Les batteries lithium-ion classiques, celles à chimie nickel-manganèse-cobalt, restent les plus populaires sur le marché. Mais d'autres connaissent une rapide ascension, s'imposant comme une alternative de plus en plus crédible. Plus particulièrement, les progrès des batteries lithium-fer-phosphate (LFP) sont impressionnants.
Les batteries LFP fonctionnent de la même manière que les batteries lithium-ion : elles possèdent elles aussi une anode et une cathode, un séparateur et un électrolyte, et elles utilisent le passage des ions lithium entre les deux électrodes lors des cycles de charge et de décharge.
Ce qui change, ce sont les matériaux utilisés pour les différents composants, qui sont moins chers et plus faciles à trouver. Bien sûr, il y a des avantages, mais aussi des inconvénients. Mais tout d'abord un peu d'histoire.
De la Chine au reste du monde
Les batteries LFP ont été développées dans les années 1990 comme alternative aux batteries lithium-ion qui ont valu à leurs inventeurs le prix Nobel de chimie. Elles ont suscité l'intérêt pour plusieurs raisons : elles étaient bon marché, non toxiques et utilisaient le fer, un matériau très courant. Cependant, elles présentaient également une faible conductivité électrique, ce qui les rendait inadaptées à de nombreuses applications.
Batterie LFP d'une Tesla Model 3
En travaillant sur l'architecture interne et en recouvrant les cathodes (les éléments composés de lithium, de fer et de phosphate) de différents matériaux conducteurs, ils ont pu surmonter cet obstacle et améliorer les performances.
Aujourd'hui, la Chine est le plus grand producteur de ce type de batterie et également le plus grand utilisateur. En fait, de nombreuses voitures électriques bon marché produites dans le pays utilisent déjà des batteries LFP. Mais cette technologie est également en train de s'imposer rapidement dans les pays occidentaux. Notamment parce que l'industrie progresse à grands pas et que l'écart avec les batteries lithium-ion se réduit.
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Batterie LFP : les avantages
Outre les avantages économiques (100 $/kWh contre 160 $/kWh pour les batteries NMC) et la disponibilité des matières premières, les batteries LFP sont préférables pour d'autres raisons. Tout d'abord, elles durent plus longtemps. Elles peuvent souvent dépasser les 10 000 cycles de charge et de décharge sans trop compromettre les performances (les batteries lithium-ion vont jusqu'à environ 3 000 cycles et sont ensuite généralement utilisées à d'autres fins, autres que l'utilisation dans les voitures électriques).
Production de batteries à l'usine Svolt
Elles sont également plus sûres car elles sont moins inflammables et résistent mieux à la chaleur, et elles peuvent libérer de l'énergie plus rapidement car elles ont moins de résistance interne. Enfin, elles peuvent également se décharger complètement sans subir de dommages importants.
Batterie LFP : les inconvénients
D'autre part, comme nous l'avons déjà mentionné, les batteries LFP ont une densité énergétique inférieure à celle des batteries NMC. Cela signifie qu'elles doivent être plus grandes et plus lourdes pour garantir une autonomie équivalente. Ou, à taille et masse égales, elles permettent de parcourir une distance plus courte entre les bornes de recharge.
La différence s'amenuise toutefois. Alors que dans le passé, la réduction pouvait atteindre 70%, elle n'est plus que de 20 à 25% aujourd'hui, et même moins avec les produits de dernière génération. Svolt a une batterie LFP qui atteint 200 Wh/kg, tandis que CATL en a une qui dépasse 160 Wh/kg.
La batterie de la version d'entrée de gamme du Volvo EX30 sera de type LFP
Deux autres problèmes se posent : les batteries LFP ont une tension plus faible (3,2 V contre 3,7 V) et elles se rechargent généralement plus lentement. Toutefois, en ce qui concerne ce dernier point, certains produits de dernière génération atteignent des vitesses de charge égales à celles des batteries lithium-ion "normales". Par exemple, Zeekr, une marque du groupe Geely, a présenté la Golden Brick, une batterie qui arrivera sur le marché en 2024 et dont la matière active représente plus de 80% du total. Selon l'entreprise, elle permettra de gagner 350 km d'autonomie en seulement 10 minutes d'arrêt à la station de charge.
Tout le monde en veut
Comme on l'a vu, la Chine a investi plus tôt et plus que d'autres dans ce type de batterie (qui était déjà sur le marché avant la pandémie). Elle l'a fait parce qu'elle ressentait plus que d'autres pays le besoin de baisser le prix de ses voitures électriques pour en favoriser la vente. BYD, par exemple, a présenté sa batterie Blade, qui adopte la chimie LFP, mais de nombreux fabricants proposent des produits similaires. NIO, JAC, GAC, et même les principaux fabricants de batteries, à commencer par CATL, ont de tels produits dans leur catalogue.
Alors que dans le passé, les batteries LFP étaient presque exclusivement "de Chine pour la Chine", les choses changent rapidement aujourd'hui. Tesla, par exemple, utilise ce type de batterie pour les versions d'entrée de gamme des Model 3 et Model Y. Même stratégie pour Volvo, Hyundai, Stellantis et Ford, pour n'en citer que quelques-uns.
