSB 則再依硫化物、氧化物、鹵化物、聚合物固態電解質分路。
5. 第五關：品質閉環。對 recovered material 建立粒徑、Fe/Cu 等雜質、化學計量、晶相、振實密度、電化學性能與 traceability 的規格，而不是只報「回收率」。
6.  

九、產業、法規與社會的應對方案

法規真正需要管的，不只是「回收多少公斤」，而是「回收過程是否能辨識不同化學體系、是否安全、是否能證明材料真的回到循環經濟」。歐盟電池法規已朝這個方向前進：對鋰系電池設定材料回收目標，並逐步要求電池護照提供材料組成與關鍵原材料資訊。 [27]

美國 EPA 則已把報廢鋰電池的「可燃／反應性」與熱失控管理視為重要實務問題，並建議安全訓練、端子隔離、氣候控制、損壞電池隔離、火災偵測／抑制、熱影像與與消防單位溝通等措施。 [8][28]

台灣也已開始將二次鋰電池納入更細緻的回收循環鏈設計。環境部資源循環署於 2025 年訂定「二次鋰電池責任業者自建回收循環鏈申請適用優惠費率資格審核要點」，並要求責任業者以使用、回收、處理與循環廠商形成回收循環鏈；同時，2026 年又持續修正廢乾電池相關管理規範。這顯示政策方向正在從「末端處理」轉向「生產者責任＋循環鏈」。 [29][30]

本文建議的六項政策／產業行動：

1. 把「Design for Recycling」納入電池產品設計要求：材料、膠黏劑、殼體、極片、固態電解質與 pack 連接方式，都應提供拆解與回收資訊。
2. 建立化學體系識別標準：至少應能讓回收端快速知道 chemistry、cell format、電解質類別與高風險成分。
3. 將回收 KPI 從「重量回收率」升級到「材料品質＋碳足跡＋再利用比例＋安全事件率」。
4. 鼓勵模組化、多化學體系產線：政府補助不宜只補固定產能，也應支持可改裝、感測、資料化與安全升級。
5. 建立退役數據提前機制：OEM 與電池製造商應至少提前提供 5–10 年化學體系、產量、應用領域與預估 EOL 波次，讓回收業者能以資料規劃 CAPEX。
6. 對全固態與鈉離子建立「同步法規」：不要等到大量退役後才新增危害分類、輸送、儲存、處理與回收標準。

十、能源需求升高與 AI 時代：回收業的價值將不只在「回收材料」

AI 與資料中心的高速發展，會進一步推升電力系統對高可靠儲能的需求。IEA 估計，全球資料中心用電量由 2024 年約 415 TWh，將在 2030 年左右增加至約 945 TWh；2026 年更新分析又指出，資料中心 2025 年用電成長達 17%，AI 導向資料中心成長更快。 [31][32]

這會讓電池產業出現一個有趣的雙重壓力：前端要更快地產生大量儲能設備，後端則必須更早準備下一波退役設備的材料循環。因此，未來真正有競爭力的回收商，很可能不是「有最大粉碎機的人」，而是能夠把能源使用、材料回收、碳數據、BMS 資訊、物流、安全與二次材料銷售整合成一個平台的人。

十一、結語：下一場電池革命，應該從「可回收性」開始設計

回顧 1974 年 TiS₂、1980 年 LCO、1991 年商業化鋰離子電池，再到 LFP、NMC、NCA、LMFP、半固態與全固態，我們看到的其實不是一條直線，而是一棵不斷分叉的技術樹。每一次材料進步，都提高了能量密度、降低了成本，或改善了安全性；但每一次材料改變，同時也把回收問題重新定義。

因此，「回收」不應再被視為電池生命週期的最後一道工序，而應該在材料選擇與產品設計的第一天就被納入。若未來電池產業持續朝更高能量、更高安全、低鈷、低鎳、低成本、固態與鈉離子發展，那麼回收產業最重要的能力將從「大規模處理」轉為「快速識別、分流、低風險處理、材料再生與數據閉環」。

真正可持續的電池產業，不應只問「電池能跑多久」，還應該問：「退役之後，它能被多高品質地重新變成下一顆電池？」

備註：本文為公開發表用技術趨勢初稿。涉及法規、專利權利範圍、廢棄物分類、跨境運輸與工廠許可時，應再依目標國家／地區與實際產品化學體系取得專業法律、環安與法規意見。專利頁面的法律狀態僅供研究參考，不構成 FTO（Freedom-to-Operate）法律結論。

參考資料與資料位置索引

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本文使用位置：用於第 1 節 TiS₂ 歷史與可逆嵌鋰。

[2] Mizushima, K.; Jones, P. C.; Wiseman, P. J.; Goodenough, J. B. (1980). LixCoO2… Materials Research Bulletin 15(6), 783–789. DOI: 10.1016/0025-5408(80)90012-4. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0025540880900124

本文使用位置：用於第 1 節 LCO 1980 年突破。

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本文使用位置：用於第 1 節 1991 商業化。

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本文使用位置：用於歷史脈絡。

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本文使用位置：用於 LFP 歷史。

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本文使用位置：用於 Li-ion 回收演進。

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本文使用位置：用於安全、回收路線、電池結構。

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本文使用位置：用於直接回收與 LFMP 論述。

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本文使用位置：用於 LFP 經濟性與政策。

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本文使用位置：用於 Li-ion 回收技術綜述。

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本文使用位置：用於 NMC 直接回收。

[14] WELION. Technology / About us. https://welion-energy.com/Technology/ ; https://www.welion.tech/en/about-us/

本文使用位置：用於半固態設備橋接與 360 Wh/kg 產品脈絡。

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本文使用位置：用於硫化物固態電解質與 H₂S。

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本文使用位置：用於硫化物固態電解質安全。

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本文使用位置：用於固態回收專利與 2026 授權狀態。

[18] US12620643B2 / WO2022272162A1. Recycling all solid-state batteries (ASSBs) and anode recovery. Google Patents. https://patents.google.com/patent/US12620643B2/en ; https://patents.google.com/patent/WO2022272162A1/en

本文使用位置：用於鈍化／回收前處理專利。

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本文使用位置：用於 LCA／MCDA 路線比較。

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本文使用位置：用於固態量產時程。

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本文使用位置：用於 2025–2030 AI／資料中心用電最新分析。