Comment fonctionne une batterie LFP ?
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Elles ne sont plus si nouvelles que ça désormais. C’est surtout utilisé dans l’automobile, et ça fait au moins >10 ans que c’est utilisé en production (comme dans le Coda Electrique de 2012/2013).
Les LFP représentent >30 % des EV, dans le monde depuis 2021, y compris la majorité des Tesla. Et ça ne fait que monter.
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Ajoutons quelques autres spécificités sur ces batteries. Car comme il a fallu tout oublier entre les Ni-MH et les Li-Ion, il faut désormais tout oublier entre les Li-Ion et les LFP.
— Vous vous souvenez, quand on jouait à la Game-Boy, et qu’on voyait la LED du témoin d’alimentation baisser graduellement en intensité ? Quand l’intensité était vraiment trop faible, on s’empressait de sauvegarder notre partie car ça voulait dire que les piles étaient presque vides. Ceci vient du fait qu’une pile électrique de 1,5 V ne reste pas à 1,5 V : cela passe de 1,5 (neuve) à 1,1 (presque vide) de façon quasi-linéaire.
Sur les piles rechargeables comme le Ni-MH, la courbe baisse moins jusqu’à 10 %, mais chute dramatiquement en dessous de 10 %. Résultat, dans une Game-Boy, la LED restait forte, et baissait très vite d’un seul coup à la fin, ce qui laissait 15 secondes pour sauvegarder avant que la console s’éteignait et qu’on perde notre partie. C’est casse gueule (pour ceux qui connaissent).
Sur les Li-Ion, intégrées (Game-Boy Advance SP et NDS) la courbe descend assez lentement également, a possède elle aussi une chute brutale à la fin. C’est pour ça que les consoles récentes ont une LED bi-couleur qui passait du vert au rouge en dessous de 30 % afin de dire de brancher le chargeur.
Dans tous ces exemples, le couple [tension; pourcentage] est une fonction bijective : à chaque tension correspond un unique pourcentage. C’est en mesurant la tension que la voiture, le téléphone, le PC… détermine son pourcentage.
Sur les LFP, la courbe est presque plate : déterminer le pourcentage est très difficile. On ne sait pas dire si 3,56 V correspond à 70 % de charge ou à 35 %. En pratique, si, on sait, mais il faut une mesure beaucoup plus fine de la tension.
ÉDIT : on me signale (merci Pierre) la méthode de mesure de la charge / de l’énergie sortie de la batterie depuis la dernière charge complète. D’où l’importance que le système connaisse son taux de charge maximum. C’est vrai aussi, et c’est ce qu’utilisent Tesla avec la fonction (non accessible en temps normal) pour estimer le taux de dégradation de la batterie (qui est autre chose que la mesure du %).
— Cela a une conséquence : il y a besoin de calibrer la batterie en la chargeant à 100 % de façon normale et régulière, chose qui est inutile avec les Li-Ion (mais qui était recommandée pour les « piles rechargeables » au Ni-MH).
— Qui plus est, les Li-Ion devraient être chargés à 80 % pour le quotidien, pas plus haut. La courbe de tension (toujours elle) monte très haut quand on approche 100 %. Pour une tension nominale de 3,7 V par cellule, on peut atteindre 4,1 V vers 100 %. C’est pour ça que les batteries n’aiment pas ça. C’est pour ça que les batteries de téléphones ou de PC gonflent quand on les charge tout le temps à 100 %.
Dans un PC portable qui est utilisé comme PC sédentaire, il est recommandé de bloquer le pourcentage à ~80 % (ça se fait dans le bios quand c’est possible). Idem sur les voitures. Bien-sûr, si l’on part en voyage, chargez à 100 % : le niveau sera abaissé lors de l’usage et ça ne détériorera rien. Mais ne laissez pas une batterie Li-Ion ou Li-Po à 100 % durant des jours.
Sur les LFP, ceci n’est plus utile. On peut charger à 100 % tout le temps.
— Les LFP craignent bien MOINS la chaleur que les Li-* : moins de dégradation sur des surchauffes (>60 °C).
— Les LFP craignent plus PLUS le froid que les Li-* : leur puissance et leur capacité est fortement détériorée en hiver. La batterie doit être réchauffée pour retrouver sa capacité initiale. En pratique ça n’est pas un problème. Une batterie de 300 km peut indiquer 100 km quand elle est froide, mis elle sera réchauffée quand on aura roulé 100 km et elle permettra de faire les 200 km supplémentaires. Les Tesla prennent en compte cette particularité et l’affichent (les autres marques, je ne sais pas).
— Les LFP quand elles sont froides acceptent aussi moins de puissance de charge quand elles sont froides, y compris la régén. Froide, la régen peut ne pas fonctionner aussi bien (voire pas du tout). Là aussi, après quelques dizaines de km, la batterie se réchauffe (à cause de la résistance interne et de l’effet joule) et la puissance revient.
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En bref, comme il convient de savoir ce qu’on met dans une voiture thermique (SP98, E85, B7, GPL…), savoir ce qu’il y a dans son EV peut aider à l’utiliser correctement, à maintenir sa longévité, et à comprendre des choses (pourquoi ça charge moins vite en hiver, ou pourquoi la régen marche pas sur les LFP quand il fait froid).
Ça ne change rien à l’usage ou quand on fait le plein, mais connaître la machine qu’on a entre les mains est toujours bénéfique.