Une étude récente sur les batteries lithium-fer-phosphate (LFP) a fait la une des journaux. La raison principale : ils présenteraient une dégradation accrue s’ils étaient principalement utilisés à plus de 75 %. Mais est-ce aussi dramatique qu’on le pense ?
Durant l’été 2024, une étude portant sur la dégradation des batteries LFP a été publié. Jusqu’ici, rien d’anormal : les études sur les batteries sont très fréquemment publiées. Pourtant, cette étude a fait couler beaucoup d’encre puisqu’à la lire rapidement, on pourrait croire qu’elle apporte de nouvelles informations sur cette chimie aujourd’hui largement utilisée.
En réalité, il n’y a rien d’alarmant, mais nous reviendrons quand même en détail sur ce que nous apprendrons, sans oublier un résumé des idées reçues sur les batteries des voitures électriques qui peuvent à nouveau être balayées grâce à la recherche scientifique.
Les batteries LFP sont de plus en plus utilisées pour de bonnes raisons
Ces dernières années, les batteries LFP (lithium – fer – phosphate) ont le vent en poupe pour trois raisons principales : leur coût, leur capacité à se recharger fréquemment à 100 % et leur longévité. Parmi les exemples les plus marquants, on peut citer les Tesla Model 3 et Model Y, qui utilisent cette chimie de batterie depuis 2021 sur les versions d’entrée de gamme – les autres versions passant à la chimie NMC (nickel – manganèse – cobalt). .
Ces Tesla restent ce qui peut encore être considéré comme le meilleur rapport qualité-prix du marché électrique, avec des modèles très compétitifs autour de 40 000 euros, mais la LFP ouvre aussi l’accès à des voitures électriques « abordables ». », comme la Citroën ë-C3, disponible pour moins de 20 000 euros bonus écologique déduit.
Nous avons déjà détaillé les différentes chimies des batteries dans ce dossier, et nous n’allons pas le refaire ici. Gardez simplement à l’esprit que les batteries LFP ne contiennent pas de cobalt et sont aujourd’hui moins chères que les autres produits chimiques. Reste qu’ils ne sont pas parfaits non plus, et leur densité énergétique (la quantité d’énergie stockable dans un volume donné) reste en retrait par rapport aux NMC ; concrètement, une batterie LFP sera plus grosse et plus lourde qu’une NMC de même capacité. D’où le choix du LFP, en général, pour les « petites » batteries.
Que nous apprend l’étude réalisée à l’été 2024 ?
Intitulé « La plage de fonctionnement des cellules au lithium fer phosphate/graphite affecte leur durée de vie » (La fenêtre de fonctionnement des cellules au lithium fer phosphate/graphite affecte leur durée de vie en anglais), l’étude dévoile donc sa conclusion dans le titre : même s’il s’agit de batteries LFP, la manière dont vous allez charger aura un impact sur la dégradation.
Pour rappel, si l’on considère les voitures les plus vendues au monde l’année dernière (Tesla Model Y Propulsion), on retrouve dans l’application mobile la consigne de recharger à 100% une fois par semaine, en laissant la limite des 100% de charge.
Cependant, dans les conclusions de l’étude, on retrouve le constat suivant :
Nos résultats montrent une corrélation entre l’état de charge moyen de la batterie et le taux de perte de capacité, ce qui signifie que plus l’état de charge moyen est faible, plus la durée de vie de la batterie est longue.
Eniko S. Zsoldos et al. 2024 J. Electrochem. Soc. 171 080527
En d’autres termes, pour conserver la batterie en bon état le plus longtemps possible, vous devez éviter d’utiliser les plages de niveau de batterie les plus élevées (75 % à 100 %).
Si l’on regarde de plus près la méthodologie utilisée pour cette étude, on remarque que les tests sont effectués sur un total de 1400 cycles de batterie, soit pour une voiture capable de parcourir 300 kilomètres avec sa batterie, l’équivalent de 420 000 kilomètres environ. Pour rappel, un cycle correspond à 100 % d’utilisation de la batterie, qui peut se faire en une seule fois (de 100 % à 0 %), ou en plusieurs fois (4 fois de 100 % à 75 %, ou 2 fois de 60 %. à 10%, etc.).
A la fin de ces cycles, différents profils de charge et de décharge sont comparés :
- cycles compris entre 0% et 25%
- cycles compris entre 0% et 60%
- cycles compris entre 0% et 80%
- cycles dans la plage 0% – 100%
- cycles compris entre 75% et 100%
A la fin, la dégradation des cellules est mesurée et les résultats montrent qu’elle est plus importante pour les cellules ayant terminé leurs 1400 cycles seulement dans la plage 75% – 100%.
Une fois les conclusions de l’étude digérées, comment éviter d’endommager excessivement sa batterie ? Tout d’abord, il est important de comprendre ce que nous apprenons : utiliser uniquement la plage de batterie de 75 % à 100 % dégradera les cellules de manière plus significative que si le niveau de la batterie était inférieur.
En effet, l’étude montre même que la plage qui dégrade le moins les cellules est la plage 0% – 25%. Ainsi, vous pourriez être tenté d’arrêter votre recharge à 25 %, et de ne rouler en dessous de cette limite que si vous n’avez pas besoin de beaucoup de batterie au quotidien. Après tout, c’est faisable, mais il y a fort à parier que le confort et la tranquillité d’esprit d’avoir une batterie bien plus chargée comptent plus pour vous que son état de santé théorique sur plus de 400 000 kilomètres.
Sur les 1400 cycles, dans le meilleur des cas, la dégradation atteint 5% sans jamais dépasser 25% de batterie. En balayant toute la plage de 0 à 100% de batterie, la dégradation atteint 9%. Sur la fameuse fourchette allant seulement de 75% à 100%, on observe une dégradation de 14%.
Dit plus explicitement, en imaginant toujours une batterie de voiture électrique qui parcourt 300 kilomètres par cycle, après 420 000 kilomètres, ayant les pires habitudes de recharge possibles, la dégradation pourrait atteindre 42 kilomètres d’autonomie : c’est-à-dire que vous ne pourrez que voyager « seulement » 258 kilomètres si vous en faisiez 300 avec la nouvelle batterie.
Dans le meilleur des cas, vous n’auriez perdu que 15 kilomètres d’autonomie, et de manière plus réaliste, environ 27 kilomètres seraient perdus après 420 000 kilomètres parcourus. Pour autant, est-il nécessaire d’avoir une politique de recharge draconienne pour gagner 12 kilomètres d’autonomie sur l’équivalent de près de 40 ans de conduite pour un Français moyen ? Probablement pas.
Faut-il arrêter de charger une batterie LFP à 100 % ?
Sur les batteries NMC, la bonne pratique est de limiter la charge à 80 % le plus souvent possible, et de maintenir la charge à 100 % uniquement pour les longs trajets où il est indispensable d’arriver à bon port. Il est possible d’avoir la même politique sur les batteries LFP pour améliorer leur durée de vie, bien entendu.
Pour aller plus loin
Pourquoi certaines voitures électriques doivent être rechargées à 80 % et d’autres à 100 %
Toutefois, si par exemple Tesla conseille de recharger une fois par semaine à 100% ses batteries LFP, ce n’est pas pour rien. Le système de gestion de batterie doit se recalibrer plus fréquemment pour ce type de batterie que pour d’autres. Ainsi, 100 % sera synonyme d’une batterie chargée à 100 %, et 0 % d’une batterie vide. Si une batterie LFP est mal calibrée, vous pourriez arriver à 5% et avoir une mauvaise surprise en vous retrouvant à l’arrêt complet. Un calibrage (via une recharge complète) remettra le système en conformité.
Il y a donc un juste milieu à trouver, qui permet quand même de respecter la consigne de recharge à 100 % de manière hebdomadaire. Par exemple, si vous n’utilisez qu’entre 10 et 15 % de votre batterie chaque jour, inutile de la brancher tous les jours pour la retrouver à 100 % chaque matin : prévoyez seulement une charge dans la semaine, et vous serez alors capable d’utiliser la voiture toute la semaine en balayant toute la plage de la batterie de 0 à 100 %.
De même, si vous utilisez 25% de batterie, charger tous les 3 jours sera en théorie moins dégradant que de la brancher tous les jours lorsqu’elle atteint 100%. Dans tous les cas, gardez à l’esprit que la différence en termes d’autonomie perdue ou conservée sur toute la durée de vie de votre véhicule se comptera probablement dans une dizaine de kilomètres au maximum.
Tesla – comme tout autre constructeur – n’a aucun intérêt particulier à vous donner des habitudes de recharge qui dégraderont excessivement les batteries. En effet, avec des garanties batteries de 8 ans et 160 000 kilomètres, un comportement préjudiciable aurait pour conséquence de les obliger à remplacer les batteries défectueuses. Et s’il y a bien des actions que les constructeurs ne souhaitent pas avoir à faire en grand nombre, ce sont bien celles-là.
Rappelons enfin, encore une fois, que les batteries de nos voitures électriques durent dans le temps. Tesla signale une perte moyenne de 15 % de sa capacité initiale après plus de 200 000 milles (environ 322 000 kilomètres) d’usage, alors qu’une récente étude américaine estime que seulement 2,5 % des batteries des voitures électriques en circulation devaient être remplacées.
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