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Dernière modification 25/05/2023

Quelle est la durée de vie d'une batterie lithium de voiture électrique ?


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 : 

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.

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 ...


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.


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 selon les température et niveau de charge, 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.


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

Voici les données très intéressantes qu'a aggloméré le Youtuber Bjorn Nyland depuis des années.

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

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%).


Avis Electrique

(Tri par ordre de longueur de l'avis)


Avis Electrique

(Tri par ordre chronologique)

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