新能源汽车是解决当前能源短缺和环境污染的有效途径。我国新能源汽车产业从2015年进入高速发展阶段,销售量已连续多年位居全球第一。作为新能源汽车的核心部件,动力电池随着新能源汽车产业的快速发展已进入大规模退役期,其回收利用问题成为重要研究课题。研究退役动力电池循环利用潜力、物质流过程、环境经济综合表现,对于推动动力电池回收利用产业可持续发展具有重要研究意义。本文首先建立了动力电池寿命分布模型,通过设定不同发展情景预测动力电池退役量,结合不同类型动力电池材料组分占比分析资源潜力;其次,采用物质流分析方法追踪退役动力电池的流向和流量,识别了关键环节进一步刻画物质代谢特征;再次,以三元锂电池为研究对象,采用生命周期评价方法和生命周期成本分析方法定量化评估了退役动力电池循环利用的环境影响和经济成本;最后,基于现实系统环境影响和经济表现二维指标进一步开展生态效率的情景分析,优化不同循环利用方案,为我国退役动力电池回收利用产业全生命周期管理提供科学合理决策。研究结果表明:（1）2030年,基准情景、磷酸铁锂电池主导情景和三元锂电池主导情景下的动力电池退役量分别达531.49万吨、461.82万吨、601.16万吨;有价组分的资源化潜力分别为221.17万吨、177.22万吨、265.12万吨。从电池类型来看,三元锂电池资源占比最高;从资源组分来看,基准情景和磷酸铁锂电池主导情景中铜含量最高,三元锂电池主导情景中钴含量最高。（2）我国退役动力电池回收产业仍处在正规和非正规发展的并存期。结合物质流分析和物质代谢效率指标结果可得,退役动力电池循环利用过程再生材料产出率为66.51%,物质代谢价值生产力为56.36。（3）退役三元锂电池回收、拆解、重组、再生利用过程和末端处置阶段具有环境影响,但梯次利用和再生利用材料产出替代原生材料生产带来正向环境效益,循环利用系统的综合环境影响为负值,即正向的环境效益。四种终点环境损害类型结果分别为人体健康-9.77、生态系统质量-6.39、气候变化-2.57、资源消耗-2.38。（4）退役三元锂电池循环利用生命周期成本分析表现为正向的经济效益,其中,梯次利用和再生材料产出是经济效益最大的贡献来源,贡献占比分别为15.84%和84.16%;再生利用过程和拆解过程经济成本最高,分别占总成本的55.7%和18.3%;其中,再生利用过程成本主要来自磺化煤油和氢氧化钠试剂的使用,拆解过程成本来源于人工拆解产生的费用。（5）不同优化情景在环境改善的效果从大到小依次为:提高梯次利用优化情景＞再生利用新工艺优化情景＞多方参与联合回收优化情景＞汽车生产商主导回收优化情景;在经济成本方面的改进效果依次为:再生利用新工艺优化情景＞提高梯次利用比例优化情景＞汽车生产商主导回收优化情景＞多方参与联合回收优化情景。结合生态效率分析,汽车生产商主导的回收优化情景和多方参与的联合回收优化情景仅对生命周期环境影响起到优化效果,且幅度较小,经济表现欠佳;提高三元锂电池梯次利用比例和采用更加先进的湿法回收工艺兼具对环境影响和经济表现的优化效果,且梯次利用比例提高与回收工艺改进相比较,前者环境效益更佳,后者经济效益显著。采用生态效率分析方法量化退役动力电池循环利用系统的环境影响和经济表现,对于推动退役动力电池可持续管理具有一定的科学价值和意义。