Batteries NMC vs LFP pour VÉ : ce que vous devez savoir

La chimie de la batterie remplacera les caractéristiques techniques du moteur dans le lexique de l’automobile

D’ici 2035, si les plans et les décrets d’aujourd’hui sont exécutés, 100 % des voitures et des camionnettes neuves en vente au public seront des véhicules électriques à batterie (VÉB). Pas seulement en Amérique du Nord, mais dans la plupart des pays développés.

Les batteries utilisées dans ces véhicules, cependant, seront probablement très différentes de celles qui alimentent les VÉB d’aujourd’hui.

Pourquoi ? Parce que les batteries au lithium-ion, maintenant à la base de la plupart des groupes motopropulseurs de VÉB, sont loin d’être parfaitement adaptées à l’objectif visé. Il ne s’agit que de la meilleure alternative disponible en ce moment.

Par comparaison avec les véhicules traditionnels équipés de moteurs à combustion interne (ICE), les batteries mettent trop de temps à se recharger, elles n’offrent pas une autonomie suffisante, et ces deux défauts sont amplifiés par temps froid – selon les caractéristiques des batteries.

De plus, elles sont très lourdes et ajoutent jusqu’à 450 kilos (1 000 livres) à la masse d’un véhicule, ce qui aggrave encore la situation.

Elles coûtent également très cher ; elles ajoutent souvent 10 000 $ ou plus, parfois beaucoup plus, au prix d’un modèle à moteur à combustion interne comparable.

Compte tenu de cette réalité, si les VÉB veulent obtenir l’acceptation du public nécessaire pour atteindre les objectifs de vente ambitieux imposés pour 2030 et 2035, la performance des batteries doit être considérablement améliorés.

Les constructeurs d’automobiles sont bien conscients du problème et investissent des sommes énormes dans les usines de production de batteries, dans les accords d’approvisionnement en matières premières ainsi que dans la recherche et développement sur les batteries.

Certaines variations dans la structure physique des batteries ont déjà été réalisées car divers VÉB utilisent des cellules au lithium-ion sous forme de cylindre, de poche ou de prisme.

Peut-être plus important encore, les constructeurs d’automobiles, et ultimement vos clients, ont maintenant le choix de deux chimies au lithium-ion différentes – NMC et LFP – au moins dans certains véhicules. Et cela s’accélérera certainement.

Que signifient ces acronymes ? Ils identifient les matières chimiques dans la cathode d’une batterie (électrode positive).

NMC signifie nickel-manganèse-cobalt, qui était le type dominant de batteries au lithium-ion utilisées jusqu’à présent.

LFP signifie lithium-fer-phosphate, une variation chimique de la forme prédominante maintenant offerte dans plusieurs VÉB et que beaucoup d’autres devraient adopter.

Les composés chimiques de ces cathodes et leurs différences ont un impact majeur sur les performances et le coût des batteries. Les batteries LFP offrent plusieurs avantages distincts par rapport à leurs homologues NMC, selon la publication informative Guidehouse Insights.

D’une part, le fer est beaucoup plus facile à obtenir que le nickel ou le cobalt, et ses sources d’approvisionnement sont moins sensibles géopolitiquement, ce qui se traduit à la fois par des lignes d’approvisionnement plus stables et des économies de coûts importantes – jusqu’à 30 et 40 %.

Les batteries LFP sont également plus stables thermiquement, avec une température d’emballement thermique de 270 °C (518 °F) contre 210 °C (410 °F) pour les variantes NMC. Ce différentiel fait une grande différence en ce qui concerne les exigences de gestion de la chaleur pour la batterie.

Elles peuvent également résister à de plus grandes profondeurs de décharge (80 à 90 % de la capacité totale), à des taux de recharge et de décharge plus élevés et à des milliers de cycles de recharge et de décharge, soit beaucoup plus que la plupart des produits chimiques NMC, et ce, avec une dégradation minimale. Le fabricant chinois de batteries CATL affirme que ses cellules LFP peuvent durer 1,6 million de kilomètres.

De plus, les matériaux des batteries LFP sont moins toxiques que ceux des batteries NMC, ce qui les rend plus faciles à recycler en fin de vie.

Ainsi, avec tous ces avantages – coût inférieur, matériaux plus faciles à obtenir, potentiel d’emballement thermique réduit, moins de dégradation à des taux de recharge/décharge plus élevés, durée de vie plus longue et recyclage plus facile – le choix des batteries LFP plutôt que des batteries NMC devrait-il être un choix indiscutable ?

Pas tout à fait. Les batteries LFP affichent deux gros inconvénients.

Leur densité énergétique est inférieure d’environ 30 % à celle des NMC, ce qui signifie que leur production d’énergie est inférieure de 30 % pour une batterie de masse égale. Et cela se traduit par une plage réduite à un poids donné.

En outre, les LFP prendraient plus de temps à recharger à des températures inférieures au point de congélation. Les ingénieurs automobiles tentent de résoudre ce problème par l’entremise du système de gestion thermique de la batterie, mais ce n’est pas de bon augure pour une utilisation dans la plupart des régions du Canada.

Certains constructeurs d’automobiles, dont Ford et Tesla, offrent déjà les deux alternatives, et d’autres, y compris General Motors, devraient faire de même.

En général, ils utilisent les LFP dans leurs modèles moins chers pour réduire les coûts et les NMC dans leurs versions plus haut de gamme.

Si la marque que vous vendez offre ce choix, quel type de batteries devriez-vous recommander à vos clients ? Si l’autonomie est leur considération la plus importante, la NMC est la meilleure. Mais s’ils sont capables de faire des recharges fréquentes et que l’autonomie n’est pas le facteur dominant, la LFP est probablement le meilleur choix.

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