Quelle est la durée de vie d'une batterie lithium de voiture électrique ?
Plan de l'article :
- Quand est-ce qu'une batterie est considérée en fin de vie ?
- Vieillissement face au temps qui passe
- Durée de vie en kilomètres d'une batterie au lithium-ion
- Exemple concret en KM
- Etude de la dégradation de la batterie sur des cas concrets
- Vieillissement de la batterie selon la manière de l'utiliser
- Bilan ?
Quelle est la durée de vie d'une batterie de voiture électrique fonctionnant au lithium-ion ? C'est une question qui trotte souvent dans la tête de ceux qui veulent franchir le pas de la voiture électrique, car cela aura une grande influence sur la valeur résiduelle de l'auto (avec donc la peur d'avoir acheté une auto couteuse qui deviendra vite obsolète) ... Vous allez voir que la manière d'utiliser la batterie (cumulée à sa chimie) influe beaucoup sur le résultat, il n'est donc pas possible de répondre de manière universelle à cette question. Ne soyez pas déçu puisque vous allez malgré tout avoir des notions d'ordre de grandeur sur leur endurance plus bas dans l'article.
Les Autolib (ici une reprise par un particulier après une mise à la retraite) avaient des batteries solides LMP, ce qui induit une durée de vie plus limitée (la chimie influe sur la durabilité de la batterie, voir le lien plus bas)
A lire aussi :
- Quels facteurs dégradent plus vite les batteries au lithium, et que faire pour les préserver au mieux ?
- La durée de vie des batteries lithium selon leur type de chimie, découvrez-les ici
Quand est-ce qu'une batterie est considérée en fin de vie ?
Les fabricants de batteries estiment qu'une batterie est en fin de vie quand il ne lui reste qu'entre 70 et 80% de sa capacité de stockage en kWh ou quand la puissance de cette dernière est à 50% de l'origine (c'est aussi un repère pour les garanties). La dégradation de la capacité de la batterie est plus importante les premiers temps, elle se stabilise ensuite pour enfin s'accélérer avec le temps, et donc les effets ne se font ressentir qu'assez tard mais ils évoluent très vite à partir de ce moment là.
Sachez enfin que sous les 75% de capacités restantes, la dégradation va s'accélérer et la batterie va vieillir de plus en plus vite ...
La durée de vie dépend toutefois de la manière de l'utiliser ainsi que de son intensité (nombre de cycles plus ou moins nombreux sur un temps imparti). Voici donc comment influent ces autres variables sur le vieillissement.
Vieillissement face au temps qui passe
Voici un graphique montrant partiellement comment vieillissent les batteries. Ici on ne prend en compte que le temps qui s'écoule, avec comme autres paramètres les température et le niveau de charge initial, et non pas d'éventuels cycles de charges / décharges.
Info : 0,1 de perte (p.u) correspond à 10% de la capacité de la batterie
Durée de vie en kilomètres d'une batterie au lithium-ion
Il faut tout d'abord savoir que deux paramètres principaux influeront grandement à la bonne capacité de stockage de votre batterie : la chaleur (canicule, utilisation sportive de l'auto etc.) et les types cycles de charge/recharge : si vous déchargez trop (moins de 10%) ou chargez trop (plus de 95%) alors vous abîmerez la batterie (sauf chimie LFP). Rester longtemps sur un niveau de 100% de charge sera aussi très néfaste, et je vous renvoie encore à l'article qui traite de la préservation de la batterie. Le nombre de cycles est couramment de 1000/1500 sachant que cela risque d'exploser avec les récentes découverte, mais il faudra du temps pour les voir être industrialisées (et les marques vont piloter lentement leur évolution pour mettre en oeuvre une stratégie commerciale progressive). Mais restons sur les batteries au lithium conventionnelles, qui offrent de 500 à 2000 cycles (selon la chimie et le type de batterie) sur les voitures électriques et encore plus pour les petits appareils de type ordinateur ou téléphone.
On va donc estimer ici que vous faites un minimum attention en ne rechargeant que dans une fourchette de 20 à 80%. On va aussi prendre l'exemple d'une Tesla Model 3 de 75 kWh et d'un kilométrage de 20 000 km/an (j'exploite donc à chaque fois 45 kWh sur ma tranche 20-80%).
L'auto consomme à peu près 18 kWh/100 km, ce qui veut dire que j'ai environ 250 km possibles pour chaque charge si je me limite à ne pas descendre sous les 20%.
Pour l'année, il me faudra 80 recharges de 60% (pour aller de 20 à 80%) pour parcourir les 20 000 km. En terme de cycles ça équivaut donc à 80 X 0.6 cycles (80 fois 60% de charges batterie), à savoir 48 cycles seulement.
A ce rythme là, il faudra donc environ 20 ans pour arriver à mes 1000 cycles ...
Si je fais 40 000 km/an, alors il me faudra environ 10 ans. On peut donc conclure que pour 75 kWh la durée de vie sera très bonne.
Et donc il faudra plus de cycles pour une batterie inférieure, avec tout bêtement le double pour une batterie de moitié : 37.5 kWh. Sachez qu'on a désormais une moyenne qui passe aux environs de 50/60 kWh chez l'ensemble des constructeur (meilleur rapport prix/autonomie/poids).
Exemple concret en KM
Voici la perte en capacité d'une batterie de Tesla Model S/X sur 300 000 km, à savoir moins de 10%. Vous remarquerez que la chute est d'autant plus importante vers le début. On ne le voit pas sur ce graphique, mais cela ré-accélèrera par la suite, une batterie ne tenant pas vraiment au delà de 500 000 km dans le cas de volumes allant de 70 à 100 kwh. Reprécisons enfin que la manière dont vous utiliserez la batterie aura une forte influence sur son endurance, et cela rend les achats en occasion plus compliqués.
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Sur les premiers 50 000 km on a perdu ici près de 5% de capacité
Etude de la dégradation de la batterie sur des cas concrets
Source : Bjorn Nyland
| Modèle | Date | Âge | Kilomé trage X1000 |
Cycles | Batt. kWh BRUT |
Batt. kWh NET |
kWh test | Degra dation |
Note |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2019 MG ZS EV 44.5 kWh | 19.12.2021 | 2 | 24 | 80 | 44,5 | 42,3 | 42,3 | 0,0 % | Probably hidden buffer |
| 2016 Hyundai Ioniq 28 kWh | 01.09.2019 | 2,5 | 92 | 575 | 30,5 | 26 | 25,2 | 3,1 % | |
| 2013 Tesla Model S P85 (MF) | 28.05.2016 | 1,5 | 150 | 429 | 85 | 75 | 72 | 4,0 % | New battery after 1 year/86k km |
| 2014 BMW i3 22 kWh | 29.02.2020 | 6 | 103 | 1030 | 22 | 18,8 | 16,8 | 10,6 % | |
| 2015 VW e-Golf 24 kWh | 04.05.2022 | 7 | 161 | 1610 | 24 | 20 | 16,3 | 18,5 % | Mostly AC charged to 100 % |
| 2015 VW e-Golf 24 kWh | 01.05.2022 | 7 | 116 | 1160 | 24 | 20 | 17 | 15,0 % | Mostly AC charged to 100 % |
| 2016 VW e-Golf 24 kWh | 27.04.2022 | 6 | 48 | 480 | 24 | 20 | 18,7 | 6,5 % | Mostly AC charged to 100 % |
| 2019 Tesla Model 3 LR | 12.06.2022 | 3 | 165 | 601 | 80 | 73 | 67 | 8,2 % | Check based on Scan My Tesla |
| Modèle | Date | Âge | Kilomé trage X1000 |
Cycles | Batt. kWh BRUT |
Batt. kWh NET |
kWh test | Degra dation |
Note |
| 2020 Mercedes EQC 400 | 05.12.2022 | 2 | 234 | 585 | 90 | 80 | 73,3 | 8,4 % | Mostly DC 40 kW |
| 2017 Opel Ampera-e | 23.05.2022 | 5 | 153 | 510 | 62 | 58 | 53,5 | 7,8 % | AC charged to 100 %. Some DC |
| 2013 Tesla Model S P85 (MF) | 22.08.2021 | 8 | 264 | 754 | 85 | 75 | 65,9 | 12,1 % | |
| 2019 Hyundai Ioniq 28 kWh | 25.08.2022 | 3 | 50 | 313 | 30,5 | 26 | 24,5 | 5,8 % | |
| 2013 Tesla Model S P85 Signature | 28.02.2020 | 7 | 78 | 223 | 85 | 75 | 71,5 | 4,7 % | |
| 2017 Tesla Model X 100D | 10.07.2021 | 4 | 99 | 300 | 102 | 92,7 | 86,7 | 6,5 % | Check based on Scan My Tesla |
| 2012 Nissan Leaf 24 kWh | 07.03.2021 | 9 | 101 | 1010 | 24 | 21 | 16 | 23,8 % | |
| 2015 Kia Soul 27 kWh | 04.05.2022 | 7 | 111 | 925 | 30 | 26 | 19,7 | 24,2 % | Mostly AC charged to 100 % |
| 2020 Audi e-tron 50 | 15.09.2022 | 2 | 76 | 304 | 71 | 63,9 | 58,2 | 8,9 % | DC fast charged a lot |
| Modèle | Date | Âge | Kilomé trage X1000 |
Cycles | Batt. kWh BRUT |
Batt. kWh NET |
kWh test | Degra dation |
Note |
| 2015 Kia Soul 27 kWh | 15.04.2021 | 5,5 | 73 | 608 | 30 | 26 | 20,9 | 19,6 % | Mostly AC charged to 100 % |
| 2019 Tesla Model 3 Performance (MC) | 13.06.2020 | 1 | 59 | 169 | 80 | 73 | 68,8 | 5,8 % | |
| 2019 Tesla Model 3 Performance (MC) | 14.04.2021 | 2 | 80 | 229 | 80 | 73 | 67 | 8,2 % | |
| 2019 Tesla Model 3 LR | 19.04.2021 | 2 | 80 | 200 | 80 | 73 | 67,2 | 7,9 % | |
| 2015 Kia Soul 27 kWh | 14.04.2022 | 7 | 100 | 833 | 30 | 26 | 17 | 34,6 % | Mostly AC charged to 100 % |
| 2015 Kia Soul 27 kWh | 11.05.2022 | 6,5 | 65 | 542 | 30 | 26 | 20,1 | 22,7 % | Mostly AC charged to 100 % |
| 2011 Nissan Leaf 24 kWh | 15.01.2019 | 8 | 108 | 1080 | 24 | 21 | 9,6 | 54,3 % | Used in California |
| 2011 Nissan Leaf 24 kWh | 20.11.2019 | 8 | 17 | 170 | 24 | 21 | |
70,0 % | Check based on 3/12 bars |
Vieillissement de la batterie selon la manière de l'utiliser
Voici le nombre de cycles faisables (1 cycle = 0 à 100%. Si je charge de 0 à 50% alors il me faut 2 charges pour enlever 1 cycle à ma batterie) selon la profondeur de la décharge de la batterie (DoD = Deep Of Discharge) lors d'une utilisation. ATTENTION : il est ici indiqué le nombre de cycles avant que la batterie ne perde 30% de capacité et non pas une perte totale (avec donc un reste de 70% de capacités, chiffre sur lequel les garanties se basent).
On constate que plus la décharge est importante lors d'une utilisation plus la batterie vieillit vite. L'idéal est donc de ne pas faire de gros trajets (donc de grosses décharges) entre chaque recharge si on privilégier la durée de vie, mais bien entendu ce n'est pas quelque chose qu'on décide vraiment ...
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Le deuxième graphique est encore plus précis, il montre la perte de capacité selon la profondeur mais aussi le niveau de charge. Plus la décharge est réduite plus la batterie peut offrir un nombre de cycles importants.
Bilan ?
Dans le cas d'une auto ayant 75 kWh de batterie avec une consommation de 18 kWh (ex : Tesla Model 3 ou ID3 grande autonomie).
Si je me réfère en temps, on aura donc 20 ans de durée de vie pour 20 000 km/ an. Si je me réfère en kilométrage, alors on peut dire que la batterie vous tiendra 400 000 km. Sur une auto de 50 kWh, soit le volume qui devient la norme, on peut tabler sur (toujours à 20 000 km/an) sur 13 ans et 270 000 km.
IL faut comprendre que la durabilité de votre batterie dépendra donc de facteurs primordiaux : taille de batterie (plus elle est grosse plus il me faudra du temps pour arriver à son nombre de cycles maximal), la stratégie de refroidissement (sur une Leaf ou Zoe c'est à air, bien moins efficace que le refroidissement liquide d'une Tesla ou Audi par exemple. N'omettons pas aussi la forme des cellules, plus facile à refroidir en forme de tube façon piles qu'avec des cellules plus grosses sous poche souple), le type de charge (si vous êtes coutumier du superchargeur ce n'est pas idéal) et enfin le temps que vous laisserez la batterie trop ou pas assez déchargée (seuils critiques sous 10% et au delà de 95%).
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