经过近二十年的发展，中国已形成了世界最大规模的锂离子电池产业体系。本论文以锂离子电池系统中锂、钴、镍等金属元素为研究对象，运用物质流分析方法，研究2000-2018年中国锂离子电池从原材料生产、电池生产、电池使用到废旧电池回收处理过程中金属元素代谢的动态演化，核算电池系统内金属元素的流量和存量，分析金属代谢过程中资源利用效率，识别锂离子电池系统金属资源代谢的关键节点及动态演化的驱动力。在情景分析环节，采用存量驱动模型列2019-2050年中国锂离子电池产业发展和相关资源代谢进行了情景分析，探讨锂离子电池系统金属资源效率提升的可行性措施，可以为我国锂离子电池产业的可持续发展提供科学参考。
　　中国锂离子电池系统金属的动态物质流分析结果表明，从2000年到2014年，手机和笔记本电脑的普及促进了中国锂离子电池系统中锂、钴等金属的消费。在2015年后，电动汽车逐渐成为锂、钴等金属消费增长的主要驱动力。2000-2018年，中国锂离子电池的消费量从1400t增加到54.7万t，金属锂、钴、镍、锰、铜、铝和铁的累积消费量分别为6.2万t、24.8万t、39.7万t、42.9万t、173.2万t、220.0万t和129.2万t，使用存量分别从30.0t、200.0t、0.0t、0.0t、107.1t、38.5t、和216.7t增加到1.8万t、3.1万t、2.9万t、3.2万t、11.6万t、15.1万t和8.0万t。同时，锂离子电池的报废量迅速增加，从每年100t增加到11.1万t。2018年从报废的锂离子电池中回收了400t的锂和3100t的钴，分别为锂离子电池的生产提供了4.2％的锂和12.8％的钴。另外，有1100t报废的磷酸铁锂(LFP)电池进行了梯次利用。
　　中国锂离子电池系统金属的动态物质流情景分析结果表明，中国锂离子电池系统对金属的需求量会继续增加。三种使用存量情景下，2050年锂、钴、镍、锰、铜、铝、铁需求量分别为的53～83万t、117～182万t、163～253万t、163～253万t、286～446万t、364～564万t和60～92万t。锂离子电池技术改进将会减少60％的金属钴需求量，而金属镍需求量则增加了71％。中国未来会面临大量报废锂离子电池亟待处理的局面，但是另一方面也说明报废锂离子电池中的金属资源回收潜力巨大。2050年报废锂离子电池可以为生产新的锂离子电池分别提供35～63万t锂，76～136万t钴，105～189万t镍，105～189万t锰，188～341万t铜，239—433万t铝，41～76万t铁，占当年需求量的65.1％～82.7％。提高锂离子电池的回收率可以极大的促进金属的回收。在三种不同的电池回收处置情景下，高回收率情景下比低回收率情景下多回收50％锂(15万t)、53％钴(35万t)、53％镍(49万t)、53％锰(49万t)、54％铜(85万t)、54％铝(108万t)和54％铁(16万t)。