Les batteries au lithium-fer-phosphate (LFP), également appelées batteries LiFePO4, prennent de plus en plus de place dans l’industrie des véhicules électriques (VE). Face à la hausse des coûts des matières premières comme le cobalt et le nickel, les constructeurs se tournent vers des alternatives plus accessibles et durables. En 2020, les LFP représentaient seulement 6 % du marché des batteries VE, mais ce chiffre est passé à environ 30 % en 2023. Des acteurs majeurs comme Tesla, Ford, Mercedes-Benz ou encore Volkswagen adoptent désormais cette technologie pour leurs modèles d’entrée de gamme.
Qu’est-ce qu’une batterie LFP ?
La batterie LFP est une forme de batterie lithium-ion, mais sa cathode est composée de lithium, de fer et de phosphate (LiFePO4). Cette composition lui confère des propriétés distinctes par rapport aux batteries NMC (nickel-manganèse-cobalt) ou NCA (nickel-cobalt-aluminium) qui étaient la norme jusqu’ici. Contrairement aux NMC, les LFP n’utilisent pas de cobalt ni de nickel, deux matériaux rares et coûteux, ce qui explique leur coût de production réduit.
Avantages des batteries LFP
1. Coût de production plus bas
Le principal atout des batteries LFP est leur coût. Selon BloombergNEF, les cellules LFP coûtent en moyenne 32 % de moins que les NMC. Ford, par exemple, annonce des économies de 20 à 30 % sur les batteries de ses véhicules d’entrée de gamme. Cette différence de coût permet aux constructeurs de proposer des voitures électriques plus abordables, un argument essentiel pour favoriser l’adoption massive des VE.
2. Sécurité accrue
Les batteries LFP offrent une meilleure stabilité thermique, ce qui réduit le risque d’incendie, un sujet de préoccupation majeur pour les utilisateurs de VE. Contrairement aux batteries NMC, les batteries LFP sont moins sensibles à l’emballement thermique, un phénomène dangereux qui peut provoquer des incendies spontanés. Cette sécurité renforcée est un argument clé, notamment pour les flottes de véhicules commerciaux.
3. Longévité et durabilité
Les batteries LFP supportent un plus grand nombre de cycles de charge/décharge par rapport aux NMC. Par exemple, une batterie LFP peut effectuer environ 3 000 cycles à 100 % de profondeur de décharge (DoD), contre environ 1 500 à 2 000 cycles pour les batteries NMC. Cette caractéristique est particulièrement utile pour les flottes de véhicules, où la recharge fréquente est inévitable. Par ailleurs, contrairement aux NMC, les batteries LFP peuvent être chargées à 100 % sans réduire leur durée de vie, ce qui facilite la gestion de la recharge au quotidien.
4. Meilleure compatibilité environnementale
La composition des batteries LFP est plus respectueuse de l’environnement. L’extraction du fer et du phosphate est moins controversée que celle du cobalt et du nickel, souvent critiquée pour ses impacts environnementaux et sociaux, notamment en République Démocratique du Congo. De plus, les batteries LFP sont plus faciles à recycler en raison de leur composition chimique plus simple.
Inconvénients des batteries LFP
1. Moins bonne densité énergétique
La densité énergétique des batteries LFP est inférieure à celle des NMC. Concrètement, à volume ou poids égal, une batterie LFP stocke moins d’énergie, ce qui se traduit par une autonomie plus faible pour le véhicule. Par exemple, une version de la Tesla Model 3 équipée d’une batterie LFP affiche une autonomie inférieure à celle d’un modèle avec batterie NMC. Ce critère est crucial pour les consommateurs, surtout sur les longs trajets.
2. Moindre performance par temps froid
Les batteries LFP sont plus sensibles au froid. À basse température, leur capacité à se recharger diminue et la puissance de freinage régénératif se réduit, voire devient inexistante. Des solutions existent, comme le préchauffage de la batterie avant la recharge, mais ce défaut reste un frein pour les utilisateurs situés dans des régions au climat froid.
3. Moins de valeur lors du recyclage
Les métaux contenus dans les batteries NMC (cobalt et nickel) ont une forte valeur de revente, ce qui incite au recyclage. En revanche, les LFP contiennent des métaux moins précieux (fer et phosphate), ce qui réduit l’incitation économique au recyclage. Néanmoins, les LFP restent techniquement plus simples à recycler.
Des applications adaptées aux batteries LFP
Les constructeurs automobiles adaptent l’utilisation des batteries LFP en fonction des segments de marché. Les véhicules d’entrée de gamme, les voitures urbaines ou les véhicules utilitaires légers sont les principaux bénéficiaires. Par exemple, la future Citroën ë-C3, prévue pour 2024, sera équipée de batteries LFP pour limiter les coûts de production. Tesla utilise également des batteries LFP pour ses modèles de base, notamment la Model 3 et la Model Y.
Dans le secteur des flottes de véhicules commerciaux, Mercedes-Benz a choisi des batteries LFP pour son eSprinter. Ce type de batterie est particulièrement adapté aux véhicules commerciaux en raison de la résistance aux cycles de charge répétés et de la sécurité renforcée. Ces caractéristiques sont essentielles pour des véhicules qui sont utilisés de manière intensive.
Quelle place pour les batteries LFP dans l’avenir ?
À l’horizon 2030, la part des batteries LFP dans les véhicules électriques devrait continuer de croître, notamment en raison de la volatilité des prix du cobalt et du nickel. Selon l’Agence Internationale de l’Énergie (AIE), les batteries LFP domineront le segment des véhicules électriques d’entrée de gamme en Europe et aux États-Unis, avec un usage massif dans les véhicules produits en grande série.
Des géants de l’industrie, tels que Ford, Tesla, Mercedes-Benz et Volkswagen, misent de plus en plus sur le LFP. L’Europe tente également de réduire sa dépendance à la Chine, principal producteur de batteries LFP, en développant des gigafactories en France et en Allemagne. Ford a ainsi annoncé la construction d’une usine de batteries LFP au Michigan, aux États-Unis, pour 3,5 milliards de dollars, un investissement stratégique visant à rendre les véhicules électriques plus accessibles.
Conclusion
La montée en puissance des batteries LFP marque une transition majeure dans l’industrie des véhicules électriques. Leur coût réduit, leur sécurité renforcée et leur durabilité en font une alternative stratégique aux batteries NMC, notamment pour les modèles d’entrée de gamme et les flottes de véhicules. En revanche, leur densité énergétique plus faible et leur performance au froid posent encore des défis. Cependant, avec le développement des infrastructures de recharge et les progrès des technologies de préchauffage, ces inconvénients pourraient s’atténuer.
Les batteries LFP ne remplaceront pas totalement les batteries NMC, qui conservent l’avantage de la densité énergétique. Cependant, avec une adoption croissante par les constructeurs et des investissements massifs, les batteries LFP occuperont une place prépondérante dans le futur de la mobilité électrique.
